Лисиченко Микола Леонідович. Низькоенергетичні лазерні електротехнології в тваринництві

brief description

Лисиченко Микола Леонідович. Низькоенергетичні лазерні електротехнології в тваринництві : Дис... д-ра техн. наук: 05.09.16 / Харківський національний технічний ун-т сільського господарства ім. Петра Василенка. — Х., 2006. — 401арк. : рис. — Бібліогр.: арк. 305-346

Лисиченко М.Л. Низькоенергетичні лазерні електротехнології в тваринництві Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.16 електротехнології та електрообладнання в агропромисловому комплексі. Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка. Харків, 2006.
Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми підвищення продуктивності біологічних об’єктів у тваринництві.
Одним із перспективних напрямків вирішення даної проблеми є застосування низькоенергетичних лазерних електротехнологій, які ґрунтуються на інформаційному рівні впливу на тварин і птицю з метою активізації необхідних біохімічних і фізіологічних процесів в організмі та створення умов для реалізації генетично обумовленого потенціалу їх продуктивних якостей.
Аналіз науково-технічної літератури показав ефективність застосування когерентного оптичного випромінювання (лазера) для впливу на біологічні об’єкти різного рівня організації (від клітини до цілісного організму). Проведена попередня кількісна оцінка дії низькоенергетичного лазерного випромінювання дозволила визначити серед існуючих біофізичних механізмів найбільш імовірний взаємодія електромагнітного поля лазерного випромінювання з електричними зарядами зосередженими в клітині, який було покладено в основу подальших теоретичних досліджень.
На основі аналізу фізичних моделей взаємодії лазерного променя з біологічними об’єктами теоретично визначено: розподілення напруженості електричного і магнітного полів в клітинах біологічних об’єктів після лазерної обробки; коефіцієнти поглинання і розсіювання випромінювання в багатошарових біологічних структурах; рівень зменшення інтенсивності світлового потоку в оптично неоднорідних структурах та на границі розділу двох середовищ; умови формування вузьких світлових пучків для впливу на акупунктурні точки і проходження їх в тканину; параметри фільтру і тракту підсилення сигналу для системи вимірювання надслабкого сигналу біохемілюмінесценції.
Розроблена система вимірювання надслабкого світіння, яка дозволила визначити біотропні параметри процесу лазерної обробки біологічних об’єктів у тваринництві. Запропонована математична модель процесу хемілюмінесценції використовувалась при дослідженнях відгуку сперми кнурів і білкових структур інкубаційних яєць на лазерний вплив.
Експериментальні дослідження впливу низькоенергетичного лазерного випромінювання на біологічні об’єкти у тваринництві на етапі репродукції, вирощування і утримання продуктивного стада підтвердили ефективність теоретично визначених параметрів процесу лазерної обробки і дозволили розробити відповідні технічні прилади і технології та сформулювати основні положення алгоритму розробки будь-яких низькоенергетичних лазерних електротехнологій у сільському господарстві.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і новий напрямок вирішення наукової проблеми підвищення продуктивності БО в тваринництві, які відображені у науково-технічних основах розробки перспективних низькоенергетичних лазерних електротехнологіях, що забезпечують суттєвий економічний, екологічний та енергозберігаючий ефект. Основними результатами виконаних досліджень є наступне:
1.Проведений аналіз літературних джерел показав, що існуючим оптичним електротехнологіям, використовуваним для підвищення продуктивності тварин властиві істотні недоліки: низький рівень (одиниці відсотків) підвищення продуктивності, а в більшості випадків і його відсутність; значні витрати енергії; у багатьох випадках негативний вплив некогерентного світла на продуктивність тварин, ін.
2.Підвищення продуктивності тварин і птиці в тваринництві потребує пошуку новітніх електротехнологій заснованих на інформаційному рівні впливу на БО завдяки застосуванню в ОСТУ джерел когерентного (лазерного) випромінювання з густиною потоку випромінювання до 1 Вт/см2.
3.Для визначення дії НЕЛВ на БО в процесі розробки відповідних електротехнологій доцільно застосовувати ефект надслабкого світіння клітин в процесі життєдіяльності біохемілюмінесценцію в реальному часі, а при розрахунку параметрів джерела випромінювання розглядати механізм його дії оснований на взаємодії електромагнітної хвилі оптичного діапазону з електричними зарядами клітини.
4.Аналіз біофізичних процесів на клітинному і молекулярному рівнях БО (збудження молекули О2, активізація транспорту іонівNa+іK+крізь клітинні мембрани, ін.) показав, що для підвищення продуктивності тварин варто застосовувати джерела НЕЛВ з такою величиною густини потоку випромінювання і довжини хвилі, при яких можливе створення в тканинах тварини напруги електричного поля на рівні 40...75 В/м, необхідного для збудження клітин окремих біологічних структур.
5.Для визначення діапазону змін параметрів джерела НЕЛВ (), яке використовується в певній технології для лазерної обробки визначеної мішені” БО доцільно користатися розрахунковими виразами отриманих на основі теоретичного аналізу фізичної моделі з урахуванням електрофізичних параметрів, розмірів об’єктів і відстані між ними.
6.Одержання необхідних змін у БО можливо при впливі на відповідні БАТ вузько спрямованих пучків електромагнітного випромінювання (діаметром до 1 мм), для формування яких варто використовувати проведені теоретичні дослідження на основі законів квазіоптики з урахуванням частоти вип, шляху пройденого в кожному шарі liі коефіцієнтів переломлення середовища: повітря; шерстного покриву; епідермісу.
7.У результаті теоретичних досліджень встановлено, що рівень підвищення продуктивності у тваринництві, з урахуванням структурної організації БО (клітка, цілісний організм), пов’язана з найбільш прийнятними параметрами НЕЛВ: довжина хвилі = 0,5..1,0 мкм; густина потоку випромінювання =5,0..25,0 мВт/см2; експозиція =0,6..20 хв.
8.Для контролю стану БО, після впливу НЕЛВ, необхідно використовувати розроблену систему для вимірювання надслабкого світіння клітин з параметрами: область спектральної чутливості 300..830 нм; чутливість по зміні інтенсивності ХЛ 24 імп/с; відносна похибка вимірювання не більш 2 %.
9.Експериментально встановлено, що збільшення обсягу гнізда свиноматок на 17,9...48,2 %; і підвищення на 28,4...36,5% біоенергетичного стану організму отриманого молодняку в порівнянні з контролем, можливе на етапі репродукції при лазерній обробці спермодози перед штучним осіменінням з параметрами:=0,630,02 мкм;=152 мВт/см2;= const;=155 с.
10.Для зменшення прохолостів свиноматок на 20...41,5 % у порівнянні з контролем необхідний вплив на БАТ №71 pai-hui” і №73 weі-ken” лазерним випромінюванням з параметрами:=0,890,05 мкм;=202 мВт/см2;= const;=6..20 хв.
11.Для збільшення виводимості інкубаційних яєць птахів (курей, качок, гусей) на 7,5...28 % у порівнянні з контролем, необхідна обробка яєць перед закладкою в інкубатор лазерним випромінюванням з параметрами:=0,890,05 мкм;=173 мВт/см2;= const;=152 с.
12.Для підвищення одноразових удоїв корів на 17..21 % у порівнянні з контролем, необхідна лазерна обробка БАТ №62 jan-mіn” з параметрами:=0,890,05 мкм;=202 мВт/см2;= const;=102 с.
13.Очікуваний річний економічний ефект від впровадження розроблених
НЕЛЕТ та технічних приладів і установок для їх реалізації: в свинарстві, в розрахунку на племферму 1600 свиноматок складає 2,0 млн. грн.; в птахівництві, в розрахунку на 1,0 млн. інкубації яєць курей 150 тис. грн., качок 600 тис. грн., гусей 1,8 млн.грн.; в молочному скотарстві, в розрахунку на 400 гол. ВРХ при середньому надої 4000 кг молока складає 300 тис.грн.