专利名称：用于检测乳腺炎和奶质量的方法以及乳腺炎传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于兽医和奶生产的领域，特别为原料奶质量的测定。本发明意欲实时快速检测乳腺炎(mastitis)和其它炎性过程，还意欲快速测定原料奶的质量和不合格奶的线上分离以避免乳品厂生产的污染。
背景技术：
乳腺炎是奶牛最普遍的感染而且它造成经济损失，成为全世界的重大问题。现今，乳腺炎的诊断通常基于不同的非侵袭方法 通过光谱测定(专利申请US2008000^6 ；Grabek等，2008)或粘度测定检测奶中的体细胞计数(SCC)，其中将阴离子表面活性剂加入奶中，致使在体细胞中形成蛋白凝胶，测定其粘度并针对体细胞浓度校准(专利US2, 935，384 ；Schalm, 0.，Noorlander, D.， 1960)； 检测奶中的乳酸根(lactate)(专利 EPl 192460，Agresearch，2003)-细菌致使乳房中乳酸根的浓度升高(厌氧环境)； 测定奶的传导性，该方法相对缺乏特异性，这是由于奶的传导性受细菌之外其他因素的影响而且正常生物学上传导性的变化与乳腺炎无关(http://www. iah. bbsrc. ac. uk/BMC/2004/Papers % 202004/fford/FINAL % 20ffhyte% 20BMC% 202004. doc)； 监测奶中各种离子的比率。随着乳腺炎感染程度的发展，钠离子浓度升高而钾离子浓度降低(国际专利申请W0/2006/127921，Westfall，G.，2006)； 检测MAA。作为对感染的应答，哺乳动物免疫系统产生急性期蛋白，例如奶淀粉样 A(MAA)蛋白在奶牛的乳房中产生。http //www, trideltaltd. com/maakit. html 用于检测导致乳腺炎的细菌的微生物学测试，例如用于检测金黄色葡萄球菌 (S. aureus)的 RAP I DEC Maph 测试(分析时间 24h)，(Boerlin,P.等，J Clin Microbiol.， 2003,41(2) :767-771)； 基于化学试剂应用的分光光度计测量方法(专利CN100460866，Ox. Biolog. Tech. Co Ltd, 2009和US6979550 Rivas等，2005)，其产生含可检测到的化合物的有色产物； 基于红外温度记录的检测方法(国际专利申请W00057164，Emerge Interactive Inc. ，2000)； 在专门的移液管中将鲜奶离心并且在不同沉降层中通过细胞数目检测病原体 (Biomedical Diagnostics Institute :http://www, bdi. ie/research/mastitis chip.
html)ο 化学发光测定法用于测定细菌侵袭后吞噬细胞发射光线的能力(Takahashi， H. :Cytokine Therapy for Staphylococcus Mastitis in Dairy Cows. Science & Technonews Tsukuba，1999,50 :55-56)。
与本发明最接近的是乳腺炎检测的方法，其基于奶中乳酸根的测定并且将该乳酸根水平与健康动物的奶的乳酸根水平相比(US7033836，Pastoral Agric. Res. Inst. Nz Ltd,2006)。然而，上述方法具有若干缺点 传感器的寿命相对较短。例如，乳酸根传感器需要经常更新，这是由于其识别系统是基于酶的。应用于本发明的(光学)氧传感器，可运行很多年； 奶中的乳酸根浓度取决于许多不同因素-饲养、挤奶频率、泌乳期等； 大多数上述方法不适用于实时线上过程并且不可能在挤奶的过程中除去不合格奶； 一些方法需要将不同化合物加入到奶中； 一些方法需要昂贵的设备和高度合资格人员。在科学研究中，已研究乳房(产奶前)中溶解氧浓度，目的在于研究正常奶牛和乳腺炎奶牛的乳房中溶解氧含量是否足够支持正常嗜中性粒细胞的功能以去除金黄色葡萄球菌。嗜中性粒细胞通过两种方法杀死细菌氧化和非氧化方法。当嗜中性粒细胞受吞噬的刺激时，氧消耗和氧自由基(例如超氧化物)的产生将会增加，这是由于NADPH氧化酶的活化而造成的，其形成电子传递链，将分子O2转化成超氧化物。已发现，乳腺炎导致A浓度显著下降并且乳房中嗜中性粒细胞的抗微生物活性降低。正常奶牛具有与静脉血中相似的奶溶解O2水平；乳腺炎奶牛中溶解O2水平小于对照值的10% (Mayer SJ, Waterman AE, Keen PM,Craven N,Bourne J. Oxygen concentration in milk of healthy and mastitic cows and implications of low oxygen tension for the killing of Staphylococcus aureus by bovine neutrophil. Journal of Dairy Research 1988 ；55 (4) :513_9)。不存在将奶中溶解&的测定用于检测乳腺炎的公知方法。发明公开本发明提出用于实时检测乳腺炎和测定奶质量的快速且可靠的方法以及乳腺炎传感器。用于检测乳腺炎和测定奶质量的方法基于非侵袭测定奶中溶解分子氧。在氧浓度基本上大于或小于奶中溶解氧的正常浓度(差异为与典型浓度的平均值或其它给定阈值的标准差σ值大于3)的情况下，线上检测动物生物体中乳腺炎或其它炎性过程以及不合格奶。在挤奶系统中，基于真空设备的应用，氧的测定尽可能快的进行，但不晚于挤奶过程开始后60秒，以避免氧从空气中大量转移。测定来自一个或若干乳房的奶中的氧浓度。乳腺炎传感器包含用于测定氧浓度的光导纤维的、电流测量的或电势测量的设备；用于数据获取和处理的设备；乳腺炎指示器和生成自动线上去除不合格奶的信号的设备。乳腺炎传感器用于应用该方法，即在本发明中描述的用于检测乳腺炎和测定奶质量的方法。本发明提出的方法和乳腺炎传感器与先前方案相比具有若干优点，这是由于它们实现-快速检测产奶动物诸如奶牛、山羊、绵羊等在亚临床阶段中潜在乳腺炎来源；-线上检测乳腺炎和其它炎性过程并且测定奶质量；-在奶收集槽之前去除受感染动物的不合格奶；
-乳腺炎传感器非常易于应用并且不需要特殊技能。所提出方法和设备的维护成本低，这是由于传感器的寿命长和以下事实没有对废物材料或系统组件更新的定期需要。受感染动物的实时检测使得能够降低生产成本，这是由于不合格奶可在挤奶过程的早期去除从而防止更大量奶的污染。不需要耗时和昂贵的分析程序。所提出设备的应用不需要人员的专门训练。在感染早期对患有亚临床乳腺炎动物的检测允许启动动物的早期治疗，效果更有效。因此本方法和设备的应用不仅在降低生产固定成本和运行成本两方面产生经济效应，而且还在改进动物福利方面产生经济效应。以下实施例说明本发明的应用，尽管本发明不限于以下实施例，但可依据权利要求应用。附1.新鲜挤出的奶中氧浓度数据的直方图(385项测量结果)以及这些数据与正态分布的近似度(连续线)。〇-与平均值接近的结果(377项测量结果)；·-异常值(8项测量结果)实施方案描述用于检测乳腺炎和测定奶质量的方法在农场中应用，在此我们用克拉克型 (Clark-type)传感器测定了 385头奶牛中奶的溶解氧浓度。从挤奶设备中取出12ml奶探测物并且尽可能快地测定探测物中的氧，但不晚于从设备中取出探测物后60秒以防止氧从周围空气大量转移到奶。我们分析所得到的结果并计算氧浓度的标准化平均值和标准差σ。结果示于
图1 和表1。
权利要求
1.用于检测动物中乳腺炎的方法，所述方法包括以下步骤a)挤出动物的奶并且非侵袭地测定奶中溶解分子氧的浓度；b)将奶中溶解分子氧的浓度与存在于未受感染的奶中溶解分子氧的典型浓度相比较；c)在奶中氧浓度与未受感染的奶中典型氧浓度之间存在显著差异的情况下(差异为与典型浓度平均值或其它给定阈值的标准差ο值大于3)，在实时过程中检测所述动物中的乳腺炎。
2.权利要求1的方法，其中奶中溶解氧浓度用光导纤维的、电流测量的或电势测量的设备测定。
3.权利要求1-2中任一项的方法，其中用真空挤奶系统挤出动物的奶并且在没有外部空气进入情况下在所述挤奶系统中测定奶中溶解分子氧的浓度。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中人工挤出动物的奶并且在不晚于挤奶开始后60 秒测定奶中溶解分子氧的浓度。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中在一个或多个乳区中测定奶中溶解分子氧的浓度。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中将奶中溶解分子氧的典型浓度确定为农场或动物群的平均溶解氧浓度，或确定为所测定动物的溶解氧浓度的平均值，并且基于农场或动物群的溶解分子氧的平均值建立溶解分子氧浓度的典型值的允许偏差。
7.用于实时测定奶质量的方法，其中依据权利要求1-6中任一项在动物的生物体中已检测到乳腺炎，则将所述动物的奶确定为不合格。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中所述动物是奶牛、山羊或绵羊。
9.用于权利要求1-8中任一项方法的乳腺炎传感器，其包括用于测定氧浓度的光导纤维的、电流测量的或电势测量的设备，用于数据获取和处理的设备，乳腺炎指示器和生成自动线上去除不合格奶的信号的设备。
全文摘要
本发明公开了乳腺炎传感器和用于实时检测乳腺炎和测定奶质量(线上)的方法。本发明包括快速非侵袭测定挤出的奶中溶解分子氧的浓度。乳腺炎传感器包括用于测定氧浓度的光导纤维的、电流测量的或电势测量的设备，用于数据获取和处理的设备，乳腺炎指示器和生成自动线上去除受感染动物不合格奶的信号的设备以防止更大量奶的污染。
文档编号A01J5/013GK102576008SQ200980159851
公开日2012年7月11日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者R·贾尼索, T·林肯 申请人:塔图大学