Способ обработки спермы и устройство для его осуществления

 

Использование: сельское хозяйство и медицина, в частности ветеринария и гинекология, конкретно способы и устройства для искусственного осеменения. Сущность изобретения: обработка спермы осуществляется импульсом однонаправленного магнитного поля, изменяющегося в пространстве и во времени. При этом приблизительно на 10% увеличиваются подвижность и время жизни сперматозоидов, что повышает оплодотворяющую способность спермы. Для генерации магнитного поля используется устройство, содержащее емкостной накопитель с соленоидом, заряжаемый от однофазной электросети. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и медицине, в частности к ветеринарии и гинекологии, конкретно к инструментам, способам и технологии искусственного осеменения, а именно к обработке спермы (в том числе и сохраняемой при криогенных температурах) на стадиях до непосредственного оплодотворения.

Известны разнообразные способы и устройства для обработки спермы, среди которых наиболее многочисленны химические. Последние основаны на добавлении в сперму антибиотиков, витаминов и других веществ (см. например, о.и. SU 1630030, A1, кл. A 61 D 19/00, В.М.Прокопцев и др. Антибактериальный комплекс для санации спермы сельскохозяйственных животных).

Известны также способы и устройства для обработки спермы, основанные на взаимодействии физических факторов: газообразного водорода (см. а.с. N 904690, СССР, В. И. Бесулин и др. Способ обработки спермы птиц); лазерного излучения (см. о. и. SU 1724204 A1, Р.И.Лис и др. Способ обработки спермы хряков); ультразвука (см. о.и. SU 1761130 A1, О.С.Короткевич и др. Способ обработки спермы хряков); постоянного магнитного поля (см. а.с. N 625704, СССР, М. Г. Ковалев, Способ М.Г.Ковалева сохранения биологических свойств спермы).

Недостатками известных способов обработки являются относительная дороговизна медикаментов и повышение требования к стерильности в связи с непосредственным внесением в сперму дополнительных веществ (для химических методов), сложность используемой аппаратуры: лазеры, ультразвуковые генераторы (для физических методов), длительное время обработки (например, в способах с постоянным магнитным полем до 6 ч).

Устройства, используемые при обработке спермы, не являются специализированными. Это лабораторное химическое оборудование, лазеры, ультразвуковые генераторы, постоянные магниты и т.п. Их применение для указанной цели требует дополнительных приспособлений и оснастки, что также является недостатком известных способов.

Относительной простотой, дешевизной и эффективностью обладают способ и устройство, выбранные в качестве прототипа, основанные на использовании переменного магнитного поля (см. о. и. SU 1402343 A1, Н.И.Богатырев и др. Способ обработки спермы животных и устройство для его осуществления). В них используется магнитное поле промышленной частоты с индукцией 50.12000 мТл, вращающееся в пространстве с частотами 1,0.1000.0 с^-1 и длительностью обработки 1.16 мин.

Недостатками способа (прототипа) являются большая (до 16 мин) длительность обработки, узкий диапазон магнитных индукций, не превышающих значений магнитной индукции на поверхности постоянных магнитов.

Недостатками устройства (прототипа) являются его относительно большая (до 1 кВт) мощность, потребляемая от сети, и необходимость в трехфазной сети, большие габариты и ограниченные диапазоны частот и индукций. Кроме того, в известном устройстве используется сосуд специальной формы (в виде двух коаксиальных цилиндров), и требуется, в связи с этим, дополнительная операция по перегрузке биологического объекта. Недостатком этого устройства является также низкий электрический КПД, т.к. в нем для создания магнитного поля используется только положительная полуволна синусоидального тока, а отрицательная бесполезно рассеивается на элементах электрической схемы.

Единственным признаком прототипа, совпадающим с существенными признаками заявляемого изобретения, является использование изменяющегося во времени и пространстве магнитного поля.

Заявляемое изобретение направлено на решение задач улучшения качества спермы и повышение оплодотворяемости при искусственном осеменении, а также на удешевление и упрощение способов и устройств для обработки спермы.

При осуществлении предлагаемого изобретения может быть получен технический результат, состоящий в повышении показателей фертильности спермы и увеличении оплодотворяемости самок при искусственном осеменении, а также в упрощении и удешевлении аппаратуры и технологического процесса обработки спермы; в частности в отказе от использования в лабораториях искусственного осеменения трехфазной сети и в уменьшении электропотребления. Кроме того, может быть существенно (вплоть до 40 или 60 Тл) увеличен диапазон индукций, используемых для обработки.

Сущность изобретения будет ясна из нижеследующего описания.

Как и в известном способе, сперму помещают в область, в которой генерируется магнитное поле, но, в отличие от известного способа, форма этой области цилиндр. Для генерации магнитного поля в этой области, также как и в известном способе, используется катушка, но, в отличие от прототипа, она единственная, не содержит полюсов, имеет цилиндрическую форму и существенно меньшие габариты. Также, как и в прототипе, питание катушки (соленоида) осуществляется от электросети, но, в отличие от него, не непосредственно (через выпрямитель и регулятор напряжения), а путем предварительного накопления энергии в конденсаторной батарее. Кроме того, используется для питания не трехфазная, а однофазная цепь. В предлагаемом изобретении существенно отличается от прототипа и структура магнитного поля в пространстве и во времени. В прототипе вектор магнитной индукции вращается в пространстве (подобно магнитному полю в электродвигателе), а зависимость его модуля от времени повторяет форму тока на выходе выпрямителя. В предлагаемом изобретении вектор магнитной индукции внутри соленоида всегда направлен вдоль его оси, а зависимость от времени представляет собой одиночный однополярный импульс с длительностью и формой, определяемыми конкретными параметрами соленодида и емкостного накопителя.

Источник магнитного поля, используемый в предлагаемом изобретении, отдельно от него не представляет технического интереса и не может быть использован для каких-либо иных разумных целей.

Сами по себе конструкции импульсных соленоидов и источников питания для них, использующиеся для генерации сильных импульсных магнитных полей, являются общеизвестными (см. например. кн. "Сильные и сверхсильные магнитные поля и их применение", под ред. Ф.Херлаха, М. Мир, 1988 г.), но в силу неподходящих технических реализаций не могут быть использованы в предлагаемом изобретении.

На чертеже изображена блок-схема устройства для обработки спермы импульсным магнитным полем.

На чертеже обозначены блок питания в виде емкостного накопителя, включающего в себя: 1 сетевой трансформатор, 2 зарядный выпрямитель, 3 конденсаторную батарею; 4 блок управления, выполненный в виде тиристорного формирователя одиночного токового импульса и 5 многовитковый соленоид.

Предлагаемый способ реализуется следующей последовательностью действий.

Подключают устройство в электросети и включают его. Дозу спермы в стандартных упаковках в виде пластиковых "соломинок" помещают внутрь соленоида. Заряжают конденсаторный накопитель до выбранного напряжения, нажав кнопку "заряд" и отпустив ее при достижении стрелкой вольтметра заданного значения напряжения. Разряжают накопитель на соленоид, нажав и отпустив кнопку "разряд". Вынимают обработанную дозу спермы и используют ее для искусственного осеменения.

Устройство функционирует как общественный емкостной накопитель: напряжение с трансформатора 1 выпрямляется выпрямителем 2 и заряжает конденсаторную батарею 3. При включении блока управления 4 конденсаторная батарея 3 разряжается на соленоид 5, ток в котором создает магнитное поле.

В результате проделанных операций дозы спермы подвергаются воздействию импульсного магнитного поля, что приводит к увеличению ее фертильности, а эффективность искусственного осеменения возрастает.

Предлагаемые способ и устройство были проверены экспериментально, для чего был изготовлен макет устройства. Форма и длительность импульса магнитного поля повторяли характеристики импульса тока в соленоиде. Макет устройства позволял генерировать импульсы магнитного поля с амплитудой индукции на оси соленоида в диапазоне значений от 26 до 260 мТл с длительностью (по основанию), равной 70 мс.

В эксперименте обрабатывалось семя быка по кличке "Радар", хранившееся полтора года при температуре жидкого азота. Девять доз спермы обрабатывались каждая одним импульсом магнитного поля, с индукциями от 51 до 256 мТл и длительностью 70 мс. Качество семени в контроле и после обработки контролировалось с помощью методики и аппаратуры, основанной на непрерывном подсчете в течение 6.7 ч числа и частоты пересечений лазерного луча подвижными спермиями. Данная методика (см. статью А.П.Еськов и др. Методика объективной оценки качества спермы крупного рогатого скота, "Доклады ВАСХНИЛ", 1988, N 12, с. 27) была выбрана как единственный объективный способ контроля результатов воздействия.

Измерялись два параметра семени: коэффициент F, пропорциональный концентрации и подвижности спермиев, и время, t_0,5, за которое концентрация подвижных спермиев уменьшилась вдвое от начального значения.

В результате эксперимента получили, что усредненный по 9 значениям коэффициент F увеличился на 6,7% по сравнению с контролем, а величина t_0,5 на 7,0% При этом среднеквадратичные отклонения измеренных величин (по 9 измерениям) не превышали 2% При обработке спермы время обработки одной партии не превышало 50 с, а расход электроэнергии составлял при 15˙10^-6 кВт/ч.

Предлагаемые способ и устройство имеют еще и то преимущество, что не требуют сосуда специальной формы и не нарушают ни одного звена стандартной технологической цепочки, используемой при искусственном осеменении.

Формула изобретения

1. Способ обработки спермы, включающий в себя воздействие на сперму изменяющимся во времени и пространстве магнитным полем, отличающийся тем, что воздействие осуществляют однополярным импульсом магнитного поля.

2. Устройство для обработки спермы, включающее в себя источник магнитного поля в виде катушки индуктивности, связанной с блоком управления, подсоединенным к блоку питания, отличающееся тем, что блок питания выполнен в виде емкостного накопителя, а блок управления - в виде формирователя одиночного токового импульса, причем катушка индуктивности выполнена в виде соленоида.

РИСУНКИ

Рисунок 1