Google+ 生物產業機械: 泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統

Friday, March 09, 2007

泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統

‧國立中興大學生機系萬一怒‧
‧國立嘉義大學生機系連振昌‧

一、前言

泌乳牛乳房炎(mastitis)是乳腺組織發炎的一種疾病,當乳腺組織受到病原菌感染時,牛乳的體細胞數會增加,因此牛乳的體細胞數之多寡可作為泌乳牛乳房健康或感染的指標,此外由於炎症反應亦會使牛乳的導電度提高,因此可藉由牛乳導電度的變化檢測出泌乳牛是否感染乳房炎。

泌乳牛感染非臨床性乳房炎時,因乳房及乳汁之外觀症狀並不明顯,酪農往往不易及時察覺而延誤防治造成嚴重的損失,乳房炎會造成酪農嚴重的經濟損失,包括牛乳產量減少、治療費用增加、生乳品質降低、牛乳的不能繳交及泌乳牛的提早淘汰。因此提早檢測出泌乳牛罹患非臨床性乳房炎,加以預防治療,對酪農生產事業是相當重要的一環。

在泌乳牛機械擠乳的過程中對牛乳進行線上量測與乳房炎有關參數是乳房炎自動化檢測未來的研究趨勢,研製成電腦控制檢測器在擠乳過程中線上量測分房乳導電度是一種方便且可行的檢測方式,可取代牛乳體細胞數無法線上檢驗之缺點。目前國內雖然相當多的酪農場參加乳牛性能改善計畫,但是每月提供乙次的泌乳牛資訊,對泌乳牛乳房炎的防治仍然緩不濟急;乳房炎線上導電度檢測系統能在擠乳過程中即時量測泌乳牛分房乳導電度以獲得分房乳的健康訊息,早期檢測出非臨床性乳房炎,這對乳房炎的防治是有很大的幫助。

二、線上導電度檢測系統

檢測系統

泌乳牛乳炎線上導電度檢測系統之示意圖及實體圖如圖一及圖二所示,包括分房乳導電度連線檢測儀、附有導電度及溫度感測器的集乳座、資料及電源傳輸線、RS485-RS232資料轉換器、電源供應器及筆記型電腦。泌乳牛乳房炎導電度感測器示意圖如圖三所示,四對導電度EC電極量測四個分房乳導電度,一個溫度感測器量測牛乳溫度。

乳房炎線上導電度檢測儀顯示螢幕除顯示牛隻編號COW、乳溫TEMP、最大分房乳導電度值MAX、最大分房乳導電度值對應的體細胞數及各分房乳導電度值EC大小外,在顯示螢幕左側有四個LED 發光二極體的警告燈對應四個分房乳導電度值EC,右側亦有有四個LED 發光二極體的警告燈對應四個等級的導電度比值ECR,如圖四所示。

由分房乳線上導電度檢測儀面板上按鍵輸入牛號、導電度門檻高值(H)及導電度門檻低值(L)、設定導電度比值ECR 大小、檢測儀設定碼ID。

各部分房乳線上導電度檢測儀的RS485 訊號以串接方式,由資料及電源傳輸線將此RS485 訊號傳至資料轉換器。資料轉換器將此RS485 訊號轉換成RS232 訊號,再以RS232 訊號由筆記型電腦做資料擷取。電腦資料擷取系統自動記錄擠乳過程中的資料點數目、午別、時間、各分房乳導電度、乳溫、牛號、ECR、對應的體細胞數、結束鍵及ID 碼等資料。

圖五為泌乳牛分房乳線上導電度檢測設備於酪農場之實測圖,當某個分房乳導電度大於設定導電度門檻值時,線上導電度檢測儀左上方對應的LED發光二極體會閃爍且發出警告聲,當分房乳導電度比值超過設定的導電度比值ECR 時,線上導電度檢測儀右上方對應的LED發光二極體會閃爍且發出警告聲,以導電度門檻值結合導電度比值ECR使用警示燈及警告聲提醒在現場作業的擠乳工人的注意可能感染乳房炎的泌乳牛隻。

檢測結果

健康泌乳牛擠乳過程中各分房乳導電度,在擠乳開始有最大的導電度值。感染泌乳牛各分房乳的分房乳導電度EC 比健康泌乳牛較高及很明顯變化外,且有較高的分房乳導電度比值ECR。實驗結果使用導電度EC門檻值為5.54mS/cm及導電度比值ECR門檻值為1.12 時,使用導電度門檻值配合導電度比值時,健康泌乳牛的特定度為88.3%,而感染泌乳牛的敏感度為61.1%,正確率可達78.1 %。

三、結語及未來研究

目前裝置泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統的酪農場計有桃園縣大園鄉光泉牧場、新竹市畜產試驗所新竹分所、嘉義縣中埔鄉永榮牧場、彰化縣秀水鄉施純森牧場、嘉義市嘉義大學畜牧場及新竹縣口湖鄉新竹牧場(圖六~十)。

此檢測系統可作為輔導酪農乳房炎防治的工具,以及相關應用系統發展的依據,比如線上量測乳溫,可對泌乳牛的發情的時期做一探討;同時此套乳房炎導電度線上檢測系統將來可依需要逐次
研發再加入自動乳量計及乳杯自動脫落等檢測功能,成為一部多功能泌乳牛生產自動化的檢測系統。(作者聯絡電話:04-2857585)

圖一泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統示意圖

圖二泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統

圖三擠乳座內導電度感測器示意圖