ITTV20100075A1 - Apparato per l'incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici - Google Patents

Description

“APPARATO PER L’INCUBAZIONE DI UOVA E/O EMBRIONI DI ORGANISMI ACQUATICIâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il campo degli impianti per l’acquicoltura di organismi acquatici.

In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un apparato per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici, ad esempio per l’incubazione di uova di pesce.

In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo per contrastare la presenza o proliferazione di agenti patogeni, ad esempio batteri, germi, funghi, lieviti, muffe e simili, in un apparato per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici.

Come noto, gli impianti di acquicoltura sono dedicati all’allevamento, su scala industriale, di organismi acquatici, come ad esempio, pesci, molluschi, crostacei, e così via.

Negli impianti di acquicoltura, à ̈ diffuso l’utilizzo di apparati incubatori atti a portare a maturazione grandi quantità di uova e/o embrioni di organismi acquatici, ad esempio uova di pesce.

Tradizionalmente, un apparato incubatore comprende una struttura a silos, entro la quale à ̈ collocata una quantità elevata (anche più di 50000 esemplari) di uova e/o embrioni immersi in un flusso continuo di acqua a temperatura ed ossigenazione controllate e spesso mantenuti in assenza di luce.

E’ ampiamente noto come, nel campo dell’acquicoltura, un problema molto sentito sia quello della disinfezione delle acque in cui sono allevati gli organismi acquatici.

La contaminazione da parte di agenti patogeni, ad esempio di batteri, germi, funghi, lieviti, muffe, e simili, può compromettere la crescita degli organismi acquatici, causarne il deperimento o la morte o, addirittura, costituire un rischio per la saluta umana.

Nel caso di allevamento di uova e/o embrioni, il problema della disinfezione delle acque di allevamento risulta essere cruciale per i seguenti motivi:

- uova e/o embrioni sono molto sensibili a contaminazioni di natura microbica;

- il rischio di diffusione delle infezioni à ̈ molto elevato, a causa dell’elevata densità di popolazione presente negli apparati embrionatori;

- il rischio economico à ̈ relativamente elevato, dato che la contaminazione anche di un numero esiguo di esemplari allevati può determinare la necessità di sopprimere l’intera popolazione allevata nell’apparato.

Nel corso degli anni, sono stati sviluppati numerosi metodi per contrastare la presenza o proliferazione di agenti patogeni negli apparati destinati ad allevare uova e/o embrioni di organismi acquatici.

Un approccio ancora molto diffuso à ̈ quello di trattare l’acqua circolante nell’apparato incubatore con agenti biocidi idrosolubili, ad esempio verde malachite o formalina, in grado di svolgere un’efficace azione di disinfezione.

Alcuni studi hanno però dimostrato come tali agenti biocidi presentino proprietà teratogene e siano da considerarsi come potenzialmente cancerogeni.

A tal proposito, si vedano, ad esempio, le seguenti pubblicazioni:

- M. Meyer, D:J: Alderman in Aquaculture and Environment, European Aquaculture Society Special Publication 16, eds. N. De Pauw, J. Joyce, EAS, Bruxelles, 1983, pp. 235-244;

- E. Fernandes, L.G. Willoughby, R.J. Roberts, J. Fish Dis.15: 1-13, 1992;

- S. Srivastava, R. Sinha, D. Roy Aquat. Toxicol.66: 319-329, 2004;

- C.M. Gieseker, S.G. Serfling, R. Reimschuessel Aquaculture 253: 120-129, 2006.

L’impiego di questi agenti biocidi si presenta quindi come potenzialmente rischioso per la salute umana.

Un metodo di disinfezione alternativo, di tipo noto, prevede di trattare l’acqua circolante nell’apparato con perossido d’idrogeno.

L’esperienza dimostra come tale sostanza sia di difficile utilizzo pratico: anche minime variazioni nel dosaggio possono determinare notevoli danni ed anche estesa mortalità nella popolazione trattata o, di converso, rendere il trattamento completamente inefficace per quanto riguarda il contrasto della carica patogena presente nell’apparato.

Alcuni studi, infine, hanno dimostrato come il perossido d’idrogeno risulti tossico per alcune specie di pesci o possa causare significative variazioni dei parametri fisiologici nella popolazione trattata.

Sul punto si vedano, ad esempio, i seguenti articoli:

- L.L. Costello, J.J. Rach, T.M. Schreier Progr. Fish-Culture 56: 225-231, 1993;

- L. Mansell, M. Miura, I. Ridge Fish Pathol. 40: 81-86, 2005.

Altre metodologie di disinfezione, attualmente adottate, prevedono di trattare le acque d’allevamento con raggi ultravioletti (UV).

Anche in questo caso si devono segnalare alcuni inconvenienti.

I raggi UV possono facilmente causare l’insorgenza di mutazioni nel corredo genetico della popolazione trattata e risultano, in generale, essere tossici per uova e/o embrioni.

In un apparato incubatore, il trattamento con raggi UV dell’acqua circolante deve pertanto essere necessariamente svolto in un’apposita camera di disinfezione.

Ciò comporta un aumento della complessità strutturale dell’apparato e dei relativi costi di d’installazione e gestione operativa ma, soprattutto, non permette di ridurre, in modo soddisfacente, il rischio di infezioni o contaminazioni, data l’impossibilità di intervenire direttamente a livello di camera d’incubazione.

I raggi UV presentano una scarsa penetrazione in acqua (circa 3cm). Risulta quindi difficoltoso illuminare con luce ultravioletta volumi d’acqua relativamente elevati, con costi energetici relativamente contenuti.

In genere, i dispositivi d’illuminazione con raggi UV sono relativamente costosi e di difficile gestione operativa.

Nella domanda di brevetto WO97/29636 si descrive un metodo che prevede di utilizzare sostanze fotosensibili di origine naturale, come ad esempio le porfirine, per disinfettare le acque di allevamento di organismi acquatici.

Se illuminate con luce visibile, tali sostanze fotosensibili sono in grado di generare specie iper-reattive dell’ossigeno, note per essere dotate di elevato potere antimicrobico ed azione selettiva nei confronti delle cellule microbiche.

Gli apparati per l’incubazione di uova e/o embrioni che utilizzano tale metodologia di disinfezione prevedono tradizionalmente di trattare l’acqua di allevamento in apposite camere di disinfezione e successivamente di inviare l’acqua disinfettata nelle relative camere d’incubazione.

Ciò si spiega con il fatto che alcune componenti della luce visibile, ad esempio le radiazioni luminose nella banda del blu o del violetto, risultano nocive per uova e/o embrioni.

Anche in questi apparati, non risulta pertanto possibile operare l’azione di contrasto della carica microbica direttamente nel sito in cui sono ospitati gli organismi acquatici.

Gli apparati incubatori, attualmente disponibili, si presentano inoltre con una struttura relativamente complessa, difficoltosa da installare e gestire operativamente.

Compito precipuo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici che permetta di risolvere e superare gli inconvenienti sopra descritti.

Nell’ambito di questo compito, uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato in grado di controllare e prevenire con efficacia l’insorgenza d’infezioni nella popolazione allevata, senza comprometterne lo stato fisiologico e lo sviluppo.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato che risulti di relativamente semplice installazione e gestione operativa.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato che sia affidabile operativamente, che presenti una struttura relativamente semplice e che sia facilmente realizzabile a livello industriale, a costi competitivi.

Questo compito e questi scopi, nonché altri scopi che appariranno evidenti dalla successiva descrizione e dai disegni allegati, sono realizzati, secondo l’invenzione, da un apparato per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici, ad esempio per l’incubazione di uova di pesce, secondo quanto indicato nella seguente rivendicazione 1.

L’apparato, secondo la presente invenzione, comprende almeno una camera d’incubazione atta a contenere uova e/o embrioni a contatto con una soluzione che comprende acqua ed almeno una sostanza fotosensibile della famiglia dei tetrapirroli e/o di loro analoghi strutturali.

Preferibilmente, tale sostanza fotosensibile à ̈ costituita da una sostanza della famiglia delle porfirine, ad esempio porfirina C12 (vedi figura 11).

L’apparato, secondo l’invenzione, comprende almeno una sorgente di luce, operativamente associata alla camera d’incubazione, in modo da illuminare, almeno parzialmente, la soluzione, ivi presente.

Tale sorgente di luce emette una radiazione luminosa, con lunghezza d’onda compresa nell’intervallo tra 580nm e 900nm, la quale stimola la sostanza fotosensibile, presente in soluzione entro la camera d’incubazione, a generare una o più specie chimiche attive, in grado di contrastare la presenza o proliferazione di agenti patogeni.

Tali specie chimiche attive possono comprendere, ad esempio, molecole di ossigeno singoletto o altri agenti citossici volatili.

Preferibilmente, la sorgente di luce dell’apparato, secondo la presente invenzione, emette una radiazione luminosa avente lunghezza d’onda compresa in un intervallo [li-0.05li, li+0.05li], dove i=1, 2, ...N e licorrisponde alla lunghezza d’onda di un picco dello spettro di assorbimento della sostanza fotosensibile.

Vantaggiosamente, tale sorgente di luce può comprendere uno o più dispositivi LED (Light Emitting Diodes).

L’apparato, secondo la presente invenzione, può inoltre vantaggiosamente comprendere mezzi di guida d’onda, atti a convogliare la radiazione luminosa emessa dalla suddetta sorgente di luce in corrispondenza della posizione di uova e/o embrioni.

L’apparato, secondo la presente invenzione, comprende preferibilmente almeno una piastra di supporto, operativamente posizionata entro la camera di incubazione e sagomata in modo da ospitare, almeno parzialmente, le uova e/o embrioni.

Secondo una forma realizzativa preferita della presente invenzione, uno o più dispositivi LED sono operativamente associati a tale piastra di supporto.

La struttura della piastra di supporto può inoltre vantaggiosamente comprendere almeno una guida d’onda atta convogliare la radiazione luminosa emessa dai dispositivi LED in corrispondenza delle sedi in cui sono ospitati uova e/o embrioni.

Secondo una forma realizzativa alternativa, i suddetti mezzi di guida d’onda possono comprendere almeno una guida d’onda predisposta per attraversare, almeno parzialmente, il volume della camera d’incubazione, in senso longitudinale.

L’apparato, secondo la presente invenzione, presenta numerosi vantaggi rispetto all’arte nota. Nell’apparato, secondo la presente invenzione, à ̈ possibile effettuare la disinfezione delle acque di allevamento, direttamente entro la camera d’incubazione in cui sono allevati uova e/o embrioni.

Si à ̈ verificato come il contatto con una soluzione di acqua e sostanza fotosensibile non comprometta lo stato fisiologico e lo sviluppo di uova e/o embrioni.

La possibilità di operare il processo di disinfezione a livello della camera d’incubazione consente di ridurre la complessità strutturale e gli ingombri dell’apparato, rendendo, al contempo, più facile e sicura l’azione di contrasto della carica patogena e di prevenzione delle infezioni.

L’utilizzo di dispositivi LED per emettere la radiazione luminosa offre considerevoli vantaggi in termini di affidabilità operativa, riduzione dei consumi energetici e riduzione degli ingombri complessivi.

Si à ̈ verificato sperimentalmente come l’irradiazione mediante dispositivi LED, in grado di emettere una radiazione luminosa con lunghezza nell’intervallo tra 580nm e 900nm, sopra menzionato, non comprometta lo stato fisiologico di uova e/o embrioni.

L’utilizzo di mezzi di guida d’onda permette di illuminare con maggiore efficacia ed uniformità uova e/o embrioni, attivando la sostanza fotosensibile in prossimità o in corrispondenza della superficie degli stessi.

Si à ̈ verificato sperimentalmente come ciò contribuisca a migliorare l’efficacia dell’azione disinfettante, operata dalle specie chimiche attive generate dalla sostanza fotosensibile.

L’apparato, secondo l’invenzione, presenta una struttura relativamente semplice, economica da realizzare a livello industriale, di facile installazione e di comoda gestione operativa.

In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione si riferisce anche ad un metodo per contrastare la presenza o proliferazione di agenti patogeni in un apparato per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici, ad esempio per l’incubazione di uova di pesce. Il metodo, secondo l’invenzione, comprende vantaggiosamente le seguenti fasi:

- fornire, ad almeno una camera d’incubazione dell’apparato, una soluzione comprendente acqua ed almeno una sostanza fotosensibile della famiglia dei tetrapirroli e/o di loro analoghi strutturali, in modo che detti uova e/o embrioni siano a contatto con tale soluzione;

- fornire almeno una sorgente di luce che emette una radiazione luminosa con lunghezza d’onda compresa tra 580nm e 900nm;

- illuminare, almeno parzialmente, la soluzione presente entro detta camera d’incubazione, mediante detta sorgente di luce, la radiazione luminosa emessa da detta sorgente di luce stimolando detta sostanza fotosensibile a generare una o più specie chimiche, atte a contrastare la presenza o proliferazione di detti agenti patogeni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’apparato, secondo la presente invenzione, potranno essere meglio percepiti facendo riferimento alla descrizione data di seguito ed alle allegate figure, in cui:

- la figura 1 illustra schematicamente la struttura dell’apparato, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra schematicamente la struttura dell’apparato, secondo la presente invenzione, in una sua forma realizzativa;

- la figura 3 illustra schematicamente un particolare strutturale dell’apparato di figura 2; - la figura 4 illustra schematicamente un ulteriore particolare strutturale dell’apparato di figura 2;

- la figura 5 illustra schematicamente la struttura dell’apparato, secondo la presente invenzione, in una sua ulteriore forma realizzativa;

- le figure 6A-6B rappresentano schematicamente gli spettri di assorbimento di alcune sostanze fotosensibili, utilizzabili nell’apparato, secondo la presente invenzione;

- la figura 7 rappresenta schematicamente il contenuto spettrale della radiazione luminosa emessa dalla sorgente di luce dell’apparato, secondo la presente invenzione, in relazione allo spettro di assorbimento dell’acqua;

- la figura 8 rappresenta schematicamente il contenuto spettrale di un dispositivo LED di tipo rosso, in relazione allo spettro di assorbimento di una sostanza fotosensibile della famiglia delle porfirine, utilizzabile nell’apparato, secondo la presente invenzione;

- la figura 9 rappresenta schematicamente alcuni risultati sperimentali relativi all’azione disinfettante, operata dalle specie chimiche generate da una sostanza fotosensibile della famiglia delle porfirine, utilizzabile nell’apparato, secondo la presente invenzione;

- la figura 10 illustra la struttura chimica di alcune famiglie di sostanze fotosensibili utilizzabili nell’apparato, secondo la presente invenzione;

- la figura 11 illustra la struttura chimica di alcune sostanze fotosensibili appartenenti alla famiglia delle porfirine.

Con riferimento alle citate figure, la presente invenzione si riferisce ad un apparato 1 per l’incubazione di uova e/o embrioni 50 di organismi acquatici.

L’apparato 1 risulta particolarmente adatto per l’incubazione di uova di pesce e sarà descritto con riferimento a tale applicazione.

Non si vuole con questo limitare in alcun modo l’ambito di utilizzo della presente invenzione. L’apparato 1 può essere, infatti, efficacemente utilizzato per l’incubazione di uova e/o embrioni di un qualunque tipo di organismo acquatico.

L’apparato 1 comprende almeno una camera d’incubazione 10 nella quale le uova 50 sono poste a contatto con una soluzione 100 che comprende acqua ed almeno una sostanza fotosensibile.

Con il termine “sostanza fotosensibile†, s’intende, in questo contesto, una sostanza che reagisce chimicamente in seguito all’esposizione ad una radiazione luminosa.

Secondo l’invenzione, la sostanza fotosensibile contenuta nella soluzione 100 appartiene alla famiglia dei tetra pirroli e/o di loro analoghi strutturali.

Preferibilmente, la suddetta sostanza fotosensibile appartiene alla famiglia delle porfirine, e può essere costituita, ad esempio, da porfirina C12 (figura 11).

In alternativa, essa può appartenere alla famiglia delle clorine o dei porficeni o delle ftalocianine o delle naftalocianine (figura 10).

Ovviamente, la soluzione 100 potrebbe comprendere più sostanze fotosensibili disciolte in acqua, ad esempio una miscela di porfirina C12 e porfirina C14 (figura 11).

La camera d’incubazione 10 à ̈ preferibilmente costituita da un contenitore che si sviluppa verticalmente, ad esempio a forma di silos, e comprende una parete di base 104, un coperchio superiore amovibile 105 e pareti laterali di contenimento 106.

Preferibilmente, la camera d’incubazione 10 à ̈ provvista di almeno un collettore d’ingresso 101 ed un collettore d’uscita 102 associati operativamente a mezzi di pompaggio (non illustrati), in modo tale che un flusso continuo F1 di soluzione 100 possa attraversare la camera d’incubazione 10, assicurando un continuo ricambio e ricircolo della soluzione stessa. Preferibilmente, il collettore d’ingresso 101 ed il collettore d’uscita 102 sono rispettivamente posizionati in prossimità od in corrispondenza della parete di base 104 e del coperchio 105, in modo tale la camera d’incubazione 10 sia attraversata da un flusso F1 di soluzione diretto sostanzialmente in senso longitudinale, dal basso verso l’alto.

Si favorisce, in tal modo, l’ossigenazione dell’acqua presente nella soluzione 100 e si permette a quest’ultima di lambire delicatamente la superficie delle uova 50, riducendo, al contempo, la presenza di bolle d’aria o turbolenze.

Ovviamente, i collettori 101 e 102 della camera d’incubazione 10 possono essere posizionati in modo differente da quello illustrato in figura 2.

Preferibilmente, la soluzione 100 à ̈ ottenuta in un’apposita camera di miscelazione, operativamente connessa con la camera d’incubazione 10.

Dalla suddetta camera di miscelazione, la soluzione 100 viene pompata nella camera d’incubazione 10, mediante il collettore d’ingresso 101, fatta circolare entro la camera d’incubazione 10 ed espulsa attraverso il collettore d’uscita 102.

In alternativa, la soluzione 100 potrebbe essere ottenuta direttamente nella camera 10 mediante erogazione locale della sostanza fotosensibile. In questo caso, la camera d’incubazione 10 può essere alimentata semplicemente con acqua.

Ovviamente, l’apparato incubatore 1 potrebbe comprendere una pluralità di camere d’incubazione, connesse operativamente in parallelo ad una conduttura di mandata ed ad una conduttura di scarico.

Nella camera d’incubazione 10, le uova 50 si trovano vantaggiosamente immerse nella soluzione 100. In tal modo, la loro superficie risulta costantemente lambita dal flusso di soluzione 100 che attraversa la camera d’incubazione 10, favorendo così il contatto tra la superficie delle uova 50 e la sostanza fotosensibile presente nella soluzione stessa.

Preferibilmente, nella camera d’incubazione 10 sono collocate una o più piastre di supporto 11 sagomate in modo da ospitare o contenere le uova 50.

Le piastre di supporto 11 possono essere vantaggiosamente realizzate in vetro o in un altro materiale in grado di assicurare un’elevata resistenza agli attacchi di agenti chimici o biologici ed un’ottimale trasmissione ottica della radiazione luminosa.

Vantaggiosamente, ciascuna piastra di supporto 11 Ã ̈ operativamente posizionata in senso orizzontale, in modo da risultare sostanzialmente ortogonale rispetto alla direzione di flusso della soluzione 100.

Preferibilmente, ciascuna piastra di supporto 11 comprende una pluralità di sedi 110 atte ad ospitare le uova 50.

Preferibilmente, ciascuna delle sedi 110 Ã ̈ sagomata in modo da ospitare un solo uovo 50 (figure 3-4).

Si favorisce in tal modo il confinamento tra gli esemplari riducendo il rischio di diffusione per contatto di infezioni, ad esempio di origine fungina, tra la popolazione in incubazione.

Vantaggiosamente, al fine di ottimizzare gli spazi, le sedi 110 sono disposte su ciascuna piastra secondo un layout ordinato, ad esempio di tipo matriciale.

In figura 4, si mostra, in maggior dettaglio, una generica porzione 11A della piastra 11, illustrata in figura 3.

E’ possibile osservare come ciascuna sede 110 della piastra di supporto 11 sia preferibilmente costituita da un’apertura 110A, passante lo spessore della piastra 11.

Tale apertura passante à ̈ vantaggiosamente sagomata a guisa di piramide o cono rovesciato in modo da offrire un’adeguata superficie di sostegno 110B all’uovo 50, ivi ospitato, ed, al contempo, permettere alla soluzione 100 di fluire liberamente intorno alla superficie esterna dello stesso.

Secondo l’invenzione, l’apparato 1 comprende almeno una sorgente di luce 20 operativamente associata alla camera d’incubazione 20.

La sorgente di luce 20 à ̈ atta ad emettere una radiazione luminosa L1, in particolare con lunghezza d’onda l compresa in un intervallo R = [580nm, 900nm].

Preferibilmente, la sorgente di luce 20 à ̈ operativamente posizionata all’interno del volume della camera d’incubazione 10 ed à ̈ vantaggiosamente predisposta in modo da illuminare, almeno parzialmente, la soluzione 100.

In tal modo, la radiazione luminosa L1 à ̈ in grado di attivare la sostanza fotosensibile, presente nella soluzione 100, in modo che detta sostanza fotosensibile generi una o più specie chimiche attive, con potere antimicrobico, in grado di contrastare la presenza o la proliferazione di agenti patogeni.

Secondo una forma realizzativa alternativa della presente invenzione (non illustrata), la sorgente di luce 20 à ̈ predisposta in modo da illuminare la camera d’incubazione 10 dall’esterno, attraverso una o più pareti della camera d’incubazione 10, vantaggiosamente realizzate in materiale otticamente trasparente.

Preferibilmente, la sorgente di luce 20 emette una radiazione luminosa L1, avente lunghezza d’onda l compresa in una porzione dell’intervallo R = [580nm, 900nm] suddetto, la quale corrisponde ad un intervallo [li-0.05li, li+0.05li], dove i=1, 2, ...N e lià ̈ la lunghezza d’onda di un i-esimo picco dello spettro di assorbimento della sostanza fotosensibile presente nella camera d’incubazione 20.

Preferibilmente, la sorgente di luce 20 può emettere una radiazione luminosa L1, avente lunghezza d’onda l compresa in un intorno di un picco secondario di assorbimento della sostanza fotosensibile, presente nella camera d’incubazione 20, dove con il termine “picco secondario di assorbimento†s’intende un picco di assorbimento successivo al primo picco identificabile scorrendo lo spettro d’assorbimento a partire dalla lunghezza d’onda l=0.

La sorgente di luce 20 emette così preferibilmente una radiazione luminosa L1, avente lunghezza d’onda l compresa in una porzione dell’intervallo R = [580nm, 900nm] suddetto, la quale corrisponde ad un intervallo [li-0.05li, li+0.05li], dove i=1, 2, ...N e lià ̈ la lunghezza d’onda, in corrispondenza della quale lo spettro di assorbimento di detta sostanza fotosensibile presenta un i-esimo picco secondario.

Nelle figure 6A-6D sono illustrati gli spettri di assorbimento di alcune sostanze fotosensibili utilizzabili nell’apparato 1, rispettivamente della porfirina C12, della ftalocianina ZnPc, della clorina THPC e della naftalocianina PdNc.

Con riferimento a tali figure, la sorgente di luce 20 può, ad esempio, emettere una radiazione luminosa L1, avente lunghezza d’onda l compresa in uno dei suddetti intervalli:

I1=[l1-0.05l1, l1+0.05l1], dove l1=640nm; oppure

I2=[l2-0.05l2, l2+0.05l2], dove l2=620nm; oppure

I3=[l3-0.05l3, l3+0.05l3], dove l3=680nm; oppure

I4=[l4-0.05l4, l4+0.05l4], dove l4=650nm; oppure

I5=[l5-0.05l5, l5+0.05l5], dove l5=730nm; oppure

I6=[l6-0.05l6, l6+0.05l6], dove l6=820nm.

L’emissione di radiazione luminosa nei suddetti intervalli di lunghezza d’onda risulta vantaggiosa, dato che consente di attivare efficacemente la sostanza fotosensibile, presente nella soluzione 100, senza che la radiazione luminosa comprenda componenti spettrali dannose per uova e/o embrioni.

In linea di principio, la sorgente di luce 20 può comprendere una qualunque fonte luminosa operativamente associata ad opportuni mezzi di filtro in modo da emettere una radiazione luminosa nell’intervallo di lunghezze d’onda d’interesse.

Secondo una forma realizzativa preferita della presente invenzione, la sorgente di luce 20 comprende uno o più dispositivi LED 21.

L’utilizzo di dispositivi LED risulta vantaggioso per vari motivi.

I dispositivi LED presentano uno spettro d’emissione relativamente ristretto, centrato su una lunghezza d’onda nominale di riferimento. Essi possono quindi essere agevolmente utilizzati per emettere una radiazione luminosa con contenuto spettrale predefinito, senza la necessità di predisporre mezzi di filtraggio.

La dissipazione di potenza nei dispositivi LED risulta essere molto ridotta. Si possono così evitare fenomeni indesiderati di riscaldamento della soluzione 100.

I dispositivi LED presentano un elevato grado di affidabilità, sono facilmente integrabili nella struttura della camera d’incubazione 10, senza apprezzabili aumenti degli ingombri, sono relativamente semplici da controllare operativamente e possono essere facilmente reperiti sul mercato, a costi contenuti.

I dispositivi LED 21 possono essere posizionati sulle pareti della camera d’incubazione 10 in modo da illuminare le piastre di supporto 11 dal basso e/o dall’alto e/o in senso orizzontale. Preferibilmente, però, i dispositivi LED 21 sono operativamente associati a uno o più bordi 11B di ciascuna piastra di supporto 11, in modo da assicurare un’efficace illuminazione delle uova 50 ospitate nelle relative sedi d’alloggiamento 110.

Secondo una forma realizzativa preferita della presente invenzione, l’apparato 1 comprende vantaggiosamente mezzi di guida d’onda, atti a convogliare la radiazione luminosa L1 emessa dalla sorgente di luce 20 in corrispondenza della posizione delle uova 50.

Ciò consente di ottenere un’ottimale illuminazione del volume di soluzione 100 che fluisce in un intorno della superficie delle uova 50, assicurando un’efficace attivazione della sostanza fotosensibile in prossimità o corrispondenza della superficie esterna degli stessi.

Preferibilmente, i suddetti mezzi di guida d’onda sono integrati con le piastre di supporto 11 atte ad ospitare le uova 50.

Secondo una forma realizzativa preferita della presente invenzione, ciascuna piastra di supporto 11 comprende, integrata nella propria struttura, almeno una guida d’onda atta a convogliare, in corrispondenza delle sedi 110 che ospitano le uova 50, la radiazione luminosa emessa dai dispositivi LED 21, operativamente associati ai bordi laterali 11B.

Ogni uovo 50 può così essere illuminato direttamente, aumentando l’efficacia del processo di disinfezione e riducendo la possibilità di insorgenza di infezioni e trasmissione delle stesse da un esemplare all’altro.

Preferibilmente, la guida d’onda di una piastra di supporto 11 comprende almeno uno strato di materiale 121, trasparente rispetto alla radiazione luminosa L1, ad esempio vetro.

Tale guida d’onda comprende inoltre gli strati 122 e 123, realizzati in materiale riflettente la radiazione luminosa L1, ad esempio argento, e predisposti in modo da ricoprire la superficie superiore ed inferiore dello strato trasparente 121, con esclusione delle superfici 110B di ciascuna sede 110.

Come illustrato in figura 4, la guida d’onda formata dagli strati 121, 122 e 123 à ̈ così in grado di favorire la propagazione della radiazione luminosa L1 lungo direzioni sostanzialmente parallele al piano d’estensione della piastra 11, impedendone la diffusione attraverso le pareti superiore ed inferiore.

La radiazione luminosa L1 può raggiungere le uova 50 passando attraverso le superfici 110B di ciascuna sede 110.

Per aumentare il confinamento del percorso ottico e ridurre le dispersioni di radiazione luminosa, in una forma realizzativa della presente invenzione (non illustrata), i mezzi di guida d’onda possono comprendere altre tipologie di guide d’onda, ad esempio fibre ottiche, operativamente associate alla struttura ciascuna piastra 11, in modo da convogliare la luce dei relativi dispositivi LED 21.

Secondo una forma realizzativa alternativa, illustrata in figura 5, i mezzi di guida d’onda possono vantaggiosamente comprendere una o più guide d’onda 30 predisposte per attraversare, almeno parzialmente, il volume della camera d’incubazione 10, in senso longitudinale, cioà ̈ parallelamente al flusso F1 della soluzione 100.

In questo caso, le uova 50 possono essere disposte su vassoi di supporto o semplicemente lasciate libere di fluttuare nel volume della camera d’incubazione 10.

Le guide d’onda 30 possono comprendere ad esempio fibre ottiche solidalmente connesse con il coperchio 105 e/o con una o più pareti 104, 106 della camera d’incubazione 10.

Le guide d’onda 30 sono operativamente associate alla sorgente di luce 20, la quale può vantaggiosamente comprendere una batteria di dispositivi LED, in modo da convogliarne la radiazione luminosa in corrispondenza della posizione delle uova 50.

Secondo una forma realizzativa della presente invenzione, l’apparato 1 comprende un apparato di controllo atto ad assicurarne un ottimale funzionamento automatizzato, in modo da ridurre la necessità di interventi umani.

Preferibilmente, l’apparato 1 comprende mezzi erogatori 140, atti ad erogare la sostanza fotosensibile, in modo da mantenere costante i valori di concentrazione della soluzione 100. Tali mezzi erogatori potrebbero essere posizionati entro la camera d’incubazione 10 (figure 2 e 5) oppure al di fuori della stessa, ad esempio in corrispondenza di una camera di miscelazione posta a monte del collettore d’ingresso 101.

Preferibilmente, l’apparato 1 comprende anche primi mezzi sensori 150 della qualità della soluzione 100, i quali consentono di ottenere informazioni (temperatura, pH, presenza di agenti patogeni, livello di trasparenza, etc.) sullo stato effettivo della soluzione 100 presente nella camera d’incubazione 10.

L’apparato 1 può vantaggiosamente comprendere secondi mezzi sensori 160 della fluenza (potenza luminosa per unità di superficie) della radiazione luminosa L1 per permettere di controllare che la soluzione 100 sia costantemente illuminata in modo ottimale dalla radiazione luminosa L1.

Preferibilmente, l’apparato 1 comprende anche un’unità di controllo 130 operativamente connessa ai mezzi erogatori 140 e/o ai primi mezzi sensori 150 e/o ai secondi mezzi sensori 160.

Tale unità di controllo 130 può essere vantaggiosamente collegata con un computer o una rete computerizzata, posizionati remotamente rispetto all’apparato 1.

Il funzionamento dell’apparato 1 può così essere facilmente regolato, anche da remoto, con semplici funzionalità di gestione di allarmi, segnalazioni, interventi, e così via.

In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo per contrastare la presenza o proliferazione di agenti patogeni in un apparato 1 per l’incubazione di uova e/o embrioni, ad esempio per l’incubazione di uova di pesce 50.

Il metodo, secondo l’invenzione, comprende una prima fase di fornire una soluzione 100 alla camera d’incubazione 10 dell’apparato 1, nella quale sono alloggiate le uova 50 in modo che quest’ultime siano a contatto con la soluzione 100.

La soluzione 100 comprende acqua ed almeno una sostanza fotosensibile della famiglia dei tetrapirroli e/o di loro analoghi strutturali.

In una seconda fase, il metodo, secondo l’invenzione, prevede di fornire almeno una sorgente di luce 20 che emette una radiazione luminosa con lunghezza d’onda compresa tra 580nm e 900nm.

Il metodo, secondo l’invenzione, comprende una terza fase di illuminare, almeno parzialmente, la soluzione 100 presente entro la camera d’incubazione 10, mediante la sorgente di luce 20, operativamente associabile alla camera d’incubazione 10.

La radiazione luminosa L1, emessa dalla sorgente di luce 20, stimola la sostanza fotosensibile della soluzione 100 a generare una o più specie chimiche attive, in grado di contrastare la presenza o proliferazione di detti agenti patogeni.

In figura 7, à ̈ possibile osservare il contenuto spettrale della radiazione luminosa L1, emessa dalla sorgente di luce 20, in relazione allo spettro di assorbimento dell’acqua (curva C1). Si può osservare, come l’intervallo di lunghezze d’onda R = [580nm, 900nm], selezionato per la radiazione luminosa L1, si sovrapponga allo spettro d’assorbimento dell’acqua, in prossimità di una zona di minimo di quest’ultimo.

E’ così possibile ottenere un’efficace penetrazione in acqua della radiazione luminosa L1. Ciò permette di illuminare uniformemente la soluzione 100, anche nel caso in cui la camera d’incubazione 10 presenti una capacità relativamente elevata, a fronte di consumi energetici relativamente contenuti.

La figura 8 rappresenta schematicamente una porzione (per lunghezze d’onda maggiori di 450nm) dello spettro di assorbimento (curva C2) di una tipica sostanza fotosensibile, la porfirina C12, utilizzabile nella soluzione 100, presente nella camera d’incubazione 10 dell’apparato 1.

Si può osservare come le lunghezze d’onda selezionate siano maggiori di un valore di soglia lT=580nm. Si à ̈ verificato che, per lunghezze d’onda inferiori a tale valore di soglia, la radiazione luminosa L1 risulta nociva per le uova 50.

Come appare evidente, il range di lunghezze d’onda R = [580nm, 900nm] si sovrappone, in corrispondenza dell’intervallo I1=[l1-0.05l1, l1+0.05l1] (l1=640nm), ad un picco C2Adello spettro d’assorbimento della porfirina C12.

Nonostante il picco C2Asia un picco secondario di assorbimento (il picco principale di assorbimento, non illustrato, à ̈ collocato nell’intorno di una lunghezza d’onda di 420nm), si à ̈ sorprendentemente verificato come la radiazione luminosa L1, per lunghezze d’onda comprese nell’intervallo I1 consenta di stimolare in modo efficace la generazione di specie chimiche attive da parte della porfirina C12, a parità di potenza luminosa impiegata.

In figura 8, Ã ̈ inoltre rappresentata la curva spettrale C3 di un dispositivo LED rosso.

Il contenuto spettrale del dispositivo LED rosso risulta sostanzialmente sovrapponibile all’intervallo I1, selezionato per la radiazione luminosa L1, e, pertanto, al picco C2Adello spettro di assorbimento della porfirina C12.

Un dispositivo LED di tipo rosso, in grado di emettere lunghezza d’onda nell’intervallo I1, risulta quindi essere particolarmente adatto per illuminare la soluzione 100, qualora la sostanza fotosensibile utilizzata appartenga alla famiglia delle porfirine.

Ovviamente, qualora la sostanza fotosensibile sia di natura diversa, potranno essere utilizzati dispositivi LED di tipo rosso o infrarosso in grado di emettere una radiazione luminosa lunghezza d’onda d’emissione diversa, ad esempio compresa in uno degli intervalli I2-I6 sopra elencati.

Si à ̈ verificato sperimentalmente come l’irraggiamento diretto mediante un dispositivo LED, di tipo rosso, non risulti tossico per uova e/o embrioni.

Due campioni, comprendenti ciascuno circa 1000 uova di trota iridea fecondate, ma non embrionate, sono stati incubati in condizioni fisiologiche.

Un primo campione (Campione #1) à ̈ stato utilizzato come campione di controllo non trattato, mentre un secondo campione (Campione #2) à ̈ stato esposto alla luce con lunghezza d’onda di 640nm, emessa da sorgente LED rossa, con un tempo di esposizione di 1h/giorno, per 4 giorni consecutivi.

Ad intervalli giornalieri, si à ̈ proceduto al conteggio delle uova sopravvissute o morte.

I dati di conteggio sono mostrati nella tabella seguente.

Giorno 2 Giorno 3 Giorno 4

uova morte (%) uova morte (%) uova morte (%)

Campione #1 5 (0.56%) 17 (1.91%) 119 (13.3%)

Campione #2 5 (0.54%) 14 (1.53%) 123 (13%)

Da tali risultati emerge come la mortalità delle uova di trota irradiate sia sostanzialmente la medesima di quella rilevata per le uova esposte alla radiazione rossa emessa dai LED.

E’ quindi possibile concludere che l’irradiamento con un LED rosso a 640nm non risulta intrinsecamente dannoso per le uova.

La figura 9 rappresenta schematicamente alcuni risultati sperimentali che mostrano l’efficacia dell’azione disinfettante, operata dalle specie chimiche generate dalla porfirina C12, quando illuminata con un dispositivo LED rosso, il cui contenuto spettrale à ̈ rappresentato dalla curva C3 di figura 8.

In tali prove sperimentali, un campione di batteri MRSA (Staphylococcus Aureus Meticillina Resistente) à ̈ stato collocato in una soluzione di acqua e porfirina C12, con concentrazione di 0,6 mg/l, ed illuminato con un dispositivo LED rosso in grado di emettere un radiazione luminosa con lunghezza d’onda nominale pari a 645nm.

Le colonne E1 e E2 rappresentano rispettivamente la quantità di batteri sopravvissuti, dopo un periodo di 30 min in un campione di controllo ed in una provetta mantenuta in camera oscura.

Le colonne E3-E6 rappresentano rispettivamente la quantità di batteri sopravvissuti in un campione sottoposto ad irraggiamento.

Si può osservare come la quantità di batteri sopravvissuti diminuisca drasticamente quando il campione viene sottoposto ad irraggiamento (si confrontino, ad esempio, le colonne E2-E3). Si può inoltre osservare come la quantità di batteri sopravvissuti diminuisca progressivamente all’aumentare del tempo di esposizione alla radiazione luminosa del dispositivo LED rosso. I risultati di cui sopra dimostrano come la radiazione luminosa emessa da un dispositivo LED rosso sia adatta per attivare la porfirina C12.

Si dimostra inoltre come l’attivazione della porfirina C12 avvenga in modo tale da stimolare la generazione di una quantità efficace di specie chimiche attive con potere antimicrobico da parte della sostanza fotosensibile suddetta.

Si à ̈ verificato nella pratica come l’apparato 1, secondo l’invenzione, consenta di raggiungere gli scopi prefissati.

L’apparato, secondo la presente invenzione, à ̈ in grado di controllare e prevenire con efficacia la presenza o proliferazione di agenti patogeni nella camera d’incubazione, senza compromettere lo stato fisiologico e lo sviluppo delle uova e/o embrioni.

L’apparato, secondo la presente invenzione, presenta un elevato grado di affidabilità e può essere gestito agevolmente, dal punto di vista operativo, anche da remoto.

Grazie ad una struttura relativamente semplice, apprezzabile dalle figure 1-5, l’apparato 1 risulta essere di facile ed economica realizzazione industriale e di agevole installazione operativa.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1) Apparato (1) per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici, ad esempio per l’incubazione di uova di pesce, caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno una camera di incubazione (10) atta a contenere detti uova e/o embrioni a contatto con una soluzione (100) che comprende acqua ed almeno una sostanza fotosensibile della famiglia dei tetrapirroli e/o di loro analoghi strutturali; - almeno una sorgente di luce (20, 21), operativamente associata a detta camera di incubazione, in modo da illuminare, almeno parzialmente, la soluzione presente entro detta camera d’incubazione, detta sorgente di luce emettendo una radiazione luminosa (L1) con lunghezza d’onda (l) compresa tra 580nm e 900nm, la radiazione luminosa emessa da detta sorgente di luce stimolando detta sostanza fotosensibile a generare una o più specie chimiche attive, in grado di contrastare la presenza o la proliferazione di agenti patogeni.
2. 2) Apparato, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta sorgente di luce emette una radiazione luminosa avente lunghezza d’onda (l) compresa in un intervallo [li-0.05li, li+0.05li], dove i=1, 2, ...N e lià ̈ la lunghezza d’onda di un i-esimo picco dello spettro di assorbimento di detta sostanza fotosensibile.
3. 3) Apparato, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che lià ̈ la lunghezza d’onda, in corrispondenza della quale lo spettro di assorbimento di detta sostanza fotosensibile presenta un picco secondario di assorbimento.
4. 4) Apparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta sorgente di luce comprende almeno un dispositivo LED (21).
5. 5) Apparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una piastra di supporto (11) posizionata entro detta camera di incubazione, detta piastra di supporto essendo sagomata in modo da ospitare, almeno parzialmente, detti uova e/o embrioni.
6. 6) Apparato, secondo le rivendicazioni 4 e 5 caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo LED (21) operativamente associato a detta piastra di supporto (11).
7. 7) Apparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di guida d’onda (121, 122, 123), operativamente associati a detta sorgente di luce, detti mezzi di guida d’onda essendo atti a convogliare la radiazione luminosa (L1) emessa da detta sorgente di luce (20, 21) in corrispondenza della posizione di detti uova e/o embrioni.
8. 8) Apparato, secondo le rivendicazioni 6 e 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida d’onda comprendono almeno una guida d’onda (121, 122) ricavata nella struttura di detta piastra di supporto (123), detta guida d’onda convogliando la radiazione luminosa emessa da detto dispositivo LED (21) in corrispondenza della posizione di detti uova e/o embrioni.
9. 9) Apparato, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida d’onda comprendono almeno una guida d’onda (30) predisposta per attraversare, almeno parzialmente, il volume di detta camera d’incubazione, sostanzialmente in senso longitudinale.
10. 10) Impianto di acquicoltura caratterizzato dal fatto ci comprendere un apparato (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
11. 11) Metodo per contrastare la presenza o proliferazione di agenti patogeni in un apparato (1) per l’incubazione di uova e/o embrioni di organismi acquatici (50), ad esempio per l’incubazione di uova di pesce, detto apparato comprendendo almeno una camera d’incubazione (10) atta a contenere detti uova e/o embrioni, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - fornire a detta camera d’incubazione (10) una soluzione (100) in modo che detti uova e/o embrioni siano a contatto con detta soluzione, detta soluzione comprendendo acqua ed almeno una sostanza fotosensibile della famiglia dei tetrapirroli e/o di loro analoghi strutturali, - fornire almeno una sorgente di luce (20, 21) che emette una radiazione luminosa (L1) con lunghezza d’onda (l) compresa tra 580nm e 900nm; - illuminare, almeno parzialmente, la soluzione presente entro detta camera d’incubazione, mediante detta sorgente di luce, la radiazione luminosa emessa da detta sorgente di luce stimolando detta sostanza fotosensibile a generare una o più specie chimiche attive, in grado di contrastare la presenza o proliferazione di detti agenti patogeni.