RU2399385C1

RU2399385C1 - Method of preventive treatment of animals and birds

Info

Publication number: RU2399385C1
Application number: RU2009108591/15A
Authority: RU
Inventors: Валерий Борисович Голубчиков (RU); Валерий Борисович Голубчиков; Борис Валерьевич Голубчиков (RU); Борис Валерьевич Голубчиков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "НОРД"
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-20

Abstract

FIELD: medicine, veterinary science.

SUBSTANCE: method of preventive treatment of animals and birds involves the generation of aerosol containing iodine compound particles of sizes adequate for distribution in the airways, differing that a solid-propellant composition containing potassium iodide, fuel, an oxidiser, processing aids are placed in the aerosol generator, the aerosol generator is arranged in the same room with animals or birds, to feed a heat pulse, to perform self-propagating high-temperature synthesis which results in producing solid potassium iodide particles of size 30-1280 nm; the animals or birds are exposed to the generated aerosol mixed gas and solid particles for 2 hours. The method uses carbon fuel as fuel, nitre as an oxidiser, paraffin or ceresin as processing aids.

EFFECT: invention provides decrease in labour input and higher safety of the method.

2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к ветеринарии, в частности к аэрозольной обработке животноводческих и птицеводческих комплексов с находящимися там животными и птицами с целью профилактики респираторных заболеваний.The invention relates to veterinary medicine, in particular to aerosol treatment of livestock and poultry complexes with animals and birds located there with the aim of preventing respiratory diseases.

Известен препарат для аэрозольного лечения и профилактики респираторных заболеваний животных, включающий йод, йодистый калий или йодистый натрий, триэтиленгликоль, соляную кислоту, йодноватистый калий, или йодноватистый натрий, или йодат калия, или йодат натрия (патент РФ на изобретение №2075974, A61K 9/12, 1997). Препарат представляет собой однородную жидкость, распыляется в чистом виде или разведенным водой. Недостатком является высокий расход препарата, недостаточная его эффективность, связанная с воздействием только жидкого аэрозоля.Known drug for the aerosol treatment and prevention of respiratory diseases of animals, including iodine, potassium iodide or sodium iodide, triethylene glycol, hydrochloric acid, potassium iodide, or sodium iodide, or potassium iodate, or sodium iodate (RF patent for the invention No. 2075974, A61K 9 / 12, 1997). The drug is a homogeneous liquid, sprayed in pure form or diluted with water. The disadvantage is the high consumption of the drug, its lack of effectiveness associated with exposure to only liquid aerosol.

Известен способ получения гигроскопического субмикронного аэрозоля иодида щелочных металлов в атмосферном воздухе (патент РФ на изобретение №2276608, A61L 9/14, 2006) с использованием кварцевого реактора с испаряющимся гигроскопичным галогенидом щелочного металла, в качестве галогенида используют йодистый калий, йодистый натрий или их смесь. Галогенид насыщают парам йодистого калия и/или йодистого натрия. Паровоздушный поток на выходе из реактора охлаждают с дополнительным коаксиальным потоком атмосферного воздуха для образования биполярно заряженного субмикронного аэрозоля. Для осуществления способа проводят предварительную осушку йодистого калия и йодистого натрия от примесей воды в кварцевом цилиндрическом реакторе. В кварцевом реакторе создают радиальное электрическое поле. Недостатком является сложность осуществления способа, а также получение вододисперсного аэрозоля с размером частиц больше необходимого для эффективного воздействия на этиологические агенты, вызывающие респираторные заболевания.A known method of producing a hygroscopic submicron aerosol of alkali metal iodide in atmospheric air (RF patent for the invention No. 2276608, A61L 9/14, 2006) using a quartz reactor with an evaporating hygroscopic alkali metal halide, potassium iodide, sodium iodide or a mixture thereof are used as a halide . The halide is saturated with vapors of potassium iodide and / or sodium iodide. The vapor-air stream at the outlet of the reactor is cooled with an additional coaxial stream of atmospheric air to form a bipolar charged submicron aerosol. To implement the method carry out a preliminary drying of potassium iodide and sodium iodide from water impurities in a quartz cylindrical reactor. In a quartz reactor create a radial electric field. The disadvantage is the difficulty of implementing the method, as well as obtaining a water-dispersed aerosol with a particle size greater than that necessary for effective action on the etiological agents causing respiratory diseases.

По заявке РФ на изобретение №2007119721, A61K 9/16, 2008 известен состав для лечения и профилактики респираторной инфекции, содержащий сухой порошок с агрегатами наночастиц для введения посредством ингаляции в сухое легкое. Состав содержит биоактивное средство, выбранное из группы, состоящей из антибиотиков, противовирусных средств и их сочетаний с вакцинами. Недостатком является побочное действие антибиотиков, выражающееся в аллергических и токсических реакциях, связанных с биологическим действием препаратов, а также с нарушением витаминного обмена. Процесс ингаляции животных сложен, требует специального оборудования и высокой трудоемкости при обработке большого поголовья.According to the RF application for invention No. 2007119721, A61K 9/16, 2008, there is known a composition for the treatment and prevention of respiratory infection containing dry powder with nanoparticle aggregates for administration by inhalation into the dry lung. The composition contains a bioactive agent selected from the group consisting of antibiotics, antiviral agents and their combinations with vaccines. The disadvantage is the side effect of antibiotics, expressed in allergic and toxic reactions associated with the biological effect of drugs, as well as with a violation of vitamin metabolism. The process of inhalation of animals is complex, requires special equipment and high complexity when processing large numbers of livestock.

В качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению выбрано техническое решение по заявке РФ на изобретение №2007111393, A61L 2/16, 2008, по которому предложена пиротехническая композиция для создания аэрозоля, содержащая дидецилдиметиламмоний в качестве активного вещества и термосостав, который при горении обеспечивает возгонку активного вещества. Композиция необходима для уничтожения или инактивации микроорганизмов, относящихся к вирусам, бактериям, грибам. Обработка проводится в присутствии животных, птиц, людей. Термосостав может содержать антрацен, нитроцеллюлозу или бездымный порох. Композиция содержит инертный наполнитель, спрессована в форме объемного тела и имеет дополнительное устройство для воспламенения. Способ применения композиции включает ее сжигание и использование в качестве источника аэрозоля действующего вещества в закрытых объемах. Недостатком является сложность и пожароопасность проведения процесса возгонки активного вещества, а также высокая токсичность композиции, соответствующая второму классу опасности по ПДК, что требует применения индивидуальных средств защиты, специально обученного персонала и больших затрат на обработку.As the closest analogue to the claimed invention, a technical solution was selected according to the application of the Russian Federation for invention No. 2007111393, A61L 2/16, 2008, according to which a pyrotechnic composition for creating an aerosol containing didecyldimethylammonium as an active substance and a thermal composition that sublimates the active substance during combustion is proposed. The composition is necessary for the destruction or inactivation of microorganisms related to viruses, bacteria, fungi. Processing is carried out in the presence of animals, birds, people. Thermal composition may contain anthracene, nitrocellulose or smokeless powder. The composition contains an inert filler, is compressed in the form of a volumetric body and has an additional device for ignition. A method of using the composition includes burning it and using the active substance in closed volumes as an aerosol source. The disadvantage is the complexity and fire hazard of the process of sublimation of the active substance, as well as the high toxicity of the composition corresponding to the second hazard class according to MPC, which requires the use of personal protective equipment, specially trained personnel and high processing costs.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение трудоемкости и повышение безопасности способа профилактической обработки животных и птиц.The technical result of the claimed invention is to reduce the complexity and increase the safety of the method of preventive treatment of animals and birds.

Технический результат достигается тем, что в способе профилактической и лечебной обработки животных и птиц, включающем генерирование аэрозоля, содержащего частицы соединений йода с размерами, адекватными для распространения в дыхательных путях, согласно изобретению в генератор аэрозоля помещают твердотопливную композицию, содержащую калия иодид, горючее, окислитель, технологические добавки, генератор аэрозоля устанавливают в закрытом помещении с находящимися там животными или птицами, подают в генератор аэрозоля тепловой импульс, запускают и проводят самораспространяющийся высокотемпературный синтез, в результате которого получают твердые частицы иодида калия размером 30-1280 нм, подвергают животных или птиц воздействию образованной аэрозольной смеси газов и твердых частиц в течение 2-х часов в закрытом помещении. В качестве горючего используют углеродное горючее, в качестве окислителя - селитру калиевую, в качестве технологических добавок - парафин или церезин.The technical result is achieved by the fact that in a method for the prophylactic and therapeutic treatment of animals and birds, including generating an aerosol containing particles of iodine compounds with sizes adequate for distribution in the respiratory tract, according to the invention, a solid fuel composition containing potassium iodide, fuel, an oxidizing agent is placed , technological additives, an aerosol generator are installed indoors with animals or birds located there, a heat pulse is supplied to the aerosol generator, self-propagating high-temperature synthesis is allowed and carried out, as a result of which solid particles of potassium iodide 30-1280 nm in size are obtained, animals or birds are exposed to an aerosol mixture of gases and solid particles for 2 hours indoors. Carbon fuel is used as fuel, potassium nitrate as an oxidizing agent, and paraffin or ceresin as technological additives.

Снижение трудоемкости обеспечивается за счет простоты осуществления операций способа. В генератор аэрозоля помещают твердотопливную композицию, генератор аэрозоля устанавливают в помещении с находящимися там животными или птицами, подают в генератор аэрозоля тепловой импульс, запускают самораспространяющийся высокотемпературный синтез, подвергают животных или птиц профилактической обработке в течение 2-х часов в закрытом помещении.Reducing the complexity is provided due to the simplicity of the operations of the method. A solid fuel composition is placed in the aerosol generator, the aerosol generator is installed in a room with animals or birds there, a heat pulse is supplied to the aerosol generator, self-propagating high-temperature synthesis is launched, animals or birds are subjected to preventive treatment for 2 hours indoors.

Повышение безопасности профилактической обработки обеспечивается за счет воздействия на животных и птиц аэрозольной смесью, в составе которой присутствуют твердые частицы иодида калия размером 30-1280 нм. Иодид калия относится к четвертому классу опасности по ПДК, его применение не требует комплекса мер по безопасности проведения работ. С учетом низкой токсичности иодида калия эффективность воздействия его как профилактического средства теоретически должна быть ниже, чем, например, у дидецилдиметиламмония или антибиотиков. Тем не менее, эффективность обеспечивается наноразмерностью твердых частиц иодида калия, позволяющей проникать им внутрь клеток бактерий через стенку. Размеры бактерий значительно превышают размеры наночастиц, толщина бактерий обычно составляет 0,5-2,0 мкм, а длина - 1,0-8,0 мкм. При прямом контакте с наночастицами иодида калия бактерии уничтожаются. Биоцидная активность обеззараживающего вещества при этом гораздо выше по сравнению с традиционным бактерицидным действием обычного газового или жидкого аэрозолей, которые действуют за счет испарения частиц аэрозоля и конденсации его паров на бактериальном субстрате или за счет выпадения неиспарившихся частиц на поверхности и образования бактерицидной пленки. Воздух, загрязненный микроорганизмами, является стрессовым фактором для животных и птиц, вызывающим обострение респираторных заболеваний. В воздухе и на поверхностях микроорганизмы находятся в смеси с органическим субстратом, количество которого в сравнении с массой микроба значительно больше. Сопротивляемость микроорганизмов увеличивается в присутствии данной органической нагрузки, что требует высокой концентрации обеззараживающих веществ и длительной экспозиции для полной пропитки органических субстратов с находящимися в них клетками микроорганизмов. Этим обусловлено применение высокотоксичных соединений в известных технологиях обработки.Improving the safety of preventive treatment is ensured by exposure to animals and birds with an aerosol mixture, which contains solid particles of potassium iodide with a size of 30-1280 nm. Potassium iodide belongs to the fourth hazard class according to MPC; its use does not require a set of measures for the safety of work. Given the low toxicity of potassium iodide, its effectiveness as a prophylactic should theoretically be lower than, for example, in didecyldimethylammonium or antibiotics. Nevertheless, the efficiency is ensured by the nanoscale solid particles of potassium iodide, which allows them to penetrate into the bacterial cells through the wall. The size of the bacteria is much larger than the size of the nanoparticles, the thickness of the bacteria is usually 0.5-2.0 microns, and the length is 1.0-8.0 microns. In direct contact with the nanoparticles of potassium iodide, bacteria are destroyed. The biocidal activity of the disinfecting substance is much higher in comparison with the traditional bactericidal action of ordinary gas or liquid aerosols, which act due to the evaporation of aerosol particles and the condensation of its vapor on a bacterial substrate or due to the evaporation of non-evaporated particles on the surface and the formation of a bactericidal film. Air polluted by microorganisms is a stress factor for animals and birds, causing an exacerbation of respiratory diseases. In air and on surfaces, microorganisms are mixed with an organic substrate, the amount of which is much larger in comparison with the mass of the microbe. The resistance of microorganisms increases in the presence of this organic load, which requires a high concentration of disinfecting substances and a long exposure for the complete impregnation of organic substrates with the cells of microorganisms in them. This is due to the use of highly toxic compounds in known processing technologies.

Применение же аэрозоля с твердыми наночастицами при обработке воздуха и поверхностей животноводческих и птицеводческих помещений позволяет уменьшить количество обеззараживающего вещества и сократить время профилактической обработки, предупреждая развитие аллергических реакций у животных и птиц, что свидетельствует о повышении безопасности заявляемого способа. Для получения аэрозольной смеси с твердыми частицами иодида калия размером 30-1280 нм используют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, протекающий в предназначенном для этого генераторе аэрозоля.The use of aerosol with solid nanoparticles in the processing of air and surfaces of livestock and poultry facilities can reduce the amount of disinfectant and reduce the time for preventive treatment, preventing the development of allergic reactions in animals and birds, which indicates an increase in the safety of the proposed method. To obtain an aerosol mixture with solid particles of potassium iodide 30-1280 nm in size, a self-propagating high-temperature synthesis process is used, which takes place in an aerosol generator designed for this purpose.

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) - процесс, протекающий с выделением тепла в автоволновом режиме типа горения и приводящий к образованию твердых продуктов. В процессе СВС происходит перемещение волны химической реакции по смеси реагентов, приводящее к синтезу веществ. Для процессов СВС химическая природа реагентов непосредственного значения не имеет, важны агрегатное состояние реагентов, кинетика фазовых и структурных превращений и другие макроскопические характеристики процесса. Типичное значение температуры горения при СВС 1500-3500 K (1227-3227°C). В ходе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза молекулы компонентов находятся в высоконеравновесном состоянии, что вызывает высокую степень микроискажений и большое количество дефектов кристаллической решетки, способствуя ускорению диффузии атомов одного элемента в кристаллическую решетку другого. В результате образуются наночастицы, обладающие свойствами и размерами, необходимыми для проникновения внутрь биологического объекта.Self-propagating high temperature synthesis (SHS) is a process that proceeds with the release of heat in the autowave mode of combustion type and leading to the formation of solid products. In the SHS process, a chemical reaction wave moves through a mixture of reagents, leading to the synthesis of substances. For SHS processes, the chemical nature of the reagents is not directly relevant, the aggregate state of the reagents, the kinetics of phase and structural transformations, and other macroscopic characteristics of the process are important. Typical combustion temperatures for SHS are 1500-3500 K (1227-3227 ° C). During self-propagating high-temperature synthesis, the component molecules are in a highly nonequilibrium state, which causes a high degree of micro-distortion and a large number of crystal lattice defects, contributing to the acceleration of diffusion of atoms of one element into the crystal lattice of another. As a result, nanoparticles are formed with the properties and sizes necessary for penetration into the biological object.

Способ профилактической обработки животных и птиц осуществляют следующим образом. Заряд из твердотопливной композиции в виде таблетки или шашки устанавливают в генератор аэрозоля для проведения СВС над источником тепловых импульсов. Композиция содержит калия иодид. В качестве горючего твердотопливной композиции используют технический углерод, для повышения энергетики в композицию вводят металлический магний, в качестве окислителя - селитру калиевую. Для облегчения процесса формования в смесь добавляют технологические добавки, такие как парафин или церезин. Генератор аэрозоля устанавливают в обрабатываемом помещении с находящимися в нем животными или птицами. В генератор аэрозоля подают тепловой импульс, используя электрический сигнал для пускового устройства или источник огня, и запускают процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Процесс проходит при температуре 2300 K, в результате чего вырабатывается аэрозоль, состоящий из смеси газов и твердых частиц калия иодида. После прекращения работы генератора аэрозоля выдерживают животных или птиц в обрабатываем помещении 2 часа. В течение такого времени твердые наночастицы калия иодида размером от 30 нм присутствуют в воздухе помещения, действуя на организмы животных или птиц, после чего оседают на поверхности помещения, подлежащие профилактической обработке. Такое длительное действие данных частиц во многом объясняется Броуновским движением, т.е. беспорядочным движением малых (размерами от 1,2 мкм и менее) частиц, взвешенных в газе, происходящим под действием толчков со стороны молекул окружающей среды. Известно, что твердые частицы размером до 5 мкм оказывают влияние на слизистую носоглотки, до 1 мкм - на слизистую глотки, частицы менее 1 мкм - на альвеолы животных и птиц, что значительно эффективнее.The method of prophylactic treatment of animals and birds is as follows. The charge from the solid fuel composition in the form of a tablet or checkers is set in an aerosol generator for conducting SHS over a source of thermal pulses. The composition contains potassium iodide. Carbon black is used as a combustible solid fuel composition, metal magnesium is added to the composition to increase energy, and potassium nitrate is used as an oxidizing agent. To facilitate the molding process, technological additives such as paraffin or ceresin are added to the mixture. The aerosol generator is installed in the treated room with animals or birds in it. A heat pulse is supplied to the aerosol generator using an electric signal for a starting device or a fire source, and the process of self-propagating high-temperature synthesis is started. The process takes place at a temperature of 2300 K, resulting in the production of an aerosol consisting of a mixture of gases and solid particles of potassium iodide. After the aerosol generator stops working, animals or birds are kept in the treated room for 2 hours. During this time, solid nanoparticles of potassium iodide from 30 nm in size are present in the air of the room, acting on the organisms of animals or birds, after which they settle on the surface of the room, subject to preventive treatment. Such a prolonged action of these particles is largely explained by the Brownian motion, i.e. by the random movement of small (sizes from 1.2 microns or less) particles suspended in a gas occurring under the influence of shocks from environmental molecules. It is known that solid particles up to 5 μm in size have an effect on the nasopharyngeal mucosa, up to 1 μm - on the pharyngeal mucosa, particles less than 1 μm - on the alveoli of animals and birds, which is much more effective.

Контроль за ростом и развитием молодняка крупного рогатого скота животноводческого комплекса в Башкирии, в котором проводилась указанная профилактическая обработка, показал, что в течение 3-х месяцев после применения данного способа в 2-3 раза снизилась заболеваемость телят и повысились привесы по сравнению с животными контрольной группы, прошедшими профилактическую обработку жидким аэрозолем. Результаты испытаний представлены в таблице.Monitoring the growth and development of young cattle in the livestock complex in Bashkiria, in which the indicated preventive treatment was carried out, showed that within 3 months after the application of this method, the incidence of calves decreased by 2-3 times and the weight gain increased compared to the animals of the control groups that have undergone preventive treatment with liquid aerosol. The test results are presented in the table.

Группы животныхGroups of animals Кол-во животныхNumber of animals Возраст, дниAge days Способ профилакт. обработкиWay profilakt. processing Время обработки, чProcessing time, h Кол-во обра-
ботокQty
boot Средний привес г/сутThe average gain g / day Заболеева-
емость, %Zaboleyev-
capacity,% ОпытнаяExperienced 1one 15fifteen 14-2114-21 аэрозоль с тв. частицами KIaerosol with tv. KI particles 22 1one 492492 88 22 15fifteen 30-6030-60 22 22 624624 66 КонтрольнаяControl 1one 15fifteen 14-2114-21 жидкий аэрозольliquid aerosol 22 1one 430430 11eleven 22 15fifteen 30-6030-60 22 22 568568 1010

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить трудоемкость профилактической обработки животных и птиц и повысить его безопасность, что увеличивает общую эффективность способа.Thus, the claimed invention allows to reduce the complexity of preventive treatment of animals and birds and increase its safety, which increases the overall efficiency of the method.

Claims

1. A method for the prophylactic treatment of animals and birds, including generating an aerosol containing particles of iodine compounds with sizes adequate for distribution in the respiratory tract, characterized in that a solid fuel composition containing potassium iodide, fuel, an oxidizing agent, processing aids, a generator is placed in an aerosol generator the aerosol is installed in a room with animals or birds located there, a heat pulse is supplied to the aerosol generator, self-propagating high-temperature synthesis is carried out, in result is obtained solids potassium iodide 30-1280 nm in size, subjected to animals or birds exposed to an aerosol formed by a mixture of gases and solid particles over 2 hours.

2. The method of prophylactic and therapeutic treatment of animals and birds according to claim 1, characterized in that carbon fuel is used as fuel, potassium nitrate as an oxidizing agent, and paraffin or ceresin as technological additives.