В мае прошлого года ткани туши североамериканской коровы оказались положительными на губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота - заболевание, ответственное за коровье бешенство. В течение нескольких часов правительство Канады отследило животное до фермы в Альберте, где оно выращивалось в течение 8 лет. Вскоре другие члены его стада были помещены в карантин.
Это стало возможным благодаря обязательной идентификации в Канаде домашнего скота, вывозимого с фермы - обычно с помощью татуировки или более дорогостоящего имплантированного компьютерного чипа, содержащего данные, которые можно считывать в электронном виде.
В Соединенных Штатах к тому времени, когда крупный рогатый скот попадает к мяснику, отследить человека до стада или фермы становится практически невозможно, отмечает Дэниел Андресен из Университета штата Канзас. Подавляющее большинство идентифицируется только по ушной бирке, которую можно менять по мере продвижения скота через мясной рынок от ферм, где они разводятся, к ранчо, где они пасутся, к откормочным площадкам, где их откармливают. при подготовке к забою. Андресен отмечает, что многие животные, попадающие на откормочную площадку, вообще не имеют идентификационной бирки.
В связи с растущими опасениями международного сообщества по поводу угроз здоровью и биотерроризма, таких как коровье бешенство, ящур и сибирская язва, возможность быстрого отслеживания источника инфекционной вспышки среди домашнего скота может сделать разница между сдерживанием и эпидемией.
Надеясь улучшить способы своевременного выявления болезней, чтобы остановить вспышки, команда Андресена разрабатывает электронное устройство, которое каждая корова может носить на протяжении всей своей жизни. Оборудование может отслеживать его местоположение через спутники глобальной системы позиционирования (GPS) и отслеживать жизненные показатели животного - все это в электронной форме, которая может быть передана в компьютерный центр на ферме, в регион или даже в национальный компьютерный центр. Собранные данные можно использовать в подробных историях болезни отдельных животных или в рамках реагирования на стихийные бедствия во время вспышки болезни домашнего скота.
В прошлом месяце в Канкуне, Мексика, на совещании, созванном Институтом инженеров по электротехнике и электронике, команда штата Канзас рассказала о своем прогрессе в том, что в конечном итоге станет 4-летним проектом с финансированием в 1 миллион долларов. Национальным научным фондом. Это государственное агентство финансирует это исследование, говорит Андресен, потому что рассматривает проект как вклад как в национальную безопасность, так и в науку поиска биомедицинской информации.
Говяжьи чипсы
В настоящее время электронный блок, который тестируется на крупном рогатом скоте, «слишком большой, слишком дорогой и слишком энергоемкий», чтобы быть коммерчески привлекательным, говорит Андресен.
Экспериментальный пакет теперь состоит из деталей стоимостью около 250 долларов, упакованных в коробку размером с буханку хлеба. Большой расход энергии системы GPS способствует короткому сроку службы батареи устройства, составляющему около 3 дней.
Пакет датчиков и электроники крепится на ошейнике или ремне вокруг туловища животного. По словам Андресена, цель состоит в том, чтобы уменьшить упаковку «примерно до размеров коровьего колокольчика, чтобы можно было носить на шее».
Цена каждой единицы упадет с массовым производством, говорит Андресен, и устройство в настоящее время слишком велико, потому что содержащееся в нем оборудование не было полностью миниатюризировано. Ученые объединили в себе акселерометр, показывающий, когда животное движется, оксиметр для измерения его частоты пульса, мониторы других показателей жизнедеятельности, систему GPS и компьютерные чипы, которые хранят данные в течение нескольких дней. Емкость хранилища рассчитана на то время, пока животное не пройдет мимо водопоя, солончака или кормовой станции, откуда беспроводное устройство будет загружать данные.
Некоторые мониторы в комплекте могут улавливать сигналы от датчиков, которые могут быть размещены в других частях тела коровы. Одним из наиболее интересных периферийных устройств, проходящих испытания, является монитор внутренней температуры тела за 300 долларов, достаточно маленький, чтобы его могла проглотить корова. Из-за своего веса устройство могло упасть на дно рубца или первого желудка животного, где оно могло работать от батареи около 9 месяцев. Еще один датчик температуры разрабатывается как часть носового кольца. Каждый раз, когда животное выдыхало, оно регистрировало повышение температуры от теплого дыхания животного. Скорость колебаний температуры внутри носового кольца будет представлять частоту дыхания животного.
Периодически владелец ранчо мог останавливаться у станции сбора данных, чтобы загрузить накопленную информацию в портативное компьютерное устройство. Позже эти файлы можно будет передать на главный компьютер фермы для обновления истории болезни каждого животного.
Исследователи из штата Канзас утверждают, что устройства не только обнаружат лихорадку и учащенное дыхание, но также выявят тревожное поведение, такое как ограниченный поиск пищи и вялость. Надеюсь, Андресен говорит, что раннее выявление заболеваний на основе такой информации позволит владельцам ранчо лечить болезни в стаде до того, как они станут серьезными. «И если мы сможем хотя бы сэкономить на посещении одного ветеринара, - говорит он, - это окупит одну из наших систем».
Если ветеринарам все же придется позвонить, цифровая информация из этих систем может быть передана в общенациональную сеть по охране здоровья животных, которую Министерство сельского хозяйства и Центры по контролю и профилактике заболеваний используют для отслеживания эпидемий. Эти агентства, в свою очередь, могут отправлять владельцам ранчо по электронной почте новости о вспышках заболеваний в их районе. Андресен говорит, что такое уведомление может сообщить фермерам, что пневмония разразилась в соседнем округе, «и теперь, когда ветер дует в вашу сторону, вы, возможно, захотите также следить за симптомами».
Однако, отмечает Андресен, новый комплект датчиков может даже приносить дивиденды, когда животные остаются здоровыми. Он расскажет владельцу ранчо, где был скот, «предоставив ему действительно хороший инструмент для управления окружающей средой, потому что теперь он знает, какие части пастбища, вероятно, будут действительно вытаптаны и сильно съедены». Ограждение этих участков может дать им время на восстановление.
Животноводство остается фрагментированным
В то время как операции по производству курятины и свинины в США стали сильно централизованными, отрасль по производству говядины остается фрагментированной. И это усложняет ведение учета по отдельным коровам. С помощью системы данных штата Канзас историю болезни животного можно было отслеживать на протяжении всей его жизни. Это должно понравиться крупным переработчикам мяса, которые могли бы узнать, какие фермы и какие методы животноводства производят лучшую говядину.
Однако продажа преимуществ отслеживания данных отдельным фермерам и владельцам ранчо может оказаться более сложной задачей, признает Андресен. Многим не понравится идея о том, что правительство может собирать данные для выявления признаков болезни, а затем нападать с инспекторами. Другие владельцы ранчо будут беспокоиться о том, что чиновники по охране окружающей среды могут решить, что на животноводческом предприятии содержится больше животных, чем его площадь в акрах может в идеале содержать.
Фермеры, вероятно, также будут возражать против всего, что увеличивает их стоимость на одно животное хотя бы на 5-10 долларов, признает Андресен. Однако он утверждает, что если Соединенные Штаты намерены продолжать экспортировать говядину, животноводам необходимо будет следить за своими животными лучше, чем сегодня. Почему? Потому что Европа «гораздо больше обеспокоена такими вещами, как [коровье бешенство], чем мы».