Сучасні методи мічення
Сучасні методи мічення тварин:
опис, принцип, перспективи та практичні звіти
Б.А. Гусаров, Globalvet Group
Перебіг тварин - найважливіший захід, який виник практично з появи тваринництва і ранньому етапі зводилося до єдиного параметра розпізнавання: " свій - чужий " . Надалі, з розвитком тваринництва, виникла потреба прив'язки до мітки більшої кількості інформації, ніж просто примітивна приналежність, що, своєю чергою, зажадало від мітки як унікальності, неможливості дублювання чи підробки, а й певної технологічності у використанні.
Методів мічення тварин використовувалося безліч, але жоден із них не задовольняв вищеописаним вимогам, основним з яких, безумовно, є унікальність. Будь-яка мітка - частина інформаційної системи, і суть даних, що містяться в ній, - бути максимально достовірними. Це абсолютно необхідно, тому що на пошук та відсіювання неправильної інформації у великих масивах даних доведеться витрачати чимало часу та коштів. До цих втрат необхідно також додати прямі збитки, до яких може призвести неадекватне рішення, прийняте на основі неправильної інформації.
Все змінилося у 1989 році, коли на замовлення міністерства сільського господарства Голландії американська компанія Texas Instruments розробила та впровадила метод електронної радіочастотної (RFID) ідентифікації тварин. До цього RFID-ідентифікація застосовувалася лише для мічення вантажів та контролю доступу. Унікальність, технологічність, безпека, простота використання і, нарешті, дотримання принципів гуманного ставлення до тварин - все це злилося воєдино в новому методі. Технології автоматичноїідентифікації, що включають розпізнавання та реєстрацію об'єктів у реальному часі без участі людини, дозволили максимально автоматизувати процес тваринництва. Також з'явилася можливість автоматизувати процеси, пов'язані з використанням великого обсягу інформації, такі як: ведення амбулаторного обліку, селекційна та племінна робота, протиепізоотичні заходи. Ще одним важливим фактором є неможливість видалення імплантованої електронної мітки, що у свою чергу є гарантією від крадіжки або підміни тварини. Також електронна ідентифікація є реальним проривом у страхуванні тварин.
Отже, що таке RFID? Радіочастотна ідентифікація (англ. Radio Frequency IDentification) - це метод автоматичної ідентифікації об'єктів, в якому за допомогою радіосигналів зчитуються або записуються дані, що містять як ідентифікаційну, так і інформацію користувача, що зберігається в RFID-мітках.
Будь-яка RFID-система складається зі зчитувального пристрою (зчитувач, сканер, рідер або інтеррогатор), антени та RFID-мітки (транспондера, мікрочіпа, RFID-тега).
Більшість RFID-міток складається з двох частин. Перша - інтегральна схема для зберігання та обробки інформації, модулювання та демодулювання радіочастотного сигналу та деяких інших функцій. Друга - антена для прийому та передачі сигналу.
Існує кілька способів систематизації RFID-міток:
- За робочою частотою
- За джерелом живлення
- За типом пам'яті
За типом джерела живлення RFID-мітки поділяються на:
При всьому різноманітті в цій статті ми розглядатимемо лише обладнання та матеріали, що використовуються для мічення тварин.
Для мічення тварин використовуються пасивні мітки з робочою частотою134,2 kHz, виконані у вигляді болюсів, вушних бирок або капсул, що імплантуються підшкірно або внутрішньом'язово (далі мікрочіп). Пасивні RFID-мітки не мають вбудованого джерела енергії. Електричний струм, індукований в антені електромагнітним сигналом від зчитувача, забезпечує достатню потужність для функціонування кремнієвого CMOS-чіпа, розміщеного в мітці, і передачі відповідного сигналу, залежно від виду і розміру, мають різну пам'ять (96-128 біт), 10- або 15-значним кодуванням.
Отже,мікрочіпи. Найменші представники мають розмір 12х2 мм і застосовуються для ідентифікації свійських, екзотичних, диких тварин, риб та птахів. Чіпи розміром 3х15 мм і 4х28 мм застосовуються для ідентифікації сільськогосподарських тварин як у вигляді самостійних імплантантів, так і в болюсах. Відстань зчитування знаходиться у прямій залежності від розміру мікрочіпа, відповідно, чим більше чіп, тим більша відстань. Другим найважливішим фактором, що впливає на відстань зчитування, є потужність зчитувача (сканера), але пізніше. Принципова відмінність мікрочіпів різних виробників – це вага, розмір, обсяг пам'яті, кодування, матеріал виготовлення капсули, ін'єктора та, звичайно ж, ціна.
Виробництво елементів системи ідентифікації стандартизовано для забезпечення взаємодії окремих складових різних виробників.
"Відкритий стандарт" Європейської Ветеринарної Асоціації (FECAVA), яка запропонувала взяти за зразок стандарт, розроблений компанією Destron ISO (International Standard Organization) 9002. Її протоколи та інтерфейс були поміщені у відкритий доступ, і таким чином будь-яка компанія могла цілком легітимно скористатися інформаційними матеріалами для виробництва мікрочіпів, що нічим не відрізняютьсявід мікрочіпів Destron. У такий спосіб скористалася, наприклад, компанія AVID, яка розпочала програмування кодів із протилежного кінця номерного ряду. У якийсь момент номери компаній Destron та AVID почнуть «накладатися» один на одного, що створить велику проблему, оскільки сенс ідентифікації полягає у забезпеченні унікальності коду для кожної тварини. Крім того, цей стандарт передбачає можливість 10-ти значного кодування.
«Відкритий стандарт» ISO (International Standard Organization)11784/85, який розроблявся протягом п'яти років найбільшими компаніями-виробниками, отримав міжнародне визнання, і більшість компаній-виробників використовують саме його. В даний час готується до виходу новий, модернізований стандарт ISO 14223, в якому порушуватимуться такі питання, як застосування мікрочіпів стандарту R/W (Read/Write), нові рівні безпеки (другий рівень кодування мікрочіпа), температурні датчики та ін. ISO 11784/85 буде включено до ISO 14223.
Також стандартизовано протоколи обміну (радіоінтерфейси, англ. air interface) у всіх частотних діапазонах RFID від 134 кГц до 2,45 ГГц. (ІSO 18000).
Структура коду продукції, що відповідає стандарту ISO 11784/85:
643098100 888888,
643- цифровий код країни (Україна),
098 - цифровий код виробника чіпа,
100 – код регіону (100 – загальноукраїнський)
888888 – індивідуальний код тварини.
На прикладі двох виробників -Animal-ID (Україна-Іспанія) таDatamars (Швейцарія), розглянемо характеристики вироблених ними мікрочіпів.
Felixcan (Іспанія) Мікрочіп: матеріал виготовлення - парилен, частотнопасивний без батареї 134,2 kHz, ISO 11784, стерилізований методоміонізування 4 роки, 15-тизначне кодування 128 біт EEPROM, відстань зчитування 10-60 см., Розмір 2х12 мм і 3х15 мм (забезпечує 30%-ве збільшення відстані зчитування), також існують нестерильні мікрочіпи розсипом. Температура роботи від -25˚С до +40˚С, зберігання від -40˚С до +70˚С. Вага 0,3 г. Частотнозахищений. Ін'єктор – стерильний шприц в індивідуальній упаковці, з місцем відриву, стерилізований методом іонізування 4 роки, матеріал шприца поліуретан, анатомічна будова, голка – сталь AISI 304, штрих-коди в комплекті. Усі матеріали придатні для переробки.
Datamars (Швейцарія): Мікрочіп-матеріал виготовлення біоорганічне скло BIO GLASS 8625, частотнопасивний без батареї 134,2 kHz, ISO 11784, стерилізований методом іонізування 3 роки, 15-тизначне кодування 128 біт 40 см, розмір 2х12 мм. Температура роботи від -25˚С до +40˚С, зберігання від -40˚С до +70˚С. Вага 0,5 г. Частотнозахищений ін'єктор - стерильний шприц в індивідуальній упаковці, з місцем відриву, стерилізований методом іонізування 3 роки, матеріал шприца поліуретан, анатомічна будова, голка - сталь AISI 304, штрих-коди в комплекті. Усі матеріали придатні для переробки.
У цьому випадку важливою відмінністю є матеріал виготовлення капсули чіпа-парилен (синтетичний матеріал) та біоорганічне скло, основними компонентами якого є кремній, натрій, кальцій, калій, магній, залізо та алюміній. Далі короткий огляд біологічних та міграційних характеристик двох типів мікрочіпів, імплантованих собакам породи Бігль.
15 собакам було імплантовано 90 мікрочіпів (45 - з біостекла, 30 - з біостекла, обробленого кислотою, і 15 - з парилену). Імплантація проводилася кожному собаці в 6 місцях: ліворуч і праворучобласті голови, в область плеча ліворуч і праворуч у передній та задній частині плеча. Протягом 16 тижнів визначалося становище імплантантів; потім імплантанти було вилучено та досліджено гістологічно. Клінічна оцінка виявила, що близько половини мікрочіпів, введених у плечову зону, трохи мігрували, тоді як мікрочіпи, введені в ділянку голови, майже не мігрували. Не спостерігалося відмінностей у мірі міграції різних видів імплантантів. Гістологічне дослідження показало, що майже всі мікрочіпи були поміщені в тонку волокнисту капсулу без ознак розвитку запального процесу. Мікрочіпам були надано такі умовні позначення: звичайні мікрочіпи з біоскла = DM; мікрочіпи з біоскла, оброблені кислотою = DMr; звичайні мікрочіпи з парілену = DPr.
Введення мікрочіпів дослідній групі:
Мікрочіпи були імплантовані кожному собаці в процесі підшкірної ін'єкції у шість місць: у ліву та праву частину голови збоку від атланту (A та B); праворуч і ліворуч на 4 см краніальнішою за дорсальну поверхню плеча (С і D): праворуч і зліва на 4 см каудальнішу за дорсальну поверхню плеча (E і F).
Мікрочіпи DM і DMr були імплантовані місця A і B; мікрочіпи DM і DPr - місця С і D; мікрочіпи DM і DMr - в місця E і F. З метою забезпечення статистичної достовірності мікрочіпи мали по черзі праворуч і ліворуч.
Клінічні спостереження Протягом 16 тижнів мікрочіпи перебували під шкірою тварин. Протягом перших трьох тижнів позиція мікрочіпа та стан області імплантації (запалення, набряк тощо) оцінювалися щотижня; згодом обстеження проводилися з інтервалом три тижні. Положення мікрочіпа визначалося за допомогою кишенькового сканера (відстань для зчитування – до 10 см). Крім того, у момент імплантації, атакож через 1, 3 і 16 тижнів були зроблені рентгенівські знімки: у бічній та дорсовентральній проекції.
Гістологічна оцінка Гістологічна оцінка проводилася біопсією мікрочіпів та навколишніх тканин після закінчення 16 тижнів. Відразу після вилучення мікрочіпи і навколишні тканини були зафіксовані в 10% буферному розчині формаліну. Зразки тканин були поміщені у метилметакрилат за допомогою стандартних процедур. Після полімеризації за допомогою ріжучого мікротому були відокремлені 10 μm-ві сегменти перпендикулярно до поздовжньої осі мікрочіпа. Сегменти були пофарбовані метиленової синькою та фуксином і досліджені за допомогою оптичної мікроскопії.
Статистична оцінка Відмінності в масштабах міграції та їх залежність від місця імплантації та типу мікрочіпів були досліджені за даними рентгенівських знімків за допомогою тесту хі-квадрат.
Результати:
Клінічна оцінка У жодної з собак не спостерігалося ранових ускладнень, викликаних імплантацією мікрочіпів. Тварини перебували у стані протягом усього періоду дослідження. Один мікрочіп DMr у місці A (голова) не міг бути виявлений через 2 тижні після імплантації, тому, ймовірно, він мігрував з ін'єкційної області. Другий мікрочіп DMr, імплантований на місце A, не подавав сигналу через 12 тижнів після введення. Рентгенівські знімки показали, що всі мікрочіпи деякою мірою мігрували, і що міграція почалася в ранній період і тривала під час спостереження. Мікрочіпи, імплантовані в обидва плечі, мігрували більш активно, ніж мікрочіпи, імплантовані в голову (P 17 см. від хребта до лопаток - підшкірно в основу лівого вуха, 1,5 кг. підшкірно, 30 см - у внутрішній бік лівого спинного плавця, 12,5 см від голови до хвоста - підшкірно в пахвинну зону злівого боку,