Alarmas de Partos en Vacas.Tecnologías Existentes y Presentación de un Desarrollo Argentino

Publicado el: 11/11/2015
Autor/es: Ruata Raúl1, Taverna Miguel1,2, Galarza Roxana2, Walter Emilio2, Ghiano Jorge2 1UTN – Delegación Rafaela 2INTA – EEA Rafaela

Introducción

La meta de todo tambo debe ser contar con vacas sanas, que lleguen al parto en condiciones adecuadas que le permitan comenzar de la mejor manera la nueva lactancia y parir una cría normal y vital.

Sin embargo, por numerosas circunstancias estos objetivos no se alcanzan. Según un estudio realizado por Corbellini et al. (2008), los traumatismos al parto constituyen la primer causa de muerte en vacas adultas (21%) y la prevalencia definida como “parto asistido/distócico” es de 13,1 y 28,2% en vacas y vaquillonas, respectivamente. Extrapolando esta información al rodeo nacional, los autores estiman que esta última causa provoca una pérdida anual de 37,3 millones de litros de leche.

Existen numerosos motivos que podrían explicar la situación descripta en Argentina y el mundo: partos nocturnos o en horarios donde el personal está comprometido con otras actividades, rodeo numeroso, rutina de observación no adoptada, etc. La consecuencia de esto es que numerosos partos se desarrollan sin supervisión y con los riesgos que esto implica para la vaca y el ternero en el caso de existir dificultades.

La utilización de mecanismos automatizados de ayuda para la detección del momento de parto está en expansión (Allain et al., 2013; Bar & Salomón, 2010). El objetivo de esta publicación es, en una primera parte, describir las tecnologías disponibles en la actualidad en el mercado mundial y, en una segunda parte, presentar un sensor de alarma de parto desarrollada por profesionales del INTA y la Universidad Tecnológica Nacional (UTN).


Indicadores que marcan la inminencia de un parto

Existen numerosos signos  que anticipan el parto de una vaca. El interés de conocerlos radica en que éstos son utilizados para el desarrollo de dispositivos que posibiliten detectarlo de manera automática. Se los puede agrupar por tiempos que anteceden al parto(Scheidegger, 2014, Maltzet&Antler, 2007).

a) 2-3 semanas antes del parto

  • Relajación de los ligamentos pélvicos.
  • Edematización de la vulva y de la ubre (se ve hinchada)
  • Aumento de la secreción vaginal y expulsión del tapón mucoso en cercanía del parto.
  • Presencia de calostro en la glándula mamaria.

b) 2 y 6 horas antes del parto

  • La temperatura corporal se incrementa durante los tres últimos días de gestación y disminuye el día del parto.
  • Las vacas se echan y levantan repetidamente, se observa torsión de abdomen y levantamiento de la cola.
  • Expulsión de bolsa: Indicativo de parto dentro de las dos horas posteriores.

 

Alarma de Expulsión Fetal – Desarrollo UTN-INTA (Ruata, et al 2014)

El prototipo desarrollado se denomina “Dispositivo Sensor  para la Determinación del Inicio de la Actividad de Parto en Animales”.  El objetivo priorizado en el desarrollo fue lograr una detección exacta del inicio de la actividad de parto utilizando una tecnología de bajo costo.

El  desarrollo que es aplicable a ganado bovino y  equino, responde con los estándares técnicos y sanitarios. Es incruento (al ser instalado en el animal bajo observación no le produce dolor, molestias o dificultad en el inicio de la actividad de parto) y tanto la instalación como la remoción es sencilla y rápida.

Es totalmente estanco (exigido por las condiciones químicas y mecánicas del medio ambiente en el cual trabaja), reutilizable y recargable. Una vez instalado, mantiene la carga de energía durante unas cuatro semanas.

  • Antecedentes utilizando tecnologías similares

Como fue indicado, la utilización de dispositivos sensores para la determinación del momento del inicio de la actividad de parto es una práctica ya empleada en el arte. En particular, se conocen otros desarrollos de dispositivos  sensores electrónicos que se vinculan a los labios de la vulva del animal y utilizan de una forma u otra la separación entre dichos labios para la determinación del inicio de la actividad de parto.

En su mayoría, estos dispositivos comprenden dos componentes vinculados a los respectivos labios de la vulva animal, (Figura 1),(a). Estos interactúan de manera conjunta mediante un vínculo físico o electromagnético. De allí que cuando la separación entre los labios de la vulva excede un valor límite, indicando el inicio de la condición de parto, dicho vínculo entre los dos componentes se rompe o debilita, (Figura 1),(b). Esta acción se traduce energizando un circuito electrónico, y generando una señal de alerta sonora, luminosa o una emisión de radio frecuencia.

 

Figura 1. Sensor instalado antes del inicio de parto (a). Sensor activado al inicio del parto (b).

 

El desarrollo UTN-INTA está dotado de los medios para prevenir la activación por movimientos menores no asociados al parto, evitando de esta manera la existencia de casos falsos positivos, siendo esta una de las características diferenciales respecto a otros dispositivos patentados.

 

Figura 2. Dispositivo sensor. Vista de frente (a). Vista lateral de sensores empleados en ensayos a campo (b)


  • Descripción del dispositivo sensor

El dispositivo sensor emplea un arreglo de imanes y elementos magnéticamente sensibles tanto para la detección del inicio de la actividad de parto como para lograr un efecto de amortiguación o absorción de las pequeñas aperturas que pudieran provocar falsos positivos.

El dispositivo se compone de dos partes, una que llamaremos fija y otra denominada móvil. La parte fija, cuerpo o gabinete, se debe sujetar a uno de los labios vulvares mediante hilo de sutura. Esta parte contiene una sección del circuito magnético de detección (Figura 3), la electrónica de procesamiento y transmisión (Figura 4) y la fuente de energía.

 

Figura 3. Vista del dispositivo sensor  sin la tapa inferior

 

Figura 4. Detalle de antena impresa con módulo transmisor y circuito  electrónico decodificador

 

El denominado cuerpo o gabinete cuenta con una cavidad lateral que permite alojar la denominada parte móvil o disco. Este disco es necesario unirlo al otro labio vulvar mediante hilo de sutura.

Los conjuntos descriptos pueden verse en detalle en la Figura 5 (a), (Ver 2) en Fase Estable o sin activar y en la Figura 5 (b), (Ver 1) en Fase de Detección o activado.

 

Figura 5.  Prototipo del gabinete donde se indicar las partes constitutivas.

 

Cuando se instala el conjunto en el animal, la parte móvil o disco se inserta en dicho alojamiento situado en un lateral de la parte fija o gabinete y es cuando el dispositivo se encuentra en su “Fase de Reposo o Estable”. Figura 6- a.

Si se produce un esfuerzo menor, la parte móvil del dispositivo sensor responde con una rotación CW (Clockwise)de 90º dentro del alojamiento, absorbiendo el  desplazamiento. Esta acción se traduce como “Primera Fase de Amortiguación”. Figura 6- b.

En el caso de que se provoquen otros esfuerzos y por ende otras separaciones menores, el disco partiendo desde la posición previa puede deslizarse hacia fuera de la cavidad. Si el esfuerzo cesa antes de que el disco se haya desplazado una distancia ligeramente menor o igual a su radio, este puede retornar a su anterior posición.  Dicha acción produce una “Segunda Fase de Amortiguación”. Figura 6- c.

La misma puede repetirse indefinidamente sin que su efecto logre activar el  dispositivo  y llevarlo a su “Fase de Detección o Alarma”. 

 

Figura 6. Esquematico en Corte Longitudinal con detalle de Fases de Operación

 

Figura 7. Esquematico en Corte Transversal con detalle del Circuito Magnético

 

Figura 8 (Ver 02). Fotografías del Dispositivo con detalle de Fases de Operación

 

Cuando la separación de los labios es mayor a las anteriores descriptas (inicio del parto), el disco ya no podrá girar y se deslizará hacia afuera abandonando la cavidad o alojamiento. Cuando este se encuentre ya totalmente afuera se activará el circuito electrónico que es el encargado de detectar dicho estado y entonces todo el dispositivo se energizará, activándose y emitiendo una señal de RF (Radio Frecuencia) indicativa de tal suceso. Es la “Fase de Detección”. Figura 6- d.

La particularidad funcional que exponen las cuatro Fases de Operación marca la característica distintiva del presente desarrollo.

Las cuatro fases descriptas y esquematizadas en Figura 6, se  pueden apreciar materializadas en las fotografías de la Figura 8.

En este punto del proceso, se comenzará a emitir una señal intermitente por parte del dispositivo sensor, la que será irradiada vía RF y captada por el receptor (Figura 9) que se puede encontrar a una distancia de hasta 120 mts. El receptor procesa la señal recibida, decodificando el código identificatorio del animal y da aviso por medios sonoros, o transmite vía RF a un receptor o mediante una comunicación GSM a un teléfono celular.

 

Figura 9. Prototipos del equipo emisor y receptor.

 

Debido a que el lapso que transcurre entre la colocación del dispositivo sensor y la ocurrencia del inicio del parto no se conoce con precisión, es de vital importancia el empleo de transductores y elementos electrónicos que puedan mantenerse a la espera de dicha condición sin absorber energía. Dicha premisa orientó el diseño de modo tal que el dispositivo puede permanecer el tiempo que le sea necesario antes del inicio de la acción de parto sin que  dicha permanencia en estado de espera consuma y agote su fuente de energía. Se puede instalar hasta 14 días antes del inicio de parto.

Cuando el dispositivo sensor no está instalado en el animal, este puede ser recargado o reabastecido depositándolo sobre una plataforma de carga inalámbrica que suministra energía sin emplear contacto galvánico. De esta forma, puede recibir energía y adquirir carga sin el empleo de cables de conexión y sin tener que desmontarlo para cambiar su batería. Esta particularidad lo convierte en un equipo no desechable y por ende, con una larga vida útil. Adicionalmente, esta característica reutilizable contribuye a disminuir los costos de reposición del equipamiento.

El dispositivo sensor prevé el uso de unidades instaladas simultáneamente en un gran número de animales. Por esto, la señal de alerta puede contener una identificación individual, única para cada dispositivo y definida por hardware, que brinda información e identificación del animal a ser atendido.

Paralelamente se trabajó en la selección de los hilos de sutura y en la técnica de colocación. El hilo finalmente adoptado fue un multifilar de nylon de 0,20 mm de sección.

La técnica de colocación tiene como primer paso la aplicación de un  anestésico local, de esta manera se interrumpe la transmisión nerviosa de la sensación dolorosa. Figura 10.

 

Figura 10. Inyección de anestésico local

 

Luego de aguardar a que el anestésico haga su efecto, se instala, fijando sobre un labio  vulvar, y empleando hilo de sutura el gabinete o módulo fijo.  Dichas maniobras se pueden apreciar en la  Figura 11.

 

Figura 11. Maniobra Veterinaria de instalación del módulo fijo o gabinete

 

El paso final  de la instalación se completa uniendo el módulo móvil o disco al otro labio vulvar, empleando idéntica técnica también con hilo de sutura. Dicha tarea la pueden llevar a cabo entre dos operadores. La maniobra completa insume entre 15 y 20 minutos.

Tres instantes de la maniobra se aprecian en fotos de Figura 12.

 

Figura12. Maniobra Veterinaria  de  instalación del módulo móvil o disco.

 

La siguiente secuencia de Figura 13 muestra un instante antes del inicio del parto (a) y luego durante el momento de activación (b), (c), (d).

 

Figura 13. Distintos Tiempos del Inicio de la Expulsión Fetal, primero con el Sensor Instalado (a), y luego Activado (b), (c), (d).

 

Los ensayos de estanqueidad dieron como resultado que  presenta un índice de protección IP67. (IPXY, X: Protección contra cuerpos extraños o polvo; 6 equivale a Totalmente protegido contra el polvo, Y: Protección contra entradas de agua; 7 equivale a Protegido contra los efecto dañinos de la inmersión)

A modo de conclusión diremos que, el prototipo tanto en sus versiones 01 como 02 fue evaluado en el Tambo Experimental de la EEA Rafaela del INTA instalando en cada secuencia cuatro equipos en vacas preparto y repitiendo el ensayo 5 veces en forma sucesiva e independiente,  pero en distintos tiempos y épocas del año. La detección resultó correcta en un 90% de los casos. El 10% fallido se debió al corte del hilo de sutura por rozamientos. Tema que ya fue solucionado, adoptando el hilo multifilar mencionado anteriormente.

En la Figura 14 se pueden apreciar los elementos componentes del sistema, detalle de Módulos Sensor y Receptor y el Conjunto Completo

 

Figura 14. Distintos componentes del prototipo. 

 

La presente tecnología se encuentra disponible para ser transferida al sector privado con patente en trámite ante la Administración Nacional de Patentes del Instituto Nacional de la Propiedad Industrial,  Acta Nº 20140102130,  del 29 de mayo de 2014.

 
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