超声破局：牛寄生虫驱除方法研发与应用

申报人：周志敏 申报日期：2024-06-30

基本情况

2024
超声破局：牛寄生虫驱除方法研发与应用 盲选
创新训练项目
理学
生物科学类
学生自主选题
一年期
“超声破局:牛寄生虫驱除方法研发与应用”项目旨在通过超声波技术针对牛体内和体外寄生虫进行处理，具体策略包括使用迷你超声胶囊内置超声波装置，针对消化道蠕虫等体内寄生虫，以及直接施加超声波处理牛皮蝇幼虫等体外寄生虫。其目标是确定最佳的超声波频率参数，有效驱除寄生虫同时保障牛的健康安全，从而减少药物依赖和残留风险，提升养殖效益，为超声波驱除虫技术推出一个新的方法。
无
1. 犊牛肠道菌群的母源传递、定植规律及免疫关联分析，黑龙江省自然基金联合引导项目，主持
2. 产后奶牛乳汁菌群代谢通路的时序变化及与乳铁蛋白含量的关联分析，黑龙江八一农垦大学“三纵”青年创新人才项目，主持
3. 围产期奶牛后肠道菌群多样性时序分析及特定菌对奶牛游离脂肪酸水平的影响，黑龙江八一农垦大学学成、引进人才科研启动计划，主持
4. 基于时序网络动力学的围产期奶牛与犊牛肠道菌群稳态变化、定植及垂直传递特征的分析，国家自然科学基金面上基金项目，第一参加人
指导教师与多家规模化奶牛场、肉牛场均有长期、稳定的合作关系，可保证项目数据的获取与试验的顺利进行，且能够指导学生熟练使用C++、R、Matlab、SPSS等各种软件进行数据分析，帮助其完成超声波频的筛选。
省级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
周志敏 理学院 信息与计算科学 2022 负责人
蔡慧 理学院 信息与计算科学 2022 设计
王焕 理学院 信息与计算科学 2022 采集数据
于润江 理学院 应用化学 2023 财务管理
唐熙彤 理学院 应用化学 2023 营销策划

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
朱焕 理学院 否

立项依据

1.高效驱除寄生虫：我们研发出精准调节频率的超声波技术，能够全面清除牛体内的消化道蠕虫和体外的牛皮蝇幼虫，显著降低寄生虫感染率。
2.保障牛的健康安全：通过精准调节超声波的频率和强度，确保在有效驱虫的同时不损害牛的生理机能，最大程度保障牛的健康与安全。
3.减少化学药物使用：我们的技术显著减少了化学药物在灭虫过程中的使用，降低了药物残留风险，提升了牛肉、牛奶及相关产品的质量安全，符合消费者对绿色健康食品的需求。
4.环保和成本效益：我们的方法不仅环保可持续，而且成本效益高，能够显著提高养殖效益。
5.促进产业可持续发展：我们的创新技术有助于减少因寄生虫导致的资源浪费和环境压力，为养殖业的绿色升级提供了重要支持。
1.超声波胶囊材料的研究：确保材料不被牛的胃酸所消化，提升驱虫效果和能源利用效率。
2.超声波驱虫原理研究：分析超声波利用特定频率对寄生虫生理和行为的影响，以实现对寄生虫的控制和驱除。
3.超声波驱虫效果评估：通过实验室和现场试验，评估不同频率和强度超声波对各类寄生虫的驱除效果，考察其持续时间和覆盖范围。
4.超声波驱虫应用研究：探索该技术在农业、畜牧业及家庭环境中的应用潜力，包括如何整合现有寄生虫管理策略，以及如何调整装置以?适应不同的应用场景。
一、国外研究现状
      在医疗和工业等领域，超声波技术已得到广泛应用。例如超声波探伤用于检测材料内部的缺陷；在控制害虫方面也有一定研究，通过特定频率的声波干扰和驱除害虫。超声波去除农业残留及驱虫的相关研究也取得了进展。此外，像扫频式超声波电子驱虫电路的设计等技术也在不断发展。
     在寄生虫管理方面，国外已将超声波应用于养殖业，利用其发出特定频率的声波干扰和驱除寄生虫。对于一些常见的寄生虫，如消化道蠕虫、牛皮蝇幼虫等，研究人员致力于确定最佳的超声波频率参数，以达到有效驱除寄生虫的目的，同时减少化学药物的使用，降低药物残留风险和环境污染。
二、国内研究现状
      国内超声波技术在一些领域也有应用，如工业探伤等。在农业方面，有关于超声波去除蔬菜农药残留及驱虫效果的研究。在养殖业中，同样面临着牛寄生虫感染影响牛的健康和生产效率的问题，传统化学药物灭虫方法存在诸多弊端，因此国内也在积极探索创新的驱虫方法。
    目前，国内提出了如“体外超声波驱除装置”与“体内超声驱除胶囊”等创新的超声波驱虫方法，旨在通过精准调节超声波的频率达到最佳的驱虫效果，有效解决寄生虫感染问题，减少化学药物使用，保障牛的健康安全，提升养殖效益，推动养殖业的绿色升级。
三、国内发展动态
      国内可能会着重以下方面的发展：加强对不同类型寄生虫的生态学研究，深入了解其传播途径和生命周期，为制定更精准的超声波驱虫方案提供依据；持续优化体内超声波技术的频率、功率和作用时间等参数，提高对各类寄生虫的杀灭效果，同时降低对牛体组织的不良影响；进一步评估超声波治疗对牛群长期健康影响和生产性能的作用，确保技术的安全性和可靠性；关注超声波设备和超声胶囊的成本效益，研发更具性价比的产品，以适应不同规模养殖场的需求；加大用户培训和技术推广力度，提高养殖业者对超声波技术的接受度和正确使用能力。同时，也可能会促进超声波驱虫技术与其他养殖管理技术的融合，形成更综合、高效的养殖解决方案。
四、国外发展动态
未来，国外可能会进一步深入研究超声波驱虫技术在不同动物种类和养殖环境中的应用。例如，针对各种寄生虫的特性和生命周期，开发更精准、高效的超声波驱虫设备和方案；与其他技术（如物联网、大数据等）相结合，实现对驱虫效果的实时监测和数据分析，以便更好地调整和优化驱虫策略；探索如何降低超声波驱虫设备的成本，提高其在养殖业中的普及程度。
一、超声波体外驱虫项目的创新点
      超声波体外驱虫项目的创新点通常集中在使用特定频率的超声波来干扰和驱赶害虫，而不对人类和宠物构成威胁。这些设备的设计旨在发出对适当的波频，从而达到精准驱除寄生虫且保障牛的健康安全的目的。此外，创新点可能还包括使用节能技术、智能化控制系统以及多功能设计，使得设备既能有效驱虫，又能适应不同的环境和用户需求。
二、超声波体内胶囊驱虫项目的创新点
      超声波体内胶囊驱虫项目的创新点可能涉及将超声波发生器微型化，使其能够作为胶囊形式摄入体内，从而在消化道内部释放超声波，用于治疗或驱除寄生虫。这种方法的优势在于能够直接作用于寄生虫，减少对宿主的副作用，并且可能提供更为精确和靶向的治疗手段。
三、项目特色
      项目特色包括非侵入性的治疗方法、能够针对特定种类寄生虫的超声波频率设计、以及长期持续作用的能力。此外，项目可能还会强调其环保特性，因为相比传统的化学驱虫剂，超声波治疗不含有毒化学物质，对环境更为友好。项目的实施还可能包括先进的材料工程、生物相容性研究以及临床试验，以确保产品的安全性和有效性。
一、技术路线
1. 前期调研与方案设计：广泛收集国内外超声波驱虫技术的相关资料和研究成果。分析现有研究的优缺点，结合项目目标确定研究方案。
2. 实验准备：建立感染寄生虫的牛的动物模型。采购和调试所需的实验设备，如不同频率的超声波发生器。筛选和准备用于超声胶囊的材料。
3. 实验室研究：对感染寄生虫的牛进行不同频率和强度超声波的处理实验。详细记录寄生虫的驱除效果、牛的生理反应及相关数据。
4. 材料研发与优化：针对迷你胃镜胶囊，进行材料选择和结构设计。不断测试和改进胶囊材料，确保其在牛体内的稳定性和安全性，以及超声发射的有效性。
5. 现场试验：在实际养殖场中开展小规模的临床应用试验。观察超声波驱除虫在实际场景中的效果和可能出现的问题。
6. 数据分析与总结：运用统计学方法对收集的数据进行深入分析。总结经验，调整和优化技术方案。
二、拟解决的问题
1. 确定针对不同寄生虫的最佳超声波频率和强度，以实现高效驱虫且保障牛的健康。例如，对于消化道蠕虫和牛皮蝇幼虫，需要找到能有效驱除但不伤害牛体组织的特定频率和强度组合。
2. 解决超声胶囊在牛体内的稳定性和安全性问题，防止被胃酸消化或对牛造成不良影响。 如研发耐酸蚀的胶囊材料，确保胶囊在牛体内的正常运行和安全排出。
3. 评估超声波驱虫技术的长期效果和潜在风险，包括对牛的生长、繁殖等方面的影响。持续跟踪观察经过超声波驱虫处理的牛群，分析其长期健康状况和生产性能。
4. 降低超声波驱虫设备和胶囊的成本，提高技术的实用性和普及性。探索更经济的材料和制造工艺，优化设备设计，以降低生产成本。
5. 制定有效的用户培训方案，确保养殖业者能够正确操作和维护超声波驱虫设备。设计简单易懂的操作指南和培训课程，使养殖业者快速掌握技术要点。
三、预期成果
1. 确定一系列针对常见牛寄生虫的最佳超声波频率和强度参数，形成详细的操作指南。 2. 找出出稳定、安全且高效的超声胶囊材质，并明确其适用范围和使用方法。
3. 提交一份关于超声波驱虫技术对牛长期健康影响和生产性能的评估报告。 4. 发表相关学术论文，提升在该领域的学术影响力。
5. 形成一套完善的用户培训体系和技术推广方案，促进技术在养殖业中的广泛应用。
1、项目筹备期间：  2024年8月—2024年10月   完成项目的前期调研，确定研究方案，组建研究团队，采购实验设备和材料。
2、数据收集阶段：  2024年10月—2024年12月   对牛体型参数、超声波对牛和虫数据收集。
3、数据处理与材料研发阶段：  2024年12月—2025年2月   数据处理阶段，找出超声波范围和开发设计超声胶囊材料。
4、临床应用试验期：      2025年2月—2025年4月   进行体内和体外超声波驱除虫技术的临床应用试验，收集数据，评估效果。
5、项目总结与验收期：     2025年4月—2025年6月  整理研究数据，撰写研究报告，申请项目验收。
形成详细文档，撰写研究报告，整理材料，准备下一步发展。
  胃镜胶囊是一种微型胶囊，内部装有摄像头、光源、电池和数据传输装置。患者可以通过口服胶囊，让其顺利通过消化道，拍摄消化道内部的图像。这些图像通过数据传输系统传送到外部设备，如计算机，供医生进行观察和诊断。胃镜胶囊经过多年的技术改进和临床验证，现在已经成为一种成熟和广泛应用的诊断工具。随着摄像头质量的提升、电池寿命的延长和数据传输技术的改进，胃镜胶囊的性能和可靠性得到了显著提升。
      超声波驱除虫技术利用超声波频率的声波，通常在20 kHz到100 kHz之间，对寄生虫的生理和行为产生影响，从而达到控制寄生虫种群的目的。近年来，随着技术的进步和成本的下降，超声波驱除虫技术在养殖业中得到了更多的关注和应用。它被用于控制和减少养殖业的寄生虫，同时超声波驱除虫技术被视为一种环境友好的寄生虫控制方法，与传统的化学药物相比，其无需残留物处理和对牲畜的影响较小。
    超声波在寄生虫管理中的应用已被广泛用于医疗和工业等领域，如超声波探伤、超声波控制害虫、超声波去除农业残留及驱虫、扫频式超声波电子驱虫电路的设计。超声频率的控制对抑制害虫的效果尤为显著，像超声波处理蚊卵反应机制及效果研究、一种频率可调超声波发生器设计等。超声波技术因其无化学残留和对环境友好的特性，成为了一个备受关注的选择。

一、已具备的条件
1. 专业的研究团队：团队成员涵盖了兽医、生物学等多个相关领域的专家和学者，具备丰富的理论知识和实践经验。
2. 初步的实验设备：拥有基本的超声波发生器、实验室检测设备等，能够开展初期的实验研究。
3. 相关数据和资料：收集了大量关于牛寄生虫的生物学特性、传播途径以及超声波技术应用的文献资料和数据。
4. 实验场地：与一些养殖场建立了合作关系，能够提供实验所需的场地和牛只。
二、尚缺少的条件
1. 高精度的超声波设备：现有的设备在频率和强度的调节精度上还有所不足，难以满足更精细的实验需求。
2. 充足的研究资金：项目的深入开展需要更多的资金支持，包括设备购置、实验动物饲养、数据分析等方面。
3. 部分关键材料：用于制作超声胶囊的一些高性能材料获取存在困难。

三、解决方法
1. 高精度超声波设备：积极寻求与相关企业的合作，争取获得设备赞助或者租赁高精度的超声波设备。 申请科研项目经费，专门用于购置所需的高精度设备。
2. 充足的研究资金：向政府相关部门申请科研基金，详细阐述项目的意义和前景，争取获得资金支持。与企业开展产学研合作，吸引企业的投资。
3. 部分关键材料：加强与材料供应商的沟通和合作，共同研发或改进所需材料。 拓展材料采购渠道，与国内外更多的供应商建立联系，寻找替代材料或解决方案。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 无 3600.00 6400.00
1. 业务费 4000.00 无 1300.00 2700.00
（1）计算、分析、测试费 0.00 无 0.00 0.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 2000.00 用于学生调研、实地考察 500.00 1500.00
（4）文献检索费 1000.00 对相关资料的收集与整理 500.00 500.00
（5）论文出版费 1000.00 用于发表论文，申请专利、著作权等 300.00 700.00
2. 仪器设备购置费 4000.00 用于购买超声发射器，胶囊材料外壳等工具 1500.00 2500.00
3. 实验装置试制费 1000.00 用于硬件、鼠标等装置 400.00 600.00
4. 材料费 1000.00 复印、打印相关资料 400.00 600.00

项目附件

  • 超声破局：牛寄生虫驱虫方法研发与应用.zip
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结束

        

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