La Sardegna, l'Isola dell'innovazione – Padiglione Coldiretti – EXPO 2015 11 Sviluppo di uno strumento portatile per la predizione diagnostica della mastite subclinica negli ovini di razza Sarda tramite la misura della conducibilità elettrica Ciriaco Bulleddu Gianpiero Meloni Antonio Mandras 11 Settembre 2015

2 LA CONDUCIBILITÀ ELETTRICA (CE) NEL LATTE La conducibilità elettrica del latte (CE) è in grado di diagnosticare un probabile stato infiammatorio della mammella, non necessariamente conseguente ad un’infezione da microrganismi. Lettori CE Mastite Conta Cellule Somatiche Singola classe Portatile Clinica In Linea Più classi Subclinica 2

LETTORI DI CE IN COMMERCIO PER BOVINI 3

4 LETTORI DI CE IN COMMERCIO PER BOVINI Valore Soglia [mS/cm] Sensibilità Specificità Autore/i 5 74% 53% Ruegg, 2002 7 43% 83% Musser et al., 1998 N.D. 51% 71% Mansell and Seguya, 2003 La sensibilità risponde alla domanda: «quanti, degli animali realmente positivi in base alla CCS (in laboratorio), sono risultati positivi al test ?». La specificità risponde alla domanda: «quanti, degli animali realmente negativi in base alla CCS (in laboratorio), sono risultati negativi al test ?». 4

100 con infezione intramam. LETTORI DI CE IN COMMERCIO PER BOVINI Valore Soglia [mS/cm] Sensibilità Specificità Autore/i 5 74% 53% Ruegg, 2002 100 con infezione intramam. 200 Animali Discriminazione è in base alla CCS 100 sani La sensibilità è la proporzione di animali realmente positivi che risultano positivi al test La specificità è la proporzione di animali realmente negativi che risultano negativi al test Sensibilità Specificità Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 74 su 100. 26 sono Falsi negativi Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 53 su 100. 47 sono Falsi positivi 5

CE [mS/cm] > 6,2* > 5,25** LETTORI DI CE IN COMMERCIO PER BOVINI Valore di soglia Milk Checker N-4L Masti-Milk CE [mS/cm] > 6,2* > 5,25** *Latte alterato **80-100% - Rischio mastite 104 con CCS >= 700*103 cell./ml 644 Campioni Discriminazione è in base alla CCS 540 con CCS < 700*103 cell./ml 6

6,2 8% 100% PROVE CON SOGLIA CE=6,2 mS/cm Sensibilità Specificità 104 con CCS >= 700*103 cell./ml 644 Campioni 540 con CCS < 700*103 cell./ml Discriminazione è in base alla CCS Valore Soglia [mS/cm] Sensibilità Specificità 6,2 8% 100% Sensibilità Specificità Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 8 su 104. 96 sono Falsi negativi Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 540 su 540. 0 sono Falsi positivi

5,25 38% 95% PROVE CON SOGLIA CE=5,25 mS/cm Sensibilità Specificità 104 con CCS >= 700*103 cell./ml 644 Campioni 540 con CCS < 700*103 cell./ml Discriminazione è in base alla CCS Valore Soglia [mS/cm] Sensibilità Specificità 5,25 38% 95% Sensibilità Specificità Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 39 su 104. 65 sono Falsi negativi Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 512 su 540. 28 sono Falsi positivi

Individuare il valore di soglia ottimale LETTORI DI CE Scienziato e politico statunitense famoso per aver inventato il parafulmine Individuare il valore di soglia ottimale 9

LETTORI DI CE PER GLI OVINI DI RAZZA SARDA 10

FINALITÀ DELLO STUDIO Monitorare in azienda lo stato sanitario della mammella con la misura della CE utilizzando un sistema affidabile e di costo contenuto; Comparare la CE misurata dallo strumento sui primi spruzzi di latte dell’emimammella con la CE registrata dal laboratorio ARAS; Comparare le caratteristiche del campione primi spruzzi di latte con quelle del campione riferito all’intera produzione dell’animale; Fornire un ulteriore contributo di conoscenza dei valori fisiologici di CE del latte ovino; Evidenziare le correlazioni esistenti fra CE e i principali parametri qualitativi del latte (cloruri, grasso, proteine, lattosio, pH, punto crioscopico) con particolare riferimento alle CSS. Sviluppo di uno strumento portatile per la predizione diagnostica della mastite subclinica negli ovini di razza Sarda tramite la misura della conducibilità elettrica 11

INDAGINE CONDOTTA Individuate 11 aziende campione (200-300 capi in lattazione, situazione sanitaria standard) nei comuni di Olbia, Golfo Aranci, Loiri-Porto San Paolo; Campionamento casuale su 25 capi nel corso della mungitura del mattino; Prelevati da emimammella 540 campioni di latte; La CE è stata misurata in azienda con il Mastimilk e in laboratorio ARAS con il WTW LF 92 Ciascun campione è dato da un doppio campionamento: primi spruzzi (20 ml) e intera produzione della emimammella (50 ml); I doppi campioni prelevati in azienda sono analizzati dal laboratorio ARAS entro le 24 ore. 12

13 LETTORE CE PER OVINI DI RAZZA SARDA Design Software di modellazione

(Electronic Design Automation) LETTORE CE PER OVINI DI RAZZA SARDA Software EDA (Electronic Design Automation) Schema Elettronico Design 14

15 LETTORE CE PER OVINI DI RAZZA SARDA Design Design + Sc. Elett.

Analisi Statistica – Modello matematico LETTORE CE PER OVINI DI RAZZA SARDA Analisi Statistica – Modello matematico Design Sc. Elett. D + SE 16

17 LETTORE CE PER OVINI DI RAZZA SARDA Fase finale Design Sc. Elett. D + SE Mod. mat. 17

74% 63% PROVE CON SOGLIA Prototipo Sensibilità Sensibilità Specificità 104 con CCS >= 700*103 cell./ml 644 Campioni 540 con CCS < 700*103 cell./ml Discriminazione è in base alla CCS Sensibilità Specificità 74% 63% Sensibilità Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 77 su 104. 27 sono Falsi negativi

19 LETTORI DI CE IN COMMERCIO PER BOVINI Valore Soglia [mS/cm] Sensibilità Specificità Autore/i 5 74% 53% Ruegg, 2002 7 43% 83% Musser et al., 1998 N.D. 51% 71% Mansell and Seguya, 2003 Valore Soglia [mS/cm] Sensibilità Specificità Autore/i N.D. 74% 63% Dip. Agraria ARA Sardegna 19

LETTORI DI CE PER OVINI DI RAZZA SARDA 20

21 OBIETTIVI IN CORSO Aumentare il potere di predizione Sviluppare un lettore CE a basso costo Trasferimento tecnologico nel territorio 21

90% 93% PROVE CON SOGLIA Nuovi parametri Sensibilità Specificità 59 con CCS >= 700*103 cell./ml 614 Campioni 555 con CCS < 700*103 cell./ml Discriminazione è in base alla CCS Sensibilità Specificità 90% 93% Sensibilità Specificità Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 53 su 59. 6 sono Falsi negativi Il valore soglia impostato nel dispositivo è in grado di individuarne 514 su 555. 41 sono Falsi positivi

Evoluzione prototipale Doppio contenitore Latte Evoluzione prototipale Schermo LCD 16X4 LEDs per la segnalazione visiva Lettore RFId per il riconoscimento automatico dell’animale Microcontrollore più performante Scheda SD per la memorizzazione delle letture Modello matematico più efficiente

24 GRUPPO DI LAVORO Coordinatore Collaboratori tecnici Paolo Oppia Antonio Mandras Gianpiero Meloni Ciriaco Bulleddu Laboratorio "Analisi Latte" Oristano Ignazio Ibba Massimo Chiaberge Coordinatore Collaboratori Antonio Pazzona Giovanni Chessa Maria Caria Lelia Murgia 24