DE60133106T2

DE60133106T2 - Verfahren und system zur überwachung physiologischer zustände von, und/oder eignung von tierfutter für wiederkäuer

Info

Publication number: DE60133106T2
Application number: DE60133106T
Authority: DE
Inventors: Avshalom Bar-Shalom
Original assignee: Individual
Current assignee: Vocaltag Ltd
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: IL137381A0; EP1301068A2; AU2001278659A1; EP1301068B1; IL137381A; DE60133106D1; JP2004504051A; WO2002007644A2; DK1301068T3; US20030205208A1; ATE387852T1; EP1301068A4; WO2002007644A3; US7350481B2

Description

GEBIET UND ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG,
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und auch ein System zum Überwachen von bestimmten Handlungen von wiederkäuenden Tieren, um ein Indiz für den physiologischen Zustand des Tiers, ein mögliches Gesundheitsproblem beim Tier, die Eignung des Futtermittels und/oder die Eignung des Tiers für die kontinuierliche Milchproduktion bereitzustellen. Die Erfindung ist insbesondere zum Überwachen von Milchvieh hinsichtlich des Optimierens des Viehfutters für die Milchproduktion und der Gesundheit des Tiers nützlich, und die vorliegende Erfindung ist daher nachstehend mit Bezug auf diese Anwendungsmöglichkeit beschrieben.
Wiederkäuende Tiere wie Rinder weisen einen Magen auf, der in mehrere Kammern unterteilt ist, wobei die erste davon Pansen genannt wird. Das Tier nimmt unter minimalem Kauen vor dem Schlucken relativ große Mengen Futter in dem Pansen (Vormagenklumpen) auf, regurgitiert periodisch einen Teil des Panseninhalts (in Form eines Klumpens) zurück in das Maul und kaut den regurgitierten Teil (Klumpen), bevor es ihn erneut schluckt und dieser dann zu den anderen Kammern des Magens geleitet wird, wo er mithilfe von verschiedenen Mikroorganismen im Magen weiter verdaut wird.
Es ist bekannt, dass es sich bei dem Inhalt des Futtermittels um einen wichtigen Faktor beim Erzeugen einer maximalen Milchproduktion bei Milchkühen und einer optimalen Gesundheit sowohl bei Milchkühen als auch trockenen Kühen handelt. Folglich stimulieren Faser- und Ballaststoffe in der Tiernahrung das Widerkäuen der Faserstoffe, das Kauen und die Speichelproduktion, was sämtlich für die maximale Milchproduktion in Milchtieren und für eine optimale Gesundheit des Tiers nötig ist. Unzureichende Faser- und Ballaststoffe in der Tiernahrung vermindern das Kauen, das Wiederkäuen und den Speichel, sodass die Milchproduktion vermindert und die Gesundheit des Tiers gefährdet ist. Der Speichel, der durch das Tier während des Wiederkäuens produziert wird, enthält ein Bicarbonat, das als Puffer des Pansens gegen Säuren fungiert. Ein ausreichendes Wiederkäuen ist auch nötig, um einen funktionsfähigen Faserkuchen im Pansen zu halten, der zur Vorbeugung einer Abomasalverschiebung, Ketose, Plazentaretention und von anderen Krankheiten, die mit einem geringen Faserstoffgehalt/einer Azidose verbunden sind, wie Laminitis, insbesondere in trockenen und postpartalen Kühen wichtig ist. Daher kann ein unzulängliches Wiederkäuen beim Tier Stoffwechselprobleme wie Azidose, entzündete Füße und andere, nicht die Füße betreffende Probleme; einen verminderten Fettgehalt der Milch; und/oder einen unzulänglichen Faserkuchen im Pansen von trockenen Tieren zur Vorbeugung einer Abomasalverschiebung erzeugen.
Demgegenüber schränkt übermäßiger Faser- oder Ballaststoffgehalt im Futtermittel die Aufnahme und Verdaubarkeit ein und reduziert daher tendenziell die Milchproduktion.
Im Allgemeinen sollten Kühe ihre Vormagenklumpen etwa 50% der Zeit, in welcher sie nicht gefüttert oder bewegt oder gemolken werden, kauen, um angemessene wiederkäuende Aktivitäten zu erzeugen. Auch würde ein fehlendes Kauen für einen ununterbrochenen Zeitraum von 2 oder 3 Stunden ein Gesundheitsproblem anzeigen.
AUFGABEN UND KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für das Überwachen des physiologischen Zustands und/oder der Eignung eines Futtermittels von wiederkäuenden Tieren bereitgestellt durch: Erfassen von Handlungen des Tiers, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen; und Akkumulieren der Dauer der erfassten Handlungen, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen, über einen im Vorhinein bestimmten Zeitraum, um ein Indiz für den physiologischen Zustand des Tiers und/oder wünschenswerte Änderungen hinsichtlich seines Futters bereitzustellen, um die Milchproduktion zu maximieren und/oder die Gesundheit des Tiers zu erhalten.
In diesen beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen schließt die Sensoreinheit ferner einen Sender für das Übertragen der verarbeiteten Information zu einem entfernt gelegenen Empfänger über eine Funkverbindung ein. Diese Information bezüglich bestimmten Tieren oder der Herde im Allgemeinen kann statistischen Zwecken oder dazu, der beobachtenden Person eine bestimmte Handlung zu melden, die bezüglich der Änderung des Futtermittels, Behandlung eines Gesundheitszustands des Tiers oder Bestimmen dessen, ob das Tier noch zur Milchproduktion geeignet ist, dienen.
In manchen nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich bei den erfassten Handlungen des Tiers um von dem Tier während des Kauens von Futtermittel produzierte Handlungen des Kauens gemäß einem im Vorhinein bestimmten Rhythmus, der eine wiederkäuende Aktivität, die von der Aktivität des Fressens unterschieden wird, anzeigt. In den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen handelt des sich bei den erfassten Handlungen des Kauens um Kaugeräusche, die von einem am Hals des Tiers getragenen Geräuschsensor erfasst werden.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind nachstehend beschrieben, wobei es sich bei den erfassten Handlungen des Tiers um Regurgitationen eines Klumpens aus dem Pansen des Tiers in das Maul des Tiers handelt. In einer beschriebenen bevorzugten Ausführungsform werden die Regurgitationen durch einen am Hals des Tiers getragenen Geräuschsensor erfasst. In einer anderen Ausführungsform werden die Regurgitationen durch einen ersten Klumpen-Sensor, der an der Kehle des Tiers nahe dem Maul getragen wird, und einem zweiten Klumpen-Sensor, der an der Kehle des Tiers gemäß eines im Vorhinein bestimmten Abstands zu dem ersten Sensor in der Richtung des Magens des Tiers beabstandet getragen wird, erfasst, wobei eine Regurgitation angezeigt wird, wenn der erste Klumpen-Sensor einen Klumpen innerhalb eines im Vorhinein bestimmten Zeitintervalls nach dem Erfassen eines Klumpens durch den zweiten Klumpen-Sensor erfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System für das Überwachen des physiologischen Zustands und/oder der Eignung von Futtermittel von wiederkäuenden Tieren bereitgestellt, das Folgendes umfasst: zumindest einen Sensor für das Erfassen von Handlungen des Tiers, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen; und einen Datenprozessor für das Akkumulieren der Dauer der erfassten Handlungen, die wiederkäuende Aktivitäten anzeigen, über einen im Vorhinein bestimmten Zeitraum, um ein Indiz für den physiologischen Zustand des Tiers und/oder wünschenswerte Änderungen hinsichtlich seines Futters für das Maximieren der Milchproduktion und/oder das Erhalten der Gesundheit des Tiers bereitzustellen.
Bei den Sensoren zum Erfassen von Handlungen des Kauens handelt es sich vorzugsweise um Geräuschsensoren und bei denjenigen zum Erfassen von Regurgitationen vorzugsweise um Mikroschalter. Allerdings könnten andere Sensorentypen verwendet werden. Zum Beispiel könnten die Handlungen des Kauens durch Sensoren zum Erfassen der Bewegungen des Unterkiefers des Tiers oder des Straffens der Muskeln in der Kehle des Tiers beim Schlucken erfasst werden. Regurgitationen könnten auch durch Geräuschsensoren erfasst werden.
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist bezüglich des Erfassens und Akkumulierens der Dauer von wiederkäuenden Aktivitäten zum Bereitstellen eines Indizes für den physiologischen Zustands des Tiers und/oder wünschenswerte Änderungen hinsichtlich seines Futters von dem System zu unterscheiden, das in unserer früheren PCT-Anmeldung PCT/IL99/00452, Internationale Veröffentlichung WO 00/13393 , veröffentlicht am 9. März 2000, die einen Geräuschsensor einschloss, der am Hals eines Tiers zum Nachweisen und Ermitteln von durch das Tier in Not geäußerten Geräuschmustern angebracht wird, beschrieben wird. Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist auch von dem in Stein, US-Patent 5,901,660 beschriebenen System zu unterscheiden, das ebenfalls einen Geräuschsensor einschloss, der an ein Tier zum Zwecke des kontinuierlichen Überwachens der Bewegungen und Aktivitäten des Fressens des Tiers angebracht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist hier nur beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ein Diagramm ist, das eine Form eines erfindungsgemäß konstruierten Überwachungssystems veranschaulicht;
2 ein Diagramm ist, das insbesondere die Geräuschsensoreinheit im System von 1 veranschaulicht;
3 ein Diagramm ist, das ein Beispiel für die elektrische Ausgabe der Geräuschsensoreinheit von 2 veranschaulicht;
4 ein Blockdiagramm ist, das die Konstruktion der Geräuschsensoreinheit im System von 1 veranschaulicht;
5 ein Blockdiagramm ist, das insbesondere eine bevorzugte Konstruktion der Geräuschsensoreinheit veranschaulicht;
6 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Datenprozessors in der Geräuschsensoreinheit von 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, wobei Handlungen des Kauens nachgewiesen und analysiert werden;
7 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Datenprozessors in der Geräuschsensoreinheit von 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, wobei Regurgitationen nachgewiesen und analysiert werden;
8 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Datenprozessors gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, wobei Handlungen des Kauens nachgewiesen und analysiert werden;
9 ein Diagramm ist, das ein Überwachungssystem veranschaulicht, das zwei Sensoreinheiten einschließt, die an der Kehle des Tiers zum Nachweisen von Regurgitationen angebracht sind;
10 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Datenprozessors veranschaulicht, wenn Regurgitationen gemäß der Ausführungsform von 9 nachgewiesen werden; und
11 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb veranschaulicht, wenn sowohl Regurgitationen als auch Handlungen des Kauens nachgewiesen und analysiert werden.
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf 1, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, ist eine Kuh 2 dargestellt, die eine Geräuschsensoreinheit 3 trägt, die Kaugeräusche der Kuh während des Fütterns mit Futtermittel erfasst. Sensoreinheit 3 wandelt die erfassten Kaugeräusche in elektrische Signale um und verarbeitet sie zum Ermitteln von denjenigen erfassten Geräuschen, die wahrscheinlich wiederkäuende Geräusche begleiten, die sich von Aktivitäten des Fressens unterscheiden, in einer nachstehend insbesondere zu beschreibenden Weise. Wie ebenfalls nachstehend beschrieben, stellen derartige ermittelte wiederkäuende Aktivitäten Informationen bereit, die zum Anzeigen des physiologischen Zustands der Kuh, irgendwelcher wünschenswerter Änderungen hinsichtlich ihres Futters zum Maximieren der Milchproduktion und/oder einer anderen Handlung, die zum Erhalt einer optimalen Gesundheit des Tiers unternommen werden sollte, nützlich sind.
Die Sensoreinheit 3 schließt ferner einen Sender zum Übertragen der von den erfassten Geräuschen verarbeiteten Information zu einem entfernten Empfänger 4 ein. Eine derartige Information kann an dem entfernten Empfänger zu statistischen Zwecken bezüglich des jeweiligen Tiers oder der Herde, oder um eine Handlung vorzunehmen, die in Bezug auf das Ändern des Futtermittels oder zur Behandlung des Tiers erforderlich ist, verwendet werden.
Die Geräuschsensoreinheit 3 wird von einem Halsband 6 getragen, das am Hals der Kuh angebracht und so lokalisiert ist, dass es die von der Kuh während des Fütterns oder Grasens erzeugten Geräusche erfasst. Wie in 2 dargestellt, wird die Sensoreinheit 3 an der Innenseite des Halsbands 6 getragen, sodass sie mit der Haut der Kuh in Kontakt ist. Ein Gewicht 7 ist am unteren Ende des Halsbands angebracht, um es zu straffen und die Sensoreinheit 3 gegen die Haut des Halses der Kuh zu drücken. Bei dem Gewicht 7 kann es sich um eine Batterie handeln, die die Geräuscheinheit 3 betreibt.
Die Geräuschsensoreinheit 3 kann jeden beliebigen bekannten Geräuschsensortyp zum Erfassen der von der Kuh während des Fütterns erzeugten Kaugeräusche und deren Umwandeln in elektrische Signale einschließen. Zum Beispiel könnte es sich bei dem Geräuschsensor um ein Mikrophon vom Diaphragmatyp, eine piezoelektrische Vorrichtung oder einen beliebigen anderen Wandler von Geräuschen zu elektrischen Signalen zum Erfassen der von der Kuh während es Kauens von Futtermittel erzeugten Geräusche und deren Umwandeln in elektrische Signale, wie in nachstehend zu beschreibender 3 dargestellt, handeln.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion der Geräuschsensoreinheit 3 veranschaulicht. Sie schließt einen Geräuschdetektorwandler 10, wie ein Mikrophon, eine piezoelektrische Vorrichtung usw. zum Umwandeln von aufgenommenen Geräuschen in elektrische Signale; einen Filter 11 zum Leiten einer im Vorhinein beschriebenen Signalbandbreite; einen Verstärker 12 zum Verstärken des Signals; und einen Datenprozessor 13 zum Verarbeiten der von dem Geräuschdetektorwandler 10 erzeugten elektrischen Signale ein. Der Datenprozessor 13 schließt auch die Tierkennung 14 zum Ermitteln des Tiers, von welchem die Information erhalten wurde, ein.
Die von dem Datenprozessor 13 empfangene Information von dem Geräuschdetektorwandler 10 kann in der nachstehend mit Bezug auf eine beliebige von 4–11 beschriebenen Weise verarbeitet werden, um Ausgaben zu erzeugen, die einige oder sämtliche der folgenden Informationen einschließen: die Kennung der entsprechenden Kuh bei 15; die Wiederkäuungsdauer bei 16a, die Fressdauer bei 16b, die Nicht-Kaudauer bei 16c und bei 16d andere Informationen, die Signale oder Alarme einschließen, die eine Handlung anzeigen, die in Bezug auf die Änderung des Futtermittels, die Behandlung des Tiers usw. unmittelbar erforderlich sein kann. Die Sensoreinheit 3 schließt ferner einen Sender 17 ein, der die erfasste Information auf den entfernten Empfänger 4 (1) überträgt.
5 veranschaulicht insbesondere die Konstruktion von Sensoreinheit 3. Sie schließt ein Mikrophon 10, das als Geräuschdetektorwandler dient, einen Verstärker 12 zusammen mit den Aktivfiltern und den Datenprozessor 13 ein. Der Datenprozessor 13 schließt einen Audiosignalanalysator 13a, der das analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt; einen Mikrocomputer 13b, der die Analyse gemäß einem im Vorhinein bestimmten Algorithmus (z. B. einem von denjenigen, die nachstehend beschrieben sind) ausführt; eine programmierbare I.D. (DIP-Schalter) 13c; eine Testschnittstelle 13d; und einen optionalen EEPROM-Speicher 13e ein. Der Datenprozessor 13 schließt ferner eine Sender-Schnittstelle 13f zum Koppeln eines Senders 17 (4), der die verarbeitete Information an den entfernten Empfänger 4 (1) überträgt, ein. Die Sensoreinheit 3 wird durch eine Batteriestromversorgung, wie bei 18 in 5 dargestellt, mit Strom versorgt.
Während des Wiederkäuens kauen Kühe in aller Regel in einem ziemlich gleich bleibenden Rhythmus, wobei jeder Kauvorgang etwa 0,5–1,5 Sekunden, insbesondere 0,70–1,43 Sekunden dauert und wobei das Schlucken und die Klumpen-Regurgitationen für eine Dauer von 2–7 Sekunden in Intervallen von etwa 32–81 Sekunden stattfinden. Beim Wiederkäuen wird ein Klumpen aus dem Pansen innerhalb von 2 Sekunden nach dem Schlucken zurück in das Maul regurgitiert. Demgegenüber liegen keine Klumpen-Regurgitationen vor, wenn die Kuh lediglich frisst, und die Handlungen des Kauens sind viel sporadischer, wobei jeder Kauvorgang im Allgemeinen für einen längeren oder kürzeren Zeitraum als jeder Kauvorgang während des Wiederkäuens erfolgt.
3 veranschaulicht typische elektrische Signale, die von der Sensoreinheit 3 während des Kauens beim Wiederkäuen (wie unterschieden vom Fressen) und zwischen Klumpen-Regurgitationen ausgegeben werden. So ist, wie in 3 dargestellt, jeder Kauvorgang durch einen Impuls an elektrischer Energie mit einer Frequenz von bis zu 1.000 Hz und mit einer gleichen Dauer wie die Dauer des Kauvorgangs gekennzeichnet. Ein ziemlich typisches Beispiel ist in 3 veranschaulicht, in welcher jeder Kauvorgang etwas weniger als 1,0 Sekunden dauert, sodass etwas mehr als 3 Impulse durch den Kauvorgang während jeder 3-sekündigen Probedauer erzeugt werden. Allgemein ausgedrückt zeigt das Nachweisen von 2–4 Impulsen innerhalb einer dreisekündigen Probedauer eine wiederkäuende Aktivität an, die von einer Aktivität des Fressens unterschieden wird.
Es ist folglich ersichtlich, dass die Sensoreinheit 3 die Kaugeräusche durch die Kuh erfasst und elektrische Signale, die denjenigen entsprechen, die in 3 veranschaulicht sind, an den entfernten Empfänger 4 überträgt, der die übertragenen elektrischen Signale empfängt und sie an einen Datenprozessor 5 abgibt. Der Datenprozessor 5 analysiert die empfangenen elektrischen Signale zum Bestimmen dessen, ob die durch ihn dargestellten Handlungen des Kauens wiederkäuende Aktivitäten oder Aktivitäten des Fressens sind.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus veranschaulicht, der vom Datenprozessor 5 zum Bestimmen dessen, ob die nachgewiesenen Kaugeräusche, die durch die empfangenen elektrischen Signale dargestellt sind, wiederkäuende Aktivitäten oder Aktivitäten des Fressens sind, verwendet werden kann. Kurz gesagt, wird dies gemäß dem Flussdiagramm von 6 durch Bestimmen des Rhythmus (z. B. der Dauer und Häufigkeit) der Kaugeräusche in periodisch zeitlich beabstandeten Intervallen und Vergleichen des so bestimmten Rhythmus mit einem im Vorhinein bestimmten Rhythmus, der durch eine wiederkäuende Aktivität dargestellt wird, die von einer Aktivität des Fressens unterschieden wird, durchgeführt.
Insbesondere wird der Rhythmus der Handlungen des Kauens gemäß dem Algorithmus von 6 durch Zählen der Anzahl an Kaugeräuschen in einem im Vorhinein bestimmten Probe-Zeitraum bei periodisch beabstandeten Intervallen, Vergleichen der gezählten Anzahl an Kaugeräuschen in jedem Probe-Zeitraum mit der gezählten Anzahl an Kaugeräuschen im unmittelbar vorangehenden Probe-Zeitraum und Bestimmen dessen, dass die Kaugeräusche in beiden Probe-Zeiträumen nur dann mit wiederkäuenden Aktivitäten einhergehen, wenn die gezählte Anzahl an Kaugeräuschen in jedem der beiden aufeinander folgenden Proben in einem im Vorhinein bestimmten Bereich liegen, bestimmt. Vorzugsweise beträgt der Probe-Zeitraum 1–4 Sekunden und handelt es sich bei den periodisch beabstandeten Intervallen um Intervalle von mindestens 15 Sekunden. In dem durch das Flussdiagramm von 6 veranschaulichten Beispiel beträgt der Probe-Zeitraum 3 Sekunden und betragen die periodisch beabstandeten Intervalle 20 Sekunden.
Eine Echtzeituhr (real-time clock; RTC) beobachtet den Zeitraum, während welchem das System in Betrieb ist (Block 29). Bei dem Zeitraum kann es sich z. B. um ein 24-stündiges Intervall oder einen beliebigen Teil eines derartigen Intervalls handeln.
Während dieses Zeitintervalls wird ein dreisekündiger Probe-Zeitraum untersucht, um zu sehen, ob zumindest ein Kauvorgang nachgewiesen wurde (Blöcke 20, 21). Ist dem so, wird eine Entscheidung getroffen, ob 2–4 Kauvorgänge während des entsprechenden Zeitraums vorlagen (Block 22). Wurden keine 2–4 Kauvorgänge nachgewiesen, wird ein Zeitspeicher zurückgesetzt (Block 23a), wurden aber 2–4 Kauvorgänge während des dreisekündigen Probe-Zeitraums nachgewiesen, wird eine wiederkäuende Aktivität angezeigt, und der Zeitspeicher wird gesetzt, um die Zeiten zu messen (Block 23a). Das System wartet dann für eine Dauer von zwanzig Sekunden (Block 24) und benötigt dann einen weiteren dreisekündigen Probe-Zeitraum (Block 24a), um zu bestimmen, ob zwei-vier Kauvorgänge während des letzteren dreisekündigen Probe-Zeitraums vorlagen (Blöcke 25, 26). Ist dem so und wurde der Zeitspeicher gesetzt, wird der jeweilige Zeitraum (26 Sekunden) dem Wiederkäuungsdauerzähler hinzugefügt (Block 28). Demgegenüber wird, wenn der Wiederkäuungsdauerzähler noch nicht gesetzt wurde, er nun gesetzt und der Vorgang nach einem weiteren 20-sekündigen Zeitraum wiederholt.
Es ist folglich ersichtlich, dass der Datenprozessor die folgenden Ausgaben erzeugt: die Wiederkäuungsdauer (Block 28) und die Gesamtdauer für den jeweiligen Zeitraum (Block 29a).
Diese Informationen, zusammen mit der Kennung der jeweiligen Kuh, die durch den Datenprozessor bei 17 ausgegeben wurde (5), können mit empirischen oder Bezugsdaten, die in Bezug auf die Milchproduktion und die Gesundheit des Tiers anwendbar sind, um ein Indiz für den physiologischen Zustand der Kuh und/oder irgendwelche Änderungen, die hinsichtlich ihres Futters wünschenswert sein können, zum Maximieren der Milchproduktion und/oder Erhalt einer optimalen Gesundheit des Tiers bereitzustellen, verglichen werden. Zum Beispiel kann eine übermäßig niedrige Wiederkäuungsdauer unzulängliche Faser- oder Ballaststoffe im Futtermittel zur maximalen Milchproduktion anzeigen, und daher sollten zusätzliche Faser- und/oder Ballaststoffe zugesetzt werden. Sie kann auch eine Azidose im Tier aufgrund nicht ausreichenden Speichels und daher eine nicht ausreichende Bicarbonatproduktion anzeigen, sodass ein Pufferzusatz zugesetzt werden sollte, um den pH-Wert des Pansens des Tiers zu optimieren. Demgegenüber könnte eine übermäßige Wiederkäuungsdauer überschüssige Faser- und/oder Ballaststoffe anzeigen, was ebenfalls die Milchproduktion vermindern würde, da dies die Aufnahme und Verdaubarkeit des Futtermittels einschränken würde. Eine übermäßig geringe Kaudauer könnte auch anzeigen, dass das Tier für die Milchproduktion nicht mehr geeignet ist.
7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Wiederkäuungsdauer nicht durch Nachweisen der Kaugeräusche und Vergleichen von deren Rhythmus in Bezug auf denjenigen während des Wiederkäuens, sondern eher durch Nachweisen des Schluckens und/oder von Klumpen-Regurgitationen, die während des Wiederkäuens stattfinden, und Akkumulieren der jeweiligen Zeiträume akkumuliert wird. Wie vorher angezeigt, erfolgt während des Wiederkäuens eine Regurgitation gewöhnlich etwa zwei Sekunden nach dem Schlucken, und die Gesamtdauer sowohl des Schluckens als auch der Klumpen-Regurgitation dauert im Allgemeinen zwei-sieben Sekunden und findet im Allgemeinen alle 32–81 Sekunden statt. Das Flussdiagramm von 7 macht sich diesen Rhythmus der Regurgitationen zu Nutze, um zu bestimmen, ob eine wiederkäuende Aktivität damit einhergeht.
So wird, wie im Flussdiagramm von 7 dargestellt, ein Zeitspeicher zurückgesetzt, bis nachgewiesen und bestimmt wurde, dass ein Schluck- und Klumpen-Regurgitationsgeräusch (RS₁) ein Zeitintervall von zwei-sieben Sekunden dauerte (Blöcke 30, 31), wobei zu diesem Zeitpunkt ein Zeitspeicher zum Messbeginn der Dauer gesetzt wird (Blöcke 32a, 32b). Wird das nächste Klumpen-Regurgitationsgeräusch (RS₂) nachgewiesen (Block 33) und bestimmt, ob es zweisieben Sekunden dauerte (Block 34), wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Dauer zwischen den beiden Regurgitationen zwischen 32 und 81 Sekunden betrug (Block 35). Wurde gefunden, dass beide der vorstehenden Bedingungen erfolgten, und wurde der Zeitspeicher gesetzt (Block 36), wird die Dauer zwischen RS₁ und RS₂ dem Wiederkäuungsdauerzähler hinzugefügt (Block 37), und das System kehrt zum Start zurück, um das nächste Wiederkäuungsgeräusch (RS₁) nachzuweisen.
Wurde allerdings nachgewiesen, dass die in Block 33 bestimmte Regurgitation (RS₂) keine zwei-sieben Sekunden dauerte oder nicht innerhalb von 32–81 Sekunden von der vorherigen Regurgitation an stattfand, wird die im Zeitspeicher gemessene Dauer dem Wiederkäuungsdauerzähler nicht hinzugefügt, sondern der Zeitspeicher zurückgesetzt (Block 32a), und das System kehrt zu Block 33 zurück, und das System kehrt erneut zum Start zurück, um den Nachweis der nächsten Regurgitation abzuwarten. Auch wird, wenn gefunden wurde, dass die nachgewiesene Regurgitation RS₂ beide der vorstehenden Bedingungen erfüllt, der Zeitspeicher aber nicht in seinen gesetzten Zustand gesetzt wurde (Block 36), der Zeitspeicher dann in seinen gesetzten Zustand gesetzt, um mit der Messung der Dauer von diesem Moment an zu beginnen, und das System kehrt erneut zu seinem Startzustand zurück.
Das System schließt ferner eine Echtzeituhr (RTC) ein, die die Gesamtbetriebsdauer des Systems misst (Block 38), sodass das System im RTC-Zähler (Block 39) die Gesamtbetriebsdauer des Systems und im Wiederkäuungsdauerzähler (Block 37) die Dauer, während welcher eine wiederkäuende Aktivität stattfand, anzeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, in welcher Handlungen des Kauens nachgewiesen und analysiert werden, um zu bestimmen, ob sie mit einer wiederkäuenden Aktivität oder einer Aktivität des Fressens einhergehen. So weisen, wie früher beschrieben, Handlungen des Kauens, die mit einem Wiederkäuen verbunden sind, einen definierten Rhythmus im Allgemeinen von 0,50–1,50, insbesondere 0,70–1,43 Sekunden pro Kauvorgang auf. Wird nachgewiesen, dass Handlungen des Kauens diesen Rhythmus aufweisen, ist es daher begründet, dass es sich bei den Handlungen des Kauens um diejenigen handelt, die von einem Wiederkäuen statt von einem Nicht-Wiederkäuen (Fressen) begleitet sind.
Wie in dem in 8 veranschaulichten Flussdiagramm dargestellt, werden Handlungen des Kauens während eines im Vorhinein bestimmten Zeitraums, wie einer Minute, nachgewiesen, gemessen und gezählt (Blöcke 40–44). Liegt jede Kaudauer (chew time; CT) zwischen 0,7 Sekunden und 1,43 Sekunden, und ist die gezählte Anzahl (N) gleich oder größer als eine im Vorhinein bestimmte Anzahl (M) zeigt dies eine wiederkäuende Aktivität an, und der Wiederkäuungsdauerzähler wird um die eine Minute hochgezählt (Blöcke 45–47). Die im Vorhinein bestimmte Anzahl (M) sollte über „42", vorzugsweise über „45" liegen. So wird für jede Minute, in welcher 45 oder mehr Kauvorgänge pro Minute gezählt werden, diese Minute im Wiederkäuungsdauerzähler als wiederkäuende Aktivität aufgezeichnet.
Beträgt allerdings die Kaudauer (CT) entweder weniger als etwa 0,7 Sekunden oder mehr als 1,43 Sekunden, oder beträgt die gezählte Anzahl an Kauvorgängen pro Zeiteinheit weniger als M (z. B. 45), zeigt dies keine nicht-wiederkäuende Aktivität an, und daher wird die Dauer von einer Minute nicht dem Wiederkäuungsdauerzähler 47, sondern stattdessen einem Fressdauerzähler zugefügt (Blöcke 48, 49).
Das in 8 veranschaulichte System misst auch die Gesamtdauer des jeweiligen Intervalls in der Echtzeituhr (RTC (Block 49), sodass das System eine Messung der Wiederkäuungsdauer (Block 47), der Fressdauer (Block 48a) und des damit einhergehenden Gesamtdauerintervalls (Block 49a) bereitstellt.
Wie früher angezeigt, finden während des Wiederkäuens das Schlucken und die Klumpen-Regurgitationen in aller Regel In Intervallen von etwa 32–81 Sekunden statt, wobei jede Schluck- plus Regurgitationsdauer etwa 2–7 Sekunden dauert. Es ist daher möglich, eine wiederkäuende Aktivität zu ermitteln, indem der Rhythmus von Regurgitationen eines Klumpens aus dem Pansen des Tiers zurück in das Mauls des Tiers erfasst wird. Regurgitationen können durch die wie vorstehend beschriebene Geräuschsensoreinheit 3 erfasst werden.
9 veranschaulicht eine andere Anordnung zum Erfassen von Regurgitationen des Klumpens zum Bestimmen dessen, ob der Regurgitationsrhythmus demjenigen einer wiederkäuenden Aktivität entspricht.
So werden, wie in 9 dargestellt, zwei Klumpen-Sensoren S₁, S₂ durch ein Band oder einen Kragen 50 an der Kehle des Tiers angebracht. Der Klumpen-Sensor S₁ befindet sich nahe dem Maul des Tiers, wohingegen sich der Klumpen-Sensor S₂ um einen kurzen Abstand, z. B. etwa 10 cm, vom Klumpen-Sensor S₁ in der Richtung des Magens des Tiers beabstandet befindet. Bei derartigen Klumpen-Sensoren kann es sich z. B. um Mikroschalter handeln. Eine Regurgitation eines Klumpens wird angezeigt, wenn Klumpen-Sensor S₂ ausgelöst wird, und Klumpen-Sensor S₁ wird dann innerhalb eines kurzen im Vorhinein bestimmten Zeitintervalls (z. B. eines kleinen Bruchteils einer Sekunde) danach ausgelöst.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Weise des Programmierens des Datenprozessors zum Messen der Wiederkäuungsdauer auf diese Weise veranschaulicht.
Wird ein Klumpen geschluckt, wird Sensor S₁ ausgelöst, und wird dieser Klumpen regurgitiert, wird Sensor S₂ ausgelöst, und dann eine kurze Zeit danach (ein kleiner Bruchteil einer Sekunde) wird Sensor S₁ erneut ausgelöst. Auf diese Weise kann das System die Dauer messen, die zum Schlucken eines Klumpens und der Regurgitation dieses Klumpens benötigt wurde, und wenn diese Dauer als zwischen zwei Sekunden und sieben Sekunden liegend gemessen wird, zeigt dies eine wiederkäuende Aktivität an, und diese Dauer wird aufgezeichnet (Blöcke 52, 53). Das nächste Mal, wenn gefunden wird, dass ein Schluckvorgang plus eine Regurgitation zwischen zwei Sekunden und sieben Sekunden stattfindet, wird diese Dauer (t₂) ebenfalls aufgezeichnet (Blöcke 45, 55). Das System überprüft dann, ob t₂ – t₁ zwischen 32 und 81 Sekunden liegt, und ist dem so, zeigt dies an, dass die beiden Regurgitationen mit einer wiederkäuenden Aktivität einhergingen, und daher wird das Intervall zwischen t₂ – t₁ dem Wiederkäuungsdauerzähler hinzugefügt (Blöcke 57, 58).
Das in 10 veranschaulichte System schließt ebenfalls eine Echtzeituhr (Block 59) und einen Echtzeituhrzähler (Block 59a) zum Anzeigen der Zeitdauer, die mit dem Betrieb des Systems einhergeht, ein.
Das in 11 veranschaulichte Flussdiagramm macht sich sowohl den Kaurhythmus von 8 als auch den Regurgitationsrhythmus von 10 zum Messen der Wiederkäuungsdauer zu Nutze. So wird, wie in 11 dargestellt, sobald eine Regurgitation nachgewiesen wurde, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigt (Blöcke 60, 61), die Dauer (t₁) aufgezeichnet (Block 62). Dann wird der Kaurhythmus überwacht. Sofern sowohl die Dauer von jedem Kauvorgang als auch die Häufigkeit der Kauvorgänge für eine Handlung des Wiederkäuens wie vorstehend beschrieben bzw. wie durch die Blöcke 63, 64 dargestellt, charakteristisch ist, wird die Dauer dem Wiederkäuungszähler hinzugefügt (Blöcke 65–67).
Das durch das Flussdiagramm von 11 veranschaulichte System schließt ebenfalls eine Echtzeituhr RTC (Block 68) ein, die die Gesamtbetriebsdauer des Betriebs des Systems beobachtet, sodass das System die Gesamtbetriebsdauer (Block 68) und die Wiederkäuungsdauer (Block 67) ausgibt.
Es ist folglich ersichtlich, dass es die Erfindung ermöglicht, dass wiederkäuende Tiere im Allgemeinen und Milchvieh im Besonderen einzeln oder als Teil einer Herde in einer effizienten und bequemen Weise überwacht werden, um ein Indiz für den physiologischen Zustand von jedem Tier und auch ein Indiz für irgendeine wünschenswerte Änderung hinsichtlich des Futtermittels zum Maximieren der Milchproduktion und/oder zum Optimieren der Gesundheit des Tiers bereitzustellen. Das System kann auch derart programmiert werden, dass es einen Alarm oder ein anderes Signal bereitstellt, wenn eine bestimmte Handlung unmittelbar erforderlich ist. Erfasst z. B. der Sensor innerhalb eines im Vorhinein bestimmten Zeitintervalls, z. B. zwei oder drei Stunden lang, keine Handlungen des Kauens, kann dies anzeigen, dass das Tier krank ist und eine unmittelbare Behandlung benötigt.
Es wurde als besonders vorteilhaft befunden, sowohl die Handlungen des Kauens als auch die Regurgitationen, wie vorstehend beschrieben, durch einen Geräuschsensor zu erfassen. Allerdings wird auch erwogen, dass die Handlungen des Kauens in einer anderen Weise, z. B. durch Erfassen der Straffung der Muskeln am Hals des Tiers während des Kauens oder Schluckens oder der Bewegung des Kiefers des Tiers während des Kauens erfasst werden können, und dass die Regurgitationen ebenfalls auf andere Weisen, z. B. wie vorstehend in Bezug auf 9 und 10 beschrieben, durch die Verwendung von Mikroschaltern, erfasst werden können.
Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf verschiedene bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es klar, dass diese lediglich zu Beispielszwecken dargelegt sind, und dass viele andere Variationen durchgeführt werden können. Zum Beispiel können zusätzlich zur wie vorstehend angegebenen Verwendung von anderen Sensoren zum Ermitteln von Handlungen des Kauens oder von Regurgitationen andere Algorithmen zum Ermitteln von wiederkäuenden Aktivitäten aus den nachgewiesenen Handlungen verwendet werden. Andere Variationen, Modifikationen und Anwendungen der Erfindung sind einleuchtend.

Claims

Verfahren für das Überwachen des physiologischen Zustands und/oder der Eignung eines Futtermittels von wiederkäuenden Tieren, das Folgendes umfasst: Erfassen von Handlungen des Tiers, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen; und Akkumulieren der Dauer der erfassten Handlungen, die wiederkäuende Aktivitäten anzeigen, über einen im Vorhinein bestimmten Zeitraum, um ein Indiz für den physiologischen Zustand des Tiers und/oder wünschenswerte Änderungen hinsichtlich seines Futters bereitzustellen, um die Milchproduktion zu maximieren und/oder die Gesundheit des Tiers zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei den erfassten Handlungen des Tiers um Handlungen des Kauens, die von dem Tier während des Kauens von Futtermittel produziert werden, gemäß einem im Vorhinein bestimmten Rhythmus, der eine wiederkäuende Aktivität, die von der Aktivität des Fressens unterschieden wird, anzeigt, handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei es sich bei den erfassten Handlungen des Kauens um von einem Geräuschsensor, der am Hals des Tiers getragen wird, erfasste Kaugeräusche handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Geräuschsensor an der Innenseite des oberen Endes des Halsbands, das um den Hals des Tiers angebracht ist, getragen wird, wobei das Halsband an seinem unteren Ende ein Gewicht einschließt, das dahingehend wirkt, um den Sensor gegen den Hals des Tiers zu drücken.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der im Vorhinein bestimmte Rhythmus der Handlungen des Kauens, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen, zumindest teilweise durch das Zählen der Anzahl von Handlungen des Kauens in im Vorhinein bestimmten Probe-Zeiträumen bei periodisch beabstandeten Intervallen, durch das Vergleichen der gezählten Anzahl von Handlungen des Kauens in jedem Probe-Zeitraum mit der gezählten Anzahl in dem unmittelbar darauf folgenden Zeitraum, und durch das Bestimmen, dass es sich bei den Handlungen des Kauens in beiden Probe-Zeiträumen nur dann um jene der wiederkäuenden Aktivitäten handelt, wenn die gezählte Anzahl von Handlungen des Kauens in jedem der zwei aufeinanderfolgenden Probe-Zeiträume innerhalb eines im Vorhinein bestimmten Bereichs, der eine wiederkäuende Aktivität anzeigt, liegt, bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der im Vorhinein bestimmte Rhythmus von Handlungen des Kauens, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen, zumindest teilweise durch das Zählen der Anzahl von Handlungen des Kauens pro Zeiteinheit und durch das Vergleichen der gezählten Anzahl mit einer im Vorhinein bestimmten Anzahl, die eine wiederkäuende Aktivität, die von einer Aktivität des Fressens unterschieden wird, anzeigt, bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der im Vorhinein bestimmte Rhythmus von Handlungen des Kauens, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen, zumindest teilweise durch das Messen der Dauer jeder Handlung des Kauens und das Vergleichen der gemessenen Dauer mit einem im Vorhinein bestimmten Zeitbereich, der eine wiederkäuende Aktivität, die von einer Aktivität des Fressens unterschieden wird, anzeigt, bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei den erfassten Handlungen des Tiers um Regurgitationen eines Klumpens aus dem Pansen des Tiers in das Maul des Tiers handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Regurgitationen eines Klumpens durch einen Geräuschsensor, der am Hals des Tiers getragen wird, erfasst werden.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Regurgitationen von einem ersten Klumpen-Sensor, der an der Kehle des Tiers nahe dem Maul getragen wird, und einem zweiten Klumpen-Sensor, der an der Kehle des Tiers gemäß einem im Vorhinein bestimmten Abstand zu dem ersten Sensor der Richtung des Magens des Tiers beabstandet getragen wird, erfasst werden, wobei eine Regurgitation angezeigt wird, wenn der erste Klumpen-Sensor einen Klumpen innerhalb eines kurzen, im Vorhinein bestimmten Zeitintervalls nach dem Erfassen eines Klumpens durch den zweiten Klumpen-Sensor erfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei es sich bei dem ersten und zweiten Klumpen-Sensor um Mikroschalter handelt, die von einem Band um die Kehle des Tiers getragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erfassten Handlungen des Tiers, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen, an einen Empfänger an einer entfernten Stelle übertragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Empfänger an der entfernten Stelle einen Alarm auslöst, wenn die erfassten Handlungen das Vorhandensein eines Zustands, der unmittelbaren Handlungsbedarf verlangt, anzeigen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Dauer der wiederkäuenden Aktivitäten, die über den im Vorhinein bestimmten Zeitraum hinweg akkumuliert wird, mit einer bekannten Dauer des Wiederkäuens für maximale Milchproduktion und optimale Gesundheit des Tiers verglichen wird, um zu bestimmen, ob Änderungen hinsichtlich des Futtermittels vorgenommen werden sollen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die gemessene Gesamtdauer des Wiederkäuens verwendet wird, um den wirksamen Fasergehalt des Futtermittels anzuzeigen, und/oder um anzuzeigen, ob der wirksame Fasergehalt erhöht oder reduziert werden soll, um die Milchproduktion zu maximieren und die Gesundheit des Tiers zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die gemessene Gesamtdauer des Wiederkäuens verwendet wird, um den pH-Wert des Pansens des Tiers anzuzeigen und damit anzuzeigen, ob das Tier an Azidose leiden könnte.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Dauer des Kauens des Tiers ebenfalls gemessen und verwendet wird, um den Gesundheitszustand des Tiers oder die Eignung des Tiers für kontinuierliche Milchproduktion anzuzeigen.
Überwachungssystem für das Überwachen des physiologischen Zustands und/oder der Eignung von Futtermittel von wiederkäuenden Tieren, das Folgendes umfasst: zumindest einen Sensor für das Erfassen von Handlungen des Tiers, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen; und einen Datenprozessor für das Akkumulieren der Dauer der erfassten Handlungen, die wiederkäuende Aktivität anzeigen, über einen im Vorhinein bestimmten Zeitraum, um ein Indiz für den physiologischen Zustand des Tiers und/oder wünschenswerte Änderungen hinsichtlich seines Futters für das Maximieren der Milchproduktion und/oder das Erhalten der Gesundheit des Tiers bereitzustellen.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 18, wobei der zumindest eine Sensor Handlungen des Kauens des Tiers, die von dem Tier während des Kauens von Futtermittel produziert werden, gemäß einem im Vorhinein bestimmten Rhythmus erfasst, wobei eine wiederkäuende Aktivität, die von einer Aktivität des Fressens unterschieden wird, angezeigt wird.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 19, wobei es sich bei dem zumindest einen Sensor um einen Geräuschsensor handelt, der von dem Tier für das Erfassen von Kaugeräuschen des Tiers getragen wird.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 20, wobei der Geräuschsensor an einem Band um den Hals des Tiers getragen wird, wobei das Band ebenfalls eine Batterie einschließt, die ebenfalls als ein Gewicht für das Drücken des Geräuschsensors gegen den Hals des Tiers dient.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 19, wobei der im Vorhinein bestimmte Rhythmus des Kauens durch das Messen sowohl der Dauer jedes Kauprozesses als auch der Anzahl von Kauprozessen pro im Vorhinein bestimmtem Zeitintervall bestimmt wird.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 18, wobei es sich bei dem zumindest einen Sensor um einen Klumpen-Sensor handelt, der Regurgitationen eines Klumpens von dem Pansen des Tiers in das Maul des Tiers erfasst.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 23, wobei zwei Klumpen-Sensoren vorliegen, wobei ein Klumpen-Sensor an der Kehle des Tiers nahe dem Maul und ein zweiter Klumpen-Sensor an der Kehle des Tiers gemäß einem im Vorhinein bestimmten Abstand zu dem ersten Sensor in der Richtung des Magens des Tiers beabstandet getragen wird, wobei der Datenprozessor bestimmt, dass eine Regurgitation auftritt, wenn der eine Klumpen-Sensor einen Klumpen innerhalb eines kurzen im Vorhinein bestimmten Zeitintervalls nach dem Erfassen eines Klumpens durch den zweiten Klumpen-Sensor erfasst.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 24, wobei es sich bei den Klumpen-Sensoren um Mikroschalter handelt.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 23, wobei der Datenprozessor bestimmt, dass es sich bei den erfassten Regurgitationen um jene einer wiederkäuenden Aktivität handelt, wenn der Zeitraum für ein Schlucken und eine Regurgitation innerhalb eines im Vorhinein bestimmten Bereichs, der eine wiederkäuende Aktivität anzeigt, liegt und wenn die Intervalle zwischen den Regurgitationen ebenfalls innerhalb eines im Vorhinein bestimmten bekannten Bereichs, der eine wiederkäuende Aktivität anzeigt, liegen.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 18, wobei der zumindest eine Sensor einen Sender für das Übertragen von Information bezüglich der erfassten Handlungen des Tiers, die eine wiederkäuende Aktivität anzeigen, und einen Empfänger an einer entfernten Stelle für das Empfangen der übertragenen Information einschließt.
Überwachungssystem gemäß Anspruch 27, wobei der Empfänger an der entfernten Stelle ebenfalls einen Alarm einschließt, der dann ausgelöst wird, wenn die erfassten Handlungen das Vorhandeinsein eines Zustands, der unmittelbaren Handlungsbedarf verlangt, anzeigen.