NL1012872C2

NL1012872C2 - Device for measuring animal lying time for detection of estrus (optimal foundation and insemination period) comprises one or more positioning switches and feed battery contained in casing

Info

Publication number: NL1012872C2
Application number: NL1012872A
Authority: NL
Inventors: Pieter Lieuwe Roosenschoon
Original assignee: Nedap Nv
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-02-23

Abstract

The device for measuring animal lying time for detection of estrus (optimal fecundation and insemination period) comprises one or more positioning switches and a feed battery in a casing together with electronic connections which can be applied to or in an animal. It makes use of the fact that during estrus the animal lies down significantly less and that the optimal lamination time appears to be a number of hours after the commencement of the reduction in lying time. To a normal front or rear leg (1) of an animal (2) is attached a lying sensor (4) by means of a fixture strap (3). When the animal adopts a recumbent position, the lowermost part of the leg adopts always a horizontal position. In the sensor are one or more position switches (5) which detect the horizontal position.

Description

-1--1-

Ligsensor voor dierenLie sensor for animals

De uitvinding betreft een inrichting waarmee het 5 liggedrag d.w.z. de ligtijd van dieren (koeien e.d.) kan worden gemeten met het voornaamste doel de periode van bronst, die gekenmerkt wordt door minder liggen, betrouwbaar en automatisch vast te stellen en daarbinnen het meest optimale moment van inseminatie. Daarnaast is de uitvinding 10 ook bruikbaar voor het monitoren van het liggedrag bijvoorbeeld in relatie tot het welzijn van het dier.The invention relates to a device with which the lying behavior ie the lying time of animals (cows, etc.) can be measured with the main aim of determining the period of oestrus, which is characterized by less lying, reliably and automatically and within that the most optimal moment of insemination. In addition, the invention is also useful for monitoring the lying behavior, for instance in relation to the welfare of the animal.

Bij deze inrichting wordt gebruik gemaakt van een op speciale wijze gemonteerde rustgevoelige sensor, teneinde verminderde ligtijd, en/of gewijzigde ligfrequenties, ten 15 gevolge van bronst (of welzijn) significant waar te nemen.This device utilizes a specially mounted quiescent-sensitive sensor to significantly detect reduced lying time, and / or altered lying frequencies, due to oestrus (or well-being).

Bronstdetectie inrichtingen gebaseerd op activiteit zijn bekend uit de octrooiliteratuur. Belangrijke octrooi-plaatsen zijn o.m. Rodrian, US 4,247,758 en Gettens et al US 4,618,861. Daarin wordt een aan het dier bevestigde activi-20 teitsdetector beschreven welke meestal is samengebouwd met een op zich bekende, radiografische identificatie inrichting, zoals bijvoorbeeld die volgens het Nederlandse octrooi nr. 176404 van aanvraagster. De in deze patenten beschreven activiteitsdetector bevat een bewegingssensor, welke het 25 aantal bewegingen (activiteit) van het dier telt, welk aantal tegelijk met de unieke identificatiecode van het dier draadloos wordt overgedragen aan een leesinrichting, die is aangebracht op een plaats waar het dier regelmatig langs komt, bijvoorbeeld aan de ingang van een melkstal, of melk-30 robot. Via de leesinrichting kan nu het aantal bewegingen per tijdseenheid ofwel het activiteitsniveau van elk afzonderlijk dier voortdurend worden bij gehouden in een boerderijmanagementcomputer. Een duidelijke verhoging van ,101 2 8 7 2 -2- het activiteitsniveau samenvallend met het na één of meerdere bronsten per dier vast te leggen bronsttijdvenster, wijst op het werkelijk optreden van de bronst.Rutting detection devices based on activity are known from the patent literature. Major patent locations include Rodrian, US 4,247,758 and Gettens et al US 4,618,861. It describes an activity detector attached to the animal, which is usually assembled with a known radiographic identification device, such as, for example, that according to the Dutch patent no. 176404 of the applicant. The activity detector described in these patents contains a motion sensor, which counts the number of movements (activity) of the animal, which number is transmitted wirelessly at the same time as the unique identification code of the animal to a reading device, which is arranged at a place where the animal is regularly comes by, for example at the entrance of a milking parlor, or milk-30 robot. Via the reading device, the number of movements per unit of time or the activity level of each individual animal can now be continuously monitored in a farm management computer. A marked increase in the activity level, coinciding with the rutting time window to be recorded after one or more rutting periods per animal, indicates the actual occurrence of the rutting season.

Nu blijkt de gemeten activiteit ook sterk samen te 5 hangen met het welzijn en/of de (klauw)gezondheid van het dier. Namelijk in veel landen staan de dieren 's winters in een zogenaamde grupstal of ook wel aangebonden stal genoemd. Deze dieren zijn niet in staat te lopen, derhalve is er geen activiteitsmeting mogelijk. Ook komt het voor dat in lig-10 boxenstallen de roosters glad zijn of erg ongelijk liggen. Het gevolg hiervan is dat de dieren zeer voorzichtig lopen waardoor de activiteitmeter niet of nauwelijks in staat is om het activiteitsniveau vast te leggen. Ook wanneer een dier gevoelige/pijnlijke klauwen heeft als gevolg van klauw-15 /beenproblemen is het gemeten activiteitsniveau geen betrouwbare weergave. Daarnaast begint steeds meer het besef te ontstaan dat de ligfrequentie maar zeker de ligtijd veel informatie geeft over het welzijn en de algehele gezondheid van het dier.The measured activity now also appears to be strongly related to the welfare and / or the (claw) health of the animal. In many countries, the animals are in winter in a so-called grupstal or also called an attached stable. These animals are unable to walk, therefore no activity measurement is possible. It also happens that in slatted box stables the grids are smooth or very uneven. The consequence of this is that the animals walk very carefully, so that the activity meter is hardly able to record the activity level. Even if an animal has sensitive / painful claws as a result of claw-15 / leg problems, the measured activity level is not a reliable indication. In addition, there is an increasing awareness that the lying frequency, but certainly the lying time, provides a lot of information about the animal's well-being and overall health.

20 Een ander nadeel van de huidige activiteitssensoren is het stroomverbruik. Hoe vaker de schakelaar schakelt hoe meer elektronische pulsjes er gaan lopen des te eerder is de als stroombron geplaatste batterij leeg. Ook ontstaat er als gevolg van het vele schakelen van de bewegingsschakelaar in 25 de huidige constructie slijtage aan de contacten. Daarnaast kan gesteld worden dat een activiteitdetector moet beschikken over een grote tellercapaciteit en qua constructie relatief complex is.20 Another drawback of current activity sensors is the power consumption. The more the switch switches, the more electronic pulses will run, the sooner the battery placed as the power source will be empty. Also, as a result of the many switching of the movement switch in the current construction, wear occurs on the contacts. In addition, it can be stated that an activity detector must have a large counter capacity and is relatively complex in construction.

Het doel van de onderhavige uitvinding is nu onge-30 voelig te zijn voor genoemde praktische en technische problemen.The aim of the present invention is now to be insensitive to said practical and technical problems.

Aan de hand van de figuren 1 t/m 4 wordt de uitvinding beschreven en wordt tevens ingegaan op bijzondere details die geacht worden onderdeel van de vinding uit te 35 maken.The invention is described with reference to Figures 1 to 4 and special details which are considered to form part of the invention are also discussed.

Figuur 1 toont een normale voor- of achterpoot (1) van een dier (2) met een daaraan middels een bevestigings- , ·'·; ·; - V i y -3- band (3) bevestigde ligsensor (4). Wanneer het dier (2) een liggende houding aanneemt, zal het onderste deel van de poot altijd een horizontale positie aannemen. In de ligsensor (4) zijn één of meer positieschakelaar(s) (5) geplaatst die de 5 horizontale positie detecteren.Figure 1 shows a normal front or rear leg (1) of an animal (2) with an attachment thereof attached to it; ·; - V i y -3- band (3) attached lying sensor (4). When the animal (2) adopts a lying position, the lower part of the leg will always assume a horizontal position. One or more position switch (es) (5) that detect the horizontal position are placed in the lying sensor (4).

Figuur 2a toont in meer detail een voorbeeld van een positieschakelaar (5) in zowel staande als liggende positie.Figure 2a shows in more detail an example of a position switch (5) in both portrait and landscape position.

Als positieschakelaar kan gedacht worden aan diverse 10 schakelaaruitvoeringen zoals o.a. een kwikdruppelschakelaar of een kogelschakelaar. Maar ook andere uitvoeringen van positieschakelaars maken deel uit van onderhavig octrooi. Zoals in figuur 2b is aangegeven is/zijn de schakelaar(s) (6) onder een hoek (7) in de ligsensorbehuizing (8) 15 geplaatst. Zodra het dier zijn been in horizontale positie brengt, zal de kogel of kwikdruppel (9) zich als gevolg van de zwaartekracht naar beneden bewegen en zodoende contact maken tussen de 2 contactelektroden (10).As a position switch, various switch designs can be envisaged, such as a mercury drop switch or a ball switch. However, other versions of position switches are also part of this patent. As indicated in figure 2b, the switch (es) (6) is / are placed at an angle (7) in the lying sensor housing (8). As soon as the animal brings its leg into a horizontal position, the ball or mercury drop (9) will move downwards due to gravity and thus make contact between the 2 contact electrodes (10).

Doordat het mogelijk is dat de sensor zich rondom de 20 poot kan bewegen, is zoals in figuur 3 is aangegeven een set van 4 positieschakelaars (11 a,b,c,d) ontwikkeld zodat wanneer het been (z-as) zich in horizontale positie bevindt er altijd wel 1 positieschakelaar wordt gesloten en zodoende deze positie vastlegt. Alle schakelaars hebben een hoek 25 (+x,-x,+y,-y) ten opzichte van de z-as vergelijkbaar met hoek 7 in figuur 2. Hierdoor wordt de liggende houding betrouwbaar gedefinieerd, onafhankelijk van de zijde van de poot waar de sensor zich bevindt.Because it is possible for the sensor to move around the leg, as shown in figure 3, a set of 4 position switches (11 a, b, c, d) has been developed so that when the leg (z-axis) is in horizontal position, there is always 1 position switch that is closed and thus fixes this position. All switches have an angle 25 (+ x, -x, + y, -y) to the z axis similar to angle 7 in Figure 2. This reliably defines the lying position, regardless of the side of the leg where the sensor is located.

Nadeel van een kwikdruppelsensor is natuurlijk het 30 feit dat kwik schadelijk is voor het milieu. Daarom lijkt het beter kogelsensoren c.q. kogelschakelaars toe te passen. Het nadeel van kogelschakelaars is echter dat het aantal keren dat een dergelijke schakelaar betrouwbaar kan schakelen aan de krappe kant is in relatie tot de gewenste 35 levensduur van de ligsensor.A disadvantage of a mercury drop sensor is, of course, the fact that mercury is harmful to the environment. Therefore it seems better to use ball sensors or ball switches. The drawback of ball switches, however, is that the number of times such a switch can reliably switch is on the tight side in relation to the desired life of the lying sensor.

In de figuren 4a en 4b wordt een combinatie van een magneet met reedcontact (12) getoond. Deze magneetpositie- li - ' : ? -4- sensor bestaat uit een buisje (13) waarin een magneet (14) kan bewegen. Wanneer het been van het dier vanuit de stapo-sitie (figuur 4a) in horizontale ligpositie (figuur 4b) wordt gebracht/ zal de magneet zich naar beneden bewegen.Figures 4a and 4b show a combination of a magnet with reed contact (12). This magnetic position - -:? -4- sensor consists of a tube (13) in which a magnet (14) can move. When the animal's leg is brought from horizontal position (figure 4a) to horizontal lying position (figure 4b), the magnet will move downwards.

5 Als gevolg hiervan komt het magneetveld van de magneet in de buurt van een reedcontact (15) waardoor het de reedcontact zal sluiten en er derhalve een circuit gesloten wordt.5 As a result, the magnetic field of the magnet approaches a reed contact (15) causing it to close the reed contact and thus close a circuit.

De ligsensor wordt zoals genoemd, gebruikt voor het meten van de totale tijd die een dier binnen een bepaalde 10 periode liggend doorbrengt. In feite lijkt de ligsensor veel op de bekende responder, die ook door aanvraagster wordt geleverd, omdat een groot deel van de elektronica in deze responder in gebruik is voor overdracht van de informatie naar het uitleesapparaat.The lying sensor is, as mentioned, used to measure the total time an animal spends lying down within a certain period. In fact, the lying sensor is very similar to the known responder, which is also supplied by the applicant, because a large part of the electronics in this responder are used for transferring the information to the reading device.

15 Zo is de ligsensor dus te splitsen in een sensor- en een responderdeel. Het responderdeel maakt gebruik van een chip en een antenne. Wanneer de antenne in de buurt komt van de zendsignalen van het uitleesapparaat, wordt hierin een elektrische spanning opgewekt, waardoor de chip geactiveerd 20 wordt. Via dezelfde antenne zendt de chip nu enkele tientallen keren per seconde een digitale code uit, die is opgebouwd uit een identificatiedeel en een meetgegevensdeel. Zodoende geeft het leesapparaat een getal weer, waarmee kan worden vastgesteld om welk dier het in dit geval gaat en een 25 tweede getal, waarmee we de tijd kunnen vaststellen die het dier heeft gelegen.15 For example, the lying sensor can be split into a sensor and a responder part. The responder uses a chip and an antenna. When the antenna approaches the transmitting signals of the reader, an electrical voltage is generated therein, whereby the chip is activated. The chip now transmits a digital code a few tens of times per second, which consists of an identification part and a measurement data part. Thus, the reader displays a number, which can be used to determine which animal is involved in this case, and a second number, with which we can determine the time that the animal has been lying.

Behalve bevestiging aan de poot is het ook mogelijk om de ligsensor op een andere plaats aan het lichaam van het dier te bevestigen waar, evenals dit het geval is bij 30 bevestiging aan een poot, een significant verschil tussen staan en liggen optreedt. Een voorbeeld hiervan is de heup of achterhand van het dier. Ook kan de sensor op een daarvoor geschikte plaats in het lichaam van het dier geïmplanteerd worden.In addition to attachment to the leg, it is also possible to attach the lying sensor to another place on the body of the animal where, as is the case with attachment to a leg, a significant difference between standing and lying down occurs. An example of this is the hip or hindquarters of the animal. The sensor can also be implanted in a suitable place in the animal's body.

35 Het gebied waarin de ligsensor kan worden uitgelezen hangt af van de grootte van de gebruikte antenne van zowel het leesapparaat als die in de responder. Bovendien is ook .101 2e7 ;; -5- het opgewekte zendvermogen van belang voor de afmetingen van het leesgebied. In de praktijk blijkt echter dat de leesaf-stand van een responder meestal zal liggen tussen enkele centimeters voor zeer kleine responders tot meer dan een 5 meter voor de grote exemplaren.The area in which the lying sensor can be read depends on the size of the antenna used of both the reader and the responder. In addition, .101 2e7 ;; -5- the generated transmission power important for the dimensions of the reading area. In practice, however, it appears that the reading distance of a responder will usually range from a few centimeters for very small responders to more than 5 meters for the large ones.

Het sensordeel, dat de responders bij dit onderzoek uniek maakt, bestaat uit een tijdsduur meetschakeling, bijvoorbeeld in de vorm van oscillator en een telcircuit. De oscillator is zodanig opgebouwd, dat na vaste tijdstippen 10 een elektrisch signaal wordt opgewekt. Het telcircuit registreert de opgewekte pulsen en geeft het aantal ervan door via de responder aan het uitleesapparaat. Het in- en uitschakelen van de oscillator gebeurt met een aantal positieafhankelijke schakelaars, die zodanig zijn aange-15 bracht, dat in staande positie van het dier geen pulsen worden opgewekt. Zo worden alleen de tijdstippen geregistreerd dat het dier ligt en is zo ons doel bereikt.The sensor part, which makes the responders unique in this study, consists of a duration measuring circuit, for example in the form of an oscillator and a counting circuit. The oscillator is constructed such that an electrical signal is generated after fixed times. The counting circuit registers the generated pulses and transmits the number thereof via the responder to the reader. The oscillator is switched on and off by a number of position-dependent switches, which are arranged such that no pulses are generated in the animal's standing position. For example, only the times that the animal is lying are registered and our goal is thus achieved.

Omdat het apparaatje ook moet functioneren als het niet wordt uitgelezen, en dus geen energie krijgt toege-20 voerd, bevat het een energiebron, bijvoorbeeld in de vorm van een kleine batterij, of in de vorm van een bewegings-energie generator, die bij voorkeur vele jaren moet functioneren. Daarom is de ligsensor zodanig opgebouwd, dat het stroomverbruik zeer laag is, omdat een dier uren achter 25 elkaar kan liggen en de sensor gewoon doortelt.Since the device must also function when it is not read, and therefore no energy is supplied, it contains an energy source, for example in the form of a small battery, or in the form of a motion energy generator, which is preferably has to function for many years. Therefore, the lying sensor is constructed in such a way that the power consumption is very low, because an animal can lie for hours on end and the sensor simply continues to count.

De positieschakelaar(s) schakel(t)(en) dus een elektronisch circuit in waarna de ligtijd teller gaat lopen. Tijdens de productie of later in het veld is in te stellen om de hoeveel seconden de ligtijdteller met 1 eenheid wordt 30 opgehoogd. Tevens is het mogelijk de sensor zo uit te rusten dat de sensor is voorzien van een geheugen waarin de ligtijd per tijdseenheid bijvoorbeeld elke 2 uur wordt weggeschreven. Hierdoor is het mogelijk zeer nauwkeurig te traceren wanneer de afname in ligtijd is begonnen. Op deze wijze is 35 het mogelijk zeer nauwkeurig binnen de bronstperiode het optimale moment van bevruchting of inseminatie te bepalen dat per dier een bepaald aantal uren na de aanvang van de - . ** : i .’ . - 1 -6- verminderde ligperiode ligt. Dit is namelijk belangrijkere informatie dan dat de veehouder alleen weet dat een dier bronstig/tochtig is.The position switch (s) therefore activate (s) an electronic circuit after which the lying time counter starts to run. During production or later in the field it can be set how many seconds the lying time counter is increased by 1 unit. It is also possible to equip the sensor in such a way that the sensor is provided with a memory in which the lying time per time unit is, for example, written every 2 hours. This makes it possible to trace very accurately when the decrease in lying time has started. In this way it is possible to determine very accurately within the rutting period the optimum moment of fertilization or insemination that per animal a certain number of hours after the start of the. **: i. ". - 1 -6- reduced lying period. This is more important information than that the farmer only knows that an animal is in heat / in heat.

? .? .

f i; ·_ vf i; V

Claims

1. Device for measuring the lying time of an animal, consisting of one or more position switch (s) with associated electronic counting circuit and power supply battery, assembled in an enclosure which can be fitted on or in the animal and which device is known can be read wirelessly, characterized in that selectively the resting or lying time relevant for the measuring target is registered in order to detect the mating season, making use of the observation that during the mating season the animal lies significantly less and in particular within this rutting period is the most optimal fertilization or insemination moment, making use of the observation that the optimal insemination moment appears to be a known number of hours after the start of the reduction of the lying time.

2. Device according to the preceding claim, characterized in that a wireless readable identification circuit known per se is also built in.

Device according to one or both of the preceding claim (s), characterized in that, in order to achieve the selectivity with regard to the relevant lying position, use is made of one or more position switch (s), the sensitivity of which depends on the position of this sensor is arranged in the room in such a way that it is maximally sensitive to measuring the relevant lying position.

Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that the device is provided with a memory in which the lying time is written per unit of time of, for example, 2 hours, so that it is simply possible to start the reduction in lying time to establish. -8-

Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that it is attached to the leg of the animal.

Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that it is attached to the animal in a different place where a difference between standing and lying position which is useful for the invention arises. 10

Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that it is arranged within the body of the animal where a difference between standing and lying position which is useful for the invention occurs.

Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that it is provided with a position-dependent mercury drop sensor 20 known per se, which serves as a position switch.

9. Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that it is provided with a position-dependent ball sensor known per se which serves as a position switch.

10. Device according to one or more of the preceding claim (s), characterized in that it is provided with a position-dependent magnet / reed contact sensor known per se which serves as a position switch. tiK '-' · ® 'a 3 7 2