DE102005016412A1

DE102005016412A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Gemelks

Info

Publication number: DE102005016412A1
Application number: DE200510016412
Authority: DE
Inventors: Uwe Osthues; Juan Olmedo
Original assignee: WestfaliaSurge GmbH
Current assignee: GEA Farm Technologies GmbH
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2006-10-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung eines Gemelks in einer Melkvorrichtung, wobei in einem Verfahrensschritt wenigstens ein Anteil des Gemelks während des Melkprozesses untersucht wird und wenigstens ein für wenigstens eine biologische Eigenschaft des Gemelks charakteristischer Wert ermittelt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Reaktionssignal ausgegeben, wenn der ermittelte Wert um mehr als einen vorbestimmten Betrag von dem Referenzwert abweicht. Die Erfindung ist ferner auf eine Melkvorrichtung mit einer Einrichtung zur Überwachung eines Gemelks gerichtet, wobei die Einrichtung zur Überwachung des Gemelks eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung wenigstens eines für das Gemelk charakteristischen Wertes aufweist sowie eine Signalausgabeeinrichtung, welche ein Reaktionssignal ausgibt, wenn der ermittelte Wert ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Gemelks, insbesondere in landwirtschaftlichen Betrieben. Die Vorrichtung und das Verfahren werden in Hinblick auf Gemelke von Kühen beschrieben, es ist jedoch auch möglich, das Verfahren und die Vorrichtung entsprechend auf die Gemelke anderer milchabgebender Tiere wie Schafe, Ziegen, Büffel, Dromedare, Kamele, Yaks und dergleichen anzuwenden.
Nach der europaweit geltenden Milchverordnung sind Hersteller von Milch verpflichtet, sich zu vergewissern, dass Milch oder Erzeugnisse auf Milchbasis nicht mit Stoffen mit pharmakologischer oder hormonaler Wirkung sowie mit Antibiotika, Pestiziden, Reinigungsmitteln und anderen Stoffen belastet sind. Wird diese Sorgfaltspflicht nicht beachtet, kann über den Hersteller sowohl ein Verkehrsverbot als auch eine Ordnungsstrafe, beispielsweise eine Geldstrafe, verhängt werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Verstoß gegen die Verordnung bewusst oder unbewusst erfolgte. Ein weiteres Problem für den Landwirt besteht darin, dass er von der Molkerei weniger Geld erhält, wenn die abgelieferte Milch mit z.B. Hemmstoffen belastet ist.
In den meisten Fällen der Verstöße kommt es infolge von Fahrlässigkeit beziehungsweise menschlichem Versagen zu einer Kontamination der Milch mit Belastungsstoffen wie beispielsweise Hemmstoffen. Es ist daher sinnvoll, die hergestellte Milch zu überwachen, um derartige Kontaminationen zu verhindern.
Derzeit werden im Wesentlichen zwei Verfahren zur Qualitätssicherung angewandt. Im ersten Fall gibt der Landwirt eine Milchprobe beim Fahrer des Tankwagens ab. Dieser reicht die Probe an ein Labor der Molkerei weiter und lässt sie dort untersuchen. Das Ergebnis dieser Untersuchung steht meistens am folgenden Tag fest. Sollte der Befund positiv sein, das heißt sollte die Milch tatsächlich mit Hemmstoffen oder dergleichen kontaminiert sein, muss in den darauf folgenden Melkzeiten die entsprechend kontaminierte Milch abgetrennt werden.
Hat der Benutzer bzw. der Landwirt über z.B. einen manuell durchzuführenden Schalmtest, der auch California-Mastitis-Test (CMT) genannt wird, einen Schätzwert für den Zellgehalt erhalten und ein Indiz für eine Mastitiserkrankung festgestellt und hat der Tierarzt nach anschließender Untersuchung des Tieres Medikamente verschrieben, so muss die Milch des entsprechenden Tieres während der Medikamentengabe und während eines bestimmten Zeitraumes danach abgeleitet werden.

Während der Wartezeit wird die Milch von kranken Tieren separat abgeleitet. Um die Übertragung von belasteten Aerosolen in den Milchttank zu vermeiden, können Systeme, wie z.B. in der EP 1 346 631 A2 beschrieben, verwendet werden. Dabei wird z.B. ein Separationsbehälter eingesetzt, der derart an ein Rohrleitungssystem einer Melkanlage angeschlossen werden kann, dass weder die zu separierende Flüssigkeit noch Aerosole des Luftstroms in das Rohrleitungssystem übertreten können. Dazu wird eine Filtereinrichtung vorgesehen, die in Strömungsrichtung der Luft betrachtet vor dem Rohrleitungssystem angeordnet ist und wenigstens ein Filterelement enthält, das zum Rückhalt von Aerosolen in der Luft dient.

Nach der Wartezeit sollten keine Hemmstoffe mehr in der Milch enthalten sein. In Einzelfällen kann es allerdings vorkommen, dass die Milch auch danach noch trotz Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Wartezeit mit Hemmstoffen belastet ist.

Um zu vermeiden, dass derartige Milch in den Verkehr gelangt, kann der Benutzer, beispielsweise der Landwirt, Hemmstoffproben mit einem eigenen Gerät durchführen. Aber auch in diesem Fall liegt das Ergebnis erst nach einigen Stunden vor.

Beide Verfahren haben damit den Nachteil, dass die jeweiligen Messergebnisse erst mit einer nicht unerheblichen Zeitverzögerung vorliegen. Ferner bieten beide Verfahren keine sichere Gewähr für den Fall menschlichen Versagens. Wenn durch eine versehentlich unterlassene Messung oder durch ein sonstiges Fehlverhalten beim Melken oder auch durch Fehlsteuerungen der Melkanlage während des Melkens kontaminierte Milch in den Kühltank gelangt, wird die vollständige Milch im Kühltank dadurch minderwertig und der Landwirt erhält einen Preisabschlag für seine Milch.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Gemelk direkt während des Melkens oder doch zeitnah zu überwachen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die bewirkt, dass im Falle des Auftretens von Kontaminationen die Melkanlage selbsttätig reagiert und auf diese Weise sofort geeignete Gegenmaßnahmen ermöglicht werden.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines Gemelks in einer Melkvorrichtung erreicht. Dabei wird erfindungsgemäß wenigstens ein Anteil des Gemelks mittels einer Sensoreinrichtung während des Betriebs der Vorrichtung untersucht und wenigstens ein für wenigstens eine biologische Eigenschaft des Gemelks charakteristischer Wert ermittelt. Wenn der ermittelte Wert um mehr als einen vorbestimmten Betrag von einem Referenzwert abweicht, wird ein vorgegebenes Reaktionssignal ausgegeben. Bei dem ermittelten Wert handelt es sich insbesondere um das Vorhandensein oder die Konzentration von Wirkstoffen mit pharmakologischer oder hormonaler Wirkung in der Milch. Bevorzugt wird die Konzentration von Antibiotika bzw. Hemmstoffen, d.h. den Rückständen von Antibiotika, von Pestiziden und/oder Reinigungsmitteln in der Milch ermittelt. Bevorzugt werden auch die Konzentrationen von anderen Stoffen, die schädlich sind oder die die organoleptischen Eigenschaften der Milch oder der Erzeugnisse auf Milchbasis verschlechtern können, ermittelt.

Die Erfindung kann beim konventionellen Melken, beim maschinellen Melken und auch beim halbautomatischen oder automatischen Melken eingesetzt werden. Der Einsatz ist auch bei Systemen möglich, bei denen ein halbautomatisches oder vollautomatisches oder roboterunterstütztes und/oder computergesteuertes Ansetzen der Zitzenbecher an die Zitzen der Tiere erfolgt. Der Einsatz ist auf Viertelebene oder auf Ebene des Gesamtgemelks eines Tieres oder einer Gruppe von Tiere möglich.

Abgesehen von den oben genannten Konzentrationen können auch weitere biologische Eigenschaften der Milch bzw. des Gemelks ermittelt werden. Unter einer biologischen Eigenschaft des Gemelks werden solche Eigenschaften des Gemelks verstanden, die unmittelbar Rückschlüsse auf den Zustand ihrer gemelkabgebenden Kuh beziehungsweise der Kühe erlauben. Dazu zählen beispielsweise die Konzentration von Blut in der Milch, die Anzahl von Antibiotika beziehungsweise Hemmstoffen in der Milch, aber auch die Körpertemperatur eines Tieres, der Blutdruck, die Herzfrequenz und dergleichen. Unter einer Untersuchung im laufenden Betrieb wird verstanden, dass die Untersuchung während eines vorgegebenen Prozesses wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, eines Melkprozesses vorgenommen wird und nicht, wie im Stand der Technik der Fall, durch Entnahme einer Probe und separate Untersuchung derselben. Damit ist die Untersuchung des Gemelks Bestandteil des gesamten Melkprozesses.

Unter einer Sensoreinrichtung wird jegliche Einrichtung verstanden, die in der Lage ist, wenigstens eine Eigenschaft einer im wesentlichen beliebigen Probe zu ermitteln, gleichgültig, ob es sich dabei um eine biologische, eine mechanische oder eine physikalische Eigenschaft handelt. Dabei wird unter einem Sensor im Zusammenhang mit der Erfindung auch eine Einrichtung verstanden, die unmittelbar eine physikalische Eigenschaft wie etwa die Leitfähigkeit oder die Dichte einer Flüssigkeit bestimmt und erst aus dieser Eigenschaft auf eine biologische Eigenschaft rückgeschlossen wird.

Bei dem Referenzwert kann es sich, wenn es beispielsweise um das Vorhandensein von Antibiotika beziehungsweise Hemmstoffen geht, auch um den Wert Null handeln, das heißt, sobald das Vorhandensein eines Antibiotikums beziehungsweise eines Hemmstoffes registriert wird, wenn auch in geringen Mengen, kommt es zur Ausgabe eines Reaktionssignals. In diesem Fall ist auch der vorbestimmte Betrag Null möglich.

Bei anderen Gestaltungen kann auch ein von Null verschiedener Referenzwert zugrunde gelegt werden. Auch kann der bestimmte Betrag unterschiedlich von Null gewählt sein und damit einen Toleranzbereich darstellen, innerhalb dessen der ermittelte Wert liegen darf, ohne dass ein Reaktionssignal ausgelöst wird.

Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise in einer Milchleitung angeordnet sein und auf diese Weise die vorbeifließende Milch kontrollieren. Es ist jedoch auch möglich, den Sensor in einem Behältnis wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, einem Zwischenbehältnis anzuordnen.

Unter einem Reaktionssignal wird im Rahmen der hier vorliegenden Beschreibung ein Signal verstanden, welches entweder direkt wahrnehmbar ist, oder welches seinerseits weitere wahrnehmbare Vorgänge auslöst, wie etwa das in Gang setzen bestimmter Mahnsirenen.

Bevorzugt ist das Reaktionssignal eine Anweisung an eine weitere Einrichtung oder ein optisch und/oder akustisch wahrnehmbares Signal. Dies bedeutet, dass das Reaktionssignal einen Alarm, beispielsweise in Form eines Lichtsignals oder eines akustisch wahrnehmbaren Signals auslöst.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionssignal selbst, oder ein aus dem Reaktionssignal abgeleitetes Signal, bevorzugt drahtlos auf eine Empfangseinrichtung übertragen. Bei dieser Empfangseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Zentralcomputer oder auch um ein Mobiltelefon oder dergleichen handeln.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Reaktionssignal ein bevorzugt elektrisches Signal, welches wenigstens mittelbar eine Abtrennung des Gemelks bewirkt. Dies bedeutet, dass das Signal nicht unmittelbar zur Abtrennung des Gemelks führen muss, sondern auch elektrische, elektronische oder auch mechanische Zwischenschritte denkbar sind. Bei diesem Verfahren wird bei Reaktion auf eine ermittelte Konzentration von Schadstoffen automatisch die Melkanlage so geschaltet, dass eine Abtrennung des Gemelks erfolgt.

Es ist jedoch auch möglich, mehrere Reaktionssignale auftreten zu lassen, oder das Verfahren so auszugestalten, dass das Reaktionssignal sowohl eine Abtrennung des Gemelks bewirkt als auch einen Alarm an den Benutzer ausgibt, wobei dieser Alarm sowohl optisch als auch akustisch wahrnehmbar sein kann als auch beispielsweise über ein Handy, ein PDA oder eine EDV-Anlage ausgegeben werden kann. Sobald die Abtrennung des Gemelks erfolgt ist, wird eine weitere Zuführung von Milch in den Tank unterbunden.

Anschließend wird vorzugsweise ein automatischer Reinigungsvorgang des mit der belasteten oder verunreinigten Milch in Kontakt gekommenen Teils der Melkanlage durchgeführt. In anderen Ausgestaltungen betätigt der Benutzer einen Schalter zum Starten des Reinigungsvorgangs oder er lässt die Milch aus der Milchfördereinrichtung ab und reinigt die Anlage selbst. Die bereits im Tank vorhandene Milch wird auf diese Weise zuverlässig geschützt. Damit kann erfindungsgemäß eine Kontamination der Milch weitgehend unabhängig von menschlichen Faktoren verhindert werden.

Bevorzugt erfolgt die Abtrennung des Gemelks mittels eines Ventils, welches bevorzugt an einer Tankeinrichtung wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, einem Kühltank angeordnet ist. Derartige Ventile sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Es können beispielsweise solche Ventile verwendet werden, die die Zufuhr in den Tank vollständig unterbinden oder denjenigen Anteil des Gemelks, für welchen eine Kontamination festgestellt wurde, in einen weiteren Behälter umleiten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen verwendet. Bevorzugt wird je ein Sensor einer vorgegebenen Anzahl von Tieren und besonders bevorzugt wenigstens ein Sensor je einem Tier (oder je einer Zitze des Tieres) zugeordnet. Im ersteren Fall kann eine Gruppe von Tieren bestimmt werden, deren Milch kontaminiert ist, im zweiten Fall ein individuelles Tier.

Bevorzugt wird der ermittelte Wert wenigstens einmal, bevorzugt fortlaufend in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Durch diese Abspeicherung kann erreicht werden, dass zu einem späteren Zeitpunkt die Hemmstoff- beziehungsweise Kontaminationsfreiheit der Milch zu bestimmten Zeitpunkten belegt und gegebenenfalls bewiesen werden kann. Zu diesem Zweck können die Daten bevorzugt zugriffsgesichert in einer Datenbank oder einem Herden-Managementsystem abgespeichert werden.

Bevorzugt wird ferner eine Vielzahl von für das Gemelk charakteristischen Werten ermittelt. Dabei handelt es sich einerseits um die oben angegebenen Kontaminationen mit Hemmstoffen beziehungsweise Antibiotika, Desinfektionsmitteln, Herbiziden und dergleichen. Es können daneben jedoch auch, bevorzugt über weitere Sensoreinrichtungen, Werte ermittelt wer den, die weitere Eigenschaften der Milch charakterisieren, wie beispielsweise deren ph-Wert oder deren Leitwert.

Neben diesen Daten können auch weitere Informationen über das betreffende Tier ermittelt beziehungsweise ausgegeben werden, wie etwa kürzlich vorgenommene Medikamentenverabreichungen an dieses Tier. Durch derartige Informationen kann im Falle eines Auftretens von Hemmstoffen oder dergleichen in der Milch sehr schnell auch ohne individuelle Messung ermittelt werden, von welchem Tier die Kontaminationen stammen, da bekannt ist, welche Tiere unlängst behandelt wurden.

Daneben können weitere für das Tier charakteristische Daten ermittelt werden wie beispielsweise die Temperatur des Tiers, dessen Herzfrequenz und dergleichen. Dieser Datensatz kann in einer zentralen Speichereinrichtung abgelegt werden und auf diese Weise komplette Datensätze für die einzelnen Tiere abgelegt werden. Für den Fall, dass mehrere Sensoreinrichtungen, beispielsweise ein Sensor pro Melkplatz, verwendet werden, können die Sensoreinrichtungen auch Signale abgeben, die mit einem Identifikationssignal gekoppelt sind, um auf diese Weise ein spezielles Tier anhand des gesendeten Signals identifizieren zu können.

Zusätzlich können die Tiere bevorzugt selbst mit Identifikationsmitteln wie Fußrespondern, Boli oder dergleichen versehen sein. Die Identifikation einzelner Tiere über deren Identifikationsmittel kann direkt, beispielsweise über eine Leseeinrichtung am Melkplatz erfolgen. Bevorzugt wird die Identifikation jedoch bereits auf dem Zugangsweg zum Melkstand vorgenommen, um die Identität zur Bestimmung der Milchleistung festzustellen und um kürzlich behandelte Tiere vorab auszusondern.

Bevorzugt weist der Sensor ein Biochipmodul auf, wobei es sich bei diesem Biochipmodul um ein elektrisches Biochipmodul oder ein optisches Biochipmodul oder auch eine Kombination aus beidem handeln kann.

Biochips sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei sind solche Biochips bekannt, die mit optischen Nachweistechniken arbeiten. Diese Biochips werten eine Probe indirekt, beispielsweise über deren optische Eigenschaften aus. Dabei wird beispielsweise Licht auf die zu untersuchende Probe gegeben und das von der Probe transmittierte, gestreute bezie hungsweise reflektierte Licht untersucht, um so auf die in der Substanz vorhandenen Bestandteile rückzuschließen. Daneben sind in jüngerer Zeit jedoch auch so genannte elektrische Biochips bekannt geworden. Diese messen beziehungsweise untersuchen die Substanz nicht mittelbar über beispielsweise optische Eigenschaften, sondern direkt auf elektrischem Weg.

Dabei werden auf den elektrischen Biochips Biomoleküle, genauer gesagt so genannte Fängermoleküle aufgebracht, die in der Lage sind, jeweils nur einen exakt zu diesem Molekül passenden Partner einzufangen. Beispielsweise wird nur eine Hälfte eines normalerweise als Doppelstrang auftretenden Bakteriums auf dem Chip angeordnet. Diese eine Hälfte kann nur mit der zu ihr passenden zweiten Hälfte als Doppelstrang Bindungen eingehen. Wird ein derartiger Partner gefunden und an das Fängermolekül gebunden, kommt es zu einem Bindungsereignis, welches wiederum ein elektrisches Signal auslöst, das direkt abgegriffen werden kann. Auf diese Weise kann unmittelbar das Vorhandenensein bestimmter Moleküle wie beispielsweise bestimmter Keime oder Eiweiße detektiert werden. Auf diese Art kann z.B. der Eiweißgehalt bestimmt werden. Diese elektrischen Biochips können als Massenprodukt kostengünstig mit Verfahren der industriellen Halbleiterfertigung hergestellt werden. Daneben können diese elektrischen Biochips in sehr geringen Größen und damit auch mit geringem Gewicht hergestellt werden.

Bevorzugt ist das elektrische Biochipmodul bzw. ein Teil dieses Moduls auswechselbar. Zu diesem Zweck ist bevorzugt ein vorgegebener Anteil der elektrischen Anordnung, genauer gesagt derjenige Anteil, der nicht ausgewechselt werden muss, nicht auf dem Biochipmodul selbst angeordnet, sondern in der Sensoreinrichtung, die mit dem Biochipmodul in Verbindung steht. Auf diese Weise kann ein beispielsweise scheckkartengroßes Biochipmodul nach der Benutzung ausgetauscht und durch ein neues Biochipmodul ersetzt werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Biochipmodul nach der Benutzung neu mit Fängermolekülen bestückt. Diese neue Bestückung kann zumindest bei einem Teil der jeweiligen Fängermoleküle erfolgen und insoweit das Biochipmodul regeneriert werden.

Nach diesem Prinzip lassen sich zum Beispiel ganz bestimmte Sequenzen eines Erbmoleküls DNA aufspüren. Diese Fängermoleküle können nur ihre Partner aus einer Lösung, wie beispielsweise Milch, erkennen und binden. Dabei werden nur die passenden Partner aufgefunden und finden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip zueinander.

Da sowohl bei den optischen als auch den elektrischen Biochipsystemen das entsprechende optische beziehungsweise elektrische Signal sehr schnell detektiert werden kann, handelt es sich bei der Verwendung dieser elektrischen oder optischen Biochips um sehr schnelle Nachweismethoden. Aus diesem Grunde ist es hierbei nicht mehr erforderlich, aufwändige Laboruntersuchungen durchzuführen, sondern Hemmstoffe und dergleichen können schnell und zuverlässig nachgewiesen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf dem Biochipmodul eine Vielzahl von ultrafeinen Goldelektroden angeordnet. Auf diesen Goldelektroden werden die oben bezeichneten Fängermoleküle voneinander räumlich getrennt fest aufgebracht.

Durch die Anordnung mehrerer unterschiedlicher Fängermoleküle können mehrere unterschiedliche Eigenschaften der Milch beziehungsweise unterschiedliche Moleküle gleichzeitig detektiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, die genannten optischen Biochips mit elektrischen Biochips zu kombinieren und auf diese Weise sowohl indirekte, das heißt optische, als auch direkte elektrische Messungen beziehungsweise Analysen durchzuführen.

Die vorliegende Erfindung ist ferner auf eine Melkvorrichtung mit einer Einrichtung zur Überwachung eines Gemelks gerichtet, wobei die Einrichtung zur Überwachung eine Sensoreinrichtung aufweist, die wenigstens einen für wenigstens eine biologische Eigenschaft des Gemelks charakteristischen Wert ermittelt, sowie eine Signalausgabeeinrichtung, welche ein Reaktionssignal ausgibt, wenn der ermittelte Wert ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.

Bevorzugt wird das Reaktionssignal ausgegeben, wenn der ermittelte Wert um mehr als einen vorbestimmten Betrag von einem Referenzwert abweicht. Bevorzugt handelt es sich bei dem Referenzwert um die Hemmstoff-Konzentration innerhalb der Milch und besonders bevorzugt ist der Referenzwert Null. Auch der vorbestimmte Betrag ist in diesem Fall Null. Dies bedeutet, dass, wenn das Vorliegen von Hemmstoffen festgestellt wird, das heißt die Konzentration von Null abweicht, die Signalausgabeeinrichtung ein Reaktionssignal ausgibt.

Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Speichereinrichtung auf, in der der Referenzwert abgespeichert ist. Besonders bevorzugt ist auch eine Vergleichseinrichtung vorgesehen, die den abgespeicherten Referenzwert mit dem ermittelten Wert vergleicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Konzentration an Schadstoffen innerhalb des Gemelks wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Konzentration an Hemmstoffen, Desinfektionsmitteln, Herbiziden und dergleichen ermittelt. Wenn die Sensoreinrichtung derartige Fremdstoffe feststellt, wird ein Reaktionssignal ausgegeben. Dieses Reaktionssignal kann einerseits die Ausgabe eines Alarms bewirken, andrerseits jedoch bevorzugt wenigstens auch eine Abtrennung des Gemelks.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sensoreinrichtung ein Biochipmodul auf. Wie oben ausgeführt, können mit Hilfe elektrischer oder optischer Biochipmodule auf sehr schnelle Weise, das heißt ohne aufwändige Laboruntersuchungen, Schadstoffgehalte in Medien, wie hier der durchfließenden Milch, festgestellt werden.

Die Erfindung ist ferner auf die Verwendung eines Biochipmoduls, bevorzugt eines elektrischen Biochipmoduls, für die oben beschriebenen Verfahren sowie die oben beschriebene Sensoreinrichtungen gerichtet. Wie erwähnt erlaubt ein Biochipmodul eine sofortige Erkennung von Kontaminationen in der zu untersuchenden Flüssigkeit und eignet sich daher besonders für Verfahren, die im laufenden Melkprozess eingesetzt werden.

Weitere Vorteile oder Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
1 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Gemelks;
2 einen Sensor zur Untersuchung des Gemelks, und
3 ein Biochipmodul.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Melkvorrichtung 1 mit einer Einrichtung zur Überwachung eines Gemelks dargestellt. Diese Vorrichtung weist eine Vielzahl von Zitzenbechern 2 auf, wobei in 1 nur zwei Zitzenbecher 2 gezeigt sind, mit denen die (nicht gezeigten) Kühe gemolken werden.
Das Melken kann viertelindividuell erfolgen oder aber es kann ein Milchsammelstück 6 vorgesehen sein, in das die kurzen Milchschläuche 4 münden. Das Milchsammelstück 6 ist dann wiederum über einen langen Milchschlauch 5 mit der zentralen Milchleitung 8 verbunden. Die vorliegende Erfindung kann sowohl bei viertel- oder zitzenindividuellem Melken als auch bei konventionellem Melken mit einem Milchsammelstück eingesetzt werden.
Bei einer Ausführungsform befinden sich in diesen Milchschläuchen 5 erfindungsgemäße Sensor- beziehungsweise Analysevorrichtungen 20. In diesem Fall ermöglicht die Vorrichtung nicht nur die Feststellung von Schadstoffen in der Milch, sondern erlaubt auch eine Identifizierung des betreffenden Melkstandes beziehungsweise der in diesem Melkstand stehenden Kuh.
Mittels einer Mengenmesseinrichtung 7 kann die Gemelksleistung beziehungsweise die Durchflussmenge an Milch bestimmt werden, es ist jedoch auch möglich, diese Einrichtung 7 an dem Milchschlauch 5 anzuordnen.
Das Bezugszeichen 20a bezieht sich auf eine weitere Sensoreinrichtung. Diese weitere Sensoreinrichtung kann an Stelle oder auch bevorzugt neben den Sensoreinrichtungen 20, die an den Zuführleitungen 4 angeordnet sind, verwendet werden.
Die Sensoreinrichtung 20a weist ein unten genauer beschriebenes Biochipmodul 30 auf, welches der Feststellung von Kontaminationen in der durch die Leitung 8 fließenden Milch dient. Falls eine Kontamination mit einem Hemmstoff beziehungsweise einem Antibiotikum festgestellt wird, sendet die Sensoreinrichtung ein Reaktionssignal S aus.
Dieses Reaktionssignal S kann von einer Empfangseinrichtung 18 aufgenommen werden. Bei dieser Empfangseinrichtung 18 kann es sich einerseits um eine Alarmausgabeeinrichtung wie eine Warnlampe oder eine Hupe handeln, andrerseits aber auch um ein Mobilfunktelefon beziehungsweise einen Computer oder ein Display, auf dem der nicht ordnungsgemäße Zustand ausgegeben werden kann.
Bevorzugt wird jedoch das Reaktionssignal zumindest auch an eine Abtrenneinrichtung 11 weitergeleitet. Bei dieser Abtrenneinrichtung 11 handelt es sich bevorzugt um ein Ventil, das durch den Empfang des Reaktionssignals veranlasst wird, die Zufuhr von Milch in einen Tank 14, in dem bereits Milch 12 vorhanden sein kann, zu unterbinden. Auf diese Weise wird verhindert, dass in den Tank 14 mit noch nicht kontaminierter Milch 12 kontaminierte Milch gelangen kann. An Stelle oder neben einer Sperrung durch das Ventil 11 ist es jedoch auch möglich, die Abtrenneinrichtung so zu gestalten, dass kontaminierte Milch entlang der gestrichelt eingezeichneten Separierleitung 13 in einen Separationstank 15 geführt wird. Das Bezugszeichen 16 bezieht sich auf eine elektrische Verbindungsleitung zwischen der Sensoreinrichtung 20 und der Abtrenneinrichtung 11. Über diese elektrische Leitung 16 wird das Reaktionssignal an die Abtrenneinrichtung 11 ausgegeben, um eine Abtrennung des Gemelks auszulösen. Alternativ können anstelle der Leitung 16 auch Funkverbindungen eingesetzt werden.
Hinsichtlich der Ausführung des Separationstanks beziehungsweise des Abtrennmechanismus sind auch weitere, aus dem Stand der Technik bekannte, Ausführungsformen denkbar. Es wäre auch möglich, zusätzliche Filtereinrichtungen, beispielsweise die in der EP 1 346 631 A2 beschriebenen Filtereinrichtungen, zum Herausfiltern von Aerosolen zum Einsatz zu bringen.
Ferner ist es auch möglich, die Sensoreinrichtung 20, 20a mit einer (nicht gezeigten) Ausfallhilfseinrichtung zu versehen, die einen Ausfall der Sensoreinrichtung registriert und in Folge dieses Ausfalls ein Reaktionssignal an das Abtrennelement 11 übermittelt, damit dieses die Milchzufuhr in den Behälter 14 sperrt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch im Falle eines Ausfalls der Sensoreinrichtung eine Sperrung der Milchzufuhr in den Behälter 14 auftritt.
Bevorzugt ist diese Ausfallhilfseinrichtung auch in der Lage, etwa ein fehlerhaftes Biochipmodul zu erkennen und auch in diesem Fall ein Reaktionssignal an das Abtrennelement 11 zu erzeugen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sendet die Sensoreinrichtung in regelmäßigen zeitlichen Abständen ein Signal an dieses Ventil. Bleibt das Signal aus, wird das Ventil gesperrt.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 20. Diese weist eine Aufnahmeöffnung 21 zur Aufnahme des Biochipmoduls 30 auf. Es ist jedoch auch möglich, dass das Chipmodul in anderer Weise an die Sensoreinrichtung 20 gekoppelt wird, beispielsweise durch Steckverbindungen, Klemmverbindungen oder dergleichen. Das Bezugszeichen 23 bezieht sich auf eine Kontaktierungsvorrichtung, die ein auf dem Biochipmodul 30 angeordnetes Kontaktfeld 36 kontaktiert. Das Bezugszeichen 25 bezieht sich auf einen Mikrochip beziehungsweise eine Prozessoreinheit, die zur Auswertung der elektrischen Signale, die von dem Biochipmodul 30 stammen, dient. Alternativ wäre es auch möglich, den Mikrochip direkt auf dem Biochipmodul 30 anzuordnen. Die Bezugszeichen 24 beziehen sich auf elektrische Verbindungsleitungen, um den Mikrochip mit einer Sendeeinrichtung 26 beziehungsweise einer Ausgabeeinrichtung 27 zu verbinden.
In weiteren Ausführungsformen kann auf der Sensoreinrichtung auch noch eine (in 2 nicht gezeigte) Speichereinrichtung zur Speicherung der gemessenen beziehungsweise ermittelten Daten vorhanden sein.
Wie oben ausgeführt, kann die Sensoreinrichtung 20 auch für den Stand-alone-Betrieb vorgesehen sein, das heißt unabhängig von einer zentralen Rechnereinheit arbeiten.
3 zeigt schematisch ein Biochipmodul für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 20. Auf einem Träger beziehungsweise Substrat 32 des Moduls ist eine Vielzahl von Edelmetallelektroden wie insbesondere Goldelektroden 31 aufgebracht. Auf diesen Elektroden 31 werden voneinander getrennt so genannte Fängermoleküle 33 fest angebunden.
Wie oben ausgeführt sind diese Fängermodule 33 in der Lage, speziell ausgewählte Partner aus der Substanz an sich zu binden. Dieses Bindungsereignis löst ein elektrisches Signal aus, welches über elektrische Leitungen 34 an das Kontaktelement 36 ausgegeben wird. Das Kontaktelement 36 wiederum steht in Verbindung mit der Sensoreinrichtung 20, genauer gesagt mit deren Kontaktierungseinrichtung 23. Damit spielt sich das gesamte biologische Geschehen in der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Chips ab. Wie oben ausgeführt, wäre es auch möglich, eine Chipeinheit direkt auf dem Biochipmodul anzuordnen, um die Auswertung der elektrischen Signale, die durch die biologischen Bindungen entstehen, direkt auf dem Modul vorzunehmen.
Durch die Verwendung einer Vielzahl von Kontaktstreifen 31 beziehungsweise von Fängermolekülen 33 können gleichzeitig eine Vielzahl von Inhaltsstoffen in der zu untersuchenden Milch untersucht werden. Neben den gezeigten Kontaktstreifen 31 können jedoch auch auf dem Biochipmodul 30 beziehungsweise bevorzugt in der Sensoreinrichtung 20 weitere Sensoreinrichtungen angeordnet sein, wie Sensoreinrichtungen für optische Eigenschaften der Flüssigkeit und dergleichen mehr.
Wie eingangs erwähnt, liegt ein bedeutender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, dass die Qualität des Gemelks direkt während des Betriebs untersucht werden kann. Eventuelle Schadstoffe in der Milch können schnell und zuverlässig detektiert werden und eine entsprechende sofortige Reaktion der Melkvorrichtung beziehungsweise des Benutzers wird ermöglicht.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

1: Melkvorrichtung
2: Zitzenbecher
4: kurzer Milchschlauch
5: Milchschlauch
6: Milchsammelstück
7: Mengenmesseinrichtung
8: zentrale Melkleitung
11: Abtrenneinrichtung
12: Milch
13: Separierleitung
14: Tank
15: Separationstank
16: elektrische Leitung
18: Empfangseinrichtung für Reaktionssignal
20: Sensoreinrichtung
21: Aufnahmeöffnung
23: Kontaktierungsvorrichtung
24: Verbindungsleitungen
25: Prozessoreinheit
26: Sendeeinrichtung
27: Ausgabeeinrichtung
30: Biochipmodul
31: Elektroden
32: Träger
33: Fängermoleküle
34: Leitungen
36: Kontaktelement

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Gemelks in einer Melkvorrichtung mit den Verfahrensschritten – Untersuchung wenigstens eines Anteils des Gemelks mittels einer Sensoreinrichtung (20) im laufenden Betrieb und Ermittlung der Konzentration von Wirkstoffen mit pharmakologischer oder hormonaler Wirkung, – Ausgabe eines vorgegebenen Reaktionssignals, wenn die ermittelte Konzentration um mehr als einen vorbestimmten Betrag von einem Referenzwert abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkstoffe aus einer Gruppe von Wirkstoffen ausgewählt sind, welche Antibiotika, Hemmstoffe, Pestizide und dergleichen enthält.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Reaktionssignal ein optisch und/oder akustisch wahrnehmbares Alarmsignal ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionssignal oder ein aus dem Reaktionssignal abgeleitetes Signal bevorzugt drahtlos auf eine Empfangseinrichtung (18) übertragen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionssignal ein bevorzugt elektrisches Signal ist, welches eine Abtrennung des Gemelks bewirkt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe des Reaktionssignals erfolgt, wenn der ermittelte Wert für die Konzentration von Hemmstoffen von Null verschieden ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) in einer Milchförderungseinrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Referenzwert in einer Speichereinrichtung abgelegt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung des Gemelks mittels eines Ventils erfolgt, welches bevorzugt an einer Tankeinrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (20) verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Sensor (20) einer vorgegebenen Anzahl von Tieren, bevorzugt je ein Sensor (20) einem Tier zugeordnet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Wert wenigstens einmal, bevorzugt fortlaufend, in der Speichereinrichtung abgespeichert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von weiteren für das Gemelk und/oder die das Gemelk abgebende Kuh charakteristischen Werten ermittelt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die weiteren Werte aus einer Gruppe von Werten ausgewählt werden, die den Leitwert der Milch, den ph-Wert der Milch und dergleichen enthält.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens ein Tier charakteristische Daten ermittelt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Tier charakteristischen Daten aus einer Gruppe von Daten ausgewählt sind, welche die Körpertemperatur, die Herzfrequenz, den Blutdruck oder dergleichen enthält.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Biochipmodul (30) aufweist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biochipmodul ein elektrisches Biochipmodul ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Biochipmodul ein optisches Biochipmodul ist.
Melkvorrichtung (1) mit einer Einrichtung zur Überwachung eines Gemelks, die eine Sensoreinrichtung (20) zur Ermittlung der Konzentration von Wirkstoffen mit pharmakologischer oder hormonaler Wirkung und eine Signalausgabeeinrichtung, welche ein Reaktionssignal ausgibt, wenn die ermittelte Konzentration ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, aufweist.
Melkvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Abtrenneinrichtung (11) aufweist, welche bewirkt, dass das Gemelk abgetrennt wird, wenn der ermittelte Wert das vorbestimmte Kriterium erfüllt.
Melkvorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (11) ein bevorzugt elektrisches Biochipmodul (30) aufweist.
Melkvorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (20) vorgesehen ist.
Melkvorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Speichereinrichtung aufweist, in der wenigstens ein Referenzwert abgelegt wird, sowie eine Vergleichseinrichtung, die den charakteristischen Wert mit dem Referenzwert vergleicht.
Verwendung eines Biochipmoduls (30), bevorzugt eines elektronischen Biochipmoduls, für ein Verfahren zur Überwachung eines Gemelks nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche oder eine Melkvorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche.