DE102017011073B3

DE102017011073B3 - Verfahren zur Erfassung der Bewegungsrate von Kälbern in den ersten Lebenswochen zur Gesundheitsüberwachung.

Info

Publication number: DE102017011073B3
Application number: DE102017011073.5A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Futuro Farming De GmbH
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-12-01

Abstract

Technisches Problem der Erfindung = technische Aufgabe und Zielsetzung
Aufgabe des Verfahrens ist es, die Bewegungsrate von Kälbern im Alter unter drei Wochen aufzuzeichnen um daraus Rückschlüsse auf die Gesundheit des Tieres schließen zu können. Derzeit wird das Bewegungsverhalten nur mittels eines Schrittzählers in Form von Halsbändern, Fußfesseln oder Ohrclips gemessen und ausgewertet. Die Messung des Bewegungsverhaltens mittels Fußfesseln und Halsbändern erfolgt jedoch erst im Alter von zwei bis drei Wochen, wenn diese groß genug sind um diese Messmittel am Tier anzubringen. Ca. 90% der Ausfälle durch Tod der Kälber entstehen jedoch in den ersten drei Lebenswochen.
Lösung des Problems bzw. der technischen Aufgabe
Die Bewegungsrate des Kalbes wird mit einem pyroelektrischen Infrarotsensor (Abbildung 1-1), der bei Bewegungen des Kalbes im Detektionsbereich Spannungsimpulse ausgibt erfasst. Mit Hilfe eines Mikrocontrollers (Abbildung 1-3) werden diese Impulse gezählt und in sinnvollen Zeitabständen (z.B. jede Stunde) über ein Funkmodul (Abbildung 1-2) an eine zentrale Auswertestation übertragen. Auf dieser zentralen Auswertestation wird dann das Bewegungsmuster des Kalbes mittels eines Algorithmus ausgewertet. Die Stromversorgung wird durch einen Akku gewährleistet (Abbildung 1-4), wodurch der Sensor kabellos betrieben werden kann.
Anwendungsgebiet
Das beschriebene Verfahren dient der Gesundheitsüberwachung von Kälbern im Alter bis 3 Wochen, welche in Kälberiglus (Abbildung 2) untergebracht sind.

Description

Das Bewegungsverhalten von Kälbern und Rindern gibt Aufschluss über deren Gesundheitszustand. Geht beispielsweise die Bewegungsrate eines Kalbes im Vergleich zum Vortag um ca. 50% zurück, ist dies ein Hinweis darauf, dass das Kalb in den nächsten Tagen erkranken wird oder bereits erkrankt ist.
Derzeit wird das Bewegungsverhalten von Kälbern nur mittels eines Schrittzählers in Form von Halsbändern, Fußfesseln oder Ohrclips gemessen und ausgewertet. Hersteller von Tränkeautomaten oder Brunstfußschellen nutzen diese Daten um den Halter über den Gesundheitszustand seiner Tiere zu informieren. Die Messung des Bewegungsverhaltens mittels Fußfesseln und Halsbändern erfolgt jedoch erst im Alter von zwei bis drei Wochen, wenn die Kälber in einen Tränkeautomaten überführt werden und groß genug sind um diese Messmittel am Tier anzubringen. Ca. 90% der Ausfälle durch Tod der Kälber entstehen jedoch in den ersten drei Lebenswochen. Eine Messung des Bewegungsprofils in dieser Lebensspanne ist also dringend notwendig.
Die internationale Patentanmeldung WO 2005/ 020 815 A1 beschreibt ein Verfahren, bei welchem mittels eines PIR Sensors überwacht wird ob ein schlafendes Kleinkind oder ein Patient nach Operationen noch atmet. Hier wird ähnlich einem umgekehrten Bewegungsmelder mit mehreren PIR Sensoren aus verschiedenen Winkeln die Atembewegung detektiert um bei Schlafapnoe, also aussetzender Atembewegung, Alarm auszulösen. Es wird ebenfalls erwähnt, dass dieses Verfahren auch bei Tieren nach Operationen angewendet werden könnte. Das hier beschriebene Verfahren unterscheidet sich jedoch deutlich zu dem oben genannten, da nicht nur eine simple „Ja/Nein Abfrage“ der Bewegung wie bei einem Bewegungsmelder durchgeführt wird, sondern das komplette Bewegungsverhalten des Tieres über dessen Bewegungsrate erfasst wird. Zusätzlich benötigt das oben genannte Verfahren mehrere Sensoren um die Atembewegung der Patienten erkennen zu können, hier wird nur ein Sensor verwendet. Zusätzlich kann das oben genanntes Verfahren nur angewendet werden, wenn der Patient still liegt, das hier beschriebene Verfahren kann jedoch nur angewendet werden, wenn sich das Tier bewegt, eine Messung der Atmung ist hier technisch nicht möglich. Eine Vorhersage von eintretenden Krankheiten ist zu dem nur durch Interpretation der in der Bewegungsrate enthaltenen Muster möglich.
Aufgabe des beschriebenen Verfahrens ist es, mittels eines pyroelektrischen Infrarotsensors die Bewegungsrate von Kälbern im Alter unter drei Wochen aufzuzeichnen um daraus Rückschlüsse auf die Gesundheit des Tieres ziehen zu können. Die Bewegungsrate soll anschließend zur Gesundheitsüberwachung des Kalbes verwendet werden. Im genannten Alter sind die Kälber meistens in sogenannten Kälberiglus untergebracht, bis sie schließlich in einen Tränkeautomaten oder eine andere Folgeaufzucht überführt werden können. Der Sensor soll in einem solchen Kälberiglu ( ) oder einer vergleichbaren Kälberbox montiert werden, um das Bewegungsmuster des Kalbes aufzuzeichnen.
Als Bewegungsrate wird hier die Anzahl an Bewegungen des Kalbes in einer definierten Zeitspanne verstanden. Das Kalb emittiert auf Grund seiner Körperwärme Infrarotstrahlen. Über eine Fresnel Linse werden diese auf den pyroelektrischen Infrarotsensor projiziert. Bei einer Bewegung des Kalbes bewirkt die Fresnel Linse eine Änderung der Intensität der Infrarotstrahlen auf dem Sensorelement, was einen Spannungsimpuls zur Folge hat.
Als Bewegungsmuster wird hier ein Muster im Bewegungsverhalten des Tieres basierend auf der Bewegungsrate verstanden.
Der große Vorteil dieses Systems ist es, dass das Bewegungsverhalten von jungen Kälbern in den ersten Lebenswochen ermittelt und ausgewertet werden kann, ohne den Sensor direkt am Tier anbringen zu müssen. Eine rechtzeitige Detektion von eintretenden Krankheiten bei Kälbern ermöglicht dem Landwirt frühzeitiges Handeln und senkt somit nicht nur das Sterberisiko der Kälber und die Behandlungskosten, sondern erspart dem Halter viel Zeit bei der Überwachung der Kälber.
Der Sensor besteht primär aus einem pyroelektrischen Infrarotsensor ( ), der bei Bewegungen des Kalbes im Detektionsbereich Spannungsimpulse ausgibt. Mit Hilfe eines Mikrocontrollers ( ) werden diese Impulse gezählt und in sinnvollen Zeitabständen (z.B. jede Stunde) über ein Funkmodul ( ) an eine zentrale Auswertestation übertragen. Auf dieser zentralen Auswertestation wird dann das Bewegungsmuster des Kalbes mittels eines Softwarealgorithmus mit dem Vortag oder den Vortagen verglichen um bei Unregelmäßigkeiten oder einem Rückgang der Bewegungsrate eine entsprechende Warnung an den Landwirt abzugeben. Um die Aussagekraft der Daten zusätzlich zu verbessern, kann das Verhalten des einzelnen Kalbes mit dem Verhalten der „Herde“ verglichen werden oder zusätzliche Daten wie Lichtverhältnisse, Temperatur oder Wetterbedingungen einbezogen werden.
Die Stromversorgung wird durch einen Akku gewährleistet ( ), wodurch der Sensor kabellos betrieben werden kann. Mit dem aktuellen Stand der Technik für sparsame Prozessoren und Sendemodule bzw. SOC Module, kann hier problemlos eine Akkulaufzeit von mehreren Monaten bzw. Jahren gewährleistet werden. Das Laden der Akkus kann mittels USB, einer Ladebuchse oder induktiv erfolgen. Der Sensor wird in einem entsprechenden Gehäuse, welches staub- und spritzwassergeschützt ist-untergebracht.
Bezugszeichenliste

:

1)

Pyroelektrischer Infrarotsensor

2)

Sendemodul

3)

Mikrocontroller

4)

Akku/Batterie
:

1)

Sensor

2)

Kälberiglu

Claims

Verfahren zur Erfassung der Bewegungsrate von Kälbern in den ersten Lebenswochen zur Gesundheitsüberwachung dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrate eines Kalbes mittels eines pyroelektrischen Infrarotsensors ( ) gemessen wird. Als Bewegungsrate wird hier die Anzahl an Bewegungen des Kalbes in einer definierten Zeitspanne verstanden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrate mittels eines Funkmodules ( ) zur weiteren Auswertung drahtlos übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ( ) an der Innenseite eines Kälberiglus ( ) oder einer vergleichbaren Beherbergung angebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor akku- bzw. batteriebetrieben ist ( ).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrate zum Zwecke der Gesundheitsüberwachung des Kalbes erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akku- bzw. Batteriebetrieb durch Verwendung stromsparender Hardware für mindestens drei Wochen möglich ist.