DE69207665T2

DE69207665T2 - Nichtinvasive Methode und Vorrichtung zum Beurteilen von Fleisch

Info

Publication number: DE69207665T2
Application number: DE69207665T
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Michel; David Lee Petricola; Aubrey L Schroeder; James Thomas Whitehead
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: IE922108A1; DE69207665D1; CA2072458A1; JPH05232090A; IE74887B1; EP0523865B1; ZA924618B; NO922509D0; ES2084942T3; NO922509L; RU2066450C1; ATE133252T1; CN1070734A; DK0523865T3; IL102283A0; NZ243357A; GR3019054T3; KR930000936A; US5353796A; EP0523865A1

Description

Die Erfindung betrifft Ultraschall-Meßgeräte, und spezieller betrifft sie ein eingriffsfreies Gerät zum Bestimmen der Fettdicke und der Fläche des Longissimus-Muskels (Rippenstück, Rind oder Lendenstück, Schwein) lebenden Viehs und/oder eines Tierrumpfs.
In der Viehindustrie ist ein Hauptfaktor zum Bestimmen des Werts des Rumpfs eines geschlachteten Tiers der Mageranteil des Rumpfs. In der Vergangenheit wurden verschiedene Techniken erdacht, um die Güteklasse oder Qualitätsstufe eines Tierrumpfs zu bestimmen. Es sind verschiedene bekannte Techniken und Geräte bekannt, die Hinweise betreffend solche Information liefern.
Nachdem ein Fleisch lieferndes Tier wie ein Rind oder ein Schwein geschlachtet ist, kann es durch einen Güteklasseneinteiler, der jeden Rumpf bewertet, hinsichtlich des Mageranteils und/oder der Qualität eingestuft werden. Derzeit erfolgt die Güteklasseeinteilung typischerweise durch visuelle Untersuchung. Da die einem Rumpf zugeordnete Güteklasse den Wert pro Pfund des Rumpfs bestimmt, hat die Güteklasseeinstufung beträchtliche wirtschaftliche Auswirkung. Es ist auch wohlbekannt, daß kleine Änderungen der Güteklasseeinstufung eine große Auswirkung auf den für einen Rumpf erhaltenen Preis haben können.
Ein Verfahren und ein Gerät zur Güteklasseeinstufung mittels Ultraschall sind im US-Patent Nr. 4,785,817 für Stouffer offenbart. Das Verfahren und das Gerät gemäß Stouffer verwenden mehrere Wandler zum Erzeugen eines Videobilds durch Ultraschall, das einem Querschnitt des Tierrumpfs entspricht. Der Wandlerkopf des Stouffer-Geräts enthält eine lineare Anordnung von Wandlerelementen, auf herkömmliche Weise, die durch eine Wandlerhalteeinheit in im wesentlichen horizontaler Stellung gehalten wird. Das vom Stouffer-Gerät erzeugte Bild ist typischerweise des Rippenstücks (Rind) oder das des Lendenstückbereichs (Schwein) des Rumpfs. Im Patent von Stouffer wird vorgeschlagen, daß die Güteklasse des Rumpfs automatisch mittels eines Computers bewertet werden kann, der eine geeignete Mustererkennungsvorrichtung verwendet, die die Information an den Computer überträgt, die aus dem Video- oder elektronischen Bild des Lendenstückbereichs hergeleitet wurde.
Andere Ultraschallgeräte zur Güteklasseeinstufung lebender Tiere und von Tierrümpfen sind in FR-A-2 545 010, dem europäischen Patent Nr. 0 337 661 für Wilson und den US-Patenten Nr. 4,359,055 und 4,359,056 für Carlson offenbart. Das Wilson-Patent offenbart eine von Hand gehaltene Ultraschallwandlereinheit, die mehrere Ultraschallwandler enthält. Mit dem Wilson-Gerät wird vorzugsweise eine Abtastung an lebenden Tieren vorgenommen. Die Geräte gemäß Wilson und Carlson ermöglichen eine Bestimmung der Dicken der Haut und der Fettschicht und der an das Fett angrenzenden Muskelschicht. Die Primärabsicht der Carlson-Geräte ist es, die Dicke des Rückenfetts eines lebenden Tiers, insbesondere eines Ferkels oder eines Schweins, zu bestimmen. Der Wandler beim Carlson- Gerät erzeugt Impulse, die verstärkt und einem Schwellendetektor zugeführt und durch einen elektrischen Zähler gezählt werden. Die Verstärkung des Verstärkers wird abhängig von der Anzahl von Zählvorgängen verändert, wie sie von der Zählervorrichtung erfaßt werden, bis die erste Fettschicht erkannt wird.
Keines der vorstehend angegebenen bekannten Geräte ermöglicht eine genaue Bestimmung der Fläche des Longissimus- Muskels eines Tiers wie auch der Fettdicke auf schnelle Weise, d. h. auf eine Weise, die ausreichend schnell dafür ist, daß Rümpfe mit einer Geschwindigkeit bewertet werden können, die sich für typische Schlachthausanwendungen eignet. Demgemäß ist ein genaues Gerät erforderlich, das mit hoher Geschwindigkeit und hohem Durchsatz arbeitet und die Bestimmung des Werts eines Rumpfs abhängig von der Güteklasse, der Qualität und dem Mageranteil des Rumpfs ermöglicht.
Ein eingriffsfreies Gerät zum Erzielen von Meßergebnissen für einen Tierrumpf umfaßt gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung eine Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung zum Aussenden von Ultraschallimpulssignalen und zum Empfangen reflektierter Ultraschallsignale. Diese Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung erzeugt mehrere Ultraschallsignale entsprechend den empfangenen, reflektierten Ultraschallsignalen. Eine Antriebseinrichtung dient zum Positionieren der Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung entlang einem vorgegebenen Weg, und sie steht in Kontakt mit dem lebenden Tier oder dem Rumpf. Diese Antriebseinrichtung erzeugt ein Positionssignal entsprechend der Relativposition des Ultraschall-Impulserzeugers/Empfängers in bezug auf das lebende Tier oder den Rumpf sowie eine Einrichtung zum Analysieren der Ultraschallsignale und des Positionssignals, um ein Meßergebnis entsprechend dem Mageranteil des lebenden Tiers oder des Rumpfs zu erzeugen.
Ein eingriffsfreies Verfahren zum Erzielen von Meßergebnissen für ein lebendes Tier oder einen Rumpf umfaßt gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung die Schritte des Bereitstellens einer Ultraschalleinheit, die an vorgegebenen Stellen in Berührung mit dem lebenden Tier oder dem Rumpf steht und Ultraschallsignale aussendet und empfängt.
Entsprechend den empfangenen Ultraschallsignalen wird ein Reflexionssignal erzeugt. Diese Ultraschalleinheit wird an vorgegebenen Stellen des lebenden Tiers oder des Rumpfs in Kontakt mit dem lebenden Tier oder dem Rumpf gebracht, sie wird entlang einem vorgegebenen Weg verstellt, während der Kontakt zwischen der Ultraschalleinheit und dem lebenden Tier oder dem Rumpf beibehalten wird, das Reflexionssignal an mehreren Stellen entlang des vorgegebenen Wegs wird eingespeichert, um eine Sammlung abgespeicherter Reflexionssignale zu erzeugen, und ein Analysevorgang hinsichtlich dieser Sammlung abgespeicherter Reflexionssignale wird dazu verwendet, die Mageranteileinstufung für das lebende Tier oder den Rumpf vorzunehmen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und ein Gerät zum Erzielen von Meßergebnissen für lebende Tiere und/oder Rümpfe zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät und ein Verfahren zu schaffen, die den Fett- und Mageranteil eines Tierrumpfs zuverlässiger und hochgenau bestimmen können.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät und ein Verfahren zum automatischen Abtasten eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs und zum Messen der Querschnittsfläche des Longissimus-Muskels und der Fettdicke und zum automatischen Bestimmen des Mageranteils oder des Magergewichts aus derartigen Meßergebnissen zu schaffen.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein vollautomatisches Analysesystem für lebende Tiere oder Rümpfe zu schaffen, um den Wert des lebenden Tiers oder des Rumpfs auf Grundlage des Fett/Mager-Gehalts des lebenden Tiers oder des Rumpfs zu bestimmen.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels deutlicher.
Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen eingriffsfreien Geräts zur Güteklasseeinstufung von Fleisch.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Komponenten der Steuerung 16 in Fig. 1 zeigt.
Fig. 3A ist eine Vorderansicht einer Trägereinrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 3B ist eine Rückansicht der in Fig. 3a dargestellten Trägereinrichtung.
Fig. 4 ist eine veranschaulichender Querschnitt durch den Rippe/Lende-Bereich eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs, wie er angrenzend an die Trägereinrichtung der Fig. 3a und 3b liegt.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch ein lebendes Tier oder einen Rumpf, der den in drei Grundbereiche unterteilten Bereich des Longissimus-Muskels zeigt.
Fig. 6 ist eine schematische Veranschaulichung eines ebenen Vierecks und geometrischer Koordinateninformation betreffend das Viereck.
Fig. 7 ist ein verallgemeinertes Flußdiagramm betreffend Software, wie sie vom Computer 14 ausgearbeitet wird, der Gewebegrenzflächen bestimmt und fehlerhafte Abtastdaten korrigiert.
Fig. 8 ist ein detaillierteres Flußdiagramm zum Schritt "Daten lesen und Gewebegrenzen bestimmen" in Fig. 7.
Fig. 9 ist ein detaillierteres Flußdiagramm zum Schritt "Fehlerhafte Datenpunkte korrigieren" in Fig. 7.
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm zu einem alternativen Ausführungsbeispiel für den Schritt "Daten lesen und Gewebegrenzen bestimmen" in Fig. 7.
Fig. 11 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Ultraschallsensors und einer Gummikappe, die in Kontakt mit einem lebenden Tier oder einem Rumpf stehen.
Fig. 12 ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "Vollvideo"-Signal zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 1 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) entfernt von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) liegt.
Fig. 12A ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "HF"- Signal entsprechend zu Fig. 12 zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 1 Zoll von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) entfernt liegt.
Fig. 13 ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "Vollvideo"-Signal zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 2 Zoll entfernt von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) liegt.
Fig. 13A ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "HF"- Signal entsprechend zu Fig. 13 zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 2 Zoll von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) entfernt liegt.
Fig. 14 ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "Vollvideo"-Signal zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 3 Zoll entfernt von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) liegt.
Fig. 14A ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "HF"- Signal entsprechend zu Fig. 14 zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 3 Zoll von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) entfernt liegt.
Fig. 15 ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "Vollvideo"-Signal zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 4 Zoll entfernt von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) liegt.
Fig. 15A ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "HF"- Signal entsprechend zu Fig. 15 zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 4 Zoll von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) entfernt liegt.
Fig. 16 ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "Vollvideo"-Signal zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 5 Zoll entfernt von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) liegt.
Fig. 16A ist ein Kurvendiagramm, das das elektronische "HF"- Signal entsprechend zu Fig. 16 zeigt, wie es vom Instrument 12 an einer Stelle erzeugt wird, die 5 Zoll von der Mittellinie eines Schweins (lebend oder Rumpf) entfernt liegt.
Fig. 17 ist ein typisches Kurvendiagramm, das ein elektronisches "HF"-Ultraschallsignal zeigt, wie es vom Instrument 12 für ein Schwein (lebend oder Rumpf) mit einer dritten Fettschicht erzeugt wird.
Fig. 18 ist ein typisches Kurvendiagramm, das ein elektronisches "HF"-Ultraschallsignal zeigt, wie es durch das Instrument 12 für ein Rind (lebend oder Rumpf) erzeugt wird.
Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf das in den Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsbeispiel Bezug genommen, und es werden spezielle Begriffe dazu verwendet, dieses zu beschreiben. Es ist jedoch zu beachten, daß dadurch keine Beschränkung des Schutzbereichs der beanspruchten Erfindung beabsichtigt ist.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, die schematisch ein erfindungsgemäßes Gerät 10 zur eingriffsfreien Fleischgüteklassen-Einstufung veranschaulicht. Das Fleischgüteklassen- Einstufungsgerät 10 umfaßt ein Ultraschalldaten-Erfassungsinstrument 12, einen PC 14, eine Steuerung 16, eine Fernsteuerungs-Bedientastatur oder eine Nebenstation 18 und eine Trägereinrichtung 20. Ein Ultraschallwandler (in Fig. 3a dargestellt) ist über einen Signalpfad oder ein mehradriges Kabel 22 mit dem Instrument 12 verbunden. Ein Motor 26 empfängt Steuersignale von der Steuerung 16 über einen mehradrigen Signalpfad 24. Auf ähnliche Weise werden Grenzschaltersignale, LVDT(linearer Spannungsdifferenztransformator)- Signale und Codiersignale von einem Signalpfad 28 transportiert, der ebenfalls aus einem mehradrigen Kabel besteht. Die Grenzschalter, die LVDT-Einrichtung und der Codierer sind in den Fig. 3a und/oder 3b dargestellt. Eine IEEE-488- oder GPIB-Schnittstelle 30 bildet eine Datenschnittstelle zwischen dem Instrument 12 und dem Computer 14. Ein Parallelschnittstellenbus 32 verbindet die Steuerung 16 und den Computer 14. Es ist auch eine serielle Schnittstelle 34 zwischen dem Computer 14 und der Steuerung 16 dargestellt, die typischerweise eine serielle RS-232-Schnittstelle ist. Über einen Signalpfad 35 wird ein Triggersignal von der Steuerung 16 an das Instrument 12 geliefert.
Funktionsmäßig gesprochen, wird die Trägereinrichtung 20 auf solche Weise positioniert, daß ein lebendes Tier (nicht dargestellt) oder ein Rumpf (nicht dargestellt) nahe am Ultraschallwandler 36 angeordnet werden kann. Eine über dem Wandler 36 befestigte Gummikappe 38 bildet eine Fluidkammer, der Wasser oder ein anderes geeignetes Kopplungsmittel zugeführt wird, um für eine korrekte oder angemessene Ultraschallkopplung zwischen dem Wandler 36 und dem lebenden Tier oder dem Rumpf zu sorgen. Das Kopplungsmittel wird der durch die Gummikappe 38 gebildeten Kammer über einen Schlauch 40 zugeführt. Dieser Schlauch 40 erhält unter Druck stehendes Kopplungsmittel von einer Druckquelle (nicht dargestellt). Die Schalter oder die Tastatur 42 der Steuerung 16 und die Schalter oder die Tastatur 44 der Fernsteuerung 18 bilden eine Bedienerschnittstelle zum Steuern der Vorrichtung 10 bei Handbetrieb, Automatikbetrieb, Diagnosebetrieb und Kalibrierbetrieb. Die Schalter 42 und 44 sorgen für identisches Funktionsvermögen.
Der Grundbetrieb des gesamten Systems oder des Geräts 10 wird durch die Steuerung 16 abgestimmt oder synchronisiert. Die Steuerung 16 empfängt Einstellsignale von der Bedienperson, um einen automatischen Betrieb oder eine Abtastung eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs, typischerweise eines Rinds oder eines Schweins, auszuführen. Danach startet die Bedienperson die Abtastung für das lebende Tier oder den Rumpf. Die Steuerung 16 verstellt den Wandler 36 (über den Motor 26) an eine Reihe vorgegebener Stellen und triggert das Instrument 12 zum Erfassen einer Ultraschallabtastung A. Wenn jede Abtastung A erfaßt ist, verarbeitet das Instrument 12 das Signal der Abtastung A durch Digitalisieren desselben in ungefähr 8000 Bytes an Daten und durch Ändern der Daten entsprechend vorgegebenen Softwarebetriebsmodi im Instrument 12. Wenn die digitalisierte Abtastung A verarbeitet ist, zeigt das Instrument 12 dem Computer 14 an, daß Daten bereit sind, und der Computer 14 liest die Daten über die Schnittstelle 30 ein. So erfolgt wirkungsvollste Ausnutzung der Zykluszeit durch Analysieren der Daten, sobald sie für jede Abtastung verfügbar sind. Wenn der Computer 14 keine weiteren Daten vom Instrument 12 annehmen kann, wird ein Signal an die Steuerung 16 geliefert, um eine weitere Triggerung des Instruments 12 zu verhindern, bis die Daten zur jüngsten Abtastung A vom Computer 14 verarbeitet sind.
Der automatische Betriebsmodus ermöglicht die Ausführung vorbegebener Abtastpläne. Der erste Schritt beim Errichten eines Betriebs im Automatikmodus besteht darin, einen Abtastplan zu schreiben, herunterzuladen und von Fehlern zu beseitigen. Derzeit ist ein Abtastplan wie folgt definiert: für die ersten 51 mm (2 Zoll) wird eine Ultraschallabtastung ausgeführt und alle 3 mm (1/8 Zoll) digitalisiert; für die nächsten 51 mm (2 Zoll) wird eine Abtastung alle 6,4 mm (Viertelzoll) vorgenommen; und für die letzten 51 mm (2 Zoll) oder bis zum Ende der Verstellung des Wandlers wird eine Abtastung alle 3 mm (1/8 Zoll) ausgeführt und digitalisiert. Wahlweise ermöglicht ein Menüauswahlsystem der Bedienperson, einen unter mehreren Abtastplänen auszuwählen, wie sie vorab im Speicher der Steuerung zur Ausführung abgespeichert sind, so daß der Wechsel von Schwein auf Rind so einfach ist wie die Auswahl eines neuen Menüpunkts. Ein Handbetriebsmodus ermöglicht es der Bedienperson, die Ultraschall-Abtastvorrichtung irgendwo im Abtastbereich anzuordnen und Information aus der digitalisierten Ultraschallabtastung zu erhalten. Der Wandler kann dadurch in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verstellt werden, daß Knöpfe oder Tasten an der Tastatur 42 oder der Tastatur 44 niedergedrückt und festgehalten werden. Wenn sich der Wandler an der gewünschten Stelle befindet, kann die Bedienperson Daten durch Betätigen eines anderen Knopfs erfassen. Der Wandler 36 hat eine Bewegungsauflösung bis herab zum feinsten Inkrement, das die Hardware zuläßt, was ungefähr 0,25 mm (0,01 Zoll) sind.
Im Kalibriermodus wird der Wandler in der Trägereinrichtung angebracht und mit einem bekannten Signal erregt. Das zurückgelieferte Signal weist an einer bekannten Position einen Peak auf. Dann wird die Verstärkung des Instruments 12 automatisch so eingestellt, daß der Peak auf einen gewünschten Pegel gesetzt ist. Andere Kalibriereinstellungen können das Bestimmen zeitlicher Versätze hinsichtlich einer Verzögerung wie auch eines Fensters für zeitliche Analyse des Ultraschallsignals der Abtastung A erfordern. Außerdem werden beim Einschalten oder auf Bedieneranforderung, falls erwünscht, Diagnoseroutinen ausgeführt.
Im Automatikbetriebsmodus müssen von der Bedienperson bestimmte Einstellschritte ausgeführt werden, bevor der Automatikbetrieb gestartet wird. Zum Beispiel kann eine Nummer für das lebende Tier oder den Rumpf über die Schalter oder über die Tastatur 44 eingegeben werden. Der Betriebsmodus des Scanners könnte über ein auf dem Computer 14 laufendes, menügesteuertes Programm ausgewählt werden. Schließlich kann es die Bedienperson wünschen, den Wandler 36 anfangs unter Verwendung eines über die Tastatur 44 aktivierten Sprungmodus in eine spezielle Ausgangsposition zu verstellen. Schließlich kann die Bedienperson eine Starttaste auf der Tastatur 42 oder der Tastatur 44 betätigen, um den Abtastvorgang zu starten.
Sobald ein lebendes Tier oder ein Rumpf nahe am Wandler 36, an Beinen 48 anliegend, positioniert wurde, betätigt die Bedienperson einen Schalter der Tastatur 42 oder 44, um mit einem Ultraschallabtastvorgang zu beginnen. Zu diesem Zeitpunkt triggert die Steuerung 16 das Instrument 12 über den Signalpfad 34, um einen Ultraschall-Energieimpuls an das lebende Tier oder den Rumpf zu geben und die vom Wandler 36 aufgenommenen reflektierten Ultraschallsignale zu analysieren oder zu verarbeiten. Das Instrument 12 digitalisiert das reflektierte Ultraschallsignal und analysiert das Signal entsprechend zuvor programmierten Einstellmodi. Der Computer 14 ist so programmiert, daß er das Instrument 12 abfrägt und Daten über den GPIB/IEEE-488-Bus 30 empfängt. Der Computer 14 frägt das Instrument 12 während eines Abtastvorgangs kontinuierlich ab, um zu ermitteln, ob Daten betreffend die jüngste Ultraschallabtastung A verfügbar sind. Wenn vom Instrument 12 Daten an den Computer 14 geliefert werden, analysiert dieser die Daten, die eine digitalisierte Wiedergabe des Ultraschall-Reflexionssignals vom lebenden Tier oder dem Rumpf sind, und die Muskel/Fett-Grenzschichten werden durch Analysieren des digitalisierten Reflexionssignals ermittelt. Die Steuerung 16 verstellt dann den Wandler entlang dem Bogen der Trägereinrichtung und triggert das Instrument 12 erneut, um einen anderen Satz von Information oder Daten zu einer Abtastung A zu erzeugen. Erneut werden die Daten zur Analyse über die Schnittstelle 30 dem Computer 14 zugeführt. Auf diese Weise verstellt der Motor 26 den Wandler 36 entsprechend Signalen von der Steuerung 16 entlang dem gekrümmten Teil 46 der Trägereinrichtung 20, bis eine ausreichende Anzahl von Abtastwerten gesammelt wurde und der Wandler, allgemein gesagt, ganz über das lebende Tier oder den Rumpf verstellt wurde. Wenn der Computer 14 nicht unmittelbar Daten vom Instrument 12 aufnehmen kann, wird die Steuerung 16 über die parallele Schnittstelle 32 oder die serielle Schnittstelle 34 über die Verzögerung informiert, und die Verstellung des Wandlers wird vorübergehend angehalten, bis die Verzögerung behoben ist (die Berechnungen abgeschlossen sind). Dann bestimmt der Computer 14 die Fläche des Longissimus-Muskels oder die Dicke der Fettschichten. Die Dicke des Longissimus-Muskels und des Fetts und die Tiefe des Longissimus-Muskels können einzeln oder auf kombinierte Weise in einer Abschätzgleichung dazu verwendet werden, eine Qualitätseinstufung oder eine Magergehalteinstufung des lebenden Tiers oder des Rumpfs vorzunehmen. Die Magergehalteinstufung wird dazu verwendet, den Wert des lebenden Tiers oder des Rumpfs zu bestimmen. Zusätzlich liefert eine Ultraschallabtastung des Schinkenbereichs bei einem lebenden Schwein oder einem Schweinerumpf und des Keulenbereichs bei einem Rinderrumpf für Zusatzinformation zur Verwendung in einer Abschätzgleichung zum Bestimmen des Magergehaltes und/oder des Werts eines Tiers oder eines Rumpfs.
Abschätzgleichungen (wie im folgenden) wurden vom Forschungspersonal der Purdue-Universität entwickelt, und sie sind in der Viehindustrie wohlbekannt, um den "prozentualen Mageranteil" und das "Magergewicht" eines Schweinerupmfs abzuschätzen. Diese Gleichungen sind aus dem Artikel von Orcutt et al., Journal of Animal Science, Vol. 68, S. 3987, 1990.
Magergewicht in kg = 2,67 + 0,45 Gewicht des warmen Rumpfs (kg) - 3,31 x Fettiefe an der zehnten Rippe, 3/4 (cm) + 0,29 x Lendenmuskelfläche an der zehnten Rippe (cm²)
R² = 0,83
RSD = 1,99
Ähnliche Gleichungen sind für Rinder bekannt und wurden von der USDA angenommen und in Behördenstandards übernommen. Die USDA-Gleichungen für Rinder sind:
%-Zerlegbarkeit = 51,34 -(5,78 x Fettdicke an der 12. Rippe, 25,4 mm (Zoll)) -(0,0093 x Gewicht des warmen Rumpfs Pfd.) -(0,462 x %-Nieren-, Becken- und Herzfett) -(0,740 x Rippenstückfläche, 645 mm² (Zoll²))
Ergiebigkeitskl. = 2,5 +(0,25 x Fettdicke an der 12. Rippe, Zoll) +(0,0038 x Gewicht des warmen Rumpfs Pfd.) +(0,2 x %-Nieren-, Becken- und Herzfett) -(0,32 x Rippenstückfläche, 645 mm² (Zoll²))
Der Radius des gekrümmten Teils 46 beträgt ungefähr 208 mm (8,2 Zoll). Dieser Radius ermöglicht es, daß der Wandler auf einem Bogen laufen kann, der eng dem Radius eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs entspricht, wie von der Mittellinie oder dem Rückgrat des lebenden Tiers oder des Rumpfs aus gemessen. Weitere Einzelheiten betreffend die Stelle, an denen Ultraschall-Abtastvorgänge ausgeführt werden, werden in Verbindung mit der Erörterung von Fig. 4 angegeben.
Das Ultraschall-Datenerfassungsinstrument 12 ist das Modell 1740/1750 Mini-C, wie von Systems Research Laboratories, Inc. verfügbar, einer Gruppe von Arvin/Calspan, 2800 Indian Ripple Road, Dayton Ohio 45440. Das Gerät Mini-C kann Daten der Abrasterung A "verarbeiten" und ein Signal einer Abrasterung A digital gleichrichten, um für maximale Amplitudenabweichungen zu sorgen, die Gewebegrenzen anzeigen. Eine derartige Verarbeitung tritt auf, wenn das Instrument 12 so programmiert wird, daß es Daten in einem "Hochfrequenz"- Modus erzeugt (siehe Fig. 12 - 16). Alternativ erzeugt das Instrument 12 "HF"-Abtastsignale (siehe Fig. 12A - 16A), die zur Analyse digitalisiert sind. Der Computer 14 ist ein PC, der Festplatten- und Diskettenfähigkeiten aufweist und über einen ROM, einen RAM, eine serielle und parallele E/A- Schnittstelle, eine IEEE-488-GPIB-Schnittstellenplatine, mindestens über ein Meg RAM und einen Intel-Mikroprozessor 80286 auf einer Mutterplatine mit einem mathematischen Koprozessor verfügt. Der Computer 14 verfügt auch über einen Monitor, einen Drucker und eine Festplatten-Controllerplatine. Der dargestellte Wandler ist ein solcher des Modells Nr. 1LD-0106-GP, verfügbar von Technisonic. Ultraschallwandler arbeiten typischerweise im Bereich von 0,5 - 7,5 Megahertz. Dieses System ist so konzipiert, daß es mit einer Vielzahl von Wandlern mit Frequenzen im Bereich von 0,5 bis 7,5 Megahertz arbeitet.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein detailliertes Blockdiagramm dargestellt ist, das die Komponenten der Steuerung 16 zeigt. Die Steuerung 16 enthält Spannungsversorgungen 50, eine von Galil (Modell Nr. DMC-210) hergestellte Motorsteuerungsplatine 52 und eine Steuerungsplatine 54 mit einem Mikrocomputer mit serieller E/A-Funktion, einem A/D-Umsetzer, einer parallelen E/A-Schnittstelle, einem ROM und einem RAM. Der Austausch von Signalen und Daten zwischen dem Computer 14 von Fig. 1 und der Steuerung 16 erfolgt über Signalpfade 34 und 32. Zum Beispiel wird die Spannung von einem LVDT (in Fig. 2 nicht dargestellt) durch die Steuerungsplatine 54 digitalisiert und dem Computer 14 über die serielle Schnittstelle 34 zugeführt. Schalter 42 werden von der Steuerungsplatine 54 über Schaltermatrix-Abtast-E/A- Leitungen im Signalpfad 56 überwacht. Ein LVDT, d. h. ein linearer Spannungsdifferenztransformator, ist über einen Signalpfad 58 mit der Steuerungsplatine 54 verbunden. Der LVDT liefert, wie es in Fig. 3A dargestellt ist, lineare Verstellinformation oder -signale an die Steuerung 16, wobei die Information an den Computer 14 weitergegeben wird, um bei der Bestimmung der Wandlerposition und der Berechnung der Fläche des Longissimus-Muskels verwendet zu werden. So sorgt die LVDT-Einrichtung dann, wenn das lebende Tier oder der Rumpf nicht dem Radius des gekrümmten Teils 46 entspricht, für Radialpositionsinformation, die dazu verwendet wird, die Gewebegrenzen zu lokalisieren und die Fettdicke und die Fläche des Longissimus-Muskels genau zu berechnen. Außerdem werden von der Trägereinrichtung 20 Grenzschaltersignale über einen Signalpfad 60 an die Steuerung 54 und die Motorsteuerungsplatine 52 geliefert. In Fig. 3A dargestellte Grenzschalter 74 verhindern ein Hinauslaufen des Wandlers in bezug auf die Trägereinrichtung, und sie sind im Stand der Technik zum Verhindern einer Beschädigung einer motorbetriebenen Einrichtung wohlbekannt. Signale vom in Fig. 3B dargestellten Winkelcodierer 90 liefern über einen Signalpfad 62 Verstellinformation an die Steuerungsplatine 54 und die Motorsteuerung 52. Die auf dem Signalpfad 62, dem Signalpfad 60 und dem Signalpfad 58 vorhandenen Signale sind in Fig. 1 insgesamt durch den Signalpfad 28 repräsentiert. Die Nebenstation 44 ist über den Signalpfad 19 mit der Steuerungsplatine 54 verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 2 ist auch eine Motortreiberplatine 64 von Galil, Modell Nr. ICB- 930, dargestellt. Die Motortreiberplatine 64 empfängt Energie von Spannungsversorgungen 50 sowie Signale von der Motorsteuerung 52. Die Motortreiberplatine 64 liefert Treibersignale an den Motor 26, um den Wandler entlang dem gekrümmten Teil 64 zweckentsprechend in bezug auf den Tierrumpf zu positionieren. Die Spannungsversorgungen 50 liefern auch an die Treiberplatine 64 und die Steuerungsplatine 54 Energie.
Es wird nun auf die Fig. 3A und 3B Bezug genommen, in denen die Trägreinrichtung 20 gemäß der Erfindung dargestellt sind. Eine Platte 66 ist an einer Platte 67 befestigt. Die Platte 67 ist am gekrümmten Teil 46 befestigt. Die Platten 66 und 67 bilden einen körperlichen Positionierpunkt zum Positionieren eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs in bezug auf die Trägereinrichtung 20. Im wesentlichen wird ein lebendes Tier oder der Rumpf eines Schweins oder eines Rinds so positioniert, daß die Trennlinie oder Mittellinie an den Platten 66 und 67 ruht. Wenn so vorgegangen wird, ist die Mittellinie oder das Rückgrat des lebenden Tiers oder des Rumpfs so positioniert, daß die radiale Mitte des gekrümmten Teils 46 ungefähr mit dem Ort der Mittellinie oder dem Rückgrat des lebenden Tiers oder des Rumpfs übereinstimmt. An der Oberseite des gekrümmten Teils 46 sorgt eine Kette 68 für eine zwangsweise mechanische Zugausübungs-Schnittstelle zwischen der Oberseite des gekrümmten Teils 46 und dem Antriebsmotor 26. Ein Ritzel 70 ermöglicht eine mechanische Zwangswirkung zwischen der Motorwelle 26 und der Kette 68. Beine 48 sorgen für sichere Positionier-Bezugspunkte für ein lebendes Tier oder einen Rumpf, wenn dieses so positioniert wird, daß es sich angrenzend an die Trägereinrichtung 20 befindet. Verbinder 72 bilden geschickte elektrische Anschlußeinrichtungen zum Errichten elektrischer Verbindungen zwischen dem Instrument 12 und der Trägereinrichtung 20 wie auch der Steuerung 16 und an der Trägereinrichtung 20 befestigten elektrischen/elektronischen Einrichtungen. Die elektrischen Verbindungen zur Trägereinrichtung 20 entsprechen den Signalpfaden und den darauf transportierten Signalen, wie mit 22, 24 und 28 in Fig. 1 gekennzeichnet. Die Grenzschalter 74 sind so positioniert, daß sie ein Hinauslaufen der Wandlerhalterung 76 in bezug auf das gekrümmte Teil 46 verhindern. Die Grenzschalter 74 werden von Nocken 78 nahe den Laufwegenden der Wandlerhalterung 76 betätigt. Die Wandlerhalterung 76 wird durch den Antriebsmotor 76 entlang dem gekrümmten Teil 46 verstellt. In der Technik wohlbekannte mechanische Befestigungseinrichtungen ermöglichen freie Bewegung zwischen der Wandlerhalterung 76 und dem gekrümmten Teil 46, so daß die Wandlerhalterung 76 entlang dem Außenbogen des gekrümmten Teils 46 laufen kann, wenn sich der Motor 26 dreht. Ein Wasserverteiler 80, der in Fig. 11 detaillierter dargestellt ist, ist am Ultraschallwandler befestigt und verstellt sich radial mit diesem. Der Verteiler 80 umgibt die Spitze des Ultraschallwandlers. Der Wasserverteiler 80 bildet eine Leitung für Wasser oder ein anderes geeignetes Kopplungsmittel für die Fläche zwischen dem Wandler und dem lebenden Tier oder dem Rumpf, um eine Ultraschallsignal- Kopplung zwischen dem Wandler und dem lebenden Tier oder dem Rumpf zu ermöglichen. Die Gummikappe 38 ist in den Fig. 3A und 3B nicht dargestellt, jedoch ist sie in Fig. 11 detaillierter gezeigt.
Das mechanische Stellglied des LVDT 82 ist mechanisch mit einem Arm 84 verbunden. Der Arm 84 ist mit dem Wandler 36 verbunden und verstellt sich abhängig von Änderungen der radialen Fläche des lebenden Tiers oder des Rumpfs radial in bezug auf das gekrümmte Teil 46. So ist mittels des LVDT 82 ein Signal verfügbar, das den radialen Ort ("R" in Fig. 4) des Wandlers in bezug auf das lebende Tier oder den Rumpf anzeigt, um dadurch zur "Normierung" der Radialposition des Wandlers in bezug auf Bezugskoordinatenorte beizutragen, um eine Berechnung der Fettdicke und der Longissimus-Fläche mit hohem Genauigkeitsgrad zu ermöglichen. Eine Feder 36 drückt so auf den Wandler, der innerhalb der Wandlerhalterung 76 angebracht ist, daß der Wandler in radialer Richtung zu einem Tier oder einem Rumpf hin frei verstellbar ist, so daß die Gummikappe 38 mit einer geringen Kraft von z. B. 2 bis 3 Gramm gegen das lebende Tier oder den Rumpf drückt. Die Kontaktkraft zwischen der Kappe und dem lebenden Tier oder dem Rumpf trägt dazu bei, einen Vorrat an Wasser oder geeignetem Kopplungsmittel im Bereich zwischen dem Wandler und dem lebenden Tier oder dem Rumpf aufrechtzuerhalten, um die Signalkopplung zwischen dem Wandler und dem lebenden Tier oder dem Rumpf zu unterstützen. Der Schlauch 40 liefert unter Druck stehendes Wasser oder ein geeignetes Kopplungsmittel an den Kopplungsmittelverteiler 80. Ein Kabel 88 enthält Leiter, die für elektrische Verbindung zwischen dem Wandler 36 und dem Ultraschalldaten-Erfassungsinstrument 12 sorgen. Ein Ritzel 88 ist an der Welle des Codierers 90 befestigt. Der Codierer 90 liefert Rückkopplungsinformation an die Motorsteuerung 52 von Fig. 2 und an die Steuerungsplatine 54. Der Kopplungsmittelverteiler 80 enthält eine Lippe 80a, um gute Abdichtung zwischen der in Fig. 11 dargestellten Kappe und ihm zu erleichtern.
Der optische Winkelcodierer 90 mit Minimalinkrementen ist ein solcher vom Modell E116, verfügbar von BEI Motion Systems Company, Computer Products Division, San Marcos, California 92069. Der Antriebsmotor 26 ist ein Permanentmagnet- Planetengetriebemotor des Modells A-1430, verfügbar von TRW. Der LVDT ist ein Miniaturbauelement der Reihe MHR mit der Modell-Nr. SMS/GPM-109A, verfügbar von Schaevitz, 7905 N. Rte. 130, Pennsavken, New Jersey 08110.
Die Motorsteuerung 52 von Fig. 2 ermöglicht eine zweckentsprechende Programmierung des Motors 26, damit dieser die Wandlerhalterung 76 in eine gewünschte Abtastposition verstellt. Statt dessen können verschiedene in der Technik wohlbekannte Bewegungseinstellsysteme verwendet werden.
Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein Querschnitt durch das gekrümmte Teil 46 dicht am Querschnitt eines Rippen/Lenden-Bereichs eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs 92 dargestellt ist. Die mathematischen Beziehungen, wie sie gelten, wenn das lebende Tier oder der Rumpf 92 geeignet nahe beim gekrümmten Teil 46 angeordnet ist, sind in Fig. 4 dargestellt. Ein mit X = 0, Y = 0 markierter Ursprungsbezugspunkt bildet den Bezugspunkt, auf dem die Berechnungen in Verbindung mit dem Radius R beruhen, dessen zentrale Achse auf einem Punkt liegt, so daß das lebende Tier oder der Rumpf zweckentsprechend ausgerichtet wird. Typischerweise beträgt der Radius R zwischen 143 mm (5 5/8 Zoll) und 169 mm (6 5/8 Zoll) in der Länge. Wenn der Wandler 36 entlang der Kurve A verstellt wird, werden Ultraschallsignale in das lebende Tier oder den Rumpf 92 übertragen, und die Reflexionen werden vom Instrument 12 erfaßt. Die X,Y-Koordinaten der Stellen PK1, PK2, PK3 und PK4 (entsprechend Gewebegrenzen-Peaks 1, 2, 3 und 4) werden gemäß den nachfolgend angegebenen Formeln bestimmt, die auch in Fig. 4 dargestellt sind:
X = [R-(TOFFett)(VFett)/2 + (TOFMuskel)(VMuskel)/2] sin Θ
Y = [R-(R-(TOFFett)(VFett)/2 + (TOFMuskel)(VMuskel)/2] cos Θ
TOF ist die Abkürzung für die Laufzeit des Ultraschallsignals, und V repräsentiert die Geschwindigkeit des Ultraschallsignals in den entsprechenden Geweben. Die Indizes "Fett" und "Muskel" kennzeichnen die Laufzeit und Geschwindigkeit in Fett oder Muskeln zum Berechnen der X- und Y-Koordinaten der Orte PK1 bis PK4. Der Winkel Θ ist der Winkel zwischen der Mittellinie oder Y-Achse und dem Ort des Wandlers 36 zu beliebigen Zeitpunkten während des Abtastprozesses.
Abhängig von der Lage der verschiedenen Peaks (PK1 - 4) bei jedem Abtastvorgang ermittelt die vom Computer 14 abgearbeitete Software die Dicke der ersten, zweiten und dritten Fettschicht wie auch den radialen Ort der Vorder- und Rückseite des Longissimus-Muskels, wenn der Wandler 36 am gekrümmten Teil 46 entlangläuft und Abtastvorgänge ausgeführt werden. Wenn so vorgegangen wird, wird eine Anzahl von Punkten erhalten oder ermittelt, die die Fläche des Longissimus- Muskels bestimmen. Genauer gesagt, liegen die Punkte, an denen Ultraschall-Abtastwerte erfaßt werden, z. B. alle 3 mm (1/8 Zoll) entlang dem Radius auf den ersten 51 mm (2 Zoll), die der Wandler 36 von der Mittellinie wegläuft, alle 6,4 mm (1/4 Zoll) für die zweiten 51 mm (2 Zoll) entlang dem Radius, wenn der Wandler am gekrümmten Teil entlangläuft, und alle 3 mm (1/8 Zoll) für die letzten 51 mm (2 Zoll) oder bis zum Ende des Laufs des Wandlers 36 am gekrümmten Teil 46 entlang.
Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der ein Querschnitt des Rippen/Lenden-Bereichs eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs 92 dargestellt ist, wobei drei Bereiche des Longissimus-Muskels mit 92a, 92b und 92c bezeichnet sind. Diese Bereiche werden nachfolgend als Bereich 92a des dorsalen Longissimus-Muskels, Bereich 92b des Longissimus-Hauptmuskels und Bereich 92c des ventralen Longissimus-Muskels bezeichnet. Die Fläche des Bereichs 92b des Longissimus- Hauptmuskels wird dadurch berechnet, daß die Fläche bestimmt wird, die in einer Reihe benachbarter Vierecke liegt, wie sie durch die Peaks PK3 und PK4 bestimmt sind, und diese Flächen addiert werden. Die Flächen des dorsalen Bereichs 92a des Longissimus-Muskels sowie des ventralen Bereichs 92c des Longissimus-Muskels werden gemäß den folgenden Formeln angenähert. Wenn die Dicke des dorsalen Longissimus-Muskels (gemessen entlang der Innenkante des dorsalen Longissimus- Muskels 92a) größer ist als oder gleich groß ist wie 30 mm (1,2 Zoll), entspricht die Fläche des Longissimus-Muskels hinsichtlich des dorsalen Longissimus-Muskels 1,44 X (Lendenstückdicke - 1) 465 mm² (Quadratzoll). Wenn die Dicke des dorsalen Longissimus-Muskels größer als 13 mm (0,5 Zoll) und kleiner als 30 mm (1,2 Zoll) ist, hat die Fläche des dorsalen Longissimus-Muskels 92a den Wert 0,41 X (Lendendicke -0,21) 645 mm² (Quadratzoll). Wenn die Dicke des dorsalen Longissimus-Muskels gleich groß ist wie oder kleiner ist als 13 mm (0,5 Zoll), beträgt die Fläche des dorsalen Longissimus-Muskels 92a 0 mm² (Quadratzoll).
Die Fläche 92c des ventralen Longissimus-Muskels wird gemäß den folgenden Formeln berechnet. Wenn die Dicke des ventralen Longissimus-Muskels (gemessen entlang der Innenkante des ventralen Longissimus-Muskels) 92c größer als oder gleich groß ist wie 43 mm (1,7 Zoll), entspricht die Fläche des Longissimus-Muskels 2,2 X (Dicke des Longissimus-Muskels -3,3) 645 mm² (Quadratzoll). Wenn die Dicke des ventralen Longissimus-Muskels größer als 13 mm (0,5 Zoll) und kleiner als 43 mm (1,7 Zoll) ist, beträgt die Fläche des Longissimus-Muskels hinsichtlich des ventralen Longissimus-Muskels 0,36 X (Dicke des Longissimus-Muskels - 0,18) Quadratzoll. Wenn die Dicke des ventralen Longissimus-Muskels kleiner als 13 mm (0,5 Zoll) ist, wird die Fläche des ventralen Longissimus-Muskels als 0 Quadratzoll angesehen.
Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, in der ein Viereck mit vier Seiten, Diagonalen und Schnittpunkten zwischen den Seiten dargestellt ist, die der Zweckmäßigkeit halber markiert sind. In Übereinstimmung damit werden die folgenden Gleichungen verwendet, um die von einem speziellen Viereck umschlossene Fläche zu bestimmen. Die verschiedenen bekannten Punkte, die die verschiedenen Vierecke definieren, die den Bereich 92b des Longissimus-Hauptmuskels ausmachen (die während der Abtastung bestimmten Punkte PK3 und PK4) werden dazu verwendet, Vierecke zu definieren, deren aufsummierte Flächen mit hoher Genauigkeit die Gesamtfläche des Longissimus-Hauptmuskels 92b definieren. Vierecksfläche
Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen, in der ein Flußdiagramm für das vom Computer 14 abgearbeitet Programm dargestellt ist, das die Orte von Gewebegrenzen bestimmt und fehlerhafte Daten korrigiert, um gemäß der Erfindung für eine genaue Messung der Fettdicke und der Fläche des Longissimus- Muskels zu sorgen. Wenn in einem Schritt 150 ein vom Programm empfangener Befehl 1 ist, geht die Programmausführung zu einem Schritt 152 weiter, in dem das Programm Daten vom Instrument 12 liefert, um Orte von Gewebegrenzen zu bestimmen. Nach dem Schritt 152 fährt die Programmausführung mit einem Schritt 154 fort. Wenn die Antwort auf die Abfrage im Schritt 150 nein ist, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 154 fort. Wenn im Schritt 154 der empfangene Befehl 2 ist, werden in einem Schritt 156 die Grenzorte für bestimmte Abtastungen analysiert, und fehlerhafte Daten oder Signaleinbrüche werden korrigiert. Wenn der Befehl im Schritt 154 nicht 2 ist, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 158 fort. Wenn im Schritt 158 der Befehl 3 empfangen wird, werden in einem Schritt 160 die Gewebeaufzeichnungen im Speicher gelöscht.
Es wird nun auf Fig. 8 Bezug genommen, in der ein detaillierteres Flußdiagramm für das Lesen von Daten und das Bestimmen von Gewebegrenzen im Schritt 152 von Fig. 7 dargestellt ist. Die Vorgehensweise gemäß der Software besteht darin, den Ort der Rückseite der Rippe oder der Lende zu bestimmen und zum Ort des Wandlers hin zu arbeiten, wenn die Stellen von Gewebegrenzen bestimmt werden. Die vom Instrument 12 durch den Computer 14 empfangenen Daten umfassen eine Abtastnummer, die eine fortlaufende Nummer ist, wie sie jeder Gruppe von eine Abtastung definierenden Datenbytes zugeordnet ist und mit dieser inkrementiert ist, wobei jede der digitalisierten Abtastungen ungefähr 8000 Bytes an Daten enthält. In einem Schritt 180 in Fig. 8 wird die Abtastnummer oder Abtastnummer A erhalten, und in einem Schritt 182 wird eine Tabelle von Abtastnummern A nach Doppeleintragungen untersucht. Auf den Schritt 182 folgend werden in einem Schritt 184 dann, wenn die aktuelle Abtastnummer A keine Nummer ist, die zuvor für eine bereits empfangene jüngere Abtastung verwendet wurde, der Abtastzähler A und ein Index in einem Schritt 186 nach dem Schritt 184 aktualisiert. Wenn die Prüfung im Schritt 184 verneinend ist, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 188 fort. Die Programmausführung fährt auch folgend auf den Schritt 186 mit dem Schritt 188 fort. Im Schritt 188 werden die Datenpunkte für die Abtastung A, die der Abtastnummer A entspricht, wie im Schritt 180 erhalten, über die IEEE-488-Schnittstelle 30 vom Computer 14 eingelesen. Anschließend werden in einem Schritt 190 die Abtastdaten A in ungefähr 300 Gruppen mit 25 Datenpunkten pro Gruppe unterteilt. Danach wird in einem Schritt 192 für jede im Schritt 190 bestimmte Gruppe der Mittelwert berechnet. Anschließend wird in Schritten 194 und 196 für die Datengruppen mit den Nummern 1 bis 150 eine Schleife ausgeführt, um das letzte Auftreten eines Peak-Mittelwerts über 150 (oder einem anderen vorgegebenen Spitzenwert) zu bestimmen. Anschließend wird in einem Schritt 198 der Beginn des Bindegewebes als Minimum bestimmt, das dem letzten Peak über 150 vorangeht, wie in der Schleife der Schritte 194 und 196 erkannt. Folgend auf den Schritt 198 wird der Eintrittszeitpunkt in den Muskelbereich als Beginn des Bindegewebes bestimmt, was in einem Schritt 200 erfolgt. Nach dem Schritt 200 wird in Schritten 202 und 204 eine Schleife für die letzten 150 Datengruppen, die aus 25 Punkten pro Gruppe bestehen, ausgeführt, um in einem Schritt 204 das früheste Auftreten eines Peaks über einem vorgegebenen Wert oder 138 zu bestimmen. Die Schleife der Schritte 202 und 204 wird mit den letzten 150 Datengruppen 150 Mal durchlaufen. Nach dem 150. Ablauf der Schleife fährt die Programmausführung mit einem Schritt 206 weiter, in dem die Austrittszeit, d. h. der Zeitpunkt, zu dem das Signal die Rückseite des Muskels überquert, als frühester Peak bestimmt wird, der größer als 138 ist. Anschließend wird in einem Schritt 208 das Ende des Muskelbereichs dem Austrittszeitpunkt gleichgesetzt, bei dem es sich um den Zeitpunkt handelt, zu dem im Schritt 206 der früheste Peak über 138 erkannt wurde. Anschließend wird zur Aufrufroutine zurückgekehrt.
Es wird nun auf Fig. 9 Bezug genommen, in der ein detaillierteres Flußdiagramm für den Schritt 156 "Fehlerhafte Datenpunkte korrigieren" in Fig. 7 dargestellt ist. Durch diese Routine werden Signaleinbrüche und Datenlesefehler außerhalb vernünftiger Grenzen korrigiert. Wenn z. B. der Ort B von Fig. 16 durch den Softwarealgorithmus der Fig. 8 oder 10 nicht korrekt lokalisiert wird, wird der benachbarte Abtastdatenwert (aus Fig. 15 als beispielhafte, benachbarte Abtastung) dazu verwendet, einen eingestellten korrigierten Ort für den Ort B in Fig. 16 zu errichten. In einem Schritt 220 werden die gesamten Abtastungen A, wie sie abgespeichert wurden, entsprechend der Abtastnummer unter Verwendung einer Bubble-Sort-Routine, wie sie dem Programmierfachmann wohlbekannt ist, sortiert. Anschließend wird in einem Schritt 222 für die der Abtastnummer 5 bis der Abtastnummer 8 entsprechenden "Eintrittszeitpunkte" unter Verwendung einer "K-Mittelwert"-Routine, die dem Fachmann wohlbekannt ist, ein Klusterwert bestimmt (eine Kopie des Programms findet sich nach der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels). Insbesondere sorgt die K-Mittelwert-Routine für einen zentralen Wert für ein Punktekluster in einer X-Y-Koordinatenebene. Demgemäß wird unter Verwendung der Routine im Schritt 222 ein zentraler Wert für die bei den mit den Nummern 5 bis 8 versehenen Abtastungen bestimmten Eintrittszeitpunkte berechnet. Anschließend wird in einem Schritt 224, wenn der "Eintrittszeitpunkt" für die Abtastung 5 minus "Eingabekluster-Zentralwert" größer als eine vorgegebene Grenze ist, der "Eintrittszeitpunkt" für die Abtastung 5 in einem Schritt 226 mit "Eingabekluster-Zentralwert" gleichgesetzt. Wenn die Bedingung im Schritt 224 nicht erfüllt ist, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 228 fort. Anschließend werden im Schritt 228 die "Austrittszeitpunkte" für die Abtastnummern 5 bis 8 unter Verwendung des "K-Mittelwert"- Algorithmus einer Klusterbildung unterzogen, wie es im Schritt 222 für die Eintrittszeitpunkte erfolgte. Anschließend wird in einem Schritt 320 dann, wenn der "Austrittszeitpunkt" für die Abtastnummer 5 minus "Austrittskluster- Zentralwert", wie im Schritt 228 berechnet, größer als die vorgegebene Grenze des Schritts 224 ist, der "Austrittszeitpunkt" für die Abtastnummer 5 in einem Schritt 232 auf "Austrittskluster-Zentralwert" gesetzt. Wenn das Ergebnis der Bedingung im Schritt 230 "nein" ist, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 234 fort. Im Schritt 234 wird eine Ausführen-während-Schleife mit Schritten 236 und 238 ausgeführt, während die Nummer der Abtastung A den Wert 6 hat und kleiner ist oder gleich groß ist wie die Gesamtanzahl von Abtastungen A, wie sie vom Instrument 12 empfangen werden. Im Schritt 236 wird, wenn der Eintrittszeitpunkt für die nächste Abtastung A minus dem Eintrittszeitpunkt für die aktuelle Abtastung A größer als eine vorgegebene Grenze ist, der Eintrittszeitpunkt für die nächste Abtastung A mit dem Eintrittszeitpunkt der aktuellen Abtastung A gleichgesetzt. Der Zählwert "a" ist ein Zählwert zum Errichten des Index in den Schritten 236 und 238 entsprechend der im Schritt 234 ermittelten interessierenden Abtastnummer. Die Abtastnummer wird beim Durchlaufen der Schleife der Schritte 234 und 236 jedesmal inkrementiert, so daß alle benachbarten Abtastung Eintrittszeitpunkte miteinander verglichen werden. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt die Bedingung im Schritt 236 erfüllt ist, wird der Eintrittszeitpunkt für die nächste Abtastung mit dem Eintrittszeitpunkt für die Abtastung mit der aktuellen Nummer gleichgesetzt. Sobald die Abtastungen mit den Nummern 6 bis zur letzten Abtastnummer in der Ausführen-während-Schleife des Schritts 234 verarbeitet wurden, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 240 fort, in dem eine aus Schritten 242 und 244 bestehende Ausführen-während- Schleife einen ähnlichen Teilprozeß wie die Schritte 234 bis 238 hinsichtlich der Austrittszeitpunkte für benachbarte Abtastung in den Abtastungen mit den Nummern 6 bis zur letzten Abtastung ausführt. Wenn im Schritt 242 der Austrittszeitpunkt für die nächstbenachbarte Abtastung minus dem Austrittszeitpunkt für die aktuelle Abtastung größer als eine vorgegebene Grenze ist, wird im Schritt 244 der Austrittszeitpunkt für die nächste Abtastung mit dem Austrittszeitpunkt für die aktuelle Abtastung gleichgesetzt. Nach dem Schritt 244 kehrt die Programmausführung zum Schritt 240 zurück, in dem die Ausführen-während-Schleife ein Inkrementieren der Abtastnummer um 1 bewirkt, bis die letzte Abtastnummer auftritt. Wenn im Schritt 240 die letzte Abtastnummer auftritt, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 246 fort, in dem die durch diese Routine bestimmten und überarbeiteten Eintritts- und Austrittszeitpunkte an die Datenbank zurückgeliefert werden, und in einem Schritt 248 werden die Gewebeaufzeichnungen aktualisiert. Dann kehrt die Programmausführung zu einer aufrufenden Routine zurück.
Es wird nun auf Fig. 10 Bezug genommen, in der ein alternatives Ausführungsbeispiel für den Schritt 152 "Lesen von Daten und Bestimmen von Gewebegrenzen" von Fig. 7 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Stellen oder Koordinaten von Gewebegrenzen entsprechend einem alternativen Algorithmus bestimmt. In einem Schritt 250 wird die Nummer der Abtastung A durch den Computer 14 über die IEEE-488-Schnittstelle 30 vom Instrument 12 abgefragt. Das Instrument 12 antwortet mit der Abtastungsnummer. In einem Schritt 252 durchsucht der Computer 14 die Tabelle der Nummern von Abtastungen A im Speicher nach Doppeleintragungen. Im Schritt 254 wird, wenn die aktuelle Nummer einer Abtastung A zuvor noch nicht verwendet wurde, ein Schritt 256 ausgeführt, und es wird der Zählwert für die Abtastung A aktualisiert, wie auch ein Indexzähler im Speicher. Wenn sich im Schritt 254 ergibt, daß die Nummer der Abtastung A zuvor nicht verwendet wurde, fährt die Programmausführung mit einem Schritt 258 fort, in dem der Computer 14 die Datenwerte zur Abtastung A vom Instrument 12 über die IEEE-488- Schnittstelle 30 einliest. Anschließend werden die Daten zur Abtastung A in einem Schritt 260 in 300 Gruppen unterteilt, die aus 25 Punkten pro Gruppe bestehen. Danach wird in einem Schritt 262 der Mittelwert jeder im Schritt 260 bestimmten Gruppe berechnet. Anschließend wird in Schritten 264 und 266 für die Gruppennummern 1 bis 150 das letzte Auftreten eines Peak-Mittelwerts über 150 ermittelt. Nachdem die Schleife der Schritte 264 und 266 für die Gruppennummern 1 bis 150 vollständig ausgeführt wurde, wird als nächstes ein Schritt 268 ausgeführt. In diesem Schritt 268 wird der Anfang des Bindegewebes entsprechend dem Zeitpunkt des Auftretens des Mittelwerts der Gruppe, wie für die Gruppennummern 1 bis 150 ermittelt, bestimmt, wobei es sich um den minimalen Mittelwert handelt, der als erster dem letzten im Schritt 266 bestimmten Peak vorangeht. Danach wird in einem Schritt 270 der Eintrittszeitpunkt in den Muskelbereich auf den Beginn des im Schritt 268 bestimmten Bindegewebe-Zeitpunkts gesetzt. Danach wird in einem Schritt 272 der 300. Mittelwert als erster Spitzenwert abgespeichert. Anschließend wird in einem Schritt 274 der 299. Gruppenmittelwert als zweiter Spitzenwert eingespeichert. Nach dem Schritt 274 läuft eine aus Schritten 276 bis 288 bestehende Schleife ab, die für Gruppennummern beginnend mit 300 ausgeführt wird und den Schleifenzähler-Inkrementwert bis zur Gruppennummer 150 herab durchläuft. Im Schritt 278 wird der aktuelle Gruppenmittelwert mit benachbarten Mittelwerten verglichen, um zu ermitteln, ob ein Spitzenwert vorliegt oder ermittelt wurde. Wenn im Schritt 278 einmal ein Peak erfaßt oder aufgefunden ist, wird dieser Peak im Schritt 280 mit den Peakwerten aus den Schritten 272 und 274 verglichen. Wenn der Peak größer als die beiden aktuellen Peaks ist, wird der Schritt 282 ausgeführt, und der kleinere Peak wird durch den im Schritt 278 erfaßten Peak ersetzt. Wenn die Bedingung im Schritt 280 nicht erfüllt ist, wird der Schritt 284 ausgeführt, wobei dann, wenn der im Schritt 278 erfaßte Peak größer als einer der zwei aktuellen Peaks ist, der Schritt 286 abläuft und der kleinere der zwei im Schritt 272 und im Schritt 274 ermittelten Peaks durch den im Peak 278 erfaßten Peak ersetzt wird. Wenn die Bedingung im Schritt 284 nicht erfüllt ist, wird der im Schritt 278 erfaßte Peak im Schritt 288 verworfen. Die Programmausführung kehrt folgend auf die Schritte 282, 286 und 288 zum Schritt 276 zurück. Die aus den Schritten 276 bis 288 bestehende Schleife wird für die Gruppennummern 300 bis herab zu 150 ausgeführt. Die Programmausführung fährt dann mit einem Schritt 290 fort, in dem die Zeitperiode "Ende der Rippe/Lende" abhängig von der Position des letzten aktuellen Peaks in der Gruppe von für die Daten berechneten Mittelwerten ermittelt wird. Die Position dieses Werts entspricht der Laufzeit des Ultraschallsignals und entspricht damit direkt der Dicke des Muskel- oder Fettbereichs, wie gemäß dem Ende des Orts der Rippe/Lende-Gewebegrenze ermittelt. Nach einem Schritt 292 wird die Austrittszeit entsprechend dem anderen aktuellen Peak oder dem zweiten Peakwert bestimmt, der aus der Schleife mit den Schritten 276 bis 288 herrührt. Nach dem Schritt 292 kehrt die Programmausführung zur aufrufenden Routine zurück.
Es wird nun auf Fig. 11 Bezug genommen, in der eine vergrößerte Teilansicht des Wandlers 36 mit der über der Wandler/Kopplungsmittel-Verteileranordnung angebrachten Gummikappe 38 dargestellt ist. Wasser oder ein anderes Kopplungsmittel, wie es dem Kopplungsmittelverteiler 80 über den Schlauch 40 zugeführt wird, wird intern über den Verteiler 80 in einen Hohlraum 94 gefüllt und füllt diesen, so daß ein Kopplungsfluid zwischen dem Wandler 36 und dem lebenden Tier oder dem Rumpf 92 vorhanden ist. Die Lippe 38a der zylindrischen Kappe 38 sorgt für eine Fluidabdichtung zum lebenden Tier oder zum Rumpf, wenn durch die in Fig. 3A dargestellte Feder 86 ein geringer Druck nach unten auf die Kappe ausgeübt wird. Ein Ring 80a des Kopplungsmittelverteilers 80 sorgt für eine Fläche mit vergrößertem Durchmesser, entlang der eine Fluidabdichtung zur Kappe 38 gebildet ist, um den Hohlraum oder die Kammer 94 festzulegen und das Wasser in dieser zu halten.
Es wird nun auf die Fig. 12 - 16 und die Fig. 12A - 16A Bezug genommen, in denen "Vollvideo"- bzw. entsprechende "HF"- Ultraschallsignale dargestellt sind, wie sie vom Instrument 12 erzeugt werden und für anschließende Analyse vom Computer 14 digitalisiert werden, und zwar für Orte, die 1 Zoll bis 5 Zoll von der Mittellinie entfernt liegen. In jeder der graphischen Wiedergaben der Signale ist die Vorderseite des Longissimus-Muskels mit dem Buchstaben A gekennzeichnet, und die Rückseite desselben ist mit dem Buchstaben B gekennzeichnet. Außerdem ist die Rückseite der Rippe/Lende durch den Peak an Orten C gekennzeichnet. Schließlich ist die Grenzfläche zwischen der ersten und zweiten Fettschicht am Ort D gekennzeichnet. Diese Peaks oder Gewebegrenzenorte sind Primärortsindikatoren, wie sie vom Gerät 10 beim Bestimmen der Gewebegrenzenorte und beim Berechnen der Gewebedicken und Flächen des Longissimus-Muskels verwendet werden. Es ist nicht unüblich, daß in einem lebenden Tier oder einem Rumpf eine dritte Fettschicht vorhanden ist, und normalerweise wird diese Schicht durch einen Peak am Ort E erkennbar. Jedoch ist in der vorliegenden Figur diese dritte Fettschicht nicht vorhanden, und der Peak tritt nicht auf. Außerdem sind die wichtigsten erfaßten Grenzen die Orte A und B, die die Vorder- und Rückseite des Longissimus-Muskels festlegen. Diese Punkte sind beim Bestimmen der Fläche des Muskels mit hoher Genauigkeit entscheidend.
Es wird nun auf Fig. 17 Bezug genommen, in der eine HF-Abtastung dargestellt ist, wie sie vom Instrument 12 für ein lebendes Schwein oder einen Schweinerumpf erzeugt wird. Die Gewebegrenzen sind bei dieser graphischen Wiedergabe infolge Verfeinerungen hinsichtlich der Kalibrierung und der Einstellung des Geräts 10 leichter lokalisierbar. Die Orte A und B definieren die Grenzen des Longissimus-Muskels. Der Ort C ist die Rückseite der Rippe/Lende. Der Ort D ist die Grenze zwischen der ersten und zweiten Fettschicht. Ferner ist der Ort E die Grenze zwischen der zweiten und dritten Fettschicht. Fig. 17 ist ein Beispiel für eine zusätzliche Fettschicht, wie sie gelegentlich vorhanden ist und erfaßt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß ein HF- oder Vollvideo- Abtastsignal für ein lebendes Schwein und einen entsprechenden Rumpf identisch sind.
Es wird nun auf Fig. 18 Bezug genommen, in der eine HF-Abtastung dargestellt ist, wie sie vom Instrument 12 für ein lebendes Rind oder einen Rinderrumpf erzeugt wird. Die Gewebegrenzen sind bei dieser graphischen Wiedergabe infolge Verfeinerungen hinsichtlich der Kalibrierung und der Einstellung des Geräts 10 leichter lokalisierbar. Die Orte A und B definieren die Grenzen des Longissimus-Muskels. Der Ort C ist die Rückseite der Rippe/Lende. Der Ort D ist die Grenze zwischen der ersten und zweiten Fettschicht. Der Ort F ist die Grenze zwischen dem Tierfell und der ersten Fettschicht. Es sei darauf hingewiesen, daß ein HF- oder Vollvideo-Abtastsignal für ein lebendes Rind und einen entsprechenden Rumpf identisch sind.
Am Ende der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist eine 8-seitige Auflistung der dem Flußdiagramm von Fig. 8 entsprechenden Software enthalten, die mit ALG Interfaces.C bezeichnet ist. Außerdem ist eine 2-seitige Auflistung eines in der Programmiersprache C geschriebenen Programms für die K-Mittelwert-Berechnungsroutine enthalten.
Angesichts der Beschreibung der Erfindung und deren Fähigkeit, die Fettdicke und die Lendenstückfläche genau zu bestimmen, wird angenommen, daß eine verbesserte Korrelation zum tatsächlichen Magergehalt im Vergleich zum Fall bei bekannten Systemen erzielt ist, die Schätzwerte für die Fläche und die Fettdicke verwenden.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung im einzelnen veranschaulicht und beschrieben ist, ist dies der Art nach nur als veranschaulichend und nicht als beschränkend anzusehen, wobei zu beachten ist, daß nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben wurde.

Fig. 7 bis 10

Yes Ja
No Nein
Return Zurück
150 Wenn Befehl = 1
152 Daten lesen und Gewebegrenze bestimmen
154 Wenn Befehl = 2
156 Fehlerhafte Datenpunkte korrigieren
158 Wenn Befehl = 3
160 Gewebeaufzeichnungen löschen
180 Nummer für die Abtastung "A" erfassen
182 Tabelle für Nummern von Abtastungen "A" hinsichtlich Doppeleintragungen durchsuchen
184 Wenn aktuelle Nummer der Abtastung "A" nicht bereits verwendet wurde
186 Zähler für Abtastung "A" und Index aktualisieren
188 Datenpunkte für die Abtastung "A" einlesen
190 Abtastung "A" in 300 Gruppen (25 Punkte pro Gruppe) unterteilen
192 Berechnen des Mittelwerts jeder Gruppe
194 Für die Gruppen mit den Nr. 1 - 150
196 Ermitteln des letzten Auftretens eines Peakmittelwerts < 150
198 Beginn des Bindegewebes = Minimum vor dem letzten Peak
200 Eintrittszeitpunkt in den Muskelbereich = Beginn des Bindegewebes
202 Beginn für die letzten 150 Gruppen
204 Ermitteln des ersten Auftretens eines Peaks über 138
206 Austrittszeitpunkt = frühester Peak < 138
208 Ende des Muskelbereichs = Austrittszeitpunkt
220 Abtastungen "A" entsprechend der Nummer sortieren (unter Verwendung des Bubble-sort-Algorithmus)
222 Klustereintrittszeitpunkte 5 bis 8 unter Verwendung einer K-Mittelung bestimmen
224 Falls Eintrittszeitpunkt (5) - Eintrittsklusterzentrum < Grenzwert
226 Eintrittszeitpunkt (5) = Eintrittsklusterzentrum
228 Klusteraustrittszeitpunkte für die Abtastungen Nr. 5 bis 8 unter Verwendung einer K-Mittelung bestimmen
230 Wenn Austrittszeitpunkt (5) - Austrittsklusterzentrum > Grenzwert
232 Austrittszeitpunkt (5) = Austrittsklusterzentrum
234 Während Nummer der Abtastung "A" = 6 ist und die Nummer der Abtastung "A" kleiner = Nummer der Abtastungen "A" ist, folgendes ausführen
236 Wenn Eintrittszeitpunkt (a+1) - Eintrittszeitpunkt (a) > Grenzwert
238 Eintrittszeitpunkt (a+1) = Eintrittszeitpunkt (a)
240 Während Nummer der Abtastung "A" = 6 ist und die Nummer der Abtastung "A" kleiner = Nummer der Abtastungen "A" ist, folgendes ausführen
242 Wenn Austrittszeitpunkt (a+1) - Austrittszeitpunkt (a) > Grenzwert
244 Austrittszeitpunkt (a+1) = Austrittszeitpunkt (a)
246 Eintritts- und Austrittszeitpunkte an die Datenbank zurückgeben
248 Gewebeaufzeichnung aktualisieren
250 Nummer für die Abtastung "A" erfassen
252 Tabelle für Nummern von Abtastungen "A" hinsichtlich Doppeleintragungen durchsuchen
254 Wenn aktuelle Nummer der Abtastung "A" nicht bereits verwendet wurde
256 Zähler für Abtastung "A" und Index aktualisieren
258 Datenpunkte für die Abtastung "A" einlesen
260 Abtastung "A" in 300 Gruppen (25 Punkte pro Gruppe) unterteilen
262 Berechnen des Mittelwerts jeder Gruppe
264 Für die Gruppen mit den Nr. 1 - 150
266 Ermitteln des letzten Auftretens eines Peakmittelwerts < 150
268 Beginn des Bindegewebes = Minimum vor dem letzten Peak
270 Eintrittszeitpunkt in den Muskelbereich = Beginn des Bindegewebes
272 300. Wert als ersten Peak abspeichern
274 299. Wert als zweiten Peak abspeichern
276 Für die Gruppen mit den Nr. 300 bis 150
278 Peak erfassen
280 Wenn Peak > beide aktuelle Peaks
282 Kleineren Peak ersetzen
284 Andernfalls, wenn Peak > einer der zwei aktuellen Peaks
286 Den kleineren der zwei Werte ersetzen
288 Andernfalls den Peak verwerfen
290 Ende der Lende = spätester aktueller Peak
292 Austrittszeitpunkt = anderer aktueller Peak

Claims

1. Eingriffsfreies Gerät (10) zur Qualitätseinstufung eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs, mit

- einer Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung (12) zum Aussenden impulsförmiger Ultraschallsignale und zum Empfangen reflektierter Ultraschallsignale, und die mehrere Ultraschallsignale entsprechend den empfangenen, reflektierten Ultraschallsignalen erzeugt;

dadurch gekennzeichnet, daß es ferner folgendes aufweist:

- eine Antriebseinrichtung (16) zum Positionieren der Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung entlang einem vorgegebenen Weg in Kontakt mit dem Tier oder dem Rumpf, wobei diese Antriebseinrichtung ein Positionssignal entsprechend der Relativposition des Ultraschall-Impulserzeugers/Empfängers in bezug auf den Tierrumpf erzeugt; und

- eine Einrichtung (14) zum Analysieren der Ultraschallsignale und des Positionssignals, um ein dem Magergehalt des lebenden Tiers oder des Rumpfs entsprechendes Magerkeitssignal zu erzeugen.

2. Eingriffsfreies Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung ferner einen Ultraschallwandler (36) aufweist und das Gerät ferner folgendes aufweist:

- eine Einrichtung zum Liefern eines Erregungssignals an den Ultraschallwandler, die einen Erregungseingang aufweist und entsprechend den an den Erregungseingang gelieferten Signalen das Erregungssignal erzeugt;

- und bei dem die Antriebseinrichtung am Wandler befestigt ist, sie eine Positionseingabe aufweist und sie in enger Nachbarschaft zum lebenden Tier oder dem Rumpf anbringbar ist, damit der Ultraschallwandler ultraschallmäßig mit dem lebenden Tier oder dem Rumpf gekoppelt ist, und sie den Wandler auf an die Positionseingabe gelieferte Signale relativ zum lebenden Tier oder zum Rumpf positioniert,

- wobei das Gerät ferner folgendes aufweist:

- eine mit der Antriebseinrichtung gekoppelte Codiereinrichtung, um entsprechend der Position der Antriebseinrichtung ein Positionssignal zu liefern; und

- eine Verarbeitungseinrichtung zum Überwachen des Positionssignals und zum Liefern eines Treibersignals an die Positionseingabe, damit die Antriebseinrichtung den Wandler in eine von mehreren vorgegebenen Positionen benachbart zum lebenden Tier oder zum Rumpf verstellt, und diese Verarbeitungseinrichtung auch ein Aktivierungssignal an die Erregungseingabe liefert und sie die genannte Analysiereinrichtung enthält, um die Ultraschallsignale zu überwachen und die Fläche des Longissimus-Muskels des lebenden Tiers oder des Rumpfs und die Dicke der Fettschichten benachbart zum Longissimus-Muskel an einer vorgegebenen Stelle des Querschnitts des Rippen/Lenden-Bereichs des lebenden Tiers oder des Rumpfs zu bestimmen.

3. Eingriffsfreies Verfahren zur Qualitätseinstufung eines lebenden Tiers oder eines Rumpfs, mit den folgenden Schritten:

- Bereitstellen einer Ultraschalleinheit, die an einem vorgegebenen Ort mit dem lebenden Tier oder dem Rumpf in Berührung tritt und Ultraschallsignale ausgibt und empfängt und ein Reflexionssignal entsprechend den empfangenen Ultraschallsignalen erzeugt;

- Positionieren der Ultraschalleinheit an einer vorgegebenen Stelle des lebenden Tiers oder des Rumpfs in Kontakt mit dem lebenden Tier oder dem Rumpf;

- Verstellen der Ultraschalleinheit entlang einem vorgegebenen Pfad, während der Kontakt zwischen der Ultraschalleinheit und dem lebenden Tier oder dem Rumpf aufrechterhalten wird;

- Einspeichern des Reflexionssignals für mehrere Orte entlang dem vorgegebenen Pfad, um eine Sammlung abgespeicherter Reflexionssignale zu erstellen; und

- Analysieren der Sammlung abgespeicherter Reflexionssignale und Bestimmen einer Mageranteil-Qualitätseinstufung für das lebende Tier oder den Rumpf hieraus.

4. Verfahren nach Anspruch 3, mit den folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines gekrümmten Teils, das den vorgegebenen Weg festlegt und der Krümmung des Tiers oder des Rumpfs an einem vorgegebenen Ort des Tiers oder des Rumpfs entspricht;

- Bereitstellen einer motorbetriebenen Einrichtung, die entlang dem gekrümmten Teil verstellt werden kann und Ortsrückkopplungssignale entsprechend dem Ort der motorbetriebenen Einrichtung in bezug auf das gekrümmte Teil liefert;

- Anbringen der Ultraschalleinheit an der motorbetriebenen Einrichtung;

- Aktivieren der motorbetriebenen Einrichtung, um die Ultraschalleinheit entlang dem vorgegebenen Weg zu verstellen, während gleichzeitig die Reflexionssignale und ein zugehöriges Rückkopplungssignal für jedes Reflexionssignal abgespeichert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Analysierschritt folgende Schritte beinhaltet:

- Ausführen der folgenden Analyseschritte für jedes Reflexionssignal in der Sammlung abgespeicherter Reflexionssignale:

(1) Digitalisieren des Reflexionssignals, um mehrere Sätze digitaler Daten zu erzeugen, wobei jeder Datensatz ein spezielles Reflexionssignal beschreibt;

(2) Unterteilen jedes Datensatzes in eine vorgegebene Anzahl von Gruppen von Datenpunkten;

(3) Berechnen eines Mittelwerts für jede Gruppe von Datenpunkten;

(4) Ermitteln eines Eintrittszeitpunkts, der demjenigen Mittelwert entspricht, der für die erste Hälfte der Gruppe von Datenpunkten einen Wert über einer ersten vorgegebenen Peakgrenze aufweist;

(5) Ermitteln eines Austrittszeitpunkts, der demjenigen Mittelwert entspricht, der für die zweite Hälfte der Gruppe von Datenpunkten einen Wert über einer zweiten vorgegebenen Peakgrenze aufweist;

(6) Ermitteln des körperlichen Eintrittsorts des Muskelbereichs des Tiers oder des Rumpfs als Ort im Tier oder Rumpf, der zeitlich dem Eintrittszeitpunkt entspricht;

(7) Ermitteln des körperlichen Austrittsorts des Muskelbereichs des Tiers oder des Rumpfs als Ort im Tier oder Rumpf, der zeitlich dem Austrittszeitpunkt entspricht; und

- Berechnen eines Muskelflächenwerts auf Grundlage der Eintrittszeitpunkte und der Austrittszeitpunkte, wie für jedes Reflexionssignal ermittelt, und auf Grundlage des Ortsrückkopplungssignals, das den Ort der Ultraschalleinheit in bezug auf das Tier oder den Rumpf für jedes der Reflexionssignale definiert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, mit den folgenden Schritten:

- Ermitteln von Vieleckformen aus den Eintrittszeitpunkten und den Austrittszeitpunkten für benachbarte Reflexionssignale und Berechnen der Vieleckflächen; und

- Aufsummieren der Flächen der Vielecke, um die Gesamtmuskelfläche zu ermitteln.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem dem Muskel des Tiers oder des Rumpfs der Longissimus-Muskel ist und es den Schritt des Abschätzens der Fläche des ventralen Longissimus-Muskels und des dorsalen Longissimus-Muskels umfaßt, um zur Gesamtfläche des Longissimus-Muskels zu gelangen.

8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Analysierschritt folgende Schritte beinhaltet:

(3) Berechnen eines Mittelwerts für jede Gruppe von Datenpunkten;

(5) Ermitteln eines Austrittszeitpunkts durch Erstellen des letzten Mittelwerts als ersten Peakwert und des vorletzten Mittelwerts als zweiten Peakwert, und Vergleichen, in umgekehrter Reihenfolge, jeden in der hinteren Hälfte der Mittelwerte mit dem ersten und zweiten Peakwert, und Ersetzen, wenn einer der Mittelwerte größer als der erste und zweite Peakwert ist, des kleineren Werts unter dem ersten und zweiten Peakwert durch den Mittelwert, und Ersetzen, wenn der Mittelwert größer als der erste oder zweite Peakwert ist, des kleineren Werts unter dem ersten und zweiten Peakwert durch den Mittelwert;

9. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der vorgegebene Weg durch ein gekrümmtes Teil festgelegt wird und die Antriebseinrichtung einen Motor aufweist, der die Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung am gekrümmten Teil entlangtransportiert, wobei die Antriebseinrichtung ferner eine elastische Antriebseinrichtung zum elastischen Verstellen der Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung entlang einem Weg aufweist, der im wesentlichen rechtwinklig zum gekrümmten Teil verläuft und den Kontakt zwischen dem Tier und der Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung fördert, wobei das Positionssignal aus einem dem Relativabstand, um den die Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung gegenüber dem vorgegebenen Weg verschoben ist, entsprechenden Verstellsignal und einem Wegsignal besteht, das dem Relativort der Impulserzeuger/Empfänger- Einrichtung entlang dem durch das gekrümmte Teil festgelegten vorgegebenen Weg entspricht.

10. Gerät nach Anspruch 9, bei dem die Analysiereinrichtung eine Verarbeitungseinrichtung mit folgendem aufweist:

(1) einer Einrichtung zum Digitalisieren und Einspeichern mehrerer jeweiliger Ultraschallsignale, Verstellsignale und Wegsignale;

(2) einer Einrichtung zum Ermitteln der Orte von Muskel-/Fettgewebe-Grenzen in jedem der Ultraschallsignale;

(3) einer Einrichtung zum Berechnen der Muskelgewebefläche aus den Orten für die Muskel/Gewebe-Grenze und aus entsprechenden Verstell- und Wegsignalen, um dadurch das Magerkeitssignal zu erzeugen.

11. Gerät nach Anspruch 10, bei dem die Orte zur Muskel/Fettgewebe-Grenze in jedem Ultraschallsignal durch die Verarbeitungseinrichtung gemäß dem folgenden Algorithmus ermittelt werden:

(1) Unterteilen jedes digitalisierten Ultraschallsignals in eine vorgegebene Anzahl von Datenpunkten;

(2) Berechnen eines Mittelwerts für jede Gruppe von Datenpunkten;

(3) Ermitteln eines Muskelgewebe-Eintrittszeitpunkts durch Analysieren der ersten Hälfte der Mittelwerte, um das letzte Auftreten eines Mittelwerts über einer ersten vorgegebenen Peakgrenze festzustellen; und

(4) Ermitteln eines Muskelgewebe-Austrittszeitpunkts durch Analysieren der zweiten Hälfte der Mittelwerte, um das letzte Auftreten eines Mittelwerts über einer zweiten vorgegebenen Peakgrenze festzustellen.

12. Gerät nach Anspruch 11, bei dem der vorgegebene Weg ein halbkreisförmiger Bogen ist.

13. Gerät nach Anspruch 12, bei dem benachbarte Muskelgewebe-Eintrittszeitpunkte un Muskelgewebe-Austrittszeitpunkte in Verbindung mit zugehörigen Verstell- und Wegsignalen eindeutige Vierecke festlegen, deren aufsummierte Flächen der durch sie umschlossenen Muskelfläche entsprechen.

14. Gerät nach Anspruch 13, bei dem die Verarbeitungseinrichtung einen Computer mit einem ROM, einem RAM, einer analogen E/A-Schnittstelle, einer seriellen E/A-Schnittstelle und einer parallelen E/A-Schnittstelle aufweist und er das Verstellsignal und das Wegsignal von der Antriebseinrichtung und das Ultraschallsignal von der Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung enthält, und dieser Computer auch ein Antriebssignal an den Motor der Antriebseinrichtung liefert, um den Motor dazu zu veranlassen, die Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung entlang dem durch das gekrümmte Teil festgelegten, vorgegebenen Weg in eine von mehreren Positionen zu verstellen.

15. Gerät nach Anspruch 12, das benachbart zum Rippen/Lenden-Bereich des Tiers oder des Rumpfs positioniert wird und sich im wesentlichen entlang den Rippen des Tiers bewegt, während durch Ultraschall die Fläche des Longissimus-Muskels bestimmt wird, und bei dem die Flächen des ventralen Longissimus-Muskels und des dorsalen Longissimus-Muskels abgeschätzt werden.

16. Gerät nach Anspruch 15, mit einer Einrichtung zum Koppeln der impulsförmigen Ultraschallsignale in das Tier oder den Rumpf, einer am Motor befestigten Codiereinrichtung, die am gekrümmten Teil angreift, um das Wegsignal zu erzeugen, und einer Wandlereinrichtung für Linearverstellung, die an der Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung befestigt ist, um das Wegsignal zu erzeugen.

17. Gerät nach Anspruch 16, bei dem die Kopplungseinrichtung ein Fluidverteiler ist, der einen die Ultraschall- Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung umgebenden Fluidvorrat festlegt, wenn die Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung in Kontakt mit dem Tier oder dem Rumpf gedrückt wird, und bei dem das Ultraschall-Kopplungsfluid dem Fluidverteiler zugeführt wird, um das Kopplungsfluid zwischen dem Tier oder dem Rumpf und dem Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger aufrechtzuerhalten.

18. Gerät nach Anspruch 10, bei dem die Orte der Muskel/Fettgewebe-Grenze in jedem Ultraschallsignal gemäß dem folgenden Algorithmus ermittelt werden:

(1) Unterteilen jedes digitalisierten Ultraschallsignals in Gruppen von Datenpunkten;

(2) Berechnen eines Mittelwerts für jede Gruppe von Datenpunkten;

(3) Ermitteln eines Muskelgewebe-Eintrittszeitpunkts durch Analysieren der ersten Hälfte der Mittelwerte, um das letzte Auftreten des Mittelwerts mit einem Wert über einer ersten vorgegebenen Peakgrenze festzustellen; und

(4) Ermitteln eines Muskelgewebe-Austrittszeitpunkts durch Erstellen des letzten Mittelwerts als ersten Peakwert und des vorletzten Mittelwerts als zweiten Peakwert, und Vergleichen, in umgekehrter Reihenfolge, jeden in der hinteren Hälfte der Mittelwerte mit dem ersten und zweiten Peakwert, und Ersetzen, wenn einer der Mittelwerte größer als der erste und zweite Peakwert ist, des kleineren Werts unter dem ersten und zweiten Peakwert durch den Mittelwert, und Ersetzen, wenn der Mittelwert größer als der erste oder zweite Peakwert ist, des kleineren Werts unter dem ersten und zweiten Peakwert durch den Mittelwert.

19. Gerät nach Anspruch 18, bei dem benachbarte Muskelgewebe-Eintrittszeitpunkte und Muskelgewebe-Austrittszeitpunkte in Verbindung mit zugehörigen Verstell- und Wegsignalen eindeutige Vierecke festlegen, deren aufsummierte Flächen der durch sie umschlossenen Muskelfläche entsprechen.

20. Gerät nach Anspruch 19, mit einem Fluidverteiler, der an der Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung befestigt ist und einen die Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung umgebenden Fluidvorrat festlegt, wenn die Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger-Einrichtung in Kontakt mit dem Tier oder dem Rumpf gedrückt wird, und bei dem das Ultraschall-Kopplungsfluid dem Fluidverteiler zugeführt wird, um die Ultraschallkopplung zwischen dem Tier oder dem Rumpf und dem Ultraschall-Impulserzeuger/Empfänger aufrechtzuerhalten und zu maximieren.

21. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Positioniereinrichtung den Wandler einem durch ein gekrümmtes Teil festgelegten vorgegebenen Pfad verstellt und eine elastische Einrichtung aufweist, um den Ultraschallwandler in Kontakt mit dem Tier oder dem Rumpf zu drücken, wobei die elastische Einrichtung eine Linearwandlereinrichtung zum Erzeugen eines der Relativverstellung des Wandlers in bezug auf den vorgegebenen Weg entsprechendes Verstellsignal enthält, und bei dem die Verarbeitungseinrichtung das Verstellsignal erhält und die Ultraschallsignale entsprechend dem Verstellsignal normiert, um die Dicke von Fettschichten und die Querschnittsfläche des Longissimus-Muskels zu bestimmen.

22. Gerät nach Anspruch 21, mit einem Fluidverteiler, der am Ultraschallwandler befestigt ist und einen diesen Ultraschallwandler umgebenden Fluidvorrat festlegt, wenn der Ultraschallwandler in Kontakt mit dem Tier oder dem Rumpf gedrückt wird, und bei dem das Ultraschall-Kopplungsfluid dem Fluidverteiler zugeführt wird, um die Ultraschallkopplung zwischen dem Tier oder dem Rumpf und dem Ultraschallwandler aufrechtzuerhalten und zu maximieren.

23. Gerät nach Anspruch 22, bei dem die Verarbeitungseinrichtung folgendes aufweist:

(1) eine Einrichtung zum Digitalisieren und Abspeichern mehrerer Ultraschallsignale und eines zugehörigen Positionsrückkopplungssignals für jedes abgespeicherte Ultraschallsignal;

(2) eine Einrichtung zum Erfassen von Peaksignalwerten und zum Ermitteln von Orten zur Muskel/Fettgewebe-Grenze aus jedem abgespeicherten Ultraschallsignal und zum Erzeugen eines Eintrittszeitwerts und eines Austrittszeitwerts für jedes Ultraschallsignal, um dadurch festzulegen, wann jedes der Ultraschallsignale in den Bereich des Longissimus-Muskels eintrat und aus diesem austrat;

(3) eine Einrichtung zum Berechnen der Fläche des Longissimus-Muskels aus den Eintrittszeitwerten, den Austrittszeitwerten und entsprechenden Positionsrückkopplungssignalen.

24. Gerät nach Anspruch 23, bei dem der Prozessor ein Computer mit einer analogen E/A-Schnittstelle, einer digitalen E/A-Schnittstelle, einem RAM und einem ROM ist.

25. Gerät nach Anspruch 24, bei dem die Eintrittszeitwerte, die Austrittszeitwerte und die Positionsrückkopplungssignale eine Reihe benachbarter Vierecke festlegen, deren Summe der Fläche des Longissimus-Muskels entspricht.

26. Gerät nach Anspruch 25, mit einer Einrichtung zum Abschätzen der Fläche des ventralen Longissimus-Muskels und des dorsalen Longissimus-Muskels unter Berücksichtigung der Relativform der äußersten Vierecke, die die Fläche des Longissimus-Muskels bestimmen.