EP3223746A2 - Verfahren zur quatitativen vorhersage von geburtsterminen bei nutztieren - Google Patents

Verfahren zur quatitativen vorhersage von geburtsterminen bei nutztieren

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Publication number
EP3223746A2
EP3223746A2 EP15834665.0A EP15834665A EP3223746A2 EP 3223746 A2 EP3223746 A2 EP 3223746A2 EP 15834665 A EP15834665 A EP 15834665A EP 3223746 A2 EP3223746 A2 EP 3223746A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
birth
animal
activity
date
livestock
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15834665.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Manteuffel
Christian Schön
Gundula Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leibniz-Institut fur Nutztierbiologie
Original Assignee
Leibniz-Institut fur Nutztierbiologie
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Filing date
Publication date
Application filed by Leibniz-Institut fur Nutztierbiologie filed Critical Leibniz-Institut fur Nutztierbiologie
Publication of EP3223746A2 publication Critical patent/EP3223746A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61DVETERINARY INSTRUMENTS, IMPLEMENTS, TOOLS, OR METHODS
    • A61D17/00Devices for indicating trouble during labour of animals ; Methods or instruments for detecting pregnancy-related states of animals
    • A61D17/008Devices for indicating trouble during labour of animals ; Methods or instruments for detecting pregnancy-related states of animals for detecting birth of animals, e.g. parturition alarm

Definitions

  • the invention relates to a method for the quantitative prediction of the delivery date in livestock via the determination of empirical data of the activity.
  • sow cam For the domestic pig exists a sow cam, with which the beginning of birth of sows in the farrowing stable can be recognized by means of normal webcams over the farrowing pens and a special PC program.
  • the video recordings of commercial Internet cameras are continuously checked and evaluated by software, whereby not only the beginning of birth is automatically recognized and live born piglets are counted, but also the time span between the
  • Alert messages are sent via SMS.
  • the farmer can immediately follow live images from the farrowing pens via online access to decide whether intervention is actually necessary - without having to make his way to the stable beforehand
  • Another method provides an indicator of near-birth and actual onset of childbirth by measuring animal activity using animal-mounted acceleration sensors and establishing a general threshold for triggering one
  • DE 10 2006 044 037 A1 describes a monitoring device for animals, in particular livestock, wherein with a single animal and associated with an image evaluation opto-electronic monitoring device for labor-saving ongoing monitoring of the animals for assessment
  • Monitoring the condition level is designed in such a way that the Monitor detects at least a predetermined surface feature of the animal, which is evaluated in the image analysis.
  • WO 2013 186 232 A1 describes a birthing sensor, which is a sensor for indicating the beginning of labor in livestock, in particular cattle.
  • the birthing sensor comprises a device which is attached to the body of the farm animal, which sends the determined data of the farm animal to an evaluation unit with the aid of a radio transmission device.
  • a power supply and a circuit board is arranged on the one
  • Motion sensor in particular a three-axis accelerometer, a microcontroller and a wireless communication module are attached.
  • Motion sensor detects the movements of the animal, especially the
  • US 2014 00 738 79 A1 describes a system for monitoring the pregnancy of mammals, with the help of sensors monitoring uterine cervical outflow and maturity. These values are on one
  • DE 20 2005 017 618 U1 discloses a birth identification system for farm animals.
  • the system consists of an optical sensor and a lighting module as well as an evaluation unit.
  • the system is attached to the body of the farm animal, for example on the tail.
  • the task of the system is to detect contactless and position-independent the amniotic sac or the afterbirth at the birth canal exit and to trigger a birth alarm via a transmitter.
  • Another animal monitoring system is described in DE 102013221591 A1, which system is designed to detect and transmit a body value such as e.g.
  • Body temperature of a farm animal is used.
  • a detection unit is mounted in or on the body of the farm animal. This detection unit takes one Body value and sends it wirelessly to a receiving station.
  • the body values to be recorded can be physical, chemical or biochemical values. With the help of these values state changes are to be recognized, among other things also the beginning and the course of a birth.
  • the object of the invention is to allow the most accurate prediction on the date of birth.
  • the invention provides a quantitative
  • the solution to the problem is to contactlessly collect activity data such as e.g.
  • Vocalization, interaction and locomotion with the help of acoustic, light, ultrasound or radar sensors are installed above and / or laterally of individually kept animals with a field of view, which is limited to the Haltungsbucht. Parameters of a growing unrest of pregnant farm animals before the beginning of a birth are recorded, automatically recorded and normalized for each animal. With the aid of a characteristic course of activity, which may be different for each animal species, breed, age group and other animal parameters, the animal then becomes individual from the measured and standardized animal
  • the characteristic activity profiles are known to the system in advance due to empirical observations.
  • the evaluation is based on a parameter change from a relatively constant individual animal normal value to an animal-specific increased value.
  • the time series describing the beginning value change is normalized on the basis of the observed individual animal normal value and its variance. For the normalized time series, it is assumed that the course and level of change in value between different animals of a species, race, age group and others
  • the novelty of the invention is the quantitative prediction of
  • the keeper By predicting the time of birth, the keeper receives not only an indicator that the birth is imminent, but also a continuously updated prediction for the duration until the actual beginning of the birth. As a result, veterinary or surveillance measures can be initiated in good time and

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Vorhersage des Geburtstermins bei Nutztieren über die Ermittlung von empirischen Daten der Aktivität, wobei kontaktlos Aktivitätsdaten mit Hilfe von Akustik-, Licht-, Ultraschall- oder Radarsensoren ermittelt werden. Die Sensoren werden dabei oberhalb oder seitlich von einzeln gehaltenen Tieren, mit einem Sichtfeld, das auf die Haltungsbucht beschränkt ist, installiert. Parameter einer wachsenden Unruhe trächtiger Nutztiere vor Beginn einer Geburt werden erfasst, automatischen aufgezeichnet und tierindividuell normiert. Mit Hilfe eines für jede Tierart, Rasse, Alter und Gewicht und weiteren im Voraus bekannten Tierparametern charakteristischen Aktivitätsverlaufs wird anschließend aus dem gemessenen und normierten tierindividuellen Aktivitätsverlauf der Geburtstermin numerisch approximiert.

Description

Verfahren zur quatitativen Vorhersage von Geburtsterminen bei Nutztieren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Vorhersage des Geburtstermins bei Nutztieren über die Ermittlung von empirischen Daten der Aktivität.
Verschiedene Veröffentlichungen beschreiben Indikatoren für das nahe Einsetzen der Geburt in den kommenden Tagen oder Stunden sowie für den tatsächlichen Beginn der Geburt.
Für das Hausschwein existiert eine Sau Cam, mit der der Geburtsbeginn von Sauen im Abferkelstall mittels normaler Webcams über den Abferkelbuchten und eines spezielles PC-Programms erkannt werden kann. Die Videoaufnahmen der handelsüblichen Internetkameras werden von einer Software fortlaufend geprüft und intelligent ausgewertet, wobei nicht nur der Geburtsbeginn automatisch erkannt und lebend geborene Ferkel gezählt, sondern auch die Zeitspanne zwischen den
Ferkelgeburten genau erfasst und bei zu großen Abständen rechtzeitig
Warnmeldungen per SMS absetzt werden. Der Landwirt kann per Onlinezugriff sofort Livebilder aus den Abferkelbuchten verfolgen, um zu entscheiden, ob ein Eingreifen tatsächlich notwendig ist - ohne dass er sich zuvor auf den Weg in den Stall machen muss
(https://www.bigdutchman.de/de/schweinehaltung/aktuelles/detail/automatische- geburtsueberwachung-mit-sowcam.html)
Ein weiteres Verfahren liefert einen Indikator für eine nahe Geburt und das tatsächliche Einsetzen der Geburt beim Hausschwein durch die Messung der Tieraktivität mit Hilfe von am Tier befestigten Beschleunigungssensoren und die Festlegung eines allgemeinen Schwellenwertes für die Auslösung eines
Geburtsalarms. (Pastell, Hietaoja, Yun, Tiusanen and Valros: Predicting farrowing based on accelerometcr data, in Precision Livestock Farming '13 D. Berckmans and J. Vaiidermeulen; Hrsg. .KU, Leuven (978-90-8826-333-0)
Die DE 10 2006 044 037 A1 beschreibt eine Überwachungseinrichtung für Tiere, insbesondere Nutztiere, wobei mit einem ein einzelnes Tier erfassenden und mit einer Bildauswertung verbundenes opto-elektronischen Überwachungsgerät zur arbeitssparenden laufenden Überwachung der Tiere, zur Beurteilung
des Fütterungserfolgs, zur ständigen Gesundheitskontrolle und/oder zur
Überwachung des Konditionsstands in der Weise gestaltet wird, dass das Überwachungsgerät zumindest ein vorgegebenes Oberflächenmerkmal des Tieres erfasst, das in der Bildauswertung bewertet wird.
In der WO 2013 186 232 A1 wird ein Geburtssensor beschrieben, bei dem es sich um einen Sensor zur Anzeige des Geburtsbeginns bei Nutztieren, insbesondere bei Rindern, handelt. Der Geburtssensor umfasst eine Vorrichtung, welche am Körper des Nutztieres angebracht wird, die mit Hilfe einer Funkübertragungseinrichtung die ermittelten Daten des Nutztieres an eine Auswerteeinheit sendet. Im Gehäuse des Sensors ist eine Stromversorgung und eine Platine angeordnet, auf der ein
Bewegungssensor, insbesondere ein dreiachsiger Beschleunigungssensor, ein MikroController und ein drahtlose Kommunikationsmodul befestigt sind. Der
Bewegungssensor erkennt die Bewegungen des Tieres, insbesondere die
Bewegungen des Schwanzes des Tieres und sendet bei Erreichen vordefinierter Werte dieser Bewegungen ein Signal aus, das den Beginn der Geburt erkennt, wobei dann über das Kommunikationsmodul eine Information an den Landwirt oder Tierarzt übertragen wird.
In der US 2014 00 738 79 A1 wird ein System zur Überwachung der Schwangerschaft von Säugetieren beschrieben, wobei mit Hilfe von Sensoren der Gebärmutter- halsausfluss und die Reife überwacht werden. Diese Werte werden auf einem
Display dargestellt und über eine Art Schablone gelegt, die den im Vorfeld
bestimmten Normalzustand darstellt. Eine Abweichung von Normalzustand soll den Beginn der Geburt indizieren. Als Werte dienen in diesem Fall der pH-Wert und die Temperatur.
Die DE 20 2005 017 618 U1 offenbart ein Geburtsidentifikationssystem für Nutztiere. Das System besteht aus einem optischen Sensor- und einem Beleuchtungsmodul sowie einer Auswerteeinheit. Das System wird am Körper des Nutztieres befestigt, beispielsweise am Schweif. Die Aufgabe des Systems besteht darin, berührungslos und lageunabhängig die Fruchtblase oder die Nachgeburt am Geburtskanalausgang zu detektieren und über eine Sendeeinrichtung einen Geburtsalarm auszulösen. Ein weiteres Tierüberwachungssystem beschreibt die DE 102013221591 A1 , wobei dieses System der Erfassung und Übermittlung eines Körperwertes wie z.B.
Körpertemperatur eines Nutztieres dient. Hier wird eine Erfassungseinheit im oder am Körper des Nutztieres angebracht. Diese Erfassungseinheit nimmt einen Körperwert auf und sendet ihn drahtlos an eine Empfangsstation. Die zu erfassenden Körperwerte können physikalische, chemische oder biochemische Werte sein. Mit Hilfe dieser Werte sollen Zustandsänderungen erkannt werden, unter anderem auch der Beginn und der Verlauf einer Geburt.
Im Stand der Technik finden sich einige Systeme, die sich mit der Detektion und Anzeige einer bevorstehenden Geburt befassen. Diese beruhen generell auf automatisierter Beobachtung der Tierphysiologie und dem Vergleich mit
Normalwerten. Es finden sich verschiedenste Systeme, die für verschiedene Tierarten anwendbar sind und verschiedene Detektionsmechanismen nutzen. Allerdings weisen alle diese Systeme einen wesentlichen Nachteil auf, da sie lediglich der Detektion einer bevorstehenden beziehungsweise einsetzenden Geburt und der entsprechenden Anzeige beziehungsweise Alarmierung dienen. Was sie nicht leisten können, ist eine Aussage zu dem exakten Geburtszeitpunkt. Indikatoren für das nahe Einsetzen der Geburt sind durch tierindividuelle Abweichungen auch nach einer Normierung noch so ungenau, dass zwischen der Auslösung des„Alarms" und dem tatsächlichen Beginn der Geburt ein Zeitraum von wenigen Stunden und mehreren Tagen liegen kann. Indikatoren die den tatsächlichen Beginn der Geburt
signalisieren, liefern keine Vorwarnzeit, die vorbereitende Maßnahmen ermöglicht. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine möglichst exakte Vorhersage zum Geburtstermin zu ermöglichen. Durch die Erfindung wird eine quantitative
Vorhersage für das nahe Einsetzen der Geburt ermöglicht, die nicht nur signalisiert das die Geburt bevorsteht, sondern auch wann.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, kontaktlos Aktivitätsdaten wie z.B.
Vokalisation, Interaktion und Lokomotion mit Hilfe von Akustik-, Licht-, Ultraschalloder Radarsensoren zu ermittelt. Die Sensoren werden dabei oberhalb und/oder seitlich von einzeln gehaltenen Tieren mit einem Sichtfeld, das auf die Haltungsbucht beschränkt ist, installiert. Parameter einer wachsenden Unruhe trächtiger Nutztiere vor dem Beginn einer Geburt werden erfasst, automatisch aufgezeichnet und tierindividuell normiert. Mit Hilfe eines charakteristischen Aktivitätsverlaufs, der für jede Tierart, Rasse, Altersklasse und weitere Tierparametern verschieden sein kann, wird anschließend aus dem gemessenen und normierten tierindividuellen
Aktivitätsverlauf der Geburtstermin numerisch approximiert.
Die charakteristischen Aktivitätsverläufe sind dem System aufgrund von empirischen Beobachtungen im Vorfeld bekannt. Die Auswertung beruht auf einer Parameteränderung von einem relativ konstanten tierindividuellen Normalwert zu einem tierindividuellen erhöhten Wert. Die Zeitreihe, welche die beginnende Wertänderung beschreibt wird anhand des beobachteten tierindividuellen Normalwertes und dessen Varianz normiert. Für die normierte Zeitreihe wird vorausgesetzt, dass der Verlauf und die Höhe der Wertänderung zwischen verschiedenen Tieren einer Art, Rasse, Altersklasse und anderen
Eigenschaftsklassen ähnlich sind. Deshalb kann über die Beobachtung des Beginns der Zeitreihe auf ihren weiteren Verlauf und somit auf die Dauer bis zur Geburt geschlossen werden.
Die Erfindung soll nun näher an einem Beispiel erläutert werden.
Bis zu 48 h vor Geburtsbeginn gibt es starke Veränderungen im Hormonhaushalt von trächtigen Sauen. Die Konzentration von Progesteron beginnt langsam zu fallen, während Prolaktin stark ansteigt. Das Ende dieses Prozesses markiert den Beginn der Geburt. Parallel zu den Änderungen im Hormonhaushalt zeigt sich eine zunehmende Unruhe im Verhalten der Sauen. Dadurch wird der veränderte hormonelle Status, der zur Geburt führt, ohne Probenentnahme messbar. Die Änderung des Verhaltens wird mit Hilfe geeigneter Sensoren, wie Mikrofonen, Lichtschranken, Radar- und/oder Ultraschallsensoren kontinuierlich und kontaktlos aufgezeichnet. Aus den Aktivitätsdaten wird dann ein Aktivitätstrend ermittelt, der die tageszeitlichen Änderungen und tierindividuelle Unterschiede im Aktivitätsniveau nicht mehr beinhaltet. Der Anstieg der transformierten Kurve wird anschließend verwendet, um approximativ die Dauer bis zum Beginn der Geburt zu bestimmen. Bei Sauen lässt sich dabei eine Aussage zum Geburtstermin ab circa 24 h vor Eintreten der Geburt treffen
Das Neue der Erfindung besteht in der quantitativen Vorhersage des
Geburtszeitpunktes bei Nutztieren im Vergleich zu den bekannten qualitativen Lösungen.
Durch die Vorhersage des Geburtszeitpunktes erhält der Halter nicht nur einen Indikator, dass die Geburt bevorsteht, sondern auch eine fortlaufend aktualisierte Vorhersage für die Dauer bis zum tatsächlichen Beginn der Geburt. Dadurch können tierärztliche oder Überwachungsmaßnahmen rechtzeitig eingeleitet und
ressourcenschonend geplant werden. Eine Geburtswache bzw. tierärztliche Betreuung während der Geburt kann die Überlebenschancen neugeborener Tiere deutlich erhöhen. Teilweise kann diese manuelle Überwachung durch elektronische Überwachungssysteme ergänzt werden. Für die Personalplanung bei manueller Überwachung bzw. zur automatischen Aktivierung einer elektronischen
Überwachungsmaßnahme ist eine möglichst frühzeitige und genaue Vorhersage des Geburtszeitpunktes wichtig.

Claims

Patentanspruch
1 . Verfahren zur quantitative Vorhersage des Geburtstermins bei Nutztieren über die Ermittlung von Daten der Aktivität, mit Hilfe von Akustik-, Licht-, Ultraschalloder Radarsensoren, wobei die Sensoren oberhalb und/oder seitlich von einzeln gehaltenen Tieren mit einem Sichtfeld, das auf die Haltungsbucht gerichtet ist, angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass empirisch Daten, insbesondere Parameter einer wachsenden Unruhe trächtiger Nutztiere vor dem Beginn einer Geburt mittels einer Aktivitätsmessung automatisch erfasst, aufgezeichnet, mit tierindividuellen Normalwerten normiert und daraus mit Hilfe von Approximationsverfahren quantitative Aussagen über den
Geburtstermin getroffen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die
erhobenen Parameter die individuelle Tieraktivität, manifestiert z.B. als Vokalisation, Interaktion und Lokomotion, gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das die
Aktivitätsmessung als kontaktlose Messung ausgebildet ist.
EP15834665.0A 2014-11-25 2015-11-20 Verfahren zur quatitativen vorhersage von geburtsterminen bei nutztieren Ceased EP3223746A2 (de)

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DE102014017435.2A DE102014017435A1 (de) 2014-11-25 2014-11-25 Verfahren zur qualitativen Vorhersage von Geburtsterminen bei Nutztieren
PCT/DE2015/000554 WO2016082815A2 (de) 2014-11-25 2015-11-20 Verfahren zur quatitativen vorhersage von geburtsterminen bei nutztieren

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