ES2897950T3 - Procedimiento para obtener información sobre un animal de granja - Google Patents

Abstract

Procedimiento para obtener información sobre un animal de granja, al que se le coloca un dispositivo (a) en la región de la cabeza del animal, conteniendo dicho dispositivo al menos un sensor de aceleración, mediante el cual se miden repetidamente los datos de aceleración, en donde los datos de aceleración se evalúan mediante un procesamiento de datos automatizado y, como resultado de la evaluación, se sacan conclusiones sobre las actividades y/o los estados del animal, caracterizado porque el sensor de aceleración está dispuesto en una marca auricular y porque los datos de aceleración registrados se evalúan para conocer los procesos de deglución que realiza el animal.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para obtener información sobre un animal de granja

La invención se refiere a un procedimiento para obtener información sobre un animal de granja.

Normalmente, el animal de granja al que se aplica el procedimiento puede ser una vaca lechera; la información obtenida se refiere normalmente a la cantidad de alimento consumido diariamente, información acerca de los componentes del alimento consumido, datos sobre la producción de leche, el momento del celo y el momento óptimo de inseminación, así como información relativa a la actividad de rumia.

Para llevar a cabo el procedimiento, se coloca un sensor de aceleración en la zona de la cabeza de un animal, que mide datos de forma recurrente, y los datos medidos por el sensor de aceleración en el animal se transmiten a una estación de evaluación y son evaluados en la estación de evaluación.

Por medio del documento US 4618861 A ya en 1986 se publicó la propuesta de equipar a un animal con un sensor de movimiento y deducir si el animal -normalmente una vaca- está en celo o no en función de la velocidad de los movimientos diarios observados automáticamente con el sensor. Como sensor de movimiento se propone, por ejemplo, un interruptor dependiente de la aceleración atado a un collar, que emite un impulso de conteo cada vez que se acelera por encima de un determinado valor umbral. Por medio de un análisis estadístico, se puede reconocer una tendencia de si el celo ya está presente o no.

El documento EP 2007192 B1 menciona ideas perfeccionadas con respecto al procedimiento conocido por el documento US 4618861 A. Unos sensores colocados en la cabeza de un animal, normalmente una vaca, miden una serie de parámetros de alineación y movimiento (aceleración en diferentes direcciones, distancia al suelo, etc.) y, analizando estos datos primarios, concluyen si el animal está caminando, parado o tumbado. Los cambios característicos en las frecuencias de estos últimos se usan para identificar las épocas de celo, fertilidad y parto. Opcionalmente, se realizan otras mediciones, por ejemplo sobre la duración de las actividades de alimentación, ampliando así las conclusiones o mejorando la precisión de las mismas.

Por medio del documento DE 36 10 960 A1 se publicó ya en 1987 la idea de equipar a un animal, en la ganadería agrícola, con un sensor que mida repetidamente una variable de estado del animal y envíe el resultado de la medición a un punto de evaluación para poder sacar automáticamente conclusiones sobre el estado de salud del animal y, por ejemplo, ajustar automáticamente la alimentación. Como una posible variable de estado a medir se menciona la aceleración; ésta se integra en el tiempo. El resultado se interpreta como el movimiento medio propio del animal. No se menciona la rumia.

En el documento EP 1301068 B1 (año de prioridad 2000), se propone registrar la duración de la rumia de un animal dentro de un periodo de tiempo más largo y predeterminado mediante un análisis de sonido, y a partir de ello sacar conclusiones acerca de la la alimentación o de un estado del animal. La rumia como tal se reconoce por la diferencia en los sonidos de la regurgitación de un bolo y la masticación de un bolo. Las limitaciones más perturbadoras surgen por el elevado consumo de energía debido a la larga duración de las mediciones requeridas. No se menciona la medición de la aceleración.

En el documento WO2007119070 A1 se propone registrar una pluralidad de distintas pautas de comportamiento de un animal mediante sensores tales como sensores de sonido, sensores de aceleración multieje, sensores de temperatura, etc., para transmitirlos de forma inalámbrica a una unidad de evaluación y, mediante la evaluación, sacar conclusiones sobre una pluralidad de estados del animal. Se propone detectar la masticación a partir de los resultados de los sensores de ruido.

En el documento WO2011069512A1 se propone estimar la ingesta de la cantidad de alimento de un animal en pastoreo midiendo el movimiento de la cabeza por medio de sensores, entre otros los de aceleración. Los procesos de deglución o los acciones de masticación no se discuten en detalle.

En el documento EP 2208146 B1 (prioridad 2007) se propone montar un componente equipado con varios sensores en el canal auditivo externo de un animal, que mide la temperatura en al menos dos puntos y que también puede medir otras variables tales como ruidos o aceleraciones. Entre otras cosas, se propone medir la actividad de rumia a través del sensor; sin embargo, no se dan más explicaciones acerca de cómo se realiza la medición ni a qué actividad de rumia se refiere exactamente.

En el documento DE 601 33 106 T2 (Traducción al alemán del documento EP 1301 068 B1) se propone medir una cantidad que indique la actividad de rumia de un rumiante mediante un sensor de sonido y una lógica de evaluación, y detectar automáticamente la duración de la rumia durante un periodo de tiempo determinado. La información adquirida se usa para generar declaraciones sobre el estado fisiológico del animal y/o sobre los cambios deseables en la alimentación con objeto de optimizar la producción de leche o mantener la salud del animal.

En el documento CH 700494 B1 (prioridad 2010) se propone equipar a una vaca con un cabestro a cuya muserola se le coloca un sensor de presión, que mide de manera continua y cuyos resultados de medición son registrados por un registrador de mediciones. De esta manera, se puede detectar la actividad masticatoria, tal como la rumia en particular, ya que la curva de presión medida fluctúa periódicamente de una manera característica. La desventaja es que el cabestro debe estar muy apretado para que la medición de la presión funcione de forma fiable.

Al menos el 15.3.2014, una publicación con fecha 7.11.2012 titulada "Goldmedaille für Rumiwatch" fue publicada en la dirección WWW http://www.landi.ch/deu/goldmedaille-fuer-quotrumiwatchquot_1250893.shtmi. En ella, la unidad se configura de acuerdo con lo anteriormente expuesto en el documento CH 700 494 81, en combinación con otros sensores y al menos una unidad de evaluación. Por ejemplo, se controla cuántas veces se mastica un bolo antes de volver a tragarlo. Un número reducido de masticaciones por bolo indica trastornos digestivos o errores de alimentación.

En el documento WO 2015041548 A1, publicado después de la fecha de prioridad de la presente solicitud, se propone colocar a un animal varios sensores, incluidos los de aceleración. Del análisis de los datos de aceleración, entre otras cosas mediante el promedio de las frecuencias individuales determinadas en un análisis de Fourier, se infiere una especie de parámetro de bienestar. Asimismo, el peso del animal se infiere con la ayuda de una frecuencia de aceleración. También se propone medir la frecuencia de masticación durante la rumia; sin embargo, para ello se propone usar el análisis de los ruidos.

El documento US 2010160833 A1 describe un procedimiento para analizar el comportamiento de deglución de un ser humano. Se coloca un sensor de aceleración directamente en el cuello de una persona y se miden las vibraciones que se producen allí como resultado de la deglución. El planteamiento de un objetivo general que ha llevado a la invención consiste en proporcionar un procedimiento según la reivindicación 1 para obtener información sobre las vacas con la ayuda de la cual es posible controlar y evaluar automáticamente la ingesta de alimentos, evaluar la producción de leche de una vaca sin medir directamente la cantidad de leche y reconocer el período de celo y el momento óptimo de inseminación. En comparación con los procedimientos que ya existen para estos fines, el nuevo procedimiento debería proporcionar información más fiable y/o ser menos incómodo y pesado para el animal y los cuidadores.

Un objetivo más específico que subyace a la invención es proporcionar un procedimiento para evaluar los datos de un sensor montado en un dispositivo en la región de la cabeza de un rumiante, en donde el sensor mide una variable de estado dependiente del rumiante en el lugar en el que está montado el dispositivo, y los datos del sensor se procesan automáticamente de forma que se puedan discernir del resultado final indicaciones relevantes acerca del estado de salud del animal y/o del efecto del alimento ingerido por el animal. En comparación con los procedimientos conocidos anteriormente, las mejoras deberían consistir en que el dispositivo fijado al animal consuma una media de energía eléctrica significativamente menor a lo largo del tiempo y que no requiera un cabestro o un complejo dispositivo de sujeción similar para ser llevado por el animal.

Para conseguir el objetivo, se propone registrar los datos de aceleración en la zona de la cabeza del animal y evaluar estos datos para detectar los procesos de deglución realizados por el animal.

En primer lugar, se pueden extraer conclusiones muy valiosas contando el número de procesos de deglución, tal como se explica con más detalle a continuación. En segundo lugar, al reconocer los procesos de deglución, es posible identificar los tiempos entre procesos de deglución y analizar solo los datos de aceleración de los tiempos entre procesos de deglución para obtener información sobre la actividad masticatoria del animal. Esto hace que la información obtenida sobre la actividad masticatoria del animal sea muy precisa y fiable y permite sacar conclusiones de gran alcance.

El número de procesos de deglución por un periodo de tiempo fijo, normalmente por día, se correlaciona muy directamente con la cantidad de comida consumida o regurgitada o la cantidad de agua bebida durante ese periodo. Estas cantidades influyen de manera muy directa sobre el estado del animal vigilado o, respectivamente, están sometidas a una influencia muy directa por el estado correspondiente del animal. Esto significa que la información obtenida de las mediciones sobre el estado del animal es comparativamente muy fiable.

La cantidad de alimento consumido por período se correlaciona de manera bastante directa con la producción de leche esperada en las vacas.

La reducción de la ingesta de alimento por período es una clara indicación de celo en animales sanos. Al hacer fácilmente reconocible el período de celo, no solo el comienzo sino también el final, también es fácil determinar el período óptimo para la inseminación. El período óptimo para la inseminación coincide con el período de tolerancia, que comienza un día después del final del celo y es más corto en las vacas, que tienen una ingesta de alimento muy alta por período, por ejemplo cuatro horas, de lo contrario unas doce horas. El procedimiento propuesto de acuerdo con la invención también proporciona información útil sobre la duración de la fase de tolerancia.

En un perfeccionamiento preferente del procedimiento, no solo se cuentan los procesos de deglución, sino también los acciones de masticación, es decir, los mordiscos realizados durante los movimientos de masticación.

La relación entre el número de masticaciones y el número de procesos de deglución proporciona, entre otras cosas, información sobre la relación entre el contenido de fibra bruta y el contenido de proteína en el alimento consumido y sobre la salud del animal. Los mordiscos realizados durante la masticación también pueden determinarse mediante el análisis de los datos de aceleración.

En un perfeccionamiento preferente del procedimiento, también se evalúa si los procesos de deglución detectados y, en su caso, los acciones de masticación tienen lugar durante la rumia o durante la alimentación (es decir, la primera ingesta de alimento). Esta distinción también es reconocible a partir de la evaluación de los datos de aceleración. La relación entre el número de masticaciones y el número de procesos de deglución es más significativa en términos de componentes de la dieta y/o de la salud de los animales si es selectiva para las fases de alimentación y de rumia, respectivamente, en lugar de una media entre ambos tipos de fases. Por ejemplo, se sabe que la relación entre los procesos de masticación y los de deglución, que solo se mide durante la rumia, está muy relacionada con la calidad del alimento, el valor del pH en el rumen y también con el contenido de grasa y de proteína en la leche.

En un perfeccionamiento preferente del procedimiento, también se detectan y se cuentan por separado los procesos de deglución que tienen lugar porque el animal está bebiendo. Estos procesos de deglución también pueden reconocerse a partir de la evaluación de los datos de aceleración. Al poder sacar conclusiones sobre la cantidad de agua consumida, se puede mejorar la conclusión sobre si se consumió un forraje más bien seco y rico en fibra o un forraje más bien jugoso y, por tanto, normalmente también rico en proteínas.

Preferentemente, por medio de un análisis de varianza del curso temporal de los datos de aceleración medidos se distinguen las fases de deglución y de masticación. El procedimiento se puede llevar a cabo perfectamente con los medios de procesamiento automático de datos y proporciona unos resultados buenos y fiables.

Preferentemente, el número de acciones de masticación se mide realizando una transformación de Fourier para el período de tiempo entre dos procesos de deglución sobre el curso temporal de las aceleraciones medidas e interpretando la frecuencia básica así determinada como la frecuencia de las acciones de masticación, que, multiplicada por dicho período de tiempo, da como resultado el número de acciones de masticación que han tenido lugar. El procedimiento se puede llevar a cabo perfectamente con el procesamiento automático de datos usando la llamada FfT (Transformación rápida de Fourier); también proporciona buenos resultados fiables a baja frecuencia de las mediciones de aceleración subyacentes (normalmente 10 Hz).

Preferentemente, el proceso de bebida se identifica mediante un análisis de varianza de los datos de aceleración medidos. Se calcula el curso temporal de la varianza y se evalúan las fluctuaciones del curso de la varianza en un determinado intervalo de frecuencias como indicación de un proceso de bebida, y la frecuencia determinada de las fluctuaciones se interpreta como la frecuencia de los procesos de deglución mientras se bebe. El procedimiento se puede llevar a cabo perfectamente con el procesamiento automático de datos y proporciona unos resultados fiables.

En un perfeccionamiento preferente del procedimiento, no solo se miden automáticamente las aceleraciones en el animal, sino que también se vigila en qué lugar se encuentra el animal. Dependiendo de si el animal se encuentra en un lugar determinado y posiblemente también del tiempo que lleve allí, se registran más o menos datos de aceleración y se intensifica o reduce la evaluación de los datos de aceleración con respecto a la detección de determinadas acciones. Por ejemplo, no es necesario registrar y analizar los datos de aceleración con respecto a la posible bebida si está claro, a partir de la vigilancia local, que el animal está en un lugar donde ciertamente no hay nada que beber. Esto reduce la energía necesaria para las mediciones de aceleración y la transmisión de datos, evita la necesidad de realizar cálculos y mejora la fiabilidad de los resultados realmente obtenidos.

La determinación de la ubicación del animal puede realizarse, por ejemplo, con la ayuda de un sistema conocido de radio localización en el que el animal lleva consigo un nodo de radio. También se puede determinar una localización sencilla y útil, por ejemplo, mediante un transpondedor RFID colocado en el animal y sensores de proximidad para estos transpondedores. Los sensores de proximidad se sitúan en lugares marcados para actividades de interés, por ejemplo, bebederos, comederos, lugares de descanso en los que le gusta rumiar.

En una forma de realización particularmente preferente de la invención, los datos de medición de la aceleración obtenidos se evalúan para obtener el valor numérico de una cantidad cuantificable de este tipo, que dadoel casopuede describir un estado instantáneo del proceso de rumia. (Una "cantidad cuantificable" debe entenderse como una cantidad para cuya descripción completa es absolutamente necesario un dato numérico)

La fase en la que un rumiante mastica el bolo alimenticio se divide en una pluralidad de ciclos individuales sucesivos, con un ciclo individual que comprende una fase de asfixia, una fase de masticación y una fase de deglución. Durante la fase de asfixia, una cantidad de alimento llamada "bolo" se traslada del rumen del animal a su boca. Durante la fase de masticación, el bolo se tritura más fino en la boca mediante movimientos de masticación. Los mordiscos individuales realizados durante los movimientos de masticación se denominan "acciones de masticación". Durante la fase de deglución, el bolo se vuelve a tragar. Desde el exterior, la fase de masticación puede distinguirse de las otras dos fases, por ejemplo, por los grandes movimientos de la cabeza del animal, que son periódicos con la frecuencia de las acciones de masticación, y también por los ruidos característicos. Dado que la cabeza del animal se mueve de forma característica durante la rumia, ésta puede detectarse en principio mediante la medición de la aceleración.

Los sensores necesarios para la medición de la aceleración se fabrican fácilmente con un tamaño tan pequeño que pueden caber fácilmente en una marca auricular (incluyendo también un dispositivo de almacenamiento de energía necesario, tal como normalmente una batería).

Ya que como resultado final de la medición y de la evaluación no se pretende conocer la duración de la rumia, sino lograr un conocimiento cuantificado sobre un estado momentáneo de un proceso de rumia que posiblemente acaba de tener lugar, es suficiente si solo en intervalos temporales relativamente grandes se realizan mediciones relativamente cortas. De este modo, es posible salir adelante con un aporte energético comparativamente muy bajo.

En una forma de realización preferente, la cantidad cuantificable obtenida mediante el análisis de los datos del sensor es el número de acciones de masticación por bolo. En las vacas, se sabe que esta cifra está relacionada con la calidad del alimento, el valor del pH en el rumen y también con el contenido de grasa y proteína en la leche.

En otra forma de realización preferente, la cantidad cuantificable obtenida mediante el análisis de los datos del sensor es la frecuencia de los acciones de masticación durante la fase de masticación en un ciclo de bolo. En las vacas, se sabe que esta frecuencia se correlaciona con la calidad del alimento, el valor del pH en el rumen y también con el contenido de grasa y proteína en la leche, de forma similar al número de acciones de masticación por bolo.

El procedimiento según la invención se explica con más detalle a continuación mediante los dibujos y la discusión detallada usando el ejemplo de la "rumia":

Fig. 1: muestra un diagrama de flujo de la secuencia del proceso central, que se repite cíclicamente, de un ventajoso procedimiento según la invención, a modo de ejemplo.

Fig. 2: muestra un curso de la cantidad de aceleración a lo largo del tiempo medido por la medición de la aceleración en un animal que está rumiando.

La fase en la que un rumiante mastica el bolo alimenticio se divide en una pluralidad de ciclos individuales sucesivos, con un ciclo individual que comprende una fase de asfixia, una fase de masticación y una fase de deglución. Durante la fase de asfixia, una cantidad de alimento llamada "bolo" se traslada del rumen del animal a su boca. Durante la fase de masticación, el bolo se tritura más fino en la boca mediante movimientos de masticación. Las acciones al masticar individuales realizadas durante los movimientos de masticación se denominan "acciones de masticación". Durante la fase de deglución, el bolo se vuelve a tragar. Desde el exterior, la fase de masticación puede distinguirse de las otras dos fases, por ejemplo, por los mayores movimientos de la cabeza del animal, que son periódicos con la frecuencia de los sonidos de masticación, y también por los ruidos característicos. Para el procedimiento según la invención, los movimientos de la cabeza se miden con la ayuda de sensores de aceleración. Los sensores necesarios para la medición de la aceleración se fabrican fácilmente con un tamaño tan reducido que pueden caber sin problemas en una marca auricular (incluyendo también un dispositivo de almacenamiento de energía necesario, tal como normalmente una batería).

Los sensores de aceleración requeridos están, por supuesto, también disponibles, si es necesario, para otras mediciones que no sean para el propósito según la invención aquí. Algunos ejemplos son los análisis de la marcha y la determinación de otras actividades o posiciones del animal, tales como comer, caminar o tumbarse.

Los números de posición 1 a 11 según la Fig. 1 significan procesos, que están simbolizados adicionalmente en la Fig. 1 por cajas etiquetadas u otros símbolos y que tienen lugar uno tras otro esencialmente en el orden cronológico indicado por las flechas.

El rectángulo superior a, representado en líneas punteadas según la Fig. 1, engloba los símbolos 1,2 para los procesos que tienen lugar en cualquier caso en el dispositivo que lleva el animal. El rectángulo a simboliza así un dispositivo que lleva el animal rumiante, una marca auricular. En cualquier caso, este dispositivo contiene varios sensores de aceleración de medición unidimensional o al menos un sensor de aceleración de medición multidimensional. El rectángulo inferior “b” mostrado en líneas punteadas según la Fig. 13ngloba símbolos para los procesos 4 a 11, que idealmente tienen lugar en una estación de evaluación separada del animal, normalmente estacionaria, que tiene una conexión 3, 10 con el dispositivo que está en el animal, a través de la cual es posible la transmisión bidireccional de datos. Normalmente, esta conexión es una conexión de radio inalámbrica. El rectángulo “b” simboliza, por lo tanto, una estación de evaluación.

En el paso 1 se registran los datos de aceleración "3D-ACC" en tres direcciones de coordenadas normales entre sí. Se pueden obtener buenos resultados si la frecuencia de medición es de 10 Hz, es decir, si la aceleración respectiva se mide diez veces por segundo en cada una de las tres direcciones de coordenadas.

En el paso 2 "STO" significa almacenar temporalmente, en una memoria de datos situada en el dispositivo que lleva el animal, los datos medidos en el paso 1. Por ejemplo, los datos de aceleración se miden durante un período de dos minutos y todos ellos se escriben en la memoria de datos.

En el paso 3, se establece un enlace de radio entre el dispositivo “a” que lleva el animal y la estación de evaluación b, normalmente estacionaria, y los datos de aceleración almacenados en el dispositivo “a” se transmiten a la estación de evaluación “b” a través de este enlace.

En el paso 4 "SW / K", los datos de aceleración medidos, que representan un curso temporal de aceleraciones del dispositivo “a”, se evalúan para identificar qué datos pueden asignarse a qué fases de masticación ("K" en la Fig. 2) y qué datos pueden asignarse a fases de deglución-asfixia ("SW" en la Fig. 2). Durante la masticación, un bolo alimenticio, que se encuentra en la boca del animal rumiante, es finamente triturado por los movimientos de masticación. Durante la fase de asfixia y de tragar, primero se traga el alimento finamente masticado y luego se regurgita un nuevo bolo, que inicialmente consiste en alimento no finamente molido, desde el rumen a la boca. En general, la fase de deglución-asfixia está asociada a aceleraciones y cambios de aceleración mucho menores que la fase de masticación. La distinción entre las fases de masticación y las fases de deglución-asfixia se consigue muy bien mediante una forma adaptada de análisis de la varianza de los resultados de las mediciones. Para ello, se calcula preferentemente una cantidad total de una aceleración total por adición geométrica a partir de los tres valores de aceleración registrados en cada tiempo de medición. (Un ejemplo del curso resultante de la aceleración absoluta en el tiempo se muestra en la Fig. 2. La Fig. 2 también muestra dos fases de deglución-asfixia ("SW") y una fase de masticación ("K") entre ellas) De la cantidad total de las series de datos obtenidas de este modo, se toman dos subconjuntos en cada caso para los que las mediciones de aceleración asociadas se encuentran en dos ventanas de tiempo adyacentes del periodo de medición. Se calcula la varianza de cada uno de los dos subconjuntos. (La varianza es la suma de los cuadrados de las distancias de los valores individuales al valor medio sobre todos los valores individuales, dividida por el número de valores individuales). Los dos valores de varianza obtenidos, cada uno de los cuales se aplica a una de las dos ventanas temporales, se comparan entre sí. Una clara diferencia en los valores de la varianza es una indicación de que en la zona de la frontera entre las dos ventanas temporales hay una transición entre una fase de masticación y una fase de deglución-asfixia. Estos cálculos de varianza se repiten para pares de ventanas temporales desplazadas, pero las dos ventanas de un par son adyacentes entre sí. En una primera etapa del cálculo, se pueden desplazar los pares de ventanas temporales de la determinación de la varianza a la determinación de la varianza por pasos bastante grandes, de modo que se recorra rápidamente todo el intervalo temporal. Para los intervalos de tiempo en los que se encuentran indicios de transiciones de fase entre la fase de masticación y la fase de deglución-asfixia, se repiten los cálculos de varianza, en los que los pares de ventanas temporales se desplazan con un salto temporal menor de un cálculo a otro, de tal modo que se pueda delimitar con mayor precisión el momento de la transición entre dos fases.

Dado que las aceleraciones se miden independientemente de lo que las haya provocado, el resultado de las mediciones de aceleración también se ve influenciado por eventos que no tienen nada que ver con la rumia, como por ejemplo que una vaca se sobresalte por un evento violento o que sacuda una oreja para ahuyentar una mosca. Para evitar que estos eventos afecten al resultado de la evaluación de las mediciones, solo se aceptan como fases de masticación para la evaluación posterior de la rumia aquellas que se encuentran entre dos fases interpretadas como fases de deglución y de asfixia, que no son más cortas que una determinada duración mínima (por ejemplo, 26 segundos) y tampoco más largas que una determinada duración máxima (por ejemplo, 70 segundos).

En los pasos 5 a 8, para la medición de la rumia solo se usan los datos de aceleración que se obtuvieron en el paso 4 como pertenecientes precisamente a una fase de masticación. Además de reconocer el principio y el final, esto también incluía reconocer que no había ninguna interrupción entre el principio y el final y que el principio y el final estaban separados por un período de tiempo que es realista para las fases de masticación durante la rumia del bolo alimenticio.

Paso 5 "1 en N": Se midieron tres valores de aceleración en cada uno de los tiempos de medición individuales del paso 1, y los valores individuales representan en cada caso la aceleración en una dirección de coordenadas. El valor triple de una medición de un único punto en el tiempo significa, por lo tanto, un vector en el espacio cuya dirección depende de las relaciones de magnitud de cada una de las tres mediciones de aceleración entre sí, y cuya magnitud resulta de la suma geométrica de los componentes individuales. De un tiempo de medición a otro tiempo de medición, el vector respectivo, que se define por los tres componentes de aceleración medidos, generalmente cambia de dirección y de magnitud. En el paso 5, se calcula el tamaño del componente de los vectores de aceleración individuales medidos que se encuentran en la dirección respectiva para un gran número de direcciones que se supone que son "tipo erizo" en el espacio, por ejemplo cien direcciones. Para ello, se puede calcular el producto escalar del vector unitario (vector de longitud 1) en la dirección respectiva con el vector de aceleración correspondiente en cada caso.

Para todas las mediciones de aceleración de una fase de masticación, esto significa geométricamente que a partir de la única curva que discurre en el espacio tridimensional, que se forma conectando los picos de los vectores de aceleración de forma ordenada en el tiempo, se deriva una multitud de trayectorias de recorrido, por lo que cada trayectoria individual de camino tiene lugar solo exactamente en una línea recta direccional en el espacio y solo exactamente una trayectoria de recorrido tiene lugar en cada línea recta direccional. (Una "línea direccional" en el espacio en este sentido es una línea recta que pasa por el origen del sistema de coordenadas asumido).

En el paso 6 "FFT", se realiza una transformación de Fourier para cada una de las muchas trayectorias calculadas en el paso 5, cada una de las cuales tiene lugar a lo largo de un solo vector de dirección en el espacio. Es decir, el curso de una cantidad escalar (cantidad de aceleración) a lo largo del tiempo ya no se representa como una secuencia de pares de valores tiempo/cantidad de aceleración, sino como una suma de oscilaciones sinusoidales, que se determinan en detalle por la frecuencia, la amplitud y la fase, donde en este caso la amplitud simboliza una aceleración. Para el procesamiento de datos digitales, la llamada FFT (Transformación Rápida de Fourier) es bien conocida y ha adquirido carta de naturaleza entre los expertos como un algoritmo para la transformación de Fourier, por lo que no se discutirá aquí en detalle. El resultado del paso 6 es, por lo tanto, una representación de Fourier separada para cada una de las curvas de aceleración a lo largo del tiempo, cada una de las cuales está geométricamente alineada a lo largo de uno de los vectores de dirección.

En el paso 7 "N sobre 1", a partir de las representaciones individuales de Fourier (cada una de las cuales representa una dirección en el espacio), se filtra la representación que muestra más claramente una distribución de frecuencias a partir de la cual se puede leer el ritmo de masticación del animal que acaba de masticar el bolo alimenticio. Este es el caso si, en el intervalo de frecuencias en el que la frecuencia de masticación es conocida por la experiencia, o bien una sola oscilación domina claramente en amplitud sobre todas las demás oscilaciones en este intervalo de frecuencias, o si solo muy pocas oscilaciones en este intervalo de frecuencias, que se encuentran localmente juntas con respecto a su frecuencia, dominan claramente en amplitud sobre todas las demás oscilaciones en este intervalo de frecuencias. En el primer caso, la frecuencia de la oscilación individual es la frecuencia de masticación buscada. En el segundo caso, la frecuencia de masticación puede determinarse trazando una parábola en la representación de Fourier a través de los puntos por los que se definen las tres oscilaciones más dominantes (la abscisa corresponde a la frecuencia, la ordenada a la amplitud), cuyo eje de simetría es paralelo a la ordenada. El valor de abscisa de la ubicación del vértice de la parábola es la frecuencia de masticación buscada.

En los bóvidos, la frecuencia de masticación durante la rumia oscila entre unas 40 y unas 85 acciones de masticación por minuto (0,67 a 1,42 Hz), normalmente en el intervalo de 60 a 70 acciones de masticación por minuto (1 a 1,17 Hz).

En el paso 8 "Suma de recuentos", los contadores pueden ser reajustados y se pueden emitir los resultados obtenidos. La salida de un resultado relativo al valor instantáneo de una variable que describe la rumia puede ser la frecuencia de masticación o, mejor aún, el número de acciones de masticación por bolo. Para obtener el número de acciones de masticación por bolo, hay que multiplicar la frecuencia de masticación por la duración de la fase de masticación determinada en el paso 4.

Un contador cuenta los acciones de masticación que tienen lugar durante la rumia. Al valor ya existente en este contador, añada el número de acciones de masticación detectadas en el último ciclo de procesamiento. Este número es el resultado de la frecuencia de masticación calculada multiplicada por la duración de la fase de masticación en cuestión, que está limitada por dos fases de deglución-asfixia, cuyo reconocimiento tuvo lugar en el punto 4.

Un segundo contador cuenta los procesos de deglución que tienen lugar durante la rumia. El valor 1 se añade al valor ya existente en este contador para cada fase de asfixia-deglución.

En el paso 9 "Control directo", una primera unidad de control subordinada determina cuándo debe iniciarse de nuevo un intento de medición por parte del dispositivo “a” que lleva el animal y, posiblemente, también durante cuánto tiempo deben realizarse las mediciones, si es necesario. Las reglas según las cuales se hace esto en el paso 9 están determinadas por un proceso lógico superior 11 "Control superior" según el ejemplo esbozado.

Para controlar el estado de un animal determinando el número de mordiscos por bolo durante la rumia, no es necesario medir continuamente. Por ejemplo, puede ser suficiente determinar con éxito tres o cuatro veces al día el número de acciones de masticación por bolo durante la rumia.

Si el objetivo es conocer el valor instantáneo de una variable que describa la rumia, lo ideal es almacenar una lógica que inicie procesos de medición con mayor frecuencia durante el día (por ejemplo, cada media hora) hasta que el número de procesos de medición con éxito en los que se detectó y analizó la rumia haya alcanzado el nivel requerido para un día. Por supuesto, esta lógica también puede verse influida por otros acontecimientos, tales como la edad del animal, los indicios de celo o la proximidad de un proceso de parto o la sospecha de enfermedades. Lo ideal es que también exista la posibilidad de editar esta lógica mediante un dispositivo de entrada. El procedimiento descrito es muy eficiente en cuanto al consumo de energía en el dispositivo “a” colocado en el animal porque las mediciones no tienen que realizarse permanentemente, sino solo unas pocas veces al día, de modo que el tiempo de funcionamiento del dispositivo “a” por día puede estar en el intervalo del 1 % de la duración diaria, por ejemplo. Esto hace posible que la batería del dispositivo “a” dure mucho tiempo.

En el paso 10, se establece un enlace de radio entre el dispositivo “b” (estacionario) y el dispositivo “a” situado en el animal, y se informa al dispositivo “a” de las especificaciones relativas al dispositivo “a”. Si de todos modos la medición no es continua, esto se refiere al menos al tiempo del siguiente ciclo de medición.

La evaluación descrita de los datos de medición según los pasos 4 a 8 parece ser compleja. Sin embargo, es fácil de llevar a cabo, ya que se puede hacer en un dispositivo fijo, por ejemplo un PC, y ya que se puede disponer fácilmente de suficiente capacidad de cálculo, energía y tiempo en él. Gracias a la evaluación altamente desarrollada, el riesgo de que se produzcan mediciones erróneas es muy bajo y la precisión de las mediciones que se consigue es muy buena, aunque uno puede conformarse con unos pocos ciclos de medición relativamente cortos en el animal a una frecuencia de medición bastante baja (normalmente 10 Hz).

El procedimiento descrito para encontrar el valor instantáneo de una cantidad cuantificable que describe la rumia se puede modificar y/o ampliar en algunos aspectos dentro del espíritu de la invención. Cabe mencionar lo siguiente: Por ejemplo, al evaluar los datos, se podría prescindir de los desvíos mediante la proyección de los vectores de aceleración en muchos vectores de dirección individuales (paso 5), las transformadas de Fourier de las aceleraciones por vector de dirección individual y la búsqueda de la transformada de Fourier más significativa, y en su lugar medir las aceleraciones con una mayor frecuencia de medición en el dispositivo “a” (unas 100 mediciones por segundo en lugar de 10 mediciones) y mediante la comparación de la magnitud de los resultados de las mediciones sucesivas averiguar los tiempos de los valores extremos y a partir de sus distancias concluir la frecuencia de las oscilaciones y en última instancia la frecuencia de masticación o la duración de las acciones de masticación individuales. Sin embargo, debido a la mayor frecuencia de medición, se consumiría más energía en el dispositivo “a” y, debido a la menor fiabilidad de los resultados de medición obtenidos, habría que realizar mediciones con mucha más frecuencia e intentar conseguir una precisión de medición y una fiabilidad de corrección suficientes mediante el promedio y otros filtros lógicos. Para lograr la misma precisión y fiabilidad, habría que aumentar drásticamente el consumo de energía por día en el dispositivo “a” en el animal; presumiblemente, también habría que hacer más complejo el hardware del dispositivo “a” para que se puedan realizar más mediciones de aceleración por tiempo y que se puedan almacenar temporalmente más resultados de medición. Sin embargo, probablemente sería posible arreglárselas con un gasto energético menor que si simplemente se midiera la duración de la rumia por día en general.

Por ejemplo, antes de un ciclo de medición que haya que realizar para registrar las aceleraciones durante la rumia de al menos un bolo, se puede realizar un ciclo de medición mucho más corto en el dispositivo “a” para determinar si hay suficientes aceleraciones para que se produzca la rumia. La evaluación a este respecto, que puede consistir, por ejemplo, en sumar los valores medidos de las aceleraciones durante un corto período de tiempo y comparar el resultado con un valor umbral, también puede realizarse ya en el dispositivo “a” situado en el animal. Si se determina que no hay rumia en ese momento, la próxima medición relativa a la rumia puede posponerse por un período de tiempo fijo, por ejemplo, media hora.

La transmisión de datos entre el dispositivo “a” situado en el animal y la estación de evaluación “b” no tiene que ser necesariamente inalámbrica mediante radio. Por ejemplo, también se puede hacer por conducción eléctrica implicando al cuerpo del animal como conductor eléctrico en cuanto el animal toca un electrodo que está en contacto con la estación de evaluación o al menos se acerca tanto a ella que sea posible la transmisión capacitiva de la señal.

También es posible realizar transformadas de Fourier sobre los datos brutos de las mediciones de aceleración o sobre menos datos de las mediciones de aceleración procesados de acuerdo con la Fig. 1. La frecuencia de las acciones de masticación también puede leerse en cierta medida a partir de estos resultados, pero el resultado es menos preciso y menos inequívoco que en el procedimiento descrito en la Fig. 1.

Para la variable cuantificable obtenida mediante la evaluación de los datos del sensor, que puede decir algo sobre un estado momentáneo del proceso de rumia, también son posibles las siguientes variables dentro de la idea de la invención, por ejemplo, además de las variables "número de acciones de masticación por bolo" y "frecuencia de masticación" ya descritas: Duración de la fase de masticación, duración de la fase de asfixia, duración de la fase de deglución, relación de las longitudes de dichas fases entre sí, magnitudes promediadas de las aceleraciones durante las fases individuales, relación de las magnitudes de las aceleraciones durante las diferentes fases.

El procedimiento descrito en detalle para medir la rumia es ampliamente aplicable de manera análoga para medir la ingesta de alimento, es decir, la alimentación. La ingesta de alimento también tiene lugar en secuencias repetitivas de varios acciones de masticación y un proceso de deglución cada uno. Las diferencias con la rumia se refieren a la frecuencia de los acciones de masticación (ésta es mayor que en la rumia), así como a la duración entre dos procesos de deglución (ésta es más corta que en la rumia), así como al hecho de que un proceso de deglución durante la ingesta de alimento lleva menos tiempo que un proceso de deglución-asfixia en la rumia.

En la ingesta de alimentos, un menor número de acciones de masticación entre dos procesos de deglución es una indicación de un alimento más proteico; un mayor número de acciones de masticación entre dos procesos de deglución, en cambio, es una indicación de un alimento con mayor contenido de fibra larga. En lugar de contar los acciones de masticación durante la ingesta de alimento, también se puede medir la duración entre Los sucesivos procesos de deglución. Las conclusiones de esta duración sobre la alimentación y el estado del animal tienden a ser comparables a las conclusiones sobre la proporción de acciones de masticación y procesos de deglución, porque una mayor duración entre dos procesos de deglución se asocia a un mayor número de acciones de masticación entre dos procesos de deglución. Sin embargo, como base para la comparación entre diferentes animales, el número de acciones de masticación por proceso de deglución parece ser más significativo que la duración entre dos procesos de deglución, según observaciones anteriores. Aparentemente, la frecuencia de masticación varía más de un animal a otro que la cantidad de alimento que se mueve durante un proceso de deglución.

Se puede reconocer bastante bien el proceso de bebida a partir de los datos de aceleración medidos mediante un análisis de la varianza en forma de comparación de la varianza dentro de dos ventanas de tiempo adyacentes, tal como se ha descrito anteriormente usando el ejemplo de la rumia. Con valores de aceleración relativamente bajos, hay una secuencia que se repite lentamente de una fase de succión más larga con casi ninguna aceleración y una fase de deglución más corta con mayor aceleración. El período de un ciclo consistente en succionar y tragar suele ser de 5 a 10 segundos en las vacas.

El proceso lógico superior 11 "Control superior" es un proceso de control superior. Por ejemplo, se pueden tener en cuenta otras variables de influencia además de los valores de tiempo y aceleración. Normalmente, los resultados de una localización se tienen en cuenta y se procesan de forma lógica, así como las especificaciones que se definen editables en una interfaz de usuario. El proceso 11 puede usarse para controlar otros pasos del proceso en paralelo o como alternativa a los pasos del proceso 4 a 8, mediante los cuales los datos de aceleración medidos pueden examinarse y evaluarse para determinar si se produce la ingesta de alimento o la bebida y, en caso afirmativo, cómo.

Asimismo, el proceso de nivel superior 11 puede detectar -normalmente sobre la base de los datos de aceleración- si efectivamente están presentes la rumia, la ingesta de alimento o la bebida. Si no se dispone de nada de esto durante mucho tiempo, se pueden limitar el registro y el análisis detallado de los datos de medición de la aceleración, es decir, solo se realiza "a modo de prueba" en intervalos más largos. De este modo, se puede ahorrar energía en la unidad “a”, especialmente durante las fases de sueño. El dispositivo “a” lo lleva el animal de forma móvil y, por lo tanto, depende de una batería o de un acumulador.

En el proceso 11, también se almacenan los resultados del recuento del paso 8 y, si es necesario, se procesan de nuevo para obtener más resultados, alarmas si es necesario, etc. Asimismo, si es necesario, los resultados relativos a la ingesta de alimentos o a la bebida se almacenan y se procesan posteriormente.

Mediante el procesamiento posterior se generan por ejemplo las siguientes informaciones, que también se pueden emitir:

Número de acciones de masticación por día

Número de procesos de deglución durante la ingesta de alimentos por día

Relación de número de acciones de masticación por proceso de deglución durante la rumia

Relación numérica de acciones de masticación por proceso de deglución durante la ingesta de alimentos Número de procesos de deglución al beber

Desviaciones del valor medio de los números individuales o de las proporciones numéricas en comparación con un valor estándar (o con el valor medio del rebaño respectivo) Desviaciones del valor medio de los números individuales o de las proporciones de números en comparación con el valor medio del mismo animal en períodos anteriores (seleccionables).

Los resultados sobre lo que indican las desviaciones anteriores y en qué medida son, por ejemplo, celo sí/no, período de inseminación óptimo previsto, demasiada o poca proteína,.....

Otra información sobre el estado: estado normal saludable, rendimiento lácteo presumible,...

Hasta ahora, el procedimiento según la invención se ha explicado y descrito principalmente sobre la base de la aplicación para vacas lecheras.

También es adaptable para su uso en otros animales dentro del ámbito de la práctica profesional. Básicamente, para esta adaptación hay que identificar las cantidades de aceleración, las desviaciones y las frecuencias de repetición características de los procesos y ajustar en consecuencia los procedimientos de evaluación.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para obtener información sobre un animal de granja, al que se le coloca un dispositivo (a) en la región de la cabeza del animal, conteniendo dicho dispositivo al menos un sensor de aceleración, mediante el cual se miden repetidamente los datos de aceleración, en donde los datos de aceleración se evalúan mediante un procesamiento de datos automatizado y, como resultado de la evaluación, se sacan conclusiones sobre las actividades y/o los estados del animal,

caracterizado porque

el sensor de aceleración está dispuesto en una marca auricular y porque los datos de aceleración registrados se evalúan para conocer los procesos de deglución que realiza el animal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los datos de aceleración se evalúan de manera que se distinguen los períodos de tiempo en los que el animal traga de los períodos de tiempo en los que el animal mastica y que, para ello, se calculan y comparan las varianzas de los datos de aceleración medidos dentro de ventanas de tiempo adyacentes.

3. Procedimiento según law reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se cuentan los procesos de deglución.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los datos de aceleración registrados se evalúan adicionalmente para detectar y contar los acciones de masticación realizados por el animal.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque se generan valores de recuento que se refieren cada uno de ellos a un período de tiempo predeterminado, en particular a períodos de tiempo que tienen una duración de 24 horas cada uno.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque el número de acciones de masticación que se producen en un período de tiempo se calcula realizando una transformación de Fourier para este período de tiempo sobre el curso temporal de las aceleraciones medidas, interpretando la frecuencia fundamental así determinada como la frecuencia de las acciones de masticación y multiplicándola por la longitud del período de tiempo.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la aceleración se mide en cada caso en tres direcciones de coordenadas, y porque la magnitud de ese componente direccional del respectivo vector de aceleración se calcula para una pluralidad de direcciones mutuamente diferentes asumidas en el espacio y para los vectores de aceleración medidos en los tiempos de medición individuales, que sea paralela a la dirección respectiva asumida en el espacio, de modo que para cada una de las direcciones asumidas en el espacio se forme en cada caso una serie de datos sobre la secuencia temporal de los componentes de aceleración alineados en la dirección respectiva, y porque la transformación de Fourier se realiza sobre una o varias de estas series de datos.

8. Procedimiento según la reivindicación 5 y la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizado porque el período en el que se cuentan los acciones de masticación se extiende desde el final de una fase de deglución hasta el comienzo de la siguiente fase de deglución.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los procesos de deglución que forman parte de un proceso de bebida se cuentan por separado.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el proceso de bebida se identifica mediante el análisis de la varianza de los datos de aceleración medidos, en donde las fluctuaciones de la curva de varianza dentro de un intervalo de frecuencia predeterminado se evalúan como indicación de un proceso de bebida.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se aplica a un rumiante y porque los datos de aceleración se evalúan también para detectar si los procesos de deglución y, en su caso, los acciones de masticación tienen lugar durante la ingesta de alimento o durante la rumia, y porque los procesos de deglución durante la ingesta de alimento se cuentan por separado de los procesos de deglución dentro del marco de la rumia.

12. Procedimiento según la reivindicación 3 y una de las reivindicaciones adicionales 1 a 11, caracterizado por que en un proceso automatizado de procesamiento de datos se generan una o más de las siguientes afirmaciones relativas al animal sobre la base de los valores de recuento medidos y los datos adicionales almacenados:

- Número de procesos de deglución por día

- Número de procesos de deglución durante la ingesta de alimentos por día

- Relación numérica de acciones de masticación por proceso de deglución durante la rumia

- Relación numérica de acciones de masticación por proceso de deglución durante la ingesta de alimentos - Número de procesos de deglución al beber

- Desviaciones del valor medio de los números individuales o de las proporciones de números mencionados anteriormente en comparación con un valor estándar y/o un valor medio del rebaño

- Desviaciones del valor medio de las cifras o de las relaciones numéricas mencionadas anteriormente en comparación con el valor medio del mismo animal en períodos anteriores.

- Informaciones sobre el estado del animal para el que las cifras y/o las relaciones numéricas y/o las desviaciones antes mencionadas son una indicación, en particular información sobre el período de celo, información sobre el período de inseminación óptimo previsto, información sobre la relación entre el contenido de fibras largas y el contenido de proteínas en el alimento, información sobre la producción de leche prevista, información sobre el estado de salud.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el animal de granja es un rumiante, y porque los datos de aceleración registrados se evalúan para determinar la medida de una magnitud cuantificable que describe un estado instantáneo de un proceso de rumia.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque los datos cuantificados obtenidos por la evaluación se refieren a la frecuencia de los acciones de masticación durante la rumia.

15. Procedimiento según las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque mediante la evaluación de los datos de aceleración se concluye si los datos de aceleración individuales deben asignarse a una fase de masticación (K) o a una fase de deglución/asfixia (SW) de un proceso de rumia y porque las evaluaciones posteriores se realizan solo con aquellos datos de medición que se han asignado a una fase de masticación (K).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la varianza de los datos de medición o una magnitud correlativa a la varianza de los datos de medición se calculan sobre dos ventanas de tiempo que son contiguas entre sí y que se refieren cada una de ellas a una duración parcial de la duración de la medición de los datos de aceleración, y porque una gran diferencia entre los dos valores de la magnitud calculada se interpreta como un cambio entre una fase de masticación (K) y una fase de deglución/ahogo (SW) durante la rumia.

17. Procedimiento según las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado porque la evaluación se usa para distinguir la asignación de los datos de medición a una fase de masticación (K) o a una fase de deglución-asfixia (SW) sobre la base de la serie de aquellos valores de aceleración que se suceden en el tiempo, cada uno de los cuales significa la cantidad de la aceleración total en un tiempo de medición y puede calcularse para el tiempo de medición respectivo mediante la suma geométrica de los valores de aceleración individuales medidos en el tiempo de medición respectivo en las direcciones de coordenadas individuales.

18. Procedimiento según la reivindicación 7 y una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque se realiza una transformación de Fourier para cada una de una pluralidad de series de datos que se asignan cada uno a una dirección diferente en el espacio, y porque, de la pluralidad de resultados obtenidos, se filtra aquel en el que, en ese intervalo de frecuencias en el que en principio puede estar la frecuencia de las acciones de masticación, una única oscilación domina con mayor fuerza en términos de amplitud sobre todas las demás oscilaciones en este intervalo de frecuencias, y porque la frecuencia de esta oscilación dominante se interpreta como la frecuencia de las acciones de masticación.

19. Procedimiento según la reivindicación 7 y una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque se realiza una transformación de Fourier para cada una de una pluralidad de series de datos, cada uno de las cuales se asigna a una dirección diferente en el espacio, y porque de la pluralidad de resultados obtenidos, se filtra aquel en el que, en cada intervalo de frecuencias, puede situarse en principio la frecuencia de las acciones de masticación, tres oscilaciones cercanas entre sí en términos de frecuencia, que dominan con mayor fuerza en términos de amplitud sobre todas las demás oscilaciones en este intervalo de frecuencias, y porque la frecuencia de las acciones de masticación se interpreta como aquella frecuencia en la que, en la representación de Fourier, el vértice de dicha parábola se encuentra con el eje de simetría paralelo a la ordenada, que pasa por los puntos que caracterizan a dichas tres oscilaciones en términos de frecuencia y amplitud.

20. Procedimiento según la reivindicación 15 y las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado porque el número de acciones de masticación por porción de alimento regurgitado desde el rumen a la boca, masticado y luego tragado de nuevo, se calcula multiplicando la frecuencia de los acciones de masticación por la duración de la fase de masticación.