JP2008509697A - 搾乳カップライナ - Google Patents

Abstract

【課題】電子吸引圧脈動装置およびティートカップライナ等を提供する。
【解決手段】 搾乳吸引システムと集乳容器に連通する基部と動物の乳首に接続する先端部を有する、ティートカップの内部に設ける細長いティートカップライナであって、このティートカップライナは１以上の環部材によって囲繞された複数の区画室と、複数の吸引弁を有する複数の区画室とからなり、前記吸引弁の夫々が１以上の環部材に繋がっており、斯かる区画室は可逆的に膨縮する前記高分子弾性体のゴム状スリーブよりなり、環部材の膨張および反転吸引によって区画室が乳房からのミルクで充満された状態で環部材を収縮させて吸引脈動を終結し、引き続いて新たな搾乳サイクルが始まって乳房が空になるまで繰り返えす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動搾乳システムに関するもので、特に、ティートカップライナ、及び、前記ライナで家畜からの搾乳を自動で行うアセンブリ、及び、それによる搾乳方法に関するものである。

中規模から大規模農場において搾乳機械は普遍的に普及しており、吸引圧によって乳首からミルクを吸引する装置であり、吸引ポンプと、集乳容器として機能する吸引タンクと、ホースを介してマニフォルドと吸引容器に接続された２つあるいは４つの複数ティートカップと、ティートカップに吸引圧と空気圧を交互に供給する脈動装置からなる。

ティートカップユニットは、硬質外側ケースの中にティートカップライナと呼ばれているエラストマー材料（例えば、ゴム）の細長い内管を収納してなる。乳首に接するライナの内側は搾乳時には約０．５バールの一定の圧力を受ける。ライナとティートカップとの間の脈動室内に脈動装置によって与えられる圧力は、吸引期における０．５バールとマッサージ期における大気圧との間を規則的に変動し、吸引期で乳頭腔からミルクが吸い出される。

マッサージ期にはティートカップライナが圧迫され、ミルク吸引を休止して、乳首マッサージ期に新たなミルクが乳房腔から乳頭腔へと流れ落ちる。このマッサージ動作を行うには、吸引期等に続くマッサージ期に、乳牛に苦痛を与えて授乳効率の低下を伴わせる乳首での鬱血や体液の鬱積が起こらないように乳首を弛緩させることが必要である。吸引期とマッサージ期との間の脈動は１分当たり４０〜６０である。

搾乳にティートカップライナを用いると装着操作が一回で済む利点があるが、真空源からの吸引力を両方のライナの内側に脈動的に供給し、シェルとライナの間の空間に送り込む搾乳方法は当技術分野において周知である。シェル内のライナの内側と外側の差動吸引圧によって、ライナ同士を接合させるより弾性が生まれ、効果的に押し潰す状態と開く状態を交互に作り出す。ライナが開いた時に、乳首が強い吸引作用を受けてミルクを絞り出す。ライナが閉じると、吸引力が放出され、ライナが乳首端の回りを塞ぎ、乳首端を内側に押圧する。

しかし、この種のティートカップライナの使用にはいくつかの問題がある。先ず、獣類の乳首を伸張させて乳管を拡張させるのにライナを相当重くする必要がある。乳首が延びると乳首組織、乳管、乳首端などの括約筋弁に圧力がかかる。これまで、乳首の伸張によって、獣類の乳房基部の乳首分泌組織に炎症を発症させることがあり、最終的には乳腺炎の原因になると考えられる。また、吸引を突然止めると吸引ミルクが乳首に逆流し、乳腺炎を促進させる原因になるとも考えられている。こうした問題は、動物が被る不快感や痛みはともあれ、動物の実効可使寿命を短くすることになる。

Ｂｒｉｇｇｓに付与された米国特許第６４２７６２４号には搾乳機のティートカップライナが開示されている（特許文献１参照）。Ｖａｎｄｅｒ Ｌｅｌｙに付与された米国特許第５７６２０２０号では、自動搾乳機による搾乳中にティートカップが乳首から外れる不具合が提起されている（特許文献２参照）。基本的に、乳腺炎は、稀に乳牛を死に至らしめるという経済的にも影響する病弊であるが、乳房の状態を悪化させて乳量の低下を招くと共に、獣治療費が嵩むことになり、高泌乳獣ほどこうした疾病に罹りやすい。

然して、ミルクタンクに送出するミルクを乳牛の乳房に決して逆流させないように改善された吸引圧脈動式搾乳装置の出現が熱望されている。

米国特許第６４２７６２４号 米国特許第５７６２０２０号

そこで、本発明は、従来の問題点を考慮してなされたもので、電子吸引圧脈動装置およびティートカップライナ等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電子吸引圧脈動装置は、ティートカップの内側に細長いティートカップライナを備え、前記ティートカップライナは搾乳吸引システムと集乳容器に連通する基部と、動物の乳首に接する先端部を有している雌牛や山羊などの家畜の搾乳のための電子吸引圧脈動装置であって、前記ティートカップライナは、(a)１以上の環部材によって囲まれた複数の区画室を有し、前記環部材はゴム等の高分子弾性体のスリーブ構造をなして吸乳時にライナが押しつぶれないようにすると共に、膨縮環部材は前記環部材の一つずつあるいは複数ずつ順々に収縮乃至拡張し、(b)複数の吸引弁を設けた吸引ダクトを有し、前記吸引ダクトの吸入口を有効な真空源に連通させ、且つ、各弁を１以上の環部材に接続し、脈動装置が司る所定の脈動制御に従って前記高分子弾性体のゴム状スリーブの可逆的膨縮を行うようにしてなり、真空圧あるいは空気圧を、真空源あるいは空圧源から吸引ダクトおよび吸引弁を経て先端から基部への方向に区画室に供給し、環部材の膨張および反転吸引によって区画室が乳房からのミルクで充満された状態で環部材を収縮させて吸引脈動を終結し、引き続いて新たな搾乳サイクルが始まって乳房が空になるまで繰り返えすことを特徴とした。

ここに開示の本発明は、搾乳ミルクを集乳タンクに送出させる際にミルクを乳牛の乳房に逆流させないようにしたものであって、従来の搾乳機の主脈動装置に電子タイミング装置を接続することで従来の搾乳機の各搾乳吸引工程を３つの二次脈動に分ける手段を実現することができ、これによって前記課題を達成できる。真空吸引工程を複数の補助脈動に分化して、図４乃至図１０に示すように、電子弁によってゴム製スリーブの必要箇所に所要の吸引圧を作用させる。本発明の方法によれば、ミルクの乳房への逆流を防止でき、商業的に広く利用されている伝統的な搾乳技術を排他するのではなく効果的に且つ経済的に問題を解決することができる。

提案の本発明おける搾乳は乳牛の自然搾乳作用を模倣することで実効的に実施できる。

以下の記載内容を含むここに開示する全ての説明によって、当該技術分野の技術者によって本発明を実施可能にしており、本発明実施の意図に沿った最良の実施形態を明らかにするが、本発明の包括的原理が、家畜の搾乳に用いるティートカップライナおよびそのアセンブリよりなる自動搾乳方法およびシステムなどの特に電子吸引圧脈動装置を提案する思想に鑑みて、当該技術分野の技術に基づく様々な改変を妨げるものではない。

雌牛や山羊などの家畜の搾乳のための電子吸引圧脈動装置では、ティートカップの内側に細長いティートカップライナを設けている。このティートカップライナには、搾乳吸引システムと集乳容器に連通する基部と、動物の乳首に接続する先端部がある。このティートカップライナは、１以上の環部材によって囲まれた複数の区画室を有し、前記環部材はゴムのような高分子弾性体のスリーブ構造をなして吸乳時にライナが押しつぶれないようにすると共に、前記膨縮環部材は前記環部材の一つずつあるいは複数ずつ順々に収縮乃至拡張し、且つ、吸引ダクトに複数の吸引弁を設けて吸引ダクトの吸入口を有効な真空源に連通させて各弁を１以上の環部材に接続し、脈動装置が司る所定の脈動制御に従って前記高分子弾性体のゴム状スリーブの可逆的膨縮を行うようにしている。真空圧あるいは空気圧を、真空源あるいは空圧源から吸引ダクトおよび吸引弁を経て先端から基部への方向に区画室に供給し、環部材の膨張および反転吸引によって区画室が乳房からのミルクで充満された状態で環部材を収縮させて吸引脈動を終結し、引き続いて新たな搾乳サイクルが始まって乳房が空になるまで繰り返えす。

ここでの「環部材」乃至「区画室」というのは、仕切室、部屋、膨縮部材などを意味し、規定の開期および閉期の直径およびサイズに膨縮を可逆的に繰り返す。

本発明では、上記ティートカップライナを用いた家畜の搾乳方法を提案する。この方法では、真空源／空圧源からの真空圧乃至空気圧による吸引脈動圧を複数のゴムなどの高分子弾性体のスリーブ区画室に与える（例えば、０．５バールを１分間に４０〜６０回）。吸引圧は、吸引ダクトおよび吸引弁を経て区画室の先端部から基部方向に作用し、反転吸引時に環部材を膨張させて乳房からのミルクを区画室に充満させてから環部材を収縮させて吸引脈動を終結し、引き続いて新たな搾乳サイクルが始まり、乳房が空になるまでこの工程が繰り返される。

特に、本発明による自動搾乳システムは下記構成要素からなる。
ａ．安定した吸引圧によって乳牛の乳房からのミルクを冷蔵気密牛乳容器に吸入させるために一組の弁構造に吸引ホースとマニホルドを介して接続された電気モータ駆動ポンプなどの吸引ポンプ。
ｂ．各脈動毎に搾乳カップアセンブリに向かって吸引圧と大気圧を付与して動物の乳首を交互にマッサージ乃至圧迫するように脈動弁を吸引圧と大気圧を調整する脈動装置。
ｃ．主に硬質の（通常は剛性のある）細長いカップ形構造の搾乳カップアセンブリであって、蓄牛および搾乳用の４カップもしくは山羊搾乳用の２カップよりなる集合構造などであり、内面に弾性材料の鞘状ライナを付設しており、搾乳家畜の乳首を入れて、上記システムから安定した吸引力が付与されて乳首に緊着するようになっている。

斯かる自動搾乳システムによる商用的に有効な搾乳方法は以下の工程よりなる。

第１工程： 安定吸引力を供給することで、ティートカップライナを乳首に緊着させ乳首に溜まった多量のミルクを吸い出した上で、少量の大気を送給管に導入して集乳容器に吸い出したミルクを送り込む。

第２工程： 脈動装置によって一定吸引力の一部をティートカップに導入することで、ティートカップライナ内の一定吸引力がティートカップ内の吸引圧に等しくなって乳首を開き、ミルクを乳房からカップのゴム製スリーブに強制的に流れ込ませる。

第３工程： 短時間経過後に脈動装置によって通路を開く。つまり、ティートカップライナとカップとの間の空間が大気圧と等しくなるまで弁を操作し、ティートカップライナの内部の一定吸引力によって乳首を収縮させ、先立つ吸引力による吸い出しによって乳首に溜まったミルクを絞り出し、括約筋などのすき間からあふれ出たミルクも集合管に導かれる。

上記搾乳工程の特徴は、たとえば乳腺炎や技術的な障害、あるいは、経済性に係わる不都合などが少ないことが挙げられる。本発明は、「電子吸引圧脈動機」と称する著しく費用効率が高く乳腺炎を起こさない搾乳システムを提供するものであり、動物の乳房からミルクを絞り出すために新たに開発した革新的な搾乳カップおよび搾乳スリーブを備えた技術要素を利用している。

本発明の一実施例におけるティートカップの側面断面を概略的に示した図１を参照して説明すると、ティートカップの内部には各区画室毎に膨縮する新規なティートカップライナ１を備えており、ミルク吸引時に潰れないように複数箇所のスリーブの高分子弾性体構造体（以下「リング」と称する）を細い骨格状のリングを用いて環部材（１ａ）の形態に広げて区画室１ｆ〜１ｈを形成している。細長いティートカップ１は動物の乳首基部１ｄに接する先端部と、吸引装置に接続される基部（アダプタ１ｅ）を備えている。また、ティートカップライナ１は、細長い開腔ネック部１ｃと基枠部１ｄを有している。

ここでの区画室とは、仕切室、部屋、膨縮部材など（例えば、管、導管、指状乃至袋状球体、等々）を意味し、規定の開期および閉期の直径およびサイズに膨縮を可逆的に繰り返す。また、区画室を複数Ｎ個に構成することも可能である。ここでのＮは２以上の整数を表す。例としてここでは、１つの装置において３つの区画室を備えたシステムについて説明するが、ここでの区画室は如何なる数でもよく、また、二次元的若しくは三次元的配列にしてもよく、また、小区分に分けた区画構成でもよく、連結構造でも可能である。

ティートカップ２の側面断面図を概略的に示した図２では、複数区画室の間の環部材２ａを誇張して描いている。細長い吸引管２ｂをティートカップ２に沿わせて配置しており、環部材２ａの夫々に向かって吸引圧あるいは圧力を供給する３つの弁を備えている。

本発明の他の実施例におけるティートカップアセンブリを図３に概略的に示している。電子タイミング装置が作動して、弁機構に吸引圧の通路を開く命令が出されると、（最先端部の）第３区画室の周囲に吸引圧が与えられ、乳首の第２部分がミルクで満たされる。この動作は、第２弁３ｃを閉止した状態で、矢印３に沿って開口３ａと弁３ｂ全体に吸引圧あるいは圧力を供給することで可能になる。

空気吸引および第１補助吸引でスリーブ部分が潰れてミルクを矢印方向に容器へと押し出す状態を図４に概略的に示している。特に、電子タイミングによる脈動の終期で吸引脈動装置が動作して弁機構が「大気吸引圧」を与え、これによって、スリーブの回りの管４を介して吸引圧を第１区画室４ａへ送り込む。乳首回りのカップ部が膨張し、乳首の一部が締付けられ、結果として、ミルクはティートカップライナの出口に向かって絞り出される。

空気が吸引され、ゴム製スリーブの第２部分が潰れた状態を図５に概略的に示している。引き続く動作で電子タイミング装置が弁機構に開く命令を与え、大気圧が第２区画室４ｂの回りに入り込み、ゴム製スリーブの第２部分が乳首の一部の回りで膨張し、結果として、ティートカップライナの出口に向かうミルクが絞り出される。

空気が吸引され、空気吸引の補助脈動の終期にゴム製スリーブの第３部分が潰れる状態を図６に概略的に示している。電子タイミング装置が弁機構を開かせて第３区画室４ｃの回りに大気圧を流入させ、これによって、ゴム製スリーブの第２部分が乳首回りの一部で膨張し、ティートカップライナの出口に向かうミルクを絞り出す。

電子制御弁要素を有する二次脈動弁機構（例えば、弁入口ノズルに組み込まれる）で、引き続いて主脈動装置からの吸引圧あるいは大気を前記区画室の夫々に導入する構成も本発明の範囲に含まれる。

更に、本発明では、上記した電子吸引圧脈動機を用いて家畜の搾乳を行う新規な方法を提供する。搾乳作業は、乳牛の乳首にティートカップアセンブリを装着することから始まる。

吸引圧および第１補助吸引でスリーブ部分が潰れてミルクを矢印方向に容器へと押し出す状態を図７に概略的に示している。吸引脈動装置によって吸引圧を弁機構に送り、更に、スリーブ回りの第１区画室４ａに流入させ、これによって、乳首回りの一部を膨張させて乳房からミルクを絞り出す。

その後、再度、吸引圧と第２補助吸引によってスリーブ部分が膨張し、矢印方向に乳房からミルクを絞り出す（図８参照）。電子タイミング装置が弁機構を開いて、吸引圧を第２区画室４ｅの回りへ送り込む通路を安定形成して、これによって、乳首の第２部分からミルクを絞り出す。

最後に、吸引圧による第３補助吸引でスリーブを膨張させることで（図９参照）、吸引脈動の終期で区画室４ｆを乳房からのミルクで充満させ、引き続いて上記した最初の第１補助吸引に戻ってスリーブ部分を押しつぶす。この工程を乳房のミルクが空になるまで反復して継続する。一連の電子搾乳吸引における乳牛の乳房へのミルクの逆流を防止できることは乳腺炎の危険性を低減できることにもなる。これによって明らかであるが、本発明によって、複数の連続膨張動作と複数連続する脈動のタイミングを効果的に管理できる新規なシステムを提供できた。更に、上記した電子吸引脈動装置によって乳腺炎を防止できる搾乳方法が実現できた。

本発明の一実施例によるゴム製スリーブの概略側面断面図である。 ティートカップの概略側面断面図である。 本発明の他の実施例によるティートカップ構成の概略図である。 吸気による第１補助吸引でスリーブ部を押しつぶしてミルクを矢印方向のタンクに押し出す状態を示す概略図である。 吸気による第２吸引でゴム製スリーブを押しつぶす状態を示す概略図である。 吸気による第３吸引でゴム製スリーブを押しつぶす圧力による補助的脈動の終期状態を示す概略図である。 吸気による第１補助吸引でスリーブ部を膨張させ、矢印で示す乳房からのミルクを充満させる状態を示す概略図である。 吸気による第２補助吸引でスリーブ部を膨張させ、矢印で示す乳房からのミルクを充満させる状態を示す概略図である。 吸気による第２補助吸引でスリーブ部を膨張させ、吸引脈動の終期で矢印で示す乳房からのミルクを充満させ、且つ、図４に示す吸気による第１補助吸引でスリーブ部を押しつぶす状態に戻り始める状態を示す概略図である。

符号の説明

１ ティートカップライナ
１ａ 環部材
１ｃ 細長い開腔ネック部と
１ｄ 基枠部
１ｅ アダプタ
１ｆ、１ｇ、１ｈ 区画室
２ ティートカップ
２ａ 環部材
２ｂ 細長い吸引管
３ａ 開口
３ｂ 弁
３ｃ 第２弁
４ 管
４ａ 第１区画室
４ｂ 第２区画室
４ｃ 第３区画室

Claims (7)

1. ティートカップの内側に細長いティートカップライナを備え、前記ティートカップライナは搾乳吸引システムと集乳容器に連通する基部と、動物の乳首に接する先端部を有している雌牛や山羊などの家畜の搾乳のための電子吸引圧脈動装置であって、前記ティートカップライナは、
   (a)１以上の環部材によって囲まれた複数の区画室を有し、前記環部材はゴム等の高分子弾性体のスリーブ構造をなして吸乳時にライナが押しつぶれないようにすると共に、膨縮環部材は前記環部材の一つずつあるいは複数ずつ順々に収縮乃至拡張し、
   (b)複数の吸引弁を設けた吸引ダクトを有し、前記吸引ダクトの吸入口を有効な真空源に連通させ、且つ、各弁を１以上の環部材に接続し、脈動装置が司る所定の脈動制御に従って前記高分子弾性体のゴム状スリーブの可逆的膨縮を行うようにしてなり、
   真空圧あるいは空気圧を、真空源あるいは空圧源から吸引ダクトおよび吸引弁を経て先端から基部への方向に区画室に供給し、環部材の膨張および反転吸引によって区画室が乳房からのミルクで充満された状態で環部材を収縮させて吸引脈動を終結し、引き続いて新たな搾乳サイクルが始まって乳房が空になるまで繰り返えすことを特徴とした電子吸引圧脈動装置。
2. 環部材および区画室の一方または両方は、仕切室、部屋、膨縮部材などから選ばれた手段であって、規定の開期および閉期の直径およびサイズに膨縮を可逆的に繰り返すことを特徴とした請求項１に記載のティートカップライナ。
3. 複数Ｎ個の区画室を有し、Ｎは２以上の整数であり、前記複数の区画室が二次元的若しくは三次元的配列の区画室、小区画、結合室およびそれらの組合せにしたことを特徴とする請求項１に記載のティートカップライナ。
4. 本発明で定義したティートカップライナ。
5. 図面１乃至９で定義したティートカップライナ。
6. 請求項１およびいずれかの従属項に記載の自動搾乳ロボット。
   請求項１およびいずれかの従属項に記載の家畜搾乳方法であって、吸引吸引脈動を複数のゴムのような高分子弾性体のスリーブ区画室に供給して真空源あるいは空圧源から吸引ダクトおよび吸引弁を経て真空圧あるいは空気圧を先端から基部への方向に吸引脈動を複数のゴムのような高分子弾性体のスリーブ区画室に供給し、環部材の膨張および反転吸引によって区画室が乳房からのミルクで充満された状態で環部材を収縮させて吸引脈動を終結し、引き続いて新たな搾乳サイクルが始まって乳房が空になるまで繰り返えすことを特徴とした家畜搾乳方法。
7. 本発明で定義したティートカップライナを用いた家畜搾乳方法。

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