JP2013048581A - 鼻輪 - Google Patents

Abstract

【課題】電池交換なく、家畜の体温を安定して測定できる鼻輪を提供する。
【解決手段】鼻輪１は、外気の熱を伝導する第１の吸熱部１１と、家畜の鼻内の熱を伝導する第２の吸熱部１２と、第１の吸熱部と第２の吸熱部との間の熱伝導を絶縁する断熱材１３と、第１の吸熱部と第２の吸熱部との間の温度差に応じて電力を発電する熱電素子２１とを有する。更に、鼻輪は、熱電素子によって発電された電力を昇圧し、昇圧された電力を所定レベルに出力する電源部２２と、電源部からの電力の供給で、第２の吸熱部を伝導する熱を家畜の体温として測定する温度センサ２４とを有する。更に、鼻輪は、電源部からの電力の供給で、温度センサによって測定された家畜の体温を無線送信する無線部２６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鼻輪に関する。

数多くの畜牛等の家畜が飼育されているが、近年、狂牛病や口蹄疫等で畜産業界に深刻な影響を与えている。従って、家畜の体温管理は、家畜の病変を早期に発見する上で重要である。

そこで、家畜の体温を管理する方法としては、家畜の耳に装着される個体を識別する耳標タグに当該家畜の体温を測定する体温測定機能を備え、その測定された体温を管理者側の端末装置に無線送信する技術が提案されている。

この耳標タグには、家畜の体温を測定する温度センサと、温度センサによって測定された体温を管理者側の無線端末に無線送信する無線部と、これら温度センサ及び無線部に電力を供給する電池とが内蔵される。

従って、耳標タグは、温度センサで家畜の体温を測定し、測定された体温を無線部で管理者の端末装置に無線送信する。その結果、管理者は、耳標タグからの体温を順次受信し、各家畜の体温を一元管理し、各家畜の健康状態を認識できる。

しかしながら、温度センサを内蔵した耳標タグは、耳の温度が外気温度の影響を受けやすく、外気温度の影響で耳の温度が大きく変動するため、正確な家畜の体温を測定できない。そこで、家畜の鼻内に挿通する鼻輪に温度センサを内蔵したものが知られている。

特開２００４−２９８０２０号公報 特表２００２−５４１８６６号公報

しかしながら、例えば、鼻輪に温度センサを内蔵した場合、温度センサに対する電力を電池から供給することになるが、電池の寿命による電池の交換等で時間や労力を要する。更に、電力を蓄電する電池の代わりに、太陽光に応じて電力を発電する太陽電池等を使用することも考えられる。しかしながら、太陽電池の場合、例えば、家畜を収容する厩舎の日照状況や日照時間帯等の影響で十分な太陽光に対応した発電量が得られず、温度センサに対して安定した電力を供給するのは困難である。例えば、天候や昼夜を問わずに、２４時間体制で１時間に１回、体温を取得する場合に安定して家畜の体温を取得できない。

開示技術は、電池交換なしに家畜の体温を安定して取得できる鼻輪を提供することを目的とする。

開示の技術は、一つの態様において、外気の熱を伝導する第１の熱伝導体と、動物の鼻内の熱を伝導する第２の熱伝導体と、前記第１の熱伝導体と前記第２の熱伝導体との間の熱伝導を絶縁する断熱材とを有する。更に、開示の技術は、前記第１の熱導体と前記第２の熱伝導体との間の温度差に応じて電力を発電する熱電素子と、前記熱電素子によって発電された前記電力を昇圧し前記電力を所定レベルに出力する電源部とを有する。更に、開示の技術は、前記電源部からの電力の供給で、前記第２の熱伝導体を伝導する前記熱を前記動物の体温として測定する測定部と、前記電源部からの電力の供給で、前記測定部によって測定された前記動物の体温を無線送信する無線部とを有する。

開示の技術では、電池交換なしに家畜の体温をより安定して取得できる。

図１は、実施例１の鼻輪の一例を示す説明図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線断面の一例を示す断面図である。 図３は、熱電素子の発電量と外気温度との関係の一例を示す説明図である。 図４は、家畜管理処理に関わる鼻輪の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施例２の鼻輪の一例を示す説明図である。 図６は、図５のＢ−Ｂ線断面の一例を示す断面図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する鼻輪の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、実施例１の鼻輪の一例を示す説明図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面の一例を示す断面図である。図１に示す鼻輪１は、例えば、畜牛等の家畜の鼻内に挿通して家畜を引くのに使用するものである。鼻輪１は、第１の熱伝導体である第１の吸熱部１１と、第２の熱伝導体である第２の吸熱部１２と、断熱材１３とを有する。第１の吸熱部１１は、外気に触れて外気の熱を伝導する、例えば、ジュラルミン製のリング状の鼻輪１の本体を構成する熱伝導体である。尚、第１の吸熱部１１は、例えば、全体直径Ｘを８ｃｍ、鼻輪１の本体の断面の直径Ｘ１を１０ｍｍ、鼻輪１の本体の内、家畜の鼻内を挿通する近傍部位の断面の直径Ｘ２を５ｍｍとする。

第２の吸熱部１２は、家畜の鼻内に位置して鼻内の体熱を伝導する、例えば、ジュラルミン製の熱伝導体である。断熱材１３は、第１の吸熱部１１と第２の吸熱部１２との間の熱伝導を絶縁する、例えば、発泡ポリエステル等の低熱伝導率の樹脂である。尚、断熱材１３は、第１の吸熱部１１の鼻輪１の本体の家畜の鼻内に位置する部位、及び、その部位の隣接する部位の表面を被覆する。また、第２の吸熱部１２は、家畜の鼻内に位置する断熱材１３の部位の表面を被覆する。

断熱材１３により被覆された内部には、熱電素子２１と、電源部２２と、蓄電素子２３と、温度センサ２４と、信号処理部２５と、無線部２６とが内蔵される。熱電素子２１は、温度差で電力を発電する素子であって、例えば、第１の吸熱部１１により伝導される外気の熱と、第２の吸熱部１２により伝導される家畜の体熱との間の温度差を利用して電力を発電する。尚、熱電素子２１は、例えば、縦４ｍｍ、横４ｍｍ及び厚さ１ｍｍのビスマス等の金属片で、第１の吸熱部１１と第２の吸熱部１２との間に挟まれて保持されるものである。

電源部２２は、熱電素子２１によって発電された電力をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧し所定レベルに安定して出力する回路である。尚、電源部２２は、例えば、タイマ機能を内蔵している。蓄電素子２３は、電源部２２から出力される電力を蓄電する、例えば、薄膜リチウムイオン二次電池等の素子である。蓄電素子２３は、温度センサ２４、信号処理部２５及び無線部２６に電力を供給する。温度センサ２４は、第２の吸熱部１２と熱伝導可能に接続し、第２の吸熱部１２から伝導する家畜の鼻内の体熱を家畜の体温として測定する。

信号処理部２５は、温度センサ２４からの体温の測定結果をデジタル変換するＡＤ変換機能、飼育情報等を記憶するメモリ機能等、家畜の体温測定結果及び家畜の識別ＩＤを含む体温情報を生成する機能等を内蔵するものである。尚、飼育情報は、例えば、家畜を識別する識別ＩＤ、家畜の予防接種の状況や過去の体温等を対応付けた情報である。

無線部２６は、信号処理部２５で生成された体温情報を管理者の端末装置に無線送信する。尚、管理者の端末装置は、例えば、牧場内の管理者のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、スマートフォンやタブレット型コンピュータ等の通信端末である。端末装置は、各鼻輪１から当該家畜の体温情報を受信し、各家畜の体温情報を一元管理できる。

図３は、熱電素子２１の発電量と外気温度との関係の一例を示す説明図である。熱電素子２１は、第１の吸熱部１１の熱伝導で外気の熱を取得すると共に、第２の吸熱部１２の熱伝導で家畜の鼻内の体熱を取得する。熱電素子２１は、図３に示すように、第１の吸熱部１１で取得された外気の熱（気温）と、第２の吸熱部１２で取得された鼻内の体熱との間の温度差を利用して電力を発電する。尚、図３の例では、説明の便宜上、外気の気温を６℃〜４６℃、家畜の体温（体熱）を３８℃の場合を例にして説明したが、この限りでないことは言うまでもない。

電源部２２は、タイマ機能を使用し、例えば、１時間毎に１回の体温情報を管理者に通知するものである。鼻輪１は、例えば、１時間毎に１回、温度センサ２４を通じて家畜の体温を測定し、信号処理部２５を通じて体温を含む体温情報を生成し、無線部２６を通じて、体温情報を管理者の端末装置に送信し、端末装置から飼育情報を受信し、飼育情報をメモリ機能に書き込む。

鼻輪１は、例えば、体温の測定、体温情報の生成、体温情報の送信、飼育情報の受信及び飼育情報の書き込みまでの一連の処理動作を１回行うために要する平均消費電力を約２０ｍＷとし、その動作時間を約１００ｍ秒である。尚、平均消費電力の内訳（約２０ｍＷ）は、温度センサ２４が０．０１ｍＷ、信号処理部２５が５ｍＷ、無線部２６が１５ｍＷであるとする。また、これら一連の処理動作時以外のスリープ状態時における平均消費電力は、例えば、約０．１μＷである。従って、１時間当たりの消費電力量は高々約２．３６ｍＪとなる。

一方、鼻輪１は、例えば、電源部２２の電源効率を３０％、外気の気温が３０℃、家畜の体温が３８℃とした場合、熱電素子２１で発電し、電源部２２からの出力電力は３μＷとなる。従って、１時間当たりの供給電力量は約１０ｍＪとなる。つまり、１時間の供給電力量が約１０ｍＪであるため、１時間毎に１回の一連の処理動作に要する消費電力量が約２．４ｍＪにした場合でも、十分に一連の処理動作に要する電力を賄うことができる。

家畜の鼻内に挿通して位置する部位（第２の吸熱部１２）の直径Ｘ３は、第２の吸熱部１２の両端側、すなわち第２の吸熱部１２を被覆していない断熱材１３の直径Ｘ２よりも小さいため、第２の吸熱部１２が横ズレすることなく、家畜の鼻内に位置決めされる。

次に実施例１の鼻輪１の動作について説明する。図４は、家畜管理処理に関わる鼻輪１の処理動作を示すフローチャートである。尚、鼻輪１は、家畜の鼻内を挿通して、その第２の吸熱部１２の部位を鼻内に位置させるものである。

図４において電源部２２は、タイマ機能を用いて送信タイミングを検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。尚、送信タイミングは、例えば、１時間間隔である。電源部２２は、送信タイミングを検出した場合（ステップＳ１１肯定）、蓄電素子２３から温度センサ２４、信号処理部２５及び無線部２６への電力の給電を指示する（ステップＳ１２）。その結果、蓄電素子２３は、温度センサ２４、信号処理部２５及び無線部２６に電力を供給する。

温度センサ２４は、第２の吸熱部１２を伝導する熱、すなわち家畜の鼻内の体熱を家畜の体温として測定する（ステップＳ１３）。信号処理部２５は、家畜の体温測定結果及び当該家畜の識別ＩＤを含む体温情報を生成する（ステップＳ１４）。無線部２６は、信号処理部２５にて体温情報を生成すると、体温情報を管理者の端末装置に送信する（ステップＳ１５）。尚、管理者の端末装置は、各家畜に装着された鼻輪１から各家畜に関わる体温情報を受信し、各家畜の体温情報を一元管理できる。その結果、管理者は、各家畜の体温を認識して病変の早期発見を図ることができる。

無線部２６は、体温情報に対する飼育情報を管理者から受信したか否かを判定する（ステップＳ１６）。信号処理部２５は、飼育情報を受信した場合（ステップＳ１６肯定）、飼育情報をメモリ機能に書き込み（ステップＳ１７）、図４に示す処理動作を終了する。尚、電源部２２は、図４に示す処理動作を終了すると、蓄電素子２３から温度センサ２４及び無線部２６への電力供給を停止してスリープ状態とするものである。

また、電源部２２は、送信タイミングを検出しなかった場合（ステップＳ１１否定）、図４に示す処理動作を終了する。また、電源部２２は、飼育情報を受信しなかった場合（ステップＳ１６否定）、所定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１８）。尚、ステップＳ１８の処理は、例えば、ステップＳ１５の体温情報の送信開始から所定時間を経過したか否かを判定する処理である。

無線部２６は、所定時間を経過しなかった場合（ステップＳ１８否定）、飼育情報を受信したか否かを判定すべく、ステップＳ１６に移行する。また、無線部２６は、所定時間を経過した場合（ステップＳ１８肯定）、そのまま、図４に示す処理動作を終了する。

実施例１の鼻輪１では、熱電素子２１を使用して体熱と外気の熱との間の温度差を利用して電力を発電し、その電力供給で温度センサ２４が鼻内の体熱を家畜の体温として測定し、無線部２６が体温を管理者の端末装置に送信する。その結果、鼻輪１では、電池交換の必要はなく、例えば、天候や昼夜を問わず、家畜の鼻内の体熱から正確な体温を安定して測定し、その体温を含む体温情報を管理者に安定して通知できる。

鼻輪１では、耳の温度が外気温度の影響を受けやすく、耳の温度で家畜の体温を測定する場合に比較して、家畜のストレスも小さく、正確な家畜の体温が測定できる。

鼻輪１では、家畜の鼻内に位置する第２の吸熱部１２の直径Ｘ３を、その第２の吸熱部１２の両端の断熱材１３の直径Ｘ２よりも小さい。その結果、第２の吸熱部１２は、断熱材１３の直径Ｘ２と直径Ｘ３との差で横ズレが防止されて家畜の鼻内に位置決めされることになる。

また、上記実施例１では、熱電素子２１、電源部２２、蓄電素子２３、温度センサ２４、信号処理部２５や無線部２６等の電子回路を断熱材１３に内蔵したので、電子回路を鼻輪１内の断熱材１３内にコンパクトに収めることができる。

上記実施例１の熱電素子２１では、第１の吸熱部１１で伝導する熱と、第２の吸熱部１２で伝導する熱との間の温度差を利用して電力を発電するが、その発電量を高めるために、温度差を大きくすれば良い。そこで、熱電素子２１は、温度差を大きくするために、第１の吸熱部１１の放熱効果を高めることが望ましく、このような鼻輪１の実施の形態につき、実施例２として、以下に説明する。

図５は、実施例２の鼻輪の一例を示す説明図、図６は、図５のＢ−Ｂ線断面の一例を示す断面図である。尚、実施例１の鼻輪１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図５に示す鼻輪１Ａの第１の吸熱部１１Ａの表面には、図６に示すように複数の突部１１Ｂが形成してある。

実施例２の鼻輪１Ａでは、第１の吸熱部１１Ａの表面に複数の突部１１Ｂを形成したので、第１の吸熱部１１Ａの表面積が実施例１の第１の吸熱部１１の表面積に比べて広いために放熱効果が高くなる。その結果、熱電素子２１は、第１の吸熱部１１Ａの放熱効果が高くなることで、家畜の体温との温度差が大きくなるため、大きな発電量を得ることができる。

尚、鼻輪１（１Ａ）の第１の吸熱部１１（１１Ａ）の表面を親水性にして毛細管現象による水分の蒸発による潜熱冷却効果で放熱効果を高めるようにしても良い。その結果、熱電素子２１は、第１の吸熱部１１（１１Ａ）の放熱効果を高めて家畜の体温との温度差を大きくするため、大きな発電量を得ることができる。

また、鼻輪１（１Ａ）の第１の吸熱部１１（１１Ａ）には、家畜の鼻内に接触する位置、すなわち第２の吸熱部１２から家畜の鼻水や汗等の分泌物の水分が流れ込む溝が形成されるようにしても良い。その結果、熱電素子２１は、毛細血管現象による溝を通じて流れ込んだ水分で第１の吸熱部１１（１１Ａ）の放熱効果を高めて家畜の体温との温度差を大きくするため、大きな発電量を得ることができる。

また、上記実施例の鼻輪１（１Ａ）は、第１の吸熱部１１（１１Ａ）及び第２の吸熱部１２を断面円形状としたが、断面円形状でなくても良く、その断面形状は楕円形状や多数角形状等であっても良い。

また、上記実施例では、第１の吸熱部１１及び第２の吸熱部１２をジュラルミン製のアルミニウム合金としたが、例えば、グラファイトや銅等の金属であっても良い。

また、上記実施例では、熱電素子２１、電源部２２、蓄電素子２３、温度センサ２４、信号処理部２５及び無線部２６を内蔵したが、少なくとも熱電素子２１、電源部２２、温度センサ２４及び無線部２６を内蔵すれば良い。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。

１ 鼻輪
１１ 第１の吸熱部
１１Ａ 第１の吸熱部
１１Ｂ 突部
１２ 第２の吸熱部
１３ 断熱材
２１ 熱電素子
２２ 電源部
２４ 温度センサ
２６ 無線部

Claims (7)

1. 外気の熱を伝導する第１の熱伝導体と、
   動物の鼻内の熱を伝導する第２の熱伝導体と、
   前記第１の熱伝導体と前記第２の熱伝導体との間の熱伝導を絶縁する断熱材と、
   前記第１の熱導体と前記第２の熱伝導体との間の温度差に応じて電力を発電する熱電素子と、
   前記熱電素子によって発電された前記電力を昇圧し前記電力を所定レベルに出力する電源部と、
   前記電源部からの電力の供給で、前記第２の熱伝導体を伝導する前記熱を前記動物の体温として測定する測定部と、
   前記電源部からの電力の供給で、前記測定部によって測定された前記動物の体温を無線送信する無線部と
   を有することを特徴とする鼻輪。
2. 前記第１の熱伝導体をリング状の鼻輪本体で構成し、当該鼻輪本体の前記動物の鼻内に位置する部位の表面を前記断熱材で被覆し、当該断熱材の表面に前記第２の熱伝導体を配置したことを特徴とする請求項１に記載の鼻輪。
3. 前記電源部と、前記測定部と、前記無線部とを含む電子回路を前記断熱材内に内蔵したことを特徴とする請求項１又は２に記載の鼻輪。
4. 前記第１の熱伝導体の表面に複数の突部を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の鼻輪。
5. 前記第１の熱伝導体の表面を親水性にしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の鼻輪。
6. 前記第１の熱伝導体の表面に前記鼻内に位置する部位から水分が流れ込む溝を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の鼻輪。
7. 前記鼻輪本体は、
   前記鼻内に位置する部位と隣接する部位の断面積を当該鼻外に位置する部位の断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の鼻輪。

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