JP2013515559A - 検出方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、搾乳動物において発情期が差し迫っている、または存在するかどうかを検出するための装置に関し、該装置は、ａ）搾乳動物の後躯の一部を含む２つ以上の独立した熱出力を包含する処理領域を規定するステップと、ｂ）少なくとも１つのセンサでその領域からの熱出力の指標を測定するステップと、ｃ）ｂ）で取得した測定値を用いて、発情状態が差し迫っている、または存在するかどうかを判定するステップとにより行われるように構成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、検出方法に関する。

特に、本発明はウシなどの搾乳動物の発情期を検出する方法に関する。

酪農産業は、ウシの発情周期に依存している。最新の農業技術は、血統価値を上げるために、ウシの人工授精を用いている。これは通常、熟練技術者が液体窒素に保管された精液の複数の容器を携えて飼育場を訪問することを必要とする熟練方法である。ウシが授精されるタイミングは重要である。ウシの発情周期の不適切なタイミングで精液が投与されると、授精は成功しないことになり、ウシがうまく受精したかどうかを判定するにはある程度の時間がかかるので、そのウシを再度授精するまでにかなりの時間が無駄になる可能性がある。

さらに、ウシは通常、１８から２４日ごとに１回、６〜２４時間、平均１５時間にわたる発情期にあるだけである。そのため、容易に発情期を見逃してしまう可能性がある。

ほとんどの場合、うまく授精されないウシは、現行の授乳の終わりに処分される（ウシは２回の冬および１回の搾乳時期の間は保有される必要があるので）、これは、農場主にとって当然望ましくなく、かつ費用も高くなる。

授精の試みが不成功に終わる別の不利な点は、技術者からの複数の訪問が必要とされることである。これは、技術者の時間および精液の無駄の両点からみて、高額になる可能性がある。

したがって、ウシの発情期の発生を判定する正確な方法を開発するために多くの試みがなされてきた。

スタンディング発情の二次兆候は、以下の農場主の観察を介して観察されることができる。

集合する。スタンディング発情にあるウシは、発情中の他の動物を自然と求めて、性的に活発の群と呼ばれる小グループを形成する。これらのウシは、互いに身体を接触させ、一列に並び、周りを回り、頭突きをし、次いで他の雄ウシ／雌ウシの背中または腰の上に顎をのせる。

小グループの動物が集まったときはいつも、動物がスタンディング発情にあるかを綿密に観察しなければならない。

他の動物に乗駕する。スタンディング発情にある、またはこの段階に近づいている動物は、通常、他の動物に乗駕しようとする。

神経過敏になるまたは落ち着かない。これは、過剰に歩き周り、鳴く場合がある。他の動物が比較的動かないときに、動いている、または雄牛を捜して囲み線を歩いているいずれかの動物。

尾根部が乱雑になる。通常、尾根上の毛並みは、横になっており、尾に向かっているが、乗駕された動物の尾根上の毛は、毛がくっついてほとんどまっすぐに直立する点まで乱雑になっている場合がある。激しく乗駕されたウシ／雌牛は、時々その尾根の毛が擦り落とされていることがある。

ぬかるんだ区域では、泥が両脇腹に張りついていることがしばしばあり、時には背部までおよび肋骨に沿って張りついていることもある。

しかしながら、動物は片側だけに乗駕され、跡が残る可能性はないので、動物の両側は乗駕された跡を示すはずである。

陰門が腫れる。湿った、充血し、腫れた陰門は、しばしばスタンディング発情に関連付けられる。しかしながら、これは判定するのが困難である可能性があり、評価は限られる場合がある。

膣からの血性粘液。スタンディング発情から２〜３日後に、陰門からの血性帯下が、観察されることもある。これは正常であり、動物が以前にスタンディング発情の状態にあったことを意味するだけである。該動物に授精するには遅すぎるが、１７から２１日の内にその雌ウシのスタンディング発情を監視すべきであるという指標となる。

しかしながら、すべての二次兆候は、かなりの観察技術を必要とし、したがって正確度が限定される。

検出を支援するために、商業的な補助が開発されてきた。

最も一般的には、これらの補助は、マーキングまたは苛立ちの検出のいずれかによって、他のウシによる乗駕を検出することを含む。例えば、ウシは尾部にペイントされることが多いが、これは、農場主が手で行う根気のいる仕事である。ウシが乗駕されると、尾部のペイントは、こすり落とされ、そのウシが発情期にあることを示す。これは、農場主による尾部ペイントの手動の検出を依然として必要とすることになる。

これは比較的安価なプロセスではあるが、大きな労働力を要し、兆候を正確に解釈する多少の技能を必要とする。

商標Ｋａｍａｒ（商標）のもとで販売される製品は、染料貯留槽付き粘着性パッチである。ウシが乗駕されると、この貯留槽が裂かれて可視表示を示すように、該パッチはウシの臀部に配置される。これらのパッチは、尾部ペイントよりも高価であり（塗布するためには労働力の必要性はいくらか少ないだろうが）、かつ残念ながら、使い捨て製品であり環境的に有害である。

動き回ることが多くなるのも、しばしば発情期の兆候であるため、歩数計がウシでも使われる。しかしながら、これも使い捨て製品であり、比較的高価である。

最近は群れの数が数百であり、したがって、個体ベースで任意の指標を適用することは、使い捨て商品が使用される場合、出費、時間および環境害悪をもたらすことが理解されるべきである。

これらの検出支援ならびに行動的兆候の目視観察を選択して用いる群れにおいてでさえ、少なくとも５％のウシは、発情期中であることが的確な時期に正しく診断されない。十分に管理されてない群れでは、ウシが継続的に飼育されている場合、特に大規模な飼育場においてまたは２０頭の未満のウシの小さい群れにおいて、この数字が４０％を超えるまで増大する可能性がある。

精管切除された雄牛には、ウシに乗駕した後にマークを残すチンボール標識などのマーキング装置を時々取り付けられている。しかしながら、その動物がそのあごを擦るだけでも、マークが残される可能性がある。

これらの問題に対処するために、ＣＩＤＲ（商標）などの腟内装置が開発されている。これは、発情期のタイミングがより正確に予測されることができるように、ウシの周期を調整するのを助けるプロゲステロンを含浸したシリコン装置である。

効果的であるが、大きい群れの中で個々のウシにＣＩＤＲを適合させるには、時間と費用がかかる可能性がある。

発情期を誘発する排卵誘発剤を利用する他の繁殖プログラムは、正確な間隔で処置を施す農場主または技術者に大きく依存している。ウシを見つけることができなかったり、何かに没頭していたりするために、処置段階を見逃すことも多く、従ってこの処置の有効性も減少する。不履行率は、一部の群れでは３０％ほどの高率になることもある。

乳牛における発情期に対する皮膚温差の調査は、Ｈｕｒｎｉｋ（参照：Ｈｕｒｎｉｋら，Ｊ Ａｎｉｍ Ｓｃｉ １９８５． ６１：１０９５−１１０２）によって行われた。

この研究者は、鮮明な熱画像が確実に得られるように、極めて慎重であった。これは、じゃまにならないようにウシの尾を保持し、ウシを乾かし、かつ老廃物を除去するなどの手動調整が多く含まれていた。当然、これらの手動調整のすべてを必要とするいかなる方法も、特に、所望の自動検出を行う多数の群れを考慮すると、商業規模では実用的ではないことになる。

Ｈｕｒｎｉｋの実験は、ストール内で家畜のウシの臀部だけの画像を撮ることと、熱出力の表示を得るために撮像した写真のピクセルを手動でカウントすることとを含んだ。

Ｈｕｒｎｉｋは、ウシの躯体の臀部の温度が上昇する傾向があることを特定したが、偽陽性および偽陰性の頻度のために、ルーチンの発情期の検出に対してはこの技術の使用が限定されることに注目した。この結論の理由は、環境状態を説明できないことにあった。

したがって、Ｈｕｒｎｉｋの研究は、興味深いものではあるが、発情期を検出する確実で実用的な方法を提供しなかった。

前述の問題に対処すること、または少なくとも有用な選択肢を一般に提供することが本発明の目的である。

本明細書に引用したいずれの特許または特許出願を含むすべての参照文献は、参照によって本明細書に組み込まれる。いかなる参照文献も先行技術を構成することは、承認されない。参考文献に関する考察は、それらの著者が断言するものを記載し、および本出願者らは引用した文書の正確さおよび妥当性を検証する権利を保有する。いくつかの先行技術刊行物が本明細書に参照されているが、この参照はこれらの文書のいずれもニュージーランドまたは他のいかなる国において、当技術分野での共通の一般知識の一部を形成するという承認を構成するものではないことが明確に理解される。

本明細書全体にわたって、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」もしくは「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などのその変化形は、記載の要素、整数もしくはステップ、または要素、整数またはステップの群を包含することを意味し、任意の他の要素、整数もしくはステップ、または要素、整数もしくはステップの群を除外するものではないと理解される。

本発明のさらなる態様および利点は、一例としてのみ与えられる、以下の説明から明らかになろう。

本発明の一態様によると、搾乳動物において発情期が差し迫っている、または存在しているかどうかを検出するための装置が提供され、該装置は、
ａ）搾乳動物の後躯の一部を含む２つ以上の独立した熱出力を包含する処理領域を規定するステップと、
ｂ）その領域からの熱出力の指標を少なくとも１つのセンサで測定するステップと、
ｃ）ｂ）で取得した測定値を使用して、発情期状態が差し迫っている、または存在しているかをどうかを判定するステップと、により操作されるように構成されている。

本発明の別の態様によると、搾乳動物において発情期が差し迫っている、または存在しているかどうかを検出するための装置が提供され、該装置は、
ａ）発情期の間に物理的相互作用にさらされる可能性がある搾乳動物の一部を含む処理領域を規定するステップと、
ｂ）その領域からの熱出力の指標を少なくとも１つのセンサで測定するステップと、
ｃ）ｂ）で取得した測定値を使用して、発情期状態が差し迫っている、または存在しているかどうかを判定するステップとにより操作されるように構成されている。

本発明の好ましい実施形態では、該搾乳動物はウシである。しかしながら、本発明が、ヤギおよびヒツジなどの他の搾乳動物に適用される可能性があることが理解されるべきである。

本発明は、ウシが乗駕されて、許容する第１の機会として規定されるスタンディング発情状態を判定するために用いることができる。しかしながら、以下の説明で示すように、本発明は、発情前期、すなわち発情期が差し迫っているときを判定するために用いることができる。これは、ウシが授精に成功するために利用可能である狭い窓を考慮すると、重要である。

これによって、スタンディング発情の観察後に遅すぎるよりはむしろ、開始時点でウシをとらえることで授精率を上昇させることができる。

朝と午後の搾乳時に適切な状態を検出することによって、ウシを適切に交配させるために選別することができる。

処理領域を規定することは、本発明では重要なステップである。

これまでは、科学者は、現場では、温度測定値を得るために、動物上のある点を標的にする機器を使用するか、または動物の臀部に等温技法を適用してきた。これは、動物の上での最高点温度は深部体温の指標であり、したがって発情期が起こっているかどうかについての表示を与えることができると、一部の研究者が思っているからである。

しかしながら、これらの方法は、極めて不正確であり、おそらく最高温度と思われる温度を決定するために、多くの測定値を必要とする可能性がある。

搾乳動物の後躯の少なくとも一部は、処理領域に含まれてもよい。これは、発情期状態において血液供給の増加に伴う変化に最も受容性があることが特定されているからである。

本発明の一態様は、発情期の検出においてより高い正確度を与える２つ以上の独立した熱出力の提供することである。これらの熱出力は、背部、尾部頂部、ピン骨、ならびに陰門部から発生する可能性がある。

これらの付加的な領域および処理領域を含むことは、偽陰性または偽陽性が起こる可能性が少なくなることを意味する。

特に、家畜動物（オーストラレーシアで飼育されている動物など）でない動物とともに、ウシが乗駕行動を示すことは可能性が高いことを注目することが重要である。したがって、本発明の一部の例では、検出される熱出力は、乗駕行動に関連する熱出力だけであってもよい。これは、結果として起こる摩擦と病変の領域をとらえるために、処理領域を慎重に選択することが必要である。

本発明の好ましい実施形態では、本発明は、搾乳システムの範囲内で行われ、したがって、処理領域は搾乳ストールの後部の領域内であると明確に規定することができる。

搾乳場内で測定することは、本発明の重要な特徴である。搾乳場は、牧草地で測定するのとは対照的に、規定された領域内に動物が収容される条件が備わっている。

搾乳場、および特に搾乳ストールを用いることで、複数のセンサを永続的または半永続的な位置に設置することができ、１つのセンサが組み込まれた搾乳ストールにウシが入ってくると、そのセンサで多くのウシから測定することができる。動物が搾乳されている間、もしくは搾乳されに行く途中で、または搾乳室を出るとき通るある点に取り付けられる、１つのセンサのみが使用されてもよい。

したがって、各動物に組み込まれた個々の検出装置を有することと比較すると、センサを取り付ける場所の選択は極めて重要であり、かなりの利点を提供することができることがわかる。

好ましくは、処理領域は外陰部を含む。

好ましい実施形態では、陰門は処理領域に含まれる領域である。陰門は、尾根の上端の下のウシのピン骨内の領域と規定される。その熱出力は通常、ホルモン反応を反映する。

本発明の一部の実施形態では、ウシのピン骨の少なくとも一部も、熱出力の１つとして処理領域内に含まれる。これは、他の動物による該動物の最近の乗駕（すなわち、スタンディング発情状態）がピン骨を刺激し、発情状態を示している熱シグネチャを発するからである。

好ましくは、尾根部およびその周辺は、尾根の上端とともに含まれる。

一部の実施形態では、陰門または外陰部に加えて、ピン骨領域の大部分がセンサによってとらえられるように、センサはウシの上方に角度をつけて装着されてもよい

周囲環境、搾乳装置などの影響を取り除くために、適切なデータフィルタリングが適用されるならば、搾乳動物の後躯より大きい領域が選択されることができると本発明者らは判定した。

測定されることが必要とされるウシの関連するすべての部分を処理領域内で確実にとらえるために、より大きな領域を選択することによって、搾乳ストール内のウシの動きを明らかにすることができる。

本発明は、処理領域からの熱出力の多くの異なるタイプの指標とともに使用されることができる。

本発明の一実施形態では、サーモグラフィーカメラが、処理領域で用いられてもよい。ここでも、処理領域は、外陰部およびピン骨のほかに、搾乳場の環境の部分を含んでもよいことが理解されるべきである。

不必要な熱源の影響を制限するために、本発明の一実施形態は、特定の温度閾値以下のすべての熱源が無視されるように、サーモグラフィーカメラがとらえた画像にフィルターを適用する。

該閾値は、特定の環境によって変えられる可能性がある。

通常のウシの内部温度はおよそ３８．４℃なので、本発明の一実施形態では、絶対閾値はたとえば３６℃に選択される。

別の閾値は、ウシの上での最高温度を決定し、それから特定の温度（たとえば２〜４℃）を差し引くことで得られる。

別の方法は、発情期状態にないことが分かっている場合、そのウシの履歴温度測定値を得て、そのウシの平均より上の温度だけをその後の閾値として使用することが可能である。

また、測定される個別の熱出力はそれぞれ異なる閾値を持つ可能性があることを理解するべきである。

妊娠してなく、および最近の分娩から回復しているウシでは発情期状態は１８〜２４日ごとに起こると予想することができるので、１回目の授精の前後に長期間にわたり毎日観察することで、発情状態を正確に診断する確率を向上させるための参照源をもたらすことができる。

温度変化の少ない、ウシを測定する最もよい時は、朝の搾乳時であろう。午後の搾乳時と比較すると、ウシの外面が太陽に曝されて暖められる可能性が少ないからである。しかしながら、群れの規準化を用いて、周囲状況の影響を最少化することができ、このようにいつでも発情期の検出を可能にする。

一旦閾値が適用されるならば、次いでいくつかの異なる方法を用いて、取得した画像の関連性を評価することができる。

例えば、使用される閾値を超えるすべてのピクセルは、絶対測定値を与えるためにカウントされてもよい。一定量を超えるいかなるカウント数も、発情期の指標になる場合がある。

例えば、その量は、そのウシが発情期にない「平均」履歴温度を一定パーセンテージ超える場合がある。

あるいは、そのカウント数は、発情期にあると思われる任意のウシを超えるまさに絶対数であってもよい。

あるいは、発情は、数時間の間にわたり緩やかに始まる状態であり、エストロゲン合成が終わる排卵時間まで卵巣によって分泌されるエストロゲンの濃度の増加に関連していることが認識されている。このように、履歴温度間の勾配における日々の温度から現在の温度までの急激な変化は、発情期指標になる場合がある。

本発明者らは、上記の方法を用いて、発情期状態と非発情期状態との間の上昇が比較的大きいことを見出した。したがって、本発明は、低解像度カメラを用いることもできる。

本発明の代替実施形態は、処理領域からの熱流を測定するために、非接触式サーモパイルセンサなどのかなり簡単なセンサを使用することが可能である。

一実施形態では、サーモパイルセンサは、別のセンサ（例えば光センサ）と組み合わせて、処理領域を追跡し、その領域が発生する全熱流を測定することも可能である。

カメラを使用する実施形態に関して記述したように、同様の数学的方法を、面積あたりの熱流が発情期の指標であるかどうかを判定するために使用することができる。

熱出力からの熱の上昇のタイミングはおそらく異なることが理解されるべきである。例えば、陰門部からの熱の上昇（ホルモン反応）は、さらなる熱が摩擦反応から検出される１日前に起こりうると予想される。このように、陰門の測定値は、差し迫った発情期状態を示すことが可能であり、および後者のピン骨の測定値は、発情期を確認することが可能である。

本発明の多くの利点の１つは、ウシが選別レースに入る前に、こうした計算をすべて行なえることである。このように、農場主は、ウシが発情期にある、または発情期が差し迫っているかどうかに応じて、搾乳の時間の周辺にフィードバックを得ることができる。したがって、授精を適切な時点で計画することができる。

本発明の好ましい実施形態では、環境影響をより大きく排除するために、群れの規準化が用いられてもよい。例えば、各ウシは、搾乳／選別のプロセスの前後の、例えば１０頭のウシの温度と比較されてもよい。このように、群れの平均温度をベースとして用いて、個々のウシをこれに対して比較することができる。したがって、群れの平均に対して発情期に起因している温度のスパイクは、例えば、暑い日などの環境状態によって影響を受ける場合がある絶対温度をとるよりも正確である。

これは、Ｈｕｒｎｉｋによって観察された限界のうちの１つを克服することになる。

好ましい実施形態では、本発明は、ウシの個別のＩＤおよびその個別のデータセットの履歴を含むデータベースとともに使用される。このように、熱出力の正確度（感受性および特異性）を、改善することができる。例えば、搾乳量および／または反芻データは、発情期状態の付加的な指標を提供することができる。

本発明の一部の実施形態では、発情期にあると検出される動物の自動選別さえも提供する場合がある。そのようにして、動物を技術者による授精のために残りの群れから分離することができる。

本発明は先行技術に対してかなりの優位性を有する。

発明を実施するための形態の節で示すように、本発明に関連する測定値の統計的有意性は、発情期を高正確度で検出することができることを意味する。

本発明は特に、農場システムに適しており、発情期状態の兆候を示すためにさらなる入力が可能であるので、該システムによって動物は、乗駕行動を示す位置（牛舎においてなどの）にある。

早期検出も可能であり、受精の確率の上昇をもたらす。

本発明は、特に環境状態の排除などの高度の労務を必要とせず、および追加データを使用することは、Ｈｕｒｎｉｋが用いた手動操作なしで、自動感知を生じることができることを意味する。

使い捨て検出システムを使用していないので、環境的な心配はない。

回転式搾乳場およびロボット搾乳場では、１搾乳場あたりわずかに１検出システムが必要であり、ウシ１頭あたりの基準で本発明の総コストが比較的安価になる。ヘリンボーン搾乳場では、ウシの入／出は通常、１列縦隊で行なわれなければならないので、１つのセンサを適切に配置することが可能である。

本発明は、また授精を必要としているウシを自動選別する能力をもたらすことになる。

農場主は授精されたウシの発情期を診断する際に、まだ授精されてないウシとは異なり、より慎重になる傾向がある。前者の場合、ウシが妊娠している可能性があることが推定されるからである。そのウシが妊娠しているが、発情期にない場合、再度授精させることは、その妊娠に支障をきたすことがある。たとえそれが起こらないとしても、精液の容器が無駄になる。

提案するセンサを用いる利点は、それがいかなる人間の影響にも独立して客観的な評価の形式で表わし、関連する以前の履歴をすぐに検索できることにある。例えば、発情日および／または授精日がある。したがって、該センサを使用すると、第１の（またはその後の）授精後に起こることもある発情事象を見逃す発生率を最小限にすることによって、一群における第１の授精から受精までの平均間隔を縮小させることができる。

該センサのさらなる使用は、人工授精プログラムが完了した後の期間に起こる可能性がある。

ニュージーランドの群れでは、人工授精に対して妊娠できなかったウシを妊娠させるために、雄ウシをその群れとともに放牧させることは、ほぼ標準的技法である。これらのウシを正確に特定することは困難であることが多く、また、この技法は、妊娠状態を確認するための妊娠検査および推定による受精日が必要になる。

該センサを使用して、どのウシが雄ウシによって種付けされたかを日付で特定し、ならびに続けて受精し損なっているウシを特定する。受精し損なったまたは受胎産物を喪失（流産）したウシが検出される。それらのウシは依然として発情事象を経験することになるからである。これらは、妊娠した群れの仲間よりも早くその群れから選別される可能性が最も高いウシである。妊娠検査の費用は、ほとんどの群れで激減するであろう。

本発明のさらなる態様は、一例として与えられるだけである以下の記述から、および添付する図面を参照して明らかになろう。

発情期に入っていないウシのサーモグラフィー画像である。 発情期に入っているウシのサーモグラフィー画像である。 発情期を示すウシの陰門部および尾根領域の閾値領域カウント数を示す図である。 発情期の２頭のウシの陰門部および発情休止期の１頭のウシの陰門部の閾値領域カウント数を示す図である。 発情期の２頭のウシの尾根領域および発情休止期の１頭のウシの尾根領域の閾値領域カウント数を示す図である。 本発明によって検出される発情に対応して、どのようにプロゲステロンが低下するかを示す図である。 本発明に従って該装置を操作する一方法を示すアルゴリズムである。

図１は、発情期にない、または発情期に間近に入る状態ではないウシのサーモグラフィー画像を示す。示すように、円によって示される処理領域は、３５℃を超えて記録されたデータポイントをごくわずか有する。しかしながら、その処理領域の下は、３５℃の閾値を超えるいくつかのデータポイントを有するウシの乳房である。このように、乳房を含まない適切な処理領域を選択することが重要であることがわかる。

対照的に、図２は発情期に入ろうとしているウシを図示している。この画像では、処理領域には３５℃を超えるいくつかのデータポイントが含まれる。

図３は、図１および図２に図示された処理領域内の閾値を超えるデータポイントのカウント数のグラフ表示である。

図３に示すように、農場主は、この特定のウシで発情期を検出した。該ウシの領域カウント数は、およそ４００ピクセルから２５００ピクセルを超えてきわめて劇的に増加している。本発明に従ってそのような劇的な増加により、発情期の検出がきわめて容易で明白なタスクになる。

以下は、本発明が実施されうる方法をより詳細に示す実験の説明である。
実験：

カメラとサーモパイルセンサを、回転式プラットホーム上の「カップス・オン」の上方に設置し、各搾乳ごとの間に、すべてのウシの画像を撮った。次いでデータを他のウシ情報と組み合わせることができるように、画像はウシのアイデンティティと自動的にマッチングされた。ウシがプラットホームを離れて種付けのために選別されるように、搾乳の早い時期にデータをとらえることが必要だった。カメラの位置と角度から、ほとんどの摩擦およびしばしば擦過が生ずる陰門部と、寛骨および尾根領域との両方の画像取得を可能にした。また、カメラは搾乳スタッフの邪魔にならない所に、かつぶつかったり、ホースで水を掛けられたりしないと思われる所に設置されていた。

最初の実験からの記録画像の例は、図１および図２に示される。どのウシがいつ発情期になるかを判定するために、農場主は、種付けの間、毎朝の搾乳時に尾部のペイントを定期的に観察した。代替の、かつより主観的でない参照方法として、第２の実験での乳プロゲステロン分析のために、種付け期間中、７日ごとに乳試料を採取して、プロゲステロンプロファイルを構築した。
結果および考察

提示した画像およびデータは、朝の搾乳時だけでなく、農場主が種付けのためにウシを手動で選定して選別するときを含み、種付け期間中に取得した。結果は、午後の搾乳からのデータも有効であることを示唆している。第１の実験から、陰門および尾根領域からの総出力の例は、図１、図２および図３に示される。その後本発明者らは、発情期を示す温度差が異なる熱出力領域で異なることを見出した。

例えば、図４のグラフが示すように、陰門部（すなわち、ピン骨と尾部の上端の周囲との間だが、尾根の上端の下）における熱の上昇は、差し迫った発情期状態を示している。

同様に、図５のグラフは、「尾根」領域（すなわち、尾部の上端を越えて寛骨の線まで前方に伸びている仙骨の陵線）での熱の上昇を示している。この上昇は、乗駕による摩擦もしくは擦過、および／または発情期状態を示すホルモン変化による該領域への血流の増加の結果である可能性がある。

ホルモン変化の結果としての陰門部からの熱出力と、ホルモン変化および物理的反応または摩擦反応との両方の結果である可能性がある尾根領域からの熱出力との差異は、全域からの熱出力だけよりも正確である。

従来から、農場主は通常、乗駕行動からまたは朝の搾乳時に尾部のペイントを観察することだけによって、発情期中、または発情期が起きてから、ウシを検出することができるのみであった。さらに、この方法は、乗駕されているウシを検出するだけである。

ウシは通常、１日あたり、１〜３回搾乳されるのみなので、画像取得の間隔は異なり、時には１６時間を越える可能性がある。したがって、画像取得のタイミングは、発情期間中のホルモン反応に関連して変わることになる。発情期の前もしくは期間中の個々のウシの行動、および群れ仲間へのそのウシの近接は、特に性的に活発な群において、タイミングと、指定した領域からの出力の変化の程度との間の関係に影響を及ぼすであろう。

したがって、一部の画像は、両領域からの熱出力の上昇を同時にとらえることもあるが（図５および図６のウシ２１９）、一方で、他の場合では、陰門の上昇が、尾根における上昇に先行することもあり（図５および図６のウシ６６６）、また、一部では、発情期間中、陰門部または尾部領域のいずれかにおける上昇だけのこともある。タイミングおよびこれらの変化の程度を組み合わせて比較する能力は、検出判定により重要度を与える。

これらの結果の正確度を確認するために、血中濃度を反映する乳プロゲステロン濃度のプロファイルを図６のグラフに示す。発情周期中の２頭のウシの乳プロゲステロン濃度を、同じ期間にわたって非周期または発情休止期のウシと比較する。乳プロゲステロンの劇的な低下は、本発明を介して検出された発情期の兆候に先行し、およびその後の発情期状態に対応する。

最後に、図７は、本発明に従って装置を操作するために用いることができる潜在的なアルゴリズムを示す。

図７のアルゴリズムは、かなり自明であるが、要点を注目すべきである。

第１に、非依存的熱出力を包含する単一のウインドウを規定する。

第２に、発情期の可能性を判定するために、２つの出力領域が、異なる算出値を有する。

第３に、両領域に対して履歴の結果を用い、次いで取得したデータを履歴記録に戻す。このように、この反復的なプロセスによって、より良好な規準化をもたらすより多くのデータを提供することができる。

最後に、１領域または両領域からの差し迫るまたは実際の発情期の陽性指標により、ユーザは発情期状態について警告される。出力上昇が尾根領域だけで起こる場合、われわれは、「摩擦」または「乗駕」の検出についての従来からの方法と少なくとも同程度に良い。

また、われわれが尾根の前にまたは同時に、のいずれかで陰門部で上昇を検出する場合、その警告の重要性が高まる。陰門部だけの上昇から、行動の発情についてのあまり明白でない兆候を示すウシを検出することができる場合がある。

本発明の態様は、一例として記述されるだけであり、添付の特許請求の範囲で定義されるように、その範囲から逸脱することなく、変更および付加がそれに対してなされてもよいことが理解されるべきである。

Claims (19)

1. 搾乳動物において発情期が差し迫っている、または存在するかどうかを検出する装置であって、前記装置が、
   ａ）前記搾乳動物の後躯の一部を含む２つ以上の独立した熱出力を包含する処理領域を規定するステップと、
   ｂ）その領域からの熱出力の指標を少なくとも１つのセンサで測定するステップと、
   ｃ）ｂ）で取得した測定値を用いて発情期状態が差し迫っている、または存在するかどうかを判定するステップとによって操作されるように構成される装置。
2. 搾乳動物において発情期が差し迫っている、または存在するかどうかを検出する装置であって、前記装置が、
   ａ）発情期の間に物理的相互作用にさらされる可能性がある前記搾乳動物の一部を含む処理領域を規定するステップと、
   ｂ）その領域からの熱出力の指標を少なくとも１つのセンサで測定するステップと、
   ｃ）ｂ）で取得した測定値を用いて発情期状態が差し迫っている、または存在するかどうかを判定するステップとによって操作されるように構成される装置。
3. 前記センサがサーモグラフィーカメラである、請求項１または請求項２のいずれかに記載の装置。
4. 前記センサがサーモパイルである、請求項１または請求項２のいずれかに記載の装置。
5. 搾乳動物において発情期が差し迫っている、または存在するかどうかを検出する方法であって、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の装置をステップａ）からｃ）に従って操作するステップを特徴とする方法。
6. 前記搾乳動物がウシである請求項５に記載の方法。
7. 前記処理領域が搾乳ストールの後部の領域にある、請求項５または請求項６のいずれかに記載の方法。
8. 前記処理域が陰門を含む、請求５から７のうちのいずれか１項に記載の方法。
9. 前記処理領域が前記搾乳動物の尾根およびその周囲を含む、請求項５から８のうちのいずれか１項に記載の方法。
10. 前記センサによって受信される画像にフィルターを適用する、請求項５から９のうちのいずれか１項に記載の方法。
11. 前記フィルターのレベルを超えるすべてのピクセルをカウントして測定値を与える、請求項１０に記載の方法。
12. 発情期状態の前記指標が経時的な温度勾配での変化である、請求項５から１１のうちのいずれか１項に記載の方法。
13. ウシの履歴データを前記方法に従って取得した測定値と組み合わせて用いる、請求項５から１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
14. 前記方法が朝の搾乳の間に適用される、請求項５から１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
15. 温度について群れの正規化を使用する、請求項５のうちから１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 請求５から１５のうちのいずれか１項に記載のステップを含む方法を実施するために、プロセッサによって実行できるように構成されたコンピュータプログラムでプログラムされた装置。
17. 請求５から１６のうちのいずれか１項に記載のステップを含む方法を実施するために、プロセッサによって実行できるように構成されたコンピュータプログラム。
18. 本明細書に、発明を実施するための形態の節に実質的に記載され、かつ添付の図面を参照して説明された方法。
19. 本明細書に、発明を実施するための形態の節に実質的に記載され、かつ添付の図面を参照して説明されたコンピュータプログラムでプログラムされたセンサ。

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