JP6862443B2 - 魚に薬物を送達するための自動システム - Google Patents

Description

（優先権）
本出願は、２０１５年１１月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／２５４，７３７号及び２０１６年６月１４日に提出された米国仮特許出願第６２／３４９，９８１号の優先権を主張する。それぞれの内容は、その全体が本明細書に組み込まれるものとする。

細菌感染症、ウイルス感染症及び真菌感染症及び他の病気は、しばしばワクチン接種又は対象への薬剤の送達によって予防又は治療される。すべての動物、特に脊椎動物又は魚類、甲殻類などの無脊椎動物において、ワクチン、生物学的製剤及び他の薬剤の送達は、病気、死亡を予防するため又は全体的に良好な健康を維持するために、しばしば送達される。多くの畜産業及び養魚業において、すべての動物が効果的に治療されることを確実にすることが課題である。対象の数及びその大きさの変動は、各対象へのワクチン接種及び他の薬物の送達を困難にさせる。

特に家禽産業に目を向けると、受精卵又はニワトリを薬剤で治療するいくつかの現行手法がある。これらは、
１）１８又は１９日目に「卵内で」（卵の内部で）行う孵化場での自動ワクチン接種、
２）「孵化後に」行う孵化場での自動マススプレーワクチン接種、
３）「孵化後に」行う孵化場での手作業注入ワクチン接種、
４）「成育場」で飼料又は水に加えるワクチン接種／投薬、及び
５）手作業又は大量噴霧器で雛に吹きかけるワクチン接種／投薬
を含む。

家禽産業はワクチン又は他の薬に毎年３０億ドル以上費やしているが、これらの投資に対する利益はワクチン又は他の薬物を送達する方法の問題により保証されない。前述の各方法は顕著且つ重大な不備を示している。第１に、Ｅ１８／１９に卵内で行われる孵化場での自動ワクチン接種はかなり普及している。しかしながら、このシステムには欠点がある。第１に、多くの対象のワクチンは、卵内投与に利用可能でなく、病気の性質によって利用可能にならない場合があり、及び／又は活性分子／粒子を運ぶのに必要な抱合体は、卵内で投与することができない。また、卵内ワクチン接種の現行の方法は、１８又は１９日目に卵全体の穴あけ／穿孔を必要とする。送達は、針を卵内に伸ばし、ワクチン／薬剤の注入液を投与する間、何らかの機械的手段によって卵を所定の位置に保持することを必要とする。この方法は、病原体及び細菌が卵に入ることを可能にし、胚に悪影響を与える可能性がある。卵内ワクチン接種の際、望ましくない卵（腐った卵又は死んだ胚を含む卵）も、穴を開けられる／穿孔される前に卵を静止位置に保持する機械的手段及び針と接触する。このため、他の卵及びワクチン接種システムに望ましくない汚染を広げる可能性が高い。このようにして、更なる処理の間、後続の生存卵への汚染物質の移動を可能にする。

この汚染物質移動の影響を軽減するため、業界では、卵内ワクチン接種の一部として卵に抗生物質を導入及び注入し始めた。しかしながら、消費者は抗生物質で治療された家禽から遠ざかっている。このため、業界は、抗生物質の使用を排除しながら群れの健康を維持する異なるやり方で同じ病気を治療するための代替的な方法を見つける必要性を感じている。

孵化場での「孵化後の」手作業のワクチン接種は、他の方法よりも信頼性が高いと考えられるが、研究によってこの方法も信頼性、再現性に欠け、雛のけが及び死亡を引き起こすことが示されている。孵化場は、信頼性の高いワクチン接種者を見つけだすという課題に直面しており、１日当たりの生成率の増加はこれをより困難にしている。これにより、すべての雛が有効にワクチン接種されることを確実にするという課題が高まり、全体的なコストが増加する。また、ワクチン接種の際に雛に触れなければならないので、手で触れる際に雛を傷つけた場合、雛にけが又は死亡の危険がある。更に、作業者は多数の雛にワクチン接種をしなければならないため、作業者は反復性のストレス障害を受ける。これは、家禽業者にとって経済的な生産性の損失をもたらす。

代替的なアプローチは、ワクチン接種／投薬を飼育場の飼料又は水に加えることだった。この方法は、大部分の細菌について、雛の消化器系の病原体及び寄生虫が薬剤に耐性となっているという事実によって、部分的にしか有効でないことが判明している。この方法の部分的効果の一因となる他の因子は、飲料ラインの均一性がないこと、等しくない飲食量の結果としての等しくない投与量、及び一部のワクチンが水又は飼料内で非常に短い半減期を有することを含む。

養魚業に関しては、魚は、人が食べるための益々大きな食物源となっている。海洋、川、湖の状態は、消費できる魚のより信頼できる供給源が養魚によって提供されるようなものである。しかしながら、養魚場又は魚の孵化場は、すべての魚を健康な状態に保つ上で家禽業と同様の課題を抱えている。

魚の孵化場は魚を卵から育て、同年齢の魚を同じタンクに入れる。大量の魚を大型のタンクに入れ、成長するように飼料を与える。タンク内の狭い所にいる大量の魚は、病気の急速な広がりと大きな経済的影響をもたらす可能性がある。

多くの場合、任意のワクチン、薬剤及び駆虫薬を、魚のタンク又は魚の飼料への液剤の投与によって送達することができる。しかしながら、一部の症状又は病気は、上記の方法によって治療可能でない場合がある。そのような場合、魚はワクチンや他の生物学的製剤を個別に注入する必要がある。現在の魚の注入方法では、前記作業に先立って魚の鎮静前に魚から飼料を除去する必要がある。鎮静された空腹の魚は機械的手段によって移動され、手動の又は機械的な配置手段によって手作業で又は自動的に注入される。これらの作業は魚にとって厳しく、死亡率及び広範なコストの増加をもたらすことが示されている。

同様に、多くの畜産業において、すべての動物が効果的に治療されることを確実にすることは面倒な課題である。対象の数及びその大きさの変動は、各対象へのワクチン接種及び他の薬物の送達を困難にさせる。

ここで豚に目を向けると、任意の特定の農場におけるすべての子豚にワクチン接種又は他の治療を施す能力に関しても同様の課題が存在する。各子豚が効果的に治療されることを確実にすることが重要であり、そうでなければ、１頭の病気の子豚が破壊的な経済的影響で農場全体に影響を及ぼす。

豚に関しては、好ましくは鼻腔を通して送達される一部のワクチン又は治療薬がある。しかしながら、効果的に送達する能力は、幼い子豚が有効薬量を送達するのに十分な長い間容易に動かない状態に保たれず、送達中の動きが子豚の鼻軟骨又は脳に害を及ぼすことがある点で困難であり得る。

どこで／どのようにワクチン及び薬剤が投与されるかに関係なく、現行の方法はいくつかの重要な用途に対して十分に有効でないことが判明している。大きな集団内のすべての動物又は魚に効果的に治療薬を送達又はワクチンを接種しないと、病気の発生と大きな経済的損失を招く可能性がある。これらの不十分さは、薬用飼料添加物（「ＭＦＡ」）を含む、動物の畜産及び魚の養殖における抗生物質の投与を排除する新しい市場動向と相まって、本明細書に記載の実施形態の主な推進要因である。大量送達における課題は、各動物が有効量を投与されることを確実にすることである。

本明細書に記載の実施形態は、動物の所定の領域に薬物を自動的に送達するためのシステムを対象とする。システムは、動物の所定の送達領域の相対位置を検出するための感知装置と、動物を個別に配置する配置装置とを含む。システムは更に、動物の所定の送達領域の相対位置の少なくとも１つの画像を取り込むための画像取り込み装置と、所定の投与量の薬物を動物の所定の送達領域に送達するための送達システムとを含む。システムはまた、感知装置、配置装置、画像取り込み装置及び送達システムと通信するシステムコントローラを含む。感知装置が動物の位置／姿勢を感知してシステムコントローラと情報を共有すると、システムコントローラは画像を処理し、所定の領域の位置を決定し、動物の所定の送達領域に薬物を送達するように送達システムを位置的に調節する。

本開示の様々な実施形態を一般論として説明したので、添付の図面を参照する。添付の図面は、縮尺通りに描かれておらず、システムのすべての構成要素を含まない。
第１実施形態の概略平面図である。 図１の実施形態の概略側面図である。 使用中の図１の実施形態の一部の部分拡大側面図である。 使用中の図１の実施形態の部分拡大斜視図である。 第１実施形態の構成要素のいくつかのインタフェースの図式的な表示である。 使用中の第２実施形態の上面図である。 図６の第２実施形態の拡大部分側面図である。 第２実施形態の注入装置の部分拡大側面図である。 第２実施形態の構成要素のいくつかのインタフェースの図式的な表示である。 第３実施形態の正面図である。 図１０の実施形態の部分拡大図である。 図１１の実施形態のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 注入システムを詳述する図１０の実施形態の正面図である。 図１３の実施形態の断面図である。 第３実施形態の構成要素のいくつかのインタフェースの図式的な表示である。 第４実施形態の正面図である。 図１６の実施形態の一部の拡大詳細図である。 第４実施形態の構成要素のいくつかのインタフェースの図式的な表示である。

本開示は、動物に薬物を効果的に送達するための自動システム及び方法を対象とする。本開示の様々な態様は、本開示のすべての態様ではないがいくつかの態様を示した添付の図面を参照して、以下でより完全に説明される。実際には、本開示は、多くの異なる形態で具現化されることができ、本明細書に記載の態様に限定されると解釈されるべきではない。

一実施形態は、たくさんのニワトリの孵化したての幼鳥に、それらが殻から分離された後で且つ孵化場から離れる前に薬物を送達することを対象とする。また、雛に関する本開示の態様による方法及びシステムは、限定されないが、ニワトリ、シチメンチョウ、アヒル、ガチョウ、ウズラ、キジ、及び外来種の鳥などを含むあらゆるタイプの家禽で使用することができる。

別の実施形態は、牛への薬物の送達を対象とする。しかしながら、本開示の様々な態様による方法及びシステムは、バイソン、豚、ヤギ、羊、馬などを含むがこれらに限定されない、あらゆるタイプの家畜で使用することができる。更なる実施形態は、魚への薬物の送達を対象とする。本開示の様々な態様による方法及びシステムは、タラ、マス、サケ、ティラピアなどの養殖魚、並びにエビ、ロブスター、ホタテ貝、カキ、ハマグリ、ムール貝、ザリガニなどを含むがこれらに限定されない、あらゆるタイプの魚や甲殻類で使用することができる。更に別の実施形態は、豚への薬物送達を対象とする。同様の数字は、多数の図を通して同様の要素を指す。

図１は、第１実施形態１０のシステム全体の上面図を示す。図２は、図１のシステムの側面図を示す。第１実施形態１０は、ニワトリ孵化場の孵化日の部屋に置かれる可能性が高い。雛／殻分離器１２は、孵化したての幼鳥をその殻から分離するための手段を提供する。第１コンベヤー１４は、雛／殻分離器１２から分離壁１６の開口部を通って、幅の広い第２コンベヤー１８へと雛を移動する。分離壁１６は、孵化プロセスを薬物送達プロセスから分離する。

幅の広い第２コンベヤー１８は、個々の雛の処理を容易にする雛の分散を開始しり。第２コンベヤー１８から、第２コンベヤーよりも幅の広い第３コンベヤー２０と第４コンベヤー２２に雛が運ばれる。図１から分かるように、第５コンベヤー２４は、搬送アセンブリの上部から吊り下げられた仕切り２６を有する。仕切り２６は、最終的に個別の縦列になる狭い列に雛を移動するのを助ける。

第６コンベヤー２８は、第５コンベヤー２４上で作成された個別の縦列内に雛を保つための仕切り２６を含む。第６コンベヤー２８は、仕切り２６によって分離された個別の列の雛を一連の同様にそろっている傾斜コンベヤーベルト３０上に移動する。

個別キャリア装置３２が、傾斜コンベヤーベルト３０の下に配置される。各個別キャリア装置３２は、図３に示すように、カップ又はバスケットに類似し且つ１羽の雛１３を受け入れるようにサイズ設定される。個別キャリア装置３２は、相互連結され、コンベヤーシステムによって前進させられる個別キャリア経路に沿って移動する。各キャリア装置３２は、各装置がそのヒンジ式連結部の周りで回転又は旋回することができるように、コンベヤーシステムに対してヒンジ式に取り付けられる。雛１３が装置３２から落ちないことを確実にするために回転の度合いを制限することができる。

第１実施形態１０は、注入システム４２（図４）を更に含む。注入システム４２は、図４に示すように、注入ヘッド４４と、薬物リザーバ４７と、加圧ガス供給源４８と、作動機構５０とを有する。加圧ガスは、予め加圧されたガスカプセルによって、或いは中央の圧縮機に取り付けられたガス配管によって、注入システム４２に供給されることができる。

作動機構５０は、システムコントローラ３８（図４）と通信する。作動機構５０は、加圧ガス及び薬物を活性化して、所定の投与量を雛１３に送達する。薬物リザーバ４７は、雛１３への注入用のワクチン、薬剤又は生物学的製剤を含むことができる。

注入システム４２及びカメラ３６は、キャリア装置コンベヤーシステム３４の下で注入システム移動プラットフォーム４５（図４）上に取り付けられる。注入システムは、雛１３の後部領域に注入液を送達するために効果的に動作する。したがって、注入システム４２は、キャリア装置３２内に直立して座っているそれらの雛１３のみに注入するように設計される。注入システム移動プラットフォーム４５は、キャリア装置コンベヤーシステム３４に隣接してキャリア装置コンベヤーシステム３４に対して平行に、同じ速度で動く。これにより、カメラ３６は、移動中にキャリア装置３２内の雛１３の画像を取り込むことができる。これはまた、雛１３がキャリア装置３２内で移動している間に注入システム４２を動作させることを可能にし、このことついては以下で更に詳細に説明する。

コンベヤー制御システム４０は、すべてのコンベヤーベルトの速度及び動作を制御する。システムコントローラ３８は、図５に概略的に示すように、カメラ３６、コンベヤー制御システム４０及び注入システム４２と連通している。システムコントローラ３８は、コンピュータプロセッサ及び画像プロセッサを含む。画像プロセッサは、カメラ３６から画像を受け取り、それらを処理する。システムコントローラ３８は、システム全体のすべてのセンサー、カメラ、コンベヤー、アクチュエータ及びＩ／Ｏ（入力／出力レシーバー及びドライバー）と通信する。システムコントローラは、すべてのシステムオペレーションを同期させ、システムの中枢部に作用する。Ｉ／Ｏは、構成要素を作動又は停止させ、システムコントローラは、コンピュータプロセッサと画像プロセッサから情報を取得し、特定のスプレーヘッドを作動させる。

個別キャリア装置３２の下には、図１及び図２に示すように第７コンベヤーベルト４６がある。第７コンベヤーベルト４６は、消費のために雛が飼育される成育場への移送用のコンテナに雛を集団で移動する。

使用時、雛１３は孵化するとすぐに、雛／殻分離器１２において殻から分離される（図１）。雛１３は次に、第１コンベヤーベルト１４上に移動する。雛１３が移動しているとき、雛は、第２コンベヤーベルト１８、第３コンベヤーベルト２０、第４コンベヤーベルト２２、第５コンベヤーベルト２４及び第６コンベヤーベルト２８上に移動する。各コンベヤーベルトは、第６コンベヤーベルト２８上で個別の縦列になるまで、雛を更に引き離す。

雛１３は、第６コンベヤーベルト２８（図３）から傾斜コンベヤーベルト３０上に移動し、傾斜コンベヤーベルト３０が個別キャリア装置３２内に雛を入れる。個別キャリア装置３２の下では、カメラ３６及び注入システム４２が、注入システム移動プラットフォーム４５上で平行に且つ同じ速度で移動する。カメラ３６（図４）は、キャリア装置３２の下に配置される。カメラ３６は、個別キャリア装置３２内の雛１３の少なくとも１つの画像を取り込む。カメラ３６は、取り込んだ画像をシステムコントローラ３８に送る。システムコントローラ３８は、画像を処理し、個別キャリア装置３２内の雛１３の相対位置を決定する。

キャリア装置３２内の雛１３の相対位置を決定した後、システムコントローラは、雛がワクチン接種のための所望の位置にある場合にはキャリア装置の下の注入システム４２を作動させる。雛１３が所望の位置にない（例えば、雛がまっすぐに座っていない）とシステムコントローラ３８が決定した場合、システムコントローラ３８は注入システム４２を作動させない（図５）。

一旦作動されると、注入システム４２（図４）の作動機構５０により、加圧ガス供給源４８からのある量が、所定量の薬物をリザーバ４７から注入ヘッド４４を通って雛１３に移動するように移動させる。好ましくは、送達時に、注入ヘッド４４は、雛１３に隣接しているか又は雛１３と接触している。

注入後、キャリア装置３２は、キャリア装置コンベヤーシステム３４の端部に移動する（図３）。コンベヤーシステムが回転すると、ヒンジ式に連結されたキャリア装置３２も回転する。これにより、キャリア装置３２に保持された雛１３は、伸長したヒンジ式スライド３３上に、及び雛１３がワクチン接種された場合には第７コンベヤーベルト４６上に静かに落ちる。雛１３がキャリア装置３２内で適切な姿勢でなかったために注入を受けなかった雛の場合、ヒンジ式スライド３３は垂直位置に引き戻され、雛はコンベヤー４７上に静かに落ち、図示しない他の搬送装置によって戻り、コンベヤー２４上に置かれ、プロセスを再び経て、注入を受ける。

注入後、注入システム移動プラットフォーム４５上のカメラ３６及び注入システム４２（図４）は、それらの初期位置に引き戻され、個別キャリア装置３２の下を再び移動し始める。移動プラットフォームの機能を制御する機構は、システムコントローラ３８によって制御される。

注入装置に関する上記の説明は無針装置に焦点を合わせているが、針注入装置も使用され得ると予想されることを理解されたい。注入によって送達されると想定されるワクチンには、マレック病及び七面鳥のヘルペスウイルス（ＨＶＴ）ベクターワクチンが含まれるが、これらに限定されない。

第２実施形態７０を図６に示す。第２実施形態７０は、囲い７２と、若い牛７５などの家畜がそこを通って移動するように促すための一連の仕切り７４とを含む。仕切り７４は、平行に配置され、それぞれ前方ゲート７７及び後方ゲート７９を有する。前方ゲート７７は、閉鎖されると、動物が前方ゲートを越えて前進し、仕切り７４及び囲い７２から出るのを防止する。後方ゲート７９は、閉鎖されると、動物が仕切り７４から後退して囲い７２の中に戻るのを防止する。

図６及び７に示す存在センサー７６が、仕切り７４の上又は仕切り７４の近くに取り付けられ、一対の仕切りの間を移動する子牛７５を感知するように配置される。図６及び７に示す存在センサー７３が、仕切り７４の上又は仕切り７４の近くに取り付けられ、前方ゲート７７の近傍に到達する子牛７５を感知するように配置される（図７）。電子リーダ９３が、家畜の電子識別タグ８８を読み取るために仕切り７４の上又は仕切り７４の近くに取り付けられる。カメラが子牛７５の完全な画像を得ることができ且つカメラに子牛がぶつからないように、カメラ７８が仕切り７４の上に取り付けられる。カメラ７８は、子牛の少なくとも１つの画像を取り込み、画像は、右後肢の上部のような、子牛７５の所定の標的領域を含むことができる。

第２実施形態７０は、自動注入システム８２（図８）を更に含む。注入システムは、対象動物、この場合は子牛７５を治療するのに使用されるワクチン、薬品、生物学的薬剤又は他の薬剤のような薬物８６で満たされたリザーバ８４を有する。注入システム８２はまた、加圧ガス供給源９０及び注入ヘッド９１を含む。加圧ガスは、予め加圧されたガスカプセルによって、或いは中央の圧縮機に取り付けられたガス配管によって、自動注入システム８２に供給されることができる。

図８に示す注入システム８２は、注入システムの高さ、奥行き及び長さの自動調節を可能にするフレーム９２に調節可能に取り付けられる。フレーム９２は、仕切り７４の１つ以上のような固定構造物に固定して取り付けられる。注入システム８２の自動調節可能性は、子牛７５の位置に対する注入システム８２の高さ、幅及び奥行きを自動的に且つ遠隔で調節することができる機構（図示せず）によって達成される。調節可能性の詳細については、以下で更に詳細に説明する。

加圧ガス供給源９０（図８）は、リザーバ８４内の薬物８６を子牛７５に送達するために使用されることができる。加圧ガス供給源９０及び薬物８６の制御は、無針送達装置の当業者によって理解されることが分かる。

システムコントローラ８０は、図９に概略的に示すように、存在センサー７６、カメラ７８、及び注入システム８２と電子通信する。システムコントローラ８０は、所定の投与量の薬物８６を子牛７５の所定の標的領域に送達するために、存在センサー７６、存在センサー７３、前方ゲート７７、後方ゲート７９、電子リーダ９３（図７）、カメラ７８及び注入システム８２と通信する。システムコントローラ８０は、コンピュータプロセッサ及び画像プロセッサを含む。システムコントローラ８０は、存在センサー７３、ゲート７７、７９、電子リーダ９３、カメラ７８、及び注入システム８２の動作を遠隔制御する能力を有する。また、システムコントローラ８０は、カメラ７８から受信した画像を処理する。この方法の詳細を以下でより詳細に説明する。

使用時、図６に示すように、囲い７２は家畜の群れを保持するが、仕切り７４は１頭の子牛７５を一対の仕切りの間で前進させるように促す。子牛７５が仕切り７４の間を移動すると、存在センサー７６が作動し、システムコントローラと通信して前方ゲート７７を閉じ、子牛の更なる前方移動を防止する。続いて、子牛７５が存在センサー７３に達すると、システムコントローラ８０は、後方ゲート７９を閉じ、子牛７５の後方移動を停止させ、子牛が仕切り７４から後退することを防止する。この時点で、子牛７５は、一対の仕切り７４と、前方及び後方のゲート７７、７９との間で相対的に動かないように保持される。

また、存在センサー７３（図６）は、カメラ７８と通信して、子牛７５の、特に子牛の所定の領域の相対位置のビデオ映像の取り込みを開始する。例えば、薬物を好ましくは右上後肢（「標的領域」）に送達する場合、カメラ７８は、標的領域に焦点を合わせるように予めプログラムされることができる。画像カメラ７８が子牛の標的領域の画像を取り込むと、画像はシステムコントローラ８０に送られる。

システムコントローラ８０（図９）は、画像を分析し、調節可能なフレーム９２に取り付けられた自動注入システム８２と通信する。システムコントローラ８０は、自動注入システム８２に信号を送って、標的領域に対する注入ヘッド９１の高さ、角度又はそれ自体の長さ及び奥行きに対する必要な位置調節を行う。所定量の薬物がリザーバ８４から引き出され、ガス供給源９０からの加圧ガスを使用して注入ヘッド９１（図８）を通して子牛７５の標的領域に注入される。

注入が行われた後、システムコントローラは、子牛７５が仕切り７４から出て施設の別の部分に移動することを可能にする前方ゲート７７（図６）を開く。その後、後方ゲート７９が開き、別の子牛７５が仕切り７４の間に移動することを可能にし、プロセスは繰り返す。

電子リーダ９３（図７）は、一般的に子牛の耳に固定された識別タグ８８をデジタルで読み取るように配置されることに留意されたい。この場合、電子リーダ９３は、特定の子牛７５を明確に識別するために、タグ８８上で得られるデータをスキャンすることもできる。また、ワクチン接種が行われると、システムコントローラ８０は、子牛のタグ９４によってアクセス可能なそのデータベースに、ワクチン接種の種類及び送達日を記録する。更に、子牛７５が囲い７２内に戻った場合、システムコントローラ８０は、電子リーダ９２から識別情報を受信し、子牛７５が既にワクチン接種されたことを認識した後、前方ゲート７７を開き、子牛７５を出て行かせて、子牛７５の再ワクチン接種を防止する。

第２実施形態７０の注入システムは、豚、ヒツジ、ヤギ、バイソンなどの他の家畜にも適用できると予想される。仕切り７４のサイズ及び間隔並びにフレーム９０の調節可能範囲は、前述の異なる動物毎に変更される可能性が高いことが理解される。

主に牛である家畜に送達され得るワクチン又は薬物は、黒脚症、悪性浮腫、腸性中毒症Ｃ及びＤ、ＩＢＲ（牛感染性鼻気管炎）、ＰＩ３（牛パラインフルエンザ３型）、クロストリジウム、ＢＲＳＶ（牛ＲＳウイルス）、パスツレラ菌、ＭＬＶ−ＩＢＲ／ＰＩ３、Ｋ−ＢＶＤ、ＭＬＶ−ＢＲＳＶ、ブルセラ症、及び／又はレプトスピラ症を含むが、これらに限定されない。

主に羊である家畜に送達され得るワクチン又は薬物は、カンピロバクター、ビブリオ、クラミジア、ウェルシュ菌Ｃ及びＤ、破傷風、鼻腔内パラインフルエンザ、クロストリジウム、オルフ（伝染性膿疱性皮膚炎）及び／又は腐蹄症を含むが、これらに限定されない。

第３実施形態１００を図１０に示す。第３実施形態１００は、魚１０４への薬物の送達を対象とする。第３実施形態１００は、第１タンク１０６及び第２タンク１０８を含む。第１タンク１０６及び第２タンク１０８は、パイプ１１０によって接続される。パイプ１１０のサイズ及び長さは、タンク１０６、１０８に収容される魚１０４の種類によって決まる。

図１１に示すように、魚１０４がパイプに沿って第１タンク１０６及び第２タンク１０８に移動することを防止するために、前方袋及び後方袋１１２、１１４（図１１）がそれぞれパイプ１１０の両端に配置される。各袋１１２、１１４は、加圧流体源１１６（図１０）と連通し、遠隔で作動される。また、各袋１１２、１１４（図１１）は、迅速に膨張及び収縮させることができる。

図１２に示すように、左側方袋及び右側方袋１１８、１２０がそれぞれパイプ１１０の左右両側に配置される。上述した前方袋及び後方袋と同様に、右側方袋１１８及び左側方袋１２０も加圧流体源１１６と連通し、遠隔で作動される。左側方袋及び右側方袋１１８、１２０も迅速に膨張及び収縮させられる。

図１０に戻って、第１タンク袋１２２が、第１タンク１０６の底に配置される。同様に、第２タンク袋１２４が、第２タンク１０８の底に配置される。両方の袋１２２、１２４は、加圧流体システム１１６と連通している。加圧流体システム１１６は、各袋１２２、１２４へ出入りする流体の流れを制御し、これについては後に詳述する。タンク袋１２２、１２４は、第１タンク１０６及び第２タンク１０８と同様の容積を達成するのに十分な大きさである。

図１１に示す存在センサー１２６が、パイプ１１０に取り付けられ、後方袋１１４の近くに配置される。存在センサー１２６は、パイプ１１０内の魚１０４の存在を感知するように設計される。カメラ１２８も、前方袋１１２と前方袋１１４との間のパイプ１１０に取り付けられる。カメラ１２８は、好ましくは、パイプ１１０内の魚１０４のライブビデオ画像を取り込むことができるビデオカメラである。詳細には、カメラ１２８は、魚１０４の所定の標的領域のビデオ映像を撮影するように設計される。袋例えば、大西洋サケの下肋の下及び腹びれの後ろに注入液を送達することが望ましい。逆に、ティラピアでは、注入は多くの場合、胸びれの後ろに行われる。標的領域は魚の種類によって異なるので、カメラ１２８は、治療される対象魚の特定の所定の標的領域に焦点を合わせるように予めプログラムされる必要がある。

図１３は、注入用の薬物１３４のリザーバ１３２、加圧ガス源１３８（図１３）及び注入ヘッド１４０（図１４）を有する注入システム１３０を示す。注入システム１３０は、前方袋１１２と後方袋１１４との間のパイプ１１０の内部に取り付けられている。注入システム１３０は、処理される魚の種類に応じて、図１１に示すようにパイプ１１０の底部に、又は図１４に示すようにパイプ１１０の側面に取り付けることができる。

注入ヘッド１４０（図１４）は、注入システム１３０内のフレーム（図示せず）に移動可能に取り付けられる。注入ヘッド１４０は、パイプ１１０の内壁に沿って軸方向及び半径方向に移動する能力を有することが分かる。注入ヘッド１４０の動きは、システムコントローラ１４６（図１５）によって遠隔制御される。

存在センサー１２６、カメラ１２８、注入システム１３０及び加圧流体源１１６はすべて、システムコントローラ１４６（図１５）と通信する。システムコントローラ１４６は、コンピュータプロセッサ及び画像プロセッサを含む。システムコントローラは、存在センサー１２６、カメラ１２８、注入システム１３０及び加圧流体源１１６を遠隔制御することができる。システムコントローラ１４６は、カメラ１２８によって提供される位置情報を受信し、それを処理して、以下でより詳細に説明するように、注入ヘッド１４０の位置及び注入のタイミングを自動的に調節する。システムコントローラは、加圧流体源１１６と通信し、前方袋１１２、後方袋１１４、右側方袋１１８、左側方袋１２０、第１タンク袋１２２、及び第２タンク袋１２４を収縮及び膨張させる。

使用時、魚１０４はすべて第１タンク１０６内に位置する。この例では、すべての魚１０４がサケであると仮定する。第１タンク１０６は、図１０に示すように、比較的大量の水及び多数の魚１０４を有する。第１タンク１０６は、パイプ１１０によって第２タンク１０８に接続される。第２タンク１０８は、少量の水を有し、好ましくは魚を有しない。前方袋及び後方袋１１２、１１４は、魚１０４がパイプ１１０に入るのを阻止するように膨張位置にある。

魚１０４に薬物を送達するために、後方袋１１４が収縮される。これにより、魚１０４が第２タンク１０８に向かってパイプ１１０内へと泳ぐことを可能にする。しかしながら、存在センサー１２６は、パイプ内の魚１０４の存在を感知し、システムコントローラ１４６に信号を送る。システムコントローラは、魚１０４の第２タンク１０８への更なる前方移動を阻止するために、前方袋１１２を膨張させる。また、魚１０４が存在センサー１２６を越えて進むと、システムコントローラ１４６は、後方袋１１４を膨張させるように信号を送り、他の魚１０４がパイプ１１０に進入しないことを確実にする。

存在センサー１２６はまた、カメラ１２８に信号を送って作動させる（図１１）。カメラ１２８は、魚１０４の所定の標的のビデオ画像を取り込む。これは魚の種類によって異なる場合がある。サケの場合、好ましい送達領域は、下肋と腹びれの後ろとの間の魚の下部である。

カメラ１２８が魚１０４の所定の領域の画像を取り込むと、画像は処理のためにシステムコントローラ１４６に送られる（図１５）。カメラ１２８によって取り込まれた魚の位置に基づいて、システムコントローラ１４６は、注入を標的領域内に配置するために、魚１０４に対する注入ヘッド１４０の位置を必要に応じて遠隔で調節する。詳細には、システムコントローラ１４６は、カメラ１２８によって決定された魚１０４の位置に対する注入ヘッド１４０の高さ、幅及び奥行きを制御し、注入の作動を制御する。したがって、魚１０４がパイプ１１０に沿って所定の位置に移動すると、注入ヘッドの位置はそれに応じてシステムコントローラ１４６の制御下で調節される。

注入ヘッド１４０の位置を制御するのではなく、システムコントローラが魚１０４の位置を制御し得ることも想定される（図１２）。前方袋１１２、後方袋１１４、右側方袋１１８及び左側方袋１２０の圧力を操作することによって、システムコントローラは、標的領域が注入ヘッド１４０に直接隣接するように魚１０４の位置を変えることができる。

注入液が魚１０４に送達されると、システムコントローラ１４６は、前方袋１１２及び側方袋１１８、１２０と通信して、それらを迅速に収縮させる（図１２及び１５）。側方袋１１８、１２０の収縮により、魚１０４はもはや拘束されない。前方袋１１２の収縮により、魚１０４は前方に移動して第２タンク１０８に入ることができる。その後、後方袋１１４が収縮され、別の魚１０４がパイプ１１０内に移動することを可能にし、プロセスは繰り返す。

各魚１０４が第２タンク１０８内へと泳ぐと、第１タンク袋１２２及び第２タンク袋１２４がそれに応じて水の量を調節することに留意すべきである（図１０）。例えば、第１タンク１０６がその魚１０４の集団を第２タンク１０８に入れ始めると、第１タンク袋１２２はゆっくりと膨張し始める。そうするにつれて、第１タンク１０６内の水量は減少する。逆に、第２タンク１０８が第１タンク１０６からの魚１０４で満たされ始めると、第２タンク内の水量は増加する必要がある。第２タンク袋１２４はゆっくりと収縮し、その結果、魚１０４のより大きな集団を収納するようにタンク内の水量が増加することを可能にする。第１タンク袋１２２及び第２タンク袋１２４が膨張及び収縮する速度は、システムコントローラ１４６によって制御される。システムコントローラ１４６は、加圧流体源１１６と連通しており、このタスクを遂行するために、本明細書に記載された各構成要素に対する適切な弁を遠隔で開閉する。

各タンク袋の頂部に上げ底が載ってタンクの表面をより均一にすることができることが更に理解される。これは、新しいタンクを補充する前に、第１タンク内の魚が完全に空になることを確実にする上で重要である。

魚に関しては、送達することができるワクチン又は薬物は、サケ用のせっそう病ワクチン、コイのコイヘルペスウイルスを含むが、これらに限定されず、一部の商業的に重要な魚において、ＶＨＳ（ウイルス性出血性敗血症）、白点病及び旋回病を治療するためにワクチン又は薬物を送達することができる。

第４実施形態１５０を図１６に示す。第４実施形態１５０は、特定のワクチン及び他の薬剤の子豚への鼻腔内送達に焦点を合わせている。

第４実施形態１５０は、図１６に詳細に示され、図１７に詳細に示される輪郭要素１５４を含む。各輪郭要素１５４は、輪郭要素１５４から延びるニップル１５６を有する。輪郭要素１５４は、子豚１５２の顔面を受けるように成形され、子豚の鼻を受けるように形成された空間を含む。また、輪郭要素１５４は、子豚１５２の鼻の端部が止まるように設計された鼻受け板１５８を有する。鼻受け板１５８は、輪郭要素１５４から外向きに突出する一対の中空指状突起１６０を有する。一対の指状突起１６０は、子豚がニップル１５６をその口に入れたときに、子豚１５２の鼻孔内に受け入れられるような大きさと間隔を有し、これについては以下で詳細に説明する。

複数の輪郭要素１５４は、垂直壁などの表面に固定して取り付けられる（図１６）。各ニップル１５６は、図１８に示すように、システムコントローラ１８０と通信する圧力センサー１５９を備える。各ニップル１５６はまた、液体調合乳のタンク１６２に接続される。システムコントローラ１８０によって動作可能な弁１６６が、タンク１６２からニップル１５６への調合乳の流れを開閉する。

一対の中空指状突起１６０は、両指状突起１６０が子豚の鼻孔に受け入れられると作動されるセンサー１８１を備える（図１７）。センサー１８１は、システムコントローラ１８０と通信し、図１７に詳細に示す加圧薬物送達システム１６８に接続される。

加圧薬物送達システム１６８は、ワクチンのような薬物１７２の供給源を収容する容器１７０を含む。加圧薬物送達システム１６８はまた、薬物１７２の容器１７０と連通する加圧ガス源１７４と、圧力下で薬物の送達を始動及び終了させ、またシステムコントローラ１８０によって制御される制御機構１７６とを含む。

したがって、加圧薬物送達システム１６８、及びニップル１５６を通る調合乳１６４の流れを制御する弁１６６は、システムコントローラ１８０を介して互いに電子通信する。このような通信の利点及び詳細な実施は、以下で第４実施形態１５０の動作を説明するときにより詳細に説明する。

子豚が立って乳を飲む床は、ヒンジ１９２及びラッチ１９４を有するプラットフォーム１９０である。ラッチ１９４は、システムコントローラ１８０によって遠隔制御される。プラットフォーム１９０、ヒンジ１９２及びラッチ１９４は、既に薬物を受け取った豚が乳を飲むのを防ぐためのトラップドアのように作用する。プラットフォーム１９０の機能は、以下で更に詳細に説明する。
使用中、子豚１５２は、複数の輪郭要素１５４が固定的に取り付けられた保持領域に運ばれる。これは、一連のコンベヤーベルト及び仕切りによって行われてもよく、手作業で行われてもよい。最も効果的な結果のために、子豚１５２は空腹であり且つ／又は喉が渇いていることが望ましい。ニップル１５６が子豚１５２に示され、子豚は本能的にニップル１５６にくっついて吸い始めようとする。子豚１５２がニップル１５６にくっついて乳を飲み始めると、圧力センサー１５９が作動し、子豚１５２の存在をシステムコントローラ１８０に知らせる。一方、子豚の鼻は、輪郭要素１５４の鼻受け板１５８に受け入れられる。また、一対の指状突起１６０は子豚の鼻孔に受け入れられ、センサー１８１によって感知される。センサー１８１は子豚の鼻孔の係合をシステムコントローラ１８０に伝える。

子豚１５２がニップル１５６を吸うと、調合乳１６４（図１６）の流れを制御する弁１６６がシステムコントローラ１８０（図１８）によって作動されて開き、調合乳の投与量がタンク１６２からニップル１５６を通って子豚の口に流れる。同時に、加圧薬物送達システム１６８も作動される。ワクチンなどの薬物１７２は、子豚１５２の鼻腔を通って加圧流体の下で送達される。送達の圧力は、鼻腔又は軟骨内を通して投薬量を送達するが、損傷を引き起こさないように設計される。

加圧薬物送達システム１６８（図１８）がその投薬量を送達した後、加圧薬物送達システム１６８からシステムコントローラ１８０に信号が送られる。システムコントローラ１８０は、弁１６６を閉じるように動作させる。弁１６６を閉じることにより、調合乳１６４のニップル１５６への流れが止まり、子豚１５２はニップル１５６から離れるように促される。これは、輪郭要素１５４の後ろにニップル１５６を後退させることによって達成され得る。これは、子豚１５２の下の床のロボットによる下降など、子豚１５２とニップル１５６との間に障害を与えることによっても達成され得る。子豚１５２がもはやニップル１５６を吸うことができなくなると、子豚は更なる処理のために移動される。

電子リーダ１５７（図１６）が一般的に子豚の耳に固定された識別タグ１８２をデジタルで読み取るように配置されることに留意されたい。この場合、電子リーダ１５７は、特定の子豚１５２を明確に識別するために、タグ１８２上で得られるデータをスキャンすることもできる。また、ワクチン接種が行われると、システムコントローラ１８０は、子豚のタグ１８２によってアクセス可能なそのデータベースに、ワクチン接種の種類及び送達日を記録する。

子豚１５２が第４実施形態１５０に戻った場合、システムコントローラ１８０は、電子リーダ１５７から識別情報を受信し、子豚１５２が既にワクチン接種されたことを認識した後、子豚１５２の再ワクチン接種を防止する（図１６、１７、１８）。システムコントローラ１８０は、ニップル１５６又は薬物送達システム１６８からの調合乳の流れを作動させない。また、システムコントローラ１８０はラッチ１９４と通信してラッチ１９４を開く。これにより、プラットフォーム１９０がヒンジ１９２の周りを回転し、子豚が更なる処理のために下のレベルまで落ちることが可能になる。子豚が２回以上処理されるのを防ぐために、あらゆる装置が使用され得ることが想定される。上述のシステムは、限定ではなく例として提供される。

特定のワクチン及び／又は薬剤は、好ましくは、子豚１５２の鼻腔又は軟骨を通して送達されることを理解されたい。これらは、マイコプラズマ、ヘモフィルス・パラスイス、プレウロニウモニア、アクチノバチルス、ＰＲＲＳ（豚繁殖・呼吸障害症候群）、豚インフルエンザ、及び豚ＰＥＤＶ（豚流行性下痢ウイルス）を含むが、これらに限定されない。

上記の説明はワクチン及び薬剤に目を向けているが、当業者は、投与される薬物が、ヒトを含む家畜、哺乳類、又は様々な他の動物にワクチン接種、投薬又は処置するために使用される様々な薬物を含み得ることを理解するであろう。

本明細書に記載された本開示の多くの改良及び他の態様が、上記の説明及び関連する図面に提示された教示の利益を享受する本開示が関係する当業者に思い浮かぶことが想定される。したがって、本開示は開示された特定の態様に限定されるものではなく、改良及び他の態様は添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解すべきである。本明細書では特定の用語を使用しているが、それらは一般的且つ説明的な意味でのみ使用され、限定のためではない。

Claims (17)

1. 魚の所定の領域に薬物を自動的に送達するシステムであって、
   第１の量の水を有する第１タンクであって、少なくとも１つの魚を収容するサイズの第１タンクと、
   第２の量の水を有する第２タンクであって、少なくとも１つの魚を受け入れるサイズの第２タンクと、
   前記第１タンクと前記第２タンクとの間で流体連通しているパイプであって、前記第１タンクに近接する第１の端部と前記第２タンクに近接する第２の端部とを有するパイプと、
   所定の送達領域を有する魚を配置する配置装置であって、前記配置装置は前記パイプ内に配置され、加圧流体源と流体連通している１対の対向する膨張可能な袋を含む配置装置と、
   前記魚の相対位置の少なくとも１つの画像を取り込む画像取り込み装置と、
   前記魚の所定の送達領域に所定の投与量の薬物を送達する送達システムと、
   前記配置装置、前記画像取り込み装置、及び前記送達システムと通信するシステムコントローラと
   を含むシステム。
2. それぞれの袋が加圧流体源と流体連通している前方袋及び後方袋を更に含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記加圧流体源は遠隔で作動される、請求項１に記載のシステム。
4. 魚の所定の領域に薬物を自動的に送達するシステムであって、
   所定の送達領域を有する少なくとも１つの魚を収容する第１タンクと、
   少なくとも１つの魚を受け入れる第２タンクと、
   前記第１タンクと前記第２タンクとの間で流体連通しているパイプであって、前記パイプ内を魚が前記第１タンクから前記第２タンクへ移動することができるパイプと、
   加圧流体源と流体連通している１対の対向する膨張可能な袋であって、膨張すると、前記魚を個別に拘束する１対の対向する膨張可能な袋と、
   前記１対の対向する袋の両側に位置する膨張可能な前方袋及び後方袋であって、前記前方袋及び後方袋はそれぞれが加圧流体源と流体連通し、膨張すると前記パイプ内での魚の前方及び後方移動を阻止する前方袋及び後方袋と、
   前記魚の所定の送達領域の相対位置の少なくとも１つの画像を取り込む画像取り込み装置と、
   前記魚の前記所定の送達領域に所定の投与量の薬物を送達するための位置調節可能な送達システムと、
   前記１対の対向する袋、前記前方袋及び後方袋、前記画像取り込み装置、及び前記送達システムと通信するシステムコントローラと
   を含むシステム。
5. 前記パイプ内の魚の存在を感知する存在センサーを更に含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記送達システムは注入器である、請求項４に記載のシステム。
7. 前記注入器は針がない、請求項６に記載のシステム。
8. 前記薬物はワクチン、薬剤又は生物学的製剤である、請求項１に記載のシステム。
9. 前記薬物は、せっそう病、コイヘルペスウイルス、ＶＨＳ、白点病及び旋回病の１つ以上を治療するために使用され得る、請求項４に記載のシステム。
10. 前記送達システムは注入器である、請求項１に記載のシステム。
11. 前記注入器は針がない、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記薬物は、せっそう病、コイヘルペスウイルス、ＶＨＳ、白点病及び旋回病の１つ以上を治療するために使用され得る、請求項１に記載のシステム。
13. 前記１対の対向する袋は前記パイプ内に配置される、請求項４に記載のシステム。
14. 前記画像取り込み装置はカメラである、請求項４に記載のシステム。
15. 前記画像取り込み装置はカメラである、請求項１に記載のシステム。
16. 前記システムコントローラはコンピュータプロセッサを含む、請求項１に記載のシステム。
17. 前記第１タンクに配置された第１タンク袋及び前記第２タンクに配置された第２タンク袋をさらに含み、前記第１タンク袋及び第２タンク袋は加圧流体源と流体連通している、請求項４に記載のシステム。

Images