JP7112360B2 - 牛の生体情報通知方法 - Google Patents

Description

本発明は、牛のルーメン（第１胃）内の温度に基づいて分娩の兆候を含む生体情報を通知する、牛の生体情報通知方法に関するものである。

牛の分娩時における事故は畜産農家にとって大きな負担である。分娩時における事故を防止するため、畜産農家は分娩に立ち会って牛の状況を監視する必要がある。しかしながら、牛の分娩の時期を正確に予測することは難しく、このことが分娩時における事故防止の妨げになっている。

牛の分娩予定日は、例えば黒毛和種では人工授精日から２８５日後とされ、ホルスタイン種では人工授精日から２８０日後とされている。実際の分娩日は個体差があり、分娩予定日に対して前後することがある。畜産農家は、分娩に立ち会うために、分娩予定日が近づくと牛の分娩の兆候を監視し続ける必要がある。

分娩の兆候としては、「外陰部が膨れる」「骨盤靭帯が緩むことから尾根部（尻尾の付け根）がくぼむ」「外陰部の粘液」、乳牛であれば「乳の色が黄色から白色に変化する」など、外見上の変化が生じることが知られている。

しかしながら、畜産農家では、牛を多頭（数十頭から数百頭）飼育しており、同時期に分娩予定日を迎える牛も複数存在する。また、外見上の変化にも個体差がある。このため、外見上の変化を目視によって監視して、各牛の分娩日を正確に予測することは容易ではなかった。

分娩の兆候として、外見上の変化だけでなく、牛の体温（直腸温）が低下することが知られている。しかしながら、外見上の変化を目視によって監視することと比べて、牛の体温（直腸温）を頻繁に計測することは容易ではない。このため、体温（直腸温）変化から分娩日を予測することは現実的ではない。

また、人工授精は、発情の周期（例えば２１日周期）に合わせて複数回行われる場合がある。妊娠鑑定は、人工授精を行ってから所定期間経過後（例えば４２日後）に行われる。妊娠が成立したと鑑定された場合、通常、分娩予定日は直近の人工授精日から起算される。しかしながら、実際には直近の人工授精よりも前の人工授精によって妊娠が成立している場合がある。このような場合、実際の分娩は、分娩予定日から大幅にずれることがある。

特許第３９３８７８６号公報 特開２０１８－７４９９２号公報

畜産農家が分娩の兆候を目視して分娩日を予測することの困難性に鑑み、従来、牛にセンサを取り付けて遠隔で監視するシステムが提案されている。例えば特許文献１には、牛の膣内にセンサを挿入し、膣温度の変化によって分娩の兆候を検出する分娩予知通報システムが開示されている。

しかしながら、牛の膣内にセンサを長期間挿入した状態にすると、膣炎を発症する場合がある。膣炎を防止するには分娩予定日が近づいてから牛の膣内にセンサを挿入する必要がある。また、上述のように人工授精を複数回行っている場合には、実際の分娩が分娩予定日から大幅にずれる場合がある。このため、適切な時期に牛の膣内にセンサを挿入しなければ、膣炎を発症したり、センサ挿入前に分娩する場合があり、分娩の兆候を検出することは容易ではない。

特許文献２には、牛の胃にバイオセンサカプセルを安着させ、胃の角速度情報、加速度情報、温度情報、ＰＨ濃度情報、メタンガス発生情報に基づいて牛の発情状態や分娩状態を判断する牛の病気管理方法が開示されている。

しかしながら、特許文献２では、牛の胃の角速度情報、加速度情報、温度情報、ＰＨ濃度情報、メタンガス発生情報がどのような状態となったときに分娩の兆候があるとするのかが明確でなく、牛の分娩の兆候を確実に検出できるか不明である。

本発明の目的は、牛のルーメン内の温度に基づいて分娩の兆候を含む生体情報を通知することができる、牛の生体情報通知方法を提供することである。

本発明の牛の生体情報通知方法は、牛の分娩の兆候がある旨の通知を含む牛の生体情報通知方法であって、
牛のルーメン内に配置されるセンサカプセルによって前記牛のルーメン内の温度データを取得するステップと、
前記取得した温度データを前記センサカプセルから前記牛の体外に送信するステップと、
前記送信された前記温度データを前記牛の体外で受信するステップと、
蓄積された前記温度データ、および、前記牛の分娩に関する分娩関連データに基づいて、前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップと、
前記牛の分娩兆候があると判定された場合に、前記牛の分娩兆候がある旨を関係者に通知するステップと、を含み、
前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
前記牛が給水することによる前記ルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップを含む、牛の生体情報通知方法である。

本発明の牛の生体情報通知方法によれば、牛のルーメン内の温度に基づいて、分娩の兆候を含む正確な生体情報を通知することができる。

図１は、本発明の牛の生体情報通知方法を適用する牛監視システムの全体構成を示す図である。 図２は、センサカプセルの構造を示す図である。 図３は、センサカプセルの電子回路のブロック図である。 図４は、監視制御部の構成を示す概略図である。 図５は、分娩兆候を判定および通知するフローを示す図である。 図６は、牛の分娩兆候の有無を判定するフローを示す図である。 図７は、牛の給水を判定および通知するフローを示す図である。 図８は、牛の温度データを読み出して表示したグラフの一例を示す図である。

本発明の一実施形態にかかる牛の生体情報通知方法は、牛の分娩の兆候がある旨の通知を含む牛の生体情報通知方法であって、
牛のルーメン内に配置されるセンサカプセルによって前記牛のルーメン内の温度データを取得するステップと、
前記取得した温度データを前記センサカプセルから前記牛の体外に送信するステップと、
前記送信された前記温度データを前記牛の体外で受信するステップと、
蓄積された前記温度データ、および、前記牛の分娩に関する分娩関連データに基づいて、前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップと、
前記牛の分娩兆候があると判定された場合に、前記牛の分娩兆候がある旨を関係者に通知するステップと、を含み、
前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
前記牛が給水することによる前記ルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップを含む（第１の構成）。

上記構成によれば、牛の分娩兆候の有無を判定するステップにおいて、牛が給水することによるルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップを含んでいる。このため、牛のルーメン内の温度に基づいて、分娩の兆候を含む正確な生体情報を通知することができる。

上記第１の構成において、
前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
前記判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して２日前におけるルーメン内の温度の中央値である２日前中央値を算出するステップと、
前記判定時点に対して所定時間前からの前記温度データのうち、所定の第１温度以上の前記温度データによる移動平均である直近移動平均を算出するステップと、
前記２日前中央値と前記直近移動平均とを比較し、前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して所定の第２温度差以上であるか否かを判定するステップと、
を含んでもよい（第２の構成）。

上記構成によれば、牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、２日前中央値と直近移動平均とを比較し、直近移動平均が２日前中央値に対して所定の第２温度差以上であるか否かを判定するステップを含んでいる。このため、牛が給水することによるルーメン内の温度低下の影響を抑制することができる。

上記第２の構成において、
前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第２温度差でないと判定した場合に、前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第２温度差より低い所定の第３温度差以上であるか否かを判定するステップを含み、
かつ、
前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第３温度差以上である場合に、前記判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して３日前におけるルーメン内の温度の中央値である３日前中央値と、前記直近移動平均と、が比較され、前記直近移動平均が前記３日前中央値に対して前記第２温度差以上であるか否かを判定するステップを含んでもよい（第３の構成）。

上記構成によれば、牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、直近移動平均が２日前中央値に対して第３温度差以上である場合に、判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して３日前におけるルーメン内の温度の中央値である３日前中央値と、直近移動平均と、が比較され、直近移動平均が３日前中央値に対して所定の第２温度差以上であるか否かを判定するステップを含んでいる。このため、ルーメン内の温度変化が緩やかな場合であっても牛の分娩兆候の有無を判定することができる。

上記第２または第３の構成において、
前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
前記２日前中央値および／または前記３日前中央値が所定の第４温度以下であるか否かを判定するステップを含んでもよい（第４の構成）。

上記構成によれば、牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、２日前中央値および／または３日前中央値が所定の第４温度以下であるか否かを判定するステップを含んでいる。このため、２日前または３日前にルーメン内の温度が高温になっている場合でも、牛の分娩兆候の有無を誤判定しにくくなる。

上記第２から第４のいずれかの構成において、
前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
前記直近移動平均が、所定の第５温度以下であるか否かを判定するステップを含んでもよい（第５の構成）。

上記構成によれば、牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、直近移動平均が、所定の第５温度以下であるか否かを判定するステップを含んでいる。このため、２日前または３日前に発熱している場合でも、牛の分娩兆候の有無を誤判定しにくくなる。

上記第１から第５のいずれかの構成において、
前記分娩関連データは、
人工授精が行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含む分娩予定期間を含んでいてもよい（第６の構成）。

上記構成によれば、分娩関連データは、人工授精が行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含む分娩予定期間を含んでいる。このため、分娩予定がない牛についての分娩兆候の通知を防止することができる。

上記第６の構成において、
前記分娩予定期間は、
前記分娩予定日の起算となる人工授精日よりも前に行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含んでもよい（第７の構成）。

上記構成によれば、分娩関連データは、分娩予定日の起算となる人工授精日よりも前に行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含んでいる。分娩予定日の起算となる人工授精よりも前の人工授精によって妊娠が成立している場合、分娩予定日がずれるが、この場合でも牛の分娩兆候の有無を判定することができる。

上記第１から第７のいずれかの構成において、
前記温度データに基づいて、前記牛の給水を判定するステップと、
前記牛の給水に関する情報を関係者に通知するステップと、
をさらに含んでもよい（第８の構成）。

上記構成によれば、牛の給水に関する情報を関係者に通知するステップを含んでいる。このため、牛が給水することによるルーメン内の温度低下を利用して、牛の生体情報を通知することができる。

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係る牛の生体情報通知方法を詳しく説明する。牛の生体情報通知方法は、分娩前の牛のルーメン（第１胃）内の温度が２日前または３日前から低下していくことを利用して、牛の分娩の兆候を検知し、関係者に通知する。また、牛が給水（飲水）することでルーメン内の温度が短時間で大きく低下することを利用して、牛の給水状態を検知する。

図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［牛監視システム］
まず、本発明の牛の生体情報通知方法が適用される牛監視システムＳの構成について説明する。図１は、本発明の牛の生体情報通知方法を適用する牛監視システムＳの全体構成を示す図である。牛監視システムＳは、畜産農家（農場Ｆ）で飼育されている複数の牛Ｂのルーメン内の温度を一括して監視し、分娩の兆候など特定の体調の変化を含む生体情報を関係者に通知できるようにしたシステムである。これを実現するため、牛監視システムＳは以下のような構成を備えている。

なお、本明細書では、ルーメン内の温度をルーメン温度という場合がある。また、ルーメン内の温度は、獣医学上の牛の体温（直腸温）とは異なる場合があるが、便宜上、ルーメン内の温度（ルーメン温度）を牛の体温という場合がある。

牛舎１で飼育されている牛Ｂのルーメンに、センサカプセル１０を飲み込ませる。センサカプセル１０は、定期的（５分毎）に牛Ｂのルーメン内の温度を測定し、温度データを無線送信する。この温度データを受信設備１５で受信して、事務所２のパーソナルコンピュータ２２およびサーバ３０に送信する。サーバ３０は、複数の牛Ｂの温度データを時刻情報とともに集中管理する。サーバ３０は、牛Ｂのルーメン温度に日常と異なる高温・低温や発情・分娩の兆候などの特定の変化があった場合には、その旨を飼養者や獣医師等の関係者の携帯電話に（スマートフォン）６にメール等で通知する。

以下、さらに詳細に説明する。農場Ｆには牛舎１および事務所２が設置されている。牛舎１は複数設置されていてもよい。牛舎１には複数の牛Ｂが飼育されている。各牛Ｂは、そのルーメンにセンサカプセル１０を飲み込んでいる。センサカプセル１０は、係員がアプリケータを用いて牛Ｂに飲み込ませる。センサカプセル１０は定期的（５分毎）に温度（牛Ｂのルーメン温度）を測定する。センサカプセル１０は、測定した牛Ｂの温度データを７ＭＨｚ帯の周波数で無線送信する。無線で送信されるメッセージは、温度データに加えて各センサカプセル１０にユニークに付されている識別情報が含まれる。

牛舎１内部の壁面または柱に、１または複数のアンテナ装置１１が設置される。アンテナ装置１１は初段受信装置１２に接続される。図１では、牛舎１に３台のアンテナ装置１１が設置されている。センサカプセル１０が送信する電波の到達距離は２０メートル程度であるため、牛舎１の広さに応じてアンテナ装置１１の設置個数を決定すればよい。初段受信装置１２は、４台までのアンテナ装置１１を接続することが可能である。アンテナ装置１１は、センサカプセル１０が送信する７ＭＨｚ帯の電波に共振するＨＦ帯用のアンテナを内蔵している。アンテナ装置１１は、ＸＹＺ３軸の偏波特性に対応するため、Ｌ字状に組み合わせられた２本のバーアンテナ、および、バーアンテナと同一平面上に展開されたループコイルアンテナを備えている。すなわち、波長が約４０メートルと長い微弱電波を受信するためには、偏波方向を合わせたアンテナが必要である。そこで、牛Ｂがどの位置にいてどの方向を向いていても温度データの電波信号を受信できるように、アンテナ装置１１を上記構造としている。

アンテナ装置１１は、センサカプセル１０が送信した７ＭＨｚ帯の微弱な電波を受信する。この電波には、センサカプセル１０に内蔵された温度センサ２０２が測定した温度データおよびセンサカプセル１０の識別情報がＦＳＫ変調によって重畳されている。受信された高周波信号は初段受信装置１２に入力される。

初段受信装置１２は、受信した高周波信号から温度データおよび（センサカプセル１０の）識別情報を含むメッセージを復調して取り出し、このメッセージを９２０ＭＨｚ帯の特定小電力で転送する。この周波数帯はテレメータ等に用いられる周波数であり、約２００メートルの到達距離でメッセージを送信することができる。通信規格は、ＡＲＩＢ ＳＴＤ－Ｔ１０８が用いられる。この通信規格は、複数の無線機（中継装置）がバケツリレーのようにデータを中継するマルチホップ通信に対応している。メッセージは事務所２に設置された終端受信装置２１まで伝送される。牛舎１と事務所２との距離が２００メートルよりも長い場合、初段受信装置１２と終端受信装置２１との間に中継装置１３を挿入して、それぞれの間隔が２００ｍを超えないようにする。中継装置１３は、初段受信装置１２と終端受信装置２１との間に８台まで直列に挿入（８ホップ）することができる。したがって、終端受信装置２１は、半径約２キロメートルの範囲の牛舎１（初段受信装置１２）からの温度データを収集することが可能である。

事務所２には、終端受信装置２１、管理用パーソナルコンピュータ２２およびＬＡＮ２３が設置されている。ＬＡＮ２３は、ルータ２３ＡおよびＷｉ－Ｆｉアクセスポイント（ＡＰ）２３Ｂを含んでいる。終端受信装置２１は、Ｗｉ－Ｆｉ経由でＬＡＮ２３に接続されている。ＬＡＮ２３はインターネット４を介してサーバ３に接続されている。終端受信機２１は、初段受信装置１２または中継装置１３から受信した温度データおよび識別情報を含むメッセージをデコードし、このメッセシージをＬＡＮ２３およびインターネット４を経由してサーバ３０に送信する。管理用パーソナルコンピュータ２２は、サーバ３０にアクセスして、蓄積記憶された温度データをグラフ表示することなどが可能である。なお、ＬＡＮ２３において、ルータ２３ＡおよびＷｉ－Ｆｉアクセスポイント２３Ｂの機能を一体に備えたＷｉ－Ｆｉルータを用いてもよい。

サーバ３０は、この牛監視システムの設置者が管理するセンタ３に設置されている。サーバ３０は、センサカプセル１０を飲み込んでいる全ての牛Ｂの温度データを、そのセンサカプセル１０の識別情報毎に蓄積記憶し、その変化を監視している。監視は、所定のルール、アルゴリズムに基づいて行われる（ＡＩを導入してもよい）。監視の結果、特定の牛Ｂの体温に異常または特徴的な変化（発情・分娩の兆候など）が現れた場合、その旨を関係者の携帯電話６にメール通知する。サーバ３０は、インターネット４経由で携帯電話システム５にメールを送信することで、携帯電話６にメールが送信される。

また、携帯電話６は、ユーザの操作に応じて、サーバ３０にアクセスが可能である。携帯電話６はサーバ３０から所定の牛Ｂの温度データを読み出して、画面にグラフ表示するなどの処理を行うことが可能である（図８参照）。

図２は、センサカプセル１０の構造図である。図２（Ａ）は、センサカプセル１０の側断面図、図２（Ｂ）は、平面構造図である。本図の説明において、図中矢印で示した方向を示す語として上下左右および前後左右を用いる。なお、センサカプセル１０の向きは制限されず、図示の方向は一例である。

センサカプセル１０は、牛Ｂの誕生後６ヶ月から出荷まで、ルーメンに飲み込ませた状態で、５分毎に体温を測定し、測定した温度データを無線で送信する必要がある。このため以下のような機能が要求される。
・電池で５年以上稼働すること
・牛Ｂのルーメンの中からアンテナ装置１１まで到達する電波を送信すること
・飲み込んだセンサカプセル１０を、牛Ｂが吐き出さないこと

センサカプセル１０は、樹脂（ポリプロピレン）製のケース１００と、このケース１００に収納された各種の部材からなる。ケース１００は、長手方向断面が略長方形、短手方向断面が円形のいわゆるカプセル製剤に似た形状を有している。大きさは、牛Ｂが飲み込み可能で且つ各種部材を内蔵可能なように、長さが１０ｃｍ程度、直径が３ｃｍ程度になっている。

ケース１００の内部に、樹脂（ポリ塩化ビニル）製のフレーム１０１がはめ込まれ、このフレーム１０１に形成された収容部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃに、回路基板１１０、バーアンテナ１１１、電池１１２が収容されている。また、ケース１００内に、フレーム１０１の右側に隣接して錘（おもり）１１３が収容される。なお、フレーム１０１の素材にポリ塩化ビニルを用いたのは、ポリプロピレンよりも比重が大きく（比重１．５）、センサカプセル１０を重くできるからである。

ケース１００内部の中央部から左部にかけてフレーム１０１が設けられている。フレーム１０１の径は、ケース１００の内径とほぼ同じであり、フレーム１０１がケース１００内でガタつかないようになっている。フレーム１０１には、凹形の空間に形成された３つの収容部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃが設けられている。収容部１０１Ａは、フレーム１０１の左側上面にケース１００向きに開口した凹部である。この収容部１０１Ａには回路基板１１０がはめ込まれて収容される。回路基板１１０の左端部ケース１００側に温度センサ２０２の主要部品であるサーミスタ２２０が実装されている。

収容部１０１Ｂは、フレーム１０１の左側中心部に形成され、フレーム１０１内部が中空になった状態で外部に開口しない形状で設けられている。この収容部１０１Ｂには、バーアンテナ１１１が収容される。なお、フレーム１０１は、図２（Ｂ）に示すように、前側ピース１０１Ｆと後側ピース１０１Ｒの２ピースで形成されて分割可能である。したがって、バーアンテナ１１１を収容部１０１Ｂに収容したのち、前後ピース１０１Ｆ，Ｒを組み合わせればよい。また、フレーム１０１内部には、収容部１０１Ａ，Ｂ，Ｃ間をつなぐ結線用の空間１０１Ｄが形成されている。

バーアンテナ１１１は棒状のフェライトバーを芯とし、その周囲に銅線でコイルが巻回されたコイルアンテナであり、７ＭＨｚ帯に共振点を持つよう調整されている。

収容部１０１Ｃは、フレーム１０１の右側に右向きに開口した円柱形の凹部である。この収容部１０１Ｃには、電池１１２の一部が収容される。電池は、高出力形のリチウム一次電池が用いられる。たとえばＣＲ１７３３５などである。

フレーム１０１の右側には、電池１１２が突出している。この電池１１２を覆うようにステンレス製のリング状の錘１１３が収容される。この錘１１３は、牛Ｂが吐き出してしまわないように、センサカプセル１０をルーメンに沈めておくためのものであり、重さは約５０ｇである。なお、錘１１３の材質はステンレスに限定されない。たとえば、ステンレスよりも若干比重の大きい真鍮を用いてもよい。

バーアンテナ１１１は、付近に金属（導体）があると、金属内に生じる渦電流のために共振特性が変化する。また、錘１１３として比透磁率の高い材質を用いた場合、バーアンテナ１１１の共振特性（インピーダンス）に影響を与える場合がある。さらに、錘１１３は、センサカプセル１０内では最も熱容量（熱イナーシャ）が大きく、牛Ｂのルーメン内の温度変化に追従しにくい。このため、このセンサカプセル１０では、バーアンテナ１１１およびサーミスタ２２０をケース１００の左端部に設置し、共振特性に影響を与える錘１１３を左端に設けた。これにより、バーアンテナ１１１の共振特性の変化を最小限に抑えることができるとともに、温度センサ２０２の計測値に対する錘１１３の影響を最小限に抑えた。

図３は、センサカプセル１０の電子回路の機能を示すブロック図である。回路基板１１０にはマイコン２０１、温度センサ２０２、無線モジュール２０３などが実装されている。マイコン２０１は、ＣＰＵ２１０、ＥＥＰＲＯＭ２１１、ＡＤコンバータ２１２を含み、牛Ｂのルーメン温測定、メッセージ送信などの動作を制御する。また、ＥＥＰＲＯＭ２１１には、このセンサカプセル１０を一意に識別するための識別情報が記憶されており、温度データをこの識別情報とともに送信することで、受信側では、どのセンサカプセル１０から送られてきた温度データであるか、すなわちどの牛Ｂの温度データであるかを識別することができる。

温度センサ２０２は、サーミスタ２２０、定電圧源２２１、高精度抵抗２２２を有し、ＡＤコンバータ２１２に接続されている。定電圧源２２１は電池１１２の電圧を２．５Ｖで安定化した定電圧回路が用いられる。サーミスタ２２０および高精度抵抗２２２を直列に接続して定電圧を印加し、サーミスタ２２０の端子間電圧の変化に基づいて温度を検出する。検出された電圧値がＡＤコンバータ２１２によってデジタル化されてＣＰＵ２１０に入力される。マイコン２０１（ＣＰＵ２１０）がこの電圧値を温度データに変換する。

無線モジュール２０３は、マイコン２０１によって起動され、マイコン２０１から入力されたメッセージを７ＭＨｚ帯の搬送波に乗せて出力する。メッセージは、上述したように、温度データとこのセンサカプセル１０の識別情報を含んでいる。無線モジュール２０３には、上述のバーアンテナ１１１が接続されている。バーアンテナ１１１は、入力された７ＭＨｚ帯の高周波信号を電磁波として輻射し、アンテナ装置１１に到達させる。

［監視制御部］
次に、牛監視システムＳに含まれる、監視制御部３００について説明する。図４は、監視制御部３００の構成を示す概略図である。監視制御部３００は、サーバ３０に設けられており、牛監視システムＳにおける牛の生体情報の監視および通知を制御する。監視制御部３００は、インターネット４を介してセンサカプセル１０および携帯電話６に接続されている。また、牛Ｂの牛種は例えば黒毛和牛とし、分娩予定日は人工授精日から２８５日後とする。

監視制御部３００は、メモリ３１０、算出部３２０、分娩兆候判定部３３０、および給水判定部３４０を備えている。

［メモリ］
メモリ３１０には、牛別温度データＤＥ１、分娩予定日判定基準データＤＥ２、娩出済判定基準データＤＥ３、体温判定基準データＤＥ４、および判定結果データＤＥ５が保存されている。分娩予定日判定基準データＤＥ２、娩出済判定基準データＤＥ３、および体温判定基準データＤＥ４は、本発明における牛Ｂの分娩に関する分娩関連データに相当する。

牛別温度データＤＥ１には、センサカプセル１０から送信された牛Ｂごとの温度データが記録されている。温度データは、牛Ｂの識別情報、および温度データがサーバ３０に記録された時刻情報とともに記録されている。

分娩予定日判定基準データＤＥ２には、分娩兆候のメール通知処理を実行する当日が、分娩予定日を含む分娩予定期間に含まれているか否かを判定するための判定基準が記録されている。この判定基準は、分娩の予定がない牛Ｂに分娩兆候のメールを通知しないようにするために設定されている。

本実施形態では、分娩予定期間は、人工授精が行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含むだけでなく、当該分娩予定日の起算となる人工授精日よりも前に行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含んでいる。具体的には、分娩予定期間は、人工授精日から２８５日後（黒毛和牛の場合）である分娩予定日から±１４日以内、および、人工授精日から２８５日後である分娩予定日の２１日前から±１４日以内である。分娩予定日の２１日前から±１４日以内を通知の対象にする理由は、人工授精を発情の周期（２１日）に合わせて複数回行うと分娩予定日の計算を誤ってしまう場合があり、正しい分娩予定日は元の分娩予定日よりも２１日前になる可能性があるためである。なお、分娩予定日は、人工授精が行われた人工授精日に基づいて人工授精師や畜産農家が決定してもよく、人工授精日に基づいて算出部３２０等で算出してもよい。

娩出済判定基準データＤＥ３には、牛Ｂが娩出済みであるか否かを判定するための判定基準が記録されている。娩出済判定基準データＤＥ３には、娩出済みの牛Ｂについては娩出済みである旨が記録されている。この判定基準は、娩出後の牛Ｂに分娩兆候のメールを通知しないようにするために設定されている。

体温判定基準データＤＥ４には、牛の分娩兆候の有無をルーメン温度の変化で判定するための判定基準が記録されている。具体的には、予め設定された所定のルーメン温度である、第１温度、第２温度、第３温度、第４温度、および第５温度が記録されている。

判定結果データＤＥ５には、分娩兆候判定部３３０で判定された判定結果が牛Ｂごとに記録されている。判定結果データＤＥ５に記録される判定結果の内容については後に説明する。

［算出部］
算出部３２０は、牛別温度データＤＥ１に蓄積された温度データに基づいて、牛の分娩兆候の有無を判定するための数値を算出する。具体的には、体温データの２日前中央値、３日前中央値、および直近移動平均を算出する。

体温データの２日前中央値は、判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して２日前におけるルーメン内の温度の中央値である。

体温データの３日前中央値は、判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して３日前におけるルーメン内の温度の中央値である。

体温データの直近移動平均は、判定時点に対して所定時間前（例えば、６時間）からの温度データのうち、所定の第１温度（例えば、３８℃）以上の温度データによる移動平均である。なお、直近移動平均を算出する場合に、所定の第１温度（例えば、３８℃）以上の温度データを用いるのは、全ての温度データを用いると、牛Ｂが給水（飲水）することで急激にルーメン温度が低下する影響を受けるためである（図８参照）。

［分娩兆候判定部］
分娩兆候判定部３３０は、メモリ３１０に記憶されている分娩予定日判定基準データＤＥ２、娩出済判定基準データＤＥ３、および体温判定基準データＤＥ４を参照して、分娩兆候の有無を判定する。

分娩兆候判定部３３０は、分娩予定日判定基準データＤＥ２を参照して、分娩兆候のメール通知処理を実行する当日が、分娩予定日を含む分娩予定期間に含まれているか否かを判定する。分娩予定期間は、上述の通り、人工授精日から２８５日後（黒毛和牛の場合）である分娩予定日から±１４日以内、および、人工授精日から２８５日後である分娩予定日の２１日前から±１４日以内である。

分娩兆候判定部３３０は、娩出済判定基準データＤＥ３を参照して、牛Ｂが娩出済みであるか否かを判定する。

分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの２日前中央値、３日前中央値、および直近移動平均とを参照して、牛の分娩兆候の有無をルーメン温度の変化で判定する。

具体的には、分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの２日前中央値および直近移動平均を参照して、２日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）であるか否かを判定する。

また、分娩兆候判定部３３０は、２日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）でないと判定した場合、２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上（例えば０．５℃以上）であるか否かを判定する。

分娩兆候判定部３３０は、２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上（例えば０．５℃以上）であると判定した場合には、その旨（２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上）が判定結果データＤＥ５に記録される。分娩兆候判定部３３０は、判定結果データＤＥ５に前日の判定結果（２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上）が記録されているか否かについても判定する。判定結果データＤＥ５に前日の判定結果（２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上）が記録されていると判定した場合、分娩兆候判定部３３０は、３日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）であるか否かを判定する。

ここで、分娩兆候を判定する際に２日前および３日前の中央値を用いたのは、ルーメン温度の平均値を用いると、牛Ｂが給水（飲水）することで急激にルーメン温度が低下する影響を受けるためである。

２日前中央値を用いたのは、１日前では現在との温度差が小さくなるためである。

また、分娩兆候判定部３３０は、前日の分娩兆候のメール通知処理で、２日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）ではないが、第３温度差以上（例えば０．５℃以上）である場合、閾値との差が少ない（０．１℃以下）として３日前と比較するのは、閾値に少し届かずに通知を行わなかった場合、その翌日の処理で２日前との比較を行うと、２日前のルーメン温度はすでに低下し始めているため、閾値を超えず分娩兆候を通知できない可能性があるためである。

２日前中央値または３日前中央値と直近移動平均との差の判定基準である第２温度差は、過去に分娩した牛Ｂの分娩前の温度データに基づいて設定される。第２温度差は、例えば０．６℃である。

分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの２日前中央値および３日前中央値とを参照して、２日前中央値および３日前中央値が第４温度以下（例えば４０．５℃以下）であるか否かを判定する。これは、２日前または３日前に分娩兆候以外の原因（例えば、疾病）によりルーメン温度が高温になっている場合、直近移動平均との差が大きくなり誤検知になる可能性があるためである。

分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの直近移動平均とを参照して、直近移動平均が第５温度以下（例えば３９．５℃以下）であるか否かを判定する。これは、２日前または３日前に発熱していると、ルーメン温度が十分に低下していなくても分娩兆候と判断して通知してしまう可能性があるためである。

なお、直近移動平均は、上述のように、判定時点に対して所定時間前（例えば、６時間）からの温度データのうち、所定の第１温度（例えば、３８℃）以上の温度データによる移動平均である。移動平均をとる所定時間は、短時間であると給水の影響で平均値が低下し、誤検知になる可能性がある。また、長時間であるとルーメン温度が低下していても移動平均値が高くなり、ルーメン温の低下を見つけにくくなるためである。

［給水判定部］
給水判定部３４０は、牛別温度データＤＥ１に蓄積された温度データに基づいて、牛Ｂの給水かどうかを判定する。給水の判定は、例えば、ある時点の温度データと、その前後３０分の温度データの平均値とを比較し、ルーメン温度が最も低下した時点を給水した時点と判定する。

［分娩兆候通知フロー］
次に、牛監視システムＳの動作について説明する。図５は、分娩兆候を判定および通知するフローを示す図である。

図５に示すようなフローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＡ１で、牛Ｂのルーメン内に配置されるセンサカプセル１０によって牛Ｂのルーメン内の温度データが取得される。

ステップＳＡ２で、取得された温度データは、センサカプセル１０から牛Ｂの体外に送信される。

ステップＳＡ３では、ステップＳＡ２で送信された温度データが牛Ｂの体外で受信される。

ステップＳＡ４で、蓄積された温度データ、および、牛Ｂの分娩に関する分娩関連データに基づいて、牛Ｂの分娩兆候の有無が判定される。

ステップＳＡ５では、ステップＳＡ４で牛Ｂの分娩兆候があると判定された場合に、牛Ｂの分娩兆候がある旨を関係者に通知する。

［分娩兆候判定フロー］
次に、牛Ｂの分娩兆候の有無を判定するステップについて詳細に説明する。図６は、牛Ｂの分娩兆候の有無を判定するフローを示す図である。

図６に示すような分娩兆候判定フローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＢ１で、分娩兆候判定部３３０は、分娩予定日判定基準データＤＥ２を参照して、分娩兆候のメール通知処理を実行する当日が、分娩予定日を含む分娩予定期間に含まれているか否かを判定する。分娩予定期間は、人工授精日から２８５日後（黒毛和牛の場合）である分娩予定日から±１４日以内、および、人工授精日から２８５日後である分娩予定日の２１日前から±１４日以内である。

ステップＳＢ１で、分娩兆候のメール通知処理を実行する当日が、分娩予定日を含む分娩予定期間に含まれていないと判定された場合は（ステップＳＢ１でＮｏ）、分娩兆候のメール通知を行うことは適切でないため、フローを終了する（終了）。ステップＳＢ１で、分娩兆候のメール通知処理を実行する当日が、分娩予定日を含む分娩予定期間に含まれていると判定された場合は（ステップＳＢ１でＹｅｓ）、ステップＳＢ２に進む。

ステップＳＢ２では、分娩兆候判定部３３０は、娩出済判定基準データＤＥ３を参照して、牛Ｂが娩出済みであるか否かを判定する。

ステップＳＢ２で、牛Ｂが娩出済みであると判定された場合は（ステップＳＢ２でＹｅｓ）、分娩兆候のメール通知を行うことは適切でないため、フローを終了する（終了）。ステップＳＢ２で、牛Ｂが娩出済みでないと判定された場合は（ステップＳＢ２でＮｏ）、ステップＳＢ３に進む。

ステップＳＢ３では、分娩兆候判定部３３０は、判定結果データＤＥ５を参照して、判定結果データＤＥ５に前日の判定結果（２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上）が記録されているか否かについて判定する。判定結果データＤＥ５に前日の判定結果（２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上）が記録されていないと判定した場合は（ステップＳＢ３でＮｏ）、ステップＳＢ４に進む。一方、判定結果データＤＥ５に前日の判定結果（２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上）が記録されていると判定した場合は（ステップＳＢ３でＹｅｓ）、ステップＳＢ７に進む。

ステップＳＢ４では、分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの２日前中央値および直近移動平均を参照して、２日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）であるか否かを判定する。

ステップＳＢ４で、２日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）であると判定された場合は（ステップＳＢ４でＹｅｓ）、ステップＳＢ８に進む。

ステップＳＢ４で、２日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）でないと判定された場合は（ステップＳＢ４でＮｏ）、ステップＳＢ５に進む。

ステップＳＢ５では、分娩兆候判定部３３０は、２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上（例えば０．５℃以上）であるか否かを判定する。

ステップＳＢ５で、２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上（例えば０．５℃以上）であると判定された場合は（ステップＳＢ５でＹｅｓ）、ステップＳＢ６に進む。ステップＳＢ５で、２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上（例えば０．５℃以上）でないと判定された場合は（ステップＳＢ５でＮｏ）、牛Ｂの分娩兆候はないとして、フローを終了する（終了）。

ステップＳＢ６では、２日前中央値と直近移動平均との差が第３温度差以上であると判定された判定結果が判定結果データＤＥ５に記録される。

ステップＳＢ７では、分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの３日前中央値および直近移動平均を参照して、３日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）であるか否かを判定する。

ステップＳＢ７で、３日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）であると判定された場合は（ステップＳＢ７でＹｅｓ）、ステップＳＢ８に進む。

ステップＳＢ７で、３日前中央値と直近移動平均との差が第２温度差以上（例えば０．６℃以上）でないと判定された場合は（ステップＳＢ７でＮｏ）、牛Ｂの分娩兆候はないとして、フローを終了する（終了）。

ステップＳＢ８では、分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの２日前中央値および３日前中央値とを参照して、２日前中央値および３日前中央値が第４温度以下（例えば４０．５℃以下）であるか否かを判定する。

ステップＳＢ８で、２日前中央値および３日前中央値が第４温度以下（例えば４０．５℃以下）であると判定された場合は（ステップＳＢ８でＹｅｓ）、ステップＳＢ９に進む。

ステップＳＢ８で、２日前中央値または３日前中央値が第４温度以下（例えば４０．５℃以下）でないと判定された場合は（ステップＳＢ８でＮｏ）、牛Ｂの分娩兆候はないとして、フローを終了する（終了）。

ステップＳＢ９では、分娩兆候判定部３３０は、体温判定基準データＤＥ４と、算出部３２０で算出された体温データの直近移動平均とを参照して、直近移動平均が第５温度以下（例えば３９．５℃以下）であるか否かを判定する。

ステップＳＢ９で、直近移動平均が第５温度以下（例えば３９．５℃以下）であると判定された場合は（ステップＳＢ９でＹｅｓ）、ステップＳＢ１０に進み、牛Ｂの分娩兆候があると判定してフローを終了する（終了）。牛Ｂの分娩兆候があると判定された場合は、図５のフローに従い、牛Ｂの分娩兆候がある旨を関係者に通知する。

ステップＳＢ９で、直近移動平均が第５温度以下（例えば３９．５℃以下）でないと判定された場合は（ステップＳＢ９でＮｏ）、牛Ｂの分娩兆候はないとして、フローを終了する（終了）。

ここで、牛Ｂの分娩兆候の有無を判定するフローにおいて、ステップＳＢ３、ＳＢ４、ＳＢ５、ＳＢ７、ＳＢ８、およびＳＢ９では、牛Ｂが給水することによるルーメン内の温度低下の影響を抑制するため、２日前中央値、３日前中央値、および直近移動平均を用いている。ステップＳＢ３、ＳＢ４、ＳＢ５、ＳＢ７、ＳＢ８、およびＳＢ９は、本発明における牛が給水することによるルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップに相当する。

［給水通知フロー］
次に、牛の給水を通知するフローについて説明する。図７は、牛の給水を判定および通知するフローを示す図である。

図７に示すようなフローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＣ１で、牛Ｂの給水が判定される。

ステップＳＣ２では、牛の給水に関する情報が関係者に通知される。牛Ｂが適切に給水している場合はその旨が通知され、牛Ｂが適切に給水していない場合は、熱中症等の危険がある旨が通知される。

図８は、牛Ｂの温度データを読み出して表示したグラフの一例を示す図である。牛Ｂのルーメン温度は、牛Ｂが給水（飲水）することで急激にルーメン温度が低下する。グラフ中の丸印は、牛Ｂがルーメン温度が急激に低下したことにより、給水したと判定された時点を示している。

以上説明した牛の生体情報通知方法によれば、牛Ｂのルーメン内の温度に基づいて分娩の兆候を含む生体情報を通知することができる。また、牛の分娩兆候の有無を判定するステップにおいて、牛が給水することによるルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップを含んでいるため、牛のルーメン内の温度に基づいて、分娩の兆候を含む正確な生体情報を通知することができる。

［変形例］
本発明に係る牛の生体情報通知方法は、上記説明した本実施形態に限定されない。例えば、ルーメン温度の測定間隔は５分に限定されない。

本実施形態で説明した第１温度、第２温度、第３温度、第４温度、および第５温度の値は一例であり、牛の分娩兆候の有無をルーメン温度の変化で判定できるよう、適宜変更することが可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

Ｓ 牛監視システム
１０ センサカプセル
３０ サーバ
３００ 監視制御部
Ｂ 牛

Claims (7)

1. 牛の分娩の兆候がある旨の通知を含む牛の生体情報通知方法であって、
   牛のルーメン内に配置されるセンサカプセルによって前記牛のルーメン内の温度データを取得するステップと、
   前記取得した温度データを前記センサカプセルから前記牛の体外に送信するステップと、
   前記送信された前記温度データを前記牛の体外で受信するステップと、
   蓄積された前記温度データ、および、前記牛の分娩に関する分娩関連データに基づいて、前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップと、
   前記牛の分娩兆候があると判定された場合に、前記牛の分娩兆候がある旨を関係者に通知するステップと、を含み、
   前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
   前記判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して２日前におけるルーメン内の温度の中央値である２日前中央値を算出するステップと、
   前記判定時点に対して所定時間前からの前記温度データのうち、所定の第１温度以上の前記温度データによる移動平均である直近移動平均を算出するステップと、
   前記２日前中央値と前記直近移動平均とを比較し、前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して所定の第２温度差以上であるか否かを判定するステップと、
   を含み、
   前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して所定の第２温度差以上であると判定されることを条件の一つとして、前記牛の分娩兆候があると判定し、
   さらに、前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、前記牛が給水することによる前記ルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップを含んでおり、当該ステップとして、
   前記２日前中央値と前記直近移動平均とを比較し、前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して所定の第２温度差以上であるか否かを判定するステップ、が相当する、
   牛の生体情報通知方法。
   
2. 前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
   前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第２温度差でないと判定した場合に、前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第２温度差より低い所定の第３温度差以上であるか否かを判定するステップを含み、
   かつ、
   前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第３温度差以上である場合に、前記判定を行う判定時点が含まれる判定日に対して３日前におけるルーメン内の温度の中央値である３日前中央値と、前記直近移動平均と、が比較され、前記直近移動平均が前記３日前中央値に対して前記第２温度差以上であるか否かを判定するステップを含み、
   前記直近移動平均が前記３日前中央値に対して前記第２温度差以上であると判定されることを条件の一つとして、前記牛の分娩兆候があると判定し、
   前記牛が給水することによる前記ルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップとして、
   前記直近移動平均が前記２日前中央値に対して前記第２温度差より低い所定の第３温度差以上であるか否かを判定するステップと、
   前記直近移動平均が前記３日前中央値に対して前記第２温度差以上であるか否かを判定するステップと、が相当する、
   請求項１に記載の牛の生体情報通知方法。
   
3. 前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
   前記２日前中央値および／または前記３日前中央値が所定の第４温度以下であるか否かを判定するステップを含み、
   前記２日前中央値および／または前記３日前中央値が所定の第４温度以下であると判定されることを条件の一つとして、前記牛の分娩兆候があると判定し、
   前記牛が給水することによる前記ルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップとして、
   前記２日前中央値および／または前記３日前中央値が所定の第４温度以下であるか否かを判定するステップ、が相当する、
   請求項２に記載の牛の生体情報通知方法。
   
4. 前記牛の分娩兆候の有無を判定するステップは、
   前記直近移動平均が、所定の第５温度以下であるか否かを判定するステップを含み、
   前記直近移動平均が、所定の第５温度以下であると判定されることを条件の一つとして、前記牛の分娩兆候があると判定し、
   前記牛が給水することによる前記ルーメン内の温度低下の影響を抑制するステップとしては、
   前記直近移動平均が、所定の第５温度以下であるか否かを判定するステップ、が相当する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の牛の生体情報通知方法。
   
5. 前記分娩関連データは、
   人工授精が行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含む分娩予定期間を含んでいる、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の牛の生体情報通知方法。
   
6. 前記分娩予定期間は、
   前記分娩予定日の起算となる人工授精日よりも前に行われた人工授精日から算出された分娩予定日を含む、
   請求項５に記載の牛の生体情報通知方法。
   
7. 前記温度データに基づいて、前記牛の給水を判定するステップと、
   前記牛の給水に関する情報を関係者に通知するステップと、
   をさらに含む、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の牛の生体情報通知方法。

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