JP7125878B2 - 測温システム及び測温方法 - Google Patents

Description

本発明は、家畜等の動物の体温を測定する測温システム及び測温方法に関する。

従来、牛等の動物の体温を測定するためには、体温計などの接触型温度計を直腸内又は口内に挿入し、一定時間、定位置に留めなければならなかった。それゆえ、測定者にも、動物にも多大なストレスや労力がかかっていた。

そこで、サーモグラフィカメラ等のような非接触型温度計により、摂餌中の動物を体外から体温を複数回測定し、測定結果の平均値を求める体温の測定手法が開発されている（特許文献１参照）。

特開２０１７－８５９４１号公報

しかしながら、一般的に動物は摂餌により体温が上昇するため、摂餌開始時点と摂餌終了時点では体温差が生じる。そうすると、体温測定において誤差が生じ、このような測定誤差が生じると健康管理の信頼性を損なうおそれがある。

一方で、動物の摂餌開始から終了までの間、常に体温を測定しているとデータの処理工数やデータ量が膨大となり、測温作業の効率が悪化するという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、測温作業の効率の悪化を抑制しつつ、動物の体温測定の正確性を向上させ、より信頼性の高い健康管理を実現することができる測温システム及び測温方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明に係る測温システムでは、動物の体温を非接触で測定する測温システムであって、前記動物の摂餌行動を検知可能な摂餌検知部と、非接触で所定の範囲の温度分布を測定可能な体温測定部と、前記摂餌検知部により前記動物の摂餌行動が検知され、前記動物の体温に関係する所定の条件を満たしたときに、前記体温測定部により前記動物の測温対象部分を含む所定の範囲の温度分布を測定させる制御部と、を備える。

また、上述した測温システムにおいて、前記所定の条件は、前記摂餌行動の時間に応じた条件を含んでもよい。

また、上述した測温システムにおいて、前記所定の条件は、前記摂餌行動の時間に応じた所定のインターバル時間を設けることを含んでもよい。

また、上述した測温システムにおいて、前記所定の条件は、摂餌量に応じた条件を含んでもよい。

また、上述した測温システムにおいて、前記所定の条件は、摂餌量に応じた所定のインターバル量を設けることを含んでもよい。

また、上記した目的を達成するために、本発明に係る測温方法では、動物の体温を非接触で測定する測温方法であって、摂餌検知部により前記動物の摂餌行動を検知する摂餌検知工程と、前記摂餌検知部により前記動物の摂餌行動が検知され、前記動物の体温に関係する所定の条件を満たしたときに、体温測定部により前記動物の測温対象部分を含む所定の範囲の温度分布を測定する体温測定工程と、を備える。

上記手段を用いる本発明によれば、測温作業の効率の悪化を抑制しつつ、動物の体温測定の正確性を向上させ、より信頼性の高い健康管理を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る測温システムの全体構成図である。 本実施形態における測温システムの制御部が実行する測温制御ルーチンを示すフローチャートである。 哺乳時間と体温の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１には本発明の一実施形態に係る測温システムの全体構成図が示されている。以下同図に基づき測温システムの構成について説明する。

測温システム１は、動物の体外から当該動物の体温を非接触で測温するものであり、本実施形態においては測定対象の動物を子牛Ｃとし、深部体温と相関性の高い表面温度を示す眼部Ｅを測温対象としている。そして、当該測温システム１は、主に、子牛Ｃの飼料であるミルクを供給する哺乳器２（飼料提供部）と、非接触で所定の範囲の温度分布を測定するサーモグラフィカメラ３（体温測定部）と、当該サーモグラフィカメラ３の制御や子牛Ｃの健康状態を管理する演算装置４を有している。

哺乳器２は、子牛Ｃが哺乳（摂餌行動）のために咥える人工乳首１０と、当該人工乳首１０を支持する本体部１１と、ミルクタンク１２から本体部１１にミルクを輸送する輸送管１３とから構成されている。本体部１１は、一端面中央部にて人工乳首１０を支持する円筒部１１ａと、当該円筒部１１ａの他端から輸送管１３まで円錐状に延びる円錐部１１ｂとからなる。

また、人工乳首１０には子牛Ｃの哺乳を検知可能な哺乳センサ１４（摂餌検知部）が設けられている。哺乳センサ１４は、演算装置４と通信可能に接続されており、子牛Ｃが哺乳している間、哺乳信号を演算装置４に送信する。なお、当該哺乳センサ１４は、子牛Ｃが哺乳しているのに関係なく、人工乳首１０を咥えていることのみを検知するものであってもよい。

また、ミルクタンク１２には各子牛Ｃに定められた哺乳量が設定されており、各子牛Ｃが定められた哺乳量のミルクを飲み終えると、ミルクタンク１２は、哺乳対象の子牛Ｃを次の子牛Ｃに切り替えるための信号（子牛切替信号）を演算装置４に発信する。なお、哺乳対象の子牛Ｃの切り替えは哺乳量に応じて設定されるものに限られず、哺乳時間に応じて設定してもよい。

サーモグラフィカメラ３は、哺乳器２の本体部１１における円筒部１１ａ上部に設けられており、レンズ部分が哺乳時の子牛Ｃの頭部に指向するよう固定されている。なお、サーモグラフィカメラ３は手動又は自動でレンズ部の向きを変更可能な構成としてもよい。

サーモグラフィカメラ３は、測定対象物から発せられる赤外線量に基づいて、非接触で所定の範囲の温度分布を示す熱画像（静止画又は動画）を撮影可能なカメラであり、撮影した熱画像を演算装置４に送信可能である。

演算装置４は、上述したミルクタンク１２、哺乳センサ１４、及びサーモグラフィカメラ３と有線、無線、又はインターネット等の通信網を介して接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やサーバ等のコンピュータであり、抽出部２０、記憶部２１、出力部２２、通信部２３、制御部２４を有している。

抽出部２０は、サーモグラフィカメラ３により撮影された熱画像から子牛Ｃの体温（深部体温）に相関する相関温度を抽出する部分である。相関温度を抽出する手法としては、例えば、抽出部２０は、子牛Ｃの頭部において深部体温と相関性の高い部位とされる眼部Ｅを指定して当該部位の温度を抽出したり、熱画像内において最も高い温度の範囲の平均温度を抽出したりすることで行う。又は、熱画像そのものからではなく、例えば熱画像のヒストグラムを算出し、当該ヒストグラムから温度分布が多い温度を相関温度として抽出してもよい。

記憶部２１は、子牛Ｃの相関温度と、当該相関温度を取得した日時及び熱画像を含む体温データを記憶しており、子牛Ｃの個体ごとに体温データのデータベースが構築される部分である。また、記憶部２１は、サーモグラフィカメラ３の撮影制御に関するプログラム等も記憶されている。

出力部２２は、例えばディスプレイやプリンタであり、画面上や紙に子牛Ｃの体温等の健康状態に関する情報を出力する部分である。

通信部２３は、必要に応じて外部の装置と通信可能な部分である。例えば、通信部２３は制御部２４が子牛Ｃの健康状態に異常があると判別した場合等に、管理者や獣医師等が所持している端末等にその旨を発信する。また、事態の緊急性に応じて発信先を選択することも可能である。例えば子牛Ｃが微熱等の緊急性の低い異常状態である場合には管理者のみに発信し、高熱等の緊急性の高い異常状態である場合には獣医師にも発信を行う。さらに、異常状態が検出されたときには、出力部２２において緊急性に応じたアラート表示を出したり、図示しないアラーム等で警告音を発する等して、演算装置４を操作している者に対して注意喚起してもよい。

そして、制御部２４は、子牛Ｃの体温を体外から非接触で測定すべく、哺乳器２を介して哺乳中（摂餌時）の子牛Ｃの眼部Ｅを測温対象物として、サーモグラフィカメラ３により子牛Ｃの眼部Ｅの温度を測定する。特に本実施形態の制御部２４は、哺乳センサ１４により子牛Ｃの哺乳が検知され、子牛Ｃの体温に関係する所定の条件を満たしたときにサーモグラフィカメラ３に子牛Ｃを測温させる。この所定の条件は、例えば哺乳の時間に応じた条件であり、本実施形態では哺乳が検知された時点から２分間のインターバル時間を経過するごとに測温を行うよう設定している。具体的には、哺乳が検知された時点で１度熱画像の撮影を行い、その後、子牛切替信号を受信するまでの間、２分間のインターバル時間が経過するごとに熱画像を撮影する。

詳しくは、図２に本実施形態における測温システム１の制御部２４が実行する測温制御ルーチンを示すフローチャート、以下同フローチャートに沿って測温制御について説明する。

まず、ステップＳ１として、制御部２４は、哺乳センサ１４からの哺乳信号を受信しているか否かを判別する（摂餌検知工程）。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、哺乳信号を受信するまで当該ルーチンをリターンする。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち哺乳センサ１４からの哺乳信号を受信した場合にはステップＳ２に進む。

ステップＳ２として、制御部２４は、哺乳器２前にいる子牛Ｃの眼部Ｅ及びその周囲に焦点が合うようにサーモグラフィカメラ３のフォーカスを調整する。

続いてステップＳ３として、制御部２４はサーモグラフィカメラ３の校正を行う。ここでのサーモグラフィカメラ３の校正は、公知の手法によるものでよく、例えばサーモグラフィカメラ３に温度計が備えられており、当該温度計により測定される実測温度から、サーモグラフィカメラ３により撮影される熱画像の温度分布の校正を行う。

そして、ステップＳ４において制御部２４は、サーモグラフィカメラ３により子牛Ｃの眼部Ｅを含む範囲において熱画像を複数枚撮影する。本実施形態では、１秒ごとに１枚の熱画像を撮影し、１０秒間撮影し続け、合計１０枚の熱画像を撮影する。

次に、ステップＳ５において、制御部２４は、抽出部２０により子牛Ｃの体温に相関する相関温度を抽出し、抽出した相関温度を含む体温データを記憶部２１に保存する。ここで保存する体温データの相関温度は、ステップＳ４において撮影した複数の熱画像それぞれから抽出される相関温度でもよいし、平均化した相関温度でもよい。

続くステップＳ６において、制御部２４は、子牛切替信号を受信したか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち未だ定められた哺乳量のミルクを飲み終えていない場合は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、制御部２４は、ステップＳ４の熱画像の撮影からインターバル時間を経過したか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちインターバル時間を経過してない場合は、ステップＳ６に戻り、再度子牛切替信号の受信の判別を行う。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちインターバル時間を経過した場合には当該ルーチンをリターンし、哺乳信号の受信が継続していれば（Ｓ１がＹｅｓ）再度熱画像の撮影を行う（Ｓ４）（体温測定工程）。

そして、子牛切替信号を受信したとき、即ち現在哺乳している子牛Ｃが定められた哺乳量を飲み終えたときには、上記ステップＳ６の判別結果が真（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、制御部２４は、哺乳対象の子牛Ｃを次の子牛Ｃに切り替えて、当該ルーチンをリターンする。この子牛Ｃの切り替えは、例えば哺乳器２を次の子牛Ｃの前に移動させることで行う。なお、全ての子牛Ｃの哺乳が完了したときには、当該ルーチンを終了させる。

ここで図３を参照すると、哺乳時間と体温の関係の一例を示すグラフが示されており、以下、同図に基づき哺乳時間と体温の関係について説明する。なお、同図に示すグラフでは縦軸が子牛Ｃの体温、横軸が１回の熱画像撮影ステップにて撮影した撮影回数を示している。

図３では、哺乳開始時に測温した一連の体温データＤ１（円形のプロット）、哺乳開始から２分後に測温された一連の体温データＤ２（四角形のプロット）と、哺乳開始から４分後に測温された一連の体温データＤ３（三角形のプロット）が示されている。

図３に示すように、多少ばらつきはあるものの、哺乳開始時点の体温データＤ１では子牛Ｃの体温は低く（約39.5～39.7℃）、そこから２分間のインターバル時間を置いて測温した体温データＤ２は上昇し（約39.7～39.9℃）、さらに２分間のインターバル時間を置いて測温した体温データＤ３はさらに上昇している（約39.9～40.1℃）。なお、制御部２４は、このようにインターバル時間を置いて測温した各体温データを平均化して健康管理のための体温データとして使用してもよいし、例えば複数の体温データのうちの一つ（例えば体温データＤ２のみ）を健康管理のための体温データとして使用してもよい。

従って、本実施形態に係る測温システム１のように、哺乳センサ１４により子牛Ｃの哺乳が検知され、当該子牛Ｃの体温に関係する所定の条件が満たされたときに熱画像による測温を行うことで、哺乳による体温上昇に応じた測温を行うことができることになる。

特に所定の条件を哺乳時間に基づく条件とし、具体的には所定のインターバル時間ごとに測温を行うことで、常時測定するよりもデータの処理工数とデータ量を削減することができ、測温作業の効率の悪化を抑制することができる。

このように本実施形態に係る測温システム１及び測温方法によれば、測温作業の効率の悪化を抑制しつつ、動物の体温測定の正確性を向上させ、より信頼性の高い健康管理を実現することができる。

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、体温を測定する対象動物を子牛Ｃとし、測温対象を眼部Ｅとしているが、本発明の測温システム及び測温方法により体温を測定できる対象動物や測温対象はこれに限られるものではない。例えば、豚等の他の家畜を対象動物としたり、深部体温と相関性の高い表面温度を示す部分であれば眼部以外を測温対象としたりすることもできる。

また、上記実施形態における測温システム１では、サーモグラフィカメラ３と演算装置４とは分離されて設置されているが、これに限らずサーモグラフィカメラ内に演算装置を組み込んでもよい。

また、上記実施形態の側温制御ルーチンでは、熱画像の撮影（Ｓ４）前に、フォーカスの調整（Ｓ２）やカメラの校正（Ｓ３）を行っているが、２回目以降の熱画像の撮影前にこれらの処理を省略してもよい。又はインターバル時間の中でこれらの処理を行ってもよい。これにより、測温作業の効率の悪化をより一層抑制することができる。

また、上記実施形態では、測温を行う所定の条件として、インターバル時間を設定しているが、測温を行う所定の条件はこれに限られるものではない。例えば、所定の条件として、摂餌量に応じた条件を含んでもよい。具体的には、哺乳量に一定のインターバル量を設け、当該インターバル量を哺乳するごとに測温するようにしてもよい。これにより上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、所定の条件に関しては、この他にも、動物の種類、性別、年齢等の動物の生体情報、又は各個体ごとに応じて摂餌開始から体温が安定する時間や摂餌量に合わせて所定の条件を設定することで、より精密な測温を実現することも可能である。

１ 測温システム
２ 哺乳器（飼料提供部）
３ サーモグラフィカメラ（体温測定部）
４ 演算装置
１２ ミルクタンク
１４ 哺乳センサ（摂餌検知部）
２４ 制御部
Ｃ 子牛
Ｅ 眼部

Claims (5)

1. 動物の体温を非接触で測定する測温システムであって、
   前記動物の摂餌行動を検知可能な摂餌検知部と、
   非接触で所定の範囲の温度分布を測定可能な体温測定部と、
   前記摂餌検知部により前記動物の摂餌行動が検知されたときに、前記体温測定部により前記動物の測温対象部分を含む所定の範囲の温度分布を測定させる制御部とを備え、
   前記体温測定部は、非接触で所定の範囲の温度分布を示す熱画像を撮影可能なカメラであり、
   前記制御部は、前記摂餌検知部により前記動物の摂餌行動が検知された後、前記熱画像を前記体温測定部に撮影させ、前記撮影の終了後から所定のインターバル時間が経過したかを判別し、経過したと判別してから前記熱画像を前記体温測定部に再度撮影させる測温システム。
2. 動物の体温を非接触で測定する測温システムであって、
   前記動物の摂餌行動を検知可能な摂餌検知部と、
   非接触で所定の範囲の温度分布を測定可能な体温測定部と、
   前記摂餌検知部により前記動物の摂餌行動が検知されたときに、前記体温測定部により前記動物の測温対象部分を含む所定の範囲の温度分布を測定させる制御部と、
   前記動物の餌を保管するためのタンクとを備え、
   前記体温測定部は、非接触で所定の範囲の温度分布を示す熱画像を撮影可能なカメラであり、
   前記タンクは、前記餌の保管量が所定のインターバル量減少したことを前記制御部に発信可能であり、
   前記制御部は、前記摂餌検知部により前記動物の摂餌行動が検知された後、前記熱画像を前記体温測定部に撮影させ、前記撮影の終了後に前記タンクにおける前記餌の保管量が所定のインターバル量減少したかを判別し、減少したと判別してから前記熱画像を前記体温測定部に再度撮影させる測温システム。
3. 前記熱画像は、静止画又は動画である請求項１又は２に記載の測温システム。
4. 前記動物が子牛であり、前記所定のインターバル時間が２分間である請求項１に記載の測温システム。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の測温システムを用いて、前記動物の体温を非接触で測定する測温方法。
   

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