WO2014063686A1 - Verfahren und vorrichtung zur vorhersage zukünftiger thermographischer messdaten von tieren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen Verlaufs einer aus Messdaten (7) von Tieren (6) abgeleiteten Funktion (8), bei dem an mindestens einem Tier (6) thermographische Messungen vorgenommen werden, um die Messdaten (7) zu erheben, aus denen ein bisheriger Verlauf der abgeleiteten Funktion (8) gebildet wird und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs der abgeleiteten Funktion (8) durch ein Vergleichen der Messdaten (7) mit einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, die von einer Anzahl ausgewählter Datensätze einer Datenbank (4) abgeleitet wird, geschätzt wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VORHERSAGE ZUKÜNFTIGER

THERMOGRAPHISCHER MESSDATEN VON TIEREN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen Verlaufs einer aus Messdaten thermographischer Messungen von Tieren abgeleiteten Funktion. Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung, mittels der das Verfahren ausführbar ist.

Eine mit tolerierbaren Fehlern behaftete Vorhersage (Prognose) von zukünftigen Entwicklungen körperlicher Zustände oder des Verhaltens von Tieren ist oftmals wünschenswert, aber aufgrund der sehr komplexen Vorgänge des Körpers und deren Wechselwirkungen mit der Umwelt äußerst schwierig.

Solche Vorhersagen wären jedoch zur Erreichung einer Verringerung und Verbesserung von Untersuchungen und Versuchen an und mit Tieren äußerst wünschenswert. Diese Untersuchungen und Versuche sollen so wenig wie möglich und mit so geringen Belastungen für das Tier wie irgend möglich durchgeführt werden. Dabei gilt die sogenannte 3-R Regel, wonach Tierversuche zu Reduzieren (reduction), im Sinne des Tierschutzes zu Verbessern (refinement) und nach Möglichkeit durch alternative Verfahren zu ersetzen (replacement) sind. Bevorzugt ist dabei das Reduzieren von Tierversuchen, insbesondere an Wirbeltieren. Um trotzdem aussagekräftige und belastbare Ergebnisse zu erhalten, sind die Versuche zugleich zu verbessern und die dabei gewonnenen Erkenntnisse zu erweitern.

In der Vergangenheit wurde bei derartigen Untersuchungen eine große Anzahl von Tieren oder Untersuchungen benötigt, um hinreichend belastbare Aussagen treffen zu können. Dabei mussten die Tiere in engmaschigen Intervallen, z. B. stündlich, beobachtet werden. Erfolgten die Untersuchungen über längere Zeiträume, war für diese Beobachtungen eine große Zahl an geschultem Personal erforderlich.

Allerdings sind für viele Fragestellungen selbst Beobachtungsintervalle von einer Stunde zu lang und reine Verhaltensbeobachtungen ungeeignet. Sind beispielsweise Proben vor dem Tod eines Tieres zu entnehmen, wurde dies in der Vergangenheit dadurch sichergestellt, dass eine große Anzahl von Tieren in den Untersuchungen verwendet wurde. Von diesen Tieren wurden nach einem vorgegebenen Regime Proben entnommen. Dabei wurde in Kauf genommen, dass ein erheblicher Anteil von Tieren nicht einen angestrebten Zustand erreicht hatte, der für eine protokollgerechte Probenentnahme und aussagekräftige Auswertung erforderlich war. Die dadurch zwangsläufig bedingte große Streuung der erhaltenen Befunde musste durch eine große Probenzahl, d.h. eine große Zahl von Versuchstieren, kompensiert werden. Tiere die bereits verstorben waren, konnten nicht mehr verwendet werden und wurden verworfen.

An einer Lösung zur Vorhersage von interessierenden Zuständen, beispielsweise den Eintritt des Todes, werden gegenwärtig auch Ansätze unter Nutzung der transthorakalen Echokardiographie verfolgt. Bei diesen Verfahren wird das Auswurfvolumen des linken Ventrikels genutzt, um eine Stratifizierung der Prognose zu erzielen. Diese Verfahren sind jedoch extrem aufwändig und stark abhängig von äußeren Einflüssen wie Therapieregime und der Erfahrung des Operators.

Es ist bekannt, dass die Thermographie eine Methodik ist, mittels der Änderungen eines Zustands von Tieren örtlich und / oder zeitlich erfassbar sind. In der US 6,983,753 B1 ist eine Vorrichtung umfassend eine Infrarot-Kamera (IR-Kamera) zum Anfertigen von thermographischen Aufnahmen von mindestens einem Tier zu bestimmten Aufnahmezeitpunkten, ein klimatisierten Raum als Aufenthaltsort des mindestens einen Tieres und eine Rechnereinheit zum Empfang von Daten der IR- Kamera sowie zum Verarbeiten der Daten zu Messdaten beschrieben. Dabei können mittels der Vorrichtung thermographische Messungen beispielsweise auch an Pflanzen, Zellen oder zellfreien Systemen durchgeführt werden. Mittels der Vorrichtung ist es möglich, physiologische Veränderungen und molekulare Interaktionen nicht-invasiv zu beobachten und zu verfolgen. Insbesondere erlaubt das offenbarte Verfahren Effekte zu dokumentieren, die durch die Gabe von Stoffen oder Substanzen an die Tiere, Pflanzen, Zellen etc. hervorgerufen sind und die eine Veränderung in der Wärmeproduktion des jeweils untersuchten Organismus oder des zellfreien Systems führen. Allerdings ist es mit der in der US 6,983,753 B1 gegebenen Lehre nicht möglich, eine solche Veränderung vorherzusagen.

Eine Möglichkeit, um Hinweise auf das Eintreten eines veränderten Zustands eines Tieres zu erhalten, ist in der Schrift US 2004/0019269 A1 offenbart. Unter Nutzung der Thermographie werden Tiere beobachtet und thermographische Aufnahmen der Tiere oder von anatomischen Strukturen der Tiere angefertigt. Aus der Aufnahme wird ein Mittelwert der Temperatur errechnet und sub-klinische oder frühe Anzeichen von Entzündungen erkannt. Dabei werden bereits mittlere Temperaturerhöhungen einer Anzahl aufeinanderfolgender thermographischer Messungen von weniger als 0,1 ° Celsius (0,1 K) als Hinweise darauf angesehen, dass eine Entzündung eintreten wird. Das Verfahren erlaubt lediglich einen Hinweis darauf, dass eine thermographisch erfassbare Änderung des Zustands des Tieres eintritt. Laut der Schrift US 2004/0016269 A1 werden ausschließlich tatsächlich erfasste Messwerte verwendet, um eine sich entwickelnde oder bereits eingesetzte Entzündung festzustellen, mithin zu diagnostizieren. Eine Schätzung darüber, ob, wann und mit welchem Verlauf diese Zustandsänderung erfolgen wird ist mit dem offenbarten Verfahren nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit der auf der Grundlage von Messdaten thermographischer Messungen an Tieren Vorhersagen zu einem zukünftigen zeitlichen Verlauf einer aus den Messdaten abgeleiteten Funktion getroffen werden können.

Die Aufgabe wird in einem Verfahren zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs einer aus Messdaten thermographischer Messungen von Tieren abgeleiteten Funktion gelöst. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden an mindestens einem Tier thermographische Messungen vorgenommen, um die Messdaten zu erheben, aus denen ein bisheriger Verlauf der abgeleiteten Funktion gebildet wird. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs der abgeleiteten Funktion wird durch ein Vergleichen der Messdaten mit einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, die von einer Anzahl ausgewählter Datensätze einer Datenbank abgeleitet wird, geschätzt.

Kern der Erfindung ist, dass eine Möglichkeit zur Erstellung einer Prognose des Auftretens des bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs der abgeleiteten Funktion angegeben wird. Im Gegensatz zu einer Diagnose, bei der aufgrund von Messwerten und sonstigen Befunden lediglich ein tatsächlicher und augenblicklicher Zustand festgestellt werden kann, erlaubt die Prognose eine Vorhersage. Dabei kann für eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellte Prognose unter Verwendung von statistischen Verfahren eine Präzision der Prognose, beispielsweise durch die Angabe von Irrtumswahrscheinlichkeiten, Vertrauensbereichen und sonstigen Kennwerten für eine Varianz der prognostizierten Werte der abgeleiteten Funktion, angegeben werden.

Unter thermographischen Messungen werden hier alle Möglichkeiten zur Erfassung von Temperaturwerten von Tieren verstanden. Diese Erfassungen können durch die Verwendung von Methoden der Infrarotmessung (IR), Thermometern, wärmesensitiven Sensoren, Vorrichtungen zur Messung spektroskopischer Signale oder elektrischen Widerständen, Farbveränderungen oder Dampfdrücken jeweils von Flüssigkeiten oder Flüssigkristallen erfolgen. Die Erfassung von Temperaturwerten kann optisch, optoelektronisch, elektrisch, elektronisch und / oder unter Nutzung mechanischer Effekte (z. B. Bimetall, temperaturabhängige Ausdehnung oder die Änderung des Dampfdruckes von Elementen und / oder von Stoffen wie Flüssigkeiten oder Gasen sowie deren Mischungen) durchgeführt werden. Die Messung kann direkt auf der Oberfläche des Tieres, in dessen Körperinneren durch eine geeignete Vorrichtung oder berührungslos erfolgen.

Die abgeleitete Funktion ist einem tatsächlichen Verlauf der zeitlich aufeinanderfolgend angeordneten Messdaten angenähert. Die Messdaten werden durch die abgeleitete Funktion mit einer bekannten Genauigkeit repräsentiert. Bekannte Verfahren zur Erstellung abgeleiteter Funktionen im Sinne der Beschreibung sind z. B. Regressionsverfahren oder die Bildung von gleitenden Mittelwerten. Es ist möglich, dass die abgeleitete Funktion anhand einer Auswahl von Messdaten abgeleitet wird. So können Messdaten, die außerhalb vorbestimmter Fehlergrenzen liegen, bei der Ableitung ignoriert werden. Messdaten können auch mit Gewichtungsfaktoren multipliziert werden, bevor die abgeleitete Funktion erstellt wird.

Die Datensätze der Datenbank sind vorzugsweise gespeicherte Funktionen. Diese gespeicherten Funktionen sind von in der Vergangenheit erhobenen und gespeicherten Messdaten abgeleitete Funktionen. Die zeitlichen Verläufe der gespeicherten Funktionen umfassen mindestens einen ersten Verlaufsbereich, der aus einer Anzahl von Messdaten zeitlich aufeinanderfolgender thermographischer Messungen gebildet ist. Der erste Verlaufsbereich entspricht einem bisherigen Verlauf der abgeleiteten Funktion. Außerdem umfassen die gespeicherten Verläufe einen zweiten Verlaufsbereich mit Messdaten thermographischer Messungen. Der zweite Verlaufsbereich entspricht einem zukünftigen Verlauf der abgeleiteten Funktion. Der erste Verlaufsbereich und der zweite Verlaufsbereich müssen nicht unmittelbar aneinander angrenzen.

Die Datensätze können in der Datenbank nach Kategorien gruppiert vorliegen. Die Datensätze können dazu mit Indizes versehen sein, die eine elektronische Verschlüsselung von Kategorien erlauben. Mit mindestens einem Index verschlüsselte Kategorien können beispielsweise die Art, die Herkunft, das Alter, das Geschlecht, der Gesundheitszustand, Zeitpunkt und Durchführung eines Therapieregimes, primäre und/oder sekundäre Endpunkte oder ein sozialer Status des jeweiligen Tieres sein, von dem die jeweils indizierten Datensätze erhoben worden sind. Es können auch Verwandtschaftsverhältnisse der Tiere zueinander indiziert sein, so dass beispielsweise Datensätze miteinander eng verwandter Tiere in nachfolgenden Schritten des Verfahrens, beispielsweise bei einer Erstellung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung aus den ausgewählten Datensätze, anders gewichtet werden, als Datensätze von fern verwandten Tieren. Datensätze verwandter Tiere können beispielsweise durch Anwendung von geeigneten Analyseverfahren wie z. B. Autokorrelationsverfahren und /oder Permutationsverfahren bewertet und bei Bedarf für nachfolgende Verfahrensschritte, wie die Erstellung der Wahrscheinlichkeitsverteilung, modifiziert, z. B. gewichtet, werden.

Die Datensätze sind vorzugsweise zeitlich zueinander referenziert. So kann beispielsweise bei jedem Datensatz der Zeitpunkt eines bekannten Ereignisses, z. B. die Verabreichung eines Stoffes an das jeweilige Tier, als Referenzzeitpunkt genutzt werden. Es können auch mehrere Referenzzeitpunkte gewählt werden, bei denen mehrere verschiedene Ereignisse wie die genannte Verabreichung eines Stoffes an das jeweilige Tier, außerdem eine initiale Probennahme und / oder ein bestimmtes Verhalten als Referenzzeitpunkt genutzt werden.

Der bestimmte zukünftige zeitliche Verlauf der abgeleiteten Funktion kann zu einem verallgemeinerten Verlauf von gespeicherten Funktionen der ausgewählten Datensätze korrelieren. Ein verallgemeinerter Verlauf von gespeicherten Funktionen der ausgewählten Datensätze kann erzeugt werden, indem zu einem jeden Zeitpunkt die Funktionswerte der gespeicherten Funktionen gemittelt und der so gewonnene Mittelwert dem Zeitpunkt zugeordnet wird.

Der bestimmte zukünftige zeitliche Verlauf der abgeleiteten Funktion kann mit dem verallgemeinerten Verlauf übereinstimmen. Er kann in weiteren Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mit dem verallgemeinerten Verlauf in einer linearen oder nicht-linearen Beziehung stehen. Letzteres bedeutet, das sich der bestimmte zukünftige Verlauf und der verallgemeinerte Verlauf ähnlich sind.

Eine Auswahl der Datensätze aus der Datenbank kann anhand der Kategorien erfolgen. Dabei können aus den Datensätzen Gruppen gebildet werden, die einer oder mehrerer Kategorien zugehörig sind. Anhand der ausgewählten Datensätze wird mindestens eine Wahrscheinlichkeitsverteilung dafür erstellt, dass ein bestimmter, d.h. hinsichtlich seiner Form und / oder seiner Funktionswerte definierter, zukünftiger Verlauf einer abgeleiteten Funktion auftritt.

Es können stetige oder diskrete Verteilungen als Wahrscheinlichkeitsverteilung erstellt werden. Eine typische stetige oder kontinuierliche Verteilung ist die Normalverteilung (Gauß^'sche Normalverteilung). In Abhängigkeit der Daten kann diese gestaucht oder gestreckt sein sowie links- oder rechtsschief sein. Diskrete Verteilungen können beispielsweise die Binomialverteilung oder die Poisson- Verteilung sein.

Wahrscheinlichkeitsverteilungen können beispielsweise anhand einer einfachen Verteilung der Häufigkeit des Auftretens bestimmter zeitlicher Verläufe der gespeicherten Funktionen erstellt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Daten der Datenbank eine Quantität und eine Qualität aufweisen, die eine statistische Auswertung eines vorbestimmten Mindeststandards erlauben. Ein solcher Mindeststandard kann beispielsweise durch mindestens einzuhaltende Fehler erster Art und Fehler zweiter Art und den sich daraus ergebenden erforderlichen Stichprobenzahlen wie einer Anzahl von Datensätze oder einer Anzahl von Datensätzen je Kategorie definiert sein.

Referenzfunktionswerte sind Funktionswerte von Referenzfunktionen. Die Referenzfunktionswerte weisen vorzugsweise einen zeitlichen Verlauf auf, der eindeutig zu identifizieren ist. Ein solcher zeitlicher Verlauf ist beispielsweise aus einer vorgegebenen Abfolge von Änderungen von Anstiegswerten, einer vorgegebenen Abfolge von Änderungen von Werten der ersten und / oder der zweiten Ableitung der Funktionswerte, einem Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes, einem Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes und einem vorgegebenen Muster eines zeitlichen Verlaufs von Funktionswerten ausgewählt.

Insbesondere bei einer Verwendung von Mustern kommt es bei einem Vergleich nicht zwangsläufig auf eine Übereinstimmung der Funktionswerte der abgeleiteten Funktion mit dem Muster an. Vielmehr ist die Ähnlichkeit des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte und der Referenzfunktionswerte von Bedeutung. Ähnlichkeiten können mit statistischen Verfahren wie Konkordanzanalysen, Korrelationsverfahren, polynomialen Regressionen oder (nicht-)linearen Modellen ermittelt und bewertet werden. Auch bei einem Vergleich von einer vorgegebenen Abfolge von Änderungen von Anstiegswerten mit den Funktionswerten der abgeleiteten Funktion können Ähnlichkeiten als Vergleichskriterium verwendet werden.

Ein Schwellwert kann fest vorgegeben sein. In weiteren Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schwellwert auch anhand von Funktionswerten der abgeleiteten Funktion festgelegt werden. Damit ist vorteilhaft eine flexiblere Gestaltung des Verfahrens ermöglicht, da auf individuelle Körpertemperaturen, z. B. bei gesunden und fiebrigen Tieren, eingegangen werden kann, ohne dass die Genauigkeit und die Vorhersagekraft des Verfahrens leidet.

Referenzfunktionen und deren Referenzfunktionswerte können fest vorgegeben und in der Datenbank gespeichert sein. Sie können indiziert und bestimmten Datensätzen zugeordnet sein. Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Referenzfunktionen mit bestimmten Indizes ausgewählt und verwendet werden. In weiteren Ausführungen können auch alle Referenzfunktionen verwendet werden.

Referenzfunktionen können aus den Datensätzen der Datenbank generiert werden, indem in den Datensätzen nach geeigneten, leicht identifizierbaren und vorzugsweise in jedem Datensatz oder in jedem Datensatz einer Kategorie auftretenden Bereichen der gespeicherten Funktionen gesucht wird. Die Funktionswerte der Referenzfunktionen über einen solchen Bereich können als Referenzfunktionswerte verwendet werden.

Es ist möglich, dass nach jeder neuen thermographischen Messung die Referenzfunktionen dynamisch neu generiert und in der Datenbank gespeichert werden. Dadurch wird vorteilhaft die Stichprobenzahl erhöht, auf der die Referenzfunktion beruht. Die Referenzfunktionen und deren Referenzfunktionswerte dienen der Überprüfung des Vorliegens von bereichsweisen Übereinstimmungen der abgeleiteten Funktion mit erwarteten Werten (Referenzfunktionswerte) und gegebenenfalls dem Triggern der Schätzung der Wahrscheinlichkeit. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft ermöglicht, einen zukünftigen Verlauf von Messdaten thermographischer Messungen an Tieren für die Zukunft mit einer bekannten Wahrscheinlichkeit vorherzusagen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit den folgenden Schritten durchgeführt:

a) Anfertigen von thermographischen Aufnahmen von mindestens einem Tier zu bestimmten Aufnahmezeitpunkten,

Zuordnen von Bildwerten der jeweiligen Aufnahme zu Temperaturwerten und Speichern der Bild- und Temperaturwerte zugeordnet zu den jeweiligen Aufnahmezeitpunkten als Messdaten,

Erstellen eines zeitlichen Verlaufs der Messdaten und Ableiten der dem zeitlichen Verlauf der Messdaten angenäherten abgeleiteten Funktion,

Überprüfen der abgeleiteten Funktion auf ein Vorliegen mindestens eines Bereiches der abgeleiteten Funktion, über den ein zeitlicher Verlauf von Funktionswerten der abgeleiteten Funktion vorliegt, der mit einem zeitlichen Verlauf von Referenzfunktionswerten übereinstimmt, wobei entweder, im Falle einer Übereinstimmung des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte der abgeleiteten Funktion mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte: ein Generieren eines ersten Signals erfolgt, um ein Erstellen der Schätzung der Wahrscheinlichkeit des Eintritts des Auftretens des bestimmten zukünftigen Verlaufs der abgeleiteten Funktion des mindestens einen Tiers zu triggern, ein Schätzen der Wahrscheinlichkeit des Eintritts des Auftretens des bestimmten zukünftigen Verlaufs der abgeleiteten Funktion durch den Vergleich der Messdaten mit der

Wahrscheinlichkeitsverteilung durchgeführt wird, und d3) die geschätzte Wahrscheinlichkeit abrufbar bereitgestellt wird, oder, im Falle keiner Übereinstimmung des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte der abgeleiteten Funktion mit dem zeitlichen Verlauf der Ref e re n zf u n kti o n swe rte : d4) Überspringen der Schritte d1 ) bis d3) und Fortsetzen des Verfahrens mit Schritt a).

Die Schritte a) und b) können mehrfach, z. B. 5 oder 10-mal, wiederholt werden, bis genügend Messdaten vorliegen, um einen zeitlichen Verlauf der Messdaten erstellen und daraus eine abgeleitete Funktion erzeugen zu können.

Es ist in einer weiteren Ausführung des Verfahrens möglich, dass in Schritt a) thermographische Aufnahmen mehrerer Tiere angefertigt werden, die Tiere individuell erkannt, die Aufnahmen den Tieren zugeordnet werden und die Schritte b) bis d) für jedes Tier durchgeführt werden.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können zukünftige zeitliche Verläufe abgeleiteter Funktionen vorhergesagt werde. Es ist auch möglich, dass die vorhergesagten zukünftigen zeitlichen Verläufe abgeleiteter Funktionen mit den tatsächlich erfassten zeitlichen Verläufen der abgeleiteten Funktionen verglichen werden, um eine Kontrolle der Vorhersagegenauigkeit zu erlangen.

Die tatsächlich erfassten zeitlichen Verläufen der abgeleiteten Funktionen werden vorzugsweise zusammen mit den entsprechenden Indizes als Datensätze der Datenbank hinzugefügt.

Die Tiere können in einzelnen Aufenthaltsräumen untergebracht seien, deren relative Lagebeziehung zueinander und zu einer Vorrichtung zur Erstellung der thermographischen Aufnahmen bekannt ist. Beispielsweise können die Aufenthaltsräume in einem bekannten Muster angeordnete Kammern sein. Es ist möglich, die thermographischen Aufnahmen zu erstellen, indem in einer bestimmten Reihenfolge die einzelnen Kammern thermographisch erfasst werden.

Es ist weiterhin möglich, mindestens ein Tier mittels bekannter Verfahren der Objektverfolgung (zum Beispiel dem so genannten Tracking mittels bekannter Bildverarbeitungsmethoden) zu identifizieren und seinen jeweiligen Aufenthaltsort festzustellen.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mindestens zwei Tiere in einem Aufenthaltsraum untergebracht sein. Jedes der Tiere wird mittels Tracking identifiziert. Dadurch sind die erhobenen Messdaten von thermographischen Messungen an den Tieren diesen individuell zuordenbar. Darüber hinaus sind auch Aussagen über die Mobilität des einzelnen Tieres oder deren Veränderung als wichtiges Verhaltensmerkmal möglich. Informationen zur Mobilität eines Tieres können als Messdaten sowie als Korrekturfaktoren von Messdaten, die nicht die Mobilität betreffen müssen, verwendet werden.

Es ist bevorzugt, dass das Verfahren als ein Echtzeitverfahren durchgeführt wird. Das bedeutet, dass die erhobenen Messdaten verzögerungsfrei ausgewertet werden. Dadurch ist es ermöglicht, das eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit vorliegt, bevor ein bestimmter zukünftiger zeitlicher Verlauf der abgeleiteten Funktion tatsächlich auftritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden. Unter einer kontinuierlichen Durchführung wird verstanden, dass die thermographischen Aufnahmen in zeitlichen Abständen von höchstens 1 Minute erstellt werden. Unmittelbar an das Erstellen einer thermographischen Aufnahme werden die Verfahrensschritte b) bis d) durchgeführt. Vorzugsweise werden die thermographischen Aufnahmen in zeitlichen Abständen von wenigen Sekunden, z. B. 1 , 3, 5, 10, 15, 20 oder 30 Sekunden, angefertigt.

Das Verfahren kann auch diskontinuierlich geführt werden. Dabei werden die thermographischen Aufnahmen in zeitlichen Abständen von über 1 min bis höchstens 5 min erstellt. Durch eine solche Verfahrensführung kann Rechenkapazität eingespart werden. Es ist dadurch auch möglich, mehrere Tiere mittels einer Vorrichtung zu überwachen und von allen Tieren die thermographischen Aufnahmen konsekutiv nacheinander zu erstellen.

In einer weiterführenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses während der Schritte a) bis d) diskontinuierlich und während der Schritte d1 ) bis d3) kontinuierlich durchgeführt. Dadurch ist vorteilhaft erreicht, dass ab dem vom Vorliegen einer Übereinstimmung des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte der abgeleiteten Funktion mit dem Verlauf der Referenzfunktionswerte ein zeitlich engmaschigeres Erheben von Messdaten erfolgt. Bis zu diesem Zeitpunkt wird durch ein diskontinuierlich geführtes Verfahren weniger Rechenkapazität benötigt, als bei einer kontinuierlichen Verfahrensführung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird in Schritt d1 ) die Wahrscheinlichkeit geschätzt, mit welcher der zukünftige zeitliche Verlauf der abgeleiteten Funktion innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums eintritt. Ein vorgegebener Zeitraum wird vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 min bis einigen (zum Beispiel 10) Stunden gewählt. So kann beispielsweise eine Person als Betreuer einer Studie erfahren, ob z. B. innerhalb der nächsten zwei Stunden eine Entnahme einer Probe, eine Verhaltensbeobachtung oder eine experimentell-therapeutische Intervention erfolgen muss oder nicht. Damit ist eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Zeitnutzung des betreuenden Personals erreicht. Außerdem wird ein zu frühes oder zu spätes Entnehmen einer, dann vielleicht sogar wertlosen, Probe vermieden. Weiterhin wird eine nicht zeitgerechte Verhaltensbeobachtung sowie eine zu frühe oder zu späte therapeutische Intervention vermieden.

Es ist ferner möglich, dass anhand der Wahrscheinlichkeitsverteilung ein Zeitraum bestimmt wird, innerhalb dem der zukünftige Verlauf der abgeleiteten Funktion mit einer vorgegebenen Mindestwahrscheinlichkeit eintritt. Beispielsweise kann ein Zeitraum bestimmt werden, in dem der zukünftige Verlauf der abgeleiteten Funktion mit einer vorgegebenen Mindestwahrscheinlichkeit von 90% eintritt. Es können auch mehrere Mindestwahrscheinlichkeiten, z. B. 75, 90, 95 und/oder 97,5% , vorgegeben werden und die jeweiligen Zeiträume mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden.

In Schritt d3) kann ein zweites Signal generiert und an eine Datenschnittstelle gesendet werden. Durch eine Darstellung des zweiten Signals an der Datenschnittstelle wird einem Benutzer eine Information darüber gegeben, dass eine Übereinstimmung des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte der abgeleiteten Funktion mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte gefunden wurde. Eine Datenschnittstelle kann jede technische Vorrichtung sein, durch die das zweite Signal graphisch, optisch, akustisch, elektro-mechanisch (z. B. durch Vibrationen) sowie durch Kombinationen daraus darstellbar ist. Beispiele für technische Vorrichtungen mit einer solchen Datenschnittstelle sind Monitore, Mobilunktelefone und elektronische Empfangsgeräte wie Pager oder tragbare Rechner.

Das zweite Signal kann beispielsweise als elektronische Kurznachricht (SMS), als elektronische Post (E-Mail), als automatisierter Anruf, als Funkruf (paging) oder als Kombination mindestens zweier dieser Möglichkeiten an die Datenschnittstelle gesendet werden.

Mit dem bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlauf der abgeleiteten Funktion können bestimmte intrinsische Ereignisse des Tieres korrespondieren. Intrinsische Ereignisse sind im Körper des Tieres stattfindende physiologische, pathologische und/oder biochemische Vorgänge, durch die eine Veränderung des körperlichen Zustands des Tieres hervorgerufen ist. Intrinsische Ereignisse können thermographisch erfassbar sein, wie dies beispielsweise bei Entzündungen der Fall ist. Die intrinsischen Ereignisse können sich auch nur auf Körperteile beziehen und auch nur bei manchen Körperteilen eine thermographisch erfassbare Wirkung hervorrufen.

Dazu ist es günstig, wenn aus den thermographischen Aufnahmen interessierende Bereiche des Körpers des Tieres ausgewählt werden können. Auch ist es möglich, dass thermographische Aufnahmen nur von den interessierenden Bereichen aufgenommen werden.

Das intrinsische Ereignis kann auch Auswirkungen auf das Verhalten des Tieres haben und dieses verändern. Diese Verhaltensänderung kann thermographisch erfassbar sein. Ein Beispiel stellt hierbei eine Änderung der Mobilität des jeweiligen Tieres dar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher mit einem Verfahren zur Erfassung und Bewertung von Ortsveränderungen des mindestens einen Tieres kombinierbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Eintritts des intrinsischen Ereignisses des Tieres verwendet werden, wobei der Eintritt des intrinsischen Ereignisses mit dem bestimmten zukünftigen Verlauf korrespondiert. Dabei muss der Eintritt des Ereignisses selbst weder eine markante noch sonst eine augenfällige Veränderung des zukünftigen zeitlichen Verlaufs bewirken.

Es ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass eine Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines intrinsischen Ereignisses geschätzt wird, das selbst thermographisch nicht detektierbar ist.

Ebenfalls ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Schätzung von Sterbewahrscheinlichkeiten des Tieres zu verwenden. Dabei wird das Sterben als ein intrinsisches Ereignis angesehen, das sich als ein Prozess über eine bestimmte Dauer erstreckt und detektierbare Auswirkungen auf die Funktionswerte der abgeleiteten Funktion hat.

Ebenfalls ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Schätzung von Erholung und Restitution des Tieres zu verwenden. Dabei wird Erholung und Restitution als ein intrinsisches Ereignis angesehen, das sich als ein Prozess über eine bestimmte Dauer erstreckt und detektierbare Auswirkungen auf die Funktionswerte der abgeleiteten Funktion hat. Die Erholung kann in verschiedenem Ausmaß, teilweise oder ganzheitlich (= Restitution) erfolgen. Neben dem Sterben und inflammatorischen Ereignissen kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sogar eine Wahrscheinlichkeit des Eintritts weiterer intrinsischer Ereignisse geschätzt werden, die selbst thermographisch detektierbar sind.

Die Aufgabe wird ferner mittels einer Vorrichtung gelöst, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine IR-Kamera zum Anfertigen von thermographischen Aufnahmen von mindestens einem Tier zu bestimmten Aufnahmezeitpunkten, einen klimatisierten Raum als Aufenthaltsort des mindestens einen Tieres und eine Rechnereinheit zum Empfang von Daten der IR-Kamera sowie zum Verarbeiten der Daten zu Messdaten. Dabei ist die Rechnereinheit datentechnisch mit einer Datenbank verbunden, in welcher mindestens Datensätze zu zeitlichen Verläufen von Temperaturen einer Anzahl von Tieren hinterlegt sind. Die Rechnereinheit ist so konfiguriert, dass durch diese eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Eintritts eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen Verlaufs einer aus den Messdaten abgeleiteten Funktion durch ein Ableiten einer Wahrscheinlichkeitsverteilung von ausgewählten Datensätzen der Datenbank und einem Vergleichen der Wahrscheinlichkeitsverteilung mit den Messdaten ermöglicht und ein Ergebnis der Schätzung bereitstellbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im seitlichen Schnitt;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im seitlichen Schnitt;

Fig. 3 zeitliche Verläufe von Messdaten thermographischer Messungen an vier Tieren; Fig. 4 Blockschaltbild des Ablaufs eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt und weist als wesentliche Elemente einen Raum 1 auf, der klimatisierbar ist, sowie eine IR-Kamera 2, eine Rechnereinheit 3 und eine Datenbank 4.

In dem Raum 1 sind nach oben offene Kammern 5 vorhanden, die durch Kammerwände 5.1 seitlich begrenzt sind. Die IR-Kamera 2 ist oberhalb der Kammern 5 angeordnet und besitzt eine Aufnahmeeinrichtung 2.1 mit einer optischen Achse 2.3. Die Aufnahmeeinrichtung 2.1 ist durch eine Anordnung eines Objektivs und weiteren, im Strahlengang hinter dem Objektiv angeordneten, optischen Komponenten gebildet. Die optische Achse 2.3 ist relativ zur IR-Kamera 2 fest. Mittels einer ZuStelleinrichtung 2.2 ist die IR-Kamera 2 in einer x-y-Ebene oberhalb der Kammern 5 verschiedenen Aufnahmepositionen (nur eine gezeigt) zustellbar. Dabei ist jede Aufnahmeposition einer Kammer 5 so zugeordnet, dass mittels der IR- Kamera 2 jeweils eine thermographische Aufnahme der betreffenden Kammer 5 und eines gegebenenfalls in der Kammer 5 vorhandenen Tieres 6 angefertigt werden kann. Die Aufnahmeeinrichtung 2.1 ist so ausgelegt, dass an jeder Aufnahmeposition im Wesentlichen eine thermographische Aufnahme von derjenigen Kammer 5 erfolgt, der die Aufnahmeposition zugeordnet ist. Eine Erstellung thermographischer Aufnahmen eines jeden Tieres 6 erfolgt diskontinuierlich alle 5 Minuten.

In weiteren Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Erstellung thermographischer Aufnahmen eines jeden Tieres 6 nach jeweils einstellbaren Zeiträumen angefertigt werden. Das Anfertigen der thermographischen Aufnahmen kann in weiteren Ausgestaltungen kontinuierlich, diskontinuierlich oder als Kombination daraus ermöglicht sein.

Die Rechnereinheit 3 dient der Steuerung der IR-Kamera 2 und der ZuStelleinrichtung 2.2 und ist mit diesen signaltechnisch verbunden. Die Rechnereinheit 3 ist so konfiguriert, dass durch diese eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Eintritts eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs einer aus den Messdaten 7 (siehe Fig. 3 und 4) abgeleiteten Funktion 8 möglich ist. Dabei ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung anhand ausgewählter Daten der Datenbank 4 erzeugbar. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung kann mit den Messdaten 7 bzw. der abgeleiteten Funktion 8 verglichen und eine Schätzung darüber getroffen werden, mit welchen Wahrscheinlichkeiten der bestimmte zukünftige Verlauf der abgeleiteten Funktion 8 zu bestimmten Zeitpunkten und/oder innerhalb bestimmter Zeiträume eintritt. Ein Ergebnis der Schätzung ist durch die Rechnereinheit 3 abrufbar bereitstellbar.

Durch die Rechnereinheit 3 können Messsignale in Form von Bildwerten der jeweiligen thermographischen Aufnahme der IR-Kamera 2 empfangen werden. Den Bildwerten können mittels der Rechnereinheit 3 Temperaturwerte zugeordnet werden. Sowohl die Bildwerte als auch die diesen zugeordneten Temperaturwerte sind den jeweils bestimmten Aufnahmezeitpunkten zugeordnet als Messdaten 7 speicherbar. Weiterhin ist die Rechnereinheit 3 so konfiguriert, dass ein zeitlicher Verlauf der Messdaten 7 erstellt werden kann. Aus dem zeitlichen Verlauf ist anschließend eine dem zeitlichen Verlauf der Messdaten 7 angenäherte abgeleitete Funktion 8 unter Nutzung bekannter mathematischer Algorithmen ableitbar. Mittels der Rechnereinheit 3 ist überprüfbar, ob mindestens ein Bereich der abgeleiteten Funktion 8, über den ein zeitlicher Verlauf von Funktionswerten 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 vorliegt, der mit einem zeitlichen Verlauf von Referenzfunktionswerten 9.1 übereinstimmt.

Die Überprüfung führt zu einer I/O (= Ja / Nein)-Entscheidung, darüber, ob mindestens ein Bereich der abgeleiteten Funktion 8 mit einem zeitlichen Verlauf von Referenzfunktionswerten 9.1 übereinstimmt.

Die Rechnereinheit 3 ist so konfiguriert, dass im Falle einer Übereinstimmung des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 durch die Rechnereinheit 3 ein Generieren eines ersten Signals erfolgt, um ein Erstellen der Schätzung der Wahrscheinlichkeit des Eintritts des Auftretens des bestimmten zukünftigen Verlaufs der abgeleiteten Funktion 8 des mindestens einen Tieres 6 durch die Rechnereinheit 3 zu triggern (siehe auch Fig. 4). Anschließend wird das Schätzen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens des bestimmten zukünftigen Verlaufs der abgeleiteten Funktion 8 wie oben beschrieben durchgeführt. Sollte keine Übereinstimmung festgestellt werden, ist die Rechnereinheit 3 so konfiguriert, dass die IR-Kamera 2 durch die Rechnereinheit 3 angesteuert wird. Durch die IR-Kamera 2 wird mit der Erstellung weiterer thermographischer Aufnahmen fortgefahren.

Die Datenbank 4 ist ein elektronischer Speicher, in dem Daten in Form von gespeicherten Funktionen wiederholt abrufbar gespeichert sind. Diese gespeicherten Funktionen sind von in der Vergangenheit erhobenen und gespeicherten Messdaten 7 abgeleitete Funktionen 8. Außerdem sind in der Datenbank 4 Referenzfunktionen und deren Referenzfunktionswerte abgelegt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vereinfacht in Fig. 2 gezeigt. In dem Raum 1 sind keine Kammerwände 5.1 (siehe Fig. 1 ) vorhanden, so dass der Boden des Raums 1 nicht in Kammern 5 unterteilt ist. Die Aufnahmeeinrichtung 2.1 der IR-Kamera 2 ist als ein Scanner ausgebildet, dessen optische Achse 2.3 durch die ZuStelleinrichtung 2.2 bestimmten Aufnahmepositionen zustellbar ist. Mittels der Aufnahmeeinrichtung 2.1 ist der Boden des Raums 1 vollständig scannbar. In dieser Ausführung ist die Rechnereinheit 3 außerdem so konfiguriert, dass in dem Raum 1 befindliche Tiere 6 individuell lokalisierbar sind. Dazu ist die Rechnereinheit 3 mit einem Bilderkennungsprogramm mit Tracking-Funktion ausgerüstet. Eine Erstellung thermographischer Aufnahmen eines jeden Tieres 6 erfolgt kontinuierlich jede Minute.

In einer weiteren Ausführung der Vorrichtung ist die IR-Kamera 2 selbst zusammen mit der als Scanner ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung 2.1 in der x-y-Ebene verfahrbar.

In vereinfachter Form sind in Fig. 3 A bis D beispielhafte Messdaten 7 als Diagramme von thermographischen Messungen an je einem Tier 6 (siehe Fig. 1 und 2, Messdaten 7 vereinfachend als Schlangenlinien dargestellt) und zeitliche Verläufe von Funktionswerten 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 über einen Beobachtungszeitraum von 24 Stunden aufgetragen. Die jeweiligen Ordinaten sind stark schematisierend durch Temperaturen als Messdaten 7 gegeben. Die Messdaten 7, der zeitliche Verlauf von Funktionswerten 8.1 und die abgeleitete Funktion 8 sind im Diagramm A stellvertretend für alle Diagramme A bis D bezeichnet.

In Diagramm A sind die mittels einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 jede Minute erhobenen Messdaten 7 als jeweils einem Aufnahmezeitpunkt zugeordneter Temperaturwert dargestellt. Aus den Messdaten 7 ist eine mittels polynomialer Regression eine den Messdaten 7 angenäherte abgeleitete Funktion 8 gezeigt. Die Messdaten 7 schwanken stochastisch um die abgeleitete Funktion 8. Durch den zeitlichen Verlauf der Funktionswerte 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 sind die Messdaten 7 repräsentiert. In einem Zeitraum von 0 bis etwa 12 Stunden zeigt die abgeleitete Funktion 8 eine als normal bewertete Körpertemperatur des Tieres 6. Etwa ab Stunde 13 nehmen die Funktionswerte kontinuierlich ab, um zwischen Stunde 18 und 19 einen kleinen„Buckel" (hump-shaped) von maximal 5 K zu bilden. Anschließend verflacht die abgeleitete Funktion 8 wieder. Das Tier 6 ist gestorben.

Eine konstante Körpertemperatur zeigt das Tier 6, dessen Messdaten in Diagramm B dargestellt sind, bis etwa zur Stunde 6. Dann ist ein etwa 1 ,5 Stunden andauernder Anstieg der Messdaten 7 und des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 zu beobachten, der im Laufe weiterer 1 ,5 Stunden wieder auf die ursprünglichen mittleren Werte der Messdaten 7 bzw. der Funktionswerte 8.1 absinkt. Im Weiteren bleiben die Funktionswerte 8.1 im Mittel konstant. Das Tier 6 bleibt über den gezeigten Beobachtungszeitraum am Leben. Die Abweichung der Funktionswerte 8.1 von einem konstant horizontalen Verlauf in dem Zeitraum etwa der Stunden 6 bis 9 wird bei einem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 mit einem entsprechenden zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 als Übereinstimmung mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 erkannt und durch die Rechnereinheit 3 eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines zukünftigen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 getriggert. Es ist in dem gezeigten Beispiel bekannt, dass mit einem bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlauf der Funktionswerte 8.1 der Eintritt eines intrinsischen Ereignisses bei dem beobachteten Tier 6 erfolgt. Dieses intrinsische Ereignis tritt zu dem mit dem Pfeil markierten Zeitpunkt ein und ist selbst nicht thermographisch erfassbar. Die Wahrscheinlichkeit des Eintritts des intrinsischen Ereignisses ist anhand einer Wahrscheinlichkeitsverteilung geschätzt.

In Diagramm C1 ist ein anders gearteter zeitlicher Verlauf der Funktionswerte 8.1 zu sehen. Im Bereich der Stunden 12 und 13 steigt die abgeleitete Funktion 8 deutlich an. Etwa ab Stunde 13,5 fällt die abgeleitete Funktion 8 ab, bildet über einen Zeitraum von etwa 3 Stunden (Stunden 16 bis 19) ein Plateau mit mittleren Funktionswerten, die niedriger als die mittleren Funktionswerte im Zeitraum der Stunden 0 bis 12 liegt, um dann plötzlich stetig weiter abzufallen. Nach 24 Stunden ist das Tier 6 gestorben.

Im Diagramm C1 ist außerdem illustriert, wie eine Überprüfung einer Übereinstimmung des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 und eines zeitlichen Verlaufs von Referenzfunktionswerten 9.1 mittels eines zu verschiebenden virtuellen Fensters („moving window"-Verfahren) erfolgen kann. Durch das unterbrochen umrahmte Fenster (Fig. 3, Diagramm C1 ) ist ein erster zeitlicher Bereich um die Stunde 4 gekennzeichnet, über den die betreffenden Funktionswerte mit Referenzfunktionswerten 9.1 verglichen worden sind. Zur Verdeutlichung ist ein verwendeter zeitlicher Verlauf der Referenzfunktionswerten 9.1 in das Diagramm C1 eingeblendet. Der in dem ersten zeitlichen Bereich gefundene zeitliche Verlauf der Funktionswerte 8.1 ist nahezu konstant und stimmt nicht mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 überein. Zu einem späteren Zeitpunkt ist das virtuelle Fenster auf einen zweiten Bereich um die Stunde 12 verschoben (durchgehend umrahmt). Der von dem zweiten Bereich umfasste zeitliche Verlauf der Funktionswerte 8.1 ist dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 so ähnlich, dass eine Übereinstimmung festgestellt ist. Es wird eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines bestimmten zukünftigen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 getriggert. Der dabei als Ergebnis erhaltene zukünftige Verlauf der Funktionswerte 8.1 ist in dem Diagramm C2 als gestrichelte Linie vereinfacht aufgetragen. In weiteren Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Fehlergrenzen, beispielsweise Konfidenzintervalle (Vertrauensbereiche) dargestellt werden. Im Diagramm C2 ist außerdem ein zeitlicher Bereich gezeigt, innerhalb dem ein mit dem zukünftigen zeitlichen Verlauf der Funktionswerte 8.1 korrespondierendes intrinsisches Ereignis des Tieres 6 mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% eintritt (Bereichsbalken mit Pfeil).

In Diagramm C1 sind die tatsächlichen Messdaten 7 und der tatsächliche zeitliche Verlauf der Funktionswerte 8.1 der abgeleiteten Funktion 8 gezeigt. Der tatsächliche (Diagramm C1 ) und der geschätzte (Diagramm C2) zukünftige zeitliche Verlauf der abgeleiteten Funktion 8 stimmen sehr gut überein.

Die in dem Diagramm D dargestellten Messdaten 7 und die abgeleitete Funktion 8 zeigen einen gestreckt wellenförmigen Verlauf in den Stunden 0 bis 12. Über die Stunden 12 bis 13 steigt die abgeleitete Funktion, verbleibt über die Stunden 13 bis 15 auf einem erhöhten Wert und sinkt über die Stunden 15 bis 17 wieder auf den ursprünglichen Wert ab. Nach einer Plateauphase über die Stunden 17 bis 21 fällt die abgeleitete Funktion 8 ab der Stunde 21 stetig ab. Das Sterben setzt etwa zur Stunde 21 ein (Pfeil). Nach 24 Stunden ist das Tier 6 gestorben. Der wellenförmige zeitliche Verlauf mit anschließendem Anstieg wird hier als mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 zu vergleichendes Muster verwendet. Der zu vergleichende Zeitraum beträgt etwa 13 Stunden und ist damit wesentlich länger als in den vorhergehenden Beispielen.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird anhand der Fig. 4 beschrieben. Der Beschreibung liegt der in Fig. 3 Diagramm C1 gezeigte zeitliche Verlauf der Messdaten 7 zugrunde. Es soll dabei ein Tier 6 durch eine Person beobachtet und zu einem geeigneten Zeitpunkt eine Probe des Tiers 6 entnommen werden.

Bevor das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, wird die Datenbank 4 aufgebaut. Dazu wird eine möglichst große Anzahl von Messdaten 7 thermographischer Messungen an Tieren 6 als Datensatz gespeichert. Die Messdaten 7 jedes Tieres 6 sind jeweils in einem Datensatz gespeichert. Von jedem Datensatz wird eine an die Messdaten 7 angenäherte Funktion erzeugt und als gespeicherte Funktion in dem Datensatz zugeordnet hinterlegt. Außerdem sind jedem Datensatz Kodierungen zugewiesen, in denen Eigenschaften des Tieres 6 wie Art, Geschlecht, Alter, Körpergewicht, Reproduktionszustand (z. B. geschlechtsreif, trächtig, laktierend), sozialer Status etc. gekennzeichnet sind. Verwandtschaftsverhältnisse der Tiere 6 zueinander können ebenfalls kodiert sein, um bei einer Verwendung der Datensätze, beispielsweise zur Erzeugung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, die Datensätze eng (z. B. Verwandte ersten und zweiten Grades wie Eltern, Großeltern, Kinder, Geschwister und Enkel) miteinander verwandter Tiere 6 anders gewichten zu können als Datensätze von nicht eng (z. B. Tiere 6 einer anderen Zucht, Verwandte dritten Grades und höher) miteinander verwandten Tieren 6. Korrespondieren die zeitlichen Verläufe der Funktionswerte 8.1 mit intrinsischen Ereignissen im Körpers des Tieres 6, so wird der jeweils bekannte Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines bestimmten zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 (z. B. ein markanter Anstieg) und dem Zeitpunkt oder dem Zeitraum des Eintritts des intrinsischen Ereignisses ebenfalls in dem Datensatz gespeichert.

Den zu untersuchenden Tieren 6 werden ebenfalls Eigenschaften in kodierter Form zugewiesen und in der Rechnereinheit 3 gespeichert. Dadurch ist eine Auswahl von Datensätzen mit mindestens einer übereinstimmenden oder zumindest ähnlichen (z. B. juvenil /subadult/senil, ähnliches Alter, Intervention, experimentelle Behandlung vergleichbarer sozialer Status) Eigenschaft aus der Datenbank 4 ermöglicht.

In einem Schritt a) wird die IR-Kamera 2 mittels der ZuStelleinrichtung 2.2 einer ersten Aufnahmeposition zugestellt und mittels der IR-Kamera 2 eine thermographische Aufnahme des von der ersten Aufnahmeposition aus durch die IR- Kamera 2 erfassbaren Bereichs erstellt. In diesem Bereich (in einer Kammer 5) befindet sich ein Tier 6, dessen Eigenschaften in einem Datensatz kodiert sind. Der Datensatz ist laufend durch Messdaten 7 und durch eine aus den Messdaten 7 abgeleitete Funktion 8 erweiterbar. Die durch die thermographische Aufnahme gewonnenen Bildwerte werden in einem Schritt b) dahingehend ausgewertet, ob diese von dem Tier 6 oder lediglich von dessen Umgebung, z. B. dem Boden der Kammer 5, stammen. Die dem Tier 6 zugeordneten Bildwerte werden anhand eines Zuordnungsschemas Temperaturwerten zugeordnet. Bildwerte und Temperaturwerte sowie deren gegenseitige Zuordnung werden als Messdaten 7 den jeweiligen Aufnahmezeitpunkten zugeordnet in dem Datensatz gespeichert.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 2 durchgeführt, werden die Tiere 6 individuell lokalisiert und jeweils eine thermographische Aufnahme des Tieres 6 angefertigt. Die Erzeugung der Messdaten 7 erfolgt wie oben beschrieben. In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Boden des Raums 1 teilweise oder vollständig gescannt werden und die thermographische Aufnahme von dem gescannten Bereich angefertigt werden. Mittels bekannter Bildverarbeitungsverfahren werden die Bildwerte auf ihrer Herkunft vom Boden oder einem Tier 6 unterschieden und jedem Tier 6 individuell die entsprechenden Bildwerte zugeordnet.

Die Schritte a) und b) werden mehrfach wiederholt, bis genügend Messdaten 7 vorliegen, um in einem Schritt c) mittels polynomialer Regression aus den Messdaten 7 eine abgeleitete Funktion 8 ableiten zu können. Aus den Messdaten 7 wird ein zeitlicher Verlauf der Messdaten 7 erstellt und davon die abgeleitete Funktion 8 erzeugt.

In einem Schritt d) wird eine Übereinstimmung des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte 8.1 mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 überprüft. Dazu wird der zu verwendende zeitliche Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 aus der Datenbank 4 ausgewählt. Dieser wird mit einem zeitlichen Verlauf von Funktionswerten 8.1 verglichen, der in einem Bereich innerhalb eines virtuellen Fensters liegt. Das virtuelle Fenster wird schrittweise entlang der abgeleiteten Funktion 8 verschoben und nach jedem Verschiebungsschritt werden die zeitlichen Verläufe der Funktionswerte 8.1 und der Referenzfunktionswerte 9.1 erneut miteinander verglichen. In weiteren Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein erneuter Vergleich auch erst nach eine höheren Anzahl von Verschiebungsschritten, beispielsweise nach 5 oder 10 Verschiebungsschritten, durchgeführt werden.

Der in dem im Diagramm C1 der Fig. 3 gezeigten ersten Bereich (gestrichelt umrahmtes Fenster) befindliche zeitliche Verlauf der Funktionswerte 8.1 stimmt nicht mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 überein. Daher wird in einem Schritt d4) wieder zu Schritt a) zurückgekehrt.

Wird dagegen der in dem in Diagramm C1 der Fig. 3 gezeigten zweiten Bereich (durchgehend umrahmtes Fenster) befindliche zeitliche Verlauf der Funktionswerte 8.1 mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte 9.1 verglichen, wird eine Übereinstimmung gefunden. Daraufhin wird in einem Schritt d1 ) ein erstes Signal durch die Rechnereinheit 3 getriggert, durch das eine Schätzung einer Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs der abgeleiteten Funktion 8 initiiert wird. Aufgrund des ersten Signals wird anhand der ausgewählten Datensätze festgestellt, welcher zeitliche Verlauf bei wie vielen Datensätzen über jeweils bestimmte Zeiträume beobachtet wird. Daraus ist abschätzbar, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein bestimmter zukünftiger zeitlicher Verlauf der Funktionswerte 8.1 in den jeweiligen Zeiträumen auftreten wird. Sowohl für die einzelnen Zeiträume als auch über alle Zeiträume hinweg lassen sich Wahrscheinlichkeitsverteilungen erzeugen.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus den ausgewählten Datensätzen eine verallgemeinerte, gemittelte Funktion gebildet und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser gemittelten Funktion geschätzt.

Anhand der Wahrscheinlichkeitsverteilung wird in einem Schritt d2) die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlauf der Funktionswerte 8. geschätzt. Außerdem wird geschätzt, wann ein mit dem zukünftigen zeitlichen Verlauf der Funktionswerte 8.1 korrespondierendes intrinsisches Ereignis (z. B. Sterben) mit welcher Wahrscheinlichkeit eintreten wird. Das Ergebnis der Schätzung wird in Schritt d3) abrufbar bereitgestellt. Um die betreuende Person zu benachrichtigen, wird durch die Rechnereinheit 3 ein zweites Signal generiert und sowohl als elektronische Botschaft („SMS", Short message Service) an ein Mobilfunkgerät als auch als elektronischer Brief (E-Mail) an einen Rechner der Person gesendet. Durch das zweite Signal ist die Person über das Vorliegen einer Übereinstimmung der zeitlichen Verläufe der Funktionswerte 8.1 und der Referenzfunktionswerte 9.1 , über die Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlauf der Funktionswerte 8.1 und über das betreffende Tier 6 informiert.

Durch die Person kann eine Probennahme, eine Intervention oder eine Verhaltensbeobachtung vorbereitet und durchgeführt werden, wobei mit hoher Sicherheit eine aussagekräftige Probe gewonnen wird und/oder die Intervention und/oder die Verhaltensbeobachtung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, der eine Vergleichbarkeit gewährleistet.

Die Erfindung kann in einer Reihe wissenschaftlicher und industrieller Anwendungsgebiete eingesetzt werden. Insbesondere für die Durchführung von Studien zur Erforschung von Erkrankungen wie Infektions-, Herz- Kreislauferkrankungen, Krebs sowie für toxikologischen Studien ist die Erfindung äußerst vorteilhaft verwendbar. Es kann sowohl der personelle Aufwand als auch der Verbrauch von Versuchstieren deutlich reduziert werden. Zugleich steigt die Qualität der gewonnenen Proben hinsichtlich deren Aussagekraft an. Weiterhin ist die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Intervention und/oder der Verhaltensbeobachtung verbessert. Bezugszeichenliste

1 Raum

2 IR-Kamera

2.1 Aufnahmeeinrichtung

2.2 ZuStelleinrichtung

2.3 optische Achse

3 Rechnereinheit

4 Datenbank

5 Kammer

5.1 Kammerwände

6 Tier

7 Messdaten

8 abgeleitete Funktion

8.1 zeitlicher Verlauf der Funktionswerte

9.1 zeitlicher Verlauf der Referenzfunktionswerte

Claims

Verfahren zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen Verlaufs einer aus Messdaten (7) von Tieren (6) abgeleiteten Funktion (8), bei dem an mindestens einem Tier (6) thermographische Messungen vorgenommen werden, um die Messdaten (7) zu erheben, aus denen ein bisheriger Verlauf der abgeleiteten Funktion (8) gebildet wird und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des bestimmten zukünftigen zeitlichen Verlaufs der abgeleiteten Funktion (8) durch ein Vergleichen der Messdaten (7) mit einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, die von einer Anzahl ausgewählter Datensätze einer Datenbank (4) abgeleitet wird, geschätzt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

der bestimmte zukünftige zeitliche Verlauf der abgeleiteten Funktion (8) zu einem verallgemeinerten Verlauf von Funktionen der ausgewählten Datensätze korreliert.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend die Schritte:

a) Anfertigen von thermographischen Aufnahmen von mindestens einem Tier (6) zu bestimmten Aufnahmezeitpunkten, b) Zuordnen von Bildwerten der jeweiligen Aufnahme zu Temperaturwerten und

Speichern der Bild- und Temperaturwerte zugeordnet zu den jeweiligen Aufnahmezeitpunkten als Messdaten (7), c) Erstellen eines zeitlichen Verlaufs der Messdaten (7) und Ableiten der dem zeitlichen Verlauf der Messdaten (7) angenäherten abgeleiteten Funktion (8), d) Überprüfen der abgeleiteten Funktion (8) auf ein Vorliegen mindestens eines

Bereiches der abgeleiteten Funktion (8), über den ein zeitlicher Verlauf von Funktionswerten der abgeleiteten Funktion (8) vorliegt, der mit einem zeitlichen Verlauf von Referenzfunktionswerten (9.1 ) übereinstimmt, wobei entweder, im Falle einer Übereinstimmung des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte (8.1 ) der abgeleiteten Funktion (8) mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte (9.1 ): ein Generieren eines ersten Signals erfolgt, um ein Erstellen der Schätzung der Wahrscheinlichkeit des Eintritts des Auftretens des bestimmten zukünftigen Verlaufs der abgeleiteten Funktion (8) des mindestens einen Tiers (6) zu triggern, d2) ein Schätzen der Wahrscheinlichkeit des Eintritts des Auftretens des bestimmten zukünftigen Verlaufs der abgeleiteten Funktion (8) durch den Vergleich der Messdaten (7) mit der

Wahrscheinlichkeitsverteilung durchgeführt wird, und d3) die geschätzte Wahrscheinlichkeit abrufbar bereitgestellt wird, oder, im Falle keiner Übereinstimmung des zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte (8.1 ) der abgeleiteten Funktion (8) mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte (9.1 ): d4) Überspringen der Schritte d1 ) bis d3) und Fortsetzen des Verfahrens mit Schritt a).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt a) thermographische Aufnahmen mehrerer Tiere (6) angefertigt werden, die Tiere (6) individuell erkannt, die thermographischen Aufnahmen den Tieren (6) zugeordnet werden und die Schritte b) bis d) für jedes Tier (6) durchgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Verfahren als ein Echtzeitverfahren durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während der Schritte a) bis d) diskontinuierlich und während der Schritte d1 ) bis d3) kontinuierlich durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der zeitliche Verlauf der Referenzfunktionswerte (9.1 ) aus einer vorgegebenen Abfolge von Änderungen von Anstiegswerten, einem Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes, einem Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes und einem vorgegebenen Muster von Funktionswerten ausgewählt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt d1 ) die Wahrscheinlichkeit geschätzt wird, mit welcher der zukünftige Verlauf der abgeleiteten Funktion (8) innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums eintritt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

anhand der Wahrscheinlichkeitsverteilung ein Zeitraum bestimmt wird, innerhalb dem der zukünftige zeitliche Verlauf der abgeleiteten Funktion (8) mit einer vorgegebenen Mindestwahrscheinlichkeit eintritt.

1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt d3) ein zweites Signal generiert und an eine Datenschnittstelle gesendet wird und durch eine Darstellung des zweiten Signals an der Datenschnittstelle einem Benutzer eine Information darüber gegeben wird, dass eine Übereinstimmung des tatsächlichen zeitlichen Verlaufs der Funktionswerte (8.1 ) der abgeleiteten Funktion (8) mit dem zeitlichen Verlauf der Referenzfunktionswerte (9.1 ) gefunden wurde.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

das zweite Signal als elektronische Kurznachricht (SMS), als elektronische Post (E-Mail), als automatisierter Anruf, als Funkruf (paging) oder als Kombination mindestens zweier dieser Möglichkeiten an die Datenschnittstelle gesendet wird.

13. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Eintritts eines intrinsischen Ereignisses des Tieres (6), wobei der Eintritt des intrinsischen Ereignisses mit dem bestimmten zukünftigen Verlauf korrespondiert.

14. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 13 zur Schätzung von Sterbewahrscheinlichkeiten des Tieres (6).

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines intrinsischen Ereignisses geschätzt wird, das selbst thermographisch nicht detektierbar ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines intrinsischen Ereignisses geschätzt wird, das selbst thermographisch detektierbar ist.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfassend eine IR-Kamera (2) zum Anfertigen von thermographischen Aufnahmen von mindestens einem Tier (6) zu bestimmten Aufnahmezeitpunkten, einen klimatisierten Raum (1 ) als Aufenthaltsort des mindestens einen Tieres (6) und eine Rechnereinheit (3) zum Empfang von Daten der IR-Kamera (2) sowie zum Verarbeiten der Daten zu Messdaten (7) wobei

die Rechnereinheit (3) datentechnisch mit einer Datenbank (4) verbunden ist, in welcher mindestens Datensätze zu zeitlichen Verläufen von Temperaturen einer Anzahl von Tieren (6) hinterlegt sind, und die Rechnereinheit (3) so konfiguriert ist, dass durch diese eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit eines Eintritts eines Auftretens eines bestimmten zukünftigen Verlaufs einer aus den Messdaten (7) abgeleiteten Funktion (8) durch ein Ableiten einer Wahrscheinlichkeitsverteilung von ausgewählten Datensätzen der Datenbank (4) und einem Vergleichen der Wahrscheinlichkeitsverteilung mit den Messdaten (7) ermöglicht und ein Ergebnis der Schätzung bereitstellbar ist.