WO2021251714A1 - Disease management method, disease management server, and disease management system for livestock - Google Patents

Disease management method, disease management server, and disease management system for livestock Download PDF

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WO2021251714A1
WO2021251714A1 PCT/KR2021/007111 KR2021007111W WO2021251714A1 WO 2021251714 A1 WO2021251714 A1 WO 2021251714A1 KR 2021007111 W KR2021007111 W KR 2021007111W WO 2021251714 A1 WO2021251714 A1 WO 2021251714A1
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livestock
estrus
disease
singularity
information
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PCT/KR2021/007111
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김희진
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주식회사 유라이크코리아
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • G16Y20/40Information sensed or collected by the things relating to personal data, e.g. biometric data, records or preferences
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/70Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in livestock or poultry

Definitions

  • the following embodiments relate to a disease management method for livestock, a disease management server, and a disease management system.
  • the livestock industry has grown significantly in terms of quantity due to the increase in breeding scale and population due to changes in diet.
  • the livestock industry changes from a small-scale livestock industry to a large-scale livestock industry, there are farms raising thousands or tens of thousands of livestock.
  • the barn refers to a building for raising livestock such as chickens, ducks, pigs or cattle, and such a barn is to facilitate the management while benefiting the growth of livestock.
  • the examples below may provide technology for managing diseases in livestock.
  • the following embodiments can provide a technology in which a biocapsule sensor that transmits biometric information to determine the health status of livestock is orally administered directly to livestock without the need for an expensive gathering box, and is easily and conveniently installed.
  • the biometric information may include temperature information and activity information of the livestock.
  • the livestock activity information may include at least one of angular velocity information and acceleration information detected by the biosensor capsule.
  • the singularity detection step includes an estrus detection step of determining estrus when at least one of a first singularity in which the temperature information exceeds a temperature threshold and a second singularity in which the activity information exceeds an activity threshold is expressed. , when the estrus is detected, the increase in the disease probability of the livestock may increase.
  • estrus when the duration of the first singularity or the duration of the second singularity lasts longer than the first duration, it may be determined as estrus.
  • estrus when both the first singularity and the second singularity are expressed, it may be determined as estrus.
  • estrus when only one of the first singularity and the second singularity is expressed, when the duration of the expressed singularity continues for a second duration or more, it may be determined as estrus.
  • the health status monitoring step may include: the frequency of occurrence of estrus, irregularity of estrus onset, duration of estrus onset, and intensity of estrus onset so that the range of change in the disease probability of the livestock varies according to at least one selected from the group consisting of: can be adjusted
  • the disease probability of the livestock may be adjusted to be equal to or greater than the first threshold value.
  • the disease probability of the livestock may be reduced after the singular point detection step and before the next singular point detection step.
  • the method may further include an alarm step of notifying the user of the disease of the livestock.
  • Abnormalities in the health of the livestock may be ovarian cysts.
  • the biosensor capsule may further include the step of inserting it into the stomach or vagina of the livestock.
  • a communication module for receiving the biometric information of the livestock from the biosensor capsule arranged in the body of the livestock; and a controller that analyzes the biometric information, determines the health status of the livestock based on the analysis result, and transmits information on the health status of the livestock to a user who manages the livestock, wherein the controller comprises: Detects a singularity deviating from a reference value based on biometric information, increases the disease probability of the livestock when the singularity is detected, and transmits an abnormal health status of the livestock to the user when the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold It provides a disease management server for livestock.
  • the biometric information includes temperature information and activity information of the livestock, and the controller is configured to include at least one of a first singularity point in which the temperature information exceeds a temperature threshold value and a second singularity point in which the activity information exceeds an activity threshold value When is expressed, it is determined as estrus, and it is possible to increase the disease probability of the livestock.
  • the controller may control the change in the disease probability of the livestock to be different according to at least one selected from the group consisting of frequency of estrus expression, irregularity of estrus expression, duration of estrus expression, and intensity of estrus expression. .
  • the controller may adjust the disease probability of the livestock to be greater than or equal to the first threshold when the estrus detection step is expressed three or more times within the second estrous cycle.
  • Abnormalities in the health of the livestock may include ovarian cysts.
  • a biosensor capsule arranged in the body of the livestock to detect the biometric information of the livestock; a disease management server that receives the biometric information of livestock from the biosensor capsule through a communication network, analyzes the biometric information to generate health state information of the livestock, and transmits the health state information of the livestock to a user who manages the livestock; and a user device for receiving the health status information of livestock from the disease management server through a communication network, wherein the disease management server detects a singularity that deviates from a reference value based on the biometric information, and when the singularity is detected, the Increases the disease probability of livestock, wherein the user device, when the disease probability of the livestock is equal to or greater than a first threshold, receives a signal of abnormal health status of the livestock from the disease management server, provides a disease management system for livestock .
  • the disease management server quickly detects an object suspected of a reproductive disorder (ovarian cyst), and enables intensive care (veterinary examination and hormone prescription) of the farm, resulting in farm productivity can increase
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a disease management system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the biosensor capsule shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of the disease management server shown in FIG. 1 .
  • 4A to 4D show examples of information on the health status of cattle provided from a disease management server.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation method of the disease management server shown in FIG. 1 .
  • 6 is a view showing the follicle shape and estrus according to hormonal changes in livestock.
  • LSTM Long Short-Term Memory
  • FCN Fully Convolutional Networks
  • FIG. 9 is a graph showing bioinformation information obtained from a biosensor capsule of a normal individual.
  • FIG. 10 is a graph showing biometric information obtained from a biosensor capsule of an experimental subject with ovarian cyst.
  • 11 and 12 are graphs numerically showing the probability of estrus and ovarian cyst calculated based on temperature information and activity information of livestock.
  • 13 is a table showing the experimental results of the test subject.
  • first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIGS. 4A to 4D show examples of information on the health status of cattle provided from the disease management server 300 .
  • the disease management system 10 includes a plurality of cows (100-1 to 100-n, where n is a natural number greater than 1), a disease management server 300 , and a user device 400 .
  • the plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may be equipped with a biosensor capsule 200 .
  • the plurality of cattle 100 - 1 to 100 - n may be cattle managed by the user of the user device 400 . Also, some of the plurality of cattle 100 - 1 to 100 - n may be cattle managed by a user other than the user of the user device 400 .
  • the plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may be assigned IDs to be managed by the disease management server 300 .
  • the plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may be classified by an ID assigned to the biosensor capsule 200 and managed by the disease management server 300 .
  • the plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may transmit biometric information to the disease management server 300 through the biosensor capsule 200 .
  • the biosensor capsule 200 may be seated in a predetermined place in the living body of the plurality of cows 100-1 to 100-n. Accordingly, the biosensor capsule 200 may obtain biometric information from the plurality of cattle 100-1 to 100-n and transmit the biometric information to the disease management server 300 .
  • the disease management server 300 manages the plurality of cattle 100-1 to 100-n and provides a service for remotely managing the plurality of cattle 100-1 to 100-n to the user device 400 . can do.
  • the disease management server 300 may control the plurality of cows 100-1-100-n based on the biometric information obtained from the biosensor capsule 200 of the plurality of cows 100-1-100-n.
  • the disease management server 300 may analyze the biometric information, determine the health status of each of the plurality of cows 100-1 to 100-n based on the analysis result, and transmit the health status to the user device 400 .
  • the health condition may include at least one of a breeding-related condition for estrus and calving of the cow, a disease condition, a methane gas generation condition, and an activity condition of the rumen.
  • the disease management server 300 may provide an alarm classified according to a health state to the user device 400 .
  • the disease management service application capable of executing the service provided by the disease management server 300 may be installed and executed in the user device 400 and may perform a function related to the disease management service.
  • the disease management service application may be downloaded and installed from the disease management server 300 .
  • the disease management service application may be downloaded and installed from an app store or an Android market.
  • the user device 400 may receive the health status of the plurality of cattle 100-1 to 100-n from the disease management server 300 and/or an alarm classified according to the health status.
  • the information on the health state may include information on estrus, fertilization, pregnancy, and delivery of cattle.
  • the breeding-related state may include information on the latest estrous date, expected fertilization date, last fertilization date, estimated date of analysis, expected delivery date, dry milk date, latest delivery date, and expected estrus date of the cow.
  • the health status information provided by the user device 400 from the disease management server 300 may be as shown in FIGS. 4A to 4D .
  • the user device 400 may be implemented as a personal computer (PC), a data server, or a portable electronic device.
  • PC personal computer
  • data server a data server
  • portable electronic device a portable electronic device
  • Portable electronic devices include laptop computers, mobile phones, smart phones, tablet PCs, mobile internet devices (MIDs), personal digital assistants (PDAs), and enterprise digital assistants (EDAs). ), digital still camera, digital video camera, PMP (portable multimedia player), PND (personal navigation device or portable navigation device), handheld game console, e-book (e-book), or may be implemented as a smart device (smart device).
  • the smart device may be implemented as a smart watch, a smart band, or a smart ring.
  • the user collectively remotely manages multiple objects, for example, a plurality of cows 100-1 to 100-n through the user device 400, continuously manages histories, reports and receives real-time status, You can respond quickly by receiving an alarm that is classified according to your health status.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the biosensor capsule shown in FIG. 1 .
  • the biosensor capsule 200 includes a plurality of sensors 210 to 250 , a battery 260 , a weight 270 , a communication module 280 , and an antenna 290 .
  • the biosensor capsule 200 may be seated in a certain place in the body of the cow, for example, into the stomach and seated in the rumen or in the vagina. In this case, the biosensor capsule 200 may be protected by a case (not shown) for protecting the inside from moisture or gastric acid in the living body.
  • the acceleration sensor 210 may obtain acceleration information of the cow.
  • the acceleration sensor 210 may detect an acceleration value of a cow in real time and generate acceleration information.
  • the biosensor capsule 200 may change direction while in the animal's body (eg, in the rumen and/or in the honeycomb of a cow). Therefore, detecting animal movement and/or gastrointestinal activity in only one or both axes may yield inaccurate results.
  • the acceleration sensor 210 is a 3-axis or 6-axis capable of detecting the movement of livestock and/or gastrointestinal activity in each of the Cartesian coordinate “x”, “y” and “z” axes. It may be an axial accelerometer. As the number of sensing axes increases, more accurate motion can be detected. For example, using a 6-axis accelerometer may increase precision compared to measuring activity with a 3-axis accelerometer.
  • the acceleration vector magnitude (v) can be calculated from values measured with a 3-axis accelerometer by calculating the square root of the sum of the squares of each of the "x", "y” and “z” coordinate axes.
  • the vector size is differentiated to give more information about the actual movement of the livestock. You can get specific information.
  • accelerometer 221 may be configured to detect gastrointestinal contractions. Since the biosensor capsule 200 may be disposed in the stomach (eg, in the rumen or honeycomb of a ruminant livestock), the biosensor capsule 200 may be affected, such as by movement, by the gastrointestinal contraction of the livestock. In this case, the biosensor capsule 200 may be configured to have sufficient weight and/or density to be retained in the lower part of the animal's stomach and/or to be moved and positioned on the wall of the livestock's stomach.
  • the biosensor capsule 200 coupled to move like the stomach of a livestock is a biosensor capsule corresponding to the movement of the stomach so that the accelerometer 221 of the biosensor capsule 200 detects the movement of the stomach such as contraction 200) by matching and correcting the movements, the values can be referred to for extracting the movement values of the stomach.
  • a typical ruminant contraction can, under normal health conditions, perform three gastrointestinal contractions every minute during rumen activity, i.e., every 20 seconds.
  • Non-rumination time may indicate a livestock health condition in which the livestock no longer feeds and/or intermittently.
  • managers can detect when a livestock becomes “non-ruminant” by observing changes and/or a decrease in the frequency of gastrointestinal contractions of the livestock.
  • livestock may exhibit "non-rumination” before the onset of unusual health-state symptoms (eg increased/decreased movement or temperature).
  • the gyro sensor 220 may obtain information on the angular velocity of the cow. For example, the gyro sensor 220 may detect an angular velocity value of a cow in real time and generate angular velocity information.
  • MEMS technology can be applied to implement a chip-type gyro sensor, and the small size can be mounted in the biosensor capsule 200 .
  • the movement of the biosensor capsule 200 may be sensed using the acceleration sensor 210 and the gyro sensor 220 , and as a result, the activity of the cow may be detected.
  • the roll, pitch, and yaw of the biosensor capsule can be detected by combining the acceleration detected by the acceleration sensor and the angular velocity of the gyro sensor.
  • the temperature sensor 230 may acquire temperature information in the stomach or vagina of the cow.
  • the temperature sensor 230 may sense the temperature value of the cow's stomach in real time and generate temperature information.
  • the temperature sensor 230 may include a thermistor, a thermocouple, or a platinum resistance thermometer.
  • the temperature in the stomach or vagina of the cow and the temperature of the cow may have a constant difference in the value.
  • the methane sensor 240 may acquire methane gas generation information in the stomach of cattle.
  • the methane sensor 240 may detect the amount of methane gas generated in the stomach of cattle in real time, and generate methane gas generation information.
  • the pH sensor 250 may acquire information about the pH of the cow's stomach or vagina.
  • the pH sensor 250 may sense the pH concentration in the stomach of cattle in real time and generate pH information.
  • the electrical conductivity sensor is a sensor that measures the electrical conductivity of substances present in the stomach or vagina. Electrical conductivity is an index indicating the degree to which an electric current flows well between a material or an object positioned between a pair of sensor electrodes. Conductors such as metals have high electrical conductivity and insulators such as glass have low electrical conductivity.
  • the electrical conductivity of a liquid increases as the concentration of electrolyte ions contained in the liquid increases.
  • the unit is dS/m or mS/cm, and the electrical conductivity may vary depending on the pH concentration and temperature of the liquid. Electrical conductivity varies somewhat depending on the type of ions contained in the liquid, but may vary in proportion to the total salt concentration.
  • Acceleration information, angular velocity information, temperature information, methane gas generation information, electrical conductivity information, and pH information may be transmitted to the disease management server 300 through the communication module 280 and the antenna 290 .
  • the battery 260 may supply power to each of the components 210 , 220 , 230 , 240 , 250 , 280 , and 290 of the biosensor capsule 200 .
  • the battery 260 may be implemented as various types of batteries.
  • Battery 260 may include a battery energy storage device such as a lithium ion battery, a lead battery, a nickel cadmium battery, and the like.
  • battery 260 may include a generator.
  • the generator may include a piezoelectric generator or a mass/AC power source generator that generates electric power from movement and/or kinetic activity or vibration of the biosensing capsule 200 within the host livestock.
  • the generator may be a heat-activated generator for generating electrical energy from the body heat of the host livestock.
  • the generator may include a microbial fuel cell (MFC) configured to generate electrical energy derived from bacteria that is supplied to organic material in the stomach (ie, the rumen or honeycomb) of the livestock.
  • MFC microbial fuel cell
  • the generator may be disposed outside the health sensor device housing.
  • Battery 260 may include both a battery power storage device and a generator; In this embodiment, the power generated by the generator may be stored in a battery power storage device.
  • Battery 260 may include a power monitor that may be used to monitor power and/or voltage levels of battery power storage and/or generators. A plurality of power-saving operations may be performed using the power state information provided by the power monitor.
  • the weight 270 may serve to add weight so that the biosensor capsule 200 is injected into the cow's living body and is not discharged to the outside, and enters and settles in a certain place in the cow's body, for example, the stomach. That is, the weight 270 may have sufficient weight to be seated on the cow's stomach without the biosensor capsule 200 being discharged outside in the process of chewing the cud of the cow.
  • Cows among herbivores, are ruminants, which, because they do not know when they will be attacked by carnivores, quickly graze grass without chewing, put it in their stomach, and then ruminate (chew the cud) food again in a safe place.
  • the stomach of a ruminant has four parts. Similarly, a cow has four latitudes.
  • the first stomach eg, lump
  • the second stomach eg, the honeycomb stomach
  • Food that is chewed back in the mouth passes through the 3rd stomach (on the folds) and the 4th (on the folds) and moves to the intestine.
  • the biosensor capsule 200 When the biosensor capsule 200 is injected into a living body of a cow, the biosensor capsule 200 may be mostly seated in a certain place in the body of the cow, for example, the first stomach (humus). This is because the 1st stomach (hump) occupies 80% of the total volume of the cow's stomach, and it is composed of several spaces and has a suitable place for seating.
  • the first stomach humus
  • the cow is a ruminant that chews the cud, and every moment, it swallows the food in the first stomach (hummus) and the second stomach (beehive stomach) and recalls a considerable amount of weight.
  • the biosensor capsule 200 may be mixed with food and come out again through the mouth.
  • the first stomach consists of several spaces, and the food in the cow's stomach is often mixed with water.
  • the biosensor capsule 200 does not have sufficient weight, it floats on the food due to moisture in the process of mixing it with the food, and is discharged into the mouth of the cow together with the food during the chewing process of the cow.
  • the biosensor capsule 200 including the weight 270 moves by mixing with food in various spaces in the cow's stomach and sinks to the bottom of the moving space by gravity, and the biosensor capsule 200 naturally moves.
  • the plurality of sensors 210 to 250 included in the biosensor capsule 200 can accurately measure the internal information of a cow by being seated at an appropriate position and not being discharged out of the living body.
  • the communication module 280 and the antenna 290 are for performing communication between the biosensor capsule 200 and the disease management server 300 . That is, the biosensor capsule 200 and the disease management server 300 may exchange signals (or data) with each other through the communication module 280 and the antenna 290 .
  • the communication distance may be much more important for data transmission communication over long distances than for high throughput data transmission.
  • the battery consumption must be large and the performance of the antenna must be good.
  • the transmission distance can be doubled.
  • Data measured by the biosensor capsule 200 may be transmitted using a sub-1 GHz band, which is a relatively low frequency.
  • the communication module 280 of the present invention may use a communication method such as Bluetooth and Wi-Fi, and in particular, BLE, WiFi HaLow, etc. designed with low power consumption may be used.
  • the communication module 280 of the present invention may transmit a signal using a frequency band of Sub-1 GHz.
  • a signal may be transmitted to the disease management server 300 through a repeater or a separate device within a transmission distance.
  • a second device may be installed in another part of the animal's body (not shown).
  • the second device may be configured to receive data from the biosensor capsule 200 installed in the body of the livestock and transmit it to a wireless repeater (or a drone (not shown)) or a base station.
  • Examples of the second device may include a necklace, an ear-tag (not shown), and the like.
  • the communication module 280 may be implemented as a LORA communication module. Accordingly, without the need for a gathering device between the biosensor capsule 200 and the disease management server 300 , the biosensor capsule 200 connects to a communication network within 20 km through the communication module 280 and transmits biometric information to the disease management server 300 . ) can be sent to
  • the plurality of sensors 210 to 250 may be integrated on a printed circuit board (PCB). Further, the communication module 280 and/or the antenna 290 may also be integrated on the silver PCB.
  • PCB printed circuit board
  • the biosensor capsule 200 can be directly orally administered to cattle without the need for an expensive gathering box, and thus can be easily and conveniently installed.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of the disease management server shown in FIG. 1 .
  • the disease management server 300 may include a communication module 310 and a controller 330 .
  • the communication module 310 may perform communication between the disease management server 300 and the biosensor capsule 200 . Also, the communication module 310 may communicate between the disease management server 300 and the user device 400 . That is, the disease management server 300 and the biosensor capsule 200 may exchange signals (or data) with each other through the communication module 310 , and the disease management server 300 and the user device 400 may communicate with each other through the communication module. Signals (or data) may be exchanged with each other through 310 .
  • the controller 330 may control the overall operation of the disease management server 300 .
  • the controller 330 may receive biometric information from the biosensor capsule 200 through the communication module 310 .
  • the controller 330 may analyze the biometric information and determine the health status of the cow based on the analysis result.
  • the health condition may include at least one of a breeding-related condition for estrus and calving of the cow, a disease condition, a methane gas generation condition, and an activity condition of the rumen.
  • the controller 330 may determine the estrus state and/or the calving state of the cow based on angular velocity information, acceleration information, and temperature information included in the biometric information.
  • the controller 330 may determine the gastric activity state of the cow based on angular velocity information, acceleration information, and PH concentration information included in the biometric information.
  • the controller 330 may determine the amount of methane gas generated in the stomach of the cow based on the methane gas generation information included in the biometric information.
  • the controller 330 may determine the disease state of the cow based on angular velocity information, acceleration information, temperature information, pH concentration, and methane gas generation information included in the biometric information.
  • the controller 330 may transmit information on the health state to the user device 400 through the communication module 310 .
  • the information on the breeding-related state may include information on estrus, fertilization, pregnancy, and delivery of cattle.
  • the information on the breeding-related state may include information on the latest estrous date, the expected fertilization date, the last fertilization date, the estimated date of analysis, the expected delivery date, the expected dry milk date, the latest delivery date, and the expected estrous date of the cow.
  • the disease management server 300 provides an alarm (eg, a temperature rise warning alarm, a temperature drop warning alarm, an expected delivery date alarm, an appraisal date alarm, a dry pregnancy date alarm, or an estrus due date alarm, etc.) classified according to the health status. may be provided to the device 400 .
  • an alarm eg, a temperature rise warning alarm, a temperature drop warning alarm, an expected delivery date alarm, an appraisal date alarm, a dry pregnancy date alarm, or an estrus due date alarm, etc.
  • controller 330 A more detailed operation of the controller 330 will be described later.
  • a module in the present specification may mean hardware capable of performing functions and operations according to each name described in this specification, or may mean computer program code capable of performing specific functions and operations, , or an electronic recording medium on which a computer program code capable of performing specific functions and operations is loaded, for example, may refer to a processor or a microprocessor.
  • a module may mean a functional and/or structural combination of hardware for carrying out the technical idea of the present invention and/or software for driving the hardware.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation method of the disease management server shown in FIG. 1 .
  • the controller 330 may receive bovine biometric information from the biosensor capsule 200 seated on the cow through the communication module 310 ( S510 ).
  • the controller 330 may analyze the biometric information and determine the health status of the cow based on the analysis result ( S530 ).
  • the controller 330 may transmit information on the health state of the cattle to the user who manages the cattle through the communication module 310 ( S550 ).
  • the health state may include at least one of a breeding-related state for estrus and calving of the cow, a disease state, a methane gas generation state, and an activity state of the rumen.
  • the biosensor capsule 200 may be applied to any type of biosensor capsule 200 that can be inserted into the vagina or inserted into the body of a livestock in a separate manner.
  • a reproduction disorder of livestock can be identified as a representative example.
  • a representative example of the cause of reproductive disorders is an ovarian cyst, and if the reproductive disorder is detected at an early stage, the damage of the reproductive disorder can be minimized, which can contribute to the productivity of cattle and the economic feasibility of the farm.
  • FIG. 6 is a view showing the shape of the follicle (follicle) and the time of estrus according to hormonal changes in livestock.
  • Livestock such as pigs and cattle repeat estrus at regular intervals unless the female is pregnant, and the estrus cycle is about 21 days (around 3 weeks), including 4-5 days in the follicular phase and 16 days in the luteal phase.
  • the follicle 31 in the female ovary is influenced by follicle stimulating hormone (FSH, 11) secreted from the pituitary gland to promote growth and development, and estrogen 12 is secreted from the fully developed follicle 31 .
  • FSH follicle stimulating hormone
  • Estrogen (12) affects the hypothalamus or pituitary of the brain, and as the follicle grows, the amount of estrogen (12) secreted increases.
  • the estrogen (12) exceeds a certain concentration, the livestock is introduced into the estrous period (20), and the estrogen (12) affects the hypothalamus and pituitary gland of the brain to induce the pituitary gland to secrete luteinizing hormone (LH, 13).
  • LH, 13 luteinizing hormone
  • the luteinizing hormone 13 is secreted, the mature follicle 31 ovulates (the egg is discharged into the uterus) and the follicle 31 is converted into the corpus luteum 32 .
  • the concentration of estrogen (12) is lowered, and the concentration of progesterone (14) secreted from the corpus luteum (32) increases rapidly.
  • the corpus luteum 32 disappears after about fortnight, and the concentration of progesterone 14 also changes according to the development cycle of the corpus luteum.
  • Progesterone 14 serves to maintain pregnancy by suppressing uterine contractions and suppressing ovulation, and if pregnancy does not occur, the corpus luteum 32 degenerates and the concentration of progesterone 14 decreases.
  • Ovarian cyst (OC: ovarian cyst) is a functional disease caused by abnormal secretion of these hormones, and occurs due to decreased luteinizing hormone (LH) secretion or excessive follicle stimulating hormone (FSH) secretion.
  • LH luteinizing hormone
  • FSH follicle stimulating hormone
  • FC follicular cyst
  • LC luteal cyst
  • CL cystic corpora lutea
  • estrus period is different from the normal cycle due to ovarian ovarian cyst, it is easy to miss the breeding time, and the increase in breeding interval and fertilization frequency is a cause of lowering the productivity of cattle.
  • biomarkers can be collected and an ovarian cyst can be identified through artificial intelligence (AI) analysis.
  • AI artificial intelligence
  • Machine learning refers to a field that defines various problems dealt with in the field of artificial intelligence and studies methodologies to solve them. do.
  • Machine learning is also defined as an algorithm that improves the performance of a certain task through constant experience.
  • test subject 7 is related to the information of the test subject, the test subject was selected from five Korean cattle breeding cattle farms in which data was accumulated for a predetermined period or more after the administration of the biocapsule. Among the individuals with sufficient information to analyze the characteristics of each individual by accumulating data before the experiment, 50 animals that completed delivery in December 2018 were selected as the experimental subjects.
  • Recurrent estrus refers to the first estrus that occurs after the lactation phase is completed after delivery.
  • Biomarkers of cattle were measured using the biosensor capsule 200 .
  • the temperature sensor and the 3-axis acceleration sensor mounted on the biosensor capsule measured the temperature change and activity of the cattle at 10-minute intervals, respectively.
  • bioinformation without external influence can be collected.
  • the activity may be measured not only with the 3-axis accelerometer but also with the 6-axis accelerometer or the like.
  • the measurement period may be set longer than this. The shorter the period, the easier it is to detect estrus, but the measurement period may be adjusted in consideration of the battery consumption of the biosensor capsule 200 .
  • the core temperature of cattle can be precisely measured in units of 0.1°C. Changes in temperature information can be monitored by using the measured value as it is, but the average and standard deviation can be used to represent the average value and the difference as a normalized graph.
  • Behavioral characteristics such as mounting, increased gait, or lethargy of cattle can be analyzed based on a vector value synthesizing three-axis acceleration values.
  • the activity can be measured by Equation 1 below.
  • Acceleration data of multiple axes may be used to distinguish the activity information due to the movement of the livestock and the activity information due to the riding behavior of the livestock.
  • the activity information can detect the presence or absence of estrus by patterning the movement direction according to a specific action (eg, Sangga) that appears during estrus.
  • An artificial neural network is a model used in machine learning, and may refer to an overall model having problem-solving ability, which is composed of artificial neurons (nodes) that form a network by combining synapses.
  • An artificial neural network may be defined by a connection pattern between neurons of different layers, a learning process that updates model parameters, and an activation function that generates an output value.
  • the artificial neural network may include an input layer, an output layer, and optionally a plurality of hidden layers. Each layer may include a plurality of neurons, and the artificial neural network may include neurons and synapses connecting the neurons. In the artificial neural network, each neuron may output a function value of an activation function with respect to input signals input through a synapse, a weight, and a bias.
  • Model parameters refer to parameters determined through learning, and include the weight of synaptic connections and the bias of neurons.
  • the hyperparameter refers to a parameter to be set before learning in a machine learning algorithm, and includes a learning rate, the number of iterations, a mini-batch size, an initialization function, and the like.
  • the purpose of learning the artificial neural network can be seen as determining the model parameters that minimize the loss function.
  • the loss function may be used as an index for determining optimal model parameters in the learning process of the artificial neural network.
  • Machine learning can be classified into supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning according to a learning method.
  • Supervised learning refers to a method of training an artificial neural network in a state where a label for the training data is given, and the label is the correct answer (or result value) that the artificial neural network should infer when the training data is input to the artificial neural network.
  • Unsupervised learning may refer to a method of training an artificial neural network in a state where no labels are given for training data.
  • Reinforcement learning can refer to a learning method in which an agent defined in an environment learns to select an action or sequence of actions that maximizes the cumulative reward in each state.
  • machine learning implemented as a deep neural network (DNN) including a plurality of hidden layers is also called deep learning (deep learning), and deep learning is a part of machine learning.
  • DNN deep neural network
  • deep learning deep learning
  • machine learning is used in a sense including deep learning.
  • the LSTM technique is a learning method for processing time series data like the RNN (Recurrent Neural Network) technique. It can record input information longer than the RNN technique, so it is possible to learn long data.
  • RNN Recurrent Neural Network
  • the prediction data is calculated by using input data from the previous information to the next information.
  • the distance between the previous information and the current information increases because the data becomes too long, the backpropagation gradient gradually decreases, which significantly reduces the learning ability.
  • LSTM is a technique devised to solve the above problem.
  • the LSTM is a structure in which the cell-state is added to the hidden state of the RNN, and may consist of information to be discarded from the input cell state, information to be input to the long term layer, and a process of updating and outputting existing information.
  • the FCN technique is a method to obtain improved data by synthetically multiplying raw data with a filter.
  • the FCN technique can reduce the noise of raw data, so that more reliable predictions can be obtained.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an algorithm for predicting ovarian cyst by putting temperature information and activity information into the LSTM-FCN model.
  • the LSTM-FCN model classifies an individual's estrus and ovarian cyst signs by normalizing the types of biomarker changes in a certain range from 0 to 1.
  • the probability of an ovarian cyst can be determined by performing machine learning training and testing of the Microsoft Azure Machine Learning Tool based on 500 million cattle data to determine whether an actual ovarian cyst has occurred.
  • the input time series information of the system consists of temperature information and activity information. Temperature information can be normalized by using the mean and standard deviation to express the difference from the mean.
  • the normalized temperature information and activity information are input into long-term short-term memory (LSTM) and one-dimensional convolution layers according to each time frame.
  • the probability value [probability of ovarian cyst state, probability of normal state] is connected and processed through the softmax function to produce an output value. If the cow is definitely determined to be in the ovarian cyst state, as in [Equation 2] below, the output value becomes [100, 0] as a percentage, and in the normal state, the output value becomes [0, 100].
  • FIG. 9 is temperature information and activity information of an individual in a normal state
  • FIG. 10 is temperature information and activity information of an individual in a state of ovarian cyst.
  • estrus was detected three times in two months, and in the ovarian cyst-state object of FIG. 10 , estrus was detected four times in two months including recurrent estrus. It can be determined that the behavior is caused by an ovarian cyst by detecting more frequent estrus compared to the normal pattern.
  • estrus may be determined based on the appearance time and duration of the first singular point in which the temperature information exceeds the temperature threshold and the second singular point in which the activity information exceeds the activity threshold.
  • estrus When the first singularity and the second singularity appear at the same time and the first duration (for example, 1 to 2 hours) continues, it may be determined as estrus. In general, estrus lasts about 18 hours, so if the first singularity and the second singularity are expressed in too short a time (20-30 minutes), it may not be judged as estrus.
  • the second duration may be different from the second duration for the first singularity and the second duration for the second singularity.
  • the second duration may be set longer than the first duration, which is a duration when the first singularity and the second singularity are expressed simultaneously (eg, 6 hours or more).
  • a normal estrus cycle is derived based on the data of the previously analyzed population, and if estrus occurs in a period different from that, it can be judged as abnormal estrus. For example, since cows generally exhibit estrus for about 21 days or so, if they have an estrus cycle of less than 19 days or more than 23 days, it can be determined as abnormal estrus.
  • the controller 330 of the disease management server 300 may determine estrus by using temperature information and activity information, and if there is a large difference from previous information by using temperature information and activity information collected before childbirth for each individual, it is abnormal It can be judged as estrus (which does not fit into the normal estrus cycle).
  • 11 and 12 show, for example, the controller 330 of the disease management server 300 of FIG. 3 based on the temperature graph and activity graph and the temperature information and activity information of the individual showing the ovarian cyst pattern AI algorithm It is a graph showing the probability of estrus and the probability of ovarian cyst.
  • the circled parts of the temperature graph of (a) and the activity graph of (b) show the first and second singularities that exceed the temperature threshold and the activity threshold.
  • the graph is a graph showing the probability of estrus (dotted line) and the probability of ovarian cyst (solid line), and the arrow part indicates the part determined to be in estrus.
  • estrus When the temperature and activity are lowered, estrus is also terminated and the probability of estrus is also lowered.
  • the presence of estrus may increase an individual's probability of an ovarian cyst. In particular, the shorter the frequency of estrus, the greater the probability of an ovarian cyst.
  • the probability of an ovarian cyst decreases slowly, but if estrus is detected again, the probability of an ovarian cyst may increase again.
  • the probability of an ovarian cyst as an abnormal symptom may increase at a small level compared to that judged by estrus.
  • the ovarian cyst probability is not determined simply by the number of occurrences of estrus, but the increase in the ovarian cyst probability may vary depending on the length of each estrus cycle, irregularity of estrus cycle, intensity of estrus, and duration of estrus.
  • 13 is a table showing the results of determining whether or not ovarian cyst is present in each individual by changing the probability of ovarian cyst according to temperature information, activity information, and presence or absence of estrus by determining estrus based on temperature information and activity information in this way.
  • ovarian cysts Seven out of 50 experimental animals were judged to be ovarian cysts, and no ovarian cysts were found in farm A, 2 mice, farm B 3, and farm C. One each was found on farm D and farm E. The ovarian cyst is judged to be an ovarian cyst from the 19th to 48th days from the date of recurrent estrus, with the exception of the smallest and largest values, usually between the date of recurrent estrus and the first (21 days) and second estrus cycles (42 days). appear.
  • estrus was expressed 4 times for an average of 30 days, and it can be seen that estrus entered about every 10 days, which is about a week and a half earlier than the normal cycle.
  • the disease management server 300 quickly detects an object suspected of a reproductive disorder (ovarian cyst), and intensive care of the farm (veterinary examination and hormone prescription) This can increase the productivity of the farm.
  • the device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component.
  • devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • OS operating system
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
  • Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device.
  • the software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks.
  • - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
  • the present invention can be applied to a disease control method for livestock, a disease management server, and a disease management system.

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Abstract

Disclosed are a disease management method and apparatuses for performing same. The disease management method for livestock, comprising: a step of receiving biometric information of livestock from a biosensor capsule seated in the body of the livestock; a singularity detection step of detecting a singularity that deviates from a reference value, on the basis of the biometric information; a health condition monitoring step of increasing the disease probability of the livestock when the singularity is detected; and a disease detection step of determining a health condition abnormality of the livestock when the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold value, can increase the productivity of a farm by rapidly detecting individuals suspected of having a reproductive disorder (ovarian cyst) and enabling intensive care (veterinary examination and hormone prescription) on the farm.

Description

가축의 질병 관리 방법, 질병 관리 서버 및 질병 관리 시스템Livestock disease management method, disease management server and disease management system
아래 실시예들은 가축의 질병 관리 방법, 질병 관리 서버 및 질병 관리 시스템에 관한 것이다.The following embodiments relate to a disease management method for livestock, a disease management server, and a disease management system.
축산업은 식생활의 변화로 인하여 사육규모와 개체수가 증가하여 양적 측면에서 크게 성장하였다. 특히 소규모의 축산산업에서 대규모 축산산업으로 변화하면서 수천 두 혹은 수만 두의 가축을 사육하는 농가가 생기고, 가축 규모가 대규모화 되면서 종래보다 더 체계적인 방식으로 가축을 관리할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다. The livestock industry has grown significantly in terms of quantity due to the increase in breeding scale and population due to changes in diet. In particular, as the livestock industry changes from a small-scale livestock industry to a large-scale livestock industry, there are farms raising thousands or tens of thousands of livestock.
사육규모가 커짐에 따라 구제역, 광우병, 돼지 열병, 조류 인플루엔자(AI) 등 가축 전염병이 발생하는 경우, 제한된 공간에서 사육하는 가축 사이에 전염이 쉽게 일어나는 문제가 있다. 심하면 대규모 폐사가 필요하며 축산업에 큰 타격을 준다. As the breeding scale increases, if livestock infectious diseases such as foot-and-mouth disease, mad cow disease, swine fever, and avian influenza (AI) occur, there is a problem that transmission occurs easily between livestock raised in a limited space. In severe cases, a large-scale death is required, which inflicts a major blow to the livestock industry.
일반적으로, 축사라 함은 닭이나 오리, 돼지 또는 소와 같은 가축을 기르기 위한 건물을 칭하는 것으로서, 이러한 축사는 가축의 성장을 이롭게 하면서도 관리가 용이하도록 하는 것이다.In general, the barn refers to a building for raising livestock such as chickens, ducks, pigs or cattle, and such a barn is to facilitate the management while benefiting the growth of livestock.
그러나, 상기와 같은 축사 내에는 많은 수의 가축이 집단 생활을 하게 되는데, 집단 생활에 따라 전염성을 갖는 질병이 유발되는 경우에는 축사 내 모든 가축에 대한 질병이 발생하게 되어 매우 심각한 피해를 입게 된다.However, a large number of livestock live in groups in the barn as described above, and when a contagious disease is induced according to the group life, diseases occur to all livestock in the barn, resulting in very serious damage.
특히, 최근 광우병과 같은 질병으로 인해 매년 많은 수의 가축이 죽어 축산농가에 막대한 손해를 끼치고 있다.In particular, a large number of livestock dies every year due to diseases such as mad cow disease, causing enormous damage to livestock farmers.
아래 실시예들은 가축의 질병을 관리하는 기술을 제공할 수 있다.The examples below may provide technology for managing diseases in livestock.
또한, 아래 실시예들은 가축의 건강 상태를 판단하기 위해 생체 정보를 전송하는 바이오 캡슐 센서가 비싼 게더링 박스 필요 없이 바로 가축에 경구 투여되어 쉽고 간편하게 설치하는 기술을 제공할 수 있다.In addition, the following embodiments can provide a technology in which a biocapsule sensor that transmits biometric information to determine the health status of livestock is orally administered directly to livestock without the need for an expensive gathering box, and is easily and conveniently installed.
일 실시예에 따르면, 가축의 체내에 배열된 바이오 센서 캡슐로부터 상기 가축의 생체 정보를 수신하는 단계; 상기 생체 정보를 기초로 기준치를 벗어나는 특이점을 탐지하는 특이점 탐지 단계; 상기 특이점이 탐지되면 상기 가축의 질병 확률을 증가시키는 건강상태 모니터링 단계; 및 상기 가축의 질병 확률이 제1 임계값 이상이 되면 상기 가축의 건강상태 이상을 판단하는 질병감지 단계를 포함하는, 가축의 질병 관리 방법을 제공한다. According to an embodiment, receiving the biometric information of the livestock from a biosensor capsule arranged in the body of the livestock; a singularity detection step of detecting a singularity that deviates from a reference value based on the biometric information; a health status monitoring step of increasing the disease probability of the livestock when the singularity is detected; And when the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold value, it provides a disease detection step of determining an abnormality in the health state of the livestock.
상기 생체 정보는 상기 가축의 온도 정보 및 활동성 정보를 포함할 수 있다. The biometric information may include temperature information and activity information of the livestock.
상기 가축의 활동성 정보는 상기 바이오 센서 캡슐에서 감지한 각속도 정보 및 가속도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The livestock activity information may include at least one of angular velocity information and acceleration information detected by the biosensor capsule.
상기 특이점 탐지단계는, 상기 온도 정보가 온도 임계값을 초과하는 제1 특이점과 상기 활동성 정보가 활동성 임계값을 초과하는 제2 특이점 중 적어도 하나가 발현되는 경우 발정으로 판단하는 발정감지 단계를 포함하고, 상기 발정이 감지되면 상기 가축의 질병 확률의 증가 폭이 커질 수 있다. The singularity detection step includes an estrus detection step of determining estrus when at least one of a first singularity in which the temperature information exceeds a temperature threshold and a second singularity in which the activity information exceeds an activity threshold is expressed. , when the estrus is detected, the increase in the disease probability of the livestock may increase.
상기 발정감지 단계는 상기 제1 특이점의 지속시간 또는 상기 제2 특이점의 지속시간이 제1 지속시간 이상 지속되는 경우 발정으로 판단할 수 있다. In the step of detecting estrus, when the duration of the first singularity or the duration of the second singularity lasts longer than the first duration, it may be determined as estrus.
상기 발정감지 단계는, 상기 제1 특이점 및 상기 제2 특이점이 모두 발현되는 경우 발정으로 판단할 수 있다. In the step of detecting estrus, when both the first singularity and the second singularity are expressed, it may be determined as estrus.
상기 발정감지 단계는, 상기 제1 특이점 및 상기 제2 특이점 중 어느 하나만 발현되는 경우, 발현된 특이점의 지속시간이 제2 지속시간 이상 지속되는 경우 발정으로 판단할 수 있다. In the step of detecting estrus, when only one of the first singularity and the second singularity is expressed, when the duration of the expressed singularity continues for a second duration or more, it may be determined as estrus.
상기 건강상태 모니터링 단계는, 상기 발정 발현의 빈도, 상기 발정 발현의 불규칙성, 상기 발정 발현의 지속시간 및 상기 발정 발현의 강도로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 하나에 따라 상기 가축의 질병확률의 변화폭이 다르도록 조절할 수 있다. The health status monitoring step may include: the frequency of occurrence of estrus, irregularity of estrus onset, duration of estrus onset, and intensity of estrus onset so that the range of change in the disease probability of the livestock varies according to at least one selected from the group consisting of: can be adjusted
상기 건강상태 모니터링 단계는, 상기 발정 발현 빈도가 높을수록, 상기 발정 발현이 불규칙하게 나타날 수록 또는 상기 발정의 지속시간이 길수록 상기 가축의 질병확률의 증가폭이 더 크도록 조절할 수 있다. In the health status monitoring step, the higher the frequency of occurrence of estrus, the more irregular the expression of estrus, or the longer the duration of estrus, the greater the increase in the disease probability of the livestock.
2차의 발정주기 이내에 3회 이상 상기 발정감지 단계가 발현되는 경우, 상기 가축의 질병확률이 상기 제1 임계값 이상이 되도록 조절할 수 있다. When the estrus detection step is expressed three or more times within the second estrus cycle, the disease probability of the livestock may be adjusted to be equal to or greater than the first threshold value.
상기 모니터링 단계는, 상기 특이점 탐지 단계 이후 다음 특이점 탐지 전에 상기 가축의 질병확률이 저하될 수 있다. In the monitoring step, the disease probability of the livestock may be reduced after the singular point detection step and before the next singular point detection step.
상기 질병 확률이 설정값 이상이 되면, 사용자에게 가축의 질병을 통지하는 알람단계를 더 포함할 수 있다. When the disease probability is greater than or equal to a set value, the method may further include an alarm step of notifying the user of the disease of the livestock.
상기 가축의 건강상태에 이상은 난소낭종일 수 있다. Abnormalities in the health of the livestock may be ovarian cysts.
상기 바이오 센서 캡슐은 가축의 위 또는 질 내에 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다. The biosensor capsule may further include the step of inserting it into the stomach or vagina of the livestock.
다른 실시예에 따르면, 가축의 체내에 배열된 바이오 센서 캡슐로부터 상기 가축의 생체 정보를 수신하는 통신 모듈; 및 상기 생체 정보를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 가축의 건강 상태를 판단하고, 상기 가축의 건강 상태에 대한 정보를 상기 가축을 관리하는 사용자에게 전송하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 생체 정보를 기초로 기준치를 벗어나는 특이점을 탐지하고, 상기 특이점이 탐지되면 상기 가축의 질병 확률을 증가시키며, 상기 가축의 질병 확률이 제1 임계값 이상이 되면 상기 가축의 건강상태 이상을 사용자에게 전송하는, 가축의 질병 관리 서버를 제공한다.According to another embodiment, a communication module for receiving the biometric information of the livestock from the biosensor capsule arranged in the body of the livestock; and a controller that analyzes the biometric information, determines the health status of the livestock based on the analysis result, and transmits information on the health status of the livestock to a user who manages the livestock, wherein the controller comprises: Detects a singularity deviating from a reference value based on biometric information, increases the disease probability of the livestock when the singularity is detected, and transmits an abnormal health status of the livestock to the user when the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold It provides a disease management server for livestock.
상기 생체 정보는 상기 가축의 온도 정보 및 활동성 정보를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 온도 정보가 온도 임계값을 초과하는 제1 특이점과 상기 활동성 정보가 활동성 임계값을 초과하는 제2 특이점 중 적어도 하나가 발현되는 경우 발정으로 판단하며, 상기 가축의 질병 확률을 증가시킬 수 있다. 상기 컨트롤러는, 상기 발정 발현의 빈도, 상기 발정 발현의 불규칙성, 상기 발정 발현의 지속시간 및 상기 발정 발현의 강도로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 하나에 따라 상기 가축의 질병확률의 변화폭이 다르도록 조절할 수 있다. The biometric information includes temperature information and activity information of the livestock, and the controller is configured to include at least one of a first singularity point in which the temperature information exceeds a temperature threshold value and a second singularity point in which the activity information exceeds an activity threshold value When is expressed, it is determined as estrus, and it is possible to increase the disease probability of the livestock. The controller may control the change in the disease probability of the livestock to be different according to at least one selected from the group consisting of frequency of estrus expression, irregularity of estrus expression, duration of estrus expression, and intensity of estrus expression. .
상기 컨트롤러는, 2차의 발정주기 이내에 3회 이상 상기 발정감지 단계가 발현되는 경우, 상기 가축의 질병확률이 상기 제1 임계값 이상이 되도록 조절할 수 있다. The controller may adjust the disease probability of the livestock to be greater than or equal to the first threshold when the estrus detection step is expressed three or more times within the second estrous cycle.
상기 가축의 건강상태에 이상은 난소낭종을 포함할 수 있다. Abnormalities in the health of the livestock may include ovarian cysts.
또 다른 실시예에 따르면, 가축의 체내에 배열되어 가축의 생체 정보를 감지하는 바이오 센서 캡슐; 상기 바이오 센서 캡슐로부터 가축의 생체 정보를 통신 네트워크를 통해 수신하고, 생체 정보를 분석하여 가축의 건강 상태 정보를 생성하며, 가축의 건강 상태 정보를 가축을 관리하는 사용자에게 전송하는 질병 관리 서버; 및 상기 질병 관리 서버로부터 가축의 건강 상태 정보를 통신 네트워크를 통해 수신하는 사용자 장치를 포함하고, 상기 질병 관리 서버는, 상기 생체 정보를 기초로 기준치를 벗어나는 특이점을 탐지하고, 상기 특이점이 탐지되면 상기 가축의 질병 확률을 증가시키며, 상기 사용자 장치는, 상기 가축의 질병 확률이 제1 임계값 이상이 되면, 상기 질병 관리 서버로부터 가축의 건강상태 이상 신호를 수신하는, 가축의 질병 관리 시스템을 제공한다.According to another embodiment, a biosensor capsule arranged in the body of the livestock to detect the biometric information of the livestock; a disease management server that receives the biometric information of livestock from the biosensor capsule through a communication network, analyzes the biometric information to generate health state information of the livestock, and transmits the health state information of the livestock to a user who manages the livestock; and a user device for receiving the health status information of livestock from the disease management server through a communication network, wherein the disease management server detects a singularity that deviates from a reference value based on the biometric information, and when the singularity is detected, the Increases the disease probability of livestock, wherein the user device, when the disease probability of the livestock is equal to or greater than a first threshold, receives a signal of abnormal health status of the livestock from the disease management server, provides a disease management system for livestock .
본 발명의 바이오 센서 캡슐에서 수집한 데이터를 이용하여 질병 관리 서버에서 번식장애(난소낭종)가 의심되는 개체를 빠르게 감지하고, 농장의 집중적인 케어(수의사 진찰 및 호르몬 처방)를 가능하여 농장의 생산성을 높일 수 있다.By using the data collected from the biosensor capsule of the present invention, the disease management server quickly detects an object suspected of a reproductive disorder (ovarian cyst), and enables intensive care (veterinary examination and hormone prescription) of the farm, resulting in farm productivity can increase
도 1은 일 실시예에 따른 질병 관리 시스템의 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram of a disease management system according to an embodiment.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 센서 캡슐의 개략적인 도면이다.FIG. 2 is a schematic diagram of the biosensor capsule shown in FIG. 1 .
도 3은 도 1에 도시된 질병 관리 서버의 개략적인 블록도이다.FIG. 3 is a schematic block diagram of the disease management server shown in FIG. 1 .
도 4a 내지 도 4d는 질병 관리 서버로부터 제공되는 소의 건강 상태에 대한 정보의 예들을 나타낸다.4A to 4D show examples of information on the health status of cattle provided from a disease management server.
도 5는 도 1에 도시된 질병 관리 서버의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation method of the disease management server shown in FIG. 1 .
도 6는 가축의 호르몬 변화에 따른 난포의 형태 및 발정기를 도시한 도면이다. 6 is a view showing the follicle shape and estrus according to hormonal changes in livestock.
도 7은 실험개체에 관한 요약 정보를 나타낸 표이다. 7 is a table showing summary information about the experimental subject.
도 8은 Long Short-Term Memory (LSTM) - Fully Convolutional Networks (FCN) 모델의 개념도이다. 8 is a conceptual diagram of a Long Short-Term Memory (LSTM) - Fully Convolutional Networks (FCN) model.
도 9는 정상 개체의 바이오 센서 캡슐에서 얻은 생체정보 정보를 나타낸 그래프이다. 9 is a graph showing bioinformation information obtained from a biosensor capsule of a normal individual.
도 10은 난소낭종이 있는 실험개체의 바이오 센서 캡슐에서 얻은 생체정보 정보를 나타낸 그래프이다. 10 is a graph showing biometric information obtained from a biosensor capsule of an experimental subject with ovarian cyst.
도 11 및 도 12는 가축의 온도 정보 및 활동성 정보를 기초로 산출된 발정 확률 및 난소낭종 확률을 수치화하여 나타낸 그래프이다.11 and 12 are graphs numerically showing the probability of estrus and ovarian cyst calculated based on temperature information and activity information of livestock.
도 13은 실험개체의 실험 결과를 나타낸 표이다.13 is a table showing the experimental results of the test subject.
본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에서 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiment according to the concept of the present invention These may be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Expressions describing the relationship between elements, for example, “between” and “between” or “neighboring to” and “directly adjacent to”, etc. should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of the specified features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, and include one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 일 실시예에 따른 질병 관리 시스템의 개략적인 도면이고, 도 4a 내지 도 4d는 질병 관리 서버(300)로부터 제공되는 소의 건강 상태에 대한 정보의 예들을 나타낸다.1 is a schematic diagram of a disease management system according to an embodiment, and FIGS. 4A to 4D show examples of information on the health status of cattle provided from the disease management server 300 .
도 1을 참조하면, 질병 관리 시스템(10)은 복수의 소들(100-1~100-n, n은 1보다 큰 자연수), 질병 관리 서버(300), 및 사용자 장치(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the disease management system 10 includes a plurality of cows (100-1 to 100-n, where n is a natural number greater than 1), a disease management server 300 , and a user device 400 .
복수의 소들(100-1~100-n)은 바이오 센서 캡슐(200)이 장착될 수 있다. 복수의 소들(100-1~100-n)은 사용자 장치(400)의 사용자가 관리하는 소들일 수 있다. 또한, 복수의 소들(100-1~100-n) 중에서 일부는 사용자 장치(400)의 사용자 이외의 사용자에 의해서 관리되는 소들일 수 있다. The plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may be equipped with a biosensor capsule 200 . The plurality of cattle 100 - 1 to 100 - n may be cattle managed by the user of the user device 400 . Also, some of the plurality of cattle 100 - 1 to 100 - n may be cattle managed by a user other than the user of the user device 400 .
복수의 소들(100-1~100-n)은 질병 관리 서버(300)에 의해 관리되기 위해 ID가 할당될 수 있다. 예를 들어, 복수의 소들(100-1~100-n)은 바이오 센서 캡슐(200)에 할당된 ID로 구분되어 질병 관리 서버(300)에 의해서 관리될 수 있다.The plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may be assigned IDs to be managed by the disease management server 300 . For example, the plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may be classified by an ID assigned to the biosensor capsule 200 and managed by the disease management server 300 .
복수의 소들(100-1~100-n)은 바이오 센서 캡슐(200)을 통해 생체 정보를 질병 관리 서버(300)로 전송할 수 있다. 이때, 바이오 센서 캡슐(200)은 복수의 소들(100-1~100-n)의 생체 내의 일정한 장소로 들어가 안착될 수 있다. 이에, 바이오 센서 캡슐(200)은 복수의 소들(100-1~100-n)로부터 생체 정보를 획득하고, 생체 정보를 질병 관리 서버(300)로 전송할 수 있다.The plurality of cows 100 - 1 to 100 - n may transmit biometric information to the disease management server 300 through the biosensor capsule 200 . In this case, the biosensor capsule 200 may be seated in a predetermined place in the living body of the plurality of cows 100-1 to 100-n. Accordingly, the biosensor capsule 200 may obtain biometric information from the plurality of cattle 100-1 to 100-n and transmit the biometric information to the disease management server 300 .
질병 관리 서버(300)는 복수의 소들(100-1~100-n)을 관리하고, 원격으로 복수의 소들(100-1~100-n)을 관리하기 위한 서비스를 사용자 장치(400)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 질병 관리 서버(300)는 복수의 소들(100-1~100-n)의 바이오 센서 캡슐(200)로부터 획득된 생체 정보에 기초하여 복수의 소들(100-1-100-n)을 관리하기 위한 서비스를 제공할 수 있다.The disease management server 300 manages the plurality of cattle 100-1 to 100-n and provides a service for remotely managing the plurality of cattle 100-1 to 100-n to the user device 400 . can do. For example, the disease management server 300 may control the plurality of cows 100-1-100-n based on the biometric information obtained from the biosensor capsule 200 of the plurality of cows 100-1-100-n. We can provide services to manage
질병 관리 서버(300)는 생체 정보를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 복수의 소들(100-1~100-n) 각각의 건강 상태를 판단하고, 건강 상태를 사용자 장치(400)로 전송할 수 있다. 건강 상태는 소의 발정 및 분만에 대한 번식 관련 상태, 질병 상태, 매탄 가스 발생 상태, 및 반추위의 활동 상태 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The disease management server 300 may analyze the biometric information, determine the health status of each of the plurality of cows 100-1 to 100-n based on the analysis result, and transmit the health status to the user device 400 . . The health condition may include at least one of a breeding-related condition for estrus and calving of the cow, a disease condition, a methane gas generation condition, and an activity condition of the rumen.
또한, 질병 관리 서버(300)는 건강 상태에 따라 구분되는 알람을 사용자 장치(400)에 제공할 수 있다.In addition, the disease management server 300 may provide an alarm classified according to a health state to the user device 400 .
질병 관리 서버(300)에서 제공하는 서비스를 실행할 수 있는 질병 관리 서비스 어플리케이션은 사용자 장치(400)에 설치되어 실행되고, 질병 관리 서비스와 관련된 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 질병 관리 서비스 어플리케이션은 질병 관리 서버(300)로부터 다운로드되어 설치될 수 있다. 다른 예로, 질병 관리 서비스 어플리케이션은 앱 스토어(app store) 또는 안드로이드 마켓(android market)에서 다운로드되어 설치될 수 있다.The disease management service application capable of executing the service provided by the disease management server 300 may be installed and executed in the user device 400 and may perform a function related to the disease management service. For example, the disease management service application may be downloaded and installed from the disease management server 300 . As another example, the disease management service application may be downloaded and installed from an app store or an Android market.
사용자 장치(400)는 질병 관리 서버(300)로부터 복수의 소들(100-1~100-n)에 대한 건강 상태 및/또는 건강 상태에 따라 구분되는 알람을 제공받을 수 있다. 예를 들어, 건강 상태에 대한 정보는 소의 발정, 수정, 임신, 및 분만에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 번식 관련 상태는 소의 최근 발정일, 수정 예정일, 최근 수정일, 감정 예정일, 분만 예정일, 건유 예정일, 최근 분만일, 및 발정 예정일에 대한 정보를 포함할 수 있다.The user device 400 may receive the health status of the plurality of cattle 100-1 to 100-n from the disease management server 300 and/or an alarm classified according to the health status. For example, the information on the health state may include information on estrus, fertilization, pregnancy, and delivery of cattle. In addition, the breeding-related state may include information on the latest estrous date, expected fertilization date, last fertilization date, estimated date of analysis, expected delivery date, dry milk date, latest delivery date, and expected estrus date of the cow.
예를 들어, 사용자 장치(400)가 질병 관리 서버(300)로부터 제공받는 건강 상태에 대한 정보는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같을 수 있다.For example, the health status information provided by the user device 400 from the disease management server 300 may be as shown in FIGS. 4A to 4D .
이때, 사용자 장치(400)는 PC(personal computer), 데이터 서버, 또는 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다.In this case, the user device 400 may be implemented as a personal computer (PC), a data server, or a portable electronic device.
휴대용 전자 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), e-북(e-book), 또는 스마트 디바이스(smart device)로 구현될 수 있다. 스마트 디바이스는 스마트 와치(smart watch), 스마트 밴드(smart band), 또는 스마트 링(smart ring)으로 구현될 수 있다.Portable electronic devices include laptop computers, mobile phones, smart phones, tablet PCs, mobile internet devices (MIDs), personal digital assistants (PDAs), and enterprise digital assistants (EDAs). ), digital still camera, digital video camera, PMP (portable multimedia player), PND (personal navigation device or portable navigation device), handheld game console, e-book (e-book), or may be implemented as a smart device (smart device). The smart device may be implemented as a smart watch, a smart band, or a smart ring.
상술한 바와 같이, 사용자는 사용자 장치(400)를 통해 다수 개체, 예를 들어 복수의 소들(100-1~100-n)을 일괄 원격 관리하고, 지속적으로 이력 관리하고, 실시간 상태를 보고 받고, 건강 상태에 따라 구분되는 알람을 제공받아 신속히 대응할 수 있다.As described above, the user collectively remotely manages multiple objects, for example, a plurality of cows 100-1 to 100-n through the user device 400, continuously manages histories, reports and receives real-time status, You can respond quickly by receiving an alarm that is classified according to your health status.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 센서 캡슐의 개략적인 도면이다.FIG. 2 is a schematic diagram of the biosensor capsule shown in FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 바이오 센서 캡슐(200)은 복수의 센서들(210~250), 배터리(260), 무게추(270), 통신 모듈(280), 및 안테나(290)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the biosensor capsule 200 includes a plurality of sensors 210 to 250 , a battery 260 , a weight 270 , a communication module 280 , and an antenna 290 .
바이오 센서 캡슐(200)은 소의 생체 내의 일정한 장소, 예를 들어 위로 들어가 반추위 내에 안착되거나 질 내에 안착될 수 있다. 이때, 바이오 센서 캡슐(200)은 생체 내에 있는 수분이나 위산으로부터 내부를 보호하기 위한 케이스(미도시)에 의해 보호될 수 있다.The biosensor capsule 200 may be seated in a certain place in the body of the cow, for example, into the stomach and seated in the rumen or in the vagina. In this case, the biosensor capsule 200 may be protected by a case (not shown) for protecting the inside from moisture or gastric acid in the living body.
가속도 센서(210)는 소의 가속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서(210)는 실시간으로 소의 가속도 값을 감지하고, 가속도 정보를 생성할 수 있다.The acceleration sensor 210 may obtain acceleration information of the cow. For example, the acceleration sensor 210 may detect an acceleration value of a cow in real time and generate acceleration information.
바이오 센서 캡슐(200)은 가축의 체내에(예를 들어, 소의 반추위 및/또는 벌집위 내) 있는 동안 그 방향이 바뀔 수 있다. 따라서, 하나 또는 두 축에서만 가축의 움직임 및/또는 위장의 활동을 검출하는 것은 부정확한 결과를 산출할 수 있다. The biosensor capsule 200 may change direction while in the animal's body (eg, in the rumen and/or in the honeycomb of a cow). Therefore, detecting animal movement and/or gastrointestinal activity in only one or both axes may yield inaccurate results.
따라서, 가속도 센서(210)는 카아티이젼 좌표 (Cartesian coordinate) "x", "y" 및 "z"축의 각각에서 가축의 움직임 및/또는 위장의 활동성을 검출할 수 있는 3-축 또는 6-축 가속도계일 수 있다. 감지 축의 개수가 많아 질수록 더 정확한 움직임을 감지할 수 있으며, 예를 들어, 6축 가속도 센서를 이용하면, 3축 가속도 센서로 활동성을 측정하는 것에 비해 더 정밀도가 높아질 수 있다.Accordingly, the acceleration sensor 210 is a 3-axis or 6-axis capable of detecting the movement of livestock and/or gastrointestinal activity in each of the Cartesian coordinate “x”, “y” and “z” axes. It may be an axial accelerometer. As the number of sensing axes increases, more accurate motion can be detected. For example, using a 6-axis accelerometer may increase precision compared to measuring activity with a 3-axis accelerometer.
가속도 벡터 크기(v)는 "x", "y" 및 "z" 좌표축 각각의 제곱의 합의 제곱근을 계산함으로써 3-축 가속도계로 측정한 값으로부터 계산될 수 있다The acceleration vector magnitude (v) can be calculated from values measured with a 3-axis accelerometer by calculating the square root of the sum of the squares of each of the "x", "y" and "z" coordinate axes.
가축의 체내에서 바이오 센서 캡슐(200) 자체의 흔들림으로 발생된 움직임 또는 가축에 작용하는 다른 가속력(예, 중력)에 의해 발생된 에러율을 제거하기 위해 벡터크기를 미분하여 가축의 실제 움직임에 대한 더 구체적인 정보를 얻을 수 있다. In order to remove the error rate generated by the movement caused by the shaking of the biosensor capsule 200 itself in the body of the livestock or other acceleration forces (eg, gravity) acting on the livestock, the vector size is differentiated to give more information about the actual movement of the livestock. You can get specific information.
가축의 움직임 및/또는 위장의 활동을 검출하는 것에 부가하여, 가속도계(221)는 위장 수축을 검출하도록 구성될 수 있다. 바이오 센서 캡슐(200)은 위장(예를 들어, 반추 가축의 반추위 또는 벌집위 내)에 배치될 수 있기 때문에, 바이오 센서 캡슐(200)은 가축의 위장 수축에 의해 이동하는 등 영향을 받을 수 있다. 이 경우, 바이오 센서 캡슐(200)은 가축 위장의 하부에 유지되도록 및/또는 가축 위장의 벽으로 이동하여 위치되도록 하기에 충분한 무게 및/또는 밀도를 갖도록 구성될 수 있다.In addition to detecting movement of the livestock and/or gastrointestinal activity, accelerometer 221 may be configured to detect gastrointestinal contractions. Since the biosensor capsule 200 may be disposed in the stomach (eg, in the rumen or honeycomb of a ruminant livestock), the biosensor capsule 200 may be affected, such as by movement, by the gastrointestinal contraction of the livestock. In this case, the biosensor capsule 200 may be configured to have sufficient weight and/or density to be retained in the lower part of the animal's stomach and/or to be moved and positioned on the wall of the livestock's stomach.
가축의 위장과 같이 움직이도록 결합된 바이오 센서 캡슐(200)은, 수축과 같은 위장의 움직임을 바이오 센서 캡슐(200)의 가속도계(221)가 검출 가능하도록, 위장의 움직임에 대응하는 바이오 센서 캡슐(200)의 움직임을 매칭 및 보정하여 그 값들을 위장의 움직임 값을 추출하는데 참조할 수 있다. The biosensor capsule 200 coupled to move like the stomach of a livestock is a biosensor capsule corresponding to the movement of the stomach so that the accelerometer 221 of the biosensor capsule 200 detects the movement of the stomach such as contraction 200) by matching and correcting the movements, the values can be referred to for extracting the movement values of the stomach.
예를 들어, 전형적인 반추가축은 정상적인 건강상태의 경우, 반추활동 시간동안 매분마다 3회의 위장 수축, 즉 매번 20초 간격으로 위장 수축을 할 수 있다. For example, a typical ruminant contraction can, under normal health conditions, perform three gastrointestinal contractions every minute during rumen activity, i.e., every 20 seconds.
비-반추활동 시간은 가축이 먹이활동을 더 이상 하지 않거나 및/또는 간헐적으로 하는 가축 건강상태를 나타낼 수 있다. Non-rumination time may indicate a livestock health condition in which the livestock no longer feeds and/or intermittently.
따라서 관리자는 가축 위장 수축의 빈도의 변화 및/또는 감소를 관찰함으로써 가축이 ”비-반추활동”이 되는 때를 검출할 수 있다. Thus, managers can detect when a livestock becomes “non-ruminant” by observing changes and/or a decrease in the frequency of gastrointestinal contractions of the livestock.
가축이 "비-반추활동”이 되는 시간이 길어지면 심각한 건강 상태를 나타낼 수 있다. Prolonged periods of time during which livestock are “non-ruminant” can indicate serious health conditions.
또한 가축은 평소와 다른 건강-상태 증상(예, 증가/감소된 움직임 또는 온도 등)이 나타나기 전에 "비-반추활동"이 먼저 나타날 수 있다. In addition, livestock may exhibit "non-rumination" before the onset of unusual health-state symptoms (eg increased/decreased movement or temperature).
자이로 센서(220)는 소의 각속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 자이로 센서(220)는 실시간으로 소의 각속도 값을 감지하고, 각속도 정보를 생성할 수 있다.The gyro sensor 220 may obtain information on the angular velocity of the cow. For example, the gyro sensor 220 may detect an angular velocity value of a cow in real time and generate angular velocity information.
자이로스코프의 원리를 기초로 MEMS기술을 적용하여 칩형태의 자이로 센서를 구현할 수 있으며, 크기가 작아 바이오 센서 캡슐(200) 내에 실장할 수 있다. Based on the principle of the gyroscope, MEMS technology can be applied to implement a chip-type gyro sensor, and the small size can be mounted in the biosensor capsule 200 .
가속도 센서(210)와 자이로 센서(220)를 이용하여 바이오 센서 캡슐(200)의 움직임을 감지하고 결과적으로 소의 움직임(activity)을 감지할 수 있다. 가속도 센서에서 감지한 가속도와 자이로 센서의 각속도를 조합하여 바이오 센서 캡슐의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)를 감지할 수 있다. The movement of the biosensor capsule 200 may be sensed using the acceleration sensor 210 and the gyro sensor 220 , and as a result, the activity of the cow may be detected. The roll, pitch, and yaw of the biosensor capsule can be detected by combining the acceleration detected by the acceleration sensor and the angular velocity of the gyro sensor.
온도 센서(230)는 소의 위 또는 질내의 온도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(230)는 실시간으로 소의 위의 온도 값을 감지하고, 온도 정보를 생성할 수 있다. 온도 센서(230)는 서미스터, 열전쌍 또는 백금 저항 온도계 등을 포함할 수 있다. 소의 위 또는 질내 온도와 소의 온도는 그 값에 있어 일정하게 차이가 있을 수 있다. The temperature sensor 230 may acquire temperature information in the stomach or vagina of the cow. For example, the temperature sensor 230 may sense the temperature value of the cow's stomach in real time and generate temperature information. The temperature sensor 230 may include a thermistor, a thermocouple, or a platinum resistance thermometer. The temperature in the stomach or vagina of the cow and the temperature of the cow may have a constant difference in the value.
매탄 센서(240)는 소의 위의 매탄 가스 발생 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 매탄 센서(240)는 실시간으로 소의 위에서 발생하는 매탄 가스 발생량을 감지하고, 매탄 가스 발생 정보를 생성할 수 있다.The methane sensor 240 may acquire methane gas generation information in the stomach of cattle. For example, the methane sensor 240 may detect the amount of methane gas generated in the stomach of cattle in real time, and generate methane gas generation information.
pH 센서(250)는 소의 위 또는 질 내부의 pH 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, pH 센서(250)는 실시간으로 소의 위의 pH 농도를 감지하고, pH 정보를 생성할 수 있다.The pH sensor 250 may acquire information about the pH of the cow's stomach or vagina. For example, the pH sensor 250 may sense the pH concentration in the stomach of cattle in real time and generate pH information.
전기전도도 센서는 위 속이나 질 내부에 존재하는 물질의 전기전도도를 측정하는 센서이다. 전기전도도(electrical conductivity)는 한 쌍의 센서전극 사이에 위치하는 물질 또는 물체 사이에 전류가 잘 흐르는 정도를 나타내는 지표이다. 금속과 같은 도체는 전기전도도가 크고 유리와 같은 부도체는 전기전도도가 작다. The electrical conductivity sensor is a sensor that measures the electrical conductivity of substances present in the stomach or vagina. Electrical conductivity is an index indicating the degree to which an electric current flows well between a material or an object positioned between a pair of sensor electrodes. Conductors such as metals have high electrical conductivity and insulators such as glass have low electrical conductivity.
금속과 같은 고체의 2개 지점 사이의 전기전도도를 측정할 수도 있으나, 전해질 이온이 함유된 액체에서도 전기전도도를 측정할 수 있다. 액체의 전기전도도는 액체내에 함유된 전해질 이온의 농도가 클수록 더 높아지고 단위는 dS/m 또는 mS/cm을 사용하며 전기전도도는 액체의 pH농도 및 온도에 따라서도 달라질 수 있다. 전기전도도는 액체 내에 함유된 이온의 종류에 따라 다소 다르나 전체 염류 농도에 비례하여 달라질 수 있다.While it is also possible to measure the electrical conductivity between two points on a solid such as a metal, it is also possible to measure the electrical conductivity in a liquid containing electrolyte ions. The electrical conductivity of a liquid increases as the concentration of electrolyte ions contained in the liquid increases. The unit is dS/m or mS/cm, and the electrical conductivity may vary depending on the pH concentration and temperature of the liquid. Electrical conductivity varies somewhat depending on the type of ions contained in the liquid, but may vary in proportion to the total salt concentration.
가속도 정보, 각속도 정보, 온도 정보, 매탄 가스 발생 정보, 전기전도도 정보 및 pH 정보는 통신 모듈(280) 및 안테나(290)를 통해 질병 관리 서버(300)로 전송될 수 있다.Acceleration information, angular velocity information, temperature information, methane gas generation information, electrical conductivity information, and pH information may be transmitted to the disease management server 300 through the communication module 280 and the antenna 290 .
배터리(260)는 바이오 센서 캡슐(200)의 각 구성(210, 220, 230, 240, 250, 280, 및 290)에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(260)는 다양한 형태의 건전지로 구현될 수 있다.The battery 260 may supply power to each of the components 210 , 220 , 230 , 240 , 250 , 280 , and 290 of the biosensor capsule 200 . For example, the battery 260 may be implemented as various types of batteries.
배터리(260)는 리튬이온 배터리, 납 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 등과 같은 배터리 에너지 저장 디바이스를 포함할 수 있다. Battery 260 may include a battery energy storage device such as a lithium ion battery, a lead battery, a nickel cadmium battery, and the like.
다른 실시예에서, 배터리 (260)는 발전기를 포함할 수 있다. 발전기는 호스트 가축 내에서의 바이오 센싱 캡슐(200)의 움직임 및/또는 운동 활성 또는 진동으로부터 전력을 발생시키는 압전 발전기 또는 질량/교류전력 소스 발전기를 포함할 수 있다. In other embodiments, battery 260 may include a generator. The generator may include a piezoelectric generator or a mass/AC power source generator that generates electric power from movement and/or kinetic activity or vibration of the biosensing capsule 200 within the host livestock.
다른 실시예에서, 발전기는 호스트 가축의 신체 열로부터 전기 에너지를 발생시키기 위한 열-활성화 발전기 일 수 있다. 발전기는 가축의 위장(즉, 반추위 또는 벌집위) 내의 유기 물질에 공급되는 박테리아로부터 유도된 전기 에너지를 생성하도록 구성된 미생물 연료 전지(MFC)를 포함할 수 있다. In another embodiment, the generator may be a heat-activated generator for generating electrical energy from the body heat of the host livestock. The generator may include a microbial fuel cell (MFC) configured to generate electrical energy derived from bacteria that is supplied to organic material in the stomach (ie, the rumen or honeycomb) of the livestock.
발전기는 건강센서 디바이스 하우징 외부에 배치될 수 있다. 배터리(260)는 배터리 전력 저장 장치및 발전기 모두를 포함할 수 있다; 본 실시예에서, 발전기에 의해 생성된 전력은 배터리 전력 저장장치에 저장될 수 있다.The generator may be disposed outside the health sensor device housing. Battery 260 may include both a battery power storage device and a generator; In this embodiment, the power generated by the generator may be stored in a battery power storage device.
배터리(260)는 배터리 전력 저장장치 및/또는 발전기의 전력 및/또는 전압 레벨을 모니터링하는데 사용될 수 있는 전력 모니터를 포함할 수 있다. 전력 모니터에 의해 제공된 전력 상태 정보를 사용하여 복수의 전력-절약 동작을 수행할 수 있다. Battery 260 may include a power monitor that may be used to monitor power and/or voltage levels of battery power storage and/or generators. A plurality of power-saving operations may be performed using the power state information provided by the power monitor.
무게추(270)는 바이오 센서 캡슐(200)이 소의 생체 내에 주입되어 외부로 배출되지 않고, 소의 생체 내 일정한 장소, 예를 들어 위로 들어가 안착될 수 있도록 무게를 더하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 무게추(270)는 소의 되새김질 과정에서 바이오 센서 캡슐(200)이 밖으로 배출되지 않고 소의 위에 안착될 수 있는 충분한 무게를 가질 수 있다.The weight 270 may serve to add weight so that the biosensor capsule 200 is injected into the cow's living body and is not discharged to the outside, and enters and settles in a certain place in the cow's body, for example, the stomach. That is, the weight 270 may have sufficient weight to be seated on the cow's stomach without the biosensor capsule 200 being discharged outside in the process of chewing the cud of the cow.
바이오 센서 캡슐(200)이 무게추(270)에 의해서 외부로 배출되지 않는 것은 다음과 같이 설명된다.The fact that the biosensor capsule 200 is not discharged to the outside by the weight 270 will be described as follows.
소는 초식동물 중에서도 육식동물에게 언제 공격을 받을지 모르기 때문에 급히 풀을 뜯어서 씹지도 않고 배에 넣은 후, 안전한 곳에서 음식물을 다시 반추(되새김질)하는 동물인 반추동물이다.Cows, among herbivores, are ruminants, which, because they do not know when they will be attacked by carnivores, quickly graze grass without chewing, put it in their stomach, and then ruminate (chew the cud) food again in a safe place.
반추 동물의 위는 4개로 되어 있다. 마찬 가지로, 소의 위도 4개로 되어 있다. 제1 위(예를 들어, 혹위)는 소가 급하게 먹은 음식물을 저장하는 공간으로 상기 소의 위 전체 부피 중에서 80%를 차지한다. 제2 위(예를 들어, 벌집위)는 음식물을 섞어서 다시 입으로 내뱉는 역할을 한다. 입에서 되 씹은 음식물은 제3 위(겹주름위), 제4 위(주름위)를 거쳐 장으로 이동하게 된다.The stomach of a ruminant has four parts. Similarly, a cow has four latitudes. The first stomach (eg, lump) is a space for storing food eaten quickly by the cow, and occupies 80% of the total volume of the cow's stomach. The second stomach (eg, the honeycomb stomach) is responsible for mixing food and exhaling it back into the mouth. Food that is chewed back in the mouth passes through the 3rd stomach (on the folds) and the 4th (on the folds) and moves to the intestine.
예를 들어, 씹지 않고 삼킨 음식물은 덩어리가 되어 가장 큰 제1 위(혹위)에 들어가고, 여기에서 음식물은 촉촉하고 부드럽게 되어 제2 위(벌집위)로 들어간다. 음식물은 여기에서 적당히 좋은 크기로 나뉘어지지만, 한가할 때 음식물은 제2 위(벌집위)에서 입으로 다시 가지고 와서 다시 씹히기 시작한다. 이에, 소는 하루 종일 무언가 씹고 있다. 씹어서 다시 삼키면 음식물은 제3 위(겹주름위), 제4 위(주름위)로 이동해 가며, 최종적으로 장으로 이동하게 된다. 이 과정을 통해서 음식물이 소화될 수 있다.For example, food that is swallowed without chewing becomes lumps and enters the first, largest stomach (the lump), where it becomes moist and soft and enters the second stomach (the honeycomb). The food is divided into reasonably good sizes here, but at leisure, the food is brought back to the mouth from the second stomach (the honeycomb) and begins to be chewed again. Therefore, the cow is chewing something all day long. When chewed and swallowed again, food moves to the 3rd stomach (on the folds), the 4th (on the folds), and finally moves to the intestine. Food can be digested through this process.
이렇게 복잡한 과정을 거치는 데에는 3일 이상이 걸리며, 소는 이런 소화 과정을 통해 음식물에 들어 있는 모든 영양분을 섭취할 수 있다. 일반적으로, 건강한 소는 사료를 먹은 후 30~40분부터 되새김을 시작하며 상기 되새김은 40~50분간 6~8회 되새김을 하며 50~60㎏을 되새김한다. 즉, 소는 하루에 8시간을 먹고, 8시간을 되새김하고, 8시간을 쉰다.This complex process takes more than three days, and the cow can get all the nutrients in the food through this digestive process. In general, a healthy cow starts rumination from 30 to 40 minutes after feeding, and the rumination is 6-8 times for 40-50 minutes and 50-60 kg. That is, cows eat 8 hours a day, meditate 8 hours, and rest 8 hours.
바이오 센서 캡슐(200)이 소의 생체 내에 주입될 때, 바이오 센서 캡슐(200)은 대부분 소의 체내의 일정한 장소, 예를 들어 제1 위(혹위)에 안착될 수 있다. 제1 위(혹위)는 소의 위의 전체 부피 중에서 80%를 차지하며, 여러 개의 공간으로 구성되어 안착하기에 적당한 장소를 가지고 있기 때문이다.When the biosensor capsule 200 is injected into a living body of a cow, the biosensor capsule 200 may be mostly seated in a certain place in the body of the cow, for example, the first stomach (humus). This is because the 1st stomach (hump) occupies 80% of the total volume of the cow's stomach, and it is composed of several spaces and has a suitable place for seating.
앞서 상술한 바와 같이 소는 음식물을 되새김질하는 반추동물로 매 순간 제1 위(혹위)와 제2 위(벌집위)에 있는 음식물을 입으로 게워 상당한 무게의 양을 되새김을 한다. 이 과정에서 바이오 센서 캡슐(200)는 음식물과 섞여 입으로 다시 빠져 나올 수 있다.As described above, the cow is a ruminant that chews the cud, and every moment, it swallows the food in the first stomach (hummus) and the second stomach (beehive stomach) and recalls a considerable amount of weight. In this process, the biosensor capsule 200 may be mixed with food and come out again through the mouth.
또한, 제1 위(혹위)는 여러 개의 공간으로 되어 있으며, 소의 위 속 음식물은 수분과 함께 섞여있는 경우가 많다. 이때, 바이오 센서 캡슐(200)이 충분한 무게를 가지지 못할 경우 음식물과 섞이는 과정 속에서 수분으로 인해 음식물 위에 뜨는 현상이 발생하게 되며, 소의 되새김질 과정에서 음식물과 함께 소의 입으로 배출된다.In addition, the first stomach (hump) consists of several spaces, and the food in the cow's stomach is often mixed with water. At this time, if the biosensor capsule 200 does not have sufficient weight, it floats on the food due to moisture in the process of mixing it with the food, and is discharged into the mouth of the cow together with the food during the chewing process of the cow.
이에, 무게추(270)를 포함하는 바이오 센서 캡슐(200)은 소의 위 속 여러 공간을 음식물과 함께 섞여 움직이면서 중력에 의해 이동 공간의 바닥에 가라앉아 이동하게 되며, 바이오 센서 캡슐(200)은 자연스럽게 적당한 위치에 안착되어, 생체 밖으로 배출되지 않고, 바이오 센서 캡슐(200)에 포함된 복수의 센서들(210~250)가 소의 내부 정보를 정확하게 측정할 수 있다.Accordingly, the biosensor capsule 200 including the weight 270 moves by mixing with food in various spaces in the cow's stomach and sinks to the bottom of the moving space by gravity, and the biosensor capsule 200 naturally moves. The plurality of sensors 210 to 250 included in the biosensor capsule 200 can accurately measure the internal information of a cow by being seated at an appropriate position and not being discharged out of the living body.
통신 모듈(280)과 안테나(290)는 바이오 센서 캡슐(200)과 질병 관리 서버(300) 사이의 통신을 수행하기 위한 것이다. 즉, 바이오 센서 캡슐(200)과 질병 관리 서버(300)는 통신 모듈(280) 및 안테나(290)를 통해 서로 신호(또는 데이터)를 주고 받을 수 있다.The communication module 280 and the antenna 290 are for performing communication between the biosensor capsule 200 and the disease management server 300 . That is, the biosensor capsule 200 and the disease management server 300 may exchange signals (or data) with each other through the communication module 280 and the antenna 290 .
전송 데이터의 양이 적은 경우, 높은 처리량의 데이터 전송보다는 장거리로 데이터 전송 통신을 위해 통신 거리가 훨씬 중요할 수 있다. 전송하는 데이터의 양과 전송거리를 모두 만족하기 위해서는 배터리 소모가 크고 안테나의 성능이 좋아야 한다. When the amount of data to be transmitted is small, the communication distance may be much more important for data transmission communication over long distances than for high throughput data transmission. In order to satisfy both the amount of data to be transmitted and the transmission distance, the battery consumption must be large and the performance of the antenna must be good.
데이터율을 1/4로 줄이면, 전송거리는 두 배가 될 수 있다. 가축의 체내에 삽입되는 바이오 센서 캡슐(200)의 경우 장거리로 신호를 전송할 수 있는 고전력의 단파신호를를 이용하기 어렵다. 상대적으로 낮은 주파수인 Sub-1GHz 대역을 사용하여 바이오 센서 캡슐(200)에서 측정한 데이터를 전송할 수 있다.If the data rate is reduced by 1/4, the transmission distance can be doubled. In the case of the biosensor capsule 200 inserted into the body of livestock, it is difficult to use a high-power short-wave signal capable of transmitting a signal over a long distance. Data measured by the biosensor capsule 200 may be transmitted using a sub-1 GHz band, which is a relatively low frequency.
무선신호가 가축의 신체를 투과하기 위해서는 장파를 이용하는 편이 효율적으로나 의료적인 이유로 선호될 수 있다. 예를 들어, 원거리 통신을 위해서는 전원소모량이 큰 문제가 있고, 전원 소모가 크면 배터리의 수명이 짧아지기 때문에, 배터리(130) 교체나 충전을 위해 바이오 센서 캡슐(200)를 가축의 체내에 탈거 삽입을 반복해야 하는 문제가 있을 수 있다. In order for a radio signal to penetrate the body of a livestock, it may be preferable to use a long wave efficiently or for medical reasons. For example, for long-distance communication, there is a problem in the amount of power consumption is large, and if the power consumption is large, the life of the battery is shortened. There may be problems with repeating.
본 발명의 통신 모듈(280)은 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi) 등의 통신 방식을 사용할 수 있으며, 특히 저전력으로 설계된 BLE, WiFi HaLow 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 통신 모듈(280)은 Sub-1GHz의 주파수 대역을 이용하여 신호를 전송할 수 있다. The communication module 280 of the present invention may use a communication method such as Bluetooth and Wi-Fi, and in particular, BLE, WiFi HaLow, etc. designed with low power consumption may be used. The communication module 280 of the present invention may transmit a signal using a frequency band of Sub-1 GHz.
이와 같은 1GHz 이하의 저주파 신호를 사용하더라도 가축의 신체를 통과하면서 전파가 감쇄되어 6.4km의 장거리 전송이 가능한 신호가 100m~수백m가량으로 줄어들 수 있는 바, 통신 모듈(280)은 축사 내에 위치하는 중계기 또는 전송 거리 내의 별도의 장치를 통해 질병 관리 서버(300)로 신호를 전송할 수 있다.Even if such a low-frequency signal of 1 GHz or less is used, the radio wave is attenuated while passing through the body of the livestock, so that the signal capable of long-distance transmission of 6.4 km can be reduced to about 100 m to several hundred m. A signal may be transmitted to the disease management server 300 through a repeater or a separate device within a transmission distance.
무선 중계기가 바이오 센서 캡슐(200)로부터 통신거리 밖에 멀리 설치되어 있는 경우, 바이오 센서 캡슐(200)에서 직접 무선 중계기를 통해 질병 관리 서버(300)로 데이터를 전송하는 것이 어려울 수 있다. 그런 경우에는, 가축의 몸의 다른 부위에 제2의 장치를 설치할 수 있다(미도시). When the wireless repeater is installed far outside the communication distance from the biosensor capsule 200 , it may be difficult to transmit data from the biosensor capsule 200 to the disease management server 300 directly through the wireless repeater. In such a case, a second device may be installed in another part of the animal's body (not shown).
제2의 장치가 가축의 체내에 설치된 바이오 센서 캡슐(200)로부터 데이터를 전송받아 무선 중계기 (또는 드론(drone)(미도시))나 기지국으로 전송하도록 구성할 수 있다. 제2 장치의 예로서 목걸이, 이어태그(ear-tag)(미도시) 등이 있을 수 있다. The second device may be configured to receive data from the biosensor capsule 200 installed in the body of the livestock and transmit it to a wireless repeater (or a drone (not shown)) or a base station. Examples of the second device may include a necklace, an ear-tag (not shown), and the like.
통신 모듈(280)은 LORA 통신 모듈로 구현될 수 있다. 이에, 바이오 센서 캡슐(200)과 질병 관리 서버(300) 사이에 게더링 장치 필요 없이, 바이오 센서 캡슐(200)는 통신 모듈(280)을 통해 20km 내에 통신망에 접속하여 생체 정보를 질병 관리 서버(300)에 전송할 수 있다.The communication module 280 may be implemented as a LORA communication module. Accordingly, without the need for a gathering device between the biosensor capsule 200 and the disease management server 300 , the biosensor capsule 200 connects to a communication network within 20 km through the communication module 280 and transmits biometric information to the disease management server 300 . ) can be sent to
복수의 센서들(210~250)은 PCB(printed circuit board)에 집적될 수 있다. 또한, 통신 모듈(280) 및/또는 안테나(290)도 은 PCB에 집적될 수 있다.The plurality of sensors 210 to 250 may be integrated on a printed circuit board (PCB). Further, the communication module 280 and/or the antenna 290 may also be integrated on the silver PCB.
상술한 바와 같이, 바이오 센서 캡슐(200)은 비싼 게더링 박스 필요 없이, 소에 바로 경구 투여될 수 있어, 쉽고 간편하게 설치가 용이할 수 있다.As described above, the biosensor capsule 200 can be directly orally administered to cattle without the need for an expensive gathering box, and thus can be easily and conveniently installed.
도 3은 도 1에 도시된 질병 관리 서버의 개략적인 블록도이다.FIG. 3 is a schematic block diagram of the disease management server shown in FIG. 1 .
도 3을 참조하면, 질병 관리 서버(300)는 통신 모듈(310) 및 컨트롤러(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the disease management server 300 may include a communication module 310 and a controller 330 .
통신 모듈(310)은 질병 관리 서버(300)와 바이오 센서 캡슐(200) 사이에서 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신 모듈(310)은 질병 관리 서버(300)와 사용자 장치(400) 사이에서 통신을 수행할 수 있다. 즉, 질병 관리 서버(300)와 바이오 센서 캡슐(200)은 통신 모듈(310)을 통해 서로 신호(또는 데이터)를 주고 받을 수 있고, 질병 관리 서버(300)와 사용자 장치(400)는 통신 모듈(310)을 통해 서로 신호(또는 데이터)를 주고 받을 수 있다.The communication module 310 may perform communication between the disease management server 300 and the biosensor capsule 200 . Also, the communication module 310 may communicate between the disease management server 300 and the user device 400 . That is, the disease management server 300 and the biosensor capsule 200 may exchange signals (or data) with each other through the communication module 310 , and the disease management server 300 and the user device 400 may communicate with each other through the communication module. Signals (or data) may be exchanged with each other through 310 .
컨트롤러(330)는 질병 관리 서버(300)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(330)는 통신 모듈(310)을 통해 바이오 센서 캡슐(200)로부터 생체 정보를 수신할 수 있다. The controller 330 may control the overall operation of the disease management server 300 . The controller 330 may receive biometric information from the biosensor capsule 200 through the communication module 310 .
컨트롤러(330)는 생체 정보를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 소의 건강 상태를 판단할 수 있다. 건강 상태는 소의 발정 및 분만에 대한 번식 관련 상태, 질병 상태, 매탄 가스 발생 상태, 및 반추위의 활동 상태 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The controller 330 may analyze the biometric information and determine the health status of the cow based on the analysis result. The health condition may include at least one of a breeding-related condition for estrus and calving of the cow, a disease condition, a methane gas generation condition, and an activity condition of the rumen.
일 예로, 컨트롤러(330)는 생체 정보에 포함된 각속도 정보, 가속도 정보 및 온도 정보에 기초하여 소의 발정 상태 및/또는 분만 상태를 판단할 수 있다.For example, the controller 330 may determine the estrus state and/or the calving state of the cow based on angular velocity information, acceleration information, and temperature information included in the biometric information.
다른 예로, 컨트롤러(330)는 생체 정보에 포함된 각속도 정보, 가속도 정보 및 PH 농도 정보에 기초하여 소의 위의 활동 상태를 판단할 수 있다.As another example, the controller 330 may determine the gastric activity state of the cow based on angular velocity information, acceleration information, and PH concentration information included in the biometric information.
또 다른 예로, 컨트롤러(330)는 생체 정보에 포함된 매탄 가스 발생 정보에 기초하여 소의 위에서 발생한 매탄 가스 발생량을 판단할 수 있다.As another example, the controller 330 may determine the amount of methane gas generated in the stomach of the cow based on the methane gas generation information included in the biometric information.
또 다른 예로, 컨트롤러(330)는 생체 정보에 포함된 각속도 정보, 가속도 정보, 온도 정보, pH 농도, 및 매탄 가스 발생 정보에 기초하여 소의 질병 상태를 판단할 수 있다.As another example, the controller 330 may determine the disease state of the cow based on angular velocity information, acceleration information, temperature information, pH concentration, and methane gas generation information included in the biometric information.
컨트롤러(330)는 통신 모듈(310)을 통해 건강 상태에 대한 정보를 사용자 장치(400)로 전송할 수 있다. 이때, 번식 관련 상태에 대한 정보는 소의 발정, 수정, 임신, 및 분만에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 번식 관련 상태에 대한 정보는 소의 최근 발정일, 수정 예정일, 최근 수정일, 감정 예정일, 분만 예정일, 건유 예정일, 최근 분만일, 및 발정 예정일에 대한 정보를 포함할 수 있다.The controller 330 may transmit information on the health state to the user device 400 through the communication module 310 . In this case, the information on the breeding-related state may include information on estrus, fertilization, pregnancy, and delivery of cattle. In addition, the information on the breeding-related state may include information on the latest estrous date, the expected fertilization date, the last fertilization date, the estimated date of analysis, the expected delivery date, the expected dry milk date, the latest delivery date, and the expected estrous date of the cow.
또한, 질병 관리 서버(300)는 건강 상태에 따라 구분되는 알람(예를 들어, 온도 상승 경고 알람, 온도 하락 경고 알람, 분만 예정일 알람 감정 예정일 알람, 건유 예정일 알람, 또는 발정 예정일 알람 등)을 사용자 장치(400)에 제공할 수 있다.In addition, the disease management server 300 provides an alarm (eg, a temperature rise warning alarm, a temperature drop warning alarm, an expected delivery date alarm, an appraisal date alarm, a dry pregnancy date alarm, or an estrus due date alarm, etc.) classified according to the health status. may be provided to the device 400 .
보다 구체적인 컨트롤러(330)의 동작에 대해서는 후술하도록 한다. A more detailed operation of the controller 330 will be described later.
본 명세서에서의 모듈(module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다.A module in the present specification may mean hardware capable of performing functions and operations according to each name described in this specification, or may mean computer program code capable of performing specific functions and operations, , or an electronic recording medium on which a computer program code capable of performing specific functions and operations is loaded, for example, may refer to a processor or a microprocessor.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.In other words, a module may mean a functional and/or structural combination of hardware for carrying out the technical idea of the present invention and/or software for driving the hardware.
도 5는 도 1에 도시된 질병 관리 서버의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation method of the disease management server shown in FIG. 1 .
도 5를 참조하면, 컨트롤러(330)는 소의 위에 안착된 바이오 센서 캡슐(200)로부터 소의 생체 정보를 통신 모듈(310)을 통해 수신할 수 있다(S510).Referring to FIG. 5 , the controller 330 may receive bovine biometric information from the biosensor capsule 200 seated on the cow through the communication module 310 ( S510 ).
컨트롤러(330)는 생체 정보를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 소의 건강 상태를 판단할 수 있다(S530).The controller 330 may analyze the biometric information and determine the health status of the cow based on the analysis result ( S530 ).
컨트롤러(330)는 소의 건강 상태에 대한 정보를 통신 모듈(310)을 통해 소를 관리하는 사용자에게 전송할 수 있다(S550). 이때, 건강 상태는 상기 소의 발정 및 분만에 대한 번식 관련 상태, 질병 상태, 매탄 가스 발생 상태, 및 반추위의 활동 상태 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The controller 330 may transmit information on the health state of the cattle to the user who manages the cattle through the communication module 310 ( S550 ). In this case, the health state may include at least one of a breeding-related state for estrus and calving of the cow, a disease state, a methane gas generation state, and an activity state of the rumen.
도 5의 플로우 차트에서 바이오 센서 캡슐(200)은 소의 위에 안착되는 것으로 설명되었지만, 질에 삽입되거나 별도의 방식으로 가축 체내에 삽입할 수 있는 형태의 바이오 센서 캡슐(200)에 모두 적용될 수 있다. Although it has been described that the biosensor capsule 200 is seated on the stomach of a cow in the flowchart of FIG. 5 , the biosensor capsule 200 may be applied to any type of biosensor capsule 200 that can be inserted into the vagina or inserted into the body of a livestock in a separate manner.
바이오 센서 캡슐(200)을 이용하여 감지할 수 있는 가축의 건강 상태 중 대표적으로 가축의 번식 장애를 확인할 수 있다. 번식장애의 원인 중 대표적인 예로, 난소낭종이 있으며, 번식장애를 조기에 감지하는 경우 번식장애의 피해를 최소화할 수 있어, 축우의 생산성과 농가 경제성에 기여할 수 있다. Among the health conditions of livestock that can be detected using the biosensor capsule 200 , a reproduction disorder of livestock can be identified as a representative example. A representative example of the cause of reproductive disorders is an ovarian cyst, and if the reproductive disorder is detected at an early stage, the damage of the reproductive disorder can be minimized, which can contribute to the productivity of cattle and the economic feasibility of the farm.
도 6은 가축의 호르몬 변화에 따른 여포(난포)의 형태 및 발정시기를 도시한 도면이다.6 is a view showing the shape of the follicle (follicle) and the time of estrus according to hormonal changes in livestock.
돼지나 소와 같은 가축은 암컷이 임신하지 않으면 일정 간격으로 발정이 반복되며, 여포기 4-5일 황체기 16일을 포함해서 약 21일(3주 전후)의 발정주기를 나타낸다. 암컷의 난소에 있는 여포(31)는 뇌하수체에서 분비되는 여포자극호르몬(FSH, 11)에 의해 영향을 받아 성장 및 발육이 촉진되며, 완전히 발육된 여포(31)에서 에스트로겐(12)이 분비된다. Livestock such as pigs and cattle repeat estrus at regular intervals unless the female is pregnant, and the estrus cycle is about 21 days (around 3 weeks), including 4-5 days in the follicular phase and 16 days in the luteal phase. The follicle 31 in the female ovary is influenced by follicle stimulating hormone (FSH, 11) secreted from the pituitary gland to promote growth and development, and estrogen 12 is secreted from the fully developed follicle 31 .
에스트로겐(12)은 뇌의 시상하부나 뇌하수체에 영향을 주고 난포가 성장할수록 에스트로겐(12)의 분비량은 증가한다. 에스트로겐(12)이 일정농도 이상이 되면 가축은 발정기(20)에 도입하고, 에스트로겐(12)은 뇌의 시상하부 및 뇌하수체에 영향을 주어 뇌하수체에서 황체형성호르몬(LH, 13)을 분비하도록 유도한다. 황체형성호르몬(13)이 분비되면 성숙한 여포(31)는 배란(난자를 자궁으로 배출)하고 여포(31)는 황체(32)로 전환된다. 배란직후 에스트로겐(12)의 농도는 낮아지고, 황체(32)에서 분비되는 프로게스테론(14)의 농도가 급격히 높아진다. Estrogen (12) affects the hypothalamus or pituitary of the brain, and as the follicle grows, the amount of estrogen (12) secreted increases. When the estrogen (12) exceeds a certain concentration, the livestock is introduced into the estrous period (20), and the estrogen (12) affects the hypothalamus and pituitary gland of the brain to induce the pituitary gland to secrete luteinizing hormone (LH, 13). . When the luteinizing hormone 13 is secreted, the mature follicle 31 ovulates (the egg is discharged into the uterus) and the follicle 31 is converted into the corpus luteum 32 . Immediately after ovulation, the concentration of estrogen (12) is lowered, and the concentration of progesterone (14) secreted from the corpus luteum (32) increases rapidly.
황체(32)는 약 보름 후 소멸되고 황체의 발달 주기에 따라 프로게스테론(14)의 농도도 변화한다. 프로게스테론(14)은 자궁수축을 억제 및 배란을 억제하여 임신을 유지시키는 역할을 하며, 임신이 되지 않으면 황체(32)가 퇴화하며 프로게스테론(14)의 농도가 낮아진다.The corpus luteum 32 disappears after about fortnight, and the concentration of progesterone 14 also changes according to the development cycle of the corpus luteum. Progesterone 14 serves to maintain pregnancy by suppressing uterine contractions and suppressing ovulation, and if pregnancy does not occur, the corpus luteum 32 degenerates and the concentration of progesterone 14 decreases.
난소낭종(OC: ovarian cyst)은 이러한 호르몬 분비의 이상에 기인하는 기능성 질환으로, 황체형성호르몬(LH) 분비 저하 또는 난포자극 호르몬 (FSH) 분비 과잉으로 인하여 발생한다. Ovarian cyst (OC: ovarian cyst) is a functional disease caused by abnormal secretion of these hormones, and occurs due to decreased luteinizing hormone (LH) secretion or excessive follicle stimulating hormone (FSH) secretion.
성숙난포보다 큰 직경 2.5cm 이상의 액체를 저류한 구조물이 1개 이상으로 10일 이상 장기간 난소에 존재하는 것을 말한다. 한우질병관리에 따르면 한우 번식장애의 약 70%는 난소낭종을 원인으로 하며, 주로 분만 후 1~4개월에 주로 발생한다. It refers to the presence of one or more structures in the ovary with a diameter of 2.5 cm or more that are larger than that of a mature follicle, and are present in the ovary for more than 10 days. According to the Korean cattle disease management, about 70% of reproductive disorders in Korean cattle are caused by ovarian cysts, which mainly occur 1 to 4 months after delivery.
난포 낭종 (FC: follicular cyst), 황체 낭종 (LC: Luteal cyst) 및 난소의 낭포성 루테아 (CL:Cystic corpora lutea) 등 세 가지 유형의 난소낭종이 있다. 그중에서 난포 낭종은 배란 및 황체 형성의 실패를 일으키는 가장 흔한 질병이다.There are three types of ovarian cysts: follicular cyst (FC), luteal cyst (LC), and cystic corpora lutea (CL). Among them, follicular cyst is the most common disease causing failure of ovulation and corpus luteum formation.
이는 임신 출산으로 인한 호르몬 분비의 이상이 발생하는 것이며, 대표적인 증상으로 빈발성 발정인 사모광증(nymphomania), 그리고 무발정이 약 80:20의 비율로 나타난다. 난소난종으로 인하여 발정기가 통상적인 주기와 달라지는 경우 번식시기를 놓치기 쉽고, 번식간격과 수정횟수 증가는 축우의 생산성을 저하시키는 원인이 된다. This is an abnormality in hormone secretion due to pregnancy and childbirth, and typical symptoms include nymphomania, which is frequent estrus, and estrus at a ratio of about 80:20. If the estrus period is different from the normal cycle due to ovarian ovarian cyst, it is easy to miss the breeding time, and the increase in breeding interval and fertilization frequency is a cause of lowering the productivity of cattle.
난소낭종을 정확히 탐지하기 위해서는 직장초음파 검사를 통해 난소의 크기가 2.5cm이상인지 여부를 확인해야 하나, 이러한 검사는 비용이 증가하고 모든 개체를 주기적으로 검사하기는 현실적으로 어렵다. In order to accurately detect an ovarian cyst, it is necessary to check whether the size of the ovary is 2.5 cm or more through rectal ultrasonography.
본 발명의 생체삽입형 센서인 바이오 센서 캡슐(200)을 이용하여 생체지표를 수집하고 이를 인공 지능(AI: Artificial Intelligence)분석을 통해 난소낭종을 판별할 수 있다. By using the biosensor capsule 200, which is a bio-insertable sensor of the present invention, biomarkers can be collected and an ovarian cyst can be identified through artificial intelligence (AI) analysis.
인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.Artificial intelligence refers to a field that studies artificial intelligence or methodologies that can make it, and machine learning refers to a field that defines various problems dealt with in the field of artificial intelligence and studies methodologies to solve them. do. Machine learning is also defined as an algorithm that improves the performance of a certain task through constant experience.
도 7은 실험개체의 정보에 관한 것으로, 바이오 캡슐 투여 후 소정기간 이상 데이터가 축적된 5개의 한우 번식우 농장에서 실험개체를 선발하였다. 실험 이전 데이터를 축적하여 개체별 특성을 분석하기 위한 충분한 정보를 확보한 개체 중 2018년 12월에 분만을 완료한 50 마리를 실험개체로 선발하였다. 7 is related to the information of the test subject, the test subject was selected from five Korean cattle breeding cattle farms in which data was accumulated for a predetermined period or more after the administration of the biocapsule. Among the individuals with sufficient information to analyze the characteristics of each individual by accumulating data before the experiment, 50 animals that completed delivery in December 2018 were selected as the experimental subjects.
실험 기간 (2019/01/01 ~ 2019/04/30)의 개체별 재귀 발정 이후의 발정 주기를 비교/관찰하였다. 재귀 발정은 분만 후 수유단계가 종료된 후에 발생되는 최초 발정을 의미한다. The estrus cycle after recurrent estrus for each individual in the experimental period (2019/01/01 ~ 2019/04/30) was compared/observed. Recurrent estrus refers to the first estrus that occurs after the lactation phase is completed after delivery.
각 농장 별 전체 개체 중 10~20% 비율로 실험개체를 선발하였으며, 실험 개시일(2019/01/01)기준, 모든 개체는 24개월 령 이상으로 분만을 완료한 상태이다. 특히 난소낭종은 경산(새끼를 낳은 경험이 있는)의 가축에서 나타나기 때문에 경산의 개체를 선정하여 실험하였다. Experimental subjects were selected at a rate of 10-20% of the total individuals for each farm, and as of the start date of the experiment (2019/01/01), all subjects were 24 months of age or older and had completed childbirth. In particular, since ovarian cysts appear in livestock from Gyeongsan (who have had a baby), individuals from Gyeongsan were selected and tested.
바이오 센서 캡슐(200)을 이용하여 축우의 생체지표를 측정하였다. 바이오 센서캡슐에 장착된 온도 센서와 3축 가속도 센서는 10 분 주기로 각각 축우의 온도(temperature) 변화와 활동성(Activity)을 측정하였다. 축우의 온도를 바이오 센서 캡슐(200)에 포함된 온도센서로 측정하면, 외부영향 없는 바이오 정보를 수집할 수 있다. 실시예들에 따라, 3축 가속도 센서에 한정하지 않고, 6축 가속도 센서 등으로도 활동성을 측정할 수 있다. Biomarkers of cattle were measured using the biosensor capsule 200 . The temperature sensor and the 3-axis acceleration sensor mounted on the biosensor capsule measured the temperature change and activity of the cattle at 10-minute intervals, respectively. When the temperature of cattle is measured with a temperature sensor included in the biosensor capsule 200, bioinformation without external influence can be collected. According to embodiments, the activity may be measured not only with the 3-axis accelerometer but also with the 6-axis accelerometer or the like.
측정주기는 이보다 더 길게 설정할 수도 있으며, 주기가 짧을수록 발정을 감지하기 용이하나, 바이오 센서 캡슐(200)의 배터리 소모량을 고려하여 측정주기를 조절할 수 있다. The measurement period may be set longer than this. The shorter the period, the easier it is to detect estrus, but the measurement period may be adjusted in consideration of the battery consumption of the biosensor capsule 200 .
축우의 심부 온도를 0.1℃ 단위로 미세하게 측정할 수 있다. 온도 정보는 측정된 값을 그대로 이용하여 변화를 모니터링 할 수도 있으나, 평균과 표준편차를 사용하여 평균값과 차이를 정규화 그래프로 나타낼 수 있다. The core temperature of cattle can be precisely measured in units of 0.1°C. Changes in temperature information can be monitored by using the measured value as it is, but the average and standard deviation can be used to represent the average value and the difference as a normalized graph.
축우의 승가(mounting), 보행수 증가, 또는 무기력 등의 행동학적 특징은 3 축 가속도값을 종합하는 벡터값을 기초로 분석할 수 있다. 예를 들면 하기의 수학식 1로 활동성을 측정할 수 있다. Behavioral characteristics such as mounting, increased gait, or lethargy of cattle can be analyzed based on a vector value synthesizing three-axis acceleration values. For example, the activity can be measured by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2021007111-appb-I000001
Figure PCTKR2021007111-appb-I000001
가축의 과도한 걸음이나 절름발이 소와 같은 가축의 행동적인 측면으로 인해 개체의 활동성이 크게 측정되는 경우가 있다. 이와 같은 가축의 움직임에 의한 활동성 정보와 가축의 승가 행동으로 인한 활동성 정보를 구별하기 위해 여러 축의 가속도 데이터를 이용할 수 있다. 활동성 정보는 발정시에 나타나는 특정 행동(예를 들면 승가)에 따른 움직임 방향을 패턴화 하여 발정유무를 감지할 수 있다. Behavioral aspects of livestock, such as excessive gait or lame cows, often result in large measure of an individual's activity. Acceleration data of multiple axes may be used to distinguish the activity information due to the movement of the livestock and the activity information due to the riding behavior of the livestock. The activity information can detect the presence or absence of estrus by patterning the movement direction according to a specific action (eg, Sangga) that appears during estrus.
바이오 센서 캡슐(200)에서 취득한 온도 정보와 활동성 정보를 AI 알고리즘을 이용하여 분석할 수 있다. 인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.Temperature information and activity information acquired from the biosensor capsule 200 may be analyzed using an AI algorithm. An artificial neural network (ANN) is a model used in machine learning, and may refer to an overall model having problem-solving ability, which is composed of artificial neurons (nodes) that form a network by combining synapses. An artificial neural network may be defined by a connection pattern between neurons of different layers, a learning process that updates model parameters, and an activation function that generates an output value.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 복수의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 복수의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함수값을 출력할 수 있다. The artificial neural network may include an input layer, an output layer, and optionally a plurality of hidden layers. Each layer may include a plurality of neurons, and the artificial neural network may include neurons and synapses connecting the neurons. In the artificial neural network, each neuron may output a function value of an activation function with respect to input signals input through a synapse, a weight, and a bias.
모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치(mini-batch) 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.Model parameters refer to parameters determined through learning, and include the weight of synaptic connections and the bias of neurons. In addition, the hyperparameter refers to a parameter to be set before learning in a machine learning algorithm, and includes a learning rate, the number of iterations, a mini-batch size, an initialization function, and the like.
인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.The purpose of learning the artificial neural network can be seen as determining the model parameters that minimize the loss function. The loss function may be used as an index for determining optimal model parameters in the learning process of the artificial neural network.
머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.Machine learning can be classified into supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning according to a learning method.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.Supervised learning refers to a method of training an artificial neural network in a state where a label for the training data is given, and the label is the correct answer (or result value) that the artificial neural network should infer when the training data is input to the artificial neural network. can mean Unsupervised learning may refer to a method of training an artificial neural network in a state where no labels are given for training data. Reinforcement learning can refer to a learning method in which an agent defined in an environment learns to select an action or sequence of actions that maximizes the cumulative reward in each state.
인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.Among artificial neural networks, machine learning implemented as a deep neural network (DNN) including a plurality of hidden layers is also called deep learning (deep learning), and deep learning is a part of machine learning. Hereinafter, machine learning is used in a sense including deep learning.
AI 활용기법 중 Semantic segmentation 알고리즘 모델인 FCN(완전 합성곱 신경망: Fully convolutional networks)과 시계열 데이터 연계성 분석에 사용되는 LSTM(순환 신경망 응용: Long short-term memory)을 결합한 머신러닝 시스템을 활용하여 다중 클래스 분류를 수행할 수 있다. Among AI application techniques, using a machine learning system that combines FCN (Fully Convolutional Networks), a Semantic Segmentation Algorithm Model, and LSTM (Long Short-Term Memory), which is used for time-series data linkage analysis, multi-class classification can be performed.
LSTM기법은 RNN(순환신경망: Recurrent Neural Network)기법과 같이 시계열 데이터(time series data)를 처리하기 위한 학습방법으로 RNN기법보다 인풋정보를 오래 기록할 수 있어서, 긴 데이터를 학습하는 것이 가능하다. The LSTM technique is a learning method for processing time series data like the RNN (Recurrent Neural Network) technique. It can record input information longer than the RNN technique, so it is possible to learn long data.
RNN기법에서는 이전의 정보를 바로 다음 정보에 입력데이터를 활용하여 예측 데이터를 산출하는 기법이다. 다만, 데이터가 너무 길어져서 이전 정보와 현재 정보 사이의 거리가 멀어지면, 역전파 그래디언트가 점차 줄어들어 학습능력이 크게 저하되는 문제가 있다. LSTM은 상기 문제를 해소하기 위해 고안된 기법이다. LSTM은 RNN의 히든 state에 cell-state를 추가한 구조로서, 입력된 cell state에서 버릴 정보, long term layer로 입력할 정보, 기존의 정보를 업데이트 및 출력하는 과정으로 이루어질 수 있다. In the RNN technique, the prediction data is calculated by using input data from the previous information to the next information. However, if the distance between the previous information and the current information increases because the data becomes too long, the backpropagation gradient gradually decreases, which significantly reduces the learning ability. LSTM is a technique devised to solve the above problem. The LSTM is a structure in which the cell-state is added to the hidden state of the RNN, and may consist of information to be discarded from the input cell state, information to be input to the long term layer, and a process of updating and outputting existing information.
FCN기법은 필터를 로데이터(raw data)에 합성 곱하여 개선된 데이터를 얻는 방법이다. FCN기법을 통해 로데이터(Raw Data)의 노이즈를 줄일 수 있어 보다 신뢰도 높은 예측치를 얻을 수 있다. The FCN technique is a method to obtain improved data by synthetically multiplying raw data with a filter. The FCN technique can reduce the noise of raw data, so that more reliable predictions can be obtained.
도 8은 LSTM-FCN모델에 온도 정보와 활동성 정보를 넣어 난소낭종을 예측하는 알고리즘을 도식화한 도면이다. 8 is a schematic diagram of an algorithm for predicting ovarian cyst by putting temperature information and activity information into the LSTM-FCN model.
LSTM-FCN 모델은 생체지표 변화의 유형을 0 부터 1 사이의 일정한 범위에서 정규화여 개체의 발정과 난소낭종 징후를 분류한다. 난소낭종에 해당하는 확률은 약 5 억 건의 축우 데이터를 기반으로 Microsoft Azure Machine Learning Tool 머신러닝 훈련 및 테스트 수행하여 실제 난소낭종 발생 여부를 판별할 수 있다. The LSTM-FCN model classifies an individual's estrus and ovarian cyst signs by normalizing the types of biomarker changes in a certain range from 0 to 1. The probability of an ovarian cyst can be determined by performing machine learning training and testing of the Microsoft Azure Machine Learning Tool based on 500 million cattle data to determine whether an actual ovarian cyst has occurred.
특히 실험개체의 임신 출산 전 온도 정보 및 활동성 정보를 통해 발정개체별 주기 등을 파악하여 차이를 반영하여 각 개체별 차이에 의한 수집 데이터에 나타나는 노이즈를 보상할 수 있다. In particular, it is possible to compensate for the noise appearing in the collected data due to the difference of each individual by reflecting the difference by identifying the cycle of each estrous individual through the temperature information and activity information before pregnancy and childbirth of the experimental subject.
보다 구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이, 시스템의 입력 시계열 정보는 온도 정보와 활동성 정보로 구성됩니다. 온도 정보는 평균과 표준 편차를 사용하여 평균값과의 차이를 표현하여 정규화할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 8 , the input time series information of the system consists of temperature information and activity information. Temperature information can be normalized by using the mean and standard deviation to express the difference from the mean.
그리고 정규화된 온도 정보와 활동성 정보는 각 시간 프레임에 따라 장단기 기억 (LSTM)과 1차원 컨볼루션 레이어(convolution layer)에 입력됩니다. 확률 값 [난소낭종 상태의 확률, 정상 상태의 확률]에 대해 softmax 함수를 통해 연결되고 처리되어 출력값을 산출한다. 젖소가 확실히 난소낭종 상태로 판단되는 경우 하기의 [수학식 2]와 같이, 출력값은 백분율로 [100, 0]이되고 정상 상태의 경우 출력값은 [0, 100]이됩니다.Then, the normalized temperature information and activity information are input into long-term short-term memory (LSTM) and one-dimensional convolution layers according to each time frame. The probability value [probability of ovarian cyst state, probability of normal state] is connected and processed through the softmax function to produce an output value. If the cow is definitely determined to be in the ovarian cyst state, as in [Equation 2] below, the output value becomes [100, 0] as a percentage, and in the normal state, the output value becomes [0, 100].
[수학식 2] 난소난종 상태의 확률 = 100 - 정상 상태의 확률.[Equation 2] Probability of ovarian ovarian tumor state = 100 - Probability of normal state.
도 9는 정상 상태 개체의 온도 정보와 활동성 정보이고, 도 10은 난소낭종 상태의 개체의 온도 정보와 활동성 정보이다. 9 is temperature information and activity information of an individual in a normal state, and FIG. 10 is temperature information and activity information of an individual in a state of ovarian cyst.
재귀발정일부터 약 2달간의 데이터이며, 활동성 정보의 음영부분은 1시간 동안의 활동성 정보의 평균값으로 갑작스러운 움직임이 있는 경우 수직선을 그리며 활동성이 급증하는 형태의 그래프를 나타낸다. It is data for about 2 months from the date of recurrent estrus, and the shaded part of the activity information is the average value of the activity information for 1 hour, and when there is a sudden movement, a vertical line is drawn and the activity rapidly increases.
도 9의 정상상태 개체는 재귀 발정을 포함하여 두 달간 3회의 발정이 탐지되고 도 10의 난소낭종 상태 개체는 재귀 발정을 포함하여 두 달간 4회의 발정이 감지되었다. 정상패턴에 비해 빈발하는 발정을 감지하여 난소낭종으로 인한 행동으로 판단할 수 있다. In the normal-state individual of FIG. 9 , including recurrent estrus, estrus was detected three times in two months, and in the ovarian cyst-state object of FIG. 10 , estrus was detected four times in two months including recurrent estrus. It can be determined that the behavior is caused by an ovarian cyst by detecting more frequent estrus compared to the normal pattern.
도 9 및 도 10을 참고하면 가축의 온도 정보와 활동성 정보가 각각의 임계치를 초과하는 경우 특이점이 발현된 것으로 판단할 수 있다. Referring to FIGS. 9 and 10 , when the temperature information and the activity information of the livestock exceed the respective thresholds, it can be determined that the singularity is expressed.
온도 정보 및 활동성 정보만을 이용한 실시예를 도시하고 있으나 그 이외의 지표를 활용하는 경우 (예를 들어 전기전도도) 각각의 정보가 임계치를 초과하면 특이점이 발현된 것으로 판단할 수 있다. Although an embodiment using only temperature information and activity information is illustrated, when other indicators are used (eg, electrical conductivity), when each information exceeds a threshold, it can be determined that a singularity has been expressed.
복수개의 센서에서 취합한 데이터 중 적어도 하나가 임계치를 초과하는 경우, 특이점이 온 것으로 판단할 수 있다. When at least one of data collected from a plurality of sensors exceeds a threshold, it may be determined that a singularity has occurred.
온도 정보가 온도 임계치를 초과하는 제1 특이점과 활동성 정보가 활동성 임계치를 초과하는 제2 특이점의 발현 시기 및 지속시간을 기초로 발정여부를 판단할 수 있다. Whether or not estrus may be determined based on the appearance time and duration of the first singular point in which the temperature information exceeds the temperature threshold and the second singular point in which the activity information exceeds the activity threshold.
제1 특이점과 제2 특이점이 동시에 나타나고, 제1 지속시간(예를 들면 1~2시간) 지속되면 발정으로 판단할 수 있다. 일반적으로 발정은 18시간정도 지속되므로 제1 특이점과 제2 특이점이 너무 짧은 시간(20~30분)에 발현된 경우 발정으로 판단하지 않을 수 있다. When the first singularity and the second singularity appear at the same time and the first duration (for example, 1 to 2 hours) continues, it may be determined as estrus. In general, estrus lasts about 18 hours, so if the first singularity and the second singularity are expressed in too short a time (20-30 minutes), it may not be judged as estrus.
또는, 제1 특이점과 제2 특이점 중 어느 하나만 나타난 경우 제2 지속시간 이상 특이점 발현이 지속되면 이 경우도 발정으로 판단할 수 있다. 제2 지속시간은 제1 특이점에 대한 제2 지속시간과 제2 특이점에 대한 제2 지속시간은 상이할 수 있다. 제2 지속시간은 제1 특이점과 제2 특이점이 동시에 발현된 경우의 지속시간인 제1 지속시간보다 길게 설정할 수 있다(예를 들면 6시간 이상).Alternatively, when only one of the first singularity and the second singularity appears and the expression of the singularity continues for a second duration or longer, this case may also be determined as estrus. The second duration may be different from the second duration for the first singularity and the second duration for the second singularity. The second duration may be set longer than the first duration, which is a duration when the first singularity and the second singularity are expressed simultaneously (eg, 6 hours or more).
기 분석된 모집단의 데이터를 기초로 정상적인 발정주기를 도출하고 그와 차이가 나는 기간에서 발정이 발현되면 비정상 발정으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 소는 약 21일 전후의 발정을 나타내므로 19일 미만 또는 23일 초과의 발정주기를 가지는 경우 비정상 발정으로 판단할 수 있다. A normal estrus cycle is derived based on the data of the previously analyzed population, and if estrus occurs in a period different from that, it can be judged as abnormal estrus. For example, since cows generally exhibit estrus for about 21 days or so, if they have an estrus cycle of less than 19 days or more than 23 days, it can be determined as abnormal estrus.
질병 관리 서버(300)의 컨트롤러(330)는 온도 정보와 활동성 정보를 활용하여 발정을 판단할 수 있으며, 개체별 출산 전에 수집한 온도 정보와 활동성 정보를 활용하여 이전 정보와 차이가 크게 나타나는 경우 비정상 발정(정상적인 발정주기에 맞지 않는)으로 판단할 수 있다. The controller 330 of the disease management server 300 may determine estrus by using temperature information and activity information, and if there is a large difference from previous information by using temperature information and activity information collected before childbirth for each individual, it is abnormal It can be judged as estrus (which does not fit into the normal estrus cycle).
도 11 및 도 12는 난소낭증의 패턴을 보이는 개체의 온도 그래프와 활동성 그래프 및 온도 정보와 활동성 정보를 기초로 예를 들어, 도 3의 질병 관리 서버(300)의 컨트롤러(330)가 AI알고리즘으로 분석하여 발정확률 및 난소낭종 확률을 도시한 그래프이다. 11 and 12 show, for example, the controller 330 of the disease management server 300 of FIG. 3 based on the temperature graph and activity graph and the temperature information and activity information of the individual showing the ovarian cyst pattern AI algorithm It is a graph showing the probability of estrus and the probability of ovarian cyst.
출산 후 약 7주(42일) 이후부터 측정한 온도 정보와 활동성 정보를 기초로 도시한 그래프이며, 발정시기로 판단된 지점을 화살표 및 원문자로 표시했다. It is a graph showing the temperature information and activity information measured from about 7 weeks (42 days) after childbirth, and the point determined by the time of estrus is indicated by arrows and original characters.
(a)의 온도 그래프와 (b)의 활동성 그래프의 동그라미 부분은 온도 임계점과 활동성 임계점을 초과한 제1 특이점과 제2 특이점을 나타낸 것이다. (c) 그래프는 발정의 확률(점선) 및 난소낭종의 확률(실선)을 도시한 그래프로서, 화살표 부분은 발정으로 판단된 부분을 나타낸다. The circled parts of the temperature graph of (a) and the activity graph of (b) show the first and second singularities that exceed the temperature threshold and the activity threshold. (c) The graph is a graph showing the probability of estrus (dotted line) and the probability of ovarian cyst (solid line), and the arrow part indicates the part determined to be in estrus.
제1 특이점과 제2 특이점이 동시에 발생했을 때 발정으로 판단할 수 있으며, (c)에 화살표로 발정으로 판단된 지점을 표시하였다. 제1 특이점과 제2 특이점이 동시에 나타나는 경우 발정 확률이 높아지며 일정시간(예를 들면 1시간 이상) 지속되는 경우 발정으로 판단할 수 있다. When the first singularity and the second singularity occur at the same time, it can be determined as estrus, and the point determined to be in estrus is indicated by an arrow in (c). When the first singularity and the second singularity appear at the same time, the probability of estrus increases.
온도 및 활동성이 저하되면 발정도 종료되어 발정 확률도 낮아진다. 발정이 나타나면 개체의 난소낭종 확률이 높아질 수 있다. 특히 발정의 빈도가 짧을수록 난소낭종 확률은 크게 증가할 수 있다. When the temperature and activity are lowered, estrus is also terminated and the probability of estrus is also lowered. The presence of estrus may increase an individual's probability of an ovarian cyst. In particular, the shorter the frequency of estrus, the greater the probability of an ovarian cyst.
도 11과 같이 출산 후 최초 발정(재귀발정)이 빨리 나타난 경우(①) 난소낭종 확률은 높아지나, 도 12와 같이 재귀발정이 늦은 경우(①) 재귀발정 시 난소낭종 확률은 완만하게 증가할 수 있다. As shown in FIG. 11, when the first estrus (recurrent estrus) appears quickly after childbirth (①), the probability of an ovarian cyst increases, but when recurrent estrus is late as shown in FIG. 12 (①), the probability of an ovarian cyst during recurrent estrus have.
발정이후 시간이 흐를수록 난소낭종 확률은 천천히 낮아지나 재차 발정이 감지되는 경우 난소낭종 확률은 다시 증가할 수 있다. 제1 특이점과 제2 특이점 중 하나만 나타나는 경우, 발정 발현으로 판단하지 않을 수 있으나, 이상증상으로 판단하여 난소낭종의 확률은 발정으로 판단된 것에 비해서는 적은 수준이나 증가할 수 있다. As time passes after estrus, the probability of an ovarian cyst decreases slowly, but if estrus is detected again, the probability of an ovarian cyst may increase again. When only one of the first singularity and the second singularity appears, it may not be judged as estrus, but the probability of an ovarian cyst as an abnormal symptom may increase at a small level compared to that judged by estrus.
도 11과 같이 한 주기인 21일 전후로 재귀발정을 포함하여 4회 이상의 발정이 감지되면, 4회째 발정에서 난소낭종 확률이 100가 되고, 난소낭종으로 의심되는 알람을 사용자 장치(400)에게 제공할 수 있다. As shown in FIG. 11, when 4 or more estrus including recurrent estrus is detected around 21 days, which is one cycle, the probability of an ovarian cyst becomes 100 in the 4th estrus, and an alarm suspected of being an ovarian cyst is provided to the user device 400. can
또는 도 12와 같이 짧은 기간 재귀발정을 포함하여 3회 이상의 발정이 감지되면 역시 난소낭종으로 판단하여, 알람을 사용자 장치(400)에 제공할 수 있다. Alternatively, as shown in FIG. 12 , when three or more estrus are detected including recurrent estrus for a short period, it is determined as an ovarian cyst, and an alarm may be provided to the user device 400 .
난소낭종 확률은 단순히 발정 발현의 횟수만으로 판단하지 않고, 각 발정의 주기의 길이, 발정주기의 불규칙성, 발정의 강도 및 발정 지속시간 등에 따라 난소낭종 확률의 증가폭이 달라질 수 있다. The ovarian cyst probability is not determined simply by the number of occurrences of estrus, but the increase in the ovarian cyst probability may vary depending on the length of each estrus cycle, irregularity of estrus cycle, intensity of estrus, and duration of estrus.
도 13은 이러한 방식으로 온도 정보와 활동성 정보를 기초로 발정을 판단하고, 온도 정보, 활동성 정보 및 발정 유무에 따라, 난소낭종 확률을 변화시켜 개체별 난소낭종 여부를 판단한 결과를 나타낸 표이다. 13 is a table showing the results of determining whether or not ovarian cyst is present in each individual by changing the probability of ovarian cyst according to temperature information, activity information, and presence or absence of estrus by determining estrus based on temperature information and activity information in this way.
50마리의 실험 개체 중 7마리가 난소낭종으로 판단되었으며 A 농장에서 2마리, B 농장에서 3마리, C 농장에서는 난소낭종 개체가 발견되지 않았다. D 농장과 E 농장에서 각각 1마리가 발견되었다. 난소낭종으로 판단하는 시점은 재귀발정일부터 19일에서 48일로 제일 작은 값과 제일 큰 값을 제외하면 대체로 재귀발정일부터 1차 발정주기(21일)와 2차 발정주기(42일) 사이에 나타난다. Seven out of 50 experimental animals were judged to be ovarian cysts, and no ovarian cysts were found in farm A, 2 mice, farm B 3, and farm C. One each was found on farm D and farm E. The ovarian cyst is judged to be an ovarian cyst from the 19th to 48th days from the date of recurrent estrus, with the exception of the smallest and largest values, usually between the date of recurrent estrus and the first (21 days) and second estrus cycles (42 days). appear.
각 개체별로 차이가 있으나, 평균 30일 동안 4회의 발정이 발현되었으며, 이는 약 10일마다 발정에 진입한 것으로 정상 주기보다 약 1주 반이 빠른 것을 알 수 있다.Although there is a difference for each individual, estrus was expressed 4 times for an average of 30 days, and it can be seen that estrus entered about every 10 days, which is about a week and a half earlier than the normal cycle.
바이오 센서 캡슐 (200)을 통해 감지한 생체 정보를 통하여 난소낭종의 유무를 예측하여 수의사가 정밀 검사할 객체를 추출함으로써, 불필요한 검사를 위한 인력낭비를 줄일 수 있다. 본 실험에서는 50마리의 개체 중 7마리에 대해서만 정밀검사를 실시하였다. By predicting the presence or absence of an ovarian cyst through the biometric information detected through the biosensor capsule 200 and extracting an object to be precisely examined by the veterinarian, it is possible to reduce the wastage of manpower for unnecessary examination. In this experiment, only 7 out of 50 animals were tested.
난소낭종 개체를 놓치지 않기 위해 작은 변화에 대해서도 난소낭종 확률의 증가율을 높여 난소낭종이 있는 개체가 누락되는 것을 방지할 수도 있다. In order not to miss an ovarian cyst individual, even a small change can increase the rate of increase of the ovarian cyst probability, thereby preventing the omission of an ovarian cyst individual.
다만, 이 경우 난소낭종 검사 횟수가 증가하여 데이터가 증가하므로 AI(인공지능)분석법에 따라 기존 정보를 활용하여 온도 변화 및 활동성 변화 그리고 발정여부에 따른 난소낭종의 확률을 조정할 수 있다. 본 발명의 바이오 센서 캡슐(200)에서 수집한 정보를 이용하여 질병 관리 서버(300)에서 번식장애(난소낭종)가 의심되는 개체를 빠르게 감지하고, 농장의 집중적인 케어(수의사 진찰 및 호르몬 처방)를 가능하여 농장의 생산성을 높일 수 있다. However, in this case, as the number of ovarian cyst tests increases, the data increases, so the probability of ovarian cyst can be adjusted according to temperature change, activity change, and estrus by using existing information according to AI (artificial intelligence) analysis. Using the information collected from the biosensor capsule 200 of the present invention, the disease management server 300 quickly detects an object suspected of a reproductive disorder (ovarian cyst), and intensive care of the farm (veterinary examination and hormone prescription) This can increase the productivity of the farm.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
본 발명은 가축의 질병 관리 방법, 질병 관리 서버 및 질병 관리 시스템에 이용할 수 있다.The present invention can be applied to a disease control method for livestock, a disease management server, and a disease management system.

Claims (20)

  1. 가축의 체내에 배열된 바이오 센서 캡슐로부터 상기 가축의 생체 정보를 수신하는 단계; receiving biometric information of the livestock from a biosensor capsule arranged in the body of the livestock;
    상기 생체 정보를 기초로 기준치를 벗어나는 특이점을 탐지하는 특이점 탐지 단계;a singularity detection step of detecting a singularity that deviates from a reference value based on the biometric information;
    상기 특이점이 탐지되면 상기 가축의 질병 확률을 증가시키는 건강상태 모니터링 단계; 및a health status monitoring step of increasing the disease probability of the livestock when the singularity is detected; and
    상기 가축의 질병 확률이 제1 임계값 이상이 되면 상기 가축의 건강상태 이상으로 판단하는 질병감지 단계를 포함하는, When the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold value, including a disease detection step of judging that the health condition of the livestock is abnormal;
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 생체 정보는 상기 가축의 온도 정보 및 활동성 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, The biometric information is characterized in that it includes temperature information and activity information of the livestock,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  3. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 가축의 활동성 정보는 상기 바이오 센서 캡슐에서 감지한 각속도 정보 및 가속도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, The livestock activity information comprises at least one of angular velocity information and acceleration information detected by the biosensor capsule,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  4. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 특이점 탐지단계는,The singular point detection step is
    상기 온도 정보가 온도 임계값을 초과하는 제1 특이점과 상기 활동성 정보가 활동성 임계값을 초과하는 제2 특이점 중 적어도 하나가 발현되는 경우 발정으로 판단하는 발정감지 단계를 포함하고, and an estrus detection step of determining estrus when at least one of a first singularity point in which the temperature information exceeds a temperature threshold value and a second singularity point in which the activity information exceeds an activity threshold value is expressed;
    상기 건강상태 모니터링 단계는,The health status monitoring step is
    상기 발정이 감지되면 상기 가축의 질병 확률의 증가 폭이 커지는 것을 특징으로 하는, When the estrus is detected, characterized in that the increase in the disease probability of the livestock increases,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  5. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 발정감지 단계는 The estrus detection step is
    상기 제1 특이점의 지속시간 또는 상기 제2 특이점의 지속시간이 제1 지속시간 이상 지속되는 경우 발정으로 판단하는 것을 특징으로 하는, When the duration of the first singularity or the duration of the second singularity lasts longer than the first duration, characterized in that it is determined as estrus,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  6. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 발정감지 단계는, The step of detecting estrus,
    상기 제1 특이점 및 상기 제2 특이점이 모두 발현되는 경우 발정으로 판단하는 것을 특징으로 하는, When both the first singularity and the second singularity are expressed, characterized in that it is determined as estrus,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  7. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 발정감지 단계는, The step of detecting estrus,
    상기 제1 특이점 및 상기 제2 특이점 중 어느 하나만 발현되는 경우, 발현된 특이점의 지속시간이 제2 지속시간 이상 지속되는 경우 발정으로 판단하는 것을 특징으로 하는,When either one of the first singularity and the second singularity is expressed, when the duration of the expressed singularity continues for a second duration or longer, it is determined as estrus,
    가축의 질병 관리 방법. Methods of disease control in livestock.
  8. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 건강상태 모니터링 단계는, The health status monitoring step is
    상기 발정 발현의 빈도, 상기 발정 발현의 불규칙성, 상기 발정 발현의 지속시간 및 상기 발정 발현의 강도로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 하나에 따라 상기 가축의 질병확률의 변화폭이 다른 것을 특징으로 하는,The change in the disease probability of the livestock is different according to at least one selected from the group consisting of the frequency of the estrus expression, the irregularity of the estrus expression, the duration of the estrus expression, and the intensity of the estrus expression,
    가축의 질병 관리 방법. Methods of disease control in livestock.
  9. 제8항에 있어서, 9. The method of claim 8,
    상기 건강상태 모니터링 단계는,The health status monitoring step is
    상기 발정 발현 빈도가 높을수록, 상기 발정 발현이 불규칙하게 나타날 수록, 또는 상기 발정의 지속시간이 길수록 상기 가축의 질병확률의 증가폭이 더 큰 것을 특징으로 하는,The higher the frequency of expression of estrus, the more irregular the expression of estrus, or the longer the duration of estrus, the greater the increase in the disease probability of the livestock,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  10. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 건강상태 모니터링 단계는, The health status monitoring step is
    2차의 발정주기 이내에 3회 이상 상기 발정감지 단계가 발현되는 경우, 상기 가축의 질병확률이 상기 제1 임계값 이상이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는,When the estrus detection step is expressed three or more times within the second estrus cycle, the disease probability of the livestock is controlled so that the first threshold value or more,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  11. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 건강상태 모니터링 단계는, The health status monitoring step is
    상기 특이점 탐지 단계 이후 다음 특이점 탐지 전에 상기 가축의 질병 확률이 저하되는 것을 특징으로 하는,After the singularity detection step, the disease probability of the livestock is reduced before the next singularity detection step,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  12. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 질병 확률이 설정값 이상이 되면, 사용자에게 가축의 질병을 통지하는 알람단계를 더 포함하는, When the disease probability is greater than or equal to a set value, further comprising an alarm step of notifying the user of the disease of the livestock,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  13. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 가축의 건강상태 이상은 난소낭종인 것을 특징으로 하는, The health condition of the livestock is characterized in that the ovarian cyst is,
    가축의 질병관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  14. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 바이오 센서 캡슐을 가축의 위 또는 질 내에 삽입하는 단계를 더 포함하는,Further comprising the step of inserting the biosensor capsule into the stomach or vagina of livestock,
    가축의 질병 관리 방법.Methods of disease control in livestock.
  15. 가축의 체내에 배열된 바이오 센서 캡슐로부터 상기 가축의 생체 정보를 수신하는 통신 모듈; 및 a communication module for receiving biometric information of the livestock from a biosensor capsule arranged in the body of the livestock; and
    상기 생체 정보를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 가축의 건강 상태를 판단하고, 상기 가축의 건강 상태에 대한 정보를 상기 가축을 관리하는 사용자에게 전송하는 컨트롤러를 포함하고, and a controller that analyzes the biometric information, determines the health status of the livestock based on the analysis result, and transmits information on the health status of the livestock to a user who manages the livestock,
    상기 컨트롤러는, The controller is
    상기 생체 정보를 기초로 기준치를 벗어나는 특이점을 탐지하고, Detecting a singularity that deviates from the reference value based on the biometric information,
    상기 특이점이 탐지되면 상기 가축의 질병 확률을 증가시키며, When the singularity is detected, the disease probability of the livestock is increased,
    상기 가축의 질병 확률이 제1 임계값 이상이 되면 상기 가축의 건강상태 이상을 사용자에게 전송하는, When the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold, transmitting an abnormal health condition of the livestock to the user,
    가축의 질병 관리 서버.Livestock disease management server.
  16. 제15항에 있어서,16. The method of claim 15,
    상기 생체 정보는 상기 가축의 온도 정보 및 활동성 정보를 포함하고, The biometric information includes temperature information and activity information of the livestock,
    상기 컨트롤러는,The controller is
    상기 온도 정보가 온도 임계값을 초과하는 제1 특이점과 상기 활동성 정보가 활동성 임계값을 초과하는 제2 특이점 중 적어도 하나가 발현되는 경우 발정으로 판단하며, 상기 가축의 질병 확률을 증가시키는 것을 특징으로 하는, When at least one of a first singularity in which the temperature information exceeds a temperature threshold value and a second singularity in which the activity information exceeds an activity threshold value are expressed, it is determined as estrus, and the disease probability of the livestock is increased doing,
    가축의 질병 관리 서버.Livestock disease management server.
  17. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 컨트롤러는, The controller is
    상기 발정 발현의 빈도, 상기 발정 발현의 불규칙성, 상기 발정 발현의 지속시간 및 상기 발정 발현의 강도로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 하나에 따라 상기 가축의 질병확률의 변화폭이 다른 것을 특징으로 하는,The change in the disease probability of the livestock is different according to at least one selected from the group consisting of the frequency of the estrus expression, the irregularity of the estrus expression, the duration of the estrus expression, and the intensity of the estrus expression,
    가축의 질병 관리 서버.Livestock disease management server.
  18. 제17항에 있어서, 18. The method of claim 17,
    상기 컨트롤러는,The controller is
    2차의 발정주기 이내에 3회 이상 상기 발정감지 단계가 발현되는 경우, 상기 가축의 질병확률이 상기 제1 임계값 이상이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는,When the estrus detection step is expressed three or more times within the second estrus cycle, the disease probability of the livestock is controlled so that the first threshold value or more,
    가축의 질병 관리 서버.Livestock disease management server.
  19. 제15항에 있어서,16. The method of claim 15,
    상기 가축의 건강상태 이상은 난소낭종인 것을 특징으로 하는, The health condition of the livestock is characterized in that the ovarian cyst is,
    가축의 질병 관리 서버.Livestock disease management server.
  20. 가축의 체내에 배열되어 가축의 생체 정보를 감지하는 바이오 센서 캡슐;a biosensor capsule arranged in the body of the livestock to detect the biometric information of the livestock;
    상기 바이오 센서 캡슐로부터 가축의 생체 정보를 통신 네트워크를 통해 수신하고, 생체 정보를 분석하여 가축의 건강 상태 정보를 생성하며, 가축의 건강 상태 정보를 가축을 관리하는 사용자에게 전송하는 질병 관리 서버; 및a disease management server that receives biometric information of livestock from the biosensor capsule through a communication network, analyzes biometric information to generate health state information of livestock, and transmits health state information of livestock to a user who manages livestock; and
    상기 질병 관리 서버로부터 가축의 건강 상태 정보를 통신 네트워크를 통해 수신하는 사용자 장치를 포함하고,and a user device for receiving health status information of livestock from the disease management server through a communication network,
    상기 질병 관리 서버는, 상기 생체 정보를 기초로 기준치를 벗어나는 특이점을 탐지하고, 상기 특이점이 탐지되면 상기 가축의 질병 확률을 증가시키며,The disease management server detects a singularity that deviates from a reference value based on the biometric information, and increases the disease probability of the livestock when the singularity is detected,
    상기 사용자 장치는, 상기 가축의 질병 확률이 제1 임계값 이상이 되면, 상기 질병 관리 서버로부터 가축의 건강상태 이상 신호를 수신하는,The user device, when the disease probability of the livestock is greater than or equal to a first threshold, receiving a signal of abnormal health status of the livestock from the disease management server,
    가축의 질병 관리 시스템.Livestock disease management system.
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