(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物の乳首にティートカップをあてることと、
ティートカップライナーの内部に搾乳吸引圧を加え、かつ拍動チャンバーに拍動吸引圧を加えて、ティートカップライナーを周期的に開閉させることとを有する、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを備えたティートカップを有している搾乳機によって動物を搾乳する方法において、
前記ティートカップライナーが突然開閉するときの前記拍動吸引圧のレベルを定めるステップと、
前記拍動吸引圧の最大レベルが、前記搾乳吸引圧のレベルよりも低く、かつ前記定めたレベルと少なくとも同じ高さになるように、前記拍動吸引圧を制御するステップとを有することを特徴とする、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを備えたティートカップを有している搾乳機によって動物を搾乳する方法。
【請求項２】
前記拍動吸引圧の最大レベルが前記搾乳吸引圧のレベルよりもかなり低くなるように、前記拍動吸引圧を制御する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
動物の乳首にティートカップをあてることと、
ティートカップライナーの内部に搾乳吸引圧を加え、かつ拍動チャンバーに拍動吸引圧を加えて、ティートカップライナーを周期的に開閉させることとを有する、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを備えたティートカップを有している搾乳機によって動物を搾乳する方法において、
前記ティートカップライナーが突然開閉するときの前記拍動吸引圧のレベルを定めるステップと、
前記拍動吸引圧の最大レベルが、前記搾乳吸引圧のレベルよりも低く、かつ前記定めたレベルと少なくとも同じ高さになるように、前記搾乳吸引圧を制御するステップとを有することを特徴とする、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを備えたティートカップを有している搾乳機によって動物を搾乳する方法。
【請求項４】
前記拍動吸引圧の最大レベルが前記搾乳吸引圧のレベルよりもかなり低くなるように、前記搾乳吸引圧を制御する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記拍動吸引圧の最大レベルが、前記搾乳吸引圧と前記定められたレベルとの間の差の０〜60％、好ましくは１〜40％だけ前記定められたレベルを超えるように設定されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記定めるステップは、
前記ティートカップライナーの開き動作に応答する変数を検知することと、
前記検知された変数が前記ティートカップライナーの前記突然の開き動作を示すときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記定めるステップは、
前記拍動吸引圧の増加速度を検知することと、
前記検知された増加速度が一時的に減少するときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記定めるステップは、
前記拍動吸引圧を、拍動周期中に前記拍動吸引圧が増加するときの時間関数として記録することと、
前記関数の導関数を検出することと、
前記導関数が突然変化するときの前記拍動吸引圧を検出することとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記定めるステップは、
前記ティートカップライナーの前記内部が大気圧にさらされる拍動周期中に前記拍動吸引圧が増加する期間にわたって前記拍動吸引圧を記録することと、
拍動吸引圧／時間の関数を前記記録された拍動吸引圧に基づいて求めることと、
前記ティートカップライナーの前記内部が搾乳吸引圧にさられる次の拍動周期中に前記拍動吸引圧を検知することと、
前記検出された拍動吸引圧が、予め定められた値が前記求められた拍動吸引圧／時間の関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記定めるステップは、
拍動周期中に前記拍動吸引圧が増加する期間にわたって前記拍動吸引圧を記録することと、
理論上の拍動吸引圧／時間の関数を前記記録された拍動吸引圧と前記拍動チャンバーの容積が一定であるという前提条件とに基づいて求めることと、
次の拍動周期中の前記拍動吸引圧を検知することと、
前記検出された前記拍動吸引圧が、予め定められた値が前記理論上の拍動吸引圧／時間の関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記定めるステップは、
前記拍動吸引圧の増加中にわたって前記拍動吸引圧を記録することと、
外挿された数学的関数を前記記録された拍動吸引圧のいくつかの初期値によって求めることと、
前記拍動吸引圧を検知することと、
前記検知された拍動吸引圧が、予め定められた値が前記求められた外挿関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記定めるステップは、
前記ティートカップライナーの閉じ動作に応答する変数を検知することと、
前記検知された変数が前記ティートカップライナーの前記突然の閉じ動作を示すときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記定めるステップは、
前記拍動吸引圧の減少速度を検知することと、
前記検知された減少速度が一時的に減少するときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記定めるステップは、
拍動周期中に前記拍動吸引圧が減少する時間の関数として前記拍動吸引圧を記録することと、
前記関数の導関数を検出することと、
前記導関数が突然変化するときの前記拍動吸引圧を検出することとを有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記定めるステップは、
前記ティートカップライナーの前記内部が大気圧にさらされる拍動周期中に前記拍動吸引圧が減少する期間にわたって前記拍動吸引圧を記録することと、
拍動吸引圧／時間の関数を前記記録された拍動吸引圧に基づいて求めることと、
前記ティートカップライナーの前記内部が搾乳吸引圧にさらされる次の拍動周期中の前記拍動吸引圧を検知することと、
前記検知された拍動吸引圧が、予め定められた値が前記求められた拍動吸引圧／時間の関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
前記定めるステップは、
拍動周期中に前記拍動吸引圧が減少する期間にわたって前記拍動吸引圧を記録することと、
理論上の拍動吸引圧／時間の関数を前記記録された拍動吸引圧と前記拍動チャンバーの容積が一定であるという前提条件とに基づいて求めることと、
次の拍動周期中の前記拍動吸引圧を検知することと、
前記検知された前記拍動吸引圧が、予め定められた値が前記理論上の拍動吸引圧／時間の関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１７】
前記定めるステップは、
前記拍動吸引圧の減少中にわたって前記拍動吸引圧を記録することと、
外挿された数学的関数を前記記録された拍動吸引圧のいくつかの初期値によって求めることと、
前記拍動吸引圧を検知することと、
前記検知された拍動吸引圧が、予め定められた値が前記求められ外挿関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベルを検出することとを有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１８】
ティートカップライナー（６）と拍動チャンバー（７）とを有するティートカップ（３）と、前記ティートカップライナー（６）の内部（８）に搾乳吸引圧を発生させる真空源（13）と、前記ティートカップライナーが周期的に開閉するように、前記拍動チャンバー（７）内に拍動吸引圧を発生させるために前記拍動チャンバー（７）を大気と前記真空源（13）とに交互に接続するように設けられた拍動装置（16）とを有する搾乳機において、
前記拍動チャンバー（７）内の拍動吸引圧を検知する検知手段（21）と、
前記拍動吸引圧の最大レベル（pmax'）が前記搾乳吸引圧のレベルよりも低く、かつ前記検知されたレベル（27,29）と少なくとも同じレベルになるように、前記ティートカップライナー（６）が突然開閉したときの前記拍動吸引圧のレベル（27,29）を検知している前記検知手段（21）に応答して前記拍動吸引圧と前記搾乳吸引圧との少なくとも一方を制御するようになっている電子処理ユニット（20）とを有することを特徴とする搾乳機。
【請求項１９】
前記電子処理ユニット（20）は前記検知手段（21）に応答して前記拍動吸引圧を制御するようになっている制御手段（25）を有している、請求項18に記載の搾乳機。
【請求項２０】
前記制御手段は最大拍動吸引圧のレベルを調節するようになっている圧力調節装置（19）に接続されている、請求項19に記載の搾乳機。
【請求項２１】
前記検知手段は圧力センサー（21）である、請求項18から20のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２２】
前記電子処理ユニット（20）は、
前記検知手段（21）に接続され、前記拍動吸引圧の増加速度および減少速度のいずれか一方を記録するようになっている記録手段（22）と、
前記拍動吸引圧の速度が一時的に減少するときの前記拍動吸引圧のレベル（27,29）を検出するようになっている検出手段（24）とを有する、請求項18から21のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２３】
前記電子処理ユニット（20）は、
前記拍動吸引圧を拍動周期中の時間関数として記録するようになっている記録手段（22）と、
前記記録された関数の導関数を求めるようになっている処理手段（23）と、
前記導関数が突然変化するときの前記拍動吸引圧のレベルを検出するようになっている検出手段（24）とを有する、請求項18から22のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２４】
前記電子処理ユニット（20）は、
前記真空源（13）が前記ティートカップライナー（６）の前記内部から接続が切り離される拍動周期中にわたって前記拍動吸引圧の変化を記録するようになっている記録手段（22）と、
拍動吸引圧／時間の関数を前記記録された変化に基づいて求めるようになっている処理手段（23）と、
次の拍動周期中に、前記拍動吸引圧が、予め定められた値が前記拍動吸引圧／時間の関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベル（27,29）を検出するようになっている検出手段（24）とを有する、請求項18から22のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２５】
前記電子処理ユニット（20）は、
拍動周期中にわたって前記拍動吸引圧の変化を記録するようになっている記録手段（22）と、
理論上の拍動吸引圧／時間の関数を前記記録された前記拍動吸引圧の変化と前記拍動チャンバーの容積が一定であるという前提条件とに基づいて求めるようになっている処理手段（23）と、
次の拍動周期中に、前記拍動吸引圧が、予め定められた値が前記理論上の拍動吸引圧から外れるときの前記拍動吸引圧のレベル（27,29）を検出するようになっている検出手段（24）とを有する、請求項18から22のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２６】
前記電子処理ユニット（20）は、
拍動周期中の前記拍動吸引圧の増加および減少の一方の間中、前記拍動吸引圧を記録するようになっている記録手段（22）と、
外挿された数学的関数を、前記記録された拍動吸引圧のいくつかの初期相値によって求めるようになっている処理手段（23）と、
前記拍動吸引圧が、予め定められた値が前記外挿された数学的関数から外れるときの前記拍動吸引圧のレベル（27,29）を検出するようになっている検出手段（24）とを有する、請求項18から22のいずれか１項に記載の搾乳機。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野および従来の技術
本発明は、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを有するティートカップを設けた搾乳機を用い、ティートカップを動物の乳首に適用し、ティートカップライナーの内側に搾乳吸引圧を、拍動チャンバーに拍動吸引圧を加えることによりティートカップライナーを周期的に開け閉めすることからなる動物の搾乳法に関する。さらに、本発明は、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを有するティートカップと、ティートカップライナーの内側に搾乳吸引圧を発生させるための真空源と、拍動チャンバーを大気と、拍動チャンバーに拍動吸引圧を発生させるための前記真空源とに交互に接続し、その結果ティートカップライナーが周期的に開きそして閉まるようにするために設けた拍動装置からなる搾乳機に関する。
従来の搾乳機はクローと４個のティートカップを有するクラスターからなり、各ティートカップにはシェルとティートカップライナーがあり、ティートカップライナーとシェルの間に拍動チャンバーが形成されている。搾乳中はティートカップライナーの内側を、搾乳吸引圧、すなわち通常大気圧以下の約50kPaの低圧とする。さらに、高圧条件下で作動させる搾乳機もある。この場合の低圧側は大気圧以上であると思われる。通常拍動チャンバーは、大気圧（このときティートカップライナーは萎んだ状態または閉まった状態にある）から最大吸引圧（このときティートカップライナーは完全に開いた状態にある）の間で周期的に変動する拍動吸引圧が加える。最大拍動吸引圧は、通常大気圧以下50kPaの低圧、すなわち搾乳吸引圧と等しい。これは、ティートカップライナーの壁における圧力差は、ティートカップライナーが完全に開いた状態にあるとき基本的に０であることを意味する。
拍動吸引圧は、４相、すなわち（ａ）拍動吸引圧が大気圧から通常ほぼ搾乳吸引圧まで増加し、ティートカップライナーが閉まった位置から開いた位置に移行する“開ける相”、（ｂ）拍動吸引圧がその最高レベルに達して基本的に搾乳吸引圧と等しくなり、ティートカップライナーが開いた位置にある“開いた相”、（ｃ）拍動吸引圧がほぼ搾乳吸引圧から大気圧まで減少し、ティートカップライナーが開いた位置の状態から閉まった位置に移行する“閉める相”、最後に（ｄ）拍動吸引圧が大気圧と等しくなり、ティートカップライナーが閉まった位置にある“閉まった相”に分けられる拍動周期を示す。相（ａ）および（ｃ）でのティートカップライナーの開け閉めは、それぞれティートカップライナーのきわめて速く、唐突な運動からなっている。閉まった状態、ティートカップライナーの対向した壁部分が相互に接触した状態から、拍動吸引圧が増加してもティートカップライナーは基本的に閉まった状態を保ち、拍動吸引圧が所定のレベル、いわゆるTPD（接触差圧）に達したときティートカップライナーは突然開く状態に移り、いわゆるCCPD（臨界萎み差圧）に達したときティートカップライナーは完全に開いた状態、すなわち前記のティートカップライナーの対向した壁部分が相互に離れる。したがって、拍動吸引圧がCCPDレベルを超えた時点から、ティートカップライナーは基本的に開いた状態にあり、それ以上拍動吸引圧が増加してもティートカップライナーの開きには顕著な変化はない。
各搾乳作業は、４期間、すなわち（Ｉ）搾乳開始時の刺激またはマッサージ期、（II）主たる流出期、（III）乳流量減少期、および（IV）流出終了期に分けられる。
搾乳開始期、乳流量減少期および流出終了期では、主たる流出期と比較して乳流量が少ない。
当該技術分野の専門家の間では、少なくとも主たる流出段階では乳流の制限を避けるためにティートカップライナーは各拍動周期に１回完全に開いた状態になる必要があり、したがって最大拍動吸引圧は搾乳吸引圧と等しいか、さもなくばそれ以上でなければならないと今日まで考えられてきた。
しかし、ティートカップライナーが開く過程で、ティートカップライナーの内容積は急激に増大する。各搾乳作業の搾乳開始期、乳流量減少期および流出終了期、すなわち乳流量が少ない時は、このようなティートカップライナーの内容積の増加はティートカップライナー内の真空度の一時的増加をもたらす。このような真空度の一時的増加によって、乳首の表面は強い真空状態に暴露され、乳首表面が引っ張られ、乳首の先端にそして先端方向に向けてきわめて高速で噴射される乳汁または乳滴の逆流が起こる。これはむしろ動物を傷つけるような手荒な扱いであり、乳首を傷つけ、さらには乳汁の逆流によって感染性疾患、例えば乳房炎のリスクが増大する。すなわち、乳首に存在する細菌が別の乳首の内部に直接侵入し、感染のリスクが増大する。また、特に流出終了時に真空度が増加すると、ティートカップが乳首の上部に向かってクローリングする。このように流出終了時に乳首がゆるむようなティートカップの上部に向かう移行は、乳首内の乳流を絞り、最終的にかなりの量の乳汁が乳房内に残っているにもかかわらず乳流が停止することになる。
上記のような問題を部分的または全面的に解決するため、すでに多くの提案が行われている。
WO−Ａ−9 212 625には、マッサージ期、乳流減少期および流出終了期では拍動吸引圧の増減を低速で変える、搾乳機の操作法が開示されている。主たる流出期では、拍動吸引圧を正常な速度で変える。このような方法で搾乳機を操作することによって、乳流量が減少したときティートカップライナーの動きが比較的緩慢になり、乳首へのクローリングが小さく、乳首の扱いが比較的温和になる。
US−Ａ−4 211 184では、動物の乳首に与える真空障害を最小限にすることを目的とした搾乳の方法および装置が開示されている。この資料では、ティートカップのマウスピースのリングチャンバーにおいて真空度を測定し、それに対応して拍動吸引圧を制御することが提案されている。開示された方法および装置の記載によると、搾乳開始時には最大拍動吸引圧を低レベルに制御することによってティートカップライナーを閉じ、ティートカップライナーが乳首へクローリングすることを防ぎ、乳首を傷つけるような強い搾乳吸引圧を避けるようにリングチャンバーにおける完全搾乳吸引圧を操作する。乳汁がフルに流れているときは乳首内に乳汁が存在することによって乳首に内圧がかかり、リングチャンバーにおける吸引圧が減少し、したがって最大拍動吸引圧のレベルが増大する。乳流終了時には、リングチャンバーにおける吸引圧が再び増加し、それによって最大拍動吸引圧が再び減少する。
EP−Ａ−584 890およびSE−Ｂ−382 547は、乳流量センサーによって検出された乳流量に対応して拍動吸引圧を制御するものである。EP−Ａ−584 890では、乳流量に対応して拍動比を補正し、乳流量が減少したとき閉めた状態（ｄ）を延長することを提案している。SE−Ｂ−382 547は、乳流量が所定値以下に減少したとき、最大拍動吸引圧を減らすことを提案している。
WO−Ａ−9 314 625では、各クローごとに、ティートカップライナーの開閉に反応する拍動装置と制御ユニットを含む搾乳装置が開示されている。制御ユニットによって拍動装置の拍動切り替え特性をティートカップライナーの開閉に同調するように制御し、各拍動周期ごとにティートカップライナーが完全に閉じた状態と開いた状態になるように拍動効果を改善するものである。したがってこの公知の技術は、ライナーがそれぞれ完全に閉めた状態または開いた状態に達するまで、拍動装置を大気圧から低圧またはその逆に切り替えない方法を提供するものである。ライナーが完全に閉まった状態または開いた状態にある場合、拍動吸引パイプの空気の流れを停止する。このような空気の流れの停止を、WO−Ａ−9314625で提案されている別の手段で検出する。例えば、このような手段は、拍動吸引パイプに設けたピストンとシリンダー装置からなり、ここで空気流でピストンを動かし、対向する２つの位置で止める。そのときのピストンの位置を検出し、拍動装置にシグナルを送り、大気圧と低圧の間で変化させる。その他の提案されている手段は、空気流に呼応して動くゴム製の隔膜と、回転タービン装置と熱線式重量計とからなる装置である。
発明の概要
本発明の目的は、上記の不利益を解消し、搾乳工程を制御する改良法を提供することがである。さらに厳密に述べると、本発明は乳首の取扱いをさらに温和な条件で行い、乳房に残る乳汁の量を減らすことである。
この目的は、
ティートカップライナーが突然開き、または閉じるとき拍動吸引レベルを測定し、
少なくとも拍動および搾乳吸引のいずれかを制御することによって、最大の拍動吸引レベルを搾乳吸引レベルよりも低く、かつ前記の測定レベルよりも少くとも高くなるようにするステップにより特徴づけられたはじめにきめられた方法で達成される。
当該技術分野で従来一般的であった意見とは異なって、主たる乳流期でも乳流に負の影響を与えることなく最大拍動吸引圧を搾乳吸引圧よりも低してもよいことがここで明らかになった。ティートカップライナーが完全に開いた状態になくても、ティートカップライナーのみが各拍動周期に前記の閉まった状態から突然開いた状態に移行しさいすれば、主たる乳流期での乳流が減少することはなく、搾乳時間が長くなることはない。
最大拍動吸引レベルを下げることによって、良好で、温和な乳首の取扱いが可能になり、ティートカップのクローリングリスクが軽減され、その結果乳汁の絞り残しも少なくすることができる。乳汁の絞り残しが少なくなると、乳房の健康状態が改善され、感染のリスクも軽減される。
本発明の１実施態様によると、拍動および搾乳吸引圧の少なくともいずれか、好ましくは拍動吸引を制御し、拍動吸引の最大レベルを搾乳吸引よりも著しく低くする。拍動吸引の最大レベルは、搾乳吸引と前記測定レベルとの差の０〜60％まで、好ましくは１〜40％まで前記測定値を超えてもよい。
ティートカップライナーの開閉がきわめて突然行われることが認められる限り、最大拍動吸引のレベルはティートカップライナーがただ開くように、すなわち最大拍動吸引レベルがティートカップライナーを開けるのに必要な圧力よりもわずかに高く、かつ上記の不利益がおこらないような十分な低い圧力の最適レベルに設定することができる。したがって、提案した方法によって、ティートカップライナーのよりスムーズな動きが得られ、乳流が低いときでも乳首の温和な扱いが得られる。さらに、ティートカップライナーの開きがある程度制限されるので、乳流が減少または乳流が終了し、乳首が萎縮したときでも、乳首とティートカップライナーの摩擦接触はティートカップライナーのクローリングが最少限となり、したがって乳房に残る乳汁が少なくなるように保たれる。
別の実施態様によると、前記測定段階は、ティートカップライナーの開閉に反応する変量をセンサーによって検出し、前記検出変量がティートカップライナーの前記唐突開閉を示したときに拍動吸引圧を検出させることによって行う。さらに別の実施態様によると、この変量は拍動吸引圧の増加速度または減少速度でもよく、前記増加または減少速度をセンサーによって検出し、センサーによって検出した前記増加または減少速度が一時的に減少したとき、従来の方法によって拍動吸引圧のレベルを検出する。
さらに、ティートカップライナーが突然開閉したときの拍動吸引のレベルを測定する方法として、別の実施態様を提案する。第一に、拍動周期の過程で拍動吸引が増加または減少したとき、拍動吸引圧を時間の関数として記録し、その導関数をセンサーで検出し、導関数が急激に変化したときの値を検出ことによって拍動吸引のレベルを測定する。第二に、拍動周期の過程で拍動吸引圧が増加または減少し、ティートカップライナーの内部が大気圧に暴露されたときの拍動吸引圧を経時的に記録し、記録した拍動吸引圧に基づく拍動吸引圧−時間関数を測定し、その後の拍動周期の過程で前記搾乳キャップライナーの内部が前記搾乳吸引圧に暴露され、拍動吸引圧の増減と前記測定拍動吸引圧−時間関数との差が設定値であったときの拍動吸引圧レベルを測定する。第三に、拍動周期の過程で拍動吸引圧が増減したとき、拍動吸引圧を経時的に記録し、記録した拍動吸引圧と前もって設定した拍動チャンバーの容積が一定であるという要件に基づいて理論的拍動吸引圧−時間関数を測定し、その後の拍動周期の過程での拍動吸引圧をセンサーで検出し、センサーで検出した拍動吸引圧と前記理論的拍動吸引圧−時間関数との差が所定値に達したときの拍動吸引圧を検出する。第四に、拍動吸引圧の増減中に拍動吸引圧を経時的に記録し、前記の記録した拍動吸引圧のいくつかの初期値を用いて想定数学的関数を求め、センサーで拍動吸引圧を検出し、センサーで検出した拍動吸引圧と前記想定関数との差が所定値に達したときの拍動吸引圧を測定する。
また、本発明の目的は、さきに規定され、拍動チャンバーにおける拍動吸引圧を検出するセンサー手段と、
ティートカップライナーが突然開閉したときの拍動吸引圧のレベルを検出する前記センサー手段に呼応して、拍動吸引圧の最大レベルが搾乳吸引圧のレベルよりも低く、かつ少なくとも前記検出レベルと同じレベルになるように少なくとも拍動および搾乳吸引圧のいずれかを制御するように設定した電子処理ユニットとからなることを特徴とした搾乳機によって達成する。
搾乳機の実施態様は、従属請求項18から25で規定される。
【図面の簡単な説明】
添付図面を引用し、本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる搾乳機の模式図である。
図２は、図１に示す搾乳機の作動を説明する拍動周期中の拍動吸引圧のダイヤグラムである。
本発明の種々の実施態様の記述
図１は、少なくとも１個のティートカップ３と、１個のクロー４を含むクラスタ２からなる搾乳機１を示す。開示した例では２個のティートカップ３があるが、搾乳する動物によってはさらに多くのティートカップ、例えば４個のティートカップを設けてもよい。各ティートカップ３は、シェル５とティートカップライナー６で構成されている。シェル５とティートカップライナー６の間に、拍動チャンバー７が形成される。各ティートカップライナー６の内部は、乳汁通路８を形成する。クロー４は短い乳汁管９によって乳汁通路８に接続し、短い拍動管10によって拍動チャンバー７に接続する。短い乳汁管９は、クロー４を介してクロー４から吸引ポンプ13に接続する乳汁ライン12にまで延びる長い乳汁管11に接続する。短い拍動管10は、クロー４を介して１対の長い拍動管14、15に接続し、それらの長い拍動管14、15は拍動装置16に接続する。拍動装置16は、１本の長い拍動管17によって拍動空気管18に接続し、拍動空気管18は吸引ポンプ13に接続する。別の方法として、長い拍動管17を設けず、拍動装着16を拍動空気管18に設けてもよい。圧力調整装置19を吸引ポンプ13と拍動空気管18および乳汁ライン12の間に設け、拍動空気管18および乳汁ライン12への吸引圧のレベルを別々に調整する。圧力調整装置19は、圧力調整装置19を調製するための、電子処理ユニット20に接続する。拍動吸引圧を検出するため、圧力センサー21を少なくとも１個の拍動チャンバー７に設ける。圧力センサー21は、電子処理ユニット20に接続する。圧力センサー21は１個またはそれ以上の拍動チャンバー７に設けてもよいし、短い拍動管10、長い拍動管14、15、拍動装置16およびクロー４の一つに設けてもよい。
電子処理ユニット20は、機能的に異なるブロックとして表示したいくつかの手段からなる。しかし、これらの機能は、１個またはそれ以上のマイクロプロセッサーによって行ってもよい。
機能ブロックは、センサー21に接続した検出拍動吸引圧値を記録するための記録手段22と、記録手段に接続した記録値を処理するための処理手段23と、差を検出するために処理手段23に接続した検出手段24と、検出した拍動吸引圧のレベルに反応して圧力調整装置19を制御するための制御手段25とからなる。
図２には、拍動チャンバー７における拍動吸引圧PVを拍動周期中の時間Ｔの関数として示す。ここで、連続曲線26は、従来の技術による拍動吸引圧を示す。拍動吸引圧は相（ａ）の過程で０（大気圧に相当する）から搾乳吸引圧に相当する約50kPaの最大拍動吸引圧pmaxにまで増加する。相（ｂ）の過程では拍動吸引圧が最大レベルpmaxに留まり、相（ｃ）では再び０にまで低下し、相（ｄ）では０に留まる。相（ａ）では拍動吸引圧が接触差圧TPDに達するまでティートカップライナー６が閉じた状態にあり、拍動吸引圧が接触分圧TPDに達したとき、ティートカップライナー６は突然かつ急激に開く。このようなティートカップライナー６の開放運動によって、拍動チャンバー７の容積が減少する。このように容積が減少すると、拍動チャンバー７における拍動吸引圧の増加が一時的に妨害され、図２にみられるように相（ａ）の位置27で曲線26が明らかな不規則性を示す（図２参照）。圧力センサー21および電子処理ユニット20によって、接触差圧TPDに相当する位置27における拍動吸引のレベルを検出することができる。検出された拍動吸引圧のレベルを用い、最大拍動吸引圧レベルpmax'が図２に示す一点破線28にしたがうように拍動吸引圧を制御する。これは、TPDのすぐ上にある従来の技術と比較して著しく低い。
それぞれTPDおよびCCPDは、各ティートカップライナー６に依存する。例えば、柔らかいティートカップライナー６を使用した場合は、それぞれTPDおよびCCPDのレベルが高くなり、すなわち開閉に必要なティートカップライナー壁の差圧は、それぞれ低くなる。典型的に、この差圧は約10〜12kPaである。これは、50kPaの搾乳吸引圧の場合、TPDが約38〜40kPaで、pmax‘は例えば38〜45kPaの範囲にあり、搾乳吸引圧とTPDの差の約０〜60％ほどTPDを超える。
また、相（ｃ）においても、限界萎み差圧CCPDにおいて拍動吸引圧が減少し、ティートカップライナー６が閉まるとき、ティートカップライナーの突然の動きがみられることを指摘したい。相（ｃ）では、図２の曲線26の位置29における明瞭な不規則な変化で明らかなように拍動チャンバー７の容積が急激に増加する。図２からは、CCPDレベルは相（ａ）と（ｃ）で同じであり、TPDレベルは相（ａ）と（ｃ）で同じであるようにみえるが、実際はそうでないことを注記しておく。
TPDレベルまたはCCPDレベルは、いろいろな方法で測定することができる。一法として、ティートカップライナーの開閉に反応する変量を検出し、検出した変量がティートカップライナーの前記突然の開閉を示唆したときの拍動吸引圧を検出することによっても得られる。例えば、この変量は、それぞれ拍動吸引圧の増加速度または減少速度であってもよく、この速度が一時的に減少したときの拍動吸引圧レベルを検出してもよい。
記録手段22によって、拍動周期中に拍動吸引圧が増加または減少したときの拍動吸引圧を時間の関数として記録してもよい。処理手段23によって、このように記録した関数の導関数を算出する。曲線26の勾配は位置27および29で急激に変化するので、導関数もこれらの位置27および29で変化し、その変化を検出手段24によって検出してもよい。
また、拍動周期中に拍動吸引圧が増加または減少し、ティートカップライナーの内部が大気圧に暴露されたときの拍動吸引圧を記録手段22によって経時的に記録してもよい。これは、実際に搾乳を開始する前の初期の測定および当該拍動吸引圧が増加または減少してティートカップライナー６が完全に開いた状態にあるときの測定によって行うことができる。その後、記録した拍動吸引圧に基づく拍動吸引圧−時間関数を処理手段23によって評価する。その後の搾乳段階の拍動周期中に、拍動吸引圧の増減と拍動吸引圧−時間関数の間の差が所定値に達したときの拍動吸引圧レベルを検出手段24によって検出する。
さらに、拍動周期中に拍動吸引圧が増減したときの拍動吸引圧の経時的変化を、記録手段22によって記録することもできる。その後、記録した拍動吸引圧と前もって設定した拍動チャンバーの容積が一定であるという要件に基づく拍動吸引圧−時間関数を処理手段23によって評価し、その後の搾乳段階の拍動周期中の拍動吸引圧をセンサー21で検出し、センサーで検出した拍動吸引圧と評価した拍動吸引圧−時間関数との差が所定値に達したときを検出手段24で検出する。
さらに、１拍動周期について拍動吸引圧の増減中の拍動吸引圧を記録手段22によって経時的に記録し、記録した拍動吸引圧のいくつかの初期値を用いて処理手段23に想定数学関数を評価させる。ついで、検出手段24によって、拍動吸引圧の増減と想定数学関数との差が所定値に達したときの拍動吸引圧を検出する。
搾乳機１は、クラスター２の全てのティートカップ３で最大拍動吸引圧が等しくなるように制御することができる。１個以上の拍動装置16と各拍動装置16への吸引圧レベルを別々に制御する圧力制御装置19を用い、各拍動チャンバー７における最大拍動吸引圧レベルを、ティートカップライナー６が突然開閉したときの当該チャンバー７において検出された拍動吸引圧レベルに呼応して制御し、そのレベルを当該拍動チャンバー７の各圧センサー21によって検出する。
さらに、拍動吸引圧を制御する代わりに、圧力制御装置19によって搾乳吸引圧のみ、または拍動および搾乳吸引圧の両方を制御し、搾乳吸引圧のレベルと最大拍動吸引のレベルの差を望ましいレベルに保つこともできる。
本発明は完全自動化搾乳機およびティートカップの装着を手作業で行うタイプの搾乳機に適用することができ、乳牛、ひつじ、やぎおよび水牛等の動物の搾乳に適している。
【図１】
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【図２】
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