(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、前記ティートカップライナーを一連の拍動周期中に実質的に開いた位置と実質的に閉じた位置との間で周期的に動かすこととを有する、ティートカップライナーと拍動チャンバーとを備えた少なくとも１つのティートカップを有する搾乳機によって動物を所望の搾乳強さで搾乳する方法において、
前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときに前記ティートカップライナーの動きを検知するステップと、
前記検知した前記ティートカップライナーの動きに応じて前記搾乳強さを制御するステップとを有し、
前記制御ステップは、前記検知した前記ティートカップライナーの動きが定められた条件を満足するときに前記搾乳強さを強めることと、前記検知した前記ティートカップライナーの動きが前記定められた条件を満足しないときは前記搾乳強さを弱めることとを有する、
ティートカップライナーと拍動チャンバーとを備えた少なくとも１つのティートカップを有する搾乳機によって動物を所望の搾乳強さで搾乳する方法。
【請求項２】
前記条件は予め定められている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
実際の拍動周期用の前記条件は、前の拍動周期中に、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときに検知された前記ティートカップライナーの動きに基づいて定められる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記搾乳強さは、前記検知した前記ティートカップライナーの動きが前記ティートカップライナーを通るミルクの流量が比較的多いことを示すときに強められ、前記検知した前記ティートカップライナーの動きが前記ティートカップライナー内のミルクの流量が比較的少ないことを示すときに弱められる、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記検知ステップは、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときにティートカップライナーの動きに応じた従属変数の値を検出することを有しており、前記制御ステップは、前記検出した値が定められた範囲内にあるときは前記搾乳強さを強めることと、前記検出した値が前記定められた範囲外にあるときは前記搾乳強さを弱めることとを有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記範囲は予め定められている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
実際の拍動周期用の前記範囲は、前の拍動周期中に検出された、前記ティートカップライナーの動きに応じた従属変数の前記値に基づいて定められる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記変数は前記拍動チャンバー内の前記拍動吸引圧である、請求項５、６、または７に記載の方法。
【請求項９】
前記搾乳強さは、前記ティートカップライナーが突然動いたときに、前記検出した拍動吸引圧の値が定められた拍動吸引圧のレベルよりも小さい場合には強められ、前記ティートカップライナーが突然動いたときに、前記検出した拍動吸引圧の値が前記定められた拍動吸引圧のレベルと少なくとも同じ大きさである場合には弱められる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記定められた拍動吸引圧のレベルは、予め定められ、前記ティートカップライナーを通るミルクの流量が、前記拍動吸引圧の前記検出した値が前記予め定められたレベルと少なくとも同じ大きさであるときには比較的少なく、前記拍動吸引圧の前記検出した値が前記予め定められたレベルよりも小さいときには比較的多くなるように選択されている、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
実際の拍動周期用の前記定められた拍動吸引圧のレベルは、前の拍動周期中に、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときに検出された前記拍動吸引圧の前記値に基づいて定められる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記検知ステップは、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときの少なくとも１つの拍動周期の開始時からの時点を検出することを有し、前記制御ステップは、前記検出された時点が定められた時間内にある場合には前記搾乳強さを強め、前記検出した時点が前記定められた時間外にある場合には前記搾乳強さを弱めることを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記時間は、予め定められ、前記ティートカップライナーを通る前記ミルクの流量が、前記検出された時点が前記時間内にあるときには比較的少なく、前記検出された時点が前記時間外にあるときには比較的多くなるように選択されている、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
実際の拍動周期用の前記時間は、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときの前の拍動周期の開始時からの時点に基づいて定められる、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記時点は、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときのティートカップライナーの動きに応じた従属変数の値に応じて検出される、請求項12から14のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記変数は前記拍動チャンバー中の前記拍動吸引圧である、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記時点は、前記ティートカップライナーが前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときのティートカップライナーの動きに応じた従属変数の変化に応じて検出される、請求項12から14のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記変数は前記拍動チャンバーの容積である、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記ティートカップはシェルを有し、前記変数は前記ティートカップライナーと前記シェルに対して固定された点との間の距離である、請求項17に記載の方法。
【請求項２０】
ティートカップライナー（６）と拍動チャンバー（７）とを有する少なくとも１つのティートカップ（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）とに交互に接続し、実質的に開いた位置と実質的に閉じた位置との間で前記ティートカップライナー（６）の拍動運動を生じさせる拍動装置（16）とを有する搾乳機において、
前記ティートカップライナー（６）が前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときの前記ティートカップライナー（６）の動きを検知するために設けられたセンサー（21）と、
前記ティートカップライナー（６）の前記動きを検知している前記センサー（21）に応答して搾乳強さ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２１】
前記電子処理ユニット（20）は、定められた条件を満足する前記ティートカップライナー（６）の動きを検知している前記センサー（21）に応答して前記搾乳強さを強め、前記定められた条件を満足しない前記ティートカップライナーの動きを検知している前記センサー（21）に応答して前記搾乳強さを弱めるようになっている、請求項20に記載の搾乳機。
【請求項２２】
前記電子処理ユニット（20）は、前記センサー（21）によって検知された前記ティートカップライナーの動きを、前記条件を満足している、定められたティートカップライナーの動きと比較するようになっている比較手段（25）を有する、請求項21に記載の搾乳機。
【請求項２３】
前記電子処理ユニット（20）は、実際の拍動周期中に前記センサー（21）によって検知された前記ティートカップライナーの動きを、前の拍動周期中に前記センサー（21）によって検知されたティートカップライナーの動きと比較するようになっている比較手段（25）と、該比較手段（25）によって得られた比較結果に応じて前記搾乳強さを変えるようになっている制御手段（26）とを有する、請求項21に記載の搾乳機。
【請求項２４】
前記電子処理ユニット（20）は、前記搾乳強さを少なくとも１つの搾乳パラメータを制御することによって制御するようになっている制御手段（26）を有する、請求項20または23に記載の搾乳機。
【請求項２５】
前記制御手段（26）は、搾乳吸引圧調節装置（19,28）、拍動吸引圧調節装置（19）、および拍動装置（16,27）の少なくとも１つに接続されている、請求項24に記載の搾乳機。
【請求項２６】
前記電子処理ユニット（20）は、前記ティートカップライナー（６）の前記開いた位置と閉じた位置の一方への動きを検出するようになっている検出手段（24）を有する、請求項20から25のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２７】
前記電子処理ユニット（20）は、前記ティートカップライナー（６）が前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときの少なくとも１つの次に続く拍動周期の開始時からの時点を検出するようになっている検出手段（24）を有する、請求項20から25のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項２８】
前記電子処理ユニット（20）は、前記センサー（21）に接続され、前記ティートカップライナー（６）が前記開いた位置と閉じた位置の一方に突然動いたときの前記ティートカップライナー（６）の動きによって変化するティートカップライナーの動きに応じた従属変数の値を記録するようになっている記録手段（22）を有し、前記検知手段（24）は前記記録された値に応じた時点を検出するようになっている、請求項27に記載の搾乳機。
【請求項２９】
前記センサー（21）は、前記ティートカップライナー（６）の前記動きを示すものとして前記拍動チャバー（７）内の前記拍動吸引圧を検知する圧力センサーである、請求項20から28のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項３０】
前記センサー（21）は、前記ティートカップライナー（６）の前記動きを示すものとして前記拍動チャバー（７）の容積の変化を検知する流量計である、請求項20から28のいずれか１項に記載の搾乳機。
【請求項３１】
前記ティートカップは、前記ティートカップライナー（６）を取り囲むシェル（５）と、該シェル（５）と前記ティートカップライナー（６）との間に形成されている拍動チャンバー（７）とを有し、前記センサー（21）は、前記ティートカップライナー（６）の前記動きを示すものとして前記シェル（５）に対して固定された点と前記ティートカップライナー（６）との間の距離を検知する距離測定装置である、請求項20から28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少なくとも１個のティートカップを設けた搾乳機を用い、望ましい搾乳の強さで動物の搾乳を行う方法であって、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一連の拍動周期中に周期的に開いた位置から閉じた位置に移行させることからなる搾乳法に関する。
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少なくと１個のティートカップと、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に交互に接続するために設け、ティートカップライナーを実質的に開いた位置と実質的に閉じた位置の間で拍動移動させるための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１個のクラスターからなり、各ティートカップにはシェルを設け、さらにシェルにはティートカップライナーを設けて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下約50kPaの低真空とする。さらに、高圧条件下で作動させる搾乳機もあり、この場合の低圧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られる。最大拍動吸引圧は、通常大気圧下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分圧が、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。開いた位置から閉まった位置までの時間を、拍動比と定義する。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（接触分圧）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（臨界萎み分圧）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段階、すなわち（Ｉ）搾乳開始時の刺激またはマッサージ段階、（II）主たる流出段階、（III）乳流量減少段階、および（IV）流出終了段階に分けられる。
搾乳開始段階、乳流量減少段階および流出終了段階では、主たる流出段階と比較して乳流量が少ない。
乳流に対応した搾乳制御のために、すでに多くの提案が行われている。
WO−Ａ−9 212 625には、マッサージ段階、乳流減少段階および流出終了段階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。主たる流出段階では、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調整し、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。
各種の乳汁計が知られている。第一の乳汁計は、一定重量または容量の部分をカウントするもである。第二の乳汁計は、連続した乳流を測定するものである。これら公知の装置は高価であり、構造が複雑で、通常ティートカップクローから乳汁を導く長い乳汁管に設けられている。したがって、これらの装置では、１個のクラスター中の全てのティートカップからの総乳流量を測定できるに過ぎない。
乳房の各乳首からの乳流は、必ずしも全て同じとは限らない。これは、例えば各乳首によって乳流の止まる時間が異なることを意味する。これは、乳房からの総乳流量を示す乳流ダイヤグラムで、乳流減少段階の乳流が段階的に減少することからも明らかである。したがって、動物の搾乳は全ての乳首からの乳流が止まった時点でのみ中止されると、乳流がすでに止まった乳首も高い搾乳吸引圧に曝され、ティートカップライナーの開放運動によってティートカップライナーの内容積が急激に増加するので、きわめて不満足な扱いを受けることになる。このような容積の増加によって真空度が一時的に増加し、乳首表面が強い吸引力に曝され、乳首表面が引っ張られ、乳首の先端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を上部に向けて締め付ける。このように流出終了時の乳首がたるんだときにティートカップが上部に向けて移行すると、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。
US−Ａ−4 292 926は、仕上げ搾乳の改善を目的としたもので、機械的な搾乳法が開示されている。搾乳中乳流を連続的に測定し、その結果に基づいて搾乳の強さを減らすか、ティートラバーヘッド内圧を連続的に測定し、前記圧力が低下し始めたとき搾乳の強さを急激に低下させるものである。
US−Ａ−4 211 184では、動物の乳首に与える真空傷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を締め付けることを防ぎ、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。
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−9 314 625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。これらの資料で開示されている装置には、ティートカップライナーの動きが始まる前に、ティートカップライナーの開閉運動を検出する装置は設けられていない。さらに、動きが終了したときを検出し、単にティートカップライナーが完全に開いたか、または閉じたかを確認しようとするものである。したがって、提案されたいずれの装置も拍動装置に直接接続し、ティートカップライナーの動きに対応して拍動装置のスイッチを低圧かまたは大気圧に切り替える時間に反映させることのみを目的としている。
発明の概要
本発明の目的は、上記の問題を解決し、実際の乳流に対応して搾乳工程を制御する改良法を提供することである。
この目的は、すでに規定した方法によって、
ティートカップライナーが開いた位置または閉じた位置のいずれかに突然移行したときのティートカップライナーの動きを検出し、前記の検出されたティートカップライナーの動きに対応して搾乳の強さを制御することによって達成される。
ティートカップライナー内部の搾乳吸引圧は乳流によって変化し、さらに詳しく述べると、乳流が増加すると減少し、乳流が減少すると増加する。乳流が高いと、ティートカップから乳汁を運搬するためにエネルギーのロスが大きくなる。
“搾乳の強さ”とは、動物の乳房および乳首から乳汁を抽出するために取られる全ての操作上の処置を含むことを意味する。したがって、搾乳の強さが比較的高いことは主として比較的高い乳流を得ることを目的とし、一方搾乳の強さが比較的低いことは乳流を比較的低くし、乳首の扱いを温和にすることを目的とする。
ティートカップライナーの突然の開閉運動は、ティートカップライナー壁の分圧に依存する。したがって、乳流が高いと搾乳吸引圧が比較的低くなるので、ティートカップライナーは拍動吸引圧が比較的低い拍動周期の早い時期に開き、乳流が低いと搾乳吸引圧が比較的高くなり、ティートカップライナーは拍動吸引圧が比較的高い拍動周期の遅い時期に開く。したがって、ティートカップライナーの突然の動きによって乳流量を知ることができ、したがって、この動きを検出することによって実際の乳流に対応するように搾乳の強さを制御することができる。
搾乳の強さの制御は、搾乳吸引圧のレベル、最大拍動吸引圧のレベル、拍動比、拍動頻度等の搾乳パラメータの１つまたはいくつかを制御することからなる。例えば、搾乳の強さは、搾乳吸引圧のレベル、最大拍動吸引圧のレベルまたは拍動比を下げるか、または拍動頻度を上げることによって低くすることができる。
従属請求項２〜20に、本発明に係わる各種の実施の態様を規定する。
実施の態様によると、前記の制御段階は、前記のように検出したティートカップライナーの動きが設定した条件を満足していたとき搾乳の強さを上げ、前記のように検出したティートカップライナーの動きが設定した条件を満足していないとき搾乳の強さを下げることからなる。
このような条件はあらかじめ設定（例えば固定値）してもよいし、前の拍動周期中にティートカップライナーが開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときのティートカップライナーの動きをセンサーで検出して設定してもよい。後者の場合は、実際の乳流に対応して搾乳の強さを調整することもできる。好ましくは、前記の検出したティートカップライナーの動きからティートカップライナーを流れる乳流が比較的高いと思われるとき搾乳の強さを上げ、前記の検出されたティートカップライナーの動きからティートカップライナーを流れる乳流が比較的低いと思われるときは下げる。
別の実施態様によると、前記の検出段階は、ティートカップライナーが前記の開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときのティートカップライナーの動きに反応する変量の値を検出することからなり、前記制御段階は検出した値が設定範囲内にあるときは搾乳の強さを上げ、検出した値が設定範囲外にあるときは下げることからなる。ここで、前記の範囲はあらかじめ設定したものでもよいし、前の拍動周期中に検出した前記ティートカップライナーの動きに反応する変量の値によって設定してもよい。好ましくは、変量は拍動チャンバー内の拍動吸引圧である。拍動吸引圧は圧力センサーによって容易に検出することができる。
さらに別の実施態様によると、前記の検出段階は、すくなくとも１拍動周期の開始時からティートカップライナーが前記の開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときの時間を検出することからなり、前記の制御段階は検出された時間があらかじめ設定した時間範囲内にあるとき搾乳の強さを上げ、検出された時間が前記の設定範囲外にあるとき搾乳の強さを下げることからなる。このような時間範囲はあらかじめ設定したものでもよいし、前の拍動周期の開始時からティートカップライナーが前記の開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときの時間によって設定してもよい。好ましくは、前記時間はティートカップライナーの動きに反応する変量、例えばティートカップライナーが前記の開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときの拍動吸引圧である。また、前記時間はティートカップライナーが前記の開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときのティートカップライナーの動きに反応する変量の変化によって検出してもよい。この場合、変量は、拍動チャンバーの容積またはティートカップライナーとシェルに対して固定した点までの距離であってもよい。
また、本発明の目的は、さきに規定し、ティートカップライナーが開いた位置または閉まった位置のいずれかに突然移行したときのティートカップライナーの動きを検出するために設けたセンサーと、前記のティートカップライナーの前記の動きを検出する前記センサーに呼応して搾乳の強さ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される。
搾乳機の各種実施態様を、従属請求項22から32で規定する。
本発明によると、動物の各乳首について搾乳工程を個別に制御することができる。特に、各ティートカップの搾乳の強さは、該当する乳首の実際の乳流によって調整することができる。その結果、乳流が止まったとき、搾乳吸引圧の賦圧を直ちに中止することができるので、乳首の扱いが比較的温和になる。また、この乳房のある乳首からの乳流がすでに止まっても、別の乳首には搾乳吸引圧を加えることができるので、乳汁の収量が増加する。
【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、高乳流時の拍動周期中の拍動吸引圧の変化を示すダイヤグラムである。
図３は、低乳流時の拍動周期中の拍動吸引圧の変化を示すダイヤグラムである。
図４は、高乳流時の拍動周期中の拍動チャンバーの容積の変化を示すダイヤグラムである。
図５は、低乳流時の拍動周期中の拍動チャンバーの容積の変化を示すダイヤグラムである。
実施例
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。開示した実施例では２個のティートカップ３を設けるが、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を形成させる。各ティートカップライナー６の内部には、乳汁通路８を形成させる。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に接続した乳汁ライン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、拍動装置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。電子処理ユニット20はセンサー21に接続し、ティートカップライナー６の動きを検出する。センサーとしては、以下に説明するように各種のセンサーを使用することができるが、この実施例では拍動吸引圧を検出するために拍動チャンバー７の少なくとも１つに設けた圧力センサー21を用いる。圧力センサー21は、短い拍動管10または長い拍動管14、15の一方、またはクロー４に設けてもよい。
電子処理ユニット20は、異なる機能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22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、検出した値とあらかじめ設定した値とを比較するために処理手段23に接続した比較手段25と、搾乳パラメータの少なくとも１つを制御するための制御手段26とからなる。さらに、制御手段26は、各ティートカップ３に対する拍動吸引圧を個別に制御するために制御装置27に接続する。制御装置27は、短い拍動管10に設ける。さらに、制御手段26を制御装置28に接続し、各ティートカップ３に対する搾乳吸引圧を個別に制御する。制御装置28は、短い乳汁管９に設ける。また、制御手段26を拍動装置16に接続し、拍動比を制御する。拍動比は、各ティートカップ３について個別に制御することが望ましい。最後に、制御手段26を圧力制御装置に接続し、全体の搾乳吸引圧および拍動吸引圧を制御する。
図２に示す曲線29は、低乳流時の１拍動周期中の拍動チャンバー７における拍動吸引圧PVを時間Ｔの関数として示したものである。拍動吸引圧は段階（ａ）の過程で０（大気圧に相当する）から約50kPaの最大拍動吸引圧pmaxにまで増加する。段階（ｂ）の過程では拍動吸引圧が最大レベルpmaxに留まり、段階（ｃ）では再び０にまで低下し、段階（ｄ）では０に留まる。
段階（ａ）では拍動吸引圧が接触分圧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にみられるように段階（ａ）の位置30で曲線29が不規則に変化する。圧力センサー21および電子処理ユニット20によって、接触分圧TPDに相当する位置30における拍動吸引圧のレベルを検出することができる。図３の曲線31は、低乳流時の１拍動周期中の拍動チャンバー７における拍動吸引圧PVを時間Ｔの関数として示したものである。この図からも明らかなように、接触分圧TPDは高乳流時の曲線29と比較して段階（ａ）の遅い段階（位置32）で起こる。
したがって、検出された拍動吸引圧のレベルTPDをあらかじめ設定した範囲または値と比較することによって、乳流が高いか、低いか測定することができる。さもなくば、連続した拍動周期で検出された拍動吸引圧のレベルTPDを比較することによって、乳流の変化を検出することができる。
また、段階（ｃ）においても、限界萎み分圧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が閉まるときのティートカップライナー６の突然の動きを検出することができる。段階（ｃ）では、図２の曲線29の位置33および図３の曲線31の位置34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および３からは、CCPDレベルは段階（ａ）と（ｃ）で同じであり、TPDレベルは段階（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６の動き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６の前記突然の開閉を示唆したときの拍動吸引圧レベル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29、31の勾配は位置30、33および32、34で急激に変化するので、導関数もこれらの位置30、33および32、34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７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によって評価する。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に想定算術関数を評価させる。ついで、検出手段24によって、拍動吸引圧の増減と想定算術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。
上記のように、ティートカップライナー６の突然の動きによって拍動チャンバー７の容積が急激に変化する。段階（ａ）では、まず拍動吸引圧が増加し、拍動チャンバー７の容積には変化がない。拍動吸引圧が接触分圧TPDに達すると、ティートカップライナー６が開き、拍動チャンバー７の容積が急激に減少する。これは、図４および５に拍動チャンバー７の容積Ｖの時間Ｔに対する関数曲線35および36で示す。曲線35は低乳流時を、曲線36は高乳流時を示す。段階（ａ）の始めの拍動チャンバー７の容積v1は、基本的に一定である。TPDレベル、すなわち開く動きが突然起こったとき（tko）には、容積が急激に減少し、段階（ｂ）では容積v2で基本的に一定となり、拍動吸引圧が減少し、ティートカップライナー６が突然閉まる動きをするtkcでは容積v1にまで急激に減少する。図４および５から明らかなように、高乳流の場合（図４）は開放運動tkoによる急激な容量変化が低乳流の場合（図５）よりも早く起こり、一方閉鎖運動tkcによる急激な容量変化は低乳流の場合よりも遅れて起こる。
このような容量の変化は、各種のセンサー21によって検出することができる。例えば、拍動チャンバー７内の空気の流速または拍動チャンバー７に流入、またはそれから流出する空気の流れを測定する流量計21を設けてもよい。開閉運動中は空気が急激に流れ、開閉運動終了後は基本的に空気の流れが停止する。
容量の変化は、距離測定装置21によって、シェル５に対して固定した点とティートカップライナー６との間の距離を検出してもよい。このようなセンサーは、赤外光を用いた距離測定装置21をシェル５の内壁に設けてもよい。
このようにして、ティートカップライナー６が開閉するときの時間点tko、tkcをあらかじめ設定した範囲または値と比較することによって、乳流が高いか、低いか測定することができる。さもなくば、連続した拍動周期のティートカップライナー６の開閉時の時間点tkoとtkcを比較し、乳流の変化を検出してもよい。
このような時間の差は、処理手段23が時間測定手段で構成され、ティートカップライナー６の開閉時点を測定、記録することができれば、電子処理ユニット20で検出してもよい。
また、拍動吸引圧の増加速度または減少速度が一時的に減少したときの時間点を測定してもよいことはいうまでもない。
さらに、ティートカップライナー６の動きは、１拍動周期の段階（ａ）または段階（ｃ）のTPDおよびCCPDを検出し、これらの段階のいずれかのTPDとCCPDの間の時間t1−t2を測定することによって検出することもできる。段階（ａ）および段階（ｃ）では曲線29,31の勾配が時間の経過とともに減少するので、図２から明らかなように高乳流時のこの時間t1−t2は図３に示す低乳流のときと比較して短い。
ティートカップライナー６の動きを連続的に検出し、全搾乳工程での瞬時乳流を推定することもできることはいうまでもない。
上記のように、ティートカップライナー６の動きを検出することによって乳流の変化を測定することができる。第一に、乳流の増減を測定することができる。第二に、搾乳工程で乳流が始まる前にティートカップライナー６の動きを検出し、この０時の動きを乳流が存在するときの動きと比較することによって、絶対瞬時乳流を測定することもできる。しかし、このような測定では、搾乳機に関連したある種の条件、例えば各種パイプの長さ、真空ポンプの影響等を考慮する必要がある。検出された変化または乳流を用い、いろいろな方法で搾乳工程を制御することができる。各乳首からの乳流の変化または乳流を測定するので、各ティートカップ３について搾乳工程を個別に制御することができる。これはきわめて重要であり、例えば、ある動物の１つの乳首から乳流が止まったとき、短い乳汁管９に設けた制御装置28によって対応するティートカップ３に対する搾乳吸引圧を止め、前記乳首に対する搾乳の強さを０に変えることができ、この乳首を傷つけないようにすることができる。
さらに、例えば乳流の減少が検出されたとき、搾乳の強さを減らすこともできる。これは、いろいろな方法、例えば閉じた状態が長くなるように拍動比を制御するか、拍動頻度を制御する（頻度が高いとライナーが完全に開いたり、閉まったりするのを妨害し、したがって搾乳の強さを減らすことができる）か、搾乳吸引圧を制御するか、拍動吸引圧を制御する等によって達成することができる。
さらに、測定した乳流の変化は、特に低乳流のときは最大拍動吸引圧のレベルが搾乳吸引圧よりも著しく低くなるように、少なくとも拍動吸引圧および搾乳吸引圧レベルのいずれかを制御するために用いでもよい。
本発明は完全自動化搾乳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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【図３】
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【図４】
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【図５】
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