(57)【要約】  本発明は、家畜の体表面に、非侵襲で生体センサ部が面するように取り付けられ、当該生体センサ部により、生体データを検出して動物の生体の状態を検出するものである。
2016174840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家畜の体表面に、非侵襲で生体センサ部が面するように取り付けられ、当該生体センサ部により、生体データを検出して前記家畜の生体の状態を検出する状態検出機。
【請求項２】
前記家畜の生体の状態は、発情、発熱を伴う疾病、又は体温低下を伴う疾病である請求項１に記載の状態検出機。
【請求項３】
前記生体センサ部は、脈拍、血流量及び体温のうち、一つ又は複数を測定する請求項１に記載の状態検出機。
【請求項４】
前記生体センサ部は、発光部と受光部とを備える請求項１に記載の状態検出機。
【請求項５】
前記発光部は、所定の周波数のＬＥＤ光又は所定の周波数のレーザ光を発する請求項４に記載の状態検出機。
【請求項６】
前記生体センサ部は、家畜の尾の裏側に取り付けられ、当該裏側の皮膚に当接される請求項１に記載の状態検出機。
【請求項７】
本体部を有し、該本体部と前記生体センサ部とは、信号線を介して信号及び電力をやり取りする請求項６に記載の状態検出機。
【請求項８】
前記本体部は、前記尾における前記生体センサ部とは逆側に配置される請求項７に記載の状態検出機。
【請求項９】
前記生体センサ部は、少なくとも２つのセンサを備え、それぞれが脈拍、血流量又は体温のいずれかの生体データを測定し、当該２つの生体データから状態を検出する請求項１に記載の状態検出機。
【請求項１０】
通信部をさらに備え、
前記生体データ自体又は当該生体データから検出された前記状態を外部に送信する請求項１に記載の状態検出機。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の状態検出機と、ユーザ側の端末とを備え、前記状態を前記ユーザ側の端末にて表示する状態検出システム。
【請求項１２】
家畜の体表面に、非侵襲で生体センサ部が面するように取り付けられ、当該生体センサ部により、生体データを検出して前記家畜の生体の状態を検出する状態検出機の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、日本国特許出願２０１５−０９１５７６号（２０１５年４月２８日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、家畜等の状態検出に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、牛の膣内に挿入された温度計情報と、自身のＩＤとを送信して分娩を通知するシステムが記載されている。しかし、当該システムでは、牛の膣内に温度計を挿入する必要がある。【０００４】
特許文献２には、牛の膣内に挿入された温度計情報と、自身のＩＤとを送信して発情を通知するシステムが記載されている。しかし、当該システムでは、牛の膣内に温度計を挿入する必要がある。【０００５】
特許文献３には、牛床温度を検出する温度センサにより牛の発情期の横臥状態及び起立状態を検出することが記載されている。しかし、温度センサは牛床に設置されるため、放牧中に検出できない上にシステムが大がかりである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９３８７８６号
【特許文献２】特許第５０３５８６１号
【特許文献３】特開２０１１−４５２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
家畜等（一般的な家畜のほか、広く哺乳類を含む、但し人間を除く）の状態を、非侵襲により容易に検出する発明を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、家畜等の体表面に、非侵襲で生体センサ部が面するように取り付けられ、当該生体センサ部により、生体データを検出して動物の生体の状態を検出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、家畜等の状態を非侵襲により容易に検出する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る状態検出機の牛への装着例を示す概観図と一部分の拡大図である。
【図２】状態検出機のブロック図の一例である。
【図３】状態検出機の生体センサ部の断面図及び表面図である。
【図４】状態検出機の本体部の断面図である。
【図５】状態検出機の第１生体センサ及び第２生体センサの測定例を模式的に示す図である。
【図６】状態検出機からの情報を受けたユーザの端末の画面例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
本発明の一例に係る状態検出機１は、図１に示すように、例えば牛や馬の発情を検出するための装置である。状態検出機１は、大略的に本体部１００と生体センサ部５００と、信号部６００と、本体部１００を尻尾に固定するための固定具３００とを備える。
【００１３】
生体センサ部５００は、牛の尾の裏側のくぼみ（尾根部から臀部の裏側）辺りにテープや接着剤等により固定される。信号部６００は、生体センサ部５００から本体部１００まで延在している。信号部６００は、両者の間で信号や電力をやり取りするための配線である。
【００１４】
本体部１００は、この例では尾の上側に固定具３００を介して固定されている。固定具３００は、マジックテープ（登録商標）や包帯、或いは伸縮性のあるテープ（例えばAintree社のAcrylic Nylon Bandage）、さらには使い捨てテープなどでもよい。これらは、乗馬の肢や尾を巻く場合にも用いられることでよく知られている。本体部１００は、帯状のものを巻きつけて固定するものであればよい。本体部１００は、もちろん、ベルトやロープを巻きつけるように加工したものでもよい。
【００１５】
図１に示すように、信号部６００は、生体センサ部５００と本体部１００とのそれぞれの筺体５０４及び筺体１０８間に延在している。信号部６００は、牛の尾の上側から下側を半周してもよい。信号部６００は、適度な弾性を有する樹脂部材が用いられてもよい。
【００１６】
信号部６００の内部には、生体センサ部５００との間で入・出力信号を交換したり、第１生体センサ５０１ｘ及び第２生体センサ５０１ｙからの検出信号又は必要な電力を本体部１００に供給したりするための各種の信号線６０１が配置されている。
【００１７】
図２はブロック図の一例を示す。制御部５０２／１０３は、状態検出機１の各種制御を行う。なお、制御部（ＩＣ）５０２／１０３と記載しているのは、制御部が生体センサ部５００に搭載されている場合と、制御部が本体部１００に搭載されている場合とを併記しているためである。すなわち、制御部は、その機能が生体センサ部５００及び本体部１００に分割して搭載されてもよいし、いずれか一方側に制御部の全ての機能が搭載されてもよい。制御部５０２／１０３は、第１生体センサ５０１ｘ、第２生体センサ５０１ｙ、バッテリ１０２、加速度センサ１０４、外気温センサ部１０５、地磁気センサ１０６、通信部１０７等を制御する。
【００１８】
図２及び３を用いながら、生体センサ部５００の一例について説明する。生体センサ部５００のうち、第１生体センサ５０１ｘは、例えば牛の脈拍や牛の尾に流れる血流の増減を検出する。本実施の形態に係る第１生体センサ５０１ｘは、牛の尾の根元の裏側から血管に対して相対する（面する）ように設置されている。つまり、透光パネル５０５は、牛の皮膚や軟組織越しに、この血管に相対している。発光部５０７と受光部５０８とは、筺体５０４内部に遮光用の壁を隔てて並列的に配置されている。生体センサ部５００は、発光部５０７及び受光部５０８の上に保護用の透光パネル５０５が配置され、当該透光パネル５０５により、筺体５０４内部が密閉されている構造を有する。
【００１９】
筺体５０４は、例えばポリカーボネートやアクリル等の硬性樹脂製、或いはシリコーンゴム等の軟性樹脂製であればよい。なお、発光部５０７と受光部５０８の周囲を光が通らないように、筐体５０４は、黒色等の着色樹脂であってもよい。筺体５０４の外形は、縦横がそれぞれ３ｃｍ以内であってもよく、２ｃｍ以内であってもよく、さらに１ｃｍ以内であってもよい。また、筐体５０４は、厚みができる限り薄くてもよい。例えば、筐体５０４は、厚みが１ｃｍ以内であってもよく、０．７ｍｍ以内であってもよく、さらに０．４ｍｍ以内であってもよい。すなわち、筐体５０４は、できるだけ小さくてもよい。また、筐体５０４は、重量もできる限り軽くてもよい。筐体５０４は、重量が１００ｇ以下であってもよく、８０ｇ以下であってもよく、さらに５０ｇ以下であってもよい。
【００２０】
たとえば牛の脈拍を測定する場合、発光部５０７として、青（波長：４００〜４３０ｎｍ）、或いは緑（波長：５００〜５５０ｎｍ）の光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザが用いられる。上記波長の青や緑の光は、ヘモグロビンに吸収されやすく、血流量が多いと光の吸収量が多くなり、受光部５０８の出力が弱くなる。また、赤色（波長：６３０〜６５０ｎｍ）の光を発するＬＥＤやレーザが用いられてもよい。この場合、ヘモグロビンが赤外線を反射するため、血流量が多いと光の反射量が多くなり、受光部の出力が強くなる。受光部５０８は、それぞれの波長に対応したフォトダイオードが用いられる。
【００２１】
また、状態検出機１は、血流量を測定する場合は、たとえば赤（波長：１．３１マイクロｍ、或いは１．５５マイクロｍ）のレーザを用いて、ドップラーシフトにより生じた周波数の位相差から相対的な血流量を検出する。
【００２２】
筺体５０４は内部に、脈拍測定のための発光タイミングや発光強度、受光タイミング等を制御するための制御部５０２が搭載された基板５０６を備える。なお、制御部５０２は、必ずしも生体センサ部５００に搭載しなくてもよいことは上記のとおりであるが、ここでは搭載した例を説明する。すなわち、基板５０６に搭載された制御部５０２は、発光部５０７と受光部５０８の発光のタイミングを制御するとともに、受光部５０８からの信号に基づいて、エラー及びノイズ信号を判定する判定部、又は例えば脈拍を演算処理する演算部を備えていてもよい。サンプリングの周期は、０．００５秒〜０．１秒に１回である。判定部は、脈拍として、通常、家畜では発生しえない高い周波数を検出したときにエラーと判定する。或いは、判定部は、加速度センサ１０４又は地磁気センサ１０６等により、牛や馬（或いはその尾だけ）が過剰に動き回っているときに、測定したデータを正しく測定できていないものとして（エラーとして）、計測対象から除外するようにしてもよい。
【００２３】
第１生体センサ５００ｘは、血流量を測定するセンサである場合、たとえば赤（波長：１．３１マイクロｍ、或いは１．５５マイクロｍ）のレーザの発光部５０７を用いて、ドップラーシフトにより生じた周波数の位相差から相対的な血流量を検出するとよい。すなわち、第１生体センサ５０１ｘは、生体内部を流れる血液に関する情報をドップラーシフトに基づく血流データとして取得する。第１生体センサ５０１ｘは、発光部（レーザ発光部）５０７から血管を流れる血液周辺にレーザ光を照射する。第１生体センサ５０１ｘは、血液からの散乱光を含む体内物質からの散乱光を同一の受光部５０８により受光する。第１生体センサ５０１ｘは、血液からの散乱光の波長の差（ドップラーシフト）に基づいて血液の速度に関するデータを算出し、血流データとして取得する。発光部５０７から照射されるレーザ光は、皮膚の透過率が高く、ヘモグロビンによる吸収が小さい波長１．３１マイクロメートルの光であってもよい。発光部５０７は、単一の縦モードで発振する分布帰還型レーザであってもよい。なお、第１生体センサ５０１ｘは、血流を検出するものである場合、レーザ照射型のセンサであってもよいし、超音波による反射を計測する超音波照射型であってもよい。
【００２４】
第２生体センサ５０１ｙは、例えば牛の尾の体表面から体温を測定する。第２生体センサ５０１ｙは、第１生体センサ５０１ｘの血流データを補完したり、エラー判定をしたりするのに用いられてもよい。
【００２５】
筺体５０４の内部の制御部５０２は、脈拍を測定するセンサの場合と同様、血流測定時にも、発光部５０７と受光部５０８の発光のタイミングや強度等を制御するとともに、受光部５０８からの信号から、エラーやノイズ信号を除去したり、血流量を演算処理する演算部を備えていてもよい。サンプリングの周期は、０．００５秒〜０．１秒に１回でもよい。
【００２６】
脈拍を測るセンサと体温を測定するセンサとが１つずつである場合は、たとえば第１生体センサ５０１ｘが脈拍センサであり、第２生体センサ５０１ｙが体温測定センサであってもよい。もちろん、これらの生体センサは、血流センサと脈拍センサとの組み合わせでもよく、血流センサと体温測定センサの組み合わせでもよい。体温測定センサは、たとえば尾の裏側の血管等から放出される赤外線を検出する受光部を備え、これにより体温を測定する。生体センサが体温測定センサである場合も、上述の例と同様に、筺体５０４内に基板５０６及び制御部５０２が備えられていればよい。基板５０６に実装された制御部５０２は、体温を計測するための受光部の動作制御や体温データの管理等を行う。
【００２７】
各種生体センサからの生体データや各種センサ（加速度センサ及び地磁気センサ等）のデータは、記憶部５０３に記憶される。記憶部５０３は、図３では、生体センサ部５００の記憶部として記載されているが、本体部１００に配置された記憶部１０９でもよいし、両者が記憶部を備えていてもよい。記憶部５０３／１０９に記憶された生体データ、並びに演算の結果の血流、脈拍等、及びそれらのエラー率等の情報は、必要に応じて、通信部１０７等を介して外部（家畜の発情や家畜の健康管理用のアプリケーションをスマートフォン等にダウンロードしたユーザの端末、及びこれらのアプリケーションを提供するメーカーのサーバ等）に提供されてもよい。
【００２８】
次に、図４を用いて本体部１００について説明する。本体部１００は、筺体１０８と、その内部に配置された基板１０１、電源（畜電池或いは乾電池）１０２、制御部１０３（生体センサ部５００にあれば必ずしも無くともよい）、加速度センサ１０４、外気温センサ部１０５、地磁気センサ１０６、通信部１０７、記憶部１０９等を備える。また、筺体１０８の外側には、固定具３００が取り付けられている。
【００２９】
基板１０１及び基板１０１に搭載される制御部１０３及び記憶部１０９の機能は、上述した生体センサ部５００に搭載された場合と同様である。すなわち、制御部１０３及び記憶部１０９は、生体センサ部５００及び本体部１００に搭載された各種機能部や電機器等を制御し、必要な演算処理をするために用いられてよい。
【００３０】
加速度センサ１０４は、例えば牛や馬の尾が虫等を追い払うために振り回された場合を検出してもよい。この場合、生体センサの検出値にエラーが出やすい（誤検出する）ことも考えられるため、加速度センサが一定以上の加速度を検出したときの測定値は採用しないようにしてもよい。すなわち、加速度センサ１０４は、データを再度取り直す処理を行うための判定に用いられてもよい。
【００３１】
外気温センサ部１０５は、極端な寒波等の影響により、或いは極端な猛暑による気温上昇のために、血流が異常に下がる或いは上がる現象等を捕捉することができる可能性がある。これにより発情や疾病に由来する脈拍の増減や血流の増減と、他の外的要因（気象要因）によるそれらの増減とが判別されやすい。なお、外気温センサ部１０５により取得されるデータは、必ずしも判別を可能とするものではなく、判別する際の補足的データとして用いることができてもよい。
【００３２】
地磁気センサ１０６は、牛や馬の回転運動等を捕捉する。これにより加速度センサ１０４のデータとともに、牛の行動が検出できるため、地磁気センサ１０６が取得するデータはエラー判定等に用いることができる。すなわち、地磁気センサ１０６が取得するデータにより、牛や馬の異常行動を判別しやすいため、エラー判定し、制御部が検出値を採用しないとすることも可能となる。
【００３３】
通信部１０７は、従来周知の通信方法で通信可能であればよい。通信部１０７は、たとえばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）やＬＴＥ（Long Term Evolution）等の通信方式に則ったものや、Ｂｌｕｅ ＴＯＯＴＨやＷｉ−Ｆｉ等を用いるものでもよい。なお、牛舎内にＢｌｕｅ ＴＯＯＴＨ（登録商標）やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の小型基地局が設置可能である場合、ＣＤＭＡやＬＴＥ等の公衆無線網を用いるよりも省電力化が容易となる。
【００３４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各部材等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段や部材等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００３５】
次に、生体センサ部５００が体温と血流を測るセンサの組み合わせである場合の、状態検出機１の使用例を示す。
【００３６】
最初に、センサの電源がＯＮされ、血流と体温の測定が同時に或いは順次開始される。次に、生体センサ部５００がデータを取得する。次に、血流が平常時の例えば１０％を超える場合、たとえば本体部１００から発情等の可能性がある旨を通知してもよい。補足的に同時に計測した体温データにおいても、所定の上昇がみられた場合、本体部１００は、さらに精度よく発情を通知できる。図５は、ユーザの端末における第１生体センサ（血流量）と、第２生体センサ（体温）の測定例を模式的に示す。
【００３７】
また図６は、ユーザの端末において、発情を検出した場合の報知例及びその後、対応を選択する画面を示している。すなわち、状態検出機１は、ユーザの端末とを組み合わせて発情等の状態検出システムとすることができるものであり、図６は、その端末に表示される画面例を示している。端末に表示される画面への操作による獣医師等への連絡や継続的な観察等の指示により、状態検出機１を操作し得る。
【符号の説明】
【００３８】
１  状態検出機
１００  本体部
１０１  基板
１０２  電源
１０３  制御部
１０４  加速度センサ
１０５  外気温センサ
１０６  地磁気センサ
１０７  通信部
１０８  筺体
１０９  記憶部
３００  固定具
５００  生体センサ部
５０１（５０１ｘ，５０１ｙ）  第１，第２生体センサ
５０２  制御部
５０３  記憶部
５０４  筺体
５０５  透光パネル
５０６  基板
５０７  発光部
５０８  受光部
６００  信号部
６０１  信号線
【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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【図６】
2016174840.tif 000008
【国際調査報告】
2016174840.tif 000009
2016174840.tif 000010
2016174840.tif 000011
2016174840.tif 000012