(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の通常状態と第２の特別状態を含む異なる状態を取り得る可動ユニットを監視する方法であって、前記可動ユニットが固定配置されたステーションの近傍にいるときのみ、前記可動ユニットによって受信され得る電磁パルスを前記固定配置されたステーションから無線送信するステップと、前記可動ユニットが前記固定配置されたステーションの近傍に位置するとき、前記固定配置されたステーションによって送信された前記電磁パルスを前記可動ユニットで無線受信して、前記受信した電磁パルスに含まれる電気エネルギーを保存し、前記可動ユニットが前記固定配置されたステーションの近傍になお位置するとき、前記可動ユニットの識別に関する情報を前記可動ユニットから無線送信し、この送信のために、前記電磁パルスを受信したときに保存された前記電気エネルギーを用いるステップを有する方法において、
前記可動ユニットに前記可動ユニットの運動を検出する運動センサを備えるステップと、
前記運動センサからの信号を用いて、前記可動ユニットの前記異なる状態を検出するステップと、
前記可動ユニットが前記固定配置されたステーションの前記近傍の外に位置しているときにも、前記センサが前記第２の特別状態を検出すると、定常電流源から取り出されたエネルギーを用いて、前記可動ユニットの識別に関する情報と、前記可動ユニットが現在前記第２の状態を取っているという事実に関する情報の双方を常時無線送信するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記可動ユニットの運動を検出する前記ステップでは、繰り返される動作の間にのみ、前記運動センサから発せられたパルスがカウントされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の特別状態を検出するために、各前記繰り返される動作期間の間のパルス数が閾値と比較される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の特別状態を検出するために、前記運動の活発度または強度、すなわち、単位時間あたりの運動数が閾値と比較される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
無線送受信する前記ステップでは、前記可動ユニットが前記固定配置されたステーションの前記近傍に位置しているとき、前記送受信は、トランスポンダアンテナと比較的低い周波数を用いてなされ、常時無線送信する前記ステップでは、前記センサが前記第２の特別状態を検出すると、前記送信は、前記トランスポンダアンテナとは異なるアンテナと比較的高い周波数を用いてなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記比較的低い周波数は100から200kHzの範囲にあり、および／または、前記比較的高い周波数は約30MHzの範囲にある、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
無線送受信する前記ステップでは、前記可動ユニットが前記固定配置されたステーションの前記近傍に位置しているとき、前記センサが最近検出した状態に関する情報も送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
無線送受信する前記ステップでは、前記可動ユニットが前記固定配置されたステーションの前記近傍に位置しているとき、前記送信が前記電磁パルスを受信した後すぐになされる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記検出ステップでは、前記運動センサから得られたデータと、前記運動センサから前記データを得た時刻を示すデータが保存される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信ステップでは、前記センサが前記第２の特別状態を検出すると、前記送信が、前記可動ユニットの記憶手段に保存され、前記センサから得られる変化するデータの値が、同様に前記記憶手段に保存された閾値を所定の方向で通過するときになされる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
定常電流源からエネルギーを取り出すとき、エネルギーは電気化学電池から取り出される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
可動ユニットからデータを送信する装置であって、トランスポンダアンテナと、前記トランスポンダアンテナに接続され、前記トランスポンダアンテナ上で受信された電磁パルスに含まれる電気エネルギーを保存する保存手段と、前記トランスポンダアンテナと前記保存手段に接続され、前記可動ユニットの識別に関する識別データを有する情報を含むパルス列を前記トランスポンダアンテナ上で送信し、この送信のために、前記電磁パルスを受信したときに前記保存手段で保存された前記電気エネルギーを用いる第１の送信手段とを含む第１の受動副装置を有する装置において、
再充電しなくても比較的長期間電流を供給する定常電流源と、
前記電流源に接続され、少なくとも第１の通常状態と第２の特別状態を含む前記可動ユニットの運動を検出する運動センサと、
送信機アンテナと、
前記電流源と、前記運動センサと、前記送信機アンテナに接続され、前記運動センサが前記第２の特別状態を検出すると、前記定常電流源から取り出されたエネルギーを用いて、前記可動ユニットの識別に関する情報と、前記可動ユニットが現在前記第２の特別状態を取っているという事実に関する情報の双方を含むパルス列を前記送信機アンテナ上で送信する第２の送信手段とを含む第２の副装置を有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記第２の特別状態を検出するために、前記運動の活発度または強度、すなわち、単位時間あたりの運動数が閾値と比較される、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
前記トランスポンダアンテナは、前記送信機アンテナとは異なる、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の送信手段は、前記可動ユニットが最近前記第２の特別状態を取った時刻に関する、前記第２の副装置から得られた情報もまた前記パルス列で送信するように構成されている、請求項12に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の送信手段は、比較的低い周波数を用いた前記パルス列を送信するように構成されており、前記第２の送信手段は、比較的高い周波数を用いた前記パルス列を送信するように構成されている、請求項12に記載の装置。
【請求項１７】
前記比較的低い周波数は100から200kHzの範囲にあり、および／または、前記比較的高い周波数は約30MHzの範囲にある、請求項16に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の副装置に含まれ、前記運動センサから得られたデータと、前記運動センサから前記データを得た時刻を示すデータとを保存する記憶手段を有する、請求項12に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の送信手段は、前記可動ユニットが前記第２の特別状態を最近とった時刻に関する、前記第２の副装置の前記記憶手段から得られた情報もまた前記パルス列で送信するように構成されている、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の送信手段は、前記記憶手段に保存された変化するデータの値が、同様に前記記憶手段に保存された閾値を所定の方向で通過するときに送信するように構成されている、請求項18に記載の装置。
【請求項２１】
前記運動センサから得られた信号を評価し、この評価の結果を前記記憶手段に保存する評価ユニットを有する、請求項18に記載の装置。
【請求項２２】
繰り返される動作期間の間のみ、前記運動センサから発せられたパルスを計測するように前記評価ユニットを制御する、前記評価ユニット内のタイミング回路を有する、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
前記評価ユニットは、各前記繰り返される動作期間において、前記動作期間の間にカウントされたパルス数を閾値と比較するように構成されている、請求項21に記載の装置。
【請求項２４】
前記定常電流源は電気化学電池である、請求項12に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、識別記号とその他の変動値の双方を、自動的に表示する可動式機器に関するものであって、特に雌牛のような家畜に携帯させる機器である。
背景技術
動物に取り付けられた受動トランスポンダからなる家畜用識別システムはよく知られており、例えば米国特許第４、510、495号が参照される。このようなシステムでは、トランスポンダ受信回路は高周波のラジオ波を受信し、これらの電波から得られたエネルギーを貯えるようになっている。更に、このように貯えられたエネルギーおよびラジオ波を用い、発信機を特定してそれにより発信機を携帯する家畜を識別する識別情報を発信する発信回路を備える。
ジェームス・Ａ・ロドリアン氏の米国特許第４、247、758号では、酪農牛のような家畜にトランスポンダが備えられており、これは運動検知器またはセンサーから得られた信号の数値を記憶するための二次電池駆動の計数記録器に接続している。トランスポンダが監視機器からのラジオ波信号が到達する範囲内にある時には、トランスポンダはラジオ波信号データによりデータを発信し、このデータは家畜の識別番号および家畜が運動した回数を示す情報からなっている。この発信された後者の数値を評価することで雌牛が発情期にあるか無いのかを決めることが可能である。
また、第EP−B1  ０、087、015号で公告された欧州特許で、ジェームス・Ａ・ロドリアン氏は類似の装置を公開しており、その中でトランスポンダは、予め決められた期間内の運動の回数値が、予め決められた値である基準値を超えたどうかを示すデータを代りに発信する。
運動センサーおよび運動数値のカウンタを有するトランスポンダが、またジョン・Ｗ・ゲッテンズ氏等の米国特許第４、618、861号で公開されており、そこでは代りの電源が、運動センサーが通常の方法で電気的パルスを発生して、かつ貯え、そしてパルスのエネルギーが情報発信のために使用されるような方法により用意される。
受動トランスポンダの使用にあたっては内蔵電源がないので、それぞれの作動には外部電源が必要である。上述のように、これは通常ラジオ波で飛来した高周波エネルギーにより、そのエネルギーはユニットのコンデンサに貯えられる。そのエネルギーは必要な幾つかのタイプの情報を伝達するラジオ波の発信に使用される。当然であるがこのような高周波エネルギーは相対的に限定された距離にしか伝達出来ず、１メートルか多くても数メートルである。識別システムがまたデータ収集に使われる時、例えば運動あるいは加速の数値の検知には、少なくともクロックと収集したデータを記憶するレジスタを稼働させるための、より能動的なあるいはより強力な電源を備えなくてはならない。それゆえ、データを収集するには多くの場合二次電池が必要である。一般の二次電池は有効期間があり、理想的には家畜に取り付けたままで常時長期間にわたって稼働できるものであることが必要である識別ユニットにとって、特に不利なことである。上述のジョン・Ｗ・ゲッテンズ氏の特許では、特定の場合運動センサーは外部からの電気の供給は無く、それ自身がパルスを発生できて、それがレジスタあるいはメモリの修正に使われる。
それ等の情報を遠距離にわたって伝達する識別装置は、十分な強さのラジオ信号の伝送が可能でなくてはならぬのでそのようなタイプの二次電池の電源が必要である。雌牛の非搾乳期には彼等の行動は緩慢になり、かつ幾つかの餌場あるいは類似の場所に集められることは少なくなるので、雌牛の発情期の検知には特に重要となる。しかし二次電池のエネルギーを利用するこのような長距離にわたる情報伝達は、毎回の伝達時に比較的余計なエネルギーを消費するので、伝達を可能な限り少なくする必要がある。
発明の開示
本発明の一つの目的は、ユニットの構成部品または構成部を長期間にわたり保守したり取換えたりしないで、家畜に使うことができるデータ収集・識別ユニットを提供することにある。
本発明の他の目的は、長距離にわたっても、重要な情報を送信できる、運動センサと組み合わさった家畜用の識別ユニットを提供することにある。
これらの目的は、特徴と特性が詳細な説明、特に、添付の請求項から明らかになる本発明によって達成される。
一般に、家畜のような可動ユニットからデータを送信する装置においては、アンテナに接続された通常の受動トランスポンダユニットが備えられる。トランスポンダは、このアンテナで受信された電圧パルスからの電気エネルギーを貯える手段を有し、この貯えられたエネルギーによって、このアンテナで装置の識別データのような情報を搬送するパルス列を送信することができる。さらにこの装置には、リチウムバッテリーのような、プロセッサを駆動する恒久的な電流源が備えられる。このプロセッサは、運動センサから信号を受信し、そして、アンテナを有する送信器に接続されており、この運動センサが発情期の非搾乳牛のような活発な活動を知らせると、十分なレンジを有するラジオ信号を送信する送信器を起動することができる。
より厳密に言えば、可動ユニットからデータを送信する装置、特に、家畜から識別データと運動パターンに関するデータを送信する装置において、受信アンテナと、この受信アンテナで受信された電圧パルスに含まれる電気エネルギーを貯える手段を有し、第１の送信アンテナと、この送信アンテナで情報を含むパルス列を送信する手段をさらに有する第１の受動サブユニット、または、トランスポンダユニットが備えられる。この装置にはまた、バッテリー型の電流源と、第２の送信アンテナと、この第２の送信アンテナで情報を含むパルス列を送信する手段を有する第２の副装置が備えられる。この第２の副装置は、データ、特に、検出器またはセンサから得られた変動データを保存するメモリ手段を有するプロセッサを含むのが適切である。このプロセッサは、検出された運動数を示す計数値のような変動データが十分迅速に変化したら、異常状態であることを知らせるであろうし、値が設定時間中に所定の閾値を越えて増加したら、または、一般に、所定の方向で閾値を通過すると知らせる。
【図面の簡単な説明】
本発明は限定条件とならない実施例を参照し、また付帯図面を参照にして詳細に説明されるが、付帯図面は；
図１は、識別情報と運動データを発信する回路のデータのブロック図である。
図２は、収縮箱内に組み込まれた図１の回路を構成する機器の前面図である。
図３は、パルス生成回路の実施例の回路図である。
図４は、図１の回路に構成されたプロセッサにより実施される手順の流れ図である。
詳細な説明
図１には、ブロック図でかつ部分的な概略図として、ケーシング内または収納箱内に設置される装置が示されており、図２には例えば家畜の首の周りにぶら下げられる装置が示されている。この装置は識別のための機能と運動を検知する機能とを有するものである。識別のためには主に通常型のトランスポンダ１が使用され、このような機器はテキサスインスツルメント社から“TIRIS"なる商品名で発売されており、また例えば特許文献DE−C2  3920666、DE−C1  4002801、EP−A1  0480530、EP−A1  0301127、DE−C1  4004196、EP−B1  0299557、米国特許第５、510、495号および米国特許第５、028、918号が参照されるので、ここに詳細は述べない。トランスポンダ１はアンテナ３を有し、それは高周波エネルギー（例えば約100−200キロヘルツの周波数の）の受信感度が高く、このエネルギーは主として図１の５で示されるレジスタに記憶された識別データの発信に、トランスポンダの回路を作動させるために使用される。
駆動のための外部電源を必要としない完全受動トランスポンダ１は、プロセッサ７に接続される。このプロセッサは通常の電子演算処理操作式に設計され、メモリ回路、クロック回路等を有する。プロセッサ７はリチウム二次電池９のごとき適合した電気化学的電池の形で自前の外部定常電源を有する。この二次電池９はまた、例えば約30ヘルツの範囲の周波数を有するラジオ波の発信機11に電力を供給し、それはアンテナ13に接続する。プロセッサ７は運動センサー15から１列の電気パルスとして入力信号を受信し、それはジーメンス・エレマ社所有のビョーン・デール氏等の米国特許第５、183、056号に記載されている形であることが望ましい。検知器15からの電気的パルスはプロセッサに伝達される前にパルス形成回路14により望ましい電圧パルスに形成できる。プロセッサ７はまたトランスポンダ１からの信号を受信でき、トランスポンダ１に接続するアンテナ３によりまたデータ情報を発信できる。
図１に示される装置は次のように作動する。運動センサー15は、例えば家畜の首輪にぶら下げるような方法で装置が取り付けられている家畜の運動を、常時あるいは永続的に検知し、運動を表示する電気信号がマイクロプロセッサ７に送られる。マイクロプロセッサ７は、例えば一時間に数分間の割合で周期的な繰り返し時間で、しかし永続的に作動するのが好ましく、かつ作動中には二次電池９からプロセッサ７に常時エネルギーが供給される。作動期間中運動センサー15から受信されたパルスは評価されかつカウントされ、結果はパルスカウンタ17であるレジスタに記憶される。
プロセッサ７は上述したごとく、クロック回路を含み、そして現在時間を19で示されるレジスタに記憶されるようになっている。これらのレジスタの数値、即ちパルスカウンタ17におけるパルス数およびレジスタ19における現在時間、によりプロセッサ７は作動中となった時点ごとに、運動の活性あるいは強度、即ち単位時間当たりの運動回数が、第３のレジスタ21に記憶された閾値より大きいかどうかを評価する。運動の活性が十分に高い時は、プロセッサ７はこれもまた二次電池９で作動される発信機11を作動させ、アンテナにメッセージを伝達し、このメッセージはトランスポンダ１のメモリから呼び出された識別情報と、運動強度が閾値より高くなったことを知らせる情報との双方を含む。さらに、レジスタ22の識別表示は運動強度が現在高いことを示すようにセットされる。発信機11の二次電池の作動によりアンテナ13から出された信号はかなり大きな送信範囲例えば数百メートルの範囲で受けられる。
これとは別に、家畜が給餌場の入り口に居ることができ、かつ100〜200ヘルツ規模の周波数のパルスを発信するところの特別に配置された、図示されていない監視ステーションに総ての装置が近付き、そしてその装置が十分に監視ステーションに近く、例えば遠くてもアンテナから50センチメートルになった時に、ラジオ波の電気エネルギーは付帯するアンテナ３でトランスポンダ１によって受信できる。トランスポンダのアンテナ３は変圧器の二次巻線と類似の働きをし、受信されたエネルギーあるいは誘導されたエネルギーは、適切な方法、例えば23で示されるコンデンサーに貯えられる。この貯えられたエネルギーはトランスポンダ１によりそのアンテナに、識別情報並びに最新の運動強度がプロセッサ７のレジスタ21に記憶された閾値を超えるかあるいは低いかということ表示するプロセッサ７のレジスタ22の動作識別表示から呼び出されたデータ値を発信するように使用される。
アンテナ13から出された高周波のラジオ信号は、また図示されていない受信機、例えば既に述べた監視ステーションで受信され、そしてトランスポンダ１により発信された前述のデータ値と同様に適切な方法で評価される。このような運動強度の増加信号が受信された時は、今受精作業あるいは同等の手段を講ずるのに好適な時期にきたことを家畜飼育者に知らせる適切な処置を取ることができる。
図４にはプロセッサにより遂行される種々の動作手順のフローダイアグラムが示される。先ず例えば図示されてないある種の適切なタイミング回路によるプロセッサの作動により、運動の活性を測定する手順が待機状態になる。次いでこの手順は、ブロック401においてスタートし、その後ブロック403にてカウンタ17がゼロにリセットされる。次いでブロック405で運動センサー15からのパルス受信の有無が確かめられる。もし受信されていない場合は、ブロック407において、活動の時間が経過したかどうか、例えば手順が開始されてから１分経過したかどうかが確認される。もし経過していないときは、この手順は新しいパルスが受信されるかどうかを質問するためにブロック405に戻る。
もしブロック405で新しいパルスの受信が確認されると、ブロック409でカウンタ17が増分され、その後測定時間が経過したかどうか再度確認するためにこの手順はブロック407に進む。もしブロック407において時間が経過したことが確認されると、ブロック411において、カウンターの値がレジスタ21に記憶された閾値より大きいかどうかが確認される。大きい場合、ブロック413において発信機11が監視対象の家畜が今活動が活発であるこという情報を発信するために作動される。その後ブロック415でレジスタ22に記憶された識別表示がセットされ、それからこの手順はブロック417で終了して、新しい測定のために待機する。
プロセッサ７のレジスタ17に記憶された計数値が閾値を超えてないことがブロック411にて確認されると、この手順はブロック419に進む。ここでいかなるパルスもこの手順では計測されてない、即ちレジスタ17の計測値がゼロであるかが確認される。この場合には運動検知器に欠陥のある確率が非常に高く、従って手順はブロック421に進み、ここでラジオ波発信機11が、家畜の運動検知器が欠陥の可能性が高く交換の必要ありという情報を発信するために作動される。それから、ブロック423においてレジスタ22に記憶された識別表示はリセットされ、その後手順がブロック417において終了する。もしブロック419において、少なくとも一つのパルスが確認された時には、運動検知器はなお作動しているが活性は低いと想定され、それから活動識別表示をリセットするためにブロック423に進み、その後この手順は上記のようにブロック417にて終了される。
図２に、図１の回路が、家畜の（示されてないが）首輪、首バンドあるいは類似のものの付属品とするための孔または開口部27が構成されたケーシングまたは収納箱に組み込まれた状態で示される。回路板29は収納箱25に取り付けられ、回路板29の上に、図示されない導電通路で連結された図１に示される回路が形成されている。アンテナ３は収納箱25の周辺内側に直接数回巻き付けた形で配置され、そして導電線31によって回路板29の導電領域に接続される。ラジオ周波数用のアンテナ13は短い導電線から形成され、また回路板29上の適応した導電領域に接続される。
パルス形成回路14の簡単な実施例が図３に示される。運動検知器15からの出力信号はいくらか変動する波型と想定され、それぞれ検知された運動に対し振幅が減少する。演算増幅器25にはその入力端子の一つ、例えばその逆転端子に、それの他の入力端子に加えられる基準電圧Vref.が与えられる。演算増幅器からの出力信号は適切な一定電圧水準ではあるがやや長さ即ち幅の変化したパルスの形状を持つようになる。このパルスはマイクロプロセッサ７により適切な方法、例えばその数をカウントするといった方法で評価される。基準電圧Vref.は、図示されないがその中に組み込まれたDA−コンバータあるいは類似の装置を通してマイクロプロセッサにて制御され、演算増幅器25の非逆転入力端子は図１の点線で示される線27を通してプロセッサー７に接続させることができる。
図１による装置は、実施例では発信機11を選択的に受動トランスポンダに通常に配備された発信機とすることができ、その場合当然アンテナ13はトランスポンダ１ではアンテナ３と同じであり、即ち、発信機11とアンテナ13は省略され、上述の特別の場合、二次電池９がトランスポンダ１の作動用エネルギーを供給する。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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