(57)【要約】  哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するためのガス測定装置であり、この装置は哺乳動物の胃の中に配置され、ガスを検出するための少なくとも１つのガスセンサを提供するハウジングを含む。ハウジングは胃の中の液体に対して不透過性である。この装置は、ハウジング内に配置され、少なくとも１つのガスセンサに電気的に結合されるコントローラも含むことができる。コントローラは、ガスセンサからの出力を定期的に処理して胃の中のガスの量を示すデータを提供するように構成される。コントローラは、哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置にデータを伝送するための無線送信機を含むことができる。【選択図】図２ａ
2014525738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するためのガス測定装置において、
前記胃の中に配置され、ガスを検出するための少なくとも１つのガスセンサを提供するハウジングであり、前記胃の中の液体に対して不透過性である、ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記少なくとも１つのガスセンサに電気的に結合されるコントローラであり、前記少なくとも１つのガスセンサからの出力を定期的に処理して前記胃の中の前記ガスの量を示すデータを提供するように構成され、前記哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置に前記データを伝送するための無線送信機を含む、コントローラと、
を含むことを特徴とするガス測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記哺乳動物が反芻動物であり、前記装置が前記反芻動物によって飲み込まれるためのものであり、前記装置の前記ハウジングは前記装置が前記反芻動物の前記胃から放出されるのを防ぐ保持手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記保持手段は、前記反芻動物が前記装置を飲み込むのを容易にし、前記反芻動物の胃の中で前記ハウジングから外向きに突き出るように解放されるための、初期位置に保持される１つ又は複数のウィングを含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置において、各ガスセンサが前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングは、前記ガスセンサによる検出のために前記胃から前記ハウジング内に前記ガスを入れるための少なくとも１つのガス透過部分を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記ガス透過部分が、前記胃の中の前記液体に対して不透過性であるガス透過膜であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記ハウジングには前記少なくとも１つのガスが前記ハウジング内に通過するための１つ又は複数の開口部があり、前記少なくとも１つの膜が前記開口部を覆うことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の装置において、前記ガス透過膜がシロキサン膜であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置において、２つのガスセンサを含み、前記ガスセンサは互いに異なるガスを検出するように適合されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記少なくとも１つのガスが、メタン、二酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、及び酸素から成る群から選択されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するための方法において、
前記哺乳動物の前記胃の中に配置されたガス測定装置を利用して前記ガスを検出するステップであり、前記装置は前記ガスを検出するための少なくとも１つのガスセンサを提供するハウジングを含み、前記ハウジングは前記胃の中の液体に対して不透過性である、検出するステップと、
前記少なくとも１つのガスセンサからの出力を定期的に処理して前記胃の中の前記ガスの量を示すデータを提供するステップと、
前記哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置に前記データを無線で伝送するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記少なくとも１つのガスセンサが前記ハウジング内に位置し、前記ハウジングが前記ガスに対して透過性であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の方法において、前記ガスセンサの２つ以上を利用するステップであり、前記ガスセンサは互いに異なるガスを検出するように適合される、利用するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、少なくとも２つの前記センサからの前記出力の比率を比較し、前記胃の中の前記ガスの相対量を求めるステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の方法において、前記胃の中の圧力及び温度の少なくとも１つを測定するステップであり、前記圧力及び／又は温度は前記胃の中の前記ガスの量を求めるために前記センサの出力と共に評価される、測定するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れか１項に記載の方法において、前記求めたガス量を、前記哺乳動物から排出されるガスの読取値と相関させ、前記相関データを利用して前記哺乳動物のガス排出水準を評価する更なるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５の何れか１項に記載の方法において、前記少なくとも１つのガスが、メタン、二酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、及び酸素から成る群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
反芻動物の温室効果ガス排出を予測するための方法において、
反芻動物の胃の中の少なくとも１つのガスの量を示すデータを得るステップであり、前記データは前記反芻動物の胃の中に配置されるガス測定装置によって提供される少なくとも１つのガスセンサの出力に由来する、データを得るステップと、
前記受信データを、前記反芻動物の１つ又は複数の呼吸室読取値から得られる排出ガスデータに相関させるステップと、
前記相関データを処理して前記反芻動物の温室効果ガス排出を予測するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記データが、前記反芻動物の前記胃の中の２つ以上のガス水準の比率を示すことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の方法において、前記少なくとも１つのガスが、メタン、二酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、及び酸素から成る群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
少なくとも１頭の哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するためのシステムにおいて、請求項１乃至９の何れか１項に記載の１つ又は複数の装置と、前記哺乳動物から離して設置され、前記装置からデータを受信するために前記装置のそれぞれと無線通信するように構成される中央コントローラとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記データを前記中央コントローラに伝えるように構成される中間無線中継器を更に含むことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２１又は２２に記載のシステムにおいて、前記中央コントローラが、前記受信データを処理して前記反芻動物のそれぞれからの前記ガスの排出を評価するように構成されるプロセッサを更に含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
哺乳動物の胃の中に保持され、前記哺乳動物の胃の中のガスを検出するための１つ又は複数のガスセンサを提供する筒状体と、
前記筒状体の開口部を覆うように構成されるガス透過膜であり、前記開口部は少なくとも１つの前記ガスセンサによる検出のために前記筒状体の内部に前記ガスが入るように設けられる、ガス透過膜と、
を含むことを特徴とする丸い塊。
【請求項２４】
プロセッサによって実行されるとき、請求項１０乃至１９の何れか１項に記載の方法を実施する少なくとも１つの命令を含むプログラムコードを提供することを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、哺乳動物の胃の中のガスを測定するためのシステム、方法、及び装置に関し、より詳細には、排他的ではないが反芻動物からの１つ又は複数の温室効果ガス排出を測定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
過去１０年にわたり、地球温暖化問題及び地球温暖化が地球に対して有する有害な影響にかなりの関心が向けられてきた。メタンや二酸化炭素などの温室効果ガスは地球温暖化の主な原因であることが分かっており、かかる温室効果ガスの排出、特に人為的排出を軽減するために甚大な努力がなされている。畜牛や羊は消化の副産物として多量のメタン及び二酸化炭素を排出する。例えばオーストラリアでは、反芻家畜からのメタン排出が、農業のメタン排出の７０％超を占め、二酸化炭素等価物の正味排出量の少なくとも１１％を占める。
【０００３】
畜産業は、反芻動物の温室効果ガス排出、特にメタン排出を減らすための軽減戦略を開発するのに多量の時間と資金を投資してきた。しかし、かかる軽減戦略を開発し、監視し、検証するには多数の個々の動物からの腸内ガス排出を容易に測定できる必要がある。動物をその自然の放牧環境内で著しく不安にさせ又は妨げない自律的な方法で、ガス排出を測定することが望ましい。
【０００４】
そのような個々の動物の放し飼いのメタン測定のために最も広く採用されている技法は、六フッ化硫黄（ＳＦ６）トレーサガスを使用して家畜がメタンを吐き出す速度を推定するものである。より具体的にはこの技法は、動物の第一胃内のＳＦ６を放出する透過装置を配置することを含む。その後、動物がサンプリングシステムを典型的には首の周りに取り付けられ、このサンプリングシステムは、口及び鼻孔から吐き出された空気を長期間にわたって集めるように構成される。この空気のサンプルをメタン及びＳＦ６について分析し、これらの濃度並びに分かっている放出速度によりメタン排出速度が計算できるようになる。
【０００５】
しかし、そのようなトレーサに基づく測定法は比較的不正確な読取値を発生させることが分かっている。例えば一部の検査は、連日測定するときに動物間及び動物内で大きな記録の変動を示した。かかる変動性の原因の１つは、サンプリングシステム内の導管に入り導管を塞ぐ塵若しくは水、又はサンプリングシステムを動物の首の周りに保持するために利用されるＰＶＣ軛の漏れのせいであり得る。もう１つの原因はトレーサガスが不均一な速度で放出されることに起因することができ、このことは結果に大きく影響し得る。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するためのガス測定装置であり、
胃の中に配置され、ガスを検出するための少なくとも１つのガスセンサを提供するハウジングであり、胃の中の液体に対して不透過性である、ハウジングと、
ハウジング内に配置され、少なくとも１つのガスセンサに電気的に結合されるコントローラであり、少なくとも１つのガスセンサからの出力を定期的に処理して胃の中のガスの量を示すデータを提供するように構成され、哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置にデータを伝送するための無線送信機を含む、コントローラと、
を含む、ガス測定装置が提供される。
【０００７】
典型的には哺乳動物は反芻動物であり、本装置は反芻動物によって飲み込まれるためのものであり、装置のハウジングは装置が反芻動物の胃から放出されるのを防ぐ保持手段を含む。
【０００８】
保持手段は、例えば反芻動物が装置を飲み込むのを容易にし、反芻動物の胃の中でハウジングから外向きに突き出るように解放されるための、初期位置に保持される１つ又は複数のウィングを含むことができる。
【０００９】
典型的には、各ガスセンサはハウジング内に配置され、ハウジングは、ガスセンサによる検出のために胃からハウジング内にガスを入れるための少なくとも１つのガス透過部分を含む。
【００１０】
典型的には、ガス透過部分は胃の中の液体に対して不透過性であるガス透過膜である。一実施形態では、この膜は第一胃内のガス濃度の変化に対応し、それによりかかる環境内の変動期に反応する双方向性の膜である。
【００１１】
典型的には、ハウジングには少なくとも１つのガスがハウジング内に通過するための１つ又は複数の開口部があり、少なくとも１つの膜がその開口部を覆う。膜は、例えばシロキサン、ポリジメチルシロキサン、又は他の何らかの適切なガス透過材料から形成することができる。
【００１２】
典型的には、本装置は２つのガスセンサを含み、ガスセンサのそれぞれは互いに異なるガスを検出するように適合される。本発明によって具体化されるガス測定装置は、温度及び／又は圧力センサの少なくとも１つを含むこともでき、哺乳動物の胃の中のガスの量を求めるときに温度及び／又は圧力センサの出力が評価される。
【００１３】
ハウジングは、ポリプロピレンなどの液体不透過性材料から形成される筒状の丸い塊の形を取ることができる。
【００１４】
少なくとも１つのセンサの酸性ガス腐食を防ぐために、ハウジング内に犠牲材料があっても良い。
【００１５】
更に少なくとも一部の実施形態では、コントローラが、複数のガスセンサの読取値を記憶するように構成されるメモリを更に含み、それらの読取値は遠隔受信装置に定期的にバッチで伝送される。
【００１６】
典型的には、コントローラ及びセンサの少なくとも１つに給電するために電源がハウジング内に配置される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するための方法が提供されており、この方法は、
哺乳動物の胃の中に配置されたガス測定装置を利用してガスを検出するステップであり、その装置はガスを検出するための少なくとも１つのガスセンサを提供するハウジングを含み、そのハウジングは胃の中の液体に対して不透過性である、検出するステップと、
少なくとも１つのガスセンサからの出力を定期的に処理して胃の中のガスの量を示すデータを提供するステップと、
哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置にそのデータを無線で伝送するステップと、
を含む。
【００１８】
一部の形態では、本発明によって具体化される方法が複数のガスを測定するとき、少なくとも１つのセンサの出力に由来する比率を提供し、１つのガスの相対量を求めるステップを更に含むことができる。
【００１９】
本発明による方法は、哺乳動物から排出されるガスの水準を示すガスの読取値と求めたガスの量を相関させ、相関させたデータを利用して哺乳動物のガス排出水準を評価する更なるステップも含むことができる。
【００２０】
従って本発明の別の態様では、反芻動物の温室効果ガス排出を予測するための方法が提供されており、この方法は、
反芻動物の胃の中の少なくとも１つのガスの量を示すデータを得るステップであり、そのデータは反芻動物の胃の中に配置されるガス測定装置によって提供される少なくとも１つのガスセンサの出力に由来する、データを得るステップと、
受信データを、反芻動物の１つ又は複数の呼吸室読取値から得られる排出ガスデータに相関させるステップと、
相関データを処理して反芻動物の温室効果ガス排出を予測するステップと、
を含む。
【００２１】
本発明によって検出される１つ又は複数のガスは、数ある中でもメタン及び二酸化炭素から成る群から選択されても良い。
【００２２】
別の態様では、少なくとも１頭の哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するためのシステムが提供され、このシステムは本発明によって具体化される１つ又は複数の装置と、哺乳動物から離して設置され、感知データを受信するために装置のそれぞれと無線通信するように構成される中央コントローラとを含む。
【００２３】
典型的には、このシステムは、感知データを中央コントローラに伝えるように構成される中間無線中継器を更に含む。
【００２４】
中央コントローラは、受信データを処理して哺乳動物のそれぞれからのガスの排出を評価するように構成されるプロセッサを更に含むことができる。
【００２５】
本発明の別の態様では、
哺乳動物の胃の中に保持され、哺乳動物の胃の中のガスを検出するための１つ又は複数のガスセンサを提供する筒状体と、
筒状体の開口部を覆うように構成されるガス透過膜であり、開口部は１つ又は複数のガスセンサによる検出のために筒状体の内部にガスが入るように設けられる、ガス透過膜と、
を含む、丸い塊が提供される。
【００２６】
別の態様では、プロセッサによって実行されるとき、本発明によって具体化される方法を実施する少なくとも１つの命令を含むコンピュータプログラムコードが提供される。
【００２７】
別の態様では、本発明によって具体化されるプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体が提供される。
【００２８】
更に別の態様では、本発明によって具体化されるコンピュータプログラムコードを含むデータ信号が提供される。
【００２９】
次に、本発明の実施形態を専ら例として添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を実施するためのシステムの概略図である。
【図２ａ】図２ａは、一実施形態による図１のガス測定装置の分解図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、一実施形態による図１のガス測定装置の組立図を示す。
【図３】図３は、図２の装置によって実装されるコントローラのブロック図である。
【図４】図４は、図１のシステムを利用してガスを測定するための方法ステップを示すプロセスフローである。
【図５】図５は、図２の装置によって出力された検査データを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下の実施形態は、反芻動物の温室効果ガス排出、特にメタン及び二酸化炭素ガス排出を測定するためのシステム、装置、及び方法の脈絡で説明する。
【００３２】
図１を参照し、上記の実施形態に従い、胃の中の温室効果ガス排出の測定を行うために利用されるシステム１００の概略図が示されている。提案するシステム１００を利用し、動物の通常の放牧習慣を事実上妨げることなく、多数の放牧反芻動物（ここで説明する実施形態では畜牛の形態を取る）の腸内のメタン及び二酸化炭素ガスの測定を容易に行うことができる。かかるシステムは、遺伝的な及び原野の変異性を確実に測定すること及び多岐にわたる農場管理習慣の効果を確実に測定することを困難にする、従来のガス測定技術（背景技術の中で説明した呼吸室法やＳＦ６トレーサ法など）の制約を有利に克服し又は改善することができる。
【００３３】
システム１００は、動物１０６の胃の第一胃１０４内のメタンガス濃度及び二酸化炭素ガス濃度の両方を測定するためのガス測定装置１０２を含む。前述の通り、実施形態はこれらの２つのガスを測定することだけに限定されると見なすべきではなく、所望の用途に応じて胃の中にある他のガス（例えば水素、酸素、硫化水素、アンモニア等）を追加で又は代替的に監視するように修正しても良いことが理解される。同様に、所望の用途に応じて、装置１０２は単一のガス（例えばメタン）を測定するように構成されても良い。
【００３４】
図２を更に参照し、装置１０２は、第一胃１０４内に保持されるように設計される筒状の丸い塊１０８の形を取るハウジングを含む。第一胃１０４内にある水及び消化物から内部の電子部品（以下の段落でより詳細に説明する）を保護するために、丸い塊１０８は液体に対して不透過性である。ここで説明する実施形態では、丸い塊１０８が高密度のポリプロピレンから形成され、外向きに傾きを付けられた１対のウィング１１０を含み、ウィング１１０は、動物１０６が装置１０２を飲み込み易くするために、溶けるリング１１２（例えばゴムバンド）によって抑えられた状態又は「閉じた」状態で最初は保持される。これを図２ｂに最も良く示す。装置１０２が第一胃１０４から放出されるのを防ぐために、リング１１２が溶けると、ウィング１１０は外向きに突き出るように構成される（図２ａ参照）。着脱可能なエンドキャップ１０９が、丸い塊１０８の遠心端に配置され、以下の段落で説明する理由から複数の開口部を備える。
【００３５】
丸い塊１０８内に位置するのは、第一胃内のメタンガス及び二酸化炭素ガスをそれぞれ検出するための１対のガスセンサ１１４ａ、１１４ｂである。丸い塊１０８の中には温度及び／又は圧力センサが更に位置しても良く、当業者によって良く理解されるようにそれらのセンサの出力はガス濃度を計算する際に利用される。ここで説明する実施形態では、センサ１１４が、Ｄｙｎａｍｅｎｔ  Ｌｔｄ（Ｄｅｒｂｙｓｈｉｒｅ，  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ；  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｙｎａｍｅｎｔ．ｃｏｍ／）によって製造されるＴＤＳ００３５センサや、ｅ２ｖ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｅｓｓｅｘ，  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ；  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅ２ｖ．ｃｏｍ／）によって製造されるＩＲ１５ＴＴ−Ｒセンサなどの小型化された非分散型赤外線センサの形を取る。センサ１１４は、０％から１００％の濃度までそれぞれのガスを０．０１％の増分で測定するようにそれぞれ構成される。ポリプロピレンの丸い塊１０８はガスを透過可能だが、ここに示す実施形態は、第一胃１０４内の液体に対して不透過性でもあり、丸い塊の内部へのより速いガス拡散速度を可能にする（ひいてはセンサ１１４ａ、１１４ｂによるより動的なガス読取を可能にする）ためにエンドキャップ１０９内に設けられる開口部の端から端まで位置する、膜１１６の形を取るガス透過部分を含む。ガス拡散用のより広い表面積を与えるために、この膜は丸い塊１０８の胴に沿って配置される穴又は隙間を覆うように更に又は代替的に配置されても良い。ガス透過膜１１６は任意の適切な材料から形成することができるが、本明細書で説明する実施形態では、シロキサン材料、好ましくは第一胃環境の苛酷さにしかるべく耐え、ポリプロピレンの丸い塊１０８に良く結合することが分かっているポリジメチルシロキサンで作られる。膜１１６は図２ｂに最も良く示されている。丸い塊内への液体の侵入に対する液体不透過性バリアを実現するために、ガス透過膜は、適切な接着剤を使用することや音波溶着又は熱溶着技法等により、丸い塊の外部又は内部に任意の適切な方法で結合することができる。他の実施形態では、膜１１６が、例えばＫｒａｔｏｎ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ（商標）、低密度のポリエチレンフィルム、又はポリプロピレン及びポリエチレンフィルムのコポリマー、ポリウレタン、並びにスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンコポリマーから製造されても良い。
【００３６】
丸い塊１０８の内部のガス拡散効果を最小限にするために、ガスセンサのそれぞれは、ガス透過膜に実現可能な限り近く位置するように望ましくは丸い塊の中に装着される。少なくとも一部の実施形態では、各ガスセンサが、異なるガス透過膜のすぐ後ろで丸い塊の中に装着され得る。つまり、貫通した開口部が丸い塊の様々な領域内に設けられても良く、それらの領域のそれぞれにおける開口部はそれぞれのガス透過膜によって覆われ、ガスセンサの異なるものが膜のそれぞれの背後で丸い塊の中に配置される。例えばこの実施形態では、丸い塊の内部の一端に１つのガスセンサを配置することができ、別のガスセンサが反対側に配置される。更に特定の実施形態では、ガス透過膜が、第一胃内のガス濃度の変化に対応し、それによりかかる環境内の変動期に反応する双方向性の膜であり得る。
【００３７】
Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ（ＣＳＩＲＯ，  Ａｕｓｔｒａｌｉａ）（詳細はＵＲＬ  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｃｔ．ｃｓｉｒｏ．ａｕ／で見つけることができる）によって製造されるナノマイクロコントローラ形式の電子装置コントローラ１２０は、図２ａに最も良く示されているようにセンサ１１４に電気的に結合される。丸い塊１０８の中に位置し得る充電可能な３個の１．５ｖ  ＡＡＡバッテリ１２１又はこの用途に適した他の任意の種類のバッテリにより、装置コントローラ１２０に電力が供給される。図３の概略図を参照し、装置コントローラ１２０は、センサの出力に基づき第一胃１０４内のそれぞれのガスの量を示すデータを求め、中央コントローラ１５０（図１）に伝えるための様々なモジュールを実装するように構成される、プロセッサ３０２を含む。ここで説明する実施形態によれば、決定モジュール３０４は、入力モジュール３０６を介してセンサから受信される出力済み電圧水準に基づき、２つのガスのパーセンテージ濃度を求めるように構成される。所望の用途及びセンサ構成に応じて、モル濃度などの他のパラメータが決定モジュール３０４によって推定されても良いことが理解される。理解されるように、関連するガスの量が決定モジュール１０４によって求められるのではなく、ガスの量は、動物から離して配置される以下で更に説明する中央コントローラ１５０によって求めることができる。測定される各ガスのモル濃度又は他の濃度パラメータを推定するために、第一胃の内部容積の推定値を利用しても良い。
【００３８】
装置コントローラ１２０は、日時スタンプと共にメタン及び二酸化炭素の測定値のログを取るためのフラッシュメモリ３０８も含む。装置コントローラ１２０は、ガスの測定値と共に温度、圧力、及びバッテリ電圧のログを取ることもできる。図５は、ルーメンフィステル装着羊について１５分間隔で最初に取られた５６個の読取値を示す、装置１０２からダウンロードされた生データを列挙する表の一例を示す。
【００３９】
以下の段落でより詳細に説明するように、後の処理及び分析のために、送受信機３１０がログデータを中央コントローラ１５０に伝送するように構成される。図示の実施形態では、送受信機３１０が、無線ネットワーク１５２の形を取る無線ネットワークを介して中央コントローラ１５０と通信する。より具体的には、中央コントローラ１５０は、９１５ＭＨｚのＩＳＭ周波数帯域上で送受信機３１０と通信するように構成される、ＵＳＢに装着されるアンテナが使用可能にされたラップトップコンピュータの形を取る。代替的実施形態では、中央コントローラ１５０は、例えばＧＳＭ移動通信ネットワークを含む任意の適切な形態の私設無線ネットワーク又は公衆無線ネットワークを介して送受信機３１０と通信するように構成される、サーバコンピュータシステムによって具体化されても良いことが理解される。
【００４０】
送受信機３１０は、（例えば送受信機が中央コントローラ１５０の無線範囲内にあることが認められるとき）中央コントローラ１５０にログデータを実時間で又はバッチで伝送するように構成される。送受信機３１０は、調節命令を受信するために中央コントローラ１５０と通信するように更に構成される。例えば中央コントローラ１５０は、（例えば動物が放牧地にいる間、バッテリ寿命を保つ目的でサンプリング期間を数分から数時間調節するために）ガスセンサのサンプリング期間を調節するための命令を装置コントローラ１２０に送ることができる。同様に、中央コントローラ１５０は、コントローラがセンサをサンプルモードで再活性化するまで、無期限にわたり待機するための命令を装置コントローラに送ることができ、これはバッテリ寿命を保つためのもう１つの方法である。例えば畜群の状況で複数の装置が同時に動作する場合、送受信機の機能は、中央コントローラ１５０が特定の装置１２０に問い合わせることも有利に可能にする。
【００４１】
次に、図４の流れ図４００を参照し、上記のシステム１００を利用して第一胃内のガス排出を測定するための方法について説明する。第１のステップ（Ｓ１）で、装置１０２が動物１０６によって飲み込まれる。短い時間の後、第一胃１０４内にある酸、消化液、酵素、及び／又は液体がリング１１２を溶かし、その結果、丸い塊のサイズ及び形状を変更し、それにより丸い塊１０８が反芻中に腸から口内に逆流し、口腔から吐き戻されるのを防ぐようにウィング１１０が外向きに突き出ることを可能にする。装置コントローラ１２０からの命令に基づき、第一胃１０４内のメタン及び二酸化炭素ガス水準を感知するためにセンサ１１４ａ、１１４ｂが作動される（ステップＳ２）。ステップＳ３で、第一胃１０４内のそれぞれのガスのパーセンテージ濃度を求めるために、センサ出力が装置コントローラ１２０によって処理される。ステップＳ４で、濃度データが中央コントローラ１５０に（前に述べたように瞬時に又はバッチで）伝送される。
【００４２】
中央コントローラ１５０は、装置１０２から受け取るデータを処理して動物１０６の温室効果ガス排出の推定を行うように構成される。１つ又は複数の実施形態では、この推定は、ガス測定装置１０２によって与えられるデータを、密閉された呼吸室内で（様々な実験及び放牧条件下にある）同種の反芻動物から得られるガスデータ出力に相関させ、相関データを利用して温室効果ガス又は放牧地の動物からのガスの排出水準を予測することを含み得る。より具体的には、現在のシステムでは、ガス濃度が０％−１００％まで直線的に増加するとき、赤外線ガスセンサ１１４ａ、１１４ｂが電圧差の変化（０．４Ｖ−２．４Ｖ）を測定する。Ｄｙｎａｍｅｎｔガスセンサ１１４ａ、１１４ｂのガス濃度は、公式：ガス濃度（％）＝（（センサ電圧読取値−０．４）／２）＊１００によって計算される。呼吸室は、室を通して引き込まれる空気を定期的にサンプリングすることにより、内部に配置された動物のガス排出を設定期間（通常は２４時間）にわたって推定する。変速扇風機が、室の前部にある直径３５ｍｍの開口部を通して、次いで動物を通り過ぎ、室の後壁に位置する同様の大きさのマニホルド内へと空気を引き込む。後部のマニホルド上に装着される軟質のプラスチックホース（直径３５ｍｍ）が、決定用の流量計内に空気を引き込む。流量計に入る前に小口径（２ｍｍ）のホースが空気をサンプリングし、このサンプルをマルチプレクサを介してメタン、二酸化炭素、水素、及び酸素用のガス分析器内に送る。各室は逐次的にサンプリングすることができ、ガス濃度は任意の時点において動作中の室数に応じ、２つの室だけでは６分ごとに、６つの室では１５分ごとに計算される。「Ｏｘｙｍａｘ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」パッケージの一部としてＣｏｌｕｍｂｕｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓが提供するソフトウェアは、ガス濃度及びシステムを通る空気流量を含むガス排出を計算する。或る期間にわたって測定された全てのガス、並びに２４時間の動物実験にわたり蓄積されたガス読取値について、その後のデータが表の中に生成され、グラフ上にもプロットされる。
【００４３】
それぞれのガスセンサ１１４からの出力を利用し、測定される個々のガスの量、又は他のガスに対する複数のガスのうちの１つの量の比率を推定することができる。比率は、動物による１つ又は複数の温室効果ガスの排出に対する、変更された飼料、牧草地、放牧地条件や農場条件等の影響についての指示を与えるのにとりわけ有用である。同様に、上記のように或るガスの他のガスに対する比率を求めることにより、ガスそれぞれの実際の濃度を求める必要なしに、有用な情報をそれでもなおもたらすことができる。
【００４４】
上記の実施形態は温室効果ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）及び／又はメタン（ＣＨ４）の測定に関して説明してきたが、関連する哺乳動物の胃の中で他の任意のガスが測定されても良い。例えば、本発明によって測定され得る非温室効果ガスには、例としてアンモニア（ＮＨ３）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ）、及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）が含まれる。或る特定の非限定的な例では、装置１０２が第一胃内のアンモニアの濃度を求めるように構成されるセンサを実装することができる。当業者なら理解するように、第一胃内のアンモニア濃度は、分解を経験している第一胃内の窒素化合物の量及び第一胃微生物の窒素分解活動を反映する、微生物代謝の最終生成物である。従って、装置１０２によって求められるアンモニア濃度は、第一胃内の窒素利用効率及び潜在的な窒素排出を求めるために重要な第一胃への窒素流入及び分解速度を解釈するために利用することができる。
【００４５】
上記の実施形態に対する代替的実施形態では、ガス排出データを中央コントローラ１５０に無線で伝送するのではなく、（メモリ３０８内に記憶された）データを代わりに物理的接続によって装置１０２からダウンロードすることができる。例えば、装置１０２はフィステル装着動物内に位置することができ、十分なデータが得られると装置１０２は動物のフィステルを通して除去され、ＵＳＢポートによってコンピュータに接続される。装置１０２からデータを物理的にダウンロードするための他の技法が当業者の認識範囲に含まれることが理解される。
【００４６】
反芻動物は偶蹄目の如何なる一員でも良く、その非限定的な例には畜牛、羊、山羊、麒麟、水牛、鹿、駱駝、アルパカ、ラマ、ヘラジカ、ヤク、及びアメリカヘラジカが含まれる。更に、本発明によって具体化される装置及び方法は、反芻動物によるガス排出を測定するのに特に適しているが、本発明の装置及び方法は他の哺乳動物の胃の中の任意の形のガスの測定を行うために等しく利用され得ることが理解される。例えば実施形態は、豚科、犬科、猫科、若しくは霊長類科の一員の胃の中のガス濃度、又は例えば人間の胃の中のガス濃度を測定することにまで及び得る。
【００４７】
加えて、本発明を本実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、改変、変更、及び改善を加えても良く、本発明の要素及びステップに等価物を代用できることを当業者なら理解されよう。更に、本発明を特定の状況に適合させるために、本発明の中心的範囲から逸脱することなく多くの修正を加えることができる。かかる改変、変更、修正、及び改善は、上記で明示的に説明していなくても本発明の範囲及び趣旨に含まれることが意図され含意される。従って上記の実施形態は、如何なる点でも限定的であると解釈すべきではない。
【００４８】
本明細書に含まれる従来技術への如何なる言及も、その情報がオーストラリア又は他の場所の当業者の一般常識だということを認めるものとして解釈されるべきではない。
【００４９】
添付の特許請求の範囲及び上記の本発明の説明では、明確な原語又は所要の含意により文脈が別の意味を必要とする場合を除き、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」又は「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」や「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などの変化形は包含的な意味で用いられ、即ち本発明の様々な実施形態における更なる特徴の存在又は追加を排除するためではなく、述べられた特徴の存在を明記するために用いられる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月7日(2012.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
哺乳動物の胃の中のガスを測定するためのガス測定装置において、
前記胃の中に配置されるハウジングであり、前記ハウジングは前記胃の中の液体に対して不透過性であり、前記ハウジング内に前記ガスを入れるためのガス透過膜であるガス透過部分を含む、ハウジングと、
前記ガスを検出するために前記ハウジング内に配置される少なくとも１つのガスセンサと、
前記ハウジング内に配置され、前記少なくとも１つのガスセンサに電気的に結合されるコントローラであり、前記少なくとも１つのガスセンサからの出力を定期的に処理して前記胃の中の前記ガスの量を示すデータを提供するように構成され、前記哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置に前記データを伝送するための無線送信機を含む、コントローラと、
を含むことを特徴とするガス測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記哺乳動物が反芻動物であり、前記装置が前記反芻動物によって飲み込まれるためのものであり、前記装置の前記ハウジングは前記装置が前記反芻動物の前記胃から放出されるのを防ぐ保持手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記保持手段は、前記反芻動物が前記装置を飲み込むのを容易にし、前記反芻動物の胃の中で前記ハウジングから外向きに突き出るように解放されるための、初期位置に保持される１つ又は複数のウィングを含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置において、前記ハウジングは、前記ハウジング内に前記ガスを通すための１つ又は複数の開口部を有し、前記ガス透過膜が前記開口部を覆うことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の装置において、前記ガス透過膜がシロキサン膜であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置において、前記装置は２つのガスセンサを含み、前記ガスセンサは、前記哺乳動物の前記胃の中にある互いに異なる種類のガスを検出するように適合されることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記検出可能なガスが、メタン、二酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、及び酸素のうちの１つ又は複数を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
哺乳動物の胃の中のガスを測定するための方法において、
前記哺乳動物の前記胃の中に配置されるガス測定装置を利用して前記ガスを検出するステップであり、前記装置は、前記胃の中の液体に対して不透過性であり、前記ハウジング内に配置される少なくとも１つのガスセンサによって検出するために前記ハウジング内に前記ガスを入れることを可能にするガス透過膜であるガス透過部分を含むハウジングを含む、検出するステップと、
前記少なくとも１つのガスセンサからの出力を定期的に処理して前記胃の中の前記ガスの量を示すデータを提供するステップと、
前記哺乳動物の外に配置される遠隔設置された受信装置に前記データを無線で伝送するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記ガスセンサの２つ以上を利用するステップであり、前記ガスセンサは互いに異なるタイプのガスを検出するように適合される、利用するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、少なくとも２つの前記センサからの前記出力の比率を比較し、前記胃の中の検出された前記ガスの相対量を求めるステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか１項に記載の方法において、前記胃の中の圧力及び温度の少なくとも１つを測定するステップであり、前記圧力及び／又は温度は前記胃の中の前記ガスの量を求めるために前記センサの出力と共に評価される、測定するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１の何れか１項に記載の方法において、前記求めたガス量を、前記哺乳動物から排出されるガスの読取値と相関させ、前記相関データを利用して前記哺乳動物のガス排出水準を評価する更なるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２の何れか１項に記載の方法において、前記ガスセンサによって検出可能な前記ガスが、メタン、二酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、及び酸素のうちの１つ又は複数を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
反芻動物の温室効果ガス排出を予測するための方法において、
反芻動物の胃の中の少なくとも１つのガスの量を示すデータを得るステップであり、前記データは前記反芻動物の胃の中に配置されるガス測定装置によって提供される少なくとも１つのガスセンサの出力に由来する、データを得るステップと、
前記受信データを、前記反芻動物の１つ又は複数の呼吸室読取値から得られる排出ガスデータに相関させるステップと、
前記相関データを処理して前記反芻動物の温室効果ガス排出を予測するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記データが、前記反芻動物の前記胃の中の２つ以上のガス水準の比率を示すことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の方法において、前記少なくとも１つのガスが、メタン、二酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、及び酸素から成る群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
少なくとも１頭の哺乳動物の胃の中の少なくとも１つのガスを測定するためのシステムにおいて、請求項１乃至７の何れか１項に記載の１つ又は複数の装置と、前記哺乳動物から離して設置され、前記装置からデータを受信するために前記装置のそれぞれと無線通信するように構成される中央コントローラとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記データを前記中央コントローラに伝えるように構成される中間無線中継器を更に含むことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載のシステムにおいて、前記中央コントローラが、前記受信データを処理して前記反芻動物のそれぞれからの前記ガスの排出を評価するように構成されるプロセッサを更に含むことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
哺乳動物の胃の中に保持され、少なくとも１つの開口部を含む筒状体と、
前記哺乳動物の前記胃の中の液体に対して不透過性であり、前記液体の浸入を防ぎながら前記筒状体の内部にガスを入れるための前記開口部上に配置可能である、ガス透過膜と、
前記哺乳動物の胃の中のガスの量を検出するために前記筒状体の前記内部に配置される１つ又は複数のガスセンサと、
を含むことを特徴とする丸い塊。
【請求項２１】
プロセッサによって実行されるとき、請求項８乃至１６の何れか１項に記載の方法を実施する少なくとも１つの命令を含むプログラムコードを提供することを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
2014525738.tif 000009
2014525738.tif 000010
2014525738.tif 000011