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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und Verfahren
zum Optimieren der Produktionsleistung einer milchproduzierenden
Tierherde. Insbesondere stellt sie automatische oder halbautomatische
Einrichtungen für
dynamische Echtzeitanalysen von Verbindungen und Parametern der Milch
bereit, um quantitative Analysedaten bereitzustellen, die den physiologischen
und Ernährungszustand
insgesamt der Milchtiere anzeigen und die erlauben, gegebenenfalls
geeignete, korrektive Maßnahmen
zu treffen.
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Technischer
Hintergrund und Stand der Technik
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Es
ist bekannt, den physiologischen und Ernährungszustand von Milchtieren,
beispielsweise Kühen,
zu überwachen.
Es ist auch bekannt, Daten von einzelnen Milchtieren zu sammeln,
einschließlich
Daten über
den Milchertrag und die Milchzusammensetzung, Daten über den
Gesundheitszustand, Daten über
das Fütterungsschema
und Zuchtdaten, beispielsweise genetische Daten. Ein derzeit übliches Verfahren
ist, in regelmäßigen Intervallen
Milchproben von einzelnen Milchtieren manuell zu sammeln und für chemische
und biologische Analysen die Proben zu einem zentralen Labor zu
schicken, um dadurch Information über die Milchqualität sowie
den Gesundheitszustand jedes einzelnen Milchtiers zu gewinnen.
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In
den meisten milchproduzierenden Ländern sammeln Milchtierherden-Verbesserung-Vereinigungen
(„dairy
herd improvement associations") (DHIAs)
solche Daten über
z. B. Milchertrag, Milchqualität
und Mastitis (d. h. Entzündung
der Milchdrüse),
werten sie aus und verteilen sie weiter. Auf der Basis dieser Daten,
die von den DHIAs zur Verfügung gestellt
werden, können
die Milchlandwirte die besten Milchtiere für die Zucht auswäh len, Fütterungsschemata
geeignet anpassen und die Gesundheit überwachen, um dadurch die Milcherzeugung
zu optimieren.
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Jedoch
ist dieses derzeitige Verfahren zum Sammeln solcher Daten mühsam und
es erfordert beträchtlichen
menschlichen Arbeitsaufwand, da die Milchproben an den Milcherzeugungseinheiten
manuell gesammelt werden und zu zentralen Labors geschickt werden,
um analysiert zu werden. Folglich wird die Milch jedes Milchtiers
typisch nur 6 bis 12 mal pro Jahr analysiert. Unter Verwendung einer
solchen Vorgehensweise ist es dem einzelnen Leiter eines landwirtschaftlichen
Betriebs nicht möglich,
sofortige korrigierende Schritte zu unternehmen und z. B. Anpassungen
des Fütterungsschemas
vorzunehmen oder prophylaktische Maßnahmen oder Antibiotika-Behandlungen
einzuleiten, um Erkrankungen zu bekämpfen.
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Dieser
Mangel an Zugriff auf aktualisierte Information über wesentliche Produktionsparameter bringt
einige Probleme mit sich. Beispielsweise bringt das obige Verfahren
mit sich, daß Milchkühe mehrere Wochen
an subklinischer Mastitis oder anderen Krankheiten leiden können, bis
dies festgestellt wird. Eine frühe
Erkennung von Mastitis ist sehr wünschenswert, da dieser Zustand
eine wichtige Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit des landwirtschaftlichen
Milchbetriebs insgesamt hat. Ein weiterer wichtiger Parameter der
Herdenbewirtschaftung ist der des Auswählens des optimalen Zeitpunkts
für die
Insemination von empfängnisbereiten
Tieren. Dies erfolgt derzeit durch visuelle Untersuchung der Tiere, was
offensichtlich ein mühevolles
und unzuverlässiges
Verfahren ist. Dementsprechend ist es für Milchlandwirte wirtschaftlich
wichtig, sofortigen Zugriff auf aktualisierte Daten zu haben, die
Empfängnisbereitschaft
und Trächtigkeit
anzeigen, um den optimalen Besamungszeitpunkt zu ermitteln und die
Trächtigkeit
zu überwachen.
Zudem sind mit der Fütterung zusammenhängende abnormale
physiologische Zustände,
beispielsweise Ketosis, eine Stoffwechselstörung, und die Stoffwechselgesamtbilanz
des Milchtiers, beispielsweise die Proteinbilanz im Pansen, Zustände, welche
die Einleitung sofortiger korrigierender Maßnahmen nötig machen, was jedoch nicht
möglich
ist, solange keine aktuellen Daten, die das Vorhandensein solcher
Zustände
anzeigen, verfügbar
sind.
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Daher
gibt es einen wesentlichen Bedarf für automatische oder halbautomatische
Systeme und Verfahren, die dem Milchlandwirt einen sofortigen Zugriff
auf Echtzeitdaten, die den derzeitigen physiologischen und Ernährungszustand
der einzelnen Milchtiere anzeigen, bereitstellen können, damit
dieser basierend darauf sofortige korrigierende Schritte unternehmen
kann, um die Gesamtproduktionsleistung der milchproduzierenden Herden,
einschließlich der
Produktivität
der Milchtiere, des Wohlergehens der Tiere und des Schutzes der
Umwelt vor Verschmutzung durch Tierabfall, und damit die Gesamtrentabilität des landwirtschaftlichen
Milchbetriebs zu verbessern.
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Einen Überblick über Forschungsziele
für die Entwicklung
von Überwachungs-
und Meßsystemen zur
Kontrolle der Gesundheit von Milchkühen gibt Mottram (Livestock
Production Science, 1997, 48: 209–217).
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Verschiedene
automatische Systeme zum Überwachen
ausgewählter
Verbindungen und Parameter in der Milch sind entwickelt worden.
So offenbart die
US 5,873,323 ein
Verfahren zum automatischen Melken von Tieren, währenddessen festgestellt wird,
ob das Milchtier krank ist oder im Östrus ist. Meßfühler sind
in dem von den Zitzenbechern wegführenden Milchleitungssystem
angeordnet. Die Meßfühler messen
gleichzeitig mehrere Parameter, einschließlich Milchdurchflußrate, Milchtemperatur und
elektrische Leitfähigkeit
der Milch (Nachweis von Mastitis). Die durch die Messungen gewonnenen
Daten werden zu einem Computer geschickt, der die neuen Daten mit
entsprechenden Daten von unmittelbar vorausgehenden ausgewählten Zeiträumen vergleicht,
um abnormale Werte zu erkennen, die anzeigen, welche Tiere erkrankt
sind oder im Östrus sind.
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US 5,743,209 offenbart ein
System und Verfahren zur Überwachung
und Kontrolle der Milchproduktion in landwirtschaftlichen Milchbetrieben,
das unter Verwendung von optischen IR/NIR-Meßfühlern die
Zusammensetzung von Milchproben qualitativ analysieren kann. Verbindungen,
die gleichzeitig analysiert werden, umfassen Fett, Protein, Körperzellen
(Indikator für
Mastitis), Casein, Lactose und Harnstoff.
EP 896 222 A3 offenbart ein
System zur Überwachung
und Kontrolle der Proteinverwendung in Tieren durch automatisches
Analysieren des Harnstoffgehalts in der Milch unter Verwendung einer Sensoreinheit,
die Urease enthält.
SE 9902972 offenbart ein Verfahren und ein System zum Analysieren von
Milch während
des Melkvorgangs, das gleichzeitige Analysen von Körperzellen, "Klumpen", Salzionen und Progesteron
umfaßt.
Die Analyseeinrichtungen sind allgemein lichtaussendende Einrichtungen und
lichtnachweisende Einrichtungen, jedoch wird in sehr allgemeinen
Worten bezug genommen auf die Verwendung eines Biosensors zum Messen
u. a. von Progesteron, Harnstoff und Ketonkörpern.
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Die
höchstmögliche Produktivität einer milchproduzierenden
Tierherde zu erzielen, ist eine äußerst komplizierte
Aufgabe, da die Produktivität stark
von einer Vielzahl von Faktoren abhängt, einschließlich: (i)
optimale Verwendung von Futterrationen, was erfordert, daß die Fütterungsschemata
auf Einzeltierbasis oder Gruppenbasis konzipiert werden und fortlaufend
gemäß dem Milchertrag
(Laktationszustand) angepaßt
werden; (ii) strenge Kontrolle subklinischer und klinischer Krankheitszustände, die eine
nachteilige Wirkung auf den Milchertrag und die Milchzusammensetzung
haben; (iii) optimale Fortpflanzungskontrolle, einschließlich Auswahl
des geeignetsten Zeitpunkts für
die Insemination, um eine Verringerung des Gesamtmilchertrags aufgrund
des Aufschubs neuer Trächtigkeit
zu vermeiden, und zuverlässiger
Nachweis der Trächtigkeit.
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Idealerweise
sollte ein automatisches oder halbautomatisches System zum Optimieren
der Produktionsleistung einer milchproduzierenden Tierherde daher
die Fähigkeit
haben, auf Echtzeitbasis quantitative Messungen einer Kombination
von chemischen Verbindungen und Parametern in Milchproben von einzelnen
Herdenmitgliedern oder einer Gruppe von Herdenmitgliedern bereitzustellen,
welche folgendes anzeigen: (i) den Gesundheitszustand, (ii) den
physiologischen Zustand, (iii) den Ernährungs- und Energiezustand,
(iv) den Zustand im Östruszyklus
und (v) Trächtigkeit.
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Aus
dem obigen ist offensichtlich, daß die Gesamtproduktionseigenschaften
eines einzelnen Herdenmitglieds zeitlich sehr beträchtlich
schwanken werden, z. B. abhängig
von seinem Zustand im Laktationszyklus und Fortpflanzungszyklus,
welcher z. B. einen wesentlichen Einfluß auf den Fütterungsbedarf und die Ver wendung
des speziellen Herdenmitglieds haben wird. Diese Schwankung bringt
mit sich, daß sich
der Bereich der Verbindungen und der Parameter, der zu einem gegebenen
Zeitpunkt überwacht
werden muß, ändert.
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Zusätzlich dazu,
daß es
in der Lage ist, Daten für
alle relevanten Milchverbindungen und -parameter zu erzeugen, die
erforderlich sind, um die Produktionsleistung einer milchproduzierenden
Tierherde völlig
zu optimieren, sollte das ideale automatische oder halbautomatische
System kostengünstig sein.
Dies bedeutet, daß die
einzelnen analytischen Prozesse auf relativ preiswerten Verfahren
basieren sollten. Wie im Folgenden beschrieben wird, kann eine wesentliche
Kostenreduzierung dadurch erzielt werden, daß das Produktionsleistung-Überwachungssystem
so konzipiert wird, daß eine
zu einem gegebenen Zeitpunkt gesammelte individuelle Milchprobe
nur auf die Verbindungen oder Parameter analysiert wird, deren Analyse
zu dem speziellen Zeitpunkt notwendig ist, um die Produktionsleistung
des speziellen Herdenmitglieds oder der speziellen Gruppe von Herdenmitgliedern
zu optimieren. So können, um
diesen Punkt zu veranschaulichen, Verbindungen/Parameter, die Mastitis
anzeigen, auf einer täglichen
Basis analysiert werden, während
Verbindungen/Parameter, die anzeigen, ob ein Tier in Empfängnisbereitschaft
ist oder nicht, nur in vorab gewählten Zeiträumen analysiert
werden müssen.
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Zusätzlich ist
es sehr vorteilhaft, daß das
ideale Produktionsleistung-Überwachungssystem
in der Lage ist, quantitative Analysedaten für ausgewählte Verbindungen und Parameter
zu erzeugen, mit welchen sich, sogar anhand von relativ kleinen
täglichen Veränderungen,
eine Änderung
des allgemeinen Gesundheitszustands, des physiologischen Zustands, des
Ernährungs- und Energiezustands,
des Zustands im Östruszyklus
oder eine Trächtigkeit
des einzelnen getesteten Herdenmitglieds genau vorhersagen läßt. Dies
erfordert, daß das
System mit Analyseeinrichtungen versehen wird, die die häufige Durchführung quantitativer
Analysen auf einem kostengünstigen
Niveau erlauben.
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Die
vorliegenden Erfinder haben nun ein System zum Optimieren der Produktionsleistung
einer milchproduzierenden Tierherde entwickelt, das alle obigen
Anforderungen eines idealen Systems zum Optimieren der Produktionsleistung
von milchproduzierenden Tierherden erfüllt. Das System basiert auf
der Feststellung, daß häufige und
kontinuierliche Echtzeitmessungen einer/eines oder mehrerer aus
einem weiten Bereich sorgfältig
ausgewählter Verbindungen/Parameter,
die den physiologischen und Ernährungszustand
einzelner Milchtiere anzeigen oder damit in Beziehung stehen, die
Mittel für eine
kontinuierliche Optimierung der Gesamtproduktionsleistung der Milchtierherde
und damit der Rentabilität
des landwirtschaftlichen Milchbetriebs bereitstellen.
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Insbesondere
wurde festgestellt, daß durch Kombinieren
von Parametern, die sich auf Mastitis, Proteinbilanz, Energiebilanz
und Zustand im Östruszyklus
beziehen, in einem erfindungsgemäßen System
es möglich
geworden ist, die Produktivität
und Rentabilität
von landwirtschaftlichen Milchbetrieben zu verbessern, da festgestellt
wurde, daß die
Kombination solcher Parameter eine detaillierte und zuverlässige Information
bereitstellt, die ein wesentlich besseres Bild über den physiologischen und
Ernährungszustand
insgesamt der Milchtiere, beispielsweise über Stoffwechselstörungen und
Fortpflanzungszustand, ergibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher eine primäre
Aufgabe der Erfindung, die Einrichtungen bereitzustellen, um die
Produktivität
und Rentabilität
einer milchproduzierenden Tierherde, insbesondere einer Herde von
Milchkühen,
zu optimieren. Die Aufgabe wird durch Bereitstellung eines neuen
automatischen oder halbautomatischen Systems erfüllt, das in der Lage ist, Echtzeitanalysen
eines weiten Bereichs von Verbindungen und Parametern in einzelnen
Tiermilchproben durchzuführen
und die so gewonnenen Analysedaten kontinuierlich zu verarbeiten,
um, wenn erforderlich, die Basis für die Durchführung sofortiger
korrigierender Schritte bereitzustellen, um die Produktivität eines
oder mehrerer Herdenmitglieder zu verbessern.
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Es
ist ein wesentliches Merkmal des Systems, daß es z. B. von dem Fortpflanzungs-
oder Laktationszykluszustand des einzelnen Tiers abhängt, welche
Anzahl von den möglichen
Verbindungen und Parametern zu einem gegebenen Zeitpunkt von dem
System analysiert werden soll. Dies wird durch funktionelles Ver binden
der Analyseeinrichtungen mit einer Datenbank ermöglicht, die Information über den
Fortpflanzungs- und Laktationszustand jedes Herdenmitglieds oder
irgendeine andere Information enthält, die verwendet werden kann,
um zu bestimmen, ob eine spezielle Milchverbindung oder ein spezieller
Milchparameter zu einem speziellen Zeitpunkt analysiert werden soll
oder nicht. Auf diese Weise arbeitet das System in einem "dynamischen" Modus.
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Demgemäß betrifft
die Erfindung in einem Aspekt ein automatisches oder halbautomatisches System
zum Optimieren der Produktionsleistung einer milchproduzierenden
Tierherde, die eine Vielzahl von einzelnen Herdenmitgliedern aufweist,
denen jeweils ein eindeutiger Identifikationscode zugeordnet ist,
der von dem System erkennbar ist, wobei das System die folgenden
miteinander verbundenen Einrichtungen aufweist:
- (a)
eine Einrichtung zum Sammeln einer Milchprobe von einem einzelnen
Mitglied der Herde, wobei die Einrichtung an das Herdenmelksystem
anschließbar
ist,
- (b) eine Einrichtung zum Erkennen des Identifikationscodes des
einzelnen Herdenmitglieds,
- (c) eine Einrichtung zum Speichern von Daten, einschließlich Daten über den
physiologischen und Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt im
Fortpflanzungs- und Laktationszyklus anzeigen,
- (d) eine Einrichtung zum Analysieren mehrerer Verbindungen oder
Parameter in einer gesammelten Milchprobe, wobei die Einrichtung
aufweist:
- (i) separate Einrichtungen zum Analysieren einzelner Verbindungen
oder Parameter in der Milchprobe, wobei jede separate Einrichtung
in der Lage ist, bei Vorhandensein einer einzelnen Verbindung oder
eines einzelnen Parameters in der Milch ein nachweisbares Signal
zu erzeugen,
- (ii) eine Einrichtung zum Führen
eines Teils der Milchprobe zu jeder separaten Analyseeinrichtung,
wobei die Führungseinrichtung
von der Einrichtung zum Speichern von Daten über den physiologischen und
Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds gesteuert wird, so daß die Führungseinrichtung
nur zu vorab gewählten
Zeitpunkten oder in vorab gewählten
Zeitintervallen im Fortpflanzungs- oder Laktationszyklus aktiviert wird,
- (iii) eine Einrichtung zum Erfassen von Signalen, die bei Vorhandensein
einer analysierten Verbindung oder eines analysierten Parameters
erzeugt werden,
- (e) eine Einrichtung zum Umwandeln der erfaßten Signale in einen Datensatz,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt,
- (f) eine Einrichtung zum Speichern des Datensatzes, der den
physiologischen und/oder Ernährungszustand
des einzelnen Herdenmitglieds beschreibt, und
- (g) eine Datenausgabeeinrichtung.
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In
einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Optimieren der Produktionsleistung
einer milchproduzierenden Tierherde unter Verwendung des oben definierten
Systems bereitgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte
auf:
- (i) Sammeln einer Milchprobe von jedem
einzelnen Mitglied der Herde an einem Melkplatz,
- (ii) Inkontaktbringen der Probe mit der Analyseeinrichtung,
die bei Vorhandensein mindestens einer Verbindung oder eines Parameters,
die oder der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des Herdenmitglieds
anzeigt, ein nachweisbares Signal/nachweisbare Signale erzeugt,
- (iii) Aufzeichnen des Charakters des Signals/der Signale in
der Signalerfassungseinrichtung, um einen Satz von Analysedaten
bereitzustellen, der das Vorhandensein und/oder die Menge der Verbindung
oder des Parameters anzeigt,
- (iv) Verarbeiten der erzeugten Daten, um einen Datensatz bereitzustellen,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt, und
- (v) Durchführen
geeigneter Schritte auf der Basis des bereitgestellten Datensatzes,
um den physiologischen und/oder Ernährungszustand eines Herdenmitglieds
zu verbessern oder zu korrigieren, das einer solchen Verbesserung
oder Korrektur bedarf.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Optimieren
der Produktionsleistung einer milchproduzierenden Tierherde, die mehrere
einzelne Herdenmitglieder auf weist, unter Verwendung eines automatischen
oder halbautomatischen Systems zum Optimieren der Produktionsleistung
einer milchproduzierenden Tierherde, wobei das System die folgenden
miteinander verbundenen Einrichtungen aufweist:
- (a)
eine Einrichtung zum Sammeln einer Milchprobe von einem einzelnen
Mitglied der Herde, wobei die Einrichtung an das Herdenmelksystem
anschließbar
ist,
- (b) eine Einrichtung zum Erkennen eines eindeutigen Identifikationscodes,
der jeweils einem einzelnen Herdenmitglied zugeordnet ist,
- (c) eine Einrichtung zum Speichern von Daten, einschließlich Daten über den
physiologischen und Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt im
Fortpflanzungs- und Laktationszyklus anzeigen,
- (d) eine Einrichtung zum Analysieren mehrerer Verbindungen oder
Parameter in einer gesammelten Milchprobe, wobei die mehreren Verbindungen
oder Parameter mindestens aufweisen: eine Verbindung oder einen
Parameter, die oder der Mastitis anzeigt, eine Verbindung, die den
Zustand im Fortpflanzungszyklus anzeigt, mindestens eine Verbindung,
die die Proteinbilanz des Herdenmitglieds anzeigt, und mindestens
eine Verbindung, die den Energiebilanzzustand des Herdenmitglieds
anzeigt, wobei die Analyseeinrichtung aufweist:
- (i) separate Einrichtungen zum Analysieren einzelner Verbindungen
oder Parameter in der Milchprobe, wobei jede separate Einrichtung
in der Lage ist, bei Vorhandensein einer einzelnen Verbindung oder
eines einzelnen Parameters in der Milch ein nachweisbares Signal
zu erzeugen, und
- (ii) eine Einrichtung zum Erfassen von Signalen, die bei Vorhandensein
einer analysierten Verbindung oder eines analysierten Parameters
erzeugt werden,
- (e) eine Einrichtung zum Umwandeln der erfaßten Signale in einen Datensatz,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt,
- (f) eine Einrichtung zum Speichern des Datensatzes, der den
physiologischen und/oder Ernährungszustand
des einzelnen Herdenmitglieds beschreibt, und
- (g) eine Datenausgabeeinrichtung,
wobei das Verfahren die
folgenden Schritte aufweist:
- (i) Sammeln einer Milchprobe von jedem einzelnen Mitglied der
Herde an einem Melkplatz,
- (ii) Inkontaktbringen der Probe mit der Analyseeinrichtung,
die bei Vorhandensein mindestens einer Verbindung oder eines Parameters,
die oder der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des Herdenmitglieds
anzeigt, ein nachweisbares Signalnachweisbare Signale erzeugt,
- (iii) Aufzeichnen des Charakters des Signals/der Signale in
der Signalerfassungseinrichtung, um einen Satz von Analysedaten
bereitzustellen, der das Vorhandensein und/oder die Menge der Verbindung
oder des Parameters anzeigt,
- (iv) Verarbeiten der erzeugten Daten, um einen Datensatz bereitzustellen,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt, und
- (v) Durchführen
geeigneter Schritte auf der Basis des bereitgestellten Datensatzes,
um den physiologischen und/oder Ernährungszustand eines Herdenmitglieds
zu verbessern oder zu korrigieren, das einer solchen Verbesserung
oder Korrektur bedarf.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum
Analysieren mehrere Verbindungen oder Parameter in einer Milchprobe
eines einzelnen Mitglieds einer milchproduzierenden Tierherde bereit,
wobei die Vorrichtung aufweist:
- (i) separate
Einrichtungen zum Analysieren einzelner Verbindungen oder Parameter
in der Milchprobe, wobei jede separate Einrichtung in der Lage ist,
bei Vorhandensein einer einzelnen Verbindung oder eines einzelnen
Parameters in der Probe ein nachweisbares Signal zu erzeugen,
- (ii) eine Einrichtung zum Führen
eines Teils der Milchprobe zu jeder separaten Analyseeinrichtung,
wobei die Führungseinrichtung
von einer Einrichtung zum Speichern von Daten über den physiologischen und
Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt
im Fortpflanzungs- und Laktationszyklus des Herdenmitglieds anzeigen,
gesteuert wird, so daß die
Führungseinrichtung
nur zu vorab gewählten
Zeitpunkten oder in vorab gewählten
Zeitinterval len im Fortpflanzungs- oder Laktationszyklus des einzelnen
Herdenmitglieds aktiviert wird.
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Detaillierte Offenbarung
der Erfindung
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Die
primäre
Aufgabe der Erfindung ist, ein automatisches oder halbautomatisches
System zum Optimieren der Produktionsleistung einer milchproduzierenden
Tierherde bereitzustellen.
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Wie
hierin verwendet, beinhaltet der Begriff "automatisch", daß das System im Wesentlichen ohne
manuelle Arbeiten betrieben werden kann. Somit zeigt der Begriff
an, daß die
Milchproben am Melkplatz on-line aus dem Melksystem automatisch gesammelt
werden und automatisch zu Analyseeinrichtungen transportiert werden,
die wiederum Analysedaten automatisch erzeugen, die automatisch
verarbeitet werden, um das System zu aktualisieren und der Leitung
des Landwirtschaftsbetriebs Anweisungen für korrigierende Maßnahmen
bereitzustellen. Der Melkplatz kann ein Melkplatz eines automatischen
Melksystems für
sich frei bewegende Milchtiere sein oder kann einer von mehreren
Melkplätzen
in einem herkömmlichen
Melksystem sein, beispielsweise einem Melksystem mit fischgrätenartiger
Anordnung. Der Melkplatz kann auch ein sich drehender oder paralleler
Melkbereich sein.
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Der
Begriff "halbautomatisch", wie hierin verwendet,
bezieht sich auf ein System, in welchem mindestens ein Teil der
Prozesse des Systems etwas manuelle Arbeit einschließt, z. B.
manueller Transport von Proben zu den Analyseeinrichtungen.
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Der
Begriff "Produktionsleistung", wie hierin verwendet,
soll die Produktionsleistung im weitesten Sinne bedeuten. Eingeschlossen
in diesem Begriff ist somit Milchproduktion, einschließlich Milchquantität und -qualität, Fortpflanzungsleistung
von Herdenmitgliedern, z. B. die Anzahl der Nachkommen pro Milchtier,
und optimale Verwendung von Fütterungsrationen.
Obwohl das System besonders nützlich
in Milchkuhherden ist, soll der Begriff "milchproduzierende Tierherde" jede Herde bedeuten,
die milchproduzierende Tiere aufweist, einschließlich Schafe, Ziegen, Kamele
und Büffel.
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Es
ist ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß sie in
der Lage ist, von den Herdenmitgliedern getragene eindeutige Identifikationscodes
zu erkennen, z. B. Strichcodes, z. B. ein alpha-numerischer Code
mit inbegriffen, oder andere elektronische Signaltypen, die von
elektronischen Vorrichtungen erzeugt werden, beispielsweise Funksendern,
die jedem einzelnen Mitglied der Herde zugeteilt sind.
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Das
System der Erfindung weist mehrere funktionell miteinander verbundene
Elemente auf, die physikalisch verbunden sein können oder nicht. Als ein solches
Element weist das System der Erfindung eine Einrichtung zum Sammeln
von Milchproben von einzelnen Mitgliedern einer Milchtierherde am
Melkplatz auf. Typisch ist die Probensammeleinrichtung die physikalische
Verbindung zwischen den Melkpunkten und den Analyseeinrichtungen.
Die Funktion der Probensammeleinrichtung ist, zum geeigneten Zeitpunkt
während
des Melkvorgangs zu analysierende Milchproben zu sammeln und die
Proben anschließend
zu den Analyseeinrichtungen zu transportieren und sie ihnen vorzulegen.
Jedoch ist denkbar, daß sowohl
in automatischen als auch halbautomatischen Systemen die Probensammeleinrichtung
keine direkte physikalische Verbindung mit den Analyseeinrichtungen
hat, sondern daß das
System so konzipiert sein kann, daß eine gesammelte Probe zu
einer separaten Einrichtung zum Aufbewahren von Milchproben gebracht
wird, welche ihrerseits funktionell mit den Analyseeinrichtungen
verbunden sein kann, wie im Folgenden erklärt wird.
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In
nützlichen
Ausführungsformen
ist die Probensammeleinrichtung angepaßt, um eine Milchprobe aus
einer einzelnen Milchdrüse
eines Herdenmitglieds zu sammeln oder um alternativ eine kombinierte
Probe von Milch aus zwei oder mehreren Milchdrüsen des Herdenmitglieds zu
sammeln, einschließlich einer
kombinierten Probe von Milch aus allen Milchdrüsen.
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In
einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
ist die Probensammeleinrichtung in der Lage, eine proportionale
Milchprobe zu sammeln, die für die
durchschnittliche Zusammensetzung der gesamten Milch repräsentativ
ist, die während
des Melkens jeweils eines einzelnen Tiers gewonnen wird. Eine solche
proportionale Probe kann dadurch gesammelt werden, daß ein Anteil
des Milchdurchflußquerschnitts
zu einem Probenaufbewahrungsbehälter
geführt
wird oder daß während eines
vorab gewählten Zeitintervalls
des Melkvorgangs der gesamte Milchfluß zu einem Probenaufbewahrungsbehälter geführt wird
oder durch eine Kombination dieser Prinzipien. Das erstgenannte
Prinzip bringt den Vorteil mit sich, daß eine Ausstattung der Sammeleinrichtung
mit beweglichen Teilen, beispielsweise Magnetventilen, nicht notwendig
ist. Die Probensammeleinrichtung kann eine Einrichtung zur Aufbewahrung
einer gesammelten Milchprobe aufweisen.
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Geeignete
Einrichtungen für
diesen Zweck umfassen einen Behälter,
der mit der allgemeinen Melksystemleitung verbunden ist, optional
durch Drucksteuereinrichtungen, die erlauben, daß der Druck im Behälter sich
von demjenigen des Melksystems unterscheiden kann. Mit einem solchen
Konzept ist der Druck im Behälter
der gleiche wie der des Melksystems, wenn die Milchprobe gesammelt
wird, wenn aber für
eine Analyse eine Teilprobe der gesamten Probe erzeugt werden soll,
wird der Behälter unter
einem Druck gesetzt, der höher
ist als der Druck des Melksystems. Die Probenaufbewahrungseinrichtung
kann sich an irgendeinem Ort befinden, der das anschließende und/oder
parallele Transportieren von Teilproben zu den Analyseeinrichtungen erlaubt,
beispielsweise am Melkplatz.
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Wenn
eine Milchprobe in der Aufbewahrungseinrichtung aufbewahrt wird,
kann eine gewisse Trennung von Milchkomponenten, beispielsweise Fett,
auftreten. Da es kritisch ist, daß Teilproben, die mit den Analyseeinrichtungen
in Kontakt gebracht werden sollen, die natürliche Zusammensetzung haben,
könnte
es geeignet sein, die Einrichtung zur Aufbewahrung einer Milchprobe
mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen Mischen, Homogenisieren
oder Rühren
der Milchprobe während
der Aufbewahrung zu versehen. Ein Beispiel einer solchen Einrichtung ist
eine magnetische Rührvorrichtung.
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Es
ist allgemein erforderlich, die Probenaufbewahrungseinrichtung so
zu konzipieren, daß sie zwischen
Probennahmen gespült
oder gereinigt werden kann. Geeignete Spül- oder Reinigungsmedien umfassen
Milch, Luft, Wasser, Detergenslösungen oder
Kombinationen davon. Während
der Aufbewahrung einer Probe könnte
es geeignet sein, der Probe eine Pufferlösung oder eine Verdünnungslösung hinzuzufügen. Zusätzlich könnte es
vorteilhaft sein, die Probenaufbewahrungseinrichtung mit Temperatursteuereinrichtungen
zu versehen. Dementsprechend kann in nützlichen Ausführungsformen
die Probensammeleinrichtung ferner mindestens eine der folgenden
Einrichtungen aufweisen oder da mit funktionell verbunden sein: (i)
eine Einrichtung, die eine Reinigung der Probensammeleinrichtung
zwischen zwei Probennahmen erlaubt, (ii) eine Einrichtung zum Aufbewahren
einer Pufferlösung
oder einer Verdünnungslösung, (iii)
eine Einrichtung, um die Einrichtung zum Aufbewahren einer Milchprobe
mit der Analyseeinrichtung, der Einrichtung zum Aufbewahren einer
Pufferlösung
oder einer Verdünnungslösung, dem
Melksystem und/oder einer Probenabgabeöffnung zu verbinden, (iv) eine
Einrichtung zum Steuern der Temperatur der gesammelten Milchprobe,
und (v) eine Einrichtung zum Transportieren der gesammelten Milchprobe.
Zusätzlich
kann die Einrichtung zum Sammeln einer Milchprobe eine Einrichtung
zur Zuteilung einer Milchteilprobe zu den Analyseeinrichtungen aufweisen.
Die allgemeine Funktion einer solchen Einrichtung ist, die während des
Melkvorgangs gesammelte gesamte Probe in eine oder mehrere Teilproben,
die zu den Analyseeinrichtungen transportiert wird/werden, und den
restlichen Teil der Probe zu teilen, der zum Milchhauptcontainer
geleitet werden kann oder weggeschüttet werden kann.
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In
einer speziellen Ausführungsform
weist die Probensammeleinrichtung eine Einrichtung zum gleichzeitigen
Aufbewahren mehrerer Milchproben auf, d. h. Milchproben von mehreren
einzelnen Tieren. Eine solche Einrichtung kann z. B. in Form einer Vorrichtung
sein, die mehrere separate Fächer
oder Behälter
zur Aufnahme einzelner Proben hat. In einer speziellen Ausführungsform
ist eine solche Vorrichtung, die mehrere Milchaufbewahrungsfächer oder -behälter aufweist,
eine Vorrichtung, die vor dem Sammeln von Milchproben in die Milchsammeleinrichtung
eingesetzt werden kann und mit ihr gekuppelt werden kann und davon
abnehmbar ist, wenn die mehreren Proben gesammelt sind, um diese
in funktionellen Kontakt mit den Analyseeinrichtungen zu bringen.
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Die
Schnittstelle zwischen der Probensammeleinrichtung und dem Melksystem
kann an irgendwelchen geeigneten Punkten des Melksystems sein. So
könnten
beispielsweise die Schnittstellenelemente mit Zitzenbechern, Zitzenrohren,
Milchmengenmeßvorrichtungen,
Milchdurchflußrate-Meßvorrichtungen,
Milchbehältern
und Milchtransportschlauchelementen verbunden sein. Die Art der
Schnittstelle wird vom Material an der Verbindungsstelle abhän gen, wie
Fachleuten ohne weiteres ersichtlich ist. In einer speziellen Ausführungsform
ist die Einrichtung zum Sammeln einer Milchprobe mit einem Schlauchelement
des Melksystems verbunden und ist mit einer separaten Milchmengenmeßvorrichtung
versehen. Wenn das erfindungsgemäße System
so konzipiert ist, um ein Sammeln aus einzelnen Milchdrüsen zu erlauben,
ist die Schnittstelle vorzugsweise an einzelnen Zitzenbechern oder
Zitzenrohren.
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Eine
Hauptaufgabe der Erfindung ist, wie oben erwähnt, ein System bereitzustellen,
das Einrichtungen bereitstellt, um die Produktionsleistung einer
milchproduzierenden Tierherde zu optimieren. Ein Schlüsselelement
in dem System ist, eine "dynamische" Echtzeitanalyse
einer Reihe von Verbindungen und Parametern bereitzustellen, um
Analysedaten zu erzeugen, die, wenn sie separat oder in Kombination
bewertet und ggf. mit früheren
Daten zu diesen Verbindungen oder Parametern verglichen werden,
den Herdenverwalter ermöglichen,
geeignete korrigierende Schritte zu unternehmen. Die zu analysierenden
Verbindungen und Parameter sind so gewählt, um für jedes Herdenmitglied eine
umfassende Beschreibung des Gesundheitszustands, physiologischen
Zustands, Energie- und Ernährungszustands und
Zustands im Fortpflanzungszyklus bereitzustellen.
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Demgemäß weist
das System in einer bevorzugten Ausführungsform separate Einrichtungen zum
Analysieren einzelner Verbindungen oder Parameter in der Milchprobe
auf, die eine Einrichtung aufweisen, um mindestens eine Verbindung
oder mindestens einen Parameter aus der folgenden Gruppe zu analysieren:
eine Verbindung oder ein Parameter, die oder der Mastitis anzeigt,
eine Verbindung oder ein Parameter, die oder der den Zustand im
Fortpflanzungszyklus des Milchtiers anzeigt und eine Verbindung
oder ein Parameter, die oder der den Energie- und Ernährungszustand
des Milchtiers anzeigt.
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Im
vorliegenden Kontext soll unter dem Begriff "Mastitis" eine Entzündungsreaktion der Milchdrüse verstanden
werden. Mastitis ist diejenige Krankheit, die in der Milchindustrie
für die
höchsten Produktionsverluste
verantwortlich ist. So belaufen sich in den USA die jährlichen
Verluste durch Mastitis auf mehr als 2 Milliarden Dollar. Verringerte
Milchproduktion, weg geschüttete
Milch, verringerte Rohmilchqualität, medizinische Kosten und
höhere
Kosten für das
Aussortieren sind die wichtigsten wirtschaftlichen Folgen sowohl
subklinischer als auch klinischer Mastitis. Öffentliche Gesundheit, Produktqualität und Haltbarkeit,
Tierfürsorge
und Verbrauchervorstellung stellen jedoch zusätzliche wirtschaftliche Anreize
bereit, um Mastitis unter Kontrolle zu halten. Mastitis steht in
direktem Zusammenhang mit Milchertrag und trotz großer Anstrengungen
hat es während
der letzten paar Jahrzehnte bei der Verringerung des Auftretens
von Mastitis wenig Verbesserung, wenn überhaupt eine, gegeben. Somit
ist es für
den Milchlandwirt von großer
Bedeutung, eine frühe,
oder bevorzugter, eine sofortige Anzeige von Mastitis, einschließlich subklinischer
Mastitis, zu haben, um die Produktionsverluste zu minimieren.
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Mastitis
wird oft durch die Ursache der Krankheit charakterisiert, die infektiös, traumatisch oder
toxisch sein kann. Wenn Mastitis auftritt, ist das intramammäre Gewebe
beschädigt,
mit der Folge einer erhöhten
Durchlässigkeit
zwischen den Blutgefäßen und
Milchgängen,
was Änderungen
in der Milchzusammensetzung zur Folge hat. Subklinische Mastitis
kann nur durch Labortests nachgewiesen werden, während klinische Mastitis durch
klinische Untersuchung der Milch und/oder des Euters nachgewiesen
werden kann. Die Pathogene, die in Zusammenhang mit Mastitis am
häufigsten
gefunden werden, sind Bakterien, beispielsweise Escherichia coli, Staphylococcus
aureus, Micrococcus spp., Streptococcus uberis, Streptococcus agalactiae
und Streptococcus dysgalactiae.
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Verschiedene
Verbindungen, die in Milch aus gesunden Milchdrüsen nicht vorhanden sind und/oder
deren Mengen in Mastitis-Milch
erhöht
sind, sind Indikatoren für
eine Mastitis. Solche Verbindungen umfassen Körperzellen, Enzyme, Proteine,
Fett, Lipide, Mineralien und Spurenelemente. Dementsprechend kann
eine Analyse der Milch auf irgendwelche solcher Verbindungen, beispielsweise
Fettsäuren,
Molkeproteine, κ-Casein,
Immunglobuline, Proteose-Peptone, Serumalbumin, Lactoferrin und Mineralverbindungen
wie Natrium, Chlorid, Eisen und Kupfer, in der vorliegenden Erfindung
nützlich sein.
Als Verbindungen, die Mastitis anzeigen, können Enzyme besonders nützlich sein.
Re präsentative Beispiele
für solche
Enzyme sind Katalase, Lactatdehydrogenase (LDH), alkalische Phosphatase,
saure Phosphatase, Carboxylesterase, Arylesterase, β-Glucuronidase,
Lactoperoxidase, Lipase, Lysozym, Xanthinoxidase, Plasmin und beta-N-Acetylhexosaminidase
(NAGase).
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Demgemäß weist
in einer nützlichen
Ausführungsform
das erfindungsgemäße System
separate Analyseeinrichtungen zum Analysieren einer Verbindung oder
eines Parameters auf, die oder der Mastitis anzeigt und aus der
folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Körperzellen,
mikrobielle Zellen oder Teile davon, ein Enzym, ein Protein, ein
Fett, ein Lipid, ein Mineral, ein Spurenelement, Milchtemperatur,
Leitfähigkeit
der Milch und ein Partikel, das durch Filtrieren separierbar ist,
und eine Kombination davon.
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Ein
Beispiel für
eine spezielle Verbindung, deren Menge Mastitis anzeigt, ist beta-N-Acetylhexosaminidase
(NAGase), ein intrazelluläres
lysosomales Enzym (E.C. 3.2.1.52), das zu einer Gruppe von Glycosidasen
gehört.
NAGase ist am Glycoprotein-Katabolismus
beteiligt und ist im Plasma vorhanden. Die Konzentration von NAGase
im Plasma ist typisch 11 bis 20 mal derjenigen, die in normaler
Milch zu finden ist, und zwei bis vier mal derjenigen von mastitischer
Milch. Die Funktion von NAGase in Milchdrüsensekreten ist derzeit nicht
bekannt. In einer Ausführungsform
weist das erfindungsgemäße System
eine separate Analyseeinrichtung zum Analysieren von NAGase auf,
die in der Lage ist, eine Menge an NAGase nachzuweisen, die im Bereich von
0 bis 0,1 U/ml, einschließlich
0,01 bis 0,09, beispielsweise 0,02 bis 0,08, z. B. 0,03 bis 0,05
U/ml ist.
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Im
vorliegenden Kontext ist ein weiteres Enzym, das als Indikator für Mastitis
von Bedeutung ist, Lactatdehydrogenase (LDH), das auch im Plasma normalerweise
in wesentlich höheren
Konzentrationen als in Milch vorhanden ist und dessen Menge daher
in Milch aus entzündeten
Milchdrüsen
erhöht
ist. In einer weiteren Ausführungsform
weist das vorliegende System eine separate Analyseeinrichtung zum
Analysieren von LDH auf, die in der Lage ist, eine Menge von LDH
in Milch nachzuweisen, die im Bereich von 100 bis 2000 U/ml, beispielsweise
im Bereich von 200 bis 1500 U/ml, z. B. im Bereich 500 bis 1000
U/ml, ist.
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Zur
Optimierung der Gesamtproduktionsleistung einer milchproduzierenden
Tierherde gehört auch
dazu, den Zustand im Fortpflanzungszyklus jedes einzelnen Tiers
genau zu überwachen,
um die optimale Zeit für
eine Insemination auszuwählen,
d. h. die optimale Empfängniszeit
im Zyklus zu bestimmen. Jedoch ist es schwierig, jedes Mitglied
einer großen
Herde einzeln visuell zu beobachten und genau zu überwachen.
Besonders ist es schwierig, bei Kühen die erste auftretende Empfängnisbereitschaft nach
dem Kalben und dem Laktationsbeginn im Zeitintervall zwischen 40
und 65 Tagen nach dem Kalben zu erkennen. Daher sind automatische
Verfahren notwendig, die eine zuverlässige und häufige Überwachung des Zustands im
Fortpflanzungszyklus erlauben.
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"Zustand im Fortpflanzungszyklus" wird hier verwendet,
um die verschiedenen Zeitintervalle im Geschlechtszyklus weiblicher
Säugetiere
zu bezeichnen, während
derer sie im Proöstrus, Östrus (Empfängnisbereitschaft),
Diöstrus
bzw. in der Trächtigkeit sind.
Verbindungen, welche gemäß der Erfindung verwendet
werden können,
um den Zustand im Fortpflanzungszyklus anzuzeigen, können Hormone
umfassen, beispielsweise Steroid- oder Peptidhormone, einschließlich zum
Beispiel das Steroidhormon Progesteron, das bei allen Säugetieren
vom Corpus luteum (Gelbkörper)
in den Eierstöcken
und von der Plazenta produziert wird.
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Demgemäß weist
in einer bevorzugten Ausführungsform
das erfindungsgemäße System
eine separate Analyseeinrichtung zum Analysieren einer Verbindung
oder eines Parameters, beispielsweise eines Hormons, auf, deren
oder dessen Vorhandensein oder Menge in der Milch den Fortpflanzungszykluszustand
des Milchtieres anzeigt und welche oder welcher aus der folgenden
Gruppe gewählt
ist: eine Verbindung, die Proöstrus
anzeigt, eine Verbindung, die Östrus
(Empfängnisbereitschaft)
anzeigt, eine Verbindung, die Diöstrus
anzeigt, und eine Verbindung, die Trächtigkeit anzeigt. In diesem
Kontext ist ein derzeit bevorzugtes Hormon Progesteron. In nützlichen
Ausführungsformen
ist die separate Analyseeinrichtung zum Analysieren von Progesteron
in der Lage, in der Milchprobe eine Menge davon nachzuweisen, die
im Bereich von 0 bis 30 ng/ml, einschließlich 0 bis 20 ng/ml, beispielsweise
1 bis 15 ng/ml oder 2 bis 10 ng/ml, ist.
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Die
Fütterung
der Milchtiere ist ein äußerst wichtiger
Faktor für
die Optimierung der Produktionsleistung der Tiere. Ein allgemeines
Problem in derzeitigen landwirtschaftlichen Milchbetrieben ist,
daß die einzelnen
Milchtiere nicht fortlaufend optimal gefüttert werden. So wird ertragsstarken
Milchtieren aus Bequemlichkeit oft die gleiche Fütterungsration angeboten wie
ertragsschwachen Milchtieren. Ein Problem ist auch, daß sich der
Milchertrag ein und desselben Milchtiers entsprechend seinem Zustand
im Laktationszyklus ändert,
aus welchem Grund sich der Nahrungsbedarf des Herdenmitglieds ständig ändert. Ein
wichtiger Aspekt in bezug auf die Zusammensetzung des Futters für Milchtiere
ist, daß der Rohproteingehalt
des Futters fortlaufend optimiert werden sollte, um die Rohprotein-Gesamtbilanz
des Milchtiers zu verbessern. Im vorliegenden Kontext wird der Begriff "Proteinbilanz" verwendet, um das Verhältnis zwischen
der Proteinmenge, die von dem Milchtier aufgenommen wird und für die Erzeugung von
Milch und den Aufbau von Körpergewebe
verwendet wird, und der von dem Milchtier ausgeschiedenen Menge
Harnstoff zu bezeichnen.
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Es
ist bekannt, den Harnstoffgehalt in der Milch als Indikator für die Proteinbilanz
eines Milchtiers zu verwenden, d. h. als ein Indikator für die Nutzung
des Stickstoffs der Futterration durch das Milchtier. Die Harnstoffkonzentration
im Blut von Milchtieren schwankt und wird z. B. durch Proteinaufnahme und
Urinausscheidung beeinflußt.
Wenn das Milchtier Futter mit einem Rohproteingehalt verzehrt, der zu
hoch für
eine vollständige
mikrobiologische Umwandlung im Gastrointestinaltrakt, z. B. im Pansen, des
Milchtiers ist, wird dies höhere
Blutharnstoffspiegel zur Folge haben. Da Blutharnstoff frei in die
Milch hineindiffundierbar ist, werden Änderungen des Blutharnstoffspiegels
eine entsprechende Änderung
des Milchharnstoffspiegels bewirken, der gewöhnlich als Milch-Harnstoff-Stickstoff
(MUN) bezeichnet wird.
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Demgemäß kann gemäß der Erfindung Milch-Harnstoff-Stickstoff
(MUN) als ein Indikator verwendet werden, um z. B. ein Fütterungsschema
zu optimieren und/oder um Möglichkeiten
zur Änderung der
Zusammensetzung des Futters aufzuzeigen. Somit können regelmäßige MUN-Messungen verwendet
werden, um dem Stickstoffbedarf jedes einzelnen Milchtiers genau
und sofort Rechnung zu tragen. Zusätzlich können MUN-Messungen dem Milchlandwirt z.
B. bei der Reduzierung von Futterkosten helfen, um den Gesamtertrag
an Milchprotein zu erhöhen und
die Stickstoffausscheidung in die Umwelt zu minimieren.
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In
einer nützlichen
Ausführungsform
weist das erfindungsgemäße System
daher eine separate Analyseeinrichtung zum Analysieren einer Verbindung
oder eines Parameters auf, die oder der den Energie- und/oder Ernährungszustand
des Milchtiers anzeigt und eine Verbindung oder ein Parameter ist, die
oder der die Proteinbilanz des Milchtiers anzeigt, einschließlich Milch-Harnstoff-Stickstoff
(MUN) und gesamtes Milchprotein. Es wurde festgestellt, daß eine Kombination
aus MUN und Werten für
das gesamte Milchprotein als Indikator für die Proteinbilanz besonders
nützlich
ist. In nützlichen
Ausführungsformen
weist das System eine separate Analyseeinrichtung zur Analyse einer
Verbindung oder eines Parameters auf, die oder der die Proteinbilanz
des Milchtiers anzeigt, wobei die Einrichtung in der Lage ist, eine
Menge an MUN nachzuweisen, die im Bereich von 0 bis 1000 mg/l, einschließlich 0
bis 700 mg/l, beispielsweise 10 bis 500 mg/ml oder 100 bis 400 mg/ml,
ist.
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Wie
oben diskutiert, ist die Stoffwechselleistung des Milchtiers besonders
bedeutsam für
die Gesamtproduktionsleistung jedes einzelnen Milchtiers und damit
der ganzen Herde. Ketosis ist eine Stoffwechselstörung, die
sich auf die Stoffwechselleistung auswirkt und in Milchtieren, beispielsweise
Kühen, insbesondere
während
bestimmter Zeitspannen im Laktationszyklus häufig anzutreffen ist. Die Hauptursache
von Ketosis ist, daß es
der Milchdrüse
in der frühen
Laktation an verfügbarer
Energie mangelt, was eine von der Norm abweichende Energiebilanz des
Tiers zur Folge hat. Wenn Milchtiere von dieser Stoffwechselstörung betroffen
sind, verlieren sie typisch an Gewicht und erzeugen weniger Milch.
Eine sofortige Anpassung der Futterration ist notwendig, um die
Störung
zu verhindern und zu behandeln. Die Störung ist durch erhöhte Ketonkörperspiegel
in den Geweben und Körperflüssigkeiten,
einschließlich Blut,
Milch und Urin, gekennzeichnet. Im vorliegenden Kontext umfassen "Keton körper" Verbindungen wie
beispielsweise Acetolactat, beta-Hydroxybutyrat (BOHB)
und Aceton.
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Demgemäß weist
in einer nützlichen
Ausführungsform
das erfindungsgemäße System
eine separate Analyseeinrichtung zum Analysieren einer Verbindung
oder eines Parameters auf, die oder der die Gesamtenergiebilanz
des Milchtiers anzeigt, einschließlich Ketonkörper-Verbindung
und gesamter Milchfettgehalt. In speziellen Ausführungsformen ist die Ketonkörper-Verbindung
aus der Gruppe gewählt,
bestehend aus Acetolactat, beta-Hydroxybutyrat
(BOHB) und Aceton. In derzeit bevorzugten Ausführungsformen ist eine solche
Analyseeinrichtung in der Lage, eine Menge BOHB in Milch nachzuweisen, die
im Bereich von 0 bis 0,7 mM, einschließlich eine Menge, die im Bereich
von 0,1 bis 0,5 mM, wie zum Beispiel im Bereich von 0,2 bis 0,4
mM, ist.
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Wie
oben diskutiert, ist es ein nützliches Merkmal
des erfindungsgemäßen Systems,
daß ein Bereich
von Verbindungen und Parametern analysiert werden kann, der für jedes
einzelne Herdenmitglied ein umfassendes Bild über (i) den Gesundheitszustand,
(ii) den physiologischen Zustand, (iii) den Ernährungs- und Energiezustand, (iv) den Zustand im Östruszyklus
und (v) Trächtigkeit
bereitstellt. Demgemäß weist
das erfindungsgemäße System
in bevorzugten Ausführungsformen
eine separate Einrichtung zum Analysieren mindestens einer Verbindung
oder eines Parameters aus der folgenden Gruppe auf: NAGase, Lactatdehydrogenase
(LDH), Progesteron, Milch-Harnstoff-Stickstoff, gesamter Proteingehalt,
BOHB, gesamter Fettgehalt und Milchertrag. In bestimmten Ausführungsform
weist das System Analyseeinrichtungen für mindestens die folgenden
Verbindungen/Parameter auf: (I) ein Enzym, das Mastitis anzeigt,
beispielsweise NAGase oder LDH, eine Hormonverbindung, die den Zustand
im Fortpflanzungszyklus anzeigt, beispielsweise Progesteron, eine
Verbindung, die die Proteinbilanz anzeigt, beispielsweise MUN und/oder
gesamter Proteingehalt, und eine Verbindung, die den Energiezustand anzeigt,
beispielsweise Aceton, ein Ketonkörper oder BOHB.
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Zusätzlich zu
diesen Verbindungen und Parametern kann das System Einrichtungen
aufweisen oder kann damit verbunden sein, um irgendeine andere Verbindung
oder irgendeinen anderen Para meter zu analysieren, die oder der
in Milchproben vorhanden sein kann oder auftreten kann beispielsweise Körperzellen,
filtrierbare Klumpen/Partikel, pathogene und saprophytische Mikroorganismen
einschließlich
coliforme Bakterien, psychrotrophe Bakterien oder Teile davon, beispielsweise
Fett, Proteine, Lipopolysaccharide, Leitfähigkeit, zugesetztes Wasser, Kohlenhydrate,
Immunglobuline, Enzyme beispielsweise Lactoperoxidase, Lactoferrin,
Molkeproteine, Caseine, Aminosäuren,
Fettsäuren
und Rückstände von
Arzneistoffen einschließlich
Antibiotika.
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Ebenfalls,
wie oben diskutiert, ist es ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung,
daß die
Parameter/Verbindungen in einem dynamischen Modus analysiert werden
können,
d. h. nur diejenigen Verbindungen oder Parameter, die zu einem gegebenen Zeitpunkt
des Fortpflanzungs- und/oder Laktationszyklus der einzelnen Herdenmitglieder
in einer speziellen Milchprobe analysiert werden sollten. Dies wird dadurch
erreicht, daß in
dem System eine Einrichtung zum Speichern von Daten, einschließlich Daten über den
physiologischen und Ernährungszustand jedes
einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt
im Fortpflanzungs- und Laktationszyklus anzeigen, bereitgestellt
wird, und eine solche Einrichtung funktionell mit Einrichtungen
zum Analysieren mehrerer Verbindungen oder Parameter in einer gesammelten
Milchprobe verbunden wird, umfassend: (i) separate Einrichtungen
zum Analysieren einzelner Verbindungen oder Parameter in der Milchprobe,
wobei jede separate Einrichtung in der Lage ist, bei Vorhandensein
einer einzelnen Verbindung oder eines einzelnen Parameters in der
Milch ein nachweisbares Signal zu erzeugen, (ii) eine Einrichtung
zum Führen
eines Teils oder einer Teilprobe der Milchprobe zu jeder separaten
Analyseeinrichtung, wobei die Führungseinrichtung
von der obigen Einrichtung zum Speichern von Daten über den
physiologischen und Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds gesteuert wird, so daß die Führungseinrichtung
nur zu vorab gewählten
Zeitpunkten oder in vorab gewählten
Zeitintervallen im Produktions- oder Laktationszyklus aktiviert
wird. In diesem Zusammenhang ist ein interessantes Merkmal, daß die Einrichtung
zum Speichern von Daten über
den physiologischen und Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds fortlaufend mit neuen Daten aktualisiert
wird, so daß die
Auswahl des Bereichs der Verbindungen/Parameter, die in einer gegebenen Probe
zu einem gegebenen Zeitpunkt analysiert werden, auf einem ständig aktualisierten
Datensatz über das
spezielle Herdenmitglied basiert.
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Um
anschauliche Beispiele zu geben, kann es angemessen sein, jährlich ungefähr 20 Proben
auf Empfängnisbereitschaft/Trächtigkeit
zu analysieren, z. B. 5 mal pro Woche in Zeiten des erwarteten Östrus, und
Proben ungefähr
3 Wochen Postöstrus,
und ungefähr
20 Proben zum Nachweis von Anöstrus. Analysen
auf Verbindungen/Parameter, die Mastitis anzeigen, können bei
jedem Melken oder einmal täglich
durchgeführt
werden. Was Analysen auf Indikatoren für die Proteinbilanz betrifft,
kann eine geeignete Frequenz einmal die Woche sein, und sie können nur für einen
Teil der Herdenmitglieder, z. B. mindestens 10%, 20% oder 30% der
Herdenmitglieder, während des
Laktationszeitraums durchgeführt
werden. Verbindungen, die Indikatoren für den Energiezustand der Tiere
sind, beispielsweise BOHB, Aceton oder gesamter Fettgehalt, können z.
B. in den ersten zwei Monaten nach dem Kalben einmal täglich analysiert werden.
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Die
Analyseeinrichtungen des Systems können aus irgendwelchen auf
dem Fachgebiet bekannten Analyseeinrichtungen zum Analysieren einer
der obigen Verbindungen/Parameter gewählt werden. Anschauliche Beispiele
solcher Analyseeinrichtungen umfassen: Analyse auf Enzymbasis, Analyse
auf immunologischer Basis, Biosensoren, biochemische Analysen, spektrometrische
Analysen, naßchemische
Analysen, sequentielle Einspritzanalyse und Fließinjektionsanalyse, die für eine Analyse
betreffend das Vorhandensein der Verbindungen oder Parameter geeignet
sind. Vorzugsweise sind die Analyseeinrichtungen für quantitative
Messungen konzipiert. In einer nützlichen
Ausführungsform
weisen die Analyseeinrichtungen Feststoffträger-Analysevorrichtungen oder
-einrichtungen auf, die in Form von Teststreifen (auch als Trockenstäbchen bekannt) sein
können,
die ein geeignetes Reagens/geeignete Reagentien aufweisen, das/die
bei Vorhandensein der analysierten Verbindung ein nachweisbares
Signal erzeugt/erzeugen. Zusätzlich
können
die Analyseeinrichtungen eine Einrichtung zum Aufbewahren und Transportieren
solcher Feststoffträger-Analysevorrichtungen
aufweisen oder mit dieser funktionell verbunden sein.
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Zusätzlich weist
das System der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Erfassen
von Signalen auf, die von den Analyseeinrichtungen bei Vorhandensein
einer analysierten Verbindung oder eines analysierten Parameters
erzeugt werden. Solche Signale können
z. B. in Form einer Intensität, Frequenz,
Farbe, Zahl usw. sein. Jede herkömmliche Einrichtung
zum Erfassen solcher Analysesignale ist in der vorliegenden Erfindung
mit eingeschlossen.
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Es
ist beabsichtigt, daß die
Einrichtung zum Analysieren mehrerer Verbindungen oder Parameter in
einer Milchprobe mit einer einzigen Einrichtung zum Sammeln einer
Milchprobe, wie oben beschrieben, analytisch verknüpft, d.
h. physikalisch verbunden sein kann, aber es ist auch denkbar, daß die Analyseeinrichtung
mit mehreren solchen Milchproben-Sammeleinrichtungen analytisch
verknüpft
sein kann, die sich z. B. am Melkplatz/an den Melkplätzen befinden
können,
d. h. die Analyseeinrichtung und die Milchsammeleinrichtung können räumlich getrennt
sein. Wenn die Analyseeinrichtung mit mehreren Probensammeleinrichtungen
verbunden ist, werden die so gesammelten Milchproben über ein Rohrelement,
ein Förderelement
oder von Hand geeignet zu der Analyseeinrichtung transportiert.
Bei jeder dieser Transportmethoden können die einzelnen Milchproben
in geeigneten Gefäßelementen,
beispielsweise in Beuteln aus flexiblem Polymermaterial, Kunststoff-,
Glas- oder Metallbehältern
oder irgendeinem anderen geeigneten Probenbehälter, gesammelt und transportiert
werden.
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In
einer weiteren nützlichen
Ausführungsform
hat das erfindungsgemäße System
an jedem Melkplatz eine Einrichtung zum Analysieren mehrerer Verbindungen
oder Parameter.
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Ferner
weist das erfindungsgemäße System eine
Einrichtung zum Verarbeiten der gewonnenen Signale auf, um dadurch
diese Signale in einen Datensatz umzuwandeln, der den physiologischen und/oder
Ernährungszustand
des einzelnen Herdenmitglieds anzeigt. Die Einrichtung zur Signalverarbeitung
ist vorzugsweise in Form eines Computerprogramms, das auf einem
Computersystem, das eine eingebettete Software aufweist, ausführbar, und
ist konzipiert, um die gewonnenen Signale zu übersetzen und zu verarbeiten
und Analysen der gewonnenen Daten auszuführen, um physiologische Zustände, beispielsweise
Mastitis, Proteinbilanz, Ketosis und Zustand im Fortpflanzungszyklus
aufzuzeigen.
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Eine
solche Analyse kann auf viele Arten durchgeführt werden, z. B. durch Vergleich
mit früheren
Daten von dem speziellen Milchtier und/oder mit berechneten Mittelwerten,
die auf entsprechenden Daten von der speziellen Herde und/oder auf
kürzlich und/oder
früher
gewonnenen Daten von dem speziellen Milchtier basieren.
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Gemäß der Erfindung
weist das System eine Einrichtung zur Speicherung von Daten des
gewonnenen Datensatzes auf, der den physiologischen und/oder Ernährungszustand
des einzelnen Herdentiers beschreibt. Zur dauerhaften Speicherung
von Daten können
magnetische und optische Medien, beispielsweise Bänder, Platten,
Flashspeicher und CD-ROMs verwendet werden. Demgemäß werden die
Analysemeßdaten
für jedes
Milchtier im Datenspeicher gehalten, was erlaubt, periodische Änderungen
zu analysieren, und erlaubt, Daten von dem speziellen Milchtier
zu vergleichen, sowie Daten von verschiedenen Milchtieren zu vergleichen,
um eine bessere Erkennung irgendeiner Abnormalität oder Abweichung von der Basislinie
oder dem normalen Bereich bereitzustellen. Ferner weist das System eine
Datenausgabeeinrichtung auf, um die gewonnenen und verarbeiten Daten
an den Benutzer auszugeben oder sie dem Benutzer vorzulegen, typisch durch
Druck-, visuelle und/oder akustische Einrichtungen, einschließlich Telefone,
beispielsweise Mobiltelefone. Die Übertragung von Daten an den
Benutzer kann über
das Internet erfolgen.
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Zum
Zwecke der Datenanalyse kann das erfindungsgemäße System eine interne Datenbank und/oder
eine externe Datenbank aufweisen, die mehrere Daten hat, die sich
auf frühere
Analysen von Milchproben betreffend das Vorhandensein von Verbindungen
oder Parameter beziehen, die den physiologischen und/oder Ernährungszustand
von milchproduzierenden Tierherdenmitgliedern anzeigen. Es ist ersichtlich,
daß zur
Unterstützung
dieser Datenbanken eine Software, beispielsweise ein Datenbankverwaltungssystem
(DBMS), erforderlich ist, um das Speichern und Wie derauffinden von
Daten zu handhaben und um dem Benutzer Befehle zum Abfragen und
Aktualisieren der Datenbank bereitzustellen. Beispiele für solche
Datenbankverwaltungssysteme umfassen hierarchische und relationale
Datenbankverwaltungssysteme. Das Datenbankverwaltungssystem ist
vorzugsweise auf einer Speichervorrichtung gespeichert und ist für eine Abfrage
auf einem Computersystem ausführbar.
Ein Zugriff auf die Verwaltungssysteme erfolgt üblicherweise über das Internet.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind die in der internen Datenbank und/oder der externen Datenbank
gespeicherten mehreren Daten ausgewählte Daten aus: (i) Ort des
Melkplatzes, (ii) Daten über
Zeit und Häufigkeit
der Probensammlung, (iii) Daten, die die einzelnen Herdenmitglieder,
von denen Proben gesammelt wurden, identifizieren, (iv) Analysedaten,
die den physiologischen und/oder Ernährungszustand des Herdenmitglieds
anzeigen, und (v) Daten über
das einzelne Herdenmitglied aus der Vergangenheit. In einer vorteilhaften
Ausführungsform
weist die externe Datenbank den physiologischen und/oder Ernährungszustand
beschreibende Daten auf, die von ähnlichen einzelnen Mitgliedern einer
oder mehrerer entsprechenden milchproduzierenden Tierherden gesammelt
sind.
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Somit
ist damit zu rechnen, daß,
wenn mehrere von einzelnen Herden gewonnene Daten zur externen Datenbank übertragen
werden und dort gespeichert werden, diese externe oder zentrale
Datenbank nach einiger Zeit eine wesentliche Menge an organisierten
Daten über
viele Milchtiere aus vielen Gebieten enthalten wird. Es ist zu erwarten,
daß eine statistische
Verarbeitung dieser großen
Anzahl von Daten kontinuierliche Verbesserungen in Bezug auf eine
frühe Diagnose
eines abnormalen physiologischen und/oder Ernährungszustands von Milchtieren,
beispielsweise Kühen,
erlaubt. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß solche externen oder zentralen
Datenbanken Daten von einer großen
Anzahl von Tieren aus einem speziellen Bezirk oder Gebiet, z. B.
einem ganzen Land oder sogar der ganzen Welt, enthalten werden.
Die große
Anzahl von Daten wird eine Basis für eine umfassende statistische
Verarbeitung der Daten bereitstellen, um neue Information aufzuzeigen.
Als ein spezieller Vorteil ist zu erwarten, daß irgendwelche Anzeichen des
Auftretens von epidemischen Erkran kungen z. B. bei Kühen einfacher
aufzuzeigen und zu erkennen sind. Es ist beabsichtigt, daß die Kommunikation
zu und von der externen oder zentralen Datenbank über das
Internet erfolgen kann.
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Es
ist offensichtlich, daß die
internen und externen Datenbanken weitere Daten und Information aufweisen
können.
Solche zusätzlichen
Daten und zusätzliche
Information können
Daten sein, die diagnostische Parameter, physiologische Parameter, physiologisches
Wissen repräsentieren,
und Daten sein, die Ratschläge
und Empfehlungen bezüglich der
zu unternehmenden Schritte in Hinblick auf spezielle Ergebnisse
der Analyse repräsentieren.
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In
einem Aspekt ist das Datenbankverwaltungssystem in der Lage, aus
den Signalerfassungseinrichtungen empfangene Echtzeit-Analysedaten mit
in der internen Datenbank und/oder einer externen Datenbank gespeicherten
Daten zu vergleichen und darauf basierend eine Befehlsmeldung zu
senden. Eine solche Befehlsmeldung kann z. B. ein Befehl sein, der
anzeigt, daß ein
spezielles Herdenmitglied oder eine Gruppe von Herdenmitgliedern
für eine
Insemination bereit ist, anzeigt, daß ein spezielles Herdenmitglied
einer Mastitis-Behandlung bedarf, oder anzeigt, daß ein spezielles
Herdenmitglied oder eine Gruppe von Herdenmitgliedern einer Anpassung
des Fütterungsschemas
bedarf. Der Empfänger der
Befehlsmeldung kann z. B. ein genau angegebener Fachmann sein, beispielsweise
ein Landwirt, ein Veterinär,
ein Besamer und ein Landwirtschaftsbetriebsberater.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann die Befehlsmeldung aus dem System z. B. als digitales Signal
zum Melksystem, beispielsweise einem automatischen Melksystem, gesendet
werden. Somit ist ermöglicht,
Milch geringer Qualität,
beispielsweise mastitische Milch, von der normalen Milch hoher Qualität weg zu
leiten. Zusätzlich
ist beabsichtigt, daß das
erfindungsgemäße System
Einrichtungen, einschließlich "intelligenter Tore" („smart
gates"), aufweisen
kann, die angepaßt
sind, um eine Befehlsmeldung zu empfangen und, als Antwort darauf,
ausgewählte
Tiere zu ausgewählten
Plätzen
zu lenken, um die oben erwähnten
Behandlungen oder Schritte zu ermöglichen.
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Gemäß der obigen
Beschreibung weisen nützliche
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems
eine Datenspeichereinrichtung auf, die eine Datenbank aufweist,
die für
jedes einzelne Herdenmitglied mehrere Daten enthält, die sich auf frühere Analysen
von Milchproben von Herdenmitgliedern betreffend das Vorhandensein
von einzelnen Verbindungen oder Parametern beziehen, einschließlich Daten
zum Identifizieren des Melkplatzes, Milchertragsdaten, Daten zum
Identifizieren der einzelnen Herdenmitglieder, Daten in bezug auf
Parität, Fortpflanzungszustand
und Laktationszustand der Herdenmitglieder, einschließlich Daten,
die die Zeitpunkte im Fortpflanzungs- und Laktationszyklus anzeigen,
Daten über
die Zeit der Probensammlungen, Analysedaten aus der Vergangenheit über den
physiologischen und Ernährungszustand,
Daten aus der Vergangenheit über
die Zusammensetzungen von Milchproben, Daten über das Fütterungsschema, Daten über Erkrankungen
einschließlich
Daten über
frühere
Krankheitsbehandlungen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Datenspeichereinrichtung des vorliegenden Systems ein Datenbankverwaltungssystem
oder ist funktionell damit verbunden, das in der Lage ist, aus den
Signalerfassungseinrichtungen empfangene Echtzeit-Analysedaten mit
in der Datenspeichereinrichtung gespeicherten Daten zu vergleichen
und, darauf basierend, eine Befehlsmeldung zu erzeugen und zu dem Herdenverwalter
oder einem anderen Empfänger
zu senden, beispielsweise einem Veterinär, einem Besamer oder einem
Landwirtschaftsbetriebsberater. Eine solche Befehlsmeldung kann
z. B. anzeigen, daß ein
spezielles Herdenmitglied oder eine Gruppe von Herdenmitgliedern
für eine
Besamung bereit ist, daß ein
spezielles Herdenmitglied einer Mastitis-Behandlung bedarf und/oder daß mindestens
ein spezielles Herdenmitglied oder eine Gruppe von Herdenmitgliedern
einer Anpassung des Fütterungsschemas
bedarf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Datenspeichereinrichtung des Systems funktionell mit einer
Datenbank verbunden, die Daten aus der Vergangenheit aufweist, die
den physiologischen und Ernährungszustand
beschreiben und von Mitgliedern einer anderen oder mehrerer anderen
milchproduzierenden Tierherden gesammelt sind, wobei die Datenbank
entweder Teil des Sys tems ist oder eine externe Datenbank ist, die
z. B. über
das Internet mit dem System funktionell verbunden ist.
-
In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Optimieren
der Produktionsleistung einer milchproduzierenden Tierherde unter Verwendung
des oben beschriebenen Systems, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte aufweist:
- (i) Sammeln einer Milchprobe
von jedem einzelnen Mitglied der Herde an einem Melkplatz,
- (ii) Inkontaktbringen der Probe mit der Analyseeinrichtung des
vorliegenden Systems, die bei Vorhandensein mindestens einer Verbindung
oder eines Parameters, die oder der den physiologischen und/oder
Ernährungszustand
des Herdenmitglieds anzeigt, ein nachweisbares Signal/nachweisbare
Signale erzeugt,
- (iii) Aufzeichnen des Charakters des Signals/der Signale in
der Signalerfassungseinrichtung, um einen Satz von Analysedaten
bereitzustellen, der das Vorhandensein und/oder die Menge der Verbindung
oder des Parameters anzeigt,
- (iv) Verarbeiten der erzeugten Daten, um einen Datensatz bereitzustellen,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt, und
- (v) Durchführen
geeigneter Schritte auf der Basis des bereitgestellten Datensatzes,
um den physiologischen und/oder Ernährungszustand eines Herdenmitglieds
zu verbessern oder zu korrigieren, das einer solchen Verbesserung
oder Korrektur bedarf.
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Wie
oben erwähnt,
stellt die Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum
Optimieren der Produktionsleistung einer milchproduzierenden Tierherde,
die mehrere einzelne Herdenmitglieder aufweist, bereit, wobei ein
automatisches oder halbautomatisches System zum Optimieren der Produktionsleistung
einer milchproduzierenden Tierherde verwendet wird, wobei das System
die folgenden miteinander verbundenen Einrichtungen aufweist:
- (a) eine Einrichtung zum Sammeln einer Milchprobe
von einem einzelnen Mitglied der Herde, wobei die Einrichtung an
das Herdenmelksystem anschließbar
ist,
- (b) eine Einrichtung zum Erkennen eines eindeutigen Identifikationscodes,
der jeweils einem einzelnen Herdenmitglied zugeordnet ist,
- (c) eine Einrichtung zum Speichern von Daten, einschließlich Daten über den
physiologischen und Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt im
Fortpflanzungs- und Laktationszyklus anzeigen,
- (d) Einrichtungen zum Analysieren mehrerer Verbindungen oder
Parameter in einer gesammelten Milchprobe, wobei die mehreren Verbindungen oder
Parameter mindestens aufweisen: eine Verbindung oder einen Parameter,
die oder der Mastitis anzeigt, eine Verbindung, die den Fortpflanzungszykluszustand
anzeigt, mindestens eine Verbindung, die die Proteinbilanz des Herdenmitglieds
anzeigt, und mindestens eine Verbindung, die den Energiebilanzzustand
des Herdenmitglieds anzeigt, wobei die Analyseeinrichtung aufweist:
- (i) separate Einrichtungen zum Analysieren einzelner Verbindungen
oder Parameter in der Milchprobe, wobei jede separate Einrichtung
in der Lage ist, bei Vorhandensein einer einzelnen Verbindung oder
eines einzelnen Parameters in der Milch ein nachweisbares Signal
zu erzeugen, und
- (ii) eine Einrichtung zum Erfassen von Signalen, die bei Vorhandensein
einer analysierten Verbindung oder eines analysierten Parameters
erzeugt werden,
- (e) eine Einrichtung zum Umwandeln der erfaßten Signale in einen Datensatz,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt,
- (f) eine Einrichtung zum Speichern des Datensatzes, der den
physiologischen und/oder Ernährungszustand
der einzelnen Herdenmitglieder beschreibt, und
- (g) eine Datenausgabeeinrichtung.
-
Dieses
Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- (i)
Sammeln einer Milchprobe von jedem einzelnen Mitglied der Herde
an einem Melkplatz,
- (ii) Inkontaktbringen der Probe mit der Analyseeinrichtung,
die bei Vorhandensein mindestens einer Verbindung oder eines Parameters,
die oder der den physiologischen und/oder Ernäh rungszustand des Herdenmitglieds
anzeigt, ein nachweisbares Signal/nachweisbare Signale erzeugt,
- (iii) Aufzeichnen des Charakters des Signals/der Signale in
der Signalerfassungseinrichtung, um einen Satz von Analysedaten
bereitzustellen, der das Vorhandensein und/oder die Menge der Verbindung
oder des Parameters anzeigt,
- (iv) Verarbeiten der erzeugten Daten, um einen Datensatz bereitzustellen,
der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt, und
- (v) Durchführen
geeigneter Schritte auf der Basis des bereitgestellten Datensatzes,
um den physiologischen und/oder Ernährungszustand eines Herdenmitglieds
zu verbessern oder zu korrigieren, das einer solchen Verbesserung
oder Korrektur bedarf. In diesem Verfahren sind alle Parameter,
Merkmale und Vorgehensweisen ansonsten so, wie sie oben für das erfindungsgemäße System
beschrieben sind.
-
Ebenfalls
wie oben beschrieben, betrifft die vorliegende Erfindung in einem
anderen Aspekt eine Vorrichtung zum Analysieren mehrerer Verbindungen oder
Parameter in einer Milchprobe von einem einzelnen Mitglied einer
milchproduzierenden Tierherde.
-
Die
Vorrichtung der Erfindung ist in dem System und den Verfahren der
Erfindung nützlich
und weist auf:
- (i) separate Einrichtungen zum
Analysieren einzelner Verbindungen oder Parameter in der Milchprobe,
wobei jede separate Einrichtung in der Lage ist, bei Vorhandensein
einer einzelnen Verbindung oder eines einzelnen Parameters in der Probe
ein nachweisbares Signal zu erzeugen,
- (ii) eine Einrichtung zum Führen
eines Teils der Milchprobe zu jeder separaten Analyseeinrichtung,
wobei die Führungseinrichtung
von der Einrichtung zum Speichern von Daten über den physiologischen und
Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt
im Fortpflanzungs- und Laktationszyklus dieses Herdenmitglieds anzeigen,
gesteuert wird, so daß die
Führungseinrichtung
nur zu vorab gewählten
Zeitpunkten oder in vorab gewählten
Zeitintervallen im Fortpflanzungs- und Laktationszyklus des einzelnen
Herdenmitglieds aktiviert wird,
wobei alle Merkmale so
sind, wie sie oben für
das System und die Verfahren der Erfindung beschrieben sind.
-
In
nützlichen
Ausführungsformen
weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Erfassen von Signalen
auf, die bei Vorhandensein einer analysierten Verbindung oder eines
analysierten Parameters erzeugt werden, und eine solche Vorrichtung
ist mit Einrichtungen versehen, um sie mit mindestens einer von
den folgenden Einrichtungen zu verbinden:
- (a)
eine Einrichtung zum Sammeln einer Milchprobe von einem einzelnen
Mitglied der Herde, wobei die Einrichtung an das Herdenmelksystem
anschließbar
ist,
- (b) eine Einrichtung zum Erkennen eines Identifikationscodes
eines einzelnen Herdenmitglieds,
- (c) eine Einrichtung zum Speichern von Daten, einschließlich Daten über den
physiologischen und Ernährungszustand
jedes einzelnen Herdenmitglieds, einschließlich Daten, die den Zeitpunkt im
Fortpflanzungs- und Laktationszyklus anzeigen,
- (d) eine Einrichtung zum Umwandeln der erfaßten Signale in einen Satz
von Daten, der den physiologischen und/oder Ernährungszustand des einzelnen
Herdenmitglieds anzeigt,
- (e) eine Einrichtung zum Speichern des Datensatzes, der den
physiologischen und/oder Ernährungszustand
des einzelnen Herdenmitglieds beschreibt, und
- (f) eine Datenausgabeeinrichtung,
wobei alle so sind,
wie vorstehend beschrieben.
-
Die
Erfindung wird mittels der folgenden nichteinschränkenden
Beispiele und der Zeichnungen weiter veranschaulicht:
-
1 zeigt
ein Beispiel des an einem Melkplatz angeordneten Systems;
-
2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Datenhandhabungssystems zum Sammeln, Speichern und Verarbeiten
von Daten;
-
3 zeigt
mehrere mit einem zentralen System verbundene Landwirtschaftsbetriebe;
-
4 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung; und
-
5 zeigt
eine zweite beispielhafte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung.
-
Beispiel 1
-
An einem Melkplatz angeordnete
Einrichtung einer Analyseanlage
-
Als
ein Beispiel zeigt 1 die an einem Melkplatz angeordnete
Analyseanlage zum Analysieren von Verbindungen, die den physiologischen
Zustand der Milchtiere anzeigen, zusammen mit Probensammeleinrichtungen.
Wie in der Figur zu sehen ist, ist die Probensammeleinrichtung die
physikalische Verbindung zwischen den Melkpunkten und der Analyseanlage.
-
Die
Aufgabe der Probensammeleinrichtung ist, zu einer geeigneten Zeit
während
des Melkvorgangs zu analysierende Milchproben zu sammeln.
-
Der
Melkplatz kann Teil eines automatischen Melksystems für sich frei
bewegende Kühe
sein, die Identifikationseinrichtungen, beispielsweise Ohrmarken
oder Streifen, tragen, die elektronisch erfaßt werden können. In einer weiteren Ausführungsform
ist der Melkplatz einer von mehreren Melkplätzen in einem fischgrätenartig
angeordneten Melksystem. Im weitesten Aspekt dieser Erfindung können andere Arten
von Melkplätzen
verwendet werden, z. B. sich drehende oder parallele Bereiche. Wie
in 1 zu sehen ist, kann die Analyseeinrichtung mit
einem bereits bestehenden Melksteuersystem kombiniert sein, das
ergänzende
Messungen durchführt,
beispielsweise Messungen des Milchvolumens, der Milchdurchflußmenge und
der Temperatur.
-
Am
Melkplatz wird die Identifikation der Kuh elektronisch gelesen und
gespeichert. Eine oder mehrere Proben werden dem Milchfluß entnommen. Die
Probe(n) kann/können
aus mindestens einem – vorzugsweise
speziell identifizierten – Viertel
(oder einer Milchdrüse)
des Euters genommen werden. Eine vorteilhafte Alternative kann sein,
Proben aus mindestens zwei Vierteln eines Euters zu nehmen, um die
Messungen von Proben aus mindestens zwei Vierteln zu vergleichen.
-
Beispiel 2
-
Datenhandhabungssystem
zum Sammeln, Speichern und Verarbeiten von Daten
-
2 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in dem Beispiel von 2 zu sehen
ist, besteht das System aus einem Datensystem, das eine lokale Anordnung
in dem Landwirtschaftsbetrieb aufweist, die Milchprobensammeleinrichtung,
Analyseeinrichtung, Datensammlung und -verarbeitung, Datenspeicherung
und weitere Verarbeitung und Übertragung
umfaßt.
Wie in 2 zu sehen ist, können die verarbeiteten Daten über einen Kommunikationskanal,
beispielsweise das Internet, zu externen Datenbanken gesendet werden.
In dem vorliegenden Beispiel werden die gesendeten Daten empfangen
und in einer externen Datenbank an einem Wissenszentrum gespeichert,
beispielsweise der DHIA (National Dairy Herd Improvement Association),
einem Wissenschaftszentrum oder einer Universität. Auf das Wissenszentrum haben
mehrere Berater, Gutachter, Veterinäre, Wissenschaftler usw. Zugriff.
Wie in 2 zu sehen ist, ist die Wissensdatenbank Beratern,
Gutachtern usw. über
das Internet zugänglich.
Wie ferner in 3 gezeigt ist, können die
Daten in der externen Datenbank am Wissenszentrum von einer Anzahl
von Landwirtschaftsbetrieben gesammelt sein.
-
Beispiel 3
-
Chemische
Analyseanlage
-
Wie
oben erwähnt,
können
verschiedene geeignete chemische Analyseanlagen oder Analyseeinrichtungen
verwendet werden, um die chemische Analyse der Verbindungen, die
den physiologischen Zustand des milchproduzierenden Tiers anzeigen, durchzuführen.
-
Beispiel
4 zeigt ein Beispiel einer geeigneten chemischen Analyseanlage,
die angepaßt
ist, um die Erfindung auszuführen.
Teststreifen oder Trockenstäbchen 1,
die angepaßt
sind, um das Vorhandensein oder die Menge einer oder mehrerer der
gewünschten
Verbindungen anzuzeigen, sind in separaten Kartuschen 2 gelagert,
die die Teststreifen enthalten. Ein Teststreifen 3 wird
von der Kartusche zu einem Förderband 4 freigegeben.
Das Förderband bewegt
den Teststreifen zu einer Peristaltikpumpe 5. Der Einlaß 6 der
Peristaltikpumpe ist mit der Milchrohrleitung verbunden, die Milch
von der Melkanlage empfängt.
Wie in 4 gezeigt, entnimmt die Peristaltikpumpe 5 eine
kleine Probe aus der Milchrohrleitung oder der Milchproben-Aufbewahrungseinrichtung,
wobei einige Tropfen zu dem Teststreifen 7 übertragen
werden. Eine chemische Reaktion erfolgt und der Teststreifen wird
von einem Detektor oder Testleser 8, beispiels weise einer
CCD-Kamera oder anderen photometrischen Anlage, analysiert, der
einen Signalausgang hat, der mit einer Datensammel- und Datenverarbeitungsvorrichtung
verbunden ist.
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5 zeigt
eine andere Ausführungsform
einer Analyseeinrichtung, die angepaßt ist, um die Erfindung auszuführen. Wiederum
sind die Teststreifen oder Trockenstäbchen 1, die angepaßt sind,
um das Vorhandensein oder die Menge einer oder mehrerer der gewünschten
Verbindungen anzuzeigen, auf einem Trägerband 2 angeordnet,
das mit einem Versiegelungsband 3 bedeckt ist. Das Band
ist auf einer Spule 4 angeordnet. Das Versiegelungsband 3 wird durch
Wiederaufspulen auf eine zweite Spule 5 abgenommen, kurz
bevor das Stäbchen
der Milchprobe ausgesetzt wird. Eine schnelle Schleife 6 entnimmt der
Milchleitung einen Teil der Milch. Ein Ventil 7 öffnet sich
für ein
kurzes Zeitintervall, um einige Tropfen Milch zum Teststreifen 1 freizugeben.
Ein Trichter 8, der sich unterhalb des Bands befindet,
ist angeordnet, um die überschüssige Milch
als Abfall aufzunehmen. Das Band wird vorwärts bewegt, wodurch die Teststreifen
1, nachdem sie einige Milchtropfen empfangen haben, dem Detektor 9 ausgesetzt
werden und anschließend
wieder auf die Spule 10 gespult werden. Der Detektor kann
eine CCD-Kamera oder eine andere photometrische Anlage sein, die
einen Signalausgang hat, der mit einer Datensammel- und -verarbeitungsvorrichtung
verbunden ist. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform sind die Teststreifen
oder -stäbchen
auf dem Band angeordnet, um mindestens 4 Meßflächen aufzuweisen: Acteon oder BOHB
(beta-Hydroxylbutyrat),
Progesteron, NAGase (beta-N-Acetylhexosaminidase)
oder Lactatdehydrogenase (LDH) und Harnstoff (Milch-Harnstoff-Stickstoff).
Es ist jedoch auch beabsichtigt, ein Band zu verwenden, das nur
einen oder zwei unterschiedliche Meßflächen hat, beispielsweise Meßflächen für die zwei
am häufigsten
verwendeten Verbindungen zum Anzeigen des physiologischen Zustands
des milchproduzierenden Tiers. Solche Verbindungen sind z. B. Verbindungen,
die Mastitis und Milch-Harnstoff-Stickstoff
anzeigen.