JP2012205555A - 乳牛の健康状態管理方法及び管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 健康状態に対する誤判別の確率を大幅に低減し、乳牛の健康状態を的確に管理可能にするとともに、乳牛の健康や疾病等をより早くより的確に把握可能にする。
【解決手段】 自動給餌機２に、ストールＡｃ…の飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…の量を検出可能な餌量検出センサ部３及びストールＡｃ…の特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の有無を検出する牛体検出センサ部４を付設し、所定の給餌時に自動給餌機２が各ストールＡｃ…へ移動した際に、餌量検出センサ部３により、前回の給餌時に投与した飼料Ｂ…の残量Ｑｒ…を検出し、この後、飼槽位置Ｘｆ…に飼料Ｂ…の投与を行うとともに、牛体検出センサ部４により、特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無を検出し、当該存在有無の検出結果と残量Ｑｒ…の検出結果に基づいて、乳牛Ｃ…の健康状態を管理する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ストールに繋留された乳牛の健康状態を管理する際に用いて好適な乳牛の健康状態管理方法及び管理システムに関する。

一般に、ストールに繋留される乳牛の健康管理は、疾病や体調不良の早期発見或いは飼養環境の早期改善などを行うことにより、乳牛の良好な健康状態を維持する上で重要である。特に、近年では乳牛の高泌乳化が進み、分娩後の負のエネルギバランスや暑熱などのストレスが乳牛への負担を増大させていることから、各乳牛毎の健康状態に対する的確かつ早期の把握がより重要性を増している。また、酪農家では、個体観察等により各乳牛の体調把握をしようと努めるが、近年の多頭数飼育に伴い、繋ぎ飼い方式であっても十分な把握は容易でないのが実状である。

そこで、本出願人は、既に、このような乳牛の健康管理に用いて好適な乳牛の健康状態判別方法及び判別システムを特許文献１により提案した。同文献１に開示される乳牛の健康状態判別方法は、乳牛の健康状態を的確かつ早期に把握可能にするとともに、乳牛に対して無用なストレスを与えることがなく、かつ低コストの実施を目的としたものであり、具体的には、ストールに繋留された乳牛の健康状態を判別するに際し、予め、少なくとも、自動給餌機に設けることにより乳牛の牛番を検出する牛番検出センサの検出タイミングに係わる反応データと乳牛の存在を検出する牛体検出センサの検出タイミングに係わる反応データの一つ及び／又は組合わせに対する判別条件を設定するとともに、自動給餌機が任意のストールに移動して給餌を行う際に、牛番検出センサの検出タイミングに係わる反応データ及び牛体検出センサの検出タイミングに係わる反応データを検出し、検出した反応データと判別条件に基づいて乳牛の健康状態を判別処理するようにしたものである。

特開２０１０−２０７１３０号公報

しかし、上述した従来における乳牛の健康状態判別方法及び判別システムは、次のような解決すべき課題も存在した。

第一に、給餌時の採食反応（食欲）を把握する方法として、牛体検出センサにより牛体の動きを検出しているが、乳牛の性格（個性）によっては、採食反応と牛体の動きに相関を示さない場合がある。例えば、警戒心の強い乳牛の場合、自動給餌機により給餌を行っている際は、あまり餌に近付こうとせず、自動給餌機が次のストールに移動してから食べ始める乳牛も存在する。したがって、この場合、誤判別を生じる確率が高くなり、健康状態を正確かつ確実に判別する観点からは必ずしも十分であるとは言えなかった。

第二に、乳牛の耳に取付けたＩＣタグを読み取るための牛番検出センサに、乳牛の存在を検出する機能を兼用させている。したがって、乳牛に取付けるＩＣタグが必要となり、乳牛に対するストレス要因及びコストアップ要因となる。しかも、牛体検出センサ及び牛番検出センサは、双方共に牛体の存在の有無を検出する目的で使用するため、得られる情報は限定される。結局、できるだけ多くの異なる情報を得ることにより、乳牛の健康や疾病等に係わる情報をより早くより的確に得る観点からは更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した乳牛の健康状態管理方法及び管理システムの提供を目的とするものである。

本発明に係る乳牛の健康状態管理方法は、上述した課題を解決するため、ストールＡｃ…に繋留された乳牛Ｃ…の健康状態を管理するに際し、自動給餌機２に、ストールＡｃ…の飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…の量を検出可能な餌量検出センサ部３及びストールＡｃ…の特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の有無を検出する牛体検出センサ部４を付設し、所定の給餌時に自動給餌機２が各ストールＡｃ…へ移動した際に、餌量検出センサ部３により、前回の給餌時に投与した飼料Ｂ…の残量Ｑｒ…を検出し、この後、飼槽位置Ｘｆ…に飼料Ｂ…の投与を行うとともに、牛体検出センサ部４により、特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無を検出し、当該存在有無の検出結果と残量Ｑｒ…の検出結果に基づいて、乳牛Ｃ…の健康状態を管理することを特徴とする。

また、本発明に係る乳牛の健康状態管理システム１は、ストールＡｃ…に繋留された乳牛Ｃ…の健康状態を管理するための健康状態管理システムを構成するに際して、自動給餌機２に付設することによりストールＡｃ…の飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…の残量Ｑｒ…を検出可能な餌量検出センサ部３と、自動給餌機２に付設することによりストールＡｃ…の特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無を検出する牛体検出センサ部４と、牛体検出センサ部４により検出した牛体Ｃｍ…の存在有無の検出結果と餌量検出センサ部３により検出した飼料Ｂ…の残量Ｑｒ…の検出結果に基づいて乳牛Ｃ…の健康状態を管理する健康状態管理手段５とを具備してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、餌量検出センサ部３には、飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…に対して上方に配することにより当該飼料Ｂ…の高さＨｑ…を検出可能な反射型の超音波センサ３ｓを用いることができる。また、牛体検出センサ部４には、複数の異なる特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無をそれぞれ検出可能な複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙ、望ましくは、動いている牛体Ｃｍ…を検知可能な焦電型の赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗを用いることができる。一方、健康状態管理手段５には、残量Ｑｒ…の検出結果を複数のランクにランク分けし、このランク分けによる被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…と、複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙの検出結果による被判別要素Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…との組合わせが、予め設定した判別条件を満たすか否かにより乳牛の健康状態を判別する健康状態判別機能Ｆｐを設けることができるとともに、さらに、当該残量Ｑｒ…の検出結果による被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…、複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙの検出結果による被判別要素Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…、健康状態判別機能Ｆｐの判別結果Ｄｕ、の少なくとも一つ以上を表Ｔａ，Ｔｂ及び／又はグラフＧにより時系列に表示する健康状態表示機能Ｆｄを設けることができる。

このような本発明に係る乳牛の健康状態管理方法及び管理システム１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 餌量検出センサ部３により、前回の給餌時に投与した飼料Ｂ…の残量Ｑｒ…を検出し、この後、飼槽位置Ｘｆ…に飼料Ｂ…の投与を行うとともに、牛体検出センサ部４により、特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無を検出し、当該存在有無の検出結果と残量Ｑｒ…の検出結果に基づいて、乳牛Ｃ…の健康状態を管理するようにしたため、健康状態に対する誤判別の確率を大幅に低減し、乳牛Ｃ…の健康状態を的確に管理することができる。

（２） 乳牛Ｃ…に取付けるＩＣタグが不要になるため、乳牛Ｃ…における無用なストレス要因の一つを解消できるとともに、システムのコスト低減にも寄与できる。また、自動給餌機２に付設した餌量検出センサ部３により、飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…の残量Ｑｒを検出するため、乳牛Ｃ…の食欲を直接的に検出できる。したがって、乳牛Ｃ…の行動に係わる情報と併せ、健康状態を示す複数の多面的な情報を得ることが可能となり、乳牛Ｃ…の健康や疾病等をより早くより的確に把握することができる。

（３） 好適な態様により、餌量検出センサ部３に、飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…に対して上方に配することにより当該飼料Ｂ…の高さＨｑ…を検出可能な反射型の超音波センサ３ｓを用いれば、飼料Ｂ…の量（残量Ｑｒ）を、飼料Ｂ…の高さＨｑ…により容易に検出できるとともに、比較的汎用的なセンサの利用により低コストに実施できる。

（４） 好適な態様により、牛体検出センサ部４に、複数の異なる特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無をそれぞれ検出可能な複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙを用いれば、乳牛Ｃ…の行動に係わる多様化した情報を得れるため、乳牛Ｃ…の健康状態をより的確に判別できる。

（５） 好適な態様により、牛体検出センサ４ｘ，４ｙに、動いている牛体Ｃｍ…を検知可能な焦電型の赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗを用いれば、通常、自動給餌機２により給餌を行う際に使用する、乳牛Ｃ…の存在を確認するセンサと兼用できるとともに、ストールＡｃ…等の固定障害物に左右されることなく、動きのある乳牛Ｃ…のみを確実に検出できる。

（６） 好適な態様により、健康状態管理手段５に、残量Ｑｒ…の検出結果を複数のランクにランク分けし、このランク分けによる被判別要素Ｄａ…と、複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙの検出結果による被判別要素Ｄｘ…との組合わせが、予め設定した判別条件を満たすか否かにより乳牛の健康状態を判別する健康状態判別機能Ｆｐを設ければ、健康状態を判別するための情報数及びその組合せ数をより多くできるため、健康状態に対する判別結果の的確性及び信頼性をより高めることができる。

（７） 好適な態様により、健康状態判別手段５に、残量Ｑｒ…の検出結果による被判別要素Ｄａ…、複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙの検出結果による被判別要素Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…、健康状態判別機能Ｆｐの判別結果Ｄｕ、の少なくとも一つ以上を表Ｔａ，Ｔｂ及び／又はグラフＧにより時系列に表示する健康状態表示機能Ｆｄを設ければ、牧場全体の牛群の飼養管理が適切に行われているかの判断材料或いは各乳牛Ｃ…の健康状態を把握するための判断材料として活用できるとともに、目視により、乳牛Ｃ…の健康状態及びその変化状態（経過状態）等を容易かつ明確に知ることができる。

本発明の好適実施形態に係る乳牛の健康状態管理方法の処理手順を説明するためのフローチャート、 本発明の好適実施形態に係る乳牛の健康状態管理システムを実施できる繋留牛舎における内部のレイアウト構成を示す平面概略図、 同健康状態管理システムに用いる餌量検出センサ部及び牛体検出センサ部と乳牛の位置関係を示す説明図、 同繋留牛舎に備える給餌システムにおける自動給餌機の内部構造図、 同繋留牛舎の一部であって搾乳システムの一部を示す側面構成図、 同健康状態管理システムに用いる超音波センサの計測値と残量高さのスケール実測値の相関図、 同健康状態管理システムを含む乳牛飼養管理システムの全体構成を示すブロック系統図、 同健康状態管理方法により得られる検出結果から被判別要素をランク分けするための説明図、 同健康状態管理方法により得られる被判別要素から健康状態を判別する判別条件及び判別結果の説明図、 同健康状態管理システムの健康状態管理手段における健康状態表示機能により表示する給餌回に対する被判別要素表、 同健康状態表示機能により表示する特定の乳牛の分娩日後の経過日数に対する被判別要素表及び乳量変化グラフ、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本発明の理解を容易にするため、繋留牛舎の全体構成について、図２〜図５を参照して説明する。

図２は、繋留牛舎Ｍの内部における概要を示す。この繋留牛舎Ｍには多数のストールＡｃ…が配列するストール群Ａが設置され、各ストールＡｃ…に乳牛Ｃ…が係留されている。そして、このストール群Ａの上方に、ストール群Ａに沿った搾乳システムＳｍが設置されるとともに、このストール群Ａの前方に、ストール群Ａに沿った給餌システムＳｈが設置される。

給餌システムＳｈは、ストール群Ａの前上方に配したガイドレール部２１と、このガイドレール部２１に沿って移動する自動給餌機２を備える。この自動給餌機２は、図３及び図４に示すように、ガイドレール部２１に装填した自走式の移動部２２と、この移動部２２に吊下げられた給餌機本体２３を備える。給餌機本体２３は、底部に飼料排出部２４を有する飼料ケース部２５を備える。飼料ケース部２５は、粗飼料Ｂａを収容する粗飼料収容部２６と配合飼料Ｂｂを収容する配合飼料収容部２７を有する。そして、粗飼料収容部２６の内部には、粗飼料繰出コンベア機構２８及び繰出量を安定化させるビータ機構２９を配設するとともに、配合飼料収容部２７の内部には、スクリュ式の繰出オーガ機構３０を配設する。

また、飼料ケース部２５の外側面にはコントローラ部３１を配設するとともに、飼料ケース部２５の下面にはバッテリを収容したバッテリボックス３２を配設する。上述した移動部２２は駆動モータを用いた駆動部３３を搭載し、この駆動部３３はコントローラ部３１により駆動制御される。なお、移動部２２の停止や移動方向の制御は、移動部２２に設けた検出部（検出センサ）３５が、ガイドレール部２１の所定位置に設けた被検出部３４…を検出することにより行われる。このような給餌システムＳｈの構成により、各ストールＡｃ…に対して自動給餌機２を自動で移動させ、各飼槽位置Ｈｆ…に、粗飼料Ｂａと配合飼料Ｂｂが配合された飼料Ｂを投与（給餌）することができる。

一方、搾乳システムＳｍは、ストール群Ａの上方に配したガイドレール部４１を備える。ガイドレール部４１は、ストール群Ａに沿って配した主レール４１ｍと、この主レール４１ｍの中途位置から直角方向に分岐し、かつストールＡｃ…間に配した複数の分岐レール４１ｓ…を備える。この場合、分岐レール４１ｓ…は、配列するストールＡｃ…に対して一つ置き、即ち、相隣る分岐レール４１ｓと４１ｓ…間に二つのストールＡｃ…が入るように配する。また、分岐レール４１ｓ…の先端前方には、図５に示すミルクライン４２及び真空ライン４３を配置する。ミルクライン４２及び真空ライン４３はストール群Ａに沿って配し、各分岐レール４１ｓ…に対向する位置には、後述するディストリビュータ４８を接続するミルクタップ４２ｔ…を付設する。

さらに、搾乳システムＳｍには、ガイドレール部４１に沿って移動する一台又は二台以上の搾乳機４４…を備える。搾乳機４４は、ガイドレール部４１に装填した自走式の移動部４５と、この移動部４５に搭載したコントローラ部４６と、移動部４５の両側に吊下げた左右一対の搾乳ユニット４７ｐ，４７ｑと、移動部４５の先端に設けたディストリビュータ４８を備える。この場合、移動部４５には駆動モータを用いた駆動部４９を搭載し、この駆動部４９はバッテリを内蔵するコントローラ部４６により駆動制御される。なお、移動部４５の停止や移動方向の制御は、移動部４５に設けた検出部（検出センサ）がガイドレール部４１の所定位置に配した被検出部を検出することにより行われる。搾乳ユニット４７ｐ（４７ｑも同じ）は、パルセータや自動離脱装置等を含むユニット本体５０と、乳牛Ｃの各乳房Ｃｂ…に装着する四つのティートカップ５１…と、ミルククロー５２を備え、ミルクチューブにより、ティートカップ５１…とミルククロー５２とユニット本体５０とディストリビュータ４８間を接続するとともに、真空チューブにより、ティートカップ５１…とユニット本体５０とディストリビュータ４８間を接続する。また、ミルククロー５２とユニット本体５０は離脱用ワイヤ５３により接続する。このような搾乳システムＳｍの構成により、各ストールＡｃ…に対して搾乳機４４を自動で移動させて搾乳を行うことができる。

次に、本実施形態に係る乳牛の健康状態管理システム１を含む全体の制御系（電気系）の構成について、図２〜図７を参照して説明する。

図７に示すように、給餌システムＳｈにおける自動給餌機２には、給餌機コントローラ７１を搭載する。給餌機コントローラ７１は、給餌機コントローラ本体部７３を備えるとともに、この給餌機コントローラ本体部７３に接続した無線通信部７４を備える。給餌機コントローラ本体部７３は、コンピュータ機能を備え、メモリに格納した処理プログラムに基づく一連の制御処理（シーケンス制御処理）をはじめ、演算処理，記憶処理，通信処理及び入出力処理等の各種データ処理（コンピューティング処理）を実行する。この場合、給餌機コントローラ本体部７３及び無線通信部７４は、図４に示すコントローラ部３１に内蔵する。

また、自動給餌機２には、図３及び図４に示すように、餌量検出センサ部３と牛体検出センサ部４を付設し、それぞれセンサシステムコントローラ７２に接続するとともに、このセンサシステムコントローラ７２は給餌機コントローラ本体部７３に接続する。この場合、餌量検出センサ部３は、ストールＡｃの飼槽位置Ｘｆにおける飼料Ｂ（残量Ｑｒ）の高さＨｑを検出可能に配設する。例示の餌量検出センサ部３は、飼槽位置Ｘｆにおける飼料Ｂに対して上方に配することにより当該飼料Ｂの高さＨｑを検出可能な測距センサである反射型の超音波センサ３ｓを用いる。この超音波センサ３ｓは、自動給餌機２の外面であって、ストールＡｃに対する対向面に配設する。このため、自動給餌機２の外面にステー７５を取付け、このステー７５の先端に超音波センサ３ｓを取付ける。このようなステー７５を利用すれば、ステー７５の長さや形状等を変えることにより超音波センサ３ｓの最適位置を設定できる。これにより、超音波センサ３ｓからの超音波は、下方における飼槽位置Ｘｆに投与された飼料Ｂの略中央付近に投射される。

このように、餌量検出センサ部３として、飼槽位置Ｘｆにおける飼料Ｂに対して上方に配することにより当該飼料Ｂの高さＨｑを検出可能な反射型の超音波センサ３ｓを用いれば、飼料Ｂの量（残量Ｑｒ）を、飼料Ｂの高さＨｑにより容易に検出できるとともに、比較的汎用的なセンサの利用により低コストに実施できる利点がある。なお、図６は、残量Ｑｒの高さＨｑのスケール実測値〔ｍｍ〕と超音波センサ３ｓの実際の計測値〔ｍｍ〕の相関図を示す。図６から明らかなように、超音波センサ３ｓを用いた場合であっても、概ね実測値に近い値を示している。残量Ｑｒの検出結果に対しては、後述するように、少量レベル（３０ｍｍ以下），中間量レベル（３１〜７４ｍｍ），多量レベル（７５ｍｍ以上）の三つのランクにランク分けするため、実測する絶対値としての正確性はさほど重要ではない。したがって、図６に示す結果であっても十分に実用可能となる。

一方、牛体検出センサ部４は、ストールＡｃの特定位置Ｐｘ，Ｐｙにおける牛体Ｃｍの有無を検出可能に配設する。牛体検出センサ部４は、二つの異なる特定位置Ｐｘ，Ｐｙにおける牛体Ｃｍの存在有無をそれぞれ検出可能な二つの牛体検出センサ４ｘ，４ｙを備える。各牛体検出センサ４ｘ，４ｙには、動いている牛体Ｃｍを検知可能な焦電型の赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗ、即ち、第一赤外線センサ４ｘｗと第二赤外線センサ４ｙｗを用いる。各赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗは、図３に示すように、飼料ケース部２５の外面であって、ストールＡｃに対する対向面の上部位置に横方に並べて配設する。この場合、図３に示すように、第一赤外線センサ４ｘｗの検出エリアＡｘは、特定位置Ｐｘを含み、この特定位置Ｐｘは飼槽位置Ｘｆとなる。また、第二赤外線センサ４ｙｗの検出エリアＡｙは、特定位置Ｐｙを含み、この特定位置ＰｙはストールＡｃの内部位置となる。なお、焦電型の赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗは、センサ視野内で牛体Ｃｍが動いたときに生じる赤外線エネルギ量の分布変化を検出する機能を備える。このため、動かない物体であるストールＡｃのポールやネックレール等の固定障害物に影響を受けないとともに、動かない牛体Ｃｍ（乳牛Ｃ）も検出しない。例示する赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗの検出可能範囲は概ね２〔ｍ〕程度である。

第一赤外線センサ４ｘｗと第二赤外線センサ４ｙｗを、このような配置構成とすれば、第一赤外線センサ４ｘｗにより、飼槽位置Ｘｆ（特定位置Ｐｘ）に頭を出して飼料Ｂを採食する牛体Ｃｍの存在有無を検出できるとともに、第二赤外線センサ４ｙｗにより、ストールＡｃの内部における牛体Ｃｍの存在有無を検出できる。このように、牛体検出センサ部４に、二つ（一般的には複数）の異なる特定位置Ｐｘ，Ｐｙにおける牛体Ｃｍの存在有無をそれぞれ検出する複数の牛体検出センサ４ｘ，４ｙを用いれば、乳牛Ｃの行動に係わる多様化した情報を得れるため、乳牛Ｃ…の健康状態をより的確に判別できる利点がある。特に、牛体検出センサ４ｘ，４ｙとして、動いている牛体Ｃｍを検知する焦電型の赤外線センサ４ｘｗ，４ｙｗを用いたため、通常、自動給餌機２によって給餌を行う際に使用する、乳牛Ｃの存在を確認するセンサと兼用できるとともに、ストールＡｃ…等の固定障害物に左右されることなく、動きのある乳牛Ｃのみを確実に検出できる利点がある。

他方、搾乳システムＳｍの搾乳機４４には、搾乳機コントローラ８１を搭載する。搾乳機コントローラ８１は、搾乳機コントローラ本体部８２を備えるとともに、この搾乳機コントローラ本体部８２に接続した、無線通信部８３，乳量センサ８４及び乳汁センサ８５を備える。搾乳機コントローラ本体部８２は、コンピュータ機能を備え、メモリに格納した処理プログラムに基づく一連の制御処理（シーケンス制御処理）をはじめ、演算処理，記憶処理，通信処理及び入出力処理等の各種データ処理（コンピューティング処理）を実行する。この場合、搾乳機コントローラ本体部８２及び無線通信部８３は、図５に示す搾乳機コントローラ８１に内蔵するとともに、乳量センサ８４…及び乳汁センサ８５…は、各搾乳ユニット４７ｐ…（４７ｑ…）におけるユニット本体５０…に内蔵する。乳量センサ８４は搾乳時の乳量を検出する機能を有するとともに、乳汁センサ８５は搾乳した乳汁の品質を検査する機能を有する。なお、この乳汁センサ８５には乳汁の品質（特性）が正常か否かを検出する様々なセンサを適用できる。また、８８は表示部を示す。

さらに、繋留牛舎Ｍの内部又は外部には管理室Ｒｃを設け、この管理室Ｒｃの内部に管理コントローラ９１を設置する。管理コントローラ９１は、図２に示すように、汎用コンピュータシステム９２により構成できる。汎用コンピュータシステム９２は、コンピュータ本体部９３と、このコンピュータ本体部９３に接続したディスプレイ９４，入出力部９５及び無線通信部９６を備える。コンピュータ本体部９３は、ＣＰＵ（処理部）９３ｓ，データメモリ９３ｄ及びプログラムメモリ９３ｐ等を含むコンピュータ機能を備え、プログラムメモリ９３ｐに格納した処理プログラムに基づく各種管理処理をはじめ、演算処理，記憶処理，通信処理及び入出力処理等の各種データ処理（コンピューティング処理）を実行する。ディスプレイ９４は、カラー液晶ディスプレイ等を利用できるとともに、入出力部９５には、外部メディア用ドライブ，キーボードやマウス等の入力部、及びプリンタ等の出力部を含む。管理コントローラ９１は、無線通信部９６及び無線通信部７４を介して給餌機コントローラ本体部７３と相互通信できるとともに、無線通信部９６及び無線通信部８３を介して搾乳機コントローラ本体部８２と相互通信できる。さらに、管理コントローラ９１は、ＰＤＡ等のモバイルコンピューティング装置や携帯電話等を含むモバイル端末装置Ｓｃに対して相互通信できる。したがって、管理コントローラ９１は、データ通信機能Ｆｔ，データ管理機能Ｆｃ及びデータ演算機能Ｆｃｍを含む。

また、管理コントローラ９１は、乳牛Ｃの健康状態を管理する健康状態管理手段５を備えるとともに、この健康状態管理手段５は、さらに、健康状態判別機能Ｆｐと健康状態表示機能Ｆｄを備える。したがって、健康状態判別機能Ｆｐは、コンピュータ本体部９３により実行されるとともに、健康状態表示機能Ｆｄは、コンピュータ本体部９３及びディスプレイ９４により実行される。

健康状態判別機能Ｆｐは、餌量検出センサ部３、即ち、超音波センサ３ｓにより検出した飼料Ｂの残量Ｑｒの検出結果と、牛体検出センサ部４、即ち、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗにより検出した牛体Ｃｍの存在有無の検出結果に基づいて乳牛Ｃの健康状態を判別する機能を備える。具体的には、飼料Ｂの残量Ｑｒの検出結果を三つ（一般的には複数）のランクにランク分けし、このランク分けによる被判別要素Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃと、二つの牛体検出センサ４ｘ，４ｙ、即ち、第一赤外線センサ４ｘｗと第二赤外線センサ４ｙｗの検出結果による被判別要素Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚとの組合わせが、予め設定した判別条件を満たすか否かにより乳牛の健康状態を判別する機能を備える。

この場合、残量Ｑｒの検出結果に対するランク分けは、図８（ａ）に示すように、残量Ｑｒが３０ｍｍ以下の少量レベルの場合、食欲旺盛と判断する被判別要素Ｄａとし、残量Ｑｒが３１〜７４ｍｍの中量レベルの場合、食欲が少し無いと判断する被判別要素Ｄｂとし、残量Ｑｒが７５ｍｍ以上の多量レベルの場合、食欲がほとんど無いと判断する被判別要素Ｄｃとする。なお、これらの被判別要素Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃを表示する場合のマークを図８（ａ）に示す。一方、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗにより検出した牛体Ｃｍの存在有無の検出結果に対するランク分けは、図８（ｂ）に示すように、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの双方、又は第一赤外線センサ４ｘｗのみが牛体Ｃｍを検出する場合、牛体Ｃｍは飼槽位置Ｘｆに頭を出して採食状態にあったものと判断する被判別要素Ｄｘとし、第二赤外線センサ４ｙｗのみが牛体Ｃｍを検出する場合、牛体Ｃｍは牛床内では動いたが飼槽位置Ｘｆに頭を出して採食状態にはなかったものと判断する被判別要素Ｄｙとし、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの双方による検出が無い場合、牛体Ｃｍの動きは無いものと判断する被判別要素Ｄｚとする。なお、これらの被判別要素Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚを表示する場合のマークを図８（ｂ）に示す。

そして、判別条件は、例示の場合、一日、六回の給餌において、図８（ａ）によりランク分けした残飼ランクが、被判別要素Ｄｂ又はＤｃであること、かつ図８（ｂ）によりランク分けした採食反応ランクが、被判別要素Ｄｙ又はＤｚであること（ただし、初回給餌の場合は、被判別要素Ｄｂ又はＤｃであること）が三回以上発生することを条件として設定し、この判別条件を満たす場合には、健康状態に問題がある不良牛として判別する。したがって、この判別条件を満たさなければ、健康状態が良好な良牛と判別する。図９は、以上の判別条件を適用して判別した五頭の乳牛Ｃ…の例を示し、Ｋｎは牛番（番号１〜５）、Ｋｔは給餌回（１〜６回目）、Ｄｕは判別結果を示す。健康状態管理手段５に、このような健康状態判別機能Ｆｐを設ければ、健康状態を判別するための情報数及びその組合せ数をより多くできるため、健康状態に対する判別結果の的確性及び信頼性をより高めることができる。

一方、健康状態表示機能Ｆｄは、残量Ｑｒの検出結果に対するランク分けによる被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの検出結果による被判別要素Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…、健康状態判別機能Ｆｐの判別結果Ｄｕ、の少なくとも一つ以上、更には、これらに対して他のモニタリングデータを加え、表Ｔａ，Ｔｂ（図１０，図１１）及び／又はグラフＧ（図１１）により時系列に表示する機能を備える。このような健康状態表示機能Ｆｄを設ければ、牧場全体の牛群の飼養管理が適切に行われているかの判断材料或いは各乳牛Ｃ…の健康状態を把握するための判断材料として活用できるとともに、目視により、乳牛Ｃ…の健康状態及びその変化状態（経過状態）等を容易かつ明確に知ることができる。したがって、管理コントローラ９１のプログラムメモリ９３ｐには、このような健康状態判別機能Ｆｐに基づく判別処理及び健康状態表示機能Ｆｄに基づく表示処理を実行するための処理プログラムが格納されている。

次に、本実施形態に係る健康状態管理方法を含む健康状態管理システム１の動作（機能）について、図２〜図１１を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

今、給餌システムＳｈにおいて、自動給餌機２はホームポジョンに停止し、待機中にあるものとする。待機中において、給餌開始時刻になれば、給餌機コントローラ本体部７３は、管理コントローラ９１から管理データを受信し、この管理データに基づいて給餌工程を行う。この管理データには、全ての乳牛Ｃ…の牛番，各牛番に対応する牛床番号及び給餌量データ等が含まれており、管理データを受信したなら給餌機コントローラ本体部７３に登録されている前回の給餌時に使用した管理データの更新を行う。

管理データを更新したなら給餌工程を開始する。給餌工程の開始により自動給餌機２はガイドレール部２１に沿って自動で移動する（ステップＳ１）。移動中に、自動給餌機２の検出部３５が被検出部３４を検出する飼槽位置Ｘｆに達すれば、その飼槽位置Ｘｆで停止する（ステップＳ２）。停止したなら、まず、超音波センサ３ｓ（餌量検出センサ部３）により飼料Ｂの残量Ｑｒの検出、即ち、飼料Ｂの食べ残し（残飼）の量を飼料Ｂの高さＨｑにより検出する。この検出結果は、センサシステムコントローラ７２を経由して給餌機コントローラ本体部７３に付与されるため、給餌機コントローラ本体部７３は給餌時に収集する収集データとして管理データに追加する。そして、超音波センサ３ｓによる検出が終了したなら、管理データに基づく所定の給餌処理を行う（ステップＳ３，Ｓ４）。即ち、給餌量データに基づいて、粗飼料繰出コンベア機構２８及び繰出オーガ機構３０を制御するとともに、不図示の計量機構を制御する。なお、この計量機構は飼料排出部２４に付設されている。これにより、給餌量データに設定された粗飼料Ｂａと配合飼料Ｂｂの配合比及び配合量に調合した飼料Ｂを得るとともに、この飼料Ｂは飼料排出部２４から外部の飼槽位置Ｘｆに投与される。

一方、自動給餌機２が飼槽位置Ｘｆで停止したなら、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗによる牛体Ｃｍに対するセンシング処理を行う（ステップＳ５）。このセンシング処理は、予め設定したリミット時間Ｔｓの間は、第一赤外線センサ４ｘｗが牛体Ｃｍを検出するまで継続する（ステップＳ６，Ｓ７）。このリミット時間Ｔｓは、飼料Ｂを投与する給餌処理が終了した後の所定時間を設定できる。この第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗによる検出結果は、センサシステムコントローラ７２を経由して給餌機コントローラ本体部７３に付与されるため、給餌機コントローラ本体部７３は給餌時に収集する収集データとして管理データに追加する。これにより、管理データに対してデータ内容が追加された被管理データが得られるため、この被管理データは一頭毎に給餌機コントローラ本体部７３に保存される。

そして、以上の給餌処理が終了したなら、自動給餌機２は次のストールＡｃの飼槽位置Ｘｆへ自動で移動するとともに、次の飼槽位置Ｘｆにおいても上述した検出処理及び給餌処理を同様に実行する（ステップＳ８，Ｓ１…）。また、全ての乳牛Ｃ…に対する給餌処理が終了すれば、自動給餌機２は、ホームポジションまで自動で戻り、給餌機コントローラ本体部７３に保存された被管理データは管理コントローラ９３に送信される。この後、給餌システムＳｈは、次の給餌回（給餌時刻）まで待機する（ステップＳ８）。

他方、管理コントローラ９１は、給餌機コントローラ本体部７３から被管理データを受信すれば、この被管理データを利用して新たな管理データを作成する。この際、被管理データが、清掃後に行った給餌のように、前回の食べ残しが無いときの給餌（初回給餌）の場合には、超音波センサ３ｓによる残量Ｑｒの検出結果をキャンセルする（ステップＳ９，Ｓ１０）。これに対して、前回の食べ残しが存在するときのデータの場合には、超音波センサ３ｓによる残量Ｑｒの検出結果を前回分として前回の管理データ分に組み入れる（ステップＳ９，Ｓ１１）。したがって、初回給餌が行われる前の給餌では、残量Ｑｒの検出結果を収集できなくなるため、この場合には、一定時間経過後、自動給餌機２を超音波センサ３ｓによる検出のみを目的として各ストールＡｃ…を移動させてもよいし、この回の検出結果は除いてもよい。

そして、新たな管理データが得られたなら更新を行うとともに、健康状態判別機能Ｆｐにより、得られた検出結果に対するランク分け処理を行う（ステップＳ１２）。この場合、前述した図８（ａ）のランク分け基準に従って、超音波センサ３ｓによる飼槽位置Ｘｆにおける残量Ｑｒの検出結果を三段階にランク分けする。即ち、残量Ｑｒが３０ｍｍ以下の少量レベルのときは被判別要素Ｄａ、残量Ｑｒが３１〜７４ｍｍの中量レベルのときは被判別要素Ｄｂ、残量Ｑｒが７５ｍｍ以上のときは被判別要素Ｄｃにそれぞれランク分けする。また、前述した図８（ｂ）のランク分け基準に従って、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの検出結果を三段階にランク分けする。即ち、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの双方、又は第一赤外線センサ４ｘｗのみが牛体Ｃｍを検出したときは被判別要素Ｄｘ、第二赤外線センサ４ｙｗのみが牛体Ｃｍを検出したときは被判別要素Ｄｙ、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの双方による検出が無いときは被判別要素Ｄｚにランク分けする。

次いで、ランク分けした各被判別要素Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚから乳牛Ｃに対する健康状態の判別処理を行う（ステップＳ１３）。即ち、前述したように、例示の場合、一日、六回の給餌において、被判別要素Ｄｂ又はＤｃを得、かつ、被判別要素Ｄｙ又はＤｚを得ること（ただし、初回給餌の場合は、被判別要素Ｄｂ又はＤｃを得ること）が三回以上発生することを判別条件として設定するため、この判別条件を満たしている乳牛Ｃは、健康状態に問題がある不良牛として判別し、この判別条件を満たさない乳牛Ｃは、健康状態に問題はない良牛として判別する。そして、判別処理の結果は、判別結果（判別データ）Ｄｕとして記録する。

さらに、健康状態表示機能Ｆｄにより、得られた各データに対する表示処理を行う（ステップＳ１４）。この場合、得られたデータには、残量Ｑｒの検出結果に対するランク分けによる被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…、第一赤外線センサ４ｘｗ及び第二赤外線センサ４ｙｗの検出結果による被判別要素Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…、健康状態判別機能Ｆｐによる判別結果Ｄｕ、更に、これらに対して他のモニタリングデータ、例えば、乳量データ，給餌量データ，サイレージ量データ，濃厚飼料量データ，病気治療データ等を加え、図１０及び図１１に示すフォーマットによりディスプレイ部９４に表示する。

図１０は、全乳牛Ｃ…における各給餌回に対する被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…，Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…、特に、異なる情報となる被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…と、被判別要素Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…とを重畳させた表Ｔａを示す。なお、表Ｔａ中、Ｋｄｔは給餌日、Ｋｔは給餌日における給餌回、Ｋｎは牛番をそれぞれ示す。このような表Ｔａを用いれば、全乳牛Ｃ…の健康状態を牧場全体として総合的に管理できるため、健康状態の悪い乳牛Ｃ…を容易に見つけだすことができるとともに、牧場全体の牛群の飼養管理が適切に行われているかの判断材料として活用できる。例えば、特定のエリアにおける乳牛Ｃ…の健康状態が悪い場合には、何らかの伝染性病気の発生，風の吹き込み，猛暑等による飼育環境の悪化が考えられるため、これらの原因を早期に発見し、必要な対策を速やかに講じることができる。

図１１は、特定の乳牛Ｃの分娩日後の日数に対する被判別要素Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…，Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…、を表Ｔｂで示すとともに、乳量〔ｋｇ／日〕の変化をグラフＧで示す。なお、表Ｔｂ中、Ｋｄｓは０を分娩日としたときの経過日数、Ｋｆは病気治療欄であり、Ｅｓは異変発見日、Ｅｄは一回目治療日、Ｅｄｒは二回目治療日をそれぞれ示す。また、グラフＧ中、Ｌｅは乳量の変化、Ｌｓは健康な乳牛の平均的な乳量の変化を参考例として示す。図１１中、５５日目以降は乳量が０になるが、一回目の治療により乳房炎と診断され、バケットでの別搾乳となったためである。このような表Ｔｂ及びグラフＧを用いれば、個々の乳牛Ｃ…の健康状態を把握するための判断材料として活用できる。例えば、分娩のあった特定の乳牛Ｃに対する健康状態及びその変化状態（経過状態）等を目視により容易かつ明確に把握し、総合的に管理できるため、分娩後の健康状態が思わしくないと事前に判断した乳牛Ｃに対して多面的に監視することにより、乳房炎等の疾病を早期に発見できるとともに、必要な対策を速やかに講じることができる。この表Ｔｂ及びグラフＧもディスプレイ部９４の画面に表示される。

よって、このような本実施形態に係る乳牛の健康状態管理方法及び管理システム１によれば、餌量検出センサ部３により、前回の給餌時に投与した飼料Ｂ…の残量Ｑｒ…を検出し、この後、飼槽位置Ｘｆ…に飼料Ｂ…の投与を行うとともに、牛体検出センサ部４により、特定位置Ｐｘ…，Ｐｙ…における牛体Ｃｍ…の存在有無を検出し、当該存在有無の検出結果と残量Ｑｒ…の検出結果に基づいて、乳牛Ｃ…の健康状態を管理するようにしたため、健康状態に対する誤判別の確率を大幅に低減し、乳牛Ｃ…の健康状態を的確に管理することができる。しかも、従来に比べ、乳牛Ｃ…に取付けるＩＣタグが不要になるため、乳牛Ｃ…における無用なストレス要因の一つを解消できるとともに、システムのコスト低減にも寄与できる。また、自動給餌機２に付設した餌量検出センサ部３により、飼槽位置Ｘｆ…における飼料Ｂ…の残量Ｑｒを検出するため、乳牛Ｃ…の食欲を直接的に検出できる。したがって、乳牛Ｃ…の行動に係わる情報と併せ、健康状態を示す複数の多面的な情報を得ることが可能となり、乳牛Ｃ…の健康や疾病等をより早くより的確に把握することができる。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、餌量センサ部３は、飼料Ｂの量（残量Ｑｒ）を検出できればよいため、例示した超音波センサ３ｓ等の測距センサの他に、重量計による重量検出，ＣＣＤ等のイメージセンサ（撮像手段）を用いた画像処理により得られる体積検出等によっても可能である。また、反射型の超音波センサ３ｓ…を複数の高さに配し、水平方向に超音波を投射することによっても検出可能である。さらに、超音波センサ３ｓにより検出する際に、超音波センサ３ｓの位置を若干移動させることにより複数位置を検出し、検出結果を平均値で求めてもよい。一方、牛体検出センサ部４には、焦電型の赤外線センサ４ｘ，４ｙを用いた例を挙げたが、判別条件などを考慮して他の各種センシング手段、例えば、超音波センサ，光学センサ，ＣＣＤ等のイメージセンサも利用可能である。特に、ＣＣＤ等のイメージセンサを利用した場合には、牛体検出センサ部４と餌量センサ部３の双方を兼用できる利点がある。また、健康状態に問題がある不良牛と判定された牛について、ＣＣＤ等のイメージセンサで取得した画像データを保存し、管理コントローラ９１のディスプレイ９４でその牛の画像データを見ることができるようにすれば、画像データも更に有効な情報として利用できる。

本発明に係る乳牛の健康状態管理方法及び管理システム１は、ストールに繋留された乳牛をはじめ、豚や馬等のストールに繋留された各種の動物の健康状態管理方法及び管理システム１として利用することができる。したがって、本発明における乳牛は一般的な牛の概念みならず各種動物を含む概念である。

１：健康状態管理システム，２：自動給餌機，３：餌量検出センサ部，３ｓ：超音波センサ，４：牛体検出センサ部，４ｘ：牛体検出センサ，４ｙ：牛体検出センサ，４ｘｗ：赤外線センサ，４ｙｗ：赤外線センサ，５：健康状態管理手段，Ａｃ…：ストール，Ｂ…：飼料，Ｃ…：乳牛，Ｃｍ：牛体，Ｄａ…，Ｄｂ…，Ｄｃ…：被判別要素，Ｄｘ…，Ｄｙ…，Ｄｚ…：被判別要素，Ｄｕ：判別結果，Ｆｐ：健康状態判別機能，Ｆｄ：健康状態表示機能，Ｐｘ…：特定位置，Ｐｙ…：特定位置，Ｘｆ…：飼槽位置，Ｑｒ…：残量，Ｈｑ…：飼料の高さ，Ｔａ：表，Ｔｂ：表，Ｇ：グラフ

Claims (9)

1. ストールに繋留された乳牛の健康状態を管理するための乳牛の健康状態管理方法であって、自動給餌機に、前記ストールの飼槽位置における飼料の量を検出可能な餌量検出センサ部及び前記ストールの特定位置における牛体の有無を検出する牛体検出センサ部を付設し、所定の給餌時に前記自動給餌機が各ストールへ移動した際に、前記餌量検出センサ部により、前回の給餌時に投与した飼料の残量を検出し、この後、前記飼槽位置に飼料の投与を行うとともに、前記牛体検出センサ部により、前記特定位置における牛体の存在有無を検出し、当該存在有無の検出結果と前記残量の検出結果に基づいて、乳牛の健康状態を管理することを特徴とする乳牛の健康状態管理方法。
2. 前記牛体検出センサ部は、複数の異なる特定位置における牛体の存在有無をそれぞれ検出する複数の牛体検出センサを備えることを特徴とする請求項１記載の乳牛の健康状態管理方法。
3. 前記残量の検出結果を複数のランクにランク分けし、このランク分けによる被判別要素と、前記複数の牛体検出センサの検出結果による被判別要素との組合わせが、予め設定した判別条件を満たすか否かにより乳牛の健康状態を判別することを特徴とする請求項１又は２記載の乳牛の健康状態管理方法。
4. ストールに繋留された乳牛の健康状態を管理するための乳牛の健康状態管理システムであって、自動給餌機に付設することにより前記ストールの飼槽位置における飼料の残量を検出可能な餌量検出センサ部と、前記自動給餌機に付設することにより前記ストールの特定位置における牛体の存在有無を検出する牛体検出センサ部と、前記牛体検出センサ部により検出した牛体の存在有無の検出結果と前記餌量検出センサ部により検出した飼料の残量の検出結果に基づいて乳牛の健康状態を管理する健康状態管理手段とを具備してなることを特徴とする乳牛の健康状態管理システム。
5. 前記餌量検出センサ部は、前記飼槽位置における飼料に対して上方に配することにより当該飼料の高さを検出可能な反射型の超音波センサを用いることを特徴とする請求項４記載の乳牛の健康状態管理システム。
6. 前記牛体検出センサ部は、複数の異なる特定位置における牛体の存在有無をそれぞれ検出可能な複数の牛体検出センサを備えることを特徴とする請求項４又は５記載の乳牛の健康状態管理システム。
7. 前記牛体検出センサ部は、動いている牛体を検知可能な焦電型の赤外線センサを用いることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の乳牛の健康状態管理システム。
8. 前記健康状態管理手段は、前記残量の検出結果を複数のランクにランク分けし、このランク分けによる被判別要素と、前記複数の牛体検出センサの検出結果による被判別要素との組合わせが、予め設定した判別条件を満たすか否かにより乳牛の健康状態を判別する健康状態判別機能を備えることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の乳牛の健康状態管理システム。
9. 前記健康状態管理手段は、前記残量の検出結果による被判別要素，前記複数の牛体検出センサの検出結果による被判別要素，前記健康状態判別機能の判別結果，の少なくとも一つ以上を表及び／又はグラフにより時系列に表示する健康状態表示機能を備えることを特徴とする請求項８記載の乳牛の健康状態管理システム。

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