Taro13-完了11.jtd

Size: px

Start display at page:

Download "Taro13-完了11.jtd"

しまなはぎにわ
5 years ago
Views:

1 平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) 0 次世代型のセンシング技術を用いた家畜生体情報の監視システムの開発 () 牛体温の常時監視システムの開発 (2) 家畜体温監視システムを用いた繁殖管理システムの開発 Development of the continuous monitoriing system of body temperature in the cows 武石秀一井上一之木下正徳松井英徳野々下雅彦石田睦夫 ) ) ) 2) 2) 池田哲佐藤哲哉小田原幸夫宇都宮茂夫利光政彦要約家畜における体温は健康の指標となる一方で分娩や発情時の生理的変化を表すことが知られている今回我々は家畜体温の常時遠隔監視システムを開発しその技術を用いた健康管理分娩発情等の精密飼養管理技術の構築を目標とし産官連携で取り組んだところ以下の成果を得た. 高精度無線温度測定センサの開発とそれに基づく連続体温監視システムの構築 2. 連続体温測定を可能とした膣用留置形状の考案開発 3. 出産前の体温低下を利用した出産予測及び開始通報システムの開発以上のシステムを用いることで飼養者に有益な情報を提供することが可能となり飼養者の監視作業の軽減や事故防止による生産性の向上が期待できるキーワード : 牛体温監視システム温度センサ出産予測背景及び目的近年効率的に低コストで畜産物を安定供給するために畜産農家は規模拡大を図りながら省力化をすすめてきたしかし多頭飼育を行うにあたり個々の家畜の健康管理や繁殖管理には十分な時間がとれず生産性の低下を招いている家畜の生体情報の一つである体温を正確に且つ連続的にまた遠くにいても把握できる技術を開発することは体温の変化により得られる有用な生体情報をいち早く捕らえることが可能となり生産性低下を招く疾病や分娩事故の予防発情等の早期発見等生産性の向上が期待できる本課題はセンシング技術を用いた省力的で且つ生産性を向上させる家畜精密飼養管理技術の確立を目的として産官連携で実施したものである方法. 発信機能を有する測温送信モジュールの開発家畜の体温を遠隔で監視する目的から以下の仕様を条件とした () 体温領域での温度精度分解能の高次元化 (2) 家畜に制限を加えない小型且つ無線送信化 (3) インターネット網を活用した温度監視システム (ASP 仕様 ) ASP: アフリケーションサーヒスフロハイター ) 大分県産業科学技術センター 2)( 株 ) リモート -47-

2 平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) 2. 体温測定部位の選定 () 有線温度センサを用いた測定部位の選定牛の体温測定部位を選定するために既存の有線温度センサ ( サンヨー製温度精度 ±0.5 分解能 0.06 ) を用い乳用牛成牛頭の直腸膣尾付根乳房外耳道 ( 耳介奥 ) 耳介中耳介溝の 7 カ所と環境の合計 8 カ所の温度測定を 5 分間隔 24 時間行った (2) 膣内と外耳道内の温度測定及び形状の検討牛の膣内と外耳道内の温度を検討するために測温送信モジュールを用いて膣内と外耳道内の温度を同時測定したまた膣内及び耳での長期留置を行う為の形状も併せて検討した 3. データの収集家畜体温の基礎的データを収集する目的で以下の分類で温度データを収集した () 泌乳中の牛 ; 供試頭数 2 頭 55~59 日間 (2) 分娩前の牛 ; 供試頭数 25 頭 4~4 日間結果. 発信機能を有する温度センサの開発測温送信モジュール及び受信モジュールは改良を加えながら以下の基本仕様を評価し生産体制の整備を図った () 測温送信モジュール温度センサ高精度測定範囲ダイオード型 34. ~44.0 測定精度 ( 分解能 ) ±0.2 (0. ) 低精度測定範囲 -20 ~60 測定精度 ( 分解能 ) ± (0.5 ) 送信周波数送信電界強度変調方式送信速度送信テータ数 FSK 35MHz 2.5kbps 500μV/m 以下 5 回 /5 分ランダム送信電源電圧 DC 3V(TYP) リチウム電池消費電流測温時 ma(typ) 送信時 3mA(TYP) 電池寿命約 5 年間 ( 電池取替不可 ) 送信距離 ( 参考値 ) 約 30m( 使用環境により減衰します ) ID 識別番号出荷時に弊社基準で書き込み回路サイス 5mm 47mm (2) 受信モジュール受信感度 50Ω 入力 -07DbM(TYP) 電源電圧 DC5V(TYP) 専用アタフタ消費電流 300mA(TYP) 通信フロトコル TCP/IP インターフェース無線または有線 LAN 標準装備外部接続端子入力接点 ( 無電圧 ) 4 出力接点 2. 体温測定部位の選定 () 有線温度センサを用いた測定部位の選定実験データを図に示すどの部位も33~39 の範囲で推移しているが直腸等のデータのなかには急激な温度低下を示すものがあるこれは排糞行動とともに温度センサが体外に排出されたり装着がはずれたりすることに起因しておりこの部分のデータを今回のデータ処理から除外することにより体温測定部位の一次選定に使用できると判断した家畜では従来から直腸温度を基準体温としており牛体温を常時監視するにあたってもできるだけ直腸温度に近い動きをする温度部位を選定する必要があるそこで今回のデータ処理では直腸に対する各部位の相関係数を求めて判断したその結果は表に示すとおり直腸と膣の相関係数は0.828 直腸と外耳道 ( 耳介奥 ) の相関係数は0.52 直腸と乳房の相関係数は0.544であり直腸と他の部位の相関係数は0.5 未満であったこのことから直腸温度と膣内温度は高い相関が認められたので膣内 -48-

3 平成 7 年度試験成績報告書温度を体温として取り扱うこととしたまた直腸で測温送信モジュールを使った牛体温の常時監視温度と外耳道耳介奥乳房温度は相関傾向が見システムには膣内と耳介奥を検討することとしたられたしかし乳房は取付方法等の懸念があるの温度 s直腸 s2膣 s3尾付根 s4乳房 s5耳介奥 s6耳介中 s7耳介溝 s8環境 /6/8 4: /6/8 9:2 2004/6/9 0: /6/9 4: /6/9 9: /6/9 4:24 時間図１表１有線温度センサによる牛の体温測定部位間の相関係数ｓ１直腸ｓ１直腸ｓ２膣ｓ３尾付根ｓ４乳房ｓ５耳介奥ｓ６耳介中ｓ７耳介溝ｓ８環境有線温度センサによる牛体温測定結果ｓ２膣ｓ３尾付根ｓ４乳房ｓ５耳介奥ｓ６耳介中ｓ７耳介溝ｓ８環境温部が前位になるように作成しまた電波強度の２膣内と外耳道内の温度測定及び形状の検討膣内及び外耳道内の温度を長期間測定するために減衰を補う為に体外に線条アンテナを出すことにした図３その形状を検討した膣内は嚢状で比較的広い空間を有すが膣前庭外耳道は耳介より奥に7 8cm続き奥には直径部は括約筋で比較的強く収縮しているよって図 2cm程度の窪みがある今回測温送信モジュール２のような膣内でY字２本３本に広がる形を図４のような直径7mmの管内に入れて作成し窪状を用いることで膣外への排出を防止できることみに位置するように耳標留め具を利用して固定したが確認された安定した温度を測定するために測図５-49 -

平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) 両者の関係を確認するために分娩前の牛 9 頭を用い膣内及び外耳道内に測温送信モジュールを装着し 2~9 日間の温度を同時に測定し比較検討した確認した時期は 0 月 ~2 月両モジュールとも試験期間中は脱落することなく連続温度データが収集できた両者の温度の相関を確認したところ表 2のとおりとなった

4 平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) 両者の関係を確認するために分娩前の牛 9 頭を用い膣内及び外耳道内に測温送信モジュールを装着し 2~9 日間の温度を同時に測定し比較検討した確認した時期は 0 月 ~2 月両モジュールとも試験期間中は脱落することなく連続温度データが収集できた両者の温度の相関を確認したところ表 2のとおりとなった月までは膣と外耳道の体温の相関係数は0.78~0.95と高い相関が認められたが 2 月は-0.5となり相関関係がなくなったこれは外耳道での温度測定が冬の外気温の影響を受け耳体温が膣体温を大きく下回ったことによると思われ冬季の外耳道での体温測定は困難であることが分かった従って牛の体温測定は無線温度センサを膣内に留置して深部体温を常時計測する方法で行うこととした表 2 膣内温度と外耳道内温度との関係 n=7 牛番号月日日数相関係数 9 0/ / / / / / / 図 2 耳用測温送信モジュール図 3 牛への装着例図 4 膣用測温送信モジュール図 5 牛への装着例 3. データの収集 () 泌乳牛における膣内温度の時間的変化 2 頭の泌乳牛の膣内温度を約 2ヶ月に渡り連続して測定した図 6と図 7にそれぞれの日毎重ねグラフを示し表 3には平均温度最高値最低値日較差を示した両者の日内周期の傾向として日中の膣内温度は低く夜間にかけて高くなる傾向を示した両者の計測期間中 40.5 以上の発熱を呈した日が No6 号に2 日間 No25 号に8 日間確認され No25 号については乳房炎の治療歴があった -50-

5 0:00 :05 2:0 3:5 4:20 5:25 6:30 7:35 8:40 9:45 0:50 :55 3:00 4:05 5:0 6:5 7:20 8:25 9:30 20:35 2:40 22:45 23:50 体温 0:00 :00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 0:00 :00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 20:00 2:00 22:00 23:00 体温平成 7 年度試験成績報告書時系列図６体温の日内変動Ｎｏ６号５９日分時系列図７体温の日内変化 No25号５５日分表３ No6 No25 膣内温度の日内変動平均温度最高値最低値 38.62± ± 日較差

出産前の約 24 時間前より温度が低下する傾向が認められたさらに無線測温モジュールが破水または出産時に胎仔に先んじて体外に排出することを確認し排出された無線測温モジュールの測定温度は

6 平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) (2) 出産前の膣内温度出産を予定している乳用牛成牛 25 頭に対し出産予定の0~4 日前頃に膣用無線測温モジュールを膣内に挿入留置し 5 分間に回の常時体温計測を行ったそのうち 7 日以上連続して膣温が測定できた22 頭について温度変化を図 8に示した図中の横軸の時間は出産時をゼロとした時の出産までの時間であり横軸左から右へと流れているグラフの推移より出産前の約 24 時間前より温度が低下する傾向が認められたさらに無線測温モジュールが破水または出産時に胎仔に先んじて体外に排出することを確認し排出された無線測温モジュールの測定温度は体温レベルから一機に外気温レベルの35 以下に低下したこの2 回にわたる温度変化を利用することにより約 24 時間前の出産予測と破水等の出産開始を通報するシステムを構築した ( 図 9 ) 図 8 出産前の温度変化図 9 Web 上の温度グラフ ( 出産前の体温推移事例 ) -52-

7 平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) 図 0 家畜体温の常時遠隔監視システムの概要図まとめ及び考察牛体温の常時監視システムは発信機能を有する高精度な測温モジュールの完成により概ね確立できた家畜の体温は本来直腸内温度を指標とするが連続して測定する部位としては排糞行動があることから適切ではなかった測定部位を検討したところ外耳道内の温度が直腸温と高い相関があるとの ) 報告もあり検討したが自然環境下では風の影響等もあり冬季の相関は認めなかった現状膣内が一番安定した測定部位であった乳牛の体温には日中低く夜間高くなる日内周期が確認されたこの日内周期を指標とすることで発熱や分娩発情等の兆候をいち早く関知することが期待できる今回発熱した牛の温度変化は2 例程にとどまったが今後症例ごとのデータの蓄積を行い発症予防や治療後の投薬効果の指標としたい今回多くのデータを収集した出産前の温度変化では出産の24 時間前程より体温が低下することが 2) 確認された栗原らは朝夕 2 回の定時測定のうち分娩予知には夕直腸温が利用価値が高く前日との体温差が0.4 以上低下してから24 時間以内に分娩するものが57.% と報告しているが定時の体温にずれが生じることから体温低下時を正確に把握できないことが発見率の低下の原因となっていた本システムは 5 分間隔の温度データを無線で送信しサーバにて常に温度変化を分析することにより体温低下時を正確に把握できる発見率はほぼ00% と高い精度を示しその有用性が確認された牛体温の常時監視システムの特徴はインターネットを利用したデータ集中管理システムにあり発信されたデータはインターネット網を経由してデータ集中管理サーバに蓄積され IDとパスワードを持ったユーザーはインターネット環境下にあれば世界中どこからでもアクセスできる仕組みになっているまた監視ソフトガリレオは AS P( アフリケーションサーヒスフロハイター ) でソフトのインストールの必要が無くバージョンアップ等フォローアップが容易でユーザーの任意設定で PCや携帯電話への通報が可能となっている連続した体温を監視できることで家畜の生体情報がいち早く -53-

8 平成 7 年度試験成績報告書 : 35( 2006) 入手できより精密で省力的な飼養管理が可能になる参考文献 ) 放牧牛のハイオテレメトリーシステムの開発に関する研究 (992), 農林水産技術会議事務局研究成果,264 2) 栗原昭博ら (998) 鳥取畜試,27:2-5 3) 津田敏ら (995) 富山畜試,2:-8 4) 山田明央ら (200) 日本草地学会誌,47(5) :

平成19年度・地球工学研究所の知的財産に関する報告会－資料集

平成19年度・地球工学研究所の知的財産に関する報告会－資料集地盤環境モニタリングの広域化とコスト低減のための無線センサネットワークの実用化に関する検討地球工学研究所地圏科学領域池川洋二郎 Email:ikegawa@criepi.denken.or.jp 1 背景と目的背景 : 豪雨, 地震などによる斜面災害に対する維持管理や減災技術の適用による効果や機能をモニタリングにより評価することが重要である. 必要性 : モニタリングの広域化と, 低コスト化が可能な技術開発が望まれる.