JP7232517B2

JP7232517B2 - 牛のルーメン環境評価方法、及び牛のルーメン環境評価装置

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Publication number: JP7232517B2
Application number: JP2019057557A
Authority: JP
Inventors: 啓司岡田; 倫也田村; 廉千田
Original assignee: Iwate University
Current assignee: Iwate University
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-03-03
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020156358A

Description

本発明は、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる加速度から牛のルーメン環境を評価することができる牛のルーメン環境評価方法、及び牛のルーメン環境評価装置に関する。

本発明者によって、既に牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサを用いて、採食、反芻、及び伏臥休息の少なくともいずれかを判別することができる反芻動物の行動分析方法を提案している（特許文献１）。
また、更に、本発明者は、反芻行動に着目し、この反芻行動から反芻動物の健康または飼料を評価することができる反芻動物の健康評価方法、健康評価装置、飼料評価方法、及び飼料評価装置を提案している（特許文献２）。

特開２０１７－５１１４６号公報特開２０１７－１５８５０９号公報

ところで、濃厚飼料を多給すると、第一胃液が酸性になり、ルーメンアシドーシスとなり、産乳成績や繁殖成績が低下してしまう。

そこで、本発明は、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる加速度から牛のルーメン環境を評価することができる牛のルーメン環境評価方法及び健康評価装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の牛のルーメン環境評価方法は、牛の頸部に３軸加速度センサを取り付け、前記３軸加速度センサで得られる加速度を用いてルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価方法であって、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を前記３軸加速度センサで検出する検出ステップと、検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶ステップと、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出ステップと、前記分析データ抽出ステップで抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップと、前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定ステップと、前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップと、前記咀嚼スピード決定ステップで決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出ステップで算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価し、前記評価ステップでは、前記咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ前記嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価する評価ステップとを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明の牛のルーメン環境評価方法は、牛の頸部に３軸加速度センサを取り付け、前記３軸加速度センサで得られる加速度を用いてルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価方法であって、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を前記３軸加速度センサで検出する検出ステップと、検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶ステップと、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出ステップと、前記分析データ抽出ステップで抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップと、前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定ステップと、前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップと、前記咀嚼スピード決定ステップで決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出ステップで算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価ステップとを有し、前記評価ステップでは、今回の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間を、過去の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間と比較し、前記咀嚼スピードが低下するとともに前記嚥下間隔時間が短くなっている時には、前記ルーメン環境が改善されていると評価することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の牛のルーメン環境評価方法において、前記咀嚼スピード決定ステップにおける前記周波数頻度の算出に、高速フーリエ変換解析を用いることを特徴とする。
請求項４記載の本発明の牛のルーメン環境評価装置は、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを算出して前記牛のルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価装置であって、検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶手段１２と、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出手段２３と、前記分析データ抽出手段２３で抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別手段２４と、前記反芻判別手段２４で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を前記咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定手段２５と、前記反芻判別手段２４で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、前記嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段２６と、前記咀嚼スピード決定手段２５で決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出手段２６で算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価手段２７とを有し、前記評価手段２７では、前記咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ前記嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価することを特徴とする。
請求項５記載の本発明の牛のルーメン環境評価装置は、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを算出して前記牛のルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価装置であって、検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶手段１２と、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出手段２３と、前記分析データ抽出手段２３で抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別手段２４と、前記反芻判別手段２４で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を前記咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定手段２５と、前記反芻判別手段２４で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、前記嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段２６と、前記咀嚼スピード決定手段２５で決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出手段２６で算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価手段２７とを有し、前記評価手段２７では、今回の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間を、過去の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間と比較し、前記咀嚼スピードが低下するとともに前記嚥下間隔時間が短くなっている時には、前記ルーメン環境が改善されていると評価することを特徴とする。

本発明によれば、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを用いて咀嚼スピードと嚥下間隔時間を算出し、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを用いて牛のルーメン環境を評価することができる。

本発明の一実施例による牛のルーメン環境評価方法を示すフロー図本実施例の牛のルーメン環境評価方法を実現する装置を機能実現手段で表したブロック図本実施例で説明した第１制御部を示す写真牛の反芻動作を示すグラフ反芻動作期間における加速度から周波数頻度を算出した結果を示すグラフ異なる飼料を与えた牛について、縦軸を咀嚼スピード、横軸を嚥下間隔時間としたグラフ

本発明の第１の実施の形態による牛のルーメン環境評価方法は、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を３軸加速度センサで検出する検出ステップと、検出した前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶ステップと、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを、経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出ステップと、分析データ抽出ステップで抽出した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップと、反芻判別ステップで判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定ステップと、反芻判別ステップで判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップと、咀嚼スピード決定ステップで決定される咀嚼スピードと、嚥下間隔算出ステップで算出される嚥下間隔時間とから、牛のルーメン環境を評価し、評価ステップでは、咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価する評価ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを用いて咀嚼スピードと嚥下間隔時間を算出し、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを用いて牛のルーメン環境を評価することができる。また、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサから得られる加速度からルーメンアシドーシスの可能性を評価できる。

本発明の第２の実施の形態による牛のルーメン環境評価方法は、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を３軸加速度センサで検出する検出ステップと、検出した前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶ステップと、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを、経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出ステップと、分析データ抽出ステップで抽出した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップと、反芻判別ステップで判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定ステップと、反芻判別ステップで判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップと、咀嚼スピード決定ステップで決定される咀嚼スピードと、嚥下間隔算出ステップで算出される嚥下間隔時間とから、牛のルーメン環境を評価する評価ステップとを有し、評価ステップでは、今回の咀嚼スピード及び嚥下間隔時間を、過去の咀嚼スピード及び嚥下間隔時間と比較し、咀嚼スピードが低下するとともに嚥下間隔時間が短くなっている時には、ルーメン環境が改善されていると評価するものである。本実施の形態によれば、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサから得られる加速度から、ルーメン環境の改善を評価することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による牛のルーメン環境評価方法において、咀嚼スピード決定ステップにおける周波数頻度の算出に、高速フーリエ変換解析を用いるものである。本実施の形態によれば、反芻動作期間における周波数頻度を算出することができ、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定することで、正確な咀嚼スピードを得ることができる。

本発明の第４の実施の形態による牛のルーメン環境評価装置は、検出した前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶手段と、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを、経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出手段と、分析データ抽出手段で抽出した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別手段と、反芻判別手段で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定手段と、反芻判別手段で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段と、咀嚼スピード決定手段で決定される咀嚼スピードと、嚥下間隔算出手段で算出される嚥下間隔時間とから、牛のルーメン環境を評価する評価手段とを有し、評価手段２７では、咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価するものである。本実施の形態によれば、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを用いて咀嚼スピードと嚥下間隔時間を算出し、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを用いて牛のルーメン環境を評価することができる。また、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサから得られる加速度からルーメンアシドーシスの可能性を評価できる。

本発明の第５の実施の形態による牛のルーメン環境評価装置は、検出した前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶手段と、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを、経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出手段と、分析データ抽出手段で抽出した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別手段と、反芻判別手段で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定手段と、反芻判別手段で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段と、咀嚼スピード決定手段で決定される咀嚼スピードと、嚥下間隔算出手段で算出される嚥下間隔時間とから、牛のルーメン環境を評価する評価手段とを有し、評価手段では、今回の咀嚼スピード及び嚥下間隔時間を、過去の咀嚼スピード及び嚥下間隔時間と比較し、咀嚼スピードが低下するとともに嚥下間隔時間が短くなっている時には、ルーメン環境が改善されていると評価するものである。本実施の形態によれば、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを用いて咀嚼スピードと嚥下間隔時間を算出し、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを用いて牛のルーメン環境を評価することができる。また、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサから得られる加速度から、ルーメン環境の改善を評価することができる。

以下本発明の一実施例について図面とともに説明する。
本発明の牛のルーメン環境評価方法は、牛の頸部に３軸加速度センサを取り付け、３軸加速度センサで得られる加速度を用いてルーメン環境を評価する。
図１は本発明の一実施例による牛のルーメン環境評価方法を示すフロー図である。
本発明の第１の実施例による牛のルーメン環境評価方法は、３軸加速度センサで加速度を検出する検出ステップ１（Ｓ１）と、検出した加速度を記憶する加速度記憶ステップ２（Ｓ２）と、分析データを抽出する分析データ抽出ステップ３（Ｓ３）と、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップ４（Ｓ４）と、咀嚼スピードを決定する咀嚼スピード決定ステップ５（Ｓ５）と、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップ６（Ｓ６）と、牛のルーメン環境を評価する評価ステップ７（Ｓ７）とを有する。

検出ステップ１では、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を３軸加速度センサで検出する。
加速度記憶ステップ２では、検出した前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する。
分析データ抽出ステップ３では、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを、経過時刻データとともに抽出する。
反芻判別ステップ４では、分析データ抽出ステップ３で抽出した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する。
咀嚼スピード決定ステップ５では、反芻判別ステップ４で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する。ここで、咀嚼スピードは、反芻動作における１回の噛む速度である。牛の咀嚼スピードは、肉牛か乳牛にかかわらず、また粗飼料か濃厚飼料にかかわらず、０．９Ｈｚ～１．６Ｈｚであることが実証実験によって明らかになった。
嚥下間隔算出ステップ６では、反芻判別ステップ４で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する。ここで、嚥下間隔時間は、ある時刻における嚥下動作から次の嚥下動作までの間の時間であり、１回の嚥下動作の時間ではない。
評価ステップ７では、咀嚼スピード決定ステップ５で決定される咀嚼スピードと、嚥下間隔算出ステップ６で算出される嚥下間隔時間とから、牛のルーメン環境を評価する。
本実施例によれば、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを用いて咀嚼スピードと嚥下間隔時間を算出し、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを用いて牛のルーメン環境を評価することができる。

咀嚼スピード決定ステップ５における周波数頻度の算出には、高速フーリエ変換解析を用いることが適している。
本実施例によれば、反芻動作期間における周波数頻度を算出することができ、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定することで、正確な咀嚼スピードを得ることができる。
また、評価ステップ７では、咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価する。
本実施例によれば、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサから得られる加速度からルーメンアシドーシスの可能性を評価できる。
また、評価ステップ７では、今回の咀嚼スピード及び嚥下間隔時間を、過去の咀嚼スピード及び嚥下間隔時間と比較し、咀嚼スピードが低下するとともに嚥下間隔時間が短くなっている時には、ルーメン環境が改善されていると評価する。
本実施例によれば、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサから得られる加速度から、ルーメン環境の改善を評価することができる。

図２は本発明の一実施例による牛のルーメン環境評価方法を実現する装置を機能実現手段で表したブロック図である。
第１の実施例による牛のルーメン環境評価装置は、牛の頸部に取り付ける第１制御部１０と、第１制御部１０からのデータを受信して牛のルーメン環境を評価する第２制御部２０とから構成される。
第１制御部１０は、３軸加速度センサからなる検出手段１１と、検出した加速度を記憶する加速度記憶手段１２と、加速度記憶手段１２に記憶したデータを送信する送信手段１３とを有する。
第２制御部２０は、送信手段１３から送信されるデータを受信する受信手段２１と、受信手段２１で受信したデータを記憶する記憶手段２２と、記憶手段２２に記憶したデータの中から分析データを抽出する分析データ抽出手段２３と、反芻動作期間を判別する反芻判別手段２４と、咀嚼スピードを決定する咀嚼スピード決定手段２５と、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段２６と、牛のルーメン環境を評価する評価手段２７と、評価手段２７で評価した結果を出力する出力手段２８とを有する。

検出手段１１では、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を３軸加速度センサで検出する。
加速度記憶手段１２では、検出した前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する。
送信手段１３では、経過時刻データとともに記憶した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を送信する。

分析データ抽出手段２３では、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかを、経過時刻データとともに記憶手段２２から抽出する。
反芻判別手段２４では、分析データ抽出手段２３で抽出した、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する。
咀嚼スピード決定手段２５では、反芻判別手段２４で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する。
嚥下間隔算出手段２６では、反芻判別手段２４で判別した反芻動作期間における、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する。
評価手段２７では、咀嚼スピード決定手段２５で決定される咀嚼スピードと、嚥下間隔算出手段２６で算出される嚥下間隔時間とから牛のルーメン環境を評価する。

図３は、本実施例で説明した第１制御部を示す写真である。
第１制御部１０は、牛の右側頸部に取り付けている。

図４は、牛の反芻動作を示すグラフであり、図４（ａ）は前後方向加速度の波形を示すグラフ、図４（ｂ）は上下方向加速度の波形を示すグラフ、図４（ｃ）は左右方向加速度の波形を示すグラフである。
図４において、横軸は経過時刻（１ポイントは０．０５秒）であり、縦軸は加速度（１０^－２ｍ／ｓ^２）である。
図４（ａ）に矢印で示す、ポイント５１７付近（Ｓｗａｌｌｏｗ）からポイント６０３付近（Ｖｏｍｉｔ）までは、１回の嚥下動作を示しており、この嚥下動作の前後の波形が反芻動作期間における咀嚼動作を示している。
図４では、１回の嚥下動作だけを示しているが、嚥下間隔時間は、例えば、一つ前の嚥下動作におけるＳｗａｌｌｏｗポイントから、今回の嚥下動作におけるＳｗａｌｌｏｗポイントまでの時間から、又は一つ前の嚥下動作におけるＶｏｍｉｔポイントから、今回の嚥下動作におけるＶｏｍｉｔポイントまでの時間から算出する。なお、それぞれの嚥下動作間の時間をそれぞれ計測して平均した値を嚥下間隔時間とすることが好ましい。

図５は、反芻動作期間における加速度から周波数頻度を算出した結果を示すグラフである。周波数頻度の算出には、高速フーリエ変換解析を用いている。
図５に示すように、反芻動作期間における加速度から高速フーリエ変換解析を用いて周波数頻度を算出すると、複数の周波数ピーク値が現れる。牛の咀嚼スピードが０．９Ｈｚ～１．６Ｈｚ、すなわち１Ｈｚ前後であることから、１Ｈｚ前後に発生している周波数ピーク値を、咀嚼スピードとして決定することができる。
図５に示す例では、咀嚼スピードは１．１１３３Ｈｚである。

図６は、異なる飼料を与えた牛について、縦軸を咀嚼スピード、横軸を嚥下間隔時間としたグラフである。
図６に示すプロットは、牛１頭を示している。プロット「◎」は不適切な濃厚飼料を与えた乳牛、プロット「△」は適切な濃厚飼料を与えた乳牛、プロット「●」は分離給餌による乾乳牛、プロット「◆」は分離給餌による和牛、プロット「□」は粗飼料による和牛である。
不適切な濃厚飼料を与えた乳牛は、ルーメンアシドーシスの可能性が高い牛である。
図６に示すように、咀嚼スピードが遅く、嚥下間隔が短いほど、すなわちグラフ左下に向かうほど、ルーメン環境は良くなる。
例えば、図６に示すように、咀嚼スピードが咀嚼閾値（例えば１．３Ｈｚ）を越えて早くなり、かつ嚥下間隔時間が嚥下閾値（例えば６５ｓｅｃ）を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価することができる。
また、今回の咀嚼スピードが過去の咀嚼スピードより低下し、今回の嚥下間隔時間が過去の嚥下間隔時間より短くなっている時には、ルーメン環境が改善されていると評価することができる。

本発明のように、牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる加速度から咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを算出して牛のルーメン環境を評価することができる。

１０第１制御部
１１検出手段
１２加速度記憶手段
１３送信手段
２０第２制御部
２１受信手段
２２記憶手段
２３分析データ抽出手段
２４反芻判別手段
２５咀嚼スピード決定手段
２６嚥下間隔算出手段
２７評価手段
２８出力手段

Claims

牛の頸部に３軸加速度センサを取り付け、前記３軸加速度センサで得られる加速度を用いてルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価方法であって、
前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を前記３軸加速度センサで検出する検出ステップと、
検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶ステップと、
前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出ステップと、
前記分析データ抽出ステップで抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップと、
前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定ステップと、
前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップと、
前記咀嚼スピード決定ステップで決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出ステップで算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価ステップと
を有し、
前記評価ステップでは、前記咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ前記嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価する
ことを特徴とする牛のルーメン環境評価方法。
牛の頸部に３軸加速度センサを取り付け、前記３軸加速度センサで得られる加速度を用いてルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価方法であって、
前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度を前記３軸加速度センサで検出する検出ステップと、
検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶ステップと、
前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出ステップと、
前記分析データ抽出ステップで抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別ステップと、
前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定ステップと、
前記反芻判別ステップで判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出ステップと、
前記咀嚼スピード決定ステップで決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出ステップで算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価ステップと
を有し、
前記評価ステップでは、今回の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間を、過去の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間と比較し、前記咀嚼スピードが低下するとともに前記嚥下間隔時間が短くなっている時には、前記ルーメン環境が改善されていると評価する
ことを特徴とする牛のルーメン環境評価方法。
前記咀嚼スピード決定ステップにおける前記周波数頻度の算出に、高速フーリエ変換解析を用いる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の牛のルーメン環境評価方法。
牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを算出して前記牛のルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価装置であって、
検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶手段と、
前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出手段と、
前記分析データ抽出手段で抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別手段と、
前記反芻判別手段で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を前記咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定手段と、
前記反芻判別手段で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、前記嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段と、
前記咀嚼スピード決定手段で決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出手段で算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価手段と
を有し、
前記評価手段では、前記咀嚼スピードが咀嚼閾値を越えて早くなり、かつ前記嚥下間隔時間が嚥下閾値を越えて長くなると、ルーメンアシドーシスの可能性が高いと評価する
ことを特徴とする牛のルーメン環境評価装置。
牛の頸部に取り付けた３軸加速度センサで得られる、前後方向加速度、上下方向加速度、及び左右方向加速度の少なくともいずれかから、咀嚼スピードと嚥下間隔時間とを算出して前記牛のルーメン環境を評価する牛のルーメン環境評価装置であって、
検出した前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度を、経過時刻データとともに記憶する加速度記憶手段と、
前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかを、前記経過時刻データとともに抽出する分析データ抽出手段と、
前記分析データ抽出手段で抽出した、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、反芻動作期間を判別する反芻判別手段と、
前記反芻判別手段で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、周波数頻度を算出して、１Ｈｚ前後の周波数ピーク値を前記咀嚼スピードとして決定する咀嚼スピード決定手段と、
前記反芻判別手段で判別した前記反芻動作期間における、前記前後方向加速度、前記上下方向加速度、及び前記左右方向加速度の少なくともいずれかから、前記嚥下間隔時間を算出する嚥下間隔算出手段と、
前記咀嚼スピード決定手段で決定される前記咀嚼スピードと、前記嚥下間隔算出手段で算出される前記嚥下間隔時間とから、前記牛の前記ルーメン環境を評価する評価手段と
を有し、
前記評価手段では、今回の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間を、過去の前記咀嚼スピード及び前記嚥下間隔時間と比較し、前記咀嚼スピードが低下するとともに前記嚥下間隔時間が短くなっている時には、前記ルーメン環境が改善されていると評価する
ことを特徴とする牛のルーメン環境評価装置。