3Dプリントされたモジュール式電子首輪は、家畜の遠隔監視のコストを削減すると期待されている。

この投稿は warrior bear によって 2022-1-28 20:23 に最後に編集されました。

以前、アンタークティック・ベアは、イスラエルの企業が3Dプリントの食用ステーキを開発したと報じた。この栽培技術が成熟すれば、従来の家畜屠殺モデルに取って代わり、温室効果ガスの排出を大幅に削減することが期待される。 3D プリントは、畜産業における肉生産の代替として使用されるだけでなく、インテリジェントな動物飼育のプロセスにおいても大きな応用可能性を示しています。 (【新情報】イスラエルのスタートアップが初の3Dプリント植物由来ステーキを発売、150軒のレストランに食材を供給可能 - 南極熊3Dプリントネットワーク - プラットフォーム（nanjixiong.com）)
△3Dプリントステーキ
2022年1月28日、アンタークティックベアは、サラゴサ大学、カリフォルニア大学サンディエゴ校、データコンサルティング会社ジオスパティウム研究所の研究者らが、家畜の繁殖をリアルタイムで監視し、動物の追跡コストを大幅に削減できる新しい低コストの電子首輪を開発したことを知りました。
エンジニアは 3D プリントを使用して、テレメトリを中継し、それをウェアラブルモニタリングブレスレットに接続するために必要なアンテナエレクトロニクスを含む相互接続されたモジュールのセットを作成することに成功しました。チームの設計は、従来の首輪の3倍の重さにもかかわらず厚さは半分で、製造コストも安く、個々の動物のニーズに合わせてカスタマイズできることが明らかになった。
「私たちは、電子機器を複数の区画に分散し、相互接続してワイヤレス充電可能なバッテリーで駆動するモジュール式の首輪を提案します」と研究者らは論文で説明しています。「この首輪は 3D プリントに基づいて製造されており、すぐに適応でき、経済的にも手頃です。動物中心の設計プロセスにより、このデバイスは、現在家畜に使用されている遠隔測定デバイスを大幅に改善しています。」
△テレメトリー首輪の主な付属品の概略図。画像はMarta Siguín、Teresa Blanco、Federico Rossano、Roberto Casasによるものです。
現代農業における動物の遠隔監視<br /> 数十年にわたる工業化農業を経て、現在多くの農家が家畜の日々の活動を正確に追跡するために遠隔測定法に目を向けています。これは 1960 年代に比較的初歩的な無線遠隔測定装置から始まりましたが、現代の GPS システムのデータ収集機能が強化されたため、畜産農家は徐々にこれを採用するようになりました。
特に、加速度計、圧力センサー、カメラなどのモバイル技術をこれらの GPS 首輪に統合することで、大きな応用の可能性が示されています。これらのスマートアクセサリは、大型哺乳類の移動、採餌行動、生息地の選択を追跡するために使用できます。
しかし、研究者らによると、こうした監視装置の多くは、重量配分が不均一で、製造コストが高く、設計が柔軟性に欠けるため、畜産業への導入は難しいという。これらの欠点を克服するために、研究チームは、カスタマイズ可能で、化学、行動、動物医学の進歩につながる可能性のある新しい3Dプリントの代替手段を考案したと述べている。
△追跡用首輪とそれを装着した様々な家畜。画像はMarta Siguín、Teresa Blanco、Federico Rossano、Roberto Casasによるものです。
モジュール式 3D プリント電子首輪の紹介<br /> このスマート電子首輪は、エンジニアが農場の動物を追跡するために開発した装置です。充電式バッテリーで駆動し、ネックストラップに接続された一連の電子アクセサリで構成されています。これらの 3D プリントモジュールにはそれぞれ ABS 製の蓋と本体があり、本体の内部は湾曲しており、特定の動物の首の周囲に合わせてカスタマイズできます。
20 x 30 mm のモジュールに組み込まれる電子機器の種類に関しては、チームは異なる仕様の首輪を 2 つ作ることにしました。1 つは小動物の集中追跡用、もう 1 つは大型哺乳類用ですが、どちらも機能するには同じマイクロコントローラー、センサー、GNSS モジュール、バッテリーが必要です。
研究者たちはこれらの設計を実践し、最終的に 7 つのモジュールで構成される 2 つの別々のプロトタイプを構築しました。モジュールごとに 4 つのバッテリーが搭載されています。興味深いことに、どちらの製品も、動物が閉じ込められた場合に首輪を自動的に破壊して信号を送信するように設計された「ドロップアウト」安全システムを備えており、また、1つはシングルピン磁気システムを使用し、もう1つはダブルピンを使用する、異なるロック機構も備えています。
研究チームは、この装置の有効性を評価するために、獣医の専門家の委員会に提出することを選択した。その結果、この設計ではストラップ全体に重量が均等に分散されるため、動物が快適に着用でき、また、二重針バージョンは首輪が折り返されるのを防ぐため、より効果的であることがわかった。
同時に、エンジニア自身も、設計プロセスでは「動物ユーザー」を中心に据え、その結果、運搬者の行動に影響を与えることなく正確で信頼性の高いデータを収集するデバイスが生まれたと結論付けています。研究チームによれば、将来的には、特に価格が手頃になったことを考えると、この電子首輪の技術は農業業界におけるイノベーションのきっかけとなる可能性があるという。
研究チームは論文の中で次のように結論づけています。「この研究の結果は、動物テレメトリーの設計者や製造者だけでなく、動物や農場の分野の技術専門家や専門家にとっても興味深いものです。なぜなら、デバイス自体の設計と実装に使用される方法論の両方を通じて、動物モニタリングの知識に貢献するからです。」
△3Dプリントされたカラーモジュールのカバーとベースモジュール。カラーモジュールの平面型（a）と曲面型（b）のプロトタイプ。写真はMarta Siguín、Teresa Blanco、Federico Rossano、Roberto Casasによるものです。
農業における3Dプリントの応用<br /> 3D プリントの用途はあまり注目されていないように思えるかもしれませんが、実は近年、世界中の農家がさまざまな農業や栽培関連の障害を克服するために広く使用しています。 2019年、ノーフォークの農家ジョニー・リーチ氏は3Dプリント技術を使用してトウモロコシの種子計量システムを構築し、作物の生産性、特にトウモロコシの収穫量の一貫性を効果的に向上させました。
エンジニアリング会社 Scheurer Swiss GmbH は最近、ETH チューリッヒの学生と協力し、「Rowesys」ロボット除草システムの開発を支援しました。このコンパクトな除草ロボットは、性能を向上させる炭素繊維強化部品を複数備えており、農業における除草剤の使用に代わる環境に優しい代替品として機能するように設計されています。
一方、英国のラフバラー大学では、研究者らがポリマー廃棄物を低コストの農業用具に変える方法を考案した。循環型プラスチックプロジェクトの一環として、チームは果物収穫機から魚の養殖システムまで、発展途上国での使用を目的としたさまざまな装置を開発しており、これらの装置は現地経済の活性化や廃棄物の蓄積の削減に役立つ可能性がある。
研究者らの研究結果は、「動物遠隔測定用モジュール式電子首輪：動物中心の設計提案」と題された論文に詳しく記載されている。この論文は、Marta Siguín、Teresa Blanco、Federico Rossano、Roberto Casasの共著者です。

関連論文リンク: https://www.mdpi.com/1424-8220/22/1/300/htm

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