スマート豚舎実現に向けた生体・環境情報プラットホームの開発と豚ヘルスケアへの活用

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03103
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 水谷 孝一 筑波大学, システム情報系, 研究員 (50241790)
• 研究分担者: 海老原 格 筑波大学, システム情報系, 准教授 (80581602) ; 若槻 尚斗 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40294433) ; 善甫 啓一 筑波大学, システム情報系, 助教 (70725712) ; 前田 祐佳 筑波大学, システム情報系, 助教 (20650542) ; 西藤 岳彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, 部長 (00263393) ; 内田 裕子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, グループ長 (80442797) ; 熊谷 飛鳥 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, 研究員 (20849749) ; 石田 三佳 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 上級研究員 (10391369) ; 中久保 亮 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 主任研究員 (20585319) ; 石井 雅久 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, グループ長補佐 (10343766)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 豚 / スマート豚舎 / 生体・環境情報 / センシング / ヘルスケア / AI / 活動量 / 呼吸器感染症

研究実績の概要

生体・環境情報を長期間に亘って常時計測・分析し、予防的な視点での疾病対策や発育の管理を可能にする養豚現場に適した豚ヘルスケア基盤技術の実現を目的として、令和3(2021)年度は、センサ情報を加工・処理する基盤ソフトウエアの確立を試みた。概要は以下の通りである。
〇ストレス・疾病メタデータベースの構築のために、生体・環境情報ハードウエアを豚舎内に構築して、実測データを取得した。ただし、豚に対して温熱ストレスを負荷することができなかった。ウイルス感染に関して疾病の情報と一次情報の時系列データを紐づけたメタデータベースは現在分析中である。
〇豚舎内生体・環境情報を取得するためのセンサ群の構築　呼吸器感染症罹患の自動検出のため、豚舎内での多数の音響イベントから目的音であるくしゃみ音を検出するための人工知能の精度向上を図った。動画像から豚体の体動からくしゃみした瞬間を検出するための画像識別を行った。更に、連続的に識別を行う事で、移動トレーシング精度の向上を図った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2020年度に引き続きCOVID19の影響で、運用データを取得するための豚舎内での実験が、スムーズに実施できず、当初の計画より「やや遅れている」と言う進捗状況となっている。研究成果を公開する場として計画していた国際会議等もCOVID19により中止や延期になり、2021年度で公開できた研究成果は、オンライン開催の国内会議（8件）のみに留まっている。2022年度以降、遅れを取り戻す予定である。

今後の研究の推進方策

令和(2022)年度は、2021年度までに十分実施できていない温熱ストレス負荷、ウイルス罹患等の実験を精力的に実施する予定である。仮にCOVID19の影響でスムーズな実験ができない場合には、センサ等のハードウエアの精度向上などを図る予定である。

研究成果

• [学会発表] 超音波プローブを用いる豚舎尚の空間平均温度測定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤田侑希、海老原格、若槻尚斗、水谷孝一、中久保亮、石田三佳
  • 学会等名: 2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
• [学会発表] シングルボードコンピュータを用いる水温計測用音響波プローブの構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 脇拓哉、海老原格、若槻尚斗、水谷孝一
  • 学会等名: 2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
• [学会発表] ブタの個体別領域および移動の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 一倉弘毅、富樫宏太、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
  • 学会等名: 2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
• [学会発表] ガンマ過程非負値行列因子分解による豚舎尚の豚くしゃみ音の検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹山涼介、川岸卓司、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
  • 学会等名: 2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
• [学会発表] 教師あり非負値行列因子分解を用いる雑音環境下における豚くしゃみ音の検出 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹山涼介、川岸卓司、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
  • 学会等名: 2021年度農業施設学会大会
• [学会発表] ブタのくしゃみ時に生じる微体動の映像検出と解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 一倉弘毅、富樫宏太、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
  • 学会等名: 2021年度農業施設学会大会
• [学会発表] 豚舎内の温熱環境測定に適した超音波プローブの設計 (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤田侑希、海老原格、若槻尚斗、水谷孝一、中久保亮、石田三佳
  • 学会等名: 2021年度農業施設学会大会
• [学会発表] ブタの脈波測定に向けた光電脈波センサの試作 (2021)
  • 著者名/発表者名: 倉田祐希、海老原格、若槻尚斗、前田祐佳、水谷孝一、中久保亮、石田三佳
  • 学会等名: 2021年度農業施設学会大会