CN106061244A - 用于提高猪繁殖的系统和方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种通过带有可编程定时装置的光照系统来提高使猪繁育的概率的方法。该光照系统经编程以给出不同的光周期，使得由猪每天或每周观察到的光的量逐渐减小，从而模仿季节变化，典型地从夏季到秋季。其结果是，猪在心理上和生理上认为，季节正在变化，从而致使猪的繁育概率提高。

Description

用于提高猪繁殖的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年1月7日提交的标题为“用于提高猪繁殖的系统和方法(System and Method of Enhancing Swine Reproduction)”的美国临时专利序列号61/924,477的优先权的权益，该临时申请的全部内容通过引用结合于此。

背景

本发明涉及猪繁殖。更具体地讲，本发明涉及使用LED光照系统刺激、促进和提高猪的繁育。

养殖动物繁殖已经发展成数百万美元的业务。多年来，在赛马领域，已将竞赛冠军选定为母种马以希望提供将同样会成为冠军竞赛者的后代。

在猪产业中，猪的繁育已经成为了其自身的产业。特别是，随着猪产业已经变得更加现代化，不仅将猪往室内迁移至圈养设施，还已经强调了对猪运营中效率的更加强调。在包括繁殖的猪生产的各个方面确实是这样。

为努力提高猪设施内关于繁殖的效率，人工授精已成为支持猪设施内繁育的常用方法。在猪产业中人工授精的工艺具有多重效益。首先，这允许人类能够监测发情雌性猪并确保在受孕的最佳时间递送公猪精液，从而增加成功受精的可能性。其次，因为是人工递送精液，繁育过程的确切记录保存可以文件化。这就允许了更准确的交配信息以及妊娠和产仔数据。最后，作为人工授精工艺的一部分，可以根据所需仔猪的类型来选择公猪的精子。

虽然存在人工授精工艺的这些优点，但依然存在问题。特别是，人工授精工艺是昂贵的。因此，确保当进行该工艺时雌性猪发生受孕对该工艺是至关重要的。出于多种原因，这仍然是有问题的。首先，雌性猪各自在不同的时间排卵，从而导致需要持续监测和潜在的错过周期。此外，研究已经表明，雌性猪在冬季是最能生育的并且相反在夏季表现出减少受孕的趋势。而且，对繁育而言，并非所有公猪精液都是最佳的。特别是，不同公猪的精子浓度和能动性有所不同。结果，最好的公猪或用于受孕的公猪精液是公猪和用于人工授精的公猪精液中以上涨的价格来出售的。特别是，高质量的公猪被拍卖以求首位的价格。

因此，本领域中需要促进猪的成功繁育。特别是，所希望的是在一年中的任何时候都提高成功繁育的机会以及使使用人工授精繁殖方法受孕的机会最大化。

发明概述

披露了一种通过带有可编程定时装置的光照系统来提高使猪繁育的概率的方法。该光照系统经编程以持续第一预定时间量地为猪呈现每二十四小时的预定亮周期和暗周期；在该周期期间，暗光仅仅是对于猪而言的暗光，该暗光可以包括红色波长的光。在该第一预定时间量之后，该预定亮周期和暗周期改变以使得在第二预定时间量(例如另一周)上暗时间增大并且亮时间减小。然后，这在第三预定时间周期上再次发生，以使得猪认为光照正在从夏季进入秋季或在预定的季节之间，从而致使猪的繁育概率增大。

因此，本发明的主要目的是使用光来提高动物的繁育。本发明的另一目的是提供一种提高动物繁育的系统性易复制方法。从本说明书的剩余部分和权利要求书将清楚这些和其他目的、优点和改进。

附图简要说明

图1是动物圈养设施的平面侧视图。

图2是光照系统的光照装置的平面侧视图。

图3是光照系统的光照装置的透视侧视图。

图4是光照系统的光照装置的透视俯视图。

图5是用于光照系统的控制系统的示意图。

图6是光照系统的电路的示意图。

详细说明

这些图示出了动物圈养设施10，该动物圈养设施在优选的实施例中是圈养猪的设施10。还有，包括马、禽类、牛的其他动物以及诸如绵羊和山羊的其他驯养动物、包括鱼和虾的水生生物或类似物可以在该设施内，而不脱离本披露内容的范围。在该优选实施例中，设施10被指向猪圈养设施10，但同样可以是任何这样的不同设施10。

这些图示出了包括诸如小车(bam)或猪收容设施的处所12的猪设施10。处所12具有多个收容单元14，例如栏圈、蓄栏和类似物。这些收容单元14的地板16由多个板条元件18组成，这些板条元件以彼此平行间隔开的关系安放以在连续板条元件18之间形成多个开口20。在一个实施例中，这些板条元件18是成角度的或倾斜的，一端高于另一端，以在地板16中引起朝向开口20的向下斜坡。以此方式，当猪22踏上粪便或在其上滚动时，推动粪便穿过地板16下方的开口20。类似地，在冲洗这些收容单元14时，对粪便进行动力喷射，并且水和粪便24穿过该地板下方的开口20并且进入贮蓄池26。

该图还示出了光照系统28，该光照系统在一个实施例中包括接收来自电源32的电输入的多个电导管本体30。该光照系统是任何类型的，包括但不限于如先前在标题为“适应于昼行性禽类和人类的光谱灵敏度的光源(Light Sources Adapted to SpectralSensitivity of Diurnal Avians and Humans)”的美国专利号8,596,804、标题为“用于畜牧业发展的LED光照(LED Lighting for Livestock Development)”的美国序列号12/916,313、标题为“用于操纵猪的心理和生理特性的系统和方法(System and Method forManipulating Psychological and Physiological Characteristics of Swine)”的美国临时专利申请61/861,645中所描述的类型，所有这些文件都属于Grajcar并且所有这些文件通过引用完全结合于此。这些电导管本体30容纳配线34，这些电导管本体延伸以对该处所中的多个不同区域提供电激励信号。在一个实施例中，该配线被电连接到插座36以接纳光照组件38。

光照组件38包括在其中具有多个导电元件42的基部40，该基部能以螺纹方式电连接在插座36内，如本领域中已知的。基部40能以螺纹方式接纳在或压配合到具有中空内部46和侧壁48的接头圆锥形本体44上，该侧壁向外且背离具有第一直径的第一端50延伸至基于大于第一直径的第二直径的第二端52。以此方式，当废物或粪便或水被喷射在本体44上时，物料向下流动并且离开组件38。环元件54位于该第二端，该环元件具有接合密封元件56所需的尺寸和形状，该密封元件在优选实施例中是由在该压缩时扩展的弹性材料制成的。密封元件56被紧固在环元件54与散热器58之间，以在它们之间提供不透水的密封。以此方式，电气配线60通过不透水的组件38内的本体44和散热器电连接至导电本体。

在替代性实施例中，没有呈现插座36，而是直接提供该配线。在该实施例中，没有提供带有基部40的本体44，而是将通过散热器58布置的电气配线60直接或硬接线至该管道的配线34，以提供直接的电连接。散热器58则能以螺纹方式和/或密封连接到该导管以再次提供不透水的密封，以便防止水位于散热器58的内部并暴露于电气配线60。

在优选实施例中，散热器58是由塑料材料制成的并且具有多个鳍片元件62，这些鳍片元件有助于将热量传送通过散热器58。散热器58从邻近这些导管本体30的第一端64延伸至第二端66，该第一端在一个实施例中接纳密封元件56并且在另一实施例中被密封至管道本体30。第二端66被紧固到具有截头圆锥形状的扩散元件68，该扩散元件具有侧壁69，该侧壁从第一端70向外并且从散热器58向下延伸至开放的第二端72，该第二端具有略微大于第一端70直径的直径并且终止在唇缘元件74中。通过成角度且向下成斜坡，水、粪便和对于猪设施10通常已知的其他物料再次流动离开扩散元件68，然而唇缘元件74保持了稳健设计以经受恶劣的环境。

衬底也被紧固到散热器58的第二端部66并且在一个实施例中具有大致圆形的形状。该衬底还在一个实施例中是印刷电路板。该衬底包括驱动电路78，如图6所示。该电路类似于由Z.Grajcar于2013年2月12日公布的标题为“用于LED负载的谐波失真的减少(Reduction of Harmonic Distortion for LED Loads)”的美国专利号8,373,363以及由Z.Grajcar于2010年6月27日提交的标题为“用于可调光AC LED光照的色温偏移控制(ColorTemperature Shift Control for Dimmable AC LED Lighting)”的序列号为12/824,215的美国专利申请中所传授的电路，这些文件各自的全部内容通过结合于此。

本发明的电路78包括接收来自AC电源82的电流的整流装置80并且包括与第二组发光二极管86串联安排的第一组发光二极管84，这两者都包括发射白光的二极管。存在与第一组和第二组二极管84和86并联的发射红光的第三组发光二极管88。红光被认为是具有约620nm和780nm之间的波长的任何光。可替代地，可以使用提供蓝光或具有约400nm和500nm之间波长的发光二极管，而不脱离本发明的范围。旁通路径90存在有第一阻抗元件92，该第一阻抗元件在一个实施例中是晶体管。在优选实施例中，第一阻抗元件92是耗尽型MOSFET，然而可以使用p沟道MOSFET、n沟道MOSFET或类似物而不脱离本披露内容的范围，即使出于多个功能性目的需要附加晶体管。还提供第一电阻器94以控制通过第一阻抗元件92的电流的流动，以提供平滑和连续的电流流动。

第二旁通路径96也配备有第二阻抗元件98，该第二阻抗元件类似地在一个实施例中是耗尽型MOSFET。类似于第一旁路路径90，第二旁路路径96利用第二电阻器100再次控制阻抗元件98。而且类似地，将第三旁通路径102提供在第三组发光二极管88与第一和第二组发光二极管84和86之间。再次，第三旁通路径102利用第三阻抗元件104和第三电阻器106以提供与其他旁通路径类似的功能。以此方式，当调光装置108被电连接到该电路并且电压开始下降时，至第一组二极管84的电流流动首先下降，使第一组白光二极管变暗。然后随着调光继续并且达到阈值电流，第二组发光二极管86开始调光。因此，白光再次慢慢变暗并且从输出光中消失。以此方式，只有第三组红光发光二极管88仍然提供光。任选地提供补充电阻器109以限制系统中的电流并提高效率。

因此，该组件调光产生红光。因此，通过可编程调光装置，光照组件38可以在整个24小时周期内提供白光和红光的组合，以优化猪的特性。

透镜元件110被紧固到散热器58、扩散元件68或两者上。在一个实施例中，利用多个紧固元件112来提供连接。特别是，透镜元件110经紧固以提供不透水的密封，以使得水无法侵占组件38的内部。

控制系统118被电连接到这些光照组件38。控制系统118包括用于启动计算系统120的输入119，该计算系统中具有与定时装置124相关联的编程部122。控制系统118另外具有调光装置126，该调光装置被电连接到定时装置124上，以使得在多个预定周期上编程部122将使这些光照组件38自动调光至预定光设置。在一个实施例中，控制系统118通过空中通信经由Wi-Fi或如本领域中已知的远程通信以向具有能够接收这样的通信的远程计算装置128或手持装置130的个人提供光照和调光信息。在一个实施例中，可以使用计算装置128或手持装置130将指令传达给控制系统118，以使得由远程装置128或130对控制系统118进行远程控制。这些远程装置的示例包括但不限于计算机、膝上型计算机、平板电脑、Ipad、智能电话、黑莓、遥控器等。

这些光照组件38按上述如所述进行设计，以使得光含有不同的波长或颜色。以此方式，调光装置126当被启动时将使该光照组件的颜色从第一预定颜色改变为第二预定颜色。在一个实施例中，第一个预定颜色是白色，并且随着这些光照组件被调暗，光输出变为红色。在另一实施例中，第一个预定颜色是白色，并且第二预定颜色是蓝色。在又一实施例中，第一个预定颜色是红色，并且第二预定颜色是蓝色。

这些光照组件38还在设施10上均匀展开，在一个实施例中是以网格状形式，以使得在猪上提供总体上均匀展开的光强度。以此方式，猪22不会察觉到光强度的变化，从而给猪22提供了镇静条件。因此，降低了猪22的压力，从而提供较不易受诸如溃疡的疾病影响的更健康的猪22。

因此，在操作中，控制系统118经编程以不仅提供预定波长或颜色，此外该定时装置124还设定每天的预定间隔。特别是，控制系统118可以在一天中提供16小时的白光，并且然后启动调光装置126以将这些光照组件38调光至持续8小时的红灯。然后在这八小时之后，调光装置126被启动，以再次提供白光。编程部122可以另外被配置成然后改变这些预定持续时间。因此，对于第一时间周期，例如一天或一周，控制系统118提供16小时白光和八小时红光的预定间隔。然后针对第二时间周期，例如接下来的一天或一周，该预定间隔可以转到不同的预定时间间隔，例如14小时白光和十小时红光。然后在第三个时间周期期间，这些预定时间间隔可以改变以提供十二小时白光和十二小时红光，等等，以使得在给定的一天内可以通过这些光照组件14实现任何预定水平。因此，可以提供最终用户所希望的任何每日光周期和光谱。

在一个实施例中，对多个光照组件38使用控制系统118，这些光照组件被启动以提供对于第一周提供的用于猪的十四小时白光和十小时红光。然后控制系统118每周一小时地减少白光的量并增加红光的量，使得在第二周是十三小时白光和十一小时红光，在第三周是12小时白光和十二小时红光，在第四周是11小时白光和十三小时红光，在第五周是10小时白光和十四小时红光，在第六周是9小时白光和十五小时红光，并且最后在第七周是8小时白光和十六小时红光。

然后，在该优选实施例中，在第八周每天白光、红光预定周期往回反转，使得在第一天给出九小时白光和十五小时红光，在第二天是十小时白光和十四小时红光，以此类推，直到再次提供十四小时白光和十小时红光。这个时候控制系统再次一周一次地逐步减小白光的量，以使得在第九周提供14小时白光和十小时红色，在第十周提供13小时白光和十一小时红光，在第十一周提供12小时白光和十二小时红光，依此类推，直至再次给出八小时白光和十六小时红光。

在该实施例中，因为猪感觉不到红光，所以红光被认为是猪的暗周期，尽管在圈养设施10内人类仍然能够看见。作为在一个七周周期减少光周期的结果，猪被暗示到秋/冬季节性，这自然导致雌性猪处于它们最能生育的状况，并且雄性猪在那生产最高浓度的精液。

除了增加可预测性和优化雌性猪的人工授精，由于使用光的红色波长还同时增强了雄性猪的精子。特别是，每一哺乳动物精子和鱼类含有位于鞭毛原基(鞭毛)与精子细胞核之间的一个或更多的线粒体。由线粒体内的三磷酸腺苷(ATP)的量指示的线粒体能量水平确定鞭毛跳动频率以及跳动时间、或能动性。

细胞色素C氧化酶是光敏蛋白，其是外部线粒体膜的四个蛋白质复合物中的一个。具体地讲，处于氧化还原反应(还原-氧化)状态的细胞是比处于正常状态的细胞对光更敏感的，并且内部和外部线粒体膜之间的电压电势在远红外和红外(IR)光的光刺激下发生变化。内部和外部线粒体膜之间的这种电压电势的变化因而触发ATP产生。具体地讲，细胞色素C氧化酶具有铜芯，并且该线粒体的外壳中所涉及的四个蛋白质复合物中的其余部分也含有金属。

由于氧化还原反应状态，存在很多与光伏电池形式所呈现的非常类似的离子。因此，通过给线粒体ATP提供具有正确光谱和频率的外部光源，就增进了生产，从而提高了精子能动性。

在一个实施例中，该光谱是红色光谱或620nm至750nm。在另一实施例中，该光谱超过750nm，并且在其他实施例中，该光谱小于620nm。还有，通过选定预定频谱，增强了ATP的产生，并且精子能动性增强，从而与处于类似情形的未经光处理的猪相比提高了猪的受孕。在一个实施例中，通过在人工授精过程中所使用的补充光照来提供该光谱以在预定时间量(例如在一小时内)提高精液对雌性猪的输送能动性。因此，再次提高了繁育的成功性。

在又一实施例中，鞭毛跳动是通过由脉冲光引起的电压差分脉冲造成的。以此方式，鞭毛跳动是直接由脉冲光引起的，再次提高了能动性并且因此与没有提供光处理的比率相比提高了繁育概率。

从而提供了一种与没有使用该系统和方法的可预测性和繁育概率相比提高了可预测性和猪的繁育概率的系统和方法。特别是，光照体制和系统在一个周期上提供了光的周期性减小，从而导致雄性和雌性猪察觉到呈现的是冬季光周期，提供更高的受孕概率，但除此之外，还提供用于猪的循环以使得受孕时间变得更加可预测并且可以提供更好的数据。另外，通过均匀地分布的光，提供了更平静更健康的猪。

此外，通过使用预定波长的光，并且在一个实施例中处于620nm至750nm的范围内，还在生理上提高了雄性猪的精子质量。以此方式，与没有用该系统和方法的成功繁育概率相比提高了猪的成功繁育概率。因此，克服了所陈述的所有问题。

Claims (3)

1.一种用于提高使猪繁育的概率的方法，其步骤包括：

提供一个具有可编程定时装置的光照系统；

用该光照系统持续第一预定时间量地为猪提供每二十四小时的预定亮周期和暗周期；

在该第一预定时间量之后在第二预定时间量期间为猪提供每二十四小时的预定亮周期和暗周期；

其中在该第二预定时间量期间用于猪的预定亮周期和暗周期包括与该第一预定时间量相比用于猪的更大的暗周期量和更小的亮周期量；

在该第二预定时间量之后在第三预定时间量期间为猪提供每二十四小时的预定亮周期和暗周期；

其中在该第三预定时间量期间用于猪的预定亮周期和暗周期包括与该第二预定时间量相比用于猪的更大的暗周期量和更小的亮周期量以提高使猪繁育的概率。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在该第一预定时间量期间的预定亮周期和暗周期是亮周期16小时和暗周期8小时，并且在该第三预定时间量期间的预定亮周期和暗周期是亮周期8小时和暗周期16小时。

3.如权利要求1所述的方法，其中，用于猪的暗周期是由620nm至750nm之间的波长的光提供的。