Способы и устройство для овоскопирования яиц путем определения сердцебиения эмбриона
Группа изобретений относится к исследованию яиц методом просвечивания и оценке их жизнеспособности. Устройство для овоскопирования яиц содержит корпус, имеющий свободный конец; по меньшей мере, один источник света; фотодетектор, расположенный на свободном конце корпуса; упор, прикрепленный на свободном конце корпуса и выполненный с возможностью осуществления контакта с яйцом; процессор. Фотодетектор заэкранирован от воздействия внешнего света и прямого света, исходящего из источника света. Упор определяет апертуры, через которые свет излучается источником света, и апертуру, через которую свет принимается фотодетектором. Способ овоскопирования яиц включает размещение яйца смежно с упором, прикрепленным на свободном конце детектора; освещение яйца через указанный свободный конец видимым светом с длиной волны от 600 нм до 740 нм; измерение с помощью фотодетектора интенсивности света, выходящего из яйца; генерирование выходного сигнала, соответствующего измеренной интенсивности света; и обработку выходного сигнала для определения циклических и/или нециклических изменений в интенсивности света. Циклические изменения интенсивности света указывают на наличие сердцебиения эмбриона, а нециклические - на движение эмбриона. Группа изобретений обеспечивает более плотную компоновку массива детекторов, предназначенных для взаимодействия с множеством яиц, находящихся в лотках, а также работу устройства в условиях повышенной влажности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к инкубированию яиц, в частности к способам и устройству для овоскопирования яиц.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В птицеводстве используется известный и часто применяемый на практике способ отбора яиц домашних птиц по внешним признакам. Термин «овоскопирование» является традиционно используемым термином для названия одного из таких способов, при котором раньше для просмотра яиц использовали свет от свечи. Как известно, при обычном освещении яйцо кажется непрозрачным, но если поместить его перед источником прямого света, то можно увидеть содержимое яйца.
Яйца, предназначенные для выведения цыплят, обычно просвечивают на стадии эмбрионального развития, чтобы отбраковывать неоплодотворенные, тухлые яйца или яйца с замершим зародышем (которые совокупно называются "нежизнеспособными"). Нежизнеспособные яйца удаляют из инкубатора, чтобы увеличить в инкубаторе свободное пространство. Во многих случаях желательно в жизнеспособное яйцо осуществить вакцинирование in ovo перед началом инкубирования. Способ вакцинирования в яйцо применяют в промышленном птицеводстве с целью снижения отхода молодняка после выведения цыплят для увеличения темпов роста вылупившихся птенцов. В качестве применяемых или предложенных инъекций in ovo используют вакцины, антибиотики, витамины. Применяемые для вакцинирования in ovo вещества и способы вакцинирования описаны в патенте США №4458630, выданном на имя Шарма и др., и в патенте США №5028421, выданном на имя Фредериксена.
Обычно при вакцинировании in ovo вещество попадает внутрь яйца через скорлупу при ее прокалывании (к примеру, иглой или тонким сверлом, или прочим), вводя инъекционную иглу через образовавшееся отверстие внутрь яйца (а в некоторых случаях в находящийся там куриный эмбрион), и вводят одно или несколько средств для вакцинации через эту иглу. Пример устройства для вакцинации описан в патенте США №4681063, выданном на имя Хебранка. В этом устройстве яйцо и игла для вакцинации располагаются неподвижно по отношению друг к другу и оно выполнено с возможностью высокоскоростной автоматизированной вакцинации большого количества яиц. Выбор места прокола скорлупы для вакцинации яйца и времени вакцинации также влияют на эффективность вводимого вещества и на уровень отхода вакцинированных яиц или эмбрионов. См., например, патент США №4458630, выданный на имя Шарма, патент США №4681063, выданный на имя Хебранка, и патент США №5158038, выданный на имя Шикса.
В условиях промышленного птицеводства из яиц бройлерных кур выводится обычно только от 60% до 90% птенцов. К не выведенным яйцам относятся неоплодотворенные, а также оплодотворенные яйца с погибшим плодом. Неоплодотворенные яйца могут составлять приблизительно от 5% до 25% всех яиц в одной закладке. В связи с количеством нежизнеспособных яиц, насчитываемых при промышленном разведении домашней птицы, распространением автоматизированного инъецирования in ovo яиц и высокой стоимостью лечебных препаратов целесообразно использовать методы инструментальной идентификации жизнеспособных яиц с тем, чтобы выборочно инъецировать яйца только с живыми зародышами.
Есть и другие применения, в которых важной является возможность отличия жизнеспособных яиц от нежизнеспособных. Одно из таких применений состоит в выращивании и сборе вакцины в жизнеспособных яйцах (так называемые "яйца для производства вакцины"). Например, для производства человеческой противогриппозной вакцины штамм вируса инъецируют в куриное яйцо приблизительно 11-дневного эмбрионального развития (11-дневное яйцо), дают вирусу развиваться в течение двух дней, затем яйцо охлаждают, убивая тем самым эмбрион, и собирают амниотическую жидкость. Как правило, перед инъекцией штаммом вируса яйца просвечивают, чтобы облегчить удаление нежизнеспособных яиц. Яйца для производства вакцины просвечивают за один или несколько дней до инъецирования их штаммом вируса. Выявление жизнеспособных яиц при производстве вакцины имеет важное значение, поскольку оно не допускает бесполезное использование штамма вируса при инъецировании нежизнеспособных яиц, уменьшает затраты на транспортировку и удаление нежизнеспособных яиц, а также уменьшает возможность заражения от нежизнеспособных яиц.
В патенте США №3616262, выданном на имя Коади и др., описан конвейерный аппарат для яиц, который содержит устройство для овоскопирования яиц и устройство для их вакцинации. В устройстве для овоскопирования свет направляют через яйца, а оператор визуально их оценивает и отмечает (штрихует) яйца, которые кажутся ему нежизнеспособными. Нежизнеспособные яйца удаляют вручную, до их отправки по конвейеру в устройство для вакцинации.
В патентах США №4955728 и №4914672, выданных на имя Хебранка, приводится описание устройства для овоскопирования яиц с использованием инфракрасных датчиков и инфракрасного излучения, которые исходят от яиц и служат для различия жизнеспособных от бесплодных яиц. В патенте США №5745228, выданном на имя Хебранка, приводится описание устройства для овоскопирования, которое содержит расположенные с противоположных сторон яиц фотодетектор и излучатель. Свет из каждого излучателя излучается короткими вспышками, а соответствующий фотодетектор определяет работоспособность соответствующего излучателя. В процессе движения через устройство для овоскопирования лоток с яйцами непрерывно "сканируется", причем каждая пара излучатель-приемник является активной, в то время как по меньшей мере одна соседняя пара, а предпочтительно все остальные пары неактивны.
С высокой степенью точности определить жизнеспособность яйца можно при использовании известных способов контроля сердцебиения (пульса) эмбриона. В патенте США №6860225, выданном на имя Хебранка, описаны способы овоскопирования и овоскоп, в котором циклические изменения светового излучения указывают на наличие сердцебиения эмбриона.
В патенте США №5173737, выданном на имя Митчелла, описан способ определения наличия в яйце живого эмбриона при направлении на яйцо света с целью стимуляции движения эмбриона с последующим измерением происходящего движения эмбриона.
Электрические элементы, применяемые для определения сердцебиения эмбриона, могут быть чувствительными к окружающей среде. К сожалению, овоскопирование яиц проводится, как правило, в условиях повышенной влажности воздуха, что может привести к выходу из строя чувствительных элементов электронного оборудования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С учетом вышеизложенного ясно, что предложенные способы овоскопирования яиц и соответствующие устройства применяются в условиях повышенной влажности инкубаторного цеха и других помещений на птицефабрике. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения устройство для овоскопирования яиц содержит герметичный корпус со свободным концом, в котором по меньшей мере один источник света расположен с возможностью излучения видимого света из свободного конца корпуса и освещения яйца, находящегося смежно со свободным концом корпуса, и фотодетектор, расположенный на свободном конце корпуса, и генерирующий выходной сигнал, соответствующий интенсивности выходящего из яйца света от указанного по меньшей мере одного источника света. Фотодетектор заэкранирован от внешнего света и прямого света, исходящего из указанного по меньшей мере одного источника света. Указанный по меньшей мере один источник света размещен в корпусе и излучает видимый свет с длиной волны от 600 нм до 740 нм через светопроницаемое окно. Фотодетектор размещен в корпусе и через указанное светопроницаемое окно принимает выходящий из яйца свет.
В некоторых вариантах выполнения указанный по меньшей мере один источник света излучает видимый свет с длиной волны от 610 нм до 720 нм. В некоторых вариантах выполнения указанный по меньшей мере один источник света является светоизлучающим диодом (СИД), который расположен с обеспечением излучения видимого света с максимальной интенсивностью на одной из следующих длин волн: 625 нм, 639 нм, 660 нм и 695 нм.
На свободном конце корпуса с возможностью снятия размещен съемный упор, который выполнен с возможностью вхождения в контакт с яйцом. Съемный упор размещен таким образом, чтобы экранировать фотодетектор от воздействия внешнего света и прямого света, исходящего из указанного по меньшей мере одного источника света. В некоторых вариантах выполнения в корпусе предусмотрен процессор. Процессор обрабатывает поступающие от фотодетектора сигналы, чтобы определять циклические изменения интенсивности света, которые указывают на наличие сердцебиения у эмбриона.
В некоторых вариантах выполнения процессор может также обрабатывать поступающие от фотодетектора сигналы, чтобы определить нециклические изменения интенсивности света, которые указывают на движение эмбриона.
В соответствии с другими вариантами выполнения настоящего изобретения устройство для овоскопирования яиц содержит водонепроницаемый корпус со свободным концом и светопроницаемым окном. В корпусе расположена пара источников света, каждый из которых выполнен с возможностью излучения света с длиной волны от 600 нм до 740 нм через светопроницаемое окно, предусмотренное на свободном конце устройства, и освещения яйца, размещенного смежно со свободным концом корпуса. Фотодетектор размещен в свободном конце корпуса между парой источников света и генерирует выходной сигнал, соответствующий интенсивности выходящего из яйца света от источников света. Фотодетектор заэкранирован от воздействия внешнего света и прямого света от источников света съемным упором, прикрепленным с возможностью снятия к свободному концу корпуса. Процессор размещен в корпусе и выполнен с возможностью обработки поступающих от фотодетектора сигналов с обеспечением определения циклических изменений интенсивности света, которые указывают на наличие сердцебиения эмбриона. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения процессор обрабатывает поступающие от фотодетектора сигналы, чтобы определить нециклические изменения интенсивности света, которые указывают на движение эмбриона.
В соответствии с другими вариантами выполнения настоящего изобретения, способ овоскопирования яиц включает размещение яйца смежно со свободным концом корпуса детектора, причем в корпусе детектора размещены по меньшей мере один источник света и фотодетектор; освещение яйца через свободный конец видимым светом с длиной волны от 600 нм до 740 нм из указанного по меньшей мере одного источника света; измерение с помощью расположенного в корпусе прибора фотодетектора интенсивности света, выходящего из яйца, причем фотодетектор заэкранирован от воздействия внешнего света и от прямого света указанного по меньшей мере одного источника света; создание выходного сигнала, соответствующего измеренной интенсивности света, и обработку выходного сигнала для определения циклических и/или нециклических изменений в интенсивности света, причем циклические изменения интенсивности света указывают на наличие сердцебиения эмбриона, а нециклические изменения интенсивности света указывают на движение эмбриона. В некоторых вариантах выполнения освещение яйца светом включает освещение яйца светом одного или нескольких выбранных спектральных диапазонов, как например, видимым и/или инфракрасным спектральным диапазоном.
В соответствии с другими вариантами выполнения настоящего изобретения, устройство для овоскопирования яиц содержит водонепроницаемый корпус со свободным концом и выполненным в нем светопроницаемым окном. Фотодетектор размещен в свободном конце корпуса и генерирует выходной сигнал, соответствующий интенсивности выходящего из яйца света от источника света. Фотодетектор заэкранирован от воздействия прямого света источника света посредством размещенного в свободном конце корпуса, выполненного с возможностью снятия съемного упора. Процессор размещен в корпусе и выполнен с возможностью обработки выходных сигналов фотодетектора с обеспечением определения циклических изменений интенсивности света, которые указывают на наличие сердцебиения эмбриона. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения процессор обрабатывает выходные сигналы фотодетектора с обеспечением определения нециклических изменений интенсивности света, которые указывают на движение эмбриона.
В соответствии с дополнительными вариантами выполнения настоящего изобретения, способ овоскопирования включает обеспечение контакта яйца со свободным концом корпуса детектора, причем съемный упор закреплен на свободном конце корпуса прибора; освещение яйца видимым светом с длиной волны от 600 нм до 740 нм из источника света; измерение интенсивности выходящего из яйца света с помощью фотодетектора, расположенного в корпусе детектора, причем фотодетектор заэкранирован от воздействия прямого света от источника света съемным упором; генерирование выходного сигнала, соответствующего измеренной интенсивности света, и обработку выходного сигнала для определения циклических и/или нециклических изменений интенсивности света, причем циклические изменения интенсивности света указывают на наличие сердцебиения эмбриона, а нециклические изменения интенсивности света указывают на движение эмбриона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 изображает вид в аксонометрии корпуса детектора в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2а изображает свободный конец корпуса детектора, представленного на Фиг.1, со съемным упором, прикрепленным к концу корпуса с возможностью снятия.
Фиг.2b изображает свободный конец корпуса детектора, представленного на Фиг.1, со снятым со свободного конца съемным упором.
Фиг.3 изображает вид сбоку в разрезе свободного конца корпуса детектора, изображенного на Фиг.1, показывающий съемный упор, находящийся в контакте с яйцом, и также показывающий пару источников света и фотодетектор, расположенные в корпусе за светопроницаемым окном.
Фиг.4 изображает вид в аксонометрии корпуса детектора, в соответствии с другими вариантами настоящего изобретения.
Фиг.5а изображает свободный конец корпуса детектора, представленного на Фиг.4, со съемным упором, прикрепленным к концу корпуса детектора с возможностью снятия.
Фиг.5b изображает свободный конец корпуса детектора, представленного на Фиг.4, со снятым со свободного конца съемным упором.
Фиг.6 изображает вид сбоку в разрезе свободного конца корпуса детектора, изображенного на Фиг.4, показывающий съемный упор, находящийся в контакте с яйцом, и также показывающий фотодетектор, расположенный в корпусе за светопроницаемым окном.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже более полно приведено описание настоящего изобретения со ссылками на представленные на сопроводительных чертежах варианты выполнения. Однако это изобретение может быть воплощено в нескольких вариантах и не должно ограничиваться представленными вариантами выполнения; напротив, эти варианты выполнения приведены, чтобы представленная информация была подробной и исчерпывающей, и чтобы полностью охватывала для специалистов в этой области объем изобретения.
Одинаковые номера позиций указывают на одинаковые элементы по всему описанию. Толщина конкретных линий, слоев, деталей, элементов и их характеристики на чертежах могут быть преувеличены для большей ясности. Пунктирные линии показывают дополнительные функции или операции, за исключением особо указанных случаев. Все публикации, заявки на патент, патенты и другие упомянутые здесь документы включены в настоящий документ во всей их полноте посредством ссылки.
Используемая для описания конкретных вариантов выполнения терминология не ограничивает изобретение. Используемые здесь формы единственного числа обозначают также множественное число, если в контексте не оговорено иное употребление. В дальнейшем подразумевается, что часто употребляющиеся в описании выражения "содержит" и/или "содержащий" указывают на наличие указанных признаков, этапов выполнения операций, операций, элементов и/или деталей, но не исключает наличия дополнительных одного или нескольких признаков, этапов выполнения операций, элементов и/или деталей. Используемое выражение "и/или" указывает на любую и все без исключения комбинации одного или нескольких вышеперечисленных элементов. Такие используемые выражения, как "от Х до Y" и "приблизительно от Х до Y" следует понимать, как включающие Х и Y. Такие используемые выражения, как "приблизительно между Х и Y" следует понимать, как "между приблизительно Х и приблизительно Y". Такие используемые выражения, как "приблизительно от Х до Y", означают "от приблизительно Х до приблизительно Y".
Если иное не определено, все используемые здесь термины (в том числе технические и научные) имеют одно и то же значение, обычно понятное всем специалистам в области техники, к которой это изобретение относится. Кроме того, термины, используемые в традиционных словарях, должны пониматься как имеющие значение, совпадающее с их значением в контексте технического описания и соответствующее определенной области техники, причем их не следует понимать в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если иное непосредственным образом не оговорено в данном документе. Общепринятые функции или конструкции могут быть и не описаны ради краткости и/или ясности.
Следует понимать, что, когда об устройстве говорится, что оно "находится" на "прикреплено" к, " подключено" к, "соединено" с, "контактирует" и т.д. с другим элементом, то оно может непосредственно находиться на, быть прикрепленным к, быть подключенным к, быть соединенным с, контактировать с другим элементом или же также могут присутствовать промежуточные элементы. С другой стороны, когда об элементе говорится, что он "непосредственно находится" на, "непосредственно прикреплен" к, "непосредственно подключен" к, "непосредственно соединен" с, "непосредственно контактирует" с другим элементом, то это означает, что промежуточные элементы отсутствуют. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что упоминание о расположенном "рядом" элементе или конструкции может подразумевать наличие частей, лежащих как выше, так и ниже расположенного рядом элемента.
Такие выражения пространственного отношения как "под", "внизу", "ниже", "над", "сверху" и т.п. используются для простоты описания, чтобы описать на чертежах элемент или его положение по отношению к другому элементу (элементам) или детали (деталям). Следует понимать, что пространственные понятия предназначены охватывать разную пространственную ориентацию устройства при использовании или в работе, в дополнение к указанной на чертежах ориентации. Например, если устройство показано на чертежах в перевернутом положении, то элементы, обозначенные как "под" или "внизу" других элементов или деталей, будут расположены "над" другим элементами или деталями. Причем иллюстративное выражение "под" может охватывать ориентацию как "выше", так и "ниже". Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90° или в другом направлении), при этом используемые здесь пространственные понятия должны быть истолкованы соответствующим образом. Аналогично, выражения "выше относительно", "ниже относительно", "вертикальный", "горизонтальный" и т.п. употребляются здесь только с целью объяснения, если конкретно не оговорено иное.
Следует понимать, что, несмотря на то, что термины "первый", "второй" и др. могут употребляться для описания различных элементов, деталей, областей, слоев и/или сечений, эти элементы, детали, области, слои и/или сечения не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины употребляют только для того, чтобы отличить один элемент, деталь, область, слой или сечение от другого элемента, детали, области, слоя или сечения. Таким образом, ранее упоминавшийся термин "первый" по отношению к элементу, детали, области, слою или сечению можно также назвать "вторым" по отношению к элементу, детали, области, слою или сечению, не отступая от сущности настоящего изобретения. Очередность операций (или этапов) не ограничена представленной в формуле изобретения или на чертежах последовательностью, если не оговорено иное.
Способы и устройство, в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, могут быть использованы для того, чтобы на любом этапе эмбрионального развития (также называемым инкубационным периодом) иметь возможность определить, являются ли яйца жизнеспособными или нежизнеспособными. Варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены определением жизнеспособности яйца только в определенный день (например, одиннадцатый день) или во время эмбрионального развития. Кроме того, способы и устройство, в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения, могут применяться для яиц любой птицы, в том числе яиц кур, индеек, уток, гусей, перепелок, фазанов и других экзотических птиц и т.д., без каких-либо ограничений.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что яйца инкубируют и обрабатывают в контейнерах, например в лотках для яиц. Лотки могут иметь любое количество рядов, например, семь рядов, но чаще всего в лотках шесть или семь рядов. Кроме того, яйца в соседних рядах могут быть расположены параллелью друг другу, как в "прямоугольном" лотке, или в шахматном порядке, как в лотках со "смещенными" ячейками. Примеры промышленных лотков насчитывают, но не ограничиваются данным количеством ячеек: лотки "ЧИКМАСТЕР 54" имеют 54 ячейки, лотки "ДЖЕЙМСВЕЙ 42" имеют 42 ячейки для яиц, а лотки "ДЖЕЙМСВЕЙ 84" имеют 84 ячейки (для каждого лотка номер соответствует количеству яиц в лотке). Специалисты в данной области техники не нуждаются в дальнейшем описании лотков для яиц. Встречающиеся термины "лоток" и "контейнер" равнозначны.
На Фиг.1 показан детектор 10, применяемый для овоскопирования яиц, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Показанный на чертежах детектор 10 выполнен с возможностью его использования, без ограничений, в устройствах для автоматизированного овоскопирования яиц, таких как система Egg Remover® от компании Embrex, Inc., Дархэм, Северная Каролина, США. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что для овоскопирования соответствующего количества яиц в лотке используется несколько детекторов 10, расположенных в виде матрицы.
Показанный на чертежах детектор 10 содержит по существу водонепроницаемый корпус 12 с проксимальным свободным концом 14 и удлиненным дистальным концом 16. Как следует из нижеизложенного, свободный конец 14 выполнен с возможностью расположения в контакте с яйцом. Удлиненный дистальный конец 16 прикреплен к раме, которая поднимает и опускает детектор 10 относительно контейнера с яйцами. Продолжением дистального конца 16 корпуса 12 служит электрический кабель 18, который соединяет различные электрические элементы в детекторе 10 с контроллером и/или другими электрическими элементами устройства для овоскопирования, что должно быть понятно специалисту в относящейся к настоящему изобретению области техники. Варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены представленной конструкцией корпуса 12 детектора. Корпус 12 детектора может без ограничения иметь разную форму и размеры. Корпус 12 детектора предохраняет размещенные в нем чувствительные электронные элементы от попадания жидкости, влаги и грязи, которые могут встретиться во время овоскопирования.
Матрица детекторов 10 удерживается в вертикальном положении при использовании рамы или иного опорного элемента устройства для овоскопирования. Обычно рама выполнена с возможностью перемещения между верхним и нижним положениями. Однако отдельный детектор 10 может быть выполнен таким образом, чтобы опускаться и подниматься относительно яйца, независимого от других детекторов в матрице. При нахождении в нижнем положении каждый детектор 10 упирается вверх соответствующего яйца 5, что должно быть понятно специалисту.
В корпусе 12 расположена пара источников 20 света. Как будет описано ниже, каждый источник 20 света выполнен с возможностью излучения видимого света из свободного конца корпуса и освещения размещенного смежно с этим свободным концом корпуса яйца. Фотодетектор 22 размещен в корпусе с возможностью приема выходящего из яйца света от источников 20 света во время овоскопирования. Фотодетектор 22 генерирует выходной сигнал, который соответствует интенсивности света, выходящего из яйца. Фотодетектор 22 может быть детектором любого типа, способного измерять длину (длины) волны света, излученного источником 20 света.
В показанном на чертежах варианте выполнения фотодетектор 22 размещен между парой источников 20 света. Однако варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены приведенным вариантом расположения источников 20 света и фотодетектора 22. Из нижеследующего описания видно, что можно использовать разные ориентации источников 20 света и фотодетектора 22 при условии, что фотодетектор заэкранирован от воздействия отраженного света от внешних источников света и прямого света от источников 20 света. Кроме того, хотя в приведенном варианте выполнения используют пару источников 20 света, в других вариантах выполнения можно использовать один или более двух источников света. Кроме того, в соответствии с другими вариантами выполнения настоящего изобретения, можно использовать более одного фотодетектора 22.
Пара источников 20 света выполнена с возможностью освещения яйца видимым светом. К примеру, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения парой источников 20 света являются светодиоды (СИД), которые выполнены с возможностью испускания света в видимой части спектра. Однако варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены использованием светодиодов. Можно использовать, без ограничения, и другие типы источников света. Кроме того, для передачи света от удаленного источника видимого света могут быть использованы оптоволокно и световоды.
Каждый источник 20 света выполнен с возможностью излучения видимого света. К примеру, в некоторых вариантах выполнения каждый источник 20 света излучает свет с длиной волны приблизительно от 600 нм до 740 нм. В других вариантах выполнения каждый источник 20 света выполнен с возможностью излучения света в диапазоне приблизительно от 610 нм до 720 нм. Заявители пришли к выводу, что наибольший эффект в определении сердцебиения эмбриона имеют светодиоды со средней длиной волны (максимальная интенсивность) 625 нм, 639 нм, 660 нм и 695 нм.
В качестве иллюстративных источников 20 света можно использовать следующие модели светодиодов, которые можно приобрести в компании Digi-Key Corporation, Thief River Falls, Миннесота, США, а именно: 516-1367-ND, 160-1625-ND и 404-1104-ND со средней длиной волны 625 нм, 639 нм и 660 нм. В качестве другого источника 20 света можно использовать светодиоды, которые можно приобрести в компании Roithner LaserTechnik, Вена, Австрия, а именно ELD 700-524-3 со средней длиной волны 695 нм.
Как показано на Фиг.2а-2b, свободный конец 14 корпуса содержит светопроницаемое окно 24, которое обеспечивает прохождение света. Светопроницаемое окно может быть выполнено из разных материалов, без каких-либо ограничений. В качестве материала для светопроницаемого окна можно использовать стекло, сапфир и пластмассу (например, матовое стекло, прозрачную пластмассу и др.). Как показано на Фиг.2b, пара размещенных в корпусе источников 20 света испускают свет через светопроницаемое окно 24, при этом размещенный в корпусе фотодетектор 22 принимает через светопроницаемое окно 24 свет, выходящий из яйца. Светопроницаемое окно 24 может быть закреплено на свободном конце 14 корпуса в разных положениях, не нарушая герметичности корпуса.
Съемный упор 26 размещен на свободном конце 14 корпуса и обеспечивает плотный контакт с яйцом в положении, когда детектор 10 опущен на яйцо (см. Фиг.3). В некоторых вариантах выполнения упор выполнен из любого податливого материала, например из резины или другого упругого материала, для смягчения контакта с яйцом. Иллюстративный материал включает, но не ограничен этим, полисилоксан, резину и другие материалы темного (например, черного и пр.) цвета. В других вариантах выполнения настоящего изобретения упор может быть выполнен из жесткого материала. Упор 26 может иметь иную форму и размер и не ограничиваться представленной на чертежах конструкцией.
Упор является единственной контактирующей с яйцом частью представленного варианта выполнения детектора 10. В некоторых вариантах выполнения упор 26 размещен с возможностью снятия на свободном конце 14 корпуса для его чистки и/или замены. Упор 26 может быть размещен с возможностью замены на свободном конце 14 корпуса различными способами, причем выбор способа не ограничен. Например, свободный конец 14 корпуса может иметь выполненные в форме ласточкина хвоста пазы, выполненные с возможностью вставления в них соответствующих выполненных в форме ласточкина хвоста краевых частей упора 26. В других вариантах выполнения упор 26 может быть прикреплен с возможностью снятия на свободном конце 14 корпуса с помощью зажимов, магнитов, клеев и/или любыми другими известными способами.
Упор 26 экранирует фотодетектор 22 от воздействия рассеянного света (например, света от внешнего источника света и т.п.) и от воздействия прямого света от источников 20 света. Иными словами, упор 26 защищает фотодетектор 22 от воздействия прямого света от источников света. Однако, как показано на Фиг.3, яйцо может освещаться непрямым светом. Как показано на Фиг.2а и 3, упор 26 имеет пару апертур 28, которые пропускают свет, излучаемый двумя источниками 20 света. Каждая из показанных на чертежах апертур 28 расположена таким образом, что их можно использовать в качестве экранов для источников 20 света, так что свет, излучаемый каждым источником 20 света, направляется на находящееся в контакте с упором 26 яйцо. Показанный на чертежах упор 26 содержит апертуру 30, окружающую и экранирующую фотодетектор 22 от попадания рассеянного и прямого света от источников 20 света. Часть скорлупы яйца внутри апертуры 30 находится в тени света, излучаемого источником внешнего света. Варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены показанным на чертежах формой и конструкцией упора или апертур 28 и 30. Согласно вариантам настоящего изобретения для экранирования фотодетектора 22 от воздействия излучения упор 26 может иметь различные формы и конструкции.
Экранирующая фотодетектор апертура 30 выполнена таким образом, что она находится в контакте с частью яйца 5, когда детектор 10 опущен так, что упор находится в контакте с яйцом 5. Представленная на чертежах апертура 30 имеет, как правило, форму полусферы, что способствует более устойчивому контакту детектора 10 с яйцом. Тем не менее, варианты выполнения изобретения не ограничены показанными на чертежах формой и конструкцией апертуры 30. В некоторых вариантах выполнения веса детектора 10 достаточно, чтобы зафиксировать упор 26 на яйце 5 таким образом, чтобы рассеянный свет не смог проникнуть в апертуру 30 и попасть на фотодетектор 22.
При овоскопировании, как только детектор 10 помещен вблизи яйца 5, источники 20 света излучают видимый свет (обозначенный номером позиции 40 на Фиг.3) на яйцо 5. Фотодетектор 22 принимает выходящий из яйца 5 свет и генерирует выходной сигнал, соответствующий интенсивности света, выходящего из яйца. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения, для ограничения уровня электромагнитных шумов окружающей среды (например, 50 Гц (60 Гц) от линий электропередач) фотодетектор 22 может содержать интегральный усилитель. В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения, для создания препятствия к прохождению всех волн, за исключением длин волн, излучаемых источниками 20 света, может быть использован фильтр. Например, если источники 20 света излучают красный свет (например, с длиной волны 660 нм), то для снижения чувствительности к не красному свету, например синему или зеленому внешнему свету (например, при освещении ртутными лампами или при люминесцентном освещении и т.д.), в фотодетекторе 22 может быть использован фильтр, который создает препятствие к прохождению синего (450 нм - 490 нм) и зеленого (490 нм - 560 нм) света. Иллюстративным фильтром для блокировки сине-зеленого света является красный фильтр J43-942, изготовляемый компанией Edmund Optics, Inc., Баррингтон, Нью Джерси, США. Усилители и фильтры известны специалистам в области техники, соответствующей настоящему изобретению, и не требуют дополнительного описания.
Расположенный в корпусе процессор 50 сообщается с фотодетектором 22 и генерирует выходной сигнал, позволяющий определить жизнеспособность яйца 5. Наличие сердцебиения эмбриона и/или его движение указывает на жизнеспособность яйца. Жизнеспособность яйца можно определить при обработке выходного сигнала, в результате выполнения которой определяется наличие циклических изменений интенсивности света, указывающих на сердцебиение эмбриона. Жизнеспособность яйца можно определить при обработке выходного сигнала, позволяющей определить наличие нециклических изменений интенсивности света, указывающих на движение эмбриона. Помимо этого, жизнеспособность яйца можно определить при обработке выходного сигнала, позволяющей определить наличие как циклических, так и нециклических изменений интенсивности света.
Помимо измерения колебания интенсивности света, фотодетектор 22 определяет средний уровень освещенности в яйце, который может быть использован для определения уровня развития яйца. Например, средний уровень отраженного на фотодетектор 22 света из неоплодотворенного яйца будет больше, чем средний уровень света, выходящего из яйца с 18-дневным уровнем развития зародыша, поскольку широкий луч света от источника света, который падает на сторону яйца, будет отражаться через яйцо, а не поглощаться большим эмбрионом. Точно так же, средний уровень отраженного на фотодетектор 22 света, выходящего из перевернутого яйца, будет меньше, чем средний уровень света, выходящего из нормально расположенного яйца (тупым концом вверх), так как в этом случае большая часть эмбриона блокирует свет. Эти факторы можно усилить при использовании источников света с длиной волны, отличающейся от длины волны, которая оптимальна для обнаружения сердцебиения эмбриона. При использовании нескольких источников света, излучающих на нескольких длинах волн, для раздельной регистрации каждой длины волны и каждого источника света одним фотодетектором 22 их выходные сигналы могут быть мультиплексированы с разделением по времени.
В соответствии с другими вариантами выполнения настоящего изобретения на Фиг.4 представлен используемый для овоскопирования детектор 110.
Представленный на чертежах детектор 110 содержит по существу водонепроницаемый корпус 112 с проксимальным свободным концом 114 и удлиненным дистальным концом 116. Свободный конец 114 выполнен с возможностью осуществления контакта с яйцом. Как следует из вышеизложенного, дистальный конец 116 соединен с рамой, поднимающей и опускающий детектор 110 относительно лотка с яйцами. Продолжением дистального конца 116 корпуса 112 является электрический кабель 118, провода которого соединяют различные электрические элементы детектора 110 с контроллером и/или другими электрическими элементами устройства для овоскопирования, что должно быть понятно специалистам в области техники, соответствующей настоящему изобретению.
В корпусе 112 размещен фотодетектор 122, который выполнен с возможностью приема проходящего через яйцо света от одного или нескольких источников внешнего света во время овоскопирования. Как следует из вышеизложенного, фотодетектор 122 генерирует выходной сигнал, соответствующий интенсивности света, выходящего из яйца. Фотодетектор 122 может быть детектором любого типа, который способен измерять длину (длины) волны света, излучаемого источником света.
Как показано на Фиг.5а-5b, свободный конец 114 содержит светопроницаемое окно 124, которое обеспечивает свету возможность проникать через него. Размещенный в корпусе фотодетектор 122 через окно 124 принимает выходящий из яйца свет. Окно 124 может быть закреплено на свободном конце 114 разными способами, обеспечивающими сохранение водонепроницаемости корпуса.
Съемный упор 126 прикреплен к свободному концу 114 корпуса и обеспечивает плотный контакт с яйцом 5 в положении, в котором детектор 110 опущен на яйцо 5 (Фиг.6). В соответствии с вышеизложенным, в некоторых вариантах выполнения упор выполнен из любого податливого материала, например из резины или другого упругого материала, для смягчения контакта с яйцом. В других вариантах выполнения настоящего изобретения упор 126 может быть выполнен из жесткого материала. Упор 126 может иметь любую возможную форму и размер, которые не ограничены проиллюстрированной конструкцией.
В соответствии с вышеизложенным, упор 126 является единственной контактирующей с яйцом частью изображенного детектора 110. В некоторых вариантах выполнения упор 126 закреплен с возможностью снятия на свободном конце 114 корпуса для облегчения его чистки и/или замены. Упор 126 может быть закреплен с возможностью снятия на свободном конце 14 корпуса различными способами, без какого-либо ограничения. Например, свободный конец 114 может иметь выполненные в форме ласточкина хвоста пазы с возможностью вставления в них соответствующих выполненных в форме ласточкина хвоста краевых частей упора 126. В других вариантах выполнения упор 126 может быть прикреплен с возможностью снятия на свободном конце 114 корпуса с помощью зажимов, магнитов, клеев и/или любыми другими известными способами.
Упор 126 экранирует фотодетектор 122 от воздействия рассеянного света (например, света от внешнего источника света и т.п.) и от воздействия прямого света от источников 120 света. Показанный на чертежах упор 126 содержит апертуру 130, окружающую и экранирующую фотодетектор 22 от попадания рассеянного и прямого света от источников 120 света. Часть скорлупы яйца внутри апертуры 130 находится в тени света, излучаемого источником внешнего света. Варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены показанным на чертежах формой и конструкцией упора или апертуры 130. Согласно вариантам настоящего изобретения для экранирования фотодетектора 122 от воздействия излучения съемный упор 126 может иметь различные формы и конструкции.
Экранирующая фотодетектор апертура 130 выполнена таким образом, чтобы находится в контакте с частью яйца 5, когда детектор 110 опущен так, что упор находится в контакте с яйцом 5. Представленная на чертежах апертура 130 имеет, как правило, форму полусферы, что способствует более устойчивому контакту детектора 110 с яйцом. Тем не менее, варианты выполнения настоящего изобретения не ограничены показанными на чертежах формой и конструкцией апертуры 130.
При овоскопировании, как только детектор 110 помещен вблизи яйца 5, один или большее количество источников 120 света излучают видимый свет (обозначенный номером позиции 140 на Фиг.6) на яйцо 5. Фотодетектор 122 принимает выходящий из яйца 5 свет и генерирует выходной сигнал, соответствующий интенсивности света, выходящего из яйца. Как описано выше, фотодетектор 122 может содержать интегральный усилитель для ограничения уровня электромагнитных шумов окружающей среды и/или фильтр для создания препятствия к прохождению всех волн, за исключением длин волн, излучаемых источниками 120 света. Расположенный в корпусе процессор 150 сообщается с фотодетектором 122 и обрабатывает выходные сигналы фотодетектора, что позволяет определить жизнеспособность яйца 5.
Вышеизложенное приведено только для иллюстрации изобретения и не должно рассматриваться, как ограничивающее его объем. Несмотря на то, что приведено лишь несколько иллюстративных примеров выполнения изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в иллюстративных вариантах выполнения вероятны различные модификации, не выходящие за пределы идей и преимуществ настоящего изобретения. Соответственно, все эти модификации следует рассматривать как подпадающие под объем настоящего изобретения, как определено в формуле изобретения. Настоящее изобретение определено последующей формулой изобретения, причем эквиваленты этой формулы изобретения также включены в изобретение.
1. Устройство для овоскопирования яиц, содержащее:
корпус, имеющий свободный конец;
по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью излучения видимого света из свободного конца корпуса и освещения яйца, находящегося смежно с указанным концом корпуса, причем указанный по меньшей мере один источник света выполнен с возможностью излучения видимого света с длиной волны от 600 нм до 740 нм; и фотодетектор, расположенный на свободном конце корпуса и выполненный с возможностью генерирования выходного сигнала, соответствующего интенсивности света от указанного по меньшей мере одного источника света, выходящего из яйца, причем фотодетектор заэкранирован от воздействия внешнего света и прямого света, исходящего из указанного по меньшей мере одного источника света;
упор, прикрепленный на свободном конце корпуса и выполненный с возможностью осуществления контакта с яйцом, при этом упомянутый упор определяет первую апертуру, через которую свет излучается указанным по меньшей мере одним источником света, и вторую апертуру, через которую свет принимается фотодетектором;
процессор, выполненный с возможностью определения циклических изменений интенсивности света с помощью выходного сигнала, при этом циклические изменения интенсивности света указывают на наличие сердцебиения эмбриона.
2. Устройство по п.1, в котором указанный по меньшей мере один источник света и фотодетектор размещены внутри корпуса.
3. Устройство по п.1, содержащее два источника света.
4. Устройство по п.3, в котором фотодетектор размещен между двумя источниками света.
5. Устройство по п.1, в котором свободный конец корпуса содержит светопроницаемое окно, причем указанный по меньшей мере один источник света расположен в корпусе и выполнен с возможностью излучения света через это окно, а фотодетектор расположен в корпусе и выполнен с возможностью приема через это окно выходящего из яйца света.
6. Устройство по п.1, в котором упор выполнен с возможностью экранирования фотодетектора от попадания прямого света от указанного по меньшей мере одного источника света.
7. Устройство по п.1, в котором указанный по меньшей мере один источник света выполнен с возможностью излучения видимого света с длиной волны от 610 нм до 720 нм.
8. Устройство по п.1, в котором указанный по меньшей мере один источник света содержит светодиод (СИД), выполненный с возможностью излучения видимого света с максимальной интенсивностью на одной из следующих длин волн: 625 нм, 639 нм, 660 нм и 695 нм.
9. Устройство по п.1, в котором процессор расположен в указанном корпусе.
10. Устройство по п.9, в котором процессор также выполнен с возможностью определения нециклических изменений интенсивности света с помощью выходного сигнала, при этом нециклические изменения интенсивности света указывают на движение эмбриона.
11. Устройство для овоскопирования яиц, содержащее:
корпус, имеющий свободный конец,
два источника света, которые расположены в корпусе и каждый из которых выполнен с возможностью излучения видимого света из свободного конца корпуса и освещения яйца, размещенного смежно с указанным концом корпуса, при этом каждый источник света выполнен с возможностью излучения видимого света с длиной волны от 600 нм до 740 нм;
фотодетектор, размещенный на свободном конце корпуса между двумя источниками света и выполненный с возможностью генерирования выходного сигнала, соответствующего интенсивности выходящего из яйца света от источников света, при этом фотодетектор заэкранирован от попадания внешнего света и прямого света от источников света;
упор, прикрепленный на свободном конце корпуса и выполненный с возможностью осуществления контакта с яйцом, при этом упомянутый упор определяет первую апертуру, через которую свет излучается одним источником света из упомянутых двух источников света, вторую апертуру, через которую свет излучается другим источником света из упомянутых двух источников света, и третью апертуру, через которую свет принимается фотодетектором; и
процессор, размещенный в указанном корпусе и связанный с фотодетектором, выполненный с возможностью определения циклических изменений интенсивности света с помощью выходного сигнала, при этом циклические изменения интенсивности света указывают на наличие сердцебиения эмбриона.
12. Устройство по п.11, в котором процессор также выполнен с возможностью определения нециклических изменений интенсивности света с помощью выходного сигнала, при этом нециклические изменения интенсивности света указывают на движение эмбриона.
13. Устройство по п.11, в котором упор экранирует фотодетектор от попадания прямого света от указанных двух источников света.
14. Устройство по п.11, в котором свободный конец корпуса содержит светопроницаемое окно, причем свет излучается через это окно указанной парой источников света, а выходящий из яйца свет принимается фотодетектором через это окно.
15. Устройство по п.11, в котором пара источников света выполнена с возможностью освещения яйца светом одного или нескольких выбранных спектральных диапазонов.
16. Устройство по п.11, в котором каждый источник света выполнен с возможностью излучения видимого света с длиной волны от 610 нм до 720 нм.
17. Устройство по п.11, в котором каждый источник света содержит светодиод (СИД), выполненный с возможностью излучения видимого света с максимальной интенсивностью на одной из следующих длин волн: 625 нм, 639 нм, 660 нм и 695 нм.
18. Способ овоскопирования яиц, включающий:
размещение яйца смежно с упором, прикрепленным на свободном конце детектора, причем упомянутый свободный конец имеет по меньшей мере один источник света и фотодетектор, при этом упомянутый упор определяет первую апертуру, через которую свет излучается указанным по меньшей мере одним источником света, и вторую апертуру, через которую свет принимается фотодетектором;
освещение яйца через указанный свободный конец видимым светом с длиной волны от 600 нм до 740 нм от указанного по меньшей мере одного источника света;
измерение с помощью фотодетектора интенсивности света, выходящего из яйца, причем фотодетектор заэкранирован от воздействия внешнего света и от воздействия прямого света от указанного по меньшей мере одного источника света;
генерирование выходного сигнала, соответствующего измеренной интенсивности света; и
обработку выходного сигнала для определения циклических и/или нециклических изменений в интенсивности света, причем циклические изменения интенсивности света указывают на наличие сердцебиения эмбриона, а нециклические изменения интенсивности света указывают на движение эмбриона.
19. Способ по п.18, в котором при просвечивании яйца видимым светом его просвечивают видимым светом с длиной волны от 610 нм до 720 нм.
20. Способ по п.18, в котором указанный по меньшей мере один источник света содержит светодиод (СИД), выполненный с возможностью излучения видимого света с максимальной интенсивностью на одной из следующих длин волн: 625 нм, 639 нм, 660 нм и 695 нм.
