CN107430109B - 用于检查蛋的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提出了用于通过在孵化期期间监测蛋的辐射响应来检查该蛋的方法和系统。所述监测包括分析指示在孵化期的不同时间间隔处被检测的蛋的辐射响应的测量数据、识别在不同时间间隔期间的所述辐射响应的强度变化的预定的动态以及识别在不同的时间间隔中所述蛋中活胚的存在、正在发育的胚胎的发育阶段和年龄。

Description

用于检查蛋的方法和系统

技术领域和背景

本发明在其一些实施例中涉及对蛋的检查，并且，更具体地但非排他地涉及用于检查蛋，例如但不限于禽蛋的方法和系统。

在禽类行业，特别是鸡行业，以一些可观察到的品质为基础来区别家禽蛋是众所周知和长期以来的做法。“对着光检查”为一类此技术的通用名称，该术语具有使用蜡烛的光检查蛋的原始实践的根源。熟悉禽蛋的人知道，尽管蛋壳在大多数照明条件下看起来都不透明，但它们实际上在某种程度上是半透明的，而当放在直射光前面时，可以观察到蛋的内容物。

对着光检查的操作多年来是人工完成的。利用蛋的透明度，以区分受精和未受精的蛋的自动蛋检查设备已经开发了很多年。这些设备包括用于沿待检蛋的方向发射光束的发射装置、用于接收穿过蛋的光束的接收装置和用于处理关于由接收装置接收的光束的数据以便确定蛋的状态的装置。根据穿过蛋的光束的吸收水平或蛋的透明度的水平，数据处理装置可以区分受精蛋(即含有胚胎的蛋)和未受精蛋，未受精蛋包括不育蛋和烂蛋。一些装置还可以区分出含有活胎的活受精蛋和含有死胎的死受精蛋。

常规检查设备包括用于运送放置在其卧式孵化架或托盘中的蛋的调度输送装置、布置在调度输送装置任一侧上的发射装置和接收装置。为获得满意的透明度测量，发射器和接收器通常在相同的竖直面中彼此相对布置。

美国专利号6,373,560公开了用于对着光检查蛋的装置。该装置包括具有孔口的孵化架、具有对准孵化架中的孔口的方向的光通量源的传送设备、被放置成与光通量源对准以接收通过孔口的光通量的检测设备以及连接到检测设备的自动分析仪。检测设备和传送设备被布置在大致垂直的平面中，一个在孔口下方且另一个在孔口上方。该装置还包括用于保护传送设备或检测设备免受来自蛋或孵化架的污迹的保护屏。

美国专利号5,898,488公开了装有对着光检查的蛋的蛋托盘，其中，不育蛋从可育蛋的托盘中取出并被可育蛋取代，以便在托盘内提供完整的可育蛋阵列。

美国专利号5,745,228公开了用于区分活禽蛋与不育禽蛋的装置。该装置包括蛋托架，具有位于蛋托架一侧的光源的光测量系统和位于蛋托架另一侧的、与光源相对的光传感器以及用于使光源的强度以大于每秒100个周期的频率循环的切换电路。

美国专利申请公开号20100141933公开了用于区分受精蛋和未受精蛋的自动蛋检查设备。该设备包括用于沿待检查的蛋的方向发射光束的装置、用于接收穿过蛋的光束的装置以及用于处理关于所接收到的光束的数据以便确定蛋的受精或未受精状态的装置。对于每个蛋，发射装置包括在蛋的方向上形成相干光束的至少一个相干激光源。

美国专利申请公开号20070024843公开了对着光检查蛋的方法。用来自光源的光照射蛋，并且在光传感器处接收穿过蛋的光。生成并分析对应于接收到的光的输出信号，以确定光源和光传感器之间的光路是否已改变。

美国专利号6,535,277公开了非侵入性识别蛋的现状的方法。蛋用来自光源的光照射并且穿过蛋的光在位于该蛋附近的传感器处被接收。确定接收到的在多个可见光和红外波长的光的强度，并且生成表示所选波长的光强度的光谱。将生成的光谱和与已知的蛋状况相关联的光谱进行比较。

英国专利GB2166333公开了用于对着光检查蛋的机器。该机器包括光测量系统，每个光测量系统包括光源和传感器。光测量系统被布置成使得蛋相对于彼此被屏蔽。

另外的背景技术包括美国专利号4,914,672、5,745,228、6,860,225、7,333,187、7,611,277和7,965,385，美国专利申请公开号2005/0206876、2006/0082759、2007/0024843、2007/0024844、2008/0149033、2009/0091742、2009/0091743、2011/0141455以及国际公开号WO/2003/096028、WO/2002/086495、WO/2003/096028和WO/2009/044243。

概述

本领域中需要用于监测蛋孵化过程、能够早期诊断蛋/胚胎的存活状况并从而能够优化孵化过程的环境状况和产量的新方法。

本发明提供了用于检查蛋以能够监测孵化过程的新方法和系统。本发明提供分析测量数据，测量数据指示来自一个或更多个感兴趣区域的相继的或周期性检测的辐射响应，每个感兴趣区域包括一个或更多个蛋，并提供确定在孵化期的不同的相继的时间间隔期间辐射响应的变化的动态(dynamics)。检测到的光学数据的此时间模式的分析提供了对如蛋的活胚的存在以及正在发育的胚胎的进一步发育阶段和年龄的此类事件的顺序评估。

根据本发明的第一广泛方面，提供了检查蛋的方法，该方法包括监测蛋在孵化期期间的辐射响应，该监测包括分析指示在孵化期的不同时间间隔处被检测的蛋的辐射响应的测量数据、识别在不同时间间隔期间的所述辐射响应的强度变化的动态以及识别在不同的时间间隔中所述蛋中活胚的存在、正在发育的胚胎的发育阶段和年龄。

监测可包括接收指示当蛋在孵化器中从蛋中检测到的辐射响应(在线模式)的数据或者来自存储设备(离线模式)的数据，这种数据先前已存储在存储装置中。接收到的数据可包括多个数据片，每个数据片对应于来自在孵化器中不同部位的不同蛋的测量的辐射响应，从而能够获得在孵化器内的不同时间间隔期间的所述辐射响应的强度变化的动态的图(分布)。可以分析图数据以生成关于孵化器内的环境状况的数据，由此能够调节所述状况。在一些实施例中，在不同时间间隔期间辐射响应的强度变化的动态包括以下中的至少一者：在不同时间间隔处的强度变化的频率的改变、强度变化的一定频率的出现和消失以及在一定频率处变化的强度的幅度的改变。

在一些实施例中，测量数据的分析包括：分析指示在孵化期的最长7天的初始时间间隔内监测的辐射响应的第一测量数据，以及在识别出指示所述蛋中的活胚的辐射响应的强度变化的预定的第一模式时，生成指示预定的第一模式的数据，其允许进行孵化期的相继的时间间隔的所述监测。在这方面，应理解，有时候，在识别出特定蛋在初始时间间隔内不存在预定的第一模式时，可以生成相应的数据以停止对该特定蛋的监测。

在一些实施例中，测量数据的分析另外包括分析指示在所述相继的时间间隔期间被监测的辐射响应的第二测量数据，以识别出该辐射响应的强度变化中的预定动态，由此能够选择性地在所述相继的时间间隔的第一时间窗口之后停止监测，或者在所述相继的时间间隔的另外第二时间窗口期间进行监测。在一些实施例中，可选择相继的时间间隔的第一时间窗口以确定辐射响应的所述强度变化是否指示所述蛋中保持活胚，从而允许所述监测进行到第二时间窗口，以基于对辐射响应的强度的时间变化中的预定动态的识别来监测胚胎的发育。

在一些实施例中，所述第一测量数据中的辐射响应的强度变化的预定的第一模式包括0.1-1Hz范围内的变化频率。具有等于或小于1Hz(例如0.5Hz)的频率的周期性变化的预定的第一模式可指示蛋中的活胚。第一模式可在孵化期的第五天被识别出。在初始时间间隔期间获得的辐射响应可指示呼吸效果。

在一些实施例中，在相继的时间间隔期间获得的辐射响应包括辐射响应的强度以2-4Hz的频率范围内的频率的变化。强度变化的动态可使得第一模式出现，变得更强(更好定义的周期性)，然后消失，被2-4Hz频率的强度变化的第二模式遮蔽。然后，第二模式在维持2-4Hz频率范围的变化的同时，变成通过增加信号的幅度来表征。因此，在一些实施例中，第二测量数据的分析包括与初始时间间隔的强度变化的频率相比，识别在相继的时间间隔的第一时间窗口期间强度变化的频率的改变，以及与相继的时间间隔的第一时间窗口的辐射响应的幅度相比，识别在第二时间窗口期间辐射响应的至少幅度的改变。第二测量数据的分析可另外包括与初始时间间隔在预定频率范围内的强度变化的周期性相比，识别在相继的时间间隔期间在预定频率范围内的强度变化的周期性的改变。第二测量数据的分析可另外包括与初始时间间隔的强度变化的周期性相比，识别在相继的时间间隔的第一时间窗口中的强度变化的周期性的改变。第二测量数据的分析可包括从孵化期的第11天开始识别频率在2-4Hz的范围内的强度变化的幅度的持续增加。

在一些实施例中，预定的第一模式可指示在约6天至约11天的年龄时蛋中的胚胎的存在。

在一些实施例中，对蛋的辐射响应的监测可包括用预定频谱范围的电磁辐射照射蛋、检测通过蛋的内部反射的辐射形成的蛋的辐射响应；以及生成指示检测到的辐射响应的测量数据。

在一些实施例中，上述监测程序可针对至少两个蛋同时执行，每个蛋位于孵化器的不同托盘中。应注意，辐射的照射和检测可以以非接触方式(即，光源和光传感器与蛋间隔开)进行，并且可以在辐射检测的透射和反射模式中的任一者或两者中进行(通过光源和光传感器及其相关联的光导光学器件的适当调节来限定照射和检测通道相对于蛋的取向)。照射可以以脉冲，例如小于30微秒的脉冲持续时间的脉冲来执行。辐射可为单色的，可包括红外光谱范围中的一个或更多个波长，波长可在约600nm至约1550nm的范围内。

辐射响应的照射和检测(即测量)被连续或周期地执行。例如，每小时执行一次测量，测量持续时间约为1分钟。为此，测量单元(光学单元)和/或监测系统包括用于操作测量会话的时间模式的控制器。

在一些实施例中，测量数据的分析可另外包括基于所述强度变化来识别蛋中胚胎的错位。在一些实施例中，测量数据的分析可另外包括基于所述强度变化来识别蛋中胚胎的畸形。

在一些实施例中，测量数据的分析可另外包括基于所述强度变化的出现和消失来预测蛋的孵出时间。

该方法可另外包括响应于预测的孵出时间而生成用于调节包含蛋的孵化器中的至少一个环境参数的数据。

根据本发明的另一广泛方面，提供了用于检查蛋的监测系统，该系统包括：数据输入设施，其被配置成用于接收指示在孵化期期间从蛋中检测到的辐射响应的测量数据；以及控制单元，其被配置成和可操作用于分析该测量数据，所述分析包括识别在所述孵化期的不同时间间隔期间所述辐射响应的强度变化的动态，以及识别在不同的时间间隔中所述蛋中活胚的存在、正在发育的胚胎的发育阶段和年龄。

该系统可另外包括光学单元，其被配置和可操作以用于利用预定光谱范围的电磁辐射来照射感兴趣区域，在蛋位于所述感兴趣区域时，检测来自蛋内部的辐射响应，并生成指示检测到的辐射响应的测量数据。光学单元可包括与所述感兴趣区域间隔开的光源和光传感器，以及光学单元可被配置成在辐射检测的透射和反射模式中的任一者或两者中进行操作。光源和光传感器可被安装在平面板上。在一些实施例中，光学单元被配置成用于检测来自孵化器内的多于一个感兴趣区域的辐射响应。

该系统可另外包括被配置成用于操作所述光学单元以提供脉冲的照射辐射的控制器。根据本发明的又另一广泛的方面，提供了孵化器系统，包括：用于容纳蛋的壳体；用于加热所述壳体内部的加热器；在壳体内的至少一个托盘，其用于支撑所述蛋；以及上述系统，其中，光学单元以以下配置的至少一种位于壳体内：托盘上方、托盘下方或所述托盘内部。

除非另有定义，本文使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述类似或等同的方法和材料可以用于本发明实施例的实践或测试中，但是下面描述了示例性方法和/或材料。如发生冲突，以专利说明书(包括定义)为主导。此外，材料、方法和示例仅为说明性的，并不意图必须是限制性的。

本发明的实施例的方法和/或系统的实现可以涉及手动、自动或其组合执行或完成所选择的任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施例的实际仪器和设备，可以使用操作系统通过硬件、软件或固件或其组合来实现若干选定的任务。

例如，根据本发明的实施例的用于执行所选任务的硬件可以被实现为芯片或电路。作为软件，根据本发明的实施例的所选任务可以被实现为由计算机使用任何合适的操作系统执行的多个软件指令。在本发明的示例性实施例中，根据本文描述的方法和/或系统的示例性实施例的一个或更多个任务由诸如用于执行多个指令的计算平台的数据处理器执行。可选地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/或非易失性存储器，例如用于存储指令和/或数据的磁性硬盘和/或可移动介质。可选地，还提供网络连接。还可选地提供诸如键盘或鼠标的显示器和/或用户输入设备。

附图简述

为了更好地理解本文所公开的主题并且举例说明其可以如何在实践中被实施，现在将仅通过参考附图的非限制性示例来描述实施例。现在具体参考详细附图，应强调的是，所示的细节作为示例并且出于说明性地目的讨论本发明的实施例。在这方面，使用附图进行的描述对于本领域技术人员来说，可如何实施本发明的实施例是明显的。

在附图中：

图1A为本发明的监测系统的框图，监测系统用于检查蛋，从而能够优化孵化器操作；

图1B为举例说明本发明的用于监测蛋/胚胎状况的方法的流程图；

图1C为适用于检查蛋的本发明的方法的示例的流程图；

图2为根据本发明的一些实施例的用于检查蛋的系统的示意图；

图3为在本发明的实施例中的用于检查蛋的系统的示意图，其中，系统包括多于一个发射感测对；

图4为根据本发明的一些实施例的光源、光传感器和蛋的关系的示意图；

图5为根据本发明的一些实施例的系统的简化框图，在实施例中，系统单独地确定多个蛋的状况；

图6为根据本发明的一些实施例的蛋移除机构的简化框图；

图7为根据本发明的一些实施例的蛋移除机构的部分等距视图的示意图；

图8为根据本发明的一些实施例的用于处理蛋的蛋处理系统的示意图；

图9A为根据本发明的一些实施例的孵化器系统的侧视图的示意图；

图9B为根据本发明的一些实施例的用于检查蛋的系统的上视图的示意图；

图10为根据本发明的另外实施例的孵化器系统的侧视图的示意图；

图11A-11H示出了在使用根据本发明的一些实施例的、在使用检查系统执行的实验期间获得的、在孵化托盘中监测到的鸡蛋的电压对时间(以秒为单位)的曲线图；

图12A-12D示出了根据本发明的一些实施例的在使用检查系统执行的实验期间获得的进一步实验结果；

图13A-13B示出了根据本发明的一些实施例的在使用检查系统执行的实验期间获得的进一步实验结果；

图14A-C示出了根据本发明的一些实施例的如使用检查系统执行的实验期间获得的、来自具有活胚的蛋的信号；

图15示出了根据本发明的一些实施例的如使用检查系统执行的实验期间获得的、来自空蛋的信号；以及

图16示出了根据本发明的一些实施例的如使用检查系统执行的实验期间获得的、来自发生错位(喙在右翼上方)的蛋的信号。

具体实施方式

本发明大体涉及蛋的检查，以及更具体地但非排他地涉及用于检查在孵化期期间的蛋诸如禽蛋的方法和系统。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解，本发明的应用不一定局限于以下描述中阐述和/或在附图和/或示例中说明的部件和/或方法的构造和布置的细节。本发明能够以其他实施例或以各种方式实践或实施。

参考图1A和1B，其示意性地说明了本发明的原理。图1A通过框图示出了被配置成用于检查一个或更多个蛋的监测系统1。图1B示出了由系统1执行的用于监测蛋的状况的方法。

应理解，除非另有定义，否则下文描述的操作可以以许多执行组合或执行顺序同时或顺序执行。具体地，流程图的排序不应认为是限制。例如，以特定顺序出现在以下描述或流程图中的两个或更多个操作可以以不同的顺序(例如，相反的顺序)或基本上同时执行。另外，下面描述的几个操作是可选的，并且可能不会被执行。

待检查的蛋优选为禽蛋，包括但不限于鸡蛋、火鸡蛋、鹌鹑蛋、鸭蛋、鹅蛋、鸵鸟蛋、猎鸟蛋(例如雉鸡、鹧鸪)等。在本发明的一些实施例中，蛋为鸡蛋。可选地并且优选地蛋为从母畜禽(也称为育种畜禽)获得的商业蛋。商业蛋是得到商业家禽或小鸡的那些蛋，这些商业家禽或小鸡被养殖并用于肉类生产。在一些实施例中，蛋为用于生产母畜禽的那些蛋中的一种。例如，蛋可以由祖母畜禽、曾祖母或曾曾祖母等生产。

本发明的监测系统1被配置为计算机系统，该计算机系统除其它外包括诸如数据输入设施1A之类的设施(软件/硬件设施)，该设施可与合适的通信端口相关联，以用于经由有线或无线信号传输(例如，经由通信网络)接收数据；存储器1B和控制单元(处理器)1C。如下文将更具体地描述的，根据本发明，处理器1C被配置成用于处理经由输入1A接收到的测量数据并生成关于蛋/胚胎状况的数据。

监测系统可从测量单元2直接接收测量数据，测量单元2通常为光学单元，并因此可以以所谓的在线(实时)模式操作以分析所测量的数据。另选地或除此之外，监测系统可从存储装置4接收测量数据，其中，此数据在测量期间已经被预先存储，并因此可以以所谓的离线模式执行数据分析。如图所示，光学单元2可被配置成容纳在孵化器6内。光学单元包括光源单元2A和检测单元2B。应注意，光源单元以及孵化器内部的检测单元可分别由适当的光输出端口和光输入端口构成，而光发射器和光传感器可被安装在孵化器外部并经由光引导装置连接到相应的端口。还应注意，监测系统1实际上可为检测单元的组成部分。

控制单元1C(数据处理器)包括接收并分析测量数据的识别器模块(软件)。所测量的数据表示感兴趣区域(一个或更多个蛋位于其中)对预定照射的辐射响应。在这方面，应理解以下内容。光学单元(其光源单元)包括适当的光引导和聚焦光学器件，其用于照射蛋的内部并接收其辐射响应，即穿过蛋的照射的透射和/或来自蛋内部的照射光的反射。换句话说，光学单元，即其照射和检测通道可被配置成在透射和反射模式中的一者或两者中进行操作。此外，光学单元可被配置成同时或按顺序照射/检测来自在孵化器中多个部位(构成感兴趣区域)的辐射。例如，光学单元可以以扫描模式操作或者可定义几个照射和检测通道。光学单元可与控制器相关联(即包括或可连接到)，该控制器操作每个部位(蛋)上的测量会话的时间模式(序列)。在实时监测模式的情况下，此测量控制器可为监测系统的一部分。

因此，测量数据通常可包括n个数据片，其包括关于n个感兴趣区域的信息，其中n≥1，其中每个感兴趣区域可包括m个蛋，其中m≥n。一般来讲，测量数据可配置成具有每个蛋的数据片，或包括一个或更多个蛋的每个感兴趣区域的数据片。考虑到对多个蛋/感兴趣的区域的同时或顺序的监测，到控制单元中的输入数据也包括与测量的数据片对应的位置数据。

控制单元1C可选地另外包括制图设施1E，其接收测量数据片的时间模式数据和位置数据，并生成对应于各种测量时间和每个测量的位置的图数据。图数据然后可以用来评估孵化器内的环境状况对胚胎发育的影响的分布，并且使得能够生成指令以根据需要更改孵化器内部的环境状况。为此，制图设施1E可以通过向环境控制器模块1F发送关于待执行的环境状况的更改指令来与该环境控制器模块进行通信，并且环境控制器模块将更改指令传送到位于孵化器内的、执行环境状况的改变的环境控制器设施2D。

此外，如下文将进一步描述的，识别器1D可基于在孵化期的各个时间间隔期间对测量数据执行的分析来绘制和呈现关于蛋或胚胎状况的数据。为此，系统或控制单元可包括用于呈现关于蛋或胚胎状况的分析结果和数据的显示设施(未示出)，诸如指示某个感兴趣区域中的蛋是空的或特定蛋中的胚胎是活的。

图1B更详细地示出了由控制单元1C的识别器1D和制图设施1E执行的操作的流程。识别器1D接收包括关于m个蛋的n个感兴趣区域的测量以及每个测量(即对于每个感兴趣区域中的每个蛋)的相应时间(孵化阶段)和位置数据的测量数据。因此，测量数据包括一个或更多个数据片，每个数据片由测量(辐射响应)、时间和位置形成。每个测量数据片被分析。

分析包括对辐射响应的检测的不同时间间隔的识别，以及对辐射响应变化的动态的识别和评估。辐射响应变化的动态包括以下中的至少一者：不同时间间隔处的强度变化的频率的改变、强度变化的一定频率的出现和消失以及在一定频率变化的强度的幅度的改变。

例如，测量数据的分析可包括分析指示在孵化期的最多7天的初始时间间隔内监测的辐射响应的第一测量数据。在识别指示蛋中活胚的强度变化的预定的第一模式时，识别器可生成相应的数据，该数据允许进行孵化期的相继的时间间隔的监测。例如，周期性地执行监测程序，例如，每小时监测约1分钟。

本发明人已经发现，在孵化的早期阶段，例如，在第五天左右，强度变化的预定的第一模式可通过在0.1-1Hz的范围内的变化频率来表征，该变化频率可指示蛋内的可能指示开始呼吸的运动。然后，指示在相继的时间间隔期间监测的辐射响应的第二测量数据被分析，以便识别强度变化中的预定动态。基于所识别的动态，可在相继的时间间隔的第一时间窗口之后选择性地停止监测，或进行相继的时间间隔的另外第二时间窗口。如果胚胎被诊断为活体，则可对相继的时间间隔的第一和第二时间窗口中的数据进行分析，并且可根据辐射响应的强度变化中的预定动态来获取胚胎的发育阶段。在相继的时间间隔中的辐射响应的强度的变化可包括频率范围为2-4Hz的周期性信号，这可能归因于心跳。心跳信号可出现在包括自孵化开始后第十一天的时间间隔(相继的时间间隔的第一时间窗口)中。本发明人还发现，这个可能是胚胎的心跳的信号在孵化的接下来的几天(相继的时间间隔的第二时间窗口)中幅度增加。辐射响应的强度变化的动态的示例参考本发明人进行的实验在下面更具体地进一步描述。

除了测量数据的分析之外，还根据分析结果，识别器1D输出指示不同感兴趣区域中的每个蛋/胚胎状况的数据，如果产生对改变环境状况的需要，则该数据由环境控制器利用。

现在参考图1C，该图示出了根据本发明的各种示例性实施例的适合于检查蛋的方法的流程图。该方法从610开始并继续到611，在那里将来自光源的光照射到蛋中。光可选和优选为单色光。在本发明的一些实施例中，使用红外(IR)光(例如，近红外、短红外、中红外)。在一些实施例中，采用可见光，可选且优选为红光。光的优选波长范围为约600nm至约8000nm或约600nm至约3000nm或约600nm至约1550nm或约750nm至约1400nm。

在本发明的各种示例性实施例中，光的发射以脉冲执行，其中，在相继的脉冲之间不发射光。使用脉冲是有利的，因为它允许在升高的功率下操作光源。如下面进一步详述的，在光检测期间使用脉冲也是有利的。在以脉冲发射光的实施例中，单个脉冲的特征持续时间通常小于30μs或小于25μs或小于20μs或小于15μs。每个脉冲的特征占空比(发射光的时间段与不发射光的时间段之间的比率)为约5％至约50％。

该方法继续到612，在此接收从蛋内部反射的光。光可以被光传感器接收，光传感器被配置成以发射的光的波长检测光并响应于检测产生电信号。当光以脉冲发射时，光传感器可选并且优选地在没有光发射时也工作。该实施例的优点在于，其允许确定传感器的暗电流的特征电平，并从所生成的信号中减去与暗电流对应的信号。优选地，在每个脉冲的发射之前或之后执行至少一个暗读取。

在本发明的一些实施例中，光源和光传感器两者均通过气隙与蛋分开，使得蛋位于气隙的一侧，以及光源和光传感器两者在气隙的相对侧。因此，本实施例考虑了无接触检查，其中，检查设备(光源、光传感器)在检查期间不接触蛋。在本发明的一些实施例中，执行蛋的检查，而不使蛋附着于除了从下方支撑蛋的蛋托以外的任何固态物体。

光源和光传感器可选且优选地在蛋的上方或下方。当光源和光传感器在蛋上方时，将它们与蛋分开的气隙在蛋上方，并且当光源和光传感器位于蛋下方时，将它们与蛋分开的气隙在蛋下方。

从检查精度的立场来看，光源和光传感器在蛋上方的实施例是优选的，因为在该配置中，发射的光可以与蛋内的空气池相互作用。从紧凑的立场来看，光源和光传感器在蛋下方的实施例是优选的，因为它允许同时检查在垂直对准托盘中的蛋。在这些实施例中，对于上部托盘中的蛋，从下方执行光的发射和接收，以及对于下部托盘中的蛋，从上方执行光的发射和接收。

使光源和光传感器均位于蛋的同一侧(可选地且优选地不接触蛋)的优点之一在于具有光源和光传感器的发射感测系统可以容易地部署在孵化器内，例如，在垂直对准配置的相邻托盘之间。此部署允许在蛋处于孵化器中时，原位执行本实施例的方法。本发明人认识到，将蛋从孵化器拖出进行检查通常是不期望的，特别是在孵化初期(例如，对于鸡蛋，在孵化的第10天之前)，因为在此期间胚胎对环境状况的改变更敏感。

虽然原位检查蛋是优选的，但是本发明实施例的一些实施例考虑了在孵化器外检查蛋。在这些实施例中，检查可选且优选地在孵化器附近(例如，在孵化器所在的同一房间)执行。这对于人工技术是有利的，其中，出于对着光检查的目的，蛋首先被转移到远离孵化器的暗室。

该方法可选且优选地继续到613，在此检测到光的周期性强度变化。

如本文所用，术语“周期性强度变化”是指光的强度以重复的方式随时间多次变化，例如至少10次或至少100次或1000次或10,000次或更多次。

可以通过从光传感器接收信号并分析信号的频率内容来检测周期性强度变化，其中，该频率内容对应于所接收到的光中的周期性强度变化。该检测可选且优选地由信号和数据处理器执行，该信号和数据处理器接收信号并分析信号以提取其频率内容。优选地，该方法还例如以至少100Hz或至少500Hz，例如1kHz或更高的采样频率对信号进行采样，在此情况下，执行对信号的数字分析。

信号和数据处理器可以被放置在与光源和光传感器相同的封装中，或者可以将其放置在靠近或远离光源和光传感器的另一位置。在后一实施例中，该方法通过通信网络将信号从传感器传送到信号和数据处理器。将信号和数据处理器放置在另一个位置的优点在于，在此配置中，信号和数据处理器可以接收来自多个传感器的信号，该多个传感器从多个蛋接收光(例如，一个光传感器用于一个被检查的蛋)，使得多个蛋的同时检查能够被执行。还考虑了其中部分处理由与光源和光传感器在相同封装中的电路执行以及部分处理由远程位置的电路执行的实施例。例如，采样可以由与光传感器相邻的电路执行，以及数字信号可以通过通信网络被传送到位于远程位置的电路以进行进一步处理。

在本发明的各种示例性实施例中，该方法以小于阈值频率f₀的频率来确定光的周期性变化的存在或不存在，其中，f₀为0.8Hz或0.7Hz或0.6Hz或0.5Hz。在一些实施例中，该方法以约0.2Hz至约0.4Hz，例如，0.3Hz的频率确定周期性变化的存在或不存在。

该方法继续到614，在此步骤中，至少部分基于光的周期性变化的存在或不存在确定蛋的状况。本发明人意外发现，低频下的周期性变化先于其他周期性变化(例如，已知在3-4Hz频率的周期性变化与胚胎的心跳相关联)，并因此可用于确定蛋在孵化早期的状况。不考虑任何特定的理论，假设此低频率变化与蛋中胚胎的呼吸周期相关联。

在本发明的各种示例性实施例中，该方法基于当蛋在约6天至约11天的年龄时的低频(小于f₀)变化的存在或不存在来确定蛋的状况。当蛋为鸡蛋时，这些实施例是特别有用的。

基于心跳频率的常规蛋测试技术通常采用模拟高通滤波或带通滤波，以便滤除2-3Hz以外的任何频率，从而仅保持与心跳相关的变化。应认识到，在鸡蛋中，可检测到的心跳频率通常出现在孵化的第十或第十二天或其之后。因此，常规的自动技术不能确定在孵化的第十二天之前蛋的状况，特别是蛋中是否存在活胚。

与常规技术不同，根据本发明的一些实施例的方法使用指示所接收到的光的模拟信号的未滤波版本，使得当低频(小于f₀)变化存在时可以检测到。

所确定的蛋的状况通常但不排他地根据如禽蛋领域中已知的蛋的状况的分类。例如，可以采用以下分类。当蛋具有活胚时，蛋的状况可以称为“活的”。当蛋没有胚胎时，蛋的状况可以称为“清澈”或“不育”。当蛋具有在约一到七天时死亡的胚胎时，蛋的状况可以称为“早期死亡”，当蛋具有在约七至十五天时死亡的胚胎时，蛋的状况可以称为“中期死亡”。当蛋具有在约十五至十九天时死亡的胚胎时，蛋的状况可以称为“晚期死亡”。当蛋内容物的大部分缺失时，例如在蛋壳已破裂以及蛋物质从蛋中泄漏出来的情况下，蛋的状况可以称为“空的”。当蛋包括腐烂的不育蛋黄(例如，由于蛋壳裂纹的结果)或可选的腐烂的死胚胎时，蛋的状况可以称为“腐烂的”。虽然“早期死亡”、“中期死亡”或“晚期死亡蛋”可能是腐烂的蛋，但是本文所使用的这些术语是指未腐烂的蛋。不育、空的、早期死亡、中期死亡、晚期死亡和腐烂的蛋也可被归类为“非活”蛋，因为它们不包括活胚。

当蛋中没有检测到光强度变化时，该方法可以确定蛋为不育的、空的或腐烂的。当检测到光强度变化时，该方法可以确定蛋为活的。当先前检测到的光强度变化消失时，该方法可以确定蛋早期死亡、中期死亡、晚期死亡或腐烂。

在本发明的一些实施例中，该方法继续到615，其此步骤中，基于变化的出现和消失来估算蛋中胚胎的发育年龄和/或胚胎年龄。例如，对于鸡蛋，当该方法识别出开始周期性低频(小于f₀)变化时，该方法可以估算胚胎的发育年龄为约6天。当该方法识别出这些周期性低频(小于f₀)变化的消失以及较高频率(例如，约2Hz至约4Hz)周期性变化的出现时，该方法可以估算出胚胎的发育年龄为约11天。另一方面，当该方法识别出周期性低频(小于f₀)光强度变化的消失而不会出现较高频率下的周期性变化时，该方法可以确定蛋的状况为中期死亡。

本发明人发现可根据本发明的一些实施例识别出胚胎发育的几个阶段。第一阶段的开始通过周期性低频(小于f₀)变化的出现来表征。第二阶段的开始通过低频信号的逐渐消失或模糊来表征。第三阶段的开始通过较高频率(约3至4Hz)的周期性变化的幅度的显著增加来表征，较高频率(约3至4Hz)为胚胎心跳的特征。第四阶段的开始通过较高频率的周期性变化的幅度的进一步递增来表征。本发明人发现，对于鸡蛋，第一阶段的开始通常发生在孵化的第6-7天，第二阶段的开始通常发生在孵化的第11-12天，第三阶段的开始通常发生在孵化的第15天，以及第四阶段的开始通常发生在孵化的第17天。

根据本发明的一些实施例，该方法基于变化来检测蛋中胚胎的错位和/或畸形。通过识别所测量的振动中的异常，这是可选的并且是优选的。本发明人发现，与正常蛋中的正常胚胎的测量变化相比，通过所测量的变化模式中的可检测到的改变证明蛋中胚胎的错位和畸形。因此，根据本发明的一些实施例，通过将所测量的振动与参考变化进行比较来识别出所测量的振动中的异常，并且基于该比较来确定异常的存在或不存在。如以下的示例部分所示，本发明人能够基于所测量信号的异常的识别，识别出在喙在右翼上方的类型的错位以及暴露的大脑的类型的畸形。

预期其他类型的错位和畸形类型也会生成所测量的变化中的可检测的异常，这些异常可用于识别胚胎处于错位和畸形的状态。另外预期不同类型的错位和畸形类型生成不同的可检测异常模式。因此，在本发明的一些实施例中，该方法还基于检测到的异常模式来识别错位和/或畸形的类型。这可以通过将检测到的异常模式与参考异常模式进行比较来完成，例如，通过访问注释的异常模式库并将检测到的模式与库中的模式进行比较，其中，注释最接近的匹配可以用于识别出错位和/或畸形的类型。

根据本发明的一些实施例可识别的错位类型的代表性示例包括但不限于：头部在大腿之间、头部在蛋的小端部、头部在左翼下方、头部不指向空气池、脚在头部上方以及喙在右翼上方。

根据本发明的一些实施例可识别的畸形类型的代表性示例包括但不限于：暴露的大脑、没有一只或两只眼的胚胎、具有多于两只腿的胚胎、变形的喙、没有上喙和变形的扭曲腿。

在本发明的一些实施例中，方法继续到616，在此步骤中，基于变化的出现和消失来预测蛋的孵出时间。孵出时间可以通过信号和数据处理器来预测。

孵出时间可以基于胚胎的估算的发育和/或胚胎年龄(例如，如在615确定的)并且基于总胚胎发育时期进行。例如，对于鸡蛋，鸡胚胎的总胚胎发育时期为21天，该方法可以从低频(小于f₀)变化的出现预测孵出时间为15天。该预测可选且优选地以一天或更短的时间分辨率(例如，12小时的时间分辨率或6小时的时间分辨率)进行。

该方法可以可选且优选地继续到617，在该步骤中，调节孵化器参数(例如，温度、湿度、光照状况、气体含量等中的至少一者)，以便改变(提前或缩短)孵出时间。该实施例的优点在于，对孵化器中的蛋的孵出时间的控制可以为孵化蛋的群体提供更窄的孵出时间分配。这可以改善幼体的死亡率，因为幼体通常被集中处置和处理，使得当多数蛋在相对短的时间段被孵化时，响应于幼体处置和处理的变化相对小。

该方法在618结束。

现在参考图2，图2为根据本发明的一些实施例的用于检查蛋202的系统200的示意图。系统200可以用于执行上面关于图1B和1C描述的至少几个操作。

系统200包括光学单元，该光学单元包括被配置成将光206发射到蛋202中的光源204，以及光传感器208(构成检测单元)，其被配置成用于接收从蛋202的内部反射的光210并生成指示接收到的光210的信号。光源204和光传感器208在本文中统称为“发射感测对”。系统200可以包括多于一个的发射感测对，以便在单个测量批次期间检查多于一个的蛋。

光源204优选发射单色光。在本发明的一些实施例中，采用红外(IR)光(例如，近红外、短红外、中红外)。在一些实施例中，采用可见光，可选且优选为红光。光的优选波长范围为约600nm至约8000nm或约600nm至约3000nm或约600nm至约1500nm或约750nm至约1400nm。光源204可为例如发光二极管(LED)。适用于本实施例的LED的代表性示例为德国雷根斯堡D-93049沃纳沃克斯2号欧司朗光电半导体有限公司部件号为SFH4550的大功率红外LED。

传感器208优选被选择为对光源204发射的辐射敏感，因为当(具有由光源204发射的辐射的参数的)辐射冲击在传感器208上时，传感器208产生电信号。传感器208可为例如光电二极管。适用于本实施例的光电二极管(PD)的代表性示例为日本滨松市东区435-8558位置号1126-1，滨松光子学株式会社固态部的Silicon PIN二极管S6036系列。

在本发明的一些实施例中，光学单元被配置成用于非接触测量：光源204和传感器208通过气隙212与蛋202分开。如上所述，光学单元可被配置成用于在透射和反射模式(或者它们两者中，通过使用例如与公共照射通道相关联的两个不同方向的检测通道)中的任一者中进行光学测量。例如，配置可使得蛋202位于气隙212的一侧，而光源204和传感器208两者位于气隙212的相对侧。气隙212优选为环境中通常围绕蛋的一部分，使得在光的发射和检测期间不存在与蛋接触的附加封装。光源204和光传感器208两者可在被监测的蛋202的上方或下方。在一些实施例中，光源204和传感器208被安装在平面板(例如电路板)上，优选为相同的平面板214。当系统200包括多于一个发射感测对时，两个或更多个这样的对可以被安装在同一平面电路板上。

在图2所示的示意图中，电路板214(包括光源204和传感器208)在蛋202上方，使得气隙212在蛋上方。然而，这不一定需要是这种情况，因为对于一些应用，可能需要将光源204和传感器208定位在蛋202下方，如上文详细描述的。此外，本实施例还考虑了系统200包括多于一个发射感测对(每个至少包括光源和光传感器)的实施例的组合，其中，至少一个发射感测对位于下托盘上方，以及至少一个发射感测对位于上托盘中的蛋下方。该配置在图3中示出。为了清楚呈现，保持蛋的托盘在图2和3中未示出。

系统200优选包括信号和数据处理器216(控制单元)，其被配置成用于至少部分基于从传感器208接收到的信号来确定蛋的状况。信号和数据处理器216可以具有电子电路218和由电路218可读取的非易失性存储介质220，其中，存储介质220存储程序指令，当由电路218读取时，程序指令促使电路218分析信号并提取其频率内容。电子电路218可为专用电路或可为通用计算机的电子电路。

优选地，信号和数据处理器例如以至少100Hz或至少500Hz，例如1kHz或更高的采样频率对信号进行采样，在此情况下，执行数字分析。另选地，采样可以由电路214完成，其中，处理器216已接收到数字信号。

信号和数据处理器可以被放置在与光源和光传感器相同的封装中，或者可以将其放置在靠近或远离光源和光传感器的另一位置。在后一实施例中，来自传感器的信号通过通信网络222传送到信号和数据处理器，通信网络222被示为无线网络但也可为有线通信线路。

将处理器216放置在另一位置的优点在于，在此配置中，处理器216可以接收来自多个传感器的信号，所述多个传感器接收来自多个蛋的光(例如，一个光传感器用于一个被检查的蛋)，使得可以进行多个蛋的同时检查。

在本发明的一些实施例中，来自传感器208的信号由处理器218以未滤波的形式接收，以及频率内容的提取被直接应用于未滤波的信号。当由电路214执行采样时，采样优选应用于由传感器208生成的原始信号，而不应用任何模拟滤波操作。这些实施例对于确定低频分量的存在或不存在是特别有用的。处理器216可选且优选地处理信号以确定具有小于阈值频率f₀的频率的周期性信号的存在。

术语“周期性信号”在本文中用于指具有振荡波形模式的时变信号，该振荡波形模式重复多次，例如至少10次或至少100次或1000次或10,000次或更多次。振荡波形模式重复的时间段优选为至少1小时或至少6小时或至少12小时或至少24小时或至少48小时，例如72小时或以上。

如上文进一步详述，一旦获得了信号的频率内容，处理器确定蛋的状况，并且可选地还估算胚胎的发育和/或胚胎年龄和/或预测孵出时间。处理器216优选地提供关于蛋的状况和/或胚胎的发育和/或胚胎年龄和/或蛋的孵出时间的信息的敏感信号指示。例如，处理器216可以在显示设备(未示出)上显示信息。当系统200包括多个发射感测对时，处理器216可选且优选地为每个蛋单独地提供信息，将相应的信息与相应的蛋相关联，并且提供唯一标识相应蛋的识别标签(例如，序列号、孵化器内的位置等)。

如上文进一步详细描述的，系统200可选且优选地包括被配置成用于操作光源204来以脉冲发射光的控制器110。控制器可包括电子电路和电子电路可读的非易失性存储介质，其中，存储介质存储程序指令，当程序指令被电子电路读取时，程序指令促使电子电路控制光源204的操作。在图2和图3的示意图中，控制器110被示出在电路板214的板上，但这不一定需要是这种情况，因为对于某些应用，可能不需要控制器在板上。在一些实施例中，控制器110同步光源204和传感器208的操作。然而，此同步可能不是必要的，因为本发明的一些实施例考虑了传感器208的继续操作，以便允许从由传感器208生成的信号中减去暗读数。在这些实施例中，控制器110与来自光源204的光的发射同步地执行来自传感器208的信号的读出，并且响应于所接收的光而从由传感器204生成的信号中减去对应于暗读数的信号。优选地，控制器110执行对应于每个光脉冲的暗电流的至少一个读数。当系统200包括多个发射-传输对时，控制器110可选且优选地在各对的操作之间同步，以便减少对应于不同的蛋的信号之间的串扰。

现在还参考图4，图4为光源、光传感器和蛋之间的优选关系的示意图。蛋202被光源204照射。光源204位于臂22b中，以及光传感器208位于臂22a中。如图3所示，臂22a和22b可连接到对应于孵化盘中的单个蛋的单个壳体中，但也可连接到对应于多个蛋的壳体。

光源204的发射光束的中心和传感器208的接收视场的中心分别在图4中由轴XX和ZZ示出。轴YY被示为蛋202的纵向轴线，其被示为基本垂直的。臂22a和22b可被定位成使得在轴线XX和ZZ之间存在角度θ。θ的值可以为约50至约120度或约60至约110度或约70至约100度。通过带箭头的实线示出光源204照射蛋22的光线，并且通过带箭头的虚线示出由传感器208感测到的反射光。尽管示出了反射光的单个箭头，但是进入传感器208并被传感器208感测到的反射光可在蛋202内单独或多次散射或反射。

可选且优选地，臂22b容纳光源204，以及臂22a容纳传感器208以避免与蛋202接触，并且分别与蛋202的壳隔开距离d₁和d₂。可用于在孵化的较早阶段检查蛋202的光源204的光强度可能少于在孵化后期阶段期间所使用的光源204的光强度。可选且优选地，通过控制器110(未示出，参见图2和图3)调节光照水平以避免传感器208中的饱和。在本发明的一些实施例中，将过滤膜35放置在蛋202以及臂22a和22b之间。滤光膜35可为吸收性、二色性、单色、红外、紫外、偏振、引导、长通、短通、中性密度、带通或本领域已知的任何滤光器。

现在参考图5，该图为根据本发明的一些实施例的系统200的简化系统框图，其中，系统200单独地确定多个蛋的状况。在本实施例中，系统200包括多个部分120，多个部分120分别包括对应于多个蛋(未示出)的多对光源204和传感器208(示为LED和PD)。部分120可以在分开的壳体中。在一些实施例中，至少两个部分在相同的壳体中。部分120被示为分别布置在n列乘以m行的笛卡尔阵列中，每个光源204被称为LED_nm，以及每个传感器208被称为PD_nm。

控制器110可包括可访问读/写存储器108的微处理器102。系统200可经由双向信号线将监测器/控制单元110的微处理器102经由多路复用器(MUX)/解复用器(DMUX)106连接到多个光源204以及传感器208。微处理器102能够通过使用由微处理器102控制的MUX/DMUX 106来可寻址地访问、发送和/或接收至系统200中的特定传感器208和/或特定光源204的信号。微处理器102可以通过模数转换器(A/D)100从多个传感器208接收输入信号。从微处理器102到多个光源204的输出可以经由数模转换器(D/A)104。也可以采用串行接口112连接到监测器/控制单元110，以连接外部计算机系统(未示出)，以用于配置系统200的操作的目的。

现在参考图6，图6为根据本发明的一些实施例的用于将蛋从孵化盘转移到孵出盘的移除机构4的简化系统框图。移除机构4可包括多个致动器320和多个吸盘14。致动器320可通过选择性地允许或不允许吸入吸盘14来操作。致动器320可被分别布置在n列乘以m行的阵列中，每个致动器320操作相应的吸盘14，其中，四个吸盘14用SC_nm标记的位置示出。移除机构4可经由双向信号线连接到控制单元130并且微处理器32可经由多路复用器(MUX)38连接到多个吸盘14。微处理器32能够通过使用由微处理器32控制的MUX38来唯一访问和发送到移除机构4中的特定吸盘14的信号。可使用多路复用器MUX 38和数模转换器(D/A)36来执行从微处理器32到多个吸盘14的访问。串行接口39可连接到控制单元130，以便连接外部计算机系统，以用于配置控制单元130的操作。微处理器32可访问读/写存储器108，其存储存活和/或不存活的蛋的位置。此外，微处理器32和微处理器102可为相同的微处理器。

现在参考图7，其示意性地示出了根据本发明的一些实施例的移除机构4的局部等距视图。局部等距视图示出了由吸盘14保持的蛋202，吸盘14可通过抽吸提供保持蛋202的真空。特定的蛋202可能不被保持，是因为真空未被施加到特定的吸盘14。

现在参考图8，图8为根据本发明的一些实施例的用于处理蛋202的蛋处理系统40的示意图。系统40示出输送装置8。示出了具有蛋202的孵化盘16被放置在检查系统200下方，检查系统200包括多个子系统31，每个子系统31被配置成检查一个蛋。示出了另一孵化盘16，其中，移除机构4已通过使用致动器14从孵化盘16移除了一些活蛋。一些吸盘14可被启动，以便拾起存活的蛋，以及其他吸盘14没有被激活，从而在孵化盘16中留下未存活的蛋。数据连接42(可选地，无线连接)可连接存活力测试器单元2和移除机构4。孵化盘16中的存活的和/或未存活的蛋的位置/标签可经由数据连接42传递到移除机构4，使得仅存活的蛋被转移到孵出盘。

现在参考图9A，该图示出了根据本发明的一些实施例的孵化器系统60的侧视图。孵化器系统60可选且优选地具有壳体61，壳体61具有提供进入孵化台车62的入口门66。加热器63位于壳体61中，以便加热壳体的内部。加热器63可包括适于加热孵化器壳体的任何已知的加热系统。如本领域已知的，作为代表性和非限制性的示例，加热器63可以包括热交换器，其从管道移除热量，并释放热量并将热量分布在壳体的内部。

原位显示了许多孵化盘16。示出了一个孵化盘16在导轨64上部分地滑出，以允许检查系统200放置在蛋202上方或下方。在一些实施例中，系统200可具有保持在适当位置的导轨，使得当从导轨64上部分滑出时，孵化盘16允许系统200放置在蛋200下方。系统200也被显示为具有滤波器35。系统200可另外包括至例如基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11的标准的无线局域网(WLAN)的无线发射器，以向附近的局域网(LAN)传送蛋202的存活状态及其在孵化盘16中的位置。系统200可包括用于启动多个蛋的测试的按钮(未示出)和用于启动蛋202的存活力测试并确认其完成的指示器(LED)(未示出)。

图9B为根据本发明的一些实施例的系统200的示意图。系统200包括框架6000，其提供用于将滤光膜35附接到框架6000上的表面。设置在框架6000背面的是背板6002，其附接到和/或为框架6000的组成部分。背板6002允许臂22a和22b的固定和安装。蛋202的位置相对于各对臂22a和22b以虚线示出。系统200不限于如图所示的八个蛋202，而为可构造成适应各种数量的蛋和孵化盘16的容量和/或尺寸。

现在参考图10，该图为根据本发明的一些实施例的孵化器系统60的侧视图的示意图。孵化器系统60具有提供进入孵化台车62的入口门66。原位显示了许多孵化盘16。示出了一个孵化盘16被完全移除并由检查系统200代替。在原位可以看出，系统200具有在一个孵化盘中的蛋的上方的子系统和在另一孵化盘16中的蛋的下方的子系统。另选地，系统200可由背靠背放置的两个单独的单元形成，一个单元在一个孵化盘中的蛋上方，以及另一单元在另一孵化盘16中的蛋下方。在一些实施例中，系统200的发射感测对被集成为孵化盘16的一部分，使得孵化盘16的顶部或底部分别监测孵化盘16中的蛋以及在另一孵化盘16上方或另一孵化盘16下方中的蛋的底部。

在一些实施例中，代替使系统200原位在孵化器60内，系统200被放置在不同的位置，使得孵化器60内的没有为位于那里的蛋提供最佳的孵化状况的可能区域可被识别。

预期本申请成熟的专利有效期内，将会开发出许多相关的孵化技术，并且术语孵化器的范围旨在包括所有这些在先新技术。

如本文所用，术语“约”是指±10％。

词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。描述为“示例性”的任何实施例不一定解释为比其他实施例优选或有利，和/或排除来自其他实施例的特征的并入。

本文使用的词“可选地”用于表示“在一些实施例中提供而在其他实施例中未提供”。本发明的任何具体实施例可包括多个“可选”特征，除非这些特征相冲突。

术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有”及其共轭词是指“包括但不限于”。

术语“组成”是指“包括但限于”。

术语“基本上由...组成”是指构成、方法或结构可包括另外的成分、步骤和/或部分，但是只有当另外的成分、步骤和/或部分不会实质上改变所要求保护的构成、方法或结构的基本和新颖特性才有效。

如本文所使用的，除非上下文另有明确规定，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数引用。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可包括多种化合物，包括多种化合物的混合物。

在本申请中，本发明的各种实施例可以以范围格式陈述。应理解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，并且不应解释为对本发明的范围的僵化限制。因此，应考虑对范围的描述，应考虑到范围具有具体公开的所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，从1到6的范围的描述应被认为具有具体公开的诸如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等的子范围，以及在该范围内的单个数字，例如1、2、3、4、5和6。无论范围的广度如何，都适用。

无论何时在本文中指出数值范围，都意味着包括在指定范围内的任何引用的数字(分数或整数)。短语在第一指示数和第二指示数“之间的范围”以及“从”第一指示数“到”第二指示数的范围在本文中可互换使用，并且意在包括第一和第二指示数以及它们之间的所有分数和整数。

应理解，为了清楚起见，在分开的多个实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可在单个实施例中以组合提供。相反，为了简便起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的不同特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供，或者适用于本发明的任何其他描述的实施例。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应认为是这些实施例的基本特征，除非该实施例在没有那些元件的情况下不起作用。

如上所述和如下权利要求部分所要求保护的本发明的各种实施例和方面在以下示例中找到实验支持。

示例

现在参考以下示例，其与上述描述一起以非限制性方式说明本发明的一些实施例。这些示例说明了在孵化期的不同时间间隔获得的测量数据的动态(蛋的内部的辐射响应的变化)。

示例1

现在参考图11A-11H，该图示出了使用根据本发明的一些实施例的检查系统在孵化盘中监测的鸡蛋的光学传感器的电输出(电压)与时间(以秒为单位)的曲线图。图11A-11H表示，在孵化器中孵化鸡蛋期间，基于监测信号的胚胎发育的三个经验测量阶段，鸡蛋监测信号的典型曲线图。

第一经验测量阶段(孵化期的初始时间间隔)为将鸡蛋放置在孵化器中至约第七天的时间。曲线图1000示出了在第七天左右的时间段内蛋的监测电压信号。在曲线图1000中，可以看出，存在频率在0.1和0.4赫兹之间的周期性信号，这指示蛋中的活的或存活的小鸡。约在第七天，周期性信号的消失指示可能未受精的蛋或受精蛋但不是活的蛋。曲线图1100、1200、1300和1400为从第九天开始监测的蛋的电压对时间的典型曲线图，其仍然指示信号的周期性质，这指示了蛋中活的或存活的小鸡。

第二经验测量阶段(相继的时间间隔的第一时间窗口)在曲线图1500(图11F)和1600(图11G)所示的约第十三天的时间，并且指示在蛋的监测信号中缺少周期性。然而，监测信号1500和1600在时间上明显地随机地变化，这指示在胚胎发育的经验阶段有存活的蛋。

第三阶段(相继的时间间隔的第二时间窗口)从约第十七天开始，其中，从鸡蛋的测量信号中可以看出，在2和3赫兹之间的较高频率具有明显的周期性，如曲线图1700(图11H)所示，该图也很好对应于心跳频率。

示例2

现在参考图12A-12D，该图示出了根据本发明的一些实施例的使用检查系统的进一步结果。图12A示出了从孵化期的第5-8天的每一天的来自鸡蛋的信号的相对电压变化对比时间，其中，从第6天起，可以看出波形中的低频周期性变化0.2-0.4赫兹。在第7天和第8天，低频周期性变化的幅度增加。图12B为在第七天获得的信号的一部分的放大图。图12C示出了第7天的另一鸡蛋的典型迹线图，该图示出了幅度对时间(以秒为单位)的变化y(t)。图12D示出了图12A的信号的单侧幅度频谱，其显示为幅度的变化模量|y(t)|对频率，其中，有区别的交替的周期性被确定为在0.2至0.3赫兹之间。约在第七天，周期性信号的消失表明可能的未受精蛋或受精但不是活的蛋。在第5天之前，没有观察到明显的周期性。

现在参考图13A和13B，该图示出了使用本实施例的蛋检查系统的进一步结果。图13A和13B包括两个不同蛋的第5-10天、第12-16天和第19天中的每一天的信号的相对电压变化对时间的曲线图。在图13A和13B中，在孵化期的第5-8天(初始时间间隔)的有区别的周期性，其频率分量在0.2至0.3赫兹之间，该有区别的周期性在第12天左右消失。在第15、16天之前，图13A的信号显示了每秒约4赫兹或240个心跳的测量心率的增加幅度。在第19天，图13A的胚胎看起来活着且很好。在图13B的胚胎中，发生畸形(暴露的大脑)。该胚胎在第15天和第17天期间似乎有不稳定和疲软的心跳，但在第19天显然死了，如平线所示。

示例3

根据本发明的一些实施例，在以色列的Kvutzat Yavne的商业孵化场中进行了全面的实验。

方法

实验在多级孵化器中进行。在两组孵化盘中标有两组64个蛋。

第1组包括57周龄母鸡群的蛋，以及第2组包括43周龄母鸡群的蛋。在鸡蛋领域中，通常对年龄约26周至约65周的母鸡群进行孵化。因此，第1组被认为是更老的群体，而第2组被认为是中间年龄群体。由于第2组的蛋来源于年龄较小的母鸡群，该组中的蛋的高度较小。

每组蛋从1到64编号，并且每个蛋的位置被记录并在实验期间保持固定。在整个实验期间，每个蛋由相同的光源和传感器检查。

第1组的蛋在第18天被转移到孵卵器，以及第2组的蛋在第19天被转移到孵卵器。将蛋转移到分成单元的孵出盘中，以便允许每个幼体与相应的蛋关联。

光源为由范围约为100mA至约600mA的电流激活的LED。检查每个蛋约60秒的时间。传感器信号的采样频率约为1kHz。在第1组中，从上方和下方都进行了检查。在第2组中，检查仅从上方进行。

下表1总结了跨连续三周的实验安排。

表1

结果

对于活蛋，获得的信号允许区分四个胚胎发育阶段，在约第6、12、15和17天。第一阶段的开始通过通常在第6-7天出现周期性低频(小于f₀)变化来表征。第二阶段的开始通过通常在第11-12天低频信号逐渐消失或模糊来表征。第三阶段的开始通过通常在第15天较高频率(约3至4Hz)的周期性变化的幅度显著增加来表征，较高频率(约3至4Hz)为胚胎心跳的特征。第四阶段的开始通过通常在第17天的较高频率的周期性变化的幅度进一步递增来表征。

图14A-14C示出了如在整个实验期间获得的来自第2组的具有活胚的蛋的信号。

图15示出了如在整个实验期间获得的来自第2组的空蛋的信号。如图所示，没有观察到信号变化的变化。

图16示出了来自第2组的蛋发生了错位(喙在右翼上方)的信号。胚胎在转移当天活着，但在孵出当天死亡。如图所示，信号在第13天异常。

第1组和第2组的结果分别总结在表2和表3中。在表2和3中，M表示雄性幼体，以及F表示雌性幼体。

表2

1(F)

2(M)

4不育

5(F)

6(M)

8(M)

9(F)

10(F)

12晚期死亡

13(F)

14(F)

16(M)

17(F)

18(F)

20(M)

21(M)

22

24(F)

25(M)

26(M)

28(M)

29(M)

30早期死亡

32(M)

33(F)

34不育

36(M)

37(M)

38(M)

40(F)

41早期死亡

42(M)

44(F)

45(F)

46(F)

48不育

49不育

50(M)

52(M)

53不育

54晚期死亡

56(M)

57(F)

58早期死亡

60

61

62(M)

64(F)

备注：

由于编号3和7的传感器故障，相应的蛋不能转移。

在编号20、60和62的蛋中，幼体从单元中离开，并且其性别未确定。

编号41的蛋在第15天被破坏。

表3

1(M)

2(F)

4(F)

5(F)

6早期死亡

8(M)

9(F)

10幼体离开

12空

13(F)

14(M)

16(M)

17(M)

18(F)

20(M)

21(M)

22(M)

24(M)

25空

26空

28(M)

29(M)

30(F)

32(F)

33(F)

34(F)

36(M)

37(F)

38(M)

40(F)

41空

42(M)

44观察到异常信号(畸形)

45(F)

46(M)

48(M)

49(M)

50(M)

52(F)

53(M)

54观察到异常信号(错位)

56空

57(F)

58(M)

60(M)

61(F)

62蛋破损

64(M)

备注：

由于编号3和7的传感器故障，相应的蛋不能转移。

在蛋44中，由于头部缺陷，没有孵出。这通过在第19天观察异常信号来预测。

在蛋54中，胚胎处于错位状态(喙在右翼上方)并且幼体在孵出后没有存活。这通过在第13天观察异常信号来预测。

结论

本实施例的系统成功地识别了100％的蛋的存活力。本实施例的系统成功地识别了孵化早期的死亡(在第7天和第18天之间的任何一天)。

尽管已结合本发明的具体实施例描述了本发明，但是明显的是，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员应是明显的。因此，旨在包含落在所附权利要求的精神和广泛范围内的所有此类替代、修改和变化。

在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本说明书中，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指明通过引用并入本文。此外，本申请中引用或标识任何参考文献不应解释为承认该参考文献可用作本发明的现有技术。在使用章节标题的范围内，不应将其解释为必然的限制。

Claims (25)

1.一种用于在孵化系统中在孵化期期间监测孵化器中多个蛋的状态和发育的方法，所述孵化系统包括用于容纳所述多个蛋的壳体并使用至少一个托盘支撑所述多个蛋，所述方法包括：

在所述孵化期期间监测所述多个蛋的每个蛋的辐射响应以基于指示所测量的辐射响应的相应的测量数据片识别所述多个蛋的每个蛋中的活胚的存在，

其中所述方法的特征在于所述多个蛋的每个蛋的所述辐射响应的所述监测包括在所述孵化系统中设置监测系统，所述监测系统包括：

光学单元，所述光学单元被配置且可操作以在辐射检测的透射和反射模式的任一者或两者中以非接触方式对所述多个蛋进行光学测量，所述光学单元以以下配置中的至少一种位于所述壳体内：在所述至少一个托盘上方、在所述至少一个托盘下方或在所述至少一个托盘内部，并且被配置且可操作以提供指示在所述孵化期期间的所述每个蛋的所述辐射响应的测量数据；以及

控制单元，所述控制单元被配置且可操作以分析所述测量数据并且识别所述每个蛋中的所述活胚的存在，所述分析包括识别所述每个蛋的所述辐射响应的强度变化的预定的动态，以及基于所述强度变化的所识别的预定的动态监测在相应的蛋中正在发育的胚胎的发育阶段，所述辐射响应的所述强度变化的所述预定的动态包括以下中的至少一者：在所述孵化期的不同时间间隔的所述强度变化的频率的改变、所述强度变化的一定频率的出现和消失、在一定频率处变化的强度的幅度的改变。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括利用与所述测量数据片对应的位置数据，使得多个测量数据片的每个测量数据片对应于所述孵化器中不同部位的至少一个不同的蛋的测量辐射响应，由此能够获得所述辐射响应的强度变化的动态的图。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测量数据接收自存储装置。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述测量数据的所述分析包括：分析指示在所述孵化期的最长7天的初始时间间隔内监测的所述辐射响应的第一测量数据，以及在识别出所述辐射响应的所述强度变化的指示所述每个蛋中的活胚的预定的第一模式时，生成指示该预定的第一模式的、允许进行所述孵化期的相继的时间间隔的所述监测的数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述测量数据的所述分析包括分析指示在所述相继的时间间隔期间被监测的所述辐射响应的第二测量数据，以识别出所述辐射响应的强度变化中的预定动态，以选择性地在所述相继的时间间隔的第一时间窗口之后停止监测，或者在所述相继的时间间隔的另外第二时间窗口期间继续进行监测。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一测量数据中的所述辐射响应的所述强度变化的所述预定的第一模式包括0.1-1Hz范围内的变化频率，以及其中，所述预定的第一模式指示所述每个蛋中存在的胚胎在约6天至约11天的年龄内。

7.根据权利要求4所述的方法，包括分析指示在所述相继的时间间隔期间被监测的所述辐射响应的第二测量数据，以识别出所述辐射响应的以在2-4Hz的频率范围内的频率的强度变化。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二测量数据的所述分析包括与所述初始时间间隔的强度变化的频率相比，识别在所述相继的时间间隔的所述第一时间窗口期间的强度变化的频率的改变，以及与所述相继的时间间隔的所述第一时间窗口的所述辐射响应的所述幅度相比，识别在所述第二时间窗口期间所述辐射响应的至少所述幅度的变化。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二测量数据的所述分析包括识别从所述孵化期的第11天的、频率在2-4Hz的范围内的所述强度变化的幅度的持续增加。

10.根据权利要求1或2所述的方法，包括通过以下操作来提供指示每个蛋的所述辐射响应的所述测量数据：用来自光源的预定光谱范围的电磁辐射照射所述每个蛋，在所述光学单元的检测单元处检测来自所述每个蛋的所述辐射响应，检测到的辐射响应由来自蛋内部的辐射形成；以及生成指示所检测到的辐射响应的所述相应的测量数据片。

11.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法针对至少两个蛋同时执行，每个蛋位于所述孵化器的不同托盘中。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光源和所述检测单元的光传感器与所述每个蛋间隔开，并且相对于所述每个蛋安置为在所述辐射检测的透射和反射模式中的任一者或两者中进行操作。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述提供所述测量数据被连续或周期地执行。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测量数据的所述分析包括基于所述强度变化的一个或更多个预定频率范围的所述强度变化的出现和消失来确定所述每个蛋中的胚胎的发育和年龄。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测量数据的所述分析另外包括基于所述强度变化来识别所述每个蛋中的胚胎的错位。

16.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测量数据的所述分析另外包括基于所述强度变化的出现和消失来预测所述每个蛋的孵出时间。

17.根据权利要求16所述的方法，另外包括响应于所述预测的孵出时间，生成用于调节包含所述每个蛋的所述孵化器中的至少一个环境参数的数据。

18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述照射通过以下至少一者来表征：照射辐射为脉冲辐射；照射辐射为单色的；照射辐射包括红外光谱范围中的一个或更多个波长；照射辐射包括可见光谱范围中的一个或更多个波长。

19.根据权利要求2所述的方法，另外包括分析指示所述图的数据并生成关于所述孵化器内的环境状况的数据，由此能够调节所述环境状况。

20.一种用于在孵化系统中在孵化期期间监测多个蛋的状态和发育的监测系统，所述监测系统包括：

数据输入设施，其被配置成用于接收包括测量数据的输入数据，所述测量数据包括指示在所述孵化期期间从孵化器中的相应的蛋中检测到的测量辐射响应的多个测量数据片和与所述多个测量数据片对应的位置数据，使得所述多个测量数据片的每个测量数据片对应于来自所述孵化器中不同的感兴趣区域的不同的至少一个蛋的测量辐射响应；以及

控制单元，其被配置且可操作以分析所述测量数据并且识别所述相应的蛋中的活胚的存在，所述控制单元包括识别器模块，所述识别器模块被配置成用于识别所述辐射响应的强度变化的预定的动态，以及基于所述强度变化的所述预定的动态来监测正在发育的胚胎的发育阶段，所述辐射响应的所述强度变化的所述预定的动态包括以下中的至少一者：在不同时间间隔的所述强度变化的频率的改变、所述强度变化的一定频率的出现和消失、在一定频率处变化的强度的幅度的改变，所述控制单元被配置且可操作以分析所述测量数据和对应的所述位置数据、获得所述孵化器内的所述辐射响应的强度变化的动态的图；以及分析指示所述图的数据并生成关于所述孵化器内的环境状况的数据，由此能够调节所述环境状况。

21.根据权利要求20所述的系统，另外包括：

光学单元，其被配置和可操作以用于通过利用预定光谱范围的电磁辐射来照射感兴趣区域以非接触方式对所述多个蛋进行光学测量，检测来自位于所述感兴趣区域中的蛋内部的辐射响应，并生成指示检测到的辐射响应的所述测量数据，所述光学单元包括光源和光传感器，所述光源和光传感器与所述感兴趣区域间隔开，并且相对于所述感兴趣区域安置为在辐射检测的透射和反射模式中的任一者或两者中进行操作。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述光学单元通过以下至少一者来表征：所述电磁辐射为脉冲辐射；所述电磁辐射为单色的；所述电磁辐射包括红外光谱范围中的一个或更多个波长；所述电磁辐射包括可见光谱范围中的一个或更多个波长。

23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述光学单元被配置用于检测来自所述孵化器内的多于一个感兴趣区域的辐射响应。

24.根据权利要求20或21所述的系统，其中，所述控制单元被配置和可操作用于分析所接收到的所述测量数据，以基于所述强度变化的出现和消失来预测所述相应的蛋的孵出时间。

25.一种孵化器系统，包括：

用于容纳蛋的壳体；

用于加热所述壳体的内部的加热器；

用于支撑所述蛋的、在所述壳体内的至少一个托盘；以及

根据权利要求21所述的监测系统，其中，所述光学单元以以下配置中的至少一种位于所述壳体内：在所述至少一个托盘上方、在所述至少一个托盘下方或在所述至少一个托盘内部。

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