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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Eier und insbesondere
auf Verfahren und Vorrichtungen zur Klassifizierung von Eiern.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Unterscheidung
zwischen Geflügeleiern
auf der Basis einer beobachtbaren Eigenschaft ist eine gut bekannte
und lang verwendete Praxis in der Geflügelindustrie. "Durchleuchten" oder "Schieren" [engl.: candling]
ist ein üblicher
Name für
eine derartige Technik, eine Bezeichnung, die [im Englischen] ihre
Wurzeln in der ursprünglichen
Praxis der Untersuchung eines Eis unter Verwendung des Lichts einer
Kerze hat. Wie den mit Geflügeleiern
Vertrauten bekannt ist, sind diese in der Realität etwas lichtdurchlässig, obwohl
Eierschalen unter den meisten Lichtverhältnissen undurchsichtig erscheinen,
und wenn sie vor einem direkten Licht plaziert werden, kann der
Inhalt des Eis beobachtet werden.
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In
den meisten Anwendungen liegt der Zweck der Überprüfung von Eiern, insbesondere
von "Tafeleiern" für den menschlichen
Verzehr, in der Identifikation und der anschließenden Absonderung derartiger
Eier, welche eine deutliche Menge von vorhandenem Blut aufweisen,
wobei derartige Eier selbst manchmal als "Blutige" oder "blutige Eier" bezeichnet werden. Diese Eier sind
vom Standpunkt des Verbrauchers weniger als erwünscht, so daß eine Entfernung
dieser von jeder gegebenen Eiergruppe ökonomisch wünschenswert ist.
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Eier,
welche zu lebendem Geflügel
auszubrüten
sind, können
auch in der Mitte der embryonalen Entwicklung oder später durchleuchtet
werden, um unfruchtbare ("klare") Eier zu erkennen
und diese aus der Inkubation zu entfernen, um somit den verfügbaren Brutapparat-Raum
zu erhöhen.
Eine derartige Kontrolle und Entferung ist insbesondere in Truthahn-Brutanstalten
sinnvoll. "Durchleuchter" versuchen auch, "verfaulte" und andere tote
Eier auf der Basis ihrer inneren Farbe zu erkennen und zu entfernen.
Leider können
herkömmliche
Techniken jedoch schwierig und unzuverlässig sein, so daß tote und verfaulte
Eier versehentlich zur Inkubation zurückgeführt werden können.
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U.S.
Patente Nr. 4,955,728 und 4,914,672, beide von Hebrank, beschreiben
eine Durchleuchtungsvorrichtung, welche Infrarotdetektoren und die von
einem Ei emittierte Infrarotstrahlung verwendet, um lebende von
unfruchtbaren Eiern zu unterscheiden.
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U.S.
Patent Nr. 4,671,652 von van Asselt et al. beschreibt eine Durchleuchtungsvorrichtung,
in der eine Vielzahl von Lichtquellen und entsprechender Lichtdetektoren
in einer regelmäßigen Anordnung
montiert sind und die Eier auf einer Palette zwischen den Lichtquellen
und den Lichtdetektoren hindurch bewegt werden.
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In
den letzten Jahren wurden spektroskopische Techniken entwickelt,
welche Eier mit besonderen Lichtfrequenzen bestrahlen, welche empfindlich sind
für die
Anwesenheit einer oder mehrerer charakteristischer Blutkomponenten
(z. B. Hämoglobin),
um eine genauere Bestimmung darüber
zu realisieren, ob die Inhalte des Eis tatsächlich mit Blut gefüllt sind oder
nicht, oder ob ein anderer Faktor das Aussehen oder die Qualität des Eis
stört.
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U.S.
Patent Nr. 2,823,800 von BLISS beschreibt eine Durchleuchtungsvorrichtung,
um Eier, welche Blut enthalten, durch Verwendung von sichtbarem
Licht bei einer Wellenlänge,
die von Hämoglobin
absorbiert wird, von solchen Eiern zu unterscheiden, die blutfrei
sind.
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Andere
herkömmliche
Techniken werden verwendet, um Tafeleier mit dem Ziel zu untersuchen, festzustellen,
ob sie gebrochen sind oder nicht. Diese Techniken verwenden ebenfalls
Lichtquellen und Detektoren, da gebrochene Eier oftmals mehr einfallendes
Licht zu einem Detektor durchlassen als intakte Eier.
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Kürzlich wurden
jedoch andere Beweggründe
zur Unterscheidung zwischen Eiern dargelegt. Einer dieser Beweggründe liegt
in den Weiterentwicklungen der Techniken zur Behandlung von Geflügelembryos
mit Arzneien, Nährstoffen,
Hormonen oder anderen, vorteilhaften Substanzen, während die
Embryos sich noch in dem Ei befinden. Derartige Techniken sind im
Vergleich zu der Behandlung von neugeborenen Küken, die oft eins nach dem
anderen medikamentös,
beispielsweise durch manuelle Impfungen, behandelt werden müssen, durchaus
vorteilhaft.
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Injektionen
verschiedener Substanzen in Vogeleier werden in der gewerblichen
Geflügelindustrie verwendet,
um die Sterberaten nach dem Schlüpfen zu
verringern oder die Wachstumsgeschwindigkeit der geschlüpften Vögel zu erhöhen. In ähnlicher
Weise wird die Injektion von Viren in lebende Eier verwendet zur
Vermehrung von Viren für
die Verwendung in Impfstoffen. Beispiele von Substanzen, welche
für die
in ovo-Injektion verwendet oder vorgeschlagen wurden, beinhalten
Impfstoffe, Antibiotika und Vitamine.
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Beispiele
von in ovo-Behandlungssubstanzen und Verfahren der in ovo-Injektion
sind beschrieben in US Patent Nr. 4,458,630 von Sharma et al. und US-Patent
Nr. 5,028,421 von Fredericksen et al. Die Auswahl sowohl des Ortes
als auch des Zeitpunkts der Injektionsbehandlung kann sowohl die
Effektivität der
injizierten Substanz als auch die Sterblichkeitsrate der mit der
Injektion versehenen Eier oder behandelten Embryonen beeinflussen.
Siehe z.B. US-Patent Nr. 4,458,630 von Sharma et al., US-Patent
Nr. 4,681,063 von Hebrank und US-Patent Nr. 5,158,038 von Sheeks
et al.
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US-Patent
Nr. 3,616,262 von Coady et al. offenbart eine Fördervorrichtung für Eier,
welche eine Durchleuchtungsstation und eine Impfstation aufweist.
An der Durchleuchtungsstation wird Licht durch die Eier projiziert
und von einem menschlichen Bediener beurteilt, der jedes als nicht
lebensfähig
erachtete Ei markiert.
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Nicht
lebensfähige
Eier werden manuell entfernt, bevor die Eier zu der Impfstation
befördert
werden.
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U.S.
Patent Nr. 5,900,929 von Hebrank et al. offenbart ein Verfahren
zum selektiven Injizieren in Geflügeleier und beinhaltet Photoemitter
und Photodetektoren, um lebende von nicht-lebenden Eiern oder, alternativ,
fruchtbare von unfruchtbaren Eiern zu unterscheiden.
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Geflügeleier
(nachfolgend "Eier" genannt) werden
typischerweise am achtzehnten oder nahe dem achtzehnten Tag der
Inkubation geimpft. Zu einem derartigen Zeitpunkt kann ein Ei eines
von mehreren anerkannten üblichen
Typen sein. Ein Ei kann ein "lebendes" Ei sein, was bedeutet,
daß es
einen lebenden Embryo aufweist. 1A stellt
ein lebendes Ei 1 am ersten Tag der Inkubation dar. 1B stellt
ein lebendes Ei 1 am zwölften
Tag der Inkubation dar. Das Ei 1 weist ein etwas spitzes
Ende in dem durch 1a gekennzeichneten Bereich sowie einen
entgegengesetzt angeordneten, breiteren Endabschnitt in dem durch 1b gekennzeichneten
Bereich auf. In 1A ist ein Embryo 2 auf
dem Eigelb 3 dargestellt. Das Ei 1 enthält angrenzend
an das verbreitete Ende 1b eine Luftzelle 4. Wie
in 1B dargestellt, haben sich die Flügel 5,
Beine 6 und der Schnabel 7 eines Kükens entwickelt.
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Ein
Ei kann ein "klares" oder "unfruchtbares" Ei sein, was bedeutet,
daß es
keinen Embryo aufweist. Insbesondere ist ein "klares" Ei ein unfruchtbares Ei, das nicht
verfault ist. Ein Ei kann ein "früh-totes" Ei sein, was bedeutet,
daß es
einen Embryo aufweist, der in einem Alter von ca. ein bis fünf Tagen
gestorben ist. Ein Ei kann ein "mittelfrüh-totes" Ei sein, was bedeutet,
daß es
einen Embryo aufweist, der in einem Alter von ca. fünf bis fünfzehn Tagen
gestorben ist. Ein Ei kann ein "spät-totes" Ei sein, was bedeutet,
daß es
einen Embryo aufweist, der in einem Alter von ca. fünfzehn bis
achtzehn Tagen gestorben ist.
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Ein
Ei kann ein "verfaultes" Ei sein, was bedeutet,
daß das
Ei ein verfaultes, unfruchtbares Eigelb (beispielsweise als Ergebnis
eines Risses in der Eierschale) oder alternativ einen verfaulten,
toten Embryo enthält.
Während
ein "früh-totes", "mittelfrüh-totes" oder "spät-totes" Ei ein verfaultes
Ei sein kann, beziehen sich solche Begriffe, wie sie hier verwendet
werden, auf derartige Eier, die nicht verfault sind. Klare, früh-tote,
mittelfrüh-tote,
spät-tote
und verfaulte Eier können
auch als "nicht-lebende" Eier kategorisiert
werden, weil sie keinen lebenden Embryo enthalten.
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Ein
Ei kann ein "leeres" Ei sein, was bedeutet,
daß ein
wesentlicher Teil des Ei-Inhalts
fehlt, beispielsweise dort, wo die Eierschale gebrochen ist und das
Ei-Material aus dem Ei gelaufen ist. Zusätzlich kann aus der Perspektive
vieler Ei-Detektions- und -Identifikationsvorrichtungen
in einer Eierpalette an einer bestimmten Stelle ein Ei fehlen, wobei
in diesem Fall diese Stelle als "fehlendes" Ei bezeichnet werden
kann. Ein Ei kann in einer Eierpalette derart angeordnet werden,
daß es
ein "auf dem Kopf
stehendes" oder "umgedrehtes" Ei ist, was bedeutet, daß das Ei
in der Palette derart angeordnet wurde, daß die Luftzelle desselben falsch
angeordnet ist, typischerweise mit dem stumpfen Ende unten.
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Typischerweise
sind die Eier zur Inkubation in vergleichsweise großen Brutapparaten
in Paletten (Ablagen oder Horden) auf Gestellen in Wagen enthalten.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt, typischerweise am achtzehnten Lebenstag,
wird ein Eier-Wagen
aus dem Brutapparat entfernt mit dem Ziel, im Idealfall untaugliche
Eier auszusondern (nämlich
tote Eier, verfaulte Eier, leere und klare Eier), lebende Eier zu
impfen und Eier von den Setz-Paletten zu den Brutkörben zu überführen. Bestimmte
praktische Aspekte der Inkubation, der Handhabungs- und Meßprozesse
können
die Genauigkeit der Verfahren und Vorrichtungen zur Unterscheidung
zwischen lebenden und toten Eiern, welche herkömmliche Techniken verwenden,
deutlich verringern.
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Während es
nachteilig ist, lebende Eier wegzuwerfen, ist es ebenfalls nachteilig,
bestimmte nicht-lebende Eier zurückzubehalten.
Insbesondere, falls verfaulte oder tote Eier zurückbehalten und geimpft wurden,
kann die Impfnadel kontaminiert sein, wodurch die Infektion nachfolgender
lebender, gesunder Eier riskiert wird. Ferner wird eine Behandlungssubstanz
vergeudet, falls sie in ein nicht-lebendes Ei injiziert wird.
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Ferner
mag es in einigen Fällen
wünschenswert
sein, klare Eier (d.h. unfruchtbare, nicht-verfaulte Eier) und früh-tote Eier
zu erkennen. Während
diese zur Herstellung von Mastküken
nicht geeignet sind, können
diese Eier für
gewerbliche Nahrung oder minderwertige Futterstoffe (z.B. Hundefutter) brauchbar
sein. Die Anwesenheit einer bakteriellen Kontamination von Verfaulten
verringert den Wert dieses Futterstoffs.
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Beim
Betrieb einer Brutanstalt ist es wünschenswert, in jeder Eiergruppe
Informationen über die
verschiedenen Eiertypen zu erhalten. Beispielsweise ist es wünschenswert
zu wissen, wieviel tote Eier sich in einer bestimmten Eiergruppe
befinden. Diese Information kann wertvoll sein, da von Änderungen
des relativen Prozentsatzes der verschiedenen Eiertypen bekannt
ist, daß sie
durch spezifische Faktoren wie ungeeignete Temperatureinstellungen des
Brutapparates, ungeeignete Luftfeuchtigkeit, Alter und Gesundheit
der Hühnerherde,
die die Eier gelegt hat und dergleichen, verursacht werden. Leider erfordern
gegenwärtige
Techniken zur Beschaffung dieser Informationen typischerweise die
Zerstörung von
mehreren hundert Eiern in jeder Gruppe.
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Obwohl
herkömmliche
Erscheinungstests und Bluttests bis zu einem gewissen Grad zwischen fruchtbaren
und unfruchtbaren Eiern unterscheiden können, gibt es keine zuverlässigen,
automatischen Verfahren zur Unterscheidung zwischen lebenden und
toten Eiern. Herkömmliche
Durchleuchtungstechniken können
verfaulte Eier oder spät-tote
Eier nicht effektiv von lebenden Eiern unterscheiden. Ferner sind
herkömmliche
Durchleuchtungstechniken im allgemeinen ungeeignet, um tote Eier
als früh-tote, mittelfrüh-tote oder
spät-tote
zu klassifizieren. Daher besteht ein Bedarf an einem sehr zuverlässigen Verfahren
zur Bestimmung des Zustands der Eier, d.h. Klassifizierung der Eier
als lebend, tot (früh-,
mittelfrüh
und spät),
klar und/oder verfault.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der obigen Diskussion stellen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, wie sie in den Ansprüchen
1 und 20 definiert ist, Verfahren und Vorrichtungen bereit, welche
nicht-invasiv den gegenwärtigen
Zustand von Eiern erkennen können,
nämlich
ob ein Ei ein lebendes Ei, ein klares Ei, ein früh-totes Ei, ein mittelfrüh-totes
Ei, ein spät-totes Ei,
ein verfaultes Ei, ein gebrochenes Ei und/oder ein umgedrehtes Ei
ist. Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch
1 umfaßt ein
Verfahren zum nicht-invasiven Erkennen des gegenwärtigen Zustands
von Eiern das Anstrahlen eines Eis sowohl mit sichtbarem als auch
unsichtbarem Licht bei Wellenlängen
zwischen ca. dreihundert Nanometern und ca. elfhundert Nanometern
(300 nm – 1.100
nm). Licht, welches ein Ei durchdringt, wird an einem Detektor aufgenommen,
der derart angeordnet ist, daß ein
Weg des aufgenommenen Lichts nicht eine Luftzelle innerhalb des
Eis durchdringt, außer
im Falle eines umgedrehten Eis.
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Vorzugsweise
ist eine Lichtquelle dem Ende eines Eis benachbart angeordnet, das
der Luftzelle gegenüberliegt,
und ein Detektor ist dem Ei benachbart in einem Winkel zwischen
ca. 10 Grad und ca. neunzig Grad (10° – 90°) in bezug zu einer Längsachse
des Eis angeordnet. Ferner steht die Lichtquelle mit dem Ei vorzugsweise
in Kontakt, so daß Lichtreflektionen
an der Eierschale reduziert werden. Die Lichtquelle muß nicht
notwendigerweise mit dem Ei in Kontakt stehen. Ein kollimierter
(d.h. fokussierter) Lichtstrahl kann ebenfalls verwendet werden,
um die Menge des an der Eierschale reflektierten Lichtes zu verringern.
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Die
Intensität
des ein Ei durchdringenden Lichts wird bei einer Vielzahl der sichtbaren
und infraroten Wellenlängen
bestimmt, und ein Spektrum, das die Lichtintensität bei ausgewählten Wellenlängen der
sichtbaren und infraroten Wellenlängen darstellt, wird erzeugt.
Das erzeugte Spektrum wird dann mit einem oder mehreren Spektren,
die einem entsprechenden, bekannten Ei-Zustand zugeordnet sind, verglichen,
um den gegenwärtigen
Zustand des Eis zu erkennen. Beispielsweise kann das erzeugte Spektrum
mit einem entsprechendem Spektrum verglichen werden, welches einem
oder mehreren der folgenden zugeordnet ist: lebende Eier, früh-tote Eier, mittelfrüh-tote Eier,
spät-tote
Eier, klare Eier, gebrochene Eier, verfaulte Eier und/oder umgedrehte
Eier.
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Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch
20 wird eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Eiern bereitgestellt,
welche einen Identifikator enthält,
der dazu ausgebildet ist, den gegenwärtigen Zustand eines jeden
Eis aus einer Vielzahl von Eiern zu bestimmen. Der Identifikator
enthält
eine Lichtquelle und ein Spektrometer. Die Lichtquelle strahlt jedes
Ei mit Licht von sowohl sichtbaren als auch infraroten Wellenlängen zwischen
ca. dreihundert Nanometern und ca. elfhundert Nanometern (300 nm – 1.100
nm) an. Das Spektrometer nimmt Licht, welches jedes Ei durchdringt, auf
und erhält
Intensitätswerte
des aufgenommenen Lichtes bei ausgewählten Wellenlängen der
sichtbaren und infraroten Wellenlängen. Das Spektrometer oder
ein Prozessor, der mit dem Spektrometer kommuniziert, wandelt die
Lichtintensitätswerte
eines jeden Eis in ein entsprechendes Spektrum um und vergleicht
jedes erzeugte Spektrum mit einer Vielzahl von Spektren, wobei jedes
der Spektren einem entsprechenden bekannten Ei-Zustand zugeordnet
ist. Eine Anzeigevorrichtung kann bereitgestellt werden, die den
erkannten gegenwärtigen
Zustandes eines jeden Eis der Eier anzeigt.
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Gemäß zusätzlichen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann eine Eier-Entfernungsvorrichtung stromabwärts des
Identifikators [in Transportrichtung hinter dem Identifikator] bereitgestellt sein.
Die Eier-Entfernungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Eier
zu entfernen, die als lebend, tot, klar, gebrochen, verfault oder
umgedreht erkannt wurden. Zusätzlich
kann eine Vielzahl von Injektoren stromabwärts des Identifikators bereitgestellt
werden. Jeder Injektor kann dazu ausgebildet sein, eine Substanz
in ein entsprechendes Ei, das als ein lebendes Ei erkannt wurde,
zu injizieren und/oder Material aus einem entsprechenden Ei, welches
als lebendes Ei erkannt wurde, zu entfernen.
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Die
vorliegende Erfindung kann vorteilhaft sein, da die Erkennung lebender
Eier gegenüber nicht-lebenden
Eiern (d.h. toten, verfaulten, gebrochenen, klaren und umgedrehten
Eiern) schnell und genauer als mittels herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden
kann. Ferner sind Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gegenüber
herkömmlichen
Durchleuchtungstechniken vorteilhaft, die verfaulte Eier oder spät-tote Eier
von lebenden Eiern nicht effizient unterscheiden können. So
kann die Anzahl von falsch zurückbehaltenen
Eiern (d.h. verfaulten und toten) reduziert werden, die anderenfalls Impfnadeln
kontaminieren könnten.
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Zusätzlich kann
die Möglichkeit
des Aussortierens lebender Eier verringert werden. Eine genaue Erkennung
und Entfernung von toten und verfaulten Eiern kann auch während des
Ausbrütens
von lebenden Eiern von Nutzen sein, indem eine potentielle Quelle
für eine
mikrobielle Kontamination entfernt wird, welche die Küken-Gesundheit nach dem Schlüpfen nachteilig
beeinflussen kann.
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Erkennungsverfahren
und -vorrichtungen gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
verwendet werden, um ferner die Mengen oder die Statistik von früh-toten,
mittelfrüh-toten, spät-toten,
verfaulten und leeren Eiern zu bestimmen. Eine derartige Information
kann für
Auswertungsvorhaben an Eier-Gruppen
wünschenswert sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
ein lebendes Hühnerei
am ersten Tag der Inkubation dar.
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1B stellt
ein lebendes Hühnerei
am zwölften
Tag der Inkubation dar.
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2 ist
ein Flußdiagramm
von Operationen zum nicht-invasiven Erkennen des gegenwärtigen Zustand
eines Eis mittels eines Mehrfach-Wellenlängen-Spektralvergleichs gemäß Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung.
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3A–3B stellen
Identifikatoren zur Verwendung bei der nicht-invasiven Erkennung
des gegenwärtigen
Zustands eines Eis gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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4A–4B stellen
beispielhafte, gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erzeugte Spektren dar.
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Systems zur Verarbeitung von Eiern, welches
einen Identifikator enthält,
der für
die nicht-invasive Erkennung des gegenwärtigen Zustands eines Eis gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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6 ist
ein Schaubild, welches die Ergebnisse eines Models zur Vorhersage
des gegenwärtigen
Zustands eines Eis gemäß Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend vollständiger unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind.
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Verfahren
und Vorrichtungen gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können zum
nicht-invasiven Erkennen des gegenwärtigen Zustand eines Eis zu
einem beliebigen Zeitpunkt während
der embryonalen Entwicklungsperiode (auch die Inkubationsperiode
genannt) derselben verwendet werden. Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind nicht auf einen besonderen Tag während der embryonalen Entwicklungsperiode beschränkt.
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Die
Begriff "Klassifizierung
von Eiern", wie
er hier verwendet wird, meint die Bestimmung des gegenwärtigen Zustands
von Eiern, d.h. ob ein Ei zu einem gegebenen Zeitpunkt fruchtbar,
lebend, tot (früh, mittel,
und spät),
klar, verfault, gebrochen und/oder umgedreht ist. Zusätzlich können Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um zu bestimmen, ob
Eier bestimmte Substanzen enthalten. Beispielsweise kann die Anwesenheit
von Substanzen, die gewonnen werden sollen, mittels Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nachgewiesen werden, einschließlich aber
nicht beschränkt
auf Impfstoffe und rekombinante Proteinprodukte. Verfahren und Vorrichtungen
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
verwendet werden, um Zustände
beliebiger Vogeleiertypen zu bestimmen, einschließlich Hühner-, Truthahn, Enten-,
Gänse-,
Wachtel- und Fasaneneier.
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Bezugnehmend
nun auf 2 ist ein Verfahren zum nicht-invasiven
Erkennens des gegenwärtigen
Zustands eines Eis gemäß Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Ei wird mit Licht sowohl
mit sichtbaren als auch mit infraroten Wellenlängen von einer Lichtquelle
angestrahlt, die benachbart zu einem Ei angeordnet ist (vorzugsweise
an oder nahe des spitzen oder luftzellenfreien Endes eines Eis)
(Block 100). Der hier verwendete Begriff "spitzes Ende" eines Eis bezieht sich auf das Ende
eines Eis ohne Luftzelle. Die Lichtquelle steht vorzugsweise in
Kontakt mit dem Ei und/oder ein Lichtstrahl von der Lichtquelle
ist kollimiert, so daß die
Lichtstreuung (d. h. Licht, welches nicht in das Ei eintritt und
an der Schale reflektiert wird) verringert wird.
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Ein
Detektor ist benachbart zu dem Ei angeordnet und nimmt Licht, welches
das Ei durchdringt, auf (Block 110). Vorzugsweise ist der Detektor
derart angeordnet, daß ein
Weg des von der Lichtquelle aufgenommenen Lichtes nicht durch eine
Luftzelle innerhalb des Eis verläuft,
außer
im Falle eines umgedrehten Eis. Vorzugsweise wird jedes Ei mit Licht bei
Wellenlängen
zwischen ca. dreihundert Nanometern und ca. elfhundert Nanometern
(300 nm – 1.100 nm)
angestrahlt.
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Die
Intensität
des aufgenommenen Lichtes wird bei ausgewählten Wellenlängen der
sichtbaren und infraroten Wellenlängen bestimmt (Block 120). Ein
Spektrum, das die Lichtintensität
bei ausgewählten
Wellenlängen
aus der Vielzahl der sichtbaren und infraroten Wellenlängen darstellt,
wird erzeugt (Block 130). Ein Spektrum kann unterschiedlichen Verarbeitungsalgorithmen
unterzogen werden, die auf kalibrierten Spektren basieren. Das erzeugte
Spektrum wird dann mit mindestens einem Spektrum verglichen, wobei
jedes Spektrum einem entsprechenden bekannten Ei-Zustand zugeordnet
ist, um den gegenwärtigen
Zustand des Eis zu erkennen (Block 140). Beispielsweise kann das
Spektrum für
ein besagtes Ei mit einem Spektrum verglichen werden, das den folgenden
Eiertypen zugeordnet ist: fruchtbare Eier, lebende Eier, früh-tote Eier,
mittelfrüh-tote
Eier, spät-tote
Eier, klare Eier, gebrochene Eier, verfaulte Eier, umgedrehte Eier
und/oder Eier, die eine spezifische Substanz enthalten. Dieser Vergleich
kann die Verarbeitung eines Spektrums über ein analytisches Modell
(bestehend aus einem oder mehreren Algorithmen) einbeziehen, welches
aus bekannten Spektren aufgebaut ist. Die Ausgabegrößen eines
analytischen Models sind dazu ausgelegt, mit spezifischen Eiertypen
zu korrespondieren.
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Die
Verarbeitung des Spektrums kann die Anpassung eines Spektrums einschließen (entweder durch
selektives Skalieren und/oder Verschieben), basierend auf Faktoren,
welche von Kalibrier-Spektren abgeleitet wurden, die von Referenz-Eiern
erhalten wurden. Dies ermöglicht
den objektiven Vergleich von Spektren, die von unterschiedlichen
Detektoren und zu unterschiedlichen Zeiten erzeugt wurden. Eine
zusätzliche
Verarbeitung eines Spektrums vor dem Vergleich mit einem Referenzspektrum
kann die Verringerung von Störungen
einbeziehen (durch Techniken, wie das Mitteln von aufeinanderfolgenden Mehrfach-Spektren
und/oder "boxcaring", welches die Mittelung
von Datenpunkten in einem Spektrum, basierend auf nächsten Nachbar-Datenpunkten,
einschließt).
Auch kann die Verarbeitung eines Spektrums vor dem Vergleich mit
einem Referenzspektrum die Merkmalsextraktion einschließen durch Techniken,
wie der Differenzierung, welche die relative Steigung einer Kurve
extrahiert, der Integration, welche Informationen über die
Fläche
unter einer Kurve extrahiert und/oder der Fenstertechnik, die ein Spektrum
auf spezifische, informationsreiche Wellenlängenbereiche reduziert. Spektren- Verarbeitungstechniken,
wie die hier beschriebenen, sind den Fachleuten gut bekannt und
brauchen hier nicht näher
beschrieben werden.
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Ein
Ei, das als tot, klar, gebrochen, verfault, umgedreht oder auf andere
Weise als unbrauchbar für
das Ausbrüten
bestimmt wurde, kann entweder automatisch oder manuell entfernt
werden (Block 150). Entfernte Eier können ausgesondert oder für verschiedene
Zwecke einer zusätzlichen
Verarbeitung unterzogen werden.
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Beispielsweise
können
klare und/oder früh-tote
Eier zur Verwendung in Hundefutter verarbeitet werden. Alternativ
kann ein Ei, das als lebend bestimmt ist, von einer Palette entfernt
werden, die nicht-lebende Eier enthält (Block 160). In ein Ei,
das als lebend bestimmt ist, kann eine Behandlungssubstanz (oder
einer anderen Substanz) injiziert werden (Block 170) oder es kann
Material aus einem lebenden Ei entfernt werden (Block 180).
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Bezugnehmend
auf 3A ist eine Vorrichtung 10 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung (nachstehend als "Identifikator" bezeichnet) zum nicht-invasiven Erkennen
des gegenwärtigen
Zustands eines Eis schematisch dargestellt. Der dargestellte Identifikator 10 umfaßt eine
Lichtquelle 14, die ein Ei 1 mit Licht mit sowohl
sichtbaren als auch infraroten Wellenlängen anstrahlt, und ein Spektrometer 16,
welches Licht aufnimmt, das das Ei 1 durchdringt. Die Intensität des aufgenommenen Lichts
wird von dem Spektrometer 16 für ausgewählte Wellenlängen der
sichtbaren und infraroten Wellenlängen des Lichts bestimmt.
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Das
Spektrometer 16 ist vorzugsweise dazu ausgebildet (z.B.
mittels eines Mikroprozessors), die Lichtintensitätswerte
eines Eis in ein Spektrum umzuwandeln. Zusätzlich ist das Spektrometer 16 dazu ausgebildet,
das für
ein Ei erzeugte Spektrum mit mindestens einem Spektrum zu vergleichen,
welches einem bekannten Ei-Zustand zugeordnet ist, um den gegenwärtigen Zustand
des Eis zuerkennen. Beispielsweise kann ein erzeugtes Spektrum mit
dem Spektrum eines Eis verglichen werden, welches als lebend bekannt
ist, um zu bestimmen, ob das fragliche Ei ein lebendes Ei ist. In ähnlicher
Weise können Vergleiche
mit Spektren, die bekannten Ei-Zuständen zugeordnet sind, vorgenommen
werden, um zu bestimmen, ob ein besagtes Ei ein früh-totes,
mittelfrüh-totes,
spät-totes,
klares, gebrochenes, verfaultes und / oder umgedrehtes Ei ist.
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Die
Lichtquelle 14 ist dazu ausgebildet, ein Ei mit Licht bei
Wellenlängen
zwischen ca. dreihundert Nanometern und ca. elfhundert Nanometern
(300 nm – 1.100
nm) anzustrahlen. Vorzugsweise ist die Lichtquelle 14,
wie dargestellt, dazu ausgebildet, angrenzend an ein spitzes Ende 1a eines
Eis 1 angeordnet zu werden (d. h. gegenüber dem Ende des Eis, das die
Luftzelle 4 enthält).
Jedoch ist verständlich,
daß die
Lichtquelle 14 zu dem spitzen Ende versetzt sein kann.
Zusätzlich
ist das Spektrometer 16 dazu ausgebildet, benachbart zu
der Lichtquelle 14 angeordnet zu werden, vorzugsweise mit
einem Winkel α zwischen
ca. zehn Grad und ca. neunzig Grad (10° – 90°) in bezug auf eine Längsachse
L des Eis, wobei das spitze Ende des Eis die Null-Grad-Stellung
(0°) in bezug
auf die Längsachse
L definiert. Durch Begrenzung des Winkels α zwischen ca. zehn Grad und
ca. neunzig Grad (10°–90°) in bezug
auf eine Längsachse
L des Eis wird der Weg des Lichtes, welches ein Ei durchdringt und
durch das Spektrometer 16 aufgenommen wird, nicht die Luftzelle
des Eis durchdringen, außer
im Falle eines umgedrehten Eis.
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Wie
in 3A dargestellt, besteht zwischen einer Lichtquelle 14 und
dem Ei 1 vorzugsweise ein unmittelbarer Kontakt, um das
von der Eierschale reflektierte Licht zu reduzieren. Gemäß einer
alternativen, in 3B dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet ein Identifikator 10' eine Lichtquelle 14,
die einen kollimierten Lichtstrahl 19 emittiert. Durch
Emission eines kollimierten Lichtstrahls 19 braucht zwischen
der Lichtquelle 14 und einem Ei kein Kontakt zu bestehen,
um das von der Eierschale reflektierte Licht zu verringern. In ähnlicher
Weise kann das Spektrometer 16 (oder ein Detektorabschnitt
des Spektrometers 16) in Kontakt mit einem Ei stehen, oder
das Spektrometer kann von einem Ei beabstandet sein.
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Eine
Lichtquelle 14 kann gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine übliche Wolframelement-Durchleuchtungsvorrichtung
sein. Durchleuchtungsvorrichtungen sind den Fachleuten gut bekannt
und müssen
hier nicht näher
beschrieben werden. Eine beispielhafte Durchleuchtungsvorrichtung,
die gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist das Reichert
Model 650, erhältlich
von Cambridge Instruments, Inc., Buffalo, NY.
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Spektrometer
sind Vorrichtungen zur Messung der Intensität der von einem Material absorbierten,
reflektierten oder emittierten Strahlung als Funktion der Wellenlänge. Spektrometer
sind in der Technik gut bekannt und müssen hier nicht näher beschrieben
werden. Ein beispielhaftes Spektrometer, das gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindungen verwendet werden kann, ist ein Ocean Optics 52000 Spektrometer
(Ocean Optics, Dunedin, FL).
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4A–4B stellen
beispielhaft Spektren dar, die gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung erzeugt wurden. 4A stellt
drei Spektren für
drei entsprechende Eier dar. Die Wellenlänge ist in Nanometern (nm)
entlang der X-Achse aufgetragen
und die Lichtintensitäts-Zählimpulse sind
entlang der Y-Achse aufgetragen. Das Spektrum 22 ist einem
klaren Ei zugeordnet. Das Spektrum 23 ist einem früh-toten
Ei zugeordnet. Das Spektrum 24 ist einem lebenden Ei zugeordnet. 4B stellt
zwei Spektren 25, 26 für zwei entsprechende verfaulte Eier
dar. Die Wellenlänge
ist in Nanometern (nm) entlang der X-Achse aufgetragen, und die
Lichtintensitäts-Zählimpulse
sind entlang der Y-Achse aufgetragen. Wie dargestellt, sind die
Spektren 25, 26 der beiden verfaulten Eier ähnlich.
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Bezugnehmend
nun auf 5 ist eine Vorrichtung 30 zur
Verarbeitung von Eiern gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Identifikator 10 umfaßt eine
Lichtquelle 14, und ein Spektrometer 16 ist betriebsbereit
mit einer Steuer/Regel-Vorrichtung 40 verbunden. Die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 steuert/regelt
die Lichtquelle 14 und nimmt Signale von dem Spektrometer 16 auf und
verarbeitet diese. Die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 vergleicht
auch das für
ein Ei erzeugte Spektrum mit einer Vielzahl von Spektren, die bekannten
Ei-Zuständen
zugeordnet sind, und klassifiziert unter Verwendung dieser Vergleichsdaten
ein Ei hinsichtlich des Typs (d.h. fruchtbar, lebend, klar, tot,
verfault, gebrochen, umgedreht, eine zu gewinnende Substanz enthalten
). Ein Bediener-Schnittstelle (z.B. eine Anzeigevorrichtung) 42 ist
vorzugsweise bereitgestellt, um einem Bediener zu ermöglichen,
auf die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 einzuwirken.
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Eine
Sortierstation 60 kann stromab des Identifikators 10 [d.h.
in Transportrichtung hinter dem Identifikator] bereitgestellt sein.
Die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 erzeugt ein selektives
Entfern-Signal, basierend auf der Präsenz und relativen Position
eines jeden geeigneten Eis, um die Sortierstation 60 zu
veranlassen, Eier zu entfernen, die unterschiedliche, erkannte Zustände aufweisen
(z.B. Eier, die als lebend, tot, klar, verfault, gebrochen und/oder umgedreht
erkannt wurden).
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist eine Behandlungsstation 50 stromabwärts des Identifikators 10 bereitgestellt.
Die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 erzeugt ein selektives
Behandlungssignal, welches auf der Anwesenheit und relativen Position
eines jeden geeigneten Eis basiert, um die Behandlungsstation 50 dazu
zu veranlassen, Eier mit einem bestimmten erkannten Zustand (z.B.
lebende Eier), beispielsweise durch Impfung mit einer Behandlungssubstanz,
zu behandeln. Die Behandlungsstation 50 kann mindestens
ein Reservoir 57 zur Aufnahme einer Behandlungssubstanz
aufweisen, welche in Eier injiziert wird, die als geeignet erkannt
wurden.
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Die
Behandlungsstation 50 kann auch dazu ausgebildet sein,
Material aus bestimmten Eiern zu entfernen, nachdem ein entsprechendes
Signal von der Steuer/Regel-Vorrichtung 40 empfangen
wurde. Beispielsweise können
aus Eiern zu gewinnende Substanzen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Impfstoffe
und rekombinante Proteinprodukte, aus bestimmten Eiern entnommen
werden, nachdem ein entsprechendes Signal von der Steuer/Regel-Vorrichtung 40 empfangen
wurde.
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Ein
Fördersystem 18 dient
dem Transport einer Palette 12 von Eiern 1 durch
und optional zwischen Identifikator 10 und Sortier- und
Behandlungsstationen 50, 60. Ei-Fördersysteme sind Fachleuten gut
bekannt und müssen
hier nicht näher
beschrieben werden.
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Obwohl
Eier gewöhnlich
in Eierpaletten getragen werden, kann jedes beliebige Mittel verwendet werden,
um dem Identifikator 10 mit der Zeit eine Vielzahl von
Eiern zum Erkennen ihres gegenwärtigen
Zustands zuzuführen.
Ferner können
die Eier eins nach dem anderen zu einem bestimmten Zeitpunkt durch
den Identifikator 10 laufen, oder der Identifikator kann
derart ausgebildet sein, daß eine Anzahl
von Eiern (d.h. in einer Palette) gleichzeitig durch den Identifikator 10 laufen
kann.
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Eierpaletten
von nahezu jedem beliebigen Typ können in Übereinstimmung mit Ausführungsformen
der Erfindung verwendet werden. Die Paletten können eine beliebige Anzahl
von Reihen enthalten, wie etwa sieben Ei-Reihen von Eiern, wobei
sechs und sieben Reihen am üblichsten
sind. Ferner können
Eier in benachbarten Reihen parallel zueinander sein, wie in einer "Rechteck"-Palette, oder zueinander
versetzt sein, wie in einer "Versatz"-Palette. Beispiele
geeigneter handelsüblicher
Paletten umfassen, aber sind nicht beschränkt auf die "CHICKMASTER 54" Palette, die "JAMESWAY 42" Palette und die "JAMESWAY 84" Palette (in jedem
Fall kennzeichnet die Nummer die Anzahl der Eier, die von der Palette
getragen werden). Eierpaletten sind den Fachleuten gut bekannt und
müssen
hier nicht näher beschrieben
werden.
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Die
Steuer/Regel-Vorrichtung 40 ist vorzugsweise dazu ausgebildet:
1) Steuer/Regel-Signale
zu erzeugen, um eine oder mehrere Lichtquellen 14 zu aktivieren
oder zu deaktivieren; 2) Signale des Spektrometers 16 aufzunehmen
und zu verarbeiten; 3) Daten, die jedem Ei zugeordnet sind, zu speichern und
zu verarbeiten; und 4) Steuer/Regel-Signale zu erzeugen, um die
Behandlungsstation 50 und die Sortierstation 60 zu
betreiben.
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Die
Steuer/Regel-Vorrichtung 40 beinhaltet vorzugsweise einen
Prozessor oder eine andere geeignete programmierbare oder nicht
programmierbare Schalttechnik mit geeigneter Software. Die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 kann
auch solch andere Vorrichtungen enthalten, die geeignet sind, eine
oder mehrere der Lichtquellen 14 und das Spektrometer 16 zu
steuern/regeln und ferner, um Signale von dem Spektrometer 16 zu
verarbeiten oder auf andere Weise auszuwerten und zu bewerten. Geeignete
Vorrichtungen, Schalttechnik und Software zur Implementierung einer
Steuer/Regel-Vorrichtung 40 sind Durchschnittsfachleuten
nach Lesen der vorangehenden und der folgenden Beschreibungen und
der Offenbarungen des U.S. Patents Nr. 5.745,228 von Hebrank et
al. und des U.S. Patents Nr. 4,955,728 von Hebrank leicht zugänglich.
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Die
Bediener-Schnittstelle 42 kann jede geeignete Anwender-Schnittstellenvorrichtung
sein und umfaßt
vorzugsweise einen Berührungs-Bildschirm oder eine
Tastatur. Die Bediener-Schnittstelle 42 kann dem Anwender
ermöglichen,
sich aus der Steuer/Regel-Vorrichtung 40 unterschiedliche
Informationen zu beschaffen, unterschiedliche Parameter einzustellen
und/oder die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 zu programmieren/umzuprogrammieren.
Die Bediener-Schnittstelle 42 kann
andere periphere Vorrichtungen umfassen, beispielsweise einen Drucker
und eine Verbindung zu einem Computernetzwerk.
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Die
erkannten Zustände
eines jeden Eis aus einer Vielzahl von Eiern in einer Palette können über die
Bediener-Schnittstelle 42 zusammen mit kumulativen Statistiken
für eine
Gruppe oder Herde von Eiern graphisch angezeigt werden. Derartige
kumulative Statistiken können
unter Verwendung von Klassifikationsdaten durch die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 zusammengestellt,
berechnet und/oder bestimmt werden. Die kumulative Statistik kann
für jede
Gruppe, Herde oder Palette den prozentualen Anteil fruchtbarer,
früh-toter,
mittelfrüh-toter,
auf dem Kopf stehender und den prozentualen Anteil fauler Eier enthalten.
Diese Statistiken können
nützlich
sein, um den Brutanstalt- und Brutapparatbetrieb und den Zustand
und das Leistungsvermögen
von Arten und Herden zu überwachen
und auszuwerten.
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Eine
Palette 12 von klassifizierten Eiern 1 wird dann
auf die Fördervorrichtung 18 gesetzt,
die die Palette durch die Sortierstation 60 transportiert. Die
Sortierstation 60 entfernt die klaren und früh-toten
Eier körperlich
aus der Palette 18 und leitet sie zu einer Sammeleinrichtung.
Die klaren und früh-toten Eier
können
für andere
Zwecke als das Ausbrüten von
Mastküken
verwendet werden. Beispielsweise können die klaren und früh-toten
Eiern für
die Produktion von Haarwaschmittel und Hundefutter verwendet werden
und sind erwünschter,
wenn sie nicht mit verfaulten Eiern verunreinigt sind. Die Sortierstation 60 kann
auch die leeren, verfaulten, mitellfrühtoten und spät-toten
Eier entfernen und sie zu einer separaten Sammeleinrichtung leiten.
Alternativ kann die Sortierstation 60 dazu ausgebildet
sein, lebende Eier zu entfernen.
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Die
Sortierstation 60 kann Saug-Hebevorrichtungen, wie in U.S.
Patent Nr. 4,681,063 oder in U.S. Patent Nr. 5.017,003 von Keromnes
et al. offenbart, verwenden. Jedes andere geeignete Mittel zum Entfernen
der Eier kann ebenfalls verwendet werden, wobei derartige Vorrichtungen
den Fachleuten bekannt sind.
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Die
Sortierstation 60 arbeitet vorzugsweise automatisch und
robotisch. Alternativ können
ausgewählte
Eier an der Bediener-Schnittstelle 42 erkannt werden, wahlweise
markiert, und manuell entfernt werden. Die Sortierstation 60 kann
stromabwärts
[in Transportrichtung hinter] der Behandlungsstation 50 angeordnet
sein, wobei in diesem Fall die nicht-lebenden Eier die Behandlungsstation
passieren, jedoch nicht geimpft werden.
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Im
Anschluß an
die Sortierstation 60 wird die Palette 18 durch
die Behandlungsstation 50 befördert. Zu diesem Zeitpunkt
kann die Palette alle Eier enthalten, die nicht entfernt wurden,
beispielsweise derartige Eier, die als lebend klassifiziert wurden.
Die Behandlungsstation 50 kann die verbleibenden Eier in
jeder erwünschten
geeigneten Art und Weise behandeln. Es ist insbesondere beabsichtigt, daß die Behandlungsstation 50 in
die verbleibenden "lebenden" Eier eine Behandlungssubstanz
injizieren kann und/oder Material aus diesen entfernt.
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Der
hier verwendete Begriff "Behandlungssubstanz" bezieht sich auf
eine Substanz, die in ein Ei injiziert wird, um ein erwünschtes
Ergebnis zu erzielen. Behandlungssubstanzen umfassen, sind aber nicht
beschränkt
auf, Impfstoffe, Antibiotika, Vitamine, Viren und immunmodulatorische
Substanzen. Impfstoffe, die für
die in ovo Verwendung ausgebildet sind, um das Ausbrechen von Vogelkrankheiten
bei geschlüpften
Vögeln
zu bekämpfen,
sind im Handel erhältlich.
Typischerweise ist die Behandlungssubstanz in einem flüssigen Medium
(z.B. eine Flüssigkeit oder
eine Emulsion) dispergiert oder sie ist ein Festkörper, der
in einem Fluid aufgelöst
ist oder ein aus Partikeln bestehender Stoff, der in einem Fluid
dispergiert oder suspendiert ist.
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Während die
Palette 18 der Eier 5 durch die Behandlungsstation 50 befördert wird,
erzeugt die Steuer/Regel-Vorrichtung 40 selektiv ein Injektionssignal
an der Behandlungsstation 50, um in solche Eier zu injizieren,
die von der Steuer/Regel-Vorrichtung 40 als
lebende Eier oder Eier, die in anderer Hinsicht für die Injektion
geeignet sind, klassifiziert wurden. Die hier verwendete "selektive Erzeugung
eines Injektionssignals" (oder
die Erzeugung eines selektiven Injektionssignals) bezieht sich auf
die Erzeugung eines Signals durch die Steuer/Regel-Vorrichtung 40, welches
eine Injektion nur in solche Eier herbeiführt, die von dem Identifikator 10 als
geeignet für
die Injektion erkannt wurden. Wie für Fachleute ersichtlich, kann
die Erzeugung eines selektiven Injektionssignals durch verschiedene
Möglichkeiten
erzielt werden, umfassend Erzeugung eines Signals, welches die Injektion
in geeignete Eier herbeiführt,
oder Erzeugung eines Signals, das die Injektion in nicht-geeignete
Eier vermeidet.
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Eine
bevorzugte Behandlungsstation 50 zur Verwendung gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist das automatisierte INOVOJECT®-Injektionssystem
(Embrex, Inc., Research Triangle Park, North Carolina). Jedoch jede
in ovo Injektionsvorrichtung, welche wie hier beschrieben geeignet
ist, zum Betrieb mit der Steuer/Regel-Vorrichtung 40 verbunden
zu werden, ist zur Verwendung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung geeignet. Geeignete Injektionsvorrichtungen sind vorzugsweise
dazu ausgebildet, in Verbindung mit handelsüblichen Eier-Tragvorrichtungen
oder Paletten zu arbeiten, von denen Beispiele oben beschrieben sind.
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Verfahren
und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung zum nicht-invasiven Erkennen von Ei-Zuständen können mit
Verfahren und Vorrichtungen zur Klassifizierung von Eiern kombiniert
werden, welche Opazitäts-
und Temperaturmessungen von Eiern verwenden, wie in der mit-übertragenen und
anhängigen
U.S. Patentanmeldung mit der Anmelde-Nr. 09/563,218 beschrieben.
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EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE
1
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Vierhundertfünfzig (450)
Eier aus einer gewerblichen Brutanstalt wurden mit Licht in sowohl sichtbaren
als auch unsichtbaren Wellenlängen
im Bereich zwischen ca. dreihundertfünfzig Nanometern und ca. eintausend
Nanometern (350 nm – 1,000
nm) aus einer herkömmlichen
Wolframbirne-Durchleuchter-Quelle beleuchtet. Wie oben beschrieben,
wurde über
ein Ocean-Optics-S2000-Spektrometer für jedes Ei ein Spektrum erhalten,
wobei jedes Spektrum die Lichtintensität bei ausgewählten Wellenlängen der
sichtbaren und infraroten Wellenlängen für ein entsprechende Ei darstellte.
(Beispiel-Spektren sind in 4A–4B dargestellt,
die oben beschrieben wurden.) Die Datenerfassung wurde unter Verwendung
von OOIBase32 in einem Ocean-Optics-Programmpaket durchgeführt, welches
eine Schnittstelle eines Personalcomputers zu dem S2000-Spektrometer
bildete und die erlangten Spektren von dem S2000-Spektrometer zu
dem Computer übertrug.
Die Datenanalyse wurde mit Galactic Industries Corporation Grams/32
v.5 mit PLSplus/IQ durchgeführt. PLSplus/IQ
ist ein chemometrisches Analyse-Zusatzmodul für GRAMS/32. Chemometrik ist
das Verfahren der Verwendung linearer Algebra, um quantitative oder
qualitative Analyse von Spektren durchzuführen. Nachdem für jedes
Ei ein Spektrum erzeugt wurde, wurden die Eier seziert, um den tatsächlichen Zustand
und das tatsächliche
Alter des Embryos in jedem Ei zu bestimmen.
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Es
wurde festgestellt, daß die
gesamten Intensitäts-Zählimpulse
des Signals (welches das ein Ei durchdringende Licht repräsentiert)
signifikant gemäß der folgenden
Reihe nach unten sanken: klares (unfruchtetes) Ei, früh-totes
Ei, mittelfrüh-totes
Ei, spättotes
Ei, lebendes Ei. Der Signalintensitäts-Bereich über dieser Reihe (von klar
zu lebend) betrug ca. drei (3) Größenordnungen (d.h. etwa Faktor
Eintausend (1.000x)).
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In
den Spektren eines jeden Eis waren drei (3) Hauptmaxima vorhanden,
gelegen bei ca. sechshundertdreißig Nanometern (630 nm), siebenhundert Nanometern
(700 nm) und achthundert Nanometern (800 nm). Es wurde festgestellt,
daß sich
diese Maxima zu höheren
Werten verschieben, wenn das Embryoalter steigt.
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Mindestens
zwei (2) verfaulte Eier befanden sich in der Gruppe und jedes erzeugte
im Vergleich zu den anderen Zuständen
(tot, lebend, klar, gebrochen und umgedreht) ein charakteristisches
Spektrum. Die Amplitude der entsprechenden Signale für jedes
der verfaulten Eier war mit einem mittelfrüh-toten Ei vergleichbar, es
lagen jedoch zwei bis drei (2–3)
zusätzliche
Maxima bei ca. fünfhundertdreißig Nanometern
(530 nm), fünfhundertsiebzig
Nanometern (570 nm) und neunhundert Nanometern (900 nm) vor.
-
Zusätzlich erzeugten
Eier, die gebrochen, getrocknet oder umgedreht wurden, im Vergleich
zu den anderen Zuständen
jeweils ein charakteristisches Spektrum. Es wurde festgestellt,
daß gebrochene
und getrocknete Eier Spektren aufweisen, die den Detektor sättigen,
woraus sich ein flaches Spektrum ergibt, das sich über den
größten Teil
der Bandbreite (d.h. 350 nm – 1.000
nm) erstreckt. Umgedrehte Eier erzeugten ein Spektrum, welches verzerrt wurde
und ähnlich
aussah wie ein früh-totes
Ei.
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EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE
2
-
Ein
mathematisches Model PLS-1 (partielle kleinste Fehlerquadrate) wurde
unter Verwendung von sechzig (60) erhaltenen Spektren entwickelt,
20 von lebenden Eiern, 20 von toten Eiern und 20 von klaren Eiern.
Das Modell war, basierend auf Sektionsergebnissen, zur Auflösung nach
einer "Alter" genannten Variable
ausgebildet und erzeugte die in 6 dargestellten
Cluster. Die x-Achse stellt das gegenwärtige Alter eines Embryos dar,
basierend auf Sektionsergebnissen. Die Y-Achse stellt das aus den Spektren gemäß der Methodik
der vorliegenden Erfindung vorhergesagte Alter dar. Wie in 6 dargestellt,
wurden alle 20 lebenden Eier genau vorherbestimmt und treten im
Bereich A jeweils übereinandergestapelt
auf. Der Bereich B veranschaulicht das vorhergesagte Alter der 20
toten Eier, die einem deutlichen, nicht-linearen Muster folgen.
Der Bereich C veranschaulicht das vorhergesagte Alter der 20 klaren
Eier.
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Das
Vorstehende ist für
die vorliegende Erfindung beschreibend und nicht als Beschränkung derselben
bestimmt. Obwohl einige beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung
beschrieben wurden, werden Fachleute leicht erkennen, daß bei den
beispielhaften Ausführungsformen
viele Modifikationen möglich
sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen dieser
Erfindung abzuweichen. Demnach sind alle derartigen Modifikationen dazu
bestimmt, innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung eingeschlossen
zu werden, wie er durch Ansprüche
definiert wird. Daher ist verständlich,
daß das
Vorstehende für
die vorliegende Erfindung beispielhaft ist und nicht dazu vorgesehen
ist, auf die spezifischen offenbarten Ausführungsformen beschränkt zu sein,
und daß beabsichtigt
ist, sowohl Modifikationen der offenbarten Ausführungsformen als auch andere
Ausführungsformen
in den Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
einzuschließen. Die
Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert, wobei Äquivalente
der Ansprüche
darin eingeschlossen sind.