ES2681628T3 - Dispositivo no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, y procedimiento correspondiente - Google Patents

Dispositivo no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, y procedimiento correspondiente Download PDF

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Abstract

Dispositivo no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo (1), caracterizado por que comprende unos medios (200; 400) de obtención de una respuesta espectral específica de la cáscara (10) a una señal luminosa incidente, que comprende unos medios(110, 104; 410, 404) de focalización configurados para focalizar dicha señal luminosa incidente sobre una porción de superficie (113) y/o una porción interna de al menos una capa de la cáscara (10), y unos medios (300; 500) de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo (1) en función de dicha respuesta espectral específica de la cáscara.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, y procedimiento correspondiente
1. Campo de la invención
El campo de la invención es el de la avicultura.
Más precisamente, la invención se refiere a una técnica no invasiva de determinación de la fertilidad de un huevo y/o del sexo de éste (es decir el género, macho o hembra, del embrión contenido en el huevo si éste se ha fecundado).
2. Técnica anterior
Desde hace numerosos años, se conoce en el campo avícola, la problemática recurrente de la determinación de la fertilidad y del sexo de los huevos antes de su eclosión.
Tradicionalmente, el sexado se efectúa sobre el polluelo de un día por intervención humana principalmente mediante dos técnicas: la observación de las plumas y la observación de la cloaca.
Aunque es eficaz, un inconveniente principal de estas dos técnicas es que interviene demasiado tarde en el ciclo de producción. Por ejemplo, para las gallinas ponedoras, se necesitan 21 días de incubación para separar las hembras de los machos (siendo estos últimos eliminados).
La determinación del género de los embriones en una fase temprana de la incubación permitiría mejorar la producción avícola, con, al mismo tiempo, un ahorro de tiempo y un ahorro financiero.
En consecuencia, se ha desarrollado un cierto número de técnicas de determinación más o menos invasivas con el fin de evaluar la fertilidad y el sexo de un huevo de ave no eclosionado.
Una primera técnica conocida se describe en la patente US6029080, que propone un método de determinación por resonancia magnética nuclear. Esta técnica permite clasificar los huevos en tres categorías: los huevos que contienen un embrión macho, los que contienen un embrión hembra y los huevos claros (no fecundados). La clasificación se efectúa mediante la observación, a través de la cáscara, de los órganos reproductores. Más particularmente, la observación es practicable sólo después del enfriamiento del huevo a fin de minimizar los movimientos del embrión. Un inconveniente de esta técnica es que el enfriamiento del huevo genera alteraciones en el desarrollo futuro del embrión. Otro inconveniente reside en la realización relativamente costosa de tal técnica, induciendo un freno en su desarrollo industrial.
Una segunda técnica conocida se describe en la solicitud de patente US2011/0144473, que describe la utilización de la espectroscopía UV. Esta técnica consiste en emitir una onda en lo ultravioleta a fin de provocar una auto- fluorescencia de una región del germen (blastodermo). Para determinar el sexo del embrión, se calcula y después se compara un coeficiente de decrecimiento en una base de datos, tras la observación del decrecimiento de la auto- fluorescencia después de la parada de la emisión de onda UV. Sin embargo, un inconveniente de esta técnica es que requiere un acceso al blastodermo mediante extracción invasiva.
Una tercera técnica conocida se basa en la espectroscopia infrarroja. Este método, también invasivo, consiste en la introducción de una sonda en la región del germen, a fin de caracterizar las células constitutivas por una espectroscopia infrarroja.
Un inconveniente principal de las segunda y tercera técnicas conocidas es que son invasivas: necesitan la introducción de instrumentos y la extracción de células en el germen. Por lo tanto, estas operaciones no están exentas de riesgo para el desarrollo futuro del embrión. Otro inconveniente de estas dos técnicas es el riesgo de contaminación del conjunto de la nidada.
A fin de paliar este inconveniente principal, una cuarta técnica conocida, no invasiva, se describe en la solicitud de patente US2013/0044210. Consiste en un análisis hiperespectral (es decir del infrarrojo medio al próximo UV) de un espectro óptico en reflexión del huevo, sustrayendo la respuesta espectral de la cáscara y detectando los componentes biológicos del huevo. Esta técnica permite determinar, a partir del segundo día, si el huevo está fecundado y, en el duodécimo día, el género del embrión. Un inconveniente principal de esta técnica es que necesita correcciones para librarse de la cáscara (sustracción de su respuesta espectral) y de las perturbaciones del entorno (luz, humedad, etc.). Para este propósito, cada huevo debe depositarse sobre un soporte específico, manteniendo una distancia conocida entre la fuente de radiación, el detector y el huevo. Esta técnica es, por lo tanto, difícilmente industrializable.
Debido probablemente a los inconvenientes antes citados, ninguna de las técnicas conocidas citadas anteriormente ha dado lugar realmente a un desarrollo industrial.
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3. Objetivos de la invención
La invención, en al menos un modo de realización, tiene en particular como objetivo paliar estos diferentes inconvenientes del estado de la técnica.
Más precisamente, en al menos un modo de realización de la invención, un objetivo es proporcionar una técnica de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, que no sea invasiva (sin penetración de la cáscara por una herramienta cualquiera, y sin ninguna extracción de muestra en el huevo) y más fácil de realizar, y por lo tanto más fácilmente industrializable, que la cuarta técnica conocida antes citada.
Otro objetivo, en al menos un modo de realización de la invención, es proporcionar tal técnica que sea fiable.
4. Descripción de la invención
Estos objetivos, así como otros que aparecerán más claramente a continuación, se alcanzan con la ayuda de un dispositivo no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo.
Según la invención, dicho dispositivo comprende unos medios de obtención de una respuesta espectral específica de la cáscara con una señal luminosa incidente, que comprende medios de focalización adaptados para focalizar dicha señal luminosa incidente sobre una porción de superficie y/o una porción interna de al menos una capa de la cáscara, y medios de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo en función de dicha respuesta espectral específica de la cáscara.
El principio general de la invención consiste por lo tanto en obtener una respuesta espectral específica de la cáscara con una señal luminosa incidente y en determinar la fertilidad y/o el sexo del huevo según esta respuesta espectral.
Para ello, la invención utiliza, por lo tanto, unos medios de focalización particulares que permiten focalizar la señal luminosa incidente sobre la superficie y/o sobre una porción interna de una capa bien precisa de la cáscara a examinar.
Así, este modo de realización particular de la invención se basa en un enfoque muy nuevo e inventivo de determinación no invasiva de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, ya que se basa en una espectroscopia de la superficie y/o de una porción interna de una capa de la cáscara del huevo. En efecto, como se detalla a continuación, los inventores han emitido la hipótesis de que las sustancias discriminantes, que existen en todas las células del embrión y que desempeñan un papel en la diferenciación sexual, no se concentran exclusivamente en las gónadas, sino que se difunden en el huevo por medio del líquido alantoideo y pueden, en una parte ínfima pero medible, estar presentes en la superficie y en el interior de la cáscara.
Cabe recordar que en la cuarta técnica conocida (única técnica no invasiva conocida por los inventores), se busca por el contrario librarse de la respuesta espectral de la cáscara sustrayéndola de la del huevo, para no conservar únicamente la respuesta espectral del contenido del huevo (que comprende la albúmina, la yema y el disco germinal).
La señal luminosa incidente es una señal luminosa de longitud de onda única (es decir que presenta una sola longitud de onda), o bien una señal luminosa de longitud de onda múltiple, que presenta al menos dos longitudes de onda (sucesiva o simultáneamente).
Según una característica particular, la señal luminosa incidente comprende al menos una longitud de onda comprendida entre 200 y 1100 nm.
Este intervalo de longitudes de onda permite un funcionamiento óptimo.
Según un aspecto particular, los medios de focalización están adaptados para focalizar la señal luminosa incidente sobre una porción de la superficie exterior de una capa externa de la cáscara.
La ventaja de focalizar sobre la superficie de la cáscara es que la señal reflejada (por ejemplo una señal Raman reflejada) es más rica, siendo la absorción menor.
Según un aspecto particular, los medios de focalización comprenden una sonda, que posee una distancia de focalización D con respecto a una lente, y una punta cuyo primer extremo es solidario de la sonda y colocado a una distancia d1 de la lente, y cuyo segundo extremo está destinado a estar en contacto con el huevo, presentando la punta una distancia d2 entre los primero y segundo extremos, con d2=D-d1.
Tal punta permite, por lo tanto, a la sonda estar siempre a la misma distancia de la superficie del huevo. En otras palabras, la punta permite una adaptabilidad fácil del dispositivo a cualquier tamaño de huevos, sin ajuste
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suplementario. La industrialización de tal dispositivo es, por lo tanto, naturalmente considerable.
Como la distancia entre la lente de la sonda y el huevo está fijada por la punta calibrada en longitud, la distancia de focalización D puede ajustarse fácilmente modificando la longitud de onda de la señal luminosa incidente. Tal aspecto permite también una gran precisión del dispositivo. Además, el ajuste y el mantenimiento de tal dispositivo se ven facilitados, ya que sólo la longitud de onda se considera como variable.
Según un aspecto particular, los medios de obtención de la respuesta espectral comprenden una sonda, o dicha sonda, adaptada para transmitir la señal luminosa incidente hacia el huevo y para recibir, con un ángulo de reflexión nulo, una señal luminosa reflejada que resulta de una reflexión por el huevo de la señal luminosa incidente.
De esta manera, incluso si la señal luminosa reflejada es relativamente baja, tal sonda permite asegurar y optimizar la recuperación de la señal reflejada.
En un modo particular de la invención, la sonda es una sonda de tipo Raman.
Tal sonda permite una gran precisión en la transmisión de la señal incidente y en la recepción de la señal reflejada.
En un modo particular de la invención, los medios de obtención de la respuesta espectral específica de la cáscara comprenden:
- una sonda de reflexión total atenuada, que comprende un cristal que recibe una señal luminosa incidente y generar una señal luminosa reflejada;
- un espectrómetro que recupera la señal luminosa reflejada generada por dicha sonda; y
- unos medios de tratamiento configurados para obtener la respuesta espectral específica de la cáscara en función de dicha señal luminosa incidente y de dicha señal luminosa reflejada.
Tales medios de obtención de la respuesta espectral específica a la cáscara permiten a la sonda estar siempre a la misma distancia de la superficie del huevo, ya que el cristal de las sondas ATR está en contacto con la muestra a estudiar. Este aspecto permite una adaptabilidad fácil del dispositivo a todos los tamaños de huevos, sin ajuste suplementario.
Durante esta espectroscopia, una parte de la señal incidente es absorbida por la cáscara, atenuando así la señal reflejada. Dado que se conoce la respuesta espectral de la señal y la respuesta espectral de la señal incidente se mide precisamente por el espectrómetro, la respuesta espectral específica de la cáscara del huevo puede deducirse fácilmente mediante los medios de tratamiento sustrayendo la respuesta espectral de la señal reflejada de la respuesta espectral de la señal incidente. En otras palabras, la respuesta espectral específica de la cáscara corresponde a la respuesta espectral de la señal atenuada por la cáscara.
Según un aspecto particular de la invención, los medios de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo comprenden medios de comparación de la respuesta espectral obtenida con al menos una respuesta espectral de referencia.
Tal comparación permite facilitar la determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo. En efecto, los medios de comparación permiten evitar determinar precisamente cuales son las sustancias discriminantes presentes, pero comparan el aspecto general del espectro obtenido con uno o varios espectros de referencia.
Según un aspecto particular de la invención, dicha al menos una respuesta espectral de referencia pertenece al grupo que comprende:
- una primera respuesta espectral de referencia para huevos no fecundados;
- una segunda respuesta espectral de referencia para huevos fecundados y que contienen un embrión muerto;
- una tercera respuesta espectral de referencia para huevos fecundados y que contienen un embrión macho; y
- una cuarta respuesta espectral de referencia para huevos fecundados y que contienen un embrión hembra.
La invención se refiere también a un procedimiento no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, que comprende una etapa de obtención de una respuesta espectral de al menos una porción de al menos una capa de la cáscara a una señal luminosa incidente, y una etapa de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo en función de la respuesta espectral obtenida.
5. Lista de las figuras
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Otras características y ventajas de la invención aparecerán a partir de la lectura de la descripción siguiente, dada a título de ejemplo indicativo y no limitativo, y de los dibujos anexos, en los que:
- la figura 1 presenta la estructura simplificada de un huevo fecundado;
- la figura 2 es una vista en sección de la estructura de la cáscara de un huevo;
- la figura 3 presenta un dispositivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, según un primer modo de realización de la invención;
- la figura 4 es una vista detallada del funcionamiento de la sonda del dispositivo de la figura 3; y
- la figura 5 ilustra un ejemplo de espectro obtenido con el dispositivo de la figura 3;
- la figura 6 presenta un dispositivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, según un segundo modo de realización de la invención; y
- la figura 7 es una vista detallada del funcionamiento de la sonda del dispositivo de la figura 6.
6. Descripción detallada de dos modos de realización
6.1 Prerrequisitos
En todas las figuras del presente documento, los elementos y etapas idénticos están designados por una misma referencia numérica.
Los inventores han partido de varias observaciones, a saber:
1. La diferenciación sexual del embrión no resulta esencialmente de la acción de hormonas sobre las gónadas.
2. Las células somáticas tienen una identidad sexual autónoma.
3. Las principales sustancias que participan en la determinación hembra comprenden:
a. unas proteínas tal como la FOXL2 implicada en el mantenimiento de la función ovárica;
b. unos estrógenos como, por ejemplo, el estradiol segregado por el ovario del embrión;
c. unas enzimas tales como la MHM o la aromatasa (CYP19A1) que ayuda a la conversión de hormonas esteroideas en estrógenos;
d. un material genético tal como el gen HUINTW (o WPKCI) presente en varios tejidos del embrión hembra, así como los genes DAX1, WNT4, FET1.
4. Las principales sustancias que participan en la determinación macho comprenden:
a. hormonas, como por ejemplo AMH, responsable de la regresión de las vías genitales superiores hembras;
b. material genético, tal como el gen DMRT1 que participa en la formación de los testículos o el SOX9 que participa en la formación de las gónadas.
Las sustancias antes citadas (también denominadas a continuación “sustancias discriminantes”) son de diferentes tipos:
* productos de degradación procedentes de la biosíntesis, como la aromatasa que indica la presencia de esteroides, la hormona AMH presente en el líquido alantoideo en mayor cantidad para el embrión hembra que para el macho, la enzima MHM o el gen HINTW;
* unos esteroides, como el estradiol están también presentes en el líquido alantoideo.
Los inventores han emitido la hipótesis de que estas sustancias discriminantes, que existen en todas las células del embrión y que tienen un papel en la diferenciación sexual, no se concentran exclusivamente en las gónadas, sino que se difunden en el huevo por medio del líquido alantoideo y pueden, en una parte ínfima pero medible, o bien migrar hacia y a través de la cáscara (durante la evacuación del vapor de agua o del CO2), o bien incrustarse en la cáscara. Según su tamaño, se encuentran por lo tanto o bien en la superficie de la cáscara, o bien incrustadas en la
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cáscara (por ejemplo, en las membranas de la cáscara).
Como se ilustra en la figura 1, un huevo 1 comprende una cáscara 10 y un contenido interior que comprende el mismo la albúmina 20, la yema 30 y el disco germinal 40.
Como se ilustra en la figura 2, la cáscara 10 comprende una superposición de seis capas, a saber (partiendo de la albúmina 20): la membrana de cáscara interna 11, la membrana de cáscara externa 12, la capa mamilar 13, la capa empalizada 14 atravesada por los poros 17, una monocapa de cristales verticales (15) y finalmente la cutícula 16 que envuelve el conjunto de las capas minerales.
Como se ha indicado anteriormente, e ilustrado en la figura 1, una pluralidad de sustancias discriminantes 50 están presentes no sólo en el contenido interior (y más precisamente en la albúmina 20), sino también en la superficie y/o en el interior de la cáscara 10. Aunque reducida, la presencia y la cantidad de estas sustancias discriminantes 50 en la superficie y/o en la cáscara 10 son entonces medibles por espectroscopia.
6.2 Descripción de un primer modo de realización
Se presenta ahora, en relación con la figura 3, un dispositivo 100 de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo, según un primer modo de realización particular de la invención.
La espectroscopia Raman es una técnica de análisis no destructiva que permite caracterizar la composición molecular y la estructura de un material. Esta técnica se basa en la detección de los fotones difundidos inelásticamente tras la interacción de la muestra con un haz de luz monocromático (difusión Raman). La diferencia de frecuencia entre el fotón excitador y el fotón reflejado informa sobre la naturaleza química de la sustancia (molécula) en el origen de la difusión. Dicho de otra manera, la difusión Raman es el fenómeno físico por el cual un medio es capaz de modificar ligeramente la frecuencia de la luz que circula. Este desplazamiento de frecuencia corresponde a un intercambio de energía entre el rayo luminoso y el medio. Este intercambio puede tener varias causas: vibraciones del cristal o de la molécula, excitaciones magnéticas, etc. La medición de este desplazamiento permite volver a algunas propiedades del medio.
En el modo de realización particular descrito a continuación, se utiliza la espectroscopia Raman a fin de determinar la fertilidad y/o el sexo de un huevo. Está claro, no obstante, que la presente invención no está limitada a este tipo de espectroscopia, sino que se puede realizar con cualquier técnica que permita obtener la respuesta espectral de al menos una porción de al menos una capa de la cáscara. El segundo modo de realización, descrito más abajo, es un ejemplo de ello.
El principio general de la técnica propuesta es el siguiente: una pequeña superficie de la cáscara recibe al menos una onda electromagnética incidente de longitud definida. Según la técnica empleada, el punto generado (también denominado a continuación “punto o zona de focalización”) tendrá por ejemplo un diámetro de algunos micrones a 150 micrones.
La onda incidente se refleja a la misma frecuencia para la parte más grande, y a frecuencias diferentes para una parte ínfima. Según el tipo de espectroscopia empleada, se utiliza una u otra de las ondas reflejadas.
En el modo de realización presentado, el dispositivo 100 comprende:
* unos medios 200 de obtención de una respuesta espectral específica a la cáscara 10 de un huevo 1. Estos medios 200 comprenden una fuente de luz 101, una primera fibra óptica 102, una sonda 110, una punta 104, una segunda fibra óptica 105 y un espectrómetro 106;
* unos medios 300 de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo 1 en función de la respuesta espectral específica a la cáscara 10. Estos medios 300 comprenden un calculador 107, una base de datos 109 y una pantalla 108. La fuente de luz 101 es, por ejemplo, un láser, apto para proporcionar una señal luminosa incidente. Más particularmente, la señal luminosa proporcionada por el láser 101 es, por ejemplo, una onda electromagnética de longitud de onda única, preferiblemente situada entre 200 y 1100 nm (y aún más preferiblemente entre 500 y 700 nm).
En una variante (espectroscopia multi-longitud de onda), la señal luminosa incidente es multi-longitud de onda, con al menos dos longitudes de onda (sucesivas o simultáneas) comprendidas cada una entre 200 y 1100 nm. Esta variante permite obtener un espectro más completo, y en consecuencia unos resultados más fiables. Permite también librarse de la fluorescencia.
La sonda 110 y la punta 104 forman, juntas, unos medios de focalización. La primera fibra óptica 102 está destinada a transmitir la señal luminosa incidente a la sonda 110.
La punta 104 está calibrada en longitud y solidaria de la sonda 110. Permite a la sonda 110 situarse a una distancia
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constante del huevo 1. Un primer extremo de la punta 104 es solidaria de la sonda 110, y un segundo extremo de la punta 104 está destinado a entrar en contacto con el huevo 1.
Como la respuesta de la señal luminosa reflejada por la superficie de la cáscara 10 del huevo 1 es relativamente baja, la sonda 110 está, en un modo de realización particular, adaptada para recuperar la señal reflejada en el mismo eje que la señal incidente. Este tipo de sonda se conoce más comúnmente bajo el nombre de sonda Raman.
El principio de funcionamiento de tal sonda Raman 110 se ilustra en la figura 4. La señal luminosa incidente procedente de la primera fibra óptica 102 se colima mediante una primera lente 111. Una luz colimada es una luz cuyas radiaciones son sustancialmente paralelas y se despliegan lentamente cuando se propagan. En otras palabras, es una luz que no se dispersa con la distancia (en teoría), o que se dispersará muy poco (en la práctica). Esta señal colimada se focaliza después por medio de una segunda lente 112, en un punto o una zona de focalización 113, situado en la superficie o en el interior de la cáscara 10 a examinar. El punto de focalización 113 se denomina también punto.
La primera y segunda lentes (111, 112) están fijas, por lo tanto la distancia de focalización no puede modificarse solo por variación de la longitud de onda de la señal luminosa incidente. Se define aquí la distancia de focalización D de la sonda 110 como la distancia entre la segunda lente 111 y el punto 113.
En una implementación particular (ilustrada en la figura 3), el punto 113 se sitúa sobre la superficie exterior de la capa 16 externa de la cáscara 10. Para ello, la longitud d2 de la punta 104 se obtiene según la fórmula: d2=D-d1, con d1 la distancia que separa un primer extremo de la punta 104 (solidaria de la sonda 104) y la lente 112. Un segundo extremo de la punta 104, situado en la distancia d2 del primer extremo, está destinado a estar en contacto con la superficie externa del huevo.
En esta implementación particular, la señal luminosa incidente se refleja (mediante la porción de la superficie del huevo que corresponde al punto 113) y la señal reflejada se recoge/colima por la misma lente 112, y después se dirige mediante un espejo dicroico 114 hacia el espectrómetro 106.
A fin de optimizar la señal recibida por el espectrómetro 106, la señal dirigida mediante un espejo dicroico 114 pasa previamente a través de un filtro óptico 115 de paso alto, destinado a eliminar la difusión Rayleigh, se focaliza después por una tercera lente 116, y finalmente se transmite al espectrómetro 106 por la segunda fibra óptica 105.
El espectrómetro 106 analiza la señal recibida y proporciona una respuesta espectral a los medios 300 de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo 1.
Dentro de los medios 300 de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo 1, el calculador 107 y la base de datos 109 forman unos medios de comparación. Estos últimos permiten utilizar la respuesta espectral transmitida por el espectrómetro 106 y compararla con una biblioteca de respuestas espectrales de referencia.
Esta comparación se basa en la amplitud de una o varias líneas de la respuesta espectral, o bien en el aspecto del conjunto de la respuesta espectral.
En una realización particular, se utilizan las cuatro respuestas espectrales de referencia siguientes:
- una primera respuesta espectral de referencia, para los huevos no fecundados;
- una segunda respuesta espectral de referencia, para los huevos fecundados y que contienen un embrión muerto;
- una tercera respuesta espectral de referencia, para los huevos fecundados y que contienen un embrión macho;
- una cuarta respuesta espectral de referencia, para los huevos fecundados y que contienen un embrión hembra;
En una variante, el grupo de los huevos no fecundados y el de los huevos fecundados que contienen un embrión muerto pueden agruparse en un único y mismo grupo. En otras palabras, las primera y cuarta respuestas espectrales de referencia son una sola y misma respuesta espectral de referencia.
La pantalla 108 permite mostrar la respuesta espectral obtenida, así como el resultado de la comparación de ésta con la base de datos de las respuestas espectrales de referencia.
La obtención de la base de datos 109 comprende, por ejemplo, las etapas siguientes:
* etapa 1: sobre una nidada (“nidada de configuración”), se recoge un espectro Raman (respuesta espectral de la cáscara según la técnica descrita anteriormente en relación con las figuras 3 y 4) sobre cada huevo en diferentes días de incubación;
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* etapa 2: se realiza una correlación a fin de determinar las zonas que difieren de un espectro al otro (zonas de determinación). Este método permite clasificar los espectros en categorías (respuestas espectrales de referencia).
* etapa 3: el sexado de los polluelos permite después clasificar estas categorías, es decir asociar a cada categoría una de las informaciones siguientes: “embrión macho”, “embrión hembra” y “huevo claro o embrión muerto”.
Las etapas 1 a 3 pueden repetirse sobre varias “anidadas de configuración”. La base de datos 109 se enriquece así mediante la aportación regular de nuevas mediciones.
El algoritmo de decisión en cuanto a la fertilidad y/o sexo de un huevo comprende, por ejemplo, las etapas siguientes, para cada huevo de una nidada dada (“nidada a ensayar”):
* etapa a: se recoge el espectro Raman (respuesta espectral de la cáscara según la técnica descrita anteriormente en relación con las figuras 3 y 4) sobre el huevo a ensayar;
* etapa b: la calidad de la medición se evalúa sobre cada zona de determinación (véase la definición anteriormente), por ejemplo calculando la derivada primera y la derivada segunda del espectro. El criterio de calidad se calcula, por ejemplo, tomando en cuenta la dinámica de medición representada por la desviación máxima de la medición en la zona, la variabilidad de los datos representados por el número de inversión de pendiente en la zona dada por la derivada primera y el nivel de ruido dado por la desviación estándar de la derivada segunda en la zona.
* etapa c: si el criterio de calidad es suficiente, el espectro se compara por correlación sobre las zonas de determinación con los diferentes espectros de referencia de la base de datos, a fin de determinar la categoría y por lo tanto el género (entre “embrión macho”, “embrión hembra” y “huevo claro o embrión muerto”).
La figura 5 ilustra un ejemplo de respuesta espectral (espectro) específico de la cáscara 10 obtenida con el dispositivo 100 de la figura 3. Este espectro es representativo de una combinación de las respuestas de las sustancias 50 presentes en la superficie y/o en el interior de la cáscara 10 del huevo 1. La comparación de estos espectros con los espectros de muestras biológicas referenciadas en la bibliografía permite asociar a las bandas visibles la presencia de algunos compuestos o moléculas. A título de ejemplo, se asocian las bandas A al carbonato de calcio, las bandas B a los carotenoides, C al ADN, D a las estructuras lipídicas y proteicas y E a la fenilalanina. La comparación con la base de datos se efectúa sobre estas bandas pero también sobre unas bandas intermedias en las que las señales son más bajas, como en las zonas 800 a 900 cm-1.
En una variante de este modo de realización, la longitud d2 de la punta 104 se calcula de manera que el punto de focalización 113 esté situado en una de las capas de la cáscara 10. En otras palabras, se busca la presencia de las sustancias discriminantes 50 no ya en la superficie exterior de la capa externa 16 de la cáscara 10, sino en el interior de una de las capas (11, 12, 13, 14, 15 y 16) que forman la cáscara 10.
6.3 Descripción de un segundo modo de realización
La figura 6 ilustra un segundo modo de realización en el que la determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo se efectúa mediante una espectroscopia infrarroja de reflexión total atenuada, denominada “espectroscopia ATR”.
En este segundo modo de realización, el dispositivo 100 comprende:
* unos medios 400 de obtención de una respuesta espectral de al menos una porción de al menos una capa de la cáscara 10 de un huevo 1. Estos medios 400 comprenden una fuente de luz 401, una primera fibra óptica 402, una sonda 410, un cristal 404, una segunda fibra óptica 405, un espectrómetro 406 y medios de tratamiento 407;
* unos medios 500 de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo 1 en función de la respuesta espectral específica de la cáscara 10. Estos medios 500 comprenden un calculador 507, una base de datos 509 y una pantalla 508.
La fuente de luz 401 es una fuente policromática, como por ejemplo un láser de dióxido de carbono o los filamentos de carburo de silicio calentados, apta para proporcionar una señal luminosa incidente cuyas longitudes de ondas se sitúan en lo infrarrojo o cerca del infrarrojo.
La sonda 410 y el cristal 404 forman juntos unos medios de focalización. La primera fibra óptica 402 está destinada a transmitir la señal luminosa incidente a la sonda 410.
La sonda 410 es una sonda de tipo ATR (abreviatura de reflexión total atenuada) y comprende un cristal 404 transparente a los infrarrojos. El cristal 404 presenta un índice de reflexión/refracción elevado, o en todos los casos superior al índice de refracción de la muestra (aquí la cáscara 10 del huevo 1).
El cristal 404 está destinado a entrar en contacto con la cáscara 10 del huevo y permite por lo tanto a la sonda 410
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situarse a una distancia constante del huevo 1.
Como se ilustra en las figuras 6 y 7, la señal luminosa incidente Si se transmite por la primera fibra óptica 402 hasta la sonda 410. La señal luminosa incidente Si atraviesa el cristal y es, en teoría, totalmente reflejada por el extremo del cristal. La señal luminosa reflejada Sr se transmite después, a través de la segunda fibra óptica 405 hacia el espectrómetro 406.
Sin embargo, en la práctica, este fenómeno de reflexión se altera por la formación de una onda evanescente Oe que se crea durante el contacto de la señal luminosa incidente Si con la cáscara 10. En efecto, la señal luminosa incidente Si es, en parte, absorbida por la cáscara 10 atenuando así la señal luminosa reflejada Sr.
La respuesta espectral obtenida por el espectrómetro 406 debe tratarse después por los medios de tratamiento 407 a fin de obtener la respuesta espectral específica de la cáscara 10, es decir la respuesta espectral ROe de la onda evanescente Oe.
Al conocerse la respuesta espectral RSi de la señal luminosa incidente Si y la respuesta espectral RSr de la señal luminosa reflejada Sr, basta con deducir la respuesta espectral ROe de la onda evanescente Oe. Para eso, basta con sustraer la respuesta espectral de la señal reflejada de la respuesta espectral de la señal incidente, de esa forma:
ROe = RSi--RSr
La respuesta espectral ROe de la onda evanescente Oe es equivalente/representativa de la respuesta espectral de la cáscara 10.
Los medios de tratamiento 407 proporcionan después la respuesta espectral específica de la cáscara a los medios 500 de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo 1.
Dentro de los medios 500 de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo 1, el calculador 507 y la base de datos 509 forman unos medios de comparación. Estos últimos permiten utilizar la respuesta espectral transmitida por los medios de tratamiento 407 y compararla con una biblioteca de respuestas espectrales de referencia. Esta comparación se basa o bien en la amplitud de una o varias líneas de la respuesta espectral, o bien en el aspecto del conjunto de la respuesta espectral.
Esta comparación permite detectar unas sustancias químicas discriminantes presentes en la superficie de la cáscara 10 a fin de determinar la fertilidad y/o el sexo del huevo 1.
La pantalla 508 permite mostrar la respuesta espectral específica de la cáscara, así como el resultado de la comparación de ésta con la base de datos de las respuestas espectrales de referencia.
Más generalmente, el calculador 507, la base de datos 509 y la pantalla 508 presentan una estructura y un funcionamiento idénticos al calculador 107, a la base de datos 109 y a la pantalla 108 descritos más en detalle en el primer modo de realización.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo (1), caracterizado por que comprende unos medios (200; 400) de obtención de una respuesta espectral específica de la cáscara (10) a una señal luminosa incidente, que comprende unos medios(110, 104; 410, 404) de focalización configurados para focalizar dicha señal luminosa incidente sobre una porción de superficie (113) y/o una porción interna de al menos una capa de la cáscara (10), y unos medios (300; 500) de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo (1) en función de dicha respuesta espectral específica de la cáscara.
  2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la señal luminosa incidente comprende al menos una longitud de onda comprendida entre 200 y 1100 nm.
  3. 3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que los medios de focalización (110, 104; 410, 404) están adaptados para focalizar la señal luminosa incidente en una porción de la superficie exterior de una capa externa (16) de la cáscara (10).
  4. 4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por que los medios de focalización (110, 104) comprenden una sonda (110) que posee una distancia de focalización D con respecto a una lente (112) y una punta (104) cuyo primer extremo es solidario de la sonda y colocado a una distancia d1 de la lente (112), y cuyo segundo extremo está destinado a estar en contacto con el huevo, presentando la punta una distancia d2 entre los primero y segundo extremos, con d2=D-d1.
  5. 5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los medios (200) de obtención de la respuesta espectral comprenden una sonda (110), o dicha sonda, configurada para transmitir la señal luminosa incidente hacia el huevo (1) y para recibir, con un ángulo de reflexión nulo, una señal luminosa reflejada que resulta de una reflexión por el huevo (1) de la señal luminosa incidente.
  6. 6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que la sonda (110) es una sonda de tipo Raman.
  7. 7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los medios de obtención (400) de la respuesta espectral específica de la cáscara (10) comprenden:
    - una sonda (410) de reflexión total atenuada, que comprende un cristal (404), que recibe una señal luminosa incidente (Si) y genera una señal luminosa reflejada (Sr);
    - un espectrómetro (406) que recupera la señal luminosa reflejada (Sr) generada por dicha sonda (410); y
    - unos medios de tratamiento (407) configurados para obtener la respuesta espectral específica de la cáscara (10) en función de dicha señal luminosa incidente (Si) y dicha señal luminosa reflejada (Sr).
  8. 8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que los medios (300; 500) de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo (1) comprenden unos medios de comparación (107, 109; 507, 509) de la respuesta espectral obtenida con al menos una respuesta espectral de referencia.
  9. 9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que dicha al menos una respuesta espectral de referencia pertenece al grupo que comprende:
    - una primera respuesta espectral de referencia para huevos no fecundados;
    - una segunda respuesta espectral de referencia para huevos fecundados y que contienen un embrión muerto;
    - una tercera respuesta espectral de referencia para huevos fecundados y que contienen un embrión macho; y
    - una cuarta respuesta espectral de referencia para huevos fecundados y que contienen un embrión hembra.
  10. 10. Procedimiento no invasivo de determinación de la fertilidad y/o del sexo de un huevo (1), caracterizado por que comprende una etapa de obtención de una respuesta espectral específica de la cáscara a una señal luminosa incidente focalizada sobre una porción de superficie (113) y/o una porción interna de al menos una capa de la cáscara (10), y una etapa de determinación de la fertilidad y/o del sexo del huevo (1) en función de dicha respuesta espectral específica a la cáscara.
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