JP2019521683A - 非侵襲的な鳥卵の有精率検出のためのシステム、装置および方法 - Google Patents

Abstract

鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム、卵保持ユニットおよび方法が提供される。システムは、卵保持ユニット；少なくとも１つの卵に向けて電磁波を送信するために動作する、少なくとも１つの送信機；上記卵保持ユニット内に配置された上記少なくとも１つの卵を通過した後、上記電磁波の少なくとも一部を含む、受信信号を受信するための少なくとも１つの受信機；所定の有精率判定手順に従って上記受信信号を解析するように適合されたプロセッサ；および上記少なくとも１つの卵の各１つに関して有精指標を提供するための通信インタフェース；を備える。好ましくは、通信インタフェースは、有精率データをＧＵＩを使用して、１人以上のエンドユーザーに表示するように適合されたディスプレイ装置に結合される。【選択図】図１

Description

本開示の技術は、一般に、卵を分類するためのシステムおよび方法に関し、詳細には、孵化していない鳥卵の有精状態を非侵襲的に判定するためのシステムおよび方法に関する。

世界では毎年、数千億個もの卵が生産されている。産卵後、卵は集められて、孵化場に運ばれ、孵卵器にセットされるまでそこで低温で貯蔵される。卵が孵卵器に入れられるまで数日（最大で７日）かかり得る。孵卵器は、数千個もの卵を極めて制御された環境内に保持する。このサイズの産業では、効率的な品質管理および製造原価を制限するための手段は、極めて重要である。例えば、所与の孵化場において、かなりの数の卵が無精卵である。これらの卵は、孵卵器内で空間およびエネルギーを消費し、他の卵の汚染も引き起こし得る。通常、１６日目に、卵は、生育力を判定するために、従来の方法で検査される。生育不能卵は、他の卵の汚染を防ぐために、孵卵器から取り除くべきである。その後、２１日目に、ひよこが孵化する。孵化していない鳥卵の有精率を評価するために、いくつかの技術が開発されている。

例えば、従来の技術では、卵の中でひよこが発するＣＯ_２の使用、ＭＲＩの使用、卵によって透過される光の量の測定、動きに起因して卵を通過する光信号の変調の測定、および生存卵によって放出される赤外光を測定するサーモグラフィ法によって、鳥卵の有精率（ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ）を検出する。従来の方法のいくつかは、米国特許第２，３１０，６８２号、第４，７８８，４２７号、第４，９５５，７２８号、第５，６９６，３２５号、第６，２３４，３２０号、第６，７２２，２０１号、および米国特許出願公開第２０１５／１３８，５３５号に記載されている。

光学分光システムは、卵の有精率を測定するために光の吸収を使用する。これに関して、血管は、卵が孵卵器に入れられてから約２日後まで形成されないので、これらの方法は、原則として、卵が孵卵器に入れられた後第１日または２日の間は、使用さえできない。実際、血管および胚は、孵卵器に入れてから１週間後にはっきりと見ることができ、従って、この期間の後にだけ、分光システムは有効な結果を得る可能性がある。

「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｖｉａｎ ｅｇｇｓ」というタイトルのＴｏｅｌｋｅｎ Ｌ．Ｔａｉｚｏに発行された米国特許出願公開第２００３／２００，９３２号では、有精率または孵化もしくは孵化生育力に関するなど、鳥卵において品質決定を行うための方法を開示する。本方法は、産卵後、洗浄前に実行される。限りない卵の連続を早い機会に処理するために加工ラインが装備される。加工ラインは、卵用の超音波検査ステーションを有する。超音波検査結果が解析されて、卵の殻の品質と関連付け可能な発見を行い、それは、次いで、有精率または孵化もしくは孵化生育力としてかかる品質係数と関連付け可能である。卵を選別すべき出力カテゴリに関して、この解析に基づいて、選別判定が行われる。出力カテゴリは、孵化場工程へと進むのに適した高品質、孵化場には適格ではないが廃棄物ではない、および使用不能のため不合格であり従って廃棄物、を含めて、３ほどになる。中間的カテゴリは、ペット消費のための格付けを含み得る。超音波検査は、２００ｋＨｚ周波数で運用している。超音波の主な欠点は、超音波は表面層だけを貫通でき（すなわち、非常に浅い貫通）、かかる貫通に対してさえ、１つの卵をスキャンするために送受信機および受信機のアレイを有する必要があることである。その上、超音波は低速で、装置は、データを受信するために卵の殻に接触する必要があり、それに加えて、結果は、卵の殻の上に堆積した泥または他の物質によって影響を受ける。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ａｖｉａｎ ｐｒｅ−ｈａｔｃｈ ｓｅｘ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ」というタイトルのＲｉｃｈａｒｄ Ｄ．Ｒｅｙｎｎｅｌｌｓらに対して発行された米国特許第６，０２９，０８０号は、卵の中の鳥類の雌雄鑑別メンバーのための非侵襲的方法および装置を開示する。本方法は、核磁気共鳴を使用して、卵の中の生存胚が雄または雌の生殖器を含んでいるかどうかを判断する。本方法はさらに、生育可能卵と生育不能卵を区別できる。本方法は、セッター孵化（ｓｅｔｔｅｒ ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ）から除外の後、孵化孵卵器へ送る前に、胚の性別判定を提供する。装置はさらに、卵を、使用できない卵を含む第３のグループに分類できる。

さらなる手順は、卵の有精率を検出するために、多変量解析法を使用することを含む。この方法も、卵が孵卵器に入れられた後、第１日以内に胚をモニターすることはできない。上で開示した方法の全ての主な欠点は、それらは、卵が孵卵器に入れられてから少なくとも数日後まで、卵の有精率の信頼できる測定を提供できないことである。さらに、これらのチェックを実行するために必要な費用および時間が法外であることが分かっている。その上、孵化段階中に無精として検出されている卵は、もはや消費用に安全ではなく、廃棄する必要がある。

たとえ産卵時に有精卵が既に４０〜６０，０００の細胞を含んでいても、既に開発されている非侵襲的方法のどれも卵の有精率をその早期に検出できない。従って、鳥卵の有精率を、産卵日に、またはその後まもなく、検出するための非侵襲的方法が必要である。その上、卵が孵化のために輸送される前に、卵との接触を避けながら、卵の有精率を判定するためのシステムおよび方法を有することは好都合であろう。ラインで、卵を孵卵器に送る前に実行され得、それにより時間、金銭および生産性の損失を最小限にする手順に対する必要性がある。

産卵直後に、卵が孵化および孵卵器工程に進む前に、卵の有精状態を検出するための新規のシステム、装置および非侵襲的方法を提供することが、開示する技術の目的である。開示する技術は、卵から取得したレーダー走査データを利用し、走査された卵の各々に対して有精卵または無精卵の指標を取得するために、受信された電波を、次の：エアウェーブ、ハイパーボラ（ｈｙｐｅｒｂｏｌａ）およびリンギング、の少なくとも１つを少なくとも除去することによって処理する。

開示する技術によれば、従って、鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステムが提供される。本システムは：少なくとも１つの卵がその中に配置される卵保持ユニット；少なくとも１つの卵に向けて電磁波を送信するために動作する、少なくとも１つの送信機；卵保持ユニット内に配置された少なくとも１つの卵を通過した後、電磁波の少なくとも一部を含む、受信信号を受信するための少なくとも１つの受信機；所定の有精率判定手順に従って受信信号を解析するように適合されたプロセッサ；および少なくとも１つの卵の各１つに関して有精指標を提供するための通信インタフェースを含む。

開示する技術のさらなる実施形態では、少なくとも１つの卵の各１つに関して有精指標を提供するための通信インタフェースは、上記プロセッサから取得した有精率データを表示するように動作するディスプレイ装置と結合される。開示する技術の別の実施形態によれば、ディスプレイ装置は、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を使用して、上記有精率データを１人以上のエンドユーザーに提供する。開示する技術のなおさらなる実施形態では、本システムは、本システムによって走査された少なくとも１つの卵の少なくとも一部をデジタル式および／または機械式にマーキングするために動作する、通信インタフェースと結合された手段をさらに含む。マーキングは、卵の有精または無精を示す。開示する技術の追加の実施形態は、少なくとも１つの送信機が少なくとも１つのアンテナと結合されているシステムを含む。開示する技術のさらなる実施形態は、電磁波の少なくとも一部を少なくとも１つの受信機に向かって反射するように動作する、少なくとも１つの反射器を含むシステムを含む。その上、開示する技術のさらなる実施形態では、少なくとも１つの反射器は平面である。代替として、本システムの別の実施形態では、少なくとも１つの反射器は湾曲している。

開示する技術のなおさらなる実施形態は、少なくとも１つの卵を収容するために構築された卵保持ユニットに関する。卵保持ユニットは、外部ケーシングおよび内部ケーシングを含む。卵保持ユニットは、卵からのレーダー信号を、複数の卵からの電磁波反射を収集する、少なくとも１つのレーダー送受信機アレイに選択的に反射するように適合される。卵保持ユニットの内部ケーシングは、例えば、ガラス、ガラス繊維、磁気、プラスチック、木材、リグノセルロース繊維状物質（ざら紙）、天然ゴムなどの、非導電材料で作られている。

開示する技術の別の態様は、鳥卵の有精状態を検出するための非侵襲的方法である。本方法は：少なくとも１つの卵のレーダー走査であって、少なくとも１つのレーダー送信機が電波を送信し、少なくとも１つの卵を通過した後、少なくとも１つのレーダー受信機が、電波の少なくとも一部を受信し、それにより受信した走査信号を取得すること；電波の少なくとも一部を含む受信された走査信号を処理して、少なくとも１つの卵に対する有精指標を判定すること、を行うステップを含む。受信された走査信号の処理は、受信された走査信号から不必要な信号を除去し、それによりフィルタ処理された信号を出力すること；および上記フィルタ処理された信号を解析し、卵の有精または無精を証明する少なくとも１つの参照マーカーとの相関を判断して有精状態を判定することを含む。不必要な信号は、エアウェーブ、環境雑音およびリンギングの少なくとも１つを含む。不必要な信号の除去に加えて、ハイパーボラを除去することも可能である。処理ステップに続いて、本方法の最終ステップは、走査された各卵に対して有精指標を提供することである。

開示する方法のさらなる実施形態は、受信された走査信号からの不必要な信号の除去を含み、除去ステップは：エアウェーブを除去すること、ハイパーボラを除去すること、リンギングを除去すること、を含む。その上、本方法の追加の実施形態は、時間ゼロ補正を使用して、受信された走査信号からエアウェーブを除去することを含む。本方法の追加の実施形態では、受信された走査信号からハイパーボラを除去することは、移行を使用することにより獲得される。本方法のさらなる実施形態では、受信された走査信号からリンギングを除去することは、ＩＩＲフィルタ（帯域通過、バックグラウンド除去、スタッキング）またはデコンボリューションフィルタ処理を使用することにより獲得される。開示する技術の好ましい実施形態では、エアウェーブを除去するステップは、リンギングを除去するステップの前に実行される。開示する方法の追加の実施形態では、リンギングを除去するステップは、ハイパーボラを除去するステップの前または後に実行される。

開示する方法のさらなる実施形態は、走査された各卵に対してデジタル式および／または機械式有精指標を提供するステップを含む。開示する方法の追加の実施形態は、有精指標をもつ卵を１つ以上の画面上に表示するステップをさらに含む。その上、開示する方法のさらなる実施形態は、ユーザーが卵処理機とやり取りして、機械を停止する、ズームインまたはアウトする、卵にマークを付ける、卵を取り除く、注意書きを加える、および警告を送信するステップを含む。

開示する技術に従ったシステム、装置、および方法の原理および動作は、図面、および以下の説明を参照してより良く理解され得、これらの図面は例示のみを目的として提供されており、制限することを意図していないことが理解される。

開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステムの概略ブロック図である。 開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、鳥卵の有精状態を検出するための非侵襲的方法を例示する流れ図である。 孵化する前の有精卵および無精卵の図である。 開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、有精率走査処理プロセスの適用の２つの限定されない例から生じる走査結果のスナップショット（カラーおよびグレースケールバージョンの両方において）である。 開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、有精率走査処理プロセスの適用の２つの限定されない例から生じる走査結果のスナップショット（カラーおよびグレースケールバージョンの両方において）である。 開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、卵保持ユニットの上面／側面斜視図である。 開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、卵保持ユニットの垂直断面図である。 開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、信号処理手順を例示する流れ図である。 開示する技術の別の実施形態に従って構築されて動作する、鳥卵の有精状態を検出するための非侵襲的方法を例示する流れ図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、様々な送信機受信機構成の略図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、様々な送信機受信機構成の略図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、様々な送信機受信機構成の略図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、様々な送信機受信機構成の略図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、追加の送信機受信機構成の略図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、追加の送信機受信機構成の略図である。 開示する技術に従って構築されて動作する、追加の送信機受信機構成の略図である。

説明を単純かつ明瞭にするために、図面に示す要素は、必ずしも原寸に比例していないことが理解されるであろう。例えば、要素のいくつかの寸法は、明確にするために、他の用途に対して誇張され得る。さらに、一連の図を通して対応するか、または類似した要素を示すために、適当であると考えられる場合、図面の間で参照番号が繰り返され得る。

開示する技術は、産卵直後に、卵が孵化および孵卵プロセスに進む前に、鳥卵の有精状態を検出するための、システム、卵保持ユニットおよび非侵襲的方法を提供することにより、従来技術の欠点を克服する。開示する技術は、卵の各々に対する有精指標を判断するために、ある周波数の電磁（レーダー）データを利用する。

定義
用語「卵」は本明細書では、レーダー技術を使用して貫通され得る外殻または覆いを持つ卵または他の物体を包含し得る。

「Ｒａｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ」の省略である、レーダー（ｒａｄａｒ）は、電波を使用して物体の距離、角度、または速度を判断する物体検出システムである。それは典型的には、航空機、船舶、宇宙船、誘導ミサイル、自動車両、気象形成、および地形を検出するために使用される。レーダーは、それらの経路内のいかなる物体からも反射する電波またはマイクロ波を送信する。レーダーは続いて、これらの反射された電磁波を受信および処理して、検出された物体（複数可）の特性を判断する。用語「レーダー（ｒａｄａｒ）」は本明細書では、Ｒａｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇの全ての用語を包含し得る。

用語「超広範囲（ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅ−ｒａｎｇｅ）」は本明細書では、例えば、３００ＭＨｚ〜４ＧＨｚの、周波数の超広域スペクトルを指す。用語「エアウェーブ（ａｉｒｗａｖｅ）」は本明細書では、送信機から受信機に直接（空気を通して）向けられたレーダーエネルギーに起因して生じた反射を指し、走査されている物体を貫通しない。用語「ハイパーボラ（ｈｙｐｅｒｂｏｌａ）」は、アンテナが標的を垂直に走査する間に作成された信号を指す。ハイパーボラは、標的の指標として作成される。

用語「リンギング（ｒｉｎｇｉｎｇ）」は本明細書では、非常に高速な媒体により所与の信号に対して引き起こされる雑音の複数の発生を指す（例えば、電磁波が空気を通って伝わるとき、空気は、１の低誘電性を有するので、空気から得られる反射は、他の標的から得られるものの複数倍であり、これは、空気よりも他の標的を曖昧にし得る一連の雑音線をデータ内に生じる）。用語「有精率（ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ）」は本明細書では、繁殖力がある（ｆｅｒｔｉｌｅ）か、または生産力がある（ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ）品質、および卵に対しては、成長の初期段階にある生存動物組織を卵の中に有している特性を包含し得る。

開示する技術の限定されない実施形態は、卵が有精か否かを検出するために使用できる電磁波非侵襲的有精率検出システムを含む。有精率検出システムは、複数の卵からの反射信号を同時に取得するために、ある周波数で機能する１つまたは複数の超広帯域レーダーアンテナを使用する。信号は有精指標を判定するために処理される。有精指標は、反射パターン、反射パターンの派生物、信号の極性、卵のコアの誘電値ならびに有精卵および無精卵の参照データを含むデータベースのうちの少なくとも１つに基づいて推定される。本システムは、卵が有精か否かを、ほぼリアルタイムで、かつ９０％以上の確率で確立できる。

有精率検出システムは、産卵直後、例えば、０日目、１日目またはそれ以降に、卵の有精率を検出するのを可能にする。従って、卵の有精率は、卵が孵化および孵卵器プロセスに進む前に判定できる。ほぼリアルタイムの手順は、検出プロセスの効率を高めるため、時間および生産性の損失を実質的に最小限にするために、ラインで実行され得る。このようにして、卵生産者は、相当な卵、時間および資源を節約できる。

ここで、開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステムの概略ブロック図である図１を参照する。有精率判定システム１００は、レーダーコントローラ１０５を含み、それは、少なくとも１つのレーダー送受信機アレイを操作して、所定の有精率判定手順（アルゴリズム）に従って走査された卵から受信された電磁波を解析するように適合されたプロセッサである。レーダーコントローラ１０５は、例えば、卵有精率検出機能をプログラムおよび実行するための、メモリ、実行可能コード、および関連するレーダー制御ソフトウェアを含む。レーダーコントローラ１０５は、コネクタ１２０を経由してレーダー送受信機アレイ１２５に接続され、それは、複数の信号送受信機１３０（Ａ１〜Ａ８として参照される）を含む。開示するシステムの一実施形態では、信号送信機およびアンテナ／受信機は、単一の送受信機モジュールに統合され得、他方、開示するシステムの代替実施形態では、これらのユニット（送信機およびアンテナ／受信機）は別個のモジュールであり得る。

その上、レーダー送受信機アレイ１２５の別の実施形態は、例えば、Ａ１（ならびにＡ３、Ａ５およびＡ７）が送信機であり、Ａ２（ならびにＡ４、Ａ６およびＡ８）が受信機であるように、別個の送信機および受信機を含み得る。送受信機１３０は、アナログおよび／またはデジタル送受信機であり得る。開示する技術の一実施形態は、同一または異なる周波数のいずれかの最大で８個の異なるアンテナを備えたシステムを提供して、走査された卵に関して追加のデータを提供する。開示する技術のいくつかの実施形態では、送受信機の深さおよびデータ分解能性能を改善するのを支援するために、スタッキング技術を統合するように設計されている、デジタルアンテナが使用され得る。任意選択として、レーダーコントローラ１０５は、各走査された卵に関して、有精指標を、それと結合された任意の装置に提供するための通信インタフェースをさらに含む。かかる通信インタフェースは、ユーザーインタフェースと結合されて、ユーザーに視覚的または可聴式卵有精指標を提示し得る。ＧＵＩに結合された通信インタフェースの一例が、ビューア１１０として参照されて、図１に示されている。代替として、かかる通信インタフェースは、例えば、
・従来のインクまたは改変されたインク（例えば、金属強化インク、燐インク）を使用して、選択された卵上に記号を印刷する、プリンタ（例えば、インクジェットプリンタ）。
・ラベルを選択された卵に添付する、ラベルプロバイダ。
・選択された卵の少なくとも一部を変更する、物理的モディファイヤ（例えば、選択された卵の殻の上にマークを焼き付けるレーザー発生器）。
などであるが、それらに限定されない、卵マーキング器具と結合され得る。

レーダー送受信機アレイ１２５は、選択されたレーダー信号を検出すべき１つ以上の標的卵１４０に向けて送信するように動作する。理解を容易にするために、開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する卵保持ユニットを示す図３Ａおよび図３Ｂも参照されたい。卵１４０は、典型的には、卵保持ユニット１３５内に構成または配置され得、卵保持ユニット１３５は、１つ以上の卵を所望の位置に、それらの間に選択された間隔（例えば、図３Ｂにおける、位置１６０（より狭い）または位置１６５（より広い））をあけて、選択された数の卵の行および列で、保持するように構成される。卵保持ユニット１３５は、任意選択として、電動コンベヤ上に置かれ、その結果として、システムによってレーダー走査に運ばれる。走査は、卵が孵化のために運ばれる前に実行され、好ましくは、この手順はラインで実行される。卵保持ユニット１３５は、レーダーコントローラ１０５による処理のために、卵１４０からのレーダー信号を少なくとも１つのレーダー送受信機アレイ１２５に選択的に反射するように適合される。いくつかの実施形態では、卵保持ユニット１３５は、電波反射を最適に促進する材料および／または構造から成り得る。例えば、実質的にレーダー信号に干渉しないために、非導電である材料が使用され得る。例えば、ガラス、ガラス繊維、磁気、プラスチック、木材、リグノセルロース繊維状物質（ざら紙）および天然ゴムなどの、材料が、卵保持ユニット１３５で使用され得る。

いくつかの実施形態では、卵保持ユニット１３５は、卵保持器内の複数の卵からの電磁波反射の収集を容易にするために、外部ケーシング１５５および内部ケーシング１５０（図３Ａおよび図３Ｂに示すように）を備える。内部ケーシング１５０および外部ケーシング１５５は各々、異なる材料から製造され得、任意選択として、反射された信号がより不必要でない信号部分を含むように、反射された信号を改善するように設計され得る。例えば、外部ケーシング１５５は、金属材料から製造できるか、または金属要素を含むことができる。しかし、内部ケーシング１５０は、例えば、ガラス、ガラス繊維、磁気、プラスチック、木材、リグノセルロース繊維状物質（ざら紙）、天然ゴムなどの非導電材料などの非導電材料から製造される。例えば、卵保持ユニットの外部ケーシングの実施形態は、平たいケーシング、平たくないケーシングおよび埋め込まれたワイヤーのあるケーシングまたは卵のコアの下に配置された金属要素を有するマトリックス材料から作製されたケーシングを含む。一般に、レーダー送受信機アレイ１２５は、卵１４０から反射された電磁波を受信し、それは次いで、送受信機１３０によって受信できる。信号は次いで、処理のためにレーダーコントローラ１０５に送信されて、例えば、標的卵が有精か有精でないかをほぼリアルタイムで判定する。

いくつかの実施形態によれば、レーダー送受信機は、ユーザーの要求に従って構成され間隔があけられて、検出されている標的または複数の標的を最適に走査し得る。少なくとも１つのレーダー送受信機アレイは、卵保持ユニットの上に配置されるが、開示する技術に従ったシステムのいくつかの実施形態では、いくつかのアレイが、卵の効率的な走査が可能になるような構成で、卵の周囲に配置できる。この構成は、送受信されている電波のタイプ、検出されている物体（複数可）の数およびサイズ、必要な機能または検出の目的などの根拠となるはずである。一例では、各レーダー送受信機は、約０〜９０度の範囲を調査し得、従って、いくつかの構成では、約１〜４０ｃｍ幅（送信機と卵との間の距離によって決まる）、および約８０ｃｍ深さ以下の範囲を調査し得、それにより卵保持ユニット内の１つ以上の卵を効果的に走査することが可能である。ここでは、卵の殻との直接接触を必要とする異なる方法とは逆に、開示する技術は、非接触の有精率判定を提供することが可能であることが強調されるべきである。好ましくは、アンテナは、卵の上に４０ｃｍまでの距離内に配置される。

送信側または受信側のいずれかで複数のアンテナを使用する場合、範囲、ビーム形成、焦点、利得および同様のものを、空間的または電子的のいずれかで、かかる場合の各々において、手動で、または自動的に、最適化するために、相対極性（すなわち、送信側でのアンテナ間、または受信側でのアンテナ間、または受信側でのアンテナに対する送信側でのアンテナ間のいずれか）が変更できる。

いくつかの実施形態によれば、レーダー送受信機は、アース結合レーダー（ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｕｐｌｅｄ ｒａｄａｒ）であり得るが、他のレーダータイプも使用され得る。いくつかの実施形態によれば、送受信機アレイは、送受信機に最も近いか、または受信機から離れている、制御装置に接続され得る。いくつかの実施形態では、任意選択として３００ＭＨｚ〜４ＧＨｚの範囲の周波数によって定義される、極超短波（ＵＨＦ）レーダーが、鳥卵を走査するために使用され得る。例えば、ＵＨＦレーダーは、超高分解能で標的を調査するため、および電波配信の有効距離を制限して典型的な施設内の標的物体を貫通するために使用され得る。さらなる実施形態では、典型的には１〜２ＧＨｚの範囲の周波数によって定義される、Ｌバンドレーダーが、鳥卵を走査するために使用され得る。なおさらなる実施形態では、典型的には２〜４ＧＨｚの範囲の周波数によって定義される、Ｓバンドレーダーが、鳥卵を走査するために使用され得る。その上さらなる実施形態では、約２．４〜２．８ＧＨＺで、またはさらに具体的には約２．６ＧＨＺでピークに達する、レーダー信号が使用され得る。信号範囲は典型的には、同時に配信される信号の幅広い範囲を可能にするために使用され得る。言うまでもなく、他の信号強度、長さ、サイズなどが使用され得る。いくつかの実施形態では、交差信号（ｃｒｏｓｓ ｓｉｇｎａｌ）が反射されて処理されるのを可能にするために複数のレーダー送受信機が使用され得、それにより卵の有精率または他の関連した卵状態に関連する追加データを提供する。いくつかの実施形態では、３Ｄ信号が反射されて処理されるのを可能にするために複数のレーダー送受信機が使用され得、それにより卵の有精率または他の関連した卵状態に関連する追加データを提供する。

開示する技術に従って構築されて動作する、様々な送信機受信機構成の略図である、図６Ａ〜図６Ｄをさらに参照されたい。図６Ａは、受信機６０８と関連付けられた送信機６００を開示する。送信機６００は、卵６０４を通して電磁信号を送信するために、単一の送信アンテナ６０２と結合される。卵６０４を通過した後、これらの電磁信号の少なくとも一部が単一の受信アンテナ６０６によって受信され、受信アンテナ６０６は受信機６０８と結合される。

図６Ｂは、受信機６１８と関連付けられた送信機６１０を開示する。送信機６１０は、卵６１４を通して電磁信号を送信するために、送信アンテナ６１２ａ、６１２ｂおよび６１２ｃのアレイと結合される。卵６１４を通過した後、これらの電磁信号の少なくとも一部が受信アンテナ６１６ａ、６１６ｂおよび６１６ｃのアレイによって受信され、それらは受信機６１８と結合される。送信機６１０は、同一の信号を送信アンテナ６１２ａ、６１２ｂおよび６１２ｃの各々を通して、または代替として、別々の固有の信号をそれらの各々を通して、送信し得る。送信機６１０は、送信された電磁信号の異なる特別な構成を形成するためにこれらの信号の各々の位相も調整し得る。

図６Ｃは、受信機６２８と関連付けられた送信機６２０を開示する。送信機６２０は、卵６２４を通して電磁信号を送信するために、単一の送信アンテナ６２２と結合される。卵６２４を通過した後、これらの電磁信号の少なくとも一部が受信アンテナ６２６ａ、６２６ｂおよび６２６ｃのアレイによって受信され、それらは受信機６２８と結合される。

図６Ｄは、受信機６３８と関連付けられた送信機６３０を開示する。送信機６３０は、卵６３４を通して電磁信号を送信するために、送信アンテナ６３２ａ、６３２ｂおよび６３２ｃのアレイと結合される。卵６３４を通過した後、これらの電磁信号の少なくとも一部が単一の受信アンテナ６３６によって受信され、それは受信機６３８と結合される。図６Ｂと同様に、送信機６３０は、同一の信号を送信アンテナ６３２ａ、６３２ｂおよび６３２ｃの各々を通して、または代替として、別々の固有の信号をそれらの各々を通して、送信し得る。送信機６３０は、送信された電磁信号の異なる特別な構成を形成するためにこれらの信号の各々の位相も調整し得る。

開示する技術に従って構築されて動作する、追加の送信機受信機構成の略図である、図７Ａ〜図７Ｃをさらに参照されたい。図７Ａは、送信機７００が卵７０２の一方の側に配置され、受信機７０４が卵７０２の反対側に配置されている、送信機−受信機構成を開示する。この構成では、受信機７０４は、送信機７００によって送信された信号を受信し、これらの受信された信号の少なくとも一部は、卵７０２を通過した。

図７Ｂは、送信機および受信機が単一の送受信機７１０に統合されて、卵７１２の一方の側に配置されている、送信機−受信機構成を開示する。この構成では、反射器７１４が卵７１２の反対側に配置されている。送受信機７１０は、電磁信号を反射器７１４に向かって送信し、これらの電磁信号の少なくとも一部が卵７１２を通過する。反射器７１４は、それに作用した電磁信号を送受信機７１０に向かって反射し、これら反射された電磁信号の少なくとも一部が、卵７１２を通過する。送受信機７１０は次いで、反射された電磁信号を検出する。かかる反射器は、必要な反射機能に従って、平面または曲面であり得ることに留意されたい。

図７Ｃは、送信機７２０が卵７２２の一方の側に配置され、受信機７２６が、送信機７２０の真向かいではない、卵７２２の別の側に配置されている、送信機−受信機構成を開示する。図７Ｃに提示する例では、受信機７２６は、送信機７２０が配置されている側の斜め向かいである、卵７２２の側に配置される。図７Ｃの送信機−受信機構成は、反射器７２４をさらに含み、反射器７２４は、送信機７２０から送信された電磁信号を受信し、それらの受信機７２６に向かって反射するように、空間的に構成され配置されて、それによりこれらの電磁信号の少なくとも一部が、卵７２２を通過する。かかる反射器は、必要な反射機能に従って、平面または曲面であり得ることに留意されたい。

図１に戻ると、通信インタフェースが、ビューア１１０によって提示された各卵に対する有精または無精指標を提供するための手段を含む、システムの実施形態が例示されている。前述のように、レーダーコントローラ１０５は、レーダーアンテナまたは受信機から受信した走査信号を処理する。後処理された信号は次いで、信号または信号の表現を見るために、１つ以上のビューア１１０、例えば、コンピュータまたは画面に送信できる。ビューア１１０は、レーダーコントローラ１０５に統合され得るか、またはレーダーコントローラ１０５の外部であり得る。いくつかの場合、ビューアは各送受信機に対して使用され得るが、他の場合、単一のビューアが、複数の送受信機によって受信された反射を統合し得る。

いくつかの実施形態では、グラフィックユーザーインタフェース（ＧＵＩ）１４５を経由して配信される、強化された画像、グラフィックス、カラー、精細度などをビューア１１０に提供するために高度なソフトウェア処理が使用され得る。いくつかの実施形態では、ビューア１１０は、ＧＵＩ１４５上に表示されるデータを操作するために、入力装置、例えば、タッチスクリーン、マウス、キーボードなど、を含み得る。任意選択として、レーダーコントローラ１０５によって無精卵のリストが生成でき、ユーザーが無精卵の検出または選択を処理するのを可能にするために、ビューア１１０上に提示できる。

開示するシステムの追加の実施形態は、ユーザーの選好に従って、それぞれの色と関連付けられる、有精卵または無精卵であるかの卵のマーキングオプションを提供する指示手段を含む。指示手段は、レーダーコントローラ１０５によって検出された無精卵上にインクを滴下することにより有精／無精指標を提供し得、卵保持ユニット（またはトレイ）からの卵の除去を容易にする。いくつかの実施形態では、有精卵／無精卵の指標は、識別された卵（ユーザーによって選択された所望のモードに従った有精または無精）の卵保持ユニット内での位置を示すリストによって提供される。例えば、トレイ１、列２、行３、列４、行６内の卵など。代替として、トレイ上の各位置はそれ自身の参照番号を有し、その結果、リストは番号だけを含む：１１、３１、４４、５６など。

いくつかの実施形態によれば、有精率検出システムは、可搬式または固定であり得、可変生産速度でラインで走査するか、または代替環境でセットアップし得る。任意選択として、固定システムは、必要に応じて、システムの遠隔制御のためのラップトップ接続およびそれぞれのソフトウェアを備え得る。全ての構成要素が接続されて、制御装置がオンにされるとすぐに、ユーザーはメイン画面に入り、そこでユーザーはアンテナをトリガーし、遠隔に検出結果を観察してシステムを操作できる。いくつかの実施形態では、有精率検出システムは、複数のアンテナを保持でき、複数のアンテナは、異なる環境で、かつ検出ニーズに従って、それらの間の間隔が調整可能であり、ユーザーが異なる数の卵の検出を処理できる調整可能な設定を備える。いくつかの実施形態によれば、前述の卵有精率検出システムは、様々なタイプの卵に対して使用され得る。

図２Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、レーダーベースの非侵襲的鳥卵有精率検出を可能にするために実装され得る一連の操作またはプロセスを図式的に示す。図２Ａに見られるように、ステップ２０５で、卵が中に入っている卵保持ユニットが、超広帯域レーダー信号を使用して、レーダー送受信機または送信機によって走査される。ステップ２１０で、走査された電波の反射がレーダーアンテナまたは受信機によって受信される。ステップ２１５で、受信された電波が、走査された各卵に対して、個別に、またはグループで、有精スコア／指標を判定するために処理される。ステップ２２０で、各卵に対して有精指標が、ソフトウェアおよび／または物理的マーキングのいずれかで、デジタル式および／または機械式にマークを付けられる。ステップ２２５で、有精指標のある卵が１つ以上の画面上に表示され得る。ステップ２３０で、例えば、人々、機械、ロボットなどの、様々な卵処理要素が、レーダー走査システムを使用して、走査、制御または管理され得る。一例では、ユーザーは、例えば、機械を停止する、ズームインまたはアウトする、卵にマークを付ける、卵を取り除く、注意書きを加える、警告を送信するなど、のために、画面（複数可）上のＧＵＩに入力されたコントロールを使用して、卵処理機とやり取りし得る。前述のステップの任意の組合せが実装され得る。さらに、他のステップまたは一連のステップが使用され得る。

ここで、孵化する前の有精卵および無精卵の図である、図２Ｂを参照されたい。図のように、有精卵と無精卵との間に差がある。有精卵に対しては、矢印２４０によって示される、体または構造が、０日目またはほぼ０日目に形成され始める。対照的に、無精卵では、矢印２５０によって示されるように、もっと小さい体しか見られず、それは、あまり著しい成長も発育も示していない。この傾向は、時間が進むにつれて、さらに発展して明確になる。

いくつかの実施形態によれば、レーダーコントローラは、例えば、卵の有精率を判定するために、反射された信号を処理するためのコードを実行する。例えば、反射の形状および反射された電波の振幅に基づいて有精スコアまたは指標を判定するために、アルゴリズムが使用され得、それにより、無精卵からの有精卵の自動認識を可能にする。具体的には、有精卵および無精卵は、レーダーコントローラによって発見されて処理され得る、異なる誘電特性（例えば、電気エネルギーを電場に貯蔵する物質の能力を測定する量として定義され得る）を有し、それにより有精卵と無精卵を区別する。

いくつかの実施形態によれば、有精率アルゴリズムは、標的の卵（複数可）の誘電特性における選択された有意の変化が生じるときを判断するために実行され得、それにより産卵後の０日目またはほぼ０日目に有精率の指標を提供する。１つの限定されない例では、レーダー走査データ処理は、エアウェーブ間隙を除去するための時間ゼロ処理；ハイパーボラ除去；およびリンギング除去の１つ以上を含み得る。

図２Ｃにおける走査スナップショットを参照して分かるように、矢印２６５によって示される、０日目に近い有精卵が、環に囲まれた領域２６０内の太くてコンパクトな（緑）線によって識別できる。この極太線は、形成中の体または構造の指標を提供し、それにより、この体の形成と関連付けられたある領域内に安定的な、またはより持続可能な弁証（ｄｉａｌｅｃｔｉｃ）を提供する。対照的に、図２Ｄにおける走査スナップショットを参照して分かるように、矢印２７５によって示される、０日目に近い無精卵は、環に囲まれた領域２７０内のより薄い（緑）線によって識別でき、それは、アンテナが卵の脚部を走査するにつれて薄れる傾向がある。このより薄い線２７５は、体または構造形成の欠如の指標を提供し、それによりかかる卵は、この体の形成と関連付けられたある領域内に安定的または持続可能な弁証を提供できない。言うまでもなく、有精率の他の指標も使用され得る。

ここで、開示する技術の一実施形態に従って構築されて動作する、信号処理手順（図２Ａのステップ２１５）を例示する流れ図である、図４を参照されたい。前述のように、レーダーコントローラ１０５は、走査された電波の反射をレーダーアンテナまたは受信機から受信する。ステップ４００は、走査信号４００と呼ばれる、これらの走査された電波（生データ）の受信を指す。走査信号４００は、エアウェーブ、ハイパーボラおよびリンギングなどの信号を含む、少なくとも１つの卵からの電波の反射を含む。「フィルタ処理および／または補正」という表題を付けられたステップ４１０で、走査信号が、少なくともエアウェーブの除去、データの移行またはリンギングの除去により後処理される。手順の一実施形態は、時間ゼロ補正を使用して、受信された走査信号からエアウェーブを除去することを含む。処理手順の追加の実施形態では、受信された走査信号４００からハイパーボラを除去することは、移行を使用することにより獲得される。処理手順のさらなる実施形態では、受信された走査信号からリンギングを除去することは、ＩＩＲフィルタ（帯域通過、バックグラウンド除去、スタッキング）またはデコンボリューションフィルタ処理を使用することにより獲得される。開示する技術の好ましい実施形態では、エアウェーブを除去するステップは、リンギングを除去するステップの前に実行される。開示する処理手順の追加の実施形態では、リンギングを除去するステップは、ハイパーボラを除去するステップの前または後に実行される。

フィルタ処理された信号は次いで、ステップ４２０で、卵のコア（図２Ｃおよび図２Ｄで示された２６０または２７０）を識別するために解析される。一般に、濃くて太い部分の形成は、有精を証明し、一方、緩やかな境界があるか、またははっきりとした境界がない薄い領域は無精を証明する。開示する技術の一実施形態では、ステップ４３０は、卵のコアの誘電性識別を含み、ステップ４４０における極性チェックが続く。しかし、開示する技術の別の実施形態では、卵のコアの識別のステップ（ステップ４２０）は、ステップ４３０（誘電性識別）および４４０（極性チェック）の前、後、または同時に実行される。開示する技術の追加の実施形態では、極性チェック（ステップ４４０）は、ステップ４１０（フィルタ処理）の前に実行される。フィルタ処理４１０の後に取得されたフィルタ処理された信号の極性は、空気からである絶対負および金属物体用である絶対正とも比較される。有精率は通常、正反射の下部に来る。負極性は無精卵を暗示し、正極性は有精卵を示す。卵のコアの識別、誘電性識別および極性チェックの結果が累積されて、有精／無精の判定（４５０）が行われる。

開示する技術の代替実施形態では、例えば、産卵から走査までに経過した時間などの、追加情報が、判定４５０に達するために、前述の情報と組み合わされる。正／有精卵４６０の判定４５０は、有精および無精情報を含む参照データベースと併せて、さらに検証される（ステップ４７０）。同様に、負／無精卵４８０の判定は、有精および無精情報を含む参照データベースで、さらに検証される（ステップ４９０）。検証ステップ４７０および４９０の終わりに、９０％以上の確率で、卵が有精か否かの結果が得られる。

ここで、開示する技術の別の実施形態に従って構築されて動作する、鳥卵の有精状態を検出するための非侵襲的方法を例示する流れ図である、図５を参照されたい。本実施形態によれば、一旦、卵保持ユニットの走査５０５が始まると、卵がスキャナまたは送受信機によって通過されるので、卵の内側部からの反射がアンテナによって受信される（ステップ５１０）。この反射は、ステップ５１５で処理されて、ユーザーが見て、任意選択として卵検出プロセスを制御するために、ビューアまたは画面に送信される。ステップ５２０で、各卵に対して有精指標のある卵を画面（複数可）上に表示して、手順中に、ユーザーが卵をモニターするのを可能にする。開示する実施形態では、システムは、有精卵および／または無精卵にマークを付けるために、卵選別または検出機と統合される。ステップ５２５で、各卵に対してマーキングまたは任意の他の指標を提供した後、不必要な卵を生産ラインから、すなわち、卵保持ユニットまたはトレイから除去するために、コントロールの操作が指示される（ステップ５３０）。例えば、レーダーコントローラ１０５は、既存もしくは新規の卵選別または処理機と連動し、かかる機械をレーダーコントローラ処理に従って指示または管理するように構成され得る。いくつかの実施形態では、レーダーコントローラは、業界で既知の既存の卵分類または処理技術と統合され得る。

開示する技術のさらなる実施形態は、鳥卵の有精状態を検出するための非侵襲的方法に関する。本方法は、以下のステップを含む：少なくとも１つの卵をレーダー走査することであって、少なくとも１つのレーダー送信機が電波を送信し、レーダー受信機が、少なくとも１つの卵からの電波の反射を含む走査信号を受信する。その後、受信された走査信号を処理して、少なくとも１つの卵に対して有精指標を判定する。処理手順は、受信された走査信号からの不必要な信号の除去を含み、それにより、フィルタ処理された信号を出力する。不必要な信号は、エアウェーブ、ハイパーボラおよびリンギングの少なくとも１つを含む。次の手順は、フィルタ処理された信号を解析し、卵の有精または無精を証明する少なくとも１つの参照マーカーとの相関を判断して、有精指標を判定することである。次いで、本方法は、走査された各卵に対して有精指標を提供する。

開示する技術は、本明細書で具体的に示して前述しているものに限定されないことが当業者によって理解されるであろう。むしろ、開示する技術の範囲は、以下のクレームによってのみ定義される。

Claims (20)

1. 鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステムであって、
   少なくとも１つの卵がその中に配置される卵保持ユニットと、
   前記少なくとも１つの卵に向かって電磁波を送信するために動作する、少なくとも１つの送信機と、
   前記卵保持ユニット内に配置された前記少なくとも１つの卵を通過した後、前記電磁波の少なくとも一部を含む、受信信号を受信するための少なくとも１つの受信機と、
   所定の有精率判定手順に従って前記受信信号を解析するように適合されたプロセッサと、
   前記少なくとも１つの卵の各１つに関して有精指標を提供するための通信インタフェースと
   を備える、鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
2. 前記少なくとも１つの卵の各々に対して有精指標を提供するための前記通信インタフェースが、前記プロセッサから取得された有精率データを表示するように動作する、前記通信インタフェースと結合されたディスプレイ装置を含む、請求項１に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
3. 前記ディスプレイ装置が、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を使用して、前記有精率データを１人以上のエンドユーザーに提供する、請求項２に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
4. 前記システムは、走査された前記少なくとも１つの卵の少なくとも一部をデジタル式および／または機械式にマーキングするために動作し、それにより、前記マーキングが前記卵の有精または無精を示す、前記通信インタフェースと結合された手段をさらに備える、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
5. 前記少なくとも１つの送信機が少なくとも１つのアンテナと結合されている、請求項１に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
6. 前記少なくとも１つの受信機が少なくとも１つのアンテナと結合されている、請求項１に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
7. 前記電磁波の少なくとも一部を前記少なくとも１つの受信機に向かって反射するように動作する、少なくとも１つの反射器をさらに備える、請求項１に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
8. 前記少なくとも１つの反射器が平面である、請求項７に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
9. 前記少なくとも１つの反射器が湾曲している、請求項７に記載の鳥卵の有精率を非侵襲的に判定するためのシステム。
10. 少なくとも１つの鳥卵を収容するために構築された卵保持ユニットであって、外部ケーシングと内部ケーシングとを含み、前記卵保持ユニットは、前記卵からのレーダー信号を、複数の卵からの電磁波反射を収集する少なくとも１つのレーダー受信機に選択的に反射するように適合される、卵保持ユニット。
11. 鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法であって、
    ａ．少なくとも１つの卵をレーダー走査することであって、少なくとも１つのレーダー送信機が電波を少なくとも１つの卵に向けて送信し、かつ少なくとも１つのレーダー受信機が、前記少なくとも１つの卵を通過した後に、前記電波の少なくとも一部を受信する、少なくとも１つの卵をレーダー走査することと、
    ｂ．前記電波の前記少なくとも一部を処理して、前記少なくとも１つの卵に対する有精指標を判定することであって、前記処理が、
    ・前記受信された走査信号から不必要な信号を除去し、それにより、フィルタ処理された信号を出力することと、
    ・前記フィルタ処理された信号を解析し、卵の有精または無精を証明する少なくとも１つの参照マーカーとの相関を判断して、有精指標を判定することと
    を含む、前記電波の前記少なくとも一部を処理することと、
    ｃ．走査された各卵に対して有精指標を提供することと
    を行うステップを含む、鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
12. 前記受信された走査信号から不必要な信号を除去することが、エアウェーブを除去すること、ハイパーボラを除去すること、リンギングを除去することを含む、請求項１１に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
13. 前記受信された走査信号からエアウェーブを除去することが、時間ゼロ補正を使用することによって獲得される、請求項１２に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
14. 前記受信された走査信号からハイパーボラを除去することが、移行を使用することによって獲得される、請求項１２に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
15. 前記受信された走査信号からリンギングを除去することが、ＩＩＲフィルタ（帯域通過、バックグラウンド除去、スタッキング）またはデコンボリューションフィルタ処理を使用することにより獲得される、請求項１２に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
16. エアウェーブを除去する前記ステップが、リンギングを除去する前記ステップの前に実行される、請求項１２に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
17. リンギングを除去する前記ステップが、ハイパーボラを除去する前記ステップの前または後に実行される、請求項１２に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
18. 走査された各卵に対してデジタル式および／または機械式有精指標を提供するステップをさらに含む、請求項１１〜請求項１７のいずれか１項に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
19. 有精指標をもつ前記卵を１つ以上の画面上に表示するステップをさらに含む、請求項１１〜請求項１７のいずれか１項に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。
20. ユーザーが前記卵処理機とやり取りして、前記機械を停止する、ズームインまたはアウトする、卵にマークを付ける、卵を取り除く、注意書きを加える、および警告を送信するステップをさらに含む、請求項１１〜請求項１７のいずれか１項に記載の鳥卵の前記有精状態を検出するための非侵襲的方法。

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