JP2019536586A - 哺乳類の人工授精のための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すでに前段階で追求されている飼育目的に照らして、適用されるべき精液がどのような雄牛に由来すべきであるかが選択される。輸送のために冷凍された状態で特殊な物質により希釈された精液が、輸送と取扱のために、典型的には両側で閉じられた麦わらのような細い小管として製作されるいわゆるストロー(Paillette)の中で保管される。ストローの内容量は典型的には0.25から0.5mlである。雄牛から雌牛への典型的な輸送の場合、液体の−すなわち−196℃の低温の−窒素に囲まれた複数のストローが断熱性の容器の中にある。人工授精のために、適合するストローを授精技師が液体窒素入りの断熱性の容器から取り出し、典型的には37℃の温水中で約30秒間、ほぼ体温になるまでストローを加熱する。ストローの中に含まれる精液が溶けることで精子が再び活性化する。その次のステップで、ストローが授精シリンジ(しばしば「授精ガン」とも呼ばれる)へ挿入される。授精シリンジは基本的に細い管であり、その内部で細い棒がピストンとして長手方向に案内されながら可動である。授精シリンジへストローを挿入するために、ピストンが授精シリンジの前側に若干押し出され、次いでストローが一方の端部をもってピストンに外嵌され、次いでピストンがストローとともに、ストローが管の中に見えなくなるまで管の中へ引き戻される。授精シリンジへのストローの挿入後、授精技師が雌牛のところまでさらに若干の距離を進まなくてはならない場合、授精シリンジが典型的には体温のままに保持され、それは、授精シリンジが授精技師の身体に、その衣服の下で保持されることによる。その次のステップで、授精シリンジが前側を前方に向けて、基本的に1回だけ使用されるべき殺菌されたプラスチックホースの一片であるいわゆる授精スリーブの中に、授精シリンジがその前側をもって、小さい開口部を除いて閉止されている授精スリーブの端面に内側から当接するまで差し込まれる。
引き続き、授精スリーブによって包囲された授精シリンジが前側を前方に向けて雌牛の膣へ挿入される。このプロセスは授精技師の多大な技能を必要とする。授精技師が片手で授精シリンジをもって動かしている間、もう一方の手は雌牛の直腸の中にあり、直腸と膣の壁を通じて指先で授精シリンジの位置を手探りするとともに、雌牛の子宮頚部を手探りして動かないように保ち、それによって授精シリンジの端面を子宮頚部を通してその中に差し込めるようにする。理想的には、授精シリンジがほぼ0.6から1.25cmだけ子宮の中へ入ったときに、授精シリンジを作動させる。作動によってピストンがストローの後側端部の中へと押し込まれ、それに伴ってストローの内容物が前側端部から押し出されて、授精スリーブの端面にある小さな開口部を通過して雌牛の子宮に押し込まれる。
この装置は、長くて細い管と、その中に端面側でこれを超えて可動の細いホース配管とを有している。場合によりホース配管の後側端部にストローが接続されるとともに、ホース配管と反対側に位置しているストローの端部に駆動手段が接続される。用途に即して細い管が膣の中へ動物の子宮まで挿入され、次いで、ホース配管がさらに子宮の中へ押し込まれ、次いで、精液がストローから出てホース配管全体を通過して、動物の子宮の中へ押し出される。ストローを含んでいる部分は断熱性の材料からなる管として構成されており、その目的は、別途に予加熱されたストローの温度を一定に保つとともに、ストローおよびこれに接している装置の部分を機械的にも保護することにある。この装置で問題となるのは、子宮の中に注入されるべき精液が、ストローから出た後に比較的長いホース配管を通って流れなければならないことである。そのため、大量の精液が最終的にホース内に残るのを回避するのが難しい。しかもこのホース配管は、ただ1回の授精プロセスにしか使用することができないか、または、授精プロセスの後に非常に高いコストをかけて洗浄、殺菌しなければならない。
欠点となるのは、精液が中空スペースの中に汚れとして残ることである。そのため、シリンジを再び使用できるようになる前に、高いコストをかけて洗浄しなければならない。そうしないと、いずれの精液が最終的に受胎を引き起こしたのかが確定されないからである。
ストローが装置の一部によって、用途に即して授精される動物に挿入される長尺状の管の中へ入るようにスライド可能であることにより、ストローに含まれる精液を管の壁部と接触させる必要がない。それに伴い、管を中間洗浄しなくても何度でも使用可能であり、授精プロセスが連続する場合に、混交や不明な帰属の恐れを生じることなく、異なる父獣の精液を使用することができる。
管2の後側の近位端はハウジング4と固定的に結合されて、その中へと突入している。ハウジング4の中には、管2に対して同軸にアライメントされた長尺状の加熱ユニット5がある。加熱ユニット5は、その長手方向に連続して延びる中空スペース6を有している。図1に示す動作準備の整った装置1の状態のとき、中空スペース6の中に、最終的に動物の子宮へ注入されるべき精液を含むストロー7が配置される。
加熱ユニット5の長尺状の中空スペース6の外套面によって、ストロー7の外套面が密接に取り囲まれ、そのようにして厳密に定義された位置に保たれる。好ましくは中空スペース6の外套面に、およびこれに伴ってストロー7と加熱ユニット5の接触領域に可能な限り直接的に、加熱ユニット5は電気熱抵抗8を装備している。熱抵抗8を通って電流が流れると、これが加熱されて、その周囲およびそれに伴ってストロー7に熱を放出する。熱抵抗8とストロー7の近傍領域には、これらに生じている温度に依存して電気信号を制御部10へ供給する温度センサ9が配置されている。制御部10では、ストロー7の加熱プロセスについてデータ工学的に、温度センサ9における時間に対する温度推移について目標・加熱曲線が保存されている。作動レバー11を押すことで行うことができる加熱プロセスの作動がなされるとただちに、制御部は熱抵抗8を通る電流を適切に送り、そのようにして、前述した温度センサ9で温度推移が最善に行われるようにこれを加熱し、それに伴ってストロー7が最善の形で加熱される。必要な電気エネルギーは、理想的には再充電可能である電気バッテリ12から提供される(電気エネルギーが熱に変換されるオーム抵抗の原理に基づく熱源に代えて、マイクロ波放射や誘導に基づく原理も、電気エネルギーの熱への変換のために適用することができる)。
ストローが人工授精のための目標温度に達すると、この温度が熱抵抗8、温度センサ9、および制御部10の各部材で構成される制御回路によって、その値が安定して保持されるように制御される。そして作動レバー11を再度押すことで、ストロー7に含まれる精液を、授精されるべき動物の子宮へ最終的に押し出す駆動部13をいつでも始動させることができる。
ピストン14の前側部分はストロー7に対して同軸に、その後側の端面のほうを向いている。従来技術に基づく授精原理の場合と同じく、ピストン14の直径は、小管として構成されるストロー7の後側の端面に嵌まり込んで、ストロー7に向かって動いたときにその中で閉止栓に当接するように設定されている。
作動中の駆動部13では電気モータ15が、ピストンの外套面に外套面をもって当接する、ハウジング4に回転可能に支承された駆動ロール16を回転するように駆動し、それにより、駆動ロールがピストン14をその長手方向でストロー7へと向かう方向にスライドさせる。ピストン14の端面がストローに当接するとただちに、ピストンがストロー7を加熱ユニット5から出して、加熱ユニット5の中空スペース6に対して同軸に位置する管2の中へ押し込み、この管はその時点で、ハウジング4と反対を向くほうの遠位の長手方向領域をもってすでに人工授精プロセスのために最善の深さで、授精されるべき動物の膣ないし子宮の中へ突入している。ピストン14によってストロー7が管2の中でその前側の(=遠位の)端部までスライドし、ついにはストロー7が授精スリーブ3の遠位の端面に当接し、これをもって運動を停止する。ストロー7に向かってピストン14がさらに動くことで、上に述べたストロー7の閉止栓がその前側端部に向かう方向へ−すなわちストローの中へ−スライドし、それにより、そこで生成される、ストロー7に含まれる精液の圧力によってバルブが開き、精液がまずストロー7から外に出てから、さらに授精スリーブ3の端面側の小さな開口部17を通り、およびこれに伴って、用途に即して授精されるべき動物の子宮の中へと達する。このような種類のバルブを有するのでなく、前側端部のところで切開しなければならないストローが使用される場合、この切開はストローが加熱装置5に取り付けられる前に手作業で行うことができ、または、ストローを切開する自動式の切断装置を装置1が装備している。このような切断装置は、たとえば狭い角度範囲で旋回可能な小さい切れ刃によって形成されていてよく、これに対して場合により1つまたは2つの電磁石が作用し、それによって旋回運動を駆動する。理想的には、このような切断装置は加熱装置5と管2の間に取り付けられる。
このプロセスの後に装置1が動物から離れるように動かされ、それにより、管2と授精スリーブ3が最終的に動物の膣から全体として外に出る。駆動部13が反対方向へと切り換えられ、それによりピストン14が再び繰り込まれて、その大部分の長手方向領域がロール18に巻き取られる。理想的には、そのためにロール18も電気モータによって回転するように駆動可能である。最後にストロー7が、加熱ユニット5の後側端面の近傍領域でピストン案内部分19に突き当たる。ピストン14がさらに動くことでピストンがストロー7から引き戻され、空のストロー7だけが加熱ユニットの中空スペース6の中に残る。
加熱ユニット5への、ないしはこれからのストロー7の供給と取出のために、たとえば加熱ユニットがその長手方向に対して法線方向にハウジング4から出るようにスライド可能であってよく、それにより、中空スペース6の端面側の開口部がアクセス可能となる。ハウジング4に対する加熱ユニット5のスライド可能性は、たとえば加熱ユニットが通路の中に配置されて、通路長手方向に案内されながらスライド可能に保持され、この通路が側方で本装置を貫いて通っていることによって実現することができる。複数の加熱ユニットが通路方向で相並んで配置されて、1つのモジュールをなすように接続されていてもよく、そのようにして通路を通って一緒にスライド可能であってよく、常に、その中空スペース6がピストン14の運動線に位置する位置にある加熱ユニットだけが加熱のために電流供給部と接触する。複数の加熱ユニットを含む前述のモジュールは、たとえばドラムリボルバーのドラムのように構想することもでき、この場合、個々の中空スペースの中へ銃弾の代わりにそれぞれ加熱ユニットが配置される。
状況によっては、その動物にそもそも受胎能があるか否かに関する情報を認識することもできる。
センサユニット22は、−可視光のスペクトル領域で作動する−内視鏡カメラ22の代替または補足として、NIRセンサ装置であってもよく、もしくはこれを含むことができる。すなわち、これは近赤外光の1つまたは複数のスペクトルについての1つまたは複数の光源−典型的にはレーザーダイオード−を含んでおり、ならびに、近赤外スペクトル領域に属する当たった光についてのセンサを含んでいる。それ自体知られている通り、それにより個々の特定のスペクトル領域の強度を他の特定のスペクトル領域に対する比率で参照して、たとえばヘモグロビン、白血球、観察している表面組織中の水分など、さまざまな物質の濃度を認識することができる。ヘモグロビンや水の濃度を参照して、たとえばその動物が実際に発情期にあるか否かの示唆をもたらすことができる。ディスプレイ23には、測定結果およびそこから自動的に引き出される推測を表示することができ、以後のステップの選択についての選択メニューを提示することもできる。たとえば、その動物があらゆる兆候からして発情期にないことがNIR分光法で確認されたときや、確認された白血球の高い濃度を参照してその動物が炎症を起こしていると想定されるときには、授精プロセスを中止するよう提示することができる。
装置21のハウジングに、複数のストローが中にある可動のラックを含むことができる冷却容器24を取外し可能に取付可能であってよく、装置21の電気機械式のコンポーネントによって個別に選択されたストローを取出シャトルに出して、加熱ユニット5へ運ぶことができる。凍結された精液と、低温に保たれているだけの精液のいずれがストローの中で輸送されるべきであるかに応じて、冷却容器24は液体窒素を携行するために設計されるか、または、さほど高温でない冷却温度の保持のためにのみ設計されていてよい。
装置21は光源と協同作用する光学センサ25を含んでおり、これによって精液が照明されて、生きている精細胞の密度がどの程度高いかが光学的に分析される。
授精されるべき動物および使用された精液に関する識別情報が自動的に検出されることによって、装置1,21を無線網でネットワーク化した上で、実際に正しいストローが正しい動物に適用されているか否かを自動的にチェックすることもできる。肯定のケースでは、授精プロセスを自動的に許可することができ、否定のケースでは、授精プロセスを自動的に阻止することができる。
Claims (14)
- 哺乳類の人工授精のための装置(1,21)において、その過程で雄の種畜に由来する精液が動物の膣を通過して授精されるべき動物の子宮の内部または表面へ注入され、前記装置(1,21)は、授精されるべき動物の膣を通過して子宮へと可動である管(2)と、精液を含むストロー(7)を収容するための加熱可能な中空スペース(6)と、前記ストロー(7)および前記管(2)の子宮側の開口部から精液を外へ出すように可動である駆動部(13)とを有している、そのような装置において、
前記装置(1,21)は前記ストロー(7)を前記中空スペース(6)から出して前記管(2)の中へとスライド可能であるメカニズムを有することを特徴とする装置。 - 加熱可能な前記中空スペース(6)は前記管(2)の近位端に向かって開いている、請求項1に記載の装置(1,21)。
- 前記管(2)と反対を向いている側から加熱可能な前記中空スペース(6)の中へ、およびこれを通過して前記管(2)の中へ入るようにピストン(14)が可動である、請求項2に記載の装置(1,21)。
- 前記ピストン(14)は弾性的に可撓のワイヤによって形成され、前記ワイヤの一部がロール(18)に巻き取られている、請求項3に記載の装置(1,21)。
- 前記中空スペース(6)は前記装置のハウジング(4)に対して相対的に可動である加熱ユニット(5)の一部であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置(1,21)。
- 前記加熱ユニットは前記管(2)の軸に対して法線方向へ可動であることを特徴とする、請求項5に記載の装置(1,21)。
- 前記ストロー(7)から識別情報(20)を読み取ることができる読取装置を有することを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の装置(1,21)。
- 前記管(2)の遠位の領域に内視鏡カメラが取り付けられることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の装置(21)。
- 前記管(2)の遠位の領域にNIRセンサが取り付けられることを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載の装置(21)。
- 前記装置(21)に属する制御部によって制御されるディスプレイ(23)を有しており、前記制御部は前記装置(21)に関わるステータス情報および/または動物の状態に関わる情報および/または最新の授精プロセスに関わるステータス情報を前記ディスプレイ(23)に表示するために設計されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の装置(21)。
- 複数のストロー(7)を収容するために設計された冷却容器(24)と取外し可能に結合可能であることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載の装置(21)。
- 生きている精細胞の密度を測定するための光学センサ(25)を含むことを特徴とする、請求項1から11のいずれか1項に記載の装置(21)。
- 身体結合通信による電子通信のための装備を有することを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載の装置(21)。
- 授精されるべき動物の膣内または子宮の状態量を測定するためのセンサが前記管(2)に取り付けられており、前記装置(21)に含まれる制御部(10)は動物が受胎準備ができているか否かの情報に関して測定結果を自動的に評価し、その結果として授精プロセスを許可または中断するために設計されることを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の装置(21)。
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