JP2024013335A - 種卵の非破壊検査装置及び種卵の非破壊検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種卵の胚等の成長を光学的に精度良く観察できるようにする。【解決手段】種卵Ｅの赤道Ｃに対して一方側から種卵に第１光Ｌ１を照射する第１光照射部２と、第１光Ｌ１が照射された種卵の内部で生じる内部散乱光を、赤道Ｃに対して他方側から撮像する撮像部３と、撮像部３により得られた内部散乱光の撮像画像から種卵Ｅの胚の位置を特定する胚位置特定部４と、胚位置特定部４により特定された胚の位置Ｘに第２光Ｌ２を照射する第２光照射部５と、第２光Ｌ２が照射された胚の位置Ｘからの拡散反射光を受光する受光部６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、種卵の非破壊検査装置及び種卵の非破壊検査方法に関するものである。

従来、種卵における胚成長のモニタリングは、生命科学の分野で重要な研究対象となっている。この胚成長のモニタリングは、胚の形状だけでなく、心拍などの動的情報や、ヘモグロビンなどの物質の産生などをセンシングすることが考えられており、それらのセンシング技術について研究が行われている。

また、採卵鶏の場合には、オスの雛の経済的価値が乏しく、孵化したオスの雛は、雌雄鑑別の後に廃棄されている。一方で、ブロイラー（肉用鶏）の場合には、採卵鶏とは逆にメスの雛の経済価値が乏しく、雌雄鑑別の後に廃棄されている。このため、孵卵初期段階での雌雄判別を行うにより、雛の殺処分を防ぐだけでなく、孵卵に要するエネルギーや費用を低減することが考えられている。

孵卵初期段階での雌雄判別では、特許文献１に示すように、孵卵初期に形成される胚の成長速度の雌雄差に着目したものが考えられている。この雌雄判別では、胚の成長に伴う血管及び／又は血液の形成の程度を透過率により捉えている。

しかしながら、特許文献１では、透過画像により胚の成長を評価する構成であり、胚がある程度の大きさに成長しなければ、胚の成長を評価することができない。このため、より早いステージで雌雄判別することができず、また、判別精度を向上することも難しい。

国際公開第２０１８／１０１１３９号

そこで本発明は、上記検討の結果なされたものであり、種卵の胚の成長を光学的に精度良く観察できるようにすることをその主たる課題とするものである。

すなわち、本発明に係る種卵の非破壊検査装置は、種卵の赤道に対して一方側から前記種卵に第１光を照射する第１光照射部と、前記第１光が照射された前記種卵の内部で生じる内部散乱光を、前記赤道に対して他方側から撮像する撮像部と、前記撮像部により得られた前記内部散乱光の撮像画像から前記種卵の胚の位置を特定する胚位置特定部と、前記胚位置特定部により特定された胚の位置に第２光を照射する第２光照射部と、前記第２光が照射された前記胚の位置からの拡散反射光を受光する受光部とを備えることを特徴とする。

このような種卵の非破壊検査装置であれば、第１光が照射された種卵の内部で生じる内部散乱光が胚に対するバックライトとなり、撮像画像において胚を鮮明に撮像することができる。
ここで、第１光照射部により第１光を赤道に対して一方側から照射し、撮像部により内部散乱光を赤道に対して他方側から撮像しているので、撮像部に第１光照射部からの第１光が直接入射することを防ぎ、第１光が入射することにより胚が不鮮明になる等の不具合が生じないようにできる。また、撮像画像において胚が鮮明に撮像されるので、胚位置特定部により種卵の胚の位置を正確に特定することができる。ここで、種卵の赤道とは、種卵が回転楕円体である場合には、その長径部分又は短径部分であり、種卵が球状である場合には、その直径部分である。
そして、胚位置特定部により特定された胚の位置に第２光を照射して、その胚の位置からの拡散反射光を検出してるので、胚の成長に伴う拡散反射光の変化を把握することができ、胚の成長を光学的に精度良く観察できるようになる。

前記第２光照射部は、前記胚位置特定部により特定された胚の位置に加えて、前記胚の以外の周辺位置に前記第２光を照射するものであり、前記受光部は、前記胚の位置からの拡散反射光に加えて、前記周辺位置からの拡散反射光を受光するものであることが望ましい。
この構成であれば、特定された胚の位置とその周辺位置とに第２光を照射し、それらの拡散反射光を検出しているので、胚の位置の拡散反射光の検出信号から周辺位置の拡散反射光の検出信号を差し引くなどにより、卵殻や卵殻膜などの影響によるノイズをキャンセルして、胚の成長を光学的に精度良く観察できるようになる。

撮像部の具体的な配置の態様としては、前記撮像部は、前記種卵に対する前記第１光照射部の照射位置が撮像できない位置に配置されていることが望ましい。

種卵の内部には気室があり、種卵の姿勢によっては、内部散乱光を撮像する際に胚と気室とが重なってしまい、胚を鮮明に撮像することができない場合がある。このため、種卵の長径が横向き又は傾斜した状態とすることで、気室と胚及び血管とが重ならない状態にでき、胚の画像を鮮明に撮像することができる。
このため、前記種卵は、長径が横向き又は傾斜した状態となるように配置されており、前記第１光照射部は、前記種卵の長径よりも下側部分に第１光を照射するものであり、前記撮像部は、前記種卵の長径よりも上側部分を撮像するものであることが望ましい。

種卵の非破壊検査装置の構成を簡単にするためには、前記受光部は、前記撮像部を用いて構成されていることが望ましい。この場合、撮像部は、第１光の波長域及び第２光の波長域の両方を撮像可能なものである。

第２光照射部及び受光部の具体的な実施の態様としては、前記第２光照射部は、レーザ光を前記胚の位置及び前記周辺位置に照射するものであり、前記受光部は、前記胚の位置からの拡散反射光及び前記周辺位置からの拡散反射光を受光してスペックル画像を生成するものであることが望ましい。
この構成であれば、スペックル画像を用いて胚の心拍などの動的な情報を取得することができる。

また、本発明に係る種卵の非破壊検査装置は、前記受光部の受光信号に基づいて前記胚の情報を計測する胚情報計測部をさらに備えることが望ましい。
この構成であれば、スペックル画像等の受光信号から自動的に胚の心拍等の動的情報を計測することができ、胚の動的情報の経時変化により胚の成長を精度良く観察することができる。

第２光照射部の具体的な実施の態様としては、前記第２光照射部は、空間光変調器によりレーザ光を前記胚の位置及び前記周辺位置に照射するものであることが考えられる。
このように空間光変調器を用いることによって、単一のレーザ光源を用いて２本のレーザ光を生成して、胚の位置及び周辺位置に照射することができる。

また、本発明に係る種卵の非破壊検査方法は、種卵の赤道に対して一方側から前記種卵に第１光を照射して、前記種卵の内部で生じる内部散乱光を、前記赤道に対して他方側から撮像し、前記内部散乱光の撮像画像から前記種卵の胚の位置を特定し、特定された胚の位置に第２光を照射して、前記胚の位置からの拡散反射光を受光することを特徴とする。

卵殻や卵殻膜などの影響によるノイズをキャンセルして、胚の成長を光学的に精度良く観察できるようにするためには、前記特定された胚の位置に加えて、前記胚の以外の周辺位置に前記第２光を照射し、前記胚の位置からの拡散反射光に加えて、前記周辺位置からの拡散反射光を受光することが望ましい。

このように構成した本発明によれば、種卵の非破壊検査装置において、種卵の胚の成長を光学的に精度良く観察できるようになる。

本発明の一実施形態に係る種卵の非破壊検査装置の構成を模式的に示す図である。 変形実施形態に係る胚の位置を測定するための測定光学系の構成を模式的に示す図である。 変形実施形態に係る胚の位置を測定するための測定光学系の構成を模式的に示す図である。

以下に、本発明に係る種卵の非破壊検査装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

＜装置構成＞
本実施形態の種卵Ｅの非破壊検査装置１００は、種卵Ｅの孵卵段階（孵卵途中）において、種卵Ｅの胚の成長を観察するものである。このように種卵Ｅの胚の成長を観察することにより、胚の成長の雌雄差に基づいて、種卵Ｅから孵化する雛の性別を非破壊で判別することができるようになる。

この種卵Ｅの非破壊検査装置１００は、種卵Ｅの胚の位置を特定するための測定機器と、胚の成長を観察するための観察機器とを有している。

＜胚の位置を特定するための測定機器＞
具体的に種卵の非破壊検査装置１００は、図１に示すように、種卵Ｅの胚の位置を特定するための測定機器として、種卵Ｅに第１光Ｌ１を照射する第１光照射部２と、第１光Ｌ１が照射された種卵Ｅの内部で生じる内部散乱光を撮像する撮像部３と、撮像部３により得られた撮像画像から種卵Ｅの胚の位置を特定する胚位置特定部４とを有している。

本実施形態では、検査対象である種卵Ｅは、長径が横向きとなるように測定台１０に設置されて検査される。なお、図１では、１つの種卵Ｅを測定台１０に設置して検査する例を示しているが、複数の種卵Ｅを複数の卵座を有するセッタートレイ（不図示）に載置して一挙に検査可能に構成しても良いし、搬送途中の種卵Ｅに光を照射して次々と検査するようにしてもよいのはもちろんである。

第１光照射部２は、種卵Ｅの長径部分である赤道Ｃに対して一方側から種卵Ｅに第１光Ｌ１を照射するものである。具体的に第１光照射部２は、種卵Ｅの長径（赤道Ｃ）よりも下側部分に第１光Ｌ１を照射するものであり、ここでは、種卵Ｅの長径よりも下側の側面に長径に沿って第１光Ｌ１を照射するように構成されている。また、第１光照射部２は、種卵Ｅの鈍端側（気室側）から第１光Ｌ１を照射して、種卵内部で第１光Ｌ１が内部散乱しやすくしている。

また、第１光照射部２は、殻透過性が高く、胚、血管又は血液に吸収されやすい波長を有する第１光Ｌ１を照射するものである。胚、血管又は血液に吸収されやすい波長は、具体的にはヘモグロビンやミオグロビンに吸収されやすい波長である。具体的に第１光照射部２は、緑色の波長域（例えば５７０ｎｍ）のレーザ光を照射するレーザ光源２１を用いることができる。第１光照射部２は、レーザ光源２１からのレーザ光を導光して種卵の所望の位置に照射する照射用光ファイバを有していても良い。その他、第１光照射部２は、赤色の波長域（例えば７００ｎｍ）、又は、近赤外の波長域（例えば７５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）のレーザ光を照射するレーザ光源を用いても良い。また、第１光照射部２は、スペクトルランプの一種であるキセノンランプ等の光源を用いても良い。

撮像部３は、種卵Ｅの長径部分である赤道Ｃに対して他方側から内部散乱光を撮像するカメラ３１を有している。具体的に撮像部３は、種卵Ｅに対する第１光照射部２の照射位置が撮像できない位置に配置されており、本実施形態では、種卵Ｅの長径よりも上側部分を撮像するように種卵Ｅの上方に配置されている。図１では、撮像部３の撮像軸３ｘが鉛直方向に沿って配置されているが、鉛直方向に対して傾斜して配置されていても良い。なお、撮像部３は、カメラ３１の前方に設けられ、胚の形状を明瞭化するためのバンドパスフィルタを有する構成としても良い。

胚位置特定部４は、撮像部３により得られた内部散乱光の撮像画像から種卵Ｅの胚の位置を特定するものである。なお、撮像部３の撮像画像では、内部散乱光がバックライトとなり、胚の部分が影となって写っている。

具体的に胚位置特定部４は、撮像画像を画像処理することにより、撮像画像から胚の位置を特定する。例えば、胚位置特定部４は、撮像画像を２値化することにより、胚の位置を特定することができる。なお、胚位置特定部４は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換部等を有する専用又は汎用のコンピュータ（情報処理装置ＣＯＭ）により構成されている。

＜胚の成長を観察するための観察機器＞
そして、種卵Ｅの非破壊検査装置１００は、図１に示すように、胚の成長を観察するための観察機器として、胚位置特定部４により特定された胚の位置Ｘ及び当該胚の以外の周辺位置Ｙに第２光Ｌ２を照射する第２光照射部５と、第２光Ｌ２が照射された胚の位置Ｘからの拡散反射光及び周辺位置Ｙからの拡散反射光を受光する受光部６とを有している。

第２光照射部５は、胚位置特定部４により特定された胚の位置Ｘ及び当該胚の以外の周辺位置Ｙに第２光Ｌ２を照射するものである。具体的に第２光照射部５は、種卵Ｅの上方から胚の位置Ｘ及び周辺位置Ｙに向かって第２光Ｌ２を照射するように構成されている。

また、本実施形態の第２光照射部５は、胚位置特定部４により特定された胚の位置情報に基づいて、胚の位置Ｘ及び周辺位置Ｙに第２光Ｌ２を照射できるように照射位置を変更可能に構成されている。なお、孵卵初期に形成される胚は卵殻及び卵殻膜の内側に沿うように位置していることから、第２光照射部５は、第２光Ｌ２を卵殻及び卵殻膜よりも内側に集光する。つまり、胚の位置Ｘ及び周辺位置Ｙは、卵殻及び卵殻膜よりも内側に設定されている。

また、第２光照射部５は、殻透過性が高く、胚、血管又は血液に反射されやすい波長を有する第２光Ｌ２を照射するものである。胚、血管又は血液に反射されやすい波長は、具体的にはヘモグロビンやミオグロビンに反射されやすい波長である。具体的に第２光照射部５は、赤色の波長域（例えば７００ｎｍ）のレーザ光を照射するレーザ光源５１を用いることができる。第２光照射部５は、レーザ光源５１からのレーザ光を導光して種卵の所望の位置に照射する照射用光ファイバを有していても良い。その他、第２光照射部５は、緑色の波長域（例えば５７０ｎｍ）、又は、近赤外の波長域（例えば７５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）のレーザ光を照射するレーザ光源を用いても良い。また、第２光照射部５は、スペクトルランプの一種であるキセノンランプ等の光源を用いても良い。

さらに、第２光照射部５は、単一のレーザ光源５１からのレーザ光を空間光変調器５２により２つのレーザ光に分岐させて、一方のレーザ光を胚の位置Ｘに照射し、他方のレーザ光を周辺位置Ｙに照射する構成としてある。本実施形態では、レーザ光源５１からのレーザ光を光ファイバ５３で導光し、そのレーザ光をコリメートレンズ５４で平行化した後に空間光変調器５２に導入させている。空間光変調器５２により空間変調されたレーザ光は、集光レンズ５５及びハーフミラー５６を介して、胚の位置Ｘ及び周辺位置Ｙに集光されて照射される。ここで、第２光照射部５は、胚の位置Ｘ及び周辺位置Ｙに同時にレーザ光を照射することもできるし、交互にレーザ光を照射することもできる。

受光部６は、第２光Ｌ２が照射された胚の位置Ｘからの拡散反射光及び周辺位置Ｙからの拡散反射光を受光するものであり、本実施形態では、撮像部３を用いて構成されている。そして、撮像部３は、胚の位置Ｘからの拡散反射光及び周辺位置Ｙからの拡散反射光を受光してスペックル画像を生成する。なお、受光部６（撮像部３）はハーフミラー５６を介しての拡散反射光を受光する構成であり、本実施形態の観察機器は同軸照明光学系である。

そして、本実施形態の種卵Ｅの非破壊検査装置１００は、受光部６（撮像部３）の受光信号であるスペックル画像に基づいて、胚の情報を計測する胚情報計測部７をさらに備えている。

この胚情報計測部７は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換部等を有する専用又は汎用のコンピュータ（情報処理装置ＣＯＭ）により構成されている。

本実施形態の胚情報計測部７は、胚の位置Ｘからの拡散反射光によるスペックル画像と、周辺位置Ｙからの拡散反射光によるスペックル画像との差分を取ることにより、卵殻や卵殻膜などの影響によるノイズをキャンセルして、胚の成長に関するスペックル画像を生成する。そして、胚情報計測部７は、胚の成長に関するスペックル画像を用いて、胚の心拍数や心拍の振幅などの動的情報を算出する。ここで、胚情報計測部７は、例えば、スペックル画像における所定領域の信号強度をフーリエ変換することにより、動的情報を算出することができる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態の種卵の非破壊検査装置１００によれば、第１光Ｌ１が照射された種卵Ｅの内部で生じる内部散乱光が胚に対するバックライトとなり、撮像画像において胚を鮮明に撮像することができる。

ここで、第１光照射部２により第１光Ｌ１を赤道Ｃ（種卵の長径部分）に対して一方側から照射し、撮像部３により内部散乱光を赤道Ｃに対して他方側から撮像しているので、撮像部３に第１光照射部２からの第１光Ｌ１が直接入射することを防ぎ、第１光Ｌ１が入射することにより胚が不鮮明になる等の不具合が生じないようにできる。また、撮像画像において胚が鮮明に撮像されるので、胚位置特定部４により種卵の胚の位置を正確に特定することができる。

そして、特定された胚の位置Ｘとその周辺位置Ｙとに第２光Ｌ２を照射し、それらの拡散反射光を検出しているので、胚の位置Ｘの拡散反射光の受光信号から周辺位置Ｙの拡散反射光の受光信号を差し引くなどにより、卵殻や卵殻膜などの影響によるノイズをキャンセルして、胚の成長を光学的に精度良く観察できるようになる。

＜その他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態の胚位置特定部４により特定された胚の位置情報に基づいて、種卵の測定台１０と、第２光照射部５及び受光部６との相対位置を変更する位置変更機構を有していても良い。この場合、位置変更機構は、測定台１０を移動させても良いし、第２光照射部５及び受光部６を移動させても良い。

また、前記実施形態の受光部６は、撮像部３を用いて構成されているが、受光部６を撮像部３とは別のカメラを有する構成としても良い。

さらに、前記実施形態の第１光照射部２のレーザ光源２１と第２光照射部５のレーザ光源５１とを共通のものとしても良い。

加えて、前記実施形態では、種卵Ｅは、長径が横向きとなるように配置されているが、図２に示すように、長径が鉛直方向に対して傾斜した状態となるように配置しても良い。図２では、前記実施形態と同様に長径を赤道Ｃとして、当該赤道Ｃの一方側に第１光Ｌ１を照射し、赤道Ｃの他方側から内部散乱光を撮像する例を示している。

また、前記実施形態では、種卵Ｅの長径部分を赤道Ｃとして、赤道Ｃの一方側に第１光Ｌ１を照射し、赤道Ｃの他方側から内部散乱光を撮像しているが、図３に示すように、種卵Ｅの短径部分を赤道Ｃとして、赤道Ｃの一方側に第１光Ｌ１を照射し、赤道Ｃの他方側から内部散乱光を撮像しても良い。なお、図３では、種卵Ｅは、長径が横向きとなるように配置されているが、長径が鉛直方向に対して傾斜した状態となるように配置しても良い。

その上、前記実施形態の受光部６は、撮像画像を生成するものであったが、拡散反射光を受光して、所定波長域における反射光強度または反射光スペクトルを生成するものであっても良い。所定波長域における反射光強度または反射光スペクトルを生成する構成であっても、胚の位置の反射光強度または反射光スペクトルと、周辺位置の反射光強度または反射光スペクトルとの差分を取ることで、胚の成長に関する所定波長域における反射光強度または反射光スペクトルを取得することができ、当該所定波長域における反射光強度または反射光スペクトルの経時変化等に基づいて、胚の成長を精度良く観察することができる。

また、前記実施形態の第２光照射部は、胚位置特定部により特定された胚の位置及び胚の以外の周辺位置に第２光を照射するものであったが、胚位置特定部により特定された胚の位置のみに第２光を照射する構成としても良い。この場合、受光部は、胚の位置からの拡散反射光のみを受光する構成となる。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・種卵の非破壊検査装置
Ｘ ・・・胚の位置
Ｙ ・・・胚以外の周辺位置
Ｃ ・・・赤道
２ ・・・第１光照射部
Ｌ１ ・・・第１光
２１ ・・・第１レーザ光源
３ ・・・撮像部
３ｘ ・・・撮像軸
４ ・・・胚位置特定部
５ ・・・第２光照射部
Ｌ２ ・・・第２光
５１ ・・・第２レーザ光源
５２ ・・・空間変調器
５３ ・・・光ファイバ
５４ ・・・コリメートレンズ
５５ ・・・集光レンズ
５６ ・・・ハーフミラー
６ ・・・受光部
７ ・・・胚情報計測部

Claims (10)

1. 種卵の赤道に対して一方側から前記種卵に第１光を照射する第１光照射部と、
   前記第１光が照射された前記種卵の内部で生じる内部散乱光を、前記赤道に対して他方側から撮像する撮像部と、
   前記撮像部により得られた前記内部散乱光の撮像画像から前記種卵の胚の位置を特定する胚位置特定部と、
   前記胚位置特定部により特定された胚の位置に第２光を照射する第２光照射部と、
   前記第２光が照射された前記胚の位置からの拡散反射光を受光する受光部とを備える、種卵の非破壊検査装置。
2. 前記第２光照射部は、前記胚位置特定部により特定された胚の位置に加えて、前記胚の以外の周辺位置に前記第２光を照射するものであり、
   前記受光部は、前記胚の位置からの拡散反射光に加えて、前記周辺位置からの拡散反射光を受光するものである、請求項１に記載の種卵の非破壊検査装置。
3. 前記撮像部は、前記種卵に対する前記第１光照射部の照射位置が撮像できない位置に配置されている、請求項１又は２に記載の種卵の非破壊検査装置。
4. 前記種卵は、長径が横向き又は傾斜した状態となるように配置されており、
   前記第１光照射部は、前記種卵の長径よりも下側部分に第１光を照射するものであり、
   前記撮像部は、前記種卵の長径よりも上側部分を撮像するものである、請求項１又は２に記載の種卵の非破壊検査装置。
5. 前記受光部は、前記撮像部を用いて構成されている、請求項１又は２に記載の種卵の非破壊検査装置。
6. 前記第２光照射部は、レーザ光を前記胚の位置及び前記周辺位置に照射するものであり、
   前記受光部は、前記胚の位置からの拡散反射光及び前記周辺位置からの拡散反射光を受光してスペックル画像を生成するものである、請求項１又は２に記載の種卵の非破壊検査装置。
7. 前記受光部の受光信号に基づいて前記胚の情報を計測する胚情報計測部をさらに備える、請求項６に記載の種卵の非破壊検査装置。
8. 前記第２光照射部は、空間光変調器によりレーザ光を前記胚の位置及び前記周辺位置に照射するものである、請求項６に記載の種卵の非破壊検査装置。
9. 種卵の赤道に対して一方側から前記種卵に第１光を照射して、前記種卵の内部で生じる内部散乱光を、前記赤道に対して他方側から撮像し、
   前記内部散乱光の撮像画像から前記種卵の胚の位置を特定し、
   特定された胚の位置に第２光を照射して、前記胚の位置からの拡散反射光を受光する、種卵の非破壊検査方法。
10. 前記特定された胚の位置に加えて、前記胚の以外の周辺位置に前記第２光を照射し、
    前記胚の位置からの拡散反射光に加えて、前記周辺位置からの拡散反射光を受光する、請求項９に記載の種卵の非破壊検査方法。