JP6723597B2

JP6723597B2 - 種卵の非破壊検査装置及びそれに用いる種卵検査プログラム

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Publication number: JP6723597B2
Application number: JP2016122108A
Authority: JP
Inventors: 伸一藤谷
Original assignee: NABEL CO.,LTD.
Current assignee: NABEL CO.,LTD.
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP2017227471A

Description

本発明は、種卵の非破壊検査装置に関し、特に種卵の孵卵段階において種卵から孵化する雛の性別を判別することができる種卵の非破壊検査装置に関するものである。

食用卵の生産用に養鶏場で飼養される鶏の系統を採卵鶏（レイヤー）と呼ぶ。食用卵の生産者は、採卵用の実用鶏の親となる種鶏群を飼養する種鶏会社から実用鶏の雛を購入して、その雛を大雛まで育成して食用卵の生産に使用している。

種鶏会社において、実用鶏の親の種鶏群が飼養されている農場を種鶏農場と言う。この種鶏農場で産まれた種卵は、図１に示すように、一旦貯卵場所に集められ、その後に予備加温と呼ばれる工程を経て、孵卵場の孵卵器に入卵されて孵卵が開始される。孵卵場での入卵から約２１日間の加温の後、雛が孵化する。孵化した雛は、ただちに雌雄鑑別される。

採卵鶏の場合は、オスの雛の経済的価値は乏しい。採卵鶏のオスの雛は、採卵の目的に使用できないのは勿論のこと、食肉用としても増体性が肉用鶏に比較して劣るからである。したがって、孵化したオスの雛は、雌雄鑑別の後に廃棄されている。日本国内で年間に廃棄される採卵鶏のオスの雛は、１億羽以上であり、約半数を占めるオスの孵卵コストなど経済的な損失のみならず、生命倫理上の観点からも問題視されている。

一方、インフルエンザなどのワクチンの製造法の１つに発育鶏卵培養法がある。この発育鶏卵培養法は、胚の発育が進行している種卵内でウイルスやリケッチアを培養する方法である。特にウイルスではその種により、使用する種卵の孵卵時期、接種部位、増殖時期が異なる。接種部位は漿尿膜上、尿膜腔、羊膜腔、卵黄嚢、鶏胚などで、通常孵卵開始から１０〜１３日経過したものを用い、接種後２〜５日で増殖が完了する。

我が国のインフルエンザ・ワクチン生産の事例では、年間数千万個の種卵がワクチン製造に使用されている。以下、ワクチン製造に使用される種卵をワクチン卵と呼ぶ。

この状況を考えれば、仮に孵卵中の種卵であっても、ワクチン卵に転用可能な日限である孵卵開始から９日目以前に孵化する雛の性別が高い確率で予測できれば、オスの孵化する確率の高い種卵をワクチン卵に転用することが可能であり、経済的な損失を少なくし、新たな収益を確保できるとともに、生命倫理上の問題も緩和できる。

従来、非特許文献１に示すように、種卵の孵卵初期段階において雌雄の判別を行うものがある。
この雌雄判別方法は、細胞中の核内の性染色体の大きさが、オスとメスとで違うことを利用するものである。
孵卵開始（入卵）から３日目胚の細胞中の核内の性染色体の違いを見るために、入卵から３日目の種卵に対してレーザで個々の卵殻に穴を開けて、その後、近赤外域の光を種卵内に照射して、種卵内の胚の細胞からの反射光をラマン分光分析の手法で分析して、細胞中の核の中の性染色体の大きさを調べて胚がオスかメスかを決定している。

採卵鶏の場合、メスの胚を有する種卵は、レーザで開けた穴を塞いで、孵卵が継続される。このオスの胚を有する種卵もメスと同様に、孵卵を継続すればワクチン卵への転用が可能であると考えられるが、下記の問題がある。

商用ベースの孵卵場では、１日あたり数万個の種卵が入卵される。これらの雌雄鑑別には時間あたり１００００個〜４００００個の種卵の検査が必要とされる。しかるに、非特許文献１の方法は、レーザに穴を開ける工程及び光を照射してラマン分光分析を行う工程が必要であり、卵１個あたりに１０秒〜２０秒の時間を要するので時間当たりに１８０個〜３６０個程度しか処理できず、商用ベースの孵卵場での処理能力の要求を満たさない。

"Germany Aims for Chicken Sexing in the Egg by 2016"、［online］、2015年4月1日、The Poultry Site、［平成28年4月1日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.thepoultrysite.com/poultrynews/34741/germany-aims-for-chicken-sexing-in-the-egg-by-2016/＞

本願発明者は、胚が生存して発育が進んでいる種卵の内部では、血管の生成と伸長が時々刻々と進行していることに着目し、従来にはない雌雄判別方法を提案すべく、その血管の成長度合いにオスの胚とメスの胚とで有意な差があるのではないかという仮説を立てた。

そして、本願発明者は、血管の成長度合いが血管の成長に伴う血液の量から見積もれること、つまり、血管の成長度合いが血液中のヘモグロビンの吸収のピーク波長の一つである５７８ｎｍにおける透過率から見積もれることに着目して、波長５７８ｎｍを有する光を種卵に照射して、波長５７８ｎｍにおける透過率の変化を計測した。

その結果、孵卵開始（入卵）から７日目の時点の波長５７８ｎｍにおける透過率において、確かにオスの胚とメスの胚とで有意な差異が存在することを見出した。なお、詳細については後述する。
つまり、本願発明者は、血管や血液の形成の進行の仕方に性差があり、ある特定の時点での血管や血液の形成の程度の差からオスの胚とメスの胚が判別できるという新しい知見を得た。

そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、本願発明者の新たな知見に基づいてなされたものであり、高速且つ非侵襲的な方法で、特定の性別の雛が孵化する種卵を判別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、光を種卵に照射する光照射部と、前記種卵を透過した光の強度を検出する光検出部と、孵卵開始から所定期間経過した第１時点の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定する形成程度推定部と、形成程度の推定値から前記種卵から孵化する雛の性別を判別する性別判別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、孵卵開始から所定期間経過した第１時点の種卵を透過した光の強度に基づいて、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定しているので、その推定値はオスの胚とメスの胚とで異なることから、種卵から孵化する雛の性別を判別することができる。したがって、本発明によれば、高速且つ非侵襲的な方法で、特定の性別の雛が孵化する種卵を判別することができる。
また、本発明によれば、オスの雛が孵化する種卵の割合が高い種卵の集まりを選抜して、ワクチン卵として活用又は販売することができる。さらに、限られた孵卵場の収容能力をメスの雛が孵化する種卵に優先的に割り当てることができる。その上、オスの雛を殺処分する生命倫理上の問題を緩和することができる。

上記のように、種卵を透過した光の強度に基づいて、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定する場合には、その形成程度の推定値は、種卵内の血管及び／又は血液の透過率以外に、種卵のサイズや卵殻色などの種卵の属性、光照射部の発光強度の個体差や光検出部の受光感度の個体差などの測定機器の機差、種卵を載せているトレイの色や材質などのトレイの種類などの影響を受けてしまう。これらの影響は、複数の卵座を有するセッタートレイに載置された複数の種卵を、セッタートレイに載置した状態で検査する場合に特に顕著となる。
この問題を好適に解決するための一方法としては、前記形成程度推定部は、前記第１時点の前記種卵を透過した光の強度とともに、それ以前の第２時点又は孵卵開始前の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定するものであることが望ましい。
このように複数時点の光強度に基づいて形成程度の推定値を求めることにより、種卵の属性、測定機器の機差及びトレイの種類などの影響を低減することができる。したがって、種卵内の血管及び／又は血液の形成程度をより正確に捉えることができるので、第１時点における雌雄判別のみの場合よりも判別精度を改善することができる。

具体的な実施の態様としては、前記形成程度推定部は、前記第１時点の前記種卵を透過した光の強度と前記第２時点又は孵卵開始前の前記種卵を透過した光の強度との比を用いて、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定するものであることが望ましい。

また、種卵の属性などの影響に関する問題を解決するための他の方法としては、前記形成程度推定部は、前記第１時点以前の第２時点又は孵卵開始前の前記種卵のサイズ情報をさらに用いて、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定するものであることが望ましい。
ここで、種卵のサイズ情報とは、例えば、卵重、卵の長径や短径、又は卵の体積など卵の大きさを示す情報であればどのようなものであってもよい。
このように、光の強度と種卵のサイズ情報とを組み合わせて形成過程の推定値を求めることにより、種卵の属性などの影響を低減することができる。したがって、種卵内の血管及び／又は血液の形成程度をより正確に捉えることができるので、第１時点における雌雄判別のみの場合よりも判別精度を改善することができる。

種卵をセッタートレイに載置した状態で種卵を検査する場合に異なる日にまたがるデータを利用する場合には、セッタートレイに載置された種卵のデータを記録しておく必要がある。
さらに、孵卵初期の種卵は、胚が小さく外部からの振動等の刺激に鋭敏であり、この時期の卵をオスとメスに仕分けるために卵を別々のトレイに移し変える作業を行うと孵化率の低下を招く恐れがある。そのため、雌雄判別の時期が孵卵初期の場合には、前記移し変える作業は孵化率に影響を与えない時期まで待つことが望ましい。
これらの課題を好適に解決するためには、非破壊検査装置は非接触ＩＣタグが設けられたセッタートレイに載置された前記種卵を検査するものであり、前記性別判別部により得られた判別結果を前記非接触ＩＣタグに書き込む判別結果書込部、前記形成程度推定部により得られた形成程度の推定値を前記非接触ＩＣタグに書き込む形成程度推定値書込部、前記光検出部により得られた光の強度を前記非接触ＩＣタグに書き込む光強度書込部のうち少なくとも１つをさらに備えることが望ましい。

また、本発明に係る種卵検査プログラムは、光を種卵に照射する光照射部と、前記種卵を透過した光の強度を検出する光検出部とを備える種卵の非破壊検査装置に用いられる種卵検査プログラムであって、孵卵開始から所定期間経過した第１時点の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定する形成程度推定部と、形成程度の推定値から前記種卵から孵化する雛の性別を判別する性別判別部と、としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とする。

このように構成した本発明によれば、孵卵開始から所定期間経過した第１時点の種卵を透過した光の強度に基づいて、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定し、その形成程度の推定値から種卵から孵化する雛の性別を判別するので、高速且つ非侵襲的な方法で、特定の性別の雛が孵化する種卵を選別することができる。

一般的な孵卵場における雛の生産工程を示すフロー図である。検証実験に用いた種卵の非破壊検査装置の構成を模式的に示す図である。孵卵０日目から８日目までの相対透過率スペクトルを示す図である。特定波長毎の相対透過率の時間変化を示す図である。種卵の雌雄別における孵卵７日目の５７８ｎｍの相対透過率を示す図である。種卵の雌雄別における初期卵重と孵卵７日目の５７８ｎｍの相対透過率との関係を示す図である。種卵の雌雄別における孵卵０日目の５７８ｎｍの相対透過率に対する孵卵７日目の５７８ｎｍの相対透過率の比を示す図である。種卵の雌雄別における初期卵重と孵卵０日目の５７８ｎｍの相対透過率に対する孵卵７日目の５７８ｎｍの相対透過率の比との関係を示す図である。種卵の雌雄及び未受精卵における孵卵６日目の５７８ｎｍの相対透過率を示す図である。種卵の雌雄及び未受精卵における孵卵０日目の５７８ｎｍの相対透過率に対する孵卵６日目の相対透過率の比を示す図である。初期卵重と孵卵０日目の相対透過率に対する孵卵７日目の相対透過率の比とを説明変数とし、性別（オス＝１、メス＝０）を目的変数としたロジスティック回帰分布の判別値の分布を示す図である。本実施形態の種卵の非破壊検査装置の構成（ヘッド退避位置Ｎ）を模式的に示す図である。同実施形態の種卵の非破壊検査装置の構成（ヘッド計測位置Ｍ）を模式的に示す図である。本実施形態の非破壊検査装置に用いるセッタートレイの平面図、及びセッタートレイの卵座に種卵を載置した状態の平面図である。同実施形態の複数の種卵を同時に計測している状態を示す図である。種卵の雌雄別の孵卵０日目の５７４ｎｍの相対透過率に対する孵卵７日目の相対透過率の比を示す図である。種卵の雌雄別の初期卵重と孵卵０日目の５７４ｎｍの相対透過率に対する孵卵７日目の５７４ｎｍの相対透過率の比との関係を示す図である。雌雄判別及び未受精卵の閾値を示す模式図である。ＲＦＩＤを設けたセッタートレイを用いた非破壊検査システムを示す模式図である。変形実施形態の種卵の非破壊検査装置を組み込んだ種卵仕分けシステムを模式的に示す図である。変形実施形態の雛の生産工程を示すフロー図である。

＜検証実験＞
まず、本発明に至った仮説に対する検証実験について説明する。
採卵鶏（ジュリア・ライト）の種卵を９０個入手した。なお、入手時に全ての種卵の卵重（以下、初期卵重という。）を測定した。また、本実験に用いた種卵は予備加温をしていない。

孵卵器に入卵する直前（以下、Ｄａｙ０という。）から４８時間以降２４時間毎にハロゲンランプ光源の光を種卵の側方から照射し、当該種卵からの透過光を分光器により分光して透過光の分光データを測定した。なお、測定装置を図２に示す。
これらのデータは、孵卵器に入れてから何日目のデータかを識別する目的で、Ｎ日目のデータならＤａｙＮのデータとして参照する。

測定環境の校正の目的で、測定前に長さ３０ｍｍ、直径４５ｍｍの円筒状のテフロンブロックを種卵の代わりにブロックの底面が投光側に来るように測定台に置いて分光データを測定した。

５００ｎｍから９００ｎｍの波長範囲において、１ｎｍ刻みで、種卵の分光データをテフロンブロックの分光データで割って、テフロンブロックをリファレンスにした相対透過率のスペクトルを各種卵毎に求めた。

相対透過率Ｔ（λ）
＝種卵の波長λの分光データ／テフロンブロックの波長λの分光データ

図３に、種卵のＤａｙ０からＤａｙ８までの相対透過率スペクトルを示す。この図３に示すように、内部で胚が成長している種卵は、相対透過率スペクトルの波形が毎日変化する。

この変化を５７８ｎｍ、６２３ｎｍ、７５０ｎｍ、８１０ｎｍ、８７０ｎｍの波長毎に分けて示したのが図４である。この図４に示すように、全ての波長に対して、Ｄａｙ４からＤａｙ５にかけての相対透過率の変化が著しいが、特に両日の５７８ｎｍでの相対透過率の比で計算される減少率が他の波長に比較して著しく大きい。

この理由は、次の通りである。
Ｄａｙ３から卵黄の胚盤の周りに血管の生成が見られる。この血管が日々伸びることによって、血液の成分であるヘモグロビンの量が増える。そうすると、ヘモグロビンによる光の吸収のピーク波長の付近において、光の吸収が大きくなる。ヘモグロビンの吸収のピーク波長は、可視域では５７８ｎｍ、５４０ｎｍ、４１０ｎｍ付近であることが知られており５７８ｎｍは、その一つであるからである。

したがって、５７８ｎｍの相対透過率の時間変化は、血管の生成及び伸長に対応している。

次に、この血管の成長にオスの胚とメスの胚とで違いがあるかを調べた。
９０個の種卵の孵卵を継続して、雛を孵化させた。９０個の種卵から７６羽の雛が孵化した。雌雄鑑別の結果、３５羽がメスで４１羽がオスであった。なお、５個が未受精卵であった。残りは、胚が孵化前に死んだ中止卵であった。

図５は、雛が孵化した７６個の種卵において、Ｄａｙ７における５７８ｎｍの相対透過率を雛の性別に分けて図示したものである。なお、図中の白抜きの菱形のシンボルはオス（Ｍ）を示し、図中の黒丸のシンボルはメス（Ｆ）を示す（他の図についても同じ）。この図５から、メスの５７８ｎｍの相対透過率がオスのものより有意に小さいことがわかる（ｔ検定ｐ値＜０．００２）。
この図５において例えばＤａｙ７における５７８ｎｍの相対透過率の値が、０．００５より大きい種卵を抽出すれば、２６個が抽出される。これは全体７６個中の３４%である。２６個中１９個がオスであり、オスの比率は、７３％である。すなわち、特定時点（この場合はＤａｙ７）の５７８ｎｍの相対透過率で血管や血液の生成の程度を推定し、その値が定められた閾値より大きいものを抽出すれば、オスの孵化する確率の高い卵が抽出される。

図６は、横軸に初期卵重をとり、縦軸にＤａｙ７における５７８ｎｍの相対透過率をとった散布図であり、この図６ではオスの分布とメスの分布の分離がより顕著である。

以上は、Ｄａｙ７における５７８ｎｍの相対透過率のみを用いたが、５７８ｎｍの相対透過率は、血管以外にも種卵の大きさなどの影響を受けている。そこで、この影響を除く目的で、Ｄａｙ０における５７８ｎｍの相対透過率に対する比率を求めた。以下、Ｄａｙ０における５７８ｎｍの相対透過率に対するＤａｙ７における５７８ｎｍの相対透過率の比を、単にＤａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比という。

図７は、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比（減少率）を雛の性別に分けて図示したものである。この図７から、メスの相対透過率の比がオスのものより有意に小さいことがわかる
この図７において例えばＤａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比が、０．０２２より大きい種卵を抽出すれば、２９個が抽出される。これは全体７６個中の３８%である。２９個中２１個がオスであり、オスの比率は、７２％である。すなわち、特定時点（この場合はＤａｙ７）の５７８ｎｍの相対透過率とそれより前の時点（この場合はＤａｙ０）の５７８ｎｍの相対透過率の比を用いて血管や血液の生成の程度を推定し、その値が定められた閾値より大きいものを抽出すれば、オスの孵化する確率の高い卵が抽出される。先のＤａｙ7のみの場合と比較して、オス率が変化せず、抽出率が向上している。

図８は、横軸に初期卵重をとり、縦軸にＤａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比をとった散布図であり、この図８ではオスの分布とメスの分布の分離がより顕著である。

図９は、Ｄａｙ６における５７８ｎｍの相対透過率である。また、図１０は、Ｄａｙ０における５７８ｎｍの相対透過率に対するＤａｙ６における５７８ｎｍの相対透過率の比である。これらの図９及び図１０から生存卵と未受精卵の差異が顕著である。未受精卵であれば、例えば、図９、図１０で示したＤａｙ６やその前後（後述する第１時点付近）では、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度が受精卵に比べて小さいからである。

図８の散布図の横軸の変数Ｘ１（＝初期卵重）と、縦軸の変数Ｘ２（＝Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比）との２つの変数を説明変数とし、性別（オス＝１、メス＝０）を目的変数として、ロジスティック回帰分析で判別式を求めた。

ロジスティック回帰分析におけるオスメス判別値Ｙの分布を図１１に示す。
ロジスティック回帰分析におけるオスメス判別値Ｙは、Ｙの値が１に近いほどオスである確率が高く、逆に０に近いほどメスである確率が高い。
したがってＹ≧０．５をオスと判定し、Ｙ＜０．５をメスとした場合、種卵は２つのグループ、Ｍ判定グループとＦ判定グループに２分される。すなわちＭ判定グループは、オスの雛が孵化する確率が高い種卵が含まれるグループであり、Ｆ判定グループは、メスの雛が孵化する確率が高い種卵が含まれるグループである。この分類を２分法と言う。

２分法による判別結果を以下の表１に示す。
表１の羽根鑑別オス、羽根鑑別メスは、雛が孵化したのちに羽根鑑別によりオスとメスが鑑別された雛の羽数である。Ｍ判定、Ｆ判定はそれぞれ、Ｍ判定グループとＦ判定グループに判定された種卵の数である。抽出数は、各グループに分類された種卵の個数であり、抽出率は全体に対する各グループが占める割合である。オス率は各グループ中でのオスが孵化した割合である。

Ｙ≧０．６をオスと判定し、Ｙ＜０．４をメスと判定し、それ以外を不明と判定した場合、種卵は、３つのグループ、Ｍ判定グループ、Ｇ判定グループ、Ｆ判定グループに３分される。ここでＭ判定グループは、オスの雛が孵化する確率が高い種卵が含まれるグループであり、Ｆ判定グループは、メスの雛が孵化する確率が高い種卵が含まれるグループであり、Ｇ判定グループは、オスとメスの確率が拮抗するグループである。この分類を３分法と言う。

３分法による判別結果を以下の表２に示す。
表２の羽根鑑別オス、羽根鑑別メスは、雛が孵化したのちに羽根鑑別によりオスとメスが鑑別された雛の羽数である。Ｍ判定、Ｇ判定、Ｆ判定はそれぞれ、Ｍ判定グループ、Ｇ判定グループ、Ｆ判定グループに判定された種卵の数である。抽出数は、各グループに分類された種卵の個数であり、抽出率は全体に対する各グループが占める割合である。オス率は各グループ中でのオスが孵化した割合である。

以上より、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比の性差、及び、これらと初期卵重との組み合わせにより、種卵から孵化する雛の性別を予測し、３分法で４２％の卵をＭ判定グループとして抽出して、そこから約８４％の卵からオスが孵化することが分かった。上述したＤａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比のみの場合と比較して、抽出率もオス率も向上している。

以上、図８の散布図の横軸の変数Ｘ１と縦軸の変数Ｘ２を説明変数とし、性別を目的変数とするロジスティック回帰分析による雌雄の判別結果を示した。同様に図６の散布図の横軸の変数Ｘ１と縦軸の変数Ｘ２（Ｄａｙ７の５７８ｎｍの相対透過率）を説明変数として、性別を目的変数とするロジスティック回帰分析により雌雄判別を行っても、図８に基づく場合と同様の結果が得られる。
このようにＤａｙ０に対するＤａｙ７の５７８ｎｍの相対透過率の比、又は、Ｄａｙ７の５７８ｎｍの相対透過率に加えて、卵重を性別判定の変数に加えることにより、判別の性能の向上を図ることができる。
ここでは、卵重を判定に追加する変数としたが、卵重以外の卵の長径又は短径や、卵の体積など卵の大きさを示す変数であれば良い。

＜本実施形態の非破壊検査装置の構成＞
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。

本実施形態の種卵の非破壊検査装置１００は、種卵の孵卵段階において、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定することにより、種卵から孵化する雛の性別を非破壊で判別するものである。

具体的に種卵の非破壊検査装置１００は、図１２及び図１３に示すように、セッタートレイ２００に載置された複数の種卵を一挙に検査可能に構成されており、図示しない搬送機構により搬送されたセッタートレイ２００の下方から種卵に向かって光を照射する光照射部２と、セッタートレイ２００の上方に設けられて種卵を透過した光の強度を検出する光検出部３とを備えている。なお、図１２は、セッタートレイ２００の搬送状態を示しており、図１３は、複数の種卵の計測状態を示している。

まず、セッタートレイ２００について説明すると、このセッタートレイ２００は、図１４に示すように、種卵が載置される例えば正６角形の卵座２０１を同一平面上に複数有するものである。なお、図１４には、計４２個の卵座が６行×７列で設けられており、４２個の種卵を載置可能に構成されたものを示している。

また、各卵座２０１は、その底面が下方に開口するとともに、種卵を保持する１又は複数の突起部２０２を有している。そして各卵座２０１は、図１５に示すように、上下方向において突起部２０２のほかに光を遮るものが無いように構成されている。なお、孵卵場で用いられるセッタートレイ２００には、ここに例示するもの以外に種々の形状のものが存在するが、各卵座２０１には卵を保持する突起部２０２のほかに光を遮るものは存在しないなど後述の光計測に必要な要件は、共通に満たされており、本実施形態は、このセッタートレイ２００の形状に限定されるものではない。

そして、このセッタートレイ２００は、図示しない搬送機構により所定のトレイ搬送方向に沿って搬送され（図１２参照）、所定の検出位置において一旦停止されて、光照射部２により光が照射されるとともに、種卵を透過した光が光検出部３により検出される（図１３参照）。

光照射部２は、血管又は血液に吸収される波長を有する光を照射するものである。血管又は血液に吸収される波長は、具体的にはヘモグロビンやミオグロビンに吸収される波長である。具体的には、検出位置にあるセッタートレイ２００に載置された複数の種卵に対応して設けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）２１である。複数のＬＥＤ２１は、５７８ｎｍ付近に発光中心波長を有するＬＥＤであり、本実施形態では、５７４ｎｍに発光中心波長を有するものである。なお、光照射部２としては、５７８ｎｍ付近に発光中心波長を有するレーザであっても良い。

光検出部３は、各ＬＥＤ２１に正対するように設けられた複数のフォトダイオード（ＰＤ）３１である。各ＰＤ３１は、個々に独立した黒色の遮光性と柔軟性を備えた素材でできた吸盤３２内に収められ、各吸盤３２とともにヘッド３３に固定されている。このヘッド３３は、図示しない昇降機構により吸盤３２が種卵に密着する計測位置Ｍ（図１３、図１５参照）と、当該計測位置Ｍから上方に離間してセッタートレイ２００が搬送される退避位置Ｎ（図１２参照）との間を移動する。

本実施形態の光照射部２は５７４ｎｍに発光中心波長をもつＬＥＤであるが、この５７４ｎｍであっても、上述した検証実験における５７８ｎｍの相対透過率とほぼ同様の結果が得られる。その結果を図１６及び図１７に示す。なおこの場合において、セッタートレイ２００上にテフロン製の同一形状の模擬卵を載置して、種卵の計測前にその透過光の強度を計測することにより、５７４ｎｍの相対透過率を求めることができる。

図１６は、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比（減少率）を雛の性別に分けて図示したものである。この図１６から、メスの相対透過率の比がオスのものより有意に小さいことがわかる。

図１７は、横軸に初期卵重をとり、縦軸にＤａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比をとった散布図であり、この図１７ではオスの分布とメスの分布の分離がより顕著である。

そして、本実施形態の種卵の非破壊検査装置１００は、図１２及び図１３に示すように、種卵を透過した光の強度に基づいて、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定する形成程度推定部４と、形成程度の推定値から種卵から孵化する雛の性別を判別する性別判別部５とを備えている。

なお、この形成程度推定部４及び性別判別部５は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換部等の専用乃至汎用のコンピュータにより構成されている。そして、内部メモリに格納された種卵検査プログラムにしたがってＣＰＵやその他の周辺機器が協働することによって、形成程度推定部４及び性別判別部５としての機能が発揮される。また、形成程度推定部４及び性別判別部５は、物理的に一体のコンピュータにより構成されたものであっても良いし、それぞれ物理的に別体をなすコンピュータにより構成されたものであっても良い。

以下、各部について説明する。
形成程度推定部４は、光検出部３により得られた各種卵の透過光の光強度を取得して、その光強度に基づいて、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定して、その推定程度を示す推定値を算出するものである。なお、形成程度推定部４は、光検出部３であるＰＤ３１から出力される光強度信号（例えば電圧値）を用いて推定値を算出する。

具体的に形成程度推定部４は、以下の三通りの方法のうち何れかにより各種卵の推定値を算出する。
（方法１）孵卵開始から第１時点（本実施形態では７日目、以下、同じ）での電圧値を形成程度の推定値とする。なお、第１時点は、孵卵７日目に限られず、その前後（例えば孵卵５日目〜８日目のいずれか）であってもよい。性別判別に最適な第１時点は、鶏種や入卵前の予備加温の条件で変化し、別途、本発明の検証実験と同様の方法で決定される。
（方法２）孵卵開始から第１時点での種卵に対する電圧値と事前に求めておいたテフロンブロックなどの模擬卵における電圧値の比である相対透過率の値を形成程度の推定値とする。なお、模擬卵における電圧値は、種卵と同様に、セッタートレイ２００上に模擬卵を載置して取得する。
（方法３）孵卵開始から第１時点での電圧値とそれ以前の第２時点（本実施形態では孵卵器に入卵する直前（孵卵開始前）である０日目）での電圧値の比を形成程度の推定値とする。なお、第２時点での電圧値は、第１時点の電圧値を取得したセッタートレイ２００を搬送機構により再度検査位置に搬送して、第１時点の電圧値と同様に取得する。なお、第２時点は、孵卵０日目に限られないが好ましくは、孵卵０日目よりも前あるいは直後であればよい。性別判別に最適な第２時点は、鶏種や入卵前の予備加温の条件で変化し、別途、本発明の検証実験と同様の方法で決定される。

上記（方法２）の場合には、測定機器の機差及びトレイの種類などの影響を低減することができる。ただし、種卵のサイズや色などの種卵の属性の影響を受ける可能性が残り、また、模擬卵を用いた測定の手間が発生してしまう。一方、上記（方法３）の場合には、測定機器の機差及びトレイの種類などの影響に加えて、種卵のサイズや色などの種卵の属性の影響を低減することができ、また、模擬卵を用いた測定の手間を省くことができる。

以下、形成程度推定部４によるデータ処理について説明する。
複数の卵座２０１の種卵を同時に計測するので、ＰＤ３１の電圧値は、種卵の透過率以外に、ＬＥＤ２１の発光強度の個体差やＰＤ３１の受光感度の個体差の影響を受ける。

これは、各卵座２０１毎にテフロンブロック製の模擬卵を載置して、その模擬卵の場合のＰＤ３１の電圧値を事前に求めておくことで解消できる。

ただし、ここでＬＥＤの発光強度の中心波長を５７４ｎｍとしている。

しかし、このキャリブレーションの方法は、全ての卵座２０１で事前に模擬卵の場合のＰＤ３１の電圧値を求めておく必要がある。
この問題の解消のため、孵卵開始から７日目（第１時点の一例）だけでなく入卵前（第２時点の一例）にも同一装置で同一トレイ２００に載せた種卵の電圧値を測定して、それらの比を取ればよい。

以上の計算から数式３よりＤａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比は、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の透過率の比で計算できること、数式２より、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の透過率の比は、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７のＰＤの電圧値の比で計算できることが分かった。したがって、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比はＤａｙ０に対するＤａｙ７のＰＤの電圧値の比で計算できるので、事前のキャリブレーションは不要である。

性別判別部５は、形成程度推定部４により得られた推定値を取得して、当該推定値に基づいて、種卵から孵化する雛の性別を判別するものである。また、本実施形態の性別判別部５は、推定値に基づいて、未受精卵も判別できるように構成されている。言い換えれば、この種卵の非破壊検査装置１００は、前記第１時点の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、未受精卵か否かを判別する未受精判別部を備えている。

ここで、性別判別部５は、閾値の設定により、Ｍ判定グループ及びＦ判定グループに選別する２分法、又は、Ｍ判定グループ、Ｇ判定グループ及びＦ判定グループに選別する３分法の何れかとして構成される。

Ｍ判定グループは、オスの雛が孵化する確率が高い種卵が含まれるグループである。
Ｆ判定グループは、メスの雛が孵化する確率が高い種卵が含まれるグループである。
３分法にした場合、Ｇ判定グループは、Ｍ判定グループ、Ｆ判定グループの何れにも属さない種卵が含まれるグループである。なお、Ｇ判定グループは、Ｍ判定グループとＦ判定グループとの中間のグループであり、雌雄いずれの雛が孵化する確率が高いとは言えないグループである。

つまり、性別判別部５が、Ｍ判定グループ及びＦ判定グループに選別する２分法の場合には、Ｍ判定グループとＦ判定グループとに選別するためのＭ／Ｆ閾値が設定される。なおこのＭ／Ｆ閾値は、予め性別判別部５に入力されている。

一方、性別判別部５が、Ｍ判定グループ、Ｇ判定グループ及びＦ判定グループに選別する３分法の場合には、図１８に示すように、Ｍ判定グループとＧ判定グループとに選別するためのＭ／Ｇ閾値、及び、Ｇ判定グループとＦ判定グループとに選別するためのＧ／Ｆ閾値が設定される。なおこれらのＭ／Ｇ閾値及びＧ／Ｆ閾値は、予め性別判別部５に入力されている。
また、性別判別部５は、上記の２分法及び３分法のいずれにおいても、未受精卵を選別するための未受精卵閾値が設定されている。この未受精卵閾値は、Ｍ／Ｆ閾値及びＭ／Ｇ閾値よりも大きい値としてある。

以上により形成程度推定部４により得られた推定値を用いて性別判別部５により雌雄判別を行うことができるが、異なる日にまたがるデータを用いる必要があるため、そのデータ管理が問題となる。

ここで、種卵の非破壊検査装置１００にデータ格納部（不図示）を設けて、セッタートレイ２００の識別子（例えばセッタートレイ２００に設けられたバーコード情報など）とともに当該セッタートレイ２００に載置された種卵の位置情報（卵座位置）及びその種卵の光強度信号（電圧値）を格納することが考えられる。この場合、データ格納部は、非破壊検査装置１００の他の装置に設けてもよい。

また、図１９に示すように、セッタートレイ２００にＲＦＩＤ等の非接触ＩＣタグ３００を設けて、当該非接触ＩＣタグ３００に各種データを格納するようにしても良い。

図１９に示す例では、種卵の非破壊検査装置１００は、光検出部３により得られた光の強度（電圧値）を非接触ＩＣタグ３００に書き込む光強度書込部６と、非接触ＩＣタグに記録された光強度を読み取る光強度読取部７と、性別判別部５により得られた判別結果を非接触ＩＣタグ３００に書き込む判別結果書込部８とを備えている。なお、光強度書込部６、光強度読取部７及び判別結果書込部８は、非接触ＩＣタグ３００に対してデータの書き込み及び読み取りを行うリーダライタにより構成されている。この場合の種卵の非破壊検査の手順は以下である。

入卵前のＤａｙ０においてセッタートレイ２００を検出位置に搬送して、複数のＬＥＤ２１により当該セッタートレイ２００上の複数の種卵に光を照射して、それぞれの種卵を透過した光を複数のＰＤ３１で検出する。非破壊検査装置１００は、そのＰＤ３１の電圧値を取得する。このＤａｙ０の電圧値は、非破壊検査装置１００の光強度書込部６により、そのセッタートレイ２００の非接触ＩＣタグ３００に、種卵の位置情報（卵座位置）とともに書き込まれる。なお、この非接触ＩＣタグ３００には、初期卵重も併せて記録される。

孵卵開始から７日目（Ｄａｙ７）においてセッタートレイ２００を再び検出位置に搬送して、複数のＬＥＤ２１により当該セッタートレイ２００上の複数の種卵に光を照射して、それぞれの種卵を透過した光を複数のＰＤ３１で検出する。非破壊検査装置１００は、そのＰＤ３１の電圧値を取得する。

また、このとき、非破壊検査装置１００の光強度読取部７は、非接触ＩＣタグ３００からＤａｙ０の電圧値を取得する。そして、形成程度推定部４は、Ｄａｙ０の電圧値及びＤａｙ７の電圧値を用いて推定値を算出し、性別判別部５は、その推定値と所定の閾値とを比較して、各種卵毎に孵化する雛の性別を判別する。この判別結果は、非破壊検査装置１００の判別結果書込部８により、そのセッタートレイ２００の非接触ＩＣタグ３００に、種卵の位置情報（卵座位置）とともに書き込まれる。

その後、孵卵開始から例えば９日目（第１時点以降の第３時点の一例、９日目には限られない）に、セッタートレイ２００は、仕分け装置４００に搬送される。この仕分け装置４００に設けられた判別結果読取部（具体的にはリーダライタ）４０１により、非接触ＩＣタグ３００に記録された判別結果が読み取られて、仕分け装置４００により複数の種卵は、少なくともＭ判定グループ及びＦ判定グループに仕分けされる。なお、図１９では、Ｇ判定グループ及び未受精卵（廃棄）にも仕分ける場合を示している。

＜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、孵卵開始から第１時点の種卵を透過した光の強度に基づいて、種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定しているので、その推定値はオスの胚とメスの胚とで異なることから、種卵から孵化する雛の性別を判別することができる。したがって、本実施形態によれば、高速且つ非侵襲的な方法で、特定の性別の雛が孵化する種卵を判別することができる。
また、種卵の非破壊検査装置１００によれば、オスの雛が孵化する種卵の割合が高い種卵の集まりを選抜して、ワクチン卵として活用又は販売することができる。さらに、限られた孵卵場の収容能力をメスの雛が孵化する種卵に優先的に割り当てることができる。その上、オスの雛を殺処分する生命倫理上の問題を緩和することができる。

本実施形態の種卵の非破壊検査装置１００は、セッタートレイ２００に設けられた非接触ＩＣタグ３００に、光検出部３により得られた光の強度及び性別判別部５により得られた判別結果を書き込むように構成されているので、セッタートレイ２００毎の種卵のデータ管理が容易となる。また、セッタートレイ２００に設けられた非接触ＩＣタグ３００に性別判別部５により得られた判別結果を書き込み、後日、その判別結果を用いて種卵の仕分けを行うことができるので、雌雄判別の時期が孵卵初期の場合であっても、種卵の移し変える作業は孵化率に影響を与えない時期まで待つことができる。

＜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、光照射部２として、ハロゲンランプなどの広帯域の波長の光源を用いてもよい。この場合、光検出部３としては、多波長の分光スペクトルを求める分光器を用いた構成とする。この構成の場合、光の強度とは、分光強度スペクトルを意味する。

このとき形成程度推定部４は、以下の三通りの方法のうち何れかにより各種卵の推定値を算出する。
（方法１）孵卵開始から第１時点（例えば７日目、上述した実施形態に準ずる。）での分光強度スペクトルの５７８ｎｍの値、又は、その近傍の値の平均値を形成程度の推定値とする。
（方法２）孵卵開始から第１時点での種卵に対する分光強度スペクトルと事前に求めておいたテフロンブロックなどの模擬卵の分光強度スペクトルとの各波長の比である透過率スペクトルにおける５７８ｎｍの値、又は、その近傍の値の平均値を形成程度の推定値とする。なお、模擬卵の分光強度スペクトルは、種卵と同様に、セッタートレイ２００上に模擬卵を載置して、種卵と同様に分光強度スペクトルを取得する。
（方法３）孵卵開始から第１時点での分光強度スペクトルと第２時点（例えば孵卵器に入卵する直前（孵卵開始前）である０日目、上述した実施形態に準ずる。）での分光強度スペクトルとの各波長の比のスペクトルを求め、そのスペクトルにおける５７８ｎｍの値、又は、その近傍の値の平均値を形成程度の推定値とする。なお、第２時点での分光強度スペクトルは、第１時点の分光強度スペクトルを取得したセッタートレイ２００を搬送機構により再度検査位置に搬送して、第１時点の分光強度スペクトルと同様に取得する。

図２０に種卵の非破壊検査装置１００を組み込んだ種卵仕分けシステムを示す。このシステムでは、光照射部２及び光検出部３と、形成程度推定部４及び性別判別部５とが物理的に分離されて構成されている。この例では、種卵仕分けシステムは、光検出部３により得られた光の強度を非接触ＩＣタグ３００に書き込む光強度書込部６を備えている。また、非破壊検査装置１００とは別の装置（例えば仕分け装置４００）は、非接触ＩＣタグ３００に記録された光強度を読み取る光強度読取部７と、形成程度推定部４及び性別判別部５とを備えている。なお、光強度書込部６及び光強度読取部７は、同一又は別々にリーダライタにより構成されている。この場合の種卵の非破壊検査の手順は以下である。

孵卵開始から７日目（Ｄａｙ７）においてセッタートレイ２００を再び検出位置に搬送して、複数のＬＥＤ２１により当該セッタートレイ２００上の複数の種卵に光を照射して、それぞれの種卵を透過した光を複数のＰＤ３１で検出する。非破壊検査装置１００は、そのＰＤ３１の電圧値を取得する。このＤａｙ７の電圧値は、非破壊検査装置１００の光強度書込部６により、そのセッタートレイ２００の非接触ＩＣタグ３００に、種卵の位置情報（卵座位置）とともに書き込まれる。

その後、孵卵開始から例えば９日目に、セッタートレイ２００は、仕分け装置４００に搬送される。この仕分け装置４００に設けられた光強度読取部７により、非接触ＩＣタグに記録されたＤａｙ０及びＤａｙ７の電圧値が読み取られる。そして、仕分け装置４００の形成程度推定部４は、Ｄａｙ０の電圧値及びＤａｙ７の電圧値を用いて推定値を算出し、性別判別部５は、その推定値と所定の閾値とを比較して、各種卵毎に孵化する雛の性別を判別する。この判定結果により、仕分け装置４００は、複数の種卵を、少なくともＭ判定グループ及びＦ判定グループに仕分ける。なお、図２０では、Ｇ判定グループ及び未受精卵（廃棄）にも仕分ける場合を示している。

また、種卵の非破壊検査装置１００は、形成程度推定部４により得られた形成程度を非接触ＩＣタグ３００に書き込む形成程度推定値書込部を有しており、当該形成程度推定値書込部により非接触ＩＣタグ３００に推定値を書き込むように構成してもよい。この場合、非接触ＩＣタグ３００に書き込まれた推定値は、形成程度推定値読取部が設けられた非破壊検査装置１００又は仕分け装置などにより読み取られて、性別判別部５による性別判別に利用される。さらに、種卵の非破壊検査装置１００は、判別結果書込部及び判別結果読取部をさらに備えてもよい。

種卵の透過率は種卵の卵重や長径、短径などのサイズにも依存する。このサイズの影響を考慮して、形成程度推定部４は、変数Ｘ１（＝初期卵重）と、変数Ｘ２（＝Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比）との２つの変数を説明変数とし、性別（オス＝１、メス＝０）の予測値Ｙを求めるロジスティック回帰分析を行うものであり、性別判別部５は、この予測値Ｙを用いて、種卵から孵化する雛の性別を判別するものであってもよい。この場合、性別判別部５は、例えばＹ≧０．５をオス、Ｙ＜０．５をメスとした２分法による判別を行ってもよいし、例えばＹ≧０．６をオス、Ｙ＜０．４をメスとした３分法による判別を行ってもよい。

このように、形成程度推定部４は、前記第１時点以前の第２時点又は孵卵開始前の前記種卵のサイズ情報をさらに用いるものであってもよく、上述した変数Ｘ１は、初期卵重以外に卵の長径や短径、又は卵の体積などが考えられ、そのサイズ情報の計測時期も種々変更可能である。一方、変数Ｘ２についても、Ｄａｙ０に対するＤａｙ７の相対透過率の比に限られず、Ｄａｙ０とＤａｙ７の相対透過率の差や、Ｄａｙ７の相対透過率のみであってもよい。Ｄａｙ０やＤａｙ７は、第１時点や第２時点の一例であることは言うまでもない。さらに、予測値Ｙを求める際には、変数Ｘ１と変数Ｘ２との関係性を求めることができるものであればロジスティック回帰分析に限られず種々変更可能である。

前記実施形態の光照射部２は、血管又は血液に吸収される波長を有する光（５７４ｎｍ）を射出するＬＥＤを用いたものであったが、このＬＥＤに加えて、孵卵後期の肺の心拍測定に適した波長を有する光（例えば８１０ｎｍ）を射出するＬＥＤを備えるものであってもよい。この場合、孵卵初期においては５７４ｎｍのＬＥＤを用いて種卵の雌雄判別及び未受精卵の判別を行うとともに、孵卵後期においては８１０ｎｍのＬＥＤを用いて非生存卵の判別を行うことができる。このような構成であれば、図２１に示す雛の生産工程において、入卵作業時に５７４ｎｍのＰＤの電圧値を測定し、中間検卵作業に５７４ｎｍのＰＤの電圧値を測定して、未受精卵を選別して取り除くことができる。また、その後の性別仕分け作業によりオスの種卵を取り除いてワクチン卵に回すことができる。メスの種卵はそのまま孵卵が継続されて、移卵時検卵作業に非生存卵を選別して取り除くことができ、移卵作業によりメスの生存卵をハッチャーに移卵して孵化させることができる。

前記実施形態では、一つの検査時点においては単一の波長（例えば、５７８ｎｍや５７４ｎｍなど）のみの光の強度に着目する態様を示したが、例えば、卵殻色の影響を緩和するために、いわゆる血卵検査装置で知られているような波長（例えば、５６０ｎｍや５９０ｎｍなど）の光の強度と組み合わせてもよい。すなわち、一つの検査時点において複数の波長の光の強度を使って、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定してもよい。このようなものであれば、前記実施形態で示したジュリア・ライトのような白色卵のみならず、有色卵においても判定精度を向上させることができる。

前記実施形態の形成程度推定部４は、前記第１時点と第２時点又は孵卵開始前の光の強度に基づいて、前記種卵内の血管及び／又は血液の形成の程度を推定する際に、各時点の光の強度の比を用いていたが、各時点間の光の強度の差を用いるようにするなど種々変更可能である。

上述した実施形態では、セッタートレイ上に静止した状態の種卵に光を照射して検査を行うようにしていたが、これに限られず、搬送途中の種卵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。

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
２００・・・セッタートレイ
３００・・・非接触ＩＣタグ
２・・・光照射部
３・・・光検出部
４・・・形成程度推定部
５・・・性別判別部
７・・・光強度書込部
８・・・判別結果書込部

Claims

光を種卵に照射する光照射部と、
前記種卵を透過した光の強度を検出する光検出部と、
孵卵開始から所定期間経過した第１時点の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、前記種卵内の血管及び／又は血液の生成の程度を推定する推定部と、
前記推定部により得られた推定値から前記種卵から孵化する雛の性別を判別する性別判別部とを備える、種卵の非破壊検査装置。
光を種卵に照射する光照射部と、前記種卵を透過した光の強度を検出する光検出部とを備える種卵の非破壊検査装置に用いられる種卵検査プログラムであって、
孵卵開始から所定期間経過した第１時点の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、前記種卵内の血管及び／又は血液の生成の程度を推定する推定部と、前記推定部により得られた推定値から前記種卵から孵化する雛の性別を判別する性別判別部と、としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とする種卵検査プログラム。