JP7179728B2 - 卵識別システム用の光制御アセンブリ、及び関連する方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般に卵識別システムに関する。より具体的には、本開示は、生存可能卵と非生存可能卵との間の区別を改善することができる光制御アセンブリを有する卵識別システム、及び関連する方法に関する。

いくつかの観察可能な性質に基づく家禽の卵の識別は、家禽産業では周知であり長い間使用されている実践方法である。「キャンドリング」とは、そのような技術の１つの一般名で、キャンドルからの光を使って卵を検査するという本来の実践にその起源がある用語である。卵に精通する者に知られているように、卵の殻は大半の照明の状態の下では不透明に見えるが、実際は幾分半透明であり、直射日光の前に置くと卵の中身が観察できる。

生きている家禽に孵化させる卵は、通常、胚発生中に、透明な（不妊の）卵、腐敗した卵、及び死んだ卵（本明細書ではまとめて「生きていない卵」と呼ぶ）を識別するためにキャンドリングする。生きていない卵（非生存可能卵とも呼ばれる）は、利用可能な孵卵用スペースを増大させ、また生物汚染の危険性を減らすために、孵化から除外される。多くの場合、孵化前に、卵内注射によって物質を生きている卵（本明細書では生存可能卵とも呼ぶ）に入れることが望ましい。トリの卵へ様々な物質を注入することは、孵化後の死亡率を減少させるため、または孵化したトリの成長率を増加させるために、商業用家禽産業で採用されている。卵内注入に使用されている、またはそのために提案されている物質の例には、ワクチン、抗生物質及びビタミンが含まれる。

市販の家禽生産では、市販のブロイラー卵の約６０～９０％しか孵化しないと推定されている。孵化しない卵は非受精卵、ならびに死んだ受精卵を含む。商業的な家禽生産で遭遇する生きていない卵の数のために、卵内注入用の自動化された方法の使用、及び処置用物質のコスト、生きている卵を識別して生きていない卵を除去するか選択的に生きている卵のみに注入する自動化された方法が望ましい。

卵は「生きている」卵であり得、それは生存可能な胚を有することを意味する。図１は、孵化のおよそ１日目の生きている家禽の卵１を示す。図２は、孵化のおよそ１１日目の生きている卵１を示す。卵１は、１０で示される付近にやや狭い端部を有するとともに、２０で示される付近に、反対側に配置された幅広のまたは鈍い端部を有する。図１では、胚２が卵黄３の上部に表されている。卵１は、広がっている端部２０に隣接した空気セル４を含んでいる。図２に示すように、雛鶏の羽５、脚６及びくちばし７が発達している。

卵は「透明な」または「不妊の」卵であり得、それはそれが胚を有していないことを意味する。より具体的には、「透明な」卵は腐敗していない不妊卵である。卵は「早期死」卵であり得、それはそれが約１～５日齢で死んだ胚を有することを意味する。卵は「中期死」卵であり得、それはそれが約５～１５日齢で死んだ胚を有することを意味する。卵は「後期死」卵であり得、それはそれが約１５～１８日齢で死んだ胚を有することを意味する。

卵は「腐敗した」卵であり得、それは、その卵が（例えば、卵の殻のひび割れの結果として）腐敗した不妊の卵黄、あるいは代替的に腐敗した死んだ胚を含むことを意味する。「早期死卵」、「中期死卵」または「後期死卵」は腐敗した卵であり得るが、本明細書で使用される場合、これらの用語は腐敗していないそのような卵を示す。透明、早期死、中期死または後期死、及び腐敗した卵は、生きている胚を含まないため、「生きていない」卵として分類することもできる。

生きている（生存可能）卵と生きていない（非生存可能）卵を区別できることが重要である他の用途がある。これらの用途の１つは、生きている卵（「ワクチン生産卵」と呼ばれる）を介したワクチンの培養及び収集である。例えば、ヒトインフルエンザワクチンの生産は、胚発生の約１１日目（１１日目の卵）に鶏卵に種ウイルスを注入し、約２日間ウイルスに増殖させ、卵を冷却することによって胚を安楽死させ、その後卵から不可知の液体を収集することによって達成される。典型的には、卵を種ウイルスの注射の前にキャンドリングして、生きていない卵を取り除く。ワクチン生産卵は、種ウイルスを注入する１日以上前にキャンドリングすることができる。ワクチン生産における生きている卵の識別は、種子ワクチンが生きていない卵で浪費されるのを防ぎ、生きていない卵の輸送及び廃棄に関連するコストを削減することが望ましいので、重要である。

いくつかの従来のキャンドリング装置は、複数の光源及び対応する光検出器がアレイ状に取り付けられ、卵が光源と光検出器との間の平面を通過する不透明度識別システムを採用してきた。しかし、これらのシステムは、１つには所望の伝導される信号を妨害する迷光のために、特に腐敗した卵に関して、生きている卵と生きていない卵を区別することにおいて限界がある。

したがって、生きている卵と生きていない卵との間の改善された識別が達成され得るように、干渉光を減少させることができる卵識別システムを提供することが望ましい。さらに、卵識別システム内の干渉光の制御を改善することによって、生きている卵と生きていない卵との間の判定及び識別の改善を促進する関連方法を提供することが望ましい。

上記及び他の必要性は、一態様によれば、トリの卵の生存度を判定するための卵識別システムを提供する本開示の態様によって満たされる。このシステムは、卵に向かって電磁放射を放射するように構成され、電磁放射が所定の波長を有するエミッタアセンブリを含む。検出器アセンブリは、エミッタアセンブリから離間しており、卵を透過した電磁放射を検出するように構成されている。光制御アセンブリはエミッタアセンブリに近接して配置され、エミッタアセンブリと検出器アセンブリとの間に配置されている。光制御アセンブリは、所定の波長で電磁放射を吸収するように構成された吸収層を含む。吸収層は、エミッタアセンブリから放射された電磁放射が卵に向かって通過することができる開口部を画定する。プロセッサが、卵の生存度を判定するために検出器アセンブリの出力信号を処理するように構成される。

別の態様は、卵の生存度を判定する方法を提供する。方法は、所定の波長でエミッタアセンブリから電磁放射を放出することを含む。電磁放射は、光制御アセンブリの吸収層によって画定された開口部を通って卵に向かって放射される。方法は、卵及び他の反射面から反射された電磁放射を吸収層を介して吸収することをさらに含む。方法は、エミッタアセンブリから離間された検出器アセンブリを用いて卵を透過した電磁放射を検出することをさらに含む。方法は、検出器アセンブリによって検出された電磁放射から出力信号を生成することをさらに含む。方法は、卵の生存度を判定するために出力信号を処理することをさらに含む。

したがって、本開示の様々な態様は、本明細書で別段に詳述されているように、利点を提供する。

このように本開示の様々な実施形態を一般的な用語で説明してきたが、これから添付の図面について言及する。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。

孵化のおよそ１日目の生きている鶏卵を示す。 孵化のおよそ１１日目の生きている鶏卵を示す。 本開示の一態様による、卵識別システムの概略斜視図である。 定位置に卵を収容することができる卵フラットの概略斜視図である。 卵検出システムの一連のエミッタ－検出器対を通過して搬送されている卵フラットの卵を示し、検出された信号に望ましくなく寄与する軸外放射の干渉の経路をさらに示す。 本開示の一態様による、光制御アセンブリを有する卵識別システムの部分概略斜視図である。 本開示の一態様による、卵識別装置の部分概略斜視図である。 本開示の一態様による、光制御アセンブリを有する卵識別システムの部分平面図である。 本開示の一態様による、光制御アセンブリを有する卵識別システムにおいて使用することができるエミッタ－検出器対によって、生存度について調査されている卵を示す。 本開示の一態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの概略平面図である。 本開示の一態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの部分断面図である。 本開示の別の態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの部分断面図である。 本開示の別の態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの概略平面図である。 本開示の一態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの部分断面図である。 本開示の別の態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの部分断面図である。 本開示の一態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの部分断面図である。 本開示の別の態様による、卵識別システム用の光制御アセンブリの部分断面図である。 本開示の別の態様による、セグメント化光制御アセンブリの概略図である。 本開示の別の態様による、セグメント化光制御アセンブリと、卵を運搬するために使用される卵フラットとの位置合わせを示す。 本開示の別の態様による、エミッタアセンブリ及び検出器アセンブリと関連する光制御アセンブリを有する卵識別装置の概略断面図である。 本開示の一態様による、光制御アセンブリを有する卵識別システムの概略断面図である。 本開示の一態様による、複数の光制御アセンブリを有する卵識別システムで使用することができるエミッタ－検出器対によって生存度について調査されている卵を示す。 本開示の一態様による、複数の光制御アセンブリを有する卵識別システムで使用することができるエミッタ－検出器対によって生存度について調査されている卵を示す。 光の波長の関数として光制御アセンブリにおいて使用することができる吸収材料（ＢＧ－３９）の内部透過率を示すグラフである。 様々な光制御アセンブリの吸収特性と、光制御アセンブリのないシステムとの比較を提供するグラフである。 様々な光制御アセンブリの吸収特性と、光制御アセンブリのないシステムとの比較を提供するグラフである。

これより、本開示の様々な態様は、本開示のすべての態様ではなくいくつかの態様が示されている添付の図面を参照して、以下にさらに十分に記述される。実際に、本開示は、多くの異なる形態で具現化され得、本明細書に説明される態様に限定して解釈されるべきではなく、むしろ、これらの態様は、本開示が法的要件の適用を満たすように提供される。同様の数字は、全体を通して同様の構成要素を指す。

本開示は、卵が識別手段を通過するときに卵の生存度を判定する際の精度を向上させるためのシステム及び方法を対象とする。卵は、接触式または非接触式でシステムを通過できる。非接触は、スループットを向上させるために検出システム構成要素の静止位置を維持すること、及び腐敗した卵などの爆発し得る生きていない卵との接触を制限することを含む、多くの利点をもたらす。本明細書で使用されるとき、「非接触」という用語は、生存度を判定するときのエミッタ－検出器対の動作中に、卵と本明細書に開示される卵識別システムの構成要素との間で離間した関係を維持することを示している。これに関して、本開示のエミッタアセンブリ及び検出器アセンブリは、その構成要素が卵と接触しないように卵から離して配置することができ、それによって干渉信号が検出されるのを制限することができるいかなる機械的な光のシールをも排除する。代わりに、本開示は他の手段によってこれらの干渉信号を排除することを扱う。しかし、いくつかの例では、機械的な光のシールをエミッタアセンブリ及び／または検出器アセンブリと共に使用することができる。

いくつかの例では、本開示は、卵の生存度を判定するための透過モードを使用するシステム及び方法を対象とし得る。透過モードで動作することによって、卵識別システムのエミッタ及び検出器は、システムが実行可能な方法で構成され得るように共通の長手方向軸に沿って軸方向に整列され得る。すなわち、エミッタアセンブリ及び検出器アセンブリは、卵が評価及び識別のためにそれらの間を容易に通過できるように卵の反対側に配置されてもよい。

本開示の態様は、非接触式及び透過式で動作し得るので、所望の透過光レベルは低くなり得る一方、望ましくない干渉信号の可能性が高くなり得る。これに関して、本開示の態様は、許容レベルの精度内で生存可能卵及び非生存可能卵を確実に識別できるように、望ましくない干渉信号を制限し、所望の透過信号を処理のために最大化できるように提供される。

本開示の態様による方法及びシステムは、胚発生間（孵化期間とも呼ばれる）の任意の時点において、生きている卵及び生きていない卵の識別を改善するために利用することができる。本開示の態様は、特定の日（例えば、１１日目）または胚発生期間中の期間における識別のみに限定されない。さらに、本開示の態様による方法及び装置は、鶏、七面鳥、アヒル、ガチョウ、ウズラ、キジの卵、外国産の鳥の卵などを含むがこれらに限定されない任意の種類のトリの卵について使用することができる。

図３は、本開示の様々な態様を実施することができる卵識別システム１００を示す。卵識別システム１００は、フレーム１２０、及び卵フラット５０（図４）に収容されている複数の卵を卵識別装置１６０に搬送するように構成されたコンベアシステム１４０を含むことができる。いくつかの例では、卵識別システム１００は、卵識別システム１００、及び／または卵を識別するための卵識別装置１６０を通過する卵に関する情報を表示することができるディスプレイ１８０を含み得る。卵識別システム１００は、卵識別装置１６０の特定の構成要素を有効化及び無効化する機能を含む、その様々な態様を制御するためのコントローラを含むことができる。卵識別システム１００は可搬式であってよく、いくつかの例では、他の関連する装置、例えば、卵注入装置、卵選別装置、卵移送装置、卵除去装置、または性識別装置などに接続することができるようなモジュール方式で構成できる。いくつかの例では、卵識別装置１６０は、卵注入装置、卵選別装置、卵移送装置、卵除去装置、または性識別装置に直接適用することができる。

図４を参照すると、卵フラット５０は、複数の端部５４によって囲まれた複数の交差するスラット５２で形成されてもよい。スラット５２は、各ポケット５６がそれぞれの卵１の端部を受けることができる状態で、複数の開口端ポケット５６を画定し得る。いくつかの例では、卵１の狭い端部１０（図１及び図２）は、鈍い端部２０が卵フラット５０の上方に突き出るようにポケット５６内に受け入れられてもよい。

これから図５を参照すると、本開示のいくつかの態様による、卵の分類に使用するための２つのエミッタ－検出器対が示されている。図示のエミッタ－検出器対はそれぞれ、エミッタアセンブリ２００及び検出器アセンブリ３００を含むことができる。動作時には、複数のエミッタ－検出器対をアレイ状に配置し、卵フラット５０（図４）によって支えられる卵のそれぞれのアレイを分類するために利用できる。図示のエミッタアセンブリ２００は、エミッタハウジング２０２を含み得る。本開示の態様は、エミッタハウジング２０２の図示の構成に限定されない。エミッタハウジング２０２は、限定することなく様々な形状、サイズ及び構成を有することができる。エミッタアセンブリ２００のアレイは、卵識別装置１６０のフレームまたは他の支持部材を介して支えられてもよい。卵識別装置１６０が非接触式で動作するように構成されている場合、エミッタアセンブリ２００は、上昇位置と下降位置の間を移動する必要がない場合があるが、ただしいくつかの例では、それぞれは、そのような動きが卵に接触するように、または卵の近くに配置されるように構成されてもよい。

エミッタハウジング２０２の内側に配置されているのは発光源である。発光源は、例えば可視光、赤外光及び近赤外光を含む電磁スペクトルの様々な波長の電磁放射を放射するように構成することができる。いくつかの例では、発光源は、約８００ナノメートル～１０００ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲、より具体的には８００～８１０ｎｍまたは９００～１０００ｎｍの赤外光を放射するように特に構成されてもよい。より具体的には、いくつかの例では、電磁放射線は、約８０８ナノメートル、約９０４ナノメートル、または約９８０ナノメートルで放出され得る。いくつかの態様によれば、発光源は、電磁スペクトルの赤外部分から光を放射するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）から形成されてもよい。しかし、本開示の態様は、ＬＥＤまたは赤外放射の使用に限定されない。例えば、レーザ源、またはＬＤのような固体励起源などの様々なタイプの発光源を、限定することなく利用することができる。電磁放射線の光パワーは卵を通過するのに十分なものでなければならない。

図５は、発光源によって放射された電磁放射がエミッタアセンブリ２００を出るときに進む可能性があるいくつかの様々な潜在的放射経路を示す。放射光９は卵を透過し、検出器アセンブリ３００によって検出される。前述のように、機械的な光のシールを使用せずに卵１を透過する透過光のレベルを検出することには難題がある。機械的な光のシールがないことを考慮して、本開示の態様は、迷光が検出器アセンブリ３００の検出器の視野（ＦＯＶ）に当たるのを最小限に抑えることによって干渉反射信号１２の検出を最小限に抑えるように構成され得る。これに関して、本開示の態様は、所望の信号の収集を最大限にしながら、同時に、機械的な光のシールの使用の有無にかかわらず、所望の信号対干渉（Ｓ／Ｉ）比を達成するために望ましくない信号の除去を最大にするように構成できる。

エミッタアセンブリ２００は、放射が卵１に向けられるように、卵１の長手方向軸に沿った電磁放射の放射を最大化するように構成できる。いくつかの例では、エミッタアセンブリ２００は、光をコリメートまたは集束して指向性ビームにし、発光源の放射を卵１の所定の領域に投射するようにして、その一方で迷光の放出を制限するように構成されてもよく、この場合迷光は、卵の所定の領域を照射しないエミッタアセンブリ２００を出る任意の光エネルギー（または卵の所定の領域から反射する光）である。しかし、いくつかの例では、ビームの焦点をぼかすために光学機械的特徴を同様に付与してもよい。

本開示はまた、キャンドリング操作中に卵を透過する電磁放射／光１４を受け取るための検出器アセンブリ３００を含み得る。検出器アセンブリ３００は、エミッタ－検出器対を形成するようにエミッタアセンブリ２００から離間していてもよい。したがって、複数のエミッタアセンブリ２００及びそれぞれの複数の検出器アセンブリ３００は、卵フラットにて輸送される複数の卵を評価することができるエミッタ－検出器対のアレイを形成することができる。エミッタアセンブリ２００及び検出器アセンブリ３００は、いくつかの例では軸方向に整列してもよく（卵の対向する端部で）、他の例では軸から外れた向きで配置されてもよい。検出器アセンブリは、特定の波長で、またはそうでなければ所定の波長範囲内で、電磁放射／光１４を検出するように構成され得る。

前述のように、いくつかの例では、検出器の一部が卵と接触しないように、検出器アセンブリ３００をキャンドリング動作中に卵から離間させ、それによって非接触的な位置を画定することができる。そのような非接触的な構成は、スループットの増加を可能にし得、前述のように、その後の卵の汚染を制限し得る。

検出器アセンブリ３００は、卵を透過した光を検出して光電変換する光検出手段を含むことができる。例えば、光検出器（例えば、ＰＩＮダイオード）と、卵から出る光に対応する出力信号の生成を補助することができる関連構成要素とを有するセンサを設けることができる。センサは、ＤＣを含む変調周波数で発光源によって放射された光の波長（複数可）を検出することができる任意の種類のセンサとすることができる。いくつかの態様によれば、検出器アセンブリ３００は、いわゆる「受動的」センサとなるように、卵１から光エネルギーを収集するためにいかなる光学素子も使用しなくてもよい。一般に、センサの目的は、卵１の制限領域（視野）から放射された照明を検出することであり得る。検出器アセンブリは、検出器ハウジング３１０を含むことができ、その場合にセンサは卵１から出る光を受けるように配置され得る。

検出器アセンブリ３００は、所望の透過光を卵１の狭い端部１０の検出器の視野から集めることを可能にしながら、望ましくない経路に沿って検出器アセンブリ３００に入ることができる迷光または軸外光を排除するための１つ以上のレンズ、羽根及び／または開口を含み得る。いくつかの態様によれば、図２１に示されるように、検出器アセンブリ３００は、光学素子または検出器レンズシステムを利用して、卵１の所定の領域（検出器視野）から光を集め、それをセンサに送達することができる。これに関して、検出器アセンブリ３００の性能を向上させるために、開口部やレンズセルなどの機械的な特徴を含めることができる。レンズを保持する平板は、ガラスなどの光吸収材料で作製するか、さもなければ積層することができる。表面は反射防止コーティングを有することができる。反射した光が入射開口部から遠ざかり続けるようにすべく、残留表面反射を可能な限り鏡面反射（ミラー状）にすることができる。エミッタの固有の搬送周波数により、隣接する検出器がそれぞれの対をなすエミッタ以外のすべてからの光を排除することが可能になる。端部の板は光吸収材料で作られてもよく、また反射が光の方向を逆にするので、反射防止コーティングを有してもよい。

動作中、卵１がエミッタ－検出器対の間に配置されると、発光源は、卵１に向けて光（図５において１０として示される）を放射することができる。センサは、卵１を出る光（図５に１５として示す）を受け、卵１を出る光の光パワーまたは他の出力に対応する出力信号を生成することができる。

プロセッサは、検出器アセンブリ３００と通信し、卵１の生存度を判定するためにセンサからの出力信号を処理するように構成され得る。適切な回路は、プロセッサ６００に伝導される出力信号を生成するように構成されるセンサ（例えば、光検出器）と通信し得る。生存度は、胚の生存度に対応する光パワーの変動を判定するための出力信号を処理することによって、判定してもよい。例えば、卵を通過する光の光パワーは、所望の波長またはシグネチャ波長において判定されてもよく、また選択された波長における光パワーを表すスペクトルが生成されてもよい。次いで、生成されたスペクトルは、卵の現在の状態を識別するためにそれぞれの既知の卵の状態に関連する１つまたは複数のスペクトルと比較され得る。例えば、生成されたスペクトルは、以下の、生きている卵、早期死卵、中期死卵、後期死卵、透明卵、腐敗した卵、及び／または欠損のある卵の１つ以上に関連するそれぞれのスペクトルと比較され得る。

本開示のいくつかの態様によれば、卵識別装置１６０は、卵識別システム１００を通過するときに動いている間に生存度に従って卵を識別することができる場合がある。これに関して、卵フラット５０の卵１は、その生存度評価中に卵識別システム１００を通るように動かすことができ、それによって所望しているような最適なスループットを可能にする。その目的で、十分なデータ収集を可能にするために、識別処理中に卵フラット５０を停止または一時停止する必要がある場合がある。

本開示の態様によれば、卵識別装置１６０は、検出器アセンブリ３００によって検出可能な迷光を減少させるために設けられる光制御アセンブリ４００を含むことができる。図６～図２３に示すように、光制御アセンブリ４００は、平板４０２または概して平面構造として設けられ得るが、本開示はそのような構成に限定されない。

いくつかの例においては、図１０及び図１１に示すように、光制御アセンブリ４００は、卵から反射された迷光干渉光、及び反射面を有する卵識別システム１００の他の構成要素を吸収するための、光吸収材料で構成される吸収板または層４０２を含み得る。光制御アセンブリ４００は、図９、図２０、図２２、及び図２３に示すように、エミッタアセンブリ２００と検出器アセンブリ３００との間に配置することができる。光制御アセンブリ４００は、エミッタ－検出器対の間に位置決めするために卵識別装置１６０のフレーム１６２に連結することができる。いくつかの例では、光制御アセンブリ４００は上部フレーム板１６４に連結するまたは取り付けることができる。しかし、いくつかの例では、光制御アセンブリ４００は上部フレーム板１６４を使用せずにフレーム１６２に直接連結することができる。

吸収層４０２は、図１０～図２３に示すように、光が通過して卵に到達することを可能にする１つまたは複数の窓または開口部４０４を画定する。吸収層４０２は、エミッタアセンブリ２００からの放射中に卵及び他の反射面から反射された光を吸収し、そのため検出器アセンブリ３００が検出可能な干渉信号を低減するべく使用される。すなわち、光制御アセンブリ４００は、そのような迷光を捉えて散逸させることによって、卵の生存度についての情報を伝えない干渉信号を低減する。吸収層４０２は、開口部４０４の真上のエミッタアセンブリ２００から放射された光を吸収しないように、卵フラット５０の卵のパターンと一致する開口部または窓のパターンを有することができる。いくつかの例では、図６、図７、図１８、図１９及び図２３に示しているように、光制御アセンブリ４００はセグメント４２５にセグメント化されてもよく、これにより開口部４０４の様々な間隔構成が様々な卵フラット５０のパターンに対応できるようになる。図１９に示す具体例として、セグメント４２５は、卵フラット５０のポケット５６のオフセット間隔に対応するようにオフセットされてもよい。セグメント４２５は、光制御アセンブリ４００を構成する際柔軟性があることを可能にする。

いくつかの例では、吸収層４０２は板状の材料であり得る。他の例では、吸収層４０２は、他の材料（複数可）に塗布されるコーティングであり得る。いくつかの態様によれば、吸収層４０２は、破壊的な干渉をもたらすための反射防止コーティングの多層複合体であり得る。

吸収層４０２をエミッタアセンブリ２００に近接して配置することは、検出中に卵識別装置１６０または各個々の卵周囲のシュラウドまたは遮蔽に対する必要性を減らすことができる。これに関して、光制御アセンブリ４００は、こうした遮蔽は多様な理由と目的を備えている可能性があるが、周囲の光を遮るための遮蔽を必要とせずに胚生存度情報を伝える改善された出力信号を達成することができるという利点を備える。

吸収層４０２は、所望の吸収速度をもたらすためにある範囲内の波長の光を吸収することができる任意の材料から構成することができる。すなわち、吸収性材料は、反射される電磁放射が吸収性材料によって吸収されるように、放出される電磁放射の波長（複数可）に基づいて選択されてもよい。いくつかの例では、所望の波長で卵（及び他の反射面）からの反射された迷光の約９０％超、好ましくは反射された迷光の約９５％超、最も好ましくは反射された迷光の約９９％超を吸収することが望ましい場合がある。これに関して、吸収層４０２は、所定の波長で電磁放射線を吸収するように、所定の波長において約０．５未満、好ましくは０．１未満、より好ましくは約０．００１未満、または最も好ましくは約０．０００１未満の内部透過率を有してもよい。板状の材料の場合、入射面を出る光束と出射面に達する光束の比が内部透過率である。内部透過率は、反射損失を考慮しない吸収材料の透過率を表す。

一例によれば、エミッタアセンブリ２００は、約８００から約１０００ナノメートルの間の波長の電磁放射を放出することができる。そのような例では、吸収層４０２は、光学アクリル材料またはＳｃｏｔｔ ＡＧから入手できるＢＧ－３９（イオン着色ガラス）、ＢＧ－４２（イオン着色ガラス）、またはＳ－８０２２（イオン着色ガラス）のような光学ガラス材料から構成されてもよく、その場合このような波長での内部透過率は、約１Ｅ－５以下である。いくつかの例では、両方の波長で所望の吸収をもたらすべく吸収層４０２が選択されるように、複数のエミッタアセンブリを使用することができる。例えば、ＢＧ－３９、ＢＧ－４２、またはＳ－８０２２材料は、単一の卵に向かって８０８及び９０４で放射する２エミッタシステムに使用することができる。いくつかの例では、吸収層４０２として、カーボンマトリックス材料またはステンドグラス材料を使用することができる。

図２４は、１ミリメートルの厚さを有するＢＧ－３９光学ガラス材料についての波長の関数として内部透過率を示すグラフである。示されているように、内部透過率は、８００ナノメートルから１０００ナノメートルの範囲から１Ｅ－４未満であり、したがって、約８００から１０００ナノメートルの間の範囲の波長を有する光を放射するとき、吸収層４０２に適した材料を設ける。

検出器アセンブリ３００によって検出可能な干渉信号の量を減らすことによって、胚の生存度に関する情報を含む所望の信号の収集及び分析を改善することができる。吸収層４０２の厚さは、所定の波長で所望の吸収特性を付与するように調整またはカスタマイズすることができる。上記の例では、吸収層４０２（ＢＧ－３９）の厚さは、約３ミリメートル以上であり得る。

いくつかの態様によれば、光制御アセンブリ４００は、図１２に示されるように、吸収層４０２に塗布された１つ以上の反射防止コーティング４１０を含み得る。いくつかの例では、反射防止コーティングは、対照的な屈折率の複数の交互層として、またはグレーデッドインデックス反射防止コーティングとして塗布されてもよい。反射防止コーティングは、光制御アセンブリ４００の洗浄を可能にする耐スクラッチ性を付与するため、ＳｉＯ_２またはＭｇＦ_２などの硬質ガラス材料であり得る。反射防止コーティングは、約０～１０度の入射角で所定の波長範囲に対して表面で少なくとも＜０．５％の反射をもたらすことができる。反射防止コーティングは、約１％未満の反射が達成されるように、放射された電磁放射の波長（複数可）に基づいて選択されてもよい。いくつかの例では、ＭｇＦ_２、ＣｅＦ_３、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などの材料を使用して、表面からの反射が、最大の破壊的干渉を受けて約０．５％未満の反射をもたらすように設計された複数のコーティング層を形成することができる。

本開示のいくつかの態様によれば、図１３～図２０、図２２及び図２３に示されるように、光制御アセンブリは、エミッタアセンブリ２００を保護するための透過層４５０を含むことができる。すなわち、アセンブリは、エミッタアセンブリ２００の放射部分が透過層４５０によって覆われて卵の破片または他の空中の破片からそれを保護するように構成することができる。透過層４５０は、電磁放射が所望の光パワーで卵に到達することができるように、所定の波長の電磁放射を透過し得るように構成することができる。いくつかの例では、透過層４５０は、図１３～図１５及び図２３に示されるように、吸収層４０２の開口部４０４内に嵌合するように成形されたプラグまたはディスク４５２の形態で設けられ、例えば接着剤のような適切な留め具を使用してそれに取り付けられてもよい。他の例では、透過層４５０は、図１６、図１７、図２０、及び図２２に示すように、開口部４０４を覆うように吸収層４０２を覆って延びる平板または平面構造であり得、また例えば接着剤のような適切な留め具を使用して吸収層４０２に連結され得る。透過層４５０と吸収層４０２が接着剤を使用して連結される場合、接着剤は、光が接着剤を通って吸収層４０２に透過するように界面の反射を減少させるように光学的に整合していてもよい。すなわち、透過層の材料と吸収層の材料との間の界面からの光の反射を最小限に抑えるよう接着剤を選択できる。例えば、Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．によって販売されているＮｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓは、整合する屈折率を吸収層材料及び透過層材料に基づくものとして選択するような用途に使用することができる。

透過層４５０は、所望の透過率をもたらすためにある範囲内の波長の光を透過することができる任意の材料から形成することができる。すなわち、反射された電磁放射が透過材料を透過してそれが吸収層４０２に到達するように、放射された電磁放射の波長（複数可）に基づいて、透過材料を選択することができる。いくつかの例では、所望の波長でエミッタアセンブリ２００からの放射された光の約９０％超、好ましくは約９５％超、より好ましくは約９９％超、最も好ましくは約９９．５％超を透過することが望まれ得る。これに関して、透過層４５０は、所定の波長で電磁放射を透過するように、所定の波長において、約０．９９超、または好ましくは約０．９９５超の内部透過率を有することができる。

例えば、エミッタアセンブリ２００は、約８００から約１０００ナノメートルの間の波長で電磁放射を放射することができる。そのような例では、透過層４５０は、例えば、Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧから入手可能なホウケイ酸クラウンガラスまたはＮ－ＢＫ ７のような光学ガラス材料から構成することができ、その場合このような波長での内部透過率は約０．９９５以上である。いくつかの例では、複数のエミッタアセンブリを使用して、複数の波長で所望の透過率をもたらすように透過層４５０を選択すべきである。例えば、Ｎ－ＢＫ ７材料は、単一の卵に向かって８０８及び９０４で放射する２エミッタシステム用に使用することができる。

いくつかの態様によれば、光制御アセンブリ４００は、図１５、図１７、図２０、図２２、及び図２３に示すように、また、吸収層４０２に関して前述したように、透過層４５０に塗布された１つまたは複数の反射防止コーティング４１０を含むことができる。そのような例では、反射防止コーティング４１０は吸収層４０２に塗布しなくてもよく、代わりに吸収層４０２の反対側にのみ透過層４５０に塗布されて、反射防止コーティング４１０が卵１に面するようにする。透過層４５０の厚さは、所定の波長で所望の透過特性を付与するように調整またはカスタマイズすることができる。上記の例では、透過層４５０（Ｎ－ＢＫ ７）の厚さは、約３ミリメートルから約６ミリメートルの間であり得る。

図２０～図２３に示すように、いくつかの態様によれば、検出器アセンブリ３００はまた、あるいは代わりに、迷光及び干渉信号の検出を減らすためにそれに近接して配置された光制御アセンブリ４００を含み得る。そのような構成は、光を検出器アセンブリ３００内で受けることができるように検出器ウィンドウ３２０と整列するように画定された開口部４０４を有する吸収層４０２を含み得る。検出器アセンブリ３００は、レンズ３３０、フィルタ及び／または卵を透過する所望の信号を収集するための他の光学的構成要素を含み得る。図２０に示すように、卵１を透過した光の検出を改善するために、光漏斗３２５を設けてもよい。いくつかの例では、光制御アセンブリは、透過層４５０と、吸収層４０２または透過層４５０（使用される場合）の１つまたは複数の反射防止コーティング４１０とを含むことができる。いくつかの例では、光制御アセンブリ４００は、下部フレーム板１６６に連結しても取り付けてもよい。しかし、他の例では、光制御アセンブリ４００は、下部フレーム板１６６を使用せずに、フレーム１６２または検出器アセンブリ３００に直接連結してもよい。

図２５及び図２６は、様々な材料及び構成の光制御アセンブリ４００を実装するときの検出可能な迷走信号の減少を示すグラフである。すなわち、グラフは、光制御アセンブリ４００を使用しない設定に対する様々な光制御アセンブリ４００の吸収特性の比較を提供する。データを収集するために、交換可能に取り付けられた様々な光制御アセンブリ４００を下に有する平板にレーザ光源を取り付けた。光制御アセンブリ４００の厚さは、その複合層構造に基づいて変化した。レーザ光源は、反射された光を通過させるように構成された光拡散板に配置された光遮断ペデスタル（機械的なシール）に直立する卵に向かって８０８ナノメートルの光を放射し、それを下に配置されたセンサ（ＣＣＤカメラ）が検出できるようにする。吸収層４０２及び透過層４５０は、設けられている場合、それぞれ３ミリメートルの厚さであった。１秒間の露光でセンサにより画像を取り込んで、次いで取り込んだ画像からソフトウェアプログラムを用いて２方向（垂直；水平方向に沿ったもの（図２５）と垂直方向に沿ったもの（図２６））で線形データを描き収集した。ｙ軸は対数の目盛でプロットされた相対的なセンサの読み値であり、ｘ軸はそれぞれの線に沿ったピクセル距離である。示されているように、通常のシステムで使用される裸のアルミニウム材料（２）は、様々な光制御アセンブリ４００（アルミニウム（３）の赤外線吸収コーティング、近赤外反射防止（ＮＩＲ－ＡＲ）コーティング（４）を有するＢＧ－３９、近赤外反射防止（ＮＩＲ－ＡＲ）コーティング（５）を有するＢＧ－３９、及び反射防止コーティング（６）を有するＢＧ－３９／Ｎ－ＢＫ ７層状複合体）より約一桁高い干渉信号を提供する。

本明細書に記載された本開示の多くの修正及び他の態様は、前述の説明及び関連する図面に提示された教示の恩恵を受けて、本開示が関係する当業者に思い浮かぶ。例えば、迷光を最小限に抑えるための効果的な戦略として、円錐及び他の形状の偏向器を用いて、上部平板の反射が卵に入るのを最小限に抑えることができる。したがって、本開示は開示された特定の態様に限定されるべきではなく、修正及び他の態様が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。本明細書では特定の用語が使用されているが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定の目的では使用されていない。

Claims (17)

1. トリの卵の生存度を判定するための卵識別システムであって、
   卵に向かって電磁放射を放射するように構成され、前記電磁放射が所定の波長を有するエミッタアセンブリ、
   前記エミッタアセンブリから離間しており、前記卵を透過した電磁放射を検出するように構成されている検出器アセンブリ、
   前記エミッタアセンブリに近接して配置され、前記エミッタアセンブリと前記検出器アセンブリとの間に配置される光制御アセンブリであって、前記所定の波長の内部透過率を有する吸収層を含み、前記所定の波長の反射された電磁放射線の約９０％超を吸収するように構成され、前記吸収層は、前記エミッタアセンブリから放射された電磁放射が前記卵に向かって通過することができる開口部を画定する前記光制御アセンブリ、
   前記卵の生存度を判定するために前記検出器アセンブリの出力信号を処理するように構成されるプロセッサ、及び
   所定の波長の電磁放射が透過するようになっている透過層であって、前記エミッタアセンブリから放射された電磁放射が前記透過層を透過するように、前記透過層は、前記開口部で前記吸収層と係合している、前記透過層
   を含み、
   前記透過層は前記吸収層の開口部に対応する位置に開口を有しない、
   前記卵識別システム。
2. 前記光制御アセンブリが、前記吸収層に塗布された反射防止コーティングをさらに含む、請求項１に記載の卵識別システム。
3. 前記所定の波長の電磁放射を透過するように構成された透過層をさらに含み、前記透過層は、前記エミッタアセンブリから放射される電磁放射が前記透過層を透過するように前記開口部で前記吸収層と係合する、請求項１に記載の卵識別システム。
4. 前記吸収層が前記エミッタアセンブリと前記透過層との間に配置され、且つ前記吸収層が前記開口部を横切って延びるように、前記吸収層から見て前記エミッタアセンブリの反対側で前記吸収層が前記透過層に係合する、請求項３に記載の卵識別システム。
5. 前記吸収層を前記透過層に結合するための接着剤をさらに含み、前記接着剤は、電磁放射が前記吸収層と前記透過層との界面で透過するように前記吸収層及び前記透過層と光学的に整合するように構成される、請求項４に記載の卵識別システム。
6. 前記透過層が、前記吸収層によって画定された前記開口部内に嵌合するように構成されたプラグの形態である、請求項３に記載の卵識別システム。
7. 前記透過層は、前記所定の波長で前記エミッタアセンブリからの電磁放射の約９０パーセント超を透過するように構成されるべく内部透過率を有する、請求項３に記載の卵識別システム。
8. 前記所定の波長は、約８００ナノメートルから１０００ナノメートルの間である、請求項３に記載の卵識別システム。
9. 前記光制御アセンブリが、前記透過層に塗布された反射防止コーティングをさらに含む、請求項３に記載の卵識別システム。
10. 前記吸収層及び前記透過層が光学ガラス材料で形成されている、請求項３に記載の卵識別システム。
11. 卵の生存度を判定する方法であって、
    所定の波長でエミッタアセンブリから電磁放射を放出することであって、前記電磁放射が光制御アセンブリの吸収層によって画定された開口部を通って卵に向かって放射され、前記吸収層は、前記所定の波長で反射された電磁放射の約９０パーセント超を吸収するように構成されるべく前記所定の波長で内部透過率を有する、前記放出すること、
    前記卵及び他の反射面から反射された電磁放射を前記吸収層を介して吸収すること、
    所定の波長の電磁放射が透過するようになっている透過層であって、前記エミッタアセンブリから放射された電磁放射が前記透過層を透過するように、前記透過層は、前記開口部で前記吸収層と係合しており、また前記透過層は前記吸収層の開口部に対応する位置に開口を有しない、前記透過層を、前記所定の波長の電磁放射が透過すること、
    前記エミッタアセンブリから離間された検出器アセンブリを用いて前記卵を透過した電磁放射を検出すること、
    前記検出器アセンブリによって検出された前記電磁放射から出力信号を生成すること、及び
    前記卵の生存度を判定するために前記出力信号を処理すること、
    を含む、
    前記方法。
12. 前記吸収層と係合する透過層を介して、前記卵及び他の反射面から反射された電磁放射が前記吸収層に透過され吸収されるように、前記反射された電磁放射を透過することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. エミッタアセンブリから電磁放射を放射することが、前記開口部を横切って延びる前記透過層を通して電磁放射を放射することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記電磁放射線は、前記所定の波長において約９０パーセントを超える透過率で前記透過層を透過する、請求項１２に記載の方法。
15. 所定の波長でエミッタアセンブリから電磁放射を放射することは、約８００ナノメートルから１０００ナノメートルの間の波長を有する電磁放射を放射することを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記吸収層と前記透過層とが光学的に整合する接着剤で互いに結合されている、請求項１２に記載の方法。
17. 前記透過層に塗布された反射防止コーティングを介して、前記卵及び他の反射面から反射された電磁放射を透過させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

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