KR102632163B1 - 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치 그리고 이를 이용한 선별방법 - Google Patents
가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치 그리고 이를 이용한 선별방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 난(卵) 내의 가금류(家禽類) 배아의 성별을 비파괴적으로 검사하고 암수를 선별하기 위한 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치로서, 가금류 알(卵)의 배아 성별을 대량으로 신속하고 정확하게 검사 및 선별할 수 있다.
본 발명의 검사선별장치는, 알을 공급하는 공급수단과; 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공수단(300)과; 관통구멍을 통해 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출수단(200)과; 상기 검출수단(200)의 광인식부(210)로부터 전송받은 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별알고리즘을 구비한 판단부를 구비하며, 상기 판단부의 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 정보를 전송하는 송신부를 포함하는 제어수단과; 상기 제어수단으로부터 전송받은 정보에 따라 특정 결과값을 가진 알들을 분리하여 배출하는 배출수단(400)을 구비한다.
본 발명의 검사선별장치는, 알을 공급하는 공급수단과; 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공수단(300)과; 관통구멍을 통해 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출수단(200)과; 상기 검출수단(200)의 광인식부(210)로부터 전송받은 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별알고리즘을 구비한 판단부를 구비하며, 상기 판단부의 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 정보를 전송하는 송신부를 포함하는 제어수단과; 상기 제어수단으로부터 전송받은 정보에 따라 특정 결과값을 가진 알들을 분리하여 배출하는 배출수단(400)을 구비한다.
Description
본 발명은 엠브리오 난(卵)의 조류 암수를 판별하고, 판별된 성별(雌雄, 암컷 또는 수컷)에 따라 알(卵)을 선별하기 위한, 수정란 검사 및 선별장치에 관한 발명이다.
가금류(家禽類)는 일반적으로 부하 후에 그 성별을 분류하여, 선택적으로 활용되고 있다. 대체로 손을 사용하여 육안 검사에 의해 조류의 성별을 분류하는데, 이 방법은 시간이 많이 소모될 뿐만 아니라 정확성이 저하될 수밖에 없는 한계가 있다. 가금류(家禽類)의 성별을 적절하게 분류하지 못하면 계육(鷄肉)과 계란(鷄卵)의 생산 균형이 깨질 수 있어서 효율적인 양계(養鷄)축산 산업에 큰 영향을 초래할 수 있다.
그러므로, 가금류(家禽類)를 육안 검사에 의하지 않고 그 성별(암수)을 분류하는 과학적 방법이 고안되고 있다.
가금류 알(卵)의 엠브리오(이하 '배아'라 한다) 상태에서 암수를 판별하는 방법에 관하여, 이미 다양한 종래기술들이 개시되어 있다.
예를 들어, 한국 공개특허 제10-2000-0029995호(2000년 5월 25일 공개)에는 “수정 난의 배외액(Extra-embryonic fluid)에 성관련 호르몬 농도를 검출함으로써, 알 상태에서 조류의 성별을 분류하는 방법”(이하 '종래기술1'이라 한다)이 알려져 있으며,
한국 등록특허 제10-2174868호(2020년 10월 30일 등록)에는, “난(egg) 내에서 당류 및/또는 아미노산, 이들의 전구체 및 대사물질을 검출함으로써, 조류 배아의 성별이나 생존가능성을 판별하는 방법”(이하 '종래기술2'라 한다)이 알려져 있다.
그러나, 상기한 종래기술들은 “엠브리오(배아) 상태에서 가금류 알(卵)의 암수를 알기 위한 판별방법”에 관한 기술내용을 특징으로 하고 있다.
근래 우리나라의 축산산업분야는 근로자 임금의 급격한 상승으로 인한 재정적 어려움에 직면하고 있을 뿐만 아니라, 농촌지역에서의 근무를 기피하는 현상으로 인해 심각한 구인란을 겪고 있는 실정이어서, 대량의 가금류 알(卵)을 정확하고 신속하게 선별하기 위한 자동화장치에 대한 요구가 증대되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
난(卵) 내의 가금류(家禽類) 배아의 성별을 비파괴적으로 검사하고 암수를 선별하기 위한 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 가금류 알(卵)의 배아 성별을 대량으로 신속하고 정확하게 검사 및 선별할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치는, 선별 대상인 알들이 안착되는 안착부를 구비하고, 상기 안착부에 안착된 알들을 연속적으로 공급하는 공급수단과; 상기 안착부에 안착된 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공수단(300)과; 상기 관통구멍을 통해 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출수단(200)과; 상기 검출수단(200)의 광인식부(210)로부터 전송받은 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별알고리즘을 구비한 판단부를 구비하며, 상기 판단부의 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 정보를 전송하는 송신부를 포함하는 제어수단과; 상기 제어수단으로부터 전송받은 정보에 따라 특정 결과값을 가진 알들을 분리하여 배출하는 배출수단(400)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 상기 천공수단(300)은, 알 껍질을 천공하기 위해 회전하면서 승하강하는 드릴비트(315)와, 상기 드릴비트(315)와 회전모터(311)가 내장되는 내부케이스(310)와, 하단부에는 분진흡입구(321)가 구비되고 상기 내부케이스(310) 외부를 감싸면서 분진흡입로(325)를 형성하는 외부케이스(320)와, 상기 외부케이스(320)를 지지하는 천공수단지지부(350)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 검출수단(200)은, 상기 관통구멍을 통과하여 알의 내부로 빛을 조사하는 발광부(220)와, 상기 관통구멍의 수직 상부에 배치되어 알 내부로부터 반사되는 빛을 수광하는 광인식부(210)와, 상기 발광부 및 광인식부를 지지하는 검출수단지지부(250)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 본 발명에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별방법은,
선별 대상인 알들을 안착패드(130)의 안착부에 안착시켜, 검사 위치로 이동시키는 공급단계와; 구동수단을 동작시켜 천공수단을 검사대상 알의 상단부에 위치시킨 후, 상기 천공수단을 동작시켜 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공단계와; 구동수단을 동작시켜 검출수단을 상기 관통구멍이 형성된 검사대상 알의 상단부에 위치시킨 후, 상기 검출수단을 동작시켜 해당 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출단계와; 상기 검출검출단계에서 획득한 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별단계와; 검사대상인 안착패드의 식별정보와, 상기 판별단계에서의 해당 알에 대한 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 기록단계와; 해당 안착패드의 모든 알들에 대해 상기 천공단계와 검출단계를 반복 수행하는 반복수행단계와; 상기 안착패드(130)에 안착된 모든 알들에 대한 천공단계와 검출단계 및 판별단계가 모두 완료된 후에, 해당 안착패드를 배출 위치로 이송하는 이송단계와; 상기 기록단계에서 저장된 정보들을 수신하여, 특정 결과값에 해당하는 알들을 선택적으로 상기 안착패드로부터 분리 배출하는 배출단계와; 배출되지 않고 상기 안착패드(130) 위에 안착된 알들의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉하는 마감단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또다른 과제 및 이의 구체적인 해결수단은 후술하는 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’ 및 첨부도면에서 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
본 발명에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치 그리고 이를 이용한 선별방법은, 가금류 알(卵)의 배아 성별을 대량으로 신속하고 정확하게 검사 및 선별할 수 있게 되므로, 양계산업분야의 인력난 해소가 가능할 뿐만 아니라, 양계산업에서 계란 및 계육의 생산 및 공급 안정화를 도모할 수 있는 유용한 발명이다.
본 발명의 또다른 작용효과는 후술하는 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’에서 더 자세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치의 개략적 구성도를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천공수단 및 검출수단의 구성과, 구동수단의 구성을 개념적으로 확대 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천공수단의 세부구성을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 검출수단의 동작원리를 도시한 설명도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안착패드를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제어수단의 블럭 구성도
도 7은 본 발명의 바람직한 변형 실시예에 따른 공급수단의 개념도
도 8은 선별 완료된 알들의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉하는 마감단계의 예시를 도시한 설명도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별방법을 나타낸 흐름도
도 10은 주요 단계별 알의 상태를 촬영한 사진으로서, 도 10의 [A]는 관통구멍을 뚫기 전 상태, 도 10의 [B]는 관통구멍이 뚫린 상태, 도 10의 [C]는 선별된 알의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉한 상태를 각각 촬영한 사진이다.
도 11은 검사대상 형질전환 배아의 형광 발현 상태를 촬영한 사진이다.
도 12는 형질전환되지 않은 일반 배아의 형광 발현 상태를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천공수단 및 검출수단의 구성과, 구동수단의 구성을 개념적으로 확대 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천공수단의 세부구성을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 검출수단의 동작원리를 도시한 설명도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안착패드를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제어수단의 블럭 구성도
도 7은 본 발명의 바람직한 변형 실시예에 따른 공급수단의 개념도
도 8은 선별 완료된 알들의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉하는 마감단계의 예시를 도시한 설명도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별방법을 나타낸 흐름도
도 10은 주요 단계별 알의 상태를 촬영한 사진으로서, 도 10의 [A]는 관통구멍을 뚫기 전 상태, 도 10의 [B]는 관통구멍이 뚫린 상태, 도 10의 [C]는 선별된 알의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉한 상태를 각각 촬영한 사진이다.
도 11은 검사대상 형질전환 배아의 형광 발현 상태를 촬영한 사진이다.
도 12는 형질전환되지 않은 일반 배아의 형광 발현 상태를 촬영한 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, ~포함한다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 '검사 및 선별장치'를 첨부도면과 함께 설명함에 있어서, 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1 및 도 2를 참고하여 특정하면, 화살표 x방향을 ‘가로방향’으로, 화살표 y방향을 '세로방향'으로, 중력방향을 '상하방향'으로 각각 정의하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.
이하에서는 본 발명에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장의 바람직한 실시예를, 중심으로 도시된 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치의 개략적인 구성도를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천공수단 및 검출수단의 구성과, 상기 천공수단 및 검출수단을 가로방향 또는 세로방향으로 위치 이동시키기 위한 구동수단의 구성을 개념적으로 확대 도시한 사시도이다.
본 발명의 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치의 개략적인 구성은,
검사대상인 알을 안착부에 안착시킨 상태로 공급하는 공급수단과, 알의 상단부에 작은 구멍을 뚫기 위한 천공수단과, 이 구멍을 통해 난(卵) 내부의 배아 정보를 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단에 의해 검출된 정보에 근거하여 가금류(家禽類) 배아의 성별을 판별하는 제어수단과, 암컷 또는 수컷 배아로 판별된 알들만을 분리하여 배출하는 배출수단(400)으로 구성된다.
본 발명의 일 실시예로서 상기 공급수단은, 수직 회전축을 중심으로 회전하는 원형회전판(120)과, 이 원형회전판을 구동시키기 위한 공급구동부로 이루어진다. 상기 원형회전판(120)의 상부면에는 안착부(131)가 상기 수직 회전축을 기준으로 방사상으로 일정 간격 이격되어 구비된다.
상기 공급수단은 후술하게 되는 천공수단(300)과 검출수단(200)이 위치한 곳으로 검사대상 알들을 순차적으로 이송하고, 검사가 완료될 때까지 정지상태를 유지하며, 검사가 완료된 후에는 검사완료된 안착패드를 배출위치로 이송한다. 상기 공급수단은 검사대상 알을 하나씩 이송하는 구성으로 이루어질 수도 있으나, 검사 속도 및 작업의 편의성을 제고하기 위해 여러 개의 알을 안착시켜 공급할 수 있는 계란판 형상의 안착패드(130)로 구성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 안착패드(130)는 여러 개의 알을 세워 놓을 수 있는 구조이면 충분한데, 상기 안착패드에 알을 올려 놓을 때에 알의 뾰족한 부분이 위로 향하게 적재하는 것이 바람직하다. 알의 둥근부분을 아래로 위치시키면 안정적으로 안착되므로, 알 상단부에 구멍을 뚫는 작업이 진행되는 도중에 알이 옆으로 기울어질 가능성이 적을 뿐만 아니라, 알 내부의 난황막이 드릴비트에 손상될 가능성을 최소화할 수 있기 때문이다.
상기 공급수단은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 회전하는 원형판 위에 알을 얹어 놓은 상태로 공급하는 구조인 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 도 7에 도시된 바와 같이 컨베이어벨트 위에 알을 얹은 상태로 공급하는 구조로 구성하는 것도 가능하다. 도 7은 본 발명의 바람직한 변형 실시예에 따른 공급수단의 개념도이다.
그리고, 상기 천공수단(300)은, 상기 안착부에 안착된 알의 상단부에 관통구멍을 천공하는 구성으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 알 껍질을 천공하기 위해 회전하면서 승하강하는 드릴비트(315)와, 상기 드릴비트(315)를 회전시키는 회전모터(311)가 내장되는 내부케이스(310)와, 상기 내부케이스(310) 외부를 감싸면서 분진흡입로(325)를 형성하는 외부케이스(320)와, 상기 외부케이스(320)를 지지하는 천공수단지지부(350)를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 외부케이스(320)의 하단부에는 분진흡입구(321)가 구비되어, 드릴비트(315)의 회전에 의해 알 껍질을 천공하는 과정에서 발생되는 분진을 흡입함으로써, 알 내부로 분진이 유입되지 않도록 한다. 상기 분진흡입구(321)를 통해 유입된 분진이나 껍질 조각은 상기 분진흡입로(325) 및 분진배출로(327)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
상기 천공수단지지부(350)는 상기 천공수단을 지지하며, 후술하는 구동수단에 결합되어, 상기 천공수단을 가로방향 및 세로방향으로 위치이동을 가능하게 한다.
상기 구동수단은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 베이스플레이트(502)의 상부면에 구비되어 상기 천공수단지지부(350)를 가로방향으로 이송하는 가로이송대(504)와, 상기 가로이송대(504)를 구동하기 위한 가로이송구동부(521) 및 가로이송축(522)을 구비한다. 그리고, 상기 천공수단지지부(350)를 세로방향으로 이송하는 세로이송블럭(513)과, 상기 세로이송블럭(513)을 구동하기 위한 세로이송구동부(511) 및 세로이송축(512)를 구비한다.
그리고, 필요에 따라서는, 상기 천공수단지지부(350)에 상하방향으로의 이동을 가능하게 하는 승강수단을 더 구비할 수도 있다. 예를 들어, 상기 승강수단을 상기 천공수단지지부(350)에 구비하고, 상기 외부케이스(320)의 하단부(320a)는 검사대상 알의 상단부 외형 윤곽에 대응하는 곡면으로 형성하면, 상기 외부케이스(320)의 하단부(320a)를 하강시켜 알 상단부에 가볍게 밀착시킬 수 있으므로, 분진 배출성능을 향상시키면서도 천공작업 과정에서 알이 옆으로 기울어지는 문제를 방지할 수 있다.
상기 승강수단은 자동화기계분야의 당업자라면 실린더 또는 스테핑모터 등의 구동원을 적용하여 여러 형태로 구현할 수 있으므로 본 발명에서는 승강수단에 관한 구체적 설명은 생략한다.
다음으로, 본 발명의 검출수단에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 검출수단의 개략적 구성을 도시한 것으로, 상기 검출수단(200)은,
상기 관통구멍을 통과하여 알의 내부로 빛을 조사하는 발광부(220)와, 상기 관통구멍의 수직 상부에 배치되어 알 내부로부터 반사되는 빛을 수광하는 광인식부(210)와, 상기 발광부 및 광인식부를 지지하는 검출수단지지부(250)를 포함한다.
상기 검출수단지지부(250)는 상기 검출수단을 지지하며, 상기 구동수단에 결합되어, 상기 검출수단을 가로방향 및 세로방향으로 위치이동을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예로서의 검사대상은, 녹색 형광 단백질(GFP, Green fluorescent protein)이 이식된 유전자를 가진 수정란을 검사대상으로 한다. 본 발명은 알 내의 배아로부터 GFP염색체 특성에 의한 빛의 발현 여부를 상기 광인식부(210)가 검출하고, 후술하는 판단부는 이 검출값과 기 설정된 값을 비교, 판단함으로써 배아의 암수를 판별하게 된다.
난(卵) 내부의 배아 정보를 검출하여 암수를 판별하는 방법 및 이를 위한 구체적인 기술구성(예를 들어, 조사하는 빛의 특성 및 반사되는 빛을 수광하는 광인식부(210)의 세부구성 등)은 이미 공지된 연구논문 등에서 알려져 있다.
예를 들어, 『산란계 닭의 암수 선택(Sex selection in layer chickens)』이란 제목으로 동물생산과학지 제58호(Animal Production Science 58(3), p476-480) https://doi.org/10.1071/AN16785)(2017 년 6월 9일 발표)에 실린 논문내용이나,
로베르타 갈리(Roberta Galli)가 2018년 2월 23에 발표한 『껍질막을 통한 형광 및 라만 분광법에 의한 달걀의 암수 구분(Sexing of chicken eggs by fluorescence and Raman spectroscopy through the shell membrane)』이라는 제목의 논문(https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192554)에도 형광 및 라만 분광법에 관한 기술내용이 개시되어 있다.
참고로, GFP 이식유전자를 가진 수정란을 생산하는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 녹색 형광 단백질(GFP, Green fluorescent protein)이 이식된 유전자를 닭의 PGC(원시생식세포) Z염색체에 있는 특정 유전자좌로 표적화하여 ZGFP-knockin 수탉을 만든다. 다음으로, 이 수탉(ZGFP-knockin 정자를 가진 수탉)과 야생 암탉(Z/W염색체를 가진 암컷) 사이에서 태어난 개체들 중에서 ZGFP-knockin 암탉을 선별한다. 여기서, ZGFP-knockin 암탉이란, ZGFP/W 염색체를 가진 암컷을 지칭한다. 마지막 단계로서, ZGFP-knockin 암탉과 야생 수탉(Z/Z 염색체를 가진 수컷)과의 사이에서 본 발명에 따른 검사대상이 되는 알(GFP 이식유전자를 가진 알)을 얻을 수 있다.
즉, ZGFP-knockin 암탉(ZGFP/W 염색체를 가진 암컷)과 야생 수탉(Z/Z 염색체를 가진 수컷) 사이에서 얻은 알들은, Z/W 염색체를 가진 암컷 배아 또는 ZGFP/Z 염색체를 가진 수컷 배아 둘 중의 어느 하나에 해당된다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 검사대상이 되는 알의 암컷 배아에는 녹색형광단백질(GFP)이 이식된 유전자를 포함하고 있지 않는 반면에, 수컷배아에는 녹색형광단백질(GFP)이 이식된 유전자를 포함한다. 따라서, 특정 파장 대역의(예를 들어, 488nm 파장) 빛을 알 내부의 배아를 향해 조사하면, 수컷 배아의 GFP염색체 특성에 의해 포톤이 전자에 자극되어 들뜬 상태가 되어 다시 내려 갈 때 특정 파장대의 빛(502 nm 파장)(포톤)이 발현된다. 이와 달리, 암컷 배아인 경우에는 형광 발현이 일어나지 않는다.
본 발명에서의 상기 검출수단(200)은 배아의 GFP염색체로부터 발현되는 빛을 검출함으로써, 배아의 암수를 판별하게 된다. 바람직한 일 실시예로서, 상기 광인식부(210)는 GFP염색체 특성에 의해 발현되는 특정 파장대의 빛(502 nm 파장)을 검출하기 위해 내로우밴드(narrow band) 필터를 구비하며, 상기 광인식부(210)를 통해 검출된 영상의 밝기값(조도)을 기준으로, 이 값이 기준값 이상인지 미만인지 여부에 따라 결과값을 정할 수 있다.
참고로, 도 11은 형질전환(Transgenic)된 검사대상 배아로부터의 형광 발현여부를 촬영한 대비 사진으로서, 도 11의 [A]와 [B]사진은 형광 발현이 없는 암컷 배아를 촬영한 것이며, 도 11의 [C]와 [D]는 형광 발현하는 수컷 배아를 각각 촬영한 것이다.
그리고, 도 12는 형질전환되지 않은 일반 배아의 형광 발현 상태를 촬영한 참고 사진으로서, 도 11의 [B]에 도시한 '암컷 배아'와 실질적으로 거의 동일한 형광 무반응 상태임을 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 검출수단에 의해 검출된 정보에 근거하여 가금류(家禽類) 배아의 성별을 판별하는 제어수단을 설명한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제어수단의 블럭 구성도를 도시한 것이다.
상기 제어수단은, 검출된 정보와 설정값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판단부와, 검사대상 안착패드의 식별정보와 상기 판단부의 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 정보를 전송하는 송신부로 이루어진다. 상기 판단부는, 도 11의 [A] 또는 [B]와 같이 검출된 영상정보의 밝기값(조도)이 기준값 이상인지 미만인지 여부에 따라 결과값을 정할 수 있다.
상기 판단부는, 상기 검출수단에 의해 획득된 해당 알의 검출값을 전달받아, 해당 검출값과 기 설정된 조건값(예를 들어, 암컷에 해당하는 값)을 비교함으로써 해당 난(卵) 내부의 배아가 암컷인지 수컷인지를 판별한다.
그리고, 상기 저장부는, 상기 판단부에서 판단된 해당 알에 대한 결과값과, 검사대상인 알의 위치정보(즉, 검사 중인 안착패드의 식별정보와, 안착패드 상의 위치값)를 저장한다.
예를 들어, 상기 안착패드(130)가 도 5에 도시된 실시예와 같은 구성인 경우, 상기 제어수단은, 공급수단에 의해 순차적으로 공급되는 안착패드들 중에서 현재 검사 중인 안착패드의 식별정보와, 가로순번 및 세로순번의 조합으로 정해지는 위치값(예를 들어, ①-ⓐ)과, 상기 판단부에서 판단된 해당 알의 결과값을 함께 상기 저장부에 저장한다.
그리고 나서, 상기 구동수단을 작동시켜, 상기 검출수단을 다음 대상인 알의 위치(예를 들어, ②-ⓐ)로 이동시켜, 검출수단을 작동시키고 해당 위치(②-ⓐ)와, 그 위치의 해당 알의 결과값을 함께 상기 저장부에 저장한다.
이와 같이, 가로순번 및 세로순번의 조합으로 정해지는 위치값(예를 들어, ①-ⓐ, ②-ⓐ, 3-ⓐ, ....., ③-ⓓ, ④-ⓓ, 등등)과 함께 상기 판단부에서 판단된 해당 알의 결과값을 상기 저장부에 저장한다.
그리고, 해당 안착패드 상의 모든 알들에 대해 천공 및 검출/판단이 완료되면, 상기 공급수단을 작동시켜 해당 안착패드를 배출위치로 이송시킨다.
해당 안착패드가 배출위치에 도달하면, 상기 제어수단의 송신부는 상기 저장부에 저장된 정보들을 배출수단(400)으로 전송한다.
상기 배출수단(400)은, 이송되어 온 안착패드(130) 위의 여러 알들 중에서, 수컷 배아(또는 암컷 배아)로 판별된 알들만을, 즉 상기 송신부로부터 전송받은 정보(안착패드 상의 위치값과 해당 알의 결과값)에서 지정된 알들만을 선택적으로 골라서 파지 또는 흡착하여 배출한다.
도 1 및 도 7에서 상기 배출수단(400)은 흡착헤드(430)를 구비한 로봇아암을 예시적으로 도시하였으나, 본 발명에 따른 배출수단은 로봇아암이 아닌, 겐트리(Gantry) 타입의 크레인구조로 이루어질 수도 있으며, 나아가 상기 흡착헤드는 클램프 형식의 집게 또는 이와 동등한 작용효과를 갖는 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 검사 및 선별장치를 이용하여 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별하는 방법은 다음과 같다. 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 선별 대상인 알들을 안착패드(130)의 안착부(131)에 각각 안착시켜, 검사 위치로 이동시키는 공급단계가 이루어진다.
공급단계가 완료되면 다음 단계로, 구동수단을 동작시켜 천공수단을 검사대상 알의 상단부에 위치시킨 후, 상기 천공수단을 동작시켜 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공단계와;
구동수단을 동작시켜 검출수단을 상기 관통구멍이 형성된 검사대상 알의 상단부에 위치시킨 후, 상기 검출수단을 동작시켜 해당 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출단계가 수행된다.
참고로 도 10은 주요 단계별 알의 상태를 촬영한 사진으로서, 도 10의 [A]는 관통구멍을 뚫기 전 상태, 도 10의 [B]는 관통구멍이 뚫린 상태의 촬영사진이다.
그리고, 상기 검출단계에서 획득한 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별단계와; 검사대상인 안착패드의 식별정보와, 상기 판별단계에서의 해당 알에 대한 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 기록단계;가 상기 제어수단에 의해 수행된다.
만약 안착패드(130)에 놓인 알이 하나뿐일 때에는, 상기 천공단계와 검출단계 및 판별단계와 기록단계를 거친 다음에 곧바로 후술하는 이송단계가 수행된다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 안착패드(130) 위에 여러 개의 알들이 안착되는 실시예에서는, 상기 안착패드의 모든 알들에 대해 상기 천공단계와 검출단계를 반복 수행하는 반복수행단계를 갖는다.
예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 안착패드 상에서 가로순번 및 세로순번의 조합으로 정해지는 위치값(예를 들어, ①-ⓐ, ②-ⓐ, 3-ⓐ, ....., ③-ⓓ, ④-ⓓ, 등등)의 지정된 순서(예를 들어, 빨강색 화살표 참조)에 따라, 상기 천공단계와 검출단계 및 판별단계와 기록단계 반복 수행된다.
그리고, 도 5에서 가로(①행~⑤행)의 간격이, 도 2에 도시된 바와 같이 천공수단과 검출수단 사이의 이격거리와 동일하게 구성되면, 천공수단이 ②-ⓐ에 위치한 알을 천공하는 중에, 검출수단이 ①-ⓐ에 위치한 알에 대한 검사를 수행할 수 있으므로, 상기 구동수단의 작동 소요시간을 최소화시킬 수 있다.
상기 안착패드(130)에 안착된 모든 알들에 대한 천공단계와 검출단계 및 판별단계가 모두 완료된 후에, 해당 안착패드를 배출 위치로 이송하는 이송단계와;
상기 기록단계에서 저장된 정보들을 수신하여, 특정 결과값에 해당하는 알들을 상기 안착패드로부터 분리 배출하는 배출단계와;
상기 배출단계에서 배출되지 아니하고 상기 안착패드(130) 위에 안착된 알들의 관통구멍(30)을 접착필름으로 밀봉하는 마감단계를 갖는다.
일반적으로 양계(養鷄) 산업계에서는 계란 생산을 위한 암탉이 선호되고 있기 때문에, 수컷 배아로 판정된 알은 대부분 폐기처분되므로 선택된 알들만 밀봉마감을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 수컷 배아의 알을 활용할 필요가 있는 경우에는, 상기 배출단계 이전에 마감단계가 이루어지는 것도 가능하다.
참고로, 도 8은 선별 완료된 알들의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉하는 마감단계의 예시를 도시한 설명도이며, 도 10의 [C]는 선별된 알의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉한 상태를 촬영한 사진이다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 공급수단
120: 원형회전판 125: 컨베이어벨트
130: 안착패드 131: 안착부
200: 검출수단
210: 광인식부 220: 발광부
250: 검출수단지지부
300: 천공수단
310: 내부케이스 311: 회전모터
315: 드릴비트 320: 외부케이스
321: 분진흡입구 325: 분진흡입로
327: 분진배출로
350: 천공수단지지부
400: 배출수단 430: 흡착헤드
<구동수단>
502: 베이스플레이트 504: 가로이송대
522: 가로이송축 521: 가로이송구동부
511: 세로이송구동부 512: 세로이송축
513: 세로이송블럭
120: 원형회전판 125: 컨베이어벨트
130: 안착패드 131: 안착부
200: 검출수단
210: 광인식부 220: 발광부
250: 검출수단지지부
300: 천공수단
310: 내부케이스 311: 회전모터
315: 드릴비트 320: 외부케이스
321: 분진흡입구 325: 분진흡입로
327: 분진배출로
350: 천공수단지지부
400: 배출수단 430: 흡착헤드
<구동수단>
502: 베이스플레이트 504: 가로이송대
522: 가로이송축 521: 가로이송구동부
511: 세로이송구동부 512: 세로이송축
513: 세로이송블럭
Claims (4)
- 삭제
- 녹색 형광 단백질(GFP, Green fluorescent protein)이 이식된 유전자를 가진 검사대상 알들이 안착되는 안착부를 구비하고, 상기 안착부에 안착된 알들을 연속적으로 공급하는 공급수단과;
상기 안착부에 안착된 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공수단(300)과;
상기 관통구멍을 통해 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출수단(200)과;
상기 검출수단(200)의 광인식부(210)로부터 전송받은 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별알고리즘을 구비한 판단부를 구비하며, 상기 판단부의 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 정보를 전송하는 송신부를 포함하는 제어수단과;
상기 제어수단으로부터 전송받은 정보에 따라 특정 결과값을 가진 알들을 분리하여 배출하는 배출수단(400)을 구비하는 것을 특징으로 하는 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치에 있어서,
상기 천공수단(300)은,
알 껍질을 천공하기 위해 회전하면서 승하강하는 드릴비트(315)와,
상기 드릴비트(315)와 회전모터(311)가 내장되는 내부케이스(310)와,
하단부에는 분진흡입구(321)가 구비되고 상기 내부케이스(310) 외부를 감싸면서 분진흡입로(325)를 형성하는 외부케이스(320)와,
상기 외부케이스(320)를 지지하는 천공수단지지부(350)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치.
- 제2항에 있어서 상기 검출수단(200)은,
상기 관통구멍을 통과하여 알의 내부로 빛을 조사하는 발광부(220)와,
상기 관통구멍의 수직 상부에 배치되어 알 내부로부터 반사되는 빛을 수광하는 광인식부(210)와,
상기 발광부 및 광인식부를 지지하는 검출수단지지부(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치.
- 녹색 형광 단백질(GFP, Green fluorescent protein)이 이식된 유전자를 가진 검사대상 알들을 안착패드(130)의 안착부(131)에 각각 안착시켜, 검사 위치로 이동시키는 공급단계와;
구동수단을 동작시켜 천공수단을 검사대상 알의 상단부에 위치시킨 후, 상기 천공수단을 동작시켜 알 상단부에 관통구멍을 천공하는 천공단계와;
구동수단을 동작시켜 검출수단을 상기 관통구멍이 형성된 검사대상 알의 상단부에 위치시킨 후, 상기 검출수단을 동작시켜 해당 알의 내부 영상데이터를 획득하는 검출단계와;
상기 검출단계에서 획득한 해당 알의 검출값과 설정된 조건값을 비교하여 암컷 또는 수컷임을 판별하는 판별단계와;
검사대상인 안착패드의 식별정보와, 상기 판별단계에서의 해당 알에 대한 결과값 및 해당 알의 위치정보를 저장하는 기록단계와;
해당 안착패드의 모든 알들에 대해 상기 천공단계와 검출단계를 반복 수행하는 반복수행단계와;
상기 안착패드(130)에 안착된 모든 알들에 대한 천공단계와 검출단계 및 판별단계가 모두 완료된 후에, 해당 안착패드를 배출 위치로 이송하는 이송단계와;
상기 기록단계에서 저장된 정보들을 수신하여, 특정 결과값에 해당하는 알들을 상기 안착패드로부터 분리 배출하는 배출단계와;
상기 배출단계에서 배출되지 아니하고 상기 안착패드(130) 위에 안착된 알들의 관통구멍을 접착필름으로 밀봉하는 마감단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별방법.
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| KR1020220045524A KR102632163B1 (ko) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치 그리고 이를 이용한 선별방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220045524A KR102632163B1 (ko) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 가금류 알(卵)의 암수 검사 및 선별장치 그리고 이를 이용한 선별방법 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 2022-04-13 KR KR1020220045524A patent/KR102632163B1/ko active IP Right Grant
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