WO2017017277A1 - Verfahren und vorrichtung zur einbringung einer öffnung in die kalkschale im bereich des stumpfen pols von bebrüteten vogeleiern mit embryo - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur einbringung einer öffnung in die kalkschale im bereich des stumpfen pols von bebrüteten vogeleiern mit embryo Download PDF

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Jörg HURLIN
Sven Meissner
Björn Fischer
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Agri Advanced Technologies Gmbh
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    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for introducing an opening into the calcareous shell in the region of the blunt pole of incubated bird eggs with embryo contained therein.
  • the invention also relates to a method and apparatus for sexing such embryos using optical data obtained by irradiating the embryo through the opened calcareous shell.
  • hatching eggs of laying hen lines or poultry mast lines are placed in so-called breeding hurdles at the beginning of the breeding process, whereby the eggs are placed in such a way that the obtuse pole of the egg and thus the air chamber located in the egg are directed upwards. The slightly more pointed pole of the oval egg is directed downwards.
  • the brood trays are first introduced into a tray cart or in rack shelves in the incubator. After a pre-hatching period, the hatching eggs are then transferred to so-called hatching hides to hatch the chicks.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for introducing an opening into the calcareous shell in the region of the blunt pole of incubated bird eggs with embryo contained therein, which are designed so suitable that the opening in the calcareous shell as a free access to Air chamber, without damaging the inner membrane of the calcareous shell, arises and thus a further development of the embryo can be ensured.
  • Another object is to provide a method and apparatus for sexing bird embryos that reduce or avoid the risk of embryo damage.
  • the opening makes it possible to determine the gender of the embryos noninvasively, for example by means of optical, biological or chemical methods, for example spectroscopic methods, such as Raman spectroscopy and / or fluorescence spectroscopy.
  • spectroscopic methods such as Raman spectroscopy and / or fluorescence spectroscopy.
  • a method for introducing an opening into the calcareous shell of a hatched bird's egg with embryo contained therein in the area of the blunt pole of the incubated bird's egg with an outer membrane and an inner membrane within the area of the blunt pole between which there is an air chamber comprises the following steps:
  • the method may further include a step of determining the positions and geometry of the incubated bird's egg, wherein the incubated bird's egg is preferably located on a predetermined breeding horde.
  • the step of determining the position and geometry of the air chamber may comprise a step of determining a two-dimensional projection of the air chamber having a central point m from the detected light transmitted through the incubated bird egg, the two-dimensional projection of the air chamber being substantially elliptical, optionally circular shape having the intersection of intersecting ellipse principal axes A, B as the central point m.
  • the central point m can be used as the center for the introduction of the opening, wherein the opening is preferably circular and has a radius R corresponding to at most half of the shorter ellipse main axis.
  • the introduction of the opening may comprise a step of introducing a predetermined breaking point into the calcareous shell, wherein the introduction of the opening may comprise a step for removing the region of the calcareous shell defined by the predetermined breaking point.
  • the method may further comprise, after the introduction of the opening, a further step of irradiating the incubated bird's egg and a step of detecting the light transmitted through the incubated bird's egg, preferably using light in the spectral range of 500nm to 600nm to detect the embryo specific target structures.
  • the method may include, prior to detecting the light transmitted through the incubated bird egg, a step of determining the distance a of the inner membrane from the egg white of the blunt pole and a step of focusing the inner membrane using the distance a.
  • the method may further comprise a step of determining the position of the embryo using the detected light transmitted through the incubated bird egg. Further, the method may include a step of determining the sex of the embryo, wherein the step of determining the sex of the embryo includes a step of measuring optical data, preferably using absorption spectroscopy, in particular Raman spectroscopy or fluorescence spectroscopy, or using chemical or biological data, can have.
  • the method may further include, after insertion of the opening, a step of closing the opening, preferably with a semi-permeable membrane of biocompatible material.
  • the method may further comprise a step of disinfecting at least the blunt pole of the incubated bird egg.
  • the method may also include a step of feeding the incubated bird eggs and a step of discharging the incubated bird eggs.
  • the device is preferably suitable for carrying out the method described above.
  • the device in this case has a holding device, preferably a breeding hutch, which is configured to store the hatched bird's egg with the pointed pole down, wherein the embryo abuts adjacent to the inner membrane.
  • the apparatus further includes a first detection device configured to determine the position and geometry of the air chamber, the first detection device having a first candling device configured to transmit light through the incubated bird's egg and a first detector configuring is to record the light transmitted through the incubated bird's egg.
  • the apparatus further includes opening means configured to introduce an opening into the lime bowl at the butt of the incubated bird egg above the spanned inner membrane to the air chamber to provide access to the air chamber.
  • the first fluoroscopy device may be mounted below the incubated bird's egg and the first detector may be mounted above the incubated bird's egg and opposite the first fluoroscopy device.
  • the first detection device may further be configured to detect the position and geometry of the hatched bird's egg stored down with the pointed pole, the device preferably further comprising a breeding hutch on which the incubated bird's egg is stored.
  • the first detection device may be a sensor or a sensor array, and preferably comprise a distance sensor or a triangulation sensor.
  • the device can have an evaluation and control unit which is configured to determine from the detected light a two-dimensional projection of the air chamber with a central point m, the two-dimensional projection of the air chamber being substantially elliptical, if necessary circular shape having the intersection of intersecting ellipse principal axes A, B as the central point m.
  • the evaluation and control unit may be further configured to define a substantially circular opening, wherein the center of the opening corresponds to the central point m and preferably has a radius R corresponding to at most half of the shorter ellipse main axis.
  • the opening device may have a processing device that is configured to introduce a predetermined breaking point in the form of the opening, wherein the processing device is preferably a laser-optical device that is configured to perform a perforation of the calcareous shell with a laser beam.
  • the processing device is preferably a laser-optical device that is configured to perform a perforation of the calcareous shell with a laser beam.
  • the opening means may further comprise removal means configured to remove the area defined by the predetermined breaking point.
  • the device may also include a second fluoroscopy device mounted below the incubated bird's egg and configured to transmit light through the incubated bird's egg, preferably using light in the spectral range of 500nm to 600nm.
  • a second fluoroscopy device mounted below the incubated bird's egg and configured to transmit light through the incubated bird's egg, preferably using light in the spectral range of 500nm to 600nm.
  • the apparatus may further comprise a second detector mounted above the incubated bird's egg and opposite the second candling means, the second detector being configured to record the light transmitted through the incubated bird's egg.
  • the evaluation and control unit can also be configured to determine the position of the embryo from the light transmitted by the incubated bird's egg and recorded by the second detector.
  • the device may further comprise a sex determination unit configured to determine the gender of the embryo, wherein the sex determination unit may be an optical measurement unit, preferably an absorption spectroscopy unit, in particular a Raman spectroscopy unit or a fluorescence spectroscopy unit, or a chemical measurement unit or a biological measurement unit.
  • the apparatus may further include a closure device configured to close the opening, preferably using a semi-permeable membrane of biocompatible material.
  • the apparatus may also include a disinfecting device configured to disinfect at least the blunt pole of the incubated bird's eggs.
  • the apparatus may comprise a transport device configured to transport the incubated bird's egg in a transport direction, the transport device further comprising a supply device configured to supply the incubated bird's egg to the device, and wherein the transport device may further comprise a discharge device, which is configured to drain the incubated bird egg of the device.
  • a method for introducing an opening into the calcareous shell in the region of the blunt pole of incubated bird eggs with embryo mounted downwards with the pointed pole.
  • the hatching eggs to be examined may be in a given deposit.
  • a survey of the brute egg directed and stored with the pointed pole can be made, with the placement and dimensions of the air chamber within the area of the blunt pole and the location of the embryo below the embryo from the air chamber shielding inner membrane can be detected.
  • a two-dimensional projection of the hatching egg with a center M and thus superimposed a two-dimensional projection of the air chamber with a central point m can be performed, wherein the two-dimensional projection of the air chamber, for example, an elliptical shape with the intersection m of intersecting ellipse main axes A, B has.
  • the point of intersection m of the ellipse main axes A, B can be assigned the center point of a breakpoint projection to be assigned to the intended opening.
  • One of the two-dimensional breakpoint projection corresponding Kalkschalendeckel can be solved by the remaining body of the calcareous shell and removed. An opening in the calcareous shell and in the outer membrane adhering to the calcareous shell and thus access to the detected air chamber can thus be achieved.
  • the breakpoint projection for the predetermined breaking point can represent a circle projection, wherein the radius R of the circle projection is smaller than half the extent A / 2 of the small ellipse main axis A with R ⁇ A 2.
  • the hatching eggs in the insert are preferably disinfected in the area of the blunt pole.
  • one or more of the following steps can then be carried out using an evaluation and control unit: determination of the positions and geometries of the hatching eggs, which are located downwards with the pointed pole, which are located on a predetermined brood rack, determination of the geometry of the air chamber at the blunt pole the incubation, detection and digitization of the geometry data of the volume of the air chamber, definition of a two-dimensional outline in the form of an in-plane projected area in a digitized camera image from the volume projection of the air chamber in the form of an ellipse, calculation of the intersection m of the ellipse main axes A, B of the ellipse from the digitized camera image, calculation of the breakpoint projection and the associated trench-like predetermined breaking point with respect to the intersection m the ellipse, as well as superposition of the breakpoint projection on the projection of the air chamber.
  • a determination of the distance a of the inner membrane from the Eizenit of the blunt pole can be carried out, wherein the distance a is used to focus the color camera on a target structure in the region of the inner membrane.
  • a second fluoroscopic examination of the hatching egg and a recording of the defined area of the inner membrane of the air chamber can be carried out by means of a color camera for determining the target structure for recording egg and embryonic measurement data of the target structure.
  • the uptake of egg and embryonic measurement data of the target structure can be accomplished by the use of absorption spectroscopy, e.g. Raman spectroscopy or fluorescence spectroscopy are performed.
  • absorption spectroscopy e.g. Raman spectroscopy or fluorescence spectroscopy are performed.
  • An adjustment of an adapted contrasting of the embryo-specific target structures located below the inner membrane can be carried out using a light source, preferably in the spectral range from 500 nm to 600 nm, with the second fluoroscopy device.
  • a closure of the opening of the air chamber can be carried out by means of a closure element in the form of a semipermeable membrane.
  • At least one insert with hatching eggs, in which the hatching eggs are stored sorted, can be assigned to the transport device.
  • a mark can be selected on an insert for the hatching eggs or on the transporting device when the positioning device installed in the area of the feeding device is aligned with the detection of the position of the insert and if the first positioning device is arranged above the insert.
  • the introduction of the opening in the calcareous shell area represents a defined processing on the hatching egg, wherein the initial positioning by means of a sensor or a sensor array and the opening placement associated with the final placement of the hatching egg, which coincides with the associated Einstellposition réelle the processing device, by means of the use of in the evaluation - And control unit stored program resources is performed.
  • a precise positioning of the processing device can be set at a predetermined position for the opening insertion, position variable position with respect to the processed Kalkschalen Scheme of Bruteies.
  • the insert in the form of a horde for hatching eggs can be moved by means of the transport device below the first detection device and the processing device for introducing the opening, wherein by means of the first detection device from the top view of Bruteies a 2D image area or a 3D image area is detected whose data for further processing in the evaluation and control unit via the electrical connection lines are passed.
  • the image data of the 2D image area can be processed together with the egg distance data of the distance sensor or the triangulation sensor by means of activated program-technical means and the processed signals received are forwarded to the processing device for introducing a predetermined breaking point.
  • the external opening of the lime shell of the hatching eggs in the area of the air chamber can also be carried out by means of mechanical, chemical or water jet tools.
  • the following components may belong to the device according to the invention: a feed device, a transport device for transporting the insert, a positioning device for determining the locations and the position of the hatching eggs in the insert, a first detector device for detecting the egg dimensions, a second detection device with a first fluoroscopy device and a Color camera for detecting the dimensions of the air chamber, and a processing device which removes a predetermined breaking point calculated in an evaluation and control unit in the calcareous shell along the trench-like predetermined breaking point and realized as a lid to be lifted.
  • the device may include the following components: a device for lifting and removing the lid and for creating an opening in the air chamber, a color camera with a second transilluminator for detecting and focusing the target structure to be examined in the region of the inner membrane within the air chamber, a unit for receiving egg and embryonic measurement data of the target structure with a measuring probe in the beam path, which is directed to the target structure, a closure device which closes the open air chamber with a closure element, a discharge device and an evaluation and control unit, with said assemblies in signaling connection, eg is above connecting lines and uses an algorithm to conduct the passage of the opening to the air chamber.
  • a device for lifting and removing the lid and for creating an opening in the air chamber e.g is above connecting lines and uses an algorithm to conduct the passage of the opening to the air chamber.
  • the unit for receiving egg and embryonic measurement data of the target structure may represent an absorption spectra acquisition unit, such as a Raman spectra acquisition unit or a fluorescence spectra acquisition unit.
  • the apparatus may further comprise a transport means for supplying and discharging at least one hatching egg within the apparatus, first detection means for detecting a region related to the hatching eggs and for converting the data of the area into electrical data, second detection means for detecting the Dimensions of the air chamber with the first fluoroscopy device, a processing device for introducing a predetermined breaking point to create an opening in the calcareous shell, which receives processing signals from the evaluation and control unit for processing, means for lifting the lid along the predetermined breaking point, whereby the opening in the air chamber arises, a color camera for focusing on a target structure of the inner membrane by means of the second fluoroscopy device, a unit for recording of embryonic and measurement data of the target structure, a closure device, and a Auswe have rte- and control unit.
  • the measurement data recorded in the unit for recording of embryonic and measurement data of the target structure can be, for example, optical measurement data, preferably measurement data from the absorption spectroscopy used, such as Raman spectroscopy or fluorescence spectroscopy, or chemical or biological measurement data.
  • a device for disinfecting at least the region of the blunt pole can be arranged.
  • the inserted closure element may consist of biocompatible material.
  • a sensor or a sensor array may be used, which is optionally assigned a distance sensor or a triangulation sensor.
  • the transport device can be assigned at least one deposit / horde / hatch with hatching eggs, in which the hatching eggs are stored sorted.
  • the standardized or pre-measured deposits with constant distances AB, A E , AS of EIufw-bulges for determining the position ranges of the sorted hatching eggs may be assigned a positioning that is aligned only to the required detection of the deposit, so that the position ranges of hatching eggs from the constant distances A B , A E , A s can be determined.
  • the positioning device can be used to detect a hatching animal-related region from the insert or a position range of at least one hatching egg in the insert, wherein the positioning detects a predetermined marking of the insert, and wherein from the fixed distances A B , A E , As the egg picking -Ausbuchtitch the deposit to each other and to mark the deposit of the position range of the respective Bruteies in the evaluation and control unit is determined.
  • the device can furthermore have at least one sensor or a sensor array designed as a first detection device for detecting a 2D image region or a 3D image region in plan view of the lime shell region of at least one supplied hatching egg and optionally at least one distance sensor or a triangulation sensor, wherein the sensor the position data of the supplied hatching eggs recorded.
  • the device may further comprise an evaluation and control unit, which receives and processes the egg position data and the position data, preferably the data of the predetermined breaking point, of the processing device for introducing a predetermined breaking point, wherein the processing device for introducing the predetermined breaking point in the calcareous shell, the necessary processing processing exporting signals from the evaluation and control unit receives.
  • the processing device for introducing the predetermined breaking point may be a laser-optical device which performs a perforation of the calcareous shell with its laser beam and forms a trench-like predetermined breaking point.
  • the transport device can be designed as a feed device and as a discharge device in a continuous form.
  • the sensor or the sensor array and the processing device can be arranged above the transport device and above the hatching eggs located in the transported inlay.
  • the entire arrangement of the specified assemblies can represent an automatic processing line.
  • the following steps may preferably be carried out: transmitted-light irradiation and projection for the representation of the position of the air chamber in the incubated bird egg with embryo, introduction of an opening into the calcareous shell, the opening being projected centrally onto the surface of the inner membrane, and closing the open air chamber by means of at least one semi-permeable membrane to ensure the gas exchange of the air chamber with the outside air after completion of the implementation of the measurement recording, in particular the spectroscopic method, and maintaining the sterility.
  • a device based on a C02 laser or an Nd: YAG laser or EnYAG laser is preferably used for processing the lime shell of hatching eggs. Other laser methods can also be used.
  • the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment by means of the drawings.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of bird eggs with bird embryo with possible formations of the inner membrane, wherein the eggs stored on brood hens are irradiated from below, starting from the pointed end, from light sources arranged below the breeding hutch, preferably by means of white light,
  • Fig. 3 is a schematic representation of a projection of the egg and the
  • FIG. 4 is a schematic representation according to FIG. 3, with a circular opening defined in the center of the air chamber projection as a predetermined breaking point for forming the opening of the calcareous shell, in order to provide access to the air chamber, FIG.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a measured egg by means of a
  • optical distance meter for measuring the distance a of the inner membrane from Eizenit the blunt pole for focusing on the
  • Target structure with a recording and a detection of characteristic features of the target structure and Fig. 6 is a Raman spectrum, which is measured according to the invention on the intact inner membrane of the air chamber in the region of the blunt pole.
  • FIG. 1 shows a device 10 for introducing an opening 31 into the calcareous shell 11 in the region of the blunt pole 14 of incubated bird eggs 12 with embryo 18 contained therein.
  • the embryo 18 is adjacent to the inner membrane 19 at the hatched with the pointed pole 15 Brutei 12 at.
  • the hatching eggs 12 are sorted in an insert 16 sorted.
  • the insert 16 comprises a transport device 1 to which the insert 16 is assigned in the form of a horde in which the hatching eggs 12 are sorted upwards with the blunt pole 14, wherein the insert 16 is designed such that the hatching eggs 12 are mounted on the positioning portions 37 at equal intervals a e, and a positioning device 35 that detects a marker 36 or a mark or an edge on the insert 16, from which the predetermined position ranges 37 of the hatching eggs 12 by predetermined distances a within the insert 16 be determined.
  • the device further comprises at least one detection device 2, which detects the dimensions (surface geometry) of the incubation 12, a detection device 4 for detecting the dimensions of the air chamber 13 with a fluoroscopy device 9 and a color camera 39, a processing device 8 for generating a predetermined breaking point 30 in the calcareous shell 11, wherein after the processing of the calcareous shell 11, the calcareous shell 11 has trench-like predetermined breaking points 30, and means 28 for lifting and removing (removal means) of the defined breaking point 30 of the lid 22 and creating an opening 31 in the air chamber 13. Furthermore, the device comprises As shown in FIG.
  • the deposits / brood tray 16 are formed, for example, like a pallet such that the distances A E between the hatching eggs 12 themselves and the distances A B (beginning of the insert) and the distances A s (conclusion of the Inlay) between the hatching eggs 12 and, for example, an edge of the insert 16 are standardized and the standardized values are already stored or can be stored in the evaluation and control unit 6, so they signal technology easily to adjust the respective position of the opening means 8 for introducing the opening 31 for the calculation / determination of the associated Kalkschalen Schemee the hatching eggs 12 can be processed.
  • a positioning device 35 can be used, which depends only on the required detection of Bruthorde 16 is aligned so that the position areas 37 of hatching eggs 12 from the constant distances AB, AE, A s are determined.
  • the detection device 2 in the form of a sensor or a sensor array, a distance sensor or a triangulation sensor can optionally be used. The sensors arranged beyond the detection device 2 essentially serve to ensure accuracy in a continuous process.
  • the area of the air chamber 13 detected by the detection device 4 with a camera 39 in conjunction with a first device 9 for scanning the egg 12 can be a 2D image area 3 in the form of a two-dimensional projection or a 3D image area that becomes a two-dimensional Projection is modified.
  • the 2D image area 3 is based on the control and evaluation unit 6 for processing, wherein in the control and evaluation unit 6, the projection of the air chamber 13 of the projection of the egg 12 is assigned, and the projection of the air chamber 13 is superimposed on a circular projection 21, wherein the circular projection 21 determines the dimensions of the input surface of the opening 31.
  • the device 10 contains eg a feed device 1a, a transport device 1 for transporting the insert 16, a positioning device 35 for determining the locations of the hatching eggs 12 in the insert 16 and a detection device 2 for detecting the egg dimensions.
  • the device 10 may further include a detection device 4 with a first fluoroscopy device 9 and a color camera 39 for detecting the dimensions of the air chamber 13, a processing device 8, which removes a calculated in an evaluation and control unit 6 predetermined breaking point 30 in the calcareous shell 11 along the predetermined breaking point 30 and realized as a cover 22 to be lifted, a device 28 for lifting and removing the cover 22 and providing an opening 31 in the air chamber 13 and a color camera 5 with a second fluoroscopy 40 for detecting and focusing the structure 26 to be examined in the region of the inner membrane 19 inside the air chamber 13 have.
  • the apparatus 10 may comprise a Raman spectra acquisition unit 38 with a measuring probe 32 in the beam path 23 which is directed onto the target structure 26, a closure device 7 which closes the open air chamber 13 with a closure element 34, an exhaust device 1b and an evaluation device. and control unit 6, which with all the above assemblies in signal connection via connecting lines is and the implementation of the opening 31 to the air chamber 13 passes with an algorithm.
  • a device 27 for disinfection can be arranged at least in the region of the blunt pole 14.
  • the processing device 8 is followed by a closure device 7 with closure material for closing the opened opening 31 of the air chamber 13.
  • the closure member 34 may be made of biocompatible material.
  • a sensor or a sensor array may be used, which is optionally assigned a distance sensor or a triangulation sensor.
  • the transport device 1, 1a, 1b is associated with at least one deposit / horde / hatching 16 with hatching eggs 12, in which the hatching eggs 12 are sorted stored.
  • the positioning means 35 detects in accordance with Fig. 1, a predetermined mark 36 of the insert 16 and determined from the specified intervals A B, A E, As the Eifact-convexities of the inlay 16, the positions of the eggs 12 to each other, and determines the mark 36 of the insert 16 the respective position range 37 of the respective Bruteies 12 in the evaluation and control unit. 6
  • the device 10 can have at least one sensor 2 or sensor array designed as a detection device 18a for detecting a 2D image area 3 or a 3D image area in plan view of the lime shell area of at least one supplied brooding egg 12 and optionally at least one distance sensor or a triangulation sensor, wherein the Sensor 2 the position data the receiving hatchery 12 detects and an evaluation and control unit 6, which receives and processes the egg position data and the position data of the processing device 8 for introducing an opening 31, wherein the processing device 8 for introducing the opening 31 in the lime pan 11 which are required and executed for processing Processing signals from the evaluation and control unit 6 receives.
  • the Sensor 2 the position data the receiving hatchery 12 detects and an evaluation and control unit 6, which receives and processes the egg position data and the position data of the processing device 8 for introducing an opening 31, wherein the processing device 8 for introducing the opening 31 in the lime pan 11 which are required and executed for processing Processing signals from the evaluation and control unit 6 receives.
  • the transport device 1 can be designed as a feed device 1a and as a discharge device 1b in a continuous shape.
  • the sensor 2 or the sensor array and the processing device 8 may e.g. above the transport device 1, 1a, 1b and above the hatching eggs 12 located in the transported insert 16 may be arranged.
  • the processing device 8 for generating the predetermined breaking point 30 can be a laser-optical device in FIG. 1, which performs a predetermined breaking point 30 in the lime shell 11 by means of a perforation of the calcareous shell 11 and final breakthrough.
  • the laser-optical device 8 can also be designed as a trackable, movable device.
  • a device 28 for lifting the cut-free lid 22 is arranged.
  • the subsequently arranged Raman spectra acquisition unit 38 is assigned a scattered radiation receiving Raman probe 32, which receives the Raman scattered radiation via the beam path 23.
  • a closure element 34 is applied to the opening 31 for closing the opening 31.
  • the supply device 1a and the discharge device 1b are in FIG. 1 part of a continuous transport device 1, which has a predetermined running direction 25.
  • the evaluation and control unit 6 In the evaluation and control unit 6 programmatic means are stored for positioning and triggering the opening processing, which process the process flow according to a fixed algorithm, the evaluation and control unit 6 is in electrical communication with all modules of the facilities.
  • the sensor or the sensor array as detection device 2 for the egg dimensions sends the 2D image area 3 of the detected plan view of the hatching egg 12 of the evaluation and control unit 6 via provided electrical connection lines.
  • the sensor 2 or the sensor array and the laser-optical opening device 8 are arranged above the transport device 1, as well as above the hatching egg / inlay 16 hatching eggs 12.
  • the laser-optical aperture device 8 receives positioning and processing signals from the control unit of the evaluation unit 6, which are e.g. a PC can be.
  • the air chamber 13 is in the region of the blunt pole 14.
  • a lime shell cover 22 can be lifted specifically.
  • the opening introduced from the outside can, according to FIG. 4, have a guideway 30 in the form of the predetermined breaking point which is largely matched to the inner-lateral boundaries 17 of the air chamber 13. This can be determined for example by means of a transmitted light technique.
  • the inventive method for introducing an opening 31 into the calcareous shell 11 in the region of the blunt pole 14 of incubated bird eggs 12 with embryo 18 will be described below with reference to an embodiment.
  • a survey of the brute egg 12 directed and stored with the pointed pole 15 is performed.
  • the placement and dimensions of the air chamber 13 within the area of the blunt pole 14 and the location of the embryo 18 below the inner membrane 19 shielding the embryo 18 from the air chamber 13 are detected.
  • a two-dimensional projection 3 of Bruteies 12 with a center M and thus superimposed a two-dimensional projection 29 of the air chamber 13 is performed with a central point m.
  • the two-dimensional projection 29 of the air chamber 13 preferably has an elliptical shape with an intersection as the central point m of intersecting ellipse main axes A, B.
  • the intersection m of the ellipse main axes A, B is assigned the center of a circular projection representing the predetermined breaking point 30.
  • the radius R of the circle projection 21 is preferably smaller than half the extent A / 2 of the minor ellipse main axis A with R ⁇ A / 2.
  • One of the two-dimensional circle projection 21 corresponding Kalkschalendeckel 22 is detached from the remaining body of the calcareous shell 11 and removed. Thus, an opening 31 in the calcareous shell 11 and thus to the air chamber 13 is achieved.
  • the hatching eggs 12 are preferably disinfected at least in the region of the blunt pole 14.
  • the method according to the invention preferably comprises the following steps: Determination of the positions and geometries of the hatching eggs 12 which are mounted downwards with the pointed pole 15 and have already been disinfected, which are located on a predetermined brooding tray 16, determining the geometry of the hatching eggs 12, determining the geometry of the hatching eggs Air chamber 13 at the blunt pole 14 of Bruteies 12 and detection and digitization of the geometric data volume of the air chamber 13.
  • the method may comprise the following steps: Establishment of a two-dimensional outline 29 in the form of an in-plane projected area from the volume projection of the air chamber 13 in Shape of an ellipse, calculation of the intersection point m of the ellipse main axes A, B of the ellipse 29 from a digitized camera image 33, calculation of the circle projection 21 and the associated predetermined breaking point 30 with respect to the intersection m of the ellipse, introduction of an opening 31 into the calcification shell 11 in FIG zentrisc h lying to the ellipse 29 circular projection 21 on the predetermined breaking point 30 above the clamped inner membrane 19 by means of the processing device 8 and removal of the separated part of the calcareous shell 11 as a cover 22 in the defined circular projection 21st
  • a determination of the distance a of the inner membrane 19 from the Eizenit of the blunt pole 14 is carried out, wherein the detected distance a for focusing on the target structure 26 in the region of the inner membrane 19 is used.
  • the adjustment of an adapted contrasting of the embryo-specific structures 26 located below the inner membrane 19 is carried out using a light source 40, preferably in the spectral range from 500 nm to 600 nm, and the color camera 5.
  • the insert 16 in the form of a horde of hatching eggs 12 on the transport device 1 is moved below the detection device 2 and the processing device 8 for introducing the opening 31, wherein by means of the detection device 2 from the top view of the hatching 12 a 2D image area 3 or a 3D Image area, which is converted into a 2D image area, is detected, the data for further processing in the evaluation and control unit 6 are passed via electrical connection lines, wherein in the evaluation and control unit 6, the image data of the 2D image area together with the egg distance data the distance sensor or the triangulation sensor are processed by means of activated program-technical means and the processed received signals are forwarded to the processing device 8 for introducing the opening 31.
  • the method for introducing an opening 31 into the calcareous shell 11 in the region of the blunt pole 14 of incubated bird eggs 12 with embryo 18 contained therein comprises the following steps: supplying the hatching eggs 12 by means of a feeding device 1a (step 100), disinfecting at least the blunt pole 14 (step 110), detecting at least one position range of the supplied hatching eggs 12 and / or a hatching 12 contained insert 16 by means of a positioning device 35, at least in the feed region of the hatching eggs 12th contained insert 16 is stationed, and conversion of each detected position range into electrical data signals and processing of the electrical data signals in an evaluation and control unit 6 (step 120), irradiating the Bruteies 12 to determine the position of the air chamber 13 (step 130), positioning a Processing device 8 for generating the predetermined breaking point 30 in the calcareous shell 11 of the hatching egg 12 and processing the blunt pole 14 to produce the opening 31 in the lime shell 11 of the hatching eggs 12 (step 140), removing the cover 22 realized along the predetermined breaking point 30 (step 150)
  • step 170 closing the opening 31 with a closure element 34 (step 180) and discharging the hatching eggs 12 by means of a discharge device 1b in Laufrichtu ng 25 of the transport device 1 (step 190).
  • the introduction of the opening 31 represents a defined, targeted processing on Brutei 12, wherein the initial positioning means of the sensor 32 or the sensor array and the opening associated with the end position of the Bruteies 12, which corresponds to the opening insertion with the associated Einstellposition mich the processing device 8, be carried out by means of the use of stored in the evaluation and control unit 6 program means.
  • the stated specific processing of the calcareous shell 11 of the hatching egg 12 can be carried out in addition to the laser-optical processing by means of mechanical, chemical or water jet tools.
  • the processing can be carried out at incubation temperatures.
  • the device 10 for example, without the evaluation and control unit 6, within a gross tempered housing (not shown) may be introduced.
  • the positions and geometries of the typically with the pointed end 15 mounted down hatching eggs 12 are initially recorded eg by means of laser triangulation or grazing light method.
  • corresponding light sources 9 for example halogen lamps, LED or standard fog lights
  • the geometry of the air chamber 13 at the blunt end 14 of the hatching egg 12 is visible and detected by means of a camera 39 and digitized and processed as a 2D image area 3 in the evaluation and control unit 6.
  • the geometries of the possible air chambers 13, as indicated in Fig. 2 be different in size and also formed differently inclined to the Eilticiansachse.
  • the opening of the calcareous shell 11 take place.
  • material processing lasers such as CO2 lasers, but also mechanical processes, such as milling, are used.
  • the calcareous shell material in the determined area 21 is removed and removed circularly, partially or completely, preferably with R ⁇ A 2, within the predetermined breaking point 30 as lime shell cover 22 according to FIG. 4.
  • the distance a of the inner membrane 19 from Eizenit 14 of the blunt end at the total height b of the egg 12 can be determined exactly.
  • the hatching eggs 12 are preferably transilluminated by green light from the light source 40 from the pointed end 15 and the exposed area of the inner membrane 19 of the air chamber 13 by means of the color camera 5 and the signal transfer to the evaluation and control unit 6 recorded. This can also serve to determine the distance of the inner membrane 19 with underlying target structures 26 by active refocusing.
  • the light source 40 can be used, for example, in the green spectral range between 500 and 600 nm for hemoglobin absorption.
  • characteristic Raman spectra 24 of embryonic blood vessels 26 for determining the sex of the developing bird embryo 18 are received via the beam path 23 by means of the measuring probe 32 belonging to the Raman spectra recording unit 38.
  • characteristic Raman spectra 24 can be evaluated by known methods of data analysis to determine the sex of the developing bird embryo.
  • the known cluster analysis for evaluating the characteristic Raman spectra 24 can be used to determine the sex of the developing bird embryo.
  • PCA Principal Component Analysis
  • K-Next Neighbor Classification K-Next Neighbor Classification.
  • the PCA is used to structure and simplify the recorded data (eg characteristic Raman spectrum according to Figure 6).
  • the measured signal data or characteristic Raman spectrum
  • This step suppresses noise in the measurement and makes the measured signals more comparable.
  • the signal is decomposed into its main components, it is possible to set up a mathematical space with these components, ie the parameters of each linear combination of a main component correspond to a point in a two-dimensional space in which the axes are all possible combinations of the parameters of a possible linear combination. It thus forms a point cloud.
  • These Point Cloud is used in the next step for the K-Next Neighbor Classification.
  • the K-nearest neighbor classification k 1. This is a special case and is called a Voronoi diagram.
  • the point cloud obtained is subdivided into regions, each point forming the center of a region.
  • Various metrics can be applied to this construct, e.g. the Euclidean distance of the centers to each other or the area size of certain regions. Certain combinations of centers and regions are specific to one sex of the developing bird embryo and differ significantly for male and female embryos.
  • cluster analysis has been described here by way of example, other data analysis methods for determining the sex of the developing bird embryo can be used on the basis of the signals obtained (data or characteristic Raman spectra).
  • the aforementioned known data analysis methods are also applicable to those with other analysis methods, such as fluorescence spectroscopy or other spectroscopic methods, in particular for the evaluation of characteristic spectra.
  • the opening 31 introduced at the blunt end 14 of the hatching egg 12 is again mechanically closed in the lime shell 11 by means of a closure element 34, eg by means of a biocompatible plaster (eg by means of a 3M DuraPore medical plaster) or a cap.
  • a closure element 34 eg by means of a biocompatible plaster (eg by means of a 3M DuraPore medical plaster) or a cap.
  • the properties of the closure material used are chosen so that the physiology of the hatching egg 12 is not affected, and in particular from the air chamber 13 an excessive loss of liquid is avoided by evaporation.
  • a device 27 for disinfecting at least the area of the blunt pole 14 is provided.

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Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale von bebrüteten Vogeleiern mit darin enthaltenem Embryo im Bereich des stumpfen Pols der bebrüteten Vogeleier bereitgestellt. Innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols befindet sich eine äußere Membran und eine innere Membran, zwischen denen sich eine Luftkammer befindet. Die Vorrichtung weist eine Haltevorrichtung, auf der die bebrüteten Vogeleier mit dem spitzen Pol nach unten lagern, wobei der Embryo angrenzend an die innere Membran anliegt, eine erste Detektionseinrichtung, die konfiguriert ist die Position und Geometrie der Luftkammer zu bestimmen, und eine Öffnungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, eine Öffnung in die Kalkschale am stumpfen Pol des bebrüteten Vogeleies oberhalb der aufgespannten inneren Membran einzubringen. Aufgrund der geöffneten Kalkschale kann eine Geschlechtsbestimmung des Embryos zuverlässig durchgeführt werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR EINBRINGUNG EINER ÖFFNUNG IN DIE KALKSCHALE IM BEREICH DES STUMPFEN POLS VON BEBRÜTETEN
VOGELEIERN MIT EMBRYO
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale im Bereich des stumpfen Pols von bebrüteten Vogeleiern mit darin enthaltenem Embryo. Dabei befinden sich innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols eine äußere Membran und eine innere Membran, zwischen denen sich eine Luftkammer befindet, und der Embryo liegt angrenzend an die innere Membran beim mit dem spitzen Pol nach unten gelagerten Brutei an.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Geschlechtsbestimmung derartiger Embryos unter Verwendung optischer Daten, die durch Bestrahlen des Embryos durch die geöffnete Kalkschale gewonnen werden. In der industriellen Geflügelproduktion werden Bruteier von Legehennenlinien oder Geflügelmastlinien zu Beginn des Brutprozesses in sogenannten Bruthorden eingelegt, wobei die Eier derart platziert werden, dass der stumpfe Pol des Eies und somit die im Ei befindliche Luftkammer nach oben gerichtet sind. Der etwas spitzere Pol des ovalen Eies ist dabei nach unten gerichtet. Anschließend werden die Bruthorden zunächst in einen Hordenwagen oder in Hordenregalen in den Brutschrank eingebracht. Nach einer zeitlich vorgegebenen Vorbrut werden die Bruteier dann auf sogenannte Schlupfhorden zum Schlüpfen der Küken umgelagert.
Aufgrund der starken Spezialisierung in der Hühnerzucht (Hybridisierung) ist die Geschlechtsbestimmung des sich entwickelnden Kükens von außerordentlicher Bedeutung. Diese erfolgt derzeit unmittelbar nach dem Schlupf manuell bzw. visuell anhand der Kloakenmorphologie, der Federfarbe oder der Federform bestimmter Federpartien. Die identifizierten Küken werden separiert und in die jeweiligen Vermehrer- bzw. Produktionsbetriebe gebracht. Insbesondere werden männliche Küken der Legehenennenlinien nur in geringer Anzahl zur Zucht benötigt (Eltern- /Großelterntiere) bzw. sind aufgrund der Genetik nicht für die Mast geeignet und werden direkt nach dem Schlupf aussortiert und getötet (Endprodukt).
Das standardmäßige Töten männlicher Eintagsküken stößt gemäß dem deutschen Tierschutzgesetz zunehmend auf ethische und rechtliche Bedenken. Praxistaugliche Alternativen stehen bislang allerdings nicht zur Verfügung.
In herkömmlichen Vorrichtungen zur Geschlechtsbestimmung von bebrüteten Vogeleiern, wie z.B. in der WO 2011/088825 A1 oder der DE 10 2007 013 107 A1, wird bei der Bearbeitung einer Kalkschale eine Lochausbildung in der Kalkschale außerhalb des Bereiches der Luftkammer mit Öffnung der beiden Membranen vorgenommen, wobei eine starke Beeinflussung des Bruteies in Kauf genommen wird, und es treten oftmals Verletzungen auf, sodass nach der Geschlechtsbestimmung oftmals keine weitere Entwicklung des Embryos möglich ist, sodass der Schlupferfolg deutlich herabgesetzt wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale im Bereich des stumpfen Pols von bebrüteten Vogeleiern mit darin enthaltenem Embryo anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass die Öffnung in der Kalkschale als freier Zugang zur Luftkammer, ohne schadhafte Beeinflussung der inneren Membran der Kalkschale, entsteht und damit eine Weiterentwicklung des Embryos gewährleistet werden kann. Ferner besteht die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Geschlechtsbestimmung von Vogelembryos bereitzustellen, bei denen die Gefahr einer Schädigung des Embryos verringert bzw. vermieden wird. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf weitere Aspekte der Erfindung. Durch die vorliegende Erfindung wird zum einen eine möglichst schonende Öffnung der bebrüteten Vogeleier ermöglicht, ohne dabei die innere Membran zu beschädigen. Durch die Öffnung ist es möglich das Geschlecht der Embryos nichtinvasiv, z.B. mit Hilfe optischer, biologischer oder chemischer Verfahren, beispielsweise spektroskopischer Verfahren, wie der Raman-Spektroskopie und/oder Fluoreszenzspektroskopie, zu bestimmen. Nach der Geschlechtsbestimmung können die Vogeleier erfindungsgemäß wieder verschlossen werden. Somit kann eine Weiterentwicklung des Embryos gewährleistet werden.
Als wesentlicher Vorteil bildet sich heraus, dass durch den Erhalt der inneren Membran das Eiinnere bzw. der sich entwickelnde Embryo weitgehend unbeeinflusst bleibt und im Vergleich zu anderen Öffnungsverfahren höhere Schlupfraten ermöglicht.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale eines bebrüteten Vogeleis mit darin enthaltenem Embryo, im Bereich des stumpfen Pols des bebrüteten Vogeleis bereitgestellt, wobei sich innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols eine äußere Membran und eine innere Membran befinden, zwischen denen sich eine Luftkammer befindet. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
a) Lagern der bebrüteten Vogeleier mit dem spitzen Pol nach unten, wobei der Embryo angrenzend an die innere Membran anliegt;
b) Durchleuchten des bebrüteten Vogeleis und Detektieren des durch das bebrütete Vogelei hindurchgetretenen Lichtes zum Bestimmen der Position und der Geometrie der Luftkammer am stumpfen Pol des bebrüteten Vogeleies; und c) Anschließendes Einbringen einer Öffnung in die Kalkschale am stumpfen Pol des bebrüteten Vogeleies oberhalb der aufgespannten inneren Membran zur Luftkammer, um einen Zugang zur Luftkammer zu erreichen. Das Verfahren kann ferner einen Schritt zum Bestimmen der Positionen und Geometrie des bebrüteten Vogeleis aufweisen, wobei sich das bebrütete Vogelei vorzugsweise auf einer vorgegebenen Bruthorde befindet.
Der Schritt zum Bestimmen der Position und der Geometrie der Luftkammer kann einen Schritt zum Bestimmen einer zweidimensionale Projektion der Luftkammer mit einem zentralen Punkt m aus dem detektierten, durch das bebrütete Vogelei hindurchgetretenen Licht aufweisen, wobei die zweidimensionale Projektion der Luftkammer eine im Wesentlichen elliptische, gegebenenfalls kreisförmige, Form mit dem Schnittpunkt von sich schneidenden Ellipsenhauptachsen A, B als zentralen Punkt m aufweist.
Der zentrale Punkt m kann als Mittelpunkt für das Einbringen der Öffnung verwendet werden, wobei die Öffnung vorzugsweise kreisförmig ist und einen Radius R besitzt, der höchstens der Hälfte der kürzeren Ellipsenhauptachse entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Einbringen der Öffnung einen Schritt zum Einbringen einer Sollbruchstelle in die Kalkschale aufweisen, wobei das Einbringen der Öffnung einen Schritt zum Entfernen des durch die Sollbruchstelle definierten Bereichs der Kalkschale aufweisen kann.
Das Verfahren kann ferner nach dem Einbringen der Öffnung einen weiteren Schritt zum Durchleuchten des bebrüteten Vogeleis und einen Schritt zum Detektieren des durch das bebrütete Vogelei hindurchgetretenen Lichtes umfassen, wobei vorzugsweise Licht im Spektralbereich von 500nm bis 600nm verwendet wird, um die embryospezifischen Zielstrukturen zu erfassen. Das Verfahren kann vor dem Detektieren des durch das bebrütete Vogelei hindurchgetretenen Lichtes einen Schritt zum Ermitteln des Abstandes a der inneren Membran vom Eizenit des stumpfen Pols aus und einen Schritt zum Fokussieren der inneren Membran unter Verwendung des Abstandes a aufweisen.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt zum Bestimmen der Position des Embryos unter Verwendung des detektierten, durch das bebrütete Vogelei hindurchgetretenen, Lichtes aufweisen. Ferner kann das Verfahren einen Schritt zum Bestimmen des Geschlechtes des Embryos aufweisen, wobei der Schritt zum Bestimmen des Geschlechtes des Embryos einen Schritt zum Messen optischer Daten, vorzugsweise unter Verwendung von Absorptionsspektroskopie, insbesondere Ramanspektroskopie oder Fluoreszenzspektroskopie, oder unter Verwendung von chemischer oder biologischer Daten, aufweisen kann.
Das Verfahren kann nach dem Einbringen der Öffnung ferner einen Schritt zum Verschließen der Öffnung, vorzugsweise mit einer semipermeablen Membran aus biokompatiblem Material, aufweisen.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt zum Desinfizieren von mindestens dem stumpfen Pol des bebrüteten Vogeleies aufweisen.
Das Verfahren kann auch einen Schritt zum Zuführen der bebrüteten Vogeleier und einen Schritt zum Abführen der bebrüteten Vogeleier umfassen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale eines bebrüteten Vogeleis mit darin enthaltenem Embryo, im Bereich des stumpfen Pols des bebrüteten Vogeleis bereitgestellt, wobei sich innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols eine äußere Membran und eine innere Membran befinden, zwischen denen sich eine Luftkammer befindet, wobei die Vorrichtung vorzugsweise geeignet ist das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Vorrichtung weist dabei eine Haltevorrichtung auf, vorzugsweise eine Bruthorde, die konfiguriert ist, das bebrütete Vogelei mit dem spitzen Pol nach unten zu lagern, wobei der Embryo angrenzend an die innere Membran anliegt. Die Vorrichtung weist ferner eine erste Detektionseinrichtung auf, die konfiguriert ist, die Position und Geometrie der Luftkammer zu bestimmen, wobei die erste Detektionseinrichtung eine erste Durchleuchtungseinrichtung, die konfiguriert ist, Licht durch das bebrütete Vogelei zu senden, und einen ersten Detektor aufweist, der konfiguriert ist, das durch das bebrütete Vogelei transmittierte Licht aufzuzeichnen. Die Vorrichtung weist ferner eine Öffnungseinrichtung auf, die konfiguriert ist eine Öffnung in die Kalkschale am stumpfen Pol des bebrüteten Vogeleies oberhalb der aufgespannten inneren Membran zur Luftkammer einzubringen, um einen Zugang zu der Luftkammer zu schaffen. Die erste Durchleuchtungseinrichtung kann unterhalb des bebrüteten Vogeleis angebracht sein und der erste Detektor kann oberhalb des bebrüteten Vogeleis und gegenüber der ersten Durchleuchtungseinrichtung angebracht sein.
Die erste Detektionseinrichtung kann ferner konfiguriert sein, die Position und Geometrie des mit dem spitzen Pol nach unten gelagerten bebrüteten Vogeleis zu erfassen, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ferner eine Bruthorde umfasst, auf der das bebrütete Vogelei lagert.
Die erste Detektionseinrichtung kann ein Sensor oder ein Sensor-Array sein, und vorzugsweise einen Abstandssensor oder einen Triangulationssensor aufweisen.
Ferner kann die Vorrichtung eine Auswerte- und Steuereinheit aufweisen, die konfiguriert ist, aus dem detektierten Licht eine zweidimensionale Projektion der Luftkammer mit einem zentralen Punkt m zu bestimmen, wobei die zweidimensionale Projektion der Luftkammer eine im Wesentlichen elliptische, gegebenenfalls kreisförmige, Form mit dem Schnittpunkt von sich schneidenden Ellipsenhauptachsen A, B als zentralen Punkt m aufweist.
Die Auswerte- und Steuereinheit kann ferner konfiguriert sein, eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung zu bestimmen, wobei der Mittelpunkt der Öffnung dem zentralen Punkt m entspricht und vorzugsweise einen Radius R aufweist, der höchstens der Hälfte der kürzeren Ellipsenhauptachse entspricht.
Die Öffnungseinrichtung kann eine Bearbeitungseinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, eine Sollbruchstelle in Form der Öffnung einzubringen, wobei die Bearbeitungseinrichtung vorzugsweise eine laser-optische Einrichtung ist, die konfiguriert ist, mit einem Laserstrahl eine Perforation der Kalkschale durchzuführen.
Die Öffnungseinrichtung kann ferner eine Entfernungseinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, den durch die Sollbruchstelle definierten Bereich zu entfernen.
Die Vorrichtung kann auch eine zweite Durchleuchtungseinrichtung aufweisen, die unterhalb des bebrüteten Vogeleis angebracht ist und konfiguriert ist, Licht durch das bebrütete Vogelei zu senden, wobei vorzugsweise Licht im Spektralbereich von 500nm bis 600nm verwendet wird.
Die Vorrichtung kann ferner einen zweiten Detektor aufweisen, der oberhalb des bebrüteten Vogeleis und gegenüber der zweiten Durchleuchtungseinrichtung angebracht ist, wobei der zweite Detektor konfiguriert ist, das durch das bebrütete Vogelei transmittierte Licht aufzuzeichnen.
Die Auswerte- und Steuereinheit kann ferner konfiguriert sein, die Position des Embryos aus dem durch das bebrütete Vogelei transmittierten und von dem zweiten Detektor aufgezeichneten Licht zu bestimmen. Die Vorrichtung kann ferner eine Geschlechtsbestimmungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist das Geschlecht des Embryos zu bestimmen, wobei die Geschlechtsbestimmungseinheit eine optische Messeinheit, vorzugsweise eine Absorptionsspektroskopieeinheit, insbesondere eine Raman-Spektroskopieeinheit oder eine Fluoreszenzspektroskopieeinheit, oder eine chemische Messeinheit oder eine biologische Messeinheit sein kann.
Die Vorrichtung kann ferner eine Verschließungseinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, die Öffnung zu verschließen, vorzugsweise unter Verwendung einer semipermeablen Membran aus biokompatiblem Material.
Die Vorrichtung kann auch eine Desinfenktionseinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, mindestens den stumpfen Pol der bebrüteten Vogeleier zu desinfizieren. Ferner kann die Vorrichtung eine Transporteinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, das bebrütete Vogelei in eine Transportrichtung zu transportieren, wobei die Transporteinrichtung ferner eine Zuführungseinrichtung aufweisen kann, die konfiguriert ist, das bebrütete Vogelei der Vorrichtung zuzuführen und wobei die Transporteinrichtung ferner eine Abführungseinrichtung aufweisen kann, die konfiguriert ist, das bebrütete Vogelei der Vorrichtung abzuführen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale im Bereich des stumpfen Pols von mit dem spitzen Pol nach unten gelagerten bebrüteten Vogeleiern mit Embryo bereitgestellt. Innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols befindet sich eine äußere Membran und eine innere Membran, zwischen denen sich eine Luftkammer befindet, wobei der Embryo angrenzend an die innere Membran anliegt. Die zu untersuchenden Bruteier können sich in einer vorgegebenen Einlage befinden. Ferner kann eine Vermessung des mit dem spitzen Pol nach unten gerichteten und gelagerten Bruteies durchgeführt werden, wobei die Platzierung und die Abmaße der Luftkammer innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols und die Lage des Embryos unterhalb der den Embryo von der Luftkammer abschirmenden inneren Membran festgestellt werden können. Eine zweidimensionale Projektion des Bruteies mit einem Zentrum M und damit überlagert eine zweidimensionale Projektion der Luftkammer mit einem zentralen Punkt m kann durchgeführt werden, wobei die zweidimensionale Projektion der Luftkammer z.B. eine elliptische Form mit dem Schnittpunkt m von sich schneidenden Ellipsenhauptachsen A, B aufweist. Dem Schnittpunkt m der Ellipsenhauptachsen A, B kann der Mittelpunkt einer der beabsichtigten Öffnung zuzuordnenden Bruchstellenprojektion zugeordnet werden. Ein der zweidimensionalen Bruchstellenprojektion entsprechender Kalkschalendeckel kann von dem restlichen Körper der Kalkschale gelöst und abgetragen werden. Eine Öffnung in der Kalkschale und in der an der Kalkschale haftenden äußeren Membran und somit ein Zugang zur festgestellten Luftkammer kann somit erreicht werden.
Die Bruchstellenprojektion für die Sollbruchstelle kann eine Kreisprojektion darstellen, wobei der Radius R der Kreisprojektion kleiner als die halbe Ausdehnung A/2 der kleinen Ellipsenhauptachse A mit R < A 2 ist.
Vor Beginn der Vermessung der Bruteier werden die Bruteier in der Einlage vorzugsweise im Bereich des stumpfen Pols desinfiziert.
Vorzugsweise können danach einer oder mehrere der folgenden Schritte unter Einsatz einer Auswerte- und Steuereinheit durchgeführt werden: Ermittlung der Positionen und Geometrien der mit dem spitzen Pol nach unten gelagerten Bruteier, die sich auf einer vorgegebenen Bruthorde befinden, Ermittlung der Geometrie der Luftkammer am stumpfen Pol des Bruteies, Detektierung und Digitalisierung der Geometriedaten des Volumens der Luftkammer, Festlegung eines zweidimensionalen Umrisses in Form einer in eine Ebene projizierten Fläche in einem digitalisierten Kamerabild aus der Volumenprojektion der Luftkammer in Form einer Ellipse, Berechnung des Schnittpunktes m der Ellipsenhauptachsen A, B der Ellipse aus dem digitalisierten Kamerabild, Berechnung der Bruchstellenprojektion und der zugehörigen grabenartigen Sollbruchstelle in Bezug auf den Schnittpunkt m der Ellipse, sowie Überlagerung der Bruchstellenprojektion auf die Projektion der Luftkammer. Einbringen einer Öffnung in die Kalkschale in der zentrisch zum Ellipsenschnittpunkt m liegenden Bruchstellenprojektion über die Sollbruchstelle oberhalb der aufgespannten inneren Membran mittels einer Bearbeitungseinrichtung, und Abtragen des abgetrennten Teils der Kalkschale als Deckel gemäß der definierten Sollbruchstelle und Schaffung der Öffnung.
Eine Ermittlung des Abstandes a der inneren Membran vom Eizenit des stumpfen Pols aus kann durchgeführt werden, wobei der Abstand a zur Fokussierung der Farbkamera auf eine Zielstruktur im Bereich der inneren Membran genutzt wird.
Nach der Öffnung der Kalkschale kann eine erneute zweite Durchleuchtung des Bruteies und eine Aufnahme des festgelegten Bereiches der inneren Membran der Luftkammer mittels einer Farbkamera zur Festlegung der Zielstruktur für eine Aufnahme von Ei- und embryonalen Messdaten der Zielstruktur durchgeführt werden.
Die Aufnahme von Ei- und embryonalen Messdaten der Zielstruktur kann durch Einsatz der Absorptionsspektroskopie, wie z.B. der Ramanspektroskopie oder auch der Fluoreszenzspektroskopie durchgeführt werden.
Eine Einstellung einer angepassten Kontrastierung der unter der inneren Membran liegenden, embryospezifischen Zielstrukturen kann unter Einsatz einer Lichtquelle, vorzugsweise im Spektralbereich von 500nm bis 600nm, mit der zweiten Durchleuchtungseinrichtung durchgeführt werden.
Nach Aufnahme und Messung der ei- und embryospezifischen Merkmale kann eine Verschließung der Öffnung der Luftkammer mittels eines Verschlusselements in Form einer semipermeablen Membran durchgeführt werden. Mindestens eine Einlage mit Bruteiern, in der die Bruteier gehaltert einsortiert werden, kann der Transporteinrichtung zugeordnet werden. Als erfassbarer Bereich der Öffnung kann eine Markierung an einer Einlage für die Bruteier oder an der Transporteinrichtung ausgewählt werden, wenn die im Bereich der Zuführungseinrichtung installierte Positioniereinrichtung auf die Erfassung der Position der Einlage ausgerichtet wird und wenn die erste Positioniereinrichtung oberhalb der Einlage angeordnet wird.
Die Einbringung der Öffnung im Kalkschalenbereich stellt eine definierte Bearbeitung am Brutei dar, wobei die Ausgangspositionierung mittels eines Sensors oder eines Sensor-Arrays und die zur Öffnungseinbringung zugeordnete Endpositionierung des Bruteies, die mit der zugehörigen Einstellpositionierung der Bearbeitungseinrichtung übereinstimmt, mittels des Einsatzes von in der Auswerte- und Steuereinheit gespeicherten programmtechnischen Mitteln durchgeführt wird. Mit den erhaltenen Daten eines Abstandssensors oder eines Triangulationssensors oder Streiflichtsensors, wobei die Daten jeweils dem zugeführten Brutei zugeordnet werden, kann eine genaue Positionierung der Bearbeitungseinrichtung an einer für die Öffnungseinbringung vorgegebenen, standortveränderlichen Position in Bezug auf den zu bearbeitenden Kalkschalenbereich des Bruteies eingestellt werden.
Die Einlage in Form einer Horde für Bruteier kann mittels der Transporteinrichtung unterhalb der ersten Detektionseinrichtung und der Bearbeitungseinrichtung zur Einbringung der Öffnung vorbeibewegt werden, wobei mittels der ersten Detektionseinrichtung von der Draufsicht des Bruteies ein 2D-Bildbereich oder ein 3D-Bildbereich erfasst wird, dessen Daten zur weiteren Verarbeitung in die Auswerte- und Steuereinheit über die elektrischen Verbindungsleitungen geleitet werden. In der Auswerte- und Steuereinheit können die Bilddaten des 2D-Bildbereiches gemeinsam mit den Eiabstandsdaten des Abstandssensors oder des Triangulationssensors mittels aktivierter programmtechnischer Mittel verarbeitet werden und die verarbeiteten erhaltenen Signale an die Bearbeitungseinrichtung zur Einbringung einer Sollbruchstelle weitergeleitet werden. Die von außen durchgeführte Öffnung der Kalkschale des Bruteies im Bereich der Luftkammer kann auch mittels mechanischer, chemischer oder Wasserstrahl- Werkzeuge durchgeführt werden.
Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung können folgende Baugruppen gehören: eine Zuführungseinrichtung, eine Transporteinrichtung zum Transport der Einlage, eine Positioniereinrichtung zur Festlegung der Standorte und der Lage der Bruteier in der Einlage, eine erste Detektoreinrichtung zur Erfassung der Eiabmaße, eine zweite Detektionseinrichtung mit einer ersten Durchleuchtungseinrichtung und einer Farbkamera zur Erfassung der Abmaße der Luftkammer, und eine Bearbeitungseinrichtung, die eine in einer Auswerte- und Steuereinheit berechnete Sollbruchstelle in der Kalkschale längs der grabenartigen Sollbruchstelle abträgt und als einen abzuhebenden Deckel realisiert. Ferner können zur Vorrichtung folgende Baugruppen gehören: eine Einrichtung zum Abheben und Entfernen des Deckels und zur Schaffung einer Öffnung in der Luftkammer, eine Farbkamera mit einer zweiten Durchleuchtungseinrichtung zur Erfassung und Fokussierung der zu untersuchenden Zielstruktur im Bereich der inneren Membran innerhalb der Luftkammer, eine Einheit zur Aufnahme von Ei- und embryonalen Messdaten der Zielstruktur mit einer Messsonde im Strahlengang, der auf die Zielstruktur gerichtet wird, eine Verschließungseinrichtung, die die offene Luftkammer mit einem Verschlusselement verschließt, eine Abführungseinrichtung und eine Auswerte- und Steuereinheit, die mit den genannten Baugruppen in signaltechnischer Verbindung, z.B. über Verbindungsleitungen steht und mit einem Algorithmus die Durchführung der Öffnung zur Luftkammer leitet.
Die Einheit zur Aufnahme von Ei- und embryonalen Messdaten der Zielstruktur kann eine Absorptions-Spektren-Aufnahmeeinheit, wie z.B. eine Raman-Spektren- Aufnahmeeinheit oder eine Fluoreszenz-Spektren-Aufnahmeeinheit darstellen. Die Vorrichtung kann ferner eine Transporteinrichtung, mit der eine Zuführung und eine Abführung mindestens eines Bruteies innerhalb der Vorrichtung erfolgt, eine erste Detektionseinrichtung zur Erfassung eines auf die Bruteier bezogenen Bereiches und zur Umwandlung der Daten des Bereiches in elektrische Daten, eine zweite Detektionseinrichtung zur Erfassung der Abmaße der Luftkammer mit der ersten Durchleuchtungseinrichtung, eine Bearbeitungseinrichtung zur Einbringung einer Sollbruchstelle zur Schaffung einer Öffnung in der Kalkschale, die zur Bearbeitung Bearbeitungssignale aus der Auswerte- und Steuereinheit erhält, eine Einrichtung zur Abhebung des Deckels längs der Sollbruchstelle, wodurch die Öffnung in der Luftkammer entsteht, eine Farbkamera zur Fokussierung auf eine Zielstruktur der inneren Membran mittels der zweiten Durchleuchtungseinrichtung, eine Einheit zur Aufnahme von ei- und embryonalen Messdaten der Zielstruktur, eine Verschließungseinrichtung, und eine Auswerte- und Steuereinheit aufweisen. Die in die Einheit zur Aufnahme von ei- und embryonalen Messdaten der Zielstruktur aufgenommenen Messdaten können beispielsweise optische Messdaten, vorzugsweise Messdaten aus der eingesetzten Absorptionsspektroskopie, wie z.B. der Ramanspektroskopie oder der Fluoreszenzspektroskopie, oder chemische oder biologische Messdaten darstellen.
Zumindest vor der Bearbeitungseinrichtung kann eine Einrichtung zur Desinfektion zumindest des Bereiches des stumpfen Pols angeordnet sein.
Das eingesetzte Verschlusselement kann aus biokompatiblem Material bestehen.
Als erste Detektionseinrichtung kann ein Sensor oder ein Sensor-Array eingesetzt sein, dem wahlweise ein Abstandssensor oder ein Triangulationssensor zugeordnet ist. Der Transporteinrichtung kann mindestens eine Einlage/Horde/Schlupfhorde mit Bruteiern zugeordnet sein, in der die Bruteier gehaltert einsortiert sind. Den standardisierten oder vorab vermessenen Einlagen mit konstanten Abständen AB, AE, AS der Eiaufnahme-Ausbuchtungen zur Bestimmung der Positionsbereiche der einsortierten Bruteier kann eine Positioniereinrichtung zugeordnet sein, die nur auf die erforderliche Erfassung der Einlage ausgerichtet ist, sodass die Positionsbereiche der Bruteier aus den konstanten Abständen AB, AE, As ermittelbar sind.
Die Positioniereinrichtung kann zur Erfassung eines auf die Bruteier bezogenen Bereiches aus der Einlage oder eines Positionsbereiches mindestens eines Bruteies in der Einlage dienen, wobei die Positioniereinrichtung eine vorgegebene Markierung der Einlage erfasst, und wobei aus den festgelegten Abständen AB, AE, As der Eiaufnahme-Ausbuchtungen der Einlage zueinander und zur Markierung der Einlage der Positionsbereich des jeweiligen Bruteies in der Auswerte- und Steuereinheit ermittelt wird.
Die Vorrichtung kann des Weiteren mindestens einen als erste Detektionseinrichtung ausgebildeten Sensor oder ein Sensor-Array zur Erfassung eines 2D-Bildbereich oder eines 3D-Bildbereiches in Draufsicht auf den Kalkschalenbereich mindestens eines zugeführten Bruteies und wahlweise mindestens einen Abstandssensor oder einen Triangulationssensor aufweisen, wobei der Sensor die Positionsdaten des zugeführten Bruteies erfasst. Die Vorrichtung kann ferner eine Auswerte- und Steuereinheit umfassen, die die Eipositionsdaten und die Positionsdaten, vorzugsweise die Daten der Sollbruchstelle, der Bearbeitungseinrichtung zur Einbringung einer Sollbruchstelle aufnimmt und verarbeitet, wobei die Bearbeitungseinrichtung zur Einbringung der Sollbruchstelle in der Kalkschale die zur Bearbeitung erforderlichen ausführenden Bearbeitungssignale aus der Auswerte- und Steuereinheit erhält. Die Bearbeitungseinrichtung zur Einbringung der Sollbruchstelle kann eine laseroptische Einrichtung sein, die mit ihrem Laserstrahl eine Perforation der Kalkschale durchführt und eine grabenartige Sollbruchstelle ausbildet. Die Transporteinrichtung kann als Zuführungseinrichtung und als Abführungseinrichtung in durchgängiger Form ausgebildet sein.
Der Sensor oder das Sensor-Array und die Bearbeitungseinrichtung können oberhalb der Transporteinrichtung sowie oberhalb der in der transportierten Einlage befindlichen Bruteier angeordnet sein.
Im Prinzip kann die gesamte Anordnung der angegebenen Baugruppen eine automatische Bearbeitungslinie darstellen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorzugsweise folgende Schritte durchgeführt werden: Durchlicht-Bestrahlung und Projektion für die Darstellung der Position der Luftkammer in dem bebrüteten Vogelei mit Embryo, Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale, wobei die Öffnung zentral auf die Fläche der inneren Membran projiziert wird, und Verschließung der geöffneten Luftkammer mittels mindestens einer semipermeablen Membran zur Gewährleistung des Gasaustausches der Luftkammer mit der Außenluft nach der Beendigung der Durchführung der Messaufnahme, insbesondere des spektroskopischen Verfahrens, und Beibehaltung der Keimfreiheit. Da sich berührungsfrei arbeitende laser-optische Verfahren ideal in die Prozesse der Geflügelindustrie eingliedern lassen, wird vorzugsweise eine auf einem C02-Laser bzw. einem Nd:YAG-Laser oder EnYAG-Laser basierende Vorrichtung zur Bearbeitung der Kalkschale von Bruteiern eingesetzt. Andere Laserverfahren können auch eingesetzt werden. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Einbringung einer Öffnung in die Kalkschale von bebrüteten Vogeleiern mit darin enthaltenem Embryo im Bereich des stumpfen Pols mit mehreren Baugruppen oberhalb von einer mit Bruteiern gefüllten Einlage, insbesondere zur Erzeugung einer Öffnung in Richtung zur Luftkammer im Bereich des stumpfen Pols eines bebrüteten Vogeleis mit
Embryoausbildung, und zur Bestimmung des Geschlechts des Embryos,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellungen von Vogeleiern mit Vogelembryo mit möglicher Ausbildungen der inneren Membran, wobei die auf Bruthorden gelagerten Eier von unten, vom spitzen Ende ausgehend, von unterhalb der Bruthorde angeordneten Lichtquellen, vorzugsweise mittels weißen Lichts, durchleuchtet werden,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Projektion des Eies und der
Projektion der zugehörigen Luftkammer,
Fig. 4 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 3, mit einer in den Mittelpunkt der Luftkammerprojektion festgelegten Kreisöffnung als Sollbruchstelle zur Ausbildung der Öffnung der Kalkschale, um einen Zugang zur Luftkammer zu schaffen,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines vermessenen Eies mittels eines
optischen Abstandsmessers zur Messung des Abstandes a der inneren Membran vom Eizenit des stumpfen Pols zur Fokussierung auf die
Zielstruktur mit einer Aufnahme und einer Detektion charakteristischer Merkmale der Zielstruktur und Fig. 6 ein Raman-Spektrum, das erfindungsgemäß an der intakten inneren Membran der Luftkammer im Bereich des stumpfen Pols gemessen wird.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Fig. 1 bis Fig. 6 näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Einbringung einer Öffnung 31 in die Kalkschale 11 im Bereich des stumpfen Pols 14 von bebrüteten Vogeleiern 12 mit darin enthaltenem Embryo 18 dargestellt. Innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols 14 befindet sich eine äußere Membran 20 und eine innere Membran 19, zwischen denen sich eine Luftkammer 13 befindet. Der Embryo 18 liegt angrenzend an die innere Membran 19 beim mit dem spitzen Pol 15 nach unten gelagerten Brutei 12 an. Die Bruteier 12 werden in einer Einlage 16 gehaltert einsortiert. Die beispielhafte Ausführungsform gemäß Fig. 1 umfasst eine Transporteinrichtung 1 , der die Einlage 16 in Form einer Horde zugeordnet ist, in der die Bruteier 12 mit dem stumpfen Pol 14 nach oben einsortiert sind, wobei die Einlage 16 derart ausgebildet ist, dass die Bruteier 12 in gleichen Abständen AE an den Positionierbereichen 37 gelagert sind, und eine Positioniereinrichtung 35, die einen Marker 36 oder eine Markierung oder eine Kante an der Einlage 16 erfasst, aus denen die vorgegebenen Positionsbereiche 37 der Bruteier 12 über vorgegebene Abstände A innerhalb der Einlage 16 ermittelt werden. Die Vorrichtung umfasst ferner mindestens eine Detektionseinrichtung 2, die die Abmaße (Oberflächengeometrie) des Bruteies 12 erfasst, eine Detektionseinrichtung 4 zur Erfassung der Abmaße der Luftkammer 13 mit einer Durchleuchtungseinrichtung 9 und einer Farbkamera 39, eine Bearbeitungseinrichtung 8 zur Erzeugung einer Sollbruchstelle 30 in der Kalkschale 11 , wobei nach der Bearbeitung der Kalkschale 11 die Kalkschale 11 grabenartige Sollbruchstellen 30 aufweist, und eine Einrichtung 28 zum Abheben und Entfernen (Entfernungseinrichtung) des von der Sollbruchstelle 30 definierten Deckels 22 und Schaffung einer Öffnung 31 in der Luftkammer 13. Desweiteren umfasst die Vorrichtung gemäß Fig. 1 eine Farbkamera 5 mit einer zweiten Durchleuchtungseinrichtung 40 zur Erfassung und Fokussierung der zu untersuchenden Struktur 26 im Bereich der inneren Membran 19 innerhalb der Luftkammer 13, eine Raman-Spektren-Aufnahmeeinheit 38 mit einer Messsonde 32 im Strahlengang 23, die auf die Struktur 26 gerichtet wird, eine Verschließungseinrichtung 7 mit Verschlusselementen 34 und eine Auswerte- und Steuereinheit 6, die mit allen Baugruppen jeweils über eine Verbindungsleitung verbunden ist.
Im Allgemeinen sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist, die Einlagen/Bruthorde 16 z.B. palettenartig derart ausgebildet, dass die Abstände AE zwischen den Bruteiern 12 selbst und die Abstände AB (Beginn der Einlage) und die Abstände As (Schluss der Einlage) zwischen den Bruteiern 12 und z.B. einem Rand der Einlage 16 standardisiert sind und die standardisierten Werte bereits in der Auswerte- und Steuereinheit 6 gespeichert vorhanden sind oder sein können, sodass sie signaltechnisch problemlos zur Einstellung der jeweiligen Position der Öffnungseinrichtung 8 zur Einbringung der Öffnung 31 für die Berechnung/Ermittlung der zugeordneten Kalkschalenbereiche der Bruteier 12 verarbeitet werden können.
Das heißt, dass vorzugsweise für standardisierte oder vorab vermessene Bruthorden 16 mit konstanten Abständen AB, AE, As der Eiaufnahme-Ausbuchtungen zur Bestimmung der Positionsbereiche 37 der einsortierten Bruteier 12 eine Positioniereinrichtung 35 eingesetzt sein kann, die nur auf die erforderliche Erfassung der Bruthorde 16 ausgerichtet ist, sodass die Positionsbereiche 37 der Bruteier 12 aus den konstanten Abständen AB, AE, As ermittelbar sind. Zusätzlich zur, oder einschließlich, der Detektionseinrichtung 2 in Form eines Sensors oder eines Sensor-Arrays kann wahlweise ein Abstandssensor oder ein Triangulationssensor eingesetzt sein. Die über die Detektionseinrichtung 2 hinaus angeordneten Sensoren dienen im Wesentlichen zur Absicherung der Genauigkeit bei einem kontinuierlichen Prozessverlauf. Der von der Detektionseinrichtung 4 mit einer Kamera 39 in Verbindung mit einer ersten Einrichtung 9 zur Durchleuchtung des Eies 12 mit weißem Licht erfasste Bereich der Luftkammer 13 kann ein 2D-Bildbereich 3 in Form einer zweidimensionalen Projektion oder ein 3D-Bildbereich, der zu einer zweidimensionalen Projektion modifiziert wird, sein.
Der 2D-Bildbereich 3 liegt der Steuer- und Auswerteeinheit 6 zur Verarbeitung zugrunde, wobei in der Steuer- und Auswerteeinheit 6 die Projektion der Luftkammer 13 der Projektion des Eies 12 zugeordnet wird, und der Projektion der Luftkammer 13 eine Kreisprojektion 21 überlagert wird, wobei die Kreisprojektion 21 die Abmaße der Eingangsfläche der Öffnung 31 bestimmt.
Erfindungsgemäß enthalt die Vorrichtung 10 z.B. eine Zuführungseinrichtung 1a, eine Transporteinrichtung 1 zum Transport der Einlage 16, eine Positioniereinrichtung 35 zur Festlegung der Standorte der Bruteier 12 in der Einlage 16 und eine Detektionseinrichtung 2 zur Erfassung der Eiabmaße. Die Vorrichtung 10 kann ferner eine Detektionseinrichtung 4 mit einer ersten Durchleuchtungseinrichtung 9 und einer Farbkamera 39 zur Erfassung der Abmaße der Luftkammer 13, eine Bearbeitungseinrichtung 8, die eine in einer Auswerte- und Steuereinheit 6 berechnete Sollbruchstelle 30 in der Kalkschale 11 längs der Sollbruchstelle 30 abträgt und als einen abzuhebenden Deckel 22 realisiert, eine Einrichtung 28 zum Abheben und Entfernen des Deckels 22 und Schaffung einer Öffnung 31 in der Luftkammer 13 und eine Farbkamera 5 mit einer zweiten Durchleuchtung 40 zur Erfassung und Fokussierung der zu untersuchenden Struktur 26 im Bereich der inneren Membran 19 innerhalb der Luftkammer 13 aufweisen. Desweiteren kann die Vorrichtung 10 eine Raman-Spektren-Aufnahmeeinheit 38 mit einer Messsonde 32 im Strahlengang 23, die auf die Zielstruktur 26 gerichtet wird, eine Verschließungseinrichtung 7, die die offene Luftkammer 13 mit einem Verschlusselement 34 verschließt, eine Abführungseinrichtung 1b und eine Auswerte- und Steuereinheit 6 aufweisen, die mit allen genannten Baugruppen in signaltechnischer Verbindung über Verbindungsleitungen steht und mit einem Algorithmus die Durchführung der Öffnung 31 zur Luftkammer 13 leitet.
Zumindest vor der Bearbeitungseinrichtung 8 kann eine Einrichtung 27 zur Desinfektion (Desinfektionseinrichtung) zumindest des Bereiches des stumpfen Pols 14 angeordnet sein.
Der Bearbeitungseinrichtung 8 ist eine Verschließungseinrichtung 7 mit Verschlussmaterial zum Verschließen der geöffneten Öffnung 31 der Luftkammer 13 nachgeordnet.
Das Verschlusselement 34 kann aus biokompatiblem Material bestehen.
Als erste Detektionseinrichtung 2 kann ein Sensor oder ein Sensor-Array eingesetzt sein, dem wahlweise ein Abstandssensor oder ein Triangulationssensor zugeordnet ist.
Der Transporteinrichtung 1 , 1a, 1b ist mindestens eine Einlage/Horde/Schlupfhorde 16 mit Bruteiern 12 zugeordnet, in der die Bruteier 12 gehaltert einsortiert sind.
Die Positioniereinrichtung 35 erfasst gemäß Fig. 1 eine vorgegebene Markierung 36 der Einlage 16 und ermittelt aus den festgelegten Abständen AB, AE, As der Eiaufnahme-Ausbuchtungen der Einlage 16 die Positionen der Eier 12 zueinander und ermittelt zur Markierung 36 der Einlage 16 den jeweiligen Positionsbereich 37 des jeweiligen Bruteies 12 in der Auswerte- und Steuereinheit 6.
Die Vorrichtung 10 kann mindestens einen als Detektionseinrichtung 18a ausgebildeten Sensor 2 oder Sensor-Array zur Erfassung eines 2D-Bildbereiches 3 oder eines 3D-Bildbereiches in Draufsicht auf den Kalkschalenbereich mindestens eines zugeführten Bruteies 12 und wahlweise mindestens einen Abstandssensor oder einen Triangulationssensor aufweisen, wobei der Sensor 2 die Positionsdaten des zugeführten Bruteies 12 erfasst und eine Auswerte- und Steuereinheit 6, die die Eipositionsdaten und die Positionsdaten der Bearbeitungseinrichtung 8 zur Einbringung einer Öffnung 31 aufnimmt und verarbeitet, wobei die Bearbeitungseinrichtung 8 zur Einbringung der Öffnung 31 in der Kalkschale 11 die zur Bearbeitung erforderlichen und auszuführenden Bearbeitungssignale aus der Auswerte- und Steuereinheit 6 erhält.
Die Transporteinrichtung 1 kann als Zuführungseinrichtung 1a und als Abführungseinrichtung 1b in durchgängiger Form ausgebildet sein.
Der Sensor 2 oder das Sensor-Array und die Bearbeitungseinrichtung 8 können z.B. oberhalb der Transporteinrichtung 1 , 1a, 1b sowie oberhalb der in der transportierten Einlage 16 befindlichen Bruteier 12 angeordnet sein. Die Bearbeitungseinrichtung 8 zur Erzeugung der Sollbruchstelle 30 kann in Fig. 1 eine laser-optische Einrichtung sein, die in der Kalkschale 11 eine Sollbruchstelle 30 mittels einer Perforation der Kalkschale 11 und finalem Durchbruch durchführt. Die laser-optische Einrichtung 8 kann auch als nachführbare, bewegbare Einrichtung ausgebildet sein.
Danach ist eine Einrichtung 28 zur Abhebung des freigeschnittenen Deckels 22 angeordnet.
Darauf folgt eine Farbkamera 5 einer zweiten Einrichtung 40 zur zweiten Durchleuchtung des Bruteis 12 zur Feststellung des Messortes auf der inneren Membran 19.
Der nachfolgend angeordneten Raman-Spektren-Aufnahmeeinheit 38 ist eine Streustrahlung aufnehmende Raman-Messsonde 32 zugeordnet, die die Ramanstreustrahlung über den Strahlengang 23 aufnimmt. Mit der nachfolgend angeordneten Verschließungseinrichtung 7 wird ein Verschlusselement 34 auf die Öffnung 31 zum Verschließen der Öffnung 31 aufgebracht. Die Zuführungseinrichtung 1a und die Abführungseinrichtung 1b sind in Fig. 1 Teil einer durchgängigen Transporteinrichtung 1 , die eine vorgegebene Laufrichtung 25 aufweist.
In der Auswerte- und Steuereinheit 6 sind zur Positionierung und Auslösung der Öffnungsbearbeitung programmtechnische Mittel eingespeichert, die den Prozessablauf nach einem festgelegten Algorithmus abarbeiten, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 6 mit allen Baugruppen der Einrichtungen in elektrischer Verbindung steht. Der Sensor oder das Sensor-Array als Detektionseinrichtung 2 für die Eiabmaße sendet den 2D-Bildbereich 3 der erfassten Draufsicht des Bruteies 12 der Auswerte- und Steuereinheit 6 über vorgesehene elektrische Verbindungsleitungen zu. Der Sensor 2 oder das Sensor-Array und die laser-optische Öffnungseinrichtung 8 sind oberhalb der Transporteinrichtung 1 , sowie oberhalb der in der Bruthorde/Einlage 16 befindlichen Bruteier 12, angeordnet.
Mit Hilfe der Detektionseinrichtung 4 für die Luftkammer in Form eines Abstandssensors oder eines Triangulationssensors wird eine genaue Positionierung der laser-optischen Bearbeitungseinrichtung 8 über dem Brutei 12 eingestellt. Die laser-optische Öffnungseinrichtung 8 erhält dazu Positionierungs- und Bearbeitungssignale von der Steuereinheit der Auswerteeinheit 6, die z.B. ein PC sein kann.
Im Allgemeinen befindet sich die Luftkammer 13 im Bereich des stumpfen Pols 14. Durch das Einbringen eines der Sollbruchstelle 30 entsprechenden Musters, wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann ein Kalkschalendeckel 22 gezielt abgehoben werden. Die von außen eingebrachte Öffnung kann gemäß Fig. 4 eine weitgehend den innereilichen Grenzen 17 der Luftkammer 13 angepasste Führungsbahn 30 in Form der Sollbruchstelle aufweisen. Diese kann beispielsweise mittels einer Durchlichttechnik ermittelt werden.
Damit können an unterschiedlichen Stellen positionierte Sollbruchstellen 30 auf/in die Kalkschale 11 im Bereich der Luftkammer 13 eingebracht sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbringung einer Öffnung 31 in die Kalkschale 11 im Bereich des stumpfen Pols 14 von bebrüteten Vogeleiern 12 mit Embryo 18 wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird eine Vermessung des mit dem spitzen Pol 15 nach unten gerichteten und gelagerten Bruteies 12 durchgeführt. Die Platzierung und die Abmaße der Luftkammer 13 innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols 14 und die Lage des Embryos 18 unterhalb der den Embryo 18 von der Luftkammer 13 abschirmenden inneren Membran 19 wird festgestellt. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, wird eine zweidimensionale Projektion 3 des Bruteies 12 mit einem Zentrum M und damit überlagert eine zweidimensionale Projektion 29 der Luftkammer 13 mit einem zentralen Punkt m durchgeführt. Die zweidimensionale Projektion 29 der Luftkammer 13 hat vorzugsweise eine elliptische Form mit einem Schnittpunkt als zentralen Punkt m von sich schneidenden Ellipsenhauptachsen A, B. Dem Schnittpunkt m der Ellipsenhauptachsen A, B wird der Mittelpunkt einer die Sollbruchstelle 30 darstellenden Kreisprojektion 21 zugeordnet. Der Radius R der Kreisprojektion 21 ist vorzugsweise kleiner als die halbe Ausdehnung A/2 der kleinen Ellipsenhauptachse A mit R < A/2. Ein der zweidimensionalen Kreisprojektion 21 entsprechender Kalkschalendeckel 22 wird von dem restlichen Körper der Kalkschale 11 gelöst und abgetragen. Somit wird eine Öffnung 31 in der Kalkschale 11 und somit zur Luftkammer 13 erreicht. Vor Beginn der Vermessung der Bruteier 12 werden die Bruteier 12 vorzugsweise zumindest im Bereich des stumpfen Pols 14 desinfiziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei vorzugsweise die folgenden Schritte: Ermittlung der Positionen und Geometrien der mit dem spitzen Pol 15 nach unten gelagerten und bereits desinfizierten Bruteier 12, die sich auf einer vorgegebenen Bruthorde 16 befinden, Ermittlung der Geometrie der Bruteier 12, Ermittlung der Geometrie der Luftkammer 13 am stumpfen Pol 14 des Bruteies 12 und Detektierung und Digitalisierung der Geometriedaten des Volumens der Luftkammer 13. Ferner kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen: Festlegung eines zweidimensionalen Umrisses 29 in Form einer in eine Ebene projizierten Fläche aus der Volumenprojektion der Luftkammer 13 in Form einer Ellipse, Berechnung des Schnittpunktes m der Ellipsenhauptachsen A, B der Ellipse 29 aus einem digitalisierten Kamerabild 33, Berechnung der Kreisprojektion 21 und der zugehörigen Sollbruchstelle 30 in Bezug auf den Schnittpunkt m der Ellipse, Einbringen einer Öffnung 31 in die Kalkschale 11 in der zentrisch zur Ellipse 29 liegenden Kreisprojektion 21 über die Sollbruchstelle 30 oberhalb der aufgespannten inneren Membran 19 mittels der Bearbeitungseinrichtung 8 und Abtragung des abgetrennten Teils der Kalkschale 11 als Deckel 22 in der definierten Kreisprojektion 21.
In Fig. 5 wird eine Ermittlung des Abstandes a der inneren Membran 19 vom Eizenit des stumpfen Pols 14 aus durchgeführt, wobei der erfasste Abstand a zur Fokussierung auf die Zielstruktur 26 im Bereich der inneren Membran 19 dient.
Nach der Öffnung der Kalkschale 11 wird eine erneute zweite Durchleuchtung des Bruteies 12 und eine Aufnahme des festgelegten Bereiches der inneren Membran 19 der Luftkammer 13 mittels einer Farbkamera 5 zur Festlegung der Struktur 26 für die Geschlechtsbestimmung, z.B. mittels Ramanspektroskopie durchgeführt. Die Einstellung einer angepassten Kontrastierung der unter der inneren Membran 19 liegenden, embryospezifischen Strukturen 26 wird unter Einsatz einer Lichtquelle 40, vorzugsweise im Spektralbereich von 500nm bis 600nm, und der Farbkamera 5 durchgeführt.
Mit den erhaltenen Daten eines Abstandssensors oder eines Triangulationssensors oder Streiflichtsensors, wobei die Daten jeweils dem zugeführten Brutei 12 zugeordnet werden, wird eine genaue Positionierung der Bearbeitungseinrichtung 8 an einer für die Öffnungs-Einbringung vorgegebenen Position in Bezug auf den zu bearbeitenden Kalkschalenbereich 21 des Bruteies 12 eingestellt.
Die Einlage 16 in Form einer Horde der Bruteier 12 auf der Transporteinrichtung 1 wird unterhalb der Detektionseinrichtung 2 und der Bearbeitungseinrichtung 8 zur Einbringung der Öffnung 31 vorbeibewegt, wobei mittels der Detektionseinrichtung 2 von der Draufsicht des Bruteies 12 ein 2D-Bildbereich 3 oder ein 3D-Bildbereich, der in einen 2D-Bildbereich umgewandelt wird, erfasst wird, dessen Daten zur weiteren Verarbeitung in die Auswerte- und Steuereinheit 6 über elektrische Verbindungsleitungen geleitet werden, wobei in der Auswerte- und Steuereinheit 6 die Bilddaten des 2D-Bildbereiches gemeinsam mit den Eiabstandsdaten des Abstandssensors oder des Triangulationssensors mittels aktivierter programmtechnischer Mittel verarbeitet werden und die verarbeiteten erhaltenen Signale an die Bearbeitungseinrichtung 8 zur Einbringung der Öffnung 31 weitergeleitet werden. Das Verfahren zur Einbringung einer Öffnung 31 in die Kalkschale 11 im Bereich des stumpfen Pols 14 von bebrüteten Vogeleiern 12 mit darin enthaltenem Embryo 18 umfasst gemäß Fig. 1 folgende Schritte: Zuführen der Bruteier 12 mittels einer Zuführungseinrichtung 1a (Schritt 100), Desinfizieren zumindest des stumpfen Pols 14 (Schritt 110), Erfassen zumindest eines Positionsbereiches der zugeführten Bruteier 12 und/oder einer Bruteier 12 enthaltenen Einlage 16 mittels einer Positioniereinrichtung 35, die zumindest im Zuführungsbereich der Bruteier 12 enthaltenen Einlage 16 stationiert ist, und Umwandlung des jeweils erfassten Positionsbereiches in elektrische Datensignale und Verarbeitung der elektrischen Datensignale in einer Auswerte- und Steuereinheit 6 (Schritt 120), Durchleuchten des Bruteies 12 zur Ermittlung der Position der Luftkammer 13 (Schritt 130), Positionieren einer Bearbeitungseinrichtung 8 zur Erzeugung der Sollbruchstelle 30 in der Kalkschale 11 des Bruteies 12 und Bearbeiten des stumpfen Pols 14 zur Erzeugung der Öffnung 31 in der Kalkschale 11 der Bruteier 12 (Schritt 140), Entfernen des längs der Sollbruchstelle 30 realisierten Deckels 22 (Schritt 150), Fokussieren der Farbkamera 5 auf die zu erfassende Zielstruktur 26 im Bereich der inneren Membran 19 (Schritt 160), Messen des Raman-Spektrums 24 der Zielstruktur 26 (Embryo) gemäß Fig. 6 (Schritt 170), Verschließen der Öffnung 31 mit einem Verschlusselement 34 (Schritt 180) und Abführen der Bruteier 12 mittels einer Abführungseinrichtung 1b in Laufrichtung 25 der Transporteinrichtung 1 (Schritt 190). Die Einbringung der Öffnung 31 stellt eine definierte, zielgerichtete Bearbeitung am Brutei 12 dar, wobei die Ausgangspositionierung mittels des Sensors 32 oder des Sensor-Arrays und die zur Öffnungeinbringung zugeordnete Endpositionierung des Bruteies 12, die zur Öffnungeinbringung mit der zugehörige Einstellpositionierung der Bearbeitungseinrichtung 8 übereinstimmt, mittels des Einsatzes von in der Auswerteeinheit und Steuereinheit 6 gespeicherten programmtechnischen Mitteln durchgeführt werden.
Die angegebene gezielte Bearbeitung der Kalkschale 11 des Bruteies 12 kann neben der laser-optischen Bearbeitung auch mittels mechanischer, chemischer oder Wasserstrahl-Werkzeuge durchgeführt werden.
Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, dass die Bearbeitung bei Brut-Temperaturen durchgeführt werden kann. Dazu kann die Vorrichtung 10, z.B. ohne die Auswerte- und Steuereinheit 6, innerhalb eines bruttemperierten Gehäuses (nicht eingezeichnet) eingebracht sein. Als Eingangsgröße zur Herbeiführung der Öffnung 31 der Kalkschale 11 und zur Lokalisierung der am stumpfen Pol 14 befindlichen Luftkammer 13, werden zunächst z.B. mittels Lasertriangulations- bzw. Streiflichtverfahren die Positionen und Geometrien der typischerweise mit dem spitzen Ende 15 nach unten gelagerten Bruteier 12 aufgenommen. Anschließend werden die z.B. auf Standardbruthorden 16 gelagerten Eier 12, vorzugsweise mittels weißen Lichts von unten, d.h. vom spitzen Ende 15 ausgehend, wie in Fig. 2 mittels der ersten Detektionseinrichtung 2 zur ersten Durchleuchtung gezeigt, durchleuchtet. Dazu werden entsprechende Lichtquellen 9 (z.B. Halogenlampen, LED oder Standard-Schierlampen) unterhalb der Bruthorde 16 angeordnet (Fig. 1 und Fig. 2).
Durch das transmittierende Licht wird die Geometrie der Luftkammer 13 am stumpfen Ende 14 des Bruteies 12 sichtbar und mit Hilfe einer Kamera 39 detektiert und digitalisiert und als 2D-Bildbereich 3 in der Auswerte- und Steuereinheit 6 verarbeitet. Die Geometrien der möglichen Luftkammern 13 können, wie in Fig. 2 angegeben, unterschiedlich groß und auch unterschiedlich geneigt zur Eilängsachse ausgebildet sein.
Der in Fig. 3 gezeigte Umriss der hieraus erhaltenen, in die Ebene 3 projizierten Fläche 29 (Volumenprojektion der Luftkammer 13) entspricht im Realfall meist einer Ellipse.
Unter Zuhilfenahme der ermittelten Oberflächendaten (Lasertriangulation) und durch Berechnung des Schnittpunktes m der Ellipsenhauptachsen A, B aus dem digitalisierten Kamerabild 33 können im Anschluss zentrisch zum Schnittpunkt m über der aufgespannten inneren Membran 19 eine definierte Berechnung der Sollbruchstelle 30 und damit des Kalkschalendeckels 22 und somit die Eröffnung der Kalkschale 11 erfolgen. Dafür kommen Materialbearbeitungslaser, wie z.B. CO2- Laser, aber auch mechanische Verfahren, wie Fräsen, zum Einsatz. Um eine ausreichend große Öffnung 31 für nachfolgende Untersuchungen zu schaffen, wird das Kalkschalenmaterial im ermittelten Bereich 21 als Kalkschalendeckel 22 gemäß Fig. 4 zirkulär, teilweise oder vollständig, vorzugsweise mit R < A 2 innerhalb der Sollbruchstelle 30 abgetragen und entfernt. Dies kann entweder mit Hilfe einer scannenden Laseroptik oder durch eine definierte Bewegung einer starren Laseroptik entlang der gewünschten Kontur 21 der Sollbruchstelle 30 erfolgen. Der so entstehende Deckel 22 kann anschließend mechanisch entfernt werden, wodurch ein freier Zugang zum Inneren der Luftkammer 13 und zu der an das Eiinnere angrenzenden inneren Membran 19 entsteht.
Durch erneute Anwendung der Lasertriangulation bzw. durch Verwendung eines einfachen optischen Abstandsmessers, kann gemäß Fig. 5 der Abstand a der inneren Membran 19 vom Eizenit 14 des stumpfen Endes bei der totalen Höhe b des Eies 12 exakt ermittelt werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit für nachfolgende, zum Beispiel spektroskopische Verfahren, deren Fokusbereiche gemäß Fig. 5 exakt auf zu untersuchende, direkt an die innere Membran 19 angrenzende Zielstrukturen 26 auszurichten und geschlechtsspezifische Informationen aufzunehmen. Zur Lokalisierung der inneren Zielstrukturen 26 (z.B. embryonale Blutgefäße) werden die Bruteier 12 vorzugsweise mittels grünen Lichts der Lichtquelle 40 vom spitzen Ende 15 aus durchleuchtet und der freigelegte Bereich der inneren Membran 19 der Luftkammer 13 mittels der Farbkamera 5 und der Signalübergabe an die Auswerte- und Steuereinheit 6 aufgenommen. Diese kann durch eine aktive Nachfokussierung ebenfalls zur Abstandsermittlung der inneren Membran 19 mit dahinterliegenden Zielstrukturen 26 dienen.
Um eine optimierte Kontrastierung der zu untersuchenden, unter der inneren Membran 19 liegenden, spezifischen Zielstrukturen 26 (beispielsweise embryonale Blutgefäße) zu erhalten, kann die Lichtquelle 40 beispielsweise im grünen Spektralbereich zwischen 500 und 600nm zur Hämoglobin-Absorption eingesetzt werden. Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung 10 und des erfindungsgemäßen Verfahrens können, z.B. unter Anwendung der IR-Raman-Spektroskopie, wie in Fig. 6 für ein Einzel-Raman-Spektrum 24 gezeigt, charakteristische Raman-Spektren 24 embryonaler Blutgefäße 26 zur Bestimmung des Geschlechts des sich entwickelnden Vogelembryos 18 mittels der zur Raman-Spektren-Aufnahmeeinheit 38 gehörenden Messsonde 32 über den Strahlengang 23 aufgenommen werden.
Insbesondere können charakteristischen Raman-Spektren 24 mithilfe bekannter Verfahren der Datenanalyse ausgewertet werden, um das Geschlecht des sich entwickelnden Vogelembryos zu bestimmen.
Beispielsweise kann die bekannte Clusteranalyse zur Auswertung der charakteristischen Raman-Spektren 24 verwendet werden, um das Geschlecht des sich entwickelnden Vogelembryos zu bestimmen.
Bei der Clusteranalyse werden im Wesentlichen zwei Verfahren miteinander kombiniert, nämlich die Hauptkomponentenanalyse bzw. Principal Component Analysis (PCA) und K-Nächste-Nachbarn-Klassifikation. Die PCA dient der Strukturierung und Vereinfachung der aufgenommenen Daten (z.B. charakteristisches Raman-Spektrum gemäß Figur 6). Dabei wird das gemessene Signal (Daten bzw. charakteristisches Raman-Spektrum) durch eine geringere Anzahl von Linearkombinationen dargestellt, als das Signal Messwerte hat. Dieser Schritt unterdrückt das Rauschen bei der Messung und macht die gemessenen Signale vergleichbarer. Nachdem das Signal in seine Hauptkomponenten zerlegt ist, ist es möglich, mit diesen Komponenten einen mathematischen Raum aufzustellen, d.h. die Parameter jeder Linearkombination einer Hauptkomponente entsprechen einem Punkt in einem zweidimensionalen Raum, bei dem die Achsen alle möglichen Kombinationen der Parameter einer möglichen Linearkombination sind. Es bildet sich somit eine Punktwolke. Diese Punktwolke wird im nächsten Schritt für die K-Nächste-Nachbarn-Klassifikation verwendet.
Bei den hier ausgewerteten Signalen (charakteristische Raman-Spektren) entspricht die K-Nächste-Nachbarn-Klassifikation k=1. Das stellt einen Spezialfall dar, und wird als Voronoi-Diagramm bezeichnet. Die gewonnene Punktwolke wird in Regionen unterteil, jeder Punkt bildet dabei das Zentrum einer Region. Auf dieses Konstrukt lassen sich verschiedene Metriken anwenden, z.B. die euklidische Distanz der Zentren zueinander oder die Flächengröße von bestimmten Regionen. Bestimmte Kombinationen von Zentren und Regionen sind spezifisch für ein Geschlecht des sich entwickelnden Vogelembryos und unterscheiden sich signifikant für männliche und weibliche Embryos.
Auch wenn an dieser Stelle beispielhaft die Clusteranalyse beschrieben wurde, können andere Datenanalyseverfahren zur Bestimmung des Geschlechts des sich entwickelnden Vogelembryos auf Basis der gewonnenen Signale (Daten bzw. charakteristische Raman-Spektren) verwendet werden. Die genannten bekannten Datenanalyseverfahren sind auch auf die mit anderen Analyseverfahren, wie Fluoreszenzspektroskopie oder weitere spektroskopische Verfahren anwendbar, insbesondere zur Auswertung charakteristischer Spektren.
Nach Aufnahme der charakteristischen Messdaten wird die am stumpfen Ende 14 des Bruteies 12 eingebrachte Öffnung 31 in der Kalkschale 11 wieder mittels eines Verschlusselements 34, z.B. mittels eines biokompatiblen Pflasters (z.B. mittels eines medizinischen Pflasters 3M DuraPore) oder einer Kappe mechanisch verschlossen. Die Eigenschaften des verwendeten Verschlussmaterials sind so gewählt, dass die Physiologie des Bruteis 12 nicht beeinflusst wird, und insbesondere aus der Luftkammer 13 ein überhöhter Verlust an Flüssigkeit durch Verdunsten vermieden wird. Für die Einstellung einer Keimfreiheit von Anfang an ist eine Einrichtung 27 zur Desinfektion zumindest des Bereiches des stumpfen Pols 14 vorgesehen.
Während in den Ausführungsbeispielen die Verfahren und die Vorrichtung anhand von Messdaten der Ramanspektroskopie beispielhaft dargestellt wurden, ist eine äquivalente Anwendung durch die Verwendung von absoptionsspektroskopischen Verfahren, insbesondere der Fluoreszenzspektroskopie, in gleicher Weise möglich. Um eine Wiederholung der obigen Beschreibung zu vermeiden wird in Bezug auf die Anwendung von absoptionsspektroskopischen Verfahren, insbesondere der Fluoreszenzspektroskopie auf die Beschreibung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Während die vorliegende Erfindung hier unter Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, ist für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Auf diese Weise ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung abdeckt, sofern sie in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
Ferner können verschiedene Merkmale, die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, ebenfalls als Grundlage für Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein, und umgekehrt. Auch wenn bestimmte Merkmale in Kombination mit anderen Merkmalen beschrieben wurden, soll die vorliegende Erfindung nicht auf diese Kombinationen beschränkt sein. Es ist vielmehr eine, soweit technisch sinnvoll, beliebige Kombination von den beschriebenen Merkmalen möglich.
Bezugszeichenliste
1 Transporteinrichtung
1a Zuführungseinrichtung 1b Abführungseinrichtung
2 Detektionseinrichtung zur Erfassung der Eiabmaße
3 2D-Bildbereich
4 Detektionseinrichtung zur Erfassung der Abmaße der Luftkammer
5 Farbkamera mit Fokussierung auf eine Zielstruktur 26
6 Auswerte- und Steuereinheit
7 Verschließungseinrichtung
8 Bearbeitungseinrichtung
9 erste Lichtquelle zur ersten Durchleuchtung/erste Durchleuchtungseinrichtung 10 erfindungsgemäße Vorrichtung
11 Kalkschale
12 Brutei
13 Luftkammer innerhalb des Eies
14 stumpfer Pol
15 spitzer Pol
16 Einlage/Bruthorde
17 Bindungs-Grenze zwischen Luftkammer und innerer Membran
18 Embryo
19 innere Membran
20 äußere Membran
21 Bruchstellenprojektion
22 Kalkschalendeckel
23 Strahlengang zur Aufnahme eines Raman-Spektrums
24 Raman-Spektrum in Form einer Intensitäts-/Wellenzahl-Kurve
25 Laufrichtung des Transportbandes
26 Zielstruktur/Messbereich in der inneren Membran
27 Einrichtung zur Desinfektion
28 Einrichtung zur Abhebung des Deckels 22
29 Luftkammerprojektion
30 Sollbruchstelle
31 Öffnung in der Kalkschale 32 Messsonde
33 digitalisiertes Kamerabild
34 Verschlusselement
35 Positioniereinrichtung
36 Marker
37 Positionierungsbereich
38 Raman-Spektren-Aufnahmeeinheit Einheit zur Aufnahme von Messdaten
39 Kamera für erste Durchleuchtungseinrichtung 9
40 zweite Lichtquelle zur zweiten Durchleuchtung/zweite Durchleuchtungseinrichtung
A erste kleine Ellipsenhauptachse
B zweite große Ellipsenhauptachse
a Abstand zwischen Messpunkt auf der inneren Membran und Eizenit des stumpfen Pols
b Höhe des Eies
x Koordinate
y Koordinate
M Zentrum der Eiprojektion
m Schnittpunkt der Luftkammerprojektion (Ellipse)
R Radius der Kreisprojektion mit R < A/2
100 Prozessschritt Zuführen
110 Prozessschritt Desinfizieren
120 Prozessschritt Erfassen
130 Prozessschritt Durchleuchten
140 Prozessschritt Öffnen
150 Prozessschritt Entfernen
160 Prozessschritt Fokussieren
170 Prozessschritt Messen
180 Prozessschritt Verschließen
190 Prozessschritt Abführen

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Einbringung einer Öffnung (31) in die Kalkschale (11) eines bebrüteten Vogeleis (12) mit darin enthaltenem Embryo (18), im Bereich des stumpfen Pols (14) des bebrüteten Vogeleis (12), wobei sich innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols (14) eine äußere Membran (20) und eine innere Membran (19) befinden, zwischen denen sich eine Luftkammer (13) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Lagern des bebrüteten Vogeleis (12) mit dem spitzen Pol (15) nach unten, wobei der Embryo (18) angrenzend an die innere Membran (19) anliegt;
b) Durchleuchten des bebrüteten Vogeleis (12) und Detektieren des durch das bebrütete Vogelei (12) hindurchgetretenen Lichtes zum Bestimmen der Position und der Geometrie der Luftkammer (13) am stumpfen Pol (14) des bebrüteten Vogeleis (12); und
c) Anschließendes Einbringen einer Öffnung (31) in die Kalkschale (11) am stumpfen Pol (14) des bebrüteten Vogeleis (12) oberhalb der aufgespannten inneren Membran (19) zur Luftkammer (13), um einen Zugang zur Luftkammer (13) zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verfahren ferner einen Schritt zum Bestimmen der Position und Geometrie der mit dem spitzen Pol (15) nach unten gelagerten bebrüteten Vogeleis (12) aufweist, wobei sich das bebrütete Vogelei (12) vorzugsweise auf einer vorgegebenen Bruthorde (16) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt zum Bestimmen der Position und der Geometrie der Luftkammer (13) einen Schritt zum Bestimmen einer zweidimensionale Projektion (29) der Luftkammer (13) mit einem zentralen Punkt (m) aus dem detektierten, durch das bebrütete Vogelei hindurchgetretenen Licht aufweist, wobei die zweidimensionale Projektion (29) der Luftkammer (13) vorzugsweise eine im Wesentlichen elliptische Form mit dem Schnittpunkt (m) von sich schneidenden Ellipsenhauptachsen (A, B) als zentralen Punkt (m) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der zentrale Punkt (m) als Mittelpunkt für das Einbringen der Öffnung (31) verwendet wird, wobei die Öffnung (31) vorzugsweise kreisförmig ist und einen Radius (R) besitzt der höchstens der Hälfte der kürzeren Ellipsenhauptachse entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Einbringen der Öffnung (31) einen Schritt zum Einbringen einer Sollbruchstelle (30) in die Kalkschale (11) und ferner einen Schritt zum Entfernen des durch die Sollbruchstelle (30) definierten Bereichs der Kalkschale (11) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren nach dem Einbringen der Öffnung ferner einen weiteren Schritt zum Durchleuchten des bebrüteten Vogeleis (12) und einen Schritt zum Detektieren des durch das bebrütete Vogelei (12) hindurchgetretenen Lichtes umfasst, wobei vorzugsweise Licht im Spektralbereich von 500nm bis 600nm verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren vor dem Detektieren des durch das bebrütete Vogelei (12) hindurchgetretenen Lichtes einen Schritt zum Ermitteln des Abstandes (a) der inneren Membran (19) vom Eizenit des stumpfen Pols (14) aus und einen Schritt zum Fokussieren des Lichts auf die innere Membran (19) unter Verwendung des Abstandes (a) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Verfahren ferner einen Schritt zum Bestimmen der Position des Embryos (18) unter Verwendung des detektierten, durch das bebrütete Vogelei (12) hindurchgetretenen, Lichtes aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren ferner einen Schritt zum Bestimmen des Geschlechtes des Embryos (18) unter Verwendung von Absorptionssprektroskopie aufweist, vorzugsweise unter Verwendung von Ramanspektroskopie und/oder Fluoreszenzspektroskopie.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren nach dem Einbringen der Öffnung (31) ferner einen Schritt zum Verschließen der Öffnung, vorzugsweise mit einer semipermeablen Membran aus biokompatiblem Material, aufweist und ferner vorzugsweise einen Schritt zum Desinfizieren von mindestens dem stumpfen Pol (14) des bebrüteten Vogeleis (12) aufweist.
11. Vorrichtung (10) zur Einbringung einer Öffnung (31 ) in die Kalkschale (11 ) eines bebrüteten Vogeleis (12) mit darin enthaltenem Embryo (18), im Bereich des stumpfen Pols (14) des bebrüteten Vogeleis (12), wobei sich innerhalb des Bereiches des stumpfen Pols (14) eine äußere Membran (20) und eine innere Membran (19) befinden, zwischen denen sich eine Luftkammer (13) befindet, wobei die Vorrichtung vorzugsweise geeignet ist, das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 durchzuführen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) aufweist:
eine Haltevorrichtung, die konfiguriert ist, das bebrütete Vogelei (12) mit dem spitzen Pol (15) nach unten zu lagern, wobei der Embryo (18) angrenzend an die innere Membran (19) anliegt;
eine erste Detektionseinrichtung (4), die konfiguriert ist, die Position und Geometrie der Luftkammer (13) zu bestimmen, wobei die erste Detektionseinrichtung (4) eine erste Durchleuchtungseinrichtung (9), die konfiguriert ist, Licht durch das bebrütete Vogelei (12) zu senden, und einen ersten Detektor (39) aufweist, der konfiguriert ist, das durch das bebrütete Vogelei (12) transmittierte Licht aufzuzeichnen; und
eine Öffnungseinrichtung, die konfiguriert ist eine Öffnung (31) in die Kalkschale (11) am stumpfen Pol (15) des bebrüteten Vogeleis (12) oberhalb der aufgespannten inneren Membran (19) zur Luftkammer (13) einzubringen, um einen Zugang zu der Luftkammer (13) zu schaffen.
Vorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die erste Durchleuchtungseinrichtung (9) unterhalb des bebrüteten Vogeleis (12) angebracht ist und der erste Detektor (39) oberhalb des bebrüteten Vogeleis (12) und gegenüber der ersten Durchleuchtungseinrichtung (9) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine zweite Detektionseinrichtung (2) konfiguriert ist, die Position und Geometrie des mit dem spitzen Pol (15) nach unten gelagerten bebrüteten Vogeleis (12) zu erfassen, wobei die zweite Detektionseinrichtung (2) vorzugsweise ein Sensor oder ein Sensor-Array ist, und vorzugsweise einen Abstandssensor oder einen Triangulationssensor aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Öffnungseinrichtung eine Bearbeitungseinrichtung (8) aufweist, die konfiguriert ist, eine Sollbruchstelle (30) in Form der Öffnung (31) einzubringen, wobei die Bearbeitungseinrichtung vorzugsweise eine laser-optische Einrichtung ist, die konfiguriert ist mit einem Laserstrahl eine Perforation der Kalkschale (11) durchzuführen, und wobei die Öffnungseinrichtung vorzugsweise eine Entfernungseinrichtung (28) aufweist, die konfiguriert ist den durch die Sollbruchstelle (30) definierten Bereich zu entfernen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Vorrichtung ferner eine zweite Durchleuchtungseinrichtung (40) aufweist, die unterhalb des bebrüteten Vogeleis (12) angebracht ist und konfiguriert ist, Licht durch das bebrütete Vogelei (12) zu senden, wobei vorzugsweise Licht im Spektralbereich von 500nm bis 600nm verwendet wird, und wobei die Vorrichtung ferner einen zweiten Detektor (5) aufweist, der oberhalb des bebrüteten Vogeleis (12) und gegenüber der zweiten Durchleuchtungseinrichtung (40) angebracht ist, wobei der zweite Detektor (5) konfiguriert ist, das durch das bebrütete Vogelei (12) transmittierte Licht aufzuzeichnen, um die Position des Embryos (18) zu bestimmen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Vorrichtung ferner eine Absorptionsspektroskopieeinheit (38) aufweist, die konfiguriert ist, das Geschlecht des Embryos (18) zu bestimmen, wobei die Absorptionsspektroskopieeinheit (38) vorzugsweise eine Raman- Spektroskopieeinheit und/oder eine Fluoreszenzspektroskopieeinheit ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Vorrichtung ferner eine Verschließungseinrichtung (7) zum Verschließen der Öffnung (31) aufweist, vorzugsweise unter Verwendung einer semipermeablen Membran aus biokompatiblem Material und wobei die Vorrichtung vorzugsweise eine Desinfektionseinrichtung (27) zum Desinfizieren mindestens des stumpfen Pols (14) des bebrüteten Vogeleis (12) aufweist.
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