用于有選擇地向家禽蛋注射的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于有選擇地向家禽蛋注射的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及對著光檢查家禽蛋的方法和裝置，特別是涉及用于以不同于，最好是高于周圍光的頻率的脈動或周期的光線對著光檢查家禽蛋的方法和裝置。
本發明另外涉及用于向多個蛋注射的方法和裝置，在那里每個蛋被驗明為適于注射或不適于注射，而且只有那些被驗明適于注射的蛋隨后用處理物質注射。
背景技術：
根據某些可觀察到的屬性來鑒別家禽蛋是家禽工業中眾所周知和長期使用的做法。“對光檢查”是對一種這類技術的通用名稱，它是源于利用燭光檢查蛋的原始做法的用語。正如熟悉家禽蛋的人所了解的，雖然蛋殼在大多數照明條件下顯得不透明，但當被放置在直射的光前時，它們實際上有些透明，蛋里面的東西能被看到。
在大多數實際應用中，檢查蛋，特別是供人類消費的“餐桌蛋”，的目的是驗明并隨后分離出那些具有顯著數量血液呈現物的蛋，這類蛋本身有時被稱為“血污”或“血蛋”。這些蛋從消費者的觀點來講是不合乎需要的，把它們從任何給定的一組蛋中排除在經濟上是值得的。
Hebrank的兩項美國專利4,955,728號和4,914,672號，描述了使用紅外檢測器和從蛋發射出的紅外輻射將不能生育的蛋和有生殖力的蛋區別開來的對光檢查裝置。
Van Asselt等人的美國專利4,671,652號描述了對光檢查裝置，其中多個光源和相應的光檢測器裝配成陣列，蛋從光源和光檢測器之間的平臺上通過。
在許多場合需要將一種物質，通過向蛋中注射，在孵化前引入有生命的蛋。將各種物質注射入禽蛋在商品化的家禽工業中用于降低所孵化禽類孵化后的死亡率或提高其生長率。同樣地，將病毒注入有生命的蛋被利用去繁殖病毒以供疫苗用。向蛋中注射已被使用或計劃使用的物質的實例包括疫苗、抗生素和維生素。向蛋中注射的處理物質的實例和向蛋中注射的方法在Sharma等人的美國專利4,458,630號和Fredericksen等人的美國專利5,028,421號中被描述，其內容特此在這里全文列舉引作參考。注射處理的地點和時間兩者的選擇也能影響注射物質的效果，以及所注射的蛋或所處理胚胎的死亡率。參看，例如Sharma等人的美國專利4,458,630號，Hebrank的美國4,681,063號和Sheeks等人的美國專利5,158,038號。美國專利特此在這里被全面援引作為參考。
物質向蛋中注射一般出現在借助刺穿蛋殼以形成穿過蛋殼的孔(例如，用穿孔器或鉆頭)將注射針通過孔延伸到蛋的內部(而且在有些情況到其中貯有的禽胚胎)，并且通過針注射處理物質。被設計穿過禽蛋粗端注射的注射工具的實例在Hebrank的美國專利4,681,063號中被公布，這種工具將蛋和注射針互相固定安置，并且被設計用于向多個蛋的高速自動注射。另一方面，Sharma等人的美國專利4,458,630號描述了末端(細端)注射器。
在商品化家禽生產中，約只有60％到90％的商業上的肉用禽蛋孵化。不能孵化的蛋包括未受精的和受精的而已死亡的蛋(常常被分類為早期死亡、中期死亡、腐爛的和晚期死亡)。不能生育的蛋可能包括全部蛋群中的約從5％直到25％。歸因于商品化家禽生產中所遭遇到的死亡的和不能生育的蛋的數量，對向蛋中注射增加使用自動化方法，估計處理物質的成本，在多個蛋中驗明哪些適于注射并且有選擇地僅僅注射那些被驗明為合適的蛋的自動化方法是需要的。
Coady等人的美國專利3,616,262號公開了用于蛋的傳送裝置，它包括對光檢查部位和預防注射部位。在對光檢查部位，光被投射穿過蛋并由操作人員審估，操作人員標明任一被認為沒有生命的蛋。沒有生命的蛋在蛋被傳送到預防注射部位之前用手工被移開。
發明概述本發明的第一個方面是用于將有生命的和不能生育的，包括死的，家禽蛋區別開的方法。該方法包含(a)配備相互面對的光源(最好是紅外光源)和光檢測器；(b)使蛋從光源和光檢測器之間通過；(c)當蛋從光源和光檢測器之間通過時，以大于每秒100周的頻率(最好以大于每秒200或400周的頻率)切換光源；以及(d)用光檢測器檢測從光源穿過蛋的光。更可取地是，蛋通過光源和光檢測器之間而不與之接觸。該方法最好進一步包含用電子學方法過濾被光檢測器所檢測的信號以將從光源發射的光和周圍的光區別開的步驟。步驟(b)至步驟(d)可按每秒至少一個蛋的速率被重復。
本發明的第二個方面是用于區別開有生命的和不能生育的禽蛋的裝置。裝置包含蛋運輸器，光測量系統和開關電路。光測量系統具有被安置在蛋運輸器一側的光源(最好是紅外光源)和被安置在蛋運輸器上對著光源的另一側的光檢測器。開關電路與光源在運轉上相聯系用于以大于每秒100周的頻率，并最好以大于每秒200或400周的頻率，循環變化光源的強度。蛋運輸器被構造成在光源和光檢測器之間不接觸地傳輸蛋。與光檢測器在運轉上相聯系的電子濾波器被構造成將光源發射的光和周圍的光區別開來(即，通過濾除由檢測器檢測到的較高和/或較低頻率的光信號)。
優選的實施例還可能包括安置在光檢測器前面用于過濾周圍光的光學濾波器。驅動系統可與蛋運輸器在運轉上相聯系，驅動系統被構造成在光源和光檢測器之間以每秒至少一個蛋的速率傳送蛋。一般蛋運輸器被構造成傳送至少兩行彼此并排的蛋，這里裝置包含多個被安置在與每行蛋在運轉上相聯系的光測量系統，以及開關電路最好一次或以彼此不同的頻率循環光源中相鄰近的兩個。具體地講，以每秒1000次或更多次(一般每秒2000次)的速率使光脈動或周期變化使得能在小于10毫秒內測量7個1行中全部的蛋，以便移動的蛋能以0.1秒的間隔被取樣。以每秒10英寸移動的蛋能以0.1英寸的間隔被取樣。
個人計算機或其他的可程控或不可程控的電路可用作數據收集裝置，與光檢測器在運轉上相聯系用來存儲涉及蛋的數據。在這種情況開關電路與數據收集裝置在運轉上相聯系，以使從每個光檢測器在一周期內所收集的數據與相應光源的周期相對應。具體地講，單個的傳感器從相應的被觸發的發射源取樣。而且，當相應的發射源被接通并隨后斷開時，通過使用連續的樣品的差別，周圍的光大部分能被排除，當取樣間隔在時間上被弄得更密集時，對改變周圍亮度級，例如從熒光燈的排除將被增強。
本發明的另一個方面是用于在多個蛋中將每個蛋分類成或適于注射或不適于注射的，并且有選擇地僅對那些被驗明為適于注射的蛋注射的自動化裝置。裝置包含用于將每個蛋分為適于或不適于的分類裝置。分類裝置在運轉上連接到控制裝置，并且能生成表明蛋是適于或不適于注射的分類信號。傳送裝置按確定的關系傳送多個蛋通過分類器，以使對每個蛋的分類信號被提供給控制裝置；控制裝置接收分類信號并且生成被傳送到注射裝置的選擇注射信號。將蛋分類成適于或不適于可以基于區別開受精和非受精的蛋，或基于區別開有生命的和無生命的蛋。
本發明的再一個方面是用于在多個禽蛋中有選擇地僅對被分類為適于注射的禽蛋注射的方法。該方法包含提供用于將蛋分類是否適于注射或不適于注射的裝置，分類裝置在運轉上連接到控制裝置并且能生成表明蛋是否適于注射的分類信號。多個蛋按相互確定的關系被傳送通過分類裝置，并且涉及每個蛋的分類信號被提供給控制裝置。控制裝置接收分類信號并且生成選擇注射信號，以使與控制裝置在運轉上相連接的注射裝置僅對那些被分類為適于注射的蛋注射。
本發明在本文的附圖及以下陳述的說明中被非常詳細的闡明。
附圖簡述


圖1是按照本發明用于蛋的對光檢查的周期變化的光源控制及檢測器的處理過程的方框圖；圖2展示用本發明的方法處理的對光檢查的蛋的矩形平臺和蛋的偏位平臺的頂視圖；圖3是本發明的裝置的頂視平面圖；圖4是沿圖3的4-4線所取的正視圖；圖5是沿圖3的5-5線所取的正視圖；圖6是光源安裝板和光檢測器安裝板的詳圖；圖7是計算機驅動光源的示意圖；以及圖8是光檢測器以及相應的濾波器，放大器和計算機輸入板的示意圖；圖9是展示使一行光發射源循環及使光檢測器取樣的圖樣。應注意發射源和檢測器對4和6未被示出，但遵循由發射源和檢測器對1，2，3，5及7所形成的圖案。發射源行上的方脈沖表明當發射源被觸發的時間；檢測器行上的峰表明當檢測器被觸發的時間。發射源1的循環(接通/斷開)由波形(a)表明；發射源2的循環由波形(b)表明；發射源3的循環由波形(c)表明；發射源5的循環由波形(d)表明；而發射源7的循環由波形(e)表明。
圖10是選擇注射裝置的示意圖；
圖11是
圖10的有選擇性的注射裝置的側視圖；
圖12是
圖11的有選擇性的注射裝置注射頭的放大的側視圖，在那里注射頭對準裝在蛋平臺內的多個蛋；
圖13是展示使一行光發射源循環和使光檢測器取樣的替代圖案。應注意發射源和檢測器對4及6未被示出，但遵循由發射源和檢測器對1，2，3，5及7所形成的圖案。發射源行上的方脈沖表示當發射源被觸發的時間；檢測器行上的峰表明當檢測器被觸發的時間。發射源1的循環(接通/斷開)由波形(a)表明；發射源2的循環由波形(b)表明；發射源3的循環由波形(c)表明；發射源5的循環由波形(d)表明；以及發射源7的循環由波形(e)表明。
優選實施例詳述本發明可以用任何類型的蛋來實現，包括雞、火雞、鴨、鵝、鵪鶉和野鳥蛋。雞蛋是特別可取的。
術語“循環”在這里用作表示光源或發射源接通和斷開的切換(例如，普通室內通用的熒光燈或汞汽燈被說成為每秒60或120周循環，而不指光本身的波長)。
圖1-2示意說明能被用于實現本發明方法的裝置。綜述起來，參照
圖1，本發明的裝置包含光電檢測器，伴隨有光電檢測器放大器及本身又與個人計算機(PC)模擬輸入板相聯系的濾波器電路，以及光電發射源(紅外發射源)伴隨有本身又與數字輸出板相聯系的紅外發射源驅動電路。光電發射源和光電檢測器被安置在蛋的相對兩側如圖解，光電檢測器在蛋的上面而光電發射源在蛋的下面，但這些位置不是決定性的而能被顛倒，或發射源和探測器被放置在不同的方位，只要從發射源的光照亮蛋到檢測器。輸入和輸出板被安裝在個人計算機中，伴隨著對在個人計算機的顯示屏上所監視系統的操作。在操作中，本發明的方法花費時間使來自單個蛋的光能被精確測量。光從每個光電發射源按短脈沖被生成(例如，50至300微秒)而相應的光電檢測器僅在相應的光電發射源運轉時監視。為了降低周圍光的影響，光電檢測器在沒有接收光時的輸入被從接收光時的讀數中減去。在一種實施例中，光從光電發射源按短脈沖被生成而相應的光電檢測器在光脈沖被生成期間以及緊挨著這以前和以后監視亮度級。蛋的平臺被連續地“掃描”，因為它通過鑒別器是在僅有每個檢測器-發射源對運行，而至少相鄰的并且最好所有其他對是在靜止的情況下。
如圖2中所表明的，本發明的方法和裝置特別適用于使用的蛋“平臺”。其中具有蛋的排行的任何的蛋的平臺都可使用，而盡管在圖2中用圖解示出5行在2個平臺中，平臺可以包含任何行數，例如7行蛋，用6行和7行是最常見的。在相鄰行中的蛋可能是相互平行的，如在“矩形”平臺中，或可能相互交錯，如在“偏位”的平臺中。合適的商品化平臺的實例包含，但不局限為，“CHICKMASTER54”平臺，“JAMESWAY42”平臺和“JAMESWAY84”平臺(在各種情況下，號數表示平臺裝有的蛋數)。
圖3-5展示通常被表示為10的裝置，它能被用于實施本發明的方法。裝置10包括紅外線發射源安裝板11，紅外線檢測器安裝板21，以及如以下討論的傳送器系統。
如圖說明，蛋的固定陣列包含蛋的底部開口的放置平臺12。平臺12裝有25個蛋，成5行每行5個蛋的陣列并跨在傳送裝置上，傳送裝置被展示的形態為傳動鏈條13，鏈條傳動電機14及使平臺沿與鏈條13的通路相鄰的導軌22移動的鏈條夾頭15。在替代的優選實施例中，傳動鏈條和夾頭被跨在支承軌道上的一對聚合的傳送帶所替代，傳送帶是3/8英寸對徑并跨在0.5英寸的框架上。這種傳送帶一般在蛋注射設備，特別是EMBREX INOVOJECT蛋注射裝置之上，并且因為它們在操作人員安全性和抗腐蝕能力的可比性而合乎需要。蛋平臺一般以每秒10至20英寸的速率移動。
圖6用圖解說明紅外線發射源安裝板11和紅外線檢測器安裝板21的結構。紅外線發射源安裝板11包含有紅外線發射源17(Photonics Detectors，股份有限公司，零件號PDI-E805)安裝在那里的不透光的背擋板16。這些發射源包含組合透鏡，但非組合透鏡系統也能被配備給發射源。這些砷化鎵發光二極管發射具有880納米波長的紅外線并且能以約1微秒的激活時間被切換接通或斷開。0.5英寸厚的不透光的聚合板18具有通過在對應于每個發射源處開孔的1/4英寸直徑的孔。一張.040”的聚碳酸酯薄片19(除了在每個發射源上面的0.25英寸的圓孔以外不透光)覆蓋在板18上。安裝板的結構從而提供一個安置在蛋和光發射源17之間的光學孔徑。在一種實施例中，市場上買得到的向上投影儀幻燈片用的薄片被使用。同樣，紅外線檢測器安裝板21包含具有安裝紅外檢測器(德克薩斯裝置零件號TSL261)在那里的不透光的背擋板26。組合透鏡或非組合透鏡系統可任選地配備給檢測器。不透光的0.5英寸厚的聚合板28具有通過在對應于每個發射源處鑿開的3/4英寸直徑的孔。一張.040”的聚碳酸酯薄片29(除了在每個檢測器上面0.25英寸圓孔以外不透光)覆蓋在板28上。聚碳酸酯薄片是遮光、透紅外線的聚合物，它對750與2000納米之間的波長約有90％的透射率。來自發射源的紅外線具有接近880納米的波長。因而，薄片適用于，至少部分地，阻擋和濾除周圍的光。此外，安裝板的結構因而提供一個安置在蛋和光檢測器27之間的光學孔徑。在所有的情況中，不透光材料最好是黑的。裝置被構造成使從蛋的頂部到聚合物薄片29的距離“a”是1/2到1英寸，并使從蛋的底部到聚合物薄片19的距離“b”是1/2到1英寸，以0.5英寸的距離最好。應注意有些蛋的平臺和繁多的蛋的尺寸導致這個距離一般在3/8英寸到1英寸之間變化。在蛋上所見面積的尺寸一般是從約0.25到約0.5英寸范圍，或在直徑上從約0.1英寸到約0.3英寸。較小的面積一般產生對從相鄰蛋反射光的較好的排除。
有些光電發射源可能偏離蛋的中心線而安置以致它們錯過傳送帶。并不需要將它們對應的檢測器與發射源共線排列，因為進入蛋的光被殼和里面的東西散射。在操作中，來自發射源的光以5到10度的錐體形式被投射而在此錐體中的總的光輸出約20毫瓦。一般光在直徑約0.5英寸的圓內到達蛋并在蛋內被散射以致整個蛋被照亮并放光。未受精的蛋以小于照明輻照度約104的亮度級(或輻照度)放光，而有生命的蛋以小于照明輻照度約105的輻照度放光。
圖7是對應于光源17的具有安裝在個人計算機(未示出，見
圖1)內相應的數字輸出板31的電路30的示意圖，而圖8是濾波器、放大器、及伴隨光檢測器27且有安裝在個人計算機內相應的12比特±5伏模擬輸入板36的輸入電路35的示意圖。全部都是常規的電路，而在其中的許多變動對本領域的那些技術人員很容易被弄清楚。
如上面給定的裝置的操作中，每個發射源一般打開約250微秒。每個光電檢測器的輸出被有限帶寬濾波器(與1.0千赫低通濾波器組合的2千赫高通濾波器)放大。濾波器使來自光電發射源的光的250微秒脈沖的檢測達到最大限度，同時使來自電路或是環境的散射光的噪音減至最低程度。在相應的發射源打開后，每個濾波器的輸出約被取樣120微秒。取樣用計算機數字化并記錄下來。在相應的發射源被關掉后，第二個取樣約取25微秒。當從對著光的取樣中減去斷開光的取樣會進一步改善對檢驗者周圍照明的排除。
發射源行循環和檢測器的取樣的圖形在圖9中被示出，在那里信號n＝(A-B+C-D)/2來自檢測器n。
一般上述過程可做幾次重復以改善來自每個蛋的數據的精確度。蛋在傳送帶上通過光發射源和檢測器之間每秒約移動10英寸。在帶速為每秒10英寸和取樣時間為每行7毫秒時，每個蛋每隔1/14英寸被掃描。在約1000微秒中能做兩次重復，以致，在7個蛋1行中，在1行中的全部7個蛋能在小于7微秒內被測量。當每1行被接收后，軟件根據穿過每個蛋的光的量將蛋分為有生命的蛋，未受精的蛋，中期死亡的蛋和遺漏的蛋。依據證實整行已被接收通過算法，處理開始，該算法靠注意到由蛋間大多數檢測器所接收的強光來探測行。預定的截斷與每個蛋所接收的最低亮度級連帶使用以作出有生命的/無生命的/中期死亡的分類，以未受精的大于100毫伏，而有生命的小于50毫伏。當蛋被驗明為有生命的，未受精的，中期死亡的或遺漏的以后，其結果與對一組或一大堆蛋積累統計一起用圖解法被顯示在個人計算機屏幕上。
在光發射源安裝板11的另一種實施例中，二極管被裝在使二極管定位并保護它們防止工作環境中水和灰塵的不透光的聚合板18中。在每個二極管上方平坦的藍寶石窗口對于來自二極管的光是透明的。同樣地，光檢測器安裝板21可包含在那里安裝有透鏡的紅外檢測器(IPL零件號IPL10530DAL)的不透光的背擋板26。0.6英寸厚的不透光聚合板28具有0.33直徑的通過在各個對應的發射源處開的孔。透光的藍寶石窗口能使光穿過蛋照明蛋上的檢測器。如上所述，有些光電發射源可能偏離蛋的中心線以致它們錯過傳送帶。
在另一種實施例中，在如上所述的裝置的操作中，各發射源一般打開約150微秒。來自檢測器的輸出剛好在相應的發射源被打開前后的約150微秒之前被取樣。在相應的發射源關掉后的約150微秒取第三個樣。取樣由計算機數字化并記錄下來。斷開光的取樣被平均并從對著光的取樣中減去以改善對圍繞檢驗者周圍光的排除。使發射源的行循環和使檢測器取樣的圖案被示于
圖13中，那里信號n＝(2B-A-C)/2來自檢測器n。對7個蛋1行的取樣每個蛋約需450微秒，或近似于3毫秒。蛋在傳送帶上通過光發射源和檢測器之間每秒約移動10英寸。在每秒10英寸的帶速和5毫秒的取樣間隔時，每個蛋是每隔1/20。英寸被掃描。當每一行被接收后，如上所述軟件將蛋分類。預定的截斷與由每個蛋所接收的光的最低亮度級一起被用于將蛋分類，例如，以未受精的大于35毫伏而有生命的小于20毫伏。
在正常操作中，蛋平臺的前邊緣或是由平臺移動到固定的停止點或是由用于定位平臺前邊緣在運轉上也與計算機相聯系的光學照相裝置被定位。當時，發光源和檢測器的行一般與平臺的前行排成一直線。當檢測器的行連續地掃描蛋時，平臺憑借傳送器系統隨后向前移動。軟件憑借當行間的邊界移過檢測器時通過蛋之間的強光確定蛋的行的通過。在連續的行邊之間所記錄的最低亮度級被用于辨別未受精的和有生命的蛋。來自整個平臺的數據被記錄用于以后的數據處理以驗明中期死亡的蛋。作為行位置的檢查，計算機也監控停頓(打開或關閉)的條件以及傳送器馬達的運行或停止狀態。
被驗明為未受精的，死的或中期死亡的蛋可用任何常規的方法，包括手工的或在美國專利4,681,063號中所公開的抽氣型提升裝置，來除去，專利的公開內容在這里被全文引入用作參考。
本發明的一個方面是將自動向蛋內注射的裝置與用于在多個禽蛋中把每個蛋分類為或是適于注射的或是不適于注射的裝置結合起來。分類裝置(或“分類器”)在運轉上與注射裝置相聯系，以使只有被驗明適于注射的那些蛋用處理物質注射。
作為適于注射(或“適合的”)蛋的分類可根據看成或是能受精的或是未受精的蛋的驗明，而受精的蛋適于注射。換句話說，分類可根據看成或是有生命的(即，含有活的胚胎的蛋)或是無生命的(即，未受精的或含有死的胚胎)，而有生命的蛋適于注射。如在這里所用的，術語“無生命的”蛋指的是或是未受精或是曾受精但其中禽的胚胎已死的蛋。如在這里所用的，術語“死”蛋指的是含有已死的禽胚胎的蛋。“無生命的”蛋從而包含未受精的和死的蛋兩者。另外，分類裝置可被設計去驗明“空的蛋”(其中里面的東西已漏掉)及“遺漏的蛋”(在那里通過裝置的蛋格不包含任何蛋)。空的和遺漏的蛋都被分類成不適于注射。
在那里分類裝置被設計成將不能生育的蛋(‘未受精的蛋’)和能生育的蛋區別開，并將能生育的蛋分類成適于注射的，需承認被分類成能生育的蛋可能包含一些死的蛋。有選擇地注射被驗明為適于注射的蛋的本方法可同樣很好地被說成是有選擇地不注射被驗明為不適于注射的蛋的方法，對于本領域的技術人員將是清楚的。
如在這里所用的，術語“處理物質”指的是被注射入蛋中以達到所需效果的物質。處理物質包含但不局限于疫苗，抗生素，維他命，病毒和免疫調節物質。被指定用于蛋中以防止在孵化的禽類中突然蔓延家禽疾病的疫苗是市場上買得到的。一般處理物質是分散在液體介質中，例如，是液體或乳狀液，或是溶解在液體中的固體，或是分散或懸浮在液體中的粒子。
如在這里所用的，術語“針”或“注射針”指的是被設計成待插入蛋中以輸送處理物質進入蛋內部的裝置。許多合適的針的設計對于本領域的那些技術人員將是清楚的。如在這里所用的術語“注射工具”指的是被設計為刺入禽蛋的外殼并在那里注射處理物質的裝置。注射工具可包含用于在蛋殼中造成一個孔的穿孔器，和通過穿孔器造成的孔插入的注射針以向蛋中注射處理物質。注射工具、穿孔器和注射針的各種設計對于本領域的技術人員將是清楚的。
如在這里所用的，“向蛋中注射”指的是在孵化以前把一種物質放置在蛋內。該物質可被放置在蛋的胚胎外部分(如，卵黃囊，羊膜，尿囊)內或在胚胎本身內。注射所達到的部位根據所注射的物質和需要的結果而改變，對本領域的那些技術人員將是清楚的。
圖10用圖解說明能用于實現本發明的有選擇能力的注射法的裝置(70)。概述起來，參見
圖10，本發明的裝置(70)包含用于將蛋分類成或是適于注射或是不適于注射的分類器(40)；用于接收來自分類器的信號和用于根據各適合的蛋的存在及相對的位置生成選擇注射信號的控制器(41)；以及與控制器相聯系用于只注射那些被驗明為適合的蛋用的注射器(42)。注射器(42)包含至少一個用于存儲待注射入驗明合適的蛋的處理物質的儲存器(44)。傳送器(50)被構造成將多個蛋(例如，裝在市場上的蛋平臺中的蛋)移動通過分類器(40)和注射器(42)。蛋沿著傳送器行進的方向由
圖10中的箭頭指明。
在本領域中的那些技術人員將體會到許多傳送器的設計將會適合在本發明中使用。傳送器(50)可以被設計成導軌的形式以容納并托住蛋平臺或能將蛋平臺放在上面的傳送帶。傳送帶或導軌可包含阻塞物或導向體以沿著傳送路徑均勻隔開多個蛋平臺。
如在這里所用的，“注射信號的選擇生成”(或選擇注射信號的生成)，指的是憑借控制器使得只注射那些被分類器驗明適于注射的蛋的信號的生成。如在本領域中技術人員將清楚的那樣，選擇注射信號的生成可由各種不同的途徑實現，包括生成對適合的蛋注射或生成阻止對不適合的蛋注射的信號。
供在這里描述的方法中使用的優選的注射器是INOVOJECT自動注射裝置(北卡羅來納，Research Triangle Park，Embrex股份有限公司)。然而，如這里所述的，能在運轉上與供蛋分類用的裝置連接的任何向蛋中注射裝置適合在本發明方法中使用。適合的注射裝置最好被設計成與市場上蛋運輸裝置或“平臺”在一起運轉，其實例在這里被描述。最好，按照本發明方法待注射的蛋如這里所述被裝入蛋平臺；然而，如在本領域中的那些技術人員將會清楚的，在規定時間之外提供多個蛋給用于驗明適合的蛋的分類器的任何裝置都能用于本發明的方法中。在分類器下面的蛋可每次通過1個或，如在這里所述，分類器可被構造成使多個蛋能同時通過分類器的下面。
更可取的是，注射器包含多個注射針，以提高操作的速率。注射器可包含多個同時操作或連續注射多個蛋的注射針，或換句話說可包含用于注射多個蛋的單個注射針。
如
圖11中所示，注射裝置可包含有注射針(未示出)被設置在其中的注射頭(54)。為了注射蛋，注射頭或注射針都能移動。每個注射針用液體與盛裝待注射的處理物質的儲存器相連接。單個儲存器可供應在注射頭中所有的注射針，或可使用多個儲存器。示范性的注射頭在
圖12中示出，在那里傳送器(50)已將蛋平臺(51)對準注射頭(54)。每個注射針(未示出)被收藏在導向管(61)中，導向管被設計靠在蛋的外部上。每個注射針可運轉地被連接到液體泵(55)。每個液體泵是用液體與導管(62)連接，導管用液體與盛裝處理物質的儲存器(未示出)相連。合適的注射裝置在Hebrank的美國專利4,681,063號和美國專利4,903,635號中被描述。
如
圖10中所示，蛋可按固定的陣列(即，在相對于其他蛋的固定位置)被傳送通過分類器(40)和注射器(42)，以使在傳送到注射器的時候由分類器生成的信號結果形成只對由分類器驗明適合的那些蛋注射。換句話說，當蛋從分類器到注射器時，蛋被防止改變它們相對于其他蛋的位置。這可被實行，例如，通過使用市場上的蛋平臺沿著傳送器去傳送多個蛋。
用于驗明適于注射的蛋的優選分類器使用脈動或循環的光，其頻率不同于(最好是高于)周圍的光，如這里所述的。然而，本領域的那些技術人員將體會到把有生命的和無生命的蛋或能生育的和不能生育的蛋區別開并生成信號給控制器供處理用的任何自動化方法都可被使用。將蛋分類的方法包括根據蛋的溫度，或穿過蛋的光的質量和數量的方法；參見，例如，美國專利3,540,824號(Fonda和Chandler)，美國專利4,671,652號(Van Asselt)，美國專利4,914,672號(Hebrank)，美國專利4,955,728號(Hebrank)以及美國專利5,017,003號(Keromnes和Breuil)。還可參見Das和Evans，美國農業工程師學會，351335(1992)。
在示范性的裝置中，將蛋分類為適于注射的步驟是利用光測量系統完成的，其中光透過蛋并由光檢測器審估。蛋被驗明為或是能生育的(適于注射)或是不能生育的(不適于注射)。光檢測器在運轉上被連接到控制器(它可能是微處理機或其他程控或非程控的電路系統)。用于傳送多個蛋通過光測量系統的裝置被安置以使每個蛋通過光測量系統并且為每個蛋生成數據。由光測量系統收集的數據被提供給用于處理和存儲與每個蛋有關數據的控制器，并且控制器生成選擇注射的信號。控制器在運轉上被連接到注射裝置以使各個蛋根據由光測量系統收集的數據而被注射；注射只發生在來自光測量系統的數據指明該能生育的。通過對光測量系統對該蛋生成的數據與預定程控標準，或與由核對樣品提供的測量結果進行比較可作出“能生育的”蛋的標識。
用于將蛋分類為適于注射并且對適合的蛋選擇注射的本裝置的優選實施例在
圖11中被示意說明。傳送器(50)被構造成使蛋平臺(51)移動(由箭頭指明行進方向)通過光測量系統(52)，該系統被設計成將蛋按適合的或不適合的分類。光測量系統包含多個光發射源和相聯系的光檢測器，它們被構造成使光穿過每個蛋并被檢測。穿過蛋的透射的光被檢測器測量，檢測器在運轉上被連接到控制器(41)。由光檢測器生成的信號指明蛋是否是適合的或不適合的；信號被傳送到控制器(41)并被接收。控制器在運轉上被連接到包含注射頭(54)和多個液體泵(55)的注射裝置。注射頭包含多個針；每個針與蛋平臺的一格對準(即，與裝在那里的蛋對準)。每個液體泵以液體與裝有處理物質(未在
圖11中示出)的儲存器保持聯系并以液體與注射針(用管子提供液體連接的裝置，未在
圖11中示出)保持聯系。控制器生成信號并向注射裝置傳送信號以便將處理物質只對那些被驗明為適于注射的蛋傳送。
處理物質只送到被驗明為適合的蛋的選擇傳送能由各種任何裝置來完成，這對本領域的那些技術人員將是清楚的。實例包含，但不限于，逐一控制的液體泵，例如電磁控制的泵；或控制處理物質從儲存器流動到協同的液體泵的單個的閥門。換句話說，處理物質的選擇傳送可由注射針或蛋殼穿孔器的逐一的控制來完成，以使穿孔器和/或針不進入被驗明為不適合的那些蛋。
分類器可被設計成使蛋以不間斷的流動通過(例如，參見在這里對光電檢測器區別器裝置的描述)。在蛋必須停下來待注射的地方，本領域的那些技術人員會清楚使用包含多于1個注射頭的裝置對提高全部操作的速率可能是需要的。傳送器可包含多個能獨立移動但在運轉上彼此連接的傳送單元，以便位于初始傳送單元上的物品會自動傳遞到后繼的傳送單元。一個傳送單元會在分類器下的蛋平臺以連續的流動傳遞，同時當蛋被注射時后繼的傳送單元可被用于將蛋平臺移到對準注射頭的位置并暫停。傳送器的移動可在程控或計算機化的控制裝置的操縱之下或由操作人員手工控制。在優選的實施例中，傳送裝置(50)被框架(56)所支撐，框架將傳送裝置升高到蛋平臺能方便地被裝載的高度。
本選擇注射裝置的優選實施例包含與分類裝置組合的INOVOJECT自動注射裝置(北卡羅來納，Research Trianglepark，Embrex股份有限公司)，分類裝置如在這里所述包含光電檢測器區別器裝置。光電檢測器區別器被裝在蛋平臺傳送器上的INOVOJECT裝置上并在注射頭的前面(相對于蛋平臺的行進方向)。當蛋平臺從其初始位置移到在注射頭下面的位置時，蛋平臺通過光電檢測器區別器以使每個蛋被驗明或是適于或是不適于注射。光電檢測器生成信號并向控制器發送信號指明對適合的蛋的檢測。控制器生成被傳送到注射裝置的信號以使只有驗明為適合的那些蛋才用處理物質注射。
本發明在下列非限制性的實例中被描述得更詳細。
實例1用循環光源的光學對光檢查為了說明本發明，幾個雞蛋被人工對光檢查，隨后用本發明的方法測量。這些結果列于下面的表1中。這些數據是使用880納米紅外光源和檢測器測量的。結果顯示未受精的范圍為40至83個單位，中期死亡的為8至25個單位，以及有生命的為5.7至6個單位。三種類型的蛋之間的巨大差別證明使用本發明的方法蛋的可靠的分類是可能的。表1用循環光源的光學對光檢查
實例2供選擇注射用的裝置供雞蛋選擇注射用的裝置被用JW 84 INOVOJECT型(北卡羅來納，Research Triangle Park，Embrex股份有限公司)構成。分類裝置或分類器被安裝在JW 84 INOVOJECT的框架上，包含一排7個光電發射源和7個光電檢測器的分類裝置被構成用JAMESWAY 84平臺去操作(每行7個蛋，12行)。分類器使用如這里所述的紅外線。分類器裝在INOVOJECT傳送器上面的INOVOJECT框架上并定向以使蛋平臺中的每行蛋在進入注射頭以前通過分類器。注射頭包含84個50微升的電磁控制泵的罐(由生物化學股份有限公司制造)，每個泵連接到裝有液體疫苗的儲存器。
包含40兆赫，帶有十進制讀出帶(RTD)模擬輸入和數字輸出板的386計算機(CTC P1)的控制裝置被構造成去接收并存儲來自分類器的數據，并傳送選擇注射信號到各個電磁控制泵。
在操作中，含有84個雞蛋的JAMESWAY 84平臺被裝在INOVOJECT傳送帶上。每個平臺通過分類器，而且每個蛋通過光發射源和光檢測器之間。數據被傳送到控制器，使用預定的截斷電平，驗明每個蛋適于注射(能生育的)或不適于注射(不能生育的，空的或遺漏的)。控制器生成并傳送選擇注射信號給每個注射泵。每個蛋被INOVOJECT注射工具刺穿，然而，只有與放在能生育的蛋中的針相聯系的那些注射泵發放疫苗。這個系統每小時約能注射45,000個蛋。
上文是說明本發明的，而不能將它認作限制。本發明由下列權利要求確定，在這里包括權利要求的等價物。
權利要求
1.用于選擇注射禽蛋的自動化裝置，包含用于將蛋分類為適于注射或不適于注射的分類裝置，用于生成分類信號的信號裝置，該信號表明一個蛋是適于注射或不適于注射，所述信號裝置在運轉上與所述分類裝置相連接；用于以確定關系傳送多個蛋通過分類裝置的傳送裝置；用于從所述信號裝置接收所述分類信號并根據所述分類信號有選擇地生成注射信號的控制裝置；在運轉上與所述控制裝置相連接的注射裝置。
2.按照權利要求1的裝置，其中所述分類裝置能夠區分能生育的蛋和不能生育的蛋。
3.按照權利要求1的裝置，其中分類裝置能夠區分有生命的蛋和無生命的蛋。
4.按照權利要求1的裝置，其中所述傳送裝置包含蛋運輸器；以及其中所述分類裝置包含具有安置在蛋運輸器一邊的光源和安置在蛋運輸器的另一邊的對著光源的光檢測器的光測量系統；以及用于使光源的強度以大于每秒100周的頻率周期性變化，在運轉上與光源相聯系的開關電路。
5.按照權利要求4的裝置，其中所述光源是紅外光源。
6.按照權利要求4的裝置，其中所述蛋運輸器被構造成將蛋傳送至光源和光檢測器之間而同時又不相接觸。
7.按照權利要求4的裝置，進一步包含安置在所述光源前面的光闌。
8.按照權利要求4的裝置，進一步包含安置在所述光源前面的透鏡系統。
9.按照權利要求4的裝置，進一步包含安置在所述光檢測器前面的光闌。
10.按照權利要求4的裝置，進一步包含安置在所述光檢測器前面的透鏡系統。
11.按照權利要求4的裝置，進一步包含用于將所述光源發射的光和周圍的光區別開來的、在運轉上與所述光檢測器相聯系的電子濾波器。
12.按照權利要求4的裝置，進一步包含用于過濾周圍的光的被安置在所述光檢測器前面的光學濾波器。
13.按照權利要求4的裝置，進一步包含在運轉上與所述蛋運輸器相聯系的驅動系統，該驅動系統被構造成以每秒至少一個蛋的速率使蛋通過所述光源和所述光檢測器之間。
14.按照權利要求4的裝置，其中所述蛋運輸器被構造成傳送至少兩行彼此并排的蛋，而且其中裝置包含多個所述光測量系統，其被安置成在運轉上與各行蛋相關聯。
15.按照權利要求14的裝置，其中所述開關電路使鄰近的所述光源同時或以互相不同的頻率循環變化。
16.按照權利要求14的裝置，進一步包含用于存儲與所述蛋有關的數據的、在運轉上與所述光檢測器相聯系的數據收集裝置，而且其中所述開關電路與所述數據收集裝置在運轉上相聯系以使在一周期內從每個所述光檢測器收集的數據與相應光源的周期相對應。
17.用于在多個禽蛋中對適于注射的蛋進行選擇注射的方法，該方法包含(a)按確定關系將多個蛋傳送通過分類裝置；(b)對各批多個蛋生成分類信號指明每個蛋是否適于注射；(c)將所述分類信號傳送至控制裝置；(d)根據所述分類信號從控制裝置生成選擇注射信號；(e)將選擇注射信號傳送到將物質注射入禽蛋的注射裝置，以使只對被所述分類信號指示為適合的那些蛋注射該物質。
18.按照權利要求17的裝置，其中所述分類裝置能夠區別開能生育的蛋和不能生育的蛋。
19.按照權利要求17的裝置，其中所述分類裝置能夠區別開有生命的蛋和無生命的蛋。
20.按照權利要求17的裝置，其中步驟(b)包含(i)配備光源和光檢測器彼此面對面并被構造成以使由所述傳送裝置傳送至少多個蛋中的一個蛋通過所述光源和所述光檢測器之間；(ii)配備用于以大于每秒100周的頻率切換所述光源的開關裝置；以及(iii)用所述光檢測器檢測從所述光源穿過蛋的光。
21.按照權利要求20的方法，其中所述光源是紅外光源。
22.按照權利要求20的方法，其中蛋通過所述光源和所述光檢測器之間而同時與之不相接觸。
23.按照權利要求20的方法，進一步包含用電子學方法過濾由所述光檢測器所檢測的信號以將從光源發射的光和周圍的光區別開來的步驟。
24.按照權利要求17的方法，其中從步驟(a)到(c)以每秒至少一個蛋的速率重復。
全文摘要
用于選擇注射禽蛋的自動化裝置和方法。該裝置(70)包含:將蛋分類成適于注射或是不適于注射的分類器(40);接收來自分類器的信號和根據各適合的蛋的存在及相對的位置生成選擇注射信號的控制器(41);以及與控制器相聯系用于只注射那些被驗明為適合的蛋用的注射器(42)。注射器(42)包含至少一個用于存儲待注射入驗明合適的蛋的處理物質的儲存器(44)。傳送器(50)被構造成用于將多個蛋移動通過分類器(40)和注射器(42)。蛋沿著傳送器行進的方向被傳送。
文檔編號A01K45/00GK1367377SQ02105130
公開日2002年9月4日 申請日期1998年1月16日 優先權日1997年1月17日
發明者J·赫布蘭克, D·德保弗 申請人:恩布里克斯公司