專利名稱：利用紅外線測量來確定蛋的發(fā)育性的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法用于確定由產(chǎn)卵動物所下的蛋的發(fā)育性，并尤其但不專門涉及由爬蟲和鳥類，例如鸚鵡下的蛋。
背景技術(shù)：
一旦動物產(chǎn)下了蛋，這個蛋必須經(jīng)歷孵化期，無論是自然的還是人工的，在此期間開始了幼小動物的成長。例如許多鳥類，為了控制蛋周圍的溫度或濕度，坐在蛋上或抓住蛋，為了每個蛋內(nèi)部的胚胎的存活和完全成長，這種調(diào)節(jié)是至關(guān)重要的。為此目的，其他動物利用不同的熱源，例如太陽或地?zé)崮堋Q句話說，孵化可以由人完成和/或輔助完成。眾所周知，人造孵卵器能容納大量的蛋并且對環(huán)繞在蛋周圍的空氣提供穩(wěn)定的人工溫度和濕度。
許多產(chǎn)卵動物的飼養(yǎng)員和自然資源保護(hù)者需要知道是否蛋里的胚胎是活的并以合適的速率成長。在整個孵化期間，為了使幼小動物存活的幾率最大化，這種知識都是必需的，并且對天然和人工孵化這兩種情況都是重要的。在天然孵化中，例如鳥抓住要孵卵的蛋，如果一個或多個胚胎沒有存活，這些蛋將被細(xì)菌感染并且危害剩余的蛋。而且，一些種類的鸚鵡例如棕櫚美冠鸚鵡、黑美冠鸚鵡和風(fēng)信子金剛鸚鵡，僅能在一年中的短期內(nèi)產(chǎn)下受精卵并且盡管那樣一次也只能孵化一個蛋。如果這個蛋不能存活，在該年中成功繁殖的機(jī)會就錯過了。這種情況已經(jīng)嚴(yán)重蘊(yùn)藏著品種危機(jī)，并且對于那些希望用這些鳥交換大量金錢的飼養(yǎng)者和保護(hù)者來說這是嚴(yán)重的。這種狀況與許多產(chǎn)卵動物品種類似。
目前存在兩種公知的方法用于檢查蛋的生育力和成長狀況。第一種方法，稱作“光檢查”，包括將一個蛋放在強(qiáng)光源，例如鎢鹵化物的前方，以便蛋的內(nèi)部對于肉眼是可視的，并尋找發(fā)育的跡象，諸如在鸚鵡蛋中大約4天后首先看到的是血管的生長。經(jīng)過隨后的幾天，通過尋找血管密度和數(shù)量的增長和在蛋的中心處生長的“黑斑”有可能檢查到進(jìn)一步的發(fā)育。然而，用“光檢查”有三個缺點，第一，為了看到雞蛋的內(nèi)部需要高強(qiáng)度的光意味著雞蛋暴露在高溫下，如果在這種光下時間太長，這樣的高溫能夠損壞或殺死蛋中的胚胎。第二，“黑斑”以一種速率進(jìn)行生長，大約12天后(在鸚鵡蛋中)他占據(jù)了蛋的大量空間以致于這些血管不再看得見，并且也不可能得知是否幼鳥是活的。第三，一些蛋不適合“光檢查”，諸如肉食鳥、獵鷹、鴨子和野鳥，它們的蛋的顏色范圍從墨綠到咖啡色，并且其他種類的殼是如此的致密以致于來自燈的光無法穿透它們。對于這些蛋，在最初的幾天不可能得知它們是繁殖和存活的。
第二中公知的方法提出了上述第二個和第三個問題。該方法包括將蛋一直漂浮在熱水中并等候這個蛋移動作為蛋內(nèi)幼小動物的運(yùn)動結(jié)果。該方法有兩個缺點，第一由于該方法依賴于固有的隨機(jī)參數(shù)，因此它不可靠并且很緩慢。第二，將蛋浸在水中使它暴露在能穿透外科的細(xì)菌中，尤其是將蛋從水中離開，當(dāng)?shù)氨砻嫔系乃宦奈胪ㄟ^外殼上的孔將嚴(yán)重的降低蛋的自動調(diào)節(jié)濕度的能力。一旦在外殼的內(nèi)部細(xì)菌和水處于37℃的理想環(huán)境下從而繁殖，將潛在的危害幼小動物的生命。
US-A-5745228公開了一種裝置，用于在環(huán)境(或背景)光的面前以高速度從無生育能力的家禽蛋中辨別活著的。該裝置包括直接位于光電檢測器對面的用于放射紅外線輻射的光電發(fā)射體。使用中，在傳送器上的蛋以高速(建議每秒10英寸)在光電發(fā)射體和光電監(jiān)測器之間通過。該光電檢測器以250μs的脈沖每秒開和關(guān)100次。當(dāng)該光電發(fā)射體啟動和停止時，該光電監(jiān)測器進(jìn)行讀數(shù)；通過減去這些讀數(shù)，在信號上環(huán)境光的被降低。該裝置僅具有足夠的分辨力將蛋分為三組，即明確的或早期死亡、中等死亡、和存活。這些結(jié)果不比上述光檢查方法所獲得的結(jié)果更重要。
FR2455282公開了一種改善的光檢查方法，其中紅外線通過在背景光面前的蛋。通過該檢測器的光被檢測并且該輸出信號顯示在可視顯示屏上。通過以觀察的方式或自動比較接收信號的相對強(qiáng)度來確定蛋的發(fā)育性。
然而，上述公開物的缺點是為了獲得蛋的發(fā)育性的估計，僅對來自每個蛋的光的接收強(qiáng)度中的差異進(jìn)行比較。
因此，明顯的存在需要一種更可靠的檢測蛋的發(fā)育性的裝置和方法，它將最小化現(xiàn)有技術(shù)中使蛋暴露的危險，并且有助于最大化受精卵的存活幾率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于對存活的蛋中的結(jié)構(gòu)造成的影響的理解，紅外線輻射能夠穿透該存活的蛋。從大約5-12天(取決于動物的品種)直到動物從蛋中孵出，該效果將顯現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種設(shè)備用于確定蛋的發(fā)育性，該設(shè)備包括屏蔽裝置，放射裝置和檢測裝置，使用中進(jìn)行這樣的放置，即屏蔽裝置禁止蛋暴露給背景紅外線輻射，所述放射裝置能以紅外線波長放射電磁輻射照射在蛋上，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于處理檢測裝置的輸出信號以確定離開蛋并響應(yīng)心臟動作的紅外線輻射在強(qiáng)度上是否存在周期變化的裝置，所述周期變化的存在表明蛋是能發(fā)育的。
本發(fā)明的一個方面尤其適用于確定稀有品種和外來品種的蛋(例如，鸚鵡)的發(fā)育性，這里確定的精度比確定的速度要重要。
優(yōu)選使用紅外光有兩個原因，(1)紅外光通過蛋后的衰減要比光學(xué)波長的光造成的衰減低的多，和(2)紅外光可以在蛋上照很長時間而不會使蛋變熱。當(dāng)用光學(xué)光進(jìn)行光檢查時，如果蛋在光源前方放置時間太長，由于變熱能使蛋損壞。
盡管本申請相信在光學(xué)光上接收輻射的周期衰減將會加倍，但由于太危險而不能將蛋放在光學(xué)光源的前方使得本發(fā)明的設(shè)備能獲得周期性變化。這就是因為為了滲入和完全穿透這個蛋，尤其是涂有黑顏料的蛋，如果蛋靠近光源任何合適的時間長度(大于3或4秒)，則光學(xué)波長的光具有的強(qiáng)度能使蛋處于過熱的危險中。
至少優(yōu)選設(shè)備的一個優(yōu)點是用戶可以獲得蛋的發(fā)育性的實際瞬時指示，即它是否是活的。而且，該設(shè)備減輕了上述方法中使蛋暴露的危險。更多的優(yōu)點是由于該設(shè)備能夠獲得蛋內(nèi)動物的精確心率，該心率表明是否孵化條件是最佳的，從現(xiàn)有人工孵化技術(shù)中能得出更多的“推測”。更多的優(yōu)點是該設(shè)備在孵化幼小動物的整個孵化期中能夠確定蛋的發(fā)育性。“背景紅外輻射”意思是輻射來自不需要的源，例如人造光和日光。本申請發(fā)現(xiàn)該輻射的出現(xiàn)致使該設(shè)備很難去使用并且抑制檢測穿過這個蛋的輻射的變化強(qiáng)度。該放射裝置能同時以單個波長或在整個波長范圍放射紅外線。
該設(shè)備的更多特征陳述在權(quán)利要求2-11中，應(yīng)當(dāng)引起注意。
有利的，屏蔽該檢測裝置，防止其檢測由所述放射裝置直接放射的電磁輻射。這樣確保來自檢測裝置的輸出是有意義的。由于一些輻射被蛋的外殼反射掉，該屏蔽可以防止輻射不會穿過這個蛋從而到達(dá)檢測裝置。
優(yōu)選的，定位該檢測裝置以防止其檢測由所述放射裝置直接放射的電磁輻射。在一個實施例中，通過定位將該檢測裝置屏蔽，以便在使用中，蛋位于放射裝置和檢測裝置之間。在另一個實施例中，該檢測裝置被定位以防止其檢測由所述放射裝置直接放射的電磁輻射并具有物理屏蔽。
有利的，所述放射裝置在有限的角度上放射電磁輻射。這樣確保該檢測裝置僅檢測已經(jīng)穿過該蛋的輻射。
優(yōu)選的，該有限角度是可調(diào)整的。通過產(chǎn)生可調(diào)整的角度，并調(diào)整照射在蛋上的紅外線的量，用戶能夠調(diào)整該設(shè)備以獲取來自檢測裝置的最佳輸出。在一個實施例中，該設(shè)備具有多個放射裝置，每個裝置具有不同的有限角度。在使用中，用戶可以在每個放射裝置之間切換以獲得最好的結(jié)果。
有利的，該放射裝置在720納米到940納米的波長范圍中放射電磁輻射。
優(yōu)選的，該放射裝置主要是在875納米的波長上放射電磁輻射。本申請發(fā)現(xiàn)在雞蛋的情況下，從該檢測裝置中產(chǎn)生最強(qiáng)輸出。
有利的，該設(shè)備進(jìn)一步包括支撐裝置，用于將蛋支撐在該設(shè)備中的一個位置上。
優(yōu)選的，將該檢測裝置定位的與所述支撐裝置相鄰。在一個實施例中，該檢測裝置位于所述支撐裝置的內(nèi)部，這樣布置以便在使用中，只有穿過這個蛋的電磁輻射才能到達(dá)檢測裝置。這是顯著的優(yōu)點因為，在使用中，蛋和支撐裝置包圍該檢測裝置以便只有穿過該蛋的輻射能被檢測。
有利的，該支撐裝置包括可變形材料，它與蛋有一個接觸點，該材料在蛋的重量下按照蛋的輪廓的一部分變形。這提供了“密封性”防止可以被檢測裝置檢測到的不必要的紅外線輻射的滲透。
優(yōu)選的，該變形材料包括乳膠。在一個實施例中，該乳膠包括黑色染料。本申請發(fā)現(xiàn)這非常有效，由于該化合物防止不必要的紅外線輻射的滲透并同時提供對這個蛋的潛在危害最小化的支持。
有利的，該支撐裝置安裝在底板上。
優(yōu)選的，該底板包括彈性材料，優(yōu)選泡沫乳膠，為了防止損壞這個蛋，應(yīng)當(dāng)將乳膠滴在底板上。
有利的，該支撐裝置包括吸盤。
優(yōu)選的，所述屏蔽裝置包括具有第一部件和第二部件的外殼，第二部件相對于第一部件從可以將蛋插入到該設(shè)備中的位置移動到防止蛋遭受背景紅外線輻射的位置。在一個實施例中，該檢測裝置和放射裝置安裝在第一部件上。
優(yōu)選的，該設(shè)備進(jìn)一步包括電源。這樣的一個優(yōu)點是該設(shè)備可以是便攜的，使它容易使用在該領(lǐng)域中。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供一種用于確定蛋的發(fā)育性的方法，該方法包括以下步驟(1) 將蛋放置在防止背景紅外線輻射的環(huán)境下；(2) 從放射裝置向這個蛋以紅外線波長放射電磁輻射；(3) 用檢測裝置檢測至少一部分穿過蛋的電磁輻射，并由此產(chǎn)生輸出信號；和(4) 處理所述輸出信號以確定離開蛋并響應(yīng)心臟動作的紅外線輻射在強(qiáng)度上是否存在周期變化，所述周期變化的存在表明蛋是能發(fā)育的。
該方法的更多步驟陳述在權(quán)利要求31到49中，應(yīng)當(dāng)引起注意。


為了更好的理解本發(fā)明，通過范例結(jié)合附圖進(jìn)行參考，其中；圖1是7天的小雞胚胎的完整橫截面示意圖，顯示了它的胚胎膜和胚胎血管。
圖2是含有圖1中的胚胎的蛋的完整橫截面示意圖，顯示了它成長期間的四個時刻；圖3是根據(jù)本發(fā)明的裝置的部分透視圖，為了清楚將蓋子移去；圖4是蓋子的透視圖，該蓋子適用于圖3中的設(shè)備；圖5是圖1的設(shè)備配備圖4的蓋子的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明在使用中確定蛋的發(fā)育性的該設(shè)備的完整橫截面示意圖，為了清楚省略了部分設(shè)備；圖7是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法步驟；圖8根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的放大和濾波級的電路圖；圖9是用于操作檢測器的放大輸出信號的算法框圖，該檢測器用于本發(fā)明的設(shè)備中；圖10顯示了檢測方法的曲線圖，該方法用來檢測由檢測器接收的光強(qiáng)度的周期變化；和圖11、12和13顯示了相對于時間(X軸)的電壓(Y軸)軌跡的各種范例，該軌跡能夠從根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的屏幕上看到。
具體實施例方式
參考圖1和2，為了理解本發(fā)明的背景，顯示了在外殼2中成長的小雞胚胎的一些細(xì)節(jié)。應(yīng)當(dāng)注意到雞蛋的結(jié)構(gòu)與很多種類的產(chǎn)卵動物的蛋結(jié)構(gòu)相似。胚胎1包括卵黃囊3，該卵黃囊內(nèi)部有血管5，稱為卵黃血管，用來吸取營養(yǎng)并傳送給胚胎。其他稱為尿囊的結(jié)構(gòu)4用來輔助胚胎的呼吸循環(huán)。隨著胚胎1的成長，尿囊4擠壓外殼2的內(nèi)表面，這里在尿囊中的毛細(xì)管能容易的將二氧化碳與通過外殼的孔的氧氣進(jìn)行交換。在動物心臟的作用下，在尿囊4中的血管6以周期的方式膨脹和收縮。而且，如圖2所示，隨著胚胎1的成長，尿囊4也生長，以便它覆蓋與外殼2的內(nèi)部相鄰逐漸增大的表面區(qū)域。從孵化期開始起大約3到4天，尿囊的呼吸功能開始，并且當(dāng)小雞沖破雞蛋時終止，然后自主的呼吸。就本申請所知并深信，到目前為止還沒有提出裝置和方法利用由動物的心臟引起的，在尿囊血管和/或卵黃血管中的血流的周期變化來監(jiān)控在蛋內(nèi)胚胎生長的發(fā)育性。
參考圖3至6，由參考標(biāo)記10廣泛定義的設(shè)備10包括外殼12和蓋14。如圖3所示，蓋子14通過向內(nèi)突起16可以安裝在外殼12上，該向內(nèi)突起16在蓋14上的并位于外殼12上的凹口18內(nèi)部，從而允許蓋子14相對于外殼12轉(zhuǎn)動。蓋子14由塑性材料構(gòu)成以防止紅外線輻射穿過它的壁。
外殼12包括兩部分，第一部分20和第二部分22。該第一部分20包括液晶顯示器24、控制按鈕26、電源(未示出)和各種電子處理器件(未示出)，下面將以大量細(xì)節(jié)描述。第二部分22包括盒子28，其上部開口并具有由塑性材料構(gòu)成的五個面，以防止紅外線輻射通過。因此，當(dāng)蓋14在盒子28上處于閉合位置時，被封閉的體積屏蔽背景紅外線輻射。與第二部分22相鄰的源30安裝在盒子28的上方并且被定位以便它能放射電磁輻射到盒28里。源30是人造紅外線發(fā)射器并由Hewlett Packard(零件號HSDL-4230)出售，該發(fā)射器能在整個720-940納米的波長范圍內(nèi)發(fā)射紅外線，最高強(qiáng)度大約是875納米。它在50毫安具有75mW/sr的額定功率并具有17°的波束寬度，波束軸垂直于壁的平面并且在該壁上安裝有源。本申請發(fā)現(xiàn)來自源30的紅外線的功率不會對測試下的蛋造成任何損壞。一個紅外線檢測器32安裝在盒子28的底部并被設(shè)計和定位以檢測由源30放射的IR。該檢測器32由德州儀器公司生產(chǎn)的部件TSL250，并且能從Pacer公司(伯克郡，英格蘭)獲得。應(yīng)當(dāng)注意到由源30放射的輻射不會直接與檢測器32相交。
支架34安裝在盒子28的底部上并環(huán)繞該檢測器32，該支架包括由乳膠材料制成的倒置吸盤使之能變形。該吸盤不同于公知的吸盤，由于在制造期間已經(jīng)添加黑色染料以防止紅外線波長的光通過。在使用中，蛋可以放置在支架34上并由該支架支撐，并且乳膠隨著與其接觸的蛋的一部分輪廓進(jìn)行變形。支架34能以任何方向支撐這個蛋。通過支架34不必提供吸附。在圖4中顯示的距離x是0.05米，但這不是關(guān)鍵，而且源30可以靠近或遠(yuǎn)離這個蛋。
在使用中，該設(shè)備10的蓋子14是打開的，并且要確定其發(fā)育性的蛋36(見圖6)放在支架34上。將蓋子14關(guān)閉，蛋34放置在黑暗中并屏蔽紅外線。按下在外殼12上的按鈕26，在第二部分22中的電子電路(未示出)的控制下，源30被激活并向蛋34連續(xù)放射紅外線輻射38直到用戶停止該設(shè)備。到達(dá)蛋34的輻射38中的一部分被蛋34的外殼反射掉，而另一部分輻射穿過了外殼進(jìn)入蛋的內(nèi)部。應(yīng)當(dāng)注意到該支架34防止由蛋的外部所反射的輻射被檢測器32檢測。如圖5所示，一些輻射38在蛋的內(nèi)部被重復(fù)的反射掉，一些輻射直接穿過，而一些輻射最終經(jīng)90°，即在檢測器32的方向上反射。離開蛋34后，很可能一些輻射38穿過外殼內(nèi)部的尿囊(未顯示在圖6中)，并且在孵化早期該輻射穿過包含卵黃血管的卵黃囊。如上所述，該尿囊負(fù)責(zé)吸入氧氣并從蛋中排除CO2作為成長中動物的呼吸循環(huán)的一部分。薄膜內(nèi)部的血管在動物心臟的作用下連續(xù)膨脹和收縮。因此，由于紅外線輻射38穿過該結(jié)構(gòu)，一些輻射必須穿過較多的血液(當(dāng)血管膨脹或正在膨脹)而一些輻射穿過較少的血液(當(dāng)血管收縮或正在收縮)。這導(dǎo)致離開蛋36的紅外線輻射的強(qiáng)度存在周期變化，這是動物心率的直接作用。來自檢測器32的的電子輸出信號也以同樣的方式變化，這種變化在大約0.2毫伏至1毫伏左右?？梢韵嘈牛谀蚰抑械难苁且鸾邮盏募t外線輻射強(qiáng)度的周期變化的主要原因。然而，有可能其他結(jié)構(gòu)要為周期變化負(fù)責(zé)，尤其是當(dāng)?shù)疤幱诜趸缙诓⑶衣腰S囊仍舊很大時的卵黃血管。
參考圖7，來自檢測器32的輸出信號由位于外殼12的第一部分20中的電子處理器件進(jìn)行處理。該信號首先被放大然后在階段40被濾波。
在圖8中以大量的細(xì)節(jié)顯示階段40。如上所述，來自檢測器的輸出信號大約在200毫伏左右，基于此，幾毫伏左右的時間可變電壓被疊加。設(shè)計電路系統(tǒng)以提取并放大該時間可變信號。該輸出信號首先穿過電容48以提取該信號的時間變化部分。該時間可變信號傳給提供10的增益的第一增益級50并用電容52過濾該信號。該電容52充當(dāng)具有15Hz濾波角頻率的低通濾波器，即在該級上輸入信號的15Hz成分下降了3dB。15Hz對應(yīng)大約每分鐘900跳的心率，任何動物的心跳將不可能超過它，而且由電源電流產(chǎn)生低于50Hz的信號。之后該信號傳給第二增益級54，該增益級依靠可變電阻56(在0到22kΩ之間變化)的值提供4.13到45.45之間的增益。該信號在級54中被過濾，電容器55時具有33Hz濾波角頻率的低通濾波器，即在該級上輸入信號的33Hz成分下降了3dB。由于在線路中產(chǎn)生的電子干擾，例如由電源線的電感產(chǎn)生的干擾，有必要進(jìn)一步過濾該信號；如果沒有進(jìn)一步過濾該信號，對應(yīng)于接收的紅外線的強(qiáng)度變化的時間可變信號將全部被干擾和噪音淹沒。因此，之后該信號通過提供1.068增益的第一濾波級58，到提供1.58增益的第二濾波級，并且到提供2.50增益的第三濾波級。每個濾波級是具有16Hz濾波角頻率的低通濾波器，即在每級上輸入信號的16Hz成分下降了3dB。經(jīng)過濾波后，該信號通過最后第三增益級64，其提供10的增益，并以33Hz的角頻率對信號進(jìn)行最后低通濾波。因此，在時間可變信號上的總的增益在1742至19180之間，這是由于可變電阻56，并且該信號以每倍頻24分貝(主要由于在級50、58、60和62上的濾波結(jié)果)進(jìn)行濾波。在通過本申請制造的實際設(shè)備中，可變電阻56可以在制造時進(jìn)行調(diào)整，并設(shè)置給予最大增益。然而，不能由用戶調(diào)整。之后該信號離開該設(shè)備的這部分，并轉(zhuǎn)移到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器上。
參考圖7，在階段42上該信號從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字并由微控制器(未示出)處理。在圖9中以大量的細(xì)節(jié)顯示了數(shù)字信號處理步驟。該微控制器被編程以建立帶阻濾波器84，即尋找一部分信號具有大于預(yù)置電壓的電壓振幅，而一部分信號具有小于預(yù)置電壓的電壓振幅。該帶阻濾波器的值在2.0V至2.9V之間。與該設(shè)備有關(guān)的時間可變信號本身具有周期性，并且當(dāng)?shù)氨贿m當(dāng)定位時，該信號的峰值86、88將呈現(xiàn)在帶阻濾波器的任一邊上。隨機(jī)差錯噪音90也將偶爾出現(xiàn)在帶阻濾波器的任一邊；然而，設(shè)計在微控制器中的程序算法以提取該周期信號并抑制由隨機(jī)差錯噪音產(chǎn)生的信號，該隨機(jī)差錯噪音不能被帶阻濾波器隱藏。
參考圖9和10，該算法的第一步驟66包括監(jiān)控該帶阻濾波器84并等待信號出現(xiàn)在任一邊。該監(jiān)控時持續(xù)的。當(dāng)該算法等候它的第一對信號86、88時用戶在顯示器上看到一條平坦軌跡并且顯示給用戶每分鐘跳動的數(shù)值是0。當(dāng)?shù)谝恍盘?6出現(xiàn)時，該算法進(jìn)入到步驟68，其中它尋找第二信號88；如果它沒有檢測到一個信號，它只有繼續(xù)等待同時保持監(jiān)控。如果該算法檢測到第二信號88它進(jìn)入到步驟70，其中在檢測第一信號86和檢測第二信號88之間的每分鐘跳動(bpm)的時間間隔被計算。在同一階段該算法檢查是否計算的時間間隔落入30到600bpm的范圍；如果沒有信號被抑制，則算法進(jìn)入到步驟72，其中該時間間隔存儲在微控制器的存儲器中。在步驟74，該算法檢查存儲在存儲器中的間隔的數(shù)量。如果該數(shù)量小于4，在步驟76等候接收更多的時間間隔。如果該數(shù)量等于4，在步驟78該算法根據(jù)4個間隔計算平均每分鐘跳數(shù)。使用4個時間間隔計算平均每分鐘跳數(shù)時有效地，由于這樣減小了噪音影響該結(jié)果的概率。更多的優(yōu)點是該平均每分鐘跳數(shù)將逐漸的改變超過能夠迅速波動的每分跳數(shù)的實時顯示。最后，在階段80該算法檢查所計算的平均每分鐘跳數(shù)位于30到600bpm范圍內(nèi)(一只動物的心率不可能超過600bpm；目前本申請已經(jīng)測量的在雞蛋(矮腳雞)中的高心率是250bpm)。如果不是，在階段82該計算的平均值被丟棄。如果它位于該范圍內(nèi)，在階段44中該bpm的數(shù)值和電壓比時間的軌跡在顯示器24上顯示給用戶(見圖7)，該電壓比時間的軌跡表示在蛋中動物的心率。該軌跡根據(jù)實際輸出信號產(chǎn)生，盡管它可以根據(jù)計算的平均每分鐘跳數(shù)產(chǎn)生。然而，使用該輸出信號能使用戶看到是否該設(shè)備產(chǎn)生了偽結(jié)果，例如如果在信號中存在大量的重復(fù)噪音。應(yīng)當(dāng)注意到該微控制器只存儲四個時間間隔的最大值。當(dāng)接收到新的時間間隔時，刪除舊的時間間隔來為新的時間間隔提供空間。在這種方式中顯示給用戶的信息永遠(yuǎn)時最新的，并有效的提供了動物心率的實時顯示。
如果從檢測器中沒有獲得周期變化，該顯示器24顯示該蛋不能存活并且該軌跡顯示了一條平坦的直線表示檢測器32以恒定速率接收紅外線(圖11)。如果這個蛋是能發(fā)育的，可以看見類似于圖12顯示的一條軌跡。
本申請發(fā)現(xiàn)，即使這個蛋是能發(fā)育的，也不可能從檢測器32中一直獲得滿意的輸出。尤其是，如果動物在蛋內(nèi)移動或者如果該紅外線沒有穿過足夠大的血管表示它離開了這個蛋時，將發(fā)生這種情況。如果該動物在移動，在顯示器24上的軌跡是快速的、不穩(wěn)定的，并且該脈沖是放大的。如果這個蛋在錯誤的位置上，該軌跡顯示微弱的脈沖線，即它的幅度被大大的減小(圖13)，但不是表示蛋不能存活的平坦的直線。在該情況下，在階段42該算法引起顯示器顯示一個信號給用戶，說明動物在移動或者蛋被錯誤的放置，并提示用戶等候或重新放置這個蛋。用戶需要重新放置這個蛋1至3次以確信蛋是不能發(fā)育的，并且為了完全確信蛋是不能發(fā)育的，優(yōu)選的在24小時的若干個時間間隔中重復(fù)該方法。盡管該設(shè)備幾乎能立刻顯示該發(fā)育性，但是一些品種的蛋太貴重，不能在一次讀取的基礎(chǔ)上就丟棄它。該電子處理器件持續(xù)監(jiān)控該接收的信號，并且一旦接收到可是信號就顯示心率和每分鐘跳數(shù)。
本申請還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輻射從蛋的一側(cè)照射在蛋上時，即充分的垂直于它的縱向軸，并且檢測器32位于蛋的下方，它的檢測軸充分的垂直于源30的檢測軸時能獲得最佳信號。然而，在蛋成長的早期，該檢測器30和源32可以環(huán)繞蛋放置在任何位置，或者蛋放置在設(shè)備10內(nèi)的任何方位以獲得信號。當(dāng)?shù)俺砷L一段時間后，動物占據(jù)蛋太多的容積以致于僅僅在很窄的位置范圍上能獲得滿意的信號。這樣的一個位置顯示在圖4中并且更有利，因為在該位置處能容易的支撐蛋。本申請也發(fā)現(xiàn)當(dāng)幾乎完全成長后，當(dāng)輻射照在蛋的圓形端或“鈍頭”上并且穿過內(nèi)部的氣囊，從而持續(xù)穿過上述的結(jié)構(gòu)而且不會被動物阻擋時能獲得最佳信號。
上述實施例的重要變化在于電子處理器件可以從放置蛋的盒子中分離出來，即第一部分20可以于第二部分22分開。如果從檢測裝置中沒有獲得信號，該顯示器24可以提示用戶去移動蛋和/或重新啟動該設(shè)備以便通過詢問數(shù)確定發(fā)育性，由此最小化該差錯概率。
該設(shè)備可以結(jié)合公知的孵化器以提供用于孵化蛋的“一體化”設(shè)備。
描述在優(yōu)選實施例中的該設(shè)備被設(shè)計成手持或便攜式。然而，這并不是本質(zhì)性的。
權(quán)利要求
1.一種用于確定蛋的發(fā)育性的設(shè)備，該設(shè)備包括屏蔽裝置，放射裝置和檢測裝置，使用中進(jìn)行這樣的放置，即屏蔽裝置禁止蛋暴露給背景紅外線輻射，所述放射裝置能以紅外線波長放射電磁輻射照射在蛋上，并且該檢測裝置(32)被放置以檢測至少一部分穿過這個蛋的電磁輻射，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于處理檢測裝置的輸出信號以確定離開蛋并響應(yīng)心臟動作的紅外線輻射在強(qiáng)度上是否存在周期變化的裝置，所述周期變化的存在表明蛋是能發(fā)育的。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于提供可視顯示軌跡的裝置，并且周期變化顯示在該軌跡上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述用于處理的裝置能確定心率，并且所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于顯示表示心率的數(shù)值的裝置。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中用于處理的裝置僅提取輸出信號中的變化。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于提供增益給所述輸出信號或周期變化的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述增益在大約1500至2000之間。
7.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述處理裝置能過濾該輸出信號以除去在輸出信號中的至少一些噪音。
8.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述處理裝置能提取在該周期變化中的連續(xù)點之間的時間間隔由此計算心率。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述處理裝置可以將計算的心率相對于預(yù)定的范圍進(jìn)行比較，以確保所計算的心率位于該范圍中，從而抑制該隨機(jī)噪音的影響。
10.如權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其中所述處理裝置可以提取大量的時間間隔，并由此計算平均時間間隔和平均心率。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述處理裝置可以將計算的平均心率相對于預(yù)定的范圍進(jìn)行比較，以確保所計算的平均心率位于該范圍中，從而抑制該隨機(jī)噪音的影響。
12.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中屏蔽該檢測裝置，防止其檢測由所述放射裝置直接放射的電磁輻射。
13.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中定位該檢測裝置以防止其檢測由所述放射裝置直接放射的電磁輻射。
14.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述放射裝置在有限的角度上放射電磁輻射。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述有限角度是可調(diào)整的。
16.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中該放射裝置在720納米到940納米的波長范圍內(nèi)放射電磁輻射。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該放射裝置主要是在875納米的波長上放射電磁輻射。
18.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括支撐裝置，用于將蛋支撐在該設(shè)備中的一個位置上。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中將該檢測裝置定位的與所述支撐裝置相鄰。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中該檢測裝置位于所述支撐裝置的內(nèi)部，這樣布置以便在使用中只有穿過這個蛋的電磁輻射才能到達(dá)檢測裝置
21.如權(quán)利要求18、19或20所述的設(shè)備，其中該支撐裝置包括可變形材料，它與蛋有一個接觸點，該材料在蛋的重量按照蛋的輪廓的一部分變形。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中該變形材料包括乳膠
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中該乳膠包括黑色染料，以防止紅外線輻射的通過。
24.如權(quán)利要求18至23之一所述的設(shè)備，其中該支撐裝置安裝在底板上。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中該底板包括彈性材料，優(yōu)選泡沫乳膠，為了防止損壞這個蛋，應(yīng)當(dāng)將乳膠滴在底板上。
26.如權(quán)利要求18至25之一所述的設(shè)備，其中該支撐裝置包括吸盤。
27.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述屏蔽裝置包括具有第一部件和第二部件的外殼，第二部件相對于第一部件從可以將蛋插入到該設(shè)備中的位置移動到防止蛋遭受背景紅外線輻射的位置。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該檢測裝置和放射裝置安裝在第一部件上。
29.如上述任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括電源。
30.一種用于確定蛋的發(fā)育性的方法，該方法包括以下步驟(1)將蛋放置在屏蔽背景紅外線輻射的環(huán)境下；(2)從放射裝置向這個蛋以紅外線波長放射電磁輻射；(3)用檢測裝置檢測至少一部分穿過蛋的電磁輻射，并由此產(chǎn)生輸出信號；和(5)處理所述輸出信號以確定離開蛋并響應(yīng)心臟動作的紅外線輻射在強(qiáng)度上是否存在周期變化，所述周期變化的存在表明蛋是能發(fā)育的。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括提供可視顯示軌跡的步驟，并且周期變化顯示在該軌跡上。
32.如權(quán)利要求30或31所述的方法，進(jìn)一步包括處理所述輸出信號以確定心率并顯示心率的數(shù)值給用戶的步驟。
33.如權(quán)利要求30、31或32所述的方法，進(jìn)一步包括僅提取輸出信號中的變化的步驟。
34.如權(quán)利要求30至33所述的方法，進(jìn)一步包括提供增益給所述輸出信號或周期變化的步驟。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述增益在大約1500至2000之間。
36.如權(quán)利要求30至35所述的方法，進(jìn)一步包括過濾該輸出信號以除去在輸出信號中的至少一些噪音的步驟。
37.如權(quán)利要求30至36所述的方法，進(jìn)一步包括提取在該周期變化中的連續(xù)點之間的時間間隔，由此計算心率的步驟。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，進(jìn)一步包括將計算的心率相對于預(yù)定的范圍進(jìn)行比較，以確保所計算的心率位于該范圍中，從而抑制該隨機(jī)噪音的影響的步驟。
39.如權(quán)利要求37或38所述的方法，進(jìn)一步包括提取大量的時間間隔，并由此計算平均時間間隔和平均心率的步驟。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，進(jìn)一步包括將計算的平均心率相對于預(yù)定的范圍進(jìn)行比較，以確保所計算的平均心率位于該范圍中，從而抑制該隨機(jī)噪音的影響的步驟。
41.如權(quán)利要求30至40之一所述的方法，進(jìn)一步包括將該檢測裝置屏蔽于所述放射裝置直接放射的輻射的步驟。
42.如權(quán)利要求30至40之一所述的方法，進(jìn)一步包括定位該檢測裝置以防止其檢測由所述放射裝置直接放射的輻射的步驟。
43.如權(quán)利要求30至40之一所述的方法，其中通過在有限的角度上放射紅外線來實施步驟(2)。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中該有限角度是可調(diào)整的。
45.如權(quán)利要求30至40之一所述的方法，其中通過在720納米到940納米的波長范圍內(nèi)放射電磁輻射來實施步驟(2)。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中該放射裝置主要是在875納米的波長上放射電磁輻射。
47.如權(quán)利要求30至46之一所述的方法，進(jìn)一步包括在支撐裝置上支撐蛋的步驟。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中通過將該檢測裝置放置的與所述支撐裝置相鄰以便只有穿過這個蛋的電磁輻射才能到達(dá)檢測裝置來實施步驟(3)。
49.如權(quán)利要求31至49之一所述的方法，其中通過將蛋放置在能提供所述屏蔽的外殼中來實施步驟(1)。
全文摘要
一種設(shè)備(10)用于確定蛋的發(fā)育性，該設(shè)備(10)包括屏蔽(12、14)、放射裝置(30)和檢測裝置(32)，使用中進(jìn)行這樣的放置，即屏蔽裝置(12、14)禁止蛋暴露給背景紅外線輻射，所述放射裝置(30)能以紅外線波長放射電磁輻射照射在蛋上，并且該檢測裝置(32)被放置以檢測至少一部分穿過這個蛋的電磁輻射，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于處理檢測裝置的輸出信號以確定離開蛋并響應(yīng)心臟動作的紅外線輻射在強(qiáng)度上是否存在周期變化的裝置，所述周期變化的存在表明蛋是能發(fā)育的。
文檔編號A01K43/00GK1653329SQ02809745
公開日2005年8月10日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者基思·A.·辛普森, 西德尼·詹姆士·雷韋斯 申請人:西德尼·詹姆士·雷韋斯