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ES2864826T3 - Identificación hiperespectral de la fertilidad y el género del huevo - Google Patents

Identificación hiperespectral de la fertilidad y el género del huevo Download PDF

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ES2864826T3
ES2864826T3 ES10747080T ES10747080T ES2864826T3 ES 2864826 T3 ES2864826 T3 ES 2864826T3 ES 10747080 T ES10747080 T ES 10747080T ES 10747080 T ES10747080 T ES 10747080T ES 2864826 T3 ES2864826 T3 ES 2864826T3
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egg
spectrum
bird
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light
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Israel Rozenboim
Dor Eyal Ben
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Ramot at Tel Aviv University Ltd
Yissum Research Development Co of Hebrew University of Jerusalem
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Ramot at Tel Aviv University Ltd
Yissum Research Development Co of Hebrew University of Jerusalem
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Abstract

Un método no invasivo para detectar el estado actual de un huevo de ave, que comprende las etapas de: medir al menos un espectro de dicho huevo de ave a lo largo de al menos un intervalo de longitud de onda predeterminado; utilizar un algoritmo de red neuronal para comparar dicho espectro con una base de datos predefinida de espectros que definen posibles valores de dicho estado actual; y, utilizar los resultados de dicha comparación para evaluar el estado actual de dicho huevo de ave.

Description

DESCRIPCIÓN
identificación hiperespectral de la fertilidad y el género del huevo
Campo de la invención
Esta invención se refiere a métodos no invasivos para determinar la fertilidad y el género de un huevo de ave sin eclosionar, en particular, el uso de espectroscopía de reflectancia en tales determinaciones.
Antecedentes
Aproximadamente 6,5 mil millones de huevos se producen anualmente solo en Estados Unidos. En una industria de este tamaño, el control de calidad eficaz y los medios para limitar los costes de producción son vitales. Por ejemplo, un número significativo (típicamente de 10 a 40%) de los huevos en una incubadora determinada son infértiles. Estos huevos ocupan espacio y consumen energía dentro de la incubadora y también pueden causar la contaminación de otros huevos. Ineficacias análogas se deben a la dificultad de que mientras el 50% de los huevos fertilizados contienen pollos machos, obviamente inútiles para una incubadora que se dedica a la cría de gallinas ponedoras, la determinación del sexo del polluelo normalmente no se realiza hasta que eclosiona el polluelo, momento en el que se desechan los polluelos machos. Además de los costes energéticos de incubar un huevo inútil hasta la madurez, existe el problema de eliminar los polluelos machos después de la eclosión. Con este fin, se han desarrollado varias técnicas no invasivas para evaluar la fertilidad y el género de los huevos de aves sin eclosionar.
Por ejemplo, Soh (Avian and Poultry Biology Reviews 2005, 16, 194-195) ha demostrado que, en principio, es posible detectar un huevo fértil por medio del CO2 que emite el polluelo en el interior. Este método tiene el inconveniente de que la medición de un solo huevo llevará unos 15 minutos, demasiado tiempo para una planta de incubación comercial. Se ha propuesto la MRI como un método in ovo para la determinación del sexo; un dispositivo basado en este principio se divulgó en la Patente de Estados Unidos Núm. 6.029.080. Como en el caso de la detección de CO2 , el principal inconveniente de la MRI (además del alto coste del equipo necesario) es el tiempo excesivamente largo (aproximadamente 5 minutos por huevo) requerido para obtener una imagen útil.
Los métodos basados en la medición de la cantidad de luz transmitida por un huevo (en esencia, las versiones automatizadas de los métodos tradicionales de observación de huevos al trasluz) son bien conocidos en la técnica; véanse, por ejemplo, las invenciones divulgadas en las Patentes de Estados Unidos Núm. 5.745.228, 6.373.560, 6.750.954, y 7.019.821. Los métodos más sofisticados que miden la modulación de una señal de luz que pasa a través de un huevo debido al movimiento (p. ej., el corazón palpitante del polluelo en desarrollo) dentro se han divulgado en, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos Núm. 5.173.737, 6.860.225, 7.154.594, 7.289.196, y 7.336.348. Los métodos termográficos que miden la luz infrarroja emitida por un huevo vivo han servido como base para las invenciones divulgadas en, p. ej., las Patentes de Estados Unidos Núm.4.788.427, 4.914.672, y 4.955.728. La principal desventaja de todos estos métodos es que no pueden proporcionar una medida fiable de la fertilidad del huevo hasta al menos 10 días (en la mayoría de los casos, más) después de que el huevo se haya depositado en la incubadora.
Se han divulgado invenciones que utilizan métodos espectroscópicos ópticos, es decir, absorción de luz en función de su longitud de onda, para medir la fertilidad de los huevos. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Núm. 3.740.144 (en lo sucesivo '144) divulga un método para determinar la fertilidad del huevo midiendo la relación de fase de un haz de luz de frecuencia modulada (la frecuencia oscila alrededor de 575 nm, donde la sangre se absorbe fuertemente) que pasa a través de un huevo con la del mismo haz que no ha pasado a través del huevo. La presencia de sangre en el huevo conducirá a la inversión de la fase de la luz que pasa a través del huevo. La Patente de Estados Unidos Núm. 4.182.571 (en lo sucesivo '571) divulga un método para determinar la fertilidad del huevo midiendo la absorción de luz del huevo a 575, 590 y 620 nm; la absorción a 575 nm se asocia con la sangre en un huevo fértil, 620 nm con un huevo podrido, y la absorción a 590 nm se utiliza para calibrar las otras dos mediciones. Los resultados típicos de estos métodos se muestran en las FIG. 1A y 1B, respectivamente. La principal desventaja de estos métodos es que la sangre no se forma hasta aproximadamente dos días después de que el huevo se deposite en la incubadora, por lo que no se pueden utilizar ni siquiera en principio durante el primer día o dos después de que el huevo se deposite en la incubadora (en la práctica, es poco probable que sean lo suficientemente sensibles para detectar la fertilidad durante al menos varios días más). Además, dado que están diseñados para detectar sangre, no se pueden utilizar para la detección de género.
La Patente de Estados Unidos Núm. 6.535.277 divulga un método de espectroscopia de reflectancia para determinar la fertilidad del huevo. De acuerdo con este método, un huevo se ilumina con un continuo de luz que se extiende de 300 nm a 1100 nm, y el espectro de reflectancia obtenido se compara a continuación con los espectros conocidos de huevos fértiles e infértiles. La FIG. 1C muestra los resultados típicos de este método. Debido a que este método solo es capaz de medir cambios espectrales brutos, al igual que los divulgados en '144 y '571, es relativamente insensible y, por lo tanto, no puede detectar el género del polluelo en desarrollo.
Lawrence et al., desarrollaron un método de análisis multivariante (Lawrence, K. C.; Smith, D. P.; Windham, W.R.; Heitschmidt, G. W.; Park, B. "Egg Embryo Development Detection with Hyperspectral Imaging.". Poultry Science 2006, 5, 964) para la detección de la fertilidad de los huevos. Su método también es incapaz de realizar un seguimiento del embrión dentro del primer día después de que el huevo se haya depositado en la incubadora.
Un artículo "Fertility and Embryo Development of Broiler Hatching Eggs Evaluated with a Hyperspectral Imaging and Predictive Modeling System"; D.P, Smith, et al; International Journal of Poultry Science 7 (10): 1001-1004, 2008 ISSN 1682-8356 evalúa un sistema de obtención de imágenes hiperespectrales utilizando un clasificador supervisado por Distancia de Mahalanobis (MO) y un Análisis de Componentes Principales (PCA) para predecir la fertilidad y el desarrollo embrionario temprano de los huevos incubados de pollos de engorde. Los datos referidos en los artículos indican que el modelo particular de MD/PCA utilizado no es apropiado para predecir la fertilidad y el desarrollo temprano.
Aunque un huevo fértil ya contiene alrededor de 40 a 60.000 células en el momento de la puesta, ninguno de los métodos no invasivos desarrollados hasta ahora puede detectar la fertilidad del huevo tan pronto. De ese modo, sigue siendo necesario, desde hace mucho tiempo, un método in ovo no invasivo para detectar la fertilidad de los huevos de aves en el día de la puesta que también pueda detectar el género del polluelo.
Compendio de la invención
La presente invención utiliza análisis hiperespectral de un espectro óptico (en una realización preferida, un espectro de reflectancia) obtenido de un huevo que se va a someter a prueba. A diferencia de los métodos anteriores, el análisis se puede realizar en una región espectral que incluye el IR medio (longitudes de onda de hasta aproximadamente 2500 nm) para tener en cuenta el CaCO3 en la cáscara del huevo, que absorbe a 2340 nm, y para filtrar la señal de la cáscara del huevo de la señal espectral total. El uso en la presente invención de espectros que incluyen un intervalo más amplio de longitudes de onda en relación con los intervalos espectrales de mecanismos análogos conocidos en la técnica anterior proporciona varias ventajas. Dado que la cáscara del huevo es el factor principal que inhibe la detección precisa de marcadores bioquímicos dentro del huevo, la capacidad de calibrar los espectros obtenidos para las contribuciones realizadas por la cáscara hace que el método divulgado en la presente memoria sea significativamente más sensible que los conocidos en la técnica. Los métodos anteriores tienden a medir los cambios asociados con la presencia de sangre en el huevo, lo que, como se describió anteriormente, los hace ineficaces incluso en principio antes del día 2 después de que el huevo se haya depositado en la incubadora. La presente invención puede hacer uso de todo el espectro, lo que permite la detección de componentes biológicos distintos de la sangre, lo que permite tanto la detección de la fertilidad antes del día 2 como la detección del género del polluelo dentro del huevo.
Se proporciona sensibilidad adicional mediante el uso de análisis de redes neuronales. El Análisis de Componentes Principales (PCA) permite la determinación de las características espectrales responsables de la variación entre un huevo de control (no fertilizado) y el que se está sometiendo a prueba, y el análisis de la red neuronal basado en el PCA proporciona a continuación un medio para detectar cambios pequeños pero significativos entre los huevos de control y los experimentales. La sensibilidad adicional del método de análisis y medición hiperespectral divulgado en la presente memoria permite la determinación de la fertilidad el día cero (es decir, en un huevo recién puesto) con una precisión de aproximadamente 90%; determinación de la fertilidad los días 1 y 2 con una precisión de más de aproximadamente 90%, y determinación del género el día 12 con una precisión de aproximadamente 80%.
De ese modo, un objeto de la presente invención es divulgar un método no invasivo para detectar el estado actual de un huevo de ave, que comprende las etapas de (a) medir al menos un espectro de dicho huevo de ave a lo largo de al menos un intervalo de longitud de onda predeterminado; (b) utilizar una red neuronal para comparar dicho espectro con una base de datos predefinida de espectros que definen posibles valores de dicho estado actual; y (c) utilizar los resultados de dicha comparación para evaluar el estado actual de dicho huevo de ave. Está dentro de la esencia de la invención que el método divulgado en la presente memoria permita la detección de fertilidad con <1% de falsos positivos dentro de las 24 horas posteriores al momento en que dicho huevo se deposita en la incubadora. Esto permite la extracción de huevos no fértiles, sin riesgo de retirar un huevo fértil.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicha base de datos incluye adicionalmente un análisis de componentes principales de dichos espectros.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicha etapa de utilización de un algoritmo de red neuronal comprende las etapas de (a) utilizar el análisis de componentes principales para transformar un conjunto de datos; (b) seleccionar las primeras m puntuaciones de cada muestra; y (c) introducir dichas m puntuaciones en una red neuronal que comprende n neuronas, una función de transferencia en la capa oculta y una función de transferencia lineal para la salida.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicha función de transferencia en la capa oculta es la función "tansig".
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde m = 5 y n = 3.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicha etapa de utilización de un algoritmo predefinido para comparar dicho espectro con una base de datos predefinida de espectros que definen posibles valores de dicho estado actual comprende adicionalmente una etapa adicional de pre-procesamiento de los datos espectrales.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método como se define en cualquiera de los anteriores, en donde dicha etapa de medición de al menos uno de dichos huevos de ave incluye adicionalmente las etapas adicionales de (a) obtener un espectro de referencia; (b) obtener un espectro de prueba; y (c) utilizar dicho espectro de referencia para corregir dicho espectro de prueba.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicha etapa de medición de al menos un espectro de dicho huevo de ave a lo largo de al menos un intervalo de longitud de onda predeterminado comprende adicionalmente las etapas adicionales de: (a) obtener una cámara hiperespectral capaz de registrar espectros sobre dicho intervalo de longitud de onda predeterminado; (b) colocar dicho huevo de ave dentro del campo de visión de dicha cámara hiperespectral; y (c) utilizar dicha cámara hiperespectral para obtener al menos un espectro de dicho huevo de ave.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicha etapa de medición de dicho al menos espectro de dicho huevo de ave en una longitud de onda predeterminada está precedida por una etapa de confirmación de que dicho huevo de ave está dentro del campo de visión de dicha cámara hiperespectral.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, precedido por una etapa de confirmación de que dicho huevo de ave está dentro del campo de visión de dicha cámara hiperespectral, que comprende las etapas de (a) obtener una medición de prueba midiendo la cantidad de luz de al menos una longitud de onda predeterminada correspondiente a una característica de absorción de dicho huevo de ave que alcanza una porción predefinida del campo de visión de dicha cámara hiperespectral; y b) comparar dicha medición de prueba con una medición de referencia en sustancialmente la misma al menos una longitud de onda predeterminada. Es dentro de la esencia de la invención en donde la presencia de dicho huevo de ave dentro del campo de visión de dicha cámara se confirma cuando los resultados de la etapa de comparación dicha medición de prueba con dicha medición de referencia muestran una diferencia entre las dos mediciones que excede el umbral predeterminado.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método como se define en cualquiera de los anteriores, que comprende adicionalmente la etapa adicional de colocar dicho huevo de ave en un portamuestras adaptado para portar un huevo de ave durante el análisis espectral, produciéndose dicha etapa adicional antes de la etapa de medición de al menos uno.
En el método de la invención, el portamuestras puede comprender (a) una carcasa; (b) dos varillas sustancialmente paralelas montadas de forma giratoria dentro de dicha carcasa y dispuestas para soportar un huevo de ave colocado encima; (c) al menos un motor en conexión mecánica con dichas varillas, dicho al menos un motor adaptado para hacer girar cada una de dichas varillas alrededor de su eje longitudinal; (d) medios de admisión de luz para admitir la luz emitida por una fuente de luz en dicha carcasa, dichos medios de admisión de luz dispuestos de tal manera que al menos una porción de dicha luz ilumina un huevo de ave colocado sobre dichas varillas; y (e) medios para admitir un extremo de un cable de fibra óptica en dicha carcasa de tal manera que al menos una porción de dicha luz admitida a través de dichos medios de admisión de luz y reflejada desde dicho huevo de ave entre en dicho cable de fibra óptica, en donde la rotación de dicho huevo de ave permite la recopilación de datos espectrales de toda la circunferencia de dicho huevo de ave.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método, en donde dicho estado actual es el género y, adicionalmente, en donde dicha determinación se realiza no más de dos semanas después del momento en que dicho huevo se deposita en la incubadora.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método como se define en cualquiera de los anteriores, en donde dicho espectro es un espectro de reflectancia.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método como se define en cualquiera de los anteriores, en donde dicho espectro es un espectro de transmitancia.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método como se define en cualquiera de los anteriores, en donde dicho espectro se extiende desde el UV cercano al IR medio.
Un objeto adicional de esta invención es divulgar tal método como se define en cualquiera de los anteriores, en donde dicho espectro es un espectro derivado.
Breve descripción de las figuras
La invención divulgada en la presente memoria se describe con referencia a las figuras, en donde
La FIG. 1 muestra espectros de muestra de métodos conocidos en la técnica para someter a prueba huevos de aves;
La FIG.2 muestra espectros de reflectancia de muestra para una pluralidad de tipos de huevos obtenidos mediante el método divulgado en la presente invención;
La FIG. 3 muestra un diagrama esquemático de un instrumento para el que se obtienen espectros para el análisis de huevos de aves de acuerdo con una realización del método de la presente invención;
La FIG. 4 muestra un diagrama esquemático de un instrumento para el que se obtienen espectros para el análisis de huevos de aves de acuerdo con una realización del método de la presente invención;
La FIG. 5 muestra un diagrama esquemático de una realización de un portamuestras; y
La FIG. 6 muestra un diagrama esquemático de una segunda realización de un portamuestras.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describe en lo sucesivo con referencia a los dibujos y ejemplos, en los que se describen realizaciones preferidas. A los efectos de la explicación, se establecen detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de la invención. Será evidente para un experto en la técnica que existen otras realizaciones de la invención que difieren en detalles sin afectar a la naturaleza esencial de la misma. Por lo tanto, la invención no está limitada por lo que se ilustra en las figuras y se describe en la memoria descriptiva, sino solo como se indica en las reivindicaciones adjuntas, con el alcance adecuado determinado solo por la interpretación más amplia de dichas reivindicaciones.
Como se emplea en la presente memoria, el término "espectro" se refiere a cualquier medición en la que la radiación electromagnética incide en un objetivo y la intensidad de la radiación electromagnética en función de su longitud de onda se registra después de la interacción de la radiación electromagnética con el objetivo. El término "espectro de reflectancia" se refiere específicamente a un espectro en el que el detector se coloca de tal manera que mida la luz que emerge del objetivo en un ángulo inferior a aproximadamente 90° con respecto a la luz incidente.
En el método descrito en la presente memoria, se mide un espectro del huevo de ave que se va a someter a prueba. En una realización preferida de la invención, el espectro se mide desde el UV cercano hasta IR medio. En un ejemplo de una realización de la invención, el espectro se mide desde aproximadamente 300 nm a aproximadamente 2500 nm. En realizaciones preferidas de la invención, el espectro se mide en modo de reflectancia, en el que el detector se coloca a menos de 90° con respecto a la luz incidente. Los espectros se pueden medir utilizando cualquier espectrómetro comercial capaz de producir un espectro en el intervalo de longitud de onda deseado y en modo de reflectancia. En una realización de ejemplo de la invención, el análisis espectral se realiza utilizando las unidades de reflectancia originales (R). En una realización de ejemplo de la invención, el análisis espectral se realiza utilizando cualquiera o todos los siguientes: (a) la relación A = log(1/R), (b) dR/dA o dA/dA (o aproximaciones numéricas del mismo), donde A es la longitud de onda, y (c) R - Rref, donde Rref es la reflectancia de la cáscara de un huevo como se determina en una medición separada. En otras realizaciones de la invención, se utilizan espectros derivados para que las características espectrales verdaderas puedan identificarse más fácilmente.
En ejemplos de realizaciones de la presente invención, el espectro del huevo se obtiene junto con un espectro de referencia para corregir las absorbancias atmosféricas, las no linealidades en el detector, etc. El espectro de referencia se puede obtener mediante cualquiera de los métodos habituales conocidos en la técnica para medir el fondo o los espectros de referencia, o, en algunos ejemplos de realizaciones de la invención, se obtiene mediante cálculo a partir de un modelo apropiado.
Los datos espectrales se transfieren a un dispositivo informático para su análisis; el dispositivo informático puede estar ubicado dentro del espectrómetro o puede ser un ordenador externo. En algunos ejemplos de realizaciones de la invención, la conversión de datos brutos a un espectro (reflectancia, transmitancia o absorbancia) se realiza utilizando el soporte lógico instalado en el espectrómetro, y a continuación el espectro en lugar de los datos brutos se transfiere a un dispositivo informático. A continuación, se analizan los espectros en busca de marcadores que representen el estado del huevo (p. ej., si es fértil o no, o, para un huevo fértil, si el embrión o polluelo que contiene es macho o hembra). El análisis se puede realizar de acuerdo con cualquier protocolo conocido en la técnica que sea capaz de aislar los marcadores de interés del fondo. En una realización preferida de la invención, se utiliza un algoritmo de red neuronal, como se describe en detalle a continuación.
En algunas realizaciones de la invención, el método incluye adicionalmente etapas adicionales de corrección o análisis de datos. Como se describió anteriormente, en algunas realizaciones de la invención, se utilizan espectros derivados. Además de la corrección de fondo, son posibles otras formas de pre-procesamiento antes del uso del algoritmo de red neuronal, p. ej., reducción de ruido, mejora espectral, suavizado, etc., de acuerdo con cualquier método conocido en la técnica. En algunos ejemplos de realizaciones de la presente invención, para aumentar la eficacia del cálculo, se realiza una reducción dimensional para reducir la cantidad de datos introducidos en la red neuronal.
Estos métodos también hacen posible un método no invasivo para escrutar una pluralidad de huevos de aves. Los espectros se obtienen para una pluralidad de huevos y los métodos anteriores se utilizan para determinar el estado actual (p. ej., fertilidad o género) del huevo. A continuación, se descartan aquellos huevos para los que el estado actual no es el estado deseada (p. ej., infértiles si se desean huevos fértiles).
Ahora se hace referencia a la FIG. 2, que presenta espectros típicos de varios tipos diferentes de huevos de gallina tomados de acuerdo con el método divulgado en la presente invención. Estos espectros muestran numerosas bandas que parecen indicar variaciones en las propiedades bioquímicas del contenido de los huevos. Los espectros tales como estos se utilizan para construir una biblioteca espectral que comprende huevos en estados conocidos (fértiles o infértiles; machos o hembras) de una variedad de tipos de aves. En una realización preferida de la invención, cada espectro representa el promedio de una pluralidad de mediciones. Una vez que se han obtenido los espectros de la biblioteca, se someten a un Análisis de Componentes Principales (PCA) y se utilizan como un "conjunto de entrenamiento" para un algoritmo de red neuronal. El PCA ayuda al usuario a descartar datos irrelevantes al retener solo aquellos datos que tienen la mayor desviación de la hipótesis nula, es decir, que a una longitud de onda determinada la propiedad espectral de interés (p. ej., reflectividad o absorbancia) es idéntica tanto para huevos fértiles como infértiles. Para entrenar la red neuronal, se puede utilizar cualquier algoritmo de entrenamiento conocido en la técnica. En ejemplos preferidos de realizaciones de la presente invención, se utilizan métodos iterativos para derivar el mejor conjunto de parámetros. Como ejemplo no limitante, la función de entrenamiento de propagación hacia atrás de Leverberg/Marquand se puede utilizar comenzando con pesos aleatorios; si no se obtiene un conjunto de parámetros suficientemente exacto después de un número predeterminado de iteraciones, el procedimiento se inicia de nuevo con un conjunto inicial diferente de pesos aleatorios. En realizaciones preferidas de la invención, la base de datos de información utilizada en el conjunto de entrenamiento se deriva de una muestra de huevos de un lote similar o idéntico a los que finalmente se someterán a prueba. Cada conjunto de entrenamiento se puede almacenar después para referencia futura. En otras realizaciones de la invención, el conjunto de entrenamiento se recupera de una base de datos preexistente. En otras realizaciones de ejemplo de la presente invención, se crea un nuevo conjunto de entrenamiento para cada nuevo lote de huevos que se va a analizar.
A continuación, el análisis estadístico se realiza mediante el uso de un algoritmo de análisis de redes neuronales. En una realización más preferida, el algoritmo de red neuronal comprende tres etapas. En la primera etapa, los datos se transforman a través de un PCA. Las primeras m puntuaciones (en una realización muy preferida, m=5) de cada muestra se eligen como entrada para la red neuronal.
Finalmente, la red neuronal tiene n neuronas (en una realización muy preferida, n = 3), con la función de transferencia "tansig" en la capa oculta y una función de transferencia "lineal" para la salida. En realizaciones preferidas, las entradas del algoritmo de la red neuronal se procesan en cada neurona y a continuación se someten a un cálculo basado en una función de transferencia así como en un peso predefinido. En una realización preferida de la invención, la función de transferencia utilizada es "tansig", la función de transferencia sigmoidea tangente hiperbólica. Las salidas de la capa oculta después del cálculo sirven como entrada para la capa de salida que combina todos los cálculos de neuronas en el resultado final.
El análisis de un huevo de prueba se realiza a continuación como sigue: se obtiene un espectro (en una realización preferida, un espectro de reflectancia que se extiende de aproximadamente 300 nm a aproximadamente 2500 nm) del huevo que se va a someter a prueba. En realizaciones preferidas, el espectro obtenido de ese modo es un promedio de una pluralidad n de mediciones individuales, donde n es suficientemente grande (típicamente alrededor de 30) para proporcionar una mejora notable en la razón señal/ruido. A continuación, se calculan los componentes principales del espectro de prueba utilizando los métodos estadísticos descritos anteriormente. A continuación, los componentes principales se comparan con los de los espectros de la biblioteca, utilizando de nuevo el soporte lógico basado en redes neuronales. El estado del espectro de la biblioteca con la mejor correlación con el espectro de prueba (p. ej., fértil o infértil; macho o hembra) se toma en ese caso como el estado del huevo representado por el espectro de prueba. La fuerza de la correlación se puede evaluar mediante cualquier método estadístico preferido por el operario (p. ej., el valor de R más alto o el chi-cuadrado más bajo o SEC/SEP).
Como se demuestra en los ejemplos que se proporcionan a continuación, cuando el método anterior se utiliza en un sistema que comprende los componentes descritos en detalle a continuación, es capaz de determinar la fertilidad del huevo el día en que el huevo se deposita en la incubadora sin esencialmente falsos positivos (es decir, cada huevo identificado como fértil es de hecho fértil) y menos del 10% de falsos negativos (es decir, <10% de los huevos identificados como infértiles son en realidad fértiles). El método descrito en la presente memoria, cuando se utiliza en un sistema que compone los componentes descritos en detalle a continuación, es capaz de detectar el sexo de un huevo fértil con aproximadamente 80% de precisión el día 12 en que el huevo se deposita en la incubadora.
En realizaciones preferidas de la invención, es decir, realizaciones en las que la precisión de detección es máxima, el método divulgado anteriormente se realiza en un instrumento diseñado y dedicado para la medición y análisis de los espectros de huevos de aves de acuerdo con el método divulgado. A continuación se describen realizaciones preferidas del instrumento en el que se realiza el método de detección en la práctica.
En algunas realizaciones de la invención, se realizan múltiples pruebas de forma sustancialmente simultánea utilizando una cámara de formación de imágenes hiperespectrales. Tales cámaras (que normalmente utilizan CCD como detectores) son bien conocidas en la técnica y tienen la capacidad de determinar la intensidad de la luz en función de la longitud de onda y en función de la posición de la fuente de luz dentro del campo de visión de la cámara. En una realización ilustrativa, cada uno de una pluralidad de huevos se inserta en un portamuestras individual como se describe a continuación. Una pluralidad de cables de fibra óptica (al menos uno por huevo) llevan la luz reflejada a la cámara de obtención de imágenes, creando por lo tanto una relación de uno a uno entre un portamuestras en particular y el área en el campo de visión de la cámara correspondiente a ese portamuestras.
A continuación se hace referencia a la FIG. 3, que presenta un dibujo esquemático (no a escala) de una realización 10 de un sistema de espectrómetro en el que las mediciones espectroscópicas comentadas anteriormente se pueden realizar en la práctica. El sistema de espectrómetro 100 proporciona fuente de luz 102 (normalmente una fuente de luz de tungsteno-halógeno, pero se puede utilizar cualquier fuente de luz capaz de proporcionar suficiente iluminación en el intervalo de longitud de onda deseado), óptica, al menos un detector, controles mecánicos de la fuente, óptica y detector, y medios para dirigir la luz a un objetivo externo. La luz se emite desde la fuente de luz; en algunas realizaciones de la invención, la luz se lleva a través de un cable de fibra óptica 104 al portamuestras 106 en el que huevo 108 ha sido introducido. En otras realizaciones, la luz ilumina el huevo directamente. En realizaciones preferidas de la invención, el portamuestras 106 está confinado para evitar la interferencia de la luz dispersa. En realizaciones en las que el portamuestras está confinado, el cable de fibra óptica 104 pasa a través de un orificio en un lado del portamuestras 106. En una realización preferida, el orificio que admite la fibra óptica se ubica en un lado de la caja perpendicular a su eje más largo y está adaptado para admitir el cable de fibra óptica 104 de tal manera que el cable ilumine el huevo sustancialmente a lo largo del eje longitudinal del huevo. La luz reflejada por el huevo pasa a lo largo del cable de fibra óptica y vuelve al espectrómetro, donde incide en el detector. El control de la recopilación de los espectros y el almacenamiento de los espectros obtenidos se realiza por medio del ordenador 110. En realizaciones típicas, se realizan múltiples mediciones de cada huevo introducido en el portamuestras 106 y a continuación se promedian para aumentar la razón señal/ruido.
A continuación se hace referencia a la FIG. 4, que presenta un dibujo esquemático (no a escala) de un segundo ejemplo 20 de un sistema de espectrómetro utilizado en realizaciones de la invención para realizar las mediciones espectroscópicas. En este ejemplo de una realización de la presente invención, los espectros de una pluralidad de huevos 108 están iluminados por una fuente de luz 202; como se ilustra en la figura, la fuente de luz puede comprender una pluralidad de elementos de iluminación individuales. Al menos parte de la luz emitida por la fuente de luz llega a la cámara hiperespectral 205 después de interactuar con los huevos. Tales cámaras hiperespectrales son bien conocidas en la técnica. En realizaciones de ejemplo de la presente invención, tal como la ilustrada en la FIG. 4a, la fuente de luz y la cámara están en el mismo lado de los huevos, en cuyo caso, la luz llega a la cámara después de haber sido reflejada al menos parcialmente por el huevo o los huevos que se están midiendo y, por lo tanto, contendrá información a partir de la cual se puede construir un espectro de reflectancia. En realizaciones, tales como la realización de ejemplo 20a de la presente invención, ilustrada en la FIG. 4b, la fuente de luz y la cámara están sustancialmente en lados opuestos de los huevos, y la luz de la fuente llega a la cámara solo después de haber pasado al menos parcialmente a través del huevo o huevos que se están midiendo. En estos ejemplos de realizaciones de la presente invención, la luz que llega a la cámara contendrá de ese modo información a partir de la cual se puede construir un espectro de absorbancia (o, de manera equivalente, transmitancia). En realizaciones típicas de la presente invención, una resolución espacial de aproximadamente 0,5 cm es suficiente para obtener la información necesaria para evaluar el estado del huevo con una razón señal/ruido (SNR) suficientemente alta. Los huevos se pueden hacer pasar a la cámara mediante cualquier medio (p. ej., una cinta móvil) conocida en la técnica. Para mejorar la SNR, los espectros de referencia de fondo se obtienen midiendo un fondo apropiado 207 tal como la superficie sobre la que se colocan los huevos. Los espectros de calibración se obtienen midiendo la luz que llega a la cámara después de la interacción con una sustancia 209 de propiedades espectrales conocidas. A continuación se obtiene una instantánea de la cámara hiperespectral 220 del área dentro del campo de visión (FOV) de la cámara. Dependiendo de tales factores, la cámara específica que se esté utilizando, la resolución espacial y espectral deseada, la instantánea 220 puede corresponder a una medición de un solo huevo o de una pluralidad de huevos dentro del FOV de la cámara.
En una realización de ejemplo de la invención, se utiliza una cámara hiperespectral que puede realizar mediciones espectrales desde el UV cercano al IR medio. En una realización muy preferida de la invención, el espectro se mide de aproximadamente 300 nm a aproximadamente 2500 nm.
En algunas realizaciones de ejemplo de la presente invención, para ubicar físicamente el huevo en el espacio, el método incluye adicionalmente la etapa de utilizar un filtro espacial para medir un área predefinida dentro del FOV de la cámara, correspondiente a un número conocido de píxeles. Se mide la luz que llega a la cámara a una longitud de onda correspondiente a una fuerte absorción de CaCO3, en una realización de ejemplo de la presente invención, aproximadamente 2340 nm. Si se observa una fuerte disminución de la luz en relación con una medición de fondo a través de los píxeles, se sabe que hay un huevo dentro del FOV de la cámara y, a continuación, se realiza la medición espectral.
En ejemplos de realizaciones de la presente invención, las mediciones se realizan mientras el huevo se mantiene en un portamuestras específico especialmente diseñado. Tal soporte de este tipo tiene la ventaja de normalizar la distancia desde la fuente de luz al huevo y del huevo al detector, además de mantener el huevo en una ubicación conocida durante la medición.
A continuación se hace referencia a la FIG. 5, que presenta una ilustración esquemática (no a escala) de una realización 106 de tal portamuestras específico. El portamuestras puede estar elaborado de cualquier material conveniente que se pueda elaborar en la forma requerida (p. ej., mediante mecanizado o moldeado); el material de construcción es preferiblemente uno que sea suficientemente rígido para mantener su forma, para contener un huevo de ave y para resistir el uso repetido sin degradación. En una realización preferida, el portamuestras 106 está elaborado de un plástico duro y oscuro. En la realización mostrada en la figura, la carcasa exterior del portamuestras 1060 es sustancialmente ovoide. En otras realizaciones, la carcasa exterior puede tener cualquier forma conveniente (p. ej., cubo, paralelepípedo, etc.). En la realización mostrada, la bisagra 1061, situada sustancialmente a lo largo del eje ecuatorial del portamuestras, permite al operario abrir el portamuestras mientras mantiene la integridad estructural del portamuestras. La bisagra divide el portamuestras en una porción superior 106t y una porción inferior 106b. La FIG. 5b muestra esquemáticamente el portamuestras en su posición abierta con un huevo insertado. El cable de fibra óptica se introduce en el portamuestras a través del tubo guía 1062 y pasa a través de la entrada 1063. La guía y la entrada están adaptadas para un ajuste deslizante de la fibra óptica. El portamuestras comprende adicionalmente una superficie interior 1064, que es sustancialmente ovoide y está adaptada para aceptar un huevo de ave. Cuando el portamuestras está en uso, el huevo que se está sometiendo a prueba entra en contacto con al menos parte de la superficie interior 1064. En la porción inferior 106b, la superficie interior comprende un material suave y oscuro 1065, adaptado para evitar el agrietamiento del huevo y el posible reflejo de la luz de las superficies internas del portamuestras cuando el huevo se coloca en el portamuestras. El material blando 1065 puede ser de cualquier material apropiado (p. ej., espuma o lana de algodón) para contener un huevo de ave. El material duro del que está hecho el portamuestras tiene la forma adecuada para aceptar el material blando 1065 de tal manera que toda la superficie interior (material duro material blando) define esencialmente un ovoide. El portamuestras también puede incluir opcionalmente una base 1066. La base 1066 está adaptada para estabilizar el portamuestras sobre una superficie plana, y de forma opcional adicionalmente está adaptada para colocar el portamuestras dentro de un área definida que contiene una pluralidad de portamuestras similares, para colocarla en una cinta transportadora, etc.
En realizaciones de ejemplo adicionales de la presente invención, el método divulgado en la presente memoria está adaptado para la producción en masa, es decir, el análisis rápido de un gran número de huevos de forma sustancialmente simultánea. En estas realizaciones de ejemplo de la presente invención, el portamuestras se modificará en general a partir de la realización ilustrada en la FIG. 3. En una de tales realizaciones de ejemplo de la presente invención, en lugar de la disposición articulada mostrada en la FIG.3, la porción superior 106t es desmontable de la porción inferior 106b; en realizaciones de ejemplo de la presente invención en las que la carcasa exterior es, por ejemplo, un cubo o paralelepípedo, la porción superior 106t puede ser una tapa. La porción superior 106t está diseñada para entrelazarse con la porción inferior 106b, p. ej., por un sistema de lengüeta y ranura o por tener un borde alrededor del perímetro de una mitad que coincida con el perímetro de la otra mitad. En estas realizaciones, la porción superior 106t está adaptada para ser levantada por un dispositivo controlado a distancia. Tales dispositivos son bien conocidos en la técnica y generalmente están adaptados para levantar una pluralidad de objetos simultáneamente. Una vez que se han levantado las porciones superiores, un segundo dispositivo (de un tipo bien conocido en la técnica) coloca una pluralidad de huevos en los portamuestras. A continuación, se devuelven las porciones superiores, se cierran los portamuestras y se elaboran las mediciones espectrales. Se conecta una fibra óptica separada a cada portamuestras, y los resultados se miden de forma independiente, ya sea en serie (un huevo a la vez, y cada espectro se almacena de forma independiente en la memoria del ordenador que controla el aparato), en paralelo (cada fibra óptica es leída por el ordenador en un canal separado), o ambos (se hacen mediciones paralelas de una porción de los huevos en los portamuestras, seguidas de una segunda medición de una porción adicional de los huevos, y así sucesivamente hasta que todas las mediciones se han realizado). Una vez realizadas todas las mediciones espectrales, se levantan las porciones superiores de los portamuestras, se retiran los huevos y se devuelven a la incubadora y, si se desea, se realiza un conjunto adicional de mediciones. Aquellos huevos que no cumplan con el criterio deseado (p. ej., fértiles frente a infértiles o machos frente a hembras) se pueden descartar.
A continuación se hace referencia a la FIG. 6, que presenta una ilustración esquemática (no a escala) de un portamuestras específico 206 de acuerdo con otra realización de la invención. El portamuestras está contenido en una carcasa 2060. La carcasa puede ser de metal, plástico, madera o cualquier otro material de construcción apropiado. En algunas realizaciones de la invención (no mostradas en la FIG. 6), la carcasa está confinada por todos los lados e incluye una puerta, panel con bisagras u otros medios conocidos en la técnica para introducir un huevo de ave; en estas realizaciones, cuando la carcasa está confinada, es estanca a la luz excepto por los medios para las conexiones ópticas a la fuente de luz y al espectrómetro que se comenta a continuación. Al menos un lado de la carcasa contiene medios de admisión de luz 2063 para introducir luz emitida por una fuente de luz externa 2064. En varias realizaciones de la invención, los medios de admisión de luz pueden ser un orificio de dimensiones apropiadas en el lateral de la carcasa, o pueden incluir una ventana o una óptica de enfoque. Dentro de la carcasa hay dos varillas de soporte sustancialmente paralelas 2061, montadas de forma giratoria dentro de la carcasa y espaciadas a una distancia apropiada para soportar un huevo de ave y mantenerlo en contacto óptico con los medios de admisión de luz. Las dos varillas están conectadas mecánicamente a al menos un motor 2062. En la realización ilustrada en la FIG. 6, se utiliza un solo motor para controlar ambas varillas; en realizaciones alternativas, cada varilla está controlada por su propio motor.
El motor hace girar las dos varillas alrededor de su eje longitudinal, lo que hace que el huevo colocado sobre ellas gire sin que se traslade significativamente. En una realización preferida de la invención, la velocidad del motor 2062 es controlable (p. ej., mediante un aparato de control electrónico externo de cualquier tipo bien conocido en la técnica) de tal manera que el operario puede elegir la tasa de rotación de las varillas. En una realización muy preferida de la invención, la velocidad del motor se elige de tal manera que el huevo complete una rotación aproximadamente una vez en 13 segundos, durante los cuales se realizan aproximadamente 30 mediciones espectrales. La ventaja de hacer girar el huevo es que toda la circunferencia del huevo queda de ese modo expuesta a la luz incidente. Esto no solo limita el calentamiento del huevo por la fuente de luz externa, sino que también permite la recopilación y el promediado de múltiples espectros del mismo huevo para limitar la influencia de artefactos que podrían surgir debido a inhomogeneidades en el huevo, en particular en la cáscara, que podría causar que un espectro tomado por irradiación de una única mancha del huevo no fuera representativa del huevo como un todo.
El portamuestras también comprende medios (p. ej., un orificio hermético a la luz en un lado de la carcasa, o un espacio en el lado de los medios de admisión de luz 2063) para admitir un cable de fibra óptica 2064. El otro extremo del cable de fibra óptica está en contacto óptico con un espectrómetro como se describió anteriormente. La punta del cable de fibra óptica ubicada dentro de la carcasa se coloca en contacto óptico con el huevo de tal manera que la luz pueda pasar de la fuente de luz externa a la punta del cable de fibra óptica y de allí al espectrómetro a través del huevo que se está analizando. Esta configuración se puede utilizar en el modo de reflectancia o en el modo de transmisión/absorbancia, como se describió anteriormente. En realizaciones de ejemplo preferidas de la presente invención, la punta del cable de fibra óptica se encuentra a 2-4 cm del huevo.
Como se muestra en las FIG. 6a - 6c, los medios de admisión de luz y los medios para admitir el cable de fibra óptica pueden estar en cualquier lado del portamuestras con respecto a las varillas que sostienen el huevo. En la realización ilustrada en la FIG. 6a, las varillas están ubicadas entre el huevo y la fuente de luz, y la luz llega al huevo a través del espacio entre las varillas. En la realización de ejemplo de la presente invención ilustrada en la FIG. 6b, el medio de admisión de luz está ubicado de tal manera que el haz de luz se encuentra en un plano paralelo al que contiene las dos varillas, iluminando el huevo desde el lado con relación al plano en el que se ubican las varillas de soporte. En una tercera realización de ejemplo de la presente invención, ilustrada en la FIG. 6c, el medio de admisión de luz está situado en el lado del huevo opuesto al de las dos varillas de soporte.
En la realización mostrada, cada huevo a analizar se coloca individualmente en el portamuestras. En realizaciones de ejemplo adicionales de la presente invención (no ilustradas), el dispositivo comprende adicionalmente medios para introducir automáticamente los huevos y sacarlos del portamuestras. Se puede utilizar cualquier medio conocido en la técnica (p. ej., una cinta transportadora) para realizar estas tareas.
Mientras se realizan las mediciones, es importante que el huevo no se caliente innecesariamente, ya que el sobrecalentamiento del huevo puede dañarlo. Diferentes realizaciones de ejemplo de la presente invención incluyen diferentes medios para resolver este problema. En el método más simple, la fuente de luz se mantiene lo suficientemente lejos del huevo para que el huevo no se sobrecaliente. La distancia exacta dependerá del diseño óptico específico, pero en general, se encuentra que para la mayoría de los ejemplos de realizaciones de la presente invención, la distancia óptima desde la fuente de luz al huevo (es decir, la distancia que conserva una SNR aceptable mientras que solo se calienta mínimamente el huevo) se encuentra a aproximadamente 5 - 10 cm.
En ejemplos adicionales de realizaciones de la presente invención, la prevención del sobrecalentamiento del huevo se logra controlando la temperatura del entorno en el que se realiza la medición (p. ej., dentro de la carcasa del portamuestras). Este control de temperatura puede ser activo (p. ej., termostático) o pasivo (p. ej., el portamuestras está en contacto térmico con un baño de calor).
En algunos ejemplos de realizaciones de la presente invención, el portamuestras incorpora medios de ventilación (p. ej., en los lados) para permitir el enfriamiento por aire del portamuestras mientras se realizan las mediciones.
EJEMPLO 1
Este ejemplo demuestra el uso de la invención divulgada en la presente memoria como un método para determinar la fertilidad de un huevo de ave el día 0, es decir, el día en que el huevo se deposita en la incubadora. En este ejemplo, se obtuvieron 150 huevos blancos frescos (raza White Leghorn, línea genética Lohmann) directamente del gallinero. La fertilidad de los huevos se determinó de acuerdo con el método divulgado en la presente memoria y a continuación los huevos se colocaron en una incubadora Peterson en la Facultad de Agricultura de la Universidad Hebrea. Los huevos se incubaron durante tres días y a continuación se abrieron para determinar su fertilidad. A continuación, los resultados de la determinación se compararon con los resultados del análisis de las mediciones que se habían realizado el día 0. Los resultados del control físico y los resultados de los análisis se mantuvieron separados hasta que se realizó la comparación. El experimento se repitió varias veces, incluso con huevos morenos.
De la muestra, 50% de los huevos se eligieron al azar como grupo de "entrenamiento" para la red neuronal. 25% para la validación de los resultados de la red neuronal, y el 25% restante se conservo como grupo de prueba.
El análisis se realizó como sigue. Primero, los datos espectrales se sometieron a un análisis de componentes principales. Los cinco componentes más significativos de cada muestra se utilizaron como entrada a la red neuronal. Se utilizó la función de entrenamiento de propagación hacia atrás de Leverberg/Marquand. El entrenamiento de la red neuronal comenzó con un conjunto de pesos aleatorios. Si después de 200 iteraciones no se encontraba un conjunto adecuado de pesos, el algoritmo de entrenamiento se iniciaba nuevamente con un nuevo conjunto de pesos aleatorios.
Se utilizó una red neuronal con tres neuronas, utilizando la función de transferencia "tansig" en la capa oculta y la función de transferencia "lineal" para la capa de salida. Los parámetros utilizados en el modelo de red neuronal se resumen en la Tabla 1.
TABLA 1: Parámetros de la red neuronal para la medición de la fertilidad del huevo (Día 0)
Figure imgf000010_0002
Los resultados del análisis realizado el Día 0 de acuerdo con el método divulgado en la presente memoria se comparan con las determinaciones físicas realizadas el Día 3 en la Tabla 2.
TABLA 2: Comparación de análisis y medición física
Figure imgf000010_0001
Como se puede ver en la tabla, el método divulgado en la presente invención detectó satisfactoriamente 99,7% de los huevos que posteriormente se determinó mediante inspección física que eran fértiles (0,3% de falsos negativos). El método tuvo menos éxito en la identificación de huevos infértiles el Día 0, y solo logró identificar 24,6% de los huevos que posteriormente se determinaron por inspección física como infértiles. Dado que el objetivo final del método es identificar y salvar los huevos fértiles, el resultado se puede describir alternativamente como haber identificado con éxito el Día 0 esencialmente, todos los huevos que se mantienen en la incubadora y casi una cuarta parte de los huevos que habrían sido descartados como infértiles. Para los huevos investigados en el experimento, la tasa de éxito global fue superior a 90%.
EJEMPLO 2
Se utilizaron los mismos métodos que en el Ejemplo 1, excepto que en este caso, la medición y el análisis de los huevos de acuerdo con el método divulgado en la presente memoria se realizaron el Día 1 en lugar del Día 0.
Los parámetros para el modelo de red neuronal se resumen en la Tabla 3.
TABLA 3: Parámetros de la red neurona! para la medición de la fertilidad del huevo (Día 1)
Figure imgf000011_0002
La comparación de la determinación física de la fertilidad de los huevos con los resultados del análisis realizado de acuerdo con el método divulgado en la presente memoria se presenta en la Tabla 4.
TABLA 4: Comparación de análisis y medición física
Figure imgf000011_0001
Una vez más, hubo una detección casi perfecta de los huevos fértiles y de casi un tercio de los huevos infértiles, con una tasa de éxito global de 91,1% el Día 1.
EJEMPLO 3
En este conjunto de experimentos, se obtuvieron 150 huevos blancos de la misma fuente que los utilizados en los ejemplos anteriores. Cuando los huevos llegaron al gallinero, se determinó su fertilidad y posteriormente se colocaron en la incubadora. En el décimo día después de que los huevos se depositaran en la incubadora, se determinó la fertilidad de los huevos al trasluz, y el día 12, se realizó la determinación del género del polluelo dentro de cada huevo de acuerdo con el método divulgado en la presente memoria. Los huevos completaron la incubación el día 21 con su eclosión. Tras la eclosión, se determinó el sexo del polluelo mediante el método de sexado de las plumas de acuerdo con procedimientos bien conocidos en la técnica. Los resultados de la determinación del sexo por medio de examen físico se compararon con los de las mediciones realizadas en los huevos el día 12 después de que hubieran sido depositados en la incubadora.
El análisis de componentes principales y el análisis de redes neuronales se realizaron como se describió anteriormente. Los parámetros del algoritmo de la red neuronal se resumen en la Tabla 5.
TABLA 5: Parámetros de la red neurona! para medir el sexo del polluelo (Día 12)
Figure imgf000012_0002
La Tabla 6 presenta los resultados de la comparación entre los resultados de la medición y el análisis realizados de acuerdo con el método divulgado en la presente memoria y de la determinación física del sexo por medio del método de sexado de las plumas.
TABLA 6: Comparación de análisis y medición física (Día 12)
Figure imgf000012_0001
Casi 90% de los polluelos macho se identificaron con éxito como macho el Día 12, mientras que casi dos tercios de los polluelos hembra se identificaron con éxito como hembra. La tasa de éxito global fue de 77,6%.
El alcance de la invención está limitado únicamente por las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método no invasivo para detectar el estado actual de un huevo de ave, que comprende las etapas de: medir al menos un espectro de dicho huevo de ave a lo largo de al menos un intervalo de longitud de onda predeterminado;
utilizar un algoritmo de red neuronal para comparar dicho espectro con una base de datos predefinida de espectros que definen posibles valores de dicho estado actual; y,
utilizar los resultados de dicha comparación para evaluar el estado actual de dicho huevo de ave.
2. El método según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una etapa de descarte de cualquier huevo para el que dicho estado actual no coincide con un estado predefinido.
3. El método según la reivindicación 1, en donde dicha etapa de utilización de un algoritmo de red neuronal comprende las etapas de:
utilizar el análisis de componentes principales para transformar un conjunto de datos;
seleccionar las primeras m puntuaciones de cada muestra; e,
introducir dichas m puntuaciones en una red neuronal que comprende n neuronas, una función de transferencia en la capa oculta y una función de transferencia lineal para la salida.
4. El método según la reivindicación 3, en donde m = 5, n = 3, y dicha función de transferencia en la capa oculta es la función "tansig".
5. El método según la reivindicación 1, en donde dicha etapa de utilización de un algoritmo de red neuronal para comparar dicho espectro con una base de datos predefinida de espectros que definen posibles valores de dicho estado actual comprende adicionalmente la etapa adicional de pre-procesamiento de los datos espectrales.
6. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas adicionales de:
obtener al menos un espectro de referencia;
obtener al menos un espectro de calibración;
obtener al menos un espectro de prueba;
utilizar dicho al menos un espectro de referencia para corregir dicho al menos un espectro de prueba; y, utilizar dicho espectro de calibración para calibrar al menos una característica espectral.
7. El método según la reivindicación 1, en donde dicha etapa de medición de al menos un espectro de dicho huevo de ave a lo largo de al menos un intervalo de longitud de onda predeterminado comprende adicionalmente las etapas adicionales de:
obtener una cámara hiperespectral capaz de registrar espectros sobre dicho intervalo de longitud de onda predeterminado;
colocar dicho huevo de ave dentro del campo de visión de dicha cámara hiperespectral; y,
utilizar dicha cámara hiperespectral para obtener al menos un espectro de dicho huevo de ave.
8. El método según la reivindicación 7, en donde dicha etapa de medición de dicho al menos un espectro de dicho huevo de ave en una longitud de onda predeterminada está precedida por una etapa de confirmación de que dicho huevo de ave está dentro del campo de visión de dicha cámara hiperespectral, confirmando dicha etapa que dicho huevo de ave se encuentra dentro del campo de visión de dicha cámara hiperespectral que comprende: obtener una medición de prueba midiendo la cantidad de luz de al menos una longitud de onda predeterminada correspondiente a una característica de absorción de dicho huevo de ave que alcanza una porción predefinida del campo de visión de dicha cámara hiperespectral; y,
comparar dicha medición de prueba con una medición de referencia sustancialmente en la misma al menos una longitud de onda predeterminada;
en donde la presencia de dicho huevo de ave dentro del campo de visión de dicha cámara se confirma cuando los resultados de la etapa de comparación de dicha medición de prueba con dicha medición de referencia muestran una diferencia entre las dos mediciones que excede un umbral predeterminado.
9. El método según la reivindicación 1, en donde dicho estado actual es el género y, adicionalmente, en donde dicha determinación se realiza no más de dos semanas después del momento en que dicho huevo se deposita en la incubadora.
10. El método según la reivindicación 1, en donde dicho al menos un espectro se elige del grupo que consiste en (a) un espectro de reflectancia y (b) un espectro de transmitancia.
11. El método según la reivindicación 1, en donde dicho espectro se extiende desde el UV cercano al IR medio.
12. El método según la reivindicación 1, en donde dicho espectro es un espectro derivado.
13. El método según la reivindicación 1, en donde se utiliza un portamuestras para recopilar un espectro de un huevo de ave, comprendiendo dicho portamuestras:
una carcasa exterior;
una carcasa interior que define un volumen de prueba;
medios para introducir al menos un cable de fibra óptica en el interior de dicho portamuestras; y,
medios para separar al menos parte de la porción superior de dicho portamuestras de la porción inferior de dicho portamuestras;
en donde dicho portamuestras está adaptado para excluir la luz ambiental durante dicha recogida de dicho espectro.
14. El método de según la reivindicación 1, en donde se utiliza un portamuestras para recopilar un espectro de un huevo de ave, comprendiendo dicho portamuestras:
una carcasa;
dos varillas sustancialmente paralelas montadas de forma giratoria dentro de dicha carcasa y dispuestas para soportar un huevo de ave colocado encima;
al menos un motor en conexión mecánica con dichas varillas, dicho al menos un motor adaptado para hacer girar cada una de dichas varillas alrededor de su eje longitudinal;
medios de admisión de luz para admitir la luz emitida por una fuente de luz en dicha carcasa, dichos medios de admisión de luz dispuestos de tal manera que al menos una porción de dicha luz ilumina un huevo de ave colocado sobre dichas varillas; y,
medios para admitir un extremo de un cable de fibra óptica en dicha carcasa de tal manera que al menos una porción de dicha luz admitida a través de dichos medios de admisión de luz y reflejada desde dicho huevo de ave entre en dicho cable de fibra óptica,
en donde la rotación de dicho huevo de ave permite la recopilación de datos espectrales de toda la circunferencia de dicho huevo de ave.
15. El método según la reivindicación 1, en donde se utiliza un aparato para determinar de forma no invasiva el estado actual de al menos un huevo de ave, comprendiendo dicho aparato:
un portamuestras como se define en la reivindicación 13 o la reivindicación 14;
medios espectrométricos adaptados para obtener al menos un espectro de un huevo de ave colocado dentro de dicho portamuestras;
medios de transferencia de datos para transferir dicho al menos un espectro a un dispositivo informático; y,
medios informáticos instalados en dicho dispositivo informático, adaptados para analizar dicho al menos un espectro según un algoritmo predeterminado.
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