專利名稱：精子分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在沒有實驗室設(shè)備的情況下，用于快速并成本低廉地分析精子樣本的受孕能力，生育力的裝置和方法，尤其是，這種裝置和方法只需要用戶操作簡單的幾步，提供精子輸入到計算機模塊內(nèi)，它可自動執(zhí)行分析并提供最終的品質(zhì)因素。
在過去的幾十年里，大體來說，包括從魚到人類幾乎所有動物都已表現(xiàn)出生育力下降的趨勢。在大多數(shù)種系，這種問題在雄性和雌性配偶上出現(xiàn)的幾率基本相等。這種下降歸因于世界環(huán)境的污染，全球氣候變暖，反達爾文醫(yī)學(xué)實踐，不考慮生育力的所需性狀的選擇及等等其它原因。這種下降是確實存在的，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)做過調(diào)查，但其中原因還不明了。
一些對我們?nèi)祟愝^重要的動物種系的生育力下降是我們?nèi)祟愒斐傻?。一些作為我們食物的動物被精心飼養(yǎng)成滿足人類口味的品種，但這種品種的生育力被損害。例如，火雞和母雞被飼養(yǎng)成能最大化產(chǎn)生白肉的品種，但這樣使生育力損失。即使寵物和役畜，經(jīng)過許多代在外形和品性上的選擇，其生育力都明顯下降。全球范圍低生育力的家禽、豬、和其它食動物每年至少損失十億美元。
不論種系，有好幾種技術(shù)用來檢測雌性配偶的生育力，包括物理檢查、激素檢查、卵的孵育和其它測試，但是僅僅有兩種測定雄性配偶生育力的方法“精子計數(shù)”和化學(xué)檢查。截至目前，大多數(shù)低生育率雄性動物就是通過精子計數(shù)來判斷。這樣在沒有伴隨精子計數(shù)有問題的情況下很難發(fā)現(xiàn)雄性在化學(xué)方面的缺陷。為了在“精子計數(shù)”中進行確定，需要進行一些放大來增加精子或精子細胞的外觀大小，然后由人或計算機來“計數(shù)”。一些種系的動物每毫升精液中有超過十億的精子。細胞的快速運動，加上細胞又很小，即使用顯微鏡也很難計數(shù)。通常，一種光學(xué)光柵刻線被用來將樣本分成很多區(qū)段以便于正確計數(shù)。不論是人工觀察還是計算機，細胞計數(shù)是為了確定(1)每單位體積總數(shù)，(2)運動度，以及(3)細胞的大致形狀或“形態(tài)學(xué)”。精子計數(shù)的結(jié)果通常報告包括這些項目加上其它，諸如體積、顏色、PH等等能反映雄性一般健康狀況的指標。但實際上在所有種系動物中最重要的一項測定是能夠穿入卵子的運動精子的數(shù)。為了這個目的，“精子計數(shù)”被稱為“健康精子計數(shù)”能夠使卵子受孕的精子濃度。
至于低生育力的治療，有一些確實可行的治療能夠增強雌性動物的生育力，包括激素序列治療；在食動物之間，某些獸藥可用于雌性動物增加平均產(chǎn)仔數(shù)。但是雄性的生育力完全是另一回事。不管種系，也不論醫(yī)藥和獸醫(yī)科學(xué)怎樣努力，僅有很小比率(＜1-2％)的生育力低下的雄性動物經(jīng)過治療后有精子計數(shù)改善的情況。幾乎所有病例，在所有種系，沒有成功的治療雄性低生育力的方法。
在典型食動物，在雄性動物之間存在交配多個雌性動物的競爭。一個占統(tǒng)治權(quán)的低生育力雄性動物可能與多個雌性動物交配，而驅(qū)趕走沒有統(tǒng)治權(quán)但有較強生育力的競爭者。這就導(dǎo)致多個雌性動物的繁殖能力下降，動物變得稀少。在獸用生育藥物中，特別是當(dāng)它被用于食動物中時，低生育力有直接并可預(yù)測的影響。因此能夠快速并便宜地測定食動物中雄性動物的受孕力就有巨大優(yōu)勢，從一批牲畜中精選出低生育力的雄性，從而僅留下生育力強的雄性動物競爭雌性動物。
用于確定精液樣本的受孕力或生育力的現(xiàn)有技術(shù)基本上包括計算機輔助精液分析儀(“CASA”)，顯微鏡，一種叫做“精子質(zhì)量分析儀”(“SQA”)的裝置和實驗室進行的生化測定，因此不適于在現(xiàn)場內(nèi)進行實時分析。CASA通過顯微鏡，一個或多個攝像機，視頻圖像轉(zhuǎn)換硬件，計算機，和一個或多個顯示器來完成。CASA系統(tǒng)由三個公司進行發(fā)展，價位在$30，000到$50，000之間。一般來說這種價位甚至對于醫(yī)院的臨床實驗室都顯得太貴，更不用說食動物飼養(yǎng)者，如養(yǎng)雞場。至于顯微鏡，使用傳統(tǒng)的實驗室顯微鏡，通常連接一種把樣本壓成非常薄的膜狀緊貼在精微蝕刻的柵格上的裝置，以便于計數(shù)。這種方法費時，尤其費力，它是根據(jù)各人計數(shù)單位體積的精子密度的能力不同，而測試結(jié)果誤差很大。
SQA是一種計算機裝置，已被用于精子庫，生育門診和實驗室，以測定精子的某些特性。精子樣本根據(jù)精確的內(nèi)部尺寸吸取到透明毛細管內(nèi)。當(dāng)樣本在毛細管內(nèi)上升時，載體被插入到一個狹長的縫中，其中由光導(dǎo)纖維管導(dǎo)引的校正光照射到毛細管的一小段。在毛細管相對光的一側(cè)有一個光電傳感器，它感受穿過毛細管的光的非常微小的微擾出現(xiàn)和頻率。這種由于毛細管內(nèi)的精子細胞的運動所引起的微擾，被轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸給計算機。計算機應(yīng)用已知的數(shù)據(jù)算法，產(chǎn)生數(shù)字表達的精子運動指數(shù)(SMI)，以任意標度反映精子樣本的整個精子質(zhì)量或相對生育力。在人類SMI值的范圍從完全精子缺乏病人的0到最高質(zhì)量的精子的超過160SMI。有必要測定活動精子細胞的數(shù)和它們的運動性。
本發(fā)明利用SQA(光感一定量精液內(nèi)精子的運動)的原理產(chǎn)生一個生育力品質(zhì)因數(shù)，即，一個SMI或類似基數(shù)，但克服了SQA上遇到的許多問題。另外還包括處理SQA上使用的較新的和獨特的功能，還提供在SQA上沒有或不知的特性，例如，使本發(fā)明適用于不潔凈動物環(huán)境的特性。在這方面，SQA被設(shè)計成在實驗室環(huán)境中，當(dāng)插入載體的狹縫被污染，讀數(shù)就會出現(xiàn)嚴重問題。微小的污漬會很容易地進入狹縫，引起讀數(shù)錯誤，裝置就不得不小心地拆卸開來以清潔狹縫。本發(fā)明不太容易被污染，即使被污染，也能夠很方便快捷地清潔。本發(fā)明還提供多個便攜式測量模塊，每個都可以插入一個箱子，用于充電和至少與打印機或顯示器相連。同樣，SQA花40秒就可提供SMI值，因為為了準確起見它需要反復(fù)執(zhí)行4次基本測試。本發(fā)明提供一種全新的，可置換的毛細管載體，它能夠使測量模塊平行地進行多次測試，從而把每次分析的時間減小到SQA時間的一小部分，增強了在食動物工業(yè)上的應(yīng)用價值。
本發(fā)明是最值得投資的、不論是人類或動物的、用于確定生育力的有效技術(shù)。這是因為僅需要很便宜的設(shè)備(下面將會述說到)，很簡單的用戶培訓(xùn)，很低的每次測試費用，及迅速地顯示結(jié)果。測試時間是很重要的，因為在生育力測定事務(wù)中，時間就是金錢。另一個重要的優(yōu)點是結(jié)果的獲取完全不摻雜主觀因素。計算機完成所有判斷。由于個人固有的主觀因素使得多個實驗室科學(xué)家采集的平行樣本的結(jié)果成一個很寬的鐘形曲線，但使用本發(fā)明，多次平行測試結(jié)果非常一致，結(jié)果被限于一個峰點，而不是鐘形曲線。
舉一個例子顯示本發(fā)明在養(yǎng)雞業(yè)中具有怎樣的優(yōu)勢。“肉雞”是被飼養(yǎng)用來吃肉的雞。美國肉雞業(yè)每年以比全世界任何其它地方都要高的效率，大約孵育90個億的小雞。這90億個小雞的孵育需要107億個雞蛋，大約7千萬只母雞，大約需要7百萬只公雞授精。但是有很大一部分公雞生育力低下，導(dǎo)致大約有占全部孵育雞蛋的16％，或大約17個億的雞蛋孵不出小雞。截至目前，尚無任何辦法能夠有效地辨別有生育力和生育力低下的公雞，因此養(yǎng)雞業(yè)僅能達到84％的孵出率。然而，在密西西比州立大學(xué)由Chris McDaniel博士使用SQA發(fā)現(xiàn)精子穿卵與活精子濃度SMI成正相關(guān)，而與死精子濃度成負相關(guān)。Chris McDaniel博士總結(jié)這些相關(guān)性后指出，SMI可被用來改良肉雞飼養(yǎng)者的公雞的生育力。在他的研究中，McDaniel博士發(fā)展了現(xiàn)在被稱作“McDaniel規(guī)協(xié)”，他規(guī)定了被用在公雞上的SMI比例，還規(guī)定了公雞的精子樣本必須被稀釋的比例。稀釋是必要的，因為公雞的每毫升精液中精子細胞的濃度高達數(shù)十億，稀釋使?jié)舛冗_到儀器的線性范圍。最佳的稀釋是一份精子五份稀釋液，稀釋液就是簡單的生理鹽水。在這方面，本發(fā)明還包括一種快速、干凈、準確、和價廉地以適當(dāng)?shù)谋壤♂尮u或任何其它種系動物的精子樣本的方法。
總之，本發(fā)明提供了一種簡單、省錢并確實有效的系統(tǒng)和方法，利用它可以從一大群飼養(yǎng)的動物中識別并精選出生育力低下的公雞，或其它種系動物中的雄性動物，因此改善了生育力，增加受孕率。
本發(fā)明的其它優(yōu)勢將在下面的描述中很容易理解。
本發(fā)明的目標是提供一種在現(xiàn)場快速、準確和價廉地分析多種雄性動物受孕力，或生育力的便攜式系統(tǒng)?！霸弧钡囊馑际侵竸游锉槐Ａ粼诶绻葌}、雞舍、甚至在田野里。
本發(fā)明的另一個目標是提供這樣一個系統(tǒng)即用戶僅僅需要操作簡單的幾個機械步驟(例如吸取精液于載體中，插入載體于便攜式分析模塊中，按下按鈕)就能很快得到生育力指標。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種如上文所描述的系統(tǒng)，它產(chǎn)生一個精子運動力指數(shù)(“SMI”)值或其它相對生育力指數(shù)。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種如上兩段文中所描述的系統(tǒng)，它可以在不潔的動物環(huán)境中使用。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種如上三段文中所描述的系統(tǒng)，其中每份精子標本被采集到價廉的精子載體中，載體被插入測量模塊中加以分析，然后最好被扔掉。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種如上文中所描述的系統(tǒng)，其中的精子載體被進一步設(shè)計成允許精子樣本的校準液在內(nèi)。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種如上文中所描述的系統(tǒng)，其中多個測量模塊可插入一個模塊載體中，用于充電或至少與打印機和顯示器相連。
另一個目標是上文描述的系統(tǒng)中其中至少有一個附加的穿過載體的光路用于獲取讀數(shù)而不是運動性，例如獲取用于根據(jù)運動性測定精子的密度的無精液時讀數(shù)。
另一個目標是上文描述的系統(tǒng)能夠根據(jù)精子的運動性測定精液樣本中精子的密度。
本發(fā)明的另一個目標是提供一個如上文描述的系統(tǒng)，其中的樣本載體顯示有處理器可讀取的密碼，用于識別樣本采集的動物種系。
本發(fā)明的另一個目標是提供一個如上文描述的系統(tǒng)，在精液樣本溶液的一次操作后，其中的密碼變得不易被處理器辨認。
這些和其它目標，表達的或暗指的，通過具有精子樣本載體和“閱讀器”模塊的精子分析系統(tǒng)完成。精子樣本載體包括(1)一個長臂界定的小腔上有一個精子樣本進出的開口；(2)一個用于吸取精子樣本進入小腔的手工操作泵，(3)多個不同的光路交叉穿過小腔。該模塊包括(1)一個響應(yīng)操作員的促動信號的處理器；(2)一個由響應(yīng)促動信號的處理器供能、用于發(fā)射穿過各個光路的各個光束的光子源，例如光源裝置；(3)多個感光裝置，每個光路一個，各用來產(chǎn)生信號表明在穿過所說的各自光路的光束中的微擾的出現(xiàn)和頻率，并把信號傳送給處理器；(4)一種由處理器運行的算法用于處理多個光電傳感器的信號，產(chǎn)生量化的靈敏值表示在小腔內(nèi)的精子的運動性；(5)用于將靈敏值傳送給操作員的裝置。最好該光源裝置包括一個光源和多個光導(dǎo)管，即纖維光纜，每個光導(dǎo)管從光源接受光子并引導(dǎo)它們進入各個光路的一側(cè)末端，各個感光裝置被放置在光路的對側(cè)末端，感受離開光路的光子。該系統(tǒng)最好還包括精子樣本載體上的標記，給處理器至少提供了關(guān)于在載體的小腔內(nèi)的精子樣本提供者的生物類別的信息。最好該系統(tǒng)還包括一個盤上有多個均一的、封閉的小孔；每個小孔包含精確量的精液稀釋劑，最好該小孔被薄膜封閉，薄膜可被載體的長臂穿破，將載體內(nèi)的精液樣本排入到稀釋劑中并進行攪拌，然后再將混合物吸入載體進行測試。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)SQA精子樣本載體的示圖。
圖2是圖1的樣本載體的中間截面圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)的SQA操作流程框圖。
圖4是本發(fā)明的精子樣本載體示圖。
圖5是圖2所示的樣本載體沿線5-5的截面圖。
圖6是本發(fā)明的光學(xué)功能圖。
圖7是沿與圖5相同的線做的截面，顯示制造前的樣本載體圖。
圖8是本發(fā)明的分析模塊的示圖。
圖9是本發(fā)明的分析模塊的光學(xué)特性功能圖。
圖10是本發(fā)明的雙重分析模塊的示圖。
圖11是本發(fā)明的雙重分析模塊載體的示圖。
圖12是本發(fā)明的稀釋盤部分被去掉后的平面圖。
圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明的精子樣本是如何被稀釋的示圖。
圖14是另一種樣本載體的功能圖，這種樣本載體提供一個附加的光路用于獲得附加的讀數(shù)，例如，在無精液狀態(tài)的參考讀數(shù)，用于確定精子的密度。
參考圖1-3，顯示一種現(xiàn)有技術(shù)的SQA，其有一個安裝有毛細管4的精子樣本載體2。精子樣本通過毛細作用被吸入到載體中。載體被插入到操作臺分析計算機6的狹縫(未顯示)中。當(dāng)通過操作員的輸入啟動一次測試時，計算機發(fā)出光8經(jīng)過載體上的孔10和12照射穿過毛細管。穿過毛細管的光被光電檢測器14檢測。檢測器對光線的反應(yīng)被數(shù)字化16，并被送到應(yīng)用算法的計算機。這樣被重復(fù)四次，然后四次測試的結(jié)果進行比較并整合產(chǎn)生受試樣本的SMI值。然后這個值被操作員顯示18。每個樣本的這些操作大約花至少1分鐘(每次測試用10秒，加上準備時間)。
參考圖4-6，根據(jù)本發(fā)明的精子樣本載體被顯示具有一個盤狀手柄22和長臂24。長臂有一個吸入精子樣本的縱通道26，最好通過位于圓柄中央的、可復(fù)原的彈性球28促發(fā)產(chǎn)生的真空吸入精子。載體最好是塑料的，它最好整體尺寸應(yīng)該是總長7厘米，圓柄直徑為2厘米，厚2毫米，通道大約1．5毫米×0．3毫米。球的下方是一個與通道26相通的泵室30。當(dāng)球被壓下，減小了泵室的體積，迫使空氣從泵室通道內(nèi)排出，當(dāng)球恢復(fù)到初始狀態(tài)它造成一個暫時的真空，由此吸引樣本進入通道，到達通道的標記處。這是一個非?？斓某绦?，然后簡單地等待樣本被毛細作用吸入。真空吸引的方法即使用在非常粘稠的精液，例如公雞的精液也可以操作，這種狀態(tài)下毛細作用無效或不可靠。泵室體積下降的程度最好由定位件32控制，定位件32可以是，例如，從泵室30的基部凸起的模壓的脊形。通道的內(nèi)徑使能夠保持被吸入的樣本。如下面將要描述的，這種抽吸作用還提供一種方便地暫時吸取精子樣本進行稀釋的方法，然后在吸取稀釋的精子樣本回到通道。
參考圖4和6，載體最好有由清潔的塑料制成，但它的頂端印刷上字和其它信息，大致呈不透明，除了一些被涂料界定的孔允許光線完全穿過?？?4中的四個被用作進行光學(xué)測量。光源36從一面照射通道，位于對側(cè)的光電檢測器38排列對準每一個光孔34，檢測穿過孔的光40。最好有多個這樣的孔允許同時進行多個這樣的測試，而不是像SQA那樣一個個進行。最好有多個二進制光孔42(這里舉例顯示二進制形式“111”)產(chǎn)生一個多-二進制形式，以識別被采集精液的動物種系。每個種系動物的載體使用不同的二進制形式。例如顯示的密碼可以指示樣本采自公雞，而密碼“011”可能表示樣本采自公牛。計算機利用這個信息選擇響應(yīng)的校準。
參考圖6，通道26的頂部32的側(cè)截面呈透鏡形狀，以幫助聚焦從下面穿過光孔的光線。這個透鏡形狀被設(shè)計成保證從較大的樣本截面有較大量的光到達光電檢測器，增加用于計算的可利用的信息的量。
參考圖7，樣本載體20最好被模制成中空的長臂24加上像蚌式抓斗一樣被打開的圓柄22。蚌式抓斗的末端折迭閉合并超聲焊接。然后組件被用絲網(wǎng)法或其它印刷法使得一定部位不透明，并攜帶操作信息。最好用可以揭去的紙罩包裝，使用前去掉包裝。紙罩保護通道26的入口，墨線界定的光孔和塑料直到被使用。
參考圖8和9，顯示分析模塊44A包括一個精子樣本“閱讀器”，它呈蚌式抓斗結(jié)構(gòu)，用于抓緊位于其上的樣本載體20。
閱讀器有一個基座46，其中裝有光源48，和多個光導(dǎo)纖維導(dǎo)管50，用于傳輸從光源發(fā)出的光到與被讀取的載體上的各個光孔對準的半透明斑點52(圖10)，從這些半透明斑點射出的光穿過載體，被位于閱讀器的頂部54上的相應(yīng)的多個光電檢測器38檢測。頂部最好用受載彈簧鉸接并且常開，因為它還作為一個開關(guān)在閉合時促發(fā)一次分析。被讀取的載體最好用四個栓釘56精確固定，目的是使載體上的光孔與半透明斑點和光電檢測器準確對齊。另外，模塊可以界定一個被讀取的載體放置的定位槽或位置(未顯示)。讀取載體時，頂部關(guān)閉，開關(guān)58被啟動。模塊內(nèi)部的計算機執(zhí)行分析然后經(jīng)顯示板60顯示SMI值。蚌式抓斗的設(shè)計使凈化光路變得很容易，特別是因為閱讀器的光末端，頂部和底部是齊平的，可以不費力的清掃干凈。因此由于光路污染導(dǎo)致的讀數(shù)錯誤的機會大大減少。
參考圖10和11，分析模塊可以是有一個光閱讀器的單通道44A，如圖8所示；或可以是有多個閱讀器的多通道44B，如圖10所示。后一種甚至可以更加快測試程序，因為多個載體的閱讀可以重疊，這依賴于模塊中的處理器的速度和能力。最好每個分析模塊由充電電池供能并被完全密封在無菌包裝內(nèi)。電池動力在動物環(huán)境中具有極端優(yōu)勢，例如，雞舍，即便說拖著一根長長的電線去抓并吸取動物的精液樣本不是不可能，那也是很困難的。便攜式允許用戶很快的做測試，根據(jù)給出的動物的得分，決定是否需要將這只動物從種畜中淘汰。同樣，分析模塊最好是以一種非易失性存儲器存儲信息，這樣可允許操作者積累所有數(shù)據(jù)，例如一大群公雞的數(shù)據(jù)過后打印這些數(shù)據(jù)。
參考圖11，最好將分析模塊儲存、攜帶并更換在便攜式儀器箱內(nèi)，當(dāng)放回儀器箱后，每個模塊的數(shù)據(jù)可以被選擇性打印，產(chǎn)生累計信息以支持管理決定。如圖所示，當(dāng)模塊被保存在儀器箱內(nèi)，放置在各自的凹座內(nèi)，也可以使模塊與箱內(nèi)的電路感應(yīng)或電容相接。當(dāng)在各自的凹座內(nèi)時，它們可以被充電并與箱子內(nèi)的打印機或中間處理器相連。最好每個分析模塊都被感應(yīng)耦合到箱內(nèi)的充電系統(tǒng)，電容耦合到箱內(nèi)的數(shù)據(jù)端口，通過模塊上的孔和／或裂縫的污染物拾取，避免箱子和它的電路被污染。箱內(nèi)還提供一個用于顯示適當(dāng)信息的顯示板64，和用于控制充電程序66及控制打印機68的操作控制。
參考圖12和13，由于很多種系動物需要精液稀釋劑或便于精子運動力的測定。同樣，在食動物(特別是家禽)的測定中，許多測試通常同時進行。由此產(chǎn)生一種稀釋盤70，它能夠快速、方便并價廉地進行準確稀釋。它包括一個上面有很多均一的孔72的平盤，最好是模壓在內(nèi)。每個孔內(nèi)包含精確量的實驗室工業(yè)所熟知的生理鹽水74。生理鹽水或其它稀釋劑的量是載體的精液通道(圖5的26)容量的幾倍，倍數(shù)的多少依賴于種系和它的精液的粘稠度。然后整個盤子用脆薄的膜76，如鋁箔覆蓋，粘著封閉和隔離所有的孔。蓋膜上的環(huán)形標記78代表每一個孔的準確位置。為稀釋載體20中的精液樣本，載體的尖端穿過在稀釋盤中尚未使用的孔的蓋膜。然后載體圓柄上的球被壓下排出精液到稀釋孔中，因此進入稀釋劑。然后用載體的尖端攪拌樣本使混入稀釋劑。最后，在載體的尖端浸入稀釋的樣本中的情況下，壓下小球以排出通道內(nèi)的任何氣體或液體，將形成的混合物再吸入載體。釋放壓力引起載體吸入稀釋的樣本，再充填通道。事實上，載體的操作就好像“滴管”，允許排出和再吸入樣本。載體的尖端可被擦洗干凈。然后載體被放入光閱讀器進行分析。
在操作中，當(dāng)每個分析模塊被啟動后，首先檢查在它的閱讀器內(nèi)的四個光閱讀通道是否“干凈”。它給光線源供能并從四個光電檢測器中獲得讀數(shù)。如果它們都在正常范圍內(nèi)，則模塊就認為四個通道都是干凈的。如果一個或多個不在正常范圍內(nèi)，模塊就發(fā)出警報以示污染。然后模塊相應(yīng)調(diào)節(jié)它的分析序列。例如，如果所有四個通道都是干凈的，它就將執(zhí)行四次并行分析，每個通道一個，然后將結(jié)果與SMI或相似的基線比較。如果一個通道被污染，它將由另外三個沒有被污染的通道執(zhí)行三次并行分析，然后在一個沒有被污染的通道執(zhí)行第四次分析，從而再一次將四個讀數(shù)與SMI進行比較。如果兩個通道被污染，它將經(jīng)另外兩個沒有被污染的通道執(zhí)行兩次并行分析，然后再執(zhí)行兩次分析，為比較的目的共達到四次分析。即使四個中的三個光路都被污染，模塊可以在干凈的通道上依次執(zhí)行四次分析。
值得注意的是將被比較的各個讀數(shù)的數(shù)量由精確需要的水平在初始時確定。也可能存在不需要四個讀數(shù)或者需要超過四個讀數(shù)的情況。
一旦分析模塊已經(jīng)確定了干凈的通道并已確定了分析順序，操作員將精液載體放在光室內(nèi)，即，圖8所示的栓釘之間。操作員關(guān)閉啟動或至少啟動分析程序的蓋子，啟動實物測試。在此刻，模塊里的計算機再一次打開光源。然后計算機通過載體上的二進制形式確定被抽取精液的動物種系，并自我校準。如果沒有檢出二進制形式，沒有測試在進行，則計算機指出載體是無效的。從光線穿過載體的精液樣本，經(jīng)干凈的光路，計算機依據(jù)前面所述的算法確定精子的運動性。測試數(shù)據(jù)被儲存到非易失性存儲器中，結(jié)果被顯示出來，允許操作員當(dāng)場決定被測試雄性動物的命運。然后模塊準備好測試種系中另一個雄性的樣本。用這種方法，操作員可以在走過一大群家禽或牧群中時，用同一模塊但各個不同的測試載體進行多次測試。當(dāng)元件被放回到箱子中時，模塊中的電池被充電，儲存在模塊中的數(shù)據(jù)被下載最好被存儲在箱子中，數(shù)據(jù)準備被打印。操作員可以任意選擇打印的模式，得到他或她測試的所有雄性動物結(jié)果的打印輸出。因為箱子可以存放多個模塊，可允許多個操作員在畜群中邊走動邊測試收集數(shù)據(jù)。然后所有模塊的所有數(shù)據(jù)都可以被下載到箱子中，為了后面的打印輸出或轉(zhuǎn)移到另外的計算機進行進一步分析。
參考圖14，可以看到光，即光子的光路可以不必是統(tǒng)一大小，而可以更大一點，如點80，創(chuàng)造一個較大的窗通過它檢測樣本。例如，一個較寬的通道界面允許通過光的相對吸收使液體的靜態(tài)光密度的測定變得明顯。同樣，可以通過與參考光路82，通道中沒有精液的部分和通道中充滿精液的部分的光電檢測器信號比較測定精子的密度。差異代表細胞的總濃度。做這個的另一辦法是得到一個空載體的讀數(shù)并記住這個讀數(shù)，然后把它與充滿的載體讀數(shù)進行比較。任意一種用于運動性讀數(shù)的密度法測量都可給出精子生育力更準確的評價。
前面的描述和附圖只是為了說明的目的?？梢岳斫猓景l(fā)明并不僅限于所說明的實施例，任何替換、同等物、修改和零件的重新安排都是被允許的。
權(quán)利要求
1．一種精子分析系統(tǒng)，包括(a)一個精子樣本載體包括(1)一個長臂界定一個小腔和一個精子樣本進出小腔的開口；(2)一個用于吸取精子樣本進入小腔的手工操作裝置；(3)多個不同的光路交叉穿過小腔；(b)一個響應(yīng)操作員的促動信號的處理器；(c)一個由響應(yīng)促動信號的處理器供能的光源裝置，用于發(fā)射穿過各個光路的各個光束；(d)多個感光裝置，每個光路一個，各用來產(chǎn)生信號表明在穿過所說的各自光路的光束中的微擾的出現(xiàn)和頻率，并把信號傳送給處理器；(e)一種由處理器運行的算法用于處理多個感光裝置的信號，產(chǎn)生量化的靈敏值表示在小腔內(nèi)的精子的運動性；(f)用于將靈敏值傳送給操作員的裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的長臂是透明的，還包括一層罩子套在長臂外面使得除了罩子上的多個孔以外的地方不透明，各個光路被對準排列在小腔相對兩側(cè)的一對孔所界定。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，還包括小腔的壁呈透鏡樣形狀，用于聚焦橫穿光路的光子。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的光源裝置包括一個光源和多個光導(dǎo)管，每個光導(dǎo)管接受從光源發(fā)射的光子，并引導(dǎo)光子進入各個光路的一側(cè)末端，各個感光裝置被放置在光路的對側(cè)末端，接收離開光路的光子。
5．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的系統(tǒng)，還包括精子樣本載體上的標記，標記是處理器可識讀的，該標記給處理器至少表示了關(guān)于在載體的小腔內(nèi)的精子樣本提供者的生物類別的信息。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中的標記包括多個光路的子集，每個子集的光路將半透明或不透明表示成二進制信息。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中的每個標記子集的不透明光路包括位于精子樣本小腔內(nèi)壁上的不透明小斑，起到阻擋光子橫穿光路的作用。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中不透明斑點解體，過一定時間，使精液樣本與此接觸，時間要足夠允許用戶得到包含在體內(nèi)的精液樣本的運動性讀數(shù)。
9．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的系統(tǒng)，其中用于吸取樣本的裝置包括一個泵，在啟動時用于排出小腔內(nèi)的液體，之后通過釋放壓力，在小腔內(nèi)產(chǎn)生部分真空吸引液體，限制泵的啟動以吸入預(yù)定量的液體。
10．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的系統(tǒng)，其中用于吸取樣本的裝置包括一個指壓的、可復(fù)原的、與樣本腔相通氣腔，當(dāng)被壓下時驅(qū)使空氣穿過樣本腔，使腔內(nèi)的液體排出，之后當(dāng)釋放壓力吸引樣本腔內(nèi)空氣進入，在那里產(chǎn)生部分真空吸引液體，限制氣腔的壓縮以吸引預(yù)定量的液體。
11．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的系統(tǒng)，還包括(a)一個盤上有多個均一的、封閉的小孔；(b)每個小孔包含精確量的精液稀釋劑；和(c)每個小孔包括一個裝置，用于插入載體的長臂進入小孔，將載體內(nèi)的精液樣本排入到稀釋劑中并進行攪拌，然后再將混合物吸入載體進行測試。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中的小孔被脆薄的膜焊接封閉，這個薄膜可被載體的長臂刺穿。
13．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、9或11的系統(tǒng)，還包括由處理器、光源裝置、和多個感光裝置合并形成的便攜式模塊，該模塊還包括(a)一個用于定位和放置載體的基座包含裝置；和(b)一個可蓋住基座的壁將安放的載體夾在中間，在清掃時可以將基座與壁分開。(c)安放的載體上的光路被排在中間，與光源裝置和各個感光裝置相通。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中的基座和壁可以像蚌式抓斗樣的打開和關(guān)閉。
15．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中的光源裝置嵌放在基座內(nèi)，其中的感光裝置嵌放在壁上。
16．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中的模塊由電池供能，還包括處理器可將多個分析結(jié)果和其它相關(guān)信息進行存儲的存儲器。
17．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)包括一個用于存放和攜帶多個模塊的便攜式箱子。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，還包括(a)每個模塊都有一個用于提供能量的充電電池。以及(b)嵌放在箱內(nèi)用于給模塊充電的裝置；(c)用于從模塊的存儲器上下載和存儲信息，以進一步處理的箱處理器裝置。
19．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、9、11或13的系統(tǒng)，其中多個光路之一被放置在沒有包含精液的位點上，還包括由處理器運行的第二算法，它識別該光路為參考光路，并且利用從這個參考光路上的感光信號和其它光路信號之一比較，量化樣本的精子密度。
20．一個精液樣本載體，包括(a)一個長臂界定的小腔，和一個進入小腔的開口，用于進入或排出精子樣本。(b)一個用于吸取精子樣本進入小腔的手工操作裝置；及(c)多個不同的光路交叉穿過小腔，用于光電檢測精子的特性。
21．一個精液稀釋劑的供給，包括(a)一個盤上有多個均一的、封閉的小孔；(b)每個小孔包含精確量的精液稀釋劑；和(c)每個小孔包括一個薄膜封閉，用于插入精液樣本載體的長臂穿破封層進入小孔，將載體內(nèi)的精液樣本排入到稀釋劑中并將它們一起攪拌。
22．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的長臂使透明的。包括多個光學(xué)凈化孔，每個光路由位于小腔的相對側(cè)的一對小孔界定。
全文摘要
一個精子分析系統(tǒng)具有精子樣本載體(20)和一個“閱讀器”模塊。該精子樣本載體包括:1)一個長臂(24)界定的小腔(26)上有一個精子樣本進出的開口;一個用于吸取精子樣本進入小腔(26)的手工操作泵(28),多個不同的光路(34)交叉穿過小腔(26)。該模塊包括:一個響應(yīng)操作員的促動信號的處理器;一個由響應(yīng)促動信號的處理器供能、用于發(fā)射穿過各個光路的各個光束的光子源,例如光源裝置;多個感光裝置,每個光路一個,各用來產(chǎn)生信號表明在穿過所說的各自光路的光束中的微擾的出現(xiàn)和頻率,并把信號傳送給處理器;一種由處理器運行的算法用于處理多個光電傳感器的信號,產(chǎn)生量化的靈敏值表示在小腔內(nèi)的精子的運動性。
文檔編號C12M1/34GK1291227SQ99803043
公開日2001年4月11日 申請日期1999年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月19日
發(fā)明者亨利·L·艾森松 申請人:因特羅泰克