双镜头测试设备的制作方法

文档序号:18685025发布日期:2019-09-13 23:56
双镜头测试设备的制作方法

本发明涉及一种用于测试生物样本的装置,且尤其是指具有放大功能或分析物定量功能的测试装置。



背景技术:

目前,液体内含物的测试典型地委托给专业测试局以使用具有高放大比率的昂贵的显微镜设备来执行测试。由于个人不具有显微镜装置,故无法由个人执行测试活动。

然而,在一些当今测试类别中,需要经常执行测试;因此对频繁测试的需求在时间及费用方面造成过度负担。举例而言,长期测试的类别包括对有不孕问题的患者的精液测试。该精液测试主要是针对精子的数目、其活动力及形态执行观测。

精液测试方法包含:将男性受试者的精液在室温下静置一段时间,及取得一滴所述样本并将所述样本滴注于载玻片上,以及在显微镜下观测所述样本。所述观测不仅包括对个别精子执行高放大的观测以识别个别精子的外部形貌,而且包括对大量的全部精子、其活动力、形态及每单位面积的数量执行观测。然而,个人不能自己执行精液测试,这是由于业界尚未研发出允许个人经由简单辅助装置执行测试的技术。



技术实现要素:

本发明提供一种具有放大功能的测试装置,其与现有的测试装置相比较便宜、需要较少劳动用于测试且易于使用。所述技术可应用于精液测试以及其他测试领域,诸如含微生物的水、水品质、血液、尿液、体液、大便及皮肤表层组织/细胞。所述技术与使用实验室显微镜设备的现有技术相比提供具有显著较低使用成本的简单测试产品。

相比于现有技术,本文中所公开的具有放大功能的测试装置提供可显著降低样本放大测试结构的成本的简单结构,用于诸如精子测试、尿分析或其他体液分析的测试。本文中所公开的技术经由设计具有样本固持区域、放大组件及独特创新设置的载体而可用于广泛范围的应用中。举例而言,具有放大功能的测试装置可应用于检测精子样本的计数、活动力及形态。

本发明的具有放大功能的测试装置适合于在家执行测试。可即刻获得测试的结果且成本低。举例而言,具有放大功能的测试装置提供一种在家评定设法怀孕的夫妻的男性生育力的方式,以使得夫妻可作出是否需要医学干预的知情决策。

所揭示的技术可与现有智能通信装置(诸如智能电话或单板计算机)便利地整合,且能够使用现有智能通信装置撷取经放大测试图像及执行后续操作,诸如储存及传递图像。所述装置的成本低,使得所述装置可实施为一次性装置或可重复使用的装置。

本发明的至少一些具体实例涉及一种用于测试生物样本的装置(例如,测试盒或测试条带)。所述装置包括样本载体及可拆卸外罩。样本载体包括样本固持区域。可拆卸外罩置放于所述样本固持区域的顶部上。可拆卸外罩包括经设置以与样本固持区域对准的放大组件。放大组件的焦距为0.1毫米(mm)至8.5mm。放大组件具有至少为1.0的线性放大比率。

本发明的至少一些具体实例涉及一种用于测试生物样本的系统。所述系统包括上文所提及的用于测试生物样本的装置及基座组件。基座组件包括用于将测试生物样本的装置插入至基座组件中的插入埠。基座组件进一步包括用于撷取样本固持区域的图像的相机组件,或用于固定包括用于撷取样本固持区域的图像的相机组件的移动装置的形状配合框架。基座组件可进一步包括置放于相机组件下方的补充透镜。放大组件与该补充透镜的组合可具有至少为1.0的有效线性放大比率。

本发明的至少一些具体实例涉及一种使用用于测试生物样本的装置来测试精子的方法。所述方法包括以下步骤:获得用于测试上文所提及的生物样本的装置,将精子样本施加至样本固持区域,记录所述精子样本的视频或图像;基于所记录视频或所记录图像的至少一个图框来判定所述精子样本的精子数;以及基于所记录视频或所记录图像判定所述精子样本的精子活动力。

本发明的至少一些具体实例涉及一种用于测试生物样本的系统。所述系统包括用于测试生物样本的一次性装置及基座组件。所述一次性装置包括含样本固持区域的样本载体及置放于所述样本固持区域的顶部上的可拆卸外罩。所述基座组件包括将一次性装置插入至基座组件中的插入埠及相机。包括图像传感器及光学透镜模块的相机撷取样本固持区域的一或多个图像。

本发明的一些具体实例包括用于测试生物样本的装置。所述装置可包括具有开口的壳体。接收机构可接收经由所述开口插入的载体。所述载体可包括第一固持区域及第二固持区域。第一固持区域及第二固持区域可携载生物样本或已暴露于生物样本。

在一些实施中,所述装置可包括两个相机模块。所述相机模块为经配置以撷取第一固持区域的一或多个图像的第一相机模块,及经配置以撷取第二固持区域的一或多个图像的第二相机模块。另外,一些具体实例包括承载处理器的主电路板,所述处理器经配置以对第一固持区域的经撷取图像执行第一分析处理程序。所述处理器可经配置以对第二固持区域的经撷取图像执行不同于第一分析处理程序的第二分析处理程序。在一些具体实例中,所述处理器可基于第一分析处理程序及第二分析处理程序两者的结果判定关于生物样本的结果。根据一或多个具体实例,所述接收机构、所述第一、二相机模块及所述第二相机模块以及所述主电路板全部封装于壳体内。

此外,在一些具体实例中,当所述处理器识别第一固持区域呈第一形状时,所述处理器经配置以执行某一分析处理程序。举例而言,若第一形状表示生物样本包括来自男性受试者的精子,则所述处理程序可判定精子的一或多个特性。可判定的特性可包括:精子的浓度、精子的活动力及/或精子的形态。在一些实例中,可通过使用第二相机模块执行对精子的一或多个特性的判定。在这些实例中的一些中,处理器进一步通过使用第一相机模块来判定精子的至少一个额外特性。此额外特性可包括精子的酸度。举例而言,载体可包括在第一固持区域中用色彩表示精子的酸度的酸碱值(pH)指示器,且处理器可辨识用于识别酸度的色彩。

在一些实例中,当所述处理器识别第一固持区域呈可指示生物样本包括来自女性受试者的尿液的第二形状时,所述处理器经配置以判定尿液的一或多个特性。可判定的特性可包括:黄体激素(LH)水平、滤泡刺激激素(FSH)水平及/或人绒毛膜促性腺激素(HCG)水平。如同酸度,可通过使用第一相机模块执行对尿液的一或多个特性的判定。类似地,载体可包括第一固持区域中的LH指示器、FSH指示器及/或HCG指示器。

在一些具体实例中,第一相机模块与第二相机模块相比具有更低放大比率及/或更低的相机分辨率。

在一些具体实例中,处理器可经配置以(1)利用第一相机模块识别载体上的第一固持区域的形状;及(2)基于第一固持区域的形状选择将执行的一组分析处理程序。第一固持区域的形状可识别生物样本的性别信息。接着,回应于第一固持区域的形状为第一形状,由处理器选择的该组分析处理程序可判定关于第一性别的生殖细胞的生育力。另外,回应于第一固持区域的形状为第二形状,由处理器选择的该组分析处理程序可判定关于第二性别的生殖细胞的生育力。

现将详细参考本发明的当前较佳具体实例,其实例示出于随附附图中。

附图说明

图1A为根据本发明的一具体实例的具有放大功能的测试装置的分解视图。

图1B为图1A的测试装置的组装视图。

图2A为图1A的测试装置的横截面视图。

图2B为测试装置的另一具体实例的横截面视图。

图3为根据本发明的一具体实例的测试装置的测试的流程图。

图4为根据本发明的另一具体实例的具有放大功能的测试装置的横截面视图。

图5为根据本发明的另一具体实例的具有放大功能的测试装置的横截面视图。

图6为正在使用的图5的测试装置的示意图。

图7为根据本发明的另一具体实例的具有放大功能的测试装置的示意图。

图8为根据本发明的另一具体实例的具有放大功能的测试装置的示意图。

图9为根据本发明的另一具体实例的具有放大功能的测试装置的示意图。

图10为根据本发明的另一具体实例的具有放大功能的测试装置的示意图。

图11至图13为根据本发明的另三个具体实例的具有放大功能的测试装置的视图。

图14A为根据本发明的另一具体实例的插入至仪表装置中的测试条带的示意图。

图14B为根据本发明的另一具体实例的仪表装置的组件的示意图。

图15A示出通过诸如仪表装置或智能通信装置的装置进行的精液测试的样本处理程序。

图15B示出图15A中所示的处理程序的样本步骤1515。

图15C示出图15A中所示的处理程序的样本步骤1520。

图15D示出图15A中所示的处理程序的样本步骤1530。

图15E示出图15A中所示的处理程序的样本步骤1550。

图15F示出图15A中所示的处理程序的样本步骤1555。

图16示出判定精子浓度的样本处理程序。

图17示出样本精子及样本精子轨迹。

图18示出判定精子轨迹及活动力的样本处理程序。

图19为包括收集瓶的测试装置的示意图。

图20为不包括收集瓶的测试装置的示意图。

图21A及图21B为测试装置的各种具体实例的横截面视图。

图22为具有两个样本固持区域的测试条带装置的测试装置的示意图。

图23为具有自动聚焦功能的测试装置的组件的示意图。

图24为具有自动聚焦功能的另一测试装置的组件的示意图。

图25为包括开关及马达的测试装置的示意图。

图26为包括可挠性元件的测试装置的示意图。

图27为用于分析男性客户或患者的精液样本的处理程序的流程图。

图28为用于分析女性客户或患者的LH或HCG的处理程序的流程图。

图29示出可适合于具有多相机设置的测试装置(诸如图22中所示的测试装置)的载体的实例。

图30为用于利用本文所揭示的测试装置来分析男性受试者及女性受试者两者的生育力的处理程序的流程图。

具体实施方式

以下配合附图及本发明的较佳实施例,进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

图1A及图1B示出根据本发明的具体实例的具有放大功能的测试装置。本文中所揭示的具体实例用于说明目的且不应视为对本发明的所需限制。具有放大功能的测试装置A1包括:具有形成于载体10的顶部上的样本固持区域11的载体10、堆迭于载体10的顶部上的外罩20及包括形成于外罩20上的凸透镜型表面的至少一个放大部件30(也被称作放大组件或放大镜)。

本具体实例的放大部件30包括如图1A中所示的平面凸透镜。然而,可包括其他类型的放大透镜(例如,双面双凸透镜)作为放大部件30。放大部件30经安置以与载体10的样本固持区域11对准且覆盖所述样本固持区域11。放大部件30可基于各种测试的测试要求而具有各种放大比率。举例而言,所述测试可包括精液测试、尿液测试、滑液关节液测试、皮肤测试、水测试或其他体液测试等等。

使用本具体实例的具有放大功能的测试装置A1的测试不需要昂贵且操作耗时的额外放大透镜或实验室显微镜。此外,不需要使样本固持区域与所述放大透镜或实验室显微镜对准。

如图1A中所示,载体10的样本固持区域11可经形成具有凹陷结构。所述凹陷结构设计提供含有样本40的稳定且大的储存空间。所述凹陷结构允许在执行测试之前将所述样本静置一所需时间段。举例而言,在对精液样本执行活动力测试之前,有必要在执行活动力测试之前使精液样本于室温下静置一所需时间段。

样本40可首先经滴注于凹陷结构(也即,载体10的样本固持区域11)中以静置一段时间。如图1B中所示,外罩20的总面积可小于载体10的总面积。暴露在外罩20外部的样本接收埠12形成于样本固持区域11的一侧上。样本接收埠12可经设计以具有朝外扩展的形状,所述形状可有助于平稳地滴注样本。

图2A示出延伸超出外罩20的另一侧且形成于样本固持区域11的另一侧上的空气通道13。空气通道13可阻止空气填充样本固持区域11的内部,该填充在样本呈液体状态时阻止对样本的接收。

如图2A中所示,侧向照明装置50可安置于测试装置A1的载体20的一侧处。所述侧向照明装置50可为样本固持区域11中的样本40提供照明且因此改进样本40的经撷取测试图像的分辨率。在一些具体实例中,样本固持区域11可接收在测试装置A1的顶部或底部上的光源的照明。

如图1A中所示,放大部件30及外罩20可一体地形成,也即,放大部件30及外罩20可为单一组件。在其他具体实例(诸如图2B中所示的具体实例)中,可拆卸外罩20及安置于可拆卸外罩20的凹槽21中的放大部件30可各自为适于经整合在一起的独立组件。换言之,相同类型的可拆卸外罩20可与各种放大比率的不同放大部件30整合。

在一些具体实例中,所述可拆卸外罩20的底部与所述样本固持区域11之间的距离为0.005mm至10mm。在一些具体实例中,所述可拆卸外罩20的底部与所述样本固持区域11之间的距离约为0.01mm。测试装置可包括一或多个间隔件(图未示)以确保可所述拆卸外罩20的底部与样本固持区域11之间的距离。所述间隔件可与可拆卸外罩20或载体10的样本固持区域11一体地形成。

在一些具体实例中,包括载体10及外罩20的条带用于精子测试。在一些具体实例中,用于判定精子浓度及活动力的最佳角度放大比率约为100至200。在一些具体实例中,用于判定精子形态的最佳角度放大比率为约200至300。放大组件越薄,角度放大比率则越高。

放大组件的焦距也可与角度放大比率相关。在一些具体实例中,具有100的角度放大比率的放大组件具有2.19mm的焦距。具有角度放大比率为156的放大组件具有1.61mm的焦距。具有300的角度放大比率的放大组件具有0.73mm的焦距。在一些具体实例中,放大组件具有的角度放大比率至少为30、较佳地至少为50。在一些具体实例中,放大组件的焦距为0.1mm至3mm。

图3示出使用图1B中所示的具有放大功能的测试装置A1执行测试的样本处理程序。在步骤S110中,将待测试的样本40设置于样本固持区域11中。在步骤S110中,使外罩20堆迭于载体10的顶部上,之后自样本接收埠12将待测试的样本40设置于样本固持区域11中。替代地,可首先将待测试的样本40直接设置于样本固持区域11中,之后使外罩20堆迭于载体10的顶部上。在步骤S120中,根据样本40的测试要求使样本40静置于样本固持区域11中,选择性地持续一段时间。在步骤S130中,智能通信装置(例如,移动电话)附接在外罩20上,且使移动电话的相机与放大部件30对准,以使用移动电话的相机经由放大部件30撷取样本的图像或视频。在步骤S140中,在移动电话或其他分析装置处运行的应用程序(APP)可用于对图像或视频执行分析,从而获得测试结果。

如图4中所示,支撑侧(诸如突起部件14)可进一步形成于测试装置A2的外罩20的顶部上放大部件30的边界处。在一些具体实例中,突起型支撑结构可通过添加突起部件14形成于外罩20的顶部上。当使用者试图使用智能通信装置60(例如,诸如智能型电话或单板计算机的移动装置)撷取样本的图像或视频时,具有相机61的智能通信装置60的一侧可固定至突起部件14(沿箭头L1示出的方向)。因此,测试装置A2允许使用者使用智能通信装置60撷取样本的图像或视频,且不需要昂贵测试装置记录图像或视频。此外,为了最佳观测距离,可基于相机61及测试装置A2的规格预定突起部件14的高度。

如图5及图6中所示,测试装置A3可包括机筒型基座70(也被称作基座组件)。机筒型基座70包括下部机筒基座71及可相对于下部机筒基座71上升或下降的上部机筒主体72。下部机筒基座71具有为堆迭在一起的外罩20及载体10提供插入位置的插入埠73。朝上发光装置80安置于下部机筒基座71的底部上,以自底部向外罩20及载体10的组合提供照明。上部机筒主体72可包括例如用于进一步放大的至少一个额外放大透镜74。

可使用螺纹机构将上部机筒主体72附接至下部机筒基座71以使得上部机筒主体72可如同螺钉相对于下部机筒主体71上升或下降。换言之,上部机筒主体72可相对于下部机筒基座71沿箭头L2方向旋转以使得上部机筒主体72沿箭头L3方向相对于下部机筒基座71向上及向下移动。通过调整上部机筒主体72相对于下部机筒主体71的高度,所述系统调整放大透镜74的高度(改变放大比率)及相机61的高度。

组装框架75(也被称作形状配合框架)可安置于上部机筒主体72的上端处。组装框架75将智能通信装置60固定在预定位置处。组装框架75具有相机对准孔76。智能通信装置60的相机61可经由相机对准孔76接收来自样本的光。

安置于当前智能通信装置60上的相机61典型地仅具有数字变焦功能。一般而言,高精确度的测试需要光学变焦透镜。然而,使用测试装置A3的使用者不需要具有光学变焦透镜的相机61。测试装置A3的高度调整功能为对准样本、放大透镜及相机61提供灵活的解决方案。

图6示出已组装且固定至组装框架75上的智能通信装置60,所述组装框架75安置于上部机筒主体72上。外罩20及含有样本40的载体10经由插入埠73插入。朝上发光装置80可向样本提供照明且增加样本的亮度。

上部机筒主体72或机筒型基座70可沿着方向L2旋转,以沿方向L3朝上或向下调整放大透镜74及相机61的高度。高度调整机构实现调整放大比率的功能。相机61可在放大之后撷取样本40的动态视频或静态测试图像。此外,智能通信装置60可使用其原始装备功能储存经撷取视频或图像、传递测试图像或视频及进行后续处理。

如图7中所示,具有放大功能的测试装置A4包括安置于外罩20上的具有不同放大比率的多个放大部件30、30B、30C。使用者可使外罩20偏移以使载体10的样本固持区域11与具有不同放大比率的放大部件30、30B、30C中的任一者对准,以便获得具有不同放大比率的测试结果。通过此设计,具有单一模块的放大功能的测试装置A4可应用于满足多个测试协定的放大要求,而不需要改变放大部件或外罩。

如图8中所示,具有放大功能的测试装置A5包括可挠性透明薄膜15。可挠性透明薄膜15安置于载体10与放大部件30之间,且覆盖样本固持区域11。可挠性透明薄膜15覆盖样本40(呈液态)以使得样本40在受限空间中。因此,将由空气、灰尘及污物所致的外部影响约束至最低程度。此外,测试装置A5可通过改变可挠性透明薄膜15的厚度来调整焦距。

如图9中所示,具有放大功能的测试装置A6的放大部件30为平面凸透镜,且面向载体10的放大部件30的表面为突起表面。因此,朝上凹型空心部件21形成于面向载体10的放大部件30的表面处。通过平面凸透镜的放大部件30的最厚部分的厚度定义焦距参数H1。如图10中所示,具有放大功能的测试装置A7的焦距参数H2不同于图9的焦距参数H1。

可通过改变外罩20的厚度或放大部件30的曲率大小来调整焦距H1及H2。举例而言,图10中所示的焦距H2大于图9中所示的焦距H1,且通过改变放大部件30的曲率大小来达成。以此方式,可通过采用不同放大部件30来满足各种焦距的测试要求。

在一些具体实例中,放大部件30可为透明的且外罩20的其余部分可不透明。另外,载体10可包括透明的样本固持区域11。载体10的剩余部分可为不透明的。当在测试装置上执行测试操作时,光可传播穿过样本固持区域11、放大部件30以抑制装置的其他部件中的光干扰的机会。

参见图11,在具有放大功能的测试装置A8中,测试装置A8的载体10进一步包括形成于载体10的底部表面处的光束辅助导引结构16。载体10可由透明的或半透明的材料制成。光束辅助导引结构16可为不透明的或包括颗粒结构、粗糙图案、雕刻图案或散射到达导引结构16的光束的其他合适结构。光束辅助导引结构16可为外罩及载体的整个表面或部分表面提供特定图案。光束辅助导引结构16也可全部围绕载体10的侧表面形成。

当外罩20及载体10经堆迭且附接至智能通信装置60(例如,如图4中所示)时,放大部件30与智能通信装置60的相机61对准。另外,补充光(图未示)可安置在智能通信装置60的表面上的相机61附近处。由补充光提供的光束可经导引至载体10以穿过外罩20照亮样本固持区域11。同时,载体10的光束辅助导引结构16可使由补充光提供的光束散射,进而改进样本固持区域11的亮度及照明均匀性。

通过安置光束辅助导引结构16,测试装置不需要额外的补充光源来照亮载体10。因此,外罩20包括光透射性材料以使得智能通信装置60的补充光可穿过外罩20到达样本。在一些替代具体实例中,装置不包括外罩20且补充光直接到达载体10而不传播穿过外罩20。

具有放大功能的测试装置A8可包括防滑薄膜92及pH试纸94。防滑薄膜92附接在外罩20的支撑侧(诸如顶部侧)上,且用于将外罩20稳定安置至智能通信装置60的相机61,如图4中所示,以使得放大部件30与智能通信装置60的相机61对准。使用防滑薄膜92,智能通信装置60相对于测试装置A8的定位经固定至预定结构。

防滑薄膜92可具有与放大部件30对准的开口,以使得防滑薄膜92不阻断穿过放大部件30自样本传输至相机61的光。防滑薄膜92可包括(例如)硅的材料。pH试纸94可安置于载体10的样本固持区域11上,以提供对样本的pH值的指示。pH试纸94可在使用之后经替换。

另外,放大部件30及外罩20可采用可拆卸设计。因此,使用者可基于测试要求选择不同于放大部件30的另一放大部件31来替换原始放大部件30。可与外罩20组装的各种放大部件经组装以达成不同的放大比率或其他光学特征。

现参见图12,具有放大功能的测试装置A9可进一步包括安置于样本固持区域11中的样本收集片42。样本收集片42(例如)具有样本收集区域42A。样本收集区域42A可使用粘着或其他方法收集精子、皮下组织/细胞、寄生虫卵及类似固体测试主体。在一些具体实例中,样本收集片42可用作维持外罩20与样本固持区域11之间的距离的间隔件。

接着,参见图13,具有放大功能的测试装置A10可包括安置于载体10与外罩20之间的样本固持区域11处的隔离组件98。隔离组件98可使放大部件30与样本固持区域11中的测试液隔离,且防止测试液污染放大部件30。在一些具体实例中,隔离组件98可用作维持外罩20与样本固持区域11之间的距离的间隔件。隔离组件98可与外罩20整合为单一组件。替代地,隔离组件98可与载体10整合为单一组件。

图14A为根据本发明的另一具体实例的插入至仪表装置中的测试条带的示意图。测试条带5(也称为测试盒)包括可拆卸外罩20及载体10。换言之,可拆卸外罩20与载体10的组合(例如,如图1B中所示)形成测试条带5。测试条带5经由插入埠插入至仪表装置70(也被称作基座组件)中。插入埠可为例如侧向或竖直插入埠。仪表装置70可包括例如用于撷取测试条带5中所收集的样本的图像的组件。

图14B为根据本发明的另一具体实例的仪表装置的组件的示意图。仪表装置70包括提供测试条带5的插入位置的插入埠73。测试条带5包括载体10及可拆卸外罩20。可拆卸外罩包括放大部件30。仪表装置70包括用于撷取载体10的样本固持区域的图像或视频的相机61。相机61与放大部件30对准。仪表装置进一步包括用于自底部为样本固持区域提供照明的光源80。在一些具体实例中,平行光管(例如,平行光管透镜或光反射器;现示出)可置放于光源80的顶部上以用于准直光束。环状光圈可进一步置放于光源80与平行光管之间以使得行进穿过平行光管的光束形成空心锥形的光束。载体10可包括用于光传播的透明或半透明材料。

在一些具体实例中,仪表装置70可进一步包括使自样本固持区域发射的光线的相位偏移的相位板。当光线传播穿过样本时,光线的速度增大或减小。因此,传播穿过样本的光线与未传播穿过样本的剩余光线异相(约90度)。异相光线彼此干扰且增强样本图像的明亮部分与黑暗部分之间的对比度。

相位板可进一步使传播穿过样本的光线的相位偏移约90度,以便进一步增强由异相光线的干扰所致的对比度。因此,传播穿过样本的光线与未传播穿过样本的剩余光线异相共约180度。光线之间的此破坏性干扰通过暗化图像中的对象且亮化所述对象的边界来增强样本图像的对比度。

在一些替代具体实例中,此相位板可安置于测试条带5的可拆卸外罩20的顶部上。换言之,相位板可为测试条带5的部分,而非仪表装置70的部分。

图15示出通过诸如分别在图5及图14中所示的仪表装置70或智能通信装置60的装置对精液测试进行的样本处理程序。在步骤1505中,装置获得样本的图像(图框)。在步骤1510中,装置基于该图像判定精子浓度。在步骤1515中,通过分析pH条带的色彩或灰度,装置可进一步判定样本的pH值。举例而言,装置可包括用以识别由相机撷取的图像的部分(对应于pH条带)的色彩及判定包含于该条带中的生物样本的生化特性(例如,pH水平)的处理器。在一些其他具体实例中,装置的光源可提供具有至少一个色彩的照明。举例而言,光源可包括具有不同色彩(例如,红色、绿色及蓝色)的光发射器来形成各种色彩的光。装置的相机可进一步撷取用光照亮的样本的至少一个(或更多)图像。处理器可比较图像的特定区域(例如,pH条带区域)的色彩以判定生物样本的特性或分析物的量化。在一些具体实例中,处理器仅需要一个图像的特定区域的色彩来判定生物样本的特性。举例而言,装置(例如,测试装置)可包括用于校准图像的色彩的色彩校准模块。处理器接着分析经校准图像以判定生物样本的特性。替代地,测试条带可包括具有已知色彩的色彩校准区域。处理器基于色彩校准区域对图像进行色彩校准操作,且接着分析经校准图像以判定生物样本的特性或分析物的量化。在一些具体实例中,pH条带(或其他类型的生化测试条带)中的试剂与生物样本反应,之后图像的特定区域(例如,pH条带区域)示出特定色彩。在一些具体实例中,用于色彩检测的特定区域必定需要对由相机撷取的图像的放大。因此,至少在一些具体实例中,在用于色彩检测的条带的特定区域(例如,pH条带区域)上方不存在放大组件或补充物。举例而言,一些类型的生化测试条带含有光化学试剂。当光化学试剂与生物样本中的特定分析物反应时,该反应造成条带的样本固持区域中的色彩变化。处理器可分析测试条带的图像(由相机撷取)以检测色彩变化且量化生物样本中的特定分析物。此外,装置可判定精子形态(1520)、精子容量(1525)及精子总数(1530)。在步骤1540中,装置获得样本的一系列多个图框。在步骤1545、1550及1555中,装置可基于精子轨迹判定精子活动力参数且判定精子活动力。

图16示出判定精子浓度的样本处理程序。在1605中,如分别在图5及图14中所示的仪表装置70或智能通信装置60(“所述装置”)的相机撷取精子样本的经放大图像。经撷取图像为用于判定精子浓度的原始图像。所述装置接着将数字色彩图像转换成数字灰度图像,且进一步将数字灰度图像划分成多个区域。

在步骤1610中,所述装置基于每一区域的灰度值的均值及标准差对彼区域进行自适应定限二进制计算。该自适应定限二进制计算的目标为将为精子的候选者的对象识别为前景对象,且将区域的其余部分识别为背景。

在二进制计算之后的图像中的前景对象可仍包括实际上不为精子的杂质。那些杂质小于所述精子或大于所述精子。所述方法可为精子的大小设置上边界值及下边界值。在步骤1615中,所述装置通过移除大于精子的上边界值或小于精子的下边界值的杂质来对图像进行降噪操作。在降噪操作之后,图像中的前景对象表示精子。

所述方法基于精子的头部部分对图像中的精子数目进行计数。在步骤1620及1625中,所述装置进行距离变换操作以计算前景对象与背景之间的最小距离,且也识别局部最大值的位置。那些位置为精子头部位置的候选者。

在步骤1630中,所述装置对每一精子候选对象进行椭圆拟合操作以减少不具有椭圆形状且因此不为精子头部的伪阳性候选者。接着,所述装置对精子的剩余阳性候选者的总数进行计数,且基于由图像所表示的体积计算所述精子的浓度。该体积可为(例如)经撷取样本固持区域的面积乘以样本固持区域与外罩的底部之间的距离。

在一些具体实例中,所述装置可使用样本的多个图像且分别基于所述图像计算浓度值。接着,所述装置计算所述浓度值的平均值以使得精子浓度的测量误差最小化。

使用样本的一系列图像(例如,视频图框),所述装置可进一步判定精子的轨迹及活动力。举例而言,图17示出诸如精子1705的样本精子及诸如轨迹1710及轨迹1720的样本精子轨迹。

图18示出判定精子轨迹及活动力的样本处理程序。如分别在图5及图14中所示的仪表装置70或智能通信装置60(“所述装置”)的相机撷取精子样本的一系列图像(例如,视频图框)。所述装置使用经撷取的一系列图像判定精子活动力的参数。为判定精子活动力的参数,所述装置需要追踪该系列图像中的每一精子的轨迹。

所述装置将数字色彩图像转换成数字灰度图像。所述装置首先识别所述系列的第一图像中的精子的头部位置(例如,使用图16中所示的方法)。第一图像中的精子的经识别头部位置为待追踪的精子轨迹的初始位置。在一些具体实例中,所述装置可使用二维卡尔曼过滤(Kalman filter)来估计所述精子的运动的轨迹。

在一些具体实例中,用于追踪具有测量值zj(k)的精子sj的二维卡尔曼过滤包括以下的步骤:

1:计算预测状态及误差共变数矩阵

2:使用预测状态测量值zj(k)及误差共变数矩阵计算经预测测量值测量值残差及残差共变数矩阵

3:若及则计算卡尔曼过滤增益经更新状态估计值及经更新误差共变数矩阵

(k|k-1)表示基于图像k-1对图像k的预测,为第j个精子的位置及速度的状态。为估计误差的共变数矩阵,Q(k-1)为处理杂讯共变数矩阵,N(k)为白色位置杂讯向量的共变数矩阵,γ为闸极临限值且Vmax为最大可能精子速度。

当追踪多个精子的多个轨迹时,所述方法可使用联合概率资料关联过滤来决定轨迹路径。该联合概率资料关联过滤判定检测目标与测量目标之间的可行联合关联事件。可行联合关联事件(Ajs)为检测精子s与测量精子j之间的相对概率值。接着,所述方法基于最佳指定方法进行路径分配决策。Ajt定义为:

λ为参数,为所述检测精子的高斯概率密度函数。

基于一时间段内的所述系列图框,所述方法识别每一精子的轨迹,诸如如图18中所示的轨迹1805。接着,所述方法基于所述轨迹判定精子活动力的各种参数。所述参数包括:例如,曲线速度(curvilinear velocity;VCL)、直线速度(straight-line velocity;VSL)、线性度(linearity;LIN)及横向头部位移幅度(amplitude of lateral head displacement;ALH)。曲线速度(VCL)1810经定义为在单位时间内的运动距离的总和。直线速度(VSL)1815经定义为在单位时间内的直线运动距离。线性度(LIN)经定义为VSL除以VCL。横向头部位移幅度(ALH)1820经定义为精子头部相对于平均路径1825的横向位移的幅度的两倍。

在一些具体实例中,曲线速度(VCL)1810可用于判定精子活动力。所述方法可设定速度临限值。具有高于或等于速度临限值的VCL的任何精子经识别为活跃精子。具有低于速度临限值的VCL的其余精子经识别为非活跃精子。活动力的水平为经识别活跃精子的数目除以自图像辨识的精子的总数。

所述方法可进一步分析精子形态。仪表装置70或智能通信装置60(“所述装置”)的相机撷取精子样本的经放大图像。经撷取图像为判定精子形态的原始图像。

所述方法基于分段检测精子候选者的形状。所述方法将所述精子的头部的位置用作初始点。使用与形状相关的分段演算法,所述方法将精子的图像分割成头部部分、颈部部分及尾部部分。举例而言,所述方法可使用诸如主动轮廓模型的方法分割所述精子。

基于各部分,所述方法计算各种部分的参数(诸如长度及宽度)。可使用包括已经标记的样本的训练资料集合来训练分类器(诸如支援向量机、神经网路、回旋神经网路或AdaBoost算法)。在训练之后,可将精子的各种部分的参数馈入至分类器以判定精子是否具有恰当的形态。在一些具体实例中,分类器可用于诸如检测细胞及微生物的特性的其他应用。

图19为根据本发明的至少一个具体实例的包括收集瓶的测试装置的示意图。测试条带装置1905可经由插入埠插入至测试装置1900中。测试条带装置1905可包括用于收集样本(例如,精子样本)的收集瓶1910或包括容纳收集瓶的槽孔。测试装置1900可包括传感器(图未示)以检测收集瓶1910是否插入至测试装置1900中。

测试装置1900可具有用于判定收集瓶1910插入至测试装置1900中所历经的时间段的计时器机构。在插入含有样本的收集瓶1910之后,测试装置1900可等待预定时间段(例如,30分钟)来液化样本,之后促使使用者将样本自收集瓶1910转移至测试条带装置1905。在一些具体实例中,测试装置1900可包括相机或传感器以判定样本是否已经液化。

此外,测试装置可包括移动机构以将机械力施加至收集瓶1910以便将样本混合于收集瓶1910中。举例而言,移动机构可(例如)摇动、振动或旋转收集瓶1910。在一些其他具体实例中,测试装置可包括待插入至收集瓶1910中且搅拌收集瓶1910中的样本的杆。

测试装置1900视情况可包括用于显示信息的荧幕1920。举例而言,荧幕1920可示出关于如何操作测试装置1900的指令或提示。荧幕1920也可示出在测试装置1900进行测试之后的测试结果。另外或替代地,测试装置1900可包括已知通信模块以使得其可与使用者的计算装置(例如,具有移动软件应用程序的智能电话,或诸如膝上型计算机的传统个人计算机)通信(例如,分析结果及/或通过相机模块获取的图像)。测试装置1900可操作以接收来自使用者(例如,来自荧幕1920及/或来自前述通信模块)的指令,且基于指令执行选定数目的自动化分析处理程序。测试装置1900也可将结果及/或样本的图像显示于荧幕1920上或使用者的计算机(例如,经由前述通信模块)上,或两者上。

类似于在图14A及图14B中所示的测试装置,测试装置1900可包括用于撷取测试条带装置1905的图像或视频的相机(图未示)。测试装置1900可进一步包括用于处理用于判定测试结果的图像或视频(例如,经由图16中所示的处理程序)的处理器(图未示)。

在一些具体实例中,举例而言,放大组件2110为放大透镜。放大组件2110的放大能力可由角度放大比率或线性放大比率表示。角度放大比率为如经由光学系统所见的对象的角度大小与如直接在最近明视距离处(也即,距人眼250mm)所见的对象的角度大小之间的比率。线性放大比率为将投射在图像传感器上的对象的图像的大小与实际对象的大小之间的比率。

举例而言,所述放大透镜可具有6mm的焦距、1mm的厚度及2mm的直径。假设250mm为人眼的近点距离(也即,人眼可聚焦的最近距离),则角度放大比率为250mm/6mm=41.7倍。放大组件2110与样本固持区域2115之间的距离可为(例如)9mm。因此,线性放大比率可接近于2。换言之,由放大组件造成的图像传感器上的对象的图像的大小为在放大组件下方的实际对象的大小的2倍。

在一些具体实例中,放大组件具有0.1mm至8.5mm的焦距。在一些具体实例中,放大组件的线性放大比率为至少1。在一些具体实例中,放大组件的线性放大比率为0.5至10.0。

在一些具体实例中,补充透镜2135置放于相机模块2130下方以用于进一步放大图像及减小放大组件2110与样本固持区域2115之间的距离。整个光学系统的有效线性放大比率可为(例如)3。换言之,由相机模块2130撷取的对象的图像的大小为样本固持区域2115中的实际对象的大小的3倍。在一些具体实例中,测试装置的整个光学系统的有效线性放大比率为1.0至100.0,较佳为1.0至48.0。

在一些具体实例中,相机模块的图像传感器具有1.4μm的像素大小。典型地,对象的经撷取图像需要获取至少1像素以便恰当地分析对象的形状。因此,对象的经撷取图像的大小需要为至少1.4μm。若测试装置的线性放大比率为3,则测试装置可恰当地分析具有至少0.47μm的大小的对象的形状。

在一些具体实例中,相机模块的图像传感器具有1.67μm的像素大小。接着,对象的经撷取图像的大小需要为至少1.67μm以便恰当地分析对象的形状。若测试装置的线性放大比率为3,则测试装置可恰当地分析具有至少0.56μm的大小的对象的形状。

在一些具体实例中,举例而言,整个光学系统的长度可为(例如)24mm。放大组件的底部与样本固持区域2115的顶部之间的距离可为(例如)1mm。在一些具体实例中,测试装置的整个光学系统的长度为2mm至100mm,较佳为5mm至35mm。

图20为根据本发明的至少一个具体实例的不包括收集瓶的测试装置的示意图。不同于测试装置1900,测试装置2000不包括收集瓶或用于插入收集瓶的槽孔。由使用者或操作员将样本直接施加至测试条带装置2005,而不收集在收集瓶中。

图21A为测试装置1900的具体实例的横截面视图。测试装置1900的A-A截面示出在测试条带装置2105的顶部上用于撷取测试条带装置2105的样本固持区域2115的图像或视频的相机模块2130。测试条带装置2105包括在样本固持区域2115的顶部上的放大组件2110。在测试条带装置2105下方的光源2140为样本固持区域2115提供照明。在一些其他具体实例中,光源可置放于测试条带装置的顶部上或横向置放于测试条带装置的一侧。可存在用于在测试条带装置上提供照明的多个光源或光源阵列。在一些具体实例中,可视分析物类型而切换、调整或选择光源的不同组合,以使得分析物由具有恰当色彩的光照亮。

在一些具体实例中,测试条带装置2105可包括在样本固持区域2115中或附近的测试条带。举例而言,测试条带可为pH测试条带、HCG(人绒毛膜促性腺激素)测试条带、LH(黄体激素)测试条带或果糖测试条带。当样本固持区域中的样本的分析物与测试条带中的化学或生化试剂相互作用时,测试条带的一些光学特性(例如,色彩或光强度)可改变。相机模块2130可撷取测试条带的色彩或强度以判定测试结果,诸如pH水平、HCG水平、LH水平或果糖水平。在一些具体实例中,在测试条带上方的放大组件2110可用透明的或半透明的外罩替换。因此,测试装置可同时对样本中的分析物进行检核及经由样本的一或多个放大图像对样本进行另一分析。

图21B为测试装置1900的另一具体实例的横截面图。测试装置1900的A-A截面示出在测试条带装置2105的顶部上的用于撷取测试条带装置2105的样本固持区域2115的图像或视频的相机模块2130,其包括传感器及一或多个透镜2135(也被称作补充透镜或光学透镜模块)。在测试条带装置2105下方(或安置于其他地方)的光源2140为样本固持区域2115提供照明。放大组件2110可附接至透镜2135的底部,而非如图21A中所示在样本固持区域2115的顶部上。在一些具体实例中,若透镜2135提供足够的放大能力,则元件2110可为不具有放大能力的平坦光透射性外罩。在一些其他具体实例中,若透镜2135提供足够的放大能力(例如,若透镜2135的线性放大比率为至少1.0),则测试装置1900不包括放大组件2110。

图22为具有两个样本固持区域的测试条带装置的测试装置的示意图。图29示出可适合于具有多相机配置的测试装置(诸如图22中所示的测试装置)的载体的实例。同时参照图19及图20,图22中所示的测试装置可为测试装置1900(也即,具有收集瓶)或测试装置2000(也即,不具有收集瓶)的另一变体。如图22中所示,接收机构包括于测试装置中以接收一或多个载体(例如,诸如测试条带装置2205的测试条带装置,或诸如瓶子1910的收集瓶),所述载体可经由测试装置的壳体上的开口插入。

在一些具体实例中,单一载体可包括第一固持区域及第二固持区域,诸如由图22中的测试条带装置2205所示。如图22中所示,至少两个相机模块可包括于测试装置中。两个相机模块包括经配置以分别撷取第一固持区域2215A及第二固持区域2215B的图像及/或视频的第一相机模块2230A及第二相机模块2230B。更特定言之,测试条带装置2205可包括样本固持区域2215A及另一样本固持区域2215B。在一些实例中,透明的或半透明的外罩2210A置放于样本固持区域2215A的顶部上。光源2240A可为可控制的且可在样本固持区域2215A上提供照明。相机模块2230A经定位以撷取样本固持区域2215A的图像或视频。作为一可选实施,放大组件2210B可置放于样本固持区域2215B的顶部上。另外,在一些具体实例中,光源2240B可操作以在样本固持区域2215B上提供照明。相机模块2230B经定位以撷取样本固持区域2215B的图像或视频。第一固持区域及第二固持区域可直接承载生物样本或已暴露于生物样本。类似于关于图14B引入的结构,在一些具体实例中,测试装置可包括用于将光源发射的光束准直至固持区域中的至少一者的平行光管。在一些具体实例中,环状光圈可进一步包括在光源与平行光管之间以用于形成行进穿过平行光管且接着到达样本固持区域的空心锥形光束。在一些额外具体实例中,相位板可包括在样本固持区域与相机模块中的至少一者之间以用于相移由样本固持区域反射的光线。

作为具有多个固持区域的单一载体的替代方案,多个载体可经由其个别开口、埠或槽孔插入至测试装置中。举例而言,两个独立测试条带装置可分别包括样本固持区域2215A及2215B。视测试的需要而定,样本固持区域2215A及2215B在测试条带中的位置可经设计以与相机模块2230A及2230B对准。在一些具体实例中,两个测试条带装置经由两个独立插入埠插入至测试装置中。

除其他益处之外,测试的便利性及容易度为本文所揭示的测试装置可提供的两个显著益处。根据本文具体实例,所揭示的测试装置的使用者不必在该使用者可利用测试装置产生结果之前具备关于如何对生物样本执行各种类型的分析的任何专业知识。因此,测试装置可包括用于对样本执行自动化分析处理程序的处理器且判定关于样本的结果。所述处理器可通过主电路板(也即,已知组件,为简单起见未示出)承载。另外,测试装置较佳地为较小的且不与在实验室中常见的传统测试装置一样庞大。因此,在一些具体实例中,诸如图19及图20中所示的那些,载体的接收机构、相机模块及主电路板可全部封装于测试装置的壳体内。测试装置可具有较小的外观尺寸,诸如小于30厘米(cm)×30cm×30cm,也即27,000cm3。在一些具体实例中,测试装置可进一步包括封装于壳体内的电池隔室,以使得电池可安装在电池隔室中为测试装置供电。

在一些具体实例中,包括在测试装置中的处理器可对不同固持区域执行不同分析,且可基于对不同区域执行的分析的结果的组合导出结果。换言之,处理器可经配置以对第一固持区域的经撷取图像执行第一分析处理程序、对第二固持区域的经撷取图像执行不同于第一分析处理程序的第二分析处理程序,且基于第一分析处理程序及第二分析处理程序两者的结果判定关于生物样本的结果。如本文所使用,术语“分析处理程序(analytic process)”是指可评估自许多来源收集的信息(例如,固持区域的图像)的一或多个片段,且产生关于来源的结果、结论、最终结果、估计值或其类似者的处理程序。

根据一些实例,测试装置可使用相机模块2230A、光源2240A及外罩2210A的组合来定量分析物或判定样本的特性(例如,pH水平、LH水平、HCG水平或果糖水平)。另外,测试装置可进一步使用相机模块2230B、光源2240B及放大组件2210B的组合来分析样本的经放大图像以判定样本的特性(例如,精子数量、精子活动力、精子形态等)。视各种类型的生化测试的要求而定,不同组合或配置的光源可用于照亮生化样本。多相机配置尤其有益,这是由于不同分析处理程序可经由不同相机模块执行而不需要使用者更换载体(例如,测试条带装置),由此加速结果生成且降低必要人类操作的复杂度。光源2240A及2240B封装于壳体内部且经配置以为相机模块中的至少一者照亮生物样本。根据一或多个具体实例,处理器经配置以基于处理器当前经配置以执行的分析处理程序来控制光源。

此外,在一些具体实例中,处理器可基于载体上的视觉提示执行不同的分析处理程序。举例而言,一些具体实例可对固持区域的图像执行图像辨识及处理,且可根据来自图像辨识的结果的视觉提示执行不同的分析处理程序。实例载体2905(1)至2905(4)示出于图29中,其中载体2905(1)用于关于男性受试者的生殖细胞的生育力测试(例如,经由其精子),且载体2905(2)、2905(3)及2905(4)用于关于女性受试者的生殖细胞的生育力测试(例如,经由其尿液)。如所示,载体2905(1)至2905(4)全部具有对应于第一相机模块2230A的位置的第一固持区域2915A,但仅载体2905(1)包括第二固持区域2915B。在一些实例中,载体上的视觉提示可为特定固持区域(例如,固持区域2215A)的形状。对于本文中的论述,固持区域的形状是指固持区域的整体边缘(或外部周边)。举例而言,所述形状可为圆形、卵形、三角形、矩形,或通过利用已知图像处理技术的处理器在如由个别相机模块(例如,相机模块2230A)所撷取的固持区域的图像上可识别的任何适合的形状。视觉提示的额外实例可包括图解图案、视觉标志、一维条码、多维图案码(例如,QR码)等。

同时参照图22及图29,在一些具体实例中,当处理器识别(例如,经由第一相机模块2230A)第一固持区域(例如,载体2905(1)的区域2215A或区域2915A)呈第一形状(例如,圆形)时,处理器经配置以执行某一分析处理程序(例如,男性受试者的生育力,诸如根据其精子样本的各种特性),且当第一固持区域(载体2905(2)的区域2215A或区域2915A)呈第二形状(例如,卵形)时,处理器将执行不同的分析处理程序(例如,对女性受试者的生育力的分析,诸如根据其尿液样本的激素水平)。以此方式,测试装置不仅不限于执行仅一种类型的测试(例如,精子的生育力),而且其也可基于插入至机器中的载体(例如,测试条带装置)相应地切换分析处理程序。

更特定言之,根据一些实施,当形状表示生物样本包括来自男性受试者的精子时,则处理程序可判定精子的一或多个特性,诸如本文中所引入的那些特性。在一些实例中,可通过使用第二相机模块2230B执行对精子的一或多个特性的判定。对于一些特定实例,可判定的特性可包括:精子的浓度、精子的活动力及/或精子的形态。根据一些具体实例,处理器经配置以(1)基于经撷取图像中的单一图像判定精子的浓度及/或精子的形态,且(2)基于经撷取图像中的两个或多于两个图像判定精子的活动力。

鉴于以上情况,图30为用于利用本文所揭示的测试装置(例如,在图22中)分析男性受试者及女性受试者两者的生育力的实例处理程序3000的流程图。继续参照图29,在下文说明处理程序3000。应注意,以下实例首先施加男性的样本,接着为女性的样本,但可执行反向次序(也即,女性及接着男性),而对结果的精确度无影响。

首先在步骤3002中,使用者可将男性受试者的生物样本(例如,精子)施加至第一载体(例如,载体2905(1))的第一固持区域(例如,区域2915A)及第二固持区域(区域2915B)。接着,在步骤3004中,使用者将第一载体插入至测试装置(例如,图22中所示的一者),且因为载体2905(1)的第一固持区域2915A的形状为圆形,测试装置可自动获取当前样本含有来自男性的精子的知识且相应地选择分析处理程序。接着,在步骤3006中,使用者可使用测试装置判定精子的一或多个特性。举例而言,如此处所论述,测试装置中的处理器可利用第一相机模块2230A来获取载体2095(1)的第一固持区域2915A的图像(所述载体2095(1)可包括回应于不同酸度而示出不同色彩的测试条带),且识别测试条带的色彩以判定精子的酸度。另外,在步骤3006中,测试装置中的处理器可利用第二相机模块2230B来判定选自以下的精子的一或多个特性:精子的浓度、精子的活动力及精子的形态。

接着,在步骤3008中,使用者可将来自女性受试者的尿液施加至第二载体(例如,载体2905(2))的固持区域2915A。在步骤3010中,使用者将第二载体插入至测试装置,且由于载体2905(2)的第一固持区域2915A的形状为卵形,测试装置可自动地获取当前样本含有来自女性的尿液的知识且相应地选择分析处理程序。在步骤3012中,测试装置例如通过利用第二相机模块2230B判定尿液的一或多个特性。举例而言,测试条带可适合于使测试装置能够判定一或多个类型的女性激素(例如,FSH、LH或HCG)的浓度水平。最后,在步骤3014中,使用者利用测试装置自动地分析男性及女性生物样本的结果且判定关于受试者的生育力的最终结果。

在一些特定实例中,第一相机模块2230A与第二相机模块2230B相比可具有较低的相机分辨率,且因此所述两个摄像机由处理器用以执行不同的分析处理程序。另外,第一相机模块2230A与第二相机模块2230B相比可具有较低的放大比率。第一相机模块2230A的一些实例可根本不具有放大功能,而第二相机模块2230A可具有固定的放大比率。另外或作为本身具有较高放大比率的第二相机模块2230B的替代方案,第二固持区域2215B的外罩2210B可包括放大组件,诸如图22中所示。在一些实施中,所述相机模块的放大比率可为可调整的(例如,由处理器控制)。测试装置的一些实例规定第一相机模块2230A具有2百万像素或更高的相机分辨率,且第二相机模块2230B具有13百万像素或更高的相机分辨率。在一些实例中,第二相机模块2230B可包括至少4.8倍或更高的线性放大比率。

在这些实例中的一些中,处理器进一步通过使用第一相机模块2230A来判定精子的至少一个额外特性。此额外特性可包括精子的酸度。举例而言,载体可包括在第一固持区域2215A中使用色彩表示精子的酸度的pH指示器,处理器可辨识该色彩以识别酸度。类似地,一些实例规定处理器可基于第一或第二固持区域的一或多个图像中的一区域的色彩来判定生物样本的生化特性。

继续在图22中的具有多相机配置的以上测试装置实例及图29中的载体实例的情况下,在一些实施中,当处理器识别第一固持区域(例如,区域2215A或载体2905(2)的区域2915A)呈可指示生物样本包括来自女性受试者的尿液的第二形状(诸如卵形)时,处理器经配置以判定尿液的一或多个特性。可判定的特性可包括:LH水平、FSH水平及/或HCG水平。如同酸度,可通过使用第一相机模块执行对尿液的一或多个特性的判定。类似地,载体可包括第一固持区域(例如,个别载体的区域2915A)中的LH指示器(例如,如载体2905(3)中所示)、FSH指示器(例如,如载体2905(2)中所示)及/或HCG指示器(例如,如载体2905(4)中所示)。

此外,在一些具体实例中,处理器可利用两个相机模块中的至少一者(例如,第一相机模块2230A)或另一传感器(例如,下文关于图26引入的光传感器2690)来在执行分析处理程序之前判定生物样本的准备状态或有效性。在一些实施中,可基于识别第一视觉标志是否显示在第一固持区域(例如,区域2915A)中的特定区域(例如,其中线2916示出于图29中)中来判定测试样本的准备状态或有效性。此第一视觉标志的实例可为测试条带上的某一指定区域中所显示的线,诸如在图29中示出为红线2916。红线2916可用作品质控制构件,其可指示测试为有效的或结果准备好了。另外,第一固持区域2915A可包括显示表示关于生物样本的特性的测试结果的第二视觉标志的另一区域(例如,其中线2917示出于图29中)。此第二视觉标志的实例可为测试条带上准备状态另一某一指定区域中所显示的线,诸如在图29中示出为红线2917。

在一些具体实例中,测试装置可回应于生物样本未准备好的判定执行动作。在一些实例中,通过处理器执行的动作包括实施具有通过待执行的分析处理程序判定的持续时间的计时器。在一些其他实例中,测试装置进一步包括移动机构,且测试装置中的处理器可利用移动机构将机械力施加至载体以提高生物样本的准备度。在下文关于图25及图26引入可在测试装置中实施的动作及机构的更多细节。

所述放大组件(例如,相机模块的放大组件或测试条带的放大组件)的位置及所述光源的位置可视各种类型的分析物分析的要求而经调整或选择。在变体中,所述相机模块可具有可调整放大比率。在这些实例中的至少一些中,处理器经进一步配置以基于所述处理器当前经配置以执行的分析处理程序来调整两个相机模块中的至少一者的放大比率。如上文引入,当生物样本包括精子时,测试装置可配置合适相机模块(例如,第二相机模块2230B)达到不同的放大比率以用于判定精子的活动力及精子的形态。

应注意,相机模块与放大组件之间的最佳距离可具有低误差界限。举例而言,甚至与最佳距离的0.01mm的微小偏差可阻止相机模块撷取样本固持区域的清晰图像。为了精细调节相机模块与放大组件之间的距离,测试装置可包括自动聚焦(AF)功能。自动聚焦功能为自动地调整光学系统(例如,调整光学系统的组件之间的距离)以使得正成像的对象(例如,精液)在光学系统的焦平面内的功能。至少一或多个具体实例也提供可通过处理器控制的机械聚焦机构以使得两个相机模块中的至少一者聚焦于个别固持区域上。在下文关于图23及图24更详细地论述机械聚焦机构。所述机械聚焦机构可为可控制的以调整透镜在两个相机模块中的至少一者中的位置(例如,图23中大体所示)。另外或替代地,所述机械聚焦机构可为可控制的以调整载体的位置(例如,图24中大体所示)。

图23为具有自动聚焦功能的测试装置的组件的示意图。如图23中所示,测试装置可沿Z轴朝上或朝下移动相机模块(例如,通过机动轨、超音波马达驱动或步进马达)。通过调整相机模块的竖直位置,测试装置可调整相机模块与放大组件之间的距离。

图24为具有自动聚焦功能的另一测试装置的组件的示意图。如图24中所示,测试装置可沿Z轴朝上或朝下移动测试条带装置。通过调整测试条带装置的竖直位置,测试装置可调整相机模块与放大组件之间的距离。

在如图23或图24中所示的自动聚焦操作期间,相机模块及补充透镜保持为单一模块。换言之,相机模块与补充透镜之间的距离在如图23或图24中所示的自动聚焦操作期间保持不变。

图25为包括开关及马达的测试装置的示意图。图25中的测试装置1900的B-B横截面示出所述测试装置的各种组件。测试装置1900包括用以检测插入至测试装置1900中的收集瓶2510的开关2550。当插入了收集瓶2510时,开关2550被激活。接着经由开关2550将收集瓶2510告知测试装置1900。基于开关2550处于被激活的时间段,测试装置可判定收集瓶2510保持插入的时间段。

测试装置1900进一步包括用于摇动、振动或旋转收集瓶2510以便在收集瓶2510中混合样本的马达2560。测试装置1900可包括相机2570以基于收集瓶2510中的样本的经撷取图像来判定样本是否已经液化。

图26为包括可挠性元件的测试装置的示意图。图26中的测试装置1900的B-B横截面示出所述测试装置的各种组件。测试装置1900包括在用于以移动方式容纳收集瓶2610的槽孔的底部的移动元件2680(例如,弹性组件)。举例而言,移动元件2680可包括在收缩或变形之后可自发地恢复其正常形状的弹簧。当收集瓶2610插入至槽孔中时,移动元件2680经压缩。光传感器2690(或其他类型的距离传感器)负责检测光传感器2690与收集瓶2610的底部之间的距离。基于光传感器2690与收集瓶2610的底部之间的距离,测试装置1900可判定收集瓶2610中所含样本的重量或体积。举例而言,光传感器2690与收集瓶2610的底部之间的距离可与收集瓶2610中所含样本的重量或体积成反比。

在一些其他具体实例中,测试装置1900可包括在收集瓶2610的顶部上的传感器。传感器可负责检测传感器与收集瓶2610的顶部之间的距离。可基于所述距离判定收集瓶2610中所含样本的重量或体积,这是由于所述体积或所述重量可(例如)同传感器与收集瓶2610的顶部之间的距离成正比。继而,基于样本的重量或体积,测试装置1900可判定等待收集瓶2610中的样本液化的时间段。测试装置1900进一步包括用于摇动、振动或旋转收集瓶2610以便在收集瓶2610中混合样本的马达2660。

在一些具体实例中,测试装置的相机模块可包括撷取光线的强度以及方向的光场相机(图未示)。光场相机可包括在图像传感器的前方的微透镜阵列或多相机阵列以检测方向信息。使用光线的方向信息,相机模块可在广泛范围的焦平面处撷取清晰图像。因此,使用光场相机的测试装置可不需要自动聚焦功能来精细调整相机模块与放大组件之间的距离。

鉴于以上情况,本发明的装置适用于测试男性生育力及/或女性生殖力。

本发明提供一种使用本申请的装置测试男性生育力的方法。所述方法包含以下步骤:将来自男性受试者的生物样本施加至载体的第一固持区域及第二固持区域;将载体插入至装置中;根据第一分析处理程序判定精子的酸度;根据第二分析处理程序判定选自以下的精子的一或多个特性:精子的浓度、精子的活动力及精子的形态;以及分析结果以判定男性生育力。

本发明也提供一种使用本申请的装置测试女性生殖激素的方法。所述方法包含以下步骤:将来自女性受试者的生物样本施加至载体的第一固持区域;将载体插入至装置中;以及判定一或多个类型的女性激素的浓度水平,所述女性激素诸如黄体激素(LH)、滤泡刺激激素(FSH),或人绒毛膜促性腺激素(HCG)。

本发明进一步提供一种用于测试一对男性受试者与女性受试者的生育力的方法。所述方法包含以下步骤:将来自男性受试者的生物样本施加至第一载体的第一固持区域及第二固持区域;将第一载体插入至装置中;根据第一分析处理程序判定精子的酸度;根据第二分析处理程序判定选自以下的精子的一或多个特性:精子的浓度、精子的活动力及精子的形态;将来自女性受试者的生物样本施加至第二载体的固持区域;将第二载体插入至装置中;判定一或多个类型的雌性激素的浓度水平;以及分析男性与女性生物样本的结果。

图27为用于分析男性客户或患者的精液样本的处理程序的流程图。用于分析精液样本的系统可包括测试机(例如,测试装置1900)、移动装置及云端伺服器。图28为用于分析女性客户或患者的LH或HCG的处理程序的流程图。用于分析LH或HCG的系统可包括测试机(例如,测试装置1900)、移动装置及云端伺服器。图27及图28的流程图示出通过测试机、移动装置及云端伺服器执行的步骤及在测试机、移动装置及云端伺服器之间传递的信息。

在一些具体实例中,用于测试精子的方法包含以下步骤:获得用于测试生物样本的装置,将精子样本施加至样本固持区域,记录精子样本的视频或图像;基于经记录视频或经记录图像的至少一个图框来判定精子样本的精子数;以及基于经记录视频或经记录图像判定精子样本的精子活动力。

在相关具体实例中,所述方法进一步包含:在将精子样本施加至样本固持区域之前等待用于精子样本的液化的预定时间段。

在另一相关具体实例中,所述方法进一步包含:置放包括在装置的顶部上的相机组件的移动装置以使得所述相机组件与放大组件及样本固持区域对准;及通过移动装置接收样本固持区域中经由放大组件的放大来自精子样本的光信号。

在又一相关具体实例中,所述方法进一步包含:通过安置于装置的载体的一侧的侧向照明装置或安置于装置的载体的顶部或下方的竖直照明装置来照亮样本固持区域。

在再一相关具体实例中,所述方法进一步包含:导引来自侧向照明装置的光束穿过由透明的或半透明材料制成的载体;及通过包括于载体中的多个光反射图案将光束反射至样本固持区域。

在又一相关具体实例中,所述方法进一步包含:将一次性测试装置插入至基座中,该基座包括用于记录精子样本的视频的相机组件或用于固定移动装置的形状配合框架,所述移动装置包括用于记录精子样本的视频的相机组件。

在再一相关具体实例中,所述方法进一步包含:自生物样本的经记录视频提取至少一个图框;自至少一个图框识别多个精子;以及基于经识别精子的数目及由至少一个图框记录的面积计算精子数。

在又一相关具体实例中,所述方法进一步包含:分析经识别精子的形状;及基于经识别精子的形状判定形态水平。

在再一相关具体实例中,所述方法进一步包含:自精子样本的经记录视频提取一系列视频图框;自该系列视频图框识别多个精子;基于所述系列视频图框识别精子的移动轨迹;基于精子的移动轨迹及由所述系列视频图框撷取的时间段判定精子的移动速度;以及基于精子的移动速度计算精子活动力。

在又一相关具体实例中,所述方法进一步包含:经由放大透镜进一步放大精子样本的视频或图像。

在一些具体实例中,一种用于使用测试生物样本的系统来测试精子的方法,其包含:将装置插入至基座组件中;通过移动装置记录样本固持区域中的精子样本的视频,所述移动装置固定在基座组件的形状配合框架中;基于经记录视频的至少一个图框判定精子样本的精子数;以及基于经记录视频判定精子样本的精子活动力。

在相关具体实例中,所述方法进一步包含:经由放大透镜进一步放大精子样本的视频。

在一些具体实例中,用于测试生物样本的系统包含用于测试生物样本的一次性装置及基座组件。一次性装置包括含样本固持区域的样本载体及置放于该样本固持区域的顶部上的可拆卸外罩。基座组件包括用于将一次性装置插入至基座组件中的插入埠,及用于撷取样本固持区域的图像的相机组件,所述相机组件包括图像传感器及光学透镜模块。在相关具体实例中,光学透镜模块可具有至少为0.1的线性放大比率。

尽管本文所揭示的具体实例中的一些将所揭示的技术应用于精子测试,但本领域技术人员容易了解,所揭示的技术可应用于测试各种类型的生物样本,诸如精液、尿液、滑动关节液、表层组织或细胞、肿瘤细胞、水样本等。

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