細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置及其運(yùn)作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的感測(cè)有關(guān)，特別是關(guān)于一種能夠感測(cè)細(xì)胞數(shù)量、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)活性及特征速度等細(xì)胞的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置及其運(yùn)作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]精子的活性(motility)是病人精子是否正常的主要指標(biāo)之一，其數(shù)值代表了精子樣品中泳速大于25ym/sec的精子所占整體的百分比。舉例而言，假設(shè)精子的活性為50 %，代表精子樣本整體中有50 %的精子泳速大于25 μ m/sec0因此，精子可以做為一種量化的指標(biāo)，代表病人精子品質(zhì)的好壞，這也是目前生殖醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用的判斷依據(jù)，通過(guò)發(fā)現(xiàn)精子活性方面的問(wèn)題，可幫助患者及早進(jìn)行人工受孕的治療。
[0003]一般而言，目前醫(yī)院常根據(jù)從顯微鏡所觀察到的精子運(yùn)動(dòng)速度快慢，或是通過(guò)精子活性分析儀(Computer Assisted Sperm Analyzer, CASA)所輸出的精子活性數(shù)值,來(lái)判斷精子活性。然而，使用顯微鏡只能對(duì)精子進(jìn)行定性的觀察，無(wú)法量化精子的活性大小，至于精子活性分析儀雖具有相當(dāng)多的功能，但其操作復(fù)雜又昂貴、且體積龐大。也就是說(shuō)，目前常見(jiàn)的顯微鏡與精子活性分析儀都不適于一般人在家使用。
[0004]因此，本發(fā)明提出一種細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置及其運(yùn)作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所遭遇到的種種問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施例為一種細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置。于此實(shí)施例中，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置用以感測(cè)一細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的一運(yùn)動(dòng)特性。細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置包含激光光源、光感測(cè)器、分析芯片及顯示器。激光光源用以發(fā)出一激光光束射向細(xì)胞樣本。光感測(cè)器用以分別于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)感測(cè)細(xì)胞樣本散射激光光束所形成的激光散射光，以得到分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)激光散射圖案。分析芯片耦接光感測(cè)器，用以根據(jù)對(duì)應(yīng)于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)激光散射圖案得到多個(gè)激光散射圖案隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化的一激光散射圖案閃爍信息，并據(jù)以推估出細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性。顯示器耦接分析芯片，用以顯示分析芯片所推估出的細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性。
[0006]于一實(shí)施例中，該運(yùn)動(dòng)特性為活性(mobility)、數(shù)量、移動(dòng)速度分布或移動(dòng)軌跡的直線性。
[0007]于一實(shí)施例中,激光散射圖案閃爍信息包含對(duì)應(yīng)于多個(gè)激光散射圖案的多個(gè)電壓值隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的上下波動(dòng)程度。
[0008]于一實(shí)施例中，若多個(gè)電壓值隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的上下波動(dòng)程度愈大，分析芯片據(jù)以推估出細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞具有的活性愈高。
[0009]于一實(shí)施例中，光感測(cè)器是通過(guò)光敏電阻或光電二極管取得對(duì)應(yīng)于多個(gè)激光散射圖案的多個(gè)電壓值。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二具體實(shí)施例為一種細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置運(yùn)作方法。于此實(shí)施例中，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置運(yùn)作方法用以感測(cè)細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性。細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置包含激光光源、光感測(cè)器、分析芯片及顯示器。細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置運(yùn)作方法包含下列步驟:(a)激光光源發(fā)出一激光光束射向細(xì)胞樣本；(b)光感測(cè)器分別于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)感測(cè)細(xì)胞樣本散射激光光束所形成的激光散射光，以得到分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)激光散射圖案；(C)分析芯片根據(jù)對(duì)應(yīng)于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)激光散射圖案得到多個(gè)激光散射圖案隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化的激光散射圖案閃爍信息，并據(jù)以推估出細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性；(d)顯示器顯示分析芯片所推估出的細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性。
[0011]于一實(shí)施例中，該運(yùn)動(dòng)特性為活性、數(shù)量、移動(dòng)速度分布或移動(dòng)軌跡的直線性。
[0012]于一實(shí)施例中，該激光散射圖案閃爍信息包含對(duì)應(yīng)于該多個(gè)激光散射圖案的多個(gè)電壓值隨該多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的一上下波動(dòng)程度。
[0013]于一實(shí)施例中，若該多個(gè)電壓值隨該多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的該上下波動(dòng)程度愈大，該分析芯片據(jù)以推估出該細(xì)胞樣本中的該多個(gè)細(xì)胞具有的活性愈高。
[0014]于一實(shí)施例中，該光感測(cè)器是通過(guò)一光敏電阻或一光電二極管取得對(duì)應(yīng)于該多個(gè)激光散射圖案的該多個(gè)電壓值。
[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置及其運(yùn)作方法具有下列優(yōu)占-
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[0016](I)裝置簡(jiǎn)單且成本低廉；
[0017](2)能夠同時(shí)計(jì)算出細(xì)胞的活性、數(shù)量、移動(dòng)速度分布及移動(dòng)軌跡的直線性等參數(shù)，可應(yīng)用于各種不同的細(xì)胞，故應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛；
[0018](3)由于檢測(cè)方式快速又容易操作，使得受檢者可先自行在家進(jìn)行初步檢測(cè)后，一旦受檢者發(fā)現(xiàn)有異常，即可就近至醫(yī)院進(jìn)行更詳細(xì)的檢驗(yàn)。
[0019]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例中的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置的示意圖。
[0021]圖2為另一實(shí)施例的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置的示意圖。
[0022]圖3A及圖3B分別圖示具有較少細(xì)胞的第一細(xì)胞樣本與具有較多細(xì)胞的第二細(xì)胞樣本的示意圖。
[0023]圖4A及圖4B分別圖示第一細(xì)胞樣本與第二細(xì)胞樣本的電壓值隨時(shí)間變化圖。
[0024]圖5為不同的精子樣本CSl?CS4的電壓值隨時(shí)間變化圖。
[0025]圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置運(yùn)作方法的流程圖。
[0026]主要元件符號(hào)說(shuō)明:
[0027]SlO?S16:流程步驟
[0028]1、2:細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置
[0029]10,20:激光光源12、22:樣本置放平臺(tái)
[0030]14,24:光感測(cè)器16、26:分析芯片
[0031]18,28:顯示器CS、CSl?CS2:細(xì)胞樣本
[0032]CELL:細(xì)胞LB:激光光束
[0033]21:透鏡SL:激光散射光
[0034]SSl?SS3:精子樣本LB’:未被散射的激光光束
【具體實(shí)施方式】
[0035]一般而言，由于精子活性的強(qiáng)弱攸關(guān)成功受孕的難易程度，因此，若能有一種快速又容易操作的檢驗(yàn)裝置，可讓受檢者先自行在家進(jìn)行初步檢測(cè)，一旦受檢者發(fā)現(xiàn)有異常，即可及早發(fā)現(xiàn)精子活性的問(wèn)題，就近至醫(yī)院進(jìn)行更詳細(xì)的檢驗(yàn)，將有助于患者盡早接受人工受孕的治療。
[0036]在進(jìn)行精子活性的檢測(cè)時(shí)，使用光學(xué)方式是可行的做法。假設(shè)使用一束激光作為光源，觀察滴在玻片上的精漿，可發(fā)現(xiàn)在激光光束照射之下，其散射圖案似可反應(yīng)精子的活性。舉例而言，活性較好的精子，其精漿的散射圖案會(huì)隨時(shí)間閃爍；至于活性較差的精子，其精漿的散射圖案則不太會(huì)變動(dòng)。因此，通過(guò)上述散射圖案的閃爍變化程度，即可反應(yīng)出精子的特征速度與活性。
[0037]因此，本發(fā)明欲設(shè)計(jì)出由光源、低階感光芯片、微處理器所組成的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置，能夠由簡(jiǎn)單的信號(hào)了解精子的活性。由光路分析開(kāi)始，了解如何從不同時(shí)間點(diǎn)所得到的激光散射圖案的閃爍變化來(lái)量化精子的活性，并嘗試從散射光中得到關(guān)于精子活動(dòng)的更多信息。只要能量化上述激光散射圖案隨時(shí)間改變的閃爍變化程度，并對(duì)比由精子活性分析儀所量得的精子活性數(shù)值，即可根據(jù)激光散射圖案的閃爍信息推算出精子的活性及精子密度等相關(guān)信息。
[0038]本發(fā)明是與馬偕紀(jì)念醫(yī)院的生殖與內(nèi)分泌實(shí)驗(yàn)室合作，采用一套先進(jìn)的電腦精子分析系統(tǒng)通過(guò)光追跡方式來(lái)辨別精子是否具有活性(移動(dòng)速度超過(guò)25ym/sec的精子占全體精子的百分比)，并且能夠同時(shí)計(jì)算精子數(shù)量、精子移動(dòng)速度分布、移動(dòng)軌跡的直線性等參數(shù)，是分析精子運(yùn)動(dòng)情形的一大利器。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置。于此實(shí)施例中，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置是用以感測(cè)細(xì)胞樣本中的多個(gè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性，例如細(xì)胞的活性、數(shù)量、移動(dòng)速度分布及移動(dòng)軌跡的直線性等參數(shù)，但不以此為限。
[0040]請(qǐng)參照?qǐng)D1,圖1為本實(shí)施例的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置的示意圖。如圖1所示，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性感測(cè)裝置I包含激光光源10、樣本置放平臺(tái)12、光感測(cè)器14、分析芯片16及顯示器18。其中，分析芯片16耦接光感測(cè)器14 ;顯示器18耦接分析芯片16。
[0041]樣本置放平臺(tái)12是用以供細(xì)胞樣本CS設(shè)置。細(xì)胞樣本CS包含有多個(gè)細(xì)胞CELL。于實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)胞樣本CS中的細(xì)胞CELL可以是精子(sperm)、鞭毛寄生蟲(chóng)(flagellatedparasites)、鞭毛藻(flagellated algae)或游動(dòng)細(xì)菌(swimming bacteria)等,但不以此為限。
[0042]激光光源10是用以發(fā)出一激光光束LB射向設(shè)置于樣本置放平臺(tái)12上的細(xì)胞樣本CS。光感測(cè)器14是用以分別于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)(例如第一時(shí)間?第四時(shí)間，但不以此為限)感測(cè)細(xì)胞樣本CS散射激光光束LB所形成的激光散射光SL及未被散射的激光光束LB’，以得到分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)tl?t4的多個(gè)激光散射圖案。需說(shuō)明的是，光感測(cè)器14可包含多個(gè)光感測(cè)單元，其數(shù)量可視實(shí)際需求而定。光感測(cè)器14除了包含設(shè)置于細(xì)胞樣本CS之下方的光感測(cè)單元之外，亦可包含設(shè)置于細(xì)胞樣本CS兩側(cè)及左上方及右上方的光感測(cè)單元，以感測(cè)被細(xì)胞樣本CS所散射的激光散射光SL。
[0043]分析芯片16是用以根據(jù)對(duì)應(yīng)于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)激光散射圖案得到多個(gè)激光散射圖案隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化的激光散射圖案閃爍信息，并據(jù)以推估出細(xì)胞樣本CS中的多個(gè)細(xì)胞CELL的運(yùn)動(dòng)特性，例如細(xì)胞的活性、數(shù)量、移動(dòng)速度分布及移動(dòng)軌跡的直線性等參數(shù)。顯示器18是用以顯示分析芯片16所推估出的細(xì)胞樣本CS中的多個(gè)細(xì)胞CELL的運(yùn)動(dòng)特性。
[0044]于實(shí)際應(yīng)用中，光感測(cè)器14是通過(guò)光敏電阻或光電二極管取得對(duì)應(yīng)于多個(gè)激光散射圖案的多個(gè)電壓值。分析芯片16所得到的激光散射圖案閃爍信息可包含對(duì)應(yīng)于多個(gè)激光散射圖案的多個(gè)電壓值隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的上下波動(dòng)程度。
[0045]若多個(gè)電壓值隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的上下波動(dòng)程度愈大，代表在不同時(shí)間點(diǎn)所得到的激光散射圖案有較大的變化，亦即細(xì)胞樣本CS中的多個(gè)細(xì)胞CELL的活動(dòng)情形較為明顯，故分析芯片16將會(huì)據(jù)以推估出細(xì)胞樣本CS中的多個(gè)細(xì)胞CELL具有的活性愈高。
[0046]相反地，若多個(gè)電壓值隨多個(gè)時(shí)間點(diǎn)變化所產(chǎn)生的上下波動(dòng)程度愈小，代表在不同時(shí)間點(diǎn)所得到的激光散射圖案幾乎沒(méi)有變化，亦即細(xì)胞樣本CS中的多個(gè)細(xì)胞CELL并無(wú)明顯的活動(dòng)情形，故分析芯片16將會(huì)據(jù)以推估出細(xì)胞樣本CS中的多個(gè)細(xì)胞CELL具有的活性愈低。
[0047]此外，分析芯片16亦可根據(jù)光感測(cè)器14于不同時(shí)間點(diǎn)所測(cè)得的多個(gè)電壓值的平均電壓值大小判斷細(xì)胞的數(shù)量多寡。若光感測(cè)器14所測(cè)得的平均電壓值愈高，代表設(shè)置于樣本置放平臺(tái)12上的細(xì)胞樣本CS所包含的細(xì)胞CELL的數(shù)量愈少，所以激光光源10所發(fā)出的激光光束LB被該些細(xì)胞