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ES2898508T3 - Evaluación domiciliaria de la calidad de muestras de semen - Google Patents

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ES2898508T3
ES2898508T3 ES16815209T ES16815209T ES2898508T3 ES 2898508 T3 ES2898508 T3 ES 2898508T3 ES 16815209 T ES16815209 T ES 16815209T ES 16815209 T ES16815209 T ES 16815209T ES 2898508 T3 ES2898508 T3 ES 2898508T3
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Hadi Shafiee
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Brigham and Womens Hospital Inc
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Abstract

Un conjunto para evaluar la calidad de una muestra de semen en un dispositivo móvil, comprendiendo el conjunto: un conjunto óptico que comprende al menos una lente; una carcasa configurada para acoplarse con el dispositivo móvil de manera que un eje del conjunto óptico esté sustancialmente alineado con una cámara del dispositivo móvil, estando contenido el conjunto óptico dentro de la carcasa; y un chip microfluídico que comprende un depósito para contener la muestra de semen y configurado para acoplarse con la carcasa de modo que el depósito esté alineado con el eje del conjunto óptico, comprendiendo el chip microfluídico un mecanismo de autocarga que comprende una extensión para inmersión en la muestra de semen y una bomba para extraer el semen hacia el depósito.

Description

DESCRIPCIÓN
Evaluación domiciliaria de la calidad de muestras de semen
Campo técnico
La presente invención se refiere a sistemas médicos y, más particularmente, a la evaluación domiciliaria de la calidad de muestras de semen.
Antecedentes
Hay más de setenta millones de parejas infértiles en todo el mundo. Aproximadamente una de cada cuatro parejas infértiles busca tratamiento clínico, donde el factor masculino representa aproximadamente el cincuenta por ciento de los casos de infertilidad. Los factores más importantes para la infertilidad masculina incluyen un recuento y movilidad bajos de espermatozoides y anomalías de los espermatozoides, lo que reduce la capacidad de los espermatocitos para la fertilización de los ovocitos. En las clínicas de reproducción para tratar parejas infértiles se utilizan generalmente técnicas de reproducción asistida (las ART, forma siglada de Assisted reproductive technologies) tales como la fertilización in vitro (FIV, forma siglada de in vitro fertilization), la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI, forma siglada de intracytoplasmic sperm injection) y la inseminación intrauterina (IUI, forma siglada de intrauterine insemination). Con una tasa creciente de infertilidad masculina debida a condiciones ambientales y fisiológicas, existe una necesidad cada vez mayor de utilizar las ART en las clínicas de reproducción.
Hay cuatro factores principales que examinan las pruebas de análisis de semen: la concentración de espermatozoides, la morfología, la movilidad y la movilidad progresiva de los espermatozoides. Las pruebas de concentración de espermatozoides examinan la concentración de los espermatozoides en un mililitro (ml) de semen (aproximadamente 20 millones de espermatozoides/ml), aunque la concentración de espermatozoides no es un indicador preciso de la capacidad de reproducción de un varón. Los varones con un recuento bajo de espermatozoides aún pueden reproducirse, y los varones con un recuento alto de espermatozoides pueden tener dificultades. Esta discrepancia se debe a la movilidad de los espermatozoides, un factor crítico que controla la capacidad de los espermatozoides de entrar en un ovocito. La movilidad de los espermatozoides, el movimiento de los espermatozoides debe haber pasado un determinado umbral para que los espermatozoides puedan nadar con éxito por el tracto vaginal femenino y atraviesen la capa exterior dura del ovocito. La calidad seminal se evalúa determinando el porcentaje de espermatocitos móviles y la velocidad relativa de los espermatocitos progresivamente móviles en una muestra. La movilidad progresiva de un espermatocito es una característica de trabajo fundamental que controla su capacidad para entrar tanto en el moco cervical como en las capas externas de los ovocitos.
El documento WO 2013/158506 A2 divulga dispositivos y métodos para realizar un recuento de sangre, células y/o patógenos o un análisis de sangre similar en el lugar de atención.
El documento WO 2004/053465 A2 divulga un método y un dispositivo para analizar la movilidad de los espermatozoides en una dirección de avance y la densidad de los espermatozoides activos en una muestra de semen.
El documento WO 2015/087232 A1 divulga un dispositivo de prueba domiciliario para la captura y análisis de imágenes electrónicas de muestras.
Sumario de la invención
En conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto para evaluar la calidad de una muestra de semen en un dispositivo móvil como se expone en la reivindicación 1 adjunta.
En conformidad con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para evaluar la calidad de una muestra de semen como se expone en la reivindicación 11 adjunta.
En conformidad con otro aspecto más de la presente invención, se proporciona un sistema para evaluar la calidad de una muestra de semen como se expone en la reivindicación 6 adjunta.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 ilustra un conjunto para evaluar la calidad de una muestra de semen en un dispositivo móvil;
La FIG. 2 ilustra un ejemplo de un sistema para evaluar la calidad de una muestra de semen;
La FIG. 3 ilustra un ejemplo de un método para evaluar la calidad de una muestra de semen; y
la FIG. 4 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un sistema ilustrativo de componentes de hardware capaz de implementar ejemplos de los sistemas y métodos divulgados en las FIG. 1-3.
Descripción detallada
En conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema para el lugar de atención para evaluar la calidad de una muestra de semen con un dispositivo móvil. Los varones a menudo se sienten avergonzados de acudir al urólogo y las mujeres cargan con el peso con respecto a la infertilidad. Dichos comportamiento y reticencia han creado un mercado significativamente grande para las pruebas de infertilidad masculina en el domicilio. Adicionalmente, las desigualdades sanitarias: económicas, culturales, sociales, geográficas y religiosas, son los principales impedimentos para acceder a la atención de la infertilidad en todo el mundo. La infertilidad en entornos con recursos limitados es un problema mundial. Además, mientras que las anomalías en los espermatozoides son marcadores definitivos de infertilidad masculina, también se han relacionado con otras afecciones médicas, tales como la diabetes, la enfermedad tiroidea, el síndrome de Cushing, la hepatopatía o la nefropatía y la anemia crónica en los varones. Además, pueden estar relacionadas con los efectos ambientales y los efectos del estilo de vida, tales como los debidos al tabaquismo, la medicación y los hábitos alimenticios.
Por consiguiente, facilitando el acceso a la evaluación de la calidad del semen en el lugar de atención, los sistemas y métodos de las reivindicaciones pueden ayudar a la detección temprana de estos trastornos.
Las pruebas manuales basadas en microscopía y los sistemas de análisis de semen asistido por ordenador (CASA, forma siglada de computer-assisted semen analysis) son los métodos convenciones actuales para medir la calidad del semen, pero estos métodos son laboriosos, caros y se realizan en el laboratorio. La técnica de CASA precisa técnicos altamente capacitados para producir resultados fiables y repetibles. Además, precisa voluminosos sistemas de análisis de imágenes basados en microscopía que limitan significativamente sus aplicaciones en el lugar de atención en entornos clínicos, cría de sementales y reproducción animal. La mayoría de las clínicas de fertilidad y hospitales pequeños, entre ellos hasta un noventa y ocho por ciento en los Estados Unidos, no poseen plataformas de CASA disponibles en el mercado y, por tanto, utilizan un método manual menos preciso y subjetivo para el análisis de semen. Los resultados de las pruebas manuales son subjetivos, lo que dificulta la comparación de los resultados de clínicas distintas.
La turbidimetría, la espectroscopia de correlación de fotones, la velocimetría láser Doppler, el análisis basado en impedancia y basado en holografía, también se utilizan para el análisis de semen. Sin embargo, estos métodos están lejos de ser baratos o portátiles y no se han adoptado para uso clínico o en el domicilio para el control de la calidad del semen. Algunos de estos métodos solo proporcionan la concentración de espermatozoides y no la movilidad, lo que es un factor importante para el control de la calidad del semen. El método basado en holografía sin lentes implica una compleja reconstrucción y procesamiento de imágenes que se realiza en un ordenador conectado al dispositivo desarrollado. Además, precisa un sensor CMOS o CCD relativamente caro que puede no ser apropiado para el análisis de semen portátil en el domicilio o en la oficina. Los ensayos de fertilidad portátiles y en el domicilio utilizados comúnmente en el mercado son FertilMARQ y SpermCheck, que son análisis colorimétricos que utilizan un método de tinción química para detectar proteínas específicas de los espermatozoides en la cabeza del espermatozoide. Sin embargo, estos ensayos solo pueden medir la concentración de espermatozoides y no la movilidad de los espermatozoides.
Los sistemas y métodos descritos en el presente documento proporcionan una prueba de infertilidad masculina que se puede realizar en el domicilio, sencilla, rápida y barata que puede cambiar el modelo del diagnóstico y el tratamiento de la infertilidad tanto en los países desarrollados como en los países en vías de desarrollo. Esta prueba en el lugar de atención privada, rápida y barata puede ayudar a los varones a comprobar a distancia su potencia de fertilidad sin necesidad de acudir a una clínica de fertilidad para realizar un análisis de semen.
La FIG. 1 ilustra un conjunto 10 para evaluar la calidad de una muestra de semen en un dispositivo móvil. El conjunto 10 incluye un conjunto óptico 12 que comprende al menos una lente. En una implementación, el conjunto óptico 12 incluye una fuente de luz, tal como una luz LED, una fuente de energía para la fuente de luz y dos lentes asféricas, dispuestos para formar un trayecto óptico a lo largo de un eje óptico del conjunto. El conjunto óptico puede ubicarse contenido dentro de una carcasa 14 configurado para acoplarse con el dispositivo móvil de manera que un eje del conjunto óptico esté sustancialmente alineado con una cámara del dispositivo móvil. En una implementación, la carcasa 14 puede incluir una pluralidad de elementos de pata configurados para separar el conjunto óptico 12 de la cámara en una distancia focal de la al menos una lente. En otra implementación, la carcasa 14 puede incluir extensiones en lados opuestos del dispositivo para fijar mecánicamente el conjunto óptico 12 y la carcasa 14 al dispositivo móvil.
El conjunto óptico 12 puede configurarse para recibir un chip microfluídico 16 que comprende un depósito configurado para contener la muestra de semen. El chip microfluídico 16 está configurado para acoplarse con la carcasa de modo que el depósito esté alineado con el eje del conjunto óptico. Por consiguiente, cuando el chip microfluídico 16 y el alojamiento 14 están en su lugar, la fuente de luz proporcionará transiluminación a la muestra de semen, y la luz resultante será enfocada por la al menos una lente sobre una cámara del dispositivo móvil. El video capturado de la muestra de semen se puede utilizar a continuación para el análisis.
La FIG. 2 ilustra un ejemplo de un sistema 50 para evaluar la calidad de una muestra de semen. El sistema 50 ilustrado proporciona un verdadero analizador de semen basado en un teléfono móvil en el lugar de atención que es de uso sencillo, rápido y barato. El sistema 10 proporciona la concentración, la movilidad y las velocidades lineales y curvilíneas de los espermatozoides junto con las puntuaciones de un ensayo de unión de hialurónico (HBA, forma siglada de Hyaluronic Binding Assay) mediante la realización de un análisis de imágenes en un dispositivo móvil 80. En la implementación ilustrada, se utilizan tecnología de impresión en 3-D y corte por láser para fabricar de forma barata el montaje del hardware.
El sistema óptico 60 comprende un diodo emisor de luz (LED) 62 configurado para iluminar una muestra insertada en el conjunto óptico 60. El LED 62 puede ser alimentado por cualquier fuente de energía 64 colocada dentro de la carcasa, tal como la pila de un reloj, o a través del teléfono móvil. El conjunto óptico 60 incluye además una primera lente 66 y una segunda lente 68 colocadas cerca de una abertura del conjunto óptico 60. En el ejemplo ilustrado, las lentes 66 y 88 son ambas lentes asféricas con distancias focales de 4 y 27 mm y aperturas numéricas de 0,43 y 0,16, respectivamente. En una implementación, la primera lente 66 es una lente plano-convexa y la segunda lente 68 es una lente convexo-cóncava. La primera lente 66 y la segunda lente 68 están colocadas para enfocar la luz procedente de la fuente de luz a través de la abertura, definiendo las lentes y la abertura un eje óptico del sistema óptico.
En la implementación ilustrada, el conjunto óptico 60 está alojado en una carcasa de ácido poliláctico (PLA, forma siglada de Polylactic Acid) biodegradable impresa en 3-D. En un ejemplo, el conjunto impreso pesa aproximadamente veinte gramos, sin incluir la pila, y mide 6,1 x 8,3 x 3,1 cm. La carcasa está configurada de manera que las lentes estén alineadas con una cámara trasera del dispositivo móvil y, cuando la carcasa está en su lugar, las lentes 66 y 68 están fijas en su lugar a una distancia apropiada para la distancia focal de las lentes. El enfoque automático del teléfono móvil se utiliza para lograr un enfoque fino.
Se puede insertar un chip 70 basado en microfluidos en la carcasa del conjunto óptico 60 para el análisis de una muestra de semen contenida en el chip. El chip 70 comprende un mecanismo de autocarga 72 configurado para extraer semen hacia un depósito 74 dentro del chip. En una implementación, el mecanismo de autocarga 72 incluye una bomba de succión conectada a una entrada a través del depósito 74. Debido al diseño del chip microfluídico 70, la muestra puede contener tan solo noventa microlitros. El chip microfluídico 70 tiene una tapa desechable que se retira del microchip antes de su uso en el teléfono para el análisis, que elimina cualquier contaminación no deseada.
En conformidad con un aspecto de la presente invención, una porción de la superficie del depósito está recubierta con un material de ensayo 76, específicamente ácido hialuronano. El ácido hialurónico es el componente principal de la matriz que rodea al ovocito humano. Se unen a los espermatozoides maduros que son funcionalmente competentes en la zona pelúcida. Como se analizará en detalle a continuación, el comportamiento diferente de los espermatozoides en la región que contiene el material de ensayo 76 y una región del depósito que no contiene el material de ensayo puede utilizarse para determinar un porcentaje de espermatozoides maduros y morfológicamente sanos dentro de la muestra. Los microchips que se utilizarán para el análisis del ensayo tienen una vida útil mínima de dos años a temperatura ambiente cuando se almacenan en envases de plástico secos y al vacío. La trehalosa, como agente de estabilización de origen natural, puede conservar superficies de múltiples capas de dispositivos microfluídicos inmunofuncionalizados con proteínas/anticuerpos inmovilizados para capturar linfocitos T CD4+, para lograr un almacenamiento a largo plazo a temperatura ambiente, y para este fin una implementación utilizó trehalosa. En otra implementación, la química de la superficie de los microchips se liofiliza para prolongar la estabilidad y la vida útil de los microchips.
En una implementación, se utilizan como sustrato base del microchip cubreobjetos recubiertos con ácido hialurónico de 24 x 60 mm. Los cubreobjetos se recubren a medida con ácido hialurónico en una zona de 10 x 10 mm, a 10 mm del borde más corto del vidrio. Se utiliza un cortador láser para cortar poli(metil metacrilato) (PMMA) de 1,5 mm de grosor que se utilizó en la capa superior del microchip. La entrada y salida de los microcanales se cortan en lámina de PMMA utilizando corte por láser. Se utiliza adhesivo de doble cara de 30 pm y 50 pm en la capa del canal y el canal (1 x 45 mm) se corta en él utilizando el cortador láser. Una perilla de goma de 2 ml está unida al canal formando un sello hermético, capaz de lograr la succión. El adhesivo de doble cara con el canal está intercalado entre el PMMA y el cubreobjetos, y el borde que contiene la entrada del microchip está cubierto con una capa delgada de látex para ayudar a la succión cuando se usa con la tapa desechable. Se construye con puntas de micropipeta una extensión en la tapa desechable y se une a la tapa, de modo que la extensión se pueda retirar después de que el semen se cargue en el depósito.
Además, se pueden combinar pruebas complementarias adicionales con este sistema. Por ejemplo, proporcionando una balanza adicional que puede pesar la muestra de semen y comunicar el peso de la muestra al dispositivo móvil, puede obtenerse el volumen de semen producido por el paciente. Además, la adición de una tira de pH al microchip puede determinar el valor de pH de la muestra. El microchip 70 también se puede mejorar con la capacidad de comprobar marcadores bioquímicos específicos utilizando una química de superficie adecuada. Un sistema tan simplificado capaz de proporcionar datos de diagnóstico fiables puede ayudar a los usuarios a abordar su propia atención sanitaria de manera proactiva.
Se apreciará que el conjunto de ejemplo, como se describe, representa una alternativa económica a los métodos convencionales. El sistema completo puede construirse por menos de cinco dólares estadounidenses en costos de materiales, sin incluir el costo de un teléfono móvil y los gastos de mano de obra. Estos costos incluyen el sistema de lentes 66 y 68 (2 USD), la carcasa de ácido poliláctico impresa en 3-D (1,2 USD), el LED 62 (0,09 USD) y la pila (0,60 USD). Los microchips que se utilizan junto con el dispositivo costarán cada uno alrededor de dos dólares en costos de materiales, contabilizando el PMMA (~ 0,10 USD), el adhesivo de doble cara (~ 0,75 USD), la bomba basada en PDMS (~ 0,1 USD) y el costo estimado de los portaobjetos recubiertos de HA debería ser de 1 USD.
El dispositivo móvil 80 incluye una cámara 82, un procesador 84, y un medio 90 legible por ordenador no transitorio que almacena una aplicación comprende instrucciones ejecutables para evaluar una calidad de los espermatozoides a partir del vídeo capturado en la cámara. La aplicación de programa informático se diseñó para proporcionar una interfaz fácil de usar para el análisis de semen. La aplicación permite al usuario tomar videos para su análisis, así como archivar pruebas anteriores y sus informes. Además, fue diseñado como una plataforma de sensibilización, que educa al usuario sobre las etapas y parámetros implicados y sobre cómo mejorar la calidad del semen sugiriendo posibles cambios en el estilo de vida. Anima al usuario a buscar asesoramiento médico cuando sea necesario. Oculto detrás de una sencilla interfaz de usuario, el programa informático hace uso de una combinación de diversos algoritmos de procesamiento de imágenes y un algoritmo de seguimiento desarrollado a medida. El programa informático es capaz de proporcionar métricas de velocidad, concentración, movilidad y datos relacionados con e1 HBA, con el requisito de una fuente computacional externa. Además, controla la tendencia de los resultados del paciente, lo que podría dar una idea de los efectos de los cambios en el estilo de vida y ambientales.
Una interfaz de cámara 91 está configurada para indicar a la cámara que capture el vídeo. Se apreciará que esto se puede hacer en conjunto con el análisis de la muestra de semen, de modo que el análisis se realice sustancialmente en tiempo real, o se pueda almacenar un registro para un análisis posterior. Un componente de reconocimiento de espermatozoides 92 está configurado para identificar una pluralidad de espermatozoides individuales dentro de cada uno de una pluralidad de fotogramas del video. En una implementación, el componente de reconocimiento de espermatozoides 92 utiliza un algoritmo de detección de bordes en cada fotograma de video para reconocer los espermatozoides individuales, tal como la detección de bordes Canny o un filtro Sobel. Entre el aumento proporcionado por el conjunto óptico 60 y el algoritmo de detección de bordes, el componente de reconocimiento de espermatozoides 92 puede localizar objetos tan pequeños como de tres micrómetros. El método es preciso para concentraciones tan bajas como cincuenta millones de células por mililitro y se puede utilizar para análisis posteriores a una vasectomía.
Un componente de seguimiento de espermatozoides 94 está configurado para mapear trayectos asociados para un subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales a través de la pluralidad de fotogramas del video. En la implementación ilustrada, el componente de seguimiento de espermatozoides 94 utiliza un algoritmo recursivo de seguimiento de múltiples objetos basado en la lógica difusa para tener en cuenta el movimiento browniano que presentan los espermatozoides. Se puede utilizar una sustracción de fondo de mezcla gaussiana para garantizar que el sistema siga solamente a los espermatozoides móviles. Al rastrear los espermatozoides a través de los fotogramas dentro de los videos tomados en la cámara 82 a una frecuencia de fotogramas conocida (por ejemplo, fotogramas por segundo), es posible calcular la velocidad en línea recta (VSL, forma siglada de straight-line velocity), la velocidad curvilínea (VCL, forma siglada de curvilinear velocity) y la velocidad de trayecto promedio (VAP, forma siglada de average path velocity) para cada muestra. La distancia que viajaron los espermatozoides se calcula como una distancia gaussiana. La distancia acumulada calculada entre dos fotogramas continuos para un espermatocito se repite hasta el final del video.
Un componente de evaluación del ensayo 96 determina un porcentaje de espermatozoides unidos por el ensayo y, por tanto, el porcentaje de espermatozoides maduros y morfológicamente sanos. En el método de análisis convencional, la cantidad de espermatozoides unidos se calcula manualmente, mirando las colas de los espermatozoides para comprobar si están moviéndose vigorosamente. En el análisis manual, el movimiento de las colas es fundamental para poder diferenciar los espermatozoides unidos vivos de los muertos. En el sistema 50 ilustrado, está más allá de su capacidad poder visualizar el movimiento de la cola debido a limitaciones en el aumento y la velocidad de los fotogramas. Por consiguiente, el programa informático utiliza un método de análisis distinto. Una cantidad de espermatozoides móviles, Sensayo, se determina en una región del chip microfluídico que contiene el material de ensayo, y una cantidad de espermatozoides móviles, Ssin ensayo, se determina en una región del chip microfluídico que no contiene el material de ensayo. La proporción de espermatozoides inmovilizados por el material de ensayo, como (1 — Sensa-y° j. Aunque este método de análisis se basa en el supuesto de que existe una distribución V ^sin e n s a y o /
de población igual en ambas regiones, se encontró un grado sorprendentemente alto de comparabilidad con los métodos convencionales.
Una interfaz gráfica de usuario (GUI, forma siglada de graphical userinterface) 98 está configurada para proporcionar los resultados del análisis de semen al usuario a través de una pantalla del dispositivo móvil. Por ejemplo, la interfaz de usuario puede proporcionar la cantidad total de espermatozoides, una concentración de espermatozoides, un porcentaje o número absoluto de espermatozoides móviles, una velocidad lineal y/o curvilínea promedio de los espermatozoides móviles y un porcentaje de los espermatozoides unidos por el ensayo. Además de una opción para comenzar el análisis en tiempo real de una muestra, la GUI 98 puede proporcionar una opción en la que se pueden analizar videos pregrabados con el acoplamiento del teléfono móvil y una opción en la que el usuario puede acceder al historial de pruebas. La GUI 98 también puede proporcionar un cuestionario donde se obtiene información general sobre el paciente antes de la prueba. El usuario también puede acceder a través de la GUI 98 a información adicional sobre cómo mejorar la salud de su semen y los diferentes parámetros.
En una implementación, la aplicación puede proporcionar observaciones al usuario basadas en el análisis de los datos masivos relacionados con la fertilidad masculina almacenados en un sistema en la nube. Los datos almacenados pueden incluir la ubicación geográfica, una humedad y temperatura promedio, una humedad y temperatura en el momento de la eyaculación, y hábitos del usuario tales como tabaquismo, consumo de alcohol, etc. El usuario puede utilizar estos comentarios para ajustar factores ambientales o conductuales perjudiciales.
El sistema 50 proporciona un ensayo automatizado para cuantificar espermatozoides maduros y morfológicamente superiores capaces de lograr la fertilización, mediante el uso de dispositivos microfluídicos funcionalizados con ácido hialurónico (HA). Esta técnica se puede utilizar como una prueba de semen en el domicilio, en clínicas de fertilidad asociadas y en veterinaria en el lugar de atención. Esta técnica de plataforma también tiene otras amplias aplicaciones, incluida la exploración de la movilidad microbiana, la realización de velocimetría de imágenes de micropartículas de bajo costo y la detección de resistencia a los antibióticos.
Al abordar el problema de la infertilidad masculina, el sistema 50 hace que las pruebas de fertilidad masculina sean accesibles, fáciles, rápidas y privadas, como las pruebas de embarazo para las mujeres. El sistema 50 proporciona un ensayo de microchip basado en el teléfono móvil, económico y fácil de usar, para medir rápidamente la concentración de espermatozoides, las velocidades curvilíneas y lineales, y la movilidad total, junto con las puntuaciones de HBA, utilizando una muestra de semen de menos de diez microlitros. Esta técnica puede cambiar potencialmente la toma de decisiones clínicas al proporcionar un ensayo de prueba privado y barato para la detección más temprana del treinta por ciento de los casos en los que la causa de la infertilidad es únicamente el varón o descartar rápidamente al varón como el problema, que es el cuarenta por ciento de las veces. Esto acelerará drásticamente el proceso de atención clínica y eliminará pruebas de fertilidad innecesarias y costosas para las mujeres en el treinta por ciento de los casos que son completamente atribuibles al varón. Además, mejorará significativamente la experiencia de los pacientes (varones y mujeres) durante este momento estresante al proporcionarles resultados rápidos, rentables y a tiempo, con menos estrés.
En vista de las características estructurales y funcionales anteriores descritas anteriormente en las FIG. 1 y 2, los métodos de ejemplo se apreciarán mejor con referencia a la FIG. 3. Si bien, para simplificar la explicación, el método de la FIG. 3 se muestra y describe como ejecutado en serie, debe entenderse y apreciarse que la presente invención no está limitada por el orden ilustrado, ya que algunas acciones podrían, en otros ejemplos, producirse en órdenes distintos y/o simultáneamente de lo que se muestra y describe en el presente documento.
La FIG. 3 ilustra un ejemplo de un método 100 para evaluar la calidad de una muestra de semen. En 102, la muestra de semen se carga en un chip microfluídico. En una implementación, la muestra de semen se carga a través de una bomba de succión unida al chip. En 104, el chip microfluídico se inserta en un conjunto óptico. En un ejemplo, una carcasa del conjunto óptico está configurada para recibir el chip microfluídico. está alineada a lo largo de un eje del conjunto óptico. En 106, el conjunto óptico se coloca en un dispositivo móvil de manera que un eje óptico del conjunto óptico esté alineado con una cámara del dispositivo móvil. En una implementación, la carcasa del conjunto óptico está configurada para fijarse mecánicamente al dispositivo móvil.
En 108, la cámara recibe instrucciones para capturar un video de la muestra de semen a través del conjunto óptico. En 110, una pluralidad de espermatozoides individuales se identifica dentro de cada uno de una pluralidad de fotogramas del video. En un ejemplo, puede aplicarse un algoritmo de detección de bordes para ayudar en la identificación de espermatozoides individuales. En 112, se mapean trayectos asociados para un subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales a través de la pluralidad de fotogramas del video. En una implementación, los trayectos para el subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales se mapean aplicando un algoritmo de sustracción de fondo de mezcla gaussiana a través de fotogramas temporalmente adyacentes para medir las ubicaciones y trayectorias de una pluralidad de espermatozoides móviles y proporcionando las ubicaciones y trayectorias medidas a un filtro recursivo basado en lógica difusa para determinar el trayecto asociado para cada uno de la pluralidad de espermatozoides móviles a través de la pluralidad de fotogramas. A partir de los trayectos mapeados, cada una de una velocidad lineal y una velocidad curvilínea puede determinarse para cada uno de los subconjuntos de la pluralidad de espermatozoides individuales a partir de los trayectos mapeados para el subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales.
En 114, se determina una proporción de espermatozoides inmovilizados por un material de ensayo seleccionado para inmovilizar espermatozoides. En una implementación, se determina cada uno de una cantidad de espermatozoides móviles, Sensayo, en una región del chip microfluídico que contiene el material de ensayo y una cantidad de espermatozoides móviles, Ssinensayo en una región del chip microfluídico que no contiene el material de ensayo. La proporción de espermatozoides inmovilizados por el material de ensayo se calcula como (1 — Sensa-y° j.
La FIG. 4 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un sistema 200 ilustrativo de componentes de hardware capaz de implementar ejemplos de los sistemas y métodos divulgados en las FIG. 1-3. El sistema 200 puede incluir diversos sistemas y subsistemas. El sistema 200 puede ser un ordenador personal, un ordenador portátil, una estación de trabajo, un sistema informático, un instrumento, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC, forma siglada de application-specific integrated circuit), un servidor, un centro de servidores blade, una granja de servidores, etc.
El sistema 200 puede incluir un bus 202 de sistema, una unidad de procesamiento 204, una memoria del sistema 206, dispositivos de memoria 208 y 210 , una interfaz de comunicación 212 (por ejemplo, una interfaz de red), un enlace de comunicación 214, una pantalla 216 (por ejemplo, una pantalla de video) y un dispositivo de entrada 218 (por ejemplo, un teclado y/o un ratón). El bus 202 de sistema puede estar en comunicación con la unidad de procesamiento 204 y la memoria del sistema 206. Los dispositivos de memoria 208 y 210 adicionales, tal como una unidad de disco duro, servidor, base de datos independiente u otra memoria no volátil, también pueden estar en comunicación con el bus 202 de sistema. El bus 202 de sistema interconecta la unidad de procesamiento 204, los dispositivos de memoria 206­ 210, la interfaz de comunicación 212, la pantalla 216 y el dispositivo de entrada 218. En algunos ejemplos, el bus 202 de sistema también interconecta un puerto adicional (no mostrado), tal como un puerto de bus universal en serie (USB).
La unidad de procesamiento 204 puede ser un dispositivo informático y puede incluir un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). La unidad de procesamiento 204 ejecuta un conjunto de instrucciones para implementar las operaciones de los ejemplos divulgados en el presente documento. La unidad de procesamiento puede incluir un núcleo de procesamiento.
Los dispositivos de memoria 206, 208 y 210 adicionales pueden almacenar datos, programas, instrucciones, consultas de bases de datos en forma de texto o compilada, y cualquier otra información que pueda ser necesaria para el funcionamiento de un ordenador. Las memorias 206, 208 y 210 se pueden implementar como medios legibles por ordenador (integrados o extraíbles), tales como una tarjeta de memoria, disco duro, disco compacto (CD) o servidor accesible a través de una red. En determinados ejemplos, las memorias 206, 208 y 210 pueden comprender texto, imágenes, video y/o audio, partes de los cuales pueden estar disponibles en formatos comprensibles para los seres humanos.
Adicionalmente, o como alternativa, el sistema 200 puede acceder a una fuente de datos o fuente de consulta externa a través de la interfaz de comunicación 212 , que puede comunicarse con el bus 202 de sistema y el enlace de comunicación 214.
Durante el funcionamiento, el sistema 200 puede usarse para implementar una o más partes de un sistema de modelado predictivo en conformidad con la presente invención. La lógica ejecutable por ordenador para implementar el sistema de prueba de aplicaciones combinadas reside en una o más de la memoria del sistema 206, y los dispositivos de memoria 208, 210 en conformidad con determinados ejemplos. La unidad de procesamiento 204 ejecuta una o más instrucciones ejecutables por ordenador que se originan en la memoria del sistema 206 y los dispositivos de memoria 208 y 210. La expresión "medio legible por ordenador" como se usa en el presente documento se refiere a un medio que participa en la proporción de instrucciones a la unidad de procesamiento 204 para la ejecución.
Lo que se ha descrito anteriormente son ejemplos de la presente invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto para evaluar la calidad de una muestra de semen en un dispositivo móvil, comprendiendo el conjunto: un conjunto óptico que comprende al menos una lente;
una carcasa configurada para acoplarse con el dispositivo móvil de manera que un eje del conjunto óptico esté sustancialmente alineado con una cámara del dispositivo móvil, estando contenido el conjunto óptico dentro de la carcasa; y
un chip microfluídico que comprende un depósito para contener la muestra de semen y configurado para acoplarse con la carcasa de modo que el depósito esté alineado con el eje del conjunto óptico, comprendiendo el chip microfluídico un mecanismo de autocarga que comprende una extensión para inmersión en la muestra de semen y una bomba para extraer el semen hacia el depósito.
2. El conjunto de la reivindicación 1, en donde la extensión se puede desmontar del chip microfluídico.
3. El conjunto de la reivindicación 1, en donde el conjunto óptico comprende una fuente de luz y la al menos una lente comprende una lente plano-convexa y una lente convexo-cóncava.
4. El conjunto de la reivindicación 1, en donde el conjunto óptico comprende una pluralidad de lentes asféricas.
5. El conjunto de la reivindicación 1, que comprende además una balanza configurada para determinar un peso de la muestra de semen.
6. Un sistema que comprende:
el conjunto de la reivindicación 1 ; y
el dispositivo móvil, comprendiendo el dispositivo móvil:
la cámara;
un procesador; y
un medio legible por ordenador no transitorio que almacena instrucciones ejecutables para evaluar una calidad de semen a partir de un vídeo capturado en la cámara, comprendiendo las instrucciones ejecutables: una interfaz de cámara configurada para indicar a la cámara que capture el vídeo; un componente de reconocimiento de espermatozoides configurado para identificar una pluralidad de espermatozoides individuales dentro de cada uno de una pluralidad de fotogramas del video; y
un componente de seguimiento de espermatozoides configurado para mapear trayectos asociados para un subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales a través de la pluralidad de fotogramas del video.
7. El sistema de la reivindicación 6, estando configurado el componente de reconocimiento de espermatozoides para aplicar un algoritmo de detección de bordes a cada uno de la pluralidad de fotogramas para identificar la pluralidad de espermatozoides individuales.
8. El sistema de la reivindicación 6, utilizando el componente de seguimiento de espermatozoides un filtro recursivo para determinar el trayecto asociado para cada uno de los subconjuntos de la pluralidad de espermatozoides individuales a través de la pluralidad de fotogramas.
9. El sistema de la reivindicación 6, en donde al menos una porción del depósito del chip microfluídico está recubierta con un material de ensayo seleccionado para inmovilizar espermatozoides maduros, y las instrucciones ejecutables comprenden además un componente de evaluación de ensayo configurado para determinar un porcentaje de espermatozoides inmovilizados por el material de ensayo.
10. El sistema de la reivindicación 6, comprendiendo además las instrucciones ejecutables una interfaz de usuario configurada para proporcionar una concentración de espermatozoides con la muestra de semen, una concentración de espermatozoides móviles dentro de la muestra de semen, la cantidad total de espermatozoides en la muestra, la cantidad total de espermatozoides móviles en la muestra de semen y unas velocidades lineal y curvilínea medias de los espermatozoides móviles.
11. Un método para evaluar la calidad de una muestra de semen, que comprende:
cargar la muestra de semen en un chip microfluídico a través de un mecanismo de autocarga en el chip microfluídico que comprende una extensión para inmersión en la muestra de semen y una bomba para extraer semen hacia un depósito del chip microfluídico;
insertar el chip microfluídico en un conjunto óptico;
colocar el conjunto óptico en un dispositivo móvil de manera que un eje óptico del conjunto óptico esté alineado con una cámara del dispositivo móvil;
indicar a la cámara que capture un video de la muestra de semen a través del conjunto óptico; identificar una pluralidad de espermatozoides individuales dentro de cada uno de una pluralidad de fotogramas del video; mapear trayectos asociados para un subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales a través de la pluralidad de fotogramas del video; y
determinar cada una de una velocidad lineal y una velocidad curvilínea para cada uno de los subconjuntos de la pluralidad de espermatozoides individuales, a partir de los trayectos mapeados para el subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales.
12. El método de la reivindicación 11, que comprende además determinar una proporción de espermatozoides inmovilizados por un material de ensayo seleccionado para inmovilizar espermatozoides.
13. El método de la reivindicación 12, en donde determinar la proporción de espermatozoides inmovilizados por el material de ensayo comprende:
determinar una cantidad de espermatozoides móviles, Sensayo, en una región del chip microfluídico que contiene el material de ensayo;
determinar una cantidad de espermatozoides móviles, Ssn ensayo, en una región del chip microfluídico que no contiene el material de ensayo; y calcular la proporción de espermatozoides inmovilizados por el material de ensayo como ( l —
V ^s in e n s a y o /
14. El método de la reivindicación 11, en donde mapear trayectos asociados para el subconjunto de la pluralidad de espermatozoides individuales a través de la pluralidad de fotogramas del video comprende:
aplicar un algoritmo de sustracción de fondo de mezcla gaussiana a través de fotogramas temporalmente adyacentes para medir ubicaciones y trayectorias de una pluralidad de espermatozoides móviles; y proporcionar las ubicaciones y trayectorias medidas a un filtro recursivo para determinar el trayecto asociado para cada uno de la pluralidad de espermatozoides móviles a través de la pluralidad de fotogramas.
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