BR9908108B1 - Sistema de análise de esperma - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE ANÁLISE DE ESPERMA". A presente invenção refere-se, em geral, a dispositivos e métodos para analisar uma potencial impregnação, ou fertilidade, de uma amostra de esperma, rapidamente e com baixo custo, em uma instalação não-laboratorial; e em particular a aqueles dispositivos e métodos nos quais o usuário realiza apenas umas poucas etapas mecânicas simples para proporcionar a entrada de esperma em um módulo computadorizado que automaticamente realiza uma análise e proporciona uma figura de mérito resultante.

Nas últimas décadas passadas, animais em geral, de peixes a humanos, têm demonstrado uma redução substancial na fertilidade habitual. Na maior parte das espécies, o problema aparece quase igualmente nos parceiros macho e fêmea. O declínio foi atribuído à poluição do meio-ambiente do mundo, o aquecimento global, práticas médicas contra-darwinianas, seleção de traços desejáveis sem relação à fertilidade, e diversos outros fatores. A realidade desse declínio é exata e foi medida no mundo todo, mas porém as suas causas não são claras.

Nas espécies que são importantes aos seres humanos, o declínio é frequentemente nossa culpa. Alguns animais comestíveis têm sido cuidadosamente criados para ir de encontro ao paladar específico dos seres humanos, porém em detrimento da fertilidade dessas espécies. Como e-xemplos, perus e frangos criados para aumentar a produção de carne branca fazem isto em detrimento demonstrável da fertilidade. Mesmos animais domésticos e animais de trabalho, selecionados por diversas gerações pela aparência ou características de desempenho, têm verificado significativa deterioração da fertilidade. A subfertilidade nas aves domésticas, gado, porcos, e outros animais comestíveis, cria uma perda anual de pelo menos um bilhão de dólares mundialmente.

Sem levar em consideração a espécie, há diversas técnicas pelas quais a parceira fêmea pode ser checada quanto a fertilidade, incluindo exame físico, pesquisas hormonais, coleta de ovos, e outros testes, mas há apenas dois conjuntos de medidas pelos quais o parceiro macho pode ser checado: "contagem de esperma" e química. A maior parte dos parceiros machos subférteis podem ser identificados pela caracterização da sua contagem de esperma. É extremamente raro a identificação de um macho com um defeito químico que não seja acompanhado de outro problema identificável por uma contagem de esperma. Para determinar a "contagem de esperma", alguma forma de ampliação é usada para aumentar o tamanho aparente dos espermatozóides, ou células espermáticas, e então elas são "contadas" por um ser humano ou um computador. Em algumas espécies há mais de um bilhão de células por mililitro. As células de rápida movimentação, então, são muito pequenas e difíceis de quantificar, mesmo com um microscópio. Com freqüência, uma grade ótica é usada para dividir a amostra em segmentos para facilitar a precisão. Seja por meio de um observador humano ou um computador, as células são contadas para determinar (1) o número total por unidade de volume, (2) o grau de mobilidade, e algumas vezes (3) o formato geral das células, ou "morfologia". O resultado de uma contagem de esperma é usualmente um relatório que inclui esses fatores além de outros, tais como volume, cor, pH, etc., que podem refletir a saúde geral do macho. Porém, a medida simples e preponderantemente importante, em virtualmente todas as espécies, é o número de células móveis capazes de penetrar em um óvulo. Para o objetivo deste documento, "contagem de esperma" refere-se à "contagem de esperma saudável": a concentração de células capazes de impregnar um óvulo.

Em relação ao tratamento da subfertilidade, há tratamentos testados pelos quais a fertilidade de uma fêmea pode ser aumentada, incluindo um espectro de hormônios; entre os animais comestíveis, determinadas drogas veterinárias estão disponíveis, as quais trabalham na fêmea para aumentar o tamanho médio da cria. Mas a fertilidade nos machos é completamente outra matéria. Sem levar em consideração as espécies e apesar dos esforços das ciências médica e veterinária, apenas um muito pequeno percentual (< 1 - 2%) dos machos subférteis apresentam condições que podem ser tratadas para aumentar a contagem de esperma. Em quase todos os casos, e em todas as espécies, não há abordagem terapêutica bem sucedí- da em relação a subfertilidade do macho.

Em animais comestíveis típicos, há uma competição entre os machos para copular com diversas fêmeas. Um macho subfértil que é de outra forma dominante pode procurar impregnar várias fêmeas, afastando competidores menos dominantes porém potencialmente mais férteis. Isto resulta em um pobre desempenho reprodutivo das várias fêmeas e se torna muito caro. Na medicina da fertilidade veterinária, em particular quando se aplica à animais comestíveis, a subfertilidade apresenta um impacto direto e calculável. É, portanto, mais vantajoso ser capaz de medir o potencial de impregnação de machos de forma rápida e econômica em um estoque comestível, de modo que os machos subférteis possam ser selecionados no estoque, deixando apenas os machos férteis para competir pelas fêmeas. A técnica anterior para determinar o potencial de impregnação ou fertilidade de uma amostra de sêmen basicamente inclui apenas análise de sêmen assistida pelo computador ("CASA"), microscopia, um dispositivo chamado de "Analisador de Qualidade de Esperma" ("SQA") e testes bioquímicos realizados no laboratório e, portanto, inadequados para análises em tempo real no campo. A CASA é executada com um microscópio, uma ou mais câmeras de vídeo, programa de conversão de imagem de vídeo, um computador, e um ou mais monitores. Os sistemas CASA foram desenvolvidos por três empresas, por preços que variam entre $30.000 a mais de $50.000 dólares. Eles são geralmente considerados muito caros mesmos para os laboratórios clínicos de hospitais, e são certamente muito caros para criadores de animais comestíveis, por exemplo, criadores de galinhas. Como para a microscopia, um microscópio de laboratório convencional é utilizado, usualmente em conjunto com um dispositivo que pressiona a amostra em uma lâmina muito delgada contra uma grade finamente gravada para facilitar a contagem. Este método consome tempo, é especialmente custoso em termos de trabalho, e os resultados são subjetivos - com base na habilidade da pessoa para contar a densidade de espermatozóides em uma unidade de volume. O SQA é um dispositivo computadorizado que tem sido utilizado por bancos de esperma, clínicas de fertilidade, e laboratórios para medir determinadas características do esperma. Uma amostra de esperma é disposta em um capilar transparente com dimensões internas precisas. Após a amostra ser disposta no capilar, o portador é inserido em uma fenda alongada em que uma luz calibrada é direcionada por um conduto de fibra ótica para iluminar um pequeno segmento do capilar. No lado do capilar oposto à luz está um fotosensor que percebe a ocorrência e a freqüência de perturbações muito pequenas na luz que passa através do capilar. Essas perturbações, que são causadas pelo movimento das células espermáticas no interior do capilar, são convertidas em dados digitais e comunicadas ao computador. O computador aplica um algoritmo conhecido ao dado e produz um índice de Mobilidade de Esperma (SMI) expresso numericamente, o qual está em uma escala arbitrária que reflete a qualidade geral do esperma ou a fertilidade relativa das amostras de esperma. Os valores de SMI para seres humanos variam de 0 em pacientes astenzooespérmico azoospérmico a mais de 160 unidades SMI em esperma de boa qualidade. Ele é essencialmente uma medida do número de células móveis e a qualidade da sua mobilidade. A presente invenção usa alguns dos princípios do SQA (que op-ticamente percebe o movimento do esperma no interior de uma determinada quantidade de sêmen) para produzir uma figura de mérito de fertilidade, por exemplo, um SMI ou dado similar, mas supera muitos dos problemas encontrados pelo SQA. Ademais, ela inclui processos que são novos e únicos em relação a aqueles usados no SQA. Ela proporciona também características não-observadas ou conhecidas em conexão com o SQA, por exemplo, características que torna a presente invenção adaptável a ambientes animais não-limpos. Em relação a isto, o SQA foi projetado para ambiente laboratorial e apresenta sérios problemas com contaminação da fenda no interior da qual o portador é inserido para fazer a leitura. Diminutas partículas de sujeira podem facilmente penetrar na fenda e provocar leituras errôneas, e o dispositivo tem que ser significativamente desmontado para se limpar a fenda. A presente invenção é muito menos provável de ser contaminada, e se o for, é rápida e facilmente capaz de ser limpa. A presente invenção proporciona também uma pluralidade de módulos de medição portáteis, cada um dos quais fixáveis no interior de um invólucro para carregar e interfacear com pelo menos uma impressora e monitor. Também, o SQA leva quarenta segundos para proporcionar um valor SMI porque ele realiza o seu teste básico quatro vezes com o intuito de precisão. A presente invenção proporciona um portador capilar novo, descartável, que permite que o módulo de medição realize múltiplos testes em paralelo, assim reduzindo o tempo por análise para uma fração do tempo do SQA, aumentando a praticidade nas indústrias de animais comestíveis. A presente invenção é a técnica mais eficaz em termos de custo para determinar a fertilidade do macho se ela for usada para seres humanos e para animais. Isto é devido à necessidade apenas de equipamento econômico (como será visto), mínimo treino do usuário, baixo custo de consumo por teste, e resultados rapidamente mostrados. O último é muito importante porque no negócio de medição da fertilidade tempo é dinheiro. Outra vantagem importante é a completa falta de subjetividade nos resultados obtidos. O computador faz todos os julgamentos. Amostragens múltiplas paralelas por cientistas de laboratório produz uma ampla curva em forma de sino de resultados em virtude da inerente subjetividade, mas com a presente invenção as medições paralelas são bastante consistentes e os resultados são definidos por "piques" em vez de por curvas de sino.

Um exemplo de como a presente invenção pode ser vantajosa refere-se à indústria de frangos. Os "frangos para grelhar" são aqueles frangos criados para se tornarem alimento. A indústria de frangos para grelhar norte-americana incuba aproximadamente 9 bilhões de aves por ano, com uma eficácia muito maior do que em qualquer lugar no mundo. Esses 9 bilhões de ovos incubados são provenientes de cerca de 10,7 bilhões postos por aproximadamente 70 milhões de galinhas, que são fertilizadas por cerca de 7 milhões de galos. Porém, um percentual significativo de galos são sub-férteis, resultando em uma perda de cerca de 16% de todos os ovos postos, ou cerca de 1,7 bilhões. Até agora não houve um modo para diferenciar entre galos subférteis e galos férteis, de custo eficaz prático, e em conseqüên- cia, a indústria tem alcançado apenas um percentagem de 84% de capacidade de incubação. Entretanto, um estudo realizado na Universidade do Estado de Mississipi promovido por Chris McDaniel, PhD, usando um SQA, encontrou correlações positivas do SMI com a penetração do esperma no ovo e a concentração de esperma livre, mas correlação negativa com a percentagem de esperma morto. O Dr. McDaniels concluiu que essas correlações indicavam que o SMI pode ser usado para aproveitar machos criados para grelhar para potencial fertilização. Durante o referido estudo, Dr. McDaniel desenvolveu o que é conhecido como o "Protocolo de McDaniel", o qual define uma escala SMI para ser usada para galos e também define a que proporção a amostra de esperma de galo deve ser diluída. A diluição é necessária porque o sêmen do galo tem concentrações de bilhões de células por mililitro; a diluição leva a concentração para uma faixa mais linear do instrumento. A diluição preferida é de uma parte de esperma para cinco partes de diluente, que é uma simples solução salina. Em relação a isto, a presente invenção inclui também um meio para rápida, segura, precisamente, e de forma econômica, diluir uma amostra de esperma de galo ou de qualquer outra espécie na proporção apropriada.

Em resumo, a presente invenção apresenta uma metodologia provada, simples, e de custo eficaz, pela qual galos subférteis, ou machos de qualquer outra espécie, podem ser identificados e selecionados a partir de um grupo de procriação, assim aumentando a fertilidade e o número de progenia resultante.

Outras vantagens e atributos da presente invenção tornar-se-ão imediatamente discemíveis com a leitura do texto daqui em diante.

Sumário da Invenção Um objetivo da presente invenção é prover um sistema portátil para de forma rápida, segura e econômica analisar em campo o potencial de impregnação, ou fertilidade, de vários animais machos; "em campo" significa onde os animais são mantidos, por exemplo, um celeiro, galinheiro, ou mesmo no campo.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover o referido sistema no qual um usuário realiza em campo apenas umas poucas etapas mecânicas (por exemplo, aspirar sêmen para o interior de um portador, inserir o portador em um módulo de análise portátil, apertar um botão) para rapidamente obter uma indicação de fertilidade.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito no parágrafo precedente que produza um valor de índice de mobilidade de esperma ("SMI") ou outro índice de fertilidade relativa.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos dois parágrafos precedentes que possa ser usado em ambientes não-limpos de animais.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos três parágrafos precedentes no qual amostras de esperma individuais são coletadas em portadores de esperma econômicos que são dispostos em um módulo de medição para análises e, em seguida, preferivelmente descartados.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos parágrafos precedentes no qual o portador de esperma é ainda projetado para permitir a diluição calibrada da amostra de esperma no interior do mesmo.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos parágrafos precedentes no qual uma pluralidade de módulos de medição são conectáveis em um módulo portador para ligação e para interfacear os módulos em pelo menos uma impressora e monitor.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos parágrafos precedentes o qual possua pelo menos um trajeto ótico adicional através do portador para obter leituras diferentes de mobilidade, por exemplo, para obter uma leitura de ausência de sêmen para medir a densidade de esperma junto com a mobilidade.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos parágrafos precedentes o qual ainda seja capaz de medir a densidade do esperma de uma amostra de sêmen junto com a mobilidade.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito acima no qual um portador de amostra que exiba um código capaz de ser lido por um processador para identificar as espécies a partir das quais a amostra foi obtida.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um sistema como descrito nos parágrafos precedentes no qual o código é tornado ilegível para o processador após um tempo pela ação da solução da amostra de sêmen.

Esses e outros objetivos, expressos ou implicados, são executados por um sistema de análise de esperma que tem um portador de amostra de esperma e um módulo "de leitura". O portador de amostra de esperma inclui (1) uma haste que define uma câmara e uma abertura dentro de uma câmara para ingresso e saída de uma amostra de esperma, (2) uma bomba manualmente operada para aspirar uma amostra de esperma para dentro da câmara, e (3) uma pluralidade de trajetos de fótons distintos que intersectam e passam através da câmara. O módulo inclui: (1) um processador que responde a um sinal de ativação a partir de um operador, (2) uma fonte de fó-ton, por exemplo, uma fonte de luz, energizada pelo processador em resposta ao sinal de ativação, para enviar os respectivos feixes de fótons através de cada trajeto de fóton, (3) uma pluralidade de fotossensores, um para cada trajeto de fóton, cada um dos quais produzindo um sinal indicador da ocorrência e freqüência de perturbações no feixe de fótons que passa através de cada respectivo trajeto de fóton e comunicar o sinal ao processador, (4) um algoritmo usado pelo processador para processar a pluralidade de sinais de fotossensores para produzir uma figura de mérito quantificada indicativa da mobilidade do esperma no interior da câmara, (5) e meios para comunicar ao operador a figura de mérito. De forma preferida, o meio da fonte de fóton compreende uma fonte de luz e uma pluralidade de condutos de fótons, por exemplo, cabos de fibras ótica, cada conduto recebendo os fótons a partir de uma fonte de luz e direcionando-os para penetrar em uma extremidade do respectivo trajeto de fóton, um respectivo fotosensor sendo disposto em uma extremidade oposta do trajeto para perceber os fótons saindo do trajeto. De forma preferida, o sistema também inclui sinais dispostos no portador de amostra de esperma para transferir para o processador a classificação biológica do doador de uma amostra de esperma no interior de uma câmara do portador. De forma preferida, o sistema também inclui uma bandeja que define uma pluralidade de cavidades fechadas, cada cavidade contendo uma quantidade precisa de diluente de sêmen. De forma preferida, as cavidades são fechadas por uma vedação frangível que pode ser aberta pela haste do portador para expelir a amostra de sêmen a partir do portador para dentro do diluente e para agitá-los juntos, a mistura sendo, em seguida, aspirada para dentro do portador para teste.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista ilustrativa do portador de amostra de esperma SQA da técnica anterior. A Figura 2 é uma seção transversal mediana do portador de a-mostra da Figura 1. A Figura 3 é um diagrama de como o SQA da técnica anterior opera. A Figura 4 é uma vista ilustrativa do portador de amostra de esperma de acordo com a presente invenção. A Figura 5 é uma seção transversal do portador de amostra da Figura 2 tomada ao longo da linha 5-5. A Figura 6 é um diagrama funcional dos óticos da presente invenção. A Figura 7 é uma seção transversal ao longo da mesma linha da Figura 5, mas mostrando o portador de amostra em um estágio pré-manufaturado. A Figura 8 é uma vista ilustrativa de um módulo de análise de acordo com a presente invenção. A Figura 9 é um diagrama funcional das características óticas de um módulo de análise de acordo com a presente invenção. A Figura 10 é uma vista ilustrativa de um módulo de análise duplo de acordo com a presente invenção. A Figura 11 é uma vista ilustrativa de um portador de módulo de análise de acordo com a presente invenção. A Figura 12 é uma vista plana parcialmente seccionada de uma bandeja de diluente de acordo com a presente invenção. A Figura 13 é uma vista ilustrativa de como a amostra de esper-ma é diluída de acordo com a presente invenção. A Figura 14 é um diagrama funcional de um portador de amostra alternativo que proporciona um trajeto ótico adicional para uso na obtenção de leituras adicionais, por exemplo, ausência de sêmen, leitura de referência para determinar a densidade de esperma.

Descrição da Modalidade Preferida Com referência às Figuras de 1 a 3, o SQA da técnica anterior é mostrado ter um portador de amostra de esperma 2 no qual é montado um capilar 4. Uma amostra de esperma é disposta no interior do portador por ação capilar. O portador é inserido em uma fenda (não-mostrada) de um computador de análise laboratorial 6. Quando um teste é ativado por uma entrada do operador, o computador energiza a luz 8 que brilha através do capilar através dos orifícios 10 e 12, definidos pelo portador. A luz que passa através do capilar é percebida por um detector ótico 14. A resposta do detector à luz é digitalizada 16 e enviada ao computador, que aplica um algoritmo. Isto é repetido quatro vezes, e os resultados dos quatro testes são comparados e integrados para produzir um valor SMI para a amostra em questão. O valor é então exibido 18 para um operador. O referido processo leva pelo menos um minuto (dez segundos por teste mais o tempo de configuração) para cada amostra.

Com referência às Figuras 4 a 6, um portador de amostra de esperma 20 de acordo com a presente invenção é ilustrado ter um cabo em forma de disco 22 e uma haste alongada 24. A haste define um canal longitudinal 26 no interior do qual a amostra de esperma é disposta preferivelmente por um vácuo criado pela atuação de um bulbo flexível e elástico 28 no centro da haste. O portador é preferivelmente de plástico e as suas dimensões gerais preferidas são: 7 cm de comprimento total, 2 cm de diâmetro para o cabo, 2 mm de espessura, com o canal sendo de cerca de 1,5 mm χ 0,3 mm. Embaixo do bulbo está uma câmara de bomba 30 que se comunica com o canal 26. Quando o bulbo é pressionado para baixo o mesmo reduz o volume da câmara e força o ar para fora da câmara e do canal, e quando o bulbo retorna para o seu formato de memória cria um vácuo temporário que aspira a amostra para dentro do canal até a marca no canal. Este é um processo mais rápido do que simplesmente aguardar para que a amostra seja disposta por ação capilar. O método de disposição a vácuo funciona bem para sêmen muito viscoso, tal como sêmen de galo, enquanto a ação capilar é ineficaz ou não-confiável nas referidas situações. A extensão na qual o volume da câmara pode ser reduzido é preferivelmente controlada por um espaçador 32 que pode ser, por exemplo, sulcos moldados que se projetam a partir da base da câmara 30. As dimensões internas do canal são tais que o mesmo pode conter uma amostra uma vez que a mesma tenha sido disposta no seu interior. Como será explicado abaixo, esta ação de bombeamento proporciona também uma forma de aspirar temporária e convenientemente a amostra de esperma para diluí-la, e então extrair a amostra diluída de volta para dentro do canal.

Com referência às Figuras 4 e 6, o portador é preferivelmente produzido a partir de um plástico claro, mas seu topo é pintado com um logo ou outra informação, e em geral tornado opaco exceto para determinados orifícios definidos pela pintura para permitir que a luz passe inteiramente a-través do mesmo. Quatro orifícios 34 são usados para promover as medições óticas. As fontes de luz 36 brilham dentro do canal em um lado, e os detectores óticos 38, um alinhado com cada orifício ótico 34, no lado oposto, percebem a luz 40 que passa através dos orifícios. De forma preferida, há uma pluralidade dos referidos orifícios para permitir que uma pluralidade de testes sejam realizados em paralelo, em vez de consecutivamente como no SQA. De forma preferida, há uma pluralidade de orifícios óticos de código binário 42 (ilustrados aqui apenas como exemplo por ser o padrão binário de "111") para criar um padrão de bits múltiplos para identificar a espécie a partir da qual o sêmen foi obtido. Portadores para cada espécie são produzidos com padrões de bips diferentes. Por exemplo, o código ilustrado pode signi- ficar que a amostra é de um galo, enquanto o código de "011" pode significar que a amostra vem de um touro. O computador usa esta informação para selecionar a calibração correspondente.

Com referência à Figura 6, a seção transversal lateral do topo 32 do canal 26 tem um formato de lente para ajudar a focalizar a luz que passa através dos orifícios óticos por baixo. O formato de lente é projetado para garantir que uma maior quantidade de luz a partir de uma seção transversal maior da amostra alcance o detector ótico, aumentando assim a quantidade de informação disponível para cálculo.

Com referência à Figura 7, o portador de amostra 20 é preferivelmente moldado como uma haste oca 24 com o cabo 22 sendo aberto como uma concha de molusco. A extremidade da concha de molusco é, em seguida, dobrada fechada e ultrasonicamente soldada. O conjunto é então serigrafado ou de outra forma impresso para produzir porções apropriadas opacas e para transmitir uma mensagem operacional. De forma preferida, ele é embalado com uma cobertura de papel que é retirada e descartada logo antes do uso. O papel protege a entrada do canal 26, os orifícios óticos definidos a tinta, e o plástico até o uso.

Com referência às Figuras 8 e 9, um módulo de análise 44A é mostrado e inclui uma “leitora” de amostra de esperma que tem uma configuração de concha de molusco para fechar sobre um portador de amostra localizado 20. A leitora tem uma base 46 que aloja a fonte de luz 48, e uma pluralidade de condutos de fibras óticas 50 para transportar a luz a partir de uma fonte de pontos translúcidos 52 (Figura 10) que se alinham com os respectivos orifícios óticos em um portador sendo lido. A luz que emana a partir dos referidos pontos translúcidos passa através do portador e é percebida pela pluralidade correspondente de detectores óticos 38 dispostos no topo 54 da leitora. De forma preferida, o topo é fixado por dobradiças dotadas de mola e é normalmente aberto pelo fato de que também funciona como um interruptor que deve ser fechado para iniciar a análise. Um portador sendo lido é precisamente localizado por preferivelmente quatro pinos 56 de modo a adequadamente alinhar os orifícios óticos com os pontos translúcidos e os detectores óticos. Alternativamente, o módulo pode definir uma ranhura de localização ou centro (não-mostrada) dentro da qual o portador é colocado para leitura. Para ler um portador, o topo é fechado e o interruptor 58 é ativado. Um computador dentro do módulo realiza a análise e posteriormente exibe um valor SMI por meio de um monitor 60. A configuração de concha de molusco torna a limpeza dos trajetos óticos muito fácil, em especial por causa dos terminais óticos da leitura que, tanto no topo quanto no fundo, são planos e conseqüentemente podem ser limpos sem dificuldade. Assim, a chance de leituras erradas devido à contaminação dos trajetos óticos é grandemente reduzida.

Com referências às Figuras 10 e 11, um módulo de análise pode ser dotado de um único canal 44A, com uma leitora ótica como na Figura 8, ou pode ser dotado de múltiplos canais 44B dotados de uma pluralidade de leitoras, como na Figura 10. O último proporciona aceleração ainda maior do processo de teste porque a leitura de mais de um portador pode ser sobreposta dependendo da velocidade e da capacidade do processador no módulo. De forma preferida, cada módulo de análise é energizado por uma batería recarregável e completamente selado em uma embalagem esterilizável. A energia da batería é extremamente vantajosa em ambientes animais, por exemplo, galinheiros, nos quais seria muito difícil, se não impossível, conectar um cabo de extensão enquanto se tenta coletar e extrair amostras de sêmen dos animais. A portabilidade permite ao usuário rapidamente fazer o teste e, com base em uma referência de um determinado animal, decidir se remover aquele animal do estoque de criação. Também, o módulo de análise preferivelmente armazena a informação na memória instantânea não-volátil, através disso permitindo aos operadores acumular todos os dados provenientes, digamos, de um grupo de galos, e posteriormente imprimir os dados.

Com referência à Figura 11, preferivelmente os módulos de análise são armazenados, transportados e recarregados em uma mala de transporte 62, e quando os mesmos retornam à mala, os dados de cada módulo podem ser seletivamente impressos, gerando informação cumulativa para suportar decisões de manejo. Conforme ilustrado, os módulos, embora armazenados na mala, se encontram em compartimentos individuais que também indutivamente ou capacitivamente conectam os módulos com circuitos no interior da mala. Embora em seus respectivos compartimentos, os mesmos são recarregados e são interfaceados com a impressora ou um processador intermediário que se encontra na mala. De forma preferida, cada módulo de análise é indutivamente acoplado a um sistema de carregamento na mala, e capacitivamente acoplado a uma porta de dados na mala, ambos para evitar a contaminação da mala e de seus circuitos com a contaminação captada pelos orifícios e/ou rachaduras no módulo. A mala proporciona também um painel de exibição 64 para exibir informação pertinente, e o controles de operação para controlar o processo de recarga 66 e para controlar a impressora 68.

Com referência às Figuras 12 e 13, para diversas espécies é necessária ou preferida a diluição do sêmen para as medições de mobilidade de esperma. Também, em medições de animal comestível (em particular, frango), são conduzidos, em geral, grande número de testes simultaneamente. Assim, uma bandeja de diluição 70 foi desenvolvida para proporcionar uma forma rápida, fácil, e econômica, de obter a diluição precisa. A mesma consiste em uma bandeja plana que define uma pluralidade de cavidades uniformes 72, preferivelmente moldadas na mesma. Cada cavidade contém uma quantidade precisa de solução salina 74 conhecida da indústria laboratorial. A quantidade de solução salina ou de outro diluente é algum múltiplo da capacidade do canal de transporte de sêmen (26 da Figura 5), o múltiplo dependendo das espécies e da viscosidade de seus sêmens. A bandeja toda é então coberta com uma película frangível 76, tal como uma folha de alumínio delgada, adesivamente fixada para vedar e isolar todas as cavidades. Marcas circulares 78 na cobertura da película indicam o local preciso de cada cavidade. Para diluir a amostra de esperma em um portador 20, a ponta do portador é empurrada através da folha que cobre uma cavidade não usada em uma bandeja de diluente. O bulbo no cabo do portador é então pres- sionado para expelir o sêmen para dentro da cavidade, e portanto dentro do diluente. A ponta do portador é então usada para agitar a amostra dentro do diluente. A mistura resultante é então re-aspirada para dentro do portador pela compressão do bulbo para expelir qualquer gás ou líquido no interior do canal enquanto a ponta é imersa na amostra diluída. O relaxamento da pressão faz com que o portador aspire a amostra diluída, re-preenchendo o canal. De fato, o portador opera como um "conta-gotas", permitindo a expulsão e a re-aspiração das amostras. A ponta do portador, em seguida, pode ser limpa. O portador é então disposto em uma leitora ótica para análise.

Na operação, cada módulo de análise, quando ativado, primeiro checa para ver se os quatro trajetos de leitura ótica na sua leitora estão “limpos”. Ele energiza a fonte de luz ótica e faz uma leitura dos quatro detectores óticos. Se todos estiverem dentro das faixas normais, então o módulo assume que todos os quatro trajetos estão limpos. Se um ou mais não se encontrar na faixa normal, o módulo o apresentará como estando contaminado. O módulo então ajusta a sua seqüência analítica de acordo. Por e-xemplo, se todos os quatro trajetos estiverem limpos, então eles realizarão quatro análises concomitantes, uma para cada trajeto, e em seguida compararão os resultados para chegar no SMI ou dados similares. Se um dos trajetos estiver contaminado, ele realizará três análises concomitantes por meio dos três trajetos não-contaminados e subseqüentemente realizará uma quarta análise em um dos trajetos não-contaminados, de modo que quatro leituras possam ser comparadas novamente para chegar ao SMI. Se dois dos trajetos estiverem contaminados, então ele realizará duas análises concomitantes por meio dos dois trajetos não-contaminados e subseqüentemente realizará mais duas análises e novamente chegará a quatro análises para propósitos de comparação. Mesmo se três dos quatro trajetos estiverem contaminados, o módulo pode ainda realizar uma análise precisa ao realizar quatro análises consecutivas através do trajeto limpo.

Deve ser observado que o número de leituras individuais a serem comparadas é principalmente determinado pelo nível de precisão necessária. Podem haver situações nas quais quatro leituras não sejam neces- sárias, ou onde mais de quatro leituras sejam necessárias.

Uma vez que o módulo de análise tenha determinado que os trajetos estão limpos e tenha ajustado a sua seqüência de análise, um operador dispõe o portador de sêmen na câmara ótica, isto é, entre os pinos, como ilustrado na Figura 8. O operador em seguida fecha a tampa, a qual inicia ou pelo menos arma o processo de análise e inicia um teste atual. Neste ponto, o computador no módulo mais uma vez liga a fonte de luz ótica. O computador então determina a espécie a partir da qual o sêmen foi extraído por um padrão de bit binário no portador, e auto-calibra de acordo. Se nenhum padrão de bit foi detectado, o teste não se realiza e o computador indica que o portador não é válido. A partir da luz que passa através da a-mostra de sêmen no portador, por meio dos trajetos óticos limpos, o computador determina a mobilidade do esperma e usa um algoritmo anteriormente descrito. Os dados do teste são então armazenados na memória não-volátil e o resultado é exibido para permitir que o operador tome uma decisão em campo em relação ao macho particular sendo testado. O módulo está então pronto para testar outra amostra de outro macho da espécie. Desta forma, um operador pode andar através de um rebanho ou manada, ou semelhante, e fazer vários testes usando o mesmo módulo, mas com portadores separados para cada teste. Quando a unidade é retornada para a mala, a batería no módulo é recarregada, e os dados armazenados no módulo são baixados preferivelmente para armazenamento na mala, e os dados estão prontos para impressão. O operador então opcionalmente seleciona um modo de impressão e obtém uma impressão de todos os machos que tenha testado. Uma vez que a mala pode conter múltiplos módulos, pode haver diversos operadores trabalhando no grupo de animais e testando e coletando dados. Todos os dados de todos os módulos são então baixados na mala para sub-seqüente impressão ou para subseqüente transferência para outro computador, para análise posterior.

Com referência à Figura 14, pode ser observado que os trajetos óticos, isto é, fótons, não precisam ser de tamanho uniforme mas podem ser maiores, como em 80, para criar uma janela maior através da qual se pode analisar as amostras. Por exemplo, uma seção transversal mais ampla do canal permite a medição da densidade estática ótica dos fluidos evidenciadas pela absorção relativa da luz. Também, a densidade do esperma pode ser medida ao se comparar sinais de fotodetectores provenientes de um trajeto ótico de referência 82, um trajeto através da parte do canal sem sêmen e um trajeto através da porção do canal preenchida com sêmen. A diferença aponta a concentração total de célula. Outra maneira de fazer isto é fazer uma leitura de um portador vazio e relembrar a leitura para subseqüente-mente compará-la à leitura do portador cheio. Em qualquer um dos casos a medição da densimetria pode ser usada com a leitura da mobilidade para obter uma avaliação mais precisa da fertilidade do esperma. A descrição e os desenhos acima foram dados apenas com o objetivo de ilustração, e subtende-se que a presente invenção não está limitada às modalidades descritas, mas pretende englobar qualquer uma e todas as alternativas, equivalentes, modificações e reorganizações dos elementos.

Claims (18)

1. Sistema de análise de esperma, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um portador de amostra de esperma (20) que inclui: (1) uma haste (24) que define uma câmara de amostra (26) e uma abertura dentro da câmara de amostra (26) para o ingresso e a saída da amostra de esperma, (2) uma câmara de ar flexível e compressível (30), que se comunica com a câmara de amostra (26), a qual quando comprimida orienta ar através da câmara de amostra (26) para expelir fluidos a partir da mesma, e quando subsequentemente liberada sorve ar da câmara de amostra (26) para criar um vácuo parcial no interior para extrair os fluidos, a compressão da câmara de ar (30) sendo limitada para aspirar uma quantidade predeterminada de fluido, desse modo aspirando uma amostra de esperma para dentro da câmara de amostra (26), e (3) uma pluralidade de trajetos de fótons distintos que inter-sectam e passam através da câmara de amostra (26); (b) um processador que responde a um sinal de ativação de um operador; (c) meios de fonte de fóton (36), energizados por um processador em resposta ao sinal de ativação, para enviar feixes respectivos de fótons através de cada trajeto de fóton; e (d) uma pluralidade de meios de fotopercepção (38), um para cada trajeto de fóton.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a haste (24) é transparente e compreende ainda um revestimento em torno da haste (24) que a torna opaca, exceto para a pluralidade de orifícios (34) no revestimento, cada trajeto de fóton sendo definido por um par de orifícios alinhados (34) nos lados opostos da câmara de amostra (26).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma parede (32) da câmara de a-mostra (26) tendo um formato de lente para focalizar o fóton que atravessa os trajetos de fótons.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de fonte de fóton (36) compreendem uma fonte de luz (48) e uma pluralidade de condutos de fóton (50), cada conduto (50) recebendo fótons provenientes da fonte de luz (48) e os dirigindo para penetrar em uma extremidade do respectivo trajeto de fóton, um respectivo meio de fotorecepção (38) sendo disposto na extremidade oposta do trajeto para perceber os fótons saindo do trajeto.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de orifícios óticos de código binário (42) dispostos no portador de amostra de esperma.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios óticos de código binário (42) compreende um subconjunto de uma pluralidade de trajetos de fótons, cada trajeto de fóton do subconjunto transportando um bit binário de informação por ser translúcido ou opaco.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada trajeto de fóton opaco do subconjunto inclui um ponto opaco depositado na parede interna da câmara de amostra de sêmen (26) em uma posição para bloquear os fótons que atravessam o trajeto.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o ponto opaco se desintegra, após um tempo, pela ação do contato da amostra de sêmen com o mesmo.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: (a) uma bandeja (70) que define uma pluralidade de cavidades uniformes e fechadas (72); (b) cada cavidade (72) contendo uma quantidade precisa de dilu-ente de sêmen (74); e (c) cada cavidade (72) incluindo meios para inserir a haste (24) de um portador (20) no interior da cavidade (72) para expelir a amostra de sêmen a partir do portador (20) para dentro do diluente (74) e para então agitá-las juntas, a mistura em seguida sendo aspirada no portador (20) para teste.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as cavidades (72) são fechadas por meio de uma vedação fran-gível (76) que pode ser rompida pela haste (24) do portador (20).

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo portátil (44A) no qual o processador, os meios de fonte de fóton (36), e a pluralidade de meios de fotopercepção (38) são incorporados, o módulo (44A) compreendendo adicionalmente: (a) uma base (46) que inclui meios (56) para localizar e dispor um portador (20), e (b) uma parede (54) dispondo um portador entre a base (46) e a parede (54), (c) os trajetos de fótons de um portador (20) disposto são alinhados entre, e em comunicação com, os meios de fonte de fóton (36) e respectivos meios de fotopercepção (38).

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a base (46) e a parede (54) se abrem e se fecham como uma concha de molusco.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o meio de fonte de fóton (36) é incorporado na base (46), e em que os meios de fotopercepção (38) são incorporados na parede (54).

14. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o módulo (44A) é energizado à batería, e compreende adicionalmente memória na qual o processador pode armazenar os resultados de uma pluralidade de análises e de outras informações relacionadas.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que consiste em uma mala portátil (62) para armazenar e transpor- tar uma pluralidade de módulos (44A).

16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: (a) para cada módulo (44A), uma batería recarregável para ener-gizar o módulo (44A).

17. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, 9 ou 11, caracterizado pelo fato de que um de uma pluralidade de trajetos de fótons são dispostos no ponto que não contém sêmen.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a haste (24) é transparente, incluindo uma pluralidade de orifícios claros opticamente (34), cada trajeto de fóton sendo definido por um par de orifícios alinhados (34) em lados opostos da câmara de amostra (26).