CN110475848A - 用于处理生物样本的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将生物样本处理成其组成成分以用于ART，包括：将样本引入到邻近包括缓冲溶液的第二体积而设置的第一体积中；其中，第一和第二体积适于在其间流体连通；选择性地利用设置在其间的可移动封闭构件将所述第一体积与所述第二体积隔开；其中，选择性地将第一体积与第二体积隔开的步骤包括移动封闭构件，使得流体连通孔由所述封闭构件或所述封闭构件与第一和第二体积的结合中的一者或组合形成，以允许第一体积和第二体积之间的流体连通，使得活动细胞从第一体积中的样本迁移到第二体积中的缓冲溶液。

Description

用于处理生物样本的方法和系统

相关申请

本申请要求于2017年1月31日以格尼亚IP控股私人有限公司(Genea IP HoldingsPty Ltd)的名义提交的题为“Method and System for Processing a BiologicalSample”的澳大利亚临时专利申请No.2017900270的优先权，并且其申请文件通过引用整体并入本文并用于所有目的。

技术领域

本发明涉及辅助生殖技术领域(ART)，并且可以适用于许多领域，包括人类生育、动物育种、辅助生殖技术(ART)研究(人和动物)和精子库。在一种形式中，本发明涉及用于将生物样本处理成其组成成分以用于ART的方法、系统和设备。本发明适用于包含活动细胞或有机体的任何生物样本，并且下文将方便地描述与来自人类精液样本的活动精子的处理和分离有关的本发明，然而应该理解的是，本发明可以不仅局限于该应用。

背景技术

在整个说明书中，单数形式的词语“发明人”的使用可以被认为是指的是本发明的一个(单数)发明人或多于一个(多个)发明人。

应该理解的是，本说明书中包括对文献、装置、动作或知识的任何讨论以解释本发明的上下文。此外，贯穿本说明书的讨论是由于发明人的实现和/或发明人对某些相关技术问题的认识而产生的。另外，本说明书中包括的对比如文献、装置、动作或知识的材料的任何讨论用以根据发明人的知识和经验来解释本发明的上下文，因此，任何这样的讨论不应被视为承认任何所述材料形成在本文的该公开和权利要求的优先权日或该日之前的现有技术基础的一部分或澳大利亚或其它地方的相关领域的公知常识。

在辅助生殖技术(ART)(包括临床过程，比如例如体外受精(IVF)、卵胞浆内单精子注射(ICSI)和子宫内人工授精(IUI))中，需要将预期父亲捐赠的精液样本处理成使它们适合使用。该处理的主要目的是移除对精子活力和功能有负面影响的精浆组分。在体内，精浆通常在精子通过雌性生殖道期间被移除。除了分离浆外，精液样本的处理旨在从原始精液样本中浓缩和富集最活性和功能性的精子群体，这由它们的活动性体现。

目前最广泛使用的精子处理方法包括密度梯度离心(DGC)和所称的上游法，尽管一些其它方法最近也进入了市场。

参考图1，在DGC方法中，将纯精液样本置于离心管中位于缓冲形式的两层二氧化硅颗粒的胶体悬浮液的顶部。上相或顶层由较低浓度的颗粒组成，例如45％。下相或底层由较高的颗粒浓度组成，例如90％。然后将管离心，通常在1600rpm下离心20分钟，从而允许精子根据其性质移动通过“上相”和“下相”层，进而使得活性的活动精子终止于管底部，死细胞和碎片在二氧化硅层内和/或之间，并且精浆留在管顶部。几种商业二氧化硅化合物可用于此目的，包括例如Gems^TM精子洗涤梯度组(Genea Biomedx)、SupraSperm^TM(Origio)、SpermGrad^TM(Vitrolife)和许多其它化合物。在该步骤之后，需要用精子介质、精子缓冲液或甚至受精介质经由至少再一次离心来洗涤活动精子以移除残留的二氧化硅化合物。

DGC的优点在于它提供了活动精子的分离，不活动精子、碎片和精浆的移除，并且它还可以适应可变样本体积用于处理。然而，DGC也存在缺点，因为其对形态异常的精子的分离可能有限。其它缺点包括处理中的用户错误的风险、结果的可变性、暴露于二氧化硅试剂中的潜在有害物质、离心力的不必要影响、长的处理时间以及在该过程的不同步骤期间需要将样本移动通过若干容器。尽管如此，DGC目前是最常见的工业实践。

参考图2，在上游法中，将包括纯精液的液态精液样本小心地放置在包含精子介质或缓冲液的离心管的底部处，并将其在37°的温度下置于培养箱中约1小时，在此期间，活动精子即活性精虫逐渐地沿着管上游。由此收集到包含活动精子的顶层介质，将精浆、死精子和碎片留在下面。通常将该收集的部分再次离心以浓缩制剂，因为通常需要高浓度的精子以用于最终处理步骤。

用于精子处理的上游法具有简单的优点，因为它不需要复杂的耗材(consumable)或试剂。此外，可以处理可变样本体积。然而，也存在缺点，例如，由于其不受约束地暴露于精浆，所以样本不能延长时间地留在管中，已知在射精后延长时间地暴露于精浆会降低人类精虫的受精能力。此外，它可能易于遭受用户错误的风险，它具有较长的处理时间，它需要在过程的不同步骤期间跨多个容器进行样本转移，并且当离心步骤发生时，精子暴露于离心力的不必要的影响。其也是一个劳动密集型的手动过程。尽管如此，上游法也是当前的工业实践。

DGC和上游法遇到的问题涉及过程的复杂性和长度。两者都要求在到达IVF/ICSI培养皿或IUI导管之前，将精液样本从初始样本容器移动通过几个不同的容器(以及用于子样本的子容器)。每次这种移动都会增加样本损伤、可追溯性损失、污染的风险，并且需要手动处理步骤以及相关的双见证/自动见证步骤，以确保在整个过程中正确的ID可追溯性。所需程序的持续时间从40分钟到超过一小时不等，增加了实验室工作流程的复杂性以及占用实验室设备和空间。在实践活动和等待期间交替的过程的性质使工作流程更加复杂化。

大多数实验室都遵守一次只处理一个精子样本的严格要求，以降低混淆的风险，并且因此，较大的实验室不得不保有若干个精子处理站，每个都有自己专用的设备，比如层流罩、移液管组，有时还有离心机。由于许多连续的步骤不仅需要操作者的时间资源，而且在许多情况下还需要第二见证人的时间资源以确保样本安全性和可追溯性，因此对手动劳动的需求也很高。这进而由于要求见证人中断他们的任务而对其它ART操作具有流动效果，从而增加了操作者错误的总体风险。

较大部分的手动处理也使得该过程易受由于操作者的不同技能水平导致的人为错误和变化的影响。该过程的复杂性还要求待用于该过程的大量试剂和耗材，这进一步涉及固有的库存管理、耗材和介质风险以及成本影响。

另外，已经表明，DGC方法可能导致精子中的DNA损伤，这进而可能不仅影响精子活力和功能，而且还影响胚胎发育和可能导致的怀孕，因为精子DNA占胚胎的基因组的50％。

一些最近的精子处理系统依赖于先前方法的某些方面的标准化，比如具有专门设计的耗材和加温站的基于上游的系统Seaforia^TM，或者同样基于上游的RI MSC^TM精子分离管。Seaforia^TM系统(在以下因特网资源链接http://www.lotusbio.com/index.html？page＝37中描述)具有受控环境、易于使用并且采用标准化体积的优点，但不利的是，它需要很长时间，需要样本移动通过多个容器，并且需要单独的最终输出收集和分析，正如DGC和上游法一样。作为新的市场进入者，有关临床结果的信息是有限的。RI MSC的程序简单(类似于上游)，但缺点是没有主动门控，容易出现用户错误，处理时间长，需要样本移动通过多个容器，并且还需要单独的最终输出收集和分析。RI MSC已进入市场多年。

一些系统使用微流体设计，其允许活动精子导航穿过微通道和多孔膜，比如；描述于http://koekbiotech.com/fertile/的描述于http://koekbiotech.com/fertile-plus/的FERTILE还有FERTILE系统，其在http://koekbiotech.com/fertile-ultimate/描述。这些都是基于从沉积的地方行进穿过微流体通道到收集的地方的精子。技术简单，并且不会将精子暴露于DGC试剂或与引起DNA损伤相关的离心力，但它的缺点在于它需要很长时间，受到比如温度的外部条件的影响并且成本高。另外，系统特别处理非常小的体积，并且所有的系统都需要单独的最终输出收集和分析。由于系统是市场的新进入者，因此有关临床结果的信息有限。

一些已知的系统使用细丝，比如美国专利公开No.2013/0164838中描述的ZechSelector^TM仪器。同样地，Zech Selector^TM很简单，并且不会将精子暴露于促进DNA损伤的因素，但它的缺点在于它也需要很长时间，需要固定的流体体积，并且还需要单独的最终输出收集和分析。作为一个新的市场进入者，有关临床结果的信息也有限。

其它已知的系统使用多个微流体通道，比如QSperm系统，然而其尚未达到商业发布的程度。它在http://marsinnovation.koazoa.com/wp/tag/qsperm/进行了描述。

其它已知的系统涉及基于电泳的技术，其依赖于基于其膜电位的电子电流中的精子选择。这些方法的预期优点包括精子不暴露于促进DNA损伤的已知因素，并且该技术可以适于在短时间内进行。然而，电泳试剂和过程对精子的影响未知，并且这些需要复杂的仪器、耗材和试剂。此外，这些系统中没有一个已经达到商业发布的程度，并且没有关于临床结果的信息或者非常有限，仅仅是实验性的。

下面提到了许多其它特定的现有技术系统。

Brigham And Women's Hospital，Inc的题为“Analysis and Sorting of MotileCells”的PCT公开No.WO2012/162181公开了一种分选活动细胞的方法，其包括将活动细胞的初始群体引入微流体通道的入口端口，活动细胞的初始群体具有第一平均活动性；在微流体通道中培养活动细胞的该群体；以及在微流体通道的出口端口处收集活动细胞的分选群体。活动细胞的该分选群体具有高于第一平均活动性的第二平均活动性。

Auckland Uniservices Limited的题为“Method and Apparatus for theIsolation of Motile Sperm”的PCT公开No.WO2013/129947公开了“边缘训练”活动精子的使用，并且涉及用于分离活动和非活动精子的方法和系统，其包括：将包含精子的流体输送到至少部分地由壁限定的微体积中，所述壁包括壁终端或远离微体积的角度变化，其被称为壁终端；以及允许至少一些活动精子沿着所述壁移动并通过在壁终端处或附近远离微体积改变方向向着或朝向活动精子的收集而离开微体积。广义地说在另一方面中，该发明包括用于分离活动和非活动精子的方法和设备，其包括：将包含精子的流体输送到微通道中，所述微通道包括壁，所述壁包括壁终端；允许活动精子沿着壁在微通道中在大致无复流的条件下移动，并通过在壁终端处或附近远离微通道改变方向向着或朝向收集贮存器而离开微通道；以及从收集贮存器回收包含分选的精子的流体。

Alice Deutsch的题为“Method for Semen Analysis”的美国专利No.US5,028,526公开了一种用于通过膜从精液中分离精浆的方法。该发明还包括用于确定比如精子头粒蛋白等的酶和精液的其它成分的方法。

Shuichi Takayama等人的题为“Integrated Microfluidic Sperm Isolationand Insemination Device”的美国专利公开No.US 2006/0270021公开了一种集成的微流体精子分离和卵母细胞受精装置，其提供了用活动性增强的精子样本进行体外受精的机会并且对脆弱的卵母细胞的操作最少。精子分选在共同的分选通道中进行，其中，更多的活动精子游过精液和介质流体的共层流之间的界面。

Da-Jeng Yao等人的题为“Method Using Microfluidic Chip to Sort HighMotility Sperm”的美国专利公开No.US2010/0291535公开了一种使用微流体芯片对高活动性精子进行分选的方法。经由几个入口将精子和介质分别注入微流体芯片的微通道中。由于微流体的特性，精子和介质在微通道中形成精子层流和介质层流；精子层流和介质层流彼此平行。较高活动性的精子可以在有限的时间内通过至少一个层流，由此可以分别从不同的出口收集不同活动性水平的精子。

加利福尼亚大学的Regents的题为“Methods and Devices for Sorting Cellsand Other Biological Particulates”的美国专利公开No.US2012/0118740公开了光学图案驱动的光诱导介电泳(DEP)设备和分离方法，其被描述为提供基于与DEP响应相关的性状的颗粒或细胞的操作和选择。该设备的实施例使用DEP电场模式结合微流体层流来测量响应，根据颗粒对一个或更多个DEP场的相对响应而从非均匀混合物隔开、分离和提取颗粒，而不损坏活细胞。该方法特别适用于基于适用于现有人工繁殖过程而选择和提取最佳精子和胚胎候选并排除有缺陷或无活性的配偶子。

密歇根大学的Regents的题为“Process for Sorting Motile Particles fromLess Motile Particles”的美国专利公开No.US2008/0187991公开了一种技术，其中，活动颗粒在微流体分选装置中从非活动颗粒分选，其中，使包含活动和非活动颗粒的分选流体流以非湍流方式在介质流附近流动通过分选通道，在此期间，使活动颗粒流动穿过相邻流动流之间的界面，进入介质流，并且形成活动颗粒贫化分选流。该分选装置容易且制造便宜并且具有多种用途，尤其是从非活动精子中分选活动精子。

Josef Zech的题为“Method for Enrichment of DNA Strand Break-FreeSpermatozoa and Reduction of Risks for Abnormalities and/or Aneuploidy”的PCT公开No.W2012/032165公开了一种用于由差质量的精液产生富集的DNA链无断裂精虫样本的方法，其中，使用包括两个腔室和桥元件的选择装置，并且该方法包括将包含基于精液中精虫总量的至少15％寡-、至少32％弱-和/或至少4％畸形精虫症的精液放置在选择装置的第一腔室中；用介质填充选择装置的第二腔室用于接收DNA链无断裂精虫；以及通过桥元件连接两个腔室，使得在第一和第二腔室之间发生流体桥接，这允许DNA链无断裂精虫从第一腔室移动到第二腔室。

最初转让给纽卡斯尔大学研究协会有限公司的题为“Sperm Cell Separation ByElectrophoresis”的美国专利公开No.US2009/101507公开了一种在用于电泳的实验室电路的改变中通过电泳从精子群体中分离精子类型的过程，其涉及使精子群体经受电势，使得通过离子可透过的屏障从精子群体分离出精子类型。

Josef Zech的题为“Device for Removing Sperm Cells from Seminal Fluid”的PCT公开No.WO1994/017742公开了一种用于体外受精装置，其具有用于卵子的容器和用于精子细胞的容器，其中，毛细管提供容器之间的液体桥。优选地，液体桥在卵子容器和围绕其上边缘以U形方式通过的部分之间延伸。

Josef Zech的题为“Device and Method for Selecting LocomotiveBiological Species,Particularly Sperm Cells”的PCT公开No.WO2003/031564公开了一种用于选择运动精子细胞的装置，其包括用于容纳包含待选物种的介质的第一腔室以及与第一腔室分开并且设置用于将所选物种容纳在另一介质中的第二腔室。桥元件，其可以放置在腔室上并且具有至少一个扁平状通道。所述通道通过界定壁形成，当桥元件放置在其上时，其从第一腔室延伸到第二腔室，并且在第一腔室的区域中和第二腔室的区域中具有开口。另外，通道可以填充有介质，运动生物物种可以在其中移动，由此使第一腔室中的介质与第二腔室中的介质接触。

Josef Zech的题为“Device for Spermatozoa Selection”的PCT公开No.WO2014/006043公开了以下结构：第一腔室，其构造成接收第一精液；第二腔室，其构造成接收第二流体，第二腔室通过至少一个通道与第一腔室流体连通，所述通道具有通向第一腔室的第一开口以及通向第二腔室的第二开口；以及位移器件，其适于使至少一些第一精液朝向第一开口移位。

Genosis Limited的题为“Separation and Detection of Spermatozoa”的美国专利No.US6,391,654公开了一种用于测试男性生育力的套件，其包括容器、基部单元、包含液体的液体供给和两个过滤器。第一过滤器是样本分离过滤器，其形成精虫的传输的阻碍。套件的第二过滤器是精虫检测过滤器，其包括用于识别精虫的试剂。防止套件的致动，直到比如液体的运输介质填充允许精虫传输到检测区的间隙。该套件可以是单件式结构，并采用过滤材料的薄片来将活动精虫与非活动精虫分开。

David Brickwood的题为“Devices for Motile Sperm Separation”的美国公开No.US2006/0110821公开了一种容器，其具有入口端口、最初闭合的出口端口、在其中样本中的活动精子可以经由入口迁移到容器中的介质以及致动器，其操作打开出口，从而允许介质通过出口流出容器。最初防止容器中的介质流动通过出口，从而允许培养期，其允许活动精子在介质离开容器之前有足够的时间从样本迁移到介质中。该装置优选包括与出口连通的精虫检测器。在用于分离精子的装置中，毛细管流动通过非纤维材料(比如紧密并置的材料片之间的空间)发生。

Lotus Bio(Nymphaea)Ltd的题为“Sperm Separation System”的美国公开No.US2012/0052485公开了一种基于天然的精子分离系统(SSS)，其用于在原始精液样本内分离精子细胞群体(SCP)的至少一部分，使得获取富集的SCP样本，其包括精子分离装置，所述精子分离装置包括：第一腔室，其适于包含所述原始精液样本的至少一部分，所述第一腔室的特点是预定的三维形状和体积，所述第一腔室由边沿界定使得所述原始样本保持在所述边沿下方；第二腔室，其与所述第一腔室和所述边沿物理连通，所述第二腔室的特点在于预定的3D形状和体积，所述第二腔室适于驻留所述富集的SCP样本；培养器件，其适于插入至少一个所述细胞分离装置并均匀地温度调节所述细胞分离装置内的温度。

Zavos等人的题为“Compartmentalized Zavos Sperm Swim-Up Column”的美国专利No.US5,908,380公开了一种装置，所述装置包括具有闭合的下端和开口的上端的中空的竖向支撑柱。最下面的或第一锥形构件布置在柱的最下端，最下面的锥形构件具有与柱的底部密封接合的最下面周边。第一锥形构件具有倾斜的侧壁和截头的最上侧部分，该最上侧部分限定了开口到柱内的周边边缘。具有最下面周边的第二锥形构件也以密封方式附接至柱的侧壁。第二锥形构件还具有锥形壁和截头的最上侧部分，该最上侧部分限定了向柱的内部开口的周边边缘。每个锥形构件的倾斜壁与柱的内壁之间的区域限定周边区域，该区域包括用于在其收获精子之前收集精子的隔室。

哈佛大学校长和研究员的PCT公开No.WO2014/043635公开了一种包括微流体通道的微流体系统。微流体通道包括大致封闭在软聚合物内的控制层、细胞覆盖元件、以及细胞覆盖元件和封闭在软聚合物内的控制层之间的流动通道。控制层可操作以朝向细胞覆盖元件移动并在其上施加压力。在WO 2014043635的设备中，细胞在一个共享细胞环境中开始然后分离。实际上，通过施加的压力迫使硅树脂控制层干扰流动路径中细胞的通过，可以阻止细胞移动。所描述的技术不是基于细胞的活动性，而是更多地针对流式细胞术，其中悬浮液中的细胞沿着流动路径流体水动力地驱动，其重点是荧光和染色。

Ecole Polytechnique Federale De Lausanne的PCT公开No.WO2016/063199公开了一种用于培养、选择和/或分析样本有机体(比如线虫)以及其它生物实体(比如动物胚胎)的微流体装置。该装置以贮存器、培养腔室和过滤系统为特征，从而允许选择样本有机体的特定种群/试样，进而允许其长期培养以及表型/行为分析。该装置还需要使用压力来操作腔室中的有机体，以使它们通过过滤器件到达培养腔室。

Craig的PCT公开No.WO2010/056755公开了一种机器人微流体培养箱系统，其具有薄的透明侧壁，并且胚胎/卵母细胞/培养细胞与侧壁紧密接近允许具有用于中至高功率的足够焦距的侧视显微镜紧密接近。当布置成排(线性或沿着转盘的圆周)时，该布置允许对多个培养井进行显微镜检查。线性井排的手动或自动的边到边移动或转盘的旋转允许快速检查每个井的内容物。具有视频能力的自动化系统还允许通过视频连接或因特网连接对井进行远程检查，并且自动视频系统可在培养时记录通常时间检查或时间推移发展(即胚胎细胞分裂进展或神经元细胞培养中的轴突生长)。与上面的WO 2014/043635和WO 2016/063199一样，Craig公开的装置需要使流体介质移动。

Spence等人的美国公开No.US2002/005354公开了一种用于基于所需特性对细胞进行分选的微制造装置，例如，报告物标记的细胞可以通过细胞上报告物的存在或水平来分选。所述装置包括具有基板的芯片，在该基板中微制造至少一个分析单元。每个分析单元包括通常在一端处具有样本入口通道的主通道以及沿着其长度的一部分的检测区域。在检测区域的附近和下游，主通道具有通向至少两个分支通道的区别区域或分支点。分析单元根据需要可以进一步包括附加入口通道、检测点、分支点和分支通道。包含细胞的流通过检测区域，使得平均一个细胞在给定时间占据检测区域。基于可检测信号(比如光学信号)的存在或量，可以在有或没有刺激的情况下(比如暴露于光以促进荧光)将细胞分选成合适的分支通道。Spence的设备使用具有流动流体的通道与微制造基板相互作用并依赖于细胞的报告物而不是细胞自身的移动。

Inguran，LLC.的加拿大专利公开No.CA2752218公开了用于根据颗粒的一个或更多个特性分选流体流中的染色颗粒的设备。所述流体流包括：(A)流体输送系统，其用于将包含所述颗粒的流体流输送到第一位置；(B)电磁辐射源，其用于将电磁辐射束输送到第一位置，用于激发流体流中的颗粒以产生荧光发射；(C)包括聚焦透镜的落射照明光学系统(epi-illumination optics system)，其中，光学系统可操作以沿着射束轴线在向前方向上引导电磁辐射束穿过聚焦透镜，所述射束轴线在所述第一位置与流体流中的颗粒相交，使得所述颗粒穿过所述束，从而导致来自颗粒的荧光发射沿着所述射束轴线在向后方向被引导；(D)用于检测来自被激发的颗粒的荧光发射的光检测器；以及(E)处理器，其与光检测器通信以根据所述一个或更多个特性基于颗粒的荧光发射来分类颗粒，并根据颗粒的分类分选所述颗粒。该系统可以用于精子细胞的染色以及随后在流式细胞术下的选择。它也需要使流体移动。就精子而言，该系统涉及精子染色体含量的特性。

AMS s.r.l的欧洲专利No.EP0958862公开了一种用于分析、特别是用于直接分析包含任何种类的颗粒或碎片的全血或流体的多用途反应板。该多用途反应板能够进行单一分析物的测量。在所公开的系统中，流体通过力移动并且涉及流动路径内的阀。

Nexgenics Bioscience Corp.的PCT公开No.WO2002/033047公开了胚胎支持组件、胚胎支持系统、维持生长胚胎的活力的方法、以及运送代谢活性胚胎的方法。在这种使用阀用于流体流的设备中，精子仅在涉及其被添加到卵子中(例如，用于受精)时被提及。

Gilbert等人的美国公开No.US2003196714A1公开了一种微流体系统，其包括用于调节流动通过微通道的流体的气泡阀。气泡阀包括接合微通道内部的流体弯月面以及用于将膜偏转到微通道内部以调节流体流动的致动器。当在膜上生成足够的压力时，致动器在微通道中的液体中生成气泡。

Inguran,LLC的美国公开No.US2014/273179公开了一种微流体芯片形式的装置。具体而言，各种特征结合到微流体芯片中，用于在流动通道中对准和定向精子，以及用于分离选定的精子亚群。同样，该装置需要强制流动来移动细胞。它还涉及确定精子染色体含量。

Xia等人的美国公开No.US2011/177547A1公开了一种流体装置，其包括用于将包含受关注颗粒的样本引入处理腔室的通道布置。腔室经由低流量连接通道与收集通道流体连通。通过将比如光学捕集的动力施加到收集通道中，可以观察样本中的颗粒并将其从处理腔室转移。一旦在收集通道中，就可以收集(包括通过在多孔基质中捕集)颗粒。

Auckland UniServices Limited的PCT公开No.WO2013/129947公开了一种用于分选活动精子的方法和设备。该描述的系统采用“边缘训练”活动精子的现象，其中遇到比如壁等结构的具有前进运动的活动精子将倾向于沿着壁在取决于精子的初始接近角的方向转动并移动。利用这种现象，该系统涉及：将包含精子的流体输送(通过泵送精子进入通道)到至少部分地由壁限定的微体积中，所述壁包括壁终端或远离微体积的角度变化，其被称为壁终端；以及允许至少一些活动精子沿着所述壁移动并通过在壁终端处或附近远离微体积改变方向向着或朝向活动精子的收集而离开微体积。在另一方面，所描述的系统包括以下的方法：将包含精子的流体输送到微通道中，所述微通道包括壁，所述壁包括壁终端；允许活动精子沿着壁在微通道中在大致无复流的条件下移动，并通过在壁终端处或附近远离微通道改变方向向着或朝向收集贮存器而离开微通道；以及自收集贮存器回收包含分选的精子的流体。具体而言，所描述的系统基于将精子泵送到通道中，停止并让它们进入空的侧腔室，然后冲走多余的精子并允许活动精子返回到形成腔室的中间通道(或相反地；泵送精子到侧腔室，冲洗中间通道，并且允许活动精子进入中间通道并再次冲洗以收集)。

Hvichia等人的PCT公开No.WO2003/008931公开了一种微型细胞分离设备，其能够基于细胞的尺寸、细胞与设备表面的相互作用或两者来分离细胞。该设备包括插置在空隙的入口区域和出口区域之间的台阶状或倾斜的分离元件，该空隙可以填充有流体。空隙可以封闭在覆盖件内，并且流动通过空隙的流体通过分离元件接合细胞。只有具有(或可以变形以具有)小于或等于台阶与覆盖件或本体之间的距离的特征尺寸的细胞可以转移到台阶上或经过台阶。设备内的表面的修改还可以抑制细胞转移到台阶上或通过台阶。在本公开中没有教导其对精子的应用或如何实现其对精子的应用。

Takayama等人的美国专利公开No.US2003/0165812公开了一种过程和设备，其中，活动颗粒在微流体分选装置中与非活动颗粒分离，其中，使包含活动和非活动颗粒的分选流体流以非湍流方式在介质流附近流动通过分选通道，在此流动期间，活动颗粒穿过相邻流动流之间的界面，进入介质流，并且形成活动的颗粒贫化分选流。该分选装置尤其用于分离非活动精子与活动精子。所描述的系统依赖于精子在鞘液中移动并穿过流体而没有任何孔或封闭件。

以下现有技术涉及关于精子的“视觉跟踪”的方法。

加利福尼亚大学的董事的题为“Compact Automated Semen Analysis PlatformUsing Lens-Free On-Chip Microscopy”的美国专利No.US8,842,901公开了一种紧凑且重量轻的无透镜平台，以进行自动精液分析。所述装置采用全息片上成像，并且不需要任何透镜、激光器或其它庞大的光学部件来实现精子的相位和幅度成像，具有大约0.2的有效数值孔径的相对较大的视场。获得样本的一系列数字图像帧。连续的无透镜帧的数字减影，然后处理重建的相位图像，允许活动精子的速度、动态轨迹和计数的自动量化，而相同帧的总和允许计数不动精子。

Hamilton-Thorn Research的题为“Motility Scanner and Method”的美国专利No.US4,896,967公开了一种改进的活动性扫描仪，其用于表征精子、细菌、悬浮在流动流体中的颗粒等的运动。该活动性扫描仪包括改进的光学系统、用于系统的照明源以及包括联接至系统的电子图像反转器件的辐射传感器件。一次性试样保持器允许对其进行外部装载并将其定位在加热的试样支撑件上。照明源用作准直器，其将所有发出的照明引导到试样上。直接透射光和由试样散射的光都由成像透镜接收，并且由此二者均聚焦在光敏装置的像素上。设置有减速构件的可移动板设计成位于与小源孔平面共轭的平面上。直接透射光被透射通过减速构件和/或衰减构件。然而，由试样散射的光大部分在未被减速和/或衰减构件覆盖的区域中行进穿过板。

Progeny Systems，LLC的题为“Sperm Analysis System”的美国专利No.US6,426,213公开了一种精子分析系统，其具有精子样本载体和“读取器”模块。精子样本载体包括：柄部，其限定腔室，腔室具有用于精子样本出入的开口；手动操作的泵，其用于将精子的样本抽吸到腔室中；以及多个不同的光子路径，其交叉并穿过腔室。所述模块包括：处理器，其响应于来自操作者的致动信号；光子源，例如光源，其由处理器响应于致动信号而激励，用于通过每个光子路径发送相应的光子束；多个光电传感器，每个光子路径一个，每个用于产生指示光子束中的扰动的发生和频率的信号，所述光子束穿过所述每个相应的光子路径并将信号传送到处理器；以及由处理器运行的算法，其用于处理多个光电传感器信号以产生指示腔室内精子的活动性的量化的品质因数。

M.E.S.Medical Electronic SystemsLtd.的题为“Semen Analysis”的美国公开No.US2011/0149287公开了一种用于测量样本中的总精子浓度(TSC)的方法，包括：将样本置于同步脉冲光源和光检测器之间的透明容器中；以及测量样本对800-1000nm范围内的光吸收率，样本的TSC与吸收率成比例。进一步提供了用于光学分析生物流体的采样装置、用于测量精液样本中的活动精子浓度(MSC)的方法、确定精子细胞的平均速度(AV)的方法以及用于分析精液质量的包括用于测量TSC的器件、用于测量MSC的器件的系统；以及视频可视化系统。

然而，精子处理方法的结果包括一部分经洗涤、活动性选择的精子，这根据任何给定的个体诊所的实践而需要进一步处理以适合IVF、IUI和/或ICSI的需要。这可以包括通过离心进一步浓缩精子、计算精子浓度、以及有时还确定最终制剂的活动性。将已知浓度的活动精子中已知数量的精子添加到卵母细胞中被认为是最佳临床实践。这些附加步骤为该过程添加了更多的手动步骤，并且需要处理和跟踪已处理的精子的更多子样本。这些浓度计数(以及通常还有最终活动性的评估)使用血球计或Makler腔室手动进行并在显微镜下评估，或者使用CASA仪器(比如例如Medical Electronic Systems Global的SQA-V Gold)在大到足以保证单独的精子分析设备(计算机辅助精子分析，CASA)的实验室中进行。

一些已知现有技术的其它缺点包括以下：

·处理后必须将精子从处理载体中移除，以停止精浆中的成分扩散到缓冲溶液中；

·处理过程期间由于人与样本的多次相互作用导致处理可变性；

·目前的精子处理平台上没有精子(浓度、活动性、形态)的同时或相关的视觉评估；

·需要单独等分的处理过的精子用于进行分析；

·长的处理时间将精子不必要地长时间暴露于精浆组分；

·需要多种试剂；

·需要多种耗材；

·许多处理系统受到实验室环境条件的影响，包括温度和环境大气(在工作台处或箱式培养箱中)。

发明内容

本文描述的实施例的目的是克服或减轻相关技术系统的至少一个上述缺点或者至少提供对相关技术系统的有用替代方案。

在本文描述的实施例的第一方面中，提供了一种处理精液样本的方法，包括以下步骤：将所述精液样本引入到邻近包括缓冲溶液的第二体积而设置的第一体积中；其中，第一体积和第二体积适于在其间流体连通；选择性地利用设置在其间的可移动封闭构件将所述第一体积与所述第二体积隔开；其中，选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开的步骤包括移动所述封闭构件，使得流体连通孔由所述封闭构件或所述封闭构件与第一和第二体积的结合中的一者或结合形成，以允许第一体积和第二体积之间的流体连通，使得活动精子从所述第一体积中的精液样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

优选地，所述流体连通孔的尺寸与封闭构件的位移成比例。

所述方法可以进一步包括以下步骤：对已进入第二体积的缓冲溶液的精子进行视觉分析。优选地，在精子进入所述第二体积的同时进行所述视觉分析。

在本文描述的实施例的另一方面中，提供了一种用于处理精液样本的设备，包括：i)第一井，其包括适于容纳所述精液样本的体积；ii)第二井，其包括适于容纳缓冲溶液的体积，其中，第一井和第二井适于在其间流体连通；iii)设置在第一井和第二井之间的可移动封闭构件，其用于选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开；其中，所述封闭构件相对于第一体积和第二体积的移动形成流体连通孔，从而允许所述第一体积和所述第二体积之间的流体连通，使得活动精子从所述第一体积中的精液样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液中。

在上述设备中，优选地，所述流体连通孔的尺寸与封闭构件的轴向位移成比例。

所述设备可以进一步包括：第三井，其包括用于容纳前进运动精子的第三体积。

更进一步，所述设备可以进一步包括：形成在所述设备中的光路，其包括用于形成在与光路正交地设置的两个透明窗之间的流体薄膜的流动路径。相机还可以设置在所述光路中，用于对已进入第二体积的缓冲溶液的精子进行视觉分析。

在本文描述的实施例的又一方面，提供了一种从生物样本中分离生物成分的方法，包括以下步骤：将所述生物样本引入到邻近包括缓冲溶液的第二体积而设置的第一体积中；选择性地利用设置在其间的可移动封闭构件将所述第一体积与所述第二体积隔开；其中，选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开的步骤包括移动所述封闭构件，使得流体连通孔由所述封闭构件或所述封闭构件与第一和第二体积的结合中的一者或组合形成，以允许第一体积和第二体积之间的流体连通，使得生物成分从所述第一体积中的生物样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

在上面公开的方法中，流体连通孔的尺寸可以与封闭构件的位移成比例，并且所述方法可以进一步包括以下步骤：对进入第二体积的缓冲溶液的生物成分进行视觉分析。优选地，进行视觉分析的步骤与生物成分进入第二体积的缓冲溶液同时地执行。

在本本文描述的实施例的又一方面中，提供了一种用于从生物样本中分离生物成分的设备，包括：i)第一井，其包括适于容纳所述生物样本的体积；ii)第二井，其包括适于容纳缓冲溶液的体积，其中，第一井和第二井彼此相邻地设置；iii)设置在第一井和第二井之间的可移动封闭构件，其用于选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开；其中，所述封闭构件相对于第一体积和第二体积的移动形成流体连通孔，从而允许所述第一体积和所述第二体积之间的流体连通，使得生物成分从所述第一体积中的生物样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

在上面公开的设备中，所述封闭构件的移动可以是相对于彼此同轴设置的第一体积和第二体积的轴向移动。

本发明的优选实施例包括适于处理精液样本的设备，所述设备包括：处理器器件，其适于根据预定指令集操作，所述设备与所述指令集结合而适于执行如本文所公开的的方法步骤。

本发明的优选实施例包括适于处理生物样本中的生物成分的设备，所述设备包括：处理器器件，其适于根据预定指令集操作，所述设备结合所述指令集而适于执行如本文所公开的的方法步骤。

本发明的优选实施例包括计算机程序产品，包括：计算机可用介质，该计算机可用介质具有实现在所述介质上的计算机可读程序代码以及计算机可读系统代码，其用于在数据处理系统内运作并适于处理精液样本，所述计算机程序产品包括：所述计算机可用介质内的计算机可读代码，其用于执行如本文所公开的方法步骤。

本发明的优选实施例包括计算机程序产品，包括：计算机可用介质，该计算机可用介质具有实现在所述介质上的计算机可读程序代码以及计算机可读系统代码，其用于在数据处理系统内运作并适于处理生物样本中的生物成分，所述计算机程序产品包括：所述计算机可用介质内的计算机可读代码，其用于执行如本文所公开的方法步骤。

其它方面和优选形式在本申请文件中公开和/或在所附权利要求中限定，从而形成本发明的描述的一部分。

实质上，本发明的实施例源于这样的认识：给在临床上有用的样本体积中的所有活动精子在被分离到缓冲液体积中之前提供非常短的游动距离减少了处理时间。更进一步，结合门与通过固体屏障来启动和停止处理提供了一种控制界面形成的独特方法，而无需复杂的闭合微通道网路和随附的流体控制系统。另外认识到，通过允许与小的缓冲液体积相比大的精液体积，可以增加在分离步骤期间集中活动精子的能力，或者换言之，例如，通过使用同心的或其它等同设计，提供了有利于精液样本的较大的精液/缓冲液体积比。以前，这些浓度因素被忽略，或被认为可以通过离心浓缩解决，从而增加了步骤和可能的离心相关后果。与上述相反，目前的解决方案没有解决用于精子的临床处理的体积容许能力的需求，并且仍然具有相对于活动精子的活性寿命的较长处理时间。

本发明提供的优点包括以下：

·减少所需的工作步骤；

·减少从一个容器到另一容器的样本移动；

·消除在样本的处理期间对几个双重见证步骤的需要；

·允许输出精子在处理后被存储在耗材中，同时保持剩余的精液样本与处理过的精子分离；

·减少过程持续时间；

·减少启动过程前所需的前期准备；

·允许过程中的灵活性，例如根据所需的精子数量和所需的目的调整过程持续时间；

·仅在开始(装载)和结束(移除分选的精子)时需要手动干预；

·操作者在实际处理期间放心地去完成其它任务；

·减少了操作者以时间敏感的方式关注过程的结束的需要；

·更少的手动步骤和处理以及减少的过程持续时间意味着不需要用于不同的样本的单独的专用工作站；

·减少实验室的空间需求；

·减少实验室的仪器需求，因为不需要单独的离心机或层流罩；

·自动化处理减少了操作者对过程的影响；

·自动化处理降低了操作者所需的技能水平；

·简化库存控制；

·减少由DGC试剂和/或比如离心等处理引起的精子DNA损伤；

·精子更快地从精浆中分离出来，减少了其至有害精浆组分的暴露；

·自动样本浓度计数消除了附加的手动步骤，因此使输出精子更合适，并且在更快的期限内实现受精。

从以下给出的详细描述，本发明实施例的进一步适用范围将变得明显。然而，应该明白的是，虽然详细描述和具体示例示出了本发明的优选实施例，但是其仅以示范的方式给出，这是因为，根据该详细描述，在本公开的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将变得明显。

附图说明

通过参考以下结合附图对实施例的描述，相关领域的技术人员可以更好地理解本发明的优选和其它实施例的进一步公开、目的、优点和方面，附图仅通过图示给出，并且因此不是对本文公开内容的限制，并且其中：

图1示出了现有技术的密度梯度离心(DGC)的精子处理方法；

图2示出了现有技术的“上游”精子处理方法；

图3示出了根据本发明的优选实施例的流体连通界面的形成；

图4示出了根据本发明的优选实施例的封闭构件的竖向平移或移动与流体连通界面的孔宽度之间的关系；

图5示出了根据本发明的优选实施例的可变孔的形成；

图6表示根据本发明的另一优选实施例的成像光学和流体薄膜的形成；

图7a和图7b示出了根据本发明的优选实施例的将生物样本装载到装置中；

图8a和图8b示出了根据本发明的优选实施例的将生物缓冲溶液装载到装置中；

图9a和图9b示出了根据本发明的优选实施例的装置的打开致动；

图10a和图10b是根据本发明的优选实施例的装置的截面图；

图11a和图11b示出了根据本发明的优选实施例的装置的闭合致动；

图12a和图12b示出了根据本发明的优选实施例的装置的存储功能；

图13示出了根据本发明的优选实施例的包含生物样本的缓冲溶液的抽吸；

图14a和图14b示出了根据本发明的另一实施例的将生物样本装载到装置中；

图15a和图15b示出了根据本发明的另一实施例的将生物缓冲溶液装载到装置中；

图16a和图16b示出了根据本发明的另一实施例的装置的打开致动；

图17a和图17b示出了根据本发明的另一实施例的装置的打开致动；

图18a和图18b示出了根据本发明的另一实施例的装置的闭合致动；

图19a和图19b示出了根据本发明的另一实施例的装置的存储功能；

图20示出了根据本发明另一实施例的包含生物样本的缓冲溶液的抽吸；

图21是根据本发明的再一实施例的包括可变形弹簧式元件的装置的另一实施例的图示；

图22是根据本发明的再一实施例的包括堆叠元件的装置的另一实施例的图示；

图23是根据本发明的再一实施例的包括可变形夹头式元件的装置的另一实施例的图示；

图24是根据本发明的再一实施例的包括开槽壁元件的装置的另一实施例的图示；

图25是根据本发明的再一实施例的包括呈柔性管形式的可变形元件的装置的另一实施例的图示；

图26是现有技术DGC过程与本发明的在标记为'Para'的过程中的示例性实施例之间的视觉比较。

图27是示出根据本发明的装置的另外两个实施例的相应等距视图的图示；

图28是示出了其部件的图27的一个实施例的分解图；

图29是适于结合根据本发明实施例的样本装置的实验室仪器的图示，其示出仪器的闭合覆盖件；

图30是图29的仪器在其覆盖件打开的情况下的图示；

图31是以侧视图示出的图30和图31的仪器的再一图示，其示出了仪器的部件。

具体实施方式

一般而言，本发明解决了从精液样本中分离活动精子的问题。在本发明的一优选实施例中，将精液装载到由第一流体井提供的第一体积中。将精子缓冲溶液装载到由第二流体井形成的第二体积中，并且打开井之间的孔形式的流体连通界面使得活动精子可以通过孔游入第二井。在另一优选实施例中，本发明提供了打开精液样本与缓冲溶液之间的孔，用于将活动精子主动转送到缓冲溶液中，同时或在分离过程期间、之前或之后的任何给定时间点对通过光路进入缓冲液腔室的精子进行视觉分析。

图26示出了本发明实施例与现有技术的DGC过程之间的总体比较，其示出了本发明的有利效能。

界面形成

打开孔是在第一体积与第二体积之间形成流体界面的一种手段，其提供了精液(S)和精子缓冲溶液(B)之间的流体连通，从而允许活动精子从精液转移到精子缓冲溶液中。这种界面在图3中示出。孔A经由至少两个互锁部件1和2在密封/闭合状态(在图3的左手侧示出)与打开状态(在图3的右手侧示出)之间的致动而形成。其中，所述密封/闭合状态将向大气敞开的两个相应的流体井3和4分隔开，所述打开状态在流体之间产生流体界面I。参考图4，上部部件1和下部部件2的密封面1a和2a大致平行且成角度θ，使得面1a和2a之间的距离Y2与竖向间隔Y1成比例并且被确定为该角度θ的函数。

开放系统

在优选实施例中，第一井3和第二井4二者的流体体积分别向大气开放并且被填充到一定水平，使得当孔A打开时不存在压头，因此在流体体积之间不发生净流体输送。界面I的尺寸或孔A_w的宽度允许仅通过两种流体的基于扩散的混合连接两个流体体积。

可变孔

参考图5，可以改变孔宽度A_w以控制流体界面I面积，从而影响精子的通过速率以及在给定时间段内精浆中分子的扩散速率。这允许基于其活动性分离精子。前进运动的活动精子将向包括孔A的方向的所有方向游动。在这方面，应指出的是，精子分离并不一定取决于已知的边缘拖尾效应。虽然最关键的因素是精子活动性及其通过自身力量从一种流体移动到另一种流体的能力，形态严重异常(例如明显增大的精子头部或多个头部、尾部缺失或多个尾部)的精子和凝集的精子(以非特定方式或特定方式彼此粘附或粘附至粘液链、非精子细胞或碎片)可能被防止进入缓冲溶液B。这允许根据后续ART处理所需的初始样本类型和输出，基于影响尺寸的形态特性来分离精子。

可变流体连通界面I的控制部分地依赖于部件1、2在分离两种流体体积的密封状态与产生孔A的打开状态之间的可逆致动，孔A提供流体之间的静态的薄的流体界面。

实施例的第一方面通过允许连接两个静态的流体体积S、B的可变孔A(替代地，堰、门或开口)的受控打开来提供流体界面I。孔A_w的宽度允许连接所述流体体积而不显著混合两种流体S、B。孔A通过相对于下部部件2提升上部部件1而形成，其中，上部部件1具有形成孔A的一半/侧的特征，下部部件2具有形成孔A的另一半/侧的特征。

可变样本体积

当将与精子缓冲液或介质匹配的体积添加到两个流体体积中时，本发明的优选实施例允许精液的可变体积。

在装置内的存储

一旦分离了足够的量，可以容易地闭合可变孔A而不影响体积S、B，从而允许在随后的ART过程中使用样本之前临时存储并且停止精子的进一步通过和精浆组分的扩散。

样本的光学检测

参考图6，分离的流体体积的一部分作为适用于细胞成像技术的流体薄膜存在。光路中的相机C允许对分离的精子性质(包括例如浓度、活动性和形态)进行捕获和直接图像分析。可以在活动精子分离期间的任何时间点或在分离方案结束时进行分析。在两个平坦表面F₁和F₂的平面之间形成薄膜。这些平面之间的间隙是可调节的，并且可以与两种流体之间的界面I(门)结合或独立地致动。替代地，可以提供其它分析方案。例如，样本处理设备的可分离部分(例如第二井的一部分或设备的盖部分，其也可以是包含处理过的样本的可移除部分)可以被移除并放置在用于图像捕获的仪器的光路中。

实施例的第二方面提供了通过在装置的包含缓冲液的体积中的光学观察窗对精子进行视觉评估。通过对视频显微镜捕获的精子移动的图像分析可以在视觉上评估从精液样本S游过孔A的活动精子。应该理解的是：可以采用利用可用软件算法的图像分析技术来对处理过的样本进行适当的视觉评估，如本领域技术人员将理解的。在这方面，在一个优选实施例中，包括如图7至图25所示的装置10的任何变型的典型实验室仪器和如图6中示意性例示的光学仪器将被构造成允许对样本容器进行分选并同时经由光学模块成像。另一实施例将被构造成允许样本容器从分选位置自动转移到光学检测系统以允许样本的成像。

仪器的光学系统可以经由机电控制装置自动调节相机的焦距。该特征的另一实施例将是在装置中的整个光学薄膜腔室中以不同的高度增量拍摄多个图像，其中使用一种算法来检测最聚焦的图像以进行检测和分析。

所附的实验室仪器还可以构造成允许在分选装置10中或替代地在各种标准的显微镜载玻片上对原始或处理过的精液样本进行光学检测和分析。这通过允许在初始精液分析或在现有实验室培养箱中延长培养后在标准载玻片上完成精子计数而提供了多种实验室工作流程。

样本结果可视化和识别

所附的实验室仪器也将适用于显示每个测试的结果或进展状态，以辅助操作者进行时间管理。分选的进展的可视化可以是通过显示精子分选直至结果的时间剩余、精子计数完成的百分比、或迄今为止收集的精子的活动性或其它指示方法实现。显示器还可以在工作流程的某些部分处特征化例如在处理之前的原始样本和到目前为止收集的样本的视频或图像馈送。可以经由仪器网络访问记录这些图像、视频或显示的结果。更进一步，所述仪器可以包括条形码扫描仪，以允许记录和跟踪患者的ID、操作者ID和样本ID以及图像和结果。

用于基于活动性的分级的多个分离体积

第三流体体积可以通过第二封闭构件形式的另一流体连通界面与第二体积分离，以允许进一步分离存在于第二体积中的活动精子。当封闭结构通过所形成的孔打开时，来自慢速和快速前进运动精子的混合物的快速前进运动精子可以移动到该第三体积中。具有最高活动性的精子可以通过两个孔移动到第三流体体积，使得第三体积中的快速前进运动精子与慢速前进运动精子的比率大于第二体积中的。再一流体体积还将考虑对精液和缓冲液之间的中间体积的任何需要以更好地控制流体移动。作为替代实施例，可想到的是对样本处理设备的修改可以包括三个体积，其中精液在中间并且缓冲液在两侧，以使得处理过的样本分离的更快。

所述仪器可以包括自动样本分离，其中，从腔室移除一种流体体积并将其放置在单独的容器中以进行进一步处理。可以通过移液管系统、附接至腔室的流体管系统、插入腔室内的样本的“浸渍棒”或其它此类器件移除样本。

所述仪器可以包括多个处理和成像模块，以同时地处理多个样本。所述仪器可以具有腔室转移系统，其中，所述腔室从存储区域取出，放置在致动和分析模块上，然后被移除以进行进一步处理。

实施例的第三方面允许封闭所述孔，从而将精液样本与缓冲溶液隔开，所述缓冲溶液现在包含最初存在于精液样本体积中的一部分活动精子。

在优选实施例中可以包括其它改进，其中：

–对表面进行处理以减少精子至基础聚合物的结合；

-提供表面纹理或结构，以纠正精子在孔方向上游动的方向。

处理比如精液等生物样本以移除精浆并提取活动精子成分的复杂过程现在能够在单个耗材中进行并且自动化，仅需要1次样本输入和1次样本移除。这减少了所需的工作步骤。

在本发明的采用单个耗材(其中精子从过程的开始到结束保持在其中)的实施例中可以避免精子移动通过若干个容器，使精子暴露于损伤、事故和污染。这减少了精子移动。通过使用优选实施例的其中精子从分选过程的开始到结束保持在内的单个耗材，不需要在精子从一个容器移动到另一容器的情况下在每个点处双重见证精子运动。

优选实施例的耗材设计允许活动精子的快速回收，收集的精子的数量能够通过控制过程的持续时间和/或样本的起始体积来调节。过程持续时间短，并且可基于所需精子数量进行调节。

参考附图的图7至图13，描述了第一示例性实施例。

提供装置10作为样本体积S与缓冲液体积B之间的封闭构件，该装置10提供呈齿形门形式的流体连通界面(在图10a和图10b的竖向截面中最佳地示出)。孔A'在凸轮环6旋转时打开，凸轮环6在该动作时提升封闭构件。孔A'打开以形成流体界面并允许齿7之间以竖向行程与孔宽度A'_w的比率的流体连通。在优选实施例中，竖向孔A'可以在齿7之间以上部部件8的竖向行程的1:10的比率打开。在该实施例中，精子可以沿着多个轨迹游动通过孔A'进入缓冲液B。

通过使用移液管PS将精液(例如～1mL的量)装载到装置的第一流体体积4中，所述第一流体体积4可以定位为如图7a和图7b中所示的外环。在装载步骤中，装置10处于闭合状态，其中在上部部件8和下部部件9的齿7之间形成密封。

同时，在闭合状态下，再次通过使用移液管PB将精子缓冲液B装载到装置10的内环体积中。

填充水平必须相同或在缓冲液水平中略高，以避免纯精液流入内部分选体积3。

当凸轮环6如图9a和图9b中所示旋转时，在两个流体体积之间产生裂缝。在凸轮环6这样旋转时，上部部件8被设置在凸轮环6上的斜面11向上推动或移位。同样，图11a和图11b的图示示出了通过凸轮环6的反转旋转的装置10的封闭机制。

图10a的顶部截面图示出了外环体积4中的精子，并且在图10b中示出了在致动凸轮环6而打开两种流体之间的竖向孔A'之后游入内部体积3的精子。

如果需要，可以闭合齿7，从而防止在抽吸分选的精子S之前精浆以及精子扩散到精子缓冲液体积3中。可以用移液管从内部体积抽吸活动精子。图12b的截面图示出了该封闭状态，其中，在抽吸之前，精子在内部体积3中。

图13示出了使用移液管Pa从内部体积3抽吸活动精子的步骤。

参考图14至图20，描述了第二示例性实施例，其是图7至图13中所示的第一实施例的机械变型。

装置10包括基部部件9和包括圆柱形壁的封闭构件8、6，从而通过在圆筒的基部处的与基部部件9配合的密封面将流体体积隔开。在闭合状态下，在基部部件9和封闭构件8之间形成密封。精液样本S可以装载到装置的第一流体体积4中。精子缓冲液B也可以装载到装置的第二流体体积3中。填充水平必须相同或在缓冲液体积中稍高，以确保在打开封闭构件时没有纯精液主动流入缓冲液分选体积中。

如图14a和图14b中所示，使用移液管P_S以与前一实施例几乎相同的方式将精液装载到装置10的外部体积4中。装置10处于闭合状态，其中在基部部件9与圆柱形顶部件8之间具有密封。

如图15a和图15b中所示，使用移液管P_B将精子缓冲液B装载到装置10的内环体积3中。装置10保持在闭合状态，其中上部部件8和下部部件9的齿7之间具有密封。填充水平必须相同或在缓冲液水平中略高，以避免纯精液流入内部分选体积3。

再次，如图16a和图16b中所示，凸轮环6的旋转允许打开内部体积3与外部体积4之间的孔A'。

图17a的侧截面图示出了位于外环体积4中的精子，并且在图17b中示出了在致动凸轮环而打开两种流体之间的环形孔A'之后游入内部体积3的精子。

封闭构件8可以被致动回到密封状态以停止活动精子穿过界面的迁移以及精浆到精子缓冲液体积3中的扩散。分选的活动精子可以保持在第二流体体积3中，直到它们被从装置10中抽吸。

替代地，如果需要，可以闭合齿7，以防止在抽吸分选的精子之前精浆扩散到精子缓冲液体积中。如图18a和图18b中所示的凸轮环6的反转旋转示出了这一点。图19a和图19b示出了在抽吸之前在闭合状态中保持精子的装置。如图20中所示，可以利用移液管Pa从内部体积3抽吸活动精子。

替代实施例

如上所述并参考图3至图20，本发明的实施例部分地依赖于部件在分离两种流体体积的密封状态与在流体之间产生静态的薄流体界面的打开状态之间的可逆致动。在此基础上，已经考虑了以下再一些实施例。

形成界面

注意到本发明的实施例依赖于部件的可逆致动以形成流体连通界面，并且在该界面中，根据优选实施例，在隔开两个流体体积的密封状态与产生流体之间的流体界面的打开状态之间形成孔。已经考虑了以下描述的各种实施例，并且其中提供了该功能。

隔开第一流体体积和第二流体体积的封闭构件可以包括可变形元件。在压缩状态下，可变形元件中的孔可以瘪缩以在流体体积之间形成密封。可变形元件的伸展可以将可变形元件中的孔打开到受控尺寸，从而允许流体体积3和4之间的流体连通。可变形元件可以包括弹簧、管中的一个或组合。在某些实施例中，可想到的是所述元件可以包括弹性构型。

图21示出了设置在流体保持培养皿中的螺旋线圈12(或弹簧)，其中，限定了两个隔开的流体体积3、4，一个体积3在线圈12的内侧，并且一个体积4在线圈12的外侧。在压缩状态下，在线圈12的每匝的配合表面之间形成密封。线圈12的伸展打开线圈12的匝之间的受控间隙或孔A”，从而允许流体体积3和4之间的流体接触。

图22示出了堆叠构型13，其包括线圈、环、盘和垫圈中的一个或组合，其形成壁，其中，流体体积3和4再次限定在堆叠构型13的内侧和外侧。使用线圈作为示例，在压缩状态下，在线圈13的每匝的配合表面之间形成密封。构型13被相对于彼此竖向地提升，打开环之间的间隙或孔A”，从而允许流体体积3和4之间的流体接触。

在未示出的一般形式中，圆筒形成壁，其中，在圆筒的内侧和外侧限定流体体积。圆筒通过两个部件中的配合表面形成径向或面密封。圆筒的竖向提升打开了配合面之间的间隙，从而允许流体体积之间的流体接触。

图23示出了夹头结构100，由此，开槽锥形柱体14形成壁16，其中，流体体积3和4分别限定在夹头的内侧和外侧。配合的锥形套筒17和封闭结构18作用在夹头上以在每个狭槽19的表面之间形成密封，并且在与封闭结构18的相交处形成径向密封。

图24的实施例示出了双开槽壁，其隔开两个流体体积，其中，一个壁可相对于另一个移动。第一壁存在于基部部件上。第二壁存在于第二封闭构件上。图24示出了双流体体积3和4由开槽壁21和22隔开，其中，一个壁可相对于另一个移动。壁21、22相邻并且可以在每个壁21、22中的狭槽21a、22a不重叠的闭合状态与狭槽21a、22a重叠从而允许流体体积3和4之间的接触的打开状态之间移动。狭缝之间的重叠程度将决定孔尺寸或宽度。该实施例可以构造为两个相邻的开槽板或两个开槽的圆筒，如图24中所示。

在图25中，示出了孔构型A”，其中，壁W相应地形成在两个流体体积3和4之间。所述壁包括包含狭缝24的柔性圆筒23，在圆筒23变形时，狭缝24打开到相应地在体积4和3的两种流体S和B之间形成孔A”的可变程度。

致动

如本领域技术人员将理解的，可以通过自动化仪器实现流体连通界面的孔的致动。例如，孔打开运动可以通过仪器的机电致动器(比如步进马达或压电马达)作用到装置的封闭构件上来执行。可以操作孔，使得它通过凸轮的致动来打开和闭合，其中，凸轮从动件集成在装置上。致动器是实验室的仪器的与装置10互连的部件。替代地，致动器可以是装置10的耗材组件的部件。

光学窗中的流体深度的自动致动可以通过仪器中的机电致动器(比如步进马达或压电马达)在装置的封闭构件上的作用而通过光学窗容纳表面开口来实现。可操作光学窗容纳表面，使得其通过凸轮的致动而打开和闭合，其中，凸轮从动件集成在装置上。致动器是实验室的仪器的与装置10互连的部件。替代地，致动器可以是装置10的耗材组件的部件。

温度控制和记录

随附的实验室仪器可以包含培养腔室，以允许设定和控制从环境温度到40℃之间的任何温度的培养箱温度。培养腔室的温度和湿度可以作为结果输出的一部分进行记载和记录，或者显示在随附的用户界面上。

另一实施例可以允许装置在用于预热或后培养的处理之前或之后存储在培养腔室中一段时间。

样本解冻

附带的实验室仪器的培养箱模块可以通过提供用于定位常用的精液存储吸管的特征来允许样本解冻。所述仪器可以根据需要引入搅动以辅助样本的解冻。将经由受控的机电振动在解冻方案期间控制搅动。

仪器构造

随附的仪器可以包括单个分选/培养/分析腔室，或上述模块中的多个，以辅助实验室安排和工作流程。这些仪器可以是模块化的，以允许连接至现有仪器，或独立以适应较小的临床环境。

仪器可以由单个光学检测模块或多个检测模块组成，而不依赖于存在多少分选或培养模块。可以根据市场的结果分析以及行业中使用的现有安排和工作流程来调整构造。

智能CASA

随附的实验室仪器可以能够通过启用智能CASA(计算机辅助精子分析)算法来减少对活动精子进行分选所需的时间，其可以在收集的样本的处理过程中实时读取收集的样本的活动性和浓度，从而允许用户在收集到足够量的足够活动精子时终止分选。这将允许调节测试的持续时间以响应特定的精子分选需求和临床情况。

修改和增强

可以通过包括以下修改或增强中的一个或更多个来加强任何上述实施例：

·表面处理，比如包含阻断剂(例如，人血清白蛋白)，以减少精子与基础聚合物的非特异性结合

·处理流体体积的表面以促进非前进运动的异常精子或无活性精子的特异性结合

·包含例如结合某些精子的免疫珠的特定介质。替代地，可以在装载时将珠添加到精液或生物样本中。可以采用这些修改中的一个或组合来协同工作

·表面纹理、结构或突起，其纠正精子游动的方向或以其它方式限制精子移动的自由度，使得较大比例的活动精子在孔方向上移动或抑制从缓冲液体积返回朝向样本体积的移动

·缓冲液和样本体积之间的化学浓度梯度，使得精子被诱导向缓冲液体积内游动(即趋药性)

·用于临时结合和释放精子的固相或表面

关于图27至图31，描述了本发明的原型实施例。耗材装置10在图27中以两种原型形式示出，其中，相同的附图标记用于与上述相同的部件。在图28中，示出了图27的装置10中的一者的分解竖向视图，首先示出了允许容易地组装弹簧的卡扣式帽31。具有基部部件的盖32在使用中形成受限空间以形成用于成像的流体薄膜。盖还包括用于样本输入/输出的端口。门33包括有凸缘特征以形成装置的顶半部8。最后，基部34包括有底部门/腔室特征和夹以将耗材保持在仪器中。

图29和图30示出了用于容纳和尤其操作控制耗材装置10和光学检测单元的原型仪器200的局部剖切透视图。图29示出了处于闭合覆盖件布置的仪器，并且图30示出了其覆盖件打开的情况下的仪器。

图31示出了仪器200的侧剖切视图，其示出了其操作元件和部件的一部分。通过可重复使用的闩锁37提供用于样本至仪器的入口。暗场照明单元36位于仪器的顶部部分。激光距离传感器38允许进行耗材门孔测量。耗材装置10如图所示集成到仪器中。铰接式培养箱39设计有可变的设定温度。致动器41提供自动耗材致动，该自动耗材允许可变的门设定尺寸。具有光学旋转系统42的图像传感器也集成在仪器200中。

实验结果

1.介绍和目标

在开发优选实施例(包括上述那些)的耗材设计期间进行了大量测试，以测试它们的性能，以及之后的增加的设计迭代。此处呈现的结果表示这些测试的子组，其使用两个优选设计修正进行。

测试的主要目的是测试耗材原型的关于从原始精液样本中分选(前进运动地)活动精子的能力的性能。测试集中于关键参数，比如总精子浓度、精子前进运动的活动性和最终已洗涤样本(输出)中前进运动活动精子的浓度。另外，通过在延长的时间段内重复采样来评估分选的时间。

测试的次要目的是捕获两个特定设计原型之间的比较数据，以协助选择最有希望的耗材迭代。

测试的第三目的是评估装置的关于在分选期间以及分选运行结束时隔室或体积之间的缓冲液和/或精液的泄漏方面的流体性。

2.定义

总精子活动性：表现活动性(无论是前进运动的还是非前进运动的)的所有精子的比例。

前进运动活动性：精子线性地或沿大圆圈主动地移动，而不论速度如何。

非前进运动活动性：不存在前进运动的所有其它运动模式，例如，以小圆圈游动，鞭毛力几乎不使头部移位，或者只能观察到鞭毛搏动时。

非活动精子：精子没有移动。

原始样本：处于其自然的未被接触状态的精液。

3.测试概述

将新鲜的人类精液样本(旨在自收集的60分钟内着手处理)装载到耗材原型中，打开样本门，并且每5分钟从精子缓冲液隔室获取输出样本(＝输出)，以评估活动精子游过装置几何结构的能力。预计短暂的培养期将导致较低的浓度但逐渐增加的更具前进运动的活动精子，而长的培养期会导致较高的精子浓度，但与先前收集的组群相比总体上降低了前进运动活动性。

4.测试材料

精液样本由同意的志愿捐赠者捐赠。捐赠者是20和40岁之间的、生育史未知的男性，即没有为了测试而尝试确定他们的生育状况。该研究由申请人公司的人类伦理委员会核准。

所有的实验室耗材(移液管吸头、试管、显微镜载玻片等)与IVF诊所和/或男科学实验室中使用的相同。使用计算机辅助精子分析(CASA)系统，即IVOS版本12(HamiltonThorne)和Leja分析载玻片(Leja)进行测试参数的分析。

精子分离装置原型使用3D打印机在现场制造，并在使用前彻底清洗。

5.测试方法

·确保待用于测试的装置和溶液温度为37摄氏度

·评估精液样本的初始特性(浓度、前进运动活动性、前进运动活动精子的浓度)

·将1％的蓝色食用染料加入精液样本中以给其染色(染料经测试为安全无毒，目的是辅助检测泄漏)

·为每个装置在样本隔室中装载500μL的精液，然后在缓冲液隔室中装载250μL精子缓冲液。注意：确保在装载之前，装置门处于其闭合设定。

·为了预分选读数，从样本隔室收集样本进行读数(～4μL)，并使用CASA进行评估。

·打开装置门并启动计时器(注意：不要因精液读数而延迟装置的打开)。

·从缓冲液隔室收集样本(＝时间0')以用于读数(～4μL)并使用CASA进行评估。

·每隔5分钟从缓冲液隔室重复样本收集，直至经过了25分钟，同时将装置维持在37摄氏度。

·此时，闭合装置门并从缓冲液隔室取出全部的剩余量的缓冲液(＝全体积输出)。

·测量所取出的体积。

·在整个测试过程中，请注意缓冲液隔室的颜色变化并进行记载。如果发生泄漏，精子缓冲液将获得不同色度的蓝色(颜色越深，泄漏越大)。

·分析结果。

6.测试结果

下面的表1呈现了利用两种不同的装置原型(基于上述第一和第二实施例且分别标记为“Stonehenge”和“Twister”)、在不同的两天使用来自三个不同捐赠者的样本获得的12次测试的结果。呈现了精子浓度(百万精子/毫升)、前进运动活动性(展现前进运动移动的精子的％)和前进运动的活动精子的浓度(百万前进运动活动精子/毫升)的平均值和标准差。

最后一个值是评估处理过的精子样本是否适合用于IVF时的限定因素，尽管目标值在诊所之间有所不同，并且取决于诊所使用的受精过程类型。例如，如果卵母细胞的受精发生在微滴(10-50μL)中，则通常需要与微井(microwell)(300-700μL)中的受精相比更高的浓度。

表1.在延长的处理时间内，使用两种不同的装置设计原型的精液处理和分选结果

为了更好地示出精子参数随时间的变化，下面的图表A、B和C以曲线图的形式示出了结果。

图表A.在延长的处理时间内，利用两种不同的装置设计原型的分选的精子浓度结果(平均值&标准差)。

图表B.在延长的处理时间内，利用两种不同的装置设计原型的分选的精子前进运动活动性(平均值&标准差)。

图表C.在延长的处理时间内，利用两种不同的装置设计原型的分选的前进运动活动精子浓度结果(平均值&标准差)。

7.讨论

如可以预期的，精子的总浓度在预分选样本中比分选后高。在分选之前，这些测试中的所有的捐赠样本的总精子浓度都高于WHO限定的用于精液特性的参考下限(WHO 2015年第5版)，即可以被认为是“正常的”(样本范围59-101M/mL，WHO参考下限15M/mL)。

在处理的持续时间内增加的精子输出浓度被理解为在25分钟时间点处最高(表1和图表A)。有趣的是，在该同一时间点处，“全体积”输出显示出比初始采样体积还高的浓度，很可能反映了由于采样体积小而导致的采样不准确，并且还可能反映了处理期间缓冲液隔室中精子的不均匀分布。

所有的其它时间点结果仅基于4μL样本，而最终的全体积样本由总输出组成，且范围在50μL和100μL之间。因此，可能的是，如果缓冲液隔室中的全部输出体积已被测量，则较早的时间点可能无法准确反映在该特定时间点处的精子实际浓度，并且浓度可能已经有些不同，可能更高。然而，所观察到的图式仍然与这些测试相关。

在分选前，精液样本的前进运动活动性在10％和55％之间变化，其表示低于和高于WHO定义的32％的参考下限的值。然而，这些数字并未反映原始样本的初始质量(收集后不久的范围为11-66％)，而是处理开始时样本的质量，此时样本的年龄在35与177分钟之间变化。众所周知，精子的前进运动活动性随着时间的推移而降低，并且推荐的临床实践是在收集的60分钟内处理精液样本。

在处理期间，该值从初始的24％到28％，增大到71％(Stonehenge)和89％(Twister)的峰值，从那里两种装置设计中均再次降低(表1和图表B)。可以使用超过60％的值或临床IVF，但理想情况下，前进运动活动性百分比应为80-90％。

随着缓冲液隔室开始变得饱和，25'处的前进运动活动性的减少可能与精子数量(和浓度)的增加有关。在这些情况下，可能的是，除了大多数活动精子群体之外，还有一些运动能力较弱的精子可能有足够的时间从样本隔室移动到缓冲液隔室，从而降低总体前进运动活动性百分比。

用于处理过的样本的临床可用性的最终决定因素是前进运动活动精子的浓度，是前两个值的组合。令人欣慰的是，该值随着时间的推移逐渐从预分选的大约11M/mL的平均值增加到6(Stonehenge)或11(Twister)M/mL。尽管在这些特定测试中，在分选前和分选后，总的值没有显著差异，但它仍然代表从精浆中移除的已洗涤精子的部分，因此该部分立即适合临床使用。

从这些结果可以看出，标准差很高，代表了测试之间结果的较大变动。这是由于样本本身的特性还是由于时间点或装置设计之间的差异，在这一点上很难说。然而，总体结论认为，这两种设计都会产生合适的精子处理结果，尽管在该组测试中，Twister设计似乎比Stonehenge更有前途。

关于该过程的最佳持续时间，至少如果仅考虑采样的小体积的结果，则精子总浓度和前进运动活动性在约10至15分钟后似乎达到稳定水平。该时间比通过传统的密度梯度离心法所能实现的时间快得多。

以下的部分I-VII提供了用以解释本申请文件的指南。

I.术语

除非另有明确说明，否则术语“产品”是指任何机器、制造品和/或合成物。

除非另有明确说明，否则术语“过程”是指任何过程、算法、方法或类似物。

每个过程(无论是称为方法、算法还是其它)本质上都包括一个或更多个步骤，因此对过程的一个或更多个“步骤”的所有引用仅在重述术语“过程”或同类术语时就具有固有的引用基础。因此，在权利要求对过程的一个或更多个“步骤”的任何引用都具有足够的引用基础。

除非另有明确说明，否则术语“发明”等是指“在本申请文件中公开的一个或更多个发明”。

除非另有明确说明，否则术语“一实施例(an embodiment)”、“实施例(embodiment)”、“实施例(embodiments)”、“实施例(the embodiment)”、“实施例(theembodiments)”、“一个或更多个实施例”、“一些实施例”、“某些实施例”、“一个实施例”、“另一实施例”等是指“所公开发明的一个或更多个(但不是全部)实施例”。

除非另有明确说明，否则发明的术语“变型”是指该发明的一实施例。

除非另有明确说明，否则在描述一实施例时对“另一实施例”的参考并不意味着所参考的实施例与另一实施例(例如，在所参考的实施例之前描述的实施例)互斥。

除非另有明确说明，否则术语“包括(including)”、“包括(comprising)”及其变型意味着“包括但不限于”。

除非另有明确说明，否则术语“一(a)”，“一(an)”和“该/所述(the)”是指“一个或更多个”。

除非另有明确说明，否则术语“多个”是指“两个或更多个”。

除非另有明确说明，否则术语“本文”是指“在本申请文件中，包括可以通过引用并入的任何内容”。

除非另有明确说明，否则，短语“......中的至少一个”在修饰多个事物(比如列举的事物列表)时是指这些事物中的一个或更多个的任何组合。例如，短语“小部件、汽车和车轮中的至少一个”是指(i)小部件、(ii)汽车、(iii)车轮、(iv)小部件和汽车、(v)小部件和车轮、(vi)汽车和车轮，或者(vii)小部件、汽车和车轮。当短语“......中的至少一个”短语修饰多个事物时，其并不意味着多个事物“中的每个中的一个”。

比如“一个”、“两个”等的数字术语当用作基数来指示某物的数量(例如，一个小部件、两个小部件)时，是指该数字术语所表示的数量，但并不意味着至少是该数字术语所表示的数量。例如，短语“一个小部件”并不是指“至少一个小部件”，因此短语“一个小部件”不覆盖例如两个小部件。

除非另有明确说明，否则短语“基于”并不意味着“仅基于”。换言之，短语“基于”描述了“仅基于”和“至少基于”。短语“至少基于”等同于短语“至少部分地基于”。

除非另有明确说明，否则术语“表示”和类似术语不是排他性的。例如，除非另有明确说明，否则术语“表示”并不意味着“仅表示”。换言之，短语“数据表示信用卡号码”描述了“数据仅表示信用卡号码”和“数据表示信用卡号码，并且数据也表示其它事物”两者。

术语“由此”在本文中仅用于在仅表达先前和明确记载的某些事物的预期结果、目的或后果的从句或其它词语集之前。因此，当术语“由此”在权利要求中使用时，术语“由此”修改的从句或其它词语不建立对权利要求的具体的进一步的限制，或者以其它方式限制权利要求的含义或范围。

术语“例如(e.g.)”和类似术语是指“例如(for example)”，因此不限制其解释的术语或短语。例如，在“计算机通过因特网发送数据(例如，指令、数据结构)”的句子中，术语“例如(e.g.)”解释“指令”是计算机可以通过因特网发送的“数据”的示例，并且还解释了“数据结构”是计算机可以通过因特网发送的“数据”的示例。然而，“指令”和“数据结构”二者仅仅是“数据”的示例，并且除了“指令”和“数据结构”之外的其它事物也可以是“数据”。

术语“即”和类似术语是指“也就是说”，因此限制了它所解释的术语或短语。例如，在“计算机通过因特网发送数据(即，指令)”的句子中，术语“即”解释了“指令”是计算机通过因特网发送的“数据”。

任何给定的数值范围应包括该范围内的整数和小数。例如，范围“1到10”应被解释为具体地包括在1和10之间的整数(例如，2、3、4、...9)和非整数(例如，1.1、1.2、...1.9)。

II.确定

术语“确定”及其语法变体(例如，用于确定价格、确定值、确定满足特定标准的对象)以非常广泛的含义使用。术语“确定”包含各种各样的动作，因此“确定”可包括计算(calculating)、计算(computing)、处理、推导、调查、查找(例如，在表格、数据库或其它数据结构中查找)、查明等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括解析、挑选、选择、建立等。

术语“确定”并不暗示确定性或绝对精确性，因此“确定”可以包括估计、推测、预测、猜测等。

术语“确定”并不暗示必须执行数学处理，并且并不暗示必须使用数值方法，并且并不暗示使用了算法或过程。

术语“确定”并不暗示必须使用任何特定装置。例如，计算机并非必须执行确定。

术语“缓冲液(buffer)”可以指缓冲液或介质，并且在本文中不加区别地使用。例如，“缓冲液”的进一步释义可以包括合成物(比如盐、蛋白质、糖或其它化合物)的水溶液的描述。

III.指示

术语“指示”以非常广泛的含义使用。除了别的外，术语“指示”可以包含符号、症状或其它标记。

术语“指示”可以用于指代指示主题、项目、实体和/或其它对象和/或想法或与主题、项目、实体和/或其它对象和/或想法相关联的任何标记和/或其它信息。

如本文所使用的，短语“指示......信息”和“标记”可用于指代表示、描述和/或以其它方式与相关实体、主题或对象相关联的任何信息。

信息的标记可以包括例如符号、代码、参考、链接、信号、标识符和/或其任何组合和/或与该信息相关联的任何其它信息表示。

在一些实施例中，信息的标记(或对信息的指示)可以是或包括信息本身和/或信息的任何部分或成分。在一些实施例中，指示可以包括请求、恳求、广播和/或任何其它形式的信息搜集和/或传播。

IV.句子形式

其中，第一权利要求的限定会覆盖特征中的一个以及特征中的多于一个(例如，比如“至少一个小部件”等限定覆盖一个小部件以及多于一个小部件)，并且其中，在从属于第一权利要求的第二权利要求中，第二权利要求使用定冠词“该/所述(the)”来指代所述限定(比如，“所述小部件”)，这并不暗示第一权利要求仅覆盖该特征中的一个，并且这并不暗示第二权利要求仅覆盖特征中的一个(例如，“小部件”可以覆盖一个小部件和多于一个小部件)。

当序数(比如“第一”、“第二”、“第三”等)用作术语之前的形容词时，该序数(除非另有明确说明)仅用于指示特定特征，以便将该特定特征与由相同术语或由类似术语描述的另一特征区分开。例如，“第一小部件”可以仅仅被命名为将其与例如“第二小部件”区分开。因此，仅仅在术语“小部件”之前使用序数“第一”和“第二”并不指示两个小部件之间的任何其它关系，并且同样不指示任一个或两个小部件的任何其它特性。例如，仅仅在术语“小部件”(1)之前使用序数“第一”和“第二”并不指示小部件在顺序或位置方面在任何其它小部件之前或之后；(2)并不指示小部件在时间上发生或发挥作用在任何其它小部件之前或之后；以及(3)并不指示小部件如在重要性或质量上排名高于或低于任何其它小部件。另外，仅仅使用序数并不限定用序数标识的特征的数字限制。例如，仅仅在术语“小部件”之前使用序数“第一”和“第二”并不指示必然存在至多两个的小部件。

当本文描述单个装置或制品时，可以替代地使用多于一个的装置/制品(无论它们是否配合)来代替所描述的单个装置/制品。因此，被描述为由一个装置具备的功能可以替代地由多于一个的装置/制品(无论它们是否配合)具备。

类似地，在本文中描述多于一个的装置或制品(无论它们是否配合)的情况下，可以替代地使用单个装置/制品来代替所描述的多于一个的装置或制品。例如，多个基于计算机的装置可以用单个基于计算机的装置替换。相应地，被描述为由多于一个装置或制品所具备的各种功能可以替代地由单个装置/制品具备。

所描述的单个装置的功能和/或特征可以替代地由一个或更多个其它装置(已描述这些装置但未明确地描述其具有这种功能/特征)实施。因此，其它实施例不需要包括所描述的装置本身，而是可包括所述一个或更多个其它装置，在所述其它实施例中，这些装置将具有这种功能/特征。

V.公开的示例和术语不是限制性的

本申请文件中的名称和摘要均不旨在以任何方式限制所公开发明的范围。说明书中提供的部分的名称和标题仅为了方便，并且不应以任何方式限制本公开。

在本申请中描述了许多实施例，并且仅出于示例性目的而呈现。所描述的实施例在任何含义上都不是，并且并不旨在是限制性的。如从本公开中显而易见的，本文公开的发明可广泛应用于许多实施例。本领域普通技术人员将认识到，所公开的发明可以通过各种修改和变更(比如结构上的、逻辑上的、软件的和电气的修改)来实践。尽管可以参考一个或更多个特定实施例和/或附图来描述所公开发明的特定特征，但是应该明白的是，这些特征并不局限于在所述一个或更多个特定实施例或描述所述特定实施例时所参考附图中的使用，除非另有明确说明。

本公开不是对本发明的所有实施例的文字描述。此外，本公开不是必须存在于所有实施例中的本发明的特征的列表。

除非另有明确说明，否则描述为彼此通信的装置不需要彼此连续通信。相反，这种装置只在有必要或期望时才需要向彼此传输，并且可以实际上大部分时间限制交换数据。例如，经由因特网与另一机器通信的机器可能不会长时间向该另一机器传输数据(例如，每次数周)。另外，彼此通信的装置可以直接通信或者通过一个或更多个媒介来间接通信。类似的含义在作必要的修改后适用于被描述为彼此流体或液体连通的装置或部件。

将一实施例描述为具有若干部件或特征并不暗示这种部件/特征中的所有或甚至任何一个都是必需的。相反，描述了多种可选部件以说明本发明的各种可能的实施例。除非另有明确说明，否则没有哪个部件/特征是必要的或者是必需的。

尽管可能以特定顺次顺序描述了过程步骤、操作、算法等，但是这种过程可以被设置成以不同的顺序实施。换言之，可能明确地描述的任何次序或步骤顺序不一定表明要求以该顺序执行这些步骤。本文描述的过程的步骤可以以实际任何顺序执行。此外，尽管一些步骤被描述或暗示为非同时发生(例如，因为一个步骤在另一步骤之后被描述)，但是可以同时执行这些步骤。另外，在附图中通过描绘对过程的图示并不暗示所示过程排除对其的其它变型和修改，并不暗示所示过程或其任何步骤对于本发明是必需的，并且并不暗示所示过程是优选的。

尽管过程可能被描述为包括多个步骤，但这并不暗示所有或任何步骤都是优选的、必要的或必需的。在所描述的发明的范围内的各种其它实施例包括省略一些或所有所述步骤的其它过程。除非另有明确说明，否则没有哪个步骤是必要的或者是必需的。

尽管可能单独地或不参考其它产品或方法地描述了过程，但是在一实施例中，该过程可以与其它产品或方法交互。例如，这种交互可以包括将一个商业模式链接到另一商业模式。可以提供这种交互以加强该过程的灵活性或合意性。

尽管产品可被描述为包括多个部件、方面、品质、特性和/或特征，但这并不意味着其中的任何一个或全部都是优选的、必要的或必需的。在所描述的发明的范围内的各种其它实施例包括省略所描述的部件、方面、品质、特性和/或特征中的一些或所有部件、方面、品质、特性和/或特征的其它产品。

除非另有明确说明，否则所列举的项目列表(可能编号也可能未编号)并不暗示任何或所有项目是互斥的。同样地，除非另有明确说明，否则列举的项目列表(可能编号也可能未编号)并不暗示任何或所有项目都是任何类别的综合。例如，所列举的列表“计算机、便携式电脑、PDA”并不暗示该列表中的三个项目中的任何一个或全部是互斥的，并且也不暗示该列表中的三个项目中的任何一个或全部是任何类别的综合。

列举的项目列表(可能编号也可能未编号)并不暗示任何或所有项目彼此等同或彼此容易替换。

所有实施例都是示例性的，并且并不暗示本发明或任何实施例都是如此制造或执行。

VI.计算

对于本领域普通技术人员来说将显而易见的是，本文描述的各种过程可以通过例如适当编程的通用计算机、专用计算机和计算装置来执行。通常，处理器(例如，一个或更多个微处理器、一个或更多个微控制器、一个或更多个数字信号处理器)将(例如，从存储器或类似装置)接收指令，并执行那些指令，从而执行由那些指令限定的一个或更多个过程。

“处理器”是指一个或更多个微处理器、中央处理单元(CPU)、计算装置、微控制器、数字信号处理器或类似装置或其任何组合。

因此，对过程的描述同样是对用于执行该过程的设备的描述。执行该过程的设备可包括例如适合于执行该过程的那些输入装置和输出装置以及处理器。

此外，可以以多种方式使用各种介质(例如，计算机可读介质)来存储和传输执行这些方法(以及其它类型的数据)的程序。在一些实施例中，可以使用硬连线电路或定制硬件来代替可以执行各种实施例的过程的一些或全部软件指令、或者与其结合。因此，可以使用硬件和软件的各种组合来代替仅软件。

术语“计算机可读介质”是指参与提供可以由计算机、处理器或类似装置读取的数据(例如，指令、数据结构)的任何介质、多个相同介质或不同介质的组合。这种介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘和其它永久存储器。易失性介质包括动态随机存取存储器(DRAM)，其通常构成主存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包括耦合到处理器的系统总线的线。传输介质可以包括或传送声波、光波和电磁发射，比如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些。计算机可读介质的常见形式包括例如软磁盘、软盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其它存储器芯片或盒、如下所述的载波、或计算机可从中读取的任何其它介质。

各种形式的计算机可读介质可能参与将数据(例如，指令序列)承载到处理器。例如，数据可以(i)从RAM输送到处理器；(ii)通过无线传输介质携带；(iii)根据多种格式、标准或协议(比如以太网(或IEEE 802.3)、SAP、ATP、Bluetooth^TM和TCP/IP、TDMA、CDMA和3G)进行格式化和/或传输；和/或(iv)加密以确保隐私或防止以本领域公知的各种方式中的任何一种欺诈。

因此，对过程的描述同样是对存储用于执行过程的程序的计算机可读介质的描述。计算机可读介质可以(以任何适当的格式)存储适合于执行该方法的那些程序元件。

正如对过程中的各个步骤的描述不表示所描述的所有步骤都是必需的一样，设备的实施例包括可操作以执行所描述的过程的一些(但不一定是全部)的计算机/计算装置。

同样地，正如对过程中的各个步骤的描述并不表示所有描述的步骤都是必需的一样，存储程序或数据结构的计算机可读介质的实施例包括存储程序的计算机可读介质，该程序在被执行时，可以使处理器执行所描述的过程的一部分(但不一定是全部)。

在描述数据库的情况下，本领域的技术人员应该明白的是，(i)可以容易地采用所描述的那些数据库结构的替代数据库结构，以及(ii)可以容易地采用除数据库之外的其它存储器结构。对本文呈现的任何样本数据库的任何说明或描述都是对用于存储的信息表示的示例性布置。除了通过例如附图或其它地方所示的表格所建议的那些之外，可以采用任何数量的其它布置。类似地，数据库的任何所示条目仅表示示例性信息；本领域的技术人员将明白的是，条目的数量和内容可以与本文描述的那些不同。此外，尽管将数据库描述为表格，但是可以使用其它格式(包括关系数据库、基于对象的模型和/或分布式数据库)来存储和操纵本文描述的数据类型。同样地，数据库的对象方法或行为可用于执行各种过程，比如本文所述的过程。另外，数据库可以以公知方式本地地存储或从访问这种数据库中的数据的装置远程地存储。

各种实施例可配置成在网络环境中工作，该网络环境包括与一个或更多个装置通信(例如，经由通信网络)的计算机。计算机可以经由任何有线或无线介质(例如，因特网、LAN、WAN或以太网、令牌环、电话线、电缆线、射频信道、光学通信线路、商业在线服务提供商、公告板系统、卫星通信链路、上述中任意项的组合)直接或间接地与装置通信。每个装置本身可以包括计算机或适于与计算机通信的其它计算装置。任何数量和类型的装置都可以与计算机通信。

在一实施例中，服务器计算机或集中式授权机构可能不是必需的或期望的。例如，在一实施例中，本发明可以在没有中心授权的一个或更多个装置上实践。在这种实施例中，本文描述的由服务器计算机执行的任何功能或者描述为存储在服务器计算机上的数据可以替代地由一个或更多个这类装置执行或存储在其上。

在描述过程的情况下，在一实施例中，该过程可以在没有任何用户干预的情况下操作。在另一实施例中，该过程包括一些人为干预(例如，由人执行或在人的辅助下进行的步骤)。

虽然已经结合特定实施例描述了本发明，但是应该明白的是，它能够进行进一步变型。本申请旨在覆盖本发明的任何变型使用或适配，这些变型使用或适配总体上遵循本发明的原理，并且包括与本公开的偏离，这些偏离在本发明所属领域的已知或习惯实践范围内，并且可以应用于上文阐述的基本特征。

由于在不背离本发明的基本特性的精神的情况下，本发明可以以多种形式实施，应该明白的是，除非另有说明，否则上述实施例不应限制本发明，而应在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内广义地解释。所描述的实施例在所有方面都被认为仅是示例性的而非限制性的。

各种修改和等同布置旨在包括在本发明和所附权利要求的精神和范围内。因此，特定实施例应被理解为对可以实践本发明的原理的许多方式的说明。例如，以下实施例也落入所附权利要求的范围内。

基于附图所示的实施例，流体连通界面可以由位于样本和缓冲液体积之间的齿形门提供，其中，提供了所述体积的同心布置，其中，样本可以提供在外部，而缓冲液布置在内部体积内。(同样地，在替代形式中，两个体积可以相反的布置设置，缓冲液设置在外部体积上。)孔在凸轮环旋转时打开。顶部部件提升了此动作。竖向孔在齿之间以竖向行程的～1:10比率打开。精子可沿着多个轨迹游动以缓冲通过孔。将精液(～1mL)装载到装置的体积的外部。所述装置处于闭合状态，其中在上部部件和下部部件的齿之间具有密封。

将精子缓冲液装载到内环装置中。所述装置处于闭合状态，其中在上部部件和下部部件的齿之间具有密封。填充水平必须相同或在缓冲液水平中略高，以避免纯精液流入内部分选体积。

当凸轮环顺时针旋转时，在两种流体之间产生裂缝。相应地，上部部件被凸轮上的斜面向上推动。

若需要的话，可以闭合齿，以防止在抽吸分选的精子之前将精浆扩散到精子缓冲液体积中。

与描述的其它实施例一样，可以用移液管从内部体积抽吸活动精子。

在一替代实施例中，精液被装载到装置的外部体积中。装置处于闭合状态，其中在基部部件和圆柱形顶部件之间具有密封。精子缓冲液被装载到内环装置中。所述装置处于闭合状态，其中在上部部件和下部部件的齿之间具有密封。填充水平必须相同或在缓冲液水平中略高，以避免纯精液流入内部分选体积。同样，若需要的话，可以闭合齿，以防止在抽吸分选的精子之前精浆扩散到精子缓冲液体积中，并且可以用移液管从内部体积抽吸活动精子。

在所附权利要求中，装置加功能的语句旨在覆盖执行所定义的功能的结构，并且不仅覆盖结构等同物，还覆盖等同结构。例如，虽然钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用圆柱形表面将木质部件固定在一起，而螺钉采用螺旋表面将木质部件固定在一起，在紧固木质部件的环境中，钉子和螺钉是等同结构。

应该指出的是，在本文所使用术语“服务器”、“安全服务器”或类似术语的情况下，描述了可以在通信系统中使用的通信装置，除非上下文另有要求，并且不应该被解释为将本发明限制到任何特定的通信装置类型。因此，通信装置可以包括但不限于：桥接器、路由器、桥接路由器(路由器)、交换机、节点或其它通信装置，其可以是固定的，也可以不是固定的。

还应指出的是，在本文所使用流程图来说明本发明的各个方面的情况下，不应将其解释为将本发明限制于任何特定的逻辑流程或逻辑实现。所描述的逻辑可以被分隔成不同的逻辑块(例如，程序、模块、函数或子程序)，而不改变总体结果或以其它方式背离本发明的真实范围。通常，逻辑元件可以被添加、修改、省略、以不同的顺序执行，或者使用不同的逻辑结构(例如逻辑门、循环原语、条件逻辑和其它逻辑结构)来实现，而不改变总体结果或者以其它方式背离本发明的真实范围。

当在本申请文件中使用时，“包括/包括(Comprises/comprising)”和“包括/包括(includes/including)”被用来表明所述特征、整体、步骤或组件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、部件或其集合的存在或添加。因此，除非上下文明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”等应理解为包含性的含义，而不是排他性的或穷尽性的含义；也就是说，“包括但不限于”的含义。

Claims (21)

1.一种处理精液样本的方法，包括以下步骤：

将精液样本引入到邻近包括缓冲溶液的第二体积而设置的第一体积中；其中，第一体积和第二体积适于在其间流体连通；

选择性地利用设置在所述第一体积与所述第二体积之间的可移动封闭构件将所述第一体积与所述第二体积隔开；

其中，选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开的步骤包括移动所述封闭构件，使得由所述封闭构件或所述封闭构件与第一体积和第二体积的结合中的一者或结合形成流体连通孔，以允许第一体积和第二体积之间的流体连通，使得活动精子从所述第一体积中的精液样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体连通孔的尺寸与封闭构件的位移成比例。

3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括以下步骤：

对已进入第二体积的缓冲溶液的精子进行视觉分析。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述视觉分析与精子进入所述第二体积同时地进行。

5.一种用于处理精液样本的设备，包括：

i)第一井，其包括适于容纳所述精液样本的体积；

ii)第二井，其包括适于容纳缓冲溶液的体积，其中，第一井和第二井适于在其间流体连通；

iii)设置在第一井和第二井之间的可移动封闭构件，用于选择性地将第一体积与第二体积隔开；

其中，所述封闭构件相对于所述第一体积和所述第二体积的移动形成流体连通孔，从而允许所述第一体积和所述第二体积之间的流体连通，使得活动精子从所述第一体积中的精液样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述流体连通孔的尺寸与封闭构件的轴向位移成比例。

7.根据任一前述权利要求所述的设备，进一步包括第三井，其包括用于容纳前进运动精子的第三体积。

8.根据权利要求5、6或7所述的设备，进一步包括：

形成在所述设备中的光路，其包括用于形成在与所述光路正交地设置的两个透明窗之间的流体薄膜的流动路径。

9.根据权利要求8所述的设备，进一步包括：

设置在所述光路中的相机，其用于对已进入第二体积的缓冲溶液的精子进行视觉分析。

10.一种从生物样本中分离生物成分的方法，包括以下步骤：

将所述生物样本引入到邻近包括缓冲溶液的第二体积而设置的第一体积中；

选择性地利用设置在所述第一体积与所述第二体积之间的可移动封闭构件将所述第一体积与所述第二体积隔开；

其中，选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开的步骤包括移动所述封闭构件，使得由所述封闭构件或所述封闭构件与所述第一体积和第二体积的结合中的一者或结合形成流体连通孔，以允许第一体积和第二体积之间的流体连通，使得生物成分从所述第一体积中的生物样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述流体连通孔的尺寸与封闭构件的位移成比例。

12.根据权利要求10或11所述的方法，进一步包括以下步骤：

对进入第二体积的缓冲溶液的生物成分进行视觉分析。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，进行视觉分析的步骤与生物成分进入第二体积的缓冲溶液同时地执行。

14.一种用于从生物样本中分离生物成分的设备，包括：

i)第一井，其包括适于容纳所述生物样本的体积；

ii)第二井，其包括适于容纳缓冲溶液的体积，其中，所述第一井和所述第二井彼此相邻地设置；

iii)设置在第一井和第二井之间的可移动封闭构件，用于选择性地将所述第一体积与所述第二体积隔开；

其中，所述封闭构件相对于第一体积和第二体积的移动形成流体连通孔，从而允许所述第一体积和所述第二体积之间的流体连通，使得生物成分从所述第一体积中的生物样本迁移到所述第二体积中的缓冲溶液。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述封闭构件的移动是相对于彼此同轴地设置的第一体积和第二体积的轴向移动。

16.一种适于处理精液样本的设备，所述设备包括：

处理器器件，其适于根据预定指令集操作，

所述设备结合所述指令集适于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法步骤。

17.一种适于处理生物样本中的生物成分的设备，所述设备包括：

处理器器件，其适于根据预定指令集操作，

所述设备结合所述指令集适于执行根据权利要求10至13中任一项所述的方法步骤。

18.一种计算机程序产品，包括：

具有计算机可读程序代码和计算机可读系统代码的计算机可用介质，所述计算机可读程序代码和计算机可读系统代码实施在所述介质上，用于在数据处理系统内运作并适于处理精液样本，所述计算机程序产品包括：

所述计算机可用介质中的计算机可读代码，用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法步骤。

19.一种计算机程序产品，包括：

具有计算机可读程序代码和计算机可读系统代码的计算机可用介质，所述计算机可读程序代码和计算机可读系统代码实施在所述介质上，用于在数据处理系统内运作并适于处理生物样本中的生物成分，所述计算机程序产品包括：

所述计算机可用介质中的计算机可读代码，用于执行根据权利要求10至13中任一项所述的方法步骤。

20.一种如本文公开的方法或方案。

21.一种如本文公开的设备和/或装置。