CN110753837B - 系统和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于使样品悬浮液中的物质集中的盒，该盒包括具有支撑件的壳体和封闭的样品收纳通道，该封闭的样品收纳通道具有通过至少两个壁连接的上部部分和基座；其中该上部部分被配置成宽度小于该基座的宽度并且深度大于400μm。
Description
技术领域
本发明涉及用于通过光学显微镜对液体样品中的微粒物质进行定性分析和定量分析的系统和装置。具体地说，该系统和装置涉及对如粪便样品等生物样品中的生物元素(如寄生虫卵)的测量。
背景技术
出于广泛的诊断目的，在动物和人类健康以及环境研究中，对给定样品中的颗粒进行定性分析和定量分析具有显著的价值。定性是指确认具体生物元素的存在或不存在，而定量提供这些元素的数量。实验室中当前使用的标准方法是漂浮技术，其使用显微术来检测、鉴定和量化样品内的特定生物材料(如粪便物质中的寄生虫、水中的原生动物和土壤中的微生物等)。这些测试中的许多测试的结果具有重大的环境、财政和医学意义。然而现有的测试是劳动密集型且耗时的，并且要求适当装配的实验室中具有专门经过训练的操作员。
粪便虫卵数(FEC)测试是有价值的诊断工具并且具有一系列应用。FEC是对寄生虫卵或寄生卵囊进行检测。该测试是漂浮技术，其涉及使粪便样品悬浮在比重比所讨论的寄生元素的比重更高的溶液中。在特定的时间延迟之后所讨论的寄生元素将漂浮到表面，而较重碎屑将会下沉。然后使用显微术来检测、鉴定和量化样品中的虫卵和卵囊。
对动物粪便的这种显微镜检查对于实现对治疗需要的判断是重要的。这为产食性动物的盲毯治疗(blindblankettreatment)提供了替代方案，而该盲毯治疗是寄生虫对驱虫药抗药性(蠕虫在将在相同条件下以其它方式杀死寄生虫的药物治疗中存活的能力)的主要驱动因素。与新药物的开发相比，寄生抗药性发展更迅速，并且不加选择的治疗加速了该问题。迫切需要解决此问题。FEC对于确定对驱虫药药物治疗的需要以及如果是这样的话对于确定哪种具体药物对特定寄生虫最有效是重要的。可以使用另外的粪便虫卵数减少测试(FECRT)来确定受感染的动物的治疗中使用的所选驱虫药药物的功效。
目前的FEC测试通常由专门的实验室进行。针对寄生元素的存在对粪便样品进行测试并且以每克粪便虫卵数(EPG)的形式生成结果。根据所使用的方法，此评估涉及多个步骤。所有方法均涉及使用适合体积的浮选溶液使具体量的粪便样品均化的样品制备。选择样品和溶液的量使得除了其它考虑之外，可以通过用简单的换算系数乘以在标记的区域下计数的虫卵的数量容易地确定最终FEC。然后可以将溶液中的样品过滤并在转移到如最常用的McMasterSlide或
装置等特殊容器之前将其离心。
装置涉及等待大约10分钟并且然后在将该装置插入显微镜之前相对于漂浮室旋转上部盘。此旋转过程被称为“平移(translation)”，因为其将漂浮室内容物的顶表面平移到很浅的观察区域，以供在显微镜下进行分析。
其它离心漂浮技术可以通过使样品离心来以高灵敏度评估较大的体积。然而，由于需要进行离心并且需要时间执行该技术，这对于低成本常规FEC而言成本过高，因此这些离心漂浮技术不常用于实验室。
FEC分析的替代方法涉及包含用于与样品固持器结合使用的图像捕获装置的FECPAKG2设备，该样品固持器包括基座和从基座延伸的突出部(SOWERBY的美国专利8,961,907的主题)。该基座包含在使用时液体样品的表面可以接触突出部的接触区域。此装置将虫卵集中于设备的突出部分的表面。此溶液提供了对粪便样品的现场图像捕获，该现场图像捕获然后被传输到实验室进行分析。
用于颗粒检测、鉴定和分析的这些装置和方法展现出许多问题或缺点。
·测试的灵敏度与所检查的体积成比例。在McMasterslide下检查的0.3ml给予了仅每克50个虫卵的灵敏度，而在
装置下检查的2ml给予了提高的每克5个虫卵的灵敏度。
·所检查的体积越大，需要分析的表面区域就越大。在显微镜下，任何单一瞬间内可视表面区域或视场(FOV)是受限的。放大率越大，视场越小。这对整个表面区域的有效检查或扫描构成了主要障碍。对整个表面的此类扫描是耗时的，从而增加了分析成本。由于正确且完整地扫描整个表面所需的高数量的单独图像，因此这还对任何自动识别系统构成了问题。
·存在对流体样品的体积与表面区域之间的关系的约束。增加的体积以及因此灵敏度导致要检查的表面区域增加。由于覆盖每个视场所需的图像的数量，对所关注对象的数字鉴定可能不可行，这防止未经训练的操作员的现场鉴定。
·此类现有装置的机械设计不是非常适合并入自动过程或由未经训练的人员使用。McMaster位于开放系统上并且如果不仔细处理就会导致样品泄露。
需要在所需的漂浮时段之后旋转盖子，这涉及过程期间的人为干预和一些专业知识和技能。
尽管FECPAKG2设备解决了样品的集中要求，但是系统还有其缺点。
·通过使颗粒集中于一个FOV，设备可能使所讨论的样品过度集中，这导致显微镜中看到的虫卵和碎屑重叠。这可能引起显著的误计数，尤其是在计数使用图像识别软件时。
·此设备的当前应用用于对样品进行远程图像捕获，但是图像的分析仍由经过训练的实验室人员进行。没有证据显示图像适合于自动化对象识别。
·颗粒在此装置中的集中涉及使虫卵分层或积聚到一个视场，但这会限制鉴定如球虫(Coccidia)等更小物种的能力，因为这些更小的物种可能会被较大的物种遮蔽。
·由于此设备不是封闭的，因此存在以下风险：在插入装置中之前盒倾斜可能导致弯月面水平较低，该较低的弯月面水平将处于固定焦距的图像捕获装置的焦点之外。
·敞开的盒还可能经受蒸发，这会降低2分钟到5分钟的漂浮时段之后形成的弯月面的水平。如果相机或传感器具有固定焦距机构，则这还会导致失焦图像。
·为了在流体通道的顶表面的50μm处或以下对项目进行鉴定和计数，显微镜光学器件需要高放大率和分辨率，从而导致较小的聚焦深度。这进而使实现准确且可靠的计数更困难。
·此聚焦深度的问题可能随着较低的放大率而减少，但这进而会限制对较小的物种的可能鉴定。
美国专利申请第13/387,076号(美国公开第20120135457A号)公开了一种用于通过使用包括具有突出部的固持器的装置分析粪便样品中的寄生虫卵或其它颗粒的方法。突出部包括远端，该远端是锥形的并且包含具有倒角、倾斜的壁的流体腔。光发射穿过突出部的基座。该装置可以与图像捕获装置/显微镜一起使用，以确定虫卵的存在。与该装置相关联的问题是：
1.差的图像质量导致差的自动化结果和准确度损失。
·由于用于观察的样品的不同y平面位置，当固持待检查的样品的容器打开时，所关注的经过放大的对象不限于同一平面。一些对象将在弯月面上上升而一些对象可以停留在溶液中。这在一个图像内会引起不同的聚焦场，这些聚焦场会导致识别的对比损失。
·由于此设备不是封闭的，因此存在以下风险：在插入装置中之前盒倾斜可能导致弯月面水平较低，该较低的弯月面水平将处于固定焦距的图像捕获装置的焦点之外。
·该盒是敞开的并且如此可能会经受蒸发，这会降低2分钟到5分钟的漂浮时段之后形成的弯月面的水平。这还会导致失焦图像并且使要观察的物种处于不同的平面。
·通过使颗粒集中于一个FOV，设备可能使所讨论的样品过度集中，这导致虫卵、碎屑和溶解的气泡重叠。这可能引起任何潜在的图像识别软件的问题。
·颗粒在此装置中的集中涉及使虫卵分层或积聚到一个视场，但这将限制对如球虫等更小物种的鉴定，因为这些更小物种可能会被掩蔽其的较大物种遮蔽。
·亚50μm大小的较小物种所需的透镜设备的较高的放大率和分辨率系数导致图像捕获装置的较小的聚焦深度。
2.测试的灵敏度
·测试的灵敏度与样品的体积直接成比例。尽管容器的大小不受限制，但是已经观察到对于固持在3mm的深度上的容器使样品离心的要求(以便移除所关注的受试者的碎屑并且保持显微镜下的图像清晰度)并且这会将每个腔中的体积限制到很小的值。可以使用多个腔但是会需要精确x和/或y移动，这会增加装置的费用。
JP2006029824使用具有在深度上不超过400μm的样品通道的装置，以确定样品悬浮液中物质的存在。通道的深度使得足够高的体积不适合于作为代表并且在通道的流动路径中进行观察。
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EP3020480描述了用于使细胞在水凝胶基质上生长的细胞培养装置，其中该基质被固持在将两个室分开的通道中，这些室被设计成容纳细胞培养基，以供给所关注的细胞。
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本发明的目标是克服上述问题中的至少一个问题。
发明内容
本发明涉及一种被设计成以促进对从样品中漂浮到表面的目标(微粒)物质的集中和准确鉴定以及计数的方式固持具体体积的液体样品(或样品悬浮液)的盒。该液体样品容纳在封闭的样品收纳通道中，该封闭的样品收纳通道具有成形状的(斜方的或具有较狭窄的顶部和较宽的基座的等同形状或矩形)截面。该封闭的样品收纳通道的内壁可以涂覆有疏水材料或亲水材料，以减少沿着该通道的侧壁的表面张力，从而防止微粒物质的粘附。液体样品由要观察的样品的一部分和与所关注的颗粒相比密度更高的浮选溶液构成。在漂浮过程进行时可以施加一小段时间的震动。液体样品中的悬浮颗粒漂浮到封闭的样品收纳通道的顶表面，以供在显微镜下进行观察。
为了促进对封闭的样品收纳通道表面的扫描，方便的是，使封闭的样品收纳通道的宽度大约对应于所选显微镜光学器件的视场的宽度，使得之后扫描过程涉及在通道与显微镜光学器件之间进行相对运动的仅一个部件。对整个表面的扫描然后由递增的相对运动组成，例如，移动该盒使得显微镜光学器件递增地观测封闭的样品收纳通道的整个(或几乎整个)上表面。可替代地，为了实现扫描，封闭的样品收纳通道可以保持固定并保持光学器件移动，或两种运动的任何组合，从而使得实现相对运动。因此系统可以是自动化的并且允许用户更迅速地并且在没有专业的操作员技术的情况下整理来自更广泛数量的样品的准确数据。
根据本发明，如所附权利要求书中所阐述的，提供了一种用于确定样品悬浮液中物质的存在的盒(1，200，300)，该盒(1、200、300)包括：具有支撑件(5)的壳体(2)；入口通道(20)，该入口通道适于收纳该样品悬浮液；以及封闭的样品收纳通道(6)，该封闭的样品收纳通道与该入口通道(20)流体连通，该封闭的样品收纳通道(6)具有通过至少两个壁(11a，11a)连接的上部部分(7，208)和基座(5a)从而形成长轴；其中该上部部分(7，208)被配置成宽度等于或小于该基座(5a)的宽度。
根据本发明，如所附权利要求书中所阐述的，提供了一种用于使样品悬浮液中的(微粒)物质集中的盒(1，200，300)，该盒(1，200，300)包括具有支撑件(5)的壳体(2)和封闭的样品收纳通道(6)，该封闭的样品收纳通道(6)具有通过至少两个壁(11a，11b)连接的上部部分(7，208)和基座(5a)；其中该上部部分(7，208)被配置成宽度小于该基座(5a)的宽度。
根据本发明，如所附权利要求书中所阐述的，提供了一种用于使样品悬浮液中的(微粒或悬浮)物质集中的盒(1，200，300)，该盒(1，200，300)包括具有支撑件(5)的壳体(2)和封闭的样品收纳通道(6)，该封闭的样品收纳通道(6)具有通过至少两个壁(11a，11b)连接的上部部分(7，208)和基座(5a)；其中该上部部分(7，208)被配置成宽度小于该基座(5a)的宽度并且深度大于约400μm。
优选地，该上部部分被配置成宽度小于该基座的宽度并且当从升高平台(50)的顶部测量时深度大于约300μm但小于约3000μm，即，介于300μm与3000μm之间。优选地，深度介于约300、301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、401、402、403、404、405、406、407、408、409、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、500、505、510、515、520、525、530、535、540、545、550、555、560、565、570、575、580、585、590、595、600、605、610、615、620、625、630、635、640、645、650、655、660、665、670、675、680、685、690、695、700、705、710、715、720、725、730、735、740、745、750、755、760、765、770、775、780、785、790、795、800、805、810、815、820、825、830、835、840、845、850、855、860、865、870、875、880、885、890、895、900、905、910、915、920、925、930、935、940、945、950、955、960、965、970、975、980、985、990、995、1000、1005、1010、1015、1020、1025、1030、1035、1040、1045、1050、1055、1060、1065、1070、1075、1080、1085、1090、1095、1100、1105、1110、1115、1120、1125、1130、1135、1140、1145、1150、1155、1160、1165、1170、1175、1180、1185、1190、1195、1200、1205、1210、1215、1220、1225、1230、1235、1240、1245、1250、1255、1260、1265、1270、1275、1280、1285、1290、1295、1300、1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335、1340、1345、1350、1355、1360、1365、1370、1375、1380、1385、1390、1395、1400、1405、1410、1415、1420、1425、1430、1435、1440、1445、1450、1455、1460、1465、1470、1475、1480、1485、1490、1495、1500、1505、1510、1515、1520、1525、1530、1535、1540、1545、1550、1555、1560、1565、1570、1575、1580、1585、1590、1595、1600、1605、1610、1615、1620、1625、1630、1635、1640、1645、1650、1655、1660、1665、1670、1675、1680、1685、1690、1695、1700、1705、1710、1715、1720、1725、1730、1735、1740、1745、1750、1755、1760、1765、1770、1775、1780、1785、1790、1795、1800、1805、1810、1815、1820、1825、1830、1835、1840、1845、1850、1855、1860、1865、1870、1875、1880、1885、1890、1895、1900、1905、1910、1915、1920、1925、1930、1935、1940、1945、1950、1955、1960、1965、1970、1975、1980、1985、1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020、2025、2030、2035、2040、2045、2050、2055、2060、2065、2070、2075、2080、2085、2090、2095、2100、2105、2110、2115、2120、2125、2130、2135、2140、2145、2150、2155、2160、2165、2170、2175、2180、2185、2190、2195、2200、2205、2210、2215、2220、2225、2230、2235、2240、2245、2250、2255、2260、2265、2270、2275、2280、2285、2290、2295、2300、2305、2310、2315、2320、2325、2330、2335、2340、2345、2350、2355、2360、2365、2370、2375、2380、2385、2390、2395、2400、2405、2410、2415、2420、2425、2430、2435、2440、2445、2450、2455、2460、2465、2470、2475、2480、2485、2490、2495、2500、2505、2510、2515、2520、2525、2530、2535、2540、2545、2550、2555、2560、2565、2570、2575、2580、2585、2590、2595、2600、2605、2610、2615、2620、2625、2630、2635、2640、2645、2650、2655、2660、2665、2670、2675、2680、2685、2690、2695、2700、2705、2710、2715、2720、2725、2730、2735、2740、2745、2750、2755、2760、2765、2770、2775、2780、2785、2790、2795、2800、2805、2810、2815、2820、2825、2830、2835、2840、2845、2850、2855、2860、2865、2870、2875、2880、2885、2890、2895、2900、2905、2910、2915、2920、2925、2930、2935、2940、2945、2950、2955、2960、2965、2970、2975、2980、2985、2990、2995与3000μm之间。更优选地，深度大于约350μm但小于约3000μm；甚至更优选地，深度大于约375μm但小于3000μm；理想地，当从升高平台(50)的顶部测量时，深度大于约400μm但小于约3000μm。
优选地，该封闭的样品收纳通道(6)的壁(11a，11b)是直的，其具有相对于该基座(5a)介于40°与90°之间的斜度。
优选地，该上部部分(7，208)被配置成宽度小于该基座(5a)的宽度。
优选地，该基座(5a)由该壳体支撑件(5)形成。
优选地，该封闭的样品收纳通道(6)进一步包括从该基座(5a)向上延伸的升高平台(50)。理想地，该升高平台(50)与该上部部分(7，208)和这些壁(11a，11b)中的一个或两个壁分离。借此，应当理解，该平台(50)未连接到壁(11a，11b)中的一个或两个壁或该上部部分(7，208)，从而在该平台(50)的至少一侧周围为该液体样品填充以及该悬浮颗粒上升留出空间(空隙)。
优选地，该封闭的样品收纳通道(6)可以具有选自包括以下的组的任何形状：直的、弯曲的、圆形的、部分圆的、椭圆的、连接的一系列两条或更多条直线或曲线或其组合。
优选地，该封闭的样品收纳通道(6)的截面是梯形、等腰梯形、截断三角形、矩形、矩形上的等腰梯形、椭圆形上的等腰梯形、弧形上的等腰梯形，该截面是凹入的或凸起的。
优选地，该盒进一步包括入口端口(20)，该入口端口适于收纳该样品悬浮液并充当用于向该封闭的样品收纳通道递送该样品的导管。
优选地，该壳体(2)进一步包括与该封闭的样品收纳通道(6)流体连通的空气释放端口(14)。理想地，该出口端口(14)与该入口端口(20)在直径上相对。可替代地或两者，该空气释放端口(14)与该入口端口(20)相反。
优选地，该入口端口(20)是止回阀。
优选地，该盒(1)的该壳体(2)是敞开的或封闭的。
优选地，该盒(1)的该壳体(2)是单件。
优选地，该盒(1)的该壳体(2)由被配置成容纳该封闭的样品收纳通道(6)的下部区段(201)和被配置成可逆地附接到该下部区段(201)并且与该下部部分产生密封的上部区段(202)组成。理想地，该封闭的样品收纳通道(6)形成于该下部区段(201)上。更优选地，该封闭的样品收纳通道(6)在该下部区段(201)和该上部区段(202)组合并形成封闭且密封的壳体(2)时形成。
优选地，该壳体(2)基本上是圆形的、线形的、三角形的、四边形的。理想地，当该壳体(2)基本上是圆形时，该封闭的样品收纳通道是(6)是圆形的。优选地，该壳体进一步包括孔(30)，该孔被配置成收纳连接到图像捕获装置(100)的致动器(101)。
优选地，该壳体(2)是线形的，该封闭的样品收纳通道(6)是线形的并且该壳体(2)沿着其长轴移动。该壳体(2)和封闭的样品收纳通道(6)可以是直线的或曲线的。
优选地，该盒(1，200，300)被配置成在一个平面内移动。可替代地或交替地，当该盒(1，200，300)是固定的时，图像捕获装置(100)被配置成在一个平面内移动。
优选地，该平面内的运动可以是直线平移或旋转或其组合。
优选地，该封闭的样品收纳通道(6)的这些壁(11a，11b)的内表面用疏水材料涂覆。
优选地，该封闭的样品收纳通道(6)的这些壁(11a，11b)的内表面用亲水材料涂覆。
优选地，该壳体(2)是透明的或半透明的。
优选地，该盒(1，200，300)是一次性的或适合于重复使用。
优选地，该物质是悬浮物质或微粒物质。
如所附权利要求书中阐述的，提供了一种用于确定样品悬浮液中微粒物质的存在的方法，该方法包括以下步骤：
制备该样品悬浮液；
在容器中彻底混合该样品悬浮液；
将该经过彻底混合的样品悬浮液引入如上文描述的盒(1，200，300)的该封闭的样品收纳通道(6)中；
将具有该经过混合的样品悬浮液的该盒(1，200，300)安装到具有物镜(102)的图像捕获装置(100)上；以及在一个平面内移动该盒(1，200，300)或光学图像装置(100)，以允许确定该样品悬浮液中微粒物质的存在，其中该物镜(102)的视场对应于该封闭的样品收纳通道(6)的上部部分(7，208)的宽度。
优选地，该图像捕获装置(100)包括致动器(101)，该致动器被配置成与该盒(1，200，300)接合并且仅在一个平面内移动该物镜(102)或该盒(1，200，300)。
如所附权利要求书中阐述的，提供了一种用于确定样品悬浮液中微粒物质的存在的系统(400)，该系统包括如上文描述的该盒(1，200，300)和被配置成容纳该盒(1，200，300)的图像捕获装置(100)。
优选地，该系统进一步包括计算机、内部存储装置、检测器(122)和用于发送用于云计算存储的数据的无线网络。
如所附权利要求书中阐述的，提供了一种用于确定液体样品中微粒物质的存在的套件，该套件包括如上文描述的盒(1，200，300)和浮选溶液。
优选地，该浮选溶液选自比重为1.20的饱和NaCl溶液、比重为1.280的饱和糖溶液、比重为1.20的Sheather's糖溶液、比重为1.20的饱和硫酸锌溶液、比重为1.20的饱和硝酸钠溶液和比重为1.280的饱和硫酸镁溶液。
在本说明书中，术语“盒”应被理解为意指适于收纳并含有具体体积的液体样品的主体或壳体。该盒被配置成用于图像捕获装置，以对该液体样品中的微粒物质进行分析。该液体样品包含在容纳于该盒内的封闭通道中。
在本说明书中，术语“液体样品”应被理解为意指从液体源例如血液、痰、液体粪便、尿液、脑脊液、唾液、滑液、水(来自小溪、河流、大海、海洋)、经过处理的废水、未经过处理的废水、流失的生物废弃物、流失的农业用地、或如土壤或固体粪便等悬浮在适合的浮选溶液中的固体物质等中获得的样品。当固体物质悬浮在适合的浮选溶液中时，液体样品还通常被称为“样品悬浮液”。
在本说明书中，其中当术语“物质”涉及正被测试或分析的液体样品时，其应被理解为意指液体样品中所关注的并且可与悬浮液体区分的任何微粒物质或悬浮物质。此类物质可以是寄生虫的卵或卵囊、真菌孢子、花粉、种子、微型人工制品/昆虫、骨骼片段、矿物质，塑料(例如，微珠)或从筛选土壤恢复的、从考古遗址获得的或用于恢复土壤和/或水中的矿物质的其它人工制品。
在本说明书中，术语“图像捕获装置”应被理解为意指当被扫描时能够捕获盒中的样品的图像的装置，如例如具有放大透镜的显微镜、数字光学传感器阵列、能够获得单个图像或多个图像并联接到装备有软件的计算机的允许完全自动化成像的相机(如模拟或数字单透镜反射(SLR)相机、摄像机、电影摄影机)、在另一个装置(如移动电话)内的具有或不具有单独放大透镜或其它光学放大装置或可拆卸透镜的相机或在捕获前能够在其它地方传输图像或在捕获前能够将其显示在屏幕上的系统。单个数字图像可以覆盖通道的完整宽度但通常仅覆盖其长度的一部分。因此，捕获图像的步骤之后通常是移动盒或光学装置的步骤，该步骤可以是自动化的。在完整盒被成像并准备好进行分析之前重复捕获/移动周期的这些步骤。扫描过程还可以通过将盒保持固定并且移动显微镜光学器件或这两个运动在光学上的组合来实现。实现样品容器与显微镜光学器件之间的期望的相对运动的任何方法适合于与本发明一起使用。
将图像从透镜直接投射到图像传感器上。控制板命令将图像捕获并存储到装置上。图像可以在装置上本地部分或完全处理或上传到云(在互联网上托管的用于存储、管理和处理数据的远程服务器的而非本地服务器或个人计算机的网络)或在没有任何预处理或在上传之前具有一些预处理的情况下上传。此分析将涉及对图像进行处理，以针对某些标准检测所关注的具体颗粒的存在，并且将获得定量和定性结果。此结果会被存储并且将副本转发给终端用户。
在本说明书中，术语“封闭的样品收纳通道”应被理解为意指截面具有特定形状、壁的角度介于40°与90°之间、优选地介于40°与小于90°之间、用于在其上升到通道的上表面时使样品中的漂浮微粒物质集中的封闭的通道。封闭的样品收纳通道的壁可以是直的、弯曲的、圆形的、部分圆形、椭圆的。
在本说明书中，术语“斜方截面封闭的样品收纳通道”应被理解为意指截面具有梯形形状、侧壁的角度介于40°与小于90°之间、用于在其上升到上表面时使样品中的漂浮微粒物质集中的封闭的通道。术语“矩形”截面封闭的通道应被理解为意指侧壁与基座之间的角度为90°的封闭的通道。通道的侧壁的斜度(角度)得益于充分地成角度以在顶部将颗粒集中于小的表面区域但并未如此倾斜以鼓励将颗粒以其自身的方式粘附到顶部。封闭的样品收纳通道通常在顶部通过例如通过其捕获图像的透明的盖子、透明的上表面窗口或透明的顶棚封闭。为了促进从下面采光，封闭的样品收纳通道的包含其任何升高部分的底部应该是至少半透明的或任选地透明的，使得光可以从下面进入封闭的样品收纳通道，从而到达透明的盖子/透明的上表面窗口/透明顶棚。封闭的样品收纳通道的深度是受限的，以促进目标颗粒通过流体漂浮到上表面(如果深度太大的话，样品中的碎屑和外来物质可能过度抑制漂浮过程)，以促进部分上浮颗粒行进到顶表面，从而避免来自下部层的碎屑在顶表面下过度累积而遮挡光并减少对捕获的图像的对比。封闭的样品收纳通道的长度则设置为使得封闭的样品收纳通道的总体积(按长度计的截面面积)足以表示样品含量。封闭的样品收纳通道的此长轴(“长度”轴)可以遵循任何方便的路径。其可以是直线，在这种情况下盒和光学器件的相对运动将是线性平移。可能有利的是使封闭的样品收纳通道的较长的尺寸为圆形的，形成部分或完整的环形。在下文考虑的盒的一个实施例中，封闭的样品收纳通道的长尺寸形成完整的圆，定位在盘的周边附近，该盘在扫描时被水平地固持。然后，使显微镜光学器件在封闭的样品收纳通道上方保持静止，朝着下方且垂直于光学器件搁置的表面。以此方式，可以通过简单地旋转盘使得当盘旋转全部或几乎360°时显微镜光学器件会扫描整个(或几乎整个)封闭的样品收纳通道来实现扫描过程。可替代地，当盘旋转大约360°时，光学器件可以旋转并扫描整个通道。
封闭的样品收纳通道的总体积需要足以含有可以包含充分的颗粒的代表性液体样品，以获得准确的量度。
封闭的样品收纳通道还可以包含从通道的基座向上升高的平台。然而，平台永不与通道的侧壁齐平。
在本说明书中，术语“疏水材料”应被理解为意指由纳米级聚合物或其它材料形成的对上文描述的盒的通道的内壁上的纳米表面层的任何薄涂层，该薄涂层抑制悬浮在样品溶液中的生物分子、蛋白质、卵或其它目标物质的附着。疏水材料的实例是但不限于像如四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等硅基或氟基聚合物、烷烃、油、功能化纳米颗粒、纳米结构二氧化硅、纳米结构氟化聚合物、纳米结构聚合物等。
在本说明书中，术语“亲水材料”应被理解为意指由纳米级聚合物或其它材料形成的对上文描述的盒的通道的内壁上的纳米表面层的任何薄涂层，该薄涂层抑制悬浮在样品溶液中的生物分子、蛋白质、卵或其它目标物质的附着。此类亲水材料的实例是但不限于蛋白质、纤维素、聚乙二醇醚、聚酰胺、聚丙烯酸酰胺、具有聚乙二醇醚软段的聚氨酯、乙氧基化接枝聚合物等。
在本说明书中，可互换地使用的术语“出口通道”或“空气释放端口”应被理解为意指被布置使得在通过入口端口将液体样品引入封闭的样品收纳通道时，空气释放端口允许先前占据封闭的样品收纳通道的空气逸出并且由进入液体代替的出口端口。空气释放端口防止封闭的样品收纳通道中的液体通过真空密封或与入口端口(该入口端口可以用作止回阀)或控制阀的组合逸出。尽管随后盒在光学装置中移动，但这种保留会发生。
在本说明书中，当涉及收纳样品时，术语“入口端口”应被理解为意指通常允许流体(液体或气体)在仅一个方向流过并防止流体向后流出的入口端口。该入口端口防止流体回流。当与空气释放端口组合使用时，可以将液体样品引入封闭的样品收纳通道，而没有将气泡引入其中造成可能干扰或混淆对样品的分析的风险。入口端口以某种方式用作止回阀。
在本说明书中，术语“一个平面”应被理解为意指盒或光学装置沿着轴线的水平面移动，其中移动轴线可以是直的、圆形的、锯齿状的、起伏变化的，但始终在水平面内。然后，该移动使得盒的封闭的样品通道和盒自身停留在水平面内，或光学装置在水平面内移动以对通道进行扫描。因此，平面与纵轴垂直。
在本说明书中，术语“沿着(长)轴移动”应被理解为意指盒或光学装置可以以封闭的样品收纳通道的轴线在固定的观察区域下方移动的方式移动。例如，如果封闭的样品收纳通道的轴线形成直线，则运动将是直线的。如果封闭的样品收纳通道的轴线形成圆，则盒可以绕中心固定的纵轴旋转，其中观察区域与固定轴线的距离等于封闭的样品收纳通道的平均半径。盒可以保持固定而光学装置移动或反之亦然。
盒促进浮选溶液中卵囊和其它寄生虫以及颗粒物质的采样和集中，以在图像捕获装置(如显微镜或图像捕获装置)下直接观察，并且使用简单而不需要任何训练或实验室技术。此系统提供了用于对较大体积的样品进行检查的鲁棒、灵敏、低成本、减少时间的替代方法。因此，这增加了确定寄生虫的存在的灵敏度并且可以由非专业人士使用。其它优点包含：
·在样品的表面层集中从而实现有效和减少的分析时间；
·无需离心来使样品集中；
·封闭的系统允许装置与图像获取装置依次使用，以在现场而非在实验室对样品进行自动分析；
·高灵敏度可能性，因为样品体积可以大于电流参考标准McMaster或
系统；
·整个样品表面可以通过盒在图像捕获装置中的一维运动或图像捕获装置沿着盒移动来检查，因为颗粒在被设计成宽度为装置的物镜的一个视场的带中集中；
·盒中封闭的样品收纳通道的壁的角度被设计成最小化卵到壁的粘附。通过用疏水化学物或亲水化学物薄层涂覆封闭的样品收纳通道的内表面来进一步减少粘附。震动还可以用于减少任何俘获的卵/颗粒的静摩擦；
·通过将寄生虫颗粒集中于更小的表面区域内，系统对于寄生虫在样品内的自动数字识别是理想的，不用通过减少样品大小而损失灵敏度。对于如实验室技术人员、操作员等用户来说还节约时间，因为仅需要针对寄生虫颗粒的存在检查表面的一部分；
·因为表面区域体积比保持在最佳水平，所以不需要离心，以充分地将颗粒与碎屑隔离，从而进行用于最后的分析的鉴定和定量；
·封闭的样品收纳通道的几何结构在贯穿本文描述的系统和方法的整个过程中保持不变；
·系统还被设计成消除对经过训练的人员或实验室参与的任何需要，并且仅需要一些简单的步骤进行操作。这允许在收集样品的远程情况下使用装置，其结果在短时间内可用；
·本文描述的系统涉及浮选溶液:粪便物质溶液的比例为10:1的样品2ml，因此表示0.2g粪便物质，该样品产生每克5个卵的灵敏度；以及
·盒的体积容量可以通过盒的直径的增加而增加。由于连接性提高并且数据传送对图像获取的数量的限制因素变得越来越少，因此体积可以增加以增加测试的灵敏度。一旦盒充满了悬浮溶液并且被放置在装置上且被激活，则对于要处理的结果不需要另外的人为干预。
·平台通过保持直接在观察区域的下方的有限深度来增加通道的集中能力，同时增加从平台的两侧上的两个储库中产生的通道的截面的面积，并且因此增加盒的体积。
本文描述的盒的优点中的一个优点是盒中不存在移动部分。在使系统自动化时，该优点使盒更简单地设计、生产、组装和操作。其减少了功率要求并且提高了机械可靠性和鲁棒性。其减少了所有相关联的成本。在
系统中，一旦上部板旋转(“平移”)，在等待时间期间内未达到漂浮室的表面的任何卵或其它颗粒将被永久地留下，因此减少该系统的准确性。在所提出的盒中，不存在此类撇沫过程，因此不存在漂浮截止时间直到图像被最终捕获。
本发明的盒和系统的另一个优点是确定兽群中的动物是否携带寄生虫感染。鉴定感染的动物和感染水平将帮助通知用户是否应该对一个或多个动物进行治疗以防止疾病。另一方面，如果示出兽群中的动物没有寄生虫感染，则可以通知用户兽群中存在感染寄生虫感染的可能。使用本发明的系统和盒从区域中的兽群收集的数据还可以帮助对寄生虫的流行病学的研究并跟踪疾病在区域的蔓延。来自许多兽群的合并结果可以提供寄生虫感染的流行和发病的地理趋势以及治疗失败的出现。可以通过向国家和国际疾病监测组织以及其它第三方提供对通常存储于云中的数据的访问来将此信息用于这些国家和国际疾病监测组织以及其它第三方。还可以提供关于特定寄生虫对药物的抗性的信息。例如，通过使用在治疗之前测量粪便卵数的具体粪便卵数减少测试(FECRT)，可以通过测量治疗前与治疗后粪便样品之间的粪便卵数的百分比下降来评估具体药物对具体寄生虫的功效。
附图说明
参考附图，根据下文对仅以举例的方式给出的实施例的描述，将更清楚地理解本发明，在附图中：
图1A和图1B展示了本发明的盒的实例的透视图，其中该盒是盘状的，分别具有和不具有盖。图1B的盒可以被确定为具有和不具有单独的盖，其中整个盒是透明的并且其中盖也是透明的，因此给出了相同的内部视图。
图2A展示了图1的盒的截面视图，而图2B展示了图1的具有平台的封闭的样品收纳通道的截面视图。
图3展示了本发明的盒的一个实施例的截面视图，其中该盒是单件的并且封闭的样品收纳通道进一步包含平台。
图4展示了本发明的盒的一个实施例的实例，其中该盒的形状是四边形的或线形的，不具有平台。
图5A和5B展示了用于与图1到4展示的盒一起使用的典型图像捕获装置。
图6展示了用于与本发明的确定系统结合的典型数据收集系统。
图7A-C展示了如下文所概述的使用本文描述的盒和如图5A中示出的系统制备的绵羊粪便样品的一个FOV的典型显微照片。图7A展示了细颈线虫(Nematodirus)的卵囊(圈出的)并且该卵囊的内部的特性清楚可见。图7B示出了气泡(圈出的)容易被标识。图7C示出了微弱的卵囊(圈出的)表示球虫。
图8展示了本发明的盒的实例的截面侧视图。
图9展示了来自绵羊(图9A、9B)粪便样品、牛(图9C、9D)粪便样品和马(图9E)粪便样品的在所要求的发明的盒的通道中可见的(圈出的)并且使用本发明所描述的光学系统捕获的虫卵的一个FOV的典型显微照片。虫卵的类型标记如下；N＝细颈线虫；M＝莫尼茨绦虫；C＝球虫；S＝圆虫。图7中未示出莫尼茨绦虫和圆虫虫卵。
具体实施方式
本发明描述了一种系统，该系统包括具有放大透镜的图像捕获装置、被设计成固持具体体积的液体样品的盒、被设计成对所关注的具体项目/颗粒进行识别和计数的图像分析软件和用于简化终端用户的程序的套件。
现在参照附图，其中图1、图2和图8展示了本发明的盒的一个实施例。具体地说，图1展示了本发明的盒的一个实施例的透视图并且通常由附图标记1指代。图2A和图8展示了图1的盒1的截面。盒1包括具有外壁3的壳体2、被配置成容纳致动器或电机驱动轴的孔30和支撑件5。盒1的壳体2可以具有或不具有外壁3。支撑件5形成封闭的样品收纳通道6的基座5a，该基座位于孔30与外壁3之间。封闭的样品收纳通道6包括形成适于容纳液体样品的导管12的壁11a、11b。壳体2进一步包括与封闭的样品收纳通道6流体连通的入口端口20。入口端口20被配置成收纳液体样品并且将该样品递送到封闭的样品收纳通道6的导管12。在一些实施例中，并且在与入口端口20相反处可以定位有(小的)空气释放端口14，该空气释放端口在通过入口端口20将液体样品施加到封闭的样品收纳通道6时允许空气逸出(见图2A)。
如图1、图2和图8所示，封闭的样品收纳通道6的截面示出了壁11a、11b形成梯形形状，其中上部部分7平行于支撑件5。上部部分7优选地是透明的或半透明的。可以在面向导管12的侧上用疏水或亲水材料涂覆壁11a、11b。导管12使液体样品中的上浮物质集中于上部部分7。上部部分7的宽度由图像捕获装置100的视场(FOV)确定(见图4)。理想地，上部部分7的宽度对应于FOV的宽度，使得在无需另外的相对运动的情况下可以简单地通过将盒1旋转360°或将图像捕获装置旋转360°来连续扫描整个上部部分7。如图2B所示出的，封闭的样品收纳通道(任选地)进一步包括从基座5a向上延伸的升高平台50。升高平台50明显地与壁11a、11b中的一个或两个以及上部部分7分离(图2B)。具有升高平台50的优点在于直接位于观察区域下方的通道6的深度较小、较浅，但是在平台50的任一侧的储库的体积较大，这导致显微镜或图像阅读器的物镜下方的液体的体积较小。这种较小的液体体积减少了由光通过液体的衍射所引起的模糊。升高平台50保持与壁11a、11b和上部部分7不接触并且永不接触。
现在参照图3，展示了本发明的盒的一个实施例的截面视图并且给出了附图标记200，其中参考之前的实施例描述的部分或步骤分配有相同的附图标记。盒200是由下部区段201和上部区段202组成的两件式对象。下部区段201包括：外壁3；孔30，该孔被配置成容纳致动器或电机驱动轴；支撑件5，该支撑件具有定位在其上且位于外壁3与孔30之间的封闭的样品收纳通道6。盒200的下部区段201可以与外壁3一起使用或不一起使用。封闭的样品收纳通道6的截面示出了壁11a、11b成角度使得其形成梯形形状。支撑件5的由壁11a、11b封闭的部分形成封闭的样品收纳通道6的基座5a。可以在面向导管12的侧上用疏水或亲水材料涂覆壁11a、11b。
上部区段202具有顶表面206和底表面207并且优选地是透明的或半透明的。上部区段202进一步包括与封闭的样品收纳通道6流体连通的小的空气释放端口14。小的空气释放端口14被配置成在通过入口端口20将液体样品施加到封闭的样品收纳通道6时允许空气逸出。入口端口20被配置成收纳液体样品并且将该样品递送到封闭的样品收纳通道6的导管12。上部区段202被配置成可逆地与封闭的样品收纳通道6的壁11a、11b接合。底表面207被配置成与支撑件5平行就座并且搁置于封闭的样品收纳通道6的壁11a、11b的顶部上，从而形成上部部分208，通过该上部部分图像捕获装置100的透镜可以检测导管12中的上浮物质。上部区段202与壁11a、11b的接合形成气密密封。导管12使液体样品中的上浮物质集中于其中上部区段202与封闭的样品收纳通道6形成密封的位置处，即，上部部分208的区域处。
现在参照图4，展示了盒的另一个实施例，提供有附图标记300，并且其中参考之前的实施例描述的部分或步骤分配有相同的附图标记。盒300的形状是线形或四边形的。盒300包括壳体301，该壳体具有(任选的)外壁3、支撑件5，其中封闭的样品收纳通道6定位于该支撑件上。封闭的样品收纳通道6包括形成适于容纳液体样品的导管12的壁11a、11b。这里示出的封闭的样品收纳通道6具有成角度以形成梯形形状的壁11a、11b，该梯形形状的上部部分7平行于支撑件5。支撑件5的由壁11a、11b封闭的部分形成封闭的样品收纳通道6的基座5a。上部部分7优选地是透明的或半透明的。可以在面向导管12的侧上用疏水或亲水材料涂覆壁11a、11b。
导管12使液体样品中的上浮物质集中于上部部分7。上部部分7的宽度由图像捕获装置100的FOV确定(见图3)。理想地，上部部分7的宽度对应于FOV的宽度，使得可以简单地通过在一个平面内移动盒300或图像捕获装置100来连续扫描整个上部部分7。
现在参照图5，展示了适合于与上文所描述的盒1、200、300一起使用的图像捕获装置100。在此图中，将典型的复式显微镜展示为具有台120、焦距校正为160mm的物镜102(4x/NA0.1平场)和检测器122(具有8Mpi的树莓派(RaspberryPi)相机)的图像捕获装置100。图像捕获装置100包括使盒1、200、300沿某条轴线旋转或移动的致动器101、物镜102、传感器(展示为检测器122)、一个或多个照明源、计算机、传输装置、合适的壳体124和电源。
致动器101是使盒300旋转或使盒1、200沿着平面移动，从而使封闭的样品收纳通道6经过图像捕获装置100的物镜102下方的电动机。盒1、200、300的孔30被配置成容置致动器101，从而将致动器101和盒1、200、300锁在一起，使得致动器和盒一起旋转/移动。可以通过本领域中已知用于将盒或载玻片安装在显微镜台上的典型系统实现致动器101和盒1、200、300的锁定。例如，可以通过安装在致动器101上的磁体110与放置在盒1、200、300内部的磁性圆盘112之间产生的磁力实现锁定。可替代地，可以通过模制到盒1、200、300的基座5中的插孔实现锁定，该插孔适合于联接到致动器101的将致动器和盒锁在一起的轴。盒1、200、300相对于装置100的中心轴线保持呈方形，由此确保装置100的物镜102到盒1、200、300的上部部分7、208的距离恒定。
盒1、200、300还相对于上部部分7、208保持其方形位置，以使相机到盒的距离正确。如有必要，可以通过例如使用致动器对盒1、200、300相对于透镜102的竖直距离进行微调来抵消这种情况的任何偏差。
为了将盒1、200、300与图像捕获装置100一起使用，必须制备液体样品。样品通过如现有技术中描述的方法制备，该方法是制备用于分析的样品的典型方法并且如下所述。例如，用量筒量取45ml浮选溶液(FS)。首先将样品彻底均化，并且将5g经过均化的样品添加到浮选溶液中以提供样品悬浮液。样品:浮选溶液的稀释比按体积测量(通常稀释比为1:10)。使用抹刀在量筒中将样品悬浮液进一步彻底均化并使样品悬浮液通过过滤器。过滤器的孔径将被确定为比测试中鉴定的具体物质的范围内的最大尺寸大至少5％。例如，如果测试中鉴定的具体物质的直径为100μm，则过滤器的孔径将为105μm。然后，通过孔径为例如212μm的丝网进一步过滤样品，从而去除任何剩余的较大碎屑。
使用注射器获得经过过滤的样品的一部分。在取得经过过滤的样品的同时彻底且不断地混合样品。
一旦通过上文阐述的方法之一(或用于制备此类样品的任何合适的方法)制备了样品，就在制备之后以最小的延迟将样品引入到入口通道20，其中所关注的上浮颗粒得到最大程度地保留，并且其中所包埋的空气或气体最少(理想地为零)，特别是当该空气或气体呈微气泡的形式时。使用注射器或类似的泵送机构使所制备的样品通过入口端口20进入封闭的样品收纳通道6的导管12中。与入口端口20相反的小空气释放端口14允许导管12中的空气在液体样品进入封闭的样品收纳通道6(见图1B和图2A)时逸出。可以在样品装载期间将盒1、200、300固持为使得盒1、200、300的中心轴线是水平的并且平行于地面，其中盒1、200、300的平面因此是竖直的并且垂直于地面。入口端口20应当位于盒1、200、300的中心轴线正下方，并且处于相反点处的空气释放端口14位于中心轴线正上方，使得气泡将由于其在样品中的浮力而将自然倾向于朝空气释放端口14移动。当样品到达此小空气释放端口14时，完成导管12的填充。入口端口20的作用将是使样品保持处于内部，而不会倾向于在空气释放端口14处漏出，因此可以使该空气释放端口保持未密封且敞开。
现在参见图5A，图像捕获装置100的透镜102被配置成在自动化分析所需的分辨率最低时实现最大FOV，从而优化处理时间和性能。这通过使透镜102的光学分辨力与相机的像素分辨率相匹配来实现，如以下公式所示：
R＝1.22λ/(NAobj+NAcond)≈0.61λ/NA≈λ/2
对于λ＝520nm(绿光)
R＝3μm，这是可分辨点之间的最小距离，单位与指定λ的单位相同。
NA＝0.1(所使用的透镜的数值孔径)
这是所使用的物镜102可识别的细节层次。检测器122应执行类似的层次以得到最好的系统。因此，必须减小工作距离以降低相对于视场的放大率和增益。
视场的大小现在与盒1、200、300中的封闭的样品通道6的宽度相匹配。透镜102的固持器的内表面可以具有砂纸或毛毡衬里(或者减少或抑制光反射的类似表面)以减少可能使图像捕获装置100的传感器/检测器122上的图像失真或降低该图像的清晰度的任何内反射。图像捕获装置100中的透镜102与传感器/检测器122之间的柱具有最小直径以减轻可能引起所获取图像的像差的内反射。图像捕获装置100已经被选择为在实现合适的图像分辨率和质量的同时实现低成本解决方案。
上部部分7、208的宽度由图像捕获装置100的物镜102在所选放大率下的FOV决定。通过使上部部分7、208的宽度对应于FOV的宽度，可以仅通过盒1、200、300在一个方向上或在一个平面中的运动或者仅通过物镜102在一个方向上或在一个平面中的运动来扫描封闭的通道6的整个表面。
图6通过框图展示了用于获得装载于盒1、200、300的封闭的样品收纳通道6中的样品的图像的系统400。当致动器101使盒1、200、300仅在一个平面中移动时，按顺序捕获从封闭的样品收纳通道6中获得的图像，直到覆盖封闭的样品收纳通道6的整个表面区域或已经捕获到充足的具有代表性的一系列图像。可替代地，致动器101使物镜102移动，直到覆盖封闭的样品收纳通道6的整个表面区域或已经捕获到充足的具有代表性的一系列图像。通过图像分析软件对这些图像进行处理，以确定特定微生物或其它所关注的项目的存在或不存在。这种情况的实例是，农民对存在于从农场上的动物获取的粪便样品中的一种或多种特定寄生虫的虫卵进行计数。用户还可以将任何测试的结果发送到基于云的数据库以供存储和随后的分析。以此方式或通过其它方法，通过比较来自不同位置或随着时间的推移来自同一位置的结果进行比较，可以监测寄生虫感染的生长、传播或遏制。这种信息在地方、区域、国家或国际层面上可能非常有价值，例如用于监测牲畜的感染模式。例如欧洲层面的国家实体(如政府农业部门或区域主管部门)可以将这种信息用于制定关于动物治疗、动物活动、疾病控制、兽医实践等的政策。
现在转到图7，使用图像识别算法区分物种的能力将与捕获到的图像的质量和所实现的对比度成正比。图7A中的对比度足以使人眼能够基于卵囊的纵横比、对比度和内部特性来区分形状。图7B中标记的暗环状球形形状清晰地标识气泡。图7C中标记的较模糊的卵囊表示球虫。相比于现有技术装置，所关注的项目(例如，卵囊)集中于本文所描述的盒中通过减少自动捕获所需的图像的数量增加捕获效率。因此，要求保护的发明的盒和系统提供的独特优点在于能够在自动化过程中在获取更少图像的同时分析更大的体积，其中可以以适当的分辨率捕获这些图像，以便能够足够清楚地看到所关注的项目，从而鉴定这些项目。
现在转到图9，展示了来自绵羊(图9A、9B)、牛(图9C、9D)和马(图9E)粪便样品的在要求保护的发明的盒的通道中可见(圈出的)并且使用本发明的自动系统捕获的虫卵的一个FOV的典型显微照片。虫卵的类型标记如下；N＝细颈线虫；M＝莫尼茨绦虫；C＝球虫；S＝圆虫。盒使颗粒集中以供鉴定，这使该过程能够自动进行。如上文所解释的，相比于现有技术装置，所关注的项目(例如，卵囊)集中于本文所描述的盒中通过减少自动捕获所需的图像的数量增加捕获效率。通过使用自动系统捕获的图像质量和使所关注项目集中而实现的对比度使用户能够足够清楚地看到所关注项目以使用较少图像鉴定这些项目，这相比于无法自动化的现有技术装置提供了独特的优点。这还表明，要求保护的发明的盒和系统可以用于确定来自样品的物质跨不同物种存在。
材料和方法
从自然感染的牲畜中收集新鲜的粪便样品。然后，将粪便样品用10％福尔马林溶液(4％甲醛)固定并且在4℃下储存，直到进行测试。将多组动物的复合样品以由10个个体构成的组进行组合并充分混合(Morgan等人,2005(Morgan,E.R.、Cavill,F.、Curry,G.E.、Wood,R.M.、Mitchell,E.S.,(2005)《聚集度和样品大小对绵羊中的复合粪便虫卵计数的影响(Effectsofaggregationandsamplesizeoncompositefaecaleggcountsinsheep)》,《兽医寄生虫学(VeterinaryParasitology)》,131:79-87)；Rinaldi等人,2014(Rinaldi,F.、Fevecke,B.、Bosco,A.、Ianniello,D.、Pepe,P.、Charlier,J.、Cringoli,G.、Vercruysse,J.,2014《使用McMaster和Mini-FFOTAC对绵羊中的单独粪便样品与合并粪便样品进行比较以评估胃肠道圆虫感染强度和驱虫药物功效(Comparison of individual and pooledfaecal samples in sheep for the assessment of gastrointestinal strongyleinfection intensity and anthelmintic drug efficacy using McMaster and Mini-FFOTAC)》,《兽医寄生虫学》,205,216-223))。
样品制备
在实验室中通过向经过加热的H2O(40-50℃)添加NaCl来制备饱和氯化钠浮选溶液，直到盐不再进入溶液中(400-500g)。使用搅拌器溶解NaCl，并且使溶液完全饱和过夜。然后，使用比重计检查比重(S.G.)以实现S.G.1.2(Cringoli等人,2010(Cringoli G、Rinaldi L、Maurelli M.P&Utzinger J(2010)《FLOTAC：用于动物和人类中的寄生虫的定性和定量共同显微镜诊断的具有多重意义的新型技术(FLOTAC:new multivalenttechniques for qualitative and quantitative copromicroscopic diagnosis ofparasites in animals and humans)》,《自然-实验室指南(Nature Protocols)》:5(3):503-515))。
在量筒中量取45ml浮选溶液(FS)。将保存的样品充分均化，并且向浮选溶液中添加5g样品，按体积测量(稀释比为1:10)。使用抹刀在量筒中将样品悬浮液彻底均化，并使其通过孔径大小比样品中的所关注的颗粒的大小大5％的(滤茶网)过滤器。然后，通过丝网(孔径为212μm)进一步过滤样品，以去除任何剩余的较大碎屑。
填充装置
将4ml经过过滤的样品悬浮液抽入注射器中。此时，必须注意快速操作并且在注射器中混合样品，以避免注射器中出现的虫卵漂浮。这可以通过在填充前将注射器倒置2-3次来实现。将注射器装配到盒的入口端口(填充孔)中，其中盒被竖直固持并且入口端口定位在水平轴线下方。按下柱塞并填充封闭的样品收纳通道，从而允许空气通过顶部的空气释放端口逸出。一旦封闭的样品收纳通道装满，就去除注射器。
虫卵鉴定与计数
通过将观察到的计数乘以稀释因子并且然后除以所检查溶液的体积来计算每克粪便虫卵数(EPG)-用于报告FEC的默认单位是EPG。
本文所描述的盒和系统的每克粪便虫卵数(EPG)计算。
通过以下计算EPG值：1g粪便于9ml浮选溶液中；(45ml溶剂:5ml溶质)2.2ml于盒中；以及乘法因子4.55(1g粪便于9ml浮选溶液中(假设总体积为10ml)；检查2.2ml，因此，10ml/2.2ml＝4.55)
McMaster系统的EPG计算
通过以下计算EPG值：1g粪便于9ml浮选溶液中；0.3ml于载玻片中(假设标准0.15ml体积于室1中，0.15ml于室2中)；以及乘法因子33.33(1g粪便于9ml中(假设总体积为10ml)；检查0.3ml浮选溶液，因此，10ml/0.3ml＝33.33)
mini-Flotac的EPG计算
通过以下计算EPG值：1g粪便于9ml浮选溶液中；2ml于装置中(假设标准1ml于室1中，1ml于室2中)；以及乘法因子5(1g粪便于9ml中(假设总体积为10ml)、检查2ml浮选溶液，因此，10ml/2ml＝5)。
结果
表1：所检查体积与待检查面积的对比图以及对每克粪便虫卵数(EPG)的灵敏度：
*体积为2.2ml，并且封闭的样品收纳通道剖面的侧壁成60°、通道深度为3.5mm、通道基座为5.54mm并且平台大小为1.5mm×2.5mm。
与本文所描述的鉴定2.2ml中的1个虫卵仅需要4EPG的污染水平的装置和系统相反，表1中所描述的McMaster方法鉴定0.3ml中的1个虫卵在理论上需要的粪便的最小污染水平为50EPG。因此，本文所描述的装置和系统更准确，并且不太可能产生假阴性结果。
本文所描述的装置和系统可以容易地增加待检查体积，这与表1中所描述的
方法中检查5ml一致。然而，自动处理时间将成比例地增加，并且因此很少使用
系统，因为其需要较长的处理时间，需要进行离心，并且该方法具有劳动密集性质。建议的是，在本文所描述的装置和系统中检查的体积增加到超过最常用方法的最高水平，同时使处理时间最小化。
测试的灵敏度与所检查体积成正比，并且此体积决定了需要分析的图像的数量。观察表面区域处的悬浮上浮物质相对于所检查体积的所提出浓度允许将待传输的图像的数量保持最小，同时仍保持灵敏度。随着互联网连接的增加和改进，可以优化本文所描述的装置以增加图像获取的数量，并且因此进一步增加装置的灵敏度。
下表2提供了
McMaster和本文所描述的系统的粪便学检查技术之间的比较。针对GIT寄生虫——球虫卵囊、细颈线虫、圆虫和粪小杆线虫虫卵——的存在对三个绵羊粪便样品进行分析。
表2：试验报告结果
这些结果表明，与McMaster系统和
系统相比，本发明提供了真实粪便虫卵计数的准确估计。McMaster结果证明了分析较大体积的重要性，这些McMaster结果由于较大的外推因子而提供了偏移的均值。在这种情况下，乘法因子较高使读数较高，但主要缺点在于，任何假阴性结果都对整体分析具有很大的影响。这意味着对于寄生虫的存在来说，当发现非常小的样品体积为阴性时，对该结果进行外推，以整体上给出测试的阴性结果。寄生虫虫卵在样品内分布不均匀，并且因此，样品大小越大，结果的可变性越小，且灵敏度越高。
可以使用所提出的自动化过程在现场对样品立即进行测试也将增加结果的准确性，因为一旦排出，样品就会随着时间的推移并且由于暴露于环境而恶化。
在本说明书中，术语“包括(comprise)、包括(comprises)、包括(comprised)和包括(comprising)”或其任何变体以及术语“包含(include)、包含(includes)、包含(included)和包含(including)”或其任何变体被认为是完全可互换的，并且其全都应当具有尽可能广泛的解释，并且反之亦然。
本发明不限于上文所描述的实施例，而是可以在结构和细节两者方面发生变化。
Claims (17)
1.一种用于使样品悬浮液中的物质集中的盒(1)，所述盒(1)包括具有支撑件(5)的壳体(2)、适于收纳所述样品悬浮液的入口端口(20)和与所述入口端口(20)流体连通封闭的样品收纳通道(6)，所述封闭的样品收纳通道(6)具有通过至少两个壁连接的上部部分(7)和基座(5a)；其中所述上部部分(7)被配置成宽度小于所述基座(5a)的宽度并且所述封闭的样品收纳通道(6)被配置成深度大于400μm；
其中所述入口端口(20)充当用于向所述封闭的样品收纳通道(6)递送所述样品的导管：以及其中所述封闭的样品收纳通道(6)的所述壁具有相对于所述基座(5a)介于40°与小于90°之间的斜度；其特征在于所述封闭的样品收纳通道(6)进一步包括从所述基座(5a)向上延伸的升高平台(50)；其中所述升高平台(50)与所述上部部分(7，208)和所述壁中的两个壁分离；以及其中所述封闭的样品收纳通道(6)的深度是从所述升高平台(50)的顶部测量的。
2.根据前述权利要求1所述的盒(1)，其中所述基座(5a)由所述壳体支撑件(5)形成。
3.根据前述权利要求1所述的盒(1)，其中所述封闭的样品收纳通道(6)可以具有选自包括以下的组的任何形状：直的、弯曲的、圆形的、部分圆的、椭圆的、连接的一系列两条或更多条直线或曲线或其组合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中所述壳体(2)进一步包括与所述封闭的样品收纳通道(6)流体连通的空气释放端口(14)，以及其中所述空气释放端口(14)与所述入口端口(20)在直径上相对或者所述空气释放端口(14)与所述入口端口(20)相反。
5.根据权利要求1所述的盒(1)，其中所述入口端口(20)是止回阀。
6.根据前述权利要求1所述的盒(200)，其中所述盒(1)的所述壳体(2)由被配置成容纳所述封闭的样品收纳通道(6)的下部区段(201)和被配置成可逆地附接到所述下部区段(201)并且与所述下部区段(201)产生密封的上部区段(202)组成。
7.根据权利要求6所述的盒(200)，其中所述封闭的样品收纳通道(6)是在所述下部区段(201)和所述上部区段(202)组合并形成封闭且密封的壳体(2)时形成的。
8.根据前述权利要求1所述的盒(1)，其中所述壳体进一步包括孔(30)，所述孔被配置成收纳连接到图像捕获装置(100)的致动器(101)。
9.根据前述权利要求1所述的盒(1)，其中所述盒(1)被配置成在一个平面内移动。
10.根据权利要求9所述的盒(1)，其中所述平面内的运动可以是直线平移或旋转或其组合。
11.根据前述权利要求1所述的盒(1)，其中所述封闭的样品收纳通道(6)的所述壁的内表面用疏水材料或亲水材料涂覆。
12.一种用于使样品悬浮液中的微粒物质集中的系统(400)，所述系统包括根据前述权利要求1所述的盒(1)和被配置成容纳所述盒(1)的图像捕获装置(100)。
13.根据权利要求12所述的系统(400)，其中所述系统进一步包括计算机、内部存储装置、检测器(122)和用于发送用于云计算存储的数据的无线网络。
14.一种用于确定液体样品中微粒物质的存在的套件，所述套件包括根据权利要求1所述的盒(1)和浮选溶液。
15.根据权利要求14所述的套件，其中所述浮选溶液选自比重为1.20的饱和NaCl溶液、比重为1.280的饱和糖溶液、比重为1.20的Sheather′s糖溶液、比重为1.20的饱和硫酸锌溶液、比重为1.20的饱和硝酸钠溶液和比重为1.280的饱和硫酸镁溶液。
16.一种用于确定样品悬浮液中微粒物质的存在的方法，所述方法包括以下步骤：
制备所述样品悬浮液；
在容器中彻底混合所述样品悬浮液；
将经过彻底混合的样品悬浮液引入根据权利要求1所述的盒(1)的封闭的样品收纳通道(6)中；
将具有所述经过彻底混合的样品悬浮液的所述盒(1)安装到具有物镜(102)的图像捕获装置(100)上；以及
在一个平面内移动所述盒(1)或光学图像装置(100)，以允许确定所述样品悬浮液中微粒物质的存在，其中所述物镜(102)的视场对应于所述封闭的样品收纳通道(6)的上部部分(7，208)的宽度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述图像捕获装置(100)包括致动器(101)，所示致动器被配置成与所述盒(1)接合并且仅在一个平面内移动所述物镜(102)或所述盒(1)。
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