CN114216901A - 基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种生物活性检测领域基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统及方法，待测精液注入第一进液口中，精子活动液注入第二进液口中，智能手机摄像头采集第一精液池中的精子图像并处理，得到精子数量；将微流控芯片旋转180度录制第二精液池的精子视频并逐帧处理，得到所有精子质心坐标以及运动轨迹，对每个精子的运动轨迹拟合得到精子的平均运动路径，再计算出每个精子运动轨迹的曲线路径和直线路径，获得6种精子运动学参数，根据参数将精子分为四种活性等级，根据四种精子数量和第一精液池中的精子数量判断出精子的活力；本发明采用模拟输卵管的微流控芯片，由智能手机对精子活性进行分析，检测过程方便快捷且准确性高。
Description
技术领域
本发明涉及生物活性检测领域，具体是精子的活性检测技术，采用微流控芯片和智能手机对精子的活性进行检测。
背景技术
在生物繁衍过程中，精子活性的好坏直接影响育种的成功率，因此，精子的活性检测尤为重要。传统的精子检测方法是，通过染色试剂对精液中的精子进行染色，并借助显微镜人工进行观测，判断精子活性，这种方法过程繁琐，依赖大体积的显微镜，因此只能在实验室中完成，且人工观测主观性强，缺乏严谨、客观的数据支持。随着计算机视觉的快速发展，出现了很多利用计算机视觉检测精子活性的方法，例如中国专利申请号为202010108994.4文献中提供了一种动物精子图像识别方法、装置、计算机可读存储介质和计算机设备，利用人工智能技术识别动物精子的活性，但是，该装置主要关注于图像处理过程，而图像的采集过程依赖外部显微镜和摄像装置，过程仍然繁琐，体积仍然较大，不是一体化的便携性解决方案。
发明内容
本发明的目的是为解决现有精子检测存在的问题，提供了一种基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统及方法，提高精子活性检测过程的便捷性以及检测结果的准确性。
本发明基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统采用的技术方案是：其包括能滑动移开式地连接在一起的上层塑料板和下层塑料板，上层塑料板上表面开有智能手机放置槽，下层塑料板的上表面开有能放置微流控芯片的微流控芯片放置槽，微流控芯片的正上方是显微成像装置，显微成像装置正上方对着贯通智能手机放置槽的相机孔；微流控芯片的下表面贴有加热板，加热板的正下方是聚光镜，聚光镜的正下方是全反射镜，全反射镜斜上方是LED灯，加热板的正中间开有上下贯通的透光孔，加热板、聚光镜、全反射镜以及LED灯均固定嵌在下层塑料板的内部；微流控芯片上设有第一进液口、第二进液口、第一精液池、第二精液池、通道和混合腔，混合腔于微流控芯片的正中间，混合腔两端分别通过一个通道连接第一精液池和第二精液池，第一精液池和第二精液池相对于混合腔的中心对称布置，第一精液池与第一进液口连通，第二精液池与第二进液口连通；下层塑料板的内部还设置有控制电路板，控制电路板上设有与LED灯连接的电源模块和与加热板连接的温控模块。
进一步地，上层塑料板两侧边向下延伸插扣，下层塑料板的两侧边向上开有插槽，插扣能滑动式插在插槽中，合紧上层塑料板和下层塑料板。
本发明基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统的检测方法采用的技术方案是包括以下步骤：
步骤1)：用注射器将待测精液注入第一进液口中，将精子活动液注入第二进液口中，直到注入的精液和精子活动液流动至混合腔中混合，活性强的精子从第一精液池游到第二精液池中，活性差的精子留在第一精液池中；
步骤2)：控制电路板控制加热板工作，保持加热温度为38摄氏度，将微流控芯片放入微流控芯片放置槽中，使第一精液池对准显微成像装置，将智能手机放入智能手机放置槽中，智能手机摄像头对着相机孔，采集第一精液池中的精子图像，对采集的图像进行处理，得到第一精液池中的精子数量NS；
步骤3)：将微流控芯片旋转180度，使微流控芯片的第二精液池位于显微成像装置的正下方，通过智能手机录制第二精液池的精子视频并对视频进行逐帧处理，得到所有的精子质心坐标以及所有的精子运动轨迹；
步骤4)：对每个精子的运动轨迹进行拟合，得到精子的平均运动路径S，再计算出每个精子运动轨迹的曲线路径L和直线路径R；获得6种精子运动学参数分别是：精子的头部沿着其运动轨迹线实际的运动速度VCL＝L/T、精子头部在其运动轨迹直线上的速度VSL＝R/T、精子头部沿其平均运动路径移动的平均运动速度VAP＝S/T、精子运动曲线的近似直线的程度LIN＝VSL/VCL、精子头部沿其运动轨迹的平均摆动尺度WOB＝VAP/VCL、精子运动的平均路径分离度STR＝VSL/VA；
步骤5)：根据所述的6种精子运动学参数VCL、VSL、VAP、LIN、WOB、STR将精子分为A、B、C、D四种活性等级，并记录其对应的精子数量NA、NB、NC、ND，根据所述的精子数量NA、NB、NC、ND和所述的第一精液池中的精子数量NS判断出精子的活力。
进一步地，步骤3)中，智能手机对视频进行逐帧处理的方法是：
步骤A：对第一帧图像预处理，使用边缘检测、杂质剔除算法，得到第一帧中每一个精子的质心坐标(X1，Y1)和运动轨迹Gi，i为第一帧中第i个精子，将每一个精子的质心坐标(X1，Y1)保存到对应的精子运动轨迹Gi中，如此得到i个运动轨迹Gi，将i个运动轨迹Gi组成轨迹集G；
步骤B：对所述的质心坐标(X1，Y1)使用卡尔曼滤波器预测第二帧中精子出现的质心坐标(x2，y2)；对第二帧图像进行处理，得到第二帧中每一个精子的质心坐标(X2，Y2)；将所述的质心坐标(X2，Y2)与所述的质心坐标为(x2，y2)作关联匹配，如果匹配成功，将该质心坐标(X2，Y2)更新到所述的轨迹集G中，反之，将新的精子坐标(P2，Q2)创建新的运动轨迹Hi，并将新的运动轨迹Hi加入到所述的轨迹集G中；对第二帧中的每一个精子的质心坐标(X2，Y2)使用卡尔曼滤波器预测下一帧即第三帧中精子的质心坐标为(x3，y3)；
步骤C：与步骤B的方法雷同地循环往复，直到处理完最后一帧图像，得到最后一个精子的质心坐标为止，如此得到所有的精子质心坐标以及所有的精子运动轨迹。
更进一步地，步骤4)中，使用最小二乘法对每个精子的运动轨迹进行拟合得到精子的平均运动路径S，计算出轨迹集G中的每个精子运动轨迹的曲线路径
和每个精子运动轨迹的直线路径R＝Zf-Zo，Zt是某一个精子在时间t的坐标,Zt-1是该精子在时间t-1的坐标,T是该精子的运动时间，Zf是该精子在运动轨迹上第一次出现的坐标，Zo是该精子在运动轨迹上最后一次出现的坐标。
本发明采用上述技术方案后突显的有益效果是：
1、本发明所述的活性检测系统采用模拟输卵管的微流控芯片，智能手机App中内置了精子活性检测算法，微流控芯片为精子提供环境，经过带温控的显微成像装置的光学放大，由智能手机采集图像信息，最后由App中的检测算法对精子活性进行分析，检测过程便捷。
2、本发明中的显微成像装置，能够充当显微镜的作用，并安装有调焦螺旋，通过齿轮调节透镜组到微流控芯片之间的距离，实现手动调焦功能，提供检测的准确性。
3、本发明中的控制电路板，上面集成了电源模块、温控模块、主控芯片。电源模块能够给LED灯供电，为显微成像装置提供光源，而温控模块能够控制加热板的温度在38摄氏度附近，为精子提供最为舒适的环境，有效避免了传统检测过程中低温时精子活性较低的问题。
4、本发明中的微流控芯片，厚度为10微米，保证了精子在微流控芯片中只能做二维平面运动，有效避免了精子堆叠对精子活性检测结果的影响，准确性高。
5、本发明中的智能手机内置精子活性检测算法的App，能够自动采集视频，对精子目标进行检测、跟踪，计算精子的运动速度，得到运动学参数，并对精子的活性进行分级，最终生成详细的检测报告，方便快捷。
附图说明
图1是本发明基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统的主视示意图；
图2是图1中上层塑料板以及显微成像装置装配后的立体结构放大图；
图3是图2中显微成像装置的结构放大图；
图4是图1中下层塑料板及其连接部件的立体结构放大图；
图5是图1中的光路原理图；
图6是图1中微流控芯片的俯视结构放大图；
图7为精子活性检测方法中对精子视频进行逐帧处理直至活性分类的流程图；
附图中各部件的序号和名称：1：透镜组，2：微流控芯片，3：加热板，4：聚光镜，5：全反射镜，6：智能手机摄像头，7：智能手机，8：LED灯，9：控制电路板，10：上层塑料板，11：下层塑料板，12：圆形塑料板，13：微流控芯片放置槽，14：插槽，15：插扣，16：相机孔，17：调焦螺旋，18：智能手机放置槽，19：透光孔，20：齿轮，21：斜螺纹套，22：显微成像装置，23：外螺纹套，24：塑料外壳，25：第一精液池，26：通道，27：第二精液池，28：混合腔，29：第一进液口a，30：第二进液口。
具体实施方式
参见图1、图2和图4，本发明所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，主要由上层塑料板10和下层塑料板11组成，上层塑料板10在下层塑料板11上方，上层塑料板10两侧边向下延伸插扣15，下层塑料板11的两侧边向上开有插槽14，插扣15正好可以插在插槽14中，使上层塑料板10在下层塑料板11通过插槽14和插扣15可滑动移开地连接在一起。使用时可以通过滑动插扣15打开上层塑料板10。
下层塑料板11的上表面开有微流控芯片放置槽13，微流控芯片放置槽13的槽口向上开口，靠近两侧插槽14的端部(即图1中靠近左端部)，位于两侧插槽14的正中间，微流控芯片放置槽13为方形的放置槽，在微流控芯片放置槽13中放置微流控芯片2。在槽之前，通过滑动插扣15移开上层塑料板10，打开微流控芯片放置槽13，当放置好微流控芯片2后，可以滑动插扣15将槽口关闭，使上层塑料板10和下层塑料板11合紧。
微流控芯片2的正上方是显微成像装置22，显微成像装置22固定连接在上层塑料板10上。微流控芯片2与显微成像装置22之间无遮挡物。显微成像装置22的正上方对着智能手机摄像头6。在上层塑料板10上表面开有方形智能手机放置槽18，槽口向上开口，能容纳水平放置其中的智能手机7，当智能手机7水平置放在上层塑料板10上的智能手机放置槽18中时，其智能手机摄像头6正对着下方的显微成像装置22的中心。
微流控芯片2的下表面贴有加热板3，加热板3的正下方是聚光镜4，加热板3和聚光镜4不接触，聚光镜4的正下方是全反射镜5，聚光镜4和全反射镜5之间有一定距离，相互不接触。全反射镜3斜上方是LED灯8，加热板3的正中间开有透光孔19。加热板3、聚光镜4、全反射镜以及LED灯8均固定嵌在下层塑料板11的内部，同时在下层塑料板11的内部还设置有控制电路板9，用于控制整个系统的工作。
在上层塑料板10上开有上下贯通的圆形的相机孔16，相机孔16贯通智能手机放置槽18。当智能手机7放在智能手机放置槽18中时，相机孔16的正上方对着的是智能手机摄像头6，相机孔16的正下方是显微成像装置22。相机孔16贯通了智能手机摄像头6和显微成像装置22，使智能手机7可透过相机孔16拍摄下方的显微成像装置22显示的图像。
如图2所示，显微成像装置22由透镜组1和调焦螺旋17组成，透镜组1在相机孔16的正下方，透镜组1的中心轴和相机孔1的中心轴共线。透镜组1上下共有5个微型透镜，相较于单个的透镜，使用多个透镜组成的透镜组的显微效果更好。在透镜组1旁边是调焦螺旋1，调焦螺旋17的一半位于上塑料板10的内部，另一半位于外部，便于手动调焦。通过手动转动调焦螺旋17从而带动透镜组1内的微型透镜上下移动，实现调焦效果。
如图3所示，透镜组1外部是是圆柱形的塑料外壳24，塑料外壳24的外表面固定嵌入在上层塑料板10上，与上层塑料板10固定连接，塑料外壳24上下垂直布置，其下表面与微流控芯片2之间无遮挡物。塑料外壳24内部设有上下水平放置的5个微型透镜，5个微型透镜套在外螺纹套23内部，通过外螺纹套23与塑料外壳24之间以内外螺纹方式连接，也可以在塑料外壳24内部设置一个水平的圆形塑料板12，圆形塑料板12将塑料外壳24内部分成上下两段，圆形塑料板12的中心是内螺纹孔，该内螺纹孔与外螺纹套23以内外螺纹方式连接。外螺纹套23的下端同轴心地固定一个斜螺纹套21，即斜齿轮，斜螺纹套21的旁边是齿轮20，两者相啮合，通过齿轮20连接调焦螺旋17。齿轮20在塑料外壳24的下半部分，在塑料外壳24的下半部分开有一个小孔用于放置齿轮20，调焦螺旋17在塑料外壳24外部。转动调焦螺旋17，带动齿轮20旋转，再由齿轮20带动斜螺纹套21转动，从而带动通过外螺纹套23转动，使得5个微型透镜上升或下降，实现调焦的功能。
参见图1和图4，下层塑料板11上设置了微流控芯片放置槽13、加热板3、透光孔12、聚光镜4、全反射镜5、LED灯8和控制电路板9。其中，微流控芯片放置槽13是开口向上的方形槽，用于放置微流控芯片2，槽的底部固定了加热板3，加热板3的上表面与微流控芯片2贴在一起。加热板3的正中间区域设有圆形的上下贯通的透光孔19，聚光镜4在透光孔19正下方，全反射镜5在聚光镜4的正下方。全反射镜5的斜上方45度角处安装有LED灯8，用于为显微成像装置22提供光源。控制电路板9上安装有电源模块和温控模块，经电源模块连接LED灯8，用于给LED灯8供电，为显微成像装置22提供光源。控制电路板9上安装有温控模块，温控模块连接加热板3，用于控制加热板3的温度处于38摄氏度左右，保证精子处于最活跃的状态，避免气温低影响精子活性的检测。
参见图1和图5，LED灯8发出的光经过照射到全反射镜5上，全反射镜5的反射光向上反射到聚光镜4上，聚光镜4是一面凸透镜，能够将光汇集后通过正上方的透光孔19，然后经过微流控芯片2到达透镜组1，经过透镜组1的聚集，最终由智能手机摄像头6接收。其中，智能手机摄像头6充当显微镜目镜，透镜组1充当物镜，LED灯8、全反射镜5与聚光镜6组合负责提供光源，实现显微镜的效果。
参见图6所示的微流控芯片2结构，微流控芯片2由PDMS制作，其上设置了第一进液口29、第二进液口30、第一精液池25、第二精液池27、通道26和混合腔28。微流控芯片2为对称结构，混合腔28处于微流控芯片2的正中间，混合腔28两端分别通过通道26连接第一精液池25和第二精液池27，第一精液池25和第二精液池27相对于混合腔28的中心对称布置，第一精液池25和第二精液池27的水平横截面为菱形结构，用于储存精液，提供图像。混合腔28的水平横截面也是菱形结构，且设有开口，用于透气。第一精液池25与第一进液口29连通，第二精液池27与第二进液口30连通，第一精液池25、第二精液池27和通道26的上下厚度均为10微米，略大于精子头的大小，使得精子在其中只能做二维平面运动。进样时，使用注射器从第一进液口29将精液注入第一精液池25中，同时，从第二进液口30将精子活动液注入第二精液池27中，直到精液与精子活动液在混合腔28混合为止。此时，混合腔28以及连接于混合腔2和第一精液池25之间的通道26中充满了精液，而混合腔28以及连接于混合腔28和第二精液池27之间的通道26中充满了精子活动液。由于精子活动液中含有营养液以及精子活动需要的酶等成分，能够吸引精子从第一精液池25向第二精液池27方向游动。在此过程中，通道26充当输卵管的作用，模拟精子在输卵管中的运动过程。
参见图1-6所示，本发明所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统的检测步骤如下：
步骤1：微流控芯片加样：取待测精液，使用注射器将精液注入微流控芯片2的第一进液口29中，取精子活动液，使用注射器注入微流控芯片2的第二进液口30中，两个进液同时进行，一直注入，直到注入的精液和精子活动液流动至混合腔28中混合，此时，停止精液和精子活动液的注入。等待一段时间，活性强的精子会从第一精液池25游到第二精液池27中，活性差的精子将留在第一精液池25中，模拟精子在输卵管中运动过程。
步骤2：打开显微成像装置22，开启控制电路板9上，其上的温控模块控制保持加热板3工作，保持加热温度为38摄氏度，给微流控芯片23提供38摄氏度的环境温度，保证精子处于最活跃的状态。随后，滑动上层塑料板10上的插扣15，将上层塑料板10与下层塑料板11微微分开直至露出微流控芯片放置槽13，放入微流控芯片2到微流控芯片放置槽13中，使微流控芯片2中的第一精液池25对准显微成像装置22，正对着其中的透镜组1，也就是将微流控芯片2中的第一精液池25放置在透镜组1的正下方，再合上层塑料板10，也合上显微成像装置22。最后，将智能手机7放入智能手机放置槽18中，智能手机摄像头6对着相机孔16，打开手机相机，调节调焦螺旋17，直至图像为最清晰状态。
步骤3：智能手机7采集到第一精液池25中的精子图像，对采集到的第一精液池25中的精子图像进行预处理，包括直方图均衡化和阈值分割，之后使用Canny边缘检测算法对精子边缘提取，并设置阈值剔除杂质(如白细胞)，最后，统计检测到的精子数量，得到第一精液池25中的精子数量NS。
步骤4：在得到第一精液池25中的精子数量NS之后，由于微流控芯片2为对称结构，所以滑动插扣15再次分开上层塑料板10，取出微流控芯片2将微流控芯片2旋转180度，随后放置在微流控芯片放置槽13中，此时，微流控芯片2的第二精液池27位于透镜组1的正下方，再合起上层塑料板10，通过智能手机7可以录制第二精液池27的精子视频。
步骤5：智能手机7共录制m秒，每秒采集n帧图像，共采集m*n帧图像。智能手机7中内置APP，对录制的第二精液池27的精子视频进行逐帧处理：如图7所示，首先从第一帧开始，对第一帧图像进行预处理，随后使用边缘检测、杂质剔除算法，记录第一帧中每一个精子的质心坐标(X1，Y1)，根据这些质心坐标(X1，Y1)得到每一个精子的运动轨迹Gi，i表示第一帧中第i个精子，并将每一个精子的质心坐标(X1，Y1)保存到对应的精子运动轨迹Gi中，如此得到i个运动轨迹Gi，将i个运动轨迹Gi组成集合，称为轨迹集G。最后，对第一帧中的每一个精子的质心坐标(X1，Y1)使用卡尔曼滤波器，预测下一帧即第二帧中精子出现的位置(坐标)，预测的下一帧精子质心坐标为(x2，y2)。
步骤6：处理下一帧图像，即第二帧图像，先对第二帧图像进行预处理，随后使用边缘检测、杂质剔除算法，记录第二帧中每一个精子的质心坐标(X2，Y2)，将第二帧中每一个精子的质心坐标(X2，Y2)与步骤5中得到的预测的第二帧中精子质心坐标为(x2，y2)作关联匹配，关联匹配的方法是采用通用的匈牙利算法作目标轨迹关联匹配，如果匹配成功，就将该第二帧中每一个精子的质心坐标(X2，Y2)更新到精子的所述的轨迹集G中。反之，如果匹配不成功，表明是新的精子坐标(P2，Q2)，则针对这些新的精子坐标(P2，Q2)创建新的运动轨迹Hi，并将新的运动轨迹Hi加入到所述的轨迹集G中。
之后，对第二帧中的每一个精子的质心坐标(X2，Y2)使用卡尔曼滤波器，预测下一帧即第三帧中精子出现的位置，即质心坐标为(x3，y3)。
步骤7：与步骤6的方法雷同，如此循环往复，直到处理完最后一帧图像，即第m*n帧，得到最后一个精子的质心坐标为止。如此得到了所有的精子质心坐标以及所有的精子运动轨迹，并更新到轨迹集G中，最终得到完整的精子运动轨迹。
步骤8：步骤7得到的完整的精子运动轨迹集G中包含了每条精子的运动轨迹，使用最小二乘法对每个精子的运动轨迹进行拟合，得到精子的平均运动路径，记为S。再根据公式
计算出轨迹集G中的每个精子运动轨迹Ci的曲线路径L，Zt表示某个精子在时间t的坐标位置,Zt-1表示某个精子在时间t-1的坐标,T为该精子的运动时间。根据公式计算出直线路径R＝Zf-Zo，其中，f表示该精子在运动轨迹Ci上第一次出现的时间，Zf表示该精子在运动轨迹Ci上第一次出现的坐标，o表示该精子运动轨迹最后一次出现的时间,Zo表示该精子在运动轨迹Ci上最后一次出现的坐标。
步骤9：基于步骤8中得到的曲线路径L，直线路径R，平均运动路径S，得到6种精子运动学参数,6种精子运动学参数分别是：精子的头部沿着其运动轨迹线实际的运动速度VCL、精子头部在其运动轨迹直线上的速度VSL、精子头部沿其平均运动路径移动的平均运动速度VAP、精子运动曲线的近似直线的程度LIN、精子头部沿其运动轨迹的平均摆动尺度WOB、精子运动的平均路径分离度STR。
所述的6种精子运动学参数的计算公式分别是：
VCL＝L/T；VSL＝R/T；VAP＝S/T；LIN＝VSL/VCL；WOB＝VAP/VCL；STR＝VSL/VAP。
步骤10：根据6种精子运动学参数VCL、VSL、VAP、LIN、WOB、STR，判断精子的活性等级。根据世界卫生组织(WHO)分级标准，当VCL≥45μm/s，且STR≥45％，判断精子活性为A级；当VCL≥45μm/s，且STR<45％，判断精子活性为B级；当VCL≥25μm/s，且STR<45％，判断精子活性为C级；当VCL≤10μm/s，判断精子活性为D级，并记录精子活性为A、B、C、D的精子数量为NA、NB、NC、ND，完成活性分类。
步骤11：基于步骤1中得到的第一精液池25中的精子数量NS和步骤10中得到的精子活性为A、B、C、D的精子数量NA、NB、NC、ND，进一步判断精子活力是否正常：若(NA+NB)/NS>50％或NA/NS>25％则判断精子活力正常，否则判断精子活力低下。
Claims (10)
1.一种基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，包括滑动移开式地连接在一起的上层塑料板(10)和下层塑料板(11)，上层塑料板(10)上表面开有智能手机放置槽(18)，下层塑料板(11)的上表面开有能放置微流控芯片(2)的微流控芯片放置槽(13)，其特征是：微流控芯片(2)的正上方是显微成像装置(22)，显微成像装置(22)正上方对着贯通智能手机放置槽(18)的相机孔(16)；微流控芯片(2)的下表面贴有加热板(3)，加热板(3)的正下方是聚光镜(4)，聚光镜(4)的正下方是全反射镜(5)，全反射镜(5)斜上方是LED灯(8)，加热板(3)的正中间开有上下贯通的透光孔(19)，加热板(3)、聚光镜(4)、全反射镜(5)以及LED灯(8)均固定嵌在下层塑料板(11)的内部；微流控芯片(2)上设有第一进液口(29)、第二进液口(30)、第一精液池(25)、第二精液池(27)、通道(26)和混合腔(28)，混合腔(28)于微流控芯片(2)的正中间，混合腔(28)两端分别通过一个通道(26)连接第一精液池(25)和第二精液池(27)，第一精液池(25)和第二精液池(27)相对于混合腔(28)的中心对称布置，第一精液池(25)与第一进液口(29)连通，第二精液池(27)与第二进液口(30)连通；下层塑料板(11)的内部还设置有控制电路板(9)，控制电路板(9)上设有与LED灯(8)连接的电源模块和与加热板(3)连接的温控模块。
2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，其特征是：上层塑料板(10)两侧边向下延伸插扣(15)，下层塑料板(11)的两侧边向上开有插槽(14)，插扣(15)能滑动式插在插槽(14)中，合紧上层塑料板(10)和下层塑料板(11)。
3.根据权利要求1所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，其特征是：显微成像装置(22)由透镜组(1)和调焦螺旋(17)组成，透镜组(1)在相机孔(16)的正下方，透镜组(1)内部是微型透镜，旁边是调焦螺旋(17)，手动转动调焦螺旋(17)能带动微型透镜上下移动。
4.根据权利要求3所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，其特征是：所述的透镜组(1)外部是固定嵌入在上塑料板(10)上的圆柱形的塑料外壳(24)，所述的微型透镜套在外螺纹套(23)内部，外螺纹套(23)与塑料外壳(24)之间以螺纹方式连接，外螺纹套(23)的下端同轴心地固定一个斜螺纹套(21)，斜螺纹套(21)与旁边的齿轮(20)相啮合，通过齿轮(20)与调焦螺旋(17)连接，调焦螺旋(17)在塑料外壳(24)外部。
5.根据权利要求1所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，其特征是：第一精液池(25)、第二精液池(27)和通道(26)的上下厚度均为10微米，使得精子在其中只能做二维平面运动。
6.根据权利要求1所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统，其特征是：第一精液池(25)、第二精液池(27)和混合腔(28)的水平横截面均为菱形。
7.一种如权利要求1所述的基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统的检测方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1)：用注射器将待测精液注入第一进液口(29)中，将精子活动液注入第二进液口(30)中，直到注入的精液和精子活动液流动至混合腔(28)中混合，活性强的精子从第一精液池(25)游到第二精液池(27)中，活性差的精子留在第一精液池(25)中；
步骤2)：控制电路板(9)控制加热板(3)工作，保持加热温度为38摄氏度，将微流控芯片(2)放入微流控芯片放置槽(13)中，使第一精液池(25)对准显微成像装置(22)，将智能手机(7)放入智能手机放置槽(18)中，智能手机摄像头(6)对着相机孔(16)，采集第一精液池(25)中的精子图像，对采集的图像进行处理，得到第一精液池(25)中的精子数量NS；
步骤3)：将微流控芯片(2)旋转180度，使微流控芯片(2)的第二精液池(27)位于准显微成像装置(22)的正下方，通过智能手机(7)录制第二精液池(27)的精子视频并对视频进行逐帧处理，得到所有的精子质心坐标以及所有的精子运动轨迹；
步骤4)：对每个精子的运动轨迹进行拟合，得到精子的平均运动路径S，再计算出每个精子运动轨迹Ci的曲线路径L和直线路径R；获得6种精子运动学参数分别是：精子的头部沿着其运动轨迹线实际的运动速度VCL＝L/T、精子头部在其运动轨迹直线上的速度VSL＝R/T、精子头部沿其平均运动路径移动的平均运动速度VAP＝S/T、精子运动曲线的近似直线的程度LIN＝VSL/VCL、精子头部沿其运动轨迹的平均摆动尺度WOB＝VAP/VCL、精子运动的平均路径分离度STR＝VSL/VA；
步骤5)：根据所述的6种精子运动学参数VCL、VSL、VAP、LIN、WOB、STR将精子分为A、B、C、D四种活性等级，并记录其对应的精子数量NA、NB、NC、ND，根据所述的精子数量NA、NB、NC、ND和所述的第一精液池25中的精子数量NS判断出精子的活力。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征是：步骤3)中，智能手机7对视频进行逐帧处理的方法是：
步骤A：对第一帧图像预处理，使用边缘检测、杂质剔除算法，得到第一帧中每一个精子的质心坐标(X1，Y1)和运动轨迹Gi，i为第一帧中第i个精子，将每一个精子的质心坐标(X1，Y1)保存到对应的精子运动轨迹Gi中，如此得到i个运动轨迹Gi，将i个运动轨迹Gi组成轨迹集G；
步骤B：对所述的质心坐标(X1，Y1)使用卡尔曼滤波器预测第二帧中精子出现的质心坐标(x2，y2)；对第二帧图像进行处理，得到第二帧中每一个精子的质心坐标(X2，Y2)；将所述的质心坐标(X2，Y2)与所述的质心坐标为(x2，y2)作关联匹配，如果匹配成功，将该质心坐标(X2，Y2)更新到所述的轨迹集G中，反之，将新的精子坐标(P2，Q2)创建新的运动轨迹Hi，并将新的运动轨迹Hi加入到所述的轨迹集G中；对第二帧中的每一个精子的质心坐标(X2，Y2)使用卡尔曼滤波器预测下一帧即第三帧中精子的质心坐标为(x3，y3)；
步骤C：与步骤B的方法雷同地循环往复，直到处理完最后一帧图像，得到最后一个精子的质心坐标为止，如此得到所有的精子质心坐标以及所有的精子运动轨迹。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征是：步骤4)中，使用最小二乘法对每个精子的运动轨迹进行拟合得到精子的平均运动路径S，计算出轨迹集G中的每个精子运动轨迹的曲线路径
和每个精子运动轨迹的直线路径R＝Zf-Zo，Zt是某一个精子在时间t的坐标,Zt-1是该精子在时间t-1的坐标,T是该精子的运动时间，Zf是该精子在运动轨迹上第一次出现的坐标，Zo是该精子在运动轨迹上最后一次出现的坐标。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征是：步骤5)中，当VCL≥45且STR≥45％，则精子活性为A级；当VCL≥45且STR<45％，则精子活性为B级；当VCL≥25且STR<45％，则精子活性为C级；当VCL≤10，则精子活性为D级；若(NA+NB)/NS>50％或NA/NS>25％，则判断精子活力正常，否则判断精子活力低下。
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