KR20040023603A - 정액 분석 - Google Patents

Abstract

(i) 투명한 용기에 담긴 시료를 동기 펄스된 광원(synchronically pulsed light source)과 광감지기 사이에 위치시키고, 그리고 (ii) 시료의 광학적 흡수도를 800 내지 1000nm의 영역에서 측정하고, 상기 흡수도에 비례하는 시료의 총 정자 농도(total sperm concentration, TSC)를 측정하는 방법으로 구성된 것임을 특징으로 한다. 또한, 생체액을 광학적으로 분석하는 데 필요한 시료 채취 기구, 정액 시료 내 운동성 정자 농도(motile sperm concentraion, MSC) 측정 방법, 정자 세포의 평균 속도(average velocity, AV)를 계산하는 방법과, TCS 측정 방법; MSC 측정방법; 그리고 영상 조영화 시스템을 포함하는 특징으로 하는 정자 품질 분석 시스템을 게재한다.

Description

정액 분석 {Semen Analysis}

세계보건기구(WHO)의 통계에 따르면, 결혼한 부부의 8 내지 10%에 이르는 비율이 불임으로 인하여 병원을 찾고 있는 것으로 보고되고 있다. 매년 4천만쌍 이상의 부부들이 의학적인 불임치료를 받고 있다. 이러한 불임 부부들 중에서, 40%는 남성에게 불임의 원인이 있으며, 20%는 부부 모두에게 불임의 원인이 있는 것으로 추정되고 있다. 정액 분석은 남성에서 기인한 불임의 원인을 분석함에 있어서 중요한 기술이다.

일반적인 정액 분석 방법은 적어도 다음 세 가지의 주요한 정액에 관한 매개변수 측정을 포함하고 있다.

i) 총 정자 농도 (total sperm concentration, TSC);

ii) 운동성 정자(motile sperm) 백분율; 그리고

iii) 형태학적 정상 정자(normal sperm morphologies) 백분율

남성 불임 치료에 있어서 모든 실질적인 목적으로 위하여 가장 핵심적인 요소인 정액 분석은 1930년대 이래로 변화 없이, 오늘날에도 여전히 현미경 관찰에 의한 분석법에 의하여 시행되고 있다. 이처럼 생체액을 분석함에 있어서, 전적으로 생체외 (in vitro) 에서 전통적인 분석 방법에 의하여 분석하는 것은 극히 이례적이라 할 것이다.

전통적인 분석 방법은 정자 세포를 세밀히 관찰하고, 수량를 계측하여 농도를 측정하고, 정자의 운동성을 분류하고, 정자의 형태를 식별하는 과정 등을 포함한다. 이러한 과정은 고도의 전문성과 매우 집약적인 노동을 요구하는데, 표준 방법에 따라 시행되는 경우 검사 하나를 수행하는 데 최소한 한시간이 소요된다.

이러한 종래의 분석방법은 수많은 오차의 원인들로 인하여 지극히 부정확한 것으로 알려져 있다. 오차의 주요한 원인으로는:

시험자 주관성의 개입.

상이한 시험자간과 상이한 실험 장소간에 사용되는 다양한 판정 기준.

정자 연구에 대한 제한된 수의 연구에 따른 커다란 통계적 오차.

등이 있다.

세계보건기구 메뉴얼 (WHO labratory manual for the examination of human semen and sperm=servical mucus interaction.4^thedition, Cambridge University Press, 1999)은 개별 정자의 운동성과 형태성을 분석함에 있어 최소한 200개 이상의 정자를 대상으로 수행할 것을 권장하였다. 그러나 이는 연구 수행 자체가 극히 번거롭고 시간을 많이 소모한다는 특성을 가짐으로 인하여 오차를 더욱 유도한다. 실제의 분석 수행에 있어서는, 많아야 50 내지 100개의 정자를 대상으로 분석이 이루어진다. 또한, 비록 시험자가 오차 없이 수행하였다 할지라도, 통계적 오차만도상당하다.

상기 서술한 방법에 의하여 정액을 분석하여 온 결과, 정액 분석 시험 결과는 극히 주관적이며, 부정확하며, 재현성이 적은 것으로 널리 인식되고 있다. 오차의 원인 중 시험자간 오차와 실험 장소간 오차가 많은 부분은 차지하며, 이에 남성 불임 치료 연구에 있어 해결해야 할 과제로서 수많은 학회와 연구 및 발표가 이들에 관하여 이루어지고 있다.

이러한 단점을 극복하고자, 의료 기기 회사들은 영상 분석에 기반하여 정액을 정밀하게 컴퓨터로 분석하는 기기 (CASA - Computer Assisted Semen Analyzers)를 개발하였다. 이 기기는 그의 모든 결과가 영상에 의존하기 때문에, 지극히 높은 해상도의 영상을 필요로 한다. 결국 이 기기는 수동적 분석 방법을 대체하고 해당 분야 전반에 적용될수 있는 표준을 제시하고자 하였으나, 두 가지 모두 실패하였다.

목적 달성에 실패한 첫 번째 이유는, 그 기기에 의한 분석 결과도 또한 여전히 수동적인 조건 설정과 기기 마다의 차이에 따라 변화하기 때문이다. 전통적인 수동적 분석 방법을 전면적으로 대체하기에는 비용이 고가이며, 복잡하며 사용하기 어려우기 때문에 전혀 실용성이 없었다. 결국 이 기기는 통상의 정액 분석에 일반적으로 사용되기 보다는 연구 기관, 대학 병원에서 내지는 전문적인 불임 센터에 자리잡게 되었다.

정액 측정에 대한 또 다른 방법들이 미합중국 특허 제4,174,953호와 미합중국 특허 제4,197,450호에 게재되어 있으며, 그의 모든 내용을 본 명세서에 원용하고자 한다. 이러한 특허들은 전기 광학적 방법과 아날로그 신호분석기를 사용하여 정자의 운동성을 측정하는 방법을 기술하고 있다. 정자의 움직임에 따른 광학 밀도의 변화를 감지하기 위하여, 미리 설정된 계내에서 정자가 담긴 현탁액을 연속적으로 관찰한다. 상기 변화에 대응하는 진동인 변조된 아날로그 신호가 발생하게 되며, 일정한 시간 동안 이 신호의 최고점과 최하점의 수를 기록하게 되는데, 이것이 정자 운동성 지표(Sperm Motility Index, SMI)라고 불리는 지표이다. 이러한 지표는 운동성과 관련되어 있으며, 그들 각각의 속도와 곱해져서 운동성 정자의 숫자에 비례하는 값을 나타낸다.

정자 품질 분석기(Sperm Quality Analyzer, SQA)로 불리우며, SMI 지표를 나타내는, 자동 정자 분석기가 수년간 판매되었다. 이러한 분석기는 다음의 방법으로 작동된다: 한 쪽 끝은 시료를 흡입하기 위하여 고무구(rubber bulb)로 이루어지고, 다른 한쪽 끝은 측정용 얇은 구획으로 이루어진 일회용 챔버안으로 정액 시료를 끌어 들인다. 시료를 흡입한 후 이 측정관을 SQA 안으로 넣으면, 자동으로 시료의 SMI를 측정한다. 이러한 SMI 지표는 몇몇의 경우에서는 유용하였지만, 의학 분야 전반에서 현미경을 사용하영 측정하는 전통적인 분석 방법을 대체할 수 있는 것으로 받아들여지지는 아니하였다.

일반적으로 수의학에서의 수태 연구에 있어서는 시료의 광학적 탁도를 측정하여 총 정자 농도(total sperm concentration, TSC)를 평가한다. 이러한 방법의 근본 원리는, 정자 세포는 주위를 둘러싸고 있는 정액 플라즈마(seminal plasma)보다 불투명하고, 이에 의하여 광선의 흡수도가 TSC에 비례하여 나타난다는 점이다.

예를 들면, 미합중국 특허 제4,632,562호는 정자를 포함하는 시료의 광흡수도를 측정하고, 얻어진 광흡수도 수치와 농도간에 최소한 세 단계의 핵심적인 경로를 통하여 상관 관계를 구성함으로써 정자 밀도를 분석하는 방법을 게재하고 있다. 상기 게재된 방법은 목축 산업에서의 인공 수정에 사용되기 위한 것이며, 400 내지 700nm의 범위에서 광학적 흡수도를 측정하는 것임을 특징으로 한다.

이러한 방법은 다음과 같은 이유 때문에 인간을 대상으로 한 영역에서는 사용되지 못하였다.

1) 정상 범위의 인간의 정액 농도 (또는 정상 범위보다 높은 그룹의 경우라 하더라도)가 이제까지 본 기술이 적용된, 대부분의 대응 동물에 비해 한 차수의 등급 이상 낮다.

2) 인간의 경우에는 정상의 범위보다 지극히 낮은 경우라 할지라도 그에게 기술을 적용하는 반면에, 가축의 경우에는 그러지 아니하다. 수태능력을 상실한 가축은 일반적으로 분리되며, 어느 경우이건 수태능력 회복을 위한 처치를 시행하지 않는다.

3) 인간을 대상으로 한 수정에 관한 연구에 있어 TSC 지표 자체만으로는 불충분하며, 따라서 정액 분석의 표준 방법으로 모든 경우에 있어서 현미경을 사용한 관찰을 수행하였다. 이는 동물 대상의 영역에서도 광범위하고 동일하게 적용되었다. 이러한 점은 결국 광흡수도 측정을 이용한 분석 방법에 대한 연구를 불필요하게 만들었으며, 이에 대한 연구가 이루어지지 않았다.

그러나, 인간 정액의 총 정자 농도를 보다 간편하고 객관적으로 측정할 수있는 방법은 이하와 같은 이유에서 요구된다.

세계보건기구 메뉴얼에 의하면, 가장 중요한 지표로 인식되어 있는 정자 운동성 판정(sperm motility assessment)는 격자 구조를 이용하여 현미경으로 관찰하는 방법에 의하거나 또는 CASA를 사용하여 수행할 수 있다.

CASA는 전통적인 관찰 방법에 비하여 약간의 장점을 가진다. 그러나 정량적 데이터의 정확성은 여전히 정액 시료의 준비 과정과 기계 설정 과정에서의 엄격한 정도에 의존한다. 결국 고가의 비용과 함께 이러한 영향 요인, 즉 숙련된 기술과 정교한 환경에 의한다는 점은 통상적인 정액 분석에 있어서의 이러한 기기의 실용적인 사용을 저해하였다.

미합중국 특허 제4,986,966호는 액체 속에서의 정자, 박테리아와 입자들의 움직임을 나타낼 수 있는 운동성 스캐너(motility scanner)를 게재하고 있다. 상기 스캐너는 평행렌즈(collimating lens), 집광렌즈(condensing lens), 영상렌즈(imaging lens)와 한 쌍의 반사체, 광원, 광선 감지 장치, 신호 전달 장치, 표시 장치로 구성된 것임을 특징으로 한다. 상기 영상렌즈(imaging lens)는 대상체의 표면이 최소한 0.2mm 인 경우에 있어 최적의 시야를 가진다.

본 발명은 정액 분석에 대한 것이다.

본 발명의 특징과 실제적인 수행 방법은 하기에서 설명하는 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 통하여 더욱 분명해지나, 첨부된 도면을 참조로 한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 총 정자 농도(TSC)를 측정하는 방법을 도시한 총정자 농도(TSC) 측정 방법의 도식도이고,

도 2는 본 발명의 시료 채취 기구를 상부에서 도시한 시료 채취 기구의 사시도이고,

도 3은 상기 도 2의 기구를 측면에서 도시한 시료 채취 기구의 단면도이고,

도 4는 상기 도 3에서 90°회전하여 상부에서 도시한 분리 밸브의 단면도이고,

도 5는 본 발명의 실행에 있어서의 분석과정을 도시한 정액 분석에 대한 개요도이고,

도 6은 운동성 정자 농도를 계산하는 과정을 도식한 운동성 정자 농도(TSC)를 계산하는 알고리즘에 대한 절차도이고,

도 7은 운동성 정자 농도를 계산하는 과정을 도시한 평균 속도를 계산하는 알고리즘에 대한 절차도이고,

도 8은 운동성 정자에서 인식되는 전형적인 아날로그 신호를 시간의 경과에 따라 도시한 운동성 정자의 아날로그 신호의 그래프이고,

도 9는 운동성 정자의 농도(TSC)와 아날로그 신호간의 상관관계를 도시한 운동성 정자 농도 (MSC)와 아날로그 신호간의 상관도이고,

도 10은 본 발명에 따른 영상 조영화 시스템을 도시한 영상 조영화 시스템에 대한 도식도이다.

본 발명의 목적은 TSC를 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이에 더하여 운동성 정자 농도(MSC)와 운동성 백분율을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 정자 지표 측정에 사용되는 시료 채취 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 정자 지표를 결정하여 주는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 첫 번째 특징은, 시료 안의 총 정자 농도(TSC)를 측정하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 (i) 투명한 용기에 담긴 시료를 동기 펄스된 광원(synchronically pulsed light source)과 광감지기 사이에 위치시키고, 그리고 (ii) 시료의 광학적 흡수도를 800 내지 1000nm의 영역에서 측정하고, 상기 흡수도에 비례하는 시료의 TSC를 측정하는 방법으로 구성된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 방법은 영상 분석에 의존하지 않는 객관적인 TSC측정 방법을 제공하고, 인간의 TSC를 측정할 수 있다. 그렇지만, 상기 방법은 동물의 TSC 측정에도 사용될 수 있다.

본 발명의 두번째 특징은,

(i) 기기 안으로 액체를 흡입하는 흡입기;

(ii) 상부벽과 하부벽으로 구성되고 벽간 거리가 100 내지 500 마이크론 범위에 해당하는 측정용 얇은 챔버;

(iii) 상부벽과 하부벽으로 구성되고 벽간 거리가 0.3 내지 3cm 범위에 해당하는 측정용 두꺼운 챔버; 그리고

(iv) 상기 챔버들로부터 공기를 제거하는 수단을 포함하는 것임을 특징으로 하는 생체액의 광학적 분석에 사용되는 시료 채취 기구를 제공한다.

바람직한 예는, 상기 생체액은 정액, 가장 바람직하게는 인간의 정액이다.상기 기기는 시료 채취기(sampler)와 이중 테스트 챔버 두가지로서 기능하며, TSC와 MSC를 동시에 측정할 수 있다. 어느 경우의 측정에 있어서도 희석을 요구하지 않는다. 이러한 점은 노동력을 절감할 뿐 아니라 희석 오차라 불리우는 주요한 오차의 원인을 제거한다.

상기 기기는, (필요한 경우에는) 별도의 조영 챔버(viewing chamber)로의 이동없이 장치 내에서 조영화를 가능케 한다. 상기 두꺼운 챔버가 광학 농도계로서 참조된다.

본 발명의 세번째 특징은,

(i) 시료 내의 정자 운동이 이를 관통하는 광선을 변화시킴으로써 신호를 발생시키는 광원과 광감지기 사이에 시료를 투명한 용기에 담아 위치시키고;

(ii) 상기 신호들을 선택하여 다수의 신호 샘플들을 생성시키며;

(iii) 상기 허용되는 신호들을 선택하고;

(iv) 상기 허용되는 신호들의 개별적인 절대값을 계산하며;

(v) 상기 절대값들의 평균 a값을 계산하고; 그리고

(vi) 상기 평균 a값에 기하여 운동성 정자 농도(MSC)를 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 정액 시료 내 총 정자 농도(MSC) 측정 방법을 제공하는 것이다.

정액 시료를 관통하는 광선으로부터 얻어지는 아날로그 신호들의 파형 분석으로부터 MSC를 측정할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 적당하게 선택된 기준을 적용하는 경우, 상기 파형에 의하여 얻어지는 영역의 넓이와 상기 MSC 간에 높은 상관 관계가 있는 것이 발견되었다. 상기 정자 시료의 MSC는 본 발명에 따라 상기 시료의 광학적 특성을 분석함으로써 얻어지는데, 이는 상기 정자의 운동성 때문에 시간 경과에 따라 변화한다. 이는 이하 상세하게 후술할 실질적으로 적당한 범위 내의 파형안에서의 상기 평균 신호 증폭이다.

본 발명의 네 번째 특성은,

(i) 미합중국 특허 제4,176,953호의 정의에 따라 정자 세포의 정자 운동성 지표(Sperm Motility Index, SMI)를 계산하고;

(ii) 상기 MSC를 계산하며; 그리고

(iii) SMI/MSC 비율을 포함하는 수식을 이용하여 평균 속도(average velosity, AV)를 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 정자 세포의 평균 속도(AV) 측정 방법을 제공하는 것이다.

관련 발명은 1997년 12월 4일에 등록된 미합중국 특허 제4,176,953호 개시되었으며, 이는 이스라엘의 Medical Electronic Systems사에 의하여 생산된 다양한 버전의 Sperm Quality Analyzers에 사용되었다. 이 발명은 정액 분석에 적용되었을 때 SMI(정자 운동성 지표)라 불리우는 지표를 제공한다. 상기 선행 발명에 개시된 것과 수많은 규명 연구에 의하여 증명된 것에 의하면, SMI는 운동성을 가지는 세포들의 농도(MSC로 일컬어지는)와 그들의 평균 속도(AV)의 함수이다. 간략하게 언급하자면, SMI는 함수식 MSC×AV, 또는 AV는 함수식 SMI/MSC이다. 상기 정자 시료의 평균 속도는 정자 운동성에 대한 정성적인 지표를 제공한다.

상기 기술한 내용에도 불구하고, SMI는 MSC와 AV를 직접 곱하는 함수식보다복잡하다. 100개 이상의 정액 시료를 조사, 분석하고 측정한 후에, 이들 사이의 정확한 상관관계(공식)가 밝혀졌다. 평균 농도를 산출하는 식은 일반적인 경우에 있어 AV=f(SMI/MSC), 여기서 "f"는 삼차 함수식으로 정의될 수 있다. 함수식 f(x)=1/1000x³+1/10x²+0.89x를 사용하는 경우, 상관계수 r=0.82가 얻어진다.

대부분의 정액 분석은 평균 속도 이상의 프로그레시브 모틸리티를 요구한다는 점이 중요하다. 프로그레시브 모틸리티는 5마이크론/초 이상의 평균 속도를 가지는 정자로 정의된다. 또한, 이 지표는 속도들의 정규 분포가 상기 평균의 근처에 위치하는 경우에는 상기 평균 속도로부터 제외될 수 있다. 비록 속도 분포가 전형적이지 않은 경우에도, 프로그레시브 모틸리티 계산에의 오차는 유의적으로 영향받지 않는다. 그에 더하여, 프로그레시브 모틸리티의 서로 다른 최소 속도가 알려지면, 이 다양한 역치값은 즉시 계산으로 편입되어서 이 지표에 추가적인 유동성을 부여한다. 이러한 점은 서로 다른 희석 용매나 주변 온도 또는 수의학 연구에서 서로 다른 종에서의 연구에서 매우 중요하다.

본 발명의 다섯 번째 특성은,

(i) TSC를 측정하는 장치;

(ii) MSC를 측정하는 장치; 그리고

(iii) 영상 조영화 시스템을 포함하는 것임을 특징으로 하는 정자 생활력을 측정하는 시스템을 제공하는 것이다.

상기 발명 시스템은 두 개의 주요한 정자 지표인 TSC와 MSC를 측정하는 장치와 상기 정자에 대한 세 번째 지표인 정자 형태성을 얻을 수 있게 하는 전통적인 조영화 장치를 결합한다. 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의하여 TSC 내지 MSC가 측정된다. 또 다른 바람직한 예는, 상기 시스템은 본 발명의 시료 채취 기구를 포함한다.

강조할 점은, 본 발명 시스템에서 사용되는 영상 조영화 시스템과 다른 정자 조영화 시스템(CASA와 같은)사이에는 근본적인 차이점이 있다는 것이다. 상기 다른 시스템은 그들의 모든 결과가 영상 처리 과정에 기본하기 때문에 극히 고화질의 영상을 요구한다. 반면에 본 출원 발명에서는, 조영화 과정은 단지 필요한 경우에 있어 비정상적이거나 의심스러운 경우를 관찰하고, 처리된 결과에 신뢰성을 더하고, 특정한 병리 상태를 진단하고 육안으로 정자 형태성을 판정하는 것을 가능하게 하는 보조적인 수단으로만 사용될 뿐이다.

상기 기능들을 만족하기 위해서는, 본 발명에 사용되는 영상 조영화 시스템은 집약적이고 저렴한 부속장치로서 설계되어야 하고, 이에 비록 독자적인 사용은 매우 제한적이지만, 본 발명 기기 내에서 보충적 기능을 세밀하게 수행한다. 현미경 관찰에 비한 상기 조영화 시스템의 장점은 혈구 계산기(hemocytometer)로의 피펫칭(pipetting), 슬라이드 준비, 희석과 충진이 불필요하다는 점이다. 상기 영상 조영화 시스템과 함께, 완전한 측정 챔버로서는 두 배인 본 발명 기기를 사용하는 것은 상기 모든 것을 제거한다. 이러한 특징은, 결과적으로 소규모의 병원은 물론 진료실에서의 본 발명의 상기 시스템의 사용을 허용하고 가능케 하였다.

상기 영상 조영화 시스템은 상기 측정된 시료로부터 다음과 같은 보충적 자료를 얻을 수 있게 한다.

1. 극히 낮은 정자 농도의 측정

극히 낮은 (5 백만 정자 /㎖ 미만) 농도의 TSC 측정은 본래적으로 정확도가 제한된다. 이는 광흡수도가 정자 세포가 아닌 다른 인자에 의하여 영향을 받는 정도가 이러한 낮은 레벨에서는 비교적 유의적으로 되기 때문이다. 광흡수는 정액 플라즈마(seminal plasma)의 변화성이나 정자 외 다른 세포의 존재에 의할 수 있기 때문이다. 상기 후자는 백혈구(감염상태를 의미하는 white blood cells, WBCs)와 다양한 급원을 가지는 미성숙 세포나 정자외 세포 등을 포함한다. 본 발명에 따라 TSC가 조영화 없이 광학적 흡수도에 의하여 측정되므로, 상기에 지적한 바에 기인하여 극히 낮은 농도에서는 모호해질 가능성이 있다. 상기 저농도 영역에서 TSC가 중요하게 인식되는 경우에는, 조영화를 통해 상기 광흡수도에 영향을 미치는 다른 세포들을 분리할 수 있게 된다. MSC는 광흡수도와 독립적으로 측정되기 때문에, 상기 운동성 정자 백분율(% motility, MSC/TSC)은 육안으로 검측된 TSC 지표에 의하여 계산될 수 있다.

2. 정액 내 타세포(foreign cells) 규명

상기 시스템은 정액의 특질에 영향을 미치거나 또는 가벼운 질환의 진단에 도움을 주는 다른 세포의 존재를 규명하는 데 유용하다. 예를 들면, 백혈구 (leukocyte)는 감염을 의미하고, 미성숙 세포는 정자 생성 이상을 의미하고, 응집은 수많은 원인에 기인할 것이라는 등의 예이다.

3. 육안에 의한 정자의 형태학적 판정

본 발명의 시스템이 비록 자동적으로 정상 형태의 정자 백분율%을 계산하여 주지만, 널리 주어진 판정 기준(예를 들면, WHO 분류기준)에 따라서 하는 것은 아니다. 아쉽게도 이 판정 기준은 보편적으로 인정되지 않는다. 보편적으로 인정되는 판정 기준은 아직 존재하지 않으며, 응용에 있어서 하나의 요인이 된다. 예를 들면, 시험관 아기 시술(IVF)과 세포질내 정자 삽입술(ICSI) 시행에서의 형태학적 판정 기준은 일반적으로 보통의 경우보다 훨씬 엄격하다. 다른 국제 기준들(예를 들면 strict 또는 Krueger criteria) 역시 광범위하게 적용된다. 조영화는 수정 분야 종사자에게 자신만의 판정 기준을 선택하는 것은 물론 특정 결함 (머리 변형, 꼬리 이상, 등.)이 존재하는 것을 규명할 수 있게 한다.

4. 정관절제술 검증과 무정자증 진단

정관절제술의 결과를 완벽하게 검증하거나 무정자증의 확정적 진단을 위해서는 평가된 시료 내에서 정자가 완전히 존재하지 않음을 결정하는 것이 필요하다. 일반적으로 이는 측정되어야 할 농도가 매우 낮기 때문에 광흡수도를 이용한 기술에서는 불가능하다. 이러한 경우에는, 개별의 정자 세포를 탐색하기 위하여 넓은 영역을 세밀하게 조사하는 수동적 영상화가 필요하다. 본 발명의 시스템에 사용되는 상기 정자 조영화는 시스템은 이러한 적용에 적합하도록 맞추어져 있다.

5. 출력본

상기 영상 조영화 시스템은 주어진 선택된 영상(또는 수 개의 영상들)을 "정지"시킬 수 있으며, 이후 인쇄된 다음에 정액 분석 보고서(Semen Analysis Report)에 부착된다. 이러한 점은 치료 효과의 진찰과 검증에 있어 중요한 가치를 가진다. 상기 정지의 결과 부수적으로 정적 상태에서의 정액 시료 관찰이 가능해진다. 이러한 점은 분석과 수량 계측을 지극히 향상시킨다. 현미경적 판정에서 이는 정자를 관찰 전에 해체함(demobilizing, 죽임)으로써 만이 가능하다. 게다가, 모든 죽은 정자는 한 개의 층만으로 구성되는데, 상기 층에는 일반적으로 높은 농도와 정자의 중첩 현상 때문에 분석 결과를 복잡하게 한다.

실시예1

상기 기술한 바와 같이, 인간 정액의 총 정자 농도(TSC)를 자동 광학 측정기를 사용하여 측정하는 방법은, 동물 시료와는 달리 낮은 정자 때문에 과거에는 사용될 수 없었다. 이와 더불어, 예를 들면 정액 플라즈마(seminal plasma)의 변동 등에 의하여 유도되는 전기적이고 광학적인 잡음 때문에, 가축의 수태 연구에 전형적으로 사용되는 분석 방법의 인간 대상의 연구 영역에로의 적용이 제한되었다. 본 발명은 이러한 난점을 해결하고자 다음과 같은 특징을 포함하고 있다:

i) 상기 시료를 투명한 용기에 담아, 동기 펄스된 광선을 발생시키는 광원과 상기 광선을 감지하는 광감지기 사이에 위치시킨다. 이렇게 동기 펄스된 광원과 광검출기를 사용함으로써, 전기적 오차를 유도할 수 있을 정도로 낮은 농도로 존재하는 정자 세포를 분류할 수 있다.

ii) 800 내지 1000nm의 범위에서 광학적 흡수도를 측정한다. 적외선에 근접 영역에서 흡수도를 측정하는 경우에 정자 세포는 높은 흡수도를 나타내는 반면에 정액 플라즈마(seminal plasma)는 낮은 흡수도를 나타내기 때문에, 최적의 결과를 제공한다는 것이 밝혀졌다. 바람직하게는, 상기 측정 범위는 850 내지 950nm 범위이다. 가장 바람직하게는 880 내지 900nm의 범위이다.

상기 발명을 사용하여서, 흡수도를 통하여 시료의 TSC를 측정할 수 있다. 비록 본 발명이 인간의 정자나 인간의 정액에 바람직하게 사용되나, 동물의 정액이나 정자에 대하여도 적당한 정도로 희석한 후에 사용될 수 있다.

본 발명 방법에 의한 실시예를 사용한 광학적 시스템의 예가 도 1에 도시되어 있다. 전체적으로 알파벳2로 표시된 상기 시스템은, 광원4, 광감지기6과 그 사이에 존재하는 시료 용기8을 포함한다. 보다 바람직한 광원은, 적외선 영역에 근접하는 광선을 방사하는 고속 스위칭 동기 펄스 발광 다이오드(fast-switching synchronically pulsed light emittung diode, LED) 이다. 상기 광원은 광도 조절기10를 통하여 조절되며, 다시 이 조절기는 변조기12에 의하여 조절된다. 상기 광감지기는 동기 펄스된 광선을 감지할 수 있다. 상기 광감지기는 측정된 아날로그 신호를 상기 변조기12에 의하여 조절되는 복조기(demodulator)14로 전달되고, 이는 다시 디지털 형태로 전환되어 출력기16으로 전달된다.

바람직하게는, 상기 시료를 통과하는 광선 경로는 수직이다. 일반적으로 상기 광선이 시료를 통과하는 거리는 5와 15mm 사이이며, 보다 바람직하게는 10mm이다. 상기 시료 용기는 800과 1000nm 사이의 적외선에 근접하는 파장 영역에서 완전히 투명하여야만 한다. 또한 상기 시료 용기의 재료가 되는 플라스틱재는 정자 세포에 독성이 없어야만 한다. 바람직한 재료는 폴리스티렌 PG-79이다. 바람직하게는, 상기 시료 용기는 광학적 측정에 영향을 미칠 수 있는 침투성이나 기포 형성성을 갖지 않아야 한다.

상기 발명을 사용하여, 최저 약 2백만 세포/㎖의 TSC의 수준까지 측정되었다. 이 농도는 이미 정자의 극심한 병변상태를 의미한다.

실시예 2

도 2는 본 발명에서 정액 시료를 분배하고 측정하는 시료 채취 기구20의 실시예를 도시한다. 상기 기구는 전면의 광학적 표시부22, 후면의 흡입부24, 중간부의 공기 배출부26로 구성되어 있다.

상기 전면의 광학적 표시부22는 측정용 얇은 챔버28과 측정용 두꺼운 챔버30을포함한다. 상기 얇은 챔버는 MSC 측정 내지 조영화에 사용되며, 상기 두꺼운 챔버는 TSC 측정에 사용된다. 이러한 방법을 통하여, 동일한 시료 채취 기구와 동일한 추출 시료로부터 다양한 지표을 동시에 얻을 수 있다.

상기 후면의 흡입부24는 실린더32와 그 가운데에서 움직이는 플런저34를 포함한다. 이 부분들은 서로 잘 맞물려서 일반적인 주사기와 동일하게 작용한다. 이 부분은 상기 시료를 상기 측정 챔버로 흡입시키는 기능을 한다.

상기 공기 배출부26은 시료를 채운 후 상기 실린더와 측정 챔버들의 사이를 분리하여 주는 분리 밸브36을 포함한다. 상기 흡입기, 측정용 얇은 챔버, 측정용 두꺼운 챔버 및 공기 배출구는 모두 서로 액체를 교환한다.

사각의 레일모양을 가지는 어댑터38은 상기 기구20의 한 쪽 면을 따라서 연결되어 있고, 샘플이 측정되는 광학적 부분으로 유입되는 과정에서 정확하게 작동하고 정렬을 맞추는 기능을 한다. 또한, 정밀한 전기 광학적 측정에서 요구되는 기계적 지지 작용과 안정성을 제공한다.

상기 기구의 부분은 도 3에 더욱 명확하게 도시되어 있다. 상기 측정용 얇은 챔버28은 평행하게 위치하는 투명한 벽, 즉 상부벽40와 하부벽20사이의 공간에 해당하며, 이 사이를 광선이 통과한다. 상기 양 벽 사이의 거리는 100 내지 500마이크론의 범위이며, 바람직하게는 250 내지 350마이크론, 가장 바람직하게는 약 300마이크론 이다. 상기 세 번째 경우에 있어, 상기 챔버 안 액체의 부피는 대략 25㎕이다. 상기 챔버의 전면부 말단44에는 입구가 있는데, 이를 통하여 시료가 상기 기구의 안으로 유입된다. 상기 도시된 실시예에서, 챔버의 너비는 약 4mm이다.

상기 측정용 얇은 챔버는 정자의 운동성 평가에 사용되고, 상기 하부벽42와 마주하고 있는 광원과 상기 하부벽40과 마주하고 있는 광감지기 사이에 위치한다. 상기 광원과 광감지기는 측정용 얇은 챔버의 양 쪽 끝에 위치하는 것이 이해될 것이다. 광선이 정액 시료가 담겨 있는 상기 챔버를 통과한다. 다른 한 편으로 상기 챔버의 감지기는 정자 세포의 운동에 의하여 발생하는 광학 밀도 변화를 기록한다. 이러한 광학 밀도 변화는 광감지기에 의하여 전기적 신호로 전환되고, 이는 다시 전기 회로로 들어가 MSC를 표시할 수 있도록 여과되고 디지털화되고 처리된다. 또한, 상기 측정용 얇은 챔버는 이하 후술할 영상 조영화 시스템에서도 사용된다.

상기 측정용 두꺼운 챔버30은 투명한 상부벽46과 하부벽48으로 구성되어 있으며, 그 사이를 광선이 통과한다. 상기 벽 사이의 거리는 0.5 내지 3cm 사이의 범위이며, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.2cm이며, 가장 바람직하게는 약 1cm이다. 상기 세 번째 경우에 있어 측정용 두꺼운 챔버 안 액체의 부피는 약 0.5㎖이다.

상기 챔버는 정자 농도의 전기 광학적 측정에 사용된다. 측정용 얇은 챔버28을 통과하는 광선과 동일하거나 또는 상이한 광선이 상기 측정용 두꺼운 챔버의 상부벽과 하부벽 사이를 통과한 후, 광감지기에 의하여 감지된다. 상기 측정 챔버는 기포 때문에 발생할 수 있는 부정확성을 피하기 위하여 내부가 시료로 가득 채워져야 한다. 챔버를 통과하는 광선의 감쇠 정도는 시료의 정자 농도에 비례한다. 광선의 광도는 챔버를 통과한 후 측정되고 전기적 장치에 의하여 TSC 단위로 환산된다. 이러한 시료 채취 기구 내 챔버의 배열은 변화 가능하다.

상기 실린더32는 상기 양 측정 챔버28과 챔버30와 함께 서로 액체를 교환하는데 작용하고, 따라서 플런저34를 끌어 넣음으로써 액체를 챔버 안으로 유입시킨다. 이러한 흡입 방법은 많은 부피의 시료를 기기 안으로 유입될 수 있게 한다. 측정 챔버 안에 남아 있는 시료에서 기포가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 분리 밸브36은 상기 실린더와 양 측정 챔버 사이에 위치하고, 상기 부위들과 함께 서로 액체를 교환하는데 작용한다. 도 4에 상기 밸브의 상세 도면을 도시하였으며, 밸브는 밸브 하우징52에 들어맞는 피스톤50으로 구성되어 있다. 측정 챔버30과 실런더32를 연결하는 연결 보어54는 피스톤50을 관통하여 존재한다.

상기 밸브가 상부에 위치할 때, 상기 측정 챔버와 상기 실린더 사이가 연결된다. 밸브를 하부로 누르면 연결은 절단되고, 시료를 측정하는 측정 챔버 안의 공기를 제거하고 온도 변화에 의한 액체의 누수 현상을 방지한다. 이러한 방법은 전면부 말단44를 제외하고는, 측정되는 액체의 부피에서 공기가 제거되기 때문에 용적식 배수(positive displacement)에 상당하는 방법이다. 상기 방법은 누수 현상을 방지하고 분석되어야 샘플로 기포가 침투하는 것을 방지함과 동시에 다양한 점성도를 가지는 시료의 연구 수행을 가능케 한다.

상기 측정 챔버로부터 공기를 제거하는 수단으로 분리 밸브로 예시되었지만, 다른 수단, 예를 들면 용적형 파이펫(positive displacement pipette)이 사용될 수도 있다.

상기 기구의 모든 부분은 측정할 세포에 대하여 독성을 가지지 아니하는 것으로부터 제조되어야 한다. 바람직하게, 플라스틱 재료와 같은 비교적 가격이 저렴하여 일회용으로 사용될 수 있다. 폴리스티렌(polystyrene) PG-79가 상기 기구의 제조에 사용될 수 있는 폴리머의 한 예이다. 상기 분리 밸브, 실린더와 피스톤은 폴리프로필렌(polypropylene)으로 만들어질 수 있다. 측정용 얇은 구획은 가장 높은 용적당 표면적율을 가지기 때문에, 상기 기구 중 세포 독성에 가장 민감한 부분이다.

상기 기구20의 내부로 시료를 흡입하기 위하여, 상기 측정용 얇은 챔버28의 팁44가 상기 정액 시료 속 약 5mm 깊이로 들어간 후 시료를 기구 안으로 흡입한 후, 분리 밸브 36을 통과한다. 상기 기구를 완전히 채우는 데는 단지 약 0.6㏄만이 필요하다. 이후 분리 밸브는 하부로 내려가고, 상기 기구는 광학적 측정 장치안으로 들어간다.

실시예3

상기에 서술한 바와 같이, 상기 발명에 의한 MSC 측정에는 MSC에 비례하는 전압 신호의 발생을 요구한다. 도 5는 이러한 전압 신호를 발생하는 정액 분석 시스템의 한가지 실시예를 도시하였다.

사각형의 단면을 가지는 광학 모세관100은 정액 시료102를 함유하는데 사용된다. 상기 모세관100은 광원110으로부터 발생되는 입사 광선105에 의하여 조명된다. 상기 모세관100은 300㎛의 광경로를 가지며, 이를 통해 광선105가 통과한다. 산란된 광선106은 상기 모세관을 통과한 후, 직경 70㎛의 구경108에 의하여 평행광선으로 된다. 상기 평행화된 광선107은 광감지기115에 충돌한다. 상기 광감지기115는 상기 광선107의 강도에 비례하는 아날로그 전압 신호120를 생성한다. 상기 아날로그 신호는 상기 시료 내 정자의 운동으로 인하여, 제출된 도 8에 도시된 예시처럼 시간 경과에 따라 변화한다. 상기 아날로그 신호120은, 예를 들어 8000Hz의 속력을 가지는 아날로그 신호120을 선택하여 디지털 출력 신호128을 생성하는 아날로그-디지털 전환기(analog-to-digital converter)125로 입력된다. 상기 디지털 출력 신호는 메모리130에 저장된다. 상기 시료102내 정자의 운동은 상기 광선107의 강도에 변조를 초래하고, 따라서 아날로그 신호120과 디지털 신호128을 순차적으로 변화시킨다.

처리기135은 상기 정액 시료102의 분석 결과를 산출하기 위하여 메모리130에 저장된 정보의 분석을 실행하는 과정으로 배열되어 있다. 상기 분석 결과는 출력장치, 예를 들면 개인용 컴퓨터145의 CRT 스크린140또는 상기 측정 기기의 내부 LCD 스크린148에 출력된다.

도 6은 본 발명에 따라, 예를 들면 상기 도5의 처리기135에 의하여 MSC를 계산하는 알로리즘의 실시예를 도시한 절차도이다.

단계200에서 도 5의 디지털 신호128는 상기 신호의 주파장(dominant frequency)과 연관되어 있지 않는 고주파수의 신호와 저주파수의 신호를 제거하여 필터링되는데, 상기 신호는 정액 시료102의 운동성에 의해 영향을 받는다. 상기 과정은 신호 내 잡을 비율을 최적화하기 위하여 수행된다. 또한 상기 신호128의 직류 요소(DC component)도 제거된다. 예를 들면, 인간 정액 시료의 경우 최적의 상관 빈도를 가지는 영역은 5와 30Hz 사이인 것으로 나타났다. 단계205에서는, 실험 등을 통해 미리 주어진 역치값 이하의 수치를 가지는 시료는 배제된다. 단계201에서도 나머지 모든 시료에 대하여 동일한 역치값을 적용하여 제외한다.

단계215에서는, 무관한 세포 등에 의하여 초래되는 다양한 파형을 제거하기 위한 파형 추출 과정을 수행한다. 보다 바람직하게는, 인간 정자에 대하여 다음과 같은 기준을 만족하지 않는 파형은 배제한다.

최소높이 - 10 millivolts.

최소폭 - 37.5 milliseconds.

최대폭 - 500 milliseconds.

최소 상승/하강 시간 - 2.5miliseconds.

정자와 관련된 파형의 시작과 끝에 대한 정확한 감응(그리고 감지)은 파형의방위에 발생하는 유의적인 변화를 감지하는 것으로 정의된다. 이러한 양 지점에 대한 시간차가 주어진 파장에서의 시간차에 해당한다. 상기 추출 방식은 시간 경과에 따른 아날로그 신호(도 5의120)의 확장을 도시하는 도8에 주어진 예시(눈금은 미기재)에 의하여 이해될 수 있다. 상기 역치값302는 출력 신호와 현미경적으로 측정된 MSC 사이에 광학적 직선성(opimal linearity)을 나타내는 수치로 실험을 통하여 결정된다. 상기 MSC 계산에 이용되는 파형은304,305,306과307로 표시된 것이다. 이외의 다른 파형들은 다양한 원인에 의하여 측정에서 배제된다:308은 최고점이 역치값 이하이고;310은 최대폭을 초과하였으며;312는 최소폭 이하이기 때문이다.

단계220의 도6에서는, 추출된 모든 시료에 대하여 측정치를 계산하며, 단계225에서는, 상기 측정치들의 평균값을 계산한다. 단계230에서는, 시료102의 MSC가 상기 평균값a로부터 산출된다. 예를 들면,a값에 대한 MSC는 다음과 같은 일차 방정식으로 나타낼 수 있다.

MSC=αa

상기 α값은 실험을 통하여 얻어진 상수이다. 보다 바람직하게는,a값에 대한 MSC는 다음과 같은 이차 방정식으로 나타낼 수 있다.

MSC = Aa²+Ba

도 9과 관련하여, 상기 발명에 따라서 인간 정액 시료를 분석할 수 있다.a값에 대한 MSC는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.

MSC = 0.047a²+ 0.869a (I)

a값이 적을 수록 높은 상관 관계가 발견되었다. 수식(I)에 의하면, 전 영역에 걸친 신선한 정자의 상관계수는 0.98을 초과하였다.

다양한 점성도를 가지는 정액 시료, 냉동 시료, 세척된 정자, 희석된 시료( 염화 시트레이트와 실험용 요크 버퍼 (Test Yolk buffer) 양자 모두)는 물론 글리세롤을 최대 20% 까지 함유하여 점성도를 증가시킨 시료에 대하여도 분석을 시행하였다. 다양한 시료의 점성도(결과적으로 정자의 속도)는 MSC와 평균 신호수치 사이에 유의적인 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. (모든 경우에서 상관계수는 0.96을 초과하였다.)

원심분리기를 이용한 농축 방법(centrifugal enrichment technique)을 사용하여, 다양한 범위의 MSC를 가지는 시료들에 대하여 (최대 250M/㎕까지) 측정을 수행하였다. 유의적으로 포화 상태를 이루는 영역은 발견되지 않았다. 최고 농도의 영역에서 나타나는 약간의 비직선성은 상기에서 주어진 단순 2차 다항식에 의하여 보정될 수 있다.

소 정액에 대해서도 수행한 결과, 소의 MSC와 인간 시료와 동일하게 분류하여 얻은 이상적인 평균 신호수치 사이에서 우수한 상관관계를 얻었다. 다만, 소 정액 시료는 측정 전에 희석되어야만 한다. 이는 소의 운동성 정자 농도는 일반적으로 인간의 운동성 정자 농도에 비하여 한 차수의 등급 이상 높기 때문이다.

실시예4

상시에 기술한 바와 같이, 평균 속도는 SMI와 MSC에 상관한다. 도 7과 관련하여, 상기 SMI는 단계235에서 산출된다. 이는 예를 들면, 미합중국 특허 제 4,176,953,호에 게재된 내용이나 또는 SQA 분석기를 이용하여 얻을 수도 있다. 바람직한 실시예에서, MSC는 본 발명에서의 알고리즘(상기 실시예3 참조)에 의하여 계산된다. 단계245에서, 평균 속도(AV)는 SMI/MSC 비율을 포함하는 수식을 통하여 계산될 수 있다. 평균속도(AV)를 계산하는 하나의 식은 다음과 같다.

단계250에서는, 상기 계산 결과들이 출력기145또는148상에 표시된다. (도 5 참조)

실시예5

본 발명의 분석 기기에 이용될 영상 조영화 시스템(video visualization system, VVS)의 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 정액 시료300는 확산된 대립 위상 조명기305(diffused, pahse contrasted illuminator)의 전면에 놓인다. 상기 시료는 실험용 표준 슬라이드나 도말유리(smear), 또는 본 발명에서의 시료 채취 기구에 담겨질 수 있다. 조명기305에서 발생된 광선은 상기 시료300을 통과하고, 바람직하게는 20배율과 40배율로 증폭되면서 스위치형 복합 렌즈 시스템 (switchable dual lens system)을 통과한다. 상기 증폭된 광선은 소형의 CCD 비디오 카메라315로 이동된다. 산출된 영상은 내부에 장착된 출력 스크린(built-in internal viewing screen)320이나 개인용 PC, 스크린, 인쇄 장치 등과 같은 외부의표시 수단325에 표시될 것이다.

바람직한 실시예에서, 상기 VVS는 본 발명의 시료 채취 기구, 특히 측정용 얇은 구획 주변에 설치되어야 한다. 상기 특징의 목적은 영상화 과정을 일반적인 시험 과정에 통합하기 위한 별도의 공정을 필요없게 하기 위해서이다. 즉, 자동적으로 분석하여 주는 장치에 정액이 채워진 기기를 단순히 출력 포트 안으로 넣는 것이다. 어찌 되었던, 상기 VVS는 본 발명의 시료 채취 기구에의 사용에만 제한되지 않으며, 실험용 표준 슬라이드나 도말유리(smear)에도 사용될 수 있다.

상기 VVS의 전면 말단은 현미경의 전면 말단과 유사하다. 두 개의 대물렌즈 중 확대와 시야를 최적화 하여주는 배율 적용(20배율 내지 40배율)을 선택할 수 있다. 그러나 현미경에서의 접안렌즈와는 달리, 대상의 영상은 소형의 CCD 비디오 카메라로 이동된다. 상기 CCD의 크기는 6mm(대각선)이다. 출력 스크린은 100mm의 LCD이다. 이러한 점은 약 17배에 해당하는 영상 증폭을 제공한다. 이는 사실상으로, 전체적으로 볼 때 잠재적인 340배 내지 680배의 증폭을 부여한다. 비록 200 내지 400배의 증폭 배율만이 요구되지만, 보다 소규모의 설비 내에서도 상기 증폭을 만족할 수 있도록 이러한 설정이 선택되었다. 예를 들면, 집약된 로버스트 데스크탑 유닛(compact and robust desk-top unit)에 유용하다(고정된 이미지 거리를 감소시키는 것이 요구되는 증폭 배수를 감소시킨다).

상기 렌즈들과 배율은 임의 선택 가능하여서, 유효거리(즉, 대물에서 렌즈까지)가 측정용 얇은 챔버 구획의 총 두께(예를 들면, 300 마이크론) 전체를 통해 스캐닝이 가능한 정도까지 변화할 수 있다. 이러한 점은 스캐닝을 필요로 하지 않는통상의 현미경 관측과는 반대인데, 왜냐하면 통상적으로 대물을 깊이가 단지 20 마이크론인 슬라이드에 놓아서 전체 내부를 스캐닝이나 포커싱(focusing)을 통하지 않더라도 관찰할 수 있기 때문이다.

상기에 서술한 바와 같이, 200배율 내지 400배율로 총 증폭 배율을 선택할 수 있다. 400배율은 정자외 세포 (백혈구, 원형구 등)를 측정할 때와 정자 세포의 다양한 형태학적 병변(응고, 미성숙 세포, 정자 머리 또는 꼬리 변형, 등.)을 조사하고 평가하는 것이 요구될 때 선택될 것이다. 200배율은 정자 세포이건 다른 것들인지에 상관없이 세포수 측정 (cell counting)에 적합할 것이다. 상기 저배율은 보다 넓은 시야(4배 확대)와 그에 따른 향상된 계측 통계를 제공한다. 정적 영상의 가능성은 양자의 적용을 향상시킨다.

상기 VVS를 사용하여 세포수 측정을 용이하게 하고 정확한 정량적 결과를 얻기 위하여, 바람직한 경우에는 눈금 격자가 LCD 출력 스크린 위에 직접 기입될 것이다. 상기 눈금은, 정액으로 채워진 측정 부분 안에서 증폭 전 크기가 0.1cm에 상당하는(200배율 증폭), 2cm의 사각형으로 구성된다. 이러한 방법은 상기 측정 부위 자체에 정밀한 미세 격자를 기입하여야 하는 고난도의 작업을 배제한다. 상기 후자의 고가의 방법은 일회용적 사용을 불가능하게 하면서 Mackler Counting Chamber와 약간의 혈구 계산기에 적용되었다. 본 출원 발명에서는 이러한 방법이 불필요하고, 상기 VVS는 출력 스크린의 한 부분으로서 격자를 허용한다.

상기 VVS는 다음과 같은 적용에 있어 유요하다;

(a) 극히 낮은 정액 농도의 측정.

(b) 정액 내의 타 세포(foreign cells) 규명 (정자를 제외한).

(c) 선택된 기준에 따른 수동적인 형태학적 분석.

(d) 정관 절제술 유효성 검증.

(e) 무정자증 진단.

(f) 육안 분석과 컴퓨터에 의한 결과의 즉시 비교.

(g) 다양한 정자층의 고정된 이미지의 출력본 "스냅사진" 제공. 상기 고정화는 상기 이미지의 전기적 동결에 의해 얻어진다.

상기 VVS는 다음과 같은 적용에 있어 유용하다;

(a) 극히 낮은 정액 농도의 측정.

(b) 정액 내의 타 세포(foreign cells) 규명 (정자를 제외한).

(c) 선택된 기준에 따른 수동적인 형태학적 분석.

(d) 정관 절제술 유효성 검증.

(e) 무정자증 진단.

(f) 육안 분석과 컴퓨터에 의한 결과의 즉시 비교.

(g) 다양한 정자층의 정지된 이미지의 출력본 "스냅사진" 제공. 상기 정지화는 상기 이미지의 전기적 동결에 의해 얻어진다.

Claims (29)

1. i) 투명한 정액 용기에 시료를 담아 동기 펄스된 광원과 광감지기 사이에 위치시키고; 그리고

   ii) 상기 시료의 총 정자 농도에 비례하여 나타나는 800 내지 1000nm 범위에서의 광흡수도를 측정하는 것을 포함하는:

   정액 시료 중의 총 정자 농도 측정 방법.
2. 제1항의 방법에 있어서, 850 내지 950nm 범위에서 흡수도를 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항의 방법에 있어서, 880 내지 900nm 범위에서 흡수도를 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항의 방법에 있어서, 상기 시료가 인간의 정액을 포함하는 것임을 특징으로 방법.
5. 제1항의 방법에 있어서, 상기 시료가 인간의 정자를 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항의 방법에 있어서, 상기 시료가 동물의 정액을 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항의 방법에 있어서, 상기 시료가 동물의 정자를 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
8. i) 800 내지 1000nm 범위의 동기 펄스된 광원을 사용하고,;

   ii) 동기 펄스된 광감지기; 그리고

   iii) 상기 광원과 광감지기 사이에 위치하는 투명한 시료 용기를 포함하는:

   정액 시료 중 총 정자 농도 측정 방법.
9. i) 기기 내로 액체를 흡입하는 흡입기;

   ii) 상부벽과 하부벽 사이의 벽간 거리가 100 내지 500 마이크론인 측정용 얇은 챔버;

   iii) 상부벽과 하부벽 사이의 벽간 거리가 0.5 내지 3cm인 측정용 두꺼운 챔버; 그리고

   iv) 상기 측정용 챔버들 안에서 공기를 제거하는 수단을 포함하는:

   생체액의 광학적 분석에 사용되는 시료 채취 기구.
10. 제9항의 기구에 있어서, 상기 생체액이 정액인 것임을 특징으로 하는 기구.
11. 제9항의 기구에 있어서, 상기 흡입기, 상기 측정용 얇은 챔버 그리고 상기 측정용 두꺼운 챔버가 액체를 서로 교환하는 것임을 특징으로 하는 기구.
12. 제9항의 기구에 있어서, 상기 측정용 얇은 챔버의 벽간 거리가 250 내지 350 마이크론인 것임을 특징으로 하는 기구.
13. 제9항의 기구에 있어서, 상기 측정용 두꺼운 챔버의 벽간 거리가 0.8 내지 1.2cm인 것임을 특징으로 하는 기구.
14. 제9항의 기구에 있어서, 상기 흡입기가 실린더와 플런저로 구성된 것임을 특징으로 하는 기기.
15. 제9항의 기구에 있어서, 상기 공기 제거 수단이 상기 측정용 챔버들과 상기 흡입기 사이에 위치하는 밸브를 포함하는 것임을 특징으로 하는 기구.
16. 제9항의 기구에 있어서, 광학적 기기 안에서 정렬하기 위한 어댑터를 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는 기구.
17. 제9항의 기구에 있어서, 상기 측정용 챔버의 상기 상부벽과 하부벽이 투명한것임을 특징으로 하는 기구.
18. 제9항의 기구에 있어서, 상기 기구가 일회용인 것임을 특징으로 하는 기구.
19. (vii) 정액 시료 내의 정자 운동이 이를 관통하는 광선을 변조시킴으로써 신호를 발생시키는 광원과 광감지기 사이에 시료를 투명한 용기에 담아 위치시키고;

    (viii) 상기 신호들을 선택하여 다수의 신호 샘플들을 생성시키며;

    (ix) 허용되는 신호들을 선택하고;

    (x) 상기 허용되는 신호 샘플들의 개별적인 절대값을 계산하며;

    (xi) 상기 절대값들의 평균 a값을 계산하고; 그리고

    (xii) 상기 평균 a값에 기하여 운동성 정자 농도(MSC)를 계산하는 것을 포함하는:

    정액 시료 내 운동성 정자 농도(MSC) 측정 방법.
20. 제19항의 방법에 있어서, 상기 MSC가 숫자식 MSC = Aa²+ Ba에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항의 방법에 있어서, 상기 MSC가 숫자식 MSC = 0.047a²+ 0.869a에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. (i) 미합중국 특허 제4,176,953호에 정의된 대로 정자 세포의 정자 운동성 지표(Sperm Motility Index, SMI)를 계산하고;

    (ii) 상기 MSC를 계산하고;

    (iii) 상기 SMI/MSC 비율을 포함하는 숫자식을 이용하여 평균 속도 (average velocity, AV)를 계산하는 것을 포함하는:

    상기 정자 세포의 평균 속도(AV) 계산 방법.
23. 제22항의 방법에 있어서, 상기 MSC가 상기 제19항의 방법에 따라 측정된 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제22항의 방법에 있어서, 상기 AV가 방정식 AV=0.001X³+ 0.1X²+ 0.89X, 여기서 X=SMI/MSC, 으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제22항의 방법을 포함하여 시료내에서 AV가 5 마이크론/초를 초과하는 프로그레시브 모틸리티를 가지는 정자의 백분율 측정 방법.
26. (i) TSC를 측정하는 장치;

    (ii) MSC를 측정하는 장치; 그리고

    (iii) 영상 조영화 시스템을 포함하는:

    정자 품질 분석 시스템.
27. 제26항의 시스템에 있어서, 상기 제9항의 시료 채취 기구를 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는 시스템.
28. 제26항의 시스템에 있어서, 상기 TSC 측정 장치가 상기 제1항에 따른 방법을 사용하는 것임을 특징으로 하는 시스템.
29. 제26항의 시스템에 있어서, 상기 MSC 측정 장치가 상기 제19항에 따른 방법을 사용하는 것임을 특징으로 하는 시스템.