Способ для определения присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии и система для определения присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии Российский патент 2023 года по МПК B01L3/00 G01N15/14 C12Q1/04 C12M1/34 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе и устройству для качественного и количественного анализа на твердые частицы в жидких образцах методом оптической микроскопии. В частности, система и устройство относятся к измерению биологических элементов, таких как яйца паразитов, в биологическом образце, например, в образце кала.

Уровень техники

Для широкого диапазона диагностических целей при исследованиях здоровья животных и людей и окружающей среды значительную ценность имеет качественный и количественный анализ частиц в данном образце. «Качественный» означает подтверждение присутствия или отсутствия конкретных биологических элементов, в то время как «количественный» означает определение количества этих элементов. Известным стандартным способом, используемым в лабораториях, является метод флотации, в котором для обнаружения, идентификации и количественного определения конкретного биологического материала в образце, такого как паразиты в веществе кала, простейшие в воде и микроорганизмы в почве, используется микроскопия. Результаты многих из этих тестов имеют большое экологическое, финансовое и медицинское значение. Следует, однако, отметить, что существующие тесты являются трудоемкими, отнимающими много времени и требуют специально подготовленных специалистов в соответственно оборудованных лабораториях.

Тесты на количество яиц в кале представляют собой ценный диагностический инструмент и имеют целый ряд применений. В частности, тесты на количество яиц в кале используются для обнаружения яиц гельминтов или ооцист паразитов. Это метод флотации, в котором образец кала взвешивается в растворе с удельным весом выше такового соответствующих элементов паразитов. Спустя определенное время последние всплывают на поверхность, а более тяжелые частицы осядут. Затем для обнаружения, идентификации и количественного определения яиц и ооцист в образце используется микроскопия.

Это микроскопическое исследование кала животных важно для принятия решения о необходимости назначения лечения. Оно предлагает альтернативу слепым поголовным профилактическим мерам в отношении продуктивных животных, являющимся основной причиной развития у паразитов резистентности к противогельминтным средствам (способности червя выносить лечение лекарственным средством, которое иначе в таких же условиях убило бы паразита). Резистентность у паразитов развивается быстрее, чем происходит разработка новых лекарственных средств, и непродуманное лечение усугубляет эту проблему. Есть острая необходимость в решении этой проблемы. Тесты на количество яиц в кале важны для установления необходимости в лечении противогельминтными средствами и, если такая необходимость установлена, для определения, какое конкретное лекарственное средство было бы наиболее эффективным для конкретного паразита. Для определения эффективности выбранного противогельминтного средства, использованного при лечении инфицированных животных, может использоваться дополнительный тест на уменьшение числа яиц в кале.

Нынешние тесты на количество яиц в кале обычно проводят специализированные лаборатории. Образцы кала тестируют на присутствие элементов паразитов, и результаты выдают в виде числа яиц на грамм кала. Эта оценка включает в себя ряд стадий, зависящих от используемого способа. Все способы предусматривают приготовление образца, в котором конкретное количество образца кала гомогенизируют соответствующим объемом флотационного раствора. Количества образца и раствора выбирают таким образом, чтобы, среди других соображений, окончательное число яиц в кале можно было легко определить путем умножения числа яиц, подсчитанного под мечеными зонами, на простой коэффициент пересчета. Образец в растворе могут затем фильтровать и центрифугировать, а затем переносить в специальный контейнер, такой как наиболее широко используемое устройство McMaster Slide или mini-FLOTAC®. Устройство FLOTAC® предусматривает ожидание 10 минут или около того, а затем вращение верхнего диска относительно флотационных камер с последующей вставкой устройства в микроскоп. Этот процесс вращения носит название «переноса», поскольку он переносит верхнюю поверхность содержимого флотационных камер в очень мелкую зону просмотра для анализа под микроскопом.

Большие объемы могут оценивать другими методами центробежной флотации с высокой чувствительностью путем центрифугирования образца. Однако в лабораториях эти методы систематически не используют из-за требования наличия центрифуги и времени, необходимого для выполнения метода, что непомерно дорого для обычного недорогостоящего анализа на количество яиц в кале.

Альтернативный подход к анализу на количество яиц в кале предусматривает использование аппарата FECPAK^G2, что включает в себя использование устройства захвата изображения во взаимодействии с держателем образца, содержащим основание и выступ, проходящий от основания (предмет патента США 8,961,907, выданного компании SOWERBY). Основание содержит зону контакта, в которой при использовании поверхность жидкого образца может касаться выступа. Это устройство сосредотачивает яйца ближе к поверхности выступающей части аппарата. Это решение обеспечивает захват изображения образца кала по месту, которое затем передается для анализа в лабораторию.

Этим устройствам и способам для обнаружения, идентификации и анализа частиц присущ ряд проблем или недостатков, а именно:

• чувствительность теста пропорциональна исследуемому объему. 0,3 мл, исследуемые с помощью устройства McMaster Slide, дают чувствительность лишь 50 яиц на грамм, в то время как 2 мл, исследуемые с помощью устройства mini-FLOTAC®, повышают чувствительность до 5 яиц на грамм;

• чем больше исследуемый объем, тем большую площадь поверхности необходимо анализировать. Под микроскопом видимая площадь поверхности или поле зрения ограничена какой-либо отдельной зоной. Чем больше увеличение, тем меньше поле зрения. Это создает серьезное препятствие для эффективного исследования или сканирования всей площади поверхности. Это сканирование всей поверхности отнимают много времени, увеличивая тем самым стоимость анализа. Кроме того, это создает проблему для любой автоматической системы распознавания из-за большого числа отдельных изображений, необходимых для надлежащего и полного сканирования всей поверхности;

• имеются ограничения на соотношение между объемом жидкого образца и площадью поверхности. Больший объем и, следовательно, повышенная чувствительность, приводит к тому, что необходимо исследовать большую площадь поверхности. Цифровая идентификация интересуемых объектов не может быть достижимой из-за числа изображений, необходимых для покрытия каждого поля зрения, что не позволяет неподготовленным операторам осуществлять идентификацию по месту;

• механическая конструкция этих существующих устройств не очень подходит для включения в автоматизированный процесс или для использования неподготовленным персоналом. McMaster – это открытая система и при неосторожном обращении с ней приводит к утечке образца. Устройство mini-FLOTAC® требует вращения крышки после необходимого периода флотации, что предусматривает вмешательство человека в ходе процесса и требует определенных специальных знаний и опыта.

Хотя аппарат FECPAK^G2 и решает проблему концентрирования образца, эта система также имеет свои недостатки, а именно:

• концентрированием частиц в одно поле зрения аппарат может пересосредоточить рассматриваемые образцы, что вызовет перекрытие яиц и дебриса, видимых в микроскопе. Это может привести к значительным ошибкам при подсчете, особенно, если при подсчете используют программное обеспечение для распознавания изображений;

• нынешнее применение этого аппарата – для дистанционного захвата изображения образца, но анализ изображения по-прежнему проводит подготовленный персонал лаборатории. Пока нет свидетельств, что это изображение подходит для автоматического распознавания объектов;

• концентрирование частиц в этом устройстве включает наслоение или скапливание яиц в одно поле зрения, но это будет ограничивать способность идентифицировать более мелкие виды, такие как Coccidia, поскольку они могут загораживаться более крупными видами;

• поскольку этот аппарат не закрыт, не исключено, что наклон кассеты перед вставкой в устройство может привести к более низкому уровню мениска, который будет вне фокуса для устройства захвата изображений с фиксированным фокусом;

• открытая кассета может также претерпевать испарение, что понизит уровень мениска, образованного после периода флотации 2-5 минут. Кроме того, это могло бы привести к изображению вне фокуса, если камера или датчик имеет механизм с фиксированным фокусом;

• для идентификации и подсчета объектов на верхней поверхности канала текучей среды или ниже 50 мкм от нее оптика микроскопа должна иметь высокие увеличение и разрешение, что приводит к меньшей глубине фокуса. Это в свою очередь затрудняет достижение точного и надежного подсчета;

• эту проблему глубины фокуса можно уменьшить за счет меньших увеличений, но это в свою очередь непременно ограничит потенциальную идентификацию более мелких видов.

В заявке на патент США № 13/387,076 (публикация США № 20120135457A) раскрыт способ анализа на яйца паразитов или другие частицы в образце кала с использованием устройства, содержащего держатель с выступом. Выступ содержит дальний конец, который сужается и который содержит углубление для текучей среды со скошенными наклонными стенками. Свет передается через основание выступа. Устройство может использоваться с устройством захвата изображений / микроскопом для определения присутствия яиц. Недостатки, связанные с этим устройством, заключаются в следующем:

1. Плохое качество изображения, что приводит к плохим результатам автоматического анализа и потере точности.

• Из-за разных расположений плоскости «y» образца для наблюдений, поскольку контейнер, удерживающий исследуемый образец, открыт, увеличенные интересуемые объекты не ограничиваются одной и той же плоскостью. Некоторые поднимутся на мениске, а некоторые могут остаться в растворе. Это приведет в одном изображении к разным полям фокуса, что даст в результате потерю контрастности для распознавания.

• Поскольку этот аппарат не закрыт, не исключено, что наклон кассеты перед вставкой в устройство может привести к более низкому уровню мениска, который будет вне фокуса для устройства захвата изображений с фиксированным фокусом.

• Эта кассета открыта и, следовательно, может претерпевать испарение, что также понизит уровень мениска, образованного после периода флотации 2-5 минут. Кроме того, это могло бы привести к изображению вне фокуса и наличию видов для наблюдения в разных плоскостях.

• Концентрированием частиц в одно поле зрения аппарат может переконцентрировать рассматриваемые образцы, что вызовет перекрытие яиц, дебриса и растворенных пузырьков воздуха. Это может привести к проблемам с любым потенциальным программным обеспечением для распознавания изображений.

• Концентрирование частиц в этом устройстве включает наслоение или скапливание яиц в одно поле зрения, но это могло бы ограничивать способность идентифицировать более мелкие виды, такие как Coccidia, поскольку они могут загораживаться более крупными видами, маскирующими их.

• Более высокие коэффициенты увеличения и разрешения линзового аппарата, требуемые для более мелких видов размером менее 50 мкм, приводят к меньшей глубине фокуса для устройства захвата изображения.

2. Чувствительность теста

• Чувствительность теста прямо пропорциональна объему образца. Хотя размер контейнера не ограничивается, выдержано требование к центрифугированию образца для контейнера, содержащего образец глубиной более 3 мм (для удаления дебриса от интересуемых объектов и поддерживания прозрачности изображения при микроскопии), и это будет ограничивать объем в каждом углублении очень малым значением. Можно было бы использовать несколько углублений, но это потребует точности перемещения в направлении x и/или y, что увеличит расходы на устройство.

В патенте Японии JP 2006 029824 описывается устройство, имеющее канал для образца глубиной не более 400 мкм, предназначенный для определения присутствия вещества в образце суспензии. Такая глубина канала делает его непригодным для объема, достаточно большого, чтобы быть показательным, и наблюдения проводятся в пути потока канала.

В документе JP H02`72860 описывается лазер для обнаружения клеток в канале, предназначенном для размещения образца клеток в растворе.

В публикации WO 2015/156738 описывается устройство для микрожидкостной полимеразной цепной реакции (ПЦР), имеющее несколько лунок, расположенных радиально симметричным образом, причем указанные лунки заполняются посредством общего канала для текучей среды. Когда во время ПЦР образуется интересуемый продукт, система, содержащая это устройство, обнаруживает сигнал, испускаемый полученным продуктом.

В заявке US 2016/339434 описывается устройство для концентрирования частиц в микроканале с использованием инерционно-упругих способов. Частицы подаются по каналу и в центре канала или возле центра образуют линию локализованного пути в вязкоупругой текучей среде. Требуются высокие расходы, и вязкоупругий материал должен обладать динамической вязкостью, изменяющейся при изменении скорости сдвига.

В документе EP3020480 описывается устройство клеточных культур, предназначенное для выращивания клеток на гидрогелевой матрице, причем матрица удерживается в канале, разделяющем две камеры, предназначенные для размещения сред клеточных культур для питания интересуемых клеток.

В заявке US 2009/170151 описывается проточная ячейка, содержащая субстрат, имеющий канал, причем впуск и выпуск и часть субстрата являются светопроницаемыми, чтобы можно было обнаруживать частицы в канале. Для надлежащего функционирования ячейка требует действия капиллярности.

Целью настоящего изобретения является устранение по меньшей мере одного из вышеупомянутых недостатков.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к кассете, выполненной с возможностью для удерживания конкретного объема жидкого образца (или образца суспензии) таким образом, чтобы обеспечить концентрирование и точную идентификацию и подсчет целевых твердых частиц, всплывающих на поверхность из образца. Жидкий образец содержится в закрытом принимающем образец канале фигурного (трапецеидального или эквивалентного с более узким верхом и более широким основанием или прямоугольного) поперечного сечения. Для уменьшения поверхностного натяжения вдоль боковых стенок канала с целью предотвращения прилипания твердых частиц внутренние стенки закрытого принимающего образец канала могут покрываться гидрофобным или гидрофильным материалом. Жидкий образец готовят из части образца для наблюдения и флотационного раствора более высокой плотности, чем интересуемые частицы. В ходе процесса флотации в течение короткого периода времени могут прикладывать вибрацию. Взвешенные частицы в жидком образце всплывают на поверхность закрытого принимающего образец канала для наблюдения под микроскопом.

Для облегчения сканирования поверхности закрытого принимающего образец канала ширину закрытого принимающего образец канала удобно выполнить соответствующей ширине поля зрения оптики выбранного микроскопа, при этом процесс сканирования включает лишь одну составляющую относительного перемещения канала и оптики микроскопа. Затем сканирование всей поверхности состоит из относительного перемещения приращениями, например, перемещения кассеты так, что оптика микроскопа видит в приращениях всю (или почти всю) верхнюю поверхность закрытого принимающего образец канала. Альтернативно, в целях сканирования закрытый принимающий образец канал мог бы оставаться неподвижным, и оптика могла бы перемещаться, или для достижения указанного относительного перемещения могла бы использоваться любая комбинация этих двух перемещений. Таким образом, система может быть автоматизированной и позволяет пользователю собирать точные данные для большего количества образцов намного быстрее и без специальной квалификации операторов.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается, как изложено в прилагаемой формуле изобретения, кассета (1, 200, 300), предназначенная для применения при определении присутствия твердых частиц в образце суспензии, причем кассета (1, 200, 300) содержит корпус (2), имеющий опору (5); впускной канал (20), предназначенный для приема образца суспензии; и закрытый принимающий образец канал (6) в сообщении по текучей среде с впускным каналом (20), причем закрытый принимающий образец канал (6) имеет верхнюю часть (7, 208) и основание (5a), соединенные по меньшей мере двумя стенками (11a, 11b), образующими продольную ось; причем верхняя часть (7, 208) выполнена имеющей ширину, равную или менее ширины основания (5a).

В соответствии с настоящим изобретением предлагается, как изложено в прилагаемой формуле изобретения, кассета (1, 200, 300), предназначенная для применения при концентрировании твердых частиц в образце суспензии, причем кассета (1, 200, 300) содержит корпус (2), имеющий опору (5) и закрытый принимающий образец канал (6), причем закрытый принимающий образец канал (6) имеет верхнюю часть (7, 208) и основание (5a), соединенные по меньшей мере двумя стенками (11a, 11b); причем верхняя часть (7, 208) выполнена имеющей ширину менее ширины основания (5a).

В соответствии с настоящим изобретением предлагается, как изложено в прилагаемой формуле изобретения, кассета (1, 200, 300), предназначенная для применения при концентрировании твердых или взвешенных частиц в образце суспензии, причем кассета (1, 200, 300) содержит корпус (2), имеющий опору (5) и закрытый принимающий образец канал (6), причем закрытый принимающий образец канал (6) имеет верхнюю часть (7, 208) и основание (5a), соединенные по меньшей мере двумя стенками (11a, 11b), причем верхняя часть (7, 208) выполнена имеющей ширину менее ширины основания (5a) и глубину более примерно 400 мкм.

Предпочтительно, верхняя часть выполнена имеющей ширину менее ширины основания и глубину более примерно 300 мкм, но менее примерно 3000 мкм, измеренную от верха возвышения (50), то есть, в пределах между примерно 300 мкм и примерно 3000 мкм. Предпочтительно, глубина находится в пределах между примерно 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 и 3000 мкм. Предпочтительнее, эта глубина составляет более примерно 350 мкм, но менее примерно 3000 мкм; даже предпочтительнее, эта глубина составляет более примерно 375 мкм, но менее примерно 3000 мкм; идеально, эта глубина составляет более примерно 400 мкм, но менее примерно 3000 мкм, измеренная от верха возвышения (50).

Предпочтительно, стенки (11a, 11b) закрытого принимающего образец канала (6) являются прямыми, имеют наклон относительно основания (5a) 40-90°.

Предпочтительно, верхняя часть (7, 208) выполнена имеющей ширину менее ширины основания (5a).

Предпочтительно, основание (5a) образовано опорой (5) корпуса.

Предпочтительно, закрытый принимающий образец канал (6) дополнительно содержит возвышение (50), проходящее вверх от основания (5a). В идеальном случае, возвышение (50) отстоит от верхней части (7, 208) и одной или обеих стенок (11a, 11b). То есть, следует понимать, что возвышение (50) не соединено с одной или обеими стенками (11a, 11b) или верхней частью (7, 208), оставляя пространство (пустоту) вокруг по меньшей мере одной стороны возвышения (50) для заполнения жидким образцом и всплывания взвешенных частиц.

Предпочтительно, закрытый принимающий образец канал (6) может иметь любую форму, выбранную из группы, содержащей прямую, криволинейную, кругообразную, частично круглую, эллиптическую формы, соединенные последовательно две или более прямые или кривые линии или их комбинацию.

Предпочтительно, поперечное сечение закрытого принимающего образец канала (6) имеет форму трапеции, равнобедренной трапеции, усечённого треугольника, прямоугольника, равнобедренной трапеции на прямоугольнике, эллипса, дуги, является вогнутым или выпуклым.

Предпочтительно, кассета дополнительно содержит впускной канал (20), выполненный с возможностью приема образца суспензии и действия в качестве прохода для доставки образца в закрытый принимающий образец канал.

Предпочтительно, корпус (2) дополнительно содержит канал (14) выпуска воздуха в сообщении по текучей среде с закрытым принимающим образец каналом (6). В идеальном случае, выпускной канал (14) является диаметрально противоположным впускному каналу (20). Альтернативно, канал (14) выпуска воздуха находится противоположно впускному каналу (20).

Предпочтительно, впускной канал (20) представляет собой однонаправленный клапан.

Предпочтительно, корпус (2) кассеты (1) является открытым или закрытым.

Предпочтительно, корпус (2) кассета (1) является цельным.

Предпочтительно, корпус (2) кассеты (1) состоит из нижней части (201), выполненной с возможностью размещения закрытого принимающего образец канала (6), и верхней части (202), выполненной с возможностью прикрепления к нижней части (201) и создания с ней уплотнения. В идеальном случае, закрытый принимающий образец канал (6) образован на нижней части (201). Предпочтительнее, закрытый принимающий образец канал (6) образован, когда нижняя часть (201) и верхняя часть (202) объединены и образуют закрытый уплотненный корпус (2).

Предпочтительно, корпус (2) является по существу круглым, линейным, треугольным, четырехугольным. В идеальном случае, если корпус (2) является по существу круглым, закрытый принимающий образец канал (6) является кольцевым. Предпочтительно, корпус дополнительно содержит отверстие (30), выполненное с возможностью приема исполнительного устройства (101), соединенного с устройством (100) захвата изображения.

Предпочтительно, корпус (2) является линейным, закрытый принимающий образец канал (6) является линейным, и корпус (2) перемещается вдоль своей продольной оси. Корпус (2) и закрытый принимающий образец канал (6) могут быть прямолинейными или криволинейными.

Предпочтительно, кассета (1, 200, 300) выполнена с возможностью перемещения в одной плоскости. Альтернативно, или попеременно, если кассета (1, 200, 300) является неподвижной, устройство (100) захвата изображения выполнено с возможностью перемещения в одной плоскости.

Предпочтительно, перемещение в плоскости может быть поступательным или вращательным или их комбинацией.

Предпочтительно, внутренняя поверхность стенок (11a, 11b) закрытого принимающего образец канала (6) покрыта гидрофобным материалом.

Предпочтительно, внутренняя поверхность стенок (11a, 11b) закрытого принимающего образец канала (6) покрыта гидрофильным материалом.

Предпочтительно, корпус (2) является прозрачным или полупрозрачным.

Предпочтительно, кассета (1, 200, 300) является кассетой одноразового или многоразового использования.

Предпочтительно, вещество представляет собой взвешенное вещество или твердые частицы.

Предлагается, как изложено в прилагаемой формуле изобретения, способ определения присутствия твердых частиц в образце суспензии, причем способ предусматривает следующие стадии:

приготовление образца суспензии;

тщательное смешивание суспензии в контейнере;

введение образца тщательно смешанной суспензии в закрытый принимающий образец канал (6) кассеты (1, 200, 300), описанной выше;

установка кассеты (1, 200, 300) со смешанной суспензией образца на устройство (100) захвата изображения, имеющее объектив (102); и

перемещение кассеты (1, 200, 300) или оптического устройства (100) захвата изображения в одной плоскости для определения присутствия твердых частиц в образце суспензии, причем поле зрения объектива (102) соответствует ширине верхней части (7, 208) закрытого принимающего образец канала (6).

Предпочтительно, устройство (100) захвата изображения содержит исполнительное устройство (101), выполненное с возможностью зацепления с кассетой (1, 200, 300) и перемещения объектива (102) или кассеты (1, 200, 300) только в одной плоскости.

Предлагается, как изложено в прилагаемой формуле изобретения, система (400) для определения присутствия твердых частиц в образце суспензии, причем система содержит кассету (1, 200, 300), как описано выше, и устройство (100) захвата изображения, выполненное с возможностью размещения кассеты (1, 200, 300).

Предпочтительно, система дополнительно содержит компьютер, внутреннее запоминающее устройство, детектор (122) и беспроводную сеть для посылки данных для облачных вычислений и хранения.

Предлагается, как изложено в прилагаемой формуле изобретения, набор для определения присутствия твердых частиц в жидком образце, причем набор содержит кассету (1, 200, 300), как описано выше, и флотационный раствор.

Предпочтительно, флотационный раствор выбирается из насыщенного раствора NaCl с удельным весом 1,20, насыщенного сахарного раствора с удельным весом 1,280, сахарного раствора Шитера с удельным весом 1,20, насыщенного раствора сульфата цинка с удельным весом 1,20, насыщенного раствора нитрата натрия с удельным весом 1,20 и насыщенного раствора сульфата магния с удельным весом 1,280.

В настоящем описании термин «кассета» следует понимать как означающий тело или корпус, предназначенные для приема и содержания конкретного объема жидкого образца. Кассета предназначена для использования в устройстве захвата изображения для анализа на твердые частицы в жидком образце. Жидкий образец содержится в закрытом канале, находящемся в кассете.

В настоящем описании термин «жидкий образец» следует понимать как означающий образец, полученный из жидкого источника, например, крови, мокроты, жидкого кала, мочи, спинномозговой жидкости, слюны, синовиальной жидкости, воды (из ручья, реки, моря, океана), очищенной сточной воды, неочищенной сточной воды, стоков биологических отходов, стоков с сельскохозяйственных земель, или твердого вещества, такого как почва или твердый кал, взвешенные в подходящем флотационном растворе, и т. п. Если твердое вещество взвешено в подходящем флотационном растворе, жидкий образец обычно известен также «суспензия образца».

В настоящем описании термин «вещество» в отношении жидкого образца, тестируемого или анализируемого, следует понимать как означающий любые твердые частицы или взвешенное вещество, представляющие интерес в жидком образце и отличимые от взвешивающей жидкости. Этим веществом могут быть яйца или ооцисты паразита, грибковые споры, пыльца, семена, микроскопические артефакты/насекомые, костные отломки, полезные ископаемые, пластмассы (например, микроскопические сферические частицы) или иные артефакты, извлеченные при просеивании грунта из мест археологических раскопок, или полезные ископаемые, добытые из грунта и/или воды.

В настоящем описании термин «устройство захвата изображения» следует понимать как означающий устройство, способное захватывать изображение образца в кассете при ее сканировании, такое как, например, микроскоп с увеличительной линзой, матрица оптико-цифровых датчиков, камера (такая как аналоговый или цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат, видеокамера, кинокамера), способная получать одиночное изображение или несколько изображений и связанная с компьютером, оснащенным программным обеспечением, обеспечивающим полностью автоматическую визуализацию, устройство камеры вместе с еще одним устройством (таким как мобильный телефон) с отдельной увеличивающей линзой или иным устройством оптического увеличения или отсоединяемым объективов или без них, или систему, способную перед захватом передавать изображение в другое место или способную перед захватом отображать его на экране. Одиночное цифровое изображение может охватывать всю ширину канала, но обычно лишь часть его длины. Поэтому за стадией захвата изображения обычно следует стадия перемещения кассеты или оптического устройства, которая может быть автоматическим. Эти стадии циклов захвата/перемещения повторяют, пока не будет получено и готово для анализа изображение всей кассеты. Процесс сканирования могут осуществлять, удерживая кассету неподвижной и перемещая оптику микроскопа, или, альтернативно, используя комбинацию этих двух перемещений. Для использования с настоящим изобретением подходит любой способ обеспечения относительного перемещения контейнера с образцом и оптики микроскопа.

Изображение проецируют из объектива прямо на датчик изображений. Плата управления дает команду на захват изображения и его хранение в устройстве. Изображение могут частично или полностью обрабатывать в устройстве и загружать в облако (сеть дистанционных серверов в сете Интернет для хранения, управления или и обработки данных вместо локального сервера или персонального компьютера) или загружать без какой-либо предварительной обработки или с некоторой предварительной обработкой перед загрузкой. Этот анализ будет включать обработку изображения для обнаружения присутствия конкретных интересуемых частиц по определенным критериям, и будет получен качественный и количественный результат. Этот результат будут сохранять, а копию направлять конечному пользователю.

В настоящем описании термин «закрытый принимающий образец канал» следует понимать как означающий закрытый канал с конкретной формой поперечного сечения со стенками под углом 40-90°, предпочтительно, между 40° и менее 90°, для концентрирования плавающих твердых частиц в образце, когда они поднимаются на поверхность канала. Стенки закрытого принимающего образец канала могут быть прямыми, криволинейными, кругообразными, частично круглыми, эллиптическими.

В настоящем описании термин «закрытый принимающий образец канал трапецеидального поперечного сечения» следует понимать как означающий закрытый канал, имеющий в поперечном сечении трапецеидальную форму с боковыми стенками под углом между 40° и менее 90° для концентрирования плавающих твердых частиц в образце, когда они поднимаются на верхнюю поверхность. Термин «закрытый канал прямоугольного поперечного сечения» следует понимать как означающий закрытый канал, имеющий угол 90° между боковой стенкой и основанием. Наклон (угол) боковых стенок канала извлекает преимущество из того, что является достаточным для концентрирования частиц на малой площади поверхности на верху, но не настолько, чтобы способствовать прилипанию частиц на их пути наверх. Закрытый принимающий образец канал обычно закрыт сверху, например, прозрачной крышкой, прозрачным верхним поверхностным окном или прозрачным перекрытием, через которые захватывают изображение. Для обеспечения подсветки снизу дно закрытого принимающего образец канала, включая его любую поднятую часть, должно быть по меньшей мере полупрозрачным, или, необязательно, прозрачным, чтобы свет мог проходить снизу в закрытый принимающий образец канал и достигать прозрачной крышки/прозрачного верхнего поверхностного окна/прозрачного перекрытия. Глубина закрытого принимающего образец канала ограничена для обеспечения всплывания целевых частиц через жидкость на верхнюю поверхность (если глубина слишком велика, дебрис и посторонние вещества в образце могут серьезно препятствовать процессу флотации), для обеспечения подъема частично плавучих частиц на верхнюю поверхность, для предотвращения чрезмерного скопления дебриса из нижних слоев под верхней поверхностью, заслоняющего свет и снижающего контрастность захваченных изображений. Длина закрытого принимающего образец канала затем задается такой, что общий объем закрытого принимающего образец канала (произведение площади поперечного сечения на длину) достаточен, чтобы быть репрезентативным в части содержания образца. Эта продольная ось (ось по «длине») закрытого принимающего образец канала может следовать любым удобным путем. Она может быть прямой линией, и в таком случае относительное перемещение кассеты и оптики будет линейным поступательным движением. Может быть преимущественным выполнить более длинный размер закрытого принимающего образец канала кругообразным, образующим частичную или полную форму кольца. Согласно одному варианту осуществления кассеты, рассмотренном ниже, длинный размер закрытого принимающего образец канала образует полную окружность, расположенную возле периметра диска, удерживаемого при сканировании в горизонтальном положении. Затем оптику микроскопа удерживают неподвижной над закрытым принимающим образец каналом, направленной вниз и перпендикулярно поверхности, на которую опирается оптика. При этом процесс сканирования могут осуществлять простым поворотом диска так, что при повороте диска полностью на 360° или на большую часть этого угла оптика микроскопа просканирует весь (или почти весь) закрытый принимающий образец канал. Альтернативно, оптика может поворачиваться и сканировать весь канал при повороте диска приблизительно на 360°.

Общий объем закрытого принимающего образец канала должен быть достаточным, чтобы содержать репрезентативный жидкий образец, который мог бы содержать достаточно частиц для получения точной оценки.

Кроме того, закрытый принимающий образец канал может иметь возвышение, возвышающееся от основания канала. Однако возвышение не должно быть вровень с боковыми стенками канала.

В настоящем описании термин «гидрофобный материал» следует понимать как означающий любое тонкое покрытие из полимера или иного материала порядка от нанометров до наноскопического поверхностного слоя на внутренних стенках канала кассеты, описанной выше, препятствующее прилипанию биомолекул, белка, яиц или иного целевого материала, взвешенного в растворе образца. Примеры гидрофобного материала включают в себя, среди прочих, полимеры на основе кремния или фтора, такие как тетрафторэтилен или полидиметилсилоксан (ПДМС), алканы, масла, функционализированные наночастицы, нанотекстурированный кремнезем, нанотекстурированный фторированный полимер, полимеры с наноструктурой и т. п.

В настоящем описании термин «гидрофильный материал» следует понимать как означающий любое тонкое покрытие из полимера или иного материала порядка от нанометров до наноскопического поверхностного слоя на внутренних стенках канала кассеты, описанной выше, препятствующее прилипанию биомолекул, белка, яиц или иного целевого материала, взвешенного в растворе образца. Примеры таких гидрофильных материалов включают в себя, среди прочих, белки, целлюлозу, полиэтиленгликолевые эфиры, полиамиды, полиакриловые амиды, полиуретаны с мягкими сегментами полиэтиленгликолевых эфиров, этоксилированные привитые сополимеры и т. п.

В настоящем описании термины «выпускной канал» или «канал выпуска воздуха», причем указанные термины используются взаимозаменяемо, следует понимать как означающие выпускной канал, расположенный таким образом, что, когда в закрытый принимающий образец канал через впускной канал вводится жидкий образец, канал выпуска воздуха позволяет воздуху, ранее занимавшему закрытый принимающий образец канал, выходить и заменяться поступающей жидкостью. Канал выпуска воздуха предотвращает вытекание жидкости в закрытом принимающем образец канале либо посредством вакуумного уплотнения, либо в комбинации с впускным каналом (который может действовать как однонаправленный клапан) или регулировочным клапаном. Это удерживание будет происходить, несмотря на последующее перемещение кассеты в оптическом устройстве.

В настоящем описании термин «впускной канал» в отношении приема образца следует понимать как означающий впускной канал, в нормальных условиях позволяющий текучей среде (жидкости или газу) втекать по нему лишь в одном направлении и предотвращающий вытекание текучей среды обратно. Он предотвращает обратные потоки текучих сред. При его использовании в комбинации с каналом выпуска воздуха жидкий образец может вводиться в закрытый принимающий образец канал без риска попадания в него пузырьков воздуха, которые могли бы создавать помехи анализу образца. Впускной канал действует в некотором роде как однонаправленный клапан.

В настоящем описании термин «одна плоскость» следует понимать как означающий перемещение кассеты или оптического устройства в горизонтальной плоскости оси, причем ось перемещения может быть прямой, кругообразной, зигзагообразной, проходящей вперед-назад, но всегда в горизонтальной плоскости. При этом перемещение является таким, что либо закрытый канал для образца кассеты и сама кассета остаются в горизонтальной плоскости, либо оптическое устройство перемещается в горизонтальной плоскости для сканирования канала. Эта плоскость, следовательно, перпендикулярна вертикальной оси.

В настоящем описании термин «перемещение вдоль (продольной) оси» следует понимать как означающий, что кассета или оптическое устройство могут перемещаться таким образом, что ось закрытого принимающего образец канала перемещается под зоной постоянного наблюдения. Например, если ось закрытого принимающего образец канала представляет собой прямую линию, перемещение будет прямолинейным. Если ось закрытого принимающего образец канала представляет собой окружность, кассета могла бы поворачиваться вокруг центральной неподвижной вертикальной оси с зоной наблюдения на расстоянии от неподвижной оси, равном среднему радиусу закрытого принимающего образец канала. Кассета может удерживаться неподвижной, а оптическое устройство может перемещаться, или наоборот.

Кассета обеспечивает собирание и концентрирование ооцист и других паразитов и твердых частиц во флотационном растворе для непосредственного просмотра под устройством захвата изображения, таким как микроскоп или устройство захвата изображения, и отличается простотой использования без какой-либо необходимости в подготовке или навыках лабораторной работы. Эта система позволяет получить надежный, чувствительный, недорогой, уменьшающий затраты времени альтернативный способ для применения при проверке больших объемов образца. Таким образом, эта система повышает чувствительность определения присутствия паразитов и может использоваться непрофессионалом. Другие преимущества включают в себя:

• концентрирование поверхностного слоя образца для эффективного и требующего меньше времени анализа;

• отсутствие необходимости в центрифугировании для концентрирования образца;

• закрытая система позволяет использовать устройство вместе с устройством получения изображения для автоматизированного анализа образца на месте сбора, а не в лаборатории;

• высокая возможная чувствительность, поскольку объем образца может быть больше, чем в нынешних эталонных системах McMaster или mini-FLOTAC®;

• вся поверхность образца может исследоваться при движении в одном измерении кассеты в устройстве захвата изображения или движении устройства захвата изображения вдоль кассеты, поскольку частицы сосредоточены в одной полосе шириной одного поля зрения объектива устройства;

• угол наклона стенок закрытого принимающего образец канала в кассете предусмотрен таким, чтобы минимизировать прилипание яиц к стенкам. Прилипание дополнительно уменьшается за счет покрытия внутренней поверхности стенок закрытого принимающего образец канала тонким слоем гидрофобного или гидрофильного химического вещества. Кроме того, для уменьшения статического трения любых захваченных яиц/частиц может использоваться вибрация;

• благодаря концентрированию частиц-паразитов на меньшей площади поверхности система является идеальной для автоматизированного цифрового распознавания паразитов в образце без потери чувствительности при уменьшении размера образца. Кроме того, эта система экономит время для пользователя, поскольку проверять на присутствие частиц-паразитов требуется только часть поверхности;

• поскольку отношение площади поверхности к объему поддерживается на оптимальном уровне, нет необходимости в центрифугировании для достаточного отделения частиц от дебриса с целью идентификации и определения количества для окончательного анализа;

• геометрия закрытого принимающего образец канала остается неизменной на протяжении всего процесса с использованием системы и способа, описанных в настоящем документе;

• кроме того, система разработана с целью устранения необходимости в квалифицированном персонале или вовлечении лаборатории, и для ее использования требует лишь некоторых простых стадий. Это позволяет использовать устройство в полевых условия – в местах, где собираются образцы – с оперативным получением результатов;

• система, описанная в настоящем документе, обращается с 2 мл образца раствора с отношением флотационный раствор: каловое вещество 10:1, который представляет 0,2 г калового вещества, что обеспечивает чувствительность 5 яиц на грамм; и

• объемную емкость кассеты можно увеличить увеличением диаметра кассеты. Поскольку возможность подключения и взаимодействия повышается, и передача данных становится менее ограничительным фактором для ряда захватов изображения, для повышения чувствительности теста объем можно увеличить. После того как кассета заполнена раствором суспензии и помещена на устройство и активирована, для обработки результатов дополнительное вмешательство человека не требуется; и

• возвышение повышает способность канала в части концентрирования за счет поддерживания ограниченной глубины непосредственно под зоной просмотра при одновременном увеличении площади поперечного сечения канала, образованного из двух резервуаров по обе стороны возвышения, и, следовательно, объема кассеты.

Одно из преимуществ кассеты, описанной в настоящем документе, заключается в том, что в ней отсутствуют подвижные детали. При автоматизации системы это намного упрощает разработку, изготовление, сборку и использование кассеты. Это снижает потребности в энергии и повышает механическую надежность и отказоустойчивость. Это снижает все связанные расходы. В системе FLOTAC® после того, как верхняя пластина повернута («передвинута»), любые яйца или иные частицы, не достигшие в течение периода ожидания поверхности флотационной камеры, будут оставаться неучтенными, тем самым снижая точность этой системы. В предлагаемой кассете нет такого процесса снимания верхнего слоя, и поэтому нет времени окончания флотации, пока изображения не будут окончательно захвачены.

Еще одно преимущество предлагаемых кассеты и системы заключается в том, что они позволяют определять, несет или нет животное в стаде паразитарную инфекцию. Выявление инфицированных животных и уровня инфекции поможет информировать пользователя, нужно ли лечить животное (животных) для предотвращения заболевания. С другой стороны, если показано, что животные в стаде свободны от инфекции, это может проинформировать пользователя, что не исключена возможность, что стадо может подхватить паразитарную инфекцию. Данные, собранные для стад в регионе с использованием предлагаемых системы и кассеты, могли бы также помочь в изучении эпидемиологии паразитов и отслеживании распространения болезни по региону. Совокупные результаты для ряда стад могут дать информацию о географических тенденциях преобладания и частоты паразитарной инфекции, а также о случаях неудач лечения. Эта информация может быть сделана доступной для национальных и международных организаций эпидемиологического надзора и других третьих лиц путем предоставления им доступа к данным, обычно хранящимся в облаке. Может также предоставляться информация о резистентности конкретного паразита к лекарственному средству. Например, путем использования конкретных тестов на уменьшение числа яиц в кале, при которых измеряют число яиц в кале до лечения, эффективность конкретного лекарственного средства против конкретного паразита могут оценивать путем измерения процентного уменьшения числа яиц в кале в образце кала после лечения.

Кратное описание чертежей

Настоящее изобретение будет понятнее из последующего описания приведенного исключительно как пример одного варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры, где:

на фиг. 1A и фиг. 1B представлены виды в перспективном изображении примера кассеты согласно настоящему изобретению, в котором кассета имеет форму диска соответственно с крышкой или без таковой. Кассету на фиг. 1B можно описать как имеющую или не имеющую отдельную крышку, причем вся кассета является прозрачной, и крышка при ее наличии также является прозрачной, таким образом, давая такой же внутренний вид;

на фиг. 2A представлен разрез кассеты, показанный на фиг. 1, а на фиг. 2B представлен разрез закрытого принимающего образец канала на фиг. 1, имеющего возвышение;

на фиг. 3 представлен разрез одного варианта осуществления кассеты согласно настоящему изобретению, в котором кассета является цельной, а закрытый принимающий образец канал дополнительно имеет возвышение;

на фиг. 4 представлен пример одного варианта осуществления кассеты согласно настоящему изобретению, в котором кассета является четырехугольной или линейной по форме и без возвышения;

на фиг. 5A и 5B представлено типичное устройство захвата изображения, предназначенное для использования с кассетой, показанной на фиг. 1-4;

на фиг. 6 представлена типичная система сбора данных, используемая во взаимодействии с системой определения согласно настоящему изобретению;

на фиг. 7A-C представлен типичный микрофотоснимок одного поля зрения образца кала овцы, приготовленного, как описано ниже, с использованием кассеты, описанной в настоящем документе, и системы, показанной на фиг. 5A. На фиг. 7A представлена ооциста (обведенная кружком) от Nematodirus, и на этой фигуре четко видны характеристики внутренности ооцисты. На фиг. 7B показано, что легко распознаются пузырьки воздуха (обведенные кружком). На фиг. 7C показаны слабее заметные ооцисты (обведенные кружком), представляющие Coccidia;

На фиг. 8 представлен вид сбоку в разрезе одного примера кассеты согласно настоящему изобретению;

На фиг. 9 представлен типичный микрофотоснимок одного поля зрения яиц из образцов кала овцы (фиг. 9A, 9B), коровы (фиг. 9C, 9D) и лошади (фиг. 9E), видимых (обведенных кружком) в канале кассеты по заявленному изобретению, при этом микрофотоснимок был получен с помощью оптической системы, описанной в настоящем документе. Типы яиц помечены следующим образом: N=Nematodirus; M=Moniezia; C=Coccidia; S=Strongyles. Яйца Moniezia и Strongyles на фиг. 7 не показаны.

Подробное описание изобретения

Предлагается система, содержащая устройство захвата изображения с увеличительным стеклом, кассету, выполненную с возможностью удерживания конкретного объема жидкого образца, программное обеспечение для анализа изображений, предназначенное для распознавания и подсчета конкретных интересуемых объектов/частиц, и набор для упрощения процедуры для конечного пользователя.

Рассмотрим фигуры, где фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 8 иллюстрируют один вариант осуществления кассеты согласно настоящему изобретению. В частности, на фиг. 1 представлен вид в перспективном изображении одного варианта осуществления кассеты согласно настоящему изобретению, обозначенной позицией 1. На фиг. 2A и фиг. 8 представлена кассета 1 на фиг. 1 в поперечном сечении. Кассета 1 содержит корпус 2, имеющий наружную стенку 3, отверстие 30, выполненное с возможностью размещения вала привода исполнительного устройства или электродвигателя, и опору 5. Корпус 2 кассеты 1 может быть с наружной стенкой 3 или без нее. Опора 5 образует основание 5a закрытого принимающего образец канала 6, находящегося между отверстием 30 и наружной стенкой 3. Закрытый принимающий образец канал 6 содержит стенки 11a, 11b, образующие проход 12, предназначенный для размещения жидкого образца. Корпус 2 дополнительно содержит впускной канал 20 в сообщении по текучей среде с закрытым принимающим образец каналом 6. Впускной канал 20 выполнен с возможностью приема жидкого образца и доставки его в проход 12 закрытого принимающего образец канала 6. Согласно некоторым вариантам осуществления противоположно впускному каналу 20 может располагаться (небольшой) канал 14 выпуска воздуха, позволяющий воздуху выходить, когда по впускному каналу 20 в закрытый принимающий образец канал 6 подается жидкий образец (см. фиг. 2A).

Как показано на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 8, закрытый принимающий образец канал 6 со стенками 11a, 11b имеет в поперечном сечении трапецеидальную форму с верхней частью 7, параллельной опоре 5. Верхняя часть 7 предпочтительно является прозрачной или полупрозрачной. Стенки 11a, 11b на стороне, обращенной к проходу 12, могут покрываться гидрофобным или гидрофильным материалом. Проход 12 сосредотачивает плавучее вещество в жидком образце в верхней части 7. Ширина верхней части 7 определяется полем зрения устройства 100 захвата изображения (см. фиг. 4). В идеальном случае ширина верхней части 7 соответствует ширине поля зрения, при этом вся верхняя часть 7 может последовательно сканироваться просто путем поворота либо кассеты 1 на 360°, либо устройства захвата изображения на 360° без необходимости в дополнительном относительном перемещении. Как показано на фиг. 2B, закрытый принимающий образец канал дополнительно содержит (необязательно) возвышение 50, проходящее вверх от основания 5a. Возвышение 50 отстоит (фиг. 2B) от одной или обеих стенок 11a, 11b и верхней части 7. Преимущество наличия возвышения 50 заключается в том, что непосредственно под зоной просмотра глубина канала 6 меньше, но по обе стороны от возвышения 50 объемы в резервуарах больше, что дает в результате меньший объем жидкости под объективом микроскопа или считывателя изображения. Этот меньший объем жидкости уменьшает размытость изображения, вызываемую дифракцией света, проходящего через жидкость. Возвышение 50 остается отдельным от стенок 11a, 11b и верхней части 7 и никогда не вступает в контакт с ними.

Рассмотрим фиг. 3, иллюстрирующую разрез одного варианта осуществления кассеты согласно настоящему изобретению, обозначенной позицией 200. На этой фигуре части или стадии, описанные со ссылками на предыдущий вариант осуществления, обозначены теми же позициями. Кассета 200 представляет собой изделие из двух частей, состоящее из нижней части 201 и верхней части 202. Нижняя часть 201 содержит наружную стенку 3; отверстие 30, выполненное с возможностью размещения вала привода исполнительного устройства или электродвигателя; опору 5 с закрытым принимающим образец каналом 6, расположенным на ней и между наружной стенкой 3 и отверстием 30. Нижняя часть 201 кассеты 200 может использоваться с наружной стенкой 3 или без нее. Закрытый принимающий образец канал 6 в поперечном сечении показывает стенки 11a, 11b, наклоненные под углом с образование трапецеидальной формы. Часть опоры 5, огражденная стенками 11a, 11b, образует основание 5a закрытого принимающего образец канала 6. Стенки 11a, 11b на стороне, обращенной к проходу 12, могут покрываться гидрофобным или гидрофильным материалом.

Верхняя часть 202 имеет верхнюю поверхность 206 и нижнюю поверхность 207 и предпочтительно является прозрачной или полупрозрачной. Верхняя часть 202 дополнительно содержит небольшой канал 14 выпуска воздуха в сообщении по текучей среде с закрытым принимающим образец каналом 6. Небольшой канал 14 выпуска воздуха предназначен, чтобы позволять воздуху выходить, когда по впускному каналу 20 в закрытый принимающий образец канал 6 подается жидкий образец. Впускной канал 20 выполнен с возможностью приема жидкого образца и доставки его в проход 12 закрытого принимающего образец канала 6. Верхняя часть 202 выполнена с возможностью разъемного зацепления со стенками 11a, 11b закрытого принимающего образец канала 6. Нижняя поверхность 207 выполнена с возможностью посадки параллельно опоре 5 и на верх стенок 11a, 11b закрытого принимающего образец канала 6 с образованием верхней части 208, через которую объектив устройства 100 захвата изображения может обнаруживать плавучее вещество в проходе 12. Зацепление верхней части 202 со стенками 11a, 11b образует воздухонепроницаемое уплотнение. Проход 12 сосредотачивает плавучее вещество в жидком образце, а верхняя часть 202 образует уплотнение с закрытым принимающим образец каналом 6, то есть в зоне верхней части 208.

Рассмотрим фиг. 4, иллюстрирующую еще один вариант осуществления кассеты, обозначенной позицией 300, и на которой части или стадии, описанные со ссылками на предыдущий вариант осуществления, обозначены теми же позициями. Кассета 300 по форме является линейной или квадратной. Кассета 300 содержит корпус 301, имеющий (необязательную) наружную стенку 3, опору 5 с расположенным на ней закрытым принимающим образец каналом 6. Закрытый принимающий образец канал 6 содержит стенки 11a, 11b, образующие проход 12, предназначенный для размещения жидкого образца. Закрытый принимающий образец канал 6, показанный на этой фигуре, имеет стенки 11a, 11b, проходящие под углом для образования трапецеидальной формы с верхней частью 7, параллельной опоре 5. Часть опоры 5, огражденная стенками 11a, 11b, образует основание 5a закрытого принимающего образец канала 6. Стенки 11a, 11b на стороне, обращенной к проходу 12, могут покрываться гидрофобным или гидрофильным материалом.

Проход 12 сосредотачивает плавучее вещество в жидком образце в верхней части 7. Ширина верхней части 7 определяется полем зрения устройства 100 захвата изображения (см. фиг. 3). В идеальном случае ширина верхней части 7 соответствует ширине поля зрения, при этом вся верхняя часть 7 может последовательно сканироваться просто путем перемещения либо кассеты 300, либо устройства 100 захвата изображения в одной плоскости.

Рассмотрим фиг. 5, иллюстрирующую устройство 100 захвата изображения, предназначенное для использования с кассетой 1, 200, 300, описанной выше. На этой фигуре в качестве устройства 100 захвата изображения иллюстрируется типичный составной микроскоп с предметным столиком 120, объективом 102 (4x/NA0,1 plan) с коррекцией на фокусное расстояние 160 мм и детектором 122 (камера для Raspberry Pi с 8-ми мегапиксельным сенсором). Устройство 100 захвата изображения содержит исполнительное устройство 101, поворачивающее или перемещающее кассету 1, 200, 300 вдоль определенной оси, объектив 102, датчик (проиллюстрированный как детектор 122), один или несколько источников освещения, компьютер, передающее устройство, подходящий корпус 124 и источник питания.

Исполнительное устройство 101 представляет собой электрический двигатель, поворачивающий кассету 1, 200 или перемещающий кассету 300 в плоскости, вызывая прохождение закрытого принимающего образец канала 6 под объективом 102 устройства 100 захвата изображения. Отверстие 30 кассеты 1, 200, 300 выполнено с возможностью размещения исполнительного устройства 101, сцепления исполнительного устройства 101 и кассеты 1, 200, 300, чтобы они поворачивались/перемещались вместе. Сцепление исполнительного устройства 101 и кассеты 1, 200, 300 может достигаться типичными системами, известными в данной области техники, предназначенными для установки кассеты или предметного стекла на предметном столике микроскопа. Например, сцепление может достигаться силой действия магнитного поля, создаваемой между магнитом 110, установленным на исполнительном устройстве 101, и магнитным диском 112, помещенным внутри кассеты 1, 200, 300. Альтернативно, сцепление может достигаться посредством приемного гнезда, выполненного в основании 5 кассеты 1, 200, 300, подходящего для вала, соединенного с исполнительным устройством 101, сцепляющим их. Кассета 1, 200, 300 остается под прямым углом относительно центральной оси устройства 100, тем самым обеспечивая постоянное расстояние от объектива 102 устройства 100 до верхней части 7, 208 кассеты 1, 200, 300.

Кроме того, кассета 1, 200, 300 поддерживает свое положение под прямым углом относительно центральной оси устройства 100 захвата изображения до верхней части 7, 208 кассеты 1, 200, 300 для поддерживания правильного расстояния от камеры до кассеты. При необходимости в этом любое отклонение от правильного расстояния можно устранить, например, небольшими регулировками вертикального расположения кассеты 1, 200, 300 относительно объектива 102 с помощью исполнительных устройств.

Для того чтобы использовать кассету 1, 200, 300 с устройством 100 захвата изображения, необходимо приготовить жидкий образец. Образец готовят способом, описанным в известном уровне технике, типичным для приготовления образца для анализа и заключающимся в следующем. Например, в мерный цилиндр отмеряют 45 мл флотационного раствора. Образец вначале тщательно гомогенизируют, и 5 г гомогенизированного образца добавляют во флотационный раствор для получения образца суспензии. Коэффициент разведения образец: флотационный раствор определяют по объему (коэффициент разведения обычно составляет 1:10). Суспензию образца дополнительно тщательно гомогенизируют в мерном цилиндре с помощью шпателя и пропускают через фильтр. Размер пор фильтра будут выбирать по меньшей мере на 5% большим наибольшего размера в диапазоне размера конкретного вещества, подлежащего выявлению в тесте. Например, если конкретное вещество, подлежащее выявлению в тесте, имеет диаметр 100 мкм, размер пор фильтра будет 105 мкм. Затем образец дополнительно фильтруют через проволочную сетку, имеющую размер пор, например, 212 мкм, для удаления любого оставшегося крупного дебриса.

Шприцом отбирают часть отфильтрованного образца. При отборе отфильтрованный образец тщательно и постоянно перемешивают.

После того как образец приготовлен одним из способов, изложенных выше (или любым иным способом, подходящим для приготовления таких образцов), образец с минимальной отсрочкой после приготовления вводят во впускной канал 20 с максимальным удержанием плавучих частиц и с минимальным (в идеальном случае, нулевым) количеством захваченного воздуха или газа, особенно если последний находится в виде микроскопических пузырьков. Приготовленный образец через впускной канал 20 пропускают в проход 12 закрытого принимающего образец канала 6, используя шприц или подобный механизм закачки. Небольшой канал 14 выпуска воздуха, противоположный впускному каналу 20, позволяет воздуху в проходе 12 выходить, когда жидкий образец поступает в закрытый принимающий образец канал 6 (см. фиг. 1B и фиг. 2A). При загрузке образца кассета 1, 200, 300 может удерживаться так, что центральная ось кассеты 1, 200, 300 проходит горизонтально и параллельно земле, при этом, следовательно, плоскость кассеты 1, 200, 300 вертикальна и перпендикулярна земле. Впускной канал 20 должен находиться непосредственно ниже центральной оси кассеты 1, 200, 300, а канала 14 выпуска воздуха в противоположной точке – непосредственно над центральной осью, чтобы эти пузырьки вследствие их плавучести в образце естественно стремились в канал 14 выпуска воздуха. Наполнение прохода 12 заканчивают, когда образец достигает этого небольшого канала 14 выпуска воздуха. Действие впускного канала 20 будет заключаться в удерживании образца внутри без тенденции к утечке в канале 14 выпуска воздуха, который поэтому можно оставлять неуплотненным и открытым.

Рассмотрим теперь фиг. 5A, объектив 102 устройства 100 захвата изображения выполнен с возможностью достижения максимального поля зрения при минимальном требовании к разрешению, необходимом для автоматизированного анализа, для оптимизации времени обработки и характеристик. Это достигается подгонкой оптической разрешающей силы объектива 102 к разрешающей способности в пикселях камеры по следующей формуле:

R = 1,22λ/(NAobj+NAcond)≈0,61λ/NA≈λ/2

для λ = 520 нм (зеленый свет);

R = 3 мкм – минимальное расстояние между разрешаемыми точками в тех же единицах, что и указанная лямбда;

NA = 0,1 (числовая апертура используемого объектива).

Это уровень детали, распознаваемый используемым объективом 102. Для того чтобы добиться наилучшей работы системы, детектор 122 должен обеспечивать подобные уровни. Поэтому, чтобы уменьшить увеличение и коэффициент усиления для требуемого поля зрения, рабочее расстояние необходимо уменьшить.

Размер поля зрения теперь соответствует ширине закрытого принимающего образец канала 6 в кассете 1, 200, 300. Внутренние поверхности держателя объектива 102 могут иметь накладку из наждачной бумаги или фетра (или подобную поверхность, уменьшающую или подавляющую отражение света) для уменьшения любых внутренних отражений, которые могли искажать или снижать четкость изображения на датчике/детекторе 122 устройства 100 захвата изображения. Столбик между объективом 102 и датчиком/детектором 122 в устройстве 100 захвата изображения имеет минимальный диаметр для ослабления внутренних отражений, которые могут вызвать аберрацию получаемого изображения. Устройство 100 захвата изображения выбрано таким образом, чтобы обеспечить недорогое решение и вместе с тем подходящее разрешение и качество изображения.

Ширина верхней части 7, 208 определяется полем зрения объектива 102 устройства 100 захвата изображения при выбранном увеличении. Благодаря соответствию ширины верхней части 7, 208 ширине поля зрения вся поверхность закрытого канала 6 может сканироваться посредством перемещения кассеты 1, 200, 300 лишь в одном направлении или в одной плоскости или посредством перемещения объектива 102 лишь в одном направлении или в одной плоскости.

На фиг. 6 представлена в виде блок-схемы система 400 для получения изображений образца, загруженного в закрытый принимающий образец канал 6 кассеты 1, 200, 300. Изображения, полученные из закрытого принимающего образец канала 6, захватываются последовательно по мере того, как исполнительное устройство 101 перемещает кассету 1, 200, 300 лишь в одной плоскости, пока не будет покрыта вся площадь поверхности закрытого принимающего образец канала 6, или пока не будет захвачена достаточная репрезентативная последовательность изображений. Альтернативно, исполнительное устройство 101 перемещает объектив 102, пока не будет покрыта вся площадь поверхности закрытого принимающего образец канала 6, или пока не будет захвачена достаточная репрезентативная последовательность изображений. Эти изображения обрабатываются программным обеспечением для анализа изображений с целью установления присутствия или отсутствия интересуемых конкретных микроорганизмов или иных объектов. Примером может служить фермер, проводящий подсчет яиц одного или нескольких конкретных паразитов, присутствующих в образце кала, взятого у животных на ферме. Пользователь может также посылать результаты любого теста в облачную базу данных для хранения и последующего анализа. Таким или иными способами путем сравнения результатов из разных мест или из одного места в разное время можно контролировать рост, распространение или сдерживание паразитарной инфекции. Эта информация могла бы быть очень ценной на местном, региональном, национальном и международном уровнях, например, для контроля картин заражения скота. Национальные органы, такие как министерство сельского хозяйства, или региональные органы, например, на европейском уровне, могли бы использовать эту информацию для выработки мер по лечению животных, перемещению животных, борьбы с болезнями, ветеринарной практики и т. п.

Рассмотрим фиг. 7, способность проводить различие между видами, используя алгоритм распознавания изображения, буде прямо пропорциональна качеству захваченного изображения и достигнутой контрастности. Контрастность на фиг. 7A достаточна для того, чтобы человеческий глаз мог отличать формы, исходя из относительного удлинения, контрастности и характеристики внутренности ооцисты. Темными, обведенными кружком сферическими формами, помеченными на фиг. 7B, четко указаны пузырьки воздуха. Более бледные ооцисты, помеченные на фиг. 7C, представляют Coccidia. Концентрирование интересуемых объектов (например, ооцист) в кассете, описанной в настоящем документе, повышает эффективность захвата изображения по сравнению с известными устройствами благодаря уменьшению числа изображений, требуемого для автоматизированного захвата. Таким образом, предлагаемые кассета и система обеспечивают явное преимущество за счет возможности анализировать большие объемы при получении меньшего числа изображений в автоматизированном процессе, причем эти изображения могут захватываться с подходящим разрешением, позволяющим видеть интересуемые объекты достаточно четко, чтобы опознать их.

Рассмотрим фиг. 9, иллюстрирующие типичный микрофотоснимок одного поля зрения яиц из образцов кала овцы (фиг. 9A, 9B), коровы (фиг. 9C, 9D) и лошади (фиг. 9E), видимых (обведенных кружком) в канале кассеты по заявленному изобретению, при этом микрофотоснимок был получен с помощью автоматизированной системы согласно настоящему изобретению. Типы яиц помечены следующим образом: N=Nematodirus; M=Moniezia; C=coccidia; S=Strongyles. Для распознавания частиц кассета сосредотачивает их, что позволяет автоматизировать процесс. Как уже объяснялось, концентрирование интересуемых объектов (например, ооцист) в кассете, описанной в настоящем документе, повышает эффективность захвата изображения по сравнению с известными устройствами благодаря уменьшению числа изображений, требуемого для автоматизированного захвата. Качество захваченного изображения и контрастность, достигаемая благодаря концентрированию интересуемых объектов при использовании автоматизированной системы, позволяют пользователю видеть интересуемые объекты достаточно четко, чтобы опознать их, используя меньшее число изображений, что обеспечивает явное преимущество по сравнению с известными устройствами, которые нельзя автоматизировать. Кроме того, это демонстрирует, что кассета и система в соответствии с заявленным изобретением могут использоваться для определения присутствия вещества из образцов среди разных видов.

Материалы и методы

Свежие образцы кала собрали у естественно инфицированного скота. Образцы зафиксировали с использованием 10% раствора формалина (4% формальдегида) и до тестирования хранили при температуре 4°C. Смешанные образцы для групп животных объединили в группы по 10 особей и хорошо смешали (Morgan et al., 2005 (Morgan, E.R., Cavill, L., Curry, G.E., Wood, R.M., Mitchell, E.S. (2005) Effects of aggregation и sample size on composite faecal egg counts in sheep. Veterinary Parasitology. 131:79-87), Rinaldi et al., 2014 (Rinaldi, L., Levecke, B., Bosco, A., Ianniello, D., Pepe, P., Charlier, J., Cringoli, G., Vercruysse, J., 2014. Comparison of individual и pooled faecal samples in sheep for assessment of gastrointestinal strongyle infection intensity и anthelmintic drug efficacy using McMaster and Mini-FLOTAC. Vet. Parasitol. 205, 216-223)).

Приготовление образца

Насыщенный флотационный раствор натрия хлорида готовят в лаборатории путем добавления NaCl в 1 л нагретой H₂O (40-50°C), пока соль не прекратит поступать в раствор (400-500 г). NaCl растворяют, используя мешалку, и раствор оставляют на ночь до полного насыщения. Затем проверяют удельный вес с помощью гигрометра для удельного веса 1,2 (Cringoli et al., 2010 (Cringoli G, Rinaldi L, Maurelli M.P & Utzinger J (2010) FLOTAC: new multivalent techniques for qualitative and quantitative copromicroscopic diagnosis of parasites in animals and humans. Nature Protocols: 5 (3): 503-515)).

В мерный цилиндр отмеряют 45 мл флотационного раствора. Законсервированный образец тщательно гомогенизировали, и 5 г гомогенизированного образца добавили во флотационный раствор. Коэффициент разведения образец: флотационный раствор определили по объему (коэффициент разведения 1:10). Суспензию образца тщательно гомогенизируют в цилиндре с помощью шпателя и пропускают через фильтр (чайное ситечко), имеющий размер пор на 5% больше размера интересуемых частиц в образце. Затем образец дополнительно фильтруют через проволочную сетку (размер пор 212 мкм) для удаления любого оставшегося крупного дебриса.

Заполнение устройства

4 мл отфильтрованной образца суспензии втягивают в шприц. При этом необходимо действовать быстро и перемешивать образец в шприце во избежание флотации яиц в шприце. Этого можно добиться переворачиваем шприца 2-3 раза перед заполнением. Шприц вставляют во впускной канал (заливочное отверстие) кассеты, при этом кассету удерживают вертикально, а впускной канал располагают ниже горизонтальной оси. Нажимают плунжер шприца и заполняют закрытый принимающий образец канал, при этом позволяя воздуху выходить через канал вверху. После того как закрытый принимающий образец канал полон, шприц убирают.

Определение и подсчет яиц

Число яиц на грамм (EPG) кала рассчитывают путем умножения наблюдаемого количества на коэффициент разведения, а затем деления на объем исследуемого раствора – единица измерения по умолчанию для отчета по определению количества яиц в кале: EPG.

Расчет числа яиц на грамм (EPG) для кассеты и системы, описанные в настоящем документе

1 г кала в 9 мл флотационного раствора; (45 мл растворителя к 5 мл растворенного вещества) 2,2 мл в кассете; и мультипликативный множитель 4,55 для расчета значения EPG. (1 г кала в 9 мл флотационного раствора (что дает общий объем 10 мл); исследуют 2,2 мл, следовательно, 10 мл/2,2 мл = 4,55)

Расчет EPG для системы McMaster

1 г кала в 9 мл флотационного раствора; 0,3 мл на предметном стекле (данный стандартный объем 0,15 мл к камере 1, 0,15 мл в камере 2); и мультипликативный множитель 33,33 для расчета значения EPG. (1 г кала в 9 мл флотационного раствора (что дает общий объем 10 мл); исследуют 0,3 мл флотационного раствора, следовательно, 10 мл/0,3 мл = 33,33).

Расчет EPG для системы mini-FLOTAC

1 г кала в 9 мл флотационного раствора; 2 мл в устройстве (данный стандартный объем 1 мл в камере 1, 1 мл в камере 2); и мультипликативный множитель 5 для расчета значения EPG. (1 г кала в 9 мл флотационного раствора (что дает общий объем 10 мл); исследуют 2 мл флотационного раствора, следовательно, 10 мл/2 мл = 5).

Результаты

Таблица 1. Сравнительная таблица для исследованного объема и площади, подлежащей исследованию, и чувствительности числа яиц на грамм (EPG):

Способ Разведение Общий объем Площадь, которая должна просматриваться Чувствительность Нужна ли центрифуга Пригодность для автоматизированного распознавания McMaster 1:15 2 × 0,15 мл 2 × 1 см² 50 EPG Нет Нет Flotac® 1:10 5 мл 3,24 см² 2 EPG Да Нет Mini-Flotac® 1:10 2 × 1 мл 2 × 3,24 см² 5 EPG Нет Нет Настоящее изобретение* 1:10 2,2 мл 1 × 2,82 см² 4 EPG Нет Нет

* С объемом 2,2 мл и профилем закрытого принимающего образец канала с боковыми стенками под углом 60°, глубиной канала 3,5 мм, дном канала 5,54 мм и размером возвышения 1,5 × 2,5 мм.

Способ McMaster, описанный в таблице 1, теоретически потребовал бы минимального уровня контаминации 50 яиц на грамм, чтобы выявить 1 яйцо в 0,3 мл, в отличие от устройства и системы, описанных в настоящем документе, которые потребовали бы уровня контаминации лишь 4 яйца на грамм, чтобы выявить 1 яйцо в 2,2 мл. Следовательно, устройство и система, описанные в настоящем документе, являются более точными, и вероятность того, что они дадут ложный отрицательный результат, ниже.

Устройство и система, описанные в настоящем документе, позволяют легко увеличивать объем, подлежащий исследованию, что согласуется с 5 мл, исследуемыми в способе Flotac®, описанном в таблице 1. Однако в этом способе пропорционально увеличивается время автоматизированного процесса, и из-за длительного времени обработки, а также необходимости в центрифугировании и трудоемкого характера способа система Flotac® используется редко. Предлагается, что объем, исследуемый в устройстве и системе, описанных в настоящем документе, должен представлять увеличение выше самого высокого уровня чаще всего используемого способа при поддерживании минимального времени обработки.

Чувствительность теста прямо пропорциональна исследуемому объему, а этот объем определяет требуемое число изображений, подлежащих анализу. Предлагаемое концентрирование взвешенного плавучего вещества на площади поверхности просмотра относительно исследуемого объема позволяет поддерживать число изображений, подлежащих передаче, минимальным и в то же время по-прежнему поддерживать чувствительность. Поскольку возможность выхода в сеть Интернет повышается и улучшается, устройство, описанное в настоящем документе, может быть оптимизировано для увеличения числа изображений и, следовательно, дополнительного повышения чувствительности устройства.

В таблице 2 приведено сравнение методов копрологического исследования: системы mini-FLOTAC®, McMaster и система, описанная в настоящем документе. Три образца кала овцы были проанализированы на присутствие ооцист Coccidia в желудочно-кишечном тракте – яиц Nematodirus, Strongyles и Strongoloides.

Таблица 2. Результаты отчета об испытании

Число образцов Число яиц, обнаруженных в 1-й камере McMaster Число яиц, обнаруженных во 2-й камере McMaster Число яиц на грамм Число яиц, обнаруженных в 1-й камере Mini-Flotac® Число яиц, обнаруженных во 2-й камере Mini-Flotac® Число яиц на грамм Число яиц, обнаруженных в изобретении Число яиц на грамм 68 1 1 66,66 4 3 35,00 16 72,8   68 0 1 33,33 1 2 15,00 10 45,5   68 1 0 33,33 1 1 10,00 12 54,6 Среднее 44,44 20,00 57,63   68 0 1 33,33 2 3 25,00 9 40,95   68 1 0 33,33 6 2 40,00 9 40,95   68 1 0 33,33 0 4 20,00 8 36,4 Среднее 33,33 28,33 39,43   68 2 1 99,99 3 2 25,00 5 22,75   68 2 0 66,66 2 4 30,00 12 54,6   68 0 1 33,33 3 3 30,00 10 45,5   68 3 2 166,65 4 1 25,00 12 54,6 Среднее 91,66 27,50 44,36 Общее среднее количе-ство яиц в кале 59,99 25,50 46,87

Эти результаты показывают, что настоящее изобретение обеспечивает точную оценку истинного количества яиц в кале при сравнении с любой из систем McMaster и Mini-FLOTAC®. Важность большего анализируемого объема продемонстрирована результатами для системы McMaster, дающими искаженное среднее значение из-за высокого коэффициента экстраполяции. В этом случае высокий мультипликативный множитель дал в результате более высокое показание, но основной негативный момент заключается в том, что любой ложный отрицательный результат имеет намного большие последствия для анализа в целом. Под этим мы имеем в виду, что если установлено, что очень малый объем образца отрицателен на присутствие паразита, этот результат экстраполируется и дает отрицательный результат для теста в целом. Распределение яиц паразита в образце неоднородно и, следовательно, чем больше размер образца, тем меньше изменчивость результатов и выше чувствительность.

Кроме того, возможность тестирования образца сразу же по месту с использованием предложенного автоматизированного процесса повысит точность результатов, поскольку образцы после экскреции портятся со временем и вследствие воздействия окружающей среды.

В настоящем описании термины «содержат, содержит, содержал и содержащий» или любой их вариант и термины «включают, включает, включал и включающий» или любой их вариант считаются полностью взаимозаменяемыми, и всем им следует придавать самую широкую возможную интерпретацию.

Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, и возможны изменения как в конструкции, так и в деталях.

Настоящее изобретение относится к системе и устройству для качественного и количественного анализа на твердые частицы в жидких образцах методом оптической микроскопии. Кассета (1, 200, 300) для использования при определении присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии содержит корпус (2), имеющий опору (5), впускной канал (20), предназначенный для приема образца суспензии, и закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии, сообщающийся посредством образца суспензии с впускным каналом (20), причем закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии имеет верхнюю часть (7) и основание (5a), соединенные по меньшей мере двумя стенками (11a, 11b), причем верхняя часть (7) выполнена имеющей ширину менее ширины основания (5a), и приподнятую платформу (50), проходящую вверх от основания (5a), причем закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии выполнен имеющим глубину более 400 мкм, но менее 3000 мкм при измерении от вершины приподнятой платформы (50), причем впускной канал (20) действует в качестве прохода для доставки образца в закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии, в которой стенки (11a, 11b) закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии имеют наклон от 40° до менее 90° относительно основания (5a), причем закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии дополнительно содержит приподнятую платформу (50), проходящую вверх от основания (5a), и причем приподнятая платформа (50) отстоит от верхней части (7) и от обеих стенок (11a, 11b), и причем глубина закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии измерена от вершины приподнятой платформы (50). Техническим результатом является повышение точности анализа. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 18 ил., 2 табл.

1. Кассета (1, 200, 300) для использования при определении присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии, причем кассета (1, 200, 300) содержит корпус (2), имеющий опору (5), впускной канал (20), предназначенный для приема образца суспензии, и закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии, сообщающийся посредством образца суспензии с впускным каналом (20), причем закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии имеет верхнюю часть (7) и основание (5a), соединенные по меньшей мере двумя стенками (11a, 11b), причем верхняя часть (7) выполнена имеющей ширину менее ширины основания (5a), и приподнятую платформу (50), проходящую вверх от основания (5a), причем закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии выполнен имеющим глубину более 400 мкм, но менее 3000 мкм при измерении от вершины приподнятой платформы (50), причем впускной канал (20) действует в качестве прохода для доставки образца в закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии, в которой стенки (11a, 11b) закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии имеют наклон от 40° до менее 90° относительно основания (5a), причем закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии дополнительно содержит приподнятую платформу (50), проходящую вверх от основания (5a), и причем приподнятая платформа (50) отстоит от верхней части (7) и от обеих стенок (11a, 11b), и причем глубина закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии измерена от вершины приподнятой платформы (50).

2. Кассета (1, 200, 300) по п.1, в которой основание (5a) образовано опорой (5) корпуса (2).

3. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1, 2, в которой закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии может иметь любую продольную форму, выбранную из группы, содержащей прямую, криволинейную, кругообразную, частично круглую, эллиптическую формы, соединенные последовательно две или более прямые, или кривые линии, или их комбинацию.

4. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-3, в которой корпус (2) дополнительно содержит канал (14) выпуска воздуха, сообщающийся посредством образца суспензии с закрытым принимающим каналом (6) для образца суспензии.

5. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-4, в которой канал (14) выпуска воздуха является диаметрально противоположным впускному каналу (20), или канал (14) выпуска воздуха находится противоположно впускному каналу (20).

6. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-5, в которой впускной канал (20) представляет собой однонаправленный клапан.

7. Кассета (200) по любому из пп.1-6, в которой корпус (2) кассеты (1) состоит из нижней части (201), выполненной с возможностью размещения закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии, и верхней части (202), выполненной с возможностью разъемного прикрепления к нижней части (201) и создания с ней уплотнения.

8. Кассета (200) по п.7, в которой закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии образован, когда нижняя часть (201) и верхняя часть (202) объединены и образуют закрытый уплотненный корпус (2).

9. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-8, в которой корпус (2) дополнительно содержит отверстие (30), выполненное с возможностью приема исполнительного устройства (101), соединенного с устройством (100) захвата изображения образца суспензии в кассете (1, 200, 300) при ее сканировании.

10. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-9, причем кассета (1, 200, 300) выполнена с возможностью перемещения в одной плоскости.

11. Кассета (1, 200, 300) по п.10, в которой перемещение в плоскости может быть поступательным или вращательным, или их комбинацией.

12. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-11, в которой внутренняя поверхность стенок (11a, 11b) закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии покрыта гидрофобным материалом или гидрофильным материалом.

13. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-12, в которой корпус (2) является прозрачным или полупрозрачным.

14. Кассета (1) по любому из пп.1-13, причем кассета (1) является цельной.

15. Кассета (1, 200, 300) по любому из пп.1-14, причем кассета (1, 200, 300) является кассетой одноразового или многоразового использования.

16. Система (400) для использования при определении присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии, причем система содержит кассету (1, 200, 300) по любому из пп.1-15 и устройство (100) захвата изображения образца суспензии в кассете при ее сканировании, содержащее исполнительное устройство (101), выполненное с возможностью зацепления с кассетой (1, 200, 300).

17. Система (400) по п.16, причем система дополнительно содержит компьютер, внутреннее запоминающее устройство, детектор (122) и беспроводную сеть для посылки данных для облачных вычислений и хранения.

18. Набор для определения присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии, причем набор содержит кассету (1, 200, 300) по любому из пп.1-15 и флотационный раствор.

19. Способ определения присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии, причем способ предусматривает следующие стадии:

приготовление образца суспензии,

смешивание суспензии в контейнере,

введение образца смешанной суспензии в закрытый принимающий канал (6) для образца суспензии кассеты (1, 200, 300) по любому из пп.1-15,

установка кассеты (1, 200, 300) с образцом смешанной суспензии на устройство (100) захвата изображения образца суспензии в кассете (1, 200, 300) при ее сканировании, которое имеет объектив (102), и

перемещение кассеты (1, 200, 300) или оптического устройства (100) захвата изображения образца суспензии в кассете при ее сканировании в одной плоскости для определения присутствия и концентрации твердых частиц в образце суспензии, причем поле зрения объектива (102) соответствует ширине верхней части (7) закрытого принимающего канала (6) для образца суспензии.

20. Способ по п.19, в котором оптическое устройство (100) захвата изображения образца суспензии в кассете (1, 200, 300) при ее сканировании выполнено содержащим исполнительное устройство (101), выполненное с возможностью зацепления с кассетой (1, 200, 300) и перемещения объектива (102) или кассеты (1, 200, 300) только в одной плоскости.