導讀
提及不育檢查，很多男性都會產生害羞、壓力、悲觀等等不良情緒。但是，最近一項創新發明，科研人員利用一種基於智能手機的精液分析儀，讓你在家就可以進行精液檢查，採樣後分析樣本視頻的時間不超過5秒鐘，且成本低於5美元，準確性高達98%。
研究背景
目前，「不孕不育」問題困擾著全球大約4500萬對夫婦。然而，當前檢測男性不育症的標準方法卻是昂貴、勞動密集型的，且需要在臨床環境下開展。由於文化和社會歧視，以及發展中國家相關資源的缺乏，導致男性無法及時進行相關檢測。
創新探索
最近，美國佈列根和婦女醫院和麻省綜合醫院（MGH）的研究人員進行了創新探索，他們開發了一種家用的診斷測試設備，它利用基於智能手機的方案，準確地測量精液品質。
這項創新發明，即基於智能手機的精液分析儀，可基於精子濃度和活性的標準，分辨異常精液樣本，準確率可達98%。這項創新的論文發表於3月22日的《科學轉化醫學》期刊上。
對於這項創新所帶來的主要價值，我們看看BWH 醫學工程部門和腎臟醫藥部門的首席研究員 Hadi Shafiee 博士怎麼說：
“我們想要提出一種解決方案，讓男性不育症測試變得和在家中進行懷孕測試一樣簡單且廉價。男性通常需要在醫院的化驗室中提供精液樣本，這樣一種情況通常會讓他們感到有壓力、尷尬、悲觀和失望。目前的臨床測試都是基於實驗室的、耗時且經驗性的。這種測試卻是「低成本、定量、高準確度」的，它分析未經稀釋、未清洗的精液樣本視頻，時間不超過5秒。”
關鍵技術
這種新型測試方法的關鍵技術，得益於消費電子和精密加工領域的科學進展。這種分析儀由一個光學附屬設備和一個一次性設備組成，光學附屬設備連接於智能手機，一次性設備用於加載精液樣本。一次性的微芯片，配合一個毛細管吸頭和一個橡膠吸球，可以簡單且無需電力的控制精液樣本。
（圖片來源：佈列根和婦女醫院）
同時，團隊也設計了一個用戶友好的智能手機應用程序APP，對於用戶測試過程中的每一步進行指導，還有一個小型化的稱量臺可以無線連接智能手機測量精子總數。
下圖反映了該創新方案和傳統方案的對比，黑色箭頭上方是創新方案，黑色箭頭下方是傳統方案。
（圖片來源：佈列根和婦女醫院）
創新方案：
小容量、未經處理、未經清洗的精液樣本，會加載到微流體設備中。該設備入口處具有一個基於毛細管的一次性吸頭，而出口處具有一個橡膠吸球，可在微流體通道內產生一個負壓，以便進行手動、無需電力的樣本加載。用戶可手工地將一次性的毛細管吸頭和微流體設備分離，將乾淨的微流體設備插入到智能手機的光學附屬連接設備上。然後，通過啟動智能手機應用程序，分析樣本視頻，時間不超過五秒鐘。
傳統方案：
傳統方案在實驗中進行，樣本通過吸液管加載到精液玻璃片上，然後載玻片會放在桌面顯微鏡下，然後專業技術人員通過人工或者計算機輔助精液分析系統進行分析。
相關測試
為了評估該設備，研究團隊在MGH生育中心，採集並研究了350份臨床精液樣本。總的來說，根據世界衛生組織規定的、關於精子濃度和活力方面的臨界值（精子濃度 < 1500萬精子每毫升 和/或 精子活力< 40%），這種基於智能手機的設備可監測反常的精液樣本的準確性可達98%。團隊也分別評估了訓練有素和未經訓練的用戶，使用該設備進行測試的情況。
創新價值
MGH生育中心的主任、研究的合著者John Petrozza 認為：
“能夠將這種即時的精液測試帶給消費者、資源貧乏的醫療機構，真正改變了遊戲規則。超過40%的不孕不育的夫婦都是由於精子異常，這項研究探索將帶來更加快速和先進的生育保健。通過與 Shafiee 博士和他位於BWH的實驗室一起合作，利用我們MGH生育方面的臨床專家資源，我們將真正能夠設計出一種惠及大眾的產品。”
（圖片來源：佈列根和婦女醫院）
應用場景
Shafiee 的團隊主要專注於開發使用「微流控」新技術，他們看到了這項技術的很多應用。
該設備不僅位想要生育的夫婦，帶來了家用的男性生育能力測試，而且也可以用於進行輸精管切除術的男性。通常，男性在進行手術後，幾個月時間內，必須去泌尿科醫師的辦公室做檢查以確保手術成功，但是這項測試讓他們可以在家中展開相關檢查。另外，測試也可以用於動物養殖方面，確保樣本的生育能力。除了精液分析，設備也可以用於測試血樣和唾液樣本。
在不久的未來，Shafiee 希望拓展更多相關應用。他說：
“我的任務就是理解患者和醫生所面臨的問題，幫助他們開發新的方案。我們總是在想下一步做什麼，以及如何開發新東西。”
未來展望
這種基於智能手機的精液分析儀，目前正處於原型階段。團隊計劃進行更多的測試，並且申請美國食品及藥物管理局的批准。
但是，這款設備或許未來也會面臨一定的市場競爭壓力，例如我們曾經介紹過一款醫療電子系統公司所開發的類似設備 Yo，它也是基於智能手機提供類似的精子活力檢查。
正如之前文章中我所提及，現在醫療電子設備的發展呈現出「低功耗、小型化、便攜化、低成本、與物聯網、半導體、無線通信等新技術進一步融合的趨勢」，大家可以閱讀我之前發佈過的相關文章，進行參考並加深對於這一趨勢的認識。
參考資料
【1】http://www.brighamandwomens.org/about_bwh/publicaffairs/news/PressReleases/PressRelease.aspx?sub=0&PageID=2658
【2】Kanakasabapathy MK et al. "An automated smartphone-based diagnostic assay for point-of-care semen analysis." Science Translational Medicine DOI: scitranslmed.aai7863
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