JP2022038852A - 精子運動性能評価システム及び精子運動性能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の精子の運動状態を反映した精子運動性能の評価結果を医療機関等で受診することなく得ることのできる精子運動性能評価システム及び評価方法を提供する。
【解決手段】精子の運動状態の拡大像を生成する顕微鏡ユニット、及び、前記拡大像を撮像するカメラを有する通信端末を備えるユーザ装置Ａと、ネットワークＣを介して前記ユーザ装置Ａと接続され、前記ユーザ装置Ａから送信される撮像画像を受信し、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、前記撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果を前記ユーザ装置Ａに送信する外部サーバＢとを備る精子運動性能評価システム１００により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、精子運動性能の評価システム及び評価方法に関する。

一般に、不妊は、男性側、女性側又は双方の側に原因があるとされている。
例えば、男性側に原因がある男性不妊症の発生頻度は、一般的に３０～５０％といわれている。男性不妊症は、その大半が、精子減少症、精子無力症、無精子症等の精子及び／又は精液の異常に関連する。

精子の低運動性は、一般的に不妊症の一因となることが知られている。精子の運動性能の評価は、精液中の精子を顕微鏡で拡大像を生成し観察することにより行われている。このような精子の運動性能の映像的評価は、採精後１時間以内に行う必要があるため、医療機関等の採精室で検体を採取し、即座に検査することが求められている。そして、精子の運動性能の映像的評価は、精子検査専門の臨床検査技師等の熟練者により行われている。
従って、自身の精子の運動性能を確認するためには、通常、医療機関等で検査を受ける必要がある。また、精子の運動状態は、生活習慣や体調等で変化するため、継続的な検査を行うことが望ましいとされている。

近年、自宅等で簡易に精子の状態をセルフチェックすることができる顕微鏡キットが提案されている（非特許文献１及び２）。
例えば非特許文献１及び２には、スマートフォンのカメラに専用の顕微鏡キットを取り付けて、採精した精液中の精子を観察する方法が開示されている。

ＴＥＮＧＡ メンズルーペ，［ｏｎｌｉｎｅ］，株式会社ＴＥＮＧＡヘルスケア，［令和２年６月２６日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：https://tengahealthcare.com/products/mensloupe/＞ ｓｅｅｍ，［ｏｎｌｉｎｅ］，株式会社リクルート，［令和２年６月２６日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：https://seem.life/＞

しかしながら、非特許文献１及び２に記載の顕微鏡キットでは、光源を確保することが難しいため、観察視野の光量を十分に確保することができず、精子の状態を確実に観察できない場合がある。

また、非特許文献１に記載の顕微鏡キットでは、光源を調整し、精子の状態を観察することができたとしても、精子の運動状態又は運動性能の評価を行う機能を有していないため、自身の精子の運動状態又は運動性能の専門的な評価を得ることはできない。

さらに、通常、精液中の精子は均一に分散されておらず、観察視野によって、精子の数及び運動状態が大きく異なるため、精子の観察には視野の自由度は必須とされるが、非特許文献２に記載の顕微鏡キットでは、観察視野の変更ができないことに加え、再利用もできないので、検査の精度及び信頼性に欠ける。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みて、実際の精子の運動状態を反映した精子運動性能の評価結果を医療機関等で受診することなく得ることのできる精子運動性能評価システム及び評価方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、精子の運動性能について専門的な評価結果が得られるシステムについて鋭意検討した結果、精子の運動状態の拡大像を生成することのできる顕微鏡ユニットを備えると共に、精子運動性能の評価が、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて行われることにより、実際の精子の運動状態を反映した精子運動性能の評価結果を医療機関等で受診することなく得ることができることを見出した。本発明は、本発明者らによって初めて見出された知見及び成功例に基づいて完成されたものである。

従って、本発明によれば、以下の態様の精子運動性能評価システム及び精子運動性能評価方法が提供される。
〔１〕精子の運動状態の拡大像を生成する顕微鏡ユニット、及び、前記拡大像を撮像するカメラを有する通信端末を備えるユーザ装置と、
ネットワークを介して前記ユーザ装置と接続され、前記ユーザ装置から送信される撮像画像を受信し、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、前記撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果を前記ユーザ装置に送信する外部サーバとを備える、精子運動性能評価システム。
〔２〕前記顕微鏡ユニットは、光源と、光源を保持する保持部材と、前記光源からの光を集光するレンズを有する顕微鏡本体とを含む、〔１〕に記載の精子運動性能評価システム。
〔３〕前記ユーザ装置において、前記光源と、前記レンズと、前記カメラとが、光軸が略一致するように配置される、〔２〕に記載の精子運動性能評価システム。
〔４〕前記通信端末がスマートデバイスである、〔１〕～〔３〕のいずれか一項に記載の精子運動性能評価システム。
〔５〕ユーザが、顕微鏡ユニットにより精子の運動状態の拡大像を生成し、前記拡大像を、カメラを有する通信端末により撮像して撮像画像を取得する工程と、
前記ユーザが、前記撮像画像を、ネットワークを介して前記通信端末から外部サーバへ送信する工程と、
前記外部サーバにおいて、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、前記撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果を前記ユーザの前記通信端末に送信する工程とを含む、精子運動性能評価方法。

本発明によれば、実際の精子の運動状態を反映した精子運動性能の評価結果を医療機関等で受診することなく得ることができる。
また、本発明によれば、顕微鏡ユニットが、光源と、光源を保持する保持部材と、光源からの光を集光するレンズとを備える構成により、観察視野の光量が十分に確保され、精子の運動状態の撮像画像が確実に得られる。

本発明の一態様の精子運動性能評価システムを示す概略ブロック図である。 図１に示すユーザ装置を構成する顕微鏡ユニットを各構成要素に解体した状態を示す概略平面図である。 図１に示すユーザ装置を模式的に示す概略側面図である。 図１に示すユーザ装置の顕微鏡本体の一部（台座）を示す概略側面図である。 本発明の一態様の精子運動性能評価システムのユーザ装置における処理を示すフローチャートである。 本発明の一態様の精子運動性能評価システムの外部サーバにおける処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一態様である組成物について詳細に説明するが、本発明はその目的を達成する限りにおいて種々の態様をとり得る。

本明細書における各用語は、別段の定めがない限り、当業者により通常用いられている意味で使用され、不当に限定的な意味を有するものとして解釈されるべきではない。また、本明細書においてなされている推測及び理論は、本発明者らのこれまでの知見及び経験によってなされたものであることから、本発明はこのような推測及び理論のみによって拘泥されるものではない。

〔精子運動性能評価システム〕
本発明の一態様の精子運動性能評価システムは、精子の運動状態の拡大像を生成する顕微鏡ユニット、及び、拡大像を撮像するカメラを有する通信端末を備えるユーザ装置と、ネットワークを介してユーザ装置と接続され、ユーザ装置から送信される撮像画像を受信し、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果をユーザ装置に送信する外部サーバとを備えるものである。

以下、本発明の一態様の精子運動性能評価システムについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一態様の精子運動性能評価システムを示す概略ブロック図である。
精子運動性能評価システム１００は、ユーザ装置Ａと、外部サーバＢとが、ネットワークＣを介して相互に通信可能に接続されて構成される。
ネットワークＣは、特に限定されず、例えばインターネット、移動体通信網、ローカルエリアネットワーク等が挙げられ、これら複数種類のネットワークが組み合わされたネットワークであってもよい。

〔ユーザ装置〕
ユーザ装置Ａは、例えば図２及び図３に示すように、精子の運動状態の拡大像を生成する顕微鏡ユニット１０と、顕微鏡ユニット１０により生成される拡大像を撮像するカメラ３０を有する通信端末２０とを有する。
ユーザ装置Ａにおいて、顕微鏡ユニット１０は、通信端末２０に内蔵されるカメラ３０に取り付けて使用する。

〔顕微鏡ユニット〕
顕微鏡ユニットは、精子の運動状態の拡大像を生成することができるものであれば、特に限定されない。顕微鏡ユニットには、観察視野の光量を十分に確保するため、光源が具備されていることが好ましいが、室内灯等を利用することもできる。
具体的には、顕微鏡ユニット１０は、例えば図２に示すような簡易な組み立て式のものとすることができる。顕微鏡ユニット１０が組み立て式のものであることにより、コンパクトに収納することができると共に、可搬性に優れる。

顕微鏡ユニット１０は、図２及び図３に示すように、光源素子１１ａを備える光源デバイス１１と、光源デバイス１１を保持する保持部材１２と、光源素子１１ａからの光を集光するレンズ１４ａを有する顕微鏡本体１８と、スライドガラス１５とを備える。
顕微鏡ユニット１０が、光源デバイス１１と、光源デバイスを保持する保持部材１２と、光源素子１１ａからの光を集光するレンズ１４ａとを備える構成により、複雑な光源調整の必要がなく、観察視野の光量が十分に確保され、精子の運動状態の撮像画像が確実に得られる。

光源デバイス１１は、先端部に例えばＬＥＤ等の光源素子１１ａが配置される。光源素子１１ａがＬＥＤである場合においては、例えば白色ＬＥＤが好ましい。

保持部材１２は、例えば全体がコの字形状のものである。保持部材１２は、互いに対向して設けられる一対の側板１２ａ，１２ｂと、側板１２ａと側板１２ｂとの間に側板１２，１２ｂに対して垂直方向に取り付けられる天板１２ｃとを備える。一対の側板１２ａ，１２ｂの底面には、それぞれ、突起状の係合部１７ａ，１７ｂが設けられている。
天板１２ｃの中心には、厚さ方向に貫通する貫通孔１２ｈが設けられている。この貫通孔１２ｈには、光源デバイス１１の先端部に設けられた光源素子１１ａが嵌合されるため、貫通孔１２ｈの大きさは、光源素子１１ａの直径と同等とされる。

保持部材１２を構成する材料は、特に限定されないが、例えばガラス又はシリコン等の無機材料、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の有機材料が挙げられる。

顕微鏡本体１８は、例えば、楕円板状の台座１４と、当該台座１４の上面に配置される円環板状のステージ１３とから構成される。

ステージ１３の外周縁部には、厚さ方向に貫通する一対の貫通孔１３ａ，１３ｂが設けられている。貫通孔１３ａ，１３ｂには、それぞれ、保持部材１２の側板１２ａ，１２ｂの底面に設けられた係合部１７ａ，１７ｂが嵌合されるため、貫通孔１３ａ，１３ｂの大きさは、それぞれ、係合部１７ａ，１７ｂの直径と同等とされる。また、ステージ１３の中心には、厚さ方向に貫通する貫通孔１３ｃが設けられている。貫通孔１３ｃは、ステージ１３の下面に配置される台座１４に設けられるレンズ１４ａを露出すると共にレンズ１４ａを保持固定する凸部１４ｃと螺合されるため、貫通孔１３ｃの大きさは、凸部１４ｃと略同等とされる。また、貫通孔１３ｃの内側面には、螺旋状溝（図示せず）が形成されている。

台座１４は、例えば図４に示すように、楕円板状の基板１４ｄの一方側の上面に円柱状の凸部１４ｂが形成されている。凸部１４ｂの外側面には、ステージ１３の貫通孔１３ｃの内側面に形成された螺旋状溝と螺合可能な螺旋状溝１４ｃが形成されている。凸部１４ｂの上面の中心には、開口が形成され当該開口にレンズ１４ａが嵌合され保持固定されている。
台座１４においては、基板１４ｄの下面（凸部１４ｂが配置されている面とは逆の面）に、通信端末２０と固定するための両面テープ（図示せず）が設けられている。

レンズ１４ａは、精子の運動状態精子の拡大像を生成することができるものであれば、種類や材質については特に限定されないが、観察視野の光量を十分に確保する観点から集光用の単焦点レンズを用いることができ、例えばボールレンズ等を用いることができる。ボールレンズを用いる場合、レンズの大きさは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍとされる。

顕微鏡本体１８においては、台座１４の凸部１４ｂとステージ１３の貫通孔１３ｃとが螺合されるが、ステージ１３の回転方向に応じて昇降（上下移動）する構成となる。従って、顕微鏡本体１８においては、ステージ１３を回転させることにより、台座１４のレンズ１４ａの焦点距離を調整することができる。

ステージ１３を構成する材料は、特に限定されないが、例えばガラス又はシリコン等の無機材料、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の有機材料が挙げられる。
また、台座１４を構成する材料は、特に限定されないが、例えばガラス又はシリコン等の無機材料、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の有機材料が挙げられる。

スライドガラス１５は、例えば平板の矩形状のものである。スライドガラス１５の表面には、検体（精液）が塗布されるが、検体の乾燥防止のため、カバーガラス１６が設けられることが好ましい。

〔検体〕
顕微鏡ユニット１０のスライドガラス１５表面に塗布される検体（精液）は、採精後１時間以内のものが好ましい。また、スライドガラス１５表面に塗布する検体量及び塗布厚は、精子の運動状態精子の拡大像を生成することができれば特に限定されない。

この例の顕微鏡ユニット１０の組み立て方法としては、例えば、台座１４の凸部１４ａとステージ１３の貫通孔１３ｃとを螺合して顕微鏡本体１８を構成し、光源デバイス１１の光源素子１１ａを保持部材１２における天板１２ｃの貫通孔１２ｈに嵌合すると共に、保持部材１２における側板１２ａ，１２ｂの底面に設けられた係合部１７ａ，１７ｂを顕微鏡本体１８のステージ１３の貫通孔１３ａ，１３ｂにそれぞれ嵌合することにより、行われる。このようにして組み立てられることにより、光源素子１１ａと、レンズ１４ａとが光軸が一致するように配置されると共に、光源デバイス１１、保持部材１２及び顕微鏡本体１８は一体化されて保持固定される。そして、精子の拡大像を生成する際に、顕微鏡本体１８のレンズ１４ａ上にスライドガラス１５を配置する。
組み立てられた顕微鏡ユニット１０の具体的な寸法としては、例えば、光源素子１１ａからスライドガラス１５（表面）までの距離（ｄ１）が例えば１ｃｍ～５ｃｍ、スライドガラス１５（表面）からレンズ１４ａまでの距離（ｄ２）が例えば０．１ｍｍ～０．５ｍｍとされる。

上記のように組み立てられた顕微鏡ユニット１０は、通信端末２０のカメラ３０に取り付けられてユーザ装置Ａとして構成される。顕微鏡ユニット１０を通信端末２０のカメラ３０に取り付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、顕微鏡本体１８のレンズ１４ａが通信端末２０のカメラ３０の光軸上に位置するように配置し、顕微鏡本体１８の裏面（基板１４ｄの下面）に設けられる例えば両面テープ等で固定する方法等が挙げられる。
ユーザ装置Ａにおいては、光源素子１１ａと、顕微鏡本体１８のレンズ１４ａと、通信端末２０のカメラ３０とが光軸が略一致するように配置されている。このような構成により、光源素子１１ａからの光が確実にレンズ１４に集光され、スライドガラス１５表面に塗布された検体に対して集光光が照射されるので、観察視野の光量が十分に確保され、精子の運動状態の撮像画像がより一層確実に得られる。また、顕微鏡ユニット１０において、レンズ１４ａ上のスライドガラス１５を動かすことにより、観察視野の自由度が得られる。さらに、スライドガラス１５は洗浄することにより、再利用可能であるので、検査の精度及び信頼性が向上すると共に、継続的な検査が可能となる。

〔通信端末〕
通信端末２０は、顕微鏡ユニット１０により生成される拡大像を撮像するカメラ３０を有する。通信端末２０としては、外部サーバＢとネットワークＣを介して撮像画像の送信及び評価結果の受信をすることができれば特に限定されないが、例えば、スマートフォン、タブレット等のスマートデバイスが利便性の観点から好ましい。

〔外部サーバ〕
外部サーバＢは、ユーザ装置Ａから送信される撮像画像を受信し、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、精子の運動性能を判定した評価結果をユーザ装置Ａに送信する。
外部サーバＢは、例えば、ＣＰＵ部、メモリ部、ストレージ部、送受信部、及び入出力部を主要構成として備え、これらが互いにバスを介して電気的に接続されて構成される。外部サーバＢは、例えばクラウドサーバ等であってもよい。外部サーバＢのストレージ部には、予め精子の運動状態に関するデータが収集・構築されている。

予め収集された精子の運動状態に関するデータについては、具体的には以下のようなデータを用いることができる。
例えば、医療機関での精子検査で用いる検体と同じ検体をユーザ装置Ａと同様の装置を用いて精子の運動状態の撮像画像を取得する。そして、医療機関での精子検査で実際に測定した運動率を例えば５段階のカテゴリー（カテゴリー１：８１％以上、カテゴリー２：６１～８０％、カテゴリー３：４１～６０％、カテゴリー４：２１～４０％、カテゴリー５：２０％以下）に分類し、当該分類されたカテゴリーと、ユーザ装置Ａにおける撮像画像とを紐づけたデータとする。このようにして得られるデータを数百名収集したものを、予め収集された精子の運動状態に関するデータとすることができる。

ユーザ装置Ａから送信される撮像画像について、精子の運動性能を判定する方法としては、上記のようにして収集したデータに基づいて、トレーニングを受けた検査技師がユーザ装置Ａから送信された撮像画像についてカテゴリー１～５のいずれのカテゴリーに属するか判定を行う方法が挙げられる。また、ユーザ装置Ａから送信される撮像画像について、精子の運動性能を判定する方法としては、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ：人工知能）による学習を行った結果に基づくものであってもよい。
以上のような判定方法によれば、医師や精子検査専門の臨床検査技師による診断を受けることなく、精子の運動性能について専門的な評価結果を得ることができる。

図５は、ユーザ装置Ａにおける処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、例えばスマートフォン等のスマートデバイスにインストールされるアプリケーションソフトによって実行することもできる。
ユーザ装置Ａにおいて、まず、通信端末２０のカメラ（インカメラ）３０を起動する（ステップＳ１１）。このステップにおいて、通信端末２０のカメラ３０のオートフォーカス機能は作動させてもよいし、作動させなくてもよい。
次に、予め組み立てられた顕微鏡ユニット１０をカメラ３０に取り付けて固定し、検体が塗布されたスライドガラス１５をレンズ１４ａ上に配置されるように調整する。また、顕微鏡本体１８のステージ１３を回転させて、通信端末２０の液晶画面を見ながらピントを調整して精子の拡大像を生成する（ステップＳ１２）。ここで、精子の拡大像が適切に得られない場合は、スライドガラス１５を移動させて観察視野を調整する。また、スライドガラス１５に塗布された検体を洗浄し、再塗布してもよい。
次に、精子の拡大像が得られれば、カメラ３０で精子の動画を例えば１０秒間程度撮像し、撮像画像を取得する（ステップＳ１３）。
そして、取得した撮像画像を通信端末２０から外部サーバＢへ送信し（ステップＳ１４）、完了する。

図６は、外部サーバＢにおける処理の流れを示すフローチャートである。
まず、外部サーバＢにおいて、ユーザ装置Ａから送信される撮像画像を受信する（ステップＳ２１）。
次に、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、撮像画像について精子の運動性能を判定する（ステップＳ２２）。
そして、評価結果をユーザ装置Ａに送信（ステップＳ２３）し、完了する。

以上のように、本発明の一態様の評価システムによれば、ユーザ装置Ａ側で精子運動状態の測定を行って、その測定結果をサーバＢに送り、サーバＢ側でデータに基づいて判定される評価結果をユーザ装置Ａに提供することが可能となり、専門的な精子の運動性能を簡易に確認することができる。

〔評価方法〕
本発明の一態様の精子運動性能評価方法は、ユーザが、顕微鏡ユニットにより精子の運動状態の拡大像を生成し、拡大像を、カメラを有する通信端末により撮像して撮像画像を取得する工程と、ユーザが、撮像画像を、ネットワークを介して通信端末から外部サーバへ送信する工程と、外部サーバにおいて、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果をユーザの通信端末に送信する工程とを含む方法である。
撮像画像を取得する工程において、顕微鏡ユニットにより精子の運動状態の拡大像を生成する方法は、特に限定されないが、例えば、顕微鏡ユニットが、光源と、光源を保持する保持部材と、光源からの光を集光するレンズを有するものである構成とすることができる。このような構成により、複雑な光源調整が必要なく、観察視野の光量が十分に確保され、精子の運動状態の撮像画像が確実に得られる。また、撮像画像を取得する工程において、カメラを有する通信端末は、スマートフォン、タブレット等のスマートデバイスであることが、利便性の観点から好ましい。

本発明の精子運動性能評価システムは、自宅等で簡易に、かつ、継続的に専門的な精子の運動性能を確認することができるので、医療機関等での受診に先立って自身の精子の運動機能が正常か否かを事前確認することに極めて有効的に活用することができる。

１０ 顕微鏡ユニット
１１ 光源デバイス
１１ａ 光源素子
１２ 保持部材
１２ａ 側板
１２ｂ 側板
１２ｃ 天板
１２ｈ 貫通孔
１３ ステージ
１３ａ 貫通孔
１３ｂ 貫通孔
１３ｃ 貫通孔
１４ 台座
１４ａ レンズ
１４ｂ 凸部
１４ｃ 螺旋状溝
１４ｄ 基板
１５ スライドガラス
１６ カバーガラス
１７ａ 係合部
１７ｂ 係合部
１８ 顕微鏡本体
２０ 通信端末
３０ カメラ
１００ 精子運動性能評価システム
Ａ ユーザ装置
Ｂ 外部サーバ
Ｃ ネットワーク

Claims (5)

1. 精子の運動状態の拡大像を生成する顕微鏡ユニット、及び、前記拡大像を撮像するカメラを有する通信端末を備えるユーザ装置と、
   ネットワークを介して前記ユーザ装置と接続され、前記ユーザ装置から送信される撮像画像を受信し、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、前記撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果を前記ユーザ装置に送信する外部サーバとを備える、精子運動性能評価システム。
2. 前記顕微鏡ユニットは、光源と、光源を保持する保持部材と、前記光源からの光を集光するレンズを有する顕微鏡本体とを含む、請求項１に記載の精子運動性能評価システム。
3. 前記ユーザ装置において、前記光源と、前記レンズと、前記カメラとが、光軸が略一致するように配置される、請求項２に記載の精子運動性能評価システム。
4. 前記通信端末がスマートデバイスである、請求項１～３のいずれか一項に記載の精子運動性能評価システム。
5. ユーザが、顕微鏡ユニットにより精子の運動状態の拡大像を生成し、前記拡大像を、カメラを有する通信端末により撮像して撮像画像を取得する工程と、
   前記ユーザが、前記撮像画像を、ネットワークを介して前記通信端末から外部サーバへ送信する工程と、
   前記外部サーバにおいて、予め収集された精子の運動状態に関するデータに基づいて、前記撮像画像について精子の運動性能を判定した評価結果を前記ユーザの前記通信端末に送信する工程とを含む、精子運動性能評価方法。
   
   

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