【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精子运动，尤其涉及一种测量精子头部旋转频率的方法及装置。
技术介绍
1、在精子的受精过程中，精子的运动方式对成功受精至关重要。精子的运动是由其鞭毛所驱动的，人类精子鞭毛绕其长袖旋转摆动，这种旋转摆动不仅带动了精子的前进，还同时导致了精子头部的旋转，使精子呈螺旋状前进。因此，精子的活力和头部的旋转频率具有密切的相关性，两者都源自于鞭毛的运动。
2、精子头部的螺旋运动可能是精子成功完成受精的关键之一，通过测量精子头部旋转频率，可以客观地评估精子的活力水平和预测受精潜力，为生殖医学和生物学研究提供重要参考。光镊技术在生殖领域的应用为精子头部运动的分析提供了一种有效手段，光镊能够利用激光束捕获并控制住精子头部的位置，使得持续获取分析精子头部的图像成为可能，从而得到精子头部的运动信息。
3、然而，在利用光镊捕获精子头部后，主要依赖于持续的图像分析，这种方法通常需要高分辨率的显微镜和复杂图像处理系统，以分析精子头部的快速旋转。然而，图像分析的结果可能受到复杂的背景噪声的影响，从而降低了测量精度，同时图像处理通常需要后期处理，这不仅增加了处理时间，还导致实时性差，无法满足对精子运动特性的实时监测需求。
4、其次，一些研究尝试结合光镊技术和深度学习算法，通过图像分析来测量精子头部的旋转频率。尽管深度学习在图像处理方面表现出色，但这种方法需要大量的训练数据和高计算资源，并且图像分析的准确性仍然受限于图像的质量以及训练的样本量。此外，深度学习算法的复杂性和高计算需求进一步增加了系统的成本和操作难度，
5、因此，目前亟需一种测量精子头部旋转频率的方法及装置。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种测量精子头部旋转频率的方法及装置，其解决了现有技术中实时性差、计算需求高、依赖后期处理以及操作难度大的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
5、本专利技术实施例提供一种测量精子头部旋转频率的方法，包括：
6、s1、获取待测样品的图像信息，基于所述图像信息，选择目标精子；
7、s2、基于所述目标精子，获取所述目标精子在预设的光镊光束中被捕获到头部后的目标精子头部的光斑；
8、s3、基于所述目标精子头部的光斑，获取光斑强度变化信息，将所述光斑强度变化信息转换为电信号数据，对所述电信号数据进行功率谱分析，获取所述目标精子头部的旋转频率。
9、可选地，所述s2包括：
10、基于所述目标精子，使用第一激光捕获所述目标精子的头部，同时使用第二激光照射至所述目标精子的头部，形成目标精子头部的光斑。
11、可选地，所述第一激光与第二激光为波长范围为400纳米～1100纳米的激光。
12、第二方面，本专利技术实施例提供一种测量精子头部旋转频率的装置，包括：
13、光镊组件、光斑形成组件、样品池、位置敏感探测器组件；
14、所述样品池用于放置待测样品；
15、所述光镊组件用于对样品池待测样品中的目标精子的头部进行捕获；
16、所述光斑形成组件用于形成被光镊组件捕获的目标精子的头部的光斑；
17、所述位置敏感探测器组件用于接收所述光斑形成组件形成的目标精子头部的光斑，获取光斑强度变化信息，将所述光斑强度变化信息转化为电信号数据，对电信号数据进行功率谱分析，获取所述目标精子头部的旋转频率。
18、可选地，所述光镊组件包括：第一激光器、对激光光束进行扩束的透镜；
19、所述第一激光器发出第一激光，所述第一激光经由透镜扩束后经位置敏感探测器组件中的第一二向色镜透射，再经过物镜obj以在样品池中对目标精子的头部进行操控和定位。
20、可选地，所述对激光光束进行扩束的透镜包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜与第二透镜用于将第一激光器发出的激光光束进行扩束。
21、可选地，所述光斑形成组件包括：
22、第二激光器、第二二向色镜、第一反射镜、聚光镜con；
23、所述第二激光器发出第二激光，所述第二激光经过第二二向色镜、第一反射镜的反射后再由聚光镜con聚光至样品池中目标精子的头部区域，形成目标精子头部旋转对应的光斑。
24、可选地，所述光斑形成组件还包括：
25、用于提供照明的led光源以及第三透镜；
26、所述led光源发出照明光，所述照明光经过第三透镜以及光斑形成组件的第二二向色镜、第一反射镜以及聚光镜con，对样品池进行照明。
27、可选地，所述位置敏感器探测组件包括：
28、物镜obj、第一二向色镜、第三二向色镜、用于扩束的第五透镜、位置敏感探测器、数据采集卡以及计算机；
29、所述位置敏感探测器接收样品池中经过物镜obj后再由第一二向色镜、第三二向色镜分别反射的光束，该光束经第五透镜聚焦后传递目标精子头部的光斑强度变化信息，将所述光斑强度变化信息转化为电信号数据并发送至数据采集卡，数据采集卡将所述电信号数据发送至计算机；
30、计算机接收所述电信号数据，对所述电信号数据进行功率谱分析，获取目标精子头部的旋转频率。
31、可选地，所述装置还包括：
32、成像采集组件，用于获取样品池中待测样品的图像信息，基于所述图像信息，选择目标精子；
33、所述成像采集组件包括：相机、第四透镜；
34、样品池中光束经过位置敏感探测器组件中物镜obj透射后，经由第一二向色镜反射，再穿过第三二向色镜后，经第四透镜传递至相机，生成样品池中的图像信息。
35、(三)有益效果
36、本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种测量精子头部旋转频率的方法及装置，由于采用位置敏感探测器实时检测光斑位置的变化，相对于现有技术而言，其可以对精子运动特性进行实时监测和分析，快速获取精子运动特性，提供准确的测量结果，因此能够捕捉精子旋转过程中的高频信息，有助于深入分析精子的运动模式，同时本专利技术的装置设计简洁，具有实用性和经济性，减少了成本和操作难度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种测量精子头部旋转频率的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种测量精子头部旋转频率的方法，其特征在于，所述S2包括：
3.根据权利要求2所述的一种测量精子头部旋转频率的方法，其特征在于，
4.一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，所述光斑形成组件包括：
8.根据权利要求7所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，所述光斑形成组件还包括：
9.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，所述位置敏感器探测组件包括：
10.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，所述装置还包括：
【技术特征摘要】
1.一种测量精子头部旋转频率的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种测量精子头部旋转频率的方法，其特征在于，所述s2包括：
3.根据权利要求2所述的一种测量精子头部旋转频率的方法，其特征在于，
4.一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频率的装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的一种测量精子头部旋转频...
【专利技术属性】
技术研发人员：降雨强，李超，黄璐，秦亚强，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：
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