TW319694B - - Google Patents

Description

319694 A7 ——_ B7 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印裝 五、發明説明（1) 發明範圍 本發明是關於用以容納生物細胞以供使用於紅外線及/戋 拉曼光譜分析之的樣品容納器。 發明背景 細胞和組織的檢查，這裡所指的是診斷病理學，依然是 達成對病人的醫學診斷和選擇對病人最適當的治療一種5 鍵性的f驟。病理學的實用性有其限制，因爲要達到正確 的診斷在桩多情況下很困難，要確定個別細胞在形態上的 改變與臨床上疾病病程的相關很困難。這是—個特別顯 著的問題因爲是細胞而不是整塊組織可拿來檢查。 利用顯微鏡檢查細胞的準確度和臨床的價磕，可能是做 正確的病理和臨床診斷的基礎，其重要性並逐漸増加，可 能提供一種在偵檢前癌症和癌症階段時不需要用到组織的 方法。這種方法很吸引人，因爲細胞的獲得比通常需要經 由手術步驟得到的組織容易，安全和便宜。 細胞比组織容易獲得使得利用這些細胞篩選健康的人群 以尋找疾病，如癌症早期的證據成爲可能。以子宮頸細胞 爲例，檢查子宮頸細胞以偵檢前癌症和早期的子宮頸癌； 檢查尿液中的細胞以尋找早期秘尿道癌的證據；檢查痰裡 面的細胞以診斷早期的肺癌。這些細胞學的檢查在實用醫 學和公共衛生方面顯得越來越重要。這是眞實的除了有證 據顯示細胞學診斷在臨床上的價値有其限制並時常被懷疑 因爲假陰性結果發生率高。細胞學的檢查也遭到圍攻因爲 假陰性結果發生率高。所有這些結果衝擊病人的信心並在 -4 - (請先聞t背面之：⑽意^"'再填寫本頁) -裝·

*1T Γ 線 - 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（2 A7 B7 經濟部中央梂準局員工消費合作.杜印製 保健方面加諸不必要負擔。 癌症的病例隨著其他疾病病例的減少和人類壽命的延長 而逐漸增加《因此，未來癌症會繼續成爲一種主要的健康 問題。處理癌症問題所造成負擔最好的方法爲在癌症前斯 找出疾病的存在，然後阻止症狀明顯的癌症從前癌症期細 胞發展出來。到目前爲止此方法爲偵檢前癌症階段的細胞 和顯示前癌症階段接近症狀明顯癌症階段的程度較好的方 法。 一種與傳統方法的主觀性不g的選擇是以顯微鏡檢查被 染色的細胞，經由評估細’胞内各分子的化學和生理特徵以 偵檢前癌症期的疾病和早期的癌症。這種方法的邏輯爲 正常或不正常的細胞内分子的化學和生理特徵的不同是辨 別健康和疾病的基礎。細胞内分子的化學和生理特徵改變 比病理學家用顯微鏡的方法所看到的，用來當疾病證據的 型態上的改變早一步發生，也是其改變的原因。 已知整個細胞的振動光譜，例如，紅外線光譜和拉曼光 譜，是測量在細胞内的分子到底正不正常一些靈敏的方法 。同時細胞在振動光譜上的不正常與利用顯微鏡檢查组織 及細胞的病理診斷相關連β 1995年六月七號存檔，專利申 请序列號碼·-，標題爲：一種經由紅外線分析人類 组織和細胞以診斷疾病的系统和方法的專利申請顯示利用 細胞的紅外線光譜可偵檢到不能在顯微鏡檢查到的疾病； 可偵檢到正常細胞經由持續性癌症前期的改變進展到最終 的癌症；可偵檢到細胞由生長異常階段以不同細節的途徑 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐〉 (請先閲—背面之意4^再填寫本頁) -裝· 訂 Γ .線 S19694 A7 B7 五、發明説明（3 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 累積基因型和表現型方面的不正常繼續發展；和偵檢 毒感染的細胞存在。 以光譜研究細胞的用途，例如，詳細説明不同頻率的光 如何與細胞内的分子相互作用，在醫事技術方面屬初期階 段。這是，雖然需要-種快速而不昂貴的方法準備細胞以 供使用於振動光譜分析。用於病理學檢查之細胞之傳統準 備方法爲在顯微鏡檢查前須先固定，包埋和細胞染色，對 準備用於光譜分析的細胞沒有特別的用處，更由甚者，光 譜技術人員利用此方法研究無冬命事件對準備振動光譜檢 驗的醫學診斷沒有幫助。這是因爲此方法花時間，浪費人 力，和筇貴。同時，光譜技術員用以研究細皰之方法在操 作部份需要高度的人力和事業’進_步阻止以振動光譜診 斷疾病方法的普遍使用。 主要有三種已知的方法可準備用於振動光譜檢驗的細胞 °第一種其實不是準備。這種方法需要將在自然狀態細胞 加入樣品容纳器並在少量水存在下分析。第二種方法爲可 將細胞置於樣品容納器將任何水經由乾燥的方法去除。第 三種方法爲可將細胞分離，乾燥，和併入KBr圆盤。再者 ’也可以利用細胞離心的方法直接將細胞加到紅外線窗口 (BaF2)。 所有這些方法都有顯著的問題存在如筇貴，花時間，有 限的可利用性，需要合格的病人才能使用。然而，細胞-， 因爲它們是從组織，從病人，病人的體液，培養的細胞， 或其他來源收集得來，所以不能直接使用剛才説明的樣品 -6- 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先M##·面之；@*再-4寫本買) 裝· 訂 .線 V·' A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 五、發明説明（4) — 準備方法。 爲了解決問題，會考慮特殊性，例如，利用红外線光譜 檢查子客頸細胞的問題。利用刷子或鴨舌板從子宮頸收集 細胞。在傳統_學，細胞是直接從刷子或鴨舌板抹在玻 片上。此方法不能用於振動光错的準備方法因爲在光譜儀 的光束不能涵蓋典型抹片的區域。另_方面，控制細胞的 厚度和黏液留置在玻片上很困難。在完全洗掉固定細胞的 物質使得利用光譜分析細胞時不會造成干擾方面也有一些 困難。最後，用於做玻片的材料―，對中_紅外線頻率的光是 透明的，相對的較貴。 - 除了做抹片，經由在流禮培養基中劇烈震查可以讓細胞 與收集用的刷子或鴨舌板分離。下—步，將流體培養基中 的細胞濃縮然後再檢查。此濃度與眞正在設定的條件下能 得到的光譜是獨立的。假如濃縮的細胞沒有經過乾燥直接 檢查，相對的細胞中的水的量要相當少要不然會造成不利 的結果因爲水會嚴重的吸收紅外光。 如説明，可以經由乾燥的方法準備細胞然後檢查乾燥的 细胞。乾燥細胞的檢查在細胞沒有做最終的濃縮也不能用 於振動光譜分析。濃縮是必須的因爲只有小體積的細胞懸 浮液（在毫微升的範圍）可以一次加入適當的樣品容纳器以 供使用於振動光譜分析。在適當的樣品容納器内加入適當 數目的細胞，例如，根據加入的，連績的，幾毫微升的等 分試樣的細胞懸浮液，在未加入下一等分試樣前得先讓每 一等分試樣的樣品在樣品容納器中乾燥。這是很浪費時間 (請先MtjH.背面之ίΐ·意ίπ>再填寫本頁 裝.

*1T Γ .線 */ 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ2?7公釐） 319694 at B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 的步驟不適合用於臨床上’例如，讓小體積（約2 〇毫微升） 的樣品乾燥需要長達20到3 0分鐘。 即使是乾燥的細胞，也會有假象出現除非將細胞固定。 在本文中固定作用會相當增加複雜性，人力，花費，和熟 練的技術和人力。在從細胞收集光譜前即使是最被期待的 固定液也需要經過劇烈的清洗從細胞移除。此步驟或一組 步驟不能在現有可用於振動光譜分析的樣品容納器的限制 内完成。 一種達成濃縮和乾燥樣品準增方法涉及將細胞併入KBr 圓盤。此方法是根據先濃縮細胞然後再乾燥。利用此方法 ，比直接加濃縮的細胞到樣品容納器更沒有得到好處。 濃縮細胞可用離心的方法從懸浮液中分離細胞達成。經 由離心達到濃縮細胞的目的並不困難，但是需要特別的儀 器’時間，和人力。同時，需經由離心來分離細胞使得將 細胞加入適當的樣品容納器的步裸自動化有困難。例如， 在子宮頸細胞懸浮於一些液體培養基或細胞懸浮於體液的 情況下，將細胞懸浮液離心並將懸浮液吸出或丟棄。以子 宮頸細胞爲例子，細胞懸浮於相當小體積的流體中，很容 易經由小離心管離心移去，可是當細胞是從體液而來，流 體的體積將會被考慮，例如，在一升或更多時，會使得經 由離心濃縮的步蘇更複離。 一旦細胞在離心管的底部被濃縮成塊狀，將少量等分試 樣濃縮的細胞直接吸到一些適合的樣品容納器。此細胞可 以在濕的狀態測試或在未測試前細胞可以在樣品容納器内 -8 - (請先閎#背面之：办意fi,再硪寫本頁 -裝·

、1T 線 Ψ 本紙張尺度逍用中國圏家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 A7 經濟部中央標準局員工消背合作社印製 ___ B7 五、發明説明（6) 乾燥。在濕的狀態測試細胞樣品容納器需要第二個窗口爲 了將濕的樣品限制在封閉的系統，這樣會增加花費和人力 在清洗樣品容纳器。 已知測試在乾燥狀態的細胞的複雜性，爲在室溫下乾燥 樣品容納器内2 0到4 0 a 1的樣品需要2 0到3 0分鐘。在這段 時間未固定的細胞，其組成會自動消化，從這些細胞收集 到的光譜會有假象出現。 將未固定的細胞置於室溫，即使相當短的時間所造成的 問題可經由圖1所顯示的光譜义明。實線的光譜爲子宮頸 細胞的紅外線光譜，虛線爲10分鐘後，收集同樣的未固定 細胞樣品於同樣的樣品容納器的光譜。注意在光譜區域 102 3 cm·1如何因未固定細胞的代謝活性而改變。 圖2比較在幾小時内獲得之二次未固定子宮頸細胞的光 譜。在此’若超過時間，未固定細胞的光譜又有顯著的改 變。 圖3比較未固定（虛線）和固定（實線）的子宮頸細胞的光譜 。固疋和未固定樣品間時間的差別爲3 〇分鐘，此時間的間 隔是將細胞加到傳統紅外線樣品容納器的窗口並在2(rc乾 燥所須。圖3顯示細胞的固定如何防止.短期，代謝作用锈 發未固定的子宮頸細胞光譜特徵的改變。這些實例清楚顯 π細胞光譜的測量最好使用固定的細胞因爲固定作用能阻 止細胞的代謝功能。要不然，沒有特定的方法可以控制細 胞加入樣品容納器後，細胞的存活率對光譜特徵的影響。 这些實例也顯示在沒有先前的固定作用，加熱乾燥沒有好 -9 - 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 2打公廣） (請先閲讀背面之注意事$再填^本頁) 裝. Γ 經濟部中央揉準局員工消费合作社印装 319694 Α7 Β7 五、發明説明（7) 處因爲加熱會加速未固定細胞自動消化作用的速率。 下面提供證據顯示傳統的，經由紅外線光譜分析人類， 或衍生自其他來源的細胞，是基於單獨準備樣品，一次— 個’花費時間的方法。除非細胞被固定，這些前述的方法 不只需要多個步驟將細胞從懸浮液傳送到適當的樣品容納 器且最終同樣會造成分析光譜假象的出現。這些方法昂貴 ，化時間’增加人力’不容易自動化，需要離心和需要靠 技術熟練和勤勉的操作員。此方法也不提供在低花費的情 況下快速準備大量樣品和操作 1最少的技術和人力β 在美國每年用傳統方法偵檢子宮頸癌佔所有子宮頸細胞 檢查的6〇,〇〇〇, 〇〇〇和8〇，_〇〇〇, 000間。上述的限制阻礙振 動光譜技術完全取代傳統的檢查及展現其能力。特別是樣 品容納器的限制，將細胞加入樣品容納器，固定這些細胞 依然是主要想解決的事情。 不管經由標準的·細胞學或振動光譜檢查子宮頸細胞都有 一種獨立但相關的難題，子宮頸不是一種完全均質的器官 。例如，經確認及建議，細胞樣品最好從内和外子宮頸分 別獲得和檢查。此項建議是接近從未被依據，因爲進行檢 查的經濟因素。每位病人的這兩種細胞樣品如需要分開檢 查兩次需要雙倍的檢查花費。因此爲了妥協，偵檢子宮頭 癌早期階段或子宮頸前癌症疾病的方法，只取一種可能混 合内和外子宮頸細胞的樣品。 振動光譜的方法不只在本質上比細胞學的方法好，成爲 —種偵檢細胞的疾病的方法，它同時在檢查子宮頸細胞， -10- 本紙張尺度適用中國國家標率（CMS ) Α4規格（210X25»7公釐） *-------- (請先聞tr.背面之泛意!再填寫本頁} 裝. ,11 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 A7 ______ B7 五、發明説明（8 ) f其他種類的細胞本質上比標準的細胞學方法更便宜。但 是這種經由傳統方法準備樣品所碰到的難題也會降低可以 從紅外線光譜分析細胞收集到的所有資料的量。準備細胞 用於光瑨檢查很經濟，在沒有更好的方法準備這些細胞前 可以每次檢查一位病人只收集一種子宮頸細胞樣品或在 準備樣品前讓内或外子宮頸區域的樣品結合並檢查它們的 振動光譜。如此，準備用於光譜檢查的樣品的方法會對收 集光譜資料和衍生自適當取樣病人的細胞以獲得臨床上有 用資料的量方面有顯著的沖擊。 因此從收集病人的細胞到經由震動光譜實際分析，需要 有一種更好處理細胞的方法。 發明摘要 本發明是一種用於紅外線及/或拉曼光譜分析之生物細胞 樣品容納器。本發明容許細胞懸浮液和其他在流體培養基 中的組成物加入紅外線樣品容納器具有孔洞的窗口中以選 擇性留住細胞。根據本發明的樣品容納器，細胞被留置在 窗口的表面而其他成份濾過窗户。這裡排除須要經由一些 獨自將它們置於窗口上的方法濃縮細胞。同時將細胞留置 在具有孔洞的窗口讓細胞可以被劇烈沖洗’用很多不同化 學方法處理它們，然後再洗去任何可能改變振動光譜的污 染物°這裡包括移去任何可能加入收集培養基讓細胞的準 備更容易的污染物。 本發明需要醫生從病人身上收集細胞。例如，以子宮頸 來説’醫生可以用現有的檢查柔軟组織的方法來收集細胞 -11 - 本紙浪又度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請先閲tr·背面之;1·意！再填寫本頁) -裝- 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 319694 A7 ____ B7 五、發明説明（9) ，經由細針抽吸固態组織，或像其他區域，用傳統的方法 從痰，尿液，腦脊髓液，腹水，胸膜腔液，或其他任何體 液收集細胞。另外，本發明也直接應用於收集任何形式可 以存在或讓它存.在於流體培養基的細胞。 本發明提供一種新穎的方法將收集到的細胞加入適合的 樣品容納器，容納細胞在一種分析光束以得到細胞的振動 光譜。此振動光譜可以在紅外線任何範圍並可經由紅外線 ，拉曼或共振拉曼光譜分析獲得。本發明可同時應用於收 集穿透或反射式光譜分析的光譜。 本發明包含有窗口區域的樣品容納器。當要被分析的細 胞置於窗口區域上’一種分析光束可以穿透細胞和窗口區 域。分析光束不受干擾的穿過窗户的材質。此窗口區域對 所需用以進行分析的頻率的光是透明的而不與樣品容納器 内的组成份反應。 在本發明中，窗口區域，除了剛才説明的光學方面的需 要’也提供滚縮有興趣的物質的方法，當它被置於窗口， 然後用很大範圍的不同方法去處理在窗口上的樣品，所有 這些方法都可以增強從細胞收集到的光譜資料。 附囷之詳細説明 圖1顯示第一次比較未固定細胞的光譜波型β 圖2顯示第二次比較未固定細胞的光譜波型。 圖3顯示固定和未固定細胞的光譜波型比較。 圖4 Α顯示本發明的樣品容納器俯視圖。 圖4B顯示本發明的樣品容納器在圖4△中4B-4B的橫切 -12- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲t*·背面之：)i»tx^再填寫本頁) .裝 -訂 五、發明説明（10 A7 B7 面視圖。 圖5 A顯示本發明的眞空過濾系統。 圖5B顯示圖5A眞空過濾系統上配置本發明的樣品容納 器。. 圖6顯示收集細胞流體懸浮液的針筒，其中流體懸浮液 正加入本發明的樣品容纳器内。 圖7顯示本發明的樣品容納器銜接一個可分離的漏斗。 圖8顯示第二種本發明用來收集和濃縮細胞具體化的系 統 圖 圖9顯示圖8中第二種具體化系統的俯視圖。 圖10顯示窗口和無細孔輸送支撑物的俯視圖.·。 圖11A顯示本發明的第二種具體化樣品容納器的俯視圖 圖1 1 B顯不本發明的第二種具體化樣品容納器的底部視 〇 圖12顯示從收集裝置中移出細胞的元件。 圖13顯示第二種本發明用來收集和濃縮細胞的具體化系 (請先閱tr·背面之尤意C \再填寫本頁 .装· 訂 線 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 圖14顯示自動或半自動收集和濃縮細胞具體化的系統和 方法。 發明之説明 本發明爲一種用於紅外線及/或拉曼光譜分析之生物樣品 容纳器。本發明主要以處理用於振動光譜分析的子宮頸細 胞爲例來説明。雖然，已知本發明可應用在任何種類的細 -13 - t紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2Ι0χ 297公楚） 319694 A7 _ B7 五、發明説明（11) 胞或任何來源的細胞。例如，從任何體液來的細胞，包括 血液，可以用與子宮頸細胞同樣的方法處理。另外，在實 驗系統的細胞，如培養的細胞，不論是人類細胞，植物細 胞，正常細胞，.生病的細胞，可經由本發明處理。 _ 圖4A顯示本發明的樣品容納器俯視圖。圖46顯示本發 明的樣品容納器在圖4A中4B-4B的橫切面視囷。參照這些 圖，樣品容纳器1 0 0的主體1 〇 2樣品放置處的構造。主體 102有一級形開口 107位於中央處。斜面開口 i〇7有上橫切 面108和下橫切面110。在兩橫$面間形成環狀邊緣丨12。 將窗口 104裝置於開口處由環狀逢緣112支撑。 將要分析的樣品置於窗口 1 04。分析光照射在窗口上的 細胞以得到光譜的資料。樣品容纳器i 〇 〇的窗口 1 04可透 過預定頻率的光。另外，窗口是多孔洞因此水和溶於水中 的物質會通過此窗口。但這些孔不夠大，因此，不足以讓 細胞通過。事實上，施予不會造成窗口 1〇4破裂或讓它與 樣品容納器100的主體102撥離的壓力可使流體經由窗户 的洞通過窗户。 主體102同時包括凹槽106位於級形開口 J07同一中心處 。凹槽109連接一漏斗（沒有顯示）用以收集大體積流體物 質中的細胞，如説明。凹槽116，實際上在本發明並不需 要。 參考圖5A，本發明的眞空過濾系統一般上顯示於15〇處 。眞空過濾系統1 5 0是用來將懸浮液中的細胞加到窗口 104上面。眞空過濾系統150包括眞空燒瓶152和裝置於眞 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） (請先閏ir.背面之；#意|^再旗寫本頁 裝

*1T 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（12 ) 二燒瓶152頂端的開口 154的接頭164。 眞S燒瓶152有一連接至會在眞空燒瓶152抽出預定程度 眞空的眞空幫浦（沒有顯示）的眞空出口 156。眞空燒瓶152 也有排水線1 60連接的排水出口丨5 8。活瓣丨62配置於排水 線1 6 0以控制流體從眞空燒瓶丨5 2的排放。 玻料164的外部輪廓和形狀讓它很吻合的密封在眞空瓶 152的頂端開口 154。玻料164含頂端表面166和底部開口 170中空奶頭168攸頂端表面166向上延伸。中空奶頭與 開口 17〇連通。玻料I64，用蜂择物製造較佳。 現在參考圖5 Β，眞空過濾系統Ί 5 〇與配置於其上的樣品 容納器一起顯示。正如顯示，中空奶頭168銪立體形狀與 樣品容納器1 00的主髏1 02下切面的部份η 〇的級形開口 107吻合’並在窗口 104底部向上處。 雖然圖5Α和5Β顯示玻料164與中空奶頭168從表面166 伸出’本發明希望其他形狀的玻料丨6 4，包括沒有限制一 扁平的玻料和一開口配合窗口 1〇4的大小和窗口 1〇4配置 在和主體102的底部同高處。 再參考圖5A和5B，製造與樣品容納器100的主體102和 窗口切面110同輪廓的玻料164以確保通過窗口 1〇4的抽吸 壓力很有效的應用。如此，施加通過眞空瓶丨52的負蜃不 會讓窗户破裂或讓它從主體1〇2部份撕裂。因此，所有發 生在施加眞空通過造成經眞空排出口 156抽吸使樣品容納 器100的窗户104被拉進到燒結物玻璃玻料164的表面。 可以用任何方便的方法如同一種吸量管（沒有顯示）將懸 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（2丨Οχ；29»釐〉 請先閱#背面之'.¾意再填，寫本页 装· 訂 經濟部中央揉準局舅工消費合作社印來 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 A7 ______ B7 五、發明説明（I3 ) 浮液中的細胞加入窗口的中央。級形開口 1〇7上方有一切 面1 〇 8存在以防止當細胞懸浮液加入窗口 1 〇4時弄濕樣品 容纳器100的主體部份102。 當沭體培養基中的細胞被加到窗口丨〇 4，流體培養基和_ 溶在其中的成份經由眞空壓力拉過窗口 1〇4的孔隙。因爲 窗口 1 04的孔隙大小適宜的，細胞可被留置在窗口 1 〇4的 表面。流體懸浮液是以能讓流體培養基過濾通過窗口 1〇4 並收集在眞空燒瓶而沒有弄濕樣品容纳器的速率加入窗口 1 0 4。這個新穎的結構能讓濃，和將細胞加到窗口 1 〇 4同 時進行。因此，在將懸浮液中的細胞加入樣品容納器1〇〇 的窗口 104前不需先行濃縮。 眞空過濾系統150的另一層面是在眞空燒瓶152施予負壓 使得將細胞加到窗口 1 0 4和乾燥這些細胞的目的同時達到 。如此，經由快速和不昂貴的收集和濃縮細胞，樣品容納 器100的窗口 104使得處理供使用於光譜檢查的細胞更容 易。一旦細胞加入樣品容納器1 0 〇的窗口 1 〇 4後，可用紅 外線和/或光譜分析細胞。 參考圖4A，4B，5A和5B，樣品容納器1〇〇各層面更詳 細的説明β樣品容納器100的主體102較佳是由鋒模塑膠 製造。但是，已知也可以用其他方法製造。例如，樣品容 納器1 00的主體1 02可以用紙或厚紙板，或其他適合的材 料製造。窗口 104可以用任何適當的材料供使用於振動光 譜所必須的米學特性β此材料也必須是多孔洞。孔徑最大 的限制爲必須小於細胞的直徑。製造窗口 1 04適合的材料 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事νΟ再填戈本頁) ,1Τ 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 319694 A7 __—__B7 五、發明説明（Μ ) 的實例爲無編織多微孔或多纖維網狀玻璃，聚乙烯，聚丙 稀和铭。 窗口 104在一些應用上可以是薄而在其他方面較厚。厚 度依進行分析的類型所加諸的光學限制和分析材料的自漆 性質而定。例如，由聚乙烯製成的窗户在中_紅外線區域具 強震動紋。假如該窗户相當厚，在2到3毫米的範圍’，它們 將無法讓在中·紅外線中有用的光足夠的穿透。然而，如果 這些材料是在1 〇到2 〇毫微米範圍的薄片，對於用紅外線光 譜分析細胞和組織來説它們是辱佳的窗口。相對的，以厚 片的玻璃當窗口，對靠近紅外線的光譜分析，或拉曼或共 振拉曼光譜分析不會產生任何問題。 在細胞還沒有被分析之前，可以清洗細胞以除去任何對 分析中的細胞或材料的光譜反應會有不良衝擊的物質。清 洗細胞可經由利用一吸量管任何體積的清洗溶液達成。重 複清洗步驟直到不想要的物質從細胞中被洗掉。 細胞的固定提供了一種能從細胞振動光譜學分析得到較 好反應的方法。固定作用主要不是用於收集細胞後馬上進 行光譜檢查的情況，要不然固定作用是—種較佳的方法。 因爲，例如在大型主要實驗室，在一種分析用的自動化系 統’其中細胞是來自幾種準備好的樣品並且在用光譜儀檢 查之前須等待’因此固定作用可用來幫助在使用光譜學方 法分析大量的樣品時更容易成功。 另一種處理將要分析的細胞的方法是將它們冰凍直到準 備做振動光譜檢查時^ _旦細胞未冰凍，細胞的準備和維 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準TcNS ) A4坑格^χ297公楚) " - I--------裝------訂----\--線 (請先igt**背面之vi-意^^再填寫本頁) 經濟部中央揉準局負工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（15) 持得在低溫下進行直到分析時。這樣，因此大幅増加紅外 線光譜或拉曼光譜檢驗細胞和组織時的複雜性和開銷。 在固定材料加入細胞的情況下，在光譜分析前得除去固 定液以使得因固.定液而造成的負面影響不存在。一旦細抱 被留置在樣品容纳器100的窗口 104，固定液可以如希望 經由徹底清洗細胞而去除。特別的是，固定液是經由用適 當的溶液清洗窗口 104除去。 收集子宮頸細胞時，是用刷子和鳴舌板將細胞從子宮頸 括下。在準備標準細胞學抹片時’是將黏在刷子和或鴻舌 板上的細胞抹在玻片上。然而爲了光譜分析的目的，是將 收集裝置置於含緩衝鹽溶液及固定液的有蓋瓿子。劇烈搖 晃密封的瓶子將刷子和鴨舌板上的細胞移下並懸浮於收集 瓶的流體中。.將細懸浮液從瓶中吸出並加入樣品容納器 100的窗口 104。當細胞從收集細胞瓶子移出後固定之。 用細針將細胞從瓶子吸出後吹吸到充滿流體的針筒。以 此種方式收集的細胞可以直接加到樣品容納器i 〇〇的窗口 104。這可以在細胞收集後幾秒内操作。此動作在囷6的 200處顯示。 在囷6，從針筒202滴下的流體208是經由在針筒202的 柱塞210施予正壓從儲藏室204通過針頭206排出。一旦細 胞被置於樣品容納器1 〇 〇的窗口 1 〇 4後可以將它們固定， 以避免將細胞加入固定液然後再將懸浮於固定液的細胞加 到窗口 104的中間步驟。較佳的固定作用是經由將固定液 加到樣品容納器丨〇 〇的窗口 1 〇4而達成。關閉眞空以控制 本紙張尺度ϋ用中賴家標CNS丨Α4__€ 21()><297公1丨 請先聞1*4背面<.-注^1^再鎮寫本1) .裝 訂 五、發明説明（ 16 A7 B7 經齐部中央椟準局貝工消費合作社印衷 固定液與細胞接觸的時間。在這段時間後，開啓眞空以除 去固疋液。剩餘的固定液在拙眞空的情況下用適當的清洗 液清洗。同時，一旦固定作用完成後，進行一系列清洗的 步骤以除去細胞.上的固定液。 一 _ 本發明以一種加速和簡化樣品準備工作方式讓供使用於 光譜分析的細胞加到樣品容納器i 〇 〇的窗口 1 〇 4更容易。 本發明也增加使用者從樣品容納器i 〇 〇除去對光譜分析沒 有作用或可能干擾細胞光譜分析的生物物質的能力。這可 以是’例如，希望減少在窗口 4上細胞中黏液的量。使 用者經由利用大量的水或普通的生理食鹽水溶液持續清洗 留置於窗口 1 04上的細胞而達到此目的。另一種簡易的洗 掉對光譜分析沒作用或可能干擾細胞光譜分析的"污染物 質"是用會與污染物作用的化學混合液清洗窗户。例如， 同樣是希望除去這些黏液，留置於窗户的細胞可以用黏液 /谷解劑清洗以除去遑些黏液。在此，可以經由改變施予的 眞空壓力而控制洗液和留置於窗口 1〇4上的細胞接觸的時 間，當王體部份是不能被弄溼時，如在使用聚乙烯，聚丙 埽，或其他適合的懼水性物質的情形下，這些方法特別有 價値。 、根據本發明，準備留置於窗口 104的細胞可以因爲貧望 達到的某些目的而稍微改變。含對振動性有好處的標釤的 表面刀子可以和留置於窗口上的細胞反應然後在細胞供使 用於光譜分析前將它洗掉。這將提供方法以增強或抑制所 布望得到的某些層面細胞光譜。 -19- ( 21〇X297^ 锖先閲，讀背面<注^1,‘項再填寫本頁) -裝· 訂 叫· 319694 A7 B7 五、發明説明（） 同時根據本發明，在亩口 104上從大細胞中除去小細胞 是可能的。子宮頸細胞的樣品通常包含血球細胞，它與子 宮頸上皮細胞比較顯得相當小。選擇適當孔徑的窗口 1〇4 讓上皮細胞可以和血球細胞分開。在大量污染的血球細胞 存在下這會增強小量的上皮細胞的光譜分析。 上述的實例可應用於處理在體積相當小的體液内的細胞 ，例如1到2毫升或更少。本發明同樣的可應用在處理在大 趙積體液極度稀釋懸浮液中的細胞。即使處理以升計量的 流體如尿液，腹水’胸腔液，七腦脊髓液和相似的只有少 數細胞在裡面的流體也可以。這些較大量的流體可以在沒 有先處理和用任何方法濃縮細胞前很容易的直接加入樣品 容納器1 00的窗口 1 04。整個體積大到幾升的流體，和所 有大體積的細胞懸浮液，可以加到樣品容纳器1 〇 〇的窗口 104，將説明如下。 參考圖7，一般上在260處，處理大體積稀釋懸浮液中的 細胞時所用的樣品容納器和眞空過濾系統尚包括可拆卸的 漏斗262，它配置於樣品容納器100主體102頂端表面的凹 槽106。漏斗262底部邊緣208在立體上可吻合的套進主趙 102的凹槽106處。從底部邊緣208上面的空間是環狀的凸 緣266用於承接漏斗262。漏斗262可以防止細胞的滅出與 損失。 圖8在300處顯示第二種具體實現的系統用於窗口上加入 和濃縮供使用於振動光譜分析的細胞。在圖8，窗口 304不 是永遠銜接在過濾容器302的主體308而是可自由的塞入 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先¾讀背面·5-/i4L項再填寫本頁 裝. 訂 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印裝 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 319694 A7 ____ B7 To "* --五、發明説明（） 過濾容器302。窗口 304配置於過濾容器3〇2内而過濾容器 3 0 2在使用後可以打開以移走窗口 3 〇 4。過濾容器3 〇 2可以 用適當的材料製造。 較佳的過濾容，器302包括玻料3 08與帽子314。玻料和帽— 子由鑄模塑膠製造較佳。帽子314有中空的元件從頂端向 上伸出。帽子3 14與玻料3 〇 8可以吻合的密封和拆卸。過 濾容器302托住窗口 304於正確的位置並防止它在施予正 壓時被撕裂。 參考囷8，窗口 3〇4的周邊芩g置在玻料3〇8上的無孔洞 框架3 12。框架3 12將收集在窗口〕04上的細胞限制在小區 域内，使窗口 3 0 4在裝載細胞後便於操縱。 圖9顯示玻料308的俯视圖。玻料3〇8配置於窗口 304下 面’在與流體連通的燒瓶1 5 2處有多個開口 3 1 〇。 從帽子314頂端向上延伸的元件是經由Lue]^^ 322或任 何適合的銜接機制銜接到針筒320 ^柱塞324是配置於針 筒320頂端的盡頭以將含細胞的流體壓下到窗口 3 〇4。更 特別的是，將在針筒3 20圓柱體内懸浮於流體培養基的細 胞收集在窗户上是經由在針筒32〇的柱塞上324施予正壓 和讓懸浮液過濾通過由過濾容器3 〇2支撑的窗口 3 〇4。當 这些目的達成後，黏著細胞的窗口 3 〇4可經由抓住無孔洞 邊缘312以從過濾容器3 02移走窗口 3〇4。丟棄過濾容器 3 02如果它是由塑膠或其他不筇貴的材料製成或可以清洗 回收使用假如它是由不銹鋼或其他昂贵的材料製成。 留置細胞的窗口 304可配置於顯示於圖u A和nB的可 _ 21 _ 請先^讀背面、^注^^_項再填寫本頁) •裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家橾準（CMS ) A4規格（210 X2们公楚〉 經濟部中央揉準局貞工消費合作社印裝 A7 B7 一" “19、 " ------五、發明説明（） 丢棄式樣品容納器350的主體352上。圖11A顯示俯視圖和 圖11B顯示樣品容納器的下視圖。可以使用其他在樣品容 纳器j54的主趙352上配置窗口 304的方法。例如，窗口 3 04可以利用磁性的原理裝置於鋼製樣品容納器。 - 從過;慮容納器3 0 2移走留置細胞的窗口 3 〇 4，置於對紅外 線透明的支撑物380。此透明支撑物在圖顯示，較佳爲 由結晶CaF2或其他結晶，對紅外線透明的材料製成。窗口 3 0 4和支律物3 8 0可以配置於標準紅外線樣品容納器3 5 *。） 參考圖12 ’顯示一種用於從刷子或鴨舌板移去子宮頭細 广胞的元件。在柱塞沒有'從改良式-針筒400的圓柱體402移 、出的情況下’將黏著細胞的刷子或鴨舌板置於柱體中的流 體培養基。帽子406置於圓柱體402的頂端和搖晃此裝置 以從收集裝置下放細胞到流趙培養基。另外，針筒與柱塞 404是吻合的。柱塞406是用以在含細胞的流體培養基上 施予正壓。 第三種具體實現收集和濃縮細胞的系統顯示於圖u。此 具體實現爲在帽子314上有一個金屬凹槽銜接以刺穿針筒 400的底部（圖12)。在針筒400的柱塞4 04上施予正壓會造 成流體培養基中的細胞被加到窗口 304。另一種選擇&懸 浮液内的子宮頸細胞，或在任何種類的收集管中任何其他 種類的細胞，都被吹吸到標準的針筒内。標準的針筒再銜 接到過濾容納器302如在圖8所顯示。在懸浮液中的細胞再 加入由過濾容纳器支律的窗口。 任何基於本發明的具體實現的細胞操作可藉由围4A， -22- 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4规格（2!〇><297公釐） (請先M.讀背面4注-Xr項再-4寫本頁) .裝. 訂 JJ. 經濟部中央揉準局貝工消費合作杜印裝 A7 ______ _B7 五、發明説明（2〇 ) 4B，5A和5B描繪説明，並可應用在圖8_13的具體實現。 例如，細胞留置在過濾容器内的窗口上後可經由更換針筒 與使用適當的固定液處理此窗口而被固定。圖8_13所顯示 的過遽谷器與針筒系統可以和固定的細胞一起用。利用固· 定的細胞時’在針筒内換成適當的清洗溶液以洗掉細胞殘 ，餘的固定液。另一方面，分析細胞時可能用到的固定液或 其他試劑可置於加入細胞的針筒中。 參考圖14的500處，將會説明本發明所使用的系統和方 法（自動和半自動）。劇烈的尊|後將細胞由收集裝置轉移 至收集裝置502中的流體懸浮液532，一般上在500處顯示 的系統可以手動或自動收集和濃縮分析用的細胞。管子 506的一端509安裝在收集裝置502的流體懸浮液552中。 幫浦5 1 6讓流體培養基以"a "的方向在管子5 0 6内流動。細 胞從管子506的端點50 7傳遞到樣品容納器530的窗口 532 。在燒瓶520抽眞空讓伴隨細胞的流體通過窗口和玻料進 入燒瓶中。這個動作可以自動化的方式進行。較佳爲自動 操作讓吹吸速率實質上配合過濾的速率，或前者比後者慢 ，以避免溢出或浪費細胞。全部或部份細胞可用這種方法 加入窗口 532。經由一種控制吹吸體積的裝備可控制細胞 加入的量。即使是這部份的裝置都可以自動化控制，因此 對控制加到窗户細胞的量特別有用。 根據圖14，持續追縱經過適當光學窗口 512其流動途徑 在吹吸吸量管5 0 6和樣品容納器5 3 0的窗口 5 3 2間的吹吸水 流。通過窗口 5 1 2的水流可以用肉眼或經由在5 4 0和5 4 2的 -23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4^格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事砍再填寫本1) 裝.

*1T 線

A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印I •_____ B7______五、發明説明（2i ) 感應器觀察。在這裡，最簡單的方法，和本發明較佳的具 體實現是以分散光追蹤其實混濁度。其他追蹤水流中細胞 性物質的量的方法的實例爲爲追蹤蛋白質與DNA的吸收作 用，但是在短波長會加強光的分散。與用於追蹤在流到樣 品容納器5 3 0的窗口 5 3 2的水流中細胞物質的量光學方法 獨立，是關於吹吸的流速和測量混濁度（或其他光學特性） 的内建的程式用以計算必須加到窗口 5 3 2以便在窗口 5 3 2 上產生具有最佳數目細胞的樣品的懸浮液體積。當此體積 的細胞被加入後，停止吹吸作用。 爲了促使細胞在懸浮液中能一致的分佈，震盪後將它們 從收集的裝置中移出，經由加入蔗糖或其他適合的物質到 收集的流體以維持其高密度。不論用何種物質以増加收集 到的流體的密度都會因而減少細胞沉積的速率，當已加入 足夠數目的細胞（基於測量混濁度）在窗口 532必須將它從 窗口中洗掉。在沒有適量的細胞加入的情況下，在吹吸所 有的懸浮液後’此系統可提供印表，閃光，或其他的警訊 (沒有顯示）以顯示這些狀況。 在大型臨床病理學實驗室，樣品準備工作可以達到完全 自動化。此種操作爲含有細胞的瓶子可自動震盪。兩個樣 品容納器’一個用於子宮頸内另一個用於子宮頸外的樣^ ，自動用同樣的識別號碼標記。然後吹吸子宮頸内和子宮 頸外細胞懸浮液再加入適合的窗口。控制加入每—種受質 的細胞數目是有效的如上面的説明和圖i 4所顯示的。_曰 細胞被加入，進行例公事的清洗細胞和/或用固定液處理細 -24 - (請先閲讀背面之注意再填；^本頁} -裝. 、π i—線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印製 319694 A7 --------- Β7. 五、發明説明（22 ) 胞，並用特殊的化學處理方法特異性改變細胞，如説明。 在圖4 ’樣品容納器1 00的窗口 1〇4其較佳的直徑大約爲 3毫米。標準紅外線光譜儀的光束可以減小到只有〗3毫米 。加裝顯微鏡可以得到更小的光束，低到折射效應的極限 。在中-紅外線折射效應的極限比單一個細胞的面還大。在 靠近紅外線雖然可以產生與細胞同樣大小的光束，且應用 於拉曼分散光譜分析一樣好。 一般上’在細胞收集的光譜代表樣品中所有細胞的平均 光譜。振動光譜偵檢細胞的疾令和定位疾病的嚴重性的能 力可經由一次檢查一批細胞而達到最高。爲了這樣做，將 細胞加到窗口時需要讓細胞在窗口的表面均勻散開。根據 本發明，將細胞加到窗口提供—種可以控制的方法將細胞 加到窗口使得振動光譜可以同時在任何一次在最少量的細 胞或即使一次一個細胞的情況下收集。爲了這樣做，在懸 浮液中抽吸過的細胞以如圖1 4所顯示的方法加入。 控制一滴一滴加入’至於每一滴的大小（部份根據細胞在 懸浮液中的濃度）和它們在窗口中的位置，經由電腦軟體驅 動吸量器的尖端以些微距離行進（例如可以小到1 # m)經過 窗口的水平和垂直面。因爲在任—時間内所加入流鳢的量 很少並不能讓它在窗口上散開，因此細胞"黏"在它被放置 的位子。細胞留置於窗户的座標可用來當清洗細胞的基礎 ’同時以一次一滴的方式或如上面討論的方法處理細胞.。 最後’細胞在窗口位置的座標與顯微光學光譜儀連線。光 if儀從每一個座標移動經過取樣窗口表面的多個區域收集 -25 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2l〇x297公釐） -----------餐-- (請先閲讀I背面之>ΐ·意再填驾本瓦〕 訂 T: A7 五、發明説明（23) 光譜和共同加成干擾圖。軟體可以此方式指引收集在儲存 細胞在窗口上的位置的座標爲基礎。分開分析每_個共同_ 加成光譜同時掃瞄窗口直到整個窗口都被掃描過_在一些情 況下是細胞一個.接一個-或直到可以得到疾病確定的診斷。 在這裡所用的名詞和表示只是用來表示但不只限於此。 在這裡並不打算利用這些名稱和表示排除其他同等顯示和 説明’或其部份，可以確認的是在本發明的範圍中_ 同的改變是可能的。 一 (诗先閑讀、背面之t意再填κ本頁) .裝 訂

經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 τ -26 - 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1. 一種用以收集和濃縮細胞以供使用於振動光譜分析之樣 品容納器，其包括： 具有預定形狀，且能透過紅外線和拉曼能量之中間主 體； 經過主體之級形開口； 經配置於級形開口中之窗口，此窗口能透過紅外線和 拉曼能量，和包含預定大小的孔洞延伸穿過窗口。 2. 一種用以在樣品容納器之窗口上收集細胞以使用於震動 光譜分析的系統： 一個容器，其具有一個出口至眞空源，第二個出 口連接至排出裝置，並有一個頂端；及 一個密封連接至該容器頂端之介面元件，其含一表面 連接至並和樣品容納器相合，介面元件與樣品容納器之 窗口及容器呈流體連通。 3 . —種用以收集細胞以供使用於振動光譜的系統，其包括 一個用以收集和濃縮細胞之樣品容納器，其中此樣品 容纳器進一步包括： 具有預定形狀，且能透過紅外線和拉曼能量之中間 主體； 經過主體的級形開口； 經配置於級形開口中之窗口，此窗口能透過紅外線 和拉曼能量，且包含預定大小之孔洞延穿過窗；以及 一種用於使細胞被收集和濃縮在樣品容納器之窗口上 -27- (請先閏讀r面之ii-意再填驾本頁 -裝 、1T 線 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之組裝，此纽裝包括： 具有第一個出口連接至眞空源，第二個出口連接至 排出裝置，和具有一個頂端之容器； 一個密封連接至容器頂端之介面元件，且其具有一 個表面連接至並和樣品容纳器相合，其中該介面元件係 與樣品容納器之窗口及容器呈流體連通。 ---------1-- . · Λ (請先聞讀背面之注意事V再填駕本頁) '?τ 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -28 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐）