TWI435080B - 細胞或粒子檢測裝置 - Google Patents

Description

細胞或粒子檢測裝置

本發明係關於一種細胞或粒子檢測裝置，尤其是一種利用光學設備進行檢測之細胞或粒子檢測裝置。

請參照第1及2圖所示，揭示第一種習知細胞檢測裝置8。該習知細胞檢測裝置8之檢測方式係將待測細胞80經螢光染料染色後放入一樣品管中，在氣體的壓力下進入充滿鞘液之流動室內。在鞘液的作用下細胞80排成單列由該流動室之一噴嘴81向下噴出，以於一流道811內形成一細胞柱。該細胞柱與入射之雷射光束82互相垂直，且該細胞柱之細胞80依序被該雷射光束82激發而產生前散射光83、側散射光84及螢光85。藉此，透過一第一感測器86接收該前散射光83，透過一第二感測器87接收該側散射光84，以及透過一第三感測器88接收該螢光85，以供一處理單元進行分析，進而可得知該細胞80之大小、形態及生物學特性等相關參數。

然而，上述習知細胞檢測裝置8於實際使用時仍具有以下所述諸多缺點：

1、成本昂貴：由於該習知細胞檢測裝置8必須藉由該第一感測器86、第二感測器87及第三感測器88，方可接收該前散射光83、側散射光84及螢光85等訊號；然而，由於該些感測器86、87、88之造價相當昂貴，除了導致一般使用者無法負擔之外，亦必須花費大量的成本進行維修及保養。

2、無法培養細胞：由於細胞80必須利用培養基或培養皿方可順利生長，因此，藉由該噴嘴81令細胞80於該流道811內形成細胞柱之檢測方式，係使細胞80脫離適合生長之環境，如此一來，係導致檢測完成之細胞80將無法順利生長。

請參照第3、4a及4b圖所示，揭示第二種習知細胞檢測裝置9，係由一培養皿91及一電阻測量器92所構成，主要係用以進行細胞培養計數檢測。該培養皿91係可提供細胞90合適之生長環境，以便培養細胞90，且該培養皿91係可依據細胞90各種生理病理的變化而產生不同之電阻值。該電阻測量器92係電性連接該培養皿91，用以測量該培養皿91所產生之電阻值。藉此，透過電阻值的改變，即可得知細胞90之數量及相關參數。

按，上述習知細胞檢測裝置9雖可藉由該培養皿91而達到兼具培養細胞及檢測細胞之雙重目的；然而，該習知細胞檢測裝置9仍具有以下所述諸多缺點：

1、成本昂貴：以該培養皿91之設計而言，由於必須具備有能夠依據細胞90之生理病理的變化而產生不同之電阻值的構造，方可供該電阻測量器92擷取電阻值，因此，導致該培養皿91之造價相當昂貴，亦相對造成使用者極大的負擔。

2、檢測精確度不佳：該習知細胞檢測裝置9主要係透過電阻值的改變來檢測細胞90，而該細胞90必須如第4a圖所示盡量與該培養皿91相貼接，方可確保該培養皿91所產生之電阻值的準確性；然而，一般而言，細胞90與該培養皿91之間可能呈現如第4b圖所示無法緊密貼接之情形，故此情形下則容易影響該培養皿91所產生之電阻值，進而導致檢測精確度下滑。簡言之，以電阻值之改變進行檢測作業之方式，係導致該習知細胞檢測裝置9並無法確保每次檢測結果的精確度。

綜上所述，習知細胞檢測裝置8、9大致上仍具有成本昂貴、無法培養細胞及檢測精確度不佳等諸多缺點，故仍有進一步加以改良之必要。

本發明目的乃解決習知技術之缺點，以提供一種細胞或粒子檢測裝置，係藉由低成本之設備來接收檢測細胞或粒子之光束，並可維持檢測之精確度，以及有效達到降低成本之目的。

本發明另一目的係提供一種細胞或粒子檢測裝置，係可在適合細胞或粒子生長之環境下同時進行檢測作業，以達到培養細胞或粒子之目的。

本發明再一目的係提供一種細胞或粒子檢測裝置，係以光學檢測方式對細胞或粒子進行檢測作業，以達到提升檢測精確度之目的。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種細胞或粒子檢測裝置，係包含：一發光單元，用以產生一光束；一分光單元，連接該發光單元，該分光單元具有一輸入端、一雙向收發端及一輸出端，該輸入端係用以接收該發光單元所產生之光束，該雙向收發端係用以傳送該光束及接收另一光束，該輸出端係用以將該另一光束傳送；一第一接收單元，連接該分光單元之輸出端，用以接收該輸出端所傳送之光束；及一第二接收單元，對位設置於該雙向收發端之位置，用以接收該雙向收發端所傳送之光束。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第5圖所示，本發明較佳實施例之細胞或粒子檢測裝置係可用以檢測細胞或粒子之種類、大小、數量及生物學特性等相關數據。該細胞或粒子檢測裝置包含一發光單元1、一分光單元2、一第一接收單元3及一第二接收單元4。該發光單元1係可用以產生一光束。該分光單元2係連接該發光單元1，用以接收該發光單元1所產生之光束，並朝欲檢測之細胞或粒子[以下簡稱待測物C]的方向投射，以使該待測物[C]產生〝前散射光[Forward Scatter]〞、〝側散射光[Side Scatter]〞及〝螢光[Fluorescence Light]〞。該第一接收單元3連接該分光單元2，用以接收〝螢光〞。該第二接收單元4係設置於該待測物[C]之前方及周邊，用以接收〝前散射光〞及〝側散射光〞。

該發光單元1係可以為各種能夠令該待測物[C]產生〝前散射光〞、〝側散射光〞及〝螢光〞之光學設備，例如雷射產生器或LED光源等；在本實施例中，該發光單元1係選擇為雷射產生器，並可產生一特定波長之雷射光束。

該分光單元2係可以為光耦合器，且該分光單元2具有一輸入端21、一雙向收發端22及一輸出端23。該輸入端21係連接該發光單元1，在本實施例中，該輸入端21係選擇以一第一光纖211連接該發光單元1，以便該分光單元2可透過該第一光纖211接收來自該發光單元1所產生之雷射光束。該雙向收發端22係用以將該輸入端21所接收之雷射光束投射，以及接收另一光束；在本實施例中，該雙向收發端22係連接一收發器24，該收發器24主要係用以朝該待測物[C]投射該雷射光束，以及用以接收〝螢光〞；其中，該雙向收發端22係選擇以一第二光纖221連接該收發器24，該第二光纖221可用以傳送雷射光束及〝螢光〞。該輸出端23係用以將該收發器24所接收之〝螢光〞傳送至該第一接收單元3，以便進行檢測作業；在本實施例中，該輸出端23係選擇以一第三光纖231連接該第一接收單元3。

該第一接收單元3係連接該分光單元2之輸出端23，用以接收該輸出端23所傳送之〝螢光〞，並將該〝螢光〞之光學訊號轉換成電子訊號，以供判別及分析，藉此即可得知該待測物[C]之生物學特性。

該第二接收單元4係架設於該待測物[C]對向及周邊之適當位置，且對位於該雙向收發端22；該第二接收單元4係可以為各種對該發光單元1所產生之光束具有高感度之感光板，主要係用以接收被該光束照射之待測物[C]所產生的〝前散射光〞及〝側散射光〞。更詳言之，在本實施例中，該第二接收單元4係包含一前散射光接收板41及一側散射光接收板42，該前散射光接收板41及側散射光接收板42皆選擇為太陽能板，使該第二接收單元4除了具有價格低廉及大感光面積等特性之外，更可有效接收〝前散射光〞及〝側散射光〞，藉此即可相對提升檢測之精確度。

該前散射光接收板41係對位架設於〝前散射光〞所投射之位置，以便準確接收〝前散射光〞；如圖所示之實施例，該前散射光接收板41係設置於該待測物[C]之上方[依圖式而言]。此外，該前散射光接收板41係電性連接一電訊號轉換器411，該前散射光接收板41在接收〝前散射光〞後，可傳送一電訊號至該電訊號轉換器411，以供該電訊號轉換器411判別及分析該待測物[C]之大小。該側散射光接收板42係對位架設於〝側散射光〞所投射之位置，以便準確接收〝側散射光〞；如圖所示之實施例，係選擇僅將單一個側散射光接收板42設置於該待測物[C]之右側[依圖式而言]，惟本發明並不因此受限，該側散射光接收板42亦可選擇環設於該待測物[C]之側邊。此外，該側散射光接收板42係電性連接一電訊號轉換器421，該側散射光接收板42在接收〝側散射光〞後，可傳送另一電訊號至該電訊號轉換器421，以供該電訊號轉換器421判別及分析該待測物[C]內部之結構及顆粒性等參數。

再者，本發明細胞或粒子檢測裝置還可以包含一訊號處理單元5及一承載件6。該訊號處理單元5係電性連接該第一接收單元3及第二接收單元4，並可另外連接一電源供應器51，以便藉由該電源供應器51提供所需之電力。其中，該訊號處理單元5可內建處理器及數據庫，用以做為檢測作業之參考依據；在本實施例中，該訊號處理單元5係電性連接該二電訊號轉換器411、421。

該承載件6係可以為各種可供該發光單元1所產生之光束照射穿透的結構設計，且該承載件6具有至少一凹槽61；其中，該凹槽61係用以承載該待測物[C]，且該凹槽61內可添加培養基，以便提供該待測物[C]適合生長之環境，進而可在培養細胞或粒子的過程中同時進行檢測作業；在本實施例中，該凹槽61係選擇為一個做為實施態樣，且該承載件6係設置於該收發器24上方[依圖式而言]，令該凹槽61對位於該收發器24，以便該收發器24所發射之光束能夠垂直穿透該凹槽61。

請參照第6圖所示，本發明細胞或粒子檢測裝置於進行檢測作業時，該發光單元1所產生之光束係經由該第一光纖211被該分光單元2之輸入端21所接收，並透過該分光單元2內部之分光鏡或光耦合器[未繪示]將該光束反射由該雙向收發端22輸出。該雙向收發端22所輸出之光束係經由該第二光纖221及收發器24照射穿透置於該凹槽61內之待測物[C]，令該待測物[C]產生〝前散射光〞、〝側散射光〞及〝螢光〞。

請參照第7圖所示，由於該收發器24所輸出之光束垂直照射於該待測物[C]，因此該待測物[C]所產生之〝螢光〞可被反射並依循該光束之路徑被該收發器24接收，而後依序經由該第二光纖221、雙向收發端22、輸出端23及第三光纖231被傳送至該第一接收器元3，以供進行訊號轉換。再者，該前散射光接收板41及側散射光接收板42係分別接收〝前散射光〞及〝側散射光〞，並可依據所接收之光束的強度轉換為相對應之電壓值，以供該二電訊號轉換器411、421進行訊號接收及轉換；其中，該二電訊號轉換器411、421係將所量測之電壓值轉換為可供該訊號處理單元5判別及分析之訊號，屬熟悉該項技藝者所可以理解，於此容不贅述。

本發明細胞或粒子檢測裝置的主要技術特點在於：藉由該發光單元1、分光單元2及第一接收單元3所組成之光學設備，搭配價格低廉且能夠接收該發光單元1所產生之光束的感光板，以便接收該待測物[C]所產生之〝前散射光〞及〝側散射光〞，並進一步利用該二電訊號轉換器411、421將其轉換為可供該訊號處理單元5分析及判別的數位訊號。藉此，本發明可有效達到降低成本之功效，並可相對節省維修及保養所需之經費。

本發明細胞或粒子檢測裝置，藉由該發光單元1、分光單元2、第一接收單元3及第二接收單元4所構成之檢測裝置，欲進行檢測作業時，僅需令培養有該待測物[C]之凹槽61對位於該收發器24，以供該發光單元1所產生之光束照射穿透該待測物[C]；如此一來，在該待測物[C]生長的過程中，即可在不同時間點進行檢測作業，進而可即時檢測該待測物[C]之種類、大小、數量及生物學特性等相關數據。藉此，本發明可有效達到在培養細胞或粒子的過程中，即時進行檢測作業之功效。

本發明細胞或粒子檢測裝置，藉由該發光單元1所產生之光束照射穿透待測物[C]，令待測物[C]產生〝前散射光〞、〝側散射光〞及〝螢光〞即可進行檢測作業，搭配可接收〝前散射光〞及〝側散射光〞之波長的第二接收單元4；如此一來，相較於第3圖之習知細胞檢測裝置9的細胞90必須與該培養皿91相貼接，方可確保檢測之精確度，故本發明以光學設備進行檢測作業之方式，確實可有效達到提升檢測精確度之功效。

請參照第8圖所示，係揭示本發明第二實施例之細胞或粒子檢測裝置，相較於第一實施例，該第二實施例之承載件6係選擇設有二凹槽61a、61b做為實施態樣，且該二凹槽61a、61b內分別容置有待測物[C1]、[C2]。值得注意的是，該前散射光接收板41係進一步區分出對應該凹槽61數量的區域，該些區域係用以分別接收該雙向收發端22所傳送之光束；在本實施例中，該前散射光接收板41係分為一第一接收區412及一第二接收區413。其中，該第一接收區412係對位於該凹槽61a，用以接收該待測物[C1]所產生之〝前散射光〞；該第二接收區413則對位於該凹槽61b，用以接收該待測物[C2]所產生之〝前散射光〞。藉此，該前散射光接收板41係可分別接收該二待測物[C1]、[C2]所產生之〝前散射光〞，並傳送二電訊號至該電訊號轉換器411，以便進行分析，進而可有效提升檢測作業之效率。

再者，為了接收該二待測物[C1]、[C2]所分別產生之〝側散射光〞，本實施例係選擇將一第一接收板422及一第二接收板423分別設置於該二待測物[C1]、[C2]之右側，且該第一接收板422及第二接收板423皆電性連接該電訊號轉換器421，以便進行訊號轉換，進而可有效提升檢測作業之效率。

更重要的是，在該承載件6設有數個凹槽61之情形下，係可選擇對應於該凹槽61之數量的發光單元1及分光單元2；因此，在本實施例中，係選擇設有二發光單元1及二分光單元2做為實施態樣。其中，該二發光單元1分別藉由二第一光纖211與該二分光單元2之輸入端21連接，令二收發器24對位於該二凹槽61a、61b；該二分光單元2之輸出端23可選擇與相同或不同之第一接收單元3連接，該第一接收單元3之數量不因此受限。

本發明第二實施例之細胞或粒子檢測裝置，與第一實施例所示具有相同之作用與效果外，更可依檢測作業之需求選擇具有數個凹槽61之承載件6來培養待測物[C]，藉此即可同時對多個不同或相同之待測物[C]進行檢測。

綜上所述，本發明細胞或粒子檢測裝置，係選擇以價格低廉且能夠接收〝前散射光〞及〝側散射光〞之波長的感光板，搭配該發光單元、分光單元及第一接收單元所構成之光學檢測設備；因此，本發明係可有效達到降低成本、細胞培養計數、一般細胞或粒子之計數，以及提升檢測精確度等諸多功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．發光單元

2．．．分光單元

21．．．輸入端

211．．．第一光纖

22．．．雙向收發端

221．．．第二光纖

23．．．輸出端

231．．．第三光纖

24．．．收發器

3．．．第一接收單元

4．．．第二接收單元

41．．．前散射光接收板

411．．．電訊號轉換器

412．．．第一接收區

413．．．第二接收區

42．．．側散射光接收板

421．．．電訊號轉換器

422．．．第一接收板

423．．．第二接收板

5．．．訊號處理單元

51．．．電源供應器

6．．．承載件

61、61a、61b．．．凹槽

C、C1、C2．．．細胞

[習知]

8．．．細胞檢測裝置

80．．．細胞

81．．．噴嘴

811．．．流道

82．．．雷射光束

83．．．前散射光

84．．．側散射光

85．．．螢光

86．．．第一感測器

87．．．第二感測器

88．．．第三感測器

9．．．細胞檢測裝置

90．．．細胞

91．．．培養皿

92．．．電阻測量器

第1圖：習知細胞檢測裝置之局部立體示意圖。

第2圖：習知細胞檢測裝置之雷射光束照射細胞的示意圖。

第3圖：習知細胞檢測裝置之平面示意圖。

第4a圖：習知細胞檢測裝置之細胞位於培養皿的示意圖(一)。

第4b圖：習知細胞檢測裝置之細胞位於培養皿的示意圖(二)

第5圖：本發明第一實施例之細胞或粒子檢測裝置的架構圖。

第6圖：本發明第一實施例之細胞或粒子檢測裝置的使用情形圖(一)。

第7圖：本發明第一實施例之細胞或粒子檢測裝置的使用情形圖(二)。

第8圖：本發明第二實施例之細胞或粒子檢測裝置的架構圖。

1．．．發光單元

2．．．分光單元

21．．．輸入端

211．．．第一光纖

22．．．雙向收發端

221．．．第二光纖

23．．．輸出端

231．．．第三光纖

24．．．收發器

3．．．第一接收單元

4．．．第二接收單元

41．．．前散射光接收板

411．．．電訊號轉換器

42．．．側散射光接收板

421．．．電訊號轉換器

5．．．訊號處理單元

51．．．電源供應器

6．．．承載件

61．．．凹槽

C．．．待測物

Claims (9)

1. 一種細胞或粒子檢測裝置，包含：一發光單元，用以產生一光束；一光耦合器，連接該發光單元，該光耦合器具有一輸入端、一雙向收發端及一輸出端，該輸入端係用以接收該發光單元所產生之光束，該雙向收發端係用以傳送該光束及接收另一光束，該輸出端係用以將該另一光束傳送；一第一接收單元，連接該光耦合器之輸出端，用以接收該輸出端所傳送之光束；及一第二接收單元，對位設置於該雙向收發端之位置，用以接收該雙向收發端所傳送之光束；一承載件，位於該光耦合器之雙向收發端及第二接收單元之間，其中該承載件係可供光線穿透，且能供設置及培養一細胞，其中該承載件具有一內表面和一外表面，且該第二接收單元具有一內表面，其中該承載件及第二接收單元的內表面相互面對且共同形成一空間，且通過該細胞的光束係經由該空間在不被阻擋或折射的情況下直接射至該第二接收單元的內表面上。
2. 依申請專利範圍第1項所述之細胞或粒子檢測裝置，其中該第二接收單元包含一前散射光接收板及一側散射光接收板，該前散射光接收板及側散射光接收板係分別電性連接一電訊號轉換器。
3. 依申請專利範圍第2項所述之細胞或粒子檢測裝置， 其中該前散射光接收板及側散射光接收板係為太陽能板。
4. 依申請專利範圍第2或3項所述之細胞或粒子檢測裝置，其中該前散射光接收板係分為數個區域，用以分別接收該雙向收發端所傳送之光束。
5. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之細胞或粒子檢測裝置，其中該輸入端經由一第一光纖連接該發光單元。
6. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之細胞或粒子檢測裝置，其中該雙向收發端連接一收發器。
7. 依申請專利範圍第6項所述之細胞或粒子檢測裝置，其中該雙向收發端經由一第二光纖連接該收發器。
8. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之細胞或粒子檢測裝置，其中該輸出端經由一第三光纖連接該第一接收單元。
9. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之細胞或粒子檢測裝置，其另包含一訊號處理單元，該訊號處理單元電性連接該第一接收單元及第二接收單元。