TWI531646B - Biological tissue observation system - Google Patents

Description

生物組織觀測系統

本發明屬於影像觀測領域，尤其是一種應用於生物組織培養室的觀測系統。

細胞或組織培養室為生物技術領域不可缺少的工具，藉由將細胞或組織置於該培養室中，於培養室隔離的局部環鏡中控制溫度、溼度等對於細胞或生物組織生長、活動、或繁殖的變因，並藉助一光學及/或數位觀測儀器取得該細胞或生物組織生長、活動之即時影像，並將之顯示於一銀幕，或記錄於一儲存裝置。

然而，現今的培養室係將一鏡頭與一數位感光元件結合，並一同安置於該細胞培養室中，再藉由有線或無線的方式將該數位感光元件所擷取之影像以數位的方式傳輸至外部的顯示或儲存裝置，由於數位感光元件於工作狀態時會產生熱能，無疑會影響該細胞培養室內局部區域的溫度，造成該培養室內的溫度分佈不均，並增加對於該細胞生長區域溫度控制的難度，對於需要高精密度溫度控制之培養觀測，無疑會造成很大的麻煩，同時對於組織培養常出現的高溼度環境，對於培養室的內部的數位感光元件其維護與使用勢必造成影響，職是之故，發明人乃經悉心試驗與研 究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「生物組織觀測系統」，以下為本案之簡要說明。

本發明的目的之一在於解決先前技術之問題。

本發明之另一目的在於減少一觀測模組對該培養室的溫度影響，減化培養室內的觀測元件，並進一步延長數位感光元件的壽命。

根據本發明的構想，提出一種生物組織觀測系統，包括一培養室、一基座、一光纖傳輸線、以及一光學鏡頭，其中該培養室，其具有一殼體環繞四周以及可開關之一開口，用以控制一局部環境狀態；該基座，安置於該培養室中，用以放置一生物組織；該光纖傳輸線由該培養室的外部穿越該殼體至該培養室內部；該光學鏡頭連接於該光纖傳輸線位於該培養室內部之一側，用以擷取該生物組織之影像，其中該開口便於一使用者由外部置放該生物組織於該基座上。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，更包括一影像記錄裝置，連接於該光纖傳輸線位於該培養室外部之一側，用以記錄該光學鏡頭所擷取並經該光纖傳輸線之影像。

更佳地，該影像記錄裝置為一數位感光元件。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統更包括一影像顯示銀幕，用以同步顯示該影像記錄裝置所記錄的影像。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，更包括一接目鏡，連 接於該光纖傳輸線位於該培養室外部之一側，用以提供一使用者直接觀看該生物組織的影像。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，更包括：一分光鏡，連接於該光纖傳輸線位於該培養室外部之一側，以及；一外加光源，連接於該分光鏡，用以透過分光鏡經該光纖傳輸線提供該生物組織一外加照明。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，更包括一濾鏡，可抽換地置放於該外加光源及該光纖傳輸線之間，用以過濾不同波長的光線，並藉由不同波長之光線，可用以激發生物細胞/組織之生長。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，其中該基座包括一第一三維移動控制元件，用以控制該基座以一三維方式移動至適當觀測位置。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，更包括一第二三維控制元件，位於該培養室的內部，並連接於該光纖傳輸線或該光學鏡頭以上其一，用以控制該鏡頭進行一三維方式移動至適當觀測位置。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統更包括一第三三維控制元件，位於該培養室的內部，並連接於該光學鏡頭靠近該生物組織之一側，藉由調整該第二三維控制元件以及該第三三維控制元件，用以控制該光學鏡頭對於該生物組織之觀測角度。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統包括複數個個光纖傳輸線，以及複數個光學鏡頭，用以同時觀測該生物組織的不同部位，且該光纖傳輸線為一光學玻璃纖維。

更佳地，本發明之生物組織觀測系統，其中該培養室包括：一溫度控制元件，用以控制該培養室之溫度；以及一溼度控制元件，用以控制該培養室之溼度。

更佳地，該光學鏡頭可安置於該基座的上方或下方，當安置於下方時，可以自下方往上擷取該生物組織之影像，如此可避免懸浮的雜質影響觀測影像。

藉由下列實施例及圖示說明，俾得更深入之了解本發明。

20、30、50‧‧‧生物組織觀測系統

201‧‧‧培養室

202、302、502‧‧‧基座

2021‧‧‧第一三維控制元件

3021、5021‧‧‧至少二維移動元件

321、521‧‧‧控制單元

203‧‧‧第二三維控制元件

2031‧‧‧第三三維控制元件

204、304、504‧‧‧分光鏡

205、305、505‧‧‧光纖傳輸線

206、306、506‧‧‧外部光源

2061、3061、5061‧‧‧濾鏡架

207、307、507‧‧‧影像記錄裝置

208、308、508‧‧‧光學鏡頭

209‧‧‧放大接目鏡

220、320、520‧‧‧影像顯示銀幕

290‧‧‧生物組織

390、590‧‧‧槽室

【圖1】本發明生物組織觀測系統之第一實施例結構示意圖。

【圖2】本發明生物組織觀測系統之第二實施例結構示意圖。

【圖3】本發明生物組織觀測系統之第三實施例結構示意圖。

【實施例】

以下將透過實施例來解釋本發明內容，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。須說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。

請參考第1圖，其為本發明生物組織觀測系統之第一實施例 結構示意圖。在第1圖中，一生物組織觀測系統20包括培養室201、基座202、光纖傳輸線205、影像記錄裝置207以及光學鏡頭208，其中該培養室，其具有一殼體2011環繞四周以及可開關之一開口(未顯示)，用以控制一局部環境狀態；該基座202安置於該培養室201中，用以放置一生物組織290；該光纖傳輸線205由該培養室的外部穿越該殼體2011至該培養室內部；該光學鏡頭208連接於該光纖傳輸線205位於該培養室201內部之一端，用以擷取該生物組織290之影像，該開口便於一使用者由外部置放該生物組織290於該基座2021上。該影像記錄裝置207，例如一數位感光元件CCD/CMOS等，連接於該光纖傳輸線205位於該培養室201外部之一端，用以記錄該光學鏡頭208所擷取並經該光纖傳輸線之影像。

更佳地，此生物組織觀測系統20可包括一影像顯示銀幕 220，有線或無線地連接該影像記錄裝置207，用以同步顯示該影像記錄裝置207所記錄的影像。

更佳地，該生物組織觀測系統20可包括一儲存裝置(未顯示) 與該影像顯示銀幕220相連，用以儲存該影像記錄裝置207所記錄的影像。

此生物組織觀測系統20可包括一分光鏡204，該分光鏡204 連接於該光纖傳輸線205位於該培養室201外部之一側，介於該影像記錄裝置207以及培養室201殼體之間，用以接受一外加光源206，該光線可利用光纖傳遞，經光纖傳輸線205提供該生物組織290一外加照明，外加光源206並可配合觀測的時間開啟，觀測完畢之後關閉以避免影響生物組織/細胞生長。

更佳地，於該外加光源206及該光纖傳輸線205之間可安置一 濾鏡轉換架2061，藉由轉換不同的濾鏡，光源可在在通過不同的濾鏡後形成不同波長的光線/螢光，可用來激發該生物組織作不同螢光或非螢光觀測。

更佳地，此生物組織觀測系統20可包括包括一放大接目鏡 209，連接於該光纖傳輸線205位於該培養室201外部之一側用以提供一使用者直接觀看該生物組織的光學影像。

更佳地，該基座202包括一第一三維移動控制元件2021，用 以控制該基座202以一三維方式移動至適當觀測位置。

更佳地，此生物組織觀測系統20可包括一第二三維控制元件 203，位於該培養室201的內部，可連接於該光纖傳輸線205或該光學鏡頭208以上其一，用以控制該光學鏡頭208進行一三維方式移動至適當觀測位置。

更佳地，此生物組織觀測系統，其中更包括一第三三維控制 元件2031，位於該培養室201的內部，並連接於該光學鏡頭208靠近該生物組織290之一側，藉由調整該第二三維控制元件203以及該第三三維控制元件2031，可調整該光學鏡頭208對於該生物組織290之觀測焦距與角度。

其中，該光學鏡頭可安置於該基座的上方或下方，當安置於 下方時，可以自下方往上擷取該生物組織之影像，如此可避免懸浮的雜質影響觀測影像。

更佳地，此生物組織觀測系統20可包括複數個個光纖傳輸線 205，以及複數個光學鏡頭208，用以同時觀測該生物組織290的不同部位，且該光纖傳輸線205為一光學纖維。

更佳地，該培養室可包括一溫度控制元件、一溼度控制元 件、以及一內部光源，該溫度控制元件可用以控制該培養室之溫度；該溼 度控制元件可用以控制該培養室之溼度；該內部光源可用以控制該培養室之亮度，同樣地，該內部光源亦可安裝另一濾鏡架，用以透過轉換不同的濾鏡來調整該內部光線的波長。

藉由光纖傳輸線205的光學傳輸特性，將觀測系統的數位感 光元件207置於培養室201的外部，減少因數位感光元件207運作時所造成培養室201內部空間的局部溫昇效果，對於高精度環境因子控制的細胞培養與觀測而言，其效果無疑較先前技術更為精密有效。

此外，其將培養室內部的觀測元件進一步的簡化，除避免數 位感光元件於高溼度環境的提早老化，對於培養室內的諸如溫度、溼度等環境控制無疑帶來更佳的助益。

請參考第2圖，本發明生物組織觀測系統之第二實施例結構 示意圖，在第2圖中，一生物組織觀測系統30包括培養室(圖中未標示)、基座302、光纖傳輸線305、影像記錄裝置307以及光學鏡頭308，其中該培養室具有一殼體環繞四周用以控制一局部環境狀態；該基座302於該培養室中，其上具有複數個槽室390可用以放置細胞/生物組織；該光纖傳輸線305由該培養室的外部穿越該殼體至該培養室內部；該光學鏡頭308連接於該光纖傳輸線305位於該培養室內部之一端，用以擷取生物組織之影像。該影像記錄裝置307連接於該光纖傳輸線305位於該培養室外部之一端，用以記錄該光學鏡頭308所擷取並經該光纖傳輸線之影像。

該生物組織觀測系統30尚包括一影像顯示銀幕320，有線或 無線地連接該影像記錄裝置307以同步顯示該影像記錄裝置307所記錄的影像。

此生物組織觀測系統30並包括一分光鏡304，該分光鏡304 連接於該光纖傳輸線305位於該培養室301外部之一側，介於該影像記錄裝置307以及培養室殼體之間，用以接受一外加光源306，該光線可利用光纖傳遞，經由光纖傳輸線305提供該生物組織一外加照明，外加光源306並可配合觀測的時間開啟。該外加光源306及該光纖傳輸線305之間並包括一濾鏡架3061，藉由更換不同的濾鏡，光源在通過不同的濾鏡後形成不同波長的光線/螢光，可用來激發該生物組織的生長。

更佳地，該生物組織觀測系統30更包括一至少二維移動元件 3021以及一控制單元321，至少二維移動元件3021與該光學鏡頭308及/或該光纖傳輸線305之一部分連結，用以移動該光學鏡頭308至對準該基座302上特定之槽室390，以觀測該槽室內之細胞/組織生長狀態，該控制單元321則可透過有線或無線的方式控制該至少二維移動元件3021之動作，以移動光學鏡頭308以對準該基座上之特定槽室或位置。

更佳地，該生物組織觀測系統30可包括一儲存裝置(未顯示) 與影像顯示銀幕320相連，用以儲存該影像記錄裝置307所記錄的影像。

請參考第3圖，本發明生物組織觀測系統之第三實施例結構 示意圖，在第3圖中，一生物組織觀測系統50包括培養室(圖中未標示)、基座502、複數個光纖傳輸線505、影像記錄裝置507以及複數個光學鏡頭508，其中該培養室具有一殼體環繞四周用以控制一局部環境狀態；基座502於該培養室中，其上具有複數個槽室590可用以放置細胞/生物組織；該光纖傳輸線505由該培養室的外部穿越該殼體至該培養室內部；該等光學鏡頭508連接於該等光纖傳輸線505位於該培養室內部之一端，用以擷取生物組織之影 像。該影像記錄裝置507連接於該光纖傳輸線505位於該培養室外部之一端，用以記錄該光學鏡頭508所擷取並經該光纖傳輸線之影像。

該生物組織觀測系統50尚包括一影像顯示銀幕520，有線或 無線地連接該影像記錄裝置507以同步顯示該影像記錄裝置507所記錄的影像。

此生物組織觀測系統50並包括一分光鏡504，該分光鏡504 連接於該光纖傳輸線505位於培養室外部之一側，介於該影像記錄裝置507以及培養室殼體之間，用以接受一外加光源506，該光線可利用光纖傳遞，經由光纖傳輸線505提供該生物組織一外加照明，外加光源506並可配合觀測的時間開啟。該外加光源506及該光纖傳輸線505之間並包括一濾鏡架5061，藉由更換不同的濾鏡，光源在通過不同的濾鏡後形成不同波長的光線/螢光，可用來激發該生物組織作不同螢光或非螢光觀測。

更佳地，該生物組織觀測系統50更包括一至少二維移動元件 5021以及一控制單元521，至少二維移動元件5021與該等光學鏡頭508及/或該等光纖傳輸線505之一部分連結，用以移動該等光學鏡頭508至對準該基座502上特定之複數個槽室590，以同時觀測該複數個槽室內之細胞/組織生長狀態，該控制單元521則可透過有線或無線的方式控制該至少二維移動元件5021之動作，以移動該等光學鏡頭508以對準該基座上之特定槽室或位置。

更佳地，該生物組織觀測系統50可包括一儲存裝置(未顯示) 與影像顯示銀幕520相連，用以儲存該影像記錄裝置307所記錄的影像。

總結上述，本發明之所提出之生物組織觀測系統，可以有效 簡化培養室內部的觀測元件，減少數位感測元件於培養室內時所造成的溫昇效果，同時藉助光纖傳輸線的光學傳輸特性，使用者亦可以於培養室外藉由放大接目鏡直接觀看光學影像，並延長數位感光元件的壽命，有效克服習知技術之諸般缺點，確實是一符合產業利用性與進步性的傑出發明，實屬難能之創新設計，爰依法提出申請。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

20‧‧‧生物組織觀測系統

201‧‧‧培養室

202‧‧‧基座

2021‧‧‧第一三維控制元件

203‧‧‧第二三維控制元件

204‧‧‧分光鏡

205‧‧‧光纖傳輸線

206‧‧‧外部光源

2061‧‧‧濾鏡架

207‧‧‧影像記錄裝置

208‧‧‧光學鏡頭

209‧‧‧放大接目鏡

220‧‧‧影像顯示銀幕

290‧‧‧生物組織

Claims (9)

1. 一種生物組織觀測系統，包括：一培養室，其具有一殼體環繞四周以及可開關之一開口，用以控制一局部環境狀態；一基座，安置於該培養室中，用以放置一生物組織；一第一三維移動控制元件，用以控制前述基座以一三維方式移動至適當觀測位置；一光纖傳輸線，其由該培養室的外部穿越該殼體至該培養室內部；一光學鏡頭，連接於該光纖傳輸線位於該培養室內部之一側，用以擷取該生物組織之影像，其中該開口便於一使用者由外部置放該生物組織於該基座上；一第二三維控制元件，位於該培養室的內部，並連接於前述光纖傳輸線或前述光學鏡頭以上其一，用以控制該鏡頭進行一三維方式移動至適當觀測位置；以及一第三三維控制元件，位於該培養室的內部，並連接於前述光學鏡頭靠近該生物組織之一側，藉由調整該第二三維控制元件以及該第三三維控制元件，用以控制該光學鏡頭對於該生物組織之觀測角度。
2. 如申請專利範圍第1項之生物組織觀測系統，更包括一影像記錄裝置，連接於該光纖傳輸線位於該培養室外部之一側，用以記錄該光學鏡頭所擷取並經該光纖傳輸線之影像。
3. 如申請專利範圍第2項之生物組織觀測系統，其中該影像記錄裝置為一 數位感光元件。
4. 如申請專利範圍第2項之生物組織觀測系統，更包括一影像顯示銀幕，用以同步顯示該影像記錄裝置所記錄的影像。
5. 如申請專利範圍第1項之生物組織觀測系統，更包括一接目鏡，連接於該光纖傳輸線位於該培養室外部之一側，用以提供一使用者直接觀看該生物組織的影像。
6. 如申請專利範圍第1項之生物組織觀測系統，更包括：一分光鏡，連接於該光纖傳輸線位於該培養室外部之一側，以及；一外加光源，連接於該分光鏡，用以經該光纖傳輸線提供該生物組織一外加照明及螢光激發光源。
7. 如申請專利範圍第6項之生物組織觀測系統，更包括一濾鏡，可轉換地置放於該外加光源及該光纖傳輸線之間，用以過濾不同波長的光線。
8. 如申請專利範圍第1項之生物組織觀測系統，其包括複數個個光纖傳輸線，以及複數個光學鏡頭，用以同時觀測該生物組織的不同部位。
9. 如申請專利範圍第1項之生物組織觀測系統，其中該光學鏡頭位於該基座的下方，用以自下方往上擷取該生物組織之影像。