TWM579797U - Automatic cell sorting system - Google Patents

Abstract

一種自動細胞分選系統，係對一容置有一已離心分層之血液的第一容器 實施血液抽取，該自動細胞分選系統包括：一血液抽取單元，具有一可活動的吸取端；一影像攝取處理及控制單元，係透過可透視區來辨識該第一容器之血液分層特徵，並控制該血液抽取單元吸取該血液中之一預定分層；以及一補光單元，係與該影像攝取處理及控制單元呈面對面設置，並使該第一容器介於該影像攝取處理及控制單元與該補光單元之間，用以對該第一容器進行補光。

Description

自動細胞分選系統

本創作係與醫用器械有關，特別是關於一種自動細胞分選系統。

按，周邊血單核細胞（Peripheral Blood Mononuclear Cell，PBMC）係包括淋巴細胞（Lymphocyte）和單核細胞（Monocytes），其目前主要用以分離出周邊血單核細胞之方式係利用Ficoll-Paque分離操作法，意即透過商業分離液套組（Ficoll Paque）以及血液中各成分的密度間的差異及不同的離心速度，而能使血液具有不同分層，由上至下依序分別為一血漿層（Blood Plasma）、一周邊血單核細胞層、一分離液層（Ficoll Paque Layer）及一紅血球沈澱層，而後，以人工的方式來觀察、判斷該周邊血單核細胞層所在的位置後，再操作一電動汲取器自離心管內抽取出周邊血單核細胞層。此外，由於周邊血單核細胞層含量相對血漿層、分離液層及紅血球沈澱層稀少，在抽取的過程中，需要極為精準的操作手段，而確保有穩定的細胞回收率。

然而，若透過人工的方式來抽取，除了操作人員必須經過長期的教育訓練之外（約三個月），且還可能因每個人的經驗、辨識及操作方式（例如：電動汲取器的吸取速度）的差異，進而影響吸取分層的純度，使得僅有40-60 ％的細胞回收率，明顯有加以改進之必要。

本創作之主要目的係在提供一種自動細胞分選系統，能避免人工作業誤差，而有效提升其細胞回收率。

緣是，為達成上述目的，本創作所提供之自動細胞分選系統，係對一容置有一已離心分層之血液的第一容器實施血液抽取，而該第一容器具有一可透視區，該自動細胞分選系統包括：一血液抽取單元，具有一可活動的吸取端；一影像攝取處理及控制單元，包括一影像攝取鏡頭及一處理控制器，該處理控制器分別與該影像攝取鏡頭及該血液抽取單元電性連結；其中，該影像攝取鏡頭係透過可透視區來擷取該第一容器之血液分層特徵，並產生一血液分層影像資訊；該處理控制器接收該血液分層影像資訊並進行比對分析，並產生一控制資訊，而該處理控制器將該控制資訊傳送至該血液抽取單元，藉以控制該吸取端吸取該血液中之一預定分層；以及一補光單元，係與該影像攝取處理及控制單元呈面對面設置，並使該第一容器介於該影像攝取處理及控制單元與該補光單元之間，用以對該第一容器進行補光。

更進一步來說，該補光單元包括一背板及一光源，該光源設置於該背板上，該處理控制器根據該血液分層影像資訊來調整光源的補光色溫、補光強度或補光時間，使該影像攝取鏡頭獲得清晰的血液分層特徵之影像。

於本創作之一實施例中，該影像攝取處理及控制單元係即時監控血液分層的狀態，而能夠根據即時獲得之該血液分層影像資訊，調整該控制資訊，達到即時調整該吸取端之吸取動作或位置之功效。

於本創作之另一實施例中，該影像攝取處理及控制單元自外部接收一訊號，使該控制單元能夠根據該訊號之指示控制該血液抽取單元之作動。

為能使本創作所揭自動細胞分選系統便於操作，故於本創作之實施例中係更包含有一操作單元，其與該影像攝取處理及控制單元電性連接，其中，該操作單元係具有一操作介面，用以提供一使用者將指令傳輸至該影像攝取處理及控制單元。

具體來說，該操作單元更包含有一一啟動按鍵，係用以控制與該影像攝取處理及控制單元之電性連接狀態，當該啟動按鍵被開啟時，該影像攝取處理及控制單元係處於電性連接之狀態，而當該啟動按鍵被關閉時，該影像攝取處理及控制單元係不處於電性連接之狀態。

於本創作之另一實施例中，該自動細胞分選系統更包含有一儲存單元，與該該影像攝取處理及控制單元電性連接，而能夠用以存取操作指令、操作參數、影像判斷參數等。

又，為能提昇本創作所揭自動細胞分選系統之使用便利性及降低錯誤率，於本創作之次一實施例中，該自動細胞分選系統包含有一警示單元， 與該影像攝取處理及控制單元電性連接，用以發出一警示通知。

此外，該自動細胞分選系統係更包括一第二容器，用以容置該血液抽取單元所吸取的血液，以透過自動化之程序達到簡化操作程序且避免樣品污染之功效。

請參閱第一圖至第五圖所示，在本創作第一實施例中所提供之自動細胞分選系統，係對一容置有一已離心分層之血液20的第一容器10實施血液抽取，而該血液具有不同分層，其由上至下依序分離出一血漿層21、一周邊血單核細胞層22、一分離液層23及一紅血球沈澱層24，且該第一容器10具有一可透視區11，該自動細胞分選系統包含有：一血液抽取單元30，具有一可活動的吸取端31；一影像攝取處理及控制單元40，係透過可透視區11來辨識該第一容器10之血液分層特徵，並控制該吸取端31吸取該血液20中之一預定分層；以及一補光單元50，係與該影像攝取處理及控制單元40呈面對面設置，並使該第一容器10介於該影像攝取處理及控制單元40與該補光單元50之間，用以對該第一容器進行補光。在本例中，所述預定分層是指周邊血單核細胞層22。在其他的實施方式中，預定分層也可以是血漿層或紅血球沈澱層。

所述第一容器10係由透光材料所製成並呈透明者，並構成該可透視區11。

所述血液抽取單元30更包括有一驅動組件32，與該吸取端31相連結，用以驅動該吸取端31移動。其中，驅動組件32可為但不限於包含步進馬達、齒輪、滑軌及滑塊所組成的群組中任至少一者或其組合，藉此吸取端31透過驅動組件32具有X軸、Y軸及Z軸方向上的作動行程，從而使吸取端31能任意移動，以對第一容器10中的血液20進行抽取作業。

所述吸取端31為一定量吸管（Pipette），係受影像攝取處理及控制單元40所控制，而用來選擇性地調節內部真空狀態來吸取或排出液體。

所述影像攝取處理及控制單元40包括一影像攝取鏡頭401及一處理控制器402，該處理控制器402分別與該影像攝取鏡頭401及該血液抽取單元電性連結；其中，影像攝取鏡頭401可為但不限於電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)影像感測器及互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS) 影像感測器。再者，該影像攝取處理及控制單元40分別電性連結有一儲存單元41及一操作單元42，而操作單元42具有一操作介面43。其中，儲存單元41可供儲存啟動指令、吸取參數、數值條件及分層範圍參數。例如：使用者可透過操作介面43來設定血沉棕黃層22的對應位置，並儲存於儲存單元41，藉以因應不同的血液20檢體或是特殊的血液分層狀況。在其他的實施方式中，使用者還可以利用操作單元42以手動的方式來操作該血液抽取單元30之作動，再由該儲存單元41紀錄相關資料，待下次進行血液20抽取時，由該儲存模組中提取前述資料，並自動進行血液20抽取作業。

再者，該影像攝取處理及控制單元40更電性連接有一警示單元44，當接收該影像攝取處理及控制單元40之一異常指令時，發出一警示通知。其中，所述異常指令可為但不限於檢體異常、儀器故障及其他相關異常狀態。而警示通知可為但不限於燈光、或顯示於操作介面43上。

此外，影像攝取處理及控制單元40更電性連接有一啟動按鍵45，用以傳送一啟動指令給該影像攝取處理及控制單元40，藉此，不僅使得操作過程簡便快速，且對平時無接觸血液抽取的人員也能輕易地理解整體操作流程。 在本例中，啟動按鍵45係顯示於該操作介面43上，進行操作。在其他的實施例中，啟動按鍵45還可以為一實體按鍵。

所述補光單元50包括一背板51及一光源52，該光源52設置於該背板51上，且光源52係於該影像攝取處理及控制單元40的對側方向朝著該第一容器10照射補光，使該影像攝取鏡頭401獲得清晰的血液分層特徵之影像。在其他的實施例中，可將補光單元50替換成一對比單元，該對比單元僅具有一背板，且該背板係選擇能夠凸顯該預定分層的對比顏色，使背板作為凸顯預定分層的對比背景，便於該影像攝取處理及控制單元40更容易地辨識該血液分層特徵。其中，背板51的大小並不限於涵蓋第一容器10的整體或是局部。

而上述構件之組成皆係設置於一機台A的內部空間中，且機台A的外型係通過煙流測試，而可直接組設於一生物安全櫃（圖未示）中進行操作。

有關本實施例的具體實施方式，請參閱第七圖所示，首先，使用者按壓該啟動按鍵45，藉以啟動分層血液抽取程序。接著，該影像攝取鏡頭401係透過可透視區11來擷取該第一容器10之血液分層特徵（如第五圖所示），並產生一血液分層影像資訊。同時，由於光源52係於該影像攝取處理及控制單元40的對側方向朝著該第一容器10照射補光，可使影像攝取處理及控制單元40清楚地擷取到周邊血單核細胞層22的相關位置及範圍。

而后，該處理控制器402接收該血液分層影像資訊並進行比對分析，並產生一控制資訊。其中，當該處理控制器402所獲得的血液分層影像資訊經比對分析後，且該血液分層特徵呈模糊或不清晰的影像時，該處理控制器402則透過調整光源52的補光色溫、補光強度或補光時間，使該影像攝取鏡頭401能重新擷取到清晰程度較佳的血液分層特徵之影像。詳細而言，由於每一個人的血液中的脂肪及其他成分之比例不盡相同，而經離心後的血液分層狀態及其透光率亦有所差異，若該光源52所發出的光線僅有一特定的色溫，仍無法輕易地凸顯血液分層的範圍。據此，該處理控制器402能自動調整光源52所發出的光線之補光色溫（例如：透過一濾光板），讓血液分層能被更容易且清晰地區分出來。

接著，該處理控制器402將該控制資訊傳送至該血液抽取單元30，藉以控制該驅動組件32來驅動該吸取端31移動，使該吸取端31快速且準確地移動到該第一容器10中周邊血單核細胞層22的確切位置上，接著該吸取端31吸取該血液20中的周邊血單核細胞層22（如第六圖所示）。其中，在血液抽取單元30吸取的過程中，影像攝取處理及控制單元40係即時監控血液分層的狀態，以即時調整該吸取端31之吸取動作或位置，藉以確保吸取血液分層（即周邊血單核細胞層22）的純度。

最後，將吸取端31所吸取的血液20（即周邊血單核細胞層22）分裝至一第二容器（圖未示）中。藉此，本創作之自動細胞分選系統係提供一種全自動化的血液分層抽取方式，並經過實際測試，其細胞回收率可達到80 ％，有效解決由人工作業誤差，導致細胞回收率過低的情形。

A‧‧‧機台

10‧‧‧第一容器

11‧‧‧可透視區

20‧‧‧血液

21‧‧‧血漿層

22‧‧‧周邊血單核細胞層

23‧‧‧分離液層

24‧‧‧紅血球沈澱層

30‧‧‧血液抽取單元

31‧‧‧吸取端

32‧‧‧驅動組件

40‧‧‧影像攝取處理及控制單元

401‧‧‧影像攝取鏡頭

402‧‧‧處理控制器

41‧‧‧儲存單元

42‧‧‧操作單元

43‧‧‧操作介面

44‧‧‧警示單元

45‧‧‧啟動按鍵

50‧‧‧補光單元

51‧‧‧背板

52‧‧‧光源

第一圖係本創作第一實施例之立體示意圖。 第二圖係本創作第一實施例就第一圖之透視圖，其顯示機台內部。 第三圖係本創作第一實施例就第二圖之透視圖，其顯示第一容器、血液抽取單元、驅動組件及影像攝取處理及控制單元之間的對應位置關係。 第四圖係本創作第一實施例之系統方塊圖。 第五圖係本創作第一實施例就第三圖之局部放大示意圖，其顯示背板、第一容器、血液抽取單元及影像攝取處理及控制單元之間的對應位置關係。 第六圖係本創作第一實施例就第五圖之作動圖，其顯示血液抽取單元進行吸取作業之態樣。 第七圖係本創作第一實施例之流程圖。

Claims (9)

1. 一種自動細胞分選系統，係用以對一容置有一已分層之血液的第一容器實施血液抽取，其中，該第一容器具有一可透視區，而該自動細胞分選系統包括：一血液抽取單元，具有一可活動的吸取端；一影像攝取處理及控制單元，包括一影像攝取鏡頭及一處理控制器，該處理控制器分別與該影像攝取鏡頭及該血液抽取單元電性連結；其中，該影像攝取鏡頭係透過該可透視區來擷取該第一容器之血液分層特徵，並產生一血液分層影像資訊；該處理控制器接收該血液分層影像資訊並進行比對分析，並產生一控制資訊，而該處理控制器將該控制資訊傳送至該血液抽取單元，藉以控制該吸取端移動並吸取該血液中之一預定分層；以及一補光單元，係與該影像攝取處理及控制單元呈面對面設置，並使該第一容器介於該影像攝取處理及控制單元與該補光單元之間，用以對該第一容器進行補光。
2. 如請求項1所述之自動細胞分選系統，其中，該影像攝取處理及控制單元係即時監控血液分層的狀態，以即時調整該吸取端之吸取動作或位置。
3. 如請求項2所述之自動細胞分選系統，其中，該影像攝取處理及控制單元自外部接收一訊號，以控制該血液抽取單元之作動。
4. 如請求項1所述之自動細胞分選系統，其更包含一操作單元，係得電性連接於該影像攝取處理及控制單元，並具有一操作介面，用以提供一使用者進行操作。
5. 如請求項4所述之自動細胞分選系統，其中，該操作單元更包含一啟動按鍵，係用以控制該影像攝取處理及控制單元之電性連接狀態，當該啟動按鍵被開啟時，該影像攝取處理及控制單元係處於電性連接之狀態，而當該啟動按鍵被關閉時，該影像攝取處理及控制單元係不處於電性連接之狀態。
6. 如請求項1所述之自動細胞分選系統，其更包括一儲存單元，係電性連接該影像攝取處理及控制單元。
7. 如請求項1所述之自動細胞分選系統，其更包括一警示單元，與該影像攝取處理及控制單元電性連接，用以發出一警示通知。
8. 如請求項1所述之自動細胞分選系統，其更包括一第二容器，用以容置該血液抽取單元所吸取的血液。
9. 如請求項1至8中任一項所述之自動細胞分選系統，其中，該補光單元包括一背板及一光源，該光源設置於該背板上，該處理控制器根據該血液分層影像資訊來調整光源的補光色溫、補光強度或補光時間，使該影像攝取鏡頭獲得清晰的血液分層特徵之影像。