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TWI754838B - 觀測裝置及其觀測載具 - Google Patents

觀測裝置及其觀測載具 Download PDF

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TWI754838B
TWI754838B TW108134560A TW108134560A TWI754838B TW I754838 B TWI754838 B TW I754838B TW 108134560 A TW108134560 A TW 108134560A TW 108134560 A TW108134560 A TW 108134560A TW I754838 B TWI754838 B TW I754838B
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張勝立
陳光宇
徐智誠
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財團法人工業技術研究院
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Abstract

一種觀測載具，適用於觀測樣品。觀測載具包括一第一基板及一第二基板。第二基板疊合於第一基板。第一基板與第二基板之間形成至少一弧形觀測流道、至少一排氣道及至少一排氣口，排氣道將弧形觀測流道及排氣口分隔開。此外，具有此觀測載具的觀測裝置亦被提及。

Description

觀測裝置及其觀測載具
本揭露係關於一種觀測載具及觀測裝置，特別是關於一種具有觀測流道的觀測載具及觀測裝置。
細胞培養廣泛應用於癌症研究、基因治療、毒性測試、組織工程、藥物開發、生物製藥及製造疫苗等領域，且近年來幹細胞治療、腫瘤細胞免疫治療等新興技術也逐漸發展，為此，生技醫藥產業對於細胞培養、檢測之裝置的需求將日益增加。細胞經過大量培養後，如何確認細胞產品的細胞數、存活率、是否具備應有功能之細胞數比率等，均有賴於細胞之觀測及計數技術。因此，如何有效率且準確地對細胞樣品進行觀測及計數，是該領域當前重要的研究議題。
本揭露提供一種觀測載具及觀測裝置，可提升其對樣品觀測及計數的效率及準確性。
本揭露的觀測載具適用於觀測樣品。觀測載具包括一第一基板及一第二基板。第二基板疊合於第一基板。第一基板與第二基板之間形成至少一弧形觀測流道、至少一排氣道及至少一排氣口，排氣道將弧形觀測流道及排氣口分隔開。
本揭露的觀測裝置適用於觀測樣品。觀測裝置包括一觀測載具、一光源、一顯微觀測模組及一驅動單元。觀測載具包括一第一基板及一第二基板。第二基板疊合於第一基板。第一基板與第二基板之間形成至少一弧形觀測流道、至少一排氣道及至少一排氣口，排氣道將弧形觀測流道及排氣口分隔開。光源配置於觀測載具的一側且適於往觀測載具提供一光束。顯微觀測模組配置於觀測載具的另一側且適於藉由光束觀測弧形觀測流道內的樣品的影像。驅動單元適於驅動觀測載具旋轉，以使弧形觀測流道的多個觀測位置依序通過光束的傳遞路徑。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
50:觀測裝置
52:光源
54:顯微觀測模組
54a:光感測器
54b:顯微物鏡
56:驅動單元
56a:馬達
56b:承載件
56b1:止擋部
56c:定位軸
56d:定位盤
56d1:通孔
56e:光感知器
100:觀測載具
110:第一基板
110a:第一疊合面
110b:凹槽
110c:弧形平台
120、220、320、420:第二基板
120a:第二疊合面
122、222、322、422:注入開口
220b、320b、420b:上表面
220c、320c、420c:標示
320b1、420b1:弧形觀測區
420b2:定位標記
A:軸線
C1:弧形觀測流道
C2:排氣道
D:方向
d1、d2:深度
H1、H2:軸孔
L:光束
O:排氣口
P:觀測位置
S:側面
θ:步進角
圖1是本揭露一實施例的觀測載具的立體圖。
圖2是圖1的觀測載具的分解圖。
圖3繪示圖1的觀測載具用於觀測裝置。
圖4A是圖1的觀測載具的局部剖面立體圖。
圖4B是圖4A的觀測載具的局部剖面平面圖。
圖5是圖3的驅動單元的立體圖。
圖6繪示圖1的觀測載具的多個觀測位置。
圖7是本揭露另一實施例的第二基板的立體圖。
圖8是本揭露另一實施例的第二基板的立體圖。
圖9是本揭露另一實施例的第二基板的立體圖。
圖1是本揭露一實施例的觀測載具的立體圖。圖2是圖1的觀測載具的分解圖。請參考圖1及圖2，本實施例的觀測載具100適用於觀測樣品且包括一第一基板110及一第二基板120，第一基板110及第二基板120為透光基板，其材質可為玻璃、塑膠或其他適當透明材料。第一基板110具有一第一疊合面110a，第二基板120具有一第二疊合面120a，第二基板120疊合於第一基板110上，且第一疊合面110a與第二疊合面120a彼此相向。在本實施例中，第一基板110與第二基板120例如以超音波熔接、膠合等方式而相結合，本揭露不對此加以限制。
第一基板110的第一疊合面110a與第二基板120的第二疊合面120a之間形成至少一弧形觀測流道C1(繪示為兩個)、至少一排氣道C2(繪示為兩個)及至少一排氣口O(繪示為四個)。第二基板120具有至少一注入開口122(繪示為兩個)，注入開口122連通於弧形觀測流道C1。樣品(如細胞液)可透過注入開口122而被注 入至弧形觀測流道C1。弧形觀測流道C1用以容置待觀測的樣品(如細胞)。當樣品注入至弧形觀測流道C1時，弧形觀測流道C1處的空氣隨之往排氣道C2移動，且排氣道C2處的空氣相應地透過排氣口O被排出。
圖3繪示圖1的觀測載具用於觀測裝置。請參考圖3，本實施例的觀測裝置50適用於觀測樣品且包括上述觀測載具100、一光源52、一顯微觀測模組54及一驅動單元56。光源52配置於觀測載具100的一側且適於往觀測載具100提供一光束L。顯微觀測模組54配置於觀測載具100的另一側且適於藉由光束L觀測觀測載具100的弧形觀測流道C1內的樣品的影像。驅動單元56適於驅動觀測載具100沿軸線A旋轉，以使弧形觀測流道C1的多個觀測位置依序通過光束L的傳遞路徑。
在上述配置方式之下，由於觀測流道C1設計為弧形，故觀測裝置50可驅動觀測載具100旋轉而讓弧形觀測流道C1的各個觀測位置依序通過顯微觀測模組54的觀察視野，藉以有效增加觀測範圍以提升觀測物(如細胞)計數的準確性。並且，由於觀測裝置50如上述般僅需驅動觀測載具100旋轉就可達成增加觀測範圍的效果，故僅需配置單一驅動單元56對觀測載具100進行旋轉驅動，而不需利用XY軸向移動平台來驅動觀測載具100，從而可節省設備成本。
此外，如圖1所示，在本實施例的觀測載具100中，觀測載具100的側面S位於第一疊合面110a及第二疊合面120a的 邊緣。排氣道C2延伸至觀測載具100的側面S而在側面S形成排氣口O。各排氣道C2圍繞對應的弧形觀測流道C1以將弧形觀測流道C1及排氣口O分隔開，如此可有效避免待觀測的樣品因毛細現象而非預期地從弧形觀測流道C1移至排氣口O而無法順利被觀測。
請參考圖1及圖2，在本實施例中，第一基板110具有至少一凹槽110b(繪示為兩個)及由凹槽110b圍繞出的至少一弧形平台110c(繪示為兩個)。第二基板120與弧形平台110c之間形成所述弧形觀測流道C1，且第二基板120與凹槽110b之間形成所述排氣道C2。圖4A是圖1的觀測載具的局部剖面立體圖。圖4B是圖4A的觀測載具的局部剖面平面圖。請參考圖4A及圖4B，進一步而言，在垂直於第一疊合面110a及第二疊合面120a的方向D上，弧形觀測流道C1的深度d1小於排氣道C2的深度d2。舉例來說，弧形觀測流道C1的深度d1例如為50~120μm，而適於在其間產生毛細現象以讓細胞液盡可能地均勻分佈於弧形觀測流道C1，排氣道C2的深度d2則例如為150μm以上，而適於有效率地將空氣排至排氣口O處。
以下詳細說明本實施例的驅動單元56驅動觀測載具100的方式。圖5是圖3的驅動單元的立體圖。本實施例的驅動單元56如圖3及圖5所示包括一馬達56a、一承載件56b及一定位軸56c。定位軸56c連接於馬達56a。第一基板110及第二基板120如圖2所示分別具有軸孔H1、H2，軸孔H1、H2位於弧形觀測流 道C1的曲率中心且用以套設於驅動單元56的定位軸56c。承載件56b連接於定位軸56c且用以承載所述觀測載具100，並藉其止擋部56b1對觀測載具100之側面S的止擋來阻止觀測載具100相對於定位軸56c產生非預期的旋轉。馬達56a用以驅動定位軸56c、承載件56b及觀測載具100一起旋轉，使弧形觀測流道C1的各個觀測位置依序通過顯微觀測模組54的觀察視野。
在本實施例中，顯微觀測模組54可包含一光感測器54a及一顯微物鏡54b。顯微物鏡54b配置於弧形觀測流道C1與光感測器54a之間，使光感測器54a能夠對弧形觀測流道C1中的樣品進行顯微觀測。在其他實施例中，顯微觀測模組54可為其他適當形式及組成，本揭露不對此加以限制。此外，本實施例的驅動單元56可更包括一定位盤56d及一光感知器56e，定位盤56d與定位軸56c同步地旋轉。定位盤56d具有一通孔56d1，當通孔56d1隨著定位盤56d的旋轉而對位於光感知器56e時，光感知器56e發出的訊號光可通過通孔56d1並被感知，藉以判斷馬達56a的旋轉狀態。
圖6繪示圖1的觀測載具的多個觀測位置。在本實施例中，驅動單元56的馬達56a例如是步進馬達，在其他實施例中，驅動單元56可藉由其他適當形式的驅動元件來驅動觀測載具100旋轉，本揭露不對此加以限制。以步進馬達為例，其可驅動觀測載具100以圖6所示的步進角θ進行旋轉，使觀測載具100的弧形觀測流道C1的多個觀測位置P依序通過顯微觀測模組54的觀 察視野。具體而言，單一弧形觀測流道C1的觀測位置P的數量如圖6所示為15個，光感測器54a的顯微影像尺寸例如為1.4*1.0mm2，弧形觀測流道C1的深度d1例如為0.1mm，細胞液的稀釋倍數例如為X，若光感測器54a在這15個觀測位置P所觀測到的總細胞數量為N個，則單位體積(mm3)所包含的細胞數n估計約為(N*X)/(15*1.4*1.0*0.1)個，即為N*X*0.47619個。
圖7是本揭露另一實施例的第二基板的立體圖。圖7所示的第二基板220與上述第二基板120的不同處在於，在第二基板220的上表面220b中，用以識別兩注入開口222的標示220c為磨砂霧化、凹陷或凸起以易於識別，上表面220b的其餘部分為透明。
圖8是本揭露另一實施例的第二基板的立體圖。圖8所示的第二基板320與上述第二基板120的不同處在於，在第二基板320的上表面320b中，弧形觀測區320b1及用以識別兩注入開口322的標示320c為透明，上表面320b的其餘部分為磨砂霧化，以易於識別。
圖9是本揭露另一實施例的第二基板的立體圖。圖9所示的第二基板420與上述第二基板120的不同處在於，在第二基板420的上表面420b中，弧形觀測區420b1及用以識別兩注入開口422的標示420c為透明，上表面420b的其餘部分為磨砂霧化，以易於識別。此外，上表面420b的定位標記420b2為透明，當定位標記420b2對位於光感知器時，光感知器發出的訊號光可通過 定位標記420b2並被感知，藉以判斷馬達的旋轉狀態。亦即，上表面420b的定位標記420b2可取代前述實施例的定位盤56d的通孔56d1供光感知器進行感知。
綜上所述，在本揭露的觀測載具中，由於觀測流道設計為弧形，故觀測裝置可驅動觀測載具旋轉而讓觀測流道的各個觀測位置依序通過顯微觀測模組的觀察視野，藉以有效增加觀測範圍以提升觀測物(如細胞)計數的準確性。並且，由於觀測裝置如上述般僅需驅動觀測載具旋轉就可達成增加觀測範圍的效果，故僅需配置單一驅動單元對觀測載具進行旋轉驅動，而不需利用XY軸向移動平台來驅動觀測載具，從而可節省設備成本。再者，在本揭露的觀測載具中，由於排氣道將弧形觀測流道及排氣口分隔開，故可有效避免待觀測的樣品因毛細現象而非預期地從弧形觀測流道移至排氣口而無法順利被觀測。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:觀測載具
110:第一基板
110a:第一疊合面
110b:凹槽
110c:弧形平台
120:第二基板
120a:第二疊合面
122:注入開口
C1:弧形觀測流道
C2:排氣道
H1、H2:軸孔
O:排氣口
S:側面

Claims (16)

  1. 一種觀測載具，適用於觀測樣品，該觀測載具包括：一第一基板；以及一第二基板，疊合於該第一基板，其中該第一基板與該第二基板之間形成至少一弧形觀測流道、至少一排氣道及至少一排氣口，該至少一排氣道將該至少一弧形觀測流道及該至少一排氣口分隔開，其中該第一基板具有一第一疊合面，該第二基板具有一第二疊合面，該第一疊合面與該第二疊合面彼此相向，該至少一弧形觀測流道及該至少一排氣道形成於該第一疊合面與該第二疊合面之間，其中在垂直於該第一疊合面及該第二疊合面的方向上，該至少一弧形觀測流道的深度小於該至少一排氣道的深度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的觀測載具，其中該至少一排氣道圍繞該至少一弧形觀測流道。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的觀測載具，其中該觀測載具的一側面位於該第一疊合面及該第二疊合面的邊緣，該至少一排氣口形成於該側面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的觀測載具，其中該至少一排氣道延伸至該側面而形成該至少一排氣口。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的觀測載具，其中該第一基板具有至少一凹槽及由該至少一凹槽圍繞出的至少一弧形平台，該第二基板與該至少一弧形平台之間形成該至少一弧形觀測流道，該第二基板與該至少一凹槽之間形成該至少一排氣道。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的觀測載具，其中該第二基板具有至少一注入開口，該至少一注入開口連通於該至少一弧形觀測流道。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的觀測載具，其中該第一基板及該第二基板為透光基板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的觀測載具，其中該第一基板及該第二基板的至少其中之一具有一軸孔，該軸孔位於該至少一弧形觀測流道的曲率中心。
  9. 一種觀測裝置，適用於觀測樣品，該觀測裝置包括：一觀測載具，包括：一第一基板；以及一第二基板，疊合於該第一基板，其中該第一基板與該第二基板之間形成至少一弧形觀測流道、至少一排氣道及至少一排氣口，該至少一排氣道將該至少一弧形觀測流道及該至少一排氣口分隔開，其中該第一基板具有一第一疊合面，該第二基板具有一第二疊合面，該第一疊合面與該第二疊合面彼此相向，該至少一弧形觀測流道及該至少一排氣道形成於該第一疊合面與該第二疊合面之間，其中在垂直於該第一疊合面及該第二疊合面的方向上，該至少一弧形觀測流道的深度小於該至少一排氣道的深度；一光源，配置於該觀測載具的一側且適於往該觀測載具提供一光束； 一顯微觀測模組，配置於該觀測載具的另一側且適於藉由該光束觀測該至少一弧形觀測流道內的樣品的影像；以及一驅動單元，適於驅動該觀測載具旋轉，以使該至少一弧形觀測流道的多個觀測位置依序通過該光束的傳遞路徑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的觀測裝置，其中該至少一排氣道圍繞該至少一弧形觀測流道。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的觀測裝置，其中該觀測載具的一側面位於該第一疊合面及該第二疊合面的邊緣，該至少一排氣口形成於該側面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的觀測裝置，其中該至少一排氣道延伸至該側面而形成該至少一排氣口。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的觀測裝置，其中該第一基板具有至少一凹槽及由該至少一凹槽圍繞出的至少一弧形平台，該第二基板與該至少一弧形平台之間形成該至少一弧形觀測流道，該第二基板與該至少一凹槽之間形成該至少一排氣道。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的觀測裝置，其中該第二基板具有至少一注入開口，該至少一注入開口連通於該至少一弧形觀測流道。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的觀測裝置，其中該第一基板及該第二基板為透光基板。
  16. 如申請專利範圍第9項所述的觀測裝置，其中該第一基板及該第二基板的至少其中之一具有一軸孔，該軸孔位於該至少一弧形觀測流道的曲率中心。
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