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    本發明提供一種液體檢測系統，包括：一滴管裝置、一光盤、一驅動裝置及一影像分析處理裝置。滴管裝置用以提供一液體。光盤接收來自滴定機構的液體。驅動裝置連結於光盤並帶動光盤轉動，使液體受一離心力作用流動於光盤內。影像分析處理裝置相對於光盤內的液體產生一圖像並分析圖像。
    公开号:TW201323872A
    申请号:TW100145013
    申请日:2011-12-07
    公开日:2013-06-16
    发明作者:薛敬和；陳夏宗；張耀仁；范憶華；李文婷；張雍；謝明發；黃經緯；梁英明
    申请人:私立中原大學；
    IPC主号:G01N35-00
    专利说明:
    液體檢測系統及液體檢測方法
    本發明係關於一種液體檢測系統，特別係關於一種用於利用離心力驅動液體流動的液體檢測系統。
    在醫療領域，時常需要針對特定液體進行檢測，以作診斷的判斷。以血液為例，在進行輸血的醫療程序前，必須進行血液鑑定。微盤方法(microplate method)是習知的血液鑑定方法之一，該方法需要以人工方式在九十六孔盤上進行操作，因此相當耗時及耗費人力。故，一種全自動化的血液鑑定系統即被高度需求。
    過去十年中，在醫療研究、生化分析以及臨床診斷等領域當中關於生物微機電(bioMEMS)的研究皆持續發展。其中，尤以微流裝置受到重視。在進行液檢測時，試劑以及液體樣本可在微流道到進行稀釋、分離、混合或進行培養。
    Kim等人所發表的論文「Disposable integrated microfluidic biochip for blood typing by plastic microinjection moulding」中揭露一種低成本且可拋棄式的微流生物晶片用以進行血液鑑定。Lee等人所發表的論文「replication quality of flow-through microfilters in cicorfluidic lab-on-a-chip for blood typing by microinjection molding」中揭露一在微流實驗室晶片上的微濾器用以排除血液鑑定中凝結的紅血球細胞(RBC)。
    近年來，離心微流平台則是另一種生物微機電技術，發展於聚合鏈反應(PCR)裝置以及酵素免疫分析法(ESILA)當中。
    為了改善習知技術中液體鑑定的缺點，本發明之一目的在於提供一種檢測效率高的液體檢測系統。本發明之另一目的在於提供一種液體檢測方法，以利液體檢測自動化。
    為達上述目的，本發明提供一種液體檢測系統，包括：一滴管裝置、一承載平台、一光盤、一驅動裝置及一影像分析處理裝置。滴管裝置用以提供一液體。光盤接收來自滴定機構的液體。驅動裝置連結於光盤並帶動光盤轉動，使液體受一離心力作用流動於光盤內。影像分析處理裝置相對於光盤內的液體產生一圖像並分析圖像。
    在上述較佳實施例中，驅動裝置包括一旋轉機構及一升降機構。旋轉機構連結於光盤，以帶動光盤轉動。升降機構連結旋轉機構並提供一外力使光盤產生垂直方向上之位移。
    在上述較佳實施例中，滴定裝置包括一移動機構及一設置於移動機構上的滴管，其中當滴管受移動機構的作動而移動至一相對光盤之位置時，滴管提供液體至光盤。影像分析處理裝置包括一擷取模組及一判別模組，擷取模組相對於流道內的液體產生一圖像，判別模組接收擷取模組所產生的圖像，並進行圖像分析。
    上述較佳實施例中，液體檢測系統更包括一加熱裝置相對於光盤，用以加熱光盤內的液體。
    上述較佳實施例中，液體檢測系統更包括一承載平台，且光盤為複數個，其中等光盤位於承載平台的實質中心與承載平台的邊緣之間。
    此外，本發明提供一種液體檢測方法，包括：於一光盤內的複數個試劑槽加入液體，並以一既定速度旋轉光盤；判斷既定速度是否大於一額定速度；至少開啟試劑槽之一，使流體流入一反應槽內；以一混合速度旋轉承載平台，使不同的液體於反應槽內進行反應；以及相對於反應槽內的液體產生一圖像並分析圖像，其中混合速度小於該額定速度且試劑槽內的流體係互不相同。
    上述較佳實施例中，液體檢測方法更包括以一排除速度旋轉光盤，以排除反應槽內反應後的液體。
    藉由本發明之液體檢測系統，液體以預先設定的劑量加入試劑槽內，且利用光盤的旋轉後所產生的離心力判斷試劑槽的開啟或關閉，進而減少人為誤判的機會。此外，影像分析處理裝置利用判別模組即時的判斷液體檢測結果，大幅縮短液體檢測所需的時間。
    茲配合圖式說明較佳實施例。
    請參照第1圖，第1圖顯示本發明較佳實施例的液體檢測系統100的示意圖。液體檢測系統100包括一滴管裝置110、一機台120、複數個光盤P及一影像分析處理裝置130及一加熱裝置140。
    在此實施例中，液體檢測系統100可設置於一桌面T上，用以鑑定血型。用以與血液反應之反應劑設置於桌面T上的樣品盒S內。滴管裝置110包括一機械手臂111及一滴定管113。機械手臂111包括三軸線性滑軌，並利用軸控卡以控制滴定管113於三垂直軸向上進行移動。滴定管113利用幫浦吸放原理將樣品盒S內的反應劑吸入其中，並利用設置於滴定管113內的彈簧(未圖式)調整注入時的壓力，以達到準確控制注入光盤P上的反應劑劑量。如此，將可減少反應劑的使用劑量，也可減少相關醫療廢棄物的產生。加熱裝置140相對於光盤P，用以加熱光盤P內的液體。在一具體實施例中，加熱裝置140產生一熱風，以將光盤P加熱至37度。
    請參閱第2、3圖。第2圖顯示本發明之較佳實施例之承載平台123之上視圖；第3圖顯示本發明之較佳實施例之升降機構127之剖面圖。機台120包括一本體121、一承載平台123、一旋轉機構125、一升降機構127及複數個滑軌129。
    承載平台123可旋轉地設置於本體121上。承載平台123上包括複數個容納空間123a、123b、123c、123d，設置於承載平台123之實質中心與承載平台123之邊緣之間，其中光盤P可選擇性地設置於當中。
    在一應用例中，待檢測的血液檢體係以人工方式注入位於容置空間123a之光盤P內；與血液反應之反應劑係以滴定管113(第1圖)注入位於容置空間123b之光盤P內；影像分析處理裝置130(第1圖)相對於容置空間123c上的光盤P，用以觀察光盤P內完成反應後的液體；使用後受污染的光盤P以及新的光盤P在容置空間123d上進行卸載與承載的程序。待上述程序完成後，承載平台123順時鐘旋轉，使位於不同容置空間123a、123b、123c、123d內的光盤P各自進行不同的程序。
    請參閱第3、4圖。第4圖顯示本發明之較佳實施例之升降機構127之部分元件之示意圖。旋轉機構125設置於滑軌129上，當光盤P位於旋轉機構125上方時，旋轉機構125沿滑軌129向上移動，使旋轉機構125之旋轉頭125a連結於光盤P並帶動光盤P轉動。值得注意的是，當光盤P旋轉時，設置於光盤P內的血液將受一離心力作用流動於光盤內。此外，光盤P內將配置有複數個試劑槽(未圖示)，每一試劑槽內注入相同或不相同的試劑，且每一試劑槽包括一閥件(未圖式)，其中閥件依照光盤P的旋轉速度進行開啟或關閉。
    升降機構127包括一馬達1271、一滑動座1272、一轉軸1275及一凸輪1273。旋轉機構125設置於滑動座1272之上，且滑動座1272連結於設置於本體121當中的滑軌129。轉軸1275受馬達1271驅動，並帶動凸輪1273旋轉。當凸輪1273繞轉軸1275旋轉時，凸輪1273抵靠滑動座1272，於是設置於滑動座1272之上的旋轉機構125以及設置於旋轉機構125上的光盤P將產生垂直方向上之位移，使旋轉機構125之旋轉頭125a連結於光盤P。
    請參閱第5圖。第5圖顯示本發明之較佳實施例之影像分析處理裝置130之示意圖。影像分析處理裝置130包括一擷取模組131及一判別模組133。擷取模組131為一電荷耦合裝置相機(CCD Camera)，當血液於光盤P內產生反應後，擷取模組131相對於流道內反應後的血液產生一圖像。在此實施例中，判別模組133包括一處理單元135以及一顯示裝置137，處理單元135接收擷取模組131所產生的圖像，並進行分析。處理單元135的分析結果以及擷取模組131所記錄的影像將顯示於顯示裝置137上。
    請參見第6圖，並搭配參考第1圖。第6圖顯示本發明之較佳實施例的液體檢測方法的流程圖。液體檢測的方說明如下：進行液體檢測時，首先將滴管裝置110的機械手臂111移動滴定管113至一相對光盤P之位置時，滴定管113提供血液或試劑至光盤P內，並以一既定速度旋轉光盤P(S1、S2)。此時，光盤P上的試劑槽的閥件判斷既定速度是否大於一額定速度(S3)。若既定速度大於額定速度，則試劑槽將開啟，使液體流入光盤P上的反應槽內(S41、S42)。相反的，若既定速度未大於額定速度則持續關閉光盤上的試劑槽(S51、S52)。當液體流入光盤P上的反應槽後，以一混合速度旋轉光盤P，使液體於反應槽內進行反應(S6)。接著，利用影像分析處理裝置130相對於反應槽內的液體產生一圖像並分析圖像，以完成液體檢測。
    若光盤P上的反應槽需進行第二次反應，此時可以一排除速度旋轉光盤P，以排除光盤P上的反應槽內反應後的液體(S8)，並重複上述步驟(S1-S7)，注入另一液體進入光盤P上的反應槽內進行反應。
    為說明本發明之液體檢測方法，以下提供具體實施例中加以說明，然以下說明並非限定希望限定本發明之內容，本領域具有通常知識這可依需求進行步驟及劑量上的變更。
    在檢測A、B、O血型時，其檢測方法如下：將2 μL的3%紅血球懸浮液與5 μL的A型或B型抗血清(稀釋1～512倍)，先行注入光盤P的試劑槽中，以1400 rpm旋轉光盤P 10秒鐘，使得溶液受離心力影響流至反應槽中。接著，以350 rpm正反轉光盤P六次混合反應槽中的液體，靜置1 min並觀察反應槽中血液凝集之程度。
    在檢測Rh血型時，其檢測方法如下：將2μL的3%紅血球懸浮液、5μL的D型或E型抗血清(稀釋1～128倍)、5μL的低離子張力溶液、2μL的凝聚胺溶液或正電高分子溶液以及2μL的複懸液，先行注入光盤P的試劑槽中，第一階段以1400 rpm旋轉光盤P十秒鐘，使得低離子張力溶液、抗血清、3%紅血球懸浮液受離心力影響流至反應槽中，並以350 rpm正反轉光盤P六次以混合反應槽中的液體，並靜置室溫下一分鐘。第二階段以1700 rpm旋轉光盤P十秒鐘，使得凝聚胺溶液或正電高分子溶液受離心力影響流至反應槽中，並以350 rpm正反轉六次以混合反應槽中的液體，並靜置室溫下一分鐘。第三階段以1800 rpm旋轉光盤P十秒鐘，以排除反應後的離子溶液。第四階段以2150 rpm旋轉光盤P十秒鐘，使得複懸液流至反應槽，再以350 rpm正反轉光盤P二十次，使未凝聚之紅血球分散，靜置一分鐘後，觀察反應槽中血液凝集之程度。
    藉由本發明的液體檢測系統及液體檢測方法中，在血液檢測的各個步驟中，每一動作的順序及作動時間皆可預先進行設定，如此將可提高液體檢測的效率。
    雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。
    100．．．液體檢測系統
    110．．．滴定裝置
    111．．．機械手臂
    113．．．滴定管
    120．．．機台
    121．．．本體
    123．．．承載平台
    123a、123b、123c、123d．．．容納空間
    125．．．旋轉機構
    125a．．．旋轉頭
    127．．．升降機構
    1271．．．馬達
    1272．．．滑動座
    1273．．．凸輪
    1275．．．轉軸
    129．．．滑軌
    130．．．影像分析處理裝置
    131．．．擷取模組
    133．．．判別模組
    135．．．處理單元
    137．．．顯示裝置
    140．．．加熱裝置
    C．．．實質中心
    P．．．光盤
    S．．．樣品盒
    T．．．桌面
    第1圖顯示本發明較佳實施例的液體檢測系統的示意圖；
    第2圖顯示本發明之較佳實施例之承載平台之上視圖；
    第3圖顯示本發明之較佳實施例之升降機構之剖面圖；
    第4圖顯示本發明之較佳實施例之升降機構之部分元件之示意圖；
    第5圖顯示本發明之較佳實施例之影像分析處理裝置之示意圖；以及
    第6圖顯示本發明之較佳實施例的液體檢測方法的流程圖。
    100．．．液體檢測系統
    110．．．滴定裝置
    111．．．機械手臂
    113．．．滴定管
    120．．．機台
    121．．．本體
    123．．．承載平台
    130．．．影像分析處理裝置
    131．．．擷取模組
    140．．．加熱裝置
    C．．．實質中心
    P．．．光盤
    S．．．樣品盒
    T．．．桌面
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種液體檢測系統，包括：一滴管裝置，用以提供一液體；一光盤，接收來自該滴定機構的該液體；一驅動裝置，連結於該光盤並帶動該光盤轉動，使該液體受一離心力作用流動於該光盤內；以及一影像分析處理裝置，相對於該光盤內的該液體產生一圖像並分析該圖像。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之液體檢測系統，其中該驅動裝置包括一旋轉機構，連結於該光盤，以帶動該光盤旋轉。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之液體檢測系統，其中該驅動裝置包括一升降機構，連結該旋轉機構並提供一外力使該光盤產生垂直方向上之位移。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之液體檢測系統，其中該滴定裝置包括一移動機構及一設置於該移動機構上的滴定管，其中當該滴定管受該移動機構的作動而移動至一相對該光盤之位置時，該滴定管提供該液體至該光盤。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之液體檢測系統，更包括一加熱裝置，相對於該光盤，用以加熱該光盤內的該液體。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之液體檢測系統，其中該影像分析處理裝置包括一擷取模組及一判別模組，擷取模組相對於該流道內的該液體產生一圖像，該判別模組接收該擷取模組所產生的圖像，並進行圖像分析。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之液體檢測系統，更包括一承載平台，且該光盤為複數個，其中該等光盤位於該承載平台的實質中心與該承載平台的邊緣之間。
    [8] 一種液體檢測方法，包括：於一光盤內的複數個試劑槽加入液體，並以一既定速度旋轉該光盤；判斷該既定速度是否大於一額定速度；至少開啟該等試劑槽之一，使流體流入一反應槽內；以一混合速度旋轉該光盤，使該等不同的液體於該反應槽內進行反應；以及相對於該反應槽內的該液體產生一圖像並分析該圖像。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之液體檢測方法，其中該混合速度小於該額定速度。
    [10] 如申請專利範圍第8項所述之液體檢測方法，其中該等試劑槽內的該流體係互不相同。
    [11] 如申請專利範圍第8項所述之液體檢測方法，更包括以一排除速度旋轉該光盤，以排除該反應槽內反應後的液體。
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