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专利名称：细胞自动光学检测系统的制作方法
技术领域：
本发明有关一种自动光学监测(automatic optical inspection；AOI)系统，且特别是有关一种细胞自动光学检测系统。
(2)背景技术融合瘤细胞主要是用于单株抗体的生产，其一般是由骨髓癌细胞与可产生抗体的细胞(例如脾脏中的B细胞)互相融合而产生的。此是因为B细胞(B lymphocyte)不易在培养基中生长，而癌细胞的生长则可不受控制，很容易在培养基中生长。所以若把癌细胞永续生长的特性，利用细胞融合法导入可生产有用抗体的B细胞中，则可得到在培养基中永久生长的B细胞株，此即融合瘤细胞株。融合瘤细胞株再经过筛选(screening)以及单株化(cloning)的过程后，即可得到可产生单株抗体(monoclonal antibody)的融合瘤细胞株。
一般来说，一个脾脏中约含有一亿个B细胞，而一个成功的细胞融合大约会制造出500-1000个融合瘤细胞。接着，必须监测这些融合瘤细胞的生长状况与生存力如何，以及监测是否有病毒、细菌与霉菌的污染。然后，存活下来的融合瘤细胞必须利用免疫分析法来筛选其生产单株抗体的能力，约有1/500-5/10的存活下来的融合瘤细胞可以产生抗体。接下来，进行融合瘤细胞的分离与增生(propagation)的步骤，以单株化这些融合瘤细胞。单一的融合瘤细胞株可针对单一的抗原决定基(epitope或antigenic determinant)制造出大量的相同抗体。为了确保每个可产生抗体的融合瘤细胞株所生产出的抗体为单株化的，必须先将这些融合瘤细胞分离开来，确保每个细胞群落都是由单一细胞所繁殖出来的才行。
在这筛选与单株化的过程中，其主要瓶颈为监测与单株化这些在大量生长中的融合瘤细胞。目前监测的进行方式为仰赖操作者利用位相差显微镜(invertedmicroscope)来对融合瘤细胞的生长特性进行例行性检查。但是此方式的效率与正确性必须完全仰赖操作者的经验、技巧与主观判断能力，而这些是会随着不同操作者而改变的。
而且监测时间的长短也是非常关键的一点，此乃因为融合瘤细胞株必须在二氧化碳的环境下培养。但是在监测时必须将融合瘤细胞株移出二氧化碳的生长环境之外，若监测所花费的时间过长，对于融合瘤细胞株的存活力与生长会有相当不良的影响，并且同时也增加了微生物的污染机会。因此一般只会随机取样96槽细胞培养盘中的数个细胞培养槽来进行监测的步骤，以期降低融合瘤细胞株待在二氧化碳环境外的时间。
在单株化过程中，目前的进行方式主要受限于利用细胞培养液来稀释融合瘤细胞株的程序。在此程序中，先用细胞计数器(heamacytometer)与位相差显微镜来进行细胞计数与评估细胞存活与否，再将融合瘤细胞稀释分散至96槽细胞培养盘中，直至理论上与统计上每个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞为止。然后再利用人工以视觉来确定每个细胞培养槽中的融合瘤细胞的存活情形以及单株化的程度。一般来说，一般水准的操作者要检测完一盘96槽细胞培养盘的融合瘤细胞是否都已经单株化，需要60分钟以上的时间才能完成。因此这整个过程是十分耗费操作者的体力与眼力的。而且在使用位相差显微镜来观察96槽细胞培养盘中的融合瘤细胞时，可能会因操作过程中的振动摇晃而移动了融合瘤细胞在细胞培养槽中的位置，因而导致在融合瘤细胞的计数与辨认上的错误。所以整体来说，习知的在融合瘤细胞生产上的监测与单株化程序并不适合用在单株抗体的快速大量生产上。
(3)发明内容因此本发明的目的是提供一种细胞自动光学检测系统，以能迅速客观地获得融合瘤细胞的生长状况，而又不会干扰到融合瘤细胞的培养。
本发明的另一目的是提供一种细胞自动光学检测系统，在检测完融合瘤细胞的生长状况后，利用人工智慧或电脑软件来辅助估算出需要多少体积的培养液，才能将融合瘤细胞稀释至96槽细胞培养盘上的每个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞。
本发明的又一目的是提供一种细胞自动光学检测系统，在将融合瘤细胞稀释至每一个细胞培养槽之后，利用人工智慧或电脑中的影像自动识别系统来自动判断是否每一个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞。
根据本发明的上述目的，提出一种细胞的自动光学检测系统，此自动光学检测系统至少包含下列组件。此自动光学检测系统具有一个操作平台，此操作平台内配置有驱动装置。位相差显微摄影装置配置在驱动装置上。上述的位相差显微摄影装置是将摄影装置的安装镜头处安装上放大光学镜头与对比镜头而成。此外，还有一支架位于操作平台上，用以在位相差显微摄影装置的上方支撑透明样品承载平台。此自动光学检测系统还具有自动控制系统与数据储存装置。自动控制系统可依所需控制驱动装置带动位相差显微摄影装置至透明样品承载平台下方的一定点，以及控制位相差显微摄影装置的放大、对焦与摄影的动作；而数据储存装置用以储存摄影装置所拍摄的影像。
依照本发明一较佳实施例，此自动光学检测系统还可配置有光源，以供位相差显微摄影装置摄影时的所需光。另外还可配备一个显示装置，用以显示位相差显微摄影装置所拍摄的影像。此外，还可以配备有影像自动识别系统，用以自动识别透明样品承载平台中的每个细胞培养槽中的细胞数目。
由上述可知，本发明所提供的细胞自动光学检测系统可以利用自动控制系统来控制位相差显微摄影装置的移动以及对透明样品承载平台上的样品进行影像放大、对焦及摄影的动作，然后又可以将影像储存起来，甚至还可利用影像自动识别系统来进行细胞的计数。因此整个检测过程可以一气呵成，使细胞样品在培养环境外所待的时间降到最低，以免影响细胞样品的生长状况，并且可得到正确的判读结果。
(4)


为让本发明的上述和其他目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图进行详细说明如下图1是依照本发明一较佳实施例的一种细胞自动光学检测系统的结构示意图。
(5)
具体实施例方式
如上所述，本发明提供一种细胞自动光学检测系统，以取代习知的以纯人力来进行监测融合瘤细胞的生长状况与融合瘤细胞的计数。此外，此细胞自动光学检测系统还可以辅助决定稀释融合瘤细胞所需的培养液的体积，以及识别每个细胞培养槽中的细胞数目。因此本发明可以应用在单株抗体的快速大量生产上。
请参照图1，其是依照本发明一较佳实施例的一种细胞自动光学检测系统的结构示意图。在此系统中，整合了位相差显微摄影装置、驱动元件与电脑等，以达到自动化检测细胞生长状况与细胞计数的目的。
因为一般融合瘤细胞是放在96槽细胞培养盘中培养的，所以在检测时需要依序观察每个细胞培养槽中融合瘤细胞的生长状况。因此在图1中，操作平台100中安装有驱动装置130，用来移动位相差显微摄影装置110来一一对准96槽细胞培养盘中的每个细胞培养槽。在此实施例中，驱动装置130包含了马达132、传动带134与齿轮136。将位相差显微摄影装置110安装在一小平台上(图上未示出)，以利用任何已知的机械方法与传动带134连结之后，利用马达132、传动带134与齿轮136之间的互相配合，就可以控制位相差显微摄影装置110在水平面上前后左右的移动。
上述的位相差显微摄影装置110是将摄影装置112的安装镜头处安装上放大光学镜头116与对比镜头118而成，以利观察96槽细胞培养盘中的每槽内的融合瘤细胞生长状况。放大光学镜头116可以放大细胞的影像，而对比镜头118可以使解析度提高，以利影像的自动识别。位相差显微摄影装置110基本上除了具有放大光学镜头116与对比镜头(contrast lens)118之外，还具有自动对焦装置114，用以根据位相差显微摄影装置110与96槽细胞培养盘之间的距离来调整焦距，所以即使这段距离有稍微的变动也没有关系。
摄影装置112例如可以是数字相机，以利与电脑140、142之间来传输数字影像数据，并可将所观察到的放大数字影像在屏幕144上显示。电脑140、142例如可以置放在柜子150里面，让操作平台100可置于其上，而且屏幕144也可藉由支架152置放在柜子150之上。
上述的电脑140例如可为自动光学检测系统的主机，内部存放着自动光学检测系统的控制软件，以控制驱动装置130的动作来移动位相差显微摄影装置110至所需观测的位置，以及控制位相差显微摄影装置110的对焦放大和拍照动作。而电脑142例如可为存放影像数据库与其他相关数据库的伺服器，以储存大量位相差显微摄影装置110所拍下来的影像，并可根据所拍摄得的影像来协助估算在单株化过程中要稀释融合瘤细胞所需的培养液的体积。此外，电脑142内还可安装影像自动识别系统，来自动识别每个细胞培养槽中的细胞数目，以协助确定在单株化过程中的细胞稀释步骤完成后，是否每个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞。此外，电脑140、142的功能也可以整合在一台电脑中，或也可以分散至数台电脑上，并不限于只能使用两台电脑来完成自动控制以及影像处理储存与识别的工作。
在位相差显微摄影装置110的可移动范围上架设支架154，支架154具有支撑平台156，用以置放96槽细胞培养盘160。96槽细胞培养盘160的材质最好使用透明的材料来制作，以方便位相差显微摄影装置110的观测拍照。在此较佳实施例中，支撑平台156只有托住96槽细胞培养盘160的周边部分，让96槽细胞培养盘160的中间部分，在融合瘤细胞与位相差显微镜120之间只有隔着一层96槽细胞培养盘160的透明底板，以使影像失真的程度降到最低。
此外，也可将96槽细胞培养盘160的代替品置放于与96槽细胞培养盘160相同的位置上，其上再放置细胞计数器，以进行细胞计数器内的融合瘤细胞的计数。
在支架154之上又设置了支架158，用以安置位相差显微摄影装置110在观测时所需的光源170。光源170例如可为黄红光源(yellow-red lightsource)，以利一般可见光范围的摄影。光源170也例如可为某特定波段的光源，如蓝光，以使细胞上的荧光标帜(fluorescence marker)或磷光标帜(phosphorescence marker)发光，再让位相差显微摄影装置110予以捕捉影像。
因此当要使用上述的细胞自动光学检测系统来检测融合瘤细胞的生长状况时，只要将96槽细胞培养盘自融合瘤细胞的培养环境中取出，放在支撑平台156之上。然后利用电脑140来控制驱动装置130将位相差显微摄影装置110移至欲观测的位置，再利用电脑140来控制自动对焦装置114调整位相差显微摄影装置110的焦距。最后电脑140控制位相差显微摄影装置110来进行融合瘤细胞影像的拍摄，将所摄得的数字影像传送至电脑142中储存起来，并利用影像自动识别系统来进行细胞计数的工作。因为整个过程皆为自动化过程，所以可在很短的时间内，就可完成细胞监测与细胞计数的工作。例如在20分钟以内，就可确定96槽细胞培养盘中的每槽内的融合瘤细胞数目，且错误率较人工判读要低许多。这样，此96槽细胞培养盘很快地又可再送入融合瘤细胞的培养环境中。在这么短的时间内，可将检测过程对融合瘤细胞生长所造成的干扰降到最低。
然后操作者可以在屏幕144上从容地一一观看这些储存起来的融合瘤细胞影像，记录每一细胞培养槽内融合瘤细胞的生长状况，以进行后续的筛选步骤。操作者还可以利用影像自动识别系统，或由屏幕上的这些融合瘤细胞影像得知每一槽内的融合瘤细胞的数目。所以在进行单株化过程中，可以利用这些信息，使用电脑142来估算要将这些融合瘤细胞稀释至每个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞时，所需的稀释用的培养液体积为多少，并可得知在细胞稀释步骤之后，是否每个细胞培养槽内只有一个细胞。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明可以迅速客观地获得融合瘤细胞的生长状况，而又不会干扰到融合瘤细胞的培养。本发明还可利用检测完融合瘤细胞的生长状况及单株化状况后所得的结果，利用电脑内部的软件来辅助估算出需要多少体积的培养液，才能将融合瘤细胞稀释至96槽细胞培养盘上的每个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞。此外，在将融合瘤细胞稀释至每一个细胞培养槽之后，利用电脑内部中的影像自动识别系统来自动判断是否每一个细胞培养槽中只有一个融合瘤细胞。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种的等效更动与替换，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种细胞自动光学检测系统，至少包含一操作平台；一驱动装置配置在该操作平台内；一位相差显微摄影装置配置在该驱动装置上，该位相差显微摄影装置由该驱动装置带动以在该操作平台的上平面移动；一支架，位于该操作平台上以支撑一透明样品承载平台于该位相差显微摄影装置的上方；一自动控制系统，依所需控制该驱动装置带动该位相差显微摄影装置至该透明样品承载平台下方的一定点，以及控制该位相差显微摄影装置的放大、对焦与摄影的动作；以及一数据储存装置用以储存该摄影装置所拍摄的影像。
2.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于该驱动装置至少包含一马达、一传动带与一齿轮。
3.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于该位相差显微摄影装置至少包含一数字相机，该数字相机至少安装有一放大光学镜头、一对比镜头与一自动对焦装置。
4.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于该透明样品承载平台至少包含一96槽细胞培养盘。
5.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于该自动控制系统与该数据储存装置至少安装于一电脑中。
6.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于，还包含一影像自动识别系统以识别与计算该透明样品承载平台中的每一细胞培养槽中的细胞数目。
7.如权利要求6所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于该自动控制系统、该数据储存装置与该影像自动识别系统至少安装于一电脑中。
8.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于还包含一光源配置在该透明样品承载平台的上方，以供该位相差显微摄影装置摄影时所需光。
9.如权利要求1所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于还包含一显示装置，用以显示该摄影装置所拍摄的影像。
10.如权利要求9所述的细胞自动光学检测系统，其特征在于该显示装置包含一屏幕。
全文摘要
一种细胞自动光学检测系统。此细胞自动光学检测系统主要配备有一台位相差显微摄影装置，利用驱动装置带动在操作平台上进行平面移动，并且利用支架在位相差显微摄影装置的上方支撑透明样品承载平台。驱动装置是由自动控制系统控制，依所需带动位相差显微摄影装置至透明样品承载平台下方的一定点。而位相差显微摄影装置的放大、对焦与摄影的动作亦由此控制系统控制。位相差显微摄影装置所拍摄的影像则储存至数据储存装置中。
文档编号G01N21/00GK1590982SQ0315795
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月1日 优先权日2003年9月1日
发明者黄玮伯 申请人:亚诺法生技股份有限公司