自动处理样本的机台及自动处理样本的方法与流程

本发明涉及一种自动处理样本的机台以及自动处理样本的方法。

背景技术：

样本与试剂的调配与离心是生医化学类实验或试验常见的两个步骤。一般在实验室或检验室中，实验或试验操作者必须以手工调配样本与试剂后，再倒入离心管并放入离心机中进行离心，通过离心力将密度不同的物质进行分层，以便取得目标物质或再进行后续实验。

然而，前述两个重要步骤，往往在繁复的实验或试验流程中，必须多次地交替操作，占用大量的人力与时间，也易产生人为的误差或错误，进而影响实验或试验的正确性与可重复性。

因此，如何提出一种可解决上述问题的处理样本的机台与方法，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种可降低进行实验或试验时流程中需要的大量人力与时间的自动处理样本的机台与方法。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种自动处理样本的机台包含架体、滑轨模组、置放装置、吸吐装置、离心装置以及中央处理机。滑轨模组可移动地设置于架体。置放装置具有多个置放槽。置放槽设置于滑轨模组移动范围内。吸吐装置固置于滑轨模组，用以吸吐置放槽中的液体。离心装置具有马达与受马达驱动而旋转的流道碟片。中央处理机设置以控制滑轨模组移动，进而带动吸吐装置往复移动于置放装置与流道碟片。中央处理机还设置以控制马达驱动流道碟片，并控制吸吐装置在流道碟片旋转期间将液体滴入至流道碟片。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的移动滑轨模组包含三个轴 移动滑轨模组，用以分别沿着实质上相互垂直的三个方向相对移动。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的吸吐装置包含至少一个针筒注射器。当吸吐装置移动至流道碟片时，针筒注射器对准流道碟片的至少一个注入口。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的流道碟片还包含收集盒与流道结构，且流道结构包含连通收集盒的第一流道与第二流道。

为了达到上述目的，依据本发明的另一实施方式，一种自动处理样本的方法包含：(a)于置放装置中提供预处理样本；(b)驱动流道碟片旋转；(c)控制吸吐装置移动至置放装置吸取预处理样本；(d)移动吸吐装置至流道碟片；以及(e)在流道碟片旋转期间，控制吸吐装置将预处理样本滴入至流道碟片的第一注入口。

于本发明的一或多个实施方式中，上述控制吸吐装置将预处理样本滴入第一注入口的滴入速度实质上为0.5ml/min至40ml/min。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述驱动流道碟片旋转的转速实质上为1000rpm至3000rpm。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的步骤(e)将预处理样本的待分析物经流道碟片的第一流道分离至收集盒。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的步骤(a)包括控制吸吐装置于置放装置中调配原始样本与第一试剂而生成预处理样本。原始样本为血液样本，且第一试剂包含缓冲液以及红白血球结合试剂。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的自动处理样本的方法还包含：(f)于步骤(e)的前后，在流道碟片旋转期间，控制吸吐装置将第二试剂或/与第三试剂滴入至流道碟片。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的第二试剂为密度梯度液。第三试剂为缓冲液。第二试剂与第三试剂分别同时滴入第一注入口与流道碟片的第二注入口。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的自动处理样本的方法还包含：(g1)控制吸吐装置将第四试剂滴入至流道碟片；(g2)驱动流道碟片停止旋转；以及(g3)在流道碟片停止旋转第一预定时间的后，驱动流道碟片旋转。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的第四试剂包含细胞膜表染剂以及细胞固定液。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的自动处理样本的方法还包含：(h1)控制吸吐装置将第五试剂滴入至流道碟片；(h2)驱动流道碟片停止旋转；以及(h3)在流道碟片停止旋转第二预定时间之后，驱动流道碟片旋转。

于本发明的一个或多个实施方式中，上述的第五试剂包含细胞核表染剂以及细胞膜表通透剂。

综上所述，本发明的自动处理样本的机台以及自动处理样本的方法可将样本与试剂的调配与离心-这两个生医化学类实验或试验常见的步骤，予以结合并自动化。特别是针对某些高难度复杂的实验或试验，必须于离心期间不断调配试剂且滴入样本或/与试剂，人工难以达成的操作行为，通过本发明的自动化机台，即可克服前述人工问题，减少进行实验或试验时需要的大量人力与时间，也可降低人为的误差或错误，进而可提高实验或试验的正确性与可重复性。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1为本发明一实施方式的自动处理样本的机台的立体图。

图2为本发明一实施方式的离心装置的流道碟片的立体图。

图3为本发明一实施方式的自动处理样本的方法的流程图。

附图标记说明

100：自动处理样本的机台

110：架体

120：滑轨模组

121：x轴移动滑轨

122：y轴移动滑轨

123：z轴移动滑轨

124：步进马达控制器

130：置放装置

131a、131b：置放槽

140：吸吐装置

140a、140b：针筒注射器

150：离心装置

151：马达

152：流道碟片

152a：流道结构

152a1：第一注入口

152a2：第二注入口

152a3：出口

152a4：第一流道

152a5：第二流道

152b：收集盒

160：中央处理机

s101～s114：步骤

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用于限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示。

请参照图1，显示本发明一实施方式的自动处理样本的机台100的立体图。如图1所示，于本实施方式中，自动处理样本的机台100包含架体110、滑轨模组120、置放装置130、吸吐装置140、离心装置150以及中央处理机160。滑轨模组120可移动地设置于架体110。置放装置130具有多个置放槽 131。置放槽131设置于滑轨模组120移动范围内。吸吐装置140固置于滑轨模组120，用以吸吐置放槽131中的各种液体。离心装置150具有马达151与受马达151驱动而旋转的流道碟片152。中央处理机160耦接滑轨模组120、吸吐装置140与马达151，可设置于架体110上或架体110外，位置并无限制。中央处理机160设置以控制滑轨模组120移动，进而带动吸吐装置140往复移动于置放装置130与流道碟片152(在图1中以虚线表示)之间。中央处理机160还设置以控制马达151驱动流道碟片152，并控制吸吐装置140在流道碟片152旋转期间将液体滴入至流道碟片152。

于本发明一些实施方式中，滑轨模组120为三轴移动滑轨模组。举例来说，如图1所示，滑轨模组120包含x轴移动滑轨121、y轴移动滑轨122以及z轴移动滑轨123，用以分别沿着实质上相互垂直的三个方向相对移动。x轴移动滑轨121设置于架体110，并可相对架体110沿着x轴方向移动。y轴移动滑轨122设置于架体110，并可相对架体110沿着y轴方向移动。置放装置130设置于y轴移动滑轨122，进而可被y轴移动滑轨122带动而沿着y轴方向移动。z轴移动滑轨123设置于x轴移动滑轨121，并可相对架体110沿着z轴方向移动。吸吐装置140固置于z轴移动滑轨123。因此，通过中央处理机160控制x轴移动滑轨121作动，即可带动吸吐装置140往复移动于置放装置130与流道碟片152；通过中央处理机160控制y轴移动滑轨122作动，即可带动置放装置130而使特定的置放槽131与吸吐装置140在z轴方向上对齐；通过中央处理机160控制z轴移动滑轨123作动，即可在吸吐装置140移动至置放装置130上方时，带动吸吐装置140向下移动至特定的置放槽131进行吸取或注射的动作，或在吸吐装置140移动至流道碟片152上方时，带动吸吐装置140向下移动至注入口进行注射的动作。于本发明一些实施方式中，滑轨模组120还包含步进马达控制器124，用以控制x轴移动滑轨121、y轴移动滑轨122与z轴移动滑轨123的作动。

于本发明一些实施方式中，中央处理机160为电脑、单片机或可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller,plc)，但本发明并不以此为限。

于本发明一些实施方式中，吸吐装置140包含至少一个针筒注射器(syringe)，但本发明并不以此为限。于本发明一实施例中，吸吐装置140包含针筒注射器140a与针筒注射器140b，如图1所示。

请参照图2，显示本发明一实施方式的离心装置150的流道碟片152的立体图。如图2所示，于本实施方式中，流道碟片152包含流道结构152a以及收集盒152b。本发明的流道结构152a至少包含一注入口及一出口，于本发明的一实施例中，流道结构152a包含第一注入口152a1、第一流道152a4(图2中以虚线表示)、第二注入口152a2、第二流道152a5(图2中以虚线表示)以及出口152a3。第一注入口152a1与第二注入口152a2皆连通至出口152a3。第一注入口152a1会经由第一流道152a4连通至出口152a3，而第二注入口152a2会经由第二流道152a5连通至出口152a3。补充说明，本发明的第一流道152a4与第二流道152a5长度可相同或不相同，流道数量与形状也并不因此限制。另外，本发明的流道碟片不需要有阀门等复杂设计。收集盒152b设置于流道结构152a的出口152a3处。在流道碟片152旋转期间，可通过中央处理机160控制吸吐装置140将预处理样本滴入至第一注入口152a1。在离心力的作用之下，预处理样本的待分析物会被分离出而由第一注入口152a1经由第一流道152a4流动至出口152a3处，进而收集于收集盒152b内。另外，在流道碟片152旋转期间，还可通过中央处理机160控制吸吐装置140将一试剂滴入至第二注入口152a2。同样地，在离心力的作用之下，试剂的某些成份也会分离出而由第二注入口152a2经由第二流道152a5流动至出口152a3处，进而收集于收集盒152b内，并与待分析物混合，产生化学反应。

于本发明一些实施方式中，自动处理样本的机台100的实际运作过程可如以下操作：(1)将实验或试验所需的原始样本与试剂于实验或试验前分别置于置放装置130的各置放槽131中；(2)依照中央处理机160(例如通过屏幕)的引导式流程，设定好置放装置130、吸吐装置140与离心装置150等实验或试验的处理步骤、试剂量、离心装置的转速、时间等；以及(3)通过中央处理机160利用滑轨模组120与吸吐装置140，依照实验或试验规划的步骤与方式，将原始样本与试剂在置放装置130中移动做调配，或将调配好的预处理样本与试剂移至离心装置150做离心。

请参照图3，显示本发明一实施方式的自动处理样本的方法的流程图。如图3所示，并配合图1与图2，本实施方式以分离癌症病患血液中的循环癌细胞(circulatingtumorcells,ctcs)试验为例，其试验流程需要做样本与试剂 调配与离心分离。

要说明的是，癌转移是癌症相关死亡的主要原因。癌细胞通过血液循环的传播是一个重要的中间步骤，其也体现了区域性疾病切换至于全身性疾病。在疾病的反复演变过程中，循环癌细胞提供癌的生物学特征的评估机会，使得医生可迅速作出反应来以最适合的特定靶向治疗对患者进行治疗，并有可能在不久的将来预防转移性疾病。

举例来说，本发明的自动处理样本的方法包含步骤s101～s113。

在进行步骤s101之前，可先将试验所需的各种液体，如原始样本(如癌症病患血液)、各种试剂如缓冲剂、红白血球结合试剂、密度梯度液、免疫萤光染剂、细胞膜表染剂、细胞固定液、细胞膜表通透剂等，分别置于置放装置130的对应置放槽中(如图1所示的置放槽131a,131b)。

接着，可进行步骤s101以完成预处理样本的生成步骤。

在步骤s101中，控制吸吐装置140于置放装置130中调配原始样本与第一试剂而生成预处理样本。其中，第一试剂包含缓冲液以及红白血球结合试剂。于本发明其他实施例中，亦可由人工调配好预处理样本，再放入置放装置130中。

以分离癌症病患血液中的循环癌细胞试验为例，在步骤s101之前，可先将缓冲剂添加到置放槽131a之中，以便吸吐装置140在吸取不同试剂之间，可于清洗槽中将吸吐装置140中残留的试剂清除干净，以免污染样品或各个试剂。于本实施例中，置放槽131b中已有原始样本，具体来说，在步骤s101中，可利用针筒注射器140a与针筒注射器140b将缓冲液与红白血球结合试剂分别加入置放槽131b中而获得稀释血液，并且使用吸吐装置140的一针筒注射器吸取稀释血液然后吐出稀释血液的方式将其均匀混合，进而生成预处理样本。于本发明的一些实施方式中，血液稀释与混合步骤以每分钟吸吐一次的速率，并持续进行二十分钟的方式调配出预处理样本。

接着，可依序进行步骤s102～s105以完成预处理样本离心与收集待分析物的步骤。

在步骤s102中，驱动流道碟片152旋转。于本发明的一些实施方式中，驱动流道碟片152旋转的转速可为1000rpm至3000rpm，较佳为2500rpm，但本发明并不以此为限。

在步骤s103中，控制吸吐装置140移动至置放装置130吸取预处理样本。于本实施例中，控制吸吐装置140与置放槽131b移动至相对准的位置，并控制吸吐装置140的针筒注射器(如针筒注射器140a)吸取预处理样本。

在步骤s104中，移动吸吐装置140至流道碟片152。于本实施例中，可控制针筒注射器140a对准流道碟片152的第一注入口152a1。

在步骤s105中，在流道碟片152旋转期间，控制吸吐装置140将预处理样本滴入至流道碟片152，如滴入第一注入口152a1，其滴入速度实质上可为0.5ml/min至40ml/min，较佳速度为20ml/min。其中，通过步骤s105的执行，可利用离心力将预处理样本从第一注入口152a1经过具有一预定长度的流道(如本实施例为第一流道152a4)，使待分析物从预处理样本中分离至流道碟片152的收集盒152b。

于本发明的一些实施方式中，在血液离心的步骤中(例如在步骤s103之前)还包含步骤s106。

在步骤s106中，控制吸吐装置140将第二试剂或/与第三试剂滴入流道碟片152。其中，第二试剂可为密度梯度液。第三试剂可为缓冲液。于本发明的一实施例中，步骤s106可包含先控制吸吐装置140移动到置放装置130，控制针筒注射器140a吸取密度梯度液，并控制针筒注射器140b吸取缓冲液，之后吸吐装置140再移动到流道碟片152上方，使针筒注射器140a与针筒注射器140b分别对准第一注入口152a1与第二注入口152a2，以便密度梯度液与缓冲液同时或先后滴入流道碟片152。另外，密度梯度液可与预处理样本从相同的注入口滴入，以便于离心过程中相混合。于本实施例中，密度梯度液可从第一注入口152a1经过第一流道152a4进入收集盒152b，而缓冲液可从第二注入口152a2经过第二流道152a5进入收集盒152b。

接着，当已将第二试剂与第三试剂的预定量滴入流道碟片152后，再执行后续步骤s103。

于本发明的一些实施方式中，在血液离心的步骤中(例如在步骤s105之后)还包含步骤s107。在步骤s107中，控制吸吐装置140将第二试剂或/与第三试剂滴入流道碟片152，步骤s107与步骤s106雷同，不再赘述。

于本发明的一些实施方式中，前述步骤s105与s107可重复执行四次，但本发明并不以此为限。值得注意的是，自步骤s102至步骤s105，都为流 道碟片152旋转期间。

接着，可进行步骤s108～s114以完成细胞染色的步骤。

在步骤s108中，控制吸吐装置140将第四试剂滴入至流道碟片152。其中，第四试剂包含细胞膜表染剂以及细胞固定液。于本发明的一些实施方式中，细胞膜表染剂与细胞固定液的试剂混合步骤也可包含于本发明的自动处理样本的方法中。另外，于本发明的一些实施方式中，第四试剂可由针筒注射器140b滴入第一注入口152a1或第二注入口152a2，滴入速度可如同步骤s105的速度。

在步骤s109中，驱动流道碟片152停止旋转。换言之，自步骤s102至步骤s108，流道碟片152都为旋转状态。

在步骤s110中，在流道碟片152停止旋转第一预定时间之后，驱动流道碟片152旋转。于本发明的一些实施方式中，第一预定时间为约30分钟，以达到有效的染色效果，但本发明并不以此为限。

在步骤s111中，控制吸吐装置140将第五试剂滴入至流道碟片152。其中第五试剂包含细胞核表染剂以及细胞膜表通透剂。于本发明的一些实施方式中，细胞核表染剂以及细胞膜表通透剂的试剂混合步骤也可包含于本发明的自动处理样本的方法中。另外，于本发明的一些实施方式中，第五试剂可由针筒注射器140b滴入第一注入口152a1或第二注入口152a2，滴入速度可如同步骤s105的速度。

在步骤s112中，驱动流道碟片152停止旋转。

在步骤s113中，在流道碟片152停止旋转第二预定时间之后，驱动流道碟片152旋转。于本发明的一些实施方式中，第二预定时间为约40分钟，以达到有效的染色效果，但本发明并不以此为限。

在步骤s114中，驱动流道碟片152停止旋转。

最后，可依照中央处理机160(例如通过屏幕)的引导式流程，依序完成取出置放装置130、吸吐装置140与离心装置150等实验或试验后的处理步骤，即可完成本发明的自动处理样本的方法。

由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的自动处理样本的机台以及自动处理样本的方法可将样本与试剂的调配与离心-这两个生医化学类实验或试验常见的步骤，予以结合并自动化。特别是针对 某些高难度复杂的实验或试验，必须于离心期间不断调配试剂且滴入样本或/与试剂，人工难以达成的操作行为，通过本发明的自动化机台，即可克服前述人工问题，减少进行实验或试验时需要的大量人力与时间，也可降低人为的误差或错误，进而可提高实验或试验的正确性与可重复性。

虽然本发明的实施方式已经进行了详细描述，然其并不用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，做出的各种的更动与修饰，都在本发明的保护范围内。