一种小型流式细胞仪液路系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种小型流式细胞仪液路系统，包括流动室、样品管路、鞘液管路、废液管路和气体管路。待测样品由小流量蠕动泵运送，经脉动缓冲器后进入流动室；鞘液由大流量蠕动泵或者隔膜泵运送，经囊式滤芯和脉动缓冲器后单边或对称进入流动室；微型气泵经由单向阀连接到流动室，实现排除管路气泡的功能。流动室出口处安装压力传感器，监测压力变化和异常。液位传感器置于鞘液池和废液池内设置液位警戒。滤网安装于鞘液池和微型气泵大气连通处以防杂质进入。本发明结构简单，摒弃了传统流式细胞仪中使用的空气压缩泵，清洗方便，且具有排气泡功能，可满足流式细胞仪小型化的应用需求。
【专利说明】一种小型流式细胞仪液路系统【技术领域】
[0001]本发明涉及细胞检测及分析【技术领域】，具体涉及的是一种小型流式细胞仪液路系统。
【背景技术】
[0002]流式细胞仪(flow cytometer)是能够对处在快速流动状态中的细胞或生物颗粒进行多参数、定量分析或分选的仪器，已被广泛应用于临床医学、细胞学、生物学、微生物学等领域，被誉为细胞生物实验室的CT。作为流式细胞仪重要组成部分之一的液路系统，其作用是采用流体动力原理对待检测细胞或颗粒进行位置聚焦，使其逐个通过激光检测区域。待测细胞被制备成单个细胞悬液，经荧光染料标记后置入样品管中，在泵送压力下进入流动室形成样品流；鞘液是辅助样品流被正常检测的基质液，其包裹在样品流的周围，使其保持处于流动室的中心位置以保证检测精确性，同时防止样品流中细胞靠近喷孔壁而堵塞喷孔。样品和鞘液在流动室中汇合后排出流动室形成废液。
[0003]在以往的流式细胞仪液路系统中，真空泵常常被用作整个液路系统的动力源，再辅以电磁阀、单向阀以及压力平衡装置，即可完成样品、鞘液的输送以及废液的排放(US5395588，US4844610，EP0478392 )。由于液路系统的阻尼较大，对真空泵的输出功率提出了一定的要求，导致所使用真空泵的体积较大且较重，增加了整个仪器的体积和重量。而又有一些流式细胞仪的专利中提出使用注射泵辅以多路电磁阀进行样品的输送(US8394326，CN101451989)，该方式驱动的样品流速稳定性好，减轻了真空泵的负担。但是，待测样品会进入注射泵泵腔以及电磁阀的缝隙中，不易清洗，导致不同样品之间的交叉污染较严重，影响测量准确性。近期，关于流式细胞仪的专利中提出使用两个蠕动泵进行鞘液和废液的运输，利用二者产生的压力差来驱动样品流动(US7981661，US8187888)。这种方法在减小仪器体积和重量方面有很好的效果，但一方面样品管路不易清洗，另一方面专利对流体管路中可能产生的气泡问题没有提出相应的解决方案，而气泡的存在往往是影响检测精度的重要因素，也极有可能直接导致结果错误。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种小型流式细胞仪的液路系统，能够减小现有流式细胞仪的体积和重量，尤其适用于小型流式细胞仪，使得样品在鞘液的包裹下以一定的速度和分布宽度通过激光检测区。同时能够实现排气泡的功能，以及不同样品之间的清洗功能，提高检测精度。
[0005]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
一种小型流式细胞仪液路系统，包括样品管路、鞘液管路、废液管路和气体管路； 所述样品管路上依次 安装有进样针、样品泵和吸样针；
所述鞘液管路的一端连接流动室并穿过所述流动室，所述鞘液管路的另一端连接鞘液池，所述鞘液管路上安装有囊式滤芯，所述鞘液池的底部安装有第一液位传感器，所述鞘液池与大气连通的出口处安装有第一滤网。
[0006]所述废液管路连接所述流动室的出口和废液池，所述废液池的顶部安装有第二液位传感器。
[0007]所述气体管路的两端连接单向阀和微型气泵，所述气体管路通过所述单向阀连接所述鞘液管路。
[0008]所述样品管路串接所述样品泵和样品脉动缓冲器，所述鞘液管路串接所述囊式滤芯和鞘液脉动缓冲器，所述流动室的出口处安装压力传感器，所述微型气泵与大气连通的出口处安装有第二滤网。
所述样品泵为小流量螺动泵，流量范围在1-200 μ L/min ;所述鞘液泵为大流量螺动泵或隔膜泵，流量范围在l_50mL/min ;所述鞘液脉动缓冲器采用空气式、气囊式、膜片式脉冲阻尼器的一种，所述样品脉动缓冲器采用内径较细的直通管路，内径小于250 μ m,或者若干个弹性管道夹持器夹持样品管路的方式来实现，所述弹性管道夹持器包括卡座和弹性臂。
[0009]所述废液管路中或所述鞘液管路中安装有鞘液泵。
[0010]所述气体管路垂直于所述流动室的正对面或垂直于所述流动室的右侧面。
[0011]所述气体管路垂直于所述流动室的正对面时，鞘液管路分为两个分支连接到流动室，且与所述气体管路成90度。
[0012]本发明的有益效果是:
1、由于采用蠕动泵作为样品泵，隔膜泵作为鞘液泵，流式细胞仪的体积和重量大大减
小;
2、采用微型气泵来实现排气泡功能，解决了气泡可能带来的检测误差或错误问题；
3、采用样品泵反转来实现样品管路的清洗功能，使得样品流路的管壁清洗更加彻底有效，降低了样品堵塞管路的可能性，同时提高了检测精度；
4、提出的(微)流量脉动缓冲器，也就是弹性管道夹持器，亦能够使用在其他的流体系统中。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为实施例1的整体结构图；
图2为实施例2的整体结构图；
图3为实施例3的整体结构图；
图4为实施例4的整体结构图；
图5为本发明的控制图；
图6为弹性管道夹持器的结构图。
[0014]图中标号说明:1、流动室，2、进样针，3、激光检测区，4、样品管路，5、样品脉动缓冲器，6、样品泵,7、吸样针,8、上样试管,9、鞘液池，1001、第一液位传感器,1002、第二液位传感器，1101、第一滤网，1102、第二滤网，12、鞘液泵，13、囊式滤芯，14、鞘液脉动缓冲器，15、鞘液管路，16、单向阀，17、气体管路，18、微型气泵，19、压力传感器，20、废液管路，21、废液池，30、卡座，31、弹性臂。
【具体实施方式】[0015]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0016]实施例1
参照图1所示，一种小型流式细胞仪液路系统，使得样品在鞘液的包裹下以一定的速度和分布宽度通过激光检测区3，包括样品管路4、鞘液管路15、废液管路20和气体管路17 ；
所述样品管路4上依次安装有进样针2、样品泵6、吸样针7 ；
所述鞘液管路15的一端连接流动室I并穿过所述流动室1，所述鞘液管路15的另一端连接鞘液池9，所述鞘液管路15上安装有囊式滤芯13和鞘液泵12，所述鞘液池9的底部安装有第一液位传感器1001，所述鞘液池9与大气连通的出口处安装有第一滤网1101 ；所述废液管路20连接所述流动室I的出口和废液池21，所述废液池21的顶部安装有第二液位传感器1002 ；
所述气体管路17的两端连接单向阀16和微型气泵18，所述气体管路17通过所述单向阀16连接所述鞘液管路15。
[0017]所述样品泵6为小流量蠕动泵，流量范围在1-200 μ L/min ;所述鞘液泵12为大流量蠕动泵或隔膜泵，流量范围在l_50mL/min ； 由鞘液泵12驱动鞘液经由鞘液管路15进入流动室形成鞘液流，囊式滤芯13用来过滤鞘液中的杂质，同时会对鞘液的脉动具备一定的缓冲作用。
[0018]单向阀16的作用是阻止液体进入微型气泵18内。由于操作不当或其他偶然因素，流动室I内滞留小气泡，会极大的影响检测准确性，因此发现异常时，需要施行排气泡功能。此时，微型气泵18通过气体管路17对鞘液管路15以及流动室I内充气，将流动室内的液体全部排空后，再进行样品鞘液的上样，即可将流动室内滞留的小气泡排出。
[0019]液位传感器1001和1002监测液位，在鞘液将要用尽和废液将要积满时产生信号，由主控制器实现报警，同时关闭所有泵，提醒使用者添加鞘液或者清除废液。滤网1101用来隔离外界杂质，以防其落入鞘液池。
[0020]如图5所示，控制方式如下:运行指令发出时，主控制器开启样品泵6和鞘液泵12 ;停止指令发出时，主控制器关闭样品泵6和鞘液泵12。流速调节指令发出时，主控制器改变样品泵6的调速控制电压。
[0021]在不同的样品上样之间，需要执行清洗功能，首先需要将前一个待测样品管取下，放置一个空的废液样品管，执行清洗指令，主控制器开启样品泵6的反转模式，开启鞘液泵12，对整个流体管路进行清洗，样品管路内的废液流入废液样品管中。执行几分钟后停止。上样清水，执行运行，稍等后停止，即可上样下一个待测样品。
[0022]执行排气泡指令时，使用清水上样，由主控制器发出命令开启微型气泵18，维持数秒后关闭气泵18，再开启样品泵6和鞘液泵12，维持数秒后关闭样品泵6和鞘液泵12。
[0023]鞘液液位传感器或者废液液位传感器发出信号时，由主控制器控制蜂鸣器产生液位报警，同时关闭所有泵。
实施例2
如图2所示，所述样品管路4串接所述样品泵6和样品脉动缓冲器5，所述鞘液管路15串接所述囊式滤芯13、鞘液泵12和鞘液脉动缓冲器14，所述流动室I的出口处安装压力传感器19，所述微型气泵18与大气连通的出口处安装有第二滤网1102。[0024]所述鞘液脉动缓冲器14采用空气式、气囊式、膜片式脉冲阻尼器的一种，所述样品脉动缓冲器5采用内径较细的直通管路，内径小于250 μ m,或者若干个弹性管道夹持器夹持样品管路的方式来实现，所述弹性管道夹持器包括卡座30和弹性臂31，如图6所示。
[0025]由于样品流量为10 μ L/min-60 μ L/min,现有的脉动缓冲器对于如此微小的流量没有作用，且样品本身的液量较少，不能在缓冲器中有太多的样品滞留。弹性管道夹持器既可以平滑脉动，又可以减小管路实体积而避免样品浪费。其本质是将部分样品管路4夹扁，如图5所示，使其内径变小，增加流阻，减小流体脉动。现有的流式细胞仪样品管路内径为180 μ m-250 μ m,要制造内径更小的流体管路难度较大，采用管道夹持器可有效降低成本。鞘液脉动缓冲器14用来平滑鞘液运送时的流量脉动。
[0026]压力传感器19主要用来监测管路堵塞或者大气泡带来的压力异常。压力传感器19输出异常信号时，由主控制器产生压力报警，同时关闭所有泵，然后执行排气泡命令。若执行若干次排气泡后压力依然异常，则应为管道堵塞，可执行清洗功能。
[0027]滤网1102用来隔离大气中的杂质，以防其进入流动室I扰动流路。
[0028]实施例3
如图3所示，鞘液泵12置于废液管路20中，充当废液泵驱动样品和鞘液混合后的废液流入废液池。由鞘液泵12和样品泵6的压力差驱动鞘液的流动。
[0029]实施例4
如图4所示，在流动室I上开设三个进口，位置互为90°，位置相互对称的两个进口连接在一起并连接鞘液管路15，剩下的出口通过鞘液管路15连接单向阀16，单向阀16通过气体管路连接微型气泵18。采用鞘液的对称进样方式可以减少鞘液单边进样对进样针2所形成的冲击，减少进样针出样口位移而带来的测量误差。
【权利要求】
1.一种小型流式细胞仪液路系统，其特征在于:包括样品管路(4)、鞘液管路(15)、废液管路(20)和气体管路(17)； 所述样品管路(4)上依次安装有进样针(2)、样品泵(6)和吸样针(7); 所述鞘液管路(15)的一端连接流动室(I)并穿过所述流动室(I )，所述鞘液管路(15)的另一端连接鞘液池(9)，所述鞘液管路(15)上安装有囊式滤芯(13)，所述鞘液池(9)的底部安装有第一液位传感器(1001)，所述鞘液池(9)与大气连通的出口处安装有第一滤网(1101); 所述废液管路(20 )连接所述流动室(I)的出口和废液池(21)，所述废液池(21)的顶部安装有第二液位传感器(1002); 所述气体管路(17)的两端连接单向阀(16)和微型气泵(18)，所述气体管路(17)通过所述单向阀(16 )连接所述鞘液管路(15)。
2.根据权利要求1所述的小型流式细胞仪液路系统，其特征在于:所述样品管路(4)串接所述样品泵(6)和样品脉动缓冲器(5)，所述鞘液管路(15)串接所述囊式滤芯(13)和鞘液脉动缓冲器(14)，所述流动室(I)的出口处安装压力传感器(19)，所述微型气泵(18)与大气连通的出口处安装有第二滤网(1102)。
3.根据权利要求1所述的小型流式细胞仪液路系统，其特征在于:所述样品泵(6)为小流量蠕动泵，流量范围在1-200μ L/min ;所述鞘液泵(12)为大流量蠕动泵或隔膜泵，流量范围在l_50mL/min ;所述鞘液脉动缓冲器(14)采用空气式、气囊式、膜片式脉冲阻尼器的一种，所述样品脉动缓冲器(5)采用内径较细的直通管路，内径小于250 μ m，或者若干个弹性管道夹持器夹持样品管路的方式来实现，所述弹性管道夹持器包括卡座(30)和弹性臂(31)。
4.根据权利要求1所述的小型流式细胞仪液路系统，其特征在于:所述废液管路(20)中或所述鞘液管路(15)中安装有鞘液泵(12)。
5.根据权利要求1所述的小型流式细胞仪液路系统，其特征在于:所述气体管路(17)垂直于所述流动室(I)的正对面或垂直于所述流动室(I)的右侧面。
6.根据权利要求5所述的小型流式细胞仪液路系统，其特征在于:所述气体管路(17)垂直于所述流动室(I)的正对面时，鞘液管路(15)分为两个分支连接到流动室(I )，且与所述气体管路(17)成90度。
【文档编号】G01N15/14GK103837462SQ201410074073
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】马玉婷, 裴智果, 陈忠祥, 钟金凤, 王策, 武晓东 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所