用于流式细胞仪的喷嘴组件和制造方法
【专利说明】用于流式细胞仪的喷嘴组件和制造方法
[0001]本国际专利合作条约专利申请要求2012年9月19日提交的美国临时专利申请号61/703, 102的权益，该专利申请的全部内容通过引用结合在此。
发明领域
[0002]本发明总体涉及流式细胞术领域，并且更具体而言涉及一种用于流式细胞仪系统的喷嘴组件和其制造方法。
【背景技术】
[0003]流式细胞仪已知被用于分析和分选颗粒，并且特别适于测量生物材料如细胞的物理和化学特性。在操作中，流式细胞仪产生一个流体流，该流体流包括含有感兴趣的颗粒的一种样品流体。可以用各种感测系统或检测装置单个地检查流体流中的这些颗粒，并且将其分类。
[0004]分选器可以另外提供用于基于颗粒的所测量或测定的特性来分离这些颗粒的亚群的一种机构。空气中激发式(Jet-1n-air)流式细胞仪通过产生和分离含有感兴趣的颗粒的带电液滴实现了这种分离。含有颗粒的液滴可以由流体流形成并且基于分选判断来充电，并且当这些液滴穿过由偏转板产生的一个电场时，它们的路径被改向为若干预定轨道中的一个以进行收集。这些液滴的形成可以在流式细胞仪喷嘴处实现。
[0005]除了液滴形成的功能之外，流式细胞仪喷嘴还可以帮助使颗粒朝向均匀取向偏置。这种功能实现了具有非球形特性的细胞的分析和分选。具体而言，部分上由于呈现处于一个相对均匀取向中的较大部分精子的定向喷嘴的发展，提高了精子可以分选到性别富集的群体中的速度。
[0006]发明概述
[0007]下文概述了要求保护的本发明的某些实施例。这些实施例不意图限制要求保护的本发明的范围，而是用作本发明的可能形式的简述。本发明可以涵盖与这些概述不同的各种形式。
[0008]一个实施例涉及一种制造喷嘴组件的方法。这种方法可以开始于获得一个或多个喷嘴部件的步骤，并且继续模制一个或多个喷嘴壳体零件，这样使得至少一个喷嘴壳体零件包覆模制(over molded)到喷嘴部件中的至少一个上。最终，这些喷嘴壳体零件和喷嘴部件可以组装成一个喷嘴组件。
[0009]一个实施例提供由封闭一个喷嘴空腔的一个喷嘴壳体构造的一个喷嘴组件。一个样品入口可以形成在该喷嘴壳体中并且连接到具有一个样品出口的一个注射管上。该注射管可以被安装成沿该喷嘴空腔延伸，并且可以包括在该样品入口与一个样品出口之间提供流体连通的一个流动路径。一个喷嘴出口孔可以定位在该样品出口的下游，并且一个或多个鞘层入口可以与该喷嘴空腔处于流体连通。
[0010]另一个实施例提供一个流式细胞仪系统，该流式细胞仪系统可以包括供应含有感兴趣的颗粒的样品流体的一个样品源，以及将鞘层流体供应至一个喷嘴组件以用于形成一个流体流的一个鞘层源。该喷嘴组件可以沿一个流动路径产生具有样品和鞘层流体的一个流体流。该喷嘴组件可以包括封闭一个喷嘴空腔的一个喷嘴壳体。一个样品入口可以形成在喷嘴壳体中。具有一个样品出口的一个注射管可以与该喷嘴壳体安装在一起，并且可以沿该喷嘴空腔延伸。该注射管可以具有在该样品入口与该样品出口之间提供流体连通的一个流动路径。该喷嘴壳体可以进一步包括与该喷嘴空腔处于流体连通的一个或多个鞘层入口以及处于该样品出口的下游的一个喷嘴出口孔。该流式细胞仪可以进一步包括用于查验(interrogating) 一个检查区处该流体流内的颗粒的一个激发源，以及用于产生表示该检查区处的发射或反射电磁福射的信号的一个或多个检测器。可以包括一个分析器，用于分析由该一个或多个检测器产生的信号并用于作出一个分选判断。一个充电元件可以根据该分选判断来对该流体流充电，以便通过偏转板进行偏转。
[0011]再一个实施例涉及一种分选细胞的方法，该方法可以开始于将具有一个流体流动路径的一个喷嘴组件磁性地联接到一个流式细胞仪上的步骤。接着，可以由一种鞘层流体和一种样品流体在该喷嘴组件处形成一个流体流。可以在一个检查区处查验该流体流，该流体流之后被扰动成液滴。之后可以产生表示该检查区处的发射或反射电磁辐射的信号并进行分析，以用于作出分选判断。最终，可以根据该分选判断来分离液滴。
[0012]又一个实施例提供由封闭一个喷嘴空腔的一个喷嘴壳体构造的一个喷嘴组件。具有一个样品出口的一个注射管可以被设置在该喷嘴空腔内，并且该喷嘴空腔可以具有一个椭圆形截面，其中在该注射管的出口处，一个长轴线是短轴线的长度的至少三倍。一个或多个鞘层入口可以与该喷嘴空腔处于流体连通，并且一个喷嘴出口孔可以定位在该样品出口的下游。
[0013]附图简述
[0014]图1示出用于产生用于流式细胞仪的喷嘴组件的一种方法的流程图。
[0015]图2示出根据本发明的某些实施例的一个流式细胞仪系统的截面视图。
[0016]图3示出根据本发明的某些实施例的一个喷嘴组件的分解视图。
[0017]图4示出根据本发明的某些实施例的一个喷嘴组件和其他流式细胞仪部件的截面视图。
[0018]图5示出根据本发明的某些实施例的一个流式细胞仪喷嘴组件的一部分的更近的截面视图。
[0019]图6示出根据本发明的某些实施例的一个喷嘴组件的截面视图。
[0020]虽然本发明能够以各种各样的修改和替代形式体现，但在图中示出了并在此通过说明性实例描述了特定实施例。应当理解，附图和详细描述并不旨在将本发明范围限制为披露的具体形式，而是所有落入权利要求书精神和范围内的修改、替代方案、以及等效物旨在被包含。
[0021]用于实施本发明的方式
[0022]一个流式细胞仪可以包括被组装成适合的喷嘴的各种单独部件。对这些喷嘴组件进行测试来确保满足所希望的性能标准。此类标准可以包括喷嘴组件在一些应用中是否提供足够均匀的取向。喷嘴组件往往无法满足所希望的性能标准，并且被丢弃或必须被重加工。有时，注射管的位置未被精确地提供在所希望的长度处或未被精确地提供在一个所希望的径向位置内，从而导致不希望的喷嘴性能。因此，需要一种可重复地且可再现地制造具有精确的性能特征的喷嘴的方法。
[0023]在此描述的喷嘴组件的某一方面涉及与喷嘴组件的一部分一起安置的一个直管式注射管。通过减小注射管的总长度，控制注射出口的长度和径向位置变得更容易。先前的注射管经常包括金属注射管，这些金属注射管在喷嘴组件内被弯折或被从卷绕或弯曲的原料拉直。无论是在预制作卷绕步骤中引入还是恰好在流式细胞仪喷嘴的部署之前引入，此类弯曲都会使注射管的内部上产生褶皱或不规则部，并且可以进一步产生注射管中心轴线相对于一个喷嘴内所希望的流动轴线的位置不确定性。这些褶皱和不规则部可以抑制层状流体流或可以使样品流改向，这可能会对喷嘴组件的性能特征产生不利影响；特别是在定向特征是所希望的情况下。在另一个方面，在此描述的包覆模制的注射管可以在任何连接点处呈现一个连续的或平整的表面。先前的不同喷嘴组件往往包括在流动路径中呈现死体积的连接器。这些死体积可以变为停滞的流体袋，这些流体袋可以窝藏对样品有害且可能难以清除的细菌。通过将一个注射管注射包覆模制到喷嘴组件中，可以实现一个精确的、可再现的长度和位置，从而提供制造具有精确的、可再现的性能特征的喷嘴组件的一种可靠手段。另外，包覆模制可以提供用于减少或消除不同连接部处的死区的一种手段。可以将另外的元件与喷嘴组件的不同部分包覆模制或注射模制在一起，以便减少潜在死区的数量以及可能泄露的连接部的数量。
[0024]转到图1，流程图示出用于制造用于流式细胞仪的喷嘴组件的一种方法。该方法可以开始于大体标识为“开始” I的步骤。任选地，可以在标识为“模制”2的步骤模制喷嘴壳体的一部分或一个喷嘴组件部件。通过非限制性实例，可以在这个步骤，通过一项注射模制技术如通过热塑性注射模制或通过热固性注射，来模制用于形成喷嘴壳体的两个零件中的一个。在热塑性注射模制的情况下，由两个或更多个协作区段构造的模具形成具有该喷嘴壳体零件的形状的一个空腔。可以在压力下将熔融树脂进给到该空腔中并且允许其冷却。其他模制技术如转移模制、压缩模制、热成型、以及其他类似技术也可以用于形成喷嘴壳体的部分。熔融树脂可以选自聚碳酸酯，PVC,塑料，聚合物，塑性体，环氧树脂，酚醛树脂，DAP以及热塑性塑料如尼龙、乙缩醛、PBT、聚苯醚、聚苯硫醚、或其他类似材料。虽然该步骤被标记为“模制”，但还意图涵盖通过诸如在3-D打印机(获自斯特塔西(Stratasys)，伊迪纳(Edina)，明尼苏达州(MN)，美国)中熔融沉积模制制得的组成部件。
[0025]在大体标识为“插入模具”3的步骤，可以注射模制喷嘴壳体的一部分，并且可以进一步将该一部分包覆模制到喷嘴组件的一个部件上。通过实例，可以形成喷嘴壳体的一个互补零件，以用于与模制2步骤处形成的第一零件联接。可以将第一部件“部件l”4a、第二部件“部件2”、第三部件“部件3” 4c直至第η部件“部件η” 4η中的任一个或任何组合放置在模具内，以用于与喷嘴壳体的一个零件包覆模制在一起。鉴于将一个喷嘴部件插入到模具中，这个过程还可以被称为插入模制。可以被包覆模制到喷嘴壳体中的喷嘴部件可以包括:注射管、振荡元件、压电元件、喷嘴头、充电插头、电缆、电连接器、喷嘴对准机构、颗粒对准机构、鞘层入口连接器、鞘层入口管、样品入口连接器、废弃物管、金属元件、陶瓷元件、光学窗口、紧固件、以及安置元件。喷嘴部件中的任一个或全部可以用所描述的步骤同时模制或制造，或它们可以被预制作或甚至从现有货源获得。在一个实施例中，可以通过聚合物挤出来制造一个注射管。另外，用于喷嘴组件的其他部件也可以与喷嘴壳体的一个零件插入模制在一起。在一个实施例中，可以完全跳过标识为“模制”2的初始步骤，并且插入模制3步骤可以包括模制一个单件式喷嘴壳体。这种实施例可以包括将多个另外的喷嘴组件部件直接包覆模制到单个模具中。通过说明性实例，在插入模制3步骤，可以使一个注射管精确地对准并定位在一个模具内。模具可以填充满熔融树脂，以便精确地、准确地且可再现地将注射管提供在喷嘴壳体的一个零件内的一个预定位置中。注射管可以现货供应获得，或可以在模制2步骤制作，并且在一个实施例中，可以由陶瓷、玻璃或聚合物构造。注射管可以包括用于为颗粒定向的特征，如外部几何形状、内部几何形状、外斜面、或内锥体。
[0026]该方法可以包括插入模制3步骤的另外的迭代，以用于将另外的喷嘴部件插入模制在喷嘴壳体的另外的零件内，或用于对先前形成的喷嘴壳体的一个零件进行另外的修改。作为一个实例，喷嘴壳体的第二零件可以包覆模制到一个振荡元件如一个压电晶体上。这个步骤可以经历任何数量的迭代，并且可以为了包覆模制另外的零件而重复任何次数。
[0027]在插入模制3步骤的任何迭代之后，该方法可以继续至标识为“另外模制”5的步骤，在该步骤中，可以模制喷嘴组件的另外的零件或喷嘴壳体的零件。在另一个实施例中，可以跳过另外模制5步骤。这些零件可以被注射模制、转移模制、压缩模制、热成型或用其他类似技术来形成。这些零件可以由聚碳酸酯、PVC、塑料、或另一种聚合物或塑性体形成。另外，可以通过诸如在3-D打印机中熔融沉积模制来产生这些零件中的任一个。
[0028]该方法可以通过返回至插入模制3步骤来继续，以用于将喷嘴壳体的另外的零件与不同的喷嘴部件包覆模制