流式细胞仪的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明申请是申请号为"201080024196. 8(国际申请号为"PCT/ US2010/001630"）"、发明名称为"连续调节精度的压力流体递送系统"、申请日为2010年6 月3日的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 流体流动特性调节器提供可变容积流路，其中通过控制流体能够连续地调节流体 流以便调节可变容积流路内的流体流的至少一种流体流动特性。
【背景技术】
[0003] 在操作过程中精确调配并且在一些情况下经过杀菌过滤的流体通常被递送到微 流体装置，例如，液体色谱仪和荧光激活细胞分类器（FACS)。
[0004] 通常将流体递送到微流体装置可能受到与微流体器械连接的流体源所收容的流 体量的限制。例如，通常用于将鞘流体递送到FACS的流体源提供一 20升的鞘流体箱，鞘流 体被传递到外皮流体箱中。随后可以对流体源中的顶部空间进行增压，以将来自流体源的 鞘流体递送到FACS。用于FACS的流体源的可选形式为可以包括挠性容器，该挠性容器保存 大约20升的鞘流体。保存鞘流体的挠性容器可被插入鞘流体箱中。可对鞘流体箱和挠性 容器之间的顶部空间进行充分增压以减少挠性容器的容积，从而将来自挠性容器的鞘流体 强迫性地推送到FACS。关于任一实施例，FACS连续操作的周期被限制为鞘流体箱或挠性容 器中收容的鞘流体的量。然而，能够收容多于20升的鞘流体的鞘流体箱的构造以及提供传 递收容多于20升的鞘流体的挠性鞘流体容器的荷载提升装备非常昂贵。另外，使用较大的 增压收容器，由于这种增压收容器的空气顶部空间较大并且要花费较长的时间来减压以及 再增压至工作压力，清洁和流体变更程序通常要花费较长的时间。
[0005] 通常通过流体源的顶部空间的增压将流体递送到微流体装置中还可形成小气泡 或者将小气泡捕集到收容的流体中。由于流体的压力变化引起的这些小气泡由于附着到流 体物流中的使得不期望的紊流紧靠近分析点的位置而会间断性地干扰FACS或液体色谱仪 的工作。
[0006] 通常将杀菌性流体递送到微流体装置中会由于收容有流体的杀菌性封装材料的 成本而昂贵。作为非限制性实施例，杀菌性封装材料是为FACS制造现成鞘流体的总成本的 主要部分。与20升的挠性容器相比，诸如100升的鼓等较大式样会显著地降低包装成本的 部分。
[0007] 通常将流体递送到微流体装置中将流体源既用作流体储器又用作流体流或流体 流动特性的调节器。作为一个非限制性实施例，FACS所使用的增压鞘流体箱既用作一定量 的鞘流体的储器又用作鞘流体压力和鞘流体流速的调节器。如果期望具有较大或较小的鞘 流体压力或鞘流体流速，则鞘流体箱的顶部空间中的压力会相应地增大或减小以获得期望 值。然而，使用流体源来执行多种功能会对流体源的构造形式强加限制。
[0008] 通常将流体递送到微流体装置可具有在流体源和微流体装置之间变化的流体流 动特性。作为非限制性实施例，在使用增压鞘流体箱的FACS工作时，能够通过调节鞘流体 箱的顶部空间中气体的压力来调节鞘流体的工作压力。然而，FACS的喷嘴处的鞘流体压力 会与从鞘流体箱递送的鞘流体压力不同，需要通过进一步调节鞘流体箱的顶部空间中的气 体压力来进行补偿。鞘流体压力变化的变化原因可能与基于鞘流体箱（对应于鞘流体的高 度）和FACS的喷嘴之间的高度差的流体静力学压力效应、或者鞘流体箱和FACS的喷嘴之 间的流体流路中的阻力、或者二者的组合有关。流体流路中的一个阻力源为增压鞘流体流 经的过滤器。解决该问题的常规方式是使用相对大的高容量过滤器，尽管诸如具有70 μ直 径的喷嘴管口的MOFLO SX?的FACS每小时仅消耗大约350-380毫升（mL)的鞘流体。虽 然使用这样的过滤器减少了横向于过滤器的压力变化，在过滤器的死区容积空间中存在相 应的缺点，这使得现场清洁程序时间过长（多于15分钟，在大多数情况下接近60分钟）。
[0009] 通常将流体递送到微流体装置中会使得一个或多个流体流动特性的偏差超过特 定微流体装置或分析方法的可用工作参数。流体流动特性的过度偏差可与流体流温度、流 体流压力、流体流速、流体压力波形的幅值或频率、流体温度波形的幅值或频率、流体流速 波形的幅值或频率有关。对于特定的FACS和液体色谱仪，已经针对上述相应缺点通过常规 方法解决了流体流动特性的偏差。
[0010] 为了调节流体流动特性的偏差或者提高处理和分析效率的目的，本发明解决了将 流体递送到微流体装置的常规方法中的这些缺点中的每个缺点。
【发明内容】
[0011] 因此，本发明的宽泛目的是提供流体流动特性调节器，其能够与各种微流体装置 中的任一种一起使用以将通过流体源内的一定量流体的功能与提供对递送到微流体装置 的流体流的流体流动特性进行调节的功能隔离。
[0012] 本发明的另一宽泛目的是提供流体流动特性调节器，其运行以减少诸如如下特性 的流体流的一个或多个流体流动特性的偏差量：流体流速、流体流温度、流体流压力、流体 压力波形的幅值或频率、流体温度波形的幅值或频率、流体流速波形的幅值或频率。
[0013] 本发明的另一宽泛目的是提供流体流动特性调节器，其部分用于对流体流进行杀 菌过滤，使得死区容积减小为常规死区容积的大约五分之一至大约二十五分之一。
[0014] 本发明的另一宽泛目的是使用不增压的流体源来替代常规的增压流体源，所述不 增压的流体源与往复式活塞泵流体耦合，流体流被递送到流体流动特性调节器中，流体流 动特性调节器充分地减少从泵递送的流体流的偏差以允许基于诸如载有精子细胞的X染 色体和载有精子细胞的Y染色体之间的DNA量等一个或多个细胞特性的差别对诸如细胞或 精子细胞等粒子进行分类。
[0015] 自然地，本发明的其它目的在说明书、附图和权利要求书的其它地方进行了公开。
【附图说明】
[0016] 图1提供了本发明的一般性实施方案的框图。
[0017] 图2提供了可用于实践本发明的各个实施方案的硬件器件和软件方法的框图。
[0018] 图3为流体流动特性调节器的特定实施方案的立体图。
[0019] 图4为流体流动特性调节器的特定实施方案的分解图。
[0020] 图5为流体流动特性调节器的特定实施方案的平面图。
[0021] 图6为流体流动特性调节器的特定实施方案的侧视图。
[0022] 图7为流体流动特性调节器的特定实施方案的第一端视图。
[0023] 图8为流体流动特性调节器的特定实施方案的第二端视图。
[0024] 图9为绘制由霍尔效应传感器生成的伏特数对霍尔效应传感器和磁场之间的距 离的曲线图。
[0025] 图10为生成递送到流式细胞仪的经调节流体流的本发明的特定实施方案的框 图。
[0026] 图11为生成递送到流式细胞仪的经调节流体流的本发明的特定实施方案的框 图，所述流式细胞仪具有多个喷嘴，每个喷嘴能够在从相应的喷嘴管口递送的流体流中生 成液滴。
[0027] 图12为依照本发明调节的流体流中夹带的精子细胞的直方图，流体流被区分为X 染色体承载种群和Y染色体承载种群。
[0028] 图13为依照本发明调节的流体流中夹带的精子细胞的二元曲线图，流体流被区 分为X染色体承载种群和Y染色体承载种群。
[0029] 图14为绘制事件率、并发率和分类率对时间段的曲线图，其中利用接收使用流体 流动特性调节器的特定实施方案进行调节的流体流的FACS将精子细胞分类为X染色体承 载种群和Y染色体承载种群。
[0030] 图15为绘制并发率与事件率的比率、分类率与事件率的比率以及分类率与并发 率的比率对时间段的曲线图，利用接收使用流体流动特性调节器的特定实施方案进行调节 的流体流的FACS将精子细胞分类为X染色体承载种群和Y染色体承载种群。
【具体实施方式】
[0031] 一般地，公开了包括两个装置的流体处理系统和用于递送一个或多个流体流动特 性的偏差减小的流体的方法。具体地，流体流动特性调节器提供可变容量流路，在所述可变 容量流路中能够通过控制流体连续地调节流体流，以便调节所述可变容量流路内的流体流 的至少一个流体流动特性。
[0032] 定义
[0033] 对于下面定义的术语，这些定义应当适用，除非在权力要求书或该说明书的其它 地方给出了不同的定义。
[0034] 假设通过术语"大约"来修改本文中的所有数值，无论是否明确地指示。为了本发 明的目的，范围可表示为从"大约" 一个特定值至"大约"另一特定值。当表示出这样的范 围时，另一实施方案包括从一个特定值至另一特定值。通过端点对数值范围的详述包括包 含在该范围内的所有数值。例如，一至五的数值范围包括数值1、I. 5、2、2. 75、3、3. 80、4、5 等。将进一步理解的是，每个范围的端点既在涉及其它端点时重要又在独立于其它端点时 重要。当利用前述词"大约"将值表示为近似值时，应当理解的是，特定值形成了另一实施 方案。术语"大约" 一般是指本领域技术人员将认为等同于所引述的数值或具有相同功能 或结果的数值的范围。
[0035] 为了本发明的目的，术语"一个"和"所述"实体包括多个指代物，除非内容明确指 出。因此，作为非限制性实施例，"流体"是指那些流体中的一种或多种。因此，在本文中术 语"一个"、"一个或多个"以及"至少一个"可以交互使用。
[0036] 现在主要参照图1，本发明的实施方案可以包括流体源1。一般地，流体源1可以 具有能够收容一定量的流体2的任意构造。在诸如高压液体色层分离等一些应用中，例如， 流体源1可以包括诸如由塑料或玻璃制成的瓶子等收容器3。在诸如流式细胞仪量等其它 应用中，例如，流体源1可以为鞘流体箱4、收容一定量流体2的挠性袋5或插入鞘流体箱4 中的挠性袋5。
[0037] 取决于应用，收容在流体源1内的一定量流体2可以为一定量的气体6或一定量 的液体7。一定量的气体6可以为诸如氩气、氮气、二氧化碳、氦气、氧气等一种类型的气体， 各种类型的碳水化合物等。或者可以为具有相似或不相似局部压力的两种或多种气体的混 合物、大气气体、或承载有诸如水蒸气等一定量蒸气的气体，等等。一定量的液体7可以为 诸如液化石油气、液化二氧化碳、超临界二氧化碳等液化气体、或者为诸如水、酒精、酸、碱、 有机溶剂（例如，乙醚、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、苯、四氯化碳、二乙醚等）等溶剂、或者含有一 定量溶质（例如，盐、pH缓冲盐、糖、淀粉、可溶解聚合物、有机酸、表面活性剂、氨基酸、蛋白 质、核苷酸、核苷、螯合剂、抗氧化剂、二氧化碳、氧气等）的溶剂，或者为含有粒子（例如，无 机粒子、有机粒子或诸如核酸、缩氨酸、蛋白质、细胞或精子细胞等生物粒子）的液体。关于 本发明的一些实施方案，液体2的量可以为用于流式细胞仪量的鞘流体8,包括但不限于三 (羟甲基）甲胺（"TRIS"）