[发明专利]用于流体输送的压力调节的连续可变容积容器

说明书

本国际专利合作条约专利申请要求2004年12月3日提交的美国正式专利申请No.11/004,382的优先权，并在此通过参考并入该正式专利申请。

技术领域

本发明涉及一种用于操作和输送流体的压力调节的连续可变容积容器。具体而言，本发明涉及一种压力调节的可变容积容器，所述容器用于在诸如流式细胞仪或液相色谱仪之类的多种类型的微流体装置的流路中产生流体流。

背景技术

流式细胞仪法、液相层析法、以及其他微流体装置是用于基础和应用研究以及用于商业制造过程中的重要手段。这些微流体系统通常用于对诸如细胞、细胞器、染色体、脱氧核糖核酸(DNA)、核醣核酸(RNA)、DNA片断、RNA片断、蛋白质、蛋白质片断、肽、低聚核苷酸等生物微粒进行分析、分离(separate)、离析(isolate)、或纯化。

特别是对于流式细胞仪法或利用流动分选设备(flow sort devices)的应用而言，诸如细胞(所述细胞可以以一种或多种类型或种类的配基(ligands)、标记、或荧光染料修饰)、或载体微粒(所述载体微粒可以携带诸如抗体或低聚核苷酸等生物微粒)的生物微粒可被分析及分选以离析单个细胞或生物微粒、或者具有一种或多种共同特征的细胞或生物微粒的亚群体。随着流式细胞仪法领域的成熟，越来越重视保持离析的细胞或生物微粒的生物学功能。

流式细胞仪还可被用于对非生物微粒混合物进行分析及分选。例如，非生物微粒可以通过分析物特异性试剂进行区别性改性并与生物微粒或分析物的异质混合物起反应。载有相应的试剂特异性生物微粒或分析物的非生物微粒随后可以通过所述流动分选系统进行区分及离析。这种类型的流动分选应用可以提供与利用诸如显微镜载玻片之类的平表面的微阵列分析(microarray analysis)类似的抗原决定基或基因序列分析，从而使异质生物混合物的一种或多种生物微粒存在诸如抗体、低聚核苷酸、适体等不同的分析物特异性试剂。

为了在分析、分离、纯化、或收集的过程中保持活细胞的生物学功能，细胞应在流体中进行输送，这些流体被制备成在纯度、pH、离子浓度、渗透压、缓冲能力、养分有效性(nutrient availability)等方面具有一定的特性。对于某些应用而言，这些流体必须通过已证实没有外源媒质(adventitious agent)、热原质等的水进行制备；或者通过从认证为符合管理规章的化学制品供应商获得的化学制品进行制备，所述管理规章如cGMP准则、510K准则、ISO-9000类型的准则、批次记录文档管理、药物主文件文档管理等。

特别是对于层析系统而言，用于输送及分离生物微粒的流体常常是经提纯的溶剂和水溶性溶质的混合物。可以利用两种或更多种流体的可变混合物建立盐浓度、pH、溶剂比等的差别梯度，从而选择性地从多种固体基质中释放微粒，从而基于一种或多种微粒特征实现将生物微粒分离成亚群体。

色谱系统的特征是，用来将不同微粒或微粒群体的混合物分离为单一微粒或纯化的微粒亚群体的相对较大体积的流体，随后所述单一微粒或纯化的微粒亚群体被分离为相对较小体积的流体。通常，很多升洗脱缓冲液可以被收集在多个单独部分中，所述部分各只含有若干毫升，其中在一个或几个这种部分中分离有期望产物。保证色谱应用的流体制备和处理必须由经适当训练的技术人员可靠地执行。在这种流体制备中出现的任何不精确会导致显著耗费色析操作时间，或导致整体或部分地损失所关注的未纯化的混合微粒或微粒群体或纯化的单一颗粒或微粒亚群体。

可以理解，已经开展了广泛的研究，产生了多种不同类型的微流体装置、这些微流体装置利用的流体、以及制造和使用这些微流体装置的方法，从而如上所述对生物的和非生物的微粒进行分离，或相反。但是，在流体的制备、处理、和将流体输送至这种微流体装置的导管内并在所述导管内输运中形成并保持一致性的方面，有些主要问题仍然未能解决。

向微流体装置常规输送流体的主要问题是会对所述流体造成的污染。流体从流体储器向微流体装置的传输以及流体通过多种分析导管的进一步传输可能需要产生流体静压。通常而言，泵会提供使流体运动至微流体装置的导管并在微流体装置的导管中运动所需要的流体静压。

例如，容积式泵从泵体的一侧吸取流体并利用阀、活塞、转子、叶片等将所述流体推动至泵的另一侧。在这一过程中，所述流体会接触泵的内表面，从而沉积非生物或生物物质、微生物或其他传染物，所述非生物或生物物质、微生物或其他传染物会遗留在所述泵体内。这样，泵体的表面会成为随后输送通过泵体的一定量流体的污染源。