[发明专利]流体系统和方法

说明书

技术领域

本发明大致涉及流体处置或流体系统，其中诸如出于流体分析或测试目的，需精确控制同时在单个流体导管内流动的两种或两种以上不同流体。

背景技术

两种或两种以上不同并且基本上不相混合的流体一起流过导管的流体处置或流体系统，诸如出于分析或测试目的，可能要求精确控制流体的流率。例如，流式细胞仪是一种用来光学检测含于样本流体内的微观粒子的装置，所述样本流体形成“芯”，其被传导或“鞘”流体包围，其中所述两种流体同时流过流通池的测试腔室。能够检测样本流体内的某些粒子的能力可以通过改变传导流体内的样本流体的流率和/或芯直径而变更。使用流体动力聚集，样本流体经由样本注入探头被注入或汲取到传导流体(即，“鞘流体”)流的中心内。当组合流体离开流通池时，其被称为“废弃流体”。鞘流体内的样本流体的横截面直径被称为“芯尺寸”。样本流体的汲取速率被称为“流率”。例如，已知的流式细胞仪描述于第8,303,894号；第8,283,177号；第8,262,990号；和第8,187,888号美国专利中，出于作为关于已知流式细胞仪结构的大致背景信息的目的，所述专利的公开内容特此以引用的方式并入本文中。

传统细胞仪系统使用样本流体小瓶内的空气压力来控制样本流体流过样本注入探头的流率。这迫使操作员仅使用这样一个特定小瓶，其具有特定几何形状来适应细胞仪的密封和压力机构。典型的细胞仪仅提供有限数量的芯尺寸和流率供操作员选择。典型的水上空气细胞仪系统可以具有五个或五个以上阀门来控制基本操作，并且通常使用压力传感器来进行控制反馈。

发明内容

本发明提供一种用于控制流式细胞仪系统内的流体的方法和设备，所述流式细胞仪系统仅使用两个正排量流体泵或泵模块，便提供基本上无限多个流率与样芯尺寸的组合。本发明以流体泵的精确流率控制运作，诸如，精确流率控制是通过以下方式达成：使用注射泵上转动的位置编码器，或使用齿轮泵或流体流率可以被精确控制的另一类型的泵(通常为正排量泵)，并且优选地不使用控制反馈回路(即，基于单独的压力或流率传感器或流率传感器)，所述控制反馈回路与泵模块本身分开。设想这种精确流率控制可以免除对用于进行控制反馈的传统压力传感器的需要，然而也可设想压力传感器仍然可以在某些实施例中使用。这通过消除作为可能的故障模式或故障点的压力传感器而提高系统的可靠性和稳健性。本发明系统也可以仅结合三个阀门来操作，然而可设想可使用更少或更多的阀门来达成不同级别的功能性。所述系统单单通过泵速差即可引起或引发样本流体流动，并且因此能够适应各种各样的样本小瓶。

根据本发明的一种形式，提供一种用于移动至少两种流体使其通过测试腔室的流体系统。所述流体系统包含流通池，所述流通池具有测试腔室，以及第一和第二流体泵。所述测试腔室被配置来接收来自第一流体源的第一流体，以及来自第二流体源的第二流体。第一流体泵可操作来将第一流体从第一流体源引导到流通池的测试腔室，并且第二流体泵被配置来汲取第一流体和第二流体两者使其通过测试腔室。在测试腔室中，第二流体形成流体芯，其基本上被由第一流体形成的流体鞘包围，其有利于随着第二流体移动通过测试腔室而对其进行分析。第一流体泵可以如下方式操作：通过以增大的流率操作第一流体泵，这样增大第一流体从第一流体泵流出以及流入测试腔室的流率，从而使第二流体的芯直径可以减小，同时第二流体的流率基本上保持不变。第一流体泵也可操作来增大第二流体的芯直径，同时第二流体的流率基本上保持不变，其操作方式是：以减小的流率操作第一流体泵，来借此减小第一流体从第一流体泵流出以及流入测试腔室的流率。

根据本发明的另一形式，提供一种用于移动流体使其通过流通池的测试腔室的流体系统。所述流体系统除包含具有测试腔室的流通池之外，还包含传导流体泵和废弃流体泵。测试腔室被配置来接收来自传导流体源的传导流体，以及来自样本流体源的样本流体。传导流体泵被配置来将传导流体从传导流体源引导到流通池的测试腔室。废弃流体泵被配置来汲取传导流体和样本流体使其通过测试腔室，汲取方式是使得样本流体形式流体芯，所述流体芯基本上被由测试腔室中的传导流体所形成的流体鞘包围。这有利于对含于测试腔室中的样本流体内的粒子进行光学检测。传导流体泵可操作来减小样本流体的芯直径，同时样本流体的流率基本上保持不变。这是通过以下方式实现：以增大的流率操作传导流体泵，来借此增大传导流体从传导流体泵流出以及流入测试腔室的流率。传导流体泵还可操作来增大样本流体的芯直径，同时样本流体的流率基本上保持不变，其操作方式是：以减小的流率操作传导流体泵，来借此减小传导流体从传导流体泵流出以及流入测试腔室的流率。