來自流式細(xì)胞器中的流體流的液滴的分離和/或充電的定時(shí)和/或相位調(diào)整的制作方法【專利說明】【
背景技術(shù)：
】[0001]流式細(xì)胞器是用于分析流體流中各種類型的顆粒并對(duì)其分類的有用裝置。這些細(xì)胞和顆粒可以是為了分析和/或分離而收集的生物或物理樣本。樣本與用于運(yùn)輸顆粒通過流式細(xì)胞器的鞘流體混合。顆?？砂ㄉ锛?xì)胞、校準(zhǔn)珠、物理樣本顆?；蚋信d趣的其它顆粒，在本文中統(tǒng)稱為“顆?！薄＿@些顆粒的分類和分析可將有價(jià)值信息提供給研究者和臨床醫(yī)生兩者。另外，經(jīng)分類的顆粒可用于各種目的以實(shí)現(xiàn)多種多樣預(yù)期結(jié)果?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0002]本發(fā)明的實(shí)施例可包括一種調(diào)整流式細(xì)胞器中液滴與鞘流體的流體流分離的定時(shí)和/或相位的方法，所述方法包括:當(dāng)液滴與流體流分離時(shí)用電荷脈沖信號(hào)給液滴充電以產(chǎn)生帶電液滴流;調(diào)整液滴從流體流分離的定時(shí)或相位;針對(duì)多個(gè)定時(shí)或相位設(shè)置從帶電液滴收集電荷;測(cè)量針對(duì)所述定時(shí)或相位設(shè)置從帶電液滴收集的電荷以產(chǎn)生多個(gè)所收集帶電液滴信號(hào)；確定所述多個(gè)所收集帶電液滴信號(hào)中具有最大量值的所收集帶電液滴信號(hào)；用所述多個(gè)定時(shí)或相位設(shè)置中對(duì)應(yīng)于具有最大量值的所收集電荷液滴信號(hào)的定時(shí)或相位設(shè)置來操作流式細(xì)胞器。[0003]本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)一步包括一種用于調(diào)整從流式細(xì)胞器中鞘流體的流體流形成的液滴的分離的定時(shí)和/或相位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:形成流體流的噴嘴;連接到噴嘴的電荷脈沖發(fā)生器，其產(chǎn)生電荷脈沖，所述電荷脈沖在液滴從流體流分離時(shí)給通過噴嘴的流體流充電以產(chǎn)生帶電液滴；電荷收集器，其經(jīng)安置以接收帶電液滴且從帶電液滴累積電荷;連接到電荷收集器的靜電計(jì)，其檢測(cè)累積電荷且產(chǎn)生累積電荷信號(hào);控制器，其響應(yīng)于累積電荷信號(hào)調(diào)整定時(shí)或相位。[0004]本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)一步包括一種調(diào)整用于給來自流式細(xì)胞器中的鞘流體的流體流的液滴充電的電荷信號(hào)的定時(shí)和/或相位的方法，所述方法包括:當(dāng)液滴從流體流分離時(shí)用電荷脈沖信號(hào)給液滴充電以產(chǎn)生帶電液滴流;調(diào)整電荷信號(hào)的定時(shí)或相位;針對(duì)多個(gè)定時(shí)或相位設(shè)置從帶電液滴收集電荷;測(cè)量針對(duì)定時(shí)或相位設(shè)置從帶電液滴收集的電荷以產(chǎn)生多個(gè)所收集帶電液滴信號(hào);確定所述多個(gè)所收集帶電液滴信號(hào)中具有最大量值的所收集帶電液滴信號(hào)；用所述多個(gè)定時(shí)或相位設(shè)置中對(duì)應(yīng)于具有最大量值的所收集電荷液滴信號(hào)的定時(shí)或相位設(shè)置來操作流式細(xì)胞器。[0005]本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)一步包括一種用于調(diào)整用于給從流式細(xì)胞器中的鞘流體的流體流形成的液滴充電的電荷脈沖信號(hào)的定時(shí)和/或相位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:形成流體流的噴嘴;連接到噴嘴的電荷脈沖發(fā)生器，其產(chǎn)生電荷脈沖，所述電荷脈沖在液滴從流體流分離時(shí)給通過噴嘴的流體流充電以產(chǎn)生帶電液滴；電荷收集器，其經(jīng)安置以接收帶電液滴且從帶電液滴累積電荷;連接到電荷收集器的靜電計(jì)，其檢測(cè)累積電荷且產(chǎn)生累積電荷信號(hào);控制器，其響應(yīng)于累積電荷信號(hào)調(diào)整電荷脈沖信號(hào)的定時(shí)或相位。[0006]本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)一步包括一種調(diào)整施加到從流式細(xì)胞器中的流體流形成的液滴的電荷信號(hào)的振幅以在流體流中的液滴上產(chǎn)生大體上均一的電荷的方法，所述方法包括:產(chǎn)生液滴的多個(gè)電荷系列;針對(duì)電荷系列中的每一者將已受先前液滴的電場(chǎng)影響的液滴識(shí)別為受影響液滴;在靜電場(chǎng)中分離受影響液滴;將受影響液滴收集在導(dǎo)電收集器中；檢測(cè)導(dǎo)電收集器中受影響液滴的累積電荷以獲得所述多個(gè)電荷系列的每一電荷系列的累積電荷量值;使用受影響液滴的累積電荷量值來調(diào)整存在于所述多個(gè)電荷系列的每一電荷系列中的液滴的電荷信號(hào)的振幅。[0007]本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)一步包括一種用于調(diào)整施加到從流式細(xì)胞器中的流體流形成的液滴的電荷脈沖信號(hào)的電荷振幅以在液滴上產(chǎn)生大體上均一的電荷的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:電荷脈沖發(fā)生器，其響應(yīng)于控制信號(hào)產(chǎn)生電荷脈沖信號(hào)，所述電荷脈沖信號(hào)具有恰在液滴與流體流分離前給液滴充電以獲得帶電液滴的電荷量值;至少一個(gè)導(dǎo)電收集器，其收集帶電液滴且累積具有電荷量值的電荷;連接到至少一個(gè)導(dǎo)電收集器的靜電計(jì)，其檢測(cè)電荷量值且產(chǎn)生電荷量值信號(hào);處理器，其接收電荷量值信號(hào)且產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)產(chǎn)生液滴的多個(gè)電荷系列，所述電荷系列產(chǎn)生具有已受先前液滴的電場(chǎng)影響的電荷的受影響液滴以及未受先前液滴的電場(chǎng)影響的不受影響液滴，且針對(duì)所述多個(gè)電荷系列比較受影響液滴和不受影響液滴的電荷量值信號(hào)以更改控制信號(hào)的電荷量值，控制信號(hào)在流式細(xì)胞器的操作期間將液滴充電到均一量值?！靖綀D說明】[0008]圖1為圖示說明用于將液滴從流式細(xì)胞器中的流體流分離的定時(shí)和相位調(diào)整系統(tǒng)的實(shí)施例的示意方塊圖。[0009]圖2為可在圖1中圖示說明的實(shí)施例中利用的電荷脈沖電路的實(shí)施例的示意方塊圖。[0010]圖3為壓電式電壓發(fā)生器電路的實(shí)施例的示意方塊圖。[0011]圖4為本發(fā)明的另一實(shí)施例的立體圖。[0012]圖5為圖示說明通過本發(fā)明的各種實(shí)施例的控制器執(zhí)行的各種過程的作業(yè)流程圖。[0013]圖6為圖示說明控制器的操作的流程圖。[0014]圖7為調(diào)節(jié)器(defanner)的實(shí)施例的示意圖。[0015]圖8為圖不說明圖7中圖不說明的帶電液滴的電場(chǎng)效應(yīng)的不意圖。[0016]圖9為用于調(diào)整圖7中圖示說明的電荷脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的電荷脈沖的電荷量值的流程圖。[0017]圖10為圖示說明產(chǎn)生累積校準(zhǔn)電荷的過程的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0018]圖1為圖示說明用于將液滴從流式細(xì)胞器中的流體流分離的定時(shí)和相位調(diào)整系統(tǒng)100的實(shí)施例的示意方塊圖。如圖1中所圖示說明，樣本池104通過導(dǎo)管106連接到噴嘴102。樣本池104提供待通過圖1中圖示說明的流式細(xì)胞器分離的樣本顆粒。鞘池108也連接到噴嘴102且經(jīng)由導(dǎo)管110將鞘流體供應(yīng)到噴嘴102。丹尼爾.N.?？怂?DanielN.Fox)和內(nèi)森.Μ.加斯基爾?？怂?NathanM.Gaskill_Fox)于2012年6月14日申請(qǐng)的題為“用于流式細(xì)胞術(shù)的流速平衡、可動(dòng)態(tài)調(diào)整鞘傳送系統(tǒng)(FlowRateBalance,DynamicalIyAdjustableSheathDeliverySystemforFlowCytometry)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/659,528號(hào)中揭示了用于維持鞘流體的大體上恒壓的各種方法，所述申請(qǐng)案揭示且教示的所有內(nèi)容都特定地以引用的方式并入本文中。通過導(dǎo)管110供應(yīng)的鞘流體與噴嘴102中的樣本流體組合且向下流出噴嘴102以形成流體流114。噴嘴包含壓電式致動(dòng)器112，壓電式致動(dòng)器112在流體流114中產(chǎn)生振動(dòng)以使流體流114在液滴分離點(diǎn)116處分裂為液滴。壓電式致動(dòng)器112響應(yīng)于參照?qǐng)D2更詳細(xì)揭示的壓電式電壓發(fā)生器152操作。[0019]流式細(xì)胞器(例如在圖1中圖示說明的流式細(xì)胞器)分離液滴的方式為通過將電荷脈沖施加到液滴，使得所述液滴可通過以正電壓和負(fù)電壓充電的偏轉(zhuǎn)板124、126偏轉(zhuǎn)。在液滴于液滴分離點(diǎn)116處變得與流體流114分離之時(shí)(而不是之后、之前)，通過從電荷脈沖發(fā)生器150施加電荷脈沖到流114而使液滴變?yōu)閹щ?。通過這種方式，流體流114變?yōu)閹щ姡耶?dāng)液滴與流體流114分離時(shí)流體流114上的電荷轉(zhuǎn)移到液滴流122中的液滴。如果過早給流體流114充電，那么流體流114上的電荷將衰減，且液滴流122中的液滴將僅具有微量電荷，或不具有電荷。如果過晚(即，在液滴與流體流114分離后)施加電荷脈沖，那么液滴將不具有電荷，這是由于當(dāng)電荷施加到流體流114時(shí)液滴并未連接到流體流。[0020]因此，為了用電荷脈沖給液滴流122中的液滴適當(dāng)?shù)爻潆?，必須在液滴與流體流114分離之時(shí)(而非之前)將電荷脈沖施加到流體流114。可調(diào)整壓電式致動(dòng)器112的強(qiáng)度和頻率以及電荷脈沖發(fā)生器150產(chǎn)生的電荷脈沖的定時(shí)，以使得在適當(dāng)時(shí)間施加電荷脈沖到流體流114。壓電式發(fā)生器152響應(yīng)于控制器146產(chǎn)生的控制信號(hào)157操作。[0021]如同樣在圖1中圖示說明，通過控制器146控制電荷脈沖發(fā)生器150和壓電式電壓發(fā)生器152?？刂破?46可改變壓電式電壓發(fā)生器112的操作參數(shù)以改變壓電式致動(dòng)器112的強(qiáng)度和頻率，從而改變液滴與流體流分離的定時(shí)和相位。另外，還可改變液滴分離點(diǎn)116的位置，液滴分離點(diǎn)116為液滴流122中的液滴與流體流114分離的點(diǎn)。通過由控制器146產(chǎn)生的控制信號(hào)156控制電荷脈沖發(fā)生器150，使得控制器146可控制施加到流體流114的電荷脈沖信號(hào)的定時(shí)和/或相位。這樣，控制器146可調(diào)整液滴分離點(diǎn)116和來自電荷脈沖發(fā)生器150的電荷脈沖信號(hào)的定時(shí)兩者，使得在適當(dāng)時(shí)間施加電荷脈沖信號(hào)以最優(yōu)化液滴流122中的液滴上的電荷。[0022]如在圖1中進(jìn)一步圖示說明，在圖1中圖示說明的流式細(xì)胞器的操作期間施加正DC電荷和負(fù)DC電荷到偏轉(zhuǎn)板124、126。施加到偏當(dāng)前第1頁1 2 3 4 5