[发明专利]一种流式细胞仪液流系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种流式细胞仪液流系统及控制方法，该系统包括样液通道、鞘液通道、负压源通道和流动室；样液通道、鞘液通道、负压源通道均与流动室连接；鞘液通道设有位置势能稳定装置，该装置包括鞘液容器、鞘液缓存装置、第一鞘液循环泵、第二鞘液循环泵；鞘液缓存装置具有一个鞘液入口、两个鞘液出口；第一鞘液循环泵的入口与鞘液容器连通，其出口与鞘液缓存装置的鞘液入口连通；鞘液缓存装置的一个鞘液出口与流动室连通，鞘液缓存装置的一个鞘液出口与第二鞘液循环泵的入口连通，第二鞘液循环泵的出口与鞘液容器连通，且鞘液缓存装置中与第二鞘液循环泵相连的鞘液出口高于其与流动室相连的鞘液出口。本发明对鞘液控制精确、杜绝了鞘液脉动。

技术领域

本发明属于分析仪器技术领域，涉及生物检测、颗粒检测、细胞分析技术，具体涉及一种流式细胞仪液流系统及其控制方法。

背景技术

流式细胞仪一般包括液流系统，光学系统，电子与信号处理系统。其原理为：将被标记的待测细胞(或颗粒)制备成单细胞(或颗粒)悬液，作为样液。该样液在液流系统的作用下，被鞘液包裹起来，聚焦形成层流，稳定的流过激光聚焦光斑并被激发出荧光。荧光被探测系统接收并作进一步数据分析，从而得到样本的信息。

从上述原理可知，液流系统是仪器稳定准确的关键因素。若聚焦宽度不稳定，会导致不能形成稳定的单细胞流，从而出现探测误差；若聚焦速度不稳定，会导致信号采样和处理出现误差，影响结果分布。

目前液流系统的动力源主要有三种形式：注射泵、正压推动及负压抽动。注射泵由于使用不便已不常见。目前正压推动的动力源主要有蠕动泵、真空泵或者类似真空泵装置三种，正压推动可以很好地实现液流控制，但是若使用蠕动泵作为正动力源，会导致液体流动过程中出现脉动，对于信号分析很不利。尤其是具有分选功能的流式细胞仪，当检测到目标细胞后，需要在流道的下游位置对目标细胞捕获(如形成液滴等)，但脉动现象常常会导致捕获失败。若使用真空泵或类似装置作为正动力源，则需要鞘液和(或)样液处于密封状态。这种状态下，压力的作用会使得大量的气体溶入鞘液和(或)样液。而这些溶有气体的液体，在管道中流动的过程中，由于压力的改变，会将气体释放出来形成气泡。这些气泡会导致分析数据错误，甚至严重情况下会使得仪器不能正常工作。另外密封要求会导致设备的体积过大、增加仪器的复杂度和用户的耗材成本。

负压抽动的液流系统，包括负压的控制、鞘液稳定性的控制，以及样液聚焦状况的反馈控制。目前液流系统的负压动力装置一般包括两个以上的主动装置，如总负压和鞘液负压(或正压)，以便对各个流道分别控制，同时引入压力反馈，实现动力的稳定输出。

鞘液稳定性方面，大量实验证明，其稳定性对仪器的性能有很大的影响，而且相当敏感。公开的CN104749085A专利申请中，使用了一个总主动负压装置和一个主动鞘液负压装置。其中鞘液负压驱动装置用来驱动鞘液，从而得到较为稳定的鞘液流量。然而，由于鞘液的液位高度随着使用而减少，其位置势能是在不断变化的，因此该技术方案还是很难得到稳定的鞘液流量。

如果上述鞘液负压驱动装置在使用过程中进行持续改变压力，则可以补偿这种变化。但是由于实际使用过程中，并不能精确的得到鞘液的消耗量，因此这种补偿方式较为粗糙，甚至只能梯度性的补偿。比如美国公开的专利申请 US20040031521A描述了一种保持鞘液液位高度的方法。它在鞘液瓶中安装一个液位传感器来检测鞘液的液位高度，当高度降低时，通过传感器的反馈数据来驱动泵往鞘液瓶中补充鞘液，从而保持鞘液的位置势能不变，因此也就不需要持续改变鞘液负压装置的压力。然而这只是理想状态，实际过程中，如上所说，由于传感器精度和灵敏度的限制，以及器件相应的滞后性，这种补偿方式并不准确，而且可能会造成鞘液脉动。同时过多的器件加入也降低了系统稳定性，增加了仪器负担。