鞘流阻抗法粒子分析儀的製作方法

2023-06-04 03:41:21 2

專利名稱：鞘流阻抗法粒子分析儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其可利用鞘流阻抗法進行 粒子數量、體積等的檢測和分析以及其他應用。
背景技術：
利用鞘流阻抗法進行粒子數量以及體積檢測可以追溯到1974年的美 國專利US3，793，587以及US 3,810,010。其共同的基本組成要素是前池、
後池、小孔、樣本針、電極、檢測電路；其中前、後池由小孔相連，樣 本針與小孔同軸，其出口置於前池距離小孔很近的位置，以可向計數池 輸入被檢粒子懸濁液(稱為樣本流)，前、後池各自具有一個不含粒子 的導電液體源，其被稱為前鞘流和後鞘流；前鞘流的壓力等於樣本流在 樣本針出口處的壓力，後鞘流的壓力可遠小於前兩者的壓力。
在鞘流阻抗法計數電路中，與髙電位相連的電極必須放置於前池、 後池中的一個中，該池簡稱為高電位池，零電位電極放置在另一池中， 簡稱為零電位池。為了使由髙電位流向零電位的電流全部從計數池小孔 流過，並保證不因存在其他電流的支路而引入幹擾或降低傳感器的靈敏 度，最好使高電位池與為其內部供應導電液體的所有液路的上遊隔斷， 以避免這些液體的上遊與零電位相連而形成電流支路的可能。
美國專利US 4，070，617和US 4，198，160的鞘流驅動均採用液位差驅動 方式。美國專利US4，165，484則引入了外界壓力源，其採用了氣源驅動鞘 液儲液池、鞘液儲液池中的液體受壓力驅使進而向計數池提供鞘液的方式。為了降低由儲液池引入計數電路的幹擾，美國專利US4，165，484的發 明者採用了在鞘液供給通道中串連毛細玻璃管的方法，從而增大該段液 路的電阻，以求起到電磁隔離作用。但是，在這種方式下，從鞘液儲液 池到計數池的液路不可避免地充當了導電線路的作用，勢必向計數池內 部引入電磁幹擾信號，而這一信號將疊加在小孔阻抗信號上，從而使信 號識別變得困難。要想使幹擾降低，必須選擇又長又細的毛細玻璃管， 從而增加了應用風險；同時，為了減少幹擾，還必須避免採用體積較小、 控制靈敏的電磁閥控制液路，從而為液路設計帶來麻煩；而且，這種方 法中後鞘流的驅動壓力較大，從而導致液體大量耗費。
美國專利US5，卯5，214採用"正壓驅動"的方法驅動，其推動後鞘液 注入後池的動力來自於上遊池中的正壓，要保證該正壓能夠傳遞到後池 中，就必須保證沿途液路的密封以及液體的持續補給，因此很難保證不 將外界的幹擾信號引入後池。美國專利US 6，卯9，269採用了將計數池置入 一個特製的屏蔽盒中的方法，從而起到了一定的屏蔽效果，但其並不能 防止樣本進入後池後回流並產生假信號。

發明內容
為克服上述現有技術中的缺陷，本發明的一個目的在於提出一種鞘 流阻抗法粒子分析儀，其可確保該粒子分析儀在快速檢測粒子的同時有 效降低信號噪聲、提高粒子檢測的靈敏度、並避免電磁噪聲由後鞘流或 廢液引入計數池。
本發明的另一個目的在於確保在粒子檢測過程中後池鞘液由外向內 流動，從而防止樣本液回流而接觸池壁，並保持後池清潔，防止汙染。
為達到上述目的，本發明提供了一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其包 括計數池和計數電路，該計數池包括前池和後池，該前池包括粒子懸濁液入口和前鞘液入口，該後池包括後鞘液入口和廢液出口，該前、後池 之間具有小孔，以提供前、後池之間的流體通路，該前、後池分別通過 電極與該計數電路相連，其中，該粒子分析儀還包括一個後鞘隔離池， 其上端一方面與大氣相通、另一方面通過管路與一鞘液儲液池(即鞘液 補給源)相連，其下端通過管路與該後池相連，該後鞘隔離池的底部存 儲後鞘液，在非檢測時段，可通過該鞘液儲液池向該後鞘隔離池補給後
鞘液；在檢測過程中，向該後鞘隔離池供給液體的液路被切斷，並停止
由該鞘液儲液池向該後鞘隔離池供給後鞘液，且後鞘隔離池中的後鞘液
向後池流動，大氣可從其頂部的一個接口進入後鞘隔離池內補充，從而
形成隔離空氣，以使連接後鞘隔離池的入口與出口的內部流體通路被空
氣隔離，此外在檢測過程中，該後鞘隔離池中的後鞘液的液位被保持為
始終高於該後池的液位。
優選的是，該後鞘隔離池的頂部具有兩個接口，其中一個接口與一
個單向閥相連，該單向閥只允許流體由池內向池外流動，另一個接口與
一段管路相連，該管路具有兩個分支， 一個分支與一鞘液補給源相連，
另一個分支與另一單向閥相連，該單向閥只允許流體由池外向池內流動,
且該單向閥位於所有液路的最髙位置。
通過這種方式，在該粒子分析儀的檢測過程中，後鞘液向後池流動， 大氣可從其頂部的一個接口進入後鞘隔離池內補充，從而可形成隔離空
氣，以使連接後鞘隔離池的入口與出口的內部流體通路被空氣隔離。在 空氣流入池內的同時，可將其經過的管路中的液體擠入後鞘隔離池，並 使該段管路中形成氣柱，以保證並增強空氣隔離的效果；在檢測過程之 外的時段，通過接口上遊的另一支路可為該池補給液體，並將池內多餘 的空氣由另一接口的單向閥排出。該兩個單向閥功能可自行實現，無需 額外控制，從而增強了系統的穩定性。另外，在檢測過程中，該後鞘隔離池的內部不承受任何來自外界的液體補給，僅在標準大氣壓環境下、 在與上遊補給源空氣隔離的條件下執行向後池排入後鞘液的任務，此時 後鞘液在與後池的液位差或連同後池內部負壓的作用下流入後池。在非 檢測時段，該後鞘隔離池接受上遊的後鞘液的補給，並儲存，以備檢測 時使用。
優選的是，該後鞘隔離池位於較該後池高的位置。
優選的是，該鞘流阻抗法粒子分析儀還包括一個廢液隔離池，其位 於該後池的廢液出口的下遊，該廢液隔離池的頂端與該廢液出口相連， 該廢液隔離池的底部與一廢液池相連，該廢液隔離池的頂端還與大氣相 通，以使連接廢液隔離池的入口與出口的內部流體通路被空氣隔離。
優選的是，該廢液隔離池位於較該後池低的位置，連接該廢液出口 與該廢液隔離池的管路的高度低於該後池的最高液面。
優選的是，該鞘流阻抗法粒子分析儀還包括一個限流管，其串聯在 該後鞘隔離池與該後池之間的管路中，以限制後鞘液從該後鞘隔離池流 向該後池的速度，從而可降低後鞘液的使用量，大幅減小後鞘隔離池所 需的容積，進而減小後鞘隔離池的體積，使後鞘液由後鞘隔離池儲存並 供給變得更加方便、可行，並可使最終從該廢液出口流入該廢液隔離池 的液體的流量只能形成間斷的液滴，而不至形成連續流束，從而使該廢 液隔離池的底部與頂部的液體之間通過空氣隔離。
優選的是，該廢液隔離池的上遊設有一廢液緩衝池，以使計數時產 生的較大流量的廢液在廢液緩衝池中臨時存放，然後再排入該廢液隔離 池。這樣，當增大後鞘流流量導致廢液無法以液滴形式直接排入廢液隔 離池中時，可以保證隔離效果。
優選的是，該前池及其兩個入口中的液體全部與一零電位電極相連， 該後池與一高電位電極相連，電流無法通過小孔以外的路徑(如後鞘液上遊)回到零電位，從而使小孔成為高電位電流至低電位電流的唯一路 徑，該零電位電極和該高電位電極分別與該計數電路相連。
優選的是，該鞘流阻抗法粒子分析儀還包括一金屬屏蔽盒，其自身接 地，該計數池、該後鞘隔離池、該廢液隔離池均放置於其中。
優選的是，除了後鞘液、廢液分別被後鞘隔離池、廢液隔離池隔離以 及與大氣相連的管路由空氣阻斷外，其餘與計數池相連的管路、為後鞘 隔離池補給的管路、廢液隔離池通往廢液池的管路中的液體均與該屏蔽 盒相連，即電位為零。
優選的是，該前鞘液入口通過一管路與一鞘液儲液池相連，該鞘液儲 液池與一正壓源相連，從而使前鞘液由正壓源提供的氣源驅動，該正壓 源為鞘液儲液池提供壓力，進而向計數池提供前鞘流，從而為前鞘流施 加較大的壓力，同時後池壓力僅由後鞘隔離池中液體與後池液位差作用 或連同後池內部負壓形成，故前後池的壓差較大，由此使液體通過小孔 的速度加快，以實現快速檢測。
優選的是，通過一樣本針將粒子懸濁液引入該前池中，並通過一出口 管將廢液引出該後池。
優選的是，該樣本針位於該前池外的一端充當該粒子懸濁液入口，該 出口管位於該後池外的一端充當該廢液出口 。
優選的是，在該鞘液儲液池中存儲用於補給的無粒子液體。
優選的是，該前鞘液和該後鞘液導電且不含粒子，其在檢測過程中分 別在前、後池中形成前、後鞘流，含有待測粒子的粒子懸濁液在檢測過 程中形成通過該小孔的樣本流。
優選的是，該前池、該後池、該小孔均由絕緣材料形成。
優選的是，該小孔開設在一個圓柱形人造紅寶石片上，其內徑與深度
均小於100微米。
優選的是，在檢測過程中，該後鞘隔離池中的後鞘液在與該後池的液 位差或連同該後池內部負壓的作用下自動、連續地流入該後池。
優選的是，該廢液緩衝池的底部與該廢液隔離池的頂部通過一管路相 連，該管路的內徑被限制為使廢液以液滴的形式從該廢液緩衝池逐漸排 入該廢液隔離池。
優選的是，該廢液緩衝池的底部與該廢液隔離池的頂部通過一管路相 連，該管路上設有一閥，以在該閥的控制下將該廢液緩衝池中的廢液排 入該廢液隔離池。
與現有技術相比，本發明的鞘流阻抗法粒子分析儀具有以下顯著優
點
在本發明中，可通過正壓預加液到後鞘隔離池，在檢測計數過程中 加液停止，後鞘液與其上遊液體補給源通過後鞘隔離池上部的空氣隔離 開，後鞘液在重力或連同後池內部負壓的作用下自動、連續地流入後池， 從而形成後鞘流。即在檢測時，將切斷向後鞘隔離池供給液體的液路，停 止由鞘液儲液池向後鞘隔離池供給液體，避免在檢測過程中發生後鞘隔 離池上部的補給液體與下部的後鞘液通過液體連接引入外界的幹擾信號 的可能，保證空氣隔離的有效性。此外，由於後鞘隔離池與廢液隔離池
;空氣隔開， l管路之間形
成氣柱隔離，由此保證並增強了空氣隔離的效果，確保了由高電位流向 零電位的電流全部從計數池的小孔流過，並保證不因存在其他電流的支 路而引入幹擾或降低粒子分析儀的靈敏度，從而完全避免了後鞘流或廢 液對電流的分流作用，並隔離了由後鞘流或廢液引入的噪聲。
另外，由於採用了在檢測計數過程中使其中的後鞘液的液位被保持為 始終高於後池的液位的後鞘隔離池，使得本發明的粒子分析儀可在液位差作用下或連同後池內部負壓的共同作用下向後池提供後鞘液，從而可 確保在粒子檢測過程中樣本液不至回流而接觸池壁，並保持後池清潔， 防止汙染。
此外，由於前池鞘液可由氣源驅動，後池鞘液可由液位差或連同後 池內部負壓驅動，因此前後池壓差較大，從而可以快速地統計大量粒子。
另外，由於計數池、後鞘隔離池、廢液隔離池均可置於屏蔽盒的內 部，從而可徹底排除後鞘流或廢液從外界引入幹擾的可能。


從下面結合附圖所示的示範性實施例對本發明所做的進一步描述中 將可以更清楚地理解本發明的特徵和優點，其中該示範性實施例僅以舉 例的示出，其並不意味著對本發明的限制。
圖l是本發明的一實施例的粒子分析儀的液路及信號檢測電路的示
意圖2是圖1的等效電路的示意圖3是屏蔽盒及內部組件的剖面圖4是屏蔽盒的外觀圖5是僅依靠後池中小孔附近的流束周圍區域產生負壓驅動後鞘流
時樣本液在出口管內發生回流的示意圖6是同時依靠後池中小孔附近的流束周圍區域產生負壓以及液位
差驅動後鞘流的示意圖7a、 7b是本發明的廢液隔離池的兩種變型實施方案的示意圖。
具體實施例方式
如圖l、 3所示，根據本發明的一示範性實施例的鞘流阻抗法粒子分 析儀包括計數池1和計數電路2。該計數池1包括前池3和後池4，該前池3 包括一個粒子懸濁液入口5 (由樣本針18在計數池外的一端充當)和一個 前鞘液入口6，該後池4包括一個後鞘液入口7和一個廢液出口8 (由出口 管13在計數池外的一端充當)；前、後鞘液導電且不含粒子，其在使用 過程中分別在前、後池中形成前、後鞘流9、 12;樣本針18、出口管13的 材料為導電金屬； 一個後鞘隔離池10位於較計數池1 (特別是後池4)高 的位置處，其在液位差ll和/或後池內部的負壓作用下向後池提供後鞘流 12，並包裹從前池3流出的液體進入出口管13; —個廢液隔離池25位於計 數池的下遊，其高度(或水平位置)低於計數池l (特別是後池4)的內 部最高液面，且其下端與負壓源39相通； 一個小孔14位於前、後池之間， 並提供前、後池之間唯一的流體通路；該計數電路2包括兩個電極，其中 前池及其兩個入口中的液體全部與零電位電極15相連，後池液體與高電 位電極16相連，前池3、後池4、小孔14均由絕緣材料形成，後鞘隔離池 10的與管路50相連的部分和其與接口23相連的部分之間絕緣，廢液隔離 池25的與管路27相連的部分和其與管路36相連的部分之間絕緣，故電流 無法通過小孔以外的非流體介質(如池體)回到零電位，同時，連接後 鞘隔離池10的頂部接口與底部出口的內部流體通路被絕緣的空氣隔離， 廢液隔離池25亦如此(下文將詳述)，從而使小孔14成為高電位電流至 低電位電流的唯一流體路徑，兩個電極均與信號處理單元17相連。
前池3、後池4的內部均為圓柱形(當然，根據需要，其也可以採取 其它形狀)，其軸線與水平面共面，並與小孔14的軸線、樣本針18的軸 線、出口管13共線；小孔14開設在一個圓柱形人造紅寶石片上，其內徑 與深度均小於100微米，該寶石片安裝在前、後池之間；樣本針18沿軸線 方向開設有通孔，從而為樣本粒子懸浮液19注入計數池提供通路。
存在兩個入口通向前池3的內部，其中一個為樣本針18，另一個為前 鞘液入口6，前鞘液入口6與鞘液儲液池20相連，正壓源21為鞘液儲液池 20提供壓力，進而可向計數池1提供前鞘流9。
後鞘隔離池10的主體內部形成上部為圓柱體、下部為大致圓錐體的 封閉空腔，其具有沿豎直方向延伸的軸線，其頂部具有兩個接口51、 52， 其中接口52與單向閥V9相連，閥V9隻允許流體由後鞘隔離池內向後鞘隔 離池外流動，反向阻止；接口51與管路50相連，該管路具有兩個分支管 路26、 53，分支管路26可到達鞘液儲液池20，分支管路53與另一單向閥 V8相連，該閥以相反方式安裝，只允許流體由後鞘隔離池外向後鞘隔離 池內流動，反向阻止，且該單向閥位於所有液路的最高位置；後鞘隔離 池10的底部存儲後鞘液，檢測時，大氣可從單向閥V8、至管路53、至管 路50進入後鞘隔離池10內，空氣流入後鞘隔離池內的同時，可很快地將 管路53、 50中的液體擠入後鞘隔離池10，使該段管路中形成氣柱54，以 在後續的檢測過程中保證並增強空氣隔離的效果，後鞘隔離池的上部空 間中可形成隔離空氣40。在檢測過程之外的時段，接口51上遊的另一支 路26可為該後鞘隔離池補給液體，並將後鞘隔離池內多餘的空氣由單向 閥V9排出。
兩個單向閥V8、 V9功能可自行實現，無需額外控制，從而增強了系 統的穩定性。
在檢測過程中，後鞘隔離池10的內部不承受任何來自外界的液體補 給，其僅在標準大氣壓環境下、在與上遊鞘液儲液池20中的液體由空氣 隔離的條件下執行向後池4排入後鞘液的任務，此時後鞘液在與後池4液 位差或連同後池4內部負壓的作用下流入後池4。在非檢測時段，該後鞘 隔離池接受上遊的後鞘液的補給，並儲存，以備檢測時使用。後鞘隔離
池的底部23與計數池的後池4相連，並位於較後池4高的位置，在計數過 程中，該後鞘隔離池中的液位始終高於後池4中的液位。
限流管24位於連接後鞘隔離池10與後池4的管路中，其作用是限制後 鞘隔離池10中的液體注入後池4的速度，降低後鞘液的使用量，從而大幅 減小後鞘隔離池10所需要的容積，進而減小後鞘隔離池10的體積，使後 鞘液由後鞘隔離池10儲存並供給的方案變得更加方便、可行，同時控制 從出口管13流入廢液隔離池25的液體的流量，以使其只能形成間斷的液 滴，而不至形成連續流束，從而使廢液隔離池25的底部與頂部的液體之 間由空氣37隔離。
後鞘流12通過限流管24從後鞘隔離池10注入計數池的後池4，後鞘隔 離池10中的液體通過管路26、 50由鞘液儲液池20提供補給。
出口管13為計數池的唯一出口 ，其在計數池1外側的一端通過管路27 與廢液隔離池25相連，管路27與廢液隔離池25的水平位置(或高度)均 低於計數池l的內部最高液面。廢液隔離池25與後鞘隔離池10的結構類 似，其頂端具有一個入口與出口管13相連， 一個氣體出入口28與大氣相 通，底部具有一個出口與載有負壓的廢液池30相連，故廢液隔離池25中 沒有液體累積。
除了以上所描述的實施方式外，本發明的廢液隔離池的隔離效果也 可採用圖7a、 7b所示的實施方案來實現。
具體地說，如圖7a、 7b所示，廢液隔離池25的上遊均增設有廢液緩 衝池251,該廢液緩衝池251的頂部通過氣體出入口28與大氣相通並通過 管路與閥V5相連，該廢液緩衝池251的底部通過管路361與廢液隔離池25 的頂部相連，其中廢液隔離池25的與管路361相連的部分和其與管路362 相連的部分之間絕緣，如此可以使計數時產生的較大流量的廢液在廢液 緩衝池251中臨時存放，並將多餘氣體通過氣體出入口28排出。廢液緩衝池251的排空則可以通過限制或減小管路361的內徑而使廢液在重力作用 下以液滴321的形式逐漸排入廢液隔離池25而實現，此時廢液隔離池25的 上部將始終存在隔離空氣371，如圖7a所示；或者，可在管路361上加裝 閥V51，並可同時省去廢液隔離池25上方與大氣相通的接口。通過這種方 式，在檢測計數時，閥V51關閉，產生的較大流量的廢液在廢液緩衝池251 中臨時存放，並將多餘氣體通過氣體出入口28排出，廢液隔離池25中的 空氣371將其上遊和下遊的廢液隔離開；在非計數期間，通過開啟閥V51 來使廢液緩衝池251中的廢液在重力作用下排入廢液隔離池25，空氣將通 過廢液緩衝池251頂部的氣體出入口28進入而進行補充，並在廢液緩衝池 251排空後通過管路361進入廢液隔離池25，從而形成隔離空氣371，此時 可不要求以液滴形式進行廢液的排空，如圖7b所示。
當增大後鞘流流量而導致廢液無法以液滴形式直接排入廢液隔離池 中時，上述兩種備選方案可用來保證隔離效果。
如圖4所示，屏蔽盒31為一個接地金屬盒，計數池l、後鞘隔離池IO、 廢液隔離池25均可放置於其中。如圖2所示，除了後鞘流12、廢液32分別 被後鞘隔離池IO、廢液隔離池25隔離以及與大氣相連的管路由空氣阻斷 (形成電流斷路)夕卜，其餘與計數池1相連的管路33、 34、 35、為後鞘隔 離池10補給的管路26、廢液隔離池25通往廢液池30的管路36中的液體均 與屏蔽盒31相連，即電位為零。
信號處理單元17為由計數池1構成的阻抗法傳感器提供驅動信號，並 將微弱原始信號處理成滿足A/D輸入要求的信號，進而進行算法識別、計 數，該信號源自樣本液中的粒子通過小孔時使小孔兩端的電阻特性發生 變化而產生。在計數池中安裝有兩個電極15、 16，並與信號處理單元17 相連，其中高電位電極16與後池相連，零電位電極15與前池相連。
本發明的鞘流阻抗法粒子分析儀的在實施檢測時的計數流程如下
首先按照預定的稀釋比(如l: 1000)將被測粒子懸浮液稀釋，以使 之成為樣本液，並注入到預混池38中，然後打開閥V6、閥V7，由於有負 壓源39作用於廢液池，利用廢液池30中的負壓吸取樣本液19，使其充滿 管路35，接著關閉閥V6、閥V7，打開閥V1，利用正壓源21由鞘液儲液池 20向後鞘隔離池10補給液體，單向閥V8自動阻止液體進入支路53,同時 後鞘隔離池10上部的氣體隨液體的注入通過接口52、閥V9排出，在後鞘 隔離池10的液面未及池的頂部前將閥V1關掉，此時打開閥V5，後鞘隔離 池10中的液體即可通過限流管24向計數池1中流動，同時帶動空氣由閥 V8、沿管路53、 50流入後鞘隔離池，將原先管路中的液體擠入後鞘隔離 池，並在管路50中形成氣柱54，從而使後鞘隔離池10與後鞘液供給管路 26由空氣40或管路53、 50中的氣柱54隔開。
此時後鞘流12已經形成，再打開閥V2，向前池3引入來自鞘液儲液池 20的鞘液和正壓，以使前池3的液體由小孔14向後池4流動，從而形成前 鞘流9。
此時打開閥V4，並控制電機41推動注射器42，以將管路35中的樣本 液通過樣本針18推入計數池1，樣本液在樣本針18的出口處開始在前鞘流 9的作用下收斂，逐步變細、加速，沿小孔14的軸線方向流動，並在前鞘 流9的包裹下從小孔14的中心通過，通過小孔14時為流速很高、直徑小於 小孔14的流束43,流束43的直徑可通過調節注射器驅動電機41的快慢令 其等同於一個被檢粒子的直徑，從而避免多個粒子同時通過小孔的可能。
由於待測粒子(如血細胞)為不良導體，當包含有待測粒子的樣本 液43通過小孔14時，待測粒子取代導電液體，從而導致小孔的阻抗特性 發生變化，由於小孔14為高電位電流至低電位電流的唯一路徑，故電極 15、 16之間的阻抗特性也相應發生變化，該變化在大小上正比於粒子的 體積，信號處理單元17將該變化轉化為脈衝波形，通過分析脈衝波形的 大小與數量即可獲得粒子的體積分布情況和粒子數量。
樣本液43在前鞘流9的包裹下通過小孔14後進入後池4， 二者在已經 形成的後鞘流12的包裹下繼續沿軸線流動，並進入出口管13，進入出口 管13的液體最終沿管路27流入廢液隔離池25 。
從出口管13流入廢液隔離池25的液體的流量可在限流管24的調節下 只形成間斷的液滴32，而不至形成連續流束，從而使廢液隔離池25的底 部與頂部的液體之間由空氣37隔離。進入廢液隔離池25的液體32在重力 作用下到達廢液隔離池25的底部，並在底部受到負壓源39的作用下流入 廢液池30。
計數完畢後，保持後鞘流12向後池注入，令電機41停止推動注射器 42，停止樣本流注入計數池l,之後關閉閥V2，停止向前池3供給前鞘流9， 最後關閉閥V5，停止向計數池1供給後鞘流12。之後執行清洗時序，以對 計數池l及與其相連的組件進行清洗。
然後關閉閥V4，打開閥V3，注射器驅動電機41反轉，以使注射器42 從無粒子液體源44吸取滿量程液體。
計數流程到此結束。
已經發現，為了實現鞘流阻抗法計數，需滿足樣本針18的入口壓力 略大於前鞘液入口6的壓力，以使樣本液在前鞘流9的包裹下沿軸線通過 小孔14，並獲得重複性較好、易識別的脈衝波形；同時，為了保證樣本 液中的粒子通過小孔後不迴旋而產生重複信號，並保持前、後池的池壁 清潔而不被樣本液汙染，故在後池4中增加後鞘流12，後鞘液入口7的壓 力小於前鞘液入口6的壓力，後鞘流12包裹著前鞘流9及樣本流43進入出 口管13。
進一步地，希望樣本粒子在短時間內通過更多的粒子，為此增加並
利用外界正壓力源(即正壓源21)為前鞘流9施加較大的壓力，以使前後 池的壓差較大，從而使液體通過小孔14的速度加快，由此每秒檢測的粒 子數例如可以達到10k個以上。通過仿真及試驗證明在提高前鞘流9的 壓力的同時，後鞘流12的壓力並不需要提高。實際上，越高的前後池壓 力差，前池液體通過小孔14後的流速越大，並形成一股與小孔14同軸的 流束，而在後池中小孔14附近，如圖5、 6所示，該流束周圍區域45將產 生一個低於標準大氣壓的負壓，並且壓力差越大，進入後池4後產生的負 壓也越大，後鞘流12在該壓力與大氣之間的壓力差作用下可以自動流入 後池4，並實現包裹樣本流43、前鞘流9以及防止其回流或汙染後池的功 能。因此，本發明設計了一個上端與大氣相通、下端與後池4相連的後鞘 隔離池IO，並在計數時保持其內部液位始終高於後池液位，從而可實現 後鞘流12的外部驅動。
同時，後鞘隔離池10與廢液隔離池25將後池4通向後鞘液上遊以及廢 液下遊的流體路徑通過內部空氣或管路50中的氣柱54隔離開，從而避免 了後鞘流12或廢液32對電流46的分流作用，提高了傳感器的靈敏度，並 隔離了由後鞘流12或廢液32引入的噪聲。
進一步地，本發明還實現了後鞘流12可在計數過程中保持由外向內 地流入計數池的功能。為此，後鞘隔離池10的液位被抬高，從而產生液 位差ll，即使當小孔14沒有液體高速通過因而在上述區域45中負壓未形 成的情況下，僅依靠液位差ll的作用，依然有不含粒子的清潔液體由外 向內流入後池4，並從出口管13流出計數池1，從而防止了出口管13內被 汙染的液體迴旋到計數池造成汙染的可能。
實際上，如圖5、 6所示，即便添加了後鞘流12，樣本流43的轉向與 回流的現象並沒有消失，它沒有在後池4內發生，但帶有粒子的樣本流仍會在出口管內的某一位置47處發生轉向並回流，而在折返途中遇到後鞘 流12而再次發生折返，以向計數池l外的方向流動。因此，出口管內壁48 是接觸樣本流且被樣本液所汙染的。如果後鞘隔離池10和計數池1的起始 液面相差太小，甚至位於計數池l的下方，在前述區域45產生的負壓的持 續作用下就可能發生後鞘隔離池10的液面降至計數池1的液面以下的情 況，此時一旦通過小孔14的液體停止流動，負壓消失，由於計數池l的液 位較高，則會發生計數池中的液體向後鞘隔離池10流動、並帶動出口管 13內的液體回流至計數池1的情況，這種情況將造成後池4的汙染，並影 響後續的計數性能，因此後鞘隔離池10中的液體不能僅靠前述區域45的 負壓來驅動。所以，在該實施例中，使後鞘隔離池10位於較計數池1 (特 別是後池4)高的位置，其內部最低液面在計數過程中始終高於計數池I 內的最高液面，從而使得前述區域45的負壓消失時，仍能夠促使後鞘隔 離池10中的液體流入計數池1，從而保證後池4不被汙染。
後鞘隔離池10的灌注在正壓源21的驅動下由鞘液儲液池20通過管 26、 50完成，在計數過程中，閥V1將關閉，從而切斷後鞘流的供給管路 26，並使後鞘流供給管路26與後池4斷開，以形成隔離空氣40，並通過由 單向閥V8、管路53、 50進入後鞘隔離池10的空氣形成隔離氣柱54。在計 數以外的時間中可隨時向後鞘隔離池10補充液體。
另外，如圖3所示，上述後鞘隔離池IO、廢液隔離池25可置於屏蔽盒 31的內部，從而徹底排除後鞘流12或廢液32從外界引入幹擾的可能。將 後池4作為高電位池，而將前池3作為零電位池，使小孔14成為兩個電極 15、 16之間電流流動的唯一路徑；同時，在屏蔽盒31中僅需一個閥V5控 制出口管13的通斷，該閥V5例如為氣動閥，故屏蔽盒31內沒有引入任何 外來的電磁信號，從而可實現良好的電磁隔離效果。
本發明的鞘流阻抗法粒子分析儀可用於粒子數量、體積等的檢測和 分析。例如，該鞘流阻抗法粒子分析儀可應用於血液細胞分析儀，以進 行體外診斷。在此情況下，該分析儀可檢測的粒子包括血細胞或直徑與 血細胞等數量級的可形成懸浮液的粒子。
雖然以上已經結合具體實施例對本發明進行了詳細描述，很是，很 明顯，以上描述以及在附圖中示出的內容均應被理解為是示例性的，而 非意味著對本發明的限制。對於本領域的技術人員來講，顯然可以在本 發明原理的基礎上對其進行各種變型或修改。這些變型或修改均不脫離 本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其包括計數池和計數電路，該計數池包括前池和後池，該前池包括粒子懸濁液入口和前鞘液入口，該後池包括後鞘液入口和廢液出口，該前、後池之間具有小孔，以提供前、後池之間的流體通路，該前、後池分別通過電極與該計數電路相連，其中，該粒子分析儀還包括一個後鞘隔離池，其上端一方面與大氣相通、另一方面通過管路與一鞘液儲液池相連，其下端通過管路與該後池相連，該後鞘隔離池的底部存儲後鞘液，在非檢測時段，可通過該鞘液儲液池向該後鞘隔離池補給後鞘液；在檢測過程中，向該後鞘隔離池供給液體的液路被切斷，並停止由該鞘液儲液池向該後鞘隔離池供給後鞘液，且後鞘隔離池中的後鞘液向後池流動，大氣可從其頂部的一個接口進入後鞘隔離池內補充，從而形成隔離空氣，以使連接後鞘隔離池的入口與出口的內部流體通路被空氣隔離，此外在檢測過程中，該後鞘隔離池中的後鞘液的液位被保持為始終高於該後池的液位。
2. 如權利要求l所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，該後 鞘隔離池的頂部具有兩個接口，其中一個接口與一個單向閥相連，該單 向閥只允許流體由池內向池外流動，另一個接口與一段管路相連，該管 路具有兩個分支， 一個分支與一鞘液補給源相連，另一個分支與另一單 向閥相連，該單向閥只允許流體由池外向池內流動，且該單向闊位於所 有液路的最高位置。
3. 如權利要求l所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，該後 鞘隔離池位於較該後池高的位置。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵 在於，還包括一個廢液隔離池，其位於該後池的廢液出口的下遊，該廢液隔離池的頂端與該廢液出口相連，該廢液隔離池的底部與一廢液池相 連，該廢液隔離池的頂端還與大氣相通，以使連接廢液隔離池的入口與 出口的內部流體通路被空氣隔離。
5. 如權利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，該廢 液隔離池位於較該後池低的位置，連接該廢液出口與該廢液隔離池的管 路的高度低於該後池的最高液面。
6. 如權利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，還包 括一個限流管，其串聯在該後鞘隔離池與該後池之間的管路中，以限制 後鞘液從該後鞘隔離池流向該後池的速度，並可使最終從該廢液出口流 入該廢液隔離池的液體的流量只能形成間斷的液滴，而不至形成連續流 束，從而使該廢液隔離池的底部與頂部的液體之間通過空氣隔離。
7. 如權利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，該廢 液隔離池的上遊設有一廢液緩衝池，以使計數時產生的較大流量的廢液 在該廢液緩衝池中臨時存放，然後再排入該廢液隔離池。
8. 如權利要求l所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，該前 池及其兩個入口中的液體全部與一零電位電極相連，該後池與一高電位 電極相連，電流無法通過小孔以外的路徑回到零電位，從而使小孔成為 高電位電流至低電位電流的唯一路徑，該零電位電極和該高電位電極分別與該計數電路相連。
9. 如權利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，還包括一個金屬屏蔽盒，其自身接地，該計數池、該後鞘隔離池、該廢液隔離 池均放置於其中。
10. 如權利要求9所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特徵在於，除了 後鞘液、廢液分別被後鞘隔離池、廢液隔離池隔離以及與大氣相連的管路由空氣阻斷外，其餘與計數池相連的管路、為後鞘隔離池補給的管路、 廢液隔離池通往廢液池的管路中的液體均與該屏蔽盒相連。
全文摘要
本發明提出一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其包括計數池和計數電路，該計數池包括前池和後池，前池包括粒子懸濁液入口和前鞘液入口，後池包括後鞘液入口和廢液出口，前、後池之間具有小孔，並分別通過電極與計數電路相連，該分析儀還包括一後鞘隔離池，其可使其底部存儲的後鞘液在重力或連同後池內部負壓的作用下自動、連續地流入後池，並使連接後鞘隔離池的入口與出口的內部流體通路被空氣隔離。該分析儀還可包括一廢液隔離池，其可通過內部空氣使連接廢液隔離池的入口與出口的內部流體通路隔斷。本發明可防止樣本液在檢測過程中回流，並有效降低信號噪聲、提高粒子檢測的靈敏度、並避免電磁噪聲由後鞘流或廢液引入計數池。
文檔編號G01N15/12GK101173887SQ200610161998
公開日2008年5月7日 申請日期2006年12月12日 優先權日2006年11月2日
發明者捷 祝, 成 羅, 彥 顏 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司