CN103718048B - 实验室仪器中受损流水线的检测 - Google Patents

Abstract

本文提供用于检测实验室仪器中受损流水线的***和方法。在一个实施方案中，例如，所述***包括：（1）洗选台，其与采样探头流体连通；（2）流体线，其耦接到所述洗选台以从所述洗选台抽回流体并将所述流体输送到废水罐；和（3）真空传感器，其耦接到所述流体线，以测量所述流体线内每单位时间的真空压力。然后每单位时间的真空压力被用于检测受损流水线（例如，所述流水线中的堵塞、闭塞、开口等）。

Description

实验室仪器中受损流水线的检测

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2011年8月3日提交的序列号为61/514,668的美国临时专利申请的申请日期的优先权；该申请的公开内容通过引用的方式并入本文。

引言

本发明涉及实验室仪器，诸如流式细胞仪。更具体地，本发明涉及检测实验室仪器中受损流水线的***和方法。

例如，流式细胞仪是用于分析和隔离生物粒子（诸如细胞和组成分子）的宝贵的实验室仪器。流式细胞仪利用流体流来线性分离粒子，以使粒子能够单列通过测量光散射和/或荧光的检测装置。然后可以根据个体细胞的散射和存在的可检测标记确定个体细胞的特征。因此，流式细胞仪可用于生成生物粒子种群的诊断简介。

流式细胞术样本的制备可能要求生物标本和试剂的准确分配。在此类情况下，检测与流式细胞仪结合使用的分配***存在的问题关键是防止检测***提供不准确结果。此外，样本流体进入流式细胞仪检测器的准确输送可能依赖于无阻碍地流过探头和输送管路。

在这些方面，通过仪器的流水线的流体和/或样本的处理（用于样本制备、样本采集和清洗）要求未受损的通道。例如，一个探头一般用于样本制备，而另一个用于供样本的输送以进行分析。探头中的堵塞或闭塞可能产生于样本制备过程期间仪器遭遇电源故障时探头内的蛋白质积聚或血液干涸；流水线内寄居的粒子；液体过滤器故障；错误接驳的接头；存在故障的阀门和泵；等。

概要

本文描述的***和方法用于检测实验室仪器中受损（例如，堵塞、闭塞、开口等）的流水线。在一个实施方案中，例如，所呈现的***和方法用于检测用于流式细胞仪中样本制备和输送的探头中的堵塞或闭塞。

探头通常通过经由泵或压力源迫使液体流过探头而被冲洗或清洗。冲洗动作通常发生于洗选台。来自洗选台的液体然后经由液泵（例如，废水泵）对流至废水罐。在一个实施方案中，真空传感器连接在泵的吸入侧且传感器在泵的入口侧监测真空水平（或压力轨迹）。取决于废水泵正在吸入空气还是液体，通过真空传感器测量的压力轨迹将不同。当探头被完全堵塞时，将没有液体流过探头并进入洗选台，且由此废水泵将仅吸入空气。以这种方式，真空传感器可以检测因探头中上游堵塞而导致的压力轨迹中的变化。换言之，当废水泵仅吸入空气时，相比于吸入液体时的情形，真空水平较低。***因而监测发生冲洗时这段时间期间真空水平中的变化，并确定探头是被堵塞还是无堵塞，或流水线是否有其它形式的损坏。

所呈现的***和方法也可用于监测废水泵的健康状况，并确保废水泵和废水收集罐之间的良好连接。此外，真空水平也可用于检测废水泵的完整故障或渐进故障。

下面提供了附加优势和实施方案。

附图简述

纳入本文中的附图组成本说明书的一部分。与本书面描述一起，附图进一步用于根据本发明解释***和方法的原理并使得相关领域技术人员能够制造和使用***和方法。

图1是根据一个实施方案的***的示意图。

图2是当废水泵仅正吸入空气时的典型压力轨迹。

图3是当废水泵正吸入空气-液体混合物时的典型压力轨迹。

图4是根据呈现的一个实施方案的洗选台的透视图。

详细描述

本文描述的***和方法用于检测实验室仪器中受损（例如，堵塞、闭塞、开口等）的流水线。

在一个实施方案中，例如，所呈现的***和方法用于检测用于流式细胞仪中样本制备和输送的探头中的堵塞或闭塞。一般情况下，所呈现的***包括连接在废水泵的吸入侧的真空传感器。真空传感器在泵的入口侧监测真空水平（或压力轨迹）。取决于废水泵正在从洗选台吸入空气还是液体，通过真空传感器测量的压力轨迹将不同。当探头被堵塞时，将没有液体流过探头并进入洗选台，且由此废水泵将吸入空气。真空传感器然后可以检测压力轨迹中的变化，指示探头中的上游堵塞。换言之，当废水泵仅吸入空气时，相比于吸入液体时的情形，真空水平较低。***因而监测发生冲洗时这段时间期间真空水平中的变化，并确定探头是被堵塞还是无堵塞，或流水线是否有其它形式的损坏。

应注意，如本文所用，“检测”受损流水线，或“确定流水线是否受损”不要求绝对确定受损的（例如，堵塞、闭塞、开口等）流水线。然而，所呈现的***和方法允许用户提高识别实验室仪器中的问题的可能性。

本文描述的***和方法也可用于监测废水泵的健康状况，并确保废水泵和废水收集罐之间的良好连接。真空水平（例如，极低值）也可用于检测废水泵（包括膜片泵或蠕动泵两者）的完整故障或渐进故障。因此，对提供目力可达并检查此类部件的需要有所降低。此外，本发明消除了对探头本身上压力传感器的需要，这会造成不便并增加流水线的复杂性。

以下对图的详细描述参考附图，其示出检测实验室仪器中受损流水线的***和方法的示例性实施方案。其它实施方案也是可能的。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本文描述的实施方案进行修改。因此，以下详细描述不意味着是限制性的。

图1是根据一个实施方案的***的示意图。如图所示，采样探头50被呈现给洗选台10。采样探头50通常为用于实验室仪器中收集、制备和分配流体的探头，如本领域技术人员将理解的。采样探头50可以完全保持在洗选台10的外部，或可以替代地部分或完全地***洗选台10。然而，采样探头50与洗选台10流体连通（即，能够向洗选台10输送流体），使得压力源/泵60在冲洗/清洗循环期间推动液体流过探头50。由此，探头50内的流体被输送至洗选台10。

然后流体管道被提供于洗选台10与废水泵15的输入（或吸入）侧之间。在一个实施方案中，废水泵为从KNFNeuberger公司购得的型号NFT30的双头、膜片式液泵。真空传感器14在接头12处耦接到流体管道。真空传感器14被提供以监测流体管道内的真空压力。更具体地，真空传感器14评估流体管道内的压力轨迹以确定洗选台10是否正从探头50接收流体。如果预期流体来自探头50，但未从该探头接收到流体，则随后***可以警示用户探头（或一般为***）受损（例如，探头50中可能存在堵塞）。定时同步电路（未示出）可以耦接到真空传感器14以识别预期流体何时在洗选台10中。再者，外部处理器（未示出）可以耦接到真空传感器14以便评估通过真空传感器测量的真空压力轨迹。在一个实施方案中，采用来自STMicroelectronics的基于STR91232位ARM的微处理器来监测来自传感器设备的真空压力。ADC设备被嵌入微处理器中以与传感器设备接口。然而，提供与传感器设备通信的接口的任何微处理器均将奏效。

在一个实施方案中，真空传感器14为从Honeywell^TM购得的型号SDX15G20-15PSI20VDCDIP-6的安装于印刷电路板（PCB）的SenSymICT。尽管该传感器为压力传感器，但通过反置传感器与放大器之间的极性可以读取真空或负压。为了提高分辨率，可以使用量程为0-5psi的传感器。通过适当选择具有更精确分辨率的传感器，即使探头50中的部分堵塞也可以被识别。在具有大范围真空水平的应用中，可以并行使用两个或更多个传感器以提高真空跟踪的分辨率。

废水泵15可以为膜片液泵或蠕动泵。来自废水泵15的输出侧的管子与来自废水罐20的管子经由带截止阀的快速断开接头22（例如，Colder^TM接头）流体连通。在用户未能将废水罐20正确连接至流水线（例如，接头22处）的情况下，在传感器14处测量的真空水平将达到很低的值，因为废水泵15将被“封住头（dead-headed）”。

因此，图1中呈现的***提供用于检测关于流水线的各种故障（诸如上游线路中堵塞或泄漏、上游泵故障、采样探头自身堵塞、或废水路径下游堵塞或阻滞）的方法。这些故障的每一种可以通过测量旨在从探头接收流体的洗选台下游的真空压力来检测。所呈现的堵塞检测技术是基于泵正吸入空气或空气/液体混合物时真空水平的差异（即流体线中识别的压力轨迹的评估）。换言之，监测图1中指示位置处的真空允许检测流过该点的流体。但探头堵塞只是导致流体不能流出探头的一种故障模式。流体不能流出探头的其它可能性包括：探头上游的接头断开；和/或向探头供应清洗流体的上游输送泵的故障。这些故障的每一种都将导致相同的影响；即，输送流体通过探头的故障。这些故障的每一种可以采用描述的方法进行检测。

图2是当废水泵仅正吸入空气时的典型压力轨迹。仅吸入空气时的真空水平为-0.9psig。图3是当废水泵正吸入空气-液体混合物（即，液体正经由注射泵被推动通过未堵塞的探头）时的典型压力轨迹。吸入空气/液体混合物时的平均峰值真空水平为约-1.5psig。相对于仅吸入空气时的情形，通过废水泵吸入液体/空气混合物时的真空水平更高。

为了避免检测堵塞或泵故障时的伪真空读数，可以采用求平均程序而非仅依赖一次读数。例如，可以在冲洗循环的整个持续期间或循环的部分期间（取决于压力轨迹）每250毫秒测试真空值。在图3所示的压力轨迹中，对于前11秒，仅有空气正被废水泵汲吸，并且对于其余的17秒，液体/空气混合物正被吸入。记录的值可以用于识别峰值并获得平均值。从冲洗循环中获得的平均值然后可用于与仅吸入空气情形获得的平均值进行比较。

在其中传感器位于泵的压力侧的实施方案中，传感器将测量压力轨迹而非真空轨迹。在这种情况下，***将不检测上游堵塞，而是检测：废水罐接头的断开；行进至废水罐的废水线路中的阻滞；和/或以其它方式检测废水罐不需要的增压。

图4是根据呈现的一个实施方案的洗选台400的透视图。洗选台400包括***壁405和中央腔体410。中央腔体410被设计用于接收采样探头的至少一部分。特别地，采样探头被***通过开口端412。当流体被推出采样探头并受阻于中央腔体410的封闭端414时，流体溢流到形成于内壁415、420之间的环形槽435中。输出排水道440形成于环形槽435中以从环形槽抽回溢流流体。例如，输出排水道440可以耦接到废水泵15以将流体从洗选台400汲吸到废水罐20。尽管洗选台400被示出为环形配置，但也可以采用其它形状、尺寸和设计。替代洗选台包括通常用于实验室仪器中处理采样流体或多余流体的洗选台，如本领域技术人员所理解的。

附加实施方案

在另一个实施方案中，提供有用于检测实验室仪器中受损流水线的***，该***包括：(1)洗选台，其与采样探头流体连通；(2)流体线，其耦接到洗选台以从洗选台抽回流体并将流体输送到废水罐；和(3)真空传感器，其耦接到所述流体线，以测量所述流体线内每单位时间的真空压力。***还可包括：(4)处理器，其耦接到真空传感器，以评估通过真空传感器测量的真空压力轨迹；(5)定时同步电路，以识别预期流体何时在洗选台中；(6)废水泵，其耦接到真空传感器和废水罐之间的流体线，以在洗选台上产生真空；和/或(7)断开接头，其沿着流体线以从流体线断开废水罐。

在又一个实施方案中，提供有用于实验室仪器的流水线***。流水线***包括用于从采样探头接收流体的洗选台。洗选台包括用于接收采样探头的至少一部分的中央腔体。中央腔体具有(i)腔体壁，(ii)封闭端，和(iii)开口端。洗选台还包括围绕中央腔体的开口端的环形槽，其中从采样探头分配到中央腔体中的流体溢流到环形槽中。洗选台也包括形成于环形槽中的输出排水道。流水线***还包括流体线，其耦接到洗选台的输出排水道以从环形槽抽回流体并将流体输送到废水罐。流水线***也包括传感器，其耦接到流体线，以测量流体线内每单位时间的真空压力。流水线***可能还包括：(a)处理器，其耦接到传感器，以评估通过传感器测量的真空压力轨迹；(b)定时同步电路，以识别预期流体何时在洗选台中；(c)废水泵，其耦接到传感器和废水罐之间的流体线，以在洗选台上产生真空；和/或(d)断开接头，其沿着流体线以从流体线断开废水罐。

在再一个实施方案中，提供有用于实验室仪器的流水线***的洗选台。洗选台包括：(1)***壁；(2)中央腔体，其用于接收采样探头的至少一部分，中央腔体具有(i)腔体壁，(ii)封闭端，和(iii)开口端；(3)环形槽，其围绕中央腔体的开口端，其中从采样探头分配到中央腔体中的流体溢流到环形槽中；和(4)输出排水道，其形成于环形槽中。

在另一个实施方案中，提供有用于检测实验室仪器中受损流水线的方法，该方法包括：(1)利用耦接到洗选台和废水罐之间的流体线的真空传感器来测量流体线内每单位时间的真空压力；和(2)基于每单位时间的真空压力确定实验室仪器的流水线是否受损。

在又一个实施方案中，提供有用于检测实验室仪器的流水线中堵塞的方法，其中堵塞位于采样探头的上游，该方法包括：(1)通过使用耦接到流体线的废水泵在洗选台处产生真空，其中洗选台与采样探头流体连通；和(2)利用耦接到洗选台和废水罐之间的流体线的真空传感器来测量流体线内每单位时间的真空压力，其中每单位时间的真空压力中的变化提供实验室仪器的流水线中的堵塞位于采样探头的上游的指示。该方法可能还包括：(3)将真空传感器耦接到废水泵的真空侧以测量流体线内每单位时间的真空压力；和/或(4)将传感器耦接到废水泵的压力侧以测量流体线内每单位时间的真空压力。

结论

本发明的前述描述已被呈现用于图示和说明的目的。它并不旨在详尽列举本发明或将本发明限制于所公开的精确形式。根据上述教导，其它修改和变化也是可能的。实施方案被选择和描述以便最好地解释本发明的原理及其实际应用，并使本领域其他技术人员因而能够最好地在各种实施方案和各种修改中利用本发明以适于所预期的特定用途。所附权利要求旨在被认为包括本发明的其它替代实施方案；包括等效的结构、部件、方法和构件。

应明白，旨在将“详细描述”部分而非“概要”和“摘要”部分用于阐释权利要求。“概要”和“摘要”部分可以陈述一个或多个示例性实施方案，但非如发明人所期望的本发明的所有示例性实施方案，且因而不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。

应理解，本发明不限制于所描述的特定实施方案，因而当然可以有所不同。也应理解，本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，且不旨在是限制性的，因为本发明的范围将只由所附权利要求限制。

在提供值的范围的地方，应理解介于该范围的上限和下限之间的每个居中值（除非上下文另有明确说明，至下限的十分之一单位）以及该指定范围内的任何其它指定值或居中值均包含在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包含于较小的范围并且也包含在本发明内，从属于指定范围内任何具体的被排除限制。在指定范围包括界限中的一个或两个的地方，排除那些包括的界限中的一个或两个的范围也包含在本发明内。

本文所呈现的某些范围在数值的前面冠以术语“大约”。术语“大约”在本文用于为它前面的精确数值以及接近或近似该术语前面的数字的数字提供字面支持。在确定数字是接近还是近似具体列举的数字时，接近或近似未列举的数字可以为在它被呈现的上下文中提供与具体列举的数字大体相等的数字。

除非另有定义，本文所用的所有技术和科技术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管在本发明的实践或测试中也可以使用与本文所述的那些相似或等效的任何方法和材料，但现在描述的图示方法和材料具有代表性。

本说明书中引用的所有出版物和专利通过引用的方式并入本文，犹如每个出版物或专利被具体地和独立地指明通过引用并入本文，且通过引用并入本文以公开和描述与被引用的出版物相关联的方法和/或材料。任何出版物的引用是其提交日期之前的公开，并且不应被解释为本发明藉由之前的发明不具有先于该出版物日期权利的获准。此外，所提供的出版物的日期可不同于可能需要被单独确认的实际出版日期。

应注意，如本文和所附权利要求中所使用，单数形式“一个（a/an）”和“该（the）”包括复数对象，除非上下文另有明确说明。还应注意，权利要求可以被草拟为排除任何可选元素。由此，本陈述旨在用作先行基础，以用于例如“仅”、“只”等与所述要求保护的元素相关联的排他性术语，或用于“否定”限制。

应明白，为清楚起见在独立的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可在单一实施方案中组合提供。反之，为简便起见在单一实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可独立地或以任何合适的子组合提供。实施方案的所有组合均具体包含于本发明并在本文被公开（正如每个和每一组合被独立地和明确地公开）至此类组合包含可操作的流程和/或设备/***/组件的程度。另外，描述此类变化的实施方案中所列的所有子组合也具体包含于本发明并在本文被公开，正如化学组的每个和每一此类子组合在本文被独立地和明确地公开。

在阅读本公开之后，如对本领域那些技术人员将明显的是，本文描述和示出的每个独立的实施方案具有离散的部件和功能，其在不脱离本发明的范围和精神的前提下可以容易地与其它若干实施方案的任一的功能分离或与其组合。任何所述的方法可以按所述事件的顺序或逻辑上可能的任何其它顺序执行。

Claims (17)

1.一种用于确定流式细胞仪中的流水线是否堵塞或闭塞的***，所述***包括：

洗选台，其与采样探头流体连通；

流体线，其耦接到所述洗选台以从所述洗选台抽回流体并将所述流体输送到废水罐；

真空传感器，其耦接到所述洗选台和所述废水罐之间的所述流体线，以测量所述流体线内每单位时间的真空压力；以及

废水泵，其耦接到所述真空传感器和所述废水罐之间的所述流体线，以在所述洗选台上产生真空；

其中所述***用于根据每单位时间测量的真空压力，确定在流式细胞仪中的流水线是否存在堵塞或闭塞。

2.根据权利要求1所述的***，其还包括：

处理器，其耦接到所述真空传感器，以评估由所述真空传感器测量的真空压力轨迹。

3.根据权利要求2所述的***，其还包括：

定时同步电路，以识别预期流体何时在所述洗选台中。

4.根据权利要求1所述的***，其还包括：

断开接头，其沿着所述流体线以从所述流体线断开所述废水罐。

5.一种用于流式细胞仪的流水线***，所述***包括：

洗选台，其用于接收来自采样探头的流体，所述洗选台具有

中央腔体，其用于接收所述采样探头的至少一部分，所述中央腔体具有(i)腔体壁、(ii)封闭端、和(iii)开口端，

环形槽，其围绕所述中央腔体的所述开口端，其中从所述采样探头分配至所述中央腔体中的流体溢流到所述环形槽中，以及

输出排水道，其形成于所述环形槽中；

流体线，其耦接到所述洗选台的所述输出排水道以从所述环形槽抽回流体并将所述流体输送到废水罐；

传感器，其耦接到所述洗选台和所述废水罐之间的所述流体线，以测量所述流体线内每单位时间的真空压力；以及

废水泵，其耦接到所述传感器和所述废水罐之间的所述流体线，以在所述洗选台上产生真空。

6.根据权利要求5所述的***，其还包括：

处理器，其耦接到所述传感器，以评估由所述传感器测量的真空压力轨迹。

7.根据权利要求6所述的***，其还包括：

定时同步电路，以识别预期流体何时在所述洗选台中。

8.根据权利要求6所述的***，其还包括：

断开接头，其沿着所述流体线以从所述流体线断开所述废水罐。

9.一种用于检测流式细胞仪中堵塞或闭塞流水线的方法，所述方法包括：

利用耦接到洗选台与废水泵之间的流体线的真空传感器来测量所述流体线内每单位时间的真空压力；以及

基于所述每单位时间的真空压力确定所述流式细胞仪的所述流水线是否堵塞或闭塞。

10.一种用于确定流式细胞仪的流水线是否堵塞的方法，其中堵塞位于采样探头的上游，所述方法包括：

通过使用耦接到流体线的废水泵在洗选台产生真空，其中所述洗选台与所述采样探头流体连通；以及

利用耦接到所述洗选台与废水罐之间的所述流体线的真空传感器来测量所述流体线内每单位时间的真空压力，以检测所述流水线中是否存在堵塞。

11.根据权利要求10所述的方法，其还包括：

将真空传感器耦接到所述废水泵的真空侧以测量所述流体线内所述每单位时间的真空压力。

12.根据权利要求10所述的方法，其还包括：

将传感器耦接到所述废水泵的所述压力侧以测量所述流体线内所述每单位时间的真空压力。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述每单位时间的真空压力中的变化提供所述流式细胞仪的所述流水线中的堵塞位于所述采样探头的上游的指示。

14.根据权利要求1所述的***，其中所述***用于检测所述采样探头中是否存在堵塞或闭塞。

15.根据权利要求1所述的***，其中所述采样探头可以在完全地在所述洗选台的外部、部分地***洗选台以及完全地***洗选台的位置上自由移动。

16.一种用于确定流式细胞仪中废水泵及废水罐之间的良好连接的***，所述***包括：

洗选台，其与采样探头流体连通；

流体线，其耦接到所述洗选台以从所述洗选台抽回流体并将所述流体输送到废水罐；

真空传感器，其耦接到所述洗选台和所述废水罐之间的所述流体线，以测量所述流体线内每单位时间的真空压力；以及

废水泵，其耦接到所述真空传感器和所述废水罐之间的所述流体线，以在所述洗选台上产生真空；

其中所述***用于根据每单位时间测量的真空压力，确定在流式细胞仪中的流水线是否存在阻塞或闭塞。

17.一种用于确定流式细胞仪室中废水泵状况的***，所述***包括：

洗选台，其与采样探头流体连通；

流体线，其耦接到所述洗选台以从所述洗选台抽回流体并将所述流体输送到废水罐；

真空传感器，其耦接到所述洗选台和所述废水罐之间的所述流体线，以测量所述流体线内每单位时间的真空压力；以及

废水泵，其耦接到所述真空传感器和所述废水罐之间的所述流体线，以在所述洗选台上产生真空；

其中所述***用于根据每单位时间测量的真空压力，确定在流式细胞仪中的流水线是否存在阻塞或闭塞。