CN104634719A - 一种流式细胞仪的流动室 - Google Patents

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高庆嘉
孙强
赵建
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Abstract

一种流式细胞仪的流动室，涉及流式细胞仪领域，解决了现有细胞仪流动室在样品流进样速率提高时，待测细胞或微粒偏离照射光斑中心位置，使得照射能量不均匀，导致信号变化增加和数据质量下降，从而使细胞仪检测精度下降的问题。包括入口区、汇聚区、调整区、检测区和辅助区，入口区具有主鞘液入口、样品流入口和气压调节口，调整区具有两个调整区入口和综合调整区，主鞘液从鞘液入口进入到入口区，样品流从样品流管进入到汇聚区，两者在汇聚区内由流体动力学聚焦特性汇聚成稳定层流依次进入到综合调整区、检测区和辅助区。本发明可在高低样品流进样速率下均能够达到较高检测精度，特别是高样品进样速率下减小了样品流汇聚后的核流直径，精度高。

Description

一种流式细胞仪的流动室
技术领域
本发明涉及流式细胞仪技术领域，具体涉及一种流式细胞仪的流动室。
背景技术
流式细胞仪能够对处在快速流动状态下的细胞或生物微粒进行多参数、定量分析或分选，已广泛应用于细胞生物学、免疫学、生理学、分子生物学等基础研究，同时也被用于医学的临床诊断、环境检测等方面。流动室作为流式细胞仪的关键部件之一，主要作用是将样本悬液中的细胞或其他微粒能够单行排列、依次有序通过激光检测区。流动室利用流体动力学聚焦原理，将鞘液和样品流在流动室内汇聚，使样品流形成稳定的层流，俗称核流，此时，鞘液包围在样品流周围，样品流形成稳定的直线流动液体通过激光检测区，用于光学***检测分析。对于同一个流动室，当样品流进样速率提高时，核流直径变大，核流中的待测细胞或微粒偏离照射光斑的中心位置，使得照射能量不均匀，导致信号变化增加和数据质量下降，从而使细胞仪检测精度下降。因此，流式细胞仪高检测精度对应低样品流进样速率，低检测精度对应高样品流进样速率，使用者要想获得高的样品流进样速率提高检测效率，必须以牺牲检测精度为代价。可见，研制出一种低样品流进样速率和高样品流进样速率下均能够保持较高检测精度的流动室具有非常实用的价值。
发明内容
为了解决现有流式细胞仪的流动室存在的样品流进样速率提高时，待测细胞或微粒偏离照射光斑中心位置，使得照射能量不均匀，导致信号变化增加和数据质量下降，从而使细胞仪检测精度下降的问题，本发明提供一种流式细胞仪的流动室。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种流式细胞仪的流动室，包括：
内部为圆柱形空心结构的入口区，所述入口区上端设置有主鞘液入口、样品流入口和气压调节口，所述样品流入口用于安装样品流管；
内部为圆锥形空心结构且与入口区下端密接的汇聚区，所述汇聚区内部各截面圆直径由上到下逐渐减小，最大截面圆直径等于入口区内部截面圆直径；
由综合调整区和两个内部结构相同的调整区入口组成的调整区，所述调整区入口大口径端内部为圆柱形空心结构，小口径端内部为圆柱形空心结构或方形空心结构，中间内部为圆锥形空心结构，中间内部各截面圆直径由外向综合调整区方向逐渐减小，最大截面圆直径等于大口径端内部截面圆直径，所述综合调整区上端通过过渡区与汇聚区下端密接，左右两端分别与两个调整区入口小口径端密接；
内部为长方形管道或圆柱形管道且与综合调整区下端密接的检测区，所述综合调整区与检测区内部截面的形状和尺寸相同，综合调整区总长度小于检测区；
上端与检测区下端胶合相连的辅助区，所述辅助区下端设置有出口。
所述入口区采用树脂或石英玻璃制成，外部形状为长方体、正方体或圆柱体，外部留有机械接口用于安装固定。
所述汇聚区采用树脂或石英玻璃制成，外部形状为长方体、正方体、圆柱体或圆锥体。
所述汇聚区内部截面圆最小直径为60～300微米。
所述综合调整区与检测区之间以及所述入口区与汇聚区之间均采用激光一体成型加工。
所述检测区采用石英玻璃制成，外部形状为长方体或圆柱体。
所述辅助区外部形状为长方体、正方体或圆柱体；所述辅助区下端内部为圆柱形空心结构，上端内部为圆锥形空心结构，上端内部各截面圆直径由上到下逐渐增大，最大截面圆直径等于下端内部截面圆直径。
所述样品流入口位于主鞘液入口和气压调节口之间。
两个调整区入口的外部形状均为长方体、正方体、圆柱体或圆锥体。
当流动室处于低样品进样速率工作模式时，两个调整区入口均关闭；当流动室处于高样品进样速率工作模式时，两个调整区入口均导通，主鞘液从主鞘液入口流入入口区，样品流管沿着样品流入口进入到入口区并到达汇聚区，样品流管中的样品流流入汇聚区，主鞘液和样品流在汇聚区内通过流体动力学聚焦原理汇聚并形成稳定层流，辅助鞘液从两个调整区入口分别进入到综合调整区，保持主鞘液流量和样品流流量不变，调整辅助鞘液的流量，使其压缩从汇聚区流入的稳定层流，样品流被压缩后保持稳定层流，稳定层流依次流入综合调整区和检测区，检测后从辅助区流出，主鞘液的流量大于等于辅助鞘液的流量，辅助鞘液的流量大于样品液的进样速率。
本发明的有益效果是：本发明的一种流式细胞仪的流动室可以实现流式细胞仪在高样品流进样速率和低样品进样速率条件下依然能够达到较高的检测精度，既保证了低样品进样速率的高检测精度，又实现了高样品进样速率下，减小样品流经汇聚后的稳定层流直径，提高了检测精度。
附图说明
图1为本发明的一种流式细胞仪的流动室的结构示意图。
图中：1、入口区，2、汇聚区，3、调整区，4、检测区，5、辅助区，6、主鞘液入口，7、样品流入口，8、气压调节口，9、第一调整区入口，10、第二调整区入口，11、综合调整区，12、样品流管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种流式细胞仪的流动室由入口区1、汇聚区2、调整区3、检测区4和辅助区5组成，入口区1、汇聚区2、调整区3、检测区4和辅助区5依次紧密连接成一体。入口区1上端设置有主鞘液入口6、样品流入口7和气压调节口8，样品流入口7位于主鞘液入口6和气压调节口8之间，样品流入口7用于放置样品流管12，样品流管12沿着样品流入口7进入到入口区1并到达汇聚区2，气压调节口8用于连接气压检测和调节装置，调整流动室内气压变化。
入口区1内部为具有一定长度的圆柱形空心结构，入口区1内部截面为圆形，入口区1内部各截面圆的直径相同；入口区1外部形状为长方体、正方体或圆柱体等，入口区1外部留有机械接口用于安装固定。入口区1和汇聚区2之间采用激光一体成型加工，入口区1下端与汇聚区2上端密接，入口区1和汇聚区2的材料均为树脂或石英玻璃。
汇聚区2内部为具有一定长度的圆锥形空心结构，汇聚区2内部截面为圆形，汇聚区2内部各截面圆直径由上到下逐渐减小，汇聚区2内部截面圆最大直径与入口区1内部截面圆直径相同，汇聚区2内部截面圆最小直径为60～300微米，汇聚区2内部截面圆直径具体大小根据待测细胞或微粒的大小决定；汇聚区2外部形状为长方体、正方体、圆柱体或圆锥体等，汇聚区2外部形状最好与入口区1外部形状相同，有利于激光一体成型加工，也可以不同，根据需要设计。
调整区3设置有第一调整区入口9、第二调整区入口10和综合调整区11三部分，第一调整区入口9和第二调整区入口10外部形状均为长方体、正方体、圆柱体或圆锥体等，第一调整区入口9和第二调整区入口10外部形状可以相同，也可以不同；第一调整区入口9内部结构与第二调整区入口10内部结构相同，第一调整区入口9前端为大口径端，第一调整区入口9前端内部为具有一定长度的圆柱形空心结构，前端内部截面为圆形，前端内部各截面圆的直径相同；第一调整区入口9中间内部为具有一定长度的圆锥形空心结构，中间内部截面为圆形，中间内部各截面圆直径由外向综合调整区11方向逐渐减小，中间内部截面圆最大直径与第一调整区入口9前端内部截面圆直径相同；第一调整区入口9后端为小口径端，第一调整区入口9后端内部为具有一定长度的圆柱形空心结构或方形空心结构；综合调整区11上端通过过渡区与汇聚区2下端密接，综合调整区11左端与第一调整区入口9小口径端密接，综合调整区11右端与第二调整区入口10小口径端密接，综合调整区11下端与检测区4之间采用激光一体成型加工。
检测区4外部形状为长方体或圆柱体等，检测区4的材料为石英玻璃，检测区4内部为具有一定长度的长方形管道或者圆柱形管道，检测区4内部截面为圆形或者长方形，综合调整区11内部截面形状、尺寸与检测区4内部截面形状、尺寸相同，综合调整区11总体长度小于检测区4，当检测区4和综合调整区11内部均为具有一定长度的长方形管道时，检测区4和综合调整区11的内部截面均为长方形，综合调整区11内部截面的长度×宽度尺寸等于检测区4内部截面的长度×宽度尺寸，当检测区4和综合调整区11内部均为具有一定长度的圆柱形管道时，检测区4和综合调整区11的内部截面均为圆形，综合调整区11内部截面直径等于检测区4内部截面直径。
辅助区5外部形状为长方体、正方体或圆柱体等，辅助区5上端为小口径端，辅助区5上端内部为具有一定长度的圆锥形空心结构，辅助区5上端内部截面为圆形；辅助区5下端内部为具有一定长度的圆柱形空心结构，辅助区5下端内部截面为圆形，辅助区5下端内部各截面圆的直径相同；辅助区5上端内部各截面圆直径由上到下逐渐增大，辅助区5上端内部截面圆最大直径与辅助区5下端内部截面圆直径相同；辅助区5上端的小口径端与检测区4下端胶合在一起，辅助区5下端设置有出口。
主鞘液从主鞘液入口6流入入口区1，样品流管12沿着样品流入口7进入到入口区1并到达汇聚区2，样品流管12中的样品流流入汇聚区2，主鞘液和样品流在汇聚区2内通过流体动力学聚焦原理汇聚并形成稳定层流，然后稳定层流依次流入到综合调整区11、检测区4和辅助区5。
本发明的一种流式细胞仪的流动室至少具有两种工作模式。本实施方式中例举两种工作模式，分别为低速工作模式和高速工作模式。当处于低样品进样速率工作模式时，第一调整区入口9和第二调整区入口10关闭；当处于高样品进样速率工作模式时，第一调整区入口9和第二调整区入口10导通，辅助鞘液从第一调整区入口9和第二调整区入口10分别进入到综合调整区11，保持主鞘液流量和样品流流量不变，调整辅助鞘液的流量，使其压缩从汇聚区2流入的稳定层流，样品流被压缩后保持稳定层流，但直径变小，细胞或微粒运动速率更快，进入检测区4进行检测，检测后从辅助区5流出。辅助鞘液的流量大于样品流的进样速率，主鞘液的流量大于等于辅助鞘液的流量。
经过上述过程，既保证了低样品流进样速率的高检测精度，又实现了高样品流进样速率下，减小样品流经汇聚后的稳定层流直径，提高检测精度。

Claims (10)

1.一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，包括：
内部为圆柱形空心结构的入口区(1)，所述入口区(1)上端设置有主鞘液入口(6)、样品流入口(7)和气压调节口(8)，所述样品流入口(7)用于安装样品流管(12)；
内部为圆锥形空心结构且与入口区(1)下端密接的汇聚区(2)，所述汇聚区(2)内部各截面圆直径由上到下逐渐减小，最大截面圆直径等于入口区(1)内部截面圆直径；
由综合调整区(11)和两个内部结构相同的调整区入口组成的调整区(3)，所述调整区入口大口径端内部为圆柱形空心结构，小口径端内部为圆柱形空心结构或方形空心结构，中间内部为圆锥形空心结构，中间内部各截面圆直径由外向综合调整区(11)方向逐渐减小，最大截面圆直径等于大口径端内部截面圆直径，所述综合调整区(11)上端通过过渡区与汇聚区(2)下端密接，左右两端分别与两个调整区入口小口径端密接；
内部为长方形管道或圆柱形管道且与综合调整区(11)下端密接的检测区(4)，所述综合调整区(11)与检测区(4)内部截面的形状和尺寸相同，综合调整区(11)总长度小于检测区(4)；
上端与检测区(4)下端胶合相连的辅助区(5)，所述辅助区(5)下端设置有出口。
2.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述入口区(1)采用树脂或石英玻璃制成，外部形状为长方体、正方体或圆柱体，外部留有机械接口用于安装固定。
3.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述汇聚区(2)采用树脂或石英玻璃制成，外部形状为长方体、正方体、圆柱体或圆锥体。
4.根据权利要求1或3所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述汇聚区(2)内部截面圆最小直径为60～300微米。
5.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述综合调整区(11)与检测区(4)之间以及所述入口区(1)与汇聚区(2)之间均采用激光一体成型加工。
6.根据权利要求1或5所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述检测区(4)采用石英玻璃制成，外部形状为长方体或圆柱体。
7.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述辅助区(5)外部形状为长方体、正方体或圆柱体；所述辅助区(5)下端内部为圆柱形空心结构，上端内部为圆锥形空心结构，上端内部各截面圆直径由上到下逐渐增大，最大截面圆直径等于下端内部截面圆直径。
8.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，所述样品流入口(7)位于主鞘液入口(6)和气压调节口(8)之间。
9.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，两个调整区入口的外部形状均为长方体、正方体、圆柱体或圆锥体。
10.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪的流动室，其特征在于，当流动室处于低样品进样速率工作模式时，两个调整区入口均关闭；当流动室处于高样品进样速率工作模式时，两个调整区入口均导通，主鞘液从主鞘液入口(6)流入入口区(1)，样品流管(12)沿着样品流入口(7)进入到入口区(1)并到达汇聚区(2)，样品流管(12)中的样品流流入汇聚区(2)，主鞘液和样品流在汇聚区(2)内通过流体动力学聚焦原理汇聚并形成稳定层流，辅助鞘液从两个调整区入口分别进入到综合调整区(11)，保持主鞘液流量和样品流流量不变，调整辅助鞘液的流量，使其压缩从汇聚区(2)流入的稳定层流，样品流被压缩后保持稳定层流，稳定层流依次流入综合调整区(11)和检测区(4)，检测后从辅助区(5)流出，主鞘液的流量大于等于辅助鞘液的流量，辅助鞘液的流量大于样品液的进样速率。
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