用于流式细胞仪的浓缩几何形状喷嘴.pdf

揭示一种喷嘴组合件(100)，所述喷嘴组合件具有紧凑大小且使用塑料管作为注射针。利用廉价且可轻易得到的标准塑料配合件。所述喷嘴组合件具有简单构造且可由用户在几分钟内容易地组装及拆卸。部件的清洗及/或替换是廉价的。可将塑料管用作注射针，所述注射针具有优于通常使用的不锈钢注射针的优越质量。因为所述喷嘴腔的所述紧凑大小而防止所述注射针管的挠曲。

权利要求书
1.  一种用于流式细胞仪的喷嘴组合件，其包括：
主体部分，其由塑料材料形成，所述主体部分经形成以具有喷嘴腔，所述喷嘴腔具有抑制气泡在安置在所述腔中的鞘液中的形成的紧凑大小及形状；
喷嘴尖头，其可释放地附接到所述主体部分且与所述喷嘴腔同心对准；
配合件，其可释放地附接到所述主体部分；
塑料管，其居中安置在所述喷嘴腔中，所述塑料管延伸通过所述配合件且通过所述配合件紧固到所述主体部分；
对准盘，其安置在所述主体部分中的开口中，所述对准盘接合所述塑料管且使所述塑料管在所述喷嘴尖头中居中以在所述喷嘴尖头中注射样本流体；
保持器，其将所述喷嘴尖头及所述对准盘可释放地紧固到所述主体部分。

2.  根据权利要求1所述的喷嘴组合件，其中所述保持器为螺纹连接到所述主体部分上的螺纹保持器螺母。

3.  根据权利要求2所述的喷嘴组合件，其中所述配合件为螺纹塑料配合件，所述螺纹塑料配合件接合所述主体部分中的螺纹以通过将所述配合件拧紧在所述主体部分中将所述塑料管紧固及密封到所述主体部分。

4.  根据权利要求3所述的喷嘴组合件，其进一步包括：
O形环，其安置在所述保持器螺母上，所述O形环将所述喷嘴尖头密封到所述主体部分。

5.  根据权利要求1所述的喷嘴组合件，其中所述喷嘴腔具有足够短的长度使得所述塑料管在所述喷嘴腔中实质上不弯曲。

6.  根据权利要求5所述的喷嘴组合件，其进一步包括：
输入鞘液口及输出鞘液口，其在偏离中心位置连接到所述喷嘴腔以在所述喷嘴腔中产生鞘液的涡动。

7.  一种制造用于流式细胞仪的喷嘴组合件的方法，其包括：
提供具有喷嘴腔的塑料主体部分；
将管配合件插入到所述塑料主体部分中；
将对准盘插入到所述主体部分中，使得所述对准盘与所述喷嘴腔同心对准；
将塑料管插入通过所述管配合件、所述喷嘴腔及所述对准盘；
通过将所述管配合件拧紧到所述主体部分来将所述塑料管紧固及密封到所述主体部分；
将可释放保持器放置到所述主体部分上以将所述对准盘及所述喷嘴尖头紧固到所述主体部分。

8.  根据权利要求7所述的方法，其中将所述塑料管紧固及密封到所述主体部分的所述过程包括将所述管配合件螺纹连接在所述主体部分的螺纹开口中，这将所述塑料管压缩及密封到所述主体部分。

9.  根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
将O形环放置在所述保持器中以将所述喷嘴尖头密封到所述主体部分。

10.  根据权利要求9所述的方法，其中将所述可释放保持器放置在所述主体部分上的所述过程包括：
将保持器螺母螺纹连接到形成在所述主体部分上的螺纹上。

11.  根据权利要求10所述的方法，其中提供具有喷嘴腔的塑料主体部分的所述过程包括提供具有喷嘴腔的塑料主体部分，所述喷嘴腔具有足够短的长度使得插入通过所述喷嘴腔的所述塑料管实质上不弯曲。

说明书用于流式细胞仪的浓缩几何形状喷嘴
相关申请案的交叉参考
本申请案是基于2012年6月22日申请的标题为“用于流式细胞仪的浓缩几何形状喷嘴(Condensed Geometry Nozzle for Flow Cytometry)”的第61/663,030号美国临时申请案且主张所述申请案的优先权，所述申请案出于所有其揭示及教示内容的目的以引用方式明确并入本文中。
本申请案与以下专利申请案相关：丹尼尔N.福克斯(Daniel N.Fox)、苏珊·亨特(Susan Hunter)、南森·迈克尔·加斯基尔-福克斯(Nathan Michael Gaskill-Fox)、凯文P.雷利(Kevin P.Raley)及理查德A.迈尔斯(Richard A.Miles)于2012年6月7日申请的标题为“用于流式细胞仪的自动及精确下降延迟(Automated and Accurate Drop Delay for Flow Cytometry)”的第61/656,934号美国临时专利申请案、丹尼尔N.福克斯(Daniel N.Fox)及南森M.加斯基尔-福克斯(Nathan M.Gaskill-Fox)于2012年6月14日申请的标题为“用于流式细胞仪的流率平衡、可动态调整的鞘递送系统(Flow Rate Balance,Dynamically Adjustable Sheath Delivery System for Flow Cytometry)”的第61/659,528号美国临时专利申请案、南森M.加斯基尔-福克斯(Nathan M.Gaskill-Fox)、丹尼尔N.福克斯(Daniel N.Fox)及罗德尼C.哈里斯(Rodney C.Harris)于与本申请案相同的日期申请的标题为“流式细胞仪中具有减少污染的多向分类(Multi-Directional Sorting with Reduced Contamination in a Flow Cytometer)”的美国临时专利申请案、南森M.加斯基尔-福克斯(Nathan M.Gaskill-Fox)、丹尼尔N.福克斯(Daniel N.Fox)及罗德尼C.哈里斯(Rodney C.Harris)于与本申请案相同的日期申请的标题为“两站式样本及洗涤系统(Two Station Sample and Washing System)的”美国临时专利申请案及丹尼尔N.福克斯(Daniel N.Fox)及南森M.加斯基尔-福克斯(Nathan M.Gaskill-Fox)于与本申请案相同的日期申请的标题为“用于流式细胞仪的流体混合及冲洗系统(Fluid Mixing and Rinsing System for a Flow Cytometer)”的美国临时专利申请案。所有这些申请案特此出于所有其所揭示及教示内容的目的以引用方式明确并入本文中。
背景技术
流式细胞仪为用于对流体流中的各种类型的颗粒进行分析及分类的有用装置。这些细胞及颗粒可为经收集以用于分析及/或分离的生物或实体样本。将所述样本与鞘液混合以运送所述颗粒通过流式细胞仪。所述颗粒可包括生物细胞、校准珠(calibration bead)、实体样本颗粒或其它所关注颗粒。对这些颗粒进行分类及分析可向研究人员及临床医生两者提供有价值的信息。此外，经分类的颗粒可用于各种用途以实现多种所要结果。
发明内容
因此，本发明的实施例可包括一种用于流式细胞仪的喷嘴组合件，其包括：主体部分，其由塑料材料形成，所述主体部分经形成以具有喷嘴腔，所述喷嘴腔具有抑制气泡在安置在所述腔中的鞘液中的形成的紧凑大小及形状；喷嘴尖头，其可释放地附接到所述主体部分且与所述喷嘴腔同心对准；配合件，其可释放地附接到所述主体部分；塑料管，其居中安置在所述喷嘴腔中，所述塑料管延伸通过所述配合件且通过所述配合件紧固到所述主体部分；对准盘，其安置在所述主体部分中的开口中，所述对准盘接合所述塑料管且使所述塑料管在所述喷嘴尖头中居中以在所述喷嘴尖头中注射样本流体；保持器，其将所述喷嘴尖头及所述对准盘可释放地紧固到所述主体部分。
本发明的实施例可进一步包括一种制造用于流式细胞仪的喷嘴组合件的方法，其包括：提供具有喷嘴腔的塑料主体部分；将管配合件插入到所述塑料主体部分中；将对准盘插入到所述主体部分中使得所述对准盘与所述喷嘴腔同心对准；将塑料管插入通过所述管配合件、所述喷嘴腔及所述对准盘；通过将所述管配合件拧紧到所述主体部分来将所述塑料管紧固及密封到所述主体部分；将可释放保持器放置到所述主体部分上以将所述对准盘及所述喷嘴尖头紧固到所述主体部分。
附图说明
图1为喷嘴组合件的截面的示意等距视图。
图2为图1的喷嘴组合件的侧截面图。
图3为说明图1及2中说明的喷嘴的实施例的多个部分的仰视截面图。
图4为对准盘的等距视图。
具体实施方式
图1为包括本发明的一个实施例的喷嘴组合件100的等距横截面图。如图1中说明，主体部分102由单件经机械加工或模制塑料(例如，聚砜)制成。也可使用其它材料。喷 嘴组合件100在流式细胞仪中用于鞘液的流中的样本流体的流体动力聚焦(hydrodynamic focusing)。为确保样本颗粒在鞘流中使用流体动力聚焦适当定位，必须在适当方向上且在鞘液的流的中央部分中的适当位置处注射样本流体。此外，在注射针的内表面上必须存在光滑表面以防止样本细胞积累及塞住所述针。针开口较小(0.01英寸的数量级)。虽然已利用不锈钢注射针，但不锈钢不提供充分光滑表面以实质上防止细胞的积累，从而导致所述针的塞住及污染。用于使不锈钢注射针的内表面光滑的工艺(例如，电解抛光)不存在。并且，不锈钢针难以制造且造价昂贵。替换不锈钢注射针以防止污染是昂贵且费时的。
在一些情况中已使用由塑料管形成的塑料注射针，这是因为塑料注射针比较廉价且提供不容易被污染的极度光滑内表面。此外，可容易且廉价地替换塑料注射针。然而，通常已用于注射针的提供充分光滑度的塑料不具有由不锈钢注射管提供的刚性以在鞘液中仔细定位且引导样本流。并且，现有喷嘴的内体积通常要求塑料管以无支撑方式延伸超过某一距离，这可引起塑料注射针的挠曲，从而导致退出注射针的样本流体的错误定位及错误定向。
可影响样本流体的适当流体力学聚焦的其它因素包含在鞘液中产生在喷嘴腔的内部分上形成的气泡。喷嘴腔的较大内体积可使气泡形成的问题恶化。一些现有装置具有高达2.5mL的内喷嘴体积。较大腔趋向于增强气泡的形成。此外，在较大腔中产生的湍流也可导致气泡形成。较大腔还可接近一大小，在所述大小下，喷嘴腔及主体自身的结构性谐振可产生具有液滴形成不稳定性的非所要区域。尽管一些系统试图产生湍流来移除依附到喷嘴的腔的内壁的气泡，但此湍流也可产生额外气泡。因此，湍流为移除气泡的无效方式。并且，使用额外支撑件来支撑柔性塑料注射针提供了供形成气泡的额外位置及额外不合意湍流。
如图1中说明，喷嘴组合件100具有小喷嘴腔104，小喷嘴腔104具有光滑圆面，所述光滑圆面不趋向于引起气泡形成且可远低于可产生具有液滴形成不稳定性的非所要区域的结构性谐振。喷嘴尖头106通过保持螺母108紧固到喷嘴组合件100的主体部分102。安置在喷嘴尖头106与主体部分102之间的是对准盘110。主体部分102为经机械加工的塑料(例如，聚砜)，其经自居中及自对准以确保喷嘴组合件100的所有各种部件的适当对准。对准盘110为不锈钢盘，其以笔直定向将塑料注射针固持在在喷嘴腔104中居中的位置处。对准盘110配合在喷嘴腔104的开口内且经居中对准以将注射针居中定位在鞘液流中。可通过简单地移除保持螺母108容易地移除、清洗及/或替换对准盘110以及喷嘴尖头106。
也如图1中展示，电荷销116突出到喷嘴腔104中以在操作期间向喷嘴腔104中的鞘液提供电荷。以此方式，喷嘴腔104中的鞘液以及退出喷嘴尖头106的流可经充电而具有预定电荷。输入鞘液口112向喷嘴腔104提供鞘液的源。输出鞘液口114定位在喷嘴腔104的顶面附近以移除可在喷嘴腔104内形成及聚集的鞘液及气泡。压电振动器118向主体部分102提供谐振，所述谐振致使退出喷嘴尖头106的流体流以一致方式断裂成液滴。在一个实施例中，使用环氧树脂胶将压电振动器胶合到主体部分102。注射针配合件120配合在主体部分102的上部内。所述配合件为螺纹连接到主体部分102中且压缩包括注射针的塑料管以产生密封的标准塑料管配合件。塑料注射针配合件120是廉价的且在注射针管附近提供固态密封以将注射针管固持在适当位置。
图2为喷嘴组合件100的侧截面图。如图2中说明，注射针配合件120将注射针管122紧固在喷嘴组合件100中。注射针配合件120为固持且密封构成注射针管122的管的标准管配合件。注射针管122由聚醚醚酮(PEEK)制成。PEEK材料为无色有机聚合物热塑性塑料。PEEK为具有优秀机械性质及耐化学性质的半晶质热塑性塑料。PEEK对热降解以及有机溶液及水溶液的腐蚀具有高度抵抗性。在一个实例中，注射针管122具有1/32英寸的外径及0.010英寸的内径。注射针配合件120具有与主体部分102上的螺纹接合的螺纹124，所述螺纹致使注射针配合件120压缩、固持注射针管122及主体部分102且在注射针管122与主体部分102之间提供密封。注射针管122延伸到喷嘴腔104中且延伸通过对准盘110中的中央开口。因为喷嘴腔104的长度较短，所以注射针管122保持居中且不需要额外支撑。因为注射针管122提供极度光滑的内表面且具有对有机溶液及水溶液的腐蚀具有高度抵抗性的性质，所以样本流体的颗粒不趋向于积累且阻塞注射针管122。在组装期间，将注射针管122简单地插入通过注射针配合件120中的开口且使注射针管122向下延伸通过喷嘴腔直到注射针管122突出通过对准盘110中的中央开口。在那时，旋转注射针配合件120以在喷嘴组合件100中密封注射针管122。注射针管122可直接延伸到样本储液器或可连接到其它管。在任何情况下，注射针管122在喷嘴组合件100中的组装是简单且易于实行的。此外，注射针管122提供优越性质，如廉价且可容易替换。主体部分102中的螺纹124经机械加工以接合注射针配合件120上的螺纹126以进行容易的组装。注射针配合件120是具有标准螺纹的标准管配合件，其由塑料构成、廉价且可轻易得到。
也如图2中说明，喷嘴尖头106由保持螺母108抵着对准盘110固持在适当位置中。O形环128将喷嘴尖头及保持螺母108密封到喷嘴组合件100的主体部分102。在组装期间，对准盘110邻近于喷嘴腔104插入在主体部分102的下部中的开口中。对准盘110 与喷嘴腔104居中对准，这是因为主体部分102的底部部分处的开口与喷嘴腔104同心。一旦将对准盘110插入在开口136中，便将注射针管122插入通过注射针配合件120、通过喷嘴腔104且通过对准盘110中的中央开口，直到注射针管122延伸通过对准盘110中的中央开口某一短距离。接着将喷嘴尖头106插入在所述开口中且使喷嘴尖头106抵靠对准盘110而邻接。接着，将保持螺母108螺纹连接到主体部分102上。保持螺母108上的螺纹130为与主体部分102上的螺纹132匹配的标准螺纹。O形环128安置在保持螺母108的内部部分上且在喷嘴尖头106、主体部分102与保持螺母108之间产生密封。因此，可简单且容易地执行装置的组装，且可容易地移除、清洗及/或替换装置的多个部分(包含注射针管122、对准盘110及喷嘴尖头106)。类似地，输入鞘液口112具有螺纹138，螺纹138为接合主体部分102中的螺纹140的标准螺纹。以此方式，可将输入鞘液口112容易地组装到主体部分102且可容易地移除输入鞘液口112(如果需要)。
如图2中说明，主体部分102足够小使得由压电振动器118产生的振动被有效传递到喷嘴尖头106中的鞘液及样本流体。用于将压电振动器118胶合到主体部分102的环氧树脂胶有效地传递振动且提供在塑料主体部分102中安装压电振动器118的简单且容易的方式。提供由聚砜制成的主体部分102的另一优点在于：聚砜是实质上透明的，使得可在喷嘴组合件100的操作期间观察喷嘴腔104。因而，可在操作期间观察喷嘴腔104中的气泡形成及通过输出鞘液口114在喷嘴腔104中移除气泡形成。
图3为图1及2中说明的喷嘴组合件100的实施例的截面仰视图。如图3中展示，输入鞘液口112经螺纹连接到主体部分102中。输入鞘液口112上的螺纹146接合主体部分102中形成的螺纹148。输入鞘液口112可包括通常可用的标准塑料配合件。类似地，输出鞘液口114经螺纹连接到主体部分102中。输出鞘液口114的螺纹150接合在主体部分102中形成的螺纹152。在主体部分102中形成的口142与输入鞘液口112中的开口对准。口142包括在喷嘴腔104中偏离中心的喷嘴腔104中的开口。因为口142偏离中心，所以插入到喷嘴腔104中的输入鞘液致使鞘液在喷嘴腔104中涡动。涡动效应趋向于移除可被牵绊在喷嘴腔104的壁上的气泡，而不引起可产生额外气泡的湍流。口144形成在主体部分102中且与输出鞘液口114对准。口144也在喷嘴腔104中偏离中心且在流体表面的顶部处对准以提供一出口供涡动流体移除在喷嘴腔104中的鞘液的顶部处的气泡。
图4为对准盘110的示意等距图。如图4中展示，对准盘110具有定位在辐条156之间的一系列开口，例如，开口154。开口154允许鞘液从喷嘴腔104流动通过对准盘110进入到喷嘴尖头106中。外盘158在开口136中抵靠主体部分102而邻接。喷嘴尖 头106抵着外盘158施加压力以将对准盘110固持在紧固位置中且在喷嘴腔104中居中对准。对准盘110可以简单且廉价方式由不锈钢金属薄片经由光化学蚀刻产生。
因此，喷嘴组合件100为可使用廉价部件简单且容易地制造及组装的实施例。此外，可拆卸这些部件以用于以简单且容易方式清洁或替换。注射针管122是廉价且容易替换的。注射针管122可由例如PEEK等等的材料制成，所述材料提供优越质量且在分类期间不导致阻塞或污染。喷嘴组合件100具有主体部分(其具有允许振动从压电振动器的有效传输的紧凑大小)，具有小喷嘴腔104(其趋向于在鞘液中产生较少气泡且不导致注射针管122的实质偏转)，利用廉价且可轻易得到的标准塑料配合件，且以允许用户容易地组装及拆卸的方式来设计。此外，主体部分102由聚砜制成，聚砜是透明的，使得操作者可观察流动通过喷嘴腔104的流体的操作。
已出于说明及描述目的呈现本发明的以上描述。所述描述不希望为详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式，且在以上教示的背景下其它修改及变型可为可行的。选择并描述实施例以最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得所属领域的其它技术人员能够在适于所预期的特定用途的各种实施例及各种修改中最佳地利用本发明。希望所附权利要求书被理解为包含除去由现有技术限制的范围以外的本发明的其它替代实施例。