專利名稱：鞘流阻抗法粒子分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(jìn)行 粒子數(shù)量、體積等的檢測(cè)和分析以及其他應(yīng)用。
背景技術(shù)：
利用鞘流阻抗法進(jìn)行粒子數(shù)量以及體積檢測(cè)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、
后池、小孔、樣本針、電極、檢測(cè)電路；其中前、后池由小孔相連，樣 本針與小孔同軸，其出口置于前池距離小孔很近的位置，以可向計(jì)數(shù)池 輸入被檢粒子懸濁液(稱為樣本流)，前、后池各自具有一個(gè)不含粒子 的導(dǎo)電液體源，其被稱為前鞘流和后鞘流；前鞘流的壓力等于樣本流在 樣本針出口處的壓力，后鞘流的壓力可遠(yuǎn)小于前兩者的壓力。
在鞘流阻抗法計(jì)數(shù)電路中，與髙電位相連的電極必須放置于前池、 后池中的一個(gè)中，該池簡(jiǎn)稱為高電位池，零電位電極放置在另一池中， 簡(jiǎn)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(jì)數(shù)池小孔 流過，并保證不因存在其他電流的支路而引入干擾或降低傳感器的靈敏 度，最好使高電位池與為其內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)電液體的所有液路的上游隔斷， 以避免這些液體的上游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(qū)動(dòng)均采用液位差驅(qū)動(dòng) 方式。美國專利US4，165，484則引入了外界壓力源，其采用了氣源驅(qū)動(dòng)鞘 液儲(chǔ)液池、鞘液儲(chǔ)液池中的液體受壓力驅(qū)使進(jìn)而向計(jì)數(shù)池提供鞘液的方式。為了降低由儲(chǔ)液池引入計(jì)數(shù)電路的干擾，美國專利US4，165，484的發(fā) 明者采用了在鞘液供給通道中串連毛細(xì)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(chǔ)液 池到計(jì)數(shù)池的液路不可避免地充當(dāng)了導(dǎo)電線路的作用，勢(shì)必向計(jì)數(shù)池內(nèi) 部引入電磁干擾信號(hào)，而這一信號(hào)將疊加在小孔阻抗信號(hào)上，從而使信 號(hào)識(shí)別變得困難。要想使干擾降低，必須選擇又長(zhǎng)又細(xì)的毛細(xì)玻璃管， 從而增加了應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，為了減少干擾，還必須避免采用體積較小、 控制靈敏的電磁閥控制液路，從而為液路設(shè)計(jì)帶來麻煩；而且，這種方 法中后鞘流的驅(qū)動(dòng)壓力較大，從而導(dǎo)致液體大量耗費(fèi)。
美國專利US5，卯5，214采用"正壓驅(qū)動(dòng)"的方法驅(qū)動(dòng)，其推動(dòng)后鞘液 注入后池的動(dòng)力來自于上游池中的正壓，要保證該正壓能夠傳遞到后池 中，就必須保證沿途液路的密封以及液體的持續(xù)補(bǔ)給，因此很難保證不 將外界的干擾信號(hào)引入后池。美國專利US 6，卯9，269采用了將計(jì)數(shù)池置入 一個(gè)特制的屏蔽盒中的方法，從而起到了一定的屏蔽效果，但其并不能 防止樣本進(jìn)入后池后回流并產(chǎn)生假信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種鞘 流阻抗法粒子分析儀，其可確保該粒子分析儀在快速檢測(cè)粒子的同時(shí)有 效降低信號(hào)噪聲、提高粒子檢測(cè)的靈敏度、并避免電磁噪聲由后鞘流或 廢液引入計(jì)數(shù)池。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于確保在粒子檢測(cè)過程中后池鞘液由外向內(nèi) 流動(dòng)，從而防止樣本液回流而接觸池壁，并保持后池清潔，防止污染。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其包 括計(jì)數(shù)池和計(jì)數(shù)電路，該計(jì)數(shù)池包括前池和后池，該前池包括粒子懸濁液入口和前鞘液入口，該后池包括后鞘液入口和廢液出口，該前、后池 之間具有小孔，以提供前、后池之間的流體通路，該前、后池分別通過 電極與該計(jì)數(shù)電路相連，其中，該粒子分析儀還包括一個(gè)后鞘隔離池， 其上端一方面與大氣相通、另一方面通過管路與一鞘液儲(chǔ)液池(即鞘液 補(bǔ)給源)相連，其下端通過管路與該后池相連，該后鞘隔離池的底部存 儲(chǔ)后鞘液，在非檢測(cè)時(shí)段，可通過該鞘液儲(chǔ)液池向該后鞘隔離池補(bǔ)給后
鞘液；在檢測(cè)過程中，向該后鞘隔離池供給液體的液路被切斷，并停止
由該鞘液儲(chǔ)液池向該后鞘隔離池供給后鞘液，且后鞘隔離池中的后鞘液
向后池流動(dòng)，大氣可從其頂部的一個(gè)接口進(jìn)入后鞘隔離池內(nèi)補(bǔ)充，從而
形成隔離空氣，以使連接后鞘隔離池的入口與出口的內(nèi)部流體通路被空
氣隔離，此外在檢測(cè)過程中，該后鞘隔離池中的后鞘液的液位被保持為
始終高于該后池的液位。
優(yōu)選的是，該后鞘隔離池的頂部具有兩個(gè)接口，其中一個(gè)接口與一
個(gè)單向閥相連，該單向閥只允許流體由池內(nèi)向池外流動(dòng)，另一個(gè)接口與
一段管路相連，該管路具有兩個(gè)分支， 一個(gè)分支與一鞘液補(bǔ)給源相連，
另一個(gè)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(nèi)流動(dòng),
且該單向閥位于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(cè)過程中，后鞘液向后池流動(dòng)， 大氣可從其頂部的一個(gè)接口進(jìn)入后鞘隔離池內(nèi)補(bǔ)充，從而可形成隔離空
氣，以使連接后鞘隔離池的入口與出口的內(nèi)部流體通路被空氣隔離。在 空氣流入池內(nèi)的同時(shí)，可將其經(jīng)過的管路中的液體擠入后鞘隔離池，并 使該段管路中形成氣柱，以保證并增強(qiáng)空氣隔離的效果；在檢測(cè)過程之 外的時(shí)段，通過接口上游的另一支路可為該池補(bǔ)給液體，并將池內(nèi)多余 的空氣由另一接口的單向閥排出。該兩個(gè)單向閥功能可自行實(shí)現(xiàn)，無需 額外控制，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，在檢測(cè)過程中，該后鞘隔離池的內(nèi)部不承受任何來自外界的液體補(bǔ)給，僅在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境下、 在與上游補(bǔ)給源空氣隔離的條件下執(zhí)行向后池排入后鞘液的任務(wù)，此時(shí) 后鞘液在與后池的液位差或連同后池內(nèi)部負(fù)壓的作用下流入后池。在非 檢測(cè)時(shí)段，該后鞘隔離池接受上游的后鞘液的補(bǔ)給，并儲(chǔ)存，以備檢測(cè) 時(shí)使用。
優(yōu)選的是，該后鞘隔離池位于較該后池高的位置。
優(yōu)選的是，該鞘流阻抗法粒子分析儀還包括一個(gè)廢液隔離池，其位 于該后池的廢液出口的下游，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(nèi)部流體通路被空氣隔離。
優(yōu)選的是，該廢液隔離池位于較該后池低的位置，連接該廢液出口 與該廢液隔離池的管路的高度低于該后池的最高液面。
優(yōu)選的是，該鞘流阻抗法粒子分析儀還包括一個(gè)限流管，其串聯(lián)在 該后鞘隔離池與該后池之間的管路中，以限制后鞘液從該后鞘隔離池流 向該后池的速度，從而可降低后鞘液的使用量，大幅減小后鞘隔離池所 需的容積，進(jìn)而減小后鞘隔離池的體積，使后鞘液由后鞘隔離池儲(chǔ)存并 供給變得更加方便、可行，并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(xù)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(yōu)選的是，該廢液隔離池的上游設(shè)有一廢液緩沖池，以使計(jì)數(shù)時(shí)產(chǎn) 生的較大流量的廢液在廢液緩沖池中臨時(shí)存放，然后再排入該廢液隔離 池。這樣，當(dāng)增大后鞘流流量導(dǎo)致廢液無法以液滴形式直接排入廢液隔 離池中時(shí)，可以保證隔離效果。
優(yōu)選的是，該前池及其兩個(gè)入口中的液體全部與一零電位電極相連， 該后池與一高電位電極相連，電流無法通過小孔以外的路徑(如后鞘液上游)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(jì)數(shù)電路相連。
優(yōu)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(jì)數(shù)池、該后鞘隔離池、該廢液隔離池均放置于其中。
優(yōu)選的是，除了后鞘液、廢液分別被后鞘隔離池、廢液隔離池隔離以 及與大氣相連的管路由空氣阻斷外，其余與計(jì)數(shù)池相連的管路、為后鞘 隔離池補(bǔ)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(yōu)選的是，該前鞘液入口通過一管路與一鞘液儲(chǔ)液池相連，該鞘液儲(chǔ) 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(qū)動(dòng)，該正壓 源為鞘液儲(chǔ)液池提供壓力，進(jìn)而向計(jì)數(shù)池提供前鞘流，從而為前鞘流施 加較大的壓力，同時(shí)后池壓力僅由后鞘隔離池中液體與后池液位差作用 或連同后池內(nèi)部負(fù)壓形成，故前后池的壓差較大，由此使液體通過小孔 的速度加快，以實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。
優(yōu)選的是，通過一樣本針將粒子懸濁液引入該前池中，并通過一出口 管將廢液引出該后池。
優(yōu)選的是，該樣本針位于該前池外的一端充當(dāng)該粒子懸濁液入口，該 出口管位于該后池外的一端充當(dāng)該廢液出口 。
優(yōu)選的是，在該鞘液儲(chǔ)液池中存儲(chǔ)用于補(bǔ)給的無粒子液體。
優(yōu)選的是，該前鞘液和該后鞘液導(dǎo)電且不含粒子，其在檢測(cè)過程中分 別在前、后池中形成前、后鞘流，含有待測(cè)粒子的粒子懸濁液在檢測(cè)過 程中形成通過該小孔的樣本流。
優(yōu)選的是，該前池、該后池、該小孔均由絕緣材料形成。
優(yōu)選的是，該小孔開設(shè)在一個(gè)圓柱形人造紅寶石片上，其內(nèi)徑與深度
均小于100微米。
優(yōu)選的是，在檢測(cè)過程中，該后鞘隔離池中的后鞘液在與該后池的液 位差或連同該后池內(nèi)部負(fù)壓的作用下自動(dòng)、連續(xù)地流入該后池。
優(yōu)選的是，該廢液緩沖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(nèi)徑被限制為使廢液以液滴的形式從該廢液緩沖池逐漸排 入該廢液隔離池。
優(yōu)選的是，該廢液緩沖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(shè)有一閥，以在該閥的控制下將該廢液緩沖池中的廢液排 入該廢液隔離池。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鞘流阻抗法粒子分析儀具有以下顯著優(yōu)
點(diǎn)
在本發(fā)明中，可通過正壓預(yù)加液到后鞘隔離池，在檢測(cè)計(jì)數(shù)過程中 加液停止，后鞘液與其上游液體補(bǔ)給源通過后鞘隔離池上部的空氣隔離 開，后鞘液在重力或連同后池內(nèi)部負(fù)壓的作用下自動(dòng)、連續(xù)地流入后池， 從而形成后鞘流。即在檢測(cè)時(shí)，將切斷向后鞘隔離池供給液體的液路，停 止由鞘液儲(chǔ)液池向后鞘隔離池供給液體，避免在檢測(cè)過程中發(fā)生后鞘隔 離池上部的補(bǔ)給液體與下部的后鞘液通過液體連接引入外界的干擾信號(hào) 的可能，保證空氣隔離的有效性。此外，由于后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，由此保證并增強(qiáng)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(jì)數(shù)池的小孔流過，并保證不因存在其他電流的支 路而引入干擾或降低粒子分析儀的靈敏度，從而完全避免了后鞘流或廢 液對(duì)電流的分流作用，并隔離了由后鞘流或廢液引入的噪聲。
另外，由于采用了在檢測(cè)計(jì)數(shù)過程中使其中的后鞘液的液位被保持為 始終高于后池的液位的后鞘隔離池，使得本發(fā)明的粒子分析儀可在液位差作用下或連同后池內(nèi)部負(fù)壓的共同作用下向后池提供后鞘液，從而可 確保在粒子檢測(cè)過程中樣本液不至回流而接觸池壁，并保持后池清潔， 防止污染。
此外，由于前池鞘液可由氣源驅(qū)動(dòng)，后池鞘液可由液位差或連同后 池內(nèi)部負(fù)壓驅(qū)動(dòng)，因此前后池壓差較大，從而可以快速地統(tǒng)計(jì)大量粒子。
另外，由于計(jì)數(shù)池、后鞘隔離池、廢液隔離池均可置于屏蔽盒的內(nèi) 部，從而可徹底排除后鞘流或廢液從外界引入干擾的可能。


從下面結(jié)合附圖所示的示范性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步描述中 將可以更清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中該示范性實(shí)施例僅以舉 例的示出，其并不意味著對(duì)本發(fā)明的限制。
圖l是本發(fā)明的一實(shí)施例的粒子分析儀的液路及信號(hào)檢測(cè)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(nèi)部組件的剖面圖4是屏蔽盒的外觀圖5是僅依靠后池中小孔附近的流束周圍區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓驅(qū)動(dòng)后鞘流
時(shí)樣本液在出口管內(nèi)發(fā)生回流的示意圖6是同時(shí)依靠后池中小孔附近的流束周圍區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓以及液位
差驅(qū)動(dòng)后鞘流的示意圖7a、 7b是本發(fā)明的廢液隔離池的兩種變型實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l、 3所示，根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的鞘流阻抗法粒子分 析儀包括計(jì)數(shù)池1和計(jì)數(shù)電路2。該計(jì)數(shù)池1包括前池3和后池4，該前池3 包括一個(gè)粒子懸濁液入口5 (由樣本針18在計(jì)數(shù)池外的一端充當(dāng))和一個(gè) 前鞘液入口6，該后池4包括一個(gè)后鞘液入口7和一個(gè)廢液出口8 (由出口 管13在計(jì)數(shù)池外的一端充當(dāng))；前、后鞘液導(dǎo)電且不含粒子，其在使用 過程中分別在前、后池中形成前、后鞘流9、 12;樣本針18、出口管13的 材料為導(dǎo)電金屬； 一個(gè)后鞘隔離池10位于較計(jì)數(shù)池1 (特別是后池4)高 的位置處，其在液位差ll和/或后池內(nèi)部的負(fù)壓作用下向后池提供后鞘流 12，并包裹從前池3流出的液體進(jìn)入出口管13; —個(gè)廢液隔離池25位于計(jì) 數(shù)池的下游，其高度(或水平位置)低于計(jì)數(shù)池l (特別是后池4)的內(nèi) 部最高液面，且其下端與負(fù)壓源39相通； 一個(gè)小孔14位于前、后池之間， 并提供前、后池之間唯一的流體通路；該計(jì)數(shù)電路2包括兩個(gè)電極，其中 前池及其兩個(gè)入口中的液體全部與零電位電極15相連，后池液體與高電 位電極16相連，前池3、后池4、小孔14均由絕緣材料形成，后鞘隔離池 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(zhì)(如池體)回到零電位，同時(shí)，連接后 鞘隔離池10的頂部接口與底部出口的內(nèi)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(gè)電極均與信號(hào)處理單元17相連。
前池3、后池4的內(nèi)部均為圓柱形(當(dāng)然，根據(jù)需要，其也可以采取 其它形狀)，其軸線與水平面共面，并與小孔14的軸線、樣本針18的軸 線、出口管13共線；小孔14開設(shè)在一個(gè)圓柱形人造紅寶石片上，其內(nèi)徑 與深度均小于100微米，該寶石片安裝在前、后池之間；樣本針18沿軸線 方向開設(shè)有通孔，從而為樣本粒子懸浮液19注入計(jì)數(shù)池提供通路。
存在兩個(gè)入口通向前池3的內(nèi)部，其中一個(gè)為樣本針18，另一個(gè)為前 鞘液入口6，前鞘液入口6與鞘液儲(chǔ)液池20相連，正壓源21為鞘液儲(chǔ)液池 20提供壓力，進(jìn)而可向計(jì)數(shù)池1提供前鞘流9。
后鞘隔離池10的主體內(nèi)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(gè)接口51、 52， 其中接口52與單向閥V9相連，閥V9只允許流體由后鞘隔離池內(nèi)向后鞘隔 離池外流動(dòng)，反向阻止；接口51與管路50相連，該管路具有兩個(gè)分支管 路26、 53，分支管路26可到達(dá)鞘液儲(chǔ)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，只允許流體由后鞘隔離池外向后鞘隔離 池內(nèi)流動(dòng)，反向阻止，且該單向閥位于所有液路的最高位置；后鞘隔離 池10的底部存儲(chǔ)后鞘液，檢測(cè)時(shí)，大氣可從單向閥V8、至管路53、至管 路50進(jìn)入后鞘隔離池10內(nèi)，空氣流入后鞘隔離池內(nèi)的同時(shí)，可很快地將 管路53、 50中的液體擠入后鞘隔離池10，使該段管路中形成氣柱54，以 在后續(xù)的檢測(cè)過程中保證并增強(qiáng)空氣隔離的效果，后鞘隔離池的上部空 間中可形成隔離空氣40。在檢測(cè)過程之外的時(shí)段，接口51上游的另一支 路26可為該后鞘隔離池補(bǔ)給液體，并將后鞘隔離池內(nèi)多余的空氣由單向 閥V9排出。
兩個(gè)單向閥V8、 V9功能可自行實(shí)現(xiàn)，無需額外控制，從而增強(qiáng)了系 統(tǒng)的穩(wěn)定性。
在檢測(cè)過程中，后鞘隔離池10的內(nèi)部不承受任何來自外界的液體補(bǔ) 給，其僅在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境下、在與上游鞘液儲(chǔ)液池20中的液體由空氣 隔離的條件下執(zhí)行向后池4排入后鞘液的任務(wù)，此時(shí)后鞘液在與后池4液 位差或連同后池4內(nèi)部負(fù)壓的作用下流入后池4。在非檢測(cè)時(shí)段，該后鞘 隔離池接受上游的后鞘液的補(bǔ)給，并儲(chǔ)存，以備檢測(cè)時(shí)使用。后鞘隔離
池的底部23與計(jì)數(shù)池的后池4相連，并位于較后池4高的位置，在計(jì)數(shù)過 程中，該后鞘隔離池中的液位始終高于后池4中的液位。
限流管24位于連接后鞘隔離池10與后池4的管路中，其作用是限制后 鞘隔離池10中的液體注入后池4的速度，降低后鞘液的使用量，從而大幅 減小后鞘隔離池10所需要的容積，進(jìn)而減小后鞘隔離池10的體積，使后 鞘液由后鞘隔離池10儲(chǔ)存并供給的方案變得更加方便、可行，同時(shí)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(xù)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。
后鞘流12通過限流管24從后鞘隔離池10注入計(jì)數(shù)池的后池4，后鞘隔 離池10中的液體通過管路26、 50由鞘液儲(chǔ)液池20提供補(bǔ)給。
出口管13為計(jì)數(shù)池的唯一出口 ，其在計(jì)數(shù)池1外側(cè)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 低于計(jì)數(shù)池l的內(nèi)部最高液面。廢液隔離池25與后鞘隔離池10的結(jié)構(gòu)類 似，其頂端具有一個(gè)入口與出口管13相連， 一個(gè)氣體出入口28與大氣相 通，底部具有一個(gè)出口與載有負(fù)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(shí)施方式外，本發(fā)明的廢液隔離池的隔離效果也 可采用圖7a、 7b所示的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。
具體地說，如圖7a、 7b所示，廢液隔離池25的上游均增設(shè)有廢液緩 沖池251,該廢液緩沖池251的頂部通過氣體出入口28與大氣相通并通過 管路與閥V5相連，該廢液緩沖池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(jì)數(shù)時(shí)產(chǎn)生的較大流量的廢液在廢液 緩沖池251中臨時(shí)存放，并將多余氣體通過氣體出入口28排出。廢液緩沖池251的排空則可以通過限制或減小管路361的內(nèi)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(shí)現(xiàn)，此時(shí)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，并可同時(shí)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(cè)計(jì)數(shù)時(shí)，閥V51關(guān)閉，產(chǎn)生的較大流量的廢液在廢液緩沖池251 中臨時(shí)存放，并將多余氣體通過氣體出入口28排出，廢液隔離池25中的 空氣371將其上游和下游的廢液隔離開；在非計(jì)數(shù)期間，通過開啟閥V51 來使廢液緩沖池251中的廢液在重力作用下排入廢液隔離池25，空氣將通 過廢液緩沖池251頂部的氣體出入口28進(jìn)入而進(jìn)行補(bǔ)充，并在廢液緩沖池 251排空后通過管路361進(jìn)入廢液隔離池25，從而形成隔離空氣371，此時(shí) 可不要求以液滴形式進(jìn)行廢液的排空，如圖7b所示。
當(dāng)增大后鞘流流量而導(dǎo)致廢液無法以液滴形式直接排入廢液隔離池 中時(shí)，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(gè)接地金屬盒，計(jì)數(shù)池l、后鞘隔離池IO、 廢液隔離池25均可放置于其中。如圖2所示，除了后鞘流12、廢液32分別 被后鞘隔離池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，其余與計(jì)數(shù)池1相連的管路33、 34、 35、為后鞘隔 離池10補(bǔ)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(hào)處理單元17為由計(jì)數(shù)池1構(gòu)成的阻抗法傳感器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并 將微弱原始信號(hào)處理成滿足A/D輸入要求的信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行算法識(shí)別、計(jì) 數(shù)，該信號(hào)源自樣本液中的粒子通過小孔時(shí)使小孔兩端的電阻特性發(fā)生 變化而產(chǎn)生。在計(jì)數(shù)池中安裝有兩個(gè)電極15、 16，并與信號(hào)處理單元17 相連，其中高電位電極16與后池相連，零電位電極15與前池相連。
本發(fā)明的鞘流阻抗法粒子分析儀的在實(shí)施檢測(cè)時(shí)的計(jì)數(shù)流程如下
首先按照預(yù)定的稀釋比(如l: 1000)將被測(cè)粒子懸浮液稀釋，以使 之成為樣本液，并注入到預(yù)混池38中，然后打開閥V6、閥V7，由于有負(fù) 壓源39作用于廢液池，利用廢液池30中的負(fù)壓吸取樣本液19，使其充滿 管路35，接著關(guān)閉閥V6、閥V7，打開閥V1，利用正壓源21由鞘液儲(chǔ)液池 20向后鞘隔離池10補(bǔ)給液體，單向閥V8自動(dòng)阻止液體進(jìn)入支路53,同時(shí) 后鞘隔離池10上部的氣體隨液體的注入通過接口52、閥V9排出，在后鞘 隔離池10的液面未及池的頂部前將閥V1關(guān)掉，此時(shí)打開閥V5，后鞘隔離 池10中的液體即可通過限流管24向計(jì)數(shù)池1中流動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)空氣由閥 V8、沿管路53、 50流入后鞘隔離池，將原先管路中的液體擠入后鞘隔離 池，并在管路50中形成氣柱54，從而使后鞘隔離池10與后鞘液供給管路 26由空氣40或管路53、 50中的氣柱54隔開。
此時(shí)后鞘流12已經(jīng)形成，再打開閥V2，向前池3引入來自鞘液儲(chǔ)液池 20的鞘液和正壓，以使前池3的液體由小孔14向后池4流動(dòng)，從而形成前 鞘流9。
此時(shí)打開閥V4，并控制電機(jī)41推動(dòng)注射器42，以將管路35中的樣本 液通過樣本針18推入計(jì)數(shù)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(xì)、加速，沿小孔14的軸線方向流動(dòng)，并在前鞘 流9的包裹下從小孔14的中心通過，通過小孔14時(shí)為流速很高、直徑小于 小孔14的流束43,流束43的直徑可通過調(diào)節(jié)注射器驅(qū)動(dòng)電機(jī)41的快慢令 其等同于一個(gè)被檢粒子的直徑，從而避免多個(gè)粒子同時(shí)通過小孔的可能。
由于待測(cè)粒子(如血細(xì)胞)為不良導(dǎo)體，當(dāng)包含有待測(cè)粒子的樣本 液43通過小孔14時(shí)，待測(cè)粒子取代導(dǎo)電液體，從而導(dǎo)致小孔的阻抗特性 發(fā)生變化，由于小孔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(yīng)發(fā)生變化，該變化在大小上正比于粒子的 體積，信號(hào)處理單元17將該變化轉(zhuǎn)化為脈沖波形，通過分析脈沖波形的 大小與數(shù)量即可獲得粒子的體積分布情況和粒子數(shù)量。
樣本液43在前鞘流9的包裹下通過小孔14后進(jìn)入后池4， 二者在已經(jīng) 形成的后鞘流12的包裹下繼續(xù)沿軸線流動(dòng)，并進(jìn)入出口管13，進(jìn)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(diào)節(jié)下 只形成間斷的液滴32，而不至形成連續(xù)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(jìn)入廢液隔離池25的液體32在重力 作用下到達(dá)廢液隔離池25的底部，并在底部受到負(fù)壓源39的作用下流入 廢液池30。
計(jì)數(shù)完畢后，保持后鞘流12向后池注入，令電機(jī)41停止推動(dòng)注射器 42，停止樣本流注入計(jì)數(shù)池l,之后關(guān)閉閥V2，停止向前池3供給前鞘流9， 最后關(guān)閉閥V5，停止向計(jì)數(shù)池1供給后鞘流12。之后執(zhí)行清洗時(shí)序，以對(duì) 計(jì)數(shù)池l及與其相連的組件進(jìn)行清洗。
然后關(guān)閉閥V4，打開閥V3，注射器驅(qū)動(dòng)電機(jī)41反轉(zhuǎn)，以使注射器42 從無粒子液體源44吸取滿量程液體。
計(jì)數(shù)流程到此結(jié)束。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)鞘流阻抗法計(jì)數(shù)，需滿足樣本針18的入口壓力 略大于前鞘液入口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，并獲得重復(fù)性較好、易識(shí)別的脈沖波形；同時(shí)，為了保證樣本 液中的粒子通過小孔后不回旋而產(chǎn)生重復(fù)信號(hào)，并保持前、后池的池壁 清潔而不被樣本液污染，故在后池4中增加后鞘流12，后鞘液入口7的壓 力小于前鞘液入口6的壓力，后鞘流12包裹著前鞘流9及樣本流43進(jìn)入出 口管13。
進(jìn)一步地，希望樣本粒子在短時(shí)間內(nèi)通過更多的粒子，為此增加并
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，以使前后 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(cè)的粒 子數(shù)例如可以達(dá)到10k個(gè)以上。通過仿真及試驗(yàn)證明在提高前鞘流9的 壓力的同時(shí)，后鞘流12的壓力并不需要提高。實(shí)際上，越高的前后池壓 力差，前池液體通過小孔14后的流速越大，并形成一股與小孔14同軸的 流束，而在后池中小孔14附近，如圖5、 6所示，該流束周圍區(qū)域45將產(chǎn) 生一個(gè)低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的負(fù)壓，并且壓力差越大，進(jìn)入后池4后產(chǎn)生的負(fù) 壓也越大，后鞘流12在該壓力與大氣之間的壓力差作用下可以自動(dòng)流入 后池4，并實(shí)現(xiàn)包裹樣本流43、前鞘流9以及防止其回流或污染后池的功 能。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)上端與大氣相通、下端與后池4相連的后鞘 隔離池IO，并在計(jì)數(shù)時(shí)保持其內(nèi)部液位始終高于后池液位，從而可實(shí)現(xiàn) 后鞘流12的外部驅(qū)動(dòng)。
同時(shí)，后鞘隔離池10與廢液隔離池25將后池4通向后鞘液上游以及廢 液下游的流體路徑通過內(nèi)部空氣或管路50中的氣柱54隔離開，從而避免 了后鞘流12或廢液32對(duì)電流46的分流作用，提高了傳感器的靈敏度，并 隔離了由后鞘流12或廢液32引入的噪聲。
進(jìn)一步地，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了后鞘流12可在計(jì)數(shù)過程中保持由外向內(nèi) 地流入計(jì)數(shù)池的功能。為此，后鞘隔離池10的液位被抬高，從而產(chǎn)生液 位差ll，即使當(dāng)小孔14沒有液體高速通過因而在上述區(qū)域45中負(fù)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(nèi)流入后池4，并從出口管13流出計(jì)數(shù)池1，從而防止了出口管13內(nèi)被 污染的液體回旋到計(jì)數(shù)池造成污染的可能。
實(shí)際上，如圖5、 6所示，即便添加了后鞘流12，樣本流43的轉(zhuǎn)向與 回流的現(xiàn)象并沒有消失，它沒有在后池4內(nèi)發(fā)生，但帶有粒子的樣本流仍會(huì)在出口管內(nèi)的某一位置47處發(fā)生轉(zhuǎn)向并回流，而在折返途中遇到后鞘 流12而再次發(fā)生折返，以向計(jì)數(shù)池l外的方向流動(dòng)。因此，出口管內(nèi)壁48 是接觸樣本流且被樣本液所污染的。如果后鞘隔離池10和計(jì)數(shù)池1的起始 液面相差太小，甚至位于計(jì)數(shù)池l的下方，在前述區(qū)域45產(chǎn)生的負(fù)壓的持 續(xù)作用下就可能發(fā)生后鞘隔離池10的液面降至計(jì)數(shù)池1的液面以下的情 況，此時(shí)一旦通過小孔14的液體停止流動(dòng)，負(fù)壓消失，由于計(jì)數(shù)池l的液 位較高，則會(huì)發(fā)生計(jì)數(shù)池中的液體向后鞘隔離池10流動(dòng)、并帶動(dòng)出口管 13內(nèi)的液體回流至計(jì)數(shù)池1的情況，這種情況將造成后池4的污染，并影 響后續(xù)的計(jì)數(shù)性能，因此后鞘隔離池10中的液體不能僅靠前述區(qū)域45的 負(fù)壓來驅(qū)動(dòng)。所以，在該實(shí)施例中，使后鞘隔離池10位于較計(jì)數(shù)池1 (特 別是后池4)高的位置，其內(nèi)部最低液面在計(jì)數(shù)過程中始終高于計(jì)數(shù)池I 內(nèi)的最高液面，從而使得前述區(qū)域45的負(fù)壓消失時(shí)，仍能夠促使后鞘隔 離池10中的液體流入計(jì)數(shù)池1，從而保證后池4不被污染。
后鞘隔離池10的灌注在正壓源21的驅(qū)動(dòng)下由鞘液儲(chǔ)液池20通過管 26、 50完成，在計(jì)數(shù)過程中，閥V1將關(guān)閉，從而切斷后鞘流的供給管路 26，并使后鞘流供給管路26與后池4斷開，以形成隔離空氣40，并通過由 單向閥V8、管路53、 50進(jìn)入后鞘隔離池10的空氣形成隔離氣柱54。在計(jì) 數(shù)以外的時(shí)間中可隨時(shí)向后鞘隔離池10補(bǔ)充液體。
另外，如圖3所示，上述后鞘隔離池IO、廢液隔離池25可置于屏蔽盒 31的內(nèi)部，從而徹底排除后鞘流12或廢液32從外界引入干擾的可能。將 后池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(gè)電極 15、 16之間電流流動(dòng)的唯一路徑；同時(shí)，在屏蔽盒31中僅需一個(gè)閥V5控 制出口管13的通斷，該閥V5例如為氣動(dòng)閥，故屏蔽盒31內(nèi)沒有引入任何 外來的電磁信號(hào)，從而可實(shí)現(xiàn)良好的電磁隔離效果。
本發(fā)明的鞘流阻抗法粒子分析儀可用于粒子數(shù)量、體積等的檢測(cè)和 分析。例如，該鞘流阻抗法粒子分析儀可應(yīng)用于血液細(xì)胞分析儀，以進(jìn) 行體外診斷。在此情況下，該分析儀可檢測(cè)的粒子包括血細(xì)胞或直徑與 血細(xì)胞等數(shù)量級(jí)的可形成懸浮液的粒子。
雖然以上已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，很是，很 明顯，以上描述以及在附圖中示出的內(nèi)容均應(yīng)被理解為是示例性的，而 非意味著對(duì)本發(fā)明的限制。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，顯然可以在本 發(fā)明原理的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行各種變型或修改。這些變型或修改均不脫離 本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其包括計(jì)數(shù)池和計(jì)數(shù)電路，該計(jì)數(shù)池包括前池和后池，該前池包括粒子懸濁液入口和前鞘液入口，該后池包括后鞘液入口和廢液出口，該前、后池之間具有小孔，以提供前、后池之間的流體通路，該前、后池分別通過電極與該計(jì)數(shù)電路相連，其中，該粒子分析儀還包括一個(gè)后鞘隔離池，其上端一方面與大氣相通、另一方面通過管路與一鞘液儲(chǔ)液池相連，其下端通過管路與該后池相連，該后鞘隔離池的底部存儲(chǔ)后鞘液，在非檢測(cè)時(shí)段，可通過該鞘液儲(chǔ)液池向該后鞘隔離池補(bǔ)給后鞘液；在檢測(cè)過程中，向該后鞘隔離池供給液體的液路被切斷，并停止由該鞘液儲(chǔ)液池向該后鞘隔離池供給后鞘液，且后鞘隔離池中的后鞘液向后池流動(dòng)，大氣可從其頂部的一個(gè)接口進(jìn)入后鞘隔離池內(nèi)補(bǔ)充，從而形成隔離空氣，以使連接后鞘隔離池的入口與出口的內(nèi)部流體通路被空氣隔離，此外在檢測(cè)過程中，該后鞘隔離池中的后鞘液的液位被保持為始終高于該后池的液位。
2. 如權(quán)利要求l所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，該后 鞘隔離池的頂部具有兩個(gè)接口，其中一個(gè)接口與一個(gè)單向閥相連，該單 向閥只允許流體由池內(nèi)向池外流動(dòng)，另一個(gè)接口與一段管路相連，該管 路具有兩個(gè)分支， 一個(gè)分支與一鞘液補(bǔ)給源相連，另一個(gè)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(nèi)流動(dòng)，且該單向闊位于所 有液路的最高位置。
3. 如權(quán)利要求l所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，該后 鞘隔離池位于較該后池高的位置。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征 在于，還包括一個(gè)廢液隔離池，其位于該后池的廢液出口的下游，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(nèi)部流體通路被空氣隔離。
5. 如權(quán)利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，該廢 液隔離池位于較該后池低的位置，連接該廢液出口與該廢液隔離池的管 路的高度低于該后池的最高液面。
6. 如權(quán)利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，還包 括一個(gè)限流管，其串聯(lián)在該后鞘隔離池與該后池之間的管路中，以限制 后鞘液從該后鞘隔離池流向該后池的速度，并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(xù)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(quán)利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，該廢 液隔離池的上游設(shè)有一廢液緩沖池，以使計(jì)數(shù)時(shí)產(chǎn)生的較大流量的廢液 在該廢液緩沖池中臨時(shí)存放，然后再排入該廢液隔離池。
8. 如權(quán)利要求l所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，該前 池及其兩個(gè)入口中的液體全部與一零電位電極相連，該后池與一高電位 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(jì)數(shù)電路相連。
9. 如權(quán)利要求4所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，還包括一個(gè)金屬屏蔽盒，其自身接地，該計(jì)數(shù)池、該后鞘隔離池、該廢液隔離 池均放置于其中。
10. 如權(quán)利要求9所述的鞘流阻抗法粒子分析儀，其特征在于，除了 后鞘液、廢液分別被后鞘隔離池、廢液隔離池隔離以及與大氣相連的管路由空氣阻斷外，其余與計(jì)數(shù)池相連的管路、為后鞘隔離池補(bǔ)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(fā)明提出一種鞘流阻抗法粒子分析儀，其包括計(jì)數(shù)池和計(jì)數(shù)電路，該計(jì)數(shù)池包括前池和后池，前池包括粒子懸濁液入口和前鞘液入口，后池包括后鞘液入口和廢液出口，前、后池之間具有小孔，并分別通過電極與計(jì)數(shù)電路相連，該分析儀還包括一后鞘隔離池，其可使其底部存儲(chǔ)的后鞘液在重力或連同后池內(nèi)部負(fù)壓的作用下自動(dòng)、連續(xù)地流入后池，并使連接后鞘隔離池的入口與出口的內(nèi)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(nèi)部空氣使連接廢液隔離池的入口與出口的內(nèi)部流體通路隔斷。本發(fā)明可防止樣本液在檢測(cè)過程中回流，并有效降低信號(hào)噪聲、提高粒子檢測(cè)的靈敏度、并避免電磁噪聲由后鞘流或廢液引入計(jì)數(shù)池。
文檔編號(hào)G01N15/12GK101173887SQ200610161998
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月2日
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