BRPI1011180B1 - regulador de característica de fluxo de fluido - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE FLUIDO POR PRESSÃO DE PRECISÃO REGULADO CONTINUAMENTE Um regulador de características de fluxo de fluido (58) que fornece um caminho de fluxo de volume variável no qual um fluxo de fluido pode ser continuamente ajustado por um fluido de controle (57) para regular pelo menos uma característica de fluxo de fluido do fluxo de fluido (11) dentro do caminho de fluxo de volume variável.

Description

[001] A Este Pedido de Patente pelo Tratado Internacional de Cooperação em Patentes reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisional US 61/217.927, depositado em 5 de junho de 2009, pelo presente incorporado a título de referência neste documento.
CAMPO TÉCNICO
[002] Um regulador de característica de fluxo de fluido que fornece um caminho de fluxo de volume variável no qual um fluxo de fluido pode ser continuamente ajustado por um fluido de controle para regular pelo menos uma característica de fluxo de fluido do fluxo de fluido dentro do caminho de fluxo de volume variável.
FUNDAMENTOS
[003] Fluidos precisamente formulados, e em alguns casos fluidos filtrados estéreis, são convencionalmente distribuídos para dispositivos microfluídicos, tal como cromatógrafos de líquido e Separadores de Células Ativados Fluorescentes (FACS) durante operação.
[004] A distribuição convencional de fluidos para dispositivos microfluídicos pode ser limitada pela quantidade de fluido contido pela fonte de fluido conectada ao instrumento microfluídico. Por exemplo, a fonte de fluido tipicamente utilizada para distribuir fluido de revestimento para um FACS fornece um tanque de fluido de revestimento de 20 litros para dentro do qual fluido de revestimento é transferido. O espaço aéreo na fonte de fluido pode ser subsequentemente pressurizado para distribuir fluido de revestimento da fonte de fluido para o FACS. Uma forma alternativa de fonte de fluido para um FACS pode incluir um recipiente flexível que retém aproximadamente 20 litros de fluido de revestimento. O recipiente flexível que retém o fluido de revestimento pode ser inserido no tanque de fluido de revestimento. O espaço aéreo entre o tanque de fluido de revestimento e o recipiente flexível pode ser suficientemente pressurizado para diminuir o volume do recipiente flexível para forçadamente empurrar o fluido de revestimento do recipiente flexível para o FACS. Com relação a qualquer exemplo, o período de operação contínua do FACS é limitado à quantidade de fluido revestimento contido no tanque de fluido de revestimento ou recipiente flexível. Entretanto, a construção de tanques de fluido de revestimento que podem conter mais de 20 litros de fluido revestimento e a provisão de equipamento de içamento de carga para transferir recipientes de fluido de revestimento flexíveis contendo mais de 20 litros de fluido revestimento podem ser proibitivamente caras. Adicionalmente, com recipientes pressurizados maiores, os procedimentos de limpeza e troca de fluido tipicamente demoram mais tempo, visto que o espaço aéreo de ar de tais recipientes pressurizados é maior e pode demorar mais tempo para despressurizar e repressurizar até a pressão operacional.
[005] A distribuição convencional de fluidos para dispositivos microfluídicos por pressurização do espaço aéreo da fonte de fluido também pode formar ou reter pequenas bolhas nos fluidos contidos. Essas pequenas bolhas causadas por alterações de pressão no fluido podem interferir intermitentemente na operação de um FACS ou cromatógrafo de líquido por aderência a locais na corrente de fluido resultando em fluxo turbulento indesejável próximo ao ponto de análise.
[006] A distribuição convencional de fluidos estéreis para dispositivos microfluídicos pode ser cara devido ao custo dos materiais de embalagem estéreis nos quais os fluidos estão contidos. Como exemplo não limitador, materiais de embalagem estéreis são uma fração principal do custo geral de fabricação de fluidos de revestimento prontos para uso para FACS. A fração de custos de embalagem pode ser significativamente reduzida em formatos maiores, tal como tambores de 100 litros, em comparação com recipientes flexíveis de 20 litros.
[007] A distribuição convencional de fluidos para dispositivos microfluídicos utiliza a fonte de fluido tanto como um reservatório para fluido quanto como um regulador de fluxo de fluido ou de característica de fluxo de fluido. Como exemplo não limitador, tanques de fluido de revestimento pressurizado utilizados com FACS funcionam tanto como reservatório para uma quantidade de fluido de revestimento como um regulador com relação à pressão de fluido de revestimento e à taxa de fluxo de fluido de revestimento. Se uma pressão de fluido de revestimento ou taxa de fluxo de fluido de revestimento maior ou menor for desejada, a pressão no espaço aéreo do tanque de fluido de revestimento pode ser correspondentemente aumentada ou diminuída para obter o valor desejado. Entretanto, o uso da fonte de fluido para executar uma pluralidade de funções pode impor um limite sobre a forma de construção da fonte de fluido.
[008] A distribuição convencional de fluidos para um dispositivo microfluídico pode ter características de fluxo que mudam entre a fonte de fluido e o dispositivo microfluídico. Como exemplo não limitador, na operação de um FACS utilizando um tanque de fluido de revestimento pressurizado, a pressão operacional do fluido de revestimento pode se regulada ajustando a pressão do gás no espaço aéreo do tanque de fluido de revestimento. Entretanto, a pressão de fluido de revestimento no bocal do FACS pode ser diferente da pressão de fluido de revestimento distribuída do tanque de fluido de revestimento requerendo compensação através de ajuste adicional da pressão de gás no espaço aéreo do tanque de fluido de revestimento. As causas da mudança na pressão de fluido de revestimento podem ser relacionadas a efeitos de pressão hidrostática com base na diferença em altura entre o tanque de fluido de revestimento (correspondendo à altura do fluido de revestimento) e o bocal do FACS ou forças resistivas no caminho de fluxo de fluido entre o tanque de fluido de revestimento e o bocal do FACS, ou combinação de ambos. Uma fonte de força resistiva no caminho de fluxo de fluido pode ser um filtro através do qual fluido de revestimento pressurizado passa. O modo convencional de tratar desse problema é utilizar um filtro de volume elevado relativamente grande, embora um FRACS como um MOFLO SX® tendo um orifício de bocal com 70 □ de diâmetro consuma somente aproximadamente 350 a 380 mililitros (mL) de fluido de revestimento por hora. Embora o uso de tal filtro reduza a alteração em pressão através do filtro, há uma desvantagem correspondente no espaço de volume morto do filtro que torna mais longos os procedimentos de limpeza no lugar (mais de 15 minutos e na maioria dos casos quase 60 minutos).
[009] A distribuição convencional de fluidos para dispositivos microfluídicos pode ter variação em uma ou mais características de fluxo de fluido além dos parâmetros operacionais úteis de um dispositivo microfluídico específico ou do método de análise. Variação em excesso das características de fluxo de fluido pode ser relacionada à temperatura de fluxo de fluido, pressão de fluxo de fluido, taxa de fluxo de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de pressão de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de temperatura de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de taxa de fluxo de fluido. Com relação a certos FACS e cromatógrafos de líquido, a variação em característica de fluxo de fluido tem sido convencionalmente tratada como acima descrito com as desvantagens correspondentes.
[010] A presente invenção trata de cada dessas desvantagens na distribuição convencional de fluidos para dispositivos microfluídicos para fins de regular variação em características de fluxo de fluido ou aumentar o processamento e eficiência analítica.
DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO
[011] Por conseguinte, um objetivo amplo da invenção pode ser fornecer um regulador de característica de fluxo de fluido que pode ser utilizado com qualquer um de uma variedade de dispositivos microfluídicos para isolar a função de fornecer uma quantidade de fluido dentro de uma fonte de fluido da função de fornecer regulação de característica de fluxo de fluido de um fluxo de fluido distribuído para um dispositivo microfluídico.
[012] Outro objetivo amplo da invenção pode ser fornecer um regulador de característica de fluxo de fluido que opera para reduzir a quantidade de variação em uma ou mais características de fluxo de fluido de um fluxo de fluido, tal como taxa de fluxo de fluido, temperatura de fluxo de fluido, pressão de fluxo de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de pressão de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de temperatura de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de taxa de fluxo de fluido.
[013] Outro objetivo amplo da invenção pode ser fornecer um regulador de característica de fluxo de fluido que funciona em parte para filtrar de forma estéril o fluxo de fluido com um volume morto reduzido de aproximadamente um quinto até aproximadamente vinte e cinco avos do volume morto convencional.
[014] Outro objetivo amplo da invenção pode ser de substituir fontes de fluido pressurizado convencionais para FACS por uma fonte de fluido não pressurizado acoplada de forma fluídica a uma bomba de pistão de movimento alternado com o fluxo de fluido distribuído para um regulador de característica de fluxo de fluido que reduz suficientemente variação no fluxo de fluido distribuído da bomba para permitir separação de partículas como células ou células de esperma com base na diferença em uma ou mais características de célula, tal como a quantidade de DNA entre células de esperma carregando o cromossomo X e células de esperma carregando o cromossomo Y.
[015] Naturalmente, objetivos adicionais da invenção são revelados em todas as outras áreas do relatório descritivo, desenhos e reivindicações.
[016] Breve descrição dos desenhos
[017] A figura 1 fornece um diagrama de blocos de uma modalidade genérica da invenção.
[018] A figura 2 fornece um diagrama de blocos de meio de hardware e meio de software que podem ser utilizados para pôr em prática várias modalidades da invenção.
[019] A figura 3 é uma vista em perspectiva de uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[020] A figura 4 é uma vista detalhada de uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[021] A figura 5 é uma vista plana de uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[022] A figura 6 é uma vista lateral de uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[023] A figura 7 é uma primeira vista extrema de uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[024] A figura 8 é uma segunda vista extrema de uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[025] A figura 9 é um gráfico que traça volts gerados por um sensor de efeito Hall em relação à distância entre o sensor de efeito Hall e um campo magnético.
[026] A figura 10 é um diagrama de blocos de uma modalidade específica da invenção que gera um fluxo de fluido regulado distribuído para um citômetro de fluxo.
[027] A figura 11 é um diagrama de blocos de uma modalidade específica da invenção que gera um fluxo de fluido regulado distribuído para um citômetro de fluxo tendo uma pluralidade de bocais cada um dos quais pode gerar gotículas no fluxo de fluido distribuído a partir do orifício de bocal correspondente.
[028] A figura 12 é um histograma de células de esperma retidas em um fluxo de fluido regulado de acordo com a invenção diferenciadas em populações contendo cromossomo X e contendo cromossomo Y.
[029] A figura 13 é um gráfico bivariado de células de esperma retidas em um fluxo de fluido regulado de acordo com a invenção diferenciada em populações contendo cromossomo X e contendo cromossomo Y.
[030] A figura 14 é um gráfico que traça taxas de evento, taxas de coincidência, e taxas de separação durante o período de tempo no qual células de esperma são separadas em populações contendo cromossomo X e contendo cromossomo Y utilizando um FACS que recebe um fluxo de fluido regulado com uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
[031] A figura 15 é um gráfico que traça razões de taxa de coincidência para taxa de evento, taxa de separação para taxa de evento, e taxa de separação para taxa de coincidência durante o período de tempo no qual células de esperma são separadas em populações contendo cromossomo X e populações contendo cromossomo Y utilizando um FACS que recebe um fluxo de fluido regulado com uma modalidade específica de um regulador de característica de fluxo de fluido.
MODO(S) PARA REALIZAR A INVENÇÃO
[032] Genericamente, um sistema de processamento de fluido que inclui tanto dispositivos como métodos para a distribuição de fluidos com variação reduzida em uma ou mais características de fluxo de fluido. Especificamente, um regulador de característica de fluxo de fluido que fornece um caminho de fluxo de volume variável no qual um fluxo de fluido pode ser continuamente ajustado por um fluido de controle para regular pelo menos uma característica de fluxo de fluido do fluxo de fluido no caminho de fluxo de volume variável.
DEFINIÇÕES
[033] Para os seguintes termos definidos, estas definições serão aplicadas, a menos que uma definição diferente seja dada nas reivindicações ou em outra parte neste relatório descritivo.
[034] Todos os valores numéricos na presente invenção são assumidos como sendo modificados pelo termo “aproximadamente”, quer ou não explicitamente indicados. Para as finalidades da presente invenção, faixas podem ser expressas como de “aproximadamente” um valor específico a “aproximadamente” outro valor específico. Quando tal faixa é expressa, outra modalidade inclui de um valor específico até outro valor específico. A recitação de faixas numéricas por pontos finais inclui todos os valores numéricos colocado em um contexto mais amplo nessa faixa. Uma faixa numérica de um a cinco inclui, por exemplo, os valores numéricos 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, e assim por diante. Será adicionalmente entendido que os pontos finais de cada das faixas são significativos em relação ao outro ponto final, e independentemente do outro ponto final. Quando um valor é expresso como uma aproximação pelo uso do antecedente “aproximadamente”, será entendido que o valor específico forma outra modalidade. O termo “aproximadamente” se refere genericamente a uma faixa de valores numéricos que uma pessoa versada na técnica consideraria equivalente ao valor numérico mencionado ou tendo a mesma função ou resultado.
[035] Para fins da presente invenção, o termo “um”, “uma”, e “o, a” inclui os referentes plurais a menos que o conteúdo determine claramente de outro modo. Desse modo como exemplo não limitador, um “fluido” se refere a um ou mais desses fluidos. Como tal, os termos “um” ou “uma”, “um ou mais” e “pelo menos um” podem ser utilizados de forma intercambiável aqui.
[036] Agora com referência principalmente à figura 1, as modalidades da invenção podem incluir uma fonte de fluido (1). Em geral, a fonte de fluido (1) pode ser de qualquer configuração capaz de conter uma quantidade de fluido (2). Em certas aplicações, como cromatografia de líquido de pressão elevada a fonte de fluido (1) pode, por exemplo, compreender um recipiente (3) como uma garrafa feita de plástico ou vidro. Em outras aplicações, como citometria de fluxo a fonte de fluido () pode ser, por exemplo, um tanque de fluido de revestimento (4), um saco flexível (5) contendo uma quantidade de fluido (2), ou um saco flexível (5) que insere no tanque de fluido de revestimento (4).
[037] Dependendo da aplicação, a quantidade de fluido (2) contida na fonte de fluido (1) pode ser uma quantidade de gás (6) ou uma quantidade de líquido (7). A quantidade de gás (6) pode ser um tipo de gás como argônio, nitrogênio, dióxido de carbono, hélio, oxigênio, vários tipos de hidrocarbonetos, ou similar, ou pode ser uma mistura de dois ou mais gases tendo pressões parciais similares ou diferentes, gases atmosféricos, ou um gás que carrega uma quantidade de vapor como vapor de água, ou similar. Uma quantidade de líquido (7) pode ser um gás liquefeito como gás liquefeito de petróleo, dióxido de carbono liquefeito, dióxido de carbono supercrítico, ou um solvente como água, um álcool, um ácido, uma base, um solvente orgânico como um éter, acetonitrila, acetona, acetato de etila, benzeno, tetracloreto de carbono, éter dietílico, ou similar, ou um solvente contendo uma quantidade de soluto como um sal, um sal de tamponamento de pH, um açúcar, um amido, um polímero solúvel, um ácido orgânico, um tensoativo, um aminoácido, uma proteína, um nucleotídeo, um nucleosídeo, um agente quelante, um antioxidante, dióxido de carbono, oxigênio, ou similar, ou um líquido contendo partículas como partículas inorgânicas, partículas orgânicas, ou partículas biológicas como ácidos nucléicos, peptídeos, proteínas, células, ou células de esperma. Com relação a certas modalidades da invenção a quantidade de fluido (2) pode ser um fluido de revestimento (8) para uso em citometria de fluxo incluindo, sem limitação, soluções aquosas de base de tris(hidróxi metil) aminometano (“TRIS”) (também conhecido como TRIZMA®, (4-(2-hidroxietil)-1-ácido piperazineetanossulfônico (“HEPES”) ácido cítrico, frutose, tampão de solução salina fisiológica que pode conter fosfato de sódio, fosfato de potássio, cloreto de sódio ou similar, ou com relação a outras modalidades pode ser uma fase móvel (9) para uso em cromatografia ou análise de partícula microfluídica. Entretanto, esses exemplos não pretendem ser limitadores com relação à variedade ampla e numerosa de fluidos (2) (quer uma quantidade de gás ou uma quantidade de líquido) que pode estar contida pela fonte de fluido (1) e utilizada com as modalidades da invenção.
[038] Novamente com referência principalmente à figura 1, as modalidades da invenção podem incluir ainda um gerador de fluxo de fluido (10). O gerador de fluxo de fluido (10) funciona para gerar um fluxo de fluido (11) da fonte de fluido (1). O gerador de fluxo de fluido (10) pode ser, por exemplo, uma bomba de cromatografia de líquido (12), tal como um pistão único, ou um pistão duplo, válvula de dosagem, ou outro tipo de bomba de cromatografia, ou com relação a outras aplicações, a fonte de fluido (1) pode ser pressurizada para gerar o fluxo de fluido (11) da quantidade de fluido (2) da fonte de fluido (ou uma quantidade de pressão (13) que atua em um saco flexível (5) inserido na fonte de fluido (1).
[039] Novamente com referência à figura 1, as modalidades da invenção podem incluir ainda uma fonte de fluido de controle (14). Tipicamente, a fonte de fluido de controle (14) pode compreender qualquer modo de recipiente capaz de conter um fluido de controle (57) como uma quantidade de gás comprimido (15) ou líquido comprimido (16). Como exemplo não limitador, a fonte de fluido de controle (14) pode ser um cilindro de gás comprimido (17) que pode ser obtido em configurações inúmeras e variadas, tal como um cilindro de gás comprimido de tamanho K (9,25 polegadas x 60 polegadas) (17) tendo um volume interno de aproximadamente 49,9 litros. Alternativamente, a fonte de fluido de controle (14) pode ser um compressor de ar (18) (ou o tanque do compressor de ar), tal como um Modelo de Compressor de Ar Elétrico Horizontal Ingersoll Rand #3000E20FP. Os exemplos acima não pretendem ser limitadores com relação à configuração ou operação da fonte de fluido de controle (14) para conter um fluido de controle (57) (que dependendo da modalidade pode ser uma quantidade de ás comprimido (15) ou líquido comprimido (16)). A quantidade de gás comprimido (15) pode ser um tipo de gás como argônio, nitrogênio, dióxido de carbono, hélio, oxigênio, ou pode ser uma mistura de dois ou mais gases tendo pressões parciais similares ou diferentes, gases atmosféricos ou similares. Entretanto, esses exemplos de gás comprimido (15) contidos na fonte de fluido de controle (14) não pretendem ser limitadores com relação aos gases ou misturas de gases inúmeros e variados que podem ser utilizados com modalidades específicas da invenção.
[040] Novamente com referência principalmente à figura 1, a invenção pode incluir ainda um controlador de fluido de controle (19) acoplado à fonte de fluido de controle (14). O controlador de fluido de controle (19) opera para controlar a distribuição de um fluxo de fluido de controle (20) da fonte de fluido de controle (14), seja distribuição intermitente ou distribuição contínua. O controlador de fluido de controle (14) dependendo da modalidade d invenção opera para ajustar a pressão, volume, taxa, temperatura, ou outra característica de fluido de controle (67) do fluxo de fluido de controle (20) (quer um fluxo de gás de controle (21) ou um fluxo de líquido de controle (22) intermitentemente ou continuamente distribuído da fonte de fluido de controle (14)).
[041] Com relação a modalidades específicas da invenção, o controlador de fluido de controle (19) pode ser um controlador de fluido manual (56) acoplado ao controlador de fluido de controle (19) para controlar a distribuição do fluido de controle (57), seja uma quantidade de gás comprimido (15) ou uma quantidade de líquido comprimido (16) da fonte de fluido de controle (14) com relação ao volume, taxa, pressão, temperatura ou similar. Como exemplo não limitador, controladores de fluido manual (56) apropriados para uso com a invenção incluem regulador de pressão de gás Siemens modelo número 41-100 ou regulador de pressão de gás Parker Pneutronics modelo número VSOEPC1 0-5 0-100 (Parker Hannifin Corporation, Hollis, New Hampshire).
[042] Com relação a outras modalidades específicas da invenção, o controlador de fluido de controle (19) pode ser parte de um instrumento microfluídico (176) como uma cromatógrafo de líquido (23) ou um citômetro de fluxo (24). Com relação a certos citômetros de fluxo (24), como o Beckman Coulter MOFLO SX® ou MOFLO XDP®, o controlador de fluido de controle (19) pode ser um controlador de pressão de gás (27) do citômetro de fluxo (24) que convencionalmente opera para estabelecer e manter uma pressão de gás em um ou mais tanque(s) de fluido de revestimento para a distribuição de fluido de revestimento (8) para o citômetro de fluxo (24) ou em uma fonte de partícula para distribuição de um fluido de amostra contendo uma pluralidade de partículas para o citômetro de fluxo (24). O controlador de pressão de gás (27) de um citômetro de fluxo (24) pode ser modificado e programado para utilização como descrito abaixo.
[043] Agora com referência principalmente às figuras 1 e 2, modalidades da invenção podem incluir adicionalmente um computador (31). O computador tendo pelo menos uma unidade de processamento (32), um elemento de memória (33) e um barramento (34) que acopla operativamente componentes do computador (31), incluindo, sem limitação o elemento de memória (33), à unidade de processamento (32). O computador (31) pode ser um computador convencional, um computador distribuído, ou qualquer outro tipo de computador que pode conter toda ou uma parte dos elementos descritos ou mostrados para realizar as funções descritas aqui; a invenção não é limitada desse modo. A unidade de processamento (32) pode compreender sem limitação uma unidade de processamento central (CPU), ou uma pluralidade de unidades de processamento que operam em paralelo com informações digitais de processo, ou um processador de sinais digitais (DSP) mais um processador hospedeiro, ou similar. O barramento (34) pode ser sem limitação qualquer de vários tipos de configurações de barramento como um barramento de memória ou controlador de memória, um barramento periférico, e um barramento local utilizando qualquer de uma variedade de arquiteturas de barramento. O elemento de memória (33) pode sem limitação ser uma memória somente de leitura (ROM) (35) ou uma memória de acesso aleatório (RAM) (36), ou ambos. Um sistema de entrada/saída básico (BIOS) (37) contendo rotinas que auxiliam a transferência de dados entre os componentes do computador (31), por exemplo, durante partida, pode ser armazenado no elemento de memória (33). O computador (31) pode incluir ainda uma unidade de disco rígido (38) para leitura de e gravação para um disco rígido (39), uma unidade de disco magnético (40) para leitura de ou gravação para um disco óptico removível (43) como um CD ROM ou outra mídia óptica que, por brevidade, não são descritos em detalhe como cada suficientemente descrito para uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica para fazer e utilizar as modalidades inúmeras e variadas da invenção.
[044] A unidade de disco rígido (38), unidade de disco magnético (40) e unidade de disco óptico (42) podem ser conectadas ao barramento (34) por uma interface de unidade de disco rígido (44), uma interface de unidade de disco magnético (45) e uma interface de unidade de disco óptico (46), respectivamente. As unidades e seus meios legíveis por computador associados podem fornecer armazenagem não volátil de instruções legíveis por computador, estruturas de dados, módulos de programa e outros dados para o computador (31). Pode ser reconhecido por aqueles versados na técnica que qualquer tipo de meios legíveis por computador que possa armazenar dados que são acessíveis por um computador, tal como cassetes magnéticos, cartões de memória instantânea, discos de vídeo digital, cartuchos Bernoulli, memórias de acesso aleatório (RAMs), memórias somente de leitura (ROMs) ou similares, pode ser utilizado em modalidades da invenção.
[045] O computador (31) pode incluir ainda um sistema operacional (47) e um aplicativo controlador de fluido de controle (48) que podem ser armazenados em ou no disco rígido (39), disco magnético (40), disco óptico (42), ou elemento de memória (33) ou alternativamente as funcionalidades do aplicativo controlador de fluido de controle (48) podem ser implementadas como um chip integrado de aplicação específica (ASIC) ou disposição de porta programável em campo (FPGA) ou similar. O aplicativo controlador de fluido de controle (48) carregado no computador (31) produz uma máquina, de tal modo que as instruções que executam no computador (31) ou outro aparelho de processamento de dados programável implementam as funções especificadas no bloco ou blocos de fluxograma mostrados nas figuras e adicionalmente descritos neste documento.
[046] Por conseguinte, blocos funcionais dos diagramas de bloco e ilustrações de fluxograma suportam combinações de meios para executar as funções especificadas, combinações de etapas para executar as funções especificadas e meios de instrução de programa para executar as funções especificadas. Será também entendido que cada bloco funcional dos diagramas de bloco e ilustrações de fluxograma, e combinações de blocos funcionais nos diagramas de bloco e ilustrações de fluxograma, podem ser implementados por sistemas de computador baseados em hardware de propósito especial que executam as funções ou etapas especificadas, ou combinações apropriadas de instruções de computador e hardware de propósito especial.
[047] Deve ser reconhecido que as implementações específicas mostradas e descritas aqui são ilustrativas da invenção e seu melhor modo e não pretendem de outro modo limitar o escopo da presente invenção de modo algum. Realmente, para fins de brevidade, redes de dados convencionais, desenvolvimento de aplicativos e outros aspectos funcionais dos sistemas (e componentes dos componentes operacionais individuais dos sistemas) podem não ser descritos em detalhes neste documento. Além disso, as linhas de conexão mostradas nas várias figuras contidas neste documento pretendem representar relações funcionais exemplares e/ou acoplamentos físicos entre os vários elementos. Deve ser observado que muitas relações funcionais alternativas ou adicionais ou conexões físicas podem estar presentes em um sistema de codificação-decodificação de dados prático.
[048] Um usuário de computador (49) pode entrar comandos e informações no computador (31) através de dispositivos de entrada (50) como um teclado e um dispositivo indicador como um mouse. Outros dispositivos de entrada (50) podem incluir um microfone, joystick, game pad, antena parabólica, escâner ou similar. Esses e outros dispositivos de entrada (50) são frequentemente conectados à unidade de processamento (32) através de uma interface de porta serial (51) que pode ser acoplada ao barramento (34), porém podem ser conectados por outras interfaces, como uma porta paralela, porta de jogo, ou um barramento serial universal (USB). Um monitor (52) ou outro tipo de dispositivo de exibição também pode ser conectado ao barramento (34) através de interfaces, tal como um adaptador de vídeo (53) ou similar. Além do monitor (52), o computador (31) pode incluir ainda dispositivos de saída periféricos (54) como alto-falantes e impressoras.
[049] Um “evento de clicar” ocorre quando o usuário do computador (49) opera pelo menos uma função aplicativo controlador do aplicativo controlador do aplicativo controlador de fluido de controle (48), ou outro programa ou outra função de aplicativo, através de uma ação ou uso de um comando que, por exemplo, pode incluir pressionar ou liberar um botão de mouse enquanto um elemento indicador é localizado sobre um ícone de controle exibido no monitor (52). Entretanto, não se pretende que um “evento de clicar” seja limitado à pressão e liberação do botão em um mouse enquanto um elemento indicador está localizado sobre um ícone de controle. Em vez disso, o termo “evento de clicar” pretende abranger amplamente qualquer ação ou comando pelo usuário de computador (49) através do qual uma função do sistema operacional (47) ou aplicativo controlador de fluido de controle (48), ou outro programa ou aplicativo seja ativado ou executado, quer através de seleção clicável de um ou uma pluralidade de ícone(s) de controle ou pelo comando de voz do usuário do computador (49), toque(s) de teclado, botão de mouse, tela sensível a toque, touch pad ou de outro modo.
[050] Embora o computador (31) mostrado na figura 1 possa ser utilizado para pôr em prática a invenção incluindo o melhor modo, não se pretende que a descrição do melhor modo da invenção ou qualquer modalidade preferida da invenção seja limitadora com relação à utilização de uma ampla variedade de meios de computador similares, diferentes ou equivalentes ou meios de rede para pôr em prática modalidades da invenção que incluem, sem limitação dispositivos portáteis, como assistentes pessoais digitais ou telefone celular/câmera, sistemas multiprocessadores, meios eletrônicos de consumidor programáveis ou baseados em microprocessador, PCs de rede, minicomputadores, computadores de grande porte, PLCs, ou similar.
[051] Novamente com referência principalmente às figuras 1 e 2, com relação a modalidades específicas da invenção o computador (31) e o aplicativo controlador de fluido de controle (48) e o controlador de fluido de controle (19) podem fazer parte de um instrumento microfluídico (176) como uma cromatógrafo de líquido de pressão elevada (23) ou citômetro de fluxo (24) como um citômetro de fluxo REFLECTION □ ou MOFLO®, citômetro de fluxo MOFLO® SX, ou citômetro de fluxo MOFLO® XDP; entretanto, esses exemplos específicos não pretendem ser limitadores com relação a tipos inúmeros e variados de instrumentos microfluídicos (176), cromatógrafos de líquido (23) ou citômetros de fluxo (24) que podem incluir o computador (31) tendo aplicativos de software (55) que podem ser utilizados para ativar as funções de um controlador de fluido de controle (19) para permitir distribuição intermitente ou contínua do fluido de controle (57) (como quantidade de gás comprimido (15) ou uma quantidade de líquido comprimido (16)) a partir da fonte de fluido de controle (14) como descrito acima.
[052] Com relação a outras modalidades da invenção, o computador (31) pode ser separado do instrumento microfluídico (176) como aquele descrito acima, e pode ser carregado com o aplicativo controlador de fluido de controle (48). O aplicativo controlador de fluido de controle (48) carregado no computador (31) pode ser executado para implementar as funções do controlador de fluido de controle (19) para regular distribuição intermitente ou contínua do fluido de controle (57) (quer uma quantidade de gás comprimido (15) ou uma quantidade de líquido comprimido (16)) a partir da fonte de fluido de controle (14). Alternativamente, o computador (31) carregado com o aplicativo controlador de fluido de controle (48) e o controlador de fluido de controle (19) pode ser uma peça ou uma unidade.
[053] Agora com referência principalmente às figuras 1 e 3 a 8, modalidades da invenção podem incluir ainda um regulador de característica de fluxo de fluido (58). O regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode operar para receber um fluxo de fluido (11) de uma quantidade de fluido (7) da fonte de fluido (1) (independente do tipo de gerador de fluxo de fluido (10) utilizado para gerar o fluxo de fluido (11)). O fluxo de fluido (11) recebido pelo regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode ter uma ou mais características de fluxo de fluido (59). O termo “fluxo de fluido” com relação a modalidades da invenção pode incluir um fluxo contínuo ou variável ou intermitente de uma quantidade de fluido (2) da fonte de fluido (1) sem limitação sobre volume, taxa, pressão, duração ou similar. O fluxo de fluido (11) com relação a certas aplicações pode ser intermitente com o fluxo de fluido (11) tendo uma faixa entre zero e um valor de taxa de fluxo específico ou pode ser variável nos limites operacionais práticos e um valor de taxa de fluxo específico ou pode ser variável nos limites operacionais práticos de um instrumento específico como um cromatógrafo de líquido de pressão elevada (23) ou citômetro de fluxo (24) ou pode ser contínuo com variação menor ou maior em uma característica específica das características de fluxo de fluido (59); entretanto, o termo “fluxo de fluido” não pretende ser limitado por esses exemplos específicos. O termo “característica(s) de fluxo de fluido” com relação a modalidades da invenção significa uma característica de fluxo de fluido (59) ou uma combinação de características de fluxo de fluido (59) de um fluxo de fluido (11) pelo menos uma das quais pode ser regulada ou alterada no regulador de característica de fluxo de fluido (58). Uma ou mais características de fluxo de fluido (59) de um fluxo de fluido (11) que podem ser reguladas ou alteradas no regulador de característica de fluxo de fluido (58) podem ser temperatura de fluxo de fluido, pressão de fluxo de fluido, taxa de fluxo de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de pressão de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de temperatura de fluido, amplitude ou frequência de uma forma de onda de taxa de fluxo de fluido. Entretanto, essa lista de características de fluxo de fluido específicas (59) não pretende ser limitada com relação às características de fluxo de fluido (59) que podem ser reguladas ou alteradas no regulador de característica de fluxo de fluido (58). Como exemplo não limitador, o gerador de fluxo de fluido (10) pode gerar pulsação no fluxo de fluido (11) recebido pelo regulador de característica de fluxo de fluido (58), a pulsação tendo uma(s) forma(s) de onda específica(s) de frequência e amplitude específicas. As características de fluxo de fluido (59) da pulsação no fluxo de fluido (11) podem ser reguladas ou alteradas no regulador de característica de fluxo de fluido (58), como descrito abaixo. Especificamente, características de fluxo de fluido (59) podem incluir a forma de onda de pressão e forma de onda de taxa de fluxo (variação em pressão de fluxo de fluido ou taxa de fluxo de fluido) gerada por operação de uma bomba de cromatografia de líquido de pistão duplo (12) como uma Bomba HPLC Jasco Intelligent Modelo número PU-2086 ou 2087, Jasco Corporation, 2967-5, Ishishkwawa-cho, Hachioji, Tóquio, Japão. Adicionalmente, o nível real de pelo menos uma característica de fluxo de fluido (59) pode ser avaliado ou medido para comparação com um nível predeterminado (ou nível desejado) da mesma pelo menos uma característica de fluxo de fluido (59), como descrito abaixo.
[054] Novamente com referência principalmente às figuras 1 e 3 a 8, as modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58) podem ter uma configuração que define uma câmara interna (60). A câmara interna (60) do regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode ter uma configuração que define um caminho de fluxo de fluido (61) no qual uma quantidade de fluido (2) recebida da fonte de fluido (1) flui entre uma entrada de fluxo de fluido (62) e uma saída de fluxo de fluido (63) (fluxo de fluido (11)). A câmara interna (60) do regulador de característica de fluxo de fluido (58) define ainda um caminho de fluxo de fluido de controle (64) no qual uma quantidade de fluido de controle (57) recebida da fonte de fluido de controle (14) flui entre uma entrada de fluido de controle (65) e uma saída de fluido de controle (66) (fluxo de fluido de controle (20)). Em geral, modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58) são configuradas para fornecer um caminho de fluxo de fluido (61) e um caminho de fluido de controle (64) localizados no regulador de característica de fluxo de fluido (58) que permitem que uma ou mais das características de fluxo de fluido (59) do fluxo de fluido (11) sejam responsivas a uma ou mais das características de fluxo de fluido (67) do fluxo de fluido de controle (20) à medida que a quantidade de fluido de controle (57) flui entre a entrada de fluido de controle (65) e a saída de fluido de controle (66) e a quantidade de fluido (2) flui entre a entrada de fluxo de fluido (62) e a saída de fluido (63).
[055] Certas modalidades da invenção podem ter somente uma entrada de fluido de controle (65) acoplada ao regulador de característica de fluxo de fluido (58) com o caminho de fluido de controle (64) sendo extremidade fechada. Nessas modalidades, a saída de fluido de controle (66) pode compreender uma válvula de liberação de pressão, ou válvula de dreno, uma válvula de sangria, ou similar, acoplada ao regulador de característica de fluxo de fluido (58) ou ao controlador de fluido de controle (19) regulado pelo controlador de fluido de controle (19) para manter um nível desejado de pelo menos uma característica de fluido de controle (67).
[056] Novamente com referência principalmente à figura 1, as modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58) podem incluir ainda uma barreira flexível (68) que isola de forma fluídica o caminho de fluxo de fluido (61) a partir do caminho de fluxo de fluido de controle (64). Como exemplo não limitador, s modalidades da invenção mostradas nas figuras 1 e 3-8 utilizam uma barreira flexível (68) compreendendo uma folha substancialmente plana de material flexível tendo uma espessura que dispõe uma primeira superfície de barreira (69) e uma segunda superfície de barreira (70) em relação plana substancialmente oposta. A primeira superfície de barreira flexível (69) em parte define a configuração do caminho de fluxo de fluido (61) e a segunda superfície de barreira flexível (70) em parte define a configuração do caminho de fluxo de fluido de controle (64). A primeira superfície de barreira flexível (69) engata o fluxo de fluido (11) em parte ou na íntegra ao longo da distância do caminho de fluxo de fluido (61) entre a entrada de fluxo de fluido (62) e a saída de fluxo de fluido (63). A segunda superfície de barreira (70) engata o fluxo de fluido de controle (20) em parte ou na íntegra ao longo da distância do caminho de fluxo de fluido de controle (64) entre a entrada de fluido de controle (65) e a saída de fluido de controle (66) (ou com relação àquelas modalidades que fornecem somente uma entrada de fluido de controle (65) a segunda superfície de barreira). Tipicamente, a barreira flexível (68) será configurada a partir de um material flexível inelástico substancialmente impermeável ao fluxo de fluido (11) e o fluxo de fluido de controle (20) no regulador de característica de fluxo de fluido (58) e que pode ser deformado ou deslocado sem qualquer estiramento substancial a um grau menor ou maior em resposta à carga exercida na primeira superfície de barreira (69) ou segunda superfície de barreira (70) pelo fluxo de fluido (11) ou o fluxo de fluido de controle (20). Com relação a certas modalidades, a barreira flexível (68) não armazena energia suficiente do recebimento da carga para retornar ao seu formato original. Em vez disso, a barreira flexível (68) pode ser feita de um material flexível inelástico que deforma ou desloca para longe do fluxo de fluido (11) ou o fluxo de fluido de controle (20) o que exercer a maior pressão. Ao fornecer um material flexível inelástico como descrito acima, a barreira flexível (68) não resiste à carga exercida pelo fluxo de fluido (11) ou o fluxo de fluido de controle (20), porém deforma com base na carga relativa para alterar a configuração do caminho de fluxo de fluido (61) ou o caminho de fluxo de fluido de controle (64). Sem limitar o acima, a barreira flexível (68) do material flexível inelástico pode ser gerada de um polietileno de baixa densidade.
[057] Agora com referência às figuras 1 e 4, uma modalidade não limitadora específica do regulador de característica de fluxo de fluido (58) fornece uma câmara interna (60) que inclui um caminho de fluxo de fluido (61) tendo entre a entrada de fluxo de fluido (62) e a saída de fluxo de fluido (63) um volume entre aproximadamente 15 mililitros (“mL”) e aproximadamente 35 mL e um caminho de fluxo de fluido de controle (64) entre aproximadamente 100 mL e aproximadamente 200 mL. Como mostrado na figura 4, a configuração do caminho de fluxo de fluido de controle (64) e a configuração do caminho de fluxo de fluido (61) em vista plana podem ser ovais. Modalidades específicas da invenção podem fornecer cada um dos caminhos de fluxo de fluido (61) e caminhos de fluxo de fluido de controle (64) com uma forma de construção oval em vista plana tendo um comprimento (75) na faixa de aproximadamente 5 polegadas a aproximadamente 9 polegadas e uma largura (76) na faixa de aproximadamente 1 polegada a aproximadamente 3 polegadas. A parede lateral (71) do caminho de fluxo de fluido (61) na forma de construção oval pode ser substancialmente vertical tendo uma altura (72) na faixa entre aproximadamente um dezesseis avos de uma polegada e aproximadamente três oitavos de uma polegada. A parede lateral (73) do caminho de fluxo de fluido de controle (64) na forma de construção oval pode ser substancialmente vertical tendo uma altura (74) na faixa entre aproximadamente meia polegada e aproximadamente uma polegada. Estas relações de volume e dimensão específicas entre o caminho de fluxo de fluido (61) e o caminho de fluxo de fluido de controle (64) não pretendem ser limitadoras, porém são destinadas a fornecer descrição suficiente da qual a pessoa com conhecimentos comuns na técnica pode fazer uso de uma variedade inúmera e ampla de modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido.
[058] Novamente com referência principalmente às figuras 1 e 4, outra modalidade não limitadora do regulador de característica de fluxo de fluido (58) configurado para utilização com cromatógrafos de líquido de alto desempenho (23) ou citômetros de fluxo (24) pode fornecer o caminho de fluxo de fluido (61) e o caminho de fluxo de fluido de controle (64) tendo uma forma de construção oval em vista plana de aproximadamente sete e um quarto de polegada de comprimento (75) e aproximadamente três e um quarto de polegada de largura (76). A parede lateral (71) da forma de construção oval do caminho de fluxo de fluido (61) sendo substancialmente vertical e tendo uma altura (72) de aproximadamente um oitavo de polegada e a parede lateral (73) do caminho de fluxo de fluido de controle (64) tendo uma altura (74) de aproximadamente três quartos de polegada. O volume do caminho de fluxo de fluido (61) dessa configuração específica sendo aproximadamente de 25 mililitros e o volume do caminho de fluxo de fluido de controle (64) sendo aproximadamente de 180 mililitros. Novamente, as relações dimensionais não pretendem ser limitadoras, porém fornecem orientação suficiente de uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica para fazer uma variedade inúmera e ampla de modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58) que podem ter um caminho de fluxo de fluido (61) e caminho de fluxo de fluido de controle (64) que podem ser de forma de construção similar ou forma de construção substancialmente diferente, por exemplo, cilíndrica, rombo, retangular ou similar.
[059] Agora com referência principalmente às figuras 1 e 4, a barreira flexível (68) pode ser vedavelmente engatada entre uma primeira porção reguladora (77) tendo uma superfície interna (78) que define a configuração de caminho de fluido de controle (64) e uma segunda porção reguladora (79) tendo uma superfície interna (80) que define a configuração do caminho de fluxo de fluido (61). O engate vedável da barreira flexível (68) entre a primeira porção reguladora (77) e a segunda porção reguladora (79) pode ser obtido pelo uso de uma pluralidade de prendedores mecânicos (81) que operam para induzir suficientemente as superfícies da barreira flexível (68) contra as superfícies correspondentes da primeira porção reguladora (77) e segunda porção reguladora (79). Embora a pluralidade de prendedores mecânicos (81) utilizados com a modalidade da invenção mostrada na figura 3 compreenda uma pluralidade de prendedores espiralmente rosqueados como parafusos de cabeça tipo Allen; a invenção não é desse modo limitada e os prendedores mecânicos (81) podem ser, por exemplo, cavilhas com porcas com roscas espiralmente casadas, fixadores de compressão, ou similar. Com relação a certas modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58), um primeiro elemento de vedação (82) pode ser localizado entre as superfícies engatadas da segunda porção reguladora (79) e superfície engatada correspondente da barreira flexível (68). Similarmente, um segundo elemento de vedação (83) pode ser localizado entre as superfícies engatadas da primeira porção reguladora (77) e a superfície engatada correspondente da barreira flexível (68).
[060] Novamente com referência principalmente à figura 4, a modalidade do regulador de característica de fluxo de fluido (58) mostrado fornece um par de entradas de fluxo de fluido (62) e um par de saídas de fluxo de fluido (63); entretanto, a invenção não é limitada desse modo. Com relação a modalidades específicas da invenção, uma entrada de fluxo de fluido (62) e uma saída de fluxo de fluido (63) podem ser fornecidas, ou uma entrada de fluxo de fluido (62) e duas saídas de fluxo de fluido (63) podem ser fornecidas, ou duas entradas de fluxo de fluido (62) e uma saída de fluido (63) podem ser fornecidas, ou um número maior ou menor de entradas de fluxo de fluido (62) ou saídas de fluxo de fluido (63) pode ser fornecido em várias permutações ou combinações dependendo da aplicação.
[061] Similarmente, a modalidade específica do regulador de característica de fluxo de fluido (58) mostrado na figura 3 fornece um par de entradas de fluxo de fluido de controle (65) e um par de saídas de fluxo de fluido de controle (66); entretanto, a invenção não é limitada desse modo. Com relação a modalidades específicas da invenção, uma entrada de fluxo de fluido de controle (65) e uma saída de fluxo de fluido de controle (66) podem ser fornecidas, ou uma entrada de fluxo de fluido de controle (65) e duas saídas de fluxo de fluido de controle (66) podem ser fornecidas, ou duas entradas de fluxo de fluido de controle (65) e uma saída de fluido de controle (66) podem ser fornecidas, ou um número maior ou menor de entradas de fluxo de fluido de controle (65) ou saídas de fluxo de fluido de controle (66) em várias permutações ou combinações dependendo da aplicação.
[062] Agora com referência especificamente à figura 4, com relação a certas modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58), um par de entradas de fluxo de fluido (62) pode ser utilizado como uma entrada de fluido de controle de temperatura (186) e uma saída de fluido de controle de temperatura (187) tendo um caminho de fluido de controle de temperatura (188) (em linhas interrompidas) disposto intermediário no qual um fluido de controle de temperatura (189) pode fluir para regular a temperatura do regulador de característica de fluxo de fluido (58). O par de saídas de fluxo de fluido (63) pode funcionar de forma correspondente como uma entrada de fluxo de fluido (62) e uma saída de fluxo de fluido (63) do caminho de fluxo de fluido (61).
[063] Modalidades específicas do regulador de característica de fluxo de fluido (58) podem incluir ainda um filtro de fluxo de fluido (190). O filtro de fluxo de fluido (190) como mostrado na figura 4 pode ter uma configuração circular; entretanto, a invenção não é limitada desse modo. A segunda porção reguladora (79) pode ter uma configuração que engata de forma vedável próxima ao perímetro de filtro (191). O engate vedável do filtro de fluxo de fluido (190) com a segunda porção reguladora (79) resulta em fluxo de fluido (11) que passa através do filtro de fluxo de fluido (190) antes da entrada no caminho de fluxo de fluido (61) do regulador de característica de fluxo de fluido (58) que pode remover patógenos e partículas do fluxo de fluido (11). As modalidades do filtro de fluxo de fluido (190) podem ter poros de dois micrômetros. Como exemplo não limitador, um filtro de fluxo de fluido apropriado (190) pode ser obtido de Meissner Filtration Products, Inc., parte no. SM0.2-25-IS tendo uma configuração circular com uma área de filtro ativa de aproximadamente quatro centímetros quadrados. A segunda porção reguladora (79) pode ser configurada adicionalmente para receber uma frita (192) de vidro ou plástico poroso que pode ser localizado adjacente ao filtro de fluxo de fluido (190) para fornecer suporte para o filtro de fluxo de fluido (190). O fluxo de fluido (11) pode passar através do filtro de fluxo de fluido (190) e a frita adjacente (192) antes da entrada no caminho de fluxo de fluido (61). Um elemento espaçador (193) pode ser disposto entre a frita (192) e a primeira superfície de barreira (69). O engate vedável da primeira porção reguladora (77) e a segunda porção reguladora (79) com as porções correspondentes da primeira superfície de barreira oposta (69) e segunda superfície de barreira (70) pode produzir também engate vedável da primeira superfície de barreira (69) com as superfícies correspondentes do elemento espaçador (193). O elemento espaçador (193) pode incluir ainda uma saída espaçadora (194) através da qual o fluxo de fluido filtrado (11) passa para entrar no caminho de fluxo de fluido (61) do regulador de característica de fluxo de fluido (58).
[064] Novamente com referência principalmente à figura 4, a modalidade do regulador de característica de fluxo de fluido (58) mostrada adicionalmente fornece um adaptador de entrada de fluxo de fluido (84) tendo um corpo de adaptador (85) tendo uma primeira extremidade adaptadora (86) tendo uma rosca espiral para engate giratório com uma rosca espiral casado da entrada de fluxo de fluido (62) da segunda porção reguladora (79). O corpo de adaptador de entrada de fluxo de fluido (85) tendo uma segunda extremidade adaptadora (87) tendo uma rosca espiral para engate giratório com uma rosca espiral casado de um adaptador de condutor de fluxo de fluido (88) de um conduto de fluxo de fluido (89) que fornece um caminho de fluxo de fluido (61) entre o gerador de fluxo de fluido (10) e o regulador de característica de fluxo de fluido (58). Embora o corpo de adaptador de entrada de fluxo de fluido (85) mostrado na figura 4 mostre a primeira extremidade de adaptador (86) e a segunda extremidade de adaptador (87) tendo uma rosca espiral; a invenção não é limitada desse modo, e qualquer maneira de engate entre a entrada de fluxo de fluido (62) e o adaptador de entrada de fluxo de fluido (84) que fornece uma vedação substancialmente hermética a fluido pode ser utilizada incluindo uma solda, solda por pontos, encaixe por compressão, roscas espirais casadas, encaixes de desconexão rápida, ou similar. Com relação a certas modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58), a segunda porção reguladora (79) do regulador de característica de fluido de fluido (58) pode ter duas ou mais entradas de fluxo de fluido (62) e somente uma entrada de fluxo de fluido (62) pode ser utilizada em uma aplicação específica com as outras entradas de fluxo de fluido (62) entradas com um elemento de bujão (90) tendo uma extremidade de bujão (91) incluindo como exemplo não limitador, uma rosca espiral para engate giratório com as entradas de fluxo de fluido não usadas (62).
[065] Similarmente, a modalidade do regulador de característica de fluxo de fluido (58) mostrada na figura 4 fornece ainda um adaptador de entrada de fluxo de fluido de controle (92) tendo um corpo de adaptador (93) tendo uma primeira extremidade de adaptador (49) com uma rosca espiral para engate giratório com uma rosca espiral casada da entrada de fluxo de fluido de controle (65) da primeira porção reguladora (77). O corpo de adaptador (93) da entrada de fluxo de fluido de controle (65) tem uma segunda extremidade de adaptador (95) que pode ter uma rosca espiral para engate giratório com uma rosca espiral casada de um adaptador de conduto de fluxo de fluido de controle (96) de um conduto de fluxo de fluido de controle (97) que fornece um caminho de fluxo de fluido de controle (64) entre o controlador de pressão de ar (19) e o regulador de característica de fluxo de fluido (58). Embora os corpos de adaptador (93) da entrada de fluxo de fluido de controle (65) mostrados na figura 4 forneçam uma primeira extremidade de adaptador (94) e uma segunda extremidade de adaptador (95) tendo uma rosca espiral; a invenção não é desse modo limitada e qualquer maneira de engate entre a entrada de fluxo de fluido de controle (62) e o adaptador de entrada de fluxo de fluido de controle (92) que forneça uma vedação substancialmente hermética a fluido pode ser utilizada incluindo uma solda, solda por pontos, encaixe por compressão, roscas espirais casadas ou similar. Com relação a certas modalidades do regulador de característica de fluxo de fluido (58), a primeira porção (77) do regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode ter duas ou mais entradas de fluxo de fluido de controle (62) e somente uma entrada de fluxo de fluido de controle (62) pode ser utilizada em uma aplicação específica com as outras entradas de fluxo de fluido de controle (62) engatadas com um elemento de bujão (90) tendo uma extremidade de bujão (91) incluindo uma rosca espiral (ou outra configuração casável com a entrada de fluido de controle (62)) para engate giratório com as entradas de fluxo de fluido não usadas (62).
[066] Novamente com referência à figura 4, as modalidades de um regulador de característica de fluxo de fluido (58) podem incluir similarmente um ou mais adaptadores de saída de fluxo de fluido (98) e um ou mais adaptadores de saída de fluido de controle (9) tendo cada qual um corpo de adaptador correspondente (100) tendo primeira extremidade de adaptador correspondente (101) e segunda extremidade de adaptador (102) tendo uma variedade numerosa e ampla, similar, de formas de construção que permite engate substancialmente hermético a fluido com uma ou mais das saídas de fluxo de fluido (63) e uma ou mais das saídas de fluxo de fluido de controle (66) e engate substancialmente hermético a fluido com um ou mais condutos de saída de fluxo de fluido correspondentes (103) ou um ou mais condutos de saída de fluido de controle (104).
[067] Agora com referência principalmente à figura 1, modalidades específicas da invenção podem incluir ainda um ou mais sensor(es) de variação de fluxo de fluido (105) cada um dos quais funciona para gerar um sinal de variação de fluxo de fluido (106) que varia com base na variação sentida no fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61) no regulador de característica de fluxo de fluido (58). A variação no fluxo de fluido (11) no caminho de fluido (61) no regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode incluir como exemplos não limitadores variação em volume de fluxo de fluido do fluxo de fluido (11), variação em altura do fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61), variação em temperatura no fluxo de fluido (11), variação em pressão do fluxo de fluido (11) ou similar.
[068] Novamente com referência principalmente à figura 1, com relação à modalidade não limitadora específica da invenção mostrada, o sensor de variação de fluxo de fluido (105) pode funcionar para gerar um sinal de variação de fluxo de fluido (106) que varia com base em movimento sentido (107) da barreira flexível (68). A barreira flexível (68) pode mover em resposta à variação no fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61) que engata a primeira superfície de barreira (69). O movimento da barreira flexível (68) inclui movimento, deslocamento, flexão, deformação, alteração de posição ou similar.
[069] Agora com referência principalmente às figuras 1 e 2, um exemplo não limitador de um sensor de variação de fluxo de fluido (105) que pode gerar um sinal de variação de fluxo de fluido (106) com base em movimento sentido (107) da barreira flexível (68) inclui um sensor de efeito Hall (108). Sensores de efeito Hall (108) consomem uma pequena quantidade de corrente elétrica (109) e ao consumir corrente, sua resistência elétrica (110) pode ser alterada por forças de campo magnético (111). A variação em polaridade e intensidade do campo magnético (111) pode gerar de forma correspondente variação na resistência elétrica (110) no sensor de efeito Hall (108) e uma diferença correspondente entre a voltagem de entrada (112) e a voltagem de saída (187) de um sensor de efeito Hall (108) pode ser convertida de um sinal analógico (113) em um sinal digital (114) por um conversor de analógico em digital (115). O sinal digital resultante (114) pode ser recebido e avaliado pelo aplicativo controlador de fluido (48) (vide a figura 2) servido pelo computador (31). Em parte, o aplicativo controlador de fluido de controle (48) fornece um analisador de sinal de variação de fluxo de fluido (116) que funciona para receber e analisar o sinal digital (114) e gera fluxo contínuo de valores de variação de voltagem (117) que correspondem à diferença entre a voltagem de entrada (112) e a voltagem de saída (187) do sensor de efeito Hall (108). O aplicativo controlador de fluido de controle (48) pode fornecer ainda um elemento de casamento de valor de variação de voltagem (118) que funciona para receber valores de variação de voltagem (117) com valores de ajuste de fluido de controle correspondentes (119). Os valores de ajuste de fluido de controle (119) podem incluir dependendo da modalidade da invenção valores de ajuste de pressão de gás, valores de ajuste de volume de gás, valores de taxa de distribuição de gás ou similar. Um elemento de ajuste de distribuição de fluido de controle (120) pode funcionar para receber valores de ajuste de fluido de controle (119) e funciona adicionalmente em resposta à geração contínua ou intermitente de valores de ajuste de distribuição de fluido de controle (121) recebíveis pelo controlador de fluido de controle (19). Com base em valores de ajuste de distribuição de fluido de controle recebidos (121), o controlador de fluido de controle (19) opera para ajustar intermitente ou continuamente características de fluido de controle (67) (volume, pressão, taxa, temperatura, ou similar) da quantidade de fluido de controle (57) distribuída a partir da fonte de fluido de controle (14). A quantidade de fluido de controle (57) tendo características de fluido de controle (67) ajustadas pelo controlador de fluido de controle (19) pode ser recebida pelo caminho de fluxo de fluido de controle (64) na primeira porção de regulador (77) para atuar diretamente no fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61) ou indiretamente atuar no fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61) por atuar sobre a barreira flexível (68).
[070] Com relação a certas modalidades, o fluido de controle (57) pode ser uma quantidade de gás (15) regulada em pressão de gás constante pelo controlador de fluido de controle (19) de tal modo que o fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61) é retido em uma taxa de fluxo constante por deslocamento da barreira flexível (68). À medida que o fluxo de fluido (11) gerado por deslocamento da barreira flexível (68) descarrega a quantidade de fluido no caminho de fluxo de fluido (61), o deslocamento sentido da barreira flexível (68) pelo sensor de variação de fluxo de fluido (105) resulta em geração de valores de variação de voltagem (117) que podem ser utilizados para regular operação de uma bomba de cromatografia de líquido de pressão elevada (12) (ou outra bomba) para renovar a quantidade de fluido no caminho de fluxo (61) do regulador de característica de fluxo de fluido (58). Desse modo, o fluxo de fluido (11) do regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode ter uma taxa de fluxo constante, enquanto o fluxo de fluido de entrada (11) que entra o regulador de característica de fluxo de fluido (58) no caminho de fluxo de fluido (61) pode ter um fluxo de fluido variável (11) correspondendo à operação da bomba de cromatografia de líquido de pressão elevada (12).
[071] Novamente com referência principalmente à figura 1, com relação àquelas modalidades específicas da invenção que incluem um sensor de efeito Hall (108) e uma barreira flexível (68), o sensor de efeito Hall (108) pode ser montado na segunda superfície de barreira (70) da barreira flexível (68) ou na superfície interna (78) da primeira porção reguladora (77) (ou pode ser fixo em um suporte estendendo a partir da superfície interna (78) da primeira porção reguladora (77) em direção à barreira flexível (68)) dependendo da aplicação. Um material magnético (122) capaz de gerar forças de campo magnético suficientes (111) para alterar a resistência elétrica (110) do sensor de efeito Hall (108) pode ser montado na segunda superfície de barreira (70) da barreira flexível (68) ou na superfície interna (78) da primeira porção reguladora (77) (ou pode ser fixada a um suporte estendendo a partir da superfície interna (78) da primeira porção reguladora (77) em direção à barreira flexível (68)). O material magnético (122) e o sensor de efeito Hall (108) com relação à modalidade específica podem ser montados em relação oposta separados por uma distância (123). À medida que a barreira flexível (68) se move em resposta ao fluxo de fluido de controle (20) no caminho de fluxo de fluido de controle (64), à distância (123) entre o material magnético (122) e o sensor de efeito Hall (108) aumenta correspondentemente ou diminui com um aumento ou diminuição correspondente na resistência elétrica (110) do sensor de efeito Hall (108) e um aumento ou diminuição correspondente em voltagem (112) como descrito acima. O sinal de variação de fluxo de fluido (106) pode ser carregado no computador (31) ou outro indicador de voltagem (126) como acima descrito por um elemento de circuito de sinal (127). Com relação àquelas modalidades da invenção sem uma barreira flexível (68), o sensor de efeito Hall (108) pode ser montado na superfície interna (78) da primeira porção reguladora e o material magnético (122) pode incluir ainda uma bóia (124) responsiva à alteração na altura do fluxo de fluido (11) no caminho de fluxo de fluido (61).
[072] Agora com referência principalmente à figura 1, as modalidades da invenção podem fornecer ainda uma fonte de energia (124) e se necessário um conversor de energia (125) (por exemplo, para converter corrente alternada de 120 volts em corrente contínua de 4,5 volts) e outros elementos de circuito elétrico (177) para fornecer corrente elétrica (109) ao sensor de variação de fluido (105) (incluindo aquelas modalidades da invenção que incluem um sensor de efeito Hall (108). O regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode fornecer ainda um bujão (128) tendo uma passagem vedável de forma fluídica através da qual elementos de circuito elétrico (177) de elementos de circuito de sinal (127) podem passar.
[073] Agora com referência principalmente à figura 9, que fornece um gráfico de distância (178) entre um material magnético (122) e um sensor de efeito Hall (108) e volts (112) gerados pelo sensor de efeito Hall (108). Como pode ser entendido a partir do gráfico, quanto maior a distância a partir do material magnético (122) (quanto mais fracas as forças magnéticas (111) menor a magnitude da voltagem (112) gerada pelo sensor de feito Hall (108). Embora exemplos específicos da invenção sejam descritos utilizando um sensor de efeito Hall (108), não pretendem ser limitadores com relação à ampla variedade de sensor(es) de variação de fluxo de fluido (105) e sensores de variação de temperatura (129) que podem ser utilizados em modalidades alternadas da invenção incluindo sem limitação medição de distância de diodo de emissão de luz, medição de distância ultrassônica, medição de distância óptica, derivação de fluido, sensores de deslocamento, sensores de temperatura de tamanho micro, ou similar.
[074] Agora com referência principalmente à figura 10, certas modalidades do sistema de processamento de fluido que em parte incluem o regulador de característica de fluxo de fluido acima descrito (58) podem incluir ainda um citômetro de fluxo (24). O citômetro de fluxo (24) pode ser acoplado de forma fluídica à saída de fluxo de fluido (63) do regulador de característica de fluxo de fluido (58). O fluxo de fluido (11) da saída de fluxo de fluido (63) pode compreender um fluxo de fluido de revestimento (131). Uma fonte de partículas (132) pode reter uma pluralidade de partículas (133) em um fluxo de fluido de amostra (134). O fluxo de fluido de amostra (134) que retém uma pluralidade de partículas (133) une o fluxo de fluido de revestimento (131) em um bocal (135) do citômetro de fluxo (24) como um fluxo laminar coaxial (136) com o fluxo de fluido de amostra (134) circundado pelo fluxo de fluido de revestimento (131). O fluxo laminar coaxial (136) sai de um orifício de bocal (137) e pode ser estabelecido abaixo do bocal (135) como um fluxo de fluido (138) que retém a pluralidade de partículas (133).
[075] O bocal (135) pode ser tornado responsivo a um oscilador (139) (vide as linhas interrompidas da figura 10). A oscilação do bocal (135) pode perturbar o fluxo de fluido (8) para estabelecer uma oscilação de estado constante de fluxo de fluido (138). Um exemplo não limitador de um oscilador (139) capaz de perturbar o fluxo de fluido (138) diretamente ou indiretamente por oscilação do bocal (135) pode ser um cristal piezoelétrico. O oscilador (139) pode ter uma frequência de oscilação ajustável que pode ser ajustada para perturbar o fluxo em frequências diferentes. A oscilação do estado constante do fluxo de fluido (138) pode ser estabelecida em uma condição tal que gotículas (140) sejam formadas e se separem de uma parte contígua do fluxo de fluido (138). Quando o fluxo de fluido (138) é estabelecido nesse modo de estado constante, um ponto de ruptura de gotícula estável (141) pode ser gerado.
[076] O fluxo de fluido (138) em oscilação de estado constante pode ser interrogado com um ou mais feixes de luz (142) (como um ou mais feixes laser emitidos de uma fonte de emissão de luz (143)). Um ou mais feixes de luz (142) pode passar através de uma óptica de moldagem de feixe (144) para configurar o formato dos feixes de luz (142) e focar os feixes de luz (142) no fluxo de fluido (138). Uma quantidade de luz (145) emitida ou refletida de uma da pluralidade de partículas (133) no fluxo de fluido interrogado (138) pode ser recebida por um ou mais fotorreceptores (146). Os fotorreceptores (146) convertem quantidade de luz (147) recebida em um sinal (148) (quer analógico, analógico convertido em digital, ou digital) que varia se em frequência, amplitude ou tanto frequência quanto amplitude com base nas diferenças em pelo menos uma característica de partícula (149) entre a pluralidade de partículas (133). A pluralidade de partículas (133) podem ser partículas biológicas como células, células de esperma, organelas, cromossomos, ácidos desoxirribonucléicos (DNA), ácidos ribonucléicos (RNA), fragmentos de DNA, fragmentos de RNA, proteínas, fragmentos de proteína, peptídeos, oligonucleotídeos ou similar, porém também podem incluir partículas não biológicas como contas, contas de estireno, ou similar ou como misturas de partículas biológicas, misturas de partículas não biológicas ou misturas de partículas biológicas e não biológicas. O termo “pelo menos uma característica de partícula” para fins da presente invenção significa pelo menos uma parte, componente ou parte ou componente diferencialmente modificada comum a pelo menos uma porção da pluralidade de partículas (133) retidas no fluxo de fluido (134) que varia em tipo ou quantidade entre a pluralidade de partículas (133).
[077] Agora com referência principalmente à figura 10, o citômetro de fluxo (24) pode incluir ainda um computador (31) como acima descrito que executa as funções de aplicação de análise de partícula (150) que em parte fornece um analisador de sinais (151) que converte intermitente ou continuamente o sinal (148) produzido por interrogação do fluxo de fluido (138) em uma representação de dados (152) de ocorrência ou detecção de pelo menos uma característica de partícula (149) na pluralidade de partículas (133) interrogada. A representação de dados (152) pode contínua ou intermitentemente exibida como uma representação de dados visualizável (153) (vide, por exemplo, as figuras 12 e 13) em um monitor (52) (vide a figura 2) ou atualizado após passar um curto intervalo de tempo como 100 milissegundos.
[078] Certas modalidades do analisador de sinais (151) podem funcionar ainda para estabelecer parâmetros e eventos cronometrados pelos quais a pluralidade de partículas (133) pode ser separada, analisada ou dividida com base na presença, ausência, ou quantidade de pelo menos uma característica de partícula (149. Um citômetro de fluxo (24) como MOFLO® SX pode separar ainda ou classificar a pluralidade de partículas (133) em subpopulações discretas com base na variação de pelo menos uma característica de partícula (149). Subsequente à saída do orifício de bocal (137), o fluxo de fluido (138) pode se dividir em gotículas (140) cada uma das quais pode conter uma partícula correspondente cada da pluralidade de partículas (133). Com base na análise acima descrita de cada da pluralidade de partículas (133) no fluxo de fluido (138), as gotículas (140) podem ser diferenciadas com base pelo menos em uma característica de partícula (149) e separadas por aplicação de uma carga (154) (quer positiva ou negativa) a cada uma das gotículas (140) analisadas e então defletir a trajetória de cada das gotículas (140) passando as gotículas (140) através de um par de placas carregadas (15) (156). A trajetória das gotículas positivamente carregadas (157) pode ser suficientemente alterada para distribuição para um primeiro recipiente (158) e a trajetória das gotículas negativamente carregadas (159) pode ser suficientemente alterada para distribuição para um segundo recipiente (160). Gotículas não carregadas (161) não são defletidas e podem ser distribuídas para um terceiro recipiente (162) (ou para um fluxo de refluxo).
[079] Como exemplo não limitador, a pluralidade de partículas (133) pode ser uma pluralidade de células de esperma (163) e pelo menos uma característica de partícula (149) pode ser a quantidade de ácido desoxirribonucléico (“DNA”) (164) contida em cada da pluralidade de células de esperma (163). A quantidade de DNA (164) pode variar com base em se uma específica da pluralidade de células de esperma (163) contém um cromossomo X (165) ou um cromossomo Y (166). O cromossomo X (165) contém uma quantidade maior de DNA (164) do que o cromossomo Y correspondente (166) independente do mamífero macho do qual a pluralidade de células de esperma (163) é obtida. O DNA (164) pode ser colorido por exposição a uma quantidade de coloração (167) (por exemplo, corante Heoscht 33342 ou aglutinantes de entalhe menor de DNA como bis- benzamidas, oligocarboxamidas, poliamidas, ácidos nucléicos de peptídeo, ácidos nucléicos bloqueados ou similares) e em resposta à interrogação com um feixe de luz (142) (como um feixe laser) pode emitir uma quantidade de luz (145). Células de esperma (163) que contêm um cromossomo X (165) tipicamente emitem uma quantidade de luz (145) maior do que células de esperma (163) que contêm um cromossomo Y (166) porque cada cromossomo X (165) contém uma quantidade maior de DNA colorido (164) do que um cromossomo Y (165). O fotorreceptor (146) pode converter a quantidade de luz emitida (145) em um sinal (148) que varia de forma correspondente com base na diferença na quantidade de luz (145) emitida por células de esperma (163) contendo um cromossomo X (165) e células de esperma (163) contendo um cromossomo Y (166) quando passado através do feixe de luz (142). Com relação à separação de uma pluralidade de células de esperma (163), as subpopulações separadas podem incluir células de esperma (163) contendo um cromossomo X (165) isoladas no primeiro recipiente (158) e células de esperma (163) contendo um cromossomo Y (166) isoladas no segundo recipiente (160). Células de esperma (163) podem ser obtidas de qualquer uma variedade ampla e numerosa de mamíferos machos incluindo, por exemplo, um bovídeo, um ovino, um equídeo, um porco, um cervino, um canino, um felino, um roedor, uma baleia, um golfinho, um coelho, um elefante, um rinoceronte, um primata, ou similar, bem como de certas espécies não mamíferas machos como uma espécie de peixe.
[080] Agora com referência à figura 11, certas modalidades da invenção que incluem um citômetro de fluxo (24) podem utilizar uma fonte de fluido (1) acoplada de forma fluídica a um gerador de fluxo de fluido (10) que, por sua vez, distribui um fluxo de fluido (11) para uma pluralidade de reguladores de característica de fluxo de fluido (58), como descrito acima, cada um dos quais opera para manter característica de fluxo de fluido predeterminada (59) no fluxo de fluido (11) distribuído para uma pluralidade de bocais (135). O citômetro de fluxo (24) pode utilizar ainda uma fonte de partícula comum (132) acoplada de forma fluídica a uma pluralidade de bocais (135) (ou pode utilizar uma fonte de partículas (132) para cada bocal (135)). Uma fonte de emissão de luz (143) pode gerar um feixe de luz (142) que pode ser dividido em uma pluralidade de feixes de luz (142) pelo uso de um divisor de feixes (167). Cada um da pluralidade de bocais (135) pode gerar um fluxo de fluido (138) que pode ser interrogado com um da pluralidade de feixes de luz (142). A quantidade de luz (147) gerada por interrogação de cada fluxo de fluido (138) pode ser recebida por um fotorreceptor correspondente (146). O sinal (148) de cada fotorreceptor pode ser recebido por um fotorreceptor correspondente (146). O sinal (148) de cada fotorreceptor pode ser recebido pelo computador (31) para análise pela aplicação de análise de partículas (150). Em resumo, certos elementos mostrados na figura 10 não são duplicados na figura 11, porém deve ser entendido que a modalidade do citômetro de fluxo (24) mostrada na figura 11 com múltiplos bocais inclui e pode de outro modo funcionar como descrito acima.
[081] As figuras 12 e 13 mostram exemplos específicos de representações de dados visualizáveis (153) da análise de uma pluralidade de células de esperma (133) utilizando o sistema de processamento de fluido incluindo regulador de característica de fluxo de fluido (58) acima descrito. Especificamente, a figura 12 é um gráfico bivariado (173) que mostra duas subpopulações proeminentes de uma pluralidade de células de esperma (163) analisadas e separadas por um citômetro de fluxo, como descrito acima. A primeira subpopulação incluindo células de esperma contendo cromossomo X (168) e a segunda subpopulação incluindo células de esperma contendo cromossomo Y (169). A figura 13 fornece um cromatograma (174) mostrando um primeiro pico (170) que representa a primeira subpopulação incluindo células de esperma contendo cromossomo X (168) e um segundo pico (171) que representa a segunda subpopulação incluindo células de esperma contendo cromossomo Y (169). O primeiro pico (170) e o segundo pico (171) podem ter maior ou menor grau de resolução (175) como indicado pela distância (172) entre o ápice do primeiro pico (170) e o ápice do segundo pico (171). Os parâmetros operacionais do citômetro de fluxo (24) podem ser ajustados em relação à taxa de fluxo de fluido de revestimento, taxa de fluxo de fluido de amostra, pressão de fluido de revestimento, pressão de fluido de amostra, taxas de evento como descrito abaixo, ou similar para aumentar ou diminuir a resolução (175) até o ponto possível ou dependendo da aplicação. Uma vantagem de utilizar o sistema de processamento de fluido incluindo o regulador de característica de fluxo de fluido (58) acima descrito pode ser que o fluxo de fluido (11) recebido pelo citômetro de fluxo (24) a partir da saída de fluxo de fluido (63) pode ser menos variável com relação a certas características de fluxo de fluido (59) (como descrito acima) que pode resultar em maior resolução (175) ou maior consistência em resolução (175) durante um período de tempo ou tornar a operação do citômetro de fluxo (24) mais consistente com relação à formação de gotículas (140) ou ponto de quebra de gotícula (141), ou similar.
Exemplo 1
[082] Agora com referência principalmente a tabela 1 e figuras 10 e 14, que fornecem um exemplo do desempenho do sistema de processamento de fluido inventivo incluindo o regulador de característica de fluxo de fluido (58) com um citômetro de fluxo MOFLO® SX (24) na análise de uma pluralidade de células de esperma (163) e isolamento de células de esperma contendo cromossomo X(168) (as células de esperma contendo cromossomo Y (169) não foram coletadas). A pluralidade de células de esperma (163) foi obtida como ejaculadas de um touro Brahma (touro n.° BR736). A pluralidade de células de esperma (163) obtidas do Touro Brahma foi colorida com Hoescht 33342 e separada de acordo com o método resumido em “Current status of sexing mammalian espermaatozoa” G.E.Seidel, e outros, Reproduction (2002), 124, 733-743. Em comparação com outros bovídeos como Holstein, Jersey, Angus, e similar, pode ser mais difícil isolar as células de esperma (163) obtidas de touros Brahma em subpopulações de espermas contendo cromossomo X (168) e células de esperma contendo cromossomo Y (169) porque a diferença na quantidade de luz emitida (145) após interrogação de células de esperma coloridas (163) de DNA (164) pode ser menor do que para outras raças de touros.
[083] Como controle, células de esperma (163) de touro n.° BR736 foram analisadas e separadas de acordo com procedimentos convencionais utilizando o citômetro de fluxo MOFLO® SX (24) sem uso do sistema de processamento de fluido inventivo ou o regulador de característica de fluxo de fluido (58) para estabelecer uma subpopulação de aproximadamente 10 milhões de células de esperma contendo cromossomo X (168).
[084] O sistema de processamento de fluido inventivo incluindo o regulador de característica de fluxo de fluido (58) foi, então, conectado como descrito acima ao citômetro de fluxo MOFLO® SX (24) e quatro células de esperma selecionadas de sexo (163) cada contendo aproximadamente 10 milhões de células de esperma contendo cromossomo X (168) foram coletadas no período de tempo subsequente de três horas e meia. O citômetro de fluxo MOFLO® SX (24) foi ajustado para separar aproximadamente 35% a aproximadamente 38% das células de esperma (163) orientadas de modo que a frente ou parte traseira, porém não o lado da célula de esperma (163), é interrogada pelo feixe de luz (142 (feixe laser).
[085] Agora com referência principalmente à figura 14, que traça as taxas de evento efetivas (número de células de esperma (163) interrogadas pelo feixe de luz (142) por tempo unitário) (179), as taxas de coincidência (mais de uma célula de esperma é interrogada pelo feixe de luz (142) ao mesmo tempo) (180), e taxas de separação (o número de células de esperma contendo cromossomo X (169) isoladas por tempo unitário) (181) (os números médios expostos à direita de cada gráfico) durante o período de tempo no qual as células de esperma (163) foram analisadas e separadas. O retardo de gota (182) (vide a figura 10) para o citômetro de fluxo MOFLO® SX (24) (tempo decorrido enquanto a célula está se deslocando do ponto de interrogação de feixe de luz (feixe laser) até quanto está na última gotícula ligada) foi estabelecido em 23 0/16 no início do período de análise, e quando o retardo de gota foi verificado no término do período de análise tinha permanecido substancialmente no mesmo valor.
[086] Agora com referência principalmente à figura 15, que mostra um gráfico de razões de taxa de coincidência para taxa de evento (183), taxa de separação para taxa de evento (184) e taxa de separação para taxa de coincidência (185) durante o período de análise de aproximadamente 3,5 horas. A taxa de evento (179) é determinada pelas taxas de fluxo diferencial do fluido de revestimento e fluido de amostra. A taxa de coincidência (180) é um subconjunto da taxa de evento (179) compreendendo tipicamente aproximadamente 15-20% da taxa de eventos (179). Taxas de coincidência elevadas reduzem a taxa de separação (181) e o rendimento geral resultante de células separadas em subpopulações respectivas que podem ser coletadas. O rendimento geral de células coletadas como uma percentagem de população original de células analisadas pode ser aproximado pela razão da taxa de separação (181) dividida pela taxa de eventos (179) (“SR/ER”). Coincidência como percentagem da pluralidade original de partículas, células ou células de esperma analisadas pode ser aproximada pela razão de taxa de coincidência (180) dividida pela taxa de eventos (179) (“CR/ER”). A ineficiência em rendimento geral causada por taxa de coincidência elevada (180) pode ser reduzida ao diminuir a taxa de eventos (179). A diminuição da taxa de eventos (179) pode diminuir a taxa de separação (181), reduzindo o valor econômico do tempo separado, visto que menos células são separadas em um tempo especificado. Por conseguinte, o equilíbrio entre taxa de evento mais elevada possível (179), para maximizar taxa de separação (181), e uma taxa de evento apropriadamente minimizada (179), para minimizar a taxa de coincidência (180), é equilibrado de forma melhor ao calcular a razão de SR/CR ((taxa de separação (181) dividida pela taxa de coincidência (180)). Além disso, na prática, essa razão deve ser mantida tão estável quanto possível para assegurar que o ótimo seja obtido com o passar do tempo. O gráfico da razão SR/CR na figura 15 mostra o período de análise de 3,5 horas com ovais mostrando três períodos de tempo dessa razão. Cada período de tempo representa os dados derivados de amostra exclusivamente colorida. O primeiro período de tempo mostra uma tendência de queda leve que é criada por alterações na resolução de análise e um ajuste de operador para abaixar a taxa de separação (181). O segundo período mostra uma tendência volátil que é causada pelo operador intencionalmente ajustando a distância (178) entre um material magnético (122) e um sensor de efeito Hall (108) no regulador de característica de fluxo de fluido (58), de tal modo que a barreira flexível (68) se torna esticada, fazendo com que a pressão de fluido de revestimento eleve levemente, fazendo com que a taxa de evento (179) caia levemente. Após reajuste para uma posição não esticada da barreira flexível (68), a situação é invertida. O terceiro período mostra uma tendência muito estável que é criada pelo operador mantendo a barreira flexível (68) em uma posição média, de tal modo que pressão permaneça estável sem qualquer variação causada pela barreira flexível (68) se tornando esticada. O terceiro período compreende duas amostras coloridas.
[087] Cada das quatro amostras foi tirada através de manipulação pós- separação convencional, utilizando 2 x 7,5 ml de meio TRIS a 12%). Após centrifugar e decantar, 1 ml de diluente TRIS A/B frio foi adicionado. Isso levou o volume até aproximadamente 1,4 ml. Para cada uma das 5 amostras, 5 canudos foram cheios manualmente com aproximadamente 0,225 ml de fluido restante. A concentração “calculada” é, portanto de aproximadamente 1,65 mio/ml.
[088] A pureza, a motilidade e a motilidade progressiva de cada das quatro subpopulações isoladas de células de esperma contendo cromossomo X (168) foram avaliadas e os dados expostos na Tabela 1.
Figure img0001
[089] Em resumo, os dados da tabela 1 e figuras 14 e 15 indicam que o sistema de processamento de fluido inventivo incluindo o regulador de característica de fluxo de fluido (58) pode ser utilizado com instrumentos como citômetros de fluxo (24), e outros instrumentos de microfluido como cromatógrafos de líquido de alto desempenho, para tornar características de fluxo de fluido mais compatíveis (59) para obter fluxo de fluido consistente (11) nos percursos de fluxo de fluido (61) de tais instrumentos e obter resultados compatíveis na análise de partículas retidas em tal fluxo de fluido (11). Especificamente, com relação à análise e separação de fluxo de uma pluralidade de células de esperma (163), resultados podem ser obtidos que são compráveis com análise de fluxo de convenção e procedimentos de separação de fluxo mesmo quando o fluxo de fluido (11) é gerado por um gerador de fluxo de fluido (10) (como uma bomba de cromatografia de líquido de alto desempenho de pistão dual) que introduz características de fluxo de fluido adversas (59) (formas de onda de pressão ou pulsação aumentadas) no fluxo de fluido (11).
[090] Como pode ser facilmente entendido a partir do acima, os conceitos básicos da presente invenção podem ser incorporados em uma variedade de modos. A invenção envolve modalidades inúmeras e variadas de um regulador de característica de fluxo de fluido (58) que pode ser utilizado com instrumentos de microfluido (176) como cromatógrafos de líquido de alto desempenho (12) ou citômetros de fluxo (24) para controlar variação em características de fluxo de fluido (59).
[091] Como tal, as modalidades ou elementos específicos da invenção revelados pela descrição ou mostrados nas figuras ou tabelas em anexo a este pedido não pretendem ser limitadoras, porém em vez disso exemplares das modalidades inúmeras e variadas genericamente abrangidas pela invenção ou equivalentes abrangidos com relação a qualquer elemento específico do mesmo. Além disso, a descrição específica de uma modalidade ou elemento único da invenção pode não descrever explicitamente todas as modalidades ou elementos possíveis; muitas alternativas são implicitamente reveladas pela descrição e figuras.
[092] Deve ser entendido que cada elemento de um aparelho ou cada etapa de um método pode ser descrito por um termo de aparelho ou termo de método. Tais termos podem ser substituídos onde desejado para tornar explícita a cobertura implicitamente ampla à qual essa invenção tem direito. Como exemplo, deve ser entendido que todas as etapas de um método podem ser reveladas como uma ação, um meio para tomar aquela ação ou como um elemento que causa aquela ação. Similarmente, cada elemento de um aparelho pode ser revelado como o elemento físico ou a ação que aquele elemento físico facilita. Como exemplo, a revelação de um “regulador de característica de fluxo de fluido” deve ser entendido como abrangendo revelação do ato de “regular características de fluxo de fluido” - quer explicitamente discutidos ou não - e inversamente, houve efetivamente revelação do ato de “regular características de fluxo de fluido”, tal revelação deve ser entendida como abrangendo revelação de um “regulador de característica de fluxo de fluido” e mesmo um “meio para regular características de fluxo de fluido”. Tais termos alternativos para cada elemento ou etapa devem ser entendidos como sendo explicitamente incluídos na descrição.
[093] Além disso, com relação a cada termo utilizado deve ser entendido que a menos que sua utilização nesse pedido seja incompatível com tal interpretação, definições comuns no dicionário devem ser entendidas como incluídas na descrição para cada termo como contido no Webster’s Unabridged Dictionary, cada definição pelo presente incorporada a título de referência.
[094] Desse modo, deve-se entender que o(s) requerente(s) reivindica pelo menos: i) cada dos reguladores de característica de fluxo de fluido aqui revelados e descritos; ii) os métodos relacionados revelados e descritos, iii) variações similares, equivalentes e mesmo implícitas de cada desses dispositivos e métodos, iv) aquelas modalidades alternativas que realizam cada das funções mostradas, reveladas ou descritas, v) aqueles desenhos e métodos alternativos que realizam cada das funções mostradas como implícitas para realizar o que é revelado e descrito, vi) cada aspecto, componente e etapa mostrado como invenções separadas e independentes, vii) as aplicações aperfeiçoadas pelos vários sistemas ou componentes revelados, viii) os produtos resultantes produzidos por tais sistemas ou componentes, ix) métodos e aparelhos substancialmente como descrito anteriormente e com referência a qualquer dos exemplos em anexo, x) as várias combinações e permutações de cada dos elementos anteriores revelados.
[095] A seção fundamentos deste pedido de patente fornece uma declaração do campo de empenho ao qual a invenção pertence. Essa seção também pode incorporar ou conter paráfrase de certas patentes norte- americanas, pedidos de patente, publicações ou matéria da invenção reivindicada úteis em informações referentes, problemas ou questões sobre o estado de tecnologia ao qual a invenção é dirigida. Não se pretende que nenhuma patente norte-americana, pedido de patente, publicação, declaração ou outra informação citada ou incorporada aqui seja interpretada ou considerada como sendo admitida como técnica anterior com relação à invenção.
[096] As reivindicações expostas neste relatório descritivo, se alguma, são pelo presente incorporadas a título de referência como parte dessa descrição da invenção, e o requerente se reserva expressamente o direito de utilizar todo ou uma porção de tal conteúdo incorporado de tais reivindicações como descrição adicional para suportar todas ou quaisquer das reivindicações ou qualquer elemento ou componente das mesmas, e o requerente se reserva ainda expressamente o direito de mover qualquer porção de ou todo conteúdo incorporado de tais reivindicações ou qualquer elemento ou componente das mesmas da descrição para as reivindicações ou vice versa conforme necessário para definir a matéria para a qual se busca proteção por esse pedido ou por qualquer pedido subsequente ou pedido de continuação, divisão ou continuação em parte do mesmo, ou obter qualquer benefício de redução em taxas de acordo com ou estar em conformidade com as leis de patente, regras, ou regulamentos de qualquer país ou tratado, e tal conteúdo incorporado a título de referência sobreviverá durante toda a pendência desse pedido incluindo qualquer pedido de continuação, divisão ou continuação em parte subsequente do mesmo ou qualquer expedição nova ou extensão do mesmo.
[097] As reivindicações expostas abaixo pretendem descrever os detalhes exatos de um número limitado das modalidades preferidas da invenção e não devem ser consideradas como a modalidade mais ampla da invenção ou uma listagem completa de modalidades da invenção que pode ser reivindicada. O requerente não renuncia a nenhum direito de desenvolver reivindicações adicionais com base na descrição exposta acima como parte de qualquer pedido de continuação, divisão ou continuação em parte, ou similar.

Claims (24)

1. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), caracterizado por compreender: a) uma configuração que define uma câmara interna (60) e compreendendo uma ou mais entradas (62) e uma ou mais saídas (63); b) um primeiro caminho de fluxo de fluido (61) conectado a uma ou mais entradas (62) e uma ou mais saídas (63); c) um segundo caminho de fluxo de fluido (64) conectado a uma ou mais entradas (62) e a uma ou mais saídas adjacentes (63) ao dito caminho de fluxo de fluido (61); d) uma barreira flexível (68) dividindo a câmara interna (60) e localizada entre o dito primeiro caminho de fluxo de fluido (61) e o dito segundo caminho de fluxo de fluido (64); e) um sensor de variação de fluxo de fluido (105) posicionado dentro do regulador de característica de fluxo de fluido (58), para detectar movimento da dita barreira não elástica (68) em resposta a um primeiro fluxo de fluido (2) entrando no regulador (58) através de uma ou mais entradas (62) no dito primeiro caminho de fluxo de fluido (61), em que o sensor de variação de fluxo de fluido (105) gera um sinal de variação de fluxo de fluido (106) com base no movimento da barreira flexível (68); f) um analisador de sinal de variação de fluxo de fluido (116) em comunicação com o sensor de fluxo de fluido (105), em que o analisador de sinal de variação de fluxo de fluido (116) gera segundos valores de ajuste de fluido (119) em resposta ao dito sinal de variação de fluxo de fluido (106); g) um segundo elemento de ajuste de distribuição de fluido (120) que converte os ditos segundos valores de ajuste de fluido (119) aos correspondentes valores de ajuste da segunda liberação de fluido (121); e h) um segundo controlador de fluido (19) que ajusta as segundas características de fluido (67) de um segundo fluxo de fluido (20) entrando no regulador (58) através de uma ou mais entradas (62) ao dito segundo caminho de fluido (64) com base em dito segundos valores de ajuste de distribuição de fluido (121).
2. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito primeiro fluxo de fluido (11) no primeiro caminho de fluxo de fluido (61) compreender um fluxo líquido (7).
3. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o dito líquido (7) no dito primeiro caminho de fluxo de fluido ser selecionado do grupo consistindo em um gás liquefeito, um solvente, um álcool, um ácido, uma base, um solvente orgânico, uma solução que contém uma quantidade de soluto, um fluido de revestimento para um citômetro de fluxo, um tampão TRIS e uma fase móvel (9) para um cromatógrafo.
4. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito segundo fluxo de fluido (20) compreender um fluxo de gás de controle (21).
5. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dito fluxo de gás de controle (21) no dito segundo caminho de fluxo de fluido (64) ser selecionado do grupo consistindo em argônio, nitrogênio, dióxido de carbono, hélio, oxigênio, uma mistura de gases e gases atmosféricos.
6. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o dito segundo controlador de fluido (19) compreender um controlador de pressão de gás (27) de um citômetro de fluxo (24).
7. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por ainda compreender um gerador de fluxo de fluido (10).
8. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito gerador de fluxo de fluido (1) compreender uma bomba de pistão alternativo (12).
9. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma primeira porção de regulador (77) tendo uma configuração que engata em uma primeira superfície de barreira (78) da dita barreira flexível (68) para definir o dito caminho de fluxo de fluido (61)dentro do dito regulador de características de fluxo de fluido (58).
10. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por ainda compreender uma segunda porção de regulador tendo uma configuração que engata em uma segunda superfície de barreira (70) da dita barreira flexível (68) para definir o dito segundo caminho de fluxo de fluido (64) dentro do dito regulador (58), a dita primeira porção de regulador (77) e a dita segunda porção de regulador (79) engatadas para disposição adjacente ao dito primeiro caminho de fluxo de fluido (61) e ao dito segundo caminho de fluxo de fluido (64).
11. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por um sensor de variação de fluxo de fluido (105) compreender um material magnético disposto em relação oposta a um sensor de efeito Hall.
12. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o dito sinal de variação de fluxo de fluido (106) compreender uma variação em voltagem do dito sensor de efeito Hall (108).
13. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o dito analisador de sinal de variação de fluxo de fluido (116) operar para correspondentemente combinar a dita variação de voltagem com um valor de variação de voltagem (117).
14. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o dito analisador de sinal de variação de fluxo de fluido (116) ainda operar para correspondentemente combinar a variação de voltagem com os ditos segundos valores de ajuste de fluido (119).
15. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por ainda compreender uma primeira fonte de fluido (1) acoplada por fluido ao dito gerador de fluxo de fluido (10).
16. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a dita primeira fonte de fluido (1) conter uma quantidade de fluido de revestimento (8) e em que o dito primeiro fluxo (2) de fluido compreende uma corrente de fluido de revestimento (131).
17. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por ainda compreender um bocal (135) de um citômetro de fluxo (24) acoplado por fluido ao dito caminho de fluxo de fluido (61) do regulador (58) que recebe a dita corrente de fluido de revestimento (131).
18. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o primeiro fluxo de fluido (2) compreender uma pluralidade de correntes de fluido de revestimento (131), cada corrente de fluido de revestimento (131) acoplada por fluido a um regulador (58).
19. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por ainda compreender uma pluralidade de bocais (135) de um citômetro de fluxo (24), cada um acoplado fluidamente ao referido primeiro caminho de fluxo de fluido (61) de um regulador correspondente (58).
20. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por ainda compreender uma fonte de partículas (132) que retém uma pluralidade de partículas (133) em uma corrente de fluido de amostra (134) que junta a dita corrente de fluido de revestimento (131) no dito bocal para sair do dito bocal (135) em um orifício de bocal (137) como um fluxo laminar coaxial (136).
21. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por ainda compreender uma fonte de partículas (132) que retém uma pluralidade de partículas (133) em uma pluralidade de correntes de partículas cada qual junta correspondentemente a dita corrente de fluido de revestimento (131) em um de uma pluralidade de bocais (135) do dito citômetro de fluxo (24).
22. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por um bocal de citômetro de fluxo oscilar um fluxo laminar coaxial (136) para gerar gotículas (140) que contêm uma de uma pluralidade de partículas (133).
23. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por uma pluralidade de partículas (133) compreender uma pluralidade de células.
24. Regulador de característica de fluxo de fluido (58), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por pluralidade de células compreender uma pluralidade de células de esperma (163).
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