CN105092454B - 计数器及流式细胞分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计数器组件、鞘流阻抗计数装置及流式细胞分析仪，包括计数器、废液隔离室、后鞘隔离室及压力平衡管路，所述计数器具有前池、后池、后鞘入口及废液出口，所述前池和后池通过计数孔连通，所述后鞘入口和废液出口均与所述后池连通，所述后鞘隔离室与所述后鞘入口连接，所述废液隔离室与所述废液排出口连接，所述后鞘隔离室通过气体管路连接环境大气，所述压力平衡管路连接所述后鞘隔离室和废液隔离室，且所述压力平衡管路上设有用于控制其通断的压力平衡控制器。在清洗和计数过程中，使后鞘隔离室的液面上方为封闭的腔体，提高了液面的稳定性。

Description

计数器及流式细胞分析仪

技术领域

本发明是关于一种鞘流阻抗计数装置。

背景技术

鞘流阻抗计数是血液分析仪中常用到的技术，其关键器部件计数器的结构如图1及图2所示，其中图1为计数器的竖直剖面图、图2为计数器的水平剖面图。计数器包括前池壳体1、阴极2、样本针3、隔板4、样本针底座5、后池壳体6、捕捉管7及阳极8。前池壳体1形成前池17，该前池壳体1还开有均与前池17贯通的前鞘入口9、样本液入口10及前池清洗入口11。后池壳体6形成后池18，该后池壳体6开有与后池18贯通的后鞘入口13。捕捉管7固定在后池18内部，其具有与后池18连通的捕捉管入口16、后池清洗出口14及废液出口15。隔板4将前池壳体1和后池壳体6分隔开，该隔板4的中部设有贯穿的计数孔12，该计数孔12连通该后池18和前池17。

计数时，前鞘液从前鞘入口9中进入前池17，后鞘液从后鞘入口13中进入后池18，包含有微小粒子的样本流从样本液入口10中流进前池17中，再在前鞘液的包裹下经过计数孔12流入后池18，然后再在后鞘液的包裹下经捕捉管入口16流入捕捉管7中，最终从废液出口15流出。在计数过程中，在阴极2和阳极8之间施加恒流源，从而在计数孔12、前池17和后池18之间形成稳定的电场，即在阴极2和阳极8之间形成稳定的电压。由于粒子和试剂之间在导电性能方面存在明显的差异，具体来说就是粒子的导电性比试剂要差，故当粒子通过计数孔12时，阴极2和阳极8之间的电压差将变大，且粒子越大时电压差变化越大，故通过检测阴极2和阳极8之间的电压差来判断粒子大小，通过统计阴极2和阳极8之间的电压差波动次数来判断粒子个数，然后通过计量被测样本流的体积可以折算出被测粒子在样本流中的浓度。上述粒子计数技术可简称为鞘流阻抗计数技术。

由于电场的作用以及压力变化等因素的影响，试剂在前池17、后池18中会缓慢的释放出气体，气体一旦累积起来形成较大的气泡势必会干扰计数孔12、前池17和后池18之间的电场，进而干扰粒子计数的稳定，故需要在工作一段时间后对前池17和后池18中的气泡进行排除。

为了排出前池17中的气泡，清洗液从前池清洗入口11中流入，从前鞘入口9中流出，带走前池17中可能存在的气泡。为了排出后池18中的气泡，试剂从后鞘入口13中流入，从后池清洗出口14中流出，最终从废液出口15中流出，带走后池18中可能存在的气泡。

在应用鞘流阻抗计数技术时，由于前、后池的液体来源于同一处，为保证前、后池之间的电路连接不被前后鞘液的管路短路，需要对前鞘或后鞘进行隔离，即保证前、后池之间除计数孔外，没有其它任何电信号连接。在目前使用的技术中，基本都是对后鞘进行隔离。

这样就存在一个问题：一方面要使后鞘与前鞘没有实际连接，另外一方面还要保证后鞘连续，在目前使用的技术中，大部分都是滴入方式，即后鞘入口的液体是以滴入的方式进入的，出口也是以滴入的方式流出的。其基本液路结构如图3所示。

如图3所示，通过屏蔽盒38屏蔽外部电磁信号对测量信号的干扰，屏蔽盒上固定有多个屏蔽接头23，通过该屏蔽接头保证从其内部流过的液体与屏蔽盒直接短接。通过后鞘隔离室20来隔离后池与后鞘加入管路，通过废液隔离室21来隔离后池与废液排出管路。

计数时，后鞘液从后鞘入口13流入后，以滴入的方式进入后鞘隔离室20，然后沿着后鞘流向22进入计数器28；废液沿着废液流向25以滴入的方式进入废液隔离室21。这样，计数器28的后池，除了计数孔12外，与外界完全没有电信号连接。

由于气泡会干扰计数器内的流场及电场，所以需要尽量避免气泡进入计数器内，这样，后鞘隔离室内的液面就有一定的要求，既不能太高也不能太低，太高就有可能失去隔离的作用，太低就可能造成气泡顺着管路进入计数器内，进而影响测试结果。

为了控制后鞘隔离室20内的液面，一般有两种方案：

1)在后鞘隔离室20内加入液面传感器；

2)使后鞘隔离室20成为一个封闭的腔体。

对于方案1，加入传感器可能会引入电磁干扰，也可能使得结构变得较复杂。

对于方案2，把使后鞘隔离室20做成一个封闭的腔体，理论上来说加入多少液体就流出多少液体(保证后鞘隔离室20内的压力不变)，液面会非常稳定。但实际上存在两个问题。第一个问题是液面初始化问题，即如何保证计数器在工作之处时液面在可接受的范围内。第二个问题是：由于压力、温度的变化，以及液滴滴入动作的影响，必然发生气体从液体中溢出或溶解，进而造成液面变化，在长期连续工作时就有可能导致液面失去控制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够提高后鞘隔离室液面稳定性的计数器组件、鞘液阻抗计数装置及流式细胞分析仪。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种计数器组件，包括计数器、废液隔离室、后鞘隔离室及压力平衡管路，所述计数器具有前池、后池、后鞘入口及废液出口，所述前池和后池通过计数孔连通，所述后鞘入口和废液出口均与所述后池连通，所述后鞘隔离室与所述后鞘入口连接，所述废液隔离室与所述废液排出口连接，所述压力平衡管路连接所述后鞘隔离室和废液隔离室，且所述压力平衡管路上设有用于控制其通断的压力平衡控制器。通过对后鞘隔离室液面的定期或不定期初始化，可以使液面保持在设定的高度范围，提高液面的稳定性。

进一步的，所述后鞘隔离室具有第一池体及第一加液口，所述第一加液口的下缘向下伸入所述第一池体的内部，所述废液隔离室具有第二池体及第二加液口，所述第二加液口的下缘向下伸入位于所述第二池体的内部，且所述第一加液口的下缘高于所述第二加液口的下缘。利用虹吸原理，使后鞘隔离室液面的初始化操作更加简便快捷。

进一步的，所述第一池体的底部高于第二池体的底部。

进一步的，所述后鞘隔离室通过气体管路连接环境大气。

进一步的，所述后鞘隔离室具有倾斜的导引面。通过设置导引面，可以减少加液过程中空气被卷入液体的可能性。

进一步的，所述第一加液口倾斜设置，所述导引面是所述第一加液口的壁面。

进一步的，所述后鞘隔离室还包括设于所述第一池体顶部的第一上盖，所述第一加液口设于所述第一上盖，所述第一上盖还设有第一连接口，所述废液隔离室还包括设于所述第二池体顶部的第二上盖，所述第二加液口设于所述第二上盖，所述第二上盖还设有第二连接口，所述第一池体的底部与所述后鞘入口连通，所述压力平衡管路连接所述第一连接口和第二连接口。

一种鞘流阻抗计数装置，包括所述计数器组件、后鞘加入管路、前鞘加入管路、后鞘废液排出管路及前鞘废液排出管路，所述前鞘加入管路和前鞘废液排出管路均连接所述计数器组件的前池，所述后鞘隔离室连接所述后鞘加入管路和所述计数器组件的后池，所述后鞘废液排出管路连接所述计数器组件的后池。

进一步的，所述的鞘流阻抗计数装置，还包括第一容器和第二容器，所述前鞘加入管路和后鞘加入管路均与所述第一容器连接，所述前鞘废液排出管路和后鞘废液排出管路均与所述第二容器连接，所述第一容器具有正压力，所述第二容器具有负压力。

进一步的，所述的鞘流阻抗计数装置，还包括屏蔽盒，所述计数器组件位于所述屏蔽盒的内部，且所述后鞘加入管路、前鞘加入管路、后鞘废液排出管路及前鞘废液排出管路中至少之一包括位于所述屏蔽盒内部的内部管路和位于所述屏蔽盒外部的外部管路，所述内部管路和外部管路通过屏蔽接头连接。

一种流式细胞分析仪，包括所述计数器组件。

本发明的有益效果是：在清洗和计数过程中，可以关闭压力平衡控制器，使压力平衡管路断开，从而使后鞘隔离室的液面上方为封闭的腔体，加入多少液体就可以流出多少液体，提高了液面的稳定性；在排空废液隔离室的过程中，可以打开压力平衡控制器，使废液隔离室和后鞘隔离室连通而使两者压力保持一致，从而也提高了后鞘隔离室液面的稳定性。

附图说明

图1是计数器的竖直剖面图；

图2是计数器的水平剖面图；

图3是现有计数器组件的结构示意图；

图4是本发明鞘流阻抗计数装置的结构示意图；

图5是反映本发明鞘流阻抗计数装置的废液隔离室和后鞘隔离室位置关系的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、图4及图5所示，本实施方式鞘流阻抗计数装置包括计数器组件、第一容器33及第二容器36。计数器组件包括计数器28、后鞘隔离室20及废液隔离室21。计数器28具有前池17、前池清洗入口11、前鞘入口9及样本液入口10，该前池清洗入口11、前鞘入口9及样本液入口10均与该前池17连通。计数器还具有后池18、后鞘入口13及废液出口15，该后鞘入口13和废液出口15均与该后池18连通。前池17和后池18之间设有隔板4，该隔板4具有贯穿的计数孔12，该计数孔12连通该前池17和后池18。

后鞘隔离室20用于隔离后鞘加入管路57和计数器的后池18。废液隔离室21用于隔离后鞘废液排出管路55和计数器的后池18，且废液隔离室21通过一段气体管路54与环境大气连通。第一容器33用于存储计数过程中用到的鞘液和清洗过程中用到的清洗液，该第一容器33可以具有正压力，该正压力可以用来驱动鞘液和清洗液流动，第一容器33通过后鞘加入管路57连接后鞘隔离室20，第一容器33还可以通过前鞘加入管路58连接计数器的前池17。第二容器36用于收纳废液，其可以具有负压力，该负压力可以用来驱动废液流动，该第二容器36通过后鞘废液排出管路55连接废液隔离室21，该第二容器36也可以通过前鞘废液排出管路56连接计数器的前池17。后鞘废液排出管路55上可以设置用于管路通断控制的废液隔离室废液控制器35，前鞘废液排出管路56上可以设置用于管路通断控制的清池清洗废液控制器34。

前鞘加入管路58可以包括两个第一分支管路581，两个第一分支管路581分别向前池17输送前鞘液和清洗液，如通过前鞘入口9向前池17输送前鞘液和通过前池清洗入口11向前池17输送清洗液。前鞘加入管路58的两个第一分支管路581上可以分别设置用于管路通断控制的前鞘控制器42和前池清洗控制器41。后鞘加入管路57可以包括两个第二分支管路571，两个第二分支管路571分别向后鞘隔离室20输送后鞘液和清洗液，该两个第二分支管路571上可以分别设置用于管路通断控制的后鞘控制器43和后池清洗控制器45。另外，在设置后鞘控制器43的第二分支管路上，也可以设置用于流量控制的节流管44。后池需要清洗时，打开后池清洗控制器并关闭后鞘控制器，第一容器36内的清洗液经后鞘隔离室20、后鞘入口13后流入到后池18；需要加入后鞘液时，打开后鞘控制器并关闭后池清洗控制器，第一容器36内的后鞘液经后鞘隔离室20、后鞘入口13后流入到后池18。前池需要清洗时，打开前池清洗控制器并关闭前鞘控制器，第一容器36内的清洗液经前池清洗入口11流入到前池17；需要加入前鞘液时，打开前鞘控制器并关闭前池清洗控制器，第一容器内的前鞘液经前鞘入口9流入到前池17。

在排空废液隔离室21的过程中，由于废液隔离室21与环境大气之间具有一段气体管路54，当有气体流过该气体管路54时，环境大气与废液隔离室21之间形成一定的压力差，即废液隔离室21的压力不为零；而在排空完成后，由于废液隔离室21与环境大气之间没有空气流动，即废液隔离室21的压力为零，废液隔离室21在排空前后的压力波动对后鞘隔离室的液面造成影响，为了减小或消除该影响，在废液隔离室21和后鞘隔离室20之间设置压力平衡管路59，在该压力平衡管路59上设置用于管路通断控制的压力平衡控制器46。在排空废液隔离室21时，打开该压力平衡控制器46，使得废液隔离室21和后鞘隔离室20连通而使两者的压力保持一致，这样不论废液隔离室21的压力如何波动，都不会影响到后鞘隔离室20的液面。

为了保证后鞘隔离室20的隔离效果，同时避免气泡从后鞘隔离室20进入后池18，即后鞘隔离室20的液体不能太满(否则隔离失效)又不能为空(否则有气泡进入后池中)，需要保证后鞘隔离室20中的液体处于一个稳定的状态。

在计数和清洗过程中，关闭压力平衡控制器46，保证后鞘隔离室20内的位于液面上方的腔体64为封闭腔体，这样加入多少液体就能流出多少液体，从而保证后鞘隔离室液面的稳定。

在清洗后池时，通过后池清洗控制器43加入到后鞘隔离室20中的液体速度较快，为了减少加液过程中空气被卷入液体中进而流出后鞘隔离室(如果空气被卷入到液体中形成气泡，就有可能进入后池内，这一方面会干扰前池和后池之间的电阻，另一方面也表示后池内的气体量减少，即后鞘隔离室的液面升高了)，从而导致液面升高。为了解决该问题，后鞘隔离室20可以具有倾斜的导引面60，具体的，后鞘隔离室20包括第一池体49及封闭该第一池体顶部的第一上盖47，该第一池体49的底部与计数器的后鞘入口13连通，该第一上盖设有第一加液口48及第一连接口61，该第一加液口48的下缘和第一连接口61的下缘均向下伸入该第一池体49内，该第一加液口48倾斜设置，即该第一加液口48提供该导引面60。由于第一加液口48倾斜设置，保证液体在加入过程中以一定角度冲向第一池体的第一侧壁62，之后再顺着第一侧壁62流入到第一池体49内，尽可能减少加液过程中空气被卷入液体的可能。

废液隔离室21包括第二池体53及封闭该第二池体顶部的第二上盖51，该第二池体53的底部通过后鞘废液排出管路55与第二容器36连接，该第二上盖设有第二加液口52和第二连接口63，该第二加液口52的下缘和第二连接口63的下缘均向下伸入第二池体的内部，该第二加液口52通过管路连通计数器的废液出口14，该第二连接口63与第一连接口61通过压力平衡管路59连接。

为防止后鞘隔离室中的液面由于压力变化等一些因素而导致其中的液面累计变化(变高或变低)，该计数器组件需要隔一段时间就进行一次液面初始化。

为保证初始化有效，可以利用虹吸原理来保证液面的位置。第二加液口52的下缘的高度与设定高度50一致，且第二加液口52的下缘低于第一加液口48的下缘。初始化时，打开压力平衡控制器46，从而使得废液隔离室21和后鞘隔离室20的压力保持一致，然后通过后鞘隔离室20加入过量的液体，当后鞘隔离室20的液体高于设定高度50时，由于虹吸原理，液体就会从后鞘隔离室20的底部流出，经过计数器28和废液隔离室的第二加液口52流入到废液隔离室21中，从而保证初始化液面高度稳定在设定高度上。

计数器组件还可以包括屏蔽盒38，该后鞘隔离室20、废液隔离室21及计数器28均位于该屏蔽盒38的内部，各控制器34、35、41、42、43、44、45、46均位于该屏蔽盒38的外部。前鞘加入管路、后鞘加入管路、前鞘废液排出管路及后鞘废液排出管路等各个有液体通过的管路均可以包括位于屏蔽盒内部的内部管路和位于屏蔽盒外部的外部管路，该内部管路和外部管路通过屏蔽接头23连接。另外，连接计数器的样本液入口的管路上也可以设置屏蔽接头23。

对于鞘流阻抗计数装置，鞘液和清洗液由同一个容器(如第一容器)提供，也可以由不同的容器提供，如鞘液由专门的鞘液容器提供而清洗液由专门的清洗液容器提供；如前鞘液、后鞘液、前池清洗液、后池清洗液均由不同的容器提供。计数器前池和后池的废液可以由同一容器(如第二容器)收纳，也可以由不同的容器收纳。对于后鞘加入管路和前鞘加入管路，其均可以由一段或多段管路组成，该前鞘加入管路和后鞘加入管路可以相互独立，也可以共用一段或多段管路。各控制器可以为控制阀，如电磁阀或气动先导阀等，也可以为其它能够控制对应管路通断的结构装置。对于后鞘隔离室的导引面，可以由第一加液口提供，也可以直接由其第一侧壁提供，或者其它能够避免所加入流体直接冲击液面的结构提供。

鞘流阻抗计数装置可以应用在流式细胞分析仪上，如应用在血液细胞分析仪上。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种计数器，其特征在于：包括前池部、后池部和设置于前池部和后池部之间的隔板，所述后池部包括后池壳体、后鞘入口、捕捉管、废液出口、后池清洗出口和后池，所述后池是后池壳体内部空腔形成，所述后鞘入口设置在后池壳体上并与后池相通，所述捕捉管邻近隔板一端具有捕捉管入口且所述捕捉管远离隔板另一端与废液出口相通，所述后池清洗出口设置在捕捉管中部并与所述后池和所述废液出口分别连通。

2.根据权利要求1所述的计数器，其特征在于：所述隔板上设置计数孔，所述前池和后池通过所述计数孔连通。

3.根据权利要求2所述的计数器，其特征在于：所述前池部包括前池壳体、前鞘入口、样本针、样本针底座、前池清洗入口和前池，样本针露出前池壳体外的一端包括样本针入口而在前池部内的另一端包括样本针出口，所述前池是前池壳体内部空腔形成，前鞘入口和前池清洗入口分别设置在前池壳体上，并均与前池相通。

4.一种计数器，其特征在于：包括前池部、后池部和设置在二者之间的隔板，所述后池部包括后池壳体、捕捉管和废液出口，所述后池壳体内部具有空腔并形成后池，所述后池壳体开有与后池贯通的后鞘入口，后鞘入口用于在计数时提供后鞘液体进入后池的通道并在清洗时提供清洗液进入后池的通道，捕捉管固定在后池内部，捕捉管一端具有捕捉管入口，另一端连通废液出口，所述捕捉管入口邻近隔板设置，所述捕捉管的管壁上还开有与所述后池和所述废液出口分别连通的、用于提供清洗液进入废液出口的通道的后池清洗出口，所述废液出口用于排出包括流进捕捉管的样本液、从后池清洗出口流入的清洗液和鞘液在内的液体。

5.根据权利要求4所述的计数器，其特征在于：所述前池部包括用于在计数时提供前鞘液体进入到前池的通道并在清洗时提供清洗液流出前池的通道的前鞘入口、用于在清洗时提供清洗液体进入前池的通道的前池清洗入口、样本针和前池壳体，所述前池壳体内部具有空腔并形成前池，所述样本针位于前池部外的一端包括样本针入口，位于前池部内的一端包括样本针出口，所述前鞘入口和前池清洗入口设置在前池壳体上并分别与前池连通。

6.根据权利要求5所述的计数器，其特征在于：计数时，前鞘液体从前鞘入口中流入，后鞘液体从后鞘入口中流入，包含有微小颗粒的样本液从样本针入口流入，样本液从样本针出口流出后在前鞘液体的包裹下通过计数孔，之后样本液和前鞘在后鞘液体的包裹下通过捕捉管入口进入捕捉管并最后从废液出口中流出；清洗时，所述前池的清洗藉由清洗液从前池清洗入口流入前池并从前鞘入口流出来进行，所述后池的清洗藉由清洗液从后鞘入口流入并经由后池清洗出口、废液出口流出来进行。

7.一种流式细胞分析装置，其特征在于：包括根据权利要求1-6任一所述的计数器。