CN108474729A - 提供稳定流体流的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种在流体流中具有微小脉动性测量值的系统的实施例，所述系统包括：第一泵，其配置成以包括脉动性测量值的第一流速使所述流体流动到接头；和第二泵，其配置成以小于所述第一流速的第二流速使一部分所述流体从所述接头开始流动，以从所述接头以第三流速产生具有微小脉动性测量值的流体流。

Description

提供稳定流体流的系统和方法
技术领域
本发明涉及流式细胞术、泵及其使用方法。
背景技术
流式细胞仪能够对在液体流中流动的颗粒进行快速和有效的分析(例如“高通量”分析)，以提供大量应用所需的单个颗粒的实时识别。流式细胞仪的许多实施例使用所谓的“鞘液”，所述鞘液围绕并将颗粒在可以被称为流动剖面的“内径”内排成一列，使得它们以串联方式通过检测区域。或者，流式细胞仪的一些实施例包括具有通道的单个流动剖面，所述通道的尺寸与颗粒的尺寸基本相似，从而允许颗粒以一列纵队的形式通过，而防止多个颗粒同时通过检测器。颗粒可以包括细胞、单分子、与流的流体组分不混溶的流体液滴等等。
流式细胞仪实施例可以以高流速(例如，≥10m/s)处理样本流，以用于高速应用，以及以低流速(例如，≤10mm/s)处理样本流，以用于低速应用。高流速流式细胞仪是常见的，而低流速流式细胞仪不太常见，并且在提供稳定的低鞘液流速时不太可靠。所述问题通常源于不能同时适合高流量和低流量的泵和流体通道系统。对于使用粘性鞘液，例如油的流式细胞术方法，提供稳定的鞘液流速更加困难。
流式细胞仪的实施例通常使用“压力储存器”和“调节器”来驱动鞘液的流动，其可以变得稳定但需要对流体的温度和粘度进行仔细的控制以保持流速的稳定性。在实践中，这种系统局限于流速的小动态范围，并且通常局限于仅提供高或低的鞘液流速而不能同时提供高和低鞘液流速。例如，重力储存器已被用于产生非常稳定的低流速，但对于高流速系统通常不实用。
还使用容积输送方法，其实施例可以包括在流体温度和粘度差异方面通常更稳健，但是动态范围受到限制并且受到显著脉动影响的注射泵和/或蠕动泵。特别是蠕动泵，其是自然脉动式的，如果要达到任何可接受的流速稳定性水平，则必须结合脉冲衰减使用。由于步进电机的转数较低，并且每步都有较大的置换流体体积，注射泵可能会传播较大的脉冲波。注射器磨损、泵磨损和含有盐或颗粒的流体会引起注射器静摩擦，并进一步加剧流动脉动性。此外，分析受限于注射器容积，必须暂停进行重新填充。注射器尺寸的选择通常是大注射器固有的较大置换容积和静摩擦导致的较大相对脉动和小注射器所需的较大填充频率之间的折衷。注射泵脉动性的例子由Li等人在《芯片实验室(Lab Chip.)》2014年2月21日；14(4):744-9，标题为《注射泵引起的全水微流体系统波动对流速精度的影响(Syringe-pump-induced fluctuation in all-aqueous microfluidic systemimplications for flow rate accuracy)》的文章中描述，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
在流式细胞术实施例中获取精确的定量数据取决于鞘流的稳定流速，其允许颗粒以一致的速度和位置通过流式细胞仪的检测区域。例如，在具有多于一个空间分离激光器的流式细胞仪的实施例中，具有稳定的鞘流流速特别重要。颗粒流速的变化导致单个颗粒从激光器到激光器的传输时间的差异，这些变化限制了流式细胞仪每秒能够精确记录的事件数量。随着颗粒流速的变化增加，流式细胞仪引入错误数据，或甚至遗漏来自传输颗粒的数据的可能性增加。
因此，非常希望具有能够在高流速和低流速下提供稳定流的流式细胞仪实施例，从而为广泛的应用提供可靠的操作。
发明内容
本文针对说明性而非限制性的实施方式来描述用于解决这些和其它需求的系统、方法和产品。各种替代、修改和等同物都是可能的。
描述了一种在流体流中具有微小脉动性测量值的系统的实施例，所述系统包括第一泵，其配置成以包括脉动性测量值的第一流速使流体流动到接头；和第二泵，其配置成以小于第一流速的第二流速使一部分流体从接头开始流动，以从所述接头以第三流速产生具有微小脉动性测量值的流体流。
上述实施例和实施方式不一定是相互包含或排斥的，并且可以以不冲突和其它可能的任何方式组合，无论它们是与相同或不同的实施例或实施方式相关联地呈现。一个实施例或实施方式的描述并不旨在限制其它实施例和/或实施方式。此外，在替代实施方式中，本说明书别处描述的任何一个或多个功能、步骤、操作或技术可以与本发明内容中描述的任何一个或多个功能、步骤、操作或技术组合。因此，上述实施例和实施方式是说明性的而不是限制性的。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中将更清楚地理解以上和其它特征。在附图中，相同的附图标记表示相同的结构、元件或方法步骤，附图标记的最左边的数字表示参考元件首次出现的图的编号(例如，元件120首次出现是在图1)。然而，所有这些惯例都是典型或说明性的，而不是限制性的。
图1是包括多个输入泵的流式细胞仪仪器的一个实施例的简化图示；
图2是图1的输入泵和压力传感器的布置的一个实施例的简化图示；
图3A和3B是使用4个激光源以1m/s流速测量的脉动性的简化图示；以及
图4A和4B是使用4个激光源以0.5m/s流速测量的脉动性的简化图示。
在附图的多个视图中，相同的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
如将在下面更详细地描述的，所描述的发明的实施例包括流式细胞仪仪器，其配置成在高流速和低流速下提供稳定流。更具体地说，流式细胞仪包括多个提供流体流并增加流速的动态范围的泵，所述流体流包括微小脉动性测量值。此外，所描述的本发明的一些实施例可以包括一个或多个压力传感器，所述一个或多个压力传感器定位成提供与流动池相关联的输入和输出流压力的差分测量。
图1提供了包括与流动池160流体连通的输入泵155和输入泵155'的流式细胞仪150的简化说明性示例。图1还示出了能够与计算机110和样本120交互的用户101，以及计算机110和流式细胞仪150之间的网络连接。
流式细胞仪150可以包括用于低流速和/或高流速应用的任何类型的流式细胞仪。例如，流式细胞仪的实施例可以包括赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)的NxT流式细胞仪。流式细胞仪150的实施例典型地检测与样本相关联的一个或多个可测量信号，所述样本包括但不限于荧光标记、半导体纳米晶体(例如，有时称为量子点)或本领域已知的其它标记技术。在一些或所有描述的实施例中，流式细胞仪150包括一个或多个激发光源和一个或多个检测器，当样本通过流动池160中的检测区时，所述检测器能够检测来自样本的光发射，所述流动池可以包括通道、室、井或可以实现信号检测的其它类型的区域。例如，流式细胞仪150的一些实施例可以包括不同配置的激发光源，所述激发光源包括1至4个激光源，每个激光源能够为各种不同的荧光团提供激发光。在本示例中，不同激光源的激发光谱不重叠，或者在一些实施例中，可能需要一定程度的重叠。此外，激光源可以包括激发波长的选择，所述激发波长包括405nm(例如紫色)、480nm(例如蓝色)、561nm(例如黄色)以及637nm(例如红色)。
此外，流式细胞仪150的实施例包括控制器元件以及包括管、通道、阀、泵、流动阻尼器等的流体或微流体部件。此外，流式细胞仪150的实施例通常利用与应用兼容的流体，所述流体可以包括各种组合物的含水流体、油或其它流体。流体还可以包含一种或多种添加剂，所述添加剂增强流体的特性，或者在可以包括表面活性剂、颗粒等的流式细胞仪150的实施例中改善性能。而且，在所描述的实施例中，不同的流体或流体类型可以用于流的鞘部分和流的内径部分(例如，鞘流可以包括基本上围绕含水流体流的内径部分的油)。
样本120可以包括能够由流式细胞仪150分析的任何类型的样本，包括固体颗粒、细胞、小球、不混溶的液滴、分子等。如上所述，样本120可以悬浮在流体中(例如，在流或单个流的内径部分中)，并且在流式细胞仪150的通道中流动。
计算机110可以包括任何类型的计算机平台，例如工作站、个人计算机、平板电脑、“智能电话”、服务器或任何其它现有或未来的计算机。计算机通常包括已知部件，例如处理器、操作系统、系统存储器、存储器存储设备、输入输出控制器、输入输出设备以及显示设备。
在一些实施例中，计算机110可以采用包括计算机可用介质的计算机程序产品，计算机可用介质中存储有控制逻辑(计算机软件程序，包括程序代码)。当由处理器执行时，控制逻辑使处理器执行本文描述的一些或全部功能。在其它实施例中，一些功能主要在使用例如硬件状态机的硬件中实现。实现硬件状态机以便执行本文描述的功能对于相关领域的技术人员来说是显而易见的。同样在相同或其它实施例中，计算机110可以采用因特网客户端，其可以包括能够经由网络访问远程信息的专用软件应用。网络可以包括本领域普通技术人员公知的许多不同类型的网络中的一个或多个。例如，网络可以包括局域网或广域网，其采用通常被称为TCP/IP协议栈的协议来进行通信。网络可以包括具有互连的计算机网络的全球系统的网络，所述网络通常被称为因特网，或者还可以包括各种内部网架构。相关领域的普通技术人员还将理解，网络环境中的一些用户可能更喜欢使用通常被称为“防火墙”(有时也被称为包过滤器或边界保护设备)的设备来控制进出硬件和/或软件系统的信息流量。例如，防火墙可以包括硬件或软件元件或其某种组合，并且通常被设计成强制执行由用户(例如网络管理员等)设置的安全策略。
如上所述，本发明的实施例包括流式细胞仪仪器，其配置成在高流速和低流速下提供稳定流。更具体地，流式细胞仪包括多个泵，所述泵的工作模式是，在低流速下提供流体流，所述流体流包括微小脉动性测量值，以及在高流速下增加流速的动态范围，同时也具有微小脉动性测量值。在本文描述的实施例中，所述模式并不相互排斥。
本文使用的术语“脉动性”一般是指流速变化的测量值，其可以通过测量从第一询问点行进到第二询问点的多个单个颗粒之间的时间差来确定。单个颗粒在第二询问点的到达时间的测量分布减去颗粒在第一询问点的到达时间的分布的总和表示流速的脉动性。通常，均匀的非脉动流将产生小幅度的变化，而不均匀的脉动流将产生大幅度的变化。在一些实施例中，变化的测量值可以表示为脉冲频率(例如，fpulse)，使用以下等式测定：fpulse＝4*流速/置换体积*步计数
在上面给出的等式中，“volume_displaced”值是指泵在1转或“步”中置换的容积。
脉动性测定的其它示例描述于2015年2月3日提交的美国专利申请序列号14/612,820，标题为《用于诊断流体学系统和确定用于流式细胞仪的数据处理设置的系统和方法(Systems and Methods for Diagnosing a Fluidics System and Determining DataProcessing Settings for a Flow Cytometer)》，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
流式细胞术领域通常已知许多类型的泵用于泵送在高流速和低流速下都能实现精确流速的流体。一种特别适用于许多流式细胞术应用的泵包括所谓的“齿轮泵”，其使用一个或多个齿轮通过流体驱替来泵送流体。齿轮泵的实施例具有多种特征，所述特征可以变化以匹配期望的应用，所述特征包括齿轮的尺寸、齿的数量和尺寸以及齿轮的旋转速度和方向。还应当理解，齿轮可以由多种不同的材料构成，所述材料可以被选择，以与期望的应用兼容(例如含氟聚合物、陶瓷、金属合金、PEEK、碳化钨)。例如，一些实施例包括构造成具有相对大量的小齿的齿轮，小齿的尺寸设计成产生相对平稳的流速(例如，齿尺寸的增加通常导致脉动性增加)。然而，应该理解的是，即使是具有小齿的齿轮泵也表现出流速的脉动性水平，其在产生低流速的齿轮的低转速下尤其明显。在本示例中，对于外转子的外部尺寸约为3mm、内转子的外部尺寸约为4mm，每转产生约1.5μl流体体积的实施例，齿轮泵的内齿数可以为6、外齿数为7。例如，对于低速流式细胞术应用，由于流速的脉动性，单个齿轮泵不足以输送所需的稳定流速。
如上所述，齿轮泵的实施例是高度可调节的，并且能够在流速范围内沿正向和反向泵送流体。齿轮泵实施例的范围受到泵的每转输出和泵可能的速度控制精度的限制。例如，HNP Mikrosysteme GmbH公司的MZR 2521泵每转输出约1.5μl流体体积，流速范围为约0.15至9ml/min(在约100至6000转/分钟(RPM)的范围内)。应该理解，齿轮泵运行速度与脉动性水平存在反比关系。换句话说，随着齿轮泵的RPM增加，脉动性水平降低。因此，在高RPM状态下运行的齿轮泵具有低脉动性，在高RPM状态下运行的多个齿轮泵的精确差动控制可以提供具有低脉动性的低流速输出。例如，可以运行第一泵以1000RPM提供第一方向的流，可以运行第二泵以990RPM提供第二方向的流，其减少来自第一方向的流体流，因此第一流的总流体流速较低。在本示例中，高RPM状态可以包括约900至6000RPM的范围。
此外，与压力储存器、注射泵或蠕动泵不同，齿轮泵非常适合于泵送油。这使得可以使用相同或相似的齿轮泵架构来运行油鞘细胞仪，所述油鞘细胞仪能够实现流的内径部分的宽范围尺寸(例如最小内径1μm)。而且，齿轮泵通常比其它容积式泵类型便宜，例如高精度、低流量泵类型。例如，齿轮泵架构可以提供至少部分取决于油的粘度的内径流动尺寸的范围。相关领域的普通技术人员理解，油可以包括从小于水的粘度的粘度到显著大于水的粘度的粘度范围。
继续以上示例，包括多个泵的系统的流速输出范围的上端由泵类型的最大流速(例如，假设所有泵都是相同类型的)乘以正向运行所有泵时回路中的泵的数量来决定。对于MZR 2521，这个流速是9ml/min，所以两个泵一起使用能够具有18ml/min的最大流速，这可以是高事件率流式细胞术应用所需的流速范围。应当理解，许多类型的齿轮泵可以具有不同的流速特征，并且本示例不应被认为是限制性的。
在本文所述的实施例中，两个或更多个输入泵以不同的操作模式使用，以支持高流速和低流速应用，从而实现各种功能，所述模式包括在低流速下提供包括微小脉动性测量值的流体流的模式，以及产生宽动态流速范围的模式。还应当理解，尽管描述了不同的操作模式，但是被描述为以不同模式操作的一些能力可以至少部分地以基本相同的模式起作用，因此每个模式描述不应被认为是限制性的。
图2示出了入口泵155和155'的示例，入口泵155和155'配置成以不同的操作模式(例如，由双向箭头示出)操作，一种所述模式配置成提供流体流中包括微小脉动性测量值的流速，所述流体流到达并进入与流动池160相关联的检测区域。例如，泵155沿朝向接头210'的方向从流体储存器205泵送流体，泵155'以比泵155提供的流速稍低的流速沿从接头210'朝向接头210的相反方向泵送流体。泵155/155'的一些实施例提供了从0.5ml/min到9ml/min的流速范围，但是应当理解，所提供的流速可以根据泵的选择而变化。由于泵155'的流速低于泵155的流速，这导致从接头210'到流动池160的总正向流速较低。结果是稳定的低鞘流速，其包括微小脉动性测量值，所述值可以通过改变泵155和155'的速度而容易和精确地调节。
在一些或所有描述的实施例中，大约2％的最大速度变化的测量值被认为是在大多数应用中可接受的微小脉动性水平。这对应于从初始询问点(例如，在蓝色激光器处，图3A和3B以及图4A和4B，曲线图BL)到最下游询问点(例如，在黄色激光器处，图3A和3B以及图4A和4B，曲线图YL)的颗粒到达分布参数(例如，峰值时间)中检测到的脉冲宽度的最大跨度约为15个点。例如，如图3A和3B以及图4A和4B所示，蓝色激光器(BL)可以位于最上游，并用于启动用于测量到达时间的时钟。紫色激光器(VL)和红色激光器(RL)可以定位成靠近蓝色激光器(例如，1个间隔)，因此与蓝色激光器相比的变化程度通常较小。继续本示例，如图3A和3B以及图4A和4B所示，黄色激光器(YL)离蓝色激光器相对较远(例如，至少两个光点)，并且在脉动性测量方面表现出最大的差异。在美国专利申请序列号14/612,820中描述了使用检测到的脉冲宽度和颗粒到达分布参数来测量脉动性的其它示例，所述美国专利申请序列号14/612,820通过引用并入本文。
在本文描述的实施例中，由泵155和155'提供的脉动性测量值至少部分地取决于一定的流速，当低于所述流速时，给定单个泵产生不可接受的脉动性。图3A和3B示出了使用1m/s的总正向流速进行的脉动性测量，其中图3A中的数据示出了来自单泵操作模式的数据，而图3B中的数据示出了来自双泵操作模式的数据。图3A和3B中的每一个都包括4个数据图示，每个数据图示是由响应于激励一个激光源(例如，BL＝蓝色激光器；VL＝紫色激光器；RL＝红色激光器；YL＝黄色激光器)发生的光发射而获得的。对于这些示例，颗粒首先在蓝色激光器处被询问，黄色激光器在这个激光器的最下游。结果，到达时间分布在黄色激光器处最大。在本示例中，与蓝色激光器相关联的变化通常归因于时钟的“抖动”。如上所述，每个图示包括检测到的到达时间点的分布，当图3A的对应图示与图3B进行比较时(例如，蓝色激光器对蓝色激光器等)，显然，对于基于双泵操作模式的图3B中的每个图示，检测到的脉冲宽度的分布通常更紧密(例如，整个分布上的点更少)。检测到的点的更紧密分布对应于较低程度的脉动性，如通过颗粒相对于相应激光询问点的到达时间的减少的变化所测量的。简单地说，更紧密的分布代表被询问颗粒的速度变化更小。
类似于图3A和3B，图4A和4B示出了使用0.5m/s的总正向流速进行的脉动性测量，其中图4A中的数据示出了来自单泵操作模式的数据，而图4B中的数据示出了来自双泵操作模式的数据。与图3A和3B一样，图4A和4B中的图示的比较示出了从双泵操作模式导出的每个图示的到达时间变化的更显著的减少(即，更紧密的分布)。在这种情况下减少约5倍。图4A和4B示出了双泵操作模式提供具有低脉动性测量值的稳定的总正向流速，而单泵必须以高度脉动的较慢转速操作。值得注意的是，在图4A和4B所示的0.5m/s流速实施例中，使用紫色激光器和红色激光器观察到的脉动性从图4A明显减小到图4B中的与基线抖动大致相同。在一些实施例中，双泵操作模式可以提供低至约1cm/s的稳定的总正向流速。图3A和3B以及4A和4B中使用的流动池尺寸(例如，210μm长×210μm宽的方形流动池尺寸)对应于约10μl/min的总体积输出。对于这些示例，正向和反向泵的转速都高于单个泵示例在1m/s下所需的转速。此外，在所提供的示例中，流体流过流动池的速度(例如，通常以距离/时间单位测量)是很重要的一方面，因为它直接影响颗粒以及如何获取脉动性测量值。
在图3A和3B中给出的1m/s流速示例中，所使用的特定泵对于图3A所示的单泵配置具有可接受的测量脉动性，尽管图3B所示的双泵配置的脉动性明显更好。然而，对于在0.5m/s流速下的同一泵，相对于图4B所示的双泵配置，图4A所示的单泵配置中的脉动性测量值是不可接受的。
继续上面的示例，来自泵155'的“反向”流通过接头210反馈到泵155，或者可以流入流体储存器205，使得整个鞘液消耗仅是正向流速减去反向流速。两个泵的运转速度都足以使每个泵本身在各自的流速下具有低脉动性。泵155'还可以抑制来自泵155的频率脉冲，并且流体被再循环，其中净流出(泵155–泵155')可以包括低至10至100μl/min的范围。
在图2中还示出了泵155和155'沿相同的正向运行的操作模式，这允许组合泵的输出以获得泵155的单个实施例能够产生的两倍或更多的鞘流速。同样，两个泵的运转速度都足以使每个泵本身在各自的流速下具有低脉动性测量值。图2所示的架构和模式产生稳定鞘流速的高动态范围，从而实现在整个流速范围内具有高度控制的高流速和低流速应用。在一些实施例中，泵155和155'中的任一个可以完全不提供流体流，或者如上所述提供反向流，以产生具有微小脉动性测量值的期望流速。因为泵155和155'是独立可调的，所以每个泵的流速可以由计算机110或其它处理器元件设定，以实现组合输出流速的非常精确的控制，其中当泵155和155'以它们的最大流速输出或接近最大流速输出操作时，组合输出流速是高速的。因此，本文描述的实施例提供了宽动态范围的流速，具有在单泵形式中无法实现的高控制精度。应该理解，泵155和155'都可以包括齿轮泵。然而，当以更高的流速输出范围和更高的调节精度为目标时，更大和更小齿型的组合可能是鞘液输送所期望的。此外，当入口泵155和155'是以高RPM操作的齿轮泵时，结果是相对于以低RPM速率操作时产生的脉动性水平，脉动性水平显著降低，因此流速被认为是稳定的。
如图2的示例中，接头210、210'、210”和210”'可以包括“3端口”接头或本领域已知的其它类似类型的接头。此外，样本120通过样本输入220从接头210'引入流体流中，并且可以包括也可以不包括以不同流速流动的流体。例如，样本120可以与形成进入流动池160的总流体流的“内”径部分的流体一起引入，来自接头210'的流成为在通道尺寸上基本围绕流的内径部分的流的“鞘”部分。相关领域的普通技术人员理解，内径尺寸取决于流动池的尺寸、样本液流动速度和鞘液流动速度(例如，也称为流体动力学聚焦)。通常，鞘液与样本液的尺寸比可以包括1∶1至1000∶1或更高的比例。
继续上面的示例，与样本120相关联的流体的流速可以与离开接头210'的流速组合，或者可选地，通道的尺寸可以是从离开接头210'的流与包括样本120的流体流相遇的接头到流动池160，从而使得组合的流体不会改变离开接头210'的流体的流速或者将流速改变为流体通过流动池160所需的流速。
图2中还示出了出口泵255和255'，其可以包括与泵155和155'相同或不同的泵类型。或者，出口泵255和255'可以包括向流体流提供正压和/或负压的其它泵类型或装置。例如，出口泵255和255'可以包括真空储存器或提供压差的其它类型的储存器。在一种操作模式中，从流动池160排出的流体通过接头210”到达出口泵255，再通过接头210”'变成废液260或到达出口泵255'，所述出口泵255'向接头210”方向提供流。在另一种操作模式中，出口泵255”提供流动方向，使得从流动池160排出的流体通过接头210”到达出口泵255和255'，再通过接头210”'变成废液260，其中变成废液260的总流速是来自泵255和255'的组合流速。
另外，图2所示的配置具有非常理想的特征，即从样本输入220提供样本120的连续体积输送，而不需要使用主动泵送机构，例如外部压力源(基于压力的系统)或样本回路源(基于注射器的系统)。例如，通过将经由输出泵255和/或255'离开流动池160的废液输出的流速增加到高于离开接头210'的流速，可以将样本120从样本输入220抽取到流动池160中。由输出泵255和/或255'产生的增加的流速导致负压，所述负压从样本入口220抽取具有样本120的流体，使得来自接头210'和样本入口220的组合流体以期望的流速流过流动池160。
在具有小齿型齿轮元件的泵255和255'的实施例中，保护泵255和255'免受可能堵塞小齿的颗粒的影响可能是重要的。在一些实施例中，使用用于泵255或255'的大齿型齿轮泵可以克服堵塞问题，但是脉动性增加，特别是在低流速下，因为齿轮齿的尺寸增加会带来问题。此外，使用压差式储存器可以克服堵塞问题。
在相同或替代实施例中，提供微小脉动性测量值的解决方案可包括使用两个出口泵，例如出口泵255和255'。例如，可以包括大齿型齿轮泵的出口泵255，所述大齿型齿轮泵通过以高RPM运行并使用出口泵255'来输出具有减小的脉动性的高流速，以提供与出口泵255的流动方向相反(例如，从接头210”'抽取流体)的流体流。泵255和255'都可以具有较大的齿，但是如果使用干净或过滤的流体供应，则小齿型泵可以用作反向的泵255'。
应当理解，泵155、155'、255和255'的操作可以由与流式细胞仪150相关联的控制器元件控制，或者可以从与计算机110相关联的仪器控制软件接收指令。还应当理解，图2所示的泵155-155'和255-255'的操作模式是说明性的，并且彼此不排斥。例如，用于低流速操作的输入泵155-155'的操作模式(例如，提供与输入泵155提供的流相反方向的流的输入泵155')可以与用于减少堵塞的输出泵255-255'的操作模式(例如，提供与输入泵255提供的流相反方向的流的输出泵255')一起使用。
在所描述的实施例中，可以使用相关齿轮泵的计数转数和每转体积来从体积上计算流速。在一些实施例中，还可能希望包括压力传感器230，其可用于测量进入流动池160的流和离开流动池160的流之间的压差。相关领域的普通技术人员理解，压差测量包括第一压力值与第二压力值的比较，以计算两者之间的差异(例如，可以包括作为两者之间的差异的压力值，如果压力值之一用作另一压力值的相对参考，则该压力值也可以是正值或负值)。在所描述的实施例中，压力值中的一个由压力传感器230提供，第二压力值可以由压力传感器230的第二实施方式提供，或者通过使用与环境中的环境空气压力相关联的压力值或者从已知的输入压力提供(例如，由泵155、155'、255、255'、真空储存器或其它压力输入源提供)。还普遍认识到，压力传感器通常测量流体的压力，通常以每单位面积的力表示。压差的测量还可以用于使用流体成分的尺寸特征和流体的特征(例如粘度)来计算流体的流速。或者，所测量的压差值可用于确定流体的一个或多个特征，例如粘度，这对于在流中使用油的应用可能特别有用。
在其它实施例中，压力传感器230和泵155、155'、255或255'的转速控制器的组合可用于通过闭环反馈来从体积上控制样本120的输入流速。例如，如果压力通过样本储存器施加到样本输入220，并且压力传感器230的一个或多个实施例被设置成刚好在流动池160之前测量绝对压力，以及在流动池160之前测量从样本储存器到样本输入220的压差，那么当压差刚好在0以上时，样本120将开始输送。然后，通过调节泵155、155'、255或255'中的一个或多个的RPM，并任选地增加样本储存器处的绝对压力，使得刚好在流动池160之前的绝对压力恒定，样本120的体积流速将近似对应于由RPM的变化测量的泵155、155'、255或255'的流体体积输送的变化。
图2提供了定位以测量离开流动池160的流动压力的压力传感器230的说明性示例，然而应当理解，压力传感器230也可以定位以测量进入流动池160的流动压力。此外，在一些实施例中，可以实现定位以测量流动池160的入口和出口处的流动压力的压力传感器230。例如，如果泵155/155'的总正向流速与泵255/255'的总正向流速匹配，那么压差将大约为零。如果预期的总正向流速不匹配(例如，预期基于泵155/155'和255/255'的转数来获得预期的输出流速)，则表示系统中存在问题。这些问题可以包括齿轮泵的问题，例如堵塞或寿命终止，或者流体网络中的问题，其可以包括通道或阀的堵塞。在所描述的示例中，各种部件可以被隔离(例如，通过调节泵输出和/或方向)并使用压差测量进行测试，以发现具体问题。
已经描述了各种实施例和实施方式，对于相关领域的技术人员来说，显然前述仅是说明性的而非限制性的，仅通过示例的方式给出。用于在所示实施例的各种功能元件之间分配功能的许多其它方案是可能的。在替代实施例中，任何元件的功能可以以各种方式执行。

Claims (20)

1.一种在流体流中具有微小脉动性测量值的系统，其包括：
第一泵，其配置成以包括脉动性测量值的第一流速使所述流体流动到接头；和第二泵，其配置成以小于所述第一流速的第二流速使一部分所述流体从所述接头开始流动，以从所述接头以第三流速产生具有微小脉动性测量值的流体流。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二流速小于所述第一流速。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一泵包括齿轮泵。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一泵包括小齿。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一泵在1000RPM下运行。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二泵包括齿轮泵。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一泵包括小齿。
8.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二泵在990RPM下运行。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二泵的流速可调。
10.根据权利要求1所述的系统，其中以所述第三流速流动的所述流体进入检测区域。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述检测区域包括流动池。
12.根据权利要求1所述的系统，其中样本流体被引入以所述第三流速流动的所述流体中。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述组合的样本流体和以所述第三流速流动的所述流体变成单个流，其中所述样本流体形成所述单个流的内径部分，以所述第三流速流动的所述流体包括所述单个流的鞘部分。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述单个流以第四流速流动。
15.根据权利要求14所述的系统，其中第三泵产生大于所述第三流速的所述第四流速，其中所述第三泵将所述样本流体抽取到以所述第三流速流动的所述流体中。
16.一种提供具有微小脉动性测量值的的流体流的方法，其包括：
以包括脉动性测量值的第一流速使流体流动到接头；和
以小于所述第一流速的第二流速使一部分所述流体从所述接头开始流动，以从所述接头产生具有微小脉动性测量值的所述流体的第三流速。
17.根据权利要求16所述的方法，其中以所述第三流速流动的所述流体进入检测区域。
18.根据权利要求16所述的方法，其中样本流体被引入以所述第三流速流动的所述流体中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述组合的样本流体和以所述第三流速流动的所述流体变成单个流，其中所述样本流体形成所述单个流的内径部分，且以所述第三流速流动的所述流体包括所述单个流的鞘部分。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述单个流以第四流速流动。
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