JP2012529050A - 連続的に調整される精密圧力流体送達システム - Google Patents

連続的に調整される精密圧力流体送達システム Download PDF

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Abstract

可変容積流路内の流体流れ(11)の少なくとも1つの流体流れ特性を調節するように、制御流体(57)によって、流体流れを連続的に調整することができる可変容積流路を提供する、流体流れ特性調節器(58)。本発明の広義の目的は、マイクロ流体デバイスに送達される流体流れの流体流れ特性の調節を提供する機能から、流体源内のある量の流体を提供する機能を分離するように、種々のマイクロ流体デバイスのうちのいずれかとともに利用することができる、流体流れ特性調節器を提供することであり得る。
【選択図】図1

Description

この国際特許協力条約による特許出願は、参照することにより本明細書に組み込まれる、2009年6月5日に出願された米国特許暫定出願第61/217,927号の利益を請求するものである。
可変容積流路内の流体流れの少なくとも1つの流体流れ特性を調節するように、制御流体によって流体流れを連続的に調整することができる、可変容積流路を提供する流体流れ特性調節器。
正確に調製され、場合によっては無菌濾過された流体が、従来どおり、液体クロマトグラフおよび蛍光活性化細胞選別装置(FACS)等のマイクロ流体デバイスに動作中に送達される。
マイクロ流体デバイスへの流体の従来の送達は、マイクロ流体計測器に接続された流体源によって収容される流体の量によって制限さ流体を送達することができる。FACSのための流体源の代替的形態は、約20リットルのシース流体を保持する可撓性ベッセルを含むことができる。シース流体を保持する可撓性ベッセルは、シース流体タンクの中に挿入することができる。シース流体タンクと可撓性ベッセルとの間の上部空間は、可撓性ベッセルの容積を減少させて可撓性ベッセルからFACSにシース流体を強制的に付勢するように、十分に加圧することができる。いずれの例に関しても、FACSの連続動作期間は、シース流体タンクまたは可撓性ベッセルの中に収容されるシース流体の量に制限される。しかしながら、20リットルを超えるシース流体を収容することができるシース流体タンクを構築すること、および20リットルを超えるシース流体を収容する可撓性シース流体ベッセルを移送するために吊り上げ装置を提供することは、多大な費用がかかる可能性がある。加えて、加圧容器がより大きくなると、そのような加圧容器の空気上部空間がより大きくなり、減圧して動作圧力まで再加圧するのにより長い時間がかかり得るので、一般的に、洗浄および流体交換手順により時間がかかる。
流体源の上部空間の加圧によるマイクロ流体デバイスへの流体の従来の送達はまた、収容される流体の中に小さい気泡を形成または閉じ込める場合がある。流体の圧力変化によって引き起こされるこれらの小さい気泡は、流体ストリームの中の場所への付着によって、FACSまたは液体クロマトグラフの動作を断続的に妨害し、望ましくない乱流を分析地点の近位にもたらす可能性がある。
マイクロ流体デバイスへの滅菌流体の従来の送達は、流体を収容する無菌パッケージング材料のコストに起因して高価である可能性がある。限定的でない例として、無菌パッケージング材料は、FACSのためのすぐ使用できるシース流体を製造する全体的なコストの大きい割合を占める。パッキングコストの割合は、20リットルの可撓性ベッセルと比較した場合、100リットルのドラム缶等のより大きな形態で大幅に削減することができる。
マイクロ流体デバイスへの流体の従来の送達は、流体の貯槽および流体流れまたは流体流れ特性の調節器の両方として、流体源を利用する。1つの限定的でない例として、FACSとともに利用される加圧シース流体タンクは、ある量のシース流体の貯槽ならびにシース流体圧力およびシース流体流速に関する調節器の両方として機能する。より大きい、またはより小さいシース流体圧力またはシース流体流速が所望される場合は、所望の値を達成するように、シース流体タンクの上部空間の圧力をそれに応じて増加または減少させてもよい。しかしながら、複数の機能を実施するために流体源を使用することは、流体源の構造的形態に制限を課す可能性がある。
マイクロ流体デバイスへの流体の従来の送達は、流体源とマイクロ流体デバイスとの間で変化する流体流れ特性を有する可能性がある。限定的でない例として、加圧シース流体タンクを使用したFACSの動作において、シース流体の動作圧力は、シース流体タンクの上部空間の中の気体の圧力を調整することによって調節することができる。しかしながら、FACSのノズルでの流体圧力は、シース流体タンクから送達されたシース流体圧力とは異なる可能性があり、シース流体タンクの上部空間の中の気体圧力のさらなる調整を通しての補償を必要とする。シース流体圧力が変化する原因は、シース流体タンク(シース流体の高さに対応する)とFACSのノズルとの間の高さの差異に基づく静液圧、もしくはシース流体タンクとFACSのノズルとの間の流体流路の中の抵抗力、または双方の組み合わせの影響に関連する場合がある。流体流路の中の抵抗力の1つの原因は、加圧シース流体が通過するフィルタである可能性がある。この問題に対処する従来の方法は、比較的に大きい高容量フィルタを使用することであるが、それでも、MOFLO SX(登録商標)等のFACSは、直径70μmのノズルオリフィスを有し、1時間あたり約350〜380ミリリットル(mL)のシース流体しか消費しない。このようなフィルタを使用するとフィルタ全体にわたる圧力の変化が減少するが、フィルタの死容積空間には、定置洗浄手順を長引かせる(15分を超え、殆どの場合ほぼ60分)、対応する不利な点が存在する。
マイクロ流体デバイスへの流体の従来の送達は、特定のマイクロ流体デバイスまたは分析方法の有用な動作パラメータを上回る1つまたは複数の流体流れ特性の変動を有する可能性がある。流体流れ特性の過度の変動は、流体流れ温度、流体流れ圧力、流体流速、流体圧力波形の振幅または周波数、流体温度波形の振幅または周波数、流体流速波形の振幅または周波数に関連する場合がある。特定のFACSおよび液体クロマトグラフに関して、流体流れ特性の変動は、対応する不利な点に対して、従来前述のように対処してきた。
本発明は、流体流れ特性の変動を調節する、または処理効率および分析効率を高める目的で、マイクロ流体デバイスへの流体の従来の送達におけるこれらの不利な点のそれぞれに対処する。
故に、本発明の広義の目的は、マイクロ流体デバイスに送達される流体流れの流体流れ特性の調節を提供する機能から、流体源内のある量の流体を提供する機能を分離するように、種々のマイクロ流体デバイスのうちのいずれかとともに利用することができる、流体流れ特性調節器を提供することであり得る。
別の本発明の広義の目的は、流体流速、流体流れ温度、流体流れ圧力、流体圧力波形の振幅または周波数、流体温度波形の振幅または周波数、流体流速波形の振幅または周波数等の、流体流れの1つ以上の流体流れ特性における変動の量を低減するように動作する、流体流れ特性調節器を提供することとする可能性がある。
別の本発明の広義の目的は、死容積を従来の死容積の約1/5〜約1/25に削減した状態で流体流れを無菌濾過するように部分的に機能する、流体流れ特性調節器を提供することとする可能性がある。
別の広義の本発明の目的は、X染色体を持つ精子細胞とY染色体を持つ精子細胞との間のDNAの量等の1つまたは複数の細胞特性の差異に基づいて、細胞または精子細胞等の粒子を分類することを可能にするように、FACSのための従来の加圧流体源を、ポンプから送達される流体流れの変動を十分に低減する流体流れ特性調節器に送達される流体流れを伴う往復ピストンポンプに流体連結している非加圧流体源と置換することとする可能性がある。
必然的に、さらなる本発明の目的は、明細書、図面、および特許請求の範囲の他の領域全体を通して開示される。
本発明の一般的な実施形態のブロック図である。 本発明の種々の実施形態を実践するために利用され得る、ハードウェア手段およびソフトウェア手段のブロック図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態の斜視図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態の分解図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態の平面図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態の側面図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態の第1の端面図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態の第2の端面図である。 ホール効果センサと磁場との間の距離にわたってホール効果センサによって生成される電圧をプロットしたグラフである。 フローサイトメータに送達される調節された流体流れを生成する、本発明の特定の実施形態のブロック図である。 対応するノズルオリフィスから送達される流体流れの中にそれぞれが液滴を生成することができる複数のノズルを有するフローサイトメータに送達される、調節された流体流れを生成する本発明の特定の実施形態のブロック図である。 X染色体を持つ母集団およびY染色体を持つ母集団に分化させた、本発明に従って調節される流体流れの中に同伴させた精子細胞のヒストグラムである。 X染色体を持つ母集団およびY染色体を持つ母集団に分化させた、本発明に従って調節される流体流れの中に同伴させた精子細胞の2変量の線図である。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態で調節された流体流れを受け取るFACSを使用して、精子細胞がX染色体を持つ母集団およびY染色体を持つ母集団に分類される期間にわたって、イベント率、一致率、および分類率をプロットしたグラフである。 流体流れ特性調節器の特定の実施形態で調節された流体流れを受け取るFACSを使用して、精子細胞がX染色体を持つ母集団およびY染色体を持つ母集団に分類される期間にわたって、一致率対イベント率、分類率対イベント率、および分類率対一致率の比率をプロットしたグラフである。
概して、1つまたは複数の流体流れ特性の変動を低減した、流体を送達するための装置および方法の両方を含む、流体処理システムである。具体的には、可変容積流路内の流体流れの少なくとも1つの流体流れ特性を調節するように、制御流体によって流体流れを連続的に調整することができる可変容積流路を提供する、流体流れ特性調節器である。
(定義)
以下に定義される用語には、特許請求の範囲または本明細書の他の部分に異なる定義が与えられていない限り、これらの定義を適用するものとする。
本明細書の全ての数値は、明示的に示されているか否かに関わらず、「約」という用語で修飾されているものと仮定する。本発明の目的について、範囲は、「約」に続く1つの特定の値から「約」に続く別の特定の値までとして表される場合がある。そのような範囲が表されている時、別の実施形態は、1つの特定の値から他の特定の値までを含む。端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包括される全ての数値が含まれる。1〜5の数値範囲は、例えば、数値1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等を含む。範囲のそれぞれの端点は、他方の端点に関して、および他方の端点とは無関係に有意であることがさらに理解されるであろう。値が、先行詞「約」の使用によって近似値として表現されている時は、その特定の値が別の実施形態を形成することが理解されるであろう。「約」という用語は、概して、当業者が、列挙された数値と同等である、すなわち、同じ機能または結果を有するとみなすであろう数値の範囲を指す。
本発明の目的について、「1つの」(「a」、「an」)、および「その」(「the」)存在物という用語は、別途明らかに指示していない限り、複数の指示物を含む。したがって、限定的でない例として、「流体」(「a fluid」)は、そうした流体のうちの1つまたは複数のこれらの流体を指す。したがって、「1つの」(「a」、「an」)、「1つまたは複数の」、および「少なくとも1つの」という用語は、本明細書において交換可能に使用することができる。
ここで、主に図1を参照すると、本発明の実施形態は、流体源(1)を含むことができる。一般に、流体源(1)は、ある量の流体(2)を収容することが可能な任意の構成とすることができる。高圧液体クロマトグラフィ等の特定の用途において、流体源(1)は、例えば、プラスチックまたはガラス製の瓶などのような容器(3)を備えることができる。フローサイトメトリ等の他の用途において、流体源(1)は、例えば、シース流体タンク(4)、ある量の流体(2)を収容する可撓性袋(5)、またはシース流体タンク(4)の中に挿入する可撓性袋(5)とすることができる。
用途に応じて、流体源(1)内に収容されるある量の流体(2)は、ある量の気体(6)またはある量の液体(7)とすることができる。ある量の気体(6)は、アルゴン、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、酸素、様々な炭化水素等の1種類の気体とすることができ、または同様のもしくは異なる分圧を有する2種類以上の気体の混合物、大気気体、または水蒸気等のある量の蒸気を搬送する気体等とすることができる。ある量の液体(7)は、液化石油ガス、液化二酸化炭素、超臨界二酸化炭素等の液化ガス、または水、アルコール、酸、塩基等の溶媒、エーテル、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ベンゼン、四塩化炭素、ジエチルエーテル等の有機溶媒、または塩、pH緩衝塩、糖、澱粉、可溶性ポリマー、有機酸、界面活性剤、アミノ酸、タンパク質、ヌクレオチド、ヌクレオシド、キレート剤、酸化防止剤、二酸化炭素、酸素等のある量の溶質を含有する溶媒、または無機粒子、有機粒子等、もしくは核酸、ペプチド、タンパク質、細胞、または精子細胞等の生物学的粒子等の粒子を含有する液体とすることができる。本発明の特定の実施形態に関して、ある量の流体(2)は、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(「TRIS」)(TRIZMA(登録商標)としても知られる)塩基、(4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸)(「HEPES」)クエン酸、フルクトース、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、塩化ナトリウム等を含有する可能性がある生理的食塩水緩衝剤等の水溶液を含むがこれに限定されない、フローサイトメトリに使用するためのシース流体(8)とすることができ、または他の実施形態に関して、クロマトグラフィまたはマイクロ流体粒子分析に使用する移動相(9)とすることができる。しかしながら、これらの例は、流体源(1)によって収容することができ、かつ本発明の実施形態とともに利用することができる、(ある量の気体であるか、ある量の液体であるかに関わらず)数多くの様々な種類の流体(2)に関して、限定することを意図していない。
再度、主に図1を参照すると、本発明の実施形態は、流体流れ生成器(10)をさらに含むことができる。流体流れ生成器(10)は、流体源(1)から流体流れ(11)を生成するように機能する。流体流れ生成器(10)は、例えば、シングルピストンもしくはデュアルピストン等の液体クロマトグラフィポンプ(12)、プロポーショニングバルブ、または他の種類のクロマトグラフィポンプ等とすることができ、または他の用途に関して、流体源(1)は、流体源(1)の中に挿入された可撓性袋(5)に作用する、流体源(1)からのある量の流体(2)の流体流れ(11)またはある量の圧力(13)を生成するように加圧される場合がある。
再度、主に図1を参照すると、本発明の実施形態は、制御流体源(14)をさらに含むことができる。一般的に、制御流体源(14)は、ある量の圧縮気体(15)または圧縮液体(16)等の制御流体(57)を収容することが可能な、あらゆる様態の容器を備えることができる。1つの限定的でない例として、制御流体源(14)は、約49.9リットルの内部容積を有するKサイズ(9.25インチ×60インチ(約235mm×約1524mm))の圧縮気体シリンダ(17)等の数多くの多様な構成で得ることができる、圧縮気体シリンダ(17)とすることができる。代替として、制御流体源(14)は、Ingersoll Rand横型電動空気圧縮機 モデル#3000E20FP等の、空気圧縮機(18)(または空気圧縮機のタンク)とすることができる。前述の例は、制御流体源(14)の構成または動作に関して、(実施形態に基づいて、ある量の圧縮気体(15)または圧縮液体(16)とすることができる)制御流体(57)を収容するように限定することを意図していない。ある量の圧縮気体(15)は、アルゴン、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、酸素等の1種類の気体とすることができ、または同様のもしくは異なる分圧を有する2種類以上の気体の混合物、大気気体等とすることができる。しかしながら、制御流体源(14)内に収容されるこれらの圧縮気体(15)の例は、本発明の特定の実施形態とともに利用することができる数多くの多様な気体または気体の混合物に関して限定することを意図していない。
再度、主に図1を参照すると、本発明は、制御流体源(14)に連結される制御流体コントローラ(19)をさらに含むことができる。制御流体コントローラ(19)は、断続的な送達または連続的な送達のいずれかで、制御流体源(14)からの制御流体流れ(20)の送達を制御するように動作する。本発明の実施形態に基づく制御流体コントローラ(14)は、制御流体流れ(20)(制御流体源(14)から断続的または連続的に送達される、制御気体流れ(21)または制御液体流れ(22)のいずれか)の圧力、容積、速度、温度、または他の制御流体特性(67)を調整するように動作する。
本発明の特定の実施形態に関して、制御流体コントローラ(19)は、容積、速度、圧力、温度等に関して、制御流体源(14)からの制御流体(57)(ある量の圧縮気体(15)またはある量の圧縮液体(16)のいずれか)の送達を制御するように、制御流体コントローラ(19)に連結される手動流体コントローラ(56)とすることができる。限定的でない例として、本発明とともに使用するのに適切な手動流体コントローラ(56)としては、Seimens社製気体圧力調節器 モデル番号41−100、またはParker Pneutronics社製気体圧力調節器 モデル番号VSOEPC1 0−5 0−100(米国ニューハンプシャー州ホリスの、Parker Hannifin Corporation)を含む。
本発明の他の特定の実施形態に関して、制御流体コントローラ(19)は、液体クロマトグラフ(23)またはフローサイトメータ(24)等のマイクロ流体計測器(176)の一部とすることができる。Beckman Coulter MOFLO SX(登録商標)またはMOFLO XDP(登録商標)等の特定のフローサイトメータ(24)に関して、制御流体コントローラ(19)は、従来、シース流体(8)をフローサイトメータ(24)に送達するための1つまたは複数のシース流体タンク内、または複数の粒子を含有する試料流体をフローサイトメータ(24)に送達するための粒子源内に気体圧力を構築および維持するように動作する、フローサイトメータ(24)の気体圧力コントローラ(27)とすることができる。フローサイトメータ(24)の気体圧力コントローラ(27)は、以下に説明するように利用するために修正およびプログラムすることができる。
ここで、主に図1および図2を参照すると、本発明の実施形態は、コンピュータ(31)をさらに含むことができる。該コンピュータは、少なくとも1つの処理ユニット(32)と、メモリ素子(33)と、およびメモリ素子(33)から処理ユニット(32)へのバスを含むがこれに限定されない、コンピュータ(31)の構成要素に動作可能に連結しているバス(34)とを有する。コンピュータ(31)は、従来のコンピュータ、分散型コンピュータ、または本明細書に説明される機能を達成するように説明または示される要素の全てまたは一部を収容し得る任意の他の種類のコンピュータとしてもよいが、本発明は、そのように限定されない。処理ユニット(32)は、1つの中央演算処理装置(CPU)、またはデジタル情報を処理するように並列に動作する複数の処理ユニット、あるいはデジタル信号プロセッサ(DSP)にホストプロセッサを加えたもの等を備えることができるが、これに限定されない。バス(34)は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、および様々なバスアーキテクチャのうちのいずれかを使用するローカルバス等の、複数の種類のバス構成のうちのいずれかとすることができるが、これに限定されない。メモリ素子(33)は、リードオンリーメモリ(ROM)(35)またはランダムアクセスメモリ(RAM)(36)、あるいは両方とすることができるが、これに限定されない。例えば起動中にコンピュータ(31)の構成要素間でのデータ転送を援助するルーチンを収容する基本入出力システム(BIOS)(37)を、メモリ素子(33)に記憶することができる。コンピュータ(31)は、ハードディスク(39)からの読み出しおよびハードディスクへの書き込みを行うためのハードディスクドライブ(38)と、リムーバブル磁気ディスク(41)からの読み出しおよびリムーバブル磁気ディスクへの書き込みを行うための磁気ディスクドライブ(40)と、CD−ROMまたは他の光媒体等のリムーバブル光ディスク(43)からの読み出しおよびリムーバブル光ディスクへの書き込みを行うための光ディスクドライブ(42)とをさらに含むことができるが、これらは、当業者が本発明の数多くの多様な実施形態を作製して使用するためにそれぞれ十分に説明されているので、簡潔にするために詳細に説明しない。
ハードディスクドライブ(38)、磁気ディスクドライブ(40)、および光ディスクドライブ(42)は、それぞれ、ハードディスクドライブインターフェース(44)、磁気ディスクドライブインターフェース(45)および光ディスクドライブインターフェース(46)によってバス(34)に接続することができる。ドライブおよびそれらの関連するコンピュータで読み取り可能な媒体は、コンピュータで読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性記憶装置をコンピュータ(31)に提供することができる。当業者は、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ベルヌーイカートリッジ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)等の、コンピュータによってアクセス可能であるデータを記憶することができる任意の種類のコンピュータで読み取り可能な媒体を、本発明の実施形態で利用する場合があることを理解することができる。
コンピュータ(31)は、ハードディスク(39)、磁気ディスク(40)、光ディスク(42)、またはメモリ素子(33)に記憶することができる、オペレーティングシステム(47)および制御流体コントローラアプリケーション(48)をさらに含むことができ、または代替的に、制御流体コントローラアプリケーション(48)の機能は、特定用途向け集積チップ(ASIC)またはファイルプログラマブルゲートアレイ(FPGA)等として実装してもよい。コンピュータ(31)に搭載される制御流体コントローラアプリケーション(48)は、マシンを生成し、よって、コンピュータ(31)または他のプログラム可能なデータ処理装置上で実行する命令は、図に示し本明細書でさらに説明するフローチャートブロック(単数または複数)に指定されている機能を実装する。
故に、ブロック図およびフローチャート図の機能ブロックは、特定の機能を実施するための手段の組み合わせ、特定の機能を実施するためのステップの組み合わせ、および特定の機能を実施するためのプログラム命令手段をサポートする。ブロック図およびフローチャート図の各機能ブロック、ブロック図およびフローチャート図の機能ブロックの組み合わせは、特定の機能またはステップを実施する特殊用途のハードウェアに基づくコンピュータシステム、または特殊用途のハードウェアおよびコンピュータ命令の適切な組み合わせによって実装することができることも理解されたい。
本明細書に図示および説明される特定の実装は、本発明およびその最良の形態を例示したものであり、いかなるかたちも本発明の範囲を別に制限することを意図していないことが理解されるべきである。実際に、簡潔にするために、従来のデータネットワーキング、アプリケーション開発、およびシステムの他の機能的態様(およびシステムの個々の動作構成要素の構成要素)は、本明細書で詳細に説明しない場合がある。さらに、本明細書に含まれる種々の図に示される連結線は、種々の要素間の例示的な機能的関係および/または物理的連結を表すことを意図している。実用的なデータ符号化/復号システムには、多数の代替的または付加的な機能的関係または物理的接続が存在する場合があることに留意されたい。
コンピュータユーザ(49)は、キーボードおよびマウス等のポインティングデバイス等の入力デバイス(50)を通して、命令および情報をコンピュータ(31)に入力することができる。他の入力デバイス(50)には、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星アンテナ、スキャナ等が挙げられる。これらのおよび他の入力デバイス(50)は、しばしば、バス(34)に連結することができるシリアルポートインターフェース(51)を通して処理ユニット(32)に接続されるが、パラレルポート、ゲームポート、またはユニバーサルシリアルバス(USB)等の他のインターフェースによって接続されてもよい。モニタ(52)または他の種類の表示デバイスも、ビデオアダプタ(53)等のインターフェースを介してバス(34)に接続することができる。モニタ(52)に加えて、コンピュータ(31)は、スピーカーおよびプリンタ等の周辺出力デバイス(54)をさらに含むことができる。
「クリックイベント」は、例えばポインタ要素がモニタ(52)上に表示される制御アイコン上に位置している間にマウスボタンを押すまたは離すこと含むことができるアクションまたはコマンドの使用を通して、コンピュータユーザ(49)が、制御流体コントローラアプリケーション(48)または他のプログラムまたは他のアプリケーション機能のうちの少なくとも1つの機能を操作した時に生じる。しかしながら、「クリックイベント」を、ポインタ要素が制御アイコン上に位置している間にマウス上のボタンを押したり離したりすることに限定することを意図していない。むしろ、「クリックイベント」という用語は、制御アイコンのうちの1つまたは複数のクリック可能な選択によって、またはコンピュータユーザ(49)の音声コマンド、キーボードストローク、マウスボタン、タッチスクリーン、タッチパッド、またはその他を通すことによってもよらなくても、オペレーティングシステム(47)もしくは制御流体制御アプリケーション(48)、または他のプログラムもしくはアプリケーションがそれを通して起動または実施される、コンピュータユーザ(49)によるあらゆるアクションまたはコマンドを広義に包含することを意図している。
図1に示されるコンピュータ(31)は、最良の形態を含む本発明を実践するために利用することができるが、本発明の最良の形態または本発明の任意の好適な実施形態の記述は、携帯情報端末または撮像装置/携帯電話等のハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサに基づくまたはプログラム可能な家庭用電化製品、ネットワークPC、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、PLC等を含むがこれらに限定されない、様々な種類の同様の、異なる、または同等のコンピュータ手段またはネットワーク手段を利用することに関して本発明の実施形態を実践することに限定することを意図していない。
再度、主に図1および図2を参照すると、本発明の特定の実施形態に関して、コンピュータ(31)および制御流体コントローラアプリケーション(48)、ならびに制御流体コントローラ(19)は、高圧液体クロマトグラフ(23)等のマイクロ流体計測器(176)、または、REFLECTION(商標)もしくはMOFLO(登録商標)フローサイトメータ、MOFLO(登録商標)SXフローサイトメータ、またはMOFLO(登録商標)XDPフローサイトメータ等のフローサイトメータ(24)の一部とすることができる。しかしながら、これらの特定の例は、前述のように、制御流体源(14)からの制御流体(57)(ある量の圧縮ガス(15)またはある量の圧縮液体(16))の断続的または連続的な送達を可能にするように、制御流体コントローラ(19)の機能を起動させるために利用することができるソフトウェアアプリケーション(55)を有するコンピュータ(31)を含むことができる、数多くの多様な種類のマイクロ流体計測器(176)、液体クロマトグラフィ(23)、またはフローサイトメータ(24)に関して限定することを意図していない。
本発明の他の実施形態に関してコンピュータ(31)は、前述したようなマイクロ流体計測器(176)とは別にすることができ、かつ制御流体コントローラアプリケーション(48)を搭載することができる。コンピュータ(31)上に搭載した制御流体コントローラアプリケーション(48)は、制御流体コントローラ(19)の機能を実装して、制御流体源(14)からの制御流体(57)(ある量の圧縮気体(15)またはある量の圧縮液体(16)のいずれか)の断続的または連続的な送達を調節するように実行することができる。代替として、制御流体コントローラアプリケーション(48)を搭載したコンピュータ(31)、および制御流体コントローラ(19)は、一体型または1つのユニットとすることができる。
ここで、主に図1および図3〜図8を参照すると、本発明の実施形態は、流体流れ特性調節器(58)をさらに含むことができる。流体流れ特性調節器(58)は、(流体流れ(11)を生成するために利用される流体流れ生成器(10)の種類に関わらず)流体源(1)からある量の流体(7)の流体流れ(11)を受け取るように動作することができる。流体流れ特性調節器(58)によって受け取られる流体流れ(11)は、1つまたは複数の流体流れ特性(59)を有することができる。本発明の実施形態に関する「流体流れ」という用語は、容積、速度、圧力、期間等を限定しない、流体源(1)からのある量の流体(2)の連続的、可変的、または断続的な流れを含むことができる。特定の用途に関する流体流れ(11)は、ゼロから特定の流速値の間の範囲を有する流体流れ(11)が断続的なものであってもよく、または高圧液体クロマトグラフ(23)またはフローサイトメータ(24)等の特定の計測器の実際の動作範囲内で可変的なものであってもよく、または流体流れ特性(59)のうちの特定の1つにおいてより小さい、またはより大きい変動を伴う連続的なものであってもよい。しかしながら、「流体流れ」という用語は、これらの特定の例によって限定されることを意図していない。本発明の実施形態に関して、「流体流れ特性」という用語は、1つの流体流れ特性(59)、または流体流れ特性調節器(58)内でそのうちの少なくとも1つを調節する、または変化させることができる流体流れ(11)の流体流れ特性(59)の組み合わせを意味する。流体流れ特性調節器(58)の中で調節する、または変化させることができる流体流れ(11)の1つまたは複数の流体流れ特性(59)は、流体流れ温度、流体流れ圧力、流体流速、流体圧力波形の振幅または周波数、流体温度波形の振幅または周波数、流体流速波形の振幅または周波数とすることができる。しかしながら、この特定の流体流れ特性(59)のリストは、流体流れ特性調節器(58)の中で調節する、または変化させることができる流体流れ特性(59)に関して限定すること意味していない。1つの限定的でない例として、流体流れ生成器(10)は、流体流れ特性調節器(58)によって受け取られる流体流れ(11)の中に脈動を生成する場合があり、該脈動は、特定の周波数および振幅の特定の波形を有する。流体流れ(11)の中の脈動の流体流れ特性(59)は、以下に説明するように、流体流れ特性調節器(58)内で調節、または変化させることができる。具体的に、流体流れ特性(59)は、JascoインテリジェントHPLCポンプ モデル番号PU−2086または2087(日本国八王子市石川町2967−5のJasco Corporation)等の、デュアルピストン液体クロマトグラフィポンプ(12)の動作によって生成される圧力波形および流速波形(流体流れ圧力または流体流速の変動)を含むことができる。加えて、以下に説明するように、少なくとも1つの流体流れ特性(59)の実際のレベルは、同じ少なくとも1つの流体流れ特性(59)の所定のレベル(または所望のレベル)と比較するために評価または測定することができる。
再度、主に図1および図3〜図8を参照すると、流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、内部チャンバ(60)を画定する構成を有することができる。流体流れ特性調節器(58)の内部チャンバ(60)は、流体源(1)から受け取ったある量の流体(2)が流体流れ入口(62)と流体流れ出口(63)との間でそこを流れる(流体流れ(11))、流体流路(61)を画定する構成を有することができる。流体流れ特性調節器(58)の内部チャンバ(60)は、制御流体源(14)から受け取ったある量の制御流体(57)が制御流体流入口(65)と制御流体流出口(66)との間でそこを流れる(制御流体流れ(20))、制御流体流路(64)をさらに画定する。一般に、流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、流体流れ特性調節器(58)内に位置する流体流路(61)および制御流体経路(64)を提供するように構成され、ある量の制御流体(57)が制御流体入口(65)と制御流体出口(66)との間を流れ、かつある量の流体(2)が流体流れ入口(62)と流体出口(63)との間を流れる時に、流体流れ(11)の流体流れ特性(59)のうちの1つまたは複数が、制御流体流れ(20)の制御流体流れ特性(67)のうちの1つまたは複数に対応することを可能にする。
本発明の特定の実施形態は、制御流体経路(64)が閉鎖された状態で流体流れ特性調節器(58)に連結される、制御流体入口(65)だけを有してもよい。これらの実施形態において、制御流体出口(66)は、少なくとも1つの制御流体特性(67)の所望のレベルを維持するように、流体流れ特性調節器(58)または制御流体コントローラ(19)に連結され、制御流体コントローラ(19)によって調節される、圧力解放弁、またはドレイン弁、ブリード弁等を備えることができる。
再度、主に図1を参照すると、流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、制御流体流路(64)から流体流路(61)を流体的に分離する、可撓性障壁(68)をさらに含むことができる。限定的でない例として、図1および図3〜図8に示される本発明の実施形態は、実質的に対向する平面関係で第1の障壁表面(69)および第2の障壁表面(70)を配置する厚さを有する可撓性材料の実質的に平面なシートを備える、可撓性障壁(68)を利用する。第1の可撓性障壁表面(69)は、流体流路(61)の構成を部分的に画定し、第2の可撓性障壁表面(70)は、制御流体流路(64)の構成を部分的に画定する。第1の可撓性障壁表面(69)は、流体流れ入口(62)と流体流れ出口(63)との間の流体流路(61)の距離に沿って部分的または全体的に流体流れ(11)を係合する。第2の障壁表面(70)は、制御流体流入口(65)と制御流体出口(66)との間の制御流体流路(64)の距離に沿って部分的または全体的に制御流体流れ(20)を係合する(または、ある実施形態に関しては、第2の障壁表面を制御流体流入口(65)に第2の障壁表面を提供するだけである)。典型的に、可撓性障壁(68)は、流体流れ特性調節器(58)内の流体流れ(11)および制御流体流れ(20)に対して実質的に不透過性であり、かつ流体流れ(11)または制御流体流れ(20)によって第1の障壁表面(69)または第2の障壁表面(70)に働く荷重に応答してより小さいまたはより大きい程度へのいかなる実質的な伸長も伴わずに変形または変位することができる、非弾性可撓性材料から構成される。特定の実施形態に関して、可撓性障壁(68)は、荷重を受け取ることによってその元の形状に戻るための充分なエネルギーを蓄積しない。むしろ、可撓性障壁(68)は、流体流れ(11)または制御流体流れ(20)のうちのどちらかより大きい圧力を働かせるものから離れて変形または変位する、非弾性可撓性材料で作製することができる。前述のように非弾性可撓性材料を提供することによって、可撓性障壁(68)は、流体流れ(11)または制御流体流れ(20)によって働く荷重に抵抗するのではなく、流体流路(61)または制御流体流路(64)の構成を変化させる相対荷重に基づいて変形する。前述したものに限定することなく、非弾性可撓性材料の可撓性障壁(68)は、低密度ポリエチレンから生成することができる。
ここで、図1および図4を参照すると、流体流れ特性調節器(58)の特定の限定的でない実施形態は、流体流れ入口(62)と流体流れ出口(63)との間に約15ミリリットル(「mL」)と約35mLとの間の容積を有する流体流れ経路(61)と、約100mLと約200mLとの間の制御流体流れ経路(64)とを含む、内部チャンバ(60)を提供する。図4に示されるように、制御流体流路(64)の構成および流体流路(61)の構成は、平面視で楕円形である可能性がある。本発明の特定の実施形態は、長さ(75)が約5インチ(約127.0mm)〜約9インチ(約228.6mm)の範囲であり、幅(76)が約1インチ(約25.4mm)〜約3インチ(約76.2mm)の範囲である、平面図において楕円形の構造形態を伴う、流体流路(61)および制御流体流路(64)のそれぞれを提供することができる。楕円形の構造形態の流体流路(61)の側壁(71)は、約1/16インチ(約1.6mm)と約3/8インチ(約9.5mm)との間の範囲の高さ(72)を有する、実質的に垂直とすることができる。楕円形の構造形態の制御流体流路(64)の側壁(73)は、約1/2インチ(約12.7mm)〜約1インチ(約25.4mm)の範囲の高さ(74)を有する、実質的に垂直とすることができる。流体流路(61)と制御流体流路(64)との間のこれらの特定の容積および寸法の関係は、限定することを意図しておらず、当業者が流体流れ特性調節器の数多くの多様な実施形態を使用することができる、十分な説明を提供することを意図している。
再度、主に図1および図4を参照すると、高性能液体クロマトグラフ(23)またはフローサイトメータ(24)とともに利用するために構成された流体流れ特性調節器(58)の別の限定的でない実施形態は、長さ(75)が約7.25インチ(約184.2mm)であり、幅(76)が約3.25インチ(約82.6mm)である、平面図において楕円形の構造形態を有する、流体流路(61)および制御流体流路(64)を提供することができる。楕円形の構造形態の流体流路(61)の側壁(71)は、実質的に垂直であり、かつ約1/8インチ(約3.2mm)の高さ(72)を有し、制御流体流路(64)の側壁(73)は、約3/4インチ(19.1mm)の高さ(74)を有する。この特定の構成の流体流路(61)の容積は、約25ミリリットルであり、制御流体流路(64)の容積は、約180ミリリットルである。ここでも、寸法的な関係は、限定することを意図しておらず、当業者が、類似した構造形態または例えば円筒形、菱形、方形等の実質的に異なる構造的形態であってもよい流体流路(61)および制御流体流路(64)を有することができる、流体流れ特性調節器(58)の数多くの様々な実施形態を作製するのに十分な指針を提供することを意図している。
ここで、主に図1および図4を参照すると、可撓性障壁(68)は、制御流体経路(64)の構成を画定する内面(78)を有する第1の調節器部分(77)と、流体流路(61)の構成を画定する内面(80)を有する第2の調整器部分(79)との間に封止可能に係合することができる。第1の調節器部分(77)と第2の調節器部分(79)との間の可撓性障壁(68)の封止可能な係合は、第1の調節器部分(77)および第2の調節器部分(79)の対応する表面に対して可撓性障壁(68)の表面を十分に付勢するように動作する、複数の機械的締結具(81)を使用することによって達成することができる。図3に示される本発明の実施形態とともに利用される複数の機械的締結具(81)は、アレンヘッドねじ等の複数の螺旋ねじ溝付き締結具から成るが、本発明はそのように限定されず、機械的締結具(81)は、例えば、螺旋状に嵌合するねじを伴うナット付きボルト、圧縮クランプ等とすることができる。流体流れ特性調節器(58)の特定の実施形態に関して、第1の封止要素(82)は、第2の調節器部分(79)の係合表面と可撓性障壁(68)の対応する係合表面との間に位置することができる。同様に、第2の封止要素(83)は、第1の調節器部分(77)の係合表面と可撓性障壁(68)の対応する係合表面との間に位置することができる。
再度、主に図4を参照すると、示される流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、一対の流体流れ入口(62)および一対の流体流れ出口(63)を提供するが、本発明は、そのように限定されない。本発明の特定の実施形態に関しては、1つの流体流れ入口(62)および1つの流体流れ出口(63)を提供することができ、または1つの流体流れ入口(62)および2つの流体流れ出口(63)を提供することができ、または2つの流体流れ入口(62)および1つの流体流れ出口(63)を提供することができ、または用途に応じて種々の順列または組み合わせで、より多いまたはより少ない数の流体流れ入口(62)または流体流れ出口(63)を提供することができる。
同様に、図3に示される流体流れ特性調節器(58)の特定の実施形態は、一対の制御流体流れ入口(65)および一対の制御流体流れ出口(66)を提供するが、本発明は、そのように限定されない。本発明の特定の実施形態に関しては、1つの制御流体流れ入口(65)および1つの制御流体流れ出口(66)を提供することができ、または1つの制御流体流れ入口(65)および2つの制御流体流れ出口(66)を提供することができ、または2つの制御流体流れ入口(65)および1つの制御流体出口(66)を提供することができ、または用途に応じて種々の順列または組み合わせで、より多いもしくはより少ない数の制御流体流れ入口(65)または制御流体流れ出口(66)を提供することができる。
ここで、特に図4を参照すると、流体流れ特性調節器(58)の特定の実施形態に関して、一対の流体流れ入口(62)は、温度制御流体(189)がその間を流れて流体流れ特性調節器(58)の温度を調節することができるように配置される温度制御流体経路(188)(破線で示す)を有する、温度制御流体流入口(186)および温度制御流体出口(187)として利用することができる。一対の流体流れ出口(63)は、流体流路(61)の流体流れ入口(62)および流体流れ出口(63)として対応するように機能することができる。
流体流れ特性調節器(58)の特定の実施形態は、流体流れフィルタ(190)をさらに含むことができる。図4に示されるように、流体流れフィルタ(190)は、円形構成を有することができるが、本発明は、そのように限定されない。第2の調節器部分(79)は、フィルタ周囲(191)に隣接して封止可能に係合する構成を有することができる。流体流れフィルタ(190)と第2の調節器部分(79)との封止可能な係合は、流体流れ(11)が、流体流れ特性調節器(58)の流体流路(61)の中に進入する前に、流体流れフィルタ(190)を通過する結果となり、流体流れ(11)から病原体および粒子を除去することができる。流体流れフィルタ(190)の実施形態は、2マイクロメートルの細孔を有することができる。限定的でない例として、好適な流体流れフィルタ(190)は、約4平方センチメートルのアクティブフィルタ面積を伴う円形構成を有する、Meissner Filtration Products,Inc.製の品番SM0.2−25−1Sから得ることができる。第2の調節器部分(79)は、流体流れフィルタ(190)に対する支持を提供するように流体流れフィルタ(190)に隣接して位置付けることができる、多孔質プラスチックまたはガラスのフリット(192)を受容するようにさらに構成することができる。流体流れ(11)は、流体流路(61)の中に進入する前に、流体流れフィルタ(190)および隣接するフリット(192)を通過することができる。フリット(192)と第1の障壁表面(69)との間に、スペーサ要素(193)を配置することができる。第1の調節器部分(77)および第2の調節器部分(79)と、対向する第1の障壁表面(69)および第2の障壁表面(70)の対応する部分との封止可能な係合はまた、第1の障壁表面(69)と、スペーサ要素(193)の対応する表面との封止可能な係合を生成することもできる。スペーサ要素(193)は、濾過された流体流れ(11)がそこを通過して流体流れ特性調節器(58)の流体流路(61)の中に進入する、スペーサ出口(194)をさらに含むことができる。
再度、主に図4を参照すると、示される流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、第2の調節器部分(79)の流体流れ入口(62)の嵌合する螺旋状のねじによる回転可能な係合のための螺旋状のねじを有する第1のアダプタ端部(86)を有するアダプタ本体(85)を有する、流体流れ入口アダプタ(84)をさらに提供する。流体流れ導管(89)の流体流れ導管アダプタ(88)の嵌合する螺旋状のねじによる回転可能な係合のための螺旋状のねじを有する第2のアダプタ端部(87)を有する流体流れ入口アダプタ本体(85)は、流体流れ生成器(10)と流体流れ特性調節器(58)との間に流体流路(61)を提供する。図4に示される流体流れ入口アダプタ本体(85)は、螺旋状のねじを有する第1のアダプタ端部(86)および第2のアダプタ端部(87)を示すが、本発明は、そのように限定されず、溶接、スピン溶接、圧縮継手、嵌合する螺旋状のねじ、迅速交換式継手等を含む、あらゆる様態の、実質的に流体密封シールを提供する、流体流れ入口(62)と流体流れ入口アダプタ(84)との間の係合を利用することができる。流体流れ特性調節器(58)の特定の実施形態に関して、流体流れ特性調節器(58)の第2の調節器部分(79)は、2つ以上の流体流れ入口(62)を有してもよく、特定の用途では、唯一の流体流れ入口(62)だけを使用して、他の流体流れ入口(62)を未使用の流体流れ入口(62)との回転可能な係合のための螺旋状のねじを限定的でない例として含むプラグ端部(91)を有するプラグ要素(90)と係合するようにしてもよい。
同様に、図4に示される流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、第1の調節器部分(77)の制御流体流れ入口(65)の嵌合する螺旋状のねじとの回転可能な係合のための螺旋状のねじを有する第1のアダプタ端部(94)を有するアダプタ本体(93)を有する、制御流体流れ入口アダプタ(92)をさらに提供する。制御流体流れ入口(65)アダプタ本体(93)は、第2のアダプタ端部(95)を有し、該第2のアダプタ端部は、空気圧コントローラ(19)と流体流れ特性調節器(58)との間に制御流体流路(64)を提供する制御流体流れ導管(97)の制御流体流れ導管アダプタ(96)の嵌合する螺旋状のねじとの回転可能な係合のための螺旋状のねじを有することができる。図4に示される制御流体流れ入口(65)アダプタ本体(93)は、螺旋状のねじを有する第1のアダプタ端部(94)および第2のアダプタ端部(95)を提供するが、本発明は、そのように限定されず、溶接、スピン溶接、圧縮継手、嵌合する螺旋状のねじ等を含む、実質的に流体密封シールを提供する、制御流体流れ入口(62)と制御流体流れ入口アダプタ(92)との間のあらゆる様態の係合を利用することができる。流体流れ特性調節器(58)の特定の実施形態に関して、流体流れ特性調節器(58)の第1の部分(77)は、2つ以上の制御流体流れ入口(62)を有してもよく、特定の用途では、唯一の制御流体流れ入口(62)だけを使用してもよく、他の制御流体流れ入口(62)は、未使用の流体流れ入口(62)との回転可能な係合のための螺旋状のねじ(または、制御流体入口(62)と嵌合可能な他の構成)を含むプラグ端部(91)を有するプラグ要素(90)と係合してもよい。
再度図4を参照すると、流体流れ特性調節器(58)の実施形態は、流体流れ出口(63)のうちの1つまたは複数および制御流体出口(66)のうちの1つまたは複数との実質的な流体密封係合を可能にし、かつ1つまたは複数の対応する流体流れ出口導管(103)または1つまたは複数の制御流体出口導管(104)との実質的な流体密封係合を可能にする、同様に多数の多様な構築形態を有する、対応する第1のアダプタ端部(101)および第2のアダプタ端部(102)を有する、対応するアダプタ本体(100)をそれぞれが有する、1つまたは複数の流体流れ出口アダプタ(98)と、1つまたは複数の制御流体出口アダプタ(99)とを同様に含むことができる。
ここで、主に図1を参照すると、本発明の特定の実施形態は、それぞれが、流体流れ特性調節器(58)内の流体流路(61)の中の流体流れ(11)の感知された変動に基づいて変動する流体流れ変動信号(106)を生成するように機能する、1つまたは複数の流体流れ変動センサ(105)をさらに含むことができる。流体流れ特性調節器(58)内の流体経路(61)の中の流体流れ(11)の変動は、限定的でない例として、流体流れ(11)の流体流れ容積の変動、流体流路(61)の中の流体流れ(11)の高さの変動、流体流れ(11)の温度の変動、流体流れ(11)の圧力の変動等を含むことができる。
再度、主に図1を参照すると、示される本発明の特定の限定的でない実施形態に関して、流体流れ変動センサ(105)は、可撓性障壁(68)の感知された移動(107)に基づいて変動する、流体流れ変動信号(106)を生成するように機能することができる。可撓性障壁(68)は、第1の障壁表面(69)に係合する流体流路(61)の中の流体流れ(11)の変動に応じて移動することができる。可撓性障壁(68)の移動は、移動、変位、移送、屈曲、変形、位置の変化等を含む。
ここで、主に図1および図2を参照すると、可撓性障壁(68)の感知された移動(107)に基づいて流体流れ変動信号(106)を生成することができる、流体流れ変動センサ(105)の限定的でない例は、ホール効果センサ(108)を含む。ホール効果センサ(108)は、少量の電流(109)を消費し、電流を消費する時に、それらの電気抵抗(110)は、磁場力(111)によって変化することができる。磁場(111)の極性および強度の変動は、ホール効果センサ(108)の電気抵抗(110)の変動を対応するように生成することができ、ホール効果センサ(108)の流入電圧(112)と流出電圧(187)との対応する差は、アナログデジタル変換器(115)によってアナログ信号(113)からデジタル信号(114)に変換することができる。その結果のデジタル信号(114)は、コンピュータ(31)により供給される制御流体コントローラアプリケーション(48)(図2を参照)によって受け取って評価することができる。部分的に、制御流体コントローラアプリケーション(48)は、デジタル信号(114)を受け取って分析するように機能し、かつホール効果センサ(108)の流入電圧(112)と流出電圧(187)との差に対応する電圧変動値(117)の連続ストリームを生成する、流体流れ変動信号分析器(116)を提供する。制御流体コントローラアプリケーション(48)は、電圧変動値(117)を受け取るように機能し、かつ電圧変動値(117)を対応する制御流体調整値(119)と連続的または断続的に整合させるようにさらに機能する、電圧変動値整合要素(118)をさらに提供することができる。制御流体調整値(119)は、本発明の実施形態に依存して、気体圧力調整値、気体容積調整値、気体送達速度値等を含むことができる。制御流体送達調整要素(120)は、制御流体調整値(119)を受け取るように機能することができ、かつそれに応じて、制御流体コントローラ(19)によって受け取り可能な制御流体送達調整値(121)を連続的または断続的に生成するようにさらに機能する。受け取った制御流体送達調整値(121)に基づいて、制御流体コントローラ(19)は、制御流体源(14)から送達されたある量の制御流体(57)の制御流体特性(67)(容積、圧力、速度、温度等)を断続的または連続的に調整するように動作する。制御流体コントローラ(19)によって調整された制御流体特性(67)を有するある量の制御流体(57)は、流体流路(61)の中の流体流れ(11)に直接的に作用するように、または可撓性障壁(68)に作用することによって流体流路(61)の中の流体流れ(11)に間接的に作用するように、第1の調節器部分(77)内の制御流体流路(64)によって受け取ることができる。
特定の実施形態に関して、制御流体(57)は、流体流路(61)の中の流体流れ(11)が、可撓性障壁(68)の変位によって一定の流速に保持されるように、制御流体コントローラ(19)によって一定の気体圧力に調節される、ある量の気体(15)とすることができる。可撓性障壁(68)の変位によって生成される流体流れ(11)がある量の流体を流体流れ経路(61)の中に排出すると、流体流れ変動センサ(105)による可撓性障壁(68)の感知された変位は、流体流れ特性調節器(58)の流路(61)の中のある量の流体をリフレッシュするように、高圧液体クロマトグラフィポンプ(12)(または他のポンプ)の動作を調節するために利用することができる、電圧変動値(117)の生成をもたらす。このようにして、流体流れ特性調節器(58)からの流体流れ(11)は、一定の流速を有することができる一方で、流体流れ特性調節器(58)に進入する流体流路(61)の中への流入流体流れ(11)は、高圧液体クロマトグラフィポンプ(12)の動作に対応する可変流体流れ(11)を有することができる。
再度、主に図1を参照すると、ホール効果センサ(108)および可撓性障壁(68)を含む本発明の特定の実施形態に関して、ホール効果センサ(108)は、用途に応じて、可撓性障壁(68)の第2の障壁表面(70)、または第1の調節器部分(77)の内面(78)に載置することができる(または第1の調節器部分(77)の内面(78)から可撓性障壁(68)に向かって延在する支持体に固定することができる)。ホール効果センサ(108)の電気抵抗(110)を変化させるのに十分な磁場力(111)を発生させることが可能な磁気材料(122)は、可撓性障壁(68)の第2の障壁表面(70)、または第1の調節器部分(77)の内面(78)に載置することができる(または第1の調節器部分(77)の内面(78)から可撓性障壁(68)に向かって延在する支持体に固定することができる)。磁気材料(122)およびホール効果センサ(108)は、特定の実施形態に関して、対向関係である距離だけ離れて(123)載置することができる。制御流体流路(64)内の制御流体流れ(20)に応答して可撓性障壁(68)が移動すると、前述のように、それに応じて磁気材料(122)とホール効果センサ(108)との間の距離(123)が増加または減少し、それに応じてホール効果センサ(108)の電気抵抗(110)が増加または減少し、それに応じて電圧(112)が増加または減少する。流体流れ変動信号(106)は、前述のようなコンピュータ(31)、他の電圧指示器(126)、または信号回路要素(127)で搬送することができる。可撓性障壁(68)を伴わない本発明の実施形態に関して、ホール効果センサ(108)は、第1の調節器部分(77)の内面(78)に載置することができ、磁気材料(122)は、流体流路(61)内の流体流れ(11)の高さの変化に応答するフロート(124)をさらに含むことができる。
ここで、主に図1を参照すると、本発明の実施形態は、電力源(124)と、必要に応じて(例えば、交流120ボルトを直流4.5ボルトに変換するために)電力変換器(125)と、電流(109)を流体変動センサ(105)に提供するために他の電気回路要素(177)とをさらに提供することができる(ホール効果センサ(108)を含む、本発明の実施形態を含む)。流体流れ特性調節器(58)は、電気回路要素(177)、信号回路要素(127)が通過することができる流体的に封止可能な通路を有する、プラグ(128)をさらに提供することができる。
ここで、主に図9を参照すると、磁気材料(122)とホール効果センサ(108)との間の距離(178)、およびホール効果センサ(108)によって生成される電圧(112)の線図を提供する。線図から理解できるように、磁気材料(122)からの距離がより大きくなる(磁気力(111)がより弱くなる)につれて、ホール効果センサ(108)によって生成される電圧(112)の大きさが小さくなる。本発明の特定の実施例は、ホール効果センサ(108)を利用して説明されているが、発光ダイオード式距離測定、超音波式距離測定、光学式距離測定、流体タッピング、距離センサ、マイクロサイズの温度センサ等が含まれるがこれに限定されない、本発明の代替の実施形態で使用することができる、多種多様な流体流れ変動センサ(105)および温度変動センサ(129)に関して、限定することを意図していない。
ここで、主に図10を参照すると、部分的に前述の流体流れ特性調節器(58)を含む流体処理システムの特定の実施形態は、フローサイトメータ(24)をさらに含むことができる。フローサイトメータ(24)は、流体流れ特性調節器(58)の流体流れ出口(63)に、流体的に連結することができる。流体流れ出口(63)からの流体流れ(11)は、シース流体ストリーム(131)を含むことができる。粒子源(132)は、試料流体ストリーム(134)の中に複数の粒子(133)を同伴することができる。複数の粒子(133)を同伴する試料流体ストリーム(134)は、シース流体ストリーム(131)によって囲繞された試料流体ストリーム(131)との同軸層流(136)として、フローサイトメータ(24)のノズル(135)の中でシース流体ストリーム(131)に合流する。同軸層流(136)は、ノズルオリフィス(137)を出て、ノズル(135)の下側で、複数の粒子(133)を同伴する流体ストリーム(138)として構築することができる。
ノズル(135)は、発振器(139)に応答させることができる(図10の破線を参照)。ノズル(135)の振動は、流体ストリーム(138)の定常振動を構築するように、流体ストリーム(8)を擾乱させることができる。ノズル(135)の振動によって流体ストリーム(138)を直接的または間接的に擾乱させることが可能な発振器(139)の1つの限定的でない実施例は、圧電性結晶とすることができる。発振器(139)は、異なる周波数でストリームを擾乱させるように調整することができる、調整可能な発振周波数を有してもよい。流体ストリーム(138)の定常振動は、液滴(140)が形成されて、流体ストリーム(138)の連続部分から分離するような状態のもので構築することができる。この定常様式で流体ストリーム(138)が構築されると、安定した分離点(141)を生成することができる。
定常振動の流体ストリーム(138)は、1つまたは複数の光ビーム(142)(発光源(143)から放射された1つまたは複数のレーザビーム等)で問い合わせすることができる。1つまたは複数の光ビーム(142)は、光ビーム(142)の形状を構成し、かつ光ビーム(142)を流体ストリーム(138)上に合焦させるように、ビーム成形光学部品(144)を通過することができる。問い合わせされた流体ストリーム(138)の中の複数の粒子(133)のうちの1つから放射または反射されたある量の光(145)は、1つまたは複数の受光器(146)によって受け取ることができる。受光器(146)は、受け取ったある量の光(147)を、信号(148)(アナログ、デジタルに変換されるアナログ、またはデジタルのいずれか)に変換するが、該信号は、複数の粒子(133)の中の少なくとも1つの粒子特性(149)の差に基づいて、周波数、振幅、または周波数および振幅の両方が変動する。複数の粒子(133)は、細胞、精子細胞、細胞小器官、染色体、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、DNA断片、RNA断片、タンパク質、タンパク質断片、ペプチド、オリゴヌクレオチド等の生物学的粒子とすることができるが、さらに、ビーズ、スチレンビーズ等の非生物学的粒子、生物学的粒子の混合物、非生物学的粒子の混合物、または生物学的粒子および非生物学的粒子の混合物を含むこともできる。本発明の目的について、「少なくとも1つの粒子特性」という用語は、複数の粒子(133)の間で種類または量が変化する流体ストリーム(134)の中に同伴される複数の粒子(133)の、少なくとも一部、その構成要素、またはその少なくとも一部分に共通する特異的に修飾された部分または構成要素を意味する。
ここで、主に図10を参照すると、フローサイトメータ(24)は、粒子分析アプリケーション(150)の機能を実行する、前述のコンピュータ(31)をさらに含むことができ、該アプリケーションは、流体ストリーム(138)の問い合わせによって生成された信号(148)を、問い合わせされた複数の粒子(133)の少なくとも1つの粒子特性(149)の発生または検出のデータ表現(152)に断続的または連続的に変換する、信号分析器(151)を部分的に提供する。データ表現(152)は、視聴可能なデータ表現(153)(例えば、図12および図13を参照)として、モニタ(52)(図2を参照)上に連続的または断続的に表示するか、または100ミリ秒等の短い時間間隔の経過に応じて更新することができる。
信号分析器(151)の特定の実施形態は、少なくとも1つの粒子特性(149)の存在、非存在、または量に基づいて、複数の粒子(133)をそれによって分離、解析、または分割することができる、パラメータおよび時限イベントを構築するようにさらに機能することができる。MOFLO(登録商標)SX等のフローサイトメータ(24)は、少なくとも1つの粒子特性(149)の変動に基づいて、複数の粒子(133)を別個の亜集団にさらに分離または分類することができる。流体ストリーム(138)は、ノズルオリフィス(137)を出た後に、それぞれが複数の粒子(133)のうちの対応するそれぞれを含有することができる、液滴(140)になることができる。流体ストリーム(138)の中の複数の粒子(133)のそれぞれの前述の分析に基づいて、液滴(140)は、少なくとも1つの粒子特性(149)に基づいて分化することができ、また、分析される液滴(140)のうちのそれぞれ1つに(正または負の)電荷(154)を印加し、次いで、液滴(140)を一対の帯電プレート(155)(156)を通過させることによりそれぞれの液滴(140)の軌道を偏向させることによって分離することができる。正に帯電させた液滴(157)の軌道は、第1の容器(158)への送達のために十分に変化させることができ、負に帯電させた液滴(159)の軌道は、第2の容器(160)への送達のために十分に変化させることができる。帯電してない液滴(161)は、偏向させられず、第3の容器(162)(または廃棄物ストリーム)に送達することができる。
限定的でない例として、複数の粒子(133)は、複数の精子細胞(163)とすることができ、少なくとも1つの粒子特性(149)は、複数の精子細胞(163)のそれぞれに含有されるデオキシリボ核酸(「DNA」)(164)の量とすることができる。DNA(164)の量は、複数の精子細胞(163)のうちの特定の1つがX染色体(165)を含有するか、Y染色体(166)を含有するかに基づいて変動する可能性がある。X染色体(165)は、複数の精子細胞(163)が得られる雄の哺乳類に関わらず、対応するY染色体(166)よりも多い量のDNA(164)を含有する。DNA(164)は、ある量の染色剤(167)(例えば、Hoescht33342染料、またはビスベンズアミド、オリゴカルボキシアミド類、ポリアミド類、ペプチド核酸、ロックされた核酸等のDNA副溝バインダー)への暴露によって染色することができ、光ビーム(142)(レーザビーム等)による問い合わせに応じて、ある量の光(145)を放射することができる。各X染色体(165)は、Y染色体(165)よりも多い量の染色されたDNA(164)を含有するので、X染色体(165)を持つ精子細胞(163)は、一般的に、Y染色体(166)を持つ精子細胞(163)よりも多い量の光(145)を放射する。受光器(146)は、ある量の放射された光(145)を、光ビーム(142)を通過した時にX染色体(165)を持つ精子細胞(163)およびY染色体(166)を持つ精子細胞(163)によって放射される光(145)の量の差に基づいて対応するように変動する、信号(148)に変換することができる。複数の精子細胞(163)の分離に関して、分離された亜集団は、第1の容器(158)の中に分離されたX染色体(165)を持つ精子細胞(163)、および第2の容器(160)の中に分離されたY染色体(166)を持つ精子細胞(163)を含むことができる。精子細胞(163)は、例えば、ウシ科、ヒツジ属、ウマ科、ブタ、シカ科、イヌ科、ネコ科、齧歯類、クジラ、イルカ、ウサギ、ゾウ、サイ、霊長類等を含む広範囲の数多く多様なオスの哺乳類のうちのいずれか、ならびに魚種等の特定の雄の非哺乳類から得ることができる。
ここで、図11を参照すると、フローサイトメータ(24)を含む本発明の特定の実施形態は、1つの流体流れ生成器(10)に流体的に連結される1つの流体源(1)を利用することができ、その流体流れ生成器は、その結果、前述のように、流体流れ(11)を複数の流体流れ特性調節器(58)に送達し、その流体流れ特性調節器のそれぞれは、複数のノズル(135)に送達される流体流れ(11)の所定の流体流れ特性(59)を維持するように動作する。フローサイトメータ(24)は、複数のノズル(135)に流体的に連結された共通の粒子源(132)をさらに利用することができる(または各ノズル(135)ごとに粒子源(132)を使用することができる)。1つの発光源(143)は、ビームスプリッタ(167)を使用することによって複数の光ビーム(142)に分割することができる、光ビーム(142)を生成することができる。複数のノズル(135)のうちのそれぞれは、複数の光ビーム(142)のうちの1つによって問い合わせすることができる、流体ストリーム(138)を生成することができる。各流体ストリーム(138)の問い合わせによって生成したある量の光(147)は、対応する受光器(146)によって受け取ることができる。各受光器からの信号(148)は、粒子分析アプリケーション(150)による分析のために、コンピュータ(31)によって受け取ることができる。簡潔にするために、図10に示される特定の要素は、図11に重複しないが、図11に示されるフローサイトメータ(24)の実施形態は複数のノズルを含み、その他の点では前述のように機能できることが理解されるべきである。
図12および図13は、前述の流体流れ特性調節器(58)を含む流体処理システムを使用した、複数の精子細胞(133)の分析による視認可能なデータ表現(153)の特定の例を示す。特に、図12は、前述のように、フローサイトメータによって分析および分類された複数の精子細胞(163)の2つの顕著な亜集団を示す、2変量の線図(173)である。第1の亜集団は、X染色体を持つ精子細胞(168)を含み、第2の亜集団は、Y染色体を持つ精子細胞(169)を含む。図13は、X染色体を持つ精子細胞(168)を含む第1の亜集団を表す第1のピーク(170)、およびY染色体を持つ精子細胞(169)を含む第2の亜集団第2の亜集団を表す第2のピーク(171)を示す、クロマトグラム(174)を提供する。第1のピークの(170)および第2のピーク(171)は、第1のピークの(170)の頂点と第2のピークの(171)の頂点との間の距離(172)によって示されるように、より大きいまたはより小さい程度の解像度(175)を有することができる。フローサイトメータ(24)の動作パラメータは、アプリケーションの可能な程度に、またはこれに基づいて、解像度(175)を増加または減少させるように、シース流体流速、試料流体流速、シース流体圧力、試料流体圧力、または以下に説明するイベント率等に関して調整することができる。前述の流体流れ特性調節器(58)を含む流体処理システムを使用する利点は、流体流れ出口(63)からフローサイトメータ(24)によって受け取った流体流れ(11)が、特定の流体流れ特性(59)に関して変動し難くなり(上述のように)、その結果、ある期間にわたってより高い解像度(175)または解像度(175)のより大きい一貫性をもたらすことができ、または液滴(140)もしくは液滴の分離点(141)等の形成に関して、フローサイトメータ(24)の動作をより安定させることができる。
実施例1
ここで、主に表1ならびに図10および図14を参照すると、MOFLO(登録商標)SXフローサイトメータ(24)を伴う流体流れ特性調節器(58)を含む本発明の流体処理システムの、複数の精子細胞(163)を分析して、X染色体を持つ精子細胞(168)(Y染色体を持つ精子細胞(169)は捕集されなかった)を分離する際の性能の例を提供する。複数の精子細胞(163)は、ブラーマン雄牛(雄牛第BR736号)から射精されたものを得た。ブラーマン雄牛から得た複数の精子細胞(163)は、Hoescht 33342で染色し、「Current Status of Sexing Mammalian Spematozoa」(G.E.Seidel他著、再版(2002)、124、733−743)に要約されている方法に従って分類した。ホルスタイン、ジャージー、アンガス等の他のウシ科のものと比較して、DNA(164)が染色された精子細胞(163)の問い合わせ時に放射される光(145)の量の差が、他の血統の雄牛よりも少ないことがあるので、ブラーマン雄牛から得た精子細胞(163)を、X染色体を持つ精子(168)およびY染色体を持つ精子細胞(169)の亜集団に分離することがより難しい可能性がある。
対照として、雄牛第BR736号の精子細胞(163)を、約1千万のX染色体を持つ精子細胞(168)の亜集団を構築するために、本発明の流体処理システムまたは流体流れ特性調節器(58)を使用せずに、MOFLO(登録商標)SXフローサイトメータ(24)を使用して、従来の手順に従って分析および分類した。
流体流れ特性調節器(58)を含む本発明の流体処理システムは、次いで、前述のようにMOFLO(登録商標)SXフローサイトメータ(24)に接続し、その後3時間半で、それぞれ約1千万のX染色体を持つ精子細胞(168)を含有する4つの性を選択した精子細胞(163)を採集した。MOFLO(登録商標)SXフローサイトメータ(24)は、精子細胞(163)の側部ではなく前部または後部のうちのいずれかが光ビーム(142)(レーザビーム)によって問い合わせされるように配向した精子細胞(163)のうちの約35%〜約38%を分類するように調整した。
ここで、主に図14を参照すると、実際のイベント率(単位時間あたりに光ビーム(142)によって問い合わせされた精子細胞(163)の数)(179)、一致率(2つ以上の精子細胞が、光ビーム(142)によって同時に問い合わせされる)(180)、および分類率(単位時間あたりに分離されたX染色体を持つ精子細胞(169)の数)(181)(各プロットの右側に示される平均数)を、精子細胞(163)を分析および分類した期間にわたってプロットしている。MOFLO(登録商標)SXフローサイトメータ(24)の滴下遅延(182)(図10を参照)(細胞が、光ビーム(レーザビーム)の問い合わせ点から、最後の付着した液滴となる時まで進行する間の経過時間)は、分析期間の開始時に230/16で構築され、分析期間の終了時に滴下遅延を確認した時も、実質的に同じ値のままであった。
ここで、主に図15を参照すると、約3.5時間の分析期間にわたる、イベント率に対する一致率(183)、イベント率に対する分類率(184)、および一致率に対する分類率(185)の比率のプロットを示している。イベント率(179)は、シース流体および試料流体の流速差によって決定される。一致率(180)は、一般的に、イベント率(179)の約15〜20%から成るイベント率(179)のサブセットである。高い一致率は、分類率(181)および採集することができるそれぞれの亜集団に分類される細胞の結果的に得られる全体的な収率を低減する。分析される細胞の元の母集団の割合としての収集した細胞の全体的な収率は、分類率(181)をイベント率(179)で割った比率(「SR/ER」)によって近似することができる。分析される元の複数の粒子、細胞、または精子細胞の割合としての一致は、一致率(180)をイベント率(179)で割った比率(「CR/ER」)によって近似することができる。高い一致率(180)によって引き起こされる全体的な収率の非効率性は、イベント率(179)を下げることによって低減することができる。イベント率(179)を下げると、分類率(181)を下げることになり、特定の時間内に分類される細胞がより少ないので、分類する時間の経済的価値を低減する。故に、分類率(181)を最大にする可能な限り最も高いイベント率(179)と、一致率(180)を最小にする適正に最小化されたイベント率(179)とのバランスは、SR/CRの比率(分類率(181)を一致率(180)で割ったもの)を計算することによって最良に平衡化される。さらに、実際には、最適条件が経時的に達成されることを確実にするために、この比率はできるだけ安定するように保つべきである。図15のSR/CR比率のプロットは、この比率の3つの期間を示す、オーバルによる3.5時間の分析期間を示す。各期間は、特有に染色した試料に由来するデータを表す。第1の期間は、分析の解像度の変化および操作者のより低い分類率(181)への調整によって生じる、わずかに低下する傾向を示している。第2の期間は、操作者が、磁気材料(122)と流体流れ特性調節器(58)の中のホール効果センサ(108)との間の距離(178)を意図的に調整することによって引き起こされ、よって、可撓性障壁(68)が張った状態になり、シース流体の圧力がわずかに上昇して、イベント率(179)がわずかに低下する、不安定な傾向を示している。可撓性障壁(68)を緩めた位置に再調整すると、状態は逆転する。第3の期間は、操作者が可撓性障壁(68)を中間位置に保持することによって引き起こされ、よって、可撓性障壁(68)が張った状態になることによって引き起こされるいかなる変動も伴わずに、圧力を安定した状態に保たれる、大変安定した傾向を示している。第3の期間は、2つの染色試料を含む。
4つの試料のそれぞれは、2つの7.5mlの12%TRIS媒体を使用して、従来の後分類処理を通して採取した。遠心分離および傾瀉の後に、1mlの低温TRIS A/B増量剤を加えた。これにより、容積は約1.4mlとなった。5つの試料のそれぞれについて、5本のストローを手動で充填し、約0.225mlの流体を残存させた。したがって、「計算」濃度は、約1.65mio/mlとする。(Thomさん、このパラグラフに詳細を加えて下さい)。
X染色体を持つ精子細胞(168)の4つの分離された亜集団のそれぞれの純度、運動性、および前進運動性を評価し、データを表1に記載した。
Figure 2012529050
要約すると、表1ならびに図14および図15のデータは、流体流れ特性調節器(58)を含む本発明の流体処理システムを、フローサイトメータ(24)等の計測器および高性能液体クロマトグラフ等の他のマイクロ流体計測器とともに利用して、より安定した流体流れ特性(59)を作成し、そのような計測器の流体流路(61)内に安定した流体流れ(11)を達成し、そのような流体流れ(11)の中に同伴される粒子の安定した分析結果を達成することができることを示している。特に、複数の精子細胞(163)の分析および流れの分類に関して、流体流れ(11)が、流体流れ(11)の中に不都合な流体流れ特性(59)(増加した脈動または圧力波形)を導入する流体流れ生成器(10)(デュアルピストン高性能液体クロマトグラフィポンプ等)によって生成される時であっても、従来の流れの分析および流れの分類手順に匹敵する結果を達成することができる。
上述のことから容易に理解できるように、本発明の基本概念は様々な方法で具現化される場合がある。本発明は、流体流れ特性(59)の変動を制御するように、高性能液体クロマトグラフ(12)またはフローサイトメータ(24)等のマイクロ流体計測器(176)とともに利用することができる、流体流れ特性調節器(58)の数多くの多様な実施形態を対象とする。
したがって、説明によって開示された、または本出願に付随する図もしくは表において示された本発明の特定の実施形態または要素は、限定を意図するものではなく、むしろ一般的に本発明に包含される数々の多様な実施形態、または本発明の任意の具体的要素に関して包含される等価物の例示を意図する。さらに、本発明の単一の実施形態または要素の具体的な説明は、全ての可能な実施形態または要素を明示的に説明していないことがある可能性があり、説明および図によって多くの代替例が黙示的に開示される。
装置の各要素または方法の各ステップは、装置に関する用語または方法に関する用語によって説明される場合があることが理解されるべきである。そのような用語は、本発明が対象となる黙示的に広い適用範囲を明確にすることが望ましい場合は、代用することができる。一例としてであるが、方法の全てのステップは、行為、その行為を行うための手段、またはその行為を引き起こす要素として開示されてもよいことが理解されるべきである。同様に、装置の各要素は、物理的要素またはその物理的要素を容易にする行為として開示されてもよい。一例としてであるが、「流体流れ特性調節器」の開示は、明示的に論じられているか否かに関わらず、「流体流れ特性を調節する」という行為の開示を包含することが理解されるべきであり、また逆に、「流体流れ特性を調節する」という行為が事実上開示されている場合、そのような開示は、「流体流れ特性調節器」、さらに「流体流れ特性を調節するための手段」の開示を包含することが理解されるべきである。各要素またはステップに対するそのような代替の表現が、明細書に明示的に含まれることが理解されるべきである。
加えて、使用される各用語に関して、本出願におけるその使用がそのような解釈と一致しない場合、各用語に対して、Webster’s Unabridged Dictionaryに含まれているような一般的な辞書の定義が説明に含まれることが理解されるべきであり、それぞれの定義は参照することにより本明細書に組み込まれることが理解されるべきである。
したがって、出願者(ら)は、少なくとも、i)本明細書に開示および説明される流体流れ特性調節器のそれぞれと、ii)開示および説明される関連する方法と、iii)これらのデバイスおよび方法のそれぞれの類似物、等価物、およびさらに黙示的な変形物と、iv)図示、開示、または説明される機能のそれぞれを達成するそれらの代替の実施形態と、v)開示および説明されるものを達成することが黙示的である、示される機能のそれぞれを達成する、それらの代替の設計および方法と、vi)別個かつ独立した発明として示されるそれぞれの特徴、構成要素、およびステップと、vii)開示される種々のシステムまたは構成要素によって高められた用途と、viii)そのようなシステムまたは構成要素によって生産される、結果としてもたらされた製品と、ix)上文に、添付の実施例のうちのいずれかに関して実質的に説明される方法および装置と、x)開示される以前の要素のそれぞれの種々の組み合わせおよび順列、を特許請求することが理解されるべきである。
本特許出願の背景技術の項は、本発明が関連する探求分野の説明を提供する。この項はまた、本発明が導かれる最新技術に関する関連情報、問題、または懸念において有用な、ある特定の米国特許、特許出願、出版物、または特許請求される発明の主題の言い換えを組み込むか、または含む場合がある。本明細書に引用される、または組み込まれる任意の米国特許、特許出願、出版物、記事またはその他の情報は、本発明に関する先行技術として認めるように解釈される、理解される、またはみなされることを意図していない。
本明細書に記載される特許請求の範囲は、該当する場合、参照することにより本発明の本明細書の一部として本明細書に組み込まれ、出願人は、そのような特許請求の範囲のそのような組み込まれた内容の全てまたは一部を、特許請求の範囲またはその任意の要素もしくは構成要素の任意の一部または全てを補助する追加的説明として使用する権利を明示的に有し、出願者は、そのような特許請求の範囲またはその任意の要素もしくは構成要素の組み込まれた内容の任意の一部または全てを、本出願により、あるいはその任意の後願または継続、分割もしくは一部継続出願により保護が求められる主題を定義するために、あるいは、任意の国または協定の特許法、規則、または規定に準拠する手数料の減額の、任意の恩恵を得るために、必要に応じて明細書から特許請求の範囲に移動させるかまたはその逆を行う権利をさらに明示的に有し、参照することより組み込まれるそのような内容は、その任意の後続する継続、分割もしくは一部継続出願またはそれに関する任意の再発行もしくは延長を含む、本出願の全係属期間中存続するものとする。
以下に記載される特許請求の範囲は、限られた数の本発明の好ましい実施形態の境界を説明することを意図するものであり、本発明の最も広義の実施形態または請求される場合がある本発明の実施形態の完全な一覧として解釈されない。出願人は、上に記載される明細書に基づき、任意の継続、分割、もしくは一部継続出願、または同様の出願の一部として、さらなる請求項を考案するいかなる権利も放棄しない。
必然的に、さらなる本発明の目的は、明細書、図面、および特許請求の範囲の他の領域全体を通して開示される。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
流体流れを調節する方法であって、
a)流体源を提供するステップと、
b)前記流体源から、流体流れ特性を有する流体流れを生成するステップと、
c)前記流体流れ特性を有する前記流体流れを、流体流れ特性調節器で受け取るステップと、
d)前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価するステップと、
e)前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記実際のレベルを、前記流体流れの前記少なくとも1つの流体流れ特性の所定のレベルと比較するステップと、
f)制御流体流れ特性を有する制御流体流れを、前記流体流れ特性調節器で受け取るステップと、
g)前記少なくとも1つの制御流体流れ特性を有する前記制御流体流れを、前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記実際のレベルを有する前記流体流れと係合させるステップと、
h)前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整するステップと、
i)前記流体流れの中の前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記所定のレベルを構築するように、前記流体流れ特性調節器内の前記流体流れの前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記実際のレベルを調節するステップと、
j)前記流体流れ特性調節器から、前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記所定のレベルを有する前記流体流れを送達するステップと、
を含む、方法。
(項目2)
前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価する前記ステップは、前記流体流れ特性調節器の中の前記第1の流体流れの圧力の実際のレベルを評価するステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目3)
前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価する前記ステップは、前記流体流れ特性変更要素の中の前記第1の流体流れの流速の実際のレベルを評価するステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目4)
前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価する前記ステップは、前記流体流れ特性調節器の中の前記第1の流体流れの温度の実際のレベルを評価するステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目5)
前記流体源から、流体流れ特性を有する流体流れを生成する前記ステップは、液体流れ特性を有する液体流れを生成するステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目6)
制御流体流れ特性を有する制御流体流れを、前記流体流れ特性調節器で受け取る前記ステップは、気体流れ特性を有する気体流れを、前記流体流れ特性調節器の中に受け取るステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目7)
前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整する前記ステップは、前記流体流れと係合させた前記気体流れの圧力を調整するステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目8)
前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整する前記ステップは、前記流体流れと係合させた前記気体流れの温度を調整するステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目9)
前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整する前記ステップは、前記流体流れと係合させた前記気体流れの流速を変化させるステップを含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目10)
それぞれが前記流体流れ特性調節器の内部で前記流体流れおよび制御流体流れに対応するように係合する、第1の障壁表面および第2の障壁表面を有する可撓性障壁を構築するステップをさらに含む、項目1に記載の流体流れを調節する方法。
(項目11)
前記流体流れ特性調節器の中の前記第1の流体流れの係合によって、前記可撓性障壁を非弾性変形させるステップをさらに含む、項目10に記載の流体流れを調節する方法。
(項目12)
前記可撓性障壁の非弾性変形を評価するステップをさらに含む、項目11に記載の流体流れを調節する方法。
(項目13)
界面要素の非弾性変形のレベルに基づいて、前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整するステップをさらに含む、項目12に記載の流体流れを調節する方法。
(項目14)
流体流れ特性調節器であって、
a)流体流路と、
b)前記流体流路に隣接する制御流体流路と、
c)前記流体流路と前記制御流体流路との間に位置する、実質的に非弾性の障壁と、
d)前記流体流路の中の流体流れに応じて前記非弾性障壁の移動を感知する、流体流れ変動センサと、
e)前記非弾性障壁の非弾性変形の前記移動に基づいて前記流体流れ変動センサによって生成される、流体流れ変動信号と、
f)前記流体変動信号に応じて制御流体調整値を生成する、流体流れ変動信号分析器と、
g)前記制御流体調整値を対応する制御流体送達調整値に変換する、制御流体送達調整要素と、
h)前記制御流体送達調整値に基づいて、前記制御流体経路の中の制御流体の制御流体特性を調整する、制御流体コントローラと、
を備える、流体流れ特性調節器。
(項目15)
前記流体流路の中の前記流体流れは、液体流れを含む、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目16)
前記流体流路の中の前記液体流れは、液化ガス、溶媒、アルコール、酸、塩基、有機溶媒、ある量の溶質を含有する溶液、フローサイトメータのためのシース流体、TRIS緩衝剤、およびクロマトグラフのための移動相から成る群より選択される、項目15に記載の流体流れ特性調節器。
(項目17)
前記制御流体は、制御気体流れを含む、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目18)
前記制御流体流路の中の前記制御気体流れは、アルゴン、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、酸素、気体の混合物、および大気気体から成る群より選択される、項目17に記載の流体流れ特性調節器。
(項目19)
前記制御流体コントローラは、フローサイトメータの気体圧力コントローラを備える、項目18に記載の流体流れ特性調節器。
(項目20)
流体流れ生成器をさらに備える、項目16に記載の流体流れ特性調節器。
(項目21)
前記流体流れ生成器は、往復ピストンポンプを備える、項目20に記載の流体流れ特性調節器。
(項目22)
前記流体流れ特性調節器内に前記流体流路を画定するように、前記可撓性障壁の第1の障壁表面に係合する構成を有する、第1の調節器部分をさらに備える、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目23)
前記流体流れ特性調節器内に前記制御流体流路を画定するように、前記可撓性障壁の第2の障壁表面に係合する構成を有する、第2の調節器部分をさらに備え、前記第1の調節器部分および前記第2の調節器部分は、前記流体流路および前記制御流体流路に隣接して配置されるように係合する、項目22に記載の流体流れ特性調節器。
(項目24)
前記流体流れ変動センサは、ホール効果センサの反対側に配置される磁性材料を備える、項目23に記載の流体流れ特性調節器。
(項目25)
前記流体流れ変動信号は、前記ホール効果センサの電圧の変動を含む、項目24に記載の流体流れ特性調節器。
(項目26)
前記流体流れ変動信号分析器は、前記電圧の変動を電圧変動値に対応するよう一致させるように動作する、項目25に記載の流体流れ特性調節器。
(項目27)
前記流体流れ変動信号分析器は、前記電圧変動値を前記制御流体調整値に対応するよう一致させるようにさらに動作する、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目28)
前記流体流れ生成器に流体連結されている流体源をさらに備える、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目29)
前記流体源は、ある量のシース流体を収容し、前記流体流れは、シース流体ストリームを含む、項目28に記載の流体流れ特性調節器。
(項目30)
前記シース流体ストリームを受け取る前記流体流れ特性調節器の前記流体流路に流体連結されているフローサイトメータのノズルをさらに備える、項目29に記載の流体流れ特性調節器。
(項目31)
流体流れは、複数のシース流体ストリームを含み、各シース流体ストリームは、流体流れ特性調節器に流体連結されている、項目30に記載の流体流れ特性調節器。
(項目32)
対応する流体流れ特性調節器の前記流路にそれぞれが流体連結されている、フローサイトメータの複数のノズルをさらに備える、項目31に記載の流体流れ特性調節器。
(項目33)
同軸層流としてノズルオリフィスにおいて前記ノズルから出るように前記ノズルの中で前記シース流体ストリームに合流する試料流体ストリームの中に複数の粒子を同伴する、粒子源をさらに備える、項目32に記載の流体流れ特性調節器。
(項目34)
それぞれが前記フローサイトメータの前記複数のノズルのうちの1つの中で前記シース流体ストリームに対応するように合流する複数の粒子ストリームの中に複数の粒子を同伴する、粒子源をさらに備える、項目33に記載の流体流れ特性調節器。
(項目35)
前記フローサイトメータノズルは、前記複数の粒子のうちの1つを含有する液滴を生成するように、前記同軸層流を振動させる、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目36)
前記複数の粒子は、複数の細胞を含む、項目14に記載の流体流れ特性調節器。
(項目37)
前記複数の細胞は、複数の精子細胞を含む、項目14に記載の流体流れ特性調節器。


Claims (37)

  1. 流体流れを調節する方法であって、
    a)流体源を提供するステップと、
    b)前記流体源から、流体流れ特性を有する流体流れを生成するステップと、
    c)前記流体流れ特性を有する前記流体流れを、流体流れ特性調節器で受け取るステップと、
    d)前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価するステップと、
    e)前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記実際のレベルを、前記流体流れの前記少なくとも1つの流体流れ特性の所定のレベルと比較するステップと、
    f)制御流体流れ特性を有する制御流体流れを、前記流体流れ特性調節器で受け取るステップと、
    g)前記少なくとも1つの制御流体流れ特性を有する前記制御流体流れを、前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記実際のレベルを有する前記流体流れと係合させるステップと、
    h)前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整するステップと、
    i)前記流体流れの中の前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記所定のレベルを構築するように、前記流体流れ特性調節器内の前記流体流れの前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記実際のレベルを調節するステップと、
    j)前記流体流れ特性調節器から、前記少なくとも1つの流体流れ特性の前記所定のレベルを有する前記流体流れを送達するステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価する前記ステップは、前記流体流れ特性調節器の中の前記第1の流体流れの圧力の実際のレベルを評価するステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  3. 前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価する前記ステップは、前記流体流れ特性変更要素の中の前記第1の流体流れの流速の実際のレベルを評価するステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  4. 前記流体流れ特性調節器の中の前記流体流れの前記流体流れ特性のうちの少なくとも1つの実際のレベルを評価する前記ステップは、前記流体流れ特性調節器の中の前記第1の流体流れの温度の実際のレベルを評価するステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  5. 前記流体源から、流体流れ特性を有する流体流れを生成する前記ステップは、液体流れ特性を有する液体流れを生成するステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  6. 制御流体流れ特性を有する制御流体流れを、前記流体流れ特性調節器で受け取る前記ステップは、気体流れ特性を有する気体流れを、前記流体流れ特性調節器の中に受け取るステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  7. 前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整する前記ステップは、前記流体流れと係合させた前記気体流れの圧力を調整するステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  8. 前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整する前記ステップは、前記流体流れと係合させた前記気体流れの温度を調整するステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  9. 前記流体流れと係合させた前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整する前記ステップは、前記流体流れと係合させた前記気体流れの流速を変化させるステップを含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  10. それぞれが前記流体流れ特性調節器の内部で前記流体流れおよび制御流体流れに対応するように係合する、第1の障壁表面および第2の障壁表面を有する可撓性障壁を構築するステップをさらに含む、請求項1に記載の流体流れを調節する方法。
  11. 前記流体流れ特性調節器の中の前記第1の流体流れの係合によって、前記可撓性障壁を非弾性変形させるステップをさらに含む、請求項10に記載の流体流れを調節する方法。
  12. 前記可撓性障壁の非弾性変形を評価するステップをさらに含む、請求項11に記載の流体流れを調節する方法。
  13. 界面要素の非弾性変形のレベルに基づいて、前記制御流体流れの前記制御流体流れ特性のうちの少なくとも1つを調整するステップをさらに含む、請求項12に記載の流体流れを調節する方法。
  14. 流体流れ特性調節器であって、
    a)流体流路と、
    b)前記流体流路に隣接する制御流体流路と、
    c)前記流体流路と前記制御流体流路との間に位置する、実質的に非弾性の障壁と、
    d)前記流体流路の中の流体流れに応じて前記非弾性障壁の移動を感知する、流体流れ変動センサと、
    e)前記非弾性障壁の非弾性変形の前記移動に基づいて前記流体流れ変動センサによって生成される、流体流れ変動信号と、
    f)前記流体変動信号に応じて制御流体調整値を生成する、流体流れ変動信号分析器と、
    g)前記制御流体調整値を対応する制御流体送達調整値に変換する、制御流体送達調整要素と、
    h)前記制御流体送達調整値に基づいて、前記制御流体経路の中の制御流体の制御流体特性を調整する、制御流体コントローラと、
    を備える、流体流れ特性調節器。
  15. 前記流体流路の中の前記流体流れは、液体流れを含む、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  16. 前記流体流路の中の前記液体流れは、液化ガス、溶媒、アルコール、酸、塩基、有機溶媒、ある量の溶質を含有する溶液、フローサイトメータのためのシース流体、TRIS緩衝剤、およびクロマトグラフのための移動相から成る群より選択される、請求項15に記載の流体流れ特性調節器。
  17. 前記制御流体は、制御気体流れを含む、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  18. 前記制御流体流路の中の前記制御気体流れは、アルゴン、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、酸素、気体の混合物、および大気気体から成る群より選択される、請求項17に記載の流体流れ特性調節器。
  19. 前記制御流体コントローラは、フローサイトメータの気体圧力コントローラを備える、請求項18に記載の流体流れ特性調節器。
  20. 流体流れ生成器をさらに備える、請求項16に記載の流体流れ特性調節器。
  21. 前記流体流れ生成器は、往復ピストンポンプを備える、請求項20に記載の流体流れ特性調節器。
  22. 前記流体流れ特性調節器内に前記流体流路を画定するように、前記可撓性障壁の第1の障壁表面に係合する構成を有する、第1の調節器部分をさらに備える、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  23. 前記流体流れ特性調節器内に前記制御流体流路を画定するように、前記可撓性障壁の第2の障壁表面に係合する構成を有する、第2の調節器部分をさらに備え、前記第1の調節器部分および前記第2の調節器部分は、前記流体流路および前記制御流体流路に隣接して配置されるように係合する、請求項22に記載の流体流れ特性調節器。
  24. 前記流体流れ変動センサは、ホール効果センサの反対側に配置される磁性材料を備える、請求項23に記載の流体流れ特性調節器。
  25. 前記流体流れ変動信号は、前記ホール効果センサの電圧の変動を含む、請求項24に記載の流体流れ特性調節器。
  26. 前記流体流れ変動信号分析器は、前記電圧の変動を電圧変動値に対応するよう一致させるように動作する、請求項25に記載の流体流れ特性調節器。
  27. 前記流体流れ変動信号分析器は、前記電圧変動値を前記制御流体調整値に対応するよう一致させるようにさらに動作する、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  28. 前記流体流れ生成器に流体連結されている流体源をさらに備える、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  29. 前記流体源は、ある量のシース流体を収容し、前記流体流れは、シース流体ストリームを含む、請求項28に記載の流体流れ特性調節器。
  30. 前記シース流体ストリームを受け取る前記流体流れ特性調節器の前記流体流路に流体連結されているフローサイトメータのノズルをさらに備える、請求項29に記載の流体流れ特性調節器。
  31. 流体流れは、複数のシース流体ストリームを含み、各シース流体ストリームは、流体流れ特性調節器に流体連結されている、請求項30に記載の流体流れ特性調節器。
  32. 対応する流体流れ特性調節器の前記流路にそれぞれが流体連結されている、フローサイトメータの複数のノズルをさらに備える、請求項31に記載の流体流れ特性調節器。
  33. 同軸層流としてノズルオリフィスにおいて前記ノズルから出るように前記ノズルの中で前記シース流体ストリームに合流する試料流体ストリームの中に複数の粒子を同伴する、粒子源をさらに備える、請求項32に記載の流体流れ特性調節器。
  34. それぞれが前記フローサイトメータの前記複数のノズルのうちの1つの中で前記シース流体ストリームに対応するように合流する複数の粒子ストリームの中に複数の粒子を同伴する、粒子源をさらに備える、請求項33に記載の流体流れ特性調節器。
  35. 前記フローサイトメータノズルは、前記複数の粒子のうちの1つを含有する液滴を生成するように、前記同軸層流を振動させる、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  36. 前記複数の粒子は、複数の細胞を含む、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
  37. 前記複数の細胞は、複数の精子細胞を含む、請求項14に記載の流体流れ特性調節器。
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