СИСТЕМА ПОДАЧИ ЖИДКОСТИ С ТОЧНО ЗАДАННЫМ НЕПРЕРЫВНО РЕГУЛИРУЕМЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2014 года по МПК G01N15/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Регулятор характеристик потока текучей среды, имеющий канал потока текучей среды переменного объема, в котором поток текучей среды можно непрерывно корректировать при помощи управляющей текучей среды, позволяющей регулировать по меньшей мере одну характеристику текучей среды в канале потока текучей среды переменного объема.

Уровень техники

Имеющие точные параметры и в некоторых случаях стерильные фильтрованные текучие среды обычно подают в процессе работы в микрожидкостные устройства, такие как жидкостные хроматографы и клеточные сортеры с возбуждением флуоресценции (FACS).

Существенной проблемой при традиционной подаче текучих сред в микрожидкостные устройства может быть ограничение количества текучей среды, содержащегося в источнике текучей среды, подключенном к микрожидкостному инструменту. Например, источник текучей среды, обычно используемый для подачи проточной текучей среды в FACS, имеет 20-литровый резервуар проточной текучей среды, в который помещается проточная текучая среда. В незаполненном пространстве в источнике текучей среды можно затем создать повышенное давление, обеспечивая перемещение проточной текучей среды из источника текучей среды в FACS. Альтернативный вид источника текучей среды для FACS может содержать гибкий сосуд, вмещающий около 20 литров проточной текучей среды. Такой гибкий сосуд, содержащий проточную текучую среду, можно затем поместить в резервуар проточной текучей среды. В незаполненном пространстве между резервуаром текучей среды и гибким сосудом можно затем создать достаточное повышенное давление, обеспечивая уменьшение объема гибкого сосуда и принудительное перемещение проточной текучей среды из гибкого сосуда в FACS. В обоих примерах период непрерывной работы FACS ограничивается количеством проточной текучей среды, содержащейся в резервуаре проточной текучей среды или гибком сосуде. В то же время, конструкция резервуаров проточной текучей среды, вмещающих более 20 литров проточной текучей среды и создание грузоподъемного оборудования для перемещения гибких сосудов проточной текучей среды, вмещающих более 20 литров проточной текучей среды, может стоить чересчур дорого. К тому же, в контейнерах большого размера процедуры очистки и замены текучей среды обычно занимают больше времени, так как незаполненное воздушное пространство в таких контейнерах, работающих под давлением, больше, и снижение давления до атмосферного, а также его повышение до рабочего уровня может занимать больше времени.

Другой существенной проблемой при традиционной подаче текучих сред в микрожидкостные устройства путем создания повышенного давления в свободном пространстве в источнике текучей среды может быть формирование и удержание небольших пузырьков в содержащихся текучих средах. Эти небольшие пузырьки, обусловленные изменениями давления текучей среды, могут время от времени влиять на работу FACS или жидкостного хроматографа, прилипая к определенным местам в потоке текучей среды, что приводит к нежелательному возмущению потока вблизи точки анализа.

Другой существенной проблемой при традиционной подаче текучих сред в микрожидкостные устройства может быть стоимость стерильных упаковочных материалов, в которых содержатся текучие среды. В качестве неограничительного примера можно отметить, что стерильные упаковочные материалы составляют значительную часть затрат на производство готовых к использованию проточных текучих сред для FACS. Долю расходов на упаковку можно существенно уменьшить, используя сосуды большего по сравнению с 20-литровыми гибкими сосудами объема, такие как, например, 100-литровые кэги.

Другой существенной проблемой при традиционной подаче текучих сред в микрожидкостные устройства может быть то, что источник текучей среды выполняет функции как резервуара для текучей среды, так и регулятора потока текучей среды или характеристик потока текучей среды. В качестве одного неограничительного примера можно отметить, что работающий под давлением резервуар проточных текучих сред, используемый с FACS, функционирует и как резервуар для определенного количества проточной текучей среды, и в качестве регулятора давления и расхода проточной текучей среды. В случае, если желательно иметь большее или меньшее давление проточной текучей среды или больший или меньший ее расход, можно увеличивать или уменьшать давление в свободном пространстве резервуара проточной текучей среды для достижения желаемых значений давления и расхода. В то же время, использование источника текучей среды для выполнения множества функций накладывает ограничения на конструктивную форму источника текучей среды.

Другой существенной проблемой при традиционной подаче текучих сред в микрожидкостное устройство может быть изменение характеристик потока текучей среды между источником текучей среды и микрожидкостным устройством. В качестве неограничительного примера можно отметить, что в FACS-системе, использующей работающий под давлением резервуар проточной текучей среды, рабочее давление проточной текучей среды можно регулировать, изменяя давление газа в свободном пространстве резервуара проточной текучей среды. Однако давление проточной текучей среды в наконечниках FACS может отличаться от давления проточной текучей среды, подаваемой из резервуара проточной текучей среды, что требует компенсации путем дальнейшей корректировки давления газа в свободном пространстве резервуара проточной текучей среды. Причины изменения давления проточной текучей среды могут быть связаны с влиянием гидростатического давления вследствие разности уровней между резервуаром проточной текучей среды (соответствующим уровнем проточной текучей среды) и наконечниками FACS, или сил сопротивления в потоке текучей среды на пути движения между резервуаром текучей среды и наконечником FACS, или их комбинацией. Одним из источников силы сопротивления в потоке текучей среды по пути движения может быть фильтр, через который протекает находящаяся под давлением проточная текучая среда. Традиционный способ решения этой проблемы состоит в использовании фильтра сравнительно большого объема, хотя FACS-системы, такие как MOFLO SX®, имеющие диаметр отверстия в наконечнике 70 мкм, потребляют всего около 350-380 мл проточной текучей среды в час. Хотя использование такого фильтра снижает изменения давления по сечению фильтра, существует сопутствующее неблагоприятное обстоятельство в виде неиспользуемого объема фильтра, увеличивающее длительность процедур его безразборной очистки (более 15 минут, а в большинстве случаев - примерно 60 минут).

Другой существенной проблемой при традиционной подаче текучих сред в микрожидкостное устройство могут быть значительные отклонения одной или нескольких характеристик потока текучей среды, подаваемого из источника текучей среды в микрожидкостное устройство. Характеристики потока текучей среды могут изменяться, выходя за пределы используемых рабочих параметров конкретного микрожидкостного устройства или способа анализа. Чрезмерные отклонения характеристик потока текучей среды могут быть связаны с температурой потока текучей среды, давлением потока текучей среды, расходом текучей среды, амплитудой и частотой колебаний давления, температуры и расхода текучей среды. В некоторых FACS и жидкостных хроматографах проблемы отклонения характеристик потока текучей среды традиционно решаются, как указано выше, что сопровождается проявлением соответствующих недостатков.

Настоящее изобретение позволяет устранить все эти существенные проблемы с традиционной подачей текучих сред в микрожидкостные устройства с целью регулирования отклонений характеристик потока текучей среды или повышения эффективности обработки и анализа.

Раскрытие изобретения

Соответственно, общей задачей настоящего изобретения является создание регулятора характеристик потока текучей среды, который можно использовать с любым из множества микрожидкостных устройств, для отделения функции подачи определенного количества текучей среды в источнике текучей среды от функции регулирования характеристик потока текучей среды, подаваемого в микрожидкостное устройство.

Другой общей задачей настоящего изобретения является создание регулятора характеристик потока текучей среды, действие которого уменьшает величину отклонения одной или нескольких характеристик потока текучей среды, например, расхода текучей среды, температуры и давления потока текучей среды, амплитуды или частоты колебаний давления, температуры или расхода текучей среды.

Другой общей задачей настоящего изобретения является создание регулятора характеристик потока текучей среды, который выполняет частично функцию стерильного фильтра потока текучей среды с уменьшенным неиспользуемым объемом, составляющим от, примерно, одной пятой до, примерно, одной двадцать пятой обычного неиспользуемого объема.

Другой общей задачей настоящего изобретения может быть замена традиционных, работающих под давлением источников текучей среды для FACS ненагруженным давлением источником текучей среды, гидравлически соединенным с поршневым насосом возвратно-поступательного движения; при этом поток текучей среды поступает в регулятор характеристик потока текучей среды, который надлежащим образом уменьшает отклонение в потоке текучей среды, поступающей из насоса, позволяя сортировать частицы, такие как клетки или сперматозоиды, на основании различий в одной или нескольких характеристиках клеток, таких как количество ДНК, на сперматозоиды, имеющие Х-хромосому и сперматозоиды, имеющие Y-хромосому.

Естественно, дальнейшие задачи изобретения будут раскрыты в других частях описания, чертежах и формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема базового варианта осуществления данного изобретения;

на фиг.2 - блок-схема программно-аппаратных средств, которая может быть использована для практического применения различных вариантов осуществления данного изобретения;

на фиг.3 - отдельный вариант осуществления регулятора характеристик потока текучей среды, вид в перспективе;

на фиг.4 - отдельный вариант осуществления регулятора характеристик потока текучей среды, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг.5 - отдельный вариант осуществления регулятора характеристик потока текучей среды;

на фиг.6 - отдельный вариант осуществления регулятора характеристик потока текучей среды, вид сбоку;

на фиг.7 - отдельный вариант осуществления регулятора характеристик потока текучей среды, вид с одного конца;

на фиг.8 - отдельный вариант осуществления регулятора характеристик потока текучей среды, вид с другого конца;

на фиг.9 - график электрического напряжения вырабатываемого преобразователем Холла в зависимости от расстояния между преобразователем Холла и магнитным полем;

на фиг.10 - блок-схема отдельного варианта осуществления настоящего изобретения, подающего регулируемый поток текучей среды в проточный цитометр;

на фиг.11 - блок-схема отдельного варианта осуществления настоящего изобретения, подающего регулируемый поток текучей среды в проточный цитометр, имеющего множество наконечников, каждый из которых может генерировать капли в поток текучей среды, выходящий из отверстия соответствующего наконечника;

на фиг.12 - диаграмма для сперматозоидов, увлекаемых потоком текучей среды, регулируемым в соответствии с данным изобретением, и разделяемых на популяции, содержащие Х-хромосому и Y-хромосому;

на фиг.13 - двумерный график для сперматозоидов, увлекаемых потоком текучей среды, регулируемым в соответствии с данным изобретением, и разделяемых на выборки, содержащие Х-хромосому и Y-хромосому;

на фиг.14 - график, показывающий частоту событий, степень совпадения и интенсивность сортировки за период времени, в течение которого сперматозоиды сортируют на популяцию, содержащую Х-хромосому, и популяцию, содержащую Y-хромосому, используя FACS-систему, получающую поток текучей среды, регулируемый при помощи отдельного варианта осуществления регулятора характеристик потока текучей среды;

на фиг.15 - график, показывающий отношения степени совпадения к частоте событий, интенсивности сортировки к частоте событий, и интенсивности сортировки к степени совпадения за период времени, в течение которого сперматозоиды сортируют на популяцию, содержащую Х-хромосому, и популяцию, содержащую Y-хромосому, используя FACS-систему, получающую поток текучей среды, регулируемый при помощи отдельного варианта осуществления регулятора характеристик потока текучей среды.

Осуществление изобретения

В общем смысле, система обработки текучей среды, включающая устройства и способы для подачи текучих сред с уменьшенным отклонением в одной или нескольких характеристиках потока текучей среды. В особенности, регулятор характеристик потока текучей среды, имеющий канал потока текучей среды переменного объема, в котором поток текучей среды можно непрерывно корректировать при помощи управляющей жидкости, позволяющей регулировать по меньшей мере одну из характеристик.

Определения

Для приведенных далее терминов применяются указанные определения, кроме случаев, когда формула изобретения или другие разделы в настоящем описании содержат иные определения.

Предполагается, что все численные величины при использовании терминов "около" или "примерно" изменяются, независимо от того, указано это явным образом, или нет. Для целей настоящего изобретения интервалы могут быть выражены от "примерно" одного конкретного значения до "примерно" другого конкретного значения. Если интервал выражен таким образом, другой вариант осуществления изобретения включает интервал от одного конкретного значения до другого конкретного значения. Перечисление числовых интервалов с граничными значениями включает все численные значения, попадающие в этот интервал. Например, числовой интервал от единицы до пяти включает числовые значения 1; 1,5; 2; 2,75; 3; 3,80; 4; 5 и т.д. В дальнейшем будет подразумеваться, что граничные значения каждого интервала являются существенными как в связи с другим граничным значением, так и независимо от него. Если величины выражены примерно, с использованием наречия "около" или "примерно", следует понимать, что конкретные значения образуют другой вариант осуществления изобретения. Термин "около" или "примерно" относится к интервалу числовых значений, которые специалист полагает эквивалентными указанным числовым значениям или такими, которые имеют одинаковую функцию или результат.

Для целей настоящего изобретения формы единственного числа включают также и множественное число, кроме случаев, когда из контекста очевидно следует противоположное. Так, в качестве неограничительного примера можно отметить, что понятие "текучая среда" относится к одной или нескольким текучим средам. Как таковые, формы единственного числа, а также термины "один", "один или несколько" и "по меньшей мере, один" могут использоваться здесь взаимозаменяемо.

Как показано, в первую очередь, на фиг.1, варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать источник 1 текучей среды. В общем смысле, источник 1 текучей среды может иметь любую конфигурацию, способную вместить определенное количество текучей среды 2. В отдельных применениях, таких как жидкостные хроматографы высокого давления, источник 1 текучей среды может, например, содержать контейнер 3, например, пластмассовую или стеклянную бутыль. В других применениях, таких как проточная цитометрия, источником 1 текучей среды может, например, быть резервуар 4 проточной текучей среды, гибкий мешок 5, вмещающий определенное количество текучей среды 2, или гибкий мешок 5, который вставляют в резервуар проточной текучей среды 4.

В зависимости от применения, некоторым количеством текучей среды 2, помещаемым в источник 1 текучей среды, может быть определенное количество газа 6 или определенное количество жидкости 7. Указанное количество газа 6 может состоять из одного вида газа, например аргона, азота, двуокиси углерода, гелия, кислорода, различных видов углеводородов и т.п., или может представлять собой смесь двух и более газов, имеющих сходное или различное парциальное давление, атмосферных газов, или газ, содержащий определенное количество пара, например водяного пара и т.п. Определенное количество жидкости 7 может представлять собой сжиженный газ, например сжиженный нефтяной попутный газ, двуокись углерода при сверхкритическом давлении, или растворитель, как, например, воду, этиловый спирт, кислоту, основу, органический растворитель, например эфир, ацетонитрил, ацетон, этилацетат, бензол, четыреххлористый углерод, диэтиловый эфир и т.п., или растворитель, содержащий определенное количество растворенного вещества, такого как соль, pH-буферная соль, сахар, крахмал, растворимый полимер, органическая кислота, поверхностно-активное вещество, аминокислота, белок, нуклеотид, нуклеозид, хелатная добавка, антиоксидант, двуокись углерода, кислород, и т.п., или жидкость, содержащую частицы, такие как неорганические частицы, органические частицы, или биологические частицы, такие как нуклеиновые кислоты, пептиды, белки, клетки или сперматозоиды. В отдельных вариантах осуществления данного изобретения определенное количество текучей среды 2 может представлять собой проточную текучую среду 8 для использования в проточной цитометрии, включая водные растворы триз(гидроксиметил)аминометановой ("TRIS") (также известной как TRIZMA®) основы, (4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты) ("HEPES"), лимонной кислоты, фруктозы, физиологического буферного раствора, который может содержать фосфат натрия, фосфат калия, хлорид натрия и т.п., но не ограничиваясь ими, или, в других вариантах осуществления изобретения, может представлять собой подвижную фазу 9 для использования в хроматографии или микрожидкостном анализе частиц. Однако приведенные примеры не подразумевают их ограничительного толкования в отношении многочисленных и разнообразных текучих сред 2 (независимо от того, что имеется в виду: определенное количество газа или определенное количество жидкости), которые могут содержаться в источнике 1 текучей среды и использоваться с вариантами осуществления настоящего изобретения.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, другие варианты осуществления настоящего изобретения могут включать генератор 10 потока текучей среды. Генератор 10 потока текучей среды в процессе работы генерирует поток 11 текучей среды из источника 1 текучей среды. Генератор 10 потока текучей среды может, например, представлять собой насос 12 для жидкостной хроматографии (одно- или двухпоршневой), дозирующий клапан или иной тип насоса для хроматографии, или для других применений. Источник 1 текучей среды может представлять собой источник, работающий под давлением и генерирующий поток 11 текучей среды 2 из источника 1 текучей среды, или давление 13, действующее на гибкий мешок 5, вставленный в источник 1 текучей среды.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, другие варианты осуществления настоящего изобретения могут дополнительно включать источник 14 управляющей текучей среды. Обычно источник 14 управляющей текучей среды может содержать любой вид контейнера, способный вмещать управляющую текучую среду 57, как, например, некоторое количество сжатого газа 15 или сжатой жидкости 16. В качестве одного неограничительного примера можно отметить, что источник 14 управляющей текучей среды может представлять собой баллон 17 сжатого газа, который может быть представлен в многочисленных и разнообразных конфигурациях, например, в виде баллона 17 со сжатым газом типоразмера K (0,24×1,5 м) с внутренним объемом около 49,9 литров. Иначе, источник 14 управляющей текучей среды может представлять собой воздушный компрессор 18 (или бак воздушного компрессора) как, например, горизонтальный электрический воздушный компрессор "Ingersoll Rand", модель #3000E20FP. Приведенные выше примеры не подразумевают ограничений в отношении конфигурации или способа работы источника 14 управляющей текучей среды, содержащего управляющую текучую среду 57 (которая, в зависимости от варианта осуществления изобретения, может представлять собой некоторое количество сжатого газа 15 или сжатой жидкости 16). Сжатый газ 15 может представлять собой один вид газа, как, например, аргон, азот, двуокись углерода, гелий, кислород или смесь двух и более газов, имеющих сходное или различное парциальное давление, атмосферных газов, и т.п. Однако приведенные примеры сжатого газа 15, содержащегося в источнике 14 управляющей текучей среды, не подразумевают их ограничительного толкования в отношении многочисленных и разнообразных газов и газовых смесей, которые могут использоваться с отдельными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Далее, как видно, в первую очередь, на фиг.1, настоящее изобретение может дополнительно включать контроллер 19 управляющей текучей среды, подключенный к источнику 14 управляющей текучей среды. Контроллер 19 управляющей текучей среды управляет подачей потока 20 управляющей текучей среды из источника 14 управляющей текучей среды, обеспечивая как непрерывную, так и прерывистую подачу. Контроллер 19 управляющей текучей среды, в зависимости от варианта осуществления настоящего изобретения регулирует давление, объем, расход, температуру или другие характеристики 67 управляющей текучей среды в потоке 20 управляющей текучей среды (независимо от того, будет ли это поток 21 управляющего газа или поток 22 управляющей жидкости, подаются ли они время от времени или непрерывно из источника 14 управляющей текучей среды).

В отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 19 управляющей текучей среды может представлять собой ручной контроллер 56 текучей среды, подключенный к контроллеру 19 управляющей текучей среды для управления подачей управляющей текучей среды 57, представляющей собой определенное количество сжатого газа 15 или определенное количество сжатой жидкости 16, подаваемой из источника 14 управляющей текучей среды с регулированием по объему, расходу, давлению, температуре и т.п. В качестве неограничительного примера можно отметить, что ручной контроллер 56 текучих сред, подходящий для использования с настоящим изобретением, включает регулятор давления газа от "Seimens" (модель №41-100) или "Parker Pneutronics" (модель №VSOEPC1 0-5 0-100) (Parker Hannifin Corporation, Hollis, New Hampshire).

В других отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 19 управляющей текучей среды может представлять собой часть микрожидкостного инструмента 176 такого, как жидкостный хроматограф 23 или проточный цитометр 24. В отдельных проточных цитометрах 24, таких как MOFLO SX^® или MOFLO XDP^® от "Beckman Coulter", контроллер 19 управляющей текучей среды может представлять собой контроллер 27 давления газа проточного цитометра 24, который традиционно задает и поддерживает давление газа в одном или нескольких резервуарах проточной текучей среды (сред) для подачи проточной текучей среды 8 в проточный цитометр 24 или в источнике частиц для подачи пробной текучей среды, вмещающей множество частиц, в проточный цитометр 24. Контроллер 27 давления газа проточного цитометра 24 можно модифицировать и программировать для использования, как описано далее.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 2, другие варианты осуществления настоящего изобретения могут также включать компьютер 31. Компьютер, имеющий по меньшей мере одно процессорное устройство 32, элемент 33 памяти и шину 34, которая в рабочем состоянии соединяет компоненты компьютера 31, в том числе элемент 33 памяти и процессорное устройство 32, но не ограничиваясь ими. Компьютер 31 может представлять собой традиционный компьютер распределенный компьютер, или любой другой тип компьютера, который может содержать все или часть показанных или описанных элементов, выполняя описанные здесь функции; настоящее изобретение этим не ограничивается. Процессорное устройство 32 может включать одно центральное процессорное устройство (CPU) или несколько процессорных устройств, работающих параллельно для обработки цифровой информации, или процессор цифровой обработки сигналов (DSP) плюс главный процессор и т.п., но не ограничиваясь ими. Шина 34 может быть шиной любого из приведенных далее типов конфигурации, как, например, шиной памяти или контроллером памяти, периферийной шиной или локальной шиной, использующей любую из множества разнообразных архитектур шин, не ограничиваясь указанными типами. Элемент 33 памяти может представлять собой постоянное запоминающее устройство (ROM) 35 или оперативное запоминающее устройство (RAM) 36, или и то, и другое, не ограничиваясь указанными типами. Базовая система ввода/вывода (BIOS) 37, содержащая программы, помогающие передавать данные между компонентами компьютера 31, например, во время его запуска, может храниться в элементе 33 памяти. Кроме того, компьютер 31 может иметь накопитель 38 на жестких дисках для записи информации на жесткий диск и ее чтения, накопитель 40 на магнитных дисках для записи информации на съемный магнитный диск 41 и ее чтения, и накопитель 42 на оптических дисках для записи информации на съемный оптический диск 43 и ее чтения. В качестве оптического диска можно использовать CD ROM или другой оптический носитель информации, который для краткости здесь не описан, так как все они достаточно полно описаны для специалиста в данной области, что позволяет создавать и использовать множество разнообразных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Накопитель 38 на жестких дисках, накопитель 40 на магнитных дисках и накопитель 42 на оптических дисках могут подключаться к шине 34 интерфейсом 44 жесткого диска, интерфейсом 45 магнитного диска и интерфейсом 46 оптического диска, соответственно. Накопители и связанные с ними носители информации могут обеспечить энергонезависимое хранение пригодных для ввода в компьютер инструкций, систем данных, программных модулей и других данных для компьютера 31. Специалистам следует учитывать тот факт, что в вариантах осуществления настоящего изобретения может быть использован любой тип носителей, пригодный для использования с компьютерами и способный хранить данные, пригодные для ввода в компьютер, как, например, магнитные кассеты, карты флэш-памяти, цифровые видеодиски, картриджи Бернулли, память RAM и ROM и т.п.

Кроме того, компьютер 31 может иметь операционную систему 47 и приложение 48 управления контроллером управляющей текучей среды, которые могут храниться на или в жестком диске 39, магнитном диске 40, оптическом диске 42, или элементе 33 памяти или, иначе, при этом функциональность приложения 48 контроллера управляющей текучей среды может быть реализована с применением специализированной интегральной схемы для приложений (ASIC) или программируемой логической матрицы типа FPGA и т.п. Приложение 48 контроллера управляющей текучей среды, загруженное на компьютер 31, создает машину, так что инструкции, исполняемые на компьютере 31 или другом программируемом устройстве обработки данных, реализуют функции, указанные в блоке или блоках структурной схемы, показанной на чертежах и описанной здесь и далее.

Соответственно, функциональные блоки блок-схем и структурных иллюстраций поддерживают комбинации средств, комбинации шагов и средства программных инструкций для выполнения указанных функций. Следует также понимать, что каждый функциональный блок блок-схем и структурных иллюстраций и комбинации функциональных блоков на блок-схемах и структурных иллюстрациях можно реализовать или при помощи компьютерных систем на базе специализированного аппаратного обеспечения, выполняющего указанные функции или шаги, или при помощи соответствующих комбинаций специализированного аппаратного обеспечения и компьютерных инструкций.

Следует учитывать, что показанные и описанные здесь отдельные варианты реализации приведены лишь для иллюстрации настоящего изобретения и наилучшего способа его работы и не подразумевают какого-либо ограничения сферы охвата настоящего изобретения каким-либо способом. Действительно, для краткости детальные описания традиционных сетей передачи данных, разработки приложений и других функциональных аспектов систем (и элементов отдельных рабочих компонентов систем) могут быть здесь опущены. Кроме того, подразумевается, что соединительные линии, показанные на различных, приведенных здесь чертежах, представляют типичные функциональные связи и/или физические соединения между различными элементами. Следует отметить, что в практических системах кодирования/декодирования данных могут присутствовать множество альтернативных или дополнительных функциональных связей или физических соединений.

Пользователь 49 компьютера может вводить команды и информацию в компьютер 31 при помощи устройств 50 ввода, таких как клавиатура, и указывающего устройства, такого как мышь. Другие устройства 50 ввода могут включать микрофон, джойстик, геймпад, спутниковую тарелку, сканнер и т.п. Эти и другие устройства 50 ввода часто подключаются к процессорному устройству 32 при помощи интерфейса 51 последовательного порта, который может быть подключен к шине 34, но могут подключаться и при помощи других интерфейсов, например, через параллельный порт, игровой порт или по универсальной последовательной шине (USB). Монитор 52 или другой вид дисплейного устройства также может быть подключен к шине 34 при помощи интерфейсов, таких как видеоадаптер 53, и т.п. Кроме монитора 52 компьютер 31 может дополнительно содержать периферийные устройства 54 вывода, такие как акустические колонки и принтеры.

Событие "щелчок мышью" происходит, когда пользователь 49 компьютера включает по меньшей мере одну функцию приложения 48 контроллера управляющей текучей среды или функцию другой программы или другого приложения путем действия или использования команды, которые, например, могут включать нажатие и отпускание кнопки мыши, в то время как курсорный элемент находится над управляющей иконкой, показываемой на мониторе 52. При этом не подразумевается, что событие "щелчок мышью" ограничивается нажатием и отпусканием кнопки мыши, в то время как курсорный элемент находится над управляющей иконкой. Вместо этого подразумевается, что событие "щелчок мышью" охватывает в широком понимании любое действие или команду пользователя 49 компьютера, посредством которой активируют или выполняют ту или иную функцию операционной системы 47 или приложения 48 контроллера управляющей текучей среды, или другой программы или приложения, независимо от того, происходит ли это путем выбора мышью одной или нескольких управляющих иконок или подачи пользователем 49 компьютера команды голосом, нажатия клавиши(клавиш) на клавиатуре, мыши, сенсорном экране, сенсорной панели или иным образом.

Хотя компьютер 31, показанный на фиг.1, можно использовать для практического осуществления настоящего изобретения, включая его наилучший вариант, не подразумевается, что описание наилучшего варианта практического осуществления настоящего изобретения или любого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения будет ограничительным с точки зрения использования широкого разнообразия похожих, различных, или эквивалентных компьютерных или сетевых средств для практического использования вариантов осуществления настоящего изобретения, которые включают портативные устройства, такие как КПК или мобильные телефоны, многопроцессорные системы, микропроцессорные или программируемые бытовые приборы, сетевые ПК, миникомпьютеры, универсальные ЭВМ, программные логические контроллеры и т.д., но не ограничиваются ими.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 2, где показаны отдельные варианты осуществления настоящего изобретения, компьютер 31 и приложение 48 контроллера управляющей текучей среды и контроллер 19 управляющей текучей среды могут быть элементами микрожидкостного инструмента 176, такого как жидкостный хроматограф 23 высокого давления или проточный цитометр 24, как, например, REFLECTION™ или проточные цитометры MOFLO®, MOFLO® SX, или MOFLO® XDP; однако эти конкретные примеры не подразумевают ограничений в отношении многочисленных и разнообразных видов микрожидкостных инструментов 176, жидкостных хроматографов 23 или проточных цитометров 24, которые могут включать компьютер 31, имеющий программные приложения 55, которые можно использовать для активации функций контроллера 19 управляющей текучей среды, обеспечивая прерывистую или непрерывную подачу управляющей текучей среды 57 (например, сжатого газа 15 или сжатой жидкости 16) из источника 14 управляющей текучей среды, как описано выше.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения компьютер 31 можно отделить от микрожидкостного инструмента 176, такого как описанные выше, и в него можно загрузить приложение 48 контроллера управляющей текучей среды. Приложение 48 контроллера управляющей текучей среды, загруженное в компьютер 31, можно выполнить для реализации функций контроллера 19 управляющей текучей среды и регулирования прерывистой или непрерывной подачи управляющей текучей среды 57 (сжатого газа 15 или сжатой жидкости 16) из источника 14 управляющей текучей среды. Иначе, компьютер 31 с загруженным приложением 48 контроллера управляющей текучей среды и контроллер 19 управляющей текучей среды могут представлять собой один блок или одно устройство.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 3-8, другие варианты осуществления настоящего изобретения могут дополнительно включать регулятор 58 характеристик потока текучей среды. Регулятор 58 характеристик потока текучей среды может работать, получая поток 11 текучей среды в виде определенного количества текучей среды 7 из источника 1 текучей среды (независимо от вида генератора 10 потока текучей среды, используемого для генерирования потока 11 текучей среды). Поток 11 текучей среды, получаемый регулятором 58 характеристик потока текучей среды, может иметь одну или несколько характеристик 59 потока текучей среды. Термин "поток текучей среды" применительно к вариантам осуществления настоящего изобретения может включать непрерывное, переменное или прерывистое течение определенного количества текучей среды 2 из источника 1 текучей среды без ограничений по объему, расходу, давлению, длительности и т.п. Поток 11 текучей среды для некоторых применений может быть прерывистым. При этом расход текучей среды изменяется от нуля до определенного значения расхода или может быть изменяющимся в рабочих пределах определенного инструмента, такого как жидкостный хроматограф 23 высокого давления или проточный цитометр 24, или может быть непрерывным с большими или меньшими отклонениями в одной из характеристик 59 потока текучей среды; однако, термин "поток текучей среды" не подразумевает ограничений этими конкретными примерами. Термин "характеристика(ки) потока текучей среды" применительно к вариантам осуществления настоящего изобретения означает одну характеристику 59 потока текучей среды или комбинацию характеристик 59 потока текучей среды для потока 11 текучей среды, по меньшей мере одну из которых можно регулировать или изменять в регуляторе 58 характеристик потока текучей среды. Одна или несколько характеристик 59 потока 11 текучей среды, которые можно регулировать или изменять в регуляторе 58 характеристик потока текучей среды, могут представлять собой температуру потока текучей среды, давление потока текучей среды, расход текучей среды, амплитуду или частоту колебаний давления, температуры или расхода текучей среды. В то же время, этот перечень отдельных характеристик 59 потока текучей среды не подразумевается как ограничительный в отношении характеристик 59 потока текучей среды, которые можно регулировать или изменять в регуляторе 58 характеристик потока текучей среды. В качестве неограничительного примера генератор 10 потока текучей среды может генерировать пульсацию потока 11 текучей среды, получаемого регулятором 58 характеристик потока текучей среды, имеющую определенную форму(ы) волны и определенную частоту и амплитуду. Эти характеристики 59 пульсаций в потоке 11 текучей среды можно регулировать или изменять в регуляторе 58 характеристик потока текучей среды, как описано ниже. В частности эти характеристики 59 потока текучей среды могут включать форму волны давления и расхода (отклонений в давлении потока текучей среды или расходе текучей среды), генерируемые в процессе работы двухпоршневого насоса для жидкостной хроматографии 12, такого как Jasco Intelligent HPLC Pump, модель №PU-2086 или 2087 (Jasco Corporation, 2967-5, Ishishkwawa-cho, Hachioji, Tokyo, Japan). Кроме того, фактический уровень по меньшей мере одной характеристики 59 потока текучей среды можно оценить или измерить для сравнения с предварительно заданным (или желаемым уровнем) той же по меньшей мере одной характеристики 59 потока текучей среды, как описано далее.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 3-8, другие варианты выполнения регулятора 58 характеристик потока текучей среды могут иметь конфигурацию, которая определяет внутреннюю камеру 60. Внутренняя камера 60 регулятора 58 характеристик потока текучей среды может иметь конфигурацию, которая определяет канал 61 потока текучей среды, в котором определенное количество текучей среды 2, полученное из источника 1 текучей среды, перемещается между входным отверстием 62 для потока текучей среды и выходным отверстием 63 (для потока 11 текучей среды). Внутренняя камера 60 регулятора характеристик 58 потока текучей среды дополнительно определяет канал 64 потока управляющей текучей среды, в котором определенное количество управляющей текучей среды 57, полученное из источника 14 управляющей текучей среды, перемещается между входным отверстием 65 для управляющей текучей среды и выходным отверстием 66 для управляющей текучей среды (потока 20 управляющей текучей среды). В общем, варианты выполнения регулятора 58 характеристик потока текучей среды сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечить 61 канал потока текучей среды и канал 64 управляющей текучей среды, расположенные внутри регулятора 58 характеристик потока текучей среды, который дает возможность привести одну или несколько характеристик 59 потока 11 текучей среды в соответствие с одной или несколькими управляющими характеристиками 67 потока 20 управляющей текучей среды по мере того, как определенное количество управляющей текучей среды 57 перемещается между входным 65 и выходным 66 отверстиями для управляющей текучей среды, и некоторое количество текучей среды 2 перемещается между входным 62 и выходным 63 отверстиями для потока текучей среды.

Отдельные варианты осуществления настоящего изобретения могут иметь только входное отверстие 65 для управляющей текучей среды, соединенное с регулятором 58 характеристик потока текучей среды; при этом канал 64 управляющей текучей среды имеет закрытый конец. В этих вариантах осуществления изобретения выходное отверстие 66 для управляющей текучей среды может содержать редукционный клапан, сбросной клапан, дренажный клапан и т.п., соединенные с регулятором 58 характеристик потока текучей среды или контроллером 19 управляющей текучей среды, и управляемые контроллером 19 управляющей текучей среды для поддержания желаемого уровня, по меньшей мере, одной характеристики 67 управляющей текучей среды.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, другие варианты осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды могут дополнительно иметь гибкую перегородку 68, которая гидравлически изолирует канал 61 потока текучей среды от канала 64 потока управляющей текучей среды. В качестве неограничительного примера можно отметить, что в вариантах осуществления настоящего изобретения, показанных на фиг.1 и 3-8, используют гибкую перегородку 68, содержащую в значительной мере плоский лист гибкого материала, имеющий толщину, которая позволяет разместить первую поверхность 69 перегородки и вторую поверхность 70 перегородки на по существу противоположных сторонах плоскости. Первая поверхность 69 гибкой перегородки частично определяет конфигурацию канала 61 потока текучей среды, а вторая поверхность 70 гибкой перегородки частично определяет конфигурацию канала 64 потока управляющей текучей среды. Первая поверхность 69 гибкой перегородки действует на поток 11 текучей среды частично или полностью вдоль канала 61 потока текучей среды между входным отверстием 62 для потока текучей среды и выходным отверстием 63 для потока текучей среды. Вторая поверхность 70 перегородки действует на поток 20 управляющей текучей среды частично или полностью вдоль канала 64 потока управляющей текучей среды между входным отверстием 65 для управляющей текучей среды и выходным отверстием 66 для управляющей текучей среды (или, в тех вариантах осуществления, в которых имеется только входное отверстие 65 для управляющей текучей среды, - второй поверхностью перегородки). Обычно, гибкую перегородку 68 выполняют из неэластичного гибкого материала, по существу непроницаемого для потока 11 текучей среды и потока 20 управляющей текучей среды в пределах регулятора 58 характеристик потока текучей среды, который может деформироваться или смещаться без существенного растяжения в большей или меньшей степени в зависимости от нагрузки, приложенной к первой 69 или второй 70 поверхности перегородки со стороны потока 11 текучей среды или потока 20 управляющей текучей среды. В отдельных вариантах осуществления изобретения гибкая перегородка 68 не накапливает от получаемой нагрузки энергию, достаточную для ее возвращения к первоначальной форме. Вместо этого, гибкую перегородку 68 можно изготовить из неэластичного гибкого материала, который деформируется или перемещается в зависимости от того, какой из потоков (поток 11 текучей среды или поток 20 управляющей текучей среды) оказывает на него большее давление. При использовании неэластичного гибкого материала, как описано выше, гибкая перегородка 68 не сопротивляется нагрузке, создаваемой потоком 11 текучей среды или потоком 20 управляющей текучей среды, а деформируется в зависимости от относительной нагрузки, изменяя конфигурацию канала 61 потока текучей среды или канала 64 потока управляющей текучей среды. Без ограничения сказанного выше, гибкая перегородка 68 из неэластичного гибкого материала может быть изготовлена из полиэтилена низкой плотности (высокого давления).

Как видно на фиг.1 и 4, отдельный неограничительный вариант осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды содержит внутреннюю камеру 60, которая включает канал 61 потока текучей среды, имеющий объем между входным отверстием 62 для потока текучей среды и выходным отверстием 63 для потока текучей среды от примерно 15 мл до примерно 35 мл, и канал 64 потока управляющей текучей среды, имеющий объем от примерно 100 мл до примерно 200 мл. Как показано на фиг.4, форма канала 64 потока управляющей текучей среды и форма канала 61 потока текучей среды на виде сверху может быть овальной. В отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения канал 61 потока текучей среды и канал 64 потока управляющей текучей среды на виде сверху могут быть овальной формы и могут иметь длину 75 в интервале от примерно 127 мм до примерно 230 мм и ширину 76 в интервале от примерно 25 мм до примерно 76 мм. Боковая стенка 71 канала 61 потока текучей среды овальной конструктивной формы может быть, в основном, вертикальной, имеющей высоту 72 в интервале от примерно 1,6 мм до примерно 9,5 мм. Боковая стенка 73 канала 64 потока управляющей текучей среды овальной конструктивной формы может быть, в основном, вертикальной, имеющей высоту 74 в интервале от примерно 12,7 мм до примерно 25,4 мм. Такой конкретный объем и размерные отношения между каналом 61 потока текучей среды и каналом 64 потока управляющей текучей среды не подразумеваются как ограничительные, но приведены здесь, чтобы дать достаточное объяснение, исходя из которого специалист в данной области может реализовать многочисленные и разнообразные варианты осуществления регулятора характеристик потока текучей среды.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 4, другой неограничительный вариант осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, предназначенный для использования в высокопроизводительных жидкостных хроматографах 23 или проточных цитометрах 24, может иметь канал 61 потока текучей среды и канал 64 потока управляющей текучей среды, имеющий на виде сверху конструктивную форму в виде овала примерно 184 мм в длину 75 и примерно 82,5 мм в ширину 76. Боковая стенка 71 канала 61 потока текучей среды овальной конструктивной формы может быть в основном вертикальной и иметь высоту 72 примерно 3,2 мм, а боковая стенка 73 канала 64 потока управляющей текучей среды может иметь высоту 74, равную примерно 19 мм. Объем канала 61 потока текучей среды в данной конкретной конфигурации составляет около 25 мл, а объем канала 64 потока управляющей текучей среды - около 180 мл. К тому же, размерные отношения не подразумеваются как ограничительные и приведены лишь с целью дать возможность специалисту в данной сфере составить представление о многочисленных и разнообразных вариантах осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, который может иметь канал 61 потока текучей среды и канал 64 потока управляющей текучей среды и который может иметь подобную или существенно отличающуюся конструктивную форму, например цилиндрическую, ромбовидную, прямоугольную и т.п.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 4, гибкая перегородка 68 может быть герметично установлена между первой частью 77 регулятора, имеющей внутреннюю поверхность 78, определяющую конфигурацию канала 64 управляющей текучей среды, и второй частью 79 регулятора, имеющей внутреннюю поверхность 80, которая определяет конфигурацию канала 61 потока текучей среды. Герметичную установку гибкой перегородки 68 между первой частью 77 регулятора и второй частью 79 регулятора можно обеспечить, используя несколько механических крепежных деталей 81, которые соответствующим образом прижимают поверхности гибкой перегородки 68 к соответствующим поверхностям первой части 77 регулятора и второй части 79 регулятора. Хотя несколько механических крепежных деталей 81, использованных в варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.3, представляет собой несколько крепежных деталей со спиральной резьбой, таких как винты с внутренним шестигранником; настоящее изобретение не ограничивается ими и механические крепежные детали 81 могут представлять собой, например, болты с гайками и спирально нарезанной резьбой, прессуемые зажимы и т.п. В некоторых вариантах осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, первый уплотняющий элемент 82 может быть расположен между прижимаемыми поверхностями второй части 79 регулятора и соответствующей прижимаемой поверхностью гибкой перегородки 68. Подобным образом, второй уплотняющий элемент 83 может быть расположен между прижимаемыми поверхностями первой части 77 регулятора и соответствующей прижимаемой поверхностью гибкой перегородки 68.

Как видно, в первую очередь, на фиг.4, другой показанный вариант осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды имеет два входных 62 и два выходных 63 отверстия для потока текучей среды. Однако изобретение этим не ограничивается. В отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены одно входное отверстие 62 и одно выходное отверстие 63 для потока текучей среды, или одно входное отверстие 62 и два выходных отверстия 63 для потока текучей среды, или два входных отверстия 62 и одно выходное отверстие 63 для потока текучей среды, или большее или меньшее число входных отверстий 62 для потока текучей среды или выходных отверстий 63 для потока текучей среды в различных комбинациях и перестановках в зависимости от применения.

Подобным образом, отдельный вариант осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, показанный на фиг.3, имеет два входных отверстия 65 и два выходных отверстия 66 для потока управляющей текучей среды; однако данное изобретение этим не ограничивается. В отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены одно входное отверстие 65 и одно выходное отверстие 66 для потока управляющей текучей среды или одно входное отверстие 65 и два выходных отверстия 66 для потока управляющей текучей среды, или большее или меньшее число входных 65 или выходных 66 отверстий для потока управляющей текучей среды в различных комбинациях и перестановках в зависимости от применения.

Как видно, в частности, на фиг.4, в отдельных вариантах осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, два входных отверстия 62 для потока текучей среды можно использовать в качестве входного отверстия 186 для контроля температуры управляющей текучей среды и выходного отверстия 187 для контроля температуры управляющей текучей среды, между которыми расположен канал 188 контроля температуры управляющей текучей среды (показан прерывистыми линиями), в котором может протекать текучая среда 189 контроля температуры, регулирующая температуру в регуляторе 58 характеристик потока текучей среды. Соответственно, два выходных отверстия 63 для потока текучей среды могут работать в качестве входного отверстия 62 и выходного отверстия 63 канала 61 потока текучей среды.

Отдельные варианты осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды могут дополнительно включать фильтр 190 потока текучей среды. Фильтр 190 потока текучей среды, показанный на фиг.4, может иметь круглую форму; однако изобретение этим не ограничивается. Вторая часть 79 регулятора может иметь конфигурацию, которая обеспечивает герметичное прижатие по периметру 191 фильтра. Герметичное прижатие фильтра 190 потока текучей среды ко второй части 79 регулятора приводит к тому, что поток 11 текучей среды проходит через фильтр 190 потока текучей среды и лишь затем поступает в канал 61 потока текучей среды регулятора 58 характеристик потока текучей среды; при этом фильтр может удалять патогенные организмы и частицы из потока 11 текучей среды. Варианты осуществления фильтра 190 потока текучей среды могут иметь поры размером в 2 мкм. В качестве неограничительного примера можно отметить, что подходящий фильтр 190 потока текучей среды можно приобрести в Meissner Filtration Products, Inc. - номер по каталогу SM0.2-25-1S. Он имеет круглую форму, а активная поверхность фильтра составляет 4 см². Вторую часть 79 регулятора можно дополнительно сконфигурировать для установки фритты 192 из пористой пластмассы или стекла, которая может быть расположена рядом с фильтром 190 потока текучей среды, обеспечивая ему поддержку. Поток 11 текучей среды может проходить через фильтр 190 потока текучей среды и рядом расположенную фритту 192 и лишь затем - поступать в канал 61 потока текучей среды. Дистанционирующий элемент 193 можно расположить между фриттой 192 и первой поверхностью 69 перегородки. Герметичный контакт первой части 77 регулятора и второй части 79 регулятора с соответствующими частями противоположных - первой 69 и второй 70 - поверхностей перегородки также может обеспечить герметичный контакт первой поверхности 69 перегородки с соответствующими поверхностями дистанционирующего элемента 193. Дистанционирующий элемент 193 может также иметь выходное отверстие 194, через которое профильтрованный поток 11 текучей среды поступает в канал 61 потока текучей среды регулятора 58 характеристик потока текучей среды.

Как видно, в первую очередь, на фиг.4, другой показанный вариант осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды имеет дополнительно переходник 84 входного отверстия для потока текучей среды, состоящий из корпуса 85 переходника, имеющего первый конец 86 со спиральной резьбой для вкручивания в ответную спиральную резьбу входного отверстия 62 для потока текучей среды во второй части 79 регулятора. Корпус 85 переходника входного отверстия для потока текучей среды, имеющий второй конец 87 переходника со спиральной резьбой для соединения с ответной спиральной резьбой переходной муфты 88 трубопровода 89 потока среды, который обеспечивает канал 61 потока текучей среды между генератором 10 потока текучей среды и регулятором 58 характеристик потока текучей среды. Хотя корпус 85 переходника входного отверстия для потока текучей среды, изображенный на фиг.4, имеет первый 86 и второй 87 конец переходника со спиральной резьбой, настоящее изобретение этим не ограничивается и предполагает возможность использования любого соединения входного отверстия 62 и переходника 84 входного отверстия для потока текучей среды, обеспечивающего по существу герметичное уплотнение текучей среды, включая сварное, резьбовое со свариванием, обжимной фитинг, сопряженные спиральные резьбы, быстроразъединяемые фитинги и т.п. В некоторых вариантах осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды вторая часть 79 регулятора может иметь два или больше входных отверстий 62 для потока текучей среды и только одно входное отверстие 62 может использоваться для отдельного применения, а другие входные отверстия 62 для потока текучей среды запирают запирающим элементом 90, имеющим запорный конец 91, имеющий в качестве неограничительного примера спиральную резьбу для резьбового соединения с неиспользующимися входными отверстиями 62 для потока текучей среды.

Подобным образом, другой вариант осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, показанный на фиг.4, содержит входной переходник 92 потока управляющей текучей среды, который имеет корпус 93 переходника, имеющий первый конец 94 переходника со спиральной резьбой для вкручивания в ответную спиральную резьбу входного отверстия 65 для потока управляющей текучей среды первой части 77 регулятора. Корпус 93 переходника входного отверстия 65 для потока управляющей текучей среды имеет второй конец 95 переходника, который может иметь спиральную резьбу для вкручивания в ответную спиральную резьбу переходной муфты 96 трубопровода 97 управляющей текучей среды, обеспечивающего канал 64 потока управляющей текучей среды между контроллером 19 давления воздуха и регулятором 58 характеристик потока текучей среды. Хотя корпуса 93 переходников входного отверстия 65 для потока управляющей текучей среды, показанные на фиг.4, имеют первый конец 94 и второй конец 95, имеющие спиральную резьбу, изобретение этим не ограничивается и предполагает возможность использования любого соединения входного отверстия 62 для потока управляющей текучей среды и входного переходника 92 потока управляющей текучей среды, обеспечивающего по существу герметичное уплотнение текучей среды, включая сварное, резьбовое со свариванием, обжимной фитинг, сопряженные спиральные резьбы и т.п. В некоторых вариантах осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды первая часть 77 регулятора может иметь два или больше входных отверстий 62 для потока управляющей текучей среды, и только одно входное отверстие 62 может использоваться для отдельного применения, а другие входные отверстия 62 для потока текучей среды запирают запирающим элементом 90, имеющим запорный конец 91 (или другую конфигурацию, сопрягающуюся с входным отверстием для управляющей текучей среды) для запирания неиспользующихся входных отверстий 62 для потока текучей среды.

Как видно на фиг.4, другие варианты осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды могут подобным образом включать один или несколько переходников 98 выходного отверстия для потока текучей среды и один или несколько переходников 99 выходного отверстия для управляющей текучей среды. При этом каждый из них имеет соответствующий корпус 100 переходника, имеющий соответствующий первый конец 101 переходника и второй конец 102 переходника, имеющий подобные многочисленные и разнообразные конструктивные формы, которые позволяют обеспечить их, в основном, герметичное соединение с одним или несколькими выходными отверстиями 63 для потока текучей среды и одним или несколькими выходными отверстиями 66 для потока управляющей текучей среды и, в основном, герметичное соединение с одним или несколькими соответствующими выходными трубопроводами 103 потока текучей среды или одним или несколькими выходными трубопроводами 104 управляющей текучей среды.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, другие отдельные варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать один или несколько датчиков 105 отклонения потока текучей среды, каждый из которых генерирует сигнал 106 об отклонении потока текучей среды, который изменяется в зависимости от воспринятого датчиком отклонения в потоке 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды внутри регулятора 58 характеристик потока текучей среды. Отклонение в потоке 11 текучей среды в канале 61 текучей среды внутри регулятора 58 характеристик потока текучей среды может включать в качестве неограничительных примеров отклонение в объеме потока 11 текучей среды, отклонение в уровне потока 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды, отклонение температуры потока 11 текучей среды, отклонение давления потока 11 текучей среды и т.п.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, в отдельном показанном варианте осуществления настоящего изобретения датчик 105 отклонения потока текучей среды может в процессе работы генерировать сигнал 106 отклонения потока текучей среды, который изменяется в зависимости от воспринятого датчиком перемещения 107 гибкой перегородки 68. Гибкая перегородка 68 может перемещаться в ответ на отклонение в потоке 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды, который контактирует с первой поверхностью 69 перегородки. Перемещение гибкой перегородки 68 включает движение, смещение, перемещение, изгиб, деформацию, изменение местоположения и т.п.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1 и 2, другой неограничительный пример датчика 105 отклонения потока текучей среды, который может генерировать сигнал 106 отклонения потока текучей среды, основанный на воспринятом датчиком перемещении 107 гибкой перегородки 68, включает преобразователь 108 Холла. Преобразователи 108 Холла потребляют небольшое количество электрического тока 109 и при протекании тока их электрическое сопротивление 110 может изменяться под воздействием сил магнитного поля 111. Отклонение полярности и напряженности магнитного поля 111 может соответственно вызвать отклонение электрического сопротивления 110 в преобразователе 108 Холла и соответственно разницу между входным напряжением 112 и выходным напряжением 187 преобразователя 108 Холла можно преобразовать из аналогового сигнала 113 в цифровой сигнал 114 при помощи аналогово-цифрового преобразователя 115. Результирующий цифровой сигнал 114 можно принять и оценить при помощи приложения 48 контроллера управляющей текучей среды (см. фиг.2), управляемого компьютером 31. Частично, приложение 48 контроллера управляющей текучей среды содержит анализатор 116 сигналов отклонения потока текучей среды, который в процессе работы получает и анализирует цифровой сигнал 114 и генерирует непрерывный поток значений 117 отклонения напряжения, который соответствует разности между входным напряжением 112 и выходным напряжением 187 преобразователя 108 Холла. Кроме того, приложение 48 контроллера управляющей текучей среды может иметь элемент 118 реагирования на величину отклонения напряжения, который в процессе работы получает значения 117 отклонения напряжения и непрерывно или время от времени реагирует на значения 117 отклонения напряжения, вырабатывая соответствующие корректирующие значения 119 управляющей текучей среды. Эти корректирующие значения 119 управляющей текучей среды могут включать, в зависимости от варианта осуществления настоящего изобретения, корректирующие значения давления газа, объема газа, расхода подачи газа и т.п., а корректирующий элемент 120 подачи управляющей текучей среды может в процессе работы получать корректирующие значения 119 управляющей текучей среды и в ответ генерировать непрерывно или время от времени корректирующие значения 121 подачи управляющей текучей среды, поступающие в контроллер 19 управляющей текучей среды. В зависимости от корректирующих значений 121 подачи управляющей текучей среды контроллер 19 управляющей текучей среды в процессе работы время от времени или непрерывно корректирует характеристики 67 (объем, давление, расход, температуру, и т.п.) управляющей текучей среды 57, подаваемой из источника 14 управляющей текучей среды. Определенное количество управляющей текучей среды 57, имеющее характеристики 67 управляющей текучей среды, скорректированные контроллером 19 управляющей текучей среды, может поступать в канал 64 потока управляющей текучей среды в первой части 77 регулятора, действуя непосредственно на поток 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды или действуя опосредованно на поток 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды путем действия на гибкую перегородку 68.

В некоторых вариантах осуществления управляющая текучая среда 57 может представлять собой определенное количество газа 15, регулируемое при постоянном давлении газа контроллером 19 управляющей текучей среды путем смещения гибкой перегородки 68 таким образом, что поток 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды все время движется с постоянным расходом. По мере того как поток 11 текучей среды, сгенерированный путем перемещения гибкой перегородки 68, выбрасывает некоторое количество текучей среды в канал 61 потока текучей среды, смещение гибкой перегородки 68, воспринятое датчиком 105 отклонения потока текучей среды, приводит к формированию значений 117 отклонения напряжения, которые можно использовать для регулирования работы насоса 12 жидкостного хроматографа высокого давления (или другого насоса), восполняя количество текучей среды в проточном канале 61 регулятора 58 характеристик потока текучей среды. Таким образом, поток 11 текучей среды, выходящий из регулятора 58 характеристик потока текучей среды, может иметь постоянный расход, в то время как входящий поток 11 текучей среды, поступающий в канал 61 потока текучей среды регулятора 58 характеристик потока текучей среды, может иметь изменяющийся расход текучей среды, соответствующий режиму работы насоса 12 жидкостного хроматографа высокого давления.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, в тех отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения, которые содержат преобразователь 108 Холла и гибкую перегородку 68, преобразователь 108 Холла можно установить на второй поверхности 70 гибкой перегородки 68 или на внутренней поверхности 78 первой части 77 регулятора (или прикрепить на опоре, выступающей из внутренней поверхности 78 первой части 77 регулятора в направлении гибкой перегородки 68) в зависимости от применения. Магнитный материал 122, способный генерировать магнитное поле 111 достаточной силы, чтобы изменить электрическое сопротивление 110 преобразователя 108 Холла, можно смонтировать на второй поверхности 70 гибкой перегородки 68 или на внутренней поверхности 78 первой части 77 регулятора (или укрепить на опоре, выступающей из внутренней поверхности 78 первой части 77 регулятора в направлении к гибкой перегородке 68). Магнитный материал 122 и преобразователь 108 Холла в отдельном варианте осуществления изобретения можно устанавливать напротив друг друга на некотором расстоянии 123 между ними. При перемещении гибкой перегородки 68 в ответ на изменение потока 20 управляющей текучей среды в канале 64 потока управляющей текучей среды расстояние 123 между магнитным материалом 122 и преобразователем 108 Холла соответственно увеличивается или уменьшается, что приводит к увеличению или уменьшению электрического сопротивления 110 преобразователя 108 Холла и соответственно - к увеличению или уменьшению напряжения 112, как описано выше. Сигнал 106 отклонения потока текучей среды можно передать в компьютер 31 или на другой индикатор 126 напряжения, используемый в качестве элемента 127 цепи сигнала, как описано выше. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, где отсутствует гибкая перегородка 68, преобразователь 108 Холла можно установить на внутренней поверхности 78 первой части 77 регулятора, а магнитный материал 122 может дополнительно включать поплавок 124, реагирующий на изменение уровня текучей среды 11 в канале 61 потока текучей среды.

Как видно, в первую очередь, на фиг.1, другие варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать источник 124 питания и, в случае необходимости, силовой преобразователь 125 (например, "преобразователь 120 В переменного тока в 4.5 В постоянного тока") и другие элементы 177 электрической схемы для подведения электрического тока 109 к датчику 105 отклонения текучей среды (включая те варианты осуществления настоящего изобретения, в которых имеется преобразователь 108 Холла). Регулятор 58 характеристик потока текучей среды может, кроме того, содержать разъем 128, имеющий гермоввод, через который могут проходить элементы 177 электрических цепей и элементы 127 цепей сигнала.

Обратимся теперь, в первую очередь, к фиг.9, где представлен график зависимости расстояния 178 между магнитным материалом 122 и преобразователем 108 Холла и напряжением 112, генерируемым преобразователем 108 Холла. Как видно из графика, чем больше расстояние до магнитного материала 122 (и слабее сила магнитного поля 111), тем меньше величина напряжения 112, генерируемого преобразователем 108 Холла. Хотя отдельные примеры настоящего изобретения предусматривают использование одного преобразователя 108 Холла, изобретение этим не ограничивается в отношении количества и характера разнообразных датчиков 105 отклонения потока текучей среды и датчиков 129 отклонения температуры, которые можно использовать в других вариантах осуществления настоящего изобретения, включая измерители расстояния на базе светодиодов, ультразвуковые и оптические измерители расстояния, отборы текучей среды, измерительные преобразователи перемещения, микродатчики температуры и т.п., но не ограничиваясь ими.

Кроме того, как видно, в первую очередь, на фиг.10, некоторые варианты осуществления системы обработки текучей среды, частично включающие вышеописанный регулятор 58 характеристик потока текучей среды, могут также включать проточный цитометр 24. Проточный цитометр 24 можно гидравлически соединить с выходным отверстием 63 для потока текучей среды регулятора 58 характеристик потока текучей среды. Поток 11 текучей среды из выходного отверстия 63 для потока текучей среды может содержать струю 131 проточной текучей среды. Источник 132 частиц может инжектировать множество частиц 133 в струю 134 пробной текучей среды. Струя 134 пробной текучей среды, переносящая множество частиц 133, соединяется со струей 131 проточной текучей среды в наконечнике 135 проточного цитометра 24. При этом образуется коаксиальный ламинарный поток 136, в котором струя 134 пробной текучей среды окружена струей 131 проточной текучей среды. Коаксиальный ламинарный поток 136 выходит из отверстия в наконечнике 137 и стабилизируется ниже наконечника 135 в виде струи 138 текучей среды, переносящей множество частиц 133.

Наконечник 135 может быть соединен с осциллятором 139 (изображен на фиг.10 прерывистыми линиями). Колебания наконечника 135 могут вносить возмущения в струю 8 текучей среды, создавая установившиеся колебания струи 138 текучей среды. Одним неограничительным примером осциллятора 139, способного вносить возмущения в струю 138 текучей среды непосредственно или опосредовано путем колебания наконечника 135, может быть пьезоэлектрический кристалл. Осциллятор 139 может иметь регулируемую частоту колебаний, которую можно настроить для внесения возмущений в струю с различной частотой. Установившиеся колебания струи 138 текучей среды можно создать в условиях, способствующих формированию капель 140 и их отрыву от сплошной части струи 138 текучей среды. Когда струя 138 текучей среды устанавливается в таком стационарном состоянии, формируется стабильная точка 141 отрыва капель.

Струю 138 текучей среды в режиме установившихся колебаний можно просветить одним или большим количеством световых лучей 142 (например, одним или несколькими лазерными лучами, исходящими из источника 143 света). Один или несколько световых лучей 142 могут проходить через оптическую систему формирования луча 144 для придания им нужной формы и фокусировки световых лучей 142 на струе 138 текучей среды. Определенное количество света 145, излученного или отраженного от одной из множества частиц 133 в просвечиваемой струе 138 текучей среды, может быть принято одним или несколькими фотоприемниками 146. Фотоприемники 146 преобразуют полученное количество света 147 в сигнал 148 (аналоговый, аналоговый, преобразованный в цифровой или цифровой, изменяющийся по частоте, амплитуде или по частоте и амплитуде) в зависимости от различий в характеристиках по меньшей мере одной частицы 149 среди множества частиц 133. Множество частиц 133 может состоять из биологических частиц, таких как клетки, сперматозоиды, органеллы, хромосомы, дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), рибонуклеиновые кислоты (РНК), фрагменты ДНК и РНК, протеины, фрагменты протеинов, пептиды, олигонуклеотиды, и т.п., но может также включать небиологические частицы, такие как пузырьки, стироловые шарики, и т.п., или смеси биологических частиц, небиологических частиц или биологических и небиологических частиц. Термин "по меньшей мере одна характеристика частиц" для целей настоящего изобретения означает по меньшей мере одну часть, компонент или дифференциально модифицированную часть или компонент, общие для, по меньшей мере, части из множества частиц 133, выбрасываемых в струю 134 текучей среды, которая варьируется по виду или количеству среди множества частиц 133.

Как видно, в первую очередь, на фиг.10, другой проточный цитометр 24 может включать компьютер 31, как описано выше, выполняющий функции приложения 150 для анализа частиц, который частично имеет анализатор 151 сигнала, который время от времени или непрерывно преобразует сигнал 148, полученный при просвечивании струи 138 текучей среды, в представление 152 данных о появлении или выявлении по меньшей мере одной характеристики 149 частиц во множестве просвеченных частиц 133. Представление 152 данных можно непрерывно или время от времени показывать в форме видимого представления 153 данных (см., например, фиг.12 и 13) на мониторе 52 (см. фиг.2) или обновлять по прошествии короткого интервала времени, например, 100 мс.

Некоторые другие варианты осуществления анализатора 151 сигнала могут в процессе работы устанавливать параметры и события с привязкой по времени, с помощью которых множество частиц 133 можно отделить, проанализировать или разделить, исходя из присутствия, отсутствия или количества по меньшей мере одной характеристики 149 частиц. Другой проточный цитометр 24, например, MOFLO^® SX может разделить или отсортировать множество частиц 133 на отдельные субпопуляции, основываясь на отклонении по меньшей мере одной характеристики 149 частиц. После выхода из отверстия в наконечнике 137 струя 138 текучей среды может разделиться на капли 140, каждая из которых может содержать соответственно по одной из множества частиц 133. Основываясь на результатах описанного выше анализа каждой из множества частиц 133 в струе 138 текучей среды, капли 140 можно дифференцировать на основании по меньшей мере одной характеристики 149 частиц и отделить, применяя заряд 154 (положительный или отрицательный) к каждой из проанализированных капель 140, а затем отклонить траекторию движения каждой из капель 140, пропуская их между двух заряженных пластин 155, 156. Траекторию положительно заряженных капель можно достаточно отклонить для их попадания в первый контейнер 158, а траекторию отрицательно заряженных капель можно достаточно отклонить для их попадания во второй контейнер 160. Незаряженные капли 161 не отклоняются и попадают в третий контейнер 162 (или в поток отходов).

В качестве неограничительного примера можно отметить, что множество частиц 133 может представлять собой множество сперматозоидов 163 и по меньшей мере одной характеристикой 149 частиц может быть количество молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) 164, содержащееся в каждом из множества сперматозоидов 163. Количество ДНК 164 может быть разным в зависимости от того, содержит отдельный сперматозоид из множества 163 X хромосому 165 или Y хромосому 166. X хромосома 165 содержит большее количество ДНК 164, чем соответствующая Y хромосома 166, независимо от мужской особи млекопитающего, от которого получено множество сперматозоидов 163. ДНК 164 можно окрасить, применяя определенное количество красящего вещества 167 (например, красителя Hoescht 33342 или веществ, связывающихся с малой бороздкой ДНК (MGB), таких как бис-бензамиды, олиго-карбоксамиды, полиамиды, пептидонуклеиновые кислоты, запертые нуклеиновые кислоты, и т.п.) и в результате просвечивания световым лучом 142 (например, лазерным лучом) они могут излучать определенное количество света 145. Сперматозоиды 163, имеющие X хромосому 165, обычно, выделяют большее количество света 145, чем сперматозоиды 163, имеющие Y хромосому 166, так как X хромосома 165 содержит большее количество окрашенных ДНК 164, чем Y хромосома 165. Фотоприемник 146 может преобразовывать количество излученного света 145 в сигнал 148, который изменяется в зависимости от разницы в количестве света 145, излученного сперматозоидами 163, имеющими X хромосому 165 и Y хромосому 166 при прохождении через световой луч 142. В результате разделения множества сперматозоидов 163 отдельные субпопуляции могут включать сперматозоиды 163, имеющие X хромосому 165, собранные в первый контейнер 158, и сперматозоиды 163, имеющие Y хромосому 166, собранные во второй контейнер 160. Сперматозоиды 163 могут представлять собой сперматозоиды, полученные от мужских особей множества различных видов млекопитающих, включая, например, крупный рогатый скот, овец, непарнокопытных, свиней, оленей, собак, кошек, грызунов, китов, дельфинов, кроликов, слонов, носорогов, приматов и т.п., а также некоторых мужских особей видов, не относящихся к млекопитающим, например рыб.

Как видно на фиг.11, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, которые включают проточный цитометр 24, могут использовать один источник 1 текучей среды, гидравлически соединенный с одним генератором 10 потока текучей среды, который, в свою очередь, доставляет поток 11 текучей среды к нескольким регуляторам 58 характеристик потока текучей среды, как описано выше, каждый из которых в процессе работы поддерживает предварительно установленные характеристики 59 в потоке 11 текучей среды, подаваемом в несколько наконечников 135. Кроме того, проточный цитометр 24 может использовать общий источник 132 частиц, гидравлически соединенный с несколькими наконечниками 135 (или может использовать отдельный источник 132 частиц для каждого наконечника 135). Один источник 143 света может генерировать световой луч 142, который можно разложить на несколько световых лучей 142, используя светоделительное устройство 167. Каждый из нескольких наконечников 135 может генерировать струю 138 текучей среды, которую можно просвечивать одним из нескольких световых лучей 142. Количество света 147, генерируемое в результате просвечивания каждой струи 138 текучей среды, может принимать соответствующий фотоприемник 146. Сигнал 148 от каждого фотоприемника может получать компьютер 31 для анализа с помощью приложения 150 для анализа частиц. Для упрощения, некоторые элементы, показанные на фиг.10, на фиг.11 не изображены, но следует понимать, что вариант осуществления проточного цитометра 24 с несколькими наконечниками, показанный на фиг.11, включает элементы и может в других примерах функционировать, как описано выше.

На фиг.12 и 13 показаны отдельные примеры визуального представления 153 данных по результатам анализа множества сперматозоидов 133 с использованием системы обработки текучей среды, включающей описанный выше регулятор 58 характеристик потока текучей среды. В частности, на фиг.12 приведен двумерный график 173, где показаны две явные субпопуляции из множества сперматозоидов 163, проанализированных и отсортированных при помощи проточного цитометра, как описано выше. Первая субпопуляция включает сперматозоиды, содержащие Х-хромосому 168, а вторая субпопуляция - сперматозоиды, содержащие Y-хромосому 169. На фиг.13 показана хроматограмма 174, на которой первый пик 170 представляет первую субпопуляцию, включающую сперматозоиды, содержащие Х-хромосому 168, второй пик 171 - вторую субпопуляцию, включающую сперматозоиды, содержащие Y-хромосому 169. Первый пик 170 и второй пик 171 могут иметь большую или меньшую степень разрешения 175, выраженную расстоянием 172 между вершиной первого пика 170 и вершиной второго пика 171. Рабочие параметры проточного цитометра 24 - расход проточной и пробной текучей среды, давление проточной и пробной текучей среды, частоту событий и т.п. - можно регулировать, как описано далее, для увеличения или уменьшения разрешения 175 в определенных пределах или в зависимости от применения. Преимущество использования системы обработки текучей среды, включающей описанный выше регулятор 58 характеристик текучей среды, состоит в том, что поток 11 текучей среды, поступающий в проточный цитометр 24 из выходного отверстия 63 для потока текучей среды, может быть менее изменчивым по некоторым характеристикам 59 (как описано выше), что может способствовать повышению разрешения 175 или его устойчивости в течение заданного промежутка времени или сделать работу проточного цитометра 24 более устойчивой с точки зрения формирования капель 140 или точки 141 отрыва капель и т.п.

Пример 1

Обратимся, в первую очередь, к таблице 1 и фиг.10 и 14, где представлен пример работы системы обработки текучей среды, основанной на данном изобретении и содержащей регулятор 58 характеристик потока текучей среды, совместно с проточным цитометром MOFLO® SX 24 в процессе анализа множества сперматозоидов 163 и отделения сперматозоидов, имеющих X хромосому 168 (сперматозоиды, содержащие Y-хромосому 169, не собирали). Множество сперматозоидов 163 получили из эякулята быка породы брама (бык №.BR736). Множество сперматозоидов 163, полученное от быка породы брама, окрасили красителем Hoescht 33342 и отсортировали в соответствии с методикой, изложенной в ст.: "Current Status of Sexing Mammalian Spematozoa", G.E.Seidel, et. al., Reproduction (2002), 124, 733-743. По сравнению с животными других пород КРС - голштинской, джерсейской, ангусской и т.п. - разделить сперматозоиды 163, полученные от быков породы брама, на субпопуляции, содержащие Х-хромосому 168 и содержащие Y-хромосому 169, сложнее, так как разница в количестве света 145, излучаемого при просвечивании окрашенных ДНК 164 сперматозоидов 163, может быть меньшим, чем для других пород КРС.

В качестве контрольного эксперимента сперматозоиды 163 от быка №BR736 проанализировали и отсортировали в соответствии с традиционными процедурами использования проточного цитометра MOFLO^® SX 24 без использования основанной на настоящем изобретении системы обработки текучей среды или регулятора 58 характеристик потока текучей среды для создания субпопуляции из примерно 10 млн сперматозоидов, содержащих Х-хромосому 168.

Затем к проточному цитометру MOFLO® SX 24 была подключена, как описано выше, система обработки текучей среды, основанная на настоящем изобретении и содержащая регулятор 58 характеристик потока текучей среды, и в последующие 3,5 часа были собраны четыре популяции разделенных по полу сперматозоидов 163, каждая из которых содержала примерно 10 млн сперматозоидов, несущих Х-хромосому 168. Проточный цитометр MOFLO® SX 24 был настроен на сортировку от примерно 35% до примерно 38% сперматозоидов 163, ориентированных так, чтобы световой луч 142 (лазерный луч) падал на половую клетку 163 спереди или сзади, но не сбоку.

На фиг.14 показан график фактической частоты 179 событий (количество сперматозоидов 163, просканированных световым лучом 142 за единицу времени), степень 180 совпадения (более чем один сперматозоид просканирован световым лучом 142 в один и тот же момент времени), и интенсивность 181 сортировки (количество сперматозоидов, содержащих Х-хромосому 169, отобранных за единицу времени) (средние значения указаны справа от соответствующего графика) за период времени, в течение которого сперматозоиды 163 анализировали и сортировали. Задержка 182 капли (см. фиг.10) для проточного цитометра MOFLO® SX 24 (период времени, в течение которого клетка движется от точки пересечения со световым лучом (лазерный луч), до момента ее заключения в обволакивающую каплю) была установлена на уровне 23 0/16 в начале периода анализа, а когда по окончании анализа была произведена проверка, задержка капли оставалась на, в основном, том же самом уровне.

Рассмотрим теперь, в первую очередь, фиг.15, на которой показано отношение 183 степени совпадения к частоте событий, интенсивности сортировки к частоте событий 184, и интенсивности сортировки к степени совпадения 185 в течение примерно 3.5-часового периода анализа. Частота 179 событий определяется разностью расходов проточной текучей среды и пробной текучей среды. Степень 180 совпадения - это подмножество частоты 179 событий, обычно составляющее 15-20% частоты 179 событий. Высокая степень совпадения уменьшает интенсивность 181 сортировки и результирующий выход отсортированных клеток в соответствующих субпопуляциях, которые можно собрать. Общий выход собранных клеток в процентном отношении к первоначальному количеству проанализированных клеток можно примерно оценить по отношению интенсивности 181 сортировки к частоте 179 событий ("SR/ER").

Совпадение, как часть проанализированного первичного множества частиц, клеток или сперматозоидов, можно приближенно оценить по отношению степени 180 совпадения к частоте 179 событий ("CR/ER"). Неэффективность в общем выходе клеток, обусловленную высокой степенью 180 совпадения, можно уменьшить, уменьшая частоту 179 событий. Уменьшение частоты 179 событий может снизить интенсивность 181 сортировки, снижая экономическую ценность времени, затраченного на сортировку, так как за определенный промежуток времени будет отсортировано меньше клеток. Соответственно, баланс между максимально возможной частотой 179 событий и максимальной интенсивностью 181 сортировки и минимальной частотой 179 событий и минимальной степенью 180 совпадения лучше всего оценивать по соотношению SR/CR (интенсивность 181 сортировки, деленная на степень 180 совпадения). На практике это соотношение следует поддерживать максимально постоянным, чтобы с течением времени достичь оптимума. На графике, приведенном на фиг.15, показано соотношение SR/CR в течение 3,5-часового периода анализа. Овалами показаны три временных периода данного соотношения. Каждый период времени охватывает данные, полученные для уникально окрашенного образца. В первый период времени наблюдается понижательная тенденция, вызванная изменениями в разрешении анализа и снижением оператором интенсивности 181 сортировки. Во втором периоде наблюдается неустойчивая тенденция, вызванная тем, что оператор целенаправленно изменял расстояние 178 между магнитным материалом 122 и преобразователем 108 Холла в регуляторе 58 характеристик потока текучей среды, увеличивая напряжение в гибкой перегородке 68, при этом слегка повышая давление проточной текучей среды и несколько снижая частоту 179 событий. После перерегулирования в ненапряженное положение гибкой перегородки 68 ситуация вернулась в исходное положение. В третьем периоде наблюдалась очень устойчивая тенденция, обусловленная тем, что оператор удерживал гибкую перегородку 68 в среднем положении, так, чтобы давление оставалось стабильным без отклонений, вызванных напряжениями в гибкой перегородке 68. Третий период охватывает два окрашенных образца.

Каждый из 4 образцов получали с использованием традиционной послесортировочной обработки, используя 2×7.5 мл. 12% раствора TRIS. После центрифугирования и декантирования добавляли 1 мл холодного расширителя TRIS A/B. При этом объем увеличился до примерно 1.4 мл. Для каждого из 5 образцов, 5 пробирок наполнили вручную и примерно 0,225 мл текучей среды осталось. "Расчетная" концентрация, таким образом, составила примерно 1,65 млн/мл.

Оценивали чистоту, подвижность и прогрессивную подвижность в каждой из четырех отдельных субпопуляций 168 сперматозоидов, содержащих Х-хромосому. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 ТАБЛИЦА 1 Концентрация сперматозоидов Х-чистота (% X-сперматозоидов) Подвижность (%) Прогрессивная подвижность (%) Контрольный образец 1.67 94.50% 39.30 29.00 Образец 1 1.46 92.50% 37.40% 25.00% Образец 2 1.68 92.00% Образец 3 1.60 93.50% Образец 4 1.55 93.00%

Таким образом, данные таблицы 1 и фиг.14 и 15 показывают, что основанную на настоящем изобретении систему обработки текучей среды, содержащую регулятор 58 характеристик потока текучей среды, можно использовать с такими инструментами, как проточные цитометры 24, и другими микрожидкостными инструментами, как, например, высокопроизводительные жидкостные хроматографы, для получения более устойчивых характеристик 59 потока текучей среды, более стабильного потока 11 текучей среды в канале 61 потока текучей среды таких инструментов и получения согласующихся результатов в процессе анализа частиц, инжектированных в такой поток 11 текучей среды. В частности, применительно к анализу и проточной сортировке множества сперматозоидов 163 можно достичь результатов, сравнимых с результатами традиционного проточного анализа и проточной сортировки, даже в случае, если поток 11 текучей среды генерирует генератор 10 потока текучей среды (как, например, двухпоршневой высокопроизводительный насос для жидкостной хроматографии), который отрицательно влияет на характеристики 59 потока текучей (увеличенные пульсации и колебания давления) в потоке 11 текучей среды.

Как легко понять из сказанного выше, основные концепции настоящего изобретения можно осуществить многими различными способами. Настоящее изобретение охватывает многочисленные и разнообразные варианты осуществления регулятора 58 характеристик потока текучей среды, который можно использовать с микрожидкостными инструментами 176, такими как высокопроизводительные жидкостные хроматографы 12 или проточные цитометры 24 для контроля отклонений характеристик 59 потока текучей среды.

Как таковые, отдельные варианты осуществления изобретения или элементы настоящего изобретения, раскрытые в описании или показанные на чертежах или в таблицах, сопровождающих это применение, не подразумеваются как ограничительные и являются типичными из множества разнообразных вариантов осуществления, в целом охватываемых настоящим изобретением или эквивалентами, охватывающими каждый отдельный его элемент. Кроме того, конкретное описание одного варианта осуществления или элемента настоящего изобретения не всегда в явном виде описывает все возможные варианты осуществления или элементы; многие альтернативные варианты раскрыты в описании и на чертежах в неявном виде.

Следует понимать, что каждый элемент устройства или каждый этап способа можно описать, используя терминологию устройства или терминологию способа. Такие термины можно заменять по мере надобности с целью явного описания подразумеваемого широкого использования, охватываемого настоящим изобретением. В качестве отдельного примера следует понимать, что все этапы способа могут быть раскрыты как действие, как средство выполнения данного действия или как элемент, вызывающий данное действие. Подобным образом, каждый элемент устройства может быть раскрыт как физический элемент или как действие, которое обеспечивает данный физический элемент. В качестве одного отдельного примера раскрытие "регулятора характеристик потока текучей среды" следует воспринимать также как раскрытие акта "регулирования характеристик потока текучей среды" - независимо от того, описано ли это в явном виде или нет. И наоборот, если по сути раскрыт акт "регулирования характеристик потока текучей среды", такое раскрытие следует понимать как охватывающее также "регулятор характеристик потока текучей среды" и, даже, "средство для регулирования характеристик потока текучей среды." Следует понимать, что такие альтернативные описания для каждого элемента или этапа включены в описание в неявном виде.

Кроме того, применительно к каждому использованному термину следует понимать, что кроме случаев, когда его использование в определенном значении противоречит приведенной здесь интерпретации, подразумевается, что общепринятые определения данного термина, приведенные в словаре "Webster's Unabridged Dictionary", включены в описание посредством данной ссылки.

Так, следует понимать, что заявитель(ли) включают в формулу изобретения по меньшей мере следующее: i) каждый раскрытый и описанный здесь регулятор характеристик потока текучей среды; ii) раскрытые и описанные здесь соответствующие способы; iii) подобные, эквивалентные, и даже неявные отклонения каждого из этих устройств и способов; iv) те альтернативные варианты осуществления, которые выполняют каждую из показанных, раскрытых или описанных функций; v) те альтернативные конструкции и способы, которые выполняют каждую из показанных функций и подразумевают возможность выполнения того, что раскрыто и описано; vi) каждую особенность, компонент и этап, показанные в качестве отдельных и независимых изобретений; vii) применения, улучшенные с помощью различных раскрытых систем или компонентов; viii) результирующие продукты, вырабатываемые такими системами или компонентами; ix) существенные способы и устройства, описанные выше по отношению к любому из приведенных примеров; х) различные комбинации и перестановки каждого из раскрытых элементов.

Вводная часть настоящей патентной заявки содержит описание сферы применения, к которой относится изобретение. Этот раздел может также включать или содержать изложение некоторых патентов США, патентных заявок, публикаций или предметов заявленных изобретений, полезной сопутствующей информации, проблем или задач, или состояния дел в технологической области, к которой относится настоящее изобретение. Никакие патенты США, патентная заявка, публикация, заявление или другая информация, упомянутые или включенные здесь, не должны интерпретироваться как, составлять или восприниматься как предполагаемая ограничительная часть патентной формулы по отношению к настоящему изобретению.

Формула изобретения, изложенная в настоящем описании, при наличии таковой включена посредством данной ссылки как часть этого описания настоящего изобретения, и заявитель в явном виде сохраняет за собой право использовать все или часть такого включенного содержания такой формулы изобретения в качестве дополнительного описания с целью подтверждения любой из составляющих или всех составляющих формулы изобретения или любого их элемента или компонента. При этом заявитель, также, в явном виде сохраняет за собой право перемещать любую часть или все включенное содержание такой формулы изобретения или любой его элемент, или компонент из описания в формулу изобретения, и наоборот, при необходимости определить предмет, для которого предполагается получить патентную защиту посредством данной заявки или любой другой последующей заявки, или ее продолжения, деления или продолжения в виде частичной заявки к данной заявке, или для получения каких-либо выгод, льгот, уменьшения платы в силу или для обеспечения соответствия патентным законам, правилам, подзаконным актам любой страны или объединения стран, и такое включенное посредством ссылки содержание сохраняет свое действие в течение всего периода рассмотрения данной заявки, включая любое ее продолжение, деление или продолжение в виде частичной заявки к данной заявке или любую ее повторную выдачу, или продолжение.

Изложенная ниже формула изобретения подразумевает описание границ и пределов ограниченного количества предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, и ее не следует воспринимать как наиболее общий вариант осуществления настоящего изобретения или как полный перечень вариантов осуществления настоящего изобретения, подлежащих защите. Заявитель не отказывается ни от одного права разрабатывать дальнейшие заявки на основании изложенного выше описания, используемого как часть любого продолжения, деления, частичного продолжения заявки или подобной заявки.

Изобретение относится к регуляторам давления и может использоваться для отделения функции подачи количества текучей среды от функции регулирования характеристик потока текучей среды. Регулятор характеристик потока текучей среды содержит конфигурацию, которая определяет внутреннюю камеру, канал потока первой текучей среды, канал потока второй текучей среды, гибкую перегородку, расположенную между каналом потока первой текучей среды и каналом потока второй текучей среды, датчик отклонения потока текучей среды, воспринимающий перемещение гибкой перегородки под действием потока первой текучей среды, сигнал отклонения потока текучей среды, генерируемый датчиком отклонения потока текучей среды, принимая во внимание перемещение гибкой перегородки. Также регулятор содержит анализатор сигналов отклонения потока текучей среды, выполненный с возможностью генерирования корректирующего значения второй текучей среды в ответ на сигнал отклонения текучей среды, корректирующий элемент подачи второй текучей среды, контроллер второй текучей среды, выполненный с возможностью корректировки характеристик потока второй текучей среды, входящего в регулятор через одно или несколько входных отверстий в канале второй текучей среды на основании значений корректировки подачи второй текучей среды. 2 н. и 35 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл., 1 пр.

1. Способ регулирования потока текучей среды, включающий этапы, на которых:
а) создают источник первой текучей среды и источник второй текучей среды;
б) обеспечивают регулятор, имеющий конфигурацию, которая определяет внутреннюю камеру, и содержащий одно или несколько входных отверстий и одно или несколько выходных отверстий;
в) создают поток первой текучей среды из источника первой текучей среды и поток второй текучей среды из источника второй текучей среды;
г) подают поток первой текучей среды в регулятор;
д) измеряют уровень характеристики потока первой текучей среды в регуляторе;
е) сравнивают уровень характеристики потока первой текучей среды в регуляторе с предварительно заданным уровнем характеристики потока первой текучей среды;
ж) подают поток второй текучей среды, имеющий вторые характеристики потока текучей среды, в регулятор;
з) устанавливают гибкую перегородку, имеющую первую и вторую поверхности, каждая из которых соответственно входит в контакт с потоком первой текучей среды и с потоком второй текучей среды внутри регулятора;
и) корректируют по меньшей мере одну из вторых характеристик потока второй текучей среды, введенного в контакт с потоком первой текучей среды,
для регулирования уровня характеристики потока первой текучей среды в регуляторе для достижения предварительно заданного уровня характеристики в потоке первой текучей среды; и
к) позволяют потоку первой текучей среды, имеющему предварительно заданный уровень характеристики потока текучей среды, выходить из регулятора через одно или несколько выходных отверстий, и позволяют потоку второй текучей среды выходить из регулятора через одно или несколько выходных отверстий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап измерения уровня по меньшей мере одной из характеристик потока первой текучей среды в регуляторе включает этап измерения уровня давления потока первой текучей среды в регуляторе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап измерения уровня по меньшей мере одной из характеристик потока первой текучей среды в регуляторе включает этап измерения уровня расхода потока первой текучей среды в регуляторе.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап измерения уровня по меньшей мере одной из характеристик потока первой текучей среды в регуляторе содержит этап измерения уровня температуры потока первой текучей среды в регуляторе.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап создания потока текучей среды, имеющего характеристики потока текучей среды из источника первой текучей среды, включает этап создания потока жидкости, имеющего характеристики потока жидкости.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап подачи потока второй текучей среды, имеющего вторые характеристики потока текучей среды, в регулятор содержит этап подачи потока газа, имеющего характеристики потока газа, в регулятор.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что этап корректировки по меньшей мере одной из вторых характеристик потока второй текучей среды, введенного в контакт с потоком первой текучей среды, содержит этап корректировки давления потока газа, введенного в контакт с потоком первой текучей среды.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что этап корректировки по меньшей мере одной из вторых характеристик потока второй текучей среды, введенного в контакт с потоком первой текучей среды, содержит этап корректировки температуры потока газа, введенного в контакт с потоком первой текучей среды.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что этап корректировки по меньшей мере одной из вторых характеристик потока второй текучей среды, введенного в контакт с потоком первой текучей среды, содержит этап изменения расхода потока газа, введенного в контакт с потоком первой текучей среды.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что включает дополнительный этап неэластичного деформирования гибкой перегородки путем введения потока первой текучей среды в контакт с перегородкой в регуляторе.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что включает дополнительный этап измерения неэластичного деформирования гибкой перегородки.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что включает дополнительный этап корректировки по меньшей мере одной из вторых характеристик потока второй текучей среды, исходя из уровня неэластичной деформации.

13. Регулятор характеристик потока текучей среды, содержащий:
а) конфигурацию, которая определяет внутреннюю камеру, при этом регулятор содержит одно или несколько входных отверстий или несколько выходных отверстий;
б) канал потока первой текучей среды, соединенный с одним или несколькими входными отверстиями и одним или несколькими выходными отверстиями;
в) канал потока второй текучей среды, соединенный с одним или несколькими входными отверстиями и одним или несколькими выходными отверстиями и расположенный рядом с каналом потока первой текучей среды;
г) гибкую перегородку, расположенную между каналом потока первой текучей среды и каналом потока второй текучей среды;
д) датчик отклонения потока текучей среды, воспринимающий перемещение гибкой перегородки под действием потока первой текучей среды, входящего в регулятор через одно или несколько входных отверстий в канале потока текучей среды;
е) сигнал отклонения потока текучей среды, генерируемый датчиком отклонения потока текучей среды, принимая во внимание перемещение гибкой перегородки;
ж) анализатор сигналов отклонения потока текучей среды, выполненный с возможностью генерирования корректирующего значения второй текучей среды в ответ на сигнал отклонения текучей среды;
з) корректирующий элемент подачи второй текучей среды, выполненный с возможностью преобразования корректирующего значения второй текучей среды в соответствующие значения корректировки подачи второй текучей среды; и
и) контроллер второй текучей среды, выполненный с возможностью корректировки характеристик потока второй текучей среды, входящего в регулятор через одно или несколько входных отверстий в канале второй текучей среды на основании значений корректировки подачи второй текучей среды

14. Регулятор по п.13, отличающийся тем, что поток первой текучей среды в канале потока первой текучей среды представляет собой поток жидкости.

15. Регулятор по п.14, отличающийся тем, что поток жидкости в канале потока первой текучей среды представляет собой сжиженный газ, растворитель, этиловый спирт, кислоту, основу, органический растворитель, раствор, содержащий определенное количество растворенного вещества, проточную текучую среду для проточного цитометра, буферный раствор TRIS или подвижную фазу для хроматографа.

16. Регулятор по п.13, отличающийся тем, что вторая текучая среда содержит поток управляющего газа.

17. Регулятор по п.16, отличающийся тем, что поток управляющего газа в канале потока второй текучей среды представляет собой аргон, азот, двуокись углерода, гелий, кислород, смесь газов и атмосферные газы.

18. Регулятор по п.17, отличающийся тем, что контроллер второй текучей среды содержит контроллер давления газа проточного цитометра.

19. Регулятор по п.15, дополнительно содержащий генератор потока текучей среды.

20. Регулятор по п.19, отличающийся тем, что генератор потока текучей среды содержит поршневой насос возвратно-поступательного движения.

21. Регулятор по п.13, отличающийся тем, что дополнительно содержит первую часть регулятора, имеющую конфигурацию, выполненную с возможностью входа в контакт с первой поверхностью гибкой перегородки, формируя канал потока текучей среды внутри регулятора характеристик потока текучей среды.

22. Регулятор по п.21, отличающийся тем, что дополнительно содержит вторую часть регулятора, имеющую конфигурацию, выполненную с возможностью входа в контакт со второй поверхностью гибкой перегородки, формируя канал потока второй текучей среды внутри регулятора, при этом первая и вторая части регулятора выполнены с возможностью входа в контакт, образуя расположенные рядом канал потока первой текучей среды и канал потока второй текучей среды.

23. Регулятор по п.22, отличающийся тем, что датчик отклонения потока текучей среды содержит магнитный материал, расположенный напротив преобразователя Холла.

24. Регулятор по п.23, отличающийся тем, что сигнал отклонения потока текучей среды представляет собой отклонение напряжения в преобразователе Холла.

25. Регулятор по п.24, отличающийся тем, что анализатор сигналов отклонения потока текучей среды в процессе работы выполнен с возможностью приведения отклонения в напряжении в соответствие со значением отклонения напряжения.

26. Регулятор по п.25, отличающийся тем, что анализатор сигналов отклонения потока текучей среды в процессе работы соответственно выполнен с возможностью приведения значения отклонения напряжения в соответствие со скорректированными значениями второй текучей среды.

27. Регулятор по п.13, дополнительно содержащий источник первой текучей среды, гидравлически соединенный с генератором потока текучей среды.

28. Регулятор по п.27, в котором источник первой текучей среды содержит определенное количество проточной текучей среды, а поток первой текучей среды представляет собой струю проточной текучей среды.

29. Регулятор по п.28, отличающийся тем, что содержит наконечник проточного цитометра, гидравлически соединенный с каналом потока текучей среды регулятора, в который поступает струя проточной текучей среды.

30. Регулятор по п.29, отличающийся тем, что поток первой текучей среды содержит несколько струй проточной текучей среды, при этом каждая струя проточной текучей среды гидравлически соединена с регулятором.

31. Регулятор по п.30, отличающийся тем, что дополнительно содержит несколько наконечников проточного цитометра, каждый из которых гидравлически соединен с каналом потока первой текучей среды соответствующего регулятора.

32. Регулятор по п.31, отличающийся тем, что дополнительно содержит источник частиц, выполненный с возможностью ввода множества частиц в пробную струю текучей среды, соединяющуюся со струей проточной текучей среды в наконечнике, чтобы покинуть наконечник через отверстие в нем, имея вид коаксиального ламинарного потока.

33. Регулятор по п.32, отличающийся тем, что дополнительно содержит источник частиц, выполненный с возможностью ввода множества частиц в несколько струй с частицами, каждая из которых, соответственно, соединяется со струей проточной текучей среды в одном из нескольких наконечников проточного цитометра.

34. Регулятор по п.32, отличающийся тем, что наконечник проточного цитометра выполнен с возможностью обеспечения колебания коаксиального ламинарного потока, генерируя капли, каждая из которых содержит одну из множества частиц.

35. Регулятор по п.32, отличающийся тем, что множество частиц представляет собой множество клеток.

36. Регулятор по п.32, отличающийся тем, что множество клеток представляет собой множество сперматозоидов.