集成式生物防护细胞分选仪的制作方法

集成式生物防护细胞分选仪


背景技术：

1.细胞分选仪流式细胞仪已成为重要的实验室工具。细胞分选仪能够识别某些类型的生物细胞并将这些细胞与其他细胞分开。细胞分选仪的商业用途也已经在多个行业中实现。细胞分选仪还有许多其他用途，如鉴定和分离用于实验室应用的各种类型的细胞。因此，细胞分选仪有许多不同各种各样的用途和应用。


技术实现要素：

2.因此，本发明的一个实施例可包括一种集成式生物防护细胞分选仪流式细胞仪，其包括：集成式生物防护细胞分选仪的主柜，其是未气密密封的；输入样品区，其设置于所述主柜内；可移动隔板，其位于所述主柜内并且在所述主柜的出入口中移动；当所述可移动隔板在所述出入口中移动时，所述可移动隔板覆盖所述出入口的恒定面积，这使得当所述可移动隔板在所述出入口中移动时，所述出入口的恒定面积没有被所述可移动隔板覆盖并且是打开的；第一风扇，其从所述主柜吸入空气以在所述主柜中产生第一低压，当所述可移动隔板在所述出入口中移动时所述第一低压基本恒定，这限制了所述主柜中的污染空气从所述主柜中逸出；气溶胶管理防护区，其是未气密密封的并且设置在所述主柜中；所述气溶胶管理防护区具有开口，所述开口连接到所述主柜使得所述气溶胶管理防护区设置在所述第一低压中并经受所述第一低压；所述气溶胶管理防护区具有产生含有样品细胞的液滴流的喷嘴，将所述液滴流分成偏转流的分选板，和用于收集偏转流的收集介质；第二风扇，其从所述气溶胶管理防护区吸入空气以在所述气溶胶管理防护区中产生低于所述第一低压的第二低压，使得来自所述主柜的空气从所述主柜流到所述气溶胶管理防护区并限制污染空气从所述气溶胶管理防护区流入所述主柜；光激发设备，其位于所述主柜和所述气溶胶管理防护区外部，以允许在不进入所述主柜或不进入所述气溶胶管理防护区的情况下进入所述光激发设备。
3.因此，本发明的另一个实施例可包括一种将细胞拦截在集成式生物防护细胞分选仪中的方法，其包括：提供主柜防护区，其含有用于待分选样品细胞的输入区；使用第一风扇在所述主柜中产生第一低压，所述第一风扇从所述主柜吸入空气并从所述柜外部吸入空气；使用第二风扇在设置在所述主柜中的气溶胶管理防护区中产生第二低压，所述第二风扇通过所述气溶胶管理防护区中的开口从所述主柜和所述气溶胶管理防护区吸入空气，以在所述气溶胶管理防护区中产生低于所述第一低压的所述第二低压；将输入的细胞样品封闭在未气密密封的所述主柜中；将喷嘴、分选板、收集介质和由所述喷嘴产生的任何液滴流封闭在未气密密封的气溶胶管理防护区中；将光激发设备安置在所述主柜和所述气溶胶管理防护区外部，以便于调节和维护所述光激发设备。
附图说明
4.图1是示出了集成式生物防护细胞分选仪的一个实施例的各个部分的示意性侧剖视图。
5.图2是图1的气溶胶管理系统(ams)的示意图，所述系统包含喷嘴室和分选室以及集成式生物防护细胞分选仪的一个实施例的各个其他部分。
6.图3是示出了图2的喷嘴室和分选室的更详细的侧剖视图。
7.图4是集成式生物防护细胞分选仪的一个实施例的详细前视图，其显示了图2和3的喷嘴室和分选室。
8.图5是图1至4中所示的集成式生物防护细胞分选仪的具体实施的透视图。
具体实施方式
9.图1是集成式生物防护系统100的一个实施例的示意图。所述系统由主柜防护系统101和气溶胶管理系统室140、ams进气管138、ams hepa过滤器141、ams风扇144和ams排气管147组成，它们统称为气溶胶管理系统(ams)149。气溶胶管理系统(ams)149包含在或连接到主柜防护系统101。主柜防护系统101和气溶胶管理系统(ams)149都不是密封系统。相反，它们依靠主柜防护系统101中的风扇122和气溶胶管理系统(ams)149中的ams风扇144引起的空气运动来产生低压，使得有害物质和有毒物质不会扩散到这些防护系统中的每一个防护系统外部。例如，由于风扇122从主柜防护系统101的工作区104和主柜防护系统101外部抽取空气，在工作区104中产生第一低压，由空气流116示出。如此，在可能存在潜在有毒物质或危险物质的工作区104中产生第一低压。只要风扇122能够通过工作区104吸入足够的空气，危险物质就不会从工作区104逃逸到主柜防护系统101外部的区域。危险物质主要以含有样品细胞的气溶胶形式存在。样品细胞与鞘液混合并通过喷嘴146。通常，喷嘴产生破裂成液滴流155(图2)的喷嘴流153(图2)。如果喷嘴堵塞，那么会产生含有样品细胞的气溶胶。此外，如果喷嘴流153或液滴流155撞击到坚硬的表面，那么会产生气溶胶。气溶胶含有不应吸入或摄入的样品细胞。例如，样品细胞可以是癌细胞。
10.同样如图1所示，由风扇122吸入的空气首先通过hepa过滤器120以去除任何危险物质，如样品细胞。因此，风扇122吸入的空气是清洁空气并且风扇没有被污染。风扇122迫使清洁空气在正压下通过再循环管道108，其也保持清洁。即使处于正压下再循环管道108和再循环充气室也不必密封，因为它们含有清洁空气。来自风扇122的部分空气从排气口110排出，以排气126表示。同时，来自风扇122的一些空气被再循环，以再循环空气124表示。因此，再循环管道108在正压下循环清洁空气，并且清洁空气在正压下再循环到再循环充气室102中，而剩余的空气从排气口110排出。再循环管道108和再循环充气室102中的再循环空气处于正压下，因此可能从这些管道泄漏到外部空气或集成式生物防护系统100的其他部分。由于正压下的空气是清洁空气，因此与许多其他防护系统不同，所述系统不存在污染问题。再循环充气室102中的再循环空气通过气流矫直器128。气流矫直器128是具有开口的设备，所述开口使再循环空气作为具有低湍流的基本均匀的层流130流入工作区104。低湍流允许维持均匀向下的空气量，这既防止来自柜内部的污染物逸出用户出入口，又防止来自柜外部的污染物沉积在柜内部的产品上。
11.气溶胶管理系统室140具有连接到主柜防护系统101的开口，也如图1所示。气溶胶管理系统(ams)149具有单独的ams hepa过滤器141和单独的ams风扇144。ams风扇144从连接到分选室131的ams进气管138吸入空气。由于气溶胶管理系统室140通过开口连接到主柜防护系统101，气溶胶管理系统室140已经处于主柜防护系统101中保持的第一低压下。ams
风扇144进一步将气溶胶管理系统(ams)149中的压力从工作区104的第一低压降低到低于所述第一低压的第二低压。当喷嘴室门136打开或分选室门132打开时，气溶胶管理系统室140中的第二低压将与主柜防护系统101的第一低压相等。因此，由于喷嘴室门136或分选室门132打开，主柜防护系统101和气溶胶管理系统室140的压力相等，空气最初从主柜防护系统101流向气溶胶管理系统室140，这防止气溶胶从所述气溶胶管理系统室140逸出。然而，一旦压力平衡，那么气溶胶就会从气溶胶管理系统室140迁移到主柜防护系统101。因此，在打开喷嘴室门136或分选室门132之前，关闭喷嘴146并且ams风扇144加速运行一段时间以从气溶胶管理系统室140排出所有气溶胶。在操作过程中，随着喷嘴室门136和分选室门132关闭，气溶胶管理系统室140中的第二低压空气在ams入口135、ams入口137和ams入口160处从主柜防护系统101的工作区104吸入空气。换句话说，来自工作区104中主柜防护系统101的处于第一低压的空气被吸入气溶胶管理系统室140，因为当喷嘴室门136和分选室门132关闭时，气溶胶管理系统室140中的第二低压低于工作区104的第一低压。同样，这是ams风扇144将空气从气溶胶管理系统室140通过ams hepa过滤器141经由ams进气管138吸入外部环境的结果。已经被ams hepa过滤器141过滤并被ams风扇144吸入的清洁空气通过ams排气管147排放到排气口110。因此，气溶胶管理系统(ams)149不仅是与主柜防护系统101平行的防护系统，气溶胶管理系统室140通过进气口连接到主柜防护系统101以产生第二低压，这使得位于气溶胶管理系统室140和工作区104中的危险物质更加难以从集成式生物防护系统100中逸出。
12.如图1中进一步所示，气溶胶管理系统室140被仔细构造以包围细胞分选仪中产生有害颗粒的部分而不包围细胞分选仪中不产生有害颗粒的部分，以使防护区域的尺寸最小化，从而使用于细胞分选仪的集成式生物防护系统100的尺寸最小化。如图1所示，喷嘴室134含有喷嘴146，所述喷嘴被供给样品液143和鞘液145。喷嘴146由样品液143和鞘液145产生喷嘴流153(图2)，所述喷嘴流通过检测点148并通过光学器件安装板150中的开口152。由于样品143可能含有危险物质，例如，当喷嘴146被堵塞时可能以气溶胶形式分散的危险细胞，因此喷嘴146包含在喷嘴室134内以防止任何危险的气溶胶逸出气溶胶管理系统室140。光学器件安装板150将喷嘴室134与分选室131分开。开口152允许被检测的液滴流155(图2)通过光学器件安装板150到达分选板154。液滴流155(图2)中的每一滴在检测点148处进行检测然后被分选板154分离。然后通过收集介质158收集偏转的液滴流156。这在2013年10月15日授予fox等人的美国专利8,557,587中有更详细的解释，其公开和教导的全部内容通过引用具体地并入本文。
13.主柜防护系统101主要用于控制来自主柜防护系统101外部的环境空气的样品输入区107(图5)。样品输入区107位于主柜防护系统101的下部。样品放置在样品输入区107中，所述区是工作区104的一部分。样品可能包括生物危害物质。它们首先在保护区中制备，如独立于本文公开的生物防护细胞分选仪系统的大型专用生物安全柜。将细胞样品悬浮在水中，然后加盖以降低细胞样品在从大型专用生物安全柜中取出并且运输到本发明的集成式生物防护细胞分选仪时受到污染的风险。这降低了这些细胞样品在运输到集成式生物防护细胞分选仪期间可能受到不需要的外来物质污染的风险。由于细胞悬浮在水中，因此用户意外暴露的风险非常低。即使去除样品介质上的盖子，用户暴露的风险也很低，因为细胞不是气溶胶形式而是悬浮在水中。然而，用户应戴上安全眼镜和手套，以降低因样品意外溅
入眼睛或嘴巴而造成暴露的风险。一旦用户将加盖的样品管放置在样品输入区107中，就可以在样品输入区的清洁环境中打开管盖，所以样品被污染的可能性非常低。然后将管放置在样品输入支架中，以便开始分选过程。
14.因此，图1所示的主柜防护系统101可将危险细胞拦截在样品输入区107中。如图1所示，当可包括透明滑动窗扇的隔板114处于出入口115中的上部位置时，隔板114允许操作员通过分选室门132轻松进入样品输入区和分选室131，以在样品输入区107(图5)中添加和去除样品。隔板114可移动到出入口115中的下部位置以允许操作者通过喷嘴室门136直接进入喷嘴室134。风扇122足够强以保持工作区104中的低压，即使隔板114仅覆盖部分出入口。隔板114可以简单地在出入口115中上下移动。因此，无论隔板114放置在出入口115中哪个位置，出入口115中被隔板114封闭或阻挡的面积量和出入口115中打开且未被隔板114封闭或阻挡的面积量都不改变。换句话说，无论隔板114位于出入口115中哪个位置，出入口115的开口面积都相同。如图1所示，当隔板114位于上部位置时，出入口115中存在一定数量的平方英寸的开口。当隔板114向下移动时，出入口115中的开口面积量具有恒定尺寸，即开口的平方英寸数相同，因为隔板114的尺寸恒定并且出入口115的尺寸恒定。如此，无论隔板114位于何处，由风扇122输送的空气量都可以保持相同，并且在工作区104中仍然保持恒定的第一低压。在一个实施例中，风扇122每分钟将约100英尺的空气通过用户出入口115移动到工作区104中。在功能上，集成式生物防护细胞分选仪系统基于空气通过柜的速度。空气的速度必须足够快以保持封闭，因为集成式生物防护细胞分选仪不是密封系统。在操作中，测量空气进入炉排118的速度以确保速度适当从而保持封闭。风扇122被设计为运行以使得通过炉排118的空气的量足以维持对主柜防护系统101中的有害物质的封闭。
15.图2是示出气溶胶管理系统(ams)149的部分的示意图。图2具体示出了含在气溶胶管理系统室140内的细胞分选仪的部分。喷嘴186以及连接管件位于喷嘴室134中。分选板176、收集管182、184位于分选室131中。开口174允许液滴流155通过光学器件安装板150(图3)从喷嘴室134流到分选室131。图2示出了位于包括气溶胶管理系统室140的喷嘴室134和分选室131内的主要部件。图2还示意性地示出了主柜防护系统101。如图2所示，喷嘴186和连接软管位于喷嘴室134中。鞘液容器170含有鞘液，所述鞘液通过鞘液软管171输送到喷嘴186。鞘液软管171穿过主柜防护系统101和气溶胶管理系统室140的壁。鞘液软管171与主柜防护系统101的壁和气溶胶管理系统室140的壁之间的防护密封件不是为鞘液软管171提供空气密封的防护密封件。相反，可以使用更便宜且更容易安装的密封件，因为主柜防护系统101和气溶胶管理系统室140两者都具有导致气流向内进入主柜防护系统101和气溶胶管理系统室140的低压。样品液软管173也是如此。
16.同样如图2所示，气溶胶管理系统室140围绕分选板、收集管182、184和偏转的液滴流156。喷嘴室134和分选室131，以及这两个室之间的开口174，包括气溶胶管理系统室140。喷嘴186、开口174、分选板176和收集管182、184是含在气溶胶管理系统室140内的主要功能部件。放置在样品输入区107(图5)中的样品液容器172通向主柜防护系统101，而不是气溶胶管理系统室140。鞘液容器170、激发光学器件162、前向散射检测器180和侧向散射检测器178优选地都位于主柜防护系统101的外部。如图4所示，侧向散射光路168和前向散射光路166将光通过光学窗口分别投射到侧向散射检测器178和前向散射检测器180。其他电子器件和控制器，以及激光器，优选地位于主柜防护系统101的外部。例如，如美国专利8,557,
587中所公开的，所述专利通过引用具体地并入本文，就其公开和教导的所有内容来说，定时和充电电路、分选逻辑控制器、滤光器、检测器、采集电子器件以及其他电子电路和设备，在本文中统称为细胞分选仪电子器件和光学设备，优选地全部位于主柜和气溶胶管理防护区外部，以便于维护和调整。换句话说，细胞分选仪电子器件和光学设备优选地位于容易接近的区域，并且不需要接近主柜防护系统101或气溶胶管理系统室140内的污染区域。因此，优选地可以容易地接近激发光学器件162、侧向散射检测器178和前向散射检测器180而无需接近生物防护区域。通常，这些设备需要调整，并且无需进入脏污或生物防护区域就可访问这些设备大大提高了系统的速度和维护。
17.在简化维护和减小防护系统的尺寸方面最重要的是使激发光学器件162位于主柜防护系统101和气溶胶管理系统149的外部。激发光学器件162包括激发激光器或其他激发光学器件，如led、光泵等离子体光发生器、弧光灯或其他激发光学器件。光学器件包含各种反射镜、光束组合器、透镜等。因此，根据一个实施例，本发明可以简单地使激发光学器件162位于主柜和其他部分的外部，如侧向散射检测器178、前向散射检测器180和位于主柜101和气溶胶管理系统室140内部的其他设备。然而，根据本发明的另一个实施例并且如图2所示，如侧向散射检测器178和前向散射检测器180的光学检测设备也可以与激发光学器件162一起位于主柜101的外部。作为本发明的第三实施例，流体器件，如鞘液容器170和与鞘液相关联的各种泵，也可以单独或一起位于气溶胶管理系统室140或主柜防护系统101的外部。换句话说，装备的各种组合可位于主柜101和/或气溶胶管理系统室140的外部，以增加可访问性和各种系统的维护的容易性并且减小防护区域的尺寸。
18.此外，通过创建一个集成系统大大减少了主柜防护系统101的体积，所述系统被专门构造为使得只有喷嘴和连接软管在喷嘴室134中，并且分选板176和收集管182、184在分选室中。许多细胞分选仪系统只是简单地放置在非常大且笨重的防护罩中。例如，防护罩通常高约九英尺，宽可达六或七英尺。在本发明中，通过仅封闭特定部件，可以大大减少防护面积，并且还可以大大减小集成式生物防护系统100的整体尺寸。通过将样品液容器172包含在与主柜防护系统101的工作区104相邻的输入样品区107中，可以轻松地将输入液添加到输入样品区107和从中去除，因为样品液容器172不会像在喷嘴室134和分选室131中产生的气溶胶那样造成危险。此外，使用具有通向主柜防护系统101的开口的气溶胶管理系统室140为操作员提供了额外的安全性，因为他们不会受到含在气溶胶管理系统室140的气溶胶中的任何有害颗粒的影响。
19.图3是气溶胶管理系统室140的示意性侧剖视图。如图3所示，喷嘴室134含有喷嘴186，其在操作位置以实线示出。通过喷嘴186提供鞘液170以及样品液172。喷嘴186也可以移动到清洁位置，如虚线所示。喷嘴室门198可以被打开，使得可通过喷嘴室门198接近处于清洁位置的喷嘴186。如喷嘴186的喷嘴可能由于各种原因而被堵塞，并且当喷嘴186处于清洁位置时可快速并且容易地接近喷嘴186。同样，当喷嘴室门198打开时，与主工作区104相比，喷嘴室134中的负压被均衡，使得污染空气可以在那个时间点从喷嘴室134迁移到主工作区104。来自喷嘴186的液滴流155流过开口152和光学器件安装板150。液滴流155在液滴与流分离之前通过检测点148。激光束在检测点148处检测喷嘴流153。来自检测点148的散射光和投射光通过光学窗口200并通过光阻挡条202到达侧向散射物镜204。侧向散射物镜204收集侧向散射光线并通过侧向散射小孔206传输这些光线。柔性密封件210、212和214提
供部分密封，使得液滴流155不会转移到未控制空气208。液滴流155穿过分选板154并被分离成偏转的液滴流156。如图1所示，ams进气管138连接到ams hepa过滤器141和ams风扇144。通过ams进气管138吸入来自分选室131的空气以在分选室131和喷嘴室134两者中产生低压。来自主柜工作区104的空气通过入口188和194。来自主柜的气流190通过入口188，而来自主柜的气流196通过入口194。分选室131具有分选室门132，所述门可以打开使操作者接近分选室131中的分选板154和收集管182、184(图2)。同样，因为分选室131的压力比主柜工作区104低，所以打开分选室门132使得分选室和主柜工作区104的压力相等。为了防止有害气溶胶从分选室131或喷嘴室134逸出，在打开喷嘴室门198或分选室门132之前，都必须使用ams风扇144(图1)排空分选室131和喷嘴室134。一旦气溶胶从气溶胶管理室140中清除，就可以打开门198、132。
20.图4是示出喷嘴室134、分选室131和位于气溶胶管理系统(ams)149和主柜防护系统101外部的细胞分选仪的各种设备的前视示意图。如图4所示，未控制空气208围绕在喷嘴室134的喷嘴室壁213周围。激光器216沿光路164产生激光束，所述激光束穿过光学窗口215。激光在检测点148处与喷嘴流153相交。从监测点148传输的光穿过光学窗口217到达挡光板218并穿过前向散射物镜220。前向散射物镜220收集光并将其通过针孔222传输到光检测器224。液滴流155穿过光学器件安装板150中的开口152。柔性密封件228和230将分选室131密封到光学器件安装板150。液滴流155通过分选室131中的分选板154并被分选板154分离成偏转的液滴流156。分选室壁226将分选室131与未控制空气区域208分开。
21.图5是集成式生物防护细胞分选仪100的具体实施的实施例的透视图。如图5所示，排气口110将清洁空气从集成式生物防护细胞分选仪100排出。清洁空气由再循环管道108提供给再循环充气室102。过滤器和风扇充气室121将过滤器和风扇容纳在位于集成式生物防护细胞分选仪100的后部和底部的位置中，使得操作者容易进入集成式生物防护细胞分选仪100的其他部分。滑动窗扇(隔板)114以一定角度的垂直运动移动以提供通向主柜防护系统101的开口。如图所示，当滑动窗扇114处于上部位置时，操作者可进入样品输入区107。当滑动窗扇114处于下部位置时，可进入喷嘴室134和样品管线。炉排118允许将来自集成式生物防护细胞分选仪100外部的空气吸入主柜防护系统101以便污染空气不会从主柜防护系统101流出。通过在主柜防护系统101中保持较低的压力，污染空气不会从集成式生物防护细胞分选仪100中逸出。
22.因此，集成式生物防护细胞分选仪100仅在细胞分选仪器中可能产生污染空气的部分的周围提供防护。因此，与放置在大罩中的细胞分选仪或部分集成式生物防护细胞分选仪相比，集成式生物防护细胞分选仪100的防护区域小且紧凑，风扇更小，并且整体尺寸明显更小。部分集成式生物防护细胞分选仪封装了细胞分选仪中许多不需要防护的部件，并且难以维护细胞分选仪的不需要生物防护的特定区域。防护区域较小导致风扇变小，为保持防护而需要移动的空气量减少，从而节省了能源。
23.已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的前述描述。前述描述并不意图为详尽的或将本发明限于所公开的精确形式，并且根据上述教导，可能做出许多修改和变化。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够在各种实施例和各种修改中最好地利用本发明，以适合于预期的特定用途。所附权利要求旨在解释为包含本发明的其他替代实施例，除非受到现有技术的限制。