(57)【要約】  フローサイトメトリーのためのシステム、方法、及び装置が提供される。一例において、フローサイトメトリーシステムは、サンプル流体のコアストリーム内の粒子の速度を測定するために、デュアルレーザーデバイス及びデュアル散乱チャネルを含む。サンプル流体とサンプル流体の周りのシース流体との総流量は、フローセル内の流路の端にわたる差圧に基づいて真空ポンプを制御するフィードバック制御システムによって、制御され、従って、一定に保たれる。フローサイトメーター内のシース流体の流れに物理的流体抵抗を加えるステッパー流量制御弁が開示される。物理的流体抵抗は、フローサイトメーターにおいてシース流体の流量を調節し、それにより、サンプル流体の流量を調節する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザービームを通過する粒子によって生成される第１の光散乱を検出する第１の散乱チャネルであって、前記粒子はサンプル流体の流路内を流れる、第１の散乱チャネルと、
前記流体サンプルの前記流路内を流れ、第２のレーザービームを通過する粒子によって生成される第２の光散乱を検出する第２の散乱チャネルと、
を備え、前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは、第１の所定の距離だけ分離される、フローサイトメトリーシステム。
【請求項２】
前記第１のレーザービームを生成するための、流路内の第１の位置における第１のレーザーデバイスと、
前記第２のレーザービームを生成するための、前記流路内の第２の位置における第２のレーザーデバイスと、
をさらに備え、
前記第１のレーザーデバイス及び前記第２のレーザーデバイスは、第２の所定の距離だけ前記流路の中心軸に沿って順次に分離される、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項３】
前記サンプル流体の流れ及びシース流体の流れを受取るフローセルをさらに備え、前記サンプル流体の流れは、前記シース流体の流れによって囲まれる、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項４】
前記シース流体の前記サンプル流体に対する容積比を制御する流量制御弁をさらに備える、請求項３に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５】
前記サンプル流体の流れの速度は、前記シース流体の前記サンプル流体に対する前記容積比に比例する、請求項４に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項６】
前記流量制御弁は、前記サンプル流体の速度に関連するフィードバックを受信し、
前記流量制御弁は、前記受信されたフィードバックに応答して、前記シース流体について経路の流れ抵抗を調整する、請求項４に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項７】
前記第１の散乱チャネルは、前記第１の光散乱を検出することに応答して第１のパルス情報を生成し、前記第１のパルス情報は第１のレーザー識別子及び第１のタイムスタンプを含み、
前記第２の散乱チャネルは、前記第２の光散乱を検出することに応答して第２のパルス情報を生成し、前記第２のパルス情報は第２のレーザー識別子及び第２のタイムスタンプを含む、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項８】
前記第１のパルス情報及び前記第２のパルス情報を受信する取得システムをさらに備える、請求項７に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項９】
前記取得システムは、前記第２のタイムスタンプと前記第１のタイムスタンプとの間の時間差を計算することによって、前記粒子のレーザー遅延を計算する、請求項８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１０】
前記取得システムは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）内に集積されたデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を含む、請求項８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１１】
前記フローサイトメトリーシステム内の圧力を調節する圧力逃がし弁と、
前記圧力逃がし弁を制御する取得システムと、
をさらに備える、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１２】
前記取得システムは、
前記フローサイトメトリーシステムにおける圧力測定に関連するフィードバック信号を受信し、
圧力設定点及び圧力設定点公差を受信し、
前記フィードバック信号、前記圧力設定点、及び前記圧力設定点公差に応答して前記圧力設定点を調整する、請求項１１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１３】
前記システム内の真空圧力を調節する真空ポンプと、
前記真空ポンプを制御する取得システムと、
をさらに備える、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１４】
前記取得システムは、
前記フローサイトメトリーシステムにおける圧力測定に関連するフィードバック信号を受信し、
圧力設定点、リファレンスレーザー遅延、補正定数、及び測定されるレーザー遅延を受信し、
前記圧力設定点、前記リファレンスレーザー遅延、前記補正定数、及び前記測定されるレーザー遅延に応答して、前記真空ポンプについて、指定される圧力を計算する、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１５】
前記第１の散乱チャネル及び前記第２の散乱チャネルはともに、側方散乱チャネル、前方散乱チャネル、又はオフ角散乱チャネルである、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１６】
前記第１の散乱チャネルは前方散乱チャネルであり、前記第２の散乱チャネルは側方散乱チャネルである、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１７】
前記第１の散乱チャネルは側方散乱チャネルであり、前記第２の散乱チャネルは前方散乱チャネルである、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１８】
前記第１の所定の距離は前記第２の所定の距離と同等である、請求項１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項１９】
フローサイトメーターの流路内の粒子の流れを制御する装置であって、
クロック信号及びデジタルタイムスタンプ信号を生成するタイムキーピングデバイスと、
前記タイムキーピングデバイスと通信状態の第１のレジスターであって、第１の散乱チャネルが、第１のレーザービームを通って流れる粒子によって散乱される光の第１のピークを検出することに基づいて、第１のピークデジタルタイムスタンプを記憶する、第１のレジスターと、
前記タイムキーピングデバイスと通信状態の第２のレジスターであって、第２の散乱チャネルが、第２のレーザービームを通って流れる前記粒子によって散乱される光の第２のピークを検出することに基づいて、第２のピークデジタルタイムスタンプを記憶する、第２のレジスターと、
前記粒子に関連する前記第１のピークタイムスタンプ及び前記第２のピークタイムスタンプを受信する、前記第１のレジスター及び前記第２のレジスターに結合したデジタル数理ロジックデバイスであって、前記第１のピークデジタルタイムスタンプと前記第２のピークデジタルタイムスタンプとの間の時間差を決定するように構成される、デジタル数理ロジックデバイスと、
を備え、
前記時間差は粒子速度に反比例し、前記流路のコア流体流量を制御するフィードバック制御信号の生成に寄与する、装置。
【請求項２０】
前記デジタル数理ロジックデバイスに結合されたパケット化デバイスであって、前記時間差を受信し、前記粒子に関する情報を有するデータパケットになるように前記時間差をともに構成する、パケット化デバイスをさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記時間差は、一定平均時間差及び一定平均粒子速度を維持するために前記流路内の流体流量を変動させる真空ポンプを制御する前記フィードバック制御信号の生成に寄与する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記デジタル数理ロジックデバイスは、前記第１のレーザーの位置と前記第２のレーザーの位置との間の前記流路の距離を前記時間差で割ることによって前記粒子の粒子速度を決定するようにさらに構成される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記デジタル数理ロジックデバイスは、或る期間にわたって複数の粒子について複数の時間差を記憶デバイス内に記憶し蓄積し、前記複数の時間差をともに加算し、粒子の総数で割ることによって平均時間差を決定するようにさらに構成される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記デジタル数理ロジックデバイスと通信状態の記憶デバイスは、或る期間にわたって複数のタイムスタンプ差を記憶し蓄積し、
前記記憶デバイスに結合された第２のデジタル数理ロジックデバイスは、前記複数のタイムスタンプ差をともに加算し、粒子の総数で割ることによって平均タイムスタンプ差を決定するように構成され、
前記平均タイムスタンプ差は、２つの側方散乱チャネルのそれぞれによる粒子検出において、流量を制御し、高い信号対ノイズ比を保証するための、前記フローサイトメーターシステムの前記フィードバック制御信号である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
記憶デバイスは、前記デジタル数理ロジックデバイスと通信状態で、或る期間にわたって複数の粒子速度を記憶し蓄積し、
第２のデジタル数理ロジックデバイスは、前記記憶デバイスに結合され、前記複数の粒子速度をともに加算し、粒子の総数で割ることによって平均粒子速度を決定するように構成され、
前記平均粒子速度は、２つの側方散乱チャネルのそれぞれによる粒子検出において、流量を制御し、高い信号対ノイズ比を保証するための、フローサイトメーターシステムのフィードバック制御信号である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１のレーザービームを通して流れる前記粒子によって散乱される光を受信するための、前記流路に隣接する第１の光検出器、及び、前記第１の光検出器からの信号を増幅し、前記第１のピークを有する第１のパルス信号を生成するための、前記第１の光検出器に結合された第１の利得増幅器を含む第１の散乱チャネルと、
前記第１のパルス信号を受信するための、前記第１の利得増幅器に結合された第１の比較器であって、前記第１のパルス信号の振幅を閾値と比較し、第１のサンプルイネーブル信号を生成するように構成される、第１の比較器と、
前記第１のパルス信号を受信するために前記第１の利得増幅器に結合され、前記第１のサンプルイネーブル信号を受信するために前記第１の比較器に結合された、第１のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）であって、前記第１のサンプルイネーブル信号によってイネーブルされると、クロック信号によって、前記第１のパルス信号の振幅のデジタルサンプルを周期的に取得するように構成される、第１のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
前記第２のレーザービームを通して流れる前記粒子によって散乱される光を受信するための、前記流路に隣接する第２の光検出器、及び、前記第２の光検出器からの信号を増幅し、前記第２のピークを有する第２のパルス信号を生成するための、前記第２の光検出器に結合された第２の利得増幅器を含む第２の散乱チャネルと、
前記第２のパルス信号を受信するための、前記第２の利得増幅器に結合された第２の比較器であって、前記第２のパルス信号の振幅を前記閾値と比較し、第２のサンプルイネーブル信号を生成するように構成される、第２の比較器と、
前記第２のパルス信号を受信するために前記第２の利得増幅器に結合され、前記第２のサンプルイネーブル信号を受信するために前記第２の比較器に結合された、第２のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）であって、前記第２のサンプルイネーブル信号によってイネーブルされると、前記クロック信号によって、前記第２のパルス信号の振幅のデジタルサンプルを周期的に取得するように構成される、第２のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
をさらに備え、
前記第１のＡＤＣによって周期的に取得される振幅の前記デジタルサンプルのうちの１つのデジタルサンプルは、前記第１のピークデジタルタイムスタンプに関連する第１のピーク振幅であり、
前記第２のＡＤＣによって周期的に取得される振幅の前記デジタルサンプルのうちの１つのデジタルサンプルは、前記第２のピークデジタルタイムスタンプに関連する第２のピーク振幅である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
前記タイムキーピングデバイス、前記第１のＡＤＣ、及び前記第１のレジスターに結合された第１の記憶デバイスであって、前記第１のレーザービームを通って流れる前記粒子に関連する前記第１のパルス信号の複数のデジタル振幅サンプルにそれぞれ関連する複数のデジタルタイムスタンプを受信し記憶するように構成され、前記複数のデジタル振幅サンプル内で第１のピーク振幅を決定し、前記第１のピークデジタルタイムスタンプとして、関連するタイムスタンプを選択するようにさらに構成される、第１のデュアルポート記憶デバイスと、
前記タイムキーピングデバイス、前記第２のＡＤＣ、及び前記第２のレジスターに結合された第２の記憶デバイスであって、前記第２のレーザービームを通って流れる前記粒子に関連する前記第２のパルス信号の複数のデジタル振幅サンプルにそれぞれ関連する複数のデジタルタイムスタンプを受信し記憶するように構成され、前記複数のデジタル振幅サンプル内で第２のピーク振幅を決定し、前記第２のピークデジタルタイムスタンプとして、関連するタイムスタンプを選択するようにさらに構成される、第２の記憶デバイスと、
をさらに備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
第１のレーザービームを通して流路内を流れる粒子から第１の散乱光を検出することと、
前記第１の散乱光に基づいて第１のパルス信号を生成することと、
第１のピーク時間において前記第１のパルス信号の第１の最大ピークを決定することと、
第２のレーザービームを通して前記流路内を流れる前記粒子から第２の散乱光を検出することと、
前記第２の散乱光に基づいて第２のパルス信号を生成することと、
第２のピーク時間において前記第２のパルス信号の第２の最大ピークを決定することと、
前記第２のピーク時間と前記第１のピーク時間との間の測定された時間差を計算することと、
前記流路内のコア流体流量を制御するための、前記測定された時間差に基づく制御信号を生成することと、
を含む、フローサイトメーターのための方法。
【請求項２９】
前記測定された時間差は、前記流路内の粒子速度に反比例する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のレーザービームと前記第２のレーザービームとの間の距離は予め決まっており、粒子速度は、前記測定された時間差で前記距離を割ることによって決定することができる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の散乱光は第１の光検出器によって検出され、
前記第２の散乱光は第２の光検出器によって検出される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記制御信号は所望の圧力値であり、前記方法は、
前記所望の圧力が、真空チャンバー内の測定された圧力より小さいことに応答して、前記真空チャンバー内の圧力を減少させ真空度を上げるように真空ポンプを制御することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記制御信号は所望の圧力値であり、前記方法は、
前記所望の圧力が、真空チャンバー内の測定された圧力より大きいことに応答して、前記真空チャンバー内の圧力を増加させ真空度を下げるように真空ポンプを制御することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
制御可能ガス弁を制御するフローサイトメーターの制御システムであって、
真空チャンバーと開放大気に対する流量制限器との間で結合された制御可能ガス弁であって、弁開放信号に応答する、制御可能ガス弁と、
流路の端にわたって結合された差圧変換器であって、前記流路の端にわたる圧力を或る範囲の圧力レベルにわたって検知し、前記検知された差圧レベルに比例する差圧信号電圧を生成する、差圧変換器と、
前記差圧変換器に結合された調整回路（利得増幅器）であって、ノイズを低減し、前記差圧信号電圧を増幅する、調整回路（利得増幅器）と、
前記増幅された差圧信号電圧を受信するための、前記調整回路に結合されたアナログ−デジタル変換器であって、前記増幅された差圧信号電圧の連続時間アナログ信号形態を前記増幅された差圧信号電圧の時間サンプリングされたデジタル形態に周期的に変換し、デジタル差圧信号を生成する、アナログ−デジタル変換器と、
前記アナログ−デジタル変換器に結合された制御ロジックデバイスと、
を備え、前記制御ロジックデバイスは、
前記デジタル差圧信号に基づいて圧力レベルを周期的に決定する圧力計算器と、
前記圧力計算器に結合された遅延ループカウンターであって、前記真空チャンバーに結合された真空ポンプが動作可能である間に、前記制御可能ガス弁について前記弁開放信号の生成を可能にするリークビットを周期的に生成する、遅延ループカウンターと、
前記リークビットの生成に応答して前記制御可能ガス弁について前記弁開放信号を周期的に生成して、前記真空チャンバー内の圧力を増加させ、前記流路の端にわたる差圧を低減する、制御ロジックと、
を含む、制御システム。
【請求項３５】
前記制御ロジックは、流体サンプルを試験する前に、前記フローサイトメーターをセットアップ（例えば、ガス抜き、サンプルの装填及び変更、フラッシング）するときに、前記弁開放信号をさらに生成する、請求項３４に記載の制御システム。
【請求項３６】
前記制御ロジックは、前記真空チャンバーに結合された前記真空ポンプが動作可能でないとき、前記弁開放信号の周期的生成を許可しない、請求項３４に記載の制御システム。
【請求項３７】
前記制御ロジックデバイスと前記制御可能ガス弁との間に結合されたドライバー回路であって、前記流量制限器を通して前記開放大気に前記真空チャンバーを通気する開放位置になるように前記制御可能ガス弁を制御する前記弁開放信号の電圧を増幅する、ドライバー回路をさらに備える、請求項３４に記載の制御システム。
【請求項３８】
フローサイトメーターの流路内の流体の流れを制御する真空チャンバーを設けることと、
前記流路の端にわたる差圧の尺度を生成することと、
差圧の前記尺度が、前記流路の端にわたる所望のレベルの差圧より大きいか否かを判定することと、
前記流路の端にわたる前記測定された差圧が前記所望の差圧より大きいことに応答して、前記真空チャンバー内の圧力を増加させ真空度を下げる開放弁制御信号の生成を一時的に回避することと、
を含む、フローサイトメーターのための方法。
【請求項３９】
前記流路の端にわたる前記測定された差圧が前記所望の差圧より大きいことに応答して、前記真空チャンバー内の真空度を上げ圧力を減少させるように真空ポンプを制御することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記真空チャンバー内の圧力を増加させる前記開放弁制御信号を生成することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記開放弁制御信号は、前記真空チャンバーと大気との間に結合された制御可能ガス弁を開放して、前記真空チャンバー内の圧力を増加させる、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記流路の端にわたる前記測定された差圧が前記所望の差圧より大きい限り、前記開放弁制御信号を生成し続ける、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
所定の期間にわたって前記開放弁制御信号を生成して、前記所定の期間にわたって前記制御可能ガス弁を開放状態に保ち続ける、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
真空ポンプを制御するフローサイトメーターの制御システムであって、
真空チャンバー（アキュムレーター）と開放大気との間で結合された制御可能真空ポンプであって、前記真空チャンバーから空気を排出するためにポンプ信号によって制御可能なポンプモーターを含む、制御可能真空ポンプと、
流路の端にわたって結合された差圧変換器であって、前記流路の端の圧力を或る範囲の圧力レベルにわたって検知し、前記検知された差圧レベルに比例する差圧アナログ信号電圧を生成する、差圧変換器と、
前記差圧変換器に結合された調整回路（利得増幅器）であって、ノイズを低減し、前記差圧アナログ信号電圧を増幅して増幅された差圧アナログ信号にする、調整回路（利得増幅器）と、
制御ロジックデバイスであって、
２つのレーザーの間で流れチャンバーにおいて測定された平均粒子時間遅延に基づいて圧力設定点からの所望の圧力変化を生成する圧力変化計算器と、
所望の圧力レベルを生成するために前記所望の圧力変化及び前記圧力設定点をともに加算する加算器と、
を含む、制御ロジックデバイスと、
前記所望の圧力レベルを受信するための、前記制御ロジックデバイスに結合されたデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）であって、前記所望の圧力レベルの時間サンプリングされたデジタル形態を前記所望の圧力レベルの連続時間アナログ信号形式に周期的に変換し、アナログの所望の圧力レベル信号を生成する、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）と、
前記アナログの所望の圧力レベル信号を受信するために前記ＤＡＣに、また、前記増幅された差圧アナログ信号を受信するために前記調整回路に結合されたアナログ信号合算器であって、前記増幅された差圧アナログ信号を前記アナログの所望の圧力レベル信号から連続的に引いて、ドライバー圧力レベルを生成する、アナログ信号合算器と、
前記アナログ信号合算器及び前記制御可能真空ポンプにかつ前記アナログ信号合算器と前記制御可能真空ポンプとの間に結合されたポンプドライバー回路であって、前記ドライバー圧力レベルを受信し、前記真空チャンバーから空気を排出するように前記ポンプモーターを制御するために前記ポンプ信号を周期的に生成する、ポンプドライバー回路と、
を備える、制御システム。
【請求項４５】
前記増幅された差圧信号電圧を受信するための、前記調整回路に結合されたアナログ−デジタル変換器であって、アナログ形態の前記増幅された差圧信号電圧をデジタル差圧信号に周期的に変換する、アナログ−デジタル変換器をさらに備え、
前記制御ロジックデバイスは、
前記アナログ−デジタル変換器に結合された圧力計算器であって、前記デジタル差圧信号に基づいて圧力レベルを周期的に決定する、圧力計算器をさらに含む、請求項４４に記載の制御システム。
【請求項４６】
前記２つのレーザーの間で前記流れチャンバーにおいて測定された前記測定された平均粒子時間遅延は、前記流路の端にわたる前記差圧に部分的に基づく、請求項４５に記載の制御システム。
【請求項４７】
第１のレーザービームを通過する粒子によって生成される第１の光散乱を検出する第１の散乱チャネルであって、前記粒子はサンプル流体の流路内を流れる、第１の散乱チャネルと、
前記流体サンプルの前記流路内を流れ、第２のレーザービームを通過する前記粒子によって生成される第２の光散乱を検出する第２の散乱チャネルであって、前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは第１の所定の距離だけ分離される、第２の散乱チャネルと、
前記サンプル流体の流れ及びシース流体の流れを受取るフローセルであって、前記サンプル流体の流れは、前記シース流体の流れによって囲まれる、フローセルと、
前記シース流体の流れに対する物理的流体抵抗を加えるリニア抵抗ステッパー弁であって、前記物理的流体抵抗は前記シース流体の流量を調節し、それにより、前記サンプル流体の流量を調節する、リニア抵抗ステッパー弁と、
を備える、フローサイトメトリーシステム。
【請求項４８】
前記リニア抵抗ステッパー弁は、
ピストンボアを形成する内壁と、
シース流体を前記ピストンボアに入るように受取る入口ポートと、
シース流体を前記ピストンボアから送出する出口ポートと、
前記ピストンボアに入って或る長さを移動するように構成されるピストンと、
を備える、請求項４７に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項４９】
前記ピストンボアは中心軸を有する円柱空間を含み、
前記ピストンは中心軸を有する円柱デバイスを含み、
前記ピストンボアの前記中心軸は前記ピストンの前記中心軸と同一直線上にある、請求項４８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５０】
前記ピストンボアはボア直径を有し、
前記ピストンは、ピストン直径を有し、前記ピストンボアの環状領域に入って移動するように構成され、前記環状領域は、前記ピストンボア直径と前記ピストン直径との間のリング状空間である、請求項４８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５１】
前記ピストンは、前記ピストンボア内に最大利用可能移動距離を有する、請求項４８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５２】
ボア直径及びピストン直径は、前記ピストンが、前記最大利用可能移動距離のほとんどを移動して、前記物理的流体抵抗を必要量に設定するように設計される、請求項５１に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５３】
前記ピストンが前記最大利用可能移動距離のほとんどを移動することは、前記物理的流体抵抗の前記必要量の精度を増加させる、請求項５２に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５４】
前記ボア及び前記内壁は、前記ピストンボアを通過するシース流体に前記物理的流体抵抗を加えることができる、請求項４８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５５】
前記物理的流体抵抗は、前記ピストンが前記ピストンボアに入って移動する長さに正比例する、請求項４８に記載のフローサイトメトリーシステム。
【請求項５６】
第１のレーザービームを通過する粒子によって生成される第１の光散乱を検出することであって、前記粒子はサンプル流体の流路内を流れることと、
前記流体サンプルの前記流路内を流れ、第２のレーザービームを通過する粒子によって生成される第２の光散乱を検出することであって、前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは第１の所定の距離だけ分離されることと、
前記サンプル流体の流れ及びシース流体の流れを受取ることであって、前記サンプル流体の流れは前記シース流体の流れによって囲まれることと、
前記シース流体の流れに物理的流体抵抗を加えることであって、前記物理的流体抵抗は、前記シース流体の流量を調節し、それにより、前記サンプル流体の流量を調節することと、
を含む、フローサイトメーターのための方法。
【請求項５７】
前記物理的流体抵抗を加えることは、リニア抵抗ステッパー弁によって実施され、前記リニア抵抗ステッパー弁は、
ピストンボアを形成する内壁と、
シース流体を前記ピストンボアに入るように受取る入口ポートと、
シース流体を前記ピストンボアから送出する出口ポートと、
前記ピストンボアに入って或る長さを移動するように構成されるピストンと、
を備える、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ピストンボアは中心軸を有する円柱空間を含み、
前記ピストンは中心軸を有する円柱デバイスを含み、
前記ピストンボアの前記中心軸は前記ピストンの前記中心軸と同一直線上にある、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ピストンボアはボア直径を有し、
前記ピストンは、ピストン直径を有し、前記ピストンボアの環状領域に入って移動するように構成され、前記環状領域は、前記ピストンボア直径と前記ピストン直径との間のリング状空間である、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記ピストンは、前記ピストンボア内に最大利用可能移動距離を有する、請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
ボア直径及びピストン直径は、前記ピストンが、前記最大利用可能移動距離のほとんどを移動して、前記物理的流体抵抗を必要量に設定するように設計される、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記ピストンが前記最大利用可能移動距離のほとんどを移動することは、前記物理的流体抵抗の前記必要量の精度を増加させる、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記ボア及び前記内壁は、前記ピストンボアを通過するシース流体に前記物理的流体抵抗を加えることができる、請求項５７に記載の方法。
【請求項６４】
前記物理的流体抵抗は、前記ピストンが前記ピストンボアに入って移動する長さに正比例する、請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
ピストンボアを形成する内壁と、
シース流体を前記ピストンボアに入るように受取る入口ポートと、
シース流体を前記ピストンボアから送出する出口ポートと、
前記ピストンボアに入って或る長さを移動するように構成されるピストンと、
を備え、前記内壁及び前記ピストンボアは、前記シース流体の流れに物理的流体抵抗を加えることができ、前記物理的流体抵抗は前記シース流体の流量を調節することができる、リニア抵抗ステッパー弁。
【請求項６６】
前記ピストンボアは中心軸を有する円柱空間を含み、
前記ピストンは中心軸を有する円柱デバイスを含み、
前記ピストンボアの前記中心軸は前記ピストンの前記中心軸と同一直線上にある、請求項６５に記載のリニア抵抗ステッパー弁。
【請求項６７】
前記ピストンボアはボア直径を有し、
前記ピストンは、ピストン直径を有し、前記ピストンボアの環状領域に入って移動するように構成され、前記環状領域は、前記ピストンボア直径と前記ピストン直径との間のリング状空間である、請求項６５に記載のリニア抵抗ステッパー弁。
【請求項６８】
前記ピストンは、前記ピストンボア内に最大利用可能移動距離を有する、請求項６５に記載のリニア抵抗ステッパー弁。
【請求項６９】
ボア直径及びピストン直径は、前記ピストンが、前記最大利用可能移動距離のほとんどを移動して、前記物理的流体抵抗を必要量に設定するようにサイズ決定される、請求項６８に記載のリニア抵抗ステッパー弁。
【請求項７０】
前記ピストンが前記最大利用可能移動距離のほとんどを移動することは、前記物理的流体抵抗の前記必要量の精度を増加させる、請求項６９に記載のリニア抵抗ステッパー弁。
【請求項７１】
前記物理的流体抵抗は、前記ピストンが前記ピストンボアに入って移動する前記長さに正比例する、請求項６５に記載のリニア抵抗ステッパー弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本特許出願は、「FLOW CYTOMETRY SYSTEM AND STEPPER MOTOR PINCH VALVE THEREFOR」という名称の、David Vrane他による、２０１６年１１月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／４２４，４６４号の利益を主張する。また、本特許出願は、「LINEAR RESISTANCE STEPPER VALVE FOR FLOW CYTOMETRY SYSTEM」という名称の、David Vraneによる、２０１７年６月８日に出願された米国仮特許出願第６２／５１７，１４７号の利益を主張する。
【０００２】
本発明の実施形態は、包括的には、フローサイトメトリーシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
フローサイトメトリーは、流体流内で運ばれる試験サンプルの細胞又は粒子の光学測定を含む。このタスクを達成する機器の集合は、フローサイトメーターとして知られている。
【０００４】
フローサイトメーターにおける試験サンプルを有する流れ流体の制御は、試験サンプル内の細胞又は粒子の型及び量を正確に分析するために重要である。流体流の速度が可変要素である場合（例えば、典型値の周りで低過ぎる又は高過ぎる場合）、試験サンプル内の細胞又は粒子のアイデンティティは不正確に伝えられ得る。さらに、追加の制御デバイスを用いる複雑化し過ぎた流体制御システムは、信頼性がない場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、フローサイトメーターにおける流量制御システムを改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態は特許請求の範囲によって要約される。しかし、簡潔に言えば、フローサイトメーターにおけるフローサイトメトリーフルイディクスのためのシステム、方法、及び装置が述べられる。フローサイトメトリーシステムは、サンプル流体のコアストリーム内の粒子の速度を測定するために、デュアルレーザーデバイス及びデュアル散乱チャネルを含む。第１の散乱チャネルは、第１のレーザービームを通過する粒子によって生成される第１の光散乱を検出し、粒子はサンプル流体内を流れる。第２の散乱チャネルは、第２のレーザービームを通過する粒子によって生成される第２の光散乱を検出し、第１のレーザービーム及び第２のレーザービームは或る距離（Ｌ）だけ分離される。
【０００７】
フローサイトメトリーシステムは、流路においてシース流量及びサンプル流量の割合を制御するために、ステッパーモーター調整式弁（例えば、リニア抵抗ステッパーモーター調整式弁）も含む。ステッパーモーター調整式弁は、シース流体の流れに物理的流体抵抗を加える。物理的流体抵抗は、シース流体の流量を調節し、それにより、サンプル流体の流量を調節する。サンプル流体とサンプル流体の周りのシース流体との総流量は、フローセル内の流路の前後の差圧に基づいて真空ポンプを制御するフィードバック制御システムによって、制御され、結果として、一定に保たれる。流路内の粒子速度は総流量の関数である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
種々の実施形態は、添付図面の図において、限定することなく、例によって示される。
【０００９】
【図１】図１は、フローサイトメーターシステムの基本概念図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１のフルイディクスシステムに含まれるフローセル等の例示的なフローセルの概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すフローセルについての流路内の流体流の拡大図である。
【図３Ａ】図３Ａは、光パルスを形成するための、粒子とレーザービームとの間の相互作用の概念図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す粒子とレーザービームとの間の相互作用によって形成される光パルスの特性を示すグラフである。
【図４Ａ】図４Ａは、流路内の流れ発達を示す概念図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す流路の断面図を示す図である。
【図５】図５は、図１のフルイディクスシステムの基本概念図である。
【図６】図６は、デュアルレーザーデバイス及びデュアル散乱チャネルを有するフローサイトメトリーシステムの概念図である。
【図７】図７は、図６のフルイディクスシステムの概略図である。
【図８】図８は、フルイディクスシステム内の主要なフルイディクス流をモデル化する電気回路の図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ステッパーピンチ弁の側面切欠き図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ステッパーピンチ弁の正面切欠き図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、ステッパーピンチ弁の斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、放出オプティクスに関連するフルイディクスシステムのさらなる詳細を示すブロック図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに関連する取得システムのさらなる詳細を示すブロック図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、デュアル散乱チャネル内で、散乱光のピークにおいてタイムスタンプを決定するピークサンプリング回路のブロック図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、ピーク振幅と、そのピーク振幅に関連するタイムスタンプとを決定するための、散乱光波形のデジタルサンプリングを示す波形図である。
【図１１】図１１は、フルイディクスシステムにおいて真空逃がしを制御する例示的な方法についてのフローチャートである。
【図１２】図１２は、フルイディクスシステムにおいて真空ポンプフィードバックを制御する例示的な方法についてのフローチャートである。
【図１３】図１３は、図７のフルイディクスシステムと同様のフルイディクスシステムを示す図である。
【図１４】図１４は、リニア抵抗ステッパー弁を含む、フローサイトメーターについてのフルイディクスシステムの概略図である。
【図１５】図１５は、リニア抵抗ステッパー弁の機能図である。
【図１６】図１６は、図１４のフルイディクスシステム用の図１５のリニア抵抗ステッパー弁のパラメーターについての例示的なデータスプレッドシートである。
【図１７Ａ】図１７Ａは、リニア抵抗ステッパー弁の一実施形態の代替の図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、リニア抵抗ステッパー弁の一実施形態の代替の図である。
【図１８】図１８は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すリニア抵抗ステッパー弁の分解図である。
【００１０】
図の一部又は全ては、説明の目的のためのものであり、示す要素の実際の相対的なサイズ又は位置を必ずしも示さないことが認識されるであろう。図は、特許請求の範囲又は請求項の意味を制限するために使用されないという明示的な理解の上で、１つ又はそれより多い実施形態を示すために設けられる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態の以下の詳細な説明において、多数の特定の詳細が述べられる。しかし、実施形態がこれらの特定の詳細なしで実施される場合があることは、当業者に明らかであろう。他の事例において、よく知られている方法、プロシージャ、コンポーネント、及び回路は、実施形態の態様を不必要に曖昧にしないために詳細に述べられていない。
【００１２】
システム、方法、及び装置は、フローサイトメトリーフルイディクスのために提供される。システムは、サンプル流体のコアストリームにおいて時間差を測定し、粒子の速度を計算するために、デュアルレーザーデバイス及びデュアル散乱チャネルを含む。システムは、流路においてシース流量及びサンプル流量の割合を制御するためにステッパーモーター調整式流量制御弁も含む。サンプル流体とサンプル流体の周りのシース流体との総流量は、フローセル内の流路の前後の差圧に基づいて真空ポンプを制御するフィードバック制御システムによって、制御され、結果として、一定に保たれる。システム、方法、及び装置の詳細は、図を参照してさらに述べられる。
【００１３】
粒子の散乱光は、粒子に付着したマーカーによって放出される蛍光ではない。デュアル側方散乱チャネル（ＳＳＣ：side scatter channels）は、レーザービームを通して流れる粒子から出る散乱光を受取るものとして本明細書で述べられる。しかし、散乱光は、粒子から出て多くの角度で受取ることができる。本明細書で述べるデュアル側方散乱チャネル（ＳＳＣ）は、代わりに、オフ角散乱チャネル、前方散乱チャネル、後方散乱チャネル、又は、粒子から出て種々の角度で散乱光を受取るその組み合わせとすることができる。従って、種々の角度で散乱光を収集するための種々のデバイスは、総称して、かつ、より広く、本明細書で散乱チャネルと呼ばれる。
【００１４】
図１は、フローサイトメーターシステム１００の基本概念図である。フローサイトメーターシステム１００の５つの主要なサブシステムは、励起オプティクスシステム１０２、フルイディクスシステム１０４、放出オプティクスシステム１０６、取得システム１０８、及び分析システム１１０を含む。概して、「システム（system）」は、ハードウェアデバイス、ソフトウェアデバイス、又はその組み合わせを含む。
【００１５】
励起オプティクスシステム１０２は、例えば、レーザーデバイス１１２、光学要素１１４、光学要素１１６、及び光学要素１１８を含む。例示的な光学要素は、光学プリズム及び光学レンズを含む。励起オプティクスシステム１０２は、光学インターロゲーション（optical interrogation）領域１２０を照明する。フルイディクスシステム１０４は、光学インターロゲーション領域１２０を通して流体サンプル１２２を運ぶ。放出オプティクスシステム１０６は、例えば、光学要素１３０並びに光学検出器ＳＳＣ、ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４、及びＦＬ５を含む。放出オプティクスシステム１０６は、通過する粒子から放出又は散乱される光子を採取する。放出オプティクスシステム１０６は、これらの光子を光学検出器ＳＳＣ、ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４、及びＦＬ５上に集束させる。光学検出器ＳＳＣは側方散乱チャネルである。光学検出器ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４、及びＦＬ５は蛍光検出器であり、また、粒子蛍光波長を検出するためにバンドパス又はロングパスフィルターを含むことができる。各光学検出器は、光子を電気パルスに変換し、電気パルスを取得システム１０８に送出する。取得システム１０８は、分析システム１１０における分析のために、これらの信号を処理し調製する。フローサイトメーター１００の種々の実施形態は、商業的に入手可能とすることができる。
【００１６】
図２Ａは、図１のフルイディクスシステム１０４に含まれる例示的なフローセル２０６の概略図である。フローサイトメトリーシステム１００に対するフローセル２０６の重要性を考慮すると、その意図される機能の理解は、フローサイトメーター性能を改善する方法の実用的な考察を可能にする。
【００１７】
フローセル２０６は、インターロゲーション領域１２０を順次通過する個々の細胞からの光学励起及び放出光の収集を可能にする、重要な流体力学及び光学条件を提供する。図２Ｂに示す簡単な表現において、フローセル２０６は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０が通過する透明流路２１６を有する。透明流路２１６の一部分において、レーザーからのレーザービームが、サンプル流体２１０内の粒子を打つ。粒子から出た散乱光及び／又は粒子に付着したマーカーからの蛍光は、１つ又はそれより多い光学光センサーによって収集される。
【００１８】
以下は、流路２１６における理想的な条件である：（ａ）サンプル流体２１０はシース流体２０８によって囲まれて、サンプル流体２１０のコア環状流を形成し、（ｂ）サンプル流体２１０のストリームは、流路２０４の軸上に完全に心出しされる。条件（ａ）及び（ｂ）が満たされ、シース対サンプル容積比が十分に高い場合、サンプル流体２１０のコア内の粒子は、（ｃ）フローセル２０６を一列で通過することになる。例えば、コアストリーム幅２２０は、粒子が一列で流れることを可能にするために十分に狭い（例えば、２０マイクロメートルである）。シース流体２０８は、サンプル流体２１０のコアストリーム速度２２２を制御するのを助ける。後者の条件（ｃ）は、各粒子が光学インターロゲーション領域１２０内で排他的照明を受取ることを保証する。これらの流れ条件を達成するプロセスは、サンプル流体２１０のコアの流体力学的集束（hydrodynamic focusing）と呼ばれる。
【００１９】
流体力学的集束は、広い断面内でサンプル流体２１０をシース流２０８の中心に注入し、その後、結合した流れを対流によって伸張するために断面を低減することによって、通常達成される。流体力学的集束は音響集束と異なる。音響集束は、２０１２年６月２７日にKaduchak他によって出願された「ACOUSTIC CYTOMETRY METHODS AND PROTOCOLS」という名称の米国特許出願公開第２０１４／０１４７８６０号に記載されるように、粒子を定常波によってチャネルの中心に集束させる。
【００２０】
流体力学的集束は、個々の粒子のインターロゲーションを保証する条件を提供し得るが、連続する粒子に対して行われる測定が比較可能になることを保証しない。比較可能な結果を生成するために、２つの同一の粒子を考慮すると、システムは、粒子の間で実質的に同一の光学出力を生成しなければならない。これらの光学出力はパルスの形態である。
【００２１】
図３Ａは、図３Ｂのグラフに示す光学パルス３０６を形成するための、粒子３０４とレーザービーム３０２との間の相互作用の概念図を示す。図３Ｂに示すグラフにおいて、光学パルス３０６の振幅（Ａ）は、励起パワー及び粒子３０４の放出特性（例えば、色素分子のサイズ、形状、及び数等）に依存する。しかし、光学パルス３０６の幅又は継続時間Δｔは、粒子３０４の直径（Ｄ）、励起ビーム３０２の高さ（Ｈ）、及び粒子３０４の速度（Ｖ）に本質的に依存する。このパルス・幅関係は、以下の式によって与えることができる。
【数１】
2020512528.tif 000003
【００２２】
従って、サンプルビームを通って移動する２つの同一のパルスは、同じパルス幅を生成するために実質的に同じ速度を持たなければならない。インターロゲーション領域１２０（又はインターロゲーションポイント）における粒子速度（Ｖ）は、チャネル内の流れ挙動によって本質的に決定される。結果として、フルイディクス１０４の仕事は、粒子速度ができる限り一貫性があるままであることを保証することに本質的に帰する。
【００２３】
戻って図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、フルイディクスシステム１０４は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０をフローセル２０６に供給することを担当する。シース流量は、通常、サンプル流量より何倍も大きいため、フローセル２０６における流れ挙動を支配する。結果として、シース流量は、チャネルの内部の速度の挙動を支配し、粒子速度２２２を決定するときの最も重要な因子である。サンプル流量は、コアストリームの幅２２０を制御する。これは、チャネル内の速度プロファイルに沿って所与の粒子がとることができると考えられる位置の範囲を制御するため、同様に重要である。
【００２４】
チャネルの内部の速度プロファイル２１２は、古典的な流体力学に関する幾つかの因子に依存する。フローセルの対流領域は、コア環状流を流体力学的に集束させて、粒子が（理想的に）互いに一列に並ぶまでサンプルストリームを伸張させる。やはり、これは、減少する断面幅２２０を通してサンプル流２１０を加速することによって達成される。対流領域を超えると、流れの断面積は一定のままである。流れは、一様の速度プロファイルを持った状態で入口４０１においてこの一定断面チャネルに入る。一様の速度プロファイルの大きさは、以下の式で示すように、流量を流れの断面積で割った値に等しい。
【数２】
2020512528.tif 000004
【００２５】
図４Ａは、流路２１６内の流れ発達を示す概念図である。流路は、限定することなく、入口４０１、出口４０４、及び中心軸４１２を含む。流れが流路２１６を下流に移動するにつれて、壁２１４の粘性抗力（viscous drag）は、隣接する水分子を減速させる。一定流量を維持するために（例えば、質量を一定に保つために）、流路２１６の中心の水分子は、壁２１４の近くの減速する粒子を補償するために加速しなければならない。流体バルクを通る粘性抗力のこの連通は、粘性力が駆動軸圧力勾配を平衡させるまで継続する。この平衡になるまで、サンプルコアストリーム２１０は加速し続ける。図４Ｂで示すような、ほぼ１のアスペクト比を有する矩形チャネルの場合、サンプルコアストリーム２１０の終端速度は、チャネル入口４０１における初期一様速度のほぼ２倍である。
【００２６】
サンプルコアストリーム２１０は、発達中領域４０２内で終端速度に近づく。発達中領域４０２内で、コアストリームが加速する。発達長（Ｌｄ）は、コアストリーム２１０が終端速度を達成するために必要とされる入口４０１からの物理的距離である。上述のように、発達長（Ｌｄ）は粘度に依存する。粘度は、温度に大きく依存する。より高い温度は、より長い発達長（Ｌｄ）をもたらす。
【００２７】
発達長（Ｌｄ）を超えると、発達済み領域４０４において、流路２１６内のコアストリーム速度は、距離とともに変化せず、流れは、「完全に発達した（fully developed）」と考えられる。完全に発達した流れは、温度にも依存していないことがあり得る。しかし、これは、流路２１６を通る総流量が一定のままであることを必要とする。流れ発達の結果は、速度プロファイルが、チャネル入口４０１における一様（一様速度プロファイル）から発達長（Ｌｄ）における完全な放物線型（発達済み速度プロファイル）まで発展するということである。
【００２８】
フローサイトメトリーに関して、幾つかの重要な指針がチャネル流流体力学の知識から得られる。第１の指針として、流路２１６を通る総流量が変化する場合、コアストリーム速度２２２は変化することになる。従って、粒子パルス幅（例えば、継続時間Δｔ）は変化することになる。そのため、流量変動は、最大システム性能を保証するために最小にされるべきである。
【００２９】
第２の指針として、最大速度は、流路の軸４１２に沿って起こる。従って、軸４１２から外れるいずれの粒子も、軸４１２上の又は軸４１２により近い粒子より遅い速度を有することになる。これは、同一粒子が、単にコアストリーム内のその位置によって、異なるパルス幅（例えば、継続時間Δｔ）を有することになることを意味する。そのため、コアストリーム幅２２０を低減すること（例えば、サンプル流量を低減すること）は、速度プロファイルによるパルス幅変動を最小にする。
【００３０】
第３の指針として、チャネル軸４１２に沿って、速度は、発達中領域４０２において２倍増加し、発達中領域４０２の長さは温度に依存する。従って、インターロゲーション領域（又は、インターロゲーションポイント）１２０が発達中領域４０２内に存在する場合、パルス幅（例えば、継続時間Δｔ）は温度とともに変化することになる。発達長（Ｌｄ）を超えると、コアストリーム速度は、チャネルに沿って距離とともに変化しない。
【００３１】
図５は、図１のフルイディクスシステム１０４の基本概念図である。フルイディクスシステム１０４の基本的な目的は、シース及びサンプルを図２のフローセル２０６に提供することである。図５は、この目的に関連する基本要素を示す。シースストロー５１６（例えば、チューブ）は、プレナムタンク５０４に挿入される。フルイディクスシステム１０４は、シースタンク６２６からシース流体２０８を供給する。フルイディクスシステム１０４は、通常、標準的な実験用ベッセル５０６からサンプル流体２１０を取出す。サンプルストロー５１８（例えば、チューブ）は、サンプルベッセル５０６に挿入される。フルイディクスシステム１０４は、結合した流れが流路／観察オリフィス５２０に入る前に、サンプル流体２１０を、収縮領域５１２への入口においてシース流２０８のコア５１０に注入する。出口４０４において流路２１６から出ると、結合した流れは、廃棄物コンテナ５０８内の廃棄物５０２にルーティングされる。種々の商業的な実施形態は、これらのフルイディクスの目的を満たそうと試みる。
【００３２】
種々の商業的に入手可能なフローサイトメトリーシステムがあるにもかかわらず、柔軟性があり、その上、比較的単純でかつ信頼性のある設計を提供し、広い範囲の動作条件にわたって低下しない安定性を提供しながら、幅広いサンプルベッセル型にアクセスすることが可能な、フローサイトメトリーシステムについての必要性が残ったままである。
【００３３】
従って、サンプル流体のコアストリーム内の粒子の速度を測定するために、デュアルレーザーデバイス及びデュアル散乱チャネル（例えば、デュアル側方散乱チャネル−ＳＳＣ）を含むフローサイトメトリーシステムが提供される。典型的なシステムは、圧力を測定し、その後、その測定された圧力を使用して、システムにおいて一定圧力及び速度を維持する；残念ながら、それは、サンプル粒子の速度を制御する間接的方法である。システムは、流路においてシース流量及びサンプル流量の割合を制御するためにステッパーモーター調整式流量制御弁も含む。サンプル流体とサンプル流体の周りのシース流体との総流量は、フローセル内の流路の前後の差圧に基づいて真空ポンプを制御するフィードバック制御システムによって、制御され、結果として、一定に保たれる。システム、方法、及び装置の詳細が、図を参照してさらに述べられる。
【００３４】
ここで図６を参照すると、フローサイトメトリーシステム６００の概念図が示される。フローサイトメトリーシステム６００は、デュアルレーザーデバイス（６１２、６１４）及びデュアル散乱チャネル（６３２、６３４）を有する。フローサイトメトリーシステム６００の幾つかの態様は、図１のシステム１００と同様である。例えば、フローサイトメトリーシステム６００は、５つの主要なサブシステムを有し、５つの主要なサブシステムは、励起オプティクスシステム６０２、フルイディクスシステム６０４、放出オプティクスシステム６０６、取得システム６０８、及び分析システムを有するホストコンピュータ６１０を含む。ホストコンピュータ６１０は、デジタル数理ロジックを有するプロセッサ、及び、デジタルフィードバック制御信号（例えば、平均粒子流速度）を生成するためにデジタル数理ロジックを使用するための、プロセッサによって実行可能である命令を記憶する１つ又はそれより多い記憶デバイスを含み、そのデジタルフィードバック制御信号は、フローサイトメトリーシステム６００の１つ又はそれより多い特徴（例えば、サンプル流を制御するための流体制御システム６０４内の１つ又はそれより多い弁／ポンプ／モーター）を制御するために使用することができる。
【００３５】
しかし、フローサイトメトリーシステム６００は、図１のシステム１００に勝る重要な改善を有する。例えば、フローサイトメトリーシステム６００は、デュアルレーザーデバイス（６１２、６１４）を有する励起オプティクス６０２；取得のための、デュアル光学部品１３０Ａ及び１３０Ｂ、デュアル散乱チャネル（６３２、６３４）、及びデュアル蛍光チャネルＦＬ１Ａ〜ＦＬ５Ａ、ＦＬ１Ｂ〜ＦＬ１Ｂを有する放出オプティクスサブシステム；並びに、並列分析のためのデュアル分析器１０８Ａ及び１０８Ｂを有するエレクトロニクスサブシステム６０８を含む。他の図を参照してさらに述べるように、デュアル散乱チャネル（６３２、６３４）は、平均時間遅延又は平均粒子速度を決定することができるように、サンプル流体のコアストリーム内の粒子の時間遅延又は速度を計算するときに重要な役割を果たす。
【００３６】
粒子は、しばしば、マーカーなしでは蛍光を発しない。そのため、蛍光チャネル内の蛍光検出器は、蛍光を発しない粒子を検出しないことになる。散乱光を検出する散乱チャネルは、粒子がマーカーでマーキングされても、されなくても、散乱光から粒子を検出し得る。従って、一連のデュアルレーザー６１２、６１４は、サンプル流内の粒子を励起することができ、一連のデュアル散乱チャネルは、２つのポイントにおける粒子を検出し、一連のレーザーの間の既知の距離及び時間遅延を考慮して、それぞれの粒子の間の時間遅延又は粒子速度を検出するために使用され得る。
【００３７】
図７は、図６のフルイディクスシステム６０４の概略図を示す。フルイディクスシステム６０４は、レーザービーム（６１３、６１５）の間の粒子流の時間に基づく圧力調節スキームを有する、真空ベースフルイディクスアーキテクチャを有する。フルイディクスシステム６０４は、遷移、不連続性、又は、おそらくは細胞に損傷を与えるぜん動ポンプが全くないサンプル経路を有する真空ベースシステムにおいて、連続サンプル流量調整も提供する。フルイディクスシステム６０４は、ぜん動ポンプの使用を完全に回避することによって、信頼性及び器具アップタイムを最大にしようとする。
【００３８】
フルイディクスシステム６０４は、限定することなく、マニホールド組立体７０１、隔離弁Ｖ１〜Ｖ５、ピンチ弁Ｖ６、圧力変換器（例えば、プローブ）ＴＲ１及びＴＲ２、アキュムレーターベッセル（真空チャンバー）７０２、ダイヤフラム真空ポンプ７０４、ガス抜き器ポンプ７０６、シース流体２０８、サンプル流体２１０、サンプルベッセル５０６、出力センサー７１４、ステッパー載置位置７１６、逆止弁７１８、ガス抜き器７２０、フローセル２０６、シースタンク７２６、プレナムタンク５０４、プレナムポンプ７２８、ステッパー流量制御弁７３０、フラッシュポンプ７３２、シースフィルター７３４、廃棄物タンク５０８、及びプレートローダー７３８、流量制限器７４０及び７４２、並びにシースフロートセンサー７４４を含む。
【００３９】
以下は、図７に示すフルイディクスシステム６０４の例示的な運転サイクルを提供する。始動すると、フルイディクスシステム６０４は、圧力変換器ＴＲ１及びＴＲ２からフィードバックを受信する。圧力変換器ＴＲ１とＴＲ２との間で検知される圧力差（差圧）は、運転しているとき連続であり、アキュムレーター７０２の内部の最小値になるまで真空ポンプ７０４を駆動して、図４に示すフローセル２０６内の流路２１６の入口４０１と出口４０４との間で一定圧力差を維持する。圧力変換器ＴＲ１及びＴＲ２は、フローセル２０６内の流路２１６の入口４０１と出口４０４との間の差圧を測定する差圧変換器ＤＰＴＲとすることができる。最小値は、フルイディクスシステム６０４が、少なくとも最初に差圧（例えば、設定点圧力）であると考える値である。
【００４０】
フルイディクスシステム６０４は、気泡がないことが望ましい。従って、フルイディクスシステム６０４は、ガス気泡をなくすために弁Ｖ１〜Ｖ５を開放し閉鎖するためのプロトコルを有する。例えば、フルイディクスシステム６０４は弁Ｖ４を開放し、弁Ｖ４は、ガス気泡をシースフィルター７３４から引き出す。プレナムタンク内のシースフロートセンサー７４４が所定の低レベルを下回る場合はいつでも、プレナムポンプ７２８は、シースタンク７２６から流体を取出す。システムは、その後、すぐに運転できる。
【００４１】
サンプルベッセル５０６が取付けられると、チューブセンサー７１４は、フルイディクスシステム６０４が、システムのサンプルストロー５１８をすぐにサンプルベッセル５０６内に下げることができることを示す。プラッターローダー７３８は、サンプルストロー５１８をサンプルベッセル５０６内に下げるステッパーモーターを含む。サンプルストロー５１８がステッパーサンプル注入チューブ位置（ＳＩＴＤ）７１６に達すると、１つ又はそれより多いセンサーは、フルイディクスシステム６０４に、弁Ｖ１及びＶ３を開放させる。フルイディクスシステム６０４内の調節システムは、設定点圧力を満たすように差圧を駆動し始める。
【００４２】
フルイディクスシステム６０４の有利な実施形態において、真空ポンプ７０４はアキュムレーターベッセル７０２を排出させる。アキュムレーターベッセル７０２は、システムのための駆動真空源として働き、ダイヤフラムは、取得システム６０８によって行われるレーザー遅延測定から導出される差圧リファレンスからこの発生元を維持する。アキュムレーターベッセル７０２は、フローセル２０６の出口４０４について、パルス減衰器及び一定ヘッドリファレンスとして同様に働き、それにより、フローセル２０６を、廃棄物タンク５０８内の液体レベルに関連するヘッド効果（head effects）から隔離する。
【００４３】
フルイディクスシステム６０４は、プレナムタンク５０４によってシース流体２０８をフローセル２０６に供給する。プレナムタンク５０４内の液体レベルは、シースタンク７２６からシースを取出すプレナムポンプ７２８による周期的な再充填によって、精密なレベルに維持される。こうして、プレナムタンク５０４は、フローセル２０６の入口についての一定ヘッドリファレンスとして働き、従って、フローセル２０６を、シースタンク７２６内の液体レベルに関連するヘッド効果から隔離する。
【００４４】
マニホールド組立体７０１は、フルイディクスシステム６０４内の流体流を制御する弁Ｖ１〜Ｖ５のネットワークを含む。主要なサンプル取得モードにおいて、弁Ｖ１及びＶ３は開放している。このモードにおいて、シース流体２０８及びサンプル流体２１０は、アキュムレーター７０２内の真空によってフローセル２０６内に同時に引き込まれる。
【００４５】
弁Ｖ２が閉鎖すると、変換器ＴＲ１は、入口４０１においてフローセル２０６の内部の圧力を測定し、変換器ＴＲ２は、図４に示すフローセル２０６の出口４０４の圧力を測定する。フローセルドレインポートと閉鎖した弁Ｖ２との間の静的ラインを介したＴＲ１圧力測定は、差圧測定が、流路入口４０１と流路出口４０４との間の全体流れの真の差圧降下を普通なら歪ませることになる、シース入口ポート又はシース入口ラインの抵抗に関連する動的圧力降下を含まないことを保証する。弁Ｖ１及びＶ３が開放していると、変換器ＴＲ１及びＴＲ２（又は差圧変換器ＤＰＴＲ）は、フローセル２０６の流路２１６の端にわたる差圧を測定する。出口４０４と入口４０１との間の圧力降下、流路２１６の端にわたる差圧は、コアストリーム速度（ほぼ一定温度を仮定する）に比例する総容積流量に比例する。例えば、式７を参照されたい。動作温度は、通常、約１５℃〜２０℃の間にあり、それを超えると、水の粘度は２０％程度だけ変化し得る。容積流量（シース流体速度を含む）は粘度に反比例する。
【００４６】
フルイディクスシステム６０４が運転する際、フルイディクスシステム６０４は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０を同時に取出す。フルイディクスシステム６０４は、シース流体２０８を、プレナムタンク５０４から取出し、ステッパー流量制御弁７３０を通り、フラッシュポンプ７３２を通り、シースフィルター７３４を通り、弁Ｖ１を通り、ガス抜き器７２０を通り、フローセル２０６にもたらす。同時に、フルイディクスシステム６０４は、サンプル流体２１０をサンプルベッセル５０６から取出し、フローセル２０６にもたらす。シースストロー５１６とサンプルストロー５１８との間の相対的抵抗によって、フルイディクスシステム６０４は、シース流体２０８とサンプル流体２１０との間の相対的流量を調節する。例えば、式３を参照されたい。フルイディクスシステム６０４（例えば、ステッパー流量制御弁７３０及び真空ポンプ７０４）は、例えば、１３ミリリットル／分になるようにシース流体２０８の流量を調節することができ、一方、フルイディクスシステム６０４は、例えば、１６マイクロリットル／分になるようにサンプル流体２１０の流量を調節する。他の流量は、システム６００の範囲内にある。
【００４７】
ステッパー流量制御弁７３０は、フローセル２０６を通る流体流の連続可変サンプル流量を制御する。シースストロー５１６はプレナムタンク５０４に挿入される。サンプルストロー５１８はサンプルベッセル５０６に挿入される。サンプルストロー５１８と比較して、シースストロー５１６は、比較的大きい容積流を扱うために比較的大きい直径を有する。逆に、シースストロー５１６と比較して、サンプルストロー５１８は、比較的小さい容積流を扱うために比較的小さい直径を有する。シースストロー５１６とサンプルストロー５１８との間の直径差は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０がそのそれぞれのベッセル（５０４及び５０６）から吸引されている相対的容積流量を制御する。
【００４８】
図４、図６、及び図７を参照すると、真空ポンプ７０４は、フルイディクス制御システム６０４内の変換器ＴＲ１及びＴＲ２によって検知される圧力間の差圧フィードバックを取得システム６０８から受信する。差圧フィードバックに基づいて、真空ポンプ７０４は、ステッパーピンチ弁がサンプル流量を変化させるように調整する場合でも、一定コアストリーム速度を維持するように制御される。こうして、フローセル２０６を通る総流体流量は、実質的に変更されないままであり得る。シース流量は、ステッパーピンチ弁の変化によってほとんど全く変化しない。その理由は、シース流量がサンプル流量よりずっと大きいからである。例えば、サンプル流量を１０μｌ／分から３０μｌ／分まで増加させるために、シース流量は、１５．９９ｍｌ／分から１５．９７ｍｌ／分まで変化することになるだけである。ステッパー流量制御弁は、システムが、シース流量にほとんど又は全く影響を及ぼすことなく、サンプル流量を連続的に変動させることを可能にする。
【００４９】
図７を参照すると、ステッパー流量制御弁７３０はステッパーモーター７３１を含み、ステッパーモーター７３１は、サンプルストロー５１８の流れ抵抗より通常小さいシースストロー５１６の流れ抵抗を遠隔で調整する。ステッパー流量制御弁７３０は、フルディクスシステム６０４がほぼ同じ真空圧力を流体に適用している間に、シースストロー５１６の流れ抵抗を増減し得る。シースストロー５１６の流れ抵抗を増加させることは、フルディクスシステム６０４に、サンプルタンク５０６から取出される（シース流体２０８に対する）サンプル流体２１０の量を増加させる。対照的に、シースストロー５１６の流れ抵抗を減少させることは、フルディクスシステム６０４に、サンプルタンク５０６から取出される（シース流体２０８に対する）サンプル流体２１０の量を減少させる。従って、ステッパー流量制御弁７３０によるシースストロー５１６の制御は、フルディクスシステム６０４が、一定の全体流れ、従って、一定（例えば、安定）粒子速度を維持しながら、連続可変流量（例えば、可変サンプル流量及び可変シース流量）を有することを可能にする。
【００５０】
シース流体２０８の流量を制御することは、サンプル流体２１０内にサンプル粒子を含むサンプル流体２１０の流量を制御する。従って、システム６００は、シース容積流量を制御することができ、それにより、サンプル容積流量及び粒子速度を制御することができる。システム６００は、閉ループ（もともとは開ループ）で圧力及び速度のこれらの制御を実施する。典型的な商用システムが、望ましくないシステム加圧を停止することを必要とする開ループ補正を実施することに留意されたい。
【００５１】
ステッパー流量制御弁７３０は、例えば、フラッシュポンプＰ２、弁Ｖ１、ガス抜き器７２０、及びフローセル２０６を通過する流量を調節する。弁Ｖ２は、システムをフラッシュするために、流体の流れを流す。その後、弁Ｖ２は、サンプリングをセットアップするために閉鎖される。次のサンプルがサンプリングされる前の清浄化動作中に、フラッシュポンプＰ２は、サンプルストロー５１８のバックフラッシングを可能にするために、弁Ｖ２及びＶ３が閉鎖した状態で、シース流体を、弁Ｖ１、ガス抜き器７２０、及びフローセル２０６を通して押す。弁Ｖ２は、その後、バックフラッシングが終了した後に開放して、フローセル内の圧力を逃がす。
【００５２】
有利には、ステッパー流量制御弁７３０及びそのステッパーモーター７３１は、サンプル流体２１０の粘度が非常に可変であり得ることを考慮して、流体の精密制御を可能にする。例えば、サンプル流体２１０としての血液は、シース流体２０８の粘度の２倍である粘度を有し得る。容積流量が粘度に反比例することに留意されたい。
【００５３】
弁Ｖ１及びＶ３が開放している状態で、フルイディクスシステム６０４は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０をフローセル２０６の上部を通して取出し、弁Ｖ３を通り、アキュムレーター７０２に入れる。アキュムレーター７０２は、フルイディクスシステム用の廃棄物バケットとして働く。真空ポンプ７０４は、フルイディクスシステム６０４内の真空圧力を維持（例えば、調節）する。また、真空ポンプ７０４は、廃棄物をアキュムレーター７０２から廃棄物ポンプタンク５０８に圧送する。
【００５４】
サンプル流体２１０が高い流量で流れている（例えば、シースストロー５１６の流れ抵抗が実質的に高い）場合、フルイディクスシステム６０４の真空は、フローセル２０６の前後の差圧を維持するために、より高い。サンプル流体２１０についてより低い流量を流すことをユーザーが所望する場合、シースストロー５１６の流れ抵抗は、適宜減少される。このポイントにおいて、真空ポンプ７０４は、比較的高い真空で動作しており、それが、フルイディクスシステム６０４に、ずっと高い速度でシステムを通してシース流体２０８を流し、それにより、サンプル流体２１０において安定速度の粒子を流す。従って、フルイディクスシステム６０４は、差圧が高過ぎることを検知し、圧力逃がし弁Ｖ５を開放し、差動設定点が満たされるまで弁Ｖ５をパルス駆動させる。従って、弁Ｖ５は、システム６００内の圧力を維持（例えば、調節）する。
【００５５】
制限器７４０及び７４２は、アキュムレーター７０２内への流体の部分的ブリードを可能にするために、フルイディクスシステム６０４に対して常に開放している。そのため、真空ポンプ７０４は、少なくともわずかな量を常に圧送しており、そのことが、アキュムレーター７０２が、過剰な液体がないように保ち、アキュムレーター７０２が満杯にならないことを保証する。
【００５６】
ガス抜き器７２０は、フルイディクスシステム６０４からガスを除去する。概して、真空が流体に適用されるときはいつでも、ガスが生成される。従って、ガス抜き器７２０は、ガスがフローセル２０６に達する前にフルイディクスシステム６０４からガスを除去する。ガス抜き器ポンプ７０６は、サンプル注入チューブ（ＳＩＴ：sample injection tube）フラッシュ吸引真空用の発生元として同様に働く。
【００５７】
サンプリングされる流体２１０（例えば、血液）がフルイディクスシステム６０４を通って流れるときはいつでも、サンプル流体２１０は、ＳＩＴライン内に残留物を残す。残留物は、後続のサンプル流体が残留物によって汚染される可能性があるため、非常に望ましくない。従って、フルイディクスシステム６０４は、フラッシュポンプ７３２によってＳＩＴフラッシングを達成する。システムは、サンプル流体を流すことを終了する場合、弁Ｖ１を開放するが、弁Ｖ２又は弁Ｖ３を開放しない。システムは、その後、フルイディクスシステム６０４がシース流体２０８の全経路を加圧するようにフラッシュポンプＰ２を駆動する。シース流体２０８が（弁Ｖ２及びＶ３が閉鎖しているため）行く場所がないため、フルイディクスシステム６０４は、サンプル流体２１０の経路を通してシース流体２０８を押戻し、それにより、ＳＩＴ経路の内部をリンスする。ガス抜き器ポンプ７０６は、ＳＩＴ経路からのバックフラッシュを、バックフラッシュがＳＩＴの下の表面上に滴る前に吸い上げる。ガス抜き器７２０のこのアクションは、弁Ｖ６の開放によって可能にされ、弁Ｖ６の開放は、流体を、フローセル２０６から、弁Ｖ６の経路に沿って、ガス抜き器ポンプ７０６を通り、廃棄物タンク５０８に入るように流す。こうしたフラッシングは、ＳＩＴの内径及び外径の両方を清浄化する（例えば、ストロー内に吹き込む（straw））。
【００５８】
ガス抜き器ポンプ７０６は、真空が所定の値（例えば、−９ポンド／平方インチ）を下回るため、ガス抜き器７２０の上の真空スイッチがトリガーされるときはいつでも起動される（例えば、ターンオンする）。フルイディクスシステム６０４は、逆止弁７１８を通してガスを引き出す。この場合、ガス抜き器７２０がシース流体２０８から引き出すガスの量は比較的少ない。ガス抜き器７２０は隔離されたままである。ＳＩＴフラッシュが起こっている間、逆止弁は、ガス抜き器７２０の内部の真空圧力が喪失するのを防止する。
【００５９】
フルイディクスシステム６０４が流体に対するガス圧力を下げるときはいつでも、ガス抜き器７２０は流体をガス抜きする。例えば、加圧されたソーダ缶が開口されるとソーダ内で形成するガスのように、ガスが流体内で形成される。このシステムにおいて、プレナムタンク５０４内のシース流体２０８はほぼ大気圧にあり、一方、アキュムレーター７０２内の圧力は大気圧以下にある。シース流体２０８がシース経路に沿って流れるにつれて、シース流体２０８に対する圧力は連続して減少する。圧力が連続して低くなるため、気泡がシース流体２０８内で形成する傾向がある。この問題は、シース流体が前もって曝気された場合に悪化する。気泡は、サンプル流体２１０内の粒子とほぼ同じサイズである傾向がある。こうした気泡は、フルイディクスシステム６０４がサンプル流体２１０内の粒子を検出し分析しようと試みるときにバックグラウンド光学ノイズをもたらす。この理由で、多くの製造業者が、真空を用いて運転するフローサイトメトリーシステムを作らないことに留意されたい。気泡がシース流体２０８内で形成することに対処するために、ガス抜き器７２０は、気泡がフローセル２０６に入る可能性がある前に流体溶液から気泡（例えば、ガス）を除去する。
【００６０】
図８は、フルイディクスシステム６０４内の主要なフルイディクス流をモデル化する電気回路８００の図である。図８において、電気回路８００は、限定することなく、フローセル抵抗器ＲＦＣ、可変シース抵抗器ＲＳＨ、サンプル抵抗器ＲＳＡ、圧力変換器ＴＲ１及びＴＲ２、並びにアキュムレーター電圧Ｖを含む。
【００６１】
可変シース抵抗器ＲＳＨ及びサンプル抵抗器ＲＳＡは、フローセル抵抗器ＲＦＣに並列に結合される。可変シース抵抗器ＲＳＨ及びサンプル抵抗器ＲＳＡは、入口４０１においてフローセル２０６に入るシース流体とサンプル流体との比をモデル化する。オームの法則の流体力学的等価物を使用し、また、質量保存に留意して、この回路８００における流れについての支配方程式は、以下の式によって近似される。
【数３】
2020512528.tif 000005
【数４】
2020512528.tif 000006
【００６２】
式３は、好ましい実施形態の真空フルイディクスアーキテクチャの場合、１次回路のシース及びサンプル脚部の両端の圧力降下が、シースプレナム内及びサンプルベッセル内の液体レベル間の静水ヘッド（hydrostatic head）差は別として、等しいと述べることに類似する。式４は、フローセルを通る総流量がシース流量及びサンプル流量の和に等しいと述べることに類似する。
【００６３】
シース流量は、より低いサンプル流量についての速度プロファイルに関してサンプル流量を支配するが、サンプル流量が増加するにつれて、物事を、フローセル２０６を通る総流量によって記述することが技術的により正確である。シース流量を削除するために式（４）を式（３）に代入することで、サンプル流量について以下の式がもたらされる。
【数５】
2020512528.tif 000007
【００６４】
式５の検討は、総流量が固定である場合、シース経路抵抗を変更することによってサンプル流量が容易に操作され得ることを示す。本発明において、これは、ステッパーモーター調整式流量制御弁の使用によって達成される。これは、以下の範囲の連続可変流量を可能にする。
【数６】
2020512528.tif 000008
【００６５】
式６は、シース抵抗が無限大である場合、理想的に、流れの全てがサンプル経路を通ることになることを示す。そして、シース抵抗がゼロである場合、理想的に、サンプル経路を通るいかなる流れも、プレナムとサンプルベッセルとの間の圧力ヘッドによることになる。しかし、実際には、シース経路抵抗は、常に非ゼロ値を有し、この値は、達成可能なサンプル流量の下限に影響を及ぼす。
【００６６】
システム性能に対する静水項ΔＰｈの影響を認識することが同様に重要である。サンプルレベルがプレナムレベルより低い場合、静水項ΔＰｈの符号は正である。これは、流量範囲が、シース経路抵抗ＲＳＨの或る選択について実質的に常にゼロスパンとなり（span zero）、コアストリーム幅を最小にするために十分に低い流量を保証し得ることを意味する。実際には、これは、低いサンプル流量を可能にするために、シース経路抵抗ＲＳＨの有限値をオフセットするために使用され得る。
【００６７】
しかし、サンプルレベルがプレナムレベルを超える場合、静水項ΔＰｈの符号は負である。この場合、サンプル流量は、正の下限を有することになり、その正の下限は、非ゼロシース経路抵抗ＲＳＨと組み合わされると、高過ぎて、粒子直径と同程度に狭いコアストリーム幅を達成できない場合がある。この事例（case）は、分解能性能が、より高いＣＶ（変動係数（coefficient of variation）、分散係数（coefficient of variance））のせいでフルディクスシステムによって制限されることになるため、回避されるべきである。
【００６８】
図９Ａ〜図９Ｃは、図７のステッパー流量制御弁７３０の一実施形態であるステッパーピンチ弁９００の種々の配向を示す。図９Ａはステッパーピンチ弁９００の側面切欠き図を示す。図９Ｂはステッパーピンチ弁９００の正面切欠き図を示す。図９Ｃはステッパーピンチ弁９００の斜視図を示す。ステッパーピンチ弁９００は、限定することなく、ヘッド９０１、ピンチアンビル９０２、ピンチハンマー９０３、ハンマーガイド９０４、ナット９０５、送りねじ９０６、ステッパーモーター９０７、センサー９０８及び９０９、チュービング通路９１０、ホームスイッチ９１１、リミットスイッチ９１２、及びマウントプレート９１３を含む。ステッパー流量制御弁７３０は、弁及び流量を調整するステッパーモーターを含むため、ステッパーモーター調整式流量制御弁と呼ぶこともできる。従って、ステッパーピンチ弁９００は、弁及び流量を調整するステッパーモーター９０７を含むため、ステッパーモーター調整式流量ピンチ弁９００と呼ぶこともできる。
【００６９】
ステッパーモーター９０７は、送りねじ９０６を回転式に駆動し、送りねじ９０６に結合する。ナット９０５は、送りねじ９０６上にねじ込まれ、送りねじ９０６に結合する。ナット９０５は、ピンチアンビル９０３と機械的連通状態にあるピンチハンマー９０３と機械的連通状態にある。送りねじ９０６の回転運動は、ナット９０５の併進運動を生成する。ナット９０５の併進運動は、ピンチアンビル９０２への／からのピンチハンマー９０３の併進運動を生成する。ピンチハンマー９０３の併進運動は、チュービング通路９１０の間隔（例えば、直径）を変化（例えば、減少／増加）させる。チュービング通路９１０はピンチハンマー９０３とピンチアンビル９０２との間に形成された凹状キャビティである。シースストロー５１６は、チュービング通路９１０を通過し、ピンチハンマー９０３及びピンチアンビル９０２と接触することができる。従って、シースストロー５１６の直径は、チュービング通路９１０の間隔に従って変化（例えば、減少／増加）する。ハンマーガイド９０４は、ピンチハンマー９０３がモーターシャフトに関してスピンしないようにする。従って、ピンチハンマー９０３は、送りねじ９０６の回転の併進によって垂直に移動される。
【００７０】
センサー９０８及び９０９は、ピンチハンマー９０３及び／又はピンチアンビル９０２と機械的連通状態にある。センサー９０８及び９０９は、ピンチハンマー９０３又はピンチアンビル９０２がリミットにあるときを検出する。システム６００の始動時、システム６００は、センサー９０８及び９０９によって、ピンチハンマー９０３の運動範囲内のピンチハンマー９０３の位置を決定する。例えば、システム６００のファームウェア内のアルゴリズムは、ピンチハンマー９０３を併進運動で自動循環させて、センサー９０８及び９０９をトリガーする。システム６００はピンチハンマー９０３の位置を較正する。システムがピンチハンマー９０３の位置を較正すると、システム６００は、特定の流量を達成するために、併進運動リミットの間でピンチハンマー９０３の値（例えば、チュービング通路９１０の直径）を設定するために構成される。
【００７１】
以下は、ピンチハンマー９０３の開ループ較正の例である。システムは、シース流体２０８の流量がゼロであるとき、ステッパーモーター９０７（従って、ピンチハンマー９０３）の位置を見出す。開ループモードにおいて、特定の流量を得るステッパー値に関して滴定が実施される。例えば、１〜１０００ステップのステッパーモーター範囲を仮定する。システム６００は、ステップ♯５４０が６０ミリリットル／分の流量に対応し、一方、ステップ♯８００が１２０ミリリットル／分の流量に対応すると決定することができる。これらのステッパー値及び対応する流量は、システムのために保存されて、所望の流量についてステッパーモーターの他の後続の設定を補間する。この例において、流量はステッパー数にリニアに比例する。この開ループ較正技法はかなり頑健かつ正確である。
【００７２】
開ループ較正を使用することに対する代替法は、容積流量を測定するフィードバックデバイス（例えば、熱パルス流量計）を使用することである。例えば、システム６００は、６０マイクロリットル／分のサンプル流体流量を要求する入力を受信することができる。フィードバックデバイスに結合されるフィードバック回路は、流量が、６０マイクロリットル／分等のほぼ所定のレートに達するまで、ステッパーモーター９０７を所定の位置に駆動する。こうした流量較正は、熱パルス流量計を用いた閉ループフィードバックと呼ぶことができる。
【００７３】
戻って図７を参照すると、ステッパーモーター調整式流量制御弁７３０は、障害物なしのサンプル経路を維持しながら、離散抵抗流れ経路又はコイルドチュービング圧縮機構（例えば、Vrane及びNortonによって出願された、「DUAL FEEDBACK VACUUM FLUIDICS FOR A FLOW-TYPE PARTICLE ANALYZER」という名称の米国特許第８，５２８，４２７号に見出される）に勝る有意の改善を示す。さらに、このより単純なフルイディクスシステム６０４は、サンプル流量の連続フィードバック制御に適している。
【００７４】
別の実施形態において、サンプル経路内の無侵襲流量計（例えば、ＳＥＮＳＩＲＩＯＮ  ＳＬＩ流量計）は、調整式流量制御弁のステッパー位置に対するフィードバックを提供する。これは、システムが、シリンジドライブに関連する、複雑さ、費用、又は信頼性の問題に関わることなく、真のサンプル流量制御を提供することを可能にする。ステッパーピンチ弁９００は、システムで使用され得るステッパー流量制御弁７３０の一実施形態である。本明細書で述べるリニア流量制御弁等の、他の型及び実施形態の流量制御弁が、流体の流れを制御するシステムにおいて使用され得る。
【００７５】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図６に示す、フルイディクスシステム６０４、放出オプティクス６０６、及び取得システム６０８の更なる詳細を示す。コアストリーム速度の直接制御は、フルイディクスシステム６０４内の粒子流に基づいて取得システム６０８によって行われるデュアルレーザー遅延測定を利用することによって達成される。デュアルレーザーを通過する粒子の間の時間遅延測定値ΔＴは、粒子速度についてのプロキシとして使用され、流路内の流量を制御する平均時間遅延のフィードバック制御信号を生成し得る。代替的に、レーザー間の既知の距離Ｌによって、粒子速度は、計算され、流路内の流量を制御するフィードバック制御信号としての平均粒子速度を生成するために使用され得る。平均粒子速度を所望の一定値に維持するために、真空ポンプが制御されて、コア流れ速度を制御し、平均時間遅延又は平均粒子速度を一定に維持することができる。
【００７６】
生物学的粒子（例えば、細胞系（cell-lines））を識別するために放出光の最も広い帯域幅を利用するために、フルイディクスシステム６０４は、２つの励起レーザー波長を通常有する２つのレーザービーム（レーザービーム６１３、レーザービーム６１５）を放出するデュアルレーザーデバイス（レーザー６１２、レーザー６１４）を使用する。デュアルシリアル散乱チャネル（散乱チャネル６３２及び散乱チャネル６３４）は、流路内で異なる時点における既知の分離の２つのレーザービーム（レーザービーム６１３、レーザービーム６１５）からの散乱光を検出するために使用される。
【００７７】
システム６００は、レーザービーム（６１３又は６１５）を通過する粒子が散乱光を常に生成するが、常に蛍光を発するわけではないという概念を利用する。システム６００は、粒子から出る散乱光をデュアル散乱チャネル（散乱チャネル６３２、散乱チャネル６３４）によって検出して、サンプル流体内の粒子速度を計算する。レーザービーム（６１３、６１５）は、図１０Ａに示す既知の所定の距離Ｌだけ空間的に分離される。図１０Ａに示すレーザー分離距離Ｌは、レーザービーム６１３、６１５を発生するデュアルレーザー６１２と６１４との間でクロストークする限界まで出来る限り最小にすることができる。
【００７８】
粒子１００６は、最初に、第１のレーザービーム６１３を通って流れ（例えば、通過し）、放出オプティクス６０６に、第１のレーザービームによって粒子から出る散乱光を測定するパルス１０１２を生成させる。粒子１００６は、流路内でその流れを継続し、次に、第２のレーザービーム６１５を通って流れる（例えば、通過する）。放出オプティクス６０６は、第２のレーザービームによって粒子から出る散乱光を測定するパルス１０１４を発生する。
【００７９】
散乱チャネル６３２は、光学検出器（例えば、光検出器）によってパルス１０１２を検知し、パルス情報を取得システム６０８に送出する。第１の散乱チャネル６３２からのパルス情報は、他の情報の中でもとりわけ、例えば、粒子識別子（例えば、粒子１００６）、レーザー識別子（例えば、レーザーデバイス６１２又はレーザービーム６１３）、及び第１のタイムスタンプ（例えば、タイムスタンプ♯１）を含むことができる。第２の散乱チャネル６３４は、光学検出器（例えば、光検出器）によって第２のパルス１０１４を検知し、第２のパルスについてのパルス情報を取得システム６０８に送出する。散乱チャネル６３４からのパルス情報は、他の情報の中でもとりわけ、例えば、粒子識別子（例えば、粒子１００６）、レーザー識別子（例えば、レーザーデバイス６１４又はレーザービーム６１５）、及びタイムスタンプ（例えば、タイムスタンプ♯２）を含むことができる。
【００８０】
ここで図１０Ｃを参照すると、第１の散乱チャネル６３２及び第２の散乱チャネル６３４によって検知される散乱光を示すパルス信号１０１２、１０１４の２つのピークからタイムスタンプを決定するピークサンプリング回路１０６０のブロック図が示される。第１の散乱チャネル６３２は、図１０Ｂに示すパルス信号１０１２を生成するために、低ノイズ利得増幅器１０６３Ａに結合された出力を有する光検出器１０６２Ａを含む。第２の散乱チャネル６３４は、図１０Ｂに示すパルス信号１０１４を生成するために、低ノイズ利得増幅器１０６３Ｂへの入力に結合された出力を有する光検出器１０６２Ｂを含む。
【００８１】
回路１０６０は、クロック信号ＣＬＫ及びタイムスタンプ信号ＴＳを生成するクロック又はタイマー１０６１をさらに含む。クロック信号ＣＬＫは、回路及びデバイスをともに同期させるために使用される。タイムスタンプ信号ＴＳは、散乱パルス１０１２、１０１４のデジタルサンプルにタイムスタンプし、第１の散乱チャネル６３２及び第２の散乱チャネル６３４を通過する粒子の間の時間差を得るために使用される。
【００８２】
図１０Ｄはパルス信号１０１２、１０１４を示す。パルス信号１０１２、１０１４を周期的にサンプリングして、それぞれのタイムスタンプを有する複数のデジタル信号を生成することが望ましい。パルスのデジタルサンプリングを可能にする閾値ＴＨが設定される。閾値より小さいパルス信号の振幅値は、パルスのデジタルサンプリングをディセーブルする又は終了させるノイズであると考えられる。パルス振幅が閾値を超えると、デジタルサンプリングが始まり、第１のサンプルがタイムスタンプＴＳ１において取得される。Ｎ個のサンプルを、サンプル周期だけ分離されたタイムスタンプにおいて取得することができる。最後のサンプルが、タイムスタンプＴＳＮにおいて取得され、その後、パルス信号の振幅は閾値ＴＨを下回り、それにより、パルスのデジタル取得の終了を示す。
【００８３】
戻って図１０Ｃを参照すると、閾値ＴＨは、各散乱チャネルについて比較器１０６４Ａ及び１０６４Ｂの１つの入力に結合される。利得増幅器１０６３Ａ及び１０６３Ｂのアナログ出力Ａ１、Ａ２は、比較器１０６４Ａ及び１０６４Ｂの第２の入力に結合される。比較器１０６４Ａ及び１０６４Ｂは、パルス信号の振幅を閾値と比較する。パルス信号の振幅が閾値ＴＨを超えていると比較器が判定する場合、比較器は、その出力端子にイネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２を生成して、デジタルサンプリングを開始する。パルス信号の振幅が閾値ＴＨを下回っていることを比較器が検知すると、比較器は、振幅がノイズであると考えられる場合があるため、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２をシャットオフして、パルスの更なるデジタルサンプリングを停止する。
【００８４】
利得増幅器１０６３Ａ及び１０６３Ｂのアナログ出力Ａ１、Ａ２は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０６５Ａ及び１０６５Ｂのアナログ入力端子に同様に結合される。クロック信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０６５Ａ及び１０６５Ｂのクロック端子に結合される。比較器１０６４Ａ及び１０６４Ｂからのイネーブル出力ＥＮ１、ＥＮ２はアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０６５Ａ及び１０６５Ｂのイネーブル入力端子に結合される。アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０６５Ａ及び１０６５Ｂのデジタル出力Ｄ１、Ｄ２は、デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂの第１のデータ入力に結合されて、デジタルデータサンプルを記憶する。クロック回路１０６１から出力されるタイムスタンプＴＳは、デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂの第２のデータ入力に結合されて、各デジタルデータサンプルに関連するタイムスタンプを記憶する。
【００８５】
クロック信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０６５Ａ及び１０６５Ｂのクロック端子及びデュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂのクロック端子に結合されて、デジタルサンプル及びタイムスタンプを同時に記憶する。比較器１０６４Ａ及び１０６４Ｂからのイネーブル出力ＥＮ１、ＥＮ２は、デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂのイネーブル端子にさらに結合されて、パルス１０１２、１０１４を示す複数のデジタルサンプルＤ１、Ｄ２のデュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂ内への記憶を可能にする。
【００８６】
デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂは、ＴＳ１及びＴＳ２レジスター／フリップフロップ１０５１及び１０５２に結合されて、それぞれの出力ＴＳｐｅａｋ１、ＴＳｐｅａｋ２を転送する。デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂの出力は、ＴＳ１及びＴＳ２レジスター／フリップフロップのデータ入力に結合される。
【００８７】
デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂは、それぞれのタイムスタンプに関連するそれぞれのデジタルサンプルを記憶する。各パルス信号においてピーク振幅Ｐｅａｋ１、Ｐｅａｋ２を探索し、関連するタイムスタンプをピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１、ＴＳｐｅａｋ２として選択することが望ましい。図１０Ｄに見られるように、最大のデジタルサンプル値が、パルス１０１２、１０１４のピーク振幅Ｐｅａｋ１、Ｐｅａｋ２を示す。ピーク振幅Ｐｅａｋ１、Ｐｅａｋ２に関連するタイムスタンプは、パルス１０１２、１０１４のそれぞれのピークＰｅａｋ１、Ｐｅａｋ２におけるピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１、ＴＳｐｅａｋ２である。
【００８８】
ピーク振幅Ｐｅａｋ１、Ｐｅａｋ２を決定し、それぞれのタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１、ＴＳｐｅａｋ２を選択するために、デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂはソート可能テーブルとすることができる。この場合、デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂは、ピーク振幅Ｐｅａｋ１、Ｐｅａｋ２についてのサンプル値が、最大デジタル値及びピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１、ＴＳｐｅａｋ２として選択されたその関連するタイムスタンプを有すると判定されるようにソートされる。別の場合、デュアルポート記憶デバイス１０６６Ａ及び１０６６Ｂは、各パルス１０１２、１０１４についてピーク振幅Ｐｅａｋ１、Ｐｅａｋ２及び関連するピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１、ＴＳｐｅａｋ２を指摘する論理比較能力を含むことができる。
【００８９】
粒子についての各パルス内のピーク振幅についてのピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ（例えば、ＴＳｐｅａｋ１及び／又はＴＳｐｅａｋ２）は、レジスター１０５１、１０５２に記憶される。各パルスについてのピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋがレジスターに記憶された状態で、以下でさらに説明するように、後続のデジタル減算が行われて、時間差を決定することができる。
【００９０】
戻って図１０Ｂを参照すると、取得システム６０８は、他のデバイスのなかでもとりわけ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の粒子計算ロジック１０５０を含むデータ取得チップＤＡＣ１００２をさらに含むことができる。粒子計算ロジック１０５０は、散乱チャネル６３２、６３４に結合されて、パルス情報を受信し、デジタルタイムスタンプを生成する。ロジック１０５０は、ＡＤＣ１０６５Ａ及び１０６５Ｂによるパルス情報のサンプリングに応答してデジタルタイムスタンプを生成するためにクロック又はタイマー１０６１等のタイムキーピングデバイスを含む。粒子計算ロジック１０５０は、第１のピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１及び第２のピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ２についてのデジタル値を記憶するレジスター／フリップフロップ１０５１、１０５２を含む。デジタル数理ロジックデバイス（加算器又は減算器）１０５３は、レジスター１０５１、１０５２に結合されて、デジタルタイムスタンプを受信し、第１のピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ１と第２のピークタイムスタンプＴＳｐｅａｋ２との間の時間差を計算する。
【００９１】
パケット化器１００４は、粒子速度計算ロジック１０５０及び散乱チャネル６３２、６３４に結合される。パケット化器１００４は、情報を収集し、２つのレーザービーム６１３、６１５を横切る流路を流れる粒子１００６に関する事象データパケットになるように情報をともに構成する。事象データパケットは、流れの中の各粒子について生成され、取得システムの一部として取得ソフトウェア命令を実行するホストコンピュータに送出される。事象データパケットは、各散乱チャネルについてのパルス情報並びにピークタイムスタンプ間の時間差を含む。
【００９２】
流れの中の複数の粒子の各粒子について、取得システム６０８は、少なくとも以下の情報：レーザーデバイス（６１２、６１４）間の距離Ｌ、粒子識別子、レーザー識別子、対応するタイムスタンプ、及び各粒子についてのピークタイムスタンプ間の時間差（時間遅延）を有する。各粒子についての時間遅延は、記憶デバイスに記憶され、平均時間遅延が決定され得るように累積され得る。平均時間遅延は、時間遅延の累積をともに加算し、その時間遅延に関連する粒子の総数で割ることによって決定することができる。平均時間遅延は、粒子の一定流量又は速度及び一定平均時間遅延を維持する制御信号を生成するために使用され得る。
【００９３】
デジタル数理ロジックデバイスを有する取得システム６０８（例えば、デバイス１０５３、又は、プロセッサロジック、メモリ、及び命令を有するホストコンピュータ６１０）は、式８（例えば、粒子速度は、距離Ｌをタイムスタンプ間の時間差で割った値に等しい）に従って各粒子の粒子速度をさらに計算し、粒子に関する事象データパケットの一部としてその値を含むことができる。複数の粒子が既知の期間にわたって流路内を流れている状態で、システム（例えば、デバイス１０５３、又は、プロセッサ数理ロジック、メモリ、及び命令を有するホストコンピュータ６１０）は、或る期間にわたって通過する複数の粒子について平均粒子速度を正確に計算し得る。
【００９４】
各粒子についての粒子速度は、記憶デバイスに記憶され、平均粒子速度が決定され得るように累積され得る。平均粒子速度は、粒子速度の累積をともに加算し、その粒子速度に関連する粒子の総数で割ることによって決定することができる。
【００９５】
各粒子を識別することに関して、サンプル流体内の粒子の密度は、比較的低く、それにより、粒子は、レーザーデバイス（６１２、６１４）のそばを過度に頻繁に通過しない。例えば、フルイディクスシステム６０４は、粒子が１００００粒子／秒（例えば、事象／秒）より小さい値及び約５メートル／秒の平均粒子速度でレーザーデバイス（６１２、６１４）を通って流れるようなサンプル流量及び粒子密度で動作することができる。この例において、１００００粒子／秒（例えば、事象／秒）は、「事象レート（event rate）」又は粒子周波数と呼ぶことができる。こうした事象レート及び平均粒子速度によって、粒子間の分離は、通常、約１５０マイクロメートルと２００マイクロメートルとの間になり、それは、十分に高い信号対ノイズ比を有するために十分な分離である。
【００９６】
対照的に、粒子が、例えば、同じ流量で５００００粒子／秒の高い事象レートでレーザーデバイス（６１２、６１４）のそばを通過する場合、フルイディクスシステム６０４は、レーザーデバイス（６１２、６１４）の間で過度に大量の粒子同時発生を生成する場合がある。こうした場合、システム６００は、より高い事象レートについて必要とされる粒子分離が減少するため、２つの異なる粒子を同じ粒子であると誤って解釈する場合がある。こうした同時発生は、過度に低い信号対ノイズ比をもたらす場合があり、取得システム６０８の計算を信頼性がないものにする場合がある。
【００９７】
幸いにも、同時発生が問題にならないようにシステム６００が粒子間の分離を十分に大きく維持することは容易である。さらに、システム６００は、或る期間にわたって複数の粒子の平均粒子速度を計算する。平均粒子速度は、必要に応じて流量を調整するフィードバック制御信号として使用されて、２つの散乱チャネルのそれぞれにおいて高い信号対ノイズ比を維持し得る。そのため、起こる場合があるいずれの同時発生も、粒子間の分離が十分に高く維持される限り、外れ値として扱われ得る。
【００９８】
典型的な商用フローサイトメーターシステムは基本的に異なる。典型的な商用システムは、デュアルレーザーを有することができるが、デュアルレーザーは、粒子の速度を測定するために使用されない。典型的な商用システムは、１つの位置において第１のレーザーによって粒子から出る散乱光を検出する１つの側方散乱チャネルのみを有することができる。第２のレーザーは、通常、粒子に結合したマーカーからの蛍光を検知するだけである蛍光検出器のみを有する。粒子は、蛍光マーカーによって常にマーキングされるわけではなく、マーキングされても、粒子は、励起レーザー光の間違った波長によって常に蛍光を発するわけではない。散乱チャネルではなく蛍光検出器に関連付けられた第２のレーザーによって、粒子に付着したマーカーからの蛍光のみが検出され得る。典型的な商用システムは、蛍光のみを使用することによって粒子速度を計算できない。その理由は、粒子を、異なる波長で励起する両方のレーザーの下で蛍光を発する蛍光マーカーでラベル付けすることができないからである。例えば、青波長のレーザーではなく、赤波長のレーザーによって励起されると蛍光を発する蛍光マーカーによって赤に化学着色されるサンプル内の粒子を考える。通常、デュアルレーザーは異なる波長を有し、デュアルレーザーは、赤に染色される粒子を励起し検出する１つのレーザー、及び、青に染色される粒子を励起し検出する別のレーザーであるが、両方を励起するレーザーではない。従って、２つのレーザーの一方のみがサンプル流内の蛍光を発するそれぞれの粒子を励起する状態で、粒子速度は、２つの蛍光検出器によって測定できない。２つの散乱チャネルは、蛍光色素マーカーによらず、また、レーザー励起波長によらず、関連するレーザーのそばを粒子が流れるときに粒子を検出し得る。
【００９９】
典型的な商用システムと対照的に、システム６００は、レーザービーム（６１３及び６１５）を通過する粒子が散乱光を一貫して生成することを利用する。従って、システム６００は、デュアル散乱検出器チャネル（６３２、６３４）によって構成されて、レーザービーム６１３とレーザービーム６１５との両方が打つことによって、粒子から出る散乱光を２回検出する。
【０１００】
コアストリーム速度は、流路２１６内の容積流量に比例する。技術的に正確な意味で、コアストリーム速度は、流路内の総流量に比例する。さらに、総容積流量は、流路の端にわたる差圧に比例する。完全を期すため、これらの関係は、以下の式として形式的に表現され得る。
【数７】
2020512528.tif 000009
【０１０１】
レーザー遅延は、図１０Ａに示すように、２つの空間的に分離したレーザービーム（６１３、６１５）の間の粒子流時間を記述する。図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、レーザー遅延は、同じ粒子１００６についてインライン検出器チャネル（６３２、６３４）によって検出される信号パルスに関連するタイムスタンプ間の差から決定され得る。一実施形態において、レーザービーム（６１３、６１５）は、精密であるレーザー遅延を約±０．１マイクロ秒以内にし得る。レーザー遅延は、以下の式によって粒子速度に関連する。
【数８】
2020512528.tif 000010
【０１０２】
レーザー遅延は、空間的に分離したレーザービーム（６１３、６１５）を有するフローサイトメーターにおけるデータ取得の重要なパラメーターである。その値の正確な知識は、取得システムが、異なるレーザービーム（６１３、６１５）からのパルスを同じ粒子１００６に関連付けることを可能にする。やはり図１０Ｂを参照すると、パルス１０１２は、粒子がレーザービーム６１３を通過するときに生成される。その直後に、粒子は、レーザービーム６１５を通過するときにパルス１０１４を生成することになる。取得システム６０８は、正しいレーザー遅延を知っている場合、パルス１０１２及びパルス１０１４を同じ粒子に正しく関連付け得る。レーザー遅延の計算は、サイトメーターのための毎日の品質管理手順の一部として、通常実施され、その日の残りの部分について一定のままであると仮定される。この例において、取得システム６０８は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）で集積されたＤＡＣ（デジタル−アナログ変換器）１００２等のエレクトロニクスを含む。
【０１０３】
しかし、実際には、主にコアストリーム速度の変動によって、レーザー遅延において或る程度の不確実性が存在する。これらの変動は、以下のもの等の、多くの原因から生じ得る。以下のものとは、液体レベルの変化、温度シフト、コアストリーム内の粒子位置、レーザー位置のドリフト等である。レーザー遅延の不確実性を補償するために、取得システムは、窓拡張（window extension）の概念を使用する。窓拡張は、レーザービーム６１３において測定されるパルス幅に公差域を付加し、この増加した窓を期待間隔として適用して、パルス１０１２を収集する。増加した窓は、本質的に取得システム６０８が或る範囲のレーザー遅延にわたってパルスを関連付けることを可能にするフルイディクスシステム許容因子である。より大きい窓拡張は、より大きい速度変動を可能にするが、粒子信号が全く存在しない収集間隔の部分にわたって、より多くのバックグラウンド光がパルス１０１４（第２のパルス）に統合されるため、信号対ノイズ比が低いという犠牲を払う。
【０１０４】
システム６００の有利な実施形態は、取得システム６０８によるレーザー遅延の連続モニタリングを使用する。レーザー遅延値の移動平均は、フルイディクスシステム６０４に給送され、差圧設定点値を周期的に補正して、レーザー遅延が非常に厳しい公差内にあるままであることを保証するために使用される。こうしたフィードバック（例えば、補正）は、窓拡張アプローチが最も可能性が低いことを保証する。差動設定点補正のための基本アルゴリズムは、以下の式で与えられる。
【数９】
2020512528.tif 000011
Ｋ３は以下の式によって与えられる範囲を有する、フローセルの抵抗に関連する実験定数である。
【数１０】
2020512528.tif 000012
【０１０５】
式１０は、流路の内部の流動様式の考えられる範囲を示す。下限は、純粋に非粘性の（ベルヌーイ（Bernoulli））流れによる流れ抵抗を示す。上限は、純粋に粘性の（ポアズイユ（Poiseuille））流れによる流れ抵抗を示す。
【０１０６】
再び図７及び図８を参照すると、レーザー遅延補正された差圧設定点はフィードバックループで使用され、フィードバックパラメーターはフローセル２０６の端にわたって測定された差圧である。システム利得Ｇは、ＰＩＤ（比例積分微分（proportional-integral-derivative））コントローラー、並びに、真空ポンプ７０４、アキュムレーター７０２、並びに１次流れ経路抵抗ネットワーク（ＲＦＣ、ＲＳＨ、ＲＳＡ）及び圧力変換器（ＴＲ１、ＴＲ２）の物理的特性を含む。
【０１０７】
典型的なフローサイトメーターは差動フィードバックを使用することができる。しかし、典型的なフローサイトメーターは、運転状態と停止状態との間で差動フィードバックモードと静的フィードバックモードとの間での切換えを必要とする扱い難いサンプル流量スキームによって妨害される。また、フローサイトメーターは、粘度変化を補償するために温度入力を必要とする。
【０１０８】
有利には、本発明の実施形態は、これらの商業的に入手可能なスキームのいずれについても必要性が全くない。レーザー遅延を利用することは、コアストリーム速度の直接測定及び制御を提供する。温度補償は、熱効果がレーザー遅延シフトに対する寄与を示すため不必要である。安定したレーザー間隔を考慮すると、フィードバックパラメーターとしてレーザー遅延を使用することは、本質的に、それ自身を維持するためにフィードバックパラメーターとしてコアストリーム速度を使用することに帰する。かなり重要なニュアンスは、差動設定点に対する補正として、レーザー遅延が複合フィードバックシステムの外側ループとして働くことである。差圧は内側ループとして働く。これは、取得システム８０８が何千ものレーザー遅延測定値に基づいて正確な移動平均を計算することを可能にする。事象（例えば、粒子）がない場合、システムは、最後に更新された設定点補正に基づいて圧力差を維持する。これは、システムが、「開ループ（open loop）」に入ることを防止し、ロバスト制御を保証する。
【０１０９】
典型的なフルイディクスシステムにおいて、サンプル流量管理の上述の扱い難さは、真空フィードバックスキームの制限に起因する。こうしたシステムは、アキュムレーター内の真空を逃がし得る圧力フィードバック機構を全く組込まない。その真空ポンプは、アキュムレーター内の真空レベルを上げ得る又は維持し得るだけである。この真空ポンプの制限は特にやっかいである。その理由は、一定総流量を維持しながらサンプル流量を低減するために、システムが、より低いシース経路抵抗に応答してアキュムレーター圧力を低減しなければならないからである。こうしたシステムは、特別な運転事例として、プレナムから直接、シース流体でアキュムレーターを満杯にする（廃棄物ヘッドレベルを妥協する）ことによってこの低減を達成するだけである。かなりのワークフロー時間がかかるこの特別な運転事例中に、取得システムはディセーブルされなければならない。
【０１１０】
有利には、システム６００は、真空フィードバック制御ループの一部である圧力逃がしアルゴリズムによって制御される専用真空エアブリード弁（例えば、図７の弁Ｖ５）を組込むことによって、典型的なシステムのこの問題を完全に解決する。
【０１１１】
図１１は、フローサイトメトリーシステムのフルイディクスシステム６０４において真空逃がしを制御するフィードバック制御システム及び方法１１００のブロック図である。真空ポンプは逆に動作できない。従って、図７の弁Ｖ５等の真空逃がし弁が使用されて、過真空条件を解決するためにアキュムレーター７０２により速く空気を供給することができる。
【０１１２】
一実施形態において、取得システム６０８は、図７に示す、アキュムレーター７０２と大気圧に対する流量制限器７４０との間に結合された弁Ｖ５を制御する方法１１００を実施する。取得システム６０８は、例えば、制御プロセスを実行するファームウェアレイヤ１１０８Ａ、及び、周辺ハードウェア１１１０にインターフェースするアナログインターフェース回路要素１１０８Ｂを含むことができる。分析システム６１０は、例えば、分析システム６１０がインターフェースする周辺ハードウェア１１１０を含んで、フローサイトメトリーシステム内の真空を検知し制御することができる。周辺ハードウェア１１１０は、フローセル２０６の流路２１６の端にわたる差圧を検知する圧力変換器ＴＲ２及びＴＲ１（又は差圧変換器ＤＰＴＲ）を含み、大気に対してアキュムレーター７０２内の真空を放出するために制御可能弁Ｖ５を制御し、それにより、アキュムレーター７０２内の圧力を増加させて、差圧を変更する。
【０１１３】
システム及び方法１１００を使用して、弁Ｖ５は、圧力（真空）放出機構として動作して、図７に示すアキュムレーター７０２内の圧力（例えば、ポンド／平方インチ又はＰＳＩ）を補正する。システム及び方法１１００は、フローサイトメトリーシステム内のフルイディクスシステムが、連続的で、かつ、典型的なフローサイトメトリーシステムよりずっと応答性が高いことを可能にする。方法１１００は、他のフローサイトメトリーシステム（２０１３年９月１０日にDavid Vrane他に対して発行された「DUAL FEEDBACK VACUUM FLUIDICS FOR A FLOW-TYPE PARTICLE ANALYZER」という名称の米国特許第８，５２８，４２７号に記載される）で使用されるいわゆるデュアルフィードバックループ（静的及び動的）についての必要性もなくす。
【０１１４】
フィードバック制御システム及び方法１１００についてのシステムパラメーターは、限定することなく、オフセット１１０１、利得１１０２、圧力設定点１１０４、圧力設定点公差１１０５、真空ポンプ状態１１０６、及び弁５の状態１１０７の入力システムパラメーター、並びに、圧力読出し１１０３の出力システムパラメーターを含む。
【０１１５】
弁５は開放されて、流量制限器７４２によって大気にブリードアウトされるより迅速に、フルイディクスシステムのアキュムレーター７０２内の真空を放出する。概して、真空ポンプ７０４の通常動作中に、弁Ｖ５は、短期間にわたって周期的に開放される。弁Ｖ５が周期的に開放される普通でない場合が存在する。
【０１１６】
システム清浄化サイクル中等で、完全な真空放出についての必要性が存在する場合、弁５の状態１１０７は、真に設定されて、ＯＲゲート１１４２を通してファームウェアロジックの多くをバイパスさせ、弁５の状態１１０７が偽に設定されるまで、或る期間にわたって弁Ｖ５を開放する。
【０１１７】
真空ポンプ７０４が使用されていない場合、真空は、アキュムレーター内にほとんど存在しないとすることができ、弁Ｖ５を開放状態にし、アキュムレーター７０２内の真空をダンプするように制御する必要性が存在しない。この場合、真空ポンプ状態１１０６は、オフ状態を示す偽を設定することができる。真空ポンプ状態は、ＡＮＤゲート１１４０に対する２つの入力の一方である。真空ポンプ状態が偽に設定される場合、ビット値ζを生成するプロセスは無視され、ＡＮＤゲート１１４０の出力は偽である。この場合、弁Ｖ５が状態１１０７でなければ、弁Ｖ５は、開放されてアキュムレーター７０２内の真空をダンプするように制御されない。
【０１１８】
ファームウェアレイヤ１１０８Ａは、幾つかのアクション又はプロセス及びシステムパラメーターにインターフェースするロジックを含む。
【０１１９】
アクション１１２０にて、システムは、圧力読出し１１０１、利得１１０２、及び、アナログ回路要素１１０８Ｂからのデジタルフィードバック誤差信号ｅを受信する。システムは、誤差信号ｅに基づいて利得係数Ｋ２  １１０２及びオフセットＯＳ  １１０１を使用して圧力読出し１１０３を計算する。
【０１２０】
アクション１１２１にて、システムは、アクション１１２２にて比較を実施する前に、圧力読出し１１０３及び／又は遅延パラメーター１１３３を読取る。
【０１２１】
アクション１１２２にて、システムは、圧力読出し１１０３から圧力設定点１１０４を引いた値が圧力設定点公差１１０５より大きいか否かを判定する。大きくない（ｎｏである）場合、システムは、アクション１１２４に進み、システムは、カウンターＮをゼロ（０）に設定し、アクション１１３２にジャンプする。しかし、大きい（ｙｅｓである）場合、システムは、アクション１１２６に進み、その後、システムは、現在のカウンター値Ｎをインクリメントし、アクション１１２８に進む。
【０１２２】
アクション１１２８にて、システムは、カウンター値Ｎが所定の数値（例えば、１０）以上であるか否かを判定する。アクション１１２８にて、ｙｅｓである場合、システムは、ビット値ζを真（論理１）に等しくなるように設定する。しかし、アクション１１２８又はアクション１１２２にて、ｎｏである場合、アクション１１３２にて、システムは、ビット値ζを偽（論理０）に等しくなるように設定する。いずれの場合も、ビット値ζは、その出力が、２入力ロジックゲート１１４０の入力に結合された状態で記憶される。アクション１１３０、１１３２のいずれかにてビットを設定した後、プロセスは継続してアクション１１３３を行う。アクション１１３３にて、所定の待ち時間（例えば、０．１秒）が、プロセスがアクション１１２１にループバックするまでに経過して、アクション１１２１、１１２２、１１２４、１１１２６、１１２８、１１３０、１１３２の１つ又はそれより多くを繰返す。
【０１２３】
待ち１１３３が０．１秒に設定され、所定の比較回数が１０に設定された状態で、アクション１１２８は、概して、ビット値ζが真に設定され、真空ポンプ７０４の通常の制御及び動作中に弁Ｖ５がアキュムレーター内の真空を放出するように作動され得る前に１秒遅延をもたらす。
【０１２４】
ロジックゲート１１４０、１１４２は、弁Ｖ５が弁ドライバー回路１１３８によって開放される前に論理機能を実行する。論理ＡＮＤゲートによって、システムは、ビット値ζに対して真空ポンプ状態１１０６との論理ＡＮＤ演算１１４０を実施する。ビット値ζ及び真空ポンプ状態１１０６がともに真である場合、論理ＡＮＤ演算１１４０の結果として得られる出力は真である。そうでなければ、ビット値ζ又は真空ポンプ状態１１０６が偽である場合、論理ＡＮＤ演算１１４０の結果として得られる出力は偽である。システムは、論理ＡＮＤ演算１１４０の結果に対して弁Ｖ５の状態１１０７との論理ＯＲ演算１１４２を実施する。論理ＡＮＤ演算１１４０の結果又は弁Ｖ５の状態１１０７のいずれかが真である場合、論理ＯＲ演算１１４２の結果として得られる出力は真である。論理ＡＮＤ演算１１４０及び弁Ｖ５の状態１１０７がともに偽である場合のみ、論理ＯＲ演算１１４２の結果として得られる出力は偽である。
【０１２５】
弁ドライバー回路１１３８は、ＯＲゲートの出力に結合されて、論理ＯＲ演算１１４２の結果を受信し、弁Ｖ５を制御する。
【０１２６】
アクション１１３６にて、圧力変換器調整及びＰＩ（比例積分（proportional-integral））フィードバック回路は、フローセルの流路の前後で圧力変換器ＴＲ２及びＴＲ１（又は差圧変換器ＤＰＴＲ）によって検知された差圧に応答して、アナログフィードバック誤差信号ｅを生成する。アクション１１３４にて、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）は、アナログフィードバック誤差信号ｅを受信し、この信号を、ファームウェアレイヤ１１０８Ａがデジタル的に処理し得るデジタルフィードバック信号ｅに変換する。デジタルフィードバック信号ｅは、フィードバックループを完結させるためにアクション１１２０に入力され、アクションのサイクルを継続させる。他のアクション、プロセス、及び／又は詳細は、図を参照して論じられ、実装態様に応じて、フィードバック制御システム及び方法１１００の一部とすることができる。
【０１２７】
ここで図１２を参照すると、図７に示すフルイディクスシステム６０４内の真空ポンプ７０４を制御する例示的な方法及びフィードバック制御システム１２００のブロック図が示される。一実施形態において、取得システム６０８は、真空ポンプ７０４を制御する方法及びフィードバック制御システム１２００を実施し提供するファームウェアレイヤ１２０８Ａ及びアナログ回路要素１２０８Ｂを含む。分析システム６１０は、周辺ハードウェア１２１０にインターフェースして、真空ポンプモーターを検知し制御し、それにより、フローサイトメトリーシステム内に真空を生成する。周辺ハードウェア１２１０は、少なくとも１つの圧力変換器（例えば、図７に示す圧力変換器ＴＲ２）及び真空ポンプモーターＭ７０４を含む。
【０１２８】
方法及びフィードバック制御システム１２００を使用して、システムは、概して、真空ポンプ７０４を圧力設定点まで駆動し、変化が存在するときに、フローセル２０６内のコア速度流を制御する。圧力補正係数は、一対の散乱チャネルによって検知される、レーザー間の粒子流の測定された平均時間遅延（例えば、レーザー遅延１２０２）に応答して生成することができる。粒子速度は、レーザー間の時間遅延に反比例する。流路に沿うレーザー間の粒子の時間遅延が増加し、より遅い流体及び粒子速度を示す場合、真空が増大されて、コア速度流を増加させ、レーザー間の粒子時間遅延を減少させ得る。流路に沿うレーザー間の粒子の時間遅延が減少し、より速い流体及び粒子速度を示す場合、真空が低減されて、コア速度流を減少させ、レーザー間の粒子時間遅延を増加させ得る。圧力設定点１２０４は、真空ポンプ７０４を駆動する前に、レーザー間の測定された時間遅延に応答して補正される。
【０１２９】
入力システムパラメーターは、限定することなく、オフセット１２０１、利得１２０２、圧力設定点１２０４、リファレンス設定点１２０５、補正定数１２０６、及び測定されたレーザー遅延１２０７を含む。出力システムパラメーターは圧力読出し１２０３を含む。
【０１３０】
ファームウェアレイヤ１２０８Ａは、幾つかのアクション又はプロセス及びシステムパラメーター及びアナログ回路１２０８Ｂにインターフェースする数理ロジックを含む。アナログ回路要素１２０８Ｂは、幾つかのアクション又はプロセス及びファームウェアレイヤ１２０８Ａにインターフェースするデバイスを含む。
【０１３１】
アナログ回路要素１２０８Ｂは、変換器ＴＲ２及びＴＲ１（又は差圧変換器ＤＰＴＲ）の前後の差圧を受信する圧力変換器調整及びＰＩ（比例積分）フィードバック回路を含む。アクション１２２８にて、圧力変換器調整及びＰＩ（比例積分）フィードバック回路は、変換器ＴＲ２及びＴＲ１によって検知された差圧から受信される電圧に基づいてアナログフィードバック信号−ｅを生成する。
【０１３２】
アクション１２２４にて、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）は、アナログフィードバック信号−ｅを受信し、この信号を、ファームウェアレイヤ１２０８Ａのデジタルロジック及びプロセスが使用するためのデジタルフィードバック信号−ｅに変換する。
【０１３３】
アクション１２２０にて、圧力計算デバイスは、オフセット１２０１、利得１２０２、及びアナログ回路要素１２０８Ｂからのデジタルフィードバック信号−ｅを受信する。圧力計算デバイスは、オフセット１２０１、利得１２０２、及びデジタルフィードバック信号−ｅに基づいて圧力読出し１２０３を計算する。
【０１３４】
アクション１２２２にて、圧力補正計算器は、リファレンスレーザー遅延１２０５、補正定数１２０６、及び測定されたレーザー遅延１２０７を受信する。圧力補正計算器は、差圧ΔＰ、補正係数であって、リファレンスレーザー遅延１２０５、補正定数１２０６、及び測定されたレーザー遅延１２０７に基づく、補正係数を計算する。
【０１３５】
アクション１２２１にて、合算器又は加算器は、圧力設定点Ｐ０を差圧ΔＰに加算し、所望の圧力値Ｐを形成する。合算器又は加算器からの出力、デジタル値は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２２６に結合される。
【０１３６】
アクション１２２６にて、ＡＤＣは、合算器又は加算器から所望の圧力値Ｐについてのデジタル値を受信し、所望の圧力Ｐについてのアナログ値に変換する。
【０１３７】
アクション１２２７にて、システムは、ＤＡＣからの所望の圧力Ｐと、圧力変換器調整及びＰＩ（比例積分）フィードバック回路１２２８からのネガティブフィードバック信号−ｅとをともに加算又は合算することによって、指定された圧力（Ｐ−ｅ）を計算する。指定された圧力（Ｐ−ｅ）は、ポンプドライバー回路に結合される。
【０１３８】
アクション１２３０にて、ポンプドライバー回路は、合算器又は加算器１２２７から、指定された圧力（Ｐ−ｅ）を受信する。ポンプドライバー回路は真空ポンプモーター７０４に結合される。指定された圧力が増加し始める（真空の低減）場合、ポンプドライバー回路は、真空ポンプモーター７０４を高電圧で駆動して、アキュムレーター７０２内の真空を増大させることができる。指定された圧力が減少し始める（真空の増大）場合、ポンプドライバー回路は、真空ポンプモーター７０４を低電圧で駆動して、アキュムレーター７０２内の真空を低減させることができる。
【０１３９】
ファームウェアレイヤ１２０８Ａ及びアナログ回路要素１２０８Ｂのアクションは、アクションのサイクルで連続してループする。他のアクション、プロセス、及び／又は詳細は、図を参照して論じられ、実装態様に応じて、方法及びシステム１２００の一部とすることができる。
【０１４０】
図１３は、図７のフルイディクスシステムと同様であるフルイディクスシステム１３０４を示す。しかし、図１３のフルイディクスシステム１３０４において、ガス抜き器１３２０の位置決めが図７のガス抜き器７２０の位置決めと異なる。
【０１４１】
図１３のフルイディクスシステム１３０４は、図６に示すレーザービーム（６１３、６１５）の間の粒子流の時間に基づく圧力調節スキームを有する真空ベースフルイディクスアーキテクチャを有する。フルイディクスシステム１３０４は、遷移、不連続性、又は、おそらくは細胞に損傷を与えるぜん動ポンプが全くないサンプル経路を有する真空ベースシステムにおいて、連続サンプル流量調整を同様に提供する。フルイディクスシステム１３０４は、ぜん動ポンプの使用を完全に回避することによって、信頼性及び器具アップタイムを最大にしようとする。
【０１４２】
フルイディクスシステム１３０４は、限定することなく、マニホールド組立体７０１、隔離弁Ｖ１〜Ｖ５、ピンチ弁Ｖ６、圧力変換器（例えば、プローブ）ＴＲ１及びＴＲ２、アキュムレーターベッセル（真空チャンバー）７０２、ダイヤフラム真空ポンプ７０４、ガス抜き器ポンプ７０６、プレナム流体２０８、サンプル流体２１０、サンプルベッセル５０６、出力センサー７１４、ステッパー載置位置７１６、逆止弁７１８、ガス抜き器１３２０、フローセル２０６、シースタンク７２６、プレナムタンク５０４、プレナムポンプ７２８、ステッパーピンチ弁７３０、フラッシュポンプ７３２、シースフィルター７３４、廃棄物タンク５０８、及びプレートローダー７３８、流量制限器７４０及び７４２、並びにシースフロートセンサー７４４を含む。
【０１４３】
ここで図１４を参照すると、フローサイトメーター用のフルイディクスシステム１４０４の代替の実施形態が示される。フルイディクスシステム１４０４は、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を含む。リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、サンプル流体２１０の流量を制御するためにシース流体２０８の流量を調節するステッパーモーターを含む。フルイディクスシステム１４０４は、図７のフルイディクスシステム６０４及び図１３のフルイディクスシステム１３０４に含まれるステッパーピンチ弁７３０及びフラッシュポンプ７３２を含まない。
【０１４４】
図１４のフルイディクスシステム１４０４は、図６を参照して述べるレーザービーム（６１３、６１５）の間の粒子流の時間に基づく圧力調節スキームを有する真空ベースフルイディクスアーキテクチャを有する。フルイディクスシステム１４０４は、遷移、不連続性、又は、おそらくは細胞に損傷を与えるぜん動ポンプが全くないサンプル経路を有する真空ベースシステムにおいて連続サンプル流量調整を同様に提供する。フルイディクスシステム１４０４は、ぜん動ポンプの使用を完全に回避することによって、信頼性及び器具アップタイムを最大にしようとする。
【０１４５】
フルイディクスシステム１４０４は、限定することなく、マニホールド組立体７０１、隔離弁Ｖ１〜Ｖ５、ピンチ弁Ｖ６、圧力変換器（例えば、プローブ）ＴＲ１及びＴＲ２、アキュムレーターベッセル（真空チャンバー）７０２、ダイヤフラム真空ポンプ７０４、ガス抜き器ポンプ７０６、プレナム流体２０８、サンプル流体２１０、サンプルベッセル５０６、出力センサー７１４、ステッパー載置位置７１６、逆止弁７１８、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７、フローセル２０６、シースタンク７２６、プレナムタンク５０４、プレナムポンプ７２８、シースフィルター７３４、廃棄物タンク５０８、プレートローダー７３８、流量制限器７４０及び７４２、並びにシースフロートセンサー７４４を含む。
【０１４６】
以下は、図１４に示すフルイディクスシステム１４０４の例示的な運転サイクルを提供する。始動すると、フルイディクスシステム１４０４は、圧力変換器ＴＲ１及びＴＲ２からフィードバックを受信する。変換器ＴＲ１とＴＲ２との間で検知される圧力差（差圧）は、運転しているとき連続であり、アキュムレーター７０２の内部の最小値になるまで真空ポンプ７０４を駆動して、図４に示すフローセル２０６内の流路２１６の入口４０１と出口４０４との間で一定圧力差を維持する。圧力変換器ＴＲ１及びＴＲ２は、フローセル２０６内の流路２１６の入口４０１と出口４０４との間の差圧を測定する差圧変換器ＤＰＴＲとすることができる。最小値は、フルイディクスシステム１４０４が、少なくとも最初に差圧（例えば、設定点圧力）であると考える値である。
【０１４７】
フルイディクスシステム１４０４は、気泡がないことが望ましい。従って、フルイディクスシステム１４０４は、ガス気泡をなくすために弁Ｖ１〜Ｖ５を開放し閉鎖するためのプロトコルを有する。例えば、フルイディクスシステム１４０４は弁Ｖ４を開放し、弁Ｖ４は、ガス気泡をシースフィルター７３４から引き出す。いつでも、プレナムタンク内のシースフロートセンサー７４４が所定の低レベルを下回る場合、プレナムポンプ７２８は、シースタンク７２６から流体を取出す。システムは、その後、すぐに運転できる。
【０１４８】
サンプルベッセル５０６が取付けられると、チューブセンサー７１４は、フルイディクスシステム１４０４が、システムのサンプルストロー５１８をいつでもサンプルベッセル５０６内に下げることができることを示す。代替のサンプリングシナリオにおいて、プラッターローダー７３８は、サンプルストロー５１８が、サンプルベッセル５０６の代わりに、例えば９６ウェルプレート又は３８４ウェルプレート等のウェルプレートから流体を取出すことを可能にするｘステージ及びｙステージステッパーモーターを含む。サンプルストロー５１８がステッパーサンプル注入チューブ位置（ＳＩＴＤ）７１６に達すると、１つ又はそれより多いセンサーは、フルイディクスシステム１４０４に、弁Ｖ１及びＶ３を開放させる。フルイディクスシステム１４０４内の調節システムは、設定点圧力を満たすように差圧を駆動し始める。
【０１４９】
フルイディクスシステム１４０４の一実施形態において、真空ポンプ７０４はアキュムレーターベッセル７０２を排出させる。アキュムレーターベッセル７０２は、システムのための駆動真空源として働き、真空ポンプ７０４は、取得システム６０８によって行われるレーザー遅延測定から導出される差圧リファレンスからこの発生元を維持する。アキュムレーターベッセル７０２は、フローセル２０６の出口４０４についてパルス減衰器及び一定ヘッドリファレンスとして同様に働き、それにより、フローセル２０６を、廃棄物タンク５０８内の液体レベルに関連するヘッド効果から隔離する。
【０１５０】
フルイディクスシステム１４０４は、プレナムタンク５０４によってシース流体２０８をフローセル２０６に供給する。プレナムタンク５０４内の液体レベルは、シースタンク７２６からシースを取出すプレナムポンプ７２８による周期的な再充填によって精密なレベルに維持される。こうして、プレナムタンク５０４は、フローセル２０６の入口についての一定ヘッドリファレンスとして働き、従って、フローセル２０６を、シースタンク７２６内の液体レベルに関連するヘッド効果から隔離する。
【０１５１】
マニホールド組立体７０１は、フルイディクスシステム１４０４内の流体流を制御する弁Ｖ１〜Ｖ５のネットワークを含む。主要なサンプル取得モードにおいて、弁Ｖ１及びＶ３は開放している。このモードにおいて、シース流体２０８及びサンプル流体２１０は、アキュムレーター７０２内の真空によってフローセル２０６内に同時に引込まれる。
【０１５２】
弁Ｖ２が閉鎖すると、変換器ＴＲ１は、入口４０１においてフローセル２０６の内部の圧力を測定し、変換器ＴＲ２は、図４に示すフローセル２０６の出口４０４の圧力を測定する。弁Ｖ１及びＶ３が開放していると、変換器ＴＲ１及びＴＲ２（又は差圧変換器ＤＰＴＲ）は、フローセル２０６の流路２１６の端にわたる差圧を測定する。出口４０４と入口４０１との間の圧力降下、流路２１６の端にわたる差圧は、コアストリーム速度（ほぼ一定温度を仮定する）に比例する総容積流量に比例する。例えば、式７を参照されたい。動作温度は、通常、約１５℃〜２０℃の間にあり、それを超えると、水の粘度は２０％程度だけ変化し得る。容積流量（シース流体速度を含む）は粘度に反比例する。
【０１５３】
フルイディクスシステム１４０４が運転する際、フルイディクスシステム１４０４は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０を同時に取出す。フルイディクスシステム１４０４は、シース流体２０８を、プレナムタンク５０４から取出し、シースフィルター７３４を通り、ガス抜き器１３２０を通り、弁Ｖ１を通り、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を通り、フローセル２０６にもたらす。同時に、フルイディクスシステム１４０４は、サンプル流体２１０をサンプルベッセル５０６から取出し、フローセル２０６にもたらす。
【０１５４】
シースストロー５１６とリニア抵抗ステッパー弁Ｖ７との間の相対的物理（流体）抵抗によって、フルイディクスシステム１４０４は、シース流体２０８とサンプル流体２１０との間の相対的流量を調節する。フルイディクスシステム１４０４（例えば、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の使用を通して）は、例えば、１０．５０ミリリットル／分になるようにシース流体２０８の流量を調節することができ、一方、フルイディクスシステム１４０４は、例えば、１０．００マイクロリットル／分になるようにサンプル流体２１０の流量を調節する。他の流量も、フルイディクスシステム１４０４の範囲内にある。
【０１５５】
リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、フローセル２０６内のシース流体２０８の流量を調節するための可変物理的流体抵抗を提供するために、可変ピストン弁を有するドライブモーターを含む。シース流体２０８の流量を調節し制御することは、システムが、フローセル２０６内のサンプル流体２１０の可変流量を連続して制御することを可能にする。
【０１５６】
シースストロー５１６はプレナムタンク５０４に挿入される。サンプルストロー５１８はサンプルベッセル５０６に挿入される。サンプルストロー５１８と比較して、シースストロー５１６は、比較的大きい容積流を扱うために比較的大きい直径を有する。逆に、シースストロー５１６と比較して、サンプルストロー５１８は、比較的小さい容積流を扱うために比較的小さい直径を有する。シースストロー５１６とサンプルストロー５１８との間の直径差は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０がそのそれぞれのベッセル（５０４及び５０６）から吸引されている相対的溶液レートに影響を及ぼす。
【０１５７】
図４、図６、及び図１４を再び参照すると、真空ポンプ７０４は、フルイディクスシステム１４０４内の変換器ＴＲ１及びＴＲ２によって検知される圧力間の差圧フィードバックを取得システム６０８から受信する。差圧フィードバックに基づいて、真空ポンプ７０４は、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７がシース流量を変化させるように調整する場合でも、一定コアストリーム速度を維持するように制御される。こうして、フローセル２０６を通る総流体流量は、実質的に変更されないままであり得る。リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、システムが、シース流量を直接変更することによってサンプル流量を連続して変更することを可能にする。リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７によるシース流体２０８の流量の制御は、フルイディクスシステム１４０４が、一定の全体流れ、従って、一定（例えば、安定）粒子速度を維持しながら、連続可変流量（例えば、可変サンプル流量及び可変シース流量）を有することを可能にする。
【０１５８】
シース流体２０８の流量を調節（例えば、制御）することは、サンプル流体２１０内にサンプル粒子を含むサンプル流体２１０の流量を調節（例えば、制御）する。従って、システム６００は、シース容積流量を制御することができ、それにより、サンプル容積流量及び粒子速度を制御することができる。システム６００は、閉ループ（もともとは、開ループ）で圧力及び速度のこれらの制御を実施する。典型的な商用システムが、望ましくないシステム加圧を停止することを必要とする開ループ補正を実施することに留意されたい。
【０１５９】
リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、例えば、弁Ｖ１、ガス抜き器１３２０、及びフローセル２０６を通過する流量を調節する。弁Ｖ２は、システムをフラッシュするために、流体の流れを流す。その後、弁Ｖ２は、サンプリングをセットアップするために閉鎖される。
【０１６０】
有利には、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、サンプル流体２１０の粘度が非常に可変であり得ることを考慮して、流体の精密制御を可能にする。例えば、サンプル流体２１０としての血液は、シース流体２０８の粘度の２倍である粘度を有し得る。容積流量が粘度に反比例することに留意されたい。
【０１６１】
弁Ｖ１及びＶ３が開放している状態で、フルイディクスシステム１４０４は、シース流体２０８及びサンプル流体２１０をフローセル２０６の上部を通して取り出し、弁Ｖ３を通り、アキュムレーター７０２に入れる。アキュムレーター７０２は、フルイディクスシステムの廃棄物バケットとして働く。真空ポンプ７０４は、フルイディクスシステム１４０４内の真空圧力を維持（例えば、調節）する。また、真空ポンプ７０４は、廃棄物をアキュムレーター７０２から廃棄物ポンプタンク５０８に圧送する。
【０１６２】
サンプル流体が高い流量で流れている（例えば、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を通るシース流体の流量が実質的に減少する）場合、フルイディクスシステム１４０４の真空は、フローセル２０６の前後の差圧を維持するためにより高い。サンプル流体２１０についてより低い流量を流すことをユーザーが所望する場合、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を通るシース流体の流量は適宜増加する。このポイントにおいて、真空ポンプ７０４は、比較的高い真空で動作しており、それが、フルイディクスシステム１４０４に、ずっと高い速度でシステムを通してシース流体２０８を流し、それにより、サンプル流体２１０において安定速度の粒子を流す。従って、フルイディクスシステム１４０４は、差圧が高過ぎることを検知し、圧力逃がし弁Ｖ５を開放し、差動設定点が満たされるまで弁Ｖ５をパルス駆動させる。従って、弁Ｖ５は、システム６００内の圧力を維持（例えば、調節）する。
【０１６３】
制限器７４０及び７４２は、アキュムレーター７０２内への流体の部分的ブリードを可能にするためにフルイディクスシステム１４０４に対して実質的に常に開放している。そのため、真空ポンプ７０４は、少なくともわずかな量を実質的に常に圧送しており、そのことが、アキュムレーター７０２が、過剰な液体がないままであるため、アキュムレーター７０２が満杯にならないことを保証する。
【０１６４】
ガス抜き器１３２０は、フルイディクスシステム１４０４からガスを除去する。概して、真空が流体に適用されるときはいつでも、ガスが生成される。従って、ガス抜き器１３２０は、ガスがフローセル２０６に達する前にフルイディクスシステム１４０４からガスを除去する。ガス抜き器ポンプ７０６は、サンプル注入チューブ（ＳＩＴ）フラッシュ吸引真空用の発生元として同様に働く。
【０１６５】
ガス抜き器ポンプ７０６は、真空が所定の値（例えば、−９ポンド／平方インチ）を下回るため、ガス抜き器１３２０の上の真空スイッチがトリガーされるときはいつでも起動される（例えば、ターンオンする）。フルイディクスシステム１４０４は、逆止弁７１８を通してガスを引き出す。この場合、ガス抜き器１３２０がシース流体２０８から引き出すガスの量は比較的少ない。ガス抜き器１３２０は隔離されたままである。ＳＩＴフラッシュが起こっている間、逆止弁Ｖ６は、ガス抜き器１３２０の内部の真空圧力が喪失されるのを防止する。
【０１６６】
フルイディクスシステム１４０４が流体に対するガス圧力を下げるときはいつでも、ガス抜き器１３２０は流体をガス抜きする。例えば、加圧されたソーダ缶が開口されるとソーダ内で形成するガスのように、ガスが流体内で形成する。このシステムにおいて、プレナムタンク５０４内のシース流体２０８はほぼ大気圧にあり、一方、アキュムレーター７０２内の圧力は大気圧以下にある。シース流体２０８がシース経路に沿って流れるにつれて、シース流体２０８に対する圧力は連続して減少する。圧力が連続して低くなるため、気泡がシース流体２０８内で形成する傾向がある。この問題は、シース流体が前もって曝気された場合に悪化する。気泡は、サンプル流体２１０内の粒子とほぼ同じサイズである傾向がある。こうした気泡は、フルイディクスシステム１４０４がサンプル流体２１０内の粒子を検出し分析しようと試みるときにバックグラウンド光学ノイズをもたらす。この理由で、多くの製造業者が、真空を用いて運転するフローサイトメトリーシステムを作らないことに留意されたい。気泡がシース流体２０８内で形成することに対処するために、ガス抜き器１３２０は、気泡がフローセル２０６に入る可能性がある前に流体溶液から気泡（例えば、ガス）を除去する。
【０１６７】
ここで図１５を参照すると、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の概略図が示される。リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、限定しないが、入口ポート１５０２、出口ポート１５０４、ピストン１５０８、ピストンボア（中空円柱）１５０６、及びステッパーモーター１５１２を含む。シース流体２０８は、入口ポート１５０２に入り、ピストンボア１５０６に入り、ピストン１５０８を通過しかつピストンボア１５０６を通って流れ、出口ポート１５０４を介してピストンボア１５０６を出て、フローセル２０６（図１４に示す）まで流れる。
【０１６８】
ピストンボア１５０６は中心軸を有する実質的に円柱の空間である。ピストンボア１５０６はリニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の内壁によって形成される。ピストン１５０８は中心軸を有する実質的に円柱のデバイスである。ピストン１５０８の中心軸及びピストンボア１５０６の中心軸は実質的に同一直線上にある。直径Ｄ０はピストンボア１５０６の中空円形シリンダーにわたる直径（例えば、内径）である。直径Ｄｉはピストン１５０８の円形シリンダーにわたる直径である。ピストン１５０８がピストンボア１５０６内に延在するにつれて、ピストン１５０８は、ピストンボア１５０６の内部の空間（チャンバー）の容積を減少させる。逆に、ピストン１５０８がシリンダーから引き出されるにつれて、ピストンボア１５０６の内部の空間（チャンバー）の容積は増加する。
【０１６９】
ピストン１５０８及びピストンボア１５０６のそれぞれは、離間しているがオーバーラップする円柱側壁を有する。ピストン１５０８及びピストンボア１５０６は、本明細書で環状領域とも呼ばれる可変高さリング状空間又はギャップによって互いに離間する。ピストンボア１５０６の直径Ｄ０とピストン１５０８の直径Ｄｉとの間の半径方向距離は、可変高さリング状空間又はギャップを通って流れる所望の流体の粘度についてのリニア物理的流体抵抗を確立するのを助ける。
【０１７０】
長さＬは、ピストン１５０８が、同一直線上の軸に沿ってピストンボア１５０６の環状領域内に延在する距離（側壁オーバーラップ距離）である。また、長さＬは、ピストンボア１５０６の直径Ｄ０とピストン１５０８の直径Ｄｉとの間のリング状空間又はギャップの環状領域の高さである。
【０１７１】
ピストンボア直径Ｄ０及びピストン直径Ｄｉは、所望の量の物理的流体抵抗（抗力）を、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を通って流れるシース流体２０８に正確に加えることができるように設計され機械加工されるべきである。一実施形態において、以下の式１１は、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を通って流れるシース流体２０８にピストン１５０８及びピストンボア１５０６が加える可変高さ環状領域内の物理的流体抵抗ＲＳＨを規定する。
【数１１】
2020512528.tif 000013
【０１７２】
式１１は、以下のパラメーターを含む：
ＲＳＨ＝リニア抵抗ステッパーＶ７がシース流体２０８に加える抵抗、
Ｄ０＝ピストンボア１５０６の直径、
Ｄｉ＝ピストン１５０８の直径、
μ＝流動シース流体２０８の動的粘度、
Ｌ＝直径Ｄ０とＤｉとの間の環状領域（ギャップ）の長さ（高さ）。
【０１７３】
有利には、式１１に従って、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の物理的流体抵抗ＲＳＨは、ピストンボア１５０６の直径Ｄ０とピストン１５０８の直径Ｄｉとの間の環状リング（ギャップ）状領域の高さ又は長さＬに線形に比例する傾向がある。ピストン１５０８がピストンボア１５０６内にさらに押込まれるにつれて、ピストンの側壁とピストンボアの側壁との間により高い環状領域（ギャップ）が存在し、それにより、環状領域（ギャップ）の高さ又は長さＬが増加する。ピストン１５０８がピストンボア１５０６から引抜かれるにつれて、ピストンの側壁とピストンボアの側壁との間の環状領域（ギャップ）がより短くなり、それにより、環状領域（ギャップ）の長さＬが減少する。
【０１７４】
長さＬと物理的流体抵抗との間の線形性は、フルイディクスシステム１４０４内で十分に高い精度でシース流量（従って、サンプルレート）を調節することを容易にする。リニアステッパーモーター１５１２は、ピストン１５０８を容易に押込みかつ引抜いて、環状領域（ギャップ）の長さＬ（高さ）を調整し得る。
【０１７５】
対照的に、図７に示すフルイディクスシステム６０４は、ステッパーピンチ弁７３０の直径を変更することによってシース流量を制御することによってサンプル流量を調節する。残念ながら、ステッパーピンチ弁７３０の抵抗は、４乗されたステッパーピンチ弁７３０のチュービングの直径に比例する傾向がある（例えば、抵抗∝直径４）。非線形性は、十分な精度でシース流量（従って、サンプル流量）を調節することを難しくする。図７のシステム６０４の別の難題は、ステッパーピンチ弁７３０のチュービングのために通常使用される材料が、信頼性があり再現性のある抵抗を提供しない傾向があるため、サンプル流量が、制御するのがより難しい可能性があることである。
【０１７６】
図１４及び図１５を再び参照すると、フルイディクスシステム１４０４は、図７のフラッシュポンプ７３２がなくても、従来の方法で動作し得る。例えば、フルイディクスシステム１４０４は、弁Ｖ１を閉鎖し、弁Ｖ７を開放し、ピストン１５０８を押し、サンプル経路２１０の下流に流体をバックフラッシュして、（例えば、直前の運転からの）キャリーオーバー流体を除去（例えば、フラッシュ）し得る。代替的に、フルイディクスシステム１４０４は、弁Ｖ１を閉鎖し、弁Ｖ７を開放し、ピストン１５０８を引き、サンプル流体を取出して（例えば、ブーストして）、シース経路２０８を準備する。その後、フルイディクスシステム１４０４は、弁Ｖ１及びＶ７を開放し得る。リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、その後、電流に対する電子抵抗のように働き、弁を通って流れるシース流体に物理的流体抵抗を提供し得る。
【０１７７】
一実施形態において、サンプルチューブ２１０の総容積は約１３マイクロリットル（μｌ）であり、一方、弁Ｖ７の総容積は、ピストン及びボア直径の選択に応じて、約５００μｌ〜５０００μｌとの間のどこかを変動する。従って、ボア１５０６内のピストン１５０８の比較的小さい変位のみが、サンプル経路２１０を清掃するために必要とされる。こうした小さい変位によって、弁Ｖ７のフラッシング位置と通常動作ホーム位置との間で協働することが容易である。
【０１７８】
弁Ｖ７がフラッシュポンプ又はブーストポンプとして使用される時間は、遷移ステージ（例えば、運転の開始／終了）中である。弁Ｖ７のボア内のピストンの１ストロークが、フルイディクスシステム１４０４をフラッシュ又はブーストするために通常必要とされる。従って、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、フラッシュポンプ、ブーストポンプ、及び／又はリニア流体抵抗器として効果的に動作する。対照的に、図７のフルイディクスシステム６０４は、フルイディクスシステム６０４を加圧し、フラッシュポンプ７３２をターンオンし、圧力を加えて、サンプル流体２１０をサンプル経路の下流に強制的に戻すことによってバックフラッシングを実施する。
【０１７９】
ここで図１６を参照すると、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７のパラメーター１６５０についての例示的なデータスプレッドシート１６００が示される。データスプレッドシート１６００は、フルイディクスシステム１４０４についてリニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の異なるピストン位置を有する４つの異なるセットアップ（１６０１、１６０２、１６０３、１６０４）を含む。各セットアップ（１６０１、１６０２、１６０３、１６０４）は、本明細書で論じる式１１に適合するパラメーター１６５０によって規定される。
【０１８０】
リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７のパラメーター１６５０は、限定することなく、温度（摂氏）、粘度（パスカル秒）、ＳＩＴ直径（ミリメートル）、ＳＩＴ長さ（ミリメートル）、ＳＩＴ抵抗（パスカル秒／立方ミリメートル）、ピストンボア直径Ｄ０（ミリメートル）、ピストン直径Ｄｉ（ミリメートル）、ピストンボア長さ（ミリメートル）、シース弁抵抗（パスカル秒／立方ミリメートル）、サンプル流量（マイクロリットル／分）、シース流量（マイクロリットル／分）、ヘッド差（ミリメートル）、ヘッド圧力（パスカル）、必要とされるシース抵抗（パスカル秒／立方ミリメートル）、必要とされる弁抵抗（パスカル秒／立方ミリメートル）、及び必要とされる長さＬ（ミリメートル）を含む。
【０１８１】
これらのパラメーターの任意のパラメーターに対する変化は、予測可能な方法で他のパラメーターに影響を及ぼす。比較するために、例示的なセットアップ（１６０１、１６０２、１６０３、１６０４）の全ては、他のパラメーターの中でもとりわけ、温度、粘度、ＳＩＴ直径、ＳＩＴ長さ、ＳＩＴ抵抗、ピストンボア直径Ｄ０、ピストン直径Ｄｉ、及びピストンボア長さについて同じ値を有する。
【０１８２】
データスプレッドシート１６００は、ピストンの側壁とボアの側壁との間のオーバーラップの可変長さＬに応答して、他のパラメーターの中でもとりわけ一定シース流量、一定ピストン直径Ｄｉ、及び一定ピストンボア直径Ｄ０を考慮して、フローサイトメーターにおける可変サンプル流量を提供するためにリニアステッパー弁の例示的な設計について例示的な計算を提供する。例えば、データスプレッドシート１６００において、与えられたシース流量は１０．５０ｍｌ／分であり、与えられたピストン直径Ｄｉは６．３８ｍｍであり、与えられたピストンボア直径Ｄ０は６．４７ｍｍである。
【０１８３】
リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７が予測可能な量のベースシース弁抵抗を有することに留意されたい。図１６の例において、ベースシース弁抵抗は１４．６８Ｐａ・ｓ／ｍｍ３である。また、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、長さＬがゼロより大きいときはいつでも、予測可能な量の弁抵抗を線形的に付加する。例えば、ゼロの長さを有するセットアップ１６０１において、弁抵抗は０．００Ｐａ・ｓ／ｍｍ３であると計算される。０．４２ｍｍの長さを有するセットアップ１６０２において、弁抵抗は２．２６Ｐａ・ｓ／ｍｍ３であると計算される。４．１６ｍｍの長さを有するセットアップ１６０３において、必要とされる弁抵抗は２２．６３Ｐａ・ｓ／ｍｍ３であると計算される。１０．４１ｍｍの長さを有するセットアップ１６０４において、必要とされる弁抵抗は５６．５８Ｐａ・ｓ／ｍｍ３であると計算される。各セットアップについての各抵抗は長さの約５倍であり、それにより、線形性を示す。
【０１８４】
従って、この例示的な設計によって、セットアップ１６０１において、１０．００μｌ／分の所望のサンプル流量について、必要とされる長さＬは０．００ｍｍである。セットアップ１６０２において、１２．００ｍｌ／分の所望のサンプル流量について、必要とされる長さＬは０．４２ｍｍである。セットアップ１６０３において、３０．００ｍｌ／分の所望のサンプル流量について、必要とされる長さＬは４．１６ｍｍである。セットアップ１６０４において、６０．００ｍｌ／分の所望のサンプル流量について、必要とされる長さＬは１０．４１である。
【０１８５】
リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の機械加工（製造）中に、ピストンボア直径Ｄ０及びピストン直径Ｄｉは、必要に応じて変更され得る２つの重要なパラメーターである。ピストンボア直径Ｄ０が（ピストン直径Ｄｉに対して）わずかに広いため、弁Ｖ７は、シース抵抗を制御するためのより高い粒度（例えば、より高い分解能及びより良好な信号対ノイズ比）を可能にする。図１６の例において、ピストンボア１５０６内へのピストン１５０８についての約１２．７０ｍｍの最大利用可能移動距離が存在する。シース抵抗を制御するより高い粒度のために、最大利用可能移動距離のほとんど（例えば、出来る限り多く）をピストン１５０８が使用するように、ピストンボア直径Ｄ０及びピストン直径Ｄｉを設計する（例えば、サイズ決定する）ことが望ましい。より長い長さＬは、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７のパラメーターについてより正確な再現性を提供する傾向がある。
【０１８６】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の一実施形態の２つの異なる図を示す。図１７Ａはリニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の断面図を示す。図１７Ｂはリニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の３次元斜視図１７５１を示す。図１８は、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７の分解３次元図を示す。
【０１８７】
ここで図１７Ａ及び１７Ｂ並びに図１８を参照すると、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７は、限定することなく、ピストンボア１５０６、シール１７０４、パッキングリング１７０６、ピストン１５０８、送りねじ１７０８、ホームスイッチ１７１０、隔離弁１７２０、弁頭１７０２、出口ポート１５０４、入口ポート１５０２、ホーミングピン１７１２、ステッパーモーター１５１２、ガイド本体１７１４、ガイドピン１７１６、及びホームスイッチ１７１８を含む。
【０１８８】
ステッパーモーター１５１２は、送りねじ１７０８を回転式に駆動し、送りねじ１７０８に結合される。送りねじ１７０８は、ピストン１５０８にねじ込まれ、ピストン１５０８に結合される。送りねじ１７０８の回転運動はピストン１５０８の併進運動を生成する。ピストン１５０８の併進運動は、図１５を参照して述べるように、ピストン１５０８を、ピストンボア１５０６の環状領域内に可変長さＬだけ移動させる。ピストン１５０８の併進運動は、図１４及び図１５を参照して述べるように、弁Ｖ７に結合された部品を通して流体をフラッシュ又はブーストするためにも使用することができる。
【０１８９】
シール１７０４は、ピストン１５０８及びピストンボア１５０６と物理的接触状態にある。シール１７０４は、入口ポート１５０２に入る流体がピストンボア１５０６からしみ出ることを物理的に防止する。また、シール１７０４は、ピストン１５０８上に蓄積する塩を洗い流し／ふき取り得る。
【０１９０】
図１８は、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７を形成する別個のコンポーネントを示し、そのコンポーネントは、限定することなく、ピストンボア１５０６、シール１７０４、パッキングリング１７０６、ピストン１５０８、送りねじ１７０８、ホームスイッチ１７１０、ホームスイッチねじ１８０２、隔離弁１７２０、隔離弁ねじ１８０４、弁頭１７０２、出口ポート１５０４、入口ポート１５０２、ホーミングピン１７１２、ステッパーモーター１５１２、ガイド本体１７１４、ガイドピン１７１６、及びホームスイッチ１７１８を含む。
【０１９１】
ここで戻って図１４を参照すると、弁Ｖ７を含むフローサイトメーター内のコンポーネント及びフルイディクスシステム１４０４内で使用される流体の温度は、室温の変化等からともに変化し得る。温度が変化すると、流体に対する粘度変化は、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７のピストンボア直径Ｄ０又はピストン直径Ｄｉに対する変化より実質的に著しい。一方、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７及びサンプル経路２１０はともに、粘度優位である（例えば、粘度が重要である）。幸いにも、弁Ｖ７及びサンプル経路２１０はともに、温度によってほぼ等しく（又は、比例的に）影響を受ける。例えば、弁Ｖ７及びサンプル経路２１０内の流体抵抗は、温度とともにほぼ等しく（又は、比例的に）変化する。従って、弁Ｖ７とサンプル経路２１０との両方に対する温度変化の効果は自己補償的である。
【０１９２】
ＳＩＴ経路及び関連する部品は、（温度による）膨張／収縮がほぼ等しい又は比例的であるため、プラスチックで作られ得る。従って、ＳＩＴ経路及び関連する部品は全て、同様の熱及び抵抗挙動によって支配される。ＳＩＴ経路及び関連する部品は、それにより熱的に安定である。
【０１９３】
対照的に、図７のフルイディクスシステム６０４は、粘度優位ではない。実質的に対流性圧力降下がステッパーピンチ弁７３０の前後で起こり得る。対流性圧力降下は、粘度に依存せずかつ粘度に対して優位である。こうした非依存性は問題になり得る。
【０１９４】
有利には、図１４のフルイディクスシステム１４０４は、図７のフルイディクスシステム６０４より熱的に安定である。従って、リニア抵抗ステッパー弁Ｖ７のための材料は、運転の間の抵抗性能及び再現性に的を絞って（例えば、事前に温度／圧力効果に的を絞って）選択され得る。ガイド本体１７１４及び弁頭１７０２は、例えば、ステンレス鋼及び／又は他の材料を含むことができる。ピストン１５０８を形成する材料は、例えば、セラミック、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及び／又は他の材料を含むことができる。ピストン１５０８の材料は、塩がピストン１５０８上に蓄積するため、塩を落とすことができるように十分に滑り性があるべきである。例えば、フルイディクスシステム１４０４は、ピストン１５０８に背面シール１７０４を貼ることによってピストン１５０８をフラッシングすることによって塩蓄積物を洗い流し／ふき取り得る。概して、物理的に依存性のある部品についての材料は、温度及び／又は圧力の変化について名目上同様のレート（又は名目上比例するレート）で膨張又は収縮するように選択される。
【０１９５】
フローサイトメーターにおけるフローサイトメトリーフルイディクスのためのシステム、方法、及び装置が述べられる。特に、サンプル流体のコアストリーム内の粒子の速度を測定するために、デュアルレーザーデバイス及びデュアル散乱チャネルを含むシステムが提供される。第１の散乱チャネルは、第１のレーザービームを通過する粒子によって生成される第１の光散乱を検出し、粒子はサンプル流体内を流れる。第２の散乱チャネルは、第２のレーザービームを通過する粒子によって生成される第２の光散乱を検出し、第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは或る距離（Ｌ）だけ分離される。システムは、フローセル内の流路においてシース流量及びサンプル流量の割合を制御するためにステッパーモーター調整式流量制御弁も含む。サンプル流体とサンプル流体の周りのシース流体との総流量は、フローセル内の流路の端にわたる差圧に基づいて真空ポンプを制御するフィードバック制御システムによって、制御され、結果として、一定に保たれる。
【０１９６】
幾つかの実施形態によれば、ステッパーモーター調整式流量制御弁はステッパーモーター調整式ピンチ弁である。他の実施形態によれば、ステッパーモーター調整式流量制御弁は、シース流体の流れに物理的流体抵抗を加えるリニア抵抗ステッパー弁である。この場合、物理的流体抵抗は、シース流体の流量を調節し、それにより、サンプル流体の流量を調節する。
【０１９７】
ソフトウェアで実装されると、本発明の実施形態の要素は、本質的に、必要なタスクを実施するプログラム、コードセグメント、又は命令である。プログラム、コードセグメント、又は命令は、プロセッサによって読取られ実行され得るプロセッサ可読媒体又は記憶デバイスに記憶され得る。プロセッサ可読媒体は、情報を記憶し得る任意の媒体を含むことができる。プロセッサ可読媒体の例は、限定することなく、電子回路、半導体メモリデバイス、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光ディスク、及び磁気ディスクを含む。プログラム又はコードセグメントを、インターネット、イントラネット等のようなコンピュータネットワークを介してダウンロードし、プロセッサ可読媒体又は記憶デバイスに記憶することができる。
【０１９８】
先行する詳細な説明の或る部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対して演算を実施するアルゴリズム及び記号的表現によって提示されている場合がある。これらのアルゴリズム的記述及び表現は、データ処理技術の当業者の作業の実質を他の当業者に最も効果的に伝達する、当業者によって使用されるツールである。アルゴリズムは、本明細書において概して、所望の結果に導く演算の自己矛盾のないシーケンスであると考えられる。演算は、物理量の物理的操作を必要とする演算である。通常、必ずしもそうではないが、これらの量は、記憶され、転送され、結合され、比較され、別様に操作されることが可能な電気信号（例えば、電流又は電圧）又は磁気信号の形態をとることができる。これらの信号を、ビット、値、レベル、要素、シンボル、キャラクター、用語、数字等として指すことが、主に一般的使用のためにしばしば好都合であることがわかっている。
【０１９９】
しかし、これらの及び同様の用語の全ては、適切な物理量に関連付けられ、これらの量に適用される好都合なラベルに過ぎない。別途特に述べない限り、上記議論から明らかであるように、説明全体を通して、「処理すること（processing）」又は「計算すること（computing）」又は「計算すること（calculating）」又は「決定すること（determining）」又は「表示すること（displaying）」等の用語を利用する議論が、コンピュータシステム、処理ロジック、又は同様の電子コンピューティングデバイスのアクション及びプロセスを指し、そのアクション及びプロセスが、自動的に又は半自動的に、コンピュータシステムのレジスター及びメモリ内で物理（電子）量として表現されるデータを操作し、コンピュータシステムのメモリもしくはレジスター又は他のこうした情報記憶、伝送、又は表示デバイス内の物理量として同様に表現される他のデータに変換することが認識される。
【０２００】
さらに、本発明の実施形態は、いずれの特定のプログラミング言語をも参照して述べられてはいない。種々のプログラミング言語を、本明細書で述べる本発明の実施形態の教示を実装するために使用することができることが認識されるであろう。
【０２０１】
本開示は他の実施形態又は目的を企図する。本発明の実施形態が、制限のためでなく例証のために本明細書において提示される、述べる実施形態の手段と別の手段によって実施され得ることが認識されるであろう。明細書及び図面は、本特許文書の排他的な範囲を制限することを意図されない。本明細書で論じる特定の実施形態についての種々の等価物を、特許請求される本発明によって同様に実施することができることが留意される。即ち、本発明の特定の実施形態が述べられたが、上記説明を考慮して、多くの代替、修正、置換え、及び変形が明らかになることが明白である。従って、本願発明が、添付する特許請求の範囲内に入る、全てのこうした代替、修正、及び変形を包含することが意図される。生成物、プロセス、又は方法が、述べた例示的な実施形態のうちの１つ又はそれより多い実施形態からの差を示すことは、生成物又はプロセスが特許請求の範囲（逐語範囲及び／又は他の法的に認められる範囲）外にあることを意味しない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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