流式细胞仪专利簇(二):液路、光机与温控子系统设计
竞天/博奥新景/唯公/赛雷纳四家国产流式细胞仪厂商的专利组合,覆盖液路驱动(泵推 vs 负压)、激光温控、光机调节件三条线。与 专利-CN107727557A-粒子分析仪液路系统双模式测量与自清洗、专利-CN106769810A-小型模块化多色流式细胞分析仪 互为同域参照。
1. CN210071617U 一种流式细胞仪液路系统(博奥新景,2019)
- 著录:实用新型 CN210071617U,申请 201920698455.3(2019-05-16),发明人赵松/张冠斌/赖伟/李毅;发明同族公开 CN110031386A(申请 201910409298.4,2019-07-19 公布,本簇已含其 PDF 全文,方法权利要求见下)。
- 核心:纯泵推式液路,四单元架构 = 鞘液供给 + 样本吸推 + 流动室 + 清洗回收。
- 关键设计点:
- 双路鞘液蠕动泵 + 三通分配阀复用:分配阀通电两路鞘液全走过滤加注阀进流动室;断电一路分给拭子清洗管路清洗上样针外壁——一个泵同时供给和清洗,减少器件。
- 选择阀三阀头两两连通建立鞘液通道/样本通道,进样泵(注射泵,速度可调)复用做吸样和推样。
- 推样阀/吸样阀均用夹管阀防样本污染;过滤稳流器兼做气泡过滤、杂质过滤、稳流。
- 流动室:两个鞘液注入口 + 排空口同高度 120° 等分,废液排出口在顶部,样本流下部注入、检测区在上部。
- 体积法绝对计数:绝对计数 = m/(n·x),m=实测粒子数,n=进样泵直接给出的体积,x=恒定丢失比例补偿参数(x<1)。卖点:免参比微球,消除微球沉降误差,且不受温度/压力引起的流量漂移影响。对照 专利-CN107727557A-粒子分析仪液路系统双模式测量与自清洗(竞天用定量泵+零压/负压切换实现绝对计数)——同为体积法路线但竞天靠定量泵、本专利靠注射泵直接计体积。
- 流程价值:普通检测 6 步、检测后清洗 3 子步、浸泡清洗 8 步(含废液管路负压回吸逆向冲刷流动室的收尾手法)写得很细,可直接当液路控制状态机参考。
- 发明公开 CN110031386A 方法权利要求补充细节(权 7-10):检测主流程 A-G 七步(下达命令→建鞘流→选择阀建样本通道吸样→拭子清洗上样针外壁→推样形成层流采集→人为结束推剩余样+泵复位/自动推送完自动复位→检测后清洗);检测后清洗 a-c(分配阀建上样针清洗环境+进样泵抽大量鞘液→推鞘液分别冲推样针与上样针→分配阀全切流动室冲洗排废);浸泡清洗 A-H 八步(填充管路后保持液流停滞浸泡预定时间×目标次数→鞘液洗外壁→鞘液走双针内壁清洗→排空后逆向清洗流动室收尾)。
- 外接件仅鞘液桶+废液桶两个,鞘液换纯水即整机纯水清洗,无需独立纯水管路。
2. CN110118718A 液流系统与负压装置调控方法(深圳唯公生物,2019 发明公布)
- 著录:申请 201910450370.8(2019-05-28),发明人张洪祥/李为公。
- 问题定位很清晰:正压上样(注射器限体积精度 / 正压气路机构复杂昂贵)与负压吸样(双泵复杂贵 / 单泵节流调速不稳、响应慢)四类传统方案各有短板。
- 方案:独立负压池模块(负压池+负压泵+压力监控+负压控制阀),下位机 PLC 板卡闭环维持负压池恒压;上样只靠开阀瞬间压差快吸,无需等系统建压 → 响应快。
- 控制论要点:负压恒定时整机只需调鞘液压力一个参数即可控样本流速/线速度,控制自由度降维。
- 细节:流动室独立排气通道+排气阀排气泡;采样控制阀可随时切断样本通道防回流污染/过吸浪费,并可单独清洗流动室。
3. CN207020552U 半导体激光器温控系统(博奥新景,2017)
- 给流式细胞仪激光模块的 TEC 温控(帕尔贴+全桥驱动+PID 思路的工程化描述)。
- 定量依据(值得记的数):半导体激光器 0.1 nm/°C 波长漂移;指向稳定性典型 <5 µrad/°C ≈ 聚焦光斑 1.3 µm/°C 偏移;激发光斑 10 µm×60 µm 椭圆、高斯分布,细胞直径 6-12 µm → 环境变化 >10°C 就打不到细胞。指标:控温 27±2°C,环境 16-32°C 变化 2 小时指向 ≤10 µrad。
- 电路件:温度检测=热敏电阻二线制惠斯通电桥+ADC;80°C 常闭温控开关串联帕尔贴做硬件级热保护(软件失效兜底);全桥 MOS 驱动支持制冷/制热极性切换;DMA+基准芯片做激光功率模拟设置端控制;风扇风道入口高出口低、散热翅片穿入口缺口。
4. CN206892423U 可调节位置的镜架装置(广州竞天生物,2017)
- 解决”精度要求高于手推、但空间放不下微调螺杆”的中间档:底座导向销钉 + 调节点(凹孔/凸台)+ 棱柱扳手,掰扳手杠杆推动镜架平移或旋转,宣称 10 倍以上调节精度放大。
- 结构巧思:调节点一部分被镜架压住、露出部分刚好插扳手;旋转版用弧形导向孔+导向凸点传力。
- 典型的光机装调工装专利,流式仪光路装夹场景。
5. 赛雷纳(成都)两件实用新型(扫描件,仅著录信息)
SooPAT 首页可辨,正文为扫描图未 OCR(每件 8-9 页,价值一般,暂不烧 OCR):
| 专利 | 公开号 | 申请日 | 发明人 |
|---|---|---|---|
| 一种用于流式细胞检测的液流系统 | CN206546318U | 2017-02-27 | 张海川、袁竞、张玺、陈晓东、罗兰英 |
| 一种用于流式细胞仪的光检测装置 | CN206546319U | 2017-02-28 | 同上 |
两案同日提交、同发明人团队,赛雷纳为迈克生物持股的流式厂商,可后补 OCR 若需要。
横向观察
- 液路两大流派:泵推(博奥新景本簇、竞天 CN107727557A,优点=体积法绝对计数+低噪+结构简单)vs 负压吸样(唯公,优点=快吸响应+单参数控制)。中生自研 ZS 系列用注射泵泵推(见 ZS-AE7S流式细胞仪使用说明书-20171018注册版),与博奥新景方案同流派。
- 清洗回收是本簇专利共同的”权利要求富矿”:拭子清洗上样针、鞘液复用清洗、逆冲流动室——注册检验对携带污染率有硬指标,各家用清洗流程差异化。