专利名称：尿液分析诊断系统的贯流分析器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种分析稀流体试样中的颗粒的方法和系统，具体地，涉及一种可产生试样流体的薄流体的贯流分析器，可从薄流体得到其光学图象。
背景技术：
分析颗粒尤其是沉淀物的方法和系统在现有技术中已公知，如美国专利No.4,338,024和4,393,466所公开的，其内容本文参考引用。这种系统使用贯流分析器，使流体试样(试样流体)通过贯流分析器；和颗粒分析器，以获得通过贯流分析器的流体的静止画面图象。因此，贯流分析器定位和显示含有感兴趣的进行分析的颗粒试样流体。贯流分析器定位试样流体越精确，颗粒分析的效果越好。
典型的贯流分析器可使得试样流体，和缓冲试样流体的外层流体一起，从较大的入口腔流入较小截面的检测区或部分。从入口或入口腔过渡到检测区形成了液力透镜，成比例地挤压试样流体和外层流体进入较小的空间。感兴趣的颗粒是微粒，所形成的试样流体占据的截面空间一定位于分析器，如光学系统或激光系统，的景深内，以得到最好的分析信息。为了得到最好的液力聚焦，大面积的外层流体必须没有涡流或旋涡地包围小面积的试样流体。因此，试样和外层流体均匀流过贯流分析器对于最佳操作颗粒分析器是很关键的。试样质量迁移特性应当可重现地进行控制，使得对于特定应用场合和测量技术，试样截面足够宽(如1毫米宽)，厚度与检测方法的要求相称，同时流体速度应足够慢，允许截流的流动分析，还要足够快防止颗粒重叠。
传统上，样品和外层流体的流动通过空气压力来控制，以驱动这些流体到达和通过贯流分析器。施加到各个流体的空气压力可进行调节以改变流体通过贯流分析器的相对流速。但是，这些调节必须根据经验来进行，以得到最佳的图象获取效果，因为还有许多其他因素影响到各流体的流速(如流体粘度，流动路径阻力等)，这些因素还因系统不同而变化，不同的流体而变化。此外，已经发现贯流分析器性能对针状体或套管的位置(平移的或角度的)高度敏感，其中针状体或套管用于注入试样流体到贯流分析器。因此，最佳和性能可靠地制造、测试和/或操作贯流分析器是一个耗时间的工作。
发明内容
本发明提出一种贯流分析器，可检测与外层流体一起流动的试样流体。贯流分析器包括壳体，形成中空的流体通道，其具有注入点，几何聚焦部分，其使流体通道的截面变窄；和检测区；套管，具有设置在所述流体通道的注入点的输出端；第一引导流体控制泵，用于泵送外层流体通过所述流体通道，使得外层流体在所述注入点具有第一已知速度；第二引导流体控制泵，用于泵送试样流体通过套管，使得所述试样流体通过所述套管输出端注入所述流体通道，在所述注入点所述样品流具有第二已知速度，所述第二已知速度不同于所述第一已知速度；和测量机构，用于测量通过所述检测区的试样流体流的参数。试样流体流的截面尺寸通过线性流速聚焦被所述外层流体聚焦，并通过几何聚焦被所述流体通道的变窄的几何聚焦部分聚焦。
本发明的另一方面是一种使试样流体和外层流体通过贯流分析器的中空流体通道的方法，流体通道具有注入点，几何聚焦部分，流体通道在聚焦部分的尺寸变窄；和检测区。该方法包括使外层流体流过流体通道，使得外层流体在注入点具有第一已知速度，在注入点将试样流体注入流体通道，试样流体流具有第二已知速度，其中第二已知速度不同于第一已知速度，测量通过检测区的试样流体流的参数。试样流体流的截面尺寸通过线性流速聚焦被外层流体聚焦，并通过几何聚焦被流体通道的变窄的几何聚焦部分聚焦。
本发明的又一个方面是一种用中空管形成套管的方法，中空管具有第一和第二端以及第一截面形状。该方法包括从中空管切割出希望的形状，其中切割出的管具有第一端和第二端以及第一截面形状，将具有第一厚度的心轴插入第一端，将第一端压到第一心轴上，再从第一端取出第一心轴，然后将具有第二厚度的第二心轴插入第一端，其中第二厚度小于第一厚度，将第一端压到第二心轴，从第一端取出第二心轴。压制第一端后，第一端具有第二截面形状，其不同于第一截面形状。
通过阅读说明书、权利要求和附图，可清楚了解本发明的其他的目的和特征。
图1A是本发明的贯流分析器的侧视截面图；图1B是本发明的贯流分析器的顶视截面图；图2是本发明的套管的透视图；图3是本发明的贯流分析器的侧视截面图，显示了离开套管的试样流体的几何聚焦；图4是离开套管的没有线性流速聚焦的试样流体的侧视图；图5是离开套管的带有线性流速聚焦的试样流体的侧视图；图6是本发明的贯流分析器的侧视截面图，显示了离开套管的试样流体的几何聚焦和线性流速聚焦；
图7A是容积泵组件的分解图；图7B是容积泵组件的透视图；图8A是容积泵的壳体组件的分解图；图8B是容积泵的壳体组件(未带压缩管)的透视图；图8C是容积泵的壳体组件的透视图；图9是容积泵的可选实施例的顶视图；图10是容积泵的第二可选实施例的顶视图；图11是容积泵的第三可选实施例的侧视图；图12是注射泵的侧视截面图；图13是本发明的贯流分析器的可选实施例的侧视截面图，显示了几何聚焦的顶和底倾斜壁。
具体实施例方式
本发明提出一种贯流分析器，具有改进的性能，通过结合几何聚焦和线性流速聚焦，在检测区实现了希望的试样层厚度，这里试样速度足够�。杀Ｖぱ⊥ㄍ枷笙低郴竦昧鞫匝那宄木仓雇枷螅徊⑶宜俣然挂愎淮螅员Ｖせ竦玫耐枷蠡ハ嗖恢氐Ｊ匝屯獠懔魈宓南喽运俣仁褂弥苯恿魈蹇刂票米邢傅亟锌刂�。
本发明的贯流分析器1在图1A和图1B中显示，其包括套管2，通过套管可注入试样流体进入流体通道4，通道由贯流分析器壳体6形成。流体通道4包括入口4a，可接收外层流体；几何聚焦部分4b，通道在聚焦部分的截面尺寸(如高度)减�。患觳馇�4c，在此可获得试样流体的图象；出口4d，在此试样和外层流体离开贯流分析器1。壳体6用刚性材料制造(如塑料)，形成了引导流体通过的通道4的顶壁、底壁、左侧壁和右侧壁(分别为8a，8b，8c和8d)。显微镜22和照相机24(已为所属领域共知，因此不作详细介绍)共同形成成像仪，可获得通过通道4的检测区4c的试样流体的静止图象。
如图1A和图1B所示，进入套管输入端2a、通过通道2和离开套管输出端2b的试样流体的流速受到泵装置14的控制，其从试样源11(如容器，试管)通过供应管15提供试样流体10。从外层流体源13(如容器)进入通道入口4a，通过通道4，离开通道出口4d的外层流体12的流速受到泵装置16的控制，其通过供应管17提供外层流体。可选择的端口18可沿通道4的顶壁8a形成，通过真空管21(如图1A所示)连接到真空泵20，泵可用来从通道4排出气泡。
套管2(也显示于图2)包括输入端2a(用于接收试样流体)，和输出端2b(用于注入试样流体到通道4，形成流体流)。输入端2a最好具有圆形截面，其最好缩小到输出端2b的椭圆形截面。作为非限制性的示例，套管输出端2b可具有大约2毫米的宽度W(大于显微镜物镜的观察区的宽度)，和大约50微米和400微米之间的高度H(最好位于大约150到300微米之间)。因为椭圆输出端2b是从套管输入端2a缩小的(即具有较小的截面积)，流过输入端2a的试样流体的线性流速小于流过输出端2b的流速。
本发明利用了几何聚焦和线性流速聚焦。图3显示了几何聚焦，试样流体10在注入点I(即套管2的输出端2a在通道4内形成的注入点I)注入流过通道4的外层流体12。几何聚焦是由狭窄的通道4形成。在图3所示的示例中，流体通道4具有矩形截面形状，底壁8b向上朝顶壁8a(是平面的)倾斜，因此通道4的高度减小(以及其截面积)。几何聚焦使得试样注入点I和试样检测点(区域4c)之间的流体厚度减少。由于几何聚焦的结果(假设在注入点I试样流体和外层流体的线性流速相同，矩形截面只有一个尺寸上减少)，通道4的检测区4c的试样流体流厚度Ts(即高度)可按下式计算Ts=TI×AEAI]]>其中TI是试样流体在注入点I的厚度(即高度)，AI是流体通道4在注入点I的截面积，AE是通道4的检测区4c的截面积。如果左侧壁8c和右侧壁8d是平面的(故通道在该尺寸上具有均匀的宽度)，则试样流体流厚度为Ts=TI×HEHI]]>其中HI是通道4在注入点I的高度，HE是通道4在检测区4c的高度。应当指出如果宽度和高度都改变(即改变两个直角相交的截面尺寸)，和/或使用了非矩形通道(即圆柱形，椭圆形等)，其中一个或多个截面尺寸改变，这时计算试样流体流尺寸变得更复杂，但聚焦可同时发生在不止一个尺寸上。
试样流体的线性流速聚焦发生在当试样流体的速度不同于外层流体的速度时。具体地，如果通过套管2的输出端2b的外层流体的速度与离开套管2的试样流体的速度相配，试样流体显示出以与套管2的输出端2b相同的形状进入外层流体体积中(见图4)。在这种情况下，不存在线性流速聚焦(即聚焦比例为1比1)，未形成流过注入点I的外层流体质量与试样流体质量的聚焦比R(对于类似的流体，R与两种液体的截面积的比相同)。但是，泵14和16以已知的和不同的速率供应试样和外层流体，所以在注入点I的初始试样流体速度小于同一点的外层流体速度。因此，在试样流体的厚度(即高度)减少时，流体质量的聚焦比R通过线性流速聚焦形成于注入点I外，如图5所示。较快的外层流体流速超过较慢移动的试样流体流，使试样流体流变薄。后面下游的试样和外层流体速度将最终相配，这时没有另外的线性流速聚焦发生，但试样流体的高度被线性流速聚焦聚焦下来了。图6显示了组合的几何聚焦和线性流速聚焦。
在设计和操作贯流分析器时，成像仪(如显微镜22和照相机24)的光学特征(如光学聚焦，选通和获得速度等)指示所希望的或最佳的通过检测区的试样流体流厚度和速度。成像仪最好还控制贯流分析器的检测区的希望的截面积。这样，其余的贯流分析器尺寸，套管尺寸，以及初始外层/试样流体速度必须确定，使得形成的贯流分析器可产生希望的检测区4c的检测条件。许多贯流分析器的设计和操作参数可以计算，根据流体的质量迁移速度(速度乘以截面积)在任何正交于流动方向的截面上都相同的事实(因没有流体压缩，流体质量迁移守恒)。因为外层流体与试样流体的比一般是非常高的(如25比1)，当计算外层流体的质量迁移时，可忽略试样流体的截面，聚焦主要是因为几何聚焦。近似程度非�：玫耐獠懔魈逅俣群徒孛嬷涞墓叵悼赏ü俣�(为了进行计算)外层流体完全充满了通道4的注入点和检测区部分来得到。通过这样假设，质量迁移公式可在下面给出VI×AI＝VE×AE(3)其中VI和VE分别是在通道注入点I和检测区4c的外层流体速度，AI和AE分别是在通道注入点I和检测区4c的通道截面积。
质量迁移公式还给出了下面的试样流体的关系VSI×ASI＝VSE×ASE(4)其中VSI和VSE分别是在通道的注入点I和检测区4c的外层流体速度；ASI和ASE分别是试样流体流在注入点I和检测区4c的截面积。
如上所述，图象的光学特征将决定希望的试样流体速度VSE和在检测区的截面积ASE值，以及检测区截面积AE。由于外层和试样流体速度VE和VSE在检测区是相同的，则根据公式3和4，有VI×AI/AE＝VSI×ASI/ASE(5)其中在注入点的试样流体截面积ASI等于套管2的输出端2b的截面积，截面积AE和ASE可从成像仪的光学要求知道。从这些关系，可计算出通道在注入点AI的截面积，试样/外层速度VSI和VI，得到希望的检测条件。可以确定实际的贯流分析器，其已经使用上述公式简化，按照上面介绍的公式所预计的进行操作。
上面的公式指出了知道试样/外层速度VSI和VI值的重要性，有必要以足够的精度控制这些速度，以便在贯流分析器中得到希望的流动条件，即使这些流体的粘度可按常规改变。使用空气压力的现有技术方法是不足够的，因这种技术不能可靠地产生已知的流速，尤其是在粘度和背压变化的情况下。因此，本发明优选利用直接流体控制泵，这种泵可产生恒定和已知的流速，即使流体粘度和背压有很大变化。
直接流体控制泵的一个示例是容积泵(即管式抽油泵或蠕动泵)，用于泵送外层和试样流体通过贯流分析器。容积泵从现有技术可以知道，其包括一个或多个沿柔性管滚动的滚轮，管子容纳进行泵送的液体。滚轮在压缩管中形成了移动阻塞，可沿管子的长度推动流体，将流体吸入管子的输入端，使流体离开管子的输出端。容积泵具有优越性，因为滚轮沿管子的速度等于管中流体的速度。因为管子的截面积是已知的，可建立滚轮速度和泵送流体的速度之间在注入点(通过已知的几何体)的直接关系，因为流体速度和背压不会影响滚轮的速度。例如，由于各个泵和贯流分析器之间的质量迁移是受到保护的，可给出下面的质量迁移公式VP1×AP1＝VI×AI(6)Vp2×Ap2＝VSI×ASI(7)其中VPI和API分别是外层流体容积泵16的滚轮速度和管子截面积，VP2和AP2分别是试样流体容积泵14的滚轮速度和管子截面积。由于这些公式的截面积是已知的和固定的，泵滚轮速度可直接关联到贯流分析器的注入点的试样/外层流体速度，因此允许系统简单地通过可控和已知速度来移动泵滚轮，可靠地形成和监测贯流分析器中希望的已知流体流动。
用于本发明的贯流分析器的示例性容积泵在图7A和7B显示。泵110包括壳体120，其具有上和下壳体部分120a/120b，通过铰链122和铰链架124互相铰接到一起。当上壳体120a关闭到下壳体120b时，其间形成环形空腔126。滚轮臂128，最好是用弹簧加载的，设置在空腔126中。滚轮臂128的近端位于空腔126的中心，远端固定有向外的压缩滚轮129。马达130的驱动轴132延伸到空腔126中，并连接到滚轮臂128的近端，以围绕空腔126的周边转动滚轮129。传感器组件134固定到下壳体120b，并包括传感器开关136，用于检测上壳体120a的关闭销138，以确定上壳体120a处于下壳体120b上的关闭位置。传感器组件134还包括传感器开关137，可检测壳体组件112是否位于空腔126中；和传感器140，用于检测和确定滚轮臂128的位置。
图8A-8C显示了壳体组件112，其包括壳体146，设有上和下外壳部分146a/146b，通过接合片148卡接到一起，接合片从上外壳部分146a延伸，可与下外壳部分146b接合。下外壳部分146b包括环形侧壁150，其上设有从侧壁150的内表面延伸的肩部152。上外壳部分146a包括环形侧壁154。当上和下外壳部分146a/146b卡接到一起时，上外壳侧壁154卡接到下外壳侧壁150，侧壁154和侧壁150的肩部一起形成面朝内的环形压缩表面156。上外壳侧壁154位于距肩部152的固定距离处，形成环形压缩表面156的通道158。
中空的压缩管160可取出地沿压缩表面156设置。压缩管160包括粘接其上或整体形成的凸缘162。凸缘162紧靠着插入通道158，形成摩擦安装，将压缩管160固定到压缩表面156。最好凸缘162是实心管状件，可作为压缩管160的一部分整体形成，其厚度对应通道158的宽度。压缩管160具有输入端160a和输出端160b。
至于安装泵10，上和下外壳部分146a/146b卡接到一起，通过凸缘162，压缩管160固定到压缩表面156(保持在通道158中)。上壳体部分120a可旋转打开(从下壳体部分120b)，壳体组件114插入下壳体部分120b。上壳体部分120a然后关闭，牢固地保持外壳组件112于空腔126。
当马达130促动时，滚轮臂128在空腔126中转动，使得滚轮129接合压缩管160，并将压缩管压向压缩表面156。弹簧加载的滚轮臂128保证滚轮129以所需的力压迫压缩管160，使得滚轮129在压缩管160中形成阻塞，当滚轮臂128在空腔126中旋转时可沿管160的长度移动。移动的管阻塞推动已知数量的流体均匀地通过压缩管160。当滚轮臂128完成一圈旋转时，滚轮129完成沿压缩管部的整个长度的移动，其中压缩管部设置在压缩表面156，已经脱离压缩管160。图中显示的泵在滚轮臂128的旋转角为285度期间阻塞压缩管，在余下的75度旋转范围滚轮129不压缩管160。
理想地，压缩管160的直径选择成一个工序(即通过贯流分析器获得图象)所需的流体数量可通过滚轮臂128旋转一次产生，因此避免了重复接合和脱开滚轮129和压缩管160导致的脉动。通过连续固定压缩管160到压缩表面(如使用连续的凸缘162接合到连续的通道158)，管子蠕动及其造成的流体流变化得到避免。均匀输送的流量来自滚轮臂128的逐步增加的旋转程度。当泵停止时，滚轮129最好停在图7A所示的缺省或静止位置，这时滚轮129不接触压缩管160，因此防止了由于形成灵敏点(flat spots)导致管子过早地损坏。但是滚轮129可暂时停在压缩管60，使得失速的管阻塞成为压缩管60内的流体的暂时的节流阀。
可取出的外壳112使得使用人员容易地更换压缩管160。将凸缘162插入通道158方便，并可提供管子160相对压缩表面156的重复定位。管子160和/或壳体组件112都可在管子160老化时由使用人员进行更换，最好不需使用工具。上壳体120a关闭到下壳体120b压缩外壳组件112，以保证压缩管160和压缩表面156位于适当位置(相对泵组件110，尤其是滚轮129)。壳体组件112和泵组件110的卡接特性提供了可重复进行的和方便的安装方式，和泵的性能。泵最好使用具有对称截面的管子160，这要求更均匀制作的管子和重现性更高的泵性能，更适合于壳体组件112的卡接性能。
应当注意到，尽管泵壳体部分120a/120b显示出是铰接连接的，但也可以用卡接方式来代替，如外壳部分146a/146b所示，反过来也可以。臂128不必是弹簧加载的，压缩表面156不必是圆形的，只要弹簧加载的滚轮臂128能够保持所需的最小力用于压缩管160。例如，压缩表面可以是椭圆的，旋转的弹簧加载滚轮臂具有足够的纵向移动(沿臂128的长度)，在臂旋转期间以足够的力保持与压缩管160的接触，如图9所示。或者，旋转臂的纵向移动的数量可有更大的限制，在其旋转期间的多个点，滚轮129停止压迫压缩管，甚至可能失去接触，如图10所示。在这种情况下，滚轮129两次失去与压缩管160的接触，使得在臂128的整个旋转期间泵产生两次间断的流体流动脉动。事实上，滚轮129不必绕固定点转动，可包括平移运动，如图11所示。在这个实施例中，弹簧加载的臂128连接到移动的传送带或导轨164，沿平面压缩表面156移动滚轮129。带/导轨164上可设置一个或多个另外的滚轮臂128(带有滚轮129)，只要在任何给定时间只有一个滚轮与压缩管160接合。
应当指出，可使用清空泵26从通道出口4d抽出外层和试样流体。或者，贯流分析器系统可省略外层流体泵16，清空泵26可以是容积泵，用于抽出外层流体以已知和可控制的速度通过贯流分析器。
直接流体控制泵的另一个示例是传统的注射泵，其具有已知尺寸的空腔30，和以已知速度在空腔中移动的柱塞32，如图12所示，其中流体以已知的流速离开空腔30的出口34。这种注射泵的一个缺点是其要求设置阀门和花时间来重新设置泵处于泵送位置。
不同类型的直接流体控制泵共同具有的是已知尺寸的空腔(如容积泵的柔性管，注射泵的刚性空腔)，和通过已知速度减少空腔尺寸的机构(如，容积泵的利用一定速度移动的滚轮形成的移动阻塞，注射泵的以已知速度移动通过空腔的移动柱塞)，使流体以已知流速离开空腔。这些泵基本上不受流体粘度和背压变化的影响，因此，成为操作本发明的贯流分析器的理想装置。
本发明具有许多优点。试样流体流的厚度的范围可根据通道4在注入点I和检测区4c的截面积之比，以及试样套管形状，进行选择。在检测区的确切试样流体厚度还可通过改变外层和试样质量流速之比(如，通过改变泵14/16提供的试样流体10和外层流体12的相对流速)来精细地调节。可提供低压和低质量流速下的均匀流体。这样可进行高质量的微截流(频闪-照明摄影)分析。贯流分析器的物理尺寸很�。蛭褂昧俗楹系募负尉劢购拖咝粤魉倬劢估吹玫奖〉木劢沟氖匝魈�。
贯流分析器的性能对套管在注入点I的位置非常敏感，因为离开套管的试样流体将快速地适应通过套管的外层流体部分的形状和粘度。因此，简单地，必须控制外层流体的截面流速(给出套管的位置)以形成希望的聚焦。定位套管的任何误差可通过线性流速和几何聚焦来补偿。因此，贯流分析器的制造很简单，其性能更强大。由于存在线性流速和几何聚焦，检测区的试样流体厚度没有必要完全取决于套管输出端2b的厚度。贯流分析器的确切尺寸不是很严格，因为流速聚焦的变化可修正贯流分析器尺寸的误差。这使得制造工艺不是非常严格。
在上面介绍的附图中，通道4的聚焦部分4b变窄，因为底壁8b朝顶壁8a(是平面的)倾斜。使用单个倾斜壁来缩窄通道聚焦部分4b使得制造简单，因为只有一个成形壁需要制作。但是顶壁8a也可以，或者选择，朝底壁8b倾斜，以直接形成狭窄的通道4。图13显示了本发明的可选实施例，其中顶壁8a和底壁8b相对互相倾斜，注入的流体对准通道检测区4c的中心。实际上，可想象到，侧壁8c和/或8d都可朝着对方或离开对方倾斜，在正交(宽度)截面尺寸上缩小或扩大通道4，帮助试样流体在两个截面尺寸上进行几何聚焦。
实施示例根据本发明的贯流分析器已经实施，下面介绍本发明的该非限制性的实施例。套管2的输出端2b成形为椭圆形。套管输出端2b的长边W和短边高度H在注入点I形成试样流体流，其要比显微镜物镜的观察区的宽度大，试样流的厚度由所希望的聚焦程度决定。通道4的形状最好在试样注入点I和试样检测区4c之间的截面区只在一个截面尺寸上减小，以进一步聚焦(变薄)试样流体带，流体正交于检测区4c。通过这种方式，试样流体呈现平面流，其流动方向以直角相对显微镜物镜。但是，对某些应用可能希望沿其他正交截面尺寸聚焦。
贯流分析器可最好通过机加工或模制材料制造，切割出部件，形成通道聚焦部分4b和平面检测区4c。检测区4c上的壳体材料最好用透明材料(如光学玻璃)，这样从下面流过的试样流体的图象可以最小的光学扭曲来得到。
通过套管注入到通道4的试样流体大约150微米厚(即高度)和2毫米宽。在注入点I，通道4大约为6.2毫米高，主要包含外层流体。在注入点I的试样流体和外层流体之间的流速变化(用于线性流速聚焦)不应当太大，以防止过度扰动。试样流体，被外层流体包围，前进到通道4的检测区4c，其大约为4毫米宽和150微米高。在注入点I的试样流体厚度(约150微米)通过几何聚焦和线性流速聚焦进行液力聚焦，当到达检测区4c时聚焦成大约5微米。
示例性的贯流分析器壳体6设置成主要为塑料，除了检测区4c上的光学玻璃外。壳体6的上部(包含顶壁8a)与壳体6的下部(包含底壁8b)分开形成，使用密封环和粘接剂夹到一起，形成密封的通道4。很少使用润滑油来溶解塑料的纸涂层上的粘接剂。使用带有不含粘接剂的保护涂层的塑料。连接到光学玻璃的塑料材料的表面是平滑和平坦的，不经过机械加工。经过加工的表面进行抛光以保证其平坦和平滑。
示例性的贯流分析器在无尘的环境下制造(如无尘室，带有HEPA过滤的无尘箱，无粉尘的乳胶手套等)。不要触动光学玻璃的光学表面。光学表面的保护性粘接涂层不能去除，直至非常有必要时，以减少光学表面污染的可能性。用无粒子的压缩空气清除灰尘。完成制造后或操作中断时，所有的部件用无棉绒的镜头纸覆盖，然后储存在无尘容器中。进行检查的表面尺寸的变化沿宽度方向一侧到另一侧不超过0.001英寸。部件在99％异丙醇中声波处理5分钟，然后用无颗粒的空气吹干。不含棉绒的布用异丙醇沾湿后也可用于清洁部件。
下面介绍制作套管2。该制造技术以及该技术形成的实际套管，只是示例性的，不能用来限制可用于本发明部件的套管。
套管2具有非常薄的壁，可用16线(gauge)不锈钢管制造。两个心轴用于成形套管的输出端2b。第一心轴通过切割一片0.010英寸厚的不锈钢薄片形成，具有三角形，宽度为大约0.080英寸，长度为大约0.50英寸。第二心轴通过切割0.006英寸厚的不锈钢片形成，其具有三角形，宽度为大约0.125英寸，长度为大约0.50英寸。
将不锈钢管切割成希望的长度(如2.5英寸)。管子在车床上转动的同时，管子的一端(下面称作加工端，将形成套管2的输出端2b)用细锉刀进行平整。切割边过渡大约1/4到1/3壁厚。用600目粗砂纸(干或湿)抛光管子的加工端(大约0.25英寸)。然后将管子从车床取下。加工端的内部用锋利的刀手工清理毛刺。用喷灯加热管子加工端到橘黄色(大约1/4到3/8英寸)，然后进行缓慢冷却。软化的钢变为阴暗的蓝灰色(用600目湿或干的粗砂纸轻微打磨灰色区域可恢复光亮)。
将0.010英寸的心轴推入管子的加工端。将大约0.150英寸的管子加工端放入精密机械老虎钳的爪中，心轴平行于老虎钳的爪。老虎钳缓慢夹紧，将管子压到0.010英寸的心轴上。然后将管子从老虎钳取下，将0.010英寸的心轴从管中取出。然后将0.006英寸的心轴牢固插入管子的加工端。将管子置于老虎钳的爪中与前面相同的位置，并压紧到0.006英寸的心轴上。将0.006英寸的心轴从管端部取出。使用两个不同厚度的不同心轴的压制步骤有助于防止管边压塌。
然后将管子切割到希望的总长度(如0.870英寸(+0.020/-0.000))。新切割出的端部用600目湿或干的砂纸磨光，并用锋利的刀去除毛刺，使得管边平滑和没有材料延伸超过管体直径。完成的套管然后通过超声波清洗机用去离子水清洗。通过将压缩空气注入平整的(加工的)套管端部可清除残余物。0.006英寸心轴以很小的阻力安装到管子的加工端。
应当理解，本发明不限于上面介绍和显示的实施例，所作变化都属于所附权利要求的范围。例如，上面介绍的材料、工艺和多个示例是示例性的，不能用来限制本发明。显微镜/照相机可形成部分的容纳通道4中流体的壳体。为了进行说明，高度和宽度都简单地只涉及正交的截面尺寸，取决于贯流分析器的观察方位，高度和宽度可进行互换。同样地，顶和底壁，左和右壁，可通过颠倒贯流分析器的观察位置进行互换(即颠倒贯流分析器)。尽管贯流分析器显示出可用成像仪来获得通过检测区的试样流体流的图象，实际上成像仪可以是任何的光学测量机构(如图象传感器等)，可测量流体流的任何光学参数(光学透明度，光学散射，荧光性等)。或者，(和/或其他地)，成像仪可被测量机构代替(或额外设置)，该机构可测量一个或多个非光学参数(如电参数，如电阻或电容，超声波参数)。最后，可通过注入高于外层流体速度的试样来越过贯流分析器的几何聚焦。在这种情况下，试样在检测区的截面将比通过几何聚焦得到的厚，在某些对过大几何聚焦要进行补偿的应用中，这可能是所希望的。这使得能够补偿某些试样/外层流体粘性组合，否则将要求不同尺寸的贯流分析器。
权利要求
1.一种贯流分析器，用于检测与外层流体一起流动的试样流体，包括壳体，形成中空的流体通道，其包括注入点，几何聚焦部分，其使所述流体通道的截面变窄；和检测区；套管，具有设置在所述流体通道的注入点的输出端；第一引导流体控制泵，用于泵送外层流体通过所述流体通道，使得外层流体在所述注入点具有第一已知速度；第二引导流体控制泵，用于泵送试样流体通过所述套管，使得所述试样流体通过所述套管输出端注入所述流体通道，在所述注入点所述试样流体流具有第二已知速度，所述第二已知速度不同于所述第一已知速度；和测量机构，用于测量通过所述检测区的所述试样流体流的参数；其中所述试样流体流的截面尺寸通过线性流速聚焦被所述外层流体聚焦，并通过几何聚焦被所述流体通道的变窄的几何聚焦部分聚焦。
2.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述第二已知速度小于所述第一已知速度；和所述试样流体流的截面尺寸通过线性流速聚焦被所述外层流体聚焦。
3.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述中空的流体通道包括顶壁和底壁，其间形成所述流体通道的截面尺寸；和所述底壁的一部分朝所述顶壁倾斜，使得所述流体通道的几何聚焦部分的截面尺寸变窄。
4.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述中空的流体通道包括顶壁和底壁，其间形成所述流体通道的截面尺寸；所述顶壁和底壁的一部分互相朝对方倾斜，使得所述流体通道的几何聚焦部分的截面尺寸变窄。
5.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述流体通道在检测区的截面尺寸小于流体通道在所述注入点的截面尺寸。
6.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，在所述注入点，所述试样流体流的截面尺寸小于所述试样流体流的直交截面尺寸。
7.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述壳体包括从所述流体通道延伸的端口，所述贯流分析器还包括第三泵，用于通过所述端口从所述流体通道泵送气泡。
8.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述套管包括输入端，用于接收所述试样流体；所述套管输入端具有第一截面积；和所述套管输出端具有第二截面积，其小于所述第一截面积。
9.根据权利要求8所述的贯流分析器，其特征在于，所述第一截面基本上是圆形；和所述第二截面基本上是椭圆形。
10.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述检测机构检测所述试样流体流的光学参数。
11.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述光学测量机构包括成像仪，可获得通过所述检测区的试样流体流的图象。
12.根据权利要求11所述的贯流分析器，其特征在于，所述壳体包括位于检测区附近的透明部分；和所述成像仪包括显微镜和照相机，可获得通过所述壳体的透明部分的试样流体的图象。
13.根据权利要求1所述的贯流分析器，其特征在于，所述第一引导流体控制泵包括压缩管，用于容纳所述外层流体；压缩表面；和滚轮，可逐步地压缩所述压缩管到所述压缩表面，形成压缩管的移动阻塞，其可推动所述外层流体以已知速度通过所述压缩管；所述第二引导流体控制泵包括压缩管，用于容纳所述试样流体；压缩表面；和滚轮，可逐步地压缩所述压缩管到所述压缩表面，形成压缩管的移动阻塞，其可推动所述试样流体以已知速度通过所述压缩管。
14.一种使试样流体和外层流体流过贯流分析器的中空流体通道的方法，所述贯流分析器具有注入点，几何聚焦部分，其使所述流体通道在聚焦部分的截面尺寸变窄；和检测区，所述方法包括外层流体流过所述流体通道，使得所述外层流体在所述注入点具有第一已知速度；所述试样流体在所述注入点注入到所述流体通道，所述试样流体流具有第二已知速度，其中，所述第二已知速度不同于所述第一已知速度；和测量通过所述检测区的所述试样流体流的参数；其中，所述试样流体流的截面尺寸通过线性流速聚焦被所述外层流体聚焦，并通过几何聚焦被流体通道变窄的几何聚焦部分聚焦。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述试样流体的注入利用套管进行，所述套管具有接收所述试样流体的输入端，和位于所述流体通道中的注入点的输出端，所述注入点用于注入所述试样流体。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述套管输入端具有第一截面积；和所述套管输出端具有第二截面积，其小于所述第一截面积。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一截面基本是圆形；和所述第二截面基本是椭圆。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二速度小于第一速度；和所述试样流体流的截面尺寸通过线性流速聚焦被外层流体聚焦。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述中空流体通道包括顶壁和底壁，其间形成了流体通道的截面尺寸；和部分底壁朝所述顶壁倾斜，使得所述流体通道的几何聚焦部分的截面尺寸变窄。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述中空的流体通道包括顶壁和底壁，其间形成流体通道的截面尺寸；和部分的顶壁和底壁朝对方倾斜，使得所述流体通道的几何聚焦部分的截面尺寸变窄。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述流体通道在检测区的截面尺寸小于流体通道在注入点的截面尺寸。
22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述试样流体流在所述注入点的截面尺寸小于所述试样流体流的直交截面尺寸。
23.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从所述流体通道抽出气泡。
24.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，参数测量包括测量试样流体流的光学参数。
25.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，参数测量包括获得通过所述检测区的试样流体流的图象。
26.一种用中空管形成具有第一端和第二端及第一截面形状的套管的方法，包括从中空管切割出希望的形状，其中切出管具有第一端和第二端，及第一截面形状；将具有第一厚度的第一心轴插入所述第一端；将第一端压到所述第一心轴上；从所述第一端取出所述第一心轴；然后将具有第二厚度的第二心轴插入所述第一端，其中所述第二厚度小于第一厚度；将所述第一端压到所述第二心轴上；和从所述第一端取出所述第二心轴；其中，压制所述第一端后，所述第一端具有第二截面形状，其与第一截面形状不同。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一截面形状基本上为圆形；和所述第二截面形状基本为椭圆。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将所述第一心轴插入所述第一端之前，加热和冷却所述第一端。
全文摘要
提出一种检测外层流体中流动的试样流体的贯流分析器。壳体(6)形成中空的流体通道(4)，其包括几何聚焦部分(4b)，在几何聚焦部分流体通道(4)的高度变窄和检测区(4c)。从套管(2)注入试样流体到流体通道(4)，形成具有初始速度的试样流体流。外层流体流过流体通道(4)，当通过试样流体注入点时具有第一速度。初始速度小于第一速度，通过线性流速聚焦使得试样流体流的高度聚焦。流体通道(4)的变窄的几何聚焦部分(4b)通过几何聚焦部分(4b)也使得试样流体流的高度聚焦。显微镜(22)和照相机(24)可获得通过检测区(4b)的聚焦样品流的图象。
文档编号G01N21/05GK1739018SQ200380108951
公开日2006年2月22日 申请日期2003年11月17日 优先权日2002年11月19日
发明者R·H·图尔纳, D·A·凯泽 申请人:国际遥距成象系统公司
专业数控铣床产品供应商
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