基于螺旋流動的流式細胞儀流動室結構優(yōu)化研究.pdf

1、流式細胞儀是一種新型生物細胞分析及分選儀器，廣泛應用于免疫學、生物細胞學、廢水處理等多個領域。傳統(tǒng)流式細胞儀流動室由于技術上的制約和理論發(fā)展上的不足，尚存在結構設計憑經驗數(shù)據(jù)，聚焦效果不良和對試劑的浪費等一系列問題。針對傳統(tǒng)結構的不足，本課題以螺旋流動的相關規(guī)律作為理論支撐，提出鞘液入口錯位式流動室結構。以流動室對樣品液的聚焦效果作為優(yōu)化目標，通過仿真分析和算法優(yōu)化，研究了一套完整的儀器流動室設計和優(yōu)化方案。優(yōu)化設計后明顯提高了儀器對細

2、胞樣品液的聚焦效果，也明顯提升了設備的工作性能和分辨能力。
　　本研究主要內容包括：⑴以螺旋流動的相關規(guī)律作為理論支撐，建立雙流體旋轉模型，并進行了與流體壓力分布有關的理論計算，進而提出了以鞘液入口錯位為主要標記的新型流動室結構。經仿真研究表明:新型鞘液入口錯位式結構與常規(guī)流動聚焦結構相比，能夠提供更大的流體壓差，從而更好地實現(xiàn)細胞樣品液的聚焦。⑵提出一種樣品液聚焦直徑的測量方法即密度測量法。通過該方法可對影響流動室聚焦效果的主要

3、因素進行數(shù)值方面的優(yōu)化分析，并探討了主要影響因素間的相互作用。⑶工程實際中由于影響流動室聚焦效果的因素之間存在一定的相互作用，往往須將影響流動室的聚焦效果的多個影響因子綜合考量。針對這種問題本文提出了一種新的優(yōu)化設計方法----改進的坐標輪換法，并就這種方法在流動室優(yōu)化仿真中的應用進行了探討。結果表明:優(yōu)化后的流動室聚焦直徑較傳統(tǒng)的流動室減小了64.2％，聚焦效果得到明顯的改善。⑷考慮到難以獲取實際儀器的實驗數(shù)據(jù)去驗證仿真模型的可靠性，