基于螺旋流動(dòng)的流式細(xì)胞儀流動(dòng)室結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、流式細(xì)胞儀是一種新型生物細(xì)胞分析及分選儀器，廣泛應(yīng)用于免疫學(xué)、生物細(xì)胞學(xué)、廢水處理等多個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)流式細(xì)胞儀流動(dòng)室由于技術(shù)上的制約和理論發(fā)展上的不足，尚存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，聚焦效果不良和對試劑的浪費(fèi)等一系列問題。針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不足，本課題以螺旋流動(dòng)的相關(guān)規(guī)律作為理論支撐，提出鞘液入口錯(cuò)位式流動(dòng)室結(jié)構(gòu)。以流動(dòng)室對樣品液的聚焦效果作為優(yōu)化目標(biāo)，通過仿真分析和算法優(yōu)化，研究了一套完整的儀器流動(dòng)室設(shè)計(jì)和優(yōu)化方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)后明顯提高了儀器對細(xì)

2、胞樣品液的聚焦效果，也明顯提升了設(shè)備的工作性能和分辨能力。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以螺旋流動(dòng)的相關(guān)規(guī)律作為理論支撐，建立雙流體旋轉(zhuǎn)模型，并進(jìn)行了與流體壓力分布有關(guān)的理論計(jì)算，進(jìn)而提出了以鞘液入口錯(cuò)位為主要標(biāo)記的新型流動(dòng)室結(jié)構(gòu)。經(jīng)仿真研究表明:新型鞘液入口錯(cuò)位式結(jié)構(gòu)與常規(guī)流動(dòng)聚焦結(jié)構(gòu)相比，能夠提供更大的流體壓差，從而更好地實(shí)現(xiàn)細(xì)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(dòng)室聚焦效果的主要

3、因素進(jìn)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(shí)際中由于影響流動(dòng)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(dòng)室的聚焦效果的多個(gè)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(shè)計(jì)方法----改進(jìn)的坐標(biāo)輪換法，并就這種方法在流動(dòng)室優(yōu)化仿真中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:優(yōu)化后的流動(dòng)室聚焦直徑較傳統(tǒng)的流動(dòng)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(shí)際儀器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去驗(yàn)證仿真模型的可靠性，