流式细胞仪流动室的聚焦特性分析

利用流体质量守恒定律和层流模型对侧壁鞘液入口呈对称分布的流动室结构进行理论分析,推导了样本流聚焦直径的理论公式,并且使用Ansys Fluent对流式细胞仪中的关键部件流动室进行了流体仿真模拟。结合数值仿真结果探讨了鞘液流速、样本流入口直径、鞘液入口直径、检测区直径对聚焦效果的影响,并采用正交实验分析了各个因素对其产生影响的程度,为建立流式细胞仪流动室预测模型及优化结构设计提供了参考依据。     

微通道流场特性建模及数值分析

流式细胞仪的微流体聚焦是利用鞘液流将样品流限制在微通道的中心位置,聚焦的稳定性和灵敏性直接影响仪器检测结果精度。针对高流速下微流体无法维持稳定聚焦的问题,运用有限元软件ANSYS Fluent建立微通道流场特性模型,分析微通道的几何结构与双鞘液进样收缩角对微通道内形成良好聚焦的影响。分析结果表明,在双鞘液式微通道结构内,相比其他进样方式,鞘液0°进样时的聚焦过程距离缩短,层流宽度减小,且收缩角为60°时聚焦后混合流内部物质流的稳定性利于层流检测。     

流式细胞仪流动室多参数仿真优化研究

针对现有流式细胞仪样品液聚焦效果不良的现状,提出鞘液入口错位结构以改善聚焦效果,并提出利用截面密度的变化来确定样品液的聚焦直径。分别对鞘液入口速度和错开程度两个影响聚焦效果的因素进行分析。然后结合改进的坐标轮换法对仪器流动室2个重要参数进行联合仿真优化。最后利用流量守恒计算出鞘液的流速与仿真模型得到的流速对比,验证了仿真模型的适用及可靠性。优化结果表明:鞘液入口流速在一定范围内增大时,样品液聚焦直径逐渐减小;鞘液入口错开程度在(0～2.043)mm之间增加时,聚焦直径随之逐渐减小,超过2.043mm后,聚焦直径明显增大。经优化改进后的流动室对样品液的聚焦效果有明显的提升,其聚焦直径减小了64.14%,明显提高了细胞检测的准确率。     

基于模糊PID的流式细胞仪液流主从控制系统

液流系统两条主液路输出压力的平稳性、准确性是流式细胞仪功能实现的基础。针对传统液路输出压力同步性和准确性低的问题,提出通过模糊自适应PID算法对控制环中参数进行自整定的主从控制结构。根据气动控制元件动态模型与模糊控制器原理,构建主从闭环反馈控制系统,并利用Simulink对系统进行了建模,得到了不同控制信号及控制参数下系统的响应曲线。对响应曲线的分析结果表明,在流式细胞仪液流系统工作压力范围内,模糊PID控制的双液路主从系统的输出压力超调量降低8%,响应调整时间缩短1/2,同步误差小于1%,与传统PID控制的单液路相比,提高了系统压力输出的精度和稳定性。     

峰流速仪标定系统数学模型的研究

对峄流速仪标定系统中的空气运动进行分析，引进特征线方法，建立了峰流速仪标定系统的数学模型，编制了计算机仿真程序，仿真结果与实验结果基本吻合，证明该模型的正确性。利用该模型对待标定的峰流速仪进行了标定。     

基于迪恩涡流的流式三维聚焦芯片设计和仿真

根据迪恩涡流理论,设计了一个利用平面微加工工艺可以制作的流式三维聚焦芯片,并用FLUENT进行了仿真分析。研究了在弯管结构中,迪恩涡流的变化过程,以及样品被聚焦的过程。分析了不同的样品流速、鞘液流速对聚焦效果的影响。仿真结果验证了流式三维聚焦芯片的功能,并为三维聚焦系统控制提供了依据。     

用于流式细胞仪的超声聚焦系统的仿真与设计

介绍了一种利用超声驻波对颗粒进行二维聚焦的方案,其可用于流式细胞仪中微量(少于82μL)细胞样品的上样,无需鞘液即可实现颗粒在管道中央的逐个排列,并能以高至0.5 m L/min的速度依次通过检测区。该方案避免了颗粒在管道中的随机分布现象,提高了流式细胞检测的准确性,分析后的样品还能被无稀释地回收再利用。从驻波形成、声阻抗匹配、颗粒在声场中的受力分析等理论出发,着重仿真分析了驻波场中颗粒在不同参数下的运动路径。在理论模型的基础上搭建了1.462 MHz频率驱动的方形毛细管实验平台,利用10和20μm直径的聚苯乙烯微球验证了超声聚焦颗粒的可行性,实验表明低流速、高声场强度时聚焦更紧密,大颗粒比小颗粒更易聚焦。该结论与仿真结果一致。     

一种基于毛细管进样的无鞘液流式细胞分析技术

流式细胞技术对荧光素着色细胞的形态和生物学性状进行定性或定量大群体快速检测,以往的细胞驱动方式是鞘液包裹带动式,近年来诞生了一种毛细管进样的无鞘液驱动流式细胞分析技术,可以对微量细胞进行绝对计数、CD3/CD4,CD 8淋巴细胞计数艾滋病检测、细胞表面抗原等蛋白表达分析、细胞凋亡早期Nexin,线粒体膜电位分析、凋亡中期多种caspase分析和凋亡晚期TUNEL分析、细胞周期、细胞毒性、细胞增值和细胞示踪分析,是一种灵活易用的、低消耗的、便于实验人员自己常规操作的分析系统.     

换热管内液轮机的转速计算

进行换热管内液轮机转子内流体运动分析,根据动量矩定理求得液流给液轮机的转动力矩及液轮机所受阻力矩,在定态流动时液轮机恒速转动,转动力矩与阻力矩应平衡,由此推导出液轮机的转速计算式。进行15种不同参数液轮机的转速特性试验,试验结果与理论表达式比较一致。理论分析及试验结果均表明,影响换热管内液轮机转速的主要因素是流体轴向流速及叶片螺距。流体轴向流速越大,液轮机转速越高,两者呈线性关系;叶片螺距越大,液轮机转速越低。提出表征换热管内液轮机特征的无因次准数,无因次准数关联了液轮机转速及影响转速的两个主要参数——流体轴向流速和叶片螺距。     

新型流速仪检定系统改进方案设计

流速仪检定系统是衡量流速仪测量流速精度的检定装置。针对我国东部水文仪器检测中心的流速仪检定系统运行中出现的薄弱环节,对其低速调速系统、核心控制板抗干扰等部分进行分析研究,提出了改进设计方案,以期达到长期稳定可靠的工作。