用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置制造方法
【專利摘要】一種用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，包括鞘流管、核流管，還設(shè)置有由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室，鞘流管的上部分位于流體室上端口的外部，鞘流管的下部分嵌入在流體室的上端口內(nèi)，核流管的下端從鞘流管的上端口軸向貫穿鞘流管的中心位于流體室的內(nèi)部，而核流管的上端位于鞘流管上端口的外部，所述流體室的下端口處設(shè)置有排液管。流體室內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，每邊外壁為平面，由光學(xué)透明材料粘接或者燒結(jié)而成。本發(fā)明鞘流管與核流管加工簡單，流體動力學(xué)聚焦裝置能夠在較大流速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對核流實現(xiàn)流體動力學(xué)聚焦，獲得可準確控制核流位置與流速的穩(wěn)定層流體，最終獲得具有高對比度的待測微粒衍射圖像。
【專利說明】用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置。特別是涉及一種可保證在低流速下獲得具有精確定位的核流的穩(wěn)定層流，對核流實現(xiàn)流體動力學(xué)聚焦的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]上世紀六十年代以來對以細胞為代表的微粒在攜載流體層流內(nèi)快速流動狀態(tài)下進行了深入的光學(xué)測量研究。在這些研究基礎(chǔ)之上，形成了流式細胞儀技術(shù)，為一種集流體力學(xué)，激光技術(shù)，光電測量以及數(shù)據(jù)處理研究成果之大成的可對大量單個細胞進行快速測量分析的儀器。流式細胞儀利用同心液體管道和流體壓強差在樣品室內(nèi)形成由樣品流和鞘流組成的層流。環(huán)包在樣品流外的鞘流通過壓強差減小含有微粒的樣品流直徑，迫使所攜載的微粒以單列方式準確地流動通過激發(fā)光束，被激發(fā)光束照射的微粒會產(chǎn)生與激發(fā)光波長相同的散射光，其強度隨散射角度變化而變化。這種波長與激發(fā)光波長相等的散射光也稱為彈性散射光，是由于微粒內(nèi)部的被激發(fā)光束電磁場感應(yīng)而形成的分子電偶極子產(chǎn)生的福射。微粒內(nèi)部的感應(yīng)分子電偶極子濃度分布由其內(nèi)部的光折射率分布表達，因此微粒內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)可通過其光折射率三維分布表達。如微粒內(nèi)部的光折射率三維分布不均勻或與其所懸浮的載體材料光折射率不同，散射光即存在，并且通常是微粒被光照的條件下所產(chǎn)生的各種光信號中最強的信號。被激發(fā)光束照射的微粒如含有熒光分子還會產(chǎn)生熒光，是由于微粒內(nèi)部的熒光分子被激發(fā)后產(chǎn)生的輻射光，其波長一般大于激發(fā)光波長。許多包括細胞在內(nèi)的微粒不含或含有很少的熒光分子，所以這些微粒只有在染色后才可產(chǎn)生足夠強度熒光信號。目前流式細胞儀技術(shù)主要通過測量染色后微粒產(chǎn)生的熒光信號對微粒進行快速分析辨別，其處理速度可達每秒數(shù)千個微粒。在分析包含大量微粒的群落時，流式細胞儀方法可做單微粒分析，其速度遠大于光學(xué)顯微分析方法，因此在獲得具有統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)方面有其獨特的優(yōu)勢。自上世紀八十年代以來，流式細胞儀在細胞生物學(xué)研究，污染監(jiān)測和其他領(lǐng)域領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前流式細胞儀產(chǎn)品可按其光學(xué)信號測量方式分為角度積分型與非相干成像型兩種。絕大多數(shù)現(xiàn)有流式細胞儀為角度積分型，在這種流式細胞儀中，流動微粒在入射光束照射下產(chǎn)生的散射光信號和熒光信號由不同的單體光電傳感器(如光電二極管，光電倍增管等)接受而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電信號。單體傳感器為只輸出I個電信號的傳感器，其信號強度正比于散射光或突光信號強度在傳感器面積相對于光源所形成的立體角度內(nèi)的積分值，簡稱為散射光或熒光信號。熒光信號與微粒內(nèi)部包含的特定分子(如細胞中的可與熒光分子結(jié)合的某種蛋白質(zhì)分子)存在與否以及數(shù)量有關(guān)，而角度積分后的散射光信號則只與微粒體積和內(nèi)部光折射率均勻度即顆粒度有關(guān)，無法反映微粒內(nèi)部光折射率的三維分布。將散射光和熒光信號結(jié)合，通過計算機進行數(shù)據(jù)分析，可對包含大量微粒的群落進行自動分析辨別，達到將群落中的微粒進行快速種類區(qū)分的目的。目前角度積分型流式細胞儀通?？蓽y量2到10個熒光信號以及2個散射光信號。熒光信號不包含結(jié)構(gòu)信息，雖然2個散射光信號(前向與側(cè)向散射光信號)可提供體積和內(nèi)部顆粒度的信息，但其結(jié)構(gòu)信息含量極其有限，因而角度積分型流式細胞儀主要依靠熒光信號對微粒進行快速分析辨別。而在非相干成像型流式細胞儀中，其熒光圖像由于熒光波長相對于激發(fā)光束波長的變化為非相干圖像，而明視場或暗視場圖像則一般是在非相干白光照射條件下獲得的，也屬于非相干圖像，無法分析待測微粒的三維結(jié)構(gòu)特征。
[0004]在對包括細胞在內(nèi)的微粒光散射的理論和實驗多年研究基礎(chǔ)之上，一種新型衍射成像型流式細胞儀方法最近已經(jīng)公布，詳細討論可見參考文獻(例如X.H.Hu,K.M.Jacobs,J.Q.Lu，“Flow cytometer apparatus for three dimens1nal diffract1n imagingand related methods”，PCT Applicat1n N0.WO 2009/151610 by East CarolinaUniversity ;董珂，胡新華，“自動辨別微粒的衍射圖像測量分析系統(tǒng)及方法”，中國發(fā)明專利，CN201010221714.7)。這種新型衍射成像型流式細胞儀需要在不同流速下形成穩(wěn)定的由鞘流與核流組成的層流，對攜帶待測微粒的核流實現(xiàn)流體動力學(xué)聚焦，使待測微粒能夠在特定位置上以單列形式流動通過相干入射光束的焦點。衍射成像型流式細胞儀方法提出了使用如電荷耦合裝置相機等圖像傳感器元件紀錄待測微粒所產(chǎn)生相干散射光的空間角度分布，獲得高對比度的衍射圖像信號，用于對待測微粒的分析與識別。實驗結(jié)果表明這種新型衍射成像流式細胞儀可根據(jù)微粒衍射圖像信號分析辨別具有不同三維結(jié)構(gòu)特征的微粒，詳細討論可見參考文獻(例如K.M.Jacobs，L.V.Yang，J.Ding，A.E.Ekpenyong, R.Castel lone, J.Q.Lu, X.H.Hu.“Diffract1n imaging of spheresand melanoma cells with a microscope objective”， Journal of B1photonics,vol.2，pp.521-527 (2009) ;Κ.M.Jacobs，J.Q.Lu，X.H.Hu，“Development of a diffract1nimaging flow cytometer”，Optics Letters, vol.34, pp.2985-2987 (2009) ;K.Dong，Y.Feng, Κ.M.Jacobs，J.Q.Lu，R.S.Brock, L V.Yang，F(xiàn).E.Bertrand，M.A.FarwelI, X.H.Hu,“Labe1-free classificat1n of cultured cells through diffract1n imaging，，，B1medical Optics Express, vol.2, pp.1717-1726 (2011) ；Y.Sa, J.Zhang, M.S.Moran,J.Q.Lu, Y.Feng,X.H.HuZiA novel method of diffract1n imaging flow cytometry forsizing microspheres”，Optics Express, vol.20，pp.22245-22251 (2012))。通過基于經(jīng)典電動力學(xué)理論的微粒光散射模型和大規(guī)模數(shù)值計算，現(xiàn)已證明由衍射圖像型流式細胞儀所獲得的微粒二維衍射圖像與其三維結(jié)構(gòu)特征高度相關(guān)，可以從中提取與微粒三維結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的許多特征，詳細討論可見參考文獻(例如J.Q.Lu,P.YangiX.H.HuZiSimulat1ns ofLight scattering from a biconcave red blood cell using the FDTD method，，，Journalof B1medical Optics，vol.10，024022 (2005) ；R.S.Brock, X.H.Hu，D.A.Weidner,J.R.Mourant, J.Q.Lu, 〃 Effect of detailed cell structure on light scatteringdistribut1n:FDTD study of a B—cell with 3D structure constructed from confocalimages" ， Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer， vol.102，pp.25-36(2006))。
[0005]目前角度積分型流式細胞儀對于每個待測微粒只需測量數(shù)個光信號，其光電傳感器響應(yīng)時間較短，所獲得的每個待測微粒信號的數(shù)據(jù)量小，因此在含有待測粒子的核流流速極高的條件下對大量的待測微粒實現(xiàn)快速測量。角度積分型流式細胞儀的測量速度可達10，000微粒/秒，而其核流速度可達到10，000毫米/秒。角度積分型流式細胞儀所用的流體動力學(xué)聚焦裝置一般采用在尾部具有錐狀噴嘴的鞘流管設(shè)計形式，核流管位于鞘流管內(nèi)部，而鞘流管尾部的錐狀噴嘴直徑小于核流管直徑，以利于實現(xiàn)流體動力學(xué)聚焦，如圖1所示。在一般流式細胞儀的流體控制結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鞘流管出口處9需要形成錐狀噴嘴口，以減小鞘流7的流量、加速鞘流7的匯聚，形成針對核流5的液體動力學(xué)聚焦區(qū)8，如圖1所示。使得由核流5攜帶的待測微粒排成單列后經(jīng)過入射光束10，產(chǎn)生光學(xué)信號。與角度積分型流式細胞儀相比，衍射成像型流式細胞儀需要使用圖像傳感器采集每個經(jīng)過入射光束焦點的待測微粒所產(chǎn)生的相干散射光空間角度分布，作為一幅或多幅衍射圖像信號傳輸至圖像處理系統(tǒng)。在圖像傳感器響應(yīng)時間較長、傳輸大量圖像數(shù)據(jù)需要時間較長的條件下，衍射成像型流式細胞儀需要可對核流形成流體動力學(xué)聚焦的、可在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)核流速度的流體動力學(xué)聚焦或流體控制裝置，一般所需要的核流流速調(diào)節(jié)范圍為I至1，000毫米/秒。使得衍射成像型流式細胞儀在配備具有不同響應(yīng)時間的圖像傳感器時，均可獲得高對比度的衍射圖像數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于流體動力學(xué)仿真模型計算與實驗結(jié)果，使得衍射成像型流式細胞儀可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)核流流速并測量獲得具有高對比度衍射圖像的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，包括鞘流管和核流管，還設(shè)置有由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室，所述的核流管設(shè)置在鞘流管內(nèi)的軸線上，且核流管的下端部伸出鞘流管的下端口，所述的鞘流管沿軸線插入到流體室內(nèi)，且鞘流管的上端伸出流體室的上端部，下端位于流體室內(nèi)部，在所述流體室內(nèi)位于伸出鞘流管下端口的核流管的核流管出口下面還沿軸線設(shè)置有排液管，所述排液管的上端口與所述的核流管的出口相對設(shè)置，流體室中間為由光學(xué)透明液體層流組成的用于入射光束照射待測微粒的流體動力學(xué)聚焦區(qū)，所述排液管的下端口貫穿流體室的底端位于流體室的外部。
[0008]鞘流與核流形成的層流和流體動力學(xué)聚焦區(qū)位于所述的核流管的核流管出口和所述的排液管的上端口之間。
[0009]所述的鞘流管為直管，內(nèi)徑在0.1mm至1mm之間。
[0010]所述的流體室內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，每邊外壁為平面，由光學(xué)透明材料粘接或者燒結(jié)而成。
[0011]所述的核流管的出口外壁為圓滑過渡結(jié)構(gòu)。
[0012]一種用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，包括鞘流管、核流管，還設(shè)置有由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室，所述的鞘流管的上部分位于流體室上端口的外部，鞘流管的下部分嵌入在流體室的上端口內(nèi)，所述的核流管的下端從鞘流管的上端口軸向貫穿鞘流管的中心位于所述的流體室的內(nèi)部，而核流管的上端位于鞘流管上端口的外部，所述流體室的下端口處設(shè)置有排液管。
[0013]所述的鞘流管為直管，內(nèi)徑在0.1mm至1mm之間。
[0014]所述的流體室內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，每邊外壁為平面，由光學(xué)透明材料粘接或者燒結(jié)而成。[0015]所述的核流管為直管，內(nèi)徑在0.02mm至5mm之間，核流管的核流管出口位于鞘流管的軸線中心，所述的核流管出口外壁為圓滑過渡結(jié)構(gòu)。
[0016]鞘流與核流形成的層流和流體動力學(xué)聚焦區(qū)位于核流管出口處下方0.1mm至10mm的區(qū)域內(nèi)。
[0017]核流管的核流管出口距離鞘流入口的距離大于等于5mm。
[0018]核流管的核流管出口距離排液管上端口的距離大于等于1mm。
[0019]本發(fā)明所實施的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其內(nèi)的鞘流管不需具有錐狀噴嘴，可為圓柱型或方型，鞘流管與核流管加工簡單，流體動力學(xué)聚焦裝置能夠在較大流速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對核流實現(xiàn)流體動力學(xué)聚焦，獲得可準確控制核流位置與流速的穩(wěn)定層流體，最終獲得具有高對比度的待測微粒衍射圖像。本發(fā)明中鞘流管出口不必加工成錐狀噴嘴或小孔結(jié)構(gòu)；鞘流管可與核流管同軸置于流體室內(nèi)；鞘流管也可以只置于流體室外，使得鞘流液體通過流體室入口直接進入流體室內(nèi)；鞘流管所允許的長度范圍較大；入射激光光束可穿過光學(xué)透明的流體室壁，在光學(xué)折射率不變的液體中照射激發(fā)待測微粒，可獲得清晰的、對比度較大的衍射圖像信號；此外所形成的流體動力學(xué)聚焦區(qū)域較長，可使待測微粒在很長的區(qū)域內(nèi)形成單列流動，位置穩(wěn)定，使得入射激光光束的空間調(diào)整范圍較寬，便于 調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的流體動力學(xué)聚焦裝置中鞘流管與核流管位置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是圖3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5 (a)是圖3所示裝置中鞘流流量為27.7uL/s時的核流外廓流線；
[0025]圖5 (b)是圖3所示裝置中鞘流流量為100uL/s時的核流外廓流線；
[0026]圖6是圖3流體動力學(xué)聚焦裝置所獲得的流體動力學(xué)聚焦區(qū)內(nèi)流速分布的仿真結(jié)果圖，其中橫軸X表示X軸坐標，縱軸U表示液體流速，鞘流流量為27.7uL/s。核流管出口中心的坐標位置設(shè)為x = l.5mm, y = 0mm, z = Omm ;三條曲線顯示在y = O和與核流管出口不同距離處(z = 0.2mm, z = 0.5mm, z = lmm)液體流速U與x軸坐標的關(guān)系。
[0027]圖中
[0028]1:鞘流管2:核流管
[0029]3:鞘流入口4:核流管入口
[0030]5:核流6:核流管出口
[0031]7:鞘流8:流體動力學(xué)聚焦區(qū)
[0032]9:具有錐狀噴嘴的鞘流管出口10:入射光束
[0033]11:流體室12:排液管
【具體實施方式】[0034]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置做出詳細說明。
[0035]如圖2所示，本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，包括鞘流管I和核流管2，以及由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室11。所述的核流管2設(shè)置在鞘流管I內(nèi)的軸線上，且核流管2的下端部伸出鞘流管I的上、下兩端口。所述的核流管2的出口為錐狀或其他形狀的圓滑過渡結(jié)構(gòu)。所述的鞘流管I為直細管，內(nèi)徑在0.1mm至1mm之間，如不銹鋼直細管，鞘流管I垂直插入到流體室11內(nèi)，且鞘流管I的上端伸出流體室11的上端部，下端位于流體室11內(nèi)的中部，在所述流體室11內(nèi)位于伸出鞘流管I下端口的核流管2的核流管出口 6下面還垂直設(shè)置有排液管12，所述排液管12的上端口與所述的核流管2的出口相對設(shè)置，流體室11中間為由光學(xué)透明液體層流組成的用于入射光束10照射待測微粒的流體動力學(xué)聚焦區(qū)，所述排液管12的下端口貫穿流體室11的底端位于流體室11的外部。所述的流體室11內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，如正方形，外壁為平面，由透明玻璃粘接或者燒結(jié)而成。鞘流7與核流形成的層流和流體動力學(xué)聚焦區(qū)8位于所述的核流管2的核流管出口 6和所述的排液管12的上端口之間。
[0036]如圖2所示的本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，可將核流管2與鞘流管I 一同插入到流體室11之中，其中鞘流管I可為直細管，如不銹鋼直細管，其出口端不需具有錐狀噴嘴，核流管2可突出于鞘流管之外，可在適當調(diào)節(jié)鞘流與核流流量的條件之下在核流管出口 6與排液管入口之間形成針對核流5的流體動力學(xué)學(xué)聚焦區(qū)8。在此區(qū)域內(nèi)核流5內(nèi)所包含的待測微?？膳懦蓡瘟?，穩(wěn)定通過入射光束10并產(chǎn)生光學(xué)信號如衍射圖像信號。
[0037]如圖3、圖4所示，本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，還可以采用如下的結(jié)構(gòu)，包括鞘流管1、核流管2，以及由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室11。所述的鞘流管I為直細管，內(nèi)徑在0.1mm至1mm之間，如不銹鋼直細管，鞘流管I直接與流體室11相連，鞘流管I的上部分位于流體室11上端口的外部，鞘流管I的下部分嵌入在流體室11的上端口內(nèi)。所述的核流管2為直細管，如毛細不繡鋼管，內(nèi)徑在0.02mm至5mm之間，核流管2的核流管出口 6位于鞘流管I的中心，所述的核流管出口 6為錐狀或其他形狀的圓滑過渡結(jié)構(gòu)。所述的核流管2的下端從鞘流管I的上端口軸向貫穿鞘流管I的中心位于所述的流體室11的內(nèi)部，而核流管2的上端位于鞘流管I上端口的外部，所述流體室11的下端口處設(shè)置有排液管12。所述的流體室11內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，如正方形，尺寸可為3x3mm，側(cè)壁厚度可為1_，每邊外壁為平面，由光學(xué)透明玻璃粘接或者燒結(jié)而成，本實施例是為BK7光學(xué)玻璃燒結(jié)而成。
[0038]核流5經(jīng)核流管入口 4進入核流管2，由核流管出口 6噴出，鞘流7由鞘流入口 3處進入鞘流管1，然后再進入流體室11，在核流管出口 6處與核流5相遇，通過適當?shù)膲簭姴顪p小核流5的直徑，鞘流7與核流5形成的層流和流體動力學(xué)聚焦區(qū)8位于核流管出口 6處下方0.1mm至10mm的區(qū)域內(nèi)，即可在核流管出口處下方0.1mm至10mm的區(qū)域內(nèi)對核流5形成流體動力學(xué)學(xué)聚焦。此時核流5內(nèi)所包含的待測微粒可排成單列，穩(wěn)定通過入射光束并產(chǎn)生光學(xué)信號如衍射圖像信號。
[0039]所述的核流管出口距離鞘流入口的距離大于等于5mm。并且，所述的核流管出口
(6)距離排液管(12)上端口的距離大于等于lmm。[0040]無論采用哪種結(jié)構(gòu)設(shè)計，本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置均可在較大流速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對核流實現(xiàn)穩(wěn)定的流體動力學(xué)聚焦。
[0041]圖5(a)、圖5(b)所顯示的是根據(jù)圖3所示的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置的結(jié)構(gòu)、使用流體動力學(xué)仿真模型獲得的核流外廓流線計算結(jié)果，其中核流5直徑由其外廓流線表示。在進入流體動力學(xué)聚焦區(qū)8之后的核流5的直徑趨于穩(wěn)定值；因此入射激光光束可置于核流管出口 6下方、流體室內(nèi)Imm至10mm的區(qū)域之內(nèi)，沿y軸(或X軸)方向激發(fā)待測微粒，即可得到微粒的相干散射光和相應(yīng)的衍射圖像信號；而鞘流7與核流5所合成的層流液體最后通過排液管流出流體室。比較圖5(a)和圖5(b)可看出本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，可保證在較大的鞘流流量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的核流，圖5 (a)、圖5 (b)中顯示了鞘流流量為27.7uL/s和100uL/S時針對核流的流體動力學(xué)聚焦效果。相比于一般流式細胞儀所采用的流體動力學(xué)聚焦裝置(見圖1)，本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置的優(yōu)點在于:鞘流管出口不必加工成錐狀噴嘴或小孔結(jié)構(gòu)；鞘流管可與核流管同軸置于流體室內(nèi)，如圖2所示；鞘流管也可以置于流體室外，使得鞘流液體通過流體室入口直接進入流體室內(nèi)，如圖3和圖4所示；鞘流管所允許的長度范圍較大；入射激光光束可穿過光學(xué)透明的流體室壁，在光學(xué)折射率不變的液體中照射激發(fā)待測微粒，可獲得清晰的、對比度較大的衍射圖像信號；此外所形成的流體動力學(xué)聚焦區(qū)域較長，可使待測微粒在很長的區(qū)域內(nèi)形成單列流動，位置穩(wěn)定，使得入射激光光束的調(diào)整寬范圍較寬，便于調(diào)節(jié)。
[0042]圖6所示的是根據(jù)圖4所示的本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置的結(jié)構(gòu)、使用流體動力學(xué)仿真模型獲得的在流體動力學(xué)聚焦區(qū)域內(nèi)鞘流流量為27.7uL/s時的液體流速沿X軸的分布計算結(jié)果。對比在核流管出口不同距離處的流速分布，可以看出位于流體室中心上的核流(中心坐標位置為x = l.5mm)在通過流體動力學(xué)聚焦區(qū)域時，其流速在逐漸遠離核流管出口時不斷增加，根據(jù)流體不可壓縮特性，核流的截面積和相應(yīng)直徑則會不斷降低，這與圖5(a)、圖5(b)所示的核流外廓流線計算結(jié)果相吻合，證明了本發(fā)明的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置的結(jié)構(gòu)具有可在低流速下實現(xiàn)流體動力學(xué)聚焦以及保證核流及其攜帶的待測微粒位置的穩(wěn)定性等特點。
【權(quán)利要求】
1.一種用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，包括鞘流管(I)和核流管(2)，其特征在于，還設(shè)置有由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室(11)，所述的核流管(2)設(shè)置在鞘流管(I)內(nèi)的軸線上，且核流管(2)的下端部伸出鞘流管(I)的下端口，所述的鞘流管(1)沿軸線插入到流體室(11)內(nèi)，且鞘流管(I)的上端伸出流體室(11)的上端部，下端位于流體室(11)內(nèi)部，在所述流體室(11)內(nèi)位于伸出鞘流管⑴下端口的核流管⑵的核流管出口(6)下面還沿軸線設(shè)置有排液管(12)，所述排液管(12)的上端口與所述的核流管 (2)的出口相對設(shè)置，流體室(11)中間為由光學(xué)透明液體層流組成的用于入射光束(10)照射待測微粒的流體動力學(xué)聚焦區(qū)，所述排液管(12)的下端口貫穿流體室(11)的底端位于流體室(11)的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，鞘流(7)與核流形成的層流和流體動力學(xué)聚焦區(qū)(8)位于所述的核流管(2)的核流管出口(6)和所述的排液管(12)的上端口之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，所述的鞘流管⑴為直管，內(nèi)徑在0.1mm至1mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，所述的流體室(11)內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，每邊外壁為平面，由光學(xué)透明材料粘接或者燒結(jié)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，所述的核流管(2)的出口外壁為圓滑過渡結(jié)構(gòu)。
6.一種用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，包括鞘流管(I)、核流管(2)，其特征在于，還設(shè)置有由光學(xué)透明材料構(gòu)成的流體室(11)，所述的鞘流管(I)的上部分位于流體室(11)上端口的外部，鞘流管(I)的下部分嵌入在流體室(11)的上端口內(nèi)，所述的核流管(2)的下端從鞘流管(I)的上端口軸向貫穿鞘流管(I)的中心位于所述的流體室(11)的內(nèi)部，而核流管(2)的上端位于鞘流管(I)上端口的外部，所述流體室(11)的下端口處設(shè)置有排液管(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，所述的鞘流管⑴為直管，內(nèi)徑在0.1mm至1mm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，所述的流體室(11)內(nèi)部液流通道橫截面為多邊形，每邊外壁為平面，由光學(xué)透明材料粘接或者燒結(jié)而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，所述的核流管(2)為直管，內(nèi)徑在0.02mm至5mm之間，核流管(2)的核流管出口(6)位于鞘流管(I)的軸線中心，所述的核流管出口(6)外壁為圓滑過渡結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，鞘流(7)與核流(5)形成的層流和流體動力學(xué)聚焦區(qū)(8)位于核流管出口(6)處下方0.1mm至10mm的區(qū)域內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，核流管⑵的核流管出口(6)距離鞘流入口(3)的距離大于等于5mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衍射成像流式細胞儀的流體動力學(xué)聚焦裝置，其特征在于，核流管⑵的核流管出口(6)距離排液管(12)上端口的距離大于等于1mm。
【文檔編號】G01N15/14GK104034648SQ201310067952
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】撒昱, 胡新華, 馮遠明 申請人:天津煒輻醫(yī)療科技有限公司