《一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法》是長春迪瑞醫療科技股份有限公司於2012年11月26日申請的發明專利，該專利的申請號為2012104877155，公布號為CN102998243A，公布日為2013年3月27日，發明人是牛振興。
《一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法》屬於醫學體外診斷所使用的影像式粒子分析儀。粒子成像室分別與樣本注入泵，第一鞘液注入泵和第二鞘液注入泵連線，顯微成像系統位於粒子成像室的粒子成像區外部。該發明有效的抑制樣本中粒子的翻滾，減少粒子圖像中彎折、堆疊、捲曲缺陷的數量，提高了自動分類識別成功率，從而提高了分析結果的準確性。
2014年11月6日，《一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法
- 公布號：CN102998243A
- 公布日：2013年3月27日
- 申請號：2012104877155
- 申請日：2012年11月26日
- 申請人：長春迪瑞醫療科技股份有限公司
- 地址：吉林省長春市高新區雲河街95號
- 發明人：牛振興
- 分類號：G01N15/14（2006.01）I
- 代理機構：吉林長春新紀元專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：魏徵驥
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
分析液體樣本中的顆粒物的方法和系統，其最基本的方法，需要使樣本液體中的粒子從一個狹窄的通道流過，同時在這個狹窄通道處收集粒子的特徵信息。對於採集粒子圖像信息的裝置，需要使樣本液體在光學系統的鏡頭前形成一個扁平的平面。為了得到樣本液體中粒子的圖像信息，需要使樣本液體在粒子成像室中形成一個很薄的平面流，在光學系統的鏡頭前的焦平面處流過。這裡光學系統在成像方面會對樣本液體流過的速度和樣本液體的厚度提出一定的要求，這種光學方面的需求已經研究比較透徹了。
對於橫截面最小尺寸在0.1毫米到0.4毫米以內的通道，在液體粘性影響下，通道內流動的液體，其流速分布為拋物線規律，通道中心處流速最高，緊貼通道壁面處流速最低，其餘位置的流速依相距中心處的距離而變化。樣本中的粒子在通道內流動時，其相距通道中心的位置對粒子的姿態有很大影響，處於中心處的粒子，其周圍的流速一致，粒子在運動過程中不會翻滾，得到的粒子圖像就會是平整、舒展的；不在中心位置的粒子，其周圍液體流速不一致，使粒子在運動的過程中產生翻滾，從而使拍攝到的粒子的圖像存在彎折、堆疊、捲曲等缺陷。自動分類、自動識別系統對粒子進行分析的時候，平整、舒展的粒子圖像會得到較好的分析結果；存在彎折、堆疊、捲曲缺陷的粒子圖像，不能很好的對粒子圖像進行分析，會對粒子分析的結果產生消極影響，使粒子分析的結果存在偏差，進而可能使臨床人員基於帶有偏差的粒子分析的結果做出偏離預期的判斷。因此，從臨床診斷的角度和全自動的粒子分類識別的角度，都要求拍攝到的粒子圖像能夠平整、舒展，要求粒子在通過粒子成像區時處在通道的中心位置。
對於通道結構對稱的粒子成像室，樣本液體周圍包裹的緩衝液，又稱鞘液，也是對稱的，當粒子成像室的放置方式使重力作用平行於對稱軸的時候，樣本液體內的粒子處於通道中心的位置，從而抑制粒子翻滾。但是這種結構的粒子成像室製作成本過高。
專利US4338024、US6825926公開了非對稱結構的粒子分析裝置，這種非對稱的粒子成像室，相對於對稱結構的粒子成像室，製作成本大幅降低，但是很難確保樣本粒子處於通道中心，很難確保粒子經過拍攝區域時的姿態。
專利CN102507418A注意到了這個粒子姿態對分類識別造成消極影響的問題，也提出了一種解決方法，就是調整樣本注入噴嘴的位置，使樣本液體進入拍攝區域時基本處於通道的中心。這種被動的方式只是在粒子成像室製作的時候進行了改進，一旦粒子成像室製作完成，就已經失去了再次調整的機會，對於溫度變化範圍可能在0℃-30℃、液體粘性變化範圍可能在2毫帕·秒-0.5毫帕·秒、樣本密度變化範圍可能在1.00克·厘米-1.05克·厘米的情況，僅僅一次性的改動樣本注入噴嘴的位置只能在某一特定情況下控制樣本在成像區的位置，從而抑制粒子翻滾，但是無法在參數變動的情況下滿足精確控制樣本在成像區的位置的需求，因而無法在參數變動的情況下抑制樣本液體中的粒子的翻滾。
發明內容
專利目的
《一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法》提供一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法，用於獲得被外層液體包裹而引導流動的樣本液體中粒子的影像。
技術方案
粒子成像室分別與樣本注入泵，第一鞘液注入泵和第二鞘液注入泵連線，顯微成像系統位於粒子成像室的粒子成像區外部。
該發明所述粒子成像室的結構是，鞘液隔離器與中空的流體通道固定連線，樣本注入管與鞘液隔離器固定連線，第一鞘液注入管、第二鞘液注入管、液體排出管分別與中空的流體通道固定連線，所述第一鞘液注入管連線第一鞘液注入泵，所述第二鞘液注入管連線第二鞘液注入泵，所述樣本注入管連線樣本注入泵；所述第一鞘液注入管與第二鞘液注入管分別位於所述鞘液隔離器的兩側，從所述第一鞘液注入管注入的鞘液與從所述第二鞘液注入管注入的鞘液在流動到所述匯流點以前被所述鞘液隔離器分開，從所述鞘液隔離器在匯流點處的開口流出的樣本液體，其兩側的鞘液，一側為具有第一流量的從第一鞘液注入管注入的鞘液，另一側為具有第二流量的從第二鞘液注入管注入的鞘液；具有兩種流量的鞘液在所述匯流點從兩側包夾住從所述鞘液隔離器的開口處流出的樣本液體，使樣本液體進入所述樣本引導區後沿著希望的路徑運動，進入所述粒子成像區。
所述中空的流體通道，包括位於鞘液隔離器末端位置的匯流點，樣本引導區、粒子成像區，曲面通道壁面和平直通道壁面。
所述鞘液隔離器具有扁平的長條形結構，其具有一個中空的內部通道，這個流體通道在一側的連線埠為扁平形狀，此連線埠處外部即為所述匯流點，另一側的連線埠連線樣本注入管；鞘液隔離器在扁平形狀連線埠的長邊方向具有向兩側延伸的用於隔離鞘液的隔離翼，隔離翼的寬度等於粒子成像室的流體通道的寬度，使流體通道內匯流點的上游兩個來源的鞘液不相連通；鞘液隔離器在連線埠處具有用於安裝固定鞘液隔離器的固定翼，所述固定翼在寬度方向上不小於所述隔離翼的寬度，所述固定翼在厚度方向上不小於所述隔離翼的厚度。
該發明的抑制樣本液體中粒子翻滾的方法，鞘液分兩個注入口分別注入粒子成像室，並分別具有第一流量和第二流量，樣本液體通過注入口經鞘液隔離器注入粒子成像室並具有第三流量；具有第一流量的鞘液和具有第二流量的鞘液分別位於樣本液體第三流量的兩側；當溫度在0℃~30℃、液體粘性在2毫帕·秒~0.5毫帕·秒、樣本密度在1.00克·厘米~1.05克·厘米、樣本流的厚度為5微米、平均流動速度為0.2米/秒、總流量為122.4微升/秒時，第一流量為52.5~58.5微升/秒，第二流量為61.5~67.5微升/秒，第三流量為2.4微升/秒。
有益效果
該發明提出一種穩定可靠的主動控制方法和相應的粒子成像裝置，用於控制樣本液體通過成像區通道時在通道中所處的位置，從而能夠對溫度變化可能在0℃-30℃、液體粘性變化範圍可能在2毫帕·秒-0.5毫帕·秒、樣本密度變化範圍可能在1.00克·厘米-1.05克·厘米的情況，主動調整液體流量，有效的抑制樣本中粒子的翻滾，減少粒子圖像中彎折、堆疊、捲曲缺陷的數量，提高了自動分類識別成功率，從而提高了分析結果的準確性。
附圖說明
圖1是該發明的粒子成像裝置的側面示意圖；
圖2是該發明的粒子成像室的流體通道的斜側示意圖；
圖3是液體在小尺寸通道內流動的速度分布示意圖；
圖4A是樣本液體中粒子在通道內的中心位置處運動的姿態示意圖；
圖4B是樣本液體中粒子在通道內的偏離中心位置處運動的姿態示意圖；
圖5A是樣本液體中粒子在無翻滾狀態下拍攝的照片示意圖；
圖5B是樣本液體中粒子在翻滾狀態下拍攝的照片示意圖；
圖6是粒子成像室內液體流動路徑示意圖；
圖7使粒子成像區內樣本液體流過顯微成像系統的焦平面位置示意圖；
圖8是鞘液隔離器的示意圖。
權利要求
1.一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置，其特徵在於：粒子成像室分別與樣本注入泵，第一鞘液注入泵和第二鞘液注入泵連線，顯微成像系統位於粒子成像室的粒子成像區外部；所述粒子成像室的結構是，鞘液隔離器與中空的流體通道固定連線，樣本注入管與鞘液隔離器固定連線，第一鞘液注入管、第二鞘液注入管、液體排出管分別與中空的流體通道固定連線，所述第一鞘液注入管連線第一鞘液注入泵，所述第二鞘液注入管連線第二鞘液注入泵，所述樣本注入管連線樣本注入泵；所述第一鞘液注入管與第二鞘液注入管分別位於所述鞘液隔離器的兩側，從所述第一鞘液注入管注入的鞘液與從所述第二鞘液注入管注入的鞘液在流動到所述匯流點以前被所述鞘液隔離器分開，從所述鞘液隔離器在匯流點處的開口流出的樣本液體，其兩側的鞘液，一側為具有第一流量的從第一鞘液注入管注入的鞘液，另一側為具有第二流量的從第二鞘液注入管注入的鞘液；具有兩種流量的鞘液在所述匯流點從兩側包夾住從所述鞘液隔離器的開口處流出的樣本液體，使樣本液體進入所述樣本引導區後沿著希望的路徑運動，進入所述粒子成像區。
2.根據權利要求1所述的一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置，其特徵在於，所述中空的流體通道，包括位於鞘液隔離器末端位置的匯流點，樣本引導區、粒子成像區，曲面通道壁面和平直通道壁面。
3.根據權利要求2所述的一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置，其特徵在於，所述粒子成像區的橫截面為矩形，該矩形的兩個長邊的距離為0.1~0.4毫米，其相對的通道壁面具有相一致的表面光潔度。
4.根據權利要求1所述的一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置，其特徵在於，所述鞘液隔離器具有扁平的長條形結構，其具有一個中空的內部通道，這個流體通道在一側的連線埠為矩形，此連線埠處外部為所述匯流點，另一側的連線埠連線樣本注入管；鞘液隔離器在扁平形狀連線埠的長邊方向具有向兩側延伸的用於隔離鞘液的隔離翼，隔離翼的寬度等於粒子成像室的流體通道的寬度，使流體通道內匯流點的上游兩個來源的鞘液不相連通；鞘液隔離器在連線埠處具有用於安裝固定鞘液隔離器的固定翼，所述固定翼在寬度方向上不小於所述隔離翼的寬度，所述固定翼在厚度方向上不小於所述隔離翼的厚度。
5.根據權利要求1所述的一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置，其特徵在於，所述粒子成像室的放置方向是使液體總體的運動方向與重力方向平行。
6.根據權利要求1所述的一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置，其特徵在於，所述顯微成像系統，包括照明系統，顯微物鏡系統，輔助成像鏡組，和高速相機，該顯微成像系統的焦平面位於粒子成像室的粒子成像區的通道中心位置。
7.利用如權利要求1所述的抑制粒子翻滾的粒子成像裝置來抑制粒子翻滾的方法，包括下列步驟：鞘液分兩個注入口分別注入粒子成像室，並分別具有第一流量和第二流量，樣本液體通過注入口經鞘液隔離器注入粒子成像室並具有第三流量；具有第一流量的鞘液和具有第二流量的鞘液分別位於樣本液體第三流量的兩側；當溫度在0℃~30℃、液體粘性在2毫帕·秒~0.5毫帕·秒、樣本密度在1.00克·厘米~1.05克·厘米、樣本流的厚度為5微米、平均流動速度為0.2米/秒、總流量為122.4微升/秒時，第一流量為52.5~58.5微升/秒，第二流量為61.5~67.5微升/秒，第三流量為2.4微升/秒。
實施方式
如圖1所示，粒子成像室1分別與樣本注入泵5，第一鞘液注入泵3和第二鞘液注入泵4連線，顯微成像系統2位於粒子成像室的粒子成像區10203外部。粒子成像室1如圖2所示，該粒子成像室包括鞘液隔離器101、中空的流體通道102，樣本注入管105、第一鞘液注入管103、第二鞘液注入管104、液體排出管106，所述第一鞘液注入管103，連線第一鞘液注入泵3，用於向粒子成像室1注入持續穩定的鞘液，使從第一鞘液注入管103注入的鞘液具有第一流量，所述第二鞘液注入管104，其連線第二鞘液注入泵4，用於向粒子成像室1注入持續穩定的鞘液，使從第二鞘液注入管104注入的鞘液具有第二流量，所述樣本注入管105連線所述樣本注入泵5，用於向粒子成像室1提供持續穩定的帶有粒子的樣本液體，使樣本液體具有第三流量；所述第一鞘液注入管103與第二鞘液注入管104分別位於所述鞘液隔離器101的兩側，從所述第一鞘液注入管103注入的鞘液與從所述第二鞘液注入管104注入的鞘液在流動到所述匯流點10201以前被所述鞘液隔離器101分開，從所述鞘液隔離器101在匯流點10201處的開口10102流出的樣本液體，其兩側的鞘液，一側為具有第一流量的從第一鞘液注入管103注入的鞘液，另一側為具有第二流量的從第二鞘液注入管104注入的鞘液；具有兩種流量的鞘液在所述匯流點10201從兩側包夾住從所述鞘液隔離器101處流出的樣本液體，使樣本液體進入所述樣本引導區10202後沿著希望的路徑運動，進入所述粒子成像區10203。
所述中空的流體通道102，包括位於鞘液隔離器101末端位置的匯流點10201，樣本引導區10202、粒子成像區10203，曲面通道壁面10204和平直通道壁面10205。
所述鞘液隔離器101能夠使三個來源的液體在流動到匯流點10201以前相互之間不相接觸。鞘液隔離器101具有扁平的長條形結構，放置在流體通道中，可以起到隔離其兩側液體的作用。鞘液隔離器101具有一個中空的內部通道10101，用於流通樣本液體，這個流體通道10101在一側的連線埠10102為扁平形狀，此連線埠處外部即為所述匯流點10201，另一側的連線埠10103連線樣本注入管105。鞘液隔離器101在扁平形狀連線埠10102的長邊方向具有向兩側延伸的用於隔離鞘液的隔離翼10104，隔離翼10104的寬度恰好等同於粒子成像室1的流體通道102的寬度，使流體通道102內匯流點10201的上游兩個來源的鞘液不相連通。鞘液隔離器101在連線埠10103處具有用於安裝固定鞘液隔離器101的固定翼10105，所述固定翼10105在寬度方向上不小於所述隔離翼10104的寬度，所述固定翼10105在厚度方向上不小於所述隔離翼10104的厚度。
顯微成像系統2，包括光源201，照明鏡組202，顯微物鏡203，輔助成像鏡組204，和高速相機205，其焦平面206在所述粒子成像區10203的通道中心位置，與樣本液體流過的位置相重合，當樣本液體在流動的時候，顯微成像系統2可以快速的捕捉到樣本液體中粒子的圖像。
一種抑制粒子翻滾的方法，包括：鞘液分兩個注入口分別注入粒子成像室，並分別具有第一流量和第二流量，樣本液體通過注入口經鞘液隔離器注入粒子成像室並具有第三流量；具有第一流量的鞘液和具有第二流量的鞘液分別位於樣本液體第三流量的兩側；當溫度在0℃~30℃、液體粘性在2毫帕·秒~0.5毫帕·秒、樣本密度在1.00克·厘米~1.05克·厘米、樣本流的厚度為5微米、平均流動速度為0.2米/秒、總流量為122.4微升/秒時，第一流量為52.5~58.5微升/秒，第二流量為61.5~67.5微升/秒，第三流量為2.4微升/秒。
一個粒子成像室，要實現的一個基本的目標，是能夠使樣本液體中的粒子能夠以合適的位置，合適的姿態，合適的速度出現在顯微成像系統鏡頭前，使顯微成像系統能夠採集到清晰的粒子的圖像。這其中，要使樣本液體中的粒子以合適的姿態出現在光學顯微成像系統的焦平面上，則需要控制樣本液體流動的位置，抑制粒子翻滾。
該發明對粒子姿態翻滾的問題進行了研究並提出了解決方案。液體在運動時，由於液體粘性的影響，距離壁面近處的液體受到粘性力作用，流速較低，距離壁面越近，流速越低，貼緊壁面的地方流速降低到零。當液體在小尺寸通道內流動時，兩側通道壁面之間的距離很小，液體夾在中間，受到兩側粘性力作用，使得液體在通道中心部分流速最高，兩側部分流速低於中心部分。根據流體力學的牛頓切應力公式，可以計算得到液體流速與壁面距離之間的關係為二次函式。圖3顯示了小尺寸通道內液體流動速度與壁面距離的關係。在流體通道的中心位置處，液體的流速較高，其兩側液體流速逐漸下降，且液體的流速分布關於通道中心位置對稱。待檢測的樣本粒子在流過尺寸很小的粒子成像區的時候，粒子周圍的液體流速不完全相同。若粒子在通道中心部分流動，粒子所在的區域，周圍的速度大致相同，粒子會以進入成像區時的姿態一直平移通過成像區；若粒子在通道中心部分的一側流動，粒子所在的區域，周圍的速度不相同，靠近中心部分速度快，遠離中心部分速度慢，粒子就會一直翻滾著通過成像區。如圖4所示為粒子通過成像區時的姿態示意圖，圖5為粒子姿態的對比照片示例。
對於非對稱結構的粒子成像室，如果將樣本輸入端放置在通道的中心位置，並不能使樣本粒子進入成像區後處在通道的中心位置，因為樣本引導區結構的不對稱，使得液體在這裡的流動狀態出現差異，平面壁面附近的鞘液流速高，傾斜壁面附近的鞘液流速低，導致的結果是靠近平面壁面的液體流量較大，對靠近傾斜壁面的液體產生一定的壓迫，使得原本位於通道中心的樣本液體被壓迫到靠近傾斜壁面，偏離了通道的中心。
為了使樣本液體在進入成像區後處在通道的中心位置，一種方法是在製造粒子成像室的時候，有意識的調整樣本液體進入流體通道時所處的位置，使其靠近平直壁面10205一側。這種方法能夠在一定程度上改善粒子翻滾的問題，但是遇到有流體參數變化的情況，仍然無法進行有效的調整。
一些流體參數的變化會影響樣本液體偏離通道中心的程度。例如環境溫度變化，在部分地區冬天的室內溫度和夏天的室內溫度的溫差可能高達30℃，這樣巨大的溫度差異，帶來的是液體粘度的巨大差異。對於水來說，0℃時水的粘度是1.7921毫帕·秒，30℃時水的粘度是0.8007毫帕·秒，變化幅度達到50%以上。鞘液的配方不同，其粘度也不盡相同，有的鞘液比水的粘度高，有的比水的粘度低。總體來說，粘度的變化範圍一般在2毫帕·秒-0.5毫帕·秒之間。液體粘度變化會使液體在通道內流動時的狀態發生變化，以同樣速度流動的不同粘度的流體，高粘度的流體，其粘性力的影響較大，表現為流動阻力較大，對於低粘度的流體，其慣性力影響較大，表現為流動穩定性下降。對於對稱結構的粒子成像室，由於其結構的對稱性，在不考慮重力情況下，液體的受力狀態同樣具有對稱性，液體粘度參數的變化能夠改變液體的內部剪下力情況，但是受力狀態的對稱性不會破壞，因此樣本液體居中流動的狀態不會受粘度影響。對於不對稱的粒子成像室，平直的壁面10205附近的流體粘性阻力較小，帶有彎曲面的壁面10204的附近流體粘性阻力較大，而且路程較長，總體來說，靠近平直壁面10205一側的液體流動更加順暢，靠近彎曲面得壁面10204一側的液體流動不如壁面10205一側順暢，液體會在一定程度上使中間的樣本液體向帶有彎曲面的壁面10204一側靠攏。
另一個影響因素是樣本的密度，以及重力作用的方向。重力的方向對樣本粒子進入成像區以後的位置存在影響。通常情況下，兩側的鞘液應保持與樣本液體的物理性質儘量一致，包括密度一致和滲透壓一致。外層的鞘液可以保持密度是一個恆定的值，遺憾的是被測量的樣本液體，其密度並不是固定的，一個樣本和另一個樣本在密度上是有差異的。因此，無法找到一種鞘液，能夠與所有的樣本液體保持一致的密度。樣本液體中的粒子，其密度與外層的鞘液的密度，存在微小差異，一般情況下，鞘液的密度稍小，樣本液體中的粒子密度稍大。粒子與鞘液的密度的不同會導致粒子的受力狀態的不同。粒子在液體中會受到浮力的作用，浮力的大小與粒子所占據的液體體積的重量相等，浮力的方向與重力的方向相反，因此粒子的密度與鞘液的密度相等時，重力與浮力相互抵消，粒子的密度大於鞘液的密度時，粒子受到的重力大於浮力，粒子受到豎直向下方向的合力作用，在隨著外層緩衝液體的引導作用下運動的過程中會有豎直向下的運動，粒子的密度小於鞘液的密度時，粒子受到的重力小於浮力，粒子受到豎直向上方向的合力作用，在隨著外層緩衝液體的引導作用下運動的過程中會有豎直向上的運動。若粒子的運動方向與重力方向平行，那么重力和浮力的作用不會改變粒子的運動軌跡，僅會影響粒子的運動速度。若粒子的運動方向與重力方向相垂直，那么重力和浮力的作用會使粒子偏離預期的運動軌跡。
對於一個粒子成像室，令樣本液體的運動方向與重力的方向相平行是合理的。進一步的，若感興趣的目標粒子，其密度普遍稍大於周圍的液體，例如血液中的細胞的密度大於血清的密度，那么令樣本液體從上向下運動是合理的，粒子成像室的安裝位置應保證樣本液體從上向下運動；若感興趣的目標粒子，其密度小於周圍的鞘液，那么令樣本液體從下向上運動是合理的，粒子成像室的安裝位置應保證樣本液體從下向上運動。對於對稱結構的粒子成像室，由於樣本液體和其中的粒子是在對稱軸的方向上運動，只需要讓重力的方向與對稱軸一致，就可以保證樣本粒子進入成像區後，處在通道的中心位置。對於非對稱結構的粒子成像室，可以令樣本液體在成像區10203的運動方向與重力的方向相平行，這樣的話，在樣本液體進入粒子成像區10203以後，運動方向與重力方向平行，不會再因為重力的方向而使樣本粒子在粒子成像區10203以內向某一側的壁面靠攏。
對於樣本粒子進入成像區時可能不處在通道中心位置，導致粒子翻滾的問題，比較好的解決方法是找到一種主動調整的方式，能夠隨時的根據實際情況調整樣本粒子進入成像區時在通道中的位置。這樣的話，不論是環境溫度變化、液體粘度變化、樣本的密度變化，都能夠通過調整某些控制參數，使樣本粒子進入成像區時在通道中的位置，從而抑制樣本中粒子的翻滾。這樣的主動調整的方式，需要樣本液體兩側的鞘液都是可以單獨控制流量的，這樣一來，若樣本液體進入粒子成像區10203時的位置靠近壁面10204，那么可以提高壁面10204一側的鞘液入口進入的鞘液流量，或是降低壁面10205一側的鞘液入口進入的鞘液流量，或是對壁面10204一側的鞘液提高流量，對壁面10205一側的鞘液降低流量同時進行，使壁面10204一側的鞘液對樣本液體的壓迫進一步提高，從而使樣本液體進入粒子成像區10203時的位置向遠離壁面10204的方向移動，從而使樣本液體在粒子成像區10203內位於通道中心位置。
這種控制方法，總結的來說，就是令樣本液體兩側的鞘液可以被分別控制，從而使得樣本液體在樣本引導區10202的流動路徑可以得到控制，從而使樣本液體進入粒子成像區10203的位置得到有效的控制，使其進入通道內的位置是通道的中心，周圍流速對稱的位置，從而抑制樣本液體中粒子的翻滾。
這種控制方法，一個重要的前提條件是，樣本液體兩側的鞘液，在其流動到匯流點10201處以前，相互之間不能連通，否則兩部分鞘液會通過連通的部分進行流動，消除相互之間的差異。如果增加壁面10204一側鞘液的第二流量，另一側鞘液的第一流量也相應增加，並且會削弱第二流量增加的程度，那就不能達到控制效果了。因此將兩側的鞘液分隔開並分別控制是非常重要的。
如上文所說，在該發明的粒子成像室中，要實現的一個基本的控制目標，是使樣本液體在粒子成像區10203的通道內，能夠使樣本液體中的粒子能夠以合適的位置，合適的姿態，合適的速度出現在顯微成像系統鏡頭前，使顯微成像系統能夠採集到清晰的粒子的圖像。在這裡，光學的顯微成像系統對樣本流厚度的數值、樣本流速的數值提出了一定的要求，流體力學方面，對樣本粒子姿態的分析提出了和數值相等的要求。對於光學的顯微成像系統，要求樣本液體流動的過程中，其厚度應當與顯微成像系統的景深數值相當，為5微米；同時要求樣本液體的流動速度不能過快造成圖像拖尾現象，也不能過慢出現相鄰兩幅圖片拍到同一個粒子的現象，的數值應處在0.1米/秒到0.5米/秒之間。
樣本液體在顯微成像系統的鏡頭前的流速直接反映了通道內液體的總流量，通過控制第一流量、第二流量、第三流量總和的方式，可以直接對樣本流速進行控制。在該發明的一個實施例中，總流量為122.4微升/秒時，樣本流動速度的數值為0.2米/秒。對於樣本流的厚度，可以通過控制第三流量大小的方式進行控制。在該發明的一個實施例中，總流量為122.4微升/秒時，令第三流量為2.4微升/秒，即可使樣本流的厚度恰好為5微米。令和數值相等，需要針對具體的溫度、樣本密度、鞘液粘度情況對第一流量和第二流量的數值大小進行控制。
在該發明的一個實施例中，0℃環境下，密度為1.05克·厘米的樣本，使用粘度為2毫帕·秒的鞘液，其合適的控制流量為：第一流量為52.5微升/秒，第二流量為67.5微升/秒，第三流量為2.4微升/秒，此時樣本流的厚度為5微米，樣本平均流動速度為0.2米/秒。
在該發明的另一實施例中，15℃環境下，密度為1.03克·厘米的樣本，使用粘度為1毫帕·秒的鞘液，其合適的控制流量為：第一流量為55.3微升/秒，第二流量為64.7微升/秒，第三流量為2.4微升/秒，此時樣本流的厚度為5微米，平均流動速度為0.2米/秒。
在該發明的另一實施例中，30℃環境下，密度為1.0克·厘米的樣本，使用粘度為0.5毫帕·秒的鞘液，其合適的控制流量為：第一流量為58.5微升/秒，第二流量為61.5微升/秒，第三流量為2.4微升/秒，此時樣本流的厚度為5微米，平均流動速度為0.2米/秒。
該實施例中的粒子成像室，其粒子成像區的流體通道橫截面是矩形，這個矩形的兩個長邊之間的距離為0.1~0.4毫米，通道的相對的壁面有相一致的表面光潔度。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種抑制粒子翻滾的粒子成像裝置及方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
