1、组成，常用光学玻璃、石英等透明、稳定的材 料制作。设计和制作均很精细，是液流系统的心脏。 样品管贮放样品，单个细胞悬液在液流压力作用下从样品管射出；鞘液由鞘液管 从四周流向喷孔，包围在样品外周后从喷嘴射出。为了保证液流是稳液，一般限 制液流速度。由于鞘液的作用，被检测细胞被限制在液流的轴线上。流动室上装 有压电晶体，受到振荡信号可发生振动。 43 液流中心由单列匀速运动颗粒组成的液柱 4444 流式细胞仪的电子系统 进行信号检测和分析 = 当细胞携带荧光素标记物,通过激光照射区时,受到激发, 产生不同波长的、代表 细胞内不同物质的荧光信号 = 经荧光染色的细胞受合适的光激发后所产生的荧光是通过
2、光电转换器转变成电信 号而进行测量的。光电倍增管（PMT）最为常用。 = 从PMT输出的电信号仍然较弱，需要经过放大后才能输入分析仪器。 = 数字信号传送到计算机，计算机把所测量到的各种信号进行处理、储存、 作图 、 统计分析,将分析结果显示 在计算机屏幕上，也可以打印出来，还可以数据 文件的形式存储在硬盘上以备日后的查询或进一步分析。 45 强大的数据处理系统强大的数据处理系统 =Macintoshi系统，灵活多样的图形处理能力 目前公认的最佳图像处理系统,使流式细胞仪的功能发挥更 加完美。 强大的软件支持，灵活方便的数据处理功能 =仪器自动校检软件FACSComp =主软件CELLQues
3、t =全面的自动化临床应用软件： 淋巴细胞自动检测软件SimulSET；MultiSET 干细胞自动检测软件ProCOUNT HLA-B27； ModFIT； 4646 流式细胞仪数据分析流式细胞仪数据分析 根据分析目的不同，对制备好的样本在流式细胞仪上 测量其光散射和荧光强度。一般在测样本前先应用荧光标 准微球校准仪器，多色分析 时还应进行颜色补偿，以避免 多色荧光间信号的相互干扰。 仪器校准后测量样本，每个细胞的光散射及荧光测量 数据一般以列表或矩阵方 式储存于计算机中，然后进行数 据的显示、图象分析和结果统计处理，最终获得所分析细 胞的信息，也可在测定的同时进行结果分析。 47 流式细胞
4、仪数据分析流式细胞仪数据分析 =数据存储: List Mode 4848 数据的显示 储存的数据文件虽然易于加工、处理、分析，但由于数据大 ，又缺乏直观性，不利于观察各参数及其相互的关系。因此， 将数据用图形显 示更直观，然后再进行统计分析，这是FCM 结果分析中最常用的分析方法。FCM数据显示通常有一维直方 图、二维点图、二维密度图、二维等高图、假三维图等。 49 由一维参数(散射光或荧光)与颗粒计数 (COUNT)构成，反映同样散射光或荧光 强度的颗粒数量的多少。 单参数直方图 50 单参数直方图 细胞相对数量 荧光信号相对 强度值（对数 ） 图中已根据阴性对照设定适当的“门”（直线门），
5、 仪器的计算机就会给出测定值（包括阳性细胞%和平均荧光强度） 51 图中100101（M1）为阴性细胞，101以上的（M2）为阳性细胞 52 n双参数散点图：纵轴和横轴分别代表被测 量细胞的两个测量参数，根据这两个参数 就可以确定细胞在图上的表达位置。 n双参数信号通常采用对数信号，最常用的 是点密图，在图中，每个点代表一个细胞 ，点图利用颗粒密度反映同样散射光或荧 光强度的颗粒数量的多少。 双参数散点图 53 1.双参数散点图 绿色荧光强度 红色荧光强度 54 双参数点图 55 2. 二维等高图 n由类似地图上的等高线组成，其本质也是 双参数直方图。 n等高图上每一条连续曲线上具有相同的细
6、胞相对或绝对数，即“等高”。 n曲线层次越高(越里面的线) 所代表的细胞 数愈多。 n等高线越密集则表示细胞数变化率越大。 56 =等高图和密度图分析 二维等高图类似于地图上的等高线表示法。它是为了克服二维点图的不足而设置的显示方法。 等高图上每一条连续曲线上具有相同的细胞相对或绝对数，即“等高”。曲线层次越高所代表的细 胞数愈多。一般层次所表示的细胞数间隔是相等的，因此等高线越密集则表示变化率越大，等高 线越疏则表示变化平衡。 57 3. 假三维等高图 58 三参数直方图 三个荧光数据关系用分光图（prism）表示，分光图可直接给出8个数据（如用ABC代表3种荧 光，可有A+B+C+、A+B
7、+C- 、A+B-C-、 A-B+C+、 A-B+C-、 A-B-C+、 A+B-C+ 、A-B-C-） 。 59 流式细胞计是对细胞进行自动分析和分 选的装置。它可以快速测量、存贮、显 示悬浮在液体中的分散细胞的一系列重 要的生物物理、生物化学方面的特征参 量，并可以根据预设的参量范围把指定 的细胞亚群从中分选出来。 、样品分选 60 细胞分选的原理 当经荧光染色或标记的单细胞悬液放入样品管中， 被高压压入流动室内。流动室内充满鞘液，在鞘液 的包裹和推动下，细胞被排成单列，以一定速度从 流动室喷口喷出。在流动室的喷口上配有一个超高 频的压电晶体，充电后振动，使喷出的液流断裂为 均匀的液滴，待
8、测细胞就分散在这些液滴之中。将 这些液滴充以正、负不同的电荷，当液滴流经过带 有几千伏的偏转板时，在高压电场的作用下偏转， 落入各自的收集容器中，没有充电的液滴落入中间 的废液容器，从而实现细胞的分离。 61 流式细胞分选的特点 1. 少量细胞分选时，流式细胞分选精确度高（99%以上）， 速度快。目前，先进的流式细胞仪的分选速度可达25 000个 细胞/秒以上，比传统的分选速度提高了很多倍，原来需要 一天的工作现在只需要几小时就能完成。不过流式细胞仪分 离细胞的量还是有一定的限制，一次分离的最大合理量约为 108个细胞。如果细胞量超过109个，则需要耗费10小时以上 ，分选后细胞的活力会受到很
9、大的影响。 2. 可以同时进行多个Marker分选，正选负选同时进行。以前 的流式细胞仪只能给液滴充上正电荷或负电荷，因此在电场 中只能向左或向右偏转，即两路分选。现在的仪器可以给液 滴充以不同的电量，从而调整液滴的偏转角度，实现多路分 选。BD的FACSAria流式细胞仪就可以进行四路分选。 62 3. 不仅仅限于表面抗原，流式细胞仪可以根据任何能检测 到的发光度（如细胞体积）或荧光（如DNA、RNA或蛋白 含量，酶活性，特异抗原）散射度差异来分离细胞。如果 能保证流式细胞仪的无菌状态，那么分选后的细胞还可以 进行培养或其他分析。 4. 如果只是偶尔做几次细胞分选的话，用流式分选还是比 较划
10、算的，只需要准备样品和抗体，交纳一定的仪器使用 费即可，不需要购买配套的设备。 63 细胞分选细胞分选原理原理 6464 3 3、配套设施、配套设施 =数据处理系统Macintoshi系统 =Autoloader自动进样系统： 40管轮盘，软件 支持，简单易操作，真正实现无人操作 =样本制备仪： =免疫样本制备仪 =DNA样本制备仪 6565 4 4、流式细胞仪的分类、流式细胞仪的分类 66 67 大型机 FACS Vantage SE =多激光多波长 =八特征参数 =设计灵活 =高速分选 =单细胞点对点分选 68 台式机 FACSCalibur =双激光：488nm/635nm =四荧光六分
11、析参数 =自动化程度高 =分析速度快 =灵活的设计 =细胞分选系统 细胞富集系统 69 BD FACSDivaBD FACSDiva 型流式细胞仪型流式细胞仪 =三激光三激光 =八荧光十参数分析八荧光十参数分析 =自动补偿自动补偿 =四通道分选四通道分选 =点对点分选点对点分选 70 BD FACSCountBD FACSCount 型流式细胞仪型流式细胞仪 最简化的样本处理过程，很好地防生物污染 完善的自动采样，自动分析出报告系统，防人为因素干扰 严格完整地质控及对照系统，确保结果的准确性，可靠性 完善的CD4，CD8，CD3绝对计数系统 专为HIV监测设计的经济普及型流式细胞仪 71 BD
12、BD：FACSAriaFACSAria型流式细胞仪型流式细胞仪 n n 自助式液流车，自助式液流车， n n 高速分选，达到高速分选，达到5000050000个细胞个细胞/ /秒秒 n n 使得分析速度提升到使得分析速度提升到7000070000个个/ /秒，秒， n n 两路或四路分选，分选收集装置可选两路或四路分选，分选收集装置可选 细胞培养板，微管，细胞培养板，微管，12x7512x75，15ml15ml试管；试管； n n 智能化分选设定，软件控制；智能化分选设定，软件控制； n n 自动监控液流，具有报警功能自动监控液流，具有报警功能 72 BD LSR BD LSR 型流式细胞仪型
13、流式细胞仪 n n 三激光，三激光， n n 六荧光八参数分析六荧光八参数分析 n n 固定校准固定校准 73 Beckman-CoulterBeckman-Coulter公司公司FC500FC500型型 双激光五色七参数分析 自动补偿 Windows 操作系统 74 德国德国PARTECPARTEC公司公司CyFlow MLCyFlow ML型流式细胞仪型流式细胞仪 n n 三激光三激光 n n 十三荧光十六参数十三荧光十六参数 n n 可移动性强可移动性强 75 德国德国 速度分布为抛物线形状。 管中心的流速最大； 速度向管壁的方向渐减； 靠管壁的流速为零； 平均速度为最大速度的一半。 平
14、均速度 1 1 2 速度分布有两个区域： 中心(较平坦); 近管壁(速度梯度很大); u壁=0. 3 近管壁有层流底层； 4 中间为湍流区； 5 v越大，层流底层越薄； 特点： 湍流 滞流 由于质点的强烈碰撞与混合，湍流时速度分布至今尚未能够 以理论导出，通常将其表示成经验公式或图的形式。 3 3、流体在圆管中湍流时的速度分布、流体在圆管中湍流时的速度分布 2 2 3 1、边界层的概念 粘性对流动的影响仅限于紧贴物体壁面的薄层中，而在这 一薄层外粘性影响很小，这一薄层称为边界层。通常将流 体速度低于未受壁面影响的流速的99%的区域称为边界层 。 五、边界层 v0 v v0 v 层流内层 湍流边
15、界层 x 层流边界层 y 边界层界线 v0 主流区 4 湍流时的滞流内层和缓冲层 滞流内层或滞流底层 缓冲层或过渡层 湍流主体 5 边界层的基本特征 （2） 边界层内沿厚度方向，存在很大的速度梯度。 （3） 边界层厚度沿流体流动方向是增加的。 （1） 与物体的特征长度相比，边界层的厚度很小, . （4） 边界层内的流态，也有层流和紊流两种流态。在 湍流边界层里，靠近壁面处仍有一薄层滞流内层。 （5）滞流内层的厚度虽不大，但成为传热传质的主要阻 力。把流动流体分成两个区域这样一种流动模型，将粘性 的影响限制在边界层内，可使实际流体的流动问题大为简 化，并且可以用理想的方法加以解决。 6 实验证明
16、，层流速度的抛物线分布规律要流过一段距离后才 能充分发展成抛物线的形状。 当液体深入到一定距离之后，管中心的速度等于平均速度 的两倍时，层流速度分布的抛物线规律才算完全形成。尚未形 成层流抛物线规律的这一段，称为层流起始段。 光滑管稳定段长度：l（0.050.06）dRe l 滞流边界层 2、层流边界层的形成 7 3、曲面边界层分离现象 当不可压缩粘性流体流过平板时，在边界层外边界上沿 平板方向的速度是相同的，而且整个流场和边界层内的压强 都保持不变。 当粘性流体流经曲面物体时，边界层外边界上沿曲面方 向的速度是改变的，所以曲面边界层内的压强也将同样发生 变化，对边界层内的流动将产生影响，发生
17、曲面边界层的分 离现象。 在实际工程中，物体的边界往往是曲面（流线型或非流线 型物体）。当流体绕流非流线型物体时，一般会出现下列现象 ：物面上的边界层在某个位置开始脱离物面， 并在物面附近 出现与主流方向相反的回流，流体力学中称这种现象为边界层 分离现象。 8 （1）当流速较小时 流体绕固体表面的流动： 流体贴着固体壁缓慢流过，（爬流） 9 x （2）流速不断提高，达到某一程度时，边界层分离 A vmin=0，pmax； 停滞点，驻点 B vmax pmin C vmin=0，pmax； 新停滞点，分离点 分离面 空白区，涡流区 AB加速减压 BC减速加压 旋涡 流体质点进行着强烈的碰撞与混合
18、而消耗能量，这 部分能量损耗是由于固体表面形状而造成边界层分 离而引起的，称为形体阻力。 10 边界层分离大量旋涡消耗能量增大阻力 在流体输送中应设法避免或减轻边界层分离，措施：选择 适宜的流速，改变固体的形体。 由于边界层分离造成的能量损失，称为形体阻力损失 如汽车、飞机、桥墩都是流线型 在传热、传质混合中应加以利用。 11 12 （a）流线形物体；（b）非流线形物体 边界层 外部流动 外部流动 尾迹 外部流动 外部流动 尾迹 边界层 13 第四节 流体在圆管内流动时的阻力计算 本节是在上节讨论管内流体流动现象基 础上，进一步讨论柏努利方程式中能量损失 的计算方法。 1414 流体具有粘性，
19、流动时存在着内摩擦 ，它是流动阻力产生的根源；固定的管壁或其他形状固体 壁面促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产 生提供了条件。流动阻力的大小与流体本身的物理性质、 流动状况及壁面的形状等因素有关。 流动阻力产生的原因与影响因素 可以归纳为： 流体在管路中流动时的阻力有两种： 2、局部阻力粘性流体绕过固体表面的阻力为摩 擦阻力与形体阻力之和。流体流径管路中的管件、阀门及 管截面的突然扩大或缩小等局部地方所产生的阻力。 1、直管阻力流体流径一定管径的直管时，因流 体内摩擦而产生的阻力。表皮阻力或摩擦阻力。 15 v p2p1 F r rw l 1 1 2 2 P1=p1A1=p1r2
20、因为流体在等径水平管内作稳定流动，所以Fx=0，即： 外表面上的剪应力(摩擦力)： P2=p2A2=p2r2 流体在半径为R 的水平管中作稳定流动。在流体中取一段长为 l，半径为r的流体圆柱体。在水平方向作用于此圆柱体的力有 两端的总压力(P1-P2)及圆柱体周围表面上的内摩擦力F。 一、滞流时的摩擦阻力 16 积分 泊肃叶公式 17 v P1 d F F P2 1 1 2 2 l 则能量损失： 式中：摩擦系数，=64/Re 18 例: 某油在一圆形导管中作滞流稳态流动，现管径和管长都 增加一倍，问在流量不变时，直管阻力为原来的多少？ 解： 1919 例：某日化厂原料油在管中以层流流动，流量不
21、变，问例：某日化厂原料油在管中以层流流动，流量不变，问 ：（：（1 1）管长增加一倍，（）管长增加一倍，（2 2）管径增加一倍，（）管径增加一倍，（3 3） 油温升高使粘度为原来的油温升高使粘度为原来的1 12 2（设密度变化不大）。（设密度变化不大）。 三种情况下摩擦阻力变化情况。三种情况下摩擦阻力变化情况。 解：解：PP32vl32vld d 2 2 （PaPa） （1 1）管长增一倍）管长增一倍 l l 2 2 2l2l 1 1 P P 2 2 PP 1 1 2l2l 1 1 l l 1 1 2 2 （2 2）管径增一倍）管径增一倍 v v 2 2 v v 1 1 （d d 1 1 d
22、d 2 2 ） 2 2 1 14 4 P P 2 2 PP 1 1 （v v 2 2 d d 2 2 2 2 ）（）（v v 1 1 d d 1 1 2 2 ） 1 11616 （3 3）油温升高）油温升高 2 2 1 1 2 2 PP 2 2 PP 1 1 2 2 1 1 1 12 2 2020 例：某油矿用30015mm的钢管输送原油，管长为160km，送油 量为300000kg/h，油管耐压60kgf/cm2（表压），油在50oC下输送， 粘度为0.197Pas，密度为890kg/m3，问中途应设几个加压站？ 解： 2121 相传，量子理论家海森堡临终时在病榻 上宣布，他要带两个问题去见上帝：相对 论和湍流。海森堡说：“我真的相信他对第 一个问题会有答案”。 湍流 22 在印象派大师梵高的后期作 品比如星空、麦田上 的乌鸦里，人们可以发现 一些漩涡式的图案。 物理学家经过研究发现，梵高的画作里出现的那些深浅 不一的漩涡竟然和半个世纪后科学家用来描述湍流现象的数 学公式不谋而合。 梵高这些画作全属其后期作品，当时他的癫痫症经常发 作。物理学家发现，这些作品都
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