JPS62105030A - Control method for inner laminar sheath flow of flow cell - Google Patents
Control method for inner laminar sheath flow of flow cellInfo
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- JPS62105030A JPS62105030A JP60243944A JP24394485A JPS62105030A JP S62105030 A JPS62105030 A JP S62105030A JP 60243944 A JP60243944 A JP 60243944A JP 24394485 A JP24394485 A JP 24394485A JP S62105030 A JPS62105030 A JP S62105030A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、広い流路のフローセルの制御方法に係り、特
に粒子を含むサンプル液を任意の位置に細い流れで流す
ことができるフローセルの制御方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for controlling a flow cell with a wide flow path, and in particular, a method for controlling a flow cell that allows a sample liquid containing particles to flow in a thin flow to an arbitrary position. Regarding.
粒子を含んだサンプル液を、鞘状液の層流の中心に位置
させる装置については、特公昭５１−２４２６４号公報
に示されているように、光学的粒子検出のために粒子を
含んだサンプル液流がビームを透過することを目的とし
たものが知られている。Regarding a device that positions a sample liquid containing particles at the center of a laminar flow of a sheath liquid, as shown in Japanese Patent Publication No. 51-24264, a sample liquid containing particles is placed at the center of a laminar flow of a sheath liquid for optical particle detection. There are known devices whose purpose is to transmit a liquid stream through a beam.
しかしながら、フローセル内での粒子を含んだサンプル
液流は、サンプル液、鞘状液流量、フローセル、オリフ
ィス流入角といった条件に大きく影響され、前述の特許
においはこれらの条件に対して言及されていなかった。However, the flow of a sample liquid containing particles in a flow cell is greatly influenced by conditions such as the flow rate of the sample liquid, the sheath liquid flow rate, the flow cell, and the orifice inflow angle, and the above-mentioned patent does not mention these conditions. Ta.
粒子を含んだサンプル液を任意の位置で一定の流れの径
で流す場合、これらの条件による制御を行なう必要があ
った。When a sample liquid containing particles is allowed to flow at an arbitrary position with a constant flow diameter, it is necessary to perform control based on these conditions.
本発明の目的は、広い流路中において、粒子を懸濁して
含むサンプル液を、任意の位置に安定した細い流れで流
すことができるフローセルの制御方法を提供することで
ある。An object of the present invention is to provide a flow cell control method that allows a sample liquid containing suspended particles to flow in a stable, thin flow to any position in a wide channel.
フローセル内の粒子を含んでいるサンプル液、鞘状液の
流動には、粒子を含んでいるサンプル液鞘状液の流動条
件及びノズル、フローセルの幾何学的条件が影響する。The flow of the sample liquid and sheath liquid containing particles in the flow cell is influenced by the flow conditions of the sample liquid sheath liquid containing particles and the geometrical conditions of the nozzle and flow cell.
第１図に示したようなフローセル内流動系を考える。フ
ローセル１に鞘状液８を鞘状液導入管３より入れ、その
中央に粒子を含んだサンプル液７をサンプル液導入管２
より流入させる。流入したサンプル液７は、鞘状液８と
ともにオリフィスに流入する。Consider a flow system in a flow cell as shown in FIG. A sheath-like liquid 8 is introduced into the flow cell 1 through the sheath-like liquid introduction tube 3, and a sample liquid 7 containing particles is introduced into the center of the flow cell 1 through the sample liquid introduction tube 2.
Increase inflow. The sample liquid 7 flows into the orifice together with the sheath liquid 8.
このフローセル１内の流動には、粒子を含んだサンプル
液７が、ノズル２からフローセル１内に流入するときジ
ェットとして流れる領域９と、粒子を含んだサンプル液
７が、フローセル１内に流入した鞘状液８とともにオリ
フィス５に向ってポテンシャル流れとなって縮流する領
域１０がある。The flow inside the flow cell 1 includes a region 9 where the sample liquid 7 containing particles flows as a jet when it flows into the flow cell 1 from the nozzle 2, and a region 9 where the sample liquid 7 containing particles flows into the flow cell 1. There is a region 10 that forms a potential flow toward the orifice 5 together with the sheath liquid 8 and contracts.
粒子を含んだサンプル液７が、乱れることなくオリフィ
ス５に縮流するためには、ジェットとして流れる領域９
のｉ！１ＩＩＪＩが必要となる。In order for the sample liquid 7 containing particles to flow into the orifice 5 without being disturbed, a region 9 where the sample liquid 7 flows as a jet is required.
i! 1IIJI is required.
ジェット領域９内の粒子を含んだサンプル液７によるジ
ェットは、軸対称二次元かフリージェットの流れであり
、この流れにおいてはジェットの広がりの境界を決める
ことができる。ノズル２からの吹きだしが層流条件であ
れば、ジェットの広がり角βは、ノズル噴出レイノズル
数Ｒｅ ｎに対してｔａｎβ■Ｒａｎ−”の関係となる
。この関係が持続できなくなると、もはやジェットは乱
流状態なり、フローセル１内の粒子を含んだサンプル液
は、オリフィスに縮流しない、つまり５ＭＩＪ流ジェク
ジエツトするように粒子を含むサンプル液９の噴出レイ
ノルズ数Ｒａｎを設定しなければならない。The jet caused by the sample liquid 7 containing particles in the jet region 9 is an axisymmetric two-dimensional or free jet flow in which the boundaries of the jet spread can be determined. If the blowout from the nozzle 2 is under laminar flow conditions, the divergence angle β of the jet will have a relationship of tanβ■Ran−'' with respect to the number of Ray nozzles ejected from the nozzle Ren.If this relationship can no longer be maintained, the jet will no longer flow. In a turbulent flow state, the ejection Reynolds number Ran of the sample liquid 9 containing particles must be set so that the sample liquid containing particles in the flow cell 1 does not constrict into the orifice, that is, is ejected in a flow of 5 MIJ.
第２図は、ノズル２より噴出する粒子を含んだサンプル
液７の広がり角２βと、噴出レイノズル数Ｒｅｎとの関
係を調べた結果である。これによれば、ノズル、フロー
セルの幾何学的条件によらず５ ＜ Ｒｅ ｎ ＜ ２
５の範囲においしは、層流ジェット状態であるといえる
。FIG. 2 shows the results of investigating the relationship between the spread angle 2β of the sample liquid 7 containing particles ejected from the nozzle 2 and the number Ren of ejecting Ray nozzles. According to this, 5 < Ren < 2 regardless of the geometrical conditions of the nozzle and flow cell.
It can be said that the odor in the range of 5 is in a laminar jet state.
本発明は、粒子を含んだサンプル液７の安定した流動を
実現すべくノズル噴出レイノノルズ数Ｒａｎを５ ＜
Ｒｅ ｎ ＜ ２５とし、層流状態とすることによって
、粒子を含むサンプル液７だけを任意の位置に安定して
細く流すことを特徴とする。In order to realize stable flow of the sample liquid 7 containing particles, the present invention sets the nozzle ejection Reynolds number Ran to 5 <
By setting Ren < 25 and creating a laminar flow state, only the sample liquid 7 containing particles is stably and thinly flowed to an arbitrary position.
以下、本発明の一実施例を第１図、第３図及び第４図に
従って説明する０本発明によるフローセルノは粒子を含
むサンプル液導入管２、鞘状液導入管３、フローセル底
部４、オリフィス５．オリフィス５オリフイス下降管６
なとから構成されている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 4. The flow cell according to the present invention includes a sample liquid introduction tube 2 containing particles, a sheath-like liquid introduction tube 3, a flow cell bottom 4, Orifice 5. Orifice 5 Orifice downcomer 6
It is composed of.
第１図における流動系の粒子を含んだサンプル液７がポ
テンシャル流によって縮流する領１０では、液全体の流
線は直線的に縮流する。この時の粒子を含んだサンプル
液７の縮流角度αは１次のようになる。In a region 10 in FIG. 1 where the sample liquid 7 containing particles in the fluid system contracts due to the potential flow, the streamlines of the entire liquid contract linearly. At this time, the contraction angle α of the sample liquid 7 containing particles becomes linear.
ここで
ｄｏ ；オリテイス径
Ｑｓａ：粒子を含んだサンプル液
Ｑｔ；サンプル液、鞘状液８流量
θ：フローセルオリフイス流入角
すなわち、粒子を含んだサンプル液と鞘状液の流量フロ
ーセルオリフィス流入角θによってフローセル１内の粒
子を含んだサンプル液７の流動が影響され１粒子を含ん
だサンプル液７の流量が過大になると、層流状態で液全
体がオリフィス５に縮流しなくなり、ノズル２から粒子
を含んだサンプル液７がジェットのままオリフィス５に
衝突する。Here, do; orifice diameter Qsa: sample liquid containing particles Qt; sample liquid, sheath liquid 8 flow rate θ: flow cell orifice inflow angle, that is, the flow rate of the sample liquid containing particles and sheath liquid according to the flow cell orifice inflow angle θ If the flow of the sample liquid 7 containing particles in the flow cell 1 is affected and the flow rate of the sample liquid 7 containing one particle becomes excessive, the entire liquid will no longer converge into the orifice 5 in a laminar flow state, and the particles will be removed from the nozzle 2. The sample liquid 7 contained therein collides with the orifice 5 as a jet.
粒子を含んだサンプル液７が、鞘状液８とともにポテン
シャル縮流となってオリフィス５に流入すれば、層流状
態では、粒子を含んだサンプル液は任意の位置に流れる
。その時の流れの径は次のようになる。If the sample liquid 7 containing particles flows into the orifice 5 together with the sheath-shaped liquid 8 as a potential contraction flow, the sample liquid containing particles flows to an arbitrary position in a laminar flow state. The diameter of the flow at that time is as follows.
つまり、オリディス５径を一定にすれば、粒子を含んだ
サンプル液７の流れの径は、サンプル液７、鞘状液８流
量に依存することになる。前述の流量関係を考慮して、
層流状態でポンシャル縮流を実現しうる範囲であれば、
粒子を含んだサンプル液７、鞘状液８流量を制御するこ
とによって、サンプル液７の流れの怪を細くすることは
可能である。In other words, if the diameter of the oridis 5 is kept constant, the diameter of the flow of the sample liquid 7 containing particles will depend on the flow rates of the sample liquid 7 and the sheath liquid 8. Considering the above flow rate relationship,
As long as it is within the range where ponsial contraction can be achieved in laminar flow,
By controlling the flow rates of the sample liquid 7 containing particles and the sheath liquid 8, it is possible to narrow the flow of the sample liquid 7.
次に、前記実施例に基づいて製作したフローセルにおけ
る実験結果を示す。第２図は、実験に使用したフローセ
ル２０であり、このフローセル２０のオリフィス２３部
分の詳細は第３図に示す。Next, experimental results for a flow cell manufactured based on the above example will be shown. FIG. 2 shows a flow cell 20 used in the experiment, and details of the orifice 23 portion of this flow cell 20 are shown in FIG.
このフローセル２０においては、ノズル２３径ｄｎ及び
ノズル２１、オリフィス２３間隔Ｑがそれぞれ
（ｄｎ、Ｑ） ： （０，３６，５，３９９） ｆ （
０，４５１７９２５） ｔ（０，６１，５，７９） （
＋ａｍ）
の場合、ジェット領域での粒子を含むサンプル液のジェ
ット広がり角βは、ノズル噴出レイノルズ数Ｒｅｎが５
＜Ｒａｎ２５においてｔａｎβｏｏＲ６１−”・”によ
り得られ、この時ジェットは、安定した層流フリージェ
ットになる。In this flow cell 20, the diameter dn of the nozzle 23 and the interval Q between the nozzle 21 and the orifice 23 are (dn, Q): (0, 36, 5, 399) f (
0,4517925) t(0,61,5,79) (
+ am), the jet divergence angle β of the sample liquid containing particles in the jet region is determined by the nozzle ejection Reynolds number Ren of 5.
<obtained with tanβooR61-"・" at Ran25, at which time the jet becomes a stable laminar free jet.
ポテンシャル領域での、ポテンシャル縮流の限界流量比
は（ｄ ｎ ）＝ （０，３６，５，３９） （ｍ ｍ
）のときＱ ｓ ａ ／ Ｑ ｓ ｅ ＝ ０ 、０
０２であった。さらにこの範囲で流量を制御し得られた
粒子を含むサンプル液の細い流れは、ｄｏ＝１２２μに
おいてｄｓａ＝６．９３μであった。In the potential region, the critical flow rate ratio of potential contraction flow is (d n ) = (0, 36, 5, 39) (m m
) when Q s a / Q s e = 0, 0
It was 02. Further, the thin flow of the sample liquid containing particles obtained by controlling the flow rate within this range had dsa = 6.93μ at do = 122μ.
以上のように本発明によれば、広い流路のフローセル内
の粒子を含むサンプル液の流れを制御できるので、粒子
を含むサンプルを任意の位置に細状の流れが得られ、セ
ルソータ、血球カウンタなどに代表される細胞計測機器
において、計即精度向上のための位置決め及び高速処理
を実現するためのフロー系の確立できる。As described above, according to the present invention, it is possible to control the flow of a sample liquid containing particles in a flow cell with a wide flow path, so a narrow flow of a sample containing particles can be obtained at an arbitrary position, and a cell sorter, a blood cell counter, etc. It is possible to establish a flow system for positioning and high-speed processing to improve instantaneous measurement accuracy in cell measurement equipment such as the following.
第１図は、フローセル内の流動状態図、第２図は、ノズ
ル噴出レイノズル数とジェットの広がり角の正接ｔａｎ
βとの関係図、第３図は、本発明の制御方法の一実施例
を示すフローセル詳細図、第４図は第３図におけるフロ
ーセルに使用したオリフィスの詳細図である。
１．２０・・・フローセル、２，２１・・・粒子を含む
サンプル液導入管、ノズル、３，３２・・・鞘状液導入
管、５，２３・・・オリフィス、６，２４・・・オリフ
ィス下降管、７・・・粒子を含むサンプル液、８・・・
鞘状液、９・・・ジェット領域、１０・・・ポテンシャ
ル縮流Ｙ １ 図
ｚ Ｚ 図
積出ＲｅｙｎａｌｔＬｓ数 Ｒｅｈ
１図Figure 1 is a diagram of the flow state in the flow cell, and Figure 2 is the tangent tan of the number of nozzles ejecting Ray nozzles and the jet spread angle.
FIG. 3 is a detailed diagram of a flow cell showing an embodiment of the control method of the present invention, and FIG. 4 is a detailed diagram of an orifice used in the flow cell in FIG. 3. 1.20... Flow cell, 2, 21... Sample liquid introduction tube containing particles, nozzle, 3, 32... Sheath-shaped liquid introduction tube, 5, 23... Orifice, 6, 24... Orifice descending pipe, 7... sample liquid containing particles, 8...
Sheath liquid, 9...Jet region, 10...Potential contracture Y 1 Figure z Z Figure Unloaded Reynolds Ls number Reh 1 Figure
Claims (1)
、この液体に対する鞘状流を生ぜしめる鞘状液の導入管
と、フローセルを流通したこれらの液体が流入するオリ
フィスとからなるフローセルにおいて、粒子を含むサン
プル液噴出レイノズル数Ｒｅｎを５＜Ｒｅｎ＜２５にす
ることを特徴とするフローセルの制御方法。1. A flow cell consisting of an introduction tube for a sample liquid containing suspended particles, an introduction tube for a sheath-like liquid that generates a sheath-like flow for this liquid, and an orifice into which these liquids that have passed through the flow cell flow. A flow cell control method characterized in that the number Ren of Ray nozzles ejecting a sample liquid containing particles is set to 5<Ren<25.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60243944A JPS62105030A (en) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | Control method for inner laminar sheath flow of flow cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60243944A JPS62105030A (en) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | Control method for inner laminar sheath flow of flow cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105030A true JPS62105030A (en) | 1987-05-15 |
Family
ID=17111357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60243944A Pending JPS62105030A (en) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | Control method for inner laminar sheath flow of flow cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62105030A (en) |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP60243944A patent/JPS62105030A/en active Pending
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