Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

10 Flusszytometrie 225
In jüngster Zeit wurde eine Vielzahl neuer Fluorochrome entwickelt, die
ein breites Spektrum für kombinatorische Färbung bilden und für die klinische
Routine bereits an Antikörper gekoppelt ” ready to use“ geliefert werden.
10.3.4 Hydrodynamik von ” Jet-in-Air“-Tröpfchensortern
Während man bei Küvetten von einer laminaren Strömung mit einem vollständig
ausgebildeten paraboloiden Strömungsprofil ausgehen kann, welches
dem Hagen-Poiseulle-Gesetz folgt, sind Jet-in-Air“-Systeme hydrodynamisch
”
komplexer und verfügen über verschiedene variable Parameter, die die Sortierung
beeinflussen können. Daher sollen einige physikalische Aspekte hierzu
am konkreten Beispiel einer typischen Flussdüse dargestellt werden.
Die Abhängigkeit der Flussgeschwindigkeit vom Hüllstromdruck p lässt
sich durch die Bernoulli-Gleichung abschätzen:
p = ρ � 2
v1 − v
2
2� 2 ,
v2 = mittlere Hüllstromgeschwindigkeit, v1 = mittlere Jetgeschwindigkeit, ρ
Dichte der Hüllstromflüssigkeit.
Durch die hydrodynamische Fokussierung in der Düse gilt
vjet ≫ vHuellstrom ,
sodass
�
2p
vjet =
ρ
wird. Mit der Annahme von Wasser als Hüllstrom und der Druckangabe in
[psi] (1 psi = 6,89 · 103 Pa; typisch für amerikanische Geräte) gilt
vjet =3,7 √ �
m
�
p .
s
Bei einer Düsenöffnung von z.B. 84 µm Durchmesser und einer mittleren
Geschwindigkeit v von 10 m/s am Düsenausgang ergibt sich für Wasser bei
Raumtemperatur eine Reynolds-Zahl
Re = dρv
= 840 ,
η
(d =Düsendurchmesser; ρ =Dichte;η = dynamische Viskosität), d.h. die
Bedingungen für laminare Strömung (Re ≤ 2000) sind erfüllt.
Die zylindrische Öffnung des Lagersteins formiert einen Flüssigkeitsstrahl
von 76 µm Durchmesser. Benutzt man für eine Rohrströmung das Gesetz von
Hagen-Poiseuille und eine Reibungskraft
F =2πrlηdv/dr ,