侧向流层析液样流动模型、仿真方法及应用技术

本申请涉及了一种侧向流层析液样流动模型、仿真方法及应用，首先获取侧向流层析载体的几何尺寸参数，根据几何尺寸参数构建侧向流层析载体的几何模型并划分网格，然后根据控制方程和有限元分析方法进行仿真计算，能够模拟侧向流层析载体中的液样流动过程。本模型可以较好地模拟侧向流层析载体中液流速度变化过程和液样流动传递过程，可以研究侧向流层析技术当中影响液样流动速度的因素。术当中影响液样流动速度的因素。术当中影响液样流动速度的因素。

【技术实现步骤摘要】
侧向流层析液样流动模型、仿真方法及应用


[0001]申请实施例涉及侧向流层析仿真
，尤其涉及一种侧向流层析液样流动模型、仿真方法及应用。

技术介绍

[0002]侧向流层析(lateral flow assay)是20世纪90年代在单克隆抗体技术、胶体金免疫层析技术、核酸分子杂交技术和新材料技术基础上发展起来的一项新型体外诊断技术。具有快速、简便、单人份检测、经济的优点。现已广泛应用于医学检测、食品质量监测、环境监测、农业和畜牧业、出入境检验检疫、法医定案等领域。
[0003]侧向流层析主要分为免疫层析和核酸层析，侧向流层析的广泛应用使得对该技术的准确性和灵敏度有更高要求，通过实验方法确定材料的选择提高检测灵敏度虽然有效，但是耗费时间周期较长，也缺少对影响因素的准确描述。

技术实现思路

[0004]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0005]本公开实施例的主要目的在于提出一种侧向流层析液样流动模型、仿真方法及应用。能实现对侧向流层析载体中的液样流动过程进行模拟，通过模型可研究影响液样流动速度的因素。
[0006]为实现上述目的，本公开实施例的第一方面提出了一种侧向流层析液样流动模型，所述侧向流层析液样流动模型包括：
[0007]几何模型构建单元，用于获取侧向流层析载体的几何尺寸参数，根据所述几何尺寸参数构建几何模型并对所述几何模型的计算区域在空间上进行网格划分；
[0008]边界条件获取单元，用于在所述几何模型中模拟所述侧向流层析载体的边界结构；
[0009]仿真计算运行单元，用于根据控制方程和有限元分析方法对液样流动进行仿真计算，以得到仿真结果；其中，所述控制方程通过质量守恒方程、Darcy定律、Van Genuchten模型和Young
‑
Laplace方程确定。
[0010]在一些实施例中，所述侧向流层析液样流动模型还包括修正单元，用于根据对比结果修正模型的参数和边界条件；其中，所述对比结果是根据所述仿真结果与所述侧向流层析载体的实际实验结果进行对比得到。
[0011]在一些实施例中，所述控制方程包括：
[0012][0013][0014][0015]其中，φ表示材料介质的孔隙率，s表示液体饱和度，μ表示液体动力粘度，F
k
(s)表示渗透率，F
p
(s)表示压力，ρ表示液体密度，g表示重力加速度，h表示水头高度；k
s
表示材料饱和渗透率，l、m表示模型参数，σ表示空气
‑
液体表面张力，θ表示接触角，r表示材料有效毛细管半径。
[0016]在一些实施例中，所述修正单元根据所述对比结果修正所述液样流动模型的侧边通量边界条件；其中，所述修正所述液样流动模型的侧边通量边界条件包括：
[0017][0018]其中，V表示流体速度，n
qs
表示阻抗参数。
[0019]在一些实施例中，所述修正单元根据所述对比结果修正所述液样流动模型的入口通量边界条件；其中，所述修正所述液样流动模型的入口通量边界条件包括：
[0020][0021]式中，A表示边界单元面积，h
t
表示水头高度。
[0022]在一些实施例中，所述几何模型构建单元对所述几何模型的计算区域在空间上进行自由四边形网格划分或自由三角形网格划分。
[0023]在一些实施例中，所述几何模型构建单元采用COMSOL Multiphysics或Fluent构建所述几何模型。
[0024]为实现上述目的，本公开实施例的第二方面提出了一种侧向流层析液样流动模型仿真方法，所述侧向流层析液样流动模型仿真方法包括步骤：
[0025]获取侧向流层析载体的几何尺寸参数，根据所述几何尺寸参数构建几何模型；
[0026]针对所述几何模型的计算区域在空间上进行网格划分；
[0027]模拟所述侧向流层析载体的边界结构；
[0028]基于质量守恒方程、Darcy定律、Van Genuchten模型和Young
‑
Laplace方程确定控制方程；
[0029]基于所述几何模型，采用控制方程和有限元分析方法对液样流动进行仿真计算，得到仿真结果。
[0030]在一些实施例中，所述仿真计算的迭代过程包括：通过前一次的液体饱和度计算当前一次的流体速度，通过所述当前一次的流体速度采用系数形式偏微分方程计算当前一次的液体饱和度，通过所述当前一次的液体饱和度计算下一次的流体速度，并依次类推，直至达到设定的仿真时间，结束迭代。
[0031]或者，所述仿真计算的迭代过程包括：通过前一次的压力分布计算当前一次的流体速度，通过所述当前一次的流体速度采用系数形式偏微分方程计算当前一次的压力，通过所述当前一次的压力计算下一次的流体速度，并依次类推，直至达到设定的仿真时间，结束迭代。
[0032]在一些实施例中，所述侧向流层析液样流动仿真方法还包括：根据所述仿真结果
与侧向流层析载体的实际实验结果进行对比，得到对比结果；根据所述对比结果修正所述液样流动模型的参数和边界条件。
[0033]为实现上述目的，本公开实施例的第三方面提出了侧向流层析液样流动模型仿真方法的应用，将所述侧向流层析液样流动模型仿真方法应用于制备侧向流层析试剂盒，其中，所述侧向流层析载体为层析试纸卡，试纸卡为试剂盒的关键检测部分，通过所述侧向流层析传质反应模型仿真方法可以分析侧向流层析技术的影响因素，为侧向流层析载体的结构设计提供参考和指导。
[0034]本申请提供了一种侧向流层析液样流动模型和仿真方法，首先获取侧向流层析载体的几何尺寸参数，根据几何尺寸参数构建侧向流层析载体的几何模型并划分网格，然后根据控制方程和有限元分析方法进行仿真计算，能够模拟侧向流层析载体中的液样流动过程。本模型和仿真方法可以较好地模拟侧向流层析载体中液流速度变化过程和液样流动传递过程，可以研究侧向流层析技术当中影响液样流动速度的因素，进而可用于指导侧向流层析载体的结构设计，可应用于侧向流层析试剂盒的制备。
[0035]可以理解的是，上述第二方面至第三方面与相关技术相比存在的有益效果与上述第一方面与相关技术相比存在的有益效果相同，可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是本申请一个实施例提供的侧向流层析液样流动模型结构示意图；
[0038]图2是本申请一个实施例提供的侧向流层析液样流动模型仿真方法的流程示意图；
[0039]图3是本申请一个实施例提供的模型几何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧向流层析液样流动模型，其特征在于，所述侧向流层析液样流动模型包括：几何模型构建单元，用于获取侧向流层析载体的几何尺寸参数，根据所述几何尺寸参数构建几何模型并对所述几何模型的计算区域在空间上进行网格划分；边界条件获取单元，用于在所述几何模型中模拟所述侧向流层析载体的边界结构；仿真计算运行单元，用于根据控制方程和有限元分析方法对液样流动进行仿真计算，以得到仿真结果；其中，所述控制方程通过质量守恒方程、Darcy定律、Van Genuchten模型和Young
‑
Laplace方程确定。2.根据权利要求1所述的侧向流层析液样流动模型，其特征在于，所述侧向流层析液样流动模型还包括修正单元，用于根据对比结果修正模型的参数和边界条件；其中，所述对比结果是根据所述仿真结果与所述侧向流层析载体的实际实验结果进行对比得到。3.根据权利要求1或2所述的侧向流层析液样流动模型，其特征在于，所述控制方程包括：括：括：其中，φ表示材料介质的孔隙率，s表示液体饱和度，μ表示液体动力粘度，F
k
(s)表示渗透率，F
p
(s)表示压力，ρ表示液体密度，g表示重力加速度，h表示水头高度；k
s
表示材料饱和渗透率，l、m表示模型参数，σ表示空气
‑
液体表面张力，θ表示接触角，r表示材料有效毛细管半径。4.根据权利要求2所述的侧向流层析液样流动模型，其特征在于，所述修正单元根据所述对比结果修正所述液样流动模型的侧边通量边界条件；其中，所述修正所述液样流动模型的侧边通量边界条件包括：其中，V表示流体速度，n
qs
表示阻抗参数。5.根据权利要求2所述的侧向流层析液样流动模型，其特征在于，所述修正单元根据所述对比结果修正所述液样流动模型的入口通量边界条件；其中，所述修正所述液样流动模型的入口通量边界条件包括：式中，A表示边...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海，陈海梅，王海林，杨祥良，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：