多通道流式细胞分析系统对悬液中处于高速、直线流动的单细胞或其他微粒的散射光信号和(或)荧光信号进行检测,进而实现高速、逐一、多参数的定量分析。多通道流式细胞分析系统作为一种高通量单细胞临床检验分析仪器,在细胞生物学、临床医学、细胞遗传学、生殖学、制药学、免疫学、基础医学和临床疾病检验等多个领域具有广泛的应用。目前多通道流式细胞分析系统的关键技术主要由国外几家公司把持,对各功能模块中关键技术进行理论及工程实现方面的研究具有重大意义。另外,在流动室结构设计、核流流速稳定性评估、基于散射光的细胞预分群、流式荧光寿命测量以及荧光补偿等方面仍需要突破。本文以多通道流式细胞分析系统中层流形成、激发光光斑整形、散射光激发及收集检测、多色荧光分光收集、光电转换、电信号处理、数据传输及软件分析等处理过程为技术牵引,针对常规分析型流式细胞分析系统的气液路模块、光路模块、电子电路模块和软件分析模块中的关键技术问题,面向工程应用,通过研究核流宽度及流速稳定性评估方法、光斑整形方法及光强分布特性、散射光检测方法、荧光补偿算法及脉冲表征方法,确定流式细胞分析系统测量过程中主要误差来源,据此提出一系列优化方法减小测量误差并提高测量稳定性。完成的主要研究工作和成果总结如下:1)针对单鞘液入口流动室结构存在样本液两侧压力不一致导致核流宽度不稳定的问题,设计了一种双鞘液进样流动室结构。分别对0°、60°及90°双鞘液入口结构进行了聚焦效果仿真及实验验证;对双鞘液平行进样结构进行了实验验证,可以实现核流宽度的稳定、可控。实验结果表明低速、中速、高速的核流宽度平均值分别为8.38μm (最大误差1.42μm,标准差0.70μm)、13.73μm (最大误差1.27μm,标准差0.71μm)、20.11μm (最大误差1.09μm,标准差0.59μm)。2)针对流动室内微流道空间狭小,无法直接对核流宽度及流速稳定性进行评估的问题,提出基于图像分析的核流稳定性评估方法。对核流显微图像进行分析,提出基于一阶导数极值点的核流宽度判定方法对核流宽度稳定性进行评估;利用高速相机对微球拖尾图像进行采集,实现对核流流速稳定性评估,并搭建了实验系统,分别利用4种粒径标准微球在3种流速下进行了实验验证。3)针对前向散射光单片检测方法无法实现粒径及折射率有效识别的问题,提出了一种基于阵列光电探测的前向散射光检测方法,实现了前向散射光角度分布特性的准确聚类。搭建了阵列探测实验系统,并利用4种粒径、4种折射率的标准微球进行了实验验证。对不同折射率微球的最大聚类误差为4.51%,对不同粒径微球的最大聚类误差为2.55%。4)针对荧光寿命时域及频域测量系统成本高、结构复杂的问题,根据流式脉冲信号特性,提出了一种基于荧光脉冲时延估计结合硬件系统时延标定的荧光寿命检测方法。利用一种基于互相关算法的高精度时延估计算法对荧光脉冲与散射光脉冲之间的时延进行测量,并将时延估计结果与高斯拟合结果进行对比,对该方法的可行性进行验证;搭建了流式荧光寿命检测系统,并利用CD3-FITC,CD8-PE及CD4-PC5三种荧光染料进行了实验验证。5)针对荧光测量存在非线性及光谱重叠影响的问题,提出了一种基于时延估计的光谱重叠荧光信号表征方法。对光谱重叠导致的荧光脉冲峰值位置变化以及观测信号的组成进行了分析,提出基于荧光寿命的双色荧光补偿算法对重叠光谱进行剔除。搭建了双色荧光补偿实验系统,并利用双色荧光染料进行了实验验证。最终测得两种荧光染料的荧光寿命分别为8.51 ns (标准差0.49 ns)和4.63 ns (标准差 0.13 ns)。