1.概述

 

流式細胞分析儀是利用流式細胞技術(shù)進(jìn)行單細胞定量分析和分選的醫用體外診斷設備。流式細胞技術(shù)是免疫細胞化學(xué)技術(shù)、流體力學(xué)技術(shù)、激光光學(xué)、電子和計算科學(xué)等綜合的高技術(shù)產(chǎn)物。流式細胞分析儀主要由光學(xué)系統、液路系統、信號檢測系統、數據傳輸分析系統等組成，具有高速、高精度、高準確性等優(yōu)點(diǎn)，是當代最先進(jìn)的細胞定量分析儀器。

 

2.硬件層面的設計考慮及要點(diǎn)

 

流式細胞分析儀系統集成較復雜，包括流體控制系統（控制樣本移動(dòng)及廢液排放）、光學(xué)系統（光源及光信號接收檢測）、電信號處理系統（光電信號轉換及電信號濾波放大）、環(huán)境監測及控制系統（監測溫濕度、壓力等并進(jìn)行相應控制）、電源管理系統（各電路子模塊供電）、數據處理系統（運行算法分析數據）等。

 

2.1.基于流式細胞分析儀系統特性，以下是必須考慮的設計要點(diǎn)：

 

●    高速高精度模擬信號處理

●    溫度控制對于細胞和測量極為重要

●    高精度自動(dòng)控制（溫度、液位、機械動(dòng)作等）

 

2.2.模擬電信號處理系統硬件設計要點(diǎn)

 

●    流壓轉換的跨阻放大器需要低偏置電流、高輸入阻抗、低噪聲、低失調運算放大器

●    高速、高精度、同步采樣ADC

●    低噪聲且穩定的高PSRR電源

●    低噪聲且動(dòng)態(tài)可調的激光恒流源

 

2.3.環(huán)境監測系統硬件設計要點(diǎn)

 

●    高精度溫度采集器件

●    穩定高效的加熱/制冷控制器

●    精確的液位測量器件

 

3.硬件方案設計細化

 

3.1. 模擬電信號處理系統

 

3.1.1.主信號鏈硬件方案

 

 

激光入射細胞鞘流通道，散射光分別由不同角度的3個(gè)PD接收。光電流經(jīng)過(guò)流壓轉換，程控放大，再由ADC采集。由于3路信號同步并且采樣速率高，因此需要選用高速并行ADC，并且由FPGA來(lái)控制，實(shí)現高速并行同步采集。

 

主要器件選型表

 

 

3.1.2. 低噪聲且動(dòng)態(tài)可調的激光恒流源硬件方案

 

 

通用運放AD8542加N溝道MOS管構成恒流源，驅動(dòng)激光管。利用激光器自帶的PD反饋，實(shí)時(shí)調節恒利源電流，使激光輸出穩定。通過(guò)可調電阻RP1還可以手動(dòng)調節恒流源電流來(lái)控制激光功率。

 

3.2. 環(huán)境監測系統

 

3.2.1. 溫控系統

 

溫控系統分為制冷及加熱兩部分，制冷部件用于存儲試劑，加熱部件用于檢測組件的保溫（恒溫37℃）?；谂翣栙N的特性，加熱制冷都可以應用（只需交換電流方向）。本方案選用ADI公司單芯片方案（ADN8834）：

 

●    內置低內阻H橋

●    內置TEC電壓電流檢測電路

●    可驅動(dòng)NTC和RTD溫度傳感器

●    內置兩個(gè)高性能運放可用于溫度設置

●    可獨立設置TEC制冷和加熱電流限值

●    內置2.5V高精度參考源

 

 

恒溫制熱方案

 

 

數控溫度可調的制冷方案

 

 

內置運放2反向端與輸出端直連構成跟隨器，同相端用DAC控制，用于溫度調節。內置運放1外接NTC用于測溫，運放1輸出端信號給ADC，構成溫度閉環(huán)，可以實(shí)現數字PID來(lái)實(shí)時(shí)調節制冷溫度。

 

3.2.2.液位檢測方案

 

液位檢測方法較多，本方案選用業(yè)界較流行的電容傳感方式。選用ADI公司的電容傳感器AD7745：

 

內置24位Σ-Δ型ADC

 

精度：4 fF

 

數據更新率：10 Hz to 90 Hz

 

I2C數字接口

 

 

關(guān)于世健——亞太區領(lǐng)先的元器件授權代理商

 

世健是完整解決方案的供應商，為亞洲電子廠(chǎng)商包括原設備生產(chǎn)商(OEM)、原設計生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務(wù)提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設計及供應鏈管理服務(wù)。世健與供應商及電子廠(chǎng)商緊密協(xié)作，為新的科技與趨勢作出定位，并幫助客戶(hù)把這些最先進(jìn)的科技揉合于他們的產(chǎn)品當中。集團分別在新加坡、中國及越南設有研發(fā)中心，專(zhuān)業(yè)的研發(fā)團隊不斷創(chuàng )造新的解決方案，幫助客戶(hù)提高成本效益并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設計可應用于工業(yè)、無(wú)線(xiàn)通信及消費電子等領(lǐng)域。世健是新加坡的主板上市公司，總部設于新加坡，擁有約650名員工，業(yè)務(wù)范圍已擴展至亞太區40多個(gè)城市和地區，遍及新加坡、馬來(lái)西亞、泰國、越南、中國、印度、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個(gè)國家。世健集團在2020年的年營(yíng)業(yè)額超過(guò)11億美元。1993年，世健在香港設立區域總部——世健系統（香港）有限公司，正式開(kāi)始發(fā)展中國業(yè)務(wù)。目前，世健在中國擁有十多家分公司和辦事處，遍及中國主要大中型城市。憑借專(zhuān)業(yè)的研發(fā)團隊、頂尖的現場(chǎng)應用支持以及豐富的市場(chǎng)經(jīng)驗，世健在中國業(yè)內享有領(lǐng)先地位。

 

 

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