本發(fā)明涉及一種流式細(xì)胞儀，尤其是一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)，屬于生物醫(yī)學(xué)檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

流式細(xì)胞儀(flowcytometry)一般包括：光學(xué)系統(tǒng)、液流系統(tǒng)、檢測與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，有些流式細(xì)胞儀還包括細(xì)胞分選系統(tǒng)，是一種可以快速、準(zhǔn)確、客觀、并能同時(shí)檢測單個(gè)細(xì)胞多項(xiàng)物理和生物學(xué)特征的高科技生物醫(yī)學(xué)檢測儀器，廣泛應(yīng)用于生物細(xì)胞特性的研究及其定量研究。

如圖1-fsc接收系統(tǒng)光路示意圖所示：細(xì)胞在液柱中與激光束相交時(shí)向周圍360°立體角方向散射光線，散射光的強(qiáng)弱與細(xì)胞大小、形狀、胞內(nèi)顆粒折射等有關(guān)且不依賴任何細(xì)胞樣品的制備技術(shù)，因此，被稱為細(xì)胞的物理參數(shù)或固有參數(shù)。

激光束照射細(xì)胞生產(chǎn)的散射光分為前向角散射(forwardscatter，簡稱fsc)和側(cè)向角散射(sidescatter，簡稱ssc)。

如圖2-fsc接收系統(tǒng)安裝位置示意圖所示：fsc接收系統(tǒng)是流式細(xì)胞儀用于細(xì)胞前向角散射光檢測與數(shù)據(jù)處理的前端信號(hào)采集部件，主要包括光電傳感器和與光電傳感器輸出端連接的跨阻放大器(trans-impedanceamplifier，簡稱tia)，其安裝位置和激光、細(xì)胞檢測區(qū)處于同一垂直高度，且fsc與激光束偏離度在1～6°范圍之內(nèi)，fsc接收系統(tǒng)接收的信號(hào)方向與激光束方向一致，主要用于檢測細(xì)胞或微粒的相對(duì)大小和截面積等表面物理屬性。

實(shí)際測量中，影響fsc的因素很多，特別是對(duì)于固定后的細(xì)胞，由于其質(zhì)膜的破壞程度不同，導(dǎo)致散射光與細(xì)胞直徑的關(guān)系變得非常復(fù)雜，這種情況下，通常的做法是在流式細(xì)胞儀中選取fsc輸出的一個(gè)值作為閾值，以排除樣本中碎片和鞘液中小顆粒的影響，避免對(duì)被測細(xì)胞fsc的干擾。

流式細(xì)胞儀fsc接收系統(tǒng)受到的干擾主要來自兩個(gè)方面，一是接收的光信號(hào)中包含的背景光噪聲干擾，二是電路自身引入的電噪聲干擾；此外，由于生物細(xì)胞的大小不一，其大小從0.2～20μm不等，因此，作為主要用于測量細(xì)胞形態(tài)的流式細(xì)胞儀來說，需要流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)具有較好的降噪能力和較寬的量程，唯此才能滿足不同細(xì)胞的探測、獲取較為精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)。

但現(xiàn)有技術(shù)中，尚缺乏較好的低噪聲、寬量程的流式細(xì)胞儀fsc接收系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在：提供一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中缺乏較好的低噪聲、寬量程流式細(xì)胞儀fsc接收系統(tǒng)的不足，滿足科研工作的需要。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

這種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)，包括光電傳感器和與光電傳感器輸出端連接的跨阻放大器，還包括可控增益放大器、dc反饋電路和差分運(yùn)放器，所述可控增益放大器的輸入端與所述跨阻放大器輸出端連接，所述dc反饋電路其輸入端和輸出端分別與所述可控增益放大器的輸出端和所述跨阻放大器的輸入端連接；所述可控增益放大器的輸出端與所述差分運(yùn)放器的輸入端連接。

進(jìn)一步，所述dc反饋電路包括第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端通過電阻r6與所述可控增益放大器的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端還通過電容c3與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端還通過電阻r5與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端電連接；所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端接地；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端依次通過電阻r4、電阻r3與所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端電連接；所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端還通過電容c2與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端電連接；所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接地；所述第二運(yùn)算放大器的輸出端還依次通過電阻r2、電阻r1與所述跨阻放大器的反相輸入端電連接。

進(jìn)一步，所述可控增益放大器的正極控制端與第一電壓反饋放大器的輸出端電連接，所述第一電壓反饋放大器的輸出端通過電阻r20與所述第一電壓反饋放大器的反相輸入端電連接，所述第一電壓反饋放大器的同相輸入端接地；所述可控增益放大器的負(fù)極控制端與第二電壓反饋放大器的輸出端電連接，所述第二電壓反饋放大器的輸出端與所述第二電壓反饋放大器的反相輸入端電連接；所述第二電壓反饋放大器的同相輸入端還依次通過電阻r17、電阻r15、電阻r18接第二電壓電源。

進(jìn)一步，所述差分運(yùn)放器的負(fù)極輸入端通過電阻r11與所述可控增益放大器的輸出端電連接，所述差分運(yùn)放器的負(fù)極輸入端還通過電阻r8與所述差分運(yùn)放器的正極輸出端電連接；所述差分運(yùn)放器的負(fù)極輸入端還通過電容c6與所述差分運(yùn)放器的正極輸出端電連接；所述差分運(yùn)放器的正極輸入端通過電阻r12與電源管理芯片電連接；所述差分運(yùn)放器的正極輸入端還通過電阻r16與所述差分運(yùn)放器的負(fù)極輸出端電連接；所述差分運(yùn)放器的正極輸入端還通過電容c10與所述差分運(yùn)放器的負(fù)極輸出端電連接。

進(jìn)一步，所述光電傳感器的輸入端通過電阻r7接第一電壓電源，所述光電傳感器的輸出端通過電阻r9與所述跨阻放大器的反相輸入端電連接。

進(jìn)一步，所述跨阻放大器的反相輸入端通過電阻r14與所述跨阻放大器的輸出端電連接，所述跨阻放大器的反相輸入端還通過電容c9與所述跨阻放大器的輸出端電連接；所述跨阻放大器的同相輸入端接地。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述fsc接收系統(tǒng)還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩能夠遮蔽整個(gè)所述fsc接收系統(tǒng)且與其外圍接地線連接。

所述屏蔽罩采用白洋銅金屬材料制作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明其有益效果和顯著進(jìn)步在于：

1)本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)，具有低噪聲、寬量程的特點(diǎn)，其總噪聲為115.12μv，量程可實(shí)現(xiàn)-10db～30db增益可調(diào)，可以適應(yīng)0.2～20μm不同大小細(xì)胞的精確檢測，滿足科研工作的需要；

2)本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)簡單、使用方便可靠，極具推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1為流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)光路示意圖；

圖2為流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)安裝位置示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)輸出單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)電路圖。

具體技術(shù)方案

下面結(jié)合附圖以及附圖說明和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例

如圖3本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及圖5本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)電路圖所示：

這種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)，包括光電傳感器d3和與光電傳感器d3輸出端連接的跨阻放大器u2，還包括可控增益放大器u3、dc反饋電路和差分運(yùn)放器，可控增益放大器u3與跨阻放大器u2輸出端連接，dc反饋電路其輸入端和輸出端分別與可控增益放大器u3的輸出端和跨阻放大器u2的輸入端連接；可控增益放大器的輸出端與差分運(yùn)放器的輸入端連接；差分運(yùn)放器較佳的是選用ths4521。

所述光電傳感器d3的輸入端通過電阻r7接第一電壓電源負(fù)5v,所述光電傳感器d3的輸入端還通過電容c7接地，電容c7對(duì)輸入端的第一電壓電源負(fù)5v進(jìn)行濾波處理；所述光電傳感器d3的輸出端通過電阻r9與所述跨阻放大器u2的反相輸入端電連接。

所述跨阻放大器u2的反相輸入端通過電阻r14與所述跨阻放大器u2的輸出端電連接，所述跨阻放大器u2的反相輸入端還通過電容c9與所述跨阻放大器u2的輸出端電連接；所述跨阻放大器u2的同相輸入端接地；所述跨阻放大器u2的電源輸入端v-、v+分別接第一電壓電源(負(fù)5v)n5v、第二電壓電源(正5v)p5v。

所述dc反饋電路包括第一運(yùn)算放大器u1a和第二運(yùn)算放大器u1b，所述第一運(yùn)算放大器u1a的反相輸入端通過電阻r6與所述可控增益放大器u3的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器u1a的反相輸入端還通過電容c3與所述第一運(yùn)算放大器u1a的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器u1a的反相輸入端還通過電阻r5與所述第一運(yùn)算放大器u1a的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器u1a的同相輸入端接地；所述第一運(yùn)算放大器u1a的電源輸入端v-、v+分別接第一電壓電源負(fù)5v、第二電壓電源正5v。

所述第一運(yùn)算放大器u1a的輸出端依次通過電阻r4、電阻r3與所述第二運(yùn)算放大器u1b的反相輸入端電連接，所述第一運(yùn)算放大器u1a的反相輸入端還通過電阻r4與開關(guān)二極管d1的一端連接，所述開關(guān)二極管d1的另一端接地，所述開關(guān)二極管d1的型號(hào)為bav99/sot；所述第二運(yùn)算放大器u1b的反相輸入端還通過電容c2與所述第二運(yùn)算放大器u1b的輸出端電連接；所述第二運(yùn)算放大器u1b的同相輸入端接地；所述第二運(yùn)算放大器u1b的輸出端依次通過電阻r2、電容c1接地；所述第二運(yùn)算放大器u1b的輸出端還依次通過電阻r2、電阻r1與所述跨阻放大器u2的反相輸入端電連接。

所述可控增益放大器u3的正極控制端與第一電壓反饋放大器u5a的輸出端電連接，所述第一電壓反饋放大器u5a的輸出端通過電阻r20與所述第一電壓反饋放大器u5a的反相輸入端電連接，所述第一電壓反饋放大器u5a的反相輸入端還通過電阻r19接可調(diào)電壓電源，所述第一電壓反饋放大器u5a的同相輸入端接地。所述第一電壓反饋放大器u5a的電源輸入端v-、v+分別接第一電壓電源負(fù)5v、第二電壓電源正5v。

所述可控增益放大器u3的負(fù)極控制端與第二電壓反饋放大器u5b的輸出端電連接，所述第二電壓反饋放大器u5b的輸出端與所述第二電壓反饋放大器u5b的反相輸入端電連接，所述第二電壓反饋放大器u5b的同相輸入端還通過電容c11接地，所述第二電壓反饋放大器u5b的同相輸入端還通過電阻r18接地；所述第二電壓反饋放大器u5b的同相輸入端還依次通過電阻r17、電阻r15接第二電壓電源正5v。所述可控增益放大器u3的電源輸入端v-、v+分別接第一電壓電源負(fù)5v、第二電壓電源正5v；所述可控增益放大器u3的端口fdbk接所述可控增益放大器u3的輸出端；所述可控增益放大器u3的端口comm接地。

所述差分運(yùn)放器u4的負(fù)極輸入端還通過電阻r11與所述可控增益放大器u3的輸出端電連接，所述差分運(yùn)放器u4的負(fù)極輸入端還通過電阻r8與所述差分運(yùn)放器u4的正極輸出端電連接；所述差分運(yùn)放器u4的負(fù)極輸入端還通過電容c6與所述差分運(yùn)放器u4的正極輸出端電連接；

所述差分運(yùn)放器u4的正極輸入端通過電阻r12與所述電源管理芯片u6電連接；所述電源管理芯片u6的端口vdd、shdn接第二電壓電源正5v，所述電源管理芯片u6的端口gnd接地；所述差分運(yùn)放器u4的正極輸入端還通過電阻r16與所述差分運(yùn)放器u4的負(fù)極輸出端電連接；所述差分運(yùn)放器u4的正極輸入端還通過電容c10與所述差分運(yùn)放器u4的負(fù)極輸出端電連接。

所述差分運(yùn)放器u4的端口pd、vs+分別通過高電導(dǎo)快速恢復(fù)二極管接第二電壓電源正5v；所述差分運(yùn)放器u4的端口pd、vs+還分別通過電容c4接地；所述差分運(yùn)放器u4的端口pd、vs+還分別通過電容c5接地。所述差分運(yùn)放器u4的端口vs-接地。

所述差分運(yùn)放器u4的端口vcom通過電阻r10接第二電壓電源正5v，所述差分運(yùn)放器u4的端口vcom還通過電容c8接地；所述差分運(yùn)放器u4的端口vcom還通過電阻r13接地。

其中：

光電傳感器較佳的是選用hamamatsu公司生產(chǎn)的硅光電二極管s1226-8bq；跨阻放大器選用的是opa657；可控增益放大器選用的是ad603。

采用hamamatsu公司生產(chǎn)的s1226-8bq硅光電二極管是因?yàn)槠浯翱诔叽邕m合于本發(fā)明所述的fsc光接收系統(tǒng)，且具有相對(duì)較小的結(jié)電容，有利于減小光輸入噪聲對(duì)本發(fā)明的干擾；

hamamatsu的s1226-8bq硅光電二極管其峰值感應(yīng)波長為720nm，暗電流為20pa，結(jié)電容為500pf，忽略tia的輸入電容，則cin＝500pf，這些參數(shù)決定了tia的噪聲放大倍數(shù)為gainnoise＝1+(cin/c9)＝1+(500/110)＝5.5。

跨阻放大器(簡稱tia)選用opa657是利用其具有的寬帶高增益、低輸入噪聲特點(diǎn)，opa657的帶寬bw＝275mhz(g＝10)，輸入噪聲為4.8nv/hz，反饋電容為110pf，反饋電阻為2.5k，若tia的帶寬被限制在約500khz之內(nèi)，則：

tia放大噪聲為：tianoise＝en×gainnoise×＝4.8×5.5×＝21.2μv；

tia電阻噪聲為：tiaresistor＝＝0.13×＝113.15μv；

tia總的噪聲為：tiatotal＝＝115.12μv；

可見，選用opa657其總的噪聲約為115.12μv，相當(dāng)于16bitadc的2個(gè)lsb，噪聲之小可以較好地滿足本發(fā)明的需要。

此外，opa657的反饋電阻為2.5k，反饋電容為110pf，構(gòu)成的lpf電路將帶寬限制在大概500khz左右，該帶寬正好適合本發(fā)明所述的流式細(xì)胞儀產(chǎn)生的高斯形狀信號(hào)的需要。

電路中可控增益放大器較佳的是選用ad603，ad603是低噪聲、90mhz的可變增益控制器，在輸入的模擬電壓控制下可實(shí)現(xiàn)－10db～30db的線性增益控制，可以滿足0.2～20μm不同大小細(xì)胞的檢測。

從圖5-本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)電路圖可以看到：電路中的u1構(gòu)成了一個(gè)dc反饋電路，在可控增益放大器u3的后端采樣直流電平，經(jīng)放大后反饋到標(biāo)示為u2的tia前端，在u2的輸入引腳2接入后消除光信號(hào)中的直流噪聲分量，從而保證u3輸出信號(hào)中無直流分量。

從圖5-本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)電路圖可以看到：由u4和u6構(gòu)成將可控增益放大器輸出的單端信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)輸出到采集卡。采用差分信號(hào)傳輸可以保持信號(hào)能夠長距離低噪聲傳輸，極大地降低外界對(duì)信號(hào)的干擾。

如圖4-本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)輸出單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)示意圖所示，單端信號(hào)經(jīng)過u4與u6可實(shí)現(xiàn)單端信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)輸出。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明提供的fsc接收系統(tǒng)還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩能夠遮蔽整個(gè)fsc接收系統(tǒng)且與其外圍接地線連接，屏蔽外界對(duì)fsc接收系統(tǒng)的電磁干擾和光線干擾。屏蔽罩采用白洋銅金屬材料制作。

由于fsc接收系統(tǒng)接收的是小信號(hào)，易受到外界環(huán)境的干擾，所以，整個(gè)fsc接收系統(tǒng)采用屏蔽罩屏蔽，就能有效地改善fsc接收系統(tǒng)的工作環(huán)境，保證檢測的準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠。

屏蔽罩使用白洋銅金屬材質(zhì)，是利用其價(jià)廉且容易焊接的特性。

綜上所述：本發(fā)明提供的一種流式細(xì)胞儀的fsc接收系統(tǒng)，具有低噪聲、寬量程的特點(diǎn)可以適應(yīng)0.2～20μm不同大小細(xì)胞的精確檢測，滿足科研工作的需要；本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)簡單、使用方便可靠，極具推廣應(yīng)用價(jià)值。

最后，有必要說明的是：上述內(nèi)容僅用于幫助理解本發(fā)明的技術(shù)方案，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制；本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容所做出的非本質(zhì)改進(jìn)和調(diào)整，均屬本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。