血液分析系统对采样模块有哪些新要求

2009年04月30日 14:04    贾延安
关键词: 采样 , 模块 , 血液分析
血液分析方式有几种,采用的技术包括阻抗测量以及流式细胞计数。虽然这两种设计都有特殊的要求和困难,但它们都依赖精确、可靠和可重复的数据采集进行分析。想要了解设计过程中的注意事项和器件选择技巧吗?请看本文。血液分析方式有几种,采用的技术包括阻抗测量以及流式细胞计数。虽然这两种设计都有特殊的要求和困难,但它们都依赖精确、可靠和可重复的数据采集进行分析。此外,高速和宽带宽也至关重要。流式细胞仪和阻抗测量系统设计通常由激励发生器、数据采集系统、应用处理器以及满足这些功能单元所需的各种器件组成。
阻抗测量系统


频率信号加载到血液样品中,以测量其响应及将其数字化。

阻抗测量系统可对液体或样品的组成提供准确和快速的分析。首先对待测样品施加用户可选择的频率激励信号,以产生阻抗变化,然后根据样品引发的阻抗变化进行分析。检查产生的阻抗信号预示着正在进行什么样的分析。例如,在血液样品中添加已知菌株的病毒时,就发生抗原反应,产生化学物质,改变血液阻抗。通过在不同的频率范围进行这种试验,就可能检测出病毒的具体菌株。
AD5933是一款灵活的单芯片阻抗数字转换器,能够产生不同的激励频率并且分析阻抗频谱。它具有100Ω~10MΩ阻抗测量范围、高达100kHz(0.1Hz分辨率)的可编程激励信号以及包含实部和虚部的数据输出,允许计算每个频率点上阻抗的相位和幅度。AD5934的特性与AD5933相同,但AD5934的阻抗测量范围是0.1Ω~500 kΩ,频率范围高达200kHz。AD5933和AD5934 都采用16引脚SSOP封装。
ADuC7021精密模拟微控制器是一款完整集成的数据采集片上系统(SoC),它包含ARM7TDMI微控制器(MCU)内核和12位、1MSPS ADC。内置精密数模转换器、模数转换器以及闪存微控制器。ADuC7021采用40引脚LFCSP封装。


不同频率下样品的光谱分布图。

本文下一部分将介绍流式细胞仪的系统设计以及可采用的器件。
流式细胞仪
在流式细胞仪系统中,细微粒子悬浮在流动液体中,每个细胞都要同时进行物理和化学特性检测。当待测的染色细胞流过试样管并且经过光源的前端时,对细胞中或附加到细胞上的荧光化学物质进行分析。使用光电二极管测量每个细胞发出的光强,通过分析光强的变化,就可以确定每个细胞物理和化学结构的不同类型信息。
为了实现与光电检测器输出兼容,要求放大级能提供宽带宽、低偏置电流和低输入电容,以保证精密的信号检测;同时,为了确保有限的失真和系统速度,放大级还要求快速建立时间。AD8616非常适合用于光电二极管传感器的反馈环路。它是一款20MHz、CMOS、轨对轨双运算放大器,具有65μV低失调电压、仅8nV/√Hz的噪声、1pA的输入偏置电流和0.002%的总谐波失真(THD)。高增益带宽精密FastFET运算放大器AD8067也是一个不错的选择,其输入偏置电流为0.6pA,稳定增益>8,54 MHz的–3dB带宽,压摆率6?0V/μs,噪声6.6nV/√Hz/0.6 fA/√Hz。
从光电二极管传感器反馈环路出来的数据首先通过ADC转换,然后进入数字信号处理器(DSP)进行处理。在选择ADC时,高速与保持信噪比是非常重要的性能指标。AD9248是一款高性能、65MSPS模数转换器(ADC),内置两个采样保持放大器和一个基准源,奈奎斯特频率的信噪比(SNR)= 71.6dBc。它采用6?引脚LQFP封装。DSP的任务包括接收FPGA散射,转换为浮点格式,补偿滤波器重叠,比较期望的细胞类型。ADSP21160系列浮点DSP提供丰富、功能强大的指令集、浮点精度以及高速运行。


利用细胞分类的流式细胞仪。

通过高压细胞分类方法控制细胞(期望或非期望的)是一种特殊类型的流式细胞仪,它使用一套偏转板将细胞分类到不同的收集容器。这些偏转板保持某一高压电位,不带电的细胞垂直掉下,而带电荷的细胞被吸引到特定的偏转板上,从而有效地将待测细胞分配到不同的收集容器。通过将脉冲电压施加到图中所示的充电环上可逐个地给每个细胞带电。AD5445是一款12bit、宽带、电流输出乘法型数模转换器(DAC)。它能够将脉冲转变为光束使每个细胞带电。它可对不同宽度的脉冲倍频,以适应细胞速度(500kHz~2 MHz),并且具有一个高速并行接口。AD5445采用20引脚LFCSP封装和TSSOP封装。
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