Перейти к содержимому





Фотография
- - - - -

Схема обработки сигнала в сортерах MoFlo

Написано BeckmanCoulterLifeSciences , 18 Февраль 2016 · 767 Просмотров

flow cytometry проточная цитометрия сортировка сортер клеток sorter

Изображение

 

Электроника высокопроизводительных сортеров: схемы обработки сигнала от клетки.

 

В предыдущей публикации мы рассказали об уникальных характеристиках электроники сортеров серии MoFlo - MoFlo Astrios EQ и MoFlo XDP производства Beckman Coulter (далее MoFlo). Характеристики электроники зависят от алгоритма обработки сигнала от клетки. Сортеры разных производителей используют различные схемы обработки сигнала. Характеристики схемы зависят от характеристик аналого-цифрового преобразователя сигнала (далее АЦП) и уровня входного шума – фона, который нужно вычитать из сигнала от клетки.

 

Рассмотрим две основные схемы обработки сигнала, используемые в сортерах.

 

1. «Цифровая» обработка с одним АЦП.

 

После приема сигнала устанавливается его базовая линия (по минимумам сигнала). После этого происходит аналого-цифровое преобразование сигнала и далее – его цифровая обработка (Рис.1). Такая схема имеет два существенных недостатка. Первый - снижение реального разрешения из-за собственных шумов АЦП вызывает в нижней декаде снижение качества сигнала - «эффект частокола». Второй – большие значения интенсивности шума делают неразличимыми сигналы разной интенсивности при анализе высоты пика. В итоге на гистограммах это приводит к слиянию популяций клеток с разной экспрессией. Для лучшего различения сигнала от шума, соотношение сигнал/шум увеличивается путем снижения частоты дискретизации - до 10 МГц. Это, в свою очередь, приводит к некорректной обработке узких сигналов. Разрешение сигнала при использовании такой схемы – не более 18 бит.

 

Рисунок 1. Схема цифровой обработки сигнала с одним аналого-цифровым преобразователем (АЦП).
Изображение

 

Основным преимуществом схемы является ее простота и, соответственно, низкая стоимость.

 

Недостатками являются:

 

- узкий динамический диапазон (4 декады);
- плохое разрешение в нижних декадах;
- очень плохое разрешение в 4-й декаде;
- задержка сигнала на обработку (увеличивается мертвое время);
- потенциальная невозможность обработки узких сигналов.

 

2. Адаптивная линейная обработка с несколькими усилителями (используется в сортерах MoFlo).

 

Использование двух АЦП позволяет одинаково эффективно обрабатывать сигналы как высокой, так и низкой интенсивности (Рис.2). Каждый АЦП обрабатывает сигнал с разрешением 16 бит. Совмещение двух сигналов вместе с последующей обработкой позволяет повысить разрешение до 32 бит. Такая схема позволяет значительно снизить уровень шума и расширить динамический диапазон. Схема работает с частотой дискретизации 100 МГц, что позволяет эффективно обрабатывать узкие сигналы.

 

Рисунок 2. Схема адаптивной линейной обработки сигнала с несколькими усилителями (используется в сортерах MoFlo)
Изображение

 

Основными преимуществами являются:

 

- широкий динамический диапазон благодаря раздельной обработке слабых и сильных сигналов;
- высокое разрешение благодаря использованию двух АЦП и схемы фильтрации сигнала;
- очень высокая частота дискретизации, что позволяет достичь очень высокой скорости анализа;
- очень малое мертвое время.

 

Рисунок 3 наглядно показывает различие качества обработанных сигналов по первой и по второй схемам. Подробнее о различии электроники сортеров MoFlo и других сортеров описано в статье.
Прикрепленный файл  1_XDP Electronics Whitepaper Analysis of Acquisition Architectures.pdf (330,48К)
скачиваний: 87

 

Рисунок 3. Сравнение систем обработки сигнала: с одним АЦП и с несколькими усилителями. Показаны сигналы от событий во времени.
Изображение
"Цифровая" обработка сигнала с одним АЦП.
Изображение
Адаптивная линейная обработка сигнала с несколькими усилителями.

 

В следующей публикации мы покажем на примерах, как влияет электроника на точность сортировки, а именно на выход и чистоту сортировки в сортерах MoFlo и сортерах других производителей.
Компания Beckman Coulter рада представить вашему вниманию сортеры клеток MoFlo XDP и MoFlo Astrios EQ. Запишитесь на демонстрацию приборов в Москве, Санкт-Петербурге или Новосибирске прямо сейчас!

 

Для записи на демонстрацию и подробного ознакомления с материалами по данной теме, обращайтесь, пожалуйста, по e-mail lsr-russia@beckman.com или звоните по телефону +7 495 228 6759, +7 495 228 6700