CN110715892A - 基于多激光流式细胞仪的数据处理方法及系统、流式细胞仪控制系统 - Google Patents
基于多激光流式细胞仪的数据处理方法及系统、流式细胞仪控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,包括步骤:阈值设定、通道触发、延迟数据处理。本发明还涉及基于多激光流式细胞仪的数据处理系统及流式细胞仪控制系统。本发明通过一个激光器对应一个数据处理子板,可以更加灵活的进行系统配置,不同数量的激光,不同数量的采集通道,以及不同模块的升级、增减。另外,本发明根据激光器之间的延迟,为每个数据处理子板开辟特定大小的数据缓冲区,来存放第一个激光器和最后一个激光器延迟的这段时间所采集的数据,以便于任意选定触发通道。
Description
技术领域
本发明涉及流式细胞技术领域,尤其涉及基于多激光流式细胞仪的数据处理方法。
背景技术
流式细胞术是利用流式细胞仪对处于快速直线流动中的单细胞的特性及其成分或其他各种微小颗粒及其负载物进行多参数分析和分选的技术,其特点是检测速度快、测量参数多、采集信息量大、分析全面、方法灵活。流式细胞仪可以帮助临床医生快速实现常规免疫表型,CD4T细胞计数、DNA、网织红细胞、血小板等临床分析,是遗传、肿瘤、血液、免疫功能等诸多研究不可或缺的重要工具。当样品经过流体聚焦,单个逐次经过激光光斑时,流式细胞仪控制光电探测器检测散射光和荧光信号,并通过AD转换成数字信号传递给数据采集控制系统,由数据采集控制系统进行数据处理,最终实现对样品的统计学分析。
流式细胞仪在传统的生物医学领域,比如针对淋巴细胞分型,有6个荧光通道就可以完成;但随着生命医学领域的发展,比如白血病分型等,需要10个,20个,甚至更多的荧光通道,这不但需要多个不同波长的激光器,还需要足够多的AD模块进行数据采集,这不仅提高了控制系统开发成本,电路布线难度等,还影响了仪器维护、升级扩展,使得不同配置的流式细胞仪的数据采集控制系统设计完全不同。
针对多激光,非共点激发的流式细胞仪,同一个激光激发的光信号是同步的,但是不同激光之间的信号是存在固定的延迟的;为了得到同一个颗粒在各个通道的特征信息,如何精确得到同一个颗粒产生的脉冲信息在不同通道的延迟数据是目前急需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供基于多激光流式细胞仪的数据处理方法。本发明通过计算激光器之间的延迟,将基准触发通道时刻之前的数据处理子板的缓冲区的数据进行存储,使得仪器可以任意选择不同激光器对应的不同信号通道作为触发通道。
本发明提供基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,包括如下步骤:
阈值设定,流式细胞仪内的数据处理子板接收母板的指令给其对应的激光器设定触发通道,并给所述触发通道设定触发阈值;其中,所述触发通道的数量至少为一个;各个所述数据处理子板包括对应的数据缓冲区;
通道触发,当所述触发通道检测的当前信号值大于所述设定触发阈值时,所述触发通道对应的所述数据处理子板向母板发送触发使能信号;母板将各个数据子板的触发信号做“与”运算,结果为真,则触发使能,并根据激光器之间的延时关系,将触发使能信号发送给各个数据子板;
数据处理,各个所述数据处理子板收到触发使能信号后,从所述数据缓冲区中找到对应时刻的数据进行处理,计算出颗粒信息,并编码存储,发送给母板。
优选地,在步骤通道触发中还包括:
所述数据处理子板接收AD采集的信号并判断触发通道是否有颗粒通过,当所述触发通道有颗粒通过时,所述触发通道发送一触发使能信号给所述母板,当所述母板接收到所有触发通道的使能信号后,进行“与”运算,得到最终触发使能信号,所述母板发送触发使能信号给所有的数据处理子板,所述数据处理子板进行数据采集与数据处理。
优选地,在步骤延迟数据处理中还包括:
T0=(n-1)d,
所述数据处理子板将在(n-1)d时刻之前的缓冲区的数据进行存储;其中n代表颗粒通过的激光通道的数量;d代表颗粒经过相邻的两个激光通道之间需要的时间。
优选地,若干个所述数据处理子板之间包括数据对齐方法,步骤如下:
将每个所述数据处理子板编号;
所述数据处理子板发送数据给所述母板时,在每个数据位中标记子板编号以及数据编号;
所述母板随时钟产生一个位移信号,所述位移信号包括停止信号与读取信号,当所述母板产生所述读取信号时,所述母板依次读取所述数据子板的数据;当所述母板产生所述停止信号时,所述母板停止对所述数据处理子板的读取;
当所述母板读取所述数据处理子板的数据时,所述母板按照所述数据位的子板编号与数据编号将对应的数据放入数据存储区。
基于多激光流式细胞仪的数据处理系统,包括数据处理系统本体,所述数据处理系统本体包括母板、AD模块和数据处理子板,所述母板电性连接若干个所述数据处理子板;其中,
所述数据处理子板一一对应不同激光器,所述激光器对应若干个光电探测器,所述光电探测器一一对应电性连接所述AD模块,所述数据处理子板接收对应的信号通道的数据;
所述信号通道包括至少一个所述数据处理子板设定的触发通道和数据缓冲区,所述触发通道包括基准触发通道,所述数据处理子板给所述触发通道设定触发阈值;当所述信号通道所在数据处理子板延时为D0,颗粒通过所述基准触发通道的开始时刻为Ts,结束时刻为Te,当所述触发通道触发后,从缓冲区中读取Ts-D0到Te-D0的数据,并进行处理;所述数据处理子板将处理后的数据发送给所述母板,所述母板对接收的数据进行处理与存储。
优选地,所述AD模块连接所述数据处理子板,所述AD模块将采集的光信号转换为数字信号发送给所述数据处理子板。
优选地,所述数据处理系统本体还包括子板对齐模块,所述子板对齐模块电性连接所述母板,所述子板对齐模块将所述数据处理子板编号;
当所述数据处理子板发送数据的时候,所述子板对齐模块给每个数据位标记子板编号和数据编号;
所述母板包括数据存储区,所述母板读取所述数据处理子板的数据后所按照所述数据位的子板编号好数据编号将对应的数据放入所述数据存储区。
流式细胞仪控制系统,包括所述的数据处理系统本体、光学控制子板和液流控制子板,所述母板电性连接所述光学控制子板与液流控制子板;其中,所述液流控制子板用于通过鞘液使得样品颗粒单列排列并逐次通过检测区域;
所述光学控制子板连接所述若干个激光器,所述激光器一一对应连接所述数据处理子板;
所述数据处理子板将光电探测器采集的信号进行数据处理并发送给所述母板,所述母板发送指令给所述光学控制子板、液流控制子板及数据处理子板以完成流式细胞仪的检测。
优选地,所述光学控制子板包括第一通讯接口、光学处理模块、探测器增益模块和激光控制模块,所述第一通讯接口连接所述母板,所述光学处理模块通过所述第一通讯接口接收或发送信息;所述光学处理模块将处理过的指令发送给所述激光控制模块或探测器增益模块。
优选地,所述液流控制子板包括第二通讯接口、电磁阀、液流传感器、液流控制模块和液流泵,所述液流传感器连接所述液流控制模块,所述第二通讯接口连接所述母板,所述液流控制模块通过所述第二通讯接口发送或接收信息;
所述液流传感器包括液位传感器、漏液传感器和起泡探测器,所述液位传感器、漏液传感器和起泡探测器电性连接所述液位控制模块,所述液位传感器、漏液传感器和起泡探测器将检测到的信号反馈给所述液位控制模块;
当所述液流控制模块接收的指令为开机时,所述液流控制模块控制所述液流泵与电磁阀使得样品颗粒单列排列。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明公开了基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,该方法通过一个激光器对应一个数据处理子板,可以更加灵活的进行系统配置,不用数量的激光,不同数量的采集通道,以及不同模块的升级、增减。另外,本发明根据激光器之间的延迟,为每个数据处理子板开辟特定大小的数据缓冲区,来存放第一个激光器和最后一个激光器延迟的这段时间所采集的数据,以便于任意选定触发通道,提高便捷度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法的流程图;
图2为本发明的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法的多通道触发的示意图;
图3为本发明的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法的多通道触发的逻辑示意图;
图4为本发明的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法的颗粒经过光通道的延迟示意图;
图5为本发明的基于多激光流式细胞仪的数据处理系统的示意图;
图6为本发明的流式细胞仪控制系统的整体示意图;
图7为本发明的流式细胞仪控制系统的母板的示意图;
图8为本发明的流式细胞仪控制系统的光学控制子板的示意图;
图9为本发明的流式细胞仪控制系统的液流控制子板的示意图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,如图1所示,包括如下步骤:
S1、阈值设定,流式细胞仪内的数据处理子板接收母板的指令给其对应的激光器设定触发通道,并给所述触发通道设定触发阈值;其中,所述触发通道的数量至少为一个;各个所述数据处理子板包括对应的数据缓冲区;在一个实施例中,通过上位机给母板发送指令,母板发送指令给数据处理子板。触发通道可以为一个也可以为多个,当需要分析的细胞具有多个特征的时候,通过设定多个触发通道可以提高采集效率;比如:有三个荧光通道,A、B和C,我们要选择的目标细胞是A+,B-,C+,如果B或者C中目标细胞占比很低,那么只用A通道触发的话,想采集到1000个目标细胞,可能得收集十万或者更多的细胞数据来分析,如果用A+B+C来触发,则收集2000个数据,就足够分析了。另外,各个数据处理子板开辟对应的缓冲区,来存放第一激光器和最后一个激光器延迟的这段时间所采集的数据,以便于任意选定触发通道,根据激光器之间延迟时间,计算出各个数据处理子板需要开辟的数据缓冲区。
需要说明的是,在实际测量过程中,同一个激光器的多个数据通道之间不存在延迟或延迟小到可以忽略不计。故设定的触发通道即代表所对应的激光器,即激光通道之间的延迟即为激光器之间的延迟。
S2、通道触发,当所述触发通道检测的当前信号值大于所述设定触发阈值时,所述触发通道对应的所述数据处理子板向母板发送触发使能信号;母板将各个数据子板的触发信号做“与”运算,结果为真,则触发使能,并根据激光器之间的延时关系,将触发使能信号发送给各个数据子板;在一个实施例中,如图4所示,由于多激光流式细胞仪中,不同激光光斑位置不同,以三个激光为例,Dab表示激光器a、b产生的光斑之间距离,Dbc表示激光器b、c产生的光斑之间距离。而颗粒经过时产生光信号被探测器接收到的的时刻也不同,假定颗粒流速为V,则有Dab=V(Tb-Ta),Dbc=V(tc-tb)。所以不同通道要采集同一个颗粒的信号,则开始和结束采集的时刻是不同的即a对应子板在Ta时刻,b对应子板在Tb时刻,c对应子板在Tc时刻。当上位机软件给母板发送触发命令后,母板给数据处理子板发送阈值设定命令,将指定的触发通道触发值设置为Thr0,当通道数据D1>Thr0时,表示有颗粒,触发使能信号为1;当D1<Thr0时,表示没有颗粒,触发时能信号为0。而非触发通道触发值设置为-1,由于系统中光信号始终不会负数,则触发时能信号始终为1;而母板对所有子板的触发使能信号求与,即所有子板触发使能信号都为1时,才告诉子板有颗粒经过。而在给子板发送处理数据命令时,根据激光光斑位置差异,对不同子板发送命令存在对应的延迟。
在一个具体实施例中,所述数据处理子板接收AD采集的信号并判断触发通道是否有颗粒通过,当所述触发通道有颗粒通过时,所述触发通道发送一触发使能信号给所述母板,当所述母板接收到所有触发通道的使能信号后,所述母板发送触发使能信号给所有的数据处理子板,所述数据处理子板进行数据采集与数据处理。在本实施例中,数据处理子板的功能是接收母板命令,设置好对应通道阈值,并开始接收AD采集的信号,进行颗粒识别;当检测到颗粒信号后,选定的单个或多个触发通道会向母板发送一个触发使能信号;经过母板处理后,各个子板都收到触发使能信号,从而进行数据采集和处理;最终各个数据处理子板将数据发送给母板进行数据处理和存储。
S3、延迟数据处理,各个所述数据处理子板收到触发使能信号后,从所述数据缓冲区中找到对应时刻的数据进行处理,计算出颗粒信息,并编码存储,发送给母板。在一个实施例中,当触发通道为单通道的时候,例如:现在有三个激光器从上到下分别为a、b、c,若以激光器a所对应的光信号通道为触发通道,则在当前时刻Ta就触发a对应的子板进行数据处理,而在Tb-Ta时刻触发b对应的子板进行数据处理,类推。
在本实施例中,如图2、3所示,可以设定任意通道为触发通道来增加流式细胞仪的使用便捷性,包括单个触发通道与多个触发通道。b激光器或c激光器所对应的光通道为触发通道。当设定b或c对应的光通道为触发通道时,此时母板触发数据处理时,a对应的探测器已经产生了信号,而对应的子板并未采集,数据已经丢失,对于多通道触发的情况相同。故本实施例中在数据处理子板开辟了数据缓冲区来存储数据,以便通道触发后将缓冲区的数据进行存储避免数据丢失,数据处理子板从缓冲区读取数据以后计算该脉冲的高度、面积和宽度并将计算好的数据发送给母板。例如:设定触发信号产生的时刻为t0,不同激光器对应的延迟为d,若以探测器a的信号作为触发通道,则不同通道的触发时刻为:ta=t0,tb=t0+d,tc=t0+2d,……;若以探测器b的信号作为触发通道,则ta=t0-d,tb=t0,tc=t0+d,……;若以探测器c的信号作为触发通道,则ta=t0-2d,tb=t0-d,tc=t0;若以探测器n的信号作为触发通道,则ta=t0-(n-1)d,tb=t0-(n-2)d,tc=t0-(n-3)d,……,tn=t0,……;由以上推断,当选n的信号作为触发通道时,a的同步数据为(n-1)d时刻之前的数据,所以数据处理子板必须有比(n-1)d这段时间中AD采集的数据量大的数据缓冲区,以存储各个AD采集的数据。
在本实施例中,如图3所示,当触发通道为多通道时,例如:任意选择激光器a和c所对应的光通道为触发通道,在延迟计算中需要选择一个基准触发通道,基准触发通道为颗粒最晚通过的触发通道即c激光器所对应的触发通道。多通道触发的各个激光器之间的延迟算法与单个通道触发的延迟算法一致。
需要说明的是,当颗粒通过最后一个触发通道后,数据处理子板将光是能信号都为1的触发通道发送给母板,母板才会发送指令给数据处理子板开始采集和处理;因此在多个触发通道中一定以颗粒最晚通过的触发通道为基准触发通道来计算各个通道的延迟。当然在单通道中不存在这样的问题。
在一个实施例中,若干个所述数据处理子板之间包括数据对齐方法,步骤如下:
将每个所述数据处理子板编号;
所述数据处理子板发送数据给所述母板时,在每个数据位中标记子板编号以及数据编号;
所述母板随时钟产生一个位移信号,所述位移信号包括停止信号与读取信号,当所述母板产生所述读取信号时,所述母板依次读取所述数据子板的数据;当所述母板产生所述停止信号时,所述母板停止对所述数据处理子板的读取;
当所述母板读取所述数据处理子板的数据时,所述母板按照所述数据位的子板编号与数据编号将对应的数据放入数据存储区。在本实施例中,不同子板数据同步算法实现:1、将各个数据处理子板编号,并在发送数据的时候,每个数据位中定义子板编号,以及每个子板中数据编号;2、母板随时钟产生一个移位信号,0表示停止,2表示读第一个子板数据,4表示读第二个子板数据,2exp n,表示读第n个子板数据;3、读取到数据后,按照子板编号,和数据编号,存放入对应数据存储区。每个数据处理子板对应一个激光器,并将采集是数据按编号分类存储,增加系统配置的灵活性和准确性。
基于多激光流式细胞仪的数据处理系统,如图5所示,包括数据处理系统本体,所述数据处理系统本体包括母板、AD模块和数据处理子板,所述母板电性连接若干个所述数据处理子板;其中,
所述数据处理子板一一对应不同激光器,所述激光器对应若干个光电探测器,所述光电探测器一一对应电性连接所述AD模块,所述数据处理子板接收对应的信号通道的数据;
所述信号通道包括至少一个所述数据处理子板设定的触发通道和数据缓冲区,所述触发通道包括基准触发通道,所述数据处理子板给所述触发通道设定触发阈值;当所述信号通道所在数据处理子板延时为D0,颗粒通过所述基准触发通道的开始时刻为Ts,结束时刻为Te,当所述触发通道触发后,从缓冲区中读取Ts-D0到Te-D0的数据,并进行处理;所述数据处理子板将处理后的数据发送给所述母板,所述母板对接收的数据进行处理与存储。
进一步地,所述AD模块连接所述数据处理子板,所述AD模块将采集的光信号转换为数字信号发送给所述数据处理子板。
进一步地,所述数据处理系统本体还包括子板对齐模块,所述子板对齐模块电性连接所述母板,所述子板对齐模块将所述数据处理子板编号;
当所述数据处理子板发送数据的时候,所述子板对齐模块给每个数据位标记子板编号和数据编号;
所述母板包括数据存储区,所述母板读取所述数据处理子板的数据后所按照所述数据位的子板编号好数据编号将对应的数据放入所述数据存储区。
流式细胞仪控制系统,如图6、7所示,包括数据处理系统本体、光学控制子板和液流控制子板,所述母板电性连接所述光学控制子板与液流控制子板;其中,
所述液流控制子板用于通过鞘液使得样品颗粒单列排列并逐次通过检测区域;
所述光学控制子板连接所述若干个激光器,所述激光器一一对应连接所述数据处理子板;
所述数据处理子板将光电探测器采集的信号进行数据处理并发送给所述母板,所述母板发送指令给所述光学控制子板、液流控制子板及数据处理子板以完成流式细胞仪的检测。在一个实施例中,一个数据处理子板对应一个激光器即一个数据处理子板只采集一个激光器相关的散射和荧光信号。当后期需要更多激光器时,可后期进行增加激光器的数量以及匹配的数据处理子板,对于后增加的数据处理子板不会影响之前存在的激光器的相关数据处理,当然同时适用于激光器的减少以及升级,增加流式细胞仪的控制系统配置的灵活性。
一般地,母板包括模数转换模块与仪器状态监控模块,其中用于转化光学控制子板传输过来的电信号的模数转换模块,其采样率至少为10MSPS,其分辨率至少14位以上,其处理器的可编程门数为5万门以上;仪器状态监控模块用于监控各个子板的工作状态,当子板出现异常时,仪器状态监控模块将发送异常信号给母板,母板将作出处理。
具体地,母板包含一个处理器系统(FPGA、DSP等,以及相关的外围必要硬件,如电源线芯片),一个与上位机通讯的接口(USB,以太网口等,如cypress公司的usb芯片CY7C68013,可以实现USB2.0通讯),一个与子板交互的接口(可以是SPI,IIC等,也可以是自定义的接口,如自定义20位接口,包括4位命令,4位状态,3位地址,8位数据,1位时钟)。母板的主要功能是接收上位机用户软件下发的命令,进行解析,并发送给相应子板进行操作,比如发送液流工作命令给液流控制子板,发送探测器增益设置命令给光学控制子板;发送阈值信号给指定数据处理子板,并将触发使能信号,结合不同激光光斑间的延迟,按照不同子板进行分发,使各个数据处理子板进行数据采集;同时,母板通过数据通讯接口将各个子板的数据接收,并按照特定的同步算法进行数据处理,然后以单个样品颗粒为单位,将数据封包上传给用户软件,以完成数据分析和统计,实现流式细胞仪的功能。数据处理子板包含一个与母板通讯的接口,一个处理器单元(如Spartan-3E FPGA),数据存储模块(如StrataFlash),若干个AD模块,位数大于14位,采样率大于1MHz(如8个ADS5560,采样频率40MHz)。数据处理子板的功能是接收母板命令,设置好对应通道阈值,并开始接收AD采集的信号,进行颗粒识别;当检测到颗粒信号后,选定的触发通道会向母板发送一个触发使能信号;经过母板处理后,各个子板都收到触发使能信号,从而进行数据采集和处理;最终各个数据处理子板将数据发送给母板进行处理和存储。
在一个实施例中,如图8所示,所述光学控制子板包括第一通讯接口、光学处理模块、探测器增益模块和激光控制模块,所述第一通讯接口连接所述母板,所述光学处理模块通过所述第一通讯接口接收或发送信息;所述光学处理模块将处理过的指令发送给所述激光控制模块或探测器增益模块。在本实施例中,光学控制子板包含一个与母板通讯的接口,一个光学处理模块,一个激光器控制模块,若干光功率检测模块,若干光电探测器(光电倍增管等)增益控制模块。当处理器接收母板命令后,进行激光器开关,以及功率检测和调整,并对不同光电探测器进行增益等控制。
在一个实施例中,如图9所示,所述液流控制子板包括第二通讯接口、电磁阀、液流传感器、液流控制模块和液流泵,所述液流传感器连接所述液流控制模块,所述第二通讯接口连接所述母板,所述液流控制模块通过所述第二通讯接口发送或接收信息;
所述液流传感器包括液位传感器、漏液传感器和起泡探测器,所述液位传感器、漏液传感器和起泡探测器电性连接所述液位控制模块,所述液位传感器、漏液传感器和起泡探测器将检测到的信号反馈给所述液位控制模块;当所述液流控制模块接收的指令为开机时,所述液流控制模块控制所述液流泵与电磁阀使得样品颗粒单列排列。在本实施例中,液流控制子板包含一个与母板通讯的接口,一个液流控制模块,液流泵(蠕动泵、隔膜泵等),液流开关(电磁阀等),液流传感器(液位传感器、漏液报警器,气泡探测器等)。处理器从母板接收命令数据后,并识别,如果是开机命令,则控制液流泵和液流开关等进行工作,先进行排气泡后,用鞘液实现对样品的三维聚焦,使得样品颗粒单列排列,逐次经过检测区域;如果是关机命令,则对流路进行清洗,并关闭各种液流开关。
以上,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
阈值设定,流式细胞仪内的数据处理子板接收母板的指令给其对应的激光器设定触发通道,并给所述触发通道设定触发阈值;其中,所述触发通道的数量至少为一个;各个所述数据处理子板包括对应的数据缓冲区;
通道触发,当所述触发通道检测的当前信号值大于所述设定触发阈值时,所述触发通道对应的所述数据处理子板向母板发送触发使能信号;母板将各个数据子板的触发信号做“与”运算,结果为真,则触发使能,并根据激光器之间的延时关系,将触发使能信号发送给各个数据子板;
数据处理,各个所述数据处理子板收到触发使能信号后,从所述数据缓冲区中找到对应时刻的数据进行处理,计算出颗粒信息,并编码存储,发送给母板。
2.如权利要求1所述的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,其特征在于,在步骤通道触发中还包括:
所述数据处理子板接收AD采集的信号并判断触发通道是否有颗粒通过,当所述触发通道有颗粒通过时,所述触发通道发送一触发使能信号给所述母板,当所述母板接收到所有触发通道的使能信号后,进行“与”运算,得到最终触发使能信号,所述母板发送触发使能信号给所有的数据处理子板,所述数据处理子板进行数据采集与数据处理。
3.如权利要求1或2所述的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,其特征在于,在步骤延迟数据处理中还包括:
T0=(n-1)d,
所述数据处理子板将在(n-1)d时刻之前的缓冲区的数据进行存储;其中n代表颗粒通过的激光通道的数量;d代表颗粒经过相邻的两个激光通道之间需要的时间。
4.如权利要求1所述的基于多激光流式细胞仪的数据处理方法,其特征在于,若干个所述数据处理子板之间包括数据对齐方法,步骤如下:
将每个所述数据处理子板编号;
所述数据处理子板发送数据给所述母板时,在每个数据位中标记子板编号以及数据编号;
所述母板随时钟产生一个位移信号,所述位移信号包括停止信号与读取信号,当所述母板产生所述读取信号时,所述母板依次读取所述数据子板的数据;当所述母板产生所述停止信号时,所述母板停止对所述数据处理子板的读取;
当所述母板读取所述数据处理子板的数据时,所述母板按照所述数据位的子板编号与数据编号将对应的数据放入数据存储区。
5.基于多激光流式细胞仪的数据处理系统,其特征在于,包括数据处理系统本体,所述数据处理系统本体包括母板、AD模块和数据处理子板,所述母板电性连接若干个所述数据处理子板;其中,
所述数据处理子板一一对应不同激光器,所述激光器对应若干个光电探测器,所述光电探测器一一对应电性连接所述AD模块,所述数据处理子板接收对应的信号通道的数据;
所述信号通道包括至少一个所述数据处理子板设定的触发通道和数据缓冲区,所述触发通道包括基准触发通道,所述数据处理子板给所述触发通道设定触发阈值;当所述信号通道所在数据处理子板延时为D0,颗粒通过所述基准触发通道的开始时刻为Ts,结束时刻为Te,当所述触发通道触发后,从缓冲区中读取Ts-D0到Te-D0的数据,并进行处理;所述数据处理子板将处理后的数据发送给所述母板,所述母板对接收的数据进行处理与存储。
6.如权利要求5所述的基于多激光流式细胞仪的数据处理系统,其特征在于,所述AD模块连接所述数据处理子板,所述AD模块将采集的光信号转换为数字信号发送给所述数据处理子板。
7.如权利要求5所述的基于多激光流式细胞仪的数据处理系统,其特征在于,所述数据处理系统本体还包括子板对齐模块,所述子板对齐模块电性连接所述母板,所述子板对齐模块将所述数据处理子板编号;
当所述数据处理子板发送数据的时候,所述子板对齐模块给每个数据位标记子板编号和数据编号;
所述母板包括数据存储区,所述母板读取所述数据处理子板的数据后所按照所述数据位的子板编号好数据编号将对应的数据放入所述数据存储区。
8.流式细胞仪控制系统,其特征在于,包括如权利要求6所述的数据处理系统本体、光学控制子板和液流控制子板,所述母板电性连接所述光学控制子板与液流控制子板;其中,
所述液流控制子板用于通过鞘液使得样品颗粒单列排列并逐次通过检测区域;
所述光学控制子板连接所述若干个激光器,所述激光器一一对应连接所述数据处理子板;
所述数据处理子板将光电探测器采集的信号进行数据处理并发送给所述母板,所述母板发送指令给所述光学控制子板、液流控制子板及数据处理子板以完成流式细胞仪的检测。
9.如权利要求8所述的流式细胞仪控制系统,其特征在于,所述光学控制子板包括第一通讯接口、光学处理模块、探测器增益模块和激光控制模块,所述第一通讯接口连接所述母板,所述光学处理模块通过所述第一通讯接口接收或发送信息;所述光学处理模块将处理过的指令发送给所述激光控制模块或探测器增益模块。
10.如权利要求8或9所述的流式细胞仪控制系统,其特征在于,所述液流控制子板包括第二通讯接口、电磁阀、液流传感器、液流控制模块和液流泵,所述液流传感器连接所述液流控制模块,所述第二通讯接口连接所述母板,所述液流控制模块通过所述第二通讯接口发送或接收信息;
所述液流传感器包括液位传感器、漏液传感器和起泡探测器,所述液位传感器、漏液传感器和起泡探测器电性连接所述液位控制模块,所述液位传感器、漏液传感器和起泡探测器将检测到的信号反馈给所述液位控制模块;
当所述液流控制模块接收的指令为开机时,所述液流控制模块控制所述液流泵与电磁阀使得样品颗粒单列排列。
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Citations (8)
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---|---|---|---|---|
US20050042760A1 (en) * | 2000-05-11 | 2005-02-24 | Dwayne Yount | System and method for providing improved event reading and data processing capabilities in flow cytometer |
CN1910439A (zh) * | 2004-01-23 | 2007-02-07 | 贝克曼考尔特公司 | 多激光器触发系统和方法 |
US20130177973A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-07-11 | Shimadzu Corporation | Flow Cytometer |
US20140047198A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Guzik Technical Enterprises | Data acquisition device with real time digital trigger |
CN104977238A (zh) * | 2014-04-10 | 2015-10-14 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 脉冲延迟自适应校准装置、方法和细胞分析仪 |
CN106164645A (zh) * | 2014-03-06 | 2016-11-23 | 生命技术公司 | 用于诊断流体系统并且判定流式细胞仪的数据处理设置的系统和方法 |
CN107505249A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-22 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于稀有细胞筛选的微流控芯片系统 |
CN110234442A (zh) * | 2016-11-19 | 2019-09-13 | 厦泰生物科技公司 | 具有步进流量控制阀的流式细胞术系统 |
-
2019
- 2019-09-19 CN CN201910887170.9A patent/CN110715892A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050042760A1 (en) * | 2000-05-11 | 2005-02-24 | Dwayne Yount | System and method for providing improved event reading and data processing capabilities in flow cytometer |
CN1910439A (zh) * | 2004-01-23 | 2007-02-07 | 贝克曼考尔特公司 | 多激光器触发系统和方法 |
US20130177973A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-07-11 | Shimadzu Corporation | Flow Cytometer |
US20140047198A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Guzik Technical Enterprises | Data acquisition device with real time digital trigger |
CN106164645A (zh) * | 2014-03-06 | 2016-11-23 | 生命技术公司 | 用于诊断流体系统并且判定流式细胞仪的数据处理设置的系统和方法 |
CN104977238A (zh) * | 2014-04-10 | 2015-10-14 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 脉冲延迟自适应校准装置、方法和细胞分析仪 |
CN110234442A (zh) * | 2016-11-19 | 2019-09-13 | 厦泰生物科技公司 | 具有步进流量控制阀的流式细胞术系统 |
CN107505249A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-22 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于稀有细胞筛选的微流控芯片系统 |
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