آشنایی با سیستم الکترونیک دستگاه فلوسایتومتری

مقدمه ای بر سیستم الکترونیک دستگاه فلوسایتومتری

زیرسیستم الکترونیک نقش مهمی در عملکرد کلی فلوسایتومتری، از جمله اکتساب داده، پردازش سیگنال و تجزیه و تحلیل داده ایفا می کند.

زیرسیستم الکترونیکی یک فلوسایتومتری شامل چندین جزء کلیدی است که با هم کار می کنند تا سیگنال های تولید شده توسط سلول های عبوری از فلوسایتومتری را به دقت اندازه گیری و تجزیه و تحلیل کنند. این قطعات شامل دتکتورها، تقویت کننده ها، دیجیتایزرها و واحدهای پردازش داده است.

دتکتورها یا آشکارساز های نوری

دتکتورها یکی از حیاتی ترین اجزای زیرسیستم الکترونیک در فلوسایتومتری هستند. این دتکتورها، سیگنال های نوری ساطع یا پراکنده شده توسط سلول های عبوری از فلوسایتومتری را می گیرند. انواع مختلفی از فتودتکتورها در فلوسایتومتری مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله فتودیودها، لامپ‌های تکثیرکننده نوری (PMTs) و اوالانچ فتودیودها که هر دتکتور برای کاربردهای خاص در دستگاه های مختلف تعبیه شده است.

انواع دتکتورها

PMTs به دلیل حساسیت بالا و دامنه دینامیکی گسترده به طور گسترده در فلوسایتومتری استفاده می شوند. PMT‌ها از یک فوتوکاتد تشکیل شده‌اند که فوتون‌های ورودی را به الکترون تبدیل می‌کند و سپس الکترون ها از طریق یک سری داینود برای تقویت سیگنال تکثیر می‌شوند.

این فرآیند تقویت به PMT ها اجازه می دهد حتی سیگنال های فلورسانس ضعیف ایجاد شده از سلول های نشاندار شده را شناسایی کنند و آنها را برای تشخیص مارکرهای با بیان کم در جمعیت های سلولی ناهمگن ایده آل می کند. APD نوع دیگری از آشکارسازهای نوری هستند که معمولاً در فلوسایتومتری استفاده می شوند.

APDها بر اساس اصل ضرب بهمن عمل می کنند، جایی که فوتون های ورودی آبشاری از جفت الکترون-حفره در دیود تولید می کنند که منجر به تقویت قابل توجه سیگنال می شودAPD ها حساسیت بالایی را ارائه می دهند. البته میزان تکثیر الکترون ها در این فتودتگتورها به مراتب پائین ت از PMT هاست.

فتومولتیپلایرهای سیلیکونی (SiPMs) یک نوآوری اخیر در فناوری آشکارساز نوری است که در فلوسایتومتری محبوبیت پیدا کرده است. SiPM ها شامل آرایه هایی از فتودیودهای بهمنی هستند که به صورت موازی برای دستیابی به حساسیت بالا و سطوح نویز کم به هم متصل شده اند.

SiPMها چندین مزیت از جمله اندازه فشرده، مصرف انرژی کم و عدم حساسیت به میدان های مغناطیسی را ارائه می دهند که آنها را برای سیستم های فلوسایتومتری قابل حمل و با توان بالا مناسب می کند.

تقویت کننده ها

تقویت کننده ها یکی دیگر از اجزای ضروری زیرسیستم الکترونیک در فلوسایتومتری هستند. این تقویت کننده ها سیگنال های ضعیف شناسایی شده توسط فتودتکتورها را تا حد مناسبی برای پردازش و تحلیل بیشتر تقویت می کنند.

دیجیتایزرها

دیجیتایزرها برای تبدیل سیگنال های آنالوگ از تقویت کننده ها به فرمت دیجیتال برای پردازش و تجزیه و تحلیل استفاده می شوند. این دیجیتایزرها از سیگنال های آنالوگ در فرکانس های بالا نمونه برداری می کنند تا جزئیات دقیق سیگنال های تولید شده توسط سلول های عبوری از فلوسایتومتری را ضبط کنند. سپس سیگنال های دیجیتالی شده برای تجزیه و تحلیل بیشتر به واحدهای پردازش داده ارسال می شود.

واحدهای پردازش داده

واحدهای پردازش داده قلب زیرسیستم الکترونیک در فلوسایتومتری هستند. این واحدها سیگنال های دیجیتالی شده را برای استخراج اطلاعات ارزشمند در مورد خواص فیزیکی سلول ها تجزیه و تحلیل می کنند. واحدهای پردازش داده وظایف مختلفی از جمله گیتینگ، کلاسترینگ و نمایش داده‌ها را انجام می‌دهند تا درک جامعی از جمعیت‌های سلولی مورد تجزیه و تحلیل را در اختیار محققان قرار دهند.

سایر اجزا

علاوه بر فتودتکتورها، تقویت‌کننده‌ها، دیجیتایزرها و واحدهای پردازش داده، زیرسیستم الکترونیکی فلوسایتومتری ممکن است شامل اجزای اضافی مانند ماژول‌های شرطی‌سازی سیگنال، واحدهای ذخیره‌سازی داده و رابط‌های ارتباطی نیز باشد. این اجزا عملکرد و قابلیت استفاده فلوسایتومتری را افزایش می دهد و به محققان اجازه می دهد تا حجم زیادی از داده ها را به طور موثر جمع آوری و تجزیه و تحلیل کنند.

مقیاس ها

یکی از جنبه های مهم فلوسایتومتری استفاده از انواع مختلف مقیاس برای اندازه گیری خواص سلول ها و ذرات است. این مقیاس ها نقش مهمی در نمایش عملکرد زیرسیستم الکترونیک فلوسایتومتری ها دارند. یکی از رایج ترین انواع مقیاس های مورد استفاده در فلوسایتومتری، مقیاس خطی است.

مقیاس خطی

این نوع مقیاس، داده ها را به صورت خطی با فاصله مساوی بین هر نقطه در داده نشان می دهد. مقیاس های خطی اغلب برای تحلیل پایه استفاده می شوند و تفسیر آنها نسبتاً ساده است. با این حال، مقیاس های خطی ممکن است برای همه انواع داده ها مناسب نباشند، به خصوص زمانی که با طیف وسیعی از مقادیر سروکار دارند.

مقیاس لگاریتمی

برای رفع این محدودیت، بسیاری از ابزارهای فلوسایتومتری مقیاس های لگاریتمی را نیز ارائه می دهند. مقیاس‌های لگاریتمی از تبدیل لگاریتمی برای فشرده‌سازی داده‌ها با طیف وسیعی از مقادیر در مقیاس قابل مدیریت‌تر استفاده می‌کنند.

مقیاس های لگاریتمی به ویژه هنگام تجزیه و تحلیل داده هایی که چندین مرتبه بزرگی را در بر می گیرند، مانند شدت فلورسانس یا اندازه سلول، مفید هستند. با استفاده از مقیاس لگاریتمی، محققان بهتر می توانند داده هایی را که تفسیر آنها در مقیاس خطی دشوار است، تجسم و تجزیه و تحلیل کنند.

مقیاس دونمایی

علاوه بر مقیاس های خطی و لگاریتمی، فلوسایتومتری از مقیاس های دو نمایی نیز استفاده می کند. مقیاس های دو نمایی با استفاده از ترکیبی از مقیاس های خطی و لگاریتمی، مزایای هر دو مقیاس خطی و لگاریتمی را ترکیب می کنند.

مقیاس های دو نمایی به ویژه هنگام تجزیه و تحلیل داده ها با دامنه دینامیکی گسترده مفید هستند، زیرا می توانند نمایش واضح تری از مقادیر بالا و پایین ارائه دهند.

مقیاس خودکار

نوع دیگری از مقیاس که معمولاً در فلوسایتومتری استفاده می شود مقیاس خودکار است. مقیاس خودکار به فلوسایتومتری اجازه می دهد تا مقیاس را به طور خودکار بر اساس داده های مورد تجزیه و تحلیل تنظیم کند.

این ویژگی برای اطمینان از اینکه تمام نقاط داده بدون در نظر گرفتن مقدار آنها قابل مشاهده هستند، مفید است. مقیاس بندی خودکار می تواند به جلوگیری از قطع یا مبهم شدن نقاط داده کمک کند و نمایش دقیق تری از داده ها ارائه دهد.

به طور کلی، زیرسیستم الکترونیکی فلوسایتومتری یک سیستم پیچیده است که محققان را قادر می سازد تا جمعیت سلولی را با دقت بالا مطالعه کنند. فلوسایتومتری ها با ادغام فتودتکتورهای پیشرفته، تقویت‌کننده‌ها، دیجیتایزرها و واحدهای پردازش داده، می‌توانند اطلاعات مفیدی در مورد برخی خواص سلول‌ها ارائه دهند و به پیشرفت‌هایی در بیوشیمی، زیست‌شناسی سلولی و سایر زمینه‌ها کمک کنند.

همچنین بخوانید: