自動稀釋AccuSizer® SPOS 系統(tǒng)

自動稀釋的工作原理

本文檔中描述的自動稀釋系統(tǒng)包括輸入、輸出、稀釋室、樣品和稀釋劑。將已知數(shù)量的樣品注入稀釋室。過濾后的稀釋液流入稀釋室，與樣品混合，并不斷稀釋。然后，稀釋后的樣品從稀釋室流出，流經(jīng)傳感器進(jìn)行粒徑和計(jì)數(shù)分析。

一步自動稀釋

一步自動稀釋使用少量濃縮樣品懸浮液，將其添加到“稀釋室"中，“稀釋室"中裝有給定體積的清潔（過濾）稀釋液，得到稀釋樣品懸浮液的體積 V。通過已知固定流速的潔凈的稀釋劑流入稀釋室并持續(xù)攪拌的方式，對得到的稀釋樣品懸浮液進(jìn)一步稀釋，稀釋液的流速是F。進(jìn)一步稀釋后的樣品懸浮液被迫以相同的流速離開稀釋室，使其通過SPOS傳感器并進(jìn)行分析。離開稀釋室的樣品流體中的顆粒濃度隨時(shí)間不斷下降。當(dāng)顆粒濃度低于適當(dāng)?shù)念A(yù)設(shè)值時(shí)，開始分析樣品懸浮液。

圖 1. 自動稀釋系統(tǒng)（一步“連續(xù)衰減"稀釋）的簡化示意圖，包括可選的樣品捕獲/進(jìn)樣閥。

sample loop 翻譯為“樣品定量環(huán)"

過濾后的稀釋劑首先流經(jīng)稀釋室并進(jìn)行計(jì)數(shù)，以確保在可接受的背景計(jì)數(shù)水平。“可接受"值取決于具體的粒徑應(yīng)用和起始粒徑閾值直徑 d0（即要測量的最小粒徑）。為確定稀釋樣品懸浮液的背景濃度和粒徑分布 PSD 而選擇的流速通常為 60 mL/min。在“快速沖洗"模式下，F 值可以增加到 100 – 150 mL/min，以加快沖洗稀釋室和相關(guān)流體的過程。當(dāng)背景顆粒濃度低于指示值時(shí)，沖洗停止，系統(tǒng)即可進(jìn)行自動樣品稀釋。

將適量（通常為25μL至1mL）的濃縮樣品懸浮液注入稀釋室中的稀釋液中。對于實(shí)驗(yàn)室版的 AccuSizer® AD 系統(tǒng)，進(jìn)樣是通過側(cè)端口將所需體積的樣品懸浮液直接移液到稀釋室中來完成的。在改進(jìn)的 AccuSizer AD 系統(tǒng)中，包含樣品進(jìn)樣注射閥（如圖 1 所示），通過閥門的驅(qū)動，將“樣品定量環(huán)"中捕獲的樣品懸浮液機(jī)械地注入稀釋液流路中。該動作使捕獲體積的樣品懸浮液通過新鮮稀釋液的流動快速注入稀釋室中，并不斷攪拌。

通過以指_定的流速連續(xù)向稀釋室中加入新鮮稀釋劑來實(shí)現(xiàn)駐留在稀釋室中的顆粒懸浮液的自動稀釋，如圖 1 所示。濃縮樣品懸浮液完_全注入稀釋室的時(shí)間定義為 t = 0。在稀釋室的溶液中不斷加入新鮮的稀釋液，使稀釋后的樣品懸浮液以相同的流速離開稀釋液進(jìn)入SPOS傳感器，懸浮液中的顆粒濃度按指數(shù)定律及時(shí)連續(xù)衰減，

C(t) = C0 exp (-t/τ)                                等式1

其中t是稀釋室的"停留時(shí)間",由下式給出:

τ= V/F                                                等式2

樣品流體中顆粒濃度從腔室流出并通過傳感器的時(shí)間行為如圖 2 所示。

圖2.一步自動稀釋的稀釋樣品懸浮液中離開稀釋室的顆粒濃度 C（t） 與時(shí)間 （t） 的關(guān)系圖。

當(dāng)顆粒濃度低于所需的目標(biāo)值 CT 時(shí)，數(shù)據(jù)收集會在指_定的時(shí)間長度 T 內(nèi)自動開始。該時(shí)間定義為時(shí)間 t = t1。數(shù)據(jù)收集在時(shí)間 t = t1 + T（定義為 t2）結(jié)束。在數(shù)據(jù)收集時(shí)間 T 期間測量的粒子數(shù)，從 t = t1 到 t = t2，定義為 DN2。該數(shù)量必須乘以計(jì)算出的“稀釋因子"DF，以獲得最初在稀釋開始時(shí)注入稀釋室的樣品顆粒總數(shù)N0的估計(jì)值。DF 的表達(dá)式由下式給出，

DF = 1/[exp(-t1/τ) - exp(-t2/τ)                         等式3

或

DF = exp(t1/τ) / [1 - exp(-T/τ)                        等式4

對于典型應(yīng)用，進(jìn)樣后的樣品懸浮液過濃縮（即 C0 > CT），可以通過求解項(xiàng) exp（t1/t） 來重寫公式 5，認(rèn)識到 C（t1） = CT

exp(t1/τ) = C0/CT)                                                等式5

因此，

DF = (C0/CT) / [1 - exp(-T/τ)]                        等式6

(C0/CT > 1)

根據(jù)定義，在 T 期間測量的粒子數(shù) DN2 由 N0/DF 給出。從等式 7 可以看出，

DN2 = N0 [1 - exp(-T/τ)] / (C0/CT)                等式7

(C0/CT > 1)         

在進(jìn)樣后的樣品懸浮液濃度不足（即 C0 ≤ CT）的情況下，t1 = 0 稀釋因子DF的表達(dá)式很簡單：

DF = 1 / [1 - exp(-T/τ)] (C0/CT < 1)                等式8

在時(shí)間 T 期間測量的粒子數(shù) DN2 再次由 N0/DF 給出。在本例中，使用公式 9，DN2 的表達(dá)式變?yōu)?/span> ，

DN2 = N0 [1 - exp(-T/τ)] (C0/CT < 1)                等式9

在進(jìn)樣后的樣品懸浮液濃度不足（即 C0 ≤ CT）的情況下，t1 = 0。稀釋因子DF的表達(dá)式很簡單，

DF = 1 / [1 - exp(-T/τ)] (C0/CT < 1)                等式10

在時(shí)間 T 期間測量的粒子數(shù) DN2 再次由 N0/DF 給出。在這種情況下，使用公式 （9），DN2 的表達(dá)式變?yōu)?/span> ，

DN2 = N0 [1 - exp(-T/τ)] (C0/CT < 1)                等式11