自動(dòng)稀釋AccuSizer® SPOS 系統(tǒng)

自動(dòng)稀釋的工作原理

本文檔中描述的自動(dòng)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(guò)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(dòng)稀釋

一步自動(dòng)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(guò)濾）稀釋液，得到稀釋樣品懸浮液的體積 V。通過(guò)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(duì)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(kāi)稀釋室，使其通過(guò)SPOS傳感器并進(jìn)行分析。離開(kāi)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(kāi)始分析樣品懸浮液。

圖 1. 自動(dòng)稀釋系統(tǒng)（一步“連續(xù)衰減"稀釋）的簡(jiǎn)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(guò)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(cè)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?zèng)_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(guò)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(dòng)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(duì)于實(shí)驗(yàn)室版的 AccuSizer® AD 系統(tǒng)，進(jìn)樣是通過(guò)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(lái)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(guò)閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)，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(dòng)作使捕獲體積的樣品懸浮液通過(guò)新鮮稀釋液的流動(dòng)快速注入稀釋室中，并不斷攪拌。

通過(guò)以指_定的流速連續(xù)向稀釋室中加入新鮮稀釋劑來(lái)實(shí)現(xiàn)駐留在稀釋室中的顆粒懸浮液的自動(dòng)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(kāi)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(guò)傳感器的時(shí)間行為如圖 2 所示。

圖2.一步自動(dòng)稀釋的稀釋樣品懸浮液中離開(kāi)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(huì)在指_定的時(shí)間長(zhǎng)度 T 內(nèi)自動(dòng)開(kāi)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(cè)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(kāi)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(duì)于典型應(yīng)用，進(jìn)樣后的樣品懸浮液過(guò)濃縮（即 C0 > CT），可以通過(guò)求解項(xiàng) exp（t1/t） 來(lái)重寫(xiě)公式 5，認(rèn)識(shí)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(cè)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(jiǎn)單：

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

在時(shí)間 T 期間測(cè)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(jiǎn)單，

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

在時(shí)間 T 期間測(cè)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