自動稀釋AccuSizer® SPOS 系統

自動稀釋的工作原理

本文檔中描述的自動稀釋系統包括輸入、輸出、稀釋室、樣品和稀釋劑。將已知數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，流經傳感器進行粒徑和計數分析。

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攪拌的方式，對得到的稀釋樣品懸浮液進一步稀釋，稀釋液的流速是F。進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傳感器并進行分析。離開稀釋室的樣品流體中的顆粒濃度隨時間不斷下降。當顆粒濃度低于適當的預設值時，開始分析樣品懸浮液。

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

sample loop 翻譯為“樣品定量環"

過濾后的稀釋劑首先流經稀釋室并進行計數，以確保在可接受的背景計數水平。“可接受"值取決于具體的粒徑應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流體的過程。當背景顆粒濃度低于指示值時，沖洗停止，系統即可進行自動樣品稀釋。

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。對于實驗室版的 AccuSizer® AD 系統，進樣是通過側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。在改進的 AccuSizer AD 系統中，包含樣品進樣注射閥（如圖 1 所示），通過閥門的驅動，將“樣品定量環"中捕獲的樣品懸浮液機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_定的流速連續向稀釋室中加入新鮮稀釋劑來實現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入SPOS傳感器，懸浮液中的顆粒濃度按指數定律及時連續衰減，

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

其中t是稀釋室的"停留時間",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） 與時間 （t） 的關系圖。

當顆粒濃度低于所需的目標值 CT 時，數據收集會在指_定的時間長度 T 內自動開始。該時間定義為時間 t = t1。數據收集在時間 t = t1 + T（定義為 t2）結束。在數據收集時間 T 期間測量的粒子數，從 t = t1 到 t = t2，定義為 DN2。該數量必須乘以計算出的“稀釋因子"DF，以獲得最初在稀釋開始時注入稀釋室的樣品顆粒總數N0的估計值。DF 的表達式由下式給出，

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

或

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

對于典型應用，進樣后的樣品懸浮液過濃縮（即 C0 > CT），可以通過求解項 exp（t1/t） 來重寫公式 5，認識到 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)

根據定義，在 T 期間測量的粒子數 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的表達式很簡單：

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

在時間 T 期間測量的粒子數 DN2 再次由 N0/DF 給出。在本例中，使用公式 9，DN2 的表達式變為 ，

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

在進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的表達式很簡單，

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

在時間 T 期間測量的粒子數 DN2 再次由 N0/DF 給出。在這種情況下，使用公式 （9），DN2 的表達式變為 ，

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