自动稀释AccuSizer® SPOS 系统

自动稀释的工作原理

本文档中描述的自动稀释系统包括输入、输出、稀释室、样品和稀释剂。将已知数量的样品注入稀释室。过滤后的稀释液流入稀释室，与样品混合，并不断稀释。然后，稀释后的样品从稀释室流出，流经传感器进行粒径和计数分析。

一步自动稀释

一步自动稀释使用少量浓缩样品悬浮液，将其添加到“稀释室”中，“稀释室”中装有给定体积的清洁（过滤）稀释液，得到稀释样品悬浮液的体积 V。通过已知固定流速的洁净的稀释剂流入稀释室并持续搅拌的方式，对得到的稀释样品悬浮液进一步稀释，稀释液的流速是F。进一步稀释后的样品悬浮液被迫以相同的流速离开稀释室，使其通过SPOS传感器并进行分析。离开稀释室的样品流体中的颗粒浓度随时间不断下降。当颗粒浓度低于适当的预设值时，开始分析样品悬浮液。

图 1. 自动稀释系统（一步“连续衰减”稀释）的简化示意图，包括可选的样品捕获/进样阀。

sample loop 翻译为“样品定量环”

过滤后的稀释剂首先流经稀释室并进行计数，以确保在可接受的背景计数水平。“可接受”值取决于具体的粒径应用和起始粒径阈值直径 d0（即要测量的最小粒径）。为确定稀释样品悬浮液的背景浓度和粒径分布 PSD 而选择的流速通常为 60 mL/min。在“快速冲洗”模式下，F 值可以增加到 100 – 150 mL/min，以加快冲洗稀释室和相关流体的过程。当背景颗粒浓度低于指示值时，冲洗停止，系统即可进行自动样品稀释。

将适量（通常为25μL至1mL）的浓缩样品悬浮液注入稀释室中的稀释液中。对于实验室版的 AccuSizer® AD 系统，进样是通过侧端口将所需体积的样品悬浮液直接移液到稀释室中来完成的。在改进的 AccuSizer AD 系统中，包含样品进样注射阀（如图 1 所示），通过阀门的驱动，将“样品定量环”中捕获的样品悬浮液机械地注入稀释液流路中。该动作使捕获体积的样品悬浮液通过新鲜稀释液的流动快速注入稀释室中，并不断搅拌。

通过以指_定的流速连续向稀释室中加入新鲜稀释剂来实现驻留在稀释室中的颗粒悬浮液的自动稀释，如图 1 所示。浓缩样品悬浮液完_全注入稀释室的时间定义为 t = 0。在稀释室的溶液中不断加入新鲜的稀释液，使稀释后的样品悬浮液以相同的流速离开稀释液进入SPOS传感器，悬浮液中的颗粒浓度按指数定律及时连续衰减，

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

其中t是稀释室的"停留时间",由下式给出:

τ= V/F                                                等式2

样品流体中颗粒浓度从腔室流出并通过传感器的时间行为如图 2 所示。

图2.一步自动稀释的稀释样品悬浮液中离开稀释室的颗粒浓度 C（t） 与时间 （t） 的关系图。

当颗粒浓度低于所需的目标值 CT 时，数据收集会在指_定的时间长度 T 内自动开始。该时间定义为时间 t = t1。数据收集在时间 t = t1 + T（定义为 t2）结束。在数据收集时间 T 期间测量的粒子数，从 t = t1 到 t = t2，定义为 DN2。该数量必须乘以计算出的“稀释因子”DF，以获得最初在稀释开始时注入稀释室的样品颗粒总数N0的估计值。DF 的表达式由下式给出，

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

或

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

对于典型应用，进样后的样品悬浮液过浓缩（即 C0 > CT），可以通过求解项 exp（t1/t） 来重写公式 5，认识到 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)

根据定义，在 T 期间测量的粒子数 DN2 由 N0/DF 给出。从等式 7 可以看出，

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

(C0/CT > 1)         

在进样后的样品悬浮液浓度不足（即 C0 ≤ CT）的情况下，t1 = 0 稀释因子DF的表达式很简单：

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

在时间 T 期间测量的粒子数 DN2 再次由 N0/DF 给出。在本例中，使用公式 9，DN2 的表达式变为 ，

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

在进样后的样品悬浮液浓度不足（即 C0 ≤ CT）的情况下，t1 = 0。稀释因子DF的表达式很简单，

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

在时间 T 期间测量的粒子数 DN2 再次由 N0/DF 给出。在这种情况下，使用公式 （9），DN2 的表达式变为 ，

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