Spetradyne的粒子分析博客

当每个粒子都计数时

Extracellular vesicles exosomes nanoparticles gene therapy are all done here

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阻性脉搏传感(RPS)简史

Spectradyne的纳米颗粒分析系统基于一项久经考验的技术--阻性脉冲传感(RPS)。RPS使用电信号检测作为其基础,这比大多数颗粒分析仪中使用的基于光学的检测产生了许多优势。

20世纪40年代末,华莱士·库尔特正在研究通过血细胞分析快速筛查疾病的方法。在此之前,血细胞的分析需要在显微镜下进行繁重的检查。库尔特有兴趣将这一过程自动化,使其成为快速筛查大量人口的工具,并最终获得了海军研究办公室的拨款,该办公室为这项研究提供了部分资金。最初,他和他的兄弟约瑟夫正在研究一种使用光束通过狭窄的毛细管聚焦来检测和计数细胞的方法,但发现由细胞产生的电对比产生的信号比光电信号高出10倍[M.Don,“库尔特原理:一个行业的基础”,Jala:Journal of the Association for实验室Automation 8(6),72-81(2003)]。

1953年,库尔特获得了 美国专利2,656,508,“用于计算悬浮在液体中的颗粒的方法”。这种方法被广泛地称为库尔特原理,在该原理中,颗粒通过小孔将产生孔内电阻的变化,与穿过颗粒的体积成正比。库尔特原理更一般地称为阻性脉冲传感(RPS),如右图所示)。与光学测量不同,测量的信号与颗粒的材料属性(包括光学对比度)和形状无关。这是RPS的一个关键优势。

自20世纪60年代初以来,库尔特计数器一直是进行全细胞血细胞计数的黄金标准。因此,基于RPS的仪器使用的技术具有良好的跟踪记录,每周都会运行数百万个样本。然而,直到最近,RPS设备通常仅限于1微米或更大直径的颗粒。

试图将库尔特原理仪器缩小到更小尺寸的尝试发现了局限性,这主要是由于非常小孔径内的热噪声造成的。虽然早在1970年就已经发表了一些关于亚微米颗粒的RPS设备的报告[R.W. DeBlois and P.C. Bean, "Counting and Size of亚微米颗粒的电阻脉冲技术", Rev. Sci. Inst. 41(7), 909-916 (1970)],这些产品在很大程度上仅限于学术上的、没有商业化的“一次性”设备。

然而,看似不相关的学科的技术进步创造了克服这些大小限制的方法。特别是,半导体制造技术的进步已被应用于新兴的微流体领域,这使得RPS仪器得以商业化,这些仪器可以测量颗粒浓度,并将颗粒直径精确到35 nm。

Spetradyne的RPS实现被指定为微流体阻性脉冲传感(MRPS),在微流控墨盒中实现了基本的RPS实现,只需要3μL的样品进行测量。2011年首次发表了对这一实施的描述,并成为2012年纳入spectradyne的基础,并于2014年商业引入了nCS1TM仪器。

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microfluidic resistive pulse sensing

微流控电阻脉冲传感(MRPS)如何工作的动画,粒子流过纳米收缩(左)并在纳米通道的电阻中产生随时间变化的变化。               microfluidic RPS cartridge

一种用于阻性脉冲传感的微流体盒

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