库尔特计数器
字数 1253 2025-12-16 01:15:06

库尔特计数器

库尔特计数器是一种用于精确测量悬浮在电解质溶液中微小颗粒(如细胞、细菌、胶体粒子)的尺寸和数量的仪器。其核心原理基于库尔特原理,即电阻抗变化传感。

第一步:基本原理——悬浮液与电流通路

  1. 想象一个盛有导电电解质溶液(如生理盐水)的容器,中间有一面很薄的壁,壁上开有一个非常微小的孔,称为“孔径”或“传感区”。
  2. 在孔径的两侧各放置一个电极,并施加一个恒定的电流。此时,溶液作为导体,电流可以稳定地通过孔径。
  3. 在没有颗粒通过时,孔径处的电阻是恒定的,因为孔径内充满的是均匀的导电溶液。

第二步:关键过程——颗粒通过孔径引起的电阻变化

  1. 当悬浮在溶液中的颗粒被吸引或驱动(通常通过施加压力或真空)通过这个微小孔径时,情况发生变化。
  2. 由于颗粒本身通常是不导电或导电性远低于周围电解液(例如细胞、乳胶微球),当它进入孔径时,会排挤掉一部分导电液体,占据了一部分孔径的空间。
  3. 根据欧姆定律,导体的电阻与其截面积成反比。颗粒占据空间,相当于瞬间减少了孔径的有效导电截面积,导致孔径处的电阻瞬时增大。
  4. 这个电阻的增大与颗粒的体积成正比。颗粒越大,排挤掉的导电液体越多,电阻的增加脉冲(电压脉冲)幅度就越高。

第三步:信号生成与测量——从电阻脉冲到颗粒信息

  1. 由于电流是恒定的,根据欧姆定律(V=IR),电阻的瞬时增大会产生一个成比例的瞬时电压脉冲。
  2. 这个电压脉冲被精密的电子电路检测、放大和分析。每个通过孔径的颗粒都会产生一个独立的脉冲。
  3. 计数功能:通过统计脉冲的个数,可以直接得到通过孔径的颗粒总数,从而确定悬浮液中颗粒的浓度(已知流过体积的情况下)。
  4. 测尺寸功能:通过测量每个脉冲的脉冲高度(幅度),并与已知尺寸的标准颗粒(如已知直径的乳胶微球)校准曲线进行对比,就可以精确计算出每个颗粒的体积或等效球直径。仪器通常将不同幅度的脉冲归入不同的通道(即尺寸区间),从而生成颗粒的数量-尺寸分布图。

第四步:核心优势与技术细节

  1. 高精度与高分辨率:该方法直接测量颗粒体积,是绝对测量法,分辨率高,能清晰区分尺寸相差仅百分之几的颗粒群体。
  2. 传感区特性:孔径的尺寸是关键参数,必须根据待测颗粒的尺寸范围进行选择(通常孔径直径是目标颗粒直径的2-3倍)。孔径太小容易堵塞,太大则信号弱、分辨率低。
  3. 稀释与防堵塞:样品通常需要充分稀释,以确保颗粒逐个通过孔径,避免两个或多个颗粒同时通过造成的“重合误差”。仪器还配备有反向冲洗等防堵塞机制。
  4. 应用范围:最初用于血细胞计数(红细胞、白细胞),现已广泛应用于细胞生物学(细胞活力、大小分布)、微生物学(细菌计数)、工业质检(墨水、粉末、乳液中的颗粒污染物分析)和纳米材料表征(需使用特殊的小孔径传感器)等领域。

总结流程悬浮颗粒 → 被驱动力引导 → 逐个通过微小孔径 → 排挤导电液 → 孔径电阻瞬时增大 → 产生成比例的电压脉冲 → 脉冲计数实现颗粒计数 → 脉冲幅度分析实现颗粒尺寸测量。库尔特计数器因此成为同时提供颗粒浓度和粒度分布的强大工具。

库尔特计数器 库尔特计数器是一种用于精确测量悬浮在电解质溶液中微小颗粒(如细胞、细菌、胶体粒子)的尺寸和数量的仪器。其核心原理基于 库尔特原理 ,即电阻抗变化传感。 第一步:基本原理——悬浮液与电流通路 想象一个盛有导电电解质溶液(如生理盐水)的容器,中间有一面很薄的壁,壁上开有一个非常微小的孔,称为“孔径”或“传感区”。 在孔径的两侧各放置一个电极,并施加一个恒定的电流。此时,溶液作为导体,电流可以稳定地通过孔径。 在没有颗粒通过时,孔径处的电阻是恒定的,因为孔径内充满的是均匀的导电溶液。 第二步:关键过程——颗粒通过孔径引起的电阻变化 当悬浮在溶液中的颗粒被吸引或驱动(通常通过施加压力或真空)通过这个微小孔径时,情况发生变化。 由于颗粒本身通常是不导电或导电性远低于周围电解液(例如细胞、乳胶微球),当它进入孔径时,会排挤掉一部分导电液体,占据了一部分孔径的空间。 根据欧姆定律,导体的电阻与其截面积成反比。颗粒占据空间,相当于瞬间减少了孔径的有效导电截面积,导致孔径处的电阻瞬时增大。 这个电阻的增大与颗粒的体积成正比。颗粒越大,排挤掉的导电液体越多,电阻的增加脉冲(电压脉冲)幅度就越高。 第三步:信号生成与测量——从电阻脉冲到颗粒信息 由于电流是恒定的,根据欧姆定律(V=IR),电阻的瞬时增大会产生一个成比例的瞬时电压脉冲。 这个电压脉冲被精密的电子电路检测、放大和分析。每个通过孔径的颗粒都会产生一个独立的脉冲。 计数功能 :通过统计脉冲的个数,可以直接得到通过孔径的颗粒总数,从而确定悬浮液中颗粒的浓度(已知流过体积的情况下)。 测尺寸功能 :通过测量每个脉冲的脉冲高度(幅度),并与已知尺寸的标准颗粒(如已知直径的乳胶微球)校准曲线进行对比,就可以精确计算出每个颗粒的体积或等效球直径。仪器通常将不同幅度的脉冲归入不同的通道(即尺寸区间),从而生成颗粒的数量-尺寸分布图。 第四步:核心优势与技术细节 高精度与高分辨率 :该方法直接测量颗粒体积,是绝对测量法,分辨率高,能清晰区分尺寸相差仅百分之几的颗粒群体。 传感区特性 :孔径的尺寸是关键参数,必须根据待测颗粒的尺寸范围进行选择(通常孔径直径是目标颗粒直径的2-3倍)。孔径太小容易堵塞,太大则信号弱、分辨率低。 稀释与防堵塞 :样品通常需要充分稀释,以确保颗粒逐个通过孔径,避免两个或多个颗粒同时通过造成的“重合误差”。仪器还配备有反向冲洗等防堵塞机制。 应用范围 :最初用于血细胞计数(红细胞、白细胞),现已广泛应用于细胞生物学(细胞活力、大小分布)、微生物学(细菌计数)、工业质检(墨水、粉末、乳液中的颗粒污染物分析)和纳米材料表征(需使用特殊的小孔径传感器)等领域。 总结流程 : 悬浮颗粒 → 被驱动力引导 → 逐个通过微小孔径 → 排挤导电液 → 孔径电阻瞬时增大 → 产生成比例的电压脉冲 → 脉冲计数实现颗粒计数 → 脉冲幅度分析实现颗粒尺寸测量 。库尔特计数器因此成为同时提供颗粒浓度和粒度分布的强大工具。