TWI745391B - 膠體粒子尺寸質量分佈測量技術 - Google Patents
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Abstract
本案揭示一種用於測量隨粒子直徑變化的粒子質量分佈之系統及方法。該系統包括霧化器、粒子尺寸類析器及粒子偵測器。該系統可包括稀釋模組。該系統可亦包括粒子質量類析器。該系統及方法適用於區分具有相似尺寸及不同密度的粒子種群；以及藉由變化的材料比率判定(黏合於)混合膠體系統中之材料之間的相互作用。該系統及方法亦適用於判定同質膠體及異質膠體中之粒子密度。
Description
37 C.F.R.§1.71(e)授權 本專利文獻之揭示內容中之一部分含有受版權保護的材料。當該材料出現在美國專利商標局專利檔案或記錄中時，版權所有者不得反對該專利文獻或專利公開內容中之任一者的傳真複製，但對其他情況保留全部版權權利。
相關申請案之交互參照(若存在) 本申請案根據35 U.S.C. §119(e)主張提交於2016年6月30日之共同待決的美國臨時專利申請案序列號第62/356,619號之權益，該美國臨時專利申請案在此以引用方式併入本文。
關於聯邦贊助研究或開發之聲明 不適用。
對縮微膠片附錄之參考(若存在) 不適用。
發明領域 本發明總體上係關於用於分析材料之分析方法及裝置。特別而言，本發明係關於測量含有異質粒子種群的膠體之性質。最特別而言，本發明係關於測量隨粒子直徑變化的粒子質量分佈。該技術係適用於區分具有相似尺寸及不同密度的粒子種群；以及藉由變化的材料比率判定(黏合於)混合膠體系統中之材料之間的相互作用。該技術亦適用於判定同質膠體及異質膠體中之粒子密度。
發明背景 現有方法分為兩類：原位方法，其中粒子保持懸浮在液體中；以及異位方法，其中粒子分散在氣相中。
原位
技術使用光散射或光分散(LD)方法論測量一次粒子尺寸分佈之峰值粒徑的變化。此技術在使用單個粒子偵測的情況下限於大於10 nm之粒子，這與粒子追蹤(PT)及雷射繞射(LD)的情況一樣。動態光散射(DLS)方法論能夠測量較小粒子的尺寸分佈，但不能直接解析在異質聚集研究中存在的雙模態系統。PT及DLS方法係取決於分散劑溫度及黏度。LD方法係取決於粒子及分散劑折射率。
異位
方法藉由電灑游離(ESI)或藉由純機械霧化(氣動、超音波及瑞立分裂)使膠體粒子氣溶膠化。然後，藉由使用已建立的測量技術測量粒子尺寸及或質量來測量粒子性質。通常，在研究中的膠體將含有經溶解的非揮發性溶質，該溶質可作為自膠體合成製程所得人工產物，有意地經添加來改質連續相之性質(例如pH調節)，或用來藉由限制凝結使膠體穩固。此溶質之存在導致完全由該溶質組成之離散粒子之形成，且亦塗佈氣溶膠化之粒子的表面。具體而言，用來使用氣溶膠化測量膠體直徑及或質量的系統受樣本中經溶解的非揮發性殘渣之存在的不利影響。
本發明之裝置及方法經由緊接在氣溶膠化之前的線上樣本稀釋來緩和此殘渣之效應。另外，異質膠體(含具有多種材料、大小及或密度之粒子)之性質通常隨相對粒子濃度及或溶質濃度而變化。線上稀釋方法亦限制允許經受由於稀釋所導致之粒子性質改變的時間。串聯尺寸質量測量系統之使用有助於分離具有不同密度以及密度資訊的類似尺寸的粒子。
此領域中之現有技術被認為具有顯著局限性及缺點。由於此及其他原因，需要本發明。
所有美國專利及專利申請案以及本申請案中任何處提及的所有其他公開文件均以全文引用方式併入本文。
發明概要 本發明提供分析設備及方法，該分析設備及方法係實際、可靠、精確且有效的，且咸信滿足需求並達成優於背景技術之改良。
奈米粒子在工業及醫療應用中之使用已增大對研究其物理性質(尺寸、形狀、濃度及密度)之儀器及方法的需求。具體而言，研究員對在液體懸浮液(膠體)中製備的奈米粒子之粒子大小及密度分佈感興趣。為使用高精度的基於氣溶膠的測量方法，此等膠態樣本必須首先氣溶膠化。一些已建立的技術已用於使膠態粒子氣溶膠化；然而，此等方法對樣本純度敏感，需要廣泛的方法發展，係長期不穩定的，或缺少有效資料反演規程來計算真實質量及大小分佈。
本發明提出用於分析奈米粒子尺寸及質量分佈之方法，其中將新膠態奈米粒子氣溶膠化裝置耦接至氣溶膠質量分析器及可攜式氣溶膠電氣遷移率分析器。該系統較佳地使用資料反演算法。
本發明之系統包括氣溶膠化裝置，該氣溶膠化裝置產生含粒子及已溶材料之流體(霧化)微滴。在一個態樣中，粒子及已溶材料處於與樣本相等之濃度。
在另一態樣中，粒子及已溶材料緊接在霧化之前藉由高純度分散劑來線上稀釋。在液體蒸發後，氣體媒介(gas-borne)液滴成為由非揮發性沉澱材料組成之粒子，或者成為由膠體粒子/聚集體與非揮發性沉澱材料組成之粒子。在所關注之殘渣濃度及粒子尺寸下，線上稀釋輔助減小殘渣粒子尺寸及殘渣污染程度。在一個態樣中，膠體粒子尺寸分佈藉由測量隨粒子大小變化的氣溶膠粒子性質(例如電氣遷移率)得以量化。
在另一態樣中，膠體粒子質量分佈藉由測量隨粒子質量變化的氣溶膠粒子性質(例如離心/靜電力平衡)得以量化。
在另一態樣中，膠體粒子性質可藉由使用串聯的相應光譜儀測量在各種所選粒子尺寸下的質量分佈得以測量。
在另一態樣中，膠體粒子性質可藉由使用串聯的相應光譜儀測量在各種所選粒子質量下的尺寸分佈得以測量。粒子尺寸分佈可使用掃描遷移率粒子分粒器(SMPS)系統測量，質量分佈可使用氣溶膠粒子質量(APM)分析器或質量光譜儀測量。此等系統亦具有選擇特定尺寸及質量以供藉由另一儀器取樣之能力。
參考以下描述、申請專利範圍及圖式，本發明之態樣、特徵、優點、益處及目標將對熟習此項技術者顯而易見。
詳細說明 奈米粒子之膠態懸浮液將通常含有由表面活性劑及或鹽構成之已溶解非揮發性殘渣(DNVR)，該等殘渣係穩定化所需要的及/或係製造製程之副產物。在膠體氣溶膠化後，DNVR可實質上改變氣溶膠化膠體粒子之尺寸及/或性質(藉由沉澱至粒子表面上)，以及形成完全由沉澱NVR構成之氣溶膠粒子(與膠態粒子不能區分)。本發明使用利用氣動霧化之奈米粒子氣溶膠化器，其係用來使膠態混合物氣溶膠化以用於氣相分析。
參考圖 10
，膠態懸浮液通常含有具有變化的組成物或形狀(碎形維度)性質之粒子。藉由以變化的所選粒子質量間隔來測量粒子尺寸分佈，可生成尺寸及質量分佈的二維陣列。此資料集與適當資料反演一同可提供樣本中之粒子的密度資訊以及粒子種群之間的區別。雖然已使用標準高解析度氣溶膠測量器材完成膠態粒子之串聯質量及遷移率測量，但該尺寸及成本限制此方法之廣泛應用。需要更低成本、半可攜式系統來有助於此方法之應用。
圖1
係本發明之膠體粒子尺寸質量分佈測量系統10之實施例的示意性表示。系統10包含霧化器12及粒子尺寸光譜儀(PSS)14。粒子尺寸光譜儀包含粒子尺寸類析器18及粒子偵測器20。系統之此實施例不使用線上稀釋。
在使用中，將膠體樣本輸入至霧化器12。霧化器12使輸入膠體樣本氣溶膠化，從而產生含粒子及已溶材料之流體的微滴。在一個使用實例中，粒子及已溶材料處於與樣本相等之濃度。在液體蒸發後，氣體媒介液滴成為由非揮發性沉澱材料組成之粒子，或者該液滴成為由膠體粒子/聚集體與非揮發性沉澱材料組成之粒子。膠體粒子尺寸分佈藉由測量隨粒子大小變化的氣溶膠粒子性質(例如電氣遷移率)得以量化。膠體粒子質量分佈藉由測量隨粒子質量變化的氣溶膠粒子性質(例如離心/靜電力平衡)得以量化。
替代地，膠體粒子性質可藉由使用串聯的相應光譜儀測量在各種所選粒子尺寸下的質量分佈得以測量。在另一替代形式中，膠體粒子性質可藉由使用串聯的相應光譜儀測量在各種所選粒子質量下的尺寸分佈得以測量。
粒子尺寸分佈可使用掃描遷移率粒子分粒器(SMPS)系統來測量。質量分佈可使用氣溶膠粒子質量(APM)分析器或質量光譜儀來測量。此等系統亦具有選擇特定尺寸及質量以供藉由另一儀器取樣之能力。
圖2
係圖 1
所示系統20之變體的示意性表示，其包括線上稀釋。系統40包含線上稀釋模組42、霧化器44及包括粒子尺寸類析器48與粒子偵測器50之粒子尺寸光譜儀46。在此實施例中，粒子及已溶材料緊接在霧化之前藉由高純度分散劑來線上稀釋。在所關注之殘渣濃度及粒子尺寸下，線上稀釋輔助減小殘渣粒子尺寸及殘渣污染程度。
圖3
係本發明之系統之替代實施例的示意性表示。系統60包括霧化器62及粒子質量光譜儀(PMS)64。PMS 64包括粒子質量類析器66及粒子偵測器68。
圖4
係系統60之變體的示意性表示。系統80包含線上稀釋模組82、霧化器84及包括粒子質量類析器88與粒子偵測器90之粒子質量光譜儀86。
圖5
係系統100之另一替代實施例的示意性表示。系統100包含霧化器102、粒子尺寸類析器104及粒子質量光譜儀106。PMS 106包括粒子質量類析器108及粒子偵測器110。在此實施例之變體(未展示)中，尺寸類析器104可放置在質量類析器108下游。
圖6
係系統100之變體的示意性表示。系統120包括線上稀釋模組122、霧化器124、粒子尺寸類析器126及粒子質量光譜儀128(包括粒子質量類析器130及粒子偵測器132)。尺寸類析器126可放置在質量類析器130下游。
圖7
係可與上述系統一起使用的線上稀釋模組或總成140之實施例的示意圖。稀釋系統140包含連接成線的流體源142、樣本泵144、多個紊流混合器146及樣本出口150。超純水(UPW)進口148通訊地連接至混合器陣列146。
圖8
係包含硫酸銨與煤煙之雙組分氣溶膠的示例性2D粒子尺寸及質量分佈。
可在本發明之實施例中使用的霧化器及質量分析器系統描述於以下出版物中：
1. TAJIMA、Naoko等人(2011)：Mass Range and Optimized Operation of the Aerosol Particle Mass Analyzer, Aerosol Science and Technology, 45:2, 196-214。 2. Seongho Jeon、Derek R. Oberreit、Gary Van Schooneveld及Christopher J. Hogan, Jr.(2016)：Nanomaterial size distribution analysis via liquid nebulization coupled with ion mobility spectrometry(LN-IMS),Analyst
, 141, 1363。 3. RAWAT、Vivek K.等人，Mass Concentration and Cumulative Mass Distribution Function Determination with Tandem Differential Mobility Analysis - Aerosol Particle Mass Analysis，作為公開案(2016)提交於Journal of Aerosol Science
。 4. Jeon Seongho、Derek Oberreit、Gary Van Schooneveld及Christopher Hogan，Liquid Nebulization -Ion Mobility Spectrometry Based Quantification of Nanoparticle-Protein Conjugate Formation，作為公開案(2016)提交於Analytical Chemistry
。
圖9
例示本發明之分析器系統之另一實施例。系統180包含奈米氣溶膠生成器(NAG)184、氣溶膠乾燥器188、電荷調節器192、氣溶膠粒子質量分析器(APMA)196、可攜式氣溶膠遷移率光譜儀(PAMS)200及冷凝粒子計數器(CPC)204。高電壓模組(HVM)208通訊地連接至APMA 196。HVM 208及PAMS 200通訊地連接至程式邏輯控制器(PLC)212。NAG 184使膠體樣本氣溶膠化。其使用加壓腔室來以穩定速率輸送樣本。操作條件係固定的，且不隨樣本組成而變。電荷調節器192設置於連接至NAG 184之輸出的氣溶膠乾燥器188下游。電荷調節器較佳地為電暈型雙極裝置。APMA 196在設定質量範圍內傳輸氣溶膠粒子。APMA 196電壓受高電壓模組208控制。示例性模組208藉由XP Power Inc.提供。PAMS 200較佳包含微分遷移率分析器(DMA)216及高電壓模組220。PAMS 200控制DMA 216流及電荷調節器電壓控制。CPC 204作為粒子偵測器行使功能。示例性PLC 212由Horner, Inc提供。其用於電壓控制及資料收集。PLC 212以每一APM 196電壓設定點單步調適DMA 216電壓。其計數由CPC 204偵測之粒子。
參考圖 11
，奈米氣溶膠生成器在減小的大液滴生成之情況下產生相對小的液滴尺寸分佈。這減小由沉澱非揮發性殘渣構成之粒子的尺寸。其亦減小一液滴內之重合粒子(以直徑定標)的可能性。
資料反演算法係用來校正DMA及APM轉移函數、CPC偵測效率及電荷分佈，亦即
圖12A 至C 、圖13A 至C
及圖 14A 至C
分別例示未加工及反轉的Al、Zr及Zr+Al之遷移率分佈及質荷比對比粒子尺寸。亦參考圖 14C 及D
，將Zr+Al作為實例，藉由手動選擇適當資料區域可識別獨特的氣溶膠種群且可繪製其各別的尺寸分佈。
概括而言，膠體粒子尺寸質量分佈測量系統之設備包括：膠體樣本輸入；霧化器，其通訊地連接至膠體樣本輸入；粒子類析器，其通訊地連接至霧化器；以及粒子偵測器，其通訊地連接至粒子類析器。粒子尺寸類析器可為尺寸類析器或質量類析器。該系統較佳地包括線上稀釋模組。該系統可包括粒子尺寸類析器與粒子質量類析器兩者，其中尺寸類析器可設置於霧化器與質量類析器之間或設置於質量類析器與粒子偵測器之間。其他變化闡述於上文及申請專利範圍中。
本發明之測量膠體之粒子尺寸質量分佈的方法概括而言包含以下步驟：(a)提供膠體樣本，(b)使該樣本霧化；(c)按尺寸、質量或該兩者對流體進行分類；以及(d)較佳藉由冷凝粒子計數來偵測粒子。此方法之變體揭示於上文。
以上實施例經選擇、描述及例示以使熟習此項技術者將能夠理解本發明及製作及使用本發明之方式及方法。應在例示性的而非窮盡的或受限意義上解釋本說明書及隨附圖式。本發明並非意欲限於所揭示之確切形式。雖然本申請案試圖揭示本發明之適當可預見到的實施例之全部，但可能存在保留作為等效物之不可預見的非實質性修改。熟習此項技術者應理解，可存在落入如申請專利範圍所定義之本發明範疇內實施例之外的其他實施例。在其中一請求項(若存在)可表示為用於進行指定功能之手段或步驟的情況下，意欲使此種請求項被視為覆蓋本說明書中對應結構、材料或作用及其等效物，包括結構等效物及等效結構、基於材料的等效物及等效材料以及基於作用的等效物及等效作用。
10‧‧‧膠體粒子尺寸質量分佈測量系統/系統12、44、62、84、102、124‧‧‧霧化器14、46‧‧‧粒子尺寸光譜儀/PSS16、48‧‧‧粒子尺寸類析器18、50、68、90、110、132‧‧‧粒子偵測器40、60、80、100、120、180‧‧‧系統42、82、122‧‧‧線上稀釋模組64、86、106、128‧‧‧粒子質量光譜儀/PMS66、88‧‧‧粒子質量類析器104、126‧‧‧粒子尺寸類析器/尺寸類析器108、130‧‧‧粒子質量類析器/質量類析器140‧‧‧線上稀釋模組或總成/稀釋系統142‧‧‧流體源144‧‧‧樣本泵146‧‧‧紊流混合器/混合器陣列148‧‧‧超純水(UPW)進口150‧‧‧樣本出口184‧‧‧奈米氣溶膠生成器/NAG188‧‧‧氣溶膠乾燥器192‧‧‧電荷調節器196‧‧‧氣溶膠粒子質量分析器/APMA200‧‧‧可攜式氣溶膠遷移率光譜儀/PAMS204‧‧‧冷凝粒子計數器/CPC208‧‧‧高電壓模組/HVM/模組212‧‧‧程式邏輯控制器/PLC220‧‧‧高電壓模組
圖1係本發明之系統之實施例的示意性表示，其包含霧化器及由粒子尺寸類析器與粒子偵測器組成之粒子尺寸光譜儀。
圖2係圖1之系統之實施例的示意性表示，其包括線上稀釋構件。
圖3係系統之替代實施例的示意性表示，其包括霧化器及由粒子質量類析器與粒子偵測器組成之粒子質量光譜儀。
圖4係圖3之系統之具有線上稀釋的示意性表示。
圖5係系統之另一替代實施例的示意性表示，其包括霧化器、粒子尺寸類析器及包括粒子質量類析器與粒子偵測器之質量光譜儀。粒子尺寸類析器可替代地放置於粒子質量類析器下游。
圖6係圖5之系統之具有線上稀釋的示意性表示。
圖7係可與本發明之系統一起使用的線上稀釋構件之實施例的示意圖。
圖8係包含硫酸銨與煤煙之雙組分氣溶膠的示例性2D粒子尺寸及質量分佈。
圖9例示本發明之系統之另一實施例。
圖10例示膠態懸浮液之變化組成物或形狀(碎形維度)性質。
圖11展示在減小的大液滴生成之情況下具有相對小的尺寸分佈之經計算的液滴直徑。
圖12A至C展示未加工及反轉的Al之遷移率分佈及質荷比對比粒子尺寸。
圖13A至C展示未加工及反轉的Zr之遷移率分佈及質荷比對比粒子尺寸。
圖14A至D展示帶有種群識別之未加工及反轉的Al+Zr之遷移率分佈及質荷比對比粒子尺寸。
10‧‧‧膠體粒子尺寸質量分佈測量系統/系統
12‧‧‧霧化器
14‧‧‧粒子尺寸光譜儀/PSS
16‧‧‧粒子尺寸類析器
18‧‧‧粒子偵測器
Claims (18)
- 一種膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，包含：一膠體樣本輸入；一霧化器，其通訊地連接至該膠體樣本輸入；一粒子質量類析器，其通訊地連接至該霧化器；以及一粒子偵測器，其通訊地連接至該粒子質量類析器。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該粒子質量類析器係一粒子尺寸類析器。
- 如請求項1或2之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一線上稀釋模組，其通訊地連接於該膠體樣本輸入與該霧化器之間，該線上稀釋模組包括一超純水進口。
- 如請求項3之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該膠體樣本輸入包含一樣本容器，該樣本容器連接至一樣本泵，且其中該線上稀釋模組包含多個紊流混合器，該多個紊流混合器在該樣本泵與該霧化器之間通訊地連接成線，該超純水進口連接至至少一個紊流混合器。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一粒子尺寸類析器，其設置於該霧化器與該粒子質量類析器之間。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一粒子尺寸類析器，其設置於該粒子質量類析器與該粒子偵測器之間。
- 如請求項5或6之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一線上稀釋模組，其通訊地連接於該膠體樣本輸入與該霧化器之間，該線上稀釋模組包括一超純水進口。
- 如請求項7之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該膠體樣本輸入包含一樣本容器，該樣本容器連接至一樣本泵，且其中該線上稀釋模組包含多個紊流混合器，該多個紊流混合器在該樣本泵與該霧化器之間通訊地連接成線，該超純水進口連接至至少一個紊流混合器。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該膠體樣本輸入包含一樣本容器，該樣本容器連接至一樣本泵。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該霧化器係一奈米氣溶膠生成器。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該粒子質量類析器係一氣溶膠粒子質量分析器。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其中該粒子偵測器係一冷凝粒子計數器。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一氣溶膠乾燥器，其通訊地連接至該霧化器之一輸出。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一電暈型雙極電荷調節器，其通 訊地連接於該霧化器與該粒子質量類析器之間。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一微分遷移率分析器，其連接於該粒子質量類析器與粒子偵測器之間。
- 如請求項1之膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，其進一步包含：一控制器，其通訊地連接至至少該粒子質量類析器。
- 一種膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，包含：a.一膠體樣本輸入；b.一線上稀釋模組，其連接至該膠體樣本輸入；c.一霧化器，其通訊地連接至該線上稀釋模組；d.一粒子質量類析器，其通訊地連接至該霧化器；e.一冷凝粒子計數器粒子偵測器，其通訊地連接至該粒子質量類析器；以及f.一控制器，其通訊地連接至至少該粒子質量類析器。
- 一種膠體粒子尺寸質量分佈測量設備，包含：a.一膠體樣本輸入；b.一線上稀釋模組，其連接至該膠體樣本輸入；c.一奈米氣溶膠生成器，其通訊地連接至該線上稀釋模組；d.一氣溶膠乾燥器，其通訊地連接至該奈米氣溶膠生成器； e.一電荷調節器，其通訊地連接至該氣溶膠乾燥器；f.一粒子質量類析器，其通訊地連接至該電荷調節器；g.一冷凝粒子計數器粒子偵測器，其通訊地連接至該粒子質量類析器；以及h.一控制器，其通訊地連接至至少該粒子質量類析器。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8272253B2 (en) * | 2008-01-22 | 2012-09-25 | Ct Associates, Inc. | Particle concentration measurement technology |
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US5247842A (en) * | 1991-09-30 | 1993-09-28 | Tsi Incorporated | Electrospray apparatus for producing uniform submicrometer droplets |
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