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同一样品重复测,为什么大颗粒结果更容易波动?

更新时间:2026-08-24点击次数:202
同一份样品连续测三次,小粒径段很稳定,某个大粒径阈值以上却分别数到6颗、11颗和8颗。

 

很多人的第一反应是:仪器重复性是不是有问题?

 

未必。

 

对于逐颗粒计数方法,判断重复性之前,首先要看每次实际捕捉到了多少个颗粒事件。低丰度大颗粒本来就少,如果一次只数到几颗或十几颗,即使样品真实浓度没有变化,重复测试也可能出现明显的相对波动。

 

这个问题的关键不是先问“允许差多少",而是先分清:波动来自计数统计、样品不均匀,还是测试系统本身。

一、颗粒计数不是测一条连续信号,而是在“数事件"

光阻法、光散射法或SPOS等逐颗粒检测方法,都是在颗粒逐一通过检测区域时识别脉冲信号,再将事件数换算为颗粒浓度。

 

在颗粒独立、随机且样品分散均匀的理想条件下,计数事件可用泊松分布近似描述。若一次测试的平均计数为N,其理论标准差约为√N,相对标准差约为:

RSDtheoretical ≈ 1 / √N

这意味着,实际数到的颗粒越少,相对波动天然越明显。

每次预计数到的颗粒数N理想随机计数下的理论相对标准差
450.0%
1031.6%
2520.0%
10010.0%
4005.0%
10003.2%

 

这张表不是仪器验收限度,也不代表每次结果一定落在某个固定范围内。它只提供一个判断量级:当某个阈值以上每次只有个位数或十几颗时,不能用高计数区间的眼光去要求它表现出同样的相对稳定性。

二、为什么大粒径段往往更容易波动?

1. 阈值越高,实际事件数通常越少

在很多液体样品中,粒径阈值提高后,累计颗粒数会快速减少。小粒径段一次可能数到成百上千颗,而大粒径尾端可能只有几颗。

 

报告中的particles/mL看起来很精确,但它是实际计数经过取样体积、稀释倍数等参数换算后的结果。换算可以改变显示数值,却不能增加本次测试真正获得的信息量。

 

例如,同一样品平均每毫升含8颗目标颗粒:

  • 取样1 mL,预计数到8颗,理论相对标准差约35%;

  • 取样5 mL,预计数到40颗,换算后仍是8颗/mL,但理论相对标准差降至约16%。

浓度没有改变,变化的是实际被观察到的颗粒事件数。

2. 大颗粒更容易受到样品状态影响

根据颗粒与液体的密度差、液体黏度及颗粒形态不同,大颗粒可能更容易沉降、上浮、附着在容器或管路表面,也可能以软团聚体形式存在。

 

因此,以下细节都可能改变每次取到的大颗粒数量:

  • 混匀方式和时间是否一致;

  • 混匀后静置多久开始测试;

  • 取样位置是否一致;

  • 前后两次测试之间是否持续保持均匀;

  • 操作是否过强,改变了原有软团聚体状态。

取样体积增加可以降低纯计数统计带来的相对波动,却不能自动解决样品不均匀问题。

3. 气泡、残留和检测池污染也会制造异常波动

气泡可能形成遮光或散射脉冲;液路残留可能让第一次结果偏高;检测池污染则可能改变颗粒信号和粒径分布。

 

NIST关于液体光阻颗粒计数的研究曾观察到,检测池壁污染会使粒径分布发生变化,并使重复性明显差于单纯计数统计所能解释的水平。

 

因此,“大颗粒波动"不能全部归因于泊松统计,也不能不加排查就认定为仪器故障。

三、遇到重复性波动,建议按这个顺序排查

观察到的现象优先检查建议动作
小粒径段稳定,只有大粒径尾端波动实际计数是否过少、样品是否均匀查看原始颗粒数,增加代表性取样量,统一混匀和等待时间
各粒径段同时突然升高空白、气泡、环境或容器污染重新做空白,检查脱气、容器和清洗状态
连续测试结果逐次下降沉降、上浮、吸附或首针残留固定取样时序,评估持续混匀和预冲洗方案
第一次明显偏高,后续恢复正常管路残留、气泡或前样品带入增加预冲洗,检查液路连接和进样状态
原始计数接近,但换算浓度不一致取样体积、稀释倍数或软件参数核对方法参数和报告换算设置

 

这张表用于确定排查方向,不是仅凭现象直接下结论。

实际工作中,可以依次完成以下五步:

  1. 先看原始计数。不只看particles/mL,还要看该阈值以上每次实际数到了多少颗。

  2. 固定取样条件。保持取样体积、流量、稀释倍数和测试次数一致。

  3. 固定样品处理。明确混匀方式、混匀时间、静置时间和取样位置。

  4. 检查空白与液路。排除气泡、容器污染、交叉污染和检测池污染。

  5. 再评价仪器重复性。在样品和方法条件受控后,用多次结果的均值、标准差或RSD判断是否存在系统性异常。

四、怎样让低丰度大颗粒数据更有把握?

增加代表性取样量

在样品量、测试时间和仪器工作范围允许的前提下,适当增加取样体积,让目标粒径段获得更多实际事件数。

 

需要注意,增加取样体积不等于盲目提高样品浓度。浓度过高可能带来重合计数等问题;高浓度样品应采用适合的方法和稀释方案。

使用多次独立测试,而不是过度解读一次结果

对低丰度大颗粒,单次结果容易被少量事件放大。多次测试并报告均值和离散程度,通常比盯住某一次浓度的小数点更有意义。

把混匀步骤写进方法

“充分混匀"不应只是一句模糊描述。建议将混匀方式、时间、等待时间和测试期间的样品状态写入SOP,避免不同操作人员形成不同的取样结果。

同时保留原始计数和换算浓度

浓度用于不同取样体积之间的比较,原始计数则帮助判断统计信息是否充足。两者结合,才能更准确地理解重复性。

五、Acona如何帮助判断颗粒结果的真实波动?

Acona液体颗粒计数方案不仅输出颗粒浓度,还可按粒径阈值查看实际计数和多次测试差异,帮助区分“目标颗粒数量本来就少"与“测试过程出现系统性漂移"。

 

对于低浓度注射液,可根据方法要求采用Acona 2000SIS;对于高浓度复杂样品及尾端大颗粒分析,可根据样品体系选择Acona 7000APS或Acona 7000AD,并设计合适的取样与稀释方案。

 

产品的作用不是替代样品制备和方法控制,而是把原始事件数、粒径分段和重复测试结果保留下来,让问题更容易被定位。

六、结语

大颗粒结果波动时,先不要只盯着最终浓度,也不要立即把原因归到仪器。

 

先看每次实际数到了多少颗,再判断重复性好不好。对于低丰度大颗粒,扩大代表性取样往往比盯住浓度小数点更有意义。

声明:本文用于解释液体颗粒计数中的常见统计与方法学现象。文中理论RSD仅为理想随机计数条件下的参考,不构成仪器验收限度或特定样品的合格判据;实际应用请结合样品特性、方法验证和质量体系要求进行判断。


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