一种超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪及应用制造技术

本发明专利技术设计了一种超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪。本仪器以离子迁移谱技术为基本检测技术，结合样品超声雾化技术。血液样品无需前处理采集至采样片表面，然后利用超声雾化技术，将样品转变成微细雾滴状态，再由载气携带进入检测仪进行在线检测分析。将本发明专利技术中的在线检测仪应用于术中人体血液中丙泊酚的在线检测，可以指导医生临床给药。

On line detector based on ultrasonic atomization and ion mobility spectrometry and its application

The invention relates to an on-line detector for combining ultrasonic atomization with ion mobility spectrometry. The instrument is based on the technology of ion mobility spectrometry, and combines with the ultrasonic atomization technology. The blood sample is collected from the surface of the sample without pretreatment, and then the sample is changed into a fine droplet state by ultrasonic atomization technology. Then, the sample is carried by the carrier gas and is detected and analyzed on-line. The on-line detector of the invention can be applied to the on-line detection of propofol in the human blood in the operation, and can guide the doctor to give the medicine in clinic.

【技术实现步骤摘要】
一种超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪及应用
本专利技术基于离子迁移谱技术，结合样品超声雾化和顶空进样技术，设计了一种在线检测仪。将本专利技术中的检测装置和方法用于血液中丙泊酚临床给药深度分析，指导临床麻醉医生精准用药。
技术介绍
超声雾化器利用电子高频震荡(振荡频率为1.7MHz或2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物无伤害)，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。与加热雾化方式比较，能源节省了90％。丙泊酚是一种常用的静脉麻醉剂，已广泛地应用于麻醉诱导、麻醉维持以及ICU为重病人的镇静。手术过程中，病人血液里的丙泊酚浓度往往与其麻醉深度存在密切的相关性，因此术中监测病人血液中丙泊酚的浓度对于麻醉监测来说具有重要的意义。目前，用于测定血液中丙泊酚的方法主要包括高效液相色谱和气质联用等。然而，血液作为一个复杂的生物样品，在其进行色谱分离之前必须进行样品预处理，从而致使以上方法耗时较长，且多为离线分析，不能完全满足临床上麻醉监测的需求。离子迁移谱(IonMobilitySpectrometry，IMS)技术是20世纪70年代出现的一种快速分离检测技术，与传统的质谱、色谱仪器相比，具有结构简单，灵敏度高，分析速度快，结果可靠的特点。目前我们研究的IMS已经广泛应用在化学战剂、毒品、爆炸物探测、环境监测、有毒气体监测、火灾监测、水污染监测和食品检测等领域。离子迁移谱仪主要由离子源、离子门、迁移区和检测器组成。离子源使样品分子、N2、O2和水蒸气电离，产生的离子很容易与分子发生离子分子反应，得到多种产物离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入迁移区，与逆流的中性漂气分子不断地碰撞，由于这些离子在电场中具有不同的迁移速率，使得不同的离子得到分离，先后到达检测器。本专利技术基于离子迁移谱技术，结合样品超声雾化和顶空进样技术，设计了一种在线检测仪。
技术实现思路
一种超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪，包括进样装置和离子迁移谱仪；进样装置包括超声雾化室、超声雾化器和取血采样片和超声雾化片；超声雾化室为一密闭容器，其上端设有一作为液体样品入口的通孔，液体样品入口设有可拆卸的密封盖；超声雾化室左右两侧分别设有一通孔，其一为载气入口、另一为载气出气口，于超声雾化室内放置有超声雾化片，超声雾化片上方放置有采样片，超声雾化片下方的超声雾化室外部设置有超声雾化器，即超声雾化器设置于超声雾化室的下方；液体样品入口位于采样片上方；载气入口与载气气源相连通，载气出口与离子迁移管的载气进气口相连通。于超声雾化室内的底部设有一个凹槽，于凹槽的底面平铺有超声雾化片；采样片置于超声雾化片上方，且采样片与超声雾化片相贴接。超声雾化室底部是通过一个可拆卸的隔板将超声雾化室底部密封；隔板上表面设有一个凹槽，凹槽内的表面平铺超声雾化片，采样片置于超声雾化片上方；于隔板下方均匀设有3-8根弹簧，弹簧下方设支架，弹簧和支架一方面将超声雾化器固定，另一方面通过弹簧的伸缩来实现开启和关闭超声雾化室底部的隔板。液体样品入口设有可拆卸的密封盖，当滴加样品时打开密封盖，此通孔开启；超声雾化和顶空进样过程时关闭密封盖，此通孔密闭；进样装置利用超声雾化的原理，将样品做超声雾化的前处理后再顶空进样分析。采样片为与超声雾化片大小形状一致的聚四氟乙烯高温采样布或玻璃纤维纸；设计大小一般为直径1-3cm的圆片结构。超声雾化器工作时，超声雾化片带动采样片震荡过程中，超声雾化室底部隔板设置为开启状态，避免超声震荡带来的干扰，震荡过程结束后，超声雾化室底部隔板设置为关闭状态，进行顶空进样分析。将本专利技术中的在线检测仪用于血液中丙泊酚麻醉剂的检测过程中。血液样品的超声雾化时间控制在1-10S。离子迁移管包括壳体内依次同轴设置的电离区、离子门、迁移区、栅网和离子接收极；靠近离子接收极的壳体侧壁上设有漂气入口，漂气入口与漂气气源相连通；离子门与电离源之间的壳体侧壁上设有气体出口，该气体出口放空。本专利技术基于离子迁移谱技术，结合超声雾化和顶空进样技术，设计了一种在线检测仪，将本专利技术中的检测装置和方法用于血液中丙泊酚临床给药深度分析，提高了血液中丙泊酚的检测灵敏度。本专利技术的优点如下：1.与传统的气相色谱方法相比，将本专利技术中的检测仪作为分析样品的手段具有以下优点：液体样品可以无需复杂前处理直接在进样器内超声雾化，可以实现液体样品在线检测；2.进样装置简单，分析检测速度快，单个样品测试时间小于1min；仪器的运行费用低，消耗品少；3.本专利技术中检测仪结合的进样装置无需电加热热解析技术，节约能源。附图说明图1为本专利技术中的在线检测仪装置结构原理示意图；1为微量进样器、2为硅胶旋紧螺母(含“O”圈)、3为超声雾化室、4为取血采样片和超声雾化片、5为超声雾化器、6为载气入口、7为载气出口、8-15为迁移管结构；8为样品气进入迁移管入口、9为迁移管电离区、10为离子门、11为迁移管迁移区、12为栅网、13为离子接收极、14为漂气入口、15为出气口。具体实施方式血液中丙泊酚采用传统的均匀场迁移谱，其结构示意图见图1。此仪器主要包括以下几个部分：1为微量进样器、2为硅胶旋紧螺母(含“O”圈)、3为超声雾化室、4为取血采样片和超声雾化片、5为超声雾化器、6为载气入口、7为载气出口、8-15为迁移管结构；8为样品气进入迁移管入口、9为迁移管电离区、10为离子门、11为迁移管迁移区、12为栅网、13为离子接收极、14为漂气入口、15为出气口。超声雾化室外腔体下表面与超声雾化器外腔体上表面两个结构贴接，内部形成一个空的腔体；超声雾化室上表面中心有硅胶旋紧螺母(含“O”圈)可开启，通过微量进样器滴入样品。超声雾化室内的底部设有一个凹槽，于凹槽的底面平铺有超声雾化片；采样片置于超声雾化片上方，且采样片与超声雾化片相贴接。超声雾化室下方的超声雾化器底部是通过一个可拆卸的隔板将超声雾化室底部密封。于隔板下方均匀设有3-8根弹簧，弹簧下方设支架，弹簧和支架一方面将超声雾化器固定，另一方面通过弹簧的伸缩来实现开启和关闭超声雾化室底部的隔板。使用操作步骤为开启超声雾化室3上端旋紧螺母2，用微量进样器1取血液样品经超声雾化室上端通孔滴入到超声雾化室底部的采样片4上；然后超声雾化器通过支架拉伸隔板，控制隔板不接触超声雾化室腔室下边缘，然后启动超声雾化片1-10S，再瞬间封闭超声雾化室。载气经载气入口6携带超声雾化后的顶空样品气由7进入离子迁移管进气口8由离子迁移管(8-15)进行分析检测。完成上述一次分析检测后，压缩超声雾化器装置支架弹簧，更换新的采样片待进行下一次分析检测。试验中载气和漂气气源均采用净化处理的气源(空气)，且载气400sccm，漂气600sccm，气源湿度为0-20ppm。将超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪按照上述实施过程用于血液中丙泊酚麻醉剂的检测。取丙泊酚注射液药物标准品，浓度为10000ng/μL；用空白血浆逐级稀释，配制成血药浓度为1、2.5、5、7.5、10ng/μL的样品，备用。单个标准样品的检测结果，当试剂离子峰迁移时间在6ms时，丙泊酚标准检出迁移时间在9.5ms。在血药浓度1-10ng/μL浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪，其特征在于：包括进样装置和离子迁移谱仪；进样装置包括超声雾化室、超声雾化器和采样片；超声雾化室为一密闭容器，其上端设有一作为液体样品入口的通孔，液体样品入口设有可拆卸的密封盖；超声雾化室左右两侧分别设有一通孔，其一为载气入口、另一为载气出气口，于超声雾化室内放置有超声雾化片，超声雾化片上方放置有采样片，超声雾化片下方的超声雾化室外部设置有超声雾化器，即超声雾化器设置于超声雾化室的下方；液体样品入口位于采样片上方；载气入口与载气气源相连通，载气出口与离子迁移管的载气进气口相连通。

【技术特征摘要】
1.一种超声雾化与离子迁移谱相结合的在线检测仪，其特征在于：包括进样装置和离子迁移谱仪；进样装置包括超声雾化室、超声雾化器和采样片；超声雾化室为一密闭容器，其上端设有一作为液体样品入口的通孔，液体样品入口设有可拆卸的密封盖；超声雾化室左右两侧分别设有一通孔，其一为载气入口、另一为载气出气口，于超声雾化室内放置有超声雾化片，超声雾化片上方放置有采样片，超声雾化片下方的超声雾化室外部设置有超声雾化器，即超声雾化器设置于超声雾化室的下方；液体样品入口位于采样片上方；载气入口与载气气源相连通，载气出口与离子迁移管的载气进气口相连通。2.根据权利要求1所述的在线检测仪，其特征在于：于超声雾化室内的底部设有一个凹槽，于凹槽的底面平铺有超声雾化片；采样片置于超声雾化片上方，且采样片与超声雾化片相贴接。3.根据权利要求1或2所述的在线检测仪，其特征在于：超声雾化室底部是通过一个可拆卸的隔板将超声雾化室底部密封；隔板上表面设有一个凹槽，凹槽内的表面平铺超声雾化片，采样片置于超声雾化片上方；于隔板下方均匀设有3-8根弹簧，弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海洋，李恩有，王新，王祯鑫，渠团帅，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21