一種超聲霧化與離子遷移譜相結合的在線檢測儀及應用的製作方法

2024-03-10 08:13:15 1

本發明基於離子遷移譜技術，結合樣品超聲霧化和頂空進樣技術，設計了一種在線檢測儀。將本發明中的檢測裝置和方法用於血液中丙泊酚臨床給藥深度分析，指導臨床麻醉醫生精準用藥。

背景技術：

超聲霧化器利用電子高頻震蕩(振蕩頻率為1.7MHz或2.4MHz，超過人的聽覺範圍，該電子振蕩對人體及動物無傷害)，通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態水分子結構打散而產生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學試劑。與加熱霧化方式比較，能源節省了90％。

丙泊酚是一種常用的靜脈麻醉劑，已廣泛地應用於麻醉誘導、麻醉維持以及ICU為重病人的鎮靜。手術過程中，病人血液裡的丙泊酚濃度往往與其麻醉深度存在密切的相關性，因此術中監測病人血液中丙泊酚的濃度對於麻醉監測來說具有重要的意義。

目前，用於測定血液中丙泊酚的方法主要包括高效液相色譜和氣質聯用等。然而，血液作為一個複雜的生物樣品，在其進行色譜分離之前必須進行樣品預處理，從而致使以上方法耗時較長，且多為離線分析，不能完全滿足臨床上麻醉監測的需求。

離子遷移譜(Ion Mobility Spectrometry，IMS)技術是20世紀70年代出現的一種快速分離檢測技術，與傳統的質譜、色譜儀器相比，具有結構簡單，靈敏度高，分析速度快，結果可靠的特點。目前我們研究的IMS已經廣泛應用在化學戰劑、毒品、爆炸物探測、環境監測、有毒氣體監測、火災監測、水汙染監測和食品檢測等領域。離子遷移譜儀主要由離子源、離子門、遷移區和檢測器組成。離子源使樣品分子、N2、O2和水蒸氣電離，產生的離子很容易與分子發生離子分子反應，得到多種產物離子。離子在電場的驅使下通過周期性開啟的離子門進入遷移區，與逆流的中性漂氣分子不斷地碰撞，由於這些離子在電場中具有不同的遷移速率，使得不同的離子得到分離，先後到達檢測器。本發明基於離子遷移譜技術，結合樣品超聲霧化和頂空進樣技術，設計了一種在線檢測儀。

技術實現要素：

一種超聲霧化與離子遷移譜相結合的在線檢測儀，包括進樣裝置和離子遷移譜儀；進樣裝置包括超聲霧化室、超聲霧化器和取血採樣片和超聲霧化片；

超聲霧化室為一密閉容器，其上端設有一作為液體樣品入口的通孔，液體樣品入口設有可拆卸的密封蓋；超聲霧化室左右兩側分別設有一通孔， 其一為載氣入口、另一為載氣出氣口，於超聲霧化室內放置有超聲霧化片，超聲霧化片上方放置有採樣片，超聲霧化片下方的超聲霧化室外部設置有超聲霧化器，即超聲霧化器設置於超聲霧化室的下方；液體樣品入口位於採樣片上方；

載氣入口與載氣氣源相連通，載氣出口與離子遷移管的載氣進氣口相連通。

於超聲霧化室內的底部設有一個凹槽，於凹槽的底面平鋪有超聲霧化片；採樣片置於超聲霧化片上方，且採樣片與超聲霧化片相貼接。

超聲霧化室底部是通過一個可拆卸的隔板將超聲霧化室底部密封；隔板上表面設有一個凹槽，凹槽內的表面平鋪超聲霧化片，採樣片置於超聲霧化片上方；

於隔板下方均勻設有3-8根彈簧，彈簧下方設支架，彈簧和支架一方面將超聲霧化器固定，另一方面通過彈簧的伸縮來實現開啟和關閉超聲霧化室底部的隔板。

液體樣品入口設有可拆卸的密封蓋，當滴加樣品時打開密封蓋，此通孔開啟；超聲霧化和頂空進樣過程時關閉密封蓋，此通孔密閉；

進樣裝置利用超聲霧化的原理，將樣品做超聲霧化的前處理後再頂空進樣分析。

採樣片為與超聲霧化片大小形狀一致的聚四氟乙烯高溫採樣布或玻璃纖維紙；設計大小一般為直徑1-3cm的圓片結構。

超聲霧化器工作時，超聲霧化片帶動採樣片震蕩過程中，超聲霧化室底部隔板設置為開啟狀態，避免超聲震蕩帶來的幹擾，震蕩過程結束後，超聲霧化室底部隔板設置為關閉狀態，進行頂空進樣分析。

將本發明中的在線檢測儀用於血液中丙泊酚麻醉劑的檢測過程中。血液樣品的超聲霧化時間控制在1-10S。

離子遷移管包括殼體內依次同軸設置的電離區、離子門、遷移區、柵網和離子接收極；靠近離子接收極的殼體側壁上設有漂氣入口，漂氣入口與漂氣氣源相連通；離子門與電離源之間的殼體側壁上設有氣體出口，該氣體出口放空。

本發明基於離子遷移譜技術，結合超聲霧化和頂空進樣技術，設計了一種在線檢測儀，將本發明中的檢測裝置和方法用於血液中丙泊酚臨床給藥深度分析，提高了血液中丙泊酚的檢測靈敏度。

本發明的優點如下：

1.與傳統的氣相色譜方法相比，將本發明中的檢測儀作為分析樣品的手段具有以下優點：液體樣品可以無需複雜前處理直接在進樣器內超聲霧化，可以實現液體樣品在線檢測；

2.進樣裝置簡單，分析檢測速度快，單個樣品測試時間小於1min；儀器的運行費用低，消耗品少；

3.本發明中檢測儀結合的進樣裝置無需電加熱熱解析技術，節約能源。

附圖說明

圖1為本發明中的在線檢測儀裝置結構原理示意圖；1為微量進樣器、2為矽膠旋緊螺母(含「O」圈)、3為超聲霧化室、4為取血採樣片和超聲霧化片、5為超聲霧化器、6為載氣入口、7為載氣出口、8-15為遷移管結構；8為樣品氣進入遷移管入口、9為遷移管電離區、10為離子門、11為遷移管遷移區、12為柵網、13為離子接收極、14為漂氣入口、15為出氣口。

具體實施方式

血液中丙泊酚採用傳統的均勻場遷移譜，其結構示意圖見圖1。此儀器主要包括以下幾個部分：1為微量進樣器、2為矽膠旋緊螺母(含「O」圈)、3為超聲霧化室、4為取血採樣片和超聲霧化片、5為超聲霧化器、6為載氣入口、7為載氣出口、8-15為遷移管結構；8為樣品氣進入遷移管入口、9為遷移管電離區、10為離子門、11為遷移管遷移區、12為柵網、13為離子接收極、14為漂氣入口、15為出氣口。

超聲霧化室外腔體下表面與超聲霧化器外腔體上表面兩個結構貼接，內部形成一個空的腔體；超聲霧化室上表面中心有矽膠旋緊螺母(含「O」圈)可開啟，通過微量進樣器滴入樣品。超聲霧化室內的底部設有一個凹槽，於凹槽的底面平鋪有超聲霧化片；採樣片置於超聲霧化片上方，且採樣片與超聲霧化片相貼接。超聲霧化室下方的超聲霧化器底部是通過一個可拆卸的隔板將超聲霧化室底部密封。於隔板下方均勻設有3-8根彈簧，彈簧下方設支架，彈簧和支架一方面將超聲霧化器固定，另一方面通過彈簧的伸縮來實現開啟和關閉超聲霧化室底部的隔板。

使用操作步驟為開啟超聲霧化室3上端旋緊螺母2，用微量進樣器1取血液樣品經超聲霧化室上端通孔滴入到超聲霧化室底部的採樣片4上；然後超聲霧化器通過支架拉伸隔板，控制隔板不接觸超聲霧化室腔室下邊緣，然後啟動超聲霧化片1-10S，再瞬間封閉超聲霧化室。載氣經載氣入口6攜帶超聲霧化後的頂空樣品氣由7進入離子遷移管進氣口8由離子遷移管(8-15)進行分析檢測。

完成上述一次分析檢測後，壓縮超聲霧化器裝置支架彈簧，更換新的採樣片待進行下一次分析檢測。

試驗中載氣和漂氣氣源均採用淨化處理的氣源(空氣)，且載氣400sccm，漂氣600sccm，氣源溼度為0-20ppm。

將超聲霧化與離子遷移譜相結合的在線檢測儀按照上述實施過程用於血液中丙泊酚麻醉劑的檢測。

取丙泊酚注射液藥物標準品，濃度為10000ng/μL；用空白血漿逐級稀釋，配製成血藥濃度為1、2.5、5、7.5、10ng/μL的樣品，備用。單個標 準樣品的檢測結果，當試劑離子峰遷移時間在6ms時，丙泊酚標準檢出遷移時間在9.5ms。在血藥濃度1-10ng/μL濃度範圍內，測試標準曲線方程並計算檢測靈敏度。本發明中採用的在線檢測儀可以將檢測靈敏度提高5-10倍。

將本儀器裝置用於丙泊酚麻醉劑臨床血藥濃度的檢測，滿足臨床使用需求。為麻醉醫生精準用藥提供了一套新的裝置和方法。