样品收集装置和质谱分析装置的制作方法

专利名称：样品收集装置和质谱分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及样品收集和同时检测和/或定量流体样品中的多种微量元素的方法和装置。
背景技术：
很多种微量金属和其它元素都是人和其它动物的良好健康状态和良好身体所必需的；已经表明必需元素缺乏可引起全身不适并导致诱发特定的疾病，通常导致死亡。对于很多必需微量元素来说，不仅仅是绝对浓度，而且元素间的平衡也对健康有深远影响。例如，硒缺乏与人碘缺乏紊乱的病因有关，而伴有高水平的锰的铜缺乏则可能是牛海绵体脑病(BSE)以及有关的人类新变种克罗伊茨费尔特-雅各布疾病(Creutzfeldt-Jakob Disease)(nvCJD)的诱病因素或成因。
在它们的组织中以金属胶体的形式固定有可利用的微量元素的饮食饲料、蔬菜、谷类和水果长期以来被认为是必需微量元素的来源。这种基于植物的金属胶体大约百分之九十八被吸收，可以合理预期以平衡范围的植物产品作为饮食必需成分的公众和动物，与缺乏优质饲料或常规蔬菜、水果和谷类摄取的其它群体相比，显示出特定微量元素缺乏相关疾病的发生率明显降低。
蔬菜物质的微量元素含量与供养蔬菜的土壤中必需营养物的生物可利用率直接相关。土壤中微量元素的含量根据当地地质、土壤退化和营养贫化从富足到贫乏而变化，并且与全球范围内的不适当种植有关。此外，全世界土壤的人为化学破坏持续增加，它们威胁着很多植物和动物的生存。所以，人类健康正通过食物链受到威胁。
虽然土壤的生产力可以通过应用N-P-K肥料来维持，但如果不进行有规律的应用生物可利用的“平衡的”微量元素，在这些土壤中生长的食物庄稼中的必需微量元素和矿物质会越来越少。如果不纠正，这可能导致矿物质缺乏相关疾病的发生率急剧增加。
元素可以分为对人和动物健康必需的或有毒性的。在动物的情况下，微量金属缺乏和/或毒性主要取决于受环境因素控制的浓度水平，而对于人，环境和职业因素可能都很重要；毒性反应可能与天然和/或人为影响有关。
不考虑碳、氢和氧，生物所必需的主要元素是钙、氯、镁、磷、钾、钠、氮和硫。必需微量元素包括溴、铬、钴、铜、氟、碘、铁、锰、钼、硒、硅和锌。如果可被生物利用，这些必需微量元素中有很多会随着水平的升高或与协同和/或拮抗元素之间失去平衡而诱发毒性反应。许多其它元素(锂、钪、铷、镧)是次要必需元素。
除了饮食微量金属缺乏诱发的疾病外，其它个体群由于职业或环境接触一定范围的有毒元素污染物，它们类似地诱发全身不适和/或特殊临床症状，通常导致并发症和死亡。在这些当中最重要的是砷、铅和汞，它们组成了美国环境保护部的毒性物质和疾病登记优先表上的前三个最危险物质。
重金属渗漏到水生环境，并被食物链中的野生动植物摄取可能对人类健康产生深远影响。尤其是镉和汞在鱼和甲壳类水生物中可强烈地生物蓄积。
尽管不可能对所有微量元素相关的危险和有害作用进行定量，但是一些元素清楚地呈现出比其它的更严重的问题。在NPL上分别分级为1、2、3和7的砷、铅、汞和镉作为元素污染物被认为极其有毒并且这些元素对健康的影响已经受到研究工作者的大量关注。表中的其它元素，按字母顺序是铝、锑、钡、铍、铬、钴、铜、锰、镍、钚、镭、硒、银、铊、钍、锡、铀、钒和锌。
与很多必需微量元素不同，治疗指数的概念不能应用于毒性元素如铅、镉、汞和砷。这些毒性元素对代谢的作用未知，因为没有鉴定到特别需要它们中任何一个作为辅因子的酶。它们对生命极其有害，并且由于它们的摄入，已经引起了人类和动物群体的历史中毒事件。由于人为的输入，它们在水生和陆生环境中的浓度都增加，并因此将继续是毒理学家和临床医师的忧虑。
因此，鉴定一般人群中微量金属和元素异常的前摄干预很重要，从而能够早期实施针对性的治疗策略，由此使微量金属诱发的疾病的巨大社会影响降至最低。然而，参照年龄、性别、社会-经济地位和自然地理，一般人群中微量金属缺乏和/或毒性金属过量的大规模筛选，尽管公认对于预防性用药方面非常渴望，但是目前不切实际。因此，同样，对人类食物链成分如屠宰动物在它们进入食物链之前的大规模筛选也不切实际。
目前的检测方法需要相对大量的流体样品(例如，5-10ml血液)并且通常是微量元素特异性的，即，不可能同时检测可能存在的其它微量元素。因此，其它相关微量金属被忽略或需要额外的流体样品来进行它们的测定。在血液的情况下，这包括使用皮下注射器的侵入性、常常是创伤性的抽取，尤其是对于年幼儿童、婴儿和老年人。引出的体液产物需要稳定和防腐，并且由于被认为可传播疾病如HIV而需要适当的生物危害操作和处理。此外，所需的量大导致操作和保存的问题。
目前没有可利用的技术能够方便地用于收集和广谱分析大量血液和其它体液样品的微量元素含量。目前可利用的检测方法麻烦并且昂贵，服务在一般人群可及之外，尤其是在不发达地区，在那里问题常常最大。此外，没有检测流体如水或润滑剂中污染物或沾染物的方便和敏感的质谱分析方法。
因此需要能够更有效、更经济地筛选流体样品中的微量元素的改进方法。
本发明的一个目的是减少现有技术方法中的至少一些缺点，或提供一个有效的替代方法。
发明概述根据第一个方面，提供了包含能够吸附或吸收流体样品的惰性收集基质和固体支持体的样品收集装置，其中惰性基质固定于固体支持体的一块区域上。
特别有效的基质可以选自文石、氢氧化铝、二氧化钛、葡萄糖、淀粉“A”、淀粉“B”、glucodin、纤维素粉末/颗粒、纤维状纤维素、羟丁基甲基纤维素、植物粉等等，或它们的混合物。特别优选的是纤维状纤维素。纤维状纤维素基质可以通过氧化和/或酸水解进行修饰以改善其性能并由此提供增加的重现性和敏感性。
植物粉可以选自大米、玉米、小麦、大豆、黑麦或玉米粉，或它们的混合物。特别优选的是大米粉。
惰性基质也可以在其上或其内含有一种或多种预先校准的经选择的分析物作为内标，以协助应用于收集装置的样品中微量元素的定量。
本发明的装置也可以包含能够刺穿例如皮肤或组织的整体切割件，以协助收集和将血液或体液样品应用于惰性基质。切割件可以固定在惰性基质区域附近、内部或之下。如果刺血针位于惰性基质区域之下，在惰性基质中可以包含引导通道以引导刺血针。
该装置也可以配备可激光扫描的条形码，它可以含有患者信息或与样品相关的其它信息，其性质和来源。该装置也可以包含抗菌屏障，以预防样品对分析设备和职工的污染。
优选该惰性基质仅应用于支持体的一面。还优选应用基质的区域小于固体支持体的区域并且它可以是小药片大小的盘形。
该惰性基质可以包含疏水和/或亲水成分，这取决于样品的性质和所要进行的分析。
优选固体支持体由具有足够的耐用性以经得起运输和操作的柔韧性材料制成。当然可以理解，根据应用的性质，该支持体可以由刚性材料制成。也优选该装置具有足够小的尺寸以使装置可以通过邮寄进行运输和易于保存。该装置可以具有整体或分开的覆盖套，以保护惰性基质和预防收集后可能的污染。该覆盖套也在运输和操作过程中保护装置。
根据第二个方面，提供了具有多层结构的样品收集装置，其中收集基质夹在两个支持层之间，所述的支持层之一具有开口，其暴露一块收集基质区域。
可供选择地，样品收集装置可以将收集基质片包封在支持体内部，其中该基质与支持体的一个表面平齐地暴露。
本发明的收集装置和方法可以用于任何流体样品的分析，包括体液、油和其它润滑剂，饮水供应的水以及废水等等。特别优选体液如全血，然而，分离的血液(如血浆或血清)和其它体液，如尿液或汗液，也可以用于相同的装置。
可以理解，可以通过常规方法收集体液样品、特别是血液用于分析，或使用例如样品收集试剂盒，其包含可再密封的无菌样品收集装置、密封的乙醇饱和的擦拭纸，和独立的用于穿透皮肤和提取血液的伸缩式一次性负载弹簧的刺血针，所述样品收集装置包含一个带有条形码的支持体，在其内部含有或在其上固定有样品吸收/吸附基质的板、圆片、软块、条带等。当然，如果待收集的样品是例如尿液或汗液，试剂盒中可以省去刺血针。
如以上指出的，分析样品不是必需是体液。因此，本发明的装置和方法同样适用于收集和分析水或油样品而不用明显改变收集装置或分析程序和设备。
样品收集装置的基质可以包含一种或多种与基质匹配的标准物，所述标准物吸附/吸收在样品收集基质之上/之内，或者，可供选择地，固定在不渗透性底物上。这里，在基质中可以加入元素例如Be、In和Hf，这些元素将起内标的作用，在烧蚀过程中它们将与样品同时释放；这将利于基质匹配。
根据第三个方面，提供了同时检测吸附到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射，和(ii)通过质谱分析检测电离的部分样品中的多种元素。
根据第四个方面，提供了同时定量吸附到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)测定电离的部分样品的量，和(iv)确定样品中多种元素的量。
根据第五个方面，提供了同时定量吸附到含有内标的惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品和一部分所述内标的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的内标的量，和(iv)参照电离的内标的量确定样品中多种元素的量。
根据第六个方面，提供了同时定量吸附到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将已知量的可测定内标导入流体样品中(ii)将样品暴露于能够电离至少一部分样品和内标的高能辐射；(iii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iv)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的内标的量，和(v)参照电离的内标的量确定样品中多种元素的量。
根据第七个方面，提供了同时定量吸附/吸收到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)将与基质匹配的有证标准物质(CRM)暴露于能够电离至少一部分CRM的高能辐射；(iv)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的CRM的量，和(v)参照CRM确定样品中多种元素的量。
根据第八个方面，提供了同时定量负载在不渗透性底物上的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)将与基质匹配的有证标准物质(CRM)暴露于能够电离至少一部分CRM的高能辐射；(iv)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的CRM的量，和(v)参照CRM确定样品中多种元素的量。
表1中给出了一些有用的CRM，例如SARM1、3和46(South AfricanBureau of Standards)，和SY-2(Canadian Certified Reference MaterialProject(CCRMP))的详细情况。其它标准元素混合物可以包含元素如Be、In、Hf、Bi、Th来覆盖质量校准范围，但也可以包含不被分析的任何元素作为标准。
优选该样品是全血且样品大小是大约50μl至100μl，甚至更优选的样品大小是50μl或更少。当然，也可以使用分离的血液，如血浆或血清。
还优选高能辐射是UV激光辐射且将样品暴露于这种辐射大约30秒的时间，但是可以在10至120秒之间。本发明的装置和方法可以与任何感应偶合等离子体质谱分析仪(ICP-MS)系统联合使用。特别优选的是四极和飞行时间(TOF)ICP-MS系统。
待检测和/或定量的优选元素是饮食微量元素，毒性元素和污染或磨损的标志物。对于血液和其它体液，这些元素可以包括Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Th和Pb。对于润滑剂如油中的磨损金属，该元素组合可以包括Li、B、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Hf、Hg、Pb和U。
在一个优选实施方案中，基质或支持体包含一个或多个孔或凹痕来容纳流体样品。
根据第九个方面，提供了收集流体样品用于多元素含量质谱分析的方法，包括将样品应用于具有低背景元素含量的惰性基质，其中的基质选自文石、氢氧化铝、二氧化钛、葡萄糖、淀粉“A”、淀粉“B”、glucodin、纤维素粉末/颗粒、纤维状纤维素、羟丁基甲基纤维素、植物粉或它们的混合物。
优选实施方案的描述本发明部分基于激光烧蚀感应偶合等离子体质谱分析技术，它允许快速、自动、经济地大规模筛选一般群体、血液、动物园动物、宠物和屠宰动物以鉴定体液中的微量元素异常。该技术有助于前摄治疗性干预对准和校正必需微量元素失衡和/或毒性重金属过量，并能够鉴定和排斥用于人类消费的重金属污染的屠宰动物。本发明的方法和装置也可用于检测和定量流体如水和润滑剂中作为例如水污染或机械磨损指示剂的微量元素、金属等。
本发明在其各种实施方案中允许初次分析运行过程中同时分析和/或定量广谱的达50种微量元素。使用筛选的喷灯的第二次运行可以包括Ca、Mg、Na、K和Fe。样品的分析费用低于当前在吸附到惰性收集基质上的化学未改性50-100微升体积体液样品或其它流体样品(一滴)上实施的大量单一元素分析的费用。在血液的情况下，也可以对样品收集装置和收集方案进行设定以消除使用皮下注射器，从而消除潜在的刺伤，是非侵入性的，因此无创伤，并且不需要保藏、运输和存放大体积的血液和尿液或使用大型生物危险品处理设备。实际上，在人的情况下，样品通常可以在任何地理位置由自己获取将一滴生物学流体、如针刺得到的血液吸收/吸附到本文所述的轻便的收集装置内/上，并通过邮寄或快件发送到最近的分析设备。因为在样品电离中使用了大约8000℃的氩等离子体，预期在分析过程中体液样品会被很大程度的灭菌。
已经开发了使用手动样品操作的紫外线激光和四极感应偶合等离子体质谱分析仪(LA-ICP-MS)的本发明的某些实施方案。然而，本方法同样适用于飞行时间(ToF)和高分辨率质谱分析技术。此外，本发明的方法，无论它们使用四极、ToF还是高分辨率质谱分析仪，均可以自动允许快速、高体积流量地筛选样品。
本发明的方法和装置允许经济地、同时、自动地在吸收到惰性收集基质上的微升体积的测试流体上大规模筛选血液和其它体液中的多种必需和毒性微量元素。在某些优选实施方案中，分析系统核心包括四极激光烧蚀感应偶合等离子体质谱分析仪。光谱仪可以与自动进样系统联合使用。
在本发明的优选实施方案中，收集装置，或成套的试剂盒，由下列组件组成●包围实际收集基质并且起到该基质的支持体的作用并同时增加整个装置的牢固性以允许整个系统的运输的框架；●由吸收性颗粒组成的收集基质本身；●穿刺皮肤和便于收集一滴血液的结构；和●最终将便于识别样品和其相关顾客的条形码或等同物。
然而，收集装置，或成套的试剂盒可以排除某些特征或包括另外的特征。
现在将参照非限制性实施例更详细地描述本发明。
实施例实施例1样品收集和应用可以以本领域熟知的常规方式收集样品和应用于所选的本发明收集基质。
例如，可以使用试剂盒收集来自受试者的血液，试剂盒包括带套的、伸缩性的、负载弹簧的“刺血针”作为取样试剂盒的一部分，其还包含封闭的乙醇饱和的擦拭纸，或棉签，用于预先清洁待穿刺的皮肤区域以避免不必要的样品污染。
然而可以理解，其它体液样品的收集，如尿液和汗液，或其它流体如水或油和其它润滑剂，将不需要上面规定的血液收集的多数组件，但排除污染仍是重要的。对此的常规技术是本领域技术人员已知的。
流体样品，任何感兴趣的流体，可以以任何已知的方法应用于进行分析的收集基质。例如，可以通过移液管、毛细管、量油计或类似装置将特定的量应用于收集基质。应用的确切量不重要，但是可以根据需要进行控制。
可供选择地，尤其是对于血液样品收集，可以使用如下面实施例2所述的收集装置。
实施例2样品收集装置本发明一种类型的样品收集装置的实例，尤其是适合于收集血液样品的收集装置，含有惰性流体吸收基质，最优选纤维状纤维素基质(Whatman540，也可以是541、542和其它纤维素滤纸，Whatman International Ltd，Maidstone，England)，典型地塑形为小药片大小的盘。该基质固定于或包入小的、轻便的、一次性或可循环的支持物(盘支持物或固体支持材料)中。理想的支持物由相对刚性的材料制成(例如塑料、薄纸板或类似材料)。设计该装置使得一滴血液或体液可以放置于吸收基质上并且装置可以在收集部位密封。因此，固定的样品可以容易地通过邮寄或快件运输到样品分析中心和/或被保存。
当然该装置可以用于不是体液的其它样品。例如水或润滑剂。
本发明这个实施方案的收集装置在

图1中描述，合并了很多下述特征。在平面视图(A)中，该装置典型地是矩形形状并具有排列在表面的吸收性收集基质区域(1)，也可以具有含有关于样品和/或受试者的相关信息的条形码(2)。收集基质优选是纤维状纤维素，但是也可以使用此后描述的其它基质。显示的收集区域的形状是圆形，但是也可以是其它合适性状。可以提供覆盖套(B)，以便在样品收集后覆盖收集基质区域。图2和3分别以封闭和开放状态显示了收集装置的横截面。该装置的载体或背衬(支持)部分(A)可以适当地用塑料或一些形式的卡片(硬纸、薄纸板等等)材料制成。覆盖套(B)可以由类似材料制成。背衬部分和覆盖套都可以包括锁定嵴(3)，用于确保背衬和覆盖套之间的可靠衔接，并且也可以防止使用时覆盖套完全滑脱。
图2和3也显示了收集基质区域(1)和排列在收集基质下面和载体或背衬材料内的管心针或刺血针(5)。刺血针可以通过收集基质中的通道(4)来导向，使得当在拇指和其它手指之间压迫该装置时，刺血针将被迫通过通道并进入手指，由此刺穿手指并能够使血液样品收集到收集基质上。一旦获取了样品，覆盖或套就可以滑动覆盖收集基质，从而保护样品和处理使用过的装置的个体。
图4是图2和3部分的放大图，更详细显示了刺血针、收集基质和导向通道的优选排列。
典型地，这里想到的收集装置特别优选的结构将具有大约40×20mm的面积和大约2mm的厚度。然而，更大或更小的收集装置可能在不同应用中有用并可以根据等同参数来设计。
收集装置主要为分析微量元素含量之前血液和其它体液的收集而设计。然而，类似设计原理可以用于其它流体的样品收集，省略固有刺血针。当然，如果需要，即使对于血液样品收集，上述装置也可以提供分开的刺血针，它们一起包装在分开组件的试剂盒中。
样品收集装置的设计提供了低制造费用、牢固结构、容易运输、容易存放，并可以用于收集由无经验收集者收集的来自遥远地方的一滴测试样品。
形成该装置的固有部分的基质就分析前与流体的相互作用而言通常是惰性材料并且不干扰随后的样品分析。吸收到基质上或其内的样品可以无限保存，不添加可能对样品增添污染物的防腐剂。
适合该基质的优选材料是纤维素，可以颗粒或纤维状的，并且可以是成形的或预成型的。典型地，转移到血液收集装置的血液样品不具有特定的体积。因此该基质可以用内标编码而使分析时的分析数据标准化。
该基质也可以由适合陶瓷型基质的无机材料组成，例如锂、硼、碳、镁、铝和硅的化合物。尽管所列的内容不详尽，但它确实包含了适当热稳定陶瓷的主要成分。
典型地，血液样品被转移到具有并入基质或背衬/支持材料内的小刺血针或穿刺针的收集装置中。患者紧夹该装置并产生小针刺孔。收集的血液并不需要具有特定的体积，因为基质可以用内标编码而使分析时的分析数据标准化。
该装置可以具有可激光扫描的条形码进行患者的识别或包含样品及其来源的任何其它另外信息。所需血液的量通常低于50μl。该装置也可以具有密封装置以确保可以运输该装置加样品并且不被污染。
该基质可以用任何已知方法固定于，或包入支持材料或支持物并且可以使用粘合剂。此外，可以应用抗菌屏障以防止样品或分析设备和职工的污染。
本发明也可使用不具有固定于之上的收集基质的收集装置。可以简单地省略收集基质，样品直接应用于支持材料(背衬)。这在某些体液收集装置中可能特别有效。在这种装置中，将凹痕(孔)引入支持材料可能是有利的，这样可以进行样品固定或通过在支持材料中引入多个凹痕(孔)而将多个样品和/或标准物应用于同一支持材料(装置)。
应用于这里所述的任何收集装置的流体样品可以在分析前干燥。
实施例3样品分析系统传统上，通过控制偶合到样品上的激光的能量以确保统一烧蚀特性和将统一量的固体转移到分析等离子体，已经完成了LA-ICP-MS的定量。尽管当基质的性质可以确保(如玻璃或类似)时有很多人推荐该方法，但是当基质不统一时，存在明显的与偶合和转移效率标准化相关的问题。此外，当样品表面的特征也变化时，确保统一烧蚀极其困难。
直到本发明，激光烧蚀ICP-MS技术最多成为半定量技术，更通常成为确定任何固体材料中微量元素水平的比较技术。在本发明的这个实施方案中，通过定量确实从激光单元运输至分析等离子体的碎片(烧蚀或电离的材料)的量而实现了LA-LCP-MS的定量。
当使用红外线激光时(此时烧蚀材料的颗粒大小相对大)，可以用紫外线光谱干涉来定量进入等离子体的颗粒的量(烧蚀效率)。然而，多数情况下，该技术目前采用UV或受激准分子激光。这些激光产生的颗粒太小而不具有敏感的UV散射，因此不可能进行相对廉价的颗粒定量。然而，可以使用激光干涉量度法作为合适的可替换技术来定量烧蚀材料的量和由此定量UV激光的效率。一旦运输效率被定量，接着可能定量进入分析等离子体的颗粒的量，并因此定量所产生的信号(即任何一个元素的量)。
通过在上述收集/运输装置的支持基质中使用内标，和通过向待分析的样品中添加一种或多种标准物可以进一步增强定量过程。合适的内标可以选自特定样品中通常不存在或低于可检测水平的元素。因此，对于血液样品，元素如Hf、Ir、Ru、Rh、Ta和重稀土可以用作内标，并通过结合至用于产生基质的颗粒表面而并入惰性基质，或甚至可以作为样品本身的自然组分存在。
在内标并入基质的情况下，当样品被烧蚀，基质的颗粒与样品一起被携带进入分析等离子体。使用激光干涉仪，或适当可替换技术完成所有碎片运输效率的定量，并由来自内标的信号的标准化来支持。由于内标的结合特性和基质吸收效率和运输效率一样是已知的，因此可能计算吸附到基质上的样品(在这种情况下是血液)中元素的浓度。
本发明的另一个实施方案中，通过对基质匹配的标准物的定量完成了LA-ICP-MS的定量。
通过使用收集基质中的内标，或通过向待分析的样品中添加一种或多种标准物完成定量。合适的内标可以选自特定样品中通常不存在或低于可检测水平的元素。因此，对于血液样品，内标通过溶液掺杂并入惰性基质，或甚至可以作为基质本身的自然组分存在。收集基质与相关标准物掺杂在一起作为质量校准标准物。这些可以是Be、In和Bi，或根据所需要的分析，是其它合适的组合。此外，任何其它分析物可以添加到基质垫和分析的垫。在基质垫上添加校准标准物允许其分析作为“空白”。血液、汗液、尿液或任何其它流体样品可以随后添加至含标准物的基质垫中。样品在105℃干燥2小时，但是可以是任何合适的温度和时间，接着烧蚀。样品加上“下面的”基质一起进行烧蚀并同时被携带进入等离子体。两种组分都完成电离，这样样品被校准。因此，样品的性质不重要，因为样品和含内标的基质被同时导入等离子体。这个方案除去了对添加标准物的需要，因为添加标准物已经存在于收集样品的基质垫中。因此，样品是什么没有关系，因为它将与标准物一起导入等离子体中，因此克服了任何基质干扰。在这个实施方案中，不需要向基质中添加一定范围的分析物，因为Be、In和Bi可以作为校准物并且可以参照样品分析前的质量反应对所有其它元素进行校准。当然，有一系列添加了标准物(本文已详述)的基质，由它可以建立校准曲线，从而便于血液或其它流体中含有的微量元素的定量。
因此，制备纤维状纤维素基质垫并掺杂一组质量校准元素并干燥。添加血液或其它流体，干燥并使用10×10基质光栅烧蚀。收集数据并参照以相同方法制备和测定的多元素标准物的浓度范围(100、200、500ppb等)获得的结果来阅读。因此可以完成任何基质的定量，因为标准物和样品正以相同方法导入，它因此否定了潜在的基质问题。样品的标准物和基质中的Be、In和Bi的数据交叉参照，标准化它们每个的相对值。
这个实施方案的样品分析系统的核心组件包括产生样品气溶胶的激光(激光烧蚀)；氩等离子体，或“电子火焰信号”，它在超过7000℃(感应偶合等离子体)的温度下操作，使气溶胶电离；根据它们的质量与电荷的比率，将离子分为“小包”的质量滤器(质谱分析仪)；和检测每个“小包”中的离子的离子探测器(多通道分析仪或离子多普勒)。该系统操作具有能够获得ppb检测限的常规灵敏度。所有数据均可以电子储存用于以后的参考。
合适的ICP-MS系统利用四极质量滤器，在四极中受交替的RF和OC场的控制，允许在任何特定时间，将选定质量的离子转换成与电荷的比率。四极的循环允许在循环程序中在特定的时间，使任何质量与电荷的比率＜250amu的所选离子通过。每种天然元素具有几乎整数的质量与电荷比率的独特和简单模式，与其稳定的同位素相对应，因此利于正分析的样品的元素组成的鉴定。具体样品的登记元素离子数量与样品中元素同位素的浓度成比例。
对于多元素分析，通常设定四极以1Hz(每秒一次)扫描。在这种环境下，如果，例如，正分析100个同位素质量，仅全部扫描时间的百分之一收集每个同位素质量。
可以理解，仪器的其它装配和类型可以用于本发明的装置和方法，无需这里提出方案的过度改动。
在一个示例操作中，样品被导入激光烧蚀单元并使用受激准分子激光器或四频Nd-YAG激光器烧蚀一段时间，通常不超过30秒。来自烧蚀样品的碎片向下通过连接至感应偶合等离子体(ICP)喷灯上的交界管，所述交界管由Nalgene(一种合适的塑料材料)制成，但也可以使用其它材料。样品碎片通过该管邻近喷灯的区域，在其中正通过独立的激光辐射。同心二次发射极系列探测器测定光子流量，由样品碎片颗粒反映，它利于颗粒散射的定量。散射量的获知允许与进行散射的颗粒量的线性相关。使用常规烟雾单元校准激光散射装置。
散射水平是通过管的碎片量的定量标志。所述碎片除了预先编码(内标)的载体基质颗粒外还含有样品材料(血液)。现在颗粒通过进入感应偶合等离子体(ICP)，在那里它们被电离并利用飞行时间(ToF)分开。建立每个样品的元素组成并参照每个分析物同位素获得的信号进行定量。参照来自激光干涉仪的散射信号定量样品中存在元素的浓度并由此定量血液。正分析的样品的量标准化为预先编码基质中组分的电离所产生的信号。这样，烧蚀的材料的量用于获得运输材料的质量成分，预先编码基质的元素标记利于参照电离效率交叉对比的反应标准化。
样品中元素的定量也可以通过将标准物并入样品或并入/并上收集基质/支持体或二者来完成。预先编码的收集基质可以含有元素混合物，它们不是样品如血液或其它流体中自然存在的，水平不超过技术的检测限度。通常，这些元素包括一个或多个(即混合物)铍、钪、锆、铌、铑、钌、铟、铪、钽、铼、锇和铱。这需要适当的分析物以1和10000ng/ml之间的水平掺入基质或支持体。选择覆盖分析意义上的分析物中存在的质量和电离电压范围的元素。
在另一个示例操作中，样品被导入激光烧蚀单元并使用在266nm操作的四频Nd-YAG激光器烧蚀预先确定的一段时间间隔，该间隔由获得的分析物数量指导。来自烧蚀样品的碎片向下通过连接至感应偶合等离子体(ICP)喷灯上的由Nalgene或其它适宜的塑料制成的交界管。预先编码的基质可以含有血液中天然不存在的元素混合物，水平不超过技术的检测限度。通常，这些元素包括一个或多个(即混合物)铍、钪、锆、铌、铑、钌、铟、铪、钽、铼、锇和铱。这需要适当的分析物以1和10000ng/ml之间的水平掺入基质或支持体。选择覆盖分析意义上的分析物中存在的质量和电离电压范围的元素。
为了报告目的，从光谱仪读出结果以适合临床接受方案的浓度单位表示。此外，读出结果含有正常健康个体中分析物可接受范围的信息并指出所检测的样品是低于还是高于可接受的范围。
本发明的方法和装置能够进行各种血液或其它体液样品的广谱必需和毒性微量元素的大规模筛选，或其它流体样品如水或润滑剂的污染物或磨损指示剂的筛选。对于多元素分析仅需要少体积的样品流体(一或两滴)。体液的样品收集不需要使用皮下注射针，因此基本上无侵害性，并且比现存方法更安全。收集样品并保存在惰性基质中，无需添加防腐剂。样品可以安全和容易地操作和运输。优选的分析方法，四极激光烧蚀感应偶合等离子体-质谱分析仪很敏感并可以检测和测定微量/超微量元素的量。这里描述的方法适合完全自动和高流量的样品筛选和分析。此外，本发明的方法和装置能够以比很多当前单元素检测明显低的费用进行多元素检测，因此使得可能进行经济的目标群体的大规模筛选。
下表1详述了联合本发明的装置和方法，可以用于元素定量的合适内标的实例。
表1


如果使用的话，可以用专门制备的标准物水溶液在收集基质中浸渗已知浓度的微量金属混合物。在某些优选实施方案中，该基质可以含有2ppm的Be、In、Hf作为内标来校准血液分析中系统的质量反应。在描述油的磨损金属分析的其它实施方案中，可以使用2ppm的Be、In和Th。仍在其它实施方案中，可以使用不同组的元素。
分开的标准物基质垫可以用于校准敏感性，对于血液和体液，这些可以是如下单一垫包括但不限于，Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Tl、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U，浓度为1ppb，第二个垫含有所有这些，浓度为2ppb。第三个垫含有所有这些，浓度为5ppb，第四个垫含有所有这些，浓度为10ppb，第五个垫含有所有这些，浓度为20ppb，第六个垫含有所有这些，浓度为50ppb，第七个垫含有所有这些，浓度为100ppb，第八个垫含有所有这些，浓度为200ppb，第九个垫含有所有这些，浓度为500ppb，第十个垫含有所有这些，浓度为1000ppb。接着适当的浓度可以用于正检测的特定流体样品中的元素组。在另一个实施方案中，适于油中磨损金属分析的元素组，例如，Li、B、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Hf、Hg、Pb和U可以以如上1ppb至1000ppb的浓度掺入基质垫。从而在烧蚀时，可以用质谱的一定范围的元素作为内标来使系统标准化。因此，当使用收集基质，其可以含有预先校准浓度的所选分析物。宽谱普通收集基质/装置和测试特异性基质/装置可以用于内标或元素组。此外，内标分析物的任何一个，或组合或范围可以添加到收集装置中来确保其广泛的具体用途。例如，对于宽谱，优选组合是Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U，和具体应用，例如分析油，优选是Li、B、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Ag.Cd、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Hf、Hg、Pb和U，和对于血液，优选组合是Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U。
图5总结了收集和分析样品的典型步骤。当然，也可以采用手工步骤作为提出的示例体系的变化。
实施例4收集基质的分析下述实验的目的是化学和机械稳固的流体吸附/吸收基质的定义和/或精制，以利于用激光烧蚀感应偶合等离子体质谱分析仪(LA-ICP-MS)的微升流体样品的收集和定量分析。为了这个实施例的目的，考虑的流体是血液、尿液和油。然而可以理解，在生物学上或其它方面，可以使用类似基质和技术分析任何其它流体。
优选样品收集基质应该适合合并稳固的可运输样品收集装置。该装置应该具有特定的属性例如但不限于●廉价和能够精确地大量生产；●小并且分析前容易容纳在激光单元进行烧蚀；●能够编码进行自动预先分析阅读和样品返给数据，和数据返给顾客的介绍；●对于血液收集，含有穿透个体患者皮肤的机械装置，因此最小化潜在的“刺伤”。可以有一些形式的套装置或机械装置，用于“套住”刺穿机械装置，使得它不能刺入最初收集血液之后的另一个人的皮肤；●分析后和处理前对材料产生最小的生物危险。这暗含着小的收集装置和少的血液样品(低于100μl)，和很小量材料，包括最终将不得不灰化的采样装置本身；●易于通过常规邮寄程序运输至收集地点和从收集地点运走的运输性。该装置应该使得常规邮递系统可以使用，不可能污染和释放潜在生物危险材料；和●能够被非医学人员使用。
基质材料用于方法测试的最初优选基质材料是纤维状纤维素。使用这种材料，可以容易地形成含有纤维素吸收基质的背衬薄纸板“穿孔”。微升血液样品添加到这种材料中，用LA-ICP-MS定量分析。产生了定量谱和原始计数数据，其中很多反映了吸收血液中的微量金属。然而，由于纤维素是一种天然有机产物，有理由认为它可能会产生记录的一定范围元素的分析信号。因此，决定进一步研究纤维素连同其它可能的基质材料的化学和物理特性方面。
适于样品收集基质的一些属性包括但不限于●应该是化学“清洁的”，即，具有低浓度的感兴趣分析物；●稳定，即，能够运输，通常是远距离运输而无碎裂；●具有显著的被含水和非水(血液和油)样品润湿的可湿性，同时仍保持完整性；●能够经得起激光烧蚀切除样品；和●分析过程中不会分离出分析物。
基质选择上面详述的参数控制基质的选择，据此，排除了某些材料。研究的基质列表后随着关于它们潜在适合性的指示，或否则产生了随后待检测的潜在有效材料的最终简短列表。白金属氧化物作为潜在基质的选择基于事实-使用现代一代UV激光大量制备两个这里详述的基质，并且极其廉价，通常认为在亮和暗基质之间具有可变偶合效率。
研究的有效有机和无机基质材料是猪趾贝壳(文石)-来源于WA珍珠工业氢氧化铝-Alcoa(WA)二氧化钛-新千年(WA)菌级别葡萄糖-Wating教授提供淀粉“A”-BDH Analar分析试剂淀粉“B”-阿贾斯化学Univar分析试剂Glucodin-澳大利亚Boots健康护理纤维素-高纯度粉末-Sigma微粒化学试剂纤维素-高纯度纤维状纤维素-Sigma纤维性基质化学试剂羟丁基甲基纤维素-Sigma化学试剂粉-大米、玉米、小麦、大豆、黑麦和玉米粉，市场上可买到的食品杂系上面所有基质可以用于润滑剂，其中金属水平高得多。然而，下列是对于血液和其它体液分析的特别有效的基质选择，它也可以用于润滑剂或水样品的分析。
氢氧化铝[AL(OH)3]很高质量的氢氧化铝是澳大利亚西部生产的。它分析起来相对清洁和廉价，正考虑作为基质。
纤维素纤维素是极好的理论基质选择，因为它重金属含量典型地低。测试各种超纯纤维素的压实性、可湿性和金属含量。纤维素本身(是原始基质)的物理特性使得其是作为有效基质的重要材料。特别有效的是纤维素滤纸形式的纤维状纤维素(Whatman540，541,542和其它纤维素滤纸也是，Whatman国际公司，Maldstone，英国)。
粉已经证明最近获得的大米粉在湿润和干燥条件下尤其稳定并且也可以有益地用作基质。
除了简单使用提供的基质材料，相关基质被过滤并检测过滤残留物看看是否可以过滤明显的金属，由此降低基质的金属含量并通过降低污染金属水平，或实际上降低样品中金属水平至以前不合适材料现在变合适的水平，而可能使得它更有效。
实验(I)化学特性溶液ICP-MS为了估计各个有效基质的“纯度”，适当的小样品水溶性材料溶于Mill-Q(mQ)水并达到容积。水不溶性样品，(主要是无机材料)接受冷和热(或二者)盐酸、硝酸、王水和硝酸-氢氟酸过滤。回收滤液，达到容积，适当稀释并用溶液导入ICP-MS分析。回收过滤残留物并选择小样品接受总溶解，随后使用VG Elemental，[on Path Road 3，Winsford，Cheshire CW7 3BX，United Kingdom]制造的VG PlasmaQuad 3 ICP-MA进行溶液ICP-MS分析。进一步选择的残留物小样品连同未过滤的等同物接受总酸溶解，达到容积，稀释并再次用溶液导入ICP-MS分析。
溶液实验利于几种有效基质候选物的排除，该候选物的粗材料中感兴趣的分析物具有不可接受的浓度，并且通过酸过滤，分析物变少，或不富足，减少。“溶液”估计表明纤维素和氢氧化铝是最好的候选物，但是这两个可能含有某些感兴趣的分析物。由于进行ICP-MS分析需要稀释溶液，所以当校正质量和稀释度时，溶液中明显很低的浓度经常被转变为在样品中浓度明显；在很多情况下，这些分析物可能不存在，或如果存在，以非常低的浓度存在。为了检测这个论点，“粗”小样品，和可应用的相应过滤残留物压入“团块”(见下)并接受UVLA-ICP-MS定量比较分析。
激光烧蚀ICP-MS样品基质不是必须将等同量的材料贡献于分析样品如血液或其它流体。基质的并入及其电离不等于血液中含有它。因此，基质对分析信号的贡献不是必须与其相对基质/血液比率成比例。因此，需要确定真实分析期间，基质对分析信号具有什么相关贡献。因此也进行基质的激光烧蚀分析。因为氩作为载体气体的使用是烧蚀杂质运输到等离子体的另外方法，所以这是气体初次用于所有实验目的。然而，正发现科学团体中用氦作为运输气体的跟随增加，因为它常常提供改善的敏感性和降低的等比重干扰。所以也研究了这种气体。
(II)物理特性有效基质材料的物理特性包括在血液和含水溶液可湿性中500和1000kg/平方英寸下压缩完整性的估计，样品添加后的完整性，单一和多成分基质和内标导入的对比行为。下面详述了这些研究的一些结果。
由于样品间烧蚀效率的变异性，内标的使用是必需的。没有方法控制样品与样品间的“影响”变异(偶合效率的变异和因此激光能量转移给样品的能力)。因此，可变量的分析物将到达等离子体，根据样品间的相对影响。所以，必需确保有机制来估计对于每个样品被运输到等离子体的材料的量。用于红外激光的方法测定运输颗粒造成的光线散射，然而，当使用UV激光时(用于这些实验的激光是frequency quadrupled Nd-YAG UVMicroprobe Laser Systemoperating，266nm，脉冲Q转换模式)，这个机制不可能进行。激光系统由VG Elemental，Cheshire，United Kingdom制造。
然而，在样品前，或同时简单元素混合物刺入基质为定量实验提供了有效和廉价的内标。
结果和讨论2002年10月-12月期间完成的十八个实验的详细情况在下列出。十六个实验特别涉及基质的物理和化学特性，吸收含水标准的分析，矿物质CRM和血液样品。剩余两个实验，实验13和15，涉及油样品的分析-这些在这个部分的末尾一起报道。
所得分析数据以一系列实验编号鉴定的附件表示，例如“实验12附件”。应该与这里包含的各个实验的相关注释结合起来考虑这些附件。通常，已经计算了数据平均值和标准差％(变异系数)。
在多数附件中，用天然同位素丰度关系将同位素数据计算为百分之100元素浓度。在少数情况下，数据仅显示为测定同位素质量下的同位素浓度。这在各个附件中清晰指出。
在尝试优化信号反应中，采用峰值跳跃代替正常扫描获取。在这种分析体制下，仅在三个通道发生每个同位素质量的数据获取。通常，瞬间电尖峰可以记录在三个通道之一上。已装计算机拥有来自所有三个通道的数据并将结果报道为粗计算“浓度”。测量包括瞬间尖峰的情况下，所得那个分析物的粗计算结果相对于相同样品中等同分析物的副本或复制分析结果可能非常高。这导致这些样品中具体分析物的常常显著的浓度对比。这个问题可以通过增加收集各个同位素数据的通道数量来克服，比如七个。在这些情况下，正常“滤波”算法可以自动应用跨越七个通道产生副本或复制分析物的精确结果。已经确立这是分析物变异性的主要原因，分析方案适当改为允许收集数量增加通道的数据。
分析物变异性的另一个原因可能由于收集基质的表面“污染”。为了将污染降至最小，去除基质顶部垫使得待分析表面没有空气传播的污染。在这个方法的实施方案中，在无菌无尘清洁房间制备基质垫，附在容器中，该容器仅在样品收集前立即破坏。这个方案执行后，提高分析精确度有助于样品制备。
校正鉴定的瞬间尖峰数据使得分析物再现性明显提高，并由此产生“精确”数据。
实施例5基质和血液相关实验实验1这个实验的目的是开发和检测程序以产生2mm直径检测板作为描述样品基质物理特性的前奏。为了这个目的，改动XRF压缩的粉末真空打包机，并制造新的模子以利于生产颗粒。新生产检测选择的基质材料是葡萄糖、纤维素和二者1∶1的混合物；起始压缩压力是500kg/平方英寸。并行进行初步物理和化学研究，直到鉴定到优选的基质。
使葡萄糖成颗粒需要称量样品和压缩模上金属之间的纸重。液体吸收看来很好。
纤维素成颗粒相当好，强度很好。然而，流体吸收慢。葡萄糖和纤维素1∶1混合物粉末成颗粒很好，不需要称量颗粒和模子之间的纸重。颗粒强度高于单独葡萄糖，流体吸收介于等同压力下压缩的葡萄糖和纤维素粉末颗粒的速度之间。
实验2这个实验的首要目的是估计潜在基质材料范围的化学纯度。用于分析的样品制备与成颗粒压缩改变并行进行。各种基质，包括猪趾贝类壳、glucodin、葡萄糖、纤维素、羟丁基甲基纤维素(HBM纤维素)、TiO2和Al(OH)3过滤、溶解、消化用于溶液ICP-MS纯度估计。
取猪趾贝类(样品A，B，C和D)-1.5g珍珠种子溶于20ml 1∶1 HCI∶mQ水中，接着进行干燥。添加4mL 1∶1的HNO3∶MQ，加热并用mQ水制成100ml。mQ(2ppb Ir，Rh)水稀释20倍进行ICP-MS。
Glucodin(样品E和F)+葡萄糖(样品G)-～1.5g溶于100ml mQ水，5倍稀释进行ICP-MS。
纤维素(样品H)+HBM纤维素(样品I)-～0.5g溶于20mL cHNO336小时，减至10mL，用mQ水制成100ml。5倍稀释进行ICP-MS。
TiO2(样品001)和Al(OH)3(样品003)-用1∶1 HCL∶mQ水过滤36小时，倒出并用mQ水(～20ml)洗涤3次。倒出溶液(沥滤液)用mQ水制成100ml。10倍稀释进行ICP-MS。
TiO2(样品002)和Al(OH)3(样品004)-用1∶1 HNO3∶mQ水过滤36小时，倒出并用mQ水(～20ml)洗涤3次。倒出溶液(沥滤液)用mQ水制成100ml。10倍稀释进行ICP-MS。
残留液干燥并保存用于LA-ICP-MS。
这个实验关于确定预期血液(和其它流体)收集的基质中微量元素的浓度，同时观察二氧化钛和氢氧化铝沥滤液的一些结果。
详述了沥滤液的结果(实验2附件)。它可能表明铝明显从氢氧化铝基质中过滤掉了，也从二氧化钛基质中过滤掉了，相反，钛从二氧化钛基质中过滤掉并且也有钛从氢氧化铝基质中过滤掉的一些迹象。在二氧化钛的情况下，HCl看来比HNO3更具侵犯性，而氢氧化铝的情况相反。两种基质的沥滤液中都发现了锰、铜、锶、锆浓缩物，而在二氧化钛基质的沥滤液中，锌、铷、钡和铅看来相当集中。在氢氧化铝基质中，锡、镓、锆、铪和铀看来存在于这个基质的沥滤液中。
实验2附件也提供了猪趾贝类、glucodin、葡萄糖、纤维素和HBM纤维素的总消化和/或溶解数据。猪趾贝类含有显著浓度的锂、铝、钛、锰、铜、锌、铷、锶和钡。而这意味着该基质不适合作为血液收集基质，因为这些元素的浓度。也需要分析猪趾贝类材料与样品在激光烧蚀条件下而不是溶液条件下接触，以确保通过激光烧蚀也携带这些元素而不是仅存在于总消化物中。在glucodin、葡萄糖、纤维素和HBM纤维素的情况下，全部都含有显著量的锂、铝、钛、锰、铜、锌、铷、锶和钡，而单独纤维素基质，除了含有这些元素外，还含有显著浓度的铅和铋；纤维素和HBM纤维素也含有锌、锡、铊和钍的浓缩物，在glucodin和葡萄糖中没有发现。
尽管这些基质都含有ppb范围的显著量的微量元素，但是这不是必然排除它们用作样品收集基质，常规空白收集可以用于克服空白含量相关的问题。通过观察金属之间的关系和追踪这些至最终分析方案，内部元素比率可以用于确定和增加空白收集的事实可进一步强调这一点。
实验3这个实验的目的是用SY-2(无机CRM，，Canadian Certified ReferenceMaterial Project(CCRMP))，表1溶液进一步检测，纤维素粉末、葡萄糖和淀粉及其混合物的成颗粒和吸附特性，和检查颗粒的溶解/吸收特性。实验3附件列出了实验3的结果。
纤维素粉末单独进行很好。葡萄糖经历表面溶解，丢弃表面的洞。淀粉吸收水并膨胀，引起表面膨胀。在500kg/平方英寸的成颗粒压力下，纤维素粉末紧密压缩，流体吸收消耗大约10至15秒。这提示具有“开放”结构的更多纤维状纤维素更好。为此，指出纤维状纤维素的更多实验。此外，保证不同填充压力下粉末纤维素的更多实验。
实验4这个实验的目的是估计不同压力下压缩的纤维素粉末颗粒的吸收性和机械稳定性。在第一种情况下，粉末化的纤维素悬浮于mQ水中并真空过滤。机械打断收集的滤饼。这使得它剥落饼中断分离。
在100kg/平方英寸的压力下压缩的纤维素粉末，虽然机械坚实，但是仍吸收缓慢。在低压缩压力下，估计大约50kg/平方英寸，在打包机上旋转拧紧螺钉仅至有了阻力来完成，所产生的颗粒显示快速吸收。此外，颗粒很好保持在一起。该实验看来证实了多孔性的压缩破坏随不断增加的压力而增加，因此使得该基质吸收性不断下降。
实验5这个实验的目的是用内标定量血液样品中的微量元素。该实验也检测了SY-2(矿物质CRM)和血液吸收到纤维素颗粒上，接受LA-ICP-MS分析时掺入颗粒的稳定性，估计可能污染物的水平，估计掺入基质得到的结果和估计“湿”和“干”基质之间的可比性。
使用下列仪器设置透镜电压-透镜1，2，3和4分别-10.8，-22.6，0.7和-13.3伏特，收集器-4.6伏特和提取器-332伏特；气流-冷气13.6L/分，Aux气0.81L/分，Neb气0.74L/分和氧气0.00L/分；启发盒位置-X，Y和Z轴分别932，165和250步；倍增器电压-H.T.脉冲数-2634电压和H.T.类似物电压；多方面设置-电极偏流-2.2伏特，R.F.功率1500瓦特，Peri速度0％；等离子体选择是OUT，S-选择泵是OFF。
在SoftTouch刺针装置(用于血液葡萄糖检测并由BoehrlngerMannhelm，Germany制造)辅助下应用于手指的预先清洁(纯酒精擦拭)区域从受试者获得血液样品。通过施加压力助长形成连续几滴血液。在500kg/平方英寸负荷下压制颗粒纤维素(Sigma Chemicals Microgranular powder)形成的2mm深样品收集基质板将几滴直接“接触”应用于3mm直径。使用3Mscotch PermanenDouble StickTape将基质板固定于直径37.5mm和6mm深，Perspex rod制造的Perspex盘。几滴的体积估计范围在30和70微升之间。不使用防腐剂和抗凝剂，在应用于收集基质前，或随后分析前不需要保存血液。然而，有冰冻和保存的填载样品收集基质板的设备，随后在60℃烤箱干燥一小时。
制备四个血液样品两个烤箱干燥和两个保持“潮湿”。50μl标准溶液吸取到各个基质板上并干燥，由此产生基质匹配标准来准备双套等同SY-2 CRM-doped(Syenite，Canadian Certified Reference Material Project)基质颗粒。SY-2 CRM含有钙、铁、镁、钾等等，这提供了高铁流，它可能等于血液期望的铁流。因此，血液和SY-2中发生的任何铁作用可以与纯净水标准溶液比较。
带血液和CRM掺入基质的样品夹持器置于都由VG Elemental，United Kingdom制造的VG PlasmaQuad 3 ICP-MS相连的UV微探针激光系统的激光烧蚀单元。激光是频率四足Nd-YAG，在266nm操作；样品的10×10基质光栅烧蚀在脉冲Q-转换模式下以6.2 milijoule的能流进行60秒。
获得输出数据作为来自已装软件的粗计算并输出到Excel并操作。没有运算法则用于计算。血液和CRM的粗计算数据通过各个血液和SY-2值减去平均基质空白值被基质空白校正。来自这些校正数据标准差％计算作为精确度的尺度。最后，参照基质匹配SY-2 CRM值计算实例运行中检测的11个分析物的微量元素组成。
实验5A和5B附件列出了获得的数据。
如上指出，一部分实验设计是确定分析前是否必需完全“干燥”样品。如上详述不进行干燥步骤将血液收集到基质上，可以产生轻微潮湿的样品。因此，需要确定基质湿气含量的变异是否引起基质中元素浓度的读数。所以，建立两组纤维素样品，除了“湿”和“干”样品外，也制备SY-2证明合格的参照掺入样品，试图定量血液中金属的浓度。血液样品和SY-2双份钉入纤维素，一组血液样品分析为“湿”的。取第二小组并干燥(如上)，样品分析为干的。实验5A附件中也提供了这些实验的数据。
分析后，空白校正湿样品的结果并产生数据。“湿”血液样品数据的简单检测显示分析物浓度的变异性相对高，尤其是铅和锌的情况下，记录到±100％的变异性。SY-2证明合格的参照材料的分析更统一。
对于干燥样品，结果较好。重复性提高，结果更统一。从干燥血液样品的空白校正值，可以看出，除了钡，结果很有意义。钡的结果阴性，这可能湿由于钡信号相对于空白来说较小的事实-空白相当高。然而，铅和锌都高得多，如果基于SY-2浓度(实验5B附件计算)，这些用于计算血液中这些元素的浓度，在这种考虑下分析物的血液值和文献的期望血液值相当接近。SY-2，一种证明合格的参照材料，由于很多原因已经使用。首先，收集基质上简单水溶液的使用在烧蚀时将不提供显著的铁流量。SY-2含有钙、铁、镁、钾等(见表1)，这提供了高铁流量，可能等于血液的铁流量。因此，血液和SY-2中发生的任何铁作用都可以与纯净水溶液相比。因此具有相对高的基质浓度的正常CRM足够。
上述实验，包括仪器设置和内标同样适用于简单生物学流体样品如全血成分(如血清或血浆)、尿液、汗液、泪液、脑脊液等等。这种流体的样品收集、操作和分析简单并因此可以获得更大的准确度。
实验6沥滤前和后(来自实验2的沥滤残留液)，进行这个实验来分析二氧化钛和氢氧化铝基质。这个实验产生的数据与实验2的滤液数据结合起来。由二氧化钛得到的总溶解、溶液具有很高浓度的钛，而由氢氧化铝消化得到的溶液中类似地富含铝。因此，没有测定这两个元素。
该实验的目的是估计酸清洁白氧化物基质的功效。因此，“粗”二氧化钛和氢氧化铝的适当小样品，连同它们的盐酸和硝酸沥滤的等同物，消化于硫酸/氢氟酸，制至一定容积，稀释并用溶液导入ICP-MS来分析。实验2中分析HCl和HNO3沥滤大量二氧化钛和氢氧化铝得到的沥滤液，实验2附件报道了结果。
“粗”原始材料和HCl和HNO3沥滤的残留液的比较表明，对于二氧化钛来说，其HCl沥滤的残留液和相关的沥滤液，由弱至强沥滤获得了锂、锰、铜、锌、镓、铷、锶、(锆)、钡、铅、(钍)和铀。这里，原始中的浓度对沥滤液和沥滤残留液中浓度的总和之间有好的质量平衡。相比之下，粗材料中钒、铬、镊、锗、钇、锆、铌、锡、锑、铪、钽和钨的浓度不受HCl沥滤的影响。
对于二氧化钛来说，其HNO3沥滤的残留液和相关沥滤液，由弱至强明显沥滤锂、(铬)、锰、铜、锌、镓、铷、锶、(锆)、钡、铅和(钍)。相比之下，钒、(铬)、镊、锗、钇、锆、铌、锡、锑、铪、钽、钨、(钍)和铀很少或不受HNO3沥滤的影响。
转向氢氧化铝基质，HCl和HNO3都具有类似的沥滤反应，两种酸都由弱至强沥滤在氢氧化铝基质中产生显著浓度的所有元素。包括的元素是锂、铍、铬、锰、铜、镓、锶、锆、锡、铪、钍和铀。因此，推荐使用这些酸预先清洁基质。在HCl和HNO3中都相当容易地沥滤二者。
特别重要的是氢氧化铝基质中镓的存在。少量被酸沥滤掉了，但这不影响其用作内标的潜力；对于锆同样仍是真实。尽管在二氧化钛基质中，与锆不一样高，但是氢氧化铝中锆仍可以用于基于镓和锆的双内标。氢氧化铝基质可能有问题，因为其中有铜，但是铜倾向于相对统一，并且么考虑铜是否产生于以前的分析，进行空白校正获得铜的合理结果。始终应该推荐尽管基质中存在这些金属，但是它们可能不等同于确定的血液中金属的量，因为它们不象血液运输至血浆那么多。血液倾向于填充间隙并停坐在基质顶部；因此，这些元素对分析的所谓血液中存在的浓度没有重大量帮助。
这个实验证明可能从二氧化钛和氢氧化铝基质可变地减少和/或消除一定范围的微量元素。当与前面实验组合时，看来可能的两种基质-氢氧化铝和纤维素可以组成特别适合的基质材料。
实验12这个实验的目的是检测纤维状纤维素垫(Whatman 540 filter paper，Whatman International Ltd)作为样品收集基质的功效。这种材料是流体的有效吸收体，但是其“粗糙”纤维素结构可能产生可变的烧蚀特性。取六份纤维素垫小样品并预先制备如下两个双份组用50％王水洗涤10分钟并干燥；另两个双份组在王水中洗涤过夜并干燥，而剩余两个双份组保持不洗涤。每份的第一组每一个被掺入2ppm多元素标准并干燥，每份的第二组保留作为空白。观察到纤维状纤维素垫用王水洗涤10分钟，干燥后提供了比其它两个(未洗涤和洗涤过夜)垫“更坚硬”的垫。
用LA-ICP-MS分析空白和掺入等同物，分析结果记录在实验12附件。烧蚀时，观察到对于“变坚硬”洗涤基质，激光穿透整个垫，而对于其它两个，激光没有自始至终穿透。这个检查结果清晰暗示了纤维状纤维素垫的对比物理特性影响激光穿透，因此影响激光作用特性。参照相关附件，实验12/3和12/4页面，很清楚对于铈标准化数据，显示出完全激光穿透的“变坚硬”洗涤纤维状纤维素垫的数据产生了最佳的整体精确数据。实际上，多数分析的精确度低于10％，频率低于5％。这个结果进一步强调了纤维状纤维素作为基质材料的潜在价值。
实验16这个实验的目的铈估计王水和氟化胺(NH4F)掺入3∶1 Al(OH)3∶纤维素基质的潜在敏感性改善。
从3∶1 Al(OH)3∶纤维素混合物，制备六个三份组压缩的颗粒。这些未洗涤的三份颗粒组固定到Perspex盘上。一组保持“空白”和另一组掺入1ppm多元素标准；都在烤箱烘烤。剩余四个三份组中的两个掺入5μl 1M氟化胺(NH4F)并在烤箱烘烤。每份中用王水和氟化胺处理颗粒的一组进一步掺入1ppm多元素标准并干燥。
用王水洗涤3∶1 Al(OH)3∶纤维素混合物的另一样品，漂洗并干燥。这个材料称作洗涤基质。从这个洗涤基质，制备等同的三份组，如上述未洗涤的基质。观察到50％王水掺入基质不象这个实验中制备的其它基质那样机械坚固。用LA-ICP-MS分析所有三份组。实验16A附件中提供了未洗涤基质的结果，而实验16B附件中包括了洗涤基质的那些结果。
当考虑到未洗涤材料即没有用王水洗涤的材料时，很明显，未洗涤材料的结果显然比洗涤的材料更好。对于空白校正基质，标准化至铈，未洗涤材料的精确度比洗涤基质的更好。这个结果提示原则上不需要洗涤3∶1Al(OH)3∶纤维素基质。
忽略空白校正，本发明的铈标准化数据，并且仅考虑“粗”1ppm掺入基质数据，记录的未洗涤和洗涤基质的精确度尺度表明NH4F掺入的基质普遍提高。这个敏感性的明显提高可能是基质烧蚀提高，可能通过在NH4F存在下产生更易挥发的空气。
实验18几个前面的实验寻求鉴定适当的清洁基质材料连同优选的压缩、吸收、烧蚀和预处理特性。对于多数检测样品，尤其是对血液和其它流体样品有效的特别优选的基质和分析条件，鉴定为Whatman 540滤纸，在10Hz烧蚀，流量在4和9 Milijoule之间，氩流量在每分钟900和1000ml之间。
在这个工作过程中，需要考虑是否可能以基质支撑而不是基质吸收的这种方法制备血液样品的问题。如果这可以完成，就可能使血液烧蚀基质。这样，分析中的分析物将单独来自血液。考虑到直接分析支撑而不是基质吸收血液，观察得到结果，实验步骤过程中看来发生血液血清和血浆的分离。观察到的可能的分离认为不是重要问题；设计激光烧蚀方案使得激光将穿透基质中的任何分散线，由此对任何分开的血液进行采用并因此“再装配”或重新组合分析混合物。然而这个观察结果提示可能克服仅烧蚀干燥血液造成的任何潜在基质干扰。
很合理，如果向基质颗粒投入浅的，3mm直径，125微米深的凹痕，接着传递到凹痕的一滴血液将流动填充凹痕并呈现离开凹痕IIp的平坦表面(半月形)进行随后激光作用。需要产生无色谱的血清和血浆分离。为此，进一步合理的是，如果在高压下(至少1吨/平方英寸)压缩3∶1 Al(OH)3∶纤维素粉末，那么基质可以表现为有效不能渗透并在它凝固和干燥时仅仅支撑血液。
所以，制造真空压缩的新模子以生产一个6mm直径颗粒，其中印有一个3mm直径，125微米深，平底圆形凹痕。在1吨/平方英寸压力下压制适当量的新颗粒。
微升血液样品传送病包含在十个基质颗粒表面上的表面的表面凹痕中；在环境温度下空气干燥这些颗粒中的五个，剩余五个在烤箱中60℃干燥。另两个血液滴应用于Perspex封藏盘并干燥。因此，干燥的血液滴表面不是平整的，而是强烈起伏不平。
应用时，很清楚发生了一些血浆分离和吸收，引起紧密压缩的纤维素粉末体积增加和膨胀。然而，颗粒保持足够的机械完整性以允许LA-ICP-MS分析。当烧蚀时，“血清”倾向于“大块”中的片段，得到有点可变的结果。尽管这样，获得的计数对多数元素是合理的。
对于不含基质的血液滴，在Perspex支持体上干燥，烧蚀的血液远远不粘附，脱离极好。然而，如上指出，表面强烈起伏不平导致激光局部条件改变，因此非最佳结果。
给定氢氧化铝∶纤维素基质不能透过，采用上述基质烧蚀方法，即使用不能透过的底物，如Perspex，其中已经压制了3mm直径，125微米深圆形凹痕，浇铸或机械制造。每个样品收集装置可以含有两个这样的凹痕，一个匹配基质的，微量元素掺入标准参照血液，另一个含有和限度未知血液样品。可供选择地，匹配基质的，微量元素掺入的参照血液可以插入分析运行，使得每个未知的样品就在其附近具有一个标准。如果标准的和位置的应用于相同的收集装置，这将导致分析运行中含有33％参照样品，与50％相反。
实验18附件中提供了这个实验的结果。这个实验检测了部分吸收到氢氧化铝∶纤维素粉末基质的热和空气干燥血液，和在不能透过的Perspex底物上干燥的血液。
如果检测校正和标准化的“无基质”血液，那么数量可以重复。实际上，值通常可以与干燥材料相比。在“无基质”血液中，汞和铅都记录，铅的重复性是14％的精确度。对于干燥材料上的铀，也记录到好的数量，但是在单独血液基质上，认为数量“低于检测限度”，与基质铀背景一致，在血液中缺乏。
实施例6油中的磨损金属分析实验13这个实验的目的是实施机油中磨损金属的小规模分析。检测的技术可以等同适用于油中磨损金属的分析，磨损金属分析是主要全球工业，旨在灾难性工厂破产的早期检测和预防。这种早期检测对于军事、航空、船舶和采矿工业尤其重要，它们的部门破产(汽车、重机械、武器等)可能导致生命的悲剧性损失和昂贵工厂的破坏。
用浸棒抽取热的“新的”Ford Fairlane的机油的样品，发动机仍然在运转。一浸棒油转移到500kg/平方英寸下压制的未洗涤和洗涤的3∶1Al(OH)3∶纤维素粉末基质颗粒。制备双份颗粒(没有油)作为空白并用UVLA-ICP-MS分析所有四种颗粒。仪器设置如同实验5使用，为每天的变异作较小调节。实验数字13附件中提供了分析结果。
当空白校正时，未洗涤和洗涤的基质上获得的结果之间差异非常小。如果两种基质作为单一基质来处理，那么除了铁之外，精确度非常好，通常油中期望的有限范围的分析物＜1。因此数据的可重复性极好，实验13/1表中包含的“浓度”对元素的X-Ylog图中图示了这点。这里，与精确度/可重复性数据一致，对于期望的铁，两个谱相互之间有效叠加。
该实验清晰表明分析的普遍重复性并且表明该技术的重要前途。
实验15这个实验有其主要的目的，可以建立五辆不同汽车机油的分析，连续3天在如上所述的条件下收集，即发动机运行下，估计车龄反差、发动机容量和，推测使用的油的汽车油中磨损金属含量是否形成对照。对于需要在服务商之间频繁加满油的一辆“旧”车，可以获得新的加满油样品进行比较。如实验13收集油，但是取双份置于100kg/平方英寸压力下压制的未洗涤3∶1 Al(OH)3∶纤维素粉末颗粒上；用玻璃棒浸入新的参照油并双份施加于等同颗粒。用UVLA-ICP-MS分析所有样品；实验15附件提供了扩充范围分析物的结果。
分析过程中，制定11个玻璃标准测定尺度。粗玻璃数据的精确度通常在10-20％的范围。然而，当粗数据标准化至平均铈，除了硒、镉和汞之外，精确度通常极好＜10；硒和镉仅稍高，汞处于24％。包括实验15/1表的Log X-Y线表图绘制了铈标准化的玻璃标准数据。这里，很清楚几个谱基本上叠加，与很好的精确度和重复性一致。除了玻璃标准，整个分析运行过程中制定10个空气空白测定。这些已经被漂移校正，平均漂移校正空气空白已经用于校正报道的数据。
数据估计清晰证明来自不同载体的机油之间的具体分析物存在显著且常常明显的差异。选择来自两种汽车′John′和′Scott′的油证明这些反差。′John′机油绘制为实验15/2表中的logX-Y线表，而′Scott′油包括在实验15/3表中。各个表的检测结果说明尽管各个平行测定的油分析物存在普遍的谱重叠，但是在等同分析物之间的各个谱的形状以及峰高反差存在一些清晰差异。实验15/4表绘制了′John′和′Scott′油(n＝6)的平均组成。后一个表清晰强调了两种油之间明显的组成反差。因此，从这个实验，可以合理得出结论该技术可以容易的鉴定并测定所检测的机油的分析物反差。从小规模实验很清楚LA-ICP-MS技术进行服务商工厂的磨损金属分析是可行和有效的。油中磨损金属分析的实验表明相当有效的经济利益很大，例如能够通过“浸棒”取样对服务商工厂进行规律监测成分磨损，即不需要工厂离线。这样工厂停工时间可小心制定计划，对操作产生最小影响。
使用散焦激光烧蚀样品基质是所述方案的一种改变，它可以用于提高激光结合样品。如果激光聚焦于样品表面，它产生的第一个焊口是样品表面对激光焦点的一个反应。表面金属一被烧蚀并去除，下一个烧蚀事件(激光射注)进入第一次射注的焊口区域，那里没有聚焦，因此，激光结合减少。然而如果激光聚焦于表面之下，即表面去焦，可能现在可能产生更活跃的烧蚀，因为从样品中间可以喷出大量物质，因为聚焦在表面之下。因此，可以预期至少第一和第二次射注将产生很多烧蚀碎片，因此这可以增加敏感性，因为在这个阶段，烧蚀喷出物是粉末/烟雾，这可能更有效运输至等离子启动口。对于现存设备，激光去焦可以相当容易地手工完成。现代激光具有自动去焦能力，其去焦幅度可以简单程序化。
作为本方案的另一种改变，与双射注相比，可以使用三次射注烧蚀，10个点光栅栅极造成每个点中10个点。
实施例7使用溶液掺入基质的定量(进一步实验)在这个实施例中，制备三个纤维状纤维素基质，Whatman 541，高纯度Whatman541和过去的Whatman540滤纸(Whatman International Ltd，Maidstone，England)作为空白材料，通过使用背衬带连接支持底物；也分析背衬带(3M Scotch Permanent Double Stick Tape)样品。分析粗计数数据首先作为制指定元素的同位素浓度，其次作为使用自然丰度相关性而由同位素数据得到的元素丰度浓度。所有元素数据被空气空白校正。空气空白校正产生了负值分离分析物，意味着平均空气空白中分析物浓度显著高于那些分析物的基质中的浓度。
所有元素已经被尖峰校正(即标准化至尖峰的平均值)，“过去的”是指以前已经打开并通过“开放”长期储库暴露于实验室环境的纤维状纤维素底物。“新的”是指为这个实验打开的密封的纤维状纤维素底物。对于一对多层底物数据，看来可能一层底物的分析可能包括激光穿透背衬带。因此，一层底物的数据可以反映组成数据，而对于多层来说，分析前立即脱去顶层，该数据仅反映纤维素基质底物。
该数据说明多层基质中很多数量的分析物相对于单层的浓度低；其它分析物基本等同，而有一些更高。对于很多分析物例如背衬带中Cu，Zn，Sn的浓度比一和多层基质都高的多，但是，这里一层基质比等同多层材料中的这些元素高的多。这强烈提示激光已经穿透背衬带，以及一和多层之间的很多差异很少能处理污染。
此外，对于“新的”对“过去的”的相应数据清晰证明一和多的新基质中整体浓度显著降低。后一观察结果强烈提示基质长期暴露于实验室环境产生了可变但重要的周围实验室污染的暴露基质。
更多实验检测了掺入1ppm多元素标准(标准提供了详细情况)和血液的白和黑Whatman540滤纸纤维素基质(Whatman InternationalLtd，Maidstone，England)。
该数据已经被基质空白校正。对于很多分析物，空气空白高于和类似于白和黑纤维素空白(没有添加样品的基质)中测定的浓度。
获得的同位素数据转换成元素浓度，多元素标准和血液掺入的样品已经被有效加倍校正。使用两个平均空气空白对各个白和黑纤维素基质空白进行空气空白校正。这之后，使用各个校正的空气空白的白和黑纤维素基质空白校正多标准和血液掺入的白和黑纤维素的平均数据。白和黑多元素标准掺入基质样品和白和黑血液掺入样品的平均校正值之间有好的相关性。白和黑基质上多元素标准和血液之间存在很小差异。这个实验中获得的数据也说明多元素和血液掺入基质中质谱中大量分析物的极好重复性。
血液中计算浓度的比较现在可以与文献中预先提出的浓度范围相比。Fe，Cu，Zn，Sn，Ba和Pb的数据显示很好的一致性。
硬件优化这个实验是估计分别使用锰、镧和铅在低、中和高质量下的硬件优化。以与实施例7类似方式重新整理和处理获得的同位素数据(同位素浓度)。对于当前数据，优化过程中在相关质量下检测空气空白，540基质空白，1ppm多元素标准和血液掺入基质。再者，从平均基质空白值减去平均值而对各个540基质空白进行空气空白校正。使用校正的基质空白，540多元素和血液掺入基质都被基质校正。再次使用校正数据，已经计算出血液中ppb的浓度。
当前数据看来表明可能优选低质量优化。当加倍校正时，迹象是对于多元素和血液掺入基质，都在较低质量优化，锰看来优选中等质量和高质量。再者，很清楚，关于血液中微量元素的定量，基质匹配标准特别有价值。
检测限度和精确度设计该实验建立溶液掺入纤维素基质的检测限度、精确度和定量。一系列标准用于这些实验。此外也使用试剂空白。
使用“原”多元素标准溶液，掺入去离子水样品，产生一系列含水多元素标准溶液，元素浓度为100，200；500；1000；2000；6000和10000ppb。100μl这些含水标准溶液的每一种转移到使用微量吸管由Whatman 540滤纸(Whatman Intemational Ltd，Maldstone，England)制备的纤维状纤维素基质垫；使用3M Scotch Permanent Double Stick Tape将该垫与Perspex支持体连接。将100μl去离子水吸取到基质垫上也制备去离子水基质空白。此外，三种证明合格的Reference Materials，SARM′s 1，3和46(SouthAfrican Bureau of Standards)溶液稀释250倍，每种的100μl等份掺入到Whatman540基质垫上。在它们者，每种含水标准浓度和CRM的10个基质垫与去离子水基质空白一起制备。2ppm钐标准溶液添加到各个基质垫以利于内标化；使用微量吸管添加该溶液。所有掺入的基质垫在烧蚀前在105℃干燥2小时。
连续数天分析十个制备的基质的每组中的五个。具有连接的基质垫的样品夹持器置于通过Xi Cone系统与X Series ICP-MS连接的UP 266 UV激光系统(Thermo Optek(Australia)Pty Ltd，Rydalmere，Australia)的激光烧蚀单元中，使用UV激光操作器在226nm，10Hz，6 Mitjoule的流量和氩流量在每分钟900和1000ml之间在10×10基质光栅上烧蚀60秒。
手工分析样品，用空气空白校正结果，利于CRM和标准基质匹配样品之间交叉比较。获得输出数据作为已装软件得到的粗计算结果并输入Excel并处理。计算不使用计算法则。从这些校正的数据，计算标准差和变异系数作为重复性和精确度的尺度。最后，计算CRM的示例运行中检测的44个分析物的定量微量元素组分；多数分析物得到了低于-20ppb检测限度。
实验M1附件列出了获得的数据。也很明显当绘图时，标准数据显示可以获得极好的校准。CRM的定量数据表明所有元素的元素浓度与该技术的最佳分析范围内的值(一次稀释的样品)极好的一致。
这个数据证明了很多点，1)使用与ICP-MS结合开发的分析方案，广泛元素可能获得低于5％的精确度。
2)广泛元素可能获得低于20ppb检测限度。
3)使用基质匹配证明合格的参照材料或其它等同CRM’s，可能获得准确的定量数据。
本发明的方法和装置应用有效范围实例是●筛选职业暴露工人的一定范围毒性金属的异常水平；●监测一般人群与毒性金属的环境接触；●筛选人群的微量/超微量缺乏的预防药物●筛选血液、一般家畜、动物园动物(包括危及物种繁育程序的动物)和家庭宠物的微量/超微量元素缺乏，和毒性重金属过量的兽药；和监测屠宰动物的重金属污染，进行人类食物链的肉类产品质量控制，●通过分析润滑油监测/检测工厂、机械装置的机械成分磨损尽管参照某些优选实施方案描述了本发明，但是保留宽泛原则和本发明精神的改变也包括在其范围之内。
实验2附件

实验2附件

实验2附件

实验3附件

实验5A附件

实验5B附件
实验12附件
实施12附件
实验12附件
实验12附件
实验16B附件
实验16A附件
实验16A附件
实验16A附件
实验16A附件

实验16A附件

实验16B附件
实验16B附件
实验16B附件
实验16B附件
实验16B附件

实验16B附件

实验18附件
实验18附件

实验18附件

实验18附件

实验18附件

实验18附件

试验13附件


实验15附件
实验15附件
实验15附件
实验15附件
实验15附件
实验15附件
实验15附件
实验15附件
实验15附件




实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
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实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
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实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件
实验M1附件

实验M1附件

实验M1附件

权利要求
1.一种样品收集装置，其包含能够吸附或吸收流体样品的惰性收集基质和固体支持体，其中惰性基质固定于固体支持体的一块区域上。
2.根据权利要求1的装置，其中的收集基质选自文石、氢氧化铝、二氧化钛、葡萄糖、淀粉“A”、淀粉“B”、glucodin、纤维素粉末/颗粒、纤维状纤维素、羟丁基甲基纤维素、植物粉或其混合物。
3.根据权利要求2的装置，其中的植物粉选自大米粉、玉米粉、小麦粉、大豆粉、黑麦粉、玉米粉或其混合物。
4.根据前述任一项权利要求的装置，其中的收集基质是纤维状纤维素。
5.根据权利要求4的装置，其中的纤维状纤维素基质通过氧化和/或酸水解进行修饰。
6.根据前述任一项权利要求的装置，其中，在所述基质上或其内部进一步包含一种或多种预先校准的经选择的分析物作为内标。
7.根据权利要求6的装置，其中预先校准的分析物由下组表示或选自下组Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U；Li、B、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Hf、Hg、Pb和U或Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Be、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U。
8.根据前述任一项权利要求的装置，其进一步包含测试样品。
9.根据权利要求8的装置，其中的支持体包含掺入了样品信息的条形码。
10.根据前述任一项权利要求的装置，其进一步包含整体切割件，其能够刺穿皮肤或组织，以协助样品收集和应用于惰性基质。
11.根据权利要求10的装置，其中的切割件固定在惰性基质区域附近、内部或之下。
12.权利要求10或权利要求11的装置，其在惰性基质中进一步包含引导通道，当刺血针位于惰性基质区域之下时用于引导刺血针。
13.根据前述任一项权利要求的装置，其进一步包含整体或分开的覆盖套，它覆盖基质。
14.具有多层结构的样品收集装置，其中收集基质层夹在两个支持层之间，所述的支持层之一具有开口，其暴露一块收集基质区域。
15.根据前述任一项权利要求的装置，其中的样品是选自体液、油和水的流体样品。
16.根据权利要求15的装置，其中体液选自全血、尿液和汗液。
17.一种同时检测吸附到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射，和(ii)通过质谱分析检测电离的部分样品中的多种元素。
18.一种同时定量吸附到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)测定电离的部分样品的量，和(iv)参照电离的部分样品的量，确定样品中多种元素的量。
19.一种同时定量吸附到含有内标的惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品和一部分所述内标的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的内标的量，和(iv)参照电离的内标的量确定样品中多种元素的量。
20.一种同时定量吸附到惰性收集基质之上的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将已知量的可测定内标导入流体样品中(ii)将样品暴露于能够电离至少一部分样品和内标的高能辐射；(iii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iv)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的内标的量，和(v)参照电离的内标的量确定样品中多种元素的量。
21.一种同时定量吸附/吸收到惰性收集基质之上或之内的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)将与基质匹配的有证标准物质(CRM)暴露于能够电离至少一部分CRM的高能辐射；(iv)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的CRM的量，和(v)参照CRM确定样品中多种元素的量。
22.一种同时定量负载在不渗透性底物上的流体样品中的多种元素的方法，包括(i)将样品暴露于能够电离至少一部分样品的高能辐射；(ii)通过质谱分析测定电离的部分样品中的多种元素的量；(iii)将与基质匹配的有证标准物质(CRM)暴露于能够电离至少一部分CRM的高能辐射；(iv)通过质谱分析测定电离的部分样品中电离的CRM的量，和(v)参照CRM确定样品中多种元素的量。
23.根据权利要求19或权利要求20的方法，其中的内标选自Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U。
24.根据权利要求19或权利要求20的方法，其中的内标选自以下各组Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U；Li、B、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Hf、Hg、Pb和U或Li、Na、Mg、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、La、Ce、Eu、Dy、Yb、Hg、Tl、Pb、Bi、Th和U。
25.根据权利要求21或权利要求22的方法，其中的CRM选自SARM1、3和46以及SY-2。
26.根据权利要求17至24任一项的方法，其中的惰性收集基质是根据权利要求1至14任一项的样品收集装置的一部分。
27.根据权利要求17至26任一项的方法，其中的流体样品选自体液、油和水。
28.根据权利要求27的方法，其中的体液选自全血、尿液和汗液。
29.根据权利要求28的方法，其中的样品是全血并且样品大小是大约50μl至大约100μl。
30.根据权利要求28的方法，其中样品大小是大约50μl或更少。
31.根据权利要求17至30任一项的方法，其中的高能辐射是UV激光辐射。
32.根据权利要求31的方法，其中的激光辐射是感应偶合等离子体质谱分析仪(ICP-MS)的组件。
33.根据权利要求32的方法，其中的质谱分析仪选自四极质谱和飞行时间(TOF)质谱。
34.根据权利要求17至33任一项的方法，其中将样品暴露于大约10秒至大约120秒的一段时间的辐射。
35.根据权利要求17至34任一项的方法，其中待检测和/或定量的元素选自饮食微量元素、毒性元素和污染或磨损标志物。
36.根据权利要求17至34任一项的方法，其中的基质或支持体包含一个或多个孔或凹痕以容纳流体样品。
37.一种收集流体样品进行多元素含量质谱分析的方法，包括将样品应用于具有低背景元素含量的惰性基质，其中的基质选自文石、氢氧化铝、二氧化钛、葡萄糖、淀粉“A”、淀粉“B”、glucodin、纤维素粉末/颗粒、纤维状纤维素、羟丁基甲基纤维素、植物粉或其混合物。
全文摘要
描述了一种样品收集装置，其包含承载流体样品的惰性吸收基质的支持体。该装置可以含或不含刺血针。关于该取样装置还描述了在实验室使用质谱分析仪的方法，其中在其基质中的样品被电离并检测了多种元素。结果可以或可以不根据原始样品进行定量并且也可以使用内部电离参照样品。
文档编号G01N1/10GK1662802SQ03813971
公开日2005年8月31日 申请日期2003年4月16日 优先权日2002年4月16日
发明者R·J·沃特林, H·K·赫伯特 申请人:迪亚基恩有限公司