专利名称：检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物。
背景使用空气电离装置通过从带负电荷的金属表面发射电子，在空气中产生离子。接着在该装置的带正电荷的表面上收集带负电荷的颗粒，收集的颗粒，如细菌、霉菌、真菌物质、特别是烟尘粒子等，如WO97/50160中公开。
WO02/35209中公开了一种收集带电粒子例如，霉菌孢子、细菌、病毒、灰尘、花粉、烟尘、植物部分、真菌孢子、过敏原、以及来自动物的微粒的设备，其借助于用于此目的的粒子分析仪，例如扫描电子显微镜中的离子发生器，随后进行分析。
描述本发明本发明涉及一种用于检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物的系统和方法。
本发明，一方面，涉及一种检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物的系统，包括与电离空气中的微粒的离子发生器相连的带电收集器表面，空气微粒所带电荷与收集器表面的电荷相反，任选的空气搅动手段，从收集器表面提取收集物的提取手段，用于对所述提取收集物中的所述化合物进行化学和/或生化检测的装置。
在该系统的一种实施方案中，该带电收集器表面带正电荷，空气搅动手段选自机械拍打附近表面、加压空气和鼓风机，提取手段选自蒸发和浓缩手段和/或用液体冲洗从而形成用于检测的液体样品的冲洗手段，对所述液体样品中的所述化合物进行化学和/或生化检测的所述装置选自用于质谱分析(MS)、解吸MS、气相色谱分析(GC)、GC-MS、液相色谱分析(LC)、UV、免疫化学、生物电池的压电微量电平、以及表面等离子共振(SPR)的装置。
该系统的另一实施方案中，低分子量化合物选自麻醉剂，例如可卡因、海洛因、苯丙胺、甲基苯丙胺、四氢大麻酚(THC)、和亚甲二氧基-N-甲基苯丙胺(摇头丸)、以及炸药例如三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)、六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)、八氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四嗪(HMX)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)、以及硝化甘油(NG)。
本发明的另一方面涉及一种用于检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物的方法，包括用与电离空气中的微粒的离子发生器相连的带电收集器表面收集空气中的微粒，空气中的微粒所带电荷与收集器表面电荷相反，任选搅动可能沉积低分子量化合物周围的空气，提取收集器表面的收集物，采用化学和/或生化方法对提取物进行分析。
在发明的方法的一个实施方案中，该带电收集器表面带正电荷，用加压空气流或鼓风机，机械拍打附近表面搅动空气，通过蒸发和浓缩，和/或用液体冲洗形成分析用液体样品，实现从收集器表面提取收集物，对所述液体样品中的所述化合物进行化学和/或生化检测选自质谱分析(MS)、解吸MS、气相色谱分析(GC)、GC-MS、液相色谱分析(LC)、UV、免疫化学、生物电池的压电微量电平、以及表面等离子共振(SPR)。
该方法的另一实施方式中，化合物选自麻醉剂，例如可卡因、海洛因、苯丙胺、甲基苯丙胺、四氢大麻酚(THC)、和亚甲二氧基-N-甲基苯丙胺(摇头丸)、以及炸药例如三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)、六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)、八氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四嗪(HMX)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)、以及硝化甘油(NG)。
与词“化合物”相连的术语“低分子量”意思是表示被分析的化合物的分子量为1000或更小。
感兴趣的低分子量化合物沉积的可疑或调查区或源头附近的空气用离子发生器进行电离，在收集表面上收集带电空气微粒，该收集表面带有与带电微粒相反的电荷。
接着，加热收集表面以蒸发感兴趣的化合物，接着进行浓缩和/或用液体提取形成分析用液体样品。
在一优选实施方案中，从其中收集微粒的空气通过某些形式的搅动产生湍动，例如机械拍打附近表面或采用加压空气或鼓风机。这种搅动将促进沉积微粒进入空气中。
本发明也涉及一种改进的离子发生器/收集器装置，其中该收集器从该装置主体延伸，并配备有优选为可分离的，带电的收集表面。例如用电池对离子发生器/收集器装置供电。电池驱动的离子发生器/收集装置便于携带，方便在所有类型的应用中使用。
因此，本发明的另一方面涉及一种离子发生器装置，包括与电离空气微粒的离子发生器单元相连的带电收集器表面，空气微粒所带电荷与收集器表面电荷相反，其中，收集器表面通过绝缘的导电挠性臂从电离发生器主体上延伸。
在离子发生器装置的一种实施方案中，电离空气微粒的离子发生器单元通过绝缘导电柔性臂从电离发生器主体上延伸。
在一种实施方案中，柔性臂可从离子发生器上分离。
而在另一实施方案中，收集器表面可从导电柔性臂上分离。
因此，该装置的空气电离部分也可以与延伸的收集器臂一起或与该延伸的收集器臂分开，从该离子发生器/收集器装置上延伸。
当从密闭或接近密闭的室中取样并且所述室不能扩充，不必为整个离子发生器/收集器装置留出空间时，该发明改进的离子发生器/收集器装置特别有用。这种室非限定性的实施方案为汽车，货物和容器。
本发明特别涉及检测麻醉剂，例如例如可卡因、海洛因、苯丙胺、甲基苯丙胺、四氢大麻酚(THC)、和亚甲二氧基-N-甲基苯丙胺(摇头丸(Ecstacy))、以及炸药例如三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)、六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)、八氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四嗪(HMX)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)、以及硝化甘油(NG)。
因而本发明可以用于例如海关、机场安全局和警局，用于检测麻醉剂或爆炸物，或用于探雷。
含有收集微粒，例如灰尘微粒和/或空气湿气液滴的液体样品，例如通过附着，携带感兴趣的低分子量化合物，可以通过化学和/或生化方法，例如质谱分析(MS)、解吸MS、气相色谱分析(GC)、GC-MS、液相色谱分析(LC)、UV、免疫化学、生物电池的压电微量电平、以及表面等离子共振(SPR)等，定性和/或定量测定感兴趣化合物的存在。收集的微粒可能是同系炸药或同系麻醉剂颗粒。
在一优选的实施方案中，分析前，提取感兴趣的化合物并将其溶解在冲洗液体中。
在该说明书中记载的所有引用的专利申请的教导在此结合作为参考。
该发明通过下面的实验和包含
图1-9的附图进一步得到说明。
附图的简要描述图1.具有收集器金属尖端的离子发生器。
图2.图1的离子发生器放在汽车中。
图3.离子发生器实验中样品生物电池的典型响应。
图4.“取样实验”中使用的“木盒子”(盒子I；120升)。
图5.使用传统的Biosens D取样装置进行取样的结果。
图6.使用该离子发生器的正收集器连接的镀金过滤器进行取样的结果。
图7.使用金属尖端进行取样的结果。
图8.一星期后使用金属尖端进行取样的结果。如图显示，从封闭体积(盒子)连续两次取样。也从环境(轻微污染？)中取样。
图9.24h后使用金属尖端对100升盒子中的可卡因进行取样的结果(将10mg可卡因吹进封闭的100升盒子中)。
在离子发生器/收集器装置的帮助下，对来自汽车的痕量可卡因取样背景本次试验的目的是检测将离子发生器与WO 02/35209实质上公开的收集器一起使用时，能否可能收集到痕量药物。一辆小汽车已被少量可卡因污染，1-10天后对从空气中收集到的痕量组分进行化学/生物化学分析。
实验部分材料将2mg可卡因涂抹到一辆汽车(Toyota Camry)的后座上将其污染，随后用三种不同的取样方法和化学/生物化学分析进行检测。
1.配备用于空气取样的过滤器的BiosensD收集单元(取样时间60秒)[大体上就是配备了过滤器的真空清洁器，见已公开的共同待审专利PCT/SE03/00319]2.电离/收集单元(WO 02/35209中已公开，但经扩展改进的正电荷收集器装置，见图1)(取样时间15-60秒)。电离/收集单元放于汽车前排座椅中间的位置，以收集空气中的微粒(见图2)。
3.用白色过滤器擦拭汽车内部的表面。车窗和平坦的“塑料”表面擦拭10秒钟。
取样和分析我们使用上述三种取样技术，在1小时后和1星期后对汽车进行取样。用标准的BIOSENS检测装置对过滤器和通过离子发生器/收集器采集的物质进行分析，即，一种压电微量电平，具有针对目标化合物的特异性抗体活化的流通池详见于我们共同待审的瑞典专利申请0201877-8。过滤器经热解吸和基本上在指形冷冻器冷凝后进行分析，如我们共同待审专利PCT/SE02/02098所公开。以和提取BIOSENS装置中的指形冷冻器相同的方式，将金属尖端卸下，直接置于提取装置(水浴)中，对离子发生器带正电的收集器延伸臂上的采集物进行提取。
结果和讨论可卡因粉末沉积1星期后，检测到大量的可卡因。值得注意的是需要在取样前拍打汽车后座的织物。取样时不抽打织物，只检测到较小的响应。
取样/分析实验的结果列在表1并见图3。
表1对受可卡因污染的汽车取样并分析的响应
借助于离子发生器/收集器装置对可卡因和摇头丸进行取样。
背景该实验的目的是使用相同的离子发生器装置和上述公开的收集器来测试一种收集药物的新方法。
实验材料过滤器被镀金并通过金属尖端牢固地与离子发生器上的正收集器相接触(见图1)。
使用金属尖端进行几次取样实验，该金属尖端被连接到离子发生器上的正电极上(收集面积0.5cm2)。见图1。
取样实验几次实验中使用两个木盒子(盒子I和盒子II，见图4)(体积分别为120和100升)。盒子中装有吹入盒子体积中的10mg可卡因或摇头丸(10mg)。
装入后60分钟，使用BiosensD取样单元(过滤器)(100升/秒，3分钟)取样一次。再过60分钟后，使用配备有镀金过滤器的离子发生器进行第二次取样(4分钟)。使用与离子发生器装置的收集器相连的金属尖端进行第三次和第四次取样(取样时间为4分钟)。
将从上面盒子I中头两次取样(过滤器取样)的过滤器在BiosensD仪器中解吸(对摇头丸的解吸参数进行优化，210℃，15秒)，并用100微升PBS进行提取，随后用环路进样注入活化的摇头丸池和活化的可卡因池分析。
在使用离子发生器的取样实验中，金属尖不用在分析前进行解吸，直接用100微升PBS提取，经环路进样的样品进入生物电池的液体流，在每个实验前生物电池都用MAB(分别对可卡因和摇头丸特异的单克隆抗体)活化。
木盒子I和II的实验(见图3)如上所述盒子装有10ng可卡因或10mg摇头丸。
24小时后，使用离子发生器/金属尖端收集器收集盒子中的可卡因。在15秒到两分钟的时间内，离子发生器部分和收集器金属尖端在盒子中都从表面移动大约2cm，或者在盒中静置1分钟。金属尖端用大约100微升的缓冲液提取，并引入活化生物池中。
从织物中取样将2mg可卡因溶解在甲醇中，接着用该甲醇溶液浸渍15cm×15cm的区域，将办公椅污染。3h后使用离子发生器/金属尖端收集器和传统的过滤器完成所有的取样实验。在取样过程前，将污染区域“擦去”并用手指抽打几秒。取样时间为15秒至3分钟。
结果和讨论盒子I.该盒子装有摇头丸(10mg)。所有的取样实验中我们都发现摇头丸。使用配备有金属尖端的离子发生器取样的摇头丸的量高于其它两个使用传统的过滤器(BiosensD取样器)和离子发生器/镀金过滤器的取样。使用传统的BiosensD-装置和具有金过滤器的离子发生器取样显示大约相同的响应(7Hz)。1小时和1星期后金属尖端的响应显示都是大约30-40Hz。在盒子外用干净的金属尖端(空白)进行空白分析显示没有任何响应。结果分别见于图5、6、7和8。
装入程序后24小时，使用10mg可卡因在盒子II进行多次单独实验。提取离子发生器上的收集器尖端，并在配备分别对可卡因、海洛因、摇头丸和苯丙胺敏感的Biocell的BiosensD装置中对收集器尖端进行分析。可卡因池总是显示非常高的响应(30-150Hz)，表明尖端具有大量的可卡因。对海洛因，摇头丸或苯丙胺起作用的生物电池检测没有响应。可卡因池的结果可以见于图9。
权利要求
1.一种用于检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物的系统，包括与电离空气中的微粒的离子发生器相连的带电收集器表面，空气微粒所带电荷与收集器表面的电荷相反，任选的空气搅动手段，从收集器表面提取收集物的提取手段，以及用于对所述提取收集物中的所述化合物进行化学和/或生化检测的装置。
2.权利要求1的系统，其中带电收集器表面带正电荷，空气搅动手段选自机械拍打附近表面、加压空气和鼓风机，提取手段选自蒸发和浓缩手段和/或用液体冲洗从而形成用于分析的液体样品的冲洗手段，对所述液体样品中的所述化合物进行化学和/或生化检测的所述装置选自用于质谱分析(MS)、解吸MS、气相色谱分析(GC)、GC-MS、液相色谱分析(LC)、UV、免疫化学、生物电池的压电微量电平、以及表面等离子共振(SPR)的装置。
3.权利要求1或2的系统，其中，所述低分子量化合物选自麻醉剂，例如可卡因、海洛因、苯丙胺、甲基苯丙胺、四氢大麻酚(THC)、和亚甲二氧基-N-甲基苯丙胺(摇头丸)、以及炸药例如三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)、六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)、八氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四嗪(HMX)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)、以及硝化甘油(NG)。
4.一种用于检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物的方法，包括用与电离空气中的微粒的离子发生器相连的带电收集器表面收集空气中的微粒，空气中的微粒所带电荷与收集器表面电荷相反，任选地搅动可能沉积低分子量化合物周围的空气，提取收集器表面的收集物，采用化学和/或生化方法对提取物进行分析。
5.权利要求4的方法，其中带电收集器表面带正电荷，用加压空气流或鼓风机机械拍打附近表面来搅动空气，通过蒸发和浓缩，和/或用液体冲洗形成分析用液体样品，实现从收集器表面提取收集物，对所述液体样品中的所述化合物进行的化学和/或生化检测选自质谱分析(MS)、解吸MS、气相色谱分析(GC)、GC-MS、液相色谱分析(LC)、UV、免疫化学、生物电池的压电微量电平、以及表面等离子共振(SPR)。
6.权利要求4或5的方法，其中低分子量化合物选自麻醉剂，例如可卡因、海洛因、苯丙胺、甲基苯丙胺、四氢大麻酚(THC)、和亚甲二氧基-N-甲基苯丙胺(摇头丸)、以及炸药例如三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)、六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪(RDX)、八氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四嗪(HMX)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)、以及硝化甘油(NG)。
7.一种离子发生器装置，包括与电离空气微粒的离子发生器单元相连的带电收集器表面，空气微粒所带电荷与收集器表面电荷相反，其中，收集器表面通过绝缘的导电柔性臂从电离发生器主体上延伸。
8.权利要求7的离子发生器装置，其中电离空气微粒的离子发生器单元通过绝缘导电柔性臂从电离发生器主体上延伸。
9.权利要求7或8的离子发生器装置，其中所述柔性臂可从离子发生器上分离。
10.权利要求7-9中任选一项的离子发生器装置，其中收集器表面可从导电柔性臂上分离。
全文摘要
一种检测空气中或沉积的痕量低分子量化合物，例如麻醉剂或炸药的系统和方法，包括与电离空气微粒的离子发生器相连的带电收集器表面，空气微粒所带电荷与收集器表面的电荷相反，任选的空气搅动手段，从收集器表面提取收集物的提取手段，用于对所述提取收集物中的所述化合物进行化学和/或生化检测的装置。此外，描述了一种改进的离子发生器/收集器装置，其中收集器从该装置的主体上延伸，并装备有优选为可分离的带电收集表面，其中可选择的，该装置的空气电离部分与延伸的收集器臂一起，或与收集器臂分开，也从该离子发生器/收集器装置的主体上延伸。该装置可以是电池驱动并便于携带，适用于海关，机场安全局和警局、用于检测例如麻醉剂或爆炸物、或用于探雷。
文档编号G01N1/40GK1795373SQ200480014028
公开日2006年6月28日 申请日期2004年5月18日 优先权日2003年5月22日
发明者P·曼松 申请人:瑞典生物传感器应用股份公司