一种呼出气中丙泊酚的负离子迁移谱检测方法与流程

本发明基于时间分辨动态稀释进样装置和试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，设计了一种时间分辨动态稀释进样的离子迁移谱检测方法，实现了呼出气中丙泊酚和呼出气中湿度的时间分辨动态稀释进样检测，消除了呼出气中湿度的影响，利用进样第4s丙泊酚的信号强度对其定量，实现了呼出气中丙泊酚的连续在线监测。

背景技术：

丙泊酚是一种常用的静脉麻醉剂，目前已有50多个国家正在使用。手术过程中，可靠的麻醉监测是患者生命安全的重要保障，已有研究表明，在线监测患者呼出气中的丙泊酚浓度有望成为一种无创、在线的麻醉监测手段。

离子迁移谱(ionmobilityspectrometry,ims)是20世纪70年代兴起的一种大气压条件下的气相离子分离技术，为呼出气提供了一种简单、快速、高灵敏的分析手段。然而，对于离子迁移谱来说，湿度干扰是一个严重的问题，它既会降低测定的灵敏度和选择性，而且也会增加谱图的复杂性，进而大大降低结果的准确性。因此，对于高湿的呼出气样品，常规的进样方式对于离子迁移谱来说是不可取的。在目前的应用研究中，通常将多束毛细管柱(mcc)或膜进样装置与离子迁移谱相结合，利用mcc的预分离能力或膜进样装置的疏水性以达到消除湿度干扰的目的。但是，由于mcc和膜进样装置的结合，使得ims的响应时间长达分钟级，无法实现呼出气的实时在线监测。

本发明提供了一种临床连续在线监测呼出气中丙泊酚的检测方法，利用试剂分子辅助光电离负离子迁移谱技术，消除了其它干扰物的干扰，结合时间分辨动态稀释进样装置，利用呼出气中的丙泊酚和湿度在四氟采样环中的吸附性不同，水分子先稀释出来，丙泊酚后稀释出来，消除了呼出气中湿度的影响，此方法不需要任何样品前处理，实现了呼出气中丙泊酚的临床连续在线监测。

技术实现要素：

本发明通过采用试剂分子辅助光电离负离子迁移谱技术，结合时间分辨动态稀释进样装置，消除了呼出气中湿度和其它干扰物的影响，实现了呼出气中丙泊酚的临床连续在线监测。

一种呼出气中丙泊酚的负离子迁移谱检测方法，分为以下两个步骤：

1)采样过程，在采样泵的作用下样品气存储于采样环内，此时载气直接进入离子迁移管，采样时间10-20s；

2)进样过程，采样泵停止工作，此时样品载气流经采样环并将其中的样品分子送入离子迁移管内进行检测，在此过程中，采样环内各化合物的浓度被动态稀释，样品分子先后进入离子反应区，与离子迁移管反应区中的试剂离子反应，生成产物离子，经过迁移区依次分离，到达法拉第盘被检测,进样时间10-15s。

其中，呼出气16通过管路经流速传感器15与第一二位三通电磁阀14的接口a相连，第一二位三通电磁阀14的接口b与采样环17的一端口连接，采样环17的另一端口与第二二位三通电磁阀13的接口a连接，第二二位三通电磁阀13的接口b与采样泵18进气口连接；样品载气入口11通过管路与第三二位三通电磁阀12的接口a连接，第三二位三通电磁阀12的接口b通过管路与负离子迁移谱仪进气口连接；第三二位三通电磁阀12的接口c与第二二位三通电磁阀13的接口c连接；第一二位三通电磁阀14的接口c通过管路与负离子迁移谱仪进气口连接；

试剂分子载气8通过试剂分子发生装置10进入管路，所述管路与第一二位三通电磁阀14的接口c与负离子迁移谱仪进气口之间管路、第三二位三通电磁阀12接口b与负离子迁移谱仪进气口之间的管路相互连通；

采样时，呼出气16通过管路在采样泵18的作用下经过流速传感器15、第一二位三通电磁阀14接口a、第一二位三通电磁阀14接口b、采样环17、第二二位三通电磁阀13接口a、第二二位三通电磁阀13接口b、采样泵18；

样品载气经样品载气入口11通过管路经第三二位三通电磁阀接口a、第三二位三通电磁阀12接口b与负离子迁移谱仪进气口进入离子迁移管；有机试剂分子载气8通过管路经试剂分子发生装置10与负离子迁移谱仪进气口进入离子迁移管；采样时间10-20s；

进样时，采样泵18停止的同时切换三个电磁阀，样品载气经样品载气入口11经过第三二位三通电磁阀12接口a、第三二位三通电磁阀12接口c、第二二位三通电磁阀13接口c、第二二位三通电磁阀13接口a、采样环17、第一二位三通电磁阀14接口b、第一二位三通电磁阀14接口c进入负离子迁移谱；有机试剂分子载气8通过管路经试剂分子发生装置10与负离子迁移谱仪进气口进入离子迁移管；

采样环17为长150cm的四氟管(外径4mm,内径3mm),具有10.6ml的中空体积，温度恒定在25-30℃范围。

所述离子迁移谱为试剂分子辅助光电离的负离子迁移谱，采用的光电离源1为非放射性的真空紫外灯，该灯为商品化的低压kr气放电灯(kr10.6-b12x50pidlamp,stevensepvestcorporation),主要产生10.0ev和10.6ev的光子，光强约为5×10¹¹photons/s，其中10.0ev的光子强度占80％，10.6ev的光子强度占20％。

离子迁移谱包括带法拉第盘接收极的离子迁移管，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口7，远离法拉第盘的离子迁移管反应区一端设有总出气口9，于漂气入口7和总出气口9之间的离子迁移管靠迁移区的反应区内的末端，设有样品载气的入口；

于漂气入口7和总出气口9之间的离子迁移管靠近迁移区的反应区内的末端，设有载带有机试剂分子载气气流的进气口，有机试剂分子由进气口进入反应区；

所述样品载气的入口和有机试剂分子载气气流的进气口为同一进气口，设置在漂气入口(7)和总出气口(9)之间的离子迁移管靠近迁移区的反应区内的末端。

离子迁移谱所采用的有机试剂分子为丙酮。

试剂分子辅助光电离负离子迁移谱所使用的非放射性真空紫外灯的供电电源为射频电源。

反应区内样品载气和试剂分子载气气流方向一致，与迁移区漂气气流方向一致；

离子迁移管内的所有气体由总出气口离开离子迁移管。

所述的样品载气、试剂分子载气和漂气用的气体均为经活性炭、硅胶或分子筛中的一种或两种以上过滤过的空气。

离子迁移管上试剂分子进气口与样品载气进气口成0°-180°角。

含有有机试剂分子的载气气体中有机试剂分子的浓度为10-20ppm。

本发明的优点：

本发明利用试剂分子辅助光电离负离子迁移谱技术和时间分辨动态稀释进样装置，消除了呼出气中湿度的和其它物质的干扰，实现了呼出气中丙泊酚的临床连续在线监测。

附图说明

图1，该方法涉及的时间分辨动态稀释进样装置和离子迁移管的结构示意图，1为真空紫外灯电离源，2为bradbury-nielsen门，3为导电环，4为栅网，5为信号放大器，6为-5000v高压，7为漂气入口，8为试剂分子载气，9为总出气口，10为试剂分子发生装置，11为样品载气入口，12为第三二位三通电磁阀、13为第二二位三通电磁阀、14为第一二位三通电磁阀，15为流速传感器，16为呼出气，17为四氟采样环，18为抽气泵。

图2，试剂分子为丙酮时，0％rh和100％rh下1ppbv丙泊酚的离子迁移谱图；

图3，试剂分子为丙酮时，0％rh下1ppbv丙泊酚的时间分辨动态稀释进样10s过程的离子迁移谱图；

图4，试剂分子为丙酮时，100％rh下1ppbv丙泊酚的时间分辨动态稀释进样10s过程的离子迁移谱图；

图5，试剂分子为丙酮时，0％rh和100％rh下1ppbv丙泊酚峰高的动态跟踪谱图。

具体实施方式

本发明公开了一种呼出气中丙泊酚的离子迁移谱检测方法，采用试剂分子辅助光电离负离子迁移谱技术，结合时间分辨动态稀释进样装置，消除了呼出气中湿度和其它物质的干扰，实现了呼出气中丙泊酚的检测。

采样过程，在采样泵的作用下样品气存储于采样环内，此时载气直接进入离子迁移管，采样时间20s。

进样过程，采样泵停止工作，此时样品载气流经采样环并将其中的样品分子送入离子迁移管内进行检测，在此过程中，采样环内各化合物的浓度被动态稀释，样品分子先后进入离子反应区，与离子迁移管反应区中的试剂离子反应，生成产物离子，经过迁移区依次分离，到达法拉第盘被检测,进样时间10s。

其中，呼出气16通过管路经流速传感器15与第一二位三通电磁阀14的接口a相连，第一二位三通电磁阀14的接口b与采样环17的一端口连接，采样环17的另一端口与第二二位三通电磁阀13的接口a连接，第二二位三通电磁阀13的接口b与采样泵18进气口连接；样品载气入口11通过管路与第三二位三通电磁阀12的接口a连接，第三二位三通电磁阀12的接口b通过管路与负离子迁移谱仪进气口连接；第三二位三通电磁阀12的接口c与第二二位三通电磁阀13的接口c连接；第一二位三通电磁阀14的接口c通过管路与负离子迁移谱仪进气口连接；

试剂分子载气8通过试剂分子发生装置10进入管路，所述管路与第一二位三通电磁阀14的接口c与负离子迁移谱仪进气口之间管路、第三二位三通电磁阀12接口b与负离子迁移谱仪进气口之间的管路相互连通；

采样时，呼出气16通过管路在采样泵18的作用下经过流速传感器15、第一二位三通电磁阀14接口a、第一二位三通电磁阀14接口b、采样环17、第二二位三通电磁阀13接口a、第二二位三通电磁阀13接口b、采样泵18；

样品载气经样品载气入口11通过管路经第三二位三通电磁阀接口a、第三二位三通电磁阀12接口b与负离子迁移谱仪进气口进入离子迁移管；有机试剂分子载气8通过管路经试剂分子发生装置10与负离子迁移谱仪进气口进入离子迁移管；

进样时，采样泵18停止的同时切换三个电磁阀，样品载气经样品载气入口11经过第三二位三通电磁阀12接口a、第三二位三通电磁阀12接口c、第二二位三通电磁阀13接口c、第二二位三通电磁阀13接口a、采样环17、第一二位三通电磁阀14接口b、第一二位三通电磁阀14接口c进入负离子迁移谱；有机试剂分子载气8通过管路经试剂分子发生装置10与负离子迁移谱仪进气口进入离子迁移管；

所述离子迁移谱为试剂分子辅助光电离的负离子迁移谱，采用的光电离源1为非放射性的真空紫外灯，该灯为商品化的低压kr气放电灯(kr10.6-b12x50pidlamp,stevensepvestcorporation),主要产生10.0ev和10.6ev的光子，光强约为5×10¹¹photons/s，其中10.0ev的光子强度占80％，10.6ev的光子强度占20％。

离子迁移谱包括带法拉第盘接收极的离子迁移管，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口7，远离法拉第盘的离子迁移管反应区一端设有总出气口9，于漂气入口7和总出气口9之间的离子迁移管靠近迁移区的反应区内的末端，设有样品载气的入口；

于漂气入口7和总出气口9之间的离子迁移管靠近迁移区的反应区内的末端，设有载带有机试剂分子载气气流的进气口，有机试剂分子由进气口进入反应区，样品载气的入口和有机试剂分子进气口为同一入口。

离子迁移谱所采用的有机试剂分子为丙酮。

试剂分子辅助光电离负离子迁移谱所使用的非放射性真空紫外灯的供电电源为射频电源。

反应区内样品载气和试剂分子载气气流方向一致，与迁移区漂气气流方向一致；

离子迁移管内的所有气体由总出气口离开离子迁移管。

所述的样品载气、试剂分子载气和漂气用的气体均为经活性炭、硅胶或分子筛中的一种或两种以上过滤过的空气。

离子迁移管上试剂分子的进气口与样品载气的进气口成0°角。

含有有机试剂分子的载气中有机试剂分子的浓度为15ppm。

实施例1

利用试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，结合时间分辨动态稀释进样装置检测0％rh和100％rh下1ppbv丙泊酚，其中试剂分子为丙酮时，如图2所示，试剂离子的约化迁移率为2.31cm²v^-1s^-1，0％rh下1ppbv丙泊酚和100％rh下1ppbv丙泊酚的离子迁移谱图，丙泊酚产物离子的约化迁移率为1.37cm²v^-1s^-1。

如图3所示，0％rh下1ppbv丙泊酚时间分辨动态稀释进样10s过程中的离子迁移谱图，在进样过程的第6s，丙泊酚稀释出来，并达到最大信号强度。

如图4所示，100％rh下1ppbv丙泊酚时间分辨动态稀释进样10s过程中的离子迁移谱图，由于呼出气中丙泊酚分子和水分子在四氟采样环内吸附性的不同，在进样过程的前3s，呼出气中的水分子先稀释出来，第4s丙泊酚稀释出来，并达到最大信号强度，从而消除了呼出气中湿度的影响。

如图5所示，0％rh和100％rh下1ppbv丙泊酚峰高的动态跟踪谱图，6次重复检测，其中，0％rh下丙泊酚的相对标准偏差为0.96％，100％rh下丙泊酚的相对标准偏差为0.81％，重复性较好，呼出气中的湿度接近100％rh，利用100％rh下进样10s过程中丙泊酚的最大信号强度对呼出气中的丙泊酚进行定量。