CN106198704B - 一种用于离子迁移谱的定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于离子迁移谱快速检测样品的准确定量分析方法。本方法在离子迁移谱定性分析获得的迁移时间基础上，把整个待测样品的热解析过程全部记录，记录的曲线定义为样品热解析的跟踪趋势线。以离子迁移谱技术为基本检测技术，配制不同浓度的样品，对样品的跟踪趋势线做数据分析。以血液中的丙泊酚为例，在血药浓度1‑20ppm之间建立了离子迁移谱检测的标准曲线方程y＝671.48+934.42·x，相关系数r＝0.9928。本方法简便、快速、高效，可广泛用于离子迁移谱快速检测样品的定量分析。

Description

一种用于离子迁移谱的定量分析方法

技术领域

本发明涉及了一种用于离子迁移谱快速检测样品的准确定量分析方法。本方法在离子迁移谱定性分析迁移时间的基础上，把整个待测样品的热解析过程全部记录，记录的曲线即为热解析信号趋势线。以离子迁移谱技术为基本检测技术，配制不同浓度的样品，对样品的热解析信号趋势线做数据分析。本方法简便、快速、高效，可广泛用于离子迁移谱快速检测样品的定量分析。

背景技术

离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry，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。能够在大气环境中对微量物质进行检测，适于现场使用。目前我们研究的IMS已经广泛应用在化学战剂、毒品、***物探测、环境监测、有毒气体监测、火灾监测、水污染监测和食品监测等领域。样品气体在离子化室电离产生分子、离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入漂移区。在与逆流的中性漂移气体分子不断碰撞的过程中，由于这些离子在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子得到分离，先后到达收集极被检测。因此通过迁移时间就可确定分析目标物质的存在。

目前质谱、色谱仪器已经广泛应用于定量分析领域。定量分析仪器多数是应用峰面积或峰高来确定相应物质的浓度。而离子迁移谱的定量分析由于自身原因还没能像质谱、色谱仪器那样得到应用。随着离子迁移谱应用检测的范围越来越广，分析检测定量的需求也越来越备受关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便、快速、易于修正的离子迁移谱定量检测分析的新方法。

这种用于离子迁移谱的定量分析方法的步骤为：准确配制含梯度浓度待检测物质的血液样品，每个样品量取相同体积，分别用离子迁移谱检测仪分析，得到各自的热解析信号趋势线；分别将热解析信号趋势线扣基线求待检测物质解析峰面积，然后拟合样品的待检测物质解析峰面积与样品中待检测物质浓度间的线性关系，即为生成的标准曲线方程。同等进样量和条件下对待测血液样品进行离子迁移谱检测，用同样的方法求得峰面积后将所得峰面积带入上述标准曲线方程，计算血液样品中的待检测物质的浓度。(量取相同体积未知血药浓度的血液样品，按照上述相同条件和方法用离子迁移谱检测仪分析，得到各自的热解析信号趋势线；分别将热解析信号趋势线扣基线获得待检测物质解析峰面积。将峰面积代入上述标准曲线方程，可以计算血液样品中的血药浓度。)

具体步骤为(以待检测物质为丙泊酚为例)：

步骤1：按照预实验确定的标准方法设定离子迁移谱检测仪试验条件，定性、定量分析及标线方程试验条件一致。

步骤2：首先将10-1000ng/ul单个待测药物标准品在设定的条件下，量取10-100ul进行离子迁移谱检测仪进样分析，依据检测信号出峰迁移时间确定待测药物出峰迁移时间；

步骤3：根据典型分析的迁移时间确定热解析信号趋势线的信号跟踪范围、设定数据跟踪趋势线软件；如丙泊酚信号定性分析迁移时间在8.0ms，热解析信号设定跟踪范围为7.8ms-8.2ms；软件设定后，量取不同浓度样品进行离子迁移谱进样分析，记录不同浓度样品检测的热解析信号趋势线，每个浓度三次重复；

步骤4：热解析信号趋势线用本发明方法，不同浓度对应的热解析信号趋势线本身也是一个抛物线形状的信号峰，将其求积分面积，然后拟合热解析信号面积与浓度之间的关系式，即得标准曲线方程。

步骤5：量取相同体积未知血药浓度的血液样品，按照上述相同条件和方法用离子迁移谱检测仪分析，得到各自的热解析信号趋势线；分别将热解析信号趋势线扣基线获得待检测物质解析峰面积。将峰面积代入上述标准曲线方程，可以计算血液样品中的血药浓度，每个浓度三次重复。

本方法中：

待检测物质为丙泊酚、***、七氟烷、异氟烷、甲氧氟烷、氧化亚氮、地氟烷或氟烷中的任意一种；所述含梯度浓度待检测物质的丙泊酚血液样品中，待检测物质的浓度分别为0.5ug/ml、1ug/ml、2.5ug/ml、5ug/ml、7.5ug/ml、10ug/ml、15ug/ml、20ug/ml。其余药物的血药浓度具体数值依据临床应用浓度范围有差别。

离子迁移谱分析可以采用正离子模式或负离子模式；热解析温度为25-200℃。

含梯度浓度待检测物质的血液样品中，同一浓度样品要进行三次平行试验，三次平行试验的峰面积的平均值用于拟合标准曲线方程。

软件可以设置数据平均次数5-50次,以控制数据采集速度快慢。

目标样品单次进样分析，离子迁移谱图可以获得信号峰的迁移时间。软件根据迁移时间设定数据跟踪区间范围，即原迁移时间±0.2ms，对指定信号峰进行热解析数据跟踪。

跟踪获得的热解析信号趋势线，样品解析抛物线范围内扣除基线后的所有数据点加和，在解析时间范围内高于基线的信号强度加和值大小分别对应样品的不同浓度。信号强度加和值与样品浓度之间拟合的关系式即为拟合生成标准曲线方程。

这种定量方法的成功研发必将会指导离子迁移谱在分析领域的广泛应用，可快速、准确的进行定量分析。

本发明的优点如下：

1.结合本发明建立的定量分析方法，比以前选择离子迁移谱信号峰强度做定量的分析方法，相比数据重复性提高。

2.本测量方法简便、快速、易于修正。数据准确性获得提高。标准曲线生成后可以建库保存后续使用，使同一样品的检测灵敏度提高1个数量级。

附图说明

图1为5ppm血中丙泊酚热解析信号趋势线；

图2为本发明方法对1-20ppm的血中丙泊酚拟合的标准曲线方程；

图3为热解析信号趋势线最大信号峰高值对1-20ppm的血中丙泊酚拟合的标准曲线方程；

图4为间隔的累计信号加和对1-20ppm的血中丙泊酚拟合的标准曲线方程。

具体实施方式

实施例中所述离子迁移谱仪：以电离源为放射性⁶³Ni源，所述的离子迁移谱仪主要包括进样装置、电离源、反应区、离子门、迁移区、信号接收与检测***和气路干燥***。进样装置主要包括热解析器、采样纸和载气输送管路，载气输送管路由四氟管或金属管和流量计组成。

准确配制丙泊酚浓度分别为0.5，1，2.5，5，7.5，10，15，20ug/ml的血液样品，血液为医院提供的空白人类血浆。实验时迁移管温度保持在100℃，进样器温度80℃，载气(净化空气)、漂气(净化空气)气流分别为400mL/min、600mL/min。每个浓度的样品平行3次重复试验，数据平均20次。丙泊酚进样分析确定的定性分析的迁移时间在8.3ms，预试验确定丙泊酚样品定量分析浓度范围在1-20ppm之间。

实施例1

配置丙泊酚含量为5ppm的血液样品，按上述条件进行离子迁移谱测定，如图1为5ppm血中丙泊酚热解析信号趋势线。热解析信号趋势线是以时间单位秒为横坐标，数据20次平均后，连续记录整个样品热解析从开始出信号，到最大信号，再到信号采集结束的整个过程。每个浓度做3次重复试验，三次数据平均值用于拟合标准曲线方程。

在40-100S范围内，扣除基线26mv后的所有数据点加和即为5ppm(ug/ml)血中丙泊酚的热解析面积。

实施例2

取上述配制的0.5，1，2.5，5，7.5，10，15，20ug/ml的血中丙泊酚酚样品，迁移管温度保持在100℃，进样器温度80℃，载气(净化空气)、漂气(净化空气)气流分别为400mL/min、600mL/min。记录热解析信号趋势线三次重复的数据平均值，本底信号基本在25-30mv故在本范围内分别扣本底信号。浓度与热解析面积拟合的线性关系式即为生成的标准曲线方程。拟合生成的标准曲线方程为Y＝671.48+934.42·X，相关系数R＝0.9928。

同样的实施例2中数据采用热解析信号趋势线最大信号高度数值分析标准曲线(如图3)，热解析信号峰最高强度电压值与浓度间拟合生成的标准曲线方程为Y＝69.36+16.94·X，相关系数R＝0.9500。

同样的实施例2中数据采用传统的每20条数据累计加和的最大信号高度数值分析标准曲线(如图4)，信号强度电压值与浓度间拟合生成的标准曲线方程为Y＝472.36+270.50·X，相关系数R＝0.9845。

很容易发现大于15ppm以上浓度数据明显偏离拟合的标准曲线。基于上述结果，本发明中的定量分析方法，明显线性关系比较理想。

实施例3

配制丙泊酚浓度5ug/ml的血液样品，血液为医院提供的空白血浆。实验时迁移管温度保持在100℃，进样器温度80℃，载气(净化空气)、漂气(净化空气)气流分别为400mL/min、600mL/min。软件数据平均20次。每个浓度的样品平行3次重复试验取平均值，代入血药浓度与解析面积拟合的标准曲线方程Y＝671.48+934.42·X，得到丙泊酚浓度相对偏差在10％以内，满足分析检测要求。同时检测灵敏度也提高了1个数量级。

Claims (7)

1.一种用于离子迁移谱的定量分析方法，其特征在于：具体步骤为：准确配制含梯度浓度待检测物质的血液样品，每个样品量取相同体积，分别用离子迁移谱检测仪分析，得到各自的热解析信号趋势线；分别将热解析信号趋势线扣基线求待检测物质解析峰面积，然后拟合样品的待检测物质解析峰面积与样品中待检测物质浓度间的线性关系，即为生成的标准曲线方程；同等进样量和条件下对待测血液样品进行离子迁移谱检测，用同样的方法求得峰面积后将所得峰面积带入上述标准曲线方程，计算血液样品中的待检测物质的浓度；

上述用于定量分析的离子迁移谱热解析信号趋势线具体来说是通过以下过程来实现：首先是样品进入离子迁移谱进行数据采集，通过软件设置采集数据的平均次数控制数据采集速度，连续采集一定时间的目标样品的全谱离子迁移谱谱图，此谱图可实时的观察到不同信号峰的迁移时间；热解析信号趋势线是以时间单位秒为横坐标，数据多次平均后，连续记录整个样品热解析从开始出信号，到最大信号，再到信号采集结束的整个过程；

所述热解析信号趋势线是一个抛物线形状的信号峰。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述待检测物质为丙泊酚、***、七氟烷、异氟烷、甲氧氟烷、氧化亚氮、地氟烷或氟烷中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子迁移谱分析可以采用正离子模式或负离子模式；热解析温度为25-200℃。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述含梯度浓度待检测物质的血液样品中，同一浓度样品要进行三次平行试验，三次平行试验的峰面积的平均值用于拟合标准曲线方程。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：软件可以设置数据平均次数5-50次,以控制数据采集速度快慢。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：目标样品单次进样分析，离子迁移谱图可以获得信号峰的迁移时间；软件根据迁移时间设定数据跟踪区间范围，即原迁移时间±0.2ms，对指定信号峰进行热解析数据跟踪。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：跟踪获得的热解析信号趋势线，样品解析抛物线范围内扣除基线后的所有数据点加和，在解析时间范围内高于基线的信号强度加和值大小分别对应样品的不同浓度；信号强度加和值与样品浓度之间拟合的关系式即为拟合生成标准曲线方程。