CN101799450A - 一种检测挥发性有机物的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测挥发性有机物的装置包括靶板、多维移动平台、激光器、质谱仪；所述靶板用以点放挥发性有机物样品；所述多维移动平台用以放置靶板，并由电脑控制带动靶板在任意方向上移动；所述激光器用以发射激光照射靶板上的样品，使样品解析；所述质谱仪用以电离解析后的样品，产生图谱。本发明采用了可由电脑精确控制的能在任意方向上快速移动的多维移动平台，故可以进行多个样品的检测，提高检测通量；此外，本发明采用具有较高的热辐射能的激光器对有机物进行解析，也大大地提高了解析速度。

Description

一种检测挥发性有机物的装置和方法

技术领域

本发明属于化学和电子领域，涉及一种检测挥发性有机物的装置和方法。

背景技术

挥发性有机物常用VOC(Volatile Organic Compounds，VOC)表示，关于VOC的定义有好几种，例如美国ASTM D3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物；美国联邦环保署(EPA)将VOC定义除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参加大气光化学反应的碳化合物；世界卫生组织(WHO，1989)对VOC的定义为熔点低于室温而沸点在50-260℃之间的挥发性有机化合物的总称。VOC包含各种可于室温下挥发的有机化合物，在一般的室内环境中有着100种以上的VOC，其中常见的VOC种类有甲苯(Toluene)、二甲苯(Xylene)、对-二氯苯(para-dichlorobenzene)、乙苯(Ethylbenzene)、苯乙烯(Styrene)、甲醛(Formaldehyde)、乙醛(Acetaldehyde)等。苯、甲苯、卤代烯烃(三氯乙烯、二氯乙烯)等已被怀疑或确定为致癌物质。VOC的来源主要为化学品、化学溶剂、汽车尾气和燃烧废气。化学品主要存在于石油、化工、加油站等生产和销售单位，而化学溶剂则同每个人的生活密切相关，无论是油漆，室内和车内装饰，还是电子电气等设备都可能含有VOC。

VOC在太阳光和热的作用下能参与氧化氮反应并形成臭氧，臭氧导致空气质量变差并且是夏季烟雾主要组分。VOC对人体的影响可分为三种类型：一是气味和感官，包括感官刺激，感觉干燥；二是粘膜刺激和其它系统毒性导致的病态，刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮肤等，VOC很容易通过血液-大脑的障碍，从而导致中枢神经系统受到抑制，使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉；三是基因毒性和致癌性。

随着人们生活水平的提高，人们对于食品安全就越来越重视，蔬菜水果的农药残留越来越引起人们关注，农药大部分都是挥发性的有机物，对其定性检测和定量分析意义重大。人体的血液和尿液中都含有大量的小分子挥发性物质，有些特定的小分子是疾病诊断的重要标志物，对于这类物质的检测，对于疾病的诊断与治疗具有重要意义。

对于空气中的易挥发性有机物，目前市场上已经有针对性的试纸，检测仪器等，对于蔬菜水果等农药残留以及代谢小分子物质的检测目前主要使用气相色谱和质谱联用进行测量，每个样品测试都需要半小时以上的时间，而且通量较小，不适于大规模样品的测试。

目前也有使用直接进样杆质谱的方式来进行检测易挥发有机物，但是无论是使用DEP还是DIP，都是使用电加热，升温速度慢，而且每次只能放置一种样品进行分析，分析通量小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够快速高通量地检测挥发性有机物的装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种检测挥发性有机物的装置包括靶板、多维移动平台、激光器、质谱仪；所述靶板用以点放挥发性有机物样品；所述多维移动平台用以放置靶板，并由电脑控制带动靶板在任意方向上移动；所述激光器用以发射激光照射靶板上的样品，使样品解析；所述质谱仪用以电离解析后的样品，产生图谱。

作为本发明的一种优选方案，所述多维移动平台包括一固定靶板的固定装置和一平台；所述固定装置设置在平台上，并由电脑控制在任意方向上移动。

作为本发明的另一种优选方案，所述多维移动平台是由多层平台组成的，所述多层平台的最顶层平台由电脑控制在任意方向上移动。

作为本发明的再一种优选方案，所述靶板为能容放上百个样品的不锈钢板。

作为本发明的再一种优选方案，激光器为CO₂红外激光器。

作为本发明的再一种优选方案，所述激光器利用反射和聚焦装置将红外激光反射聚焦到样品上，所述反射和聚焦装置为三维激光头，所述三维激光头包括反射镜片和聚焦透镜。

作为本发明的再一种优选方案，所述质谱仪为电子轰击源质谱仪或化学电离源质谱仪。

一种检测挥发性有机物的方法包括以下步骤：

步骤一，将挥发性有机物样品点放在靶板上；

步骤二，将点放有样品的靶板放在由电脑控制能在任意方向上移动的多维移动平台的固定装置上；

步骤三，激光器发射激光照射靶板上的样品，使样品解析；

步骤四，解析后的样品进入到质谱仪中，质谱仪对解析后的样品进行电离，产生图谱。

作为本发明的一种优选方案，步骤三中，所述激光器利用三维激光头将红外激光反射聚焦到样品上，所述三维激光头包括直径为20mm的反射镜片和直径为20mm的聚焦深度为50.8mm的聚焦透镜。

作为本发明的另一种优选方案，所述多维移动平台包括一固定靶板的固定装置和一平台；所述固定装置设置在平台上，并由电脑控制在任意方向上移动；或所述多维移动平台是由多层平台组成的，所述多层平台的最顶层平台由电脑控制在任意方向上移动。

本发明的有益效果在于：本发明采用了可由电脑控制在任意方向上移动的多维移动平台，故可以进行多个样品的检测，提高检测通量；此外，本发明采用具有较高的热辐射能的激光器对有机物进行解析，也大大地提高了解析速度。

附图说明

图1为本发明所述的检测挥发性有机物的装置结构示意图；

图2为本发明所述的检测挥发性有机物的方法流程图。

主要组件符号说明：

1、靶板；      2、多维移动平台；

3、激光器；    4、采样毛细管；

5、质谱仪；       6、三维激光头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供了一种检测挥发性有机物的方法，该方法为：

首先将样品点在类似MALDI靶板的不锈钢板上，一块不锈钢板可以点上百个样品，不需要其他辅助基质；

然后将靶板放在由电脑控制的多维移动平台上，固定好；

再使用红外激光照射靶板上面的样品使样品解析，解析后的样品进入质谱采样毛细管；

最后利用电子轰击源进行电离检测。

检测挥发性有机物的方法流程图如图2所示，包括以下步骤：

步骤一，将挥发性有机物样品点放在靶板上；

步骤二，将点放有样品的靶板放在由电脑控制能在任意方向上移动的多维移动平台的固定装置上；

步骤三，激光器发射激光照射靶板上的样品，使样品解析；

步骤四，解析后的样品进入到质谱仪中，质谱仪对解析后的样品进行电离，产生图谱。

步骤三中，所述激光器利用反射和聚焦装置将红外激光反射聚焦到样品上，所述反射和聚焦装置为三维激光头，所述三维激光头包括反射镜片和聚焦透镜。

所述多维移动平台包括一固定靶板的固定装置和一平台；所述固定装置设置在平台上，并由电脑控制在任意方向上移动。

本实施例提供的检测挥发性有机物的装置可以快速高通量地检测挥发性有机物，该装置包括多维移动平台、样品靶板、红外激光器、三维激光头、电子轰击源质谱。

所述红外激光器采用3w的CO₂红外激光器，将其固定在桌面上。利用三维激光头(含有直径为20毫米的反射镜片和直径为20毫米的聚焦深度为50.8毫米的聚焦透镜)将红外激光反射聚焦到不锈钢96孔样品靶板上，样品靶板固定在多维移动平台上。红外激光具有很高的热解析能力，不会破坏样品，在激光将样品解析挥发后，样品通过采样毛细管进入电子轰击源质谱，经电子轰击打碎后进行质谱分析；多维移动平台由电脑控制，可以根据需要移动，这样激光就可以在解析一个样品之后直接进行下一个样品的解析，原本一个样品测试的时间可以进行多个样品测试，是一种快速高通量挥发性有机物的检测装置。

该检测挥发性有机物的装置的总体结构如图1所示，所述装置包括靶板1、多维移动平台2、激光器3、质谱仪5；所述靶板1用以点放挥发性有机物样品；所述多维移动平台2用以放置靶板，并由电脑控制带动靶板1在任意方向上移动；所述激光器3用以发射激光照射靶板1上的样品，使样品解析；所述采样毛细管4用以吸入解析后的样品；所述质谱仪5用以电离来自采样毛细管4的解析后的样品，产生图谱。所述多维移动平台包括一固定靶板的固定装置和一平台；所述固定装置设置在平台上，并由电脑控制在任意方向上移动。平台不动，是固定靶板的固定装置在动，进而带动靶板动。

所述靶板1为能容放上百个样品的不锈钢板。激光器3为CO₂红外激光器。所述采样毛细管4为质谱采样毛细管。所述激光器3利用三维激光头6将红外激光反射聚焦到样品上，所述三维激光头6包括直径为20mm的反射镜片和直径为20mm的聚焦深度为50.8mm的聚焦透镜。所述质谱仪为电子轰击源质谱仪或化学电离源质谱仪。

本实施例中的多维移动平台可以任意方向上移动，一块靶板上可以放很多样品，激光器发射的激光能量高且解析速度快。相对于传统的用直接进样杆进行电加热且每次只能解析一种样品的方式，本实施例可以进行多个样品的解析检测，检测速度快，通量高。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，所述多维移动平台是由多层平台组成的，所述多层平台的最顶层平台由电脑控制在任意方向上移动，除最顶层外的其余层平台固定不动。

实施例三

本实施例所述的检测挥发性有机物的装置可以用来进行小分子的成像分析。当样品在靶板被解析，在质谱仪(EI源质谱或CI源质谱)上检测可以得到该分子的质谱图，根据质谱图的分子量、强度可以利用软件用不同颜色来表示，分析这个分子的所有质谱峰，利用图形软件处理就可以得到该分子的像。如利用上述装置进行叶片成像，不需要对叶片进行前处理，只需将叶片放置于靶板上固定，利用电脑按照程序对叶片不同方位进行激光解析质谱采样分析，最后将所得到的所有质谱图谱利用处理软件得到叶片的像。同理，也可以设定程序，在图形处理时只针对某一种小分子进行检测，这样就可以得到该分子在整个叶片的分布情况。如果在临床分析时，可以有针对性的看某种靶标的分布，对疾病的治疗和诊断有很大的帮助。

实施例四

实施例一和二所述装置也可以用作高通量阵列分析的采样器，例如对复杂样品进行色谱分析，可以利用微流控芯片的多通道设计得到多种馏分，这样只要将微流控芯片固定在多维移动平台上，就可以用电脑软件通过控制多维移动平台的移动来使激光对每个通道内的样品进行解析，使质谱对每个通道内的样品进行分析。所述装置是一种能够对挥发性有机物进行高通量快速分析的装置。

此外，用微流控芯片还可以进行单细胞分析，微流控芯片的每一个通道内都存有细胞，对细胞的代谢产物分析可以使用上述装置，同样对于药物测试和代谢途径的研究均可以使用上述装置，使用激光解析快速便捷。

对细胞代谢产物和代谢通路的分析在临床上是一种很重要的病理分析，因此利用上述移动平台就可以快速方便的得到想要的代谢差异。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (10)

1.一种检测挥发性有机物的装置，其特征在于，所述装置包括：

靶板，用以点放挥发性有机物样品；

多维移动平台，用以放置靶板，并由电脑控制带动靶板在任意方向上移动；

激光器，用以发射激光照射靶板上的样品，使样品解析；

质谱仪，用以电离解析后的样品，产生图谱。

2.根据权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置，其特征在于：所述多维移动平台包括一固定靶板的固定装置和一平台；所述固定装置设置在平台上，并由电脑控制在任意方向上移动。

3.根据权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置，其特征在于：所述多维移动平台是由多层平台组成的，所述多层平台的最顶层平台由电脑控制在任意方向上移动。

4.根据权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置，其特征在于：所述靶板为能容放上百个样品的不锈钢板。

5.根据权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置，其特征在于：激光器为CO₂红外激光器。

6.根据权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置，其特征在于：所述激光器利用反射和聚焦装置将红外激光反射聚焦到样品上，所述反射和聚焦装置为三维激光头，所述三维激光头包括反射镜片和聚焦透镜。

7.根据权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置，其特征在于：所述质谱仪为电子轰击源质谱仪或化学电离源质谱仪。

8.权利要求1所述的检测挥发性有机物的装置的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一，将挥发性有机物样品点放在靶板上；

步骤二，将点放有样品的靶板放在由电脑控制能在任意方向上移动的多维移动平台的固定装置上；

步骤三，激光器发射激光照射靶板上的样品，使样品解析；

步骤四，解析后的样品进入到质谱仪中，质谱仪对解析后的样品进行电离，产生图谱。

9.根据权利要求8所述的检测挥发性有机物的方法，其特征在于：

所述多维移动平台包括一固定靶板的固定装置和一平台；所述固定装置设置在平台上，并由电脑控制在任意方向上移动；

或

所述多维移动平台是由多层平台组成的，所述多层平台的最顶层平台由电脑控制在任意方向上移动。

10.根据权利要求8所述的检测挥发性有机物的方法，其特征在于：步骤三中，所述激光器利用反射和聚焦装置将红外激光反射聚焦到样品上，所述反射和聚焦装置为三维激光头，所述三维激光头包括反射镜片和聚焦透镜。

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