CN103868974A

CN103868974A - 一种检测呼出气中no和/或丙泊酚的方法

Info

Publication number: CN103868974A
Application number: CN201210536339.4A
Authority: CN
Inventors: 李海洋; 彭丽英; 李京华; 王新; 渠团帅; 周庆华
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明公开了一种检测呼出气中NO和/或丙泊酚的方法。本方法以离子迁移谱技术为基础，用空气作为载气和漂气的供气气源，可同时测量、也可先后或单独测量呼出气中的NO和丙泊酚的含量。将这种方法用于呼出气中的NO和丙泊酚的检测，具有检测速度快，灵敏度高，能够实现无前处理直接测量以及实时在线监测等优点。这种方法对丙泊酚和NO的检测限分别可以达到0.5ppb和4ppb。

Description

一种检测呼出气中NO和/或丙泊酚的方法

技术领域

本发明涉及呼出气中丙泊酚和/或NO分析的方法，具体地说是一种快速检测呼出气中NO和丙泊酚的方法。

背景技术

一氧化氮（nitric oxide，NO）广泛分布于生物体内各组织中，特别是神经组织中。它是一种极不稳定的生物自由基，分子小，结构简单，常温下为气体，微溶于水，具有脂溶性，可快速透过生物膜扩散，在心、脑血管调节、神经、免疫调节等方面有着十分重要的生物学作用，受到人们的普遍重视。呼吸道中一氧化氮（NO）是一种由内皮细胞、上皮细胞及炎症细胞等生成的小分子物质，存在于哮喘患儿呼出的气体中。因此呼出气中NO的含量能反映出人体内皮细胞、上皮细胞及炎症细胞等的炎症情况，进而评估哮喘并发症。国际上把呼出气体NO（FENO）浓度的测定作为目前哮喘研究中相对无创和安全的检查，用于评估哮喘患者的气道炎症。目前，呼出气中NO的检测则主要是用《呼出一氧化氮测定系统》（FENO）来进行检测。呼出气体NO（FENO）可作为哮喘时气道炎症的无创性标志物。痰液嗜酸粒细胞和FeNo检查有助于选择最佳哮喘治疗方案。但是这种电化学传感器，只能主动呼气测量，不能被动采气检测，不能应用于连续监测手术过程中或是已失去主动呼吸的患者。另外，该方法容易受到外界因素的影响。

丙泊酚(propofol),又名2,6-双异丙基苯酚,是目前临床上普遍用于麻醉诱导、麻醉维持、重症病人镇静的一种新型快速、短效静脉麻醉药。它具有麻醉诱导起效快、苏醒迅速且功能恢复完善,术后恶心呕吐发生率低等优点。因而越来越多的用于全凭静脉麻醉。目前分析技术（GC-MS、IMR-MS、PTR-M以及IMS）已用于呼出气中丙泊酚的研究，并且得到了呼出气中丙泊酚浓度与血中丙泊酚浓度存在相关关系的结论。临床手术过程中监测病人呼出气中丙泊酚麻醉剂的含量，可以有效的控制病人身体的麻醉情况有利于手术的正常进行，并且能够减轻病人术后的痛苦。

哮喘是一种世界性疾病，全球哮喘病发病率正在上升，特别是儿童发病率。对于流行病学家来说，哮喘病是一个棘手的难题，因为他的触发因素无处不在，而且无法回避。很多哮喘患者或潜在哮喘患者由于没有了解或及时诊断该并发症以及做出相应的处理措施，进而导致手术过程中发生意外。因此在哮喘患者或潜在哮喘患者的手术过程中，连续监测丙泊酚含量的同时监测NO含量来反映目前身体的情况也具有很重要的意义，这可以给予手术者掌握患者的身体状况，对手术过程中可能出现的状况有一定的把握依据。

发明内容

一种检测呼出气中NO和/或丙泊酚的方法。

本发明采用的技术方案如下：

将含有丙泊酚和NO的呼出气样品，由载气携带送入迁移管，进行检测得出信号，并进行定性及定量分析。

含有丙泊酚和NO的样品，首先进入到离子迁移谱反应区的样品发生分子离子反应，使样品得到电离，得到的样品离子通过脉冲开启的离子门进入迁移管，在迁移管中根据其迁移率的不同得到分离，最后进入法拉第盘，被信号接收与检测系统接收与检测，由于两者物质的结构差异，具有不同的迁移率，因而具有不同的迁移时间，根据不同的迁移时间分离和识别开来。

负离子模式下，既可以同时进样测量呼出气中NO和丙泊酚气体也可以先后测量或单独测量。

最优条件下，丙泊酚和NO的检测限分别可以达到0.5ppb和4ppb。

虽然空气中的丙泊酚和NO的标准样品同时测量时会发生复合反应，生成更大迁移时间或更小迁移率的物质，但是在呼出气背景下测量的影响不大。

本方法以离子迁移谱为基础，用空气作为供气系统，同时测量呼出气中的NO和丙泊酚的含量。将这种方法用于呼出气中的NO和丙泊酚的检测，具有检测速度快，灵敏度高，能够实现无前处理直接测量以及实时在线监测等优点。这种方法对丙泊酚和NO的检测限分别可以达到0.5ppb和4ppb。

本发明的优点如下：

1．与传统测量丙泊酚的气相色谱、质谱方法以及传统测量NO的电化学传感器、FENO相比，将离子迁移谱作为分析呼出气中NO和丙泊酚麻醉药的手段具有以下优点：整个仪器总量小于15kg，携带方便，仪器可以独立运行，能够现场使用；测量速度快；没有复杂的样品前处理试验，能够实现在线监测使用；仪器的运行费用很低，消耗品很少。

2．本测量方法简便、快速，可靠性好。没有特殊复杂的样品前处理，既可以单独也可以同时离线检测或实时在线监测呼出气中NO和丙泊酚气体。在最优条件下两者的检测限分别可以达到0.5ppb和4ppb。

3．基于实际使用需要，离子迁移谱强大的数据处理软件可以根据不同的丙泊酚麻醉药的浓度，设置报警模式。可以正确指导临床医生更加安全准确的给不同病人用麻醉药，将成为我国自主研发、具有独立知识产权的麻醉监护设备。

4．离子迁移谱相对于FENO测量方法，既能够主动呼气测量，也能被动采气检测，易实现连续监测，对于呼出气中的NO的连续监测都很方便。

5.可以轻易实现在气路中增加样品前处理方法如膜进样，对呼出气进行净化，减少呼出气背景的影响，得到较清晰的检测结果。

附图说明

图1离子迁移谱结构原理示意图；

图2呼出气采集装置结构图；

图3负离子模式下的RIP迁移谱图；

图4负离子模式下NO样品的离子迁移谱图；

图5（a）负离子模式下较低浓度丙泊酚气体样品的离子迁移谱图；

图5（b）负离子模式下较高浓度丙泊酚气体样品的离子迁移谱图；

图6干燥空气氛围中NO和丙泊酚同时测量的离子迁移谱图；

图7呼出气背景的离子迁移谱图；

图8（a）模拟测量呼出气中NO和的离子迁移谱图；

图8（b）模拟测量呼出气中丙泊酚的离子迁移谱图；

图9模拟呼出气中NO和丙泊酚同时测量时的离子迁移谱图。

具体实施方式

离子迁移谱仪采用传统的均匀场迁移谱，其结构示意图如图1。此仪器主要包括以下几个部分：载气和样品进气口1、两个三通电磁阀2、采样进气口3、样品环4，泵5、泵出气口6，迁移管7、漂气进气口8、出气口9。

而呼出气的采集装置结构如图2所示，主要包含呼出气10、呼气接口11、呼出气和氧气混合室12、医用氧气14入口13，F4四氟管15及保温加热套16。

采样和测量过程为：将呼气接口2套在嘴或鼻子上，呼出气和载气在混合室3中混合后经保温的F4四氟管传输至载气和样品进样口1，采样时由电脑控制的三通电磁阀切换为3-2-4-2-5-6的采样通道，几秒钟后自动切换为1-2-4-2-7的进样通道，样品由载气携带进入迁移管，并在电离区被电离成正负离子，通过周期性开启的离子门，进入含有均匀电场的漂移区，在漂移区不同的离子得到分离与检测。考虑到NO和丙泊酚的电子亲和势较强，选择离子迁移谱的负离子模式下进行测量。不同化合物具有不同的迁移率，在漂移区移动的速度不同，到达检测器的迁移时间不同。通过测量离子到达探测器的迁移时间和峰强度，就可以确认化合物种类，并且根据峰的信号强度或峰面积进行定量分析。

呼出气中NO和丙泊酚气体的定性和/或定量分析试验：在载气气路中连接一个进样三通阀。将含有NO和丙泊酚气体样品气经三通一端进入IMS迁移管内进行分析检测，获得检测信号。通过取一定体积的NO和丙泊酚的标准气体进行测量，得到NO和丙泊酚的标准气体离子迁移谱图。另外测量呼出气中NO和丙泊酚气体的迁移谱图，两者进行比较即可以进行定性分析。而定量分析则是取不同已知体积的NO和丙泊酚的标准气体样品，制作标准曲线。用测量得到的呼出气中的NO和丙泊酚气体的离子峰强度以及标准曲线可以进行定量分析。

图3-9给出了一些实验谱图对本发明给与说明。这些谱图的实验条件均为：负离子模式下测量，迁移管温度保持在100℃，漂气、载气均为经干燥系统干燥净化后的压缩空气，气体流速各为200mL/min。若有需要时可以更改两者的流量。

实施例1

按照上述的实施方式分别单独测量NO和丙泊酚标准气体。图3-5分别为负离子模式下试剂离子峰（RIP)、NO和不同进样量丙泊酚的离子迁移谱图。负离子模式下的RIP峰的迁移时间为9.28ms，NO的离子峰的迁移时间为8.30ms，而丙泊酚在较低浓度时只有在15.33ms出有一离子峰，当浓度增大时在迁移时间20.40ms处还会出现一个离子峰，已证实为丙泊酚二聚体的离子峰。

实施例2

按照上述的实施方式测量NO和丙泊酚标准气体混合物。

图6为干燥系统处理后的干净空气氛围下同时测量NO和丙泊酚的离子迁移谱图。从图中可以看到，当两者同时存在测量时，两者会发生复合反应生成一种新的复合物，它的离子迁移时间为15.82ms，在15.33ms处的丙泊酚单体的离子峰后面。说明两者可以同时测量，并且两者复合物还可以互映证各自的存在。

实施例3

按照上述的实施方式分别单独测量呼出气中的NO和丙泊酚气体。

图7-8分别为呼出气背景、模拟呼出气中NO和丙泊酚单独测量时的离子迁移谱图。从图中可以看到，呼出气背景中存在较多的未知物，在RIP峰附近出现较多的峰，但在较长迁移时间处则相对出现较少的峰。当NO加入到呼出气中，随呼出气一起进入迁移管中进行测量，在8.34ms处能够得到NO的离子峰。同样，当丙泊酚加入到呼出气中一起进入迁移管进行测量时，在约15.31ms和20.38ms处也会出现丙泊酚单体和二聚体的峰。这说明离子迁移谱能够单独测量呼出气中NO和丙泊酚麻醉药。

实施例4

按照上述的实施方式同时测量呼出气中的NO和丙泊酚混合物。

图9为模拟呼出气中NO和丙泊酚同时测量时的离子迁移谱图。当NO和丙泊酚同时加入到呼出气中，并随呼出气一起进入离子迁移谱进行测量，可以得到迁移时间为8.33ms的NO离子峰，以及迁移时间为15.34ms和20.40ms的丙泊酚离子峰。由于两者的迁移时间相隔较远所以互相影响不大，并且在呼出气的氛围中两者的复合反应也相对减弱，可以形成相对单一的离子峰，这为进一步定量分析奠定了基础。

Claims

1.一种检测呼出气中NO和/或丙泊酚的方法，其特征在于：采用离子迁移谱进行检测，用空气作为载气和漂气的供气气源，将人或动物的呼出气样品，由载气携带送入离子迁移谱仪进行检测得出离子峰信号，并对离子峰进行分析，定性或定量地确定呼出气样品中的丙泊酚和/或NO成份。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测量过程中离子迁移管维持在80℃-120℃测量，载气和漂气体积流速比维持在1:1、1:2或2:3的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：测量过程中离子迁移管总电压3000-5000伏，离子门开门脉宽100-400微秒，离子门关门电压50-400伏。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离子迁移谱检测丙泊酚和/或NO气体的过程为：呼出气样品首先进入到离子迁移谱反应区发生分子离子反应，使样品得到电离，得到的样品离子通过脉冲开启的离子门进入迁移管，在迁移管中根据其迁移率的不同得到分离，最后进入法拉第盘，被信号接收与检测系统接收与检测。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过负离子模式下，测量呼出气中NO、丙泊酚气体，包括呼出气中NO和丙泊酚气体两者同时测量、先后测量或单独测量过程。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：丙泊酚与NO的检测限分别可以达到0.5ppb和4ppb。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:

人或动物的呼出气样品中含有丙泊酚、含有NO、或同时含有丙泊酚和NO。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述空气为净化后的空气。