CN112014456A - 一种药物高精度检测分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种药物高精度检测分析系统，包括：数据采集模块，用于采集药物细胞样品中与预设质荷比对应的离子数量数据；检测控制模块，与数据采集模块电连接，用于控制数据采集模块采集离子数量数据；数据处理模块，与数据采集模块电连接，用于对离子数量数据进行处理获得药物成分数据；数据显示模块，与数据处理模块电连接，用于显示药物成分数据。本发明的药物高精度检测分析系统，通过对单个细胞内的成分含量数据进行快速采集，可以精准获得单个细胞内的成分含量数据，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
Description
技术领域
本发明涉及环境与健康安全领域，特别涉及一种药物高精度检测分析系统。
背景技术
目前，测定细胞内金属含量一是通过离心或过滤将细胞从其天然培养介质中分离出来，再用新鲜介质进行清洗，然后用酸消解后上机检测。采用这种方法可以得到一定数量细胞中金属的总量，单个细胞的金属含量只能通过假定所有细胞内含有的金属颗粒或离子浓度相同，无法精准获得单个细胞内的成分含量数据。二是通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)或荧光示踪法的辅助表征，采用这种方法时透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)只能定性，也无法精准获得单个细胞内的成分含量数据且存在检测时间长、人为误差大的问题。
发明内容
本发明目的之一在于提供了一种药物高精度检测分析系统，通过对单个细胞内的成分含量数据进行快速采集，实现了精准获得单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
本发明实施例提供的一种药物高精度检测分析系统，包括：
数据采集模块，用于采集药物细胞样品中与预设质荷比对应的离子数量数据；
检测控制模块，与所述数据采集模块电连接，用于控制所述数据采集模块采集所述离子数量数据；
数据处理模块，与所述数据采集模块电连接，用于对所述离子数量数据进行处理获得药物成分数据；
数据显示模块，与所述数据处理模块电连接，用于显示所述药物成分数据。
优选地，所述数据采集模块包括：依次连接的样品引入装置、电感耦合等离子体、接口、离子聚焦透镜、四极杆和检测器；
所述样品引入装置包括：雾化器和雾化室；
所述接口包括：采样锥和截取锥；
所述四极杆包括：第一电极组、第二电极组和离子通道；
所述检测器包括：多个串联的打拿极。
优选地，所述雾化器采用雾化方式将所述药物细胞样品转化成药物细胞样品气溶胶；
所述电感耦合等离子体将所述药物细胞样品气溶胶进行去溶剂化处理、气化处理、原子化处理和电离处理获得药物细胞样品离子；
所述离子聚焦透镜将经过所述采样锥和所述截取锥的所述药物细胞样品离子聚焦到所述四极杆的入口；
所述四极杆从所述药物细胞样品离子中筛选出与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子，获得特定预设质荷比离子；
所述检测器将所述特定预设质荷比离子转换成电子脉冲并对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据。
优选地，所述四极杆从所述药物细胞样品离子中筛选出与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子，获得特定预设质荷比离子，具体包括：
在所述离子通道中制成特定电场，使得所述药物细胞样品离子中只有与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子才能稳定通过所述特定电场，获得特定预设质荷比离子；
其中，所述在在所述离子通道中制成特定电场，具体包括：
获取预设直流电压计算标准和预设射频交流电压计算标准；
基于所述预设直流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一直流电压；
基于所述预设射频交流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一射频交流电压；
在所述第一电极组中间施加所述第一直流电压和所述第一射频交流电压；
在所述第二电极组中间施加与所述第一直流电压大小相同、方向相反的第二直流电压和与所述第一射频交流电压大小相同、方向相反的第二射频交流电压。
其中，所述基于所述预设直流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一直流电压，基于所述预设射频交流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一射频交流电压，具体包括：
第一直流电压、第一射频交流电压和所述预设质荷比满足如下方程：
其中，U为第一直流电压，V cos wt为第一射频交流电压，m为离子质量，e为离子所带电荷数，r0离子通道半径；
在所述第一电极组中间施加U+V cos wt；
在所述第二电极组中间施加-U-V cos wt。
优选地，药物高精度检测分析系统还包括：
误差监控模块，与所述检测控制模块电连接，用于对所述四极杆的检测误差进行评定并监控；
安装在第一极杆上的第一位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第一极杆到其余极杆的距离；
安装在第二极杆上的第二位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第二极杆到其余极杆的距离；
安装在第三极杆上的第三位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第三极杆到其余极杆的距离；
安装在第四极杆上的第四位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第四极杆到其余极杆的距离；
所述误差监控模块执行包括如下操作：
获取所述第一位移传感器采集的所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二位移传感器采集的所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三位移传感器采集的所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四位移传感器采集的所述第四极杆到其余极杆的距离；
基于所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四极杆到其余极杆的距离，计算第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度：
δi＝max(ai1,ai2,ai3)-max(ai1,ai2,ai3)；
其中，δi为第i极杆到相邻极杆的平行度，i＝1,2,3,4，ai1、ai2、ai3为第i极杆到其余极杆的距离；
若第一极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第三极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第四极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
获取第一位移传感器采集的第一极杆到与所述第一极杆相对的第三极杆的距离和第二位移传感器采集的第二极杆到与所述第二极杆相对的第四极杆的距离；
基于第一极杆到与所述第一极杆相对的第三极杆的距离和第二极杆到与所述第二极杆相对的第四极杆的距离，计算第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度：
Δk＝max(Mk1,Mk2,…,Mkn)-min(Mk1,Mk2,…,Mkn)
其中，Δk为第k极杆到相对极杆的平行度，k＝1,3，Mk1,Mk2,…,Mkn为第k位移传感器n次采集的第k极杆到相对极杆的距离；
若第一极杆与第三极杆的相对平行度大于预设相对平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆与第四极杆的相对平行度大于预设相对平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
基于基于所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四极杆到其余极杆的距离，计算第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值：
γj＝max(a1j,a2j,a3j,a4j)-min(a1j,a2j,a3j,a4j)；
其中，γj为相邻极杆的平行度，j＝1,2,3,4，a1j为第一极杆到其余极杆的距离，a2j为第二极杆到其余极杆的距离，a3j为第三极杆到其余极杆的距离，a4j为第四极杆到其余极杆的距离；
若第一极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第三极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第四极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数；
若所述四极杆的综合误差评价指数小于预设误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令。
优选地，所述误差监控模块基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数，具体包括：
计算所述四极杆的综合误差评价指数：
其中，T为综合误差评价指数，M1n为第一位移传感器的n次采集的第一极杆到第三极杆的距离，M2n为第二位移传感器的n次采集的第二极杆到第四极杆的距离，ai1、ai2、ai3为第i极杆到其余极杆的距离，Mk1,Mk2,…,Mkn为第k位移传感器n次采集的第k极杆到相对极杆的距离，a1j为第一极杆到其余极杆的距离，a2j为第二极杆到其余极杆的距离，a3j为第三极杆到其余极杆的距离，a4j为第四极杆到其余极杆的距离，k1、k2、k3和k4为预设权重系数。
优选地，所述检测器将所述特定预设质荷比离子转换成电子脉冲并对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据，具体包括：
在任意一对打拿极两端施加预设电压，使得所述特定预设质荷比离子加速移动并与第一打拿极发生碰撞获得第一电子，所述第一电子与第二打拿极发生碰撞获得多个第二电子；
当所述第二电子的数量大于预设标准脉冲形成电子数量时，多个第二电子转换成电子脉冲；
对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据。
优选地，所述数据处理模块对所述离子数量数据进行处理获得药物成分数据，具体包括：
解析所述离子数量数据获得第一预设质荷比对应的第一元素的第一离子数量、第二预设质荷比对应的第二元素的第二离子数量和第三预设质荷比对应的第三元素的第三离子数量；
获取预设离子浓度计算标准；
基于第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量和预设离子浓度计算标准，计算第一元素对应的第一离子浓度、第二元素对应的第二离子浓度和第三元素对应的第三离子浓度；
获取预设元素质量分数计算标准；
基于第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量和预设元素质量分数计算标准，计算第一元素对应的第一元素质量分数、第二元素对应的第二元素质量分数和第三元素对应的第三元素质量分数；
将第一离子浓度、第二离子浓度、第三离子浓度、第一元素质量分数、第二元素质量分数和第三元素质量分数组合获得药物成分数据。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种石墨烯纤维取向排列的导热片的制备方法的示意图；
图2为本发明实施例中数据采集模块的内部结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，如图1所示，包括：
数据采集模块2，用于采集药物细胞样品中与预设质荷比对应的离子数量数据；
检测控制模块1，与所述数据采集模块2电连接，用于控制所述数据采集模块2采集所述离子数量数据；
数据处理模块3，与所述数据采集模块2电连接，用于对所述离子数量数据进行处理获得药物成分数据；
数据显示模块4，与所述数据处理模块3电连接，用于显示所述药物成分数据。
上述技术方案的工作原理为：
例如：计算机中的检测控制模块1获取预先存储的预设质荷比数据库中的多个预设质荷比；数据采集模块2具体为ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)质谱仪；当实验人员将事先处理完的药物细胞样品放置在ICP-MS质谱仪对应的样品引入装置上开始上机分析；检测控制模块1通过向ICP-MS质谱仪发送开始检测指令，并将获取的预设质荷比发送到ICP-MS质谱仪；ICP-MS质谱仪开始对药物细胞样品进行检测分析，可以测量出与多个预设质荷比对应的离子数量即离子数量数据；接着，ICP-MS质谱仪将采集的离子数量数据发送到计算机中的数据处理模块3，数据处理模块3可以根据离子数量数据结合预设计算标准计算出该药物细胞样品中单个细胞中的元素质量分数和金属离子浓度获得药物成分数据；计算机中的数据显示模块4即显示屏显示药物成分数据；实验人员就可以看到该次实验检测分析的实验结果。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例设置检测控制模块1控制数据采集模块2采集药物细胞样品中的离子数量数据，数据处理模块3可以对离子数量数据进行处理获得药物成分数据即实验结果，数据显示模块4可以显示实验结果；其中，数据采集模块2可以对单个细胞内的成分含量数据进行快速采集，实现了精准获得单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，如图2所示，所述数据采集模块2包括：依次连接的样品引入装置11、电感耦合等离子体12、接口13、离子聚焦透镜14、四极杆15和检测器16；
所述样品引入装置11包括：雾化器111和雾化室112；
所述接口13包括：采样锥131和截取锥132；
所述四极杆15包括：第一电极组151、第二电极组152和离子通道153；
所述检测器16包括：多个串联的打拿极161。
上述技术方案的工作原理为：
数据采集模块2具体为ICP-MS质谱仪；雾化器111的作用是使药物细胞样品从溶液状态变成气溶胶状态，因为只有气状的样品才可以进入电感耦合等离子体12；在细胞成分检测分析实验中，一般使用同心圆雾化器111和直角雾化器111；雾化室112的作用是当药物细胞样品气溶胶经过雾化室112时，使药物细胞样品气溶胶直径大于10μm的滴液被冷凝下来从废液管排出；雾化室112的另一个作用是柔化雾化器111喷出的药物细胞样品气溶胶，使药物细胞样品气溶胶最终均匀地进入电感耦合等离子体12；电感耦合等离子体12可以将药物细胞样品气溶胶去溶剂化、气化、原子化和电离；接口13是由两个锥体组成即采样锥131和截取锥132，采样锥131的锥孔孔径为0.8～1.2mm，截取锥132的锥孔孔径为0.4～0.8mm；通过采样锥131的离子，大约只有1％可以通过截取锥132；离子聚焦透镜14的作用是去除空间中的电子和中性微粒，将离子聚焦到四极杆15的入口；四极杆15的两对电极分别加上了正负直流电压和正负射频电压，离子在四极杆15中旋转、振荡，当合理设置直流电压和射频电压的大小后，只有特定预设质荷比的离子才能通过四极杆15，而其它离子将偏转，最终打在四极杆15上损失掉，从而实现了质量选择；检测器16通常使用的是电子倍增器，电子倍增器是由多个串联的打拿极161组成，当离子入射到第一个打拿极时，和电极碰撞，离子消失，产生了自由电子，自由电子与下一个打拿极碰撞产生出更多的电子。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例的数据采集模块2即ICP-MS质谱仪，ICP-MS质谱仪的核心部分为四极杆15，四极杆15可以快速筛选出具有特定预设质荷比的离子，从而可以对单个细胞内的成分含量数据进行快速采集，实现了精准获得单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，所述雾化器111采用雾化方式将所述药物细胞样品转化成药物细胞样品气溶胶；
所述电感耦合等离子体12将所述药物细胞样品气溶胶进行去溶剂化处理、气化处理、原子化处理和电离处理获得药物细胞样品离子；
所述离子聚焦透镜14将经过所述采样锥131和所述截取锥132的所述药物细胞样品离子聚焦到所述四极杆的入口；
所述四极杆15从所述药物细胞样品离子中筛选出与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子，获得特定预设质荷比离子；
所述检测器16将所述特定预设质荷比离子转换成电子脉冲并对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据。
上述技术方案的工作原理为：
雾化具体为通过喷嘴或用高速气流使液体分散成微小液滴的操作；雾化器111采用雾化方式将药物细胞样品转化成药物细胞样品气溶胶，雾化器111中雾化气体的流动可以将药物细胞样品气溶胶引入电感耦合等离子体12；去溶剂化具体为溶胶胶粒的溶剂化层在受热或加入其它溶剂的条件下，溶剂化层被削弱，导致胶体聚沉；气化具体为发生自物质由液体转变为气体的转变过程；原子化具体为化合物分裂而形成离子或原子团的过程；电离具体为不带电的粒子在高压电弧或者高能射线的作用下，变成带电粒子的过程；离子聚焦透镜14安装有两个电极板，在两个电极板之间形成了透镜状的等场强线，当边缘离子入射到电场时，受该电场影响向中心移动，随后出射运动方向又恢复到了向前，实现了位置上的聚焦；四极杆是一种成熟的质量分析器，利用四极杆15对不同预设质荷比元素离子的筛选作用，达到按顺序逐一分析离子数量的作用；检测器16可以对离子转换成的电子脉冲进行计数，从而实现对离子进行计数。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过将药物细胞样品引入、转化成离子、筛选出特定预设质荷比离子和对特殊预设质荷比离子进行计数达到对单个细胞的成分含量进行检测分析的目的，实现了精准获得单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，所述四极杆15从所述药物细胞样品离子中筛选出与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子，获得特定预设质荷比离子，具体包括：
在所述离子通道153中制成特定电场，使得所述药物细胞样品离子中只有与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子才能稳定通过所述特定电场，获得特定预设质荷比离子；
其中，所述在在所述离子通道153中制成特定电场，具体包括：
获取预设直流电压计算标准和预设射频交流电压计算标准；
基于所述预设直流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一直流电压；
基于所述预设射频交流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一射频交流电压；
在所述第一电极组151中间施加所述第一直流电压和所述第一射频交流电压；
在所述第二电极组152中间施加与所述第一直流电压大小相同、方向相反的第二直流电压和与所述第一射频交流电压大小相同、方向相反的第二射频交流电压。
其中，所述基于所述预设直流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一直流电压，基于所述预设射频交流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一射频交流电压，具体包括：
第一直流电压、第一射频交流电压和所述预设质荷比满足如下方程：
其中，U为第一直流电压，V cos wt为第一射频交流电压，m为离子质量，e为离子所带电荷数，r0离子通道半径。
在所述第一电极组151中间施加U+V cos wt；
在所述第二电极组152中间施加-U-V cos wt。
上述技术方案的工作原理为：
四极杆15具体为由四根带有直流电压(DC)和射频交流电压(RF)的准确平行杆构成，相对的一对电极是等电位的，两对电极之间电位相反；通过在四极杆15的两对电极上加上大小相同、方向相反的直流电压和交流电压可以在离子通道153中生成特定电场，该特定电场只允许具有特定预设质荷比的离子才能通过，其它不具备该条件的离子会与四极杆15碰撞损失掉，这样就实现了质量的选择，可以筛选出单独元素的离子，从而可以对单独元素的离子进行计数；四极杆设备中预先设置好依据需要测量的预设质荷比计算直流电压和射频交流电压的计算程序，当预设质荷比数据到达四极杆时，计算程序自动计算出需要施加在两组电极杆的电压。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例的四极杆15通过筛选出单个元素的离子即特定预设质荷比离子，便于检测器16测量单个元素的离子数量，基于每个药物样品细胞中每个元素对应离子的数量就可以对单个细胞的成分含量进行检测分析，实现了精准获得单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，还包括：
误差监控模块，与所述检测控制模块1电连接，用于对所述四极杆15的检测误差进行评定并监控；
安装在第一极杆上的第一位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第一极杆到其余极杆的距离；
安装在第二极杆上的第二位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第二极杆到其余极杆的距离；
安装在第三极杆上的第三位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第三极杆到其余极杆的距离；
安装在第四极杆上的第四位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第四极杆到其余极杆的距离；
所述误差监控模块执行包括如下操作：
获取所述第一位移传感器采集的所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二位移传感器采集的所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三位移传感器采集的所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四位移传感器采集的所述第四极杆到其余极杆的距离；
基于所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四极杆到其余极杆的距离，计算第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度：
δi＝max(ai1,ai2,ai3)-max(ai1,ai2,ai3)；
其中，δi为第i极杆到相邻极杆的平行度，i＝1,2,3,4，ai1、ai2、ai3为第i极杆到其余极杆的距离；
若第一极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第三极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第四极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
获取第一位移传感器采集的第一极杆到与所述第一极杆相对的第三极杆的距离和第二位移传感器采集的第二极杆到与所述第二极杆相对的第四极杆的距离；
基于第一极杆到与所述第一极杆相对的第三极杆的距离和第二极杆到与所述第二极杆相对的第四极杆的距离，计算第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度：
Δk＝max(Mk1,Mk2,…,Mkn)-min(Mk1,Mk2,…,Mkn)
其中，Δk为第k极杆到相对极杆的平行度，k＝1,3，Mk1,Mk2,…,Mkn为第k位移传感器n次采集的第k极杆到相对极杆的距离；
若第一极杆与第三极杆的相对平行度大于预设相对平行度误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆与第四极杆的相对平行度大于预设相对平行度误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
基于基于所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四极杆到其余极杆的距离，计算第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值：
γj＝max(a1j,a2j,a3j,a4j)-min(a1j,a2j,a3j,a4j)；
其中，γj为相邻极杆的平行度，j＝1,2,3,4，a1j为第一极杆到其余极杆的距离，a2j为第二极杆到其余极杆的距离，a3j为第三极杆到其余极杆的距离，a4j为第四极杆到其余极杆的距离；
若第一极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第三极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
和/或，
若第四极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令；
基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数；
若所述四极杆的综合误差评价指数小于预设误差阈值时，向检测控制模块1发送停止检测指令。
上述技术方案的工作原理为：
四级杆质量分析器除了对其零部件极杆、极座这些基本零件具有较高的加工要求，对其零件装配后的综合精度要求更高；通过在四级杆15的的四个极杆上安装位移传感器，四个位移传感器可以测量各个极杆到其它极杆的距离；通过各个极杆到其它极杆的距离可以计算一个极杆与其余三个极杆之间的平行度，如果一个极杆与其余三个极杆之间的平行度中有一个数据超出误差范围，说明该四级杆15误差较大，质量筛选的功能精度不够，有可能会造成离子损失，应当暂停一切操作，请相关工作人员对其进行调校或更换设备；同时，通过各个极杆到其它极杆的距离可以计算两组相对极杆之间的平行度，如果平行度超出误差范围，也应当暂停一切操作；通过各个极杆到其它极杆的距离还可以计算一个极杆到其余三个极杆的距离差，该距离差应该是固定不变的，如果发生改变，则说明距离差超过误差范围，会产生较大的误差，也应当暂停一切操作；基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数；当所述四极杆的综合误差评价指数小于预设误差阈值即四级杆15的精度误差超出允许误差范围时，应该暂停一切操作。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例增设了误差监控模块，通过计算四级杆15各个极杆间的距离差、平行度数据，并判断距离差、平行度数据是否在误差范围内来实现对四级杆15的运行误差进行实时监控，代替了人工对四级杆设备进行定期维护检查，节约了人工成本，还解决了人工检查耗时长的问题，对四级杆设备的误差进行实时监控，为检测实验提供了有效的精度保证，更进一步提高了实验检测数据的准确性。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，所述误差监控模块基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数，具体包括：
计算所述四极杆的综合误差评价指数：
其中，T为综合误差评价指数，M1n为第一位移传感器的n次采集的第一极杆到第三极杆的距离，M2n为第二位移传感器的n次采集的第二极杆到第四极杆的距离，ai1、ai2、ai3为第i极杆到其余极杆的距离，Mk1,Mk2,…,Mkn为第k位移传感器n次采集的第k极杆到相对极杆的距离，a1j为第一极杆到其余极杆的距离，a2j为第二极杆到其余极杆的距离，a3j为第三极杆到其余极杆的距离，a4j为第四极杆到其余极杆的距离，k1、k2、k3和k4为预设权重系数。
上述技术方案的工作原理为：
通过计算四级杆15中四个极杆之间的平行度、两组相对极杆之间的平行度、各个极杆到其余极杆的距离差值和相对极杆间的距离差值四项并对这四项进行赋予预设权重值来计算四极杆的综合误差评价指数；当四级杆15中任一极杆的位置发送细微变动时，就会改变其与其余极杆的平行度、距离差等数值，这些数值的变化会对综合评价指数造成影响，当综合评价指数小于预设阈值时，则说明四级杆15检测的精度已经超出允许误差范围之外，应该暂停设备的运行，如果在此状况下继续运行设备对离子进行质量筛选，就会造成质量筛选的误差，造成使本应顺利通过离子通道153的离子打在了极杆上的离子损失等问题，从而影响实验数据的准确性。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例基于四级杆15中四个极杆之间的平行度、两组相对极杆之间的平行度、各个极杆到其余极杆的距离差值和相对极杆间的距离差值计算四级杆15的综合误差评价指数，实现了对四级杆15的误差评价，当误差较大即综合误差评价指数低于一定值时，可以自动停止设备的运行，保证了检测过程中四级杆15处于正常运行状态，为检测实验提供了更有效的精度保证，大大提高了检测实验获得的实验数据的准确性。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，所述检测器16将所述特定预设质荷比离子转换成电子脉冲并对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据，具体包括：
在任意一对打拿极两端施加预设电压，使得所述特定预设质荷比离子加速移动并与第一打拿极发生碰撞获得第一电子，所述第一电子与第二打拿极发生碰撞获得多个第二电子；
当所述第二电子的数量大于预设标准脉冲形成电子数量时，多个第二电子转换成电子脉冲；
对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据。
上述技术方案的工作原理为：
打拿极具体为倍增电极，处在阳极和阴极质检，是一种电子敏感极板，被高能电子如光电子冲击后发出大量的二次电子，从而引起级联放大效应；每一对打拿极两端都有施加高压，当离子入射到第一个打拿极时和电极碰撞，离子消失，同时产生了自由电子，电子在电场的作用下向下一级电极板移动，并打出更多的电子，如此形成了倍增效应，当电子的数量达到一定数值时，就会形成电子脉冲，总的来说，每一个离子进入检测器16时，将最终在输出端形成一个电子脉冲信号；对电子脉冲信号技术就可以实现对该离子的计数。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例的检测器16通过将入射的离子转化成电子脉冲，对电子脉冲计数就可以实现测量单个元素的离子数量，基于每个药物样品细胞中每个元素对应离子的数量就可以对单个细胞的成分含量进行检测分析，实现了精准获得单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
本发明实施例提供了一种药物高精度检测分析系统，所述数据处理模块3对所述离子数量数据进行处理获得药物成分数据，具体包括：
解析所述离子数量数据获得第一预设质荷比对应的第一元素的第一离子数量、第二预设质荷比对应的第二元素的第二离子数量和第三预设质荷比对应的第三元素的第三离子数量；
获取预设离子浓度计算标准；
基于第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量和预设离子浓度计算标准，计算第一元素对应的第一离子浓度、第二元素对应的第二离子浓度和第三元素对应的第三离子浓度；
获取预设元素质量分数计算标准；
基于第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量和预设元素质量分数计算标准，计算第一元素对应的第一元素质量分数、第二元素对应的第二元素质量分数和第三元素对应的第三元素质量分数；
将第一离子浓度、第二离子浓度、第三离子浓度、第一元素质量分数、第二元素质量分数和第三元素质量分数组合获得药物成分数据。
上述技术方案的工作原理为：
第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量为药物细胞样品中各个元素对应的离子数量；每一个预设质荷比对应一个元素，离子数量数据中每一个元素对应一个该元素的离子数量；数据采集模块2采集的离子数量数据中具有药物细胞样品中各个元素对应的离子数量数据，计算机中的数据处理模块3将这些元素对应的离子数量根据预先存储好的计算公式就可以计算出各元素离子浓度和各元素质量分数，将各元素离子浓度和各元素质量分数通过制表或制作条形图、折线图等方式就可以获得可供实验人员清楚查看的该次实验药物细胞样品检测分析的结果即药物成分数据。
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例的数据处理模块3将数据采集模块2采集的离子数量数据进行处理获得药物成分数据即单个细胞内的成分含量数据，解决了现有细胞内成分含量检测技术无法精准获得单个细胞内的成分含量数据的问题，而且缩短了检测时间，避免了人为误差对检测分析造成的不必要影响。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集药物细胞样品中与预设质荷比对应的离子数量数据；
检测控制模块，与所述数据采集模块电连接，用于控制所述数据采集模块采集所述离子数量数据；
数据处理模块，与所述数据采集模块电连接，用于对所述离子数量数据进行处理获得药物成分数据；
数据显示模块，与所述数据处理模块电连接，用于显示所述药物成分数据。
2.如权利要求1所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：依次连接的样品引入装置、电感耦合等离子体、接口、离子聚焦透镜、四极杆和检测器；
所述样品引入装置包括：雾化器和雾化室；
所述接口包括：采样锥和截取锥；
所述四极杆包括：第一电极组、第二电极组和离子通道；
所述检测器包括：多个串联的打拿极。
3.如权利要求2所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，所述雾化器采用雾化方式将所述药物细胞样品转化成药物细胞样品气溶胶；
所述电感耦合等离子体将所述药物细胞样品气溶胶进行去溶剂化处理、气化处理、原子化处理和电离处理获得药物细胞样品离子；
所述离子聚焦透镜将经过所述采样锥和所述截取锥的所述药物细胞样品离子聚焦到所述四极杆的入口；
所述四极杆从所述药物细胞样品离子中筛选出与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子，获得特定预设质荷比离子；
所述检测器将所述特定预设质荷比离子转换成电子脉冲并对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据。
4.如权利要求3所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，所述四极杆从所述药物细胞样品离子中筛选出与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子，获得特定预设质荷比离子，具体包括：
在所述离子通道中制成特定电场，使得所述药物细胞样品离子中只有与所述预设质荷比对应的所述药物细胞样品离子才能稳定通过所述特定电场，获得特定预设质荷比离子；
其中，所述在在所述离子通道中制成特定电场，具体包括：
获取预设直流电压计算标准和预设射频交流电压计算标准；
基于所述预设直流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一直流电压；
基于所述预设射频交流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一射频交流电压；
在所述第一电极组中间施加所述第一直流电压和所述第一射频交流电压；
在所述第二电极组中间施加与所述第一直流电压大小相同、方向相反的第二直流电压和与所述第一射频交流电压大小相同、方向相反的第二射频交流电压；
其中，所述基于所述预设直流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一直流电压，基于所述预设射频交流电压计算标准和所述预设质荷比，计算第一射频交流电压，具体包括：
第一直流电压、第一射频交流电压和所述预设质荷比满足如下方程：
其中，U为第一直流电压，V cos wt为第一射频交流电压，m为离子质量，e为离子所带电荷数，r0离子通道半径；
在所述第一电极组中间施加U+V cos wt；
在所述第二电极组中间施加-U-V cos wt。
5.如权利要求4所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，还包括：
误差监控模块，与所述检测控制模块电连接，用于对所述四极杆的检测误差进行评定并监控；
安装在第一极杆上的第一位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第一极杆到其余极杆的距离；
安装在第二极杆上的第二位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第二极杆到其余极杆的距离；
安装在第三极杆上的第三位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第三极杆到其余极杆的距离；
安装在第四极杆上的第四位移传感器，与所述误差监控模块电连接，用于采集所述第四极杆到其余极杆的距离；
所述误差监控模块执行包括如下操作：
获取所述第一位移传感器采集的所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二位移传感器采集的所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三位移传感器采集的所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四位移传感器采集的所述第四极杆到其余极杆的距离；
基于所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四极杆到其余极杆的距离，计算第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度：
δi＝max(ai1,ai2,ai3)-max(ai1,ai2,ai3)；
其中，δi为第i极杆到相邻极杆的平行度，i＝1,2,3,4，ai1、ai2、ai3为第i极杆到其余极杆的距离；
若第一极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第三极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第四极杆到相邻极杆的平行度大于预设平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
获取第一位移传感器采集的第一极杆到与所述第一极杆相对的第三极杆的距离和第二位移传感器采集的第二极杆到与所述第二极杆相对的第四极杆的距离；
基于第一极杆到与所述第一极杆相对的第三极杆的距离和第二极杆到与所述第二极杆相对的第四极杆的距离，计算第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度：
Δk＝max(Mk1,Mk2,…,Mkn)-min(Mk1,Mk2,…,Mkn)
其中，Δk为第k极杆到相对极杆的平行度，k＝1,3，Mk1,Mk2,…,Mkn为第k位移传感器n次采集的第k极杆到相对极杆的距离；
若第一极杆与第三极杆的相对平行度大于预设相对平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆与第四极杆的相对平行度大于预设相对平行度误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
基于基于所述第一极杆到其余极杆的距离、所述第二极杆到其余极杆的距离、所述第三极杆到其余极杆的距离和所述第四极杆到其余极杆的距离，计算第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值：
γj＝max(a1j,a2j,a3j,a4j)-min(a1j,a2j,a3j,a4j)；
其中，γj为相邻极杆的平行度，j＝1,2,3,4，a1j为第一极杆到其余极杆的距离，a2j为第二极杆到其余极杆的距离，a3j为第三极杆到其余极杆的距离，a4j为第四极杆到其余极杆的距离；
若第一极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第二极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第三极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
和/或，
若第四极杆到相邻极杆的距离差值大于预设相邻极杆距离差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令；
基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数；
若所述四极杆的综合误差评价指数小于预设误差阈值时，向检测控制模块发送停止检测指令。
6.如权利要求5所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，所述误差监控模块基于第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的平行度、第一极杆与第三极杆和第二极杆与第四极杆的相对极杆平行度和第一极杆、第二极杆、第三极杆和第四极杆到相邻极杆的距离差值，计算所述四极杆的综合误差评价指数，具体包括：
计算所述四极杆的综合误差评价指数：
其中，T为综合误差评价指数，M1n为第一位移传感器的n次采集的第一极杆到第三极杆的距离，M2n为第二位移传感器的n次采集的第二极杆到第四极杆的距离，ai1、ai2、ai3为第i极杆到其余极杆的距离，Mk1,Mk2,…,Mkn为第k位移传感器n次采集的第k极杆到相对极杆的距离，a1j为第一极杆到其余极杆的距离，a2j为第二极杆到其余极杆的距离，a3j为第三极杆到其余极杆的距离，a4j为第四极杆到其余极杆的距离，k1、k2、k3和k4为预设权重系数。
7.如权利要求3所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，所述检测器将所述特定预设质荷比离子转换成电子脉冲并对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据，具体包括：
在任意一对打拿极两端施加预设电压，使得所述特定预设质荷比离子加速移动并与第一打拿极发生碰撞获得第一电子，所述第一电子与第二打拿极发生碰撞获得多个第二电子；
当所述第二电子的数量大于预设标准脉冲形成电子数量时，多个第二电子转换成电子脉冲；
对所述电子脉冲进行计数获得离子数量数据。
8.如权利要求1所述的一种药物高精度检测分析系统，其特征在于，所述数据处理模块对所述离子数量数据进行处理获得药物成分数据，具体包括：
解析所述离子数量数据获得第一预设质荷比对应的第一元素的第一离子数量、第二预设质荷比对应的第二元素的第二离子数量和第三预设质荷比对应的第三元素的第三离子数量；
获取预设离子浓度计算标准；
基于第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量和预设离子浓度计算标准，计算第一元素对应的第一离子浓度、第二元素对应的第二离子浓度和第三元素对应的第三离子浓度；
获取预设元素质量分数计算标准；
基于第一离子数量、第二离子数量、第三离子数量和预设元素质量分数计算标准，计算第一元素对应的第一元素质量分数、第二元素对应的第二元素质量分数和第三元素对应的第三元素质量分数；
将第一离子浓度、第二离子浓度、第三离子浓度、第一元素质量分数、第二元素质量分数和第三元素质量分数组合获得药物成分数据。
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| CN202010882131.2A Active CN112014456B (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种药物高精度检测分析系统 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1777975A (zh) * | 2003-01-24 | 2006-05-24 | 萨莫芬尼根有限责任公司 | 控制质量分析器中的离子数目 |
| CN105097417A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-11-25 | 钢研纳克检测技术有限公司 | 一种用于四极杆质谱仪的控制与数据采集系统 |
| CN107607608A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-19 | 武汉大学 | 一种单细胞检测方法 |
| CN108352293A (zh) * | 2015-11-11 | 2018-07-31 | 株式会社岛津制作所 | 四极杆滤质器以及四极杆质谱分析装置 |
| CN109564849A (zh) * | 2016-07-27 | 2019-04-02 | 株式会社岛津制作所 | 质谱分析装置 |
| CN111397985A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-10 | 清华大学 | 单细胞质谱分析方法 |
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010882131.2A patent/CN112014456B/zh active Active
Patent Citations (6)
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| Publication number | Publication date |
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