CN116525404B - 用于鼻呼气在线分析的离子源、呼气检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于鼻呼气在线分析的离子源、呼气检测系统及检测方法，涉及生物医学技术领域。用于鼻呼气在线分析的离子源包括基座和设置于基座上的鼻呼气采集管道，鼻呼气采集管道上设置有鼻呼气采样口、工作液接口和反吹气接口，基座上还设置有离子源高压电接口和离子源鞘气接口。本发明结构新颖合理，其填补了目前鼻呼气实时在线分析离子源的技术空白，可实现鼻呼气样本实时在线采集与实时在线质谱检测的结合，既避免了口腔气干扰，提高了呼气样品检测数据的质量，而且有利于将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断，实用性强。

Description

用于鼻呼气在线分析的离子源、呼气检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，特别是涉及一种用于鼻呼气在线分析的离子源、呼气检测系统及检测方法。

背景技术

近年来，通过人体呼气中代谢物检测辅助检查受试对象健康状况在生物医学基础研究和临床应用中成为一种发展迅速的技术方法。传统呼气检测样本是口呼气，检测过程中实验质量控制措施无法避免不同受试对象口腔炎症、食物残留以及口腔微生物代谢等口腔状态差异对检测结果的干扰。研究发现，鼻腔气的化学成分也可以反映鼻腔相关微环境的病理信息，所以可以采用鼻呼气检测样本克服上述问题。

然而，目前鼻腔气中大量代谢物的诊断作用被严重低估。诚然，鼻呼气测试在一些特定医学检测项目中已被采用，但仅仅限于个别气体的分析，例如，临床以鼻呼气一氧化氮作为评估过敏性鼻炎的生化指标之一。随着质谱技术的不断发展，越来越多的质谱方法被用于生物医学和临床应用，比如实时在线质谱技术可以省去色谱分离过程进一步提高分析效率。将鼻呼气检测样本实时在线采集与实时在线质谱技术结合用于鼻呼气代谢物检测，不仅能够避免口腔气干扰、提高呼气样品检测数据的质量，还将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断。

特定离子源是质谱能够实时在线检测呼气代谢物的核心部件。目前鼻呼气实时在线分析离子源尚未有相关技术文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于鼻呼气在线分析的离子源、呼气检测系统及检测方法，以解决上述现有技术目前缺少鼻呼气实时在线分析离子源的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于鼻呼气在线分析的离子源，包括基座和设置于所述基座上的鼻呼气采集管道，所述鼻呼气采集管道上设置有鼻呼气采样口、工作液接口和反吹气接口，所述基座上还设置有离子源高压电接口和离子源鞘气接口，其中，所述离子源鞘气接口用于为所述工作液接口引入的工作液提供输送压力，所述离子源高压电接口用于释放高压电场，以对所述工作液电离形成电喷雾，所述鼻呼气采样口采集的鼻呼气在所述电喷雾的作用下发生离子化反应。

可选的，所述鼻呼气采集管道的第一端与所述基座相连并贯通，所述鼻呼气采集管道的第二端设置所述鼻呼气采样口，所述工作液接口靠近所述鼻呼气采集管道的第一端设置，所述反吹气接口设置于所述鼻呼气采样口和所述工作液接口之间。

可选的，还包括工作液传输管，所述工作液传输管与所述工作液接口相连。

可选的，所述鼻呼气采样口还设置有与所述鼻呼气采集管道连通的鼻呼气采样塞。

可选的，所述鼻呼气采样口通过加热管与所述鼻呼气采样塞相连。

可选的，还包括用于将所述基座连接至外部质谱的连接组件，所述连接组件包括：

固定栓，所述固定栓滑动嵌装于所述基座内，所述固定栓的第一端用于插入所述外部质谱的相应固定凹槽内，且所述固定栓的第一端设置有限位块；

旋转手柄，所述旋转手柄连接于所述固定栓的第二端，旋转所述旋转手柄能够实现所述限位块对所述固定凹槽的卡紧或松开。

可选的，所述基座上还设置有用于与所述外部质谱正位对接的对接限位孔。

本发明还提出一种呼气检测系统，包括质谱设备和如上所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，所述用于鼻呼气在线分析的离子源通过所述连接组件与所述质谱设备相连，所述离子源高压电接口和所述离子源鞘气接口分别与所述质谱设备的相应接口对接。

可选的，还包括：

反吹气源，用于为所述反吹气接口供零级空气、高纯空气或高纯氮气；

工作液供给装置，用于向所述工作液接口提供所述工作液；

鞘气源，用于向所述离子源鞘气接口提供鞘气。

本发明还提出一种呼气检测方法，采用如上所述的呼气检测系统实施，包括：

向所述离子源高压电接口给电，向所述离子源鞘气接口通鞘气，向所述反吹气接口通反吹气；

停止向所述反吹气接口通反吹气，并利用所述鼻呼气采样口采集鼻呼气；

继续向所述反吹气接口通反吹气，直到下一次鼻呼气采样或关停离子源。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的用于鼻呼气在线分析的离子源，结构新颖合理，其填补了目前鼻呼气实时在线分析离子源的技术空白，可实现鼻呼气样本实时在线采集与实时在线质谱检测的结合，既避免了口腔气干扰，提高了呼气样品检测数据的质量，而且有利于将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断，实用性强。

本发明提出的呼气检测系统及检测方法，实现了鼻呼气样本实时在线采集与实时在线质谱检测的结合，既避免了口腔气干扰，提高了呼气样品检测数据的质量，而且有利于将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的侧后视图；

图3为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的正视图；

图4为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的后视图；

图5为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的侧视图；

图6为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的顶视图；

图7为本发明实施例所公开的用于鼻呼气在线分析的离子源的底视图。

其中，附图标记为：

100、用于鼻呼气在线分析的离子源；

1、基座；2、鼻呼气采集管道；3、鼻呼气采样口；4、工作液接口；5、反吹气接口；6、离子源高压电接口；7、离子源鞘气接口；8、工作液传输管；9、鼻呼气采样塞；10、固定栓；11、旋转手柄；12、对接限位孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的之一是提供一种用于鼻呼气在线分析的离子源，以解决现有技术目前缺少鼻呼气实时在线分析离子源的技术问题。

本发明的另一目的还在于提供一种具有上述用于鼻呼气在线分析的离子源的呼气检测系统。

本发明的再一目的还在于提供一种基于上述呼气检测系统而进行的呼气检测方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图7所示，本实施例提供一种用于鼻呼气在线分析的离子源100，包括基座1和设置于基座1上的鼻呼气采集管道2，鼻呼气采集管道2上设置有鼻呼气采样口3、工作液接口4和反吹气接口5，基座1上还设置有离子源高压电接口6和离子源鞘气接口7，其中，离子源鞘气接口7用于为工作液接口4引入的工作液提供输送压力，离子源高压电接口6用于释放高压电场，以对工作液电离形成电喷雾，鼻呼气采样口3采集的鼻呼气可在电喷雾的作用下发生离子化反应。上述用于鼻呼气在线分析的离子源100一般安装到质谱设备，与质谱设备配合使用，从而实现将鼻呼气样品实时在线采集与实时在线质谱技术结合用于鼻呼气代谢物检测，不仅能够避免口腔气干扰、提高呼气样品检测数据的质量，还可将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断。

本实施例中，鼻呼气采样口3可以设置在鼻呼气采集管道2的侧壁，也可设置在鼻呼气采集管道2的端部，作为优选方案，鼻呼气采样口3设置在鼻呼气采集管道2的一端，鼻呼气采集管道2的另一端作为质谱端与基座1相连并贯通，工作液接口4设置于鼻呼气采集管道2的靠近基座1的一端，反吹气接口5设置于鼻呼气采样口3和工作液接口4之间。其中，基座1整体呈矩形板状结构，鼻呼气采集管道2设置于基座1的一侧，且优选垂直于基座1布置。

本实施例中，还包括工作液传输管8，工作液传输管8与工作液接口4相连。工作液接口4处可通过设置管箍、管固定夹、管件接头等结构实现对工作液传输管8的夹紧固定。

本实施例中，鼻呼气采样口3还设置有与鼻呼气采集管道2连通的鼻呼气采样塞9。鼻呼气采样塞9依据鼻腔内部结构，采用仿生外形，可保证采样过程中良好的使用体验。鼻呼气采样口3通过加热管与鼻呼气采样塞9相连，加热管为配置有铁氟龙加热线、硅橡胶加热线或碳纤维加热线的管件；加热管的主要作用是减少鼻呼气采样过程中管路冷凝，对检测数据造成影响。

本实施例中，将反吹气接口5可直接与外部质谱设备上的辅助气路或反吹气路连通，也可与外部零级空气、高纯空气、高纯氮气等气路(不做限定)连通。反吹气接口5通零级空气、高纯空气或高纯氮气，用于在非鼻呼气采样时间段内，对鼻呼气采集管道2吹扫，防止外界环境空气进入质谱设备，影响质谱结果。实际操作时，可通过在与反吹气接口5相连通的气路上配置相应的气阀，来控制反吹气体的通断及流量状态。

本实施例中，还包括用于将基座1连接至外部质谱的连接组件，该连接组件设置于基座1的背离鼻呼气采集管道2的一侧，其包括固定栓10和旋转手柄11，固定栓10滑动嵌装于基座1内，固定栓10的第一端用于插入外部质谱的相应固定凹槽内，且固定栓10的第一端设置有限位块，该限位块优选垂直于固定栓10的长度方向布置。旋转手柄11连接于固定栓10的第二端，旋转旋转手柄11能够实现限位块对外部质谱上固定凹槽的卡紧或松开。

本实施例中，基座1上还设置有用于与外部质谱正位对接的对接限位孔12，外部质谱的对应位置设置有与该对接限位孔12适配的凸起，安装时，通过该凸起插入对接限位孔12，实现基座1与外部质谱的正位对接。

下面对本实施例上述用于鼻呼气在线分析的离子源100的使用方法及原理作具体说明。

将用于鼻呼气在线分析的离子源100的对接限位孔12与外部质谱设备的对应凸起对接，将固定栓10插入外部质谱设备相应的固定凹槽内，此时，在正确对接的条件下，离子源高压电接口6与离子源鞘气接口7也与外部质谱设备的相关接口实现对接，转动旋转手柄11，实现固定栓10上限位块与外部质谱设备相应固定凹槽的卡紧，实现离子源与外部质谱设备连接的紧固。

鼻呼气采样前，向离子源高压电接口6给电，向离子源鞘气接口7通鞘气，通过配置有气阀的外部管路向反吹气接口5供气(零级空气、高纯空气和高纯氮气中的至少一种)。

鼻呼气采样时，将上述与反吹气接口5连通的外部管路上的气阀关闭，停止向反吹气接口5供气，鼻呼气在外部质谱的抽吸作用下向鼻呼气采集管道2的质谱端移动，并在到达工作液接口4后发生基于电喷雾电离的离子化反应。超出外部质谱离子传输管处抽吸流量的鼻呼气从相关气阀排出；被离子化的鼻呼气作为待测物质，在工作液传输管8末端与外部质谱透镜之间的高压电场中飞行并最终进入质谱设备。上述“抽吸作用”来自质谱设备，质谱在工作时内部存在真空，这属于现有技术，在此不再赘述；本方案的用于鼻呼气在线分析的离子源100与质谱接口连接后，自然受到质谱的真空抽吸作用。抽吸强度受外部管路上的气阀控制。

鼻呼气采样后，开启与反吹气接口5连通的外部管路上的气阀，向反吹气接口5供气，直到下一次鼻呼气采样或结束使用并关停离子源。

本技术方案上述用于鼻呼气在线分析的离子源100，不仅填补了目前鼻呼气实时在线分析离子源的技术空白，而且实现了鼻呼气样本实时在线采集与实时在线质谱检测的结合，既避免了口腔气干扰，提高了呼气样品检测数据的质量，而且有利于将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断，实用性强。

实施例二

本实施例还提出一种呼气检测系统，包括质谱设备和如上的用于鼻呼气在线分析的离子源100，用于鼻呼气在线分析的离子源100通过连接组件与质谱设备相连，离子源高压电接口6和离子源鞘气接口7分别与质谱设备的相应接口对接。

实际操作中，还可在上述呼气检测系统中配置反吹气源、工作液供给装置和鞘气源，反吹气源用于为反吹气接口5供零级空气、高纯空气或高纯氮气；工作液供给装置用于向工作液接口4提供工作液，例如甲酸水溶液；鞘气源用于向离子源鞘气接口7提供鞘气。

上述呼气检测系统主要针对鼻呼气采样和质谱检测，具体使用过程如下：

鼻呼气采样前，向离子源高压电接口6给电，向离子源鞘气接口7通鞘气，通过配置有气阀的外部管路向反吹气接口5供气(零级空气、高纯空气和高纯氮气中的至少一种)。

鼻呼气采样时，将上述与反吹气接口5连通的外部管路上的气阀关闭，停止向反吹气接口5供气，鼻呼气在外部质谱离子传输管处的抽吸作用下向鼻呼气采集管道2的质谱端移动，并在到达工作液接口4后发生基于电喷雾电离的离子化反应。超出外部质谱离子传输管处抽吸流量的鼻呼气从相关气阀排出；被离子化的鼻呼气作为待测物质，在工作液传输管8末端与外部质谱透镜之间的高压电场中飞行并最终进入质谱设备。

鼻呼气采样后，开启与反吹气接口5连通的外部管路上的气阀，向反吹气接口5供气，直到下一次鼻呼气采样或结束使用并关停离子源。

本技术方案上述呼气检测系统，实现了鼻呼气样本实时在线采集与实时在线质谱检测的结合，既避免了口腔气干扰，提高了呼气样品检测数据的质量，而且有利于将呼气无创诊断方法应用范围拓展到鼻腔疾病诊断，实用性强。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于鼻呼气在线分析的离子源，其特征在于，包括基座和设置于所述基座上的鼻呼气采集管道，所述鼻呼气采集管道上设置有鼻呼气采样口、工作液接口和反吹气接口，所述基座上还设置有离子源高压电接口和离子源鞘气接口，其中，所述离子源鞘气接口用于为所述工作液接口引入的工作液提供输送压力，所述离子源高压电接口用于释放高压电场，以对所述工作液电离形成电喷雾，所述鼻呼气采样口采集的鼻呼气在所述电喷雾的作用下发生离子化反应；所述鼻呼气采集管道的第一端与所述基座相连并贯通，所述鼻呼气采集管道的第二端设置所述鼻呼气采样口，所述工作液接口靠近所述鼻呼气采集管道的第一端设置，所述反吹气接口设置于所述鼻呼气采样口和所述工作液接口之间。

2.根据权利要求1所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，其特征在于，还包括工作液传输管，所述工作液传输管与所述工作液接口相连。

3.根据权利要求1所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，其特征在于，所述鼻呼气采样口还设置有与所述鼻呼气采集管道连通的鼻呼气采样塞。

4.根据权利要求3所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，其特征在于，所述鼻呼气采样口通过加热管与所述鼻呼气采样塞相连。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，其特征在于，还包括用于将所述基座连接至外部质谱的连接组件，所述连接组件包括：

固定栓，所述固定栓滑动嵌装于所述基座内，所述固定栓的第一端用于插入所述外部质谱的相应固定凹槽内，且所述固定栓的第一端设置有限位块；

旋转手柄，所述旋转手柄连接于所述固定栓的第二端，旋转所述旋转手柄能够实现所述限位块对所述固定凹槽的卡紧或松开。

6.根据权利要求5所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，其特征在于，所述基座上还设置有用于与所述外部质谱正位对接的对接限位孔。

7.一种呼气检测系统，其特征在于，包括质谱设备和如权利要求5或6所述的用于鼻呼气在线分析的离子源，所述用于鼻呼气在线分析的离子源通过所述连接组件与所述质谱设备相连，所述离子源高压电接口和所述离子源鞘气接口分别与所述质谱设备的相应接口对接。

8.根据权利要求7所述的呼气检测系统，其特征在于，还包括：

反吹气源，用于为所述反吹气接口供零级空气、高纯空气或高纯氮气；

工作液供给装置，用于向所述工作液接口提供所述工作液；

鞘气源，用于向所述离子源鞘气接口提供鞘气。

9.一种呼气检测方法，采用如权利要求7或8所述的呼气检测系统实施，其特征在于，包括：

向所述离子源高压电接口给电，向所述离子源鞘气接口通鞘气，向所述反吹气接口通反吹气；

停止向所述反吹气接口通反吹气，并利用所述鼻呼气采样口采集鼻呼气；

继续向所述反吹气接口通反吹气，直到下一次鼻呼气采样或关停离子源。