组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910547492.9 (22)申请日 2019.06.24 (66)本国优先权数据 201920215373.9 2019.02.20 CN (71)申请人 温州医科大学附属第二医院、 温州 医科大学附属育英儿童医院 地址 325027 浙江省温州市学院西路109号 (72)发明人 王海星张曼曼 (74)专利代理机构 温州金瓯专利事务所(普通 合伙) 33237 代理人 林益建 (51)Int.Cl. G01N 27/64(2006.01) (54)发明名称 一种组织样品。

2、中挥发性代谢产物的在线便 携质谱分析装置 (57)摘要 一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便 携质谱分析装置,采用便携离子阱质谱仪和常用 的膜进样方式， 为植物、 动物及人体组织样品中 挥发性小分子代谢物 （沸点300） 提供在线质 谱分析监测， 可以用于术中肿瘤实时诊断、 中药 材鉴定、 食品掺假检测、 食品药品质量安全控制 等多种实验室外的现场质谱分析鉴定。 手术室内 的肿瘤组织实时诊断， 可以作为辅助技术， 提高 临床诊断的准确性， 促进现代精准医学研究。 食 品药品的实时分析检测， 为食品药品监督管理部 门、 卫生防疫、 出入境检验检疫或企业质量控制 部门提供了重要且科学的现场检测手段。

3、， 促进了 食品药品安全的管理和现代化监督管理。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 110146587 A 2019.08.20 CN 110146587 A 1.一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的在 线便携质谱分析装置依次包括有进样装置和便携离子阱质谱仪 （1） ， 所述的进样装置依次 包括有进样口 （2） 、 用于过滤滤除大颗粒的固体或液滴的过滤装置 （4） 以及传输管路 （3） ， 所 述的传输管路 （3） 的进料端与过滤装置 （4） 相连， 所述的传输管路 （3） 的出料端与便携离子 阱质谱仪 （1） 相连， 所述的传输管路 （3） 和。

4、便携离子阱质谱仪 （1） 之间还设有高温碰撞加热 丝和聚二甲基硅氧烷膜结构。 2.根据权利要求1所述的一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的过滤装置 （4） 包括一过滤腔 （41） ， 所述的过滤腔 （41） 上设有进气管路 （42） 和出气管路 （43） ， 所述的进气管路 （42） 和出气管路 （43） 的底部均插入过滤腔 （41） 内， 所述的进气管路 （42） 与进样口 （2） 相连， 所述的出气管路 （43） 与传输管路 （3） 相连。 3.根据权利要求2所述的一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的进气管路 （4。

5、2） 和出气管路 （43） 竖直且相互平行设置， 插入过滤腔 （41） 内的所述的进气管路 （42） 的底部低于出气管路 （43） 的底部高度。 4.根据权利要求2所述的一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的进气管路 （42） 和出气管路 （43） 水平且相互平行设置， 所述的进气管路 （42） 位于出气管路 （43） 的底部。 5.根据权利要求3所述的一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的进样口 （2） 上设有可在短时间内在组织样品局部产生高热效应， 使动物 组织的蛋白变性凝固， 挥发性代谢产物瞬间挥发， 生成烟雾气或气。

6、溶胶的局部加热装置。 6.根据权利要求2所述的一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的进气管路 （42） 和出气管路 （43） 的外侧还设有可进一步促进烟雾气或气 溶胶中残留少量小颗粒固体或液滴的快速气化， 进一步增加可用于质谱分析的气体样本量 的辅助加热装置， 所述的辅助加热装置缠绕在进气管路 （42） 和出气管路 （43） 的外壁上。 7.根据权利要求1所述的一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置， 其特征在于， 所述的高温碰撞加热丝位于便携离子阱质谱仪 （1） 的进样接口内， 所述的高温 加热丝采用铁镍铬合金制成， 加热温度达500度以上。 。

7、权利要求书 1/1 页 2 CN 110146587 A 2 一种组织样品中挥发性代谢产物的在线便携质谱分析装置 技术领域 0001 本发明具体涉及质谱分析检测技术领域， 具体涉及一种组织样品中挥发性代谢产 物的在线便携质谱分析装置。 背景技术 0002 质谱分析是一种非常重要的研究方法， 目前已被广泛应用于生物医学、 药学、 食品 科学等多学科研究领域。 组织样本 （动物、 植物、 人体组织等） 一般需要经过组织均浆 （粉 碎） 、 提取、 分离、 富集和纯化等复杂繁琐的样品前处理过程， 才能用于质谱分析。 敞开式常 压电离质谱技术 （Ambient Ionization Mass Spec。

8、trometry） 可以在常压环境下对组织样 本进行直接电离质谱分析， 省去复杂繁琐的样品前处理过程， 进而满足现场实时分析检测 的需求， 为实时质谱监测及高通量质谱分析开辟了新途径。 敞开式常压电离质谱以解吸附 电喷雾离子化质谱 （Desporption Electrospray Ionization MS, DESI-MS） 和快速蒸发电 离质谱 （Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry, REIMS） 为代表， 主要基于 电喷雾电离 （Electrospray Ionization, ESI） 的原理， 用于分析组织样品中有机酸、 氨。

9、基 酸、 生物碱、 脂肪酸、 磷脂、 多肽、 蛋白质等极性或中等极性的不易挥发的代谢产物， 受电离 方式及电离能量的限制， 尚无法实现组织样品中烷烃类、 酯类、 酮类等挥发性小分子代谢产 物的直接电离质谱分析检测。 而且， 实验室常规质谱仪其体积庞大、 价格昂贵、 操作维护过 程复杂， 往往无法直接用于组织样品的在线分析监测。 发明内容 0003 为了解决现有技术的缺陷及不足。 本发明提供了一种组织样品中挥发性小分子代 谢产物的在线便携质谱分析装置。 0004 本发明采用的技术解决方案是： 一种组织样品中挥发性小分子代谢产物的在线便 携质谱分析装置， 所述的在线便携质谱分析装置依次包括有进样装。

10、置和便携离子阱质谱 仪， 所述的进样装置依次包括有进样口、 用于过滤滤除大颗粒的固体或液滴的过滤装置以 及传输管路， 所述的传输管路的进料端与过滤装置相连， 所述的传输管路的出料端与便携 离子阱质谱仪相连， 所述的传输管路和便携离子阱质谱仪之间还设有高温碰撞加热丝和聚 二甲基硅氧烷膜结构。 0005 所述的过滤装置包括一过滤腔， 所述的过滤腔上设有进气管路和出气管路， 所述 的进气管路和出气管路的底部均插入过滤腔内， 所述的进气管路与进样口相连， 所述的出 气管路与传输管路相连。 0006 所述的进气管路和出气管路竖直且相互平行设置， 插入过滤腔内的所述的进气管 路的底部低于出气管路的底部高度。

11、。 0007 所述的进气管路和出气管路水平且相互平行设置， 所述的进气管路位于出气管路 的底部。 0008 所述的进样口上设有可在短时间内在组织样品局部产生高热效应， 使动物组织的 说明书 1/4 页 3 CN 110146587 A 3 蛋白变性凝固， 挥发性代谢产物瞬间挥发， 生成烟雾气或气溶胶的局部加热装置。 0009 所述的进气管路和出气管路的外侧还设有可进一步促进烟雾气或气溶胶中残留 少量小颗粒固体或液滴的快速气化， 进一步增加可用于质谱分析的气体样本量的辅助加热 装置， 所述的辅助加热装置缠绕在进气管路和出气管路的外壁上。 0010 便携离子阱质谱仪进样接口内， 还可设有高温碰撞加。

12、热丝， 所述的高温加热丝采 用铁镍铬合金制成， 加热温度达500度以上， 高速流动的烟雾气或气溶胶样品与高温加热碰 撞， 进一步促进固体颗粒或液滴的蒸发气化， 净化烟雾气或气溶胶样品， 避免或降低烟雾气 或气溶胶样品对聚二甲基硅氧烷膜及便携离子阱质谱内部的污染， 提高样品的离子化效 率。 0011 本发明的有益效果是： 本发明提供了一种组织样品中挥发性小分子代谢产物的在 线便携质谱分析装置, 采用便携离子阱质谱仪和常用的膜进样方式， 为植物、 动物及人体 组织样品中挥发性小分子代谢物 （沸点300 ） 提供在线质谱分析监测， 可以用于术中肿 瘤实时诊断、 中药材鉴定、 食品掺假检测、 食品药品。

13、质量安全控制等多种实验室外的现场质 谱分析鉴定。 手术室内的肿瘤组织实时诊断， 可以作为辅助技术， 提高临床诊断的准确性， 促进现代精准医学研究。 食品药品的实时分析检测， 为食品药品监督管理部门、 卫生防疫、 出入境检验检疫或企业质量控制部门提供了重要且科学的现场检测手段， 促进了食品药品 安全的管理和现代化监督管理。 附图说明 0012 图1为本发明在线便携质谱分析装置结构示意图。 0013 图2为本发明过滤装置结构示意图。 0014 图3为本发明过滤装置结构示意图。 0015 图4为本发明传输管路及高温加热丝结构示意图。 0016 图中1-便携离子阱质谱仪， 2-进样口， 3-传输管路，。

14、 4-过滤装置， 41-过滤腔， 42-进 气管路， 43-出气管路。 具体实施方式 0017 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容， 特举以下实施例详细说明。 0018 如图1、 图2、 图3、 图4所示， 一种组织样品中挥发性小分子代谢产物的在线便携质 谱分析装置， 所述的在线便携质谱分析装置依次包括有进样装置和便携离子阱质谱仪1， 所 述的进样装置依次包括有进样口2、 用于过滤滤除大颗粒的固体或液滴的过滤装置4以及传 输管路3， 所述的传输管路3的进料端与过滤装置4相连， 所述的传输管路3的出料端与便携 离子阱质谱仪1相连， 所述的传输管路3和便携离子阱质谱仪1之间还设有聚二甲基硅氧烷 。

15、膜结构。 便携离子阱质谱仪的进样装置采用常用的膜进样方式， 由筛网、 聚二甲基硅氧烷 （PDMS） 膜构成。 筛网可进一步对烟雾气或气溶胶进行过滤。 为进一步降低或避免到达质谱 进样口处的烟雾气或气溶胶中颗粒状的固体或液滴的影响。 聚二甲基硅氧烷膜的作用是滤 除烟雾气或气溶胶中的H2O， N2， O2 等挥发性有机物以外的无机物， 并对挥发性有机物有一 定的富集作用。 0019 所述的过滤装置4包括一过滤腔41， 所述的过滤腔41上设有进气管路42和出气管 说明书 2/4 页 4 CN 110146587 A 4 路43， 所述的进气管路42和出气管路43的底部均插入过滤腔41内， 所述的进气。

16、管路42与进 样口2相连， 所述的出气管路43与传输管路3相连。 主要用于滤除大颗粒的固体或液滴， 降低 管路污染。 可利用不同孔径的滤网或滤膜过滤， 例如定制加工的PET （Polyethylene terephthalate） 材质的HEPA (High efficiency particulate air Filter)高效过滤网， 滤除直径大于1.0微米的颗粒。 参照冷阱和沉降的原理， 还可以设计如下图2,B3两种装置， 进一步消除烟雾气或气溶胶中的大颗粒固体或液滴。 同时， 该装置可适当加热以提高烟雾 气或气溶胶样品传输效率。 0020 所述的进气管路42和出气管路43竖直且相互平行。

17、设置， 插入过滤腔41内的所述的 进气管路42的底部低于出气管路43的底部高度。 0021 所述的进气管路42和出气管路43水平且相互平行设置， 所述的进气管路42位于出 气管路43的底部。 0022 所述的进样口2上设有可在短时间内在组织样品局部产生高热效应， 使动物组织 的蛋白变性凝固， 挥发性代谢产物瞬间挥发， 生成烟雾气或气溶胶的局部加热装置， 采用高 频电刀 （医用） 、 激光、 微波手术刀、 电烙铁等方式。 0023 所述的进气管路42和出气管路43的外侧还设有可进一步促进烟雾气或气溶胶中 残留少量小颗粒固体或液滴的快速气化， 进一步增加可用于质谱分析的气体样本量的辅助 加热装置，。

18、 所述的辅助加热装置缠绕在进气管路42和出气管路43的外壁上， 且加热温度可 调节， 防止温度降低时， 高沸点挥发性代谢物在管路中的析出。 0024 所述的便携离子阱质谱仪1的样接口处内还可设有高温碰撞加热丝， 加热温度达 500度以上， 高速流动的烟雾气或气溶胶样品与高温加热碰撞， 以进一步促进固体颗粒或液 滴的蒸发气化， 净化烟雾气或气溶胶样品， 避免或降低烟雾气或气溶胶样品对聚二甲基硅 氧烷膜及便携离子阱质谱内部的污染， 提高样品的离子化效率。 0025 便携质谱仪1的进样接口处的抽气泵将组织样品局部受热产生的烟雾气或气溶胶 快速导入加热传输管路。 0026 便携离子阱质谱仪需在常规大气。

19、压环境下可单人操作， 整机重量建议在20kg以 内， 主要由电子轰击 EI(Electron Impact) 电离源、 离子阱质量分析器、 离子检测器构成。 其中电子轰击电离源用于挥发性小分子有机物的电离及碎裂， 以获取离子的质谱信号。 0027 在本发明的描述中， 需要说明的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、 “前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底”“内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为 基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特。

20、定的方位构造和操作， 因此不能理解为对 本发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对 重要性。 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。 此外， 在本发明的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两。

21、个 以上。 各位技术人员须知： 虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述， 但是本发明的发 明 思 想并 不 仅限 于 此 发 明 ， 任何 运 用本 发 明 思 想的 改 装 ， 都 将 纳 入 本 专 利 专 说明书 3/4 页 5 CN 110146587 A 5 利权保护范围内。 0028 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。 应当指出， 对于本技术领域 的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰， 这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 110146587 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 110146587 A 7 图3 图4 说明书附图 2/2 页 8 CN 110146587 A 8 。