[发明专利]一种高灵敏在线检测呼出气中HCN的装置和应用

说明书

本发明提供了一种高灵敏在线检测呼出气中HCN的装置和应用，所用高灵敏在线分析系统包括呼出气进样装置、呼出气除湿装置、供气装置和HCN高灵敏检测装置。所述高灵敏在线分析的应用是利用上述高灵敏在线分析系统，将一定流速的人体呼出气经过除湿装置的除湿处理后直接进入HCN高灵敏检测装置进行分析。改变人体呼出气的流速和抽气泵的抽速可以获得不同浓度的HCN气体，进而得到不同强度的HCN特征离子信号响应。人体呼出气直接进入HCN高灵敏检测装置而不需要离线预富集、化学衍生等前处理步骤，操作简单，分析快速准确，检测灵敏度高，可检出sub‑ppbv量级的HCN。

技术领域

本发明涉及一种高灵敏在线检测呼出气中HCN的装置和应用，具体来说就是利用该高灵敏在线分析装置对除湿后的特定流速的人体呼出气直接在线采样分析，从而达到高灵敏在线分析呼出气中HCN的目的。

背景技术

作为一种遗传疾病，囊胞性纤维症是一种周期性复发的肺部感染慢性炎症，会引起患者渐进性呼吸衰竭，严重者会导致患者死亡。目前，仅在英国，每年就有超过9000人遭受该疾病的折磨，其中儿童群体的发病率尤其高。因此，寻找囊胞性纤维症的生物标记物对该疾病的早期诊断和治疗至关重要。研究人员发现，导致囊胞性纤维症的一种最常见和最重要的病菌叫绿脓杆菌，而绿脓杆菌菌群在体外培养过程中会产生高浓度的氰化氢气体(HCN)(几百ppbv量级)，于是研究人员尝试以呼出气中的HCN作为人体囊胞性纤维症的生物标记物。结果发现，健康人群的呼出气中HCN的平均浓度为8ppbv，而患有囊胞性纤维症的患者呼出气中HCN的平均浓度可达20ppbv，证明呼出气中的HCN可以作为绿脓杆菌引起的囊胞性纤维症的生物标记物。文献报道中用于分析呼出气中HCN的方法主要是选择离子流动管质谱法(SIFT-MS)，检测原理是以H₃O⁺为试剂离子，利用质子转移反应对HCN电离得到产物离子H₂CN⁺。但是，HCN的质子亲和势与H₂O非常接近(＜30kJ/mol)，导致HCN与H₃O⁺之间的质子转移反应为可逆反应，限制了H₂CN⁺的产率。另外，由于SIFT-MS较长的反应区，当样品气湿度较大时还易产生多个水分子的团簇离子H₂CN(H₂O)_n⁺，进一步限制了HCN检测灵敏度的提高。

本文的目的在于提供一种高灵敏在线检测呼出气中HCN的装置和新方法。该方法以呼出气流速控制装置获得一定流量的人体呼出气，然后经过呼出气除湿装置的除水后直接进入HCN高灵敏检测装置即基于真空紫外灯的以丙酮为辅助剂的负电离飞行时间质谱仪中进行电离分析，产物离子为CN^-(m/z 26)，最低检出浓度可达0.5ppbv，低于文献报道的SIFT-MS的检测限(LOD＝1ppbv)。该方法有效解决了上述分析方法的不足，实现了高灵敏在线分析，同时有效避免了其他离子的干扰，为人体呼出气中HCN的检测提供了一种简单快速、准确灵敏的在线检测手段。另外，该装置结构简单，成本低廉，便于操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种高灵敏在线检测呼出气中HCN的装置和应用。

一种高灵敏在线检测呼出气中HCN的装置，其特征在于：包括呼出气流速控制装置、呼出气除湿装置、供气装置和以真空紫外灯为电离源的HCN高灵敏检测装置；

所述呼出气流速测量装置入口端与呼出气吹嘴密封连接，出口端与三通阀的一端口密封连接，三通阀另两端口分别与呼出气除湿装置入口密封连接和经尾气管与大气相连，人体呼出气经过呼出气流速测量装置后，一部分经过三通阀被抽入呼出气除湿装置，其余作为尾气排出；

所述供气装置包括第一、第二、第三载气气源；

第三载气气源经第三质量流量计作为反吹气直接通入靠近离子出口处的电离区内；