呼出气体酒精检测

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  • 呼出气体酒精含量检测仪检定装置 400-860-5168转4388
    JJG657-2019呼出气体酒精含量检测仪检定装置规程依据动态饱和法原理，由乙醇气体发生和恒温恒流两部分组成，具体技术路线采用了稳压恒流技术，以及高精度恒温质量流量控制器、高精度压力传感器和特殊涂层、防结露处理技术，研制出的发生源稳定性好，稳定性时间不小于1个月，远远超过规程规定的最小8小时要求。稳定性是该装置研发关键和难点，规程为了普适性，将稳定性时间缩短至8小时。同时气体浓度不受出口压力波动影响，（规程要求被检仪器的呼气阻力不大于2.5kPa），乙醇气体发生浓度不小于2.0mg/L。恒温恒流部分采用公司专利技术（专利名称：一种用于呼出气体酒精含量检测仪检定装置的加热系统，专利号：ZL 2020 2 0809350.3；专利名称：一种测量发生装置内部流量的节流装置及气体发生装置，专利号：ZL 2018 2 2177254.7），该技术采用双温度检测和控制方式，分为内部控温和外部控温，JJG657-2019呼出气体酒精含量检测仪检定装置规程内部控温按照加热元件内部温度传感器进行控制，外部控温按照气体出口温度传感器进行控制，内部控温限定了最高温度，确保加热安全，当无气体输出时，即时转为内部控温，进入休眠状态，当有气体输出时，即时转为外部控温，根据出口气体温度进行控制，确保出口气体温度快速达到规程要求，该温度控制模型同时具有温度学习功能，内部控温根据环境温度实时调整内部控温温度。加热管线进行了特殊涂层处理，有效防止乙醇气体在铜表面与空气发生催化反应和吸附，避免乙醇气体样品损失、浓度失准。JJG657-2019呼出气体酒精含量检测仪检定装置规程同时具有钢瓶气输入接口，可对钢瓶气输出气体在线加热，满足钢瓶气使用要求，这种在线加热方式有两个优点：1、这种加热方式安全可靠，符合国家特种设备安全技术规程TSG23-2021《气瓶安全技术规程》的使用要求，使用要求中明确规定气体钢瓶要远离热源。2、由于采用的是仅对钢瓶输出气体在线加热方式，钢瓶更换后无需等待，便可使用。工作效率高、使用方便、安全可靠。具有多种用户界面可供选择：1、依据酒检仪检定规程，按计量性能和功能试验分页设置，方便检定人员首次检定、后续检定清晰使用，提高工作效率。2、将计量性能和功能试验集为一个界面，满足不同客户需求。采用流行的安卓系统和6核处理器，响应快、运行稳定，同时具有远程软件在线升级功能，便于设备维护、功能升级。我公司研发中心拥有高精度流量计、色谱质谱仪、各类测试调试仪器，为所投产品提供调试、测试服务。公司秉承“朴实，奋斗，创新，共享”的企业文化理念，JJG657-2019呼出气体酒精含量检测仪检定装置规程以科技创新为核心，致力于为“大众创业、万众创新”搭建创业创新平台，承担社会责任，为国家的高水平科技自立自强不懈奉献。
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    厂商： 四川中测贝格科技有限公司
    品牌： 中测贝格/ZCBG SCIENTIFIC
    型号： AGVH
    价格： 面议
  • 呼出气体酒精含量检测仪检定装置 400-860-5168转4941
    呼出气体酒精含量检测仪检定装置一、系统名称：呼出气体酒精含量检测仪检定装置二、系统型号：CBD-JJG657三、制造商：尼科仪器四、系统简介呼出气体酒精含量检测仪是公安交通部门用于现场快速检测车辆驾驶人员呼吸酒精含量的主要执法工具, 属于国家强制性检定的计量器具。 我公司依据《中华人民共和国国家计量检定规程JJG657-2019》, 采用《GB/T 5275气体分析动态体积法制备校准用混合气体》的动态配气方法使用液体乙醇和液体丙酮制备乙醇标准气体和丙酮标准气体, 并根据呼出气体酒精含量检测仪的结构和使用特点, 研制出了呼出气体酒精含量检测仪计量检定标准装置CBD-JJG657，该装置适用于GB/T 21254-2017、OIML R-126(2012)标准。CBD-JJG657型呼出气体酒精含量检测仪检定装置主要包含零级空气发生器、乙醇标气发生器、丙酮标气发生器、温压流控制系统、差压测量系统、高精度乙醇气体分析仪、触摸液晶中控系统、一氧化碳标气、乙醇气体标气（一级标准物质）组成。呼出气体酒精含量检测仪检定装置系统示意图如下（2通道可同时工作）：五、系统功能概述1. 示值误差检定：选择“示值误差”选项，并选择需要检定的乙醇气体浓度值（0.10 mg/L、 0.40 mg/L、0.60 mg/L），系统自动输出流量为15 L/min的指定浓度的标气，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。2. 重复性检定：选择“重复性”选项，系统自动输出浓度为0.40 mg/L、流量为15 L/min的乙醇标准气体，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。3. 零点漂移检定：选择“零点漂移”选项，系统自动输出浓度为零、流量为15 L/min的零级空气，并且可设置零级空气的输出时间。4. 示值漂移检定：选择“示值漂移”选项，系统自动输出浓度为0.40 mg/L、流量为15 L/min的乙醇标准气体，并且可设置标气的输出时间。5. 抗干扰能力检定：选择“抗干扰能力（丙酮）”选项，系统自动输出浓度为0.5 mg/L、流量为15 L/min的丙酮标准气体，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。选择“抗干扰能力（一氧化碳）”选项，系统自动输出浓度为0.2 mg/L、流量为15 L/min的一氧化碳标准气体，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。6. 记忆残留效应检定：选择“记忆残留效应”选项，选择输出乙醇标准气的浓度（0.1 mg/L或者0.4 mg/L），系统自动流量为15 L/min的乙醇标准气体，并且可设置标气的输出时间。7. 呼气阻力检定：选择“呼气阻力”选项，系统自动输出指定恒定流量的零点气体，并可设置输出气体时间；计时时间结束后系统自动缓慢增加气体输入流量，直到流量达到12 L/min时，气体以恒定流量输出。8. 呼气最小流量和最短持续时间检定：选择“呼气最小流量和最短持续时间”选项，选择输出零点气体的流量（6 L/min）的零点气体，并可设置输出气体的时间，系统自动输出6 L/min的零点气体；选择输出零点气体的流量36 L/min的零点气体，并可设置输出气体的时间，系统自动输出36 L/min的零点气体，到输出气体2.0秒时气体流量可自动降至6 L/min。9. 测量范围检定：选择“测量范围”选项，系统自动输出浓度为2.0 mg/L、流量为15 L/min的乙醇标气，并且可设置标气的输出时间。系统功能说明：系统功能可依据客户的使用习惯及特定需求进行定制。检定项目表及实现方式：序号检定项目操作方式1外观与结构目测及手动2标志和标识目测及手动3通电检查目测及手动4结果的保持和储存目测及手动5分辨力和计量单位转换目测及手动6测量范围自动7呼气最小流量和最短持续时间自动8示值误差自动9重复性自动10漂移自动11抗干扰能力自动12记忆残留效应自动13呼气阻力自动六、系统原理示意图1. 呼出气体酒精含量检测仪检定装置原理示意图（单通道）2.零级空气发生器：零级空气发生器由零气发生器及外部的空压机系统两大部分组成。零气发生器中有：压力调节装置、气体清洗器、反应室和温控器。压缩机系统将空气压缩后输入到零气发生器中，零气发生器产生不含被测污染气体（如：SO2, CO, O3, NO, NO2 和 HC 等）的零级空气。七、技术参数1. 乙醇气体发生器输出浓度范围：0～2.0 mg/L2. 乙醇气体发生器质量浓度不确定度为：Urel≤3.0%，k=2(@0.1 mg/L)；Urel≤2.0%，k=2(@0.4 mg/L)；Urel≤2.0%，k=2(@0.4 mg/L)3. 丙酮气体发生器输出浓度：5.0 mg/L4. 丙酮气体发生器质量浓度不确定度为：Urel≤4.0%，k=2(@0.5 mg/L)5. 乙醇和丙酮气体发生器可连续长时间连续工作24小时6. 系统可扩展两个输出检定口，支持同时检定2个酒检仪7. 检定口气体输出流量0～36 L/min，连续可调8. 检定口气体输出流量波动： ± 1%9. 检定口气体输出流量精度：± 0.3% RD10. 检定口气体输出温度：34 ℃ ± 0.5 ℃11. 精密乙醇分析仪：≤1.5%（@0.1 mg/L），≤0.5%（@0.4 mg/L），≤0.5%（@0.16mg/L）12. 大气压测量：分辨率1 hPa, MPE ± 2.5 hPa13. 温度测量表：范围0～34 ℃, MPE ± 0.2 ℃14. 系统工作电压：AC220 50Hz15. 系统工作温度：5～40 ℃八、系统配置清单1. 呼出气体酒精含量检测仪检定装置2. 零气发生器3. 一氧化碳钢瓶气4. 乙醇钢瓶气（一级标准物质）5. 乙醇标气发生器或者乙醇钢瓶气（选配）6. 丙酮标气发生器或者丙酮钢瓶气（选配）7. 秒表8. 减压阀9. 酒检仪吹气三通接头10. 聚四氟乙烯管
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    厂商： 北京尼科荣光仪器仪表有限公司
    品牌： 未知
    型号： CBD-JJG657
    价格： 60万元
  • 呼出气体酒精含量检测仪检定装置 400-860-5168转4941
    呼出气体酒精含量检测仪检定装置一、系统名称：呼出气体酒精含量检测仪检定装置二、系统型号：CBD-JJG657三、制造商：尼科仪器四、系统简介 呼出气体酒精含量检测仪是公安交通部门用于现场快速检测车辆驾驶人员呼吸酒精含量的主要执*工具, 属于国家强制性检定的计量器具。 我公司依据《中华人民共和国国家计量检定规程JJG657-2019》, 采用《GB/T 5275气体分析动态体积法制备校准用混合气体》的动态配气方法使用液体乙醇和液体丙酮制备乙醇标准气体和丙酮标准气体, 并根据呼出气体酒精含量检测仪的结构和使用特点, 研制出了呼出气体酒精含量检测仪计量检定标准装置CBD-JJG657，该装置适用于GB/T 21254-2017、OIML R-126(2012)标准。CBD-JJG657型呼出气体酒精含量检测仪检定装置主要包含零级空气发生器、乙醇标气发生器、丙酮标气发生器、温压流控制系统、差压测量系统、高精度乙醇气体分析仪、触摸液晶中控系统、一氧化碳标气、乙醇气体标气（一级标准物质）组成。五、系统功能概述1. 示值误差检定：选择“示值误差”选项，并选择需要检定的乙醇气体浓度值（0.10 mg/L、 0.40 mg/L、0.60 mg/L），系统自动输出流量为15 L/min的指定浓度的标气，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。2. 重复性检定：选择“重复性”选项，系统自动输出浓度为0.40 mg/L、流量为15 L/min的乙醇标准气体，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。3. 零点漂移检定：选择“零点漂移”选项，系统自动输出浓度为零、流量为15 L/min的零级空气，并且可设置零级空气的输出时间。4. 示值漂移检定：选择“示值漂移”选项，系统自动输出浓度为0.40 mg/L、流量为15 L/min的乙醇标准气体，并且可设置标气的输出时间。5. 抗干扰能力检定：选择“抗干扰能力（丙酮）”选项，系统自动输出浓度为0.5 mg/L、流量为15 L/min的丙酮标准气体，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。选择“抗干扰能力（一氧化碳）”选项，系统自动输出浓度为0.2 mg/L、流量为15 L/min的一氧化碳标准气体，并且可设置标气的输出时间；计时结束后可输出零级气体并可设置输出零级气体的时间。6. 记忆残留效应检定：选择“记忆残留效应”选项，选择输出乙醇标准气的浓度（0.1 mg/L或者0.4 mg/L），系统自动流量为15 L/min的乙醇标准气体，并且可设置标气的输出时间。7. 呼气阻力检定：选择“呼气阻力”选项，系统自动输出指定恒定流量的零点气体，并可设置输出气体时间；计时时间结束后系统自动缓慢增加气体输入流量，直到流量达到12 L/min时，气体以恒定流量输出。8. 呼气*小流量和*短持续时间检定：选择“呼气*小流量和*短持续时间”选项，选择输出零点气体的流量（6 L/min）的零点气体，并可设置输出气体的时间，系统自动输出6 L/min的零点气体；选择输出零点气体的流量36 L/min的零点气体，并可设置输出气体的时间，系统自动输出36 L/min的零点气体，到输出气体2.0秒时气体流量可自动降至6 L/min。9. 测量范围检定：选择“测量范围”选项，系统自动输出浓度为2.0 mg/L、流量为15 L/min的乙醇标气，并且可设置标气的输出时间。系统功能说明：系统功能可依据客户的使用习惯及特定需求进行定制。检定项目表及实现方式：序号检定项目操作方式1外观与结构目测及手动2标志和标识目测及手动3通电检查目测及手动4结果的保持和储存目测及手动5分辨力和计量单位转换目测及手动6测量范围自动7呼气*小流量和*短持续时间自动8示值误差自动9重复性自动10漂移自动11抗干扰能力自动12记忆残留效应自动13呼气阻力自动六、系统原理示意图1. 呼出气体酒精含量检测仪检定装置原理示意图（单通道）2.零级空气发生器：零级空气发生器由零气发生器及外部的空压机系统两大部分组成。零气发生器中有：压力调节装置、气体清洗器、反应室和温控器。压缩机系统将空气压缩后输入到零气发生器中，零气发生器产生不含被测污染气体（如：SO2, CO, O3, NO, NO2 和 HC 等）的零级空气。七、技术参数1. 乙醇气体发生器输出浓度范围：0～2.0 mg/L2. 乙醇气体发生器质量浓度不确定度为：Urel≤3.0%，k=2(@0.1 mg/L)；Urel≤2.0%，k=2(@0.4 mg/L)；Urel≤2.0%，k=2(@0.4 mg/L)3. 丙酮气体发生器输出浓度：5.0 mg/L4. 丙酮气体发生器质量浓度不确定度为：Urel≤4.0%，k=2(@0.5 mg/L)5. 乙醇和丙酮气体发生器可连续长时间连续工作24小时6. 系统可扩展两个输出检定口，支持同时检定2个酒检仪7. 检定口气体输出流量0～36 L/min，连续可调8. 检定口气体输出流量波动： ± 1%9. 检定口气体输出流量精度：± 0.3% RD10. 检定口气体输出温度：34 ℃ ± 0.5 ℃11. 精密乙醇分析仪：≤1.5%（@0.1 mg/L），≤0.5%（@0.4 mg/L），≤0.5%（@0.16mg/L）12. 大气压测量：分辨率1 hPa, MPE ± 2.5 hPa13. 温度测量表：范围0～34 ℃, MPE ± 0.2 ℃14. 系统工作电压：AC220 50Hz15. 系统工作温度：5～40 ℃八、系统配置清单1. 呼出气体酒精含量检测仪检定装置2. 零气发生器3. 一氧化碳钢瓶气4. 乙醇钢瓶气（一级标准物质）5. 乙醇标气发生器或者乙醇钢瓶气（选配）6. 丙酮标气发生器或者丙酮钢瓶气（选配）7. 秒表8. 减压阀9. 酒检仪吹气三通接头10. 聚四氟乙烯管
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    型号： CBD-JJG657
    价格： 60万元
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  • 傅若农：重症早期预警——呼出气用SIFT-MS 实时快速检测

    [b][color=#00b0f0]编者注：[/color][/b]傅若农教授生于1930年，1953年毕业于北京大学化学系，而后一直在北京理工大学(原北京工业学院)从事教学与科研工作。1958年，傅若农教授开始带领学生初步进入吸附柱色谱和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]的探索 1966到1976年文化大革命的后期，傅若农教授在干校劳动的间隙，系统地阅读并翻译了两本[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]启蒙书，从此进入其后半生一直从事的事业——色谱研究。傅若农教授是我国老一辈色谱研究专家，见证了我国[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]研究的发展，为我国培养了众多色谱研究人才。[url=http://www.instrument.com.cn/news/20140623/134647.shtml][b]第一讲：傅若农讲述[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]技术发展历史及趋势[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20140714/136528.shtml][b]第二讲：傅若农：从三家公司GC产品更迭看[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]技术发展[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20140811/138629.shtml][b]第三讲：傅若农：从国产[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]产品看国内[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]发展脉络及现状[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20140902/140376.shtml][b]第四讲：傅若农：[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]固定液的前世今生[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20141009/143041.shtml][b]第五讲：傅若农：气-固色谱的魅力[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20141104/145381.shtml][b]第六讲：傅若农：PLOT[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]柱的诱惑力[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20141205/147891.shtml][b]第七讲：傅若农：酒驾判官——顶空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]的前世今生[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150106/150406.shtml][b]第八讲：傅若农：一扫而光——吹扫捕集-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]的发展[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150211/153795.shtml][b]第九讲：傅若农：凌空一瞥洞察一切——神通广大的固相微萃取（SPME）[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150312/155171.shtml][b]第十讲：傅若农：悬“珠”济世——单液滴微萃取(SDME)的妙用[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150417/158106.shtml][b]第十一讲：傅若农：扭转乾坤——神奇的反应顶空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150519/160962.shtml][b]第十二讲：擒魔序曲——脂质组学研究中的样品处理[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150617/164595.shtml][b]第十三讲：离子液体柱——脂质组学中分离脂肪酸的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]柱[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150716/167186.shtml][b]第十四讲：脂肪酸[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析的故事[/b][/url][url=http://www.instrument.com.cn/news/20150820/170240.shtml][b]第十五讲：吹口气，知健康——GC-MS检测呼气疾病标记物　[/b][/url][color=#0070c0][b]　[/b][/color] 呼吸气检测相比其他通常医疗检测的最大优点是无损伤和安全性，由于它在临床诊断和明确的评估方面具有巨大的优势，所以呼吸气检测今天受到极大的重视，这一方法对一些病人成为每天控制重要指标的必要测试项目(就像检测血糖和尿液一样)。呼吸气检测有多种方法，表 1列出分析呼出气体的一些方法。[align=center]表 1 用于分析呼出气体的一些方法[/align][align=center][img=,673,196]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/646b33a1-b677-47f9-ba7f-04bd4eb610c4.jpg[/img][/align]　　上次我们介绍了GC-MS分析人呼出气体中预示疾病的生物标记物。这里我们介绍用SIFT-MS快速实时分析呼出气体中预示疾病的生物标记物的方法。[b]1. 用选择性离子流动管质谱(SIFT-MS)快速、实时、准确地分析呼吸气体中的疾病标记物[/b]　　早期的质谱是采用低压电子电离源，用以测定分子量、元素组成以及探究物质的化学结构，后者是利用分子电离后的碎片组成来实现的。近年电离方法的发展是针对直接分析液体或固体样品而设计的，包括快原子轰击(FAB)，基质辅助激光吸附/电离(MALDI)，和电喷雾电离(ESI)方法。后面2个方法特别适合于分子量大的化合物的鉴定，ESI与液相色谱(HPLC)的结合更为有效。在气体样品电离的方法方面也得到重要的发展，包括化学电离(软电离)的各种变体，多使用正离子电离，以减少初始电离分子碎片的量，大气压电离是化学电离的一个特殊的方法。也开发出用于气体分析在漂移管中从H3O+离子进行质子转移的化学电离方法，叫做质子转移反应质谱(PTR-MS)。　　使用电子电离质谱进行大气和呼吸气中微量组分的实时鉴定和定量分析，是一个具有挑战性的任务。因为在离子源中会浸入过多的气体如氮、氧和水蒸气，要解决这些问题，使用多种过滤膜，这些过滤膜只让极性的被测气体进入离子源，而排出大量的空气。但是这些过滤膜仍会阻挡其他一些痕迹量气体(尤其是烃类)，所以要针对每种痕迹量气体小心校正过滤膜的穿透性，才能达到准确地定量结果。要不然为了避免不同化合物同时进行电离就只得使用GC-MS进行分析。　　如果是能够直接、实时地分析大气中的痕迹量杂质，即解决环境科学，特别是呼吸气体中特殊气体的分析，开发扩大医疗诊断的领域，那就好了。尽管GC-MS可以分析空气和呼气中的10[sup]-12[/sup](ppb)和10[sup]-9[/sup](ppt)的痕迹量组分，但是需要收集大容量的样品到冷冻或吸附阱里。　　显然，这就不是实时监测了。而且GC不适合监测像氨和甲醛一类小分子量物质。　　David Smith等于1976年开发了选择性离子流动管质谱(SIFT-MS)，它是一种可以进行定量分析的质谱方法，它开拓了使用选择性前体正离子进行化学电离的方法，此正离子可在一定的短暂反应时间里与空气或呼吸气体中痕迹量气体进行反应。这一技术是把快速流动管技术、化学电离和定量质谱分析很好的结合在一起，用以对一些空气和呼吸气体中痕迹量物质进行精确的定量分析，检测量可低达10-9浓度级别，分析时间只用几秒钟。　　SIFT 的构思和发展始于1976年，是研究离子和中性物质反应的标准方法，开始时用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]离子和中性物质反应的动力学数据，各国进行了大量的实验，积累了大量数据，奠定了离子和中性物质反应的基本概念。[b]2.SIFT-MS 的原理和装置[/b]　　SIFT-MS 的工作原理如图 1 所示：[align=center][img=,1053,618]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/3590bc40-6816-42bb-875f-6a5599218cde.jpg[/img][/align][align=center]图 1 SIFT-MS 的工作原理示意图[/align]　　在离子源中用微波放电或射频离子源来产生正离子，离子进入一个上游管中，其中有一个四极杆滤质器，用以过滤掉无用离子，留下首选的母离子，通常选择H3O+，NO+和O2+为母离子，母离子通过一个文丘里管(一般管径为1-2 mm)进入到反应流动管中，这里样品气用载气氦以一定速进入流动管，载气压力通常为100 Pa，在这里母离子与样品气反应，反应产物离子进入一个下游管，管长一般为30-100 cm，管末端的文丘里管(一般管径为0.3mm)进入到另一个四极杆滤质器对它们进行质量过滤。用电子倍增器检测，对选择出来的目标反应产物离子进行离子计数，进行定量分析。[b]3.SIFT 中的反应速率常数[/b]　　样品+载气注射到不锈钢流动管(内径通常为4-8 cm，内径以dt表示)，用罗茨泵抽动，使管中总流速在40-80 m/s，以vg表示，它可以用载气流速，压力pg，温度Tg (K) 和dt进行精确计算，即：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/b41a9e0f-c11e-4741-a31c-cb93ba324a50.jpg[/img]（1）[/align]　　被加热的离子很快沿着流动管进行扩散，离子沿着流动管的平均速率为Vi这一速率决定着离子与反应气的反应时间 t，Vi要大于Vg，要进行精确测量，理论证明二者的关系为：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/ce6e5c00-85ae-4315-83e3-a6e1f7b23816.jpg[/img]（2）[/align]　　反应气进样口进入流动管，其流速为ΦR。简单地处理，t是反应长度l(进样口到下游进样孔之间的距离)和Vi之比，但是l需要包括一个小的“末端校正”ε，典型情况下ε为2cm，这是考虑到反应气和载气的一定的混合距离。　　为了确定反应的速率系数，需要知道载气中反应气分子的数密度值，可以从载气和反应气的流速得到[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/8605a811-acd1-499a-831f-cfb2e61eca93.jpg[/img]（3）[/align]　　kb 是玻尔兹曼常数。　　下面用一个例子解释如何确定速率常数的，我们选择H3O+为起始离子与丙酮作用，此反应用于呼吸气的分析，这是一个很简单的反应，H3O+的质子进入丙酮分子中：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/01851f86-3930-47bc-80d8-7a3f7254d5e6.jpg[/img][/align]　　在流动管中H3O+的原始数密度随时间而降低，Ni可以用下面的动力学公式描述：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/25951713-d73b-45e9-aaad-98459c6d0f5d.jpg[/img][/align]　　式(5)中右面第1项表示原始离子(母离子)扩散到流动管壁的损失，以扩散系数 Di和Λ来表征，Λ表示扩散距离，与流动管的直径有关。第2项表示原始离子由于反应的损失，k 是反应(4)质子转移的速率系数，A是反应物(丙酮)的数密度。实际上原始离子H3O+和产物离子(CH3COCH3?H+)的计数率都可以用下游的质谱系统在丙酮蒸汽几个不同的流速下进行测定得到，在丙酮存在下H3O+的计数率I与没有丙酮时的的计数率I0相关，把公式(5)积分可得到：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/e83a1f8f-767e-4a6c-9d14-9c7d0febf661.jpg[/img][/align]　　k 的绝对值可从logI对作图得到。　　速率系数k是分析测定必须有的数据，见后面的叙述。[b]4 .SIFT-MS 分析法[/b]　　从公式(5)和(6)知道，如果反应的前体离子和反应物A的速率系数知道，当分子A流入载气里是，前体离子的计数率就开始降低，这样就可以测定，但是如果一个反应混合物气体同时进入载气里，那么前体离子计数率的降低是所有可反应气体造成的，就不能达到分析混合物的目的。但是，如果每一个反应气体和前体离子反应生成不同的产物离子。那么反应产物的信号就既可以定性又可以定量，所以SIFT-MS分析集中于用下游质谱仪测定前体和反应气体产物离子的计数率，所以它提供一个实时定量分析复杂混合物中的痕迹量气体，比如环境气体和呼吸气体。[b]5 .呼吸气体分析实例[/b]　　Turner等人采用SIFT-MS对30位健康志愿者(19位男性，11位女性)进行为期六个月呼出气中乙醇和乙醛的监测，每周8:45 到 13:00(午餐前)志愿者取样，对乙醇和乙醛即可用SIFT-MS进行测定，使用H3O+为前体离子，测得乙醇平均浓度为196 ppb。乙醛的平均浓度为24 ppb。测得正常人呼出气中乙醇浓度在0到1663ppb之间，平均值为450ppb，乙醛浓度在0到104ppb之间，平均值为41ppb。环境中乙醇的背景浓度为50ppb左右，但是几乎没有检测到环境中的乙醛。但是在测定前2 h要是吃了甜饮料/食品乙醇的浓度会增加。(Rapid Commun Mass Spectrom，2006，20(1)：6l-68 王海东等，现代科学仪器，2013，(4)：40-45)[b](1) 具体方法概述[/b]　　SIFT-MS有两种不同的运行模式，一种是全扫描模式，即在一定m/z范围内得到通常的质谱图，用于鉴定前体、产物离子和他们相应的计数率，在线计算机立刻计算这些痕迹量气体在呼吸气中的分压，为此要有可鉴定的产物离子，而且它们还要包括在分析所需要的动力学数据库中，动力学数据库包括速率系数和前体离子/痕迹量气体化合物反应的产物离子。对各种类型的化合物(醇类、醛类、酮类、烃类等)和三种前体离子经过SIFT的详细研究，构建了数据库。　　另一种是多离子检测模式，在这一模式下，下游分析用质谱仪用很快的切换方式对前体离子和反应产物离子的选择性m/z值进行处理，定量分析水蒸气和痕迹量目标化合物。这一模式可以更为精确地定量分析痕迹量目标化合物。　　图 2是使用多离子检测模式，使用H3O+为前体离子的SIFT-MS进行测定，获得乙醇和甲醇浓度在三次呼出气体随时间变化的曲线。本研究是用这一模式测定肺泡空气中的乙醇和乙醛浓度，在测定呼吸气体的间隙同时测定周围空气中的乙醇和乙醛浓度，看它是否影响对呼吸气体中目标化合物的测定。[align=center][img=,1114,616]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/4c7af3d2-78e7-416e-b183-8b5cd24840b7.jpg[/img][/align][align=center]图 2 SIFT-MS 定量分析呼吸气中乙醇和甲醇的浓度随时间的变化图[/align]　　SIFT-MS 定量分析呼吸气中乙醇，浓度随时间的变化是使用前体离子、前体离子水化物和乙醇特征产物离子及水化物(C2H5OH2+，m/z 47)信号比进行计算，还要知道反应时间和样品及载气的流速。　　乙醇可以很快地与所有三种前体离子(H3O+,NO+, O2+)反应，与H3O+是直接进行反应，得到m/z 47的质子化乙醇，如下面的反应式：[align=center][img]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/c307f24e-b3b6-4c03-9cee-127e17345b4b.jpg[/img] （7）[/align]　　此反应(7)是放热反应，决定于碰撞速率。　　当含有水汽的呼吸气进入载气时，产物离子很快形成水合离子，含有一个水分子和两个水分子的质子化乙醇其m/z为65(C2H5OH2+?H2O)和83(C2H5OH2+?(H2O)2)，他们必须要计算到乙醇的测定当中。乙醛的离子化也类似于乙醇，它们是CH3CHOH2+ m/z 45， CH3CHOH2+?H2O m/z 63，和CH3CHOH2+?(H2O)2 m/z 81，分析时要计算进去[b](2) 检测30个志愿者呼气结果[/b]　　采用SIFT-MS对30位健康志愿者(19位男性，11位女性)进行为期六个月呼出气中乙醇和乙醛的监测，表2是在6个月期间测试30个志愿者呼气中乙醇含量的数据。对每一个志愿者每天测定他们的呼出气的乙醇浓度，是3次连续呼吸气的平均值，如图2中的数据，总数为478个平均值，测定了1434次呼气。每个志愿者呼气中的乙醇浓度平均值是为期半年积累的数据。连同测定的标准偏差(SD)数据见表2.按志愿者的年龄从上到下排列，也列出他(她)们的性别和身体质量指数(BMI)。个体之间乙醇浓度的散布很宽，所有志愿者的乙醇浓度在0 到 1663 ppb之间，平均值为196 ppb，SD 为 244 ppb，中间值为112 ppb。表 2 6个月期间测试30个志愿者呼气中乙醇含量的数据[align=center][img=,812,558]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/02ebfcd9-bf25-45f5-9469-7b0f89e5a611.jpg[/img][/align]　　*BMI =身体质量指数(Body Mass Index)(体重除以身高的平方)表 3 6个月期间测试30个志愿者呼气中乙醛含量的数据[align=center][img=,668,421]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/43a33ac9-b4cf-4e19-97a9-2502239e716f.jpg[/img][/align]　　30个志愿者呼气中乙醇浓度的散布见图3(a),是所有478次肺泡呼吸气中乙醇的浓度，这一分布接近于对数正态分布，符合预期的呼吸代谢的水平。[align=center][img=,790,561]http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/2effd15c-face-4776-9af4-8447e32abcbc.jpg[/img][/align][align=center]图 3 30个志愿者6个月内呼吸气中乙醇和乙醛浓度测定的分布图[/align]　　棒图纵坐标为样品数，a和 d 是针对所有样品，b和 e是志愿者在测试前2 h没有食用含糖食品或饮料的数据，c 和f是志愿者在测试前2 h吃了含糖食品或饮料的数据　　根据这一文章作者们的研究指出吃了含糖食品或饮料会增加呼吸气中乙醇的浓度，这是由于蔗糖通过口腔菌群或肠道菌群的作用产生乙醇。他们研究这一现象，是否会显著影响呼吸气中乙醇浓度的测定，所以分别研究了在测定前两小时吃和没吃甜品志愿者的呼吸气中的乙醇浓度。图 3 中的(b)是志愿者在测试2h 前没有吃甜品的292呼吸气样品得到的结果，图 3 中的(c)是志愿者在测试2h 前没有吃甜品的186呼吸气样品得到的结果，考察呼气中乙醇浓度的增加是否实施由于蔗糖通过口腔菌群或肠道菌群的作用所产生乙醇。　　以前的研究已经阐述过，环境空气中乙醇背景浓度对呼吸气中乙醇浓度的测定的影响，本研究说明背景乙醇浓度很容易检测出来(环境中的乙醛背景浓度测不出来)。[b]小结[/b] 我这里引述的研究是2005年的工作，已经过去10年了，跟进的工作不多，可见还没有被人们认识，也涉及到仪器的昂贵，虽然已经有商品仪器，但是没有普及。看来进一步发展这一方法还需要医学和化学工作者结合，以及仪器的普及。

  • 【转帖】酒精测试仪的原理

    目前使用的酒精测试基本上利用同样的原理，那就是呼吸中的酒精浓度和血液中酒精浓度会呈现出一定比例关系。当人饮酒时，酒精被吸收，但并不会被消化，一部分酒精挥发出去，经过肺泡，重新被人呼出体外。经测定，这种呼出气体中的酒精浓度和血液中酒精浓度的比例是2100：1，也就是说，每2100ml呼出气体中含有的酒精，和1ml血液中含有的酒精，在量上是相等的。通过这个比例，交警就可以通过测定驾驶者的呼气，很快计算出受测者血液中的酒精含量。目前，市面上常用的酒精测试仪，按照不同测试方式，大致可分为三类：Breathalyzer、Intoxilyzer和Alcosensor III or IV。Breathalyzer是一种利用化学反应剂来测定呼出气体中酒精浓度的测试仪。1954年，美国印地安那州的一位警察罗伯特伯肯斯坦发明了Breathalyzer，这是世界上第一台酒精测试工具。直到今天，它仍是世界上使用频率最高的酒精测试仪。 除了一般测试仪都有的构件外，Breathalyzer还配有两只装着化学混合剂的玻璃瓶。当受测者的呼气通过这些玻璃瓶时，如果气体中含有酒精，瓶中的混合剂会从橙色变成绿色，而化学反应产生的电阻也会令指针移动，精确标示出呼气中酒精的浓度，并通过微电脑将其换算成血液酒精的浓度。 Intoxilyzer是通过酒精分子吸收红外线的程度，来确定酒精的含量；Alcosensor III or IV是通过带有正负电极的燃料电池来完成测试工作。这种电极由铂金属制成，当含有酒精的气体进入燃料电池时，会和铂发生反应，产生电流生成读数。这些酒精测试仪都十分敏感。如果没有酒精测试仪的“帮忙”，警察就只能通过血检或尿检的方式来测定驾驶者有没有喝过酒，但这种检查工作会耗去1-2天的时间。

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    table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="19%"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="80%" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "AGV呼出气体酒精含量探测器检定装置/p/td/trtrtd width="19%"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="35%"p style="line-height: 1.75em "潘义/p/tdtd width="16%"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="28%"p style="line-height: 1.75em "9026427@qq.com/p/td/trtrtd width="19%"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="80%" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "四川中测标物科技有限公司/p/td/trtrtd width="19%"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="80%" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 ■可以量产/p/td/trtrtd width="19%"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="80%" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□技术转让 □技术入股 □合作开发 ■其他/p/td/trtrtd width="100%" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strongbr/ /pp style="text-align:center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/fa275657-9b17-435f-aca9-b321d2e44db0.jpg" title="5-AGV呼出气体酒精含量探测器检定装置.png" width="350" height="233" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 350px height: 233px "//pp style="line-height: 1.75em " 特点： 本检定装置以国际标准《ISO 6145-8 气体分析-动态体积法制备校准混合气体 第9部分：饱和法》为理论基础，研制出连续动态产生饱和酒精气体的技术工艺，结合本单位的气体稀释配气相关技术专利，可制备浓度范围为（40~500）& #956 mol· mol-1的酒精气体，完全满足《JJG 657-2006 呼出气体酒精含量探测器检定规程》对检定装置的要求，更率先与国际权威标准接轨，依据国际法制计量技术委员会颁布的《OIML R126 Evidential Breath alcohol analyzers》最新版的要求，实现了出口酒精气体温度、湿度的准确控制。检定装置具有清晰友好的人机对话界面，简单易用。 br/ 指标：浓度范围：（40-500）× 10br/ 扩展不确定度：Urel = 2%, k = 2 br/ 浓度调节时间： 15sbr/ 重复性：0.2%br/ 酒精气体温度： 34℃± 0.5℃，相对湿度大于90%/p/td/trtrtd width="100%" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 呼出气体酒精含量检测仪标准装置是应用于保障呼出气体酒精浓度计量准确性与溯源可靠性的专业设备。近年来随着汽车保有量的迅速增长，饮酒驾驶也逐渐成为当前重要的道路交通危害来源。我国交通执法部门大量采用呼出气体酒精含量检测仪作为判断是否酒驾的执法工具，酒检仪的计量性能是否准确关系到执法的公正性和权威性。研发呼出气体酒精含量检测仪标准装置对保障社会公共及人民生命财产安全具有重要作用，也是经济可持续发展的重要保障。呼出气体酒精含量检测仪标准装置建立以后，可以作为社会公用计量标准开展各类呼出气体酒精含量检测仪的检定校准工作，为社会提供呼出气体酒精浓度检测的溯源服务；也可以作为气体酒精传感器及检测设备的计量性能测试平台，联合各生产企业及科研、计量测试单位开展研发试验，提高气体酒精传感器及检测设备的技术水平。/p/td/trtrtd width="100%" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 实用新型专利1项 br/ 专利名称：一种呼出气体酒精含量探测器检定装置 br/ 专利号：ZL201320830646.3/p/td/tr/tbody/tablepbr//p
    时间： 2016-03-09
    作者： 产研-星羽
  • 天开园企业聚焦呼出气检测技术 “探测”身体预警信号
    不久之前，天开园企业万盈美（天津）健康科技有限公司发布了致力于呼出气领域的疾病筛查技术研究、助益生物医药产业发展、并在临床中实现重大突破的详细情况。　　万盈美董事长马万里介绍，人类呼出的气体中包含300多种挥发性有机化合物（VOCs），这些物质来源于人体的新陈代谢，其浓度和种类可以反应人体的生理和病理状态，因此可以作为区分健康和疾病状态的生物标志物。随着对呼出气VOCs研究的深入，呼出气VOCs与疾病的关系逐渐明确，可以为疾病的诊断、病情监测以及药物疗效评估等方面提供有力支持。人类呼吸代谢组学数据库已经确定了近60种与呼出气VOCs相关的疾病，包括肺癌、阿尔茨海默病等。　　随着我国在重大慢病防控、人口老龄化、医保支出压力方面的问题日趋严峻，对高效、准确、便捷、低成本的疾病筛查技术的需求越来越迫切。为了回应这样的时代命题，推动呼出气检测的临床转化，万盈美（天津）健康科技有限公司应运而生，并在天开园注册成立专注于呼出气分析技术的万盈美呼气智检（天津）数字医疗科技有限公司。　　“我们公司主要聚焦国际领先的呼出气诊断技术研发，提供基于呼出气分析的疾病预警、临床试验CRO和药代动力学分析服务。”马万里介绍说。　　公司发展至今，依托先进的呼出气检测设备和万盈美肺癌筛查模型建立了中心检测实验室，为体检机构、医疗单位、社区、企业、个体提供基于呼气代谢组学的LDT（实验室自建检测）肺癌早筛健康预警服务。公司还通过体检机构、互联网平台获取样本，并向终端用户提供肺癌预警信息。马万里说：“用户只需要获得气袋并独立完成采样，就会在3天内收到得到我们自有检测实验室提供的、有临床研究或科学研究成果支持的肺癌及其他肺部疾病的健康分析及预警信息。”　　针对目前现有肺癌筛查体系对肺微小结节（5 mm）诊断能力不足、对肺小结节（5-10 mm）癌变监测能力不足、反复CT探查辐射累积损伤风险升高等问题，万盈美开发了基于呼出气分析与CT影像科报告NLP（自然语言处理）分析的肺结节癌变监测服务，肺结节患者只须提供发现结节时的CT影像报告并定期进行呼出气分析，就可以实现肺结节的连续跟踪监测，以便在其发生癌变的早期进行识别，有效实现了现有肺结节CT监测过程（频率为1次/年）的辅助和补盲。　　能够取得这样的科研成果，离不开雄厚的科研团队的支撑。万盈美呼气智检（天津）数字医疗科技有限公司由中国医学科学院北京协和医学院的科研团队和投资行业的资深专家共建成立。技术团队负责人孙美秀博士为中国医学科学院生物医学工程研究所研究员，南开大学物理学院博士、新加坡国立大学博士后，长期从事呼吸气体分析技术与诊断相关研究。科研团队从2012年起跟踪研究国际领先的呼出气分析技术，在呼出气VOCs的质谱检测、辅助诊断模型建立、临床试验方面积累了丰富的研究基础，创新性地开创了基于“直接进样质谱+机器学习分类模型”的代谢组学诊断方法，可以说，万盈美是名副其实的具有国际视野、研发能力和使命担当的呼出气检测“国家队”。　　马万里表示：“万盈美建立伊始就将原始技术创新作为科研的基本方向，我们团队的医工结合人才梯队涵盖生物医学工程、医学、物理、光学、机械、电子等多个领域，专注从0到1的原始技术创新、从1到10的应用基础研究、从10到100的应用转化研究。”　　目前，万盈美正与多所高校、研究机构、三甲医院合作，共同开展技术研究和开发，不断产生核心专利，进行商业化推广，并不断取得突破。前不久，万盈美成功入选中国品牌创新发展工程。未来，万盈美将不断拓宽疾病早诊图谱和范围，从肺结节、肺癌逐步拓展至AD、心衰等多领域，同时拓宽检测服务边界，不断发挥呼出气检测的技术优势，以前瞻视角、科技创新，展现作为“国家队”的国际视野与责任担当。
    时间： 2024-05-24
    作者： dahua1981
  • 重症早期预警——呼出气用SIFT-MS 实时快速检测
    编者注：傅若农教授生于1930年，1953年毕业于北京大学化学系，而后一直在北京理工大学(原北京工业学院)从事教学与科研工作。1958年，傅若农教授开始带领学生初步进入吸附柱色谱和气相色谱的探索 1966到1976年文化大革命的后期，傅若农教授在干校劳动的间隙，系统地阅读并翻译了两本气相色谱启蒙书，从此进入其后半生一直从事的事业——色谱研究。傅若农教授是我国老一辈色谱研究专家，见证了我国气相色谱研究的发展，为我国培养了众多色谱研究人才。 第一讲：傅若农讲述气相色谱技术发展历史及趋势第二讲：傅若农：从三家公司GC产品更迭看气相技术发展第三讲：傅若农：从国产气相产品看国内气相发展脉络及现状第四讲：傅若农：气相色谱固定液的前世今生第五讲：傅若农：气-固色谱的魅力第六讲：傅若农：PLOT气相色谱柱的诱惑力第七讲：傅若农：酒驾判官——顶空气相色谱的前世今生第八讲：傅若农：一扫而光——吹扫捕集-气相色谱的发展第九讲：傅若农：凌空一瞥洞察一切——神通广大的固相微萃取（SPME）第十讲：傅若农：悬“珠”济世——单液滴微萃取(SDME)的妙用第十一讲：傅若农：扭转乾坤——神奇的反应顶空气相色谱分析第十二讲：擒魔序曲——脂质组学研究中的样品处理第十三讲：离子液体柱——脂质组学中分离脂肪酸的气相色谱柱第十四讲：脂肪酸气相色谱分析的故事第十五讲：吹口气，知健康——GC-MS检测呼气疾病标记物　　 呼吸气检测相比其他通常医疗检测的最大优点是无损伤和安全性，由于它在临床诊断和明确的评估方面具有巨大的优势，所以呼吸气检测今天受到极大的重视，这一方法对一些病人成为每天控制重要指标的必要测试项目(就像检测血糖和尿液一样)。呼吸气检测有多种方法，表 1列出分析呼出气体的一些方法。表 1 用于分析呼出气体的一些方法　　上次我们介绍了GC-MS分析人呼出气体中预示疾病的生物标记物。这里我们介绍用SIFT-MS快速实时分析呼出气体中预示疾病的生物标记物的方法。1. 用选择性离子流动管质谱(SIFT-MS)快速、实时、准确地分析呼吸气体中的疾病标记物　　早期的质谱是采用低压电子电离源，用以测定分子量、元素组成以及探究物质的化学结构，后者是利用分子电离后的碎片组成来实现的。近年电离方法的发展是针对直接分析液体或固体样品而设计的，包括快原子轰击(FAB)，基质辅助激光吸附/电离(MALDI)，和电喷雾电离(ESI)方法。后面2个方法特别适合于分子量大的化合物的鉴定，ESI与液相色谱(HPLC)的结合更为有效。在气体样品电离的方法方面也得到重要的发展，包括化学电离(软电离)的各种变体，多使用正离子电离，以减少初始电离分子碎片的量，大气压电离是化学电离的一个特殊的方法。也开发出用于气体分析在漂移管中从H3O+离子进行质子转移的化学电离方法，叫做质子转移反应质谱(PTR-MS)。　　使用电子电离质谱进行大气和呼吸气中微量组分的实时鉴定和定量分析，是一个具有挑战性的任务。因为在离子源中会浸入过多的气体如氮、氧和水蒸气，要解决这些问题，使用多种过滤膜，这些过滤膜只让极性的被测气体进入离子源，而排出大量的空气。但是这些过滤膜仍会阻挡其他一些痕迹量气体(尤其是烃类)，所以要针对每种痕迹量气体小心校正过滤膜的穿透性，才能达到准确地定量结果。要不然为了避免不同化合物同时进行电离就只得使用GC-MS进行分析。　　如果是能够直接、实时地分析大气中的痕迹量杂质，即解决环境科学，特别是呼吸气体中特殊气体的分析，开发扩大医疗诊断的领域，那就好了。尽管GC-MS可以分析空气和呼气中的10-12(ppb)和10-9(ppt)的痕迹量组分，但是需要收集大容量的样品到冷冻或吸附阱里。　　显然，这就不是实时监测了。而且GC不适合监测像氨和甲醛一类小分子量物质。　　David Smith等于1976年开发了选择性离子流动管质谱(SIFT-MS)，它是一种可以进行定量分析的质谱方法，它开拓了使用选择性前体正离子进行化学电离的方法，此正离子可在一定的短暂反应时间里与空气或呼吸气体中痕迹量气体进行反应。这一技术是把快速流动管技术、化学电离和定量质谱分析很好的结合在一起，用以对一些空气和呼吸气体中痕迹量物质进行精确的定量分析，检测量可低达10-9浓度级别，分析时间只用几秒钟。　　SIFT 的构思和发展始于1976年，是研究离子和中性物质反应的标准方法，开始时用于气相离子和中性物质反应的动力学数据，各国进行了大量的实验，积累了大量数据，奠定了离子和中性物质反应的基本概念。2.SIFT-MS 的原理和装置　　SIFT-MS 的工作原理如图 1 所示：图 1 SIFT-MS 的工作原理示意图　　在离子源中用微波放电或射频离子源来产生正离子，离子进入一个上游管中，其中有一个四极杆滤质器，用以过滤掉无用离子，留下首选的母离子，通常选择H3O+，NO+和O2+为母离子，母离子通过一个文丘里管(一般管径为1–2 mm)进入到反应流动管中，这里样品气用载气氦以一定速进入流动管，载气压力通常为100 Pa，在这里母离子与样品气反应，反应产物离子进入一个下游管，管长一般为30–100 cm，管末端的文丘里管(一般管径为0.3mm)进入到另一个四极杆滤质器对它们进行质量过滤。用电子倍增器检测，对选择出来的目标反应产物离子进行离子计数，进行定量分析。3.SIFT 中的反应速率常数　　样品+载气注射到不锈钢流动管(内径通常为4-8 cm，内径以dt表示)，用罗茨泵抽动，使管中总流速在40–80 m/s，以vg表示，它可以用载气流速，压力pg，温度Tg (K) 和dt进行精确计算，即：（1）　　被加热的离子很快沿着流动管进行扩散，离子沿着流动管的平均速率为Vi这一速率决定着离子与反应气的反应时间 t，Vi要大于Vg，要进行精确测量，理论证明二者的关系为：（2）　　反应气进样口进入流动管，其流速为Φ R。简单地处理，t是反应长度l(进样口到下游进样孔之间的距离)和Vi之比，但是l需要包括一个小的“末端校正”ε ，典型情况下ε 为2cm，这是考虑到反应气和载气的一定的混合距离。　　为了确定反应的速率系数，需要知道载气中反应气分子的数密度值[A ]，可以从载气和反应气的流速得到（3）　　kb 是玻尔兹曼常数。　　下面用一个例子解释如何确定速率常数的，我们选择H3O+为起始离子与丙酮作用，此反应用于呼吸气的分析，这是一个很简单的反应，H3O+的质子进入丙酮分子中：　　在流动管中H3O+的原始数密度随时间而降低，Ni可以用下面的动力学公式描述： 　　式(5)中右面第1项表示原始离子(母离子)扩散到流动管壁的损失，以扩散系数 Di和Λ 来表征，Λ 表示扩散距离，与流动管的直径有关。第2项表示原始离子由于反应的损失，k 是反应(4)质子转移的速率系数，A是反应物(丙酮)的数密度。实际上原始离子H3O+和产物离子(CH3COCH3?H+)的计数率都可以用下游的质谱系统在丙酮蒸汽几个不同的流速下进行测定得到，在丙酮存在下H3O+的计数率I与没有丙酮时的的计数率I0相关，把公式(5)积分可得到：　　k 的绝对值可从logI对[A]作图得到。　　速率系数k是分析测定必须有的数据，见后面的叙述。4 .SIFT-MS 分析法　　从公式(5)和(6)知道，如果反应的前体离子和反应物A的速率系数知道，当分子A流入载气里是，前体离子的计数率就开始降低，这样就可以测定[A]，但是如果一个反应混合物气体同时进入载气里，那么前体离子计数率的降低是所有可反应气体造成的，就不能达到分析混合物的目的。但是，如果每一个反应气体和前体离子反应生成不同的产物离子。那么反应产物的信号就既可以定性又可以定量，所以SIFT-MS分析集中于用下游质谱仪测定前体和反应气体产物离子的计数率，所以它提供一个实时定量分析复杂混合物中的痕迹量气体，比如环境气体和呼吸气体。5 .呼吸气体分析实例　　Turner等人采用SIFT-MS对30位健康志愿者(19位男性，11位女性)进行为期六个月呼出气中乙醇和乙醛的监测，每周8:45 到 13:00(午餐前)志愿者取样，对乙醇和乙醛即可用SIFT-MS进行测定，使用H3O+为前体离子，测得乙醇平均浓度为196 ppb。乙醛的平均浓度为24 ppb。测得正常人呼出气中乙醇浓度在0到1663ppb之间，平均值为450ppb，乙醛浓度在0到104ppb之间，平均值为41ppb。环境中乙醇的背景浓度为50ppb左右，但是几乎没有检测到环境中的乙醛。但是在测定前2 h要是吃了甜饮料/食品乙醇的浓度会增加。(Rapid Commun Mass Spectrom，2006，20(1)：6l-68 王海东等，现代科学仪器，2013，(4)：40-45)(1) 具体方法概述　　SIFT-MS有两种不同的运行模式，一种是全扫描模式，即在一定m/z范围内得到通常的质谱图，用于鉴定前体、产物离子和他们相应的计数率，在线计算机立刻计算这些痕迹量气体在呼吸气中的分压，为此要有可鉴定的产物离子，而且它们还要包括在分析所需要的动力学数据库中，动力学数据库包括速率系数和前体离子/痕迹量气体化合物反应的产物离子。对各种类型的化合物(醇类、醛类、酮类、烃类等)和三种前体离子经过SIFT的详细研究，构建了数据库。　　另一种是多离子检测模式，在这一模式下，下游分析用质谱仪用很快的切换方式对前体离子和反应产物离子的选择性m/z值进行处理，定量分析水蒸气和痕迹量目标化合物。这一模式可以更为精确地定量分析痕迹量目标化合物。　　图 2是使用多离子检测模式，使用H3O+为前体离子的SIFT-MS进行测定，获得乙醇和甲醇浓度在三次呼出气体随时间变化的曲线。本研究是用这一模式测定肺泡空气中的乙醇和乙醛浓度，在测定呼吸气体的间隙同时测定周围空气中的乙醇和乙醛浓度，看它是否影响对呼吸气体中目标化合物的测定。图 2 SIFT-MS 定量分析呼吸气中乙醇和甲醇的浓度随时间的变化图　　SIFT-MS 定量分析呼吸气中乙醇，浓度随时间的变化是使用前体离子、前体离子水化物和乙醇特征产物离子及水化物(C2H5OH2+，m/z 47)信号比进行计算，还要知道反应时间和样品及载气的流速。　　乙醇可以很快地与所有三种前体离子(H3O+,NO+, O2+)反应，与H3O+是直接进行反应，得到m/z 47的质子化乙醇，如下面的反应式： （7）　　此反应(7)是放热反应，决定于碰撞速率。　　当含有水汽的呼吸气进入载气时，产物离子很快形成水合离子，含有一个水分子和两个水分子的质子化乙醇其m/z为65(C2H5OH2+?H2O)和83(C2H5OH2+?(H2O)2)，他们必须要计算到乙醇的测定当中。乙醛的离子化也类似于乙醇，它们是CH3CHOH2+ m/z 45， CH3CHOH2+?H2O m/z 63，和CH3CHOH2+?(H2O)2 m/z 81，分析时要计算进去(2) 检测30个志愿者呼气结果　　采用SIFT-MS对30位健康志愿者(19位男性，11位女性)进行为期六个月呼出气中乙醇和乙醛的监测，表2是在6个月期间测试30个志愿者呼气中乙醇含量的数据。对每一个志愿者每天测定他们的呼出气的乙醇浓度，是3次连续呼吸气的平均值，如图2中的数据，总数为478个平均值，测定了1434次呼气。每个志愿者呼气中的乙醇浓度平均值是为期半年积累的数据。连同测定的标准偏差(SD)数据见表2.按志愿者的年龄从上到下排列，也列出他(她)们的性别和身体质量指数(BMI)。个体之间乙醇浓度的散布很宽，所有志愿者的乙醇浓度在0 到 1663 ppb之间，平均值为196 ppb，SD 为 244 ppb，中间值为112 ppb。表 2 6个月期间测试30个志愿者呼气中乙醇含量的数据　　*BMI =身体质量指数(Body Mass Index)(体重除以身高的平方)表 3 6个月期间测试30个志愿者呼气中乙醛含量的数据　　30个志愿者呼气中乙醇浓度的散布见图3(a),是所有478次肺泡呼吸气中乙醇的浓度，这一分布接近于对数正态分布，符合预期的呼吸代谢的水平。图 3 30个志愿者6个月内呼吸气中乙醇和乙醛浓度测定的分布图　　棒图纵坐标为样品数，a和 d 是针对所有样品，b和 e是志愿者在测试前2 h没有食用含糖食品或饮料的数据，c 和f是志愿者在测试前2 h吃了含糖食品或饮料的数据　　根据这一文章作者们的研究指出吃了含糖食品或饮料会增加呼吸气中乙醇的浓度，这是由于蔗糖通过口腔菌群或肠道菌群的作用产生乙醇。他们研究这一现象，是否会显著影响呼吸气中乙醇浓度的测定，所以分别研究了在测定前两小时吃和没吃甜品志愿者的呼吸气中的乙醇浓度。图 3 中的(b)是志愿者在测试2h 前没有吃甜品的292呼吸气样品得到的结果，图 3 中的(c)是志愿者在测试2h 前没有吃甜品的186呼吸气样品得到的结果，考察呼气中乙醇浓度的增加是否实施由于蔗糖通过口腔菌群或肠道菌群的作用所产生乙醇。　　以前的研究已经阐述过，环境空气中乙醇背景浓度对呼吸气中乙醇浓度的测定的影响，本研究说明背景乙醇浓度很容易检测出来(环境中的乙醛背景浓度测不出来)。小结 我这里引述的研究是2005年的工作，已经过去10年了，跟进的工作不多，可见还没有被人们认识，也涉及到仪器的昂贵，虽然已经有商品仪器，但是没有普及。看来进一步发展这一方法还需要医学和化学工作者结合，以及仪器的普及。
    时间： 2015-09-29
    作者： 郭晓东
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