一种血液中七氟烷在线检测仪及应用技术领域
本发明基于离子迁移谱技术，结合样品热解析和顶空进样技术，设计
了一种血液中七氟烷在线检测仪。本发明中的检测装置和方法可广泛用于
临床给药深度分析，指导临床医生精准用药。
背景技术
七氟烷属于吸入式麻醉药，七氟烷化学名称氟甲基-2,2,2-三氟-1-(三
氟甲基)乙基醚；分子式：C4H3F7O；分子量：200.06。七氟烷适用于成
人和儿科患者的院内手术及门诊手术的全身麻醉的诱导和维持。诱导剂量
须个体化，并须依据患者的年龄和临床状况的要求来调整。临床以2％～4％
浓度进行诱导麻醉、以3％维持时，吸入后10～15分钟血药浓度达稳态，约
360μmol/L(72mg/L)；停药5分钟后则约为90μmol/L(18mg/L)；停药
60分钟后为约15μmol/L(3mg/L)。异氟烷，为恩氟烷的异构体，属吸入
性麻醉药，麻醉诱导和复苏均较快。麻醉时无交感神经系统兴奋现象，可
使心脏对肾上腺素的作用稍有增敏，有一定的肌松作用。吸入式麻醉药由
于其自身的性质，测气体状态时仪器本身受干扰。而血液中的麻醉剂浓度
往往与麻醉深度有密切的相关性，因此术中检测病人血液中七氟烷的浓度
对于麻醉过程来说具有十分重要的意义。
目前氟烷类吸入式麻醉药的检测方法为毛细血管气相色谱法。血中氟
烷类麻醉药的检测基于血液作为一个复杂的生物样品，在其进行色谱分离
之前必须进行样品预处理，从而致使方法耗时较长，且多为离线分析，不
能完全满足临床上麻醉监测的需求。
离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry，IMS)技术是20世纪70
年代出现的一种快速分离检测技术，与传统的质谱、色谱仪器相比，具有
结构简单，灵敏度高，分析速度快，结果可靠的特点。目前我们研究的IMS
已经广泛应用在化学战剂、毒品、爆炸物探测、环境监测、有毒气体监测、
火灾监测、水污染监测和食品检测等领域。离子迁移谱仪主要由离子源、
离子门、迁移区和检测器组成。离子源使样品分子、N2、O2和水蒸气电离，
产生的离子很容易与分子发生离子分子反应，得到多种产物离子。离子在
电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入迁移区，与逆流的中性漂气分
子不断地碰撞，由于这些离子在电场中具有不同的迁移速率，使得不同的
离子得到分离，先后到达检测器。本发明基于离子迁移谱技术，结合样品
热解析和顶空进样技术，设计了一种血液中七氟烷在线检测仪。
发明内容
一种血液中七氟烷在线检测仪包括进样装置和离子迁移谱仪；热解析
室为一密闭容器，其上端沿垂直方向设有一上部带内螺纹的通孔，通孔底
部设置有密封硅胶，通孔上部螺合有一中空的硅胶旋紧螺母，于硅胶旋紧
螺母中部穿套有血液导管，血液导管下方设置有进样针头，进样针头上端
与血液导管固接，下端穿过密封硅胶伸入热解析室内；于热解析室内进样
针头正下方设有血液载片；于热解析室下方设有热解析室加热装置；
热解析室左右两侧分别设有一通孔，其一为载气入口、另一为载气出
气口，载气入口与载气气源相连通，载气出口与离子迁移管的载气进气口
相连通。
样品热解析过程和顶空进样过程位于一个共同的密闭腔室即热解析
室，内部是一个中空的结构；腔室的顶部设有一个通孔，待机状态通过硅
胶旋紧螺母关闭，开启状态时一血液导管出口进样针头通过该通孔与腔室
内部相连通或是深入到腔室中上部注入血滴；腔室的底部是血液载片，血
液载片下面是提供热解析的热解析室加热装置。
离子迁移管包括壳体内依次同轴设置的电离源、迁移区、离子门、栅
网和离子接收极；靠近离子接收极的壳体侧壁上设有漂气入口，漂气入口
与漂气气源相连通；离子门与电离源之间的壳体侧壁上设有气体出口，该
气体出口放空。
为血液样品提供热解析的热解析室加热装置可以为加热丝、加热带或
卤素灯，采用卤素灯加热时，于热解析室下部与卤素灯对应处设有透明玻
璃窗口、通过照射提供热源的卤素灯加热。
血液样品在密闭腔室内加热到30-150℃。
卤素灯的照射通过控制照射时间1-10S完成。
血液载片是四氟高温布或玻璃纤维纸，于血液载片下方的热解析室底
部设有一个载片取放口；载片取放口处设有与热解析室底部密闭连接的活
动盖板，使血液载片结构可更换，盖板下面是热解析加热装置。
当血液样品连续不断地流经至血液导管的出口形成血液液滴时，腔室
底部处于密闭状态，血液载片吸收血滴，迅速气化后，载气携带顶空气体
进入离子迁移管进行检测。
本发明中涉及的血液中七氟烷在线检测仪，适用于七氟烷、异氟烷、
氟烷、恩氟烷、地氟烷、甲氧氟烷中一种或二种以上。
本发明基于离子迁移谱技术，结合样品热解析和顶空进样技术，设计
了一种血液中七氟烷在线检测仪，指导临床医生麻醉用药。
本发明的优点如下：
1.与传统的气相色谱方法相比，将离子迁移谱作为分析血液中七氟
烷的手段具有以下优点：血液样品无需复杂前处理；可实现原位进样针进
样。
2.检测速度快，单个样品测试时间小于30S；适合多个样品术中在线
分析检测，直接指导临床用药。
3.仪器的运行费用很低，消耗品很少；仪器的性价比高，无需专业
背景人员操作。
附图说明
图1为检测血中七氟烷的在线检测仪装置结构原理示意图；
图2为本发明中装置检测血中七氟烷的离子迁移谱图；
图3为本发明中装置检测血中异氟烷的离子迁移谱图；
图中：1为进样针针头插入通孔、2为硅胶旋紧螺母、3为密封硅胶、4
为热解析室、5为载气入口、6为热解析室加热装置灯、7为血液载片、8
为迁移管进气口、9为迁移管电离源、10为迁移管迁移区、11为迁移管出
气口、12为迁移管离子门、13为迁移管栅网、14为迁移管离子接收极、15
为迁移管漂气入口。
具体实施方式
图1为检测血液中七氟烷在线检测仪装置结构原理示意图，主要包括
以下几个部分：1为进样针针头插入通孔、2为硅胶旋紧螺母、3为密封硅
胶、4为热解析室、5为载气、6为热解析室加热装置、7为血液载片、8为
迁移管进气口、9为迁移管电离源、10为迁移管迁移区、11为迁移管出气
口、12为迁移管离子门、13为迁移管栅网、14为迁移管离子接收极、15
为迁移管漂气入口；进样装置主要由1-7组成。
热解析室4上端沿垂直方向的通孔，底部设置有密封硅胶3，通孔上部
螺合有硅胶旋紧螺母2，于硅胶旋紧螺母中部穿套有含进样针头血液导管，
于热解析室内进样针头正下方设有血液载片7；于热解析室外下方设有热解
析室加热装置6；热解析室左右两侧分别设有一通孔，其一为载气入口5、
另一为载气出气口，载气入口与载气气源相连通，载气出口与离子迁移管
的载气进气口8相连通。离子迁移管包括壳体内依次同轴设置的电离源9、
离子门12、迁移区10、栅网13和离子接收极14；靠近离子接收极的壳体
侧壁上设有漂气入口15，漂气入口与漂气气源相连通；离子门与电离源之
间的壳体侧壁上设有气体出口11，该气体出口放空。
当血液样品连续不断地流经血液导管经进样针针头插入通孔1的出口
滴落于血液载片上后，热解析室处于关闭状态，血液载片7吸收血滴，旋
紧螺母2和密封硅胶3紧密结合。在热解析室4内在热解析装置6的驱动
下迅速气化后，载气5携带顶空气体由进气口8进入离子迁移管进行检测。
将血液中七氟烷在线检测仪按照上述实施过程用于临床试验。
取七氟烷麻醉剂药物标准品；用空白血浆逐级稀释，配制成血药浓度
为1、10、25、50、75、100ng/μL的样品，备用。单个标准样品的检测结
果如图2，当试剂离子峰迁移时间在9ms时，七氟烷标准检出迁移时间在
12.62ms。在血药浓度1-100ng/μL浓度范围内测试，测试标准曲线方程并
计算检测灵敏度。本发明中采用的在线检测仪检测七氟烷血药浓度检测灵
敏度为1ng/μL。
七氟烷临床给药浓度范围在3-72ng/μL。本仪器装置用于七氟烷麻醉剂
临床血药浓度的检测，满足临床使用需求。为吸入式麻醉剂提供一套完整
的检测装置和方法。
图2-3给出了一些实验谱图对本发明给与说明。这些谱图的实验条件
均为：电离源为放射性63Ni源的离子迁移谱，负离子模式高压源。实验时
迁移管温度保持在60℃，进样器温度50℃，载气(空气)、漂气(空气)
气流分别为400mL/min、600mL/min。图中数据为连续采集10张，信号加
和后终端模式记录保存数据。
实施例1
推动血液导管中40uL的不同浓度血中七氟烷样品(1ppm、10ppm、
100ppm)，利用本发明中的装置检测获得的离子迁移谱图。七氟烷麻醉剂迁
移时间在12.62ms。
实施例2
推动血液导管中40uL的不同浓度血中异氟烷样品(1ppm、10ppm、
100ppm)，利用本发明中的装置检测获得的离子迁移谱图。异氟烷麻醉剂迁
移时间在12.32ms。