[发明专利]基质辅助激光解吸电离生物气溶胶质谱仪

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基质辅助激光解吸电离生物气溶胶质谱仪，这是一种可以直接对大气中生物气溶胶进行连续监测和分析的仪器。

背景技术

生物气溶胶通常是指大气中含有生物质成分(例如细菌、真菌、病毒、花粉、原生动物和植物纤维等)的颗粒物。生物气溶胶是引起传染性和过敏性疾病的一个重要来源，例如由细菌引起的肺结核病、病毒引起的流感、真菌引起的霉菌病以及花粉引起的过敏性疾病等，危害人的身体健康。爆发性传染病如：SARS和流感等，不仅会造成直接的经济损失，更会给社会的稳定和安全带来冲击。

传统的生物气溶胶的检测方法是采样收集后使用显微镜观察分析其形态并对其进行分类或使用气相、液相色谱和质谱等方法来分析其组成，这些分析方法一般需要较长的时间，不能用于生物气溶胶实时监测，并且样品在收集、存储和运输过程中易于污染和变质。

基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)技术是近年来用于检测蛋白质等生物大分子的重要手段。它利用辅助基质来吸收激光光束的能量，然后由基质将能量传给被分析的物质，来解吸和电离生物大分子，这种方法避免了激光直接照射分析样品带来的严重解离和非线性过程，从而可以对蛋白质等生物大分子结构和组成进行分析。基质辅助激光解吸电离质谱方法的灵敏度很高(10^-15mol)，它可以对微量样品进行分析，因而这种技术可以用于检测环境中的生物气溶胶。但目前商业化的基质辅助激光解吸电离质谱仪一般采用离线采样方法，尚未用于生物气溶胶的在线检测。

气溶胶质谱仪是近年来国际上用来实时测量非生物质气溶胶化学成分的主要仪器，大多数气溶胶质谱仪都是使用脉冲激光束来解吸气溶胶并电离产生的气体，然后用反射式质谱仪检测离子信号，从而分析气溶胶的化学组成。与基质辅助激光解吸电离质谱仪不同之处是气溶胶质谱仪一般不使用辅助基质来解吸电离气溶胶。这种直接使用激光解吸并电离气溶胶的方法会使得有机和生物大分子发生严重的碎片化，使得质谱图很复杂，难以对生物气溶胶的生物大分子进行分析，因此目前气溶胶质谱仪主要用于分析气溶胶中无机和有机小分子成分。不过相对于基质辅助激光解吸电离质谱仪来说，气溶胶质谱仪的一个显著特点就是可以实时采样和分析。

我们研制的这种生物气溶胶质谱仪，将基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)技术与气溶胶质谱技术紧密地结合起来，直接对大气环境中生物气溶胶进行采样。相对于其它的生物气溶胶检测技术，我们发明的基质辅助激光解吸电离生物气溶胶质谱仪具有对大气中的生物气溶胶中生物成分实时分析的特点，可以迅速得到生物气溶胶中的生物成分信息。

发明内容

为了克服现有的生物气溶胶实时检测技术上的不足，本发明揉合了基质辅助激光解吸电离技术和气溶胶质谱仪技术，提供了一种新的基质辅助激光解吸电离生物气溶胶质谱仪。该生物气溶胶质谱仪采用了多种先进的生物气溶胶研究技术。包括有生物气溶胶与基质预混和技术，控压进样技术，气动颗粒聚焦技术，基质辅助激光解吸电离技术，离子聚焦透镜技术，反射式离子测量技术。

本发明专利采用的技术方案是：1、生物气溶胶与基质(包括气态基质和颗粒基质)预混和；2、控压进样，生物气溶胶与基质混和物在控制压力下吸入气动聚焦透镜；3、生物气溶胶与基质混和物由气动聚焦透镜加速并聚焦形成颗粒束流，进入到电离室，沉积到样品板上；4、生物气溶胶与基质混和物由脉冲激光束解吸电离；5、电离产生的离子经过加速电极加速后又经过离子聚焦透镜将其进行聚焦；6、聚焦后的离子由反射式质谱装置检测。

本发明的有益效果是，对空气中的生物气溶胶直接采样，实现了在线检测，避免了离线检测的种种限制；将预混和技术与控压进样技术结合起来，实现了直接进样；采用了气动聚焦透镜作为进样装置，提高了样品的进样效率；采用了基质辅助激光解吸电离技术，减少了直接使用激光解吸电离产生的碎片离子；采用了离子透镜技术，提高了信号强度。

附图说明

图1为本发明结构的外观图，分别为1、混和室，2、进样室，3、束源室，4、差分室，5、电离室，6、脉冲激光束，7、反射质谱装置，8、基质发生器，9、机械泵，10、分子泵。

图2为本发明的剖面构造图，主要部件有：11、生物气溶胶进样口，12、进样室入口，13、气动聚焦透镜进样口，14、气动聚焦透镜，15、束源室出口，16、差分室与电离室连接口，17、样品板，18、离子聚焦透镜，19、离子反射镜，20、MCP探测器，21、加速电极。

具体实施方式