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申请/专利权人：复旦大学

摘要：本发明属于气体化学分析技术领域，具体为一种呼出气中挥发性有机物的采集与检测系统和方法。本发明包括使用一种改制的呼气VOCs采样设备，用于呼吸样品的采集；使用规范化的热脱附仪‑全二维气相色谱‑飞行时间质谱仪氢火焰离子检测器分析系统，进行呼吸气中VOCs的检测和分析；使用NIST谱库和标准品对呼气中的VOCs进行准确定性定量。本发明在实现呼出气中VOCs的精准、稳定采集的同时，实现高灵敏度、低检测限的检测，克服了现有的采集与检测技术的不足，可适用于儿童和成年人呼吸气中VOCs的准确分析，有助于推动呼吸组学在精准医疗领域的发展。

主权项：1.一种呼出气中挥发性有机物的采集与检测系统，其特征在于，具体包括：呼吸采样器1、热脱附仪2、全二维气相色谱仪3、飞行时间质谱仪4、氢火焰离子检测器12和控制软件模块；其中：所述呼吸采样器1，与配套的控制软件模块相连，用于采集呼出气中的VOCs；并实时监测采样过程中温度、压力和CO2浓度等呼吸参数，确保采样流程的稳定和准确；所述呼吸采样器1，具体包括：供气泵，用于过滤环境气体中的背景污染VOCs，为采样流程提供纯净空气；采样面罩，紧贴于脸部，并与呼吸采样器连接；吸附管，用于浓缩和收集呼出气中的VOCs；其中，两根样品吸附管插入面罩下缘左侧两孔，另外两根实心吸附管插入面罩下缘右侧两孔，组合后面罩与采样器对应接口紧扣；所述热脱附仪2，用于加热样品吸附管，使吸附的VOCs再次挥发成气态，并在冷阱中再次冷凝和挥发，除去样品中的水汽；所述热脱附仪2包括加热阀5、冷阱6；所述全二维气相色谱仪3，用于分离复杂的呼气VOCs基质，使不同性质的VOCs在不同保留时间进入质谱；所述全二维气相色谱仪3包括依次连接的进样口7、一维色谱柱8、调制器9、二维色谱柱10、分流器11；进样口7与热脱附仪2中冷阱6连接；所述飞行时间质谱仪4，包括EI离子源13、无场漂移管14，MCP检测器15，其通过离子源击碎VOCs，从而根据碎片离子峰，确定化合物结构，实现定性定量分析；所述氢火焰离子检测器12，用于气相色谱分离后化合物的定量分析；氢火焰离子检测器12、EI离子源13分别与全二维气相色谱仪3中分流器11连接；经呼吸采样器1获得的样品进入冷阱6进行预浓缩，释放的VOCs由进样口7进入一维色谱柱8，分离中极性VOCs；然后经调制器9低温调制后进入二维色谱柱10，分离高级性VOCs；分离后的VOCs经分流器11分流，部分进入氢火焰离子FID检测器12，另一部分进入EI离子源13，经高能电子束冲击后变成碎片离子，碎片离子进入飞行时间质谱仪4，检测得到碎片离子的质荷比；利用热脱附仪2、全二维气相色谱仪3、飞行时间质谱仪4、氢火焰离子检测器12，设定检测条件，来检测呼吸样品；所述检测条件包括色谱柱参数、柱温箱升温程序、调制解调器条件、飞行时间质谱仪条件和氢火焰离子检测器条件；其中：全二维气相色谱仪3中，一维色谱柱为安捷伦中极性DB-624柱，二维色谱柱为高极性DB-WAX柱，一维色谱柱和二维色谱柱均以氦气作为载气，流速分别为0.5-0.7mLmin和23-24mLmin；一维柱和二维柱共享相同的柱温箱升温程序：柱温箱初始温度为40-50℃，保持5min，然后以6-8℃的速度升到140℃，再以10℃的速度升到220℃，保持30min；低温调制器的温度为10-30℃，调制周期为3s；分离后的VOCs以18:2的分流比进入飞行时间质谱仪和氢火焰离子检测器；分析物进入飞行时间质谱仪4的接口温度为230-250℃；飞行时间质谱仪选择电子轰击源，灯丝发射电流150-160μA，电子能量70eV，离子源温度保持在230℃；采集质核比范围为34-350，采集频率为100Hz；分析物进入氢火焰离子检测器的温度为280℃，空气和氢气的流速分别为340-350mLmin和40-50mLmin，氮气作为混合气的辅助气，流速为2mLmin；FID的数据采集频率为200Hz。

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