碳呼气检测器

剑桥大学的一家分支公司&ldquo 欧尔斯通&rdquo 开发的这台&ldquo 肺癌显示检测器&rdquo 用于检查呼气中的化学物质，从而显示患者是否可能患有肺癌。尽早诊断可以提高肺癌患者的存活率。　　据外媒报道，英国的国民保健系统（NHS）医院即将进行肺癌呼气检测的临床试验。　　剑桥大学的一家分支公司&ldquo 欧尔斯通&rdquo 开发的这台&ldquo 肺癌显示检测器&rdquo 用于检查呼气中的化学物质，从而显示患者是否可能患有肺癌。该公司的一名创办人比利· 博伊尔说，这台手提器材可能在两年内提供给家庭医生使用。　　他说，该公司的科技原本用于检测爆炸品，后来开始研究用于医学用途是因为他的妻子两年前罹患结肠癌，在去年圣诞节病逝，终年36岁。　　博伊尔说，人体产生化学物质一般都很正常，但是癌症或其他疾病的细胞一旦出问题，会开始产生不同的化学物质。所以，修改芯片的软体程序，探测这些不同特性的不同化学物质，可以探测出一系列的不同疾病。　　他说，期望他们的工作可以为全国保健系统节省24500万英镑，更重要的是挽救一万条性命。　　他希望有关科技可以尽早诊断出患者的肺癌情况。在英国每年有3万5千多人死于肺癌，存活率很低，原因是很多病例诊断出的时候已经属于末期癌症。　　目前该公司已经有一台桌面版本的&ldquo 呼气分析仪&rdquo ，将用于临床测试。　　去年，包括来自利物浦大学一个小组的研究人员发现，细胞发出的气体有轻微的基因变异，他们认为利用呼气来诊断肺癌在理论上是可行的。

为提升幽门螺杆菌呼气检测的可比性、准确性和有效性，中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)与深圳市中核海得威生物科技有限公司(以下简称“海得威”)协商成立“幽门螺杆菌14C呼气精准检测联合实验室”。 参与备忘录签署暨实验室筹建启动会的代表合影1月12日，实验室筹建启动会在京召开。中国计量院首席计量师张健、相关部门负责人，海得威董事长韩全胜、副总经理沈桂富等人参加会议。 签约会上，双方代表介绍了各自单位的基本情况与合作需求，回顾了前期工作及初步成果，讨论了联合实验室的目标与内容。双方还讨论了加强科研项目申报、人才培养以及科技成果转化等其他具体合作内容。据了解，该实验室将用于开展14C呼气检测关键技术攻关、检测标准装置和标准物质研制、技术规范编制等工作，有利于资源整合、提升研发效率，实现打造幽门螺杆菌呼气检测“金标准”、实现检测结果国际认可等。

人体呼出气体中含有上千种痕量级（ppbv~pptv）的可挥发性有机化合物（VOC），通过寻找与疾病代谢高度相关的呼出气生物标志物进行疾病的筛查和诊断，有助于重大疾病或癌症的早期发现和早期治疗，如肺癌、胃癌、结肠癌、乳腺癌、糖尿病、帕金森病等。 图片来源：Owlstonemedical.com呼吸气的来源呼出气VOC被分为内源性和外源性两大类。内源性 VOC 是由机体生理代谢过程，也可以是疾病感染的病理反应等所产生的挥发性代谢物，其通过血液循环和肺泡交换并呈现在肺泡气中，其能反应疾病（如肺癌等）的异常代谢情况。而外源性 VOC 主要由环境污染或食物等外部来源进入呼吸道内，在呼吸研究中这部分的气体需要将其排除分析干扰，一般存在于混合气中。呼吸气研究的可靠性呼吸气分析应避免环境VOC的污染，尽可能只采集肺泡气。人体的呼出混合气包括来自上呼吸道的150 ml死腔气和来自肺泡深处的350 ml肺泡气。由于肺泡气中外源性污染物浓度较低，其内源性VOC的浓度比混合呼出气高2~3倍，因此，通过控制对不同呼吸阶段的采样，不仅可以提高呼气分析的可靠性，还可以帮助确定呼气生物标志物的来源。那么如何确保采集到肺泡气，实现对呼吸过程进行控制采样呢？Sampling Case气体采样器 德祥旗下自研品牌英诺德INNOTEG仪器——Sampling Case-B呼吸气采样器内置二氧化碳传感器，可自动识别呼吸的各个阶段和呼吸周期，通过监控呼吸周期中二氧化碳浓度，有效识别不同的呼吸阶段，确保所采集的呼吸气完全来自肺泡。 图1：不同呼吸阶段的二氧化碳分压值图来源：Elsevier Science & Technology Journals（2004）所以，控制呼吸中的二氧化碳浓度是呼吸采样的关键。呼吸气检测作为一种非侵入性的分子生物标识物诊断技术，且样本容易获得，并可通过便携式仪器实现疾病的快速采样，具有安全、易操作、高敏感性、低干扰等优点，被认为是最具潜力的无创性癌症检测技术之一。呼吸气分析难点近年来，虽然呼吸与疾病相关研究受到全球越来越多的医疗机构和研究机构的关注，但在呼吸研究中仍然存在不少分析难点。01 浓度低呼出气中VOCs的浓度极低，依赖于前处理富集和分析设备的高分辨率、高精度、高灵敏度。02 侵入式采样有些疾病的诊断方法需要侵入性取样才能确诊，如恶性胸膜间皮瘤和肺部感染性疾病，这些诊断手段往往是有创的，不仅需要专门的实验室和技术，而且侵入式的采样方法会影响患者的安全性。03 杂质干扰重要的生物标记物往往因为浓度低，而被复杂的呼吸气基质干扰所淹没。目前大多数前处理方法均对呼吸混合气进行采样，混合气样本极其容易受到口腔、外部环境吸入等外源性污染物干扰。04 与容器表面相互作用大多数的前处理方法是将呼吸气收集到一次性Tedlar采样袋或者玻璃容器中，再富集到SPME fiber或者TD热脱附管里，这会导致呼吸气中与其表面相互作用或反应，结果受到干扰。英诺德INNOTEG高效解决方案针对以上难题，英诺德INNOTEG提出高效的解决方案，Sampling Case-B呼吸气体采样器和Needle Trap动态捕集针技术（也称NTD）的结合，可以解决上述难题。 图2：SC-B呼吸采样原理图SC-B采样前，设置CO2阈值用于区分呼吸周期的死腔气和肺泡期。一旦超过阈值(一般设定为4kpa)，阀门将会自动打开，呼出的肺泡气将被自动预浓缩到Needle trap动态捕集针中，采样结束后通过GC-MS气相色谱质谱仪进行分析。Sampling case-B呼吸气采样器可直接在护理点进行肺泡气采样，无需任何额外的采样步骤。 图3：Sampling Case-B呼吸气体采样器和Needle Trap动态捕集针技术结合技术优势灵敏度高 只需要少量的少量（20-100ml）样品，即可达到仪器灵敏度，Needle trap技术将为pptV–ppbV浓度范围内的VOCs提供极好的结果。非侵入式取样 无需对患者进行有创的采样，有效，可靠的采样方式，在临床应用中有着巨大的潜力。快速、安全 由于Needle trap技术的小型化设计，仅需少量样品，采样时间短，对患者影响小，实现快速安全分析，如采集50ml肺泡气约3min内收集完。储存性能好 和其他技术相比，NTD在运输和储存过程中的化合物损失显著减少，样品的存储和运输简单、方便、安全。参考文献：[1] 呼出气分析与肺癌诊断的研究现状及进展,DOI:10.7507/1007-4848.202112078；[2] 呼出气挥发性有机物在肺部感染性疾病诊断中的研究进展，DOI:10.19982/j.issn.1000-6621.20210693；[3] Evaluation of needle trap micro-extraction and automatic alveolar sampling for point-of-care breath analysis；DOI: 10.1007/s00216-013-6781-9.如果你对上述产品或方案感兴趣，欢迎随时联系德祥科技/英诺德INNOTEG，可拨打热线400-006-9696或在线咨询。英诺德INNOTEG英诺德INNOTEG是德祥集团旗下自主研发品牌，专业从事科学仪器设备研发生产的高科技企业，是集实验室设备研发生产、方法开发、实验室仪器销售和技术服务为一体的专业厂家。多年以来，英诺德INNOTEG致力于研发高效的实验室创新设备。公司十分重视技术的研究和储备，一直保持高比例研发投入，创建了一支由博士、硕士和行业专家等构成的经验丰富，技术精湛的研发团队，在仪器分析技术领域开展了颇有成效的研究开发工作。此外，英诺德还与各大科研院所、高校合作，积极推进科技成果项目的产业化。英诺德INNOTEG凭借强大的研发能力，注重前瞻性技术研发，已推出多款科学仪器设备及实验室耗材产品。德祥科技德祥科技有限公司成立于1992年，总部位于中国香港特别行政区，分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点，5个维修中心和2个样机实验室。30多年来，德祥一直深耕于科学仪器行业，主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备，致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作，服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为优秀的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每一天都在使这个世界变得更美好！

p style="TEXT-ALIGN: left"img style="FLOAT: left" title="01570113923581_meitu_1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/9c5158c1-78ff-476a-a0d9-a7249fcc74da.jpg"/strongspan style="COLOR: #00b0f0"编者注：/span/strong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。/pp /ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20140623/134647.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第一讲：傅若农讲述气相色谱技术发展历史及趋势/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20140714/136528.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第二讲：傅若农：从三家公司GC产品更迭看气相技术发展/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20140811/138629.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"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/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20140902/140376.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第四讲：傅若农：气相色谱固定液的前世今生/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20141009/143041.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第五讲：傅若农：气-固色谱的魅力/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20141104/145381.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第六讲：傅若农：PLOT气相色谱柱的诱惑力/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20141205/147891.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第七讲：傅若农：酒驾判官——顶空气相色谱的前世今生/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150106/150406.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第八讲：傅若农：一扫而光——吹扫捕集-气相色谱的发展/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150211/153795.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"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）/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150312/155171.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第十讲：傅若农：悬“珠”济世——单液滴微萃取(SDME)的妙用/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150417/158106.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第十一讲：傅若农：扭转乾坤——神奇的反应顶空气相色谱分析/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="COLOR: #00b0f0 TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150519/160962.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第十二讲：擒魔序曲——脂质组学研究中的样品处理/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150617/164595.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"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/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/ppa style="TEXT-DECORATION: underline" title="" href="http://www.instrument.com.cn/news/20150716/167186.shtml" target="_self"span style="COLOR: #00b0f0"strongspan style="COLOR: #0070c0"第十四讲：脂肪酸气相色谱分析的故事/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strongstrongspan style="COLOR: #0070c0"/span/strong/span/a/pp 人体呼吸气体的测试是一种无损伤的检测方法，日益受到重视，它可以评估健康状态、检测疾病类型，呼吸气体的检测可以利用简单的分析仪器进行。古代希腊医生已经知道人类呼吸气体的气味可以用于疾病的诊断，糖尿病人的呼吸气味由于含有丙酮，具有恶臭，呼吸气具有尿骚味预示肾脏有毛病。肺脓肿病人的呼吸气具有下水道的气味，这是由于厌氧菌繁殖而形成的气味。而有肝病的病人呼出气体具有臭鱼烂虾气味。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　当我们从口中呼出气体，有成千上万的分子排放到空气中，呼出气体样品常常是无机气体(如NO, CO2, 和 CO)、挥发性有机化合物(例如异戊二烯、乙烷、戊烷和丙酮)以及其他典型的非挥发性物质的混合物(例如：异前列素、过氧化亚硝酸盐、细胞激素等)。由于这些分子源于内源性和外源性物质，详细分析这些物质的组成，可以提供多种体内所发生的生理学过程的特征(即呼吸谱)，以及摄取和吸收物质的途径。如果获取和分析得到的呼吸谱是正确的，那么他就可以为你提供一个当前的健康状态，以及可预示将来的可能的后果。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　呼吸气检测相比其他通常医疗检测的最大优点是非侵害性和安全性，由于其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，这一方法成为一些病人每天控制重要指标的必要测试项目(就像测血糖和尿液一样)。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　已经开发了多种方法可以检测呼出气体，可以把它们分为几大类：/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　1. 基于气相色谱和质谱联用(GC-MS)(或其他类型的质谱方法)/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　2. 化学传感器/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　3. 激光-吸收光谱/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　在表 1 中列出这些分析方法以及相关信息。/pp style="TEXT-ALIGN: left"表 1 用于分析呼出气体的一些方法/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 569px HEIGHT: 197px" title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/e4ae96e5-f897-456e-9062-19d09d296e08.jpg" width="655" height="193"//pp style="TEXT-ALIGN: left"文献：/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　1 Cao W,et al, Crit Rev Anal Chem，2007， 37：3./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　1. Pleil J D, et al, Clin Chem, 1997, 43:723./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　2. Smith D, et al, Int Review Phys Chem, 1996,15:231/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　3. McCurdy M R, et al,J Breath Res, 2007,1 : 1./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　4. Pleil J D, et al, J Toxicol Environ Health, B, 2008,11: 613./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　5. Schubert J K, et al, G.F.E. Expert Rev Mol Diag, 2004, 4 : 619./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　6. Zayasu K, et al, Am J Respir Crit Care Med, 1997,156:1140./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　7. Hansel A, et al, Int J Mass Spectrom Ion Processes, 1995, 150: 609./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　8. Boschetti A, et al, Postharv Biol Technol,1999, 17:143./pp style="TEXT-ALIGN: left"　　10 Huang H H, et al, Sens Actuators, B, 2004,101: 316./pp style="TEXT-ALIGN: left"strong气相色谱分析呼吸气体/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　使用最多的是气相色谱(GC)或者气相色谱与质谱、离子淌度谱(IMS)结合来分析人的呼出气体。用GC直接进行分析，把样品直接注入气相色谱仪的进样口即可，样品混合物经色谱柱分离成单一化合物(或几个化合物)，用各种检测器检测其含量，人呼出气多为极性化合物，要用极性色谱柱进行分析。GC-FID是使用最多的模式，因为FID灵敏度高，线性范围宽，噪声低。GC和MS结合是现代分析检测的极为普遍的方法。下面举一个例子说明用GC-MS来对肺癌和其他肺病病人呼吸气进行测定。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　呼吸气体可以鉴定出由于细胞膜脂质中脂肪酸被过氧化而产生的饱和烃和含氧化合物，用以鉴别肺癌患者。意大利 Diana Poli等(J Chromatogr B,2010，878：2643–2651)研究发现通过呼吸气体中含有的VOCs(脂肪族和芳香族烃)的类别可以区分非小细胞肺癌患者(非小细胞肺癌(Non-small-cell carcinoma )属于肺癌的一种，它包括鳞癌、腺癌、大细胞癌，与小细胞癌相比，其癌细胞生长分裂较慢，扩散转移相对较晚，非小细胞肺癌约占肺癌总敉的80-85% ，目前采用化疗的方式进行治疗 )、慢性阻塞性肺病(COPD)患者、非临床症状吸烟者和健康人，灵敏度达72.2%，特异性达93.6%。在此基础上研究者们进一步寻找呼出气体中的其他物质可以更灵敏地区分健康人和肺病患者，并早期检查出肺癌患者。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　多种羰基化合物作为二级氧化产物，他们选择挥发性直链醛作为组织破坏的生物标记物，特别是饱和醛像己醛、庚醛和壬醛是n-3和n-6不饱和脂肪酸(PUFAs)的过氧化产物，它们是细胞膜磷脂的主要成分，同时因为挥发性醛不溶解在血液中，所以当它形成时就会进入到呼吸气体中。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　在呼吸气体中这种物质的浓度在10?12M(pM)和10?9M(nM)之间，所以在测定时需要进行预浓缩。这一研究中使用固相微萃取(SPME)进行预浓缩，用纤维内衍生化方法可以很好地解决呼吸气体中挥发性化合物的浓缩，包括脂肪和芳香烃，以及羰基化合物。但是并非能把所有呼吸气中的各种化合物都直接萃取出来，这决定于吸附剂涂层和萃取化合物的物理化学性质。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　这一研究的目的是使用SPME上进行衍生化方法结合气相色谱-质谱的方法检测人呼气的最后一部分气体(肺泡气)，肺泡气参与肺中的气体交换。/pp style="TEXT-ALIGN: left"strong1. 人体呼气取样/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　取样如图1 所示：/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 284px HEIGHT: 280px" title="2.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/73c261c9-6342-4ddb-8b29-305dd7d51e26.jpg" width="352" height="366"//pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="3.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/307031d7-8bfe-4c5b-8ec7-b2c5624f1cf6.jpg" width="284" height="425"//pp style="TEXT-ALIGN: left"图1 人体用Bio-VOC& #174 管呼气取样/pp style="TEXT-ALIGN: left" 取样是让进行试验个体进行一次肺活量测试呼吸，以便得到最后150mL呼出气体。加入1& #956 L 10sup?/supsup5/supM内标物(IS)（丙醛, n-丁醛, n-戊醛, n-己醛, n-庚醛, n-辛醛,n-壬醛, 2-甲基戊醛），把Bio-VOC& #174 管在4℃下保存，在2 h内进行分析。Bio-VOC& #174 管在使用前要进行再生，即用氮气彻底吹拂干净。/pp style="TEXT-ALIGN: left"strong2 SPME 进行样品衍生化/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　SPME萃取头保存在图 2 的装置里。/pp style="TEXT-ALIGN: left"　　醛类用65& #956 m PDMS/DVB萃取头进行萃取，新萃取头要先进行老和处理，在气相色谱仪进样口中，在250℃下在氢气气流里加热30 min，每次使用前在气化室里于280℃下加热 1 min，目的是除去可能有的污染物，然后把萃取头插入4ml 带有聚四氟乙烯盖的茶色样品瓶中，瓶内装有浓度为17 mg/mL 的1mL PFBHA(五氟苄基羟胺盐酸盐)水溶液，在室温和电磁搅拌下萃取10 min，然后把此萃取头放入Bio-VOC& #174 呼吸气进样装置中于室温下处理45min(进行萃取头上的衍生化)， 之后在气相色谱仪的进样口中于280℃下进行热脱附。PFBHA试剂与醛类进行衍生化反应得到两种PFBHA-肟异构体(顺，反异构体)。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 416px HEIGHT: 263px" title="4.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/2be3e5b2-1340-448c-a51f-4586ba7b2969.jpg" width="453" height="310"//pp style="TEXT-ALIGN: left"图 2 SPME萃取头保存装置/pp style="TEXT-ALIGN: left" 保存管包括上管（A）和密封管（B），萃取头（C）必须旋紧在A管中/pp style="TEXT-ALIGN: left" 然后插入到下面的B管中，B管用带弹簧的聚四氟乙烯盖密封/pp style="TEXT-ALIGN: left"strong3 气相色谱-质谱分析（GC-MS）/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left" 使用HP 6890 气相色谱仪和HP 5973质谱选择性检测器进行分析。色谱柱使用HP-5MS（30m× 0.25mmID 0.50 & #956 m膜厚)，氢气作载气，载气流速为1ml/min。/pp style="TEXT-ALIGN: left"色谱条件：柱温：以8℃/min速度从100℃升温到150℃，然后再以30℃/min速度升温到250℃，然后保持1 min。整个分析时间为10.58 min。用选择离子检测（SIM） 进行定量分析。获取质谱碎片m/z181(间隔时间400ms),每个醛的鉴定离子为181，是五氟苄-肟的特征离子碎片。同时以纯化合物的保留时间进行确认。/pp style="TEXT-ALIGN: left"strong4 测试对象/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left" 40个在接受肺切除治疗之前的非小细胞肺癌（NSCLC）I 或 II期患者，所有患者都进行了胸腹部CT扫描，做了脑CT，腹部超声检测或骨质的闪烁扫描，没有一个患者进行过抗癌治疗。/pp style="TEXT-ALIGN: left" 38个对照健康没有临床治疗的人员，他们没有肿瘤或临床肺病历史。/pp style="TEXT-ALIGN: left"研究对象的特点见表 2。/pp style="TEXT-ALIGN: left" 吸烟是根据受试者自己讲述目前的吸烟情况，他们报告了吸烟的数量和吸烟的年数，在一年前就停止吸烟者定义为前-吸烟者（ex-smokers）。NSCLC的确认是根据组织学检查确定的，有23个肺腺癌(ADCs)患者，13个鳞状细胞癌(SCCs) 患者，和一个大细胞癌患者，但是所有这些患者都是临床手术前I 或 II期，最后病理学显示I期有29人（18个IA期11个临床IB），6个IIB，5个IIIA。见表2./pp style="TEXT-ALIGN: left"表2. 测试对象特点/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="5.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/09890691-2141-4f44-970b-bbd4bcbd33c3.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: left"strong5 测试结果探究/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left" 肺癌的早期诊断可以提高存活率，呼吸气的检测可以探测出呼吸道肿瘤形成的信息，而且呼吸气体的检测无伤害、安全，有利于在临床实践中的应用。由于肺比其他器官更直接暴露于较高氧气浓度的环境中，所以更容易诱发呼吸道疾病。研究数据显示肺癌是由于脂质被氧化而引起，很少人知道在呼出气体中含有直链醛类，知道在呼出气中含有直链醛类和肺癌有关的人更少。有研究结果显示，在肺癌患者的其他生物样品（如尿样、血液/血浆以及凝缩的呼吸气）中含有醛类。在健康人、哮喘患者和慢性阻塞性肺病（COPD）患者的液态呼吸气体(EBC)中也检测到醛类，特别是丙二酰二醛。/pp style="TEXT-ALIGN: left" 呼吸气体分析需要娴熟的技术和昂贵的仪器，因为这些目标化合物来自脂质过氧化过程，含量很低（10sup?/supsup12/supM 到10sup?/supsup9 /supM) ，所以需要严格的预浓缩步骤。使用SPME可以简化人呼出气体的分析，而且SPME已经在VOCs分析中有大量应用，而且SPME不会受到大量水分的影响，所以这一方法十分适合于人呼出气体的预浓缩。呼出气体中含有大量水汽，会影响预浓缩和某些化合物的GC-MS分析。不过SPME需要进行严格的操作参数的优化和认证，特别是对痕迹量化合物的情况。并非所有呼出气体的组分都可以轻易地被萃取，这就要选择SPME萃取头的选择性了，在许多情况下就需要进行事先的衍生化处理。/pp style="TEXT-ALIGN: left" SPME萃取头上用PFHBA进行衍生化从生物样品中萃取醛类乙腈有所使用，本研究作者改进了这一方法，使用Bio-VOC& #174 能够检测到呼出气体中的痕迹量的醛类，可以无害地从呼吸道中抽取小气泡，除去己醛、庚醛和壬醛（它们是3n和16n不饱和脂肪酸被过氧化产生）外，本研究作者还研究了其他直链醛类，覆盖了整个丙醛（C3）到壬醛（C9），甲醛和乙醛没有包括，因为它们他们存在于户内和户外环境中，是烟草燃烧的产物，而且许多肺癌患者过去吸烟，或者现在还在吸烟。而且呼出气体中乙醛的含量还取决于乙醇的代谢。/pp style="TEXT-ALIGN: left"检测对象的呼出气中的醛含量见表3/pp style="TEXT-ALIGN: left"表3 不同人群呼出气体检测结果/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 536px HEIGHT: 221px" title="6.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/8c5c169b-7177-4a9f-bd98-26787c3fb459.jpg" width="659" height="263"//pp style="TEXT-ALIGN: left"strong6 测试中的问题/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left" 呼出气体醛类的稳定性，醛是不稳定化合物，在呼出气体中的醛会随时间而降解，但是在SPME上吸附并衍生化的醛要稳定的多，见图3所示/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 434px HEIGHT: 372px" title="7.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/6017e878-1352-44c4-8312-a7e6f23af89e.jpg" width="567" height="492"//pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 445px HEIGHT: 405px" title="8.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/f8ad4a39-89b4-4347-9971-c2fed8a0e18d.jpg" width="515" height="484"//pp style="TEXT-ALIGN: left" 图 3 呼出气体中醛类随时间降解图（propanal 丙醛，butanal 丁醛，pentanal 戊醛，hexanal己醛，Heptanal庚醛， octanal辛醛）/pp style="TEXT-ALIGN: left"为了对比外源和内源醛含量，如图 4所示/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 495px HEIGHT: 341px" title="9.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/ea38f46b-53ef-4901-b398-c6d336e70de4.jpg" width="687" height="488"//pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 465px HEIGHT: 354px" title="10.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/cddaa414-9479-4894-a2f0-569187d430e8.jpg" width="590" height="470"//pp style="TEXT-ALIGN: left"图 4 内源和环境中醛类含量测定的对比（Exhaled Air 呼气，Environmant 环境）/pp style="TEXT-ALIGN: left"strong小结/strong/pp style="TEXT-ALIGN: left" 把这一方法用于NSCLC早期患者和一组无临床症状人群，结果证明所择的醛类谱对区分无临床症状不吸烟人群和NSCLC早期患者有效，鉴别NSCLC早期患者成功率为90%。鉴别对照健康人群成功率为92.1%。吸烟或年龄影响不大。/pp /p

4月10日，中南大学湘雅医院神经内科沈璐教授团队在神经病学领域顶级期刊《Alzheimers & Dementia》（阿尔茨海默病与痴呆)（IF=16.655）以论著形式在线发表了题为“A Detection Model for Cognitive Dysfunction Based on Volatile Organic Compounds from a Large Chinese Community Cohort”（基于中国大型社区队列挥发性有机化合物的认知功能障碍检测模型）的最新研究成果。该研究首次发现通过检测人体呼出气中挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）可早期识别认知障碍患者，有望为老年人群提供更客观、简易的认知障碍筛查手段。据悉，提供此技术平台支持的是国内呼气检测技术领先企业步锐科技。继感染性疾病、代谢类疾病、癌症等之后，呼气代谢组学对疾病的诊断能力又拓展至神经系统性疾病，这在学术界和产业界引起相当高的兴趣。并且，阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）目前的早筛评估方式受文化水平、方言等影响，此次论文的发表，让AD早筛看到了“客观”、“规范”、“普适”的可能性。从肺病到AD，临床基础研究已发7篇期刊来自身体各个部位器官代谢产生的标记物（Biomarkers），部分会进入血液循环到达肺泡，其中部分代谢物（或其次级产物）可通过气血交换呼出体外。这个过程让我们呼出气中不仅包含氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气这些广为人知的成分，还含有多达1,500种微量存在、可能反映身体各器官生理状态的生物信号小分子一一VOCs，其中200余种已被大量研究证实与多种人体疾病有关。呼气检测以其简单无创和低成本的特征，对比常规体液和影像检查，在日常健康体检和大规模疾病筛查领域具有绝对优势，未来可满足家庭、社区和特定单位等精准度要求不高的POCT健康检查和持续监控要求。同时，质谱技术作为化学物质定性分析的金标准，在小分子化合物的快速定性定量检测中具有其他技术不具备的明显优势，更适用于人体呼出气体中VOCs的检测分析。因此，呼气质谱检测成为探明疾病图谱更为可靠、精准、可持续的理想途径。目前，呼气质谱检测研究已探明的疾病谱较为广泛，已涉及数十种疾病，包括肿瘤、感染性疾病、呼吸系统和消化系统疾病，以及其他代谢显著变化的重大疾病，如慢性代谢、心血管、神经/精神疾病等。呼气质谱检验已探明的疾病图谱（图片来源：步锐科技）其实除了近期发布的有关认知障碍的呼气检测研究外，近年来多项有关呼气检测临床基础研究的期刊论文中，步锐科技的“人体呼出气检测质谱仪”连续以技术平台支持的身份出现。步锐科技近年支持的临床基础研究成果（信息来源：步锐科技）自2020年起，步锐科技与北大人民医院、北京731医院、北京海淀医院、中南大学湘雅医院、深圳三院、郑州大学附一院等大型三甲医院的相关科室主任合作，围绕肺癌、肺结核、食管癌、AD、新冠等诸多疾病开展的呼气检测临床基础研究，均取得积极的研究进展，其成果在各大期刊成功发表。其中，步锐科技“人体呼出气检测质谱仪”采用的“高压光子离子化飞行时间质谱法”在各项研究中表现积极，在针对各病种的样本检测和验证中，均表现出极高的敏感性、特异性和准确性，所得的相关临床基础研究数据印证了“人体呼出气检测质谱仪”在各疾病的诊断、早筛中的推动作用与市场潜力。市场唯一呼气检测质谱仍在迭代，挑战内源性VOCs和采样标准化2021年7月23日，步锐科技自主研发的“人体呼出气检测质谱仪”获得了国家二类医疗器械注册认证，这标志着我国首张呼气检测NMPA证的诞生。直至目前，我国也仅有这一款呼气检测质谱仪获得认证。在这样绝对市场竞争优势的情况下，步锐科技没有仅仅把发展重心放在产品销售和市场开拓上，而是继续潜心坚持学术研究，近年来收获也逐一显露。步锐科技布局丰富的临床基础研究，能够不断对该质谱仪的敏感性与特异性进行验证，以利于产品的更新迭代，并同时开拓更多适应症的检测场景。其次，受试者呼出气体样品的精准化、规范化采集也是目前在疾病诊断中待解决的应用难点。通过临床基础研究过程中对采样时间、呼气方式、样品存储、采集装置的反复测试和调整，有利于步锐科技探索出更适合的采集形式，进而制定统一的操作规范，确保检测操作的一致性、提升结果的准确性。更重要的是，疾病呼气代谢标志物的发现中，除了因疾病导致的VOCs变化外，年龄、性别、饮食、吸烟史、药物摄入、基础疾病和微生物等内源性VOCs也会在一定程度上影响结果。因此，将临床研究与基础研究有机结合的多中心、大规模呼出气临床队列研究，是寻找明确疾病相关生物标志物的基础。稳定检测、呼气样本的可靠，是该技术应用于临床的基础，而海量呼气样本的积累，目标疾病呼气标志物的发现和确定，多中心、大样本的临床验证，甚至于标志物的代谢通路确定，均是开发临床可用的呼气诊断产品或提升产品性能的必经之路。因此，步锐科技将临床研究贯穿呼气检测相关产品的全生命周期。一方面能够在产品性能、解决方案质量方面进行提升，另一方面，国际学术期刊的发表也能够帮助企业在未来的海外市场开拓中扫清诸多阻碍。中科院等近40家权威机构，8万+呼气样本，敏感性、特异性90%+截至目前，步锐科技与中国科学院、中国疾控中心、国家感染性疾病临床医学研究中心、中国人民解放军总院、陆军军医大学西南医院、中国医学科学院肿瘤医院、北京大学人民医院、北京大学肿瘤医院、首都医科大学附属胸科医院、江苏省肿瘤医院、中山大学附属肿瘤医院、中南大学湘雅第二医院等国内近40家大型医院和机构联合开展多病种呼气诊断与评估研究。经过多年来大样本、多中心的研究积累，步锐科技已建成逾8万例的呼气样本谱图库，覆盖肺结核、肺癌、乳腺癌、食道癌、前列腺癌、结直肠癌、胃癌胃溃疡，肝癌肝硬化肝炎、新冠肺炎、哮喘、慢阻肺、血液感染、AD和帕金森等十余种肿瘤、感染或其他类疾病领域。对比实验室常规方法气相色谱-质谱联用，步锐科技自主研发的高气压光电离-飞行时间质谱（HPPI-TOFMS）攻克了目前质谱技术操作繁琐、需预处理且极易样本损耗的短板，不受背景气影响，在高敏感性高特异性的基础上操作更加简便，使原本2-5 h的单样本检测仅需3min，实现了600样本/天的高通量，使临床价值和商业价值指数级上升。在肺结核、肺癌、食管癌等病种筛查验证中，该方法能够将敏感性与特异性稳定在90%以上，在医疗和科研机构的多病种全周期临床检测和研究中表现出绝对的优势。

无需再被棉签捅嗓子或鼻子，只需拿起吸管对着仪器吹口气，3分钟便可得知自己是否感染新冠——近日，美国食品和药物管理局首次为基于呼吸样本的新冠诊断测试授权紧急使用。该测试设备只有一件随身行李箱大小，可对呼出气体进行检测，比提取鼻咽拭子的PCR核酸检测更加方便、快速。“呼气”测新冠是何原理美药管局在新闻公报中说，该设备可在医生办公室、医院和移动测试站点等环境开展检测。一项包括新冠有症状感染者、无症状感染者等人群的共计2409人的研究显示，设备检测灵敏度为91.2%，特异性为99.3%。专门针对奥密克戎毒株的研究结果显示，设备检测灵敏度类似。北京大学环境科学与工程学院生物气溶胶实验室负责人要茂盛教授说，与现有的PCR核酸、抗原检测相比，新冠呼气检测可快速检测到早期感染、无症状感染等，减少等待时间；样品的获取简单、无创，大幅降低之前采集鼻咽拭子的不适感；单次检测成本也显著降低。要茂盛说，人体呼出气中含有大量和疾病相关的化合物标志物，所以通过检测呼出气中的标志物可快速诊断包括新冠肺炎在内的疾病。呼出气挥发性有机物过去曾用于癌症、糖尿病、慢阻肺等疾病研究。英国医学期刊《柳叶刀》发表的一篇研究显示，新冠感染者呼出的气体中包含醛类、酮类和醇类等物质，被新冠病毒感染后，这些挥发性有机物呈现特定组合。这次获批紧急使用的设备由美国InspectIR公司研发，预计每周约能生产100台，每台每天可评估约160个样品。美药管局设备和放射健康中心主任杰夫舒伦说，这次授权是新冠诊断检测快速创新的又一例证，该机构将持续支持新型新冠检测技术研发，以助力应对当前新冠大流行和未来可能出现的公共卫生紧急事件。不过，美药管局提示说，通过该新冠呼吸分析仪检测呈阳性的样本，还应通过核酸检测进一步确认。而阴性样本则需结合受试者的近期接触史、疾病史以及是否表现出新冠临床症状来判断。检测结果不应作为患者治疗或管理决策、感染控制的唯一依据。可作为核酸检测有益补充“呼气”测新冠已因其独特优势成为多国推广应用的辅助检测手段。去年5月，新加坡国立大学衍生企业Breathonix研发的一种呼气检测设备获得新加坡卫生科学局批准。企业称该设备能在一分钟内发现受检者是否感染新冠病毒，在新加坡开展的初期临床试验结果显示准确率超过90%。此外，以色列、印度尼西亚、荷兰等国家也已推出类似的新冠呼气检测。要茂盛介绍说，疫情暴发初期，其课题组就开发出了无创呼出气筛查系统，相关论文已发表在英国《呼吸研究杂志》上。模型测试显示该系统特异性和灵敏度均达95%以上。最近，该团队研发出了第二代设备，单次检测成本约为2元人民币，检测过程也降为30秒。团队正进一步用第二代产品对新冠患者及健康人群进行测试，优化提升检测效率和灵敏度。目前新冠疫情仍在世界多地持续，快速筛查对于遏制大流行、恢复正常社会生活至关重要。要茂盛认为，呼气检测效率高，可在某些场合有效弥补核酸检测的不足，如对密接者和高风险人群进行大规模快速初步筛查，特别适用于一些急需快速做出判断的场合。“在封闭小区、大楼以及疫情封控路口、急诊分流等，利用此类设备都可实现快速预筛查，降低防控成本，保障正常的交通、生活等。”要茂盛说。InspectIR联合创始人兼公司总裁约翰雷德蒙也表示，疫情中针对工作环境的快速集中检测需求日渐提升。如果在办公室放一台呼气检测设备，员工上班前就像“工作打卡”一样先去测试，3分钟拿到阴性结果再上班，可有效防止聚集性疫情。专家认为，呼气检测还能为核酸检测“查缺补漏”。常规核酸、抗原检测等难以有效避免抗原交叉反应等对检测结果的干扰，容易出现假阳性或假阴性情况。而该设备是针对性检测与新冠感染相关的挥发性有机物，灵敏度高，可在核酸检测阴性的人群中进一步筛查可疑人群，做到“双保险”。此外不具备核酸检测条件的场所也可用技术作为补充。

呼气检测作为新兴的体外诊断POCT 领域的一种新技术，从NMPA批准上市算起，目前市场规模最大的幽门螺杆菌呼气检测的历史不足25年，市场发展潜力最大的炎症NO呼气检测的发展约10年。随着临床对呼气检测需求不断发展，基于质谱的呼气检测技术应运而生。在此背景下，仪器信息网特别策划建立“呼气质谱技术与疾病诊断”主题约稿，聚焦呼出气检测质谱技术在疾病诊断领域的最新应用，以增强业界质谱专家和技术人员、医疗诊断行业工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供质谱在医疗诊断领域更丰富的产品、技术解决方案。本期我们与深圳市步锐生物科技有限公司（以下简称：步锐科技）就呼气质谱检测技术的发展、现状、挑战以及未来的发展趋势等进行了深入的交流。步锐科技人体呼气中含有大量高浓度的氮气（78%）、氧气（16%）、二氧化碳（4~5%）、氢气（5%）、惰性气体（0.9%）和水蒸气。此外，还含有一氧化氮、一氧化二氮、氨、一氧化碳和硫化氢等少数低浓度（ppm~ppb）无机气体，丙酮、乙醇、异戊二烯、乙烷和戊烷等种类繁多的超低浓度（大多在ppb~ppt）挥发性有机化合物（VOCs)，以及一些蛋白质、核酸、微生物和细胞颗粒或碎片等。这些呼气检测研究的目标物质，都是疾病生物标志物的潜在来源。但就检测便捷性和病种覆盖范围来说，当前呼气VOCs吸引了临床研究和产业技术界的最多关注。最新数据显示，目前呼气中含有的挥发性有机化合物（VOCs)已高达1488种（2021年），比2014年时新增了70%。而且随着研究将更精准的检测技术应用于更多病种和临床场景，这一数字预期还将不断增长。粗略统计，目前经过GC-MS鉴定与疾病相关的VOCs标记物超过200种，其中绝大部分相对分子量位于0~500之间。例如，多项研究发现，丁酮、1-丙醇和异戊二烯等170余种呼气VOCs标记物与肺癌有关；萘，庚酮，庚烷，苯和癸烷等化合物被发现是结核感染的可能标志物；目前，各类疾病发现的标志物均在数十种以内，其中，乳腺癌相关联的呼气VOCs也高达62种。随着研究的深入，以多种特征VOCs的成分和浓度差异组合作为疾病精细检测的“标记物组合”逐渐成为趋势，以单一的标记物指标异常简单判别疾病的传统操作或将成为过去。然而，目前疾病呼气VOC标记物的发现与关联病种、临床应用（如健康筛查，鉴别诊断，治疗评估等）和呼气检测分析方法等多种因素有关，不同病种常有交叠。标志物的确定还需要更多更对基础研究的进一步探索，从代谢通路的角度夯实呼气代谢组学的基础，通过多中心队列研究验证其可靠性。仪器信息网：: 针对呼气质谱检测与疾病诊断，目前共建立了哪些技术方法?不同的质谱技术分别拥有什么特点?步锐科技：质谱技术作为化学物质定性分析的金标准，在小分子化合物的快速定性定量检测中具有明显优势，适用于人体呼出气体中VOCs的检测分析。目前用于呼出气VOCs检测的主要技术包括：气相色谱（GC）和气相色谱-质谱联用（GC-MS），选择离子流动管质谱（SIFT-MS）、质子转移反应质谱（PTR-MS）、二次电喷雾电离质谱（SESI-MS）以及光电离质谱（PI-MS）等。其中，GC-MS是呼出气疾病诊断研究领域使用最为广泛的呼出气质谱检查技术，其具有很好的定性和定量能力，也是目前最为可靠的呼出气化合物检测分析方法。但由于呼出气组分的种类繁多、性质各异，通常需要使用不同类型的预分离色谱柱，结合痕量气相组分的预浓缩和富集方法进行分析，这极大增加了操作复杂性、样品分析时间和检测成本。这也成为GC-MS技术从科研向临床应用的转化的最大障碍。目前临床应用研究中，常采用呼出气检测质谱技术主要包括选择离子流动管质谱（SIFT-MS）、质子转移反应质谱（PTR-MS）、二次电喷雾电离质谱（SESI-MS）以及光电离质谱（PI-MS）等的直接质谱检测技术，他们可以支持呼出气的快速检测。其中，（1）SIFT-MS与PTR-MS主要利用试剂离子H3O+、NO+或O2+与有机物分子进行化学电离反应，目前研究最多、应用最广泛的PTR-MS通常以H3O+为试剂离子。可根据产物的谱图特征进行检测分析，适合用于能与试剂离子发生反应的样品分子检测，如质子亲和势高于H2O的VOCs。（2）SESI-MS技术主要依赖于电喷雾电离（ESI）带电粒子与中性气体样品分子之间的气相相互作用，其电离过程非常柔软，适合极性化合物检测，再联合高分辨质谱如Orbitrap，可得到分子量稍大些的化合物信息。其余的直接质谱检测技术则多以获得小分子代谢物信息为主。（3）PI-MS技术则是通过使电离能低于光子能量的待测物分子吸收单个VUV光子能量后直接离子化，其分子离子产率高、碎片化程度低，可用于非极性/弱极性到强极性化合物分析的电离，是一种高效的直接质谱电离技术。仪器信息网：在疾病诊断的应用场景下，对呼气质谱技术提出了哪些要求?当前的应用有什么困难点?步锐科技：呼气质谱检测技术作为新兴的呼气代谢组学的基础，近年在疾病诊断领域取得了巨大的发展，呼气疾病诊断技术呼之欲出。然而呼气作为代谢链路的最末端，其复杂程度也是前所未有的，因此呼气质谱从科学研究走向临床应用，在呼气质谱技术在临床研究有效的基础上，还亟需更好地解决如下问题：1）受试者呼出气样品采集的精准化与规范化。人体呼出气样本具有复杂且不稳定的特点。受试者呼吸的方式，采集的时间，采集的装置等都直接影响采集到样本中包含代谢化合物的浓度。采集后的存储同样也极具挑战，呼出气采集后会随着温度的变化，存储环境的不同而发生不同程度的物理变化。因此呼出气检测技术应用临床亟需探索确定稳定可靠的呼出气采集流程、呼气存储装置和方法。2）高覆盖、高灵敏、高通量、高稳定的质谱分析方法和仪器开发。呼出气组分复杂，约包含数百种VOCs，且属于痕量级，通常在ppm~ppt量级，对呼出气检测设备的检测灵敏度、电离覆盖度等提出了较高的要求。这部分的技术参数直接决定对应的检测技术的应用范围。此外，临床应用也对呼气检测技术的通量和稳定性有较高的要求。这部分的技术参数决定对应的检测技术能面临长期大量的临床需求。因此，呼出气分析方法的效率和可靠的质量控制方法也是各质谱技术向临床应用转化需要考虑和解决的技术问题。3）疾病呼气代谢标志物发现和多中心、大规模验证。人体呼出气中VOCs来自于两个方面：一方面是外源性VOCs，与我们所处的环境等相关；另一方面是内源性VOCs，除了因疾病导致的变化外，还一定程度上受到年龄、性别、吸烟、饮食、药物摄入、基础疾病、微生物等因素的影响。寻找具有普遍认可以及专家共识的明确疾病相关生物标志物，是质谱分析方法应用临床的生物学基础。其发现依赖于基础研究和临床研究的有机结合，而其验证则需要多中心、大规模呼出气临床队列研究。仪器信息网： 贵团队/贵司重点关注哪种呼气质谱技术?当前有哪些具有代表性的应用进展?步锐科技：我司深圳市步锐生物科技有限公司（以下简称：步锐科技）是国内最早布局呼出气VOCs检测的企业之一。步锐科技依托与中国科学院大连化学物理研究所李海洋研究员团队合作开发的高气压光电离-飞行时间质谱（HPPI-TOFMS）技术进行呼出气检测用于疾病诊断的探索与研究工作。团队基于10.6 eV的VUV-Kr灯开发了高气压光电离源，结合高效射频离子传输系统，在相对湿度100%条件下可以实现酮、醇、酸、含硫化合物、含氮化合物等痕量小分子挥发性有机代谢物的检测，是近年来用于人体呼出气研究的新技术。HPPI-TOFMS可以实现呼出气样本直接进样快速检测，省去吸附富集过程，无需样本分离纯化预处理，使得呼出气检测产品化及大规模进入临床应用成为可能。目前，步锐科技申报的人体呼出气检测质谱仪，已获得中国药品监督管理局（NMPA）审批的二类医疗器械注册认证（CFDA Ⅱ）（湘械注准20212221412），主要研究管线集中在感染性疾病和肿瘤领域，已经在结核病、肺癌、食管癌、阿尔茨海默症等病种中展开了多项前瞻性临床研究，在JAMA Network Open、Eclinicalmedicine、Alzheimer's & Dementia、J. Breath Res、Biosci Trends等期刊发表多篇高水平学术论文。此外，步锐科技自主开发的基于呼出气的肺结核诊断技术，在临床队列和肺结核入学筛查项目开展了大规模实践验证研究，均具有良好的准确度，灵敏度和特异性超过90%。仪器信息网：: 您如何看待当前呼气质谱检测技术在疾病诊断应用的发展现状?未来其在疾病诊断领域将有哪些热点应用?步锐科技：目前，呼气质谱检测研究已探明的疾病谱较为广泛，已涉及数十种疾病，包括肿瘤、感染性疾病、呼吸系统和消化系统疾病，以及其他代谢显著变化的重大疾病（慢性代谢/心血管/神经/精神疾病等），如肺癌、肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌、头颈癌、卵巢癌、前列腺癌、肾癌、膀胱癌和肝癌等恶性肿瘤，新冠肺炎、结核、铜绿菌感染、流感、曲霉菌感染、疟疾、幽门螺杆菌感染和肝炎等多种病毒、细菌、真菌和寄生虫感染病，以及食管炎、胃炎、胃溃疡、炎性肠病、肠应激、肝硬化、肝衰竭、糖尿病、心绞痛、阿兹海默病、帕金森症、精神分裂症和肌萎缩侧索硬化症等。呼气代谢研究广泛涉及健康筛查、鉴别诊断、治疗评估、预后管理及发展预测等临床全病程场景，其中以疾病筛查诊断最为热门。近年来，气相色谱质谱（GC-MS）、离子流动管质谱（SIFT-MS）、质子转移反应质谱（PTR-MS）、二次电喷雾电离质谱（SESI-MS）以及光电离质谱（PI-MS）等相对较新设备也在不断创新和改进，并不断投入到相关探索和验证研究中，相应的采样检测分析标准和流程也在不断规范和标准化。大量高水平研究论文的发表，更多呼气代谢研究平台和（产学研联合）实验室的构建，以及研究基金支持和厂商的积极参与，正在推动呼气质谱检测研究和产业发展渐入佳境。呼气检测以其简单无创和低成本的特征，对比常规体液和影像检查，在日常健康体检和大规模疾病筛查领域具有绝对优势，未来可满足家庭、社区和特定单位等精准度要求不高的POCT健康检查和持续监控要求。高精简且操作简便新型质谱可用于医疗和科研机构的多病种全周期临床检测和研究中。仪器信息网：当前呼气质谱检测技术在疾病诊断领域的发展处于哪个阶段?未来将如何发展?步锐科技：中国的呼气检测市场在全球范围内的发展较快且覆盖面较广，且聚集了国外几乎所有的呼气检测产品。以广谱VOC检测为基础的产品技术，在心脏移植和新冠检测等领域的产品已获FDA和EMA等各国药监部门批准临床应用/紧急授权外，并有大量企业和医疗卫生中心合作开展大量的临床应用研究。总体而言，目前出呼气检测临床应用正处于行业爆发的前夜，呼气检测技术在肺结核、新冠等呼吸道传染病领域的应用已得到广泛证实，在乳腺癌和肺癌等癌症早筛领域的应用也备受关注。步锐科技呼气结核辅助诊断产品即将完成注册临床前研究，目前阶段性结果符合预期。临床应用指日可待。而在其他疾病领域，呼气质谱检测正处于多病种全周期医学科研火热开展阶段。以步锐科技和英国Owlstone Medical为代表的国内外领先呼气质谱检测公司均以自身呼气代谢组学科研平台为基础，与合计近百家顶级医疗机构开展多病种科研合作和服务。因此，呼气检测技术在未来医疗领域将有广阔的临床应用，具有发展成为常规临床检测手段的潜力，将为未来精准快速医疗提供重要力量。

次最新开发新冠病毒呼气检测法-基于呼气组学发展的未来医疗 News研究要点日本东北大学和岛津制作所成功开发了利用自然呼出气为样本的新冠病毒检测法“呼气组学”注1。“呼气组学”是分析呼出气体中的病毒、源于生物体的蛋白质、代谢产物的最先进技术。将来，此种技术不仅能应用于新冠，还能应用于个性化医疗、远程、居家健康检查、各种疾病的诊断、治疗、未病先防等，揭开呼气医疗的新篇章。 News研究概要目前亟需有助于新冠病毒快速且高灵敏、高准确度的诊断，发病期及症状的评估，重症化风险的判断，预后及并发症的预测与诊断的检测方法。 东北大学研究生院医学系研究科、老龄研究所基于和岛津的共同研究，投入开发了“针对新冠病毒防治对策的呼气组学解析系统”（图1）。该研究研发出了基于利用自然呼出气体（呼气）的非侵入式呼气组学解析法的检查系统，代替传统鼻、口（咽）取样的检查方法。 图1． 基于呼气组学的新冠传染防治项目 本解析法的优点除了采样简便，还有多样化的解析结果。此外，本方法除了对各种传染病有效，也能应用于心血管和肺部疾病、生活方式病、糖尿病等代谢性疾病、癌症等健康管理、未病先防等方面。呼气医疗未来还将在远程医疗等领域一展身手，我们以建立基于呼气医疗的未来医疗为目标（图2）。 图2．基于呼气医疗的个性化未来医疗 本研究获得了日本文部科学省针对新冠传染防治对策项目以及内阁官房新冠防治AI模拟试验项目的支持。News研究内容新冠疫情的恶化大大限制了社会经济活动，改变了人们的生活方式。为了维持社会经济活动、医疗能力并阻止感染扩大，针对新冠病毒快速且高灵敏、高准确度的诊断，发病期及症状的评估，重症化风险的判断，预后及并发症的预测与诊断是目前的紧要课题。 此次，日本东北大学研究生院医学系研究科、老龄研究所基于和岛津制作所的共同研究，在令和二年文部科学省一次补正预算（强化国立大学研究基础）新冠传染防治项目下研究出“针对新冠病毒防治对策的呼气组学解析系统”，并于2020年5月在日本东北大学医学部设立了“呼气组学研究中心”，开展新冠病毒诊断法的研究。 呼气组学是利用质谱仪注2检测气溶胶注3作为主要的精密检测方法，以“对受试者的非侵入性”、“所得信息的丰富性”见长（图1）。若使用日本东北大学开发的高性能气溶胶收集装置，受试者自己在安静状态下呼吸5分钟，即可得到1毫升左右的呼出气冷凝液注4。若居家即可收集呼气样本，就可以建立有助于在早期发现作为感染扩大主要原因的无症状感染者和轻症患者，以及有助于在早期预测及预防新冠发病和重症化的检查体系。 呼气组学不仅能检测是否感染新冠病毒，还能获得发病时间及症状的评估，重症化风险的判断，预后及并发症预测相关的信息。呼气组学也能应对新冠病毒以外的其他病毒，由于可同时测定多种病毒，所以对新冠疫情结束后的其他传染病防治也有作用。 News今后发展日本东北大学和岛津制作所将把呼气组学的应用范围拓展到传染病以外的疾病诊断、健康检查等医疗保健领域，以此发展未来的呼气医疗。此外，通过构建包括呼吸、环境和基因组（基因）等各种组学分析信息的数据库，呼气医疗不仅能诊断心血管、肺部疾病、生活方式病和糖尿病等代谢性疾病、癌症等，还能有助于居家健康管理和健康检查，通过远程医疗来推进开发有助于于未病先防和延年益寿的个性化医疗（图2）。 岛津制作所为了将与日本东北大学合作研发的检查系统推向社会实际应用，將致力于“研发可自动进行从预处理到质量分析、数据分析工程的完整系统”，“横向部署针对全国各地主要医院和检查机构的检查系统，并建设传染病防控网络”。 注1. 组学：从整体角度分析代谢物、蛋白质等生物分子的技术。样本形态无特别限制，例如鼻、咽拭子，唾液，血液，尿液、粪便等。环境组学可以分析灰尘和污垢（污水）。在呼气组学中，会收集呼出的气体，气溶胶注3中的病毒蛋白和基因组，源自受试者的炎症介质和能量代谢物，并实现全自动化的高速、超灵敏的组学分析。 注2. 质谱仪：一种通过将样品转换成离子并按尺寸（质量）筛分来鉴定和定量分析样品中所含成分的设备。通过进行适当的预处理，可以分析如蛋白质等各种生物分子，且可以一次分析多种成分。随着近年来的高速化和高灵敏度化，其应用范围也在扩大。 注3. 气溶胶：漂浮的微米级液体或固体微粒。 注4. 呼出气冷凝液：通过对呼出气体进行冷凝收集的液体样品。包含病毒蛋白， RNA基因组和生物代谢产物。

呼一口气就可检测患者是否患上了食管癌，只需用时7秒钟。记者12月9日从中科院合肥研究院获悉，该院医学物理中心研究部光谱质谱研究室与临床部和中科院合肥肿瘤医院合作，利用自主研制的实时在线检测呼气质谱仪，开展食管癌患者与健康志愿者呼气检测比较研究，用于甄别是否患食管癌的真阳性率和真阴性率分别达到86.2%和89.5%。　　呼气检测因为安全无创、简单便捷、接受度高等特点，一直是疾病诊断领域研究的热点，但多数研究沿用采样袋呼气取样与色谱质谱离线分析方法，其潜在问题是：采样袋易引起呼气成分污染、甚至丢失，色谱质谱分析需要约2个小时，耗时较长。因为质控困难、过程繁琐以及分析速度慢，上述方法难以满足筛查对快速检测的要求。　　光谱质谱研究室研制的实时在线检测呼气质谱仪，只需7秒钟就能完成对一名受试人员呼气的直接测量，不需要采样袋取样以及浓缩等前处理过程，且仪器连续运行1个月离子信号强度波动仅为1.1%。通过对中科院合肥肿瘤医院29名食管癌患者和57名健康人员的呼气质谱检测，研究人员统计发现了区分食管癌的7种呼气质谱特征离子，甄别准确率接近90%。该研究有望为食管癌筛查与辅助诊断提供一种高通量无创检测技术方法。 我国食管癌发病率和死亡率均居世界首位，年发病人数预计47万、死亡人数约37万。目前食管癌临床检查主要依靠X射线钡餐、CT扫描、内窥镜/活检、细胞学检查等方法，这些常规检查需要射线/器械侵入或者有创，不适合体检或高危人群筛查。为了食管癌能早发现早治疗，发展筛查新技术方法十分必要。

近日，中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)技术专家赴西藏自治区计量测试所开展“高海拔下呼出气体酒精含量检测仪溯源性研究”项目专题技术指导。期间，专家组通过原理阐释、技术演示、规范操作等方式，面对面为西藏自治区计量测试所相关技术人员进行了深入细致的讲解辅导，有效带动和提升了该地区呼气酒精检测溯源的研究水平和实际能力。 　　近年来，中国计量院牵头制修订JJG 657-2019《呼出气体酒精含量检测仪》、JJF 1785-2019《呼出气体酒精含量检测仪型式评价大纲》等一系列技术文件，有效解决了高海拔地区呼气酒精检测溯源难题。今年，随着历时两年之久的高海拔地区呼气酒精检测试验圆满成功，中国计量院首次在西藏境内成功建立呼出气体酒精含量检测量值传递溯源体系，为在全国范围建立相应溯源体系奠定了基础。 　　中国计量院作为国家最高法定计量技术机构，高度关注安全和环保领域计量技术的研究发展，特别是围绕交通安全中的酒驾执法，成功研制出乙醇气体国家一级标准物质和系列检定校准装置。通过国际比对使我国在该项目国际互认的检测与校准能力(CMC)达到国际领先水平，提高了我国标准气体制备水平在国际上的地位和影响力，极大推动了国产酒检执法仪质量的全面提升和国产化进程。 　　据统计，国产酒检执法仪国内市场占有率从2006年的0.1%提高到现在的100%，使我国30万交警手中酒驾检测的标尺做到完全自主可控，并实现了从“零”出口到销往几十个国家的飞跃。

p style="text-indent: 2em "strong仪器信息网讯 /strong为有效预防疾病、控制疫情蔓延，需要开发检测速度快、环境适应性好、灵敏度高、适合人群密集场所的快速筛查新方法。strong东华理工大学质谱科学与仪器国际联合研究中心与南昌大学第一附属医院主动请缨，依托两家单位在质谱精准医疗、高通量快速筛查和新型冠状病毒肺炎治疗方面的优势和经验/strong，联合进行科研攻关，开发“新型冠状病毒肺炎呼气检测方法与装备的研发与应用”。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/e8c93ad4-6c64-4d71-9035-1d6a8f65f6dc.jpg" title="9a8512f795a0fa39.png.cthumb.jpg" alt="9a8512f795a0fa39.png.cthumb.jpg"//pp style="text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "该项目/spanspan style="text-indent: 2em "是江西省科技厅于2月4日下达的第二批应急科研攻关项目，/spanspan style="text-indent: 2em "由东华理工大学副校长陈焕文负责，并协同了南昌大学附属第一医院、江西省精密仪器工程技术研究中心、江西恒烑科技有限公司共同开展科研攻关。截止6日凌晨6点，项目团队已按照P3实验室技术规范，自行设计完成了移动式新型冠状病毒快速检测平台的安装，并利用平台完成了首批次少量样品的直接质谱分析，筛选了具有显著区分效果的代谢产物100多个，全天候工作的移动实验室已现雏形。/span/pp style="text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "该项目有望研制出适合在医院、车船码头、机场等不同场景人口密集场所、全天候、快速检测新型冠状病毒肺炎的系统装备，可对新型冠状病/spanspan style="text-indent: 2em "毒在人体呼吸道产生的代谢产物进行质谱快速筛查和精准定性分析，解决现有筛查技术耗时过长的问题。/span/pp style="text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "仪器信息网作为科学仪器行业的专业门户网站，在第一时间组织广大仪器试剂厂商、检测机构、专家等在网上联合推出“抗击新冠疫情，仪器人在行动”专题，将最新可投入使用的检测仪器、试剂盒和检测解决方案等展示给广大用户单位，全力支援疫情防控工作。/span/pp style="text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "相关新闻可点击了解更多a href="https://www.instrument.com.cn/zt/xxgzbd" target="_blank" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="text-indent: 2em color: rgb(0, 112, 192) "strong“抗击新冠疫情，仪器人在行动”专题/strong/span/a/span/pp style="text-indent: 2em "br//ppbr//p

该研究在社区中招募了1467例年龄65岁以上的老年人群，并完成认知评估和呼出气采集，发现多达66种VOCs成分在认知障碍组和认知正常组存在显著差异。阿尔茨海默症的早期筛查是全球科研团队都在攻克的世界性难题，目前仍然缺乏对于疾病早期诊断的客观筛查手段。日前，中国研究团队首次采用呼气检测的方法，尝试对早期的阿尔茨海默症进行检测。中南大学湘雅医院神经内科沈璐教授团队的相关研究成果在神经病学领域顶级期刊《阿尔茨海默症和痴呆症》（Alzheimers & Dementia）以论著形式在线发表。这篇题为《在社区队列中基于人体呼出气挥发性有机化合物建立认知障碍早期识别模型》的研究首次发现，通过检测人体呼出气中挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）可早期识别认知障碍患者，有望为老年人群提供更客观、简易的认知障碍筛查手段。该研究在社区中招募了1467例年龄65岁以上的老年人群，并完成认知评估和呼出气采集，发现多达66种VOCs成分在认知障碍组和认知正常组存在显著差异，包括苯甲醛、乙二醇单乙醚、乙酸异丙烯酯、丁二烯、甲苯、丁二烯电离产物、丙烯醛、环己烷、丙酸甲酯和甲硫醇。研究人员表示，这种全新的方法无创、客观、成本低，为早期识别认知障碍带来新的思路。随着全球老龄化进程的加剧和人类寿命的延长，阿尔茨海默病（AD）已成为继心脑血管疾病和恶性肿瘤之后第三位严重危害老年人群健康的重大疾病，也是老年人死亡的第四大病因。数据显示，我国60岁及以上老年人中约有1500万痴呆患者，对我国老年人的健康和生活质量都带来了很大影响。目前老年期痴呆的早期筛查方法主要采用认知评估量表如AD8、MMSE、画钟实验等，但评估结果容易受文化水平、方言等因素的影响。国内多个团队都在尝试使用无创的方式来早期筛查阿尔茨海默病。今年3月，复旦大学附属华山医院神经内科副主任、国家神经疾病医学中心认知障碍方向带头人郁金泰教授团队在检验医学领域排名第一的国际学术期刊Clinical Chemistry（《临床化学》）上发表文章，报告了一种新的检验早期阿尔茨海默症的潜在生物标志物——血浆神经胶质纤维酸性蛋白（GFAP）。上述研究通过对818例健康对照、不同临床阶段和亚型及各种不同痴呆和神经退行性疾病的大规模横断面和纵向人群分析研究发现，血浆GFAP从AD临床前阶段就已经显著升高，能够准确识别不同临床阶段AD和鉴别AD痴呆与非AD痴呆，且可用于预测AD临床进展。郁金泰指出：“为实现AD早期诊断，有必要建立大型队列，尤其是社区队列，以便识别临床前阶段的患者。”此外，GPT大模型技术的发展，也在未来阿尔茨海默病等疾病的无创早筛和管理方面展示出潜力，如搭建疾病管理平台，实现患者个体化病情评估、自动化分析报告、智能随访问答等功能。对此，在一场由天桥脑科学研究院（TCCI）和华山医院国家神经疾病医学中心、上海市精神卫生中心主办的AI如何攻克脑疾病的研讨会上，多位神经科学专家都表示，大模型在AD等疾病等诊疗与研究领域虽然有巨大的潜力，但仍然面临诸多挑战。郁金泰在会上表示：“高质量医疗数据的缺乏、数据安全性问题、回答实效性受训练数据影响等，都是限制AI对疾病诊断的因素。”但他同时认为，通过不断深化研究与实践，AI有望在AD领域发挥关键作用。上海交通大学计算机科学与工程系吴梦玥副教授认为，开发基于人机对话的问诊机器人、以及利用语音和语言特征构建症状与精神疾病知识图谱，是未来精神类疾病早诊早治的方向。“很多精神疾病的诊断主要依赖于面对面的问诊和交谈，理论上，模型也应该能够学会这个技能。”她表示，“通过深度交流，人机对话能够得到与医生所得到的同样精确的症状描述。”吴梦玥还介绍了如何将语音和语言特征作为可计算、可迁移的方式，通过患者的自我表达建立症状和疾病的知识图谱，为多种疾病检测提供新的思路。在美国，美国国立卫生研究院（NIH）也正在建立一个真实世界的阿尔茨海默病数据库，并计划每年投入5000万美元进行资助，以改善、支持和开展更多痴呆症研究项目。

2023 年，" 产研 " 融合仍在加速。　　越来越多高校科研人员正走向产业端，试图实现理论落地 与此同时，更多企业也在选择与高校科研院所联手，布局源头创新。　　在临床检测领域，同样的故事也在上演。　　4 月 10 日，天瑞诊断与扬州大学达成战略合作，双方将共建气质联用检测平台，针对基于 " 气相活检 " 呼出气体 VOCs 的肺结节性风险识别与早诊的关键技术进行应用研究，力图建立高危人群肺结节恶性风险评估及精准早诊的指标体系和关键技术，构建肺癌早诊预测模型及筛查评分体系，最终形成基于我国人群的临床肺结节恶性风险评估方案，并在扬州地区形成应用示范。随着技术突破和临床应用推广，呼气检测在癌症、感染性疾病、重症医学疾病、慢病等领域，有望成为如同影像诊断、血检诊断常见应用的新型 IVD 辅助诊断方式。近十年来，全球呼气检测技术迎来极大飞跃，呼气诊断新蓝海隐隐浮现。　　携手扬州大学，加速推动呼气 VOC 检测进展　　现有的 IVD 诊断方法很难在精准性、可及性和低成本实现三角平衡。而呼气检测以其无创性、取样简单、速度快等优势提高患者依从度高。若通过技术创新使检测仪器在保证精确度的前提下，实现小型化和成本的有效控制，便能平衡呼气检测在大范围临床应用上所需的精准性、可及性和低成本。这不仅能改变现有的诊断产业，也将改变整个医疗和健康体系的诊断治疗生态。　　在过去的几年，呼气这一全新的疾病诊断载体得到了迅猛发展。2022 年，FDA 紧急授权首个基于呼吸 VOC 分析的新冠病毒检测产品，可在医院、医生办公室、公共场所、移动检测站等多个场景下使用，不到三分钟即可获取检测结果。这一事件，是官方对呼气 VOC 检测的肯定，让行业清晰看到了呼气 VOC 检测在临床的具体落地场景。　　扬州大学医科有着 70 多年办学历史，拥有临床医学一级学科博士学位授权点，临床医学博士专业学位类别，中西医结合、临床医学 2 个博士后流动站，7 个硕士学术学位授权一级学科、5 个硕士专业学位授权类别、7 个本科专业。近年来承担国家重点研发计划、国家自然科学基金等省部级以上课题 400 余项，取得了一大批高水平科研成果，产生了重要的社会和经济效益。　　扬州大学测试中心始建于 1982 年，拥有现代化实验室 6259㎡，组建了一支高水平的专业技术队伍，硕博占比超过 90%，可开展无机物分析、有机物分析、材料微区与物相分析、生物材料分析、环境检测、机械产品检测等项目，其中 8 大类 29 小类 196 项通过了《中国国家认证认可监督委员会》的审查，取得了《国家检验检测机构资质认定证书》(CMA)，是具备高水平的一流检测实验室。　　天瑞诊断是临床质谱诊断整体解决方案综合服务提供商，具备从样本前处理环节到产出报告的整体解决方案，旗下拥有镇江、扬州、盐城、淮安四家精准医学实验室平台，可提供包括生化、免疫、质谱、微生物、分子病理、科研等在内的千余项检验项目及百余项特色项目，同时提供第三方检验、临床科研和合作共建精准医学中心等服务。　　新冠病毒流行期间，基于天瑞诊断旗下开设的扬州地区精准医学实验室平台，天瑞诊断与扬州大学附属医院进行相关检测项目合作。恰逢 2021 年 6 月，扬州大学成立公共卫生学院，疾病预防成为学院临床研究的重点方向之一，扬州大学与天瑞诊断达成合作共识，建立大学、医院与公司 " 三位一体 " 气质联用检测平台，利用产学研合作加速推动气质 VOC 产品开发及临床落地。　　呼气 VOC 检测平台：GC-MS 与医学诊断 AI 一体化　　常见的呼气检测在临床上已有广泛的应用，大多集中在幽门螺旋杆菌检测、醉酒检测、CO 检测新生儿黄疸、NO 检测哮喘等项目，这些呼气检测对于大众来说并不陌生，技术也较为成熟。呼气 VOC 检测与呼气检测的根本区别在于，前者检测的是有机物而非无机物分子。　　呼气 VOC 能被发现诊断疾病，离不开高精密度的色谱和质谱分析技术，这些技术对仪器本身以及数据分析都有着极高的要求。呼气中 VOC 的含量通常非常稀少，低至百万分之一(ppm~10-6)甚至十亿分之一(ppb~10-9)的水平，需要应用特殊的样本前处理技术及灵敏度极高的仪器对其进行检测。　　目前，已有 VOC 检测设备主要包括气相色谱仪(GC)、气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、质子转移反应质谱仪(PTR-MS)、离子迁移谱技术、气体传感器等。　　在这几种检测仪器中，科研应用最广泛的是高灵敏气相色谱质谱联用分析系统(GC – MS)。GC – MS 分析系统，结合了气相质谱和质谱的优点，能够同时对样品进行色谱分离和质谱数据采集，也足够灵敏地去量化 ppb 水平的 VOC，具备临床使用的技术特征。　　如果要将气体 VOC 检测用于临床疾病辅助诊断，则首先需要在科研中寻找到生物标志物。此次合作，天瑞诊断将利用基于 GC – MS 气相色谱质谱联用仪打造的完整呼气检测平台，全流程覆盖从气体收集、吸附管、热脱附系统将气体释放到数据分析环节。　　考虑到检测目标为非靶向的检测所有标志物，在样本量庞大且复杂的情况下，进行人工智能(AI)的数据分析就成为获取可信结果的重要手段。通过打造医学诊断 AI 一体化，天瑞诊断开发了智能诊断平台和大数据可视化软件，主要通过数据清洗与预处理、特征性 VOC 筛选、模型验证等操作，进行 VOC 海量数据的智能分析，以有效发现并验证可信的生物标志物。　　目前，天瑞诊断通过前期摸索的数据分析方法，已经取得 1 项发明专利。同时天瑞诊断还提前开发出人群筛查的管理软件，能够实现无缝对接气体检测的相关数据。　　基于目前天瑞诊断已成熟的呼气 VOC 检测平台，天瑞诊断与扬州大学将通力合作，力图建立高危人群肺结节恶行风险评估及精准早诊的指标体系和关键技术，形成基于我国人群的临床肺结节恶性风险评估方案，推动我国气相检测应用于临床的进一步发展。　　天瑞诊断：自研样本制备系统已实现全自动化，提供临床质谱整体解决方案　　提供完备整体解决方案的天瑞诊断，除了具备利用气质联用平台进行智能诊断开发的能力外，在液相色谱串联质谱上，天瑞诊断也有一整套完备的解决方案。　　天瑞诊断提供的整体解决方案包括质谱专用实验室的新建 / 改造、质谱技术人员培训、前处理设备(全自动智能样品制备系统)、液相色谱串联质谱仪及全自动智能样品制备系统配套试剂。其中，前处理设备全自动智能样品制备系统 RZ-01 是天瑞诊断目前进展最快的仪器设备，可实现样品全自动化前处理，无需人工干预。　　天瑞诊断全自动智能样品制备系统 RZ-01　　RZ-01 是根据液相色谱串联质谱平台自动化处理的需求，结合天瑞诊断自身在质谱临床检验方面多年的经验积累而开发的前处理系统，它以自动化的搬运、夹爪机构为中心，配备轨道式的移动传输设备，将可替代人力完成液质样品全自动前处理，涉及样品开盖、传输、离心、震荡、移液、浓缩、氮吹、过 SPE 装置等 整个处理过程将样本前处理进行全自动化，替代目前的人工处理，可有效解决临床质谱在临床检验中的应用遇到的问题，提高临床质谱标准化应用。　　利用天瑞诊断提供的整体解决方案，天瑞诊断已经与浙江大学、东南大学、江南大学等国内多所高校建立合作关系，在寻找各类疾病生物标志物、打造实验室等项目上，共同推动中国精准医学进一步发展。

为什么飞行时间质谱（tofms）是相对于四级杆质谱（qms）更理想的检测器？您是否想了解飞行时间质谱仪（tofms）和四极杆质谱仪（qms）的区别，比较两者的性能以及了解这些参数对您的应用案例可能产生的具体影响？总体而言，飞行时间质谱比四极杆质谱仪具有先天的性能优势。tofms采集瞬时全谱信息，大幅提升了仪器的分析速度和灵敏度，确保任何重要信息不会丢失并允许回溯分析，更容易鉴别未知分析物和解析测量结果。更重要的是，tofms具备的超高质量分辨率和高精确质量更利于复杂基体中未知物种的准确鉴别，详见后文。参数对比飞行时间质谱tofms级杆质谱qms mass analyzer数据采集同时记录所有离子（全谱）离子筛：同一时段只能记录一种离子采集速度1000hz全谱1000hz单个离子质量分辨率r = m/rm10’000可分辨同量异位素峰可精确推导化学式单质量数分辨率不可分辨同量异位素峰相对精确质量rm/m1000质量数时，4 ppm = 4 mth/th精确质量rm0.001 th at 300 th0.5 th质量范围1 th 到 10000 th通常为10 th 到 500 th四极杆和tof质量分析仪的工作原理？四极杆和飞行时间(tof)质量分析仪实现对不同质荷比(m/q)的离子分离的原理截然不同，这从根本上导致了两者检测能力的巨大差异。四级杆质量分析仪四极杆质量分析仪简单来说是一个‘离子筛’：在同一时刻，有且仅有特定m/q值的离子才能通过四极杆被后端检测器检测到。 第二步，通过挑选或者逐个扫描测量质荷比来获得部分或者完整谱图。图1是一个简单的四级杆原理动图：射频rf电场将离子聚焦在四级杆的轴心；叠加的直流dc电场用于破坏离子飞行轨迹的稳定性，并随后将它们从四极杆中弹出。通过调节这两个电场的强度，可使得只有一个较小m/q范围的离子保持稳定的飞行轨迹从而顺利通过四级杆。该质荷比范围外的其他离子将因不稳定而损失掉（被过滤掉）。然后，在整个m/q质荷比范围内扫描特定或者每个离子的质荷比，就可以记录部分或者完整质量谱图。产生射频rf场的电子器件的电压输出是有物理上限的，也就相应限定了四级杆所能测量的质荷比的上限范围。 图1. 四级杆原理动画图。同一时间，只有特定m/q值的离子才能通过；其他离子都会被‘丢’掉。这里的动图中，选择性离子检测（sim）用来测量了三个较小质荷比的离子（蓝色、黄色和灰色），而质荷比最大的离子（红色）则一直不在筛选范围之内，可理解为没有被检测到。飞行时间质量分析器tof分析仪则是根据离子通过特定区域（通常称为飞行管）时不同的飞行速度来达到离子分离的效果。整个过程有点类似于一场跑步比赛：一组离子在起点被加速（比赛开始），然后以匀速通过无场飞行管（赛跑过程）漂移到检测器（终点线）。从飞行管起点到与检测器‘撞线’之间的时间，也就是离子的飞行时间，被高速检测器记录下来。直观的说，重的分子应该比轻的分子‘飞’得慢，也就意味着到达检测器的时间也越长。所以，在离子带电荷数都相等的前提下，通过离子飞行时间可以反推出其质荷比。这里我们有一个更详细的解释和推导。在tof飞行管的起始加速区，所有离子都会同时受到一个脉冲强电场，即不同质荷比的离子都得到同样的起始动能e。更准确来说，离子获得的动能与其带电荷量q成正比。电荷量相同的离子，e/q近似完全一致。动能e跟质量和速度的方程式：e = ½ mv2这也就意味着：e/q = ½ m/q v2 约等于恒定。因此，质荷比m/q较小的离子会以更快的速度地通过tof区域，更快到达检测器。仪器会高速测量每个离子从起始加速区到检测器的飞行时间，然后将其转换为质谱图：质荷比和信号强度。图2. 飞行时间质谱原理动画图。 每种离子都从脉冲电场中获得了相同的动能，以恒定速度通过无场漂移区（飞行管）。静电场反射镜（reflectron）大幅改善了因离子初始动能差异而导致的分辨率损失。检测器则高频率的记录不同时间点检测到的离子数。所有的离子‘飞行行程’都在微秒级别，也就意味上万趟‘飞行行程’累加在一起，最后形成了一秒的全谱图。上图中的动画持续了几秒钟。在仪器中，实际的离子飞行速度要快得多：每秒数万次飞行，每次飞行时间10到100微秒不等。一般情况下，我们无需每秒几万次的超高数据采集频率，因此通常会将数据累加成每0.1（10 hz）秒或者更长时间段的谱图。举例来说：当tof以两万次/秒的采集速率运行时，每2000次提取的数据可以积累到一张谱图当中，也就是10张谱图/秒的仪器响应。现代tof仪器采用了各种精妙的电子和机械设计来提高质量分辨率，包括静电场反射镜等部件。同时，从离子‘撞线’检测器到仪器屏幕上显示质谱之间的很多步骤也需系统设计和考虑。tofms快速‘全景’测量与每次测量中只记录单一质荷比离子的四级杆不同，飞行时间质谱每时每刻都在记录所有质荷比的离子的信号强度。tof同时检测所有离子的特质，相比于qms离子监测（sim）和全谱扫描都具有先天性的优越性。四极杆在扫描每个离子都需要一定的驻留时间（一般为0.1秒以上），这也意味着可能需要较长时间才能完成全谱扫描，继而导致较慢的测量速度，并损失大量有效信息。例如图3(左图)展示了用vocus 2r ptr-tof在4hz采集率下对志愿者单次呼气的测量结果。在这个简单的实验中，一共有241种不同的vocs化合物被定性定量。如果用四极杆质量分析仪来测量同样数量的离子，并假设使用0.25秒的单离子驻留时间，则需要至少一分钟的时间来完成测量。这也意味着，当志愿者的呼气动作完成时，四极杆全谱扫描还在进行中（图3(右图)。图3. 约1.5秒开始的单次呼气中的各物种时间序列。左图：用tofms实测得到的呼气结果。右图：同样的呼气试验，用四级杆质谱的模拟结果。图中标志点代表了每组数据对应的时间点。四级杆扫描的离子数目越多，对仪器灵敏度的影响越大在四级杆质谱的单个离子对应的停留时间中，所有其他离子都被丢弃。这会直接影响仪器整体的灵敏度。想象一下，对一个校准气瓶进行十秒钟的测量，一个四极杆和一个tofms质谱分别测量十个质荷比的离子。四极杆对每个质荷比的信号累积时间不超过1秒，而tofms对每个m/q的信号累积时间则为10秒。很明显，tofms将为每个离子累积更多的信号，因此在10秒的时间内具有相对于四级杆更高的灵敏度。 tof瞬时全谱确保不错过有效信息为了改善测量速率，四级杆可以只测量少量的特定离子(也称为选择离子监测模式sim)。值得注意的是，未被列入特定离子清单的离子可能包含重要信息。例如，图4展示了用tofwerk ei-tof以5谱每秒的采集频率测量的gc逸出物的质谱。为了完整的体现单个色谱峰，四极杆操作者一般选择不超过三个离子进行sim。另一方面，图中最大的色谱峰中包含的ei谱图含有200多个离子。相对于四级杆提供的少数几个离子，使用包含200多个离子的全谱图数据，与nist库的标准谱图匹配来进行峰识别的准确性要高的多。此外，使用sim的操作者必须非常确定他们对除样品目标物外的其他任何vocs不感兴趣。这一点对于非目标分析尤其重要，也是极难做到的，因为在非目标分析中，样品的确切成分是未知的。通过每时每刻测量所有离子，保存全谱数据，测量变得 “面向未来”：如果研究或新的应用表明一个新的分子是值得注意的，分析人员可以重新审视以前收集的tof数据，针对这些‘新’物种进行回溯分析。图4. ei-tof测得的gc气相色谱逸出物和相应的色谱峰。至少有六个色谱峰可以被清楚的识别出来，每个峰的宽度都小于三秒。图中蓝色、红色和黑色的数据点提出了模拟的四级杆在sim模式的测量效果。插图展示了强度最高的色谱峰所对应的包含200多种离子信息的nist ei谱图。不间断连续测量能更好的揭示样品中各离子的对应关系四极杆分析仪的结果是不连续的：这是因为每次只能扫描一个离子，而不是同时扫描所有离子。这种效应被简称为 “质谱偏斜”。如果样品的voc成分变化很快，就无法准确定量vocs之间的相对比例。这对于化学计量‘指纹’分析或大气污染物的溯源分析等应用都非常重要。举个例子，图5显示了一段vocus elf小精灵ptr-tof对环境空气中芳香烃的测量结果。该测量来自欧洲某城市的车载实验，被测空气的成分随时间和空间位置的变化而极快的变化。图5. 车载移动检测中芳香烃物质浓度秒级的变化曲线。右图中模拟的四级杆分析结果给污染物溯源和源谱图数据库建立都增加了很大的不确定性。苯、甲苯、二甲苯和更大的芳烃的相对比例一般可以用来表征污染物来源：在本案例中，汽油车尾气。如果使用相应的只有三个离子的四极杆测量结果，就无法准确确定不同芳烃的相对比例，后续的来源识别就变得更加困难。另一个飞行时间质谱检测器的好搭档是适用于元素及其同位素分析的电感耦合等离子体质谱仪（icp-ms）。在非连续进样时，icp-ms需要在较短时间内测量多种元素和它们对应的各同位素峰，这也是传统的四级杆检测器所不能实现的。上述应用场景包括有单颗粒分析或者快速（高达几百hz）激光剥蚀成像等。图6展示了一组在钢材质纳米颗粒中分析铬，铁，镍和钼等元素信息。单颗颗粒物所产生的信号时长不超过0.5毫秒。tofwerk的icptof （icp-ms搭配飞行时间检测器）能够可靠地表征这些纳米颗粒物的完整谱图信息，而四级杆检测器则受限于其同一时刻只能测量一种元素的劣势，会丢失很大一部分信息，同时对各元素之间的浓度相对比值也不能准确测量。图6. 用icptof r检测到的单个钢材质纳米颗粒中铬，铁，镍和钼随时间变化信号图。上半部分：每90微秒记录的单个钢纳米颗粒物的高时间分辨率信号。下半部分：模拟四级杆检测器记录的上述单颗粒物分析的实验结果。该套模拟结果是在假设四级杆单离子停留时间为90微秒的情形下。因为四级杆是依次扫描这四种元素信息，他们的灵敏度响应的减少了33倍。更重要的是，四级杆数据推导出的元素的相对浓度比值跟真实数字会有76%-270%的偏差！高质量分辨率是准确识别未知离子的必要条件之一四极杆质量分析仪的分辨力受限于四极杆的加工精度和电子器件的性能。四极杆分析仪通常是以单位质量分辨率来操作的。即使是目前市场上非常高端的四极杆，其分辨力也只有r=m/dm（fwhm）=3000-4000th/th，这还是在大幅降低仪器灵敏度的情况下。图7将单位质量分辨率的ptr四极杆谱图与分辨力为r=5000 th/th的vocus s ptr-tof谱图进行了详细对比。在单位质量分辨率下，无法区分同量异位化合物。同量异位化合物具有相同的标称质量，但元素组成不同。同量异位化合物在样品中会有不同的随时间变化曲线，能够对它们分别测量并定量对分析结果的精确性非常重要（图8）。图8. 具有5000分辨率的vocus s ptr-tof的测量数据。在69质荷比的三个同量异位离子信号对应的完全不同的时间序列。底图展示了特定时间点上的节选谱图：高质量分辨率将这三种离子清楚的解析开来。高质量分辨率提供的精确质量信息更重要是用来确定离子峰的元素组成。这对化合物的鉴定至关重要，而这也是单位质量分辨率无法做到的。在图9中，高质量分辨率（5000 th/th）和高相对质量精度（5ppm以内）可以帮助我们把97.045 th处检测到的离子鉴别为氟苯而不是3-糠醛(97.028 th)或2-乙基呋喃(97.065 th)。图9. 高质量分辨率和高质量精度保证了离子定性定量的高准确性。结论综上所述，飞行时间质谱仪相对于四级杆分析仪的优势是显而易见的。单个样品的测量速度更快，而且不会有”质谱偏斜”效应。对于同一个质量范围，tof分析仪相对于四级杆有更好的灵敏度。因为每时每刻都在记录‘全景’谱图，不会错过或者丢失任何可能的重要信息。最后，tof的高质量分辨率可以鉴别同量异位化合物并精确推导出元素组分。 来源：tofwerk

您是否想了解飞行时间质谱仪（TOFMS）和四极杆质谱仪（QMS）的区别，比较两者的性能以及了解这些参数对您的应用案例可能产生的具体影响？总体而言，飞行时间质谱比四极杆质谱仪具有先天的性能优势。TOFMS采集瞬时全谱信息，大幅提升了仪器的分析速度和灵敏度，确保任何重要信息不会丢失并允许回溯分析，更容易鉴别未知分析物和解析测量结果。更重要的是，TOFMS具备的超高质量分辨率和高精确质量更利于复杂基体中未知物种的准确鉴别，详见后文。参数对比飞行时间质谱TOFMS级杆质谱QMS Mass Analyzer数据采集同时记录所有离子（全谱）离子筛：同一时段只能记录一种离子采集速度1000Hz全谱1000Hz单个离子质量分辨率R = M/rM10’000可分辨同量异位素峰可精确推导化学式单质量数分辨率不可分辨同量异位素峰相对精确质量rM/M1000质量数时，4 ppm = 4 mTh/Th精确质量rM0.001 Th at 300 Th0.5 Th质量范围1 Th 到 10000 Th通常为10 Th 到 500 Th四极杆和TOF质量分析仪的工作原理？四极杆和飞行时间(TOF)质量分析仪实现对不同质荷比(m/Q)的离子分离的原理截然不同，这从根本上导致了两者检测能力的巨大差异。四级杆质量分析仪四极杆质量分析仪简单来说是一个‘离子筛’：在同一时刻，有且仅有特定m/Q值的离子才能通过四极杆被后端检测器检测到。第二步，通过挑选或者逐个扫描测量质荷比来获得部分或者完整谱图。图1是一个简单的四级杆原理动图：射频RF电场将离子聚焦在四级杆的轴心；叠加的直流DC电场用于破坏离子飞行轨迹的稳定性，并随后将它们从四极杆中弹出。通过调节这两个电场的强度，可使得只有一个较小m/Q范围的离子保持稳定的飞行轨迹从而顺利通过四级杆。该质荷比范围外的其他离子将因不稳定而损失掉（被过滤掉）。然后，在整个m/Q质荷比范围内扫描特定或者每个离子的质荷比，就可以记录部分或者完整质量谱图。产生射频RF场的电子器件的电压输出是有物理上限的，也就相应限定了四级杆所能测量的质荷比的上限范围。图1. 四级杆原理动画图。同一时间，只有特定m/Q值的离子才能通过；其他离子都会被‘丢’掉。这里的动图中，选择性离子检测（SIM）用来测量了三个较小质荷比的离子（蓝色、黄色和灰色），而质荷比最大的离子（红色）则一直不在筛选范围之内，可理解为没有被检测到。飞行时间质量分析器TOF分析仪则是根据离子通过特定区域（通常称为飞行管）时不同的飞行速度来达到离子分离的效果。整个过程有点类似于一场跑步比赛：一组离子在起点被加速（比赛开始），然后以匀速通过无场飞行管（赛跑过程）漂移到检测器（终点线）。从飞行管起点到与检测器‘撞线’之间的时间，也就是离子的飞行时间，被高速检测器记录下来。直观的说，重的分子应该比轻的分子‘飞’得慢，也就意味着到达检测器的时间也越长。所以，在离子带电荷数都相等的前提下，通过离子飞行时间可以反推出其质荷比。这里我们有一个更详细的解释和推导。在TOF飞行管的起始加速区，所有离子都会同时受到一个脉冲强电场，即不同质荷比的离子都得到同样的起始动能E。更准确来说，离子获得的动能与其带电荷量Q成正比。电荷量相同的离子，E/Q近似完全一致。动能E跟质量和速度的方程式：E = &half mv2这也就意味着：E/Q = &half m/Q v2 约等于恒定。因此，质荷比m/Q较小的离子会以更快的速度地通过TOF区域，更快到达检测器。仪器会高速测量每个离子从起始加速区到检测器的飞行时间，然后将其转换为质谱图：质荷比和信号强度。图2. 飞行时间质谱原理动画图。每种离子都从脉冲电场中获得了相同的动能，以恒定速度通过无场漂移区（飞行管）。静电场反射镜（reflectron）大幅改善了因离子初始动能差异而导致的分辨率损失。检测器则高频率的记录不同时间点检测到的离子数。所有的离子‘飞行行程’都在微秒级别，也就意味上万趟‘飞行行程’累加在一起，最后形成了一秒的全谱图。上图中的动画持续了几秒钟。在TOFWERK仪器中，实际的离子飞行速度要快得多：每秒数万次飞行，每次飞行时间10到100微秒不等。一般情况下，我们无需每秒几万次的超高数据采集频率，因此通常会将数据累加成每0.1（10 Hz）秒或者更长时间段的谱图。举例来说：当TOF以两万次/秒的采集速率运行时，每2000次提取的数据可以积累到一张谱图当中，也就是10张谱图/秒的仪器响应。现代TOF仪器采用了各种精妙的电子和机械设计来提高质量分辨率，包括静电场反射镜等部件。同时，从离子‘撞线’检测器到仪器屏幕上显示质谱之间的很多步骤也需系统设计和考虑。TOFMS快速‘全景’测量与每次测量中只记录单一质荷比离子的四级杆不同，飞行时间质谱每时每刻都在记录所有质荷比的离子的信号强度。TOF同时检测所有离子的特质，相比于QMS离子监测（SIM）和全谱扫描都具有先天性的优越性。四极杆在扫描每个离子都需要一定的驻留时间（一般为0.1秒以上），这也意味着可能需要较长时间才能完成全谱扫描，继而导致较慢的测量速度，并损失大量有效信息。例如图3(左图)展示了用Vocus 2R PTR-TOF在4Hz采集率下对志愿者单次呼气的测量结果。在这个简单的实验中，一共有241种不同的VOCs化合物被定性定量。如果用四极杆质量分析仪来测量同样数量的离子，并假设使用0.25秒的单离子驻留时间，则需要至少一分钟的时间来完成测量。这也意味着，当志愿者的呼气动作完成时，四极杆全谱扫描还在进行中（图3(右图)）。图3. 约1.5秒开始的单次呼气中的各物种时间序列。左图：用TOFMS实测得到的呼气结果。右图：同样的呼气试验，用四级杆质谱的模拟结果。图中标志点代表了每组数据对应的时间点。四级杆扫描的离子数目越多，对仪器灵敏度的影响越大在四级杆质谱的单个离子对应的停留时间中，所有其他离子都被丢弃。这会直接影响仪器整体的灵敏度。想象一下，对一个校准气瓶进行十秒钟的测量，一个四极杆和一个TOFMS质谱分别测量十个质荷比的离子。四极杆对每个质荷比的信号累积时间不超过1秒，而TOFMS对每个m/Q的信号累积时间则为10秒。很明显，TOFMS将为每个离子累积更多的信号，因此在10秒的时间内具有相对于四级杆更高的灵敏度。TOF瞬时全谱确保不错过有效信息为了改善测量速率，四级杆可以只测量少量的特定离子(也称为选择离子监测模式SIM)。值得注意的是，未被列入特定离子清单的离子可能包含重要信息。例如，图4展示了用Tofwerk EI-TOF以5谱每秒的采集频率测量的GC逸出物的质谱。为了完整的体现单个色谱峰，四极杆操作者一般选择不超过三个离子进行SIM。另一方面，图中最大的色谱峰中包含的EI谱图含有200多个离子。相对于四级杆提供的少数几个离子，使用包含200多个离子的全谱图数据，与NIST库的标准谱图匹配来进行峰识别的准确性要高的多。此外，使用SIM的操作者必须非常确定他们对除样品目标物外的其他任何VOCs不感兴趣。这一点对于非目标分析尤其重要，也是极难做到的，因为在非目标分析中，样品的确切成分是未知的。通过每时每刻测量所有离子，保存全谱数据，测量变得 “面向未来”：如果研究或新的应用表明一个新的分子是值得注意的，分析人员可以重新审视以前收集的TOF数据，针对这些‘新’物种进行回溯分析。图4. EI-TOF测得的GC气相色谱逸出物和相应的色谱峰。至少有六个色谱峰可以被清楚的识别出来，每个峰的宽度都小于三秒。图中蓝色、红色和黑色的数据点提出了模拟的四级杆在SIM模式的测量效果。插图展示了强度最高的色谱峰所对应的包含200多种离子信息的NIST EI谱图。不间断连续测量能更好的揭示样品中各离子的对应关系四极杆分析仪的结果是不连续的：这是因为每次只能扫描一个离子，而不是同时扫描所有离子。这种效应被简称为 “质谱偏斜”。如果样品的VOC成分变化很快，就无法准确定量VOCs之间的相对比例。这对于化学计量‘指纹’分析或大气污染物的溯源分析等应用都非常重要。举个例子，图5显示了一段Vocus Elf小精灵PTR-TOF对环境空气中芳香烃的测量结果。该测量来自欧洲某城市的车载实验，被测空气的成分随时间和空间位置的变化而极快的变化。图5. 车载移动检测中芳香烃物质浓度秒级的变化曲线。右图中模拟的四级杆分析结果给污染物溯源和源谱图数据库建立都增加了很大的不确定性。苯、甲苯、二甲苯和更大的芳烃的相对比例一般可以用来表征污染物来源：在本案例中，汽油车尾气。如果使用相应的只有三个离子的四极杆测量结果，就无法准确确定不同芳烃的相对比例，后续的来源识别就变得更加困难。另一个飞行时间质谱检测器的好搭档是适用于元素及其同位素分析的电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。在非连续进样时，ICP-MS需要在较短时间内测量多种元素和它们对应的各同位素峰，这也是传统的四级杆检测器所不能实现的。上述应用场景包括有单颗粒分析或者快速（高达几百Hz）激光剥蚀成像等。图6展示了一组在钢材质纳米颗粒中分析铬，铁，镍和钼等元素信息。单颗颗粒物所产生的信号时长不超过0.5毫秒。TOFWERK的icpTOF（ICP-MS搭配飞行时间检测器）能够可靠地表征这些纳米颗粒物的完整谱图信息，而四级杆检测器则受限于其同一时刻只能测量一种元素的劣势，会丢失很大一部分信息，同时对各元素之间的浓度相对比值也不能准确测量。图6. 用icpTOF R检测到的单个钢材质纳米颗粒中铬，铁，镍和钼随时间变化信号图。上半部分：每90微秒记录的单个钢纳米颗粒物的高时间分辨率信号。下半部分：模拟四级杆检测器记录的上述单颗粒物分析的实验结果。该套模拟结果是在假设四级杆单离子停留时间为90微秒的情形下。因为四级杆是依次扫描这四种元素信息，他们的灵敏度响应的减少了33倍。更重要的是，四级杆数据推导出的元素的相对浓度比值跟真实数字会有76%-270%的偏差！高质量分辨率是准确识别未知离子的必要条件之一四极杆质量分析仪的分辨力受限于四极杆的加工精度和电子器件的性能。四极杆分析仪通常是以单位质量分辨率来操作的。即使是目前市场上非常高端的四极杆，其分辨力也只有R=M/dM（FWHM）=3000-4000Th/Th，这还是在大幅降低仪器灵敏度的情况下。图7将单位质量分辨率的PTR四极杆谱图与分辨力为R=5000 Th/Th的Vocus S PTR-TOF谱图进行了详细对比。图7. 质子转移反应QMS和TOF谱图对比。在单位质量分辨率下，无法区分同量异位化合物。同量异位化合物具有相同的标称质量，但元素组成不同。同量异位化合物在样品中会有不同的随时间变化曲线，能够对它们分别测量并定量对分析结果的精确性非常重要（图8）。图8. 具有5000分辨率的Vocus S PTR-TOF的测量数据。在69质荷比的三个同量异位离子信号对应的完全不同的时间序列。底图展示了特定时间点上的节选谱图：高质量分辨率将这三种离子清楚的解析开来。高质量分辨率提供的精确质量信息更重要是用来确定离子峰的元素组成。这对化合物的鉴定至关重要，而这也是单位质量分辨率无法做到的。在图9中，高质量分辨率（5000 Th/Th）和高相对质量精度（5ppm以内）可以帮助我们把97.045 Th处检测到的离子鉴别为氟苯而不是3-糠醛(97.028 Th)或2-乙基呋喃(97.065 Th)。图9. 高质量分辨率和高质量精度保证了离子定性定量的高准确性。结论综上所述，飞行时间质谱仪相对于四级杆分析仪的优势是显而易见的。单个样品的测量速度更快，而且不会有”质谱偏斜”效应。对于同一个质量范围，TOF分析仪相对于四级杆有更好的灵敏度。因为每时每刻都在记录‘全景’谱图，不会错过或者丢失任何可能的重要信息。最后，TOF的高质量分辨率可以鉴别同量异位化合物并精确推导出元素组分。

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="113"p style="line-height: 1.75em "仪器名称/p/tdtd width="535" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "C13医用呼气分析仪/p/td/trtrtd width="113"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="535" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "北京万联达信科仪器有限公司/p/td/trtrtd width="113"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="166"p style="line-height: 1.75em "董树怀/p/tdtd width="149"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="220"p style="line-height: 1.75em "dongshuhuai@wldyq.com /p/td/trtrtd width="113"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="535" 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="113"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="535" 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="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strongbr/ 医用C13呼气分析仪——可以提高临床幽门螺旋杆菌检测的准确性，并且可以缩短检测时间。患者只需要两次呼气，就可以检测出是否感染幽门螺旋杆菌，相比于传统的胃镜等检测方法，减轻了病人的痛苦。C13呼气分析法目前已经被认为是幽门螺旋杆菌检测的金标准。 br/ strong技术核心： /strong/pol class=" list-paddingleft-2"lip style="line-height: 1.75em "以脉动光源取代传统的电机调制光源，取消调制电机，将系统的预热时间从现在的 2 小时减少到 15 分钟，并将信号检测系统的寿命由原来的 1年提高到 3年；/p/lilip style="line-height: 1.75em "绕过日本专利的定点稀释法来取代现在的大范围标定法，从而达到提高系统测量结果稳定性和准确性，将重复性指标由目前的千分之 3 提高到千分之 2，此外将现有的设备每周需要重新标定提高到每半年标定一次。/p/li/olp style="text-align: left line-height: 1.75em "strong主要性能： /strong/pol class=" list-paddingleft-2"lip style="line-height: 1.75em "测量结果准确：结果重复性：小于 2.5‰； /p/li/olp style="line-height: 1.75em "检测过程快速：间平均测量时间：小于 150 秒/人，预热时间：小于等于 15 分钟。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ strong社会效益——/strong我国是胃癌发病大国，约占全球四成。国内有2万家多家医疗机构，80%以上机构还是使用传统检测方法，使用不便，且有一定副作用，本项目成果提高了C13呼气分析方法检测精度和降低了应用成本，解决了一直困扰C13呼气分析法普及的高成本壁垒，为我国胃癌及幽门螺旋杆菌的预防及普查奠定了物质基础。保守预计未来每年将有8千万到一亿人次接受C13呼气检查，社会效益显著。strong /strongbr/ strong经济效益/strong——C13呼气实验法属于未来幽门螺杆菌检测最主流方法，根据现在的C14实验（有放射性）估计，未来C13呼气试验每年在8000万人份左右。投放设备的话，按照厂商每份试剂可以挣10元估算，未来整个市场属于厂商的利润在每年8亿元左右。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 具有自主知识产权： br/ 一种非发散红外光谱呼气分析仪申请号：201320858749.0br/ 一种幽门螺杆菌的测量方法申请号：201210137777.3br/ 一种新的稀释单浓度点C13测量校正方法申请号：201210137778.8br/ 获得了2014年首都科技条件平台科学a href="http://www.antpedia.com/news/40/n-474640.html" target="_blank"仪器/a开发培育项目立项支持/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

港媒称，日本研发出准确度高的诊疗感应器，只要呼一口气就可判断用户是否患癌或糖尿病等疾病。 据香港《明报》1月11日报道，这款感应器由日本国立物质与材料研究机构（NIMS）联同NEC、住友精化、大坂大学和瑞士精密仪器公司开发。感应器为一片数厘米见方的小晶片，装嵌特制薄膜。只要向薄膜呼气，感应器便会分析气体内的化学物质，确认有否患上癌症等疾病的特征，判断患病可能性，并将诊断结果传送至智能手机或电脑，供医护人员参考。 感应器已大致完成开发，将于2022年全面推出市场。专家期望感应器可与智能手机等装置结合，让普罗大众随时作自我诊断，及早发现健康问题以减轻医疗开支。

10月8日，一篇在线发表于国际学术刊物《呼吸研究杂志》的论文表明，北京大学环境学院要茂盛教授团队与北京市朝阳区疾病预防与控制中心等团队合作，集成呼出气采样、气相色谱-离子迁移谱检测和机器学习模型，研发出了新冠感染的无创呼出气挥发性有机物组合指纹筛查系统，该系统已经申请了国家发明专利。 要茂盛向解释了该技术背后的原理：由于能量消耗方式的变化，新冠感染者呼出气体的化学成分会出现不同。实验表明，新冠患者和其他呼吸系统疾病患者呼出气中丙醇水平相比健康受试者显著升高，而新冠患者呼出气中丙酮水平相比其他呼吸系统感染患者和健康受试者显著降低。研究团队结合不同对照组的呼出气样品及其背景环境空气进行分析，识别出了12种关键内源性VOCs（挥发性有机物）标志物。这些标志物就是筛查识别新冠感染者独一无二的“指纹”，使其区别于健康人以及其他呼吸系统疾病的患者。　　检测中无需任何检测试剂，被试者使用一次性呼吸袋，只要呼气30秒便可完成样品采集。获得呼出气样本后，系统结合支持向量、梯度加速和随机森林三种机器学习算法对12种关键VOCs标志物进行建模，最快能在5-10分钟内实现新冠患者快速筛查。基于现有数据模型，检测的特异性和灵敏度达到了95%以上。相比核酸检测，这种方法不仅简便省时，还十分经济。　　“实验已经证明这种方法有效。检测不但快，而且足够灵敏。”要茂盛介绍说，“从实验到临床，需要的是更多的样本量。”此前参与研究的包括74例新冠患者，30例非新冠呼吸系统感染患者，以及87位医务工作人员和健康受试者。目前，新冠感染的无创呼出气筛查系统正计划扩大样本量，开展进一步优化与测试，以实现推广应用。　　要茂盛补充说，新冠核酸检测有时会出现“假阴性”的问题。在疫情防控工作当中，假阴性（即实际感染新冠但检测为阴性）会带来巨大隐患，特别是在核酸假阴性条件下解除隔离的漏检风险。许多场所和场景都需要快速筛查，例如高层会议、海关入境、特殊航班、隔离酒店、收治医院等。在这些地方，无创呼出气筛查系统有望发挥额外辅助作用，填补核酸检测在时间和灵敏度方面的不足，做到“双保险”，降低新冠肺炎传播风险。　　据国际媒体报道，2020年以来，新加坡、日本、印度尼西亚等国科研人员都曾开发“呼气测新冠”技术。对此，要茂盛指出，中国研究团队是最早取得此项成果的。　　“新冠疫情爆发之初，我们就在开发这种技术。2020年6月，我们就以预印版的形式发表了研究成果，在国际范围内是最早的。”要茂盛强调说。

猫喝水，牛呼气，不为人知的它们好可爱呀！动物们有多可爱相信不需要小菲赘述了但它们不为人知的一面就需要小菲来解密啦一起来看看红外世界的它们~1喝水的猫咪“都知道猫主子聪明，但是亲眼看到它自己开水龙头喝水的画面还是倍感意外，尤其是在红外世界中更是萌萌哒，你们觉得呢？”2呼气的牛牛“憨憨的牛牛面对镜头毫不畏惧，在红外热像仪的镜头下，可以明显看到它呼出的二氧化碳，在一起玩耍的牛牛们相当和谐啊！”3热量流动的小鸟“在红外世界中，除了利爪鸟儿的身体都是黄灿灿的，为了保证统一性，鸟儿将热量也传到脚部啦~不信你看看!”

呼气检测作为新兴的体外诊断POCT 领域的一种新技术，从NMPA批准上市算起，目前市场规模最大的幽门螺杆菌呼气检测的历史不到25年，市场发展潜力最大的炎症 NO 呼气检测的发展才 10年。随着临床对呼气检测需求不断发展，基于质谱的呼气检测技术应运而生。　　当我们从口中呼出气体，有成千上万的分子排放到空气中，呼出气体样品常常是无机气体(如NO、CO2和CO)、挥发性有机化合物(例如异戊二烯、乙烷、戊烷和丙酮)以及其他典型的非挥发性物质的混合物(如异前列素、过氧化亚硝酸、细胞激素等)。由于这些分子源于内源性和外源性物质，详细分析这些物质的组成，可以提供多种体内所发生的生理学过程特征，以及摄取和吸收物质的途径。当前，针对呼气检测与疾病生物标志物研究已经开发了多种方法，大致包括气相色谱和质谱联用(GC-MS)、实时多离子检测质谱(SIFT-MS)、离子淌度谱(IMS)、质子转移反应质谱PTR-MS、光电子电离质谱PI-MS等。　　在此背景下，仪器信息网特别策划建立“呼气质谱技术与疾病诊断”主题约稿，聚焦呼出气检测质谱技术在疾病诊断领域的最新应用，以增强业界质谱专家和技术人员、医疗诊断行业工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供质谱在医疗诊断领域更丰富的产品、技术解决方案。　　活动时间：即日起2023年4月30日，投稿邮箱：wanxin@instrument.com.cn仪器信息网特向贵团队/公司约稿如下：　　问题1: 当前呼气质谱检测与多少已知的疾病生物标志物有关?　　问题2: 针对呼气质谱检测与疾病诊断，目前共建立了哪些技术方法?您认为不同的质谱技术分别拥有什么特点?　　问题3: 在疾病诊断的应用场景下，对呼气质谱技术提出了哪些要求?当前的应用有什么困难点?　　问题4: 贵团队/贵司重点关注哪种呼气质谱技术?当前有哪些具有代表性的应用进展?　　问题5: 您如何看待当前呼气质谱检测技术在疾病诊断应用的发展现状?未来您看好其在疾病诊断领域的哪些应用方向?　　问题6: 从行业发展的角度看，您认为当前呼气质谱检测技术在疾病诊断领域的发展处于哪个阶段?未来将如何发展?稿件可包含但不限于以上问题内容。如有疑问，可随时联系仪器信息网万编辑 15611024412

与血液分析相比，人体呼气分析通过量化呼出的生物标志物，提供了一种非侵入式的实时无创诊断方式。山西大学董磊教授团队实现了一款无需校准的中红外（MIR）呼气传感器，采用 10.359µm 中红外量子级联激光器（QCL）瞄准氨的强吸收谱线，并采用拍频石英增强光声技术（beat-frequency quartz-enhanced photoacoustic technique, BF-QEPAS），消除了传统石英增强光声光谱技术（quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy, QEPAS）校准过程和波长锁定的要求。通过研究吸附解吸效应、优化传感器系统的调制深度和调制频率，在3 ms的积分时间内实现了9.5 ppb的检测限。研究组的实验记录了八名健康志愿者呼出的氨气含量，并对实时测量结果进行分析。与传统的 QEPAS 传感器相比，该项目所提出的基于 BF-QEPAS 的传感器具有更高的灵敏度、更快的响应时间。 这项研究成果《Calibration-free mid-infrared exhaled breath sensor based on BF-QEPAS for real-time ammonia measurements at ppb level》2022年2月发表于《Sensors and Actuators: B. Chemical》。 图一 基于BF-QEPAS的免校准、ppb级、实时中红外人体呼出氨传感器论文封面 氨主要通过肝脏和肾脏的代谢过程从人体排出，因此人体氨（NH3）水平的变化与肝脏和肾脏的功能障碍有关，当肝脏和肾脏发生疾病时，代谢紊乱会导致体内氨水平升高。然而，目前关于人体氨水平的医学测量仍依赖于血液分析，这是一种具有感染风险的侵入性诊断方法。尽管近年来有一些新的方法实现氨气监测，然而面对临床诊断的呼吸分析存在分辨率极高、样品量小、响应时间快、校准间隔长等要求，迫切需要开发新的方法来完成人体呼吸氨气的检测。 近年来，随着光声技术的发展，基于石英增强光声光谱（QEPAS）的痕量气体传感器具有更佳的抗噪性和更强的分析能力。随后兴起的拍频石英增强光声光谱（BF-QEPAS）技术在响应时间和校准间隔方面比传统的 QEPAS 更具优势。BF-QEPAS 要求激光调制频率与石英音叉（QTF）谐振频率失谐，当激光波长快速扫描通过目标吸收线时，可以得到两个频率之间的拍频信号，快速获取及反演痕量气体浓度。因此，BF-QEPAS 避免了校准过程和波长锁定要求，并允许对目标痕量气体进行实时监测。 山西大学团队针对选定的氨吸收线，采用中心波长为 10.359 µm 的连续波（CW）分布式反馈量子级联激光器（DFB-QCL）作为光源。项目组采用的激光波长调谐范围涵盖从 964.955 cm-1 到 966.873 cm-1，其中在965.35 cm-1是一条几乎不受水和二氧化碳干扰的强吸收谱线。昕虹光电为项目组提供了QC-Qube 全功能迷你量子级联激光器发射头，集成了高质量进口激光芯片、珀耳帖冷却器、低噪声风扇和输出光束准直透镜组，便于科研人员快速搭建一套基于QCL的激光发射光源。 如图二所示，传感器系统由呼吸采样系统、光声传感单元、控制与数据处理单元三部分组成。呼吸采样系统旨在收集呼出气并调节气体压力和流量，为光声检测提供合适的测量环境。光声传感单元则是采用了BF-QEPAS技术的传感器核心部分。其中，控制和数据处理单元中采用了来自昕虹光电的QC750-touch屏显激光驱动器，为激光器提供工作电流并控制其温度。实验结果显示该传感器原型机能够达到9.5ppb的检测极限。 图二 基于BF-QEPAS的人体呼出气氨传感器原型照片 项目组并演示了八名健康志愿者基于 BF-QEPAS 传感器系统的呼出气实时氨测量。图三为一个典型呼气过程中氨和二氧化碳的浓度变化曲线。八名健康受试者的测量结果氨浓度分布在150-640ppb范围内，均低于1500ppb的安全阈值。实验表明，即使是健康的受试者也存在较大的个体浓度差异。 图三 基于 BF-QEPAS 传感器系统的志愿者呼出气实时测量浓度曲线 参考文献：Biao Li, Chaofan Feng, Hongpeng Wu, Suotang Jia, Lei Dong, Calibration-free mid-infrared exhaled breath sensor based on BF-QEPAS for real-time ammonia measurements at ppb level, Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 358, 2022, 131510, ISSN 0925-4005,

p　　记者10月23日从中科院合肥物质科学研究院获悉，该院医学物理中心在快速筛查宫颈癌研究方面取得进展。科研人员利用自主开发的呼气质谱仪，只需7秒就能完成对一名受试人员呼气的直接测量。/pp　　这一研究发表近日在《Analytical and Bioanalytical Chemistry》上。/pp　　宫颈癌是严重威胁女性健康的常见恶性肿瘤，全球每年新增病例五十多万，其中中国患者约占三分之一，宫颈癌也是中国中青年女性第三大高发癌症。/pp　　常用的宫颈癌筛查方法主要包括细胞学检查(Pap检查)、人乳头状瘤病毒检查(HPV检查)，都需要器械侵入，并且细胞或者病毒检测需要一定的时间。/pp　　呼气检测因为安全无创、简单便捷、接受度高等特点，一直是诊断领域的研究热点。/pp　　中科院合肥物质科学研究院科研人员研制了一款实时在线检测呼气质谱仪，只需7秒就能完成对一名受试人员呼气的直接测量。通过对13名宫颈癌患者和34名健康人的呼气检测，统计发现区分宫颈癌的四种呼气质谱特征离子，用于判别宫颈癌的真阳性率和真阴性率分别达到92.3%和88.2%。/pp/p

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。

火焰光度检测器（FPD），是气相色谱仪检测器的一种，对含硫化合物、含磷化合物具有高选择性与高灵敏度。FPD检测器的构成FPD检测器主要由点火器、火焰喷嘴、遮光罩、石英片、滤光片、光电倍增管等构成，前三者负责氢焰产生与光发射，后三者负责光分析与光电转换。FPD检测器一般采用氢气与空气燃烧产生火焰，磷元素与硫元素在富氢火焰中燃烧时，会发射出独特波长的光，通过测定光波长与光强度来检测元素的类型与浓度。为了避免发光产生的大量水蒸气、燃烧产物和高温对光、电系统的影响，用石英窗和散热片将发光室和光电系统隔开。FPD不是将所有的光变成电信号，而是用滤光片选择硫、磷特征光。不同的元素在火焰中会发出不同的光，FPD就是利用这个原理，P产生的火焰是青绿色的，S是蓝紫色的。使用FPD注意事项1、保持FPD的正常性能FPD点火较FID困难些，如何保持FPD噪声不变大，灵敏度不下降，是使用中常遇到的问题。1）点火，通常富氢焰比富氧难点燃。如注意以下事项，并不难。FPD温度必须加热到120℃以上在原富氢焰流速时点火困难，可适当增大空气流速或降低氢流速，至接近FID富氧焰的O/H比，即可点燃。点燃后稍稳定几分钟，再将其变至FPD富氢焰的O/H比即可2）噪声，通常FPD的噪声在5×10-12~5×10-11，如果过大应寻找原因排除噪声。3）灵敏度，除如前所述漏光、漏空气，使灵敏度降低外，常因如下几方面原因，使FPD灵敏度下降。滤光片透光度下降玻璃套管脏石英窗透光度下降喷嘴脏或有沉积物PMT损坏2、安全1）防氢气泄露，FPD同FID一样要用氢作燃气，使用中切勿让氢气漏入柱恒温箱内，以防爆炸。注意：未接色谱柱前勿通氢气，卸柱前先关氢气，两套FPD仅用一套时，务必将另一套用螺帽堵死。2）防烫伤，FPD外壳十分热，切勿触及表面，以防烫伤。高麦 成立于1935年,在中国、美国、日本、韩国等多个国家设有技术、研发中心，生产、组装工厂、客户运营中心，逐步形成以北京为总部，在武汉、杭州，日照，台湾等地分别设立技术研发和客户运营中心的生态网络，全方位的为中国乃至全球客户 打造专属的气体行业解决方案。The Cornerstone of Technology,Since 1935. 关注高麦，洞见真知。

制备型OEM检测器是一种按照客户需求定制生产的检测设备。它通常由原始设备制造商根据客户的要求进行设计、制造和集成，并配备相应的传感器、控制电路和数据处理系统等组件。该仪器可以用于检测各种物质或参数，如气体浓度、温度、湿度、压力等。 　　制备型OEM检测器的工作原理通常基于传感器技术。传感器是检测器的核心组件，通过感知目标物质或参数的变化并将其转化为电信号，从而实现检测和测量。常见的传感器类型包括化学传感器、光学传感器、电化学传感器等，具体选择取决于所需检测的物质特性和应用环境。 　　该仪器具有许多优点和应用价值。首先，由于其可定制化的设计，可以满足不同领域和应用的特殊需求。客户可以根据自己的要求选择适当的传感器类型、测量范围、输出信号等参数，以实现精确和可靠的检测结果。 　　其次，制备型OEM检测器通常具有较小的体积和便携性，方便携带和使用。这使得它们广泛应用于移动检测、户外环境监测、个人安全保护等场景。例如，在环境保护领域，该仪器可以用于检测空气质量、水质污染等 在工业领域，可以用于监测生产过程中的气体浓度、温度等参数。 　　此外，该仪器还具有高度的可靠性和稳定性。由于其经过原始设备制造商的严格质量控制和测试，因此可以确保检测结果的准确性和一致性。这对于一些对检测结果要求较高的应用，如医疗诊断、生命科学研究等，尤为重要。 　　总结起来，制备型OEM检测器是一种定制化、高精度的检测设备，通过传感器技术实现对特定物质或参数的检测和测量。其具有可定制性强、体积小、便携性好、可靠性高等优点，广泛应用于环境监测、工业控制、医疗诊断等领域。随着科技的不断进步，制备型OEM检测器在更多领域的应用前景将会更加广阔。

液相色谱检测器种类较多，如何选择合适的检测器？以及为什么这样选择？之前的推文中我们陆续盘点了UV、DAD、ELSD等检测器，今天再跟大家聊一聊示差检测器。盘点那些年我们用过的液相检测器（一）一、RI 示差折光检测器原理简介关注我们RID是一种偏转式或者斯涅尔式折射率检测器。斯涅尔定律指出，平行光束沿着一个大于零的入射角通过一个将两种具有不同折射率的介质分开的电介质界面时，其折射率将与两种介质的折射率差幅成函数关系。二、示差检测器结构关注我们示差折光检测器结构示意图1、钨灯 2、聚光透镜 3、狭缝 4、准直镜 5、狭缝 6、检测池 7、反光镜 8、零位玻璃 9、光敏接收元件低功率、长寿命的钨灯发射出的光线经过准直透镜和狭缝后，通过参比池（参照池）和样品池（样本池），经平面镜反射回来后，再次通过光学单元，最后通过透镜聚焦到一对光传感二极管上（光传感器）。在测试期间，参比池和样品池中充满流动相。参比池随后与流路隔开，流动相仅流过样品池。如果两个池中介质的折射率没有差异，光线在通过它们时将不会发生折射。1 光束2 样本池3 参照池4 光轴（NsNr）5 光轴（Ns=Nr）6（4）和（5）在光传感器处的间距7 光传感器Ns：样本池中流动相的折射率Nr：参照池中流动相的折射率光线照射到一对光电二极管上，其中每个光电二极管都将给出一个电信号。随后这些信号会被放大，从而测得两个信号之间的差异。如果是零折射，这些信号之间的差异应该为零伏。借助一个电控机械联动装置，用户可以通过光路中的折射透镜来优化光电二极管的零偏转输出。还可以通过额外电路轻松地将信号输出校正为电子零点。1 光传感器A2 光传感器B3 光束当流动相的折射率发生变化时，通过样品池和参比池之间界面的光将被折射，从而使一个光电二极管上的光强增大，另一个电二极管上的光强减小。这种差异产生具有振幅和极性的信号，此信号被放大后，可以驱动图表记录仪。三、应用举例关注我们示差折光检测器是一种通用型检测器，只要被测组分与洗脱液的折光指数有差别就可使用。生命科学中常遇到各类糖类化合物，没有紫外吸收，一般常用示差折光检测器，她的通用性比UVD广，但灵敏度要低，对温度变化敏感，并与梯度洗脱不相容，因而限制了它的使用。应用一：麦芽糖、果糖、葡萄糖、异麦芽糖、麦芽三糖色谱条件色谱柱：月旭Xtimate NH2（4.6×300，5μm）。流动相：乙腈:水=75：25；检测器：RID；柱温：30℃；流速：1.0mL/min；进样量：50μL。色谱图应用二：磷酸果糖二钠、蔗糖、葡萄糖、果糖色谱条件色谱柱：月旭Xtimate sugar-Ca（7.8×300mm，8μm）。流动相：纯水；检测器：RID；温度：柱温75℃，检测器40℃；流速：0.2mL/min；进样量：10μL。色谱图四、示差检测器维护关注我们要想获得良好的实验结果，使用RID的三大法宝：第一、脱气；第二、平衡好流动相；第三、保持恒温恒压。在实际工作中我们会遇到很多典型的问题，接下来我们一起来分析一下这些问题如何破。五、使用注意事项关注我们1、正确放置溶剂瓶和废液瓶。要把溶剂瓶放在比示差监测器和溶剂泵还要高的位置，检测器出口留足够长的废液管通到下方的废液瓶，这样可以使样品池有一定背压，有利于检测信号的稳定。2、循环使用流动相。建议循环使用流动相。在没有进行分析时，打开循环阀，让流动相进行循环，这样泵就可以连续运行不必停止，一直到进行下一个分析。这样操作不仅可以节省流动相，而且检测器可以连续稳定的运行，随时进行样品分析。3、示差折光检测器不能用做梯度洗脱。由于介质的改变和压力的波动都会影响基线的稳定性，所以使用示差折光检测器时不能进行梯度洗脱。4、保证检测器的温度恒定。光学系统和流动相的温度对基线的稳定性影响很大。示差折光检测器可在比室温高5℃到55℃的范围内控温。建议将温度设为比室温高5℃，并确保柱温箱的温度与检测器保持一致。温度不宜过高，因为介质的折光指数随温度升高而降低，温度过高会使灵敏度降低。5、不可让流通池承受过大的压力。示差折光检测器流通池的反压约为1000psi，如果还要在系统里连接其他检测器。即示差折光检测器在流路系统里必须放在最后，以防压力增大时损坏流通池。6、某些溶剂随长时间存放而改变会造成基线的漂移。例如乙腈/水的混合物中乙腈的含量会降低，四氢呋喃会变成过氧化物，在吸湿性有机溶剂中的水量会增加，而保存在参比流通池中的溶剂如四氢呋喃会产生气体。因此，流动相最好做到临用现配或在有效期内使用。对于含有有机溶剂的流动相一般有效期3天，对于不含有机溶剂的流动相如纯盐或者纯水则根据室温情况，可临用现配或是配置好4℃冷藏，取用前先放置至室温。7、避免流动相和特定的色谱柱反应。某些流动相和特定的色谱柱反应，会产生长时间的噪声，例如乙腈/水流动相和氨丙基键合固定相在一起会出现这一现象。要判断长时间的噪声是否是由流动相/色谱柱的反应而产生，应该使用限流毛细管代替色谱柱，考查示差折光检测器的性能。

小伙伴们大家好，之前我们讨论了泵和进样器的维护之后，今天我们来聊聊检测器。有人说Chemistry代表Chem is try很有意思。化学的美妙在于它的无限可能性。中学化学老师曾经说过“结构决定性质，性质决定用途。”扩展到我们的分析工作中，也决定了分析手段，所有的分析都有规律可循，缘分“结构”注定！在色谱实验室中紫外检测器是必备的，70%以上的物质都可以用紫外检测器来分析，今天我们就扒一扒紫外可见检测器。一、紫外检测器的原理紫外-可见光检测器(UV-Vis Detector， UVD)是应用最广泛的检测器，遵循的原理是朗勃比尔定律。吸光度(A)=摩尔吸光度(ε)×光程(b)×浓度(c)。吸光度定义为透射率的负对数，它是透射光与入射光的强度之比。吸光度(A)= lg(1/透射率(T))。紫外检测器的灵敏度与溶剂的影响、背景吸收、示差折光效应有关，不同种类溶剂有其截止波长，溶剂的质量好坏对其截止波长有影响，溶剂质量与含紫外吸收的杂质、溶解在其中的氧气、缓冲液溶质的紫外吸收等因素有关；背景吸收减少线性范围、许多溶剂会产生背景吸收。常见结构的紫外吸收紫外可见检测器还有个Plus的兄弟——二极管阵列检测器。光电二极管矩阵检测器简称PDA（Photo-Diode Array），有的品牌也称为DAD(Diode Array Detector)，一般来说，紫外检测器比DAD的灵敏度高约1倍。但DAD也有它的优势，一是可以对未知物进行波长扫描确定zui佳吸收波长，二是可以同时检测多个波长，三是可以进行峰纯度的检査。 紫外检测器与DAD的区别为:紫外检测器是光源发出的光先分光，让特定波长的光通过狭缝，这样光的强度可以调节，然后通过流通池，光束被流通池里的样品吸收，未吸收的光达到光电二极管，产生电流变化，DAD光源发出的光不分光，让全波段波长的光通过狭缝，然后通过流通池，光束被流通池里的样品吸收，未吸收光被分光，各种波长的光落在不同位置的二极管上，各二极管产生电流变化。因为是后分光，所以DAD不同波长处光强度并不一致，波长分辨率也不及单波长的紫外检测器，需要通过其他手段来提高某些波长的灵敏度。二、紫外检测器的优缺点切勿用裸手触摸石英灯泡，因为在后来打开灯时指纹会不可避免地损坏灯。灯的位置在设备中精确确定，不需要进一步调整。灯更换后的组装步骤与拆卸相同，只是按相反的顺序。打开本机并点亮灯，如果没有发生错误，请关闭灯，然后进行新灯泡的校准。更换钨灯的步骤近似，感兴趣的小伙伴可以单聊。以Wisys5000为例清洗流通池窗片/更换流通池窗片污染的流通池会降低光的传输，增加噪声，很难使信号归零。最简单的清洗方法是用合适的溶剂冲洗拆除的流通池。清洗前必须从仪器取出流通池。根据污染物的特性选择互溶性系列的溶剂。它可以使用有机和无机溶剂和稀释酸溶液（如用1:10 到 1:20的稀硫酸或硝酸溶液）。此操作完成后用纯溶剂冲洗流通池。连接流通池到系统，当有液体流过时，观察是否泄漏。如果有必要更换有裂纹或受污染的窗片,或改变制备流通池的光学路径，拧下螺钉，拆下流通池盖并取出窗片和密封件。使用干燥的注射器往里推空气可以更好的移除密封的流通池窗片，不要用手触摸窗片。指纹会阻挡紫外线辐射的通道，并有可能损坏的窗片表面。将干净的窗片插入到流通池中，以便在流通池中调整所需的光路。检查垫片的完好情况 和密封件的密封面是否有窗片碎片或任何其他杂质。损坏的密封件须更换。今天的话题就扒到这里了，下期见。

5月10日，宁波市镇海区人才项目创新成果推介会上，宁波盘福生物亮相的最新研究成果——首套升级版Q6E便携式现场快速筛查质谱仪，经专家介绍，此项技术成果有助于通过呼气检测新冠病毒标志物研究，目前宁波市已依托相关成果开展基于呼气重大疾病早期筛查的研究。发布会上，宁波盘福生物科技有限公司董事长唐科奇介绍，新产品分析速度快、自动化程度高，体积小、重量轻便于携带，可随时带到事故现场，能够对挥发性物质实现30秒内的快速检测。其定性能力强、检测灵敏度高，实现目标有机物的快速准确定性和高灵敏度的筛查，适用于便携、车载、船载等现场情况下的快速筛查和检测。据了解，宁波盘福生物科技有限公司是市区两级重点培育的高科技企业，以质谱技术为核心竞争力，专注分子检测仪器、试剂和应用的开发。公司由海外专家以及复旦大学、宁波大学专家组成，领衔人才浙江省、宁波市、镇海区重点人才，在国内外质谱行业内已经形成影响力。揭幕仪式后，现场还举行了签约仪式，盘福生物与宁波市公安局镇海分局、宁波市生态环境局镇海分局、国科宁波生命与健康产业研究院、宁波市疾病预防控制中心等多家单位达成合作意向，第一时间实现了项目成果的市场性应用。据悉，在一众专家学者的带领下，该研发团队将持续聚焦质谱核心技术的创新开发及应用，为创新优势和发展动能聚智汇力、聚势赋能，推动中国质谱技术及产业蓬勃发展，推动中国“智造”走向世界。

导读8月23日，国家药典委员会公布了2020年版《中国药典》四部通则增修订内容。随着2020年版《中国药典》颁布的临近，飞飞带您一起来回顾下这些年各国药典的变化。 美国药典（usp）药物：琥珀酸美托洛尔，常用于治疗高血压、冠心病和心律失常特点：弱紫外吸收和无紫外吸收杂质检测方法：将原先推荐的uv检测器，更改为使用电雾式检测器cad进行杂质含量测定 图1 美国药典论坛中针对琥珀酸美托洛尔的推荐方法（点击查看大图） 美国药典(usp）药物：脱氧胆酸的含量和杂质检测。挑战：脱氧胆酸“升级”成药品后，需要更为严格的检测手段。检测方法：由滴定法更新为cad检测方法。 图2 美国药典中针对脱氧胆酸含量测定方法更新为cad检测法（点击查看大图） 欧洲药典（ep）和美国药典（usp）药物：钆布醇，颅脑共振成像的造影剂检测方法：两部药典均发布了用电雾式检测器（cad）测定的方法 图3 欧洲药典中针对钆布醇的检测方法（点击查看大图） 电雾式检测器cad是什么?为什么美国药典（usp）和欧洲药典（ep）先后开始采用cad作为推荐检测方法？ 图4 电雾式检测器 cad 电雾式检测器（cad）属于新型通用型检测器，灵敏度高，重现性好。基于雾化检测器的原理，洗脱液雾化后形成颗粒，经过蒸发管干燥后与带电氮气碰撞，使得分析物颗粒表面带正电荷，最后通过静电计测量分析物颗粒表面的电荷量，使得色谱峰面积（分析物颗粒的质量）与表面所带电荷量相关，最终成为确定物质浓度的依据。 图5 电雾式检测器cad的工作原理示意图（点击查看大图） 电雾式检测器基于独特的雾化原理，突破了其他检测器设计上的局限，达到通用性目的，为难挥发化合物提供一致响应性！同时，cad检测器具有较高的灵敏度和低检测极限，轻松检测到纳克数量级的化合物，并且与液相色谱分离系统联用，兼顾重现性与稳定性，从而为大部分非挥发性和半挥发性有机物进行准确的定量或半定量分析。 图6 cad的定量原理 与传统检测器相比，cad有何过人之处？ cadvsuv与常见的uv检测器相比，cad的响应不受化合物紫外吸收基团的影响，可以检测uv无法检测到的弱紫外吸收化合物，半挥发和难挥发的化合物都能在cad上具有较好的响应。 cadvselsd与蒸发光散射检测器（elsd）相比，cad具有更高的检测灵敏度、更好的日内和日间重复性和更宽的线性范围。而很多elsd无法检测到的杂质，在cad上具有较好的响应。 另一方面，难挥发性化合物的cad响应与分析物的理化性质无关，在进入cad的流动相组成不变的情况下，进样量相同的不同化合物具有相同的cad响应。换言之，cad可用已知化合物的线性曲线定量未知化合物。此外，cad做化合物纯度分析所得数据更接近样品的真实组成。 cad特点●灵敏度高，如在分析葡萄糖、蔗糖和乳糖时，能检测到0.5ng的柱上样量；●应用广泛，能分析小分子、大分子化合物，如氨基酸、蛋白、聚合物等；●更高的响应一致性。如对24种化合物在相同色谱条件下分别直接进样1μg（不接色谱柱），其响应的峰面积的rsd值仅为10.7%；●动态检测范围宽，达3-4个数量级；●操作简单，维护简便，工作流速0.01-2.00 ml/min，兼容micro-lc和uhplc。 2004年10月，电雾式检测器一经推出，就相继获得仪器行业的最高荣誉：2005年pittcon“撰稿人”银奖、及被称为“发明领域的诺贝尔奖”的r&d100 奖。cad在药物、蛋白、磷酯类、类固醇类、低聚糖类、表面活性剂类、碳水化合物、聚合物、对离子和多肽类的分析等多领域展现出无可替代的优势。每年都会有大量的药物分析的检测方法，选择或者更改为cad检测。 详述cad检测器原理与技术应用的专著《charged aerosol detection for liquid chromatography and related separation techniques（用于液相色谱和相关分离技术的电雾式检测器）》也已于近期出版，为使用者提供了全面详尽的技术指南。 每年越来越多的cad检测方法被美国药典和欧洲药典的收录，反映出各大药典对于新新型检测技术保持积极的态度，对我们国内的cad用户是一个极大的鼓舞。我们也希望能与用户一同携手，积极响应《中国制造2025》的号召，为撰写更多cad相关方法与中国标准提供蓝本，加速转中国药典与国标数字化和标准化，早日实现制造强国的中国梦。 我的成功离不开你讲故事-赢大礼活动规则：从即日起，投稿“我与赛默飞hplc不得不说的故事”，一经核实即可获赠折叠背包或lamy墨水笔一个。稿件要求200-600字，包含实验室赛默飞hplc照片。 快快扫描二维码来投稿吧

答疑解惑时间：2009年3月23日---3月31日热烈欢迎nemoium(nemoium)先生再次光临仪器论坛进行讲座!　　2009年的第一期线上讲座(分光光度计的发展及光源系统)受到广大用户的热烈好评,而第二期的线上讲座又如期来至。我们很荣幸地又再次邀请到了nemoium先生对我们的分光光度计的各种检测器知识进行全面的普及和拓展，对研究这个方面的仪器人不失是一期很好的讲座内容。　　本期讲座共分五章，分别对分光光度计的五种检测器(电荷耦合检测器CCD、CMOS图像传感器、电荷注入检测器CID、PDA检测器、multi-anode PMT)进行详细的讲解和阐述，让我们更深刻地了解分光光度计的检测器系统。对我们认识和更深掌握分光光度计的检测器有很大帮助。　　再次感谢nemoium先生提供的丰富的讲座，也感谢nemoium先生与大家一起交流心得和经验。nemoium先生从事光谱维护和维修多年，有很丰富的仪器维护与维修的经验。欢迎大家就分光光度计关于其检测器方面的问题前来提问，也欢迎高手前来与之切磋.......　　本期活动地址：http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090317/1790427/相关内容:2009线上讲座：分光光度计的发展及光源系统2008年线上活动导览：http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20081203/1618059/