利用高场非对称波形离子迁移谱技术快速鉴别降糖中药中的西药成分

为了快速检测降糖中成药中非法添加的西药成分,本研究采用热解吸-高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)技术扫描对比中成药降糖胶囊与对照标准品盐酸二甲双胍、盐酸苯乙双胍和格列本脲的图谱。设定热解吸管的加热温度为160℃,测试压强为107 kPa,电场强度范围设定为仪器最大电场强度的0~100%,补偿电压范围为"6^+6 V。实验中对3种标准品及其组合的谱图建立了含有补偿电压(CV)值、电场强度(E/N)值和电流强度(A I)3个变量的8组指纹识别点。结果表明,供试品与3种对照品混合物的图谱一致。经液相色谱比对实验验证,供试品中含有盐酸二甲双胍、盐酸苯乙双胍和格列本脲。本研究提出了一种基于FAIMS技术快速检测降糖中成药中非法添加西药成分的新方法。

利用芯片式高场非对称波形离子迁移谱技术快速检测苯丙氨酸

采用金属扩散管-芯片式高场非对称波形离子迁移谱（FAIMS）技术对苯丙氨酸进行了快速检测,设定测试压强为250 kP a,金属扩散管温度为190℃,在优化的最佳分析条件下,即：载气流速为2000 mL/min,分离电压为152.8 V时,在正模式下获得了苯丙氨酸的离子特征谱图和补偿电压特征值＂0.62 V。另外,利用FAIMS对不同浓度的苯丙氨酸样品气进行了检测,确定了FAIMS检测的定量线性范围为6~20 mg/L和检出限为5.9 mg/L。本实验为FAIMS应用于苯丙氨酸的快速检测提供了重要参考。

方波射频电压幅值对微型高场非对称波形离子迁移谱传感器芯片性能的影响

基于微机电系统技术(Micro electro mechanical system,MEMS),研制了微型高场非对称波形离子迁移谱(High-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry,FAIMS)传感器芯片。芯片采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀和两次硅-玻璃键合工艺加工,尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,其中迁移区尺寸为10mm×5mm×0.2mm。设计了高场非对称方波电源,可输出最大频率2MHz,电压峰-峰值1000V,占空比20%～50%连续可调的方波射频电压。以乙醇为实验样品,分析了方波射频电压幅值对FAIMS传感器芯片性能的影响。实验表明,随着电压幅值的增加,FAIMS分辨率提高,灵敏度下降,补偿电压绝对值增大,且芯片对乙醇的检出限可达8.9mg/m3。

用于高场非对称波形离子迁移谱系统的阵列式微法拉第筒离子检测器

提出了一种可减小高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)系统体积的阵列式微法拉第筒离子检测器,该检测器具有结构简单、稳定性好、噪声小、量程大、可在大气压条件下工作等优点。阵列式微法拉第筒包括栅电极、敏感电极、屏蔽电极3部分,其中敏感电极由数十个直径为200μm的硅圆柱交错排列而成。通过典型的MEMS工艺制作,法拉第筒与平板型FAI MS系统的MEMS工艺完全兼容。Fluent仿真结果表明,这种阵列式的设计,气体运动阻力较小,流场分布有助于载气中离子被充分吸收。与KEITHLEY237电流表级联后,测得阵列式微法拉第筒的噪声水平在0.5 pA以下。对丙酮样本进行了实验测试,结果显示其输出信号为210 pA左右,表明该阵列式微法拉第筒满足FAIMS系统的要求。

基于高场非对称波形离子迁移谱的生化传感器的设计(英文)

基于高场非对称波形离子迁移谱原理设计了一种由离子源,迁移区和检测器3部分组成的生化传感器。传感器采用真空紫外灯作离子源,高纯氮(99.999%)为载气,在常压下工作。加工了两种由两平行金属极板组成的迁移区,一种由两平板铜块组成,尺寸为25 mm×10 mm×1 mm;另外一种由微机电(MEMS)工艺加工,尺寸为20 mm×10 mm×1.5 mm。MEMS工艺加工的迁移区间距为1.5 mm,电场强度<10 000 V/cm,不能过滤丙酮离子;铜块迁移区间距为1 mm,电场强度>10 000 V/cm。当方波非对称射频电压峰峰值为1 600 V,频率为195.8 kHz,占空比为30%,补偿电压为-8.63 V时,采用平板铜块迁移区实现了丙酮离子的位移补偿,实验结果验证了传感器的性能。

高场非对称波形离子迁移谱-质谱联用对挥发性有机化合物进行离子分离

对高场非对称波形离子迁移谱-质谱联用（FAIMS-MS）进行了分析. FAIMS将离子从气态的挥发性有机化合物中分离出来. 采用真空紫外灯离子源在常压下对样品进行电离，紫外灯发射的光子能量为10.6 eV，波长116.5 nm. 迁移区由两块平行的金属平板电极构成，尺寸为10 mm×8 mm ×0.5 mm. 采用频率1 MHz、电压峰值1.36 kV、占空比30%的高场非对称方波电压，对丙酮、丁酮和两者混合物进行FAIMS-MS实验. 质谱结果表明，离子和中性分子之间存在分子离子反应，同时在丙酮和丁酮的混合物中有质子转移. 调节补偿电压从-30～10 V以0.1 V的步长扫描，实现了在质谱仪之前进行离子分离的功能.

采用针-环离子源的集成式高场非对称波形离子迁移谱系统

为了实现离子源和高场非对称波形离子迁移谱的其它部分的集成,本文基于PCB工艺设计了一种新型的针-环离子源结构。该结构主要由针电极、环电极、进气底座以及针固定底座组成,针电极采用针尖曲率半径为28μm的不锈钢针作为放电阴极,直径为3mm、高度为16mm的铜环作为放电阳极。放电特性实验结果表明:针-环离子源在放电电压-2kV和-2.8kV时,分别进入了电晕放电和辉光放电,能够在大气压环境下实现稳定放电。在载气流速为1.5L/min、方波射频电压幅值为300V的条件下,两者FAIMS谱图中补偿电压基本相同,且采用针-环离子源和紫外灯离子源所得的FAIMS谱图的电流峰值分别为64pA和45pA,由此表明集成式针-环离子源FAIMS系统能够稳定工作,且相比紫外灯离子源集成性更好,电流信号更强。

高场非对称波形离子迁移谱仪的初步研究

介绍了一种基于高场非对称波形离子迁移谱技术的生化检测方法,它根据各种离子在高电场中迁移率变化不同的特性实现对各种生化物质进行检测。经过理论计算,分析了高场非对称波形离子迁移谱仪的基本原理,推导出补偿电压与非对称波形射频电压之间的关系式。但是,迁移率有效系数是一个与离子自身的性质、电场强度、温度、浓度、气压等有关的量,从理论上无法直接计算它的值。通过实验研究,发现补偿电压与非对称波形电压成线性关系。这有助于进一步认识离子在高场非对称波形离子迁移谱仪中的运动特性,同时也为提高它的性能提供了依据。

基于SIMION仿真的高场非对称波形离子迁移谱谱图峰辨识

高场非对称波形离子迁移谱仪FAIMS(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry)由于工作在敞开大气压条件下,易受空气中杂质干扰,因而在实际样品分析过程中通常会检测到不止一个峰,这对要观察的目标样品离子的辨识造成一定困难,目前多采用FAIMS和质谱仪联用的方式予以辨识。为解决上述FAIMS和质谱仪联用结构复杂的问题,本研究通过分析丙酮样品在紫外灯电离源下产生的几种主要离子,对比SIMION仿真和实验FAIMS谱图中各离子峰对应补偿电压(Compensation Voltage)随射频(Radio Frequency)RF电压幅值的变化曲线,根据其平行关系初步推断出FAIMS谱图中对应的3种主要离子:丙酮单体离子[M+H]+、丙酮二聚体离子[2M+H]+和水合质子(H2O)nH+。并通过理论分析了仿真和实验补偿电压曲线近似平行的原因。理论分析和仿真结果相吻合,证明了该方法的正确性。

优化的径向基函数(RBF)神经网络实现高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)分离电压温度补偿研究

针对高场非对称波形离子迁移谱仪（FAIMS）分离电压温度漂移造成的其物性表征的不确定性问题,提出了一种采用径向基函数（RBF）神经网络对分离电压进行温度补偿的方法。为了提高算法的实时性,加快函数逼近速度,采用指数下降惯性权重（EDIW）动量因子策略对RBF神经网络参数进行了优化。在20-120℃的温度范围内,对该算法及线性下降惯性权重（LDIW）动量因子策略优化的RBF神经网络和传统RBF神经网络等3种补偿算法进行对比。结果表明,指数下降惯性权重动量因子策略优化的RBF神经网络模型具有更少的迭代次数和更短的运算耗时,使分离电压很好地保证了对特定物质离子表征的唯一性,同时验证了该模型还具有较强的泛化能力。对分离电压采用温度补偿的方法也为实现迁移管无恒温控制提供了理论依据。

圆柱型高场非对称波形离子迁移谱的数值模拟和实验研究

基于Simion模拟程序用数值模拟的方法,对于圆柱型高场非对称波形离子迁移谱中离子运动轨迹进行了研究。并研究了不同条件下,圆柱型高场非对称波形离子迁移谱对离子的聚焦特性。在理论研究基础上,设计开发了一套高场非对称波形电源,搭建了圆柱型高场非对称波形离子迁移谱系统。以丙酮、乙醇为实验对象,进行了相关的实验。数值计算和实验结果表明,建立的数值模型能够对圆柱型FAIMS中的离子轨迹运动进行模拟。在适当的电压条件下,圆柱型FAIMS能够达到对不同样品进行分离检测的目的。

高场非对称波形离子迁移谱分离电压的温度非线性误差建模与补偿

介绍了高场非对称波形离子迁移谱（FAIMS）技术的基本原理,从理论上分析了驱散电压与分离电压间的线性关系。在确定驱散电压的作用下实验了分离电压的温度非线性特性。采用二次曲面方程建立了常温下分离电压的温度漂移误差补偿模型。在22.8~27.8℃的温度补偿范围内测试,结果表明,该温度补偿模型对分离电压的温度漂移具有理想的补偿效果。在不同温度条件下实现了分离电压对特定物质离子表征的唯一性。同时,该补偿方法也为迁移管的无恒温控制系统的设计提供了理想的解决方案,简化了迁移管的结构设计。

芯片级高场非对称波形离子迁移谱技术检测危险品

建立了吸气法-芯片级高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)技术,设置进样温度为50℃,载气与样品气流量分别为1500和100 mL/min时,测定了10种国家交通部门规定严禁携带的易燃易爆危险品。实验结果表明,利用FAIMS技术可以有效检测多种危险品。实验得到了10种危险品的FAIMS图谱,并对其进行了指纹识别。利用扩散管辅助技术得到10种物质的检测浓度范围约为0.1～20 mg/L。此方法方便快速,灵敏度高,具有很好的应用前景。

用高场非对称波形离子迁移谱技术快速检测二乙醇胺

采用高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)对二乙醇胺(DEA)进行快速检测分析,以热解析法进样,确定了二乙醇胺的离子特征信号,并与气相色谱-质谱联用仪的检测结果进行了比较.用聚四氟乙烯(PTFE)扩散管进样,控制二乙醇胺样品气(DEA与空气的混合气)浓度,利用FAIMS对不同浓度的二乙醇胺样品气进行检测.通过对离子特征信号进行量化和重复性分析,确定了二乙醇胺样品气的检出限为0.02μg/L,并建立了FAIMS检测二乙醇胺样品气的离子电流强度积分面积与样品气浓度关系曲线.为FAIMS应用于现场快速检测二乙醇胺提供了一定的依据.

气相色谱-高场非对称波形离子迁移谱(GC-FAIMS)法应用于白酒的风味研究

目的将FAIMS与GC分离技术联用,建立白酒中风味物质的甄别分析方法。方法首先利用GC的高分离能力对白酒成分进行预分离,避免了干扰组分带来的离子竞争等问题;然后用GC-FAIMS进行检测;最后通过质谱对GC-FAIMS谱图中风味物质的出峰信号进行确认,并以各种风味物质含量为依据,通过主成分分析(PCA)法对白酒的不同香型进行划分。结果枝江大曲负模式下各组分峰的保留时间RSD均小于2.15%,峰高RSD均小于3.06%(n=5),系统的稳定性良好。对11种不同香型的白酒进行GC-FAIMS测试,在负模式下响应的组分主要是有机酸类物质。11种不同香型白酒具有较大的象限差异,能够通过PCA分析方法加以区分。结论GC-FAIMS联用技术成功实现了多种白酒的香型分析,该联用技术对复杂体系的分析具有一定的应用前景。

热解析-高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)技术快速检测合成色素

采用热解析-高场非对称波形离子迁移谱（FAIMS）技术快速检测柯衣定、孔雀石绿、罗丹明B和甲基红4种合成色素．通过对热解析温度和载气流量进行优化，确定了不同色素的离子特征信号．在最佳分析条件下，热解析温度为160℃，载气流量为1．6L／min，采用不同模式下补偿电压（CV）值定性，以FAIMS在正模式下检测柯衣定（CV=0．41V）和罗丹明B（CV=-0．89V），在负模式下检测甲基红（CV=-0．67V）和孔雀石绿（CV=0．02V）；用外标法定量检测了样品中的4种合成色素，线性关系R2≥0．9967，检出限为2．5～10μg／L，定量限为5～20μg/L，加标回收率≥78．2％，相对标准偏差RSD≤8％．本文为FAIMS技术快速检测合成色素提供了一定的技术基础．

高场非对称波形离子迁移谱检测分析二氧化硫

采用高场非对称波形离子迁移谱对二氧化硫进行分析检测,建立了动态气体浓度配气系统,考察了0. 025×10-6~7. 5×10-6范围内的FAIMS响应峰值、信噪比等信号参数,分析得出了二氧化硫在负模式下电离生成了一种产物离子(SO2)O2-(H2O)n-1,且峰值随浓度增大先增大后逐渐饱和,其中分离电场为45%时SO2产物离子峰峰值与浓度呈一定线性,线性方程为y=0. 793 3x+0. 059 2,线性回归率为0. 971,FAIMS对二氧化硫的检测下限为3. 5×10-9,证实了FAIMS灵敏度高的特性,并且可以对物质进行定量和半定量检测,对危险化学品事故应急侦检具有指导意义。

基于水分掺杂的高场非对称波形离子迁移谱检测硫化氢的研究

高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)是一种芯片级高灵敏度快速分析检测技术,其在大气压环境下工作的特点使之受环境影响明显,其中气体的湿度是显著影响因素,湿度的变化可引起迁移区离子反应机理以及迁移过程的变化。该文研究了干燥条件下痕量硫化氢的定量检测方法,确定了DF=33%时的检测线性范围与回归方程。利用PTFE管渗透作用,设定水浴温度为40~90℃,考察了不同含量水分对FAIMS检测硫化氢的影响。通过考察不同湿度下硫化氢的FAIMS特征谱图以及特征离子峰,研究了掺杂水分对于硫化氢谱峰峰值、补偿电压以及检测分辨率的影响。结果表明,FAIMS对于硫化氢的检测谱图清晰可见,能够准确定位其特征离子峰。随着气体中水分增多,不同分离电场下的产物离子峰峰值增大,说明湿度增大在一定程度上提高了灵敏度,DF=35%时的检出限为1.43×10^-3 mg/m^3。

射频电场幅值对高场非对称波形离子迁移谱检测对二甲苯的影响

高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)是一种利用非对称电场对气相分子进行分离检测的高灵敏度快速检测技术,超高的非对称波形电场是其迁移区的核心,非对称射频电场的幅值显著影响FAIMS的检测性能。实验以对二甲苯为样品,分析了非对称射频电场幅值对FAIMS检测性能的影响,实验表明随着射频电场幅值增大,检测灵敏度降低而分辨率增大。2 000 mL/min流速条件下响应信号与对二甲苯的浓度在4.7×10^(-2)~11.75 mg/m^(3)范围内呈良好线性,射频电场为50%时对二甲苯理论检出限为6.11μg/m^(3)。

高场非对称波形离子迁移谱检测大鼠伤口细菌感染

感染是影响伤口愈合最常见的原因,及时快速地诊断伤口感染的细菌类型及感染程度,有利于指导医师选择合适的治疗方案,促进伤口的快速恢复,在临床上具有重要意义。目前,临床上的细菌感染主要采用生物学方法进行检测[1],检测周期长,操作程序较繁琐,所需耗材较多,对样品有破坏性,在一定程度上会延误治疗。因此,寻求一种非侵入式、无创的医学检测诊断技术是未来的研究方向。高场非对称波形离子迁移谱(high field asymmetric ion mobility spectrometry,FAIMS)是一种利用气相离子在高电场中的非线性运动特性来进行物质探测与分析的技术方法[2],相比于传统离子迁移谱技术利用离子迁移时间进行分离,FAIMS技术具有快速检测、灵敏度高、可重复性等特点[3]。国外已有报道FAIMS用于肠胃疾病、腹部疾病、气道疾病、肝性脑病等的检测与分析[4-6],但国内将FAIMS用于医学领域的研究还较少。本研究建立动物伤口感染模型模拟患者伤口感染,并通过FAIMS检测常见病原菌特征图谱,为FAIMS用于临床快速筛查病原菌类型提供实验基础。