Проточно-инжекционный автоанализатор на основе метода масспектрометрии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное госудасртвенное автономное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)”

(СПбГЭТУ)

Факультет: Информационно-измерительных и биотехнических систем

Специальность: Биотехнические системы и технологии в протезировании и реабилитации

Кафедра: Биотехнических систем и технологий

Индивидуальное домашнее задание

«Проточно-инжекционный автоанализатор на основе метода масспектрометрии»

Выполнил:

Садыкова Е.В.

Санкт-Петербург 2014

Содержание

• 1. Основные узлы автоанализатора
• 2. Структурная схема автоанализатора
• 3. Внутрилабораторный контроль качества
• Список литературы


1. Описание основных узлов анализатора

Блок подачи проб служит для автоматического введения проб в кюветах в анализатор

Дозатор пробы представлен на рисунке. Автосамплер может включать от 8 для 120 пробирок с пробами, которые подаются к месту отбора и дозирования по специальной программе. Кроме пробирок с пробами, имеются пробирки с промывочными растворителями для пропромывки дозирующего узла после ввода анализируемой пробы. Последовательность операций задается и контролируется микропроцессорным блоком управления и может быть откорректирована под конкретные задачи. Прибор позволяет значительно ускорить проводимые исследования, обеспечивая автоматическую подачу серий анализируемых образцов. Тем самым значительно облегчается работа специалиста, повышается воспроизводимость благодаря исключению человеческой ошибки.

Рис.1 Дозатор пробы

Система слива обеспечивает движение жидкости в детекторе. Насос выкачивает пробу с постоянной скоростью. Это исключает обратный ток жидкости через апертуру детектора и снижает погрешность счета.

Система промывки детектора В качестве промывающего устройства используется перистальтический насос

Перистальтический насос (Рисунок 2) - насос для перекачки реакционной смеси и пробы, текущих по гибким трубкам. Принцип действия основан на том, что ролики передавливают трубку с жидкостью, и двигаясь вдоль трубки, проталкивают жидкость вперёд. Обычно состоит из гибкой трубки, нескольких роликов, и поверхности (трека), к которой ролики прижимают трубку. Перистальтический насос выполняет функции дозировки и транспортировки биологических жидкостей.

анализатор магнитный ионный перистальтический

Рис. 2. Устройство перистальтического насоса: ролик, прижимистая поверхность, гибкий шланг

Ионизационная камера. Ионизационная камера - простейший газонаполненный детектор. Она представляет собой систему из двух или трёх электродов в объеме, заполненном газом (He+Ar, Ar+C2H2, Ne). Ионизационная камера может быть выполнена в виде плоского или цилиндрического конденсатора. Величина прикладываемого напряжения (обычно сотни вольт) подбирается так, чтобы образованные в камере при пролёте заряженной частицы свободные заряды максимально быстро, не успев рекомбинировать, достигали электродов.

Рис. 3. Схема ионной камеры: 1 - постоянный магнит; 2 - катод; 3 - выталкивающий электрод; 4 - поток электронов; 5 - ловушка электронов; 6 - ионный луч; 7 - ввод веществава.

Масс-анализатор. Масс-анализаторы - устройства для пространственного или временного разделения ионов с различными значениями m/q в магнитном или электрических полях или их комбинациях. Ионы разделяются в постоянных или практически неизменяющихся за время их движения через анализатор магнитных полях. Ионы с различными значениями m/z движутся в таком анализаторе по разным траекториям и фокусируются либо в разных местах фотопластинки, либо последовательно на щель детектора в результате плавного изменения напряженности электрического и магнитного полей анализатора. Ионы с различными значениями m/z, как правило, разделяются по времени пролета определенного расстояния. Давление в анализаторах должно быть достаточно низким (~10^-5 Па), чтобы избежать рассеяния ионов на молекулах остаточных газов. В масс-анализаторах с одинарной фокусировкой (рис. 4) ионный луч, сформированный в источнике ионов, выходит из щели шириной S₁ в виде расходящегося ионного пучка и в магнитном поле разделяется на пучки ионов с различными значениями m/q.

Рис. 4. Схема масс-анализатора с однородным магн. полем: S₁ и S₂ - щели источника и детектора ионов; ОAВ - область однородного магн. поля Н, перпендикулярного плоскости рисунка; тонкие сплошные линии - границы пучков ионов с разными т/z; r - радиус центр. траектории ионов.

Детектор. Детекторы (приемники) ионов помещают на выходе прибора. Для детектирования используют электрометрические усилители, позволяющие измерять ионные токи до 10-14 А, электронные умножители и сцинтилляционные детекторы с фотоумножителем, которые обеспечивают счет отдельных ионов (ток 10-19 А) и имеют малую постоянную времени, а также фотопластинки, преимущество которых в возможности регистрации всех ионов масс-спектра и накопление сигнала.

Микро ЭВМ производит управление работой всего автоанализатора, а также обработку данных, полученных от детектора. На вход микроЭВМ с вольтметра поступает значение потенциала раствора.

3. 

2. Структурная схема автоанализатора

Калибровочные, контрольные и исследуемые растворы находятся в блоке подачи проб, с помощью системы забора и инжекции пробы исследуемый материал вводится в поток носителя транспортной системы.

Реагент с помощью перестальтического насоса вводится в поток носителя и поступает вместе с исследуемым образцом в перемешивающие устройство, встроенное в термостат, необходимый для поддержания постоянной температуры.

Далее происходит смешивание со вторым реагентом для получения окрашенного раствора.

Далее окрашенный раствор попадает в систему напуска. В системе напуска образец анализируемого вещества испаряют в вакууме. Образовавшиеся пары поступают в ионную камеру, где подвергаются бомбардировке пучком ускоренных электронов (энергия обычно порядка десятков электронвольт). Энергия облучения расходуется на выбивание электронов из молекул анализируемого вещества - последние превращаются в положительно заряженные ион-радикалы. Такие частицы высоко реакционноспособны и нестойки. Тут же в ионизационной камеры они претерпевают распад на заряженные и незаряженные осколки. Вся ионизационная камера находится под высоким положительным потенциалом по отношению к остальным частям прибора. Поэтому электростатическое поле выталкивает из камеры положительные ионы. Перед выходом из камеры пучок ионов проходит через систему электростатических линз и диафрагм, так что в результате из камеры выходит узкий сфокусированный ионный луч, в котором скорости ионов зависят от их масс и зарядов.

Ионные пучок далее попадает в зону магнитной фокусировки. Здесь в магнитном поле прямолинейные траектории ионов искривляются, причем геометрия магнитного поля рассчитана так, чтобы сфокусировать ионы на детекторе. В конечном итоге ионы подходят к детектору по индивидуальным траекториям, которые целиком определяются величиной отношения массы иона к его заряду (m/e). Варьируя электростатическое или магнитное поле, можно сфокусировать на детекторе ионные потоки для каждого значения m/e и измерить количественно соответствующий таким частицам ионный ток, т.е. величину, пропорциональную числу частиц с данным m/e в анализируемой плазме. Развертка по m/e дает масс-спектр, в котором по оси абсцисс отложены величины m/e, а по оси ординат - интенсивности ионного тока, или, что то же самое, доля частиц с данным m/e в плазме (рис.2). Поскольку в подавляющем большинстве случаев образующиеся осколки однозарядны, шкала m/e практически совпадает со шкалой ионных масс.

В описанных условиях масс-спектрометрия (а они самые обычные, но далеко не единственные) органические вещества дают сложные масс-спектры.

В них, однако, удается выделить наиболее характерные и наиболее интенсивные пики, отвечающие главным путям распада изучаемого соединения. Поскольку типичные пути распада многих классов органических соединений, в частности моносахаридов, сейчас подробно изучены, по картине масс-спектра можно составить достаточно полное представление о структуре изучаемого соединения, затратив на это минимум вещества (меньше миллиграмма, нередко лишь микрограммы) и минимум времени (на съемку спектра на хороших приборах требуются считанные минуты; иное дело, что расшифровка спектра может занять несравненно больше времени).

Цикл работы анализатора повторяется. Программа работы анализатора задается оператором с пульта управления. Результаты измерений регистрируются принтером, а также представлены для обозрения лаборанту на дисплее. Все управление и обработка результатов измерения могут осуществляться микроЭВМ.

4. 

3. Внутрилабораторный контроль качества

Порядок и технология проведения внутрилабораторного контроля качества измерений лабораторных показателей должны выполняться в соответствии со стандартом ГОСТ Р 53133.2_2008 "Технологии лабораторные клинические. Контроль качества клинических лабораторных исследований. Часть 2. Правила проведения внутрилабораторного контроля качества количественных методов клинических лабораторных исследований с использованием контрольных материалов". Наличие системы внутрилабораторного контроля качества является необходимым условием получения достоверной аналитической информации. Отчеты о выполнении оперативного контроля качества должны оформляться в виде контрольных карт, таблиц, журналов на бумажных или электронных носителях и архивируются на срок не менее трех лет. Все регистрационные формы и журналы должны быть представлены в «Руководстве по качеству» клинико-диагностической лаборатории в соответствии с требованиями, установленными в ГОСТ Р 53079.2.

Порядок проведения внутрилабораторного контроля качества для каждой выполняемой в лаборатории количественной методики исследования состоит из трех последовательных стадий:

Стадия 1 - оценка повторяемости результатов измерений.

Цель: проверка соответствия повторяемости результатов измерений установленным нормам.

Стадия 2 - оценка прецизионности и относительного смещения по результатам установочной серии измерений, построение контрольных карт.

Цель: оценка соответствия значений коэффициента вариации и относительного смещения установленным нормам.

Стадия 3 - проведение оперативного внутрилабораторного контроля качества. Проведение оперативного контроля качества количественных методов лабораторных исследований предполагает измерение аналита в контрольных материалах и оценку приемлемости результатов исследования проб пациентов в каждой аналитической серии. Приемлемость результатов измерений проб пациентов в каждой аналитической серии оценивают по результатам исследования контрольных материалов с помощью контрольных правил. Окончательное решение о приемлемости проб пациентов в данной аналитической серии принимает специалист по клинической лабораторной диагностике, исходя из допускаемых значений пределов погрешностей для данного аналита и его клинической значимости.

Цель: оценка приемлемости результатов исследования проб пациентов и подтверждение стабильности аналитической системы по результатам исследования контрольных материалов в каждой аналитической серии.

Список использованной литературы

1. Садыкова Е.В. «Аппаратура для клинико-диагностических лабораторий» - Методические указания, СПБГЭТУ - 2004

2. Методические указания к курсу аналитической химии http://www.chem.msu.su/rus/teaching/analyt/medcine/partII.pdf

3. Рекомендации по выбору электродов. http://www.anchem.ru/literature/books/01.asp

4. IM9510, Model 95-10 Ammonia Eleectrode Instruction Manual, Orion Research, N724, Orion Newsletter, 1972,4 (5,6).

5. B571, «Selective Eleectrode Measnrement of Ammonia in Water and Wastes », Thomas R. F., Booth R. L., Environ, Sel, Teeh., 1973, 7(6), 523.

6. B607, «Determination of Ammonia in Aquaria and in Sea Water Using the Ammonia Eleectrode » Gilbert T.R., Clay A.M., Anal. Chem., 1973, 45(9), 1757.

7. B829, «Determination of Ammonia in Sea Water With an Ion-Selective Electrode ». Merks A. G., Netn. J. Sea. Res., 1975, 9(3-4), 371.

Размещено на Allbest.ru