“世界衛(wèi)生組織研究指出，全球每年有 800 萬人因空氣污染死亡，其中 430 萬是由家庭來源的空氣污染導(dǎo)致。”

家庭空氣污染

在人們的日常生活環(huán)境中，家庭空氣污染物正逐漸成為一個(gè)嚴(yán)重威脅到健康的環(huán)境問題。像烹飪產(chǎn)生的煙霧、吸煙、香水以及建筑材料釋放的物質(zhì)等，這些看似微不足道的污染源，在長期暴露的情況下，卻可能引發(fā)嚴(yán)重的健康問題。

隨著人們對(duì)于健康越來越重視，呼吸分析技術(shù)迅速發(fā)展。呼吸分析作為評(píng)估人體暴露于室內(nèi)污染物狀況的一種手段，具有自己的優(yōu)勢。它采樣快速且無創(chuàng)，呼出氣中包含的化合物可作為標(biāo)記物，用于評(píng)估暴露時(shí)長和污染物體內(nèi)濃度。越來越多的企業(yè)也開始布局這一市場！

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呼吸分析方法研究并沒有想象的順利

關(guān)鍵挑戰(zhàn)

然而，呼吸樣本中化合物在氣體和液滴間的分布問題，成為呼吸分析方法的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

此前多數(shù)呼吸樣本研究聚焦于疾病階段生物標(biāo)志物的識(shí)別，對(duì)利用呼吸生物標(biāo)志物快速測定人體因吸入暴露的潛在有害化合物水平關(guān)注較少。并且，現(xiàn)有研究大多局限于呼吸樣本中氣溶膠 / 冷凝相或氣相的單獨(dú)研究，缺乏綜合全面的研究方法。

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研究方法

1

氣體混合物制備

通過直接將純液體分析物注入玻璃球制備氣體混合物。先對(duì)1L玻璃球進(jìn)行清洗、干燥、抽真空處理，再注入1μL各分析物并加熱，之后充入氮?dú)馄胶鈮毫Α＠脷饷茏⑸淦鲗?biāo)準(zhǔn)氣體混合物從1L玻璃球轉(zhuǎn)移至 125mL 玻璃球，獲取所需濃度。

2

萃取操作

使用 DVB/CAR SPME fiber纖維頭和 H-PAN/DVB/CAR NTD 進(jìn)行萃取。NTD 填充 5mm 的 DVB 和 5mm 的 CAR，并在兩端夾有 2mm 的過濾塞。萃取時(shí)，SPME 纖維在混合物中放置預(yù)設(shè)時(shí)間，NTD 則通過泵以 20mL/min 的流速抽取樣品。

3

呼吸樣本采集

志愿者為滑鐵盧大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室成員和工作人員，呼吸采樣協(xié)議經(jīng)滑鐵盧大學(xué)倫理批準(zhǔn)（#42853）。采樣時(shí)，志愿者向采樣管呼氣，初始呼出氣進(jìn)入丟棄袋 1（粉色路徑 1），以去除口腔殘留空氣；之后呼出氣打開單向閥進(jìn)入采樣管，再被壓入丟棄袋 2（綠色路徑 2）。采樣管可在每次采樣后用清潔氮?dú)鉀_洗 30min 重復(fù)使用。

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相關(guān)測試

1

過濾效率評(píng)估

利用掃描遷移率粒徑譜儀（SMPS）評(píng)估 NTD 的過濾效率，將 H-PAN/DVB/CAR NTD 插入 SMPS，通過插入前后儀器顆粒計(jì)數(shù)的差異確定過濾效率。由于 SMPS 所需流速較高，測試時(shí)插入 6 根平行針。

2

確定最佳采樣時(shí)間：

考慮氣體 / 液滴在采樣裝置中的穩(wěn)定性以及 SPME 的平衡時(shí)間。通過向自制采樣管中加入氣體混合物，用 SPME 纖維進(jìn)行 1min 萃取，在 30min 內(nèi)多次采樣監(jiān)測揮發(fā)性成分信號(hào)穩(wěn)定性；以丙酮為目標(biāo)化合物，用 NTD 在不同時(shí)間點(diǎn)萃取呼吸樣本，研究氣溶膠液滴穩(wěn)定性；通過讓 SPME 纖維在氣體混合物中暴露不同時(shí)間，確定平衡時(shí)間。

3

突破體積（BTV）研究：

BTV 指 NTD 達(dá)到飽和或平衡時(shí)的采樣體積。將研究的 DVB/CAR NTD 與一個(gè)商用針串聯(lián)，增加樣品體積至 250mL，監(jiān)測串聯(lián)針中化合物信號(hào)，若未檢測到化合物，則認(rèn)為未達(dá)到 BTV。

4

方法驗(yàn)證

制備不同濃度的氣體混合物，添加不同體積的儲(chǔ)備混合物和潮濕空氣進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，對(duì) DVB/CAR NTD 和 DVB/CAR SPME 方法進(jìn)行驗(yàn)證和校準(zhǔn)。研究日內(nèi)和日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）考察重復(fù)性，根據(jù)文獻(xiàn)確定線性動(dòng)態(tài)范圍（LDR），利用信噪比分別為 3 和 10 確定檢測限（LOD）和定量限（LOQ）。

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實(shí)際樣品分析

呼吸分析采樣過程

讓志愿者暴露于木桿香、驅(qū)蚊蠟燭、普通無香蠟燭的煙霧，以及空氣清新劑噴霧、香霧的環(huán)境中，采集呼吸樣本。

志愿者在暴露前至少 3 小時(shí)禁食并漱口，采樣管預(yù)先用氮?dú)馇逑矗杉┞肚皩?duì)照樣本。暴露環(huán)境按特定方式設(shè)置，如點(diǎn)燃香或蠟燭，保持一定距離，暴露時(shí)間根據(jù)具體情況設(shè)定。部分采樣時(shí)，在暴露后收集呼吸樣本時(shí)，在采樣口安裝過濾器以研究呼吸液滴的影響，部分志愿者在暴露 1 小時(shí)后重復(fù)采樣。同時(shí)，使用 DVB/CAR SPME 裝置檢測志愿者吸入空氣的污染物濃度。

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研究結(jié)果

1

過濾效率

NTD 的過濾效率經(jīng) SMPS 分析，結(jié)果顯示其過濾效率超過 99%。研究中的液滴尺寸范圍在 5 - 225nm，理論上過濾效率低，但在實(shí)際樣品基質(zhì)中，NTD 仍能達(dá)到相似或更好的過濾效果。

2

BTV 研究

增加采樣體積至 250mL，監(jiān)測串聯(lián)針中分析物信號(hào)，結(jié)果表明在達(dá)到 250mL 之前未達(dá)到 BTV，這意味著在呼吸采樣（采樣體積 100mL）過程中不會(huì)達(dá)到 BTV。

3

萃取時(shí)間相關(guān)研究

氣體混合物穩(wěn)定性：通過 SPME 在注入后立即及 30min 內(nèi)每 5min 進(jìn)行 1min 萃取，監(jiān)測氣體混合物穩(wěn)定性。結(jié)果如圖 4 所示，揮發(fā)性和非揮發(fā)性化合物在 15min 內(nèi)保持穩(wěn)定，之后穩(wěn)定性下降，較重化合物下降更快，主要原因是化合物在采樣管壁沉積。

呼吸液滴穩(wěn)定性：以丙酮為標(biāo)記物，用 NTD 萃取含丙酮的呼吸樣本。結(jié)果如圖 5 所示，呼吸液滴在采樣后 10min 內(nèi)可認(rèn)為是穩(wěn)定的。

SPME 平衡時(shí)間：研究發(fā)現(xiàn)多數(shù)化合物用 DVB/CAR SPME 達(dá)到平衡的時(shí)間約為 15min，疏水性更強(qiáng)、分配常數(shù)更高的化合物則需要 30min。綜合考慮，選擇 5min 的預(yù)平衡萃取時(shí)間為最佳。

采樣后 15 分鐘內(nèi)通過針捕集裝置（NTD）檢測到的呼吸樣本中丙酮的相對(duì)信號(hào)

4

方法驗(yàn)證

對(duì) DVB/CAR SPME  fiber和 DVB/CAR NTD 的方法學(xué)指標(biāo)進(jìn)行研究，包括 LOD、LOQ 和 LDR，結(jié)果表明該方法靈敏度令人滿意，與之前使用 NTD 或 SPME 的呼吸研究相比，具有相似或更好的檢測能力，能夠滿足健康機(jī)構(gòu)設(shè)定的濃度限制。

5

實(shí)際樣品結(jié)果

檢測到一些外源性化合物，如在暴露前未檢測到，暴露后檢測到的化合物被認(rèn)定為外源性。NTD 對(duì)極性化合物（如丙酮、苯甲醛和苯甲醇）的檢測濃度通常高于 SPME，這是因?yàn)?NTD 能夠捕獲呼吸液滴，檢測到化合物的總濃度。部分化合物在暴露 1 小時(shí)后檢測不到，極性化合物比非極性化合物消除更快。在 TIC 模式下，空氣和呼吸樣本中檢測到多種其他化合物。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本研究利用 NTD 和 SPME 聯(lián)合分析呼吸樣本，能夠區(qū)分游離態(tài)和液滴結(jié)合態(tài)成分，全面呈現(xiàn)呼吸樣本情況。研究結(jié)果證實(shí)了此裝置在檢測呼吸樣本極性成分方面的巨大潛力，有效解決了極性成分因易附著于液滴而難以檢測的問題，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采樣和時(shí)間加權(quán)平均研究，為研究呼吸成分和吸入空氣對(duì)呼出氣的影響提供了快速、綠色的方法。研究揭示了家庭空氣污染物的潛在危害，盡管分析的呼吸樣本中空氣污染物濃度較低，但長期暴露仍可能對(duì)健康造成危害。未來研究可拓展到化合物進(jìn)入人體后的代謝物研究，采用 GC×GC 非靶向測定技術(shù)，有助于更好地評(píng)估暴露對(duì)人體的影響，為健康監(jiān)測和疾病預(yù)防提供更有力的支持。

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SPME Fiber 固相微萃取探針

英諾德INNOTEG SPME Fiber 固相微萃取探針是由加拿大安大略省滑鐵盧大學(xué)的Janusz Pawliszyn教授于90年代初發(fā)明的，將采樣、提取、濃縮和樣品導(dǎo)入集成到一個(gè)步驟中。特別適用于食品、香料、飲料和環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)。

● SPME是一種高靈敏度的樣品提取濃縮技術(shù)；

● SPME快速，簡單，易于自動(dòng)化，便于現(xiàn)場取樣；

● 綠色分析化學(xué)無溶劑樣品制備技術(shù)；

● 英諾德INNOTEG的SPME纖維采用不銹鋼或鎳鈦材料，具有更強(qiáng)的物理強(qiáng)度，柔韌性，使用壽命長。

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英諾德Sampling Case氣體采樣器英諾德Sampling Case氣體采樣器是一種采集VOCs樣品的便攜式自動(dòng)采樣裝置，與Needle trap動(dòng)態(tài)捕集針技術(shù)或熱吸附管聯(lián)用，用于揮發(fā)性有機(jī)物VOCS分析。用戶通過設(shè)定采樣體積，采樣流速即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集氣體樣品。Sampling Case 氣體采樣器和Needle trap動(dòng)態(tài)捕集針相連，采樣器自動(dòng)采集氣體樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物到動(dòng)態(tài)捕集針或熱脫附管中。應(yīng)用于環(huán)境、食品、植物、臨床呼吸等不同行業(yè)VOCS采樣，不僅可用于現(xiàn)場采樣和臨床采樣，還可以便攜式帶到野外。

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英諾德INNOTEG

英諾德INNOTEG是德祥集團(tuán)旗下自主研發(fā)品牌，專業(yè)從事科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的高科技企業(yè)，是集實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、方法開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室儀器銷售和技術(shù)服務(wù)為一體的專業(yè)廠家。

多年以來，英諾德INNOTEG致力于研發(fā)高效的實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新設(shè)備。公司十分重視技術(shù)的研究和儲(chǔ)備，一直保持高比例研發(fā)投入，創(chuàng)建了一支由博士、碩士和行業(yè)專家等構(gòu)成的經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在儀器分析技術(shù)領(lǐng)域開展了頗有成效的研究開發(fā)工作。此外，英諾德還與各大科研院所、高校合作，積極推進(jìn)科技成果項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化。英諾德INNOTEG憑借強(qiáng)大的研發(fā)能力，注重前瞻性技術(shù)研發(fā)，已推出多款科學(xué)儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室耗材產(chǎn)品。

德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年，總部位于中國香港特別行政區(qū)，分別在越南、廣州、上海、北京設(shè)立分公司。主要服務(wù)于大中華區(qū)和亞太地區(qū)——在亞太地區(qū)有27個(gè)辦事處和銷售網(wǎng)點(diǎn)，5個(gè)維修中心和2個(gè)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室。

30多年來，德祥一直深耕于科學(xué)儀器行業(yè)，主營產(chǎn)品有實(shí)驗(yàn)室分析儀器、工業(yè)檢測儀器及過程控制設(shè)備，致力于為新老客戶提供更完善的解決方案。公司業(yè)務(wù)包含儀器代理，維修售后，實(shí)驗(yàn)室咨詢與規(guī)劃，CRO凍干工藝開發(fā)服務(wù)以及自主產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后。與高校、科研院所、政府機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及企業(yè)保持密切合作，服務(wù)客戶覆蓋制藥、醫(yī)療、商業(yè)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)、環(huán)保、石化、食品飲料和電子等各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域。

2009至2021年間，德祥先后榮獲了“影響力經(jīng)銷商”、“年度代理商“、”年度最高銷售獎(jiǎng)“等殊榮。我們始終秉承誠信經(jīng)營的理念，致力于成為優(yōu)秀的科學(xué)儀器供應(yīng)商，為此我們從未停止前進(jìn)的腳步。

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