一种尿液中微量元素的分析方法与流程

1.本发明涉及尿液中微量元素的分析技术领域，具体为一种尿液中微量元素的分析方法。


背景技术：

2.人体微量元素含量与健康息息相关，其摄入过量或排泄过多，都会给人体健康带来不良影响或疾病。尿液采样简便，样本量大，无损伤性，许多微量元素以其原始或代谢物的形式从尿液中排出，适合用来监测人体微量元素的代谢和分泌情况。因此，通过准确定量尿液中微量元素含量，对寻找疾病预防或临床治疗策略具有重要意义。icp-ms可同时准确定量样本中的多种元素，且具有灵敏度高、检测限低和动态线性范围宽等优点，目前已优选用于血清、尿液和毛发等生物样品的分析。
3.现有技术存在如下问题：
4.由于尿液中微量元素含量低，现有的尿液中微量元素的分析方法检测灵敏度低，同时方法检测限高，灵敏度低，操作起来不够便捷，不适用于临床大批量尿样中微量元素的检测，针对上述问题，发明人提出一种尿液中微量元素的分析方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有的尿液中微量元素的分析方法检测灵敏度低，同时方法检测限高，灵敏度低，操作起来不够便捷的问题；本发明的目的在于提供一种尿液中微量元素的分析方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种尿液中微量元素的分析方法，包括以下步骤：
7.s1：用洁净的尿液收集装置收集健康志愿者的尿样，按100:1的比例加入浓硝酸，调节ph≤2，在-18℃下冷冻保存；
8.s2：在实验测定前，将尿液样本置于室温自然解冻，使用旋涡混合器混合匀质；
9.s3：采用重量法将一定数量的尿液样品加入稀释剂定量稀释10倍，使用旋涡混合器混匀待测；
10.s4：使用半定量分析方法对尿液中需检测元素进行初步测定；
11.s5：使用1μg/l质谱调谐液和10μg/l异丙醇加标溶液对仪器进行调谐校准，并通过对射频功率、雾化器流速和进样速度等重要参数进行正交实验，选出灵敏度最大化、氧化物产率和双电荷产率较小的条件；
12.s6：尿液样本存在高盐基质，在分析过程中会导致基质效应和仪器信号漂移，影响测定结果的准确性和稳定性，需采用内标法进行校正。常用内标元素有45sc、103rh、115in、185re、209bi等，由于尿样本底里含有少量的45sc和209bi，因此选择采用103rh、115in和185re三种混合内标元素对分析元素进行分别校正，使用y型三通阀将50μg/l内标混合溶液与样品按照1:1比例在线加入；
13.s7：用1％(v/v)hno3溶液定容，配制10μg/l异丙醇体积分数为0％～6％(v/v)的加标溶液，使用增敏系数(rsi)考察其对测定元素信号强度的影响，当体积分数为5％时，所有元素的增敏效果均达到了最强，相比于纯水中元素的信号值增强了1.5～10倍，此后呈下降趋势。最终选择在1％hno3中加入5％(v/v)异丙醇作为稀释剂；
14.s8：在优化的仪器条件下，以稀释剂作为空白溶液，连续10次独立重复测量，以测得值3倍和10倍标准偏差所对应的浓度分别来计算检测限和定量限，各元素的检测限为0.0008～0.4418μg/l，定量限为0.0028～1.4727μg/l，且17种微量元素在标准曲线的工作范围内呈良好的线性关系，相关系数r2均大于0.999，满足尿液中微量元素的分析要求。
15.优选地，s3中稀释剂为1％hno3-5％异丙醇溶液，s4中各元素在标准曲线中的浓度范围如下：cr，mn，co，ni，cd，cs，ba，tl和pb为0.05、0.1、0.5、1、2μg/l；li，al，fe，cu，as和se为0.5、1、2、5、10μg/l；zn、sr为5、10、20、50、100μg/l，s6中103rh校正al、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、as、se和sr；115in校正cd、cs和ba；185re校正tl和pb。
16.优选地，s1中，尿液收集装置包括尿液收集瓶，尿液收集瓶的上方活动套设有密封盖，密封盖的外壁固定连接有与密封盖内部相连通的出气管，密封盖的上端面固定连接有马达，安装盖的内腔固定连接有密封箱，安装盖内腔的下方固定连接有网格板，安装盖内腔的一侧固定连接有支撑架，支撑架的内部转动连接有转动杆，转动杆的一端固定连接有风扇叶，尿液收集瓶的内部设有玻璃搅拌杆，密封箱内部的一侧转动连接有第一锥齿轮，密封箱内部的上方转动连接有与第一锥齿轮相互啮合的第二锥齿轮，密封箱内部的下方转动连接有与第一锥齿轮相互啮合的第三锥齿轮。
17.优选地，尿液收集瓶的外壁固定连接有刻度条，出气管的外壁设有密封翻转板，密封翻转板与出气管之间固定连接有转轴。
18.优选地，密封盖上端面的一侧固定插接有入料管，入料管的上端面固定连接有螺纹套，螺纹套的外壁转动连接有安装盖，网格板内部的一侧贯穿开设有插孔，入料管的下端延伸入插孔的内部，玻璃搅拌杆的下端面固定连接有玻璃片搅拌叶，风扇叶位于出气管的内部。
19.优选地，马达的输出端延伸至密封箱的内部并与第二锥齿轮固定连接，转动杆的一端延伸至密封箱的内部并与第一锥齿轮固定连接，玻璃搅拌杆的上端贯穿网格板并端延伸至密封箱的内部，且与第三锥齿轮固定连接。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
21.1、本发明建立了直接稀释-icrc-icp-ms方法，用于测定人尿液样品中14种微量元素，采用碰撞反应模式去除多原子离子，有效抑制了样品测定过程中存在的质谱干扰，针对不同分析元素，在线加入多内标元素校正基质效应，使测定结果更为准确，由于尿液中微量元素含量低，采用体积分数为5％的异丙醇作为增敏剂，大大地提高了检测灵敏度，对于人尿标准物质测定元素检测结果，均与标准参考值吻合，本方法检测限低，灵敏度高，操作便捷，适用于临床大批量尿样中微量元素的检测；
22.2、通过在密封箱的内部转动安装第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮，马达工作带动输出端转动，输出端转动带动密封箱内部的第二锥齿轮转动，由于第二锥齿轮与第一锥齿轮相互啮合，第一锥齿轮与第三锥齿轮相互啮合，第二锥齿轮转动带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮转动带动第三锥齿轮转动，第三锥齿轮转动带动玻璃搅拌杆和玻璃片搅
拌叶同时转动，玻璃片搅拌叶转动将尿样与浓硝酸充分融合，同时释放大量的热量，第一锥齿轮转动带动转动杆和风扇叶同时转动，风扇叶转动将热量和产出的废气排出，加快冷却速度，防止高温灼伤工作人员，大大提升了装置使用效果。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的整体结构示意图。
25.图2为本发明尿液收集瓶的内部结构示意图。
26.图3为本发明密封箱的内部结构示意图。
27.图中：1、尿液收集瓶；2、刻度条；3、密封盖；4、出气管；5、密封翻转板；6、转轴；7、马达；8、入料管；9、安装盖；10、螺纹套；11、密封箱；12、支撑架；13、转动杆；14、风扇叶；15、玻璃搅拌杆；16、玻璃片搅拌叶；17、网格板；18、插孔；19、第一锥齿轮；20、第二锥齿轮；21、第三锥齿轮。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例：如图1-3所示，本发明提供了一种技术方案：一种尿液中微量元素的分析方法，包括以下步骤：
30.s1：用洁净的尿液收集装置收集健康志愿者的尿样，按100:1的比例加入浓硝酸，调节ph≤2，在-18℃下冷冻保存；
31.s2：在实验测定前，将尿液样本置于室温自然解冻，使用旋涡混合器混合匀质；
32.s3：采用重量法将一定数量的尿液样品加入稀释剂(1％hno3-5％异丙醇溶液)定量稀释10倍，使用旋涡混合器混匀待测；
33.s4：使用半定量分析方法对尿液中需检测元素进行初步测定，各元素在标准曲线中的浓度范围如下：cr，mn，co，ni，cd，cs，ba，tl和pb为0.05、0.1、0.5、1、2μg/l；li，al，fe，cu，as和se为0.5、1、2、5、10μg/l；zn、sr为5、10、20、50、100μg/l；
34.s5：使用1μg/l质谱调谐液和10μg/l异丙醇加标溶液对仪器进行调谐校准，并通过对射频功率、雾化器流速和进样速度等重要参数进行正交实验，选出灵敏度最大化、氧化物产率和双电荷产率较小的条件；
35.由等离子体所引入的ar离子和尿液样本中所含的c、h、o、n、c1相结合所形成的多原子离子干扰，影响检测结果的准确度，如12c15n+干扰27al，40ar12c+干扰52cr，40ar16o+干扰56fe，40ar38ar+干扰78se等。本实验采用集成式碰撞反应池技术，通过在截取锥中引入碰撞气he和反应气h2，可有效地减少多原子离子的干扰。固定仪器的其他工作参数，以
20ml/min为步长，在0～160ml/min范围内调节碰撞反应气流量，对10μg/l标准溶液和标准空白进行扫描。用背景等效浓度(bec)和信背比(s/b)作为优化评价指标；
36.s6：尿液样本存在高盐基质，在分析过程中会导致基质效应和仪器信号漂移，影响测定结果的准确性和稳定性，需采用内标法进行校正。常用内标元素有45sc、103rh、115in、185re、209bi等，由于尿样本底里含有少量的45sc和209bi，因此选择采用103rh、115in和185re三种混合内标元素对分析元素进行分别校正(103rh校正al、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、as、se和sr；115in校正cd、cs和ba；185re校正tl和pb)。使用y型三通阀将50μg/l内标混合溶液与样品按照1:1比例在线加入；
37.s7：用1％(v/v)hno3溶液定容，配制10μg/l异丙醇体积分数为0％～6％(v/v)的加标溶液，使用增敏系数(rsi)考察其对测定元素信号强度的影响，当体积分数为5％时，所有元素的增敏效果均达到了最强，相比于纯水中元素的信号值增强了1.5～10倍，此后呈下降趋势。最终选择在1％hno3中加入5％(v/v)异丙醇作为稀释剂；
38.s8：在优化的仪器条件下，以稀释剂作为空白溶液，连续10次独立重复测量，以测得值3倍和10倍标准偏差所对应的浓度分别来计算检测限和定量限，各元素的检测限为0.0008～0.4418μg/l，定量限为0.0028～1.4727μg/l，且17种微量元素在标准曲线的工作范围内呈良好的线性关系，相关系数r2均大于0.999，满足尿液中微量元素的分析要求。
39.s1中，尿液收集装置包括尿液收集瓶1，尿液收集瓶1的上方活动套设有密封盖3，密封盖3的外壁固定连接有与密封盖3内部相连通的出气管4，密封盖3的上端面固定连接有马达7，安装盖9的内腔固定连接有密封箱11，安装盖9内腔的下方固定连接有网格板17，起到很好隔离的作用，安装盖9内腔的一侧固定连接有支撑架12，支撑架12的内部转动连接有转动杆13，转动杆13的一端固定连接有风扇叶14，尿液收集瓶1的内部设有玻璃搅拌杆15，密封箱11内部的一侧转动连接有第一锥齿轮19，密封箱11内部的上方转动连接有与第一锥齿轮19相互啮合的第二锥齿轮20，密封箱11内部的下方转动连接有与第一锥齿轮19相互啮合的第三锥齿轮21。
40.尿液收集瓶1的外壁固定连接有刻度条2，出气管4的外壁设有密封翻转板5，密封翻转板5与出气管4之间固定连接有转轴6，密封盖3上端面的一侧固定插接有入料管8，入料管8的上端面固定连接有螺纹套10，螺纹套10的外壁转动连接有安装盖9。
41.通过采用上述技术方案，安装盖9与密封翻转板5均起到很好密封作用。
42.网格板17内部的一侧贯穿开设有插孔18，入料管8的下端延伸入插孔18的内部，玻璃搅拌杆15的下端面固定连接有玻璃片搅拌叶16，风扇叶14位于出气管4的内部马达7的输出端延伸至密封箱11的内部并与第二锥齿轮20固定连接，转动杆13的一端延伸至密封箱11的内部并与第一锥齿轮19固定连接，玻璃搅拌杆15的上端贯穿网格板17并端延伸至密封箱11的内部，且与第三锥齿轮21固定连接。
43.通过采用上述技术方案，马达7工作带动输出端转动，输出端转动带动密封箱11内部的第二锥齿轮20转动，由于第二锥齿轮20与第一锥齿轮19相互啮合，第一锥齿轮19与第三锥齿轮21相互啮合，第二锥齿轮20转动带动第一锥齿轮19转动，第一锥齿轮19转动带动第三锥齿轮21转动，第三锥齿轮21转动带动玻璃搅拌杆15和玻璃片搅拌叶16同时转动，玻璃片搅拌叶16转动将尿样与浓硝酸充分融合，同时释放大量的热量，第一锥齿轮19转动带动转动杆13和风扇叶14同时转动，风扇叶14转动将热量和产出的废气排出，加快冷却速度，
防止高温灼伤工作人员，大大提升了装置使用效果。
44.工作原理：用洁净的尿液收集瓶1收集健康志愿者的尿样，将密封盖3安装到尿液收集瓶1上，按100:1的比例通过入料管8将浓硝酸倒入到尿液收集瓶1的内部，调节ph≤2，启动密封盖3上的马达7，马达7工作带动输出端转动，输出端转动带动密封箱11内部的第二锥齿轮20转动，由于第二锥齿轮20与第一锥齿轮19相互啮合，第一锥齿轮19与第三锥齿轮21相互啮合，第二锥齿轮20转动带动第一锥齿轮19转动，第一锥齿轮19转动带动第三锥齿轮21转动，第三锥齿轮21转动带动玻璃搅拌杆15和玻璃片搅拌叶16同时转动，玻璃片搅拌叶16转动将尿样与浓硝酸充分融合，同时释放大量的热量，第一锥齿轮19转动带动转动杆13和风扇叶14同时转动，风扇叶14转动将热量和产出的废气排出，加快冷却速度，之后将尿液收集瓶1在-18℃下冷冻保存；
45.在实验测定前，将尿液样本置于室温自然解冻，使用旋涡混合器混合匀质，采用重量法将一定数量的尿液样品加入稀释剂(1％hno3-5％异丙醇溶液)定量稀释10倍，使用旋涡混合器混匀待测，使用半定量分析方法对尿液中需检测元素进行初步测定，各元素在标准曲线中的浓度范围如下：cr，mn，co，ni，cd，cs，ba，tl和pb为0.05、0.1、0.5、1、2μg/l；li，al，fe，cu，as和se为0.5、1、2、5、10μg/l；zn、sr为5、10、20、50、100μg/l；
46.使用1μg/l质谱调谐液和10μg/l异丙醇加标溶液对仪器进行调谐校准，并通过对射频功率、雾化器流速和进样速度等重要参数进行正交实验，选出灵敏度最大化、氧化物产率和双电荷产率较小的条件；
47.由等离子体所引入的ar离子和尿液样本中所含的c、h、o、n、c1相结合所形成的多原子离子干扰，影响检测结果的准确度，如12c15n+干扰27al，40ar12c+干扰52cr，40ar16o+干扰56fe，40ar38ar+干扰78se等。本实验采用集成式碰撞反应池技术，通过在截取锥中引入碰撞气he和反应气h2，可有效地减少多原子离子的干扰。固定仪器的其他工作参数，以20ml/min为步长，在0～160ml/min范围内调节碰撞反应气流量，对10μg/l标准溶液和标准空白进行扫描。用背景等效浓度(bec)和信背比(s/b)作为优化评价指标；
48.尿液样本存在高盐基质，在分析过程中会导致基质效应和仪器信号漂移，影响测定结果的准确性和稳定性，需采用内标法进行校正；
49.常用内标元素有45sc、103rh、115in、185re、209bi等，由于尿样本底里含有少量的45sc和209bi，因此选择采用103rh、115in和185re三种混合内标元素对分析元素进行分别校正(103rh校正al、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、as、se和sr；115in校正cd、cs和ba；185re校正tl和pb)。使用y型三通阀将50μg/l内标混合溶液与样品按照1:1比例在线加入；
50.用1％(v/v)hno3溶液定容，配制10μg/l异丙醇体积分数为0％～6％(v/v)的加标溶液，使用增敏系数(rsi)考察其对测定元素信号强度的影响，当体积分数为5％时，所有元素的增敏效果均达到了最强，相比于纯水中元素的信号值增强了1.5～10倍，此后呈下降趋势。最终选择在1％hno3中加入5％(v/v)异丙醇作为稀释剂；
51.在优化的仪器条件下，以稀释剂作为空白溶液，连续10次独立重复测量，以测得值3倍和10倍标准偏差所对应的浓度分别来计算检测限和定量限，各元素的检测限为0.0008～0.4418μg/l，定量限为0.0028～1.4727μg/l，且17种微量元素在标准曲线的工作范围内呈良好的线性关系，相关系数r2均大于0.999，满足尿液中微量元素的分析要求；
52.取多人混合尿液，分别加入一定体积不同确定浓度的标准溶液，在一天内独立重
复检测6次,计算被测元素的加标回收率和相对标准偏差，所测元素的加标回收率在83.6％～110.5％之间，精密度均小于5％，表明本方法对实际尿样的定量分析稳定可靠；
53.采用本方法对尿样标准物质seronorm trace elements urine l-1/l-2分别进行测定，各元素的测定值均在参考值范围内，说明本方法可以满足尿液样品中微量元素的准确定量；
54.采用本方法对30例健康志愿者尿样中17种微量元素进行测定，每份样品平行测定3次，取平均值。
55.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。