液相色谱—质谱联用仪的日常维护与管理

2021-11-19闫国栋程瑛琨汤海峰滕利荣

中国教育技术装备 2021年2期

关键词：液相色谱

闫国栋程瑛琨汤海峰滕利荣

摘要液相色谱—质谱联用仪是分离分析复杂有机混合物的有效工具。结合多年的大型设备管理经验，探讨Waters液相色谱—质谱联用仪（H-CLASS-TQ-S）的日常管理与维护保养，旨在提高仪器使用效率，更好地服务于教学与科研工作。

关键词大型仪器设备;液相色谱—质谱联用仪;仪器管理;实验室智慧化管理系统

中图分类号：G482 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）02-0023-03

Routine Maintenance and Management of LC-MS//YAN Guo-dong， CHENG Yingkun， TANG Haifeng， TENG Lirong

Abstract Liquid chromatography-mass spectrometry is an effective way to separate and analyze complex organic mixtures. Combined with many years of large-scale equipment management experience， this paper discusses the daily management and maintenance of the Waters LC-MS （H-CLASS-TQ-S）， aiming at improving the use effi-ciency of the instrument， better service for teaching and scientific re-

search.

Key words large-scale instrument and equipment; liquid chromato-

graphy-mass spectrometry; instrument management; intelligent labo-

ratory management system

0 前言

高校拥有的大型仪器是其办学实力的体现，是高校开展教学或科研等基本职能的基础。随着高教事业的不断发展，特别是“双一流”学科建设的不断推进，大型仪器设备的引进也成为学科建设的重要内容。为促进学科发展，合理配置大型仪器资源，吉林大学生命科学学院引进Waters

的ACQUITY UPLC H-CLASS超高效液相色谱与Xevo TQ-S三重四极杆质谱，实现液质联用。该仪器（液相色谱—质谱联用仪，以下简称液质联用仪）面向校内外师生开放使用，充分实现优质资源共享。

设备的日常维护与管理，是提高设备使用率、充分发挥其使用效益的关键。本文结合吉林大学国家级生物实验教学示范中心多年的建设与改革经验，从仪器的共享管理、维护与保养等方面进行总结介绍[1-2]。

1 开放共享与日常管理

加强仪器培训，完善使用考核操作培训与考核是仪器开放使用的前提，是保证使用质量和使用安全的重要环节。为保证仪器的正常运行，培訓与考核流程如下。

1）设备安装时的培训。设备安装时，设备操作人员全程同厂家工程师一起进行安装，了解安装流程，了解日常维护保养的注意事项，掌握易损耗材的更换步骤。仪器安装测试完成后，将工程师的技术培训分为三阶段完成。

①采用讲座的方式，工程师先对仪器的功能等进行全面介绍，再通过上机训练，让师生详细了解仪器组成，掌握仪器硬件、软件的基础操作流程。

②在使用一段时间后（约三个月），邀请工程师上门进行一次深度培训，对仪器使用过程中遇到的问题进行现场答疑与讲解。

③在能够熟练使用仪器后，再次邀请技术工程师进行仪器功能开发培训，充分发挥液质联用仪在教学和科研中的作用。同时，鼓励教师积极参加厂家举办的培训班，巩固设备使用技术、提高仪器管理水平[3]。

2）日常运行中的培训与考核。学生对仪器操作的掌握程度决定了仪器的使用寿命和效益，对仪器的稳定运行起着关键作用，因此，对学生定期进行仪器操作的培训与考核就显得尤为重要。由设备管理教师定期发布培训计划，有使用液质联用仪意向的学生先进行报名参加培训，熟读仪器相关使用、维护等资料，根据报名人数安排2～3次集中培训。在培训过程中，教师会对仪器进行全方位讲授，包括仪器的原理、构造、使用方法和注意事项等知识。培训结束后进行仪器的使用考核，为考核合格者发放仪器使用合格证，其才有资格使用仪器[4-6]。在学生实验过程中，设备管理教师不定期检查仪器使用情况，发现违规操作及时纠正，监督指导学生正确使用仪器并及时做好使用情况登记。

加强仪器管理，完善管理制度为了提高仪器的使用效率，延长使用寿命，营造有利的实验环境，制定《液质联机室管理规定》《仪器设备培训、考核、使用管理规定》《实验室开放实施细则》等管理制度;将质谱的使用注意事项塑封于仪器旁，便于使用过程中及时查看，减少人为使用故障;根据液质联用仪的特性制作专用的仪器使用记录本。以完善的管理制度为基础，结合精细化的日常仪器管理，有利于提高仪器的使用寿命及使用效率。

利用信息化系统，加强开放运行管理为合理利用仪器资源，提高液质联用仪的管理水平，仪器的使用采取预约制，利用实验室智慧化管理系统实现信息化管理。可以通过系统进行在线查询仪器相关技术参数、在线使用预约，自主选择使用时间等操作，充分利用管理平台的信息优势与管理优势，提高开放共享效率（见图1、图2）。

建立完备的档案库，规范配件管理仪器档案与配件是仪器设备的重要组成部分，是仪器设备顺利运行的保障。为了规范管理，建立专门的设备档案库和配件库，设备档案包括采购标书、购买合同等资料，配件包括密封圈、毛细管等常用维修维护设备，由专人负责归档与借还;结合本单位的仪器配件管理平台，实现实验室配件管理的规范化、信息化，不仅节约了仪器的配套成本，而且提高了设备管理的工作效率，保证了仪器的高效运行[7-9]。

2 液质联用仪的维护与保养

液相系统

1）流动相。UPLC需使用色谱级别或质谱级别的流动相，在配制过程中要防止发生污染。因为塑料瓶中可能含有增塑剂，所以不要在塑料瓶中储存流动相，需将流动相存储于干净的琥珀色或棕色的硼硅玻璃溶剂瓶中，防止微生物生长。同时，每隔24～48 h更换一次旧的100%含水流动相，以避免流动相长菌。制备或储存流动相的玻璃器皿在使用前可先用有机溶剂冲洗，再用水冲洗，也可以用实验用的流动相进行清洗;不可使用去污剂或洗洁精进行清洗。

如需在流动相中添加缓冲液，可添加甲酸铵、乙酸铵等挥发性的盐，尽量不使用非挥发性的盐（磷酸盐、柠檬酸

盐等），因为非挥发性的盐会在离子源部分结晶，造成雾化管堵塞等，甚至在质谱中很难除掉。此外，表面活性剂、高浓度的TFA等会抑制电喷雾的电离，液相的流动相中应尽量避免[10-11]。

2）色谱柱。UPLC的色谱柱有多种类型，如BEH、CSH、HSS等，需根据实验要求选择合适的色谱柱，并清楚所选色谱柱的耐受pH、压力、流速等参数。新色谱柱在使用前一般要进行活化，可按照说明书上的方法进行活化。在进样前，要先平衡色谱柱，可采用初始流动相平衡20倍的柱體积的方法进行平衡。平衡要充分，若平衡不充分，可能会引起保留时间的漂移。实验完成后，应根据色谱柱的使用说明或维护指南，对色谱柱进行冲洗保存。如更换或长时间不用色谱柱，可根据说明书要求，将柱子保存在100%有机相或95/5有机相/水溶液中（有机相一般为乙腈或甲醇），以延长色谱柱的使用寿命;不可将色谱柱保存在缓冲盐流动相条件下，将柱子两端的堵头拧紧以防止柱床干涸[12]。

另外，UPLC在色谱柱前有在线过滤器，内有筛板。当出现柱压太高、柱效下降或分离度下降等现象时，有可能是固体颗粒物质堵塞了在线过滤器的筛板，需要清洗筛板。可将筛板取下后，用水和甲醇各超声10 min后，装回继续使用;如超声后效果不明显，在排除管路堵塞、色谱柱堵塞等因素后，可以考虑更换筛板。

质谱系统

1）离子源。当样品锥孔和锥孔气体喷嘴明显变脏，或灵敏度明显下降时，应对其进行清洗。可在实验结束后，用无尘纸蘸取1∶1的甲醇/水溶液进行擦拭;也可将离子源拆解取下，使用1∶1的甲醇/水溶液进行超声处理30 min，晾干或用氮气吹干后再进行安装[13-15]。若污染不严重，也可仅对采样锥孔进行超声处理。为避免密封圈老化，不要用有机溶剂清洗密封圈。如果毛细管或探头尖出现不可恢复的阻塞、有划痕或遭到损坏时，需及时清洗或更换，更换时要注意毛细管尖端的位置要与原先位置保持一致。

2）离子源密封圈。为避免过多的溶剂蒸气渗漏，气体密封圈、探头密封圈等可以一年一换。用专用的O形圈拆卸工具拆卸密封圈，在安装新的密封圈时，要确保密封圈的底部在密封槽中正确放置。

3）真空泵。仪器配备的为Edwards无油涡旋泵，无须换油，但在使用一年左右应更换密封条（Tip Seal）一次。如配备常规机械泵，需要每周检查一次机械泵运行状态;连续工作3000 h或泵油明显变色时，需要更换机械泵油。ESI源需每周振气一次，APCI源需每天振气一次。

4）氮气排放阀瓶。应每天检查仪器排放管路中的排放阀瓶，如装满约10%，先停止液相流速后进行清空。

5）质谱清洗管路。在使用质谱进样系统时，注意灌注质谱注射器，棕色细管要在洗液液面以下。

6）质谱重启。质谱前端面板有软启按键，翻开上层挡板，会看到reset小孔，用合适细管伸进小孔中，下压2～3 s，完成质谱软启动，可以解决死机及部分故障现象。如果软启动无法解决问题，可尝试硬启动。在质谱后面板底部凹槽处有两个银色钮，正常都是朝上。执行重启时，先扳下上面银钮，等几秒，再扳下下面银钮，仪器断电，等30 s，扳回下面银钮，等4～5 min，扳回上面银钮，完成硬启动重启。

7）氮气失败。氮气流量不足会报氮气失败，在排查氮气源没有问题的情况下，到MS TUNE界面GAS选项的下拉菜单里选择reset nitrogen test failure（黑色），可以解决该报错问题。

除以上事项外，若长时间反复使用或者更换不同的分析化合物时，可能会引起质量数出现偏差，造成仪器灵敏度下降，需要对四级杆部分进行校正和维护。对于四级杆等核心部件的维护，应联系厂家工程师上门进行。

氮气发生器液质联用仪配备的PEAK氮气发生器，在日常使用中要定期进行废水的排放。另外，需要定期维护发生器和更换滤芯，避免因氮气原因影响仪器灵敏度。

3 结语

贵重仪器设备在高校实验教学和科研中具有重要的作用。本文对液相色谱—质谱联用仪的开放共享与维护管理进行了积极探索，管理人员应加强日常维护管理，提高仪器使用率，延长使用寿命，加快推进仪器开放共享，更好地服务于教学和科研。

参考文献

[1]闫国栋，姜丽艳，李帅，等.高校大型仪器设备管理的探索[J].中国教育技术装备，2015（16）：26-28.

[2]徐晓雅，陈鑫，邓惠婷，等.液质联用技术的应用与发展[J].广州化工，2020（6）：47-49.

[3]姜丽艳，闫国栋，杜映达，等.AKTA蛋白纯化系统的开放共享与维护管理[J].分析测试技术与仪器，2019（1）：57-60.

[4]闫国栋，姜丽艳，刘艳，等.实践教学仪器设备共享平台的建设与管理[J].中国教育技术装备，2015（14）：28-30.

[5]宋妮，张秀丽，王聪，等.质谱实验室大型仪器设备开放共享的实践与探索[J].分析测试技术与仪器，2018（1）：57-60.

[6]汤海峰，程瑛琨，孟令军，等.面向本科生开放大型仪器的实践[J].实验技术与管理，2015（11）：269-272.