核心观点 - 胡斌团队开发了一种智能质谱机器人Lab-on-Robot，集成了微型质谱仪、四足机器人、可切换机械臂采样器和直接离子化技术，用于在危险及放射性环境中远程控制复杂样品的化学分析 [4] - 该机器人实现了自动化实时检测、复杂环境适应力和放射性场景应用三大突破，能够分析气体、气溶胶、液体和固体样品，检测限低至ng/g或ng/mL水平，相对标准偏差RSD<12.0% [8] - 系统通过可切换采样器和直接离子化技术实现了多基质适应性，未来有望替代传统实验室程序 [36] 研究背景与目的 - 传统实验室质谱技术依赖复杂前处理及专业人员操作，无法适应户外危险环境，亟需发展无人化远程控制系统 [7] - 研究目标是开发能够在放射性、有毒或爆炸现场等危险环境中进行实时直接分析的无人系统 [7] 技术突破 - 成功分析空气中的挥发性有毒物质（如DMMP、DS、TP）和气溶胶爆炸颗粒（如TNT、高氯酸钾） [8][28][29] - 直接从原始废水中检出克百威、乐果、毒死蜱、百草枯等高毒性化合物 [8][29][30] - 完成放射性矿石样品的现场化学分析，检测到铀-235/铀-238信号比为0.90%（±0.19） [32][34] 系统组成 - 微型质谱仪（8.5kg）[9] - 商用四足机器狗 [10] - 实验室自制机械臂进样装置 [11] - 高分辨质谱仪、扫描电子显微镜、核辐射探测器等辅助设备 [12][13][14] 采样方法 - 固体样品：通过特制钻头采集矿粉，在200μL混合室中用180μL溶剂萃取 [15] - 液体样品：以0.2mL/s速度泵入PCSI装置 [16] - 气体/气溶胶：以0.2cm³/s速度泵入nESI离子化区域 [17] 应用场景 - 建筑工地、矿区、河边、夜间等复杂环境 [24] - 检测范围包括化学战剂、爆炸物、有毒废水、放射性矿石等 [28][29][32] 技术验证 - 铜矿石中Cu-63/Cu-65同位素实测比值2.26±0.18，与理论值2.24一致 [32] - 铀矿石中检测到[235UO2(NO3)3]-（m/z 403.0）和[238UO2(NO3)3]-（m/z 406.0） [34] - 所有数据均通过高分辨四级杆-轨道阱质谱仪验证 [21] 商业化前景 - 开发方清谱科技专注于现场质谱化学分析，已在公共安全、生物制药、医疗诊断、食品安全等领域提供现场检测方案 [38] - 便携式质谱分析系统为现场化学检测提供了实时准确的解决方案 [38]