用在质谱系统和方法中的采样探头的排出流增压技术方案

本文提供了用于将液体样品输送到离子源以用于产生离子并随后通过质谱进行分析的方法和系统。根据本教导的各种方面，提供了基于MS的系统和方法，其中样本可以被接收在采样探头的开放端口内并经由喷射泵组件被连续地输送至离子源以用于随后的质谱分析。送至离子源以用于随后的质谱分析。送至离子源以用于随后的质谱分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用在质谱系统和方法中的采样探头的排出流增压
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2020年10月13日提交的、标题为“用在质谱系统和方法中的采样探头的排出流增压”的美国临时申请第63/091,160号的优先权，其整体通过引用并入本文。


[0003]本教导一般地涉及质谱，并且更具体地涉及用于质谱系统和方法的采样接口。

技术介绍

[0004]质谱(MS)是一种用于确定测试物质的元素组成的分析技术，具有定性应用和定量应用两者。MS可以用于识别未知化合物，确定分子中元素的同位素组成，通过观察特定化合物的碎裂来确定其结构，以及量化样品中特定化合物的量。鉴于其灵敏度和选择性，MS在生命科学应用中尤其重要。
[0005]在复杂样品基质(例如，生物、环境和食品样品)的分析中，许多当前的MS技术需要在感兴趣分析物的MS检测/分析之前对样品执行大量的预处理步骤。这样的预分析步骤可以包括样品收集和准备(例如，分析物与基质的分离、浓缩、分馏以及如果必要的话的衍生化)。例如，在MS分析之前使用高效液相色谱(HPLC)纯化和/或分离分析物是常见的，尽管这样的步骤可能降低通量、引入潜在的错误源和/或增加稀释度。估计例如整个分析过程的多于80％可能花费在样品收集和准备上，以便使得能够经由MS检测分析物或去除样品基质内包含的潜在干扰源。
[0006]如范伯克尔(Van Berkel)等人在《质谱快讯(Rapid Communications in Mass Spectrometry)》的29(19):1749
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1756中的标题为“用于液体引入大气压电离质谱的开放端口采样接口(An open port sampling interface for liquid introduction atmospheric pressure ionization mass spectrometry)”的文章(其教导被整体并入)中所例示的，已引入了一种采样接口，该采样接口允许将样品滴和/或固相微萃取(SPME)装置引入到对大气开放的采样端口的溶剂中，并且该采样接口可以直接耦合到MS系统的离子源。一般地，SPME装置包括具有涂覆有萃取相的表面的基底，当该装置被插入样品中时，样品中的分析物可以被优先吸附到萃取相上，从而基本上将采样、样品准备和萃取集成到单个步骤中。例如，通过将生物相容性SPME装置直接短时间插入到组织、血液或其他生物基质中，可以发生感兴趣分析物的原位提取。此外，SPME装置可以用于使用少量收集的样品(例如，样品分装)执行体外分析。尽管潜在地减少了复杂的样品准备(例如，通过消除HPLC的使用)，但使用像由范伯克尔描述的这种采样接口可能仍然受到限制，因为样本被提供给其中溶剂与空气(例如，在大气压下)相接并提供流驱动力的“开放端口”。
[0007]因此，仍然需要改进的开放端口采样接口和包含其的系统。

技术实现思路

[0008]本文提供了用于将液体样品输送到离子源以用于产生离子并随后通过质谱进行
分析的方法和系统。根据本教导的各种方面，提供了基于MS的系统和方法，其中包含一种或多种感兴趣分析物(例如，液体样品滴、SPME基底)的样本可以被接收在开放端口内并被连续地输送到离子源以用于后续的质谱分析(例如，在采样接口和离子源之间没有LC柱的情况下)。在一些常规的开放端口系统中，喷雾器气体(通常用于在从ESI源排放期间产生和成形喷雾羽流)也可以用于经由文丘里效应驱动来自开放端口的流。然而，在这种常规系统中，由于在开放端口和喷雾器喷嘴之间由气体驱动的文丘里效应产生的压差，在开放端口采样接口中使用的液体的流速和/或粘度可能受到限制。与这种常规系统不同，根据本教导的各种方面的方法和系统利用喷射泵组件(例如，喷射泵)以使得即使抵抗更高的流动阻力和在更高的流速下也能从这样的开放端口采样，同时最小化对分析物的稀释。在各种方面中，可以经由在开放端口的液体排出导管下游添加“动力”流来调节(例如，增加)来自开放端口的采样空间的流。与可能导致在合并的上游的现有流束的流量减少或甚至逆流的将附加流合并到现有流束中的常规合并不同，本教导利用射流夹带过程来增加合并的上游的现有流束的流量。也就是说，在排出导管的下游添加动力流仍然有效增加了通过其中(和自开放端口)的流量。这样，根据本教导的各种方面的方法和系统可以基本上分离采样接口内的流体流与喷雾器气体的提供，由此允许采样条件(例如，样品液体的流速)和电离条件(例如，喷雾器气体的流速)两者针对它们不同的功能均被更好地优化。
[0009]根据本教导的各种方面，提供了一种用于分析样本的化学组成的系统，该系统包括具有开放端口的采样探头和喷射泵组件，该开放端口包含其内可以接收样本的液体，该喷射泵组件用于将包括液体和动力流体的样品混合物输送到离子源以用于由其电离，并最终用于质谱分析。在各种方面中，采样探头可以包括具有开放端的外部壳体和在外部壳体内的液体供应导管，该液体供应导管从入口端(例如，被配置为耦合到液体供应源)延伸到出口端，该出口端被配置为将液体输送到壳体的开放端处的采样空间。采样空间包括用于将样本接收在采样空间中的液体内的液
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气界面。采样探头还可以包括在外部壳体内的液体排出导管，该液体排出导管从入口端延伸到出口端，该入口端被配置为运输来自采样空间的液体。系统还可以包括喷射泵体和喷嘴，该喷射泵体限定与液体排出导管的出口端流体连通的抽吸室，该喷嘴被配置为以大于大约一个大气压的压强将动力流体排放到抽吸室中。样品导管从抽吸室延伸到出口端并被配置为将样品混合物从抽吸室运输到与质谱仪的采样孔连通的电离室，其中，将动力流体排放到抽吸室中被配置为从液体排出导管抽取液体以便形成样品混合物。在各种方面中，动力流体可以处于液态、气态或其混合下。
[0010]根据本教导，离子源可以具有各种配置，但是在一些方面中，离子源可以被配置为在其中产生电场的同时将样品混合物排放到电离室中。例如，在典型的ESI过程中，液体样品被连续地从导电毛细管内排放到电离室中，同时毛细管和对电极之间的电势差在电离室中产生强电场，从而对液体样品充电。如果施加在液体表面的电荷足够强以克服液体的表面张力，则这个电场使从毛细管排放的液体分散成被拉向对电极的多个带电的微液滴(即，粒子试图分散电荷并返回到较低的能量状态)。随着微液滴内的溶剂在电离室中的去溶剂化期间蒸发，带电的分析物离子然后可以进入对电极的采样孔，用于后续的质谱分析。在一些示例方面中，样品导管的出口端延伸到电离室中并且是导电的，例如使得可以当样品混合物从其排放时将电势施加到样品导管的出口端。替代地，在一些方面中，样品导管的出口端可以被配置为耦合到离子源探头(例如，导电毛细管)以用于将样品混合物排放到电离室
中。
[0011]从抽吸室延伸的样品导管可以具有各种配置，但如上所提到的被配置为将样品混合物从抽吸室运输到与质谱仪的采样孔连通的电离室。在一些示例方面中，样品导管可以包括会聚部分，该会聚部分从与抽吸室相邻的上游端延伸至下游端并呈现出沿其长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分析样本的化学组成的系统，包括：采样探头，所述采样探头包括：外部壳体，所述外部壳体具有开放端；液体供应导管，所述液体供应导管在壳体内，所述液体供应导管从入口端延伸到出口端，该入口端用于耦合到液体供应源，该出口端被配置为将液体输送到所述壳体的开放端处的采样空间，其中采样空间包括用于将样本接收在样品空间中的液体内的液
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气界面；和液体排出导管，所述液体排出导管在所述壳体内，所述液体排出导管从入口端延伸到出口端，该入口端被配置为运输来自采样空间的液体；喷射泵体，所述喷射泵体限定与所述液体排出导管的出口端流体连通的抽吸室；喷嘴，所述喷嘴被配置为以大于大约一个大气压的压强将动力流体排放到抽吸室中；以及样品导管，所述样品导管从所述抽吸室延伸到出口端，所述样品导管被配置为将样品混合物从抽吸室运输到与质谱仪的采样孔连通的电离室，其中，将动力流体排放到所述抽吸室中被配置为从所述液体排出导管抽取液体以便形成样品混合物。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品导管的出口端延伸到电离室中并且是导电的。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品导管的出口端被配置为耦合到离子源探头以用于将样品混合物排放到所述电离室中。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品导管包括会聚部分，所述会聚部分从与所述抽吸室相邻的上游端延伸到下游端并呈现出沿其长度减小的横截面积，所述会聚部分呈现出相对于抽吸室的横截面积减小的横截面积。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述样品导管包括扩散器部分，所述扩散器部分从上游端延伸到下游端并呈现出沿其长度增加的横截面积，所述扩散器部分被布置在所述会聚部分的下游。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述样品导管包括在所述会聚部分和布置在所述会聚部分下游的扩散器部分之间的喉部，所述喉部呈现出沿其长度基本上恒定的横截面积，该横截面积小于所述会聚部分的上游端和所述扩散器部分的下游端的横截面积。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述喷嘴被配置为在从大约0.1psi至大约15,000psi的范围中的驱动压强下将动力流体排放到所述抽吸室中。8.根据权利要求7所述的系统，还包括压强调节器，所述压强调节器被配置为调节排放到所述抽吸室中的动力流体的压强。9.根据权利要求1所述的系统，其中在所述样品导管的至少一部分内的样品混合物的压强大于一个大气压。10.根据权利要求9所述的系统，其中在所述样品导管的所述一部分内的样品混合物的压强在从大约0.1psi至大约10,000psi的范围中。11.根据权利要求1所述的系统，其中通过所述喷嘴的动力流体的体积流速小于通过排出导管的出口端的液体的体积流速。12.根据权利要求1所述的系统，其中通过所述喷嘴的动力流体的体积流速等于或大于
通过排出导管的出口端的液体的体积流速。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述采样探头还包括至少部分地布置在所述外部壳体内的内部毛细管，其中所述内部毛细管限定供应导管和排出导管中的一者，并且其中所述内部毛细管的外壁和所述外部壳体的内壁之间的空间限定供应导管和排出导管中的另一者。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述外部壳体包括从近端延伸到与所述采样空间相邻的远端的外部毛细管。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述内部毛细管的远端相对于所述外部壳体的远端是凹入的。16.根据权利要求1所述的系统，其中样本包括流体滴。17.根据权利要求1所述的系统，其中样本包括其上吸附有一种或多种分析物的样品基底，并且其中所述液体供应源包括解吸溶剂。18.根据权利要求1所述的系统，还包括离子源探头、电离室和质谱仪系统，其中所述离子源探头与所述样品导管的出口端流体连通并...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：DH科技发展私人贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：