CN111373506A - 用于质谱分析的直接采样界面的反馈控制的方法和系统 - Google Patents

用于质谱分析的直接采样界面的反馈控制的方法和系统 Download PDF

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T·R·柯维
刘畅
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Abstract

基于质谱仪的分析系统和方法，其中可以利用反馈控制系统来控制采样探头内的液体流，以调节和/或维持所述采样探头的开放采样端口内的所述液‑气界面的表面轮廓(例如，形状)。所述反馈控制系统可以自动监测和/或检测所述液‑气界面的表面轮廓，并且调节所述采样液体的流速，以确保在连续采样期间引入样本时实验条件保持一致。这些可以为所述离子源提供稳定且可重复的稀释度一致的分析物流，从而提高了通过MS分析生成的数据的可重复性和/或准确性。可以根据特定实验工作流程与所需设置点的变化一起使用(例如，在与采样设置点和清洁设置点相对应的界面之间的自动调节)。

Description

用于质谱分析的直接采样界面的反馈控制的方法和系统
相关申请
本申请要求于2017年11月21日提交的美国临时申请第62/589,075号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本教导总体上涉及质谱，并且更特别地涉及用于质谱系统和方法的采样界面。
背景技术
质谱(MS)是一种分析技术，用于通过定性和定量应用来确定测试物质的元素组成。MS可以用于标识未知化合物，确定分子中的元素的同位素组成，通过观察其裂解确定特定化合物的结构并且定量样本中的特定化合物的量。鉴于其灵敏度和选择性，MS在生命科学应用中特别重要。
在复杂样本基体(例如，生物、环境和食品样本)的分析中，多种当前MS技术要求在对目标分析物进行MS检测/分析之前对样本进行广泛的预处理步骤。此些分析前步骤可以包含采样(即，样本收集)和样本制备(与基体分离，浓缩，分级分离，以及在必要时衍生化)。例如，据估计，整个分析过程的80％以上的时间都可以花在样本收集和制备上，以便实现经由MS的分析物检测或去除样本基体中含有的潜在干扰源，但同时在每个样本制备阶段增加了潜在的稀释和/或误差来源。
在理想情况下，用于MS的样本制备和样本引入技术应快速、可靠、可重复、廉价，并且在一些方面中适于自动化。作为实例，已经开发出各种电离方法，其可以用最少的样本处理(例如，解吸电喷雾电离(DESI)和实时直接分析(DART)，通过将其表面暴露于电离介质(例如，气体或气溶胶)来从样本“擦掉”分析物)从冷凝相样本解吸/电离分析物。然而，此些技术也可能需要复杂且昂贵的设备，并且可能仅适于有限种类的高挥发性小分子。改进的样本引入技术的另一最新实例是“开放端口”采样界面，其中相对未处理的样本可以引入被输送到MS系统的离子源的连续流动的溶剂中，如例如发表于质谱学快报(RapidCommunications in Mass Spectrometry)，29(19)，第1749-1756页(2015)的范伯克尔(VanBerkel)等人的标题为“用于液体引入大气压电离质谱的开放端口采样界面(An open portsampling interface for liquid introduction atmospheric pressure ionizationmass spectrometry)”的文章中所述，其通过引用整体并入。
仍然需要提供灵敏度、简单性、选择性、速度、可重复性和高通量的改进样本引入技术。
发明内容
本文提供了用于改进从具有开放采样端口的采样界面生成的质谱(MS)数据的方法和系统，液体被从所述开放采样端口输送到离子源以进行质谱分析。根据本教导的各个方面，提供了基于MS的系统和方法，其中可以选择性地调节流入和/或流出采样探头的液体(例如，解吸溶剂)的流速，从而维持采样端口内的所需液-气界面。作为实例，根据本教导的各个方面的反馈控制系统可以自动监测和/或检测液-气界面的表面轮廓(例如，形状)(例如，无需人工干预)并调节采样液体的流速，以确保连续采样之间(例如，每次引入样本时)的实验条件保持一致。以这种方式，本文提供的各种系统和方法可以为离子源提供稳定且可重复的稀释度一致的分析物流，从而提高了MS分析的可重复性和/或准确性。另外或可替代地，所述方法和系统可以利用反馈控制，以根据实验工作流程提供根据所需设置点的变化的液-气界面的表面轮廓的自动调节(例如，在多次采样之间的与涡流采样设置点和溢流清洁设置点相对应的界面之间的自动调节)。
根据本教导的各个示范性方面，提供了一种用于分析样品的化学组成的系统，所述系统包括：储存器，其用于储存液体；和采样探头，其具有开放端，所述开放端部分地限定了样本空间，所述样本空间被配置成从所述储存器接收所述液体，所述样本空间内的所述液体进一步被配置成通过所述开放端接收样本的一或多种分析物。所述系统可以进一步包括泵，其用于经由所述样本空间将所述液体从所述储存器输送到离子源，其中所述离子源被配置成将夹带有所述一或多种分析物的所述液体排放到与质谱仪的采样孔流体连通的电离室中。所述系统可以另外包含检测器，其用于生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的表面轮廓的数据；和控制器，其被配置成基于所述表面轮廓数据生成控制信号，以调节所述液-气界面的所述表面轮廓。在各个方面中，所述控制器可以被配置成将所述表面轮廓数据与参考表面轮廓进行比较，并生成用于调节所述采样探头内的液体的流速的控制信号，从而在必要时根据所述参考表面轮廓调节所述液-气界面的所述表面轮廓。作为实例，由所述控制器生成的所述控制信号可以被配置成通过调节由所述泵提供的液体的流速和围绕所述离子源的所述排放端的雾化器气体的流速中的一种来调节所述采样探头内的液体的流速，从而调节所述液-气界面的所述表面轮廓。
所述样本空间内的所述液体可以以多种方式接收其中的所述分析物。作为非限制性实例，所述样本可以包括含有一或多种分析物的液体样本，可以将其引入(例如，通过碰触、注射、插入、吸移、声学注射(acoustically injected)等)到所述样本空间内的所述液体中。可替代地，在一些方面中，所述样本可以包括样本基板(例如，固相微萃取(SPME)基板)，所述样本基板可以吸附有一或多种分析物。在各个方面中，从所述储存器流出的所述液体可以包括解吸溶剂，使得当插入所述样本空间内的所述解吸溶剂中时，所述分析物从所述样本基板解吸。
所述检测器可以具有多种配置，但是通常被配置成生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的所述表面轮廓的数据。作为非限制性实例，所述检测器可以包括光学检测器、电容性检测器、超声检测器和图像检测器中的至少一种。
响应于检测到的表面轮廓，所述控制器可以被配置成以多种方式调节所述表面轮廓。作为实例，所述控制器可以可操作地连接到泵，并且可以被配置成通过调节由所述泵提供给所述样本空间的液体的流速来调节所述采样探头内的液体的流速。另外或可替代地，所述系统可以进一步包括雾化器气体源，所述雾化器气体源用于提供围绕所述离子源的所述排放端的雾化气体流，其中所述控制器可操作地连接到所述雾化器气体源，从而控制其流速。在此些方面中，所述控制器可以被配置成通过控制提供给所述离子源的所述排放端的雾化气体的流速来调节所述采样探头内的液体的流速。
所述采样探头可以具有多种配置，但是通常被配置成通过所述开放端接收含有所述样本空间内的所述液体(例如，解吸溶剂)内的一或多种分析物的所述样本。在各个方面中，所述采样探头可以包括：外毛细管，其从近端延伸到远端；和内毛细管，其从近端延伸到远端并且设置在所述外毛细管内，其中所述内毛细管的所述远端相对于外毛细管的所述远端凹入，从而在所述内毛细管的所述远端、所述外毛细管的内壁的一部分和所述外毛细管的所述远端之间限定所述样本空间。在一些相关方面中，所述内和外毛细管可以限定经由所述样本空间彼此流体连通的解吸溶剂导管和采样导管，所述解吸溶剂导管从被配置成从所述储存器接收所述液体(例如，解吸溶剂)的入口端延伸到终止于所述样本空间处的出口端。所述采样导管可以从开始于所述样本空间处用于从所述样本空间接收夹带有所述解吸分析物的解吸溶剂的入口端延伸到流体耦合到所述离子源的出口端。在某些示范性方面中，所述内毛细管的轴向孔可以至少部分地限定所述采样导管，并且所述内毛细管和所述外毛细管之间的所述空间可以限定所述解吸溶剂导管。在一些相关方面中，所述控制器可以被配置成调节所述采样探头内的解吸溶剂的流速，从而通过调节所述解吸溶剂导管和所述采样导管内的解吸溶剂的流速中的至少一种来将所述表面轮廓维持在参考表面轮廓处。
根据本教导的各个方面的反馈控制系统可以有助于跨多次采样提供可靠、可重复的结果。作为实例，在某些方面中，所述控制器可以被配置成将所述表面轮廓维持在参考表面轮廓处，以进行多个基板的连续插入或液体样本的连续引入(例如，在每次引入样本时)。另外，在一些方面中，所述控制器可以被配置成在所述多个基板的每次插入之间调节所述表面轮廓。作为实例，所述控制器可以被配置成在所述多个基板的每次插入之间的至少一部分持续时间内增加输送到所述样本空间的解吸溶剂的流速，使得解吸溶剂通过所述采样探头的所述开放端从所述样本空间溢出(例如，从而在所述连续插入之间清洁所述采样探头)。此后，所述控制器可以被配置成重新调节流速，使得在下一样本加入期间的所述液-气界面的所述表面轮廓与前一样本相同。
根据本教导的各个示范性方面，提供了一种用于分析样品的化学组成的方法，所述方法包括向采样探头提供液体流，所述采样探头具有开放端，所述开放端部分地限定了样本空间，所述样本空间被配置成接收所述液体并且进一步被配置成通过所述开放端将样本的一或多种分析物接收到所述样本空间内的所述液体中。可以将夹带有所述一或多种分析物的所述液体流从所述样本空间引导到离子源，所述离子源被配置成将所述液体和其中夹带的分析物排放到与质谱仪的采样孔流体连通的电离室中。所述方法可以进一步包括：利用检测器生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的表面轮廓的数据；和基于所述表面轮廓数据，调节所述采样探头内的所述液体的流速，从而调节所述液-气界面的所述表面轮廓。在各个方面中，所述方法可以进一步包括将所述表面轮廓数据与参考表面轮廓进行比较，其中调节所述液-气界面的所述表面轮廓可以包含：调节所述采样探头内的液体的流速，从而根据所述参考表面轮廓调节所述液-气界面处的所述表面轮廓。作为实例，所述参考表面轮廓可以包括圆顶状液-气界面和涡流状液-气界面中的一种。
在某些方面中，由所述储存器提供的所述液体可以包括解吸溶剂，所述方法进一步包括：将吸附有一或多种分析物的第一基板插入到表现为参考表面轮廓的所述样本空间内的所述解吸溶剂中；从所述解吸溶剂去除所述第一基板；和将所述液-气界面的所述表面轮廓调节为所述参考表面轮廓，以将吸附有一或多种分析物的第二基板插入到所述解吸溶剂中。在一些相关方面中，可以通过增加提供给所述采样探头的解吸溶剂的流速来调节所述第一和第二基板的插入之间的所述液-气界面的所述表面轮廓，使得解吸溶剂在所述第一和第二基板的插入之间的至少一部分持续时间内通过所述采样探头的所述开放端从所述样本空间溢出。此后，然后可以调节流速(例如，在没有人工干预的情况下自动调节)以插入所述第二基板。
在各个方面中，基于所述表面轮廓数据调节所述界面的所述表面轮廓可以包括：在调节围绕所述离子源的所述排放端的雾化器气体的流速的同时，维持由所述泵提供的液体的基本上相同的体积流速。
根据本教导的各个示范性方面，提供了一种用于分析样本的化学组成的系统，所述系统包括：储存器，其用于储存液体；和采样探头，其具有开放端，所述开放端部分地限定了样本空间，所述样本空间被配置成从所述储存器接收所述液体，所述样本空间内的所述液体进一步被配置成通过所述开放端接收样本的一或多种分析物。所述系统可以进一步包括泵，其用于经由所述样本空间将所述液体从所述储存器输送到离子源，其中所述离子源被配置成将夹带有所述一或多种分析物的所述液体排放到与质谱仪的采样孔流体连通的电离室中。所述系统可以另外包含超声发射器，其用于将超声能量引导到所述液-气界面；和超声检测器，其用于检测从其反射的超声能量，从而生成指示所述表面轮廓(例如，液位)的数据。所述超声发射器和检测器可以具有多种配置，但是通常被配置成生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的所述表面轮廓的数据。在一些示范性方面中，所述超声发射器和所述超声检测器可以包括集成超声换能器模块。在各个方面中，所述超声发射器和所述超声检测器可以相对于所述液-气界面彼此相对设置，从而分别反射和检测所述采样空间内其中心处的液位。
根据本教导的各个示范性方面，提供了一种用于分析样本的化学组成的方法，所述方法包括向采样探头提供液体流，所述采样探头具有开放端，所述开放端部分地限定了样本空间，所述样本空间被配置成接收所述液体并且进一步被配置成通过所述开放端将样本的一或多种分析物接收到所述样本空间内的所述液体中。可以将夹带有所述一或多种分析物的所述液体流从所述样本空间引导到离子源，所述离子源被配置成将所述液体和其中夹带的分析物排放到与质谱仪的采样孔流体连通的电离室中。所述方法可以进一步包括：利用超声发射器生成超声能量，所述超声能量被引导到所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面；和利用超声检测器检测从所述液-气界面反射的所述超声能量，从而生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的表面轮廓的数据，并基于所述表面轮廓数据，调节所述采样探头内的所述液体的流速，从而调节所述液-气界面的所述表面轮廓。在各个方面中，所述方法可以进一步包括将所述表面轮廓数据与参考表面轮廓进行比较，其中调节所述液-气界面的所述表面轮廓可以包含：调节所述采样探头内的液体的流速，从而根据所述参考表面轮廓调节所述液-气界面处的所述表面轮廓。作为实例，所述参考表面轮廓可以包括圆顶状液-气界面和涡流状液-气界面中的一种。
本文阐述了申请人的教导的这些和其他特征。
附图说明
本领域技术人员将理解，下面描述的附图仅用于说明目的。这些附图并不旨在以任何方式限制申请人的教导的范围。
图1以示意图示出了根据申请人的教导的各个方面的示范性系统，所述系统包括反馈控制系统，所述反馈控制系统用于检测与质谱仪系统的电喷雾离子源交界的采样探头内的液体的表面轮廓。
图2以示意图示出了根据申请人的教导的各个方面的图1的示范性采样界面的另外的细节。
图3A-F示意性地描绘了根据本教导的各个方面的可以检测到的示范性表面轮廓状态。
图4A-B描绘了通过将多个样本连续插入表现为涡流表面轮廓(在低流动状态下)和圆顶状表面轮廓(在高流动状态下)的采样界面而生成的示范性MS数据。
图5描绘了根据本教导的各个方面的反馈控制系统的一个实施方案的示范性示意框图。
图6以示意图示出了根据申请人的教导的各个方面的示范性采样界面，其中在反馈控制系统中利用超声能量来检测采样探头内的液体的表面轮廓。
具体实施方式
将理解，为清楚起见，以下讨论将阐明申请人的教导的实施例的各个方面，但在方便或适当的地方省略某些具体细节。例如，在替代实施例中对相似或类似特征的讨论可以略为简化。为简洁起见，熟知的想法或概念可能也不会详细讨论。技术人员将认识到，申请人的教导的一些实施例在每个实施方案中可能不需要某些具体描述的细节，在本文阐述这些细节仅仅是为了提供对实施例的透彻理解。类似地，将显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，根据公知常识，所描述的实施例可以易于更改或改动。以下对实施例的详细描述不应被视为以任何方式限制申请人的教导的范围。
根据申请人的教导的各个方面，本文提供了基于MS的分析系统和方法，其中可以利用反馈控制系统来控制采样探头内的液体流，从而调节和/或维持采样探头的开放采样端口内的液-气界面的表面轮廓(例如，形状)。作为实例，根据本教导的各个方面的反馈控制系统可以自动监测和/或检测液-气界面的表面轮廓(例如，无需人工干预)，并调节采样液体的流速，以确保在连续采样的样本引入时实验条件保持一致。以这种方式，本文提供的各种系统和方法可以为离子源提供稳定且可重复的稀释度一致的分析物流，从而提高了通过后续MS分析生成的数据的可重复性和/或准确性。
图1示意性地描绘了根据申请人的教导的各个方面的示范性系统10的一个实施例，所述系统10用于对在采样探头30的开放端内接收的分析物进行电离和质量分析，系统10包含基于反馈的控制系统，所述控制系统被配置成控制采样探头30的开放端内的液-气界面的表面轮廓。如图1中所示，示范性系统10通常包含采样探头30(例如，开放端口探头)，所述采样探头30与用于将含有一或多种样本分析物的液体(例如，经由电喷雾电极64)排放到电离室12中的雾化器辅助离子源60流体连通；和质量分析器70，所述质量分析器70与用于对由离子源60生成的离子进行下游处理和/或检测的电离室12流体连通。流体处理系统40(例如，包含一或多个泵43和一或多个导管)提供了液体从储存器50到采样探头30以及从采样探头30到离子源60的流动。例如，如图1中所示，储存器50(例如，含有液体、解吸溶剂)可以经由供给导管流体耦合到采样探头30，液体可以由泵43(例如，往复泵、正排量泵(例如，旋转泵、齿轮泵、柱塞泵、活塞泵、蠕动泵、隔膜泵)或其他泵(例如，重力泵、脉冲泵、气动泵、电动泵和离心泵)，所有均作为非限制性实例)以选定体积流速通过供给导管输送。如以下所详细讨论，流入和流出采样探头30的液体流存在于开放端处可及的样本空间内，使得可以将一或多种分析物引入样本空间内的液体中，并且随后输送到离子源60。如图所示，系统10包含检测器90和可操作地与其耦合的控制器80，所述检测器90用于生成指示液-气界面的表面轮廓(例如，形状)的数据，从而接收数据并调节采样探头30内的液体的流速。根据本教导的各个方面，作为非限制性实例，由控制器80生成的控制信号可以通过控制泵43的速度和/或由雾化器气体源63提供给电喷雾电极64的出口端的雾化器气体的流速来自动将表面轮廓维持和/或调节为所需轮廓(例如，无需人工干预)。
将理解，控制器80可以根据本教导以多种方式实施，但是通常包括一或多个处理器，所述处理器被配置成分析指示液-气界面的表面轮廓的数据和/或生成如本文另外讨论的用于控制系统10的元件的操作的控制信号。作为非限制性实例，控制器80可以是数字控制器的形式，所述数字控制器被配置成处理(例如，经由算法)由检测器90提供的数据并且提供对表面轮廓的实时调节。根据本教导的某些方面，控制器可以包括数字处理器，其执行存储器中含有的一或多个指令序列，所述指令序列可以从另一计算机可读媒体(例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任何其他磁性媒体、CD-ROM、数字视频光盘(DVD)、蓝光光盘、任何其他光学媒体、拇指驱动器、存储卡、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或卡匣、或计算机可以从中读取的任何其他有形媒体)读入存储器。存储器中含有的指令序列的执行使处理器进行本文所述的过程。可替代地，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令相结合来实施本教导。因此，本教导的实施方案不限于硬件电路系统和软件的任何具体组合。在各个实施例中，控制器80可以通过网络连接到一或多个其他计算机系统以形成联网系统。所述网络可以包含专用网络或公共网络(例如，因特网)。在联网系统中，一或多个计算机系统可以存储数据并将其提供给其他计算机系统。在云计算场景中，存储和提供数据的一或多个计算机系统可以被称为服务器或云。一或多个计算机系统例如可以包含一或多个web服务器。例如，向服务器或云发送数据或从服务器或云接收数据的其他计算机系统可以被称为客户端或云装置。
检测器90可以是本领域已知的以及根据本教导进行修改的任何检测器，但是通常被配置成生成指示采样探头的开放端处的液-气界面的表面轮廓的数据，包含光学检测器、电容性检测器、超声检测器和图像检测器(作为非限制性实例)。例如，在一些方面中，检测器90可以是图像检测器，例如相机或CCD(包含分离式CCD)，其被配置成对采样探头的开放端处的液-气界面成像。在此些方面中，由检测器生成的图像可以被数字化和/或传输到用于图像处理的控制，以根据本教导进行表面轮廓的确定(例如，经由与来自图像库的参考图像或所需表面轮廓进行比较)并在必要时提供调节。然后，可以由检测器90获取另一图像，并且重复(连续或间歇地)分析和控制过程。作为非限制性实例，光学检测器可以另外包括照明源(例如，LED、激光器等)，以增强图像或使其在照明有变动的情况下保持一致。在各个方面中，光源可以被配置成照明以将CCD相机上的直接图像或散射信号收集到多个光子检测器上。将理解，可以包含另外的光学器件以放大投影到相机上的图像，从而提供改进的控制反馈信号。另外，如下面参考图6所详细讨论，另一非限制性实例利用超声发射器，所述超声发射器被配置成生成指向液-气界面的超声信号，其中从界面反射的超声波由检测器90检测，指示开放端内的液位。
继续参考图1，离子源60可以具有多种配置，但是通常被配置成生成从采样探头30接收的液体(例如，解吸溶剂)内含有的分析物。在图1中描绘的示范性实施例中，可以包括流体耦合到采样探头30的毛细管的电喷雾电极64终止于出口端，所述出口端至少部分地延伸到电离室12中并且在其中排放解吸溶剂。如本领域技术人员根据本教导将理解，电喷雾电极64的出口端可以将解吸溶剂原子化、气雾化、雾化或以其他方式(例如，用喷嘴喷出)排放到电离室12中，以形成样本羽流，所述样本羽流包括多个通常指向帘板孔14b和真空室采样孔16b(例如，在其附近)的微滴。如本领域中已知，例如当生成样本羽流时，微滴内含有的分析物可以被离子源60电离(即，带电)。作为非限制性实例，电喷雾电极64的出口端可以由导电材料制成并且电耦合到电压源的一个极(未示出)，而电压源的另一极可以接地。因此，样本羽流内含有的微滴可以通过施加到出口端的电压而带电，使得当微滴内的液体或解吸溶剂在去溶剂化期间在电离室12中蒸发时，此些裸露的带电分析物离子就会被释放，并且被带向并通过孔14b、16b，并且被聚焦(例如，经由一或多个离子透镜)到质量分析器70中。尽管离子源探头在本文中通常被描述为电喷雾电极64，但是应当理解，可以将本领域中已知用于电离液体样本的以及根据本教导进行修改的任何数量的不同电离技术用作离子源60。作为非限制性实例，离子源60可以是电喷雾电离装置、雾化器辅助电喷雾装置、化学电离装置、雾化器辅助原子化装置、光致电离装置、激光电离装置、热喷雾电离装置或声波喷雾电离装置。
如图1中所示，示范性离子源60可以任选地包含加压气体源63(例如，氮气、空气或惰性气体)，所述加压气体源63提供围绕电喷雾电极64的出口端与从其排放的液体相互作用的高速雾化气体流，以例如经由高速雾化流和液体样本射流的相互作用来增强样本羽流的形成以及羽流内的离子释放，以便14b和16b进行采样。雾化器气体可以以各种流速提供，所述流速例如在约0.1L/min到约20L/min的范围内，也可以在控制器80的影响下进行控制(例如，经由打开和/或关闭阀65)。根据本教导的各个方面，将理解，可以调节雾化器气体的流速(例如，在控制器80的影响下)，使得可以例如基于雾化器气体和解吸溶剂在其从电喷雾电极64排放(例如，由于文丘里效应)时的相互作用而生成的吸入力/抽吸力来调节采样探头30内的液体的流速。以这种方式，控制器80可以通过调节用于控制雾化器气体的压力或流速的泵和/或阀65中的一或多个来根据本教导的各个方面另外或可替代地控制采样探头30内的解吸溶剂的流速。作为非限制性实例，控制器80可以被配置成在考虑到实验条件的变化(例如，温度效应、泵43的不稳定性、溶剂/样本组成的变化(例如，导致流入样本空间35的液体样本的溶剂/样本粘度、引入速度/体积的变化))的同时，通过调节从雾化器源63提供的雾化器气体流来将由泵43提供的液体的流速维持为基本上恒定，从而根据本教导调节采样探头30内的液体流。可替代地或另外，将理解，可以在控制器的影响下调节泵43的流速，从而调节和/或保持液-气界面的表面轮廓。例如，在由于离子源60或电离室12内的状态而未提供雾化器气体或雾化器气体压力必须保持固定的实施方案中，控制器80可以通过提升或降低泵43的速度来修改液-气界面的表面轮廓。
在所描绘的实施例中，电离室12可以维持在大气压下，但是在一些实施例中，电离室12可以被排空到低于大气压的压力。电离室12通过具有帘板孔14b的板14a与气帘室14隔开，电离室12内的从基板20解吸的分析物可以随着解吸溶剂从电喷雾电极64排放而电离。如图所示，容纳质量分析器70的真空室16通过具有真空室采样孔16b的板16a与帘室14隔开。通过借助一或多个真空泵端口18排空，帘室14和真空室16可以维持在一或多个选定压力下(例如，相同或不同的亚大气压、低于电离室的压力)。
本领域技术人员根据本文的教导还将理解，质量分析器70可以具有多种配置。通常，质量分析器70被配置成处理(例如，过滤、分类、解离、检测等)由离子源60生成的样本离子。作为非限制性实例，质量分析器70可以是三重四极杆质谱仪或任何其他本领域已知的以及根据本文的教导进行修改的质量分析器。可以根据本文公开的系统、装置和方法的各个方面进行修改的其他非限制性示范性质谱仪系统可以在例如由詹姆斯.海格(JamesW.Hager)和J.C.伊夫·勒布兰科(J.C.Yves Le Blanc)撰写并发表在质谱学快报(RapidCommunications in Mass Spectrometry)(2003；17:1056-1064)中的标题为“使用Q-q-Qlinear离子阱
Figure BDA0002500597410000101
质谱仪的产品离子扫描(Product ion scanning using a Q-q-Qlinear ion trap
Figure BDA0002500597410000102
mass spectrometer)”和标题为“质谱仪的碰撞池(CollisionCell for Mass Spectrometer)”的美国专利第7,923,681号中找到，其由此通过引用整体并入。其他配置(包含但不限于本文描述的那些配置以及本领域技术人员已知的其他配置)也可以与本文公开的系统、装置和方法结合使用。例如，其他合适的质谱仪可以包含单四极杆、三重四极杆、ToF、阱和混合分析器。将进一步理解，系统10中可以包含任何数量的另外的元件，包含例如离子迁移谱仪(例如，差分迁移谱仪)，其设置在电离室12和质量分析器70之间并且被配置成基于离子在高场和低场中通过漂移气体的迁移率而不是其质荷比来分离离子)。另外，将理解，质量分析器70可以包括检测器，所述检测器可以检测通过分析器70的离子并且可以例如提供指示每秒检测到的离子数的信号。
采样探头30可以具有多种配置，但是通常包含开放端，从储存器50输送的液体通过所述开放端向大气开放，从而表现为液-气界面。开放端可以进一步被配置成通过其接收含有或疑似含有一或多种分析物的样本。作为非限制性实例，样本可以包括液体样本，所述液体样本可以直接引入(例如，注射、吸移、声学注射)到样本空间内存在的液体中。本领域技术人员根据本文的教导将同样理解，适合于例如直接接收液体样本并且适于电离过程的任何液体(例如，溶剂)可以由根据本教导的各个方面的储存器50提供。在其他实施例中，样本可以包括固体样本，所述固体样本可以直接引入样本空间内存在的液体中以进行溶解。
可替代地，如图1中所示，可以经由样本基板20引入样本，所述样本基板20可以插入样本探头30的样本空间内的液体中的。在各个方面中，样本基板20可以包括具有已吸附由目标分析物的功能化表面的基板(例如，固相微萃取(SPME)基板、表面涂覆的磁性颗粒)。在此些方面中，由储存器50提供的液体可以包括解吸溶剂，使得在插入基板20的涂覆部分时，至少一部分吸收分析物从涂覆表面解吸到解吸溶剂中。本领域技术人员将理解，在此些方面中，可有效地从基板20(例如，SPME装置)解吸分析物并适于电离过程的任何解吸溶剂都适合用于本教导。标题为“用于固相微萃取和解吸的方法和装置(Method and Devisefor Solid Phase Microextraction and Desorption)”的美国专利第5,691,205号和标题为“用于从样本萃取目标分子的探头(A Probe for Extraction of Molecules ofInterest from a Sample)”的PCT公开号WO2015188282(其教导由此通过引用整体并入)描述了适合于根据本教导的各个方面使用的示范性采样基板。
现在参考图2，示意性地示出了示范性采样探头30，其用于通过探头的开放端接收液体样本或样本基板20并且适合于在图1的系统中使用。如图所示，示范性采样探头30通常设置在储存器50和离子源60之间，并且在它们之间提供流体路径，使得夹带在由储存器50提供的液体内(例如，解吸溶剂)的分析物可以被输送到离子源60并被离子源60电离。采样探头30可以具有多种配置以通过其开放端接收液体样本或从基板对解吸分析物进行采样，但在所描绘的示范性配置中包含从近端32a延伸到远端32b的外管(例如，外毛细管32)和同轴地设置在外毛细管32内的内管(例如，内毛细管34)。如图所示，内毛细管34也从近端34a延伸到远端34b。内毛细管34包括轴向孔，所述轴向孔提供了通过其的流体通道，如图2的示范性实施例中所示，所述轴向孔限定了采样导管36，液体可以通过所述采样导管36从基板采样探头30经由探头出口导管44c传输到离子源60(即，采样导管36可以经由流体处理系统40流体耦合到电喷雾电极64的内孔)。另一方面，外毛细管32的内表面和内毛细管34的外表面之间的环形空间可以限定从耦合到解吸溶剂源50(例如，经由探头入口导管44b)的入口端延伸到出口端(邻近内毛细管34的远端34b)的解吸溶剂导管38。在本教导的一些示范性方面中，内毛细管34的远端34b可以相对于外毛细管32的远端32b凹入(例如，如图2中示出的距离h)，从而限定基板采样探头30的远端流体室35，所述远端流体室35在内毛细管34的远端34b和外毛细管32的远端32b之间延伸并由二者限定。因此，远端流体室35表示适于在基板采样探头30的开放远端和内毛细管34的远端34b之间含有液体的空间。此外，如图2的箭头所指示，在采样探头30内，解吸溶剂导管38经由本远端流体室35与采样导管36流体连通。以这种方式，通过解吸溶剂导管38输送到远端流体室35的液体可以进入采样导管36的入口端，以便随后传输到离子源60。应当理解，尽管内毛细管34在上面进行了描述并在图2中示出限定采样导管36，并且内毛细管34和外毛细管32之间的环形空间限定了解吸溶剂导管38，但是由内毛细管34限定的导管可以替代地耦合到解吸溶剂源50(从而限定解吸溶剂导管)，并且内和外毛细管34、32之间的环形空间可以耦合到离子源60(从而限定采样导管)。
将理解，根据本教导的采样探头也可以具有多种配置和大小，其中图2的采样探头30表示示范性描绘。作为非限制性实例，内毛细管34的内径的尺寸可以在约1微米到约1mm的范围内(例如，200微米)，并且内毛细管34的外径的示范性尺寸在约100微米至约3或4毫米的范围内(例如，360微米)。同样作为实例，外毛细管32的内径的尺寸可以在约100微米到大约3或4毫米的范围内(例如，450微米)，并且外毛细管32的外径的典型尺寸在约150微米到约3或4毫米的范围内(例如，950微米)。内毛细管34和/或外毛细管32的横截面形状可以是圆形、椭圆形、超椭圆形(即，类似超椭圆的形状)，或者甚至是多边形(例如，正方形)。此外，尽管示范性采样探头30在图2中被描绘为在其上端处是开放的，但是将理解，适合于在图1的系统中使用以及根据本教导进行修改的采样探头可以以各种定向进行定向(例如，倒置)，如例如在标题为“表面采样浓度和反应探头(Surface Sampling Concentration andReaction Probe)”的美国公开号20130294971和标题为“用于从待分析的表面形成和取出样本的方法和系统(Method and System for Formation and Withdrawal of a SampleFrom a Surface to be Analyzed)”的美国公开号20140216177中所描述，其教导由此通过引用整体并入。可以根据本文公开的系统、装置和方法的各个方面进行修改的其他非限制性示范性采样探头可以在例如由范伯克尔(Van Berkel)等人撰写并发表在质谱学快报(Rapid Communication in Mass Spectrometry)29(19),1749-1756的标题为“用于液体引入大气压电离质谱的开放端口采样界面(An open port sampling interface for liquidintroduction atmospheric pressure ionization mass spectrometry)”的文章中找到，其通过引用整体并入。
如图2中所示，如例如标题为“用于从样本萃取目标分子的探头(A Probe forExtraction of Molecules of Interest from a Sample)”的PCT公开号WO2015188282(其教导由此通过引用整体并入)所述的具有可以吸附有分析物的涂覆表面22的示范性SPME基板20被示意性地描绘为通过基板采样探头30的开放端插入，使得涂覆表面22至少部分地设置在解吸溶剂(例如，远端流体室35内的解吸溶剂)中。如图2中所示，作为非限制性实例，示范性基板20可以包括延伸表面22，在所述延伸表面22上已经涂覆了SPME萃取相(例如，层)，并且所述延伸表面22可以在从样本萃取期间吸附有一或多种目标分析物。在将涂覆表面22插入远端流体室35中时，远端流体室35内的解吸溶剂可以有效地解吸吸附在涂覆表面22上的一或多种分析物的至少一部分，使得解吸分析物可以与解吸溶剂一起流入采样导管36的入口。用于根据本教导的系统和方法的基板通常能够至少部分地插入由基板采样探头30提供的流体路径中，使得由此提供的解吸溶剂可有效地从基板解吸一或多种目标分析物，但是基板配置(例如，颗粒、纤维、叶片、微尖端、销(pin)或网眼)和/或涂层(例如，HLB-PAN、C18-PAN、抗体等)没有特别限制。实际上，本领域已知或以后开发的以及根据本教导进行修改的任何已知基板和涂覆化学可以用于本文公开的方法和系统中。适合于根据本教导的各个方面使用的其他示范性SPME装置描述于例如标题为“用于固相微萃取和解吸的方法和装置(Method and Devise for Solid Phase Microextraction and Desorption)”的美国专利第5,691,205号中，其教导由此通过引用整体并入。
如图2中所示，储存器50(例如，解吸溶剂或其他液体源)可以经由供应导管44b流体耦合到解吸溶剂导管38，液体可以通过所述供应导管44b以选定体积流速输送(例如，在图1的泵43的影响下)。可有效地从基板20(例如，SPME装置)解吸分析物并且适于电离过程的任何解吸溶剂均适合用于本教导。另外或可替代地，将理解，可以同样地提供一或多个泵送机构，以控制通过采样导管36和/或离子源60的电喷雾电极64的体积流速，所述体积流速被选择为与由泵43提供的体积流速相同或不同。作为实例并且如上所述，雾化器气体的流速的变化可以有效地调节通过采样导管36的体积流速。
取决于解吸溶剂导管38和采样导管36的液体流速，样本空间35内的液体可以在开放端呈现多种表面配置或轮廓。根据本教导的各个方面的反馈控制系统被配置成检测和/或监测样本空间35处的液-气界面的表面轮廓(例如，形状)并调节通过采样探头30和/或电喷雾电极44的各个通道的体积流速，从而控制表面轮廓。取决于流入采样探头30(例如，经由解吸溶剂导管38，这可能主要是由于泵43的作用)的体积流速和液体从样本空间35到离子源60(例如，经由采样导管36，这可能主要是由于雾化器气体的作用)的体积流速之间的关系，可以在采样端口中形成各种液体状态。现在参考图3A-E，描绘了液-气界面的各种示范性表面轮廓，其中每一个表示可以由根据本教导的检测器90检测到的潜在表面轮廓：超临界涡流(图3A)；临界涡流(图3B)；亚临界涡流(图3C)；平衡(图3D)；凸形(图3E)；和凸形溢出(图3F)。如图3A中示意性所示，当液-气界面表现为超临界涡流轮廓时，液-气界面的最小高度在内毛细管34的远端34b的液位之下，而界面的最大高度在外毛细管32的远端32b的液位处。如图3B中所示，在表现为临界涡流形状的液-气界面中，液-气界面的最小高度约为内毛细管34的远端34b的液位，而界面的最大高度在外毛细管32的远端32b的液位处。在图3C的亚临界轮廓中，液-气界面的最小高度在内毛细管34的远端34b和外毛细管32的远端32b的液位之间，而界面的最大高度在外毛细管32的远端32b的液位处。在图3D的平衡轮廓中，液-气界面在外毛细管32的远端32b的液位处基本上是平面的，而在凸形轮廓(图3E)中，液-气界面的最大高度在外毛细管32的远端32b的液位之上，从而从外毛细管的远端32b的液位处的液-气界面的最小高度形成圆顶状形状。最后，图3F描绘了凸形溢出表面轮廓，其中液-气界面的最大高度在外毛细管32的远端32b的液位之上，并且液体从其远端32b溢出。
尽管在液-气界面处生成的具体表面轮廓可以随各种导管的大小、液体温度、表面张力和如本文另外指出的其他实验条件而变化，但液体沿样本空间内的中心纵轴的液位(例如，相对于内毛细管34的远端34b)通常可以通过增加液体流入采样探头(例如，经由解吸溶剂导管38)的体积流速，通过减小液体流出采样探头(例如，经由采样导管36)的体积流速或通过两者的某种组合来增加。作为实例，当体积流速近似相等时，可以达到平衡状态(例如，基本上平面的液-气界面)。然而，当由于由雾化器气体生成的抽吸力而由泵43提供的溶剂输送速度与溶剂去除速度相比较低时，例如，如图3A-3C中所示，可以形成涡流表面轮廓。
现在参考图4A-B，提供了示范性MS数据，其描绘了根据本教导的各个方面的在各种流动状态下检测到的信号的变化以及采样探头的液-气界面表面轮廓。除了由溶剂泵(例如，图1的泵43)提供的溶剂流速之外，用于生成图4A-B的实验条件是相同的。特别地，样本包括由泵以70μL/min(图4A，低流动状态)和150μL/min(图4B，溢流状态)提供的2μL利血平(50/50MeOH:H2O)的甲醇注射液，并且雾化器气体维持为90psi。在低流动状态下，由于引入分析物的液体的体积减小，因此稀释效果可能较小，从而导致MS信号中存在较高、较窄的峰，如图4A的示范性数据中所示。应当注意，因为一些气体可能与液体一起被抽吸(例如，如图3A的超临界涡流状态)，所以当气泡被排放到电离室中时，还可能观察到MS数据中的像差或峰值。另一方面，当在用于生成图4B的实验条件下的溶剂输送速度较高时，可以形成圆顶状的凸形表面轮廓形状(如图3F中所示)。尽管通过存在相对于图4A的图4B的较宽且强度较小的MS峰，可以在高流动/溢流状态下观察到更显著的稀释效果，但在某些实验条件下仍可能需要凸形轮廓，例如以将更大面积的吸附有分析物的SPME基板设置在样本空间的解吸溶剂内。无论如何，在比较分别插入图4A和4B的低流速和高流速的多个基板的MS信号时，本领域技术人员将理解，本文所述的用于提供反馈控制以便维持稳定、一致的表面轮廓(例如，在引入样本以进行连续采样时)的方法和系统可能对于确保所得MS数据的灵敏度、准确性和可重复性至关重要。
现在参考图5，描绘了根据本教导的各个方面的反馈控制系统的一个实施方案的示意性框图。尽管可以将由泵43提供的液体的流速和/或雾化器气体的流速和/或压力的设置初始设置为与预期表面轮廓状态相对应的值(例如，通过控制泵43的速度和/或通过调节阀65的开度)，但是实验条件(例如，温度、液体的表面张力、泵速的不稳定性)的变化可能导致液-气界面的表面轮廓的不期望的变化。因此，利用泵43将液体从储存器提供到采样探头30的样本空间35并且利用雾化器源63和阀65控制来自采样导管32的液体的抽吸力，检测器90可以生成指示采样探头30的开放端内的液-气界面的表面轮廓(例如，形状、液-气界面中心处的液位)的数据。如上所述，适合于根据本教导使用的示范性检测器包含光学检测器、电容性检测器、超声检测器和图像检测器(例如，CCD、相机)，它们可以将有关界面处的液体表面形状的数据提供给控制系统80。然后，基于从检测器90接收的数据，控制器80可以利用表面轮廓算法来确定液-气界面的当前表面轮廓，并在必要时生成控制信号以调节泵速或雾化器气体压力，从而根据表面设置点(其可由用户选择或自动确定)改变采样探头30内的液体的流速以产生表面轮廓。
现在将针对用于分析多个样本的示范性自动工作流程来描述根据本教导的各个方面的图1、2和5的反馈控制系统的使用。可以通过打开泵43、离子源60和由雾化器源63提供的气体流来启动系统10。在使系统10稳定之后，检测器90可以检测采样探头的液-气界面的表面轮廓。根据各个方面，控制器80然后可以将表面轮廓数据与第一参考表面轮廓(例如，可以由用户预先编程或选择的采样设置点)进行比较，以确定在将第一样本引入样本空间35之前对表面轮廓的调节是否必需与采样设置点一致。例如，如果表面轮廓不对应于采样设置点，则控制器80可以如本文另外讨论相应地增加或减小泵43的速度和/或雾化器气体的流速。作为非限制性实例，控制器80可以被配置成在考虑到实验条件的变化(例如，温度效应、泵43的不稳定性)的同时，通过调节从雾化器源63提供的雾化器气体流来将由泵43提供的液体的流速维持为基本上恒定，使得使液-气界面的表面轮廓对应于采样设置点。在将表面轮廓确认和/或调节为与采样设置点一致之后，第一样本然后可以引入样本空间35内含有的液体中。
在各个方面中，示范性系统10可以包含致动机构(未示出)，例如机械臂、平台机电转换器和/或步进电机，其可以耦合到样本保持器，从而抓持、保持或以其他方式联接到采样基板20，以自动引入样本空间35中。可替代地，致动机构可以被配置成将液体样本引入(例如，吸移、声学注射)样本空间35内，包含例如从样本源(例如，96孔板)抽吸液体样本，将液体样本转移到采样探头30的开放端，转移含有一或多个样本的载板以与开放端对齐，并且将液体样本经由液-气界面分配到溶剂中(例如，包含吸移注射以及包含分配器的其他非接触式技术，例如通过声学分配器或气动分配器从对齐的样本槽分配)。适合于根据本教导使用的示范性机器人系统是由PAS科技公司(PAS Technologies)销售的Concept-96自动进样器。根据自动工作流程，在控制器80确定表面轮廓对应于所需的采样表面轮廓之后，致动机构可以在控制器80的控制下将基板20(或例如，液体样本)引入采样探头30的样本空间35中。将进一步理解，相同或不同的致动机构可以同样地用于完整的样本制备工作流程中，包含例如调节基板(例如，涂覆或以其他方式功能化表面以实现目标分析物的萃取)，从样本萃取/富集分析物(例如，通过在有或没有涡流的情况下将涂覆表面浸入样本中)，冲洗所萃取的样本(例如，通过将吸附有分析物的基板20浸入H2O中，从而去除一些干扰分子、盐、蛋白质等)，并将所冲洗的基板20插入采样探头30的样本空间内。
如本文所另外讨论，然后可以将引入样本空间中(例如，由从储存器50提供的解吸溶剂从样本基板20解吸)并且夹带在液体(例如，解吸溶剂)内的分析物输送到离子源60和质量分析器70，以进行电离和质谱分析。在一些方面中，在来自第一样本的分析物已经从样本空间35传输之后(例如，在去除采样基板20之后)，控制器80可以被配置成实现液体从储存器50到样本空间35的体积流速的增加，以便在将另一基板20插入其中之前使液体通过采样探头30的开放端暂时溢出，从而清洁由所取出的基板沉积的残留样本和/或防止任何空气传播的物质在连续采样期间传输到采样导管36中。作为实例，在已经去除第一基板20之后，控制器80可以将由检测器90生成的数据与第二参考表面轮廓(例如，具有如图3E中的表面轮廓的清洁设置点)进行比较，并且在给定的时间内自动调节由泵43和雾化器源63中的一种提供的流速以对应于清洁设置点的表面轮廓。在引入第二样本之前，控制器80然后可以利用由表面轮廓检测器90生成的数据来重新调节表面轮廓，以匹配在从第一基板采样期间使用的采样轮廓。以这种方式，反馈控制系统可以解决多次采样之间的实验条件的变化，同时有助于确保一致的稀释效果，从而提高多次采样之间MS数据的准确性和可重复性。
现在参考图6，示意性地描绘了被配置成通过探头的开放端接收样本基板20(或液体样本)的另一示范性采样探头30，其中超声发射器95被配置成生成指向探头的开放端的液-气界面的超声能量(例如，超声波)，所述超声能量的反射可以由根据本教导的各个方面的超声检测器90检测。如图所示，示范性采样探头30与图2所描绘的采样探头基本上相同，但不同之处在于超声发射器95和超声检测器90耦合到采样探头30。如图所示，超声发射器95设置在采样导管36下方，从而将超声能量基本上引导在液-气界面的中心处，并且可以在所述中心处反射以便由超声检测器90进行检测。也就是说，发射器可以将超声波从导管壁44c下方传播到液体中，所述超声波在行进到界面时在相边界处被反射。然后，所反射的超声信号可以返回到超声检测器90并由超声检测器90检测，其中返回时间数据由控制器80使用以确定液-气界面的表面轮廓(例如，液位)。作为实例，将理解，如果相对于图3E(凸形表面轮廓)中所描绘从图3A(超临界涡流表面轮廓)中描绘的液-气界面的中心反射，则超声能量将表现为返回时间减少。以这种方式，控制器80可以另外或可替代地通过调节泵和/或阀65中的一或多个来控制如本文另外讨论的采样探头30内的解吸溶剂的流速，以控制雾化器气体的压力或流速(作为实例)。
适合于根据本教导使用的超声发射器95可以被配置成在宽范围的超声频率下将电能转换为声学超声波。同样，超声检测器90可以将超声转换为指示采样探头30中的液位的电信号(例如，基于所反射的超声波的返回时间)。将理解，发射器95和检测器90可以是分开的或者可以组合为超声换能器。超声能量可以表现为至少约16kHz的频率，但是根据本教导，也可以利用其他频率的超声波。作为非限制性实例，超声发射器95可以是压电换能器，其包含被配置成在施加电压时改变大小的压电晶体(例如，铁电压电陶瓷晶体材料，例如锆钛酸铅(PZT))。可替代地，超声发射器95可以是电容性换能器，其利用导电膜片和背板之间的静电场来生成超声波。此外，本领域技术人员将理解，本领域已知的以及根据本教导进行修改的其他超声发射器95和超声检测器90可以适合用于本原理。
本文中使用的章节标题仅出于组织目的，而不应被解释为是限制性的。尽管结合各个实施例描述了申请人的教导，但是并不旨在将申请人的教导限于此些实施例。相反，如本领域技术人员将理解，申请人的教导涵盖各种替代、修改和等同形式。

Claims (20)

1.一种用于分析样品的化学组成的系统，其包括：
储存器，其用于储存液体；
采样探头，其具有开放端，所述开放端部分地限定了样本空间，所述样本空间被配置成从所述储存器接收液体，所述样本空间内的所述液体进一步被配置成通过所述开放端接收样本的一或多种分析物；
泵，其用于经由所述样本空间将所述液体从所述储存器输送到离子源，其中所述离子源被配置成将夹带有所述一或多种分析物的所述液体排放到与质谱仪的采样孔流体连通的电离室中；
检测器，其用于生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的表面轮廓的数据；和
控制器，其被配置成基于所述表面轮廓数据生成控制信号，以调节所述液-气界面的所述表面轮廓。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本包括含有所述一或多种分析物的液体样本。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述液体包括解吸溶剂，并且其中所述样本包括吸附有一或多种分析物的样本基板，使得所述一或多种分析物的至少一部分从其解吸到样本空间内的所述解吸溶剂中。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成将所述表面轮廓数据与参考表面轮廓进行比较，并且生成用于调节所述采样探头内的液体的流速的控制信号，从而根据所述参考表面轮廓调节所述液-气界面的所述表面轮廓。
5.根据权利要求4所述的系统，其中由所述控制器生成的所述控制信号被配置成通过调节由所述泵提供的液体的流速和围绕所述离子源的所述排放端的雾化器气体的流速中的一种来调节所述采样探头内的液体的流速。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述检测器包括光学检测器、电容性检测器、超声检测器和图像检测器中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器可操作地连接到所述泵，并且被配置成通过调节由所述泵提供给所述样本空间的液体的流速来调节所述采样探头内的液体的流速。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统进一步包括雾化器气体源，所述雾化器气体源用于提供围绕所述离子源的所述排放端的雾化气体流，其中所述控制器可操作地耦合到所述雾化器气体源，并且其中所述控制器被配置成通过控制提供给所述离子源的所述排放端的雾化气体的流速来调节所述采样探头内的液体的流速。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述采样探头包括：
外毛细管，其从近端延伸到远端；和
内毛细管，其从近端延伸到远端并且设置在所述外毛细管内，其中所述内毛细管的所述远端相对于外毛细管的所述远端凹入，从而在所述内毛细管的所述远端、所述外毛细管的内壁的一部分和所述外毛细管的所述远端之间限定所述样本空间，
其中所述内和外毛细管限定了经由所述样本空间彼此流体连通的解吸溶剂导管和采样导管，所述解吸溶剂导管从被配置成从所述储存器接收解吸溶剂的入口端延伸到终止于所述样本空间处的出口端，并且所述采样导管从开始于所述样本空间处用于从所述样本空间接收夹带有所述解吸分析物的解吸溶剂的入口端延伸到流体耦合到所述离子源的出口端。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器被配置成调节所述采样探头内的解吸溶剂的流速，从而通过调节所述解吸溶剂导管和所述采样导管内的解吸溶剂的流速中的至少一种来将所述表面轮廓维持在参考表面轮廓处。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成在引入样本以进行连续采样时将所述表面轮廓维持在参考表面轮廓处。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置成在每次采样之间调节所述表面轮廓。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制器被配置成在每次采样之间的至少一部分持续时间内增加输送到所述样本空间的解吸溶剂的流速，使得解吸溶剂通过所述采样探头的所述开放端从所述样本空间溢出。
14.一种化学分析方法，其包括：
向采样探头提供液体流，所述采样探头具有开放端，所述开放端部分地限定了样本空间，所述样本空间被配置成接收所述液体并且进一步被配置成通过所述开放端将样本的一或多种分析物接收到所述样本空间内的所述液体中；
将夹带有所述一或多种分析物的所述液体流从所述样本空间引导到离子源，所述离子源被配置成将夹带有所述一或多种分析物的所述液体排放到与质谱仪的采样孔流体连通的电离室中；
利用检测器生成指示所述采样探头的所述开放端处的所述液-气界面的表面轮廓的数据；和
基于所述表面轮廓数据，调节所述采样探头内的所述液体的流速，从而调节所述液-气界面的所述表面轮廓。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括将所述表面轮廓数据与参考表面轮廓进行比较，其中调节所述液-气界面的所述表面轮廓包括：调节所述采样探头内的液体的流速，从而根据所述参考表面轮廓调节所述液-气界面处的所述表面轮廓。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述参考表面轮廓包括圆顶状液-气界面和涡流状液-气界面中的一种。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述液体包括解吸溶剂，并且进一步包括：
将吸附有一或多种分析物的第一基板插入到表现为参考表面轮廓的所述样本空间内的所述解吸溶剂中；
从所述解吸溶剂去除所述第一基板；和
将所述液-气界面的所述表面轮廓调节为所述参考表面轮廓，以将吸附有一或多种分析物的第二基板插入到所述解吸溶剂中。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括通过增加提供给所述采样探头的解吸溶剂的流速来调节所述第一和第二基板的插入之间的所述液-气界面的所述表面轮廓，使得解吸溶剂在所述第一和第二基板的插入之间的至少一部分持续时间内通过所述采样探头的所述开放端从所述样本空间溢出。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述检测器包括光学检测器、电容性检测器、超声检测器和图像检测器中的至少一种。
20.根据权利要求14所述的方法，其中基于所述表面轮廓数据调节所述界面的所述表面轮廓包括：在调节围绕所述离子源的所述排放端的雾化器气体的流速的同时，维持由所述泵提供的液体的基本上相同的体积流速。
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