CN112335014A - 用于质谱仪的取样界面 - Google Patents

Abstract

描述了用于质谱系统和方法的取样探针和界面以分析物质的组成。所述系统包括：含有溶剂的液体储罐；含有雾化器气体的气体储罐；与所述液体储罐流体连通的管道，所述管道包含第一部分和第二部分和接合部分，所述第一部分和第二部分在所述接合部分处连接，并且在接合处限定它们之间的角度，和所述接合部分包含开放到大气的孔。还可以存在同轴且部分地包围所述第二部分和完全包围第二部分的端部的雾化器管道，所述雾化器管道流体连接到所述气体储罐，并且所述雾化器管道允许气体从气体储罐流到第二部分的外表面和第二部分的端部上方。

Description

用于质谱仪的取样界面

相关申请

本申请要求于2018年6月7日提交的美国临时申请号62/681729的优先权权益，其全部内容通过引用结合至本文。

领域

本发明教导通常涉及质谱，和更特别地涉及用于质谱系统和方法的取样探针和取样界面。

引言

质谱法(MS)是一种用于确定测试物质的元素组成的分析技术，具有定性和定量应用二者。MS可用于鉴别未知的化合物，测定分子中元素的同位素组成，通过观察它的碎片来确定特定化合物的结构，和量化样品中特定化合物的量。考虑到它的灵敏度和选择性，MS在生命科学应用中是特别重要的。

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技术需要在感兴趣的分析物的MS检测/分析之前，对样品进行广泛的预处理步骤。这样的预分析步骤可以包括取样(即样品收集)和样品制备(与基质分离、浓缩、分馏和如果需要的话衍生化)。例如，已经估计整体分析过程的大于80％可以消耗在样品收集和制备上以便使得能够经由MS进行分析物的检测或除去样品基质中所含的潜在干扰源，然而仍然在每个样品制备阶段增加潜在的稀释和/或误差源。

理想地，用于MS的样品制备技术应当是快速的、可靠的、可再现的、不昂贵的，并且在一些方面适于自动化的。改进的样品制备技术的一个最近的实例是固相微萃取(SPME)，其将取样、样品制备和萃取基本上整合到单一无溶剂步骤中。通常，SPME装置使用涂覆有萃取相的纤维或其他表面(例如叶片、微尖端、插针或网眼)，当装置插入样品中时样品中的分析物可以优先吸附到其上。由于萃取可以通过将生物相容性装置直接插入组织、血液或其他生物基质中短时间段来原位进行，因此SPME不需要任何样品收集。可替代地，SPME装置可以用于使用少量收集的样品(即样品等分部分)来进行体外分析。

虽然SPME通常被认为是精确和简单的，并且可以导致减少的样品制备时间和处置成本，但是经SPME制备的样品的基于质谱的分析可能仍然需要额外的设备和/或耗时的步骤以便直接将来自SPME装置的分析物离子化，或在离子化之前将分析物从SPME装置上解吸，如质谱(MS)需要的那样。作为实例，已经开发了各种离子化方法，其可以以最小的样品处理从浓缩相样品上解吸/离子化分析物(例如解吸电喷雾离子化(DESI)和实时直接分析(DART)，其通过将它们的表面暴露于离子化介质如气体或气溶胶来从样品上“擦掉”分析物)。然而，这样的技术可能还需要复杂的和昂贵的设备。

可替代地，在经由不同于DESI或DART的离子化技术进行离子化之前，已经使用了额外的解吸步骤来从SPME装置中萃取分析物。例如，由于电喷雾离子化(ESI)是最常见的离子化方法之一，并且需要分析物处于溶液中，一些用户在MS分析之前已经使用液体解吸和随后经由高性能液相色谱法(HPLC)来纯化/分离所萃取的/富集的分析物。然而，在HPLC之前的液体解吸可能需要几分钟来将分析物从SPME涂层转移到液相，这归因于对于HPLC移动相所提出的要求(弱的溶剂强度)。此外，如以上所讨论的，这些增加的样品-制备/分离步骤可以降低处理量、引入潜在的误差源、增加稀释并且不能被容易地自动化。可替代地，一些团体已经提出了对于标准电喷雾离子源的实质性改动。典型地在ESI中，液体样品从导电毛细管中连续排入离子化室中，而毛细管和对电极之间的电势差在离子化室中产生使液体样品带电的强电场。如果施加到液体的表面上的电荷足够强以克服液体的表面张力(即粒子试图分散电荷并且返回至低能量态)，则该电场引起从毛细管排出的液体分散成被拉向对电极的多个带电微滴。随着微滴内的溶剂在离子化室中的反溶剂化期间蒸发，带电的分析物离子然后可以进入对电极的取样孔，以用于随后的质谱分析。例如以其全部通过引用结合至本文的标题为“用于从样品中萃取感兴趣的分子的探针”的PCT公开号WO2015188282因此声称通过施加离子化电势到导电性SPME装置本身(向其上施加离散量的解吸溶液)，以使得离子从润湿的基底的边缘直接产生，而提供从SPME装置的电喷雾离子化。

另外，用于含有感兴趣的分析物的液体样品的质谱取样界面也是本领域高度期望的。美国专利号9632066公开了一种可以用于液体液滴的开放端口取样界面。存在对于改进的和/或成本降低的系统的需要，该系统使得能够在保持灵敏度、简单性、选择性、速度和处理量的同时，以对前端进行最小的改变将SPME和液滴分配器装置快速联接至MS系统。

概述

本文提供了用于将样品输送到离子源以产生离子和随后通过质谱进行分析的装置、方法和系统。

在某些实施方案中，提供了一种对可以在质谱仪中分析的物质的组成进行取样的系统，所述系统包含：(a)含有溶剂的液体储罐；(b)含有雾化器气体的气体储罐；(c)管道，其与所述液体储罐流体连通，所述管道包含第一部分、第二部分和接合部分，所述第一部分和第二部分在所述接合部分处结合，并且在所述接合处限定它们之间的角度，和所述接合部分包含穿过所述接合部分的壁以将所述管道内部开放到大气的孔，以从大气接收样品并将其送到所述管道的内部；和(d)雾化器管道，其同轴且部分地包围所述第二部分并且完全包围所述第二部分的排出端，所述雾化器管道流体连接到所述气体储罐，并且所述雾化器管道允许所述雾化器气体从气体储罐流到所述第二部分的外表面和所述第二部分的排出端上方，以通过产生吸力来将溶剂抽吸穿过所述第二部分。

在一些实施方案中，所述管道包含相同材料的连续管，和所述第一部分、第二部分和接合部分可以包含共用段的部分。在一些实施方案中，所述第一部分、第二部分和接合部分可以包含机械地连接或熔合在一起的分开的段。在一些实施方案中，所述孔可以包含穿过所述管道一侧钻或切割的孔，以提供穿过所述管道壁到管道内部的开口。

在某些实施方案中，所述第一部分和第二部分之间的角度是至少20度，和在某些实施方案中，所述角度是约120度，和在一些实施方案中所述角度是约180度。

在某些实施方案中，所述系统进一步包含位于所述第二部分端部处的电极，和其中在所述第二部分的端部和对电极之间产生电场。

在某些实施方案中，所述接合部分的一侧通过所述第一部分和第二部分之间的角度来限定，和所述接合部分另一侧包含孔。

在某些实施方案中，所述系统进一步包含质量分析器和其中所述质量分析器的入口是所述对电极。在一些实施方案中，所述系统还可以包含差分式迁移谱仪，和所述管道的排出端可以将溶剂和通过所述孔并且捕集在溶剂流中的样品排入所述差分式迁移谱仪中。

在某些实施方案中，所述系统进一步包含液滴分配器，其经配置以将物质的液滴分配到所述孔中。在一些情况中，所述液滴分配器可以包括声学液滴分配器。在一些方面，所述液滴分配器可以包括气动液滴分配器。在一些方面，所述液滴分配器可以包括输送计量的样品流的毛细管。

在某些实施方案中，所述系统进一步包含基底和其中所述物质是施加至基底的固体。在另一些实施方案中，所述系统包含基底和其中所述物质是施加至基底的液体。

在某些实施方案中，所述孔位于接合部分上的任何位置处。在一些实施方案中，所述管道可以定位成将所述孔面朝下取向，以使得可以将样品以克服重力的向上轨迹输送至所述孔。在一些实施方案中，所述管道可以定位成将所述孔面朝上取向，以使得可以将样品以随着重力下落的向下轨迹输送至管道。在一些实施方案中，所述管道可以经调节以允许将所述孔相对于样品输送轨迹来重新定位。

在某些实施方案中，描述了一种分析物质的组成的方法，其包括：(a)提供含有溶剂的液体储罐；(b)提供含有雾化器气体的气体储罐；(c)提供与所述液体储罐流体连通的管道，所述管道包含第一部分、第二部分和接合部分，所述第一部分和第二部分在所述接合部分处连接，并且在所述接合处限定它们之间的角度，和所述接合部分包含开放到大气的孔；和(d)提供雾化器管道，该管道同轴且部分地包围所述第二部分并且完全包围所述第二部分的端部，所述雾化器管道流体连接到所述气体储罐，并且所述雾化器管道允许所述雾化器气体从气体储罐流到所述第二部分的外表面和所述第二部分的端部上方；(e)将所述溶剂从液体储罐流过所述管道，流过所述第一部分、所述接合部分并且到达所述第二部分的端部；(f)将雾化器气体流过所述雾化器管道，以便引起溶剂吸入离开所述第二部分的端部；(g)使所述物质与流动溶剂在孔处接触。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括提供位于所述第二部分端部处的电极，和其中在电极和对电极之间产生电场，和其中所述电场足以引起所述物质的离子化。

在某些实施方案中，所述接合部分的一侧通过所述第一部分和第二部分之间的角度限定，和所述接合部分的另一侧包含所述孔。

在某些实施方案中，其中所述角度是至少20度或是20度。在其他实施方案中，所述角度是180度。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括提供质量分析器和对所述物质进行质量分析，和其中所述质量分析器的入口是对电极。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括提供差分式迁移谱仪和对所述物质进行差分迁移分离。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括提供液滴分配器和所述液滴分配器将物质的液滴分配到所述孔中。在一些实施方案中，所述液滴分配器是声学液滴分配器。在一些实施方案中，所述物质的液滴与所述溶剂不混溶。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括提供固体表面和将所述物质施加至所述固体表面，和然后使具有所述物质的固体表面与所述孔中的溶剂接触。在一些实施方案中，所述物质是固体，和在其他实施方案中，所述物质是液体。

在某些实施方案中，所述孔位于所述接合部分的任何位置处。

在某些实施方案中，与液体储罐流体连通的管道提供从液体储罐到管道的排出端的连续液体路径，所述管道包含：第一供给部分，其将溶剂从液体储罐供给至定位于所述液体储罐和排出端之间的孔部分；和第二排出部分，其接收在所述孔部分处供给的溶剂，并且将供给的溶剂送到管道的排出端，所述孔部分包含穿过一部分管道壁的开口，所述开口将流过管道的液体暴露于大气。

附图说明

本领域技术人员将理解下述的附图仅是为了说明目的。附图并非意图以任何方式限制本申请人的教导的范围。

图1以示意图示出了根据本申请人的教导的各种方面的示例性系统，其包含流体联接至质谱仪系统的电喷雾离子源的取样界面。

图2是线性开放端口探针的示例性实施方案。

图3是弯曲开放端口探针的实施方案。

图4是弯曲开放端口探针的另一实施方案。

图5演示了被取样到线性开放端口探针中的SPME纤维的功能。

图6演示了将液滴插入弯曲开放端口探针中的声学液滴注射器的功能。

图7描绘了使用本发明装置的一种实施方案测量的利用SPME纤维获得的信号的图。

图8描绘了使用本发明装置的一种实施方案测量的利用SPME纤维获得的信号的图。

实施方案的详述

将理解为了清楚起见，下面的讨论将阐明本申请人的教导的实施方案的各种方面，同时在方便或适于这样作之处省略了某些具体细节。例如在可替代的实施方案中的类似或近似特征的讨论可以稍微简短些。公知的想法或构思也可以为了简要起见而不以任何细节的方式讨论。本领域技术人员将认识到本申请人的教导的一些实施方案可以不需要在每个实施中某些具体描述的细节，该细节在本文中阐述仅为了提供实施方案的透彻理解。类似地，明显的是所述实施方案可以易于根据公知常识进行改变或变化，而不脱离本公开内容的范围。下面的实施方案的详述不被视为以任何方式限制本申请人的教导的范围。

根据本申请人的教导的各种方面，本文提供了基于MS的分析系统和方法，其中在取样界面中用于从SPME装置解吸一种或多种分析物类的溶剂流体联接到离子源上，以离子化解吸到解吸溶剂中的一种或多种分析物类，以用于随后的质谱分析(例如在取样界面和离子源之间没有液相色谱(LC)柱)或可替代地，所述溶剂用于捕集通过液滴分配器来分配的液滴。用于将得自SPME装置的液体样品离子化的当前方法往往使用复杂的样品制备步骤，其中经SPME萃取的分析物首先从SPME装置解吸和随后经受额外的样品处理步骤(例如经由LC浓缩/纯化)，其在离子化/质谱分析之前不适于进行自动化，但是根据本发明教导的各种方面的系统和方法提供了一种简化的工作流程，其中可以将其上吸附一种或多种分析物的SPME装置直接联接到MS系统的离子源。在各种方面，本文所述的系统和方法可以消除对于一个或多个耗时的样品制备步骤的需要，同时使得能够以对于已知的系统的前端进行最小的改变将SPME装置快速联接到MS系统(和从其上快速解吸)，同时仍然保持灵敏度、简单性、选择性、速度和处理量。此外在各种方面，本发明教导可以使得能够实现一种完全或部分地自动化的工作流程，由此进一步增加了处理量，同时潜在地消除在得自SPME的样品的分析中的人为误差源。如下面详细讨论的，根据本发明教导的各种方面的装置、方法和系统提供了相对于彼此优化的SPME装置、液滴分配器和/或取样界面，以便增加基于SPME的工作流程的灵敏度。

图1示意性描绘了根据本申请人的教导的各种方面的示例性系统10的实施方案，该示例性系统10用于离子化和质量分析经SPME-萃取的分析物或含有分析物的液滴。如图1所示，示例性系统10通常包括物质取样探针30(例如开放端口探针)，其与离子源40流体连通以将含有一种或多种样品分析物的液体排入离子化室12中；和质量分析器60，其与离子化室12流体连通以用于下游处理和/或检测由离子源产生的离子。如以下将更详细讨论的，物质取样探针30可以通常经配置以接收至少一部分的基底(例如SPME基底20)，所述基底具有用萃取相涂覆的表面，来自样品的一种或多种分析物吸附到其上并且将其置于在含有溶剂的液体储罐(即溶剂源)31和离子源探针(例如电喷雾电极44)之间延伸的物质取样探针30中的流体路径中。以此方式，通过溶剂从固体基底20的涂覆的表面解吸的分析物在解吸溶剂中直接流到离子源40，以用于在此离子化。基底取样探针30可以可替代地通常经配置以接收含有来自待分析样品的一种或多种分析物的液滴21，液滴21从液滴分配器(例如注射器22)被分配或可替代地，液体可以通过使液体物质与溶剂在开口处接触来插入物质取样探针中。

在所描绘的实施方案中，离子化室12可以保持在大气压，虽然在一些实施方案中，离子化室12可以排空到低于大气压的压力。离子化室12通过具有帘板孔14b的板14a与气体帘室14分开，在离子化室12中可以将从固体基底20解吸的分析物或来自液相样品21并且包含在从电喷雾电极44排出的溶剂中的分析物离子化。如所示的，包纳着质量分析器60的真空室16通过具有真空室取样口16b的板16a与帘室14分开。帘室14和真空室16可以通过经由一个或多个真空泵端口18排空来保持在所选择的压力(例如相同或不同的低于大气压压力，低于离子化室的压力)。

离子源40可以具有多种配置，但是其通常经配置以产生包含在从基底取样探针30接收的液体(例如溶剂)中的分析物。在图1所描绘的示例性实施方案中，电喷雾电极42(其可以包含流体联接到物质取样探针20上的毛细管)终止于出口端，该出口端至少部分地伸入离子化室12中并且将溶剂排入其中。如本领域技术人员根据本发明教导将理解的，电喷雾电极44的出口端可以将溶剂喷雾(atomize)、成烟雾状散开、雾化或以其他方式排出(例如用喷嘴喷出)到离子化室12中以形成通常导向(例如邻接于)帘板孔14b和真空室取样口16b的包含多个微滴的样品羽流50。如本领域已知的，包含在微滴中的分析物可以通过离子源40来离子化(即带电)，例如在样品羽流50产生时进行。作为非限定性实例，电喷雾电极44的出口端可以由导电材料制成，并且电联接到电压源的一个电极(未示出)，而电压源的另一电极可以接地。包含在样品羽流50中的微滴可以因此通过施加到出口端的电压来带电，以使得当液滴中的溶剂在离子化室12中的反溶剂化期间蒸发时，将裸露的带电分析物离子释放，和拉向并且穿过孔14b、16b和聚焦(例如经由一种或多种离子透镜)到质量分析器60中。虽然离子源探针通常在本文描述为电喷雾电极44，但是应当理解本领域已知的用于离子化液体样品和根据本发明教导改动的许多不同的离子化技术可以用作离子源40。作为非限定性实例，离子源40可以是电喷雾离子化装置，雾化器辅助的电喷雾装置，化学离子化装置，雾化器辅助的喷雾装置，光致离子化装置，激光离子化装置，热喷雾离子化装置或声波喷雾离子化装置。

继续参见图1，质谱仪系统10可以任选地包括储罐形式的加压气体(例如氮气、空气或稀有气体)的源70，其供给高速的雾化气流，所述气流包围电喷雾电极44的出口端并且与从其中排出的流体相互作用以增强样品羽流50的形成和羽流中的离子释放，以用于通过14b和16b取样，例如经由高速雾化流和液体样品的射流的相互作用来进行。所述雾化器气体可以以多种流量如范围为约0.1L/min-约20L/min的流量来供给。雾化器气体在电喷雾电极的出口端外表面上方的流动产生真空(吸)力，其有助于将溶剂从物质取样探针抽吸到尖端。

本领域技术人员还将理解和根据本文的教导，质量分析器60可以具有多种配置。通常，质量分析器60经配置以处理(例如过滤、拣选、离解、检测等)由离子源40产生的样品离子。作为非限定性实例，质量分析器60可以是三重四极杆质谱仪，或本领域已知的并且根据本文教导改动的任何其他质量分析器。进一步将理解许多的额外的元件可以包括在质谱仪系统中，包括例如离子迁移谱仪(例如差分式迁移谱仪)，其经配置以基于它们穿过漂移气体的迁移率而非它们的质荷比来分离离子。额外地，将理解质量分析器60可以包含检测器，其可以检测通过分析器60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。

现在参见图2，描绘了一种示例性物质取样探针。取样探针200包含管道201，其与液体储罐31(未示出)流体连通，管道201包含第一部分202(例如供给部分)、第二部分203(例如排出部分)和接合部分204(例如孔部分)，第一部分202和第二部分203在接合部分204处连接，并且限定它们之间的角度θ。在一些实施方案中，管道201包含相同材料的连续管，和第一部分202、第二部分203和接合部分204可以包含材料的共用段部分。在一些实施方案中，第一部分202、第二部分203和接合部分204可以包含在接合处机械地连接或熔合在一起的分开的段。在一些实施方案中，孔205可以包含穿过管道201的一侧钻或切割的孔，以提供穿过管道201的壁到管道201内部的开口。参见图2，孔205延伸穿过管道201的一部分，并且不在管道201的圆周周围延伸。以此方式，在孔205处保持了连续液体流路，并且流过管道201的液体横过孔205流动，以使得通过所述开口的样品在大致垂直于液体流的轨迹上行进。孔205的尺寸优选如可以提供的那样小，并且仍然重复地接收输入样品和允许进入管道201的内部的流路。

在一些实施方案中，第一部分和第二部分之间的角度是180度，和接合部分包含开放到大气的孔205。雾化器管道210同轴且部分地包围第二部分203和完全地包围第二部分的排出端206，雾化器管道210流体连接到气体储罐70，并且雾化器管道210允许气体从气体储罐流到第二部分203的外表面和第二部分203的排出端206上方。在溶剂从液体储罐31流过管道201时，一部分的溶剂将穿过孔205可到达，但是归因于孔205的小尺寸，管道201的第一部分202和第二部分203的取向，它们之间的相对角度，溶剂的表面张力和由在第二管道的端部206上方流动的雾化气体移动产生的穿过所述第二部分203的轻微的真空抽吸，将预期从孔205泄漏的溶剂被保持在管道201内，以使得孔205可以用作取样端口。在一些实施方案中，溶剂流过在孔205处的接合部分204的方向是沿着孔205的面。在一些实施方案中，孔/取样端口205可以通过除去接合部分204中管道201的壁的一部分来限定或形成。在一些方面，孔205在接合部分204中的一定位置处延伸小于管道201的壁圆周的一半。

这样的取样端口可以例如通过在一片聚四氟乙烯(例如特氟隆)管中产生小孔，和将所述特氟隆管连接到外电喷雾尖端来制成。应当理解虽然在本文表述了单数术语管道的使用，但是这样的管道可以由一种或多种由不同材料制成的不同的片构成，而且所述片本身是管道，并且以其他方式串联连接在一起。例如特氟隆管道可以与限定电喷雾尖端的金属管道串联连接在一起。特氟隆管和毛细管的这样的组合应当被理解为是本说明书含义中的管道。

虽然该实例特定地示例了180度的角度(即线性开放端口探针)，但是应当理解这样的取向不是绝对必需的。更特别地，在一些实施方案中，本发明人已经发现当第一部分和第二部分之间的角度(θ)是至少20度时，溶剂不从孔中泄漏。这甚至在孔面朝下以接收克服重力行进的样品时也会发生。因此在预期重力将引起穿过所述孔的泄漏的情况中，开放端口探针的倒置的取向是可以的。

现在参见图3，描述了本发明的一种可替代的实施方案，其演示了其中所述第一部分和第二部分之间的角度(θ)是20度的取样探针300，并且没有看到溶剂从孔305的泄漏。接合部分的一侧通过第一部分和第二部分之间的角度来限定，和接合部分的另一侧包含孔，因此所述孔与形成第一部分和第二部分之间的角度的管道的一侧直接相对。通过使管道的壁的至少一部分在第一部分和第二部分之间连续，有助于在溶剂从第一部分202穿过接合部分204转移到第二部分203时，将该溶剂保持在管道中。在一些实施方案中，孔/取样端口可以通过除去接合部分204中管道201的壁的一部分来限定或形成。在一些方面，孔205在接合部分204中的一定位置上延伸小于管道201壁的圆周的一半。在一些情况中，第一部分和第二部分的横截面积限定了溶剂通过其中的面积，并且该面积在第一部分和第二部分之间是基本上相同的，以使得溶剂穿过第一部分和第二部分的速度是基本上相同的。

现在参见图4，描绘了一种取样探针400的可替代的实施方案，其中在接合部分处的第一部分和第二部分之间的角度是120度。图4演示了一种可替代的实施方案，其中管道和更特别地第一部分和第二部分不是完全线性的，而是第一和/或第二部分本身可以包含一个或多个额外的弯曲部430。如将理解地，本文所述的第一部分和第二部分之间的角度的重要性在于在接合处的两个部分之间的角度。如将理解地，虽然已经明确地示例了20、120和180度的具体实例，但是应当理解20-180之间的所有角度和分数因此意图包括在本发明教导中。在一些实施方案中，接合不需要具有形状限定的边缘，而是可以包括包括该角度的一般曲率半径。

参见图5，描绘了取样探针500的一种可替代的实施方案，其类似于图2中所述的实施方案，但是孔505是面朝上的。含有涂覆在其上的SPME材料521的基底520事先与待分析的材料接触，并且所述材料的一部分吸附到SPME材料上。然后将基底插入孔505中，并且溶剂流过其中。当插入时，被分析的物质从SPME材料521上解吸和进入溶剂中以进一步分析。

图7和8演示了使用本发明实施方案的质谱仪信号，其中将SPME纤维以类似于图5中所描绘的方式引入开放端口探针中，其中将SPME纤维插入待分析的样品中，和然后插入线性开放端口探针的孔中。特别地，图7演示了来自监测分析物的单一跃迁的信号，而图8描绘了用于监测四个MS跃迁的总离子流。

现在参见图6，描绘了取样探针600的一种可替代的实施方案，其类似于图4中所述的实施方案。液滴分配器例如声学液滴分配器630，例如在美国专利号6666541中所述的那些，产生了一个或多个液滴631，其以向上的运动导向孔605，在这里液滴与溶剂混合。在一些实施方案中，溶剂流过管道在孔605处的方向基本上垂直于从液滴分配器射出且通过孔205进入管道201内部的一个或多个液滴631的轨迹。在可替代的实施方案中，液滴与流过管道601的溶剂不混溶。在这样的情况中，液滴在溶剂内形成乳液。在这样的情况中，液滴在质谱仪中分析时形成更高的浓度，因为它们没有被溶剂稀释。除了使用分配器如声学液滴注射器、气动液滴喷射器，或来自毛细管的计量流之外，取样探针600的孔205可以与液体或固体样品直接接触，并且液体或固体样品是通过溶剂直接取样的。

作为直接液体注入的替代选项，本发明教导允许液体样品经由例如位于样本台上的样品槽(例如微滴定板)下的声学液体液滴分配器注入孔205中。可替代地，用于将液滴从声换能器输送到取样探针的管可以代替为驱动的，这与样品板本身相反。适合用于本发明系统的一种示例性声学液体处理装置是在由加利福尼亚Sunnyvale的LabCyte，Inc.制造的名称

525液体处理器下市售的，其包括能够将液滴从液体样品孔640垂直喷射的声换能器。在某些方面，所述声学分配器可以位于“倒置”取样探针600下面(和直接在也可以是垂直取向的离子源40下面)，来将液滴从样品孔基本上垂直地克服重力喷射入探针的孔205中，在这里溶剂基本上水平流过在孔处的管道的接合部分(例如其中喷射的液滴的轨迹基本上垂直于溶剂流过在孔处的管道的方向)。这样的实施方案避免了与取向相关的长流体转移管线，其中声学分配器和取样界面二者都高于离子源和/或与之分开长距离。这样的取向可以使得能够使用较短的液体传输管线，相对较小直径的管，较低的流量，较短的分析时间，和降低的到离子源40的雾化器流，其往往产生驱动来自取样探针600的取样管道的流体的负压。额外地，由于声学分配器提供了无接触转移，因此可以降低样品间携带的风险。在一些方面，例如在管道201包含材料的连续段的情况中，在整合系统中的制造和安装可以相对于更复杂的取样探针配置如同轴管取样探针得以简化。

另外，使用声学分配器来将液体取样到探针600中可以额外地使得能够使用不同的载流体(不同于本文所另外讨论的解吸溶剂)。例如，通过使用与样品不混溶的载流体，声学分配器可以将小的水性样品液滴(例如小到2.5nL)喷射入“倒置”探针600的远端流体室中，并且在到离子源的运输管线(例如取样管道)的长度上保持液滴浓度，其归因于样品和载流体之间的不混溶性，由此防止液体样品塞(plug)的显著稀释和提供在质谱仪处检测的显著更尖锐的峰。作为实例，载流体可以是矿物油，Fluorinert或其他合适的与液体样品不混溶的液体。例如虽然当使用大致50cm的转移管线时约1000X的稀释率将是典型的，但是通过将注入体积保持在2.5nL和使用“倒置”配置将传输管线减少到约10cm，则对于每个样品在非常短的时间框架(例如几秒中)内可以获得亚埃摩尔检测限。已经证实了从不混溶油中样品液滴的塞产生的MS信号提供了样品塞的前沿和后沿之间的强烈对比，如例如在标题为“Label free screening of enzyme inhibitors at femtomole scale using segmentedflow electrospray ionization mass spectrometry”的文章中所述，作者是Sun等，并且发表在Analytical Chemistry 84(13)，5794-5800(2012)中，其以其全部通过引用结合。

本文所用的节标题仅是为了组织化目的，并且并不被解读为限制。虽然本申请人的教导是结合各种实施方案来描述的，但是其并非意图将本申请人的教导限制到这样的实施方案。相反，本申请人的教导涵盖各种替代选项、改动和等价物，如本领域技术人员将理解的。

Claims (26)

1.对可以在质谱仪中分析的物质的组成进行取样的系统，取样系统包含：

(a)含有溶剂的液体储罐；

(b)含有雾化器气体的气体储罐；

(c)管道，其与所述液体储罐流体连通，所述管道包含第一部分、第二部分和接合部分，所述第一部分和第二部分在所述接合部分处接合，并且在所述接合处限定它们之间的角度，和所述接合部分包含穿过所述接合部分的壁以将所述管道的内部开放到大气的孔，以从大气接收样品并将其送到所述管道的内部；和

(d)雾化器管道，其同轴且部分地包围所述第二部分并且完全包围所述第二部分的排出端，所述雾化器管道流体连接到所述气体储罐，并且所述雾化器管道允许所述雾化器气体从所述气体储罐流到所述第二部分的外表面和所述第二部分的排出端的上方，以将溶剂抽吸穿过所述第二部分。

2.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中所述第一部分和第二部分之间的角度是至少20度。

3.根据前述权利要求任一项所述的系统，其进一步包含位于所述第二部分的端部处的电极，和其中在所述第二部分的端部和对电极之间产生电场。

4.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中所述接合部分的一侧通过所述第一部分和第二部分之间的角度来限定，并且所述接合部分的另一侧包含孔。

5.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中所述角度是180度。

6.根据权利要求3所述的系统，其进一步包含质量分析器和其中所述质量分析器的入口是对电极。

7.根据前述权利要求任一项所述的系统，其进一步包含差分式迁移谱仪，和其中将所述管道的排出端操作成将溶剂和捕集的样品排入所述差分式迁移谱仪中。

8.根据前述权利要求任一项所述的系统，其进一步包含液滴分配器，该液滴分配器经配置以将所述物质的液滴分配到所述孔中。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述液滴分配器选自：声学液滴分配器、气动液滴分配器和输送计量的样品流的毛细管。

10.根据前述权利要求任一项所述的系统，其进一步包含基底和其中所述物质是施加至所述基底的固体。

11.根据前述权利要求任一项所述的系统，其进一步包含基底和其中所述物质是施加至所述基底的液体。

12.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中所述孔位于所述接合部分上的任何位置处。

13.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中所述管道包含相同材料的连续管。

14.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中包含所述第一部分、第二部分和接合部分的所述管道包含机械地连接或熔合在一起的分开的段。

15.一种将物质的组成取样到质谱仪中的方法，包括：

(a)提供含有溶剂的液体储罐；

(b)提供含有雾化器气体的气体储罐；

(c)提供管道，其与所述液体储罐流体连通，所述管道包含第一部分、第二部分和接合部分，所述第一部分和第二部分在所述接合部分处连接，并且在所述接合处限定它们之间的角度，和所述接合部分包含穿过所述接合部分的壁以使所述管道的内部开放到大气的孔；

(d)提供雾化器管道，其同轴且部分地包围所述第二部分并且完全包围所述第二部分的排出端，所述雾化器管道流体地连接到所述气体储罐，并且所述雾化器管道允许所述雾化器气体从所述气体储罐流到所述第二部分的外表面和所述第二部分的排出端的上方；

(e)将雾化器气体流过所述雾化器管道到所述排出端的上方，以在所述第二部分中产生吸力；

(f)将所述物质与流动溶剂在所述孔处接触。

16.前述方法权利要求任一项所述的方法，其进一步包括提供位于所述第二部分的端部处的电极，和其中在所述电极和对电极之间产生电场，其中所述电场足以引起所述物质的离子化。

17.前述方法权利要求任一项所述的方法，其中所述接合部分的一侧通过所述第一部分和第二部分之间的角度限定，和所述接合部分的另一侧包含孔。

18.前述方法权利要求任一项所述的方法，其中所述角度是至少20度，任选地其中所述角度是180。

19.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括提供质量分析器，和对所述物质进行质量分析，和其中所述质量分析器的入口是对电极。

20.前述方法权利要求任一项所述的方法，其进一步包括提供差分式迁移谱仪，和其中所述方法进一步包括从所述排出端接收所述溶剂和捕集的样品，并且对所述物质进行差分迁移分离。

21.前述方法权利要求任一项所述的方法，其进一步包括提供液滴分配器，并且所述液滴分配器将所述物质的液滴分配到所述孔中。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述液滴分配器选自：声学液滴分配器、气动液滴分配器和输送计量的样品流的毛细管。

23.前述方法权利要求任一项所述的方法，其进一步包括使含有所述物质的固体表面与所述孔中的溶剂接触，其中所述物质是固体。

24.前述方法权利要求任一项所述的方法，其进一步包括使含有所述物质的固体表面与所述孔中的溶剂接触，其中所述物质是液体。

25.前述方法权利要求任一项所述的方法，其中所述孔位于所述接合部分的任何位置处。

26.根据权利要求21所述的方法，其中所述物质的液滴与所述溶剂不混溶。

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