CN114502942A - 用于在质谱法系统和方法中使用的具有内部取样的取样探针 - Google Patents

Abstract

本文提供了基于MS的方法和系统，其中解吸溶剂从与离子源流体联接的取样接口内的SPME装置解吸一种或多种分析物类，用于随后的质谱分析。根据本申请人的教导的各个方面，取样接口包括内部取样导管，所述内部取样导管在解吸溶剂和取样基底之间提供增加的相互作用，由此改进质量传递(例如，提高的萃取或解吸速度)。

Description

用于在质谱法系统和方法中使用的具有内部取样的取样探针

美国相关申请的交叉参考

本申请要求享有于2019年9月30日提交的美国临时申请No.62/908,012的优先权权益，其全部公开内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明的教导总体上涉及质谱法，并且更具体地涉及用于质谱法系统和方法的取样接口。

背景技术

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，其具有定性和定量应用两者。MS可以用于识别未知的化合物、测定分子中的元素的同位素组成、通过观察其碎片来确定特定化合物的结构以及量化样本中的特定化合物的量。鉴于其灵敏度和选择性，MS在生命科学应用中是尤为重要的。

在复杂样本基质(例如，生物、环境和食品样本)的分析中，许多当前的MS技术需要在对感兴趣的分析物进行MS检测/分析之前对样本执行广泛的预处理步骤。这样的预分析步骤可以包括取样(即，样本收集)和样本制备(与基质分离、浓缩、分馏以及如果必要的话衍生化)。例如，已经估计，整体分析过程的80％以上可以被耗费在样本收集和制备上，以便能够经由MS实现分析物的检测或除去样本基质内所包含的潜在干扰源，尽管如此，在每个样本制备阶段处仍增加了稀释和/或误差的潜在来源。

理想地，用于MS的样本制备技术应当是快速的、可靠的、可再现的、不昂贵的，并且在一些方面中是适合自动化的。改进的样本制备技术的一个最近示例是固相微萃取(SPME)，其本质上将取样、样本制备和萃取整合到单个无溶剂步骤中。通常，SPME装置利用涂覆有萃取相的纤维或其它表面(例如，刀片、微尖端、插针或网眼)，当所述装置被插入样本中时样本内的分析物可以被优先吸附到所述萃取相。因为可以通过将生物相容性装置直接地插入组织、血液或其它生物基质中较短时间段来原位进行萃取，所以SPME装置可以不需要任何样本收集。或者，SPME装置可以用于使用少量的所收集的样本(例如，样本等分试样)来进行体外分析。

虽然SPME通常被认为是准确的和简单的并且可以引起减少的样本制备时间和处置成本，但是经SPME制备的样本的基于质谱的分析会仍然需要额外的装备和/或耗时的步骤，以便直接使来自SPME装置的分析物离子化，或者在离子化之前从SPME装置解吸分析物，如对于质谱法(MS)所要求的那样。举例来说，已经开发出各种离子化方法，所述各种离子化方法可以在最少的样本处理下解吸来自凝聚相样本的分析物/使来自凝聚相样本的分析物离子化(例如，解吸电喷雾离子化(DESI)和实时直接分析(DART)，这些方法可以通过将样本的表面暴露于离子化介质(诸如气体或气溶胶)来从样本“擦掉”分析物)。然而，这样的技术还会需要复杂且昂贵的装备。

或者，在经由除了DESI或DART之外的离子化技术进行离子化之前，已经利用额外的解吸步骤以从SPME装置萃取分析物。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要求分析物处于溶液中，所以一些使用者已经在MS分析之前利用液体解吸并且随后经由高效液相色谱法(HPLC)对经萃取/富集的分析物进行纯化/分离。然而，在HPLC之前的液体解吸会需要几分钟来将分析物从SPME涂层转移到液相，这是由于对HPLC流动相提出的要求(弱溶剂强度)。典型地，高有机溶剂具有最佳的洗脱效率，但是它不能被直接注入典型使用的反相LC柱。为了补偿，或是典型地利用具有较低效力的洗脱溶液(例如，有机溶剂和水的混合物)，或是可替代地在LC注入之前提供借助于水的后续稀释步骤。然而，这两个选项都会降低灵敏度。这种常规的洗脱和LC-MS喷射的工作流程通常还要求将在洗脱步骤中使用相对高体积的液体，这导致额外的稀释。此外，如以上所讨论的，这些增加的样本制备/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。

或者，一些团体已经提议对于标准电喷雾离子源进行实质性修改。典型地，在ESI中，将液体样本从导电毛细管内连续地排放到离子化室中，而在毛细管与对电极之间的电势差在离子化室内产生使液体样本带电的较强电场。如果施加在液体的表面上的电荷强到足以克服液体的表面张力(即，粒子试图分散电荷并且返回到低能量态)，则该电场促使从毛细管排放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去溶剂化期间蒸发，带电的分析物离子继而可以进入对电极的取样孔口以用于随后的质谱分析。例如，其全部公开内容通过参考并入本文的标题为“A Probe For Extraction OfMolecules Of Interest From A Sample”的PCT公开No.WO2015188282因此声称通过将离子化电势施加到导电性SPME装置本身(向所述导电性SPME装置施加离散量的解吸溶液)以使得从润湿的基底的边缘直接产生离子来提供来自SPME装置的电喷雾离子化。

如在Rapid Communications in Mass Spectrometry,29(19):1749-1756中标题为“An open port sampling interface for liquid introduction atmosphericpressure ionization mass spectrometry”的文章(其教导以其全部内容并入本文)中举例说明的，Van Berkel等人已经介绍了一种取样接口，所述取样接口包括同轴管，所述同轴管允许将未处理的样本引入到溶剂中，所述溶剂可以被输送到离子源以用于由此离子化。虽然潜在地减少了复杂的样本制备，但是这种取样接口会遭受到对于常规SPME基底的相对高的检测限度(例如，在ng/mL范围内的LOD)和/或较差的质量传递以及关于相对较大的基底的流速不足，所述相对较大的基底为分析物吸附提供增大的面积。

仍然需要改进的和/或降低成本的系统，该系统能够在保持灵敏度、简单性、选择性、速度和处理量的同时以对前端部进行最小改变来将SPME装置快速联接至MS系统。

发明内容

本文提供了用于将液体样本输送到离子源以用于产生离子并且随后通过质谱法进行分析的方法和系统。根据本发明的教导的各个方面，提供了基于MS的系统和方法，其中，解吸溶剂从与离子源流体联接的取样接口内的样本基底(例如，SPME装置)解吸一种或多种分析物类，用于随后的质谱分析(例如，在取样接口与离子源之间没有液相色谱(LC)柱)。在各个方面中，取样接口包括基底取样探针，所述基底取样探针具有外管和布置在所述外管内的内管，使得解吸溶剂可以从外管内通过流体室流入内管中，所述流体室对大气开放，并且样本基底可以通过所述流体室的开口端部被接收到所述流体室中。根据本文描述的方法和系统的各个方面，取样接口可以被配置为在内管内具有内部取样容积，所述内部取样容积被配置为接收延伸穿过流体室的样本基底的一部分，从而在解吸溶剂和样本基底之间提供增加的相互作用，由此改进质量传递(例如，提高的萃取或解吸速度)和/或能够提供用于解吸的洗脱梯度。在某些方面中，取样探针的内部取样容积的几何形状可以被优化以在保持围绕样本基底的一致的溶剂流动的同时减少流体体积死区。举例来说，布置在取样探针的外管的孔内的内管的样本基底接收端部可以呈现的横截面积比内管的近端(例如，朝向内管的可以被联接至离子源的出口)的横截面积大，使得可以在内管内的解吸溶剂内布置有吸附一种或多种分析物的样本基质的一部分。通过从布置在内管内(与在内管远侧的流体室内相对，如在诸如由Van Berkel(2015)提出的那样的已知的开放端口取样接口中)的样本基质解吸分析物，根据本发明的教导的取样探针可以基本减少样本基底周围的停滞流动，由此引起改进的洗脱、更尖锐的峰和/或改进的灵敏度。在一些方面，内管的样本基底接收端部的形状和/或最大内部尺寸可以被配置为接收特定形状和/或大小的样本基底(例如，SPME纤维，SPME刀片)，例如，从而减少死区并且优化与内管的取样容积内的解吸溶剂接触布置的样本基底的涂覆部分的表面积。这样，解吸的分析物可以被包含在最小体积的解吸溶剂内，由此减少稀释和/或样本损失并且提高仪器响应和灵敏度。如由本领域的技术人员鉴于本发明的教导将理解的，针对改进解吸的动力学(例如，基于流体流动速度)的考虑可以与针对减少死区体积(例如，减少解吸溶剂的体积)的考虑进行平衡，从而优化所公开的装置、系统和方法的灵敏度。如本文所使用的，“流体速度”通常是指线性流体速度(例如，以m/s为单位)，而“流动速率”通常是指体积流动速率(例如，以L/min、m³/s为单位)。

根据本发明的教导的各个方面，提供了一种用于分析试样的化学组成的系统，所述系统包括基底取样探针，所述基底取样探针具有从近端延伸到远端的内管，所述内管限定从远侧入口延伸到近侧出口的取样导管，所述取样导管被配置为流体地联接至离子源探针以用于将解吸溶剂排放到与质谱仪的取样孔口流体连通的离子化室中。外管围绕内管布置并且还从近端延伸到远端，使得内管的远端相对于外管的远端布置，从而限定流体室，所述流体室从内管的远端向远侧延伸到液体/空气界面(例如，流体室内的解吸溶剂对大气开放)。外管限定解吸溶剂导管，所述解吸溶剂导管从被配置为与解吸溶剂源流体连通的近侧入口延伸并且通过解吸溶剂导管的远侧出口流入流体室中。流体室还与取样导管的远侧入口流体连通。在内管的远端内与流体室相邻地设置有取样容积，所述取样容积呈现的横截面积比取样导管的近侧部分的横截面积大。取样容积被配置为接收样本基底的涂覆表面，所述涂覆表面其上吸附有一种或多种分析物类，以便当解吸溶剂从解吸溶剂导管的入口通过流体室流到取样导管的出口时涂覆表面与在内管内部的取样容积内的解吸溶剂接触。在一些方面中，内管的远端可以相对于外管的远端凹进，使得流体室还包括在内管的远端与外管的远端之间的容积。

在各个方面中，取样容积内的体积流动速率可以等同于具有减小的横截面积的取样导管的近侧部分，使得当样本基底未布置在取样容积内时通过取样容积的最大流体速度可以低于通过取样导管的近侧部分的最大流体速度。然而，在一些方面中，基底取样探针可以被配置为当布置在取样容积内时提供围绕基底的涂覆部分的各种相对流体速度。举例来说，在一些方面中，取样容积的横截面积可以被配置为使得依据例如取样容积和取样导管的近侧部分的相对横截面积以及样本基底的涂覆部分的横截面积，当样本基底的涂覆表面被布置在取样容积内时通过取样容积的最大流体速度大于、小于或等于通过取样导管的近侧部分的最大流体速度。

如上所述，在一些方面中，样本基底可以包括如在本领域已知的或以后开发的SPME基底，并且基底取样探针在一些方面中可以被配置为在取样容积内容纳特定的样本基底。举例来说，SPME基底可以包括纤维，并且取样容积可以针对这种纤维设定形状和/或尺寸。在一些方面，例如，取样容积的横截面积可以具有与纤维类似的横截面形状(例如，对于圆形纤维而言为圆形横截面形状)，但是大于在涂覆表面处的纤维的横截面积。或者，在一些方面中，SPME基底可以包括刀片。在这样的方面中，取样容积的横截面积可以包括多种形状(例如，圆形、矩形等)，但是取样容积的横截面的最大线性尺寸可以大于在涂覆表面处的刀片的宽度，使得刀片可以被布置在取样容积内。在一些方面中，例如，取样容积的尺寸可以被设定成使得样本基底的整个涂覆表面(其上吸附有分析物的涂覆表面的整个长度、宽度和高度)可以被布置在取样容积内。然而，在某些方面中，取样导管的尺寸可以被设定成使得样本基底的涂覆表面不能被布置在取样导管的近侧部分内。

取样容积可以具有多种配置，并且在一些方面中，可以被尤其配置为容纳特定尺寸和/或形状的基底。在一些方面中，作为非限制性示例，取样容积可以呈现圆形横截面形状或矩形形状。取样容积的横截面形状也可以与外管的横截面形状相同或不同。附加地或可替代地，取样容积和取样导管的近侧部分可以呈现不同的横截面形状。为了容纳不同的样本基底，在一些方面中，内管可以是可互换的，使得例如可以为各种样本基底几何形状选择最佳的取样容积。举例来说，包括取样容积的内管的远侧部分可以被配置为用呈现第二取样容积的第二远侧部分替换，所述第二取样容积在形状和横截面积中的至少一者方面与原始内管中的取样容积不同。内管的远侧部分和近侧部分可以以多种方式(例如，压缩配合、螺纹连接等)彼此联接。鉴于本发明的教导将应理解，可以优化由内管限定的取样容积的尺寸和形状以改善解吸样本的解吸动力学和减少的稀释，以便提高其分析的灵敏度。在一些方面中，所述系统可以包括样本基底，例如，所述样本基底具有涂覆有萃取相的表面，所述萃取相被配置为吸附一种或多种分析物，其中，涂覆表面的至少一部分被配置为插入通过外管的远端和流体室，使得其上吸附有所述分析物类的涂覆表面与取样容积内的解吸溶剂接触。

在各个方面中，所述系统还可以包括一个或多个解吸溶剂源和泵机构，所述一个或多个解吸溶剂源与解吸溶剂导管的入口流体地联接，所述泵结构用于将解吸溶剂从所述一个或多个解吸溶剂源输送到解吸溶剂导管的入口。附加地或可替代地，所述系统还可以包括控制器，所述控制器用于调节流过解吸溶剂导管、取样导管和离子源探针中的一个或多个的解吸溶剂的流动速率。在各个方面中，一个或多个解吸溶剂源可以被配置为提供洗脱梯度，使得由布置在取样容积中的样本基底暴露于其的解吸溶剂的组成随时间变化。

在一些方面中，包括如本文另外讨论的基底取样探针的系统可以被整合以进一步包括离子源探针、离子化室和质谱仪系统，其中，所述离子源探针与取样导管的出口流体连通并且包括布置在所述离子化室中的终端，使得包含在解吸溶剂中的分析物可以在解吸溶剂被排放到离子化室中时被离子化。

在某些方面中，所述系统还可以包括试样保持器，所述试样保持器被配置为在样本基底插入基底取样探针中期间支撑样本基底。联接至试样保持器的致动机构可以被配置为将样本基底插入外毛细管的远端中，使得所述样本基底的涂覆表面与解吸溶剂接触。在这样的示例中，由本文描述的示例性系统执行的化学分析程序的各个步骤可以是自动化的(例如，由机器人系统执行)。在一些方面中，例如，所述系统可以包括被配置为支撑多个样本基底的试样台，其中，所述致动机构被配置为将所述多个样本基底中的每个顺序地插入外管的远端中，使得所述多个样本基底中的每个的涂覆表面与取样容积内的解吸溶剂接触。在一些相关方面中，虽然解吸过程和MS取样可以被顺序地执行，但是致动机构可以被配置为同时地预处理多个样本基底以增加处理量(例如，SPME基底的预调理、取样和冲洗步骤)。

本文还提供了用于执行化学分析的方法。在一些方面中，例如，根据本发明的教导的方法可以包括将样本基底的至少一部分插入基底取样探针的开口端部中，所述样本基底具有涂覆有萃取相的表面，所述萃取相吸附有一种或多种分析物类，所述基底取样探针包括：内管，所述内管从近端延伸到远端，所述内管限定从远侧入口延伸到近侧出口的取样导管；外管，所述外管从近端延伸到远端并且围绕所述内管布置，所述外管限定解吸溶剂导管，所述解吸溶剂导管从被配置为与解吸溶剂源流体连通的近侧入口延伸。内管的远端相对于外管的远端布置，从而限定流体室，所述流体室从内管的远端向远侧延伸到液体/空气界面，所述流体室与解吸溶剂导管的远侧出口和取样导管的远侧入口流体连通。此外，取样导管包括在内管的远端内与流体室相邻的取样容积，所述取样容积呈现的横截面积比取样导管的近侧部分的横截面积大。解吸溶剂从解吸溶剂导管的入口通过流体室流到取样导管的出口，使得所述一种或多种分析物类的至少一部分从涂覆表面解吸并且被输送到解吸溶剂内的离子源探针。然后，可以将包含所述一种或多种分析物类的所述部分的解吸溶剂从离子源探针排放(例如，排放到离子化室中)，从而形成一种或多种离子化的分析物类，并且可以对所述一种或多种离子化的分析物类执行质谱分析。

在各个方面中，插入样本基底的至少一部分可以包括将涂覆表面布置到内管内的取样容积中。例如，当解吸溶剂从解吸溶剂导管的入口通过流体室流到取样导管的出口时，其上吸附有一种或多种分析物类的涂覆表面可以与取样容积内的解吸溶剂接触。

在各个方面中，所述方法还可以包括一个或多个步骤，其例如包括，在将样本基底插入样本中之前调理样本基底，将SPME基底插入样本中以将包含在样本内的一种或多种分析物类吸附到涂覆表面，从样本萃取一种或多种分析物类，以及在将样本基质插入基质取样探针中之前冲洗样本基质(例如，用水)。在一些相关方面中，在一种或多种分析物类被吸附到涂覆表面之后，在无需执行液相色谱的步骤的情况下将样本基底插入基底取样探针中。根据本发明的教导的各个方面，上述步骤中的一个或多个步骤可以是自动化的(例如，由机器人系统执行)。

在某些方面中，所述方法可以包括一个或多个步骤，其用于在吸附的分析物从样本基底解吸并且其离子化之后执行化学分析。例如，执行质谱分析可以包括执行MRM³定量。附加地或可替代地，可以在执行质谱分析之前将一种或多种离子化的分析物类传输通过差分式迁移谱仪。

在某些方面中，可以调节基底取样探针以容纳特定尺寸和/或形状的样本基底。举例来说，在各个方面中，内管的包括取样容积的远侧部分可以用呈现第二取样容积的第二远侧部分替换，所述第二取样容积在形状和横截面积中的至少一者方面与原始内管中的取样容积不同。

由根据本发明的教导的某些基底取样探针提供的改进的动力学也可以能够提供洗脱梯度。举例来说，改进的质量传递可以允许更快地从样本基底解吸分析物，由此允许提供洗脱梯度。在这样的方面中，使解吸溶剂流动可以包括在将样本基底布置在取样容积内的同时向取样容积提供洗脱梯度。在一些方面中，例如，当基底被布置在取样容积内时，由基底暴露于其的解吸溶剂的组成可以随时间被调节。

本文阐述了本申请人的教导的这些和其它特征。

附图说明

本领域的技术人员将应理解，以下描述的附图仅是用于说明目的。附图无意以任何方式限制本申请人的教导范围。

图1以示意图示出根据本申请人的教导的各个方面的示例性系统，所述系统包括流体地联接至质谱仪系统的电喷雾离子源的基底取样探针。

图2A至图2C示意性地示出根据本申请人的教导的各个方面的适用于图1的系统的示例性基底取样探针。

图3A至图3C示意性地示出根据本申请人的教导的各个方面的适用于图1的系统的另一个示例性基底取样探针。

图4A至图4B示意性地示出根据本申请人的教导的各个方面的适用于图1的系统的又一个示例性基底取样探针。

图5A至图5B示意性地示出根据本申请人的教导的各个方面的适用于图1的系统的又一个示例性基底取样探针。

图6以示意图示出根据本申请人的本发明的教导的各个方面的用于样本分析的示例性自动化系统。

图7以示意图示出根据本申请人的本发明的教导的各个方面的用于样本分析的另一个示例性自动化系统。

具体实施方式

将应理解，为了清楚起见，以下讨论将解释本申请人的教导的实施例的各个方面，同时在方便或适当的情况下省略某些具体细节。例如，在可替代实施例中对相似或类似特征的讨论可以有所简化。为了简洁起见，也可以不更详细地讨论众所周知的想法或概念。本领域的技术人员将认识到，本申请人的教导的一些实施例可以不需要在每个实施方式中的具体描述的细节中的某些，其在本文中被阐述只是为了提供对实施例的透彻理解。类似地，将显而易见的是，在没有脱离本公开的范围的情况下，所描述的实施例可以易于根据公知常识进行改变或变化。以下对实施例的详细描述不应被视为以任何方式限制本申请人的教导的范围。

本文举例说明了基于MS的方法和系统，其中解吸溶剂从与离子源流体联接的取样接口(例如，开放端口探针)内的样本基底(例如，SPME装置)解吸一种或多种分析物类，用于随后的质谱分析(例如，在取样接口与离子源之间没有液相色谱(LC)柱)。根据本申请人的教导的各个方面，取样接口包括内部取样导管，所述内部取样导管在解吸溶剂和取样基底之间提供增加的相互作用，由此改进质量传递(例如，提高的萃取或解吸速度)。然而，当前用于使从SPME装置得到的液体样本离子化的方法往往使用复杂的样本制备步骤，在所述样本制备步骤中由SPME萃取的分析物首先从SPME装置解吸并且随后经受额外的样本处理步骤(例如，经由LC的浓缩/纯化)，所述额外的样本处理步骤在离子化/质谱分析之前是不适合自动化的，但是根据本发明的教导的各个方面的系统和方法提供了简化的工作流程，在所述工作流程中其上吸附有一种或多种分析物的样本基底可以被直接地联接至MS系统的离子源。在各个方面中，本文描述的系统和方法可以消除对于一个或多个耗时的样本制备步骤的需要，同时使得能够在对已知系统的前端进行最小改变的情况下将样本基底快速联接至MS系统(并且从其快速解吸)，同时仍然保持灵敏度、简单性、选择性、速度和处理量。除了如上所述的各种实施例的改进的洗脱速度、峰形(例如，无拖尾、更尖锐的峰)和灵敏度之外，传递质量的改进的动力学还可以使得能够在解吸溶剂的组成中使用梯度(在本文中也称为洗脱梯度)以给被吸附到根据本发明的教导适于使用的样本基质的分析物带来额外层次的分离。此外，在各个方面中，本发明的教导可以实现完全或部分自动化的工作流程，由此进一步增加处理量，同时潜在地消除在由SPME得到的样本的分析中的人为误差源。

如以下详细讨论的，根据本发明的教导的各个方面的方法和系统提供被配置为增加基于SPME的工作流程的灵敏度的取样接口。在一些方面中，例如，根据本发明的教导的取样接口能够优化在样本基底的涂覆表面(所述涂覆表面可以吸附有一种或多种感兴趣的分析物)周围的液体流动，并且进一步可以解释已知的或以后开发的样本基底和SPME装置(例如，纤维、刀片、微尖端、插针或网眼)的不同几何形状。鉴于本发明的教导，本领域的技术人员将应理解，诸如期望的解吸流体速度和死区的考虑可以被优化以维持解吸动力学来确保足够快速的解吸(从而在MS数据中提供更尖锐的峰，例如，无拖尾)，减少的稀释(例如，通过向减少体积的溶剂中提供解吸)，由此改进仪器响应和灵敏度。例如，如与在位于外管内但在内管远侧的远侧流体室中布置样本基底的情况相对，根据本发明的教导的某些方面的系统和方法提供具有取样容积的内管，所述取样容积呈现可以将样本基底的涂覆表面容纳在内管内的横截面积，由此有助于使涂覆表面经受一致的、非停滞的流体流动。此外，在一些方面中，内管的基底接收端部的形状和/或最大内部尺寸可以被配置为接收特定形状和/或大小的样本基底，例如，从而减小死区和/或增大与内管的取样容积内的流动的解吸溶剂接触布置的样本基底的涂覆部分的表面积。举例来说，在一些方面中，包含取样容积的内管的至少该部分可以被替换成使得待插入的特定样本基底占据取样容积的至少20％(例如，至少50％，至少80％)。

图1示意性地示出根据本申请人的教导的各个方面的示例性系统10的实施例，其用于使由SPME萃取的分析物离子化和对其质量分析。如图1所示，示例性系统10通常包括：基底取样探针30(例如，开放端口探针)，其与离子源40流体连通以用于将包含一种或多种样本分析物的液体排放到离子化室12中；以及质量分析器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，基底取样探针30通常被配置为接收具有用萃取相涂覆的表面的样本基底(例如，SPME基底20)的至少一部分，来自样本的一种或多种分析物在基底取样探针的内管的取样容积内被吸附到所述萃取相，所述取样容积处于在解吸溶剂源31和离子源探针(例如，电喷雾电极44)之间延伸的流体路径中。这样，通过解吸溶剂从SPME基底20的涂覆表面解吸的分析物直接流到解吸溶剂内的离子源40，由此用于离子化。

在所描绘的实施例中，离子化室12可以被保持在大气压下，但是在一些实施例中，离子化室12可以被抽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与气帘室14分开，从SPME基底20解吸的并且被包含在从电喷雾电极44排放的解吸溶剂中的分析物可以在所述离子化室12内被离子化。如图所示，容纳质量分析器60的真空室16通过具有真空室取样孔口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抽真空来保持在一个或多个所选的压力(例如，相同或不同的低于大气压的压力，低于离子化室的压力)下。

离子源40可以具有多种配置，但是通常被配置为从一种或多种分析物产生离子，所述一种或多种分析物被包含在从基底取样探针30接收的液体(例如，解吸溶剂)内。在图1所示的示例性实施例中，电喷雾电极44终止于出口端部，所述电喷雾电极44可以包括被流体地联接至基底取样探针20的毛细管，所述出口端部至少部分地延伸到离子化室12中并且将解吸溶剂排放到其中。如由本领域的技术人员鉴于本发明的教导将理解的，电喷雾电极44的出口端部可以使解吸溶剂雾化、成烟雾状散开、成雾状或以其它方式排放(例如，用喷嘴喷洒)到离子化室12中以形成包含多个微滴的样本羽流50，所述样本羽流50通常被朝向(例如，邻近于)帘板孔14b和真空室取样孔口16b指引。如本领域已知的，包含在微滴内的分析物可以例如当样本羽流50被产生时通过离子源40离子化(即，带电)。作为非限制性示例，电喷雾电极44的出口端部可以由导电材料制成并且被电耦合至电压源的一极(未示出)，而电压源的另一极可以接地。因此，包含在样本羽流50内的微滴可以通过施加到出口端部的电压来带电，以便随着在离子化室12中的去溶剂化期间液滴内的解吸溶剂蒸发，裸露的带电分析物离子被释放并且被朝向且穿过孔14b、16b拖曳和聚焦(例如，经由一个或多个离子透镜)到质量分析器60中。虽然离子源探针在本文中通常被描述为电喷雾电极44，但是将应理解，在用于使液体样本离子化的领域中已知的并且根据本发明的教导修改的许多不同的离子化技术可以用作离子源40。作为非限制性示例，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。

继续参照图1，质谱仪系统10可以任选地包括加压气体(例如，氮气、空气或稀有气体)的源70，其供给高速雾化气流，所述高速雾化气流包围电喷雾电极44的出口端部并且与从其排放的流体相互作用，以便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50的形成和用于通过14b和16b取样的羽流内的离子释放。雾化器气体可以以例如在约0.1L/min至约20L/min的范围内的各种流动速率供给。

本领域的技术人员鉴于本发明的教导还将应理解，质量分析器60可以具有多种配置。通常，质量分析器60被配置为处理(例如，过滤、拣选、解离、检测等)由离子源40产生的样本离子。作为非限制性示例，质量分析器60可以是三重四极杆质谱仪或是在本领域中已知的并且根据本发明的教导修改的任何其它质量分析器。进一步将应理解，在质谱仪系统中可以包括任何数量的附加元件，包括例如离子迁移谱仪(例如，差分式迁移谱仪)，其被配置为基于离子穿过漂移气体的迁移来分离离子而非基于离子的质荷比来分离离子。另外地，将应理解，质量分析器60可以包括检测器，所述检测器可以检测通过分析器60的离子并且可以例如供给指示每秒检测到的离子数量的信号。

现在参照图2A至图2C，描绘了示意性地示出一种示例性基底取样探针230(例如，根据本发明的教导的各个方面修改的开放端口探针)，其用于从SPME基底220解吸一种或多种分析物并且适用于图1的系统。如图2A所示，基底取样探针230包括从近端232a延伸到远端232b的外管(例如，外毛细管232)和同轴地布置在外毛细管232内的内管(例如，内毛细管234)。内毛细管234也从近端234a延伸到远端234b。内毛细管234包括轴向孔，所述轴向孔提供穿过其的流体通道，所述轴向孔如在图2A至图2C的示例性实施例中所示限定取样导管236，液体可以从基底取样探针230通过所述取样导管236传输到图1的离子源40(即，取样导管236被流体地联接至电喷雾电极44的内孔)。在另一方面中，在外毛细管232的内表面和内毛细管234的外表面之间的环形空间可以限定解吸溶剂导管238，所述解吸溶剂导管238从联接至解吸溶剂源231的入口端部(例如，经由导管231a)延伸到出口端部(其与内毛细管234的远端234b相邻)。如在该示例性实施例中所示，内毛细管234的远端234b相对于外毛细管232的远端232b是凹进的，从而限定远侧流体室235，所述远侧流体室235从内毛细管234的远端234b向远侧延伸到液体空气界面235a，所述液体空气界面235a被描绘为与外毛细管232的远端232b齐平。因此，远侧流体室235由内毛细管234的远端234b、外毛细管的远端232b的内圆周表面和液体/空气界面235限定，并且远侧流体室235表示供流体从解吸溶剂导管238的出口端部流过其而进入取样导管236中的空间。即，如由图2中的弯曲箭头所指示的，解吸溶剂导管238经由该远侧流体室235来与取样导管236流体连通。以这种方式并且取决于相应的通道的流动速率，通过解吸溶剂导管238输送到远侧流体室235的流体可以进入取样导管236的入口端部以用于传输到其出口端口并且随后传输到离子源240。

取样导管236可以具有多种配置，但是通常在其远侧的样本基底接收端部处呈现相对较大的横截面。例如，如图2A至图2C所示，由内管234限定的取样导管236在其近侧部分(图2C)和其远侧部分(图2B)两者处都呈现圆形横截面形状，但是远侧部分相对于近侧部分具有增大的直径和横截面积。如由图2A的内管237内的虚线所指示的，具有相对增大的横截面积的该远侧部分限定了可以容纳取样基底220的至少一部分的取样容积237。例如，取样容积237的横截面的最大的最大线性尺寸大于被配置为插入取样容积237中的样本基底220的部分的横截面的最大线性尺寸。将进一步注意到，在本发明的教导的一些方面中，如图2A至图2C中所举例的，取样导管的近侧部分的横截面(图2C)的最大线性尺寸可以小于被配置为插入取样容积237内的样本基底220的部分的横截面的最大线性尺寸，以便将防止样本基底进入取样导管236的近侧部分。

具体地，如图2A所示，包括其上吸附有分析物的涂覆表面222的SPME基底220的一部分可以插入通过基底取样探针230的开口端部和通过远侧流体室235，使得SPME基底220的涂覆表面222被布置在内管234内部的取样容积237内的解吸溶剂中。因此，如由图2的弯曲箭头所指示的，解吸溶剂导管238经由该远侧流体室235来与取样导管236的取样容积237流体连通。以这种方式并且取决于相应的通道的体积流动速率，通过解吸溶剂导管238输送到远侧流体室235的流体进入取样导管236的入口。然而，仅仅布置在远侧流体室235中的涂覆表面222可以受到基本停滞的流动(尤其与在探针230的最远端处的流体/空气界面235a相邻并且当涂覆表面基本填充远侧流体室235时)，在内管234的远侧部分处的取样容积的增大的横截面积可以允许涂覆表面222至少部分地布置在取样导管236内，由此在解吸溶剂遵循从解吸溶剂导管238的出口经由远侧流体室235到取样导管236的入口的路径时提供通过涂覆表面222和围绕涂覆表面222的更高的最大流体速度，如由弯曲箭头所指示的。

取样导管236可以具有多种配置，但是通常在其远侧的样本基底接收端部处呈现相对大的横截面。在任何情况下，假设从解吸溶剂导管238流动的所有流体都流入取样导管236中和流到离子源240(例如，没有从外管232的远端溢出)，将应理解，解吸溶剂导管238内的体积流动速率和取样导管236内的体积流动速率将是相同的。此外，因为流体流动从在取样容积237的水平处(例如，在图2B的水平处)的取样导管236的远侧部分流到取样导管236的远侧部分(例如，在图2C的水平处)和流到离子源240，所以在图2B和图2C的横截面处的取样导管236内的体积流动速率将是相同的，尽管当在取样容积237中没有布置取样基底时在取样容积237中的最大流体速度相对较慢(由于取样容积的相对较大的横截面积)。然而，依据涂覆表面222的横截面、取样容积237的横截面和取样导管236的近侧部分的横截面的相对面积，当在取样容积中没有布置取样基底时，在图2B的横截面的水平处的取样导管236内的解吸溶剂的最大流体速度可以大于、等于或小于在图2C的横截面的水平处的取样导管236内的最大流体速度。因此，鉴于本发明的教导，本领域的技术人员将应理解，可以例如通过提供一种配置的内管234来调节涂覆表面222周围和附近的最大流体速度，所述配置使得内管234的内表面和涂覆表面之间的环形空间具有与图2B所示的横截面积不同的横截面积。即，假设图2B中所示的等效尺寸的涂覆表面222并且向取样导管236的入口提供相同的体积流动速率，增大取样容积237的横截面积将增加围绕涂覆表面222的空间(即，图2B的环形物)和降低在该横截面处通过取样导管的平均和/或最大流体速度。在另一方面中，减小取样容积237的横截面积将减小图2B的环形物的面积，由此增大通过该横截面的最大流体速度，以便保持与前一个示例相同的体积流动速率。鉴于本发明的教导，本领域的技术人员将进一步理解，可以选择体积流动速率、期望的最大解吸流体速度和涂覆表面222周围的最佳死区容积以在没有过度稀释分析物的情况下维持解吸动力学来确保充分快速地解吸，从而优化仪器响应和灵敏度。

根据本发明的教导的各个方面，SPME基底220的至少一部分可以通过基底取样探针230的开口端部插入，使得其上吸附有一种或多种分析物类的涂覆表面被布置在内管234内部的取样容积237内的解吸溶剂中(例如，在内管的远端234b的近侧)。例如，如上所述，图2中所示的示例性SPME基底220包括从其延伸的涂覆表面222，在所述涂覆表面222上已经形成有SPME萃取相(例如，层)并且所述涂覆表面222在萃取期间已经吸附有一种或多种感兴趣的分析物。在将涂覆表面222插入取样容积237中时，从解吸溶剂导管238流动且经由远侧流体室235流入取样导管236中的解吸溶剂可以高效地将吸附在涂覆表面222上的一种或多种分析物的至少一部分解吸，使得解吸的分析物随解吸溶剂一起流入取样导管236的入口中。用于在根据本发明的教导的系统和方法中使用的样本基质通常能够至少部分地插入由基底取样探针230提供的流体路径中，使得由此提供的解吸溶剂高效地从样本基底解吸一种或多种感兴趣的分析物，尽管基底配置(例如，纤维、刀片、微尖端、插针或网眼)和/或SPME涂层(例如，HLB-PAN、C18-PAN、抗体等)没有受到特定限制。实际上，可以在本文公开的方法和系统中使用本领域中已知的或以后开发的和根据本发明的教导修改的任何已知的样本基底和涂覆化学物质。适于根据本发明的教导的各个方面使用的示例性SPME装置例如在标题为“Method and Devise for Solid Phase Microextraction and Desorption”的美国专利No.5,691,205和标题为“A Probe for Extraction of Molecules of Interestfrom a Sample”的PCT公开No.WO2015188282中描述，这些专利申请的教导由此通过参考整体并入本文。

如图2所示，解吸溶剂源231可以经由供给导管231a流体地联接至解吸溶剂导管238，通过所述供给导管231a可以从解吸溶剂的储器以选定的体积流动速率(例如，经由一个或多个泵送机构，其包括往复泵、容积泵，例如旋转泵、齿轮泵、柱塞泵、活塞泵、蠕动泵、隔膜泵，以及其它泵，例如重力泵、脉冲泵和离心泵可以用于泵送液体样本)输送解吸溶剂，所有这些都作为非限制性示例。任何高效地从样本基底解吸分析物并且适合离子化过程的解吸溶剂都适用于本发明的教导。实际上，因为由各种实施例的某些方面引起的改进的质量传递和快速解吸，所以本发明的教导会能够提供洗脱梯度，在所述洗脱梯度中解吸溶剂的组成随时间变化，同时将样本基底布置在取样容积内。这样，可以从一个或多个解吸溶剂源提供一系列解吸溶剂，从而从涂覆表面逐次地解吸特定分析物(如在LC洗脱梯度中)。因为快速解吸，特定化合物可以依据在特定时间下的解吸溶剂的特征而从涂覆表面洗脱，由此能够在与一种或多种特定化合物相对应的特定MS峰(呈现有限的拖尾)之间实现分解。

类似地，将应理解，可以提供一个或多个泵送机构以用于控制通过取样导管236和/或电喷雾电极(未示出)的体积流动速率，这些体积流动速率被选择为与通过解吸溶剂导管238的解吸溶剂的体积流动速率相同或不同。在一些方面中，可以独立地调节通过基底取样探针230和/或电喷雾电极244的各个通道的这些不同的体积流动速率(例如，通过调节雾化器气体的流动速率)，从而控制流体在整个系统中的运动。作为非限制性示例，通过解吸溶剂导管238的体积流动速率可以相对于通过取样导管236的体积流动速率暂时地增大(例如，在取出基底之后)，使得远侧流体室235中的流体从基底取样探针230的开口端部溢出，以清洁由取出的基底所沉积的任何残留样本和/或防止任何空气传播的材料传输到取样导管236中。在其它方面中，体积流动速率可以被调节成使得在插入基底时流体流动速率减小，从而在较小体积的解吸溶剂中浓缩解吸的分析物。

将应理解，根据本发明的教导的基底取样探针可以具有多种配置和尺寸，图2A至图2C的基底取样探针230的描述表示一种示例性描述。作为非限制性示例，内毛细管234的内径(ID)的尺寸可以在从约100微米至约3mm的范围内(例如，约0.5mm，约3mm)，内毛细管234的外径(OD)的示例性尺寸在从约300微米至约3厘米或4厘米的范围内(例如，ID_inner：OD_inner组合可以是约0.5mm：1.5mm或约3mm：4mm)。同样作为示例，外毛细管232的ID可以在从约400微米至约3厘米或4厘米的范围内，外毛细管232的OD的典型尺寸在从约500微米至约3厘米或4厘米的范围内(例如，ID_outer：OD_outer组合可以是约2mm：3mm或约5mm：6mm)。另外地，虽然在图2A至图2C中被描绘为圆形，但是内毛细管234和/或外毛细管232的横截面形状可以是圆形、椭圆形、超椭圆形(即，类似于超椭圆的形状)或甚至是多边形(例如，正方形)。此外，内毛细管234或外毛细管232的横截面积的形状沿着毛细管的长度不必是恒定的。举例来说，在取样容积237的水平处的取样导管236的远侧部分可以具有第一形状(例如，多边形以容纳矩形基底)，而取样导管的近侧部分可以是第二形状(例如，圆形)，尽管如本文另外讨论的具有较小的横截面积。关于适于在图1的系统中使用的且根据本发明的教导修改的SPME取样探针的附加细节可以例如在以上Van Berkel文章参考；标题为“SurfaceSampling Concentration and Reaction Probe”的美国公布No.20130294971；标题为“Method and System for formation and Withdrawal of a Sample From a Surface tobe Analyzed”的美国公布No.20140216177；和标题为“Sampling Interface for MassSpectrometry Systems and Methods”的美国公布No.2017316926中找到，它们的教导由此通过参考整体并入本文。

现在参照图3A至图3C，描绘了根据本发明的教导的各个方面的另一个示例性基底取样探针330。如图所示，探针330被配置为交替地联接至与图2A至图2C的探针230相同的离子源240和/或解吸溶剂源231，使得依据例如用于从样本萃取分析物的特定SPME基底320的大小和/或形状，探针330可以用来代替探针230。例如，探针330与图2A至图2C中的探针的类似之处在于，探针330包括同轴的内管334和外管332，内管334限定具有远侧部分的取样导管336，所述远侧部分相对于取样导管336的近侧部分(图3C)具有扩大的横截面积(图3B)。然而，探针330与探针230的不同之处在于，内管334被布置在外管332内，使得内管334的最远端334b与外管332的最远端332b共面(而不是如图2A中所示凹进)。通过控制通过解吸溶剂导管338和取样导管336的体积流动速率，仍然可以在内管334的远端334b之间形成远侧流体室335，如由液体/空气界面335a的示例性凸弯月面所指示的，所述液体/空气界面335a的示例性凸弯月面由于解吸溶剂分子的凝聚力而形成。因此，即使内管334和外管332的远端是共面的，流体也可以从解吸溶剂导管338经由流体室335流到内管内的取样容积337。实际上，将应理解，在图2A和图3A所示的任一示例性实施例中可以控制体积流动速率，使得依据例如在解吸溶剂导管和取样导管内的解吸溶剂的相对体积流动速率以及解吸溶剂导管的粘度，液体/空气界面的至少一部分可以靠近或远离外管的远端(有或没有流体从其溢出)。重要的是，甚至在取样期间，根据本发明的教导的各个方面的样本探针也可以有意地溢出(例如，通过将解吸溶剂导管中的体积流动速率充分地增大至大于取样导管中的体积流动速率)。然而，从已知的开放大气的取样接口的溢流会导致样本的损失(并且从而导致降低的灵敏度)，根据本发明的教导的取样接口可以在取样期间有意地使流体从流体室235、335溢出(例如，从而减少污染)并且没有降低灵敏度，这是由于其上吸附有分析物的涂覆表面可以被布置在内管的内部取样容积内。照此，与涂覆表面接触的解吸溶剂已经通过溢流的流体室传输，并且从而不经受溢流和潜在的样本损失。

此外，图3A至图3C的探针330与探针230的不同之处还在于，在取样接口337(参见图3B)的水平处的取样导管336的远侧部分呈现基本正方形的横截面积(例如，以容纳具有正方形横截面积的涂覆表面322)，而取样导管336的近侧部分保持圆形(如在探针230中)。另外地，示例性探针330与探针230的不同之处还在于，取样导管337的横截面积小于探针230的横截面积。尽管探针320的涂覆表面322会能够装配在探针230的取样容积237内，但是将应理解，如同图3A至图3C所示的那样的取样容积237的不同的横截面形状和/或较小的横截面积会是期望的，以最佳地从特定基底320解吸分析物(例如，避免过度稀释)并且从而优化仪器响应和灵敏度，如本文另外讨论的。

尽管探针230、330的取样容积237、337看起来彼此具有大致相同的长度，但是还将应理解，在根据本发明的教导的某些实施例呈现了取样容积具有足够长度以在其中接收吸附有分析物的SPME基底的整个部分的情况下，取样容积的长度也可以不同。如图3A所示，例如，整个涂覆表面322可以被布置在取样容积337内。为了帮助确保整个涂覆表面322布置在取样容积337内，本发明的教导的各个方面还提供一个或多个传感器来帮助确定样本基底的涂覆部分在取样容积内的相对位置。举例来说，如图3A所示，探针330包括第一传感器323a，所述第一传感器323a可以被配置为提供指示样本基底320已经通过流体室335插入取样容积337中达足够距离的信号，使得整个涂覆表面322被布置在取样容积337内。附加地或可替代地，第二组传感器323b可以被配置为提供信号以防止样本基底320过度插入，例如，以避免涂覆表面322向近侧超出取样容积337而与内管334接触。由传感器323a或传感器323b所提供的信号可以被配置为控制自动化系统，用于将样本基底引入到取样探针中或用于提醒用户关于已插入的探针的位置，作为非限制性示例。将应理解，传感器可以包括用于确定样本基底何时已经插入到特定水平的各种机制，例如，通过光学措施或超声波措施，作为非限制性示例。例如，传感器323a可以包括超声波换能器，所述超声波换能器横过取样容积337发射超声波能量，如果在取样导管336内在传感器323a的水平处有物体，则反射的超声波的定时发出信号。同样作为示例，传感器323b可以包括位于取样导管336的一侧上的光源和位于另一侧上的光学检测器，以便当由光源发射的光束不再被光学检测器检测到时，可以提供信号。

因为鉴于本发明的教导不能针对每个基底来优化具有一定尺寸、几何形状和配置的单个取样容积，所以将应理解，可以提供多个不同的探针以用于与单个基于MS的系统一起使用。然而，并非替换整个探针，一些用户会希望依据待分析的特定基底例如通过替换探针的各个部分来重新配置探针。例如，现在参照图4A至图4B，描绘了根据本发明的教导的各个方面的又一个示例性取样探针430。如图4A所示，探针430类似于图2A的探针230，但是不同之处在于，内管434的远侧部分434d(其包括扩大的取样容积)被可去除地联接至内管424的近侧部分434c。在这样的方面中，包括具有一定尺寸、形状和/或长度的第一取样容积的远侧部分434d可以被去除(例如，拧下)，并且反而用另一个远侧部分434e替换，所述另一个远侧部分434e例如依据吸附有分析物的基底的尺寸、形状和/或长度而限定具有所述尺寸、形状和/或长度的第二取样容积。联接机构可以具有多种配置，但是通常被配置为将这些部分固定在一起，同时维持连续的流体通道。如图4A至图4B所示，例如，远侧部分434d、远侧部分434e中的每个都可以包括螺纹439，所述螺纹439可以被螺纹连接到近侧部分434c的相对应的孔中。

现在参照图5A至图5B，描绘了又一个示例性取样探针530，其中内管534的远侧部分534d、534e反而经由压配合联接器539可互换地联接至内管524的近侧部分534c。因为根据某些实施例的基底取样探针的内管不需要是圆形的，所以会优选的是利用这样的非旋转的联接机构，使得具有非圆形外部形状的内管会是可与具有圆形或不同的非圆形外部形状的一个或多个其它内管互换。这样，本发明的教导还可以在一些实施例中提供一种套件，所述套件包括一个或多个具有各种尺寸/形状的SPME基底和一个或多个取样探针(或其可替换部分)，其被配置为在针对相对应的基底优化的取样容积内接收特定的SPME基底。

现在参照图6，描绘了根据本发明的教导的各个方面的一种示例性自动化样本分析系统610。如图6所示并且在本文中另外讨论的，本发明的教导可以减少和/或消除对于复杂且耗时的样本制备步骤(例如，液相色谱)的需要，由此能够以自动化方式实现SPME-MS分析。如图所示，示例性系统610包括致动机构604(例如，机械手、载物台、机电转换器、步进马达等)，所述致动机构604被联接至样本保持器602，所述样本保持器602被配置为夹持、保持或以其它方式联接至SPME基底622。根据本发明的教导适于使用的一种示例性机器人系统是由PAS Technologies销售的Concept-96自动取样器。在控制器(未示出)的控制下并且在没有人为干预的情况下，例如，致动机构604可以被配置为通过完整的样本制备工作流程转移基底622，所述完整的样本制备工作流程包括例如在元件605中调理基底622(例如，对表面进行涂覆或以其它方式使表面功能化，以能够萃取感兴趣的分析物)，在元件606中从样本萃取/富集分析物(例如，在有或没有涡旋的情况下，通过将涂覆表面浸入样本中)，在元件607中冲洗萃取的样本(例如，通过将其上吸附有分析物的SPME基底浸入H₂O中以去除一些干扰分子、盐类、蛋白质等)，以及将冲洗过的SPME基底插入基底取样探针630的内管的取样容积中。如本文另外讨论的，基底取样探针630被配置为利用与SPME基底的涂覆部分接触的流动流体中的解吸溶剂从SPME基底解吸分析物，并且将包含所述解吸的分析物的解吸溶剂直接输送到离子源640/质谱仪系统660以用于离子化/质谱分析。在各个方面中，解吸溶剂可以被连续地泵送通过基底取样探针630，或者可替代地，解吸溶剂可以例如在萃取步骤期间被设定在备用模式中。还将应理解，这些步骤中的一个或多个可以被排除在自动化样本协议中。作为非限制性示例，这些步骤可以是例如在远程位置中“离线”执行的，而不是借助系统610在线执行基底调理和解吸，其上吸附有分析物的SPME基底被送到实验室以用于解吸和质谱分析。

现在参照图7，描绘了根据本发明的教导的各个方面的另一种示例性自动化系统710。系统710与图6中所示的系统的类似之处在于，系统710包括致动机构704和试样保持器702，但是不同之处在于，系统710包括被配置为支撑多个SPME基底722的试样台。在这样的系统中，例如，控制器(未示出))可以将每根SPME纤维顺序地转移到基底取样探针730(或一个或多个取样探针之一，所述取样探针中的每个都限定针对特定基底所优化的取样容积)，用于从其中解吸分析物并且将解吸的分析物经由流体联接而被直接输送到离子源740/质谱仪系统760以用于离子化/质谱分析。另外地，与图6的系统610一样，系统710可以利用逐步协议(例如，步骤605、606、607……)。对于用于高处理量的多个SPME装置而言，可以同时地实现这样的步骤。将应注意到，如同图7的系统710一样，图6的系统可以另外地包括试样台，所述试样台被配置为支撑多个SPME装置以用于一个或多个不同样本的分析。

本文使用的章节标题仅是用于组织化的目的并且不应被解释为限制性的。尽管结合各种实施例描述了申请人的教导，但是这并非意图将本申请人的教导限于这样的实施例。与此相反，如由本领域的技术人员将理解的，申请人的教导涵盖各种可替代方案、修改方案和等同方案。

要求保护的是。

Claims (31)

1.一种用于分析试样的化学组成的系统，所述系统包括：

基底取样探针，所述基底取样探针包括：

内管，所述内管从近端延伸到远端，所述内管限定从远侧入口延伸到近侧出口的取样导管，所述取样导管被配置为流体地联接至离子源探针以用于将解吸溶剂排放到与质谱仪的取样孔口流体连通的离子化室中；

外管，所述外管从近端延伸到远端并且围绕所述内管布置，所述外管限定解吸溶剂导管，所述解吸溶剂导管从被配置为与解吸溶剂源流体连通的近侧入口延伸到远侧出口，其中，所述内管的远端相对于所述外管的远端布置，从而限定流体室，所述流体室从所述内管的远端向远侧延伸到液体/空气界面，其中，所述流体室与所述解吸溶剂导管的远侧出口和所述取样导管的远侧入口流体连通，

其中，所述取样导管包括在所述内管的远端内与所述流体室相邻的取样容积，所述取样容积呈现的横截面积比所述取样导管的近侧部分的横截面积大，所述取样容积被配置为接收样本基底的涂覆表面，所述涂覆表面其上吸附有一种或多种分析物类，以便当所述解吸溶剂从所述解吸溶剂导管的入口通过所述流体室流到所述取样导管的出口时所述涂覆表面与在所述取样容积内的解吸溶剂接触。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述样本基底的涂覆表面未布置在所述取样容积内时，通过所述取样容积的最大流体速度低于通过所述取样导管的近侧部分的最大流体速度。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述取样容积的横截面积被配置为使得当所述样本基底的涂覆表面被布置在所述取样容积内时通过所述取样容积的最大流体速度大于通过所述取样导管的近侧部分的最大流体速度。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述取样容积的横截面积被配置为使得当所述样本基底的涂覆表面被布置在所述取样容积内时通过所述取样容积的最大流体速度小于通过所述取样导管的近侧部分的最大流体速度。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内管的远端相对于所述外管的远端是凹进的，使得所述流体室包括在所述内管的远端与所述外管的远端之间的容积。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述样本基底包括SPME基底。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述SPME基底包括纤维，并且其中，所述取样容积的横截面积大于在所述涂覆表面处的纤维的横截面积。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述SPME基底包括刀片，并且其中，所述取样容积的横截面的最大线性尺寸大于在所述涂覆表面处的刀片的宽度。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述取样容积的尺寸被设定成使得所述样本基底的整个涂覆表面能够被布置在所述取样容积内。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述取样导管的尺寸被设定成使得所述样本基底的涂覆表面不能被布置在所述取样导管的近侧部分内。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述取样容积呈现圆形横截面形状。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述取样容积呈现矩形横截面形状。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述取样容积和所述取样导管的近侧部分呈现不同的横截面形状。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，包括所述取样容积的内管的远侧部分被配置为用呈现第二取样容积的第二远侧部分替换，所述第二取样容积在形状和横截面积中的至少一者方面与所述取样容积不同。

15.根据权利要求14所述的系统，还包括样本基底，所述样本基底具有涂覆有萃取相的表面，所述萃取相被配置为吸附一种或多种分析物，其中，所述涂覆表面的至少一部分被配置为插入通过所述外管的远端和所述流体室，使得其上吸附有所述分析物类的所述涂覆表面与所述取样容积内的解吸溶剂接触。

16.根据权利要求1所述的系统，还包括：

至少一个解吸溶剂源，所述至少一个解吸溶剂源被流体地联接至所述解吸溶剂导管的入口；和

泵机构，所述泵结构用于将所述解吸溶剂从所述至少一个解吸溶剂源输送到所述解吸溶剂导管的入口。

17.根据权利要求16所述的系统，还包括控制器，所述控制器用于调节流过所述解吸溶剂导管、所述取样导管和所述离子源探针中的一个或多个的解吸溶剂的流动速率。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述至少一个解吸溶剂源被配置为提供洗脱梯度，使得供给到所述取样容积的解吸溶剂的组成随时间变化，布置在所述取样容积中的样本基底暴露于所述解吸溶剂。

19.根据权利要求1所述的系统，还包括离子源探针、离子化室和质谱仪系统，其中，所述离子源探针与所述取样导管的出口流体连通并且包括布置在所述离子化室中的终端，使得包含在所述解吸溶剂中的分析物被配置为在所述解吸溶剂被排放到所述离子化室中时被离子化。

20.根据权利要求1所述的系统，还包括试样保持器，所述试样保持器被配置为支撑所述样本基底；和

致动机构，所述致动机构被联接至所述试样保持器并且被配置为将所述样本基底插入所述外管的远端中，使得所述样本基底的涂覆表面与所述取样容积内的解吸溶剂接触。

21.根据权利要求20所述的系统，还包括试样台，所述试样台被配置为支撑多个样本基底；并且

其中，所述致动机构被配置为将所述多个样本基底中的每个顺序地插入所述外管的远端中，使得所述多个样本基底中的每个的涂覆表面都与所述取样容积内的解吸溶剂接触。

22.一种用于执行化学分析的方法，所述方法包括：

将样本基底的至少一部分插入基底取样探针的开口端部中，所述样本基底具有涂覆有萃取相的表面，所述萃取相吸附有一种或多种分析物类，所述基底取样探针包括：

内管，所述内管从近端延伸到远端，所述内管限定从远侧入口延伸到近侧出口的取样导管；

外管，所述外管从近端延伸到远端并且围绕所述内管布置，所述外管限定解吸溶剂导管，所述解吸溶剂导管从被配置为与解吸溶剂源流体连通的近侧入口延伸，

其中，所述内管的远端相对于所述外管的远端布置，从而限定流体室，所述流体室从所述内管的远端向远侧延伸到液体/空气界面，其中，所述流体室与所述解吸溶剂导管的远侧出口和所述取样导管的远侧入口流体连通，并且

其中，所述取样导管包括在所述内管的远端内与所述流体室相邻的取样容积，所述取样容积呈现的横截面积比所述取样导管的近侧部分的横截面积大；

使所述解吸溶剂从所述解吸溶剂导管的入口通过所述流体室流到所述取样导管的出口，使得所述一种或多种分析物类的至少一部分从所述涂覆表面解吸并且被输送到所述解吸溶剂内的离子源探针；

将包含所述一种或多种分析物类的所述部分的解吸溶剂从所述离子源探针排放，从而使所述一种或多种分析物类离子化；以及

对离子化的所述一种或多种分析物类执行质谱分析。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，插入所述样本基底的至少一部分包括将所述涂覆表面布置到所述内管内的取样容积中。

24.根据权利要求22所述的方法，还包括将所述样本基底插入样本中，从而将包含在所述样本内的所述一种或多种分析物类吸附到所述涂覆表面。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，在所述一种或多种分析物类被吸附到所述涂覆表面之后，在无需执行液相色谱的步骤的情况下将所述样本基底插入所述基底取样探针中。

26.根据权利要求22所述的方法，其中，执行质谱分析还包括执行MRM³定量。

27.根据权利要求22所述的方法，还包括在执行质谱分析之前，将所述一种或多种离子化的分析物类传输通过差分式迁移谱仪。

28.根据权利要求22所述的方法，还包括用第二远侧部分替换所述内管的远侧部分，所述第二远侧部分包括在形状和横截面积中的至少一者方面不同的第二取样容积。

29.根据权利要求22所述的方法，其中，使所述解吸溶剂流动包括在将所述样本基底布置在所述取样容积内的同时向所述取样容积提供洗脱梯度。

30.根据权利要求22所述的方法，其中，使所述解吸溶剂流动包括调节所述解吸溶剂的组成，当所述样本基底被布置在所述取样容积内时所述样本基底暴露于所述解吸溶剂。

31.根据权利要求22所述的方法，其中，解吸溶剂导管体积流动速率大于取样容积体积流动速率，以便当所述样本基底插入基底取样探针的开口端部中时所述解吸溶剂的至少一部分从所述外导管的远端溢流。

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