CN117178191A - 用于样品分析系统中湿度和/或温度控制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于在样品材料的化学分析时控制湿度和/或温度的系统和方法。具体地，本应用涉及微流控系统和方法，如涉及ADE、开放端口接口(OPI)和/或质谱法(MS)，用于在样品材料的化学分析时控制湿度和/或温度。本系统和方法允许用户在分配时修改微孔板的温度。上述修改允许用户研究发生在与室温不同的温度的反应，如在体温。此外，修改和/或控制微孔板在分配时的温度可以允许用户通过维持适当的温度，如冷温度以阻止样品的降解，维持样品的质量。作为本发明的一部分，申请人确定如何避免相变，如蒸发，由于涉及样品的小量，所述相变是特别地令人忧虑的。

Description

用于样品分析系统中湿度和/或温度控制的系统和方法

相关申请

本申请涉及于2021年3月23日提交的美国临时专利申请号63/164,869并且从所述美国临时专利申请要求优先权，以上临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入于此

背景技术

微流控分配涉及到流体的控制和操纵，从主体流体中提取小体积的流体以用于检测。微流控分配出现于二十世纪八十年代早期，并且已经被使用于不同范围的领域中，例如喷墨打印、DNA微阵列、芯片实验室技术、3-D打印头、制药的药品库的微量滴定板复现和格式化、个体细胞和细胞裂解物的分配等领域。

微流控分配已经继续成长和演进，并且现在能够分配越来越小体积的流体，通常借助于经由无接触方法递送高精准体积的方法。微流控分配在试剂昂贵或试剂可用量有限的领域以及期望高速度和通量的应用中特别地有用。举例而言，包含高通量筛选(HTS)和药理相关的管理/分布/代谢/排泄(ADME)属性的特征的药品开发和发明，同涉及下一代基因测序的领域一起，因上述原因采纳微流控分配。最近，发明者已经包括微流控分配技术以将样品引入到分析测量工具中，例如质谱仪。

微流控分配的基本运行涉及从相对大的“主体”样品中分离小体积的样品材料。样品材料可能以多种形式被分离出来，例如，作为单个离散液滴、液滴群组、雾、或样品材料的其他物理排布。根据分离样品材料所使用的具体机制，不同的分配形式在每次分配之间或多或少可以具有可复现性(reproducible)。

例如通过液滴的分配，已经被用以分配小至皮升范围的离散液滴。用于从样品递送低体积液滴的最常见类型的系统中的一些系统大致被归类为喷射或动力学设备，示例包含，例如：声学技术；压电技术；压力-驱动技术；空气-驱动泵/阀技术；电场驱动技术等。这些分配设备全部转移定量的能量，所述能量被导向到主体样品中，为了使得期望体积的样品以液滴的形式从主体样品流体中脱离。

声学液滴分配被商业上用于从一个微量滴定板转移液体样品到另一个微量滴定板，也就是所谓的板复现和格式化。分配器也正在被开发以从不同构造的试管转移样品到微量滴定板或微孔板中。发明者正在使用声学液滴分配以将受控制的体积的样品导向到捕获探针中，用于收集和转移，以用于质谱仪的质量分析。

作为液体分配的示例，声学液滴喷射(ADE)是一种用以从微量滴定板中的样品孔转移无接触的、体积上准确和精确的液滴到第二微量滴定板中的对应样品孔的技术。在条件是高度受控制时，使用声波形式的能量允许以离散液滴形式的液体转移是无接触的、体积上准确和精确的。

多个液滴可以被依次分配到目标孔中，以积累从而达到期望的分配体积。制药的研究和开发组织广泛地使用此方法以从大药品库中分配小体积化合物，该小体积化合物通常溶解在二甲基亚砜中，以在筛选生物活性的HTS试验和确定药理特性的ADME试验中进行进一步测试。在一些实例中，存在从不同时间点从同一样品孔的重复喷射的需求，例如用于监控反应过程。

在一些实例中，可能期望的是在分配时修改微孔板的温度。例如，存在发生在与室温不同的温度处的反应，如在体温或37℃左右。作为具体示例，在药品发明中，许多反应在体温或37℃左右处被研究。修改微孔板的温度允许用户研究此类反应。此外，修改和/或控制微孔板在分配时的温度可以允许用户通过维持适当的温度来维持样品的质量，如冷温度以阻止样品的降解。

然而，先前的分配系统，如先前的ADE系统，仅提供在室温处的分配环境，并且不包含控制微孔板/微流控分配系统中的温度的功能。修改微孔板/微流控系统中的温度的一个特别的挑战是在温度改变时避免相变，如蒸发。这种相变尤其令人担忧，因为涉及的较小的样品量。

附图说明

图1描绘了包括根据本教导的实施例的温度和湿度控制组件的系统。

图2A-B描绘了根据本公开的实施例和一些示例方面的开放端口接口(OPI)样品接口和声学液滴喷射(ADE)装置。

图3描绘了包括滑盖的本系统/方法的实施例的自上而下的视图。

图4描绘了包括滑盖的本系统/方法的实施例在测试第一孔和第二孔时的横截面侧视图。

发明内容

本公开的不同方面提供系统和方法，用于控制在样品材料的化学分析时的湿度和/或温度。具体地，本应用涉及系统和方法，如涉及ADE、开放端口接口(OPI)和/或质谱法(MS)，用于控制在样品材料的化学分析时的湿度和/或温度。本系统和方法允许用户修改微孔板在分配时的温度。上述修改允许用户研究发生在与室温不同的温度处，如体温，的反应。此外，修改和/或控制微孔板在分配时的温度可以允许用户通过维持适当的温度来维持样品的质量，如冷温度以阻止样品的降解。

在一个实施例中，用于样品材料的化学分析的本系统包括样品递送系统、样品微孔板、化学分析组件、以及温度和湿度控制组件。

在一些实施例中，样品递送系统包括声学液滴喷射系统。在一些实施例中，样品递送系统进一步包括开放端口接口。

在一些实施例中，系统包括高通量筛选系统、微流控系统和/或微机电系统。

在一些实施例中，化学分析组件包括色谱仪、质谱仪、紫外可见光谱仪、近红外光谱仪和/或荧光/照度检测仪。

在一些实施例中，温度和湿度控制组件包括气体流。例如，温度和湿度控制组件可以是产生自上而下的气幕的吹风机(blower)。作为另一个示例，气体可以处于高于37℃的温度处。

温度和湿度控制组件可以控制气体的流速、温度、湿度和/或大气成分中的至少一个。

在一些实施例中，系统允许原位动力学的同孔反应监控。

在一些实施例中，系统进一步包括具有洞的滑盖，所述滑盖覆盖微孔板和微孔板下的可移动台。

在另一个实施例中，用于分析样品材料的本方法包括经由样品递送系统提供样品到样品板、在从样品板来的样品上实施化学分析、和在样品递送和化学分析时控制温度和湿度的步骤。

在一些实施例中，样品递送系统包括声学液滴喷射系统。在一些实施例中，方法进一步包括使用开放端口接口捕获和递送样品。

在一些实施例中，方法是高通量筛选。

在一些实施例中，化学分析是色谱法、质谱法、紫外可见光谱法、近红外光谱法和/或荧光/照度检测法。

在一些实施例中，温度和湿度被使用气体流控制。例如，温度和湿度控制组件可以由产生自上而下的气幕的吹风机控制。作为另一个示例，所述气体可以处于高于37℃的温度处。

温度和湿度被使用气体的流速、温度、湿度、和/或大气成分中的至少一个控制。

在一些实施例中，方法允许原位动力学的同孔反应监控。

在一些实施例中，方法进一步包括用具有洞的滑盖来覆盖微孔板，并且移动微孔板以将所述洞和被分析的孔对齐。

在另一个实施例中，用于在分析样品材料中使用的本温度和湿度控制组件，包括用于产生自上而下的处于高于37℃的温度处的加湿气幕。

具体实施方式

本应用涉及用于在样品材料的化学分析时控制湿度和/或温度的系统和方法。具体地，本应用涉及微流控系统和方法，如涉及ADE(声学液滴喷射)、开放端口接口(OPI)和/或质谱法(MS)，所述微流控系统和方法用于在样品材料的化学分析时控制湿度和/或温度。本系统和方法允许用户在分配时修改微孔板的温度。上述修改允许用户研究发生在与室温不同的温度处的反应，如体温。此外，在分配时修改和/或控制微孔板的温度可以允许用户通过维持适当的温度来维持样品的质量，如冷温度以阻止样品的降解。根据本公开的方面和实施例，提供了系统和方法，所述系统和方法已经被发展和适配以避免相变，如蒸发，所述相变由于涉及的较小的样品量，尤其令人担忧。

本系统和方法，如涉及带有质量和/或湿度控制的ADE、OPI和/或MS，相比传统方法，如液体色谱法-质谱法(LC-MS)或基于板读数仪的系统，具有若干独特的优势。此优势包含无接触小体积取样、高读数速度、良好的复现性和对复杂环境的容忍度。

根据系统和方法的方面和实施例，公开展示了原位动力学的同孔反应监控。同一温育(incubation)孔可以在反应发生的同时在多个时间点处被取样，时间间隔小至若干秒。相比于基于多个板的传统“猝灭(quenching)”方法(每个猝灭板代表单个时间点)，此原位动力学工作流可以显著地提升数据质量并且减少试剂开销。此原位测试可通过申请人能够控制温度和湿度(以减少相变，如在较高温度处的蒸发)是有可能实现的，至少部分地是有可能实现的。

在一个实施例中，用于样品材料的化学分析的本系统包括样品递送系统、样品微孔板、化学分析组件和温度和湿度控制组件。在一个实施例中，用于分析样品材料的本方法包括步骤：经由样品递送系统提供样品到样品板；在从样品板来的样品上实施化学分析；以及在样品递送和化学分析时控制温度和湿度。在一些示例中，系统和方法可以是高通量筛选、微流控和/或微机电。

温度和湿度控制组件可以升高、降低或维持系统中样品的温度，同时升高、降低或维持系统中的湿度。例如，温度和湿度控制组件可以升高、降低或维持样品微孔板、样品递送系统、和/或化学分析组件中的样品的温度，同时升高、降低或维持这些地点中任一地点的湿度。例如，温度和湿度控制组件可以包括气体流。具体地，温度和湿度控制组件可以使用温度受控制的加湿气体。在一个实施例中，温度和湿度控制组件是产生气幕的吹风机，如自上而下的气幕。

图1示出了包括根据本发明的实施例的温度和湿度控制组件的系统。图1示出了典型的样品递送系统(在此示例中，ADE和OPI)101和103、样品微孔板102、化学分析组件(在此示例中，MS)104以及温度和湿度控制组件105。在此实施例中，温度和湿度控制组件105作为自上而下的、加热的/冷却的并且加湿的气幕被示出。加热的/冷却的并且加湿的空气的自上而下的气幕帮助样品递送系统101/103、样品微孔板102、和/或化学分析组件104中的样品的温度和湿度的控制。带有高湿度的加热的/冷却的空气可以被使用以创造环绕样品板的局部环境，用于控制(即升高、降低或维持)温度并且减少样品的相变，如蒸发。

图1示出了包含可选的微孔板加热/冷却组件106(在此示例中，耦合流体)的系统。样品板的温度控制可以被进一步由微孔板加热/冷却组件106协助，即，直接加热/冷却微孔板的加热的耦合流体。

其他可选的组件可以被额外地添加到本系统中。例如，可以添加整体系统的外壳(未示出)，以进一步协助局部环境维持。

温度和湿度控制组件可以通过控制流动气体的流速、温度、湿度和/或大气成分中的至少一个完成期望的升高、降低或维持系统中样品的温度，同时升高、降低或维持系统的湿度。

在一些实施例中，温度和湿度控制组件升高系统中样品的温度到室温之上，同时升高、降低或维持系统中的湿度。例如，这可以发生在样品微孔板、样品递送系统、和/或化学分析组件。在一些实施例中，温度和湿度控制组件加热系统中的样品到30-80℃，优选地到37-40℃，最优选地到39℃。这可以使用处在30-80℃，优选地37-40℃，最优选地39℃的温度处的气幕来完成。在优选的实施例中，温度和湿度控制组件同时在提高的温度处维持或升高湿度。在最优选的系统中，温度和湿度控制组件同时在提高的温度处升高湿度。在一些实施例中，高湿度空气可以被控制在与样品板相似的温度处，使得水蒸气不会在孔中凝结。

本发明的实施例允许原位动力学的同孔反应监控，所述实施例中温度和湿度控制组件升高系统中样品的温度到室温之上，同时升高、降低或维持系统中的湿度。在一些实施例中，此实施例使得能够进行用于原位动力学的ADE-OPP分析。此实施例允许用户在特定的一个或多个孔中运行反应，并且周期性地使用声学装置以从孔中喷射液滴，用于监控反应动力学。由于许多药品发明中的感兴趣的反应需要较高温度(如37℃的体温)，这特别地有价值。控制温度和湿度的组合帮助解决与从样品孔的蒸发相关的问题。

在一些实施例中，温度和湿度控制组件降低系统中样品的温度到室温之下，同时升高、降低或维持系统中的湿度。例如，这可以发生在样品微孔板、样品递送系统、和/或化学分析组件中。在一些实施例中，温度和湿度控制组件冷却系统中的样品到4-20℃、优选地到4-10℃、最优选地到4℃。这可以使用在4-20℃、优选地4-10℃、最优选地4℃温度的气幕完成。此实施例可能有助于维持生物样品的稳定性和/或质量。

在一些实施例中，温度和湿度控制组件包含温度计和/或湿度计，用于测量系统中的温度和/或湿度。可选的温度计和/或湿度计允许基于测量的值以向上或向下的方向调整温度和/或湿度。

温度和湿度控制组件也可以升高、降低或维持系统中的湿度。例如，温度和湿度控制组件可以升高、降低或维持样品微孔板、样品递送系统、和/或化学分析组件中的湿度。在一些实施例中，温度和湿度控制组件创造足够避免样品的显著蒸发并且低于大气的露点的湿度水平。在一些实施例中，温度和湿度控制组件创建50-90％湿度、或者50-80％、或者50-70％湿度的湿度水平。这可以使用在50-90％湿度、或者50-80％湿度、或者50-70％湿度的湿度水平的气幕来完成。在优选的实施例中，温度和湿度控制组件同时在提高的温度处维持或升高湿度。在最优选的实施例中，温度和湿度控制组件同时在提高的温度处升高湿度。在一些实施例中，高湿度空气可以被控制在与样品板相似的温度处，使得水蒸气不会在孔中凝结。

温度和控制组件也可以控制气体的流速。在一些实施例中，气体的流速比外界大气中稍高。在一些实施例中，流速维持稍正的压强。在一些实施例中，流速足够低，使得所述流动不影响从ADE分配的液滴的轨迹。图1所示的设计的额外好处是流动的空气不影响从ADE分配的液滴的轨迹，一部分是因为OPI设备从上方所提供的保护。

温度和湿度控制组件也可以控制气体的大气成分。在一些实施例中，气体可以是大气的。在其他实施例中，气体包含惰性气体或惰性气体的组合，如稀有气体、氩气、二氧化碳、氦气、氮气等。

微孔板是在化学和生物医学研究和开发中广泛使用的流体容器。此微孔板一般具有96,384和/或1536个孔，尽管其他数量的孔也在使用中。微孔板的尺寸和其他特征已经被生物分子筛选学会标准化。微孔板的一般尺寸是127.76乘85.48乘14.35毫米。微孔板一般被设计为堆叠在彼此之上以储存。其他流体容纳容器可以被使用在本系统和方法中，如微米管。微米管一般以96或384的支架来使用。这些微米管的支架符合与孔板的长和宽相似的尺寸，使得所述微米管可以被相似的机器人和自动化设备来处理。

样品递送系统从较大的“主体”样品中移出小体积的样品材料，并且将所述小体积的样品材料分配到不同地点，如微孔板。许多现有样品递送系统可以有效地被使用在本系统和方法中。在一个实施例中，样品递送系统包括声学液滴喷射(ADE)系统。化学分析组件在从主体材料中移出的小样品上实施分析。许多现有化学分析组件可以有效地被使用在本系统和方法中。例如，化学分析组件可以包括色谱仪、质谱仪、紫外可见光谱仪、近红外光谱仪和/或荧光/照度检测仪。

在一些实施例中，样品递送系统可以包含额外的组件。对样品材料的适当取样和对该材料的制备以用于进一步的化学分析会带来挑战。例如，在质谱法和高效液相色谱法的情况下，样品在进入分析设备之前必须被适当地放入溶液中。样品材料可以以不同的形式被接受，例如从固体样品表面通过激光或声学烧蚀所喷射的颗粒、来自穿刺取样设备(例如针)、来自携带样品的溶液的液滴、来自表面的液体提取的固体以及其他类似。这些样品种类必须在进一步的化学分析之前被处理到合适的溶液中。在实施例中，样品递送系统的额外组件包括开放端口接口(OPI)。

在一些实施例中，从温度和湿度控制组件的气体的吹风可能潜在地影响从样品孔分配到OPI的液滴的轨迹。为了解决上述问题，OPI本身可以具有包括在其中的保护性组件。保护性组件可以作为物理屏障以阻止对从样品孔分配到OPI的液滴的轨迹的影响。

根据所公开的实施例和示例方面的代表性的样品递送系统和化学分析组件被展示在图2A-B。如同本文中参考的所有图，其中相似部分由相似数字编号，图2A不是按尺寸的，并且某些尺寸为了展示的清晰度被放大。在图2A中，声学液滴喷射(ADE)设备被大体上以11示出，向大体上表示为51的持续流动取样头(在本文中也被称为开放端口接口(OPI))的方向喷射液滴49并且进入到所述OPI中的取样头53中。

声学液滴喷射装置11包含至少一个储存器，其中第一储存器以13示出，以及可选的第二储存器31。在一些实施例中，进一步多个储存器可以被提供。每个储存器被配置为容纳具有流体表面的流体样品，如第一流体样品14和第二流体样品16，分别具有表示为17和19的液体表面。当超过一个储存器被使用时，如图2A所示，储存区优选地既实质上相同，又实质上声学地无法区分，尽管不要求相同结构。

ADE包括声学喷射器33，所述声学喷射器33包含声学辐射生成器35和聚焦装置37，所述聚焦装置37用于将生成的声学辐射聚焦到流体样品的焦点47处，焦点47位于流体表面附近。如图2A所示，聚焦装置37可以包括单个固体件，所述固体件具有凹表面39，用于聚焦声学辐射，但是聚焦装置可以被以下文所述其他方式构造。声学喷射器33因此适配于生成和聚焦声学辐射，从而在声学耦合到储存器13和15，并且因此声学耦合到液体14和16时，从液体表面17和19中的每个液体表面喷射流体的液滴。声学辐射生成器35和聚焦装置37可以作用为被单个控制器控制的单个单元，或可以被独立控制，根据设备的期望性能。

声学液滴喷射器33可以与每个储存器的外表面直接接触或非直接接触。对于直接接触，为了将喷射器声学耦合到每个储存器，优选地该直接接触是完全共形的，以保证足够的声学能量转移。即，喷射器和储存器应该具有适配于紧密接触的对应表面。因此，如果喷射器和储存器之间的声学耦合通过聚焦装置来达成，对储存器所期望的是所述储存器具有对应到聚焦装置的表面轮廓的外表面。对于没有共形的接触，声学能量转移的效率和准确度可能是被妥协的(compromised)。此外，由于许多聚焦装置具有弧形的表面，直接接触方法可能使具有特殊形式的逆向表面的使用成为必要。

理想地，喷射器和每个储存器之间的声学耦合通过非直接接触达成，如图2A所示。在所述图中，声学耦合介质41被放置在喷射器33和储存器13的基底25之间，其中喷射器和储存器位于相对彼此预设定的距离处。声学耦合介质可以是声学耦合流体、优选地是与声学聚焦装置37和储存器的下底两者都共形接触的声学均匀材料。此外，重要的是保证流体介质不含具有与流体介质本身不同的声学属性的材料。如所示出，第一储存器13声学耦合到聚焦装置37，使得声学辐射生成器生成的声波由聚焦装置37被导向到声学耦合介质41中，所述声学耦合介质随后将声学辐射传输到储存器13中。

在运行中，如图2A所示，设备的储存器13和可选的储存器15分别被填充有第一和第二流体样品14和16。声学喷射器33被直接置于储存器13下面，其中喷射器和储存器之间的声学耦合通过声学耦合介质41来提供。最初地，声学喷射器被直接放置OPI 51的取样头53下面，使得取样头面向储存器13中流体样品14的表面17。一旦喷射器33和储存器13在取样头53下方被适当地对齐，声学辐射生成器35被激活以生成声学辐射，所述声学辐射由聚焦装置37被导向到第一储存器的流体表面17附近的焦点47。作为结果，液滴49从流体表面17被喷射向并且进入OPI 51的取样头53的流体界面50，所述液滴49在所述流体界面处与流动探针53的溶剂混合。在取样头53的流体界面50的轮廓可能在延伸超出取样头53到内突进入OPI 51之间变化。在多储存器系统，储存单元(未示出)，如，多孔板或试管支架，可以随后相对于声学喷射器重新放置，使得另一个储存器与喷射器对齐，并且下一个流体样品的液滴可以被喷射。流动探头中的溶剂持续通过探头循环，减少甚至消除液滴喷射事件之间的“延滞(carryover)”。流体样品14和16是任何期望转移到分析仪的流体的样品，其中“流体”在前文中被定义。

OPI 51的结构也在图2A中被示出。可以使用任意数量的商业可获取的持续流动取样探头，或者以改进的形式使用，所述持续流动取样探头全部是现有技术中公知的，根据本质上相同的原理运行。如图2A中可以看出的，OPI 51的取样头53间隔于储存器13的流体表面17，其间有空隙55。空隙55可能是空气空隙、或惰性气体空隙、或空隙可能包括一些其他气态材料；不存在连接取样头53到储存器13的流体14的流体桥梁。OPI 51包含溶剂进口57和溶剂运送毛细管59，其中所述溶剂进口57用于从溶剂源接收溶剂，其中溶剂运送毛细管59用于从溶剂进口57运送溶剂流到取样头53，包含分析物的流体样品14的被喷射液滴49在所述取样头53与溶剂混合以形成分析物-溶剂稀释物。溶剂泵(未示出)可操作地连接到并且流体连通到溶剂进口57，为了控制溶剂流进入溶剂运送毛细管的速度，并且因此也控制溶剂运送毛细管59中的溶剂流的速度。

OPI 51中的流体流携带分析物-溶剂稀释物通过由内毛细管管道73提供的样品运送毛细管61到样品出口63，用于后续转移到分析仪。取样泵(未示出)可以被提供以控制从出口63的输出速度，所述取样泵可操作地连接到并且流体连通到样品运送毛细管61。在优选的实施例中，正排量泵被作为溶剂泵使用，如蠕动泵，并且，吸入雾化系统可以替代取样泵使用，使得通过文丘里(Venturi)效应将分析物-溶剂稀释物从样品出口63抽出，该文丘里(Venturi)效应是由经由气体进口67从雾化气体源65引入的雾化气体的流动所导致的(在抽吸雾化器的特征在本领域中是公知的情况下，以简化形式在图2A中示出)，其中该雾化气体在样品出口63的外侧流动。分析物-溶剂稀释物流随后通过样品运送毛细管61由雾化气体经过样品出口63时生成的压强下降被向上抽出，并且与离开样品运送毛细管61的流体混合。气体压力调节器被使用以控制经由气体进口67进入系统的气体流动的速度。在优选的方式中，雾化气体以鞘流类型方式在样品出口63处或靠近样品出口63流动经过样品运送毛细管61的外侧，当雾化气体流过样品出口63时，其通过样品输送毛细管61吸取分析物-溶剂稀释物，在与雾化气体混合后在样品出口处引起抽吸。

溶剂运送毛细管59和样品运送毛细管61由外部毛细管管道71和内部毛细管管道73提供，其中所述外部毛细管管道71和所述内部毛细管管道73本质上共轴地被布置，其中内部毛细管管道73界定样品运送毛细管，其中外部毛细管管道71和内部毛细管管道73之间的环状空间界定样品运送毛细管59。

系统也可以包含耦合到外部毛细管管道71和内部毛细管管道73的调整器75。调整器75可以适用于纵向地相对于彼此移动外部毛细管管道头77和内部毛细管管道头79。调整器75可以是任何能够相对于内部毛细管管道73移动外部毛细管管道71的装置。示例的调整器75可以是发动机，包括但不限于，电子发动机(如，AC发动机、DC发动机、静电发动机、伺服发动机等)、热力发动机、气动发动机、平移台、和上述发动机的组合。本文中使用的“纵向地”指沿着探头51的长边的轴，并且内部和外部毛细管管道73、71可以被环绕探头51的纵向轴共轴地排布。

此外，如图2A所示，OPI 51可以通常附着于近似圆柱形的支托81中，用于稳定性和操作的方便。

图2B示意性地描绘了根据申请人的教导的不同方面的对在取样探头51的开放末端中接收到的分析物进行离子化和质量分析的典型的系统110的实施例，所述系统110包含被配置为从储存器注入液滴49到取样探头的开放末端中的声学液滴注入设备11。如图2B所示，示例的系统110通常包含取样探头51(如，开放端口探头)和质量分析器170，所述取样探头51与用于将包含一个或更多样品分析物的流体排出(如，经由电喷雾电极164)到电离室112的喷雾器辅助的离子源160流体连通，所述质量分析器170与电离室112流体连通，用于下游处理和/或探测由离子源160生成的离子。流体处理系统140(如，包含一个或更多泵143并且包含一个或更多导管)提供从溶剂储存器150到取样探头51和从取样探头51到离子源160的液体的流动。例如，如图2B所示，溶剂储存器150(如，存储液体，脱附溶剂)可以经由供应导管流体耦合到取样探头51，其中液体可以以选择的体积速率由泵143(如，往复泵，诸如旋转泵，齿轮泵，柱塞泵，活塞泵，蠕动泵，隔膜泵的正排量泵，或诸如重力泵，脉冲泵，气动泵，电动泵和离心泵的其他泵)通过所述供应导管被递送，以上皆为非限制性示例。如下文详细所述，进入和离开取样探头51的液体的流动发生在于开放末端可以到达的样品空间之中，使得一个或更多液滴可以被引入到取样探头53的液体界面50，并且后续被递送到离子源160。如示出，系统110包含声学液滴注入设备11，所述声学液滴注入设备11被配置为生成被施加于储存器存储的液体的声学能量(如图2A所描绘)，其导致一个或更多液滴49从储存器被喷射到取样探头51的开放末端中。控制器180可以被可操作地耦合到声学液滴注入装置11，并且可以被配置为运行声学液滴注入装置11的任意方面(如，聚焦装置、声学辐射生成器、用于将一个或更多储存器与声学辐射生成器对齐地放置的自动化装置等)，从而注入液滴到样品探头51中，或者运行其他在本文中实质地连续地讨论的方面，或者用于由非限制性示例的实验方案的选择的部分。

如图2B所示，典型的离子源160可以包含加压气体(如氮气、空气、或惰性气体)的源，所述源供给环绕电喷雾电极164的输出端口的高速率雾化气体流，并且与从中排出的流体交互以增强样品羽流的形成和羽流中释放的离子，以用于由114b和116b取样，如，经由高速雾化流和液体样品的喷流(如，分析物-溶剂稀释物)的交互。喷雾器气体可以被以各种各样的流动速度供给，例如，在从大致0.1L/分钟到大致20L/分钟的范围内，所述流动速度可以在控制器180的影响下被控制(如，经由打开和/或关闭阀163)。根据本教导的不同方面，可以理解的是喷雾器气体的流动速度可以被调整(如，在控制器180的影响下)，使得液体在取样探头51中的流动速度可以基于，例如，在分析物-溶剂稀释物从电喷雾电极164被排出时(如，由于文丘里效应)，喷雾器气体和分析物-溶剂稀释物交互产生的吸出/吸入力而被调整。

在所描绘的实施例中，电离室112可以被维持在大气压强，尽管在一些实施例中，电离室112可以被抽空到比大气压强更低的压强。电离室112通过具有气幕板孔114b的板114a与气幕室114分离，其中在电离室中分析物在分析物-溶剂稀释物从电喷雾电极164排出时可以被电离。如示出，容纳质量分析器170的真空室116，通过具有真空室取样口116b的板116a与气幕室114分离。气幕室114和真空室116可以通过一个或更多真空泵口118抽空被维持在选择的气压处(如，同一或不同的亚大气压压强，比电离室更低的压强)。

对于行业内技术人员，从本教导的思想中，同样可以理解的是质量分析器170可以有各种各样的构造。通常地，质量分析器170被配置为处理(如，过滤、分类、分裂、探测等)离子源160生成的样品离子。通过非限制性的示例，质量分析器170可以是三冲四极杆质谱仪，或任意其他行业内已知并且根据本文教导修改的质量分析器。能够根据本文公开的系统、设备、方法的不同方面可以被修改的其他非限制性、典型的质谱仪系统可以被找到，例如，在标题为“Product ion scanning using a Q-q-Q_linear ion trap(Q)massspectrometer”的文章，所述文章的作者为James W.Hager以及J.C.Yves Le Blanc，发表于《Rapid Communications in Mass Spectrometry(2003；17:1056-1064)》，以及美国专利号7,923,681，标题为“Collision Cell for Mass Spectrometer”,所述专利以引用方式全文并入于此。其他构造，包括但不限于本文中所述的构造以及其他行业内技术人员已知的构造，也可以结合本文公开的系统、设备、和方法来被使用。例如，其他适合的质谱仪包含单个四极分析器、三重四极分析器、ToF、阱、以及混合分析器。可以进一步被理解的是任意数量的额外元件可以被包含于系统110中，包含，例如，被布置在电离室112和质量分析器170之间的离子迁移谱仪(如，差分迁移谱仪)，所述离子迁移谱仪被配置为基于离子通过漂移气体在高场和低场的迁移差，而不是离子的质荷比，来分离离子)。此外，可以理解的是质量分析器170可以包括探测器，所述探测器可以探测通过分析器170经过的离子，并且可以，例如，供给表示每秒钟被探测的离子的数量的信号。

如上文所述，在取样过程中，微孔板对大气开放。溶剂蒸发将是挑战性的，特别是对于“原位动力学”工作流，其中在温育过程中，溶液从同一孔被喷射多次，所述温育过程可能超过30分钟，并且温度高于周围环境(如，37℃)。

为了进一步减少蒸发，滑盖可以被可选地添加。额外的滑盖可以帮助减少相变，如，蒸发。包括滑盖的本系统和方法的实施例可以见于图3-4。具体地，图3示出了包括滑盖的本系统/方法的实施例的顶部的俯视图。图4示出了在测试第一孔(左图)和第二孔(右图)时的包括滑盖的本系统/方法的实施例的横截面视图。

滑盖301可以包含在滑盖301上的至少一个取样洞302，所述取样洞302允许到达微孔板304的孔303中的样品。在一些实施例中，滑盖301可能具有多个孔，用于同时取样微孔板304的多个孔303。在一个或多个取样洞302之外，滑盖301可以在其他地方大体上连续，如图3所示出。滑盖的尺寸足够大，使得微孔板304的孔303在没有被取样/分析时不会对大气开放。

如图3-4所见，滑盖301可以结合移动台305使用。微孔板304被放置于移动台305上。移动台305可以相对于静止状态的滑盖301移动微孔板，其中滑盖301和微孔板304的顶部之间几乎没有或没有空气间隙。如图3-4所示，正在被取样/分析的孔303可以被移动到取样孔下，用于喷射事件，如从ADE 306。移动台305移动微孔板304，使得正在被取样/分析的孔303与滑盖301的洞302对齐。

具体地，图4示出了在测试第一孔307(左图)和第二孔308(右图)时的包括滑盖的本系统/方法的实施例的横截面视图。在左图中，移动台305在取样/分析第一孔307时将第一孔307与滑盖301的洞302对齐。第二孔和(其他孔309和310)在取样分析第一孔307时被滑盖301覆盖。这帮助避免在取样/分析第一孔307时，从第二孔308(和其他孔309和310)的相变，如蒸发。在第二图中，移动台305已经移动微孔板304使得滑盖301上的洞302在取样/分析第二孔308时与第二孔308对齐。第一孔和(其他孔309和310)在取样分析第二孔308时被滑盖301覆盖。这帮助避免在取样分析第二孔308时，从第一孔307(和其他孔309和310)的相变，如蒸发。

当系统没有在取样任意孔时(如，在等待下一个取样时间点的温育周期时)，移动台305可以移动微孔板304到没有孔303与取样孔301对齐的位置。

在一些实施例中，滑盖可以由玻璃、塑料等制作。滑盖的下表面可以被特别地镀层，以减少蒸汽/液滴粘连(减少/消除交叉污染)。典型的镀层包含疏水镀层。

在一些实施例中，洞尺寸可以与孔尺寸相似。在其他实施例中，洞尺寸可以小于孔尺寸，但大于液滴尺寸。

滑盖也有助于允许原位动力学应用(在同一孔以特定的时间间隔重复取样)。为了减少蒸发，取样洞可以仅在样品需要被喷射时与样品孔对齐。在其他时间，取样洞可以被移动到其他位置(即使不与其他洞对齐)同时等待温育。

尽管上述已经参考特定的方面和示例描述，由本行业内技术人员可以理解的是不同改变可能被做出，不同等价物可能被替换，此不超出本公开的范畴。此外，对于本公开的教导的许多修改可能被做出以适用特定的情境或材料，此不超出本公开的教导的范畴。因此，所主张的是所述公开不限于公开的特定示例，但是所述公开将包含在附加权力要求的范畴中的所有实例。

Claims (23)

1.一种用于样品材料的化学分析的系统，包括:

样品递送系统；

样品微孔板；

化学分析组件；以及

温度和湿度控制组件。

2.如权利要求1所述的系统，其中样品递送系统包括声学液滴喷射系统。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中样品递送系统进一步包括开放端口接口。

4.如上述权利要求中任一个所述的系统，其中系统包括高通量筛选系统、微流控系统和/或微机电系统。

5.如上述权利要求中任一个所述的系统，其中化学分析组件包括色谱仪、质谱仪、紫外可见光谱仪、近红外光谱仪和/或荧光/照度检测仪。

6.如上述权利要求中任一个所述的系统，其中温度和湿度控制组件包括气体的流。

7.如权利要求6所述的系统，其中温度和湿度控制组件控制气体的流动速度、温度、湿度和/或大气成分中的至少一个。

8.如权利要求5所述的系统，其中气体处于高于37℃的温度处。

9.如上述权利要求中任一个所述的系统，其中温度和湿度控制组件是产生自上而下的气幕的吹风机。

10.如上述权利要求中任一个所述的系统，其中系统允许原位动力学的同孔反应监控。

11.如上述权利要求中任一个所述的系统，进一步包括具有洞的滑盖和所述微孔板下的移动台，其中所述滑盖覆盖所述微孔板。

12.一种用于分析样品材料的方法，包括如下步骤：

经由样品递送装置提供样品到样品板；

在来自样品板的样品上实施化学分析；以及

在样品递送和化学分析时控制温度和湿度。

13.如权利要求12所述的方法，其中样品递送装置包括声学液滴喷射系统。

14.如权利要求12或13所述的方法，进一步其中样品递送装置进一步包括开放端口接口。

15.如权利要求12-14中任一个所述的方法，其中所述方法包括高通量筛选、微流控测试和/或微机电测试。

16.如权利要求12-15中任一个所述的方法，其中化学分析是从由色谱法、质谱法、紫外可见光谱法、近红外光谱法和/或荧光/照度检测法组成的组中选择的至少一个。

17.如权利要求12-16中任一个所述的方法，其中使用气体的流来控制温度和湿度。

18.如权利要求17所述的方法其中，使用气体的流动速度、温度、湿度和/或大气成分中的至少一个来控制温度和湿度。

19.如权利要求17所述的方法，其中气体处于高于37℃的温度处。

20.如权利要求12-19中任一个所述的方法，其中使用产生自上而下的气幕的吹风机来控制温度和湿度。

21.如权利要求12-20中任一个所述的方法，其中方法监控原位动力学的同孔反应。

22.如权利要求12-20中任一个所述的方法，进一步包括用具有洞的滑盖覆盖所述微孔板，并且移动所述微孔板以将所述洞与被分析的孔对齐。

23.一种温度和湿度控制组件，用于在分析样品材料中使用，包括用于产生自上而下的处于高于37℃的温度处的加湿气幕的吹风机。