CN209727582U - 一种升华型基质沉积装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种升华型基质沉积装置，包括可密封的升华器室；所述升华器室底部设置有基质托盘，所述基质托盘上设置有基质容纳器，所述基质容纳器用于盛放基质的同时，限制基质升华路径；所述基质容纳器底部设置有加热装置；所述升华器室还连接有基质温控模块，所述基质温控模块与第一测温模块相连，所述基质容纳器顶部连接有样品架，所述样品架与冷却装置相连。

Description

一种升华型基质沉积装置

技术领域

本公开属于基质沉积领域，尤其涉及一种升华型基质沉积装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

基质辅助激光解吸电离成功地实现了为生物大分子提供快速和高度可靠检测手段的目的，同时也为生命科学领域提供了全新的分析方法。特别是近年来在基因分型分析、生物标志物鉴定、病原体鉴定、质谱成像等应用的发展，越来越被临床检测领域所青睐。质谱成像是一种非常灵敏的分子成像技术，可提供组合的分子信息和空间分辨率。它允许从组织切片、单细胞或其他物质表面直接鉴定和定位化合物分子。它通过基质辅助激光解析电离质谱直接扫描覆盖有基质的生物组织样品，获得组织切片上每个点的质谱图，将质谱图中的每个化合物的质荷比，离子信号强度以及它们在切片上的二维坐标组合起来，绘制成二维离子密度图，即质谱成像图。基于基质辅助激光解吸电离技术的质谱成像的工作流程，主要包括组织样本切片、基质喷涂和组织样本的质谱成像三个方面。提高基质喷涂技术的重复性，获得分布均匀和大小合适的基质结晶颗粒是提高质谱图像灵敏度和分辨率的重要手段，是MALDI-IMS样品处理中最重要的环节。

常用的基质喷涂技术包括喷雾型和升华型。喷雾型的基质喷洒方式，由于喷雾过程存在一定的压力和溶剂，可能导致造成目标分子的迁移。真空升华装置作为一种无需溶剂的喷涂基质方法，可以均匀地将基质覆盖在组织表面。其原理是利用固体物质在高真空条件下升华点降低的特性，在高真空密闭容器内加热这些物质，使其快速升华至被测组织表面，从而形成均匀的基质层。这种装置的优点：结构简单，形成的基质结晶颗粒较小且均匀，避免了被测分子在喷涂基质及结晶过程中的移位。发明人发现，现有的升华型基质沉积装置对基质沉积再现性以及空间分辨率较低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本公开提供一种升华型基质沉积装置，其能够对基质升华路径进行限制，提高了基质的沉积浓度，基质沉积再现性以及成像分析的空间分辨率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种升华型基质沉积装置，包括：

可密封的升华器室；所述升华器室底部设置有基质托盘，所述基质托盘上设置有基质容纳器，所述基质容纳器用于盛放基质的同时，限制基质升华路径；所述基质容纳器底部设置有加热装置；所述升华器室还连接有基质温控模块，所述基质温控模块与第一测温模块相连，所述基质容纳器顶部连接有样品架，所述样品架与冷却装置相连。

所述升华器室还与真空连接器相连。

进一步地，所述冷却装置包括热传导臂，所述热传导臂一端伸入升华器室内，另一端输出升华器室。

进一步地，伸入升华器室的热传导臂一端连接有珀尔帖冷模块；所述珀尔帖冷模块设置在样品架上；输出升华器室的热传导臂一端连接有散热器。

进一步地，所述珀尔帖冷模块的两个侧面分别连接有导热板。

进一步地，所述珀尔帖冷模块还与样品温控模块相连，所述样品温控模块与第二测温模块相连，用于实现在整个基质沉积过程中样品温度的恒温保持。

进一步地，所述升华器室的顶部设置有第一盲板法兰，所述第一盲板法兰用于密封升华器室顶部，所述第一盲板法兰设有一个端口用于连接第二测温模块。

进一步地，第一盲板法兰上的两个端口都配有密封圈，以提高密封性能。

进一步地，所述升华器室的底部设置有第二盲板法兰，所述第二盲板法兰用于密封升华器室底部。

进一步地，所述升华器室还连接有数字真空计，用于实时监测升华器室内的真空值。

本公开的有益效果是：

本公开利用加热装置为加热所需升华的基质，同时利用冷却装置对升华后得到样品的冷却控制，并利用基质容纳器对基质升华路径进行限制，提高了基质的沉积浓度，基质沉积再现性以及成像分析的空间分辨率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的一种升华型基质沉积装置结构示意图。

其中，1-样品架，2-第二热电偶，3-冷却装置，4-第一热电偶，5-加热装置，6-基质托盘，7-真空连接器，8-基质容纳器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

基于本公开背景技术中提及的现有技术中对基质沉积再现性低，从而影响空间分辨率的问题，本公开提供了一种升华型基质沉积装置。

下面结合具体附图来详细说明本公开的一种升华型基质沉积装置的结构及其使用方法。

如图1所示，本实施例的一种升华型基质沉积装置，包括：

可密封的升华器室；所述升华器室底部设置有基质托盘6，所述基质托盘6上设置有基质容纳器8，所述基质容纳器8用于盛放基质的同时，限制基质升华路径；所述基质容纳器8底部设置有加热装置5；所述升华器室还连接有基质温控模块，所述基质温控模块与第一测温模块相连，所述基质容纳器8顶部连接有样品架1，所述样品架1与冷却装置3相连。

作为一种实施方式，升华器室为圆柱形。

由于在升华过程中另一个参数是基质容器的几何形状，基质如何沉积在该容器中也很重要。例如，如果基质覆盖大的表面，与基质被限制在较小区域相比，升华进行得更快。圆柱形的升华器室有利于提供较大的空间且提高升华的效率。

可以理解的，在其他的实施例中，升华器室也可采用长方体、正方体或菱形等其他形状，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

作为一种实施方式，基质容纳器可为筒状，或其他形状，可根据实际情况具体选择。

作为一种实施方式，基质托盘采用圆形基质托盘。

圆形基质托盘能够使得基质受热更加均匀，提高升华的效率。通过测试基质托盘的不同几何形状，使用圆形基质托盘能实现较好的效果。

可以理解的，在其他的实施例中，基质托盘的形状可采用长方形或正方形等其他形状，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

作为一种实施方式，基质托盘设置在基质支架上，基质支架为铝制圆筒状。

铝制圆筒状能够为基质托盘传导一定热量，提高基质托盘的受热效率。

可以理解的，在其他的实施例中，基质支架的形状可采用长方体、正方体或菱形等其他形状，基质支架的材质可采用铜材质或铁材质等，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

作为一种实施方式，加热装置可采用电加热元件等其他现有加热结构来实现。

作为一种实施方式，基质温控模块包括第一加热元件，所述第一加热元件与第一温控器相连。

具体地，基质支架上设置有凹槽，所述第一加热元件设置在凹槽内，使得第一加热元件与基质支架紧密接触，以提供最大的热接触。

作为一种实施方式，第一加热元件为电加热圈。

可以理解的，在其他的实施例中，第一加热元件可为电热线，电热板，电热带，电热缆，电热盘，电热偶等，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

作为一种实施方式，第一测温模块为第一热电偶4，比如K型热电偶。

K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶的优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50～+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

可以理解的，在其他的实施例中，第一测温模块可采用其他现有加热元件，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

第一温控器是根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件；其工作原理是通过温度传感器对环境温度自动进行采样、即时监控，当环境温度高于控制设定值时控制电路启动，可以设置控制回差。如温度还在升，当升到设定的超限报警温度点时，启动超限报警功能。当被控制的温度不能得到有效的控制时，为了防止设备的毁坏还可以通过跳闸的功能来停止设备继续运行。

作为一种实施方式，所述冷却装置3包括热传导臂，所述热传导臂一端伸入升华器室内，另一端输出升华器室；伸入升华器室的热传导臂一端连接有珀尔帖冷模块；输出升华器室的热传导臂一端连接有散热器。

作为一种可选实施方式，热传导臂采用铜臂。

可以理解的，在其他的实施例中，热传导臂可采用铝或铁等其他导热的材质构成，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

作为一种可选实施方式，散热器采用散热风扇及散热片。

可以理解的，在其他的实施例中，散热器也可采用其他现有散热装置来实现，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

珀尔帖冷模块结构包括采用N型和P型碲化铋材料制造的半导体芯片。这些芯片通过电气连接串联在一起，但采用并联式热力学排列，以便在模块的高温和低温陶瓷表面之间实现最佳的传热性能。

珀尔帖冷模块属于热电冷却，其利用了珀尔帖效应：当电流通过时，两种不同导电体接合处的热量会被吸收或排出。热电模块在两块高导热陶瓷板之间夹着一个珀尔帖元件，同时还配有一个电源，能够有效地将器件的热量从一块陶瓷板传递到另一块陶瓷板上。此外，只需反转电流的流动方向，即可更改热流方向。

作为一种实施方式，所述珀尔帖冷模块的两个侧面分别连接有导热板。

这样有助于消散冷却过程中产生的热量。

需要说明的是，导热板可采用方形铜板或其他形状或材质的导热材质的板来实现。

作为一种实施方式，所述珀尔帖冷模块还与样品温控模块相连，所述样品温控模块与第二测温模块相连，用于实现在整个基质沉积过程中样品温度的恒温保持。

这样，样品温控模块通过调节珀尔帖模块，能够在整个基质沉积过程中将样品保持在某一温度值。

最终使得在升华过程中样品均匀冷却，使得基质分布更均匀，从而获得更好的再现性。

作为一种可选实施方式，所述样品温控模块包括第二加热元件，所述第二加热元件与第二温控器相连，所述第二温控器用于控制第二加热元件的温度。

所述样品温控模块与第二测温模块相连，用于实现在整个基质沉积过程中样品温度的恒温保持。

作为一种实施方式，第二测温模块为第二热电偶2，比如K型热电偶。

可以理解的，在其他的实施例中，第二测温模块可采用其他现有加热元件，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。

作为一种实施方式，所述升华器室的顶部设置有第一盲板法兰，所述第一盲板法兰用于密封升华器室顶部，所述第一盲板法兰设有一个端口用于连接第二测温模块。

第一盲板法兰上的两个端口都配有密封圈，以提高密封性能。

作为一种实施方式，所述升华器室的底部设置有第二盲板法兰，所述第二盲板法兰用于密封升华器室底部。

作为一种实施方式，所述升华器室还设置有预留端口。

作为一种实施方式，所述升华器室还与真空连接器7相连。

作为一种实施方式，所述升华器室还连接有数字真空计，用于实时监测升华器室内的真空值。

本实施例的升华型基质沉积装置中包含多个传感器，可以更好地控制影响基质沉积的主要变量，比如升华室内的真空，样品的温度，升华温度。

本实施例的升华型基质沉积装置的工作原理为：

将基质放置在基质容纳器底部；

抽空升华器室的空气，并将基质放置在已经设定好温度的基质托盘内，在真空开启后进行升华过程；

当升华器室内达到某个真空值时，才打开基质温控模块，从而减少样品之间的可变性。

在具体实施中，借助于真空泵将升华器抽空。

在真空开启后进行升华过程，可获得了约0.1-0.2mg/cm2均匀的基质膜，这是MALDI-IMS实验的最佳基质量。而基质沉积的时间与加热的温度有关。

为了控制样品冷却，升华器配备了珀尔帖模块，在此过程中可以将样品温度恒定在某一温度。原则上，可以达到较低的温度，但是散热成为主要问题。珀尔帖模块连接到铜壁上，有助于消散冷却过程中产生的热量，通过一组散热片和散热风扇。

借助数字真空计控制器实时监控真空值。这允许只有在达到某个真空值时才打开基质加热器，从而减少样品之间的可变性。

本实施例利用加热装置为加热所需升华的基质，同时利用冷却装置对升华后得到样品的冷却控制，并利用基质容纳器对基质升华路径进行限制，提高了基质的沉积浓度，基质沉积再现性以及成像分析的空间分辨率。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种升华型基质沉积装置，其特征在于，包括：

可密封的升华器室；所述升华器室底部设置有基质托盘，所述基质托盘上设置有基质容纳器，所述基质容纳器用于盛放基质的同时，限制基质升华路径；所述基质容纳器底部设置有加热装置；所述升华器室还连接有基质温控模块，所述基质温控模块与第一测温模块相连，所述基质容纳器顶部连接有样品架，所述样品架与冷却装置相连。

2.如权利要求1所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述升华器室还与真空连接器相连。

3.如权利要求1所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述冷却装置包括热传导臂，所述热传导臂一端伸入升华器室内，另一端输出升华器室。

4.如权利要求3所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，伸入升华器室的热传导臂一端连接有珀尔帖冷模块；所述珀尔帖冷模块设置在样品架上；输出升华器室的热传导臂一端连接有散热器。

5.如权利要求4所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述珀尔帖冷模块的两个侧面分别连接有导热板。

6.如权利要求5所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述珀尔帖冷模块还与样品温控模块相连，所述样品温控模块与第二测温模块相连，用于实现在整个基质沉积过程中样品温度的恒温保持。

7.如权利要求1所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述升华器室的顶部设置有第一盲板法兰，所述第一盲板法兰用于密封升华器室顶部，所述第一盲板法兰设有一个端口用于连接第二测温模块。

8.如权利要求7所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，第一盲板法兰上的两个端口都配有密封圈，以提高密封性能。

9.如权利要求1所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述升华器室的底部设置有第二盲板法兰，所述第二盲板法兰用于密封升华器室底部。

10.如权利要求1所述的一种升华型基质沉积装置，其特征在于，所述升华器室还连接有数字真空计，用于实时监测升华器室内的真空值。