CN211785309U - 用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统 - Google Patents

Abstract

一种用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统，其中主要包括注射泵、雾化器、雾化室和温控装置，通过注射泵输出的待测样品经雾化器雾化后进入雾化室，雾化室为单通道全耗型，包括雾化器接口、两个补偿气接口和尾端出口，温控装置包括能叠合的上半部分和下半部分，分别设置有上侧变温模块和下侧变温模块，在叠合时形成能包裹雾化室的加热室，上侧变温模块和下侧变温模块受温度控制模块的控制。本实用新型的进样系统可实现单细胞或单颗粒样品的高效率低流速进样，且能够对雾化室进行温度控制，具有传输效率高、检测灵敏度高、信号稳定等特点。

Description

用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统

技术领域

本实用新型属于分析检测领域，更具体涉及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测领域，尤其涉及一种用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统。

背景技术

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是以等离子体为离子源的一种质谱型元素分析仪器。主要用于进行多种元素的同时测定，并可与其他色谱分离技术联用，进行元素价态分析。进样系统是ICP-MS的重要组成部分，对于样品的分析至关重要。进样系统主要由样品提升和雾化两个部分组成。样品提升一般使用蠕动泵，要求蠕动泵转速稳定，使样品溶液匀速地泵入，废液顺畅地排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品通过蠕动泵泵入雾化器后，在载气作用下形成气溶胶并进入雾化室，之后通过雾化室进入ICP-MS。

传统进样系统为了保证检测性能，只有约1％的样品传输到后续的质谱，中国专利CN105929012提出了一种单通道全耗型的雾化室，可减少废液的产生，并提高样品的传输效率，可以应用于单细胞检测中。但是对于单细胞检测而言，除了对传输效率有要求外，还要求能够低流速稳定地进样。虽然该雾化室传输效率高于传统双通道及旋流雾化室，但该雾化室兼容性差，但还未有配套的组件能够与该雾化室配合使用，导致使用时稳定性较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于单细胞分析的ICP-MS的进样系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少一种。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统，包括注射泵、雾化器、雾化室和温控装置，其中：

注射泵，包括注射器和泵体，所述泵体能驱动注射器输出待测样品；

雾化器，通过毛细管连接至注射器，对注射器输出的待测样品进行雾化而形成气溶胶；

雾化室，为单通道全耗型，设置有前端的雾化器接口、一尾端出口、中部的废液口和前端两侧的两个补偿气接口，所述雾化器接口能供所述雾化器沿雾化室轴线插入固定，而将气溶胶通入雾化室，所述补偿气接口能将补偿气通入雾化室，所述补偿气携带气溶胶自所述尾端出口输出；

温控装置，包括能叠合的上半部分和下半部分，上半部分设置有温度控制模块和上侧变温模块，所述下半部分设置有下侧变温模块，所述上半部分和下半部分叠合时，所述上侧变温模块和下侧变温模块配合形成能对雾化室进行加热的加热室，所述温度控制模块能获取所述上侧变温模块和下侧变温模块的温度并进行控制。

其中，所述雾化室还设置有中部的废液口，所述温控装置上半部分和下半部分分别设置有雾化器安装口、雾化室尾端接口、废液管安装口以及补偿气管安装口；在所述上半部分和下半部分叠合时，所述温控装置能够将所述雾化室固定在内部，所述上半部分和下半部分的雾化器安装口能够允许所述雾化器安装到所述雾化室的雾化器接口，所述雾化室尾端接口能够允许雾化室与ICP MS进行连接，所述废液管安装口能够插入废液管与所述雾化室的废液口连接，所述补偿气管安装口能够插入补偿气管与所述雾化室前端的补偿气接口连接。

其中，所述注射泵选用流速在1uL min^-1到1mL min^-1之间的注射泵。

其中，所述雾化室的雾化器接口内设置有O型密封圈，能与多种类型雾化器适配。

其中，所述雾化室的尾端出口为球形磨口或直口，能与多种型号的电感耦合等离子体质谱仪适配。

其中，所述雾化室的两个补偿气接口能通过进气管与电感耦合等离子体质谱仪的补偿气口连接。

其中，所述雾化室分为前半部分和后半部分，其中：前半部分为由内部圆筒和外部圆筒形成的双层结构，且所述内部圆筒自腰部到尾端逐渐扩大至与外部圆筒形成间隙；后半部分为由侧壁形成的圆锥形单层结构，所述侧壁自前半部分的外部圆筒逐渐收缩至雾化室尾端。

其中，所述注射器为平头注射器，选自100μL、250μL、500μL、1mL或5mL规格。

其中，所述上侧变温模块和下侧变温模块分别选用硅胶、金属或半导体材质。

其中，所述电感耦合等离子体质谱进样系统还包括支架，能支撑所述温控装置、雾化室和雾化器。

基于上述技术方案，本实用新型的用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)本实用新型进样系统选用低流速注射泵，可使样品以低流速稳定地进入雾化器内形成气溶胶，在全耗型雾化室内气溶胶得以细化、均匀化以及高效传输，包裹于雾化室外的温控装置对雾化室进行稳定的控温，进一步减少雾化室内产生的废液损失，从而实现长时间低流速稳定进样；

(2)本实用新型满足单细胞检测对于长时间低流速稳定进样的特殊要求，尤其适用于单细胞或单颗粒样品中金属元素的分析检测，具有较好的应用前景；

(3)本实用新型进样系统具有传输效率高、检测灵敏度高、信号稳定等特点；

(4)本实用新型进样系统采用模块化设计，兼容性强，整合度高，安装及更换方便，实用性好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型用于单细胞分析的ICP-MS进样系统示意图；

图2为图1中的注射泵示意图；

图3A为图1中的雾化器和雾化室示意图；

图3B为图3A的L-L剖视图；

图4A为图1中的温控装置的叠合状态示意图；

图4B为图1中的温控装置的打开状态示意图。

上述附图中，附图标记含义如下：

1.注射泵， 11.注射台， 12.注射器，

2.雾化器， 21.雾化器进样口， 3.雾化室，

31.雾化器接口， 32.补偿气接口， 33.尾端出口，

34.废液口， 4.温控装置， 41.上半部分，

42.雾化器安装口， 43.下半部分， 44.补偿气管安装口，

45a、上侧变温模块， 45b、下侧变温模块， 46.雾化室尾端接口，

47.废液管安装口， 5.支架， 51.支架固定孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

作为本实用新型的一示例性实施例，提供了一种用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统(以下简称ICP-MS进样系统)，如图1-4所示，主要包括注射泵1、雾化器2、雾化室3、温控装置4，其中：

注射泵1包括注射器12和泵体，泵体能驱动注射器12输出待测样品；雾化器2通过毛细管连接至注射器12，对注射器12输出的待测样品进行雾化而形成气溶胶；雾化室3为单通道全耗型，设置有前端的雾化器接口31、前端两侧的两个补偿气接口32和尾端出口33，雾化器接口31能供雾化器2沿雾化室3的轴线插入固定，而将气溶胶通入雾化室，补偿气接口32能将补偿气通入雾化室3，补偿气携带气溶胶自尾端出口33输出；温控装置4包括能叠合的上半部分41和下半部分43，上半部分41设置有温度控制模块和上侧变温模块45a，下半部分43设置有下侧变温模块45b，在上半部分41和下半部分43叠合时，上侧变温模块45a和下侧变温模块45b配合形成能对雾化室3进行加热的加热室，温度控制模块能获取上侧变温模块45a和下侧变温模块45b的温度并对上侧变温模块45a和下侧变温模块45b进行控制。以下对ICP-MS进样系统的各组成部分作详细描述：

如图2所示，本实施例的注射泵1的具体结构已为本领域所熟知，注射器12能够固定于注射台11上，泵体是通过丝杆运动来推动注射器12的活塞，实现注射器12的驱动。注射泵1的流速范围为1～1000μL min^-1，优选为20μL min^-1。

注射器12的材质可选用硼硅酸盐玻璃、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等，优选为PTFE；注射器为平头注射器，可选规格包括100μL、250μL、500μL、1mL或5mL等，优选为250μL，以利于待测样品长时间低流速缓慢进样。

注射器12可通过二通阀与毛细管的一端连接，毛细管的另一端连接至雾化器2的雾化器进样口21，雾化器2可选择用于ICP MS进样的各种商业化雾化器，雾化器的具体结构已为本领域所熟知，在此不作赘述。

如图3A和3B所示，雾化室3前端的雾化器接口31内可设置O型密封圈，能与多种类型雾化器2适配，从而实现雾化器2的固定与密封。雾化室3的两个补偿气接口32能通过进气管与电感耦合等离子体质谱仪的补偿气口连接，通过两个补偿气接口32将补偿气通入雾化室3内，由补偿气将雾化室3内的气溶胶自尾端出口33带出。雾化室的尾端出口33为球形磨口或直口，能与多种型号的电感耦合等离子体质谱仪适配。雾化室3还设置有废液口34，能与一废液管连接，由此可将产生的少部分废液样品通过废液口34排出。

如图3B所示，为全耗型雾化室3的内部示例结构，雾化室3分为前半部分和后半部分，其中：前半部分为由内部圆筒和外部圆筒形成的双层结构，且内部圆筒自腰部到尾端逐渐扩大至与外部圆筒形成间隙；后半部分为由侧壁形成的圆锥形单层结构，侧壁自前半部分的外部圆筒端逐渐收缩至雾化室尾端。采用该结构的雾化室3可以提高传输效率，减小样品的贴壁损失。

雾化室3的材质可选用石英玻璃、陶瓷等，也可选用PLA、ABS、光固化树脂或聚酰亚胺等高分子聚合物，优选为石英玻璃。

如图4A和4B所示，温度控制模块4的上半部分41和下半部分43分别设置的有上侧变温模块45a和下侧变温模块45b为凹槽结构，形状与雾化室3保持一致，可分别选用硅胶、金属或半导体材质等实现温度变化，优选为金属材质，因为具有良好的导热性。

温控装置4的上半部分41和下半部分43还分别设置有雾化器安装口42、雾化室尾端接口46和补偿气管安装口44；其中在上半部分41和下半部分43叠合时，上半部分41和下半部分43的雾化器安装口42能够允许雾化器2安装到雾化室3的雾化器接口31，雾化室尾端接口46能够允许雾化室3与ICP-MS进行连接，补偿气管安装口44能够插入补偿气管与雾化室3的补偿气接口32连接。下半部分43还设置有废液管安装口47，用于插入废液管与雾化室3的废液口34连接。

温控装置4的温度控制模块可通过常规的硬件和软件编程来实现控温，具体温度控制模块通过传感器获取上侧变温模块45a、下侧变温模块45b的温度，通过加热或制冷的方式使上侧变温模块45a、下侧变温模块45b达到设定温度并保持。其中对于具体的编程来说，可以采用现有的编程方式或代码，只是控制对象及参数的调节，因此本实用新型并不涉及程序上的改进，而只是需要控制的部件的一种新的组合使用。

本实施例的电感耦合等离子体质谱进样系统还包括支架5，能支撑温控装置4、雾化室3和雾化器2，支架5可与不同型号的商业化ICP-MS仪适配。

本实施例的ICP-MS进样系统在使用时，先调节注射泵1的流速，并选择所需体积的注射器12，然后用注射器12吸取待测样品，并固定于注射台11上，注射器12通过二通阀与毛细管一端相连，毛细管另一端与雾化器进样口21相连，雾化器2通过雾化室3尾端的雾化器接口31与雾化室3相连，雾化室补偿气接口32可通过气管与ICP-MS上的补偿气口相连，雾化室3安放于温控装置下半部分43的下侧变温模块45b中，使雾化室的补偿气接口32与温控装置下半部分43两侧的补偿气管安装口44的轴线重合，同时雾化室的废液口34与温控装置下半部分43上的废液管安装口47的轴线重合，合上温控装置的上半部分41，雾化室尾端出口33与ICP-MS前端管路相连，通过调节温控装置4，从而使雾化室3保持恒定的使用温度，温控装置4通过螺丝固定于支架5上，支架5上的支架固定孔51与ICP-MS上的进样系统固定孔对应，并通过螺丝固定。

测样时开启注射泵1，注射器12中的待测样品通过毛细管被注射到雾化器2中，在雾化器2出口形成气溶胶并通过雾化室3，随后大部分样品通过雾化室尾端出口33进入ICPMS进行分析，少部分废液样品通过雾化室的废液口34排出。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于单细胞分析的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，包括注射泵、雾化器、雾化室和温控装置，其中：

注射泵，包括注射器和泵体，所述泵体能驱动注射器输出待测样品；

雾化器，通过毛细管连接至注射器，对注射器输出的待测样品进行雾化而形成气溶胶；

雾化室，为单通道全耗型，设置有前端的雾化器接口、前端两侧的两个补偿气接口和尾端出口，所述雾化器接口能供所述雾化器沿雾化室轴线插入固定，而将气溶胶通入雾化室，所述补偿气接口能将补偿气通入雾化室，所述补偿气携带气溶胶自所述尾端出口输出；

温控装置，包括能叠合的上半部分和下半部分，上半部分设置有温度控制模块和上侧变温模块，所述下半部分设置有下侧变温模块，所述上半部分和下半部分叠合时，所述上侧变温模块和下侧变温模块配合形成能对雾化室进行加热的加热室，所述温度控制模块能获取所述上侧变温模块和下侧变温模块的温度并进行控制。

2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述雾化室还设置有中部的废液口，所述温控装置上半部分和下半部分分别设置有雾化器安装口、雾化室尾端接口、废液管安装口以及补偿气管安装口；

在所述上半部分和下半部分叠合时，所述温控装置能够将所述雾化室固定在内部，所述上半部分和下半部分的雾化器安装口能够允许所述雾化器安装到所述雾化室的雾化器接口，所述雾化室尾端接口能够允许雾化室与电感耦合等离子质谱仪进行连接，所述废液管安装口能够插入废液管与所述雾化室的废液口连接，所述补偿气管安装口能够插入补偿气管与所述雾化室的补偿气接口连接。

3.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述注射泵选用流速在1uL min^-1到1mL min^-1之间的注射泵。

4.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述雾化室的雾化器接口内设置有O型密封圈，能与多种类型雾化器适配。

5.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述雾化室的尾端出口为球形磨口或直口，能与多种型号的电感耦合等离子体质谱仪适配。

6.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述雾化室的两个补偿气接口能通过进气管与电感耦合等离子体质谱仪的补偿气口连接。

7.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述雾化室分为前半部分和后半部分，其中：

前半部分为由内部圆筒和外部圆筒形成的双层结构，且所述内部圆筒自腰部到尾端逐渐扩大至与外部圆筒形成间隙；

后半部分为由侧壁形成的圆锥形单层结构，所述侧壁自前半部分的外部圆筒端逐渐收缩至雾化室尾端。

8.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述注射器为平头注射器，选自100uL、250μL、500μL、1mL或5mL规格。

9.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述上侧变温模块和下侧变温模块分别选用硅胶、金属或半导体材质。

10.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体质谱进样系统，其特征在于，所述电感耦合等离子体质谱进样系统还包括支架，能支撑所述温控装置、雾化室和雾化器。

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