DE60312220T2 - Vorrichtung zum abgeben einer probe in elektrospray-massenspektrometern - Google Patents

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Description

  • Allgemeiner Stand der Technik
  • In der Massenspektrometrie (MS) ist eines der wesentlichen Merkmale wirkungsvoller Elektrospray- oder Nanoelektrospray-Verfahren die Notwendigkeit, der Probe flüchtigen Puffer und/oder Lösungsmittel zuzugeben, um eine wirkungsvolle Verdampfung in einer gesteuerten puffernden Umgebung zu ermöglichen. Dieses Erfordernis ist zuweilen unvereinbar mit Vorgängen vor dem Versprühen, die zu Analysen-, Trenn- und/oder Reinigungszwecken durchgeführt werden müssen oder die aufgrund der spezifischen Eigenschaften dieser flüchtigen Bestandteile des Sprühnebels erforderlich sind.
  • Vermischen von Hüllflüssigkeit und Probe nach einer Trennung
  • Zur Bewältigung dieses Problems sind verschiedene Strategien vorgestellt worden, die häufig darin bestehen, an der Sprühdüsenöffnung einen durch Druck erzeugten Strom, üblicherweise Hüllflüssigkeit genannt (häufig Methanol, Acetonitril und Essig- oder Ameisensäure), zuzuführen, um die zu versprühende Lösung mit dieser Hüllflüssigkeit zu vermischen. In anderen Systemen wird ein Hüllgas (d.h. ein durch Druck erzeugter Gasstrom, z.B. Argon) benutzt, um die Verdampfung des Lösungsmittels der Probe zu begünstigen. Diese Konfigurationen, die bei der Elektrospray-Ionisierung (ESI) Standard sind, sind mit Systemen vereinbar, die mit erzwungenen und verhältnismäßig hohen Durchflussgeschwindigkeiten sowohl von Hüllflüssigkeit/Hüllgas als auch der zu versprühenden Lösung (normalerweise größer als 5 μl/min) betrieben werden.
  • In anderen Fällen (WO 97/04 297) wird mittels einer T-Zelle eine Flüssigkeitsverbindung an dem Ende der Elektrospray-Kapillare eingebracht, um etwa 50 % Hüllflüssigkeit als Zusatzfluss zuzugeben, um so einen guten Sprühnebel zu erhalten. Wiederum sind diese Systeme wirkungsvoll, wenn die Durchflussgeschwindigkeiten groß genug und gut gesteuert sind, erzeugen jedoch häufig ziemlich große Totvolumina, die eine Probenverdünnung bewirken und folglich die Empfindlichkeit sowie die Auflösung der Detektion beeinträchtigen.
  • In einem Nanoelektrospray, d.h., wenn die Durchflussgeschwindigkeit weniger als 5 μl/min beträgt, kann auch eine Flüssigkeitsverbindung benutzt werden, jedoch ist es sehr schwierig, diese wirkungsvoll zu steuern, weil der Druck, der auf die Hüllflüssigkeit ausgeübt wird, um sich mit der zu versprühenden Lösung zu vermischen, häufig den Fluss in der Hauptprobenkapillare destabilisiert. Im Falle einer Trennung kann dies die Auflösung der getrennten Signalspitzen stark verringern. Schlussendlich kann, wenn das System zur Elektrophorese benutzt wird, der Druck, der auf die Hüllflüssigkeit ausgeübt wird, dem elektroosmotischen Fluss entgegenwirken und das Pfropfprofil verzerren, was die Auflösung der Trennung vermindert.
  • Die Möglichkeit, in mikroanalytischen Vorrichtungen verschiedene Kanäle herzustellen und diese auf demselben Chip miteinander zu verbinden, erlaubt es, Flüssigkeitsverbindungen mit einem minimalen Totvolumen zu erzeugen, was die Verluste an Empfindlichkeit und Auflösung vermindert. Trotzdem ist es die Hauptschwierigkeit bei der Elektrospray- und Nanospray-Probenzuführung mit Hüllflüssigkeiten, die Durchflussgeschwindigkeit der Hüllflüssigkeit und diejenige der Probenlösung zu steuern. Diese Durchflussgeschwindigkeiten müssen natürlich die gleiche Größenordnung aufweisen, um so eine gute und stabile Sprühnebelerzeugung zu ermöglichen, während ein ausreichend großer Probenanteil für die Detektion bewahrt bleibt.
  • Um diese Durchflussgeschwindigkeiten zu steuern, haben einige Autoren die Oberfläche eines Seitenarmes derivatisiert, um in beiden Kanälen elektroosmotischen Fluss in die richtige Richtung zu ermöglichen (Ramsey et al., Analytical Chemistry, 1997, Vol. 69, 1174). Andere Gruppen haben eine Flüssigkeitsverbindung in den Chip eingearbeitet, die durch eine Kapillare mit einer Hüllflüssigkeitsspritze verbunden ist (R. D. Smith et al., Electrophoresis, 2000, Vol. 21, 191). Dennoch ist die Mikrofluidsteuerung in diesen Systemen ziemlich schwierig und erfordert das blasenfreie Befüllen der verschiedenen Arme des Chips, bevor das Versprühen mit echten Proben beginnt.
  • Reaktionen in dem Nanoelektrospray
  • Andere Anwendungen, wie z.B. chemische oder biologische Reaktionen in dem Nanoelektrospray sind vorgeführt worden, von denen erwartet wird, dass sie mehr Informationen über winzige Probenmengen liefern, insbesondere in der Proteomik, in der einige Verdaue unmittelbar in dem Sprühnebel durchgeführt werden könnten. Beispielsweise sind Nanoelektrosprays mit immobilisiertem Trypsin benutzt worden, um ein Peptid zu verdauen und dieses unmittelbar in das MS einzusprühen, wodurch ermöglicht wurde, die Reaktionskinetik zu verfolgen. Einer der Hauptnachteile ist, dass das Trypsin, das in organischen Lösungen wirken kann, dazu einen pH-Wert von 8,2 benötigt, wohingegen der Sprühnebel bei einem pH-Wert von 3 wirkungsvoller wäre. Da das Volumen und die Durchflussgeschwindigkeit bei dem Nanoelektrospray zu klein sind, ist es schwierig, eine Flüssigkeitsverbindung einzubringen, um die Hüllflüssigkeit hinzuzugeben. Daher sind diese Arten der unmittelbaren Überwachung von Reaktionen sehr beschränkt und werden noch nicht als Analysenwerkzeuge angesehen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Hüllflüssigkeit außerhalb des Sprühnebelauslasses hinzuzugeben, was ermöglicht, Nanoelektrosprays von rein wässrigen Lösungen sogar bei hohem pH-Wert (pH-Wert 7 z.B.) zu erzeugen. Das Prinzip hierbei ist es, die Hüllflüssigkeit vorzugsweise ohne Druck von außen (Spritze, Pumpe oder anderes) erst in den Taylor-Kegel einzubringen, der sich an dem Nanoelektrospray-Auslass bildet, indem jegliche schwierigen Mischschritte und das Vorkonditionieren des Sprüh-Chips beseitigt werden. Mit der vorliegenden Erfindung können Trennungs- (z.B. Elektrophorese) oder biologische Reaktionen (z.B. Affinitäts-, Markierungs-, enzymatische Reaktion, Polymerasekettenreaktion usw.) in rein wässriger Lösung bei einem beliebigem pH-Wert und bis zu dem äußersten Ende der Säule durchgeführt werden. Außerdem kann das Vermischen der Probenlösung und der Hüllflüssigkeit erst in dem Taylor-Kegel erfolgen.
  • Unter einem ersten Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Abgeben einer Probe zur Analyse mittels Elektrosprayionisations-Massenspektrometrie bereit, wobei die Vorrichtung ein Substrat aus elektrisch isolierendem Material umfasst, das Substrat mindestens zwei bedeckte Mikrostrukturen (im Allgemeinen Mikrokanäle) umfasst, die beide einen Auslass an dem Rand des Substrates aufweisen, wo durch Anlegen einer Spannung ein Elektrospray erzeugt werden soll, eine der Mikrostrukturen (im Folgenden als „Mikrostruktur für die Probe" bezeichnet) die Probe enthält, die in einem Sprühnebel versprüht werden soll, und mindestens eine andere der Mikrostrukturen (im Folgenden als die „Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit" bezeichnet) ein Fluid, vorzugsweise eine Hüllflüssigkeit oder ein Hüllgas, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur für die Probe und diejenige für die Hüllflüssigkeit zwei Auslässe bereitstellen, die einen einzigen Sprühnebel erzeugen, derart, dass erreicht wird, dass die Probenlösung und das zweite Fluid erst in dem Taylor-Kegel des Sprühnebels, der die beiden Mikrostrukturauslässe an dem Rand des Substrates umgibt, und folglich außerhalb der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit vermischt werden.
  • Die Vorrichtung kann ferner elektrische Mittel umfassen, die ermöglichen, dass in beiden Mikrostrukturen ein elektrisches Feld angelegt und gesteuert werden kann. Die Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussgeschwindigkeit sowohl in der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit als auch in derjenigen für die Probe gesteuert werden kann, dass es nicht notwendig zu sein braucht, einen Druck von außen auf die Hüllflüssigkeit und/oder die Probenlösung auszuüben, um den Sprühnebel zu erzeugen (rein elektrokinetisches Pumpen), und dass rein wässrige Probenlösungen in das MS eingesprüht werden können (aufgrund des Vermischens mit der Hüllflüssigkeitslösung in dem Taylor-Kegel). Die Mikrostrukturoberfläche braucht nicht derivatisiert zu werden, um zu verhindern, dass Fluid aus dem Probenkanal in den Hüllflüssigkeitskanal (oder aus dem Hüllflüssigkeitskanal in den Probenkanal) fließt. In einigen Anwendungen kann (können) jedoch ein Abschnitt(e) der Mikrostrukturoberfläche(n) unter Anwendung von chemischer(-n) Reaktion(en) oder Immobilisierungsvorgängen (wie z.B. Physisorption oder kovalentes Binden) funktionalisiert werden.
  • In dieser Erfindung ist das Substrat ein fester Träger, der aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. Polymeren, keramischen Stoffen, Silicium oder Glas, hergestellt ist.
  • In der vorliegenden Erfindung gibt es keine Beschränkung hinsichtlich der Größe, der Gestalt und/oder der Position der Mikrostruktur. Die Mikrostruktur für die Probe kann eine andere Gestalt und andere Abmessungen aufweisen als die Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit. Die Mikrostrukturen sind vorzugsweise Mikrokanäle, die entweder eine Breite oder eine Höhe von weniger als 150 Mikrometern aufweisen. Ansonsten können die Mikrostrukturen in vorteilhafter Weise ein Netzwerk von bedeckten Mikrostrukturen bilden und/oder damit verbunden sein, derart, dass die Vorrichtung dann ein Mikroanalysensystem bilden und/oder damit gekoppelt sein kann, das im Allgemeinen aus einem Netzwerk von Kapillaren oder Mikrostrukturen besteht, das beispielsweise zur Kapillarelektrophorese, Chromatographie oder Affinitätstrennung benutzt wird. In einigen Anwendungen kann die Mikrostruktur sogar auf Mikrolöcher reduziert sein, die in der Dicke des Polymerträgers oder in der Schicht erzeugt sind, die benutzt wird, um eine oder alle Mikrostrukturen abzudecken. Auch können Gruppierungen von Vorrichtungen dieser Erfindung in demselben Polymerträger hergestellt und dem MS exponiert werden. Zudem besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Technik, die angewendet wird, um die Mikrostrukturen zu erzeugen: Beispielsweise kann Prägen, Spritzgießen, Abformen, Naß- oder chemisches Ätzen, physikalisches Ätzen, wie z.B. Laser-Photoablation, Plasmaätzen oder UV-Liga, Siliciumtechnik oder Überlagerung von Schichten, wobei mindestens eine mechanisch gebohrte Rillen, Aushöhlungen oder Löcher umfasst, angewendet werden, um die Mikrostrukturen zu erzeugen. In einigen Anwendungen können die Mikrostrukturen, die Vorratsbehälter und das Polymersubstrat in vorteilhafter Weise Elektroden und/oder elektrische Kontakte umfassen. Die Elektroden und elektrischen Kontakte können unmittelbar während des Verfahrens der Herstellung der Vorrichtung eingearbeitet werden, und die Elektroden können dann einen Abschnitt einer der Wände der Mikrostruktur bilden. Zur Einarbeitung solcher Elektroden und/oder elektrischen Kontakte wären Laser-Photoablation, Plasmaätzen oder Überlagerung von Schichten, die mechanisch gebohrte Rillen, Löcher oder Aushöhlungen und/oder elektrisch leitfähige Mittel umfassen, besonders gut geeignet.
  • Hinsichtlich der Gestalt der Mikrostrukturauslässe besteht keine Einschränkung. Es ist festgestellt worden, dass spitze Winkel die Sprühnebelerzeugung und -stabilität begünstigen können, jedoch wurde keine theoretische Erklärung für diese Erscheinung gefunden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Mikrostrukturen in derselben Ebene gebildet, derart, dass der Auslass der Mikrostruktur für die Probe und derjenige der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit benachbart sind. In einer anderen Ausführungsform befinden sich die Mikrostrukturauslässe nicht in derselben Ebene oder sogar einer über dem anderen. In diesem Fall kann das Substrat ein mehrschichtiger Körper sein, wobei eine Schicht eine der mindestens zwei Mikrostrukturen umfasst und eine andere Schicht eine zweite der mindestens zwei Mikrostrukturen umfasst. Bei einer anderen Variante kann eine Mikrostruktur auf einer Seite des Polymersubstrates gebildet sein, wohingegen die zweite Mikrostruktur auf der entgegengesetzten Seite des Polymersubstrates gebildet ist. Bei einer weiteren Variante kann eine Mikrostruktur in der Abdeckung gebildet sein, die benutzt wird, um die andere Mikrostruktur abzudichten (dies kann insbesondere bei einem Mikroloch der Fall sein, das in der Laminierungsschicht gebildet ist, die benutzt wird, um die Mikrostruktur für die Probe abzudichten, wobei das Mikroloch unmittelbar benutzt wird, um die Hüllflüssigkeitslösung am oder in der Nähe des Auslasses der Mikrostruktur für die Probe einzuführen, wo der Sprühnebel dann erzeugt wird). Für eine einfache Handhabung kann es vorteilhaft sein, wenn alle Mikrostrukturen Zugangslöcher (oder Einlassvorratsbehälter) auf derselben Seite des Polymersubstrates aufweisen.
  • Bei allen Konfigurationen ist es vorteilhaft, dass der Abstand zwischen dem Auslass der Mikrostruktur für die Probe und demjenigen der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit kleiner als 200 μm ist, so dass der Taylor-Kegel, der sich während des Versprühens bildet, beide Auslässe umgibt. Dieser kleine Abstand ermöglicht ein wirkungsvolles Vermischen der Lösungen und verhindert die Bildung von Flüssigkeitstropfen an den Mikrostrukturauslässen, was die Sprühnebelerzeugung erleichtert und die Stabilität des Sprühnebels begünstigt.
  • In einer anderen Ausführungsform weist die Vorrichtung wie bei Dünnschicht-Mikrostrukturvorrichtungen mindestens eine Abmessung auf, die kleiner als 500 Mikrometer ist. Auf diese Weise sind die Mikrostrukturauslässe nur von einer kleinen Oberfläche umgeben, wodurch die Tropfenbildung verhindert und folglich die Sprühnebelerzeugung begünstigt wird. Die Vorrichtung kann auch in einem mehrschichtigen Substrat gebildet sein, wobei jede Schicht des mehrschichtigen Substrates eine von mindestens zwei Mikrostrukturen umfassen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Auslassenden der Vorrichtung eine V-Gestalt in der Sprührichtung aufweisen oder dreidimensional geätzt sein, um die feste Oberfläche um die Auslässe herum zu minimieren und/oder in der Sprührichtung zu verjüngen.
  • In einer anderen Ausführungsform sind die bedeckten Mikrostrukturen durch Aufkleben, Auflaminieren oder Auftragen unter Druck einer Polymerfolie abgedichtet. Solch eine Polymerfolie ist vorzugsweise eine dünne Kunststoffschicht, die gegen die benutzten Lösungsmittel beständig sein muss. In einer anderen Ausführungsform kann ein Abschnitt der Mikrostruktur für die Probe in unmittelbarem Kontakt mit einer zusätzlichen Mikrostruktur sein und/oder einen festen Träger, wie z.B. Kügelchen oder eine Membran, umfassen, der diese beiden Mikrostrukturen trennt, um vor der MS-Probenzuführung, aber gekoppelt damit, eine diffusionsgesteuerte Untersuchung durchzuführen. Diese letzte Konfiguration kann in vorteilhafter Weise zur physikalisch-chemischen Kennzeichnung von Verbindungen (Lipophilie, Permeationsprüfungen oder dergleichen) oder als ein Reinigungs- oder Trennschritt benutzt werden. In Permeationsuntersuchungen beispielsweise kann die Membran, welche die beiden Mikrostrukturen trennt, eine Lösung enthalten (im Allgemeinen eine organische Phase, die in der Membran, welche die beiden wässrigen Lösungen trennt, eingelagert ist).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind/ist das Polymersubstrat und/oder die Abdeckung aus einem hydrophoben Material gebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Oberfläche der Mikrostruktur(en) hydrophil, um so die Mikrofluidiksteuerung zu begünstigen. Zur Erleichterung der Sprühnebelerzeugung kann es vorteilhaft sein, beide Kennzeichen, hydrophobes Substratmaterial und hydrophile Mikrostrukturoberfläche, zu koppeln, da die Probenlösung innerhalb der Mikrostruktur leicht fließen würde, während die Tropfenbildung an dem Auslass aufgrund der hydrophoben Beschaffenheit des Substrates, das den Sprühnebelauslass umgibt, minimiert wird.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung leitfähige Mittel, nämlich eine oder mehrere eingearbeitete Elektroden, die benutzt werden, um die Spannung anzulegen, die zur Sprühnebelerzeugung erforderlich ist, um die Flüssigkeiten innerhalb der Mikrostruktur für die Probe und/oder derjenigen für die Hüllflüssigkeit elektrokinetisch zu pumpen, um entweder in der Probenlösung oder in der Hüllflüssigkeit eine Reaktion zu bewirken, um elektrochemische Detektion einer Verbindung oder eine beliebige Kombination davon durchzuführen. In einer weiteren Ausführungsform ist in den polymeren Träger an einer kontrollierten Position in der Nähe des (der) Mikrostrukturauslasses (-lässe) eine Elektrode eingearbeitet und in Kontakt mit den Lösungen, die in der (den) Mikrostruktur(en) angeordnet sind. In einer anderen Ausführungsform ist in den polymeren Träger ferner eine zweite Elektrode eingearbeitet, die an dem (den) Mikrostruktureinlass (-lässen) oder in einem Vorratsbehälter, der den (die) Einlass (-lässe) umgibt, angeordnet ist. In jeder der obigen Konfigurationen kann das leitfähige Mittel eine metallische Schicht, eine leitfähige Tinte, ein leitfähiges Polymer, z.B. Polypyrrol oder Polyanilin, ein leitfähiges Gel, eine ionenpermeable Membran, wie z.B. eine Innode, oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Die Spannung, die benutzt wird, um den Sprühnebel zu erzeugen, sowie die Versprühungs-Stromdichte, können somit durch dieses elektrisch leitfähige Mittel gesteuert werden. In einigen Anwendungen kann dieses leitfähige Mittel eine äußere Elektrode in Kontakt mit einem oder mehreren der Einlassvorratsbehälter der Mikrostruktur(en) sein.
  • Für bestimmte Anwendungen sollte die Probe an sich nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Mittel sein. In solch einem Fall kann das leitfähige Mittel einen leitfähigen Elektrolyten, wie z.B. ein organisches Material, ein wässriges Gel oder Lösung, ein Sol-Gel oder ein beliebiges Material umfassen, das die Elektrode physikalisch von der Probe trennt, während die elektrische Leitfähigkeit des Systems bewahrt ist.
  • In einigen Anwendungen können die Mikrostruktur für die Probe und die Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit in elektrischen Kontakt gebracht werden. Auf diese Weise kann eine Hochspannung beispielsweise längs der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit aufgezwungen werden, um das Versprühen einzuleiten und aufrechtzuerhalten, während eine zweite Spannung in dem Probenkanal überlagert werden kann. Diese überlagerte Spannung kann ein Fließen von Probenlösung bewirken. Jede Mikrostruktur kann mit einer Stromversorgung verbunden sein, um die erforderliche angelegte Spannung zu erzeugen. Die Sprühnebelquelle des Massenspektrometers kann benutzt werden, um die Spannung in einer der Mikrostrukturen anzulegen (im Allgemeinen in der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit). Eine unabhängige Stromversorgung kann dann benutzt werden, um die Spannung in der zweiten Mikrostruktur (im Allgemeinen der Probenkanal) anzulegen. Auf diese Weise sind der MS-Eingang und die Stromversorgung mit der Erde verbunden und die elektrischen Felder in den beiden Mikrostrukturen angelegt. Wenn die Mikrostruktur für die Probe mit der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit elektrisch verbunden ist, kann dann ein schwebendes Potential zwischen den beiden Mikrostrukturen angelegt werden, um das elektrische Feld in beiden Mikrostrukturen zu steuern.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit eine Lösung, die flüchtig genug ist, um als eine Hüllflüssigkeit benutzt zu werden. Beispiele für solche Lösungen, die üblicherweise auch in der Elektrosprayionisations-Massenspektrometrie benutzt werden, sind Methanol, Acetonitril oder Gemische von Methanol oder Acetonitril und Wasser. Die Lösung, die in der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit enthalten ist, kann in vorteilhafter Weise Säure(n) oder Base(n) enthalten, welche die Ionisation der Probe, die in das MS abgegeben werden soll, begünstigt (-en). In einer anderen Ausführungsform können (kann) die Proben- und/oder die Hüllflüssigkeitslösung auch eine Verbindung umfassen, die bei der Erzeugung des Sprühnebels ionisiert und weiter in das MS abgegeben wird. Solche Verbindungen können in vorteilhafter Weise als innere Standards benutzt werden und insbesondere als Kalibrationsmittel für quantitative MS-Analysen dienen.
  • In einer anderen Ausführungsform enthält die Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit ein Gas. Dieses Gas kann ein Inertgas, wie z.B. Stickstoff, Argon, Helium oder dergleichen, sein, das z.B. dazu dient, die Sprühnebelerzeugung zu begünstigen und/oder die Bildung von Tröpfchen an dem Mikrostrukturauslass zu verhindern. Für manche Anwendungen kann auch ein reaktionsfähiges Gas, wie z.B. Sauerstoff, oder ein Gemisch aus inerten und reaktionsfähigen Gasen benutzt werden, um eine Reaktion mit der Probenlösung hervorzurufen.
  • Die Proben- und die Hüllflüssigkeitslösung können unmittelbar in die Einlass-Vorratsbehälter der jeweiligen Mikrostrukturen eingebracht und sogar ohne Anwendung einer Kraft von außen (z.B. Gegendruck) in das MS versprüht werden.
  • Im Allgemeinen ist die Vorrichtung in einem Gerät gelagert, was die Handhabung der Vorrichtung erleichtert und/oder das präzise Positionieren der Sprühdüse (Mikrostrukturauslass) vor dem MS-Eingang ermöglicht. Das Haltegerät kann in vorteilhafter Weise Flüssigkeitsverbindungsmittel (z.B. mindestens eine Kapillare), um eine leichte Einführung von Probe und/oder Hüllflüssigkeit in die Mikrostrukturen der Vorrichtung (und im Allgemeinen mit minimierten Totvolumina) zu ermöglichen, ebenso wie elektrische Verbindungen zum Anlegen des (der) elektrischen Feldes (-er) umfassen. Das Abgeben der Probe mittels Elektrosprayionisation kann auch automatisiert und/oder computergesteuert werden, wodurch die Steuerung der gesamten MS-Analysen ermöglicht wird (Probeneinführung, Sprühnebelerzeugung, Durchflussgeschwindigkeiten der Proben- und der Hüllflüssigkeitslösung in den Mikrostrukturen, Vermischen der beiden Lösungen in dem Taylor-Kegel, Probenionisation, MS-Detektionsmodus usw.).
  • In einigen Ausführungsformen ist die Mikrostruktur für die Probe mit anderen Trenn- oder Detektionsmitteln, z.B. einer Chromatographiesäule, einer Elektrophoreseeinheit, einer Membran, einem Entsalzungsschritt usw., verbunden. In einer anderen Ausführungsform kann die Mikrostruktur für die Probe auch ein Trennmittel, wie z.B. eine Festphase (z.B. eine Membran, Kügelchen und/oder einen Abschnitt der Mikrostrukturwand), ein Chromatographiemittel oder ein Kapillarelektrophoresesystem, umfassen. Für Anwendungen, in denen der Probenkanal mit einem Trennmittel gekoppelt ist und/oder ein solches umfasst, z.B. Kapillarelektrophorese, kann es vorteilhaft sein, einen Entkoppler einzubinden, der zwischen dem Trennmittel oder dem trennenden Teil des Probenmikrokanals und dem Probenauslass angeordnet wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform können auf die Mikrostrukturoberfläche Verbindungen aufgetragen, daran adsorbiert oder gebunden sein. Dies kann insbesondere zur physikalisch-chemischen Kennzeichnung von Verbindungen (z.B. Löslichkeitsuntersuchungen) benutzt werden, wobei die zu kennzeichnende Probe auf die Wände der Mikrostruktur für die Probe aufgetragen wird. Die Lösung, in der die Löslichkeit beurteilt werden muss, wird dann in die Mikrostruktur für die Probe eingeführt, und die Probe, die nach einer gegebenen Zeit in dieser Lösung gelöst ist, kann dann mittels Massenspektrometrie unter Benutzung der Vorrichtung dieser Erfindung gemessen werden.
  • In einer anderen Ausführungsform enthält die Mikrostruktur für die Probe ein biologisches Material, z.B. Proteine, Enzyme, Antikörper, Antigene, Zucker, Oligonukleotide oder Zellen, das auf der Mikrostrukturoberfläche oder auf einem festen Träger (z.B. einer Membran, einem Gel, einem Sol-Gel oder Kügelchen) immobilisiert oder kovalent gebunden sein kann, so dass enzymatische, Affinitäts-, Aktivitäts-, immunologische und/oder Zelluntersuchungen in der Mikrostruktur für die Probe durchgeführt werden können.
  • Viele Reaktionen, die nicht für die Lösungsmittel geeignet sind, die üblicherweise in der Massenspektrometrie benutzt werden (z.B. organische Lösungsmittel wie Acetonitril oder Methanol) können in der Vorrichtung dieser Erfindung durchgeführt werden, weil die Probe eine rein wässrige Lösung sein kann.
  • Somit können enzymatische Reaktionen, Affinitätsprüfungen, Löslichkeitsuntersuchungen, enzymatischer oder chemischer Verdau, Probenderivatisierung sowie elektrochemisch bewirkte Reaktionen (z.B. Protonierung, Markieren unter Benutzung von Chinonen oder beliebige andere Redoxreaktionen) vor dem Abgeben in das Massenspektrometer in der Mikrostruktur für die Probe durchgeführt werden. Die Vorrichtung dieser Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise zu Untersuchungen molekularer Wechselwirkungen benutzt werden.
  • Unter einem zweiten Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abgeben einer Probe aus einer Vorrichtung wie oben definiert in ein Massenspektrometer bereit. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld sowohl in der Mikrostruktur für die Probe als auch in derjenigen für die Hüllflüssigkeit angelegt werden kann und dass somit die Durchflussgeschwindigkeiten der Lösungen, die in diesen beiden Mikrostrukturen enthalten sind, gesteuert werden können, wodurch ermöglicht wird, das Vermischen der Proben- und der Hüllflüssigkeitslösung in dem Taylor-Kegel und folglich ihren Anteil in dem Sprühnebel zu steuern. Das Verfahren dieser Erfindung kann in vorteilhafter Weise zum Abgeben einer wässrigen Probenlösung sogar bei hohen ebenso wie bei niedrigen Durchflussgeschwindigkeiten und sogar bei hohen pH-Werten in ein Massenspektrometer angewendet werden.
  • Das Verfahren dieser Erfindung kann auch das Einführen einer Verbindung mit bekannter Konzentration in eine oder beide von der Proben- und/oder der Hüllflüssigkeitslösung (innerer (-e) Standard(s), benutzt zur Kalibrierung) umfassen, um so eine quantitative MS-Detektion eines Analyten zu ermöglichen. Außerdem kann das Einführen innerer Standards in die Lösungen angewendet werden, um den Anteil von versprühter Proben- und Hüllflüssigkeitslösung zu messen und die Wirksamkeit des Versprühens und/oder des Vermischens der Lösungen in dem Taylor-Kegel zu untersuchen.
  • Das Verfahren kann ferner das Koppeln der MS-Detektion einer Verbindung mit der Reinigung oder Trennung der Probenlösung (z.B. mittels Chromatographie, Kapillarelektrophorese, Affinitätskopplung, Entsalzung usw.) umfassen. In ähnlicher Weise kann das Verfahren das Immobilisieren von Molekülen der Probe reversibel auf einem festen Träger (z.B. einer Membran oder Kügelchen) und Freisetzen der Moleküle von dem festen Träger in die Mikrostruktur für die Probe durch Versprühen eines Puffers oder durch einen Gradienten von unterschiedlichen Lösungsmitteln umfassen. Dieser feste Träger kann auch mindestens ein oder mehrere immobilisierte Affinitätsmittel, wie z.B. Antikörper, Antigene, Oligonukleotide, DNA-Stränge und dergleichen, umfassen. Das Verfahren kann auch das Durchführen von Löslichkeitsuntersuchungen umfassen, wobei die Mikrostruktur für die Probe beispielsweise mit einer interessierenden Verbindung beschichtet werden kann, bevor eine Lösung eingeführt und weiter versprüht wird, in der sich die Verbindung löst.
  • Unter einem dritten Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Abgeben einer Probe zur anschließenden Analyse mittels Elektrospray-Massenspektrometrie bereit, wobei das Verfahren den Schritt des Benutzens eines Substrates aus elektrisch isolierendem Material und des Herstellens von mindestens zwei bedeckten Mikrostrukturen umfasst, die beide einen Auslass an dem Rand des Substrates aufweisen, derart, dass die Proben- und die Hüllflüssigkeitslösung, die durch diese Auslässe aus den Mikrostrukturen versprüht werden sollen, erst in dem Taylor-Kegel, der die beiden Mikrostrukturauslässe an dem Rand des Substrates umgibt, die einen einzigen Sprühnebel erzeugen, und folglich außerhalb der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit vermischt werden.
  • Das Substrat ist ein mehrschichtiger Körper, wobei eine Schicht eine der mindestens zwei Mikrostrukturen umfasst und eine andere Schicht eine andere der mindestens zwei Mikrostrukturen umfasst. Die Mikrostrukturen können unabhängig voneinander in den beiden Schichten hergestellt werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durch Zusammenfügen von zwei oder mehr der obigen Schichten (z.B. durch Zusammenkleben oder Aufeinanderlaminieren) in solch einer Weise hergestellt werden, dass ein mehrschichtiges Substrat mit mindestens zwei bedeckten Mikrostrukturen gebildet wird, die beide einen Auslass an dem Rand des Substrates aufweisen, so dass die Lösungen, die durch diese Auslässe aus den Mikrostrukturen versprüht werden sollen, erst in dem Taylor-Kegel vermischt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Mikrostrukturauslässe an dem Rand des Substrates durch Schneiden des Substrates seiner Dicke nach z.B. durch mechanische Mittel, wie z.B. eine Stanzung, hergestellt werden.
  • Das Herstellungsverfahren kann ferner Schritte zum Einarbeiten elektrischer Mittel unmittelbar in das Substrat umfassen, wobei das Substrat somit mindestens einen leitfähigen Abschnitt aufweist.
  • Wenn das Substrat ein Polymer ist, können die bedeckten Mikrostrukturen durch Laser-Photoablation, UV-Liga, Prägen, Spritzgießen, Filmgießen aus der Lösung oder licht- oder thermisch induzierte Polymerisation, Siliciumtechnik oder Überlagerung von Schichten gebildet werden, wobei mindestens eine der Schichten mechanisch gebohrte Rillen, Aushöhlungen oder Löcher umfasst. Der leitfähige Abschnitt des Substrates kann auch durch Abscheiden einer Tinte, von leitfähigem Polymer, Ionenaustauschmaterial, Metallabscheidung, Kathodenzerstäubung oder anderes gebildet werden. Alternativ können die Mikrostrukturen und/oder der leitfähige Abschnitt durch Plasmaätzen, Photoablation oder chemisches Ätzen gebildet werden. Leitfähige Substratabschnitte, die auf diese Weise gebildet werden, sind ideal zum Anlegen einer Hochspannung in dem Mikrokanal, um einen stabilen Sprühnebel zum Einführen in ein Massenspektrometer zu erzeugen.
  • Der leitfähige Substratabschnitt kann insbesondere durch Herstellen einer Aussparung in dem Substrat und Füllen der Aussparung mit elektrisch leitfähigem Material gebildet werden.
  • Ein Analysengerät, das eine Gruppierung von jeweils erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfasst, kann in einem Verfahren zum Analysieren mehrerer Proben benutzt werden, wobei jede Vorrichtung der Reihe nach benutzt wird, um eine Probe aufzunehmen, und jede Probe kann von der jeweiligen Vorrichtung abgegeben und mittels Massenspektrometrie analysiert werden. Die Proben können aus einem Analysensystem, z.B. einem Chromatographen, einer Elektrophoreseeinheit, einer Trenneinheit oder einem Affinitätssystem aufgenommen werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben, wobei
  • 1 eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2 die Vorrichtung von 1 in Gebrauch zeigt;
  • 3A eine Planskizze einer Gruppierung von Vorrichtungen ist, die auf einem Träger gebildet sind;
  • 3B mögliche unterschiedliche Querschnitte für die Vorrichtungen von 3A längs der Linie a zeigt;
  • 4 ein Gerät zeigt, das benutzt werden kann, um die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu halten;
  • 5A die Entwicklung des Massenspektrums bei m/z = als eine Funktion der Zeit in einem Versuch zeigt, der unter Benutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt wurde;
  • 5B die Entwicklung von ΔU als eine Funktion der Zeit zeigt;
  • 5C ein Beispiel für ein Massenspektrum ist, das mit einer Potentialdifferenz zwischen der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit von 400 Volt erhalten wurde;
  • 5D ein Beispiel für ein Massenspektrum ist, das mit einer Potentialdifferenz zwischen der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit von 0 Volt erhalten wurde;
  • 6A die Entwicklung der Intensität des Massenspektrums von Propanolol und von Reserpin als eine Funktion der Zeit bei Variierung der Differenz der angelegten Spannung zwischen der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit, ΔU, zeigt;
  • 6B die Entwicklung des Verhältnisses der Intensität des Massenspektrums von Propanolol gegenüber derjenigen von Reserpin als eine Funktion von ΔU für die Versuchsdaten von 6A zeigt; und
  • 7 eine Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 1 ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in einem Substrat 100 hergestellt ist und zwei bedeckte Mikrostrukturen umfasst, und zwar einen Proben-Mikrokanal 1 und einen Hüllflüssigkeits-Mikrokanal 2, die zur Einführung von Fluid mit dem Einlass-Vorratsbehälter 3 bzw. 4 verbunden sind, die auf derselben Seite des Trägers 100 angeordnet sind. 1 veranschaulicht auch, dass die Mikrostrukturen Auslässe 6 aufweisen, die an dem Rand des Trägers gebildet sind, an dem der Sprühnebel bei Anlegen von Spannung erzeugt werden soll.
  • 2 zeigt die Vorrichtung wie in 1, wobei der Taylor-Kegel 5, der sich beim Anlegen von Spannung bildet, den Auslass 6 sowohl des Proben- als auch des Hüllflüssigkeits-Mikrokanals umgibt, derart, dass sich die Probenlösung erst in dem Taylor-Kegel mit der Hüllflüssigkeitslösung vermischt.
  • 3A zeigt ein Beispiel für eine Gruppierung von Vorrichtungen, die auf demselben Träger 100 hergestellt sind, wobei die Vorrichtungen eine Mikrostruktur für die Probe 1, eine Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit 2 und eine zusätzliche (aber wahlfreie) Mikrostruktur 12 umfassen (in dem vorliegenden Beispiel sind alle Mikrokanäle), die jeweils mit dem Vorratsbehälter 3, 4 bzw. 13 verbunden sind, und beide ein Auslassende 6 aufweisen, das an dem Rand des Trägers gebildet ist, an dem bei der Erzeugung des Sprühnebels der Taylor-Kegel 5 erzeugt wird. Diese Figur veranschaulicht ferner, dass der Träger geradlinig quer durchgeschnitten oder zu der Gestalt einer Spitze geschnitten sein kann, um die feste Oberfläche um die Mikrostrukturauslässe herum zu verkleinern, und dass in den Träger elektrische Mittel, wie z.B. leitfähige Kontaktfelder 11 und/oder Elektroden 7, 8, 9 oder 10, eingearbeitet sein können, die entweder in den Mikrostrukturen oder in Kontakt mit den Mikrostruktureinlässen angeordnet sind.
  • 3B stellt eine Vielfalt von Querschnitten (längs der Achse a von 3A) einer der Vorrichtungen dar, die in 3A gezeigt sind, und veranschaulicht, dass die Mikrostrukturauslässe verschiedene Gestalttypen und Anordnungen aufweisen können.
  • 4 zeigt ein Beispiel für ein Gerät, das benutzt werden kann, um die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu halten. In diesem Beispiel umfasst das Haltegerät 20 einen elektrischen Kontakt 21, der mit einem elektrischen Kontaktfeld 11 verbunden ist, das in das Substrat 100 eingearbeitet ist, das die Mikrostruktur für die Probe 1 und mindestens eine Mikrostruktur für Hüllflüssigkeit (nicht dargestellt) umfasst. Das Haltegerät 20 umfasst ferner ein Fluidverbindungsmittel (hier eine Kapillare), welches das Einführen von Fluiden an dem Einlass der Mikrostruktur für die Probe ermöglicht.
  • 5 zeigt die Entwicklung der Intensität des Massenspektrums als eine Funktion der Differenz der angelegten Spannung zwischen der Mikrostruktur für die Probe und der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit, ΔU, unter Benutzung eines Beispiels für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Probenlösung eine wässrige Lösung von 100 μM Propanolol und Koffein in 10 mM Ammoniumacetat mit einem pH-Wert von 5,5 und die Hüllflüssigkeitslösung eine Lösung von Reserpin in Methanol ist, das 1 % Essigsäure enthält. 5A zeigt die Entwicklung des Massenspektrums bei m/z = als eine Funktion der Zeit, und 5B zeigt die Entwicklung von ΔU als eine Funktion der Zeit. 5C ist ein Beispiel für ein Massenspektrum, das bei einer Potentialdifferenz zwischen der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit von 400 Volt erhalten wurde, während 5D ein Beispiel für ein Massenspektrum ist, das bei einer Potentialdifferenz zwischen der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit von 0 Volt erhalten wurde.
  • 6A zeigt die Entwicklung der Intensität des Massenspektrums von Propanolol (d.h. bei dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis von m/z = 259 bis 261) und von Reserpin (m/z = 608 bis 610) als eine Funktion der Zeit bei Variierung der Differenz der angelegten Spannung zwischen der Mikrostruktur für die Probe und der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit, ΔU. 6B zeigt die Entwicklung des Verhältnisses der Intensität des Massenspektrums von Propanolol zu derjenigen von Reserpin als eine Funktion von ΔU für die Versuchsdaten von 6R.
  • 7 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Mikrostruktur für die Probe 1 unmittelbar mit einem Netzwerk von Mikrokanälen 30 und 31 verbunden ist, das verschiedene Verbindungs-Vorratsbehälter 32 und 33 bzw. 34 umfasst. Die Vorratsbehälter 32 und 34 sind mit Pumpmitteln 36 und 37 (elektrokinetische oder mechanische Pumpsysteme, hier durch Spritzenpumpen symbolisiert) verbunden, wohingegen der Vorratsbehälter 33 mit einer Kapillare verbunden ist, welche die Probeneinführung ermöglicht. Solch eine Konfiguration der Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise zur Verbindung mit einem Trennsystem, wie z.B. einer Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Säule oder einer Kapillarelektrophoreseeinheit, benutzt werden. Die Probe kann kontinuierlich in den Einlass 33 gedrückt werden, während das Pumpmittel die Steuerung der Richtung des Probenflusses und folglich die Einführung der Probe in die Mikrostruktur für die Probe ermöglicht. Als ein Beispiel kann das Pumpmittel 37 in ziehendem Modus benutzt werden, um die Lösung anzusaugen, die von der Kapillare 35 an dem Einlass 33 ankommt, während das Pumpmittel 36 in einem drückenden Modus benutzt wird, um das Fluid weiter zu zwingen, von dem Einlass 33 zu dem Vorratsbehälter 34 zu fließen, der dann als eine Verbindung mit dem Abfluss benutzt wird. Durch Schalten der Pumpmittel 37 und 36 auf Drücken bzw. Ziehen fließt die Probenlösung von dem Einlass 33 auf den Vorratsbehälter 32 zu. Die Probenlösung kann dann durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Vorratsbehälter 3 und dem Sprühnebelauslass des Probenkanals in die Mikrostruktur für die Probe 1 injiziert werden. Diese Konfiguration der Vorrichtung ermöglicht eine sehr genaue Injektion der Probe, und die Probe kann in einigen Anwendungen ferner innerhalb der Mikrostruktur für die Probe getrennt werden, bevor sie versprüht wird.
  • Das Konzept der vorliegenden Erfindung wird anhand der folgenden Versuchsdaten, die mit einer Vorrichtung erhalten wurden, die derjenigen ähnlich ist, die in
  • 1 schematisch gezeigt ist, veranschaulicht. Die Vorrichtung umfasste zwei plasmageätzte Mikrochips, die aus einer Polyimidfolie mit einer Dicke von 75 μM hergestellt waren, die einen Mikrokanal (60 mm x ≈ 120 mm x ≈ 1 cm), der durch Auflaminieren einer 38 μM dicken Polyethylen/Polyethylenterephthalat-Schicht abgedichtet war, und eine Mikroelektrode (Goldelektrode mit einem Durchmesser von 52 μm) umfasste, die in den Boden des Mikrokanals eingearbeitet war. Die beiden Polyimid-Chips wurden zusammengeklebt und ferner mechanisch zur Gestalt einer Spitze geschnitten, derart, dass dieses mehrschichtige System zwei Mikrostrukturen aufweist, die beide einen Mikrokanal mit einem Auslass an dem Rand der Polyimidschichten umfassen, wodurch eine Vorrichtung gebildet ist, bei welcher der Auslass der Mikrostruktur für die Probe und derjenige für die Hüllflüssigkeit übereinander gelagert waren und der Taylor-Kegel in ähnlicher Weise gebildet werden konnte wie bei der Konfiguration, die in 2 gezeigt ist. Bei dieser Vorrichtung betrug die Dicke des Trägers, welche die beiden Mikrostrukturauslässe trennt, weniger als 50 Mikrometer. Es sei hier auch angemerkt, dass die Vorrichtung ferner Einlass-Vorratsbehälter an dem Einlass sowohl der Mikrostruktur für die Probe als auch derjenigen für die Hüllflüssigkeit umfasste. Ferner wurde ein Schacht aus Polystyrol oben auf jeden Vorratsbehälter geklebt, um so das Volumen der in die Vorrichtung einzubringenden Proben- und der Hüllflüssigkeitslösung zu vergrößern. Außerdem wurde die eingearbeitete Elektrode nicht benutzt, um in den betreffenden Versuchen die Spannung anzulegen. Um den Sprühnebel zu erzeugen, kann die Spannung unmittelbar in den Polystyrol-Vorratsbehältern angelegt werden, wobei beispielsweise 2 kV in dem Vorratsbehälter für die Hüllflüssigkeit und 2 bis 2,5 kV in dem Vorratsbehälter für die Probe angelegt werden.
  • Im Folgenden ist ein Beispiel für ein Verfahren zur Benutzung dieser Vorrichtung, um eine wässrige Probenlösung in ein Elektrospray-Massenspektrometer (hier ein LCQ-Duo von Finnigan, USA) abzugeben, beschrieben:
    • 1) Vorrichtung vor dem MS-Eingang anordnen, wobei die Mikrostrukturauslässe zu der MS-Öffnung weisen (typischerweise einige wenige Mikrometer bis einige wenige Zentimeter);
    • 2) Befüllen der Mikrostruktur für die Probe 1 durch Kapillarwirkung z.B. mit einer wässrigen Probenlösung (hier 10 mM Ammoniumacetat bei einem pH-Wert von 5,5 mit 100 μM Propanolol und Koffein), indem ein Tropfen in dem Vorratsbehälter für die Probe abgelegt wird (typischerweise ein Lösungsvolumen von einigen wenigen Nanolitern bis einigen wenigen Mikrolitern);
    • 3) Befüllen der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit 2 durch Kapillarwirkung mit einer Hüllflüssigkeitslösung (hier Methanol, das 0,1 oder 1 Essigsäure und 100 μM Reserpin enthält) durch Ablegen eines Tropfens in dem Vorratsbehälter für die Hüllflüssigkeit;
    • 4) Beginnen mit dem Versprühen in dem Hüllflüssigkeits-Mikrokanal 2 durch Anlegen einer Spannung (hier 2 kV) in dem Vorratsbehälter für die Hüllflüssigkeit 4;
    • 5) Pumpen der Probenlösung in der Mikrostruktur für die Probe 1 durch Anlegen einer zusätzlichen Spannung (+ΔU = 100 bis 500 V) zwischen dem Vorratsbehälter für die Probe und demjenigen für die Hüllflüssigkeit 3 bzw. 4, um durch elektrokinetisches Pumpen einen Fluss der Probenlösung zu erzeugen.
  • Zur Veranschaulichung zeigt 5 die Entwicklung der Intensität des Massenspektrums als eine Funktion der Differenz der angelegten Spannung zwischen der Mikrostruktur für die Probe und der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit, ΔU, unter Benutzung des oben beschriebenen Beispiels für die Vorrichtung und das Verfahren. 5A zeigt deutlich, dass die Gesamt-MS-Intensität mit der Zeit variiert und der zeitlichen Variation der zusätzlichen Spannung ΔU folgt, die in der Mikrostruktur für die Probe angelegt wird. Wenn ΔU groß ist, ist die MS-Intensität hoch, was der erhöhten Innenkonzentration entspricht, die aufgrund des großen Anteils von versprühter Probenlösung von dem MS detektiert wird. Wenn ΔU abnimmt, nimmt die MS-Intensität ab, da der Anteil an Hüllflüssigkeitslösung zunimmt.
  • Dies wird auch durch die Vollspektren bestätigt, die in 5C und 5D gezeigt sind und bei ΔU-Werten von 400 bzw. 0 V gemessen wurden. Bei ΔU = 400 V wird die größte Signalspitzen-Intensität bei m/z = 260,4 (entspricht Propanolol) aufgezeichnet, wohingegen die Signalspitze bei m/z = 609,6 (entspricht Reserpin) sehr klein ist, was bedeutet, dass der Anteil an versprühter Probenlösung groß ist. Im Gegensatz dazu wird bei ΔU = 0 V Reserpin mit der höchsten Intensität detektiert, wohingegen Propanolol mit sehr viel geringerer Intensität als bei ΔU = 400 V detektiert wird, wodurch bestätigt wird, dass der Anteil an versprühter Probenlösung sehr viel kleiner als bei ΔU = 400 V ist. Dies ist in 6A weiter beispielhaft dargestellt, welche die zeitliche Entwicklung des Massenspektrums zeigt, das für Propanolol und Reserpin bei Variierung von ΔU gemessen wird.
  • Das Verhältnis der Signalspitzen-Intensität, die für Propanolol gemessen wurde, zu derjenigen, die für Reserpin gemessen wurde, kann als eine Funktion von ΔU angegeben werden. Wie in 6B beispielhaft dargestellt, nimmt dieses Verhältnis mit ΔU stark zu, was einem erhöhten Anteil an versprühter Probenlösung entspricht. Solch eine Kalibrationskurve kann dann benutzt werden, um die Durchflussgeschwindigkeit in der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit zu berechnen. Wie in 5C und 5D veranschaulicht, bleibt das Verhältnis der Signalspitzen-Intensitäten für Propanolol und Koffein, die beide in der Probenlösung gegenwärtig sind, bei Variierung von ΔU gleich. Dies zeigt auch, dass die Kalibrationskurve von 6B ferner zur quantitativen Bestimmung einer Verbindung benutzt werden kann. In solch einem Fall können Reserpin und z.B. Koffein als innerer Bezug sowohl für die Hüllflüssigkeits- als auch die Probenlösung benutzt werden.
  • Es muss hier betont werden, dass die zusätzliche Spannung ΔU in den Kanälen nur angelegt wird, wenn eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit vorhanden ist. Diese Flüssigkeits-„Brücke" ist in der vorliegenden Erfindung der Taylor-Kegel, der von der ersten Spannung erzeugt wird. Auf diese Weise ist die Vorrichtung dieser Erfindung besonders wirkungsvoll, da das Pumpen in der Mikrostruktur für die Probe (wässrige Probenlösung) erst erfolgt, nachdem das Versprühen eingeleitet wurde (wodurch unerwünschte Beendigung des Versprühens minimiert wird). Außerdem können die Flüsse von Proben- und Hüllflüssigkeitslösung in den Taylor-Kegel durch Ändern des Wertes der aufgezwungenen zusätzlichen Spannung ΔU in einfacher Weise variiert werden. Durch Zugabe einer Verbindung zu jeder Lösung in einer bekannten Konzentration kann der Anteil der versprühten Hüllflüssigkeits- und Probenlösung anhand der Intensität überwacht werden, die vom Massenspektrometer aufgezeichnet wird. Diese Strategie ermöglicht es auch, quantitative MS-Analyse mit viel größerer Genauigkeit als herkömmliche Verfahren durchzuführen.

Claims (26)

  1. Vorrichtung zum Abgeben einer Probe zur Analyse mittels Elektrosprayionisations-Massenspektrometrie, wobei die Vorrichtung ein Substrat (100) aus elektrisch isolierendem Material umfasst, das Substrat mindestens zwei bedeckte Mikrostrukturen (1, 2, 12) umfasst, die beide einen Auslass (6) an dem Rand des Substrates (100), wo das Elektrospray durch Anlegen einer Spannung erzeugt werden soll, und einen Einlass (3, 4, 13) zum Einführen von Fluid aufweisen, wobei eine (1) der Mikrostrukturen die Probenlösung enthält, die versprüht werden soll, und mindestens eine andere (2) der Mikrostrukturen ein zweites Fluid, vorzugsweise eine Hüllflüssigkeit oder ein Hüllgas, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur für die Probe (1) und die Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit (2) zwei Auslässe aufweisen, an denen sich ein einziger Sprühnebel bildet, derart, dass erreicht wird, dass die Probenlösung und das zweite Fluid erst in dem Taylor-Kegel (5) des Sprühnebels, der die beiden Mikrostrukturauslässe an dem Rand des Substrates (100) umgibt, und folglich außerhalb der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit (1, 2) vermischt werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (100) ein mehrschichtiger Körper, vorzugsweise aus Polymermaterial(ien), ist, wobei mindestens zwei Schichten des mehrschichtigen Körpers jeweils eine der mindestens zwei Mikrostrukturen (1, 2, 12) umfassen.
  3. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die elektrisch oder ionisch leitfähige Mittel (7 bis 11) zum Anlegen einer Spannung an die Proben- und/oder die Hüllflüssigkeitslösung(en) umfasst, wobei die leitfähigen Mittel kontrollierte Größe und Position aufweisen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das (die) leitfähige(n) Mittel (7 bis 11) in eine Wand der Mikrostruktur(en) (1, 2, 12) eingearbeitet und/oder an dem (den) Einlass (-lässen) der Mikrostruktur(en) in Kontakt mit der (den) Lösungen) ist (sind).
  5. Vorrichtung nach einem von Anspruch 1 oder 2, wobei die Versprühungsspannung durch äußere elektrisch oder ionisch leitfähige Mittel (7 bis 11) angelegt wird, die so angeordnet sind, dass sie in Kontakt mit den Lösungen sind, die versprüht werden sollen, beispielsweise durch Anordnen der leitfähigen Mittel in den Lösungen, die an den Einlässen der Mikrostrukturen versprüht werden sollen.
  6. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Abstand zwischen dem Auslass der Mikrostruktur für die Probe (1) und demjenigen der Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit (2) kleiner als 200 um ist.
  7. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mikrostrukturen (1, 2, 12) mindestens eine Abmessung aufweisen, die kleiner als etwa 150 μm ist.
  8. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mikrostruktur für die Probe (1) und/oder die Mikrostruktur für die Hüllflüssigkeit (2) mit einem Netzwerk von Mikrostrukturen (30, 31) in Verbindung stehen (-t).
  9. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die bedeckten Mikrostrukturen (1, 2, 12) durch Aufkleben, Auflaminieren oder Auftragen unter Druck einer Polymerfolie abgedichtet sind.
  10. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mikrostruktur für die Probe (1) ein biologisches oder ein chemisches Material, wie z.B. Proteine, Enzyme, Antikörper, Antigene, Zucker, Oligonukleotide, DNA, Zellen oder eine organische Verbindung, enthält, das in die Mikrostruktur eingefüllt ist oder mit dem die Mikrostrukturoberfläche oder ein fester Träger (wie z.B. eine Membran, ein Gel, ein Sol-Gel, Kügelchen oder dergleichen) beschichtet ist oder das darauf immobilisiert oder damit kovalent verbunden ist, um eine biologische Untersuchung, wie z.B. enzymatische, Affinitäts-, Aktivitäts-, immunologische und/oder Zelluntersuchungen, und/oder eine chemische Untersuchung, wie z.B. Löslichkeits-, Permeabilitäts- oder Lipophilieprüfungen, und/oder enzymatischen oder chemischen Verdau, Probenderivatisierung oder elektrochemisch induzierte Reaktionen, wie z.B. Protonierung, Markierung unter Benutzung von Chinonen oder beliebige andere Redoxreaktionen durchzuführen.
  11. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mikrostruktur für die Probe (1) ein Trennmittel umfasst, das mindestens eines von einem Chromatographiemittel, einem Kapillarelektrophoresesystem oder einer Festphase, ausgewählt aus einer Membran, Kügelchen und/oder einem Abschnitt der Mikrostrukturwand, umfasst.
  12. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mikrostruktur für die Probe (1) mit einem Trennmittel, z.B. einer Chromatographiesäule, einer Elektrophoreseeinheit, einer Membran, einem Entsalzungsschritt, einer Affinitätssäule oder dergleichen, verbunden ist.
  13. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, die zur präzisen Positionierung des Mikrostrukturauslasses vor einem Massenspektrometereingang und/oder zur Begünstigung der elektrischen Verbindung(en) mit einer oder mehreren Energieversorgungen und/oder der Einführung der Proben- und/oder der Hüllflüssigkeitslö sung(en) mit minimiertem Totvolumen in einem Gerät (20) gelagert ist.
  14. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei eine dritte Mikrostruktur (12) benutzt wird, um in den Sprühnebel ein Hüllgas einzuführen.
  15. Verfahren zum Abgeben einer Probe zur anschließenden Analyse mittels Elektrospray-Massenspektrometrie unter Benutzung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das die Schritte des Anlegens einer Spannung an die Hüllflüssigkeitslösung, um das Versprühen einzuleiten, und des Aufzwingens einer anderen Spannung auf die Probenlösung, um ein Fließen der Probe zu bewirken, umfasst, wobei die Hüllflüssigkeits- und die Probenlösung erst in dem Taylor-Kegel (5), der die beiden Mikrostrukturauslässe (6) an dem Rand des Substrates umgibt, an denen sich ein einziger Sprühnebel bildet, und folglich außerhalb der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit (1, 2) vermischt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Anteil an versprühter Hüllflüssigkeits- und Probenlösung durch die Differenz der Spannung, die an die Hüllflüssigkeit angelegt wird, und derjenigen, die an die Probenlösung angelegt wird, kontrolliert wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, umfassend die Schritte (i) des Einführens einer Verbindung mit bekannter Konzentration in eine oder beide von der Probenlösung und/oder der Hüllflüssigkeitslösung und (ii) des Steuerns des Anteils an versprühter Hüllflüssigkeits- und Probenlösung und/oder des Durchführens quantitativer Massenspektrometrieanalysen.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, umfassend das Immobilisieren von Molekülen der Probe reversibel auf einem festen Träger und das Freisetzen der Moleküle von dem festen Träger in die Mikrostruktur für die Probe (1) mittels eines Versprühungspuffers oder mittels eines Gradienten von unterschiedlichen Lösungsmitteln.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, umfassend den Schritt des Füllens der Mikrostruktur für die Probe (1) mit einer biologischen oder einer chemischen Verbindung, wie z.B. Proteinen, Enzymen, Antikörpern, Antigenen, Zuckern, Oligonukleotiden, DNA, Zellen oder einer organischen Verbindung, oder des Immobilisierens oder kovalenten Bindens derselben an die Oberfläche der Mikrostruktur oder an einen festen Träger (wie z.B. eine Membran, ein Gel, ein Sol-Gel, Kügelchen oder dergleichen), um eine biologische Untersuchung, wie z.B. enzymatische, Affinitäts-, Aktivitäts-, immunologische und/oder Zelluntersuchungen, und/oder eine chemische Untersuchung, wie z.B. Löslichkeits-, Permeabilitäts- oder Lipophilieprüfungen, und/oder enzymatischen oder chemischen Verdau, Probenderivatisierung oder elektrochemisch induzierte Reaktionen, wie z.B. Protonierung, Markierung unter Benutzung von Chinonen oder beliebige andere Redoxreaktion mit anschließender Analyse mittels Elektrospray-Massenspektrometrie durchzuführen.
  20. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Abgeben einer Probe zur anschließenden Analyse mittels Massenspektrometrie, wobei das Verfahren die Schritte des Benutzens eines Substrates (100) aus elektrisch isolierendem Material, des Herstellens von mindestens zwei bedeckten Mikrostrukturen (1, 2, 12), die beide einen Auslass (6) an dem Rand des Substrates (100), wo der Sprühnebel durch Anlegen einer Spannung erzeugt werden soll, und einen Einlass zum Einführen von Fluid aufweisen, umfasst, derart, dass die Proben- und die Hüllflüssigkeitslösung, die durch diese Auslässe (6) aus den Mikrostrukturen (1, 2) versprüht werden sollen, erst in dem Taylor-Kegel (5), der die beiden Mikrostrukturauslässe an dem Rand des Substrates umgibt, an denen sich ein einziger Sprühnebel bildet, und folglich außerhalb der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit (1, 2) vermischt werden.
  21. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Verfahren den Schritt des Benutzens eines Substrates (100), das ein mehrschichtiger Körper ist, des Herstellens mindestens einer bedeckten Mikrostruktur (1, 2, 12) in jeder von mehreren Schichten, des Zusammenfügens der mehreren Schichten und gegebenenfalls des Schneidens des zusammengefügten mehrschichtigen Körpers umfasst, um so mindestens zwei bedeckte Mikrostrukturen (1, 2, 12) zu erhalten, die beide einen Auslass (6) an dem Rand des Substrates, wo der Sprühnebel durch Anlegen einer Spannung erzeugt werden soll, und einen Einlass zum Einführen von Fluid aufweisen, derart, dass die Proben- und die Hüllflüssigkeitslösung, die durch diese Auslässe aus den Mikrostrukturen versprüht werden sollen, erst in dem Taylor-Kegel (5), der die beiden Mikrostrukturauslässe (6) an dem Rand des Substrates (100) umgibt, an denen sich ein einziger Sprühnebel bildet, und folglich außerhalb der Mikrostruktur für die Probe und derjenigen für die Hüllflüssigkeit (1, 2) vermischt werden.
  22. Verfahren nach einem von Anspruch 20 oder 21, umfassend den Schritt des Einarbeitens elektrisch oder ionisch leitfähiger Mittel (7 bis 11) zum Anlegen einer Spannung an die Proben- und/oder die Hüllflüssigkeitslösung(en), wobei die leitfähigen Mittel kontrollierte Größe und Position aufweisen.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das leitfähige Mittel (7 bis 11) durch Laser-Photoablation, Plasmaätzen, chemisches Ätzen, Abscheidung einer Tinte, eines leitfähigen Polymers, durch Einarbeitung eines Ionenaustauschermaterials, Metallabscheidung, Kathodenzerstäubung oder dergleichen gebildet wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, umfassend das Einfügen einer Elektrode in einen Vorratsbehälter (3, 4, 13), der mit dem Einlass mindestens einer der bedeckten Mikrostrukturen (1, 2, 12) verbunden ist, um so von außerhalb der Mikrostruktur(en) eine Spannung anzulegen.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Mikrostrukturen (1, 2, 12) durch Laser-Photoablation, UV-Liga, Prägen, Spritzgießen, Filmgießen aus der Lösung oder licht- oder thermisch induzierte Polymerisation, Siliciumtechnik oder Überlagerung von Schichten gebildet werden, wobei mindestens eine davon mechanische gebohrte Rillen, Aushöhlungen oder Löcher umfasst.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei mehrere Vorrichtungen in demselben Substrat (100) hergestellt werden, wodurch eine Gruppierung von Vorrichtungen erzeugt wird.
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Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0226160D0 (en) * 2002-11-08 2002-12-18 Diagnoswiss Sa Apparatus for dispensing a sample in electrospray mass spectrometers
SE0300454D0 (sv) * 2003-02-19 2003-02-19 Aamic Ab Nozzles for electrospray ionization and methods of fabricating them
US7007710B2 (en) * 2003-04-21 2006-03-07 Predicant Biosciences, Inc. Microfluidic devices and methods
AU2004272746B2 (en) * 2003-09-15 2009-12-03 Diagnoswiss S.A. Microfluidic flow monitoring device
US7537807B2 (en) 2003-09-26 2009-05-26 Cornell University Scanned source oriented nanofiber formation
WO2006050972A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Diagnoswiss S.A. Microfluidic device with minimised ohmic resistance
CA2621910A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Human Metabolome Technologies, Inc. Method for calibrating detected mass in mass spectrometry system
GB0607205D0 (en) * 2006-04-10 2006-05-17 Diagnoswiss Sa Miniaturised biosensor with optimized anperimetric detection
US7495210B2 (en) * 2006-05-04 2009-02-24 Agilent Technologies, Inc. Micro fluidic gas assisted ionization device and method
GB0712795D0 (en) * 2007-07-02 2007-08-08 Ecole Polytechnique Federale De Solid phase extraction and ionization device
US7928368B2 (en) * 2007-11-02 2011-04-19 Licentia Oy Micropillar array electrospray chip
US8242441B2 (en) * 2009-12-18 2012-08-14 Thermo Finnigan Llc Apparatus and methods for pneumatically-assisted electrospray emitter array
US8207496B2 (en) * 2010-02-05 2012-06-26 Thermo Finnigan Llc Multi-needle multi-parallel nanospray ionization source for mass spectrometry
US8309916B2 (en) 2010-08-18 2012-11-13 Thermo Finnigan Llc Ion transfer tube having single or multiple elongate bore segments and mass spectrometer system
US8847154B2 (en) 2010-08-18 2014-09-30 Thermo Finnigan Llc Ion transfer tube for a mass spectrometer system
WO2013003795A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 The Regents Of The University Of California Multinozzle emitter arrays for ultrahigh-throughput nanoelectrospray mass spectrometry
US9087683B2 (en) 2012-01-06 2015-07-21 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Electrostatic spray ionization method
EP2815420B1 (de) * 2012-02-13 2022-12-21 Waters Technologies Corporation Ionisierung von analytmolekülen in einer gasströmung
US9058966B2 (en) * 2012-09-07 2015-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Ionization device, mass spectrometer including ionization device, image display system including mass spectrometer, and analysis method
EP3042190B1 (de) * 2013-08-29 2024-04-03 University of Notre Dame du Lac Hochempfindliche elektrospray-schnittstelle
US10933636B2 (en) * 2013-12-06 2021-03-02 Palo Alto Research Center Incorporated Print head design for ballistic aerosol marking with smooth particulate injection from an array of inlets into a matching array of microchannels
JP6667248B2 (ja) * 2014-10-14 2020-03-18 ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン ポストカラム調節剤およびマイクロ流体デバイスを使用したエレクトロスプレーイオン化質量分析における検出の感度強化
RU2608366C2 (ru) * 2014-12-05 2017-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Альфа" (ООО "Альфа") Способ стабильного электрораспыления растворов в источнике ионов при атмосферном давлении
EP3265817B1 (de) 2015-03-06 2020-08-12 Micromass UK Limited Schnelle verdampfungsionisationsmassenspektrometrie- und desorptionselektrosprayionisationsmassenspektrometrieanalyse von tupfern und biopsieproben
GB2552430B (en) 2015-03-06 2022-05-11 Micromass Ltd Collision surface for improved ionisation
EP3741303A3 (de) 2015-03-06 2020-12-30 Micromass UK Limited Chemisch geführte umgebungsionisationsmassenspektrometrie
GB2554206B (en) 2015-03-06 2021-03-24 Micromass Ltd Spectrometric analysis of microbes
CA2978042A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Tissue analysis by mass spectrometry or ion mobility spectrometry
CN107533032A (zh) 2015-03-06 2018-01-02 英国质谱公司 用于从块状组织直接映射的原位电离质谱测定成像平台
US11037774B2 (en) 2015-03-06 2021-06-15 Micromass Uk Limited Physically guided rapid evaporative ionisation mass spectrometry (“REIMS”)
WO2016142674A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Cell population analysis
JP6753862B2 (ja) 2015-03-06 2020-09-09 マイクロマス ユーケー リミテッド 気体サンプルの改良されたイオン化
WO2016142675A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Imaging guided ambient ionisation mass spectrometry
CN107636794B (zh) 2015-03-06 2020-02-28 英国质谱公司 用于电外科应用的液体捕集器或分离器
EP3264990B1 (de) 2015-03-06 2022-01-19 Micromass UK Limited Gerät zur durchführung schneller verdampfungsionisationsmassenspektrometrie
EP3264989B1 (de) 2015-03-06 2023-12-20 Micromass UK Limited Spektrometrische analyse
JP6800875B2 (ja) 2015-03-06 2020-12-16 マイクロマス ユーケー リミテッド 急速蒸発イオン化質量分析(「reims」)装置に連結されたイオンアナライザのための流入器具
GB201517195D0 (en) 2015-09-29 2015-11-11 Micromass Ltd Capacitively coupled reims technique and optically transparent counter electrode
US10329079B2 (en) 2015-10-06 2019-06-25 Hamilton Sundstrand Corporation Aerosol/solvent delivery nozzles
EP3957986B1 (de) 2015-11-30 2024-09-18 Intabio, Llc Verfahren zur probencharakterisierung
US11454611B2 (en) 2016-04-14 2022-09-27 Micromass Uk Limited Spectrometric analysis of plants
KR102691269B1 (ko) * 2018-01-29 2024-08-05 인타바이오 엘엘씨 샘플 특성화를 위한 장치, 방법 및 키트
CN112261975B (zh) * 2018-04-11 2022-09-13 印第安纳大学理事会 用于质谱分析的盒、系统和方法
GB201807914D0 (en) * 2018-05-16 2018-06-27 Micromass Ltd Impactor spray or electrospray ionisation ion source
WO2019232397A1 (en) 2018-05-31 2019-12-05 Intabio, Inc. Software for microfluidic systems interfacing with mass spectrometry
US11285484B2 (en) 2019-08-12 2022-03-29 Intabio, Llc Multichannel isoelectric focusing devices and high voltage power supplies
CN111889155A (zh) * 2020-08-25 2020-11-06 苏州福鲁特分精密仪器有限公司 一种多通道电喷雾微流控芯片及其应用
CN113083386B (zh) * 2021-04-02 2023-04-18 重庆大学 一种液样简便、快速离散化芯片及其使用方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE34757E (en) * 1988-04-05 1994-10-18 Battelle Memorial Institute Combined electrophoresis-electrospray interface and method
DE69229914T2 (de) * 1991-05-21 2000-04-20 Analytica Of Brandford, Inc. Verfahren und Apparat zur Verbesserung der Sprühionisation von gelösten Stoffen
US5872010A (en) * 1995-07-21 1999-02-16 Northeastern University Microscale fluid handling system
US5873523A (en) * 1996-02-29 1999-02-23 Yale University Electrospray employing corona-assisted cone-jet mode
JPH112622A (ja) 1997-06-13 1999-01-06 Hitachi Ltd 質量分析装置
US6274867B1 (en) * 1998-09-28 2001-08-14 Varian, Inc. Multiple liquid flow electrospray interface
WO2000030167A1 (en) 1998-11-19 2000-05-25 California Institute Of Technology Polymer-based electrospray nozzle for mass spectrometry
GB9907249D0 (en) 1999-03-29 1999-05-26 Cole Polytechnique Fudurale De Chemical assay apparatus
GB0010957D0 (en) * 2000-05-05 2000-06-28 Novartis Ag Compound & method
US6918309B2 (en) * 2001-01-17 2005-07-19 Irm Llc Sample deposition method and system
GB0103516D0 (en) * 2001-02-13 2001-03-28 Cole Polytechnique Federale De Apparatus for dispensing a sample
US7037417B2 (en) * 2001-03-19 2006-05-02 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Mechanical control of fluids in micro-analytical devices
US6610978B2 (en) * 2001-03-27 2003-08-26 Agilent Technologies, Inc. Integrated sample preparation, separation and introduction microdevice for inductively coupled plasma mass spectrometry
KR100368930B1 (ko) * 2001-03-29 2003-01-24 한국과학기술원 반도체 기판 위에 높이 떠 있는 3차원 금속 소자, 그 회로모델, 및 그 제조방법
GB0111438D0 (en) * 2001-05-10 2001-07-04 Cole Polytechnique Federale De Polymer bonding by means of plasma activation
GB0116384D0 (en) * 2001-07-04 2001-08-29 Diagnoswiss Sa Microfluidic chemical assay apparatus and method
US6766817B2 (en) * 2001-07-25 2004-07-27 Tubarc Technologies, Llc Fluid conduction utilizing a reversible unsaturated siphon with tubarc porosity action
GB0121189D0 (en) * 2001-08-31 2001-10-24 Diagnoswiss Sa Apparatus and method for separating an analyte
US6803568B2 (en) * 2001-09-19 2004-10-12 Predicant Biosciences, Inc. Multi-channel microfluidic chip for electrospray ionization
DE10213390C1 (de) * 2002-03-26 2003-08-14 Bruker Daltonik Gmbh Kopplung Kapillarelektrophorese (CE) mit Massenspektrometrie (MS) unter Bewahrung bester Separation
GB0226160D0 (en) * 2002-11-08 2002-12-18 Diagnoswiss Sa Apparatus for dispensing a sample in electrospray mass spectrometers

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