EA015051B1 - Устройство и способ десорбционной ионизации посредством струи жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройству (аппарату) и способу формирования газообразных ионов из компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, и их анализа. Способ по изобретению характеризуется тем, что одну или более струй жидкости направляют на поверхность исследуемого образца. При этом соударение струи жидкости с поверхностью образца приводит к образованию капель, несущих частицы образца, которые преобразуют в газообразные ионы путем испарения жидкости или, если это требуется, путем ионизации по завершении испарения. Анализ частиц образца осуществляют известным способом.

Description

Область техники

Изобретение относится к способу и устройству (аппарату) для преобразования компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы и для их анализа.

При осуществлении способа по изобретению высокоскоростная струя жидкости соударяется с поверхностью образца. Капли жидкости, образованные при соударении жидкости с поверхностью образца, уносят его компоненты (этап десорбции). Образец, остающийся после испарения растворителя, состоит из газообразных ионов или он может быть преобразован в газообразные ионы с помощью внешнего эффекта: тепла, электромагнитного эффекта и т.д. (необязательный этап формирования газообразных ионов). Полученные газообразные ионы анализируются предпочтительно посредством масс-спектрометрии или спектрометрии ионной подвижности (этап детектирования).

Уровень техники

Способы ионизации в масс-спектрометрии традиционно разрабатывались для анализа газообразных или летучих материалов. Недостаток подобных способов состоит в том, что они не обеспечивают возможности анализа нелетучих соединений. Эта группа соединений включает, например, пептиды, протеины, нуклеиновые кислоты, углеводы. Начиная с семидесятых годов было разработано новое семейство способов ионизации, обладающих способностью преобразовывать молекулы конденсированной фазы на границе газ/твердое вещество непосредственно в ионы и затем переводить образующиеся ионы в газовую фазу. Такие методы ионизации обычно именуются методами десорбционной ионизации, поскольку они связаны с десорбцией формируемых ионов. Первым подобным методом стала так называемая полевая десорбционная ионизация, реализуемая посредством электрического поля с использованием высокого градиента электрического поля у кромок поверхности объекта для одновременной ионизации и десорбции молекул, присутствующих на поверхности [Вескеу, Η.Ό., Отдашс Ма§8 8рес!гоше!гу, 6 (6), р. 6558 (1972)]. Недостатком этого метода являются необходимость помещения образца на очень тонкие острия испускающих игл и сильное влияние геометрии кончиков этих игл на эффективность ионизации.

Следующее поколение десорбционных методов ионизации основано на альтернативном варианте ионизации посредством так называемого аналитического пучка. В этом методе пучок, содержащий высокоэнергетические ионы, атомы или фотоны, соударяется с поверхностью исследуемого образца. В результате такого соударения из исследуемой поверхности выделяются газообразные ионы и молекулы. Первым методом, применяющим аналитический пучок, стала плазменная десорбционная ионизация, которая использовала высокоэнергетические частицы, образующиеся при радиоактивном распаде [МасГапапе, Β.Ό. е! а1., 8с1еисе, 191 (4230), р. 920-925 (1976)].

Тогда как в случае плазменной десорбции применялся плохо определенный пучок, массспектрометрия вторичных ионов (МСВИ), которая была разработана практически в то же время, использовала хорошо сформированный пучок ионов, ускоренных путем создания разности потенциалов [Веишдйоуеи, А., 8игГасе 8с1еисе, 28 (2), р. 541 (1971)]. Благодаря малым диаметрам ионных пучков МСВИ обеспечивает отличное пространственное разрешение, однако диапазон молекулярных масс молекул, ионизируемых методом МСВИ, ограничен. Данный метод может быть использован также для послойного анализа; однако в этом случае ограничения на диапазон молекулярных масс являются еще более критичными, поскольку образующиеся ионы содержат только 1 или 2 атома. Исследование жидких образцов было впервые осуществлено с использованием именно метода ионизации в рамках МСВИ (МСВИ с жидкой матрицей, Ь81М8 - см. АЬейй, ^., Аиа1уйса1 СйетМгу. 54 (12), р. 2029-2034 (1982)). Метод Ь81М8 обеспечивает более широкий диапазон по сравнению с исходным методом: например, с его использованием могут ионизироваться небольшие протеиновые молекулы. Недостаток Ь81М8 состоит в том, что образец необходимо растворять в растворителях, имеющих высокое поверхностное натяжение и низкое давление паров, например в глицерине. На этом этапе часто возникают проблемы стабильности, а растворение твердых образцов часто исключает возможность получения информации о пространственном распределении их молекул.

Усовершенствованным вариантом Ь81М8 является метод бомбардировки быстрыми атомами (ББА) [^1Шат8, Ό.Η. е! а1., 1АС8, 103 (19), р. 5700-5704 (1981)]. Этот метод основан на электростатическом ускорении ионов благородных газов с последующей их нейтрализацией, т. е. с получением нейтрального пучка атомов инертного газа, сохраняющих достаточный уровень энергии для осуществления ионизации. Метод ББА-ионизации пригоден также для анализа образцов в жидкой фазе.

Другое направление развития технологии МСВИ привело к так называемой ударной ионизации массивным кластером [Макыуе с1и51ег ппрасй МС1, Майоиеу, 1.Р., Вар1Б Соттишсайоик ίη Ма§8 8рес1готе!гу. 5 (10), р. 441-445 (1991)], которая использует многозарядные глицериновые кластеры вместо традиционно применяемых ионов золота. Данный метод может быть применен для анализа твердых поверхностей, причем масса анализируемых молекул практически не ограничена. Другое достоинство данного метода по сравнению с МСВИ состоит в формировании многозарядных ионов, которые более эффективно анализируются посредством масс-спектрометрии.

Общим недостатком всех рассмотренных методов является то, что они эффективно реализуются только в условиях высокого вакуума. В связи с этим необходимо обеспечить для образцов режим высокого вакуума, используемый в самих масс-спектрометрах, что накладывает сильные ограничения на со

- 1 015051 став и размеры образцов.

Методы ионизации лазерной десорбцией, в которых в качестве аналитического пучка был применен лазерный пучок, были разработаны в начале восьмидесятых годов [Соокк, Е.С. с1 а1., 1АС8, 103, (5), р. 1295-1297 (1981)]. Обычная ионизация данного типа, как и МСВИ, имеет низкие эффективности ионизации и поэтому может использоваться для исследования лишь ограниченного числа молекул. Применение методов лазерной десорбции было кардинально расширено применением так называемых матричных соединений. Матричные соединения, которые должны присутствовать в большом избытке, обычно примешиваются к образцу в фазе раствора с последующей кристаллизацией смеси на твердый носитель. Полученный кристаллизованный образец анализируют посредством лазерной десорбции, т.е. с применением лазера для получения аналитического пучка. Новый метод получил название матричноактивированная лазерная десорбция/ионизация (МАЛДИ) [Кагак, НШепкашр, Апа1у11са1 СйешкРу, 60 (20), р. 2299-2301 (1988)]. Данный метод может широко применяться для анализа макромолекулярных соединений, таких как полимеры, протеины, углеводы и нуклеиновые кислоты. Главный недостаток МАЛДИ в том, что она требует встраивания молекул аналита в матричную кристаллическую решетку, что делает проблематичным анализ природных структур.

В последние годы усилилась потребность в десорбционных методах ионизации, работающих при атмосферных условиях. Преимуществами десорбционной ионизации при атмосферном давлении являются следующие: (1) образцы не вводятся в вакуумную систему масс-спектрометра, что ускоряет аналитическую процедуру, (2) поскольку образец не вводится в вакуум, нет необходимости в удалении летучих элементов; (3) данным методом можно исследовать объекты произвольной формы; (4) имеется возможность непосредственного изучения живых организмов. Однако методы десорбционной ионизации, использующие высокоскоростной пучок атомов или ионов, невозможно использовать в условиях атмосферного давления, поскольку при высоком давлении частицы не могут быть разогнаны до требуемых скоростей вследствие неизбежных соударений с молекулами газа, причем это явление ответственно также за расходимость пучков частиц.

Из вышеописанных методов только МАЛДИ может быть осуществлена при атмосферном давлении без внесения изменений в оборудование, поскольку лазерные пучки не взаимодействуют с молекулами воздуха. МАЛДИ при атмосферном давлении была разработана Лайко (Ьа1ко) с сотрудниками в 2002 г. Однако их разработка не получила широкого распространения вследствие низкого выхода ионов, который дополнительно снижался из-за существенных потерь ионов на границе с атмосферой, а также в связи с проблемами обеспечения безопасности рабочего места, обычно связанными с применением лазера в открытых экспериментальных установках.

Недавно разработанная десорбционная электроспреевая ионизация (ДЕСИ) |Така1к е1 а1., 8с1епсе, 306 (5895), р. 471 (2004)] практически является версией рассмотренного выше метода МС1 для атмосферного давления. Существенное отличие, однако, состоит в том, что в случае электроспрея формируются капли, которые разгоняются до желательной скорости с помощью сверхзвукового газового пучка, а не градиента электростатического поля. Тем не менее, ДЕСИ оправдала все ожидания, связываемые с десорбционной ионизацией при атмосферном давлении, так что она открыла двери для массспектрометрического анализа любых обьектов независимо от их химического состава и размера. В процессе ДЕСИ высокоскоростные капли электроспрея ударяются в поверхность образца. Эти капли растворяют присутствующие на поверхности молекулы образца и образуют вторичные, тоже заряженные, капли. Заряженные вторичные капли в итоге образуют ионы в результате полного испарения растворителя.

Хотя метод ДЕСИ обладает рядом преимуществ по сравнению с разработанными ранее методами десорбции, ему также присущи недостатки применительно к ряду приложений. Во-первых, ДЕСИ является чисто поверхностным аналитическим методом, т.е. не обеспечивает возможности объемного анализа (анализа по глубине) применительно к большинству образцов. Во-вторых, поскольку пучок заряженных капель при атмосферном давлении в принципе является расходящимся вследствие кулоновского отталкивания заряженных частиц, возникают проблемы с получением химических изображений высокого разрешения. Далее, хотя ДЕСИ полностью совместима с биологическими тканями с аналитической точки зрения, было показано, что использование ДЕСИ в режиме ίη νίνο вызывает эмболию у различных модельных животных. Эмболия предположительно обусловлена использованием для ускорения капель сверхзвукового пучка азота, который закачивает пузырьки газа внутрь ткани и тем самым вызывает эмболию.

Сущность изобретения

Чтобы найти решение рассмотренных проблем, ощущается потребность в альтернативном десорбционном способе ионизации при атмосферном давлении с применением коллимированного и высокоэнергетического аналитического пучка, причем используемый пучок не должен включать капли, ускоренные посредством высокоскоростного газа. Таким образом, задача, решенная изобретением, состояла в разработке способа ионизации при атмосферном давлении, пригодного для объемного анализа образцов и формирования с высоким разрешением изображений химических веществ, а также анализа ίη νίνο.

В результате проведенных исследований разработаны новые способ и аппарат, применяемые при атмосферном давлении и предусматривающие использование высокоскоростной непрерывной струи

- 2 015051 жидкости в качестве аналитического пучка, предпочтительно несущего электрический заряд. Следует отметить, что образование ионов может иметь место и в случае применения пучка жидкости, не несущей заряд. Однако ударное воздействие струи жидкости может приводить к образованию значительно большего количества заряженных частиц, если сама эта струя несет заряженные частицы. Положительный электрический потенциал приводит к образованию положительных ионов, а отрицательный потенциал отрицательных ионов.

Изобретение основано на обнаружении того, что струя жидкости (которая может являться любой жидкостью, например водой, водным раствором, другим полярным растворителем или любой их смесью), обладающая достаточной энергией, способна отделять частицы от образца, обеспечивая тем самым возможность анализа по глубине (послойного анализа). Другое преимущество способа по изобретению связано с тем, что высокоскоростная струя жидкости имеет меньшую расходимость, что позволяет исследовать пространственное распределение компонентов с разрешением на уровне микрометров. Кроме того, данный способ пригоден для исследования биологических систем ίη νίνο.

Конкретная задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа преобразования заданных компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы и их анализа. При этом ионы или частицы образца, преобразуемые в ионы, отделяют от образца посредством аналитического пучка, формируемого десорбционным блоком, и анализируют получаемые таким образом газообразные ионы. Согласно способу по изобретению в качестве аналитического пучка используют струю жидкости и испаряют или обеспечивают возможность испарения жидкости из капель, образующихся при соударении жидкости с поверхностью. Если это необходимо, перед проведением анализа ионизируют капли жидкости или частицы образца, полученные в результате испарения жидкости.

Анализ осуществляют известными методами, позволяющими различать компоненты образца на основе их заряда, размера, массы или других характеристик ионов образца. Предпочтительно для этой цели применяют масс-спектрометрический анализ или спектрометрический анализ ионной подвижности.

В качестве предпочтительных предлагаются следующие варианты способа:

способ, согласно которому в качестве жидкого компонента струи жидкости используют воду, водный раствор или любой другой полярный растворитель, или их смесь;

способ, согласно которому создают разность электрических потенциалов между анализаторным блоком и находящимися под одинаковым потенциалом струей жидкости и образцом (при этом следует подчеркнуть, что в данном варианте образец предпочтительно эквипотенциален со струей жидкости, которая предпочтительно является электропроводящей жидкостью, например водой);

способ, согласно которому в качестве анализаторного блока используют масс-спектрометр или спектрометр ионной подвижности;

способ, согласно которому полученные газообразные ионы переносят в анализаторный блок через коллекторный блок, разработанный специально для этой цели;

способ, согласно которому капли или отделенные от образца частицы ионизируют в пространстве между анализаторным блоком и образцом;

способ, согласно которому перед началом анализа образец помещает на поверхность;

способ, согласно которому управляют температурой образца извне посредством его охлаждения или нагрева;

способ, согласно которому избыток жидкости, поданной в составе струи жидкости и не перенесенной в анализаторный блок, удаляют посредством отсасывания в процессе указанного преобразования заданных компонентов образца;

способ, согласно которому вокруг струи жидкости формируют высокоскоростную газовую оболочку, уменьшающую трение и расходимость струи жидкости;

способ, согласно которому используют более одной струи жидкости;

способ, согласно которому для определения пространственного распределения компонентов образца один или более десорбционных блоков перемещают относительно образца;

способ, согласно которому для определения пространственного распределения компонентов образца образец перемещают относительно одного или более десорбционных блоков;

способ, согласно которому струю жидкости используют для разрезания образца с целью определения распределения компонентов образца по глубине;

способ, согласно которому образец открывают для струи любым известным хирургическим методом;

способ, согласно которому капли и частицы образца, образуемые при взаимодействии струи жидкости и образца, переносят в анализаторный блок посредством газового потока, если необходимо, после ионизации;

способ, согласно которому к струе жидкости примешивают соединение, вступающее в реакцию с определенными компонентами образца;

способ, который осуществляют при параметрах давления, отличных от аналогичных атмосферных параметров.

Объектом изобретения является также аппарат для преобразования компонентов образца, находя

- 3 015051 щегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы. Аппарат по изобретению содержит поверхность 5, несущую образец 6; по меньшей мере один десорбционный блок А для отделения от образца 6 ионов или частиц 8, преобразуемых в ионы; коллекторный блок 9 и анализаторный блок 10.

Данный аппарат характеризуется тем, что десорбционный блок А содержит сопло 3, формирующее струю 1 жидкости и направленное на поверхность 5, несущую образец 6, и трубку 2В для переноса жидкости 2, присоединенную к соплу 3.

В качестве предпочтительных предлагаются следующие варианты аппарата:

аппарат, в котором жидкость, образующая струю, представляет собой воду, водный раствор, или любой другой полярный растворитель, или их смесь;

аппарат, содержащий устройство 4 для создания разности электрических потенциалов между струей 1 жидкости и указанной поверхностью 5 (при этом следует отметить, что в данном варианте образец предпочтительно эквипотенциален со струей жидкости, которая предпочтительно является электропроводящей жидкостью, например водой);

аппарат, в котором анализаторный блок 10 является масс-спектрометром или спектрометром ионной подвижности;

аппарат, в котором вход коллекторного блока 9 расположен в непосредственной близости от указанной поверхности 5;

аппарат, в котором между указанной поверхностью 5 и анализаторным блоком 10 размещены средства для испарения жидкости 2;

аппарат, в котором между указанной поверхностью 5 и анализаторным блоком 10 размещены средства для ионизации частиц 8 образца;

аппарат, в котором по меньшей мере один десорбционный блок А снабжен контроллером положения указанного блока относительно образца 6 или поверхность 5, несущая образец 6, снабжена контроллером ее положения относительно десорбционного блока А.

Объектом изобретения является также аппарат для преобразования компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы, выполненный с возможностью формирования полости в образце или разрезания образца. Данный аппарат содержит по меньшей мере один десорбционный блок А для отделения от образца 6 ионов или частиц 8, преобразуемых в ионы, и трубку 20, образующую часть коллекторного блока 9 и присоединенную к анализаторному блоку.

Аппарат по изобретению характеризуется тем, что десорбционный блок А содержит сопло 3, формирующее струю 1 жидкости, и трубку 2В для переноса жидкости 2, соединенную с соплом 3, а десорбционный блок А и трубка 20, присоединенная к анализаторному блоку, жестко связаны между собой посредством держателя 19.

В качестве предпочтительных предлагаются следующие варианты данного аппарата:

аппарат, в котором указанная жидкость представляет собой воду, водный раствор, или любой другой полярный растворитель, или их смесь;

аппарат, который содержит устройство 4 для создания разности электрических потенциалов между струей 1 жидкости и трубкой 20, присоединенной к анализаторному блоку (при этом следует отметить, что в данном варианте образец предпочтительно эквипотенциален со струей жидкости, которая предпочтительно является электропроводящей жидкостью, например водой);

аппарат, в котором конец 20А трубки 20, присоединенной к анализаторному блоку, расположен в непосредственной близости от сопла 3 (следует при этом отметить, что капли и частицы образца, образуемые при взаимодействии струи жидкости и образца, могут быть перенесены в анализаторный блок не только под действием разности потенциалов, но и с помощью вязкого газового потока, т.е. продувки или всасывания, предпочтительно после завершения этапа ионизации);

аппарат, в котором коллекторный блок 9 или трубка 20, присоединенная к анализаторному блоку, содержит нагреватель 21 и термометр 22;

аппарат, в котором коллекторный блок 9 или трубка 20, присоединенная к анализаторному блоку, содержит средства для ионизации частиц 8 образца.

Использование аппарата и способа согласно изобретению является особенно предпочтительным, когда компоненты образца не могут быть непосредственно переведены в газовую фазу; температура образца не может быть повышена без нежелательных химических изменений или исследование направлено на определение пространственного распределения концентраций анализируемых компонентов.

Осуществление изобретения

Далее будут даны подробные пояснения приведенных выше определений. Остальные понятия и элементы (например испускание, компонент) используются в своем обычном смысле, который будет очевиден для специалистов.

1. Образцы в конденсированной фазе.

Способ и аппарат по изобретению могут быть использованы для анализа любого твердого или жидкого материала, компоненты которого могут быть ионизированы для получения ионов в газовой фазе (газообразных ионов). Образцы могут иметь однородную или произвольную неоднородную структуру (т.е. представлять собой ткани человека или животного, кость, дерево и т.д.).

- 4 015051

Способ согласно изобретению может быть эффективно использован для анализа образцов, нанесенных из раствора и высушенных, предпочтительно биологических образцов, анализ которых производится для целей медицинской диагностики или для фармакологических целей. Примерами подобных образцов являются такие жидкости, как кровь, моча и лекарственные препараты. Очевидно, таким же способом можно анализировать экстракты любых образцов. Другие области применений, имеющих ключевое значение, включают исследование природных объектов (в которых образцом служит сам объект), причем выбор объекта для исследования неограничен (им могут быть почва, минерал, пищевой продукт, живые ткани и т.д.).

Другие важные области применения включают исследование метаболических процессов в живых тканях;

определение пространственной структуры молекул лекарственных веществ (или пептидов, липидов и т.д.) в живых биологических тканях, например в мозгу;

получение информации в процессе хирургической операции о разрезаемой ткани (например о том, содержит ли она раковые клетки или нет) для повышения эффективности удаления тканей и минимизации общей массы удаляемой здоровой ткани;

исследование объектов из дерева с целью обнаружения органических или неорганических примесей (например, грибковых заражений и антигрибковых агентов соответственно), определение потребленных материалов (например, наркотиков, алкоголя, лекарств, кофе, никотина и т.д.) по анализу кожи;

анализ образцов почвы, например, в полевых исследованиях (для выявления загрязнений окружающей среды и бактериальных или грибковых биомаркеров);

определение пригодности для потребления пищевых продуктов для людей и животных, а также содержания нежелательных химических агентов (например, антибиотиков);

определение (предпочтительно в сочетании с масс-спектрометрией с применением индуктивносвязанной плазмы (ИСП-МС)) пространственного распределения составляющих компонентов различных объектов.

2. Струя жидкости/жидкость.

В способе согласно изобретению для формирования струи жидкости теоретически может быть использована любая подходящая жидкость. Однако предпочтительным является применение электропроводящей жидкости, которой может быть вода, водные растворы, водосодержащие растворители, любые полярные растворители (метанол, этанол, диметилформамид, диметилсульфоксид, ацетонитрил и др.), а также их смеси, предпочтительно содержащие добавки (например, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, бромид тетраметиламмония и др.), которые претерпевают ионную диссоциацию в этих растворителях. Наиболее предпочтительным растворителем является вода.

В качестве дополнительного требования используемая жидкость должна иметь достаточно высокое поверхностное натяжение, чтобы препятствовать распаду струи на капли.

Жидкость может содержать соединения, способные вступать в химическую реакцию с образцом. Кроме того, жидкость может являться суспензией, что особенно предпочтительно в случае объемного анализа.

3. Десорбционный блок.

Десорбционный блок способен непрерывно испускать в требуемом направлении струю жидкости с соответствующими характеристиками по скорости, диаметру и давлению и обеспечивать отбор вещества от образца. Предпочтительно десорбционный блок выполнен, как трубка 2В (или 11), завершающаяся соплом 3.

В предпочтительном варианте способа по изобретению жидкость выбрасывается через сопло с диаметром 1-100 мкм, предпочтительно 1-60 мкм, более предпочтительно 1-5 мкм при давлении 5-150 МПа, предпочтительно 10-100 МПа, более предпочтительно 20-60 МПа.

4. Десорбция и ионизация частиц.

Когда струя жидкости ударяет в образец, формируются капли, которые уносят с собой частицы образца (исследуемые частицы).

Электрически заряженные капли в результате испарения растворителя образуют газообразные ионы. Капли могут приобретать заряд при их образовании или они могут быть ионизированы на следующем этапе в результате использования значительного градиента электрического потенциала или соударений этих капель с другими, заряженными каплями жидкости, или фотоионизации, или воздействия плазмы (например, ИСП). Тогда как в первых трех названных вариантах ионизированные капли формируют молекулярные ионы, в последнем случае образуются атомные ионы. Соответственно, в первых трех случаях аналитическая информация может быть получена, в основном, на молекулярном уровне, тогда как в последнем случае может быть определен элементный состав.

Поскольку наличие электрического потенциала у струи жидкости облегчает придание заряда указанным каплям или частицам при их образовании, градиент электрического потенциала между электропроводящей жидкой струей и потенциалом земли предпочтительно создается приложением между жидкой струей и заземлением высокого напряжения, равного 1-8 кВ, предпочтительно 2-6 кВ, более предпочтительно 4-5 кВ.

- 5 015051

5. Испарение.

Так как в анализаторный блок должны быть перенесены газообразные ионы, необходимо предварительно полностью испарить жидкость из капель. Это можно осуществить естественным образом (т.е. под действием окружающей температуры); альтернативно, испарение можно облегчить с помощью соответствующего средства (например, нагревателя или высокотемпературного потока).

6. Анализаторный блок.

Анализаторный блок способен детектировать ионы. Следовательно, он предпочтительно представляет собой масс-спектрометр или спектрометр ионной подвижности.

7. Коллекторный блок.

Газообразные ионы в способе по изобретению переносятся в анализаторный блок с помощью коллекторного блока (предпочтительно выполненного в виде трубки, в которой создается разность давлений). Данный блок используется только в случае, когда описанные этапы не осуществляются непосредственно в анализаторном блоке (что соответствует предпочтительному варианту, который будет описан далее).

8. Поверхность-носитель образца.

Поверхность, пригодная в качестве носителя образца, предпочтительно является электрически изолированной поверхностью, которая может выдерживать воздействие падающей на нее струи. Она предпочтительно изготавливается из органического стекла, стекла, керамики или кварца. Если данная поверхность является электропроводной, то необходимо, используя соответствующий электрический источник, создать разность потенциалов между ней и входом анализаторного блока.

Предпочтительные варианты.

Вариант 1. В данном варианте в качестве аналитического пучка используется высокоскоростная электрически заряженная непрерывная струя жидкости. Накапливающуюся на поверхности (в результате соударения с ней струи) жидкость непрерывно удаляют через расположенную вблизи зоны падения струи систему трубок при использовании вакуума. Такая конструкция предотвращает перекрестное загрязнение поверхности, связанное со случайным накапливанием жидкости, т. е. перенос молекул аналита из накапливающейся жидкой фазы в места, где ранее эти молекулы отсутствовали.

Вариант 2. В данном варианте анализируемый образец и/или сопло, формирующее жидкую струю, установлены на несущий столик, обеспечивающий возможность перемещения по трем координатам. Такое выполнение позволяет получать информацию о химическом составе образца с пространственным разрешением.

Вариант 3. В данном варианте обеспечивается регулировка точки падения струи на поверхность и угла ее падения. Контролируемое перемещение точки падения на поверхность реализуется с помощью перемещения по трем координатам несущего столика с целью управления взаимным положением образца и сопла, через которое испускается струя. Управление углом падения струи жидкости осуществляется поворотом образца или сопла на требуемый угол с помощью разворота несущего столика.

Вариант 4. В данном варианте градиент электрического потенциала, необходимый для образования ионов, обеспечивается электрическим соединением высоковольтного источника напряжения и используемой в качестве аналитического пучка электропроводящей струи жидкости; в качестве противоэлектрода используется десорбционный блок.

Вариант 5. В данном варианте струя жидкости имеет потенциал земли или близкий к нему (<150 В), а коллекторный блок находится под высоким электрическим потенциалом (>1000 В) и имеет полярность, противоположную полярности генерируемых ионов.

Вариант 6. В данном варианте струя жидкости имеет высокий электрический потенциал относительно входа коллекторного блока. При этом эта струя окружена высокоскоростным газовым потоком. Данный вариант ослабляет замедление струи, а также предотвращает увеличение ее диаметра при атмосферном давлении.

Вариант 7. В данном варианте струя жидкости имеет высокий электрический потенциал относительно входа коллекторного блока, а температура столика, несущего образец, регулируется в интервале от -50 до 300°С. Преимущество данного варианта состоит в том, что образцы, которые являются жидкими или мягкими при температуре окружающей среды, могут быть сделаны твердыми для проведения анализа при пониженной температуре. Еще одно преимущество состоит в том, что эффективность ионизации некоторых компонентов может быть повышена за счет повышения температуры.

Вариант 8. В данном варианте для осуществления ионизации использовано несколько непрерывных струй жидкости, которые находятся под высоким электрическим потенциалом относительно входа коллекторного блока. Достоинство этого варианта в том, что он позволяет исследовать большую поверхность, кроме того, можно получить больший ионный ток.

Вариант 9. В данном варианте струя жидкости содержит соединения, вступающие в быстрые химические реакции с некоторыми компонентами образца. В ряде случаев анализируются именно продукты этих реакций, тогда как в других случаях эти реакции используются для подавления нежелательной ионизации определенных компонентов.

Вариант 10. В данном варианте используется пониженное давление (р<100 кПа). В результате не

- 6 015051 требуется переносить ионы, при значительных потерях, через границу с атмосферным давлением (атмосферный интерфейс) при их вводе в масс-спектрометр, поскольку ионизация может быть осуществлена в вакуумной камере масс-спектрометра.

Вариант 11. В этом предпочтительном варианте струя жидкости используется для врезания в образец (т.е. она применяется в качестве режущего устройства). Такое выполнение позволяет получать в реальном времени информацию о химическом составе разрезаемого объекта. Капли, формируемые при разрушении струи жидкости, приобретают электрический заряд, пересекая область градиента электрического потенциала, а для анализа ионов используется масс-спектрометрия. Разность электрических потенциалов между образцом, подлежащим резке, и масс-спектрометром создается с помощью высоковольтного источника напряжения.

Вариант 12. В данном предпочтительном варианте для разрезания образца применяется известный электрический инструмент (электрический хирургический инструмент, скальпель, лазер и т.д.), а открывающиеся при этом части образца анализируют описанным выше способом. Подобное комбинирование известного хирургического метода и способа согласно изобретению позволяет непрерывно получать информацию о составе разрезаемого образца благодаря проведению капель, формируемых из указанной жидкости и образца, через область градиента электрического потенциала и анализа получаемых газообразных ионов посредством масс-спектрометрии. Градиент потенциала между образцом и массспектрометром создается с помощью высоковольтного источника напряжения. В другом варианте указанные капли и частицы образца также могут переноситься в анализаторный блок с использованием газовых потоков (т.е. продувки или всасывания), предпочтительно после завершения этапа ионизации.

Перечень чертежей

Чертежи, иллюстрирующие предпочтительные варианты изобретения, выполнены без соблюдения масштаба. Для обозначения идентичных конструктивных элементов на различных чертежах используются идентичные обозначения.

На фиг. 1 иллюстрируется принципиальная концепция изобретения.

На фиг. 2-4 представлены три различных варианта изобретения.

На фиг. 5-8 показаны масс-спектры, полученные с помощью аппарата по изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 1 проиллюстрирован принцип работы аппарата по изобретению. При осуществлении соответствующего варианта способа по изобретению высокоскоростная струя 1 жидкости генерируется путем прокачки электропроводящей жидкости 2 через сопло 3. Жидкость 2 подают к соплу 3 через трубку 2В. Разность потенциалов между землей и струей 1 жидкости, составляющую несколько киловольт, создают с помощью высоковольтного (НУ) источника 4 напряжения. Струя 1 жидкости, направляемая на поверхность 5, образует капли 7 жидкости, которые являются электрически заряженными, если поверхность 5 является изолирующей или проводящей, но электрически изолированной от земли. Электрически заряженные капли 7 содержат растворимые в жидкости 2 частицы (например, молекулы) образца 6, нанесенного на поверхность 5. Испарение жидкости 2 (растворителя) из электрически заряженных капель 7 приводит к формированию газообразных ионов 8 компонентов образца 6, которые растворимы в жидкости 2. Эти ионы могут быть перенесены в анализаторный блок 10 (которым предпочтительно является масс-спектрометр, где ионы могут быть проанализированы масс-спектрометрическим методом) через коллекторный блок 9 (предпочтительно являющийся интерфейсом с атмосферой). С помощью описанного способа может быть собрана информация, например, о поверхности 5 или, если поверхность 5 является инертной, об образце 6, нанесенном на поверхность 5.

На фиг. 2 представлен предпочтительный вариант аппарата согласно изобретению. Электропроводящая жидкость 2, например водный раствор НС1 с концентрацией 0,1 мМ, прокачивается через трубку 11 из нержавеющей стали под давлением 5-150 МПа. Подключением к трубке 11 из нержавеющей стали высоковольтного источника 4 напряжения создается высокий электрический потенциал (1-8 кВ) между жидкостью 2 и землей. Жидкость 2 выбрасывается из трубки 11 со скоростью 100-1000 м/с через сопло 3 из нержавеющей стали или сапфира. Сопло 3 удерживается коннектором 13 из нержавеющей стали, уплотнениями 14 из нержавеющей стали и привинченным фиксатором 12, не использующим стопорного винта. Указанная трубка 11 через коннектор 13 жестко связана с несущим устройством, имеющим возможность вращения и линейного перемещения по трем координатам. Приводная система обеспечивает необходимое управление относительными положениями сопла 3, образца 6 и коллекторного блока 9, а также углом 15 падения и углом 16 приема. Оптимальное расстояние между соплом 3 и поверхностью 5 составляет 1-20 мм, а оптимальный угол 15 падения - 60-90°.

Избыток жидкости, время от времени накапливающейся на поверхности, отводят через сливную трубку 17, дальний конец которой связан с насосом.

На фиг. 3 представлен предпочтительный вариант аппарата согласно изобретению, соответствующий примеру 2 (см. далее). В отличие от варианта по фиг. 2, сопло 3 сформировано перекрытием конца трубки 11 из нержавеющей стали с наружным диаметром 1/16 дюйма (около 1,6 мм) приваренной к нему заглушкой толщиной 0,2 мм с последующим сверлением в заглушке, с помощью лазера, отверстия диаметром 1 мкм. Струя 1 жидкости движется параллельно поверхности образца 6, чтобы удалить верхний

- 7 015051 слой 18 его поверхности. При этом определенные компоненты материала удаляемого слоя, растворимые в применяемой жидкости, преобразуются в газообразные ионы 8, которые переносятся к массспектрометру коллекторным блоком 9. Полиэтиленовая сливная трубка 17 с помощью соответствующего насоса обеспечивает отвод избытка жидкости, накапливающейся на поверхности.

На фиг. 4 представлен предпочтительный вариант аппарата согласно изобретению, описанный в примере 3. Аппарат по фиг. 4, в отличие от вариантов по фиг. 2 и 3, содержит сопло 3 из плавленого кварца, которое может быть изготовлено с помощью устройства для вытягивания капилляров. Аналогично варианту по фиг. 2, сопло 3 прикреплено коннектором 13 к трубке 11 из нержавеющей стали. В отличие от вариантов по фиг. 2 и 3 ионы собираются не непосредственно атмосферным интерфейсом массспектрометра, а медной трубкой 20 длиной 1 м, наружным диаметром 1/8 дюйма (около 3,2 мм) и внутренним диаметром 2 мм, присоединенной к анализаторному блоку (масс-спектрометру) Медную трубку 20 нагревают с помощью нагревателя 21, управление которым осуществляют по цепи обратной связи, в которой имеется термометр 22.

Данный аппарат не использует поверхность 5, поскольку его основная функция состоит в прямом отборе образцов. При этом он может использоваться также и как хирургическое режущее устройство. Фиксация элементов аппарата обеспечивается держателем 19.

Как и в вариантах по фиг. 2 и 3, для отвода избытка жидкости, время от времени накапливающейся на поверхности, используют полиэтиленовую сливную трубку 17. Относительные положения конструктивных элементов аппарата задаются держателем 19. Как это видно из фиг. 4, назначение аппарата состоит не в анализе поверхности образца 6, а в его разрезании и сборе, в последовательные моменты времени ΐ, 12, ..., 15, информации о составе разрезаемого образца в его формируемой полости 23.

На фиг. 5 показан масс-спектр, полученный на аппарате, представленном на фиг. 2. Образец в виде 10 мкл водного раствора, содержащего 100 нг лизоцима из белка куриного яйца, был нанесен на поверхность из полиметилметакрилата и высушен на ней. Десорбированные газообразные ионы лизоцима анализировались с использованием масс-спектрометра Тйегшо Ршшдап ЬСО Эно. В спектре лизоцима можно было идентифицировать 10-, 9- и 8-зарядные ионы (десятикратно, девятикратно и восьмикратно протонированные формы).

На фиг. 6 показан масс-спектр, также полученный на аппарате по фиг. 2. Образец в виде 10 мкл водного раствора, содержащего 10 нг брадикинина, был высушен на стеклянной поверхности. Газообразные ионы данного пептида, десорбированные с поверхности, анализировали с использованием массспектрометра Тйегшо Ршпщап ЬСО Эно. В спектре брадикинина можно было идентифицировать 2- и 1-зарядные ионы (однократно и двукратно протонированные формы), а также их аддукты с натрием.

На фиг. 7 показан масс-спектр, полученный на аппарате по фиг. 3. Замороженный срез мозга крысы толщиной 20 мкм был помещен на стеклянную поверхность. Отрицательные ионы компонентов образца липидного типа были получены посредством десорбционной ионизации и проанализированы с использованием масс-спектрометра Тйегшо Ршпфап ЬСО Эно. В спектре можно было идентифицировать ионы жирных кислот и фосфолипидов.

На фиг. 8 показан масс-спектр, полученный на аппарате по фиг. 4. Отрицательные ионы компонентов образца, ионизированного методом с применением струи воды и полученного с поверхности сердца, открытого хирургическим путем, анализировались с использованием масс-спектрометра Тйегшо Ршшдап ЬСО Эно. В спектре можно было идентифицировать ионы, играющие ключевую роль в метаболических процессах сердца.

Примеры

Способ согласно изобретению далее подробно описывается (со ссылками на чертежи) на конкретных примерах, не накладывающих ограничений на объем формулы изобретения.

Пример 1.

Десорбционный источник ионов на основе струи воды для масс-спектрометрии при анализе высушенных капель раствора.

1.1. Данный десорбционный источник ионов содержит следующие части:

хроматографический насос (насос фирмы 1аксо для жидкостного хроматографа высокого давления, ЖХВД-насос);

трубку 11 из нержавеющей стали с наружным диаметром 1,6 мм и внутренним диаметром 1 мм; коннекторы 13 (фирм 8^аде1ок, ирсйигсй);

уплотнения 14 (фирм 8^аде1ок, Ирскшсй);

сапфировое сопло 3 с внутренним диаметром 5 мкм;

подвижных столика для линейного трехкоординатного перемещения (фирмы Ые^рог1); поворотный столик для поворота вокруг одной оси (фирмы Ые^рог1);

высоковольтный источник 4 напряжения (фирмы Вег1ап);

рубку 17 из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) с наружным диаметром 1,6 мм и внутренним диаметром 1 мм;

мембранный насос;

масс-спектрометр (Тйегшо Ршшдап ЬСО Ойо).

- 8 015051

1.2. Конструкция десорбционного источника ионов на основе струи воды для масс-спектрометрии.

Схематичное изображение аппарата представлено на фиг. 2. Трубка 11 из нержавеющей стали присоединена к ЖХВД-насосу посредством трубки из ПЭВП, а сопло 3 установлено, как это показано на фиг. 2. Конец трубки из нержавеющей стали с соплом связан с поворотным столиком, снабженным соответствующими завинчивающимися держателями 12. Поворотный столик установлен на систему подвижных столиков, обеспечивающую линейное перемещение по трем координатам и электрическую изоляцию трубки из нержавеющей стали от подвижных столиков. Данная система установлена на несущей платформе, закрепленной посредством соответствующих болтов на той части масс-спектрометра, которая образует его атмосферный интерфейс (коллекторный блок 9). Выход высоковольтного источника 4 напряжения подключен к трубке 11 из нержавеющей стали.

Выполненная из полиэтилена пластина, несущая образец, закреплена на указанной системе подвижных столиков с помощью винтов, причем указанная система установлена на несущую платформу таким образом, чтобы геометрические параметры, указанные на фиг. 2, имели значения, приведенные в табл. 1.

Сливная трубка 17 из ПЭВП для удаления избытка жидкости с поверхности закреплена относительно трубки 11 так, что конец трубки 17 находится на расстоянии 1 мм от сопла. Удаленный от образца конец трубки 17 из ПЭВП подведен к мембранному насосу, используемому для удаления жидкости.

1.3. Применение десорбционного источника ионов на основе струи воды для исследования высушенных капель растворителя.

Образцы в фазе раствора наносят на поверхность 5 из полиметилметакрилата толщиной 1 мм и высушиваются на ней. Направленная на поверхность струя жидкости формируется прокачкой водного раствора уксусной кислоты при концентрации 0,1% через сопло посредством указанного ЖХВД-насоса при расходе 10 мкл/мин. При этом угол между струей жидкости, истекающей из сопла 3, и поверхностью образца составляет 70°. Взаимное расположение сопла и образца выбрано таким, чтобы угол 16 приема (см. фиг. 2) составлял 20°. Другие экспериментальные детали приведены в табл. 1.

Параметр	Таблица 1 Значение
Расстояние от сопла до поверхности	5 мм
Расстояние от поверхности до масс-спектрометра	1 мм
Угол 15 падения	70°
Угол 16 приема	20®
Высокое напряжение	4.5 кВ
Потенциал на входе масс-спектрометра	-6 В

образцов, нанесенных на поверхность и высушенных на ней, исследуют последовательно с использованием системы подвижных столиков, обеспечивающих перемещение по трем координатам. На фиг. 5 показан масс-спектр нанесенного на поверхность образца в виде 100 нг брадикинина, тогда как на фиг. 6 показан масс-спектр образца в виде 10 нг цитохрома С, нанесенного на поверхность в виде капли раствора. Приведенные спектры имеют большое сходство со спектрами таких же соединений, полученных с помощью электроспреевой ионизации, так что интерпретация спектров проводится с применением тех же общих правил. Сходство между характеристиками спектров, полученных с десорбционной и электроспреевой ионизациями, обусловлен тем, что бе 1ас1о ионы формируются из капель, имеющих множественный заряд. Важным достоинством струйной десорбционной ионизации по сравнению с применением электроспрея является полное устранение перекрестного загрязнения в случае высокоскоростного анализа (более 10 образцов в минуту).

Пример 2.

Десорбционный источник ионов на основе струи воды для масс-спектрометрии при определении пространственного распределения концентрации конкретных соединений в образце.

2.1. Данный десорбционный источник ионов содержит следующие части:

ЖХВД-насос (фирмы 1а§со);

трубку 11 из нержавеющей стали с наружным диаметром 1,6 мм и внутренним диаметром 1 мм; один ее конец перекрыт приваренной заглушкой толщиной 0,2 мм, в которой посредством лазера просверлено круглое сквозное отверстие диаметром 1 мкм;

коннекторы 13 (фирм 8^а§е1ок, ирсйигсй); уплотнения 14 (фирм 8^а§е1ок, ирсйигсй);

подвижных столика для линейного трехкоординатного перемещения (фирмы \е\\рог1); поворотный столик для поворота вокруг одной оси (фирмы \е\\рог1); высоковольтный источник 4 напряжения (фирмы Вег1аи);

трубку 17 из ПЭВС с наружным диаметром 1,6 мм и с внутренним диаметром 1 мм; мембранный насос;

масс-спектрометр (Тйегшо Вшищап ЬСО Ойо).

- 9 015051

2.2. Конструкция указанного десорбционного источника ионов для масс-спектрометрии при определении указанного пространственного распределения.

Схематичное изображение аппарата представлено на фиг. 3. Трубка 11 из нержавеющей стали, заканчивающаяся соплом 3, присоединена к ЖХВД-насосу посредством трубки из ПЭВП. Конец трубки из нержавеющей стали с соплом связан с поворотным столиком, установленным на систему подвижных столиков, обеспечивающую линейное перемещение по трем координатам, и электрическую изоляцию трубки из нержавеющей стали от подвижных столиков. Данная система установлена на несущей платформе, закрепленной посредством соответствующих болтов на той части масс-спектрометра, которая образует его атмосферный интерфейс. Выход высоковольтного источника 4 питания подключен к трубке 11 из нержавеющей стали.

Выполненная из полиэтилена пластина, несущая образец, закреплена на указанной системе подвижных столиков с помощью винтов, причем указанная система установлена на указанную несущую платформу таким образом, чтобы обеспечить соблюдение геометрических параметров, отмеченных на фиг. 3.

Сливная трубка 17 из ПЭВП для удаления избытка жидкости с поверхности закреплена относительно трубки 11 таким образом, что конец трубки 17 находится на расстоянии 1 мм от сопла. Удаленный от образца конец трубки 17 из ПЭВП подведен к мембранному насосу, используемому для удаления жидкости.

2.3. Применение десорбционного источника ионов на основе струи воды для определения пространственного распределения концентрации конкретных соединений в образце.

образцов, например срезов биологических тканей, помещают на пластину-носитель образца и, если это необходимо, фиксируют на ней. Задают рабочие параметры образца в соответствии с данными табл. 2 и перемещают образец относительно сопла и масс-спектрометра в направлении, отмеченном на фиг. 3 стрелкой, со скоростью 10 мкм/с. Получение масс-спектров в процессе сканирования образца осуществляют непрерывно. Поскольку имеет место полная абляция верхнего слоя поверхности 13 образца толщиной 10-50 мкм, сканирование может продолжаться до полного израсходования образца. Перемещение столика под управлением компьютера позволяет привязывать собранные данные к начальной позиции образца. Это делает возможным определение пространственного распределения концентрации конкретных компонентов. На фиг. 7 показаны масс-спектры среза мозга крысы, полученные на аппарате по фиг. 3.

Таблица 2

Параметр	Значение
Расстояние от сопла до поверхности	5 мм
Расстояние от поверхности до масс-спектрометра	1 мм
Угол 15 падения	90°
Угол 16 приема	20°
Высокое напряжение	4,5 кВ
Потенциал на входе масс-спектрометра	-6 В

Пример 3.

Хирургическое устройство, основанное на десорбции с применением струи воды.

3.1. Указанное хирургическое устройство (показанное на фиг. 4) содержит следующие части: ЖХВД-насос (фирмы 1азсо);

трубку 11 из нержавеющей стали с наружным диаметром 1,6 мм и внутренним диаметром 1 мм; коннекторы 13 (фирм 8^а§е1ок, ирсйигсй);

уплотнения 14 (фирм 8^а§е1ок, ирсйигсй);

полученное вытягиванием капиллярное кварцевое сопло 3 с внутренним диаметром 1-5 мкм; высоковольтный источник 4 напряжения (фирмы ВеПап);

трубку 17 из ПЭВС с наружным диаметром 1,6 мм и с внутренним диаметром 1 мм; мембранный насос;

масс-спектрометр (Т Регто Рттдап 1СС Ойо).

3.2. Конструкция хирургического устройства, основанного на десорбции.

Капилляр из плавленого кварца с наружным и внутренним диаметрами 0,32 и 10 мм соответственно вытягивают до получения на одном его конце (образующем сопло 3) внутреннего диаметра 1 мкм. Другой его конец присоединяют к трубке из ПЭВП с наружным диаметром 1,6 мм, которая присоединена к ЖХВД-насосу. Медная трубка 20, имеющая длину 1 м, наружный диаметр 1,8 мм и внутренний диаметр 2 мм, присоединена к входу масс-спектрометра. Она снабжена нагревателем 21 и термометром 22, которые связаны с электронным контроллером температуры.

Сопло, присоединенная к масс-спектрометру медная трубка и трубка из ПЭВП для отсасывания избытка воды встроены в держатель 19, изготовленный из полимерного материала марки РЕЕК.

- 10 015051

3.3. Применение хирургического устройства, основанного на десорбции.

При включенном ЖХВД-насосе устройство способно резать относительно мягкие объекты, например биологические ткани. Струя жидкости формирует в образце 8 полость 23 с увеличивающейся в процессе резания глубиной, как это показано на фиг. 4, причем резка образца производится его перемещением в поперечном направлении. Было установлено, что для получения с помощью данного устройства релевантной химической информации о разрезаемой ткани оптимальными параметрами являются приведенные в табл. 3. На фиг. 8 показан масс-спектр, зарегистрированный при использовании устройства, в процессе соответствующего хирургического вмешательства на сердце крысы.

Параметр	Таблица 3 Значение
Расстояние от сопла до поверхности	15 мм
Расстояние от поверхности до масс-спектрометра	5 мм
Угол 15 падения	90°
Угол 16 приема	40°
Высокое напряжение	4,5 кВ
Потенциал на входе масс-спектрометра	~6 В

Промышленная применимость

Как уже упоминалось, устройство по изобретению может быть использовано в различных областях промышленности: в химической промышленности; при анализе окружающей среды; в диагностике; при исследовании биологических жидкостей, тканей, метаболитов, соединений-маркеров, маркеров раковых клеток; в медицине в целом, включая хирургию; при исследовании бактерий/вирусов-маркеров; при определении уровня содержания наркотиков; при исследовании образцов различных тканей; в фармакологии (в формате тестов ΆΏΜΕ/Тох); при оценке вредности/безопасности рабочего места; в криминологической токсикологии, фармацевтической/пищевой промышленной токсикологии, гистологии, физиологических/биохимических исследованиях: в материаловедении (исследование пластиков, композитов, металлургических материалов); в археологии (определение возраста, исследование пигментов, определение происхождения); в микробиологии (определение бактерий, грибков, образцов тканей человека и природных объектов).

П2Е8Ч»»-81ШЖений

А-десорбционный блок,

- струя жидкости,

- жидкость,

В - трубка для переноса жидкости,

- сопло,

- высоковольтный источник напряжения для создания разности потенциалов,

- поверхность,

- образец,

- капли жидкости,

- ионы или частицы образца, преобразуемые в ионы,

- коллекторный блок,

- анализаторный блок,

11- трубка,

- завинчиваемый держатель,

- коннектор,

- уплотнение,

- угол падения,

- угол приема,

17- сливная трубка,

- верхний слой образца,

- держатель,

- трубка, присоединенная к анализаторному блоку,

20А — конец трубки, присоединенной к анализаторному блоку,

- нагреватель,

- термометр,

- полость, формируемая в образце.

Claims (33)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ преобразования компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы и их анализ, в котором ионы или частицы образца, преобразуемые в ионы, отделяют от образца посредством аналитического пучка, представляющего собой струю жидкости, формируемую десорбционным блоком, испаряют или создают условия для испарения жидкости из капель, образующихся при соударении жидкости с поверхностью, и анализируют получаемые таким образом газообразные ионы.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого компонента струи жидкости используют воду, водный раствор или любой другой полярный растворитель или их смесь.
3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что создают разность электрических потенциалов между анализаторным блоком и находящимися под одинаковым потенциалом струей жидкости и образцом.
4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве анализаторного блока используют масс-спектрометр или спектрометр ионной подвижности.
5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что полученные газообразные ионы переносят в анализаторный блок через коллекторный блок.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что указанные капли или отделенные от образца частицы ионизируют в пространстве между анализаторным блоком и образцом.
7. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что образец помещают на поверхность.
8. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что управляют температурой образца извне посредством его охлаждения или нагрева.
9. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что избыток жидкости, поданной в составе струи жидкости и не перенесенной в анализаторный блок, удаляют посредством отсасывания в процессе указанного преобразования заданных компонентов образца.
10. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что вокруг струи жидкости формируют высокоскоростную газовую оболочку.
11. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что используют более одной струи жидкости.
12. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что для определения пространственного распределения компонентов образца один или более десорбционных блоков перемещают относительно образца.
13. 13. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что для определения пространственного распределения компонентов образца образец перемещают относительно одного или более десорбционных блоков.
14. 14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что указанную струю жидкости используют для разрезания образца с целью определения распределения компонентов образца по глубине.
15. 15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что образец является биологической тканью.
16. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что образец открывают для струи известным хирургическим методом.
17. 17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что капли и частицы образца, образуемые при взаимодействии струи жидкости и образца, переносят в анализаторный блок посредством газового потока, если необходимо, после ионизации.
18. 18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что к струе жидкости примешивают соединение, вступающее в реакцию с определенными компонентами образца.
19. 19. Способ по любому из пп.1-18, отличающийся тем, что его осуществляют при параметрах давления, отличных от аналогичных атмосферных параметров.
20. 20. Аппарат для преобразования компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы, содержащий поверхность (5), несущую образец (6), по меньшей мере один десорбционный блок (А) для отделения от образца (6) ионов или частиц (8), преобразуемых в ионы, коллекторный блок (9) и анализаторный блок (10), отличающийся тем, что десорбционный блок (А) содержит сопло (3), формирующее струю (1) жидкости и направленное на поверхность (5), несущую образец (6), и трубку (2В) для переноса жидкости (2), присоединенную к соплу (3).
21. 21. Аппарат по п.20, отличающийся тем, что указанная жидкость представляет собой воду, водный раствор или любой другой полярный растворитель или их смесь.
22. 22. Аппарат по п.20 или 21, отличающийся тем, что содержит устройство (4) для создания разности электрических потенциалов между струей (1) жидкости и указанной поверхностью (5).
23. 23. Аппарат по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что анализаторный блок (10) является масс-спектрометром или спектрометром ионной подвижности.
24. 24. Аппарат по любому из пп.20-23, отличающийся тем, что вход коллекторного блока (9) расположен в непосредственной близости от указанной поверхности (5).
25. 25. Аппарат по любому из пп.20-24, отличающийся тем, что между указанной поверхностью (5) и анализаторным блоком (10) размещены средства для испарения жидкости (2).
26. 26. Аппарат по любому из пп.20-25, отличающийся тем, что между указанной поверхностью (5) и

    - 12 015051 анализаторным блоком (10) размещены средства для ионизации частиц (8) образца.
27. 27. Аппарат по любому из пп.20-26, отличающийся тем, что по меньшей мере один десорбционный блок (А) снабжен контроллером положения указанного блока относительно образца (6) или поверхность (5), несущая образец (6), снабжена контроллером ее положения относительно десорбционного блока (А).
28. 28. Аппарат для преобразования компонентов образца, находящегося в конденсированной фазе, в газообразные ионы, выполненный с возможностью формирования полости в образце или разрезания образца и содержащий по меньшей мере один десорбционный блок (А) для отделения от образца (6) ионов (8) или частиц, преобразуемых в ионы, и трубку (20), образующую часть коллекторного блока (9) и присоединенную к анализаторному блоку, отличающийся тем, что десорбционный блок (А) содержит сопло (3), формирующее струю (1) жидкости, трубку (2В) для переноса жидкости (2), соединенную с соплом (3), а десорбционный блок (А) и трубка (20), присоединенная к анализаторному блоку, жестко связаны между собой посредством держателя (19).
29. 29. Аппарат по п.28, отличающийся тем, что указанная жидкость представляет собой воду, водный раствор или любой другой полярный растворитель или их смесь.
30. 30. Аппарат по п.28 или 29, отличающийся тем, что содержит устройство (4) для создания разности электрических потенциалов между струей (1) жидкости и трубкой (20), присоединенной к анализаторному блоку.
31. 31. Аппарат по любому из пп.28-30, отличающийся тем, что конец (20А) трубки (20), присоединенной к анализаторному блоку, расположен в непосредственной близости от сопла (3).
32. 32. Аппарат по любому из пп.28-31, отличающийся тем, что коллекторный блок (9) или трубка (20), присоединенная к анализаторному блоку, содержит нагреватель (21) и термометр (22).
33. 33. Аппарат по любому из пп.28-32, отличающийся тем, что коллекторный блок (9) или трубка (20), присоединенная к анализаторному блоку, содержит средства для ионизации частиц (8) образца.