一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置的制作方法

1.本发明涉及质谱检测技术领域，具体地说，涉及一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置。


背景技术：

2.质谱技术作为一种可定量定性的高灵敏化学分析方法，在分析检测领域有着广泛的应用。质谱分析系统通常由离子源、传输系统、质量分析系统等组成。电喷雾离子化(electrospray ionization,esi)技术能够对非挥发性和具有热不稳定性的样品及大分子样品进行检测，其所具有的软电离特性使对蛋白质之类的大分子的检测分析成为可能。电喷雾离子化技术主要应用于液相色谱
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质谱联用装置，在较大的液流流速下，为了辅助雾化和去溶剂化，必须加入额外的气瓶用于提供雾化气体和干燥气，额外气瓶的加入使得电喷雾离子化装置体积较大且不易与其他敞开式离子化方法兼容。


技术实现要素：

3.为了克服上述技术问题，本发明提供了一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置，无需额外辅助气瓶的前提下实现电喷雾，简化了仪器复杂度。
4.为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置，包括：
5.蠕动泵、注射器、电泳毛细管、金属喷针、离子化电压源、负压离子化腔室；
6.所述金属喷针固定于所述负压离子化腔室内并连接至所述电泳毛细管的一端；所述注射器连接所述电泳毛细管，所述蠕动泵推动所述注射器内的样品溶液进入所述电泳毛细管并达到所述金属喷针处；所述离子化电压源电连接所述金属喷针；
7.所述负压离子化腔室设有腔内气压调节阀；在所述负压离子化腔室内相对所述金属喷针0.5cm至2cm距离处为质谱进样口。
8.在本发明的一种可选的实施方式中，所述金属喷针通过金属二通连接至所述电泳毛细管的一端，所述离子化电压源通过所述金属二通连接至所述金属喷针。
9.在本发明的一种可选的实施方式中，所述金属喷针通过金属三通连接至所述电泳毛细管的一端，所述离子化电压源通过所述金属三通电连接至所述金属喷针。
10.在本发明的一种可选的实施方式中，所述蠕动泵的液流流速为：0.1μl/min至10μl/min。
11.本发明所述的一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置，包括蠕动泵、注射器、电泳毛细管、金属喷针、离子化电压源、负压离子化腔室；金属喷针固定于负压离子化腔室内并连接至电泳毛细管的一端，注射器连接至电泳毛细管，蠕动泵推动注射器内的样品溶液进入电泳毛细管并达到金属喷针处，离子化电压源电连接金属喷针，负压离子化腔室为密封空间，其上设有腔内气压调节阀；在负压离子化腔室内相对金属喷针一定距离处为质谱进样口。本发明的技术方案通过负压离子化腔室中的金属喷针处与质谱进样口的压差自主吸入
空气，辅助微电喷雾的形成，无需辅助气瓶和辅助管路，显著降低系统复杂性，离子化效率高、抗污染鲁棒性强，便于在微型质谱仪器的小型化的同时拓展其功能，还可以兼容液相色谱、电泳和敞开式离子源。
附图说明
12.图1为本发明所述的一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置的示意图；
13.图2为本发明所述的另一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置的示意图；
14.图3为本发明所述无辅助气瓶的电喷雾离子源装置的实物图；
15.图4为本使用发明所述无辅助气瓶的电喷雾离子源装置采集的质谱图；
16.图5为对本发明所述无辅助气瓶的电喷雾离子源装置的质谱稳定性测试图；
17.图6a
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图6b为使用本发明所述无辅助气瓶的电喷雾离子源装置进行蛋白样品测试表征的示意图。
具体实施方式
18.下面参考附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。
19.本发明实施例提供了一种辅助气瓶的电喷雾离子源装置，如图1所示，该装置包括：
20.电泳毛细管1、金属喷针2、离子化电压源3、负压离子化腔室4、蠕动泵、注射器。
21.其中蠕动泵和注射器未在图中示出。
22.金属喷针2固定于负压离子化腔室4内，该金属喷针2连接至电泳毛细管1的一端。
23.注射器连接电泳毛细管1，具体的，注射器的针头可以通过一个二通连接至电泳毛细管1。
24.蠕动泵能够推动注射器内的样品溶液进入电泳毛细管1并达到金属喷针2处。离子化电压源3电连接金属喷针2并施加离子化喷雾电压。
25.负压离子化腔室4设有腔内气压调节阀5，通过腔内气压调节阀5来调节腔室内部的气压从而调节被动气流的大小，从而得以调节喷雾的状态，实现对不同喷雾条件的优化。
26.质谱进样口6位于负压离子化腔室4内相对金属喷针2的位置。质谱进样口6由于仪器机械泵工作从而维持在较低气压处，与负压离子化腔室4所形成的压差使得外部的气体沿着液流同轴方向被动流向质谱进样口6，由于被动引入的同轴气的剪切力以及喷雾电压从而将样品溶液拉出，并将其碎裂成小液滴，溶剂进一步蒸发从而得到气体离子进入质谱仪器内部进行检测分析。
27.本发明实施例提供了一种无辅助气瓶的电喷雾离子源装置，包括：蠕动泵、注射器、电泳毛细管、金属喷针、离子化电压源、负压离子化腔室；金属喷针固定于负压离子化腔室内并连接至电泳毛细管的一端，注射器连接电泳毛细管，蠕动泵推动注射器内的样品溶液进入电泳毛细管并达到金属喷针处，离子化电压源电连接金属喷针，负压离子化腔室设有腔内气压调节阀；在负压离子化腔室内相对金属喷针一定距离处为质谱进样口。该一定
距离为0.5cm至2cm。
28.本发明实施例提供的技术方案应用于较低液流流速的状态，实现了被动气辅助下的微升电喷雾，通过负压离子化腔室中的金属喷针处与质谱进样口的压差自主吸入空气，辅助微电喷雾的形成，在无需辅助气瓶和辅助气体管路产生辅助气流的前提下实现了微升电喷雾，显著降低系统复杂性，离子化效率高、抗污染鲁棒性强，便于在微型质谱仪器的小型化的同时拓展其功能，还可以兼容液相色谱、电泳和敞开式离子源。相较于传统的电喷雾所需的复杂的辅助气气路和庞大的气瓶设备，本发明实施例利用毛细管内外压差所形成的气流辅助雾化使得在简单的装置上实现了在微型质谱仪器上的微升电喷雾离子化，大大降低了仪器复杂度和体积，同时极大地拓展了微型质谱仪器的应用范围和领域。
29.具体的，金属喷针2通过金属二通7连接至电泳毛细管1的一端。离子化电压源3通过金属二通7连接至金属喷针2，如图1所示。
30.质谱进样口6位于负压离子化腔室4内相对金属喷针2的位置。质谱进样口6由于仪器机械泵工作从而维持在较低气压处，与负压离子化腔室4所形成的压差使得外部的气体沿着液流同轴方向被动流向质谱进样口6，由于被动引入的同轴气的剪切力以及加载在金属二通7上的喷雾电压从而将样品溶液拉出，并将其碎裂成小液滴，溶剂可进一步蒸发从而得到气体离子进入质谱仪器内部进行检测分析。
31.在一些可选的实施方式中，金属喷针2通过金属三通8连接至电泳毛细管1的一端，离子化电压源3通过金属三通8电连接至金属喷针2。如图2所示，
32.质谱进样口6位于负压离子化腔室4内相对金属喷针2一定距离的位置。该距离具体可以为0.5cm至2cm。质谱进样口6由于仪器机械泵工作从而维持在较低气压处，与负压离子化腔室4所形成的压差使得外部的气体沿着液流同轴方向被动流向质谱进样口6，由于被动引入的同轴气的剪切力以及加载在金属三通8上的喷雾电压从而将样品溶液拉出，并将其碎裂成小液滴，溶剂进一步蒸发从而得到气体离子进入质谱仪器内部进行检测分析。
33.该金属三通8的第一端连接电泳毛细管1，第二端连接金属喷针2，第三端处于开放状态用于进气。当流速较大时，通过金属三通8的第三端被动地放入空气，可用于辅助喷雾和去溶剂化。
34.在一些具体的实施方式中，蠕动泵的液流流速为0.1μl/min至10μl/min。
35.进一步的，蠕动泵的液流流速具体可以为1μl/min。
36.进一步的，电泳毛细管的内径可以为75μm，注射器容量可以为100μl，所施加离子化电压约为2kv。
37.本发明实施例在质谱仪器微型化装置的基础上，提出了一种被动气辅助的微升电喷雾电离源，在较低的液流流速(比如1μl/min)状态下，通过质谱真空系统形成的负压离子化腔室，在内外压差作用下吸入空气作为载气来辅助电喷雾喷针处样品的雾化，无需额外的辅助气瓶，精简了电喷雾离子源装置，便于在微型质谱仪器小型化的同时拓展其功能，兼容液相色谱、电泳以及各种敞开式离子源等。
38.图3示出了本发明实施例提供的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置的一种实物图，使用蠕动泵设置液体流速为1μl/min，所用注射器容积为100μl，所用电泳毛细管的内径为75μm，所施加喷雾电压为约2kv。质谱进样口位于负压离子化腔室内相对离子源微喷口即金属喷针的位置。
39.图3中的辅助气流是指在负压作用下被动辅助吸入的辅助喷雾气流，因而不需要额外的辅助气瓶等提供气流来辅助喷雾。
40.样品前处理系统是指该装置可以兼容例如液相色谱(liquid chromatograph，lc)等前处理部分。恒温加热接口是指样品喷雾进入质谱进样毛细管后，在仪器内部还有一个加热装置用于帮助去溶剂化。
41.图4为使用本发明实施例提供的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置对样品ultramark 1621和安捷伦离子阱调谐液进行测试，所采集的质谱信号如图4所示。
42.进一步的，为了对本发明实施例的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置进行稳定性测试，使用样品为1ppm mrfa,记录了16.7min的信号强度变化，结果如图5所示。
43.进一步的，使用本发明实施例提供的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置分别对变性蛋白和非变性蛋白进测试表征，具体可以是细胞色素c，得到的结果如图6a和图6b所示。
44.图4至图6b表明，从测得的质量范围、离子化稳定性和检测样品的角度来看，本发明实施例提供的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置能够达到常规的esi装置的效果。
45.本发明实施例提供的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置，包括蠕动泵、注射器、电泳毛细管、金属喷针、离子化电压源、负压离子化腔室。其中金属喷针固定在负压离子化腔室内并连接至电泳毛细管的一端。注射器连接至电泳毛细管。蠕动泵推动注射器内的样品溶液进入电泳毛细管并达到金属喷针处。离子化电压源电连接金属喷针以便于提供喷雾电压。负压离子化腔室设有腔内气压调节阀，通过腔内气压调节阀来调节腔室内部的气压从而调节被动气流的大小，实现对喷雾状态的调节，从而对不同喷雾条件进行优化。本发明实施例可采用金属二通或金属三通连接电泳毛细管和金属喷针，将离子化电压源的离子化电压施加在金属二通或三通上，从而使金属喷针产生液滴喷雾。金属三通保留一个通路接头用于在负压下直接吸气，能够辅助喷雾和去溶剂化。
46.本发明实施例适用于较低液流流速的状态，实现了被动气辅助下的微升电喷雾，比如将蠕动泵的液体流速设置为1μl/min，使用容积为100μl的注射器，内径为75μm的电泳毛细管，并施加2kv左右的喷雾电压，可以得到如图4至图6b所示的检测结果，从测得的质量范围、离子化稳定性和检测样品的角度来看，本发明实施例提供的无辅助气瓶的电喷雾离子源装置都达到了常规的esi装置的效果。
47.虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本技术的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。