一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置

1.本发明涉及质谱分析测试技术领域，具体公开了一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置。


背景技术：

2.质谱(ms)是一种有效的分析技术，已广泛应用于化学和生物分子的检测。传统上，ms仪器与液体或气相色谱仪结合使用。但是，通常需要这些仪器进行较长的分析。在过去的几十年中，已经开发了用于直接分析的大气压电离(api)方法，以满足对快速分析和现场化学筛选日益增长的需求。迄今为止，已经采用了各种api方法直接从样品中解吸/电离分析物，只需最少的制备或无需制备。一些代表性技术包括(主要根据解吸方法分类)以下内容：基于喷雾/液体萃取的方法如解吸电喷雾电离(desi)，易于环境声波喷雾电离(easi)，萃取电喷雾电离，和纸张喷雾；基于加热气体/等离子体的方法如实时直接分析(dart)、解吸大气压化学电离(dapci)、介电阻挡放电电离(dbdi)、低温等离子体(ltp)和热解吸-电喷雾电离(td-esi)；和基于激光的方法如电喷雾激光解吸电离(eldi)和激光烧蚀电喷雾电离(laesi)。此外，其他解吸手段如表面声波雾化(sawn)和直接加热也被开发。api技术已被用于快速表征各种实际应用的挥发性和半挥发性化学和生物化合物。
3.传统上，对于实际样品的分析液相色谱-质谱(lc/ms)具有高通量、选择性和灵敏度，是分析实际样品的首选分析技术。然而，lc/ms并非没有限制，实际样品复杂的前处理，使得实际样品中的目标物损失或未被萃取，从而影响实际样品分析方法的准确性，精密度和/或动态范围。目前已经观察到，电离源的类型和设计会对实际样品分析方法的性能产生重大影响。迄今为止进行的研究主要集中在特定类别化合物的电离以及不同来源之间观察到的基质效应的差异。所以，评估新引入的电离源的性能，通过它们与最常用的电喷雾(esi)相比的优点和局限性，以突出其创新性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，可以用于在线使用萃取剂对溶解有目标物的实际样品进行萃取，并且提高了仪器检测的灵敏度。
5.本发明的目的通过如下技术方案达到：一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，包括：
6.进样器：用于进给萃取液，所述进样器的入液口与恒流泵的输出端相连接；
7.萃取单元：用于将所述进样器进给后的溶剂进行萃取、过滤或化学反应后得到待测样品，所述萃取单元与所述进样器的出液口相连接；
8.电离单元：用于对待测样品进行电离，所述电离单元的进液口与所述萃取单元的出液口相连接，电离单元的离子喷雾出口与质谱仪相连接。
9.本发明通过设置进样器、萃取单元和电离单元，不仅促进溶液离子化效率，同时通过设置萃取单元，能通过物理反应如过滤、萃取等实现原位分离，提高待测样品检测纯度，
提高信号检测强度，对于分析样品前处理过程极大简化，保证了待测样品物质检测的实时性，或者通过萃取单元发生化学反应得到待测样品，满足了现场取样现场分析简单的前处理的需求。
10.作为优选，所述萃取单元与所述电离单元之间还设置有联通单元，所述联通单元包括三通接头，所述三通接头的第一端与所述萃取单元的出液口相连接，所述三通接头的第二端与气体发生器的出气口相连通，所述三通接头的第三端与所述电离单元的进液口相连通。本发明通过设置联通单元，从而引入鞘气，能用于雾化、去溶剂，并辅助流动相气化。
11.作为优选，所述萃取单元包括具有反应腔的壳体，所述反应腔内设置有用于进行反应的滤膜，所述壳体上设有连通反应腔的进液管和出液管，所述进液管与进样器的出液口相连通，所述出液管与电离单元的进液口相连通。通过采用上述结构，使萃取液能稳定流过反应腔内的滤膜，实现多相混合溶液的稳定过滤或提高化学反应的反应效率。
12.作为优选，所述滤膜的材质为尼龙新亚或滤纸，所述滤膜的孔径为0.22-0.45μm。通过具体限定滤膜的过滤孔径范围，促进物理或化学反应效率。
13.作为优选，所述电离单元包括导电套管、毛细管和直流电源，所述导电套管套接在所述毛细管上，且所述导电套管与所述直流电源电连接。
14.作为优选，所述直流电源的电压为-4500～+4500v。通过采用上述结构，具体限定高压直流电源对待测样品施加的电压范围，提高电离的稳定性。
15.作为优选，所述进样器的进样针头长度为20-30mm，针孔孔径为0.01-0.05mm，所述进样器内萃取液的流速范围为0.1-10μl/min。通过采用上述结构，具体限定恒流泵对溶液的推进流速范围，方便形成稳定的电离喷雾。
16.本发明的其二目的在于提供一种待测样品的处理方法，使用高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，所述处理方法包括如下步骤：在所述进样器的进液口中注入待测样品的萃取溶液，在萃取单元中承装待测样品，恒流泵将待测样品的萃取溶液推送入萃取单元，经过萃取单元萃取后进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪。
17.本发明的其三目的在于提供一种待测样品的处理方法，使用高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，所述处理方法包括如下步骤：在所述进样器的进液口中注入待测样品与萃取溶液，恒流泵将待测样品的萃取溶液推送入萃取单元，经过萃取单元将不溶于萃取溶液的物质过滤后进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪。
18.本发明的其四目的在于提供一种待测样品的处理方法，使用高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，所述处理方法包括如下步骤：在所述进样器的进液口中注入反应溶液，在萃取单元中承装反应物，恒流泵将待反应溶液推送入萃取单元，在萃取单元经过反应后得到的待测样品进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪。
附图说明
19.图1为本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源装置的结构示意图；
20.图2为图1中a处的放大图；
21.图3为本发明萃取单元的结构示意图；
22.图4为传统电喷雾离子源(左)与本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源(右)对利血平质谱分析的对比图；
23.图5为本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源对精氨酸(左)和色氨酸(右)的质谱图；
24.图6为本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源对利血平(m/z＝609)，精氨酸(m/z＝175)和色氨酸(m/z＝205)的混合物分析质谱图。
25.附图标记说明：
26.进样器-1；萃取单元-3；联通单元-4；气体发生器-5；质谱仪-6；壳体-31；进液管-32；出液管-33；滤膜-34；导电套筒-21；电离管-22；直流电源-23。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明的实施例的附图中设置有坐标系xyz，其中x轴的正向代表前方，x轴的反向代表后方，y轴的正向代表右方，y轴的反向代表左方，z轴的正向代表上方，z轴的反向代表下方。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
32.结合图1-图3，本发明实施例提供一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，包括：
33.进样器1：用于进给萃取液，所述进样器1的入液口与恒流泵的输出端相连接；
34.萃取单元3：用于将进样器1进给后的溶剂进行萃取、过滤或化学反应后得到待测样品，萃取单元3与进样器1的出液口相连接；
35.电离单元：用于对待测样品进行电离，电离单元的进液口与萃取单元3的出液口相连接，电离单元的离子喷雾出口与质谱仪6相连接。
36.本发明通过设置进样器1、萃取单元3和电离单元，不仅促进溶液离子化效率，同时通过设置萃取单元3，能通过物理反应如过滤、萃取等实现原位分离，提高待测样品检测纯度，提高信号检测强度，对于分析样品前处理过程极大简化，保证了待测样品物质检测的实
时性，或者通过萃取单元3发生化学反应得到待测样品，满足了现场取样现场分析简单的前处理的需求。
37.在具体实施方式中，萃取单元3与电离单元之间还设置有联通单元4，联通单元4包括三通接头，三通接头的第一端与萃取单元3的出液口相连接，三通接头的第二端与气体发生器5的出气口相连通，三通接头的第三端与电离单元的进液口相连通。本发明通过设置联通单元4，从而引入鞘气，能用于雾化、去溶剂，并辅助流动相气化。
38.在其中一个具体实施例中，萃取单元3包括具有反应腔的壳体31，反应腔内设置有用于进行反应的滤膜34，壳体31上设有连通反应腔的进液管32和出液管33，进液管32与进样器1的出液口相连通，出液管33与电离单元的进液口相连通。通过采用上述结构，使萃取液能稳定流过反应腔内的滤膜34，实现多相混合溶液的稳定过滤或提高化学反应的反应效率。
39.进一步地，滤膜34的材质为尼龙新亚或滤纸，滤膜34的孔径为0.22-0.45μm。通过具体限定滤膜34的过滤孔径范围，促进物理或化学反应效率。
40.进一步地，电离单元包括导电套管21、毛细管22和直流电源23，导电套管21套接在毛细管22上，且导电套管21与直流电源23电连接。
41.进一步地，直流电源23的电压为-4500～+4500v。通过采用上述结构，具体限定高压直流电源23对待测样品施加的电压范围，提高电离的稳定性。
42.进一步地，进样器1的进样针头长度为20-30mm，针孔孔径为0.01-0.05mm，进样器1内萃取液的流速范围为0.1-10μl/min。通过采用上述结构，具体限定恒流泵对溶液的推进流速范围，方便形成稳定的电离喷雾。
43.本发明实施例还提供一种待测样品的处理方法，使用高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，处理方法包括如下步骤：在进样器1的进液口中注入待测样品的萃取溶液，在萃取单元3中承装待测样品，恒流泵将待测样品的萃取溶液推送入萃取单元3，经过萃取单元3萃取后进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪6。
44.本发明实施例还提供一种待测样品的处理方法，使用高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，处理方法包括如下步骤：在进样器1的进液口中注入待测样品与萃取溶液，恒流泵将待测样品的萃取溶液推送入萃取单元3，经过萃取单元3将不溶于萃取溶液的物质过滤后进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪6。
45.本发明实施例还提供一种待测样品的处理方法，使用高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，处理方法包括如下步骤：在进样器1的进液口中注入反应溶液，在萃取单元3中承装反应物，恒流泵将待反应溶液推送入萃取单元3，在萃取单元3经过反应后得到的待测样品进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪6。
46.针对本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，申请人进行了多项试验和数据对比，如图2所示为传统电喷雾离子源(左)与本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源(右)对利血平质谱分析的对比图，图3所示为本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源对精氨酸(左)和色氨酸(右)的质谱图，图4所示为本发明高通量原位过滤式电喷雾离子源对利血平(m/z＝609)，精氨酸(m/z＝175)和色氨酸(m/z＝205)的混合物分析质谱图，从图1-图4可以看出，本发明不仅能有效过滤固液混合溶液，且可以在线检测化学反应，保证了样品检测的实时性，且装置结构简单，体积小，分离效率高、灵敏度高。
47.虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，包括：进样器(1)：用于进给萃取液，所述进样器(1)的入液口与恒流泵的输出端相连接；萃取单元(3)：用于将所述进样器(1)进给后的溶剂进行萃取、过滤或化学反应后得到待测样品，所述萃取单元(3)与所述进样器(1)的出液口相连接；电离单元：用于对待测样品进行电离，所述电离单元的进液口与所述萃取单元(3)的出液口相连接，所述电离单元的离子喷雾出口与质谱仪(6)相连接。2.如权利要求1所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，所述萃取单元(3)与所述电离单元之间还设置有联通单元(4)，所述联通单元(4)包括三通接头，所述三通接头的第一端与所述萃取单元(3)的出液口相连接，所述三通接头的第二端与气体发生器(5)的出气口相连通，所述三通接头的第三端与所述电离单元的进液口相连通。3.如权利要求1所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，所述萃取单元(3)包括具有反应腔的壳体(31)，所述反应腔内设置有用于进行反应的滤膜(34)，所述壳体(31)上设有连通反应腔的进液管(32)和出液管(33)，所述进液管(32)与进样器(1)的出液口相连通，所述出液管(33)与电离单元的进液口相连通。4.如权利要求3所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，所述滤膜(34)的材质为尼龙新亚或滤纸，所述滤膜(34)的孔径为0.22-0.45μm。5.如权利要求1所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，所述电离单元包括导电套管(21)、毛细管(22)和直流电源(23)，所述导电套管(21)套接在所述毛细管(22)上，且所述导电套管(21)与所述直流电源(23)电连接。6.如权利要求5所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，所述直流电源(23)的电压为-4500～+4500v。7.如权利要求1所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，其特征在于，所述进样器(1)的进样针头长度为20-30mm，针孔孔径为0.01-0.05mm，所述进样器(1)内萃取液的流速范围为0.1-10μl/min。8.一种待测样品的处理方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，所述处理方法包括如下步骤：在所述进样器(1)的进液口中注入待测样品的萃取溶液，在萃取单元(3)中承装待测样品，恒流泵将待测样品的萃取溶液推送入萃取单元(3)，经过萃取单元(3)萃取后进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪(6)。9.一种待测样品的处理方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，所述处理方法包括如下步骤：在所述进样器(1)的进液口中注入待测样品与萃取溶液，恒流泵将待测样品的萃取溶液推送入萃取单元(3)，经过萃取单元(3)将不溶于萃取溶液的物质过滤后进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪(6)。10.一种待测样品的处理方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一所述的高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，所述处理方法包括如下步骤：在所述进样器(1)的进液口中注入反应溶液，在萃取单元(3)中承装反应物，恒流泵将待反应溶液推送入萃取单元(3)，在萃取单元(3)经过反应后得到的待测样品进入电离单元，电离单元将待测样品电离后通入质谱仪(6)。

技术总结
本发明公开了一种高通量原位过滤式电喷雾离子源装置，包括：进样器：进样器的入液口与恒流泵的输出端相连接；萃取单元：萃取单元与进样器的出液口相连接；电离单元：电离单元的进液口与萃取单元的出液口相连接，电离单元的离子喷雾出口与质谱仪相连接，本发明还公开了待测样品的处理方法，与现有技术相比，本发明设置进样器、萃取单元和电离单元，不仅促进溶液离子化效率，同时通过设置萃取单元，能通过实际样品的过滤、萃取实现原位分离，提高待测样品检测纯度，提高信号检测强度，对于分析样品前处理过程极大简化，保证了待测样品物质检测的实时性，或者通过萃取单元发生化学反应得到待测样品，满足了现场取样现场分析简单的前处理的需求。处理的需求。处理的需求。


技术研发人员：李哲 邱朝辉 徐福兴 王伟民 丁传凡
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/9