萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置制造方法
【專利摘要】一種萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，由初級帶電粒子發(fā)生器、萃取液輸送器、凝聚態(tài)樣品承載器、凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器、各部分支撐體及其與質(zhì)譜儀器的聯(lián)接接口組合而成。通過萃取劑來萃取凝聚態(tài)樣品，并將萃取液霧化成樣品萃取物氣溶膠，初級帶電粒子發(fā)生器產(chǎn)生的帶電試劑粒子進入到離子源空間，初級帶電試劑粒子與樣品萃取物氣溶膠在離子源空間中發(fā)生碰撞，實現(xiàn)目標分析物分子的離子化，離子化的樣品分子通過質(zhì)譜儀入口進入質(zhì)譜儀進行分析與檢測。本實用新型特別適合在不需要樣品粉碎、研磨、勻漿、分離等預處理手段的前提下直接獲取固體、膠體、粉末、非均相液態(tài)混合物、植物組織、動物組織等凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)帶電粒子。
【專利說明】萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置。
【背景技術】
[0002]凝聚態(tài)樣品的原位質(zhì)譜分析在分析化學、物理化學、生物化學等領域都具有巨大的挑戰(zhàn)性，樣品中大量復雜基體物質(zhì)的干擾對現(xiàn)有分析手段的速度、靈敏度、選擇性都造成很大的影響，甚至無法滿足對復雜基體中目標物質(zhì)的分析要求。近十年來新興起來的質(zhì)譜分析技術對復雜基體的分析已經(jīng)在自然科學的各個領域得到運用與發(fā)展，如質(zhì)譜分析法對痕量有毒化學物質(zhì)的檢測、對生命大分子形態(tài)和結構的解析具有其獨特的優(yōu)勢。質(zhì)譜法具有特異性好、靈敏度高、快速、高通量、耗樣品量少的特點，因此，質(zhì)譜技術的開發(fā)與應用是當今科學所研究的一個重要的課題。
[0003]質(zhì)譜儀僅對帶電粒子產(chǎn)生響應，中性分子只有轉變成帶一定電荷的離子才能被質(zhì)譜儀檢測到。在質(zhì)譜技術開發(fā)與研究中，離子源作為質(zhì)譜分析的核心部件，對質(zhì)譜分析的發(fā)展起到了決定性的作用。在不會破壞目標分析物分子的前提下，如何將復雜基體樣品中的目標分子高效、快速、高通量地離子化，是一個亟待解決的難題。
[0004]傳統(tǒng)質(zhì)譜電離技術對復雜樣品的處理一般需要復雜耗時的樣品預處理過程，復雜基體樣品要經(jīng)過粉碎、研磨、勻漿、分離、提取、純化等預處理，得到除去復雜基體的目標分析物純化樣品才能進行質(zhì)譜分析。這些繁瑣、耗時的樣品預處理過程無疑不符合當今對快速、在線、高通量分析方法的要求。此外，多次的提取與不同化學試劑的處理，對目標分析物產(chǎn)生了破壞與污染，特別是一些生物活性大分子在預處理過程中的破壞與失活都是無法避免的。
[0005]在無需復雜樣品預處理的前提下，實現(xiàn)復雜基體樣品中目標物的分析的電離技術已經(jīng)有了快速的發(fā)展，國內(nèi)外科研工作者在該方向研究開發(fā)出了一系列的離子化源。電噴霧解吸電離(DESI)、常壓基質(zhì)輔助激光解吸電離(APMALDI)、電噴霧萃取電離(EESI)、表面解吸常壓化學電離(DAPCI)等一系列常壓離子化技術對復雜樣品的直接快速分析已經(jīng)取得了豐富的科研成果。但上述所列舉的離子化方法具有各自缺點，一個最顯著的不足就是，這些離子化技術只能對樣品的表面進行分析，在不進行任何樣品預處理的前提下對凝聚態(tài)樣品的內(nèi)部無法進行有效的分析。因此，在無需對復雜樣品進行預處理的前提下，找到一種軟電離技術，特別是依賴于簡單的實驗裝置就能實現(xiàn)對復雜凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的快速質(zhì)譜分析技術具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就是提供一種在不需要樣品粉碎、研磨、勻漿、分離等預處理手段的前提下，直接獲取固體、膠體、粉末、非均相液態(tài)混合物、植物組織、動物組織等凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)帶電粒子的萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，該裝置與質(zhì)譜儀器聯(lián)接能夠?qū)崿F(xiàn)對凝聚態(tài)樣品內(nèi)部化學物質(zhì)的快速質(zhì)譜分析。[0007]本實用新型的萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，包括樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道和初級帶電試劑粒子產(chǎn)生通道，樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道、初級帶電粒子產(chǎn)生通道均與質(zhì)譜儀器離子入口成夾角安裝，三者處于同一平面上，樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道與初級帶電粒子產(chǎn)生通道的夾角為30-120度，質(zhì)譜儀器離子入口處于兩個通道的中軸線上，其與樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道端口、初級帶電粒子產(chǎn)生通道端口水平距離是5-15_。
[0008]樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道的構成:萃取液輸送器通過輸入連接管(石英毛細管或PEEK管)與凝聚態(tài)樣品承載器相連，凝聚態(tài)樣品承載器的另一端通過輸出連接管與凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器相連，凝聚態(tài)樣品放置在凝聚態(tài)樣品承載器中，凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器上設有載氣入口。
[0009]初級帶電粒子產(chǎn)生通道由初級帶電粒子發(fā)生器構成。
[0010]所述萃取液輸送器為注射器，注射泵、色譜泵等的任意一種或多種任意組成；輸送液體的方式是利用色譜儀或注射泵控制將萃取液以一定的流速注入到凝聚態(tài)樣品承載器中的樣品內(nèi)部。萃取劑在液體壓力下通過樣品，將凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)萃取出來得到凝聚態(tài)樣品萃取液。萃取液輸送器中的萃取液的組成和極性可以人為的選擇與控制，針對不同性質(zhì)的凝聚態(tài)樣品，選取相應的萃取液，從而萃取分離得到目標化學物質(zhì)。凝聚態(tài)樣品承載器同時也充當樣品萃取器，凝聚態(tài)樣品就是在凝聚態(tài)樣品承載器的管腔中被注入的萃取液萃取的。凝聚態(tài)樣品萃取液通過管道承接部件輸送到凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器中，凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器將萃取液霧化，得到樣品萃取物氣溶膠，樣品萃取物氣溶膠進入到離子源空間中。
[0011]初級帶電粒子發(fā)生器可以是由各種簡單的帶電粒子產(chǎn)生器構成，產(chǎn)生帶電粒子的形式可以為電噴霧、電暈放電、等離子體等，初級帶電粒子發(fā)生器產(chǎn)生大量的初級帶電試劑粒子，并進入到離子源空間中。
[0012]在氣流、電場的作用下，進入到離子源空間中的樣品萃取物氣溶膠和初級帶電試劑粒子發(fā)生碰撞，初級帶電試劑粒子將電荷傳遞給目標分析物分子而使目標分析物分子帶上電荷(離子化)。離子源空間中的帶電目標分析物分子在電場和氣流的輔助作用下通過質(zhì)譜儀器入口進入質(zhì)譜儀進行后續(xù)的定性結構分析和定量測量。
[0013]本實用新型的萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，應用領域廣泛，突破了當前質(zhì)譜離子化技術只能分析復雜基體凝聚態(tài)樣品表面的技術瓶頸，深入到分析凝聚態(tài)樣品的內(nèi)部化學物質(zhì)；萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)裝置與直接引入質(zhì)譜儀器連接進行后續(xù)的定性結構分析和定量測量，對復雜基體凝聚態(tài)樣品的分析具有高通量、特異性強、靈敏度高的特點，可以實現(xiàn)對復雜基體凝聚態(tài)樣品的直接快速分析，本裝置是一種適用性廣、裝置結構簡單、離子化效率高、制造成本低的質(zhì)譜分析離子化裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2為以電噴霧作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道圖；
[0016]圖3為以低溫等離子體作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道圖；
[0017]圖4為以微波等離子體作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道圖；
[0018]圖5為以介質(zhì)阻擋放電作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道圖；[0019]圖6為以電暈放電作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道圖；
[0020]圖7為在正離子模式下大蒜的質(zhì)譜指紋譜圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，一種萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，包括萃取液輸送器1、輸入連接管2、進密閉螺塞3、凝聚態(tài)樣品承載器4、凝聚態(tài)樣品5、出密閉螺塞6、輸出連接管
7、載氣入口 8、凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9、離子源空間10、質(zhì)譜儀器離子入口接口 11、電粒子輸出連接管12、初級帶電粒子發(fā)生器13、高電壓接口 14，萃取液輸送器I通過輸入連接管2與凝聚態(tài)樣品承載器4相連，凝聚態(tài)樣品5填充在凝聚態(tài)樣品承載器4的內(nèi)管腔中，輸入連接管2穿過進密閉螺塞3伸入到凝聚態(tài)樣品承載器4的內(nèi)管腔中并插入到凝聚態(tài)樣品5的內(nèi)部，輸出連接管道7穿過出密閉螺塞6與凝聚態(tài)樣品承載器4連接，輸出連接管道7的另一端與凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9相連，輸出連接管道7直接將樣品萃取液導入到凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9中，載氣通過載氣入口 8引入到凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9中，氣體輔助使樣品萃取液霧化。
[0022]凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9、初級帶電粒子發(fā)生器13、質(zhì)譜儀器離子入口接口 11三者在承接部件的支撐下以，三者處于同一平面上，凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9與初級帶電粒子發(fā)生器13的夾角為30-120度，質(zhì)譜儀器離子入口接口 11處于兩者的中軸線上，其與樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道端口、初級帶電粒子產(chǎn)生通道端口水平距離是5-15_，在質(zhì)譜儀器離子入口接口 11前形成離子源空間10 (萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)裝置示意圖中虛線部分，水平距離是5-15_)，凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9產(chǎn)生的樣品萃取物氣溶膠和初級帶電粒子發(fā)生器13產(chǎn)生的初級帶電試劑粒子在電場與氣流的作用下進入到離子源空間10。進入到離子源空間10中的樣品萃取物氣溶膠和初級帶電試劑粒子發(fā)生碰撞，初級帶電試劑粒子將電荷傳遞給目標分析物分子而使目標分析物分子帶上電荷(離子化)。離子源空間中的帶電目標分析物分子通過質(zhì)譜儀器入口接口 11進入質(zhì)譜儀進行后續(xù)的定性結構分析和定量測量。
[0023]下面對由電粒子輸出連接管12、初級帶電粒子發(fā)生器13、高電壓接口 14這三個結構組成的初級帶電粒子產(chǎn)生通道的進行詳細的說明。
[0024]圖2所示的初級帶電粒子產(chǎn)生通道為電噴霧發(fā)生器，產(chǎn)生電噴霧的結構包括:萃取劑注入管15、高電壓輸入接口 16、氣體噴管17。
[0025]圖3所示的初級帶電粒子產(chǎn)生通道為低溫等離子體發(fā)生器，產(chǎn)生等離子體的結構包括:接地電極18、氣體導入管19、絕緣管20、電極21、高頻交流電輸入接口 22。
[0026]圖4所示的初級帶電粒子產(chǎn)生通道為微波激發(fā)等離子體發(fā)生器，產(chǎn)生等離子體的結構包括:載氣導入管23、工作氣導入管24、金屬外管25、微波接口 26。
[0027]圖5所示的初級帶電粒子產(chǎn)生通道為介質(zhì)阻當放電，產(chǎn)生帶電粒子的結構包括:針尖電極27、載氣管28、環(huán)形金屬圈29、交流電壓輸入接口 30、接地線31。
[0028]圖6所示的初級帶電粒子產(chǎn)生通道為電暈放電，產(chǎn)生帶電粒子的結構包括:絕緣套管33、高電壓輸入接口 32、放電金屬針34。
[0029]實施例1:
[0030]以新鮮大蒜樣品為例來說明萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置與質(zhì)譜儀聯(lián)用來分析大蒜組織中的化學物質(zhì)的操作步驟:
[0031]1、利用支撐與承接部件(如鐵架臺、金屬固定螺圈、石英毛細管、PEEK管等)將萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)裝置搭好；
[0032]2、在萃取液輸送器I (如注射器，注射泵、色譜泵等)中加入一定量合適的萃取液，如環(huán)己烷、甲醇、水、甲醇水混合液等，本實驗以甲醇為萃取液，設置流速為0.002-0.010mL/min，萃取液輸送器I通過輸入連接管2 (PEEK管)與凝聚態(tài)樣品承載器4連接。將大蒜樣品填充到凝聚態(tài)樣品承載器4的管腔中，并利用進密閉螺塞3、出密閉螺塞6將輸入連接管2、輸出連接管7鎖住卡緊，這樣大蒜樣品就固定密封在凝聚態(tài)樣品承載器4的管腔中。以N2作為載氣，控制載氣壓力0.6-1.0 Mpa并通過PEEK管導入到載氣入口 8中，載氣進入到凝聚態(tài)萃取液霧化器9中。在載氣流的輔助下，進入到凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器9的凝聚態(tài)樣品萃取液發(fā)生霧化，形成樣品萃取物氣溶膠進入到離子源空間10中。
[0033]3、本實驗中初級帶電粒子發(fā)生器13為電噴霧(結構如圖2所示)，電噴霧載氣載力為0.5 Mpa，以甲醇為初級電噴霧試劑。用注射泵以0.002-0.010 mL/min的流速將電噴霧試劑推入到電噴霧發(fā)生器中，在高電壓接口處加上+4.5kV的高電壓，這樣在氣體噴管的管口處產(chǎn)生帶電粒子(液滴)。初級帶電粒子發(fā)生器13產(chǎn)生大量的初級帶電試劑粒子，并進入到離子源空間10中。
[0034]4、在氣流、電場的作用下，進入到離子源空間10中的樣品萃取物氣溶膠和初級帶電試劑粒子發(fā)生碰撞，初級帶電試劑粒子將電荷傳遞給目標分析物分子而使目標分析物分子帶上電荷(離子化)。離子源空間10中的帶電目標分析物分子在電場和氣流的輔助作用下通過質(zhì)譜儀器離子入口接口 11進入質(zhì)譜儀(LTQ-MS)進行后續(xù)的定性結構分析和定量測量。
[0035]5、質(zhì)譜條件:設置LTQ-MS為正離子檢測模式，離子傳輸管溫度150°C，電離電壓+5kV，質(zhì)譜儀器的質(zhì)量掃描范圍50-1000 Da，其他質(zhì)譜參數(shù)由LTQ-MS系統(tǒng)自動優(yōu)化。
[0036]在優(yōu)化后的質(zhì)譜條件下對大蒜樣品進行直接質(zhì)譜分析，得到大蒜樣品的指紋譜圖(圖7)。由圖7可知，萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)裝置可以很好地將大蒜組織中的化學成分萃取出來并離子化，得到大蒜樣品內(nèi)部豐富的分子信息，如180和《/2 185分別為蒜素與NH4+和Na+結合的信號。
[0037]實施例2:
[0038]以上實驗結果是用電噴霧作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道，下面分別介紹以等離子體、電暈放電作為初級帶電粒子產(chǎn)生通道的實際操作。參照實施例一搭建樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道，根據(jù)不同的初級帶電粒子產(chǎn)生方式(等離子體、電暈放電)搭建不同形式的初級帶電粒子通道。
[0039]如圖3所示，以低溫等離子體作為初級帶電粒子通道，低溫等離子體的產(chǎn)生主要是靠交流電壓(3 kVpp, 2.5 kHz, 1W)將導入的氣體受激發(fā)成為帶電的氣體分子；如圖4所示，以微波激發(fā)等離子體作為初級帶電粒子通道，輸入一定的微波能量(微波功率為10W)將導入的氣體激發(fā)電離；如圖5所示，以介質(zhì)阻擋放電作為初級帶電粒子通道，介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生帶電氣體是依靠加在環(huán)形金屬圈中的高頻交流電壓將能量加到導入的氣體分子上，使氣體分子帶上電荷；如圖6所示，以電暈放電的形式作為初級帶電粒子通道，在放電金屬針上加上3-5 kV的直流電壓，放電金屬針的針尖在高電壓的作用下發(fā)生放電現(xiàn)象，放電金屬針與樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生的氣態(tài)樣品接觸，使樣品分子發(fā)生電離，帶上電荷。由初級帶電粒子通道產(chǎn)生的帶電試劑分子，進入離子源空間與樣品萃取物氣溶膠發(fā)生碰撞，使樣品萃取物分子帶上電荷，并進入到質(zhì)譜儀器進行檢測。
【權利要求】
1.一種萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，包括樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道和初級帶電試劑粒子產(chǎn)生通道，其特征在于:樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道、初級帶電粒子產(chǎn)生通道均與質(zhì)譜儀器離子入口成夾角安裝，三者處于同一平面上，樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道與初級帶電粒子產(chǎn)生通道的夾角為30-120度，質(zhì)譜儀器離子入口處于兩個通道的中軸線上，其與樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道端口、初級帶電粒子產(chǎn)生通道端口水平距離是5-15_，樣品萃取物氣溶膠產(chǎn)生通道的構成:萃取液輸送器(I)通過輸入連接管(2)與凝聚態(tài)樣品承載器(4)相連，凝聚態(tài)樣品承載器(4)的另一端通過輸出連接管(7)與凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器(9)相連，凝聚態(tài)樣品(5)放置在凝聚態(tài)樣品承載器(4)中，凝聚態(tài)樣品萃取液霧化器(9)上設有載氣入口(8)，初級帶電粒子產(chǎn)生通道由初級帶電粒子發(fā)生器構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，其特征在于: 輸入連接管(2)穿過進密閉螺塞(3)伸入到凝聚態(tài)樣品承載器(4)的內(nèi)管腔中并插入到凝聚態(tài)樣品(5)的內(nèi)部，輸出連接管道(7)穿過出密閉螺塞(6)與凝聚態(tài)樣品承載器(4)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的萃取電離凝聚態(tài)樣品內(nèi)部物質(zhì)的裝置，其特征在于:所述萃取液輸送器(I)為注射器，注射泵、色譜泵中的任意一種或多種任意組成。
【文檔編號】G01N1/34GK203551362SQ201320700075
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】陳煥文, 張華 , 王姜, 朱亮, 粱鉅超, 陳林飛 申請人:東華理工大學