[发明专利]一种具有微小死体积的电喷雾离子化质谱接口装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种具有微小死体积的电喷雾离子化质谱接口装置及其使用方法，该接口装置包括分析毛细管、鞘流毛细管、连接鞘流溶液的储液容器与鞘流毛细管的鞘流连接管、用于将分析毛细管和鞘流毛细管组装成套管结构的连接组件和用于给电喷雾供电的电极。该接口装置采用了加工薄壁分析毛细管、小出口内径鞘流毛细管、薄层鞘液表面流等设计，可以大幅减小接口死体积，保证样品的分离效率，同时提高了接口装置的使用寿命。

技术领域：

本发明涉及的领域为分析化学中的质谱分析领域，特别是涉及一种具有微小死体积的电喷雾离子化质谱接口及其使用方法。

背景技术：

质谱分析技术在当前分析化学领域的发展中起着越来越重要的作用。与毛细管电泳或液相色谱等高分辨分离系统联用的电喷雾离子化质谱系统在对含蛋白质、多肽、核酸、小分子物质的复杂样品分析中有着独特的优势。上述分离分析系统与电喷雾质谱系统的接口结构和特性会显著影响联用系统的分析性能。首先，减小接口的死体积能降低样品在分离后的稀释效应，减少分离效率的损失。其次，接口喷口的大小与样品离子化效率紧密相关，越小的喷口能得到更高的雾化和离子化效率，从而有利于提高系统的检测灵敏度。最后，接口的使用寿命也受接口结构的直接影响，接口的结构决定着它的操作方式，合理的结构可以防止接口中的杂质堵塞及避免操作不当引起接口损坏。

目前，电喷雾离子化质谱接口的加工技术主要包括基于微流控芯片加工技术和毛细管的加工技术，分别在芯片上加工微通道或利用熔融石英毛细管内通道作为分离分析通道，并结合鞘流辅助、金属镀层、纳米孔电荷通道等加电方法对样品进行分离分析和电喷雾离子化，从而完成分析过程，上述技术广泛应用于蛋白质组学和代谢组学等研究领域。

基于毛细管的电喷雾离子化质谱接口，相比于基于微流控芯片的接口系统，加工方法成本更低，加工难度更小，操作更简单方便。目前，基于毛细管的电喷雾离子化质谱接口多采用同轴鞘流结构，利用两根毛细管分别完成分离分析和鞘流辅助电喷雾离子化。一般通过匹配毛细管内外径尺寸，将分析毛细管插入另一根特殊的鞘流管当中，形成电喷雾离子化质谱接口。两根毛细管的耦合主要采用两种方法：一种是采用特制的不锈钢套管作为鞘流管，套管尖端制成锥形斜口，将石英毛细管作为分析毛细管套于不锈钢套管内，分析毛细管外端接触于不锈钢套管内壁。另一种是采用玻璃管，拉制成具有尖端喷口的锥形管，套于分析毛细管外，分析毛细管外端也与玻璃管内壁相接触。这类基于毛细管的电喷雾离子化质谱接口具有制作简单、方便，成本低等优点，但是也存在着一些明显的局限性。例如，这类接口中分析毛细管的出口与鞘流套管出口之间有一定的空间，该空间形成的死体积会导致样品在分离后又在此扩散，引起分离效率的降低。其次，鞘流套管内溶液聚焦在鞘流套管尖端内，也会容易造成管口的堵塞，使得电喷雾停止，实验中断。此外，分析毛细管外径大于鞘流套管的内径，在接口安装和使用过程中容易导致分析毛细管与鞘流套管之间的碰撞，从而损坏分析毛细管或者鞘流套管，降低接口的使用寿命。虽有报导采用较大内径鞘流套管解决管口堵塞和使用寿命的问题，但这种方法接口的死体积仍然较大，使得样品的分离效率及检测灵敏度都会降低。

发明内容：

本发明提供了一种具有微小死体积的电喷雾离子化质谱接口装置，利用加工薄壁分析毛细管、小出口内径鞘流毛细管、薄层鞘液表面流等设计，大幅减小接口死体积，保证样品的分离效率，同时提高接口装置的使用寿命。

本发明的优点主要在于：(1)将鞘流型电喷雾离子化质谱接口的死体积降低至最低限度，保证了分析系统的高分离效率，有利于提高毛细管电泳-质谱或液相色谱-质谱联用系统的分离效率；(2)分析毛细管出口端可缩进鞘流毛细管出口端，保护管尖，同时便于排出鞘流中堵塞的杂质，延长接口工作时间；(3)分析毛细管出口端外径小于鞘流毛细管出口端内径，避免接口安装和使用过程中两根毛细管之间的碰撞损伤，提高接口的使用寿命；(4)采用该接口的分析系统适用于组成复杂、样品量少、待测物含量低、需要高分辨分离分析的场合，如蛋白质组学或代谢组学的研究等。

本发明采用的具体技术方案是：所述具有微小死体积的电喷雾离子化质谱的接口装置由五个基本部分组成，包括：