專利名稱：用于增強(qiáng)離子產(chǎn)生的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及質(zhì)譜分析領(lǐng)域，更具體地涉及一種提供加熱氣流以在大氣壓基質(zhì)輔助激光解析/電離(AP-MALDI)質(zhì)譜分析儀中增強(qiáng)分析物離子的離子增強(qiáng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大多數(shù)復(fù)雜的生化靶需要應(yīng)用互補(bǔ)多維分析工具和方法以補(bǔ)償靶和基質(zhì)的干涉。正確的分析和分離對(duì)于獲得可靠的關(guān)于靶的定性和定量的信息是很重要的。在這方面，已經(jīng)廣泛地采用質(zhì)譜分析儀作為探測(cè)用于各種分離方法的探測(cè)器。然而，直到最近，大多數(shù)光譜方法所提供的碎裂過(guò)程圖案對(duì)于快速而有效的分析過(guò)于復(fù)雜。采用大氣壓電離(API)和基質(zhì)輔助激光解析電離(MALDI)已經(jīng)充分地提高了結(jié)果。例如，這些方法提供了用于分析各種揮發(fā)性和非揮發(fā)性化合物的極大簡(jiǎn)化的碎裂過(guò)程圖案和高靈敏度。該技術(shù)也已經(jīng)在包括肽、蛋白質(zhì)、碳水化合物、低聚糖、天然產(chǎn)品、陽(yáng)離子性藥物、有機(jī)砷化合物、環(huán)葡聚糖、紫杉醇、紫杉醇衍生物、金屬卟啉、卟啉、干酪根、環(huán)硅氧烷、芳香族聚酯樹枝狀聚合物、寡脫氧核苷酸、多環(huán)芳烴、聚合物和類脂物的廣泛的化合物上取得了成功。
根據(jù)MALDI的電離方法，分析物和基質(zhì)被置于金屬探測(cè)棒或靶襯底襯底上。隨著溶劑蒸發(fā)，分析物和基質(zhì)從溶液中共同沉淀從而在靶襯底上的基質(zhì)里形成分析物的固溶體。然后共同沉淀物用短激光脈沖照射，通過(guò)電子激發(fā)或基質(zhì)分子的分子振動(dòng)在共同沉淀物中引起大量的能量累積。基質(zhì)通過(guò)解析耗散能量，將分析物帶入氣相。在這解析過(guò)程中，通過(guò)光激勵(lì)的基質(zhì)和分析物之間的電荷轉(zhuǎn)移而形成離子。
通常，MALDI的電離技術(shù)使用飛行時(shí)間分析儀來(lái)進(jìn)行，當(dāng)然其他質(zhì)譜分析儀例如離子阱、離子回旋共振質(zhì)譜分析儀和四極飛行時(shí)間也可以采用。然而，這些分析儀必須在高真空下操作，而這在其它事情中會(huì)限制靶的生產(chǎn)量，減少解析量、俘獲效率以及使得進(jìn)行測(cè)試靶變得更加困難并且更加昂貴。
為了克服MALDI中上述的缺點(diǎn)，研制了一種稱為AP-MALDI的技術(shù)。該技術(shù)采用了MALDI的電離技術(shù)，但卻在大氣壓下。MALDI和AP-MALDI電離技術(shù)有許多共同之處。例如，兩者的技術(shù)都基于固態(tài)靶材料的脈沖激光束解析/電離從而導(dǎo)致氣相分析物分子離子產(chǎn)生的過(guò)程上。然而，AP-MALDI電離技術(shù)不依賴于在電離室和質(zhì)譜分析儀之間壓力差來(lái)引導(dǎo)離子流進(jìn)入質(zhì)譜分析儀的進(jìn)料口。
AP-MALDI能提供在阿托摩爾(attamole)的范圍內(nèi)從靶尺寸至106道爾頓的分子質(zhì)量的探測(cè)。此外，由于大批蛋白質(zhì)、肽或其它化合物正被這些儀器處理和分析，靈敏度的級(jí)別變得更加重要。為了努力提高靈敏度，已經(jīng)對(duì)MALDI質(zhì)譜分析儀已經(jīng)進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)和儀器的變化。然而，增加零件和部件也就增加儀器的成本。此外，嘗試通過(guò)改變與靶混合的分析物基質(zhì)來(lái)提高靈敏度。然而，這些增加和變化在靈敏度上提高有限并且增加了成本。最近，已經(jīng)研究和評(píng)估關(guān)于熱量的定性和定量對(duì)AP-MALDI的性能的影響。具體地，相信未加熱的(室溫)AP-MALDI源的性能由于在分析物離子中產(chǎn)生的大而變化的簇群而很差。這些大簇群在大氣壓下通過(guò)碰撞形成并穩(wěn)定下來(lái)。已經(jīng)研究了不同AP-MALDI基質(zhì)到不同程度的熱的效果。具體地，研究集中在加熱源附近的轉(zhuǎn)移毛細(xì)管。這些研究顯示在整個(gè)儀器的靈敏度上有一些有限的改進(jìn)。該技術(shù)的不足是該系統(tǒng)的加熱和導(dǎo)熱受到毛細(xì)管中所用材料的限制。而且，AP-MALDI源的靈敏度已經(jīng)被許多因素包括靶的幾何形狀以及其相對(duì)于毛細(xì)管的位置、在靶表面上激光束能量密度、及系統(tǒng)的總的流體動(dòng)力性限制。
因而，為了提高和有效的離子增強(qiáng)，需要提高AP-MALDI質(zhì)譜分析儀的靈敏度和效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及使用質(zhì)譜分析儀的裝置和方法。本發(fā)明提供離子增強(qiáng)系統(tǒng)用于提供加熱氣流以增強(qiáng)由基于基質(zhì)的離子源產(chǎn)生并被探測(cè)器探測(cè)的分析物離子。本發(fā)明的質(zhì)譜分析儀提供用于產(chǎn)生分析物離子的基于基質(zhì)的離子源、位于基于基質(zhì)的離子源下游的用于探測(cè)已增強(qiáng)的分析物離子的離子探測(cè)器、夾在離子源和離子探測(cè)器之間用于增強(qiáng)分析物離子的離子增強(qiáng)系統(tǒng)、以及與離子增強(qiáng)系統(tǒng)相鄰或與之成一體的用于將已增強(qiáng)的分析物離子從離子增強(qiáng)系統(tǒng)輸送至探測(cè)器的離子傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明的方法包括從基于基質(zhì)的離子源產(chǎn)生分析物離子、用離子增強(qiáng)系統(tǒng)增強(qiáng)分析物離子、以及使用探測(cè)器探測(cè)已增強(qiáng)的離子。


參照下列附圖，本發(fā)明詳細(xì)地說(shuō)明如下圖1示出質(zhì)譜分析儀的總體方框圖；圖2示出本發(fā)明的第一實(shí)施例；圖3示出本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖4示出本發(fā)明第一實(shí)施例的透視圖；圖5示出本發(fā)明第一實(shí)施例的分解視圖；圖6示出本發(fā)明第一實(shí)施例的橫截面視圖；圖7示出本裝置的橫截面視圖；圖8示出本發(fā)明第一實(shí)施例的橫截面視圖并示出如何操作本發(fā)明的方法；圖9示出一非母托摩爾(femto molar)的肽混合物而沒(méi)有本發(fā)明供給熱量的效果；圖10示出一非母托摩爾的肽混合物在本發(fā)明對(duì)電離區(qū)域內(nèi)鄰近采集管的由離子源產(chǎn)生的分析物離子提供熱量的效果；圖11示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；具體實(shí)施方式
在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明之前，必須注意，如本說(shuō)明書和所附的權(quán)利要求所使用的，單數(shù)形式的“一”包括多個(gè)涉及的對(duì)象，除非上下文明確地指示了其它方面。因而，例如參照“管道”包括多于一個(gè)管道。參照“一基質(zhì)”包括多于一個(gè)“基質(zhì)”或“基質(zhì)”混合物。在說(shuō)明和要求的本發(fā)明中，下列的技術(shù)術(shù)語(yǔ)將根據(jù)下列闡述的定義使用。
術(shù)語(yǔ)“鄰近”意思是附近、接近或毗連。鄰近的東西也可以與另一個(gè)部件接觸、包圍其它部件、與其它部件間隔開或包括其它部件的一部分。例如，與管道鄰近的毛細(xì)管可以與管道接近而間隔開，可以接觸管道，可以包圍管道或被管道包圍，可以容納管道或被管道所容納，可以毗鄰管道或可以靠近管道。
術(shù)語(yǔ)“管道”或“加熱管道”是指任何套筒、輸送裝置、分配器、噴嘴、軟管、導(dǎo)管、盤子(plate)、吸管、端口、連接管、管子、耦合管、容器、殼體以及可用來(lái)將加熱氣體或氣流引向空間限定區(qū)域例如電離區(qū)域的結(jié)構(gòu)或裝置。具體地，“管道”可以設(shè)計(jì)成包圍接納來(lái)自離子源的分析物離子的毛細(xì)管或毛細(xì)管的部分。然而，該術(shù)語(yǔ)應(yīng)該作廣義的解釋成還包括任何可以被定位朝向離子區(qū)域并可以向處于氣相和/或電離區(qū)域的離子提供加熱氣流，或者提供加熱氣流到處于氣相和/或電離區(qū)域的離子中的裝置或設(shè)備。例如，該術(shù)語(yǔ)還可以包括帶有將氣流引向電離區(qū)域的孔的凹型板或凸型板。
術(shù)語(yǔ)“增強(qiáng)”是指任何外在的使得物質(zhì)更易于特征化或識(shí)別的物理刺激例如熱、能量、光或溫度的變化等。例如，加熱氣體可被用于“增強(qiáng)”離子。離子增加其動(dòng)能、勢(shì)能或運(yùn)動(dòng)從而被破簇或蒸發(fā)。處于這種狀態(tài)的離子更容易被質(zhì)譜分析儀探測(cè)。應(yīng)該注意當(dāng)離子被增強(qiáng)時(shí)，由于更多數(shù)量的分析物離子通過(guò)采集管取樣并帶至質(zhì)譜分析儀或探測(cè)器，因此增加了探測(cè)到的離子數(shù)量。
術(shù)語(yǔ)“離子源”或“源”是指任何產(chǎn)生分析物離子的源。離子源可以包括除了AP-MALDI離子源的其它源，例如電子沖擊(以下稱為EI)、化學(xué)電離(CI)和其它現(xiàn)有技術(shù)公知的離子源。術(shù)語(yǔ)“離子源”是指激光、靶襯底及在靶襯底上欲被電離的靶。在AP-MALDI中的靶襯底可包括用于靶沉積的柵格。在該柵格上靶之間的間距約為1-10毫米。大約0.5至2微升沉積在柵格上每一位置處。
術(shù)語(yǔ)“電離區(qū)域”是指在離子源和采集管之間的區(qū)域。具體地，該術(shù)語(yǔ)是指由位于該區(qū)域的離子源產(chǎn)生的還未引入采集管的分析物離子。該術(shù)語(yǔ)應(yīng)該廣義地理解為包括在靶支撐內(nèi)、上、附近或周圍的離子以及在靶支撐和采集管之上方和周圍的處于加熱氣相的離子。AP-MALDI的電離區(qū)域從離子源(靶襯底)至采集管的距離約為1-5毫米(或1-5立方毫米體積)。從靶襯底至管道的距離對(duì)允許充足的氣體從管道流向靶和靶襯底是重要的。例如，如果管道離靶或靶襯底太近，那么當(dāng)施加電壓時(shí)會(huì)發(fā)生電弧。如果距離太遠(yuǎn)，則沒(méi)有高效的離子采集。
術(shù)語(yǔ)“離子增強(qiáng)系統(tǒng)”是指任何用來(lái)增強(qiáng)分析物離子的裝置、設(shè)備或部件。該術(shù)語(yǔ)不包括直接加熱毛細(xì)管以向離子流提供傳導(dǎo)熱。例如，“離子增強(qiáng)系統(tǒng)”包括管道和氣源。離子增強(qiáng)系統(tǒng)也可包括現(xiàn)有技術(shù)公知的其它裝置例如激光、紅外線裝置、紫外線源或其它可以將熱量或能量施加在被釋放進(jìn)離子區(qū)域或處于氣相的離子的類似類型的裝置。
術(shù)語(yǔ)“離子輸送系統(tǒng)”是指任何有助于分析物離子從一位置輸送、運(yùn)動(dòng)或分配至另一位置的裝置、設(shè)備、機(jī)器、部件、毛細(xì)管。該術(shù)語(yǔ)以廣義地包括離子光學(xué)裝置、分離器、毛細(xì)管、傳導(dǎo)元件和管道。
術(shù)語(yǔ)“基于基質(zhì)”或“基于基質(zhì)的離子源”是指不需要使用干燥氣體、氣簾氣體或去溶劑化步驟。例如，一些系統(tǒng)需要使用該氣體去除與分析物混合的溶劑或共溶劑。這些系統(tǒng)通常使用揮發(fā)性液體以幫助形成更小的液滴。上述術(shù)語(yǔ)都適應(yīng)于樣品溶解于其中的非揮發(fā)性液體和固體材料。該術(shù)語(yǔ)包括使用共溶劑。共溶劑可以是揮發(fā)性的或非揮發(fā)性的，但是不能使最終基質(zhì)材料能夠在真空下蒸發(fā)。這種材料包括而不限定于間硝基苯甲芐(NBA)、丙三醇，三乙醇胺(TEA)、2，4-二戊基苯酚(dipentylphenol)、1，5-二硫蘇糖醇/二赤蘚糖醇(dierythritol)(魔彈)、2-硝基苯辛醚(NPOE)硫代甘油、煙酸、肉桂酸、2，5-二羥基苯甲酸(DHB)、3，5-二甲氧基-4-羥基肉桂酸(芥子酸(sinpinic acid))、a-氰基-4-羥基肉桂酸(CCA)、3-甲氧基-4-羥基肉桂酸(阿魏酸)、單硫代甘油、聚乙二醇、2-(4-羥基苯偶氮基)苯甲酸(HABA)、3，4-二羥基肉桂酸(咖啡酸)、2-氨基-4-甲基-5-硝基吡啶(nitropvridine)以及它們的共溶劑和衍生物。具體地，該術(shù)語(yǔ)是指MALDI、AP-MALDI、快速原子/離子轟擊(FAB)和其它不需要揮發(fā)性溶劑且可在高于、等于或低于大氣壓下操作的類似系統(tǒng)。
術(shù)語(yǔ)“氣流”、“氣”、或“被引導(dǎo)的氣體”是指在質(zhì)譜分析儀中任何沿限定的方向引導(dǎo)的氣體。該術(shù)語(yǔ)廣義地理解為包括可以通過(guò)管道或吹過(guò)管道的單原子、二原子、三原子和多原子分子。該術(shù)語(yǔ)還應(yīng)廣義地理解為包括混合物、不純混合物或污物。該術(shù)語(yǔ)包括惰性物質(zhì)和非惰性物質(zhì)。用于本發(fā)明的普通氣體可以包括但不限定于氨、二氧化碳、氦、氟、氬、氙、氮、空氣等。
術(shù)語(yǔ)“氣源”是指任何產(chǎn)生所需氣體或氣流的設(shè)備、機(jī)器、管道或裝置。氣源通常產(chǎn)生調(diào)節(jié)氣流，但這不是必需的。
術(shù)語(yǔ)“毛細(xì)管”或“采集管”應(yīng)當(dāng)同義并與現(xiàn)有技術(shù)中普通定義一致。術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)廣義地理解為包括可以接納離子的任何裝置、設(shè)備、管子、軟管或管道。
術(shù)語(yǔ)“探測(cè)器”是指可以探測(cè)離子的任何裝置、設(shè)備、機(jī)器、部件或系統(tǒng)。探測(cè)器可以包括或可以不包括硬件或軟件。在質(zhì)譜分析儀中普通探測(cè)器包括質(zhì)譜分析儀和/或與質(zhì)譜分析儀耦合。
“多個(gè)”是至少2個(gè)，例如2，3，4，6，8，10，12或大于12。短語(yǔ)“多個(gè)”和“若干”可以互換使用。多個(gè)管道或氣流分別至少包括第一管道或氣流和第二管道或氣流。
本發(fā)明參照

。附圖沒(méi)有按比例繪制，具體地，一些尺寸為了表現(xiàn)清楚而放大。
圖1示出質(zhì)譜分析儀總的方框圖。方框圖不是按比例而是按一般格式繪制，因?yàn)楸景l(fā)明可以使用各種不同類型的質(zhì)譜分析儀。本發(fā)明的質(zhì)譜分析儀1包括離子源3、離子增強(qiáng)系統(tǒng)2、離子輸送系統(tǒng)6以及探測(cè)器11。離子增強(qiáng)系統(tǒng)可插入離子源2和離子探測(cè)器11中間或可包括離子源3部分和/或離子輸送系統(tǒng)6部分。
離子源3可位于許多位置或部位處。此外，各種離子源可用于本發(fā)明。例如，現(xiàn)有技術(shù)中公知的EI、CI或其它離子源可用于本發(fā)明。
離子增強(qiáng)系統(tǒng)2可包括管道9和氣源7。離子增強(qiáng)系統(tǒng)2更詳細(xì)的細(xì)節(jié)在圖2-3中示出。離子增強(qiáng)系統(tǒng)2不應(yīng)該理解成僅僅限制在這兩種構(gòu)造或離子輸送系統(tǒng)6鄰近離子增強(qiáng)系統(tǒng)2并可包括采集管或任何離子光學(xué)裝置、管道或可以輸送分析物離子并且在現(xiàn)有技術(shù)中公知的裝置。
圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施例的橫截面視圖。視圖示出將本發(fā)明應(yīng)用到AP-MALDI質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)。為了簡(jiǎn)化，該圖示出帶有源殼體14的發(fā)明。使用源殼體14以包圍離子源和系統(tǒng)是可選擇的。某些零件、部件和系統(tǒng)可以或可以不處于真空。這些技術(shù)和結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公知。
離子源3包括激光4、偏轉(zhuǎn)器8和靶支撐10。將靶13施加到現(xiàn)有技術(shù)中公知的基質(zhì)材料的靶支撐10上。激光4提供激光束，偏轉(zhuǎn)器8將激光束向靶13偏轉(zhuǎn)，然后，靶13被電離，分析物離子作為離子流被釋放進(jìn)離子區(qū)域15。
離子區(qū)域15位于離子源3和采集管5之間。電離區(qū)域15包括位于離子源3和采集管5之間區(qū)域內(nèi)的空間和區(qū)域。該區(qū)域容納通過(guò)電離蒸發(fā)成氣相的樣品而產(chǎn)生的離子。該區(qū)域的大小和形狀可以調(diào)整，這取決于離子源3如何相對(duì)于采集管5布置。最重要的是，位于該區(qū)域的是靶13電離所產(chǎn)生的分析物離子。
采集管5位于離子源3的下游，可包括在現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種材料和設(shè)計(jì)。采集管5設(shè)計(jì)成接納和采集由離子源3產(chǎn)生并作為離子流釋放進(jìn)電離區(qū)域15的分析物離子。采集管5具有接納分析物離子并將其輸送至另一個(gè)毛細(xì)管或位置的孔和/或細(xì)長(zhǎng)孔12。在圖2中，采集管5與處于真空狀態(tài)且位于更下游位置的主毛細(xì)管18相連。采集管5可以通過(guò)可選擇的絕緣體17支承在適當(dāng)位置處。在現(xiàn)有技術(shù)中公知的其它結(jié)構(gòu)和裝置可以用來(lái)支承采集管5。
對(duì)于本發(fā)明重要的是管道9。管道9向電離區(qū)域15中的離子供給加熱氣體。加熱氣體與電離區(qū)域15中的分析物離子接觸以增強(qiáng)分折物離子并使他們更易于被探測(cè)器11(圖2中未示出)探測(cè)。這些離子包括以加熱氣相存在的離子。探測(cè)器11位于質(zhì)譜分析儀更下游的位置(參見圖1)。管道9可包括現(xiàn)有技術(shù)公知的各種材料和裝置。例如，管道9可包括套筒、輸送裝置、分配器、噴嘴、軟管、導(dǎo)管、盤子、吸管、端口、連接管，管子、耦合管、容器、殼體、用來(lái)將加熱氣體或氣流引向例如電離區(qū)域的空間或位置中的限定區(qū)域的結(jié)構(gòu)或裝置。對(duì)于本發(fā)明重要的是管道9被定位足夠接近靶13和靶支撐10，以便足夠數(shù)量的加熱氣體可以作用在電離區(qū)域15中的離子。
氣源7向管道9提供加熱氣體。氣源7可以包括任何數(shù)量的供應(yīng)加熱氣體的裝置。氣源在現(xiàn)有技術(shù)中公知并在其它地方說(shuō)明。氣源7可以是如圖2-3所示的單獨(dú)部件或可以與可操作連接采集管5、管道9和主毛細(xì)管18的耦合管(圖4所示)結(jié)合。氣源7可以向管道9提供大量的氣體。例如，諸如氮?dú)?、氬氣、氙氣、二氧化碳、空氣、氦氣等氣體可以用于本發(fā)明。氣體不必是惰性的，但應(yīng)該能夠攜帶足夠量的能量或熱量。在現(xiàn)有技術(shù)中公知的并且包含這些特性的其它氣體也可用于本發(fā)明。
圖3示出本發(fā)明第二實(shí)施例的橫截面視圖。管道9可以定位在將氣體引向電離區(qū)域15的任何數(shù)量的位置上。圖3具體地示出了以與采集管9分離的模式的管道9。對(duì)于本發(fā)明重要的是管道9能夠引導(dǎo)足夠的加熱氣體流，以增強(qiáng)位于電離區(qū)域15內(nèi)的分析物離子。管道9可以定位在距離靶13或靶支撐10約1-5毫米處。施加到靶13和靶支撐10的加熱氣體應(yīng)該在約60-150攝氏溫度范圍內(nèi)。氣流速率應(yīng)約為2-15升/分。
分子通常以與其通過(guò)離子采集管輸送相同的方向從靶支撐運(yùn)動(dòng)至離子采集管的入口。因而，為了公開的目的，本發(fā)明的離子源可以包括由離子采集管的縱向軸限定的離子運(yùn)動(dòng)軸線，即離子采集管包括離子運(yùn)動(dòng)所循的縱向軸。而且，為了公開目的，加熱氣流的軸線由提供加熱氣體的管道的縱向軸線限定，即加熱氣體運(yùn)動(dòng)所循的分子軸線。
在一些實(shí)施例中，如圖2和3所示，氣流軸線可以是相對(duì)于離子從靶襯底運(yùn)動(dòng)至離子采集管入口的軸線的從0度至360度的任意角度，包括0度和360度。例如，氣流軸線可以相對(duì)于離子流的軸線反向或反向平行(即約180度)、平行(即約0度)或垂直、或者之間的任何角度。
在一些實(shí)施例中，加熱氣體的軸線可處于下列范圍的任何角度相對(duì)于離子流軸線0-30度、30-60度、60-90度、90-120度、120-150度、150-180度、180-210度、210-240度、240-270度、270-300度、300-330度、330-360度。在具體的實(shí)施例中，加熱氣體的軸線定位成與離子運(yùn)動(dòng)軸線垂直。
以上列出的角度可以是在二維或三維空間的任何角度。換句話說(shuō)，角度可以位于X/Y平面(即與圖3相同的平面)、或位于Z平面(即加熱氣體的軸線可以定位在圖3的X/Y平面上方或下方)或其組合。換句話說(shuō)，從側(cè)面(如圖3所示)或從“上方”(例如從離子采集管的入口)觀察，加熱氣體軸線可以相對(duì)于離子輸送軸線任何角度。
圖2和4-7示出本發(fā)明的第一實(shí)施例。管道9設(shè)計(jì)成包圍采集管5。管道5可以包圍采集管全部或其一部分。然而，重要的是管道9鄰近采集管端部20，以便加熱氣體可以在位于電離區(qū)域15的分析物離子進(jìn)入采集管5或被采集管5采集之前輸送至離子。圖1-6和8僅僅示出了本發(fā)明的一些實(shí)施例，僅僅被用作解說(shuō)的目的。他們不應(yīng)該理解成使本發(fā)明寬的范圍變窄。管道9可以是單獨(dú)部件或可以包括耦合管23的一部分。圖4-6示出作為單獨(dú)部件的管道9。
圖4-6示出用于連接采集管5、主采集管18以及管道9的耦合管23及其設(shè)計(jì)。耦合管23設(shè)計(jì)成安裝在固定支撐31上(如圖7和8所示)。耦合管23包括墊片33、殼體35/及毛細(xì)管蓋34(見圖5)。毛細(xì)管蓋34和墊片33設(shè)計(jì)成可裝配在殼體35內(nèi)。墊片33設(shè)計(jì)成對(duì)毛細(xì)管蓋34施加壓力，以便在毛細(xì)管蓋34和主毛細(xì)管18之間維持緊密封。毛細(xì)管蓋34設(shè)計(jì)成接納主毛細(xì)管18。在墊片33和毛細(xì)管蓋34之間限定小間隙36(見圖6)。小間隙36允許氣體從氣源7流向采集管5，這與現(xiàn)有技術(shù)的裝置來(lái)完成的流出殼35相反。
可選擇的對(duì)中裝置40可設(shè)置在采集管5和管道9之間。對(duì)中裝置40可以包括各種形狀和尺寸。重要的是，對(duì)中裝置40調(diào)節(jié)被引至電離區(qū)域15的氣體流。圖4-6示出作為塑料三角插件的對(duì)中裝置。然而，在管道9和采集管5之間也可以采用其它設(shè)計(jì)和裝置。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1-8，探測(cè)器11位于離子源3和管道9下游。探測(cè)器11可以是質(zhì)譜分析儀或在現(xiàn)有技術(shù)中公知的用于探測(cè)由采集管5采集并輸送至主毛細(xì)管18的已增強(qiáng)的分析物離子的其它類似的裝置。探測(cè)器11也可以包括任何在現(xiàn)有技術(shù)中公知的并有助于探測(cè)已增強(qiáng)的分析物離子的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，基于基質(zhì)的離子源可以包括用于將多股熱氣體流(例如至少第一和第二加熱氣體流)引向離子源的電離區(qū)域的裝置。在這些實(shí)施例中，該裝置可包括用于將加熱氣體引向電離區(qū)域的多個(gè)(例如至少第一和第二)孔(例如噴嘴)，且這些孔可以圍繞電離區(qū)域布置。在一些實(shí)施例中，孔可以與電離區(qū)域等距離。
因而，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的基于基質(zhì)的離子源可包括靶襯底、離子采集管、插入靶盤和離子采集管之間的電離區(qū)域、用于將第一加熱氣體流引向電離區(qū)域的第一管道以及用于將第二加熱氣體流引向電離區(qū)域的第二管道?；诨|(zhì)的離子源還可包括由離子采集管的縱向軸線限定的離子運(yùn)動(dòng)軸線以及由第一和第二管道限定的第一和第二氣流軸線。第一和第二氣流軸線可以如前所述相對(duì)于離子運(yùn)動(dòng)軸線任何角度。
該裝置可以提供以相對(duì)于離子流從靶盤到離子采集管的方向(如前所述，與采集管的縱向軸線同向)任何角度定位的多股加熱氣體流(例如至少第一和第二加熱氣體流)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，加熱氣體流以垂直于離子流方向(例如與靶襯底表面平行)定位，且加熱氣體流從側(cè)面進(jìn)入電離區(qū)域。換句話說(shuō)，如果靶襯底代表三維空間的X和Y軸，加熱氣體流可相對(duì)于相同空間的Z軸的成任何角度。
如前所述，該裝置可以包括用于將加熱氣體流引向電離區(qū)域的多個(gè)孔。在一些實(shí)施例中，該裝置可以包括多個(gè)朝向電離區(qū)域定位的管道，每一個(gè)管道終止于開口。然而，在其它實(shí)施例中，該裝置可以包括容納多個(gè)圍繞電離區(qū)域定位的孔的單個(gè)氣體輸送元件。在該實(shí)施例中，該氣體輸送元件可以圍繞電離區(qū)域或在其上方形成一開口或閉合的環(huán)，該氣體輸送元件的孔可以定位成將多股氣體流引向電離區(qū)域。
因而，在具體的實(shí)施例中，用于提供引向離子源的電離區(qū)域的多股加熱氣體流的裝置可包括多個(gè)管道(例如至少2，3，4，或5或更多個(gè)管道)，每一個(gè)管道具有朝向離子區(qū)域定位的縱向軸。在一些實(shí)施例中，該管道的縱向軸可以相對(duì)于離子流方向垂直定位(例如與靶支撐的表面平行)。在可選擇的實(shí)施例中，該裝置可包括開口或閉合環(huán)形氣體輸送元件，該氣體輸送元件容納多個(gè)沿電離區(qū)域的方向引導(dǎo)氣體的孔(例如至少2，3，4或5或更多個(gè)孔)。該氣體輸送元件可以定位在電離區(qū)域的上方或圍繞電離區(qū)域。
圖11示意性地示出了圖示本發(fā)明該方面的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，離子源1包括靶襯底10、離子采集管5、插入靶盤和離子采集管之間的電離區(qū)域15；用于將第一加熱氣體流引向電離區(qū)域的第一管道9；以及用于將第二加熱氣體流引向電離區(qū)域的第二管道9a。第一和第二管道可以可操作性地與氣源7和7a連接。氣源7和7a可以是相同的氣源或不同的氣源。
該裝置提供多股從任何方向包括從側(cè)面(例如垂直地)或任何相對(duì)于離子流方向傾斜的角度接觸電離區(qū)域的氣體流。已經(jīng)較詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明和部件，接下來(lái)說(shuō)明本發(fā)明如何運(yùn)行。
圖7示出了該裝置的橫截面視圖。采集管5通過(guò)毛細(xì)管蓋34與主毛細(xì)管18連接。毛細(xì)管蓋設(shè)計(jì)成接納主毛細(xì)管18并置于殼體35內(nèi)。殼體35直接與固定的支撐31連接。注意氣源7通過(guò)由殼體35和毛細(xì)管蓋34之間限定的槽道38提供氣體。氣體從氣源7流入槽道38，經(jīng)由通道24，然后進(jìn)入電離室30。氣體釋放進(jìn)入電離室30且在這一點(diǎn)上是不沒(méi)有用處的。
圖8示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的橫截面視圖，其中管道9定位在離子源3和氣源7之間。管道9將加熱氣體從氣源7輸送至采集管端部20。本發(fā)明的方法產(chǎn)生增強(qiáng)的易于被質(zhì)譜分析儀1探測(cè)的分析物離子。該方法包括用所引導(dǎo)的氣體加熱位于采集管5附近電離區(qū)域15的分析物離子，以使其更容易地被探測(cè)器11探測(cè)。氣體由氣源7產(chǎn)生，并經(jīng)由槽道38和小間隙36引導(dǎo)。從那兒的氣體被輸送至由管道9和采集管5之間限定的環(huán)狀空間42。然后加熱氣體接觸可選擇的對(duì)中裝置40(圖8未示出)。對(duì)中裝置40設(shè)置在采集管5和管道9之間并以調(diào)節(jié)流向電離室15的氣流的方式成形。氣體流出管道9進(jìn)入鄰近采集管端部20的電離區(qū)域15。在電離區(qū)域15中的分析物離子被引入該區(qū)域的氣體加熱。然后被增強(qiáng)的分析物離子被采集管5采集并輸送至主毛細(xì)管18，然后送至探測(cè)器11。應(yīng)該注意，在熱量被加到鄰近離子源的分析物離子之后，探測(cè)范圍和信號(hào)質(zhì)量有了極大的提高。這效果是預(yù)料不到的。例如。由于沒(méi)有溶劑用于AP-MALDI和MALDI離子源和質(zhì)譜分析儀，不會(huì)預(yù)期去溶劑化和/或應(yīng)用氣體影響基于基質(zhì)的離子源和質(zhì)譜分析儀中的增強(qiáng)離子探測(cè)。然而，認(rèn)為本發(fā)明的運(yùn)行基于以下事實(shí)大離子簇分解產(chǎn)生更易探測(cè)的裸分析物離子。此外，加熱應(yīng)用也有助于樣品的蒸發(fā)。
在具體的實(shí)施例中，本發(fā)明提供采用基于基質(zhì)的離子源產(chǎn)生分析物離子的方法。該方法包括將多股熱氣體流(例如第一和第二加熱氣體流)引向離子源的電離區(qū)域，電離樣品產(chǎn)生分析物離子；以及將生成的分析物離子輸出離子源。
可以理解到，盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其具體實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，前述說(shuō)明以及下面示例意圖在于解說(shuō)而不是限制發(fā)明的范圍。本發(fā)明范圍內(nèi)的其它方面、優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)于本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員是顯而易見的。
此處上下所述所有專利、專利申請(qǐng)及公開通過(guò)引用而全部結(jié)合于此。
示例1Bruker Esquire-LC離子阱質(zhì)譜分析儀用于AP-MALDI研究。對(duì)質(zhì)譜分析儀離子光學(xué)裝置進(jìn)行修改(一個(gè)分離器、帶有分區(qū)的雙八極導(dǎo)向件)，該儀器離子采樣入口包括一離子采樣管延伸管，該離子采樣管延伸管具有與毛細(xì)管延伸管同心的管道。離子采樣入口接納4-10升/分熱氮?dú)饬?。一束激光?337.1納米，10赫茲)由一400微米光纖通過(guò)單個(gè)聚焦透鏡傳遞至靶上。激光功率估計(jì)約為50至70微焦耳。通過(guò)使用離子充電控制將質(zhì)譜分析儀掃描光譜的最大俘獲時(shí)間設(shè)置至300毫秒(3次激光發(fā)射)獲得質(zhì)譜分析儀數(shù)據(jù)。每一光譜是400至2200AMU的8次微掃描的平均值。所使用的基質(zhì)是溶在25％甲醇中的8mM的α-氰基-4-羥基-笨丙烯酸、12％TPA，67％含有1％乙酸的水?；|(zhì)靶預(yù)先混合，0.5微升的基質(zhì)/靶混合物施加到鍍金不銹鋼靶上。所用的靶包括牛血清白蛋白的胰蛋白酶水解液和包含血管緊張素I和IT、舒緩激肽和血纖維蛋白肽A的標(biāo)準(zhǔn)混合物。靶附近(電離區(qū)域)的氣相溫度是25攝氏度。圖9示出沒(méi)有加熱氣體加在靶或電離區(qū)域的效果。該圖沒(méi)有示出在更高的質(zhì)荷比存在頂點(diǎn)(離子增強(qiáng))。
示例2準(zhǔn)備同樣的靶并如上述使用，除了加熱氣體以約100攝氏度作用在靶上(電離區(qū)域)外。圖10示出在電離區(qū)域中將加熱氣體施加在靶上的效果。該圖示出在更高質(zhì)荷比處存在頂點(diǎn)(離子增強(qiáng))。
權(quán)利要求
1.一種基于基質(zhì)的離子源，包括靶襯底；離子采集管；插入所述靶盤和所述離子采集管之間的電離區(qū)域；用于將第一加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的第一管道；和用于將第二加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的第二管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述離子采集管還包括所述離子沿其運(yùn)動(dòng)的縱向軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第一氣體管道還包括所述加熱氣體沿其運(yùn)動(dòng)的第一分子軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第二氣體管道還包括所述加熱氣體沿其運(yùn)動(dòng)的第二分子軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第一或第二分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從0度至360度之間一個(gè)角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第一分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從30度至60度之間一個(gè)角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第一分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從60度至90度之間一個(gè)角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第一分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從90度至120度之間一個(gè)角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第一分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從120度至150度之間一個(gè)角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第二分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從30度至60度之間一個(gè)角度。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第二分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從60度至90度之間一個(gè)角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第二分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從90度至120度之間一個(gè)角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第二分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從120度至150度之間一個(gè)角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述第二分子軸線相對(duì)于所述離子采集管的所述縱向軸線定位以限定從150度至180度之間一個(gè)角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述裝置包括氣源和加熱所述氣體的設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述氣源可操作地與所述第一和第二管道連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述基于基質(zhì)的離子源是MALDI離子源。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述電離區(qū)域距離所述離子源的靶襯底約1-5毫米。
19.一種基于基質(zhì)的離子源，其包括靶盤；離子采集管；插入所述靶盤和所述離子采集管之間的電離區(qū)域；和用于將多股加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述裝置包括用于將所述多加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的多個(gè)孔。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述孔圍繞所述電離區(qū)域布置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述孔與所述電離區(qū)域等距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述加熱氣體流以相對(duì)于所述離子采集管的縱向軸線的80度-100度內(nèi)的一個(gè)角度定位。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述裝置包括多個(gè)管道，每一個(gè)所述管道包含單個(gè)孔。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述裝置包括包含多個(gè)孔的單個(gè)管道。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述管道圍繞所述電離區(qū)域形成一個(gè)環(huán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述裝置將多于五股的加熱氣體流引向所述電離區(qū)域。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述裝置包括氣源和加熱所述氣體的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述氣源可操作地與所述裝置的多個(gè)孔連接。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述基于基質(zhì)的離子源是MALDI離子源。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基于基質(zhì)的離子源，其中所述電離區(qū)域距離所述離子源的靶襯底約1-5毫米。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述基于基質(zhì)的離子源，其中所述氣體是加熱氮?dú)狻?br> 33.一種質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，包括a)基于基質(zhì)的離子源，包括i)電離區(qū)域；ii)用于將第一加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的第一管道；和iii)用于將第二加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的第二管道；b)處于所述基于基質(zhì)的離子源下游的質(zhì)譜分析儀；和c)處于所述質(zhì)譜分析儀下游的離子探測(cè)器。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，其中所述基于基質(zhì)的離子源是MALDI離子源。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，其中所述質(zhì)譜分析儀是飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，其中所述質(zhì)譜分析儀包括離子阱。
37.一種質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，包括a)基于基質(zhì)的離子源，包括i)電離區(qū)域；和ii)用于將多股加熱氣體流引向所述電離區(qū)域的裝置；b)處于所述基于基質(zhì)的離子源下游的質(zhì)譜分析儀；和c)處于所述質(zhì)譜分析儀下游的離子探測(cè)器。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，其中所述基于基質(zhì)的離子源是MALDI離子源。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，其中所述質(zhì)譜分析儀是飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的質(zhì)譜分析儀系統(tǒng)，其中所述質(zhì)譜分析儀包括離子阱。
41.一種使用基于基質(zhì)的離子源產(chǎn)生分析物離子的方法，包括將第一加熱氣體流引向所述基于基質(zhì)的離子源的電離區(qū)域；將第二加熱氣體流引向所述基于基質(zhì)的離子源的所述電離區(qū)域；電離樣品以產(chǎn)生分析物離子；和將所述分析物離子輸送出所述離子源。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述電離使用激光。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述加熱氣體是加熱氮?dú)狻?br> 44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述加熱氣體處于60-150攝氏度內(nèi)一個(gè)溫度。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，還包括將所述分析物離子輸送至離子探測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用質(zhì)譜分析儀的裝置和方法。本發(fā)明的離子增強(qiáng)系統(tǒng)用于將加熱氣體引向由基于基質(zhì)的離子源產(chǎn)生和由探測(cè)器探測(cè)的離子。離子增強(qiáng)系統(tǒng)夾在離子源和探測(cè)器中間。接觸加熱氣體的分析物離子被增強(qiáng)因而更多的離子更容易被探測(cè)器探測(cè)。本發(fā)明的方法包括從基于基質(zhì)的離子源產(chǎn)生分析物離子，用離子增強(qiáng)系統(tǒng)增強(qiáng)分析物離子以及使用探測(cè)器探測(cè)已增強(qiáng)的分析物離子。
文檔編號(hào)H01J27/08GK1828818SQ20051010925
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者瓊魯克·圖克, 白劍, 提莫森·喬伊斯 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司