一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置及方法，装置包括载液毛细管、金属两通接头、电喷雾喷针、电喷雾喷针外围的雾化气套管、冷却装置、载气主管以及为金属两通接头提供直流高压的高压源；电喷雾喷针的头部伸出雾化气套管外，利用冷却装置对载气主管内的雾化气进行冷却降温，冷却后的雾化气从雾化气套管喷出形成电喷雾，溶剂经过金属两通接头后在被雾化气冷却，并从电喷雾喷针的头部形成泰勒锥喷出。本发明专利技术首次将低温条件应用到用于成像的解吸电喷雾电离技术中，减缓了解吸电喷雾的溶剂蒸发和库伦爆炸速率，使喷雾羽束更加汇聚，增加了其对样本表面的轰击动量，提高了质谱成像的检测灵敏度，从而提高了质谱成像的空间分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置及方法
本专利技术涉及质谱成像
，尤其涉及一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置及方法。
技术介绍
质谱成像技术是一种免标记、高灵敏的成像分析方法。分析过程中，样品平台按照一定的规律移动，解吸电离得到的离子或碎片离子进入质谱仪，按质荷比(m/z)的不同进行测定，再由成像软件将测得的质谱数据转化成相应像素点并重构出目标化合物在样品表面的空间分布图像。解吸电离是质谱成像的关键步骤，其根据解吸电离方式的不同，已发展出基质辅助激光解吸电离(matrixassistedlaserdesorptionandionization，MALDI)、解吸电喷雾电离(desorptionelectrosprayionization，DESI)和二次离子质谱(secondaryionmassspectrometry，SIMS)等主流质谱成像技术。DESI是2004年由普渡大学Cooks教授课题组首次提出的一种常压敞开式电离技术，具有里程碑意义。DESI的解吸电离过程分为以下三步：1)在雾化气和直流高压作用下产生电喷雾羽束；2)电喷雾羽束轰击样品表面，形成一层液膜，并萃取样品表面目标物质；3)后续到来的喷雾液滴继续轰击液膜并溅射起含有待测物质的小液滴，同时发生电荷转移，完成解吸电离过程。DESI在成像分析时，既不需要严苛的真空条件也不需要基质喷涂等前处理过程，可以在常压敞开式条件下直接对样品进行分析，迅速发展成一种备受欢迎的质谱成像技术，广泛应用在病理学、药物代谢以及组学分析等领域，同时也在临床医学以及疾病诊断中展现出巨大的应用潜力。但在实际应用中发现，现有的解吸电喷雾电离技术应用于成像分析时仍存在一些局限：1)电喷雾羽束是发散的，相较于激光解吸电离来说，解吸斑点较大，直接导致成像空间分辨率较差；2)受电喷雾电离原理限制，多使用介电常数较大的甲醇、乙腈、水(或其混合溶液)等作为喷雾溶剂，仅适用于极性分子的解吸和电离，然而对中等极性或弱极性物质检测灵敏度较差。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置及方法，可以使电喷雾羽束更加汇聚，并提高解吸电喷雾电离质谱成像的空间分辨率和对中等或弱极性物质的检测灵敏度，拓展其应用范围。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，包括依次连接的载液毛细管、金属两通接头和电喷雾喷针、套设于所述电喷雾喷针外围的雾化气套管、冷却装置、连通所述雾化气套管以提供雾化气的载气主管以及为所述金属两通接头提供直流高压的高压源；所述电喷雾喷针的头部至少部分伸出所述雾化气套管外，所述冷却装置用于对所述载气主管内的雾化气进行冷却降温，冷却后的雾化气从所述雾化气套管喷出形成电喷雾，溶剂经过所述金属两通接头后在所述雾化气套管内被雾化气冷却，并从所述电喷雾喷针的头部形成泰勒锥喷出。作为其中一种实施方式，所述冷却装置还用于在溶剂进入金属两通接头前，对所述载液毛细管内的溶剂进行预冷降温。作为其中一种实施方式，所述载气主管的一部分设于所述冷却装置内。作为其中一种实施方式，所述用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置还包括支管，所述支管连接所述载气主管的中部，所述载液毛细管部分穿设于所述支管内。作为其中一种实施方式，所述冷却装置为液氮储藏罐，所述载气主管的一部分浸没于所述液氮内。作为其中一种实施方式，所述用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置还包括第一气压调节阀和第二气压调节阀，所述第一气压调节阀设于所述载气主管上连接所述支管的部位与所述雾化气套管之间，用于调节所述雾化气套管的压力和流量；所述第二气压调节阀设于所述支管上，用于调节所述支管的压力和流量。作为其中一种实施方式，所述用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置还包括第一三通接头，所述第一三通接头包括第一进口端、第二进口端和出口端，所述电喷雾喷针的两端分别穿出所述第一进口端和所述出口端，且在所述第一进口端与所述第一三通接头之间密封设置，所述雾化气套管自所述出口端伸出并与所述出口端之间密封设置，所述载气主管连接所述第二进口端。本专利技术的另一目的在于提供一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离方法，包括：对载气主管内的雾化气进行冷却降温，冷却后的雾化气从雾化气套管喷出形成电喷雾；为金属两通接头提供直流高压；溶剂自载液毛细管经过金属两通接头后，在雾化气套管内被雾化气冷却，并从电喷雾喷针的头部形成泰勒锥喷出。作为其中一种实施方式，所述用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离方法还包括：在溶剂进入金属两通接头前，对载液毛细管内的溶剂进行预冷降温。作为其中一种实施方式，所述用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离方法还包括：调节雾化气套管的压力和流量，并调节载液毛细管的降温速率。本专利技术首次将低温条件应用到用于成像的解吸电喷雾电离技术中，减缓了解吸电喷雾的溶剂蒸发和库伦爆炸速率，使喷雾羽束更加汇聚，增加了其对样本表面的轰击动量，提高了解吸效率，即提高了质谱成像的检测灵敏度，从而提高了质谱成像的空间分辨率。另外，通过低温气体对毛细管内的溶剂进行低温冷却，增大了解吸电喷雾溶剂的介电常数，也提高了其对中等极性或弱极性物质的电离能力，从而提高了解吸电喷雾电离用于质谱成像时的检测覆盖范围，气体管路的设计也实现了对系统温度的精确调控。附图说明图1为本专利技术实施例的低温解吸电喷雾电离装置的结构示意图；图2为解吸电喷雾电离-质谱分析实验中，常规解吸电喷雾电离技术与本专利技术实施例的低温解吸电喷雾电离方式在不同喷雾溶剂流速时的解吸扫略轨迹的光学照片对比图，其中，(a1)、(a2)对应常规解吸电喷雾电离技术，(b1)、(b2)对应本专利技术实施例；图3为解吸电喷雾电离-质谱分析实验中，常规解吸电喷雾电离技术与本专利技术实施例的低温解吸电喷雾电离方式的一级全扫质谱图的对比图，其中，(c)对应常规解吸电喷雾电离技术，(d)对应本专利技术实施例。具体实施方式在本专利技术中，术语“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，包括依次连接的载液毛细管(20)、金属两通接头(30)和电喷雾喷针(40)、套设于所述电喷雾喷针(40)外围的雾化气套管(50)、冷却装置(60)、连通所述雾化气套管(50)以提供雾化气的载气主管(70)以及为所述金属两通接头(30)提供直流高压的高压源(80)；所述电喷雾喷针(40)的头部至少部分伸出所述雾化气套管(50)外，所述冷却装置(60)用于对所述载气主管(70)内的雾化气进行冷却降温，冷却后的雾化气从所述雾化气套管(50)喷出形成电喷雾，溶剂经过所述金属两通接头(30)后在所述雾化气套管(50)内被雾化气冷却，并从所述电喷雾喷针(40)的头部形成泰勒锥喷出。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，包括依次连接的载液毛细管(20)、金属两通接头(30)和电喷雾喷针(40)、套设于所述电喷雾喷针(40)外围的雾化气套管(50)、冷却装置(60)、连通所述雾化气套管(50)以提供雾化气的载气主管(70)以及为所述金属两通接头(30)提供直流高压的高压源(80)；所述电喷雾喷针(40)的头部至少部分伸出所述雾化气套管(50)外，所述冷却装置(60)用于对所述载气主管(70)内的雾化气进行冷却降温，冷却后的雾化气从所述雾化气套管(50)喷出形成电喷雾，溶剂经过所述金属两通接头(30)后在所述雾化气套管(50)内被雾化气冷却，并从所述电喷雾喷针(40)的头部形成泰勒锥喷出。


2.根据权利要求1所述的用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，所述冷却装置(60)还用于在溶剂进入金属两通接头(30)前，对所述载液毛细管(20)内的溶剂进行预冷降温。


3.根据权利要求2所述的用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，所述载气主管(70)的一部分设于所述冷却装置(60)内。


4.根据权利要求3所述的用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，还包括支管(80)，所述支管(80)连接所述载气主管(70)的中部，所述载液毛细管(20)部分穿设于所述支管(80)内。


5.根据权利要求3所述的用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，所述冷却装置(60)为液氮储藏罐，所述载气主管(70)的一部分浸没于所述液氮内。


6.根据权利要求4所述的用于质谱成像的低温解吸电喷雾电离装置，其特征在于，还包括第一气压调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗茜，吕悦广，邓卡，李芳，陈志宇，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44