兩段式電噴霧針的制作方法
【專利摘要】兩段式電噴霧針。一種改進的微池型電噴霧電離接口，其噴霧針由過渡管和噴頭管組成。過渡管和噴頭管由不同材料制成，金屬噴頭管配塑料過渡管，塑料噴頭管配金屬過渡管，從而擴大了微池型電噴霧接口的工作電壓范圍，增加穩(wěn)定性。
【專利說明】兩段式電噴霧針

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及毛細管電泳-質譜聯(lián)用的電噴霧電離接口。

【背景技術】
[0002]電噴霧電離(ESI)是一種將液體樣品轉換成氣態(tài)離子的主要技術，廣泛用于質譜儀器的離子源。圖1是ESI離子源的示意圖。該種離子源主要由噴霧針、電源和溶液輸送裝置構成。使用時，在噴霧針與質譜儀進口之間加上2-5千伏的電壓，含有離子的樣品溶液在噴霧針末端受到電場作用，離子帶動液體以霧滴形式噴出。在飛向質譜儀的途中，液體蒸發(fā)，樣品離子則進入到質譜儀中，完成分析。ESI特別適用于生物大分子的電離，如蛋白質和肽。常用的溶液輸送裝置有注射器，液相色譜儀及毛細管電泳儀。
[0003]毛細管電泳(CE)是一種熟知的分離技術。它是在毛細管中用電場分離溶液中的帶電粒子，具有效率高，速度快和用量少的優(yōu)點，特別適于分離生物大分子，如肽和蛋白質。毛細管電泳與質譜聯(lián)用(CE-MS)是分析、鑒定生物大分子的一種非常重要的工具，兩者間的接口幾乎都是ESI。
[0004]由于CE的工作條件與質譜儀的工作條件有很大不同，因此ESI接口的設計具有很高難度。目前主要有三類用于CE-MS的ESI接口:
[0005]1.同軸套管鞘液型接口。其基本結構是將CE的毛細管插入到一支金屬套管并從面對質譜儀一端略伸出一點，該毛細管末端作為噴霧針。在毛細管與套管間引入電噴霧溶液,在金屬套管上加上電壓(R.D.Smith et al’Anal Chem.，60 (1988) 1948-1952)。此種接口能很好保持分離效率，允許CE分離使用多種不同的溶液，是目前應用最廣的接口，并為商品儀器采用。其缺點是需要較大流量的電噴霧溶液，稀釋作用使其檢測靈敏度損失較大。
[0006]2.液接型接口。其基本結構是CE的毛細管與噴霧針為分立部件，然后將兩者同軸對接并保留一個很小的間隙，此間隙放在一個小室中并充滿電噴霧溶液。此種接口的缺點是損失分離效率并增加噪音(S.Pleasance et al, J.Chromatogr., 591 (1992) 325-339)。現(xiàn)在很少使用。
[0007]3.無鞘液型接口。其基本結構是對CE的毛細管末端加以改造，如拉制成極細尖端并外加導電涂層，或者制出多孔壁浸泡在導電溶液中(G.M.Janini et al，AnalChem.,75 (2003) 1615-1619 和 L-M.Busnel et al, Anal Chem.，82 (2010) 9476-9483)。此種接口的優(yōu)點是沒有稀釋作用，因而靈敏度遠高于有鞘液的接口。其缺點是CE用的溶液必須適于電噴霧，因而大大限制了其應用范圍。另外在使用中，其噴口易于堵塞和損壞。目前尚未獲得廣泛應用。
[0008]為了減少鞘液型接口的稀釋作用，可以將毛細管末端拉細，形成小尺寸的噴口。但這種方法有和無鞘液型接口同樣的缺點，即易堵塞和易損壞。另一種方法是采用斜面噴口(Me1-Chun Tseng et al, Electrophoresis, 25 (2004) 2084-2089)，如果將常規(guī)鞘流型接口的噴口改為45°斜面，貝U工作流速可從4 μ Ι/min降低至0.8 μ Ι/min。不過這一流速對于CE而言仍然太高。再一種方法是用石英管制成噴霧針并將其末端拉細至直徑30 μ m,里面插入末端鍍金的CE用毛細管(C.C.Liu, et al, Rapid Comm, in MassSpectr., 19(2005) 187-192),可以操作在 200_300nl/min。Maxwell 等人(E.J.Maxwellet al, Electrophoresis, 31 (2010) 1130-1137 和 E.J.Maxwell et al,國際專利W02009109037A1)對這種接口作了改進，用不銹鋼噴霧針代替石英噴霧針，并采用了斜面噴口，里面的毛細管不需鍍金。Maxwell等人稱其為微池型接口，基本結構見圖2。
[0009]微池型接口具有鞘液型接口的各種優(yōu)點，即較好地保持CE的分離，允許CE使用不同性質的溶液，耐用性好。由于可以操作在200nl/min左右，減少了稀釋作用，有效地提高了檢測靈敏度。其缺點是工作電壓范圍較窄，易于發(fā)生電暈或電弧放電。在某些情況下，樣品信號不在電噴霧穩(wěn)定區(qū)內，使信噪比受到損害。
[0010]1990 年代初，Wittmer 等人(D.P.wittmer et al,美國專利5223226，Jun.29，1993)注意到了金屬噴霧針工作電壓范圍較窄，發(fā)明了包絕緣層的金屬噴霧針及非導電材料的噴霧針。他們的發(fā)明適用于液接型或鞘液型接口，不能直接用于微池型接口。


【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明是對微池型電噴霧接口的進一步改進。本發(fā)明將噴霧針由一個整體改為由噴頭管和過渡管兩部分組成，噴頭管和過渡管由不同材料制成，使噴頭與電極分離，即金屬噴頭管配塑料過渡管，或塑料噴頭管配金屬過渡管。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，允許使用裸露的金屬噴霧針，排除了易于發(fā)生電暈或電弧放電及可能的電化學反應的缺點，保留了金屬噴霧針堅固耐用和良好濕潤性的優(yōu)點，能夠擴大微池型電噴霧接口的工作電壓范圍，增加穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為電噴霧離子源示意圖。
[0014]圖2為Maxwell等人發(fā)明的微池型電噴霧接口示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實施例1的示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明實施例2的示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明實施例3的示意圖。
[0018]數(shù)字編號與說明
[0019]300 毛細管
[0020]301 金屬三通
[0021]302 金屬三通的一個直通接口
[0022]303 金屬三通的垂直接口
[0023]304 金屬三通的另一個直通接口
[0024]305 導線
[0025]306 補充液導管
[0026]307 電噴霧溶液
[0027]310 噴霧針
[0028]311 塑料過渡管
[0029]312對接孔
[0030]313金屬噴頭管
[0031]314錐體腔
[0032]315噴口斜面
[0033]316噴口
[0034]317環(huán)氧樹脂
[0035]410噴霧針
[0036]411金屬過渡管
[0037]412對接孔
[0038]413塑料噴頭管
[0039]414錐體腔
[0040]415噴口斜面
[0041]416噴口
[0042]417環(huán)氧樹脂
[0043]501凹槽
[0044]502棱邊
[0045]503噴頭管外壁

【具體實施方式】
[0046]實施例1
[0047]如圖3所示，本發(fā)明所設計的電噴霧接口由毛細管300、金屬三通301和噴霧針310組成。噴霧針310又由塑料過渡管311和金屬噴頭管313組成，兩者通過過渡管上的對接孔312作同心連接，并用環(huán)氧樹脂317或其它膠類材料粘合與密封。噴頭管313的右端為一錐體腔314，使內徑減小形成小口徑(例如50-75微米)的噴口 316。噴口處的切面為與噴頭管軸線成30-60°角的斜面315。噴霧針310的內徑略大于毛細管300的外徑。噴霧針固定在金屬三通301的一個直通接口 302處。毛細管300從對側的接口 304插入噴霧針達到其錐體腔314。電噴霧溶液307從接在金屬三通垂直接口 303的補充液管306引入，充滿毛細管與噴霧針之間的空間，最后從噴口 316噴出。金屬三通301通過導線305與電噴霧電源相連。
[0048]基于此設計，金屬三通成為電噴霧電極，并通過毛細管與噴霧針之間的溶液將電勢施加于噴口處。金屬噴頭管不作電極，避免了在噴口附近發(fā)生電化學反應或放電，因此使電噴霧接口的工作電壓范圍擴大并增加了穩(wěn)定性。同時金屬噴頭管也不需要包絕緣層。
[0049]實施例2
[0050]如圖4所示，此例的噴霧針410由金屬過渡管411和塑料噴頭管413組成，兩者通過噴頭管上的對接孔412作同軸連接，并用環(huán)氧樹脂417或其它膠類材料粘合與密封。噴頭管右端為一錐體腔414，使內徑減小形成小口徑(例如50-75微米)的噴口 416。噴口處的切面為與噴頭管軸線成30-60°角的斜面415。噴霧針410的內徑略大于毛細管300的外徑。與實施例1相同，噴霧針410固定在金屬三通301上。
[0051]基于此設計，金屬三通和金屬過渡管成為電噴霧電極，并通過毛細管與噴霧針之間的溶液將電勢施加于噴口處。塑料噴頭管不作電極，避免了在噴口附近發(fā)生電化學反應或放電，因此改善了電噴霧接口的性能。
[0052]上述實施例中的毛細管可以是毛細管電泳儀用的毛細管，也可以是液相色譜儀或流動注射分析儀用的毛細管。
[0053]實施例3
[0054]本實施例是對實施例1和2中的噴口斜面315/415的改進。如圖5所示，在噴口斜面315/415上處于噴頭管遠端，有一凹槽501，連接噴口 316/416和噴頭管外壁503。凹槽截面可選為三角形，矩形，方形，梯形，圓缺形和二次函數(shù)形，寬度和深度約5-50微米。凹槽501在噴口 316/416 —側的尺寸可以大于或等于在噴頭管外壁503 —側的尺寸。凹槽501與斜面315/415相交的兩條棱邊502可以選為銳棱邊或圓滑棱邊。對于金屬噴頭管313，其噴口斜面315上可以加上非導電涂層。
[0055]基于此設計，低流量的溶液將被限制在凹槽內，然后從給定的位置，即凹槽末端噴出，因此可以增加電噴霧的穩(wěn)定性。
【權利要求】
1.兩段式電噴霧針，其特征是:噴霧針由過渡管和噴頭管組成，兩者作同軸密封連接，當噴頭管用導電材料時，過渡管用不導電材料，當噴頭管用不導電材料時，過渡管用導電材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的兩段式電噴霧針，其特征是:噴頭管一端有錐體腔，使噴頭管內徑減小，形成直徑小于10ym的噴口，噴口末端切面與噴頭管軸線成0-90度的預定角度。
3.根據(jù)權利要求1所述的兩段式電噴霧針，其特征是:噴頭管可選用材料有金屬，塑料，玻璃，陶瓷。
4.根據(jù)權利要求1所述的兩段式電噴霧針，其特征是:過渡管可選用材料有金屬，塑料，玻璃，陶瓷。
5.根據(jù)權利要求1所述的兩段式電噴霧針，其特征是:噴頭管與過渡管的連接方式可選用膠合，機械擠壓和螺紋。
6.根據(jù)權利要求2所述的兩段式電噴霧針，其特征是:噴頭管的錐體腔截面可選用正圓形和橢圓形。
7.根據(jù)權利要求2所述的兩段式電噴霧針，其特征是:噴頭管的噴口末端切面可選用完整平面或被一個連接噴口與噴頭管外壁的凹槽切割的平面。
8.根據(jù)權利要求7所述的兩段式電噴霧針，其特征是:凹槽截面可選用三角形，矩形，方形，梯形，圓缺形和二次函數(shù)形。
【文檔編號】H01J49/16GK104422727SQ201310373071
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權日:2013年8月23日
【發(fā)明者】王天松 申請人:北京譜之源生物科技有限公司