原位采样电离喷雾试剂盒的制作方法

本发明涉及质谱仪器分析技术领域，尤其是涉及一种原位采样电离喷雾试剂盒。

背景技术：

随着质谱仪器在临床医疗、公共安全、食品卫生、环境污染等不同场景下的需求急速增加，以及质谱小型化、去专业化方向的蓬勃兴起，开发快速、便捷、低专业要求的样品前处理方案成为领域发展热点。目前最流行的处理方案时把采样、分离、纯化、离子化等步骤集成在一个简易装置上，其中基于微纳加工技术对传统分离技术装置进行小型化和基于原位采样电离技术集成便携式试剂盒是两个重要方向。

商品化的质谱前端小型分离装置，以微纳加工技术为基础的毛细管电泳-质谱微流控芯片为例，通常使用光刻和湿法化学刻蚀工艺制作，用来分析复杂液体基质的样品，通过毛细管电泳的分离作用，较好的提高了质谱检测的灵敏度。但该方案依然具有三个主要问题，第一是生产难度大，需要专门的光刻机和湿法刻蚀设备完成芯片制作；第二是应用场景单一，目标分析物的形态大多依然是液体，面对固体分析对象无法直接进样分析；第三是集成化不完全，采样过程与装置本身分离，进样量不稳定、进样难度较大。

原位采样电离技术将样品的纯化和离子化集成于一身，旨在为质谱使用提供简单易用、快速精准的分析方法。商品化的原位采样电离试剂盒技术，例如萃取纳喷试剂盒，基于纳升电喷雾技术，借助多孔纤维材料对复杂基质样品中部分物质的吸附抑制基质效应，提高目标物的质谱响应。但萃取纳升喷雾试剂盒的核心结构是用细玻璃制作的喷针，其在制作、填液、装配多孔纤维材料等操作中都比较困难，且玻璃喷针针尖易碎，具有一定的危险性；又例如微管纸喷雾技术试剂盒，其利用色谱纸进行样品的分离，再结合毛细管产生电喷雾，在对生物体液中的小分子药物分析中展现了出众的分析性能，但基于纸基色谱分离的微管喷雾技术遇到的很大问题就是纸基对极性目标物的吸附能力太强，质谱响应很弱，所以其不适合对极性较强的目标物进行分析。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种原位采样电离喷雾试剂盒，实现了采样、分离、离子化喷雾的完全集成，可靠性高、结构简单且适用性强。

根据本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒，包括：

导电采样手柄上盖，所述导电采样手柄上盖用于采集样品以及在进行样品分析时提供高压电连接；

毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底，所述毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底与所述导电采样手柄上盖可拆卸地卡合固定，所述储样槽用于盛放所述导电采样手柄上盖上的样品和洗脱萃取溶剂，以使样品中目标分析物进入洗脱萃取溶剂形成分析溶液；所述导电采样手柄上盖连接高压电，使得分析溶液带电从所述毛细管的一端进入所述毛细管内，并从所述毛细管的另一端喷出形成喷雾。

根据本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒，由于毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底与导电采样手柄上盖可拆卸地卡合固定，因此，在采集样品时，将导电采样手柄上盖拆卸下来单独使用，利用导电采样手柄上盖可以方便地完成样品采集，例如对于分析固体物质的采样，可通过涂抹和擦拭的方法，对于分析液体物质的采样，可用蘸取和滴加的方法，这样能够满足不同场景中不同分析物形态的需要；采集完毕，将导电采样手柄上盖卡合固定在毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底上，使得导电采样手柄上盖上的采集好的样品位于储样槽中，并在储样槽中加入洗脱萃取溶剂，以使样品中目标分析物进入洗脱萃取溶剂形成分析溶液，从而完成样品中目标分析物的分离步骤，有利于保证样品中目标分析物的精准性和可靠性；最后，将高压电接入导电采样手柄上盖上，从而使得分析溶液带电，在高压电的作用下，分析溶液带电从毛细管的一端进入毛细管内，并从毛细管的另一端喷出形成喷雾，实现目标分析物的离子化，以进行质谱分析。由此，本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒，实现了采样、分离、离子化喷雾的完全集成，形成了一个试剂盒完成全部前处理过程的方案，不仅将样品前处理过程的简便性发挥到了极致，同时扩大了其使用场景和能力，在不借助其他采样设备的情况下便可进行采样分析，避免样品的浪费和交叉污染的干扰，在操作简便性与性能全面之间找到了平衡。此外，本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒中的储样槽采用敞开式设计，提供了对分析样品进行化学反应的空间，提高了整个反应的效率和光反应质谱联用技术中的灵敏度。

根据本发明的一个实施例，所述导电采样手柄上盖包括绝缘手柄和导电采样片，所述导电采样片包括依次相连的采样部、导电部和固定部，所述采样部用于采集样品，所述导电部用于连接高压电，所述固定部固定在所述绝缘手柄上；

所述毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底包括基底盒和所述毛细管，所述基底盒限定有所述储样槽和手柄安放槽，所述绝缘手柄可拆卸地卡合固定在所述手柄安放槽中且所述导电采样片的所述采样部伸入所述储样槽的底部；所述毛细管水平穿过所述基底盒并固定在所述基底盒上，所述毛细管的一端位于所述储样槽中且另一端位于所述储样槽外。

根据本发明进一步的实施例，所述采样部设有缺口和圆通孔，所述缺口与所述圆通孔连通；所述毛细管的一端位于所述缺口中。

根据本发明再进一步的实施例，所述毛细管的一端紧贴于所述储样槽的底壁。

根据本发明再进一步的实施例，还包括吸附件，所述吸附件可拆卸地固定在所述采样部上，所述吸附件用于吸附样品中干扰目标分析物的干扰基质。

根据本发明再进一步的实施例，所述采样部上设有双缝结构，所述圆通孔位于所述双缝结构的两个缝之间，所述吸附件位于所述采样部的下方且所述吸附件的两端夹持在所述双缝结构的两个缝中。

根据本发明再进一步的实施例，所述采样部的周边与所述储样槽的周边留有缝隙，所述缝隙的尺寸大于1mm。

根据本发明进一步的实施例，所述导电部相对于所述采样部和所述固定部向上凸出。

根据本发明进一步的实施例，所述固定部设有向下凹的凹槽，所述绝缘手柄的下表面上设有向下伸出的支腿，所述支腿适配地嵌套在所述凹槽中从而使得所述固定部固定在所述绝缘手柄的下表面上。

根据本发明进一步的实施例，所述绝缘手柄的相对两侧壁上设有卡扣，相应地，所述手柄安放槽的相对两侧壁上设有卡槽，所述卡扣适配地且可拆卸地卡合在所述卡槽中。

根据本发明进一步的实施例，所述基底盒的侧壁上设有第一安装孔；所述基底盒的侧壁上设有支架，所述支架上设有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔水平同轴且间隔开地设置，所述毛细管穿过所述第二安装孔和所述第一安装孔，所述毛细管在所述第二安装和所述第一安装孔之间滴加胶水固定所述毛细管。

根据本发明进一步的实施例，所述基底盒的外侧壁上设有多个触角，多个所述触角围着所述毛细管间隔开地分布在所述毛细管的周边。

根据本发明进一步的实施例，所述基底盒采用聚丙烯材料制作而成。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒的爆炸示意图。

图2为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒的俯视图。

图3为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒的侧视剖面图。

图4为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒的导电采样手柄上盖的仰视图。

图5为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒的毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底的俯视图。

图6为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒的导电采样手柄上盖的采样状态示意图。

图7为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒测试甲基苯丙胺固体粉末的二级质谱图。

图8为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒测试尿液基质中mdma的二级质谱图。

图9为本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒测试猪大脑中的谷氨酸的二级质谱图。

附图标记：

原位采样电离喷雾试剂盒1000

导电采样手柄上盖1

绝缘手柄11支腿111卡扣112导电采样片12采样部121缺口1211

圆通孔1212双缝结构1213导电部122固定部123凹槽1231

毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2

基底盒21储样槽211手柄安放槽212卡槽2121毛细管22

支架3

触角4

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图8来描述根据本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000，包括导电采样手柄上盖1和毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2，导电采样手柄上盖1用于采集样品以及在进行样品分析时提供高压电连接；毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2与导电采样手柄上盖1可拆卸地卡合固定，储样槽211用于盛放导电采样手柄上盖1上的样品和洗脱萃取溶剂，以使样品中目标分析物进入洗脱萃取溶剂形成分析溶液；导电采样手柄上盖1连接高压电，使得分析溶液带电从毛细管22的一端进入毛细管22内，并从毛细管22的另一端喷出形成喷雾，送入质谱分析仪器中进行质谱分析。

根据本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000，如图1和图2所示，由于毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2与导电采样手柄上盖1可拆卸地卡合固定，因此，在采集样品时，将导电采样手柄上盖1拆卸下来单独使用(如图6所示)，利用导电采样手柄上盖1可以方便地完成样品采集，例如对于分析固体物质的采样，可通过涂抹和擦拭的方法，对于分析液体物质的采样，可用蘸取和滴加的方法，这样能够满足不同场景中不同分析物形态的需要(如图7和图8所示，分别为利用本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000测试固体和液体两种形态分析物的质谱图)；采集完毕，将导电采样手柄上盖1卡合固定在毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2上，使得导电采样手柄上盖1上的采集好的样品位于储样槽211中，并在储样槽211中加入洗脱萃取溶剂，以使样品中目标分析物进入洗脱萃取溶剂形成分析溶液，从而完成样品中目标分析物的分离步骤，有利于保证样品中目标分析物的精准性和可靠性；最后，将高压电接入导电采样手柄上盖1上，从而使得分析溶液带电，在高压电的作用下，分析溶液带电从毛细管22的一端进入毛细管22内，并从毛细管22的另一端喷出形成喷雾，实现目标分析物的离子化，以进行质谱分析。由此，本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000，实现了采样、分离、离子化喷雾的完全集成，形成了一个试剂盒完成全部前处理过程的方案，不仅将样品前处理过程的简便性发挥到了极致，同时扩大了其使用场景和能力，在不借助其他采样设备的情况下便可进行采样分析，避免样品的浪费和交叉污染的干扰，在操作简便性与性能全面之间找到了平衡。此外，本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000中的储样槽211采用敞开式设计，提供了对分析样品进行化学反应的空间，提高了整个反应的效率和光反应质谱联用技术中的灵敏度。

根据本发明的一个实施例，如图4所示，导电采样手柄上盖1包括绝缘手柄11和导电采样片12，导电采样片12包括依次相连的采样部121、导电部122和固定部123，采样部121用于采集样品，导电部122用于连接高压电，固定部123固定在绝缘手柄11上。可以理解的是，导电采样片12可以为金属等导电材料制成，例如可以为不锈钢，从而实现导电功能，绝缘手柄11用来为导电采样片12提供手持部位，方便进行采样工作，导电采样手柄上盖1的结构简单，使用安全方便。

如图2和图3及图5所示，毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2包括基底盒21和毛细管22，基底盒21限定有储样槽211和手柄安放槽212，绝缘手柄11可拆卸地卡合固定在手柄安放槽212中且导电采样片12的采样部121伸入储样槽211的底部；毛细管22水平穿过基底盒21并固定在基底盒21上，毛细管22的一端位于储样槽211中且另一端位于储样槽211外。可以理解的是，绝缘手柄11与手柄安放槽212可拆卸地固定，这样，在采样时可以将导电采样手柄取下进行采样，采样方便；将导电采样片12的采样部121伸入储样槽211的底部，能够减少样品和洗脱萃取溶剂的使用量；由于毛细管22的一端位于储样槽211中且另一端位于储样槽211外，使得分析溶液可以带电从毛细管22的一端进入毛细管22内，并从毛细管22的另一端喷出形成喷雾并进入储样槽211外的质谱仪中进行质谱分析，毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2的结构简单，能够与导电采样手柄上盖1配合实现采样、分离、离子化喷雾的完全集成。

根据本发明进一步的实施例，如图2和图4所示，采样部121设有缺口1211和圆通孔1212，缺口1211与圆通孔1212连通；毛细管22的一端位于缺口1211中。可以理解的是，通过设置缺口1211和圆通孔1212，一方便利用缺口1211和圆筒孔的毛细现象汇集分析溶液，另一方面避免毛细管22的一端与采样部121在安装时发生干涉，再一方面降低了导电采样片12的材料用量。

根据本发明再进一步的实施例，毛细管22的一端紧贴于储样槽211的底壁。由此，有利于毛细管的一端可以与分析溶液充分接触，使得分析溶液能够在毛细管的毛细力作用进入毛细管内。

根据本发明再进一步的实施例，还包括吸附件(图中未示出)，吸附件可拆卸地固定在采样部121上，吸附件用于吸附样品中干扰目标分析物的干扰基质。可以理解的是，通过吸附件吸附样品中干扰目标分析物的干扰基质，可以提高目标物的质谱响应。吸附件采用多孔纤维材料制成，可以根据不同的需要选择适合的吸附件材料，扩大了原位采样电离喷雾试剂盒1000的使用场景和能力，例如，吸附件可以根据实际需要选择纸片。

根据本发明再进一步的实施例，如图2和图4所示，采样部121上设有双缝结构1213，圆通孔1212位于双缝结构1213的两个缝之间，吸附件位于采样部121的下方且吸附件的两端夹持在双缝结构1213的两个缝中。可以理解的是，通过在采样部121上设置双缝结构1213，可以方便的将吸附件固定在采样部121的下方，有效地吸附样品中干扰目标分析物的干扰基质，提高样品分析的灵敏度，结构简单方便设置，便于更换吸附件，也就是说，可以根据不同需要选择对应材质的吸附件固定在采样部上，这样扩大了原位采样电离喷雾试剂盒1000的使用场景和能力。

根据本发明再进一步的实施例，采样部121的周边与储样槽211的周边留有缝隙，缝隙的尺寸大于1mm。可以理解的是，由于缝隙的尺寸大于1mm，可以避免缝隙对储样槽211中的分析溶液产生毛细现象，从而避免分析溶液流入缝隙中，使得分析溶液在缺口1211及圆通孔1212的毛细力作用汇集在缺口1211和圆通孔1212处，进而使得分析溶液在毛细管22的毛细力作用下进入毛细管22内。

根据本发明进一步的实施例，导电部122相对于采样部121和固定部123向上凸出。由此，保证高沿电源触电与采样部121充分接触，保证电连接的稳定性。

根据本发明进一步的实施例，如图3和图4所示，固定部123设有向下凹的凹槽1231，绝缘手柄11的下表面上设有向下伸出的支腿111，支腿111适配地嵌套在凹槽1231中从而使得固定部123固定在绝缘手柄11的下表面上。这样，导电采样片12可以方便固定在绝缘手柄11的下表面上，固定牢靠，提高了使用的安全性。

根据本发明进一步的实施例，如图4所示，绝缘手柄11的相对两侧壁上设有卡扣112，相应地，手柄安放槽212的相对两侧壁上设有卡槽2121，卡扣112适配地且可拆卸地卡合在卡槽2121中。这样，导电采样手柄上盖1与毛细管-储样槽结构的试剂盒下部基底2可以方便的进行拆装，使用方便快捷。

根据本发明进一步的实施例，如图3所示，基底盒21的侧壁上设有第一安装孔；基底盒21的侧壁上设有支架3，支架3上设有第二安装孔，第二安装孔与第一安装孔水平同轴且间隔开地设置，毛细管22穿过第二安装孔和第一安装孔，毛细管22在第二安装和第一安装孔之间滴加胶水固定毛细管22。由此，可以将毛细管22的位置固定，避免毛细管22移动或松动。

可选的，胶水可以为环氧树脂胶水。

根据本发明进一步的实施例，如图1至图3所示，基底盒21的外侧壁上设有多个触角4，多个触角4围着毛细管22间隔开地分布在毛细管22的周边。可以理解的是，毛细管22易碎且有一定的危险性，通过在毛细管22的周边设置多个触角4可以保护毛细管22，从而避免毛细管22被外物碰坏，保证毛细管22的使用寿命。

根据本发明进一步的实施例，基底盒21采用聚丙烯材料制作而成。可以理解的是，聚丙烯材料可以避免大面积纸基吸附极性分析物带来的不利影响，即避免大面积纸基对极性样品分析的抑制，从而扩展了原位采样电离喷雾试剂盒1000的适用范围，例如，如图9所示，微管纸喷雾技术无法检测到猪脑中的谷氨酸，但本发明实施例的原位采样电离喷雾试剂盒1000可以正常检出。

在一个具体实施例中，毛细管22的长度为10mm，外径100μm，内径75μm；储样槽体积为0.5立方厘米。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。