專利名稱：平行流體電噴質譜分析器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及質譜分析、高性能液相層析(HPLC)、以及組合化學。
本發(fā)明的背景組合化學的出現(xiàn)，更具體講，高處理量的平行合成法對化合物的分析和凈化工具提出了越來越高的要求。組合合成法用來有效地產生大量的獨特化合物?？赏ㄟ^與質譜分析法(此后稱為“MS”)相結合的高性能的液相層析(此后稱為“HPLC”)來進行這些樣品的組份分析，由此當其組成部分在層析柱管的固體吸附封裝材料和承載移動相(carrier mobile phase)之間被分隔時，每個流體樣品被分離成各個組成部分。在該柱管中，在每個流體樣品中所找到的各不同組成化合物與容納在層析柱管中的固體吸附材料將不同地相互反應，并因此耗費不同的時間穿過且在柱管的排放端被提出。
這樣的液體層析方法一般是與紫外線(UV)或質譜分析為基礎的分析技術相結合進行的，通過準確地確定這樣一種所需的組成化合物何時從柱管的排放端被提出，作為鑒別和隔離各種流體樣品中的所需組成化合物的方法。因此，通過首先將流體樣品分離成其各個組成化合物，而后僅收集在其內找到的所需的組成化合物，液相層析-質譜分析系統(tǒng)可用來凈化流體樣品。不利的是，這些系統(tǒng)具有幾項缺點。
第一，液相層析-質譜分析系統(tǒng)需要依次分析每個流體樣品。不同流體樣品的平行分析是不可能的，其原因將在以下解釋。因此，組合庫分析和凈化的效率被高性能液相層析-質譜分析器(HPLC-MS)系統(tǒng)所能依次分析各個流體樣品的為此產生的最快速度所限制。
不可能用目前的HPLC/MS系統(tǒng)進行不同流體樣品的平行分析，這是因為質譜分析器將簡單地產生與被電噴或在任何特定時刻及時接納在其內的所有流體相對應的一個質譜讀數(shù)。因此，質譜分析器不能夠區(qū)分同時接納在其內的不同流體樣品的平行電噴霧。另外，如果兩個或多個平行的電噴霧同時進入到質譜分析器中，該質譜分析器將簡單地分析在同時接納的各種電噴霧中所找到的全部化合物。因此，質譜分析器不可能確定所探測到的一具體的流體化合物來自多個同時被接納的電噴霧中的哪一個電噴霧。
而且，當運行HPLC時，需要時間將每個流體樣品分離成其組成化合物。當對許多不同流體樣品依次進行液相層析時，分離每個流體樣品所需的時間必須累加在一起。因此，需要一個相當耗時的過程，其中每個流體樣品必須依次接受HPLC/MS。
另外，當將樣品噴灑到質譜分析器中時，較佳地將盡可能少的一部分樣品轉入到質譜分析器中，由此保留大部分的流體樣品用于隔離和成份收集。
本發(fā)明的簡要說明本發(fā)明提供了用于分析多個流體樣品組份的方法和系統(tǒng)，更具體地講，該方法和系統(tǒng)是用于分析通過液相層析被分離成組成化合物且電噴到質譜分析器中的多個流體樣品的質譜。本發(fā)明的一個重要優(yōu)點是，它允許僅使用一個質譜分析器同時進行各個流體樣品的質譜分析。因此，與通過HPLC/MS依次分析樣品的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，本發(fā)明需要很少的時間來分析多個流體樣品的組份。另外，如下所述，本發(fā)明能夠區(qū)分從平行的液相層析柱管向著質譜分析器同時電噴的各個流體樣品，由此能夠可靠地確定與每個流體樣品相關的質譜。
在一個較佳的方法中，多個流體樣品同時被平行的液相層析柱管分離，而后同時向著質譜分析器的一個入口孔電噴。定位一阻擋裝置，該裝置具有從中通過的一個孔，以在任何時刻及時阻擋除一個流體樣品之外的其他所有流體樣品通過質譜分析器的該入口孔。在本方法的一個較佳方面，該阻擋裝置和連接于柱管的一電噴針陣列相對彼此移動，以允許層析分離的多個流體樣品的每個流出物依次通過阻擋裝置中的孔，并每次一個流出物進入到質譜分析器的入口孔中。具體說，一個轉動的阻擋裝置相對多個靜止的、等距分布(即構成陣列)的電噴針而移動。該質譜分析器由此分析依次接納在其內的層析分離的各個流體樣品電噴霧。通過知道阻擋裝置相對電噴針的位置和移動速度，就能夠及時確定哪一個流體樣品噴霧已進入到質譜分析器中且在某個具體時刻被分析。因此，盡管存在各個流體樣品同時被電噴出平行電噴針的排放端這一事實，但是可單獨地確定并區(qū)分各個電噴流體樣品的質譜。較佳地，該阻擋裝置相對電噴針以重復或周期性的方式運動，以致在LC/MS分析的過程中，各個流體樣品一次又一次地依次進入到質譜分析器中。
在本方法的一較佳方面，定位的和移動的阻擋裝置包括將一轉動圓盤定位在電噴針和質譜分析器之間。該圓盤具有從中通過的一個孔，其尺寸僅允許其中一個流體樣品的電噴霧穿過并進入到質譜分析器中。在該較佳的方面，從平行的電噴針同時且持續(xù)地電噴流體樣品。而后轉動該圓盤，使各個流體樣品電噴霧依次穿過該孔并進入到質譜分析器中。通過一圈又一圈地連續(xù)轉動該圓盤，在多個時刻將以重復的模式一次又一次地及時分析各個流體樣品電噴霧。
如上所述，當每個流體樣品通過一個層析柱管時被分離成其組成化合物，(這是因為各個流體樣品中的不同化合物耗用不同的時間從中通過。)因此，每個流體樣品中的不同組成化合物將在不同的時刻及時被電噴出各個電噴針的端部并被質譜分析器分析。因此，將產生各個流體樣品電噴霧在一段時間內的變化的質譜讀數(shù)。
較佳地，各流體樣品以彼此平行的軌跡從一電噴針陣列同時被電噴。更佳地，諸流體樣品分別瞄準在轉動圓盤上的相對圓盤中心大致等距的各個位置，并且當圓盤轉動時與圓盤的孔的中心對齊。因此，圓盤的轉動將使該孔相對平行的電噴針陣列移動，以致各個流體樣品依次通過圓盤中的孔且依次被質譜分析器分析。
在本方法的另一較佳方面，定位在電噴針陣列和質譜分析器之間的阻擋裝置包括多個高速度的閥門或快門，(每個閥門或快門對應一個具體的電噴針)，這些閥門依次開放和閉合，以允許各個流體樣品依次電噴進入到質譜分析器中并被分析。因此，能夠以重復模式運作以接通和斷開具體電噴針的其他系統(tǒng)也包含在本發(fā)明的范圍之內。
然而在本方法的另一較佳方面，多個流體樣品從一電噴針陣列中的各個電噴針依次電噴進入到質譜分析器中，每個電噴針連接于單個柱管。
在以上本方法的任何較佳方面，該質譜分析器較佳地產生在一段時間內的連續(xù)的質譜讀數(shù)。當任何具體的流體樣品在質譜分析器中被分析時，通過在與此相對應的時刻及時對連續(xù)的質譜讀數(shù)取樣，就可確定該具體流體樣品的質譜讀數(shù)。每個流體樣品進入質譜分析器且被分析的精確時刻是通過知道孔相對流體樣品電噴霧的位置來確定的。因為每個樣品的組合化合物將在不同的時間從柱管的端部被提出，因此任何具體流體樣品的樣品質譜讀數(shù)將隨時間而變化。
該較佳的方法還包括凈化各個電噴的流體樣品的方法。該凈化方法理想地適于與四極質譜分析器一起使用，該四極質譜分析器用來探測與流體樣品中的一具體分子質量相對應的帶正電或負電的氣相離子的存在，而流體樣品中的分子質量又與施加在四極桿上的電壓電平相對應。通過將跨越四極桿的電壓調節(jié)至不同的電平，由此可調節(jié)地設定該質譜分析器，以探測離子化樣品中的各種分子質量的存在。
在凈化流體樣品的較佳方法中，各個流體樣品的電噴霧通過使用上述方法的任一方面被引入到質譜分析器中。同時，當每個流體樣品在質譜分析器中被分析時，跨越質譜分析器的四極桿的電壓將階躍增加至與預期在該具體流體樣品中所找到的所需的反應產品的分子質量相對應的電壓電平。而后在與預期在該流體樣品中所找到的所需的反應產品相對應的電壓電平下依次分析每個流體樣品。此外，當使用定位在電噴針陣列和質譜分析器之間的一轉動圓盤阻擋裝置時，該阻擋圓盤的轉動較佳地與跨越四極桿的電壓的階躍同步，以致四極桿能夠感測到預期在每個流體樣品中所找到的具體的所需的反應產品的存在和濃度。
第一流體樣品噴霧在與預期在該第一流體樣品噴霧中所找到的所需反應產品的分子質量相對應的第一四極桿電壓下被分析。而后轉動該圓盤，致使第二流體樣品噴霧從中通過。當改變所分析的流體樣品時，該電壓階躍至第二電壓電平，致使第二流體樣品在與預期在該第二流體樣品噴霧中所找到的所需反應產品的分子質量相對應的第二電壓下被四極質譜分析器分析。重復該過程，依次分析每個流體樣品，同時確定與每個流體樣品相對應的所需分子質量的濃度。當平行分析被電噴的流體樣品時，僅監(jiān)控各種樣品中的所需的反應產品，該方法提供了時間效率的優(yōu)點。因此，無需對每個流體樣品進行完全的質譜分析，因此，每個電噴的流體樣品可被更頻繁地取樣，在本發(fā)明的該方面，并允許同時分析更多數(shù)目的平行柱管。
由于能夠通過上述方法確定各個流體樣品中的每一所需化合物的存在和濃度，因此如下所述，凈化該流體樣品時可進行成份收集。在樣品凈化的一較佳方面，當通過質譜分析器探測到所需的分子質量(對應于所需的反應化合物)在流體樣品噴霧中為足夠高的濃度時，進行成份收集，流體樣品的流動被轉移到成份收集器中。僅有少部分流出柱管的流體樣品(一般小于1％)需要電噴到質譜分析器中進行分析。該少量部分是不可回收的，但流體樣品的其余可回收部分(一般超過99％)流出柱管的端部后將直接進入到質譜分析器中。當在各種流體樣品中找到的所需化合物將在不同的時刻流出各個柱管，當所需的反應產品以足夠高的濃度出現(xiàn)在流體樣品中時，本方法包括在這些時刻及時選擇的成份收集。因此，獲得了在各種流體樣品中所找到的不同的所需反應化合物的單獨和同時的成份收集，當所需的反應化合物從柱管的端部被提出時，在這些時刻選擇地收集每個流體樣品。因此，僅當流體樣品中所需的化合物為合乎需要的高濃度時，由此通過收集流體樣品來獲得每個流體樣品的凈化。
該較佳方法還包括分析每個流體樣品電噴霧以確定它們的組份的方法。在樣品分析的該較佳方法中，如在此所描述的各個流體樣品電噴霧被引入到質譜分析器中。如下所述分析每個流體樣品的本方法可理想地用于包括四極質譜分析器和飛越時間質譜分析器的各種質譜分析器，且具有在每個流體樣品上進行完全的流體組份分析的優(yōu)點。
如在此的描述，“分析”可以包括化合物的質量控制評估(即純度評估)、篩選用于對抗目標酶或受體的生物活性的化合物、運動分析、凈化、高處理量的藥物運動圖形制定(profiling)、以及高處理量的定量。
當使用四極質譜分析器時，隨著依次分析每個流體樣品，跨越四極桿的電壓較佳地掃過每個流體樣品的一個電壓范圍。每個流體樣品被依次分析，以致分析第一樣品，同時電壓掃過整個電壓范圍，而后分析第二樣品，同時電壓再次掃過整個電壓范圍，等等。如此，確定每個流體樣品的組份的一完全的質譜分析可通過探測各種分子質量的存在來確定，當跨越四極桿的電壓掃過該電壓范圍時，各種分子質量與不同的四極桿電壓電平相對應。另外，當使用飛越時間質譜分析器時(它通過確定具有這些分子質量的化合物穿過分析器的飛越管所需的時間來測定不同分子質量的存在)，也可以依次分析各種流體樣品的組份。使用飛越時間質譜分析器的一個優(yōu)點是，對于被質譜分析器依次分析的每個流體樣品電噴霧，無需使電壓掃過一個范圍，因此，顯著縮短了進行質譜分析所需的時間。
本發(fā)明還提供了用以分析多個流體樣品的一裝置，該裝置包括一質譜分析器、一電噴針陣列、以及一個阻擋裝置，該阻擋裝置的尺寸能夠選擇地阻擋除其中一個流體樣品之外的其他所有流體樣品進入到質譜分析器中。該阻擋裝置和電噴針陣列可相對彼此移動，致使各個流體樣品依次通過該阻擋裝置，進入到質譜分析器中，并被該質譜分析器分析。在各個較佳實施例中，質譜分析器可以包括一個四極質譜分析器或飛越時間(time-of-flight)質譜分析器。但是，應理解到，本發(fā)明可包括任何類型的質譜分析器或其他所需的分析裝置。
此外，應理解到，本發(fā)明可包括多種分離方法，包括但不局限于高性能液相層析、毛細電泳、超臨界流體層析、以及毛細電色層分離法。
如此，在此所指的“流體噴霧器”包括用來將化合物分離成其組成部分的柱管，分離方法包括HPLC、超臨界流體層析、毛細電泳、親和色層法、毛細電色層分離法、以及其他的分離方法。流體噴霧樣品也可以液態(tài)或氣態(tài)形式被傳送到質譜分析器中，并且它們可通過無限層析來分離，其中化合物被分隔在共價或非共價連接的一載體和無限受體、配合基體或其他生物目標、以及一移動相(mobile phase)之間。此外，化合物可連接于一目標受體或其他生物材料，它們可通過與上膠排斥材料的相互作用從自由配合基體上分離，例如上膠排斥和凝膠滲透色層法。
在本裝置的一個較佳方面，該阻擋裝置包括定位在電噴針陣列和質譜分析器之間的一個轉動圓盤。該圓盤較佳地具有一個偏心孔，該孔的尺寸僅能夠接納一個電噴的樣品從中通過。較佳地，電噴針陣列同時將各個流體樣品電噴霧瞄準在轉動圓盤上的不同位置，其中這些不同的位置和孔的中心相對圓盤的中心大致是等距的。因此，圓盤的轉動將允許每個流體樣品依次從中通過且進入到質譜分析器中。
也較佳地包括有一個微機，用以及時確定每個流體樣品進入到質譜分析器中的時刻。這些時刻的及時確定是通過知道阻擋裝置的方位和運動速度以及時確定每個流體樣品何時通過阻擋裝置的孔為基礎的。因此，可在與每個流體樣品相對應的具體時刻及時對質譜分析器所產生的連續(xù)的質譜讀數(shù)進行取樣。隨著阻擋裝置的運動而允許每個流體樣品從中通過，較佳地對每個流體樣品的質譜讀數(shù)一次又一次地進行取樣，由此可得到每個流體樣品在一段時間內的質譜讀數(shù)，該質譜讀數(shù)隨著流體樣品中的不同組成化合物從各個柱管的端部被提出且進入到質譜分析器中而變化。
本發(fā)明提供了同時分析多個電噴霧的一非常有效率的系統(tǒng)，它理想地適于與微滴定量板反應腔體陣列系統(tǒng)一起運作。
具體講，本系統(tǒng)可對處在多個反應腔體中(例如標準微滴定量反應塊中的一排或列)的化合物同時取樣，由此可對這些化合物進行平行的電噴分析。而且，可進行成份收集，由此凈化后的化合物可被收集在深或淺的腔體微滴定量板形式中。
此外，在獲得每個數(shù)據(jù)的初始可用一個光傳感器來確定轉動板的“原來”位置，一個模數(shù)轉換器可與在噴霧器組件前的轉動圓盤的電動機結合使用，由此可實時記錄從每個噴霧出現(xiàn)的信號，允許諸信號彼此分離和去卷積(deconvoluted)。
附圖的簡要描述

圖1是本發(fā)明的第一實施例的示意圖，包括定位在電噴針陣列和質譜分析器之間的一個轉動圓盤阻擋裝置。
圖1A是圖1中線1A-1A所圍繞區(qū)域的放大的視圖，示出了微滴定量板形式的成份收集器。
圖2是與圖1相對應的示意圖，但該轉動圓盤轉動至第二位置。
圖3是本發(fā)明的第二實施例，包括定位在電噴針陣列和質譜分析器之間的一個滑動板阻擋裝置。
圖4與圖1和圖2相似，是本發(fā)明的第三實施例的示意圖，但是每個柱管具有穿過一普通非轉動阻擋裝置的一個專用開閉閥門。
圖5是圖1、圖2和圖4的電噴陣列的電噴電離區(qū)域的放大的示意圖。
圖6是與圖1至圖5相對應的系統(tǒng)的示意圖，示出與自動取樣器和HPLC泵結合的運作。
圖7是與圖6相似的示意圖，但是示出8個流體分離柱管。
圖8是取出的離子層析圖的一個例子，示出當運作圖1、2、3或4的系統(tǒng)時產生的質譜信號的一個曲線圖。
圖9是與圖7所示的系統(tǒng)相對應的八柱管電噴針陣列的立體圖。
圖10是圖9所示八柱管電噴針陣列的主視圖。
圖11是圖10所示八柱管電噴針陣列的側視圖。
圖12是定位在轉動圓盤之前的一個光傳感器的主視圖。
圖13是與圖12相對應的側視圖。
圖14是用以復位轉動圓盤的一控制模塊的示意圖。
圖15示出舉例性的層析圖，示出了與各個流體噴霧流相對應的數(shù)據(jù)的去卷積。
圖16示出兩個不同液體流的數(shù)據(jù)的去卷積。
圖17示出一放大的層析圖，示出了代表兩個液體流的數(shù)據(jù)的去卷積。
較佳實施例的描述本發(fā)明提供了多種方法和裝置，用以分析多個流體樣品的組份，特別用于分析多個流體樣品中每一個的質譜，通過可以包括液相層析、毛細電泳、超臨界液體層析、以及電噴電離-質譜測定法(electrospray ionizatoin-massspectrometry)的各種方法將這些流體樣品分離成作為組成化合物，而后通過直接的傳送管道被電噴或流體注入到質譜分析器或其他合乎需要的樣品分析器中。
在本發(fā)明的第一較佳方面中，如圖1和圖2所示，多個單獨的流體樣品11、12、13和14分別流通地連接于各個柱管21、22、23和24。流體樣品11、12、13和14可較佳地包括從傳統(tǒng)微滴定量板(microtiter plate)的各個腔體中吸取的流體樣品。柱管21、22、23、24可以包括高性能的HPLC柱管、毛細電泳柱管、超臨界流體層析柱管或注流傳送管子。
僅為了舉例的目的，在以下的本應用中所描述的柱管21、22、23和24包括高性能的HPLC柱管，都包含可起反應的樹脂，該樹脂便于使從中通過的流體樣品分離成作為組成化合物。任何流體樣品中的各種組成化合物將與樹脂發(fā)生不同的反應，且因此呈現(xiàn)為不同的通過時間，并在柱管的排放端被提出，這就完成了分離。
系統(tǒng)中的柱管數(shù)目越多，可同時分析的流體樣品的數(shù)目也就越多。圖1至圖6示出四個流體分離柱管21、22、23和24。應理解到，任何數(shù)目的多個柱管都可使用在本發(fā)明中。例如，圖7示出八個柱管21、22、23、24、25、26、27、28，圖9至圖11示出適于與八個柱管一起使用的電噴針陣列。
也應理解到，柱管21、22、23、24、25、26、27和28另外也可以是注流傳送管子、毛細電泳柱管、超臨界流體層析柱管或可用來將流體樣品引入到質譜分析器的進口孔中的任何其他系統(tǒng)或設備。
再次參見圖1和圖2所示的舉例性的設備中，各個柱管21、22、23和24平行地運作以將流體樣品11、12、13和14分離成它們各自的組成化合物，這些化合物在不同的時間從柱管中提出。通過柱管21、22、23和24的分離的流出物然后分別進入到丁字接頭分離器61、62、63和64中，這些丁字接頭分離器用來將大部分的HPLC流出物轉移到專用的成份收集器中，在此將會進行進一步的描述。較少部分的流出物(一般少于1％)穿過了丁字接頭分離器，且進入到電噴電離區(qū)域(詳細地示出在圖5中)，由此被分別轉換為精細的、密集聚集的電噴霧31、32、33和34。大部分的流出物(一般超過99％)從丁字接頭分離器轉向，且被引入到廢物收集器中，或者被引入到專用的成份收集器中以進行化合物的隔離/凈化，以下將會敘述。需要將少量的流體分配成電噴霧31、32、33和34的優(yōu)點是可以保存流體樣品11、12、13和14以進行成份收集。
如圖5所示，柱管21、22、23和24分別連接于電噴針81、82、83和84。電噴針81、82、83和84總體上帶有一電噴針陣列20。電噴針陣列20較佳地包括具有形成在其內的多個電噴針的單個的物理單元，或者另外，陣列20也可以包括用于多個獨立的傳統(tǒng)電噴針的一夾持和目標系統(tǒng)。
流體樣品11、12、13和14通過液相層析柱管21、22、23和24在同一時間被分離成它們各自的組成化合物。因此，包含有來自各個柱管21、22、23和24的分離的化合物的流出的電噴霧31、32、33和34通過一多電噴裝置被引入到電噴電離區(qū)域中。較佳地，電噴霧31、32、33和34相對平行地被引向一轉動的圓盤40，圓盤40定位在多電噴針陣列20和質譜分析器50之間，如圖所示。質譜分析器50具有一個孔板53，孔板53較佳地將形成在電噴霧31、32、33和34中的離子引入到質譜分析器四極區(qū)域中。因此，電噴霧31、32、33和34向著開口52移動，由此進入質譜分析器中。設置一分離器55，以允許電噴霧31、32、33和34進入質譜分析器，而防止其他顆粒(中性，未離子化)進入質譜分析器50中。假使電噴霧31、32、33和34不是如圖所示地被垂直引向阻擋裝置40，則可用離子光將電噴霧31、32、33和34聚焦在質譜分析器50的開口52中。
圓盤40具有從中穿過的一偏離中心的孔42，如圖所示。孔42的尺寸較佳地僅允許同時電噴的流體中的一個從中穿過，以下將解釋其原因。因此，圓盤40可作為一阻擋裝置來運作，防止除其中一個流體樣品之外的其他全部流體樣品的通過而進入到質譜分析器50的開口52中。例如，如圖1所示，噴霧31穿過孔42且進入到質譜分析器50中，同時電噴霧32、33和34被圓盤40阻擋。因此，當噴霧31被接納在其內時，質譜分析器50產生噴霧31的質譜分析，由此提供其相應流體樣品11的組份分析。
較佳地，電噴霧31、32、33和34都可通過電噴針陣列20瞄準，使它們在諸位置38處接觸圓盤40，諸位置38距圓盤42的中心44通常是等距的，如圖所示。而且，從孔42的中心至圓盤中心44的距離相對從位置38至圓盤中心44的距離也大致相等。因此，當圓盤40沿方向R從圖1所示的第一位置轉動至圖2所示的第二位置時，孔42將運動至與電噴霧32對齊的地方，以致電噴霧32進入到質譜分析器50中，而電噴霧31、33和34被阻擋，由此提供其相應流體樣品12的質譜分析。
可理解到，圓盤40的周期性轉動將使孔42相繼與同每個電噴霧31至34相應的每個位置38對齊，致使包含流體樣品11至14的電噴霧依次穿過孔42，并依次進入到質譜分析器50中。圓盤40圍繞其中心44的一次完全的轉動將得到每個流體樣品的一次質譜分析。通過多次轉動地運動圓盤40，隨著時間的流逝可連續(xù)一次又一次地分析每個流體樣品。
隨著各個流體樣品中的各種組成化合物在不同的時期被分離且被提出柱管21、22、23和24，當電噴霧31、32、33和34的組份隨著時間變化時，在各個時刻對每個電噴霧31、32、33和34的分析將產生每個流體樣品的質譜讀數(shù)。
圓盤40可以連續(xù)的速度轉動，或者在孔42與每個電噴霧31至34對齊時在電噴霧之間進行一系列的快速跳躍。以連續(xù)的速度轉動將在每個電噴霧進入質譜分析器之間產生較長的時間間隙，這是因為當孔與任何特定的電噴霧對齊時，只有該電噴霧能穿過孔42。例如，在圓盤40從圖1所示的位置轉動至圖2所示的位置的時期內，當孔42位于電噴霧31和32之間時，所有的電噴霧將被暫時阻擋，不能從中通過。
另一方面，較佳地，以一系列的快速跳躍來轉動圓盤40可快速地使孔42與各個電噴霧31、32、33和34對齊，其優(yōu)點是減短了所有電噴霧被圓盤阻擋的時期，在圓盤的一回轉中可在更長的時間內對每個電噴霧進行分析。當使四極桿電壓的階躍與圓盤40的轉動同步時，也會產生一些優(yōu)點，這將在以下進行解釋。
質譜分析器50可包括任何類型的質譜測定系統(tǒng)，它可包括但不局限于四極和飛越時間質譜分析器，其原因將在以下進行解釋。
通過電噴針陣列20和圓盤40與質譜分析器50一起操作，能夠確定每個流體樣品的質譜，且同時向著轉動的圓盤40或如下的其他適當?shù)淖钃跹b置噴灑多個單獨的流體樣品。
質譜分析器50運作以產生與分子質量相對應的質譜，該分子質量是從接納在其內的流體樣品噴霧中所感測得到的。因此，如果沒有本發(fā)明，假使兩個或更多的流體樣品同時被電噴入到質譜分析器50中，質譜分析器將不能通過它自己來區(qū)分各種不同的電噴霧，以確定哪種化合物處在每個電噴霧中。另外，該兩個或多個電噴霧將同時進入且同時被質譜分析器分析，盡管可以探測具體的分子質量，但是不可能將該分子質量認為是一個或其他流體樣品電噴霧引起的。
在本發(fā)明中，運作質譜分析器50以在每個電噴霧31、32、33和34被依次接納在其內的時期內連續(xù)地產生質譜讀數(shù)。通過使圓盤40轉動幾轉，每個電噴霧都將被分析幾次。因為知道轉動的圓盤40在各個時刻相對電噴針陣列20的位置，所以能夠確定每個電噴霧31、32、33和34在何時穿過孔42，進入到開口52中，以及被質譜分析器50分析。質譜分析器50所產生的連續(xù)的質譜讀數(shù)能夠在與每個電噴霧在質譜分析器50中被分析時相應的那些時刻被容易地采樣。因此，可以得到每個單獨電噴霧的質譜讀數(shù)。通過在圓盤40轉動許多圈的連續(xù)時期內進行質譜分析，能夠在許多不同的時刻確定與電噴霧31、32、33和34相對應的每個流體樣品11、12、13和14的質譜讀數(shù)，由此得到各個流體樣品以時間為基礎的層析和質譜分析。通過這樣的以時間為基礎的層析和質譜分析可監(jiān)控每個流體樣品，以確定分離后的流體樣品中各種組成化合物被提出其各個柱管的時刻。
例如，圖8示出取出的離子的層析圖，為短時間運作圖1或圖2所示的裝置時所產生的質譜信號的曲線圖。具體講，峰值91對應流體樣品11在一段時間內內的流出物的分子量。相似地，峰值92對應流體樣品12在一段時間內內的流出物的分子量，等等?？梢钥闯觯恳粋€樣品11、12、13和14以重復的次序被取樣。在本發(fā)明中，可以獲得非?？焖俚娜印＠?，阻擋裝置40可定位在圖1所示位置100毫秒，用10毫秒轉動至圖2所示的位置，而后在圖2所示的位置保持100毫秒。因此，可重復地分析從柱管提出的每一個分離后的流體樣品。
在本發(fā)明的第二較佳實施例中，如圖3所示，電噴針陣列20b與阻擋板45一起使用，阻擋板45具有從中穿過的一個孔46，如圖所示。阻擋板45可沿所示的方向D1上下運動，以選擇地僅允許多個電噴霧31至34中的一個(在該圖例中是噴霧31)進入到質譜分析器50中。本發(fā)明的該第二實施例的運作與上述的第一實施例相似，僅有的實質區(qū)別是，該阻擋裝置為沿一個方向來回運動、而不是圍繞其中心轉動的阻擋板45。
該第二實施例僅是一種裝置的舉例，在該裝置中噴霧器和阻擋裝置相對彼此運動。其中噴霧器、阻擋裝置或者噴霧器和阻擋裝置相對彼此運動的其他合適的裝置也處在本發(fā)明的范圍之內。
例如，在本發(fā)明的范圍之內，應理解到，也可將阻擋板45夾持在固定的位置，電噴針陣列20b可沿方向D1上下運動，以依次允許每個電噴霧31至34穿過孔46，并進入到質譜分析器50中。也應理解到，電噴針陣列20b和阻擋板45的各種組合運動也可用來選擇地允許電噴霧31至34依次進入到質譜分析器50中。
在本發(fā)明的第三較佳實施例中，如圖4所示，一非轉動的阻擋裝置40b裝配有多個閥門43，諸閥門43可單獨地選擇開放和閉合，以允許電噴霧31至34依次進入到質譜分析器50中。閥門43較佳地是用電控制的，以選擇地依次開放和閉合，由此允許電噴霧31至34依次進入到質譜分析器50中。因此，不再需要包括轉動盤或直線運動盤的阻擋裝置。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了凈化每一流體樣品的方法。如在此所使用的，“凈化”流體樣品需要通過液體層析將流體樣品分離成其組成化合物，并在所需的反應化合物從柱管中被提出時，收集流體樣品的該部分，該部分包括足夠高濃度的所需的反應化合物。因此，當凈化各種流體樣品時，所預期的每一種流體樣品的分子質量是已知的，將通過質譜分析器進行探測，如下所述。
當該裝置定位成圖1所示時，跨越四極桿54的電壓較佳地設定為與預期處在電噴霧31中的所需反應化合物的分子質量相對應的電壓電平。當阻擋裝置40轉動至圖2所示的位置時，跨越四極桿54的電壓較佳地階躍增至與預期處在電噴霧32中的所需反應化合物的分子質量相對應的電壓電平。較佳地，圓盤40的轉動和跨越四極桿54的電壓的階躍是同步的，因此大約在圓盤40從圖1所示的位置轉動至圖2所示的位置時，電壓電平階躍。在圓盤剛從第一位置轉動至第二位置之后，較短的超前時間效應可以引起必需的很短促的電壓的階躍，以補償穿過孔42之后電噴霧實際上到達質譜分析器50的時間延遲。
使用階躍增加的電壓的一個優(yōu)點是質譜分析器50只搜尋預期在每個流體樣品中所找到的所需的分子質量，并由此可更快速地進行多個樣品中每一樣品的分析。因此，使用該方法，在給定的平行分析中可含有更多數(shù)量的平行的流體陣列HPLC柱管。例如，電噴霧31(對應流體樣品11)在與第一所需的分子質量相應的第一電壓下被首先分析，以確定其內的第一所需分子質量的濃度。電噴霧32(與流體樣品12相對應)而后在與第二所需分子質量相應的第二電壓下被分析，以確定其內的第二所需分子質量的濃度。重復該過程，在只有所需分子質量才有的電壓電平下依次分析每個流體樣品。
使用該較佳的方法凈化每個電噴霧的所需的(或預期的)合成產品的另一重要優(yōu)點是成份收集，(其中具有足夠高的濃度的所需反應化合物的分離的流體樣品的部分被轉移至流體收集器)可按照以下方式進行。
如圖1所示，設置有成份收集器37a、37b、37c和37d。應理解到，這些成份收集器在物理位置上可以相互分離，或者另外也可集成為單個多腔體單元。圖1A是圖1中線1A-1A所包繞區(qū)域的放大的視圖。所示的成份收集器是微滴定量板的形式。因此，在較佳實施例中，單個的多腔體單元可包括一個標準微滴定量板或諸板，以致凈化或分析后的樣品可放置在方便的液體處理系統(tǒng)形式中。如圖所示，成份收集器37a通過丁字接頭分離器64與流體樣品11相流體連通。丁字接頭64可以包括Valco丁字接頭分離器，這些接頭被構制成將從柱管中提出的99％的流體轉移到成份收集器中。
再次參見圖1，當質譜分析器50確定所需的化合物以足夠高的濃度處在分離的電噴霧31中時，(當被高信號強度所指示時)，閥門38a被驅動，將流體送入到成份收集器37a中。在其他所有時間，閥門38被設定為將流體作為廢物W排出?？衫斫獾剑陔妵婌F31、32、33和34實際到達質譜分析器50之前，流體將通過丁字接頭分離器61、62、63和64而進入到管子39中。因此，較佳地構制管子39的長度和直徑，使分離后到達閥門38的流體(一般超過從柱管提出的流體的99％)與同時被質譜分析器50分析的流體(一般少于從柱管提出的流體的1％)在組份上相同。以此方式，當該反應化合物到達成份收集閥門38時，流體樣品中的所需反應化合物通過質譜分析器的探測將給成份收集器發(fā)出信號，以在此時及時開始。因此，本系統(tǒng)克服了在探測所需的反應化合物和在凈化后的樣品中收集該反應化合物之間的任何時間遲滯問題。
由于圓盤40的轉動，每個電噴霧31、32、33和34將一次又一次地被依次分析。因此，當質譜分析器確定處在其內的所需的反應化合物為足夠的濃度時，可及時精確地將流體轉移進入到每個流體收集器37a-37d中。
也應理解到，對于每個流體樣品可使用多個流體收集器，從而能夠將不同的所需化合物(它們在不同時間從相同的柱管中被提出)引導至不同的流體收集腔體中。這是通過設定每個閥門38、將流體樣品引導至多個不同的成份收集器中來較佳地完成的。因此，對于每個流體樣品可凈化多個所需的反應產品。
在本發(fā)明的另一方面，提供了用以分析每個流體樣品以確定其組份的方法。如分析多個電噴的流體樣品的質譜的較佳方法中所指出的，各個流體樣品以依次進入到質譜分析器50中的方式被電噴。分析每個流體樣品的質譜的本方法可通過使用包括四極質譜分析器的任何類型的質譜分析器來完成，例如PE-SCIEX API150 MCA質譜分析器。但是，本發(fā)明也特別適于用飛越時間質譜分析器來操作，這是因為該類型的質譜分析器每秒可產生直至10個完整的質譜掃描。當分析流體樣品時，與凈化流體樣品相反，一般不需要進行成份收集。因此，可從系統(tǒng)中去除上述的丁字接頭分離器和成份收集器。
當使用四極質譜分析器時，進行每個流體樣品11、12、13和14的組份的分析時，跨越四極桿的電壓掃過一個數(shù)值范圍，同時每個電噴霧31、32、33和34被依次分析。例如，電噴霧31(對應流體樣品11)首先被分析，跨越四極桿的電壓掃過一個范圍，以確定流體樣品11的組份。而后電噴霧32(對應流體樣品12)被分析，跨越四極桿的電壓掃過一個范圍，以確定流體樣品12中的組份。重復該過程，依次分析每個流體。
具體講，當跨越四極桿54的電壓電平與電噴霧中的分子質量相對應時，將探測具有該分子質量的反應化合物的存在，而四極桿將允許具有與電壓相對應的分子質量的電噴霧中的離子從中通過。當四極電壓掃過電壓范圍時，多種分子質量(即反應化合物)將被探測，由此確定具體電噴霧中的組份。
較佳地，圓盤的轉動與跨越四極桿的電壓的掃描同步，以致圓盤被定位成(如圖1所示)允許電噴霧31進入質譜分析器50中，同時跨越四極桿54的電壓掃過一個電壓范圍。接著，轉動圓盤40(如圖2所示)以允許電噴霧32進入到質譜分析器50中，而電壓電平再一次掃過該電壓范圍。以此方式，對每個流體樣品的噴霧接連進行質譜分析。通過一圈又一圈地反復轉動圓盤40，可快速一次又一次地重復每個電噴霧的質譜分析。接著，如以上結合圖8的描述，隨著樣品的不同成份單獨地從柱管中被提出，可一直監(jiān)控每個電噴霧的質譜中的變化。
另外，當使用飛越時間質譜分析器時，(它通過確定具有各種分子質量的諸化合物通過質譜分析器的飛行管的時間來探測不同分子質量的存在)，也可依次分析各種流體樣品的組份。使用飛越時間質譜分析器的一個優(yōu)點是，無需耗用大量時間對每個電噴霧進行取樣，就可分析進入到質譜分析器中的電噴霧。這是因為不需要通過掃越預定的四極電壓范圍來依次探測每個流體樣品中的不同分子質量。而且，當每個流體樣品被依次分析時，可依據(jù)它們在每個流體樣品中的飛越時間來探測多種不同的分子質量。相似地，如以上結合圖8的描述，隨著樣品的不同組份從柱管中單獨地被提出，可一直監(jiān)控每個電噴霧的質譜中的變化。
如圖1所示，一個計算機60也較佳地包括在本發(fā)明中。計算機60監(jiān)控質譜分析器50和圓盤40，通過知道孔42相對柱管21、22、23和24的位置、電噴針陣列20、圓盤40和質譜分析器50之間的距離、以及電噴霧31、32、33和34的流動速度，計算機60由此及時確定每個流體樣品31至34被質譜分析器50分析的時間。因此，可使用計算機60，使質譜分析器50所產生的連續(xù)的質譜讀數(shù)通過使用計算機算法去卷積，由此可在具體的時間及時確定各個流體樣品的質譜。
本系統(tǒng)理想地適于與用于平行樣品分析的微滴定量反應板按照以下的方式一起使用。如上所述，流體樣品11、12、13和14可以包括置放在微滴定量板中的各個腔體中的流體樣品。如圖6和圖7所示，一流體樣品自動取樣器100可以包括Gilson 215八通道噴注器，它可用來從微滴定量板中的八個腔體中同時抽取樣品，并可與HPLC泵102一起將樣品加載到流體分離柱管(圖7中的21、22、23、24、25、26、27和28)上。因此，如圖7、9、10和11所示，可平行地分析八個流體樣品。
具有四個平行電噴頭的本系統(tǒng)(圖1至圖6和圖8)和具有八個平行電噴頭的該系統(tǒng)(圖7、以及圖9至圖11)僅是針對流體樣品數(shù)目的舉例。應理解到，包含不同數(shù)目平行電噴器的系統(tǒng)也處在本發(fā)明的范圍之內。
當使用圖9至圖11所示的八通道電噴陣列和標準96腔室微滴定量板時，可用本發(fā)明分析或凈化連續(xù)12排的8個流體樣品。具體講，如在此描述的那樣，當用本系統(tǒng)同時分析八個流體樣品的第一排之后，就可分析第二排反應腔體，等等。應理解到可以使用不同的微滴定量板陣列，包括48腔體(6×8陣列)、96腔體(8×12陣列)、384腔體(15×24陣列)等等。
如圖7所示，如果也需要監(jiān)控平行分析的流體樣品的紫外線性能，可以包括Shimadzu SPD10AV UV探測器的一紫外線探測器104定位在諸柱管21、22、23、24、25、26、27和28與電噴針陣列和阻擋裝置(細節(jié)參見圖1至圖5，在此簡要地示為106)之間。
圖12和圖13示出控制轉動圓盤的運動的光傳感器的主視圖和側視圖。如圖12所示，光傳感器200可在金屬片202之上被夾持就位，金屬片202連接于轉動圓盤204的前表面。因此，當金屬片202從光傳感器200前面通過時，可重復地確定圓盤204的位置。
如圖14所示，步進電機250可以包括IMS混合步進電機(M2-1713-S)，它可由連接于IMS電源254和linx軟件通訊模塊256的IMS微步進驅動器252供電。一自動引導程序軟件系統(tǒng)260可用來控制步進電機250的位置和傳感器200的輸出，因此在所有時間都能知道轉動圓盤204的位置。
圖15示出多通道層析法的數(shù)據(jù)示意圖，其中信號301、302、303、304、305等可彼此區(qū)分開。具體講，由于知道產生每個信號301、302、303、304和305的時間，知道在各個時間間隔轉動圓盤的位置，所以能夠將各個信號分配給在該時間間隔被取樣的流體通道。
圖16示出兩個流體樣品的數(shù)據(jù)去卷積，其中信號400與信號402被區(qū)分開，信號400與第一流體電噴器發(fā)出的流體相對應，而信號402是與第二電噴器發(fā)出的流體相對應地被發(fā)出的。如此，信號400和402可被擬合示出代表曲線401(代表信號400)和曲線403(代表信號402)，如圖所示。
圖17示出兩個信號的層析圖的又一個例子，其中信號500與信號502被區(qū)分開，信號500與第一流體電噴器發(fā)出的流體相對應，而信號502是與第二電噴器發(fā)出的流體相對應地被發(fā)出的。如此，信號500和502可被擬合示出代表曲線501(代表信號500)和曲線503(代表信號502)，如圖所示。
權利要求
1.用以分析各個流體樣品的方法，其特征在于它包括從一電噴針陣列向著一個質譜分析器同時電噴多個流體樣品；定位一個阻擋裝置，阻擋除其中一個流體樣品之外的所有其他流體樣品到達該質譜分析器；相對移動電噴針陣列和阻擋裝置，以允許多個流體樣品依次到達該質譜分析器；以及分析該多個流體樣品的質譜。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于定位阻擋裝置包括將阻擋裝置定位在電噴針陣列和質譜分析器之間。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于相對移動電噴針陣列和阻擋裝置包括以周期的方式移動阻擋裝置，使各個流體樣品依次到達質譜分析器。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于定位阻擋裝置包括將一個圓盤定位在電噴針陣列和質譜分析器之間，該圓盤具有從中穿過的孔；以及向著該圓盤同時電噴各個流體樣品，使得除其中一個流體樣品之外的其他所有流體樣品被該圓盤阻擋，其中一個流體樣品通過了該孔，由此到達質譜分析器。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于定位阻擋裝置包括向著圓盤上的不同位置電噴各個流體樣品，該不同位置以及孔的中心離圓盤的中心是等距的。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于還包括轉動該圓盤，由此允許各個流體樣品依次通過該孔，并由此依次到達質譜分析器。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于分析包括在一段時間內產生一連續(xù)的質譜讀數(shù)；以及當每個流體樣品被分析時及時對該連續(xù)的質譜讀數(shù)取樣，由此在一段時間內產生各個流體樣品的單獨的質譜讀數(shù)。
8.如權利要求6所述的方法，真特征在于在一段時間內產生一連續(xù)的質譜讀數(shù)；以及當每個流體樣品被分析時及時對該連續(xù)的質譜讀數(shù)取樣，由此在一段時間內產生各個流體樣品的單獨的質譜讀數(shù)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于每個流體樣品被分析的時刻是通過以下方式及時確定的確定該孔在一段時間內相對電噴針陣列的位置，由此確定每個流體樣品何時通過該孔并到達質譜分析器。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于產生一連續(xù)質譜讀數(shù)包括選擇具有四極桿的四極質譜分析器；施加跨越四極桿的一個電壓，以及將該電壓階躍增加至與多個流體樣品中的組成化合物的一種或多種分子質量相對應的電平。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于圓盤的轉動和跨越四極桿的電壓的階躍是同步的，以致當改變分析的流體時，電壓階躍。
12.如權利要求8所述的方法，其特征在于還包括當在至少一個流體樣品中探測到所選定的組成化合物的足夠濃度時，將所述至少一個流體樣品的一部分轉移至一個成份收集器中。
13.如權利要求8所述的方法，其特征在于產生一連續(xù)質譜讀數(shù)包括選擇具有四極桿的四極質譜分析器；施加跨越四極桿的一個電壓；以及使該電壓掃過一個電壓范圍。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于每一次分析一個樣品時，該電壓都掃過該電壓范圍。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于還包括通過產生每個流體樣品在整個電壓范圍內的一個質譜讀數(shù)，來確定每個流體樣品的組份。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括從微滴定量反應板中的諸分離的腔體中排開所述多個流體樣品；以及將所述多個流體樣品加載到所述電噴針陣列上。
17.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述連續(xù)的質譜讀數(shù)是由飛越時間質譜分析器所產生的。
18.用以確定各個流體樣品的組份的一種方法，其特征在于它包括從一個電噴針陣列向著一質譜分析器電噴多個流體樣品，除其中一個流體樣品之外，其他所有的流體樣品被一個轉動圓盤阻擋住，該轉動圓盤具有從中通過的一個偏心孔；轉動該圓盤，由此允許各個流體樣品依次通過該孔并到達該質譜分析器；以及用質譜分析器分析流體樣品的質譜，由此確定各個流體樣品的組份。
19.分析各個流體樣品的方法，其特征在于它包括從一個電噴針陣列向著一質譜分析器依次噴灑多個流體樣品，由此依次分析諸流體樣品。
20.用以分析各個流體樣品的一種系統(tǒng)，其特征在于，它包括一質譜分析器；用以向著質譜分析器噴灑多個流體樣品的一個電噴針陣列；以及定位在電噴針陣列和質譜分析器之間的一個阻擋裝置，除其中一個流體樣品之外，該阻擋裝置的尺寸可阻擋其他所有的流體樣品到達該質譜分析器。
21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于該質譜分析器是四極質譜分析器。
22.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于該質譜分析器是飛越時間質譜分析器。
23.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于該阻擋裝置包括一個可轉動的圓盤，該圓盤具有一個從中通過的偏心孔。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于該電噴針陣列將多個流體樣品瞄準在圓盤上的不同位置，諸不同位置和孔的中心離圓盤的中心是等距的。
25.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于該圓盤能夠轉動，以允許各個流體樣品依次通過該孔并到達該質譜分析器。
26.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一個微機，該微機用以及時確定每個流體樣品何時到達質譜分析器，并在每個流體樣品到達質譜分析器時及時從質譜分析器對讀數(shù)取樣，由此確定在一個時期內與每個流體樣品相對應的質譜讀數(shù)。
27.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與其中一個流體樣品相流體連通的至少一個成份收集器。
28.如權利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于該至少一個成份收集器包括一微滴定量反應板。
29.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于該電噴針陣列包括用以選擇地允許每個流體樣品從電噴針陣列中的其中一個柱管中電噴出的一個開關閥門機構。
30.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用以確定阻擋裝置相對電噴針陣列的相對位置的一個光傳感器。
31.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在阻擋裝置移動時用以記錄其位置的一個系統(tǒng)。
全文摘要
用以分析各個流體樣品(11－16)的一種方法,該方法包括:從電噴針陣列(20)向著質譜分析器(50)同時噴灑多個流體樣品(11－16);定位阻擋裝置(40)以阻擋流體樣品(31－34)中除一個流體樣品之外的其他所有流體樣品(32－34)到達質譜分析器(50);相對移動電噴針陣列(20)和阻擋裝置(40)以允許至少兩個流體樣品(31、32)依次到達質譜分析器(50);以及分析依次到達質譜分析器(50)的流體樣品(31、32、33、34)的質譜。用以分析各個流體樣品(31－34)的組份的一個系統(tǒng),它包括:質譜分析器(50)、向著質譜分析器(50)用以噴灑流體樣品(31－34)的多頭電噴針陣列(20)、以及定位在電噴針陣列(20)和質譜分析器(50)之間的阻擋裝置(40),阻擋裝置(40)的尺寸可以阻擋流體樣品(31－34)中除一個流體樣品之外的其他所有流體樣品(32－34)到達質譜分析器(50)。
文檔編號G01N30/72GK1321327SQ99809378
公開日2001年11月7日 申請日期1999年6月8日 優(yōu)先權日1998年6月9日
發(fā)明者D·B·卡塞爾, 王濤, 曾露 申請人:杜邦藥物研究實驗室股份有限公司