阅读说明：本技术 生物样品快速质谱进样装置 (Quick mass spectrum sampling device for biological samples ) 是由 郑江花 胡海俊 丁正知 于 2020-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种生物样品快速质谱进样装置,主要涉及一种生物样品的质谱快速进样装置,具体来说是通过超声悬浮的方式,让生物样品液滴或小颗粒呈悬浮状态放置于容器内部,无其他界面接触,能够有效的保证样品的原始状态,保证了样品以最原本的状态完成质谱分析上样,装置直接置于质谱仪的离子源和大气压接口之间,可以直接完成生物样品的快速质谱分析。本发明通过一个装置和简单对接质谱的使用方法能够大大简化生物样品的质谱分析速度,同时能够减少样品处理的损失和二次污染等问题,同时还可以通过置入容器内,完成样品的短期存储和运输,同时可以实现无污染的多次使用。(The invention discloses a rapid mass spectrum sample introduction device for a biological sample, and mainly relates to a rapid mass spectrum sample introduction device for the biological sample, which particularly enables liquid drops or small particles of the biological sample to be placed in a container in a suspension state in an ultrasonic suspension mode without other interface contact, can effectively ensure the original state of the sample, ensures that the sample is subjected to mass spectrum analysis in the most original state, and can be directly placed between an ion source and an atmospheric pressure connection port of a mass spectrometer to directly complete the rapid mass spectrum analysis of the biological sample. The invention can greatly simplify the mass spectrum analysis speed of the biological sample by a device and a simple application method of butt-joint mass spectrum, simultaneously can reduce the problems of loss of sample treatment, secondary pollution and the like, can complete short-term storage and transportation of the sample by being arranged in a container, and can realize multiple applications without pollution.)

生物样品快速质谱进样装置

技术领域

本发明涉及一种生物样品快速质谱进样装置，尤其是用于少量液体生物样品的无污染快速取样和快速对接质谱分析。

背景技术

高质量的生物样品是组学研究和个性化医疗过程中临床检验顺利实施的前提。生物样品的保存方式关系到待检样品的质量和检测的结果。样品的适当的处理、保存方式是最终获取准确测定结果必不可少的一环，其中对于生物样品的无污染存储提出了很高的要求。同时近些年国家开始重视对于医疗废弃物的控制，开发环保、效费高的生物样品保存方式是未来生物样品存储的必然发展趋势。

生命科学领域高通量技术的发展促进了诸如基因组、转录组、蛋白组以及代谢组等各类组学的研究。相应地，为了客观、全面、完整地反映核酸、蛋白、代谢分子等研究对象各自的量以及彼此之间的相互关系，获得高质量的生物样品是非常必要的。高质量的生物样品是组学研究和个性化医疗过程中临床检验顺利实施的前提。在实际样品测试或研究的过程中，常常遇到样品质检不过关、假阳性的现象，不适当的样品处理、保存和管理方式带来的结果有时是灾难性的。在实际分析的过程中，因为生物体系本身的极端复杂性，前处理过程极为繁琐，可能会带来外源性污染、回收率不足等诸多问题，如何完成对生物样品的精准采集、正确标记、无污染处理、高回收率上样等变得尤为重要重要。

质谱技术的高灵敏度、高通量分析特点使其在生物医学检测和临床检验生物标志物方面成为一项有力的工具，特别是在液相色谱联用(LC-MS)质谱分析方法在新生儿疾病筛查、药物浓度监测、体内激素和营养素的检测、微生物鉴定等分析中已经被广泛应用，甚至已经成为了国家标准或实验室标准。由于质谱本身只能检测气相中的离子，而同时由于生物体本身的特殊性，如组织、体液或细胞，需要经过大量的前处理，大多只能在专业实验室内完成，同时需要破碎机、离心机、氮吹仪等大量专用设备和各类化学试剂的配合。随着越来越多的现场快检和公共卫生快速响应等应用问题的出现，一些无前处理或简单处理的质谱分析方法应运而生，但主要是集中在离子源技术上，如DART源和DESI源。其中实时直接分析(Direct Analysis in Real Time)离子源，也简称DART源，是一种热解析和离子化技术，样品置放于DART源出口和LC-MS质谱仪的离子采样口间的载物装置上，便可进行分析。其中解吸附电喷雾离子源解析电喷雾离子化(Desorption Electrospray Ionization,DESI)，也简称DESI源，是一种新型常压离子化技术，可将无处理的样品直接置于各种载物装置表面。这些分析手段都不再需要繁杂的样品制备和耗时的色谱分离，急剧缩短样品分析周期，和极大地减少对固定资产及人员的投资。但是在生物医学样品的分析过程中，这种通过离子源实现无处理质谱分析的过程，样品本身尚存在需要简单处理、转移到载物装置表面等过程。

随着诸多现代医学检测手段的应用和个性化医疗的发展，基础研究和临床检验所收集的生物样品的数量越来越多，而对它们长期进行转运或保存都将耗费不少资源和环境成本。而且目前的生物样品的存储方式还集中在样品袋、样品瓶等低温保存或真空冻干等需要特殊处理的常温保存的方式，这些存储均需要耗材的支持，且存在前处理的时间和众多人为操作的介入，有一定的操作经验需求，如何有效的将样品的采集、短暂保存和快速质谱上样均成为了需要解决的问题，目前国内尚无无污染、可反复使用的生物样品采集、存储和快速质谱上样方案，随着精准医学的发展，对于生物医学检测技术的依赖也将也来越多，开发出无污染、可反复使用的生物样品采集、存储和快速质谱上样方案也将会是发展的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现无污染、可反复使用的生物样品采集、存储和快速质谱上样分析的问题，因此提出了一种生物样品快速质谱进样装置，该方法不仅能够实现生物样品的快速转移、无污染的短时间存储，还可以完成和质谱的快速有效对接。该方法能够大大简化生物样品的质谱分析速度，同时能够减少样品处理的损失和二次污染等问题，同时还可以通过置入容器内，完成样品的短期存储和运输，同时可以实现无污染的多次使用。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：通过超声悬浮的方式，让生物样品液滴或小颗粒呈悬浮状态放置于容器内部，无其他界面接触，能够有效的保证样品的原始状态，保证了样品以最原本的状态完成质谱分析上样，装置直接置于质谱仪的离子源和大气压接口之间，可以直接完成生物样品的快速质谱分析。具体来说，该装置包括一个固定装置，一个超声悬浮装置，生物样品可直接放置在超声悬浮装置的发射端和反射端中间的位置悬浮保存。其中超声悬浮装置的位置和产生超声频率、强度可调，固定装置为两边开放结构，用于离子源电离和进入质谱仪大气压接口。

优选地，超声悬浮装置的频率、强度可调，针对不同种类和重量的样品，调节超声变幅杆的能量，使得样品能够克服重力，稳定在空中。同时反射端的上下位置可调节，用于纵波的形状，使得样品能够上下微调，从而使样品能够稳定、均匀的分布于超声波驻波中心位置上。

如权利要求1所述的生物样品快速质谱进样方法，超声悬浮装置的位置和产生超声频率、强度可调。

如权利要求1所述的一种生物样品存储方法和装置，其特征在于：样品存储位置为超声悬浮装置探头发射端和接收端中间位置，存储样品的形态可以是液体，也可以是固体。

如权利要求2所述，固定装置的上下端可调，可以配合超声悬浮装置完成对于不同尺寸生物样品的储存和分析。

本发明的积极进步效果在于：本通过超声悬浮的方式，让生物样品液滴或小颗粒呈悬浮状态放置于容器内部，无其他界面接触，能够有效的保证样品的原始状态，杜绝了样品转移过程和转移后可能出现的二次污染，且通过一定的包装还能实现短暂保存和运输，如需长距离长时间运输还可以通过抽真空或通惰性气体的方式有效提高样品存储时间。

附图说明

图1为本发明的装置主体示意图；

图2为本发明的装置安置和使用方法示意图；

图3为本发明的装置短期存储和转运方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明进一步的描述，以详细说明技术方案。这些附图均为简化的示意图，仅作为本发明的基本示意，因此仅显示与本发明相关组成结构。

本发明描述了一种生物样品快速质谱进样装置和方法，可以为少量的血液、尿液等体液，也可以为少量的固体组织。以下通过具体实施示例来详细解释本发明具体内容。

实施示例：本发明的装置结构主体包含两个部分，1)固定装置；2)超声悬浮装置；如图1所示，图中101为超声变幅杆，102为超声悬浮装置超声发射端，103为超声悬浮装置超声接收端，104为接收端的位置调节装置，105为存储的生物样品，106和107为固定装置。

在实际应用中，可以快速直接对接到质谱仪上，置于离子源和大气压接口中间位置。图2所示为生物样品快速质谱进样装置和对接质谱仪的方法，图中108为质谱仪的离子源，可以为各种类型的大气压源，如ESI源、APCI源、APPI源等，也可以为DART源和DESI源等直接电离源；109为质谱仪的大气压接口。实施过程中，需要将装置结构主体(图2虚线框内的部分)置于质谱仪的离子源和大气压接口之间液体样品通过注射针或滴管等方式将样品安置于超声悬浮装置发射端和接收端中间位置，固体样品通过镊子或样品勺等方式将样品安置于超声悬浮装置发射端和接收端中间位置，完成被离子源的电离再进入大气压接口完成质谱分析。

图3所示为生物样品快速质谱进样装置的存储和转移方式，其中虚线框内的201为生物样品快速质谱进样装置主体部分，在完成了样品置入后，如需转运或短时间存放，需要放置在容器内保存。202为容器主体部分，203和204为通断阀，用于抽真空或通惰性气体，205为可开启的门结构。液体样品通过209注射针或滴管等方式将样品安置于超声悬浮装置发射端和接收端中间位置；固体样品通过镊子或样品勺等方式将样品安置于超声悬浮装置发射端和接收端中间位置，样品置入后，可以抽真空或在抽真空后冲入氮气、氦气、氩气等惰性气体，可以将内部的空气完全替换掉，保证生物样品在真空或惰性环境下保存。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。