具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图描述本发明的实施例的技术方案。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。所描述的实施例仅用于图示说明，而不是对本发明范围的限制。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。

如图1所示，本发明控制液相离子富集分离的一种优选装置结构示意图；包括毛细管1，毛细管1一端连接检测装置12，另一端为毛细管进入口11；注射泵2，注射泵2连接毛细管进入口11，用于把缓冲液注入毛细管进入口11；进样装置3，进样装置3连接毛细管进入口11，用于向毛细管进入口11输入液相离子样品；两个以上富集分离电极，图中HV₁、HV₂、HV₃、HV₄示意性的给出了四个富集分离电极，当HV₁为一负电压，当HV₂=HV₃=HV₄=0时，可以达到两个富集分离电极的效果；当HV₁、HV₂、HV₃、HV₄中相邻的两个电极设置为相同的电压时，可以达到三个富集分离电极的效果；显而易见的，根据实际需要，富集分离电极还可以增加个数，出现HV₅、或HV₆以此向后排列，且此两个以上电极不强制要求有两个电极处于毛细管1两端位置，实际中可根据情况调节位置及相互间距离。为了叙述方便，此具体实施方式部分，都以四个富集分离电极示例。

检测装置12可以为以电喷雾质谱或基质辅助激光解析电离质谱例的质谱检测装置，也可以为以电位检测器、电导检测器为例的电化学检测装置，还可以为以紫外检测器、荧光检测器为例的光学检测装置。

图1中的电极可以通过多通阀连接毛细管1，后面的实施例1-3中具体为三通阀。

注射泵2、进样装置3可以通过进样阀与毛细管进入口11相连，进样阀内还可以设置进样体积精确控制的定量环。进样装置3可以为进样泵或者进样针，进样泵可以自动和精确的控制进样体积。毛细管1可以为石英毛细管、融硅毛细管、PEEK管路、塑料毛细管或者橡胶毛细管，不同材质的毛细管会影响流体流速和所需施加在富集分离电极上的直流电压值。

下面的实施例中1-3中，为表述简便、效果突出，使用优选的实施例，三个实施例中控制液相离子富集分离装置中包含进样阀、定量环、进样泵，电极都通过三通阀与毛细管1相连。毛细管以石英毛细管示例。为了显示控制液相离子富集分离效果，说明和对比方便，本实施例1-3中的检测装置为电喷雾质谱。

本实施例1-3使用上述控制液相离子富集分离的装置的控制液相离子富集分离的方法为：

将进样阀调整至平衡态，开启注射泵，使所述注射泵向定量环和毛细管内注入缓冲液并持续第一时间段；

将所述进样阀调整至取样态，开启进样泵，向所述定量环以预设的进样流速注入样品溶液并持续第二时间段；

将所述进样阀调整至所述平衡态，使所述注射泵向所述定量环注入所述缓冲液，推动所述定量环中的样品溶液进入所述毛细管内；

通过设定富集分离电极产生富集分离电压，使得电极之间形成的电场和毛细管中样品流动方向相同或相反。

此方法中所述第一时间段可以为0.01分钟-600分钟，所述缓冲液的流速可以为0.01μL/min至5000μL/min；所述第二时间段可以为0.01分钟- 600分钟，所述预设的进样流速为可以0.1μL/min至5000μL/min。

此具体实施方式部分，下面所涉及的实施例1-3 相同数据说明：三个实施例中定量环选择内径50μm，外径360μm，长度为50cm的毛细管；毛细管为75μm，外径360μm的石英毛细管。从进样阀到第一个三通阀的毛细管长15厘米。四个三通阀通过3.5厘米毛细管连接，电极电压通过调节HV₁、HV₂、HV₃、HV₄进行控制。

实施例1

—单阱富集，样品为单一物质的富集和非富集模式控制。

此实施例中样品为苯丙氨酸。

采用上述控制液相离子富集分离的方法，进缓冲液、进苯丙氨酸，其浓度为10ng/mL，进样泵流速20μl/h，进样3.2分钟，然后再进缓冲液，调整电极电压。缓冲液的流速设置为0.25μL/min。

非富集模式，HV₁=HV₂=HV₃=HV₄=0，四个电极均接地，如图2A所示，不会产生富集效应。在缓冲液的驱动下，苯丙氨酸离子将被直接洗脱，如图2B所示。目标峰的宽度由初始样品注入时间长度和液体通道内样品的扩散过程确定。

富集模式，进样阶段HV₁=HV₂=HV₃=HV₄=0；富集阶段，将HV₁调整至-2.5kV；释放阶段，将HV₁调回0，如图3A所示。在HV₁施加-2.5kV富集电压时，在HV₂和HV₁之间形成的强电场会将带正电荷的苯丙氨酸离子束缚并堆积在HV₁周围，产生富集效应。关闭HV₁后，富集的苯丙氨酸离子从液相离子阱中释放并进入质谱检测，从图3B可见。

对比两种操作方式的目标物离子流色谱图可见，通过富集模式，得到的苯丙氨酸的峰强度大于常规模式，且峰的宽度更窄，这表明液相离子阱不仅可以富集苯丙氨酸，而且可以将样品聚焦在非常窄的谱带中。此种模式由于可以富集样品，还可以用于检测液相离子样品非常稀薄，不进行富集后面的质谱仪检测不到的超痕量物质。该液相离子阱可有效减小峰展宽效应，提高后续质谱检测的灵敏度。

实施例2

—单阱分离，样品为17种混合物质的分离与顺序释放。

此实施例中样品为17种分离氨基酸混合物，17种氨基酸混合物为天冬氨酸，半胱氨酸，天冬酰胺，谷氨酰胺，脯氨酸，谷氨酸，丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸，甲硫氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，甘氨酸，丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸的混合物。

采用上述控制液相离子富集分离的方法，进缓冲液、进17种氨基酸混合物，其浓度为10ng/mL，进样泵流速20μl/h，进样3.2分钟，然后再进缓冲液，调整电极电压。缓冲液的流速设置为0.15μL/min。

进样阶段HV₁=HV₂=HV₃=HV₄=0；富集阶段，将HV₁调整至-5kV；释放阶段，将HV₁的电压20分钟内从-5kV线性下降至0V，同时HV₂=HV₃=HV₄=0。HV₁电压图如4A所示。

从17种氨基酸物质分离色谱图4B可见，在20分钟内，17种氨基酸可以实现分离。

该实施例基于离子的不同流体力学半径和有效电荷，通过调节电场强度，实现了混合离子样品顺序分离释放，提升了质谱分析混合物的能力。

实施例3

—双阱富集分离，样品为两种物质的富集与分离。

此实施例中，样品为血管紧张素II和缓激肽。

为了提高离子分离效率并减小峰宽，使用双阱模式操作。通过在HV₁和HV₃上施加相对较低的电位，在HV₂和HV₄上施加较高的电位来建立双阱配置。由于这两个离子在流体力学半径和有效电荷方面具有不同的参数，因此富集它们所需的最小电压是不同的。通过将HV₂降低到适当的电压，一种离子将被释放，而另一种离子仍被富集在HV₁上。在这种情况下，带正电的离子会被分别富集在HV₁和HV₃区域周围。

采用上述控制液相离子富集分离的方法，进缓冲液、血管紧张素II、缓激肽浓度为1.0μg/mL，进样泵流速20μl/h，进样3分钟，然后再进缓冲液，调整电极电压。缓冲液的流速设置为0.15μL/min。

—陆续释放样品的双阱富集分离试验

进样阶段，HV₁=HV₂=HV₃=HV₄=0。

富集阶段，将HV₁、HV₃施加-0.5kV电压，在HV₂、HV₄上施加1.5kV电压；两种带正电的肽段均被束缚在HV₁处一段时间。

转移血管紧张素II阶段，将HV₂从1.5kV降低到1.2kV时，血管紧张素II从HV₁处释放。此时HV₃和HV₄处分别施加-0.5kV和1.2kV电压，血管紧张素II被转移并再次富集在HV₃处。血管紧张素II、缓激肽分别被束缚在HV₁和HV₃处，二者实现了分离。

释放血管紧张素II阶段，将HV₃和HV₄电压降为0，血管紧张素II被释放，随液流进入质谱。

释放缓激肽阶段，将HV₁和HV₂电压降为0，缓激肽被释放，随液流进入质谱。

图5A为陆续释放样品的双阱四电极电压图；图5B为陆续释放样品的双阱色谱图，为了更清晰的显示两个样品的峰，此图省略了15分钟之前检测装置显示为0的情况，图5B从15分钟开始绘制。图5A和图5B中进样时间为3分钟，富集时间10分钟，转移血管紧张素II时间7分钟，释放血管紧张素II时间4分钟，释放缓激肽时间4分钟。

—同时释放样品的双阱富集分离试验

为了进一步显示双阱富集分离的优势，提供同时释放两个样品的对比试验。此对比试验的进样阶段、富集阶段、转移血管紧张素II阶段与陆续释放样品的双阱富集分离试验相同，不同的是在转移血管紧张素II阶段之后同时释放血管紧张素II和缓激肽，在此阶段HV₁=HV₂=HV₃=HV₄=0。

图6A为同时释放样品的双阱四电极电压图；图6B为同时释放样品的双阱色谱图，为了更清晰的显示两个样品的峰，此图省略了15分钟之前检测装置显示为0的情况，图6B从15分钟开始绘制。图6A和图6B中进样时间为3分钟，富集时间10分钟，转移血管紧张素II时间7分钟，同时释放血管紧张素II和缓激肽时间4分钟。

对比图5B和图6B可以看出，四电极可以很灵活的控制样品的分离时间，突出显示了双阱模式对样品控制的灵活性。

由于双阱模式，两个样品可以分别富集在不同的离子阱处，经过双阱分离后，两种肽段实现了完全的基线分离，且得到了更窄的峰；双阱模式可以控制两个样品的峰的分离时间，灵活的控制液相离子的富集分离。

实施例4

—多电极芯片的设计

将上述液相离子富集分离控制功能集成于微流控芯片中，设计一种包含多电极和喷雾器的微流控多电极芯片。

此多电极芯片由基片和盖片键合而成。基片的材质可以为玻璃，硅片等；盖片的材质可以为聚二甲基硅氧烷（PDMS），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。此实施例中，基片材质选用玻璃，盖片材质选用聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

玻璃基片表面通过电镀镀有多组交替排列的金电极，如图7A所示，图中电极4为接地电极，电极5接为负电压电极。

PDMS盖片上刻蚀宽100μm、深100μm的流道，如图7B所示，图中8为刻蚀的流道，7为质谱等检测装置相连的喷雾区域。

玻璃基片和聚二甲基硅氧烷（PDMS）盖片键合后，电极4接地，电极5接负电压，流道中形成样品富集区域与转移区域交替分布的形式，如图7C所示。

样品混合物进入多电极芯片后，由于电荷和流体力学半径的差异，会被富集在起始电极处，随后通过调整电极5负电压，逐步转移不同物质至特定的富集区域，达到分离的目的。关闭富集电压后，不同物质从各自富集区域按顺序依次进入喷雾区域，进而进入质谱检测，达到富集分离目的。

该实施例有两个优势：第一通过集成进一步减小装置体积，减少样品消耗；第二通过多组电极的富集释放可以在液相离子阱基础上进一步提高分离效率，提高样品分离度。

以上对本发明的实施例的描述仅用于说明本发明的技术方案，而不是对本发明范围的限制，本发明并不限于所公开的这些实施例，本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换都应落入本发明的保护范围。