CN1321327A - 平行流体电喷质谱分析器 - Google Patents

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D·B·卡塞尔
王涛
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Abstract

用以分析各个流体样品(11－16)的一种方法,该方法包括:从电喷针阵列(20)向着质谱分析器(50)同时喷洒多个流体样品(11－16);定位阻挡装置(40)以阻挡流体样品(31－34)中除一个流体样品之外的其他所有流体样品(32－34)到达质谱分析器(50);相对移动电喷针阵列(20)和阻挡装置(40)以允许至少两个流体样品(31、32)依次到达质谱分析器(50);以及分析依次到达质谱分析器(50)的流体样品(31、32、33、34)的质谱。用以分析各个流体样品(31－34)的组份的一个系统,它包括:质谱分析器(50)、向着质谱分析器(50)用以喷洒流体样品(31－34)的多头电喷针阵列(20)、以及定位在电喷针阵列(20)和质谱分析器(50)之间的阻挡装置(40),阻挡装置(40)的尺寸可以阻挡流体样品(31－34)中除一个流体样品之外的其他所有流体样品(32－34)到达质谱分析器(50)。

Description

平行流体电喷质谱分析器
本申请是一个连续申请，要求了1998年11月3日递交的第09/185,450号美国专利申请的优先权，并根据35 USC§119(e)条款要求1998年6月9日递交的第60/088,665号美国暂时专利申请的权益，将这些申请援引在此，用于所有的目的。
技术领域
本发明涉及质谱分析、高性能液相层析(HPLC)、以及组合化学。
本发明的背景
组合化学的出现，更具体讲，高处理量的平行合成法对化合物的分析和净化工具提出了越来越高的要求。组合合成法用来有效地产生大量的独特化合物。可通过与质谱分析法(此后称为“MS”)相结合的高性能的液相层析(此后称为“HPLC”)来进行这些样品的组份分析，由此当其组成部分在层析柱管的固体吸附封装材料和承载移动相(carrier mobile phase)之间被分隔时，每个流体样品被分离成各个组成部分。在该柱管中，在每个流体样品中所找到的各不同组成化合物与容纳在层析柱管中的固体吸附材料将不同地相互反应，并因此耗费不同的时间穿过且在柱管的排放端被提出。
这样的液体层析方法一般是与紫外线(UV)或质谱分析为基础的分析技术相结合进行的，通过准确地确定这样一种所需的组成化合物何时从柱管的排放端被提出，作为鉴别和隔离各种流体样品中的所需组成化合物的方法。因此，通过首先将流体样品分离成其各个组成化合物，而后仅收集在其内找到的所需的组成化合物，液相层析-质谱分析系统可用来净化流体样品。不利的是，这些系统具有几项缺点。
第一，液相层析-质谱分析系统需要依次分析每个流体样品。不同流体样品的平行分析是不可能的，其原因将在以下解释。因此，组合库分析和净化的效率被高性能液相层析-质谱分析器(HPLC-MS)系统所能依次分析各个流体样品的为此产生的最快速度所限制。
不可能用目前的HPLC/MS系统进行不同流体样品的平行分析，这是因为质谱分析器将简单地产生与被电喷或在任何特定时刻及时接纳在其内的所有流体相对应的一个质谱读数。因此，质谱分析器不能够区分同时接纳在其内的不同流体样品的平行电喷雾。另外，如果两个或多个平行的电喷雾同时进入到质谱分析器中，该质谱分析器将简单地分析在同时接纳的各种电喷雾中所找到的全部化合物。因此，质谱分析器不可能确定所探测到的一具体的流体化合物来自多个同时被接纳的电喷雾中的哪一个电喷雾。
而且，当运行HPLC时，需要时间将每个流体样品分离成其组成化合物。当对许多不同流体样品依次进行液相层析时，分离每个流体样品所需的时间必须累加在一起。因此，需要一个相当耗时的过程，其中每个流体样品必须依次接受HPLC/MS。
另外，当将样品喷洒到质谱分析器中时，较佳地将尽可能少的一部分样品转入到质谱分析器中，由此保留大部分的流体样品用于隔离和成份收集。
本发明的简要说明
本发明提供了用于分析多个流体样品组份的方法和系统，更具体地讲，该方法和系统是用于分析通过液相层析被分离成组成化合物且电喷到质谱分析器中的多个流体样品的质谱。本发明的一个重要优点是，它允许仅使用一个质谱分析器同时进行各个流体样品的质谱分析。因此，与通过HPLC/MS依次分析样品的现有系统相比，本发明需要很少的时间来分析多个流体样品的组份。另外，如下所述，本发明能够区分从平行的液相层析柱管向着质谱分析器同时电喷的各个流体样品，由此能够可靠地确定与每个流体样品相关的质谱。
在一个较佳的方法中，多个流体样品同时被平行的液相层析柱管分离，而后同时向着质谱分析器的一个入口孔电喷。定位一阻挡装置，该装置具有从中通过的一个孔，以在任何时刻及时阻挡除一个流体样品之外的其他所有流体样品通过质谱分析器的该入口孔。在本方法的一个较佳方面，该阻挡装置和连接于柱管的一电喷针阵列相对彼此移动，以允许层析分离的多个流体样品的每个流出物依次通过阻挡装置中的孔，并每次一个流出物进入到质谱分析器的入口孔中。具体说，一个转动的阻挡装置相对多个静止的、等距分布(即构成阵列)的电喷针而移动。该质谱分析器由此分析依次接纳在其内的层析分离的各个流体样品电喷雾。通过知道阻挡装置相对电喷针的位置和移动速度，就能够及时确定哪一个流体样品喷雾已进入到质谱分析器中且在某个具体时刻被分析。因此，尽管存在各个流体样品同时被电喷出平行电喷针的排放端这一事实，但是可单独地确定并区分各个电喷流体样品的质谱。较佳地，该阻挡装置相对电喷针以重复或周期性的方式运动，以致在LC/MS分析的过程中，各个流体样品一次又一次地依次进入到质谱分析器中。
在本方法的一较佳方面，定位的和移动的阻挡装置包括将一转动圆盘定位在电喷针和质谱分析器之间。该圆盘具有从中通过的一个孔，其尺寸仅允许其中一个流体样品的电喷雾穿过并进入到质谱分析器中。在该较佳的方面，从平行的电喷针同时且持续地电喷流体样品。而后转动该圆盘，使各个流体样品电喷雾依次穿过该孔并进入到质谱分析器中。通过一圈又一圈地连续转动该圆盘，在多个时刻将以重复的模式一次又一次地及时分析各个流体样品电喷雾。
如上所述，当每个流体样品通过一个层析柱管时被分离成其组成化合物，(这是因为各个流体样品中的不同化合物耗用不同的时间从中通过。)因此，每个流体样品中的不同组成化合物将在不同的时刻及时被电喷出各个电喷针的端部并被质谱分析器分析。因此，将产生各个流体样品电喷雾在一段时间内的变化的质谱读数。
较佳地，各流体样品以彼此平行的轨迹从一电喷针阵列同时被电喷。更佳地，诸流体样品分别瞄准在转动圆盘上的相对圆盘中心大致等距的各个位置，并且当圆盘转动时与圆盘的孔的中心对齐。因此，圆盘的转动将使该孔相对平行的电喷针阵列移动，以致各个流体样品依次通过圆盘中的孔且依次被质谱分析器分析。
在本方法的另一较佳方面，定位在电喷针阵列和质谱分析器之间的阻挡装置包括多个高速度的阀门或快门，(每个阀门或快门对应一个具体的电喷针)，这些阀门依次开放和闭合，以允许各个流体样品依次电喷进入到质谱分析器中并被分析。因此，能够以重复模式运作以接通和断开具体电喷针的其他系统也包含在本发明的范围之内。
然而在本方法的另一较佳方面，多个流体样品从一电喷针阵列中的各个电喷针依次电喷进入到质谱分析器中，每个电喷针连接于单个柱管。
在以上本方法的任何较佳方面，该质谱分析器较佳地产生在一段时间内的连续的质谱读数。当任何具体的流体样品在质谱分析器中被分析时，通过在与此相对应的时刻及时对连续的质谱读数取样，就可确定该具体流体样品的质谱读数。每个流体样品进入质谱分析器且被分析的精确时刻是通过知道孔相对流体样品电喷雾的位置来确定的。因为每个样品的组合化合物将在不同的时间从柱管的端部被提出，因此任何具体流体样品的样品质谱读数将随时间而变化。
该较佳的方法还包括净化各个电喷的流体样品的方法。该净化方法理想地适于与四极质谱分析器一起使用，该四极质谱分析器用来探测与流体样品中的一具体分子质量相对应的带正电或负电的气相离子的存在，而流体样品中的分子质量又与施加在四极杆上的电压电平相对应。通过将跨越四极杆的电压调节至不同的电平，由此可调节地设定该质谱分析器，以探测离子化样品中的各种分子质量的存在。
在净化流体样品的较佳方法中，各个流体样品的电喷雾通过使用上述方法的任一方面被引入到质谱分析器中。同时，当每个流体样品在质谱分析器中被分析时，跨越质谱分析器的四极杆的电压将阶跃增加至与预期在该具体流体样品中所找到的所需的反应产品的分子质量相对应的电压电平。而后在与预期在该流体样品中所找到的所需的反应产品相对应的电压电平下依次分析每个流体样品。此外，当使用定位在电喷针阵列和质谱分析器之间的一转动圆盘阻挡装置时，该阻挡圆盘的转动较佳地与跨越四极杆的电压的阶跃同步，以致四极杆能够感测到预期在每个流体样品中所找到的具体的所需的反应产品的存在和浓度。
第一流体样品喷雾在与预期在该第一流体样品喷雾中所找到的所需反应产品的分子质量相对应的第一四极杆电压下被分析。而后转动该圆盘，致使第二流体样品喷雾从中通过。当改变所分析的流体样品时，该电压阶跃至第二电压电平，致使第二流体样品在与预期在该第二流体样品喷雾中所找到的所需反应产品的分子质量相对应的第二电压下被四极质谱分析器分析。重复该过程，依次分析每个流体样品，同时确定与每个流体样品相对应的所需分子质量的浓度。当平行分析被电喷的流体样品时，仅监控各种样品中的所需的反应产品，该方法提供了时间效率的优点。因此，无需对每个流体样品进行完全的质谱分析，因此，每个电喷的流体样品可被更频繁地取样，在本发明的该方面，并允许同时分析更多数目的平行柱管。
由于能够通过上述方法确定各个流体样品中的每一所需化合物的存在和浓度，因此如下所述，净化该流体样品时可进行成份收集。在样品净化的一较佳方面，当通过质谱分析器探测到所需的分子质量(对应于所需的反应化合物)在流体样品喷雾中为足够高的浓度时，进行成份收集，流体样品的流动被转移到成份收集器中。仅有少部分流出柱管的流体样品(一般小于1％)需要电喷到质谱分析器中进行分析。该少量部分是不可回收的，但流体样品的其余可回收部分(一般超过99％)流出柱管的端部后将直接进入到质谱分析器中。当在各种流体样品中找到的所需化合物将在不同的时刻流出各个柱管，当所需的反应产品以足够高的浓度出现在流体样品中时，本方法包括在这些时刻及时选择的成份收集。因此，获得了在各种流体样品中所找到的不同的所需反应化合物的单独和同时的成份收集，当所需的反应化合物从柱管的端部被提出时，在这些时刻选择地收集每个流体样品。因此，仅当流体样品中所需的化合物为合乎需要的高浓度时，由此通过收集流体样品来获得每个流体样品的净化。
该较佳方法还包括分析每个流体样品电喷雾以确定它们的组份的方法。在样品分析的该较佳方法中，如在此所描述的各个流体样品电喷雾被引入到质谱分析器中。如下所述分析每个流体样品的本方法可理想地用于包括四极质谱分析器和飞越时间质谱分析器的各种质谱分析器，且具有在每个流体样品上进行完全的流体组份分析的优点。
如在此的描述，“分析”可以包括化合物的质量控制评估(即纯度评估)、筛选用于对抗目标酶或受体的生物活性的化合物、运动分析、净化、高处理量的药物运动图形制定(profiling)、以及高处理量的定量。
当使用四极质谱分析器时，随着依次分析每个流体样品，跨越四极杆的电压较佳地扫过每个流体样品的一个电压范围。每个流体样品被依次分析，以致分析第一样品，同时电压扫过整个电压范围，而后分析第二样品，同时电压再次扫过整个电压范围，等等。如此，确定每个流体样品的组份的一完全的质谱分析可通过探测各种分子质量的存在来确定，当跨越四极杆的电压扫过该电压范围时，各种分子质量与不同的四极杆电压电平相对应。另外，当使用飞越时间质谱分析器时(它通过确定具有这些分子质量的化合物穿过分析器的飞越管所需的时间来测定不同分子质量的存在)，也可以依次分析各种流体样品的组份。使用飞越时间质谱分析器的一个优点是，对于被质谱分析器依次分析的每个流体样品电喷雾，无需使电压扫过一个范围，因此，显著缩短了进行质谱分析所需的时间。
本发明还提供了用以分析多个流体样品的一装置，该装置包括一质谱分析器、一电喷针阵列、以及一个阻挡装置，该阻挡装置的尺寸能够选择地阻挡除其中一个流体样品之外的其他所有流体样品进入到质谱分析器中。该阻挡装置和电喷针阵列可相对彼此移动，致使各个流体样品依次通过该阻挡装置，进入到质谱分析器中，并被该质谱分析器分析。在各个较佳实施例中，质谱分析器可以包括一个四极质谱分析器或飞越时间(time-of-flight)质谱分析器。但是，应理解到，本发明可包括任何类型的质谱分析器或其他所需的分析装置。
此外，应理解到，本发明可包括多种分离方法，包括但不局限于高性能液相层析、毛细电泳、超临界流体层析、以及毛细电色层分离法。
如此，在此所指的“流体喷雾器”包括用来将化合物分离成其组成部分的柱管，分离方法包括HPLC、超临界流体层析、毛细电泳、亲和色层法、毛细电色层分离法、以及其他的分离方法。流体喷雾样品也可以液态或气态形式被传送到质谱分析器中，并且它们可通过无限层析来分离，其中化合物被分隔在共价或非共价连接的一载体和无限受体、配合基体或其他生物目标、以及一移动相(mobile phase)之间。此外，化合物可连接于一目标受体或其他生物材料，它们可通过与上胶排斥材料的相互作用从自由配合基体上分离，例如上胶排斥和凝胶渗透色层法。
在本装置的一个较佳方面，该阻挡装置包括定位在电喷针阵列和质谱分析器之间的一个转动圆盘。该圆盘较佳地具有一个偏心孔，该孔的尺寸仅能够接纳一个电喷的样品从中通过。较佳地，电喷针阵列同时将各个流体样品电喷雾瞄准在转动圆盘上的不同位置，其中这些不同的位置和孔的中心相对圆盘的中心大致是等距的。因此，圆盘的转动将允许每个流体样品依次从中通过且进入到质谱分析器中。
也较佳地包括有一个微机，用以及时确定每个流体样品进入到质谱分析器中的时刻。这些时刻的及时确定是通过知道阻挡装置的方位和运动速度以及时确定每个流体样品何时通过阻挡装置的孔为基础的。因此，可在与每个流体样品相对应的具体时刻及时对质谱分析器所产生的连续的质谱读数进行取样。随着阻挡装置的运动而允许每个流体样品从中通过，较佳地对每个流体样品的质谱读数一次又一次地进行取样，由此可得到每个流体样品在一段时间内的质谱读数，该质谱读数随着流体样品中的不同组成化合物从各个柱管的端部被提出且进入到质谱分析器中而变化。
本发明提供了同时分析多个电喷雾的一非常有效率的系统，它理想地适于与微滴定量板反应腔体阵列系统一起运作。
具体讲，本系统可对处在多个反应腔体中(例如标准微滴定量反应块中的一排或列)的化合物同时取样，由此可对这些化合物进行平行的电喷分析。而且，可进行成份收集，由此净化后的化合物可被收集在深或浅的腔体微滴定量板形式中。
此外，在获得每个数据的初始可用一个光传感器来确定转动板的“原来”位置，一个模数转换器可与在喷雾器组件前的转动圆盘的电动机结合使用，由此可实时记录从每个喷雾出现的信号，允许诸信号彼此分离和去卷积(deconvoluted)。
附图的简要描述
图1是本发明的第一实施例的示意图，包括定位在电喷针阵列和质谱分析器之间的一个转动圆盘阻挡装置。
图1A是图1中线1A-1A所围绕区域的放大的视图，示出了微滴定量板形式的成份收集器。
图2是与图1相对应的示意图，但该转动圆盘转动至第二位置。
图3是本发明的第二实施例，包括定位在电喷针阵列和质谱分析器之间的一个滑动板阻挡装置。
图4与图1和图2相似，是本发明的第三实施例的示意图，但是每个柱管具有穿过一普通非转动阻挡装置的一个专用开闭阀门。
图5是图1、图2和图4的电喷阵列的电喷电离区域的放大的示意图。
图6是与图1至图5相对应的系统的示意图，示出与自动取样器和HPLC泵结合的运作。
图7是与图6相似的示意图，但是示出8个流体分离柱管。
图8是取出的离子层析图的一个例子，示出当运作图1、2、3或4的系统时产生的质谱信号的一个曲线图。
图9是与图7所示的系统相对应的八柱管电喷针阵列的立体图。
图10是图9所示八柱管电喷针阵列的主视图。
图11是图10所示八柱管电喷针阵列的侧视图。
图12是定位在转动圆盘之前的一个光传感器的主视图。
图13是与图12相对应的侧视图。
图14是用以复位转动圆盘的一控制模块的示意图。
图15示出举例性的层析图，示出了与各个流体喷雾流相对应的数据的去卷积。
图16示出两个不同液体流的数据的去卷积。
图17示出一放大的层析图，示出了代表两个液体流的数据的去卷积。
较佳实施例的描述
本发明提供了多种方法和装置，用以分析多个流体样品的组份，特别用于分析多个流体样品中每一个的质谱，通过可以包括液相层析、毛细电泳、超临界液体层析、以及电喷电离-质谱测定法(electrospray ionizatoin-massspectrometry)的各种方法将这些流体样品分离成作为组成化合物，而后通过直接的传送管道被电喷或流体注入到质谱分析器或其他合乎需要的样品分析器中。
在本发明的第一较佳方面中，如图1和图2所示，多个单独的流体样品11、12、13和14分别流通地连接于各个柱管21、22、23和24。流体样品11、12、13和14可较佳地包括从传统微滴定量板(microtiter plate)的各个腔体中吸取的流体样品。柱管21、22、23、24可以包括高性能的HPLC柱管、毛细电泳柱管、超临界流体层析柱管或注流传送管子。
仅为了举例的目的，在以下的本应用中所描述的柱管21、22、23和24包括高性能的HPLC柱管，都包含可起反应的树脂，该树脂便于使从中通过的流体样品分离成作为组成化合物。任何流体样品中的各种组成化合物将与树脂发生不同的反应，且因此呈现为不同的通过时间，并在柱管的排放端被提出，这就完成了分离。
系统中的柱管数目越多，可同时分析的流体样品的数目也就越多。图1至图6示出四个流体分离柱管21、22、23和24。应理解到，任何数目的多个柱管都可使用在本发明中。例如，图7示出八个柱管21、22、23、24、25、26、27、28，图9至图11示出适于与八个柱管一起使用的电喷针阵列。
也应理解到，柱管21、22、23、24、25、26、27和28另外也可以是注流传送管子、毛细电泳柱管、超临界流体层析柱管或可用来将流体样品引入到质谱分析器的进口孔中的任何其他系统或设备。
再次参见图1和图2所示的举例性的设备中，各个柱管21、22、23和24平行地运作以将流体样品11、12、13和14分离成它们各自的组成化合物，这些化合物在不同的时间从柱管中提出。通过柱管21、22、23和24的分离的流出物然后分别进入到丁字接头分离器61、62、63和64中，这些丁字接头分离器用来将大部分的HPLC流出物转移到专用的成份收集器中，在此将会进行进一步的描述。较少部分的流出物(一般少于1％)穿过了丁字接头分离器，且进入到电喷电离区域(详细地示出在图5中)，由此被分别转换为精细的、密集聚集的电喷雾31、32、33和34。大部分的流出物(一般超过99％)从丁字接头分离器转向，且被引入到废物收集器中，或者被引入到专用的成份收集器中以进行化合物的隔离/净化，以下将会叙述。需要将少量的流体分配成电喷雾31、32、33和34的优点是可以保存流体样品11、12、13和14以进行成份收集。
如图5所示，柱管21、22、23和24分别连接于电喷针81、82、83和84。电喷针81、82、83和84总体上带有一电喷针阵列20。电喷针阵列20较佳地包括具有形成在其内的多个电喷针的单个的物理单元，或者另外，阵列20也可以包括用于多个独立的传统电喷针的一夹持和目标系统。
流体样品11、12、13和14通过液相层析柱管21、22、23和24在同一时间被分离成它们各自的组成化合物。因此，包含有来自各个柱管21、22、23和24的分离的化合物的流出的电喷雾31、32、33和34通过一多电喷装置被引入到电喷电离区域中。较佳地，电喷雾31、32、33和34相对平行地被引向一转动的圆盘40，圆盘40定位在多电喷针阵列20和质谱分析器50之间，如图所示。质谱分析器50具有一个孔板53，孔板53较佳地将形成在电喷雾31、32、33和34中的离子引入到质谱分析器四极区域中。因此，电喷雾31、32、33和34向着开口52移动，由此进入质谱分析器中。设置一分离器55，以允许电喷雾31、32、33和34进入质谱分析器，而防止其他颗粒(中性，未离子化)进入质谱分析器50中。假使电喷雾31、32、33和34不是如图所示地被垂直引向阻挡装置40，则可用离子光将电喷雾31、32、33和34聚焦在质谱分析器50的开口52中。
圆盘40具有从中穿过的一偏离中心的孔42，如图所示。孔42的尺寸较佳地仅允许同时电喷的流体中的一个从中穿过，以下将解释其原因。因此，圆盘40可作为一阻挡装置来运作，防止除其中一个流体样品之外的其他全部流体样品的通过而进入到质谱分析器50的开口52中。例如，如图1所示，喷雾31穿过孔42且进入到质谱分析器50中，同时电喷雾32、33和34被圆盘40阻挡。因此，当喷雾31被接纳在其内时，质谱分析器50产生喷雾31的质谱分析，由此提供其相应流体样品11的组份分析。
较佳地，电喷雾31、32、33和34都可通过电喷针阵列20瞄准，使它们在诸位置38处接触圆盘40，诸位置38距圆盘42的中心44通常是等距的，如图所示。而且，从孔42的中心至圆盘中心44的距离相对从位置38至圆盘中心44的距离也大致相等。因此，当圆盘40沿方向R从图1所示的第一位置转动至图2所示的第二位置时，孔42将运动至与电喷雾32对齐的地方，以致电喷雾32进入到质谱分析器50中，而电喷雾31、33和34被阻挡，由此提供其相应流体样品12的质谱分析。
可理解到，圆盘40的周期性转动将使孔42相继与同每个电喷雾31至34相应的每个位置38对齐，致使包含流体样品11至14的电喷雾依次穿过孔42，并依次进入到质谱分析器50中。圆盘40围绕其中心44的一次完全的转动将得到每个流体样品的一次质谱分析。通过多次转动地运动圆盘40，随着时间的流逝可连续一次又一次地分析每个流体样品。
随着各个流体样品中的各种组成化合物在不同的时期被分离且被提出柱管21、22、23和24，当电喷雾31、32、33和34的组份随着时间变化时，在各个时刻对每个电喷雾31、32、33和34的分析将产生每个流体样品的质谱读数。
圆盘40可以连续的速度转动，或者在孔42与每个电喷雾31至34对齐时在电喷雾之间进行一系列的快速跳跃。以连续的速度转动将在每个电喷雾进入质谱分析器之间产生较长的时间间隙，这是因为当孔与任何特定的电喷雾对齐时，只有该电喷雾能穿过孔42。例如，在圆盘40从图1所示的位置转动至图2所示的位置的时期内，当孔42位于电喷雾31和32之间时，所有的电喷雾将被暂时阻挡，不能从中通过。
另一方面，较佳地，以一系列的快速跳跃来转动圆盘40可快速地使孔42与各个电喷雾31、32、33和34对齐，其优点是减短了所有电喷雾被圆盘阻挡的时期，在圆盘的一回转中可在更长的时间内对每个电喷雾进行分析。当使四极杆电压的阶跃与圆盘40的转动同步时，也会产生一些优点，这将在以下进行解释。
质谱分析器50可包括任何类型的质谱测定系统，它可包括但不局限于四极和飞越时间质谱分析器，其原因将在以下进行解释。
通过电喷针阵列20和圆盘40与质谱分析器50一起操作，能够确定每个流体样品的质谱，且同时向着转动的圆盘40或如下的其他适当的阻挡装置喷洒多个单独的流体样品。
质谱分析器50运作以产生与分子质量相对应的质谱，该分子质量是从接纳在其内的流体样品喷雾中所感测得到的。因此，如果没有本发明，假使两个或更多的流体样品同时被电喷入到质谱分析器50中，质谱分析器将不能通过它自己来区分各种不同的电喷雾，以确定哪种化合物处在每个电喷雾中。另外，该两个或多个电喷雾将同时进入且同时被质谱分析器分析，尽管可以探测具体的分子质量，但是不可能将该分子质量认为是一个或其他流体样品电喷雾引起的。
在本发明中，运作质谱分析器50以在每个电喷雾31、32、33和34被依次接纳在其内的时期内连续地产生质谱读数。通过使圆盘40转动几转，每个电喷雾都将被分析几次。因为知道转动的圆盘40在各个时刻相对电喷针阵列20的位置，所以能够确定每个电喷雾31、32、33和34在何时穿过孔42，进入到开口52中，以及被质谱分析器50分析。质谱分析器50所产生的连续的质谱读数能够在与每个电喷雾在质谱分析器50中被分析时相应的那些时刻被容易地采样。因此，可以得到每个单独电喷雾的质谱读数。通过在圆盘40转动许多圈的连续时期内进行质谱分析，能够在许多不同的时刻确定与电喷雾31、32、33和34相对应的每个流体样品11、12、13和14的质谱读数，由此得到各个流体样品以时间为基础的层析和质谱分析。通过这样的以时间为基础的层析和质谱分析可监控每个流体样品，以确定分离后的流体样品中各种组成化合物被提出其各个柱管的时刻。
例如，图8示出取出的离子的层析图，为短时间运作图1或图2所示的装置时所产生的质谱信号的曲线图。具体讲，峰值91对应流体样品11在一段时间内内的流出物的分子量。相似地，峰值92对应流体样品12在一段时间内内的流出物的分子量，等等。可以看出，每一个样品11、12、13和14以重复的次序被取样。在本发明中，可以获得非常快速的取样。例如，阻挡装置40可定位在图1所示位置100毫秒，用10毫秒转动至图2所示的位置，而后在图2所示的位置保持100毫秒。因此，可重复地分析从柱管提出的每一个分离后的流体样品。
在本发明的第二较佳实施例中，如图3所示，电喷针阵列20b与阻挡板45一起使用，阻挡板45具有从中穿过的一个孔46，如图所示。阻挡板45可沿所示的方向D1上下运动，以选择地仅允许多个电喷雾31至34中的一个(在该图例中是喷雾31)进入到质谱分析器50中。本发明的该第二实施例的运作与上述的第一实施例相似，仅有的实质区别是，该阻挡装置为沿一个方向来回运动、而不是围绕其中心转动的阻挡板45。
该第二实施例仅是一种装置的举例，在该装置中喷雾器和阻挡装置相对彼此运动。其中喷雾器、阻挡装置或者喷雾器和阻挡装置相对彼此运动的其他合适的装置也处在本发明的范围之内。
例如，在本发明的范围之内，应理解到，也可将阻挡板45夹持在固定的位置，电喷针阵列20b可沿方向D1上下运动，以依次允许每个电喷雾31至34穿过孔46，并进入到质谱分析器50中。也应理解到，电喷针阵列20b和阻挡板45的各种组合运动也可用来选择地允许电喷雾31至34依次进入到质谱分析器50中。
在本发明的第三较佳实施例中，如图4所示，一非转动的阻挡装置40b装配有多个阀门43，诸阀门43可单独地选择开放和闭合，以允许电喷雾31至34依次进入到质谱分析器50中。阀门43较佳地是用电控制的，以选择地依次开放和闭合，由此允许电喷雾31至34依次进入到质谱分析器50中。因此，不再需要包括转动盘或直线运动盘的阻挡装置。
在本发明的另一方面中，提供了净化每一流体样品的方法。如在此所使用的，“净化”流体样品需要通过液体层析将流体样品分离成其组成化合物，并在所需的反应化合物从柱管中被提出时，收集流体样品的该部分，该部分包括足够高浓度的所需的反应化合物。因此，当净化各种流体样品时，所预期的每一种流体样品的分子质量是已知的，将通过质谱分析器进行探测，如下所述。
当该装置定位成图1所示时，跨越四极杆54的电压较佳地设定为与预期处在电喷雾31中的所需反应化合物的分子质量相对应的电压电平。当阻挡装置40转动至图2所示的位置时，跨越四极杆54的电压较佳地阶跃增至与预期处在电喷雾32中的所需反应化合物的分子质量相对应的电压电平。较佳地，圆盘40的转动和跨越四极杆54的电压的阶跃是同步的，因此大约在圆盘40从图1所示的位置转动至图2所示的位置时，电压电平阶跃。在圆盘刚从第一位置转动至第二位置之后，较短的超前时间效应可以引起必需的很短促的电压的阶跃，以补偿穿过孔42之后电喷雾实际上到达质谱分析器50的时间延迟。
使用阶跃增加的电压的一个优点是质谱分析器50只搜寻预期在每个流体样品中所找到的所需的分子质量，并由此可更快速地进行多个样品中每一样品的分析。因此，使用该方法，在给定的平行分析中可含有更多数量的平行的流体阵列HPLC柱管。例如，电喷雾31(对应流体样品11)在与第一所需的分子质量相应的第一电压下被首先分析，以确定其内的第一所需分子质量的浓度。电喷雾32(与流体样品12相对应)而后在与第二所需分子质量相应的第二电压下被分析，以确定其内的第二所需分子质量的浓度。重复该过程，在只有所需分子质量才有的电压电平下依次分析每个流体样品。
使用该较佳的方法净化每个电喷雾的所需的(或预期的)合成产品的另一重要优点是成份收集，(其中具有足够高的浓度的所需反应化合物的分离的流体样品的部分被转移至流体收集器)可按照以下方式进行。
如图1所示，设置有成份收集器37a、37b、37c和37d。应理解到，这些成份收集器在物理位置上可以相互分离，或者另外也可集成为单个多腔体单元。图1A是图1中线1A-1A所包绕区域的放大的视图。所示的成份收集器是微滴定量板的形式。因此，在较佳实施例中，单个的多腔体单元可包括一个标准微滴定量板或诸板，以致净化或分析后的样品可放置在方便的液体处理系统形式中。如图所示，成份收集器37a通过丁字接头分离器64与流体样品11相流体连通。丁字接头64可以包括Valco丁字接头分离器，这些接头被构制成将从柱管中提出的99％的流体转移到成份收集器中。
再次参见图1，当质谱分析器50确定所需的化合物以足够高的浓度处在分离的电喷雾31中时，(当被高信号强度所指示时)，阀门38a被驱动，将流体送入到成份收集器37a中。在其他所有时间，阀门38被设定为将流体作为废物W排出。可理解到，在电喷雾31、32、33和34实际到达质谱分析器50之前，流体将通过丁字接头分离器61、62、63和64而进入到管子39中。因此，较佳地构制管子39的长度和直径，使分离后到达阀门38的流体(一般超过从柱管提出的流体的99％)与同时被质谱分析器50分析的流体(一般少于从柱管提出的流体的1％)在组份上相同。以此方式，当该反应化合物到达成份收集阀门38时，流体样品中的所需反应化合物通过质谱分析器的探测将给成份收集器发出信号，以在此时及时开始。因此，本系统克服了在探测所需的反应化合物和在净化后的样品中收集该反应化合物之间的任何时间迟滞问题。
由于圆盘40的转动，每个电喷雾31、32、33和34将一次又一次地被依次分析。因此，当质谱分析器确定处在其内的所需的反应化合物为足够的浓度时，可及时精确地将流体转移进入到每个流体收集器37a-37d中。
也应理解到，对于每个流体样品可使用多个流体收集器，从而能够将不同的所需化合物(它们在不同时间从相同的柱管中被提出)引导至不同的流体收集腔体中。这是通过设定每个阀门38、将流体样品引导至多个不同的成份收集器中来较佳地完成的。因此，对于每个流体样品可净化多个所需的反应产品。
在本发明的另一方面，提供了用以分析每个流体样品以确定其组份的方法。如分析多个电喷的流体样品的质谱的较佳方法中所指出的，各个流体样品以依次进入到质谱分析器50中的方式被电喷。分析每个流体样品的质谱的本方法可通过使用包括四极质谱分析器的任何类型的质谱分析器来完成，例如PE-SCIEX API150 MCA质谱分析器。但是，本发明也特别适于用飞越时间质谱分析器来操作，这是因为该类型的质谱分析器每秒可产生直至10个完整的质谱扫描。当分析流体样品时，与净化流体样品相反，一般不需要进行成份收集。因此，可从系统中去除上述的丁字接头分离器和成份收集器。
当使用四极质谱分析器时，进行每个流体样品11、12、13和14的组份的分析时，跨越四极杆的电压扫过一个数值范围，同时每个电喷雾31、32、33和34被依次分析。例如，电喷雾31(对应流体样品11)首先被分析，跨越四极杆的电压扫过一个范围，以确定流体样品11的组份。而后电喷雾32(对应流体样品12)被分析，跨越四极杆的电压扫过一个范围，以确定流体样品12中的组份。重复该过程，依次分析每个流体。
具体讲，当跨越四极杆54的电压电平与电喷雾中的分子质量相对应时，将探测具有该分子质量的反应化合物的存在，而四极杆将允许具有与电压相对应的分子质量的电喷雾中的离子从中通过。当四极电压扫过电压范围时，多种分子质量(即反应化合物)将被探测，由此确定具体电喷雾中的组份。
较佳地，圆盘的转动与跨越四极杆的电压的扫描同步，以致圆盘被定位成(如图1所示)允许电喷雾31进入质谱分析器50中，同时跨越四极杆54的电压扫过一个电压范围。接着，转动圆盘40(如图2所示)以允许电喷雾32进入到质谱分析器50中，而电压电平再一次扫过该电压范围。以此方式，对每个流体样品的喷雾接连进行质谱分析。通过一圈又一圈地反复转动圆盘40，可快速一次又一次地重复每个电喷雾的质谱分析。接着，如以上结合图8的描述，随着样品的不同成份单独地从柱管中被提出，可一直监控每个电喷雾的质谱中的变化。
另外，当使用飞越时间质谱分析器时，(它通过确定具有各种分子质量的诸化合物通过质谱分析器的飞行管的时间来探测不同分子质量的存在)，也可依次分析各种流体样品的组份。使用飞越时间质谱分析器的一个优点是，无需耗用大量时间对每个电喷雾进行取样，就可分析进入到质谱分析器中的电喷雾。这是因为不需要通过扫越预定的四极电压范围来依次探测每个流体样品中的不同分子质量。而且，当每个流体样品被依次分析时，可依据它们在每个流体样品中的飞越时间来探测多种不同的分子质量。相似地，如以上结合图8的描述，随着样品的不同组份从柱管中单独地被提出，可一直监控每个电喷雾的质谱中的变化。
如图1所示，一个计算机60也较佳地包括在本发明中。计算机60监控质谱分析器50和圆盘40，通过知道孔42相对柱管21、22、23和24的位置、电喷针阵列20、圆盘40和质谱分析器50之间的距离、以及电喷雾31、32、33和34的流动速度，计算机60由此及时确定每个流体样品31至34被质谱分析器50分析的时间。因此，可使用计算机60，使质谱分析器50所产生的连续的质谱读数通过使用计算机算法去卷积，由此可在具体的时间及时确定各个流体样品的质谱。
本系统理想地适于与用于平行样品分析的微滴定量反应板按照以下的方式一起使用。如上所述，流体样品11、12、13和14可以包括置放在微滴定量板中的各个腔体中的流体样品。如图6和图7所示，一流体样品自动取样器100可以包括Gilson 215八通道喷注器，它可用来从微滴定量板中的八个腔体中同时抽取样品，并可与HPLC泵102一起将样品加载到流体分离柱管(图7中的21、22、23、24、25、26、27和28)上。因此，如图7、9、10和11所示，可平行地分析八个流体样品。
具有四个平行电喷头的本系统(图1至图6和图8)和具有八个平行电喷头的该系统(图7、以及图9至图11)仅是针对流体样品数目的举例。应理解到，包含不同数目平行电喷器的系统也处在本发明的范围之内。
当使用图9至图11所示的八通道电喷阵列和标准96腔室微滴定量板时，可用本发明分析或净化连续12排的8个流体样品。具体讲，如在此描述的那样，当用本系统同时分析八个流体样品的第一排之后，就可分析第二排反应腔体，等等。应理解到可以使用不同的微滴定量板阵列，包括48腔体(6×8阵列)、96腔体(8×12阵列)、384腔体(15×24阵列)等等。
如图7所示，如果也需要监控平行分析的流体样品的紫外线性能，可以包括Shimadzu SPD10AV UV探测器的一紫外线探测器104定位在诸柱管21、22、23、24、25、26、27和28与电喷针阵列和阻挡装置(细节参见图1至图5，在此简要地示为106)之间。
图12和图13示出控制转动圆盘的运动的光传感器的主视图和侧视图。如图12所示，光传感器200可在金属片202之上被夹持就位，金属片202连接于转动圆盘204的前表面。因此，当金属片202从光传感器200前面通过时，可重复地确定圆盘204的位置。
如图14所示，步进电机250可以包括IMS混合步进电机(M2-1713-S)，它可由连接于IMS电源254和linx软件通讯模块256的IMS微步进驱动器252供电。一自动引导程序软件系统260可用来控制步进电机250的位置和传感器200的输出，因此在所有时间都能知道转动圆盘204的位置。
图15示出多通道层析法的数据示意图，其中信号301、302、303、304、305等可彼此区分开。具体讲，由于知道产生每个信号301、302、303、304和305的时间，知道在各个时间间隔转动圆盘的位置，所以能够将各个信号分配给在该时间间隔被取样的流体通道。
图16示出两个流体样品的数据去卷积，其中信号400与信号402被区分开，信号400与第一流体电喷器发出的流体相对应，而信号402是与第二电喷器发出的流体相对应地被发出的。如此，信号400和402可被拟合示出代表曲线401(代表信号400)和曲线403(代表信号402)，如图所示。
图17示出两个信号的层析图的又一个例子，其中信号500与信号502被区分开，信号500与第一流体电喷器发出的流体相对应，而信号502是与第二电喷器发出的流体相对应地被发出的。如此，信号500和502可被拟合示出代表曲线501(代表信号500)和曲线503(代表信号502)，如图所示。

Claims (31)

1.用以分析各个流体样品的方法，其特征在于它包括：
从一电喷针阵列向着一个质谱分析器同时电喷多个流体样品；
定位一个阻挡装置，阻挡除其中一个流体样品之外的所有其他流体样品到达该质谱分析器；
相对移动电喷针阵列和阻挡装置，以允许多个流体样品依次到达该质谱分析器；以及
分析该多个流体样品的质谱。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：定位阻挡装置包括：将阻挡装置定位在电喷针阵列和质谱分析器之间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：相对移动电喷针阵列和阻挡装置包括：以周期的方式移动阻挡装置，使各个流体样品依次到达质谱分析器。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：定位阻挡装置包括：
将一个圆盘定位在电喷针阵列和质谱分析器之间，该圆盘具有从中穿过的孔；以及
向着该圆盘同时电喷各个流体样品，使得除其中一个流体样品之外的其他所有流体样品被该圆盘阻挡，其中一个流体样品通过了该孔，由此到达质谱分析器。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：定位阻挡装置包括：
向着圆盘上的不同位置电喷各个流体样品，该不同位置以及孔的中心离圆盘的中心是等距的。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：还包括：
转动该圆盘，由此允许各个流体样品依次通过该孔，并由此依次到达质谱分析器。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：分析包括：
在一段时间内产生一连续的质谱读数；以及
当每个流体样品被分析时及时对该连续的质谱读数取样，由此
在一段时间内产生各个流体样品的单独的质谱读数。
8.如权利要求6所述的方法，真特征在于：在一段时间内产生一连续的质谱读数；以及
当每个流体样品被分析时及时对该连续的质谱读数取样，由此
在一段时间内产生各个流体样品的单独的质谱读数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：每个流体样品被分析的时刻是通过以下方式及时确定的：
确定该孔在一段时间内相对电喷针阵列的位置，由此确定每个流体样品何时通过该孔并到达质谱分析器。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：产生一连续质谱读数包括：
选择具有四极杆的四极质谱分析器；
施加跨越四极杆的一个电压，以及
将该电压阶跃增加至与多个流体样品中的组成化合物的一种或多种分子质量相对应的电平。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：圆盘的转动和跨越四极杆的电压的阶跃是同步的，以致当改变分析的流体时，电压阶跃。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括：
当在至少一个流体样品中探测到所选定的组成化合物的足够浓度时，将所述至少一个流体样品的一部分转移至一个成份收集器中。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于：产生一连续质谱读数包括：
选择具有四极杆的四极质谱分析器；
施加跨越四极杆的一个电压；以及
使该电压扫过一个电压范围。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：每一次分析一个样品时，该电压都扫过该电压范围。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括：
通过产生每个流体样品在整个电压范围内的一个质谱读数，来确定每个流体样品的组份。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括
从微滴定量反应板中的诸分离的腔体中排开所述多个流体样品；以及
将所述多个流体样品加载到所述电喷针阵列上。
17.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述连续的质谱读数是由飞越时间质谱分析器所产生的。
18.用以确定各个流体样品的组份的一种方法，其特征在于它包括：
从一个电喷针阵列向着一质谱分析器电喷多个流体样品，除其中一个流体样品之外，其他所有的流体样品被一个转动圆盘阻挡住，该转动圆盘具有从中通过的一个偏心孔；
转动该圆盘，由此允许各个流体样品依次通过该孔并到达该质谱分析器；以及
用质谱分析器分析流体样品的质谱，由此确定各个流体样品的组份。
19.分析各个流体样品的方法，其特征在于它包括：
从一个电喷针阵列向着一质谱分析器依次喷洒多个流体样品，由此依次分析诸流体样品。
20.用以分析各个流体样品的一种系统，其特征在于，它包括：
一质谱分析器；
用以向着质谱分析器喷洒多个流体样品的一个电喷针阵列；以及
定位在电喷针阵列和质谱分析器之间的一个阻挡装置，除其中一个流体样品之外，该阻挡装置的尺寸可阻挡其他所有的流体样品到达该质谱分析器。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于：该质谱分析器是四极质谱分析器。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于：该质谱分析器是飞越时间质谱分析器。
23.如权利要求20所述的系统，其特征在于：该阻挡装置包括一个可转动的圆盘，该圆盘具有一个从中通过的偏心孔。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于：该电喷针阵列将多个流体样品瞄准在圆盘上的不同位置，诸不同位置和孔的中心离圆盘的中心是等距的。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于：该圆盘能够转动，以允许各个流体样品依次通过该孔并到达该质谱分析器。
26.如权利要求20所述的系统，其特征在于：还包括：
一个微机，该微机用以及时确定每个流体样品何时到达质谱分析器，并在每个流体样品到达质谱分析器时及时从质谱分析器对读数取样，由此确定在一个时期内与每个流体样品相对应的质谱读数。
27.如权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括：与其中一个流体样品相流体连通的至少一个成份收集器。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于：该至少一个成份收集器包括一微滴定量反应板。
29.如权利要求20所述的系统，其特征在于：该电喷针阵列包括：
用以选择地允许每个流体样品从电喷针阵列中的其中一个柱管中电喷出的一个开关阀门机构。
30.如权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括：
用以确定阻挡装置相对电喷针阵列的相对位置的一个光传感器。
31.如权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括：在阻挡装置移动时用以记录其位置的一个系统。
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