微型质谱要走向现场应用，既要“小”，也要“准”和“灵”。对于微型离子阱质谱来说，真空系统越简化，仪器越容易小型化；但工作气压升高后，分辨率和灵敏度往往会受到影响。如何在更高气压、更简单真空条件下仍保持优良性能，是微型质谱仪器研发中的关键问题。

近日，大连化物所质谱与快速检测研究中心（102组群）提出一种常开夹管阀辅助的连续大气压接口（PCA-CAPI），发展了离子注入和气压的独立调控策略，通过在离子注入后瞬时闭合常开夹管阀实现“高气压下注入富集、低气压下质量分析”的目的。该策略在保持连续大气压接口高离子利用效率的同时，显著提升了微型离子阱质谱的分辨率和灵敏度，为高气压微型离子阱质谱的发展提供了新的技术路径。

图1  PCA-CAPI-ITMS结构示意图及工作时序

核心思想：将离子注入和质量分析“分时、独立控制”

传统非连续大气压接口（DAPI）有利于简化真空系统，但离子注入时间通常受阀门开启和气压恢复限制，难以长时间富集离子；连续大气压接口（CAPI）能够延长注入时间、提高离子利用效率，但在进一步提高离子阱工作气压时，分辨率又会下降。

PCA-CAPI的设计相当于给接口增加一个可控的“呼吸阀”：离子注入阶段，常开夹管阀保持开启，离子可以持续进入并在离子阱中富集；注入结束后，阀门短暂闭合，质量分析阶段气压快速降低，从而改善离子弹出和质量分析性能。更重要的是，离子注入和阀门闭合不再同步发生，既可以独立优化注入时间和分析气压，从而实现最佳的灵敏度和分辨率；同时，也可避免阀门开闭引入的硅胶管内部摩擦电离干扰。

图2  常规CAPI模式与PCA-CAPI模式下乙酰芬太尼质谱图对比

应用验证：相邻离子也能分得开

PCA-CAPI显著提升了离子利用效率，相较于DAPI通常毫秒级的进样窗口，该系统可将离子注入时间延长至数秒。研究以乙酰芬太尼等化合物为模型，当乙酰芬太尼注入时间由100 ms延长至3600 ms时，信号强度提升约34倍；在优化条件下，系统实现了0.5 pg/μL的检出限，并在50次连续检测中获得4.33%的相对标准偏差，表现出良好的灵敏度和稳定性。

团队进一步利用两组药物混合物验证了PCA-CAPI-ITMS的实际分析能力。在常规CAPI模式下，MDMA与咖啡因、伏立康唑与丁酰芬太尼等相邻m/z离子容易形成宽峰，可能造成误判；而在PCA-CAPI模式下，相邻离子峰能够被清晰区分，证明该策略可有效降低复杂样品检测中的误报风险。

图3 PCA-CAPI模式提升相邻m/z离子的区分能力

总结与展望

该研究提出了“高气压下注入富集、低气压下质量分析”的策略，完成了离子注入和气压的独立调控、实现了微型离子阱质谱在高气压条件下分辨率、灵敏度和稳定性的同步提升。PCA-CAPI虽然会带来数秒量级的分析时间增加，但其在简化真空系统、提升高压工作性能和降低误识别风险方面具有明显优势，为发展更高气压、更便携、更稳健的微型离子阱质谱提供了新思路。

相关研究以“Pulsed-Closure Assisted Continuous Atmospheric Pressure Interface for Miniature Ion Trap Mass Spectrometry with Enhanced Resolution and Sensitivity”为题，发表在《Journal of the American Society for Mass Spectrometry》上。该工作的第一作者为大连化物所博士后阮慧文，通讯作者为大连化物所李海洋研究员和王卫国高级工程师。该工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金及大连化物所-大连医科大学附属第一医院联合基金等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/jasms.6c00076