JP2014228431A - Sample analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体組織等の試料を分析する試料分析装置に関する。 The present invention relates to a sample analyzer for analyzing a sample such as a living tissue.
この種の分野の技術として、例えば特許文献1に記載の試料分析装置がある。この従来の試料分析装置は、例えば手術中の病理学的組織の同定を目的とする装置である。この装置は、例えば電気メスやレーザメスで患部を切開したときに生じるイオンを含む組織の蒸気を、流体ポンプに接続されたポリエチレンテフロンチューブで吸引し、質量分析装置のキャピラリ入口まで搬送する。質量分析装置は、組織の蒸気についての質量スペクトルに基づいて組織の同定をリアルタイムで行っており、例えば外科手術中にリン脂質の質量スペクトルのデータからガン細胞と正常な細胞との同定を1秒程度で実施することにより、切除すべき部位の判断の指標が迅速に提供される。 As a technique in this type of field, for example, there is a sample analyzer described in Patent Document 1. This conventional sample analyzer is an apparatus for the purpose of identifying a pathological tissue during surgery, for example. In this apparatus, for example, tissue vapor containing ions generated when an affected part is incised with an electric knife or a laser knife is sucked with a polyethylene Teflon tube connected to a fluid pump and conveyed to the capillary inlet of the mass spectrometer. The mass spectrometer performs tissue identification based on the mass spectrum of the tissue vapor in real time. For example, during surgery, the identification of cancer cells and normal cells is performed for 1 second from the data of the phospholipid mass spectrum. By implementing to the extent, an index for determining the site to be excised can be quickly provided.
電気メス或いはレーザメスによって幹部の組織を蒸発させた場合、組織のイオン化効率は低く、殆どは中性分子である。そこで、上述した従来の試料分析装置では、チューブで吸引した組織の蒸気をベンチュリ・ジェットポンプの出口で更にイオン化(ポストイオン化)を行っている。ポストイオン化の方法には、例えばエレクトロンスプレーイオン化法や、化学イオン化法などが挙げられるが、これらの手法を用いた場合でもイオン化されにくい分子の同定は困難な場合がある。また、エレクトロンスプレーイオン化法では、多価イオンの発生が問題となることもある。 When the tissue of the trunk is evaporated with an electric knife or a laser knife, the ionization efficiency of the tissue is low, and most are neutral molecules. Therefore, in the above-described conventional sample analyzer, the tissue vapor sucked by the tube is further ionized (post-ionized) at the outlet of the venturi jet pump. Examples of the post-ionization method include an electron spray ionization method and a chemical ionization method. However, even when these methods are used, it is sometimes difficult to identify molecules that are difficult to ionize. In addition, in the electron spray ionization method, generation of multivalent ions may be a problem.
ポストイオン化には、光イオン化法もある。光イオン化法は、例えば二次イオン質量分析などに用いられており、中性分子のプルームに対して近赤外のフェムト秒パルスレーザを高い光強度で入射させることで中性分子を多光子イオン化させる。しかしながら、光イオン化法においても、高い光強度を得るためにレーザ光をレンズで集光してプルームに入射させるため、レーザ光と中性分子のプルームとの相互作用領域及び相互作用時間の確保が難しく、結果的にイオン化効率の向上が難しいという課題があった。 There is also a photoionization method in the post ionization. The photoionization method is used, for example, for secondary ion mass spectrometry. Neutral molecules are subjected to multiphoton ionization by allowing a near-infrared femtosecond pulse laser to enter the plume of neutral molecules with high light intensity. Let However, even in the photoionization method, in order to obtain high light intensity, the laser light is collected by a lens and incident on the plume, so that it is possible to secure the interaction region and interaction time between the laser light and the neutral molecule plume. As a result, there is a problem that it is difficult to improve ionization efficiency.
また、上述した従来の試料分析装置では、電気メスやレーザメスを用いているので、外科手術のように患部の上方に十分なスペースが存在する場合には問題がないが、耳の奥などの狭い患部を対象とする場合には分析を行うことが困難である。 In addition, since the conventional sample analyzer described above uses an electric knife or a laser knife, there is no problem when there is a sufficient space above the affected area as in a surgical operation, but the depth of the ear is narrow. It is difficult to perform analysis when the affected area is targeted.
さらに、上述した従来の試料分析装置では、メモリー効果も問題となる。メモリー効果とは、質量分析器に接続されるチューブやベンチュリ・ジェットポンプの内部に試料の分子が吸着し、次の分析を行う際の質量スペクトルに干渉が生じてしまう現象である。メモリー効果は、分析対象のイオンが多数存在する場合には問題が生じにくいが、極微量でイオン化されにくい分子を分析対象とする場合には、その影響を極力排除する必要がある。 Furthermore, the memory effect is also a problem in the conventional sample analyzer described above. The memory effect is a phenomenon in which a sample molecule is adsorbed inside a tube connected to a mass analyzer or a venturi jet pump, causing interference in the mass spectrum when the next analysis is performed. The memory effect is less likely to cause a problem when there are a large number of ions to be analyzed, but it is necessary to eliminate the influence as much as possible when a very small amount of a molecule that is difficult to ionize is to be analyzed.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、試料のイオン化効率を向上できると共にメモリー効果を低減でき、かつ狭い空間での分析を可能とする試料分析装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sample analyzer that can improve the ionization efficiency of a sample, reduce the memory effect, and enable analysis in a narrow space. And
上記課題の解決のため、本発明に係る試料分析装置は、試料を脱離・イオン化する脱離・イオン化用レーザと、吸引手段に接続され、脱離・イオン化用レーザによって試料から生じた蒸気を吸引するプローブと、プローブによって吸引された蒸気に含まれる分子をポストイオン化するポストイオン化用レーザと、ポストイオン化用レーザによってポストイオン化された蒸気の質量スペクトルに基づいて試料を分析する質量分析器と、を備え、プローブは、中空光ファイバによって構成され、脱離・イオン化用レーザからの出射光と、ポストイオン化用レーザからの出射光とが中空光ファイバに導光されることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a sample analyzer according to the present invention includes a desorption / ionization laser for desorption / ionization of a sample, and vapor generated from the sample by the desorption / ionization laser connected to a suction means. A probe to be sucked, a post-ionization laser to post-ionize molecules contained in the vapor sucked by the probe, a mass analyzer to analyze a sample based on the mass spectrum of the vapor post-ionized by the post-ionization laser, The probe is constituted by a hollow optical fiber, and the light emitted from the desorption / ionization laser and the light emitted from the post ionization laser are guided to the hollow optical fiber.
この試料分析装置では、プローブが中空光ファイバによって構成され、脱離・イオン化用レーザからの出射光と、ポストイオン化用レーザからの出射光とが中空光ファイバに導光されるようになっている。これにより、中空光ファイバ内を吸引されていく試料の蒸気とポストイオン化用レーザの出射光との相互作用領域及び相互作用時間を十分に確保できるので、試料のイオン化効率を向上できる。また、比較的高い光強度を有する脱離・イオン化用レーザからの出射光及びポストイオン化用レーザからの出射光のそれぞれが中空光ファイバに導光するので、中空光ファイバに吸着した分子の脱離が促進され、メモリー効果の低減が図られる。さらに、プローブとして中空光ファイバを用いることで、電気メスやレーザメスといったハンドピースが不要となると共にプローブの可撓性も確保され、狭い空間での分析が可能となる。 In this sample analyzer, the probe is constituted by a hollow optical fiber, and the outgoing light from the desorption / ionization laser and the outgoing light from the post ionization laser are guided to the hollow optical fiber. . As a result, a sufficient interaction region and interaction time between the vapor of the sample sucked in the hollow optical fiber and the emitted light of the post-ionization laser can be secured, so that the ionization efficiency of the sample can be improved. In addition, the light emitted from the desorption / ionization laser having a relatively high light intensity and the light emitted from the post-ionization laser are guided to the hollow optical fiber, so that the molecules adsorbed on the hollow optical fiber are desorbed. Is promoted and the memory effect is reduced. Furthermore, by using a hollow optical fiber as a probe, a handpiece such as an electric knife or a laser knife is not necessary, and the flexibility of the probe is ensured, and analysis in a narrow space is possible.
プローブの先端側には、脱離・イオン化用レーザからの出射光を試料に向けて集光すると共に蒸気を通す貫通孔が形成された集光レンズが配置されていることが好ましい。これにより、試料の細部の分析を好適に実施できる。また、集光レンズに貫通孔を形成することで、試料から生じる蒸気の吸引が阻害されることも回避できる。 A condensing lens is preferably disposed on the tip side of the probe. The condensing lens is formed with a through-hole through which the emitted light from the desorption / ionization laser is condensed toward the sample and through which the vapor passes. Thereby, the analysis of the detail of a sample can be implemented suitably. Further, by forming a through hole in the condensing lens, it is possible to avoid obstructing suction of vapor generated from the sample.
また、プローブは、中空のガラス管の内面に金属層と透明誘電体層とを形成してなる中空光ファイバによって構成されていることが好ましい。この場合、プローブの可撓性を十分に確保できる。 The probe is preferably constituted by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer and a transparent dielectric layer on the inner surface of a hollow glass tube. In this case, the flexibility of the probe can be sufficiently secured.
また、プローブは、中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバによって構成されていることが好ましい。この場合、プローブの耐熱性を十分に確保でき、加熱による吸着分子の脱離によってメモリー効果の低減を図ることが可能となる。 Moreover, it is preferable that the probe is comprised by the hollow optical fiber formed by forming a metal layer in a hollow metal tube. In this case, the heat resistance of the probe can be sufficiently secured, and the memory effect can be reduced by desorption of adsorbed molecules by heating.
また、プローブは、中空のガラス管の内面に金属層と透明誘電体層とを形成してなる中空光ファイバによって構成された基端部分と、中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバによって構成された先端部分とを備えていることが好ましい。この場合、プローブの耐熱性及び可撓性の双方を確保できる。プローブの先端部分は、基端部分に比べて分子の吸着が生じ易い。したがって、プローブの先端部分に中空の金属管に金属層を形成してなる中空光ファイバを適用することで、メモリー効果の低減を十分に実現できる。 In addition, the probe includes a base end portion constituted by a hollow optical fiber formed by forming a metal layer and a transparent dielectric layer on the inner surface of a hollow glass tube, and a hollow formed by forming a metal layer on the hollow metal tube. It is preferable to include a tip portion made of an optical fiber. In this case, both heat resistance and flexibility of the probe can be ensured. The tip portion of the probe is more likely to adsorb molecules than the base end portion. Therefore, the memory effect can be sufficiently reduced by applying a hollow optical fiber formed by forming a metal layer on a hollow metal tube at the tip of the probe.
また、プローブの先端の向きを示すガイド用レーザを更に備え、ガイド用レーザからの出射光が中空光ファイバに導光されることが好ましい。これにより、試料に対する脱離・イオン化用レーザの照射位置を視認することが可能となり、分析の作業性を向上できる。 Further, it is preferable that a guide laser indicating the direction of the tip of the probe is further provided, and emitted light from the guide laser is guided to the hollow optical fiber. Thereby, it becomes possible to visually recognize the irradiation position of the desorption / ionization laser on the sample, and the workability of the analysis can be improved.
また、吸引手段は、プローブの基端に接続される真空セルと、真空セルに接続され、蒸気を前記質量分析器に送るポンプと、を備え、ポストイオン化用レーザからの出射光が、真空セルからポンプまでの蒸気の流路にも導光されることが好ましい。この場合、試料の蒸気とポストイオン化用レーザの出射光との相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができ、試料のイオン化効率を一層向上できる。 The suction means includes a vacuum cell connected to the proximal end of the probe, and a pump connected to the vacuum cell and sending vapor to the mass analyzer, and the emitted light from the post-ionization laser is a vacuum cell. It is preferable that light is also guided to a steam flow path from the pump to the pump. In this case, the interaction region and interaction time between the vapor of the sample and the emitted light of the post ionization laser can be further increased, and the ionization efficiency of the sample can be further improved.
また、真空セル内又はポンプ内に、ポストイオン化用レーザからの出射光を蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射させる共振器が配置されていることが好ましい。この場合、試料の蒸気とポストイオン化用レーザの出射光との相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができ、試料のイオン化効率を一層向上できる。 Moreover, it is preferable that a resonator that repeatedly reflects light emitted from the post-ionization laser in a direction substantially orthogonal to the flow of vapor is disposed in the vacuum cell or the pump. In this case, the interaction region and interaction time between the vapor of the sample and the emitted light of the post ionization laser can be further increased, and the ionization efficiency of the sample can be further improved.
また、プローブから質量分析器に至る蒸気の流路の少なくとも一部を加熱する加熱手段を更に備えたことが好ましい。これにより、加熱による吸着分子の脱離によってメモリー効果を一層低減できる。 Moreover, it is preferable to further include a heating means for heating at least a part of a vapor flow path from the probe to the mass spectrometer. Thereby, the memory effect can be further reduced by desorption of adsorbed molecules by heating.
また、プローブの先端側から基端側に向かって電位勾配が形成されていることが好ましい。これにより、プローブ内を流れるイオンの収集効率を高めることが可能となる。 Further, it is preferable that a potential gradient is formed from the distal end side to the proximal end side of the probe. Thereby, it is possible to increase the collection efficiency of ions flowing in the probe.
本発明に係る試料分析装置によれば、試料のイオン化効率を向上できると共にメモリー効果を低減でき、かつ狭い空間での分析が可能となる。 According to the sample analyzer of the present invention, the ionization efficiency of the sample can be improved, the memory effect can be reduced, and analysis in a narrow space is possible.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る試料分析装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of a sample analyzer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
図1は、本発明の第1実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。
同図に示す試料分析装置1は、例えば細胞などを含む生体組織といった試料Sの同定を質量スペクトルに基づいて実施する装置として構成されている。例えば本装置によって患者の痰を分析し、痰に含まれる細菌を同定することで、適切な抗生剤の選定を迅速に行うことが可能となる。また、本装置を内視鏡等と組み合わせることで、患部の視覚的なモニタリングに加え、患部の組織を構成する分子情報を診断に生かすことも想定される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a sample analyzer according to the first embodiment of the present invention.
A sample analyzer 1 shown in FIG. 1 is configured as an apparatus that performs identification of a sample S such as a biological tissue including cells and the like based on a mass spectrum. For example, by analyzing the patient's sputum using this apparatus and identifying the bacteria contained in the sputum, it becomes possible to quickly select an appropriate antibiotic. Further, by combining this apparatus with an endoscope or the like, in addition to visual monitoring of the affected area, it is assumed that molecular information constituting the tissue of the affected area is used for diagnosis.
かかる試料分析装置1は、図1に示すように、プローブ2と、脱離・イオン化用レーザ3と、ガイド用レーザ4と、ポストイオン化用レーザ5と、真空セル6と、ベンチュリ・ジェットポンプ7と、質量分析器8とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the sample analyzer 1 includes a
プローブ2は、例えば中空光ファイバからなる。プローブ2の先端側は、試料Sに向けて遊端となっている。一方、プローブ2の基端側は、真空セル6を介してベンチュリ・ジェットポンプ7に接続されており、プローブ2内は真空排気された状態となっている。また、図2に示すように、プローブ2の基端部分2aは、石英ガラス製の中空光ファイバ11によって形成され、プローブ2の先端部分2bは、金属製の中空光ファイバ12によって形成されている。中空光ファイバ11の先端側と中空光ファイバ12の基端側とは、コネクタ13によって着脱自在に接続されている。
The
中空光ファイバ11は、図3に示すように、中空の石英ガラス管14を有している。石英ガラス管14の内面には、金属層15と透明誘電体層16とが形成されている。金属層15は、例えば銀によって形成され、透明誘電体層16は、例えば環状オレフィンポリマー等によって形成されている。これらの金属層15及び透明誘電体層16により、例えば波長が2μm以上の赤外レーザに対し、中空光ファイバ11の内面での反射率が最大となるように設計がなされている。また、石英ガラス管14の直径は、例えば200μm〜10mmとなっており、内径は、例えば100μm〜8mmとなっている。これらの径は、プローブ2の可撓性を考慮して適宜選択される。
As shown in FIG. 3, the hollow
一方、中空光ファイバ12は、図4に示すように、中空の金属管17を有している。金属管17の内面には、鏡面研磨が施されており、金属層18が形成されている。金属管17の材料としては、例えばステンレス、アルミ、鉄などが用いられる。金属層18は、例えば銀やアルミによって形成されている。このような中空光ファイバ12は、中空光ファイバ11に比べて可撓性が乏しい反面、耐熱性に優れている。具体的には、中空光ファイバ11では、透明誘電体層16の加熱限界である150℃程度までの加熱が可能であり、中空光ファイバ12では、金属の融点未満となる500℃程度までの加熱が可能である。これらの中空光ファイバ11,12では、プローブ2内に分子が吸着した場合であっても、加熱によって分子を脱離させることができ、メモリー効果の低減が図られる(加熱手段については後述する)。
On the other hand, the hollow
なお、プローブ2は、中空光ファイバ11のみで構成してもよく、中空光ファイバ12のみで構成してもよい。中空光ファイバ11のみで構成する場合、プローブ2の可撓性をより高めることができる。一方、中空光ファイバ12のみで構成する場合、プローブ2の耐熱性を更に向上できる。また、赤外レーザのみでなく、紫外エキシマレーザなどの短波長レーザの導光が可能となる。紫外レーザを用いる場合、金属層18上に酸化チタンからなる金属層を更に形成することも好適である。この場合、紫外光の照射によって酸化チタンが活性化し、分子の脱離を促進できる。
The
脱離・イオン化用レーザ3は、試料を脱離・イオン化するレーザである。脱離・イオン化用レーザ3としては、例えば試料Sの組織内の水分での吸収率を考慮して、波長2μm以上の赤外レーザが用いられる。このような赤外レーザとしては、例えばHo−YAGレーザ(波長2.1nm)、Er−YAGレーザ(波長2.94μm)、COレーザ(波長5.2μm)、CO2レーザ(波長10.6μm)、赤外波長可変OPOレーザなどが挙げられる。 The desorption / ionization laser 3 is a laser that desorbs / ionizes a sample. As the desorption / ionization laser 3, for example, an infrared laser having a wavelength of 2 μm or more is used in consideration of an absorption rate of moisture in the tissue of the sample S. Examples of such an infrared laser include a Ho-YAG laser (wavelength 2.1 nm), an Er-YAG laser (wavelength 2.94 μm), a CO laser (wavelength 5.2 μm), and a CO 2 laser (wavelength 10.6 μm). And an infrared wavelength tunable OPO laser.
また、試料Sの種類によっては、パルス幅が100fs程度と狭く、かつピーク強度の高いチタンサファイアレーザ(波長800nm)を用いることが好適である。また、ArFレーザ(波長193nm)、KrFレーザ(波長248nm)、XeClレーザ(波長308nm)といった紫外エキシマレーザや、YAGレーザの3倍高調波(波長355nm)、窒素レーザ(波長337nm)などを用いることもできる。レーザは、主としてパルスレーザであるが、CWレーザを用いてもよい。 Depending on the type of sample S, it is preferable to use a titanium sapphire laser (wavelength 800 nm) having a pulse width as narrow as about 100 fs and a high peak intensity. In addition, an ultraviolet excimer laser such as an ArF laser (wavelength 193 nm), a KrF laser (wavelength 248 nm), or an XeCl laser (wavelength 308 nm), a third harmonic of a YAG laser (wavelength 355 nm), a nitrogen laser (wavelength 337 nm), or the like is used. You can also. The laser is mainly a pulse laser, but a CW laser may be used.
脱離・イオン化用レーザ3からの出射光3aは、図1に示すように、集光レンズ21によって集光され、窓22から真空セル6内に入射してプローブ2の基端側に導光される。プローブ2に導光された出射光3aは、中空光ファイバ11,12内を全反射しながら伝搬し、プローブ2の先端から試料Sに向けて出射する。
As shown in FIG. 1, the emitted light 3 a from the desorption / ionization laser 3 is collected by the
出射光3aが試料Sに照射されると、試料Sの組織内の水分にレーザ光が吸収され、熱が発生すると共に組織表面がアブレーションされる。これにより、組織を構成する分子(中性分子)と僅かのイオンとが蒸気となって組織の表面から放射状に脱離する。試料Sで発生した蒸気は、ベンチュリ・ジェットポンプ7の作用によってプローブ2で吸引され、プローブ2から真空セル6を通って質量分析器8に搬送される。脱離・イオン化用レーザ3による脱離時のイオン化効率は、試料Sの組成や脱離・イオン化用レーザ3のレーザ波長といった条件に依存する。
When the emitted light 3a is irradiated onto the sample S, the laser light is absorbed by moisture in the tissue of the sample S, heat is generated, and the tissue surface is ablated. As a result, molecules (neutral molecules) constituting the tissue and a few ions are vaporized and desorbed radially from the surface of the tissue. Vapor generated in the sample S is sucked by the
なお、図5に示すように、プローブ2の先端側には、集光レンズ23が配置されている。集光レンズ23により、プローブ2の先端から出射した出射光3aは、試料Sの表面にて例えば直径100μm程度に集光される。これにより、試料Sの局所的な脱離を行うことが可能となり、分析の空間分解能の向上が図られる。また、集光レンズ23の略中央部分には、例えば断面円形の貫通孔23aが形成されている。したがって、試料Sで発生した蒸気は、貫通孔23aを通ってプローブ2で吸引される。
As shown in FIG. 5, a condensing
ガイド用レーザ4は、プローブ2の先端の向きを示すレーザである。ガイド用レーザ4には、例えばHe−Neレーザ(波長633nm)などの可視光レーザが用いられる。ガイド用レーザ4からの出射光4aは、ダイクロイックミラー24によって真空セル6の窓22に向けて反射されると共に、集光レンズ21によって集光され、脱離・イオン化用レーザ3の出射光3aと略同光路で真空セル6内を通ってプローブ2の基端側に導光される。プローブ2に導光された出射光4aは、中空光ファイバ11,12内を全反射しながら伝搬し、プローブ2の先端から試料Sに向けて出射する。これにより、出射光4aが出射光3aと略同位置で試料Sに照射され、分析位置を目視にて容易に確認できる。
The
ポストイオン化用レーザ5は、脱離によって生じた蒸気に含まれる中性分子をポストイオン化するレーザである。ポストイオン化用レーザ5としては、多光子イオン化を行う場合には、チタンサファイアレーザ(波長800nm)や、YAGレーザ(波長1064nm)といったレーザをナノ秒からフェムト秒のパルス幅で用いることが好ましい。一方、一光子イオン化を行う場合には、F2エキシマレーザ(波長157nm)や、YAGレーザの3倍高調波(波長355nm)をXeガスが入ったガスチャンバ内に集光して発生させる高次高調波(波長118nm)をナノ秒からフェムト秒のパルス幅で用いることが好ましい。また、ポストイオン化用レーザ5の繰り返し周波数は、脱離・イオン化用レーザ3の繰り返し周波数に一致させることが好ましい。脱離・イオン化用レーザ3及びポストイオン化用レーザ5の繰り返し周波数は、測定時間を短縮する観点から数kHz〜数百kHzが理想的であるが、質量分析器8の信号処理系の能力に応じて適宜決定される。
The
ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aは、集光レンズ25によって集光されると共に、ダイクロイックミラー26によって真空セル6の窓22に向けて反射され、窓22から真空セル6内に入射してプローブ2の基端側に導光される。出射光5aは、プローブ2内の蒸気、或いはプローブ2の基端側の出口近傍の蒸気と相互作用し、蒸気内の中性分子のイオン化を促進する。プローブ2の長さを1mとした場合、出射光5aが中空光ファイバ11,12内を伝搬する時間は約3.3nsとなり、出射光5aと脱離によって生じた蒸気との相互作用時間を十分に確保できる。
The
脱離・イオン化用レーザ3とポストイオン化用レーザ5との同期について、図6及び図7を用いて説明する。図6(a)に示すように、時刻t0において、脱離・イオン化用レーザ3の出射光3aが試料Sの表面に照射されると、図6(b)に示すように、試料Sの表面にて、時間幅t1(例えば数十μs)にわたって蒸気が発生する。
Synchronization of the desorption / ionization laser 3 and the
この蒸気がプローブ2で吸引されると、プローブ2の基端側の出口では、図7(a)に示すように、時間幅t1よりも長い時間幅t2(例えば数十μs〜数百μs)にわたって蒸気が存在する。したがって、図7(b)に示すように、プローブ2の基端側の出口で蒸気内の中性分子の密度が最大となる時刻t3に合わせてポストイオン化用レーザ5の照射を行うことで、ポストイオン化を効率良く実施できる。
When this vapor is sucked by the
なお、ポストイオン化用レーザ5としては、上述したパルスレーザ以外にも、重水素ランプ、Arエキシマランプ(波長126nm)、Krエキシマランプ(波長147nm)、といったVUV光のCW光源を用いることもできる。この場合、脱離・イオン化用レーザ3との同期を取らなくても、出射光5aと蒸気との相互作用を生じさせることができる(図7(c)参照)。
In addition to the pulse laser described above, a VW CW light source such as a deuterium lamp, an Ar excimer lamp (wavelength 126 nm), or a Kr excimer lamp (wavelength 147 nm) can also be used as the
真空セル6は、例えば中空の直方体状をなしており、脱離・イオン化用レーザ3の出射光3a、ガイド用レーザ4の出射光4a、及びポストイオン化用レーザ5の出射光5aを入射させる窓22を有している。また、窓22の対面には、プローブ2の基端側が接続され、窓22が設けられた面と直交する面には、ベンチュリ・ジェットポンプ7に通じる流路27が設けられている。
The
ベンチュリ・ジェットポンプ7は、真空排気を行うポンプであり、窒素又は空気をノズル28から5気圧程度で流すことで、真空セル6内及び中空光ファイバ11,12内を真空排気している。これにより、プローブ2に吸引された蒸気は、中空光ファイバ11,12を通って真空セル6内に至り、質量分析器8に送られる。質量分析器8は、送られた蒸気の質量スペクトルに基づいて組織の同定をリアルタイムで実施する。
The
以上説明したように、試料分析装置1では、プローブ2が中空光ファイバ11,12によって構成され、脱離・イオン化用レーザ3からの出射光3aと、ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aとが中空光ファイバ11,12に導光されるようになっている。これにより、中空光ファイバ11,12内を吸引されていく試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとの相互作用領域及び相互作用時間を十分に確保できるので、試料Sのイオン化効率を向上できる。
As described above, in the sample analyzer 1, the
また、比較的高い光強度を有する脱離・イオン化用レーザ3からの出射光3a及びポストイオン化用レーザ5からの出射光5aのそれぞれが中空光ファイバ11,12に導光するので、中空光ファイバ11,12に吸着した分子の脱離が促進され、メモリー効果の低減が図られる。さらに、プローブ2として中空光ファイバ11,12を用いることで、電気メスやレーザメスといったハンドピースが不要となると共にプローブ2の可撓性も確保され、狭い空間での分析が可能となる。
Further, since the
また、試料分析装置1では、プローブ2の基端部分2aが、中空の石英ガラス管14の内面に金属層15と透明誘電体層16とを形成してなる中空光ファイバ11によって構成され、プローブ2の先端部分2bが、中空の金属管17に金属層18を形成してなる中空光ファイバ12によって構成されている。このような構成により、プローブ2の耐熱性及び可撓性の双方を確保できる。
Further, in the sample analyzer 1, the
プローブ2の先端部分2bは、基端部分2aに比べて分子の吸着が生じ易い。したがって、プローブ2の先端部分2bに耐熱性の高い中空光ファイバ12を適用することで、メモリー効果の低減を十分に実現できる。また、先端部分2bがコネクタ13によって着脱自在となっており、分子の吸着が進行した先端部分2bを容易に交換できる。なお、プローブ2に分子の吸着が生じた場合には、ベンチュリ・ジェットポンプ7において、質量分析器8側の出口を閉鎖し、プローブ2内に空気又は窒素を流通させることも好適である。
The
加熱によるメモリー効果の低減を行う場合には、例えば図8に示すように、プローブ2、真空セル6、流路27、及びベンチュリ・ジェットポンプ7の外面に熱線(加熱手段)31を巻き付けることが好ましい。ガラス製の中空光ファイバ11については耐熱性の観点から150℃程度までの加熱となるが、金属製の中空光ファイバ12、真空セル6、流路27、及びベンチュリ・ジェットポンプ7については300℃以上に加熱することが可能である。したがって、内面に吸着した分子の脱離を促進でき、メモリー効果をより確実に低減できる。なお、熱線31は、必ずしもプローブ2、真空セル6、流路27、及びベンチュリ・ジェットポンプ7の全てに設ける必要はなく、これらの少なくとも一つに設けることで、メモリー効果の低減が期待できる。
When the memory effect is reduced by heating, for example, as shown in FIG. 8, a hot wire (heating means) 31 may be wound around the outer surface of the
また、試料分析装置1において、プローブ2の先端側から基端側に向かって電位勾配を形成することが好ましい。この場合、例えば図9に示すように、プローブ2を複数区間に分割し、これらの区間を絶縁部32によって電気的に絶縁する。そして、金属層15,18等に電位を印加し、絶縁部32に電位勾配を与えることで、試料Sで発生したイオン及びプローブ2内のイオンに対して、質量分析器8側に向かう静電引力を与えることができる。これにより、イオンの収集効率を高めることが可能となる。
In the sample analyzer 1, it is preferable to form a potential gradient from the distal end side to the proximal end side of the
プローブ2の電気的な絶縁にあたっては、例えば図10に示すように、プローブ2の分割部分33,33同士を絶縁リング34で接続する構成を採ることができる。また、真空セル6とベンチュリ・ジェットポンプ7との間、及びベンチュリ・ジェットポンプ7と質量分析器8との間についても同様に電気的に絶縁を行ってもよい。この場合、メモリー効果の更なる低減が図られる。
[第2実施形態]
For electrical insulation of the
[Second Embodiment]
本発明の第2実施形態について説明する。図11は、本発明の第2実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。同図に示すように、第2実施形態に係る試料分析装置41は、ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aが、真空セル6内及び真空セル6からベンチュリ・ジェットポンプ7までの蒸気の流路27にも導光されている点で上記実施形態と異なっている。
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic diagram showing a sample analyzer according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the sample analyzer 41 according to the second embodiment, the emitted light 5a from the
より具体的には、試料分析装置41では、ポストイオン化用レーザ5の光学系にハーフミラー42及び全反射ミラー43が更に配置され、ハーフミラー42で分岐した出射光5aが、集光レンズ44で集光されつつ流路27と対面する窓45から真空セル6に入射する。真空セル6内に入射した出射光5aは、プローブ2の基端側の出口近傍を通り、流路27内に導光される。
More specifically, in the sample analyzer 41, a
このような構成により、試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとをプローブ2の基端側の出口から流路27に至る経路にわたって相互作用させることが可能となり、相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができる。したがって、試料Sのイオン化効率を一層向上できる。
[第3実施形態]
With such a configuration, it becomes possible to cause the vapor of the sample S and the emitted light 5a of the
[Third Embodiment]
本発明の第3実施形態について説明する。図12は、本発明の第3実施形態に係る試料分析装置を示す概略図である。同図に示すように、第3実施形態に係る試料分析装置51は、真空セル6内に、ポストイオン化用レーザ5からの出射光5aを繰り返し反射させる共振器52が配置されている点で、上記実施形態と異なっている。
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing a sample analyzer according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
より具体的には、試料分析装置51では、第2実施形態と同様に、ポストイオン化用レーザ5の光学系にハーフミラー42及び全反射ミラー43が更に配置され、ハーフミラー42で分岐した出射光5aが、集光レンズ44で集光されつつ流路27と対面する窓45から真空セル6に入射する。また、真空セル6内には、例えばポストイオン化用レーザ5の波長における反射率が99.99%以上の一組のミラーからなる共振器52が窓45の位置に対応して配置され、この共振器52によって出射光5aが蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射するようになっている。この試料分析装置51では、例えば図13に示すように、プローブ12の基端側の出口で蒸気内に中性分子が放出され始める時刻t4に合わせてポストイオン化用レーザ5の照射を行う。
More specifically, in the
このような構成により、中性分子が真空セル6内に存在している時間t2の全体にわたって共振器52内にポストイオン化用レーザ5からの出射光5aを存在させることができる。したがって、試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとを真空セル6内でより確実に相互作用させることが可能となり、相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができるので、試料Sのイオン化効率を一層向上できる。
With such a configuration, the emitted light 5 a from the
なお、共振器52は、真空セル6内に配置する場合に限られず、例えば図14に示す試料分析装置61のように、ベンチュリ・ジェットポンプ7内に配置してもよい。図14の例では、ベンチュリ・ジェットポンプ7において質量分析器8の手前に真空セル62が配置され、ハーフミラー42で分岐した出射光5aが、集光レンズ44で集光されつつ窓63から真空セル62に入射する。そして、真空セル62内には、窓63の位置に対応して共振器52が配置され、この共振器52によって出射光5aが蒸気の流れに略直交する向きで繰り返し反射するようになっている。
The
このような構成においても、試料Sの蒸気とポストイオン化用レーザ5の出射光5aとを真空セル6内でより確実に相互作用させることが可能となり、相互作用領域及び相互作用時間を更に増大させることができる。したがって、試料Sのイオン化効率を一層向上できる。
Even in such a configuration, the vapor of the sample S and the emitted light 5a of the
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ベンチュリ・ジェットポンプ7を介して真空セル6と質量分析器8とを接続しているが、質量分析器8が排気ポンプを備える場合には、ベンチュリ・ジェットポンプ7を省略し、真空セル6と質量分析器8とを直接接続してもよい。この場合、装置の更なる小型化が図られる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
1,41,51,61…試料分析装置、2…プローブ、2a…基端部分、2b…先端部分、3…脱離・イオン化レーザ、3a…出射光、4…ガイド用レーザ、4a…出射光、5…ポストイオン化レーザ、5a…出射光、6…真空セル、7…ベンチュリ・ジェットポンプ(吸引手段)、8…質量分析器、11,12…中空光ファイバ、14…石英ガラス管、15…金属層、16…透明誘電体層、17…金属管、18…金属層、23…集光レンズ、23a…貫通孔、27…流路、31…熱線(加熱手段)、52…共振器、S…試料。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
吸引手段に接続され、前記脱離・イオン化用レーザによって前記試料から生じた蒸気を吸引するプローブと、
前記プローブによって吸引された前記蒸気に含まれる分子をポストイオン化するポストイオン化用レーザと、
前記ポストイオン化用レーザによってポストイオン化された前記蒸気の質量スペクトルに基づいて前記試料を分析する質量分析器と、を備え、
前記プローブは、中空光ファイバによって構成され、
前記脱離・イオン化用レーザからの出射光と、前記ポストイオン化用レーザからの出射光とが前記中空光ファイバに導光されることを特徴とする試料分析装置。 A desorption / ionization laser that desorbs / ionizes the sample;
A probe connected to suction means for sucking vapor generated from the sample by the desorption / ionization laser;
A post-ionization laser for post-ionization of molecules contained in the vapor sucked by the probe;
A mass analyzer for analyzing the sample based on a mass spectrum of the vapor post-ionized by the post-ionization laser;
The probe is constituted by a hollow optical fiber,
A sample analyzer, wherein light emitted from the desorption / ionization laser and light emitted from the post-ionization laser are guided to the hollow optical fiber.
前記ガイド用レーザからの出射光が前記中空光ファイバに導光されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の試料分析装置。 A guide laser indicating the direction of the tip of the probe;
The sample analyzer according to claim 1, wherein emitted light from the guide laser is guided to the hollow optical fiber.
前記プローブの基端に接続される真空セルと、
前記真空セルに接続され、前記蒸気を前記質量分析器に送るポンプと、を備え、
前記ポストイオン化用レーザからの出射光が、前記真空セルから前記ポンプまでの前記蒸気の流路にも導光されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の試料分析装置。 The suction means is
A vacuum cell connected to the proximal end of the probe;
A pump connected to the vacuum cell and delivering the vapor to the mass analyzer;
The sample analyzer according to claim 1, wherein the emitted light from the post-ionization laser is also guided to the vapor flow path from the vacuum cell to the pump. .
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018091910A1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Micromass Uk Limited | Axial atmospheric pressure photo-ionization imaging source and inlet device |
JP2023504585A (en) * | 2019-11-27 | 2023-02-03 | サーモ フィッシャー サイエンティフィック (ブレーメン) ゲーエムベーハー | Systems and methods for imaging and ablating samples |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01268323A (en) * | 1988-04-20 | 1989-10-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Optical receiver |
JPH03123544A (en) * | 1989-10-09 | 1991-05-27 | Olympus Optical Co Ltd | Medical laser apparatus |
JP2002116184A (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Hitachi Ltd | Instrument and system for analyzing foreign matter in semiconductor device |
JP2004301749A (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Hitachi Ltd | Method and device for detecting specific drug |
JP2006198493A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Seiko Epson Corp | Apparatus and method for treating liquid crystal panel |
JP2009039732A (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Laser machining apparatus |
JP2009054441A (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Shimadzu Corp | Atmospheric pressure maldi mass spectroscope |
JP2009168673A (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Univ Of Yamanashi | Ionization method and device |
JP2009539093A (en) * | 2006-05-31 | 2009-11-12 | ゼンメルワイス エジェテム | Method and apparatus for desorption ionization by liquid jet |
JP2012128018A (en) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Morita Mfg Co Ltd | Hollow waveguide and laser therapeutic device |
JP2012202852A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Nippon Steel Corp | Steel material b compound species specification method |
WO2013005061A2 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Micromass Uk Limited | Photo-dissociation of proteins and peptides in a mass spectrometer |
US20130134305A1 (en) * | 2009-01-23 | 2013-05-30 | Ionwerks, Inc. | POST-IONIZATION OF NEUTRALS FOR ION MOBILITY oTOFMS IDENTIFICATION OF MOLECULES AND ELEMENTS DESORBED FROM SURFACES |
-
2013
- 2013-05-23 JP JP2013108908A patent/JP6061298B2/en active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01268323A (en) * | 1988-04-20 | 1989-10-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Optical receiver |
JPH03123544A (en) * | 1989-10-09 | 1991-05-27 | Olympus Optical Co Ltd | Medical laser apparatus |
JP2002116184A (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Hitachi Ltd | Instrument and system for analyzing foreign matter in semiconductor device |
JP2004301749A (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Hitachi Ltd | Method and device for detecting specific drug |
JP2006198493A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Seiko Epson Corp | Apparatus and method for treating liquid crystal panel |
JP2009539093A (en) * | 2006-05-31 | 2009-11-12 | ゼンメルワイス エジェテム | Method and apparatus for desorption ionization by liquid jet |
JP2009039732A (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Laser machining apparatus |
JP2009054441A (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Shimadzu Corp | Atmospheric pressure maldi mass spectroscope |
JP2009168673A (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Univ Of Yamanashi | Ionization method and device |
US20130134305A1 (en) * | 2009-01-23 | 2013-05-30 | Ionwerks, Inc. | POST-IONIZATION OF NEUTRALS FOR ION MOBILITY oTOFMS IDENTIFICATION OF MOLECULES AND ELEMENTS DESORBED FROM SURFACES |
JP2012128018A (en) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Morita Mfg Co Ltd | Hollow waveguide and laser therapeutic device |
JP2012202852A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Nippon Steel Corp | Steel material b compound species specification method |
WO2013005061A2 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Micromass Uk Limited | Photo-dissociation of proteins and peptides in a mass spectrometer |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018091910A1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Micromass Uk Limited | Axial atmospheric pressure photo-ionization imaging source and inlet device |
US11127576B2 (en) | 2016-11-17 | 2021-09-21 | Micromass Uk Limited | Axial atmospheric pressure photo-ionization imaging source and inlet device |
JP2023504585A (en) * | 2019-11-27 | 2023-02-03 | サーモ フィッシャー サイエンティフィック (ブレーメン) ゲーエムベーハー | Systems and methods for imaging and ablating samples |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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