JP2019521366A - 噴霧チャンバ及びそれらを利用する方法 - Google Patents

Abstract

噴霧チャンバを含む装置、システム及び方法が記載される。特定の例では、噴霧チャンバは、接線方向のガス流を提供するように構成された外側チャンバを備えるように構成されてよい。他の例では、内側の管を外側チャンバの中に位置決めすることができ、これは、複数のマイクロチャネルを備えてよい。一部の例では、外側チャンバは、二重のガス入口ポートを備えてよい。一部の例では、噴霧チャンバは、噴霧チャンバの表面での液滴の形成を阻止するために接線方向のガス流及び層流のガス流れを提供するように構成されてよい。噴霧チャンバを利用する発光装置、吸光装置及び質量分析計も記載される。

Description

優先出願
本出願は、２０１６年５月１８日に提出された米国仮出願第６２／３３７，９９７号に関し、それに対する優先権及びその利益を主張しており、その開示全体は、全ての目的のために参照により本明細書にこれにより組み込まれている。

本明細書に開示される特定の例は、噴霧チャンバ、及び単一分子または単一細胞の分析におけるその利用に関する。より詳細には、本明細書に記載される特定の例は、噴霧チャンバ、及びプラズマまたは他のイオン化源もしくはイオン化装置の中に試料を投入するためのその利用を対象としている。

試料をイオン化する及び／または霧化するのにプラズマが使用されてよい。液体試料は典型的には、１つまたは複数の試料投入装置を介してエアロゾルの形態でプラズマに提供される。

イオン化装置またはイオン化源と共に利用するのに適した多くの異なる形態の噴霧チャンバの一部を例示するために、噴霧チャンバの特定の態様、例、実施形態及び構成が、より詳細に以下に記載される。

第１の態様において、液体試料をネブライザーから受け取るために入口端部においてネブライザーに結合し、エアロゾル化された試料の噴霧を出口端部においてイオン化装置に提供するように構成された噴霧チャンバが提供される。一部の構成では、噴霧チャンバは、入口端部、出口端部及び外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するために気体を受け取るように各々構成された二重のメイクアップガス入口ポートを備える外側チャンバと、外側チャンバ内にあり、二重のメイクアップガス入口から外側チャンバ内に投入されるメイクアップガスを受容するように構成された複数の内部のマイクロチャネルを備える内側の管とを備え、内側の管は、内側の管上での液滴の沈着を抑えるために、内側の管の外側面と、外側チャンバの内側面との間に層流を提供するようにサイズが決められ、そのように配置されている。

特定の例では、複数のマイクロチャネルの少なくとも１つのマイクロチャネルは、受け取った液体試料の逆流を阻止するように位置決めされる。一部の実施形態では、外側チャンバは、層流を促進するために入口端部に丸められた縁部を備える。他の例では、二重のメイクアップガス入口は、同一の半径方向の面内に位置決めされる。一部の例では、外側チャンバは、排水ポートをさらに備える。他の例では、内側の管は、円錐形状を有する。一部の例では、外側チャンバの内径は、入口端部においてよりも出口端部においてより小さい。追加の例では、二重のメイクアップガス入口は、外側チャンバの入口端部に隣接して位置決めされる。他の例では、二重のメイクアップガス入口は、外側チャンバの出口端部に隣接して位置決めされる。一部の例では、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部から、外側チャンバの出口端部に向かって長手方向に大きくなる。一部の実施形態では、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部から、外側チャンバの出口端部に向かって長手方向に小さくなる。

特定の構成において、外側チャンバは、入口端部に隣接して二重のメイクアップガス入口を備え、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部から、外側チャンバの出口端部に向かって長手方向に大きくなり、外側チャンバの内径は、入口端部においてよりも出口端部において小さくなる。

他の構成では、外側チャンバは、入口端部に隣接して二重のメイクアップガス入口を備え、内側の管の内径は長手方向においてほぼ一定であり、外側チャンバの内径は、入口端部においてよりも出口端部において小さくなる。

一部の構成では、外側チャンバは、出口端部に隣接して二重のメイクアップガス入口を備え、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部においてよりも外側チャンバの出口端部においてより小さくなり、外側チャンバの内径は、入口端部から出口端部までほぼ一定である。

一部の例では、外側チャンバは、入口端部において内部の丸められた縁部を備える。
別の態様において、噴霧チャンバは、入口端部において液体試料送達装置に流体結合し、出口端部において単一の粒子または単一の細胞を選択し、噴霧チャンバに流体結合されたイオン化装置に噴霧するように構成される場合がある。一部の実施形態では、噴霧チャンバは、外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するために、メイクアップガスを提供するように構成されたメイクアップガス源に流体結合するように各々構成された二重のガス入口ポートを備える外側チャンバを備える。一部の例では、噴霧チャンバは、外側チャンバ内にあり、そこに結合された内側の管をさらに備える。一部の例では、内側の管は、液体試料の液滴が内側の管の表面に沈着するのを阻止するためにメイクアップガスを受容するように各々構成された複数のマイクロチャネルを備える。一部の構成では、内側の管は、外側チャンバの内側面上での液滴の形成を阻止するために、外側チャンバ内に層流を提供するように位置決めされる。

特定の例では、複数のマイクロチャネルの少なくとも１つのマイクロチャネルは、外側チャンバ内での液体試料の逆流を阻止するように位置決めされる。他の例では、外側チャンバは、層流を促進するために入口端部に丸められた縁部を備える。一部の例では、二重のガス入口は、同一の半径方向の面内に位置決めされる。一部の実施形態では、外側チャンバは、排水ポートをさらに備える。特定の例では、内側の管は円錐形状を有する。一部の構成では、外側チャンバの内径は、入口端部においてよりも出口端部においてより小さい。他の構成では、二重のガス入口は、外側チャンバの入口端部に隣接して位置決めされる。特定の例では、二重のガス入口は、外側チャンバの出口端部に隣接して位置決めされる。一部の実施形態において、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部から、外側チャンバの出口端部に向かって長手方向に大きくなる。他の実施形態において、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部から、外側チャンバの出口端部に向かって長手方向に小さくなる。

特定の例では、外側チャンバは、入口端部に隣接して二重のガス入口を備え、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部から外側チャンバの出口端部に向かって長手方向に大きくなり、外側チャンバの内径は、入口端部においてより出口端部においてより小さい。

他の構成では、外側チャンバは、入口端部に隣接して二重のガス入口を備え、内側の管の内径は長手方向においてほぼ一定であり、外側チャンバの内径は、入口端部においてよりも出口端部においてより小さい。

一部の構成では、外側チャンバは、出口端部に隣接して二重のガス入口を備え、内側の管の内径は、外側チャンバの入口端部においてよりも外側チャンバの出口端部においてより小さくなり、外側チャンバの内径は、入口端部から出口端部までほぼ一定である。

特定の例では、外側チャンバは、入口端部において内部の丸められた縁部を備える。
追加の態様において、噴霧チャンバは、外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するために、メイクアップガスを提供するように構成されたメイクアップガス源に流体結合するように各々構成された二重のガス入口ポートを備える外側チャンバを備える。例えば、噴霧チャンバは、入口端部において液体試料送達装置に流体結合し、出口端部において、エアロゾル化した検体を噴霧チャンバに流体結合されたイオン化装置に噴霧するように構成することができる。一部の例では、二重のガス入口ポートは、外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するのを助けるために異なる長手方向の面内に位置決めされる。

特定の構成では、外側チャンバは、層流を促進するために、入口端部において丸められた縁部を備える。他の構成では、外側チャンバは、排水ポートをさらに備える。一部の例では、二重のガス入口は、外側チャンバの入口端部に隣接して位置決めされる、または二重のガス入口は、外側チャンバの出口端部に隣接して位置決めされる。一部の実施形態において、外側チャンバの外径は、長手方向にほぼ一定である。他の例では、噴霧チャンバは、外側チャンバ内に位置決めされた内側の管を備え、内側の管は、液体試料の液滴が内側の管の表面に沈着するのを阻止するためにメイクアップガスを受容するように各々構成された複数のマイクロチャネルを備え、内側の管は、外側チャンバの内側面上での液滴の形成を阻止するために外側チャンバ内の層流を提供するように位置決めされる。

別の態様において、細胞集団における単一の細胞内で無機種または有機種を分析する方法は、本明細書に記載されるような噴霧チャンバ内に細胞集団を投入することと、投入された細胞集団から単一の細胞を選択することと、選択された単一の細胞をイオン化装置内に噴霧して、選択された単一の細胞内の無機種または有機種を分析することと、噴霧され、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出することとを含む。

特定の例において、方法は、内胚葉、外胚葉または中胚葉由来の哺乳類細胞であるように細胞集団を選択することを含む。いくつかの実施形態において、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの金属種を検出することを含む。特定の例において、方法は、選択された細胞内の少なくとも１つのタンパク質を検出することを含む。他の例では、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの脂質を検出することを含む。特定の実施形態において、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの炭水化物を検出することを含む。他の実施形態において、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの核酸を検出することを含む。一部の例では、方法は、選択された単一細胞によって取り込まれた外部物質のレベルを検出することを含む。特定の例では、方法は、イオン化装置を誘導結合プラズマであるように構成することを含む。他の例では、方法は、質量分析計を利用して、イオン化装置内に噴霧される選択された単一細胞から無機種または有機種を検出することを含む。一部の例では、方法は、発光分光分析計を利用して、イオン化装置内に噴霧される選択された単一細胞から無機種または有機種を検出することを含む。他の例では、方法は、原子吸光分析計を利用して、イオン化装置に噴霧される選択された単一細胞から無機種または有機種を検出することを含む。特定の実施形態では、方法は、イオン化装置を、トーチと、誘導コイル、トーチと、放射状のフィンを備える誘導コイル、またはトーチと、少なくとも１つの平板電極として構成することを含む。

追加の態様において、細胞集団における単一細胞内の無機種または有機種を検出する方法は、本明細書に記載されるような噴霧チャンバを提供することと、細胞集団から単一細胞を選択するため、及びイオン化装置を利用して、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、提供された噴霧チャンバを利用するための説明を提供することとを含む。

特定の例では、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合質量分析計と共に噴霧チャンバを利用するための説明を提供することを含む。一部の例では、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合発光分光分析計と共に噴霧チャンバを利用するための説明を提供することを含む。他の例では、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合原子吸光分析計と共に噴霧チャンバを利用するための説明を提供することを含む。追加の例では、方法は、単一の哺乳類の細胞を選択するために哺乳類の細胞集団を利用するための説明を提供することを含む。

別の態様では、本明細書に記載されるような噴霧チャンバと、噴霧チャンバに流体結合された誘導装置と、誘導装置に流体結合された質量分析器とを備える質量分析計が開示されている。

特定の例では、質量分析計は、噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーを備える。他の例では、質量分析計は、噴霧チャンバに流体結合された注入器を備える。一部の例では、質量分析計は、質量分析器に流体結合された検出器を備える。一部の構成では、検出器は、電子増倍管、ファラデーカップ、マルチチャネルプレートまたはシンチレーションプレートを備える。いくつかの実施形態において、誘導装置は、トーチの中でプラズマを維持するために収容した部分に無線周波エネルギーを提供するために、トーチの一部を収容するように構成された開口を備える。他の実施形態において、誘導装置は、誘導コイルを備える。特定の例では、誘導装置は、少なくとも１つのプレートを備える。いくつかの実施形態において、誘導装置は、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイルを備える。他の構成では、質量分析計は、単一細胞が噴霧チャンバから誘導装置内に噴霧される際の単一のイオンバースト事象を測定するように構成されたプロセッサを備える。

追加の態様では、発光分光分析計は、本明細書に記載されるような噴霧チャンバと、噴霧チャンバに流体結合された誘導装置と、噴霧チャンバからイオン化装置内に投入された検体種の光学放射を検出するように構成された検出器とを備える。

一部の構成では、発光分光分析計は、噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーを備える。特定の例では、発光分光分析計は、噴霧チャンバに流体結合された注入器を備える。一部の例では、検出器は、トーチ内に投入された検体種からの軸方向の光学放射を検出するように構成される。いくつかの実施形態において、検出器は、光電子増倍管を備える。一部の例では、誘導装置は、トーチの中でプラズマを維持するために、収容した部分に無線周波エネルギーを提供するために、トーチの一部を収容するように構成された開口を備える。他の実施形態において、誘導装置は、誘導コイルを備える。一部の例では、誘導装置は、少なくとも１つのプレートを備える。特定の例では、誘導装置は、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイルを備える。他の例では、発光分光分析計は、単一細胞が噴霧チャンバから誘導装置の中に噴霧される際の単一のイオンバースト事象を測定するように構成されたプロセッサを備える。

別の態様において、原子吸光分析計は、本明細書に記載されるような噴霧チャンバと、噴霧チャンバに流体結合された誘導装置と、誘導装置に光を提供するように構成された光源と、噴霧チャンバから誘導装置内に投入された検体種によって誘導装置に提供された光の吸収を検出するように構成された検出器とを備える。

特定の例において、原子吸光分析計は、噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーを備える。他の例では、原子吸光分析計は、噴霧チャンバに流体結合された注入器を備える。特定の実施形態では、光源は、トーチに対して軸方向に光を提供するように構成される。他の例では、検出器は、光電子増倍管を備える。一部の例では、誘導装置は、トーチの中でプラズマを維持するために収容した部分に無線周波エネルギーを提供するために、トーチの一部を収容するように構成された開口を備える。特定の実施形態において、誘導装置は、誘導コイルを備える。一部の例では、誘導装置は、少なくとも１つのプレートを備える。特定の実施形態では、誘導装置は、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイルを備える。他の例では、原子吸光分析計は、単一細胞が噴霧チャンバから誘導装置の中に噴霧される際の単一のイオンバースト事象を測定するように構成されたプロセッサを備える。

本開示の利点が与えられた仮定すると、追加の態様、実施形態、特徴及び例は、当業者によって認識されると思われ、特定の態様及び例をより詳細に以下に記載する。

特定の例が、添付の図面を参照して以下に記載される。

特定の例による、噴霧チャンバと共に使用することができる特定の構成要素を示すブロック図である。 特定の例による噴霧チャンバの１つの実例である。 特定の構成による噴霧チャンバの別の実例である。 特定の例による噴霧チャンバの追加の構成である。 特定の実施形態による別の噴霧チャンバの実例である。 特定の実施形態による別の噴霧チャンバの実例である。 特定の実施形態による別の噴霧チャンバの実例である。 特定の実施形態による別の噴霧チャンバの実例である。 特定の実施形態による別の噴霧チャンバの実例である。 図６Ａは、特定の例による、互いに流体結合された２つの噴霧チャンバを示すブロック図である。図６Ｂは、特定の実施形態による、イオン化源及び検出器と共に使用される噴霧チャンバを示すブロック図である。 特定の例による、トーチ及び誘導コイルを備えるイオン化装置の実例である。 特定の構成による、トーチ及び２つの平板電極を備えるイオン化装置の実例である。 特定の例による、半径方向のフィンを備える誘導コイルの実例である。 特定の例による、本明細書に記載されるような噴霧チャンバを備える質量分析計のブロック図である。 特定の例による、本明細書に記載されるような噴霧チャンバを備える発光分光分析計のブロック図である。 特定の例による、本明細書に記載されるような噴霧チャンバを備える原子吸光分析計のブロック図である。 特定の例による、同一の放射状のフィンの中にマイクロチャネルを備える内側の管の実例である。 特定の構成による、異なるようにサイズが決められたマイクロチャネルを備える内側の管の実例である。 特定の例による、複数の異なるようにサイズが決められたマイクロチャネルを備える内側の管の実例である。 特定の構成による、噴霧チャンバの特定の寸法を示す実例である。 特定の構成による、別の噴霧チャンバの特定の寸法を示す実例である。 特定の構成による、追加の噴霧チャンバの特定の寸法を示す実例である。 特定の例による、１９５Ｐｔアイソトープがモニターされた、シスプラチンに暴露された細胞の生ＩＣＰ−ＭＳ信号を示すグラフである。 ４時間にわたってシスプラチンに暴露された後のＣＰ７０におけるＰｔの含有率の分散を示している。 ８時間の経過時間の経過にわたるＣＰ７０卵巣癌細胞によるＰｔの取り込みの追跡を示している。 Ｐｔ含有量と、暴露時間の平均を示している。 異なる細胞株による２つの異なる金ＮＰ濃度の取り込みを示している。 ＣＰ７０卵巣癌細胞株からの個々の細胞における銅の測定値を示している。 ＣＰ７０卵巣癌細胞株からの個々の細胞における亜鉛の測定値を示している。 図２６Ａは、細胞によるイオン化された金の取り込みを示す。図２６Ｂは、細胞によるナノ粒子金の取り込みを示している。 特定の例による、細胞の数とネブライザーのガス流のグラフである。 図２８Ａは、異なる暴露時間におけるナノ粒子の取り込みを示している。図２８Ｂは、異なる暴露時間におけるナノ粒子の取り込みを示している。図２８Ｃは、異なる暴露時間におけるナノ粒子の取り込みを示している。図２８Ｄは、異なる暴露時間におけるナノ粒子の取り込みを示している。 図２９Ａは、特定の実施形態による、藻細胞による金の取り込みを示している。図２９Ｂは、特定の実施形態による、藻細胞による金の取り込みを示している。 リアルタイムの信号を表す、数と測定値を示すグラフである。 リアルタイムのヒストグラムを表す、頻度とピークエリア（数）を示すグラフである。 質量分布のピークの統合を示すグラフである。 図３１Ａは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。図３１Ｂは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。図３１Ｃは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。図３１Ｄは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。 図３２Ａは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。図３２Ｂは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。図３２Ｃは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。図３２Ｄは、細胞株に関するシスプラチン時間経過の結果を示している。 ２つの細胞株におけるシスプラチン取り込みの違いを示すグラフである。 図３４Ａは、平均強度が各時間地点に関して判定されグラフにされた、血清飢餓実験の結果を示している。図３４Ｂは、平均強度が各時間地点に関して判定されグラフにされた、血清飢餓実験の結果を示している。 特定の構成による噴霧チャンバの前方方向におけるガス流の軸方向の速度を示すシミュレーションである。

本開示の利益が与えられるとすると、図面に示される一例の噴霧チャンバ及び他の装置は縮尺通りではない場合があることは当業者によって理解されるであろう。本明細書に開示される態様及び例のより適切な理解を促進するために、噴霧チャンバの特定の機構または寸法は、他の機構に対して拡大される、縮小されるまたは歪められる場合がある。試料が噴霧チャンバからトーチ内に投入される特定の角度は、図面に示されるものによって限定されることは意図されていない。代わりに、図面を参照して説明される流体流れは、本明細書に開示の例示のため、及びよりその最適な理解を促進するために示されているに過ぎない。

詳細な説明
以下に記載される特定の例は、例えばイオン化装置またはイオン化源の中に試料を投入するために使用することができる装置、方法及びシステムを対象としている。一部の構成において、層流と組み合わせた接線方向の流れを提供するように構成された噴霧チャンバを利用して、１つまたは複数の粒子あるいは単一の分子をイオン化源に提供することができる。いくつかの実施形態において、噴霧チャンバは、限定するものではないが、例えば１ナノメータから１００ミククロンまでなどの広範な粒子サイズの選択、内部の液滴の沈着の抑制及び／または単一の粒子もしくは単一の分子をイオン化源に提供する能力を含めた望ましい属性を提供することができる。

一部の例では、噴霧チャンバは、液体試料を受容し、下流のイオン化源の中に投入するためにそれをエアロゾル化するように設計された試料投入装置または試料投入システムの全体として１つの構成要素である。簡素化されたブロック図が、図１に示されている。装置１１０からの試料を噴霧チャンバ１２０に提供することができるように、液体試料送達装置、例えばネブライザーまたは注入器１１０が噴霧チャンバ１２０に流体結合される。装置１１０はまた、噴霧チャンバの入口において噴霧チャンバ１２０に物理的に結合されてよい。エアロゾル化された試料をイオン化源１３０内に噴霧することができるように、噴霧チャンバ１２０はイオン化源１３０に流体結合される。試料が装置１１０内に提供される正確な速度は、例えばおよそ１マイクロリットル／分からおよそ１ｍＬ／分まで変動する可能性があり、試料は典型的には、装置１１０に流体結合されたポンプを介して装置１１０内に提供される。一部の例では、１００ナノリットル／分からおよそ３０マイクロリットル／分までの低い流量が使用される場合がある、またはおよそ２マイクロリットル／分からおよそ５０マイクロリットル／分までの流量が使用される場合もある。流量は所望通りに変えることができるが、液体試料は典型的には、一定の速度で装置１１０に提供される。液体をエアロゾル化された液滴に分解するために、１つまたは複数の気体が噴霧チャンバ１２０内に投入される。いかなる特定の理論によっても拘泥されることは望まないが、イオン化源１３０は典型的には、脱溶媒の大きな液滴においては非効率的である。さらに、大きな液滴をイオン化源１３０の中に投入することは、急速な温度の効果が生じる可能性があり、例えば高温区域と、低温区域を生む可能性があり、イオン化源を消滅させる場合すらある。より小さいサイズの液滴をイオン化源１３０に投入するように噴霧チャンバ１２０を構成することができる。一部の構成では、より大きな液滴は、噴霧チャンバの排水管に集められ、噴霧チャンバから出て行く。噴霧チャンバ１２０の中を通過する気体の接線方向の流れは、そのサイズに応じて粒子を選び出すのに有効である。より小さい液滴は、それらが噴霧チャンバ１２０を出て行くガス流の中で運ばれるため、噴霧チャンバ１２０内を通り、イオン化源１３０へと流れることができる。いくつかの実施形態において、本明細書に記載される噴霧チャンバ内での種々のガス流の利用は、例えば平均で１ナノメートルの直径から１００ミクロンの直径まで及ぶより広い範囲の粒子サイズを提供することができる。例えば本明細書に記載される噴霧チャンバは、単一粒子の誘導結合質量分析法において使用することができる、またはそれが単一の分子もしくは単一の粒子もしくは単一の生体細胞を分析するのに望ましい場合、他の分析技術において使用することもできる。

特定の実施形態において、本明細書に記載される噴霧チャンバは、イオン化源への試料の送達を向上させるための１つまたは複数の機能を備えてよい。例えば一部の例では、噴霧チャンバは、噴霧チャンバの１つまたは複数の部分における液滴の沈着を抑えるために、少なくとも特定の領域において層流を提供するように構成されてよい。他の構成では、噴霧チャンバは、液滴が内側の管上に沈着するのを抑える、または阻止するために噴霧チャンバの内側の管の周りに位置決めされたマイクロチャネルを備える場合もある。他の例では、噴霧チャンバは、噴霧チャンバ内に増強された接線方向の流れを提供するために二重のメイクアップガス入口を有するように構成されてよい。試料の送達を向上させるために、これらの構造上の構成要素の組み合わせが噴霧チャンバ内に存在する場合もあり、例えば噴霧チャンバは、二重のメイクアップガス入口、内側の管の周りに位置決めされ、層流を提供するように構成されたマイクロチャネルの各々を備える場合もある。噴霧チャンバの種々の例示の構成を以下でより詳細に説明する。

特定の構成において、及び図２を参照して、噴霧チャンバ２００の１つの構成が示されている。噴霧チャンバ２００は全体として、外側チャンバまたは外側の管２１０と、内側の管２２０とを備える。外側チャンバ２１０は、二重のメイクアップガス入口２１２、２１４と、排水管２１８とを備える。メイクアップガス入口２１２、２１４は典型的には、共通のガス源に流体結合されるが、所望される場合、異なる気体を利用する場合もある。必須ではないが、メイクアップガス入口２１２、２１４は、入口端部２１１に隣接して位置決めされるように示されるが、以下に指摘されるように、それらは中心に、または出口端部２１３に向かって代わりに位置決めされる場合もある。内側の管２２０は、ネブライザーの先端２０５に隣接して位置決めされ、液滴が逆流する、及び／または内側の管２２０上に沈着するのを抑える、または阻止するために、メイクアップガス流を提供するように構成された２つ以上のマイクロチャネル２２２、２２４を備える。内側の管２２０の構成及び位置決めは、外側チャンバ２１０の内側面をいかなる液滴の沈着からも保護するように作用する領域２４０、２４２に層流を提供する。入口２１２、２１４を通る噴霧チャンバ２００内への気体の投入を介して実現される接線方向のガス流は、特定のサイズの範囲の粒子を選択するように作用する。内側の管２２０におけるマイクロチャネル２２２、２２４はまた、内側の管２２０の表面を液滴の沈着から保護するために、メイクアップガス入口２１２、２１４からのガス流を可能にするようにも設計されている。特定の例において、マイクロチャネル２２２、２２４は、同様の方法で構成することができる、例えば同一サイズ及び／または直径を有する場合があるのに対して、他の構成では、マイクロチャネル２２２、２２４は、異なるようにサイズが決められる、または異なるように配置される場合もある。一部の例では、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つまたはそれ以上の別個のマイクロチャネルが内側の管２２０内に存在する場合もある。マイクロチャネルの正確なサイズ、形態及び形状は変動する場合もあり、各マイクロチャネルは、同一のサイズ、形態及び形状を有する必要はない。一部の例では、所望される保護作用を提供するために、異なる直径のマイクロチャネルが内側の管長手方向軸Ｌ_１に沿って異なる半径方向の面に存在する場合もある。

特定の実施形態において、噴霧チャンバの正確な寸法は、変動する場合もある。特定の構成では、ネブライザーの先端２０５から噴霧チャンバ２００の端部までの長手方向の長さは、およそ１０ｃｍからおよそ１５ｃｍまで、例えばおよそ１２ｃｍまたは１３ｃｍであってよい。外側の管２１０の直径は、およそ１ｃｍからおよそ５ｃｍまで変動する可能性があり、例えばおよそ３ｃｍまたは４ｃｍであってよい。内側の管２２０の最大直径は、およそ０．５ｃｍからおよそ４ｃｍまで変動する場合があり、内側の管２２０の外側面と、外側の管２１０の内側面との間の距離は、所望される層流速度を提供するように選択することができ、例えばその距離は、およそ０．１ｃｍからおよそ０．７５ｃｍであってよい。

特定の例において、内側の管２２０は、外側チャンバ２１０の長手方向軸に沿って概ね拡大する内径を有するように示されているが、本明細書に指摘されるようにこのような寸法の変化は必須ではない。内側の管２２０の任意の一部は、層流を増強させるために「平坦」である、または長手方向軸Ｌ_１と概ね平行であってよく、あるいは代替の構成では、内側の管２２０の任意の一部は、層流を増強させるために、少なくとも一部の長さに関して外側の管２１０の外側面に対して概ね平行であってよい。外側チャンバの内径は、入口端部２１１から、出口端部２１３に向かって特定の地点まで拡大し、その後、出口端部２１３に向かって縮小することで、外側チャンバ２１０の内径は、入口端部２１１においてよりも出口端部２１３においてより小さくなる。しかしながら以下でより詳細に指摘されるように、外側チャンバ２１０の内径は、入口端部から、出口端部に向かって一定のままである場合、あるいは入口端部から出口端部に向かって拡大する場合もある。

特定の構成において、及び図３を参照して、噴霧チャンバの別の実例が示されている。噴霧チャンバ３００は、外側チャンバ３１０と、内側の管３２０とを備える。内側の管３２０の内径は、外側チャンバ３１０の入口端部３１２から外側チャンバ３１０の出口端部３１４に向かって特定の方向に沿ってほぼ一定である。内側の管の外径は、入口端部３１２から出口端部３１４に向かって概ね拡大し、例えば内側の管３２０の全体の外側形状は円錐形である。内側の管３２０は、試料がネブライザー３０５から噴霧チャンバ３００内に投入される際の内側の管上での液滴の形成及び／または試料の逆流を阻止するのを助けるために、任意選択で１つまたは複数の内部マイクロチャネル（図示せず）を備える場合がある。外側チャンバ３１０はまた、同一のまたは異なるガス源に流体結合することができる二重のメイクアップガス入口３３２、３３４を備える。気体をメイクアップガス入口３３２、３３４を経由して噴霧チャンバ３００内に投入させて、接線方向の流れを形成し、ネブライザー３０５から投入された粒子をエアロゾル化し、その中から特定のサイズの粒子を選択することができる。入口３３２、３３４からの気体はまた、内側の管３２０にある任意のマイクロチャネルを通過することで、内側の管の表面上での液滴の形成の可能性を低下させることもできる。内側の管３２０を外側チャンバ３１０に対して好適なやり方で位置決めすることによって層流が提供される場合もある。例えばその最も幅の広い地点における外側チャンバ３１０は、外側チャンバ３１０を液滴の形成から保護することができる層流を提供するために、内側の管３２０の外側面からおよそ０．１−０．７５ｃｍであってよい。図示されないが、極めて大きな液滴、１００ミクロンを超えるサイズを有するものがチャンバ３１０から外に排出されることを可能にするために、排水ポートが外側チャンバ３１０内に存在する場合もある。

別の実施形態において、及び図４を参照して、噴霧チャンバの別の構成が示されている。噴霧チャンバ４００は、外側チャンバ４１０と、内側の管４２０とを備える。外側チャンバ４１０は、外側チャンバ４１０の入口に隣接する丸められた縁部４１２、４１４を備える。いかなる特定の理論によっても拘泥されることは望まないが、丸められた縁部は、外側チャンバ４２０内での層流の誘導を助け、外側チャンバ４２０の表面に液滴が蓄積するのを阻止することができる。内側の管４２０は、入口から出口へと先細になっている。外側の管４１０は、噴霧チャンバ４００内に接線方向の流れを提供するためにメイクアップガス入口４３２、４３４を備える。噴霧チャンバ４００内に層流を提供するのを助けるために、メイクアップ流れ出口ポート４４０が存在している。外側チャンバ４１０は一般に、入口端部から出口端部まで一定の直径を備える。図示されないが、内側の管４２０は、内側の管４２０の表面上での液滴の形成の可能性を低下させるために、１つまたは複数の内部マイクロチャネルを備える。

噴霧チャンバの別の構成が、図５Ａ〜図５Ｅに示されている。図５Ａを参照すると、噴霧チャンバは、外側チャンバ５０２を備える。第１のメイクアップガス入口５１２は、第２のメイクアップガス入口とは異なる長手方向の面内に位置決めされて示されている（図５Ｂを参照）。このような構成は、接線方向のガス流の生成を助けることができる。入口５１２、５１４は、外側チャンバ５０２の長手方向軸に概ね直交するように示されているが、それらは、所望される場合、その代わりに角度が付けられる場合もある。図５Ａ〜図５Ｄに示される構成は、例えば単一粒子−ＩＣＰ−ＭＳ(ＳＰ−ＩＣＰ−ＭＳ)、単一細胞−ＩＣＰ−ＭＳ(ＳＣ−ＩＣＰ−ＭＳ）及びキャピラリー電気泳動−ＩＣＰ−ＭＳ(ＣＥ−ＩＣＰ−ＭＳ)を含め、単一の粒子または単一の細胞を選択するのに、例えば５０マイクロリットル未満、または３０マイクロリットル未満の少量の流体が使用される低容量の用途において望ましい場合がある。図５Ａ〜図５Ｄに示される噴霧チャンバの全体の容積は、例えばおよそ６〜１２ｃｍ^３、例えばおよそ７〜１１ｃｍ^３またはおよそ８〜１０ｃｍ^３であってよい。比較の目的のために、図２〜図４に示される噴霧チャンバの容積は、例えば３０ｃｍ^３からおよそ５０ｃｍ^３までであってよい。メイクアップガス入口５１２、５１４ならびに噴霧チャンバ５００の全体の形状及び寸法は、プラズマまでのエアロゾルの輸送効率を最大限にするのに役立っている。寸法は、軸方向のネブライザーの流れ（または異なる液体試料送達装置からの流れ）が壁を外れることで、エアロゾルの大半がプラズマに直接運ばれるようなやり方で選択される。メイクアップガスの投入のための二重のガス入口の設計は、乱流及び小さい渦に起因してメインのネブライザーの流れから拡散するエアロゾルも含み、かつそれらを壁から離して維持することを助けることができる、例えば液滴の形成／壁の凝結を抑えることができる渦流領域の形成を実現する、または促進することができる。以下に追加される例においてより詳細に指摘されるように、本明細書に記載される噴霧チャンバによって液滴輸送のためのシミュレーションの結果は、９０％を超える輸送効率を達成することができることを示している。本明細書で指摘されるように、外側チャンバ５０２は、層流を促進するために入口端部において丸められた縁部を備えてよい。他の構成では、外側チャンバ５０２は、排水ポートをさらに備える場合もある（図５Ｅにおける排水ポート５５０を参照）。一部の例では、二重のメイクアップガス入口５１２、５１４は、外側チャンバ５０２の入口端部に隣接して位置決めされる。他の例では、二重のメイクアップガス入口５１２、５１４は、外側チャンバ５０２の出口端部に隣接して位置決めされる。図５Ａ〜図５Ｄに示されるように外側チャンバ５０２の外径は、長手方向にほぼ一定である。一部の例では、内側の管（図示せず）は、外側チャンバ５０２の中に位置決めされてよく、この場合、内側の管は、液体試料の液滴が内側の管の表面に沈着するのを阻止するためにメイクアップガスを受容するように各々構成された複数のマイクロチャネルを備える。内側の管は、外側チャンバの内側面上での液滴の形成を阻止するために外側チャンバ５０２内に層流を提供するように位置決めすることができる。

特定の実施形態において、本明細書に記載される噴霧チャンバは、１つまたは複数の追加の噴霧チャンバと並行して使用することもできる。図６Ａを参照すると、第２の噴霧チャンバ６２０に流体結合された第１の噴霧チャンバ６１０を示すブロック図が示されている。噴霧チャンバ６１０、６２０の各々は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであってよい、または噴霧チャンバ６１０、６２０の一方は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであってよく、他方の噴霧チャンバは、従来式の複光路噴霧チャンバもしくは従来式のサイクロン式噴霧チャンバである場合もある。いかなる特定の実例によっても拘泥されることは望まないが、二重通路の噴霧チャンバにおいて、より小さいエアロゾル液滴は、中心管へと誘導され、より大きなエアロゾル液滴は、重力によって取り除かれ、排水管を通ってチャンバを出て行く。より小さい液滴を下流のイオン化源へと提供することができる。サイクロン式の噴霧チャンバでは、接線方向のガス流によって生成された渦を利用して、液滴に対して遠心力を与えることができる。より小さい液滴は、そこを出て行くガス流の中に提供されるのに対して、より大きな液滴は、チャンバの内壁に接触し、排水管を通って取り除かれる。一部の例では、噴霧チャンバ６１０は、二重通路の噴霧チャンバであってよく、噴霧チャンバ６２０は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであってよい。他の例では、噴霧チャンバ６１０は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであってよく、噴霧チャンバ６２０は、二重通路の噴霧チャンバである場合もある。追加の構成では、噴霧チャンバ６１０は、サイクロン式噴霧チャンバであってよく、噴霧チャンバ６２０は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであってよい。他の例では、噴霧チャンバ６１０は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであってよく、噴霧チャンバ６２０は、サイクロン式噴霧チャンバである場合もある。一部の構成では、噴霧チャンバ６１０、６２０の各々は、本明細書に記載される噴霧チャンバの１つであり得るが、内側の管に存在するマイクロチャネルの寸法は異なる場合がある。他の構成では、噴霧チャンバ６１０、６２０の一方は、図２に示される噴霧チャンバであってよく、噴霧チャンバの他方は、図３〜図５Ｄに示される噴霧チャンバの１つである場合もある。特定の構成では、噴霧チャンバ６１０、６２０の一方は、図３に示される噴霧チャンバであってよく、噴霧チャンバの他方は、図２、図４または図５Ａ〜図５Ｄに示される噴霧チャンバである場合もある。一部の例では、噴霧チャンバ６１０、６２０の一方は、図４に示される噴霧チャンバであってよく、噴霧チャンバの他方は、図２、図３または図５Ａ〜図５Ｄに示される噴霧チャンバである場合もある。図示されないが、所望される場合、３つ以上の噴霧チャンバを互いに流体結合させることもできる。

特定の例において、本明細書に記載される噴霧チャンバと共に使用するのに適した例示の液体試料送達装置は、限定されるものではないが、ネブライザー、注入器、キャピラリチューブなどを含める。いくつかの実施形態において、ネブライザーは、液体試料を噴霧チャンバの中に投入するために物理的に噴霧チャンバに結合する。ネブライザーは、クロスフローネブライザー、同軸ネブライザー及びマイクロフローネブライザーを含めた多くの形態を取ることができる。注入器が使用される場合、注入器は、小さい開口部を備えた針、キャピラリチューブまたは他の管の形態を取る場合がある。本開示の利点が与えられたと仮定すると、当業者によって、本明細書に記載される噴霧チャンバと共に使用するのに適した追加の液体試料送達装置が選択されるであろう。例えば、超音波パルス液体送達装置、液滴生成器または微小液滴生成器もまた、本明細書に記載される噴霧チャンバと共に使用することができる。加えて、ネブライザー（または他の液体送達装置）を、例えば液体クロマトグラフィー装置、キャピラリー電気泳動装置、細胞選別機、細胞処理装置などの１つまたは複数の上流の装置または器具につなぐこともできる。

特定の例では、本明細書に記載される噴霧チャンバは、１つまたは複数のイオン化源及び／または検出器と組み合わせて使用することができる。簡素化されたブロック図が図６Ｂに示されている。システム６５０は、イオン化源６７０に流体結合された噴霧チャンバ６６０を備える。イオン化源６７０は、イオン化源６７０によってイオン化される／霧化される種の検出のために検出器６８０に流体結合される、光学的に結合されるなどの場合がある。イオン化源６７０の厳密な性質は、変動する場合があり、例示のタイプのイオン化源６７０には、限定されるものではないが、誘導結合プラズマ、容量結合プラズマ、マイクロ波誘導プラズマ、低流プラズマ、アーク、スパーク、フレーム、及び例えば無機材料または有機材料を含む試料などの試料をイオン化する及び／または霧化することができる他の高温源あるいは高エネルギー源が含まれる。一部の例では、イオン化源６７０は、限定されるものではないが、電子イオン化、化学イオン化、脱離化学イオン化、負イオン化学イオン化、電場脱離、電場イオン化、高速原子衝撃、二次イオン質量分析法、電気スプレーイオン化、プローブ電気スプレーイオン化、ソニックスプレーイオン化、大気圧化学イオン化、大気圧光イオン化、大気圧レーザイオン化、マトリックス支援レーザー脱離イオン化、エアロゾルレーザ脱離イオン化、表面増強レーザー脱離イオン化、グロー放電、共鳴イオン化、熱イオン化、サーモスプレーイオン化、放射性イオン化、イオン付着イオン化、液体金属イオン化装置、レーザアブレーション電気スプレーイオン化、または任意の２つ以上のこれらの例示のイオン化技術の組み合わせを含めた１つまたは複数の技術を実施することができる供給源として構成されてよい。検出器６８０は、検出されるべき試料種に応じて多くの形態を採る場合があり、例示の検出器は、光学検出器、粒子検出器、電子検出器及びイオン検出器を含める。

特定の例では、イオン化源は、１つまたは複数のトーチと、１つまたは複数の誘導装置とを備えてよい。イオン化源の特定の構成要素が図７〜図９に示されている。例示の誘導装置及びトーチは、例えば米国特許第９，４３３，０７３号及び第９，３６０，４０３号において記載されており、これらの特許の全開示は、全ての目的のために参照により本明細書にこれにより組み込まれている。図７を参照すると、を誘導コイル７２０と組み合わせてトーチ７１０を備える装置が示されている。誘導コイル７２０は典型的には、誘導結合プラズマ７５０を維持するために、無線周波生成器（図示せず）に電気的に結合されて無線周波エネルギーをトーチ７１０内に提供する。試料中の種をイオン化する及び／または霧化するために、本明細書に記載される噴霧チャンバを使用してプラズマ７５０内に試料を噴霧することができる。望まれる場合、噴霧チャンバは、図２〜図４に示されるものと同じように構成することができる、または本明細書に記載されるタンデム型または二重の噴霧チャンバを備える場合もある。典型的な構成では、噴霧チャンバに液体試料を提供するために、ネブライザーが噴霧チャンバに流体結合される。噴霧チャンバは、試料をエアロゾル化し、それをプラズマ７５０に提供する。光学技術または質量分析技術または他の好適な技術を利用して試料中の金属種（または有機種）をイオン化または霧化し、検出することができる。

代替の一構成において、誘導コイル７２０は、１つまたは複数の平板電極で置き換えられる場合もある。例えば、及び図８を参照すると、第１の平板電極８２０及び第２の平板電極８２１は、トーチ８１０を収容することができる開口を備えるように示されている。例えばトーチ８１０は、平板電極８２０、８２１を備える誘導装置の一部の領域内に配置させることができる。トーチ８１０及び平板８２０、８２１からの誘導エネルギーを利用して、例えば誘導結合プラズマなどのプラズマまたは他のイオン化源／霧化源８５０を維持することができる。無線周波生成器８３０が、平板８２０、８２１の各々に電気的に結合されるように示されている。望まれる場合、単一の平板電極のみが代わりに使用される場合もある。試料中の種をイオン化する及び／または霧化するために、本明細書に記載される噴霧チャンバを使用してプラズマ８５０内に試料を噴霧することができる。望まれる場合、図８の構成要素と共に使用される噴霧チャンバは、図２〜図４に示されるものと同じように構成することができる、または本明細書に記載されるタンデム型または二重の噴霧チャンバを備える場合もある。典型的な構成では、噴霧チャンバに液体試料を提供するために、ネブライザーが噴霧チャンバに流体結合される。噴霧チャンバは、試料をエアロゾル化し、それをプラズマ８５０に提供する。光学技術または質量分析技術または他の好適な技術を利用して試料中の金属種（または有機種）をイオン化または霧化し、検出することができる。

他の構成では、１つまたは複数の放射状のフィンを備える誘導装置が、本明細書に記載される噴霧チャンバと組み合わせて代わりに使用される場合もある。図９を参照すると、装置またはシステムは、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイル９２０と、トーチ９１０とを備えてよい。トーチ９１０及び放射状にフィンの付いた誘導コイル９２０からの誘導エネルギーを利用して、例えば誘導結合プラズマなどのプラズマまたは他のイオン化源／霧化源（図示せず）を維持することができる。トーチ９１０内に無線周波エネルギーを提供するために、無線周波生成器（図示せず）を誘導装置９２０に電気的に結合させることができる。図９の構成要素と共に使用される噴霧チャンバは、図２〜図４に示されるものと同じように構成することができる、または本明細書に記載されるタンデム型または二重の噴霧チャンバを備える場合もある。典型的な構成では、噴霧チャンバに液体試料を提供するために、ネブライザーが噴霧チャンバに流体結合される。噴霧チャンバは、試料をエアロゾル化し、それをプラズマ９５０に提供する。光学技術または質量分析技術または他の好適な技術を利用して試料中の金属種（または有機種）をイオン化または霧化し、検出することができる。

他の例では、１つまたは複数の容量性装置、例えば容量性コイルまたは容量性プレートが、本明細書に記載される噴霧チャンバと組み合わせて使用される場合もある。さらに、プラズマまたはフレームなどの霧化／イオン化源を維持するためにトーチ内にエネルギーを提供することができる２つ以上の誘導装置、容量性装置または他の装置が、本明細書に記載される噴霧チャンバと組み合わせて使用される場合もある。

特定の構成では、本明細書に記載される噴霧チャンバは、質量分析法（ＭＳ）を実施するように構成されたシステムの中で使用される場合もある。例えば、及び図１０を参照すると、ＭＳデバイスまたはシステム１０００は、噴霧チャンバ１０１０と、例えばプラズマなどの霧化源／イオン化源を維持するために使用することができるトーチ及び誘導装置などのイオン化装置１０２０と、質量分析計１０３０と、検出器または検出装置１０４０と、プロセッサまたは処理装置１０５０と、ディスプレイ１０６０とを含む。噴霧チャンバ１０１０、イオン化装置１０２０、イオン化装置１０２０、質量分析計１０３０及び検出装置１０４０は、１つまたは複数の真空ポンプを用いて低下した圧力で作動されてよい。しかしながら特定の例では、質量分析計１０３０及び検出装置１０４０のみが低下した圧力で作動される場合もある。図示されないが、噴霧チャンバ１０１０は典型的には、噴霧チャンバ１０１０内に液体試料を投入するために、ネブライザー、注入器または他の装置に流体結合される。イオン化装置１０２０は、図７から図９に例示されるような１つまたは複数の構成要素を備える、あるいはイオン化源を提供する、または維持することができる他の装置及び構成要素を備える場合もある。質量分析計１０３０は、概ね試料の性質、所望される分解能などに応じて多くの形態を採る場合があり、例示の質量分析計は、１つまたは複数のロッド組立体、例えば四重極または他のロッド組立体を備えてよい。一部の例では、質量分析計１０３０は、飛行時間装置であってよい、または飛行時間装置を含む場合もある。一部の例では、質量分析計１０３０は、その固有の無線周波生成器を備えてよい。検出装置１０４０は、電子増倍管、ファラデーカップ、コーティングされた写真乾板、シンチレーション検出器、マルチチャネルプレートなど、及び本開示の利点が与えられたと仮定すると、当業者によって選択される他の好適な装置などの既存の質量分析計と共に使用され得る任意の好適な検出装置であってよい。処理装置１０５０は典型的には、マイクロプロセッサ及び／またはコンピュータ、ならびにＭＳデバイス１０００に投入された試料の分析のために好適なソフトウェアを含む。ＭＳデバイス１０００内に投入された種の化学的同一性の決定のために１つまたは複数のデータベースが処理装置１０５０によってアクセスされてよい。限定されるものではないが、例えばＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社より商業的に入手可能なＡＳ−９０プラス及びＡＳ−９３プラス自動試料採取器などの当分野に既知の他の好適な追加の装置がＭＳデバイス１０００と共に使用される場合もある。また、本開示の利点が与えられた仮定すると、既存のＭＳデバイスを本明細書に記載される噴霧チャンバに後付けすること、及び本明細書に記載される噴霧チャンバを利用して新たなＭＳデバイスを設計することも当業者の能力の範囲内である。

特定の構成において、本明細書に記載される噴霧チャンバは、原子吸光分析計（ＯＥＳ）において使用することができる。図１１を参照すると、ＯＥＳ装置またはシステム１１００は、噴霧チャンバ１１１０と、イオン化装置１１２０と、検出装置１１３０とを含む。噴霧チャンバ１１１０は、ネブライザーに流体結合され、イオン化装置１１２０に投入するために液体試料をエアロゾル化してよい。イオン化装置１１２０は、図７〜図９に例示されるような１つまたは複数の構成要素、またはイオン化源を提供する、もしくは維持することができる他の装置及び構成要素を備えてよい。検出器または検出装置１１３０は、多くの形態を取る場合があり、光学放射１１２５などの光学放射を検出し得る任意の好適な装置であってよい。例えば検出装置１１３０は、レンズ、ミラー、プリズム、窓、バンドパスフィルタなどの好適な光学装置を含んでよい。検出装置１１３０はまた、マルチチャネルＯＥＳ装置を提供するために、例えばエシェル格子などの格子を含む場合もある。エシェル格子などの格子は、多数の放射波長の同時検出を可能にし得る。格子は、モノクロメータ、またはモニターするための１つまたは複数の特定の波長の選択のための他の好適な装置の中に位置決めされてよい。特定の例では、検出装置１１３０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含んでよい。他の例では、ＯＥＳ装置１１００は、多数の放射波長の同時検出を行うために、フーリエ変換を実施するように構成されてよい。検出装置１１３０は、限定されるものではないが、紫外線、可視線、近赤外線または遠赤外線などを含めた広い波長範囲にわたって放射波長をモニターするように構成されてよい。ＯＥＳ装置１１００は、マイクロプロセッサ及び／またはコンピュータなどの好適な電子機器、及び所望される信号を提供するため、及び／またはデータ取得のために好適な回路をさらに含んでよい。好適な追加の装置及び回路は、当分野で知られており、またＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社より商業的に入手可能なＯｐｔｉｍａ２１００ＤＶシリーズ、Ｏｐｔｉｍａ５０００ＤＶシリーズＯＥＳ装置またはＯｐｔｉｍａ８０００もしくは８３００シリーズＯＥＳ装置などの商業的に入手可能なＯＥＳ装置において見い出すことができる。任意選択の増幅器１１４０、例えば光電子増倍管は、信号１１３５を増大させる、例えば検出された光子からの信号を増幅するように作用可能であってよく、ディスプレイ１１５０に信号を提供し、このディスプレイは表示器、コンピュータなどであってよい。信号１１３５が表示または検出のために十分に大きな例では、増幅器１１４０は省略される場合もある。特定の例では、増幅器１１４０は、検出装置１１３０から信号を受信するように構成された光電子増倍管（ＰＭＴ）である。しかしながら本開示の利点が与えられた仮定すると、当業者によって信号を増幅するための他の好適な装置が選択されるであろう。所望される場合、ＰＭＴを検出器１１３０に統合することができる。本開示の利点が与えられた仮定すると、既存のＯＥＳ装置を本明細書に記載される噴霧チャンバに後付けすること、及び本明細書に記載される噴霧チャンバを用いて新たなＯＥＳ装置を設計することも当業者の能力の範囲内である。ＯＥＳ装置は、例えばＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社より商業的に入手可能なＡＳ９０及びＡＳ９３自動試料採取器、または他の供給元から入手可能な同様の装置などの自動試料採取器をさらに含む場合もある。

特定の例では、本明細書に記載される噴霧チャンバは、原子吸光分析計（ＡＡＳ）において使用することができる。図１２を参照すると、単一のビームＡＡＳ１２００は、電源１２１０と、ランプ１２２０と、噴霧チャンバ１２２５と、イオン化装置１２３０と、検出器または検出装置１２４０と、任意選択の増幅器１２５０と、ディスプレイ１２６０とを備える。電源１２１０は、ランプ１２２０に電力を供給するように構成されてよく、このランプは、原子及びイオンによる吸収のために１つまたは複数の光の波長１２２２を提供する。好適なランプには、限定されるものではないが、水銀ランプ、陰極線ランプ、レーザなどが含まれる。ランプは、好適なチョッパーまたはパルス電源供給部を利用してパルス式にさせられる、またはレーザが実装される例では、レーザが、例えば５回、１０回または２０回／秒などの選択された周波数でパルス式にされる場合もある。ランプ１２２０の正確な構成は変動する場合がある。例えばランプ１２２０は、イオン化装置１２３０のトーチに沿って軸方向に光を提供してよい、またはイオン化装置１２３０のトーチに沿って半径方向に光を提供する場合もある。図１２に示される例は、ランプ１２２０からの光の軸方向の供給のために構成されている。信号の軸方向の観測を利用する信号対雑音の利点が存在し得る。イオン化装置１２３０は、図７〜図９に例示されるような１つまたは複数の構成要素、またはイオン化源を提供する、もしくは維持することができる他の装置及び構成要素を備えてよい。試料がイオン化装置１２３０内で霧化される及び／またはイオン化される際、ランプ１２２０からの入射光１２２２は、原子を励起し得る。すなわちランプ１２２０によって供給される光１２２２の任意の割合は、イオン化装置１２３０において原子及びイオンによって吸収されてよい。残りの割合の光１２３５が、検出装置１２４０に伝達されてよい。検出装置１２４０は、例えばプリズム、レンズ、格子、及び、例えばＯＥＳ装置を参照して上記で考察したものなど他の好適な装置を利用して１つまたは複数の好適な波長を提供してよい。ディスプレイ１２６０に提供される信号を増大させるために、信号は任意選択の増幅器１２５０に提供されてよい。イオン化装置１２３０内での試料による吸収の量を考慮に入れるために、１００％の透過率の基準値を提供するために、水などの素材が試料投入の前に投入される場合がある。試料がイオン化装置１２３０に投入される際に伝達される光の量が測定されてよく、透過率を獲得するために、試料と共に伝達される光の量を基準値で割ることができる。透過率の負のｌｏｇ_１０は、吸収に匹敵する。ＡＡＳ装置１２００は、マイクロプロセッサ及び／またはコンピュータなどの好適な電子機器と、所望される信号を提供するため、及び／またはデータ取得のために好適な回路とをさらに含む。好適な追加の装置及び回路は、例えばＡＡｎａｌｙｓｔシリーズ分光計またはＰｉｎＡＡｃｌｅ分光計などの商業的に入手可能なＡＡＳ装置に見い出される場合がある。また、本開示の利点が与えられた仮定すると、既存のＡＡＳ装置を本明細書に記載される噴霧チャンバに後付けすること、及び本明細書に記載される噴霧チャンバを利用して新たなＡＡＳ装置を設計することも当業者の能力の範囲内である。ＡＡＳ装置は、例えばＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社より商業的に入手可能なＡＳ−９０Ａ、ＡＳ−９０プラス及びＡＳ−９３プラス自動試料採取装置など当分野で既知の自動試料送達装置をさらに含む場合もある。イオン化装置１２３０が、誘導結合プラズマを維持するように構成される場合、誘導装置に電気的に結合された無線周波生成器が存在する場合もある。特定の実施形態において、単一ビームＡＡＳ装置の代わりに、二重ビームＡＡＳ装置が代わりに使用される場合もある。

特定の構成では、噴霧チャンバの内側の管は、ガス流が内側の管の外側面から内側の管の内側面まで流れる、またはその逆に流れる、またはその両方に流れることを許可する１つまたは複数のマイクロチャネルを備えてよい。１つの構成の断面図が図１３に示されている。内側の管１３００は、入口端部１３０２と、出口端部１３０４とを備える。マイクロチャネル１３１２、１３１４は、入口端部１３０２により近づけて位置決めされるように示されているが、この構成は必須ではない。マイクロチャネル１３１２、１３１４は、ほぼ同一の半径方向の面内に位置決めされるが、それらは、望まれる場合互いからずらされる場合もある。例えばマイクロチャネル１３１２、１３１４の一方が、内側の管１３００の長手方向において出口端部１３０４により近づけて位置決めされる場合もある。加えて、マイクロチャネル１３１２、１３１４の形状、配向及び／または直径は、同一である必要はない。異なるようにサイズが決められたマイクロチャネルの１つの実例が図１４に示されている。内側の管１４００は、内側の管１４００の長手方向軸にほぼ直交して位置決めされた第１のマイクロチャネル１４１２と、内側の管１４００の長手方向軸に対して特定の角度で位置決めされた第２のマイクロチャネル１４１４とを備える。加えて、マイクロチャネル１４１４の直径は、マイクロチャネル１４１２の直径より大きい。一部の例では、複数の個々のマイクロチャネルが、内側の管の長手方向に沿って位置決めされる場合もある。図１５を参照すると、複数のマイクロチャネル１５１２〜１５２２を備える内側の管１５００が示されている。

特定の実施形態において、本明細書に記載される噴霧チャンバは、単一粒子、単一分子または単一細胞を測定するために、誘導結合プラズマ質量分析計と組み合わせて使用される場合もある。例えば、細胞集団における金属レベルを測定するのではなく、単一細胞における１つまたは複数の金属のレベルを測定することが望まれる場合がある。本明細書に記載される噴霧チャンバは、細胞集団から単一の細胞を選択し、単一の選択した細胞をプラズマ内に噴霧するのに使用することができる。一部の例では、この単一の細胞の選択は、固有の金属の研究、溶解した（イオン化した）金属及びナノ粒子金属の取り込み、キレート金属もしくは複合金属、またはイオン形態もしくは複合形態で細胞内に存在する他の金属の取り込みを可能にする。単一分子または単一細胞をプラズマに対して完全な状態で送達することができ、プラズマが、例えば質量分析計、発光分光分析計または原子吸光分析計を利用して、分析のために細胞内の任意の金属をイオン化することができる。細胞のイオン化は、イオンのバーストを生じさせることができ、結果として生じる信号の強度は、粒子のサイズ、及び粒子濃度に関連するパルスの数に概ね比例している。単一粒子の検出が達成され、多数の異なる粒子が集計され得ることを保証するために、迅速で継続的な測定を実施することができる。例示の単一粒子の誘導結合プラズマ方法は、Ｈｉｎｅｍａｎ Ａ．，Ｓｔｅｐｈａｎ Ｃ．Ｊ．Ａｎａｌ．Ａｔ．Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．２０１４、２９、１５２によって説明される。

特定の例では、使用される細胞の厳密な性質は、動物細胞、植物細胞、藻類細胞、カビ細胞、細菌細胞、ウイルスまたは他の細胞から変わる場合がある。一部の例では、細胞は、例えばヒトの細胞などの哺乳類の細胞、または哺乳類細胞由来の細胞であってよい。一部の例では、哺乳類の細胞は、内胚葉、外胚葉または中胚葉始原細胞由来のものなどの細胞であってよい。例えば哺乳類の細胞は、内胚葉由来の細胞の１つまたは複数であってよく、限定されるものではないが、だ液腺粘液細胞、だ液腺番号１、舌にあるフォン・エブネル腺細胞、乳房腺細胞、涙腺細胞、耳にある耳道腺細胞、エクリン腺暗細胞、エクリン腺明細胞、アポクリン汗腺細胞、まぶたにあるＭｏｌｌ腺細胞、皮脂腺細胞、鼻にあるボーマン腺細胞、十二指腸にあるブルンナー腺細胞、精嚢細胞、前立腺細胞、尿道球腺細胞、バルトリン腺細胞、リトレ腺細胞、子宮内膜細胞、呼吸器官及び消化管の切り離されたゴブレット細胞、胃の内壁の粘液細胞、胃腺酸素原細胞、胃腺分泌細胞、膵腺房細胞、小腸のパネート細胞、肺のタイプＩＩ肺細胞、肺のクラブ細胞、脳下垂体前葉細胞（成長ホルモン産生細胞、プロラクチン産生細胞、甲状腺刺激ホルモン、生殖腺刺激ホルモン産生細胞、副腎皮質刺激ホルモン産生細胞)、脳下垂体中葉細胞、分泌性メラニン細胞−刺激ホルモン、大形細胞神経細胞（非分泌性オキシトシン細胞、分泌性バソプレッシン細胞）、（胃より下の）消化管及び気道細胞（分泌性セロトニン細胞、分泌性エンドルフィン細胞、分泌性ソマトスタチン細胞、分泌性ガストリン細胞、分泌性セクレチン細胞、非分泌性コレシストキニン細胞、分泌性インシュリン細胞、分泌性グルカゴン細胞、非分泌性ボンベシン細胞）、甲状腺細胞（甲状腺上皮細胞、傍濾胞細胞）、副甲状腺細胞（上皮小体主細胞、好酸素性細胞）、副じん細胞（クロム親和細胞、分泌性ステロイドホルモン（ミネラルコルチコイド及びグルココルチコイド））、こう丸分泌性テストステロンのライディヒ細胞、卵胞分泌性エストロゲンの内莢膜細胞、破裂した卵巣卵分泌性プロゲステロンの黄体細胞（顆粒膜黄体細胞、卵胞膜黄体細胞）、傍糸球体細胞（レニン分泌）、腎臓の密集斑細胞、腎臓の周極細胞、腎臓の糸球体間質細胞、アルファ細胞（分泌性グルカゴン）、ベータ細胞（分泌性インシュリン及びアミリン）、デルタ細胞（分泌性ソマトスタチン）、ＰＰ細胞（ガンマ細胞）（分泌性の膵臓のポリペプチド）またはイプシロン細胞（分泌性グレリン）などのすい島（ランゲルハンス島）が含まれる。他の例では、細胞は、外胚葉由来の細胞の１つまたは複数であってよく、限定されるものではないが、角化した上皮細胞（表皮角化細胞（分化表皮細胞）、表皮基底細胞（幹細胞）、指の爪及び足の爪のケラチン生成細胞、爪床基底細胞（幹細胞）、毛髄質毛幹細胞、毛皮質毛幹細胞、毛小皮毛幹細胞、毛小皮毛根鞘細胞、ハックスリー層の毛根鞘細胞、ヘンレ層の毛根鞘細胞、外側毛根鞘細胞、毛髪マトリクス細胞（幹細胞））、湿性重層化障壁上皮細胞（角膜、舌、口腔、食道、肛門管、遠位尿道及び膣の重層扁平上皮の表面上皮細胞、角膜、舌、口腔、食道、肛門管、遠位尿道及び膣の上皮の基底細胞(幹細胞）、泌尿器の上皮細胞（膀胱の内壁及び尿管））、神経細胞または支持神経組織細胞、感覚変換細胞（コルチ器官の聴覚内有毛細胞、コルチ器官の聴覚外有毛細胞、嗅上皮の基底細胞（嗅覚ニューロンのための幹細胞）、低温感受性一次感覚ニューロン、感熱性の一次感覚ニューロン、表皮のメルケル細胞（触覚センサ）、嗅覚受容体ニューロン、痛みを感じる一次感覚ニューロン（種々のタイプ）、目の中のレチンの光受容体細胞：光受容体棒細胞、目の光受容体の青を感じる円錐細胞、目の光受容体の緑を感じる円錐細胞、目の光受容体の赤を感じる円錐細胞、自己受容一次感覚ニューロン（種々のタイプ）、接触を感じる一次感覚ニューロン（種々のタイプ）、タイプＩ頚動脈小体細胞（血液ｐＨセンサ）、タイプＩＩ頚動脈小体細胞（血液ｐＨセンサ）、耳の前庭器官のタイプＩ有毛細胞（加速及び重力）、耳の前庭器官のタイプＩＩ有毛細胞（加速及び重力）、タイプＩ味覚芽細胞）、自律神経ニューロン細胞（ コリン作動性神経細胞（種々のタイプ）、アドレナリン作動性神経細胞（種々のタイプ）、ペプチド作動性神経細胞（種々のタイプ））、感覚器官及び末梢神経支持細胞（コルチ器官の内柱細胞、コルチ器官の外柱細胞、コルチ器官の内部の支持細胞(ｐｈａｌａｎｇｅａｌ ｃｅｌｌ）、コルチ器官の外部の支持細胞、コルチ器官の境界細胞、コルチ器官のヘンゼン細胞、前庭器官支持細胞、味覚芽細胞支持細胞、嗅上皮支持細胞、シェヴァン細胞、衛星グリア細胞（末梢神経細胞体を保護する）、腸のグリア細胞）、ニューロン細胞（介在ニューロン、かご細胞、星細胞、ゴルジ細胞、顆粒細胞、ルガロ細胞、単極性刷子細胞、マルティノッティ細胞、シャンデリア細胞、中型有棘神経細胞、カハールレチウス細胞、ダブルブーケ細胞、ニューログリアフォーム細胞脊髄介在ニューロンレンショー細胞、主細胞紡錘形神経細胞、錐体細胞場所細胞格子細胞、スピード細胞、頭方位細胞、ベッツ細胞、星細胞境界細胞、神経膠星状細胞（種々のタイプ）、乏突起神経膠芽細胞、上衣細胞タニサイト、水晶体細胞、前水晶体上皮細胞及び水晶体繊維細胞を含む結晶質）などの中枢神経系ニューロン及びグリア細胞が含まれる。追加の例では、細胞は、中胚葉由来の細胞の１つまたは複数であってよく、限定されるものではないが、含脂肪細胞、白色脂肪細胞、褐色脂肪細胞、肝臓脂肪細胞、障壁機能細胞（肺、(胃より下の)消化管、外分泌腺及び尿生殖路）、腎臓細胞、腎臓壁細胞、腎糸球体有足細胞、腎臓近位細管刷子縁細胞、ヘンレ係蹄の薄いセグメント細胞、腎臓の遠位細管細胞、腎臓の集合管細胞主細胞、介在細胞、タイプＩ肺細胞（肺細胞の内壁の空気層）、膵臓の導管細胞（房心細胞）、無紋導管細胞（汗腺、だ液腺、乳腺などの）、主細胞介在細胞、導管細胞（精嚢、前立腺などの）、腸の刷子縁細胞(微柔毛を有する）、外分泌腺線条体の導管細胞、胆嚢上皮細胞、小管導出性非線毛性細胞、精巣上体の主細胞、精巣上体基底細胞、内皮細胞、エナメル芽細胞上皮細胞（歯のエナメル質分泌）、耳の前庭系の半月面上皮細胞（プロテカグリオン分泌）、コルチ器官歯間上皮細胞（毛髪細胞を覆う分泌性天蓋膜）、疎性結合組織線維母細胞、角膜線維芽細胞（角膜実質細胞）、腱線維芽細胞、骨髄細網組識線維芽細胞、他の非上皮線維芽細胞、周細胞、椎間板の髄核細胞、セメント芽細胞／セメント細胞（歯根の骨様のイワン細胞分泌）、歯牙母細胞／歯牙細胞（歯の象牙質分泌）、ヒアリン軟骨細胞、線維軟骨細胞、弾性軟骨細胞、骨芽細胞／骨細胞、骨幹細胞（骨芽細胞の幹細胞）、目のガラス体の硝子体細胞、耳の外リンパ腔の星細胞、肝星細胞（伊東細胞）、膵臓星状細胞、骨格筋細胞、赤色骨格筋細胞、白色骨格筋細胞、介在骨格筋細胞、筋紡錘の核袋細胞、筋紡錘の核鎖細胞、衛星細胞（幹細胞）、心筋細胞、通常の心筋細胞、結節点の心筋細胞、プルキンエ繊維細胞、平滑筋細胞（種々のタイプ）、虹彩の筋上皮細胞、外分泌腺の筋上皮細胞、赤血球(赤血球）、巨大核細胞（血小板前駆細胞）、単球（白血球）、結合組織マクロファージ（種々のタイプ）、表皮ランゲルハンス細胞、破骨細胞（骨内）、樹状細胞（リンパ系組織内）、小グリア細胞（中枢神経系内）、好中性顆粒球、エオシン好性顆粒球、好塩基性顆粒球、ハイブリドーマ細胞、肥満細胞、ヘルパーＴ細胞、サプレッサーＴ細胞、細胞傷害性Ｔ細胞、ナチュラルキラーＴ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー細胞、網状赤血球、血液及び免疫系に関する幹細胞及び関係する原種（種々のタイプ）、生殖細胞、卵原細胞／卵母細胞、精子細胞、精母細胞、精原細胞（精母細胞に関する幹細胞）、精子、ナース細胞、卵胞細胞、セルトリ細胞（睾丸内の）、胸腺上皮細胞、間質性細胞または間質性腎細胞が含まれる。

特定の例では、本明細書に記載される噴霧チャンバは、単一細胞内の無機種及び／または有機種を選択し、分析するために使用することができる。例えば、細胞集団を噴霧チャンバ内に投入することができ、噴霧チャンバを使用して、投入された細胞集団から単一の細胞を選択することができる。選択された細胞は、イオン化装置の中に噴霧されて、噴霧され選択された単一細胞における無機種または有機種をイオン化／霧化することができる。噴霧され選択された単一細胞における少なくとも１つの無機種または有機種を検出することができる。本明細書で指摘されるように、選択された細胞は動物細胞、植物細胞、藻類細胞、カビ細胞、細菌細胞、ウイルスまたは他の細胞を含めた多くの異なるタイプであってよい。一部の例では、細胞集団から選択された細胞は、内胚葉、外胚葉または中胚葉由来の哺乳類の細胞である。他の例では、選択された単一細胞における少なくとも１つの金属種が検出される。一部の例では、選択された単一細胞における少なくとも１つのアミノ酸、ペプチドまたはタンパク質が検出される。他の例では、選択された単一細胞における少なくとも１つの脂質、脂肪酸、脂肪などが検出される。一部の例では、選択された単一細胞における少なくとも１つの単糖類、二糖類、多糖類または炭水化物が検出される。他の例では、選択された単一細胞における少なくともヌクレオチド、核酸、例えばデオキシリボ核酸、リボ核酸などが検出される。他の例では、選択された単一細胞によって取り込まれた外部物質のレベル、例えば抗癌剤、ステロイドまたは他の薬剤もしくは生体物質のレベルが検出される。一部の例では、選択された単一細胞に結びついた、またはそれに関連付けられた、例えばモノクロナール抗体などの生体物質の有無が検出される。

他の例において、方法は、１つまたは複数の本明細書に記載される噴霧チャンバを提供することと、細胞集団から単一細胞を選択するため、及びイオン化装置を利用して選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、提供された噴霧チャンバを利用するための説明を提供することとを含む。例えば方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合プラズマ質量分析計と共に噴霧チャンバを利用するための説明を提供することを含む。一部の例では、方法は、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合発光分光分析計と共に噴霧チャンバを利用するための説明を提供することを含む。他の例では、方法は選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合原子吸光分析計によって噴霧チャンバを利用するための説明を提供することを含む。一部の例では、方法は、単一の哺乳類の細胞を選択するために、哺乳類の細胞集団を利用するための説明を提供することを含む。

本明細書に記載される噴霧チャンバの構成要素及び態様の一部を例示するために特定の特有の例が、以下に記載される。

実施例１
図２に示されるものと同様の噴霧チャンバが図１６に示されている。種々の構成要素の寸法は、図１６に設けられた矢印を用いて示されている。寸法１６１０はおよそ１．５ｃｍであり、寸法１６２０はおよそ３ｃｍであり、寸法１６３０はおよそ１３ｃｍであり、寸法１６４０はおよそ１．５ｃｍであり、寸法１６５０はおよそ２．２ｃｍであり、寸法１６６０はおよそ１ｃｍである。噴霧チャンバ１６００は、二重のメイクアップガス入口１６０２、１６０４と、複数のマイクロチャネルを備えた内側の管とを有する。二重のメイクアップガス入口は、噴霧チャンバ１６００内に接線方向のガス流を提供するためにメイクアップガス源（図示せず）と流体結合される。噴霧チャンバ１６００内にしかるべく内側の管を位置決めすることによって層流が形成される。層流は、外側の管または外側チャンバを液滴の沈着から保護するように作用する。内側の管のマイクロチャネルを通るガス流は、内側の管上での液滴の形成を阻止するように作用する。合わさったガス流を使用して、試料から単一の粒子または単一の細胞を選択することができる。

実施例２
図３に示されるものと同様の噴霧チャンバが図１７に示されている。種々の構成要素の寸法は、図１７に設けられた矢印を用いて示されている。寸法１７１０はおよそ１．５ｃｍであり、寸法１７２０はおよそ３ｃｍであり、寸法１７３０はおよそ２．５ｃｍであり、寸法１７４０はおよそ１１ｃｍであり、寸法１７５０はおよそ１．５ｃｍであり、寸法１７６０はおよそ１．５ｃｍである。噴霧チャンバ１７００は、二重のメイクアップガス入口１７０２、１７０４と、複数のマイクロチャネルを備えた内側の管とを有する。二重のメイクアップガス入口は、噴霧チャンバ１７００内に接線方向のガス流を提供するためにメイクアップガス源（図示せず）と流体結合される。噴霧チャンバ１７００内にしかるべく内側の管を位置決めすることによって層流が形成される。層流は、外側の管または外側チャンバを液滴の沈着から保護するように作用する。内側の管のマイクロチャネルを通るガス流は、内側の管上での液滴の形成を阻止するように作用する。合わさったガス流を使用して、試料から単一の粒子または単一の細胞を選択することができる。

実施例３
図４に示されるものと同様の噴霧チャンバが図１８に示されている。種々の構成要素の寸法は、図１８に設けられた矢印を用いて示されている。寸法１８１０はおよそ３ｃｍであり、寸法１８２０はおよそ２．５ｃｍであり、寸法１８３０はおよそ１３．５ｃｍであり、寸法１８４０はおよそ１ｃｍであり、寸法１８５０はおよそ３．２ｃｍである。噴霧チャンバ１８００は、二重のメイクアップガス入口１８０２、１８０４と、複数のマイクロチャネルを備えた内側の管とを有する。二重のメイクアップガス入口は、噴霧チャンバ１８００内に接線方向のガス流を提供するためにメイクアップガス源（図示せず）と流体結合される。噴霧チャンバ１８００内にしかるべく内側の管を位置決めすることによって層流が形成される。層流は、外側の管または外側チャンバを液滴の沈着から保護するように作用する。内側の管のマイクロチャネルを通るガス流は、内側の管上での液滴の形成を阻止するように作用する。合わさったガス流を使用して、試料から単一の粒子または単一の細胞を選択することができる。

実施例４
本明細書に記載される噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーを介して細胞懸濁液を投入することによって細胞懸濁液を霧状にすることができる。噴霧チャンバは、個々の細胞を選択し、それらを誘導結合プラズマに提供することができる。各々の細胞がプラズマに進入する際、それはイオン化され、固有の金属種から結果として生じるイオンバーストが質量分析計によって検出される。各々の細胞は、個々の粒子として同じように扱われる。細胞の濃度は、同時発生を最少限にする、すなわち細胞が同時にプラズマに提供される状況を最少限にするために１００，０００細胞／ｍＬ前後であることが望ましい場合がある。

本明細書に記載される噴霧チャンバを利用して単一細胞ＩＣＰ−ＭＳを用いてシスプラチンの検出の有効性を判定するために、卵巣癌細胞株（ＣＰ７０）が、シスプラチンに暴露され、経時的にモニターされた。分析は、２ｍｍの石英注入器と、１６００Ｗの高周波電力によって作動する石英トーチとを備えたＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＮｅｘＩＯＮ３５０ＤＩＣＰ−ＭＳにおいて実施された。図２に示される噴霧チャンバを使用することができ（但し図３、図４及び図５Ａ〜図５Ｄの噴霧チャンバが代わりに使用される場合もある）、高い効率の同軸のガラス製のネブライザー（Ｍｉｎｅｈａｒｄ）が噴霧チャンバ及びＮｅｘＩＯＮ３５０Ｄ機器と共に使用された。

図１９は、シスプラチンに暴露された細胞の生のＩＣＰ−ＭＳ信号を示しており、この場合１９５Ｐｔアイソトープがモニターされた。Ｐｔのバックグラウンドレベルは実在せず、１９５Ｐｔに対する共通の干渉は存在しないことから、各々のスパイクは、個々の細胞において検出されたＰｔを表している。１分の分析時間及び５０マイクロ秒の浸透時間を利用して１２０万のデータポイントの全てが図１９において収集された。ピークサイズの変動は、我々がこの技術において求めている情報、すなわち種々の細胞が異なる量の固有のＰｔを有する際の取り込み機構の洞察を反映しており、これは行われている分子機構及びＰｔを取り込み、保管するその能力に完全に依存している。

図２０は、４時間にわたってシスプラチンに暴露した後のＣＰ７０におけるＰｔ含有量の分布を示している。図２１は、８時間の過程にわたるＣＰ７０卵巣癌細胞によるＰｔの取り込みを追跡する技術の能力を示している。図２１は、細胞内のＰｔ含有量が経時的に増加することを示しており、増加したシスプラチンの取り込みを告げており、これはこの分布において右へのシフトによって表されている。

平均Ｐｔ含有量と、暴露時間は、２つの連続しない日に繰り返され、単一細胞種を検出するために、本明細書に記載される噴霧チャンバを用いることの高い精度と、再現性を示している（図２２）。

実施例５
ナノ粒子（ＮＰ）は、種々の消費者製品の品質の改善から、癌の研究を向上させることまで広範な種々の用途において使用されている。全ての化学作用と同様に、環境へのＮＰの放出に関連する潜在的なリスクが存在する。感染に対する従来の対処法として、銀が主張する治癒力は現在では、臭気と闘うソックスから、微生物を回避する子供用の動物のぬいぐるみまで及ぶ多数の消費者の殺菌製品においてＮＰ添加剤として市場に出回っている。同時に、調査研究は最終的に細胞に対するナノシルバーの毒性を示している。

卵巣細胞株の３つの異なる株が、２つの異なる金ＮＰ濃度に暴露された。細胞は余剰のＮＰを取り除くために洗浄され、その後、細胞内の含有量を判定するために２１時間後に分析された。図２３におけるデータは、異なる細胞株が、異なるＮＰ取り込み率を有することを示しており、これは、ある程度までは、調査されたＮＰ濃度に依存する可能性がある。５００，０００個／ｍＬが、各バーのグループ分けの左側に示されており、１，０００，０００個／ｍＬが各バーのグループ分けの右側に示されている。

実施例６
本明細書に記載される噴霧チャンバはまた、いかなる事前の暴露もなしに、その自然のままの環境における細胞それ自体の固有の金属含有量を判定するのにも使用することができる。対象の金属は、細胞が懸濁した培養液の中に存在する可能性があり、バックグラウンドレベルに関与している。バックグラウンドが高い場合、それは細胞からの金属信号を不明瞭にする可能性がある。図２４及び図２５は、ＣＰ７０卵巣癌細胞株からの個別の細胞における銅（図２４）と、亜鉛（図２５）の測定値を示している。

実施例７
単一細胞ＩＣＰ−ＭＳを利用して、淡水藻によるナノ粒子及びイオン化した／溶解した金の取り込みが測定された。個々の細胞内への金属の取り込みは、金属が溶解されようと、またはナノ粒子（ＮＰ）として存在しようと、環境の研究及びヒトの健康の研究の両方にとって興味深いことである。現在は、細胞の金属含有量は、細胞をその培地から取り除き（遠心分離または濾過のいずれかによって）、新鮮な培地溶液によって洗浄し、その後ＩＣＰ−ＭＳ４によって分析のためにそれらを酸蒸解することによって調べられる。この方法論は、細胞毎ではなく所与の数の細胞内の全体の金属または粒子の含有量を提供する。したがって、個々の細胞の金属濃度は、全ての細胞が、同一の量のイオン化した金属またはナノ粒子金属を蓄積するという仮定に依拠している。この仮定は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び蛍光性追跡などの技術によって実証されるように、常に正しいわけではない。これらの顕微鏡検査技術は、細胞内へのＮＰの取り込みの可視化を可能にするが、これは時間を消費し、人為結果を起こしやすい。ＴＥＭ及びＳＥＭは定性であり、標識付けは、標識とＮＰの複合体が持続しない偽陽性を提示する可能性がある。

藻細胞の培養物は、２００，０００細胞／ｍＬの濃度に調整され、１、２または３ｐｐｂのイオン化した金、２００，０００個／ｍＬ、４００，０００個／ｍＬまたは６００，０００個／ｍＬの金ＮＰを含めた様々な濃度でイオン化した金または金ＮＰ(６０ｎｍＮＰ、ＮＩＳＴ８０１３)のいずれかに暴露された。各暴露の研究は、三つ組で、２０℃で、７４時間まで、１２時間の明るい時間と、１２時間の暗い時間との明るさと暗さのサイクルによって行われた。暴露中、１ｍＬのアリコートが分析のために周期的に取り出された。分析に先だって、細胞は、暴露培地から分離され、培地によって３回洗浄された。各洗浄サイクルは、細胞を３００ｇの力で１５分間遠心分離し、１ｍＬの新たな培地（ＮＰまたはイオン化したＡｕを全く含まない）の中に再懸濁させることで構成された。３回の洗浄の後、細胞の回収は、４３．８±８．６%であった。

全ての分析は、データ収集及び処理のためのＳｙｎｇｉｓｔｉｘ（商標）単一細胞用途のソフトウェアモジュールを利用してＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ ＮｅｘＩＯＮ（登録商標）ＩＣＰ−ＭＳ上で実施された。使用された道具的条件づけは、０．０３−０．０４ｍＬ／分の試料取り込み率、２．０ｍｍの内径の石英注入器、１６００ワットのＲＦ電力、０．３６Ｌ／分のネブライザーガス流量及び０．７リットル／分のメイクアップガス流であった。図２に示されるような噴霧チャンバ（但し図３、図４及び図５Ａ〜図５Ｄの噴霧チャンバが代わりに使用される場合もある）を、Ｍｅｉｎｈａｒｄ ＨＥＮネブライザーと共に使用することができる。細胞は典型的には、プラズマへと渡されるエアロゾル液滴より大きいため、従来の噴霧チャンバは、プラズマへのその輸送を制限する。

イオン化した／溶解した標準と、ＮＰ標準の両方で較正が行われた。イオン化の較正は、１、２及び３ｐｐｂの金と共に行われたのに対して、ＮＰの較正は、１０、３０及び６０ｎｍの金ＮＰ(ＮＩＳＴ８０１１、８０１２及び８０１３それぞれ)を使用し、５０，０００個／ｍＬに調整された。細胞懸濁液を基質適合させるために、全ての標準は藻の培地の中で調整された。輸送効率は、６０ｎｍの金のＮＰを利用して判定された。

金ＮＰの取り込みに関して細胞を分析する前に、細胞それ自体に対するＡｕの作用を判定する必要がある。これは、細胞を異なる濃度のイオン化した／溶解した金に、及び異なる濃度の金ＮＰに暴露することによって達成された。その後、血球計算器を利用して細胞濃度が７４時間モニターされた。図２６Ａ及び図２６Ｂに示されるようにイオン化した金への暴露（図２６Ａ）と、ＮＰ（図２６Ｂ）の金への暴露の両方に関して、暴露された細胞と、対照細胞との間で細胞濃度における有意な差は生じなかった。結果として、金は、細胞濃度に影響を及ぼすことはない。

この研究において使用される細胞株は、クリプト藻であり、これは２０〜３０ミクロンのサイズの範囲を有する。ネブライザーを介しての細胞の吸引は、それらを高圧に曝す可能性があり、この高圧はネブライザー、試料の流量及びネブライザーのガス流に左右される。細胞が、噴霧中に損傷されないことを保証するために、光学顕微鏡検査を利用して噴霧プロセスの前後に細胞を集計することによって様々な試料の取り込み及びネブライザーのガス流が評価された。図２７は、１００％の細胞が、ネブライザーのガス流が０．５ｍＬ／分までの状態で１００マイクロリットル／分の試料の流量において無傷であることを示している。したがって、選択された道具的条件づけの下で、全ての細胞が完全に無傷の状態で噴霧チャンバに進入するはずである。

洗浄後の細胞から測定された信号は、細胞それ自体の中にある金属に起因しており、最初の暴露から残った残余の金属からではないことを確証することが重要である。よって、ＮＰが、洗浄サイクル後は細胞培地の中に存続しないことを確信することが重要である。このことをチェックするために、細胞は新鮮な培地によって３回洗浄された。培地の中のＮＰ含有量をモニターするために、各細胞の洗浄サイクルの浮遊物がＳＣ−ＩＣＰ−ＭＳによって分析された。ＮＰ含有量は、３回の洗浄サイクルにわたって減少することが見い出され、３回目の洗浄の後は、粒子は全く検出されなかった。

ＳＣ−ＩＣＰ−ＭＳの主な利点の１つは、ＮＰを含む細胞の正確な数ではなく、単一のまたは多数のＮＰを含むそのような細胞の割合を判定することが可能であることである。図２８Ａ〜図２８Ｄにおいて、細胞内の単一のＮＰ(１ＮＰ／１Ｃ≡１粒子／１細胞と標識される)に起因する１７００ａｇ前後のメインのピークが存在している。細胞から収集された信号は、２つ以上の粒子を含む細胞の増加と同調する、７４時間にわたる金の金属を含む細胞の増加を示している。２時間の暴露時間（図２８Ａ）、２８時間の暴露時間（図２８Ｂ）、５３時間の暴露時間（図２８Ｃ）及び７４時間の暴露時間（図２８Ｄ）である。１ＮＰ／１Ｃ=細胞当たり１ＮＰ、２ＮＰ／１Ｃ＝細胞当たり２ＮＰ、３ＮＰ／１Ｃ=細胞当たり３ＮＰである。単一の６０ｎｍのＡｕＮＰは≒１８００ａｇ（これより先で考察したように）であるため、このとき１つの細胞から測定されたおよそ１７００ａｇの金の質量は、この細胞内の単一の６０ｎｍの金ＮＰに相当する。この質量のわずかな減少は、細胞内にあるＮＰから生じると考えられており、これは、将来の研究において顕微鏡検査法によって探求されるであろう。暴露時間は２時間（図２８Ａ）から７４時間（図２８Ｄ）まで増大する際、細胞当たりの多数の細胞の存在を、Ａ〜Ｃにおいて２ＮＰ／１Ｃ及び３ＮＰ／１Ｃとそれぞれ印が付けられた３４００ａｇ（２ＮＰ）及び５２００ａｇ（３ＮＰ）に現れるピークとして見ることができる。細胞当たりのＮＰの数を判定する能力によって、様々な数のＮＰを含む細胞の割合を経時的に、かつ藻培地におけるＮＰ濃度に応じて追跡することができる。暴露時間が増加するにつれて、我々が予測したように１ＮＰを有する細胞の数が増加する。また培地におけるＮＰの濃度が２００，０００から６００，０００個／ｍＬまで増大するにつれて、より高い割合の細胞が単一のＮＰを含ようになる。６００，０００個／ｍＬの暴露において２ＮＰ及び３ＮＰを含む細胞の数にも同様の傾向が見られる。しかしながら２００，０００個／ｍＬの場合、２つ以上のナノ粒子を取り込む細胞の数は、取り込み率に対する暴露時間の作用に関して何らかの結論を引き出すにはあまりに小さい。

イオン化した金の細胞の取り込み率を判定するために、藻細胞が、１、２及び３マイクログラム／Ｌの溶解した金の濃度に７４時間までにわたって暴露され、２、２８及び７４時間で試料アリコートが取り出された。図２９Ａに示されるように、経時的な細胞当たりの金の平均的な量の明白な低下が生じており、これは最初の金濃度に依存している。図２９Ａの各々のバーのグループ分けにおいて左から右に、順序は２時間、２８時間及び７４時間である。しかしながら図２９Ｂに実証されるように、金を含む細胞の割合は、経時的に、かつ最初のＡｕ暴露濃度と共に増大する。図２９Ｂの各々のバーのグループ分けにおいて左から右に、順序は２時間、２８時間及び７４時間である。これらのデータは、細胞内に取り込まれる金の量を制限する細胞の機構が存在しており、これは細胞培地における金の濃度に依存していることを示唆している。

実施例８
シスプラチン、カルボプラチン及びオキサリプラチンは、西欧諸国で最も広く使用される白金を用いた癌の化学療法薬剤である。シスプラチンの有効性は、ＤＮＡに結合するその能力に起因しており、結果としてＤＮＡ−白金(Ｐｔ) 付加物が生じ、これがＤＮＡを歪める。細胞は、このときＤＮＡの損傷を修復する必要があり、そうでなければＤＮＡの複製は阻止され、結果として細胞死が生じる。

多くの癌は、最初は、白金を用いた処置に対して敏感に反応するが、腫瘍が頻繁にぶり返す患者は、さらなるシスプラチン療法に対する耐性を見せる。シスプラチン薬剤耐性は、３つの主要な分子機構に起因するものであり、すなわち増大したＤＮＡ修復、増大したサイトソル不活性化、及び改変した細胞の蓄積である。細胞のシスプラチン取り込み量の減少、及び細胞のシスプラチン排出の増大が、改変した細胞の蓄積に伴う機構を構成している。

２つの卵巣癌細胞株におけるシスプラチン取り込みが、単一粒子ＩＣＰ−ＭＳ(ＳＰ−ＩＣＰ−ＭＳ)を利用して評価された。卵巣癌細胞株Ａ２７８０及びＡ２７８０／ＣＰ７０が全ての実験で使用された。細胞は、５％のＣＯ２の下に、３７℃で、１０％の牛血清（ＦＢＳ、Ｇｉｂｃｏ（商標））、インシュリン(Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（商標）)、Ｌ−グルタミン酸(Ｇｉｂｃｏ（商標）及びペン／連鎖球菌(Ｇｉｂｃｏ（商標）)が補充されたＲＰＭＩ１６４１培地（Ｇｉｂｃｏ（商標））において成長させられた。血清飢餓実験のために、細胞は、平板培養され、皿に付着するようにされた。培地は取り除かれ、おおよそ１８時間の間、血清を含まない培地と交換され、その後、培地は、シスプラチン処理を開始するために通常の培地と交換された。シスプラチンは、１ｍｇ／ｍＬで無菌食塩水中で再懸濁され、処置に先だって３０分間勢いよく揺さぶられた。試料が、処理後の１時間、２時間、４時間及び８時間のところで収集される時間的経過にわたって、細胞は３０μｍのシスプラチンによって処理された。分析のために、細胞はリン酸塩緩衝食塩水（ＰＢＳ）によって２回洗浄され、非酵素細胞分離溶液Ｃｅｌｌｓｔｒｉｐｐｅｒ（Ｃｏｒｎｉｎｇ（商標））を用いて収集された。細胞は、５００ｘｇで１０分間遠心分離機にかけられた。浮遊物が廃棄され、細胞は、１ｍＬのＰＢＳ中に再懸濁され、７０μｍナイロンメッシュを介して濾過され、血球計算器の集計によって数が定量された。細胞は、１００，０００細胞／ｍＬの最終濃度までＰＢＳ中で希釈され、注入まで氷の上で保持された。

分析は、データ収集及び処理のためのＳｙｎｇｉｓｔｉｘ（商標）単一細胞用途のソフトウェアモジュールを利用して、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒのＮｅｘＩＯＮ（登録商標）ＩＣＰ−ＭＳによって実施された。道具的条件づけは、以下の通り、試料取り込み率０．０４ｍＬ／分、２．０ｍｍの内径の石英注入器、１６００ワットＲＦ電力、０．３６Ｌ／分のネブライザーガスの流量、０．７Ｌ／分のメイクアップガスの流量、及び６０秒の試料分析時間であった。Ｍｅｉｎｈａｒｄ ＨＥＮネブライザー及び図２の噴霧チャンバも使用された（但し、図３、図４及び図５Ａ〜図５Ｄの噴霧チャンバが代わりに使用される場合もある）。単一細胞試料投入キット（部品番号Ｎ８１５００３１）が、ＮｅｘＩＯＮへの試料の投入に使用された。このキットは、高い効率のネブライザー（部品番号Ｎ８１４２０４６）と、細胞をプラズマに輸送するように設計された噴霧チャンバとで構成されている。細胞（１〜１００ミクロン）は、従来の噴霧チャンバを典型的に通過する液滴（２ミクロン未満）より大きい。

細胞試料を基質適合させるために、イオン化された白金標準がＰＢＳ内で調整された。１、２及び３ｐｐｂの白金基準を用いて標準曲線が生成された。輸送効率が、ＰＢＳ中の６０ミクロンの金ナノ粒子を用いて判定された。

この研究のために選ばれた細胞は、卵巣細胞株Ａ２７８０及びＡ２７８０／ＣＰ７０であり、これらは、耐性に関する分子機構がシスプラチン取り込みによって改変されるため、単一細胞方法を発展させるための優れたモデルである。Ａ２７８０はシスプラチンに感度が高い細胞株であり、Ａ２７８０／ＣＰ７０株はシスプラチンに耐性がある。このような耐性は、Ａ２７８０親細胞株を増大する量のシスプラチンに暴露することによって発達させられた。Ａ２７８０／ＣＰ７０細胞は、ＤＮＡ修復上方制御することに加えてシスプラチン取り込みを低下させることによって耐性を発達させた。我々は、シスプラチン取り込みの分布が経時的に細胞集団においてどのように変化したかを分析するために時間的経過実験を行うことによってシスプラチン取り込みを調査した。両方の細胞株が、１、２、４及び８時間にわたって３０μＭのシスプラチンによって処理された。試料分析中、２つのリアルタイムのグラフが形成され、１つは、強度反応と試料の数を示し、２番目は、このデータを取り込み、それを反応の頻度と、細胞当たりの質量を示すヒストグラムに変換し、これらの両方のグラフは、図３０Ａ及び図３０Ｂに示されており、図３０Ａ（数と測定値）はリアルタイム信号を表しており（数と測定値）、図３０Ｂ（頻度とピークエリア（数））は、リアルタイムのヒストグラムを表している（頻度とピークエリア（数））。データが収集された後、図３０Ｃ（周波数と質量(ａｇ)）に示されるように、質量分布のピークを統合することができる。

シスプラチンの時間的経過の結果が、図３１Ａから図３１Ｄ及び図３２Ａ〜図３２Ｄに示される。図３１Ａは、１時間の露光におけるＡ２７８０細胞を表しており、図３１Ｂは、２時間の露光におけるＡ２７８０細胞を表しており、図３１Ｃは、４時間の露光におけるＡ２７８０細胞を表しており、図３１Ｄは、４時間の露光におけるＡ２７８０細胞を表している。図３２Ａは、１時間の露光におけるＡ２７８０／ＣＰ７０細胞を表しており、図３２Ｂは、２時間の露光におけるＡ２７８０／ＣＰ７０細胞を表しており、図３２Ｃは、４時間の露光におけるＡ２７８０／ＣＰ７０細胞を表しており、図３２Ｄは、４時間の露光におけるＡ２７８０／ＣＰ７０細胞を表している。各グラフに関するｙ軸は、頻度を表しており、ｘ軸は質量（ａｇ）を表している。

１時間のシスプラチンの処置において、両方の細胞株は、白金の取り込みをほとんど示さない。時間が進むと、両方の株からの細胞は、増大する量のシスプラチンを取り込み、不均一な分布を示す。シスプラチン処理の８時間後、Ａ２７８０及びＡ２７８０／ＣＰ７０細胞株は、細胞集団の残りのものと比べて、より少ないシスプラチンを含む細胞のサブ集団を有する。加えて、Ａ２７８０は、Ａ２７８０／ＣＰ７０よりも多くのシスプラチンを含む増大した母集団を有するため、８時間における細胞株の間には有意な差が生じている。

時間的経過データは、各々のヒストグラムを対数正規曲線に適合させることによって要約された。図３３に示されるように、経時的なＡ２７８０細胞と、Ａ２７８０／ＣＰ７０細胞のシスプラチン取り込みの違いを示すために、各時間点に関する平均強度が判定され、グラフにされた。シスプラチンに感度が高いＡ２７８０細胞は、経時的にシスプラチンに耐性のあるＡ２７８０／ＣＰ７０と比較して増大したシスプラチンの取り込みを有することが観察された。

シスプラチン取り込みの不均一な分布が、細胞周期における違いによるものかどうかを判定するために、細胞は、血清飢餓状態に置かれた。細胞が組織培養物の中で成長させられる際、培養物は典型的には、異なる速度で成長する非同期細胞の混合物であり、結果として、細胞周期の異なる段階において様々な細胞が生じることになる。細胞周期の４つの部分は、Ｇ１、Ｓ、Ｇ２及びＭと呼ばれる。Ｇ１段階は、最初の（及び典型的には最も長い）成長段階であり、その後にＳ段階が続き、そこでは細胞分裂のための準備においてＤＮＡが合成され、複製される。Ｇ２成長段階が次であり、その後にＭ（または有糸分裂）段階が続き、そこで細胞が２つの細胞に分裂する。よってシスプラチンレベルにおける差は、細胞周期の段階が異なるためであり得ることがもっともらしく思われる。血清の細胞を飢餓状態にすることによって、成長因子が培地から取り除かれ、細胞は、Ｇ１段階に留まることになる。

シスプラチンの取り込み時間の実験が繰り返され、血清飢餓状態に置かれた細胞と、対照細胞との取り込みの差を比較した。図３４Ａ及び図３４Ｂは、血清飢餓実験の結果を示しており、そこでは平均強度が、各時間点に関して判定され、グラフにされた。これらの結果は、血清飢餓は、Ａ２７８０細胞株またはＡ２７８０／ＣＰ７０細胞株のいずれにおいてもシスプラチンの取り込みに対して全く影響を持たないことを示しており、これらは共に、対照細胞と同様のシスプラチン取り込み率を示している。よってこのような結果は、細胞におけるシスプラチンの取り込みの不均一な分布は、細胞周期によるものであることを示唆しており、もっと正確に言えば何らかの他の知られていない機構によるものであるということを示唆している。

実施例９
流れシミュレーションが、コンピュータによる流体力学シミュレーションを利用して、図５Ａ〜図５Ｄに示される噴霧チャンバを用いて行われた。図３５は、シミュレーションの結果を示している。図３５は、前方方向（ネブライザーの先端から離れる方向）におけるガス流の軸方向の速度を示している。液滴は、接線方向の流れの中に限定され、外側チャンバの内側面からは離れたままである。

本明細書に開示される実施例の要素を紹介する際、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」及び「前記（ｓａｉｄ）」は、その要素のうちの１つまたは複数が存在することを意味することが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、オープンエンドであり、列挙された要素以外の追加の要素も存在し得ることが意図されている。本開示の利益が与えられた仮定すると、実施例の種々の構成要素は、相互に入れ替えることが可能である、または他の事例における種々の構成要素で代用することもできることは当業者によって理解されるであろう。

特定の態様、実施例及び実施形態を上記に記載してきたが、本開示の利益が与えられた仮定すると、開示される例示の態様、実施例及び実施形態の追加、代用、修正及び改変が可能であることは当業者によって理解されるであろう。

Claims (87)

1. 液体試料をネブライザーから受け取るために入口端部において前記ネブライザーに結合し、エアロゾル化された試料の噴霧を出口端部においてイオン化装置に提供するように構成され、以下を備える噴霧チャンバ：
   外側チャンバであって、前記入口端部、前記出口端部、及び前記外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するために気体を受け取るように各々構成された二重のメイクアップガス入口ポートを備える、前記外側チャンバ、及び、
   前記外側チャンバ内の内側の管であって、前記内側チャンバは、前記二重のメイクアップガス入口から前記外側チャンバ内に投入されるメイクアップガスを受容するように構成された複数の内部のマイクロチャネルを備え、前記内側の管は、前記内側の管上での液滴の沈着を抑えるために、前記内側の管の外側面と、前記外側チャンバの内側面との間に層流を提供するようにサイズが決められ、そのように配置されている、内側の管。
2. 前記複数のマイクロチャネルの少なくとも１つのマイクロチャネルは、前記受け取った液体試料の逆流を阻止するように位置決めされる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
3. 前記外側チャンバは、前記層流を促進するために前記入口端部に丸められた縁部を備える、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
4. 前記二重のメイクアップガス入口は、同一の半径方向の面内に位置決めされる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
5. 前記外側チャンバは、排水ポートをさらに備える、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
6. 前記内側の管は、円錐形状を有する、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
7. 前記外側チャンバの内径は、前記入口端部においてよりも前記出口端部においてより小さい、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
8. 前記二重のメイクアップガス入口は、前記外側チャンバの前記入口端部に隣接して位置決めされる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
9. 前記二重のメイクアップガス入口は、前記外側チャンバの前記出口端部に隣接して位置決めされる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
10. 前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部から、前記外側チャンバの前記出口端部に向かって長手方向に大きくなる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
11. 前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの入口端部から、前記外側チャンバの前記出口端部に向かって長手方向に小さくなる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
12. 前記外側チャンバは、前記入口端部に隣接して前記二重のメイクアップガス入口を備え、前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部から、前記外側チャンバの前記出口端部に向かって長手方向に大きくなり、前記外側チャンバの内径は、前記入口端部においてよりも前記出口端部において小さくなる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
13. 前記外側チャンバは、前記入口端部に隣接して前記二重のメイクアップガス入口を備え、前記内側の管の内径は長手方向においてほぼ一定であり、前記外側チャンバの内径は、前記入口端部においてよりも前記出口端部において小さくなる、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
14. 前記外側チャンバは、前記出口端部に隣接して前記二重のメイクアップガス入口を備え、前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部においてよりも前記外側チャンバの出口端部においてより小さくなり、前記外側チャンバの内径は、前記入口端部から前記出口端部までほぼ一定である、請求項１に記載の噴霧チャンバ。
15. 前記外側チャンバは、前記入口端部において内部の丸められた縁部を備える、請求項１４に記載の噴霧チャンバ。
16. 入口端部において液体試料送達装置に流体結合し、出口端部において単一の粒子または単一の細胞を選択し、前記噴霧チャンバに流体結合されたイオン化装置に噴霧するように構成される噴霧チャンバであって、外側チャンバを備え、前記外側チャンバは、前記外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するために、メイクアップガスを提供するように構成されたメイクアップガス源に流体結合するように各々構成された二重のガス入口ポートを備え、前記噴霧チャンバは、前記外側チャンバ内にあり、そこに結合される内側の管をさらに備え、前記内側の管は、前記液体試料の液滴が前記内側の管の表面に沈着するのを阻止するために前記メイクアップガスを受容するように各々構成された複数のマイクロチャネルを備え、前記内側の管は、前記外側チャンバの内側面上での液滴の形成を阻止するために、前記外側チャンバ内に層流を提供するように位置決めされる、前記噴霧チャンバ。
17. 前記複数のマイクロチャネルの少なくとも１つのマイクロチャネルは、前記外側チャンバ内での前記液体試料の逆流を阻止するように位置決めされる、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
18. 前記外側チャンバは、前記層流を促進するために前記入口端部に丸められた縁部を備える、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
19. 前記二重のガス入口は、同一の半径方向の面内に位置決めされる、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
20. 前記外側チャンバは、排水ポートをさらに備える、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
21. 前記内側の管は円錐形状を有する、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
22. 前記外側チャンバの内径は、前記入口端部においてよりも前記出口端部においてより小さい、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
23. 前記二重のガス入口は、前記外側チャンバの前記入口端部に隣接して位置決めされる、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
24. 前記二重のガス入口は、前記外側チャンバの前記出口端部に隣接して位置決めされる、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
25. 前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部から、前記外側チャンバの前記出口端部に向かって長手方向に大きくなる、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
26. 前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部から、前記外側チャンバの前記出口端部に向かって長手方向に小さくなる、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
27. 前記外側チャンバは、前記入口端部に隣接して前記二重のガス入口を備え、前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部から前記外側チャンバの前記出口端部に向かって長手方向に大きくなり、前記外側チャンバの内径は、前記入口端部においてより前記出口端部においてより小さい、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
28. 前記外側チャンバは、前記入口端部に隣接して前記二重のガス入口を備え、前記内側の管の内径は長手方向においてほぼ一定であり、前記外側チャンバの内径は、前記入口端部においてよりも前記出口端部においてより小さい、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
29. 前記外側チャンバは、前記出口端部に隣接して前記二重のガス入口を備え、前記内側の管の内径は、前記外側チャンバの前記入口端部においてよりも前記外側チャンバの前記出口端部においてより小さくなり、前記外側チャンバの内径は、前記入口端部から前記出口端部までほぼ一定である、請求項１６に記載の噴霧チャンバ。
30. 前記外側チャンバは、前記入口端部において内部の丸められた縁部を備える、請求項２９に記載の噴霧チャンバ。
31. 細胞集団における単一の細胞内で無機種または有機種を分析する方法であって、
    請求項１〜３０のいずれかの噴霧チャンバ内に細胞集団を投入することと、
    前記投入された細胞集団から単一の細胞を選択することと、
    前記選択された単一の細胞をイオン化装置内に噴霧して、前記選択された単一の細胞内の無機種または有機種を分析することと、
    前記噴霧され、選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出することとを含む、前記方法。
32. 内胚葉由来の哺乳類細胞であるように前記細胞集団を選択することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. 外胚葉由来の哺乳類細胞であるように前記細胞集団を選択することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
34. 中胚葉由来の哺乳類細胞であるように前記細胞集団を選択することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
35. 前記選択された単一細胞内の少なくとも１つの金属種を検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
36. 前記選択された細胞内の少なくとも１つのタンパク質を検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
37. 前記選択された細胞内の少なくとも１つの脂質を検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
38. 前記選択された単一細胞内の少なくとも１つの炭水化物を検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
39. 前記選択された単一細胞内の少なくとも１つの核酸を検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
40. 前記選択された単一細胞によって取り込まれた外部物質のレベルを検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
41. 前記イオン化装置を誘導結合プラズマであるように構成することをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
42. 質量分析計を利用して、前記イオン化装置内に噴霧される前記選択された単一細胞から前記無機種または前記有機種を検出することをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
43. 発光分光分析計を利用して、前記イオン化装置内に噴霧される前記選択された単一細胞から前記無機種または前記有機種を検出することをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
44. 原子吸光分析計を利用して、前記イオン化装置内に噴霧される前記選択された単一細胞から前記無機種または前記有機種を検出することをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
45. 前記イオン化装置を、トーチと、誘導コイル、トーチと、放射状のフィンを備える誘導コイル、またはトーチと、少なくとも１つの平板電極として構成することをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
46. 細胞集団における単一細胞内の無機種または有機種を検出する方法であって、
    請求項１〜３０のいずれかの前記噴霧チャンバを提供することと、
    前記細胞集団から前記単一細胞を選択するため、及びイオン化装置を利用して、前記選択された単一細胞内の少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、前記提供された噴霧チャンバを利用するための説明を提供することとを含む、前記方法。
47. 前記選択された単一細胞内の前記少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合質量分析計と共に前記噴霧チャンバを利用するための説明を提供する、請求項４６に記載の方法。
48. 前記選択された単一細胞内の前記少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合発光分光分析計と共に前記噴霧チャンバを利用するための説明を提供する、請求項４６に記載の方法。
49. 前記選択された単一細胞内の前記少なくとも１つの無機種または有機種を検出するために、誘導結合原子吸光分析計と共に前記噴霧チャンバを利用するための説明を提供する、請求項４６に記載の方法。
50. 単一の哺乳類の細胞を選択するために哺乳類の細胞集団を利用するための説明を提供することをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
51. 請求項１〜３０のいずれかの前記噴霧チャンバと、
    前記噴霧チャンバに流体結合された誘導装置と、
    前記誘導装置に流体結合された質量分析器を備える質量分析計。
52. 前記噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーをさらに備える、請求項５１に記載の質量分析計。
53. 前記噴霧チャンバに流体結合された注入器をさらに備える、請求項５２に記載の質量分析計。
54. 前記質量分析器に流体結合された検出器をさらに備える、請求項５２に記載の質量分析計。
55. 前記検出器は、電子増倍管、ファラデーカップ、マルチチャネルプレートまたはシンチレーションプレートを備える、請求項５４に記載の質量分析計。
56. 前記誘導装置は、トーチの一部を収容し、前記収容した部分に無線周波エネルギーを提供して前記トーチの中でプラズマを維持するように構成された開口を備える、請求項５１に記載の質量分析計。
57. 前記誘導装置は、誘導コイルを備える、請求項５６に記載の質量分析計。
58. 前記誘導装置は、少なくとも１つのプレートを備える、請求項５６に記載の質量分析計。
59. 前記誘導装置は、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイルを備える、請求項５６に記載の質量分析計。
60. 単一細胞が前記噴霧チャンバから前記誘導装置内に噴霧される際の単一のイオンバースト事象を測定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項５１に記載の質量分析計。
61. 請求項１〜３０のいずれかの噴霧チャンバと、
    前記噴霧チャンバに流体結合された誘導装置と、
    前記噴霧チャンバから前記イオン化装置内に投入された検体種の光学放射を検出するように構成された検出器とを備える発光分光分析計。
62. 前記噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーをさらに備える、請求項６１に記載の発光分光分析計。
63. 前記噴霧チャンバに流体結合された注入器をさらに備える、請求項６２に記載の発光分光分析計。
64. 前記検出器は、前記トーチ内に投入された前記検体種からの軸方向の光学放射を検出するように構成される、請求項６２に記載の発光分光分析計。
65. 前記検出器は、光電子増倍管を備える、請求項６４に記載の発光分光分析計。
66. 前記誘導装置は、トーチの一部を収容し、前記収容した部分に無線周波エネルギーを提供して前記トーチの中でプラズマを維持するように構成された開口を備える、請求項６１に記載の発光分光分析計。
67. 前記誘導装置は、誘導コイルを備える、請求項６６に記載の発光分光分析計。
68. 前記誘導装置は、少なくとも１つのプレートを備える、請求項６６に記載の発光分光分析計。
69. 前記誘導装置は、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイルを備える、請求項６６に記載の発光分光分析計。
70. 単一細胞が前記噴霧チャンバから前記誘導装置内に噴霧される際の単一のイオンバースト事象を測定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項６１に記載の発光分光分析計。
71. 請求項１〜３０のいずれかの前記噴霧チャンバと、
    前記噴霧チャンバに流体結合された誘導装置と、
    前記誘導装置に光を提供するように構成された光源と、
    前記誘導装置に提供された光の前記噴霧チャンバから前記誘導装置内に投入された検体種による吸収を検出するように構成された検出器とを備える原子吸光分析計。
72. 前記噴霧チャンバに流体結合されたネブライザーをさらに備える、請求項７１に記載の原子吸光分析計。
73. 前記噴霧チャンバに流体結合された注入器をさらに備える、請求項７２に記載の原子吸光分析計。
74. 前記光源は、前記トーチに対して軸方向に光を提供するように構成される、請求項７２に記載の原子吸光分析計。
75. 前記検出器は、光電子増倍管を備える、請求項７４に記載の原子吸光分析計。
76. 前記誘導装置は、トーチの一部を収容し、前記収容した部分に無線周波エネルギーを提供して前記トーチの中でプラズマを維持するするように構成された開口を備える、請求項７１に記載の原子吸光分析計。
77. 前記誘導装置は、誘導コイルを備える、請求項７６に記載の原子吸光分析計。
78. 前記誘導装置は、少なくとも１つのプレートを備える、請求項７６に記載の原子吸光分析計。
79. 前記誘導装置は、少なくとも１つの放射状のフィンを備える誘導コイルを備える、請求項７６に記載の原子吸光分析計。
80. 単一細胞が前記噴霧チャンバから前記誘導装置の中に噴霧される際の単一のイオンバースト事象を測定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項７１に記載の原子吸光分析計。
81. 噴霧チャンバであって、入口端部において液体試料送達装置に流体結合し、出口端部において、エアロゾル化した検体を前記噴霧チャンバに流体結合されたイオン化装置に噴霧するように構成され、前記噴霧チャンバは外側チャンバを備え、前記外側チャンバは、前記外側チャンバ内に接線方向のガス流を提供するために、メイクアップガスを提供するように構成されたメイクアップガス源に流体結合するように各々構成された二重のガス入口ポートを備え、前記二重ガス入口ポートは、前記外側チャンバ内に前記接線方向のガス流を提供するのを助けるために異なる長手方向の面内に位置決めされる、前記噴霧チャンバ。
82. 前記外側チャンバは、前記層流を促進するために前記入口端部に丸められた縁部を備える、請求項８１に記載の噴霧チャンバ。
83. 前記外側チャンバは、排水ポートをさらに備える、請求項８１に記載の噴霧チャンバ。
84. 前記二重のガス入口は、前記外側チャンバの前記入口端部に隣接して位置決めされる、請求項８１に記載の噴霧チャンバ。
85. 前記二重のガス入口は、前記外側チャンバの前記出口端部に隣接して位置決めされる、請求項８１に記載の噴霧チャンバ。
86. 前記外側チャンバの外径は、長手方向にほぼ一定である、請求項８１に記載の噴霧チャンバ。
87. 前記外側チャンバの中に位置決めされた内側の管をさらに備え、前記内側の管は、前記液体試料の液滴が前記内側の管の表面に沈着するのを阻止するために前記メイクアップガスを受容するように各々構成された複数のマイクロチャネルを備え、前記内側の管は、前記外側チャンバの内側面上での液滴の形成を阻止するために、前記外側チャンバ内に層流を提供するように位置決めされる、請求項８１に記載の噴霧チャンバ。