KR101934663B1 - 급속 증발 이온화 질량 분광분석 (“reims”) 디바이스에 커플링된 이온 분석기용 유입구 기기장치 - Google Patents

급속 증발 이온화 질량 분광분석 (“reims”) 디바이스에 커플링된 이온 분석기용 유입구 기기장치 Download PDF

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Abstract

표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기(5)를 생성하기 위한 제1 디바이스(1), 에어로졸, 연기 또는 증기(5)가 이를 통해 통과하는 유입구를 갖는, 이온 분석기 또는 질량 분광계로의 유입구 도관, 및 상기 유입구를 향해 에어로졸, 연기 또는 증기(5)가 향하도록 배열되고 구성된 벤투리 펌프 배열를 포함하는 장치가 개시된다.

Description

급속 증발 이온화 질량 분광분석 (“REIMS”) 디바이스에 커플링된 이온 분석기용 유입구 기기장치
관련 출원들에 대한 교차참조
본원은 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503876.3, 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503864.9, 2015년 10월 16일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1518369.2, 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503877.1, 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503867.2, 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503863.1, 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503878.9, 2015년 3월 6일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1503879.7 및 2015년 9월 9일에 출원된 영국 특허 출원 번호 1516003.9로부터의 우선권과 이들의 이점을 주장하고, 이들 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 편입된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로, 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 분광분석에 관한 것으로, 특히, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")를 포함하는 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 분광분석을 수행하기 위한 장치, 질량 분광계, 이온 이동도 분광계, 급속 증발 이온화 질량 분광분석의 방법, 질량 분광분석의 방법, 이온 이동도 분광분석의 방법 및 전기외과수술의 방법 및 전기외과적 장치에 관한 것이다.
주위 이온화 이온 공급원에 의하여 생성된 분석물 이온이 그런 다음: (i) 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간 질량 분석기에 의한 질량 분석; (ii) 이온 이동도 분석 (IMS) 및/또는 차별적인 이온 이동도 분석 (DMA) 및/또는 필드 비대칭 이온 이동도 분광분석 (FAIMS) 분석; 및/또는 (iii) 먼저 이온 이동도 분석 (IMS) 및/또는 차별적인 이온 이동도 분석 (DMA) 및/또는 필드 비대칭 이온 이동도 분광분석 (FAIMS) 분석 그 다음 두 번째로 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간 질량 분석기에 의한 질량 분석 (또는 그 반대)의 조합의 대상이 되는 다양한 구현예가 고려된다. 다양한 구현예는 또한 이온 이동도 분광계 및/또는 질량 분석기 및 이온 이동도 분광계의 방법 및/또는 질량 분석의 방법에 관한 것이다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")은 조직의 식별을 포함하여 많은 상이한 유형의 샘플의 분석에 유용한 상대적으로 신규한 기술이다.
박테리아 및 진균류에 대한 일반적인 식별 시스템으로 급속 증발 이온화 질량 분광분석을 사용하는 것이 적합한 지에 대한 조사를 개시하는 문헌 [N. Stritt물질 et al ., Anal. Chem. 2014, 86, 6555-6562]이 참조된다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석에 의해 박테리아 콜로니를 분석하기 위한 공지된 접근법은 양극성 전기외과적 겸자 및 전기외과적 RF 생성기를 사용하는 것을 포함한다. 박테리아 콜로니는 양극성 전기외과적 겸자를 사용하여 한천 층의 표면으로부터 긁어 내어 지고 그리고 전기외과적 RF 생성기로부터의 RF 전압의 짧은 격발이 양극성 전기외과적 겸자 사이에 적용된다. 예를 들면, 470 kHz 정현파의 주파수에서 양극성 방식에서 60 W의 전력을 인가하는 것이 공지되어 있다. 전기외과적 겸자에 적용되는 RF 전압은 이의 0이 아닌 임피던스로 인해 분석되는 박테리아 콜로니의 특정한 부분을 빠르게 가열한 결과를 갖는다. 미생물 덩어리의 급속 가열은 에어로졸이 생성되는 것을 초래한다. 에어로졸은 질량 분광분광계로 직접적으로 이동되고 그리고 에어로졸 샘플은 그런 다음 질량 분광계에 의해 분석될 수 있다. 상이한 샘플을 식별하고 식별하기 위해 다변량 통계적인 분석을 이용하는 것이 공지되어 있다.
주위 이온화 이온 공급원을 사용하여 표적 또는 조직을 분석하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이 요망된다.
일 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성시키는 제1 디바이스;
이온 분석기 또는 질량 분광계에 대한 유입구 도관, 상기 유입구 도관은 에어로졸, 연기 또는 증기가 통과하는 유입구를 가짐; 및
에어로졸, 연기 또는 증기를 상기 유입구 쪽으로 향하게 하도록 배열되고 구성된 벤투리 펌프 배열.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
문헌 [N. Strittmatter et al., Anal. Chem. 2014, 86, 6555-6562]에 개시된 배열은 유입구 도관의 유입구 쪽으로 에어로졸, 연기 또는 증기를 향하게 하는 벤투리 펌프 배열을 제공하는 것을 교시하거나 또는 시사하지 않는다. 벤투리 펌프 배열의 제공은 에어로졸, 연기 또는 증기의 개선된 흡인을 초래하고 그리고 분석물 이온의 개선된 신호 강도를 초래한다.
벤투리 펌프 배열은 유입구를 통한 에어로졸, 연기 또는 증기 통과 전에 편향 디바이스 또는 표면 상에 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성될 수 있다.
편향 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 중공 부재를 포함할 수 있고, 여기서 상기 제1 측면은 고형일 수 있고 그리고 제2 측면은 에어로졸, 연기 또는 증기가 이를 통해 통과하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 개구를 포함할 수 있고; 그리고 벤투리 펌프 배열은 편향 디바이스의 제1 표면 상으로 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성될 수 있다.
제1 측면은 제2 측면 및/또는 하나 이상의 개구로부터 멀어지면서 다가오는 물질을 편향시키도록 배열되고 구성될 수 있다. 사용시, 비교적 큰 입자의 다가오는 물질 (예를 들면, 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유된 것)은 유입구 도관으로부터 떨어져 편향될 수 있다. 비교적 작은 입자의 물질 (예를 들어, 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유된 것)은 편향될 수 있지만, 예를 들면 하나 이상의 개구에 인접한 영역과 이온 분석기 또는 질량 분광계 사이의 압력 차이로 인해 유입구 도관으로 여전히 유입될 수 있다.
개구는 중공 부재 내의 공동 또는 통로와 유체 연통될 수 있고 그리고 유입구는 공동 또는 통로와 유체 연통될 수 있다.
장치는 에어로졸, 연기 또는 증기가 유입구를 통해 통과하기 전 매트릭스를 에어로졸, 연기 또는 증기로 도입하고 혼합하기 위한 매트릭스 도관을 추가로 포함할 수 있다.
매트릭스는 극성 분자, 물, 1종 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함할 수 있다. 매트릭스는 암괴 또는 보정 화합물을 포함할 수 있다.
매트릭스 도관은 공동 또는 통로와 유체 연통할 수 있다.
중공 부재는 축상 통로 및 방사상 통로를 포함할 수 있고, 여기서 상기 방사상 통로는 제2 측면으로 연장되고 그리고 상기 축상 통로는 중공 부재의 길이를 따라 세로로 연장된다. 방사상 통로는 상기 하나 이상의 개구 중 하나를 형성하는 유출구를 가질 수 있다.
중공 부재는 실질적으로 원통형 외면 (예를 들면, 하나 이상의 개구를 제외하고 외면은 실린더를 형성함)을 포함할 수 있고 그리고 축상 통로는 실린더의 제1 축상 말단으로부터 실린더의 제2 축상 말단으로 연장할 수 있다. 유입구 도관은 실린더의 제1 말단 안으로 삽입될 수 있고 매트릭스 도관은 실린더의 제2 말단 안으로 삽입될 수 있다.
유입구 도관 및/또는 매트릭스 도관 및/또는 축상 통로는 서로에 대해 동축일 수 있다.
유입구 도관의 유입구 및 매트릭스 도관의 유출구는 공동 또는 통로 내에 그리고 서로 대향하여 위치될 수 있고 유출구는 유입구 도관의 유입구로부터 거리 x로 이격될 수 있고, 여기서 x는 약 0 mm, 약 0.5 mm, 약 1 mm, 약 1.5 mm, 약 2 mm, 약 2.5 mm, 약 3 mm, 약 3.5 mm, 약 4 mm, 약 4.5 mm 또는 약 5 mm이거나, 초과 또는 미만일 수 있고, 그리고 임의로 약 3 mm 내지 4 mm일 수 있다.
방사상 통로는 접합부에서 축상 방향 통로를 만날 수 있고, 그리고 사용시 에어로졸, 연기 또는 증기는 유입구 도관의 유입구 안으로 통과하기 전에 방사상 통로를 통해 그리고 축상 통로 안으로 통과할 수 있다.
매트릭스 도관이 제공되면, 그러면 일부 지점에서 에어로졸, 연기 또는 증기가 매트릭스 도관에서 나오는 매트릭스와 혼합할 것이다. 이것은 축상 통로 내의 매트릭스 도관의 위치에 따라 좌우된다. 매트릭스 도관은 유출구 말단을 포함할 수 있다. 이 유출구 말단이 접합점 앞의 축상 통로 내에 위치되면, 그러면 매트릭스 도관에서 나오는 매트릭스와 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 접합부에서 초기에 혼합할 것이다.
만일 유출구 말단이 축상 통로 내에 그리고 접합부 뒤에 위치되면, 그러면 에어로졸, 연기 또는 증기는 매트릭스 도관 주변으로 (예를 들면, 동축으로) 이동하고 그리고 접합부 뒤에 매트릭스 도관으로부터 나오는 매트릭스와 혼합하도록 배열되고 구성될 수 있다.
매트릭스 도관은 이온 분석기 또는 질량 분광계의 유입구 도관 안으로 삽입될 수 있다. 예를 들면, 매트릭스 도관의 외부 직경은 유입구 도관의 내부 직경 미만일 수 있다. 이 경우에 에어로졸, 연기 또는 증기는 축상 통로 내의 매트릭스 도관 주변으로 (예를 들면, 동축으로) 뿐만 아니라 유입구 도관 내로 이동할 것이고 그리고 그 다음 유입구 도관 내에서 에어로졸, 연기 또는 증기와 혼합한다.
매트릭스 도관 및/또는 유입구 도관 및/또는 축상 통로는 (i) 약 0.01 내지 0.02 mm; (ii) 약 0.02-0.03 mm; (iii) 약 0.03-0.04 mm; (iv) 약 0.04-0.05 mm; (v) 약 0.05-0.06 mm; (vi) 약 0.06-0.07 mm; (vii) 약 0.07-0.08 mm; (viii) 약 0.08-0.09 mm; (ix) 약 0.1-0.2 mm; (x) 약 0.2-0.3 mm; (xi) 약 0.3-0.4 mm; (xii) 약 0.5-0.6 mm; (xiii) 약 0.6-0.7 mm; (xiv) 약 0.7-0.8 mm; (xv) 약 0.8-0.9 mm; (xvi) 약 0.9-1 mm; (xvii) 약 1-2 mm; (xviii) 약 2-3 mm; (xix) 약 3-4 mm; (xx) 약 4-5 mm 또는 (xxi) > 5 mm의 내부 및/또는 외부 직경을 가질 수 있다.
매트릭스 도관 및/또는 유입구 도관 및/또는 공동 또는 통로는 서로 실질적으로 동축으로 정렬될 수 있다.
벤투리 펌프 배열는 에어로졸, 연기 또는 증기가 이를 통해 통과하는 유출구를 갖는 연신된 부분을 포함할 수 있고, 그리고 상기 연신된 부분은 공동 또는 통로 및/또는 유입구 도관 및/또는 매트릭스 도관의 세로축에 수직, 또는 실질적으로 수직일 수 있는 세로축을 가질 수 있다.
제1 디바이스는 주위 이온 공급원을 포함할 수 있다.
표적은 비처리되거나(native) 비변형된 표적 물질을 포함할 수 있다.
비처리되거나 비변형된 표적 물질은 매트릭스 또는 시약의 첨가에 의해 비변형될 수 있다.
제1 디바이스는 사전 준비를 필요로 하는 표적 없이 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성시키도록 배열되고 구성될 수 있다.
제1 디바이스는 하기로 구성된 군으로부터 선택된 이온 공급원을 포함할 수 있다: (i) 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 이온 공급원; (ii) 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 이온 공급원; (iii) 레이저 탈착 이온화 ("LDI") 이온 공급원; (iv) 열 탈착 이온 공급원; (v) 레이저 다이오드 열 탈착 ("LDTD") 이온 공급원; (vi) 탈착 전기-흐름 초점조정 ("DEFFI") 이온 공급원; (vii) 유전체 장벽 방전 ("DBD") 플라즈마 이온 공급원; (viii) 대기 고형물 아날라이스메이 비 프로브 ("ASAP") 이온 공급원; (ix) 초음파 조력된 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이한 주위 초음파-분무 이온화 ("EASI") 이온 공급원; (xi) 탈착 대기압 광이온화 ("DAPPI") 이온 공급원; (xii) 페이퍼스프레이 ("PS") 이온 공급원; (xiii) 젯트 탈착 이온화 ("JeDI") 이온 공급원; (xiv) 터치 스프레이 ("TS") 이온 공급원; (xv) 나노-DESI 이온 공급원; (xvi) 레이저 제거 전기분무 ("LAESI") 이온 공급원; (xvii) 실시간으로 직접적인 분석 ("DART") 이온 공급원; (xviii) 프로브 전기분무 이온화 ("PESI") 이온 공급원; (xix) 고형-프로브 조력된 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 이온 공급원; (xxi) 초점이 맞은 또는 초점이 맞지 않은 초음파 제거 이온 공급원; (xxii) 마이크로웨이브 공명 이온 공급원; 및 (xxiii) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스.
제1 디바이스는 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 양극성 디바이스 또는 단극성 디바이스를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 디바이스를 포함할 수 있다.
장치는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 하나 이상의 전극에 AC 또는 RF 전압을 적용하도록 배열되고 구성된 전압 공급원을 추가로 포함할 수 있다.
전압 공급원은 하나 이상의 전극에 AC 또는 RF 전압의 하나 이상의 펄스를 적용하도록 배열되고 구성될 수 있다.
하나 이상의 전극에 AC 또는 RF 전압을 적용하는 단계는 열이 표적 안으로 소산되도록 야기할 수 있다.
제1 디바이스는 레이저 공급원 및 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 레이저 공급원으로부터의 레이저광으로 표적을 조사하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다.
제1 디바이스는 주울 가열 또는 투열요법에 의해 표적으로부터 표적 물질의 직접적인 증발 또는 증기요법에 의해 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸을 생성하도록 배열되고 구성될 수 있다.
제1 디바이스는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 표적 안으로 초음파 에너지가 향하도록 배열되고 구성된 변환기를 포함할 수 있다.
에어로졸은 세포성 물질을 임의로 포함하는 비하전된 수성 액적을 포함할 수 있다.
제1 디바이스에 의해 생성되고 에어로졸을 형성하는 덩어리 또는 물질의 적어도 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%는 액적의 형태일 수 있다.
제1 디바이스는 에어로졸의 사우터 평균 직경 ("SMD", d32)이 (i) < 5 μm; (ii) 5-10 μm; (iii) 10-15 μm; (iv) 15-20 μm; (v) 20-25 μm; 또는 (vi) > 25 μm 범위 내로 될 수 있는 에어로졸을 생성하도록 배열되고 구성될 수 있다.
에어로졸은: (i) < 2000; (ii) 2000-2500; (iii) 2500-3000; (iv)(300)0-3500; (v) 3500-4000; 또는 (vi) > 4000 범위인 레이놀즈 수(Re)로 유동 영역을 횡단할 수 있다.
실질적으로 에어로졸을 생성하는 지점에서, 에어로졸은: (i) < 50; (ii) 50-100; (iii) 100-150; (iv) 150-200; (v) 200-250;(vi) 250-300; (vii)(300)-350; (viii) 350-400; (ix) 400-450; (x) 450-500; (xi) 500-550; (xii) 550-600; (xiii) 600-650; (xiv) 650-700; (xv) 700-750; (xvi) 750-800; (xvii) 800-850; (xviii) 850-900; (xix) 900-950; (xx) 950-1000; 및 (xxi) > 1000으로 구성된 군으로부터 선택된 웨버 수 (We)를 갖는 액적을 포함할 수 있다.
실질적으로 에어로졸을 생성하는 지점에서, 에어로졸은: (i) 1-5; (ii) 5-10; (iii) 10-15; (iv) 15-20; (v) 20-25; (vi) 25-30; (vii) 30-35; (viii) 35-40; (ix) 40-45; (x) 45-50; 및 (xi) > 50의 범위인 스토크스 수 (Sk)를 갖는 액적을 포함할 수 있다.
실질적으로 에어로졸을 생성하는 지점에서, 에어로졸은: (i) < 20 m/s; (ii) 20-30 m/s; (iii) 30-40 m/s; (iv) 40-50 m/s; (v) 50-60 m/s; (vi) 60-70 m/s; (vii) 70-80 m/s; (viii) 80-90 m/s; (ix) 90-100 m/s; (x) 100-110 m/s; (xi) 110-120 m/s; (xii) 120-130 m/s; (xiii) 130-140 m/s; (xiv) 140-150 m/s; 및 (xv) > 150 m/s로 구성된 군으로부터 선택된 평균 축 속도를 갖는 액적을 포함할 수 있다.
표적은 유기 화합물을 함유하는 샘플을 포함할 수 있다. 표적은 유기 합성 또는 세미-합성 화합물을 포함할 수 있고 및/또는 하나 이상의 폴리머, 예를 들면 플라스틱 또는 고무를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 샘플 또는 샘플 부분에 대한 참조는 유기 화합물을 함유하는 샘플, 또는 유기 합성 또는 세미-합성 화합물을 포함하는 샘플을 지칭할 수 있고 및/또는 하나 이상의 폴리머, 예를 들면 플라스틱 또는 고무를 포함할 수 있다.
표적은 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 생물학적 조직에 대한 참조는 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 지칭할 수 있다.
생물학적 조직은 인간 조직 또는 비-인간 동물 조직을 포함할 수 있다.
생물학적 조직은 생체내 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 포함할 수 있다.
생물학적 조직은 생체외 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 포함할 수 있다.
생물학적 조직은 시험관내 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 포함할 수 있다.
생물학적 조직은 하기를 포함한다: (i) 부신 조직, 충수 조직, 방광 조직, 골, 창자 조직, 뇌 조직, 유방 조직, 기관지, 관상 조직, 귀 조직, 식도 조직, 눈 조직, 담낭 조직, 생식기 조직, 심장 조직, 시상하부 조직, 신장 조직, 대장 조직, 장 조직, 후두 조직, 간 조직, 폐 조직, 림프절, 입 조직, 코 조직, 췌장 조직, 부갑상선 조직, 뇌하수체샘 조직, 전립선 조직, 직장 조직, 타액샘 조직, 골격 근육 조직, 피부 조직, 소장 조직, 척수, 비장 조직, 위 조직, 흉선 조직, 기관 조직, 갑상선 조직, 요관 조직, 요도 조직, 연조직 및 결합 조직, 복막 조직, 혈관 조직 및/또는 지방 조직; (ii) 등급 I, 등급 II, 등급 III 또는 등급 IV 암성 조직; (iii) 전이성 암 조직; (iv) 혼합된 등급 암성 조직; (v) 하위-등급 암성 조직; (vi) 건강한 또는 정상 조직; 또는 (vii) 암성 또는 비정상 조직.
제1 디바이스는 현장검사 ("POC"), 진단 또는 수술 도구를 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 분석물 이온을 생성하기 위해 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부를 이온화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
장치는 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부가 이온 분석기 또는 분광계의 진공 챔버 안으로 향하도록 배열되고 구성된 유입구 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계의 진공 챔버 또는 그 내에 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부를 이온화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
장치는 에어로졸, 연기 또는 증기가 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 충돌 표면에 의해 충격이 야기될 수 있도록 배열되고 구성된 진공 챔버 또는 그 내에 위치한 충돌 표면을 추가로 포함할 수 있다.
장치는 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 데이터를 얻기 위해 분석물 이온을 질량 분석 또는 이온 이동도 분석을 하도록 배열되고 구성된 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기를 추가로 포함할 수 있다.
장치는 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 데이터를 얻기 위해 에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 에어로졸, 연기 또는 증기 또는 이온을 질량 분석 또는 이온 이동도 분석을 하도록 배열되고 구성된 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기를 추가로 포함할 수 있다.
장치는: (i) 건강한 조직과 이환 조직 사이의 구분을 위해; (ii) 잠재적으로 암성과 비-암성 조직 사이의 구분을 위해; (iii) 암성 조직의 상이한 유형 또는 등급 사이의 구분을 위해; (iv) 표적 물질의 상이한 유형 또는 부류 사이의 구분을 위해; (v) 하나 이상의 요망된 또는 요망되지 않는 물질이 표적에 존재할 수 있는지 없는지 여부를 결정하기 위해; (vi) 표적의 동일성 또는 진위를 식별하기 위해; (vii) 하나 이상의 불순물, 불법 물질 또는 요망되지 않는 물질이 표적에 존재할 수 있는지 없는지 여부를 결정하기 위해; (viii) 인간 또는 동물 환자가 부정적인 결과로 고통을 받는 증가된 위험에 있을 수 있는지 여부를 결정하기 위해; (ix) 진단 또는 예측을 하기 위해 또는 이를 돕기 위해; 그리고 (x) 외과의사, 간호사, 위생병 또는 로보트에게 의료적, 외과적 또는 진단적 결과를 알리기 위한 것 중 어느 하나를 위해 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하도록 배열되고 구성된 제어 수단을 추가로 포함할 수 있다.
장치는 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 데이터의 감시된 다변량 통계적인 분석을 수행함에 의해 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하도록 배열되고 구성된 처리 장치를 추가로 포함할 수 있다.
또한: (i) 다변량 통계적인 분석은 주요한 성분 분석 ("PCA")을 포함할 수 있다; (ii) 다변량 통계적인 분석은 선형 판별 분석 ("LDA")을 포함할 수 있다; (iii) 다변량 통계적인 분석은 신경 네트워크에 의해 수행될 수 있다; (iv) 다변량 통계적인 분석은 지지 벡터 기계에 의해 수행될 수 있다; 또는 (v) 다변량 통계적인 분석은 아공간 판별 분석을 포함할 수 있다.
처리 장치는 에어로졸, 연기 또는 증기의 프로파일 또는 에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 이온의 프로파일을 분석함에 의해 질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하도록 배열되고 구성될 수 있다.
프로파일은 하기로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다: (i) 지질체 프로파일; (ii) 지방산 프로파일; (iii) 인지질 프로파일; (iv) 포스파티드산 (PA) 프로파일; (v) 포스파티딜에탄올아민 (PE) 프로파일; (vi) 포스파티딜글리세롤 (PG) 프로파일; (vii) 포스파티딜세린 (PS) 프로파일; (viii) 포스파티딜이노시톨 (PI) 프로파일; 또는 (ix) 트리글리세라이드 (TG) 프로파일.
일 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스;
상기 매트릭스와 상기 에어로졸, 연기 또는 증기의 입자의 혼합물을 만들기 위해 상기 매트릭스 또는 용매와 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 혼합하도록 배열되고 구성된 디바이스, 여기서 상기 디바이스 하기를 포함한다:
상기 제1 디바이스로부터 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 수용하도록 배열되고 구성된 제1 도관;
매트릭스 도관 또는 튜브를 수용하도록 배열되고 구성된 제2 도관, 여기서 상기 매트릭스 도관은 상기 디바이스에 매트릭스 또는 용매의 공급원으로부터 매트릭스 또는 용매를 제공하도록 배열되고 구성됨; 및
이온 분석기 또는 질량 분광계로 상기 매트릭스 또는 용매와 상기 에어로졸, 연기 또는 증기의 혼합물을 이동시키기 위한 유입구 튜브를 수용하도록 배열되고 구성된 제3 도관.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
장치는 상기 매트릭스 도관 및/또는 상기 유입구 튜브를 포함할 수 있다. 제1 도관, 제2 도관 및 제3 도관은 서와 유체 연통할 수 있다.
디바이스는 중공 부재를 포함할 수 있거나 형성할 수 있고, 그리고 상기 중공 부재는 상기 제1 도관, 상기 제2 도관 및 상기 제3 도관을 형성하는 하나 이상의 내부 공동 또는 통로를 갖는 단일-피스의 물질을 포함할 수 있다.
제1 도관은 상기 제2 도관 및/또는 상기 제3 도관에 직교로 배열될 수 있다. 제1 도관은 접합부에서 제2 도관 및/또는 제3 도관을 만날 수 있다. 사용시, 샘플은 상기 유입구 튜브 안으로 통과 (또는 인출)되기 전에, 상기 접합부를 통해 제1 도관에서 제3 도관으로 통과할 수 있다.
일부 지점에서 에어로졸, 연기 또는 증기는 매트릭스 도관으로부터 나오는 매트릭스와 혼합될 것이다. 이것은 디바이스 내의 매트릭스 도관의 위치에 좌우된다. 매트릭스 도관은 유출구 말단을 포함할 수 있다. 만일 이 유출구 말단이 디바이스 내 및 접합부 전에 위치한다면 (즉, 제2 도관 내 및 제1 도관이 제2 도관을 만나기 전), 그러면 매트릭스 도관으로부터 나오는 매트릭스와 에어로졸, 연기 또는 증기는 상기 접합부에서 처음으로 혼합할 것이다.
만일 유출구 말단이 디바이스 내 및 접합부 뒤에 위치한다면 (즉, 제3 도관 내 및 제1 도관이 제3 도관을 만난 후), 그러면 에어로졸, 연기 또는 증기는 매트릭스 도관 주변으로 (예를 들면, 동축으로) 이동하도록 배열되고 구성될 수 있고 접합부 후에 매트릭스 도관으로부터 나오는 매트릭스와 혼합할 수 있다.
매트릭스 도관은 유입구 튜브 안으로 삽입될 수 있다. 예를 들면, 매트릭스 도관의 외부 직경은 유입구 튜브의 내부 직경 미만일 수 있다. 이 경우에 에어로졸, 연기 또는 증기는 제3 도관 내 뿐만 아니라 유입구 튜브 내에서 매트릭스 도관 주변으로 (예를 들면, 동축으로 및/또는 매트릭스 도관의 외면과 제3 도관 및/또는 접합부의 표면 사이 갭을 통해) 이동할 것이고, 그리고 그 다음 유입구 튜브 내에서 에어로졸, 연기 또는 증기와 혼합할 것이다.
매트릭스 도관 및/또는 유입구 튜브 및/또는 제1 도관 및/또는 제2 도관 및/또는 제3 도관은 (i) 약 0.01 내지 0.02 mm; (ii) 약 0.02-0.03 mm; (iii) 약 0.03-0.04 mm; (iv) 약 0.04-0.05 mm; (v) 약 0.05-0.06 mm; (vi) 약 0.06-0.07 mm; (vii) 약 0.07-0.08 mm; (viii) 약 0.08-0.09 mm; (ix) 약 0.1-0.2 mm; (x) 약 0.2-0.3 mm; (xi) 약 0.3-0.4 mm; (xii) 약 0.5-0.6 mm; (xiii) 약 0.6-0.7 mm; (xiv) 약 0.7-0.8 mm; (xv) 약 0.8-0.9 mm; (xvi) 약 0.9-1 mm; (xvii) 약 1-2 mm; (xviii) 약 2-3 mm; (xix) 약 3-4 mm; (xx) 약 4-5 mm 또는 (xxi) > 5 mm의 내부 및/또는 외부 직경을 가질 수 있다.
제3 도관은 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 챔버와 유체 연통할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 고유한 진공에 의해, 사용시, 상기 제1 도관 안으로 이끌릴 수 있다. 매트릭스 또는 용매는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 고유한 진공에 의해, 사용시, 상기 제2 도관 안으로 이끌릴 수 있다.
제1 도관은 접합부 또는 접합부에서 제2 도관 및 제3 도관을 만날 수 있고, 그리고 매트릭스 도관의 유출구 말단은, 사용시, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 매트릭스 도관 주변으로 (예를 들면, 매트릭스 도관의 외면과 제3 도관 및/또는 접합부의 표면 사이 갭을 통해) 이동할 수 있고, 그리고 상기 접합부를 지나 그리고 매트릭스 도관의 상기 유출구 말단에서 매트릭스 도관으로부터 나오는 매트릭스와 혼합될 수 있도록, 제3 도관 내 및 접합부 후에 위치될 수 있다.
매트릭스 도관은 매트릭스 튜브 또는 매트릭스 도입 튜브일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스;
이온 분석기 또는 질량 분광계에 대한 유입구 도관;
유입구 도관에 에어로졸, 연기 또는 증기를 향하도록 배열되고 구성될 수 있는 에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관; 및
유입구 도관에 매트릭스 (또는 용매)를 향하도록 배열되고 구성될 수 있는 매트릭스 도입 도관.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관은 매트릭스 도입 도관과 실질적으로 동축으로 정렬될 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관은 매트릭스 도입 도관 내에 또는 주위에 동심성으로 위치될 수 있다. 매트릭스 도입 도관은 에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관 주변으로 동심성으로 위치될 수 있다.
매트릭스 도입 도관과 에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관의 조합은 에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 이끌고 아주 작은 분자상태로 분무하도록 구성된 벤투리 펌프를 형성할 수 있다.
장치는 1 ml/min, 1.5 ml/min, 2 ml/min, 2.5 ml/min 또는 3 ml/min보다 더 큰 유속으로 에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관을 지나 또는 주변으로 매트릭스를 펌핑하도록 배열되고 구성된 펌프를 추가로 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관 및/또는 매트릭스 도입 도관은 에어로졸, 연기 또는 증기 및/또는 매트릭스가 유입구 도관을 지나 직교로 향하도록 배열되고 구성될 수 있다. 에어로졸, 연기 또는 증기는, 사용시, 이온 분석기 또는 질량 분광계의 고유한 진공에 의해 상기 유입구 도관 안으로 이끌릴 수 있다. 매트릭스 또는 용매는, 사용시, 이온 분석기 또는 질량 분광계의 고유한 진공에 의해 상기 유입구 도관 안으로 이끌릴 수 있다.
매트릭스 도입 도관 및/또는 유입구 도관 및/또는 제1 도관 및/또는 에어로졸, 연기 또는 증기 도입 도관은 (i) 약 0.01 내지 0.02 mm; (ii) 약 0.02-0.03 mm; (iii) 약 0.03-0.04 mm; (iv) 약 0.04-0.05 mm; (v) 약 0.05-0.06 mm; (vi) 약 0.06-0.07 mm; (vii) 약 0.07-0.08 mm; (viii) 약 0.08-0.09 mm; (ix) 약 0.1-0.2 mm; (x) 약 0.2-0.3 mm; (xi) 약 0.3-0.4 mm; (xii) 약 0.5-0.6 mm; (xiii) 약 0.6-0.7 mm; (xiv) 약 0.7-0.8 mm; (xv) 약 0.8-0.9 mm; (xvi) 약 0.9-1 mm; (xvii) 약 1-2 mm; (xviii) 약 2-3 mm; (xix) 약 3-4 mm; (xx) 약 4-5 mm 또는 (xxi) > 5 mm의 내부 및/또는 외부 직경을 가질 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스;
접합부를 향해 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성된 벤투리 펌프 배열;
접합부에 위치되고 그리고 에어로졸, 연기 또는 증기를 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동하도록 배열되고 구성된 유입구를 갖는 유입구 도관;
접합부 또는 상기 유입구 도관 안으로 매트릭스 또는 용매를 도입하도록 배열되고 구성된 매트릭스 도입 도관.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
사용시, 에어로졸, 연기 또는 증기의 입자는 접합부에서 또는 유입구 도관 내에서 매트릭스 또는 용매와 혼합할 수 있다.
벤투리 펌프 배열은 접합부를 향해 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성된 샘플 이송부를 포함할 수 있다.
샘플 이송부는 연신될 수 있고, 세로축을 가질 수 있고, 그리고 사용시, 에어로졸, 연기 또는 증기가 세로축을 따라 향하게 되도록 배열되고 구성될 수 있다.
유입구 도관은 샘플 이송부에 대해 직교로 위치되거나 배치될 수 있다.
매트릭스 도입 도관은 샘플 이송부에 대해 직교로 위치되거나 배치될 수 있다.
매트릭스 도입 도관은 제1 세로축을 가질 수 있고, 입구 도관은 제2 세로축을 가질 수 있고, 제1 세로축은 제2 세로축과 평행 할 수있다.
매트릭스 도입 도관은 매트릭스가 사용시 통과하는 유출구를 가질 수 있고, 유입구 도관의 유입구에 대한 유출구의 위치는 조절 가능할 수 있다.
매트릭스 도입 도관의 유출구와 유입구 도관의 유입구 사이의 거리는 0-10 mm, 2-8 mm, 2-6 mm 또는 2-4 mm일 수 있다.
유출구는, 에어로졸, 연기 또는 증기가 매트릭스 도입 도관 주변으로 (예를 들면, 동축으로 및/또는 매트릭스 도입 도관의 외면과 유입구 도관의 내면 사이 갭을 통해) 이동하고 그리고 유입구 도관 내에서 매트릭스 도관으로부터 나오는 매트릭스와 혼합하도록 배열되고 구성될 수 있도록, 유입구 도관 내에 배치될 수 있다.
매트릭스 도입 도관 및/또는 유입구 도관 및/또는 샘플 이송부는 (i) 약 0.01 내지 0.02 mm; (ii) 약 0.02-0.03 mm; (iii) 약 0.03-0.04 mm; (iv) 약 0.04-0.05 mm; (v) 약 0.05-0.06 mm; (vi) 약 0.06-0.07 mm; (vii) 약 0.07-0.08 mm; (viii) 약 0.08-0.09 mm; (ix) 약 0.1-0.2 mm; (x) 약 0.2-0.3 mm; (xi) 약 0.3-0.4 mm; (xii) 약 0.5-0.6 mm; (xiii) 약 0.6-0.7 mm; (xiv) 약 0.7-0.8 mm; (xv) 약 0.8-0.9 mm; (xvi) 약 0.9-1 mm; (xvii) 약 1-2 mm; (xviii) 약 2-3 mm; (xix) 약 3-4 mm; (xx) 약 4-5 mm 또는 (xxi) > 5 mm의 내부 및/또는 외부 직경을 가질 수 있다.
사용시, 에어로졸, 연기 또는 증기의 입자는 에어로졸, 연기 또는 증기의 입자 및 매트릭스의 입자 모두의 분자 구성분을 포함하는 분자를 형성하기 위해 유입구 도관 내에서 매트릭스의 입자와 상호 혼합할 수 있다.
장치는 충돌 표면을 추가로 포함할 수 있고, 여기서, 사용시, 에어로졸, 연기 또는 증기의 입자 및 매트릭스의 입자 모두의 분자 구성분을 포함하는 분자는 분석물 이온을 형성하도록 충돌 표면 상에서 가속화될 수 있거나 또는 달리는 향하게될 수 있다.
장치는 충돌 표면을 가열하도록 배열되고 구성된 가열기 또는 가열 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
충돌 표면은 진공 챔버 내에 위치될 수 있다.
진공 챔버는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 일부를 형성할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
사용시 표적을 향하여 전기적으로 하전된 액적 스트림을 방출하도록 배열되고 구성된 제1 디바이스;
표적으로부터 생성된 이온을 이온 분석기 또는 질량 분광계로 전달하도록 배열되고 구성된 이송 모세관; 및
(i) 제1 디바이스의 모세관; (ii) 제1 디바이스로부터 방출된 전기적으로 하전된 액적 스트림; (iii) 표적; 또는 (iv) 이송 모세관 중 어느 하나를 가열하도록 배열되고 구성된 가열 디바이스.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
제1 디바이스는 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 디바이스를 포함할 수 있다.
가열 디바이스는 가열기를 포함할 수 있다.
가열기는 와이어 가열기를 포함할 수 있다.
가열 디바이스는 제1 디바이스의 모세관, 제1 디바이스로부터 방출된 전기적으로 하전된 액적 스트림, 표적 또는 이송 모세관을 주위 온도 초과의 온도로 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하기 위해 배열되고 구성될 수 있다.
가열 디바이스는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 대한 유입구에 인접하여 위치될 수 있다.
유입구는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 단계의 입구를 형성할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 하기를 포함하는, 이온 분석기 또는 질량 분광계 안으로 이온을 도입하는 방법이 제공된다:
탈착 전기분무 이온화 ("DESI")에 의해 이온을 생성하는 단계; 및
가열된 모세관을 통해 질량 분광계 또는 분석기 안으로 이온을 이동시키는 단계.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
방법은 모세관을 주위 온도 초과의 온도로 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
이온을 생산하는 단계는 생물학적 샘플로부터 이온을 탈착하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 샘플은 지질을 포함할 수 있다. 샘플은 탄수화물, 효소, 호르몬, 지방산, 신경전달물질, 핵산, 단백질, 펩타이드, 아미노산, 렉틴, 비타민, 지방 및 오일을 포함할 수 있거나 또는 추가로 포함할 수 있다.
샘플은 인지질을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스;
기기의 하나 이상의 스택을 포함하는 휴대용 장치로서, 여기서 각각의 기기의 하나 이상의 스택은 이의 이동을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 휠 또는 트랙을 포함할 수 있음; 및
상기 기기의 하나 이상의 스택 중 하나에 의해 지지되고 사용시 제1 디바이스에 연결된 이온 분석기 또는 질량 분광계.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
기기의 하나 이상의 스택은 제1 디바이스를 포함하는 내시경에 작동가능하게 연결될 수 있다.
내시경은 이의 길이를 따라 적어도 부분적으로 위치한 하나 이상의 가스 채널 또는 포트를 포함할 수 있고, 여기서 가스 채널은 이온 분석기 또는 질량 분광계로 에어로졸, 연기 또는 증기를 이송하도록 배열되고 구성될 수 있다.
장치는 내시경을 조절하도록 배열되고 구성된 제1 내시경 조절 시스템 및 제1 디바이스를 조절하도록 배열되고 구성된 제2 조절 시스템을 추가로 포함할 수 있다.
제1 조절 시스템은 내시경의 원위 말단으로부터 전달된 이미지를 디스플레이하도록 배열되고 구성된 제1 모니터를 포함할 수 있다.
제2 조절 시스템은 이온 분석기 또는 질량 분광계로부터 데이터 또는 정보 출력을 디스플레이하도록 배열되고 구성된 제2 모니터를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 모니터는 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스 상에 위치되거나 구성될 수 있다.
제1 및 제2 모니터는 동일한 부품일 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계 및 내시경 조절 시스템은 기기의 동일한 스택에 의해 수행될 수 있다.
기기의 하나 이상의 스택의 각각은 500kg, 400kg, 300kg, 200kg, 150kg, 100kg, 50kg, 40kg, 30kg, 20kg, 10kg 또는 5kg 미만의 중량일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 상기 개시된 바와 같은 장치를 포함하는 외과용 장치가 제공된다.
장치는 일 세트의 작동 시어터들과 각각의 작동 시어터들 사이의 트랙 또는 레일을 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 기기의 하나 이상의 스택 상의 휠 또는 트랙은 상기 트랙 또는 레일을 따라 이동하여 각 작동 시어터 사이의 기기의 하나 이상의 스택의 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스로, 여기서 상기 제1 디바이스는 외과적 사용을 위해 배열되고 구성될 수 있다.
제1 디바이스는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 샘플과 접촉하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 20 mm, 15 mm, 10 mm 또는 5 mm 미만의 길이를 가질 수 있다.
하나 이상의 전극은 200㎟, 100㎟, 50㎟, 40㎟, 30㎟, 20㎟ 또는 10㎟, 2㎟, 1㎟, 0.5㎟, 0.4㎟, 0.3㎟, 0.2㎟ 또는 0.1㎟ 미만 표면적을 가질 수 있다.
제1 디바이스는 외부 디바이스로 하나 이상의 전극에 의해 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 이동시키기 위한 내부 통로를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극 중 적어도 하나는 에어로졸, 연기 또는 증기가 사용시 개구를 통해 통과하도록 배열되고 구성된 개구를 포함할 수 있고, 여기서 상기 개구는 내부 통로에 입구를 형성할 수 있다.
하나 이상의 전극은 원위 말단을 향해 날카롭게 될 수 있고, 상기 원위 말단은 하나 이상의 전극의 접촉 영역을 형성한다.
접촉 영역은 사용시 샘플에 접촉하도록 배열되고 구성될 수 있는 전극의 표면적으로 획정될 수 있다.
접촉 영역은 하나 이상의 전극의 원위 말단으로부터 거리 d 내에 하나 이상의 전극의 표면적으로 획정될 수 있고, 여기서 d는 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.8 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm일 수 있다.
접촉 영역은 200㎟, 100㎟, 50㎟, 40㎟, 30㎟, 20㎟ 또는 10㎟, 2㎟, 1㎟, 0.5㎟, 0.4㎟, 0.3㎟, 0.2㎟ 또는 0.1㎟ 미만일 수 있다.
장치는 하나 이상의 전극에 전압을 공급하도록 배열되고 구성된 전압 전력원을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 상기 전압 전력원은 3 kV, 2.5 kV, 2 kV, 2.5 kV, 2 kV, 1.5 kV, 1 kV, 500 V, 400 V, 350 V, 300 V, 250 V, 200 V, 150 V, 100 V, 50 V, 20 V 또는 10 V 피크 또는 RMS 미만의 전압 한계를 가질 수 있다.
제1 디바이스는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 단일 단극성 전극을 포함할 수 있다.
제1 디바이스는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 이중 양극성 전극을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 상기에 개시된 바와 같은 장치를 포함하는 외과용 장치가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 상기에 개시된 바와 같은 장치를 사용하는 방법이 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역에 걸쳐 제1 디바이스를 스캐닝하는 단계;
대상의 하나 이상의 화합물이 표적에서 하나 이상의 위치에 존재하는지 여부를 결정하는 단계; 및
대상의 화합물이 존재하는 것으로 결정될 수 있는지 여부에 기초하여 수술 과정을 안내, 변경, 개시 또는 중단하는 단계.
수술 과정을 안내, 변경, 개시 또는 중단하는 단계는 본 화합물이 위치에 존재하는 것으로 결정되는 경우 하나 이상의 위치에서 존재하는 조직을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
수술 과정을 안내, 변경, 개시 또는 중단하는 단계는 본 화합물이 위치에 존재하는 것으로 결정되지 않거나 또는 더 이상 결정되지 않는 경우 하나 이상의 위치에서 존재하는 조직을 제거하는 것을 중지하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 로보트 수술 방법이 제공된다:
하나 이상의 액추에이터를 통해 프로브에 작동가능하게 커플링될 수 있는 휴대용 조작기를 제공하는 것;
휴대용 조작기를 수동으로 이동하는 것;
하나 이상의 액추에이터가 휴대용 조작기의 운동에 반응하여 자동으로 프로브를 이동되도록 하는 것;
에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 프로브에 통전시키는 것; 및
에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하는 것. 상기 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
사용자 인터페이스;
사용자 인터페이스에 반응성이거나 또는 이에 의해 제어된 로보트 프로브, 여기서 상기 로보트 프로브는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열됨; 및
에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하는 것이나 이온 이동도를 분석하는 것을 위한 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기. 본 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스는 이들의 운동을 제어하기 위한 로보트 프로브에 작동가능하게 커플링된 휴대용 조작기를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스는, 사용시, 휴대용 조작기의 운동이 하나 이상의 액추에이터의 운동을 야기하도록 배열되고 구성될 수 있다.
로보트 프로브는 프로브가 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니과 접촉할 때 분석물, 연기, 퓸, 액체, 가스, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
프로브는 로보트로-제어된 내시경 또는 복강경 디바이스의 일부를 형성할 수 있다.
내시경 또는 복강경 디바이스는 내시경 및 내시경의 원위 말단에서의 카메라를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 카메라는 이미지를 사용자 인터페이스에 투과하도록 배열되고 구성될 수 있다.
로보트 프로브는 내시경 또는 복강경 디바이스의 원위 말단에 위치될 수 있다.
내시경 또는 복강경 디바이스는 내시경을 따라 적어도 부분적으로 이동하는 하나 이상의 기기 채널 또는 포트를 포함할 수 있고, 로보트 프로브는 하나 이상의 기기 채널 또는 포트 내에 위치한 하나 이상의 액추에이터를 통해 사용자 인터페이스에 작동가능하게 커플링될 수 있다.
프로브 또는 내시경 디바이스 또는 복강경 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 전기외과적 도구를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스;
에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 에어로졸, 연기 또는 증기 또는 이온을 분석하는 것; 및
분석에 응하여 하나 이상의 이온-광학 디바이스를 조정하는 것 및/또는 하나 이상의 이온 경로를 변경하는 것.
분석하는 단계는 특정한 화합물 또는 에어로졸, 연기 또는 증기에 존재하는 화합물이 획정된 강도 역치 또는 한계를 초과하는지 또는 그 미만으로 되는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
조정하는 단계는 화합물 또는 에어로졸, 연기 또는 증기에 존재하는 화합물이 획정된 강도 역치 또는 한계를 초과하거나 또는 그 미만으로 되는 경우 이온의 전달을 조정하거나 또는 달리는 감쇠를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 복강경 도구가 제공된다:
인간 또는 동물 몸체에 절개를 통해 인간 또는 동물 몸체 안으로 삽입을 위해 배열되고 구성된 연신된 부분; 및
연신된 부분의 원위 말단에 위치한 제1 디바이스, 여기서 상기 제1 디바이스는 인간 또는 동물 몸체 내에 위치한 조직으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성될 수 있다.
연신된 부분은 20 mm, 15 mm, 10 mm 또는 5 mm 미만의 최대 측면 치수 또는 폭을 가질 수 있다.
연신된 부분은 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 400 mm 또는 500 mm 초과의 길이를 가질 수 있다.
복강경 도구는 복강경 도구를 이동하고/하거나 안내하는데 도움이 되도록 배열되고 구성된 핸들을 추가로 포함할 수 있다.
복강경 도구는 외부 디바이스에 제1 디바이스에 의해 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 이동시키기 위한 내부 통로를 추가로 포함할 수 있다.
제1 디바이스는 사용시 개구를 통해 에어로졸, 연기 또는 증기가 통과하도록 배열되고 구성된 개구를 포함할 수 있고, 여기서 상기 개구는 내부 통로에 입구를 형성할 수 있다.
제1 디바이스는 프로브가 조직과 접촉될 수 있을 때 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 분석 방법이 제공된다:
튜빙(tubing) 또는 하우징 내에 위치한 제1 디바이스를 포함하는 도구를 제공하는 단계로, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함할 수 있음;
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 제1 디바이스를 사용하는 단계; 및
표적의 하나 이상의 영역으로부터 화학물질 또는 다른 데이터를 수득하는 단계.
제1 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 스네어(snare)를 포함할 수 있, 임의로 여기서 상기 스네어는 폴립절제술 스네어(polypectomy snare)를 포함한다.
하나 이상의 전극은 하나 이상의 후크, 하나 이상의 그래버, 하나 이상의 블레이드, 하나 이상의 나이프, 하나 이상의 톱니형 블레이드, 하나 이상의 프로브, 하나 이상의 생검 도구, 하나 이상의 로보트 도구, 하나 이상의 집게, 하나 이상의 전기외과적 펜슬, 하나 이상의 겸자, 하나 이상의 양극 겸자, 하나 이상의 응집 디바이스, 하나 이상의 관개 디바이스 및 하나 이상의 이미지화 도구를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 단극성 디바이스를 포함할 수 있다.
방법은 별개의 복귀 전극을 추가로 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 양극성 디바이스를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 하기를 포함한다: (i) 단극성 디바이스, 여기서 장치는 임의로 별개의 복귀 전극을 추가로 포함한다; (ii) 양극성 디바이스; 또는 (iii) 다중 상 RF 디바이스, 여기서 장치는 임의로 별개의 복귀 전극 또는 전극을 추가로 포함한다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
수술시 사용하기 위한, 그리고 초음파 외과용 메스, 프로브, 흡인기 또는 절개기에 접촉하는 조직을 액화, 파쇄 또는 파편처리하도록 배열되고 구성된 초음파 외과용 메스, 프로브, 흡인기 또는 절개기; 및
조직의 입자를, 예를 들면 주위 이온화 기술을 사용하여 분석하도록 배열되고 구성된 분석 디바이스.
장치는 인간 또는 동물 몸체 안으로 삽입하기 위한 초음파 외과용 메스 및 원위 말단을 포함하는 내시경을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 상기 초음파 외과용 메스는 원위 말단에 위치될 수 있다.
장치는 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 조직에 접촉하도록 배열되고 구성된 전기외과적 도구를 추가로 포함할 수 있고, 여기서 상기 분석 디바이스는 에어로졸 연기 또는 증기를 분석하도록 배열되고 구성된 이온 분석기 또는 질량 분광계를 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
초음파 외과용 메스, 프로브, 흡인기 또는 절개기 및 전기외과적 도구는 동일한 부품, 예를 들면 내시경 내에 또는 상에 하우징될 수 있다.
초음파 외과용 메스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는, 초음파 외과용 메스, 프로브, 흡인기 또는 절개기가 전기외과적 도구를 형성하도록 전극을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
샘플로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 외과용 레이저; 및
에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하도록 배열되고 구성된 이온 분석기 또는 질량 분광계.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 방법이 제공된다:
샘플로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 외과용 레이저를 제공하는 단계;
에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 샘플의 하나 이상의 영역에 걸쳐 외과용 레이저를 스캐닝하는 단계; 및
이온 분석기 또는 질량 분광계로 하나 이상의 샘플 영역에서 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 이동시키는 단계.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
방법은 주위 이온화 기술을 사용하여 에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
방법은 외과용 레이저의 주파수 및/또는 전원 및/또는 에너지 및/또는 파장 및/또는 펄스 지속기간을 제어하도록 배열되고 구성된 제어 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
조절 시스템은 이온 분석기 또는 질량 분광계에 의한 에어로졸, 연기 또는 증기의 분석에 반응하여 외과용 레이저의 주파수 및/또는 전원 및/또는 에너지 및/또는 파장 및/또는 펄스 지속기간을 변경하도록 배열되고 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면:
샘플 또는 샘플의 일부를 절단, 응집, 건조 또는 증발시키기 위해 샘플에 전류를 인가하고; 그리고
전기외과적 도구에 의해 증기화된 샘플의 일부로부터 입자를 포착하여 분석 디바이스로 입자를 이송하도록 배열되고 구성된 전기외과적 도구 또는 프로브가 제공된다.
분석 디바이스는, 예를 들면 주위 이온화 기술을 사용하여 증기화된 입자를 분석하도록 배열되고 구성된 이온 분석기 또는 질량 분광계를 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
전기외과적 도구는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함할 수 있다.
전기외과적 도구는 에어로졸, 연기 또는 증기를 형성하도록 샘플을 증발하거나 또는 증기화시키도록 배열되고 구성된 전극을 포함할 수 있다.
전기외과적 도구는 샘플에 접촉하도록 배열되고 구성된 계수기 또는 복귀 전극을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스를 포함하는 복강경; 및
가스의 공급원으로부터 취입(insufflation) 가스를 사람 또는 동물 몸체로 이동시키기 위한 하나 이상의 취입 가스 배출구.
장치는 가스 공급원으로부터 가스 배출구로 가스의 흐름을 제어하도록 배열되고 구성된 조절 시스템을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 상기 조절 시스템은 이온 분석기 또는 질량 분광계에 의한 에어로졸, 연기 또는 증기의 분석에 기하여 가스의 흐름을 변경하도록 배열되고 구성될 수 있다.
장치는 주위 이온화 기술을 사용하여 에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하도록 배열되고 구성된 이온 분석기 또는 질량 분광계를 추가로 포함할 수 있다. 이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
장치는 취입 가스의 공급원을 포함하는 취입 디바이스 및 또는 가스 공급원으로부터 가스 배출구로 가스의 흐름을 제어하도록 배열되고 구성된 조절 시스템을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 방법이 제공된다:
샘플의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스를 제공하는 단계;
에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 샘플의 하나 이상의 영역에 걸쳐 제1 디바이스를 스캐닝하는 단계; 및
이온 분석기 또는 질량 분광계로 하나 이상의 샘플 영역에서 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 이동시키는 단계; 및
샘플의 하나 이상의 영역에 위치한 분자 구성분을 결정하기 위해 에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하는 단계. 본 분석하는 단계는 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
샘플의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스로, 여기서 상기 제1 디바이스는 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위해 샘플의 하나 이상의 영역에 전압을 인가하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있고, 그리고 여기서 상기 전극은 5cm, 2cm, 1cm, 5mm, 2mm, 1mm, 0.5mm 또는 0.1mm 미만의 최대 치수를 가진다.
장치는 제1 디바이스, 또는 하나 이상의 전극을 이동하도록 배열되고 구성된 로보트를 추가로 포함할 수 있다.
로보트는 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm 미만일 수 있는 단일 운동으로 제1 디바이스, 또는 하나 이상의 전극을 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다.
로보트는 단계적 방식으로 제1 디바이스, 또는 하나 이상의 전극을 이동하도록 배열되고 구성될 수 있고, 여기서 각 단계는 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm 미만의 이동에 상응한다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 제1 디바이스;
에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하도록 배열되고 구성된 이온 분석기 또는 질량 분광계; 및
이온 분석기 또는 질량 분광계의 유입구 부분으로 에어로졸, 연기 또는 증기를 이송하도록 배열되고 구성된 이송 디바이스로, 여기서 상기 유입구 부분은 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 챔버로의 유입구를 포함할 수 있고;
여기서 상기 제1 디바이스 및 이송 디바이스는 이온 분석기 또는 질량 분광계로부터 제거가능하고/하거나 대체가능할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성된 제1 디바이스;
접합부에서 에어로졸, 연기 또는 증기가 매트릭스 또는 용매와 혼합하도록 배열되고 구성된 제2 디바이스;
이온 분석기 또는 질량 분광계로 에어로졸, 연기 또는 증기와 매트릭스 또는 용매의 혼합물을 이동시키기 위한 제3 디바이스; 및
접합부로 에어로졸, 연기 또는 증기를 이동시키도록 배열되고 구성된 이송 디바이스;
여기서 상기 제1 디바이스 및 이송 디바이스는 제3 디바이스 및 이온 분석기 또는 분광계로부터 제거가능하고/하거나 대체가능할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 제1 진공 챔버를 포함할 수 있고, 그리고 제3 디바이스는, 사용시, 제1 진공 챔버와 동일한 압력으로 유지되도록 배열되고 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 측면 또는 구현예에서, 매트릭스는 극성 분자, 물, 하나 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함할 수 있다. 매트릭스는 암괴 또는 보정 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 방법이 제공된다:
식별 디바이스를 갖는 외과용 도구를 제공하는 단계로, 여기서 상기 외과용 도구는 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성될 수 있음; 및
식별 디바이스에 반응하여 외과용 도구의 작동적 파라미터를 설정하거나 조절하는 단계.
식별 디바이스는 무선 주파수 식별 ("RFID") 태그를 포함할 수 있다.
방법은 식별 디바이스에 의해 표시된 작동적 파라미터로 외과용 도구의 사용을 제한하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
방법은 식별 디바이스에 의해 제한 또는 결정될 수 있는 데이터베이스를 이용하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
데이터베이스는 식별 디바이스에 의해 제한 또는 결정될 수 있는 조직 식별 데이터를 포함할 수 있다.
작동적 파라미터는 외과용 도구의 전원 설정 또는 최대 전원 설정을 포함할 수 있다.
작동적 파라미터는 외과용 도구의 전원 지속기간 또는 전원 간격 설정을 포함할 수 있다.
방법은 통계적인 모델 또는 알고리즘을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 식별 디바이스에 함유된 데이터는 통계적인 모델 또는 알고리즘에 대한 파라미터 또는 입력의 일부를 형성하거나 포함한다.
모델 또는 알고리즘의 결과는 외과용 도구의 작동적 파라미터, 또는 분석기의 기기 파라미터를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
방법은 작동적 파라미터, 예를 들면 식별 디바이스에 의해 표시된 최적의 작동적 파라미터를 설정하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
작동적 파라미터는 질량 필터의 질량 또는 질량 대 전하 비 범위, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계 (예를 들면, 단편화, MS/MS, MSn,등)의 작동 방식, 이온-광학 설정 (예를 들면 해상도, 투과 또는 감쇠), 향상된 듀티 사이클, 목표 이온 전류, 트랩핑 시간, 분석 시간 (예를 들면, 오비트랩 디바이스를 사용할 때의 해상도), 스캔 시간 또는 스캔 속도 (예를 들면, 비과시간 질량 분광계에 커플링된 것)을 포함할 수 있다.
방법은 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계 및/또는 탠덤 질량 분광계 및 식별 디바이스에 의해 표시된 이온 이동도 분광계 시스템의 작동 방식을 설정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 이온 이동도 분리는 식별 디바이스에 의해 제공된 정보 또는 데이터에 기반되어 질 수 있다.
이온 이동도 분리, 또는 다른 디바이스 대신에, 즉 트랩핑 디바이스의 경우, 목표 이온 전류, 트랩핑 시간 분석 시간 (오비트랩 디바이스 상의 해상도) 이온 트랩 스캔 속도 (즉 ToF MS에 커플링된 것), 또는 쿼드 디바이스에 커플링된 것 (즉 높은 듀티 사이클을 갖는 모 이온 스캐닝 방식일 수 있음)
식별 디바이스는 외과용 도구가 제한된 수의 절차를 수행하도록 제한할 수 있다.
식별 디바이스는 외과용 도구가 단일 절차 또는 소정의 수의 절차를 수행하도록 제한할 수 있다.
식별 디바이스는 외과용 도구에 의한 작동적 시한을 부과할 수 있다.
외과용 도구는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 디바이스 또는 프로브를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는 장치가 제공된다:
식별 디바이스를 갖는 외과용 도구로, 여기서 상기 외과용 도구는 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성될 수 있다.
식별 디바이스는 무선 주파수 식별 ("RFID") 태그를 포함할 수 있다.
장치는 컨트롤러를 추가로 포함할 수 있고 여기서 상기 컨트롤러는 식별 디바이스와 통신하고/하거나 이로부터 정보를 수신하고/하거나 정보를 보내도록 배열되고 구성될 수 있다.
컨트롤러는 식별 디바이스와 통신하고/하거나 이로부터 정보를 수신하고/하거나 정보를 얻은 것(interrogating)에 반응하여 외과용 도구의 작동적 파라미터를 설정하거나 조절하도록 배열되고 구성될 수 있다.
컨트롤러는 식별 디바이스에 의해 표시된 작동적 파라미터로 외과용 도구의 사용을 제한하도록 배열되고 구성될 수 있다.
컨트롤러는 식별 디바이스에 의해 제한 또는 결정될 수 있는 데이터베이스를 이용하도록 배열되고 구성될 수 있다.
데이터베이스는 식별 디바이스에 의해 제한 또는 결정될 수 있는 조직 식별 데이터를 포함할 수 있다.
작동적 파라미터는 외과용 도구의 전원 설정 또는 최대 전원 설정을 포함할 수 있다.
작동적 파라미터는 외과용 도구의 전원 지속기간 또는 전원 간격 설정을 포함할 수 있다.
컨트롤러는 통계적인 모델 또는 알고리즘을 이용하도록 배열되고 구성될 수 있고, 여기서 식별 디바이스에 함유된 데이터는 통계적인 모델 또는 알고리즘에 대한 파라미터 또는 입력의 일부를 형성하거나 포함한다.
컨트롤러는 모델 또는 알고리즘의 결과를 사용하여 외과용 도구의 작동적 파라미터, 또는 분석기의 기기 파라미터를 결정하도록 배열되고 구성될 수 있다.
식별 디바이스는 외과용 도구가 제한된 수의 절차를 수행하는 것으로 제한할 수 있다.
식별 디바이스는 외과용 도구가 단일 절차 또는 소정의 수의 절차를 수행하는 것으로 제한할 수 있다.
식별 디바이스는 외과용 도구에 의한 작동적 시한을 부과할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면 하기를 포함하는, 생물학적 샘플을 처리하는 방법이 제공된다:
분석되는 샘플의 제1 부분을 식별하는 단계;
비-침습성 또는 최소 침습성 처리로 제1 샘플 부분을 증기화하거나 또는 달리는 이로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 형성하는 단계;
에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하는 단계 및/또는 이온 이동도 분석하는 단계; 및
대상의 임의의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있는지 여부를 결정하는 단계. 상기 분석하는 단계는 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
생물학적 샘플 및/또는 제1 샘플 부분은 피부를 포함할 수 있다.
비-침습성 또는 최소 침습성 처리는 샘플 부분 안으로 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 10 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm 또는 250 μm보다 많이 관통하지 않음에 의해 샘플 부분으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성할 수 있다.
방법은 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 질 수 있는 대상의 임의의 화합물의 유형 또는 양에 기초하여 제1 샘플 부분에 처리를 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법은 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유된 대상의 임의의 화합물의 유형 또는 양에 기초하여 제1 샘플 부분으로부터 조직을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법은, 만일 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되면 (또는 함유되지 않으면), 제1 샘플 부분에 처리를 적용하는 단계 및/또는 제1 샘플 부분으로부터 조직을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법은, 처리를 적용하는 단계 및/또는 조직을 제거하는 단계 후:
비-침습성 또는 최소 침습성 처리로 제1 샘플 부분을 추가로 증기화하거나 또는 달리는 이로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 형성하는 단계;
에어로졸, 연기 또는 증기를 분석하는 단계 및/또는 이온 이동도 분석하는 단계; 및
대상의 임의의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 여전히 함유될 수 있는지 여부를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분석하는 단계는 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
방법은, 대상의 임의의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 여전히 함유되어 있는지 여부를 결정하는 단계 후:
만일: (i) 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있거나; 또는 (ii) 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있지 않은 경우, 제1 샘플 부분에 처리를 적용하는 단계 및/또는 제1 샘플 부분으로부터 조직을 제거하는 단계; 및/또는
만일: (i) 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있거나; 또는 (ii) 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있지 않은 경우, 처리를 적용하는 것 및/또는 제1 샘플 부분으로부터 조직을 제거하는 것을 중단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법은, 만일: (i) 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있거나; 또는 (ii) 대상의 화합물이 에어로졸, 연기 또는 증기에 함유되어 있지 않은 경우, 분석되는 샘플의 제2 부분을 식별하는 단계 및 제2 샘플 부분에 대해 상기 기재된 단계를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 질량을 분석하는 것 (또는 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것) 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 또는 분광계 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 것은 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 샘플 스펙트럼은 하나 이상의 샘플 질량 및/또는 질량 대 전하 비 및/또는 이온 이동도 (표류 시간) 스펙트럼을 포함할 수 있다. 이온 이동도 스펙트럼은 상이한 이온 이동도 표류 가스를 사용하여 수득될 수 있거나, 또는 도펀트는 표류 가스에 첨가될 수 있어 하나 이상의 종의 표류 시간에서의 변화를 유도할 수 있다. 이들 스펙트럼은 그런 다음 조합 또는 연결될 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 샘플 스펙트럼의 감독 분석 및/또는 하나 이상의 샘플 스펙트럼의 무감독 분석을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은: 단일변인 분석; 다변량 분석; 주요한 성분 분석 (PCA); 선형 판별 분석 (LDA); 최대 마진 기준 (MMC); 라이브러리-기재 분석; 부류 유사점의 소프트 독립적인 모델링 (SIMCA); 인자 분석 (FA); 재귀적 분할 (결정 트리); 랜덤 포레스트; 독립적인 성분 분석 (ICA); 부분적인 최소 자승 판별 분석 (PLS-DA); 잠재 구조에 대한 직교 (부분적인 최소 자승) 투사 (OPLS); OPLS 판별 분석 (OPLS-DA); 지원 벡터 머신 (SVM); (인공) 신경 네트워크; 다층 퍼셉트론; 방사 기저 함수 (RBF) 네트워크; 베이지안 분석; 클러스터 분석; 커널화된 방법; 아공간 판별 분석 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼을 사용하여 분류 모델 또는 라이브러리를 전개시키는 것을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 주요한 성분 분석 (PCA)을 수행한 후 선형 판별 분석 (LDA)을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 주요한 성분 분석 (PCA)을 수행한 후 최대 마진 기준 (MMC) 과정을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 부류를 분류 모델 또는 라이브러리 내로 획정하는 것을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 부류 또는 클러스터 기준에 따라 수동으로 또는 자동으로 하나 이상의 부류를 분류 모델 또는 라이브러리 내로 획정하는 것을 포함할 수 있다.
각 부류에 대한 하나 이상의 부류 또는 클러스터 기준은: 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조지점의 하나 이상의 쌍 사이의 거리; 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조지점의 군 사이의 분산도 값; 및 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조지점의 군 내의 분산도 값 중 하나 이상에 기초할 수 있다.
하나 이상의 부류는 하나 이상의 부류 정의에 의해 각각 획정될 수 있다.
하나 이상의 부류 정의는: 모델 공간 내의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 분산, 용적, 보로노이(Voronoi) 셀, 및/또는 위치에 대한 하나 이상의 참조지점 세트; 및 부류 계층 내의 하나 이상의 위치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 미공지된 샘플 스펙트럼을 분류하기 위해 분류 모델 또는 라이브러리를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 분류 기준에 따라 하나 이상의 샘플 스펙트럼 수동으로 또는 자동으로 분류하는 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 분류 기준은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
모델 공간 내 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된 샘플 지점과, 역치 거리 미만 또는 최저의 상기 거리로 되는 모델 공간 내의 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 용적, 보로노이 셀, 또는 위치에 대한 하나 이상의 참조지점 세트 사이의 거리;
일 측면인 모델 공간 내 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된 샘플 지점 또는 모델 공간 내의 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 또는 위치에 대한 하나 이상의 참조지점 중 다른 것에 대한 위치;
모델 공간 내 하나 이상의 용적 또는 보로노이 셀 내 존재하는 모델 공간 내 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된 샘플 지점에 대한 위치; 및
확률 또는 분류 스코어 역치 초과 또는 최고의 이러한 확률 또는 분류 스코어인 확률 또는 분류 스코어.
주위 이온화 이온 공급원을 사용하여 표적으로부터 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하는 것 (이들의 세부사항은 본 명세서에 다른 곳에서 제공됨)에 관한 다양한 구현예가 고려된다. 에어로졸, 연기 또는 증기는 그런 다음 매트릭스와 혼합될 수 있고 그리고 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계의 진공 챔버 안으로 흡인될 수 있다. 혼합물은 에어로졸, 연기 또는 증기가 분석물 이온의 생성을 초래하는 충격 이온화에 의해 이온화되도록 하는 충돌 표면에 의한 충격이 야기될 수 있다. 수득한 분석물 이온 (또는 분석물 이온으로부터 유도된 단편 또는 생성 이온)은 그런 다음 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석될 수 있고 그리고 수득한 질량 분광분석 데이터 및/또는 이온 이동도 분광계 데이터는 실시간으로 표적의 하나 이상의 특성을 결정하기 위해 다변량 분석 또는 다른 수학적 처리될 수 있다.
일 구현예에 따르면 표적으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스는 RF 전압, 예컨대 연속 RF 파형을 이용하는 도구를 포함할 수 있다.
표적으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스가 아르곤 플라즈마 응집 ("APC") 디바이스를 포함할 수 있는 다른 구현예가 고려된다. 아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 프로브를 통해 지향된 이온화된 아르곤 가스 (플라즈마)의 분출의 사용을 포함한다. 프로브는 내시경을 통과할 수 있다. 아르곤 플라즈마 응집은 본질적으로 프로브가 표적으로부터 일정 거리로 위치되어 있기 때문에 비접촉 과정이다. 아르곤 가스는 프로브로부터 방출되고 그런 다음 고전압 방전 (예를 들어, 6 kV)에 의해 이온화된다. 그런 다음 고주파 전류가 가스의 분출을 통해 전도되어 분출의 다른 말단 상의 표적의 응집을 초래한다. 응집의 깊이는 보통 단지 수 밀리미터이다.
본 명세서에 임의의 측면 또는 구현예에서 개시된 제1 디바이스, 외과용 또는 전기외과적 도구, 디바이스 또는 프로브 또는 다른 샘플링 디바이스 또는 프로브는 비-접촉 수술 도구, 예컨대 하나 이상의 수중 수술 도구, 외과용 워터 제트 디바이스, 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 혼성 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 워터 제트 디바이스 및 레이저 디바이스를 포함할 수 있다.
비-접촉 수술 도구는 조직에 물리적으로 접촉하지 않고 생물학적 조직을 해부, 단편화, 액화, 흡인 또는 증류시키거나 달리는 파쇄하도록 배열되고 구성된 수술 도구로 획정될 수 있다. 예는 레이저 디바이스, 수중 수술 도구, 아르곤 플라즈마 응집 디바이스 및 혼성 아르곤 플라즈마 응집 디바이스를 포함한다.
비-접촉 디바이스가 조직과 물리적으로 접촉하지 않을 수 있으므로, 절차는 상대적으로 안전하다고 보여질 수 있으며, 피부 또는 지방과 같은 낮은 세포 내 결합을 갖는 섬세한 조직을 치료하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계는 음이온 방식에서만, 양이온 방식에서만, 또는 양성 및 음이온 방식 모두에서 데이터를 얻을 수 있다. 양이온 방식 분광계 데이터는 음이온 방식 분광계 데이터와 조합되거나 연결될 수 있다. 음이온 방식은 지질을 포함하는 표적으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플과 같은, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위한 특히 유용한 스펙트럼을 제공할 수 있다.
이온 이동도 분광계 데이터는 상이한 이온 이동도 표류 가스를 사용하여 수득될 수 있거나, 또는 도펀트는 표류 가스에 첨가될 수 있어 하나 이상의 종의 표류 시간에서 변화를 유도할 수 있다. 이 데이터는 그런 다음 조합되거나 또는 연결될 수 있다.
매트릭스 또는 시약을 샘플에 직접적으로 첨가하는 요건은 조직의 생체내 분석을 수행하는 능력을 방해할 수 있고, 또한, 보다 일반적으로는 표적 물질의 신속한 간단한 분석을 제공하는 능력을 방해할 수 있음이 명백할 것이다.
다른 구현예에 따르면, 주위 이온화 이온 공급원은 그런 다음 에어로졸로서 흡인되는 액체 샘플을 생성하는 초음파 제거 이온 공급원 또는 혼성 전기외과적 초음파 제거 공급원을 포함할 수 있다. 초음파 제거 이온 공급원은 집중적인 또는 비집중적인 초음파를 포함할 수 있다.
임의로, 제1 디바이스는 하기로 구성된 군으로부터 선택된 이온 공급원의 일부를 포함하거나 형성한다: (i) 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 이온 공급원; (ii) 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 이온 공급원; (iii) 레이저 탈착 이온화 ("LDI") 이온 공급원; (iv) 열 탈착 이온 공급원; (v) 레이저 다이오드 열 탈착 ("LDTD") 이온 공급원; (vi) 탈착 전기-흐름 초점조정 ("DEFFI") 이온 공급원; (vii) 유전체 장벽 방전 ("DBD") 플라즈마 이온 공급원; (viii) 대기 고형물 분석 프로브 ("ASAP") 이온 공급원; (ix) 초음파 보조 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이 주위 음파-분무 이온화 ("EASI") 이온 공급원; (xi) 탈착 대기압 광이온화 ("DAPPI") 이온 공급원; (xii) 페이퍼스프레이 ("PS") 이온 공급원; (xiii) 분출 탈착 이온화 ("JeDI") 이온 공급원; (xiv) 터치 분무 ("TS") 이온 공급원; (xv) 나노-DESI 이온 공급원; (xvi) 레이저 제거 전기분무 ("LAESI") 이온 공급원; (xvii) 실시간 직접적인 분석 ("DART") 이온 공급원; (xviii) 프로브 전기분무 이온화 ("PESI") 이온 공급원; (xix) 고형-프로브 보조 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (xxi) 혼성 CUSA-투열요법 디바이스; (xxii) 집중적인 또는 비집중적인 초음파 제거 디바이스; (xxiii) 혼성 집중적인 또는 비집중적인 초음파 제거 및 투열요법 디바이스; (xxiv) 마이크로웨이브 공명 디바이스; (xxv) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스; (xxvi) 아르곤 플라즈마 응집 디바이스; (xxvi) 혼성 펄스된 플라즈마 RF 절개 및 아르곤 플라즈마 응집 디바이스; (xxvii) 혼성 펄스된 플라즈마 RF 절개 및 JeDI 디바이스; (xxviii) 외과용 물/염수 분출 디바이스; (xxix) 혼성 전기외과수술 및 아르곤 플라즈마 응집 디바이스; 및 (xxx) 혼성 아르곤 플라즈마 응집 및 물/염수 분출 디바이스.
다양한 구현예가 이제 단지 예로서 그리고, 다음의 수반되는 첨부 도면들과 관련하여 설명될 것이다:
도 1은 예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")의 방법을 포함하는, 본 명세서에 개시된 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술의 일반적인 원리를 도시하며, 여기서 RF 전압은 양극 겸자에 인가되어 양극 겸자의 관개 포트를 통해 그런 다음 포착되고 그리고 그 다음 질량 및/또는 이온 이동도 분석을 위해 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계로 이송되는 에어로졸 또는 외과용 플럼의 생성을 초래한다;
도 2a는 일 구현예에 따른 이온 분석기 또는 질량 분광계용 유입구 설정을 도시하고 그리고 이온 분석기 또는 질량 분광계의 유입구 도관을 향해 에어로졸 입자가 향하도록 배열된 벤투리 펌프 배열을 도시하고, 도 2b는 휘슬 배열을 포함하는 샘플링 디바이스의 클로즈업을 도시하고, 여기서 상기 샘플링 디바이스는 이온 분석기 또는 질량 분광계 안으로 에어로졸 입자 및 매트릭스의 혼합물을 도입하도록 배열되고, 그리고 도 2c는 샘플링 디바이스의 다른 특징으로부터 분리된 도 2b에 도시된 샘플링 디바이스의 휘슬 배열의 도면을 도시한다;
도 3은 이온 분석기 또는 질량 분광계의 초기 단계에 연결된 것으로 도 2a-2c에 도시된 전체 유입구 설정 배열을 더 상세히 도시한다;
도 4a는 에어로졸 및 매트릭스를 도입하기 위한 T-접합 배열을 포함하고 그리고 또 다른 구현예에 따르는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 대한 상이한 유입구 설정 배열을 도시하고, 그리고 도 4b는 도 4a의 T-접합 배열을 더 상세히 도시한다;
도 5a는 벤투리 펌프를 포함하고 도 4a 및 4b에 도시된 유입구 설정 배열의 변형된 버전을 도시하고, 그리고 도 5b는 전용의 매트릭스 도입 도관이 제공되는 것을 제외하고 도 5a에 도시된 구현예에 유사한 또 다른 구현예를 도시한다;
도 6a는 스키머-유형 대기압 유입구 ("API")를 사용하여 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 6b는 차가운 충돌 구형체를 사용하여 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 6c는 가열된 충돌 구형체를 사용하여 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 7a는 매트릭스로서 이소프로판올의 도입으로 가열된 코일 계면을 사용하여 칸디다 알비칸스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 7b는 이소프로판올의 도입 없이 가열된 코일 계면을 사용하여 칸디다 알비칸스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 7c는 차가운 구형체 충돌 표면을 사용하여 칸디다 알비칸스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 8a는 매트릭스로서 이소프로판올의 도입으로 가열된 코일 계면을 사용하여 프로테우스 미라빌리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 8b는 이소프로판올의 도입 없이 가열된 코일 계면을 사용하여 프로테우스 미라빌리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 8c는 차가운 구형체 충돌 표면을 사용하여 프로테우스 미라빌리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 9a는 0.01 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9b는 0.02 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9c는 0.05 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9d는 0.0.07 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데 스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9e는 0.1 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9f는 0.13 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9g는 0.15 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9h는 0.2 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 9i는 0.25 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 10a는 0.01 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10b는 0.02 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10c는 0.05 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10d는 0.0.07 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테 로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10e는 0.1 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10f는 0.13 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프 라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10g는 0.15 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10h는 0.2 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 10i는 0.25 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 11은 또 다른 구현예에 따른 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 디바이스를 도시한다;
도 12a는 워터스 시냅트 (RTM) 질량 분광계를 사용한 지방산의 분석을 위한 강도 대 유입구 모세관 온도의 그래프를 도시하고, 도 12b는 워터스 제보 (RTM) 질량 분광계를 사용한 지방산의 분석을 위한 강도 대 유입구 모세관 온도의 그래프를 도시하고, 도 12c는 워터스 시냅트 (RTM) 질량 분광계를 사용한 인지질의 분석을 위한 강도 대 유입구 모세관 온도의 그래프를 도시하고, 그리고 도 12d는 워터스 제보 (RTM) 질량 분광계를 사용한 인지질의 분석을 위한 강도 대 유입구 모세관 온도의 그래프를 도시한다;
도 13a는 수술을 수행하기 위한 장치를 도시하고, 도 13b는 도 13a의 장치에 사용될 수 있는 디바이스의 구현예를 도시하고 그리고 도 13c는 도 13a 및 13b의 장치에 사용될 수 있는 복강경 디바이스의 구현예를 도시한다;
도 14a는 본 명세서에서 개시된 다양한 구현예 및 방법에 사용하기 위한 전기외과적 도구의 구현예를 도시하고 그리고 도 14b는 본 명세서에서 개시된 다양한 구현예 및 방법에 사용하기 위한 전기외과적 도구의 구현예를 도시한다;
도 15a는 수술을 수행하는 장치의 일부를 도시하고, 여기서 외과의사는 휴대용 조작기에서 떨어진 로보트 디바이스를 제어하기 위해 휴대용 조작기를 사용할 수 있고, 그리고 도 15b는 그와 같은 로보트 디바이스의 구현예를 도시한다;
도 16은 본 명세서에서 개시된 다양한 구현예 및 방법에 사용하기 위한 외과용 도구의 구현예를 도시한다;
도 17은 본 명세서에서 개시된 다양한 구현예 및 방법에 사용하기 위한 외과용 도구의 구현예를 도시한다;
도 17A는 본 명세서에서 개시된 다양한 구현예 및 방법에 사용하기 위한 외과용 도구의 구현예를 도시한다;
도 18은 본 명세서에 개시된 외과용 도구의 사용 및 분포를 조절하기 위해 작동 시어터에서 사용될 수 있는 장치를 도시한다;
도 19는 다양한 구현예에 따른 분류 모델을 구축하는 것을 포함하는 분석의 방법을 도시한다;
도 20은 2개 부류의 공지된 참조 샘플로부터 수득된 참조 샘플 스펙트럼의 세트를 도시한다;
도 21은 강도 축에 의해 획정된 세 치수를 갖는 다변량 공간을 도시하고, 여기서 상기 다변량 공간은 복수의 참조지점을 포함하고, 각 참조지점은 참조 샘플 스펙트럼으로부터 유도된 세 피크 강도 값의 세트에 대응한다;
도 22는 PCA 모델의 성분의 수와 누적 변동 사이의 일반적인 관계를 도시한다;
도 23은 주요한 성분 축에 의해 획정된 2개의 차원을 갖는 PCA 공간을 도시하고, 여기서 상기 PCA 공간은 복수의 전환된 참조지점 또는 스코어를 포함하고, 각 전환된 참조지점 또는 스코어는 도 21의 참조지점이 대응한다;
도 24는 단일 차원 또는 축을 갖는 PCA-LDA 공간을 도시하고, 여기서 상기 LDA는 도 23의 PCA 공간에 기반하여 수행되고, PCA-LDA 공간은 복수의 추가의 전환된 참조지점 또는 부류 스코어를 포함하고, 각 추가의 전환된 참조지점 또는 부류 스코어는 도 23의 전환된 참조지점 또는 스코어에 대응한다;
도 25는 다양한 구현예에 따른 분류 모델을 사용하는 것을 포함하는 분석 방법을 도시한다;
도 26은 미공지된 샘플로부터 수득된 샘플 스펙트럼을 도시한다;
도 27은 도 24의 PCA-LDA 공간을 도시하고, 여기서 상기 PCA-LDA 공간은 도 26의 샘플 스펙트럼의 피크 강도 값으로부터 유도된 PCA-LDA 투영된 샘플점을 추가로 포함한다;
도 28은 다양한 구현예에 따른 분류 라이브러리를 구축하는 것을 포함하는 분석 방법을 도시한다; 그리고
도 29는 다양한 구현예에 따른 분류 라이브러리를 사용하는 것을 포함하는 분석 방법을 도시한다.
질량 분광분석 및/또는 이온 이동도 분광분석 또는 다른 기상 이온 분석 양식을 사용하여 분석물을 함유하는 에어로졸 및 가스성 샘플의 화학적 분석을 위한 장치 및 방법에 관한 다양한 구현예가 아래에 기재되어 있다.
본 명세서에서 개시된 구현예는 전기외과적 도구, 예를 들면 디바이스 또는 프로브 예컨대 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 디바이스 또는 외과용 투열요법 프로브의 형태로 제공될 수 있는 프로브의 사용에 관할 것일 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 생물학적 조직의 입자를 포함하는 에어로졸, 외과용 연기 또는 증기를 형성하기 위해 생물학적 조직을 증발하거나 또는 증기화시키도록 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계로 입자를 이동시키기 위한 튜브 또는 다른 수단을 추가로 포함할 수 있다. 그와 같은 디바이스 또는 프로브의 다양한 입체배치가 가능하다.
대안적인 수단이 에어로졸, 외과용 연기 또는 증기를 생성하기 위해 제공된 구현예가 개시된다. 예를 들면, 초음파 디바이스 또는 프로브가 도 16과 관련하여 기재되고, 그리고 레이저 디바이스 또는 프로브는 도 17과 관련하여 기재된다.
본 명세서에서 개시된 다양한 구현예는 외과용 또는 다른 상황, 예컨대 작동 시어터 또는 전장에서의 프로브의 사용에 관한 것이다. 본 명세서에서 개시된 추가의 구현예는 본 명세서에 개시된 디바이스 및 프로브에 의해 제공된 정보를 사용하여 유도될 수 있는 외과용 로보트과 같은 이러한 프로브의 사용을 가능하게 하거나 이로부터 이점이 있는 장치에 관한 것이다.
프로브가 내시경 및 복강경과 같은 외과용 설비에 통합되는 추가의 구현예가 개시된다.
다른 구현예는 보다 일반적으로 주위 이온화 이온 공급원에 관한 것이다.
다양한 다른 구현예가 고려되고 본 명세서에 개시되어 있다.
주위 이온화 이온 공급원
비록 본 명세서에서 기재된 바와 같은 다양한 구현예가 전기외과적 도구를 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 이온 공급원을 사용하는 맥락에서 기재되지만, 표적의 하나 이상의 영역 (예를 들면, 생체내 조직)으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 다른 디바이스가 사용될 수 있는 다른 구현예가 고려된다.
주위 이온화는 샘플 준비 또는 분리 없이 질량 분광계 외부의 이온 공급원에서 이온이 형성되는 이온화의 한 형태이다. 이온은 이들이 질량 분광계로 들어가기 전에, 하전된 전기 분무 액적으로 추출함에 의해 형성될 수 있고, 화학적 이온화 또는 레이저 탈착 또는 제거 및 이온화-후에 의해 열적으로 탈착 및 이온화될 수 있다.
디바이스 또는 이온 공급원은 비처리되거나 비변형된 표적으로부터 분석물 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성시키는 능력에 의해 특성규명되는 주위 이온화 이온 공급원을 포함할 수 있다. 대조적으로, 다른 유형의 이온화 이온 공급원 예컨대 매트릭스 보조된 레이저 탈착 이온화 ("MALDI") 이온 공급원은 이온화에 앞서 샘플에 매트릭스, 용매 또는 시약의 첨가를 요한다. 이온화에 앞서 샘플에 매트릭스, 용매 또는 시약을 부가함에 의해, 샘플, 예컨대 조직 샘플을 제조하는 요건의 결과로, 이온화 이온 공급원 예컨대 매트릭스 보조된 레이저 탈착 이온화 ("MALDI") 이온 공급원은 비처리되거나 비변형된 샘플을 이온화하기 위해 사용되지 않는다.
매트릭스 또는 시약을 샘플에 첨가하는 요건은 조직의 생체내 분석 및 많은 다른 유형의 표적 물질의 신속한 간단한 분석 모두를 방해한다는 것이 매우 분명할 것이다. 따라서, 예를 들면 샘플에 용매의 첨가를 필요로 하지 않으면서 샘플을 이온화하는 주변 이온화 이온 공급원의 능력이 특히 유리하다는 것이 인정된다.
수많은 상이한 주위 이온화 기술이 공지되고 그리고 본 발명의 범위인 것으로 의도된다. 역사적인 기록 사안으로서, 탈착 전기분무 이온화 ("DESI")가 개발된 제1의 주위 이온화 기술이고 2004년 개시되었다. 2004년 이래, 수많은 다른 주위 이온화 기술이 개발되었다. 이들 주위 이온화 기술은 이의 정확한 이온화 방법에서 다르지만 이들은 비처리 (즉 미처리된 또는 비변형된) 샘플로부터 직접적으로 기상 이온을 생성시키는 동일한 일반적인 능력을 공유한다. 본 발명의 범위 내로 되도록 의도된 다양한 주위 이온화 기술의 특정한 이점은 다양한 주위 이온화 기술이 임의의 이전 샘플 제조를 필요로 하지 않는다는 것이다. 그 결과, 다양한 주위 이온화 기술은 조직 샘플 또는 다른 표적 물질에 매트릭스 또는 시약을 첨가하는 시간 및 비용을 필요함이 없이 생체내 조직 및 생체외 조직 샘플 모두가 분석되도록 할수 있다.
본 발명의 범위 내로 되도록 의도된 주변 이온화 기술의 목록이 하기 표에 주어져 있다:
Figure 112017096342219-pct00001
Figure 112017096342219-pct00002
Figure 112017096342219-pct00003
일 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 이온 공급원을 포함할 수 있고, 여기서 RF 전압이 주울 가열에 의해 에어로졸 또는 외과용 연기의 플럼이 생성하도록 하나 이상의 전극에 적용된다.
그러나, 상기에 언급된 것들을 포함하는 다른 주위 이온 공급원이 또한 이용될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 예를 들면, 또 다른 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 레이저 이온화 이온 공급원을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면 레이저 이온화 이온 공급원은 중간-IR 레이저 제거 이온 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 물 흡수 스펙트럼에서 피크와 상응하는 2.94μm 또는 여기에 근접하는 방사선을 방출하는 몇 개의 레이저가 있다. 다양한 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 2.94μm에서 물의 높은 흡수 계수의 기반으로 2.94μm에 근접한 파장을 갖는 레이저 제거 이온 공급원을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면 레이저 제거 이온 공급원은 2.94μm로 방사선을 방출하는 Er:YAG 레이저를 포함할 수 있다.
중간-적외선 광학 매개변수 진동자 ("OPO")가 2.94 μm보다 더 긴 파장을 갖는 레이저 제거 이온 공급원을 생성하기 위해 사용될 수 있는 다른 구현예가 고려된다. 예를 들면, Er:YAG 펌핑된 ZGP-OPO는 예를 들면 6.1μm, 6.45μm 또는 6.73μm의 파장을 갖는 레이저 방사선을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 상황에서, 단지 표면 층만이 제거될 것이고 적은 열 손상을 초래할 수 있기 때문에 2.94 μm보다 더 짧은 또는 더 긴 파장을 갖는 레이저 제거 이온 공급원을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 일 구현예에 따르면 Co:MgF2 레이저가 레이저 제거 이온 공급원으로 사용될 수 있고, 여기서 상기 레이저는 1.75-2.5μm로 조정될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면 Nd:YAG 레이저에 의해 펌핑된 광학 매개변수 진동자 ("OPO") 시스템이 2.9-3.1μm의 파장을 갖는 레이저 제거 이온 공급원을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면 10.6μm의 파장을 갖는 CO2 레이저가 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성시키기 위해 사용될 수 있다.
다른 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 에어로졸로서 그 다음 흡인되는 액체 샘플을 생성하는 초음파 제거 이온 공급원을 포함할 수 있다. 초음파 제거 이온 공급원은 집중적인 또는 비집중적인 공급원을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스는 연속 RF 파형을 이용하는 전기외과적 도구를 포함할 수 있다. 다른 구현예에 따르면 도구에 펄스된 플라즈마 RF 에너지를 공급하도록 배열된 라디오주파수 조직 절개 시스템이 사용될 수 있다. 도구는 예를 들면, 플라즈마 블레이드 (RTM)를 포함할 수 있다. 펄스된 플라즈마 RF 도구는 종래의 전기외과적 도구보다 더 낮은 온도에서 작동하고 (예를 들면 40-170℃ c.f. 200-350℃) 이로써 열 손상 깊이를 줄인다. 펄스된 파형 및 듀티 사이클은 얇은 절연된 전극의 절삭 모서리(들)를 따라 전기 플라즈마를 유도함으로써 절삭 및 응집 방식의 작동 모두에 사용될 수 있다.
그러나, 수많은 다른 주위 이온 공급원이 이용될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 예를 들면, 또 다른 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 레이저 이온화 이온 공급원을 포함할 수 있다. 레이저 프로브는 본 명세서에서 개시되고 도 17과 관련된다. 일 구현예에 따르면 레이저 이온화 이온 공급원은 중간-IR 레이저 제거 이온 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 물 흡수 스펙트럼에서 2.94μm 피크 또는 여기에 근접한 방사선을 방출하는 몇 개의 레이저가 있다. 다양한 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 2.94μm에서 물의 높은 흡수 계수의 기반으로 2.94μm에 근접한 파장 (예를 들면, 2.84 내지 3.04μm)을 갖는 레이저 제거 이온 공급원을 포함할 수 있거나 또는 도 17과 관련하여 기재된 레이저 공급원은 2.94μm에서 물의 높은 흡수 계수의 기반으로, 2.94μm에 근접한 파장 (예를 들면, 2.84 내지 3.04μm)을 갖는 광을 방출하도록 배열되고 구성된 레이저를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면 레이저 제거 이온 공급원은 2.94μm로 방사선을 방출하는 Er:YAG 레이저를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면 레이저 제거 이온 공급원은 레이저, 예를 들면 이산화탄소 레이저를 포함할 수 있고, 10-11μm 또는 10.4-10.8μm, 예를 들면 약 10.6μm로 방사선을 방출할 수 있다.
다른 구현예에 따르면 주위 이온화 이온 공급원은 초음파 제거 이온 공급원을 포함할 수 있다. 초음파 제거 이온 공급원은 집중적인 또는 비집중적인 공급원을 포함할 수 있다. 초음파 프로브의 예는 도 16과 관련하여 본 명세서에서 기재되어 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 (" REIMS ")
도 1은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")의 방법을 예시하고 여기서 양극 겸자(1)는 환자(3)의 생체내 조직(2)과 접촉하도록 될 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 양극 겸자(1)는 환자의 뇌에 대한 외과 수술의 과정 중에 환자(3)의 뇌 조직(2)과 접촉하도록 될 수 있다. RF 전압 생성기(4)로부터 RF 전압이 조직(2)의 국재화된 주울 또는 투열요법 가열을 야기하는 양극 겸자(1)에 적용될 수 있다. 그 결과, 에어로졸 또는 외과용 플럼(5)이 생성된다.
에어로졸 또는 외과용 플럼(5)은 그런 다음 양극 겸자(1)의 관개 포트를 통해 포착되거나 또는 달리 흡인될 수 있다. 양극 겸자(1)의 관개 포트는 따라서 흡인 포트로서 재이용된다. 에어로졸 또는 외과용 플럼(5)은 그런 다음 양극 겸자(1)의 관개 (흡인) 포트로부터 튜빙(6) (예를 들면 1/8" 또는 3.2 mm 직경 테플론 (RTM) 튜빙)으로 통과될 수 있다. 튜빙(6)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)의 대기압 계면(7)으로 에어로졸 또는 외과용 플럼(5)을 이송하도록 배열된다.
이온 분석기 또는 질량 분광계(8)는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에 따르면 유기 용매 예컨대 이소프로판올을 포함하는 매트릭스는 대기압 계면(7)에서 에어로졸 또는 외과용 플럼(5)에 첨가될 수 있다. 에어로졸(3) 및 유기 용매의 혼합물은 그런 다음 이온 분석기 또는 분광계(8)의 진공 챔버 내에서 충돌 표면에 의해 충돌하도록 배열될 수 있다.
일 구현예에 따르면 충돌 표면은 가열될 수 있다. 에어로졸은 충돌 표면에 충돌함에 의해 이온화되도록 되어 분석물 이온의 생성을 초래한다. 분석물 이온을 생성하는 이온화 효율은 유기 용매의 첨가에 의해 개선될 수 있다. 그러나, 유기 용매의 첨가는 필수적이지 않다.
에어로졸, 연기 또는 증기(5)가 충돌 표면에 의한 충돌을 야기함에 의해 생성된 분석물 이온은 그런 다음 이온 분석기 또는 분광계의 후속의 단계를 통해 통과되고 그리고 질량 분석기에서 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석기에서 이온 이동도 분석이 수행될 수 있다. 질량 분석기는 예를 들면 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간 질량 분석기를 포함할 수 있다.
도 14a는 적합한 양극 겸자(1400)의 하나의 구현예를 도시하며, 이것은 이하에서 보다 상세하게 논의된다. RF 전압이 단극성 디바이스(1450)에 인가되는 대안적인 구현예가 도 14b에 도시되어있다.
전류에 대한 경로를 형성하기 위해, 단극성 디바이스와 관련하여 사용된 장치는 샘플 상의 적합한 위치에 배치된 상대 전극을 포함할 수 있다. 이것은 또한 아래에 더 상세히 논의된다.
유입구 기기장치
다양한 구현예는 샘플이 저분자량 매트릭스 화합물과 혼합될 수 있는, 봉입된 공간 안에 분석물을 함유하는 에어로졸, 연기 또는 증기 또는 다른 가스성 샘플의 도입에 관한 것이다. 일 구현예에 따르면 샘플은 유기 용매 예컨대 이소프로판올과 혼합될 수 있다. 이 균질한 또는 이종 혼합물은 그런 다음 이온 분석기 또는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계의 대기 계면 안으로 도입될 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
샘플 및 매트릭스 화합물 (존재하면)의 분자 구성분을 함유하는 에어로졸 입자는 분석적 기기의 저압 영역 안으로 혼합물의 도입에 의해 형성된다. 혼합된 조성물 에어로졸 입자는 그 뒤에 고형 충돌 표면과 충돌을 통해 해리될 수 있다. 일 구현예에 따르면 에어로졸 입자는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면과 충돌함에 의해 이온화될 수 있다. 해리 현상은 샘플의 화학 성분의 분자 이온을 포함하여 중성 및 하전된 종을 생성한다. 그런 다음 분자 이온을 질량 또는 이동도 분석되어 진다.
이것은 예를 들면, 고전압 또는 레이저의 적용 없이 온라인 방식으로 에어로졸의 분자 구성분의 분석을 위한 간단한 용액을 제공한다.
유입구 설정 #1 - 벤투리 펌프
일 구현예에 따른 유입구 설정 배열이 도 2a-2c에 도시되어 있다.
도 2a는 벤투리 펌프(11)를 포함하는 유입구 설정 배열 또는 장치를 도시한다. 벤투리 펌프(11)는 임의로 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 본원에서 기재된 바와 같이 프로브)에 연결될 수 있고 그리고 샘플 (예를 들면, 생물학적 조직)로부터 벤투리 펌프(11)로 에어로졸 입자를 이동하도록 구성될 수 있는 튜브(21)를 포함한다. 벤투리 펌프(11)는 튜브(21)에 의해 벤투리 펌프(11) 안으로 수송되는 에어로졸 입자의 유동 경로 내로 가스 (예를 들면, 벤투리 가스)를 도입하도록 배열되고 구성될 수 있는 가스 유입구(13)를 포함할 수 있다. 벤투리 펌프(11)는 샘플 이송 튜브(15)의 유출구 말단(23)을 통해 샘플링 디바이스(25) 상으로 샘플 및 가스 혼합물을 이동하도록 배열되고 구성될 수 있는 연신된 부재 또는 부분의 형태로 샘플 이송 튜브(15)를 포함할 수 있다.
샘플링 디바이스(25)는 광범위하게 중공 튜브 또는 휘슬(12), 매트릭스 도입 도관(30) 및 유입구 튜브(40)를 포함할 수 있다. 중공 튜브 또는 휘슬(12)은 편향 디바이스로 지칭될 수 있다.
매트릭스 도입 도관(30)은 매트릭스 도입 도관(30) 내 채널(34) (도 2b)를 통해 매트릭스를 액체 형태로 도입하도록 배열되고 구성될 수 있다. 매트릭스는 휘슬(12) 내에 배치 또는 위치한 말단(34)을 통해 매트릭스 도입 도관(30)을 떠나고 그리고 이것은 유입구 튜브(40) 안으로 당겨지는 가스에 의해 분무될 수 있다. 매트릭스의 분무화 품질은 이하에 더 상세히 기재된 바와 같이 샘플링 디바이스(10)의 치수 및/또는 다양한 부품들 사이의 상대적인 거리에 의해 제어되고 영향받을 수 있다.
유입구 튜브(40)는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 유입구로 이어지고, 그리고 샘플, 가스 및 매트릭스의 혼합물이 휘슬(12) 내에 배치 또는 위치한 유입구 튜브(40)의 말단(42)을 통해 그리고 이온 분석기 또는 질량 분광계 안으로 이동되어 지는 통로(44)를 통해 통과하도록 배열되고 구성될 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
도 2b는 샘플링 디바이스(10)의 확대도를 도시한다.
휘슬(12)은 샘플 이송 튜브(15)의 유출구 말단(23)과 면하도록 배열될 수 있는 제1 측면(22)을 임의로 갖는 중공 튜브의 형태로 제공될 수 있고, 그리고 제2의 반대 측면(24)은 임의로 샘플 이송 튜브(15)의 유출구 말단(23)으로부터 떨어져 면한다.
휘슬(12)은 유입구 튜브(40) 주변으로 동심성으로 위치될 수 있고 이들과 기밀 계합으로 될 수 있는 제1 말단(18)을 포함할 수 있다. 휘슬은 매트릭스 도입 도관(30) 주변으로 동심성으로 위치될 수 있고 이들과 기밀 계합으로 될 수 있는 제2 말단(20)을 포함할 수 있다. 축상 통로는 제1 축상 말단(18)으로부터 제2 축상 말단(20)으로 연장할 수 있다.
빈, 개구 또는 컷-아웃(14)은 휘슬(12)의 제2 측면(24) 상에 제공될 수 있고 그리고 컷-아웃(14)은 샘플 이송 튜브(15)의 유출구 말단(23)으로부터 휘슬(12)을 지나 흐르는 샘플 및 가스 혼합물이 휘슬(12)의 내부, 예를 들면 그 안의 축상 통로 안으로 이동될 수 있도록 유입구를 형성할 수 있다. 빈, 개구 또는 컷-아웃(14)은 휘슬(12)의 제2 측면에 인접한 영역에 축상 통로를 유동하게 연결하는 방사상 통로에 입구를 형성할 수 있다.
샘플 이송 튜브(15)의 유출구 말단(23)을 나가는 샘플 및 가스의 혼합물은 휘슬(12)의 제1 측면(22)에 충격을 가할 수 있고 그리고 그 다음 외부 표면 주위로 그리고 컷-아웃(14) 안으로 이동할 수 있다. 일단 샘플 및 가스 혼합물이 휘슬의 내부에 있다면, 이것은 샘플, 가스 및 매트릭스의 혼합물이 유입구 튜브(40)의 말단(42)을 통해 유입구 튜브(40) 안으로 임의로 이동되기 전에 매트릭스 도입 도관(30)으로부터 나오는 분무된 매트릭스와 혼합할 수 있다. 샘플, 가스 및 매트릭스의 혼합물은 그런 다음 통로(44)를 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동될 수 있다.
휘슬(12)의 제2 측면(24) 상에 컷-아웃(14)을 위치시키는 것은 샘플 및 가스 혼합물의 충격이 이온 분석기 또는 질량 분광계의 진공 (또는 감소된 압력 영역)에 직접적으로 노출되지 않은 표면 상에 있다는 것을 의미한다. 다양한 구현예에서, 샘플링 디바이스(25)는, 따라서, 샘플 및 가스 혼합물의 초기 충격이 이온 분석기 또는 질량 분광계의 진공 (또는 감소된 압력 영역)에 직접적으로 노출되지 않은 표면 상에 있도록 배열되고 구성될 수 있다.
컷-아웃(14)은 휘슬(12)이 (예를 들면, 도 2a 및 2b에서 나타낸 바와 같이) 단면으로 관찰될 때 반-원형 프로파일을 가질 수 있다. 이것은 컷-아웃(14)의 모서리(17)가 휘슬(12)의 제2 측면(24)을 향하는 방향에서 관찰될 때 타원형임을 의미한다 (도 2c 참조). 대안적으로, 컷-아웃(14)은 휘슬(12)이 단면으로 관찰될 때 상이한 형상 프로파일, 예를 들면 정사각형, 삼각형 또는 불규칙한 형상화된 프로파일을 가질 수 있다. 휘슬(12)이 휘슬(12)의 제2 측면(24)과 면하는 방향에서 관찰된 때, 컷-아웃(14)의 모서리(17)는 또한, 정사각형, 삼각형 또는 불규칙일 수도 있다 (도 2c 참조).
휘슬(12)의 위치 및 배향은 질량 분광계 안으로 이동된 샘플의 양 및 품질에 영향을 미칠 수 있다. 컷-아웃(14)은 샘플 이송 튜브(15)의 종방향 중심선(19)과 일렬일 수 있는 중심점(16)을 포함할 수 있다. 도 2c는 휘슬(12)의 제2 측면(24)의 도면을 도시하고 (휘슬(12)은 도 2c에서 분리되어 도시되어 있음), 그리고 중심점(16)은 타원의 중심점으로 보여질 수 있다.
휘슬(12)은 휘슬의 세로축(26)이 컷-아웃(14)의 대칭 축과 일치하도록 배향될 수 있다. 중심점(16)은 휘슬(12)의 세로축(26) 및/또는 컷-아웃의 대칭 축 상에 놓일 수 있다. 컷-아웃의 대칭 축은 종방향 대칭 축을 포함할 수 있고, 여기서 종방향은 세로축(26)을 따른 방향으로 획정될 수 있다.
샘플링 디바이스(25)의 다양한 부품의 위치는 또한 질량 분광계 안으로 이동된 샘플의 양 및 품질에 또한 영향을 미칠 수 있다.
이제 도 2b를 참고로 하면, 거리는 x는 매트릭스 도입 도관(30)의 말단(32)와 유입구 튜브(40)의 말단(42) 사이의 거리 (예를 들면, 가장 짧은 거리)로 획정된다.
거리 y는 컷-아웃(14)의 중심점(16)과 유입구 튜브(40)의 말단(42) 사이의 거리 (예를 들면, 가장 짧은 거리)로 획정된다.
거리 z는 샘플 이송 튜브(15)의 유출구 말단(23)과 휘슬(12) (예를 들면, 휘슬(12)의 제1 측면(22)) 사이의 거리 (예를 들면, 가장 짧은 거리)로 획정된다.
매트릭스 도입 도관(30)의 직경은 또한 질량 분광계 안으로 이동된 샘플의 양 및 품질에 또한 영향을 미칠 수 있고 또한 이것이 매트릭스 도입 도관(30)의 말단을 떠날 때 매트릭스의 분무화에 영향을 미칠 수 있다.
유입구 튜브(40)의 직경 b, 및 샘플 이송 튜브(15)의 직경 c 또한 질량 분광계 안으로 이동된 샘플의 양 및 품질에 또한 영향을 미칠 수 있다.
직경 a, b 및 c는 각각 매트릭스 도입 도관(30)의 말단(32), 샘플 이송 튜브(15)의 유입구 튜브의 말단(42) 및 유출구 말단(23)에서의 직경에 상응할 수 있다.
임의의 또는 모든 직경 a, b 및 c는 (i) 약 0.01 내지 0.02 mm; (ii) 약 0.02-0.03 mm; (iii) 약 0.03-0.04 mm; (iv) 약 0.04-0.05 mm; (v) 약 0.05-0.06 mm; (vi) 약 0.06-0.07 mm; (vii) 약 0.07-0.08 mm; (viii) 약 0.08-0.09 mm; (ix) 약 0.1-0.2 mm; (x) 약 0.2-0.3 mm; (xi) 약 0.3-0.4 mm; (xii) 약 0.5-0.6 mm; (xiii) 약 0.6-0.7 mm; (xiv) 약 0.7-0.8 mm; (xv) 약 0.8-0.9 mm; (xvi) 약 0.9-1 mm; (xvii) 약 1-2 mm; (xviii) 약 2-3 mm; (xix) 약 3-4 mm; (xx) 약 4-5 mm 또는 (xxi) > 5 mm보다 더 크거나, 미만이거나 또는 실질적으로 동등할 수 있다.
임의의 또는 모든 직경/거리 a, b, c, x, y 및 z는 이온 분석기 또는 질량 분광계 안으로 이동된 샘플의 양 및 품질을 최적화하도록 변화될 수 있다.
매트릭스 도입 도관 (30) 및/또는 유입구 튜브 (40) 및/또는 축상 통로는 (i) 약 0.01 내지 0.02 mm; (ii) 약 0.02-0.03 mm; (iii) 약 0.03-0.04 mm; (iv) 약 0.04-0.05 mm; (v) 약 0.05-0.06 mm; (vi) 약 0.06-0.07 mm; (vii) 약 0.07-0.08 mm; (viii) 약 0.08-0.09 mm; (ix) 약 0.1-0.2 mm; (x) 약 0.2-0.3 mm; (xi) 약 0.3-0.4 mm; (xii) 약 0.5-0.6 mm; (xiii) 약 0.6-0.7 mm; (xiv) 약 0.7-0.8 mm; (xv) 약 0.8-0.9 mm; (xvi) 약 0.9-1 mm; (xvii) 약 1-2 mm; (xviii) 약 2-3 mm; (xix) 약 3-4 mm; (xx) 약 4-5 mm 또는 (xxi) > 5 mm의 내부 및/또는 외부 직경을 가질 수 있다.
개시의 측면은 샘플링 디바이스, 예를 들면 이온 존재도 또는 이온 신호 강도와 관련된 하나 이상의 파라미터를 동정하는 것 및 하나 이상의 파라미터가 최대 또는 최소 값으로 최적화될 때까지 거리 a, b, c, x, y 및 z 중 하나 이상을 변경하는 것을 포함하는, 샘플링 디바이스(10)를 최적화하는 방법으로 연장할 수 있다.
벤투리 펌프(11)는 샘플 이송 튜브(15) 안으로 에어로졸 입자를 도입하기 위한 것일 수 있다. 샘플링 디바이스(25)는 에어로졸을 샘플링하기 위해 제공될 수 있다. 매트릭스 도입 도관(30)은 샘플링 디바이스(25) 안으로 매트릭스 (예컨대 이소프로판올)를 도입하기 위해 배열될 수 있고 그리고 유입구 튜브(40)는 이온 분석기 또는 질량 분광계로 에어로졸 입자 및 매트릭스의 혼합물이 향하도록 배열될 수 있다.
벤투리 펌프(11)는 분석물을 함유하는 에어로졸 또는 다른 가스성 샘플의 흡인을 용이하게 하고 그리고 질소 또는 표준 의료 공기에 의해 유도될 수 있다. 에어로졸 샘플링은 도 2a 및 2b로부터 도시된 바와 같이 벤투리 펌프(11)의 유출구 말단(23)에 직교로 되도록 배열될 수 있다. 매트릭스 도입 도관(30)의 유출구(32)는 거리 x 만큼 유입구 튜브(40)로부터 이온 분석기 또는 질량 분광계에서 떨어져 이격될 수 있다. 거리 x는 최적의 이온 신호 강도를 달성하기 위해 요구되는 바와 같이 변형될 수 있다.
거리 x의 값을 변경하는 것은 유입구 튜브(40) 안으로 끌리는 가스의 속도를 변경할 수 있고 그리고 분무화 조건에 의한 효과를 가질 수 있다. 분무화 조건이 덜 양호하면, 그러면 매트릭스 액적은 분석물 에어로졸과 상호작용을 위한 바른 크기의 것이 아닐 수 있고 및/또는 에어로졸이 충돌 표면과 충돌할 때 효율적으로 단편이 아닐 수 있다.
매트릭스는 극성 분자, 물, 하나 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함할 수 있다. 이소프로판올이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.
도 2a-2c에 나타낸 바와 같이 유입구 설정은 다른 구현예에 따르면 매트릭스를 도입함이 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 구현예에 따르면 매트릭스 도입 도관(30)은 제거 또는 블록킹화될 수 있다. 이것은 이온 분석기 또는 질량 분광계 안으로 직접적인 에어로졸 도입을 제공할 수 있다.
그러나, 매트릭스 (예컨대 이소프로판올)의 도입은 분석물 분자를 부분적으로 또는 전체적으로 탈용매화함에 의해 그리고 또한 달리는 이온화에 부정적으로 영향을 미치고 따라서 감수성을 감소하는 분자간 힘을 감소함에 의해 이온화를 보조하는 것이 밝혀졌다.
도 3은 이온 분석기 또는 질량 분광계(50)에 연결되고 도 2a-2c의 장치에 나타낸 바와 같은 유입구 설정을 더 상세히 도시한다. 예시된 예에서, 이온 분석기 또는 질량 분광계(50)는 비록 임의의 유형의 이온 분석기 또는 질량 분광계가 적절하게 제공될 수 있지만 이온 가이드(52) (예를 들면 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드)를 포함한다.
장치는 벤투리 펌프(11)를 수용하도록 배열되고 구성된 하우징(60)을 포함할 수 있다. 매트릭스 유입구 포트(36)는 매트릭스 (예를 들면, 이소프로판올)의 공급을 위한 연결을 위해 제공될 수 있고 이것은 매트릭스 도입 도관(3)과 유체 연통할 수 있다.
가스 예컨대 질소 또는 표준 의료 공기를 흡인하는 공급원과 가스 라인(64)을 통해 유체 연통할 수 있는 가스 연결(62)이 제공될 수 있다. 가스 연결(62)은 가스 라인(3)과 유체 연통할 수 있다.
장치는 휘슬(12) 안으로 이동되지 않은 더 큰 입자의 샘플을 수집하기 위한 배기장치(66)를 포함할 수 있다. 필터, 예를 들면 고효율 미립자 공기 ("HEPA") 필터는 배기장치(66)를 통해 통과된 가스 및 다른 물질을 여과하도록 배열되고 구성될 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 샘플, 가스 및 매트릭스의 혼합물은 샘플링 디바이스(25)로부터 유입구 튜브(40)를 통해 이동될 수 있고 그리고 유입구 튜브(40)로부터 나오고 충돌 표면(70)에 의해 충돌할 수 있다. 충돌 표면(70)은, 예를 들면 유도 또는 저항성 가열기에 의해 가열될 수 있다. 추가의 가열기(72)가 유입구 튜브(40)를 따라 이동하면서 샘플, 가스 및 매트릭스의 혼합물 ("혼합된 조성물")을 가열하도록 제공될 수 있다. 혼합물을 가열하는 것은 매트릭스가 샘플에 효과적으로 결합할 수 있는 액적의 형태로 되는 것을 확실하게 할 수 있다. 가열기(72)는 유도 또는 저항성 가열기일 수 있고 그리고 유입구 튜브(40) 주변에 랩핑된 전도성 금속 (예를 들면, 텅스텐)을 포함할 수 있다.
혼합된 조성물 에어로졸 입자 또는 분석물은 충돌 표면(70)에 충돌함에 의해 이온화되어 지도록 배열될 수 있다. 수득한 분석물 이온은 그런 다음 이온 가이드(52) 안으로 통과될 수 있다. 이온 가이드(52)는 공지된 방식으로 중성 유입 또는 배경 가스로부터 분석물 이온을 분리하도록 배열될 수 있다.
유입구 설정 #2 - T-접합
도 4a 및 4b는 T-접합 배열로 이온 분석기 또는 질량 분광계(110) 안으로 에어로졸 혼합물을 도입하기 위한 장치를 도시한다. 도 2a-2c에 도시된 배열에 대비하여, T-접합 배열은 T-접합 또는 디바이스(100)를 사용하여 직접적인 혼합 접근법 (즉, 벤투리 펌프의 사용 없음)을 채용할 수 있다.
장치는 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)를 포함할 수 있다. 이온 분석기 또는 질량 분광계는 질량 분광계 및/또는 질량 대 전하 비 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 이온 분석기는 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계 시스템을 포함할 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계(110)는 유입구(112) 및 감소된 압력 영역(114) (예를 들면, 제1 진공 영역)을 포함할 수 있다. 충돌 표면(116) (예를 들면, 고형 충돌 표면) 및 임의로 이온 광학(118)은 감소된 압력 영역(114) 내에 배열될 수 있다. 이온 광학(118)은 이온 가이드, 예를 들면 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드를 포함할 수 있다.
장치는 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 본원에서 기재된 바와 같은 프로브)에 연결될 수 있고 T-접합(100)으로 샘플 (예를 들면, 생물학적 조직)로부터의 에어로졸 입자(122) (도 4b)를 이동하도록 구성될 수 있는 샘플 이송 튜브(120)를 포함할 수 있다.
샘플 이송 튜브(120)는 T-접합(100)에 유체로 밀봉될 수 있다. 예를 들면, 샘플 이송 튜브(120)는 T-접합(100)의 제1 도관(102)에, 임의로 제1 아암(102)의 말단에 위치한 샘플 연결 부분(125)에서 유체로 밀봉될 수 있다. 샘플 이송 튜브(120)와 T-접합(100)을 유체로 밀봉하기 위한 임의의 기전이 사용될 수 있고, 예를 들면 클램프(126)는 샘플 연결 부분(125)에서 샘플 이송 튜브(120) 주변에 위치될 수 있고 클램프(126)는 예를 들면 간섭 끼움을 사용하여 샘플 연결 부분(125)의 벽에 대해 밀봉될 수 있다. 샘플 이송 튜브(120)는 T-접합(100)으로부터 또는 이들로 제거가능하고/하거나 대체될 수 있다.
대안적인 구현예에서, 샘플 이송 튜브(120)는 T-접합(100), 예를 들면 T-접합의 제1 도관(102)과 인접할 수 있다.
장치는 T-접합(100) 안으로 매트릭스 또는 매트릭스 화합물(132)을 도입하도록 배열되고 구성된 매트릭스 도입 도관(130)을 포함할 수 있다. 매트릭스 도입 도관(130)은 매트릭스, 예를 들면 이소프로판올의 공급원 (도시되지 않음)에 연결될 수 있다.
매트릭스 도입 도관(130)은 T-접합(100)에 유체로 밀봉될 수 있다. 예를 들면, 매트릭스 도입 도관(130)은 T-접합(100)의 제2 도관(103)에, 임의로 제2 도관(103)의 말단에 위치한 매트릭스 연결 부분(135)에서 유체로 밀봉될 수 있다. 매트릭스 도입 도관(130)과 T-접합(100)을 유체로 밀봉하기 위한 임의의 기전이 사용될 수 있고, 예를 들면 클램프(136)는 매트릭스 연결 부분(135)에서 매트릭스 이송 튜브(130) 주변에 위치될 수 있고 클램프(136)는 예를 들면 간섭 끼움을 사용하여 매트릭스 연결 부분(135)의 벽에 대해 밀봉될 수 있다. 매트릭스 도입 도관(130)은 T-접합(100)으로부터 또는 이들로 제거가능하고/하거나 대체될 수 있다.
대안적인 구현예에서, 매트릭스 도입 도관(130)은 T-접합(100), 예를 들면 T-접합의 제2 도관(103)과 인접할 수 있다.
장치는 질량 분광계(110), 예를 들면 이들의 감소된 압력 영역(114)과 유체 연통할 수 있는 유입구 튜브 또는 모세관(140)을 포함할 수 있다. 유입구 튜브(140)와 질량 분광계(110) 사이의 연결은 개략적으로 도시되어 있으며, 임의의 형태를 취할 수 있다. 일부 구현예에서, 유입구 튜브(140)는 질량 분광계 (110), 예를 들어 이들의 감소된 압력 영역(114)으로부터 또는 이들로 제거가능하고/하거나 대체될 수 있다.
유입구 튜브(140)는 T-접합(100)에 유체로 밀봉될 수 있다. 예를 들면, 유입구 튜브(140)는 T-접합(100)의 제3 도관(104)에, 임의로 제3 아암(104)의 말단에 위치한 질량 분광계 연결 부분(145)에서 유체로 밀봉될 수 있다. 유입구 튜브(140)와 T-접합(100)을 유체로 밀봉하기 위한 임의의 기전이 사용될 수 있고, 예를 들면 클램프(146)는 질량 분광계 연결 부분(145)에서 유입구 튜브(140) 주변에 위치될 수 있고 클램프(146)는 예를 들면 간섭 끼움을 사용하여 질량 분광계 연결 부분(146)의 벽에 대해 밀봉될 수 있다. 유입구 튜브(140)는 T-접합(100)으로부터 또는 이들로 제거가능하고/하거나 대체될 수 있다.
대안적인 구현예에서, 유입구 튜브(140)는 T-접합(100), 예를 들면 T-접합의 제3 도관(104)과 인접할 수 있다.
T-접합(100)은 단일-피스의 물질, 예를 들면 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")를 포함할 수 있다. T-접합(100)은 모두 중심 접합(101)에서 만나는 제1 도관(102), 제2 도관(103) 및 제3 도관(104)을 포함한다.
도 4b에 나타낸 바와 같이, 매트릭스 도입 도관(130)은 요구되는 바와 같은 임의의 양으로 제2 도관(103) 안으로 삽입될 수 있다. 임의로, 매트릭스 도입 도관(130)은 이것이 접합(101)을 지나, 예를 들면 제3 도관(104) 안으로 이동하도록 삽입된다.
매트릭스 도입 도관(130)은 제3 도관(104) 안으로 추가로 삽입될 수 있고 그리고 유입구 튜브(140) 안으로 더욱 삽입될 수 있다는 것이 구상된다. 유입구 튜브(140) 안으로 삽입되어 질 수 있도록, 매트릭스 도입 도관(130)은 유입구 튜브(140)의 내부 직경보다 더 작은 외부 직경 (또는 최대 치수)를 가져야 한다.
에어로졸 입자(122)는 제1 도관(102)을 따라 이동할 수 있고 그리고 (매트릭스 도입 도관(130)의 유출구 말단(133)의 위치에 의존하여) 제3 도관(104) 내에서 또는 접합(101)에서 매트릭스(132) 입자를 만날 수 있다. 이 시점에서, 에어로졸 입자(122)는 매트릭스(132)와 상호 혼합할 수 있고 그리고 매트릭스(132)와 에어로졸 입자(122)의 분자 구성분 모두가 그 안에 존재할 수 있는 매트릭스 분자(142)를 형성할 수 있다. 매트릭스(132)는 에어로졸 입자(122)의 분자 구성분에 비교하여 과잉일 수 있다.
매트릭스 도입 도관(130)의 외부 직경 또는 치수는 갭(131)이 매트릭스 도입 도관(130)의 외면과 제2 도관(103) 및/또는 접합(101) 및/또는 제3 도관(104)의 표면 사이에 존재하도록 될 수 있다. 사용시, 에어로졸 입자(122)는 갭(131) 주변으로 이동할 수 있고 매트릭스 도입 도관(130)의 말단(133)으로부터 나오는 매트릭스(132)를 둘러싸도록 갭(131)을 나올 수 있다. 이것은 매트릭스 도입 도관(130)으로부터 나오기 때문에 매트릭스를 분무하는 것에 도움이 될 수 있다.
갭(131)은 약 0.01 mm, 0.02 mm, 0.03 mm, 0.04 mm, 0.05 mm, 0.06 mm, 0.07 mm, 0.08 mm, 0.09 mm, 0.1 mm, 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm 또는 5 mm이거나, 그 미만이거나 또는 이보다 더 클 수 있다.
제1 도관(102) 및/또는 제2 도관(103) 및/또는 제3 도관(104)은 약 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm 또는 5 mm이거나, 그 미만이거나 또는 이보다 더 큰 내부 또는 내부 직경 (예를 들면, 제1 도관(102)의 내부 직경(121))을 가질 수 있다.
매트릭스 도입 도관(130) 및/또는 유입구 튜브(140)는 약 0.01 mm, 0.02 mm, 0.03 mm, 0.04 mm, 0.05 mm, 0.06 mm, 0.07 mm, 0.08 mm, 0.09 mm, 0.1 mm, 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm 또는 5 mm이거나, 그 미만이거나 또는 이보다 더 큰 내부 또는 내부 직경을 가질 수 있다. 매트릭스 도입 도관(130) 및/또는 유입구 튜브(140)의 내부 또는 내부 직경은 매트릭스 또는 매트릭스 분자 (에어로졸 입자(122) 및 매트릭스(132)의 분자 구성분 양자를 포함함)가 사용시 통과하는 통로의 직경에 상응할 수 있다.
도 4a 및 4b와 관련하여 도시된 T-접합 배열 및 장치는, 즉 가스 예컨대 벤투리 가스의 추가적인 지원 없이 분석물 에어로졸 입자가 매트릭스와 직접적으로 상호 혼합하는 특히 유효한 방식을 제공할 수 있다.
매트릭스 (예를 들면, 이소프로판올)는 이것과 접촉하는 장치의 부품을 세정하는 것에 도움이 될 수 있다. 이 경우에 그것은 유입구 튜브(140)와 T-접합(100)의 매트릭스 도입 도관(130), 제2 도관(103) 및 제3 도관(104)을 포함한다. 이러한 이유로, 중심 접합(101)에 제1 도관(102)을 연결하는 중심 접합(101)에 위치한 추가의 연결 부분을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 제1 도관(102) 및 샘플 이송 튜브(120)는 그런 다음 매트릭스와 접촉하지 않는 장치의 임의의 부분이 일회용 및/또는 대체가능할 수 있도록 일회용 및/또는 대체가능할 수 있다.
샘플 이송 튜브(120)는 조사되는 샘플로부터 에어로졸 샘플(122)을 수용하기 위한 유입구를 가질 수 있다.
T-접합(100)은 유입구 튜브(140) 상에 직접적으로 부착될 수 있다. 유입구 튜브 또는 모세관(140)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)에 대한 유입구 모세관을 형성할 수 있다.
도 4a 및 4b와 관련하여 상기에 기재되고 도시된 구현예에 따른 유입구 배열은 가스 예컨대 질소 또는 표준 의료 공기를 필요로 하지 않을 수 있다는 것이 분명할 것이다. 더욱이, 도 4a 및 4b와 관련하여 상기에 기재되고 도시된 배열은 분석물을 함유하는 에어로졸 또는 다른 가스성 샘플을 흡인하기 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)의 고유한 진공을 이용할 수 있다. 그와 같은 배열은 에어로졸 내 분석물을 희석하는 것을 회피하는데 도움이 될 수 있고 이온 신호 감수성에서의 증가로 이어진다는 것이 밝혀졌다.
에어로졸 입자(122)는 샘플 이송 튜브(120)를 통해 T-접합(100) 안으로 도입될 수 있다. 매트릭스 화합물(132) 예컨대 이소프로판올은 매트릭스 도입 도관(130)을 통해 T-접합 안으로 도입될 수 있다. 에어로졸 입자(122) 및 매트릭스 화합물(132)은 매트릭스 도입 도관(130) 및 샘플 이송 튜브(120)에 대한 유입구의 것에서 보다 낮은 압력인 감소된 압력 영역(114)에 의해 야기된 차압에 의해 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)의 유입구(112)를 향해 끌릴 수 있다.
매트릭스 분자(142) (여기에 에어로졸 입자(122) 및 매트릭스(132)의 분자 구성분 양자가 존재할 수 있음)는 감소된 압력 또는 감소된 압력 영역(114) 안으로 진입하도록 배열될 수 있고 그래서 매트릭스 분자(142)는, 예를 들면, 샘플 이송 튜브(120)로부터 감소된 압력 영역(114)으로 들어가는 가스의 단열 팽창에 기인하여 및/또는 관련된 유리 분출 형성에 기인하여 실질적인 선형 속도를 얻을 수 있다.
가속화된 매트릭스 분자(142)는 충돌 이벤트가 매트릭스 분자(142)를 단편화하도록 충돌 표면(9)에 충돌하도록 배열될 수 있다. 이것은 에어로졸 샘플(122)의 분자 구성분을 포함하는 기상 이온(149)의 형성으로 이어질 수 있고 그리고 또한 매트릭스 분자(148)의 형성으로 이어질 수 있다.
충돌 표면(116)은 예를 들면 유도 또는 저항성 가열기에 의해 가열될 수 있고, 및/또는 주위 온도보다 실질적으로 높은 온도로 제어 및 유지될 수 있다.
매트릭스 분자(148)는 진공 안으로 자유롭게 확산할 수 있다. 그에 반해서, 에어로졸 샘플(122)의 분자 구성분의 기상 이온(149)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)의 분석 영역으로 이온 광학(118)에 의해 이동될 수 있다. 분석물 이온(149)은 이온 광학(118)에 전압을 인가함에 의해 분석 영역으로 유도될 수 있다. 분석물 이온(149)은 그런 다음 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)에 의해 분석되어 질 수 있다.
일 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분석기(110)는 질량 분광계를 포함할 수 있다. 여전히 추가의 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)는 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계의 조합을 포함할 수 있다.
분석의 결과로, 샘플(122)에 대한 화학적 정보가 수득될 수 있다.
T-접합 배열의 일부는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스에 대해 일회용 유입구 배열의 일부를 형성하도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 샘플 이송 튜브(120)는 일회용일 수 있고 그리고 일회용 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스의 일부를 형성할 수 있다. 이런 식으로, 단지 (그리고 에어로졸 및 매트릭스 양자가 아닌) 에어로졸에만 노출된 장치의 부분은 각 사용 후 폐기될 수 있다. 디바이스의 이 부분을 폐기하는 것은 후속의 실험의 오염을 감소할 수 있다. 이를 달성하기 위해, T-접합은 샘플 이송 튜브(120)가 매트릭스 도입 도관(130)을 만나는 지점에 위치한 연결 부분을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면 전체 T-접합(100)은 일회용 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스의 일부를 형성할 수 있다. 이 구현예에 따르면 샘플 이송 튜브(120), 매트릭스 도입 도관(130)은 일회용일 수 있고 일회용 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스의 일부를 형성할 수 있다. 커넥터는 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)의 유입구(112)에 제공될 수 있다. 일 구현예에 따르면 커넥터는 제1 진공 챔버(114)의 유입구(112)에 배열될 수 있다. 이런 식으로, 이온 분석기 또는 질량 분광계(110)의 진공 영역의 일부를 형성하지 않는 장치의 부분은 각 사용 후 폐기될 수 있다.
유입구 설정 #3 - 벤투리 가스 내 매트릭스
도 5a는 벤투리 펌프(150)로 이온 분석기 또는 질량 분광계(180) 안으로 에어로졸 혼합물을 도입하기 위한 장치를 도시한다. 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)는 유입구 또는 유입구 부분(182) 및 감소된 압력 영역(184) (예를 들면, 제1 진공 영역)을 포함할 수 있다. 충돌 표면(186) (예를 들면, 고형 충돌 표면) 및 임의로 이온 광학(188)은 감소된 압력 영역(184) 내에 배열될 수 있다. 이온 광학(188)은 이온 가이드, 예를 들면 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드를 포함할 수 있다.
벤투리 펌프(150)는 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 본원에서 기재된 바와 같은 프로브)에 연결될 수 있고 그리고 벤투리 펌프(150)로 샘플 (예를 들면, 생물학적 조직)로부터 에어로졸 입자(160)가 이동하도록 구성될 수 있는 유입구 튜브(152)를 포함할 수 있다.
벤투리 펌프(150)는 유입구 튜브(152)에 의해 벤투리 펌프(150) 안으로 수송된 에어로졸 입자(160)의 유동 경로 안으로 가스 (예를 들면, 질소 또는 표준 의료 공기) 및 매트릭스 또는 매트릭스 화합물(162)을 도입하도록 배열되고 구성될 수 있는 가스 및 매트릭스 유입구(154)를 포함할 수 있다. 벤투리 펌프(150)는 분석물을 함유하는 에어로졸 입자(160) 또는 다른 가스성 샘플의 흡인을 용이하게 할 수 있고 그리고 질소 또는 표준 의료 공기에 의해 구동될 수 있다.
벤투리 펌프(150)는 튜브(152)로부터 샘플 및 가스 혼합물을 이송하고 그리고 이 혼합물이 채널(159)의 입구를 형성할 수 있는 유입구(158)를 지나 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)를 향하도록 배열되고 구성될 수 있는 샘플 이송부 또는 모세관(156)을 포함할 수 있다. 채널(159)의 말단(157)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)의 유입구 또는 유입구 부분(182) 내에 위치될 수 있고 그리고 이에 대해 유체로 밀봉될 수 있다.
에어로졸 입자(160)는 이온 분석기 또는 질량 분광계와 채널(159)에 대한 유입구(158)에 인접한 영역 사이의 압력 차이에 의해 유입구(158)를 통해 채널(159) 안으로 끌릴 수 있다.
일부의 (및 때때로 대다수의) 매트릭스 및 더 큰 에어로졸 입자(161)는 채널 (159)의 입구를 지나서 이동할 수 있고 배기장치(151)를 통해 장치를 떠날 수 있다. 필터, 예를 들면 고효율 미립자 공기 ("HEPA") 필터는 배기장치(151)를 통과한 가스 및 다른 물질을 여과하도록 배열되고 구성될 수 있다.
에어로졸 입자(160) 및 매트릭스(162)는 샘플 이송부 또는 모세관(156) 및 채널(159) 내에서 상호혼합할 수 있고 그리고 매트릭스 분자(164)가 형성될 수 있어, 에어로졸 입자(160) 및 매트릭스(162)의 분자 구성분 모두가 매트릭스 분자(164) 내에 존재할 수 있다.
샘플의 적절한 혼합을 확실하게 하기 위해, 매트릭스 유속, 또는 벤투리 가스 및 매트릭스의 유속은 1 ml/min, 1.5 ml/min, 2 ml/min, 2.5 ml/min 또는 3 ml/min보다 더 클 수 있다. 이것은 도 2a-2c의 구현예에 관해 기재된 벤투리 가스의 유속보다 더 클 수 있다.
매트릭스 분자(164) (여기서 에어로졸 입자(160) 및 매트릭스(162)의 분자 구성분 모두가 존재할 수 있음)는 감소된 압력 또는 감소된 압력 영역(184) 안으로 들어가도록 배열될 수 있고 그래서 매트릭스 분자(164)는 예를 들면, 샘플 이송부(156)로부터 감소된 압력 영역(184)으로 들어가는 가스의 단열 팽창에 기인하여 및/또는 관련된 유리 분출 형성에 기인하여 실질적인 선형 속도를 얻을 수 있다.
가속화된 매트릭스 분자(164)는 충돌 이벤트가 매트릭스 분자(164)를 단편화하도록 충돌 표면(186)에 충돌하도록 배열될 수 있다. 이것은 에어로졸 샘플(160)의 분자 구성분을 포함하는 기상 이온(190)의 형성으로 이어질 수 있고 그리고 또한 매트릭스 분자(189)의 형성으로 이어질 수 있다.
충돌 표면(186)은 예를 들면 유도 또는 저항성 가열기에 의해 가열될 수 있고, 및/또는 주위 온도보다 실질적으로 높은 온도로 제어 및 유지될 수 있다.
매트릭스 분자(189)는 진공 안으로 자유롭게 확산할 수 있다. 그에 반해서, 에어로졸 샘플(160)의 분자 구성분의 기상 이온(190)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)의 분석 영역으로 이온 광학(188)에 의해 이동될 수 있다. 분석물 이온(190)은 이온 광학(188)에 전압을 인가함에 의해 분석 영역으로 유도될 수 있다. 분석물 이온(190)은 그런 다음 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)에 의해 분석되어 질 수 있다.
일 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분석기(180)는 질량 분광계를 포함할 수 있다. 여전히 추가의 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(180)는 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계, 예를 들면 탠덤 질량 분광계 및 이온 이동도 분광계의 조합을 포함할 수 있다.
분석의 결과로, 샘플(160)에 대한 화학적 정보가 수득될 수 있다.
유입구 설정 #4 - 벤투리 가스에서 매트릭스 분리
도 5b는 아래에 기재된 바와 같이 (도 2a-2c에 보다 유사한) 전용의 매트릭스 도입 도관을 통해 매트릭스가 도입되는 것을 제외하고 도 5a에 유사한 장치를 도시한다.
장치는 이온 분석기 또는 질량 분광계(210) 안으로 에어로졸 혼합물을 도입하기 위한 벤투리 펌프(200)를 포함한다. 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)는 유입구 또는 유입구 부분(212) 및 감소된 압력 영역(214) (예를 들면, 제1 진공 영역)을 포함할 수 있다. 충돌 표면(216) (예를 들면, 고형 충돌 표면) 및 임의로 이온 광학(218)은 감소된 압력 영역(214) 내에 배열될 수 있다. 이온 광학(218)은 이온 가이드, 예를 들면 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드를 포함할 수 있다.
벤투리 펌프(200)는 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 본원에서 기재된 바와 같은 프로브)에 연결될 수 있고 그리고 벤투리 펌프(200)로 샘플 (예를 들면, 생물학적 조직)로부터 에어로졸 입자(222)가 이동하도록 구성될 수 있는 유입구 튜브(202)를 포함할 수 있다.
벤투리 펌프(200)는 유입구 튜브(202)에 의해 벤투리 펌프(200) 안으로 수송된 에어로졸 입자(222)의 유동 경로 안으로 가스 (예를 들면, 질소 또는 표준 의료 공기)를 도입하도록 배열되고 구성될 수 있는 가스 유입구(204)를 포함할 수 있다. 벤투리 펌프(200)는 분석물을 함유하는 에어로졸 입자(222) 또는 다른 가스성 샘플의 흡인을 용이하게 할 수 있고 그리고 질소 또는 표준 의료 공기에 의해 구동될 수 있다.
벤투리 펌프(200)는 벤투리 펌프(200)에 의해 생산된 샘플 및 가스 혼합물이 접합(206)을 향하도록 배열되고 구성될 수 있는 샘플 이송부 또는 모세관(220)을 포함할 수 있다. 매트릭스 도입 도관(230)은 접합(206) 안으로 매트릭스 또는 매트릭스 화합물(232)을 도입하고 매트릭스 화합물(232)이 유입구 튜브(240)를 향하도록 배열되고 구성된다.
에어로졸 입자(222) 및 매트릭스(232)는 접합(206)에서 상호혼합할 수 있고 또는 이들은 유입구 튜브(240)를 통해 부유한다. 더 작은 에어로졸 입자는 이들이 (실질적으로 대기 또는 주위 압력으로 될 수 있는) 벤투리 펌프(200)에 인접한 영역과 질량 분광계(210)의 감소된 압력 영역(214) 사이의 차압에 기인하여 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)의 유입구 튜브 안으로 들어가는 기류에 의해 운반될 수 있도록 되는 모멘텀을 가질 수 있다.
더 큰 에어로졸 입자(223)는 유입구 튜브(240) 안으로 기류에 의해 운반되지 않지만, 접합(206)을 지나 부유하고 그리고 배기장치(208)를 통해 장치를 떠나도록 되는 상대적으로 높은 모멘텀을 가질 수 있다. 필터, 예를 들면 고효율 미립자 공기 ("HEPA") 필터는 배기장치(208)를 통과한 가스 및 다른 물질을 여과하도록 배열되고 구성될 수 있다. 도 5b에서 연속적으로 도시되어 있지만, 샘플 이송부(220)는 접합(206) 및 유입구 튜브(240)와 별개의 성분일 수 있다. 접합(206)은 별개의 샘플 이송부(220)를 연결하기 위한 커넥터 또는 연결 부분 (도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접합(206)과 샘플 이송부(220) 사이의 연결은 유체로 밀봉될 수 있고, 및/또는 고리 클램프를 포함할 수 있다.
유입구 튜브(240)의 말단(157)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)의 유입구 또는 유입구 부분(212) 내에 위치될 수 있고 그리고 이에 대해 유체로 밀봉될 수 있다.
에어로졸 입자(222) 및 매트릭스(232)는 유입구 튜브(240) 내에서 상호혼합할 수 있고 그리고 매트릭스 분자(242)가 형성될 수 있어, 에어로졸 입자(222) 및 매트릭스(232)의 분자 구성분 모두가 매트릭스 분자(242) 내에 존재할 수 있다.
매트릭스 분자(242) (여기서 에어로졸 입자(222) 및 매트릭스(232)의 분자 구성분 모두가 존재할 수 있음)는 감소된 압력 또는 감소된 압력 영역(214) 안으로 들어가도록 배열될 수 있고 그래서 매트릭스 분자(242)는 예를 들면, 유입구 튜브(240)로부터 감소된 압력 영역(214)으로 들어가는 가스의 단열 팽창에 기인하여 및/또는 관련된 유리 분출 형성에 기인하여 실질적인 선형 속도를 얻을 수 있다.
가속화된 매트릭스 분자(242)는 충돌 이벤트가 매트릭스 분자(242)를 단편화하도록 충돌 표면(216)에 충돌하도록 배열될 수 있다. 이것은 에어로졸 샘플(222)의 분자 구성분을 포함하는 기상 이온(245)의 형성으로 이어질 수 있고 그리고 또한 매트릭스 분자(244)의 형성으로 이어질 수 있다.
충돌 표면(216)은 예를 들면 유도 또는 저항성 가열기에 의해 가열될 수 있고, 및/또는 주위 온도보다 실질적으로 높은 온도로 제어 및 유지될 수 있다.
매트릭스 분자(244)는 진공 안으로 자유롭게 확산할 수 있다. 그에 반해서, 에어로졸 샘플(222)의 분자 구성분의 기상 이온(245)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)의 분석 영역으로 이온 광학(218)에 의해 이동될 수 있다. 분석물 이온(245)은 이온 광학(218)에 전압을 인가함에 의해 분석 영역으로 유도될 수 있다. 분석물 이온(245)은 그런 다음 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)에 의해 분석되어 질 수 있다.
일 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분석기(210)는 질량 분광계를 포함할 수 있다. 여전히 추가의 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(210)는 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계의 조합을 포함할 수 있다.
분석의 결과로, 샘플(222)에 대한 화학적 정보가 수득될 수 있다.
상기에 개시된 임의의 유입구 설정에서 매트릭스 도입 도관(30, 130, 230)의 직경은 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, 1 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, 1.6 mm, 1.8 mm, 2 mm, 2.2 mm, 2.4 mm, 2.6 mm, 2.8 mm, 3 mm, 3.2 mm, 3.4 mm, 3.6 mm, 3.8 mm, 4 mm, 4.2 mm, 4.4 mm, 4.6 mm, 4.8 mm 또는 5 mm보다 더 크거나, 미만이거나 또는 이에 실질적으로 동등할 수 있다.
매트릭스는 극성 분자, 물, 하나 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함할 수 있다. 이소프로판올이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 매트릭스는 암괴 또는 보정 화합물을 포함할 수 있다.
매트릭스로서 이소프로판올을 사용한 분석
이소프로필 알코올은 상기에 개시된 유입구 설정으로 이온 분석기 또는 질량 분광계를 작동할 때 이온화를 보조하기 위해 사용되었다. 논의된 바와 같이, 이온화는 분석물 분자를 부분적으로 또는 전체적으로 용매화하고 그리고 따라서, 달리는 이온화에 부정적으로 영향을 미치고 따라서 민감성을 감소하는 분자간 힘을 감소하는 이소프로필 알코올에 기인하여 보조된다.
이소프로필 알코올의 도입은 먼저 이온 분석기 또는 질량 분광계(7)의 유입구 모세관으로 에어로졸 이송을 위한 유입구 설정 #1을 사용하여 시험되었다. 스키머-유형 대기압 이온화 ("API") 이온 공급원에 비교하여, 다양한 구현예에 따른 차가운 표면, 가열된 충돌 표면 상에 충돌은 도 6a-c에 나타낸 바와 같이 박테로이데스 프라길리스 실험적 데이터에서의 세라미드와 같은 특정 스펙트럼 특징을 제거하는 것으로 밝혀졌다.
도 6a는 차가운 표면에 의한 충돌을 포함하는 스키머-유형 대기압 유입구 ("API")를 사용한 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다. 도 6b는 도 3 및 4에 도시된 구현예에 따른 차가운 충돌 구형체(9)를 사용한 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다.
도 6c는 도 3 및 4에 도시된 구현예에 따른 가열된 충돌 구형체를 사용한 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다.
이온 분석기 또는 질량 분광계(7) 안으로 도입 전에 샘플링된 에어로졸 내에 이소프로판올의 도입은 이들 스펙트럼 특징을 복원하고 그리고 비-가열된 충돌 표면을 갖는 대기압 계면의 것에 유사한 질량 스펙트럼 지문을 생성하는 것으로 밝혀졌다.
스펙트럼 외관에 대한 효과는 또한 도 7a-7c에 나타낸 바와 같은 칸디다 알비칸스 및 도 8a-8c에 나타낸 바와 같이 프로테우스 미라빌리스에 대해 실증되었다.
아래에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 도 7a-7c 및 도 8a-8c에 도시된 실험적 결과로부터 (차가운 충돌 표면과는 대조적으로) 가열된 충돌 표면을 사용하는 것은 스펙트럼 외관에 상당한 유익한 변화를 초래한다는 것이 분명하다.
도 7a 및 8a는 이소프로판올의 도입을 갖는 가열된 코일 계면을 사용하여 칸디다 알비칸스 및 프로테우스 미라빌리스 각각으로부터 생성된 질량 스펙트럼을 도시한다.
도 7b 및 8b는 이소프로판올의 도입이 없지만 가열된 코일 계면을 사용하여 칸디다 알비칸스 및 프로테우스 미라빌리스 각각으로부터 생성된 질량 스펙트럼을 도시한다. 도 7c 및 8c는 도 4 및 5를 참고로 상기에 기재된 구현예에 따른 차가운 고형 구형 충돌 표면(9)을 사용하여 칸디다 알비칸스 및 프로테우스 미라빌리스 각각으로부터 생성된 질량 스펙트럼을 도시한다.
도 7a-c로부터 볼 수 있는 바와 같이, 칸디다 알비칸스에서의 많은 스펙트럼 특징은 상대 강도에서 상당히 감소되었거나 전적으로 사라졌다. 매트릭스로서 이소프로판올 알코올의 도입은 이 문제를 회피하는데 도움이 되고 그리고 차가운 충돌 표면 계면에 보다 유사한 스펙트럼을 생성한다. 그러나, 하나의 관측된 약점은 신호-대-잡음 비를 효과적으로 줄이는 낮은 질량에 대한 기준치 상승의 관찰이다.
이소프로판올의 사용은 프로테우스 미라빌리스 (도 8a-c)의 경우에서 분명한 바와 같이 m/z 1000 이상의 질량 스펙트럼 정보의 손실을 초래하는 것이 관측되었다.
민감성에서의 증가는 이온 분석기 또는 질량 분광계 내에 (분석물을 함유하는) 에어로졸 샘플의 직접적인 도입과 이소프로판올의 도입을 조합함에 의해 달성될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 유입구 설정 #2에 유사한 유입구 설정이 시험되었다. 유입구 설정은 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같은 T-접합을 포함했다.
T-피스의 형태인 디바이스는 확장된 질량 분광계 유입구 모세관과 샘플 이송 튜브(21) 및 매트릭스 도입 도관(3)을 연결하기 위해 제공되었다. 이소프로판올 유속을 증가하는 것은 0-0.25 mL/min에서 시험되었고 그리고 최적의 유속은 0.1 mL/min인 것으로 결정되었다.
상이한 이소프로판올 유속에 대한 스펙트럼 외관에 대한 효과는 박테로이데 스 프라길리스에 대해 결정되었고 도 9a-i 및 도 10a-i에 도시되어 있다.
도 9a는 0.1 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9b는 0.02 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9c는 0.05 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9d는 0.0.07 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데 스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9e는 0.1 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9f는 0.13 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9g는 0.15 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 9h는 0.2 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 9i는 0.25 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다.
도 10a는 0.1 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10b는 0.02 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10c는 0.05 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10d는 0.0.07 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이 데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10e는 0.1 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10f는 0.13 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10g는 0.15 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 도 10h는 0.2 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시하고, 그리고 도 10i는 0.25 mL/min의 이소프로판올 유속에서 박테로이데스 프라길리스로부터 생산된 질량 스펙트럼을 도시한다.
존재하는 이소프로판올의 효과는 m/z 590 (세라미드 종) 및 m/z 752 (α-갈락토실세라미드)의 외관에 기반하여 명확히 볼 수 있는 바와 같이 0.02 mL/min 상향으로부터 검출가능하다. 이들 종은 이소프로판올 유속을 더욱 증가함으로 이의 상대적인 존재비에서 증가하는 것으로 밝혀졌다. m/z 590과 752의 외관이 나타나자마자, 매우 높은 질량 영역 m/z > 2000의 피크가 사라지는 것으로 밝혀졌으며 (도 9 참조) 그리고 이것은 더 무거운 스펙트럼 특징에 부정적인 영향을 나타낸다.
가열된 이송 모세관을 갖는 DESI 분무기
도 11은 또 다른 구현예를 도시하고 그리고 용매 모세관(302)이 샘플 표면(310)에 용매의 전기적으로 하전된 입자(304)를 향하도록 배열될 수 있는 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 분무기(300)를 포함한다. 샘플(311)은 샘플 표면(310) 상에 위치될 수 있어, 분석물 입자를 포함할 수 있다. 용매 입자의 하전은 모세관(302)에 접촉하는 전원 공급장치, 예를 들면 고-전압 전원 공급장치(306)의 사용을 통해 달성될 수 있다. 고-전압 전원 공급장치(306)는 임의의 부분의 모세관(302)에 접촉할 수 있어 이들이 모세관(302)의 유출구 말단(303)을 떠남에 따라 용매 입자를 하전하도록 작동가능할 수 있는 전극(307)을 포함할 수 있다. 모세관의 유출구 말단(303)은 샘플 표면(310)을 향할 수 있다.
차단 가스(308) (예를 들면, 질소)는 용매가 모세관(302)으로부터 나올 때 원자화하고 그리고 전기적으로 하전된 용매 입자(304)가 표면(310)을 향하도록 모세관(302)을 둘러싸도록 배열될 수 있다. 차단 가스는 샘플 표면(310)에 말단 원위에서 유입구(314)와 샘플 표면(310)에 면하는 말단에서 유출구(316)를 갖는 용매 모세관(302)에 동축일 수 있는 튜브(312)를 통해 도입될 수 있다.
차단 가스 튜브(312)의 유출구(316)는 모세관의 유출구 말단(303)에 동심성일 수 있어, 용매가 모세관(302)으로부터 나올 때 원자화하는 것을 용이하게 할 수 있다. 용매 모세관(302)의 유출구 말단(303)으로부터 나오는 용매는 차단 가스(308)에 의해 원자화될 수 있다. 커넥터(318)는 차단 가스로 사용하기에 적합한 가스의 공급원에 튜브(312)를 연결할 수 있다. 차단 가스(308)는 질소 또는 표준 의료 공기를 포함할 수 있고 차단 가스의 공급원은 질소 가스 또는 표준 의료 공기의 공급원일 수 있다.
용매 액적(304)이 샘플과 접촉함에 따라, 샘플 상의 분석물 입자는 탈착될 수 있고, 그리고 하전된 액적 및 분석물 혼합물(320)은 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계(340) 로 이어질 수 있는 이송 모세관(330)의 안으로 이동될 수 있다. 하전된 액적 및 분석물 혼합물은 이송 모세관(330)의 유입구(332)를 통해 이동될 수 있다. 이것은 이송 모세관(330)의 반대편 말단(333)을 저압 영역(352), 예를 들면 이온 분석기 또는 질량 분광계(340)의 진공 단계에 위치시킴에 의해 달성될 수 있다.
하전된 액적 및 분석물 혼합물 (예를 들면, 분석물 이온을 포함함)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(340)의 분석 영역으로 이온 광학(352)에 의해 이동될 수 있다. 이온 광학(352)은 이온 가이드, 예를 들면 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드를 포함할 수 있다.
분석물 이온은 이온 광학(352)에 전압을 인가함에 의해 분석 영역으로 유도될 수 있다. 분석물 이온은 그런 다음 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 또는 질량 분광계(340)에 의해 분석될 수 있다.
일 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(340)는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 여전히 추가의 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(340)는 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계의 조합을 포함할 수 있다.
분석의 결과로, 샘플(311)에 대한 화학적 정보가 수득될 수 있다.
하나 이상의 가열기가 도 11에 도시된 장치의 다양한 부품을 가열하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 가열기는 용매 모세관(302), 차단 가스 튜브(312), 샘플 표면(310) 및 이송 또는 유입구 모세관(330) 중 하나 이상을 가열하기 위해 제공될 수 있다.
하나 이상의 가열기는 와이어 가열기 (예를 들면, 텅스텐 랩)를 포함할 수 있고 및/또는 각각의 일부를 주위 온도 이상으로, 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하도록 구성되어 질 수 있다. 그러나, 각 부품을 가열하는 기능을 갖는 임의의 유형의 가열기, 예를 들면 송풍기 또는 유도 또는 저항성 가열기가 사용될 수 있다.
도 11은 용매 및 분석물 혼합물(320)이, 예를 들면 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 또는 질량 분광계(340) 상으로 통과되기 전에 가열될 수 있도록 이송 또는 유입구 모세관(330)을 가열하도록 배열되고 구성될 수 있는 제1 가열기(342)를 도시한다.
이 제1 가열기(348)는 용매 모세관(330)을 따라 어디든지, 예를 들면 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 또는 질량 분광계의 유입구(341)에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 대안적으로, 제1 가열기(342)는 용매 모세관(330)의 유입구(332)에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 제1 가열기(342)는 와이어 가열기 (예를 들면, 텅스텐 랩)를 포함할 수 있고 및/또는 유입구 모세관을 주위 온도 이상으로, 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하도록 구성되어 질 수 있다.
제2 가열기(344)는 용매 및/또는 차단 가스가 가열될 수 있도록 차단 가스 튜브(312)를 가열하도록 배열되고 구성될 수 있다.
제2 가열기(344)는 용매 및/또는 차단 가스가 샘플 표면(310)으로 지향되기 전에 가열될 수 있도록 샘플 표면(310)에 근접한 튜브(312)의 말단에 위치될 수 있다. 제2 가열기(344)는 와이어 가열기 (예를 들면, 텅스텐 랩)를 포함할 수 있고 및/또는 튜브(312) 및/또는 용매 및/또는 차단 가스를 주위 온도 이상으로, 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하도록 구성되어 질 수 있다. 제3 가열기(346)는 용매가 가열되어 질 수 있도록 용매 모세관(302)을 가열하도록 배열되고 구성될 수 있다.
제3 가열기(346)는 용매가 차단 가스 튜브(312)에 의해 둘러싸이기 전에 가열될 수 있도록, 용매 모세관(302)을 따라 어디든지, 예를 들면 샘플 표면(310)으로부터 떨어져 위치한 가장 가까운 말단(305)에 위치될 수 있다. 제3 가열기(346)는 와이어 가열기 (예를 들면, 텅스텐 랩)를 포함할 수 있고 및/또는 용매 모세관(302) 및/또는 용매를 주위 온도 이상으로, 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하도록 구성되어 질 수 있다. 제4 가열기(348)는 샘플(311) 및/또는 샘플 표면(310)이 가열될 수 있도록 샘플 표면(310)을 가열하도록 배열되고 구성될 수 있다. 제4 가열기(348)는 샘플(311)을 유지 또는 함유하도록 배열되고 구성된 샘플의 일부 표면(310) 아래에 위치될 수 있다. 제4 가열기(348)는 와이어 가열기 (예를 들면, 텅스텐 랩)를 포함할 수 있고 및/또는 샘플(311) 및/또는 샘플 표면(310) 및/또는 용매를 주위 온도 이상으로, 및/또는 적어도 30℃, 50℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 또는 500℃ 초과의 온도로 가열하도록 구성되어 질 수 있다. 이온 유입구 이송 모세관 (예컨대 도 11에 나타낸 바와 같은 이송 모세관(120))을 가열하는 충격은 제보 G2-XS (RTM) 사중극자 비과시간 질량 분광계 및 시냅트 G2-Si (RTM) 사중극자-이온 이동도-비과시간 질량 분광계 상에서 시험되었다.
이온 이송 모세관은 100 내지 490℃의 범위로 니켈 와이어 가열기를 사용하여 가열되었다. 돼지 간 분절이 사용되고 선택된 지방산 및 인지질에 대한 강도가 비교되었다. 유입구 모세관 가열은 제보 (RTM) 질량 분광계를 사용한 지방산 강도에 대한 약간의 영향과 시냅트 (RTM) 질량 분광계를 사용하여 무영향을 가진다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 모니터링된 인지질에 대한 강도는 거의 두 자릿수로 개선될 수 있었다.
도 12a-d는 절대적인 강도에 대한 유입구 모세관 가열의 영향을 도시한다. 도 12a 및 12c는 워터스 시냅트 G2-Si (RTM) 질량 분광계에 관한 것이고 도 12b 및 12d는 워터스 제보 G2-XS (RTM) 질량 분광계에 관한 것이다. 돼지 간 분절로부터의 선택된 지방산 (FA), 포스파티딜 에탄올아민 (PE) 및 가장 풍부한 포스파티딜이노시톨 (PI)에 대한 평균 강도가 도시되었다.
이온 이송 모세관의 온도를 증가하는 것은 거의 두 자릿수로 인지질의 관측된 강도를 증가할 수 있다는 것이 도 12a-d로부터 분명하다.
도 11과 관련하여 기재된 구현예는 샘플 표면(310)이 면봉의 표면을 형성하는 의료 면봉과 같은 용도에 사용될 수 있다. 그와 같은 경우에, 면봉 자체는 면봉 상에 위치된 샘플(311)을 가열하기 위해 가열되어 질 수 있다. 예를 들면, 제4 가열기는 면봉 내에 위치된 와이어 가열기일 수 있고, 그리고 분석을 위해 생물학적 샘플을 유지 및/또는 보유하도록 구성된 면봉의 말단을 가열하도록 배열되고 구성될 수 있다.
작동 시어터에 사용하기 위한 시스템
도 13a는 구현예에 따라 제공되어 질 수 있는 장치(1300), 예를 들면 휴대용 장치(1300)를 도시한다.
장치(1300)는 기기 더미(1305)에 작동가능하게 연결된 카메라 모니터(1303)를 포함하는 외과용 더미(1301)를 포함할 수 있다. 기기 더미(1305)는 내시경(1310)에 작동가능하게 연결된 카메라 유니트(1307)를 포함할 수 있다. 외과용 더미(1301)는 하나 이상의 외과용 기기, 예를 들면 내시경(1310)을 포함할 수 있다. 구현예는 카메라 모니터(1303)가 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스의 일부이거나 이를 형성하는 것이 구상된다.
다양한 구현예에서, 내시경(1310)은 복강경으로 지칭될 수 있고 내시경(1310)에 관해 기재된 바와 같은 동일한 특징을 포함하고 동일한 방식으로 배열되고 구성된다.
내시경(1310)은 하나 이상의 내시경 디바이스, 예컨대 하나 이상의 광섬유 및/또는 데이터 케이블을 수용하는 튜빙을 포함할 수 있다. 내시경(1310)은 광섬유 및/또는 데이터 케이블의 다발을 포함할 수 있다. 내시경은 본 명세서에 개시된 임의의 구현예에 기재된 바와 같은 전기외과적 도구의 형태를 취할 수 있고, 예를 들면 내시경은 본원에서 기재된 바와 같이 복강경일 수 있거나, 또는 도 14a-b와 관련하여 아래에 기재된 바와 같이 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함할 수 있다.
광섬유 중 하나는 카메라 유니트(1307) 내 광원으로부터 내시경(1310)의 원위 말단(1312)으로 광을 공급할 수 있다. 광섬유 중 하나는 원위 말단(1312)으로부터 카메라 유니트(1307) 내에 위치한 카메라 또는 전하-커플링된 디바이스 ("CCD")로 광을 공급하도록 배열되고 구성될 수 있다. 대안적으로, 카메라 또는 전하-커플링된 디바이스 ("CCD")는 내시경(1310)의 원위 말단(1312)에 위치될 수 있고 그리고 이것은 하나 이상의 데이터 케이블을 통해 카메라 유니트(1307)에 작동가능하게 연결될 수 있다.
기기 더미(1305)는 휴대용일 수 있다. 예를 들면, 기기 더미(1305)는 기기 더미가 상이한 위치, 예를 들면 상이한 작동 시어터들 사이에 이동될 수 있도록, 휠(1309) 상에 위치될 수 있고 및/또는 트랙 상에 위치될 수 있다. 기기 더미(1301)는 500kg, 400kg, 300kg, 200kg, 150kg, 100kg, 50kg, 40kg, 30kg, 20kg, 10kg 또는 5kg 미만으로 칭량될 수 있다.
휴대용 장치(1300)는 분석적 더미(1330)를 포함할 수 있다. 분석적 더미(1330)는 하나 이상의 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)를 포함할 수 있다. 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)는 분석, 예를 들면 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석을 위해 이온 분석기 안으로 이온을 도입하기 위한 이온 유입구 디바이스(1334)를 포함할 수 있다.
이온 유입구 디바이스(1334)는 도 2a-5b와 관련하여 상기에 논의되고 #1 내지 #4로 넘버링된 임의의 유입구 설정을 포함할 수 있다. 예를 들면, 조직 샘플링 디바이스(1336)는 (i) 유입구 설정 #1에서 참조되고 도 2a 및 3에 도시된 튜브(21), (ii) 유입구 설정 #2에서 참조되고 도 4a 및 4b에 도시된 샘플 이송 튜브(120), (iii) 유입구 설정 #3에서 참조되고 도 5a에 도시된 유입구 튜브(152), 및 (iv) 유입구 설정 #4에서 참조되고 도 5b에 도시된 유입구 튜브(202)에 상응할 수 있다.
분석적 더미(1330)는 휴대용일 수 있다. 예를 들면, 분석적 더미(1330)는 기기 더미가 상이한 위치, 예를 들면 상이한 작동 시어터들 사이에 이동될 수 있도록, 휠(1338) 상에 위치될 수 있고 및/또는 트랙 상에 위치될 수 있다. 분석적 더미(1336)는 500kg, 400kg, 300kg, 200kg, 150kg, 100kg, 50kg, 40kg, 30kg, 20kg, 10kg 또는 5kg 미만으로 칭량될 수 있다.
조직 샘플링 디바이스(1336)는 내시경(1310)의 일부에 연결될 수 있거나 또는 형성할 수 있다. 조직 샘플링 디바이스(1336)는 접합(1325)에서 내시경(1310)을 결합할 수 있다. 접합(1325)에서, 내시경(1310)과 조직 샘플링 디바이스(1336)는 외과용 더미(1301) 상으로 이어지는 내시경(1310)과 분석적 더미(1330) 상으로 이어지는 조직 샘플링 디바이스(1336)로 분리할 수 있다.
접합(1325)에서 내시경(1310)과 조직 샘플링 디바이스(1336)는 결합할 수 있고 더 큰 튜브 내에 위치될 수 있다. 이것은 내시경(1310) 및 조직 샘플링 디바이스(1336)를 인간 또는 동물 몸체 안으로 삽입하는데 도움이 될 수 있다. 내시경(1310)의 원위 말단(1312)은 또한 조직 샘플링 디바이스(1336)의 원위 말단(1312)에 상응할 수 있거나 형성할 수 있다.
조직 샘플링 디바이스(1336)는 하나 이상의 디바이스 또는 도구, 예컨대 하나 이상의 전극 및/또는 가스 도관을 수용할 수 있는 하나 이상의 튜브 및/또는 케이블을 포함할 수 있다. 조직 샘플링 디바이스(1336)는 도구, 예를 들면 전기외과적 도구 예컨대 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함할 수 있고, 여기서 상기 전기외과적 도구는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있고, 그리고 분석적 더미(1330)는 하나 이상의 전극에 전압을 인가하도록 배열되고 구성된 전압 전력원을 포함할 수 있다.
도구 (및, 포함되는 경우, 전기외과적 도구, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 및/또는 하나 이상의 전극)는 조직 샘플링 디바이스(1336)의 원위 말단(1312)에 위치될 수 있다. 도구 및/또는 하나 이상의 전극이 조직 샘플링 디바이스(1336)의 원위 말단(1312)으로부터 돌출하도록 배열되고 구성될 수 있고, 그리고 상기에 논의된 카메라 또는 전하-커플링된 디바이스 ("CCD")의 관찰의 영역 내에서 생물학적 조직에 접촉하도록 배열되고 구성될 수 있다.
전기외과적 도구는 단극성 디바이스일 수 있고, 이 경우에 상대 전극은 조직 샘플링 디바이스(1336)의 원위 말단(1312)에 위치한 하나 이상의 전극을 생물학적 조직의 상이한 부분과 접촉하도록 제공될 수 있고 그리고 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 상대 전극은 생물학적 조직의 샘플이 그 위에 위치되어 지는 패드 또는 매트를 포함할 수 있다.
전기외과적 도구는 양극성 디바이스 (예컨대 본 명세서에서 기재된 양극 겸자)를 포함할 수 있고, 이 경우에 적어도 2종의 전극은 이들과 접촉하게 되는 조직을 증기화할 수 있는 두 전극 사이에 전위차가 형성될 수 있도록 도구의 원위 말단에 제공될 수 있다.
하나 이상의 전극이 생물학적 조직의 부분 또는 샘플에 접촉하거나 둘러싸도록 그리고 에어로졸, 연기 또는 증기를 형성하기 위해 생물학적 조직의 부분 또는 샘플을 증발 또는 증기화하도록 배열되고 구성될 수 있다. 하나 이상의 가스 도관이 조직 샘플링 디바이스(1336)를 통해 에어로졸, 연기 또는 증기를 이끌고 이온 유입구 디바이스(1334) 안으로 에어로졸, 연기 또는 증기를 도입하기 위해 제공될 수 있다.
휴대용 장치(1300)는 조직 샘플링 디바이스(1336), 이온 유입구 디바이스(1334) 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로부터 배출된 가스 및 다른 물질을 여과하도록 배열되고 구성될 수 있는 필터, 예를 들면 고효율 미립자 공기 ("HEPA") 필터를 포함할 수 있다.
이온 유입구 디바이스(1334)는 에어로졸, 연기 또는 증기 내의 입자를 이온화하고 이온화된 입자를 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다.
일 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)는 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분석기(1332)는 질량 분광계를 포함할 수 있다. 여전히 추가의 구현예에 따르면 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)는 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계의 조합을 포함할 수 있다.
분석의 결과로, 에어로졸, 연기 또는 증기와 따라서 생물학적 조직의 부분 또는 샘플에 대한 화학적 정보가 수득될 수 있다.
휴대용 장치(1300)는 기기 더미(1301) 및 분석적 더미(1330) 양자를 포함하는 단일 더미 또는 유니트와 이들의 성분을 포함할 수 있다. 이런 식으로, 기기 더미(1301) 및 분석적 더미(1330)는 단일 단위로 이동가능할 수 있다.
단일 더미 또는 유니트는 휴대용일 수 있다. 예를 들면, 단일 더미 또는 유니트는 단일 더미 또는 유니트가 상이한 위치, 예를 들면 상이한 작동 시어터들 사이에 이동될 수 있도록, 휠 상에 위치될 수 있고 및/또는 트랙 상에 위치될 수 있다. 단일 더미 또는 유니트(1301)는 500kg, 400kg, 300kg, 200kg, 150kg, 100kg, 50kg, 40kg, 30kg, 20kg, 10kg 또는 5kg 미만으로 칭량될 수 있다.
다양한 구현예에서, 작동 시어터는 휴대용 장치(1300)를 포함하여 제공될 수 있다. 작동 시어터는 휴대용 장치(1300)가 트랙을 따라 이동될 수 있도록 배열되고 구성된 트랙을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 작동 시어터의 세트가 제공될 수 있고, 여기서 휴대용 장치는 작동 시어터 사이에서 이동가능하다. 트랙은 휴대용 장치(1300)가 상이한 작동 시어터 사이에서 트랙을 따라 이동될 수 있도록 배열되고 구성될 수 있다.
카메라 모니터(1303)는 내시경(1310)의 원위 말단(1312)으로부터의 광경을 디스플레이하도록 카메라 유니트(1307)로부터 출력된 이미지 또는 이미지 데이터를 중계하도록 배열되고 구성될 수 있다.
분석적 더미(1330)에 작동가능하게 연결된 분석 모니터(1333)가 제공될 수 있다. 분석 모니터(1333)는 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로부터 출력된 데이터, 예를 들면 분석되어 진 생물학적 조직의 부분 또는 샘플에 대한 질량 스펙트럼 데이터 또는 화학적 정보를 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있다. 분석 모니터는 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스의 일부이거나 이를 형성하는 구현예가 구상된다.
일부 구현예에서, 카메라 모니터(1303)는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 계면을 통해 연결될 수 있다. 계면은 일련의 계면 예컨대 RJ45 커넥터, Ethernet 커넥터, RS232 커넥터, USB 커넥터, 등을 포함할 수 있다. 계면은 또한 무선 계면 예컨대 와이파이 연결, 블루투스 연결, 지그비 연결 등일 수 있거나 또는 이에 의해 대신에 제공될 수 있다.
카메라 모니터(1303)는 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로부터 출력된 데이터, 예를 들면 분석되어 진 생물학적 조직의 부분 또는 샘플에 대한 질량 스펙트럼 데이터 또는 화학적 정보를 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있다. 프로세서 또는 다른 처리 장치가 카메라 모니터(1303) 상에 나타난 생물학적 조직 샘플의 이미지 상에 질량 스펙트럼 데이터 또는 화학적 정보를 겹쳐놓도록 배열되고 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 분석 모니터(1333)는 카메라 유니트(1307)에 계면을 통해 연결될 수 있다. 계면은 일련의 계면 예컨대 RJ45 커넥터, Ethernet 커넥터, RS232 커넥터, USB 커넥터, 등을 포함할 수 있다. 계면은 또한 무선 계면 예컨대 와이파이 연결, 블루투스 연결, 지그비 연결 등일 수 있거나 또는 이에 의해 대신에 제공될 수 있다.
분석 모니터(1333)는 카메라 유니트(1307)로부터 출력된 이미지 또는 이미지 데이터, 예를 들면 분석되어 진 생물학적 조직의 부분 또는 샘플에 대한 질량 스펙트럼 데이터 또는 화학적 정보를 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있다. 프로세서 또는 다른 처리 장치가 분석 모니터(1333) 상에 나타난 질량 스펙트럼 데이터 또는 화학적 정보 상에 이미지 또는 이미지 데이터를 겹쳐놓도록 배열되고 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 카메라 모니터(1303) 및 분석 모니터(1333)는 동일한 부품일 수 있고, 그리고 프로세서 또는 다른 처리 장치는 동일한 스크린 상에, 예를 들면 서로의 최상부 상에 나란히 있거나 또는 겹쳐진 이미지 또는 이미지 데이터를 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 분석적 더미(1330)는 조직 샘플링 디바이스(1336)가 내시경에 연결되지 않을 수 있도록 단독으로 제공될 수 있다. 분석적 더미(1330)는 또한 조직 샘플링 디바이스의 일부 또는 모두에 연결되 수 있거나 또는 이를 형성할 수 있는 하나 이상의 외과용 기기, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 본원에서 기재된 바와 같은 프로브를 포함할 수 있다.
특정 예에서, 위-장 ("GI") 암은 세계적으로 암-관련 사망의 23%를 차지한다. 발병률은 증가했음에도 불구하고, 지난 40년 동안 암으로 인한 사망률은 감소하고 있다. 그러나, 그럼에도 불구하고 이들 사망의 추가의 30-40%가 잠재적으로 예방될 수 있다고 추정된다. 정확한 질환 진단과 조기 치료가 암 결과를 개선하는데 핵심 인자이다.
진단을 위한 금 표준 방법은 조직 생검으로 GI 관의 백색 광 내시경 조사로 유지되는 반면 초기 단계의 암 및 예비-악성 조건은 전기소작-기반 내시경 기술을 사용하여 성공적으로 치료될 수 있다.
그 뒤에 암으로 진단된 환자의 최대 7.8%에서 GI 암이 내시경술에서 누락될 수 있다는 것이 최근에 보고되었다. 현재 내시경 절차의 주요 이점은 이의 병변이 완전히 제거된 경우 환자는 주요 수술에 대한 필요성을 피한다는 것이다. 그러나, 불완전한 절제로 인해 환자의 최대 41%에서 재-개입이 필요하다.
추가로 분명히 되는 바와 같이, 본 명세서에서 개시된 디바이스의 특정한 이점은 이들이 정확한 실시간 질량 스펙트럼 데이터가 얻어지도록 할 수 있고 오-진단율을 감소시키고 완전한 절제 율을 개선하기 위해 이용될 수 있다는 것이다.
향상된 이미지화 기술은 탄성 산란 분광법, 빛간섭 단층촬영, 다중봉 이미지화 조합 라만 분광법, 자가형광 및 좁은 대역 이미지화를 사용한 분광 특성규명에 의한 특정한 강조로 Gi 관 내에서 진단 정확도를 개선하도록 개발되고 있다.
그러나, 이들 접근법의 어느 것도 현재 주류 임상 실시에서 사용되지 않는다.
조직의 식별에 기반된 질량 분광분석 ("MS")은 조직의 이미지화 기술, 샘플링 프로브/전기분무 시스템 및 직접적인 주위 이온화 질량 분광분석 조사를 사용하여 공지되어 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")은 질량 분광분석 이온 공급원으로서 전기외과적 도구의 이용에 의한 인-시튜 실시간 분석을 가능하게 하는 유익한 기술로서 이 후자 그룹에서 부각되었다.
스네어로 내시경술
본 개시의 일 측면에 따르면 내시경 및 전기외과적 프로브, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 포함하는 장치가 제공된다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 생물학적 조직의 부분을 둘러싸고 에어로졸을 형성하기 위해 생물학적 조직의 부분을 증발 또는 증기화하도록 배열되고 구성된 스네어를 포함할 수 있다.
도 13b는 도 13a의 내시경(1310)의 원위 말단(1312)에 위치한 디바이스(1350)의 구현예를 도시한다. 디바이스(1350)는 도 13a에 나타낸 바와 같이 조직 샘플링 디바이스(1336)의 일부일 수 있거나 이를 형성할 수 있고, 이하에 더 상세히 기재된 바와 같이, 이것을 통해 신장하는 하나 이상의 전극을 갖는 중공 튜브의 형태를 취할 수 있다.
디바이스(1350)는 튜브(1352)의 원위 말단(1356)으로부터 돌출할 수 있는 전극(1354)과 연신된 튜브(1352)를 포함할 수 있는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브(1350)의 형태를 취할 수 있다. 전극(1354)은 도시된 바와 같이 루프 또는 스네어의 형태를 취할 수 있거나 또는 내시경(1310)의 원위 말단(1312)으로부터 돌출하는 뾰족한 또는 곧은 부재의 형태를 취할 수 있다. 다양한 구현예에서, 전극(1354)은 도 14a와 관련하여 도시된 바와 같이 양극 겸자의 형태를 취할 수 있거나 또는 전극(1354)은 도 14b와 관련하여 도시된 바와 같이 단극성 디바이스의 형태를 취할 수 있다.
도 13b의 구현예에 있어서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브(1350) 내에 위치한 2개의 가닥의 전극은 서로 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들면, 가닥은 각각의 덮개, 또는 다른 수단 내에서 가닥을 유지함에 의해 떨어지도록 유지될 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브(1350)는 기기 채널로 언급될 수 있는 채널(1358)에서 내시경 내에서 유지될 수 있다. 채널(1358)은, 만일 제공된다면, 접합(1325)에서 시작할 수 있고 (도 13a 참고) 그리고 분석적 더미(1330), 예컨대 예시된 구현예에서는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브(1350)의 형태를 취하는 조직 샘플링 디바이스(1336)로부터 성분을 하우징하도록 배열되고 구성될 수 있다.
내시경(1310)은 하나 이상의 광섬유(1360)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 도 13a를 참조로 논의된 바와 같이, 이들은 광원으로부터 내시경(1310)의 원위 말단(1312)에 광을 전달하도록 배열되고 구성될 수 있다. 하나 이상의 광섬유(1360)는 내시경(1310)의 원위 말단(1312)으로부터 카메라 또는 전하-커플링된 디바이스 ("CCD")에 광을 전달하도록 배열되고 구성될 수 있다.
광섬유 대신에, 현재 적용에 의존하여 데이터 케이블 또는 다른 튜빙이 제공될 수 있다. 가스를 내시경(1310)의 원위 말단(1312)으로 전달하는 것이 바람직하다면, 가스 튜브가 광섬유 중 하나 대신에 제공될 수 있으며, 이 가스 튜브는 가스 공급원, 예를 들면 취입 가스의 공급원에 연결될 수 있다. 가스 튜브의 유출구 (또는 추가의 배출구)는 내시경(1310)을 따라 어디든지 위치될 수 있다.
디바이스(1350)는 에어로졸 (또는 외과용 연기)(1372)를 생성하도록 샘플의 부분(1370)에 전압을 인가하도록 배열되고 구성될 수 있다. 이것은 그런 다음 디바이스(1350) 내로 흡입되거나 이끌릴 수 있고, 그리고 그 다음 가스 경로(1374)를 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332) (도 13a)로 이동될 수 있다. 에어로졸이 디바이스(1350) 내로 이동될 수 있는 더 많은 기회를 제공하도록 디바이스(1350)의 외면에 개창술 (또는 홀)(1365)이 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 디바이스(1350)는 복수의 채널을 포함할 수 있고, 여기서 제1 채널은 전극(1354) (또는 전극들)을 수용할 수 있고 제2 채널은 에어로졸을 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로 이동하도록 배열되고 구성된 가스 채널일 수 있다. 제2 채널은 제1 채널과 동축으로 위치될 수 있다.
도구 또는 전극 배치 개구(1362)는 디바이스(1350)의 원위 말단(1356)에 제공되어 질 수 있고 그리고 전극 (또는 다른 도구)는 이것이 개구(1362) 안으로 집어 넣어질 수 있고 그리고 밖으로 확장될 수 있도록 배열되고 구성될 수 있다.
예시된 예에서, 전극(1354)은 성장 또는 "폴립"(1370) 주변에 전개될 수 있고 그리고 이 성장(1370)은 위(1340)의 막(1342) 상에 위치될 수 있다.
절제는 요망하는 경우 도 13b에 나타낸 바와 같이 전극을 사용하여 착수될 수 있다. 사용시, 스네어(1354)는 성장(1370)을 둘러 싸도록 그 위호 화장되고 전개될 수 있다. 스네어(1354)는 그런 다음 성장(1370)의 하부 주변에 단단한 밀봉을 형성하도록 수축되어 질 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 성장(1370)은 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 절제 중에 튜브(1352)의 도구 배치 개구(1362)를 적어도 부분적으로 또는 전적으로 차단할 수 있다.
전극(1354)에 인가되는 전압에 의해, 절제에 의해 생산된 에어로졸(1372)은 디바이스(1350)의 외면 상에 제공되어 질 수 있는 개창술(1365)에 통해 흡인될 수 있다.
디바이스(1350)의 외면 상에 그리고 개구(1362)로부터 떨어져 이격된 개창술(1365)의 제공은 도구 배치 개구(1362)가 적어도 부분적으로 또는 전적으로 블록킹화될 때 개창술 또는 흡인 포트(1365)가 외과용 연기 및/또는 에어로졸을 흡인되어 지도록 할 수 있어 유익할 수 있다.
개창술 또는 흡인 포트(1365)를 통해 디바이스(1350)로 도입하는 에어로졸 입자는 그런 다음 (상기에 논의된 바와 같이, 또한, 동일한 부품일 수 있는) 튜브(1352) 및/또는 조직 샘플링 디바이스(1336)를 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로 이동될 수 있다.
도시된 바와 같은 디바이스(1350)는 또한 내시경(1310)의 근위 말단(1312)에 연결될 수 있거나 그의 일부를 형성할 수 있다. 튜빙(1352)은 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)의 이온 유입구 디바이스(1334) (예를 들면 이들의 유입구 모세관 또는 이온 샘플링 오리피스)에 직접적으로 연결될 수 있다. 이온 분석기 또는 질량 분광계는 증발 지점으로부터 이격되어 질 수 있다는 것이 이해되어 질 것이다. 하나 이상의 에어로졸 또는 가스 채널은 에어로졸을 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)로 이동하도록 튜브 또는 튜빙(1352) 내에 위치될 수 있다.
복강경 검사 및 복강경 검사 도구
상기에 논의된 바와 같이 도 13a 및 13b의 구현예에 관하여 기재된 내시경이 복강경 검사에 사용될 수 있다. 그와 같은 상황에서, 내시경 (또는 복강경), 또는 이들의 말단 부분은 단단할 수 있는데, 예를 들면 내시경은 금속 또는 단단한 플라스틱으로 구성될 수 있고, 및/또는 복강경 검사 절차 (키홀 수술)를 수행하도록 배열되고 구성될 수 있다.
도 13c는 가요성 부분(1382)에 부착될 수 있는 단단한 말단 부분(1380)을 포함할 수 있는 복강경(1310)을 도시한다. 원위 말단(1312)은 도 13b에 관하여 상기에 논의된 바와 같은 동일한 특징을 포함할 수 있는데, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스(1350)는, 그런 다음 디바이스(1350) 내 개창술을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 뒤로 이동될 수 있는 에어로졸 또는 외과용 연기를 생성하도록 하기 위해 원위 말단(1312)으로부터 돌출하도록 배열되고 구성될 수 있다.
복강경(1310)의 말단 부분(1380)은 폭(1384) (또는 두께, 직경, 등) 및 길이(1386)를 가질 수 있는 연신된 부분(1381)을 포함할 수 있다. 폭(1384)은 연신된 부분(1381)의 길이(1386)에 대해 균일하거나 또는 실질적으로 균일할 수 있다. 연신된 부분(1381)은 인간 또는 동물 몸체 내에 작은 절개, 예를 들면 20 mm, 15 mm, 10 mm 또는 5 mm 미만의 길이를 갖는 절개 안으로 삽입되어 지도록 배열되고 구성될 수 있다.
폭(1384)은 20 mm, 15 mm, 10 mm 또는 5 mm 미만일 수 있다.
길이는 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 400 mm 또는 500 mm 초과일 수 있다.
말단 부분(1380)은 복강경(1310)을 유지 및 이동하는 것을 돕는 핸들을 포함할 수 있다. 핸들은 가요성 부분(1382)과 단단한 말단 부분(1380) 사이 접합(1396)에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 핸들은 단단할 수 있고 그리고 단단한 말단 부분(1380)과 동일한 단단한 요소의 일부를 형성할 수 있다. 핸들은 예를 들면 수술 과정 예컨대 복강경 검사 동안에 단단한 말단 부분(1380) 및/또는 연신된 부분(1381)을 이동하거나 안내하도록 배열되고 구성될 수 있다.
장치는 본 명세서에 개시된 다양한 수술 도구, 예를 들면 도 13a, 13b 및 13c에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 복강경, 도 15a 및 15b에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 외과용 로보트, 전기외과적 프로브, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 또는 전기외과적 도구를 포함할 수 있다. 수술은 복강경 검사일 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 내시경 또는 복강경 (예를 들면 도 13c에 관하여 그리고 상기에 기재된 내시경 또는 복강경(1310)) 및 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브 (예를 들면, 도 13b에 관하여 상기에 기재된 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브(1350))를 포함하는 복강경 검사에 사용하기 위한 도구가 제공된다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브(1350)는 내시경(1310)의 원위 말단(1312)에 위치될 수 있다. 도구, 예를 들면 이들의 연신된 부분(1381)은 인간 또는 동물 조직 내 작은 (예를 들면, 5 cm, 4 cm, 3 cm, 2 cm 또는 1 cm 미만) 절개를 통해 삽입가능할 수 있다. 도구는 긴 튜브 또는 튜빙을 포함할 수 있고 내시경 및 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 긴 튜브 또는 튜빙의 일부를 형성할 수 있다.
취입 (예를 들면, CO 2 를 사용함)
일 구현예에 따르면 전기수술 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 및 취입기를 포함하는 장치가 제공된다. 장치는 외과용 기기, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함할 수 있는, 도 13c에 관하여 본 명세서에서 상기에 논의된 바와 같은 내시경 또는 복강경을 포함할 수 있다.
도 13c를 참고로, 외과용 기기 (예를 들면, 복강경(1310))는 취입기로부터 공동 (예를 들면, 체강) 안으로 가스를 이동시키기 위한 가스 채널을 포함할 수 있다. 취입기는 가스 공급원을 가스 채널로 유체로 이동시키기 위한 가스 공급원 및 수단 (예를 들면, 펌프)을 포함할 수 있다.
취입기 가스 튜브(1390)는 가스 공급원으로부터 복강경(1310), 예를 들면 이들의 말단 부분(1380)으로 취입 가스를 이동하도록 제공될 수 있다. 가스 튜브(1390)는 복강경(1310)의 내부 가스 통로(1394)와 유체 연통할 수 있고 커넥터(1391)를 통해 이들에 연결할 수 있다.
복강경(1310)은 체강 안으로 삽입되어 지도록 구성된 복강경의 부분에 위치한 하나 이상의 취입 가스 배출구(1392)를 포함할 수 있다.
내부 가스 통로(1394)는 복강경(1310)의 길이를 따라 적어도 부분적으로 신장할 수 있다. 내부 가스 통로(1394)의 하나 이상의 배출구(1392)는, 예를 들면 원위 말단(1312)의 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 100 mm, 200 mm 또는 300 mm 내에서, 복강경의 원위 말단(1312), 연신된 부분(1381) 또는 말단 부분(1380)에 위치될 수 있다 (즉, 말단은 인간 또는 동물 시료 안으로 삽입되도록 구성됨). 내부 가스 통로(1394)는 복강경의 원위 말단에서 카메라에 연결될 수 있는 광섬유, 예를 들면 상기에 논의된 하나 이상의 광섬유(1360)에 인접하거나 또는 연결될 수 있다. 가스 공급원은 이산화탄소 ("CO2") 가스 공급원을 포함할 수 있다.
복강경은 도 13a 및 13b에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 내시경 또는 복강경일 수 있다.
수술중 진단을 위한 외과용 기기 및 최적화된 프로브
일 구현예에 따르면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함하는 외과용 기기가 제공된다. 외과용 기기는 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 외과용 더미(1301)의 일부를 형성할 수 있다. 외과용 기기는 내시경 또는 복강경을 포함할 수 있고 그리고 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 외과용 투열요법 프로브를 포함할 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 생물학적 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 형성하기 위해 생물학적 조직을 증발하거나 또는 증기화시키도록 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 입자를 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 또는 질량 분광계로 이동시키기 위한 튜브 또는 다른 수단을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 수술중 진단에 사용하기 위한 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 제공된다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 외과용 기기, 예를 들면 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있고 그리고 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 외과용 투열요법 프로브를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 수술중 진단에서 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것을 포함하는 수술의 방법이 제공된다. 본 방법은 분석을 위한 조직을 식별하는 것, 식별된 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것 및 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 상기 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 복수의 조직 샘플을 식별하는 것, 각 식별된 조직 샘플의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것 및 각 식별된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것 및/또는 이온 이동도 분석하는 것을 포함할 수 있다. 상기 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 각 식별된 조직 샘플의 입자는 개별적으로 질량 분석될 수 있다. 본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼 및/또는 이온 이동도 데이터 (또는 질량 스펙트럼 및/또는 이온 이동도 데이터로부터 유도된 데이터)를 산출하는 것 및 임의로 각 조직 샘플로부터 질량 스펙트럼 및/또는 이온 이동도 데이터 (또는 질량 스펙트럼 및/또는 이온 이동도 데이터로부터 유도된 데이터)를 비교하는 것 및 임의로 상이한 조직 샘플 사이의 차이를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 조직 내 특정한 화합물 또는 화합물들에 대해 조사하기 위해 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것을 포함할 수 있고 그리고 조직 또는 조직 샘플로부터 생성된 질량 스펙트럼 내 화합물 또는 화합물들을 조사 또는 식별하는 것을 포함할 수 있다.
각 조직 샘플은 몸체의 동일한 일부 또는 동일한 장기로부터 취해질 수 있다. 대안적으로, 각 조직 샘플은 몸체의 상이한 부분 또는 상이한 장기로부터 취해질 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 외과용 용도를 위해 최적화될 수 있다. 예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 또는 이들의 하나 이상의 전극은 소형화되어 질 수 있고 및/또는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브의 최대 치수, 길이, 폭 및 깊이 중 하나 이상은 5 cm, 2 cm, 1 cm 또는 5 mm 미만일 수 있다. 하나 이상의 전극은 표면적, 예를 들면 200 ㎟, 100 ㎟, 50 ㎟, 40 ㎟, 30 ㎟, 20 ㎟ 또는 10 ㎟, 2 ㎟, 1 ㎟, 0.5 ㎟. 0.4 ㎟. 0.3 ㎟, 0.2 ㎟ 또는 0.1 ㎟ 미만의 노출된 표면적을 가질 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 이것이 인간 또는 동물 몸체 안으로 수술로 삽입되어 질 수 있도록 형상화될 수 있다. 예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 연신될 수 있거나, 또는 연신된 튜브 또는 튜빙의 일부를 형성할 수 있거나, 및/또는 외과용 기기 예컨대 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있다.
도 14a는 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있는 프로브(1400)의 구현예를 도시한다. 프로브는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브일 수 있고 및/또는 외과용 기기 예컨대 상기에 기재된 것들에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1400)는 도 1과 관련하여 상기에 기재된 양극 겸자에 유사 (또는 동일)하고 수술 과정에서 보조하는 작은 선단 부분(1402)을 포함할 수 있다.
예시된 바와 같은 프로브는 양극성 디바이스를 포함하고 그리고 선단 부분(1402)에 두 개의 전극(1404)을 포함할 수 있다. 선단 부분(1402)은 선단 부분(1402)에의 전극(1404)이 서로 함께 보다 밀접하게 (또는 접촉으로) 되도록 될 수 있도록 가요성일 수 있거나 및/또는 경첩달릴 수 있는 2개의 아암 또는 집게(1410)를 포함할 수 있다.
프로브에 의해 생성된 에어로졸 입자를 내부 통로(1408) 및 튜빙(6) (또한 도 1 참조)를 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)로 이송하기 위해, 하나 이상의 홀(1406)이 예를 들면 전극(1404)의 하나에서 선단 부분(1402)에 위치될 수 있다. 하나 이상의 홀(1406)은 대안적으로 또는 추가로 프로브 상의 어디든지 위치될 수 있고 그리고 상기에 기재된 바와 같이 에어로졸 입자를 이송하도록 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 홀(1406)은 아암(1410)을 따라 및/또는 선단 부분(1402)의 외측에 위치될 수 있다.
선단 부분(1402)에 위치한 전극(1404)은 뾰족할 수 있고 그리고 2 ㎟, 1 ㎟, 0.5 ㎟. 0.4 ㎟. 0.3 ㎟, 0.2 ㎟ 또는 0.1 ㎟ 미만의 접촉 영역 (예를 들면, 표면적)을 가질 수 있다. 접촉 영역은 선단 부분(1402)의 영역, 예를 들면 전극(1404)의 선단 부분의 외부 또는 노출된 표면적으로 획정될 수 있다.
대안적으로 (또는 추가로), 선단 부분(1402)의 접촉 영역은 선단 부분의 말단으로부터 거리 d 내에 있는 선단 부분의 영역으로 획정될 수 있고, 여기서 d는 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.8 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm일 수 있다.
더 작은 접촉 영역 (또는 증가된 뾰족함)은 전기 접촉 영역이 최소화되기 때문에 최소로-침습성 또는 비-침습성 수술에 도움이 될 수 있다. 비교적 작은 접촉 영역을 제공하는 것에 더하여 (또는 이에 대안적으로) 보다 낮은 전압이 또한 사용될 수 있다.
외과용 기기는 선단 부분(1402)에 위치한 전극(1404)에 전압을 인가하도록 배열되고 구성된 전압 전력원을 포함할 수 있다. 인가 전압은 3 kV, 2.5 kV, 2 kV, 1.5 kV, 1 kV, 500 V, 400 V, 350 V, 300 V, 250 V, 200 V, 150 V, 100 V, 50 V, 20 V 또는 10 V 미만일 수 있다. 하나 이상의 전기 와이어(9)가 전압을 인가하기 위해 제공될 수 있고 그리고 이들은 이들의 연결 부분에서 프로브(1400)에 연결할 수 있다. 하나 이상의 내부 전도성 와이어(1412) 또는 다른 수단이 전극(1404)에 전압을 인가하기 위해 제공될 수 있다.
이것은 전형적으로 1 kV의 인가 전압, 및 10 ㎟보다 더 큰 접촉 영역을 포함할 수 있는 전기외과적 도구를 사용한 침습성 수술과 상이할 수 있다. 이와 같이, 도 14와 관련하여 기재된 프로브(1400)는 최소로-침습성 또는 비-침습성 수술에 최적화되어 지는 것으로 고려될 수 있다. 프로브(1400)를 조작할 때, 예를 들면, 이것은 조직을 절단하거나 스코어링하기에 충분한 높은 전압 또는 표면적을 가지지 않을 수 있다.
전극(1404)에 인가된 전압 또는 이를 통해 통과되는 전류를 제한하도록 배열되고 구성될 수 있는 전압 또는 전류 제한기가, 예를 들면, 외과용 기기, 전압 전력원 또는 프로브(1400)에 제공될 수 있다. 전압 또는 전류 제한기는 전극(1404)에 인가된 전압을 3 kV, 2.5 kV, 2 kV, 1.5 kV, 1 kV, 500 V, 400 V, 350 V, 300 V, 250 V, 200 V, 150 V, 100 V, 50 V, 20 V 또는 10 V 피크 또는 RMS로 제한하도록 배열되고 구성될 수 있다. 전압 또는 전류 제한기는 전극(1404)에 공급된 전류를 0.02 mA, 0.04 mA, 0.06 mA, 0.08 mA, 0.1 mA, 0.2 mA, 0.3 mA, 0.4 mA, 0.5 mA, 0.6 mA, 0.7 mA, 0.8 mA, 0.9 mA 또는 1 mA 피크 또는 RMS로 제한하도록 배열되고 구성될 수 있다.
전압 또는 전류 제한기는 대안적으로 또는 추가로 전극(1404)에 공급된 전원을 제한하도록 배열되고 구성될 수 있다. 전압 또는 전류 제한기는 전극(1404)에 공급된 전원을 1 W, 5 W, 10 W, 20 W, 30 W, 40 W, 50 W, 60 W, 70 W, 80 W, 90 W, 100 W, 120 W, 140 W, 160 W, 180 W 또는 200 W 피크 또는 RMS로 제한하도록 배열되고 구성될 수 있다.
프로브(1400)는 이온 분석기 또는 질량 분광계, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1330)의 일부를 형성하는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1400)는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 조직 샘플링 디바이스(1336), 또는 도 1에 도시된 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계에 연결될 수 있다.
조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 프로브(1400)를 연결하는 다른 연결 수단, 예를 들면 제1 진공 단계는 1 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 250 μm, 200 μm, 150 μm, 100 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm 또는 10 μm 미만의 최대 직경을 가질 수 있다. 작은 직경 튜빙은 프로브(1400)에 의해 생성된 에어로졸을 이온 분석기 또는 질량 분광계로 빠르게 이동시키는데 도움이 될 수 있다. 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙은 프로브(1400)를 이온 유입구 디바이스, 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 단계에 연결할 수 있다.
도 14a에 도시된 것에 대안적인 프로브가 도 14b에 도시되어 있다.
도 14b의 프로브(1450)는 도 14a의 프로브와 동일한 특징을 가지지만, 2개의 아암(1410) 대신에 단일 아암(1460)이 선단 부분(1452)에 위치한 단일 전극(1454)과 함께 제공된다. 이러한 "단극성" 구현예에 있어서, 프로브의 전극 (그리고 이들 사이에 위치한 조직) 사이에서 형성된 전위차 대신에, 전위차는 전극의 접촉점과 분석되어 지는 샘플과 접촉하여 위치된 상대 전극 사이에서 형성될 수 있다.
도 14a의 프로브(1400)에 관해 상기에 기재된 특징 및 이의 각각의 특징과 배열은 도 14b에 도시된 프로브(1450)에 동등하게 적용한다. 이들에 첨가된 추가의 "50"을 갖는 참고 번호로 유사한 특징이 제공되어, 예를 들면, 도 14b에서 프로브의 선단 부분은 참고 번호 1452로 표시되고 그리고 이들 특징은 도 14a에 관해 상기에 기재된 것들과 상호 교환적으로 될 수 있다.
"점 프로브 " 및 실시간 빔 진단으로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스
일 측면에 따르면 전기외과적 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 이온 분석기 또는 질량 분광계 및 조절 시스템을 포함하는 장치가 제공된다. 외과용 기기는, 예를 들면 카메라 모니터(1303) 및/또는 분석 모니터(1333) (또한 동일한 부품일 수 있음)를 포함하는, 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1301) 및/또는 장치(1300)의 일부를 형성할 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 본원에서 기재된 바와 같은 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있다.
전기외과적 도구 또는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 도 14a-b와 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브, 또는 도 1과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 양극 겸자 프로브일 수 있다.
전기외과적 도구 또는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 생물학적 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 형성하도록 생물학적 조직을 증발하거나 또는 증기화시키도록 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있고, 그리고 이온 분석기 또는 질량 분광계는 입자 질량을 분석하거나 또는 이온 이동도를 분석하도록 배열되고 구성될 수 있고, 그리고 데이터는 질량 분석으로부터 생산된 질량 스펙트럼을 포함할 수 있다.
조절 시스템은 수술에 사용하기 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계로부터의 데이터 및 출력 분석물 정보를 처리하도록 배열되고 구성될 수 있다. 분석물 정보는 분석되어 지는 생물학적 조직 또는 다른 샘플의 특정한 부분과 관련된 질량 스펙트럼 또는 화학 데이터를 포함할 수 있다.
조절 시스템은 모니터 (예를 들면, 카메라 모니터(1303) 또는 분석 모니터(1333) 또는 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스) 상에 분석물 정보를 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있다. 분석물 정보는 또 다른 변수, 예를 들면 위치 (예를 들면, 거리, 또는 예를 들면 3-차원 환경에서의 좌표), 시간, 등의 함수로 표시 또는 기록될 수 있다. 이런 식으로, 분석물 정보 (예를 들면, 질량 스펙트럼 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터, 또는 질량 스펙트럼 및/또는 이온 이동도 데이터로부터 유도된 데이터, 또는 화학 데이터)는 다른 변수와 같이 표시 또는 기록될 수 있고 이것은 수술 과정을 개선할 수 있다.
예를 들면, 수술 도중에 외과의사는 수술 과정을 안내하는 것을 돕기 위해 조절 시스템에 의해 제공된 및/또는 모니터 상에 표시된 정보를 사용할 수 있다. 만일 암 조직이 프로브를 사용하여 발견되면, 그러면 이 암 조직을 제거하거나 증기화하도록 전압이 증가될 수 있다. 암 조직을 증기화시키면, 조절 시스템은 조직이 암성이 아닌 것을 외과 의사에게 알릴 수 있고, 그리고 전압은 낮아질 수 있다.
이 작용기능은 자동으로 생성할 수 있다는 것이 구상된다. 예를 들면, 조절 시스템은 이온 분석기 또는 질량 분광계로부터 출력된 정보를 모니터하도록 배열되고 구성될 수 있고, 반응하여 작동 파라미터를 변경, 조정 또는 변형할 수 있다.
예를 들면, 조절 시스템은 이온 분석기 또는 질량 분광계로부터 출력된 정보에 반응하여 (예를 들면, 전압 전력원에 의해) 전기외과적 도구에 인가된 전압을 변경, 조정 또는 변형하도록 배열되고 구성될 수 있다. 만일 암 조직이 프로브를 사용하여 발견되면, 그러면 이 암 조직을 제거하거나 증기화하도록 전기외과적 도구에 인가된 전압이 자동으로 증가될 수 있다. 암 조직을 증기화시키면, 조절 시스템은 전기외과적 도구에 인가된 전압을 자동으로 낮출 수 있다.
이 종류의 수술은 화학적으로-유도된 수술로 공지될 수 있고, 여기서 프로브와 접촉하는 조직에 대한 실시간 정보는 예를 들면 상기에 기재된 바와 같은 모니터를 통해 외과의사에게 제공되어 질 수 있다.
일 구현예에 따르면 샘플 (예를 들면, 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니)를 분석하기 위해 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 사용하는 것 및 샘플의 실시간 분석 (예를 들면, 질량 스펙트럼 또는 이온 이동도 분석)을 제공하기 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계를 사용하는 것을 포함하는 방법, 예를 들면 화학적으로-유도된 수술의 방법이 제공된다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 도 14a-b와 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브, 또는 도 1과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 양극 겸자 프로브일 수 있다.
본 방법은 (예를 들면, 로보트, 예를 들면 아래에 기재된 바와 같이 외과용 로보트를 사용하여) 샘플 위로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 안내 또는 스캐닝하는 것 및 임의로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브의 안내를 돕거나 제공하기 위해 실시간 분석을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 특정한 화합물 또는 화합물들을 조사, 식별 또는 스캔하기 위해 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 실시간 분석에 기반하여 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브의 방향을 변경하는 것을 포함할 수 있다.
만일 화합물 또는 화합물들이 식별되면 그러면 본 방법은 동일한 방향으로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 안내 또는 스캔하는 것을 지속하는 것을 포함할 수 있다. 만일 화합물 또는 화합물들이 식별되지 않으면 본 방법은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브의 방향을 변경하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 만일 특정한 화합물 또는 화합물들이 식별되면 안내하는 또는 스캔 패턴의 상이한 유형을 포함할 수 있다.
예를 들면, 일단 특정한 화합물 또는 화합물들이 식별되면, 방법은 제1 스캔 패턴으로부터 제2의, 상이한 스캔 패턴으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 제1 스캔 패턴은 선형, 예를 들면 직선인 점에서 스캔을 수행하는 것일 수 있고, 여기서 상기 점은 일정 거리로 분리된다. 제2 스캔 패턴은 나선형 스캔 패턴을 포함할 수 있다. 이런 식으로, 만일 대상의 화합물 또는 화합물들이 선형 스캔 지점에서 식별되면, 방법은 대상의 스캔 지점 주변으로 중심에 있는 나선형 스캔 패턴에 스위칭하는 것을 포함할 수 있다.
상기에 기재된 방법은 조절 시스템에 의해 수행될 수 있어, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 로보트 기기 (예를 들면, 아래에 기재된 바와 같이 휴대용 조작기를 포함하는 수술을 수행하기 위한 외과용 로보트 기기 또는 장치)의 일부를 형성할 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브 또는 조절 시스템 또는 이들의 처리 장치는 상기에 기재된 안내 또는 스캐닝 절차를 수행하도록 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 사용자 인터페이스를 사용하여 제어될 수 있거나 또는 통제가능할 수 있다.
외과적 사용을 위한 원격으로 작동되는 기기장치
다양한 구현예에 따르면 로보트 수술 방법이 개시되고 여기서 제어 디바이스, 예를 들면 휴대용 조작기가 외과용 로보트를 원격으로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 장치는 도 15a 및 15b에 도시되고 그리고 휴대용 조작기(1500) (도 15a) 뿐만 아니라 외과용 로보트 또는 로보트 프로브(1550) (도 15b)를 포함한다.
휴대용 조작기(1500)가 외과용 로보트(1550)를 원격으로 제어하기 위해 사용될 수 있는 로보트 외과용 기술이 개발되었다. 전형적으로, 그와 같은 절차 동안 외과의사의 손 운동은 환자의 몸체 내부로 로보트 기기의 더 작고, 정확한 운동으로 컴퓨터에 의해 번역될 수 있고, 아래에 더 상세히 기재된다.
다른 절차는 병원 환경 밖에서 구상된다. 예를 들면, 전장터에서는 인간이 부상당한 군인에게 다가가기가 때때로 어렵거나 불가능할 수 있다. 외과용 로보트은 전쟁터 의료 유니트의 일부 (예를 들면, 전장터 지형을 가로질러 움직일 수 있는 더 큰 로보트의 일부)를 형성할 수 있고 전장터에서 수술 과정 (예를 들면, 절단)을 수행하도록 배열되고 구성될 수 있다.
외과용 로보트(1550)는 도 15b에 나타낸 바와 같이 하나 이상의 아암들, 예컨대 우측 아암(1570) 및 좌측 아암(1560)을 포함할 수 있다. 각 아암은 다양한 방향으로 아암의 운동을 가능하게 하는 하나 이상의 관절 및 하위-부분을 포함할 수 있다.
예시된 실시예에서, 우측 아암(1560)은 회전(1591)의 제1 축 주위를 회전하도록 배열되고 구성될 수 있는 제1 회전하는 부재(1561)를 포함한다. 제1 회전하는 부재(1561)는 신장된 부재의 형태일 수 있는 제1 아암 부분(1562)에 연결될 수 있다.
제1 아암 부분(1562)의 원위 말단은 제1 아암 부분(1562)에 작동가능하게 연결된 회전하는 컵(1564)일 수 있다. 회전하는 컵(1564)은 화살표(1592)에서 도시된 방향으로 제1 아암 부분(1562)에 독립적으로 회전하도록 배열되고 구성될 수 있다. 회전하는 컵(1564)은 제2 아암 부분(1566)에 연결될 수 있고 그리고 제2 아암 부분(1566)은 화살표(1592)에 의해 도시된 방향으로 회전하는 컵(1564)으로 회전하도록 배열되고 구성될 수 있다.
핸드 유니트(1568)는 제2 아암 부분(1566)의 원위 말단에 위치될 수 있다. 핸드 유니트는 하나 이상의 액추에이터 또는 기기(1569)에 작동가능하게 연결될 수 있고 그리고 하나 이상의 기기(1555) 및/또는 수술 도구(1580)의 운동을 제어하도록 배열되고 구성될 수 있다.
좌측 아암(1570)은 우측 아암과 동일한 부품을 포함하는 것을 유의해야 한다. 이들은 도 15b에서 추가의 "10"을 갖는 참조 번호로 표시되는데, 예를 들면 좌측 아암의 회전하는 컵은 참조 번호 1574로 표시된다.
도 15b는 기기를 개략적으로, 예를 들면 손가락 또는 집게(1569 및 1579)의 형태로 도시한다. 이들 간단한 기기는 단지 예시를 위한 것이며, 그리고 기기는 (대안적으로 또는 추가로) 손가락, 집게, 그래버, 나이프, 외과용 메스, 드릴 또는 수술 과정 중에 유용할 수있는 임의의 다른 도구를 포함할 수 있다.
하나 이상의 기기(1569, 1579)는 적절한 베어링 및 모터의 사용을 통해 임의의 방향으로 이동가능할 수 있다. 하나 이상의 기기(1569, 1579)는 회전의 임의의 축에 대해 회전가능할 수 있고 그리고 이의 각각의 핸드 유니트(1568)을 향해 그리고 떨어져 변위가능할 수 있다. 기기(1569, 1579) 자체는 이의 원위 말단에 위치한 추가의 기기를 포함할 수 있다는 것이 가능하다. 예를 들면, 협공(1569) 자체는 이의 원위 말단에 드릴을 포함할 수 있는데, 이는 상기 기기가 집게 사이에 유지된 샘플을 드릴링하기 위해 부가적으로 사용될 수 있음을 의미한다.
하나 이상의 기기(1569, 1579)의 크기는 임의의 특정한 수술 과정을 위해 변경되고 적용될 수 있다. 예를 들면, 기기는 10 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm, 2 cm, 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.8 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm 미만 또는 초과의 최대 치수를 가질 수 있다. 최대 치수는 기기 상에 위치한 임의의 두 점 사이의 최대 직선 거리로 획정될 수 있다. 예를 들면, 단순한 연신된 막대의 경우, 최대 거리는 막대의 길이일 것이다.
외과용 로보트 상에 보다 많은 또는 적은 아암이 제공될 수 있고 그리고 아암 자체는 특정한 수술 과정을 위해 요구되는 바와 같은 보다 많은 또는 적은 성분을 포함할 수 있다는 것이 인정될 것이다. 보다 복잡한 절차는 각각이 특정한 절차를 수행하기 위해 배열되고 구성되거나 특정한 목적을 위해 제공된 복수의 아암을 전형적으로 필요로할 것이다. 대안적으로, 외과용 로보트는 상대적으로 단순한 절차 (예를 들면, 절단)를 수행하기 위해 사용될 수 있고, 이 경우에 단일 아암이 제공될 수 있다.
핸드 유니트(1568, 1578)는 하나 이상의 카메라(1582)를 포함할 수 있다 (단 하나만이 예시된 구현예에서 도시되었지만, 필요에 따라 보다 많이 제공될 수 있다). 카메라(1582)는 외과용 로보트(1550)에 의해 조작되어 진 샘플의 이미지 또는 이미지 데이터를 포착하도록 배열되고 구성될 수 있다.
하나 이상의 전기수술 도구(1580), 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 핸드 유니트(1568, 1578)의 하나 또는 둘 모두 상에 위치될 수 있다. 하나 이상의 전기수술 도구(1508)는, 예를 들면 외과용 로보트(1550)에 의해 유지 또는 조작되어 지는 샘플에 이들의 원위 말단에 위치한 하나 이상의 전극을 통해 전압을 인가하도록 배열되고 구성될 수 있다.
하나 이상의 전기수술 도구(1580)는 에어로졸을 생성하도록 배열되고 구성될 수 있는데, 예를 들면 전극은 프로브가 외과용 로보트(1550)에 의해 조작되어 지는 샘플과 접촉될 때 분석물, 연기, 퓸, 액체, 가스, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하도록 배열되고 구성될 수 있다.
하나 이상의 전기수술 도구(1580)는 도 14a-b와 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브, 또는 도 1과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 양극 겸자 프로브일 수 있거나 포함할 수 있다.
장치는 도 15a에 나타낸 바와 같이 휴대용 조작기(1500)를 포함할 수 있다.
휴대용 조작기(1500)는 계면 (또는 통신 수단)을 통해 외과용 로보트에 작동가능하게 연결될 수 있다. 계면은 일련의 계면 예컨대 RJ45 커넥터, Ethernet 커넥터, RS232 커넥터, USB 커넥터, 등을 포함할 수 있다. 계면은 또한 무선 계면 예컨대 와이파이 연결, 블루투스 연결, 지그비 연결 등에 의해 될 수 있거나 또는 대신에 제공될 수 있다. 계면은 위성 또는 다른 긴-범위 무선 연결을 통해 될 수 있다.
휴대용 조작기(1500)는 외과용 로보트의 다양한 부품의 운동을 제어하도록 배열되고 구성될 수 있다. 조절 시스템은 외과용 로보트의 다양한 부품의 운동으로 휴대용 조작기에 의해 보내지는 명령을 중계하도록 배열되고 구성될 수 있는 외과용 로보트 내에 제공될 수 있다.
휴대용 조작기는 수술 과정에 관한 정보 및/또는 다른 정보를 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있는 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스의 형태로 될 수 있는 모니터(1502)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제어 디바이스, 예를 들면 조이스틱(1504)이 제공될 수 있고 휴대용 조작기는 특정한 방향으로 제어 디바이스(1504)의 운동 (또는 제어 디바이스의 다른 유형의 활성화)이 외과용 로보트(1550) 또는 대응하는 방향으로 이들의 특정한 성분의 대응하는 운동을 야기하도록 구성되어 질 수 있다.
예시된 예에서, 조이스틱(1504)에 의해 야기된 운동 유형은 변화 또는 변경될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 버튼(1506)은 각 조이스틱(1504) 상에 위치될 수 있고 그리고 이들 버튼(1506)의 활성화 또는 억제는 제어되어 지는 성분, 또는 제어되는 성분의 운동 방향을 변경할 수 있다.
제어 디바이스(1504)는 하나 이상의 전기수술 도구(1580)를 작동하도록 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어 디바이스(1504)는 전압 전력원이 에어로졸을 생성하도록 전극에 전압을 인가하도록 전압 전력원에 신호를 보내도록 배열되고 구성될 수 있다.
액추에이터 또는 기기(1569, 1579)는 휴대용 조작기의 사용자 (예를 들면, 외과의사)로부터의 명령에 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 상기에 논의된 바와 같이 전극은, 분석물, 연기 퓸, 액체, 가스, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기의 생성이 사용자에 의해 제어되어 질 수 있도록, 휴대용 조작기에 의해 제어될 수 있다.
다양한 구현예는 로보트로-제어된 디바이스의 일부인 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 제공할 수 있다. 디바이스의 운동 및/또는 구동은 휴대용 조작기의 운동에 의해 야기될 수 있다.
외과용 로보트는 도 15b에 도시된 것과 다른 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 외과용 로보트는 내시경 또는 복강경 디바이스를 포함할 수 있고, 여기서 내시경 또는 복강경은 아암의 위치에 제공된다. 하나 이상의 액추에이터 또는 기기는 휴대용 조작기의 운동에 의해 제어될 수 있는, 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 위치될 수 있다.
내시경 또는 복강경 디바이스는 내시경의 원위 말단에 카메라, 예를 들면 전하-커플링된 디바이스 ("CCD")를 포함할 수 있다. 카메라는 이미지 또는 이미지 데이터를 투과 케이블을 통해 및/또는 무선 투과에 의해 비디오 모니터 또는 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스 (예를 들면, 도 15a에 도시된 모니터(1502))에 투과하도록 구성될 수 있다.
내시경 디바이스는 내시경을 따라 적어도 부분적으로 이동하는 하나 이상의 기기 채널을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기수술 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 내시경 또는 복강경의 원위 말단에 위치될 수 있다.
프로브 및/또는 내시경 또는 복강경 디바이스는 로보트로-제어된 복강경 디바이스의 일부일 수 있다. 내시경 또는 복강경 디바이스는 휴대용 조작기의 운동에 반응하여 이동가능한 하나 이상의 아암을 포함할 수 있다.
프로브 또는 내시경 또는 복강경 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 전기외과적 도구를 포함할 수 있다. 장치는 분석물, 연기, 퓸, 액체, 가스, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 구성된 디바이스를 포함할 수 있다.
장치는: (i) 제1 세로축을 갖는 실질적으로 원통형 충돌 어셈블리; (ii) 충돌 어셈블리를 가열하기 위한 가열기; (iii) 분석물 이온을 형성하기 위해 상기 제1 축에 실질적으로 직교인 제2 축을 따라 상기 가열된 충돌 어셈블리 상으로 분석물, 연기, 퓸, 액체, 가스, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성된 제1 디바이스; 및 (iv) 상기 분석물 이온을 분석 및/또는 이온 이동도 분석을 위한 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기를 포함하는 질량 분광계를 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에 따르면 (상기 기재된 외과용 로보트를 원격으로 제어하기 위해 사용된) 제어 디바이스는 휴대용 조작기의 형태로 되지 않을 수 있다. 특정 외과용 기술은 일련의 운동 지침 형태로 외과용 로보트에 메모리 안에 대신 장입될 수 있다. 이것은 절단과 같은 간단한 의료 절차에 적합할 수 있으며 자동화 방법으로 지칭될 수 있다.
외과용 로보트에 통합될 수 있는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 외과용 로보트에 장입된 일련의 명령을 사용하여 자동화되든 또는 상기에 기재된 바와 같은 휴대용 조작기를 사용하여 자동화되든, 수술 과정을 안내하도록 사용될 수 있다.
예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 특정한 조직, 예를 들면 골 또는 근육 조직을 위치시키도록 사용될 수 있다. 수술 과정에서 추가의 단계는 이런 식으로 특정한 조직을 위치시키는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 상에 조건부일 수 있다.
이것은 특히 자동화 방법의 경우에 사용될 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브로부터 정보는 외과용 로보트의 기억 안으로 장입되어 지는 특정한 절차를 수행하는 장소를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 외과용 로보트의 기억 상에 장입될 수 있는 일련의 운동 명령은 일련의 조건적 명령일 수 있고, 여기서 조건은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하여 생산된 데이터 또는 정보에 관한 것일 수 있다.
대안적으로, 또는 추가로, 경보 시스템이 외과용 로보트 및/또는 휴대용 조작기 안으로 합체될 수 있고, 여기서 본 경보 시스템은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하여 생산된 데이터 또는 정보에 기초한 경보를 출력하도록 배열되고 구성된다. 예를 들면, 특정 화합물이 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 디바이스에 의해 분석된 에어로졸에서 발견되면, 외과용 로보트에서 경보가 울릴 수 있거나 경보 메시지가 모니터 상에 팝업될 수 있다.
미니어쳐 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스
본 개시의 일 측면에 따르면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함하는 장치가 제공되고, 여기서 장치는 소형화된다. 예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 포함하는 장치는 이것이 인간에 의해 제어 또는 조작될 수 있도록 되는 크기로 될 수 있다.
장치는 소형화된 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 제어하도록 배열되고 구성된 로보트를 포함할 수 있다. 장치인, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 또는 하나 이상의 전극의 최대 치수는 5 cm, 2 cm, 1 cm, 5 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm 또는 0.1 mm 미만일 수 있다.
디바이스 또는 프로브는 감소된 각각의 치수를 갖지만, 도 14a, 14b, 16 또는 17 중 임의의 것에 도시된 프로브와 실질적으로 동일한 것일 수 있다. 소형화된 프로브는 본원에서 기재된 바와 같은 복강경 또는 내시경, 예를 들면 도 13a 및 13b에 관하여 기재된 바와 같은 복강경 또는 내시경 안에 합체될 수 있다.
소형화된 프로브는 본원에서 기재된 바와 같은 외과용 로보트, 예를 들면 도 15a 및 15b에 관해 기재된 바와 같은 외과용 로보트 및 다른 장치의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 휴대용 조작기는 하나 이상의 액추에이터를 통해 소형화된 프로브에 작동가능하게 커플링될 수 있다.
외과용 로보트는 작은-규모 수술, 예컨대 뇌 수술을 수행하도록 배열되고 구성될 수 있다. 작은-규모 수술은 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm 미만 규모로 조직의 조작 또는 파괴를 포함하는 수술로 획정될 수 있다.
외과용 로보트는 단계화된 방식으로 프로브를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있고, 여기서 각 단계는 예를 들면 3-차원 공간에서 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm 미만의 운동에 상당한다.
대안적으로, 외과용 로보트는 연속 방식으로 프로브를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다. 외과용 로보트는 예를 들면 3-차원 공간에서 및/또는 3-차원 공간에서 일 방향으로 10 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm 또는 0.1 mm 미만인 길이로 단일 운동으로 프로브를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다.
그와 같은 소형화된 디바이스의 사용은 뇌 수술 도중에서와 같이 아주 작은 거리에 걸쳐, 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브의 이동을 요하는 외과용 상황에 도움이 될 수 있다.
이온 광학
일 구현예에 따르면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 사용하여 샘플을 분석하는 것, 질량 분석에 기초하여 샘플을 분석하는 것 및 이온 광학을 조정하는 것을 포함하는 방법이 제공된다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석은 이들 구현예에 관하여 논의된 이온 광학을 포함할 수 있는, 이온 분석기 또는 질량 분광계를 포함하는 본 명세서에서 개시된 임의의 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 분석은 도 1, 2a-2c, 3, 4, 5a-5b, 11 또는 도 13a-13b에 관하여 개시된 질량 분광계를 사용하여 수행되어 질 수 있다.
본 방법은, 예를 들면 특정한 화합물 또는 화합물들이 획정된 강도 한계를 초과하거나 그 아래로 떨어지면, 또는 전체 강도가 획정된 강도 한계를 초과하거나 그 아래로 떨어지면, 분석에 반응하여 정전기 렌즈를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 실시간으로, 예를 들면 수술 간 진단에서 수행될 수 있다. 본 방법은 분석되어 진 조직 샘플 내에 위치되는 특정한 화합물 또는 화합물들에 기초하여 이온 광학 (예를 들면, 정전기 렌즈)을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 이온 광학 (예를 들면, 정전기 렌즈)의 조정은 이온 광학을 통한 이온의 전달을 조정하는 것을 포함할 수 있다.
대안적인 에너지 공급원 - 초음파 프로브
본 명세서에 개시된 전기외과적 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 다른 형태의 에너지 생성으로 대체되어 질 수 있거나 이와 조합될 수 있는 구현예가 구상된다. 이것의 일 예는 초음파로, 아래에 기재된 바와 같이 전기외과수술 또는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술에 부가하여 또는 이에 대한 대체로서 외과용 방법에 사용될 수 있다.
일 구현예에 따르면 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기, 증발기 또는 절개기를 포함하는 외과용 기기가 제공된다. 초음파 디바이스는 초음파 제거 기기 또는 이온 공급원으로 지칭될 수 있고, 그리고 상기에 논의된 초음파 제거 이온 공급원에 상응할 수 있다. 외과용 기기는 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 외과용 더미(1301)의 일부를 형성할 수 있다. 외과용 기기는 내시경 또는 복강경을 포함할 수 있다. 초음파 디바이스는 생물학적 조직을 흡인하거나 단편화하도록 그리고 생물학적 조직의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 형성하도록 구성될 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 입자를 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계로 이동시키기 위한 튜브 또는 다른 수단을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 수술 간 진단에서 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것을 포함하는 수술의 방법이 제공된다. 본 방법은 분석을 위한 조직을 식별하는 것, 식별된 조직의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 생성하도록 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 복수의 조직 샘플을 식별하는 것, 각 식별된 조직 샘플의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 생성하도록 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 각 식별된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 각 식별된 조직 샘플의 입자는 개별적으로 질량 분석 또는 이온 이동도 분석될 수 있다. 본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것 및 임의로 각 조직 샘플로부터 질량 스펙트럼을 비교하는 것 및 임의로 상이한 조직 샘플 사이의 차이를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 조직 내 특정한 화합물 또는 화합물들을 조사하기 위해 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것을 포함할 수 있고 그리고 조직 또는 조직 샘플로부터 생산된 질량 스펙트럼에서 화합물 또는 화합물들을 조사 또는 식별하는 것을 포함할 수 있다.
각 조직 샘플은 몸체의 동일한 일부 또는 동일한 장기로부터 취해질 수 있다. 대안적으로, 각 조직 샘플은 몸체의 상이한 부분 또는 상이한 장기로부터 취해질 수 있다.
초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있다. 예를 들면, 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 소형화될 수 있고 및/또는 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기의 최대 치수, 길이, 폭 및 깊이 중 하나 이상은 5 cm, 2 cm, 1 cm 또는 5 mm 미만일 수 있다. 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 이것이 인간 또는 동물 몸체 안으로 수술로 삽입될 수 있도록 형상화될 수 있다. 예를 들면, 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 연신될 수 있거나 또는 연신된 튜브 또는 튜빙의 일부를 형성할 수 있거나 및/또는 외과용 기기 예컨대 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있다. 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 예를 들면 내시경 또는 복강경의 포트 또는 기기 채널을 통해 통과될 수 있다.
개시의 일 측면에 따르면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브 및 외과용 메스를 포함하는 장치가 제공되고, 여기서 외과용 메스의 운동은 초음파에 의해 보조되거나 또는 야기된다. 장치는 이들의 원위 말단에 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브 및 외과용 메스를 포함하는 내시경을 포함할 수 있다.
도 16은 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있는 프로브(1600)의 구현예를 도시한다. 본 프로브는 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기일 수 있고 및/또는 외과용 기기 예컨대 상기에 기재된 것들에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1600)는 수술 과정에서 도움이 되는 선단 부분(1602)을 포함할 수 있다.
프로브(1600)의 선단 부분(1602)에 초음파의 펄스를 생성하고 이동하도록 배열되고 구성될 수 있는 초음파 피스(1604)가 위치된다. 초음파 피스(1604)는 아암(1610)의 원위 말단에 위치될 수 있고 암(1610)은 사용 용이성을 위해 연신될 수 있다.
운동은 화살표(1620)로 표시된 바와 같이 프로브를 향해 그리고 이로부터 떨어지도록 지향될 수 있다. 이것은 프로브(1600)에 근접한 조직에서 초음파의 펄스를 유도할 수 있어, 프로브는 이어서 그러한 조직을 흡인, 절단 또는 단편화할 수 있다.
초음파의 주파수 및/또는 진폭은 상이한 조직 및/또는 외과용 기술에 적합하도록 다변할 수 있다. 예를 들면, 펄스의 상대적으로 낮은 진폭 및/또는 빈도는 지방과 같은 낮은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 적용될 수 있고, 상대적으로 높은 진폭 펄스는 힘줄과 같은 높은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 홀(1606)은 프로브에 의해 흡인된 조직 입자를 내부 통로(1608) 및 튜빙(6) (또한 도 1 참조)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)로 이동하도록, 선단 부분(1602), 예를 들면 초음파 피스(1604) 내에 위치될 수 있다. 하나 이상의 홀(1606)은, 대안적으로 또는 추가로, 프로브 상에 어디든지 위치될 수 있고, 상기에 기재된 바와 같이 입자를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 홀(1606)은 아암(1610)을 따라 및/또는 선단 부분(1602)의 외측에 위치될 수 있다.
(샘플을 향하여 그리고 프로브(1600)로부터 떨어져 면하는) 초음파 피스(1604)의 말단 표면(1605)은 2㎟, 1㎟, 0.5㎟, 0.4㎟, 0.3㎟, 0.2㎟ 또는 0.1㎟ 미만의 표면적을 가질 수 있다. 말단 표면은 오목 (또는 볼록)할 수 있다.
아암(1610)으로부터 돌출하는 초음파 피스(1604)의 길이는 사용시 초음파 피스(1604)가 아암(1610)의 안밖으로 이동하기 때문에 변한다. 그러나, 아암(1610)으로부터 돌출하는 초음파 피스(1604)의 길이는 1 mm, 800 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm 또는 50 μm를 초과하지 않을 수 있다.
초음파 피스(1604)의 더 작은 표면적(1605) (또는 펄스의 보다 낮은 진폭 및/또는 빈도)는 펄스 에너지가 최소화하기 때문에 최소로-침습성 또는 비-침습성 수술에 도움이 될 수 있다.
외과용 기기는 초음파 피스(1604)의 운동에 동력을 공급하도록 배열되고 구성된 전압 전력원을 포함할 수 있다. 인가 전압은 3 kV, 2.5 kV, 2 kV, 1.5 kV, 1 kV, 500 V, 400 V, 350 V, 300 V, 250 V, 200 V, 150 V, 100 V, 50 V, 20 V, 10 V, 5 V 또는 2 V 미만일 수 있다. 하나 이상의 전기 와이어(9)가 전압을 인가하기 위해 제공되어 질 수 있고 그리고 이들은 이들의 연결 부분에서 프로브(1600)에 연결될 수 있다. 하나 이상의 내부 전도성 와이어 또는 다른 수단이 프로브(1600) 내에 위치한 변환기에 전압을 인가하기 위해 제공될 수 있다. 변환기는 초음파 선단(1604)의 운동으로 전압을 전환하도록 배열되고 구성될 수 있다.
전원 공급장치는 프로브(1600)에 가변량의 전압을 인가하도록 배열되고 구성될 수 있고, 그리고 가변 전압은 초음파 선단(1604)에 의해 생산된 초음파의 진폭 및/또는 빈도를 가변하기 위해 사용될 수 있다.
프로브(1600)는 이온 분석기 또는 질량 분광계, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1330)의 일부를 형성하는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1600)는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 조직 샘플링 디바이스(1336), 또는 도 1에 도시된 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계에 연결될 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계에 프로브(1600)를 연결하는 다른 연결 수단, 또는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 이들의 제1 진공 단계는 1 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 250 μm, 200 μm, 150 μm, 100 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm 또는 10 μm 미만의 최대 직경을 가질 수 있다. 작은 직경 튜빙은 프로브(1600)에 의해 생성된 샘플링 유체를 이온 분석기 또는 질량 분광계로 빠르게 이동시키는데 도움이 될 수 있다. 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙은 이온 유입구 디바이스, 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 단계에 프로브(1600)를 연결할 수 있다.
초음파 프로브(1600)는 초음파 피스(1604)와 접촉하는 조직을 액체화하거나 달리는 파열하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 그런 다음 질량 분광계로 이동될 수 있는 액체를 생성한다.
초음파 프로브(1600)가 복강경 또는 내시경의 일부를 형성하는 구현예가 구상된다. 그와 같은 상황에서, 프로브의 아암(1610)은 복강경 또는 내시경 내에 위치될 수 있고 그리고 도 16에서 개략적으로 묘사된 것보다 더 길 수 있다. 초음파 피스(1604)는 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 위치될 수 있고 복강경 또는 내시경의 원위 말단과 접촉하는 조직을 흡인 또는 절단하도록 배열되고 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 초음파 프로브(1600)와 관련하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 프로브(1600)는 전극을 포함할 수 있거나, 또는 초음파 피스(1604)는 또한 전기외과적 기술이 초음파의 그것과 조합될 수 있도록 전극일 수 있다.
그와 같은 구현예에서, 초음파 프로브(1600)는 조직과 초음파 피스(1604)의 접촉에 의해 생산된 샘플링 유체를 증기화하도록 배열되고 구성될 수 있다. 초음파 피스(1604)는 상기에 기재된 바와 같은 액체 형태로 샘플링 유체로 생성하도록 조직을 단편화 및/또는 액체화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 그런 다음 본원에서 기재된 바와 같은 분석을 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동될 수 있는 에어로졸을 생성하기 위해 샘플링 유체를 증기화하도록 배열되고 구성될 수 있다. 본 방법은 상기에 기재된 바와 같은 초음파 프로브(1600), 뿐만 아니라 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 도 14a 및 14b에 관하여 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브)를 포함하는 외과용 기기를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
방법은 분석을 위한 조직 샘플을 식별하는 것, 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 생성하도록 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 샘플링 유체 내에 함유된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
방법은 동일한 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것 및 에어로졸 내에 함유된 입자를 분석하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것 및 임의로 초음파 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하여 생산된 것과 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용한 생산된 질량 스펙트럼을 비교하는 또는 조합하는 것을 포함할 수 있다.
대안적인 에너지 공급원 - 레이저 프로브
본 명세서에 개시된 전기외과적 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 레이저 기술로 대체될 수 있거나 이들과 조합될 수 있는 추가의 구현예가 구상된다.
일 구현예에 따르면 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 포함하는 외과용 기기가 제공된다. 레이저 디바이스는 상기에 기재된 바와 같은 레이저 제거 이온 공급원일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 외과용 기기는 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 외과용 더미(1301)의 일부를 형성할 수 있다. 외과용 기기는 내시경 또는 복강경을 포함할 수 있다. 레이저 디바이스는 생물학적 조직을 흡인하고 단편화하도록 구성될 수 있고 그리고 생물학적 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 형성할 수 있다. 레이저 프로브는 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계로 입자를 이동시키기 위한 튜브 또는 다른 수단을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 수술 간 진단에서 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것을 포함하는 수술의 방법이 제공된다. 본 방법은 분석을 위한 조직을 식별하는 것, 식별된 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 복수의 조직 샘플을 식별하는 것, 각 식별된 조직 샘플의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 생성하도록 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 각 식별된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 각 식별된 조직 샘플의 입자는 개별적으로 질량 분석 또는 이온 이동도 분석될 수 있다. 본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것 및 임의로 각 조직 샘플로부터의 질량 스펙트럼을 비교하는 것 및 임의로 상이한 조직 샘플 사이의 차이를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 조직 내 특정한 화합물 또는 화합물들에 대해 조사하기 위해 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것을 포함할 수 있고, 그리고 조직 또는 조직 샘플로부터 생산된 질량 스펙트럼 내 화합물 또는 화합물들을 조사 또는 식별하는 것을 포함할 수 있다.
각 조직 샘플은 몸체의 동일한 부분 또는 동일한 장기로부터 취해질 수 있다. 대안적으로, 각 조직 샘플은 몸체의 상이한 부분 또는 상이한 장기로부터 취해질 수 있다.
레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있다. 예를 들면, 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 소형화될 수 있고 및/또는 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기의 최대 치수, 길이, 폭 및 깊이 중 하나 이상은 5 cm, 2 cm, 1 cm 또는 5 mm 미만일 수 있다. 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 이것이 인간 또는 동물 몸체 안으로 수술로 삽입될 수 있도록 형상화될 수 있다. 예를 들면, 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 연신될 수 있거나, 연신된 튜브 또는 튜빙의 일부일 수 있고 및/또는 외과용 기기 예컨대 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있다. 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 예를 들면 내시경 또는 복강경의 포트 또는 기기 채널을 통해 통과될 수 있다.
도 17은 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있는 프로브(1700)의 구현예를 도시한다. 프로브는 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기일 수 있고 및/또는 외과용 기기 예컨대 상기에 기재된 것들에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1700)는 수술 과정에 도움이 되도록 선단(1702)을 포함할 수 있다.
프로브(1700)의 선단(1702)에는 레이저 빔을 출력하도록 배열되고 구성될 수 있는 개구(1704)가 위치된다. 개구(1704)는 아암(1710)의 원위 말단에 위치될 수 있고, 이 아암(1710)은 사용 용이성을 위해 연신될 수 있다.
레이저 빔은 화살표(1720)에 의해 표시된 바와 같이 프로브로부터 떨어져 지향될 수 있다. 이것은 프로브(1700)에 가까이 근접한 조직으로 레이저 펄스를 향하게 할 수 있어, 이어서 이러한 조직을 흡인, 절단 또는 단편화할 수 있다.
레이저의 주파수 및/또는 진폭 및/또는 파장 및/또는 펄스 지속기간은 상이한 조직 및/또는 외과용 기술에 적합하도록 다변할 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 낮은 에너지 레이저 펄스는 피부 또는 지방과 같은 낮은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 적용될 수 있고, 상대적으로 높은 에너지 펄스는 골 또는 힘줄과 같은 높은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 홀(1706)은 레이저에 의해 흡인된 조직 입자를 내부 통로(1708) 및 튜빙(6) (또한 도 1 참조)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)로 이동하도록, 선단(1702)에 위치될 수 있다. 하나 이상의 홀(1706)은, 대안적으로 또는 추가로, 프로브 상에 어디든지 위치될 수 있고, 상기에 기재된 바와 같이 입자를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 홀(1706)은 아암(1710)을 따라 및/또는 선단(1702)의 외측에 위치될 수 있다.
선단(1702)은 2㎟, 1㎟, 0.5㎟, 0.4㎟, 0.3㎟, 0.2㎟ 또는 0.1㎟ 미만의 표면적을 가질 수 있다. 말단 표면은 오목 (또는 볼록)할 수 있다.
레이저 빔의 더 작은 에너지 (또는 펄스의 보다 낮은 진폭 및/또는 빈도)는 최소로-침습성 또는 비-침습성 수술에 도움이 될 수 있다.
외과용 기기는 레이저 공급원(1715)에 전원을 공급하도록 배열되고 구성된 전압 전력원을 포함할 수 있다. 레이저 공급원(1715)은 프로브(1700) 내에 위치될 수 있거나, 또는 프로브의 외부에 위치될 수 있고 하나 이상의 섬유 광학 또는 섬유 광케이블을 통해 이들에 연결된다. 하나 이상의 전기 와이어(9)가 전압을 인가하기 위해 제공될 수 있고 그리고 이들은 이들의 연결 부분에서 프로브(1700)에 연결할 수 있다. 만일 레이저 공급원이 프로브(1700)에 외부에 있으면, 그러면 전기 와이어(9)는 광섬유로 대체될 것이다.
전원 공급장치는 레이저 공급원(1715)에 가변량의 전압을 인가하도록 배열되고 구성될 수 있으며, 가변 전압은 레이저 펄스의 인가된 에너지를 변화시키는데 사용될 수 있다.
프로브(1700)는 이온 분석기 또는 질량 분광계, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1330)의 일부를 형성하는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1700)는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 조직 샘플링 디바이스(1336) 또는 도 1에 도시된 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계에 연결될 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계에 프로브(1700)를 연결하는 다른 연결 수단, 또는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 이들의 제1 진공 단계는 1 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 250 μm, 200 μm, 150 μm, 100 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm 또는 10 μm 미만의 최대 직경을 가질 수 있다. 작은 직경 튜빙은 프로브(1700)에 의해 생성된 샘플링 유체를 이온 분석기 또는 질량 분광계로 빠르게 이동시키는데 도움이 될 수 있다. 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙은 이온 유입구 디바이스, 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 단계에 프로브(1700)를 연결할 수 있다.
레이저 프로브(1700)는 레이저 빔과 접촉하는 조직을 단편화하거나 달리는 절단하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 그런 다음 질량 분광계로 이동될 수 있는 에어로졸을 생성할 수 있다.
레이저 프로브(1700)가 복강경 또는 내시경의 일부를 형성하는 구현예가 구상된다. 그와 같은 상황에서, 프로브의 아암(1710)은 복강경 또는 내시경 내에 위치될 수 있고 그리고 도 17에서 개략적으로 묘사된 것보다 더 길 수 있다. 레이저 개구(1704)는 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 위치될 수 있고 복강경 또는 내시경의 원위 말단과 인접하여 위치한 조직을 단편화하거나 달리는 절단하도록 배열되고 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 레이저 프로브와 연계하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 프로브(1700)는 전기외과적 기술이 레이저 빔과 조합될 수 있도록 전극을 포함할 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 그런 다음 본원에서 기재된 바와 같은 분석을 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동될 수 있는 에어로졸을 생성하도록 레이저 빔과 접촉하는 조직의 동일한 부분을 증기화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
본 방법은 상기에 기재된 바와 같은 레이저 프로브(1700) 뿐만 아니라 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 도 14a 및 14b에 관하여 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브)를 포함하는 외과용 기기를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 조직 샘플을 식별하는 것, 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 레이저 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 샘플링 유체 내에 함유된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 동일한 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것 및 에어로졸 내에 함유된 입자를 분석하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것, 및 임의로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하여 생산된 질량 스펙트럼을 레이저 디바이스, 프로브 흡인기 또는 절개기를 사용하여 생산된 것과 비교 또는 조합하는 것을 포함할 수 있다.
레이저 또는 레이저 공급원은 외과용 레이저 또는 레이저 공급원일 수 있고 및/또는 샘플, 예를 들면 생물학적 조직을 깨뜨리거나, 증기화하거나 또는 절단하도록 배열되고 구성될 수 있다. 장치는 레이저 프로브를 포함하는 기기, 예를 들면 외과용 기기를 포함할 수 있다. 레이저 공급원은 이산화탄소 레이저 공급원, 아르곤 레이저 공급원, 네오디뮴-도핑된 이트륨 알루미늄 석류석 ("Nd:YAG") 레이저 공급원, 에르븀-도핑된 이트륨 알루미늄 석류석 ("Er:YAG") 레이저 공급원 또는 칼륨 티타닐 포스페이트 레이저 공급원일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
대안적인 에너지 공급원 - 하이드로수술 ( hydrosurgery )
본 명세서에 개시된 전기외과적 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 하이드로수술 기술로 대체될 수 있거나 이와 조합될 수 있는 추가의 구현예가 구상된다.
일 구현예에 따르면 하이드로수술 도구를 포함하는 외과용 기기가 제공된다. 하이드로수술 도구는 유체 공급원 및 (예를 들면, 상기 유체 공급원으로부터) 유체를 고압 (예를 들면, 10,000 psi 또는 0.69 메가파스칼 초과)에서 표적, 예를 들면 샘플 예컨대 생물학적 샘플로 향하게 하는 노즐일 수 있거나 포함할 수 있다. 외과용 기기는 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 외과용 더미(1301)의 일부를 형성할 수 있다. 외과용 기기는 내시경 또는 복강경을 포함할 수 있다. 하이드로수술 도구는 생물학적 조직을 흡인 또는 단편화하도록 구성될 수 있고 생물학적 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 형성할 수 있다. 하이드로수술용(hydrosurgical) 프로브는 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계로 입자를 이동시키기 위한 튜브 또는 다른 수단을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 예를 들면 수술 간 진단에서 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것을 포함하는 수술의 방법이 제공된다. 본 방법은 분석을 위한 조직을 식별하는 것, 식별된 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 복수의 조직 샘플을 식별하는 것, 각 식별된 조직 샘플의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 생성하도록 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 각 식별된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
각 식별된 조직 샘플의 입자는 개별적으로 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석될 수 있다. 본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것, 및 임의로 각 조직 샘플로부터 질량 스펙트럼을 비교하는 것 및 임의로 상이한 조직 샘플 사이의 차이를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 조직 내 특정한 화합물 또는 화합물들에 대하여 조사하기 위해 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 포함할 수 있고, 그리고 조직 또는 조직 샘플로부터 생산된 질량 스펙트럼에서 화합물 또는 화합물들을 조사 또는 식별하는 것을 포함할 수 있다.
각 조직 샘플은 몸체의 동일한 일부 또는 동일한 장기로부터 취해질 수 있다. 대안적으로, 각 조직 샘플은 몸체의 상이한 부분 또는 상이한 장기로부터 취해질 수 있다.
하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있다. 예를 들면, 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 소형화될 수 있고 및/또는 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기의 최대 치수, 길이, 폭 및 깊이 중 하나 이상은 5 cm, 2 cm, 1 cm 또는 5 mm 미만일 수 있다. 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 이것이 인간 또는 동물 몸체 안으로 수술로 삽입될 수 있도록 형상화될 수 있다. 예를 들면, 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 연신될 수 있거나, 또는 연신된 튜브 또는 튜빙의 일부 일 수 있고, 및/또는 외과용 기기 예컨대 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있다. 하이드로수술 도구는 예를 들면 내시경 또는 복강경의 포트 또는 기기 채널을 통해 통과될 수 있다.
도 17A는 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있는 프로브(1750)의 구현예를 도시한다. 프로브는 하이드로수술 도구, 프로브, 흡인기 또는 절개기일 수 있고 및/또는 외과용 기기 예컨대 상기에 기재된 것들에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1750)는 수술 과정에 도움이 되도록 선단(1752)을 포함할 수 있다.
프로브(1750)의 선단(1752)에는 유체, 예를 들면 액체 예컨대 물 또는 염수 용액을 출력하도록 배열되고 구성될 수 있는 노즐(1754)이 위치된다. 노즐(1754)은 유체의 얇은 스트림을 출력하도록 배열되고 구성될 수 있다.
개구 또는 노즐(1754)은 약 0.05 mm 내지 약 1 mm, 0.06 mm 내지 약 0.8 mm, 0.07 내지 약 0.7 mm, 약 0.08 내지 약 0.6 mm, 약 0.09 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mM 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.15 mm의 범위인 직경 또는 최대 치수를 갖는 출력 말단 또는 출력 홀을 가질 수 있다.
개구 또는 노즐(1754)은 약 50㎟ 내지 약 150㎟, 60㎟ 내지 약 140㎟, 70㎟ 내지 약 130㎟, 80㎟ 내지 약 120㎟, 90㎟ 내지 약 110㎟, 및 95㎟ 내지 약 105㎟의 단면적을 갖는 출력 말단 또는 출력 홀을 가질 수 있다.
출력 말단 또는 출력 홀의 크기는 치료가 얼마나 공격성인지에 대해 영향을 미칠 수 있다. 홀이 크면 클 수록 치료는 덜 공격성이고, 그리고 반대로도 된다.
노즐(1754)은 아암(1760)의 원위 말단에 위치될 수 있고, 이 아암(1760)은 사용 용이성을 위해 연신될 수 있다.
유체 분출은 화살표(1770)에 의해 표시된 바와 같이 프로브로부터 떨어져 지향될 수 있다. 이것은 프로브(1750)에 가까이 근접한 조직에 유체를 향하게 할 수 있어, 이어서 이러한 조직을 흡인, 절단 또는 단편화할 수 있다. 유체 분출이 조직을 가로지르는, 예컨대 조직에 평행하여 지향된 구현예가 고려된다. 노즐(1754)은 선단(1752)으로부터 일정 거리에 아암(1760)을 따라 어떤 포인트에 위치될 수 있고 그리고 아암(1760)에 실질적으로 평행한 유출구 말단 또는 출력 홀로부터 유체의 스트림이 향하도록 배열되고 구성된다. 이런 식으로 아암(1760)은 나이프와 같이 사용될 수 있다.
유체의 압력 및/또는 유속 및/또는 펄스 지속기간은 상이한 조직 및/또는 외과용 기술에 적합하도록 다변할 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 낮은 에너지 유속 및/또는 압력은 피부 또는 지방과 같은 낮은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 적용될 수 있고, 상대적으로 높은 에너지 유속 및/또는 압력은 골 또는 힘줄과 같은 높은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 홀(1756)은 레이저에 의해 흡인된 조직 입자를 내부 통로(1758) 및 튜빙(6) (또한 도 1 참조)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)로 이동하도록, 선단(1752)에 위치될 수 있다. 하나 이상의 홀(1756)은, 대안적으로 또는 추가로, 프로브 상에 어디든지 위치될 수 있고, 상기에 기재된 바와 같이 입자를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 홀(1756)은 아암(1760)을 따라 및/또는 선단(1752)의 외측에 위치될 수 있다.
선단(1752)은 2㎟, 1㎟, 0.5㎟, 0.4㎟, 0.3㎟, 0.2㎟ 또는 0.1㎟ 미만의 표면적을 가질 수 있다.
유체 흐름의 더 작은 에너지 (또는 유체의 보다 낮은 압력 및/또는 유속)는 최소로-침습성 또는 비-침습성 수술에 도움이 될 수 있다.
외과용 기기는 유체를 공급하고 및/또는 펌핑하도록 배열되고 구성된 펌프(1765)를 포함할 수 있다. 튜빙(9)은 외과용 기기에 유체를 공급하기 위해 제공될 수 있다. 펌프(1765)는 (도 17A에서 개략적으로 도시된 바와 같이) 프로브(1750) 내에 위치될 수 있거나 또는 프로브에 대해 외부로 위치될 수 있고 튜빙(9)을 통해 여기에 연결된다.
펌프(1765)는 노즐(1754)에 유체의 가변 유속 및/또는 압력을 적용하도록 배열되고 구성될 수 있고 가변 유속 및/또는 압력은 유체의 인가된 에너지를 변경하기 위해 사용될 수 있다.
펌프(1765) 및/또는 노즐(1754)은 약 0.5 내지 약 1.5 MPa, 약 0.6 내지 약 1.4 MPa, 약 0.7 내지 약 1.3 MPa, 약 0.8 내지 약 1.2 MPa, 약 0.9 내지 약 1.1 MPa, 또는 약 0.95 내지 약 1.05 MPa의 압력으로 노즐(1754)로부터 유체를 출력하도록 배열되고 구성될 수 있다. 펌프(1765) 및/또는 노즐(1754)은 2 MPa 또는 일부 적용에서는 더욱이 3 MPa 보다 더 큰 압력으로 노즐(1754)로부터 유체를 출력하도록 배열되고 구성될 수 있다.
펌프(1765)는 약 50 μl/min 미만 또는 초과의 유속으로, 또는: (i) 50-100 μl/min; (ii) 약 100-200 μl/min; (iii) 약 200-500 μl/min; (iv) 약 500-1000 μl/min; (v) 약 1-2 ml/min; (vi) 약 2-3 ml/min; (vii) 약 3-4 ml/min; (viii) 약 4-5 ml/min; (ix) 약 5-10 ml/min; (x) 약 10-50 ml/min; (xi) 약 50-100 ml/min; (xii) 약 100-200 ml/min; (xiii) 약 200-300 ml/min; (xiv) 약(300)-400 ml/min; (xv) 약 500-600 ml/min; (xvi) 약 600-700 ml/min; (xvii) 약 700-800 ml/min; (xviii) 약 800-900 ml/min; (xix) 약 900-1000 ml/min 또는 약 1000 ml/min 초과로 구성된 군으로부터 선택된 유속으로 유체를 펌핑하도록 배열되고 구성될 수 있다.
프로브(1750)는 이온 분석기 또는 질량 분광계, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1330)의 일부를 형성하는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1750)는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 조직 샘플링 디바이스(1336), 또는 도 1에 도시된 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계에 연결될 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계에 프로브(1750)를 연결하는 다른 연결 수단, 또는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 이들의 제1 진공 단계는 1 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 250 μm, 200 μm, 150 μm, 100 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm 또는 10 μm 미만의 최대 직경을 가질 수 있다. 작은 직경 튜빙은 프로브(1750)에 의해 생성된 샘플링 유체를 이온 분석기 또는 질량 분광계로 빠르게 이동시키는데 도움이 될 수 있다. 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙은 이온 유입구 디바이스, 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 단계에 프로브(1750)를 연결할 수 있다.
하이드로수술용 프로브(1750)는 유체와 접촉하는 조직을 단편화하거나 달리는 파열하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 그런 다음, 예를 들면 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동될 수 있는 조직의 에어로졸 또는 입자를 생성한다.
하이드로수술용 프로브(1750)가 복강경 또는 내시경의 일부를 형성하는 구현예가 구상된다. 그와 같은 상황에서, 프로브의 아암(1760)은 복강경 또는 내시경 내에 위치될 수 있고 그리고 도 17에서 개략적으로 묘사된 것보다 더 길 수 있다. 노즐(1754)은 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 위치될 수 있고 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 인접하여 위치하는 조직을 단편화하거나 또는 달리는 절단하도록 배열되고 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 (또는 본 명세서에서 기재된 다른 전기수술 도구)가 하이드로수술용 프로브와 연계하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 프로브(1700)는 전기외과적 기술이 하이드로수술용 유체 분출과 조합될 수 있도록 전극을 포함할 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 본원에서 기재된 바와 같은 분석을 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 그런 다음 이동될 수 있는 에어로졸을 생성하기 위해 하이드로수술용 유체 분출과 접촉하는 조직의 동일한 부분을 증기화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
본 방법은 상기에 기재된 바와 같은 하이드로수술용 프로브(1750) 뿐만 아니라 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 도 14a 및 14b에 관하여 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브)를 포함하는 외과용 기기를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 조직 샘플을 식별하는 것, 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 하이드로수술 도구, 프로브 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 샘플링 유체 내에 함유된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 동일한 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것 및 에어로졸 내에 함유된 입자를 분석하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것, 및 임의로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하여 생산된 질량 스펙트럼을 하이드로수술 도구, 프로브 흡인기 또는 절개기를 사용하여 생산된 것과 비교 또는 조합하는 것을 포함할 수 있다.
하이드로수술용 프로브는 샘플, 예를 들면 생물학적 조직을 깨뜨리거나, 증기화하거나 또는 절단하도록 배열되고 구성될 수 있다. 장치는 하이드로수술용 프로브를 포함하는 기기, 예를 들면 외과용 기기를 포함할 수 있다.
대안적인 에너지 공급원 - 아르곤 플라즈마 응집
본 명세서에 개시된 전기외과적 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브가 아르곤 플라즈마 응집 ("APC") 기술로 대체될 수 있거나 이와 조합될 수 있는 추가의 구현예가 구상된다.
일 구현예에 따르면 아르곤 플라즈마 응집 ("APC") 디바이스를 포함하는 외과용 기기가 제공된다. 아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 도 17A에 도시된 디바이스에 유사해 보이지만, 예를 들면 물 또는 염수 용액 대신에, 아르곤 가스의 분출이 공급 튜브(9)을 통해 지향 또는 펌핑될 수 있고 그리고 노즐(1754)의 밖으로 분무되어 질 수 있다. 아르곤 이외의 가스가 사용될 수 있다. 예를 들면, 아르곤의 분출은 대신에 비-가연성 가스의 분출일 수 있다.
선단(1752)은 도 17A에 도시된 것으로부터 변형될 수 있고, 그리고 예를 들면 노즐(1754)에 또는 그에 인접한 아르곤 가스로 높은 전압 스파크 또는 하전 (예를 들면, 약 1 kV, 1.5 kV, 2 kV, 2.5 kV, 3 kV, 4 kV 또는 5 kV 이상)을 인가하도록 배열되고 구성된 전극을 포함할 수 있다. 고-전압 스파크 또는 하전은 노즐(1754)로부터 분무된 아르곤 가스를 있는 그대로 이온화할 수 있다. 전압 스파크 또는 하전은 전원 공급장치 (예를 들면, 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1330)의 일부를 형성함)에 연결된 전극 (예를 들면, 텅스텐 와이어)에 의해 인가될 수 있다. 일단 아르곤 가스가 이온화되면, 그러면 이것은 그런 다음 접지를 추구할 수 있으며, 이것은 디바이스의 말단(1702)에 인접하게 위치된 조직에서 발견될 수 있다. 열에너지는 전형적으로, 약 2 내지 3 mm의 침투 깊이로 전달될 수 있다. 프로브는 흡인 또는 파괴된 조직으로부터 떨어져 위치될 수 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 아르곤 가스는 높은 전압 하전에 의해 방출될 수 있고 그리고 그 다음 이온화될 수 있다. 전류는 그런 다음 가스의 분출을 통해 전도될 수 있어, 분출의 다른 말단에 위치한 조직의 응집을 초래한다. 디바이스는 조직과 물리적 접촉이 이루어지지 않을 수 있기 때문에, 본 절차는 상대적으로 안전한 것으로 여겨질 수 있고 그리고 피부 또는 지방과 같은 낮은 세포내 결합을 갖는 미세한 조직을 치료하기 위해 사용될 수 있다. 응집의 깊이는 전형적으로 단지 수 밀리미터이다.
아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 가스 공급원 및 (예를 들면, 상기 가스 공급원으로부터) 가스를 고압 (예를 들면, 6, 7, 8, 9 또는 10 킬로파스칼 초과)에서 표적, 예를 들면 샘플 예컨대 생물학적 샘플로 향하게 하는 노즐을 포함할 수 있다. 외과용 기기는 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 외과용 더미(1301)의 일부를 형성할 수 있다. 외과용 기기는 내시경 또는 복강경을 포함할 수 있다. 아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 예를 들면 내시경 또는 복강경의 포트 또는 기기 채널을 통해 통과될 수 있다.
아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 생물학적 조직을 흡인 또는 단편화하도록 구성될 수 있고 그리고 생물학적 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 형성한다. 아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 입자를 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계로 이동시키기 위한 튜브 또는 다른 수단을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 예를 들면 수술 간 진단에서 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것을 포함하는 수술의 방법이 제공된다. 본 방법은 분석을 위한 조직을 식별하는 것, 식별된 조직의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 복수의 조직 샘플을 식별하는 것, 각 식별된 조직 샘플의 입자를 포함하는 샘플링 유체를 생성하도록 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 및 각 식별된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
각 식별된 조직 샘플의 입자는 개별적으로 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석될 수 있다. 본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것, 및 임의로 각 조직 샘플로부터 질량 스펙트럼을 비교하는 것 및 임의로 상이한 조직 샘플 사이의 차이를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 조직 내 특정한 화합물 또는 화합물들에 대하여 조사하기 위해 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것 포함할 수 있고, 그리고 조직 또는 조직 샘플로부터 생산된 질량 스펙트럼에서 화합물 또는 화합물들을 조사 또는 식별하는 것을 포함할 수 있다.
각 조직 샘플은 몸체의 동일한 일부 또는 동일한 장기로부터 취해질 수 있다. 대안적으로, 각 조직 샘플은 몸체의 상이한 부분 또는 상이한 장기로부터 취해질 수 있다.
아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 외과적 사용을 위해 최적화될 수 있다. 예를 들면, 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기 소형화될 수 있고 및/또는 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기의 최대 치수, 길이, 폭 및 깊이 중 하나 이상은 5 cm, 2 cm, 1 cm 또는 5 mm 미만일 수 있다. 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 인간 또는 동물 몸체 안으로 수술로 삽입될 수 있도록 형상화될 수 있다. 예를 들면, 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브, 흡인기 또는 절개기는 연신될 수 있거나, 또는 연신된 튜브 또는 튜빙의 일부를 형성할 수 있고, 및/또는 외과용 기기 예컨대 내시경 또는 복강경의 일부를 형성할 수 있다.
아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 도 17A의 하이드로수술 도구에 관계하여 상기에 기재된 구조적 특징을 포함할 수 있다.
상기에 논의된 바와 같이, 개구 또는 노즐(1754)은 약 0.05 mm 내지 약 1 mm, 0.06 mm 내지 약 0.8 mm, 0.07 내지 약 0.7 mm, 약 0.08 내지 약 0.6 mm, 약 0.09 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mM 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.15 mm의 범위인 직경 또는 최대 치수를 갖는 출력 말단 또는 출력 홀을 가질 수 있다.
개구 또는 노즐(1754)은 약 50㎟ 내지 약 150㎟, 60㎟ 내지 약 140㎟, 70㎟ 내지 약 130㎟, 80㎟ 내지 약 120㎟, 90㎟ 내지 약 110㎟, 및 95㎟ 내지 약 105㎟의 단면적을 갖는 출력 말단 또는 출력 홀을 가질 수 있다.
가스 분출은 화살표(1770)에 의해 표시된 바와 같이 프로브로부터 떨어져 지향될 수 있다. 이것은 프로브(1750)에 가까이 근접한 조직에서 가스 또는 플라즈마를 향하게 할 수 있어, 이어서 이러한 조직을 흡인, 절단, 단편화 또는 달리는 파열할 수 있다. 가스 또는 플라즈마가 조직을 가로지르는, 예컨대 조직에 평행하여 지향된 구현예가 고려된다. 노즐(1754)은 선단(1752)으로부터 일정 거리에 아암(1760)을 따라 어떤 포인트에 위치될 수 있고 그리고 아암(1760)에 실질적으로 평행한 유출구 말단 또는 출력 홀로부터 가스 또는 플라즈마의 스트림이 향하도록 배열되고 구성된다.
가스의 유속 및/또는 고 전압 스파크 또는 하전의 전압은 상이한 조직 및/또는 외과용 기술에 적합하도록 다변할 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 낮은 에너지 유속 및/또는 전압은 피부 또는 지방과 같은 낮은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 적용될 수 있고, 상대적으로 높은 에너지 유속 및/또는 전압은 골 또는 힘줄과 같은 높은 세포 내 결합을 갖는 조직을 절단 또는 단편화하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 홀(1756)은 아르곤 플라즈마 응집 디바이스에 의해 흡인된 조직 입자를 내부 통로(1758) 및 튜빙(6) (또한 도 1 참조)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)로 이동하도록, 선단(1752)에 위치될 수 있다. 하나 이상의 홀(1756)은, 대안적으로 또는 추가로, 프로브 상에 어디든지 위치될 수 있고, 상기에 기재된 바와 같이 입자를 이동하도록 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 홀(1756)은 아암(1760)을 따라 및/또는 선단(1752)의 외측에 위치될 수 있다.
선단(1752)은 2 ㎟, 1㎟, 0.5㎟, 0.4㎟, 0.3㎟, 0.2㎟ 또는 0.1 ㎟ 미만의 표면적을 가질 수 있다.
보다 낮은 전압 또는 가스 흐름은 최소로-침습성 또는 비-침습성 수술에 도움이 될 수 있다.
외과용 기기는 가스를 공급하고 및/또는 펌핑하도록 배열되고 구성된 펌프(1765)를 포함할 수 있다. 튜빙(9)은 외과용 기기에 가스를 공급하기 위해 제공될 수 있다. 펌프(1765)는 (도 17A에서 개략적으로 도시된 바와 같이) 프로브(1750) 내에 위치될 수 있거나 또는 프로브에 대해 외부로 위치될 수 있고 튜빙(9)을 통해 여기에 연결된다.
펌프(1765)는 노즐(1754)에 가스의 가변 유속 및/또는 압력을 적용하도록 배열되고 구성될 수 있고 가변 유속 및/또는 압력은 유체의 인가된 에너지를 변경하기 위해 사용될 수 있다.
펌프(1765) 및/또는 노즐(1754)은 약 0.01 MPa보다 더 큰 압력, 예를 들면 약 0.01 내지 약 1.5 MPa, 약 0.05 내지 약 1.4 MPa, 약 0.1 내지 약 1.3 MPa, 약 0.8 내지 약 1.2 MPa, 약 0.9 내지 약 1.1 MPa, 또는 약 0.95 내지 약 1.05 MPa의 압력으로 노즐(1754)로부터 가스를 출력하도록 배열되고 구성될 수 있다.
프로브(1750)는 이온 분석기 또는 질량 분광계, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1330)의 일부를 형성하는 이온 분석기 또는 질량 분광계에 작동가능하게 연결될 수 있다. 프로브(1750)는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 예를 들면 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 조직 샘플링 디바이스(1336) 또는 도 1에 도시된 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계에 연결될 수 있다.
이온 분석기 또는 질량 분광계에 프로브(1750)를 연결하는 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙, 또는 다른 연결 수단, 예를 들면 이들의 제1 진공 단계는 1 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 250 μm, 200 μm, 150 μm, 100 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm 또는 10 μm 미만의 최대 직경을 가질 수 있다. 작은 직경 튜빙은 프로브(1750)에 의해 생성된 샘플링 유체를 이온 분석기 또는 질량 분광계로 빠르게 이동시키는데 도움이 될 수 있다. 조직 샘플링 디바이스 또는 튜빙은 이온 유입구 디바이스, 또는 이온 분석기 또는 질량 분광계의 제1 진공 단계에 프로브(1750)를 연결할 수 있다.
아르곤 플라즈마 응집 디바이스(1750)는 유체와 접촉하는 조직을 단편화하거나 달리는 파열하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 그런 다음, 예를 들면 튜빙(6)을 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동될 수 있는 조직의 에어로졸 또는 입자를 생성할 수 있다.
하이드로수술용 프로브(1750)가 복강경 또는 내시경의 일부를 형성하는 구현예가 구상된다. 그와 같은 상황에서, 프로브의 아암(1760)은 복강경 또는 내시경 내에 위치될 수 있고 그리고 도 17A에서 개략적으로 묘사된 것보다 더 길 수 있다. 노즐(1754)은 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 위치될 수 있고 복강경 또는 내시경의 원위 말단에 인접하여 위치한 조직을 단편화하거나 달리는 파열하도록 배열되고 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 (또는 본 명세서에서 기재된 다른 전기수술 도구)가 아르곤 플라즈마 응집 디바이스와 연계하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 프로브(1700)는 전기외과적 기술이 하이드로수술용 유체 분출과 조합될 수 있도록, 아르곤 플라즈마 응집 디바이스에 인접한 조직에 접촉하도록 배열되고 구성된 추가의 전극을 포함할 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브는 그런 다음 본원에서 기재된 바와 같은 분석을 위해 이온 분석기 또는 질량 분광계로 이동될 수 있는 에어로졸 (또는 보다 많은 에어로졸)을 생성하도록, 아르곤 플라즈마 응집 디바이스에 인접하여 위치한 조직의 동일한 부분을 증기화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
본 방법은 상기에 기재된 바와 같은 아르곤 플라즈마 응집 디바이스 뿐만 아니라 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브 (예를 들면, 도 14a 및 14B에 관하여 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브)를 포함하는 외과용 기기를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 분석을 위한 조직 샘플을 식별하는 것, 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브 흡인기 또는 절개기를 사용하는 것, 및 샘플링 유체 내에 함유된 조직 샘플의 입자를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 동일한 조직 샘플 (또는 조직 샘플의 일부)의 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하도록 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하는 것 및 에어로졸 내에 함유된 입자를 분석하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
본 방법은 각 조직 샘플로부터 하나 이상의 질량 스펙트럼을 출력하는 것, 및 임의로 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브를 사용하여 생산된 질량 스펙트럼을 아르곤 플라즈마 응집 디바이스, 프로브 흡인기 또는 절개기를 사용하여 생산된 것과 비교 또는 조합하는 것을 포함할 수 있다.
아르곤 플라즈마 응집 디바이스는 샘플, 예를 들면 생물학적 조직을 깨뜨리거나, 증기화하거나 또는 절단하도록 배열되고 구성될 수 있다. 장치는 아르곤 플라즈마 응집 디바이스를 포함하는 기기, 예를 들면 외과용 기기를 포함할 수 있다.
피부병리학(Dermatology)
일 구현예에 따르면 분석되어 지는 샘플의 일부를 식별하는 것, 샘플 일부를 증기화하거나 또는 달리는 이로부터 에어로졸을 생성하는 것, 에어로졸을 분석하는 것, 및 임의의 대상 화합물이 에어로졸에 함유되어 있는지 여부를 결정하는 것을 포함하는 생물학적 샘플을 처리하는 방법이 제공된다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
생물학적 샘플 및/또는 샘플 부분은 피부를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 생물학적 샘플을 증기화하거나 또는 이로부터 에어로졸을 생성하기 위한 임의의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 레이저 또는 초음파 프로브가 상기에 논의된 바와 같이 사용될 수 있다. 생물학적 샘플을 처리하는 방법은 이들이 양립가능한 정도로 본 명세서에서 개시된 임의의 방법을 포함할 수 있다.
외과용 기기는 일부의 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있고, 외과용 기기는 전기외과적 도구, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브, 이온 분석기 또는 질량 분광계 및 조절 시스템을 포함할 수 있다.
본 개시는 본 명세서에 개시된 방법을 수행하도록 배열되고 구성된 장치로 연장될 수 있고, 그리고 장치는 임의의 방법 단계를 수행하도록 배열되고 구성된 조절 시스템을 포함할 수 있다.
외과용 기기는, 예를 들면 카메라 모니터(1303) 및/또는 분석 모니터(1333) (또한, 동일한 부품일 수 있음)를 포함하는, 도 13a에 관하여 상기에 기재된 바와 같은 분석적 더미(1301) 및/또는 장치(1300)의 일부를 형성할 수 있다.
전기외과적 도구 또는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브는 도 14와 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브, 또는 도 1과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 양극 겸자 프로브일 수 있다.
조직 안으로 깊숙이 침투하지 않는 비-침습성 또는 최소로-침습성 방법이 사용될 수 있다.
예를 들면, 샘플 부분을 증기화하거나 또는 달리는 이로부터 에어로졸을 생성하는 단계는 샘플 안으로 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 10 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm 또는 250 μm보다 많이 관통하지 않는 것 (및/또는 미만으로 관통하는 것)을 포함할 수 있다.
본 방법은 화합물에 기반한 피부과 결정을 하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 만일 대상의 화합물이 샘플 부분 내에 위치되면 그러면 본 방법은 상기 샘플 부분을 제거하는 단계, 또는 샘플 부분의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 그런 다음 (샘플 부분을 증기화하거나 또는 달리는 이로부터 에어로졸을 생성하고 그리고 에어로졸을 분석함에 의해) 대상의 화합물이 여전히 존재하는지를 알아보기 위해 검사하는 것 및 만일 이것이 이 경우이면 추가의 물질을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 질량을 분석하는 것 및/또는 이온 이동도를 분석하는 것 및/또는 질량 및 이온 이동도의 조합을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
대상의 화합물이 더 이상 존재하지 않으면 본 방법은 중단하는 것 또는 샘플 부분으로부터 물질을 제거하는 것을 즉시 중단하는 것을 포함할 수 있다.
대상의 화합물이 샘플 부분 내에 위치되지 않으면 본 방법은 샘플의 다른 부분으로 이동하는 단계 및 본 방법을 다시 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들면, 암성 조직은 피부의 일부분 상에 위치될 수 있고 그리고 암성 조직은 그런 다음 적합한 프로브 (예를 들면, 레이저 프로브)를 사용하여 단편화되거나 또는 달리는 제거될 수 있다.
이 과정 동안 생성된 에어로졸은 조직 샘플 디바이스 또는 튜빙을 통해 흡인될 수 있고 그리고 일단 암성 조직이 제거되면 조직의 제거를 멈추도록 하는 안내로서 사용될 수 있다.
전기외과적 팁/ 코팅물
일 구현예에 따르면, 예를 들면 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브를 포함하는 전기외과적 도구 또는 프로브가 제공된다. 전기외과적 도구 또는 프로브는 샘플 또는 샘플의 일부를 절단, 응집, 건조 또는 증발시키기 위해 샘플 (예를 들면, 생물학적 조직)에 전류를 인가하도록 배열되고 구성될 수 있다. 도구 또는 프로브는 전기외과적 도구에 의해 증기화된 샘플의 부분으로부터 입자를 포착하도록 배열되고 구성될 수 있다. 장치는 전기외과적 도구 및 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계를 포함할 수 있고, 그리고 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분석기 및/또는 질량 분광계는 증기화된 입자 질량을 분석하고 및/또는 이온 이동도를 분석하기 위해 배열되고 구성될 수 있다.
전기외과적 도구는 샘플을 증발하거나 또는 증기화시키도록 배열되고 구성된 전극을 포함할 수 있다. 전기외과적 도구는 샘플에 접촉하도록 배열되고 구성된 계수기 또는 복귀 전극을 추가로 포함할 수 있다. 계수기 또는 복귀 전극은 접지될 수 있다.
전기외과적 도구를 포함하는 본 명세서에서 개시된 임의의 구현예는 이런 식으로 작동할 수 있고, 그리고 이들 구현예에 개시된 전기외과적 도구는 상기에 기재된 방식으로 배열되고 구성될 수 있다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술 소모품
다시 도 1을 참고로 하면, 이것은 튜브(6)를 통해 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)에 연결될 수 있는 전기외과적 도구(1) (예를 들면, 양극 겸자)를 포함하는 장치를 도시한다. 전기외과적 도구(1)는 와이어(9)를 통해 전원 공급장치(4)에 연결될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 도구는 하나 이상의 전극 또는 다른 수단 (예를 들면, 레이저 또는 초음파)을 포함할 수 있고, 전극 또는 다른 수단은 에어로졸을 형성하도록 생물학적 조직(3)을 증발하거나, 증기화하거나 또는 단편화하도록 구성될 수 있다.
이제 도 18을 참고로 하면, 외과용 도구(1800)가 포장된 입체배치으로 도시된다. 외과용 도구(1800)는 전기외과적 도구, 예를 들면 도 14a-b와 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 프로브, 도 1과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 양극 겸자 프로브일 수 있거나, 또는 외과용 도구(1800)는 도 16과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 초음파 프로브(1600), 또는 도 17과 관련하여 본원에서 기재된 바와 같은 레이저 프로브(1700)일 수 있다.
외과용 도구(1800)는 투명 또는 반투명할 수 있는 파우치 또는 패킷(1802) 내에 포장될 수 있다. 패키지는 보충의 물품, 예컨대 혼합 장치(1804) 및/또는 추가의 튜빙(1806)을 더 함유할 수 있다. 대안적으로, 보충의 물품은 별개의 패킷 내에 함유될 수 있다.
패킷(1802)은 패킷 홀더(1810) 내에 함유될 수 있는 복수의 패킷(1802) 중 하나일 수 있다. 패킷 홀더(1810)는 이러한 도구, 예컨대 패킷(1802)에 관계하여 사용하기 위한 패킷 함유 외과용 도구 또는 다른 설비를 수용 또는 함유하도록 배열되고 구성된 수많은 구획(1812a-f)을 포함할 수 있다. 패킷 홀더(1810)의 각 구획(1812a-f)은 상이한 수술 과정에 관한 것일 수 있는 상이한 유형의 외과용 도구 또는 다른 설비를 포함할 수 있다.
예를 들면, 구획(1812b)은 도 1 및 14a와 관련하여 도시된 바와 같은 양극 겸자를 각각 함유하는 복수의 패킷(1802)을 보유할 수 있고, 그리고 상이한 구획 (예를 들면, 1812a)은 도 14b와 관련하여 도시된 바와 같은 단극 겸자를 각각 함유하는 복수의 패킷(1802)을 보유할 수 있다.
식별 디바이스(1808, 1809) (예를 들면, 바코드)가 패킷(1802) 및/또는 도구(1800) 상에 제공될 수 있다. 이것은 패킷(1802) 내에 있는 도구 또는 설비의 유형에 관한 데이터 또는 정보를 함유할 수 있거나, 또는 스캐너 또는 판독 수단 (예를 들면, 바코드 판독기)에 의해 판독될 수 있는 코드를 함유할 수 있다.
유입구 디바이스(1862)를 포함할 수 있는, 분석기((1860))를 수용하는 장치(1850)가 제공될 수 있다. 분석기는 본원에서 기재된 바와 같은 이온 분석기 또는 질량 분광계, 예컨대 도 1과 관련하여 개시된 이온 분석기 또는 질량 분광계(8)일 수 있고, 그리고 유입구 디바이스(1862)는 이온 유입구 디바이스일 수 있다. 장치(1850)는 도 13a 및 13b와 관련하여 개시된 바와 같은 외과용 및/또는 분석적 더미의 일부를 형성할 수 있다.
분석기((1860))는 분석기(1860)의 제1 진공 단계에 대한 입구를 형성할 수 있는 커넥터(1864)를 포함할 수 있다. 도구(1800)는 튜빙(1815)을 통해 도구(1800)에 연결될 수 있는 대응하는 커넥터(1816)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 혼합 장치(1804)는 분석기(1860) 상에 위치한 커넥터(1834)에 연결되도록 구성된 커넥터(1817)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 추가의 튜빙(1806)은 분석기(1860) 상에 위치한 커넥터(1834)에 연결되도록 구성된 커넥터(1807)를 포함할 수 있다.
장치(1850)는 쇼켓(1854)을 통해 도구에 전압을 공급하도록 배열되고 구성될 수 있는 전압 전력원(1852)을 추가로 포함할 수 있다. 와이어(1820)가 도구(1800) 상에 제공될 수 있고 도구(1800)에 전력을 공급하기 위해 쇼켓(1854) 안으로 끼워지도록 구성된 플러그(1822)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 전압 전력원(1852)은 대신에 상이한 에너지 공급원, 예컨대 레이저 공급원일 수 있다.
장치(1850)는 패킷(1802) 및/또는 도구(1800) 상에 위치한 식별 디바이스(1808, 1809)를 스캔하거나, 판독하거나 또는 검출하도록 배열되고 구성된 스캐너, 판독기, 검출기 또는 다른 수단(1856)을 포함할 수 있다. 장치는 특정한 유형의 수술 과정에 대해 식별 디바이스(1808, 1809) 상에 함유된 코드 또는 다른 데이터를 연결하는 데이터 또는 데이터베이스를 함유하는 메모리를 포함할 수 있다.
메모리는 통계적인 모델 또는 동정 또는 다른 알고리즘을 함유할 수 있고, 그리고 식별 디바이스(1808, 1809)에 함유된 코드 또는 다른 데이터는 통계적인 모델 또는 알고리즘에 대한 파라미터 또는 입력의 일부를 형성할 수 있거나 포함할 수 있다. 다른 입력 (예를 들면, 환자의 유형, 환자의 상태, 등)이 통계적인 모델 또는 알고리즘에 사용될 수 있었다. 모델 또는 알고리즘의 결과는 도구(1800)의 작동적 파라미터, 또는 분석기(1860)의 기기 파라미터를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
장치(1850)는, 예를 들면 바로 스캐닝된 디바이스의 유형 또는 막 수행되어 지는 수술 과정의 유형에 관한 정보를 표시하기 위한 디스플레이(1857)를 포함할 수 있다. 디스플레이는 모바일 디바이스, 예를 들면 모바일 태블릿 디바이스의 형태일 수 있다.
장치(1850)는, 예를 들면 본 명세서에서 논의된 바와 같은 매트릭스인 유체의 공급원과 유체 연통할 수 있는 유체 유출구 포트(1866)를 포함할 수 있다. 튜브가 유체 유출구 포트(1866)에 연결될 수 있고 그리고 튜브는 혼합 장치(1804) 상에 대응하는 포트(1819)에 연결가능할 수 있다.
입력 디바이스(1858) (예를 들면, 키보드)가 장치(1850)에 제공될 수 있고 그리고 프로세서 또는 다른 처리 수단을 통해 메모리 및 디스플레이(1857)에 연결될 수 있다. 사용자 (예를 들면, 외과의사 또는 다른 사람)가 입력 디바이스(1858) 안으로 코드를 입력하고 그리고 프로세서 또는 다른 처리 수단이 이 코드에 대해 메모리를 조사하고 그리고 대응하는 "정확한" 수술 과정을 찾도록 구성될 수 있는 것이 구상된다. 정확한 수술 과정은 그런 다음 요구된 설비의 목록과 함께 디스플레이(1857) 상에 표시될 수 있다. 설비의 목록은 요구된 외과용 도구의 유형을 포함할 수 있다.
요구된 외과용 도구의 유형을 주목하면, 사용자는 패킷 홀더(1810)로부터 필요한 도구를 검색할 수 있다. 디스플레이(1857)는 예를 들어 도구가 어느 구획(1812a-f)에 위치하는지를 나타낼 수 있다. 일단 패킷(1802)이 패킷 홀더(1810)로부터 검색되면, 식별 디바이스(1808, 1809)가 그런 다음 스캐너, 판독기 또는 검출기(1856)에 의해 스캐닝, 판독 또는 검출될 수 있다. 정확한 (또는 부정확한) 도구가 검색되면, 디스플레이(1857)는 이것을 나타낼 수 있다.
장치(1850)에 대한 제어 수단이 전압 전력원(1852) 및/또는 분석기(1860)의 활성화를 제어하도록 배열되고 구성될 수 있는 것이 구상된다. 제어 수단은 단지 정확한 수술 과정에 대응하는 (또는 관련되는) 패킷(1802) 또는 도구(1800)가 스캐너, 판독기 또는 검출기(1856)에 의해 스캐닝, 판독 또는 검출될 때에만 전압 전력원(1852) 및/또는 분석기(1860)를 활성화하도록 배열되고 구성될 수 있다.
이것은 외과 의사가 부정확한 도구를 사용하는 것으로부터 보호하는데 도움이 될 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브의 경우, 이것은 양극 겸자 (도 14a 참조)가 단극성 디바이스 (도 14b)에 상당히 상이하게 작동할 수 있기 때문에 중요할 수 있으며, 그리고 이는 요구된 수술의 유형에 따라 정확한 것을 선택하는 것이 중요할 수 있다.
대안적으로, 또는 추가로, 패킷 홀더(1810)는 각각의 구획들(1812a-f) (및 그 안의 도구들)에 대한 접근을 방지하도록 구성된 예방 스크린 또는 다른 수단을 포함할 수 있다. 스크린은 제1 위치에서 각각의 구획에 대한 접근이 방지 또는 제한되고 제2의 상이한 위치에서 구획에 대한 접근이 허용되도록 이동가능할 수 있다. 제1 위치와 제2 위치 사이의 스크린의 운동은 장치(1850)의 제어 수단에 의해 제어될 수 있다.
제어 수단은 특정한 구획에 대한 접근이 단지 그 구획 또는 그 안의 도구에 대응하는 코드가 입력 디바이스(1858)에 입력된 경우에만 허용되도록 (예를 들어, 스크린이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동되도록) 배열되고 구성될 수 있다. 이것은 특정한 수술 과정을 위해 부정확한 도구가 선택되는 것을 방지하기 위한 대안적인 또는 추가의 방법을 제공할 수 있다.
도구 사이에서 오염을 방지하기 위해, 패키지(1802) 및 이의 내용물은 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 장치(1850), 패킷 홀더(1810) 및 복수의 패킷(1802)을 포함하는 키트가 제공된다. 각각의 복수의 패킷 내에 외과용 도구 (예를 들면, 양극 겸자(1800)) 및 임의로 하나 이상의 보충의 물품 (예를 들면,(1804, 1806))이 있을 수 있다.
패킷 내의 물품 및 도구는 본 명세서에 개시된 임의의 도구, 디바이스, 프로브 및 관련된 설비에 상응할 수 있다.
도 1을 참고로 하여, 예를 들면, 외과용 도구는 양극 겸자(1)일 수 있고, 튜빙(1815)은 유입구 튜브(6)일 수 있다. 양극 겸자(1) 및 유입구 튜브(6)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다. 양극 겸자(1) 및 유입구 튜브(6)는 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로부터 제조될 수 있다.
도 2a-2c의 구현예를 참조로 하면, 외과용 도구는 디바이스 또는 프로브, 예를 들면 도 14a 및 14b와 관련하여 개시된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브일 수 있고, 그리고 보충의 물품은 튜브(21), 샘플 이송 튜브(15) 및 휘슬(12)을 포함할 수 있다. 외과용 도구(1800), 튜브(21), 샘플 이송 튜브(15) 및 휘슬(12)은 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다.
임의의 하나 외과용 도구(1800), 튜브(21), 샘플 이송 튜브(15) 및 휘슬(12)은 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로부터 제조될 수 있다. 이들 성분을 대체가능한 것으로 하는 것은 매트릭스 (도 2a에서 매트릭스 도입 도관(30) 참고) 전에 모든 성분이 대체가능한 및/또는 일회용이다는 것을 의미할 수 있다.
도 4a 및 4b의 구현예를 참조로 하면, 외과용 도구는 디바이스 또는 프로브, 예를 들면 도 14a 및 14b와 관련하여 개시된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브일 수 있고, 그리고 보충의 물품은 (튜빙(1815)/유입구 튜브(6)와 동일한 부품일 수 있는) 샘플 이송 튜브(120) 및 T-피스(100)를 포함할 수 있다. 매트릭스 도입 도관(130)은 편의상 보충의 물품에 포함될 수 있지만, 이것은 에어로졸 입자(122)의 흐름과 접촉하지 않기 때문에 이것은 오염 덜 민감할 수 있다.
일부 구현예에서, 상기에 기재된 바와 같이, 유입구 튜브(140) (도 4a 및 4b)는 이온 분석기 또는 질량 분광계로부터 제거가능할 수 있고, 그리고 이것은 또한 보충의 물품에 포함될 수 있다. 임의의 하나의 외과용 도구(1800), T-피스(100), 매트릭스 도입 도관(130), 유입구 튜브(140) 및 샘플 이송 튜브(120)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다. 임의의 하나의 외과용 도구(1800), T-피스(100), 매트릭스 도입 도관(130, 유입구 튜브(140) 및 샘플 이송 튜브(120)는 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로 제작될 수 있다.
도 5a의 구현예를 참조로 하면, 외과용 도구는 디바이스 또는 프로브, 예를 들면 도 14a 및 14b와 관련하여 개시된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브일 수 있고, 그리고 보충의 물품은 (튜빙(1815)/유입구 튜브(6)와 동일한 부품일 수 있는) 유입구 튜브(152)를 포함할 수 있다. 샘플 이송부(156)는 편의상 보충의 물품에 포함될 수 있다.
임의의 하나의 디바이스 또는 프로브, 유입구 튜브(152) 및 샘플 이송부(156)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다. 임의의 하나의 디바이스 또는 프로브, 유입구 튜브(152) 및 샘플 이송부(156)는 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로 제작될 수 있다.
도 5b의 구현예를 참조로 하면, 외과용 도구는 디바이스 또는 프로브, 예를 들면 도 14a 및 14b와 관련하여 개시된 바와 같은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브일 수 있고, 그리고 보충의 물품은 (튜빙(1815)/유입구 튜브(6)와 동일한 부품일 수 있는) 유입구 튜브(202)를 포함할 수 있다. 임의의의 샘플 이송부(220), 매트릭스 도입 도관(230) 및 유입구 튜브(240)는 편의상 보충의 물품에 포함될 수 있다.
임의의 하나의 디바이스 또는 프로브, 유입구 튜브(202), 샘플 이송부(220), 매트릭스 도입 도관(230) 및 유입구 튜브(240)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다. 임의의 하나의 디바이스 또는 프로브, 유입구 튜브(202), 샘플 이송부(220), 매트릭스 도입 도관(230) 및 유입구 튜브(240)는 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로 제작될 수 있다.
도 11의 구현예를 참조로 하면, 외과용 도구는 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 분무기(300), 예를 들면 이들의 용매 모세관(302) 및 차단 가스 튜브(312) (여기서 나머지 성분은 패킷에 함유된 물품의 일부가 아닐 수 있음) 및/또는 이송 또는 유입구 모세관(330)일 수 있고, 그리고 보충의 물품은 샘플 표면(310)을 포함할 수 있다.
임의의 하나의 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 분무기(300), 용매 모세관(302) 및 차단 가스 튜브(312) 및/또는 이송 또는 유입구 모세관(330)은 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다. 임의의 하나의 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 분무기(300), 용매 모세관(302) 및 차단 가스 튜브(312) 및/또는 이송 또는 유입구 모세관(330)은 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로 제작될 수 있다.
도 13a-13c의 구현예를 참조로 하면, 외과용 도구는 이온 샘플링 디바이스(1336) 및/또는 내시경 (또는 복강경)(1310)을 포함할 수 있다. 도 13a의 이온 분석기 또는 질량 분광계(1332)는 도 18의 분석기(1850)와 동일한 부품일 수 있다. 도 13a의 이온 유입구 디바이스(1334)는 도 18의 유입구 디바이스(1862)와 동일한 부품일 수 있다.
임의의 하나의 이온 샘플링 디바이스(1336) 및/또는 내시경 (또는 복강경)(1310)은 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다. 임의의 하나의 이온 샘플링 디바이스(1336) 및/또는 내시경 (또는 복강경)(1310)은 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로 제작될 수 있다.
외과용 도구는 도 14a 및 14b와 관련하여 개시된 전기외과적 프로브(1400, 1450)의 하나를 포함할 수 있다 (또는 하나일 수 있다). 그와 같은 경우에 튜빙(1815)은 유입구 튜브(6)에 상응할 수 있고 그리고 이것은 외과용 도구의 일부로서 또는 보충의 물품 (예를 들면, 프로브에 비부착된 것)으로서 포함될 수 있다. 와이어(9)는 보충의 물품으로서 포함될 수 있거나 또는 별도로 전압 전력원(1852)에 단순히 부착될 수 있다.
임의의 하나의 전기외과적 프로브(1400), 유입구 튜브(6) 또는 와이어(9)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다.
외과용 도구는 각각 도 16 및 17과 관련하여 개시된, 초음파 또는 레이저 프로브(1600, 1700) 중의 하나를 포함할 수 있다 (또는 하나 일 수 있다). 그와 같은 경우에 튜빙(1815)은 유입구 튜브(6)에 상응할 수 있고 그리고 이것은 외과용 도구의 일부로서 또는 보충의 물품 (예를 들면, 프로브에 비부착된 것)으로서 포함될 수 있다. 와이어(9)는 보충의 물품으로서 포함될 수 있거나 또는 별도로 전압 전력원(1852)에 단순히 부착될 수 있다.
임의의 하나의 초음파 또는 레이저 프로브(1600), 유입구 튜브(6) 또는 와이어(9)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다.
외과용 도구는 도 17A와 관련하여 개시된, 하이드로수술용 또는 아르곤 플라즈마 응집 ("APC") 디바이스(1750) 중의 하나를 포함할 수 있다 (또는 하나 일 수 있다). 그와 같은 경우에 튜빙(1815)은 유입구 튜브(6)에 상응할 수 있고 그리고 이것은 외과용 도구의 일부로서 또는 보충의 물품 (예를 들면, 프로브에 비부착된 것)으로서 포함될 수 있다. 와이어(9)는 보충의 물품으로서 포함될 수 있거나 또는 별도로 전압 전력원(1852)에 단순히 부착될 수 있다.
임의의 하나의 하이드로수술용 또는 아르곤 플라즈마 응집 ("APC") 디바이스(1750), 유입구 튜브(6) 또는 와이어(9)는 대체가능한 및/또는 일회용일 수 있다.
일 구현예에 따르면 에어로졸을 형성하기 위해 생물학적 조직을 증발하거나 또는 증기화시키도록 배열되고 구성된 하나 이상의 전극, 및 질량 분광계, 예를 들면 이들의 제1 진공 단계 안으로 에어로졸을 이동시키기 위한 이송수단을 포함하는 대체가능한 및/또는 일회용 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 디바이스 또는 프로브가 제공된다.
이송수단은 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 ("PVC") 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE")으로 제작될 수 있는, 하나 이상의 튜브 를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 질량 분광계 및 대체가능한 및/또는 일회용 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 디바이스 또는 프로브를 포함하는 장치가 제공된다. 질량 분광계는 상기 대체가능한 및/또는 일회용 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 디바이스 또는 프로브 상에 위치한 연결 부분과 맞도록 구성될 수 있는 고정된 또는 비-일회용 연결 부분을 포함할 수 있다.
고정된 또는 비-일회용 연결 부분은 질량 분광계의 제1 진공 챔버 입구에 위치될 수 있다.
장치는 질량 분광계 안으로 에어로졸의 흐름에 매트릭스 또는 용매를 도입하도록 배열되고 구성된 도관을 포함할 수 있다. 고정된 또는 비-일회용 연결 부분은 매트릭스 또는 용매를 에어로졸의 흐름과 혼합하는 지점에 위치될 수 있다.
식별 디바이스 (예를 들면, 무선 주파수 식별 ("RFID") 태그)
다양한 구현예에 따르면 식별 디바이스(1808, 1809)를 포함하는, 도 18과 관련하여 기재된 외과용 도구(1800) (및/또는 패킷(1802))가 제공될 수 있다. 식별 디바이스(1808, 1809)는 RFID 태그를 포함할 수 있다.
컨트롤러 또는 조절 시스템은 외과용 도구(1800) (예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브)의 의도한 용도를 동정 또는 식별하기 위해 RFID 태그로 정보를 보내거나 또는 스캔할 수 있다.
예를 들면, 외과용 도구(1800)는 특정한 수술 과정용으로만 사용되도록 의도될 수 있고 및/또는 조절 승인이 특정한 수술 과정용으로만 획득될 수 있다. 이러한 상황에서, 컨트롤러 또는 조절 시스템은 식별 디바이스(1808, 1,809) (예를 들어, RFID 태그)를 정보를 보내거나 스캐닝하는 것에 반응하여 다양한 작동 파라미터를 설정할 수 있다.
예를 들면, 외과용 도구(1800)는 단일 수술 과정을 수행하기 위한 안전상의 이유 때문에만 사용될 수 있으며, 이 경우에 컨트롤러 또는 조절 시스템은 외과용 도구(1800)의 두 번째 및 후속의 시도된 사용을 차단하거나 달리는 방지할 수 있다. 다양한 구현예에서, 메모리는 특정한 유형의 외과용 도구(1800)에 대해 허용된 수술 과정의 수에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 조절 시스템은, 예를 들면, 단지 허용된 수의 수술 과정만이 소정의 외과용 도구(1800)를 사용하여 수행되도록 전압 전력원(1852) (또는 다른 에너지 공급원)을 제어하도록 배열되고 구성될 수 있다. 각 수술 과정 전에, 외과의사 (또는 다른 사용자)는 소정의 외과용 도구(1800)에 대한 식별 디바이스(1808, 1809)를 스캔할 수 있고 그리고 조절 시스템은 단지 외과용 도구(1800)가 메모리에 보관된 허용된 수나 또는 그 미만 수의 수술 과정에 사용되어 진 경우에만 전압 전력원(1852) (또는 다른 에너지 공급원)에 스윗치를 켜도록 배열되고 구성될 수 있다.
외과용 도구(1800) (예를 들면, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스 또는 프로브)는 도 13a 및 13b에 관계하여 기재된 바와 같이 특정한 수술 과정 예를 들면 암성 폐 조직을 절제하기 위해 사용되도록 의도될 수 있다. 이들 상황에서 컨트롤러 또는 조절 시스템은 특정한 데이터베이스를 로딩하고 이러한 데이터를 디스플레이(1857) (또는 디스플레이의 또 다른 유형, 예컨대 도 13a 및 13b에 관하여 기재된 모니터(1303 및 1333)) 상에 디스플레이하도록 배열되고 구성될 수 있다. 데이터는, 예를 들면, 정상 및 암성 폐 조직에 관하여 이들 조직의 유형 사이에서 구별하는데 외과의사에게 도움을 주도록 이들에 관한 동정 데이터를 포함할 수 있다.
더욱이, 다양한 구현예에 따르면, 예를 들면, PCA 분석에 의한 질량 스펙트럼 데이터의 후속의 다차원 분석은 식별 디바이스에 의해 지시되는 바와 같은, 외과용 도구(1800)의 의도된 용도에 따라 맞춤화될 수 있다.
또한, 비상 상황에서 식별 디바이스 및 컨트롤러 또는 제어 디바이스에 의해 부과된 제한이 무시 될 수 있는 구현예가 고려된다. 예를 들면, 의료 응급 또는 전장터 상황에서는 달리는 외과용 도구(1800)의 의도된 용도에 의해 정상적으로 부과될 수 있는 제한이 무시될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 달리는 외과용 도구(1800)의 의도된 용도에 부과될 특정 제한을 해제할 수 있는 무시 코드가 수득될 수 있다.
샘플 스펙트럼 분석
본 발명의 범위 내로 되도록 의도된 분석 기술의 목록이 하기 표에 제공되어 있다:
Figure 112017096342219-pct00004
Figure 112017096342219-pct00005
전술한 분석 접근법의 조합, 예컨대 PCA-LDA, PCA-MMC, PLS-LDA, 등이 또한 사용될 수 있다.
샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 차원 감소에 대한 무감독 분석과 그 다음 분류에 대한 감독 분석을 포함할 수 있다.
예로써, 수많은 상이한 분석 기술이 이제 더 상세히 설명될 것이다.
다변량 분석 - 분류에 대한 모델을 전개시키는 것
예로써, 복수의 참조 샘플 스펙트럼의 다변량 분석을 사용한 분류 모델을 구축하는 방법이 이제 설명될 것이다.
도 19는 다변량 분석을 사용한 분류 모델을 구축하는 방법을 도시한다. 이 실시예에서, 상기 방법은 참조 샘플 스펙트럼에 대한 강도 값의 복수의 세트를 수득하는 단계(1502)를 포함한다. 본 방법은 그런 다음 무감독 주요한 성분 분석 (PCA)의 단계(1504) 그 다음 감독 선형 판별 분석 (LDA)의 단계(1506)를 포함한다. 이 접근법은 본 명세서에서 PCA-LDA로 지칭될 수 있다. 다른 다변량 분석 접근법, 예컨대 PCA-MMC가 사용될 수 있다. PCA-LDA 모델은 그런 다음 예를 들면 단계(1508)에서 보관을 위한 출력이다.
이것과 같은 다변량 분석은 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플이 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플로부터 수득된 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 사용하여 분류되어 지도록 하는 분류 모델을 제공할 수 있다. 상기 다변량 분석은 이제 샘플 예시를 참조하여 더욱 자세하게 기술될 것이다.
도 20은 공지된 참조 샘플의 두 개의 부류로부터 수득된 참조 샘플 스펙트럼의 세트를 도시한다. 본 부류는 본 명세서에 기재된 표적의 부류 중 임의의 1종 이상일 수 있다. 그러나, 간단히, 이 실시예에서 두 개의 부류는 왼쪽 부류 및 오른쪽 부류로 언급될 것이다.
각 참조 샘플 스펙트럼은 그 참조 샘플 스펙트럼에서 각각의 질량 대 전하 비에 대한 3개의 참조 피크-강도 값의 세트를 도출하기 위해 예비-처리되었다. 비록 단지 3개의 참조 피크-강도 값만이 도시되어 있지만, 보다 많은 참조 피크-강도 값 (예를 들면, ~ 100 참조 피크-강도 값)이 각각의 참조 샘플 스펙트럼에서 질량 대 전하 비의 대응하는 수에 대해 유도될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 다른 구현예에서, 참조 피크-강도 값은: 질량; 질량 대 전하 비; 이온 이동도 (표류 시간); 및/또는 작동 파라미터에 상응할 수 있다.
도 21은 강도 축에 의해 획정된 3 치수를 갖는 다변량 공간을 도시한다. 각각의 치수 또는 강도 축은 특정한 질량 대 전하 비에서 피크-강도에 상당한다. 다시, 다변량 공간에서 보다 많은 치수 또는 강도 축 (예를 들면, ~ 100 치수 또는 강도 축)이 있을 수 있다는 것이 인정될 것이다. 다변량 공간은 참조 샘플 스펙트럼에 대응하는 각 참조지점을 갖는 복수의 참조지점을 포함하며, 즉, 각 참조 샘플 스펙트럼의 피크-강도 값은 다변량 공간에서 참조지점에 대한 좌표를 제공한다.
참조 샘플 스펙트럼의 세트는 각각의 참조 샘플 스펙트럼과 관련된 행을 갖는 참조 매트릭스 D, 각각의 질량 대 전하 비와 관련된 칼럼, 및 각각의 참조 샘플 스펙트럼의 각각의 질량 대 전하 비에 대한 피크-강도 값인 매트릭스의 요소에 의해 나타내어 질 수 있다.
많은 사례에서, 다변량 공간에서 대다수의 치수 및 매트릭스 D는 참조 샘플 스펙트럼을 부류로 그룹화하는 것을 어렵게 만들 수 있다. 따라서 주요한 성분 축에 의해 획정된 하나 이상의 치수의 감소된 수를 갖는 PCA 공간을 획정하는 PCA 모델을 계산하기 위해 매트릭스 D에서 PCA가 수행될 수 있다. 주요한 성분은 매트릭스 D에서 최대 분산을 포함하거나 또는 "설명"하고 매트릭스 D의 분산의 역치 양을 누적적으로 설명하는 것으로 선택될 수 있다.
도 22는 누적 변동이 PCA 모델에서 주요한 성분의 수 n의 함수로서 어떻게 증가할 수 있는가를 도시한다. 분산의 역치 양은 바라던 대로 선택될 수 있다.
PCA 모델은 비-선형 반복적인 부분 최소 자승 (NIPALS) 알고리즘 또는 단수 값 분해를 사용하여 매트릭스 D로부터 계산될 수 있으며, 그 세부사항은 숙련가에게 공지되어 있으므로 본 명세서에서 상세히 설명하지 않을 것이다. PCA 모델을 계산하는 다른 방법이 사용될 수 있다.
수득한 PCA 모델은 PCA 스코어 매트릭스 S 및 PCA 로딩 매트릭스 L에 의해 획정될 수 있다. PCA는 또한 PCA 모델에 의해 설명되지 않는 분산을 포함하는 에러 매트릭스 E를 생성할 수 있다. D, S, L 및 E 사이의 관계는 다음과 같을 수 있다:
D = SLT + E (1)
도 23은 도 20 및 21의 참조 샘플 스펙트럼에 대해 수득한 PCA 공간을 도시한다. 이 실시예에서, PCA 모델은 2개의 주요한 성분인 PC0 및 PC1을 가지며, 따라서 PCA 공간은 두 개의 주요한 성분 축에 의해 획정되는 2개의 치수를 갖는다. 그러나, 보다 적은 또는 보다 많은 수의 주요한 성분이 바라던 대로 PCA 모델에 포함될 수 있다. 주요한 성분의 수는 다변량 공간에서의 치수의 수보다 적은 적어도 하나 이상인 것이 일반적으로 바람직하다.
PCA 공간은 복수의 전환된 참조지점 또는 PCA 스코어를 포함하며, 각 전환된 참조지점 또는 PCA 스코어는 도 20의 참조 샘플 스펙트럼에 대응하고, 따라서 도 21의 참조지점에 대응한다.
도 23에 도시되어 진 바와 같이, PCA 공간의 감소된 차원은 참조 샘플 스펙트럼을 2개의 부류로 그룹화하는 것을 용이하게 한다. 임의의 특이점이 또한 이 단계에서 식별되고 그리고 분류 모델에서 제거될 수 있다.
PCA 공간에서 추가의 감독된 다변량 분석, 예컨대 다중-부류 LDA 또는 최대 마진 기준 (MMC)이 그런 다음 부류를 획정하고 그리고 임의로 차원을 더 줄이기 위해 수행될 수 있다.
숙련가에 의해 인정되는 바와 같이, 다중-부류 LDA는 부류 내의 분산에 대한 부류 간의 분산의 비를 최대화하고자 한다 (즉, 가능한 가장 컴팩트한 부류 간의 가능한 최대 거리를 제공하기 위함). LDA의 세부사항은 숙련가에게 공지되어 있으므로 본 명세서에서는 상세히 설명되지 않을 것이다.
수득한 PCA-LDA 모델은 일반화된 고유치 문제를 해결함에 의해 그 안에 포함된 각각의 전환된 스펙트럼에 대한 PCA 스코어 매트릭스 S 및 부류 배정으로부터 유도될 수 있는 전환 매트릭스 U에 의해 획정될 수 있다.
최초 PCA 공간으로부터 새로운 LDA 공간으로 스코어 S의 전환은 그런 다음 다음에 의해 제공될 수 있다:
Z = SU (2)
여기서 매트릭스 Z는 LDA 공간으로 전환된 스코어를 함유한다.
도 24는 단일 치수 또는 축을 갖는 PCA-LDA 공간을 도시하며, 여기서 LDA는 도 23의 PCA 공간에서 수행된다. 도 24에서 도시된 바와 같이, LDA 공간은 복수의 추가의 전환된 참조지점 또는 PCA-LDA 스코어를 포함하고, 각 추가의 전환된 참조지점은 도 23의 전환된 참조지점 또는 PCA 스코어에 대응한다.
이 실시예에서, PCA-LDA 공간의 추가의 감소된 차원은 참조 샘플 스펙트럼을 2개의 부류로 그룹화하는 것을 더욱 용이하게 한다. PCA-LDA 모델의 각 부류는 PCA-LDA 공간에서 이의 전환된 부류 평균 및 공분산 매트릭스 또는 하나 이상의 초평면 (점, 선, 평면 또는 고차 초평면을 포함함) 또는 초표면 또는 보로노이 셀에 의해 획정될 수 있다.
PCA 로딩 매트릭스 L, LDA 매트릭스 U 및 전환된 부류 평균 및 공분산 매트릭스 또는 초평면 또는 초표면 또는 보로노이 셀은 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하는데 후에 사용하기 위해 데이터베이스로 출력될 수 있다.
부류 g에 대한 LDA 공간 V'g에서 전환된 공분산 매트릭스는 다음에 의해 주어질 수 있다:
V'g = UTVgU (3)
여기서 Vg는 PCA 공간에서 부류 공분산 매트릭스이다.
부류 g에 대한 전환된 부류 평균 위치 zg는 다음에 의해 주어질 수 있다:
sgU = zg (4)
여기서 sg는 PCA 공간에서 부류 평균 위치이다.
다변량 분석 - 분류를 위한 모델을 사용
예로써, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 분류 모델을 사용한 방법이 이제 기재될 것이다.
도 25는 분류 모델을 사용하는 방법(2100)을 도시한다. 이 실시예에서, 본 방법은 샘플 스펙트럼의 강도 값의 세트를 수득하는 단계(2102)를 포함한다. 본 방법은 그런 다음 샘플 스펙트럼에 대한 강도 값의 세트를 PCA-LDA 모델 공간으로 투영하는 단계(2104)를 포함한다. PCA-MMC와 같은 다른 분류 모델 공간이 사용될 수 있다. 샘플 스펙트럼은 그런 다음 투영 위치에 기반하여 단계(2106)에서 분류되고, 그리고 분류는 그런 다음 단계(2108)에서 출력된다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플의 분류는 이제 상기에 기재된 간단한 PCA-LDA 모델과 관련하여 더 상세히 기재될 것이다.
도 26은 미공지된 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플로부터 수득된 샘플 스펙트럼을 도시한다. 샘플 스펙트럼은 각각의 질량 대 전하 비에 대한 세 가지 샘플 피크-강도 값의 세트를 유도하기 위해 예비-처리되었다. 상기에서 언급된 바와 같이, 단지 3개의 샘플 피크-강도 값이 도시되었지만, 보다 많은 샘플 피크-강도 값 (예를 들면, ~ 100 샘플 피크-강도 값)은 샘플 스펙트럼에 대한 보다 많은 대응하는 질량 대 전하 비에서 유도될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 또한, 상기에서 언급된 바와 같이, 다른 구현예에서, 샘플 피크-강도 값은: 질량; 질량 대 전하 비; 이온 이동도 (표류 시간); 및/또는 작동적 파라미터를 포함할 수 있다.
샘플 스펙트럼은 각각의 질량 대 전하 비에 대한 피크-강도 값인 벡터의 소소를 갖는 샘플 벡터 dx로 나타낼 수 있다. 샘플 스펙트럼에 대한 전환된 PCA 벡터 sX는 아래와 같이 수득될 수 있다:
dxL = sX (5)
그런 다음, 샘플 스펙트럼에 대해 전환된 PCA-LDA 벡터 zX는 아래와 같이 수득될 수 있다:
sXU = zX (6)
도 27은 도 24의 PCA-LDA 공간을 다시 도시한다. 그러나, 도 27의 PCA-LDA 공간은 도 26의 샘플 스펙트럼의 피크 강도 값으로부터 유도된, 전환된 PCA-LDA 벡터 zX에 대응하는 투영된 샘플 지점을 추가로 포함한다.
이 실시예에서, 투영된 샘플 지점은 오른쪽 부류와 관련된 부류 사이의 초평면의 한쪽에 있고, 그래서 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플은 오른쪽 부류에 속하는 것으로 분류될 수 있다.
대안적으로, LDA 공간의 부류 중심으로부터의 마하라노비스 거리가 사용될 수 있으며, 여기서 부류 g의 중심으로부터 지점 zx까지의 마하라노비스 거리는 다음의 제곱근에 의해 주어질 수 있다:
(zx-zg)T(V'g)- 1(zx-zg) (8)
그리고 데이터 벡터 dx는 이 거리가 최소인 부류에 배정될 수 있다.
또한, 각 부류를 다변량 가우스로 처리하면 각 부류에 대한 데이터 벡터의 멤버쉽의 확률이 계산될 수 있다.
라이브러리 기반 분석 - 분류를 위해 라이브러리를 전개시키는 것
예로써, 복수의 입력 참조 샘플 스펙트럼을 사용하여 분류 라이브러리를 구축하는 방법이 이제 기술되어 질 것이다.
도 28은 분류 라이브러리를 구축하는 방법(2400)을 도시한다. 이 실시예에서, 상기 방법은 복수의 입력 참조 샘플 스펙트럼을 수득하는 단계(2402) 및 각 부류의 샘플에 대한 복수의 입력 참조 샘플 스펙트럼으루부터 메타데이타를 유도하는 단계(2404)를 포함한다. 본 방법은 그런 다음 별개의 라이브러리 도입으로 각 부류의 샘플에 대한 메타데이타를 저장하는 단계(2406)를 포함한다. 분류 라이브러리는 그런 다음, 예를 들면 단계(2408)에서 전자 보관에 출력된다.
이와 같은 분류 라이브러리는 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플이 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플로부터 수득된 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 사용하여 분류되도록 허용한다. 실시예와 관련하여 라이브러리 기반 분석이 이제 더 상세히 기술되어 질 것이다.
이 실시예에서, 분류 라이브러리의 각 도입은 부류를 나타내는 복수의 사전-가공된 참조 샘플 스펙트럼로부터 만들어 진다. 이 실시예에서, 부류에 대한 참조 샘플 스펙트럼은 하기 절차에 따라 사전-가공된다:
먼저, 재-비닝 처리가 수행된다. 이 구현예에서, 데이터는 횡좌표를 갖는 대수 그리드 상에 재샘플링된다:
Figure 112017096342219-pct00006
여기서
Figure 112017096342219-pct00007
은 선택된 값이고
Figure 112017096342219-pct00008
는 x아래의 가장 가까운 정수를 나타낸다. 일 예에서,
Figure 112017096342219-pct00009
은 212 또는 4096이다.
그런 다음, 배경 차분화 과정이 수행된다. 이 구현예에서, k 매듭을 갖는 입방체 스플라인이 그런 다음 각각의 매듭 쌍 사이의 데이터의 p%가 곡선 아래에 놓이도록 구성된다. 그런 다음 이 곡선이 데이터로부터 공제된다. 일 예에서, k는 32이다. 일 예에서, p는 5이다. 강도 공제된 데이터의 q% 변위치에 대응하는 상수 값은 각 강도로부터 공제된다. 양수 및 음수 값이 유지된다. 일 예에서, q는 45이다.
그런 다음, 정규화 과정이 수행된다. 이 구현예에서, 데이터는 평균
Figure 112017096342219-pct00010
을 갖도록 정규화된다. 일 예에서,
Figure 112017096342219-pct00011
= 1이다.
라이브러리의 도입은 그런 다음 스펙트럼 내 중앙 스펙트럼 값
Figure 112017096342219-pct00012
와 각
Figure 112017096342219-pct00013
지점의 편차 값
Figure 112017096342219-pct00014
의 형태로 메타데이터로 구성된다.
i번째 채널에 대한 가능성은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112017096342219-pct00015
여기서 1/2 ≤ C < ∞이고 그리고
Figure 112017096342219-pct00016
은 감마 함수이다.
상기 방정식은 C = 1에 대한 표준 코시 분포로 감소하고 C → ∞로 가우스 (정규) 분포가 되는 일반화된 코시 분포이다. 파라미터
Figure 112017096342219-pct00017
는 분포의 폭을 제어하고 (가우스 한계에서
Figure 112017096342219-pct00018
= σi는 단순히 표준 편차임) 반면에 전면적인 값 C는 꼬리의 크기를 제어한다.
일 예에서, C는 코시와 가우스 사이에 있는 3/2이고, 그래서 가능성은 다음과 같다:
Figure 112017096342219-pct00019
각 라이브러리 도입에 대해, 파라미터
Figure 112017096342219-pct00020
는 입력 참조 샘플 스펙트럼의 i번째 채널에서의 값 목록의 중앙값으로 설정되는 반면 편차
Figure 112017096342219-pct00021
는 √2로 분할된 이들 값의 사분위간 범위인 것으로 간주된다. 이 선택은 i번째 채널에 대한 가능성이 외부에 있는 데이터에 대한 일부 보호를 제공하는 변위치의 사용으로, 입력 데이터와 동일한 사분위간 범위를 갖도록 보장할 수 있다.
라이브러리-기재 분석 - 분류를 위해 라이브러리를 사용하는 것
예로써, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 분류 라이브러리를 사용하는 방법이 이제 기술될 것이다.
도 29는 분류 라이브러리를 사용하는 방법(2500)을 도시한다. 이 실시예에서, 상기 방법은 복수의 샘플 스펙트럼의 세트를 수득하는 단계(2502)를 포함한다. 본 방법은 그런 다음 분류 라이브러리에 부류 도입을 위한 메타데이타를 사용하여 각 부류의 샘플에 대한 복수의 샘플 스펙트럼의 세트에 대한 확률 또는 분류 스코어를 계산하는 단계(2504)를 포함한다. 샘플 스펙트럼은 그런 다음 단계(2506)에서 분류되고 그리고 분류는 그런 다음 단계(2508)에서 출력된다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플의 분류는 상기 기재된 분류 라이브러리와 관련하여 이제 더 상세히 기술될 것이다.
이 실시예에서, 미공지된 샘플 스펙트럼
Figure 112017096342219-pct00022
는 복수의 샘플 스펙트럼 세트의 중앙 스펙트럼이다. 중앙 스펙트럼을 취하는 것은 채널 단위로 외부에 있는 데이터를 보호할 수 있다.
라이브러리 도입 s가 주어진 입력 데이터에 대한 가능성
Figure 112017096342219-pct00023
는 그런 다음 다음에 의해 주어진다:
Figure 112017096342219-pct00024
여기서
Figure 112017096342219-pct00025
및
Figure 112017096342219-pct00026
는 각각 채널 i에 대한 라이브러리 중앙 값 및 편차 값이다. 가능성
Figure 112017096342219-pct00027
는 수치 안전성에 대한 대수 가능성으로 계산될 수 있다.
가능성
Figure 112017096342219-pct00028
는 그런 다음 모든 후보군 부류 's'에 대해 정규화되어 부류에 대해 균일한 사전 확률을 가정하는 확률을 제공한다. 부류
Figure 112017096342219-pct00029
에 대한 수득한 확률은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112017096342219-pct00030
지수
Figure 112017096342219-pct00031
는 달리는 너무 최종적일 수 있는 확률을 완화할 수 있다. 일 예에서, F = 100이다. 이들 확률들은 예를 들면 사용자 인터페이스에서 백분율로서 표현될 수 있다.
대안적으로, RMS 분류 스코어
Figure 112017096342219-pct00032
는 동일한 중앙 샘플 값 및 라이브러리로부터 유도 값을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure 112017096342219-pct00033
다시, 스코어
Figure 112017096342219-pct00034
는 모든 후보군 부류 's'에 대해 정규화된다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플은 그런 다음 최고 확률 및/또는 최고 RMS 분류 스코어를 갖는 부류에 속하는 것으로 분류될 수 있다.
의료 치료의 방법, 수술 및 진단 및 비-의료 방법
다양한 상이한 구현예가 고려된다. 일부 구현예에 따르면 상기 개시된 방법은 생체내 , 생체외 또는 시험관내 조직에서 수행될 수 있다. 조직은 인간 또는 비-인간 동물 조직을 포함할 수 있다. 표적이 생물학적 조직, 박테리아 또는 진균 콜로니 또는 보다 일반적으로 유기 표적 예컨대 플라스틱을 포함할 수 있는 구현예가 고려된다.
주위 이온화 이온 공급원에 의해 생성된 분석물 이온이 그런 다음: (i) 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간 질량 분석기에 의한 질량 분석; (ii) 이온 이동도 분석 (IMS) 및/또는 차별적인 이온 이동도 분석 (DMA) 및/또는 필드 비대칭 이온 이동도 분광분석 (FAIMS) 분석; 및/또는 (iii) 먼저 (또는 그 반대) 이온 이동도 분석 (IMS) 및/또는 차별적인 이온 이동도 분석 (DMA) 및/또는 필드 비대칭 이온 이동도 분광분석 (FAIMS) 분석 그 다음 두 번째로 (또는 그 반대) 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간 질량 분석기에 의한 질량 분석의 조합 중 어느 하나가 되어지는 다양한 구현예가 고려된다. 다양한 구현예는 또한 이온 이동도 분광계 및/또는 질량 분석기 및 이온 이동도 분광계의 방법 및/또는 질량 분석의 방법에 관한 것이다. 이온 이동도 분석은 질량 대 전하 비 분석 전에 또는 그 반대로 수행될 수 있다.
본원에서 질량 분석, 질량 분석기, 이온 분석기, 질량 분석하는 것, 질량 분광분석 데이터, 질량 분광계 및 이온 예를 들면 분석물 이온의 질량 또는 질량 대 전하를 결정하기 위한 장치 및 방법에 대한 다른 관련 용어들에 대한 다양한 참조가 이루어 진다. 본 발명은 이온 이동도 분석, 이온 이동도 분석기, 이온 이동도 분석하는 것, 이온 이동도 데이터, 이온 이동도 분광계, 이온 이동도 분리기 및 분석물 이온의 이온 이동도, 차별적인 이온 이동도, 충돌 단면 또는 상호작용 단면을 결정하기 위한 장치 및 방법에 대한 다른 관련 용어들에까지 확장될 수 있다는 것이 동등하게 고려된다고 이해되어야 한다. 더욱이, 분석물 이온이 이온 이동도 분석 및 질량 분석 양자의 조합의 대상이 될 수 있는, 즉 (a) 분석물 이온의 이온 이동도, 차별적인 이온 이동도, 충돌 단면 또는 상호작용 단면과 함께 (b) 분석물 이온의 질량 대 전하 모두가 결정되어 지는 구현예가 고려된다는 것이 또한 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들면 주위 이온화 이온 공급원에 의해 생성된 분석물 이온의 이온 이동도 및 질량 대 전하 비 양자가 결정되는, 혼성 이온 이동도-질량 분광분석 (IMS-MS) 및 질량 분광분석-이온 이동도 (MS-IMS) 구현예가 고려된다. 이온 이동도 분석은 질량 대 전하 비 분석 전에 또는 그 반대로 수행될 수 있다. 더욱이, 질량 분광분석 데이터 및 질량 분광분석 데이터를 포함하는 데이터베이스에 대한 언급은 (질량 분광분석 데이터와 분리하여 또는 조합하여) 이온 이동도 데이터 및 차별적인 이온 이동도 데이터 등과 이온 이동도 데이터 및 차별적인 이온 이동도 데이터 등을 포함하는 데이터베이스를 포괄하는 것으로 또한 이해되어 져야 하는 구현예가 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 임의의 측면 또는 구현예에서, 개시된 이온 분석기 또는 질량 분광계 (및/또는 이온 이동도 분광계)는 단지 음이온 방식만으로, 단지 양이온 방식만으로, 또는 양성 및 음이온 방식 양자로 데이터를 수득할 수 있다. 양이온 방식 분광계 데이터는 음이온 방식 분광계 데이터와 조합될 수 있다.
이온 이동도 분광계 데이터는 상이한 이온 이동도 표류 가스를 사용하여 수득될 수 있다. 이 데이터는 그런 다음 조합될 수 있다.
다양한 외과용, 치료제, 의료 치료 및 진단 방법이 고려된다.
그러나, 생체내 조직에서 수행되지 않는 질량 분광분석의 비-외과용 및 비-치료 방법에 관한 다른 구현예가 고려된다. 인간 또는 동물 몸체의 외부에서 수행되어 지도록 하는 체외 방식으로 수행되는 다른 관련된 구현예가 고려된다.
본 방법이, 예를 들면, 부검 절차의 일부로서 살아있지 않은 인간 또는 동물에 대해 수행되는 추가의 구현예가 고려된다.
본 발명은 바람직한 구현예와 관련하여 기술되었지만, 첨부된 청구항에 제시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에서의 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당해 분야의 숙련가에 의해 이해될 것이다.

Claims (213)

  1. 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하기 위한 제1 디바이스;
    이온 분석기 또는 질량 분광계에 대한 유입구 도관으로서, 상기 유입구 도관은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 이를 통해 통과하는 유입구를 갖는 유입구 도관;
    상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 유입구로 향하도록 배열되고 구성된 벤투리(Venturi) 펌프 배열로서, 상기 벤투리 펌프 배열은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 유입구를 통해 통과하기 전에 편향 디바이스 또는 표면 상에 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성된 것이고, 상기 편향 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 중공 부재를 포함하되, 상기 제1 측면은 고형이고, 그리고 상기 제2 측면은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 이들을 통해 통과하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 개구를 포함하고; 그리고 상기 벤투리 펌프 배열은 상기 편향 디바이스의 제1 표면 상으로 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성된 것인, 벤투리 펌프 배열;
    상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 유입구를 통해 통과하기 전에 매트릭스를 도입하고 상기 에어로졸, 연기 또는 증기와 혼합하기 위한 매트릭스 도관; 및
    상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 충돌 표면에 충돌하는 것을 야기하도록 배열되고 구성되고 진공 챔버 내에 위치한 상기 충돌 표면을 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 개구는 상기 중공 부재와 공동 또는 통로와 유체 연통하고, 그리고 상기 유입구는 상기 공동 또는 통로와 유체 연통하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 매트릭스 도관은 상기 공동 또는 통로와 유체 연통하는, 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 매트릭스 도관, 상기 유입구 도관, 및 상기 공동 또는 통로 중 2 이상은 서로 실질적으로 동축으로 정렬된, 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 벤투리 펌프 배열은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 이를 통해 통과하는 유출구를 갖는 연신된 부분을 포함하고 그리고 상기 연신된 부분은 상기 공동 또는 통로, 상기 유입구 도관 및 상기 매트릭스 도관의 하나 이상의 세로축에 수직이거나, 또는 실질적으로 수직인 세로축을 갖는, 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 주위 이온 공급원을 포함하는, 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 디바이스는:
    (i) 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 이온 공급원; (ii) 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 이온 공급원; (iii) 레이저 탈착 이온화 ("LDI") 이온 공급원; (iv) 열 탈착 이온 공급원; (v) 레이저 다이오드 열 탈착 ("LDTD") 이온 공급원; (vi) 탈착 전기-흐름 초점조정 ("DEFFI") 이온 공급원; (vii) 유전체 장벽 방전 ("DBD") 플라즈마 이온 공급원; (viii) 대기 고형물 분석 프로브 ("ASAP") 이온 공급원; (ix) 초음파 보조 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이 주위 음파-분무 이온화 ("EASI") 이온 공급원; (xi) 탈착 대기압 광이온화 ("DAPPI") 이온 공급원; (xii) 페이퍼스프레이 ("PS") 이온 공급원; (xiii) 분출 탈착 이온화 ("JeDI") 이온 공급원; (xiv) 터치 분무 ("TS") 이온 공급원; (xv) 나노-DESI 이온 공급원; (xvi) 레이저 제거 전기분무 ("LAESI") 이온 공급원; (xvii) 실시간 직접적인 분석 ("DART") 이온 공급원; (xviii) 프로브 전기분무 이온화 ("PESI") 이온 공급원; (xix) 고형-프로브 보조 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론(cavitron) 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (xxi) 집중적인 또는 비집중적인 초음파 제거 디바이스; (xxii) 마이크로웨이브 공명 이온 공급원; 및 (xxiii) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스로 구성된 군으로부터 선택된 이온 공급원을 포함하는, 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 레이저광을 상기 표적에 조사하기 위한 레이저 공급원을 포함하는, 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 매트릭스는 극성 분자, 물, 1종 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함하는 것인, 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 질량 분광분석 또는 이온 이동도 데이터를 얻기 위해 상기 분석물 이온을 질량 분석 또는 이온 이동도 분석을 하도록 배열되고 구성된 질량 분석기 또는 이온 이동도 분석기를 추가로 포함하는, 장치.
  11. 제1 디바이스를 통해 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하는 단계;
    이온 분석기 또는 질량 분광계에 대한 유입구 도관으로서, 상기 유입구 도관은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 이를 통해 통과하는 유입구를 갖는 유입구 도관을 제공하는 단계;
    벤투리 펌프 배열을 이용하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 유입구로 향하도록 하는 단계로서, 상기 벤투리 펌프 배열은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 유입구를 통해 통과하기 전에 편향 디바이스 또는 표면 상에 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하고, 상기 편향 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 중공 부재를 포함하되, 상기 제1 측면은 고형이고, 그리고 상기 제2 측면은 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 이들을 통해 통과하도록 배열되고 구성된 하나 이상의 개구를 포함하고; 그리고 상기 벤투리 펌프 배열은 상기 편향 디바이스의 제1 표면 상으로 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 향하도록 배열되고 구성된 것인, 단계;
    상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 상기 유입구를 통해 통과하기 전에 매트릭스를 도입하고 상기 에어로졸, 연기 또는 증기와 혼합하는 단계; 및
    상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 충돌 표면에 충돌하도록 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 주위 이온 공급원을 포함하는 것인, 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제1 디바이스는: (i) 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 이온 공급원; (ii) 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 이온 공급원; (iii) 레이저 탈착 이온화 ("LDI") 이온 공급원; (iv) 열 탈착 이온 공급원; (v) 레이저 다이오드 열 탈착 ("LDTD") 이온 공급원; (vi) 탈착 전기-흐름 초점조정 ("DEFFI") 이온 공급원; (vii) 유전체 장벽 방전 ("DBD") 플라즈마 이온 공급원; (viii) 대기 고형물 분석 프로브 ("ASAP") 이온 공급원; (ix) 초음파 보조 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이 주위 음파-분무 이온화 ("EASI") 이온 공급원; (xi) 탈착 대기압 광이온화 ("DAPPI") 이온 공급원; (xii) 페이퍼스프레이 ("PS") 이온 공급원; (xiii) 분출 탈착 이온화 ("JeDI") 이온 공급원; (xiv) 터치 분무 ("TS") 이온 공급원; (xv) 나노-DESI 이온 공급원; (xvi) 레이저 제거 전기분무 ("LAESI") 이온 공급원; (xvii) 실시간 직접적인 분석 ("DART") 이온 공급원; (xviii) 프로브 전기분무 이온화 ("PESI") 이온 공급원; (xix) 고형-프로브 보조 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론(cavitron) 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (xxi) 집중적인 또는 비집중적인 초음파 제거 디바이스; (xxii) 마이크로웨이브 공명 이온 공급원; 및 (xxiii) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스로 구성된 군으로부터 선택된 이온 공급원을 포함하는 것인, 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 레이저광을 상기 표적에 조사하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 매트릭스는 극성 분자, 물, 1종 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함하는 것인, 방법.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 질량 분광분석 또는 이온 이동도 데이터를 얻기 위해 상기 분석물 이온을 질량 분석 또는 이온 이동도 분석을 하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
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