KR20150134373A - 레이저 어블레이션 셀 - Google Patents

레이저 어블레이션 셀 Download PDF

Info

Publication number
KR20150134373A
KR20150134373A KR1020157030025A KR20157030025A KR20150134373A KR 20150134373 A KR20150134373 A KR 20150134373A KR 1020157030025 A KR1020157030025 A KR 1020157030025A KR 20157030025 A KR20157030025 A KR 20157030025A KR 20150134373 A KR20150134373 A KR 20150134373A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow channel
sample
cell
ablation
laser
Prior art date
Application number
KR1020157030025A
Other languages
English (en)
Inventor
데트레프 군터
다니엘 그로리문트
하오 왕
Original Assignee
에테하 취리히
폴 슈레 앙스띠뛰
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에테하 취리히, 폴 슈레 앙스띠뛰 filed Critical 에테하 취리히
Publication of KR20150134373A publication Critical patent/KR20150134373A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/105—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer
    • G01N33/57407—Specifically defined cancers
    • G01N33/57415—Specifically defined cancers of breast
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/60—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances involving radioactive labelled substances
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803—General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
    • G01N33/6848—Methods of protein analysis involving mass spectrometry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0004—Imaging particle spectrometry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0031—Step by step routines describing the use of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0409—Sample holders or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0459—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for solid samples
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0459—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for solid samples
    • H01J49/0463—Desorption by laser or particle beam, followed by ionisation as a separate step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/40—Time-of-flight spectrometers

Abstract

레이저 어블레이션 셀(1)은, 플로우 채널에서의 엄격한 층류를 보장하기 위해 본질적으로 일정한 단면적을 갖는 플로우 채널(11)을 포함한다. 플로우 채널의 측방 개구부(14) 근처에 샘플 챔버(21)가 제공된다. 레이저 빔(41)이 측방 윈도우(16)를 통해 상기 샘플 챔버(21)에 진입하고 샘플(23)의 표면(24)상에 충돌하여 샘플로부터 재료가 어블레이팅된다. 샘플은, 플로우 채널로부터, 레이저 발생 에어로졸 질량 분포가 그 중심이 플로우 채널 내에 있는 거리에 포지셔닝될 수 있다. 이는 에어로졸 세척제거(washout) 시간들의 단축을 유도한다. 레이저 어블레이션 셀은 특히 이미징 애플리케이션들을 비롯하여, ICPMS(inductively coupled plasma mass spectrometry)에서 에어로졸 발생에 적절하다.

Description

레이저 어블레이션 셀{LASER ABLATION CELL}
본 발명은 레이저 어블레이션 셀(laser ablation cell), 어블레이션 장치 및 그런 레이저 어블레이션 셀을 이용하는 유도 결합 플라즈마(ICP) 이온 소스, 및 그런 레이저 어블레이션 셀을 사용하는 방법에 관한 것이다.
유도 결합 플라즈마 질량 분석기(ICPMS)는 산업적, 지질학적, 환경적, 및 생물학적 샘플들의 메이저, 마이너, 트레이스(trace), 및 울트라-트레이스 엘리먼트들에 대한 정확한 양적 정보를 제공한다. ICPMS에서, 에어로졸 샘플은 캐리어 가스 스트림에 의해 소위 ICP 토치(torch)로 운반된다. 이 토치에서, 가스는 강렬한 고주파 전자기장들에 영향을 받고, 이는 유도에 의해 플라즈마의 형성을 유도한다. 그 다음 플라즈마로부터의 이온들은 질량 분석기로 추출되고, 여기서 이온들은 그들의 질량-대-전하 비율들에 기초하여 분리된다.
ICPMS는 ICP에 대해 요구된 에어로졸을 생성하기 위하여 고체 샘플로부터 재료를 어블레이트하기 위하여 레이저 어블레이션(LA)과 결합될 수 있다. 어블레이션은 ICP 토치에서 직접 수행될 수 있거나, 샘플은 ICP 토치 업스트림의 외부 레이저 어블레이션 셀에 배치될 수 있고, 레이저 어블레이션에 의해 생성된 에어로졸은 캐리어 가스 스트림에 의해 ICP 토치에 수송된다. 예를 들어, J. Pisonero 등에 의한, "High efficiency aerosol dispersion cell for laser ablation-ICPMS", J. Anal, At, Spectrom, 2006, 21, 922-931은 에어로졸 분사 방향이 캐리어 가스의 분사 방향과 평행한 레이저 어블레이션 셀(소위 HEAD 셀)을 설명했다. 유사한 원리에 기초한 다른 레이저 어블레이션 셀 설계는 D. Asogan 등에 의한, "An open, non-contact cell for laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry", J. Anal, At. Spectrom, 2009, 24, 917-923에 의해 설명되었다.
1990년대의 상반기 이래, 샘플 표면에 걸쳐 레이저 스폿을 스캐닝함으로써 화학 이미징 툴로서 레이저-어블레이션 ICPMS(LA-ICPMS)를 사용하는 것이 시도되었다. 많은 연구들은 상당한 다양성의 단단하고 부드러운 샘플들에 기초하여 LA-ICPMS의 잠재적 이미징 능력들을 설명했다. 대부분의 이들 연구들은 대략 5-100 μm의 유효 공간 분해능을 나타냈다. 그러나, 조직 단면들의 진단 분석 같은 몇몇 애플리케이션들은 예를 들어 셀-대-셀 변동성을 시각화하기 위하여 더 높은 공간 분해능을 요구한다. 유효 공간 분해능은 시스템 분산으로 컨벌루팅된 레이저 스폿 크기에 의해 결정된다. 차례로 시스템 분산은 종종 각각의 레이저 샷 이후 에어로졸 세척 제거와 스캐닝 속도 사이의 절충에 의해 좌우된다. 세척제거 시간이 길수록, 스캐닝 속도가 고정되어 유지되면 이웃 샘플 스폿들로부터 발생하는 신호들 사이에 보다 많은 오버랩이 발생할 것이다. 그러므로, 에어로졸 세척제거 시간은 종종 총 스캔 시간을 증가시킴 없이 분해능을 개선하기 위한 핵심 제한 요소들 중 하나이다.
가장 빠른 세척제거는 토치내 어블레이션에 의해 달성될 수 있고, 이는 몇 밀리초의 단일 샷 신호 지속시간들을 초래한다. 그러나, 토치 내 어블레이션은 매우 작은 샘플들로 제한되고, 레이저 스폿의 스캐닝은 토치 내 어블레이션을 실현하기 매우 어렵다. 그러므로, 애플리케이션들을 이미징하기 위하여, 외부 레이저 어블레이션 셀들이 일반적으로 이용된다. 그러나, 가장 잘 알려진 셀 설계들에서도, 세척제거 시간들은 종종 초 단위의 스케일상에 있고, 100 밀리초 아래의 짧은 세척제거 시간들은 달성하기 어렵다.
제 1 양상에서, 본 발명은 짧은 에어로졸 세척제거(washout) 시간들을 달성할 가능성을 갖는 레이저 어블레이션 셀을 제공한다. 이러한 레이저 어블레이션 셀은 청구항 1에 명시되어 있다. 본 발명의 추가 실시예들은 종속항들에서 규정된다.
이에 따라, 플로우 채널을 포함하는 레이저 어블레이션 셀이 제공되는데, 플로우 채널은 플로우 채널에 캐리어 가스를 공급하기 위한 주입구 및 배출구를 갖는다. 플로우 채널의 제 1 벽 부분에 측방 개구부가 제공되고, 측방 개구부 맞은편에 있는, 플로우 채널의 제 2 벽 부분에 측방 윈도우가 배치된다. 측방 개구부에 인접하게 샘플 챔버가 제공된다. 샘플 챔버는 샘플 표면으로부터 재료를 어블레이팅하고 에어로졸을 생성하도록, 측방 윈도우 및 측방 개구부를 통해 레이저 빔이 샘플 챔버로 진입하고 샘플의 표면에 충돌하는 것을 가능하게 하는 식으로 샘플을 수용하도록 구성된다. 샘플 챔버는 샘플 챔버에 차단 가스를 공급하기 위한 주입구를 갖는다.
플로우 채널의 주입구 및 배출구는 플로우 채널 자체와 본질적으로 동일한 단면적을 갖는 튜빙에 연결될 수 있다. 이런 식으로, 플로우 채널은 본질적으로 단일 피스의 튜빙처럼 작동한다. 따라서 본 발명의 어블레이션 셀은 "튜브 셀" 설계를 갖는 것으로 여겨질 수도 있다. 플로우 채널의 단면적의(그리고 바람직하게는 또한 단면 형상의) 변경들을 최소화함으로써, 이러한 "튜브 셀" 설계는 플로우 채널에서 본질적으로 층류 패턴을 유지하여, 난류들을 가능한 한 피하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 이 설계는 레이저 유도 에어로졸 플룸의 대부분이 캐리어 가스의 플로우에 직접 유입되는 플로우 채널에 충분히 가깝게 샘플을 포지셔닝하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방법들은 확산을 상당히 감소시킨다. 실제로, 본 셀 설계는 세척제거 시간을 30ms(전체 폭을 최대 1%로) 미만으로 감소시키고 샘플 세척제거의 테일링을 최소화하는 것을 가능하게 한다. 이러한 개선은 전체 원자 질량 범위에 걸친 엘리먼트들에 대해 관찰된다.
플로우 채널은 바람직하게는 본질적으로 일정하거나 또는 기껏해야 약간 변경된 단면적을 갖는다. 특히, 바람직하게 플로우 채널의 단면적은 측방 개구부 부근에서는 본질적으로 일정하다. 플로우 채널의 단면적은 횡단면에서의 임의의 변형들이 층류를 크게 방해하지 않는다면 기꺼해야 약간 변경되는 것으로 간주될 수도 있다. 특히, 플로우 채널을 따라 임의의 횡단면에 대해 플로우 채널의 평균 지름의 변경이 튜브 축을 따라 1mm 길이당 1.5mm 미만, 바람직하게는 튜브 축을 따라 1mm 길이당 0.5mm 미만, 보다 바람직하게는 튜브 축을 따라 1mm 길이당 0.2mm 미만이라면, 단면적은 기껏해야 약간 변경되는 것으로 간주될 수도 있다. 벤투리 튜브에서와 같이 나타나는 흡입 영향들을 피하도록 플로우 채널이 측방 개구부에서 나타나는 수축을 형성하지 않고, 캐리어 가스가 결과적인 양의 압력 차에 의해 샘플 챔버에 부딪치게 되는 것을 피하도록 플로우 채널이 측방 개구부 부근에서 크게 넓어지지 않는 것이 바람직하다.
무명수들에서, 단면적은 레이저 스팟 크기 및 레이저 에너지에 따라 광범위한 값들을 취할 수 있다. 플로우 채널의 평균 지름(
Figure pct00001
로 계산됨, 여기서 A는 단면적임)은, 예를 들면, 50 마이크로미터에서 5 밀리미터까지의 범위, 바람직하게는 200 마이크로미터에서 5 밀리미터까지의 범위일 수 있다.
플로우 채널의 주입구와 배출구 사이의 각도는 바람직하게는 적어도 160°(더 정확히 말하자면, 160°내지 200 °), 더 바람직하게는 적어도 170 °(더 정확히 말하자면, 170°내지 190°)이다. 다시 말해서, 플로우 채널은 바람직하게는 본질적으로 직선이거나 임의의 방향으로 많아야 20° 또는 더 양호하게는 많아야 10°만큼 구부러진다. 플로우 채널의 방향에 대해 차단 가스 주입구의 임의적인 방향이 선택될 수 있다. 바람직하게는, 차단 가스 주입구는 횡단 방향에 수직으로 연장된다.
플로우 채널 및 샘플 챔버는 분리 벽에 의해 분리되고, 이것은 측면 개구부가 배열되는 플로우 채널의 제 1 벽 부분을 형성한다. 샘플이 플로우 채널에 충분히 가깝게 위치되도록 허용하기 위해, 분리 벽은 바람직하게는 500 미만의 마이크로미터, 더 바람직하게는 200 미만의 마이크로미터의 최소 두께를 갖는다. 분리 벽의 두께가 플로우 채널의 원주를 따라 변동할 수 있고, 분리 벽이 정상적으로 튜브와 샘플 챔버 사이의 개구부에 바로 인접하여 자신의 가장 작은 두께를 가질 것이고, 두께가 튜브 축에 수직인 평면 내의 개구부로부터 떨어져 증가할 것이라는 것이 주목되어야 한다. 두께는 추가로 플로우 채널의 길이를 따라 변동할 수 있다.
측면 개구부에 의해 유도된 플로우 외란들을 최소화하기 위해, 이러한 개구부의 단면적은 작게 유지되어야 한다. 반면에, 개구부에 대해 샘플을 이동시키지 않고서, 레이저 빔이 샘플 표면에 걸쳐 스캐닝되는 것을 가능하게 하기 위해 개구부를 충분히 크게 만드는 것이 바람직할 수 있다. 절충안으로서, 측면 개구부의 단면적은 바람직하게는 많아야 약 20 mm2, 더 바람직하게는 많아야 약 7 mm2이다. 플로우 채널의 단면적에 대해 표현되면, 개구부 및 플로우 채널의 단면적들의 비율은 바람직하게는 많아야 약 5, 더 바람직하게는 많아야 약 3, 가장 바람직하게는 많아야 약 1이다. 레이저 빔이 측면 개구부를 통과하는 것을 가능하게 하기 위해, 측면 개구부는 바람직하게는 적어도 약 0.01 mm2의 단면적을 가져야 한다. 플로우 채널에 대해 횡단하는 측면 개구부의 폭은 바람직하게는 플로우 채널의 평균 지름의 80% 미만, 및 더 바람직하게는 플로우 채널의 평균 지름의 50% 미만이다. 플로우 채널의 방향으로 측면 개구부의 길이는 바람직하게는 플로우 채널의 평균 지름에 많아야 5 배, 및 더 바람직하게는 플로우 채널의 지름의 많아야 3 배 또는 심지어 1.5 배이다.
용이한 샘플 교환을 가능하게 하기 위해, 레이저 어블레이션 셀은 바람직하게는 플로우 채널을 하우징하는 제 1 셀 부분(다음에서 "셀 상단(cell top)"로 지칭됨) 및 샘플 챔버를 형성하는 제 2 셀 부분(다음에서 "셀 하단(cell bottom)"으로 지칭됨)을 포함하는 2-부분 설계를 갖는다. 셀 하단은 바람직하게는 샘플을 교환하기 위해 셀 상단로부터 제거 가능하다. 셀 하단은 바람직하게는 셀 상단를 향해 개방되는데, 즉, 샘플 챔버와 플로우 채널 사이의 분리 벽이 바람직하게는 셀 하단부보다는 셀 상단에 의해 형성된다. 용어들 "상단" 및 "하단"은 이러한 부분들의 절대적인 배향을 정의하지 않는 것으로 이해되며, 이러한 용어들은 단지 상이한 셀 부분들 사이를 더 양호하게 구별하는데 사용되고, 레이저 어블레이션 셀은 물론, 셀 상단이 바닥을 가리키고 셀 하단이 천장을 가리키는 역전된 배향에서 사용될 수 있다.
본 발명은 추가로 위에서 설명된 바와 같은 어블레이션 셀을 포함하는 완전한 어블레이션 장치에 관한 것이다. 어블레이션 장치는 추가로, 측방 윈도우 및 측방 개구부를 통해 그리고 샘플 표면 상에 레이저 빔을 슈팅하기 위한 레이저, 특히, UV 레이저 및 샘플과 레이저 빔 간의 상대적 포지션을 변경하기 위한 포지셔닝 디바이스를 포함한다. 포지셔닝 디바이스는 예를 들어, 다음 중 임의의 것: 레이저에 대해 전체 레이저 어블레이션 셀을 이동시키기 위한 x-y 또는 x-y-z 스테이지; 어블레이션 셀과 고정된 레이저 간의 상대적 포지션을 유지하면서 레이저 어블레이션 셀 내에서 샘플을 이동시키기 위한 x-y 또는 x-y-z 스테이지; 어블레이션 셀과 고정된 레이저 간의 상대적 포지션을 유지하면서 레이저 빔을 굴절시키기 위한 빔 디플렉터를 포함할 수 있다. 포지셔닝 디바이스는 샘플 표면 위에 레이저 빔을 스캔하는데 이용될 수 있다. 결과적인 에어로솔은 후속적으로, 그의 근본적인 또는 동위원소 합성물에 대해, 예를 들어, ICPMS에 의해 분석될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플 표면은 그의 근본적인 또는 동위원소 합성물에 따라 이미징될 수 있다. 그러나 본 발명은 ICPMS 이미징과 함께 어블레이션 셀의 이용으로 제한되지 않고, 짧은 에어로솔 펄스들이 요구되는 다른 방법들에서 또한 이용될 수 있다.
본 발명은 추가로 위에서 설명된 바와 같이 어블레이션 셀을 포함하는 ICP 이온 소스를 제공한다. ICP 소스는 추가로 어블레이션 셀의 배출구에 연결되는 ICP 토치 및 상기 어블레이션 셀을 ICP 토치에 연결하는 튜빙을 포함한다. 바람직하게는, 튜빙은, 튜빙의 전체 길이에 걸쳐서 최소 분산을 갖는 층류를 유지하도록, 유동 채널의 단면적에 비해 약하게만 변경되거나 어블레이션 셀의 유동 채널의 단면적과 본질적으로 동일한 단면적을 갖는다.
본 발명은 또한 이러한 ICP 이온 소스 및 이온 소스에 커플링되는 질량 분석기를 포함하는 ICPMS 시스템을 포함한다. 질량 분석기는, 예를 들어, 4중극 질량 분석기, TOF(time-of-flight) 질량 분석기 또는 섹터 필드 질량 분석기, 특히, 마타우후-에르조그 질량 분석기일 수 있다. 그러나 본 발명은 임의의 특정한 타입의 질량 분석기로 제한되지 않는다.
본 발명은 추가로 위에서 설명된 바와 같은 어블레이션 셀을 동작시키기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은: 샘플 표면이 측방 개구부를 향하도록 샘플 챔버에 샘플을 배치하는 단계;
유동 채널의 주입구에 캐리어 가스를 공급하는 단계;
샘플 챔버의 주입구에 차단 가스(sheath gas)를 공급하는 단계; 및
상기 표면 상으로 그리고 측방 윈도우 및 측방 개구부를 통해 펄스형 레이저 빔을 슈팅함으로써 표면으로부터 물질을 어블레이팅하는 단계를 포함하지만, 이 제시되는 순서가 필수적인 것은 아니다.
레이저 빔의 방향, 측방 윈도우 및 측방 개구부의 배향 및 결과적으로 샘플의 배향은 공간 내에서 임의적일 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔은 위, 아래, 옆 등으로 지향될 수 있고, 샘플 표면은 레이저 빔이 샘플 표면에 도달하도록 허용하는 임의의 배향으로 배향될 수 있다.
각각의 레이저 펄스는 준-순간적 레이저-발생 에어로졸 질량 분포("플룸")의 원인이 된다. 여기서, "준-순간적"은 캐리어 가스 스트림과 차단 가스 스트림에 의해 대량 수송의 타임 스케일보다 훨씬 더 짧은 시간 척도를 의미한다. 레이저-발생 에어로졸 질량 분포는 캐리어 가스와 차단 가스의 통상의 가스 흐름을 무시하고, 레이저 펄스 작용만에 의해 발생된다. 이 질량 분포는, 샘플을 이용하여 레이저 펄스의 제 1 상호 작용 이후에 1 밀리 초 미만 이내에 확립된다. 샘플은 바람직하게는, 측방 개구부와 측방 창 사이의 준-순간적 레이저-발생 에어로졸 질량 분포가 플로우 채널 내에서 그의 중심을 갖도록 하는 플로우 채널로부터의 거리에 위치된다. 질량 분포의 중심은 전체 에어로졸 플룸에 걸쳐 통합되는, 강체의 무게 중심과 동일한 방식으로, 통상의 방법으로 정의된다. 이러한 방식으로, 에어로졸 플룸의 대부분은 직접 캐리어 가스의 흐름으로 주입되고 최소 분산으로 캐리어 가스의 스트림에 의해 멀리 운반될 수 있다.
샘플 표면과 플로우 채널의 중심축 사이의 최적 거리는 레이저의 타입, 레이저 빔의 에너지, 캐리어의 타입 및 차단 가스들, 가스들의 유량들에 의존할 것이다. 예를 들어, 나노초 범위의 펄스들을 이용하는 표준 ArF 엑시머 레이저의 경우, 캐리어 가스로서 1.1 L/min의 유량의 아르곤, 및 차단 가스로서 0.6L/min의 유량의 헬륨, 약 2mm의 거리가 최적인 것으로 판명되었다. 보다 일반적인 관점들에서, 샘플은 바람직하게는, 샘플의 표면이 50 펨토초 내지 50 나노초 범위의 레이저 펄스에 대해 0.5 mm 내지 4.5 mm의 범위로 플로우 채널의 중심축으로부터의 거리를 갖는 방식으로 포지셔닝된다.
결과적으로, 샘플 표면과 샘플 챔버를 플로우 채널로부터 분리시키는 분리 벽 간의 최적의 거리는 다양한 파라미터들에 의존할 것이다. 이 거리는 50마이크로미터 미만 내지 1 밀리미터 이상의 범위일 수 있다. 거리는 차단 가스가 샘플의 표면을 따라서 흘러 측방 개구부를 통하여 플로우 채널로 들어갈 수 있게 할 만큼 충분히 커야한다.
차단 가스는 적어도 3개의 작업들을 수행한다 : 캐리어 가스 스트림 내 에어로졸 입자들의 흡수를 돕는 에어로졸 분사 방향으로 축의 에어로졸 플러시하고; 샘플 표면 위의 "보호 영역"을 형성하고, 제어된 분위기하에서 제어가 수행되는 것을 보장하고; 그리고 유동 채널의 유동 속도를 증가시킨다. 바람직하게, 차단 가스의 점도는 기본 캐리어 가스의 점도보다 더 낮다. 이는, 플로우 채널의 중심에 에어로졸을 한정하고 어블레이션 셀로부터 에어로졸 분산 다운스트림을 최소화하도록 돕는다. 특히, 캐리어 가스는 바람직하게는 아르곤(Ar)이다. 아르곤은 특히, 에어로졸이 플로우 채널의 벽들에 도달하기 전에 에어로졸 팽창을 정지시키는 데에 매우 적합하고, 이것는 또한, 대부분의 Ar 가스 기반 ICP에서 기구의 감도의 개선을 위해 필요하다. 차단 가스는 바람직하게는 헬륨(He)이다. 그러나, 차단 가스는, 다른 가스, 예를 들면, 수소, 질소, 또는 수증기로 대체될 수 있거나 또는 이러한 가스를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 차단 가스의 주요 비율은, 헬륨, 예를 들어, 적어도 50체적%이다. 25℃에서, Ar은 22.6μPas의 점도를 갖는 반면, He는 19.8μPas의 점도를 갖는다.
캐리어 가스 및 차단 가스의 최적의 유량들은, 기하학적구조에 대하여, 특히, 플로우 채널의 단면적 상에서 무엇보다 다양한 팩터들에 의존할 것이다. 둘째로, 이들은 측방 개구부의 기하학적구조에 의존할 것이다. 그러나, 차단 가스의 체적 유량은 특히 캐리어 가스의 체적 유량보다 작은 것이 바람직하지만, 특히, 캐리어 가스의 체적 유량의 0.3 내지 1.0 배이다. 차단 가스의 유량은 플로우 채널의 중심에 가까운 에어로졸 플룸의 중심을 주입시키는데 도움이 되도록 조정될 수 있다.
본 발명의 방법은, 화학적 이미징에 특히 적합하다. 이를 위해, 상기 방법은, 표면에 걸쳐 레이저 빔을 스캐닝하는 단계, 및 샘플 표면의 화학적 이미지를 획득하기 위해 결과적인 에어로졸을 분석하는 단계를 포함할 수도 있다. 분석은, 질량 분석법, 특히 ICPMS에 의해 수행될 수도 있지만, 임의의 다른 적절한 방법에 의해 또한 수행될 수도 있다.
방법은, 생물학적 샘플들, 특히 사람 또는 동물의 조직의 조직 샘플들의 조사에 매우 적합하다. 그러나, 방법은 생물학적 샘플들로 제한되지 않으며, 다른 종류들의 샘플들에 또한 적용될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 제한하려는 목적이 아니라 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하기 위한 목적을 위한 도면들을 참조하여 다음에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 어블레이션 셀의 개략적인 스케치(스케일대로가 아님)를 사시도로 도시한다.
도 2는 중앙의 세로 섹션에서 도 1의 레이저 어블레이션 셀의 개략적인 스케치(스케일대로가 아님)를 도시한다.
도 3은 레이저 어블레이션 셀에서의 레이저-발생 플룸(plume)의 개략적인 스케치(스케일링되지 않음)를 도시한다.
도 4는 레이저 어블레이션 셀의 유동 채널의 가스 유동에 대한 시뮬레이션 결과들을 개략적인 방식으로 도시하며, 부분(a)은 He와 Ar 사이의 혼합 분포 패턴을 도시하고 － 제거된 에어로졸은 측방 개구부 위의 혼합 계면에 로케이팅되고, 믹싱의 정도는 그레이 스케일로 표시되며, 화이트는 가장 높은 정도의 혼합물을 표현함 －, 부분(b)은 시뮬레이팅된 가스 유동 속도 패턴을 도시한다 － 유동 속도는 그레이 스케일로 표시되고, 화이트는 가장 높은 유동 속도를 표현함 －.
도 5는, 도 1의 레이저 어블레이션 셀을 이용하는 완료 LA-ICPMS 시스템을 매우 개략적인 방식으로 도시한다.
도 6은, (a) 샘플 표면과 측방 개구부 사이의 갭 공간; (b) 캐리어 가스(Ar) 유량; 및 (c) 차단 가스(He) 유량을 변경시킴으로써, 레이저 어블레이션 셀의 성능의 최적화들의 결과들을 도시한 다이어그램들을 도시하며, 모든 다이어그램들은, 1%의 최대 기준의 전체 폭에 기초하여 피크 영역으로 정규화된 피크 폭을 도시한다.
도 7은, 다양한 반복 레이트들, 즉 (a) 대략 1Hz의 반복 레이트 동안 트랜션트 신호; (b) 부분(a)의 브래킷된 부분의 확대도; (c) 대략 10Hz의 반복 레이트 동안 트랜션트 신호; (d) 대략 30Hz의 반복 레이트 동안 트랜션트 신호로 질량 분석기에서의 27Al 강도에 의해 시연된 바와 같은 레이저 어블레이션 셀의 성능을 도시한 다이어그램들을 도시한다.
도 8은 다양한 동위원소들에 대한 레이저 어블레이션 셀의 특성화, 즉 (a) 피크 폭; (b) 피크 영역으로부터 계산된 존재도 정규화된 민감도를 도시한 다이어그램들을 도시한다.
도 9는, 문자들 "ETH"의 형태에서 Au 막 및 문자들 "PSI"의 형태에서 오버레이된 Ag 막을 갖는 Pt 코팅된 테스트 패턴에 대해 획득된 이미지들을 도시하며, 이미징은, (a) 광학 현미경; (b) 스캐닝 전자 현미경; (c) 및 (d) 도 1의 레이저 어블레이션 셀을 이용하는 LA-CIP-Quadrupole-MS에 의해 수행되었다.
도 10은, LA-ICP-Single-Detector-Sector-Field-MS에 의해 획득된 유방암 조직의 얇은 단면에서의 HER2(human epidermal growth factor receptor 2) 분포의 이미지를 도시한다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 하기에서 "튜브 셀"로 또한 불리는 레이저 어블레이션 셀(1)을 개략적인 방식으로 예시한다. 어블레이션 셀(1)은 두 개의 파트들: 제 1 파트 또는 셀 상단(10), 및 제2 파트 또는 셀 하단(20)을 포함한다. 관형 플로우 채널(11)이 셀 상단(10)에서 형성되고, 캐리어 가스 주입구(12)로부터 혼합-가스 배출구(13)로 연장된다. 셀 상단(10)의 하단 벽 부분(15)에는, 측방 개구부(14)이 형성된다. 셀 상단(10)의 상단 벽 부분(17)에는, 횡단 홀이 형성되고, UV 투명 실리콘 윈도우(16)에 의해 폐쇄된다. 셀 하단(20)에는, 샘플 챔버(21)가 제공된다. 차단 가스 주입구(22)가 샘플 챔버(21)로 이어진다. 차단 가스 주입구(22)가 플로우 채널(11)에 (역)평행하게 연장되는 것으로서 도시되는 반면에, 차단 가스 주입구의 임의의 방향이 선택될 수 있다. 바람직하게, 차단 가스 주입구는 횡단 방향에 직각으로 연장된다. 샘플(23)이 샘플 챔버(21)에 배치되고, 셀 하단(20)은 셀 상단(10)에 장착되며, 따라서 샘플(23)의 상단 표면(24)이 측방 개구부(14) 아래에 위치된다.
어블레이션 셀을 동작시키기 위해, 캐리어 가스(G1)가 플로우 채널(11)의 주입구(12)에 공급되고, 차단 가스(G2)가 샘플 챔버(21)의 주입구(22)에 공급된다. UV 레이저 빔(41)이 윈도우(16)로 들어가고, 플로우 채널(11)을 횡단하고, 측방 개구부(14)을 통해 플로우 채널(11)을 빠져나가고, 그리고 샘플(23)의 상단 표면(24)에 충돌한다.
도 3에서 개략적으로 예시된 바와 같이, 각각의 레이저 펄스는 에어로졸 플룸(25)을 생성한다. 이 플룸은 레이저 펄스의 동작의 직접적인 결과이고; 레이저 펄스의 종료 직후의 플룸의 초기 대량 분배는, 캐리어 가스(G1) 및 차단 가스(G2)의 스트림들에 의해 아주 조금만 영향받는다. 레이저 어블레이션 셀(1)의 설계는, 차단 가스 스트림에 의해 에어로졸을 플로우 채널에 먼저 전달할 필요 없이, 레이저-생성되는 에어로졸 대량 분배의 중심을 바로 플로우 채널에 배치하는 것을 허용한다. 이후, 캐리어 가스(G1) 및 차단 가스(G2)는 에어로졸을 배출구(13)를 향해 운반해 가는데, 여기서 그들은 혼합-가스 스트림(G3)으로서 어블레이션 셀을 빠져나간다.
캐리어 가스(G1)로서, 아르곤(Ar)이 바람직하다. 차단 가스로서, 바람직하게 헬륨(He)이 선택된다. Ar은 순수 He 대기들에서 통상적으로 발생하는 에어로졸 팽창을 중지시키기에 유용하다. 샘플 컨테이너로부터의 He를 부가하는 것은 세 개의 장점들을 갖는다: a) 이 셋업은 에어로졸 주입 방향을 갖는 축에서 에어로졸을 씻어내고, 이는 입자들의 흡수를 돕는다; b) He는 샘플 표면 위에 '보호' 구역을 형성하고, 어블레이션이 He 대기 하에서 수행됨을 보증한다; c) 튜브 셀에서 Ar과 He를 이미 혼합시키는 것은 분산 가스 어댑터(Ar/He 혼합 벌브)의 필요를 방지할 뿐만 아니라, 캐리어 가스로서 He만을 사용하는 정상 셋업과 비교하여, 플로우 속도 및 가스 점성도 증가시키며, 따라서 에어로졸 분산이 감소된다.
도 4는 ANSYS CFX 12 소프트웨어 패키지(ANSYS Inc., 베를린, 독일)를 사용하여 수행되는 계산적 유체 역학 시뮬레이션들의 결과들을 도시한다. 난류에 대한 전단 응력 전달 모델이 시뮬레이션에서 고려되었다. 시뮬레이션들은 하기의 파라미터들에 대해 수행되었다: 측방 개구부의 길이: L = 4.5 ㎜; 측방 개구부의 폭: 1.5 ㎜; 하단 벽 부분의 최소 두께: w = 50 마이크로미터; 플로우 채널의 총 길이: 50 ㎜; 원통형 샘플 챔버의 지름: 23 ㎜; 샘플(23)의 상단 표면(24)과 하단 벽 부분(15) 간 거리: d = 350 마이크로미터. 주입구에서의 Ar 플로우가 2.6 m/s(1.1 L/min)의 일정 속도로 셋팅된 반면에, He는 1.4 m/s(0.6 L/min)를 사용하여 시뮬레이팅되었다.
2개의 주입구 가스들의 혼합 분포가 도 4(a)에 나타난다. 2개의 가스들의 혼합은 그레이 스케일로 표시되며, 백색은 가장 높은 정도의 혼합이다. 측방 개구부(14)에서의 선명한(sharp) 인터페이스는, He 흐름이 Ar 흐름으로 진입하는 것에 의해 형성된다. 헬륨은 개구부 영역에서 가장 많고 아르곤과 함께 바운더리 층을 형성한다. 측방 개구부(14)에서의 2개의 가스들의 최소 수준의 혼합으로 인해, 그리고 레이저 어블레이팅된 에어로졸이 Ar이 아닌 He에 쉽게 침투한다고 나타내는 이전의 결과들로 인해, 에어로졸이 아르곤 분위기로 확산하지 않는다고 추정될 수 있으며, 이에 따라 플로우 채널의 전체 단면에 도달하지 않아서, 매우 높은 밀도를 유지한다.
초기에 매우 선명한 인터페이스는 개구부로부터 하류로(downstream) 수 밀리미터 내에서 확대한다. 주입구 가스 흐름들의 조합을 변경시킴으로써, 바운더리 층의 높이 및 이에 따라 어블레이팅된 에어로졸의 높이는 제어될 수 있다.
시뮬레이팅된 가스 흐름 속도 분포가 도 4(b)에 나타난다. 측방 개구부(14) 상류의 Ar 주입구 흐름은, 플로우 채널에서, 튜브의 중심에서 가장 빨리 흐르고 튜브 벽을 향하여 점차적으로 감소하는 통상적인 층류 분포(typical laminar flow distribution)를 나타낸다. 2개의 가스들의 분출(emergence)을 시뮬레이팅하는 것은 어떠한 현저한 난류 흐름도 나타내지 않았다. 그럼에도 불구하고, 계산된 레이놀즈 수(-2000)는 층류에서 난류 흐름으로의 전환(2300-4000)에 가깝다. 그러나, 난류 모델을 이용하는 것은 엄격한(stringent) 층류 흐름을 나타냈다. 따라서, 난류들의 부재로 인해 그리고 가장 높은 가스 속도와 일치하는 튜브 셀의 중심에 가까운 레이저 에어로졸을 위해 정의된 중지 거리로 인해, 낮은 에어로졸 분산이 달성되어야만 한다는 것으로 결론지을 수 있다.
도 5는 완료된 LA-ICPMS 시스템을 개략적으로 도시한다. 레이저 빔은 레이저(40)에 의해 발생된다. 레이저 어블레이션 셀(1)은 레이저 빔에 대하여 샘플의 포지션을 변경할 수 있도록 X-Y-Z 스테이지 5 상에 탑재된다. 레이저 어블레이션 셀(1)의 배출구(13)는 튜빙(61)에 의해 ICP 토치(6)에 접속된다. 튜빙(61)은 필수적으로, 배출구 가스 G3의 층류 흐름을 확보하도록 레이저 어블레이션 셀(1)의 플로우 채널(11)과 동일한 안쪽 직경을 갖는다. ICP 토치는 RF 코일(62)의 동작에 의해 플라즈마 소스를 발생시키는데; 이는 일반적인 방식으로 구성된다. ICP 토치들은 당업계에서 잘 공지되어 있으며 추가적인 설명들을 요구하지 않는다. ICP 토치는 ICP 소스(71)를 통해 질량 분석기(7)에 접속된다. 질량 분석기는, 사중극 질량 분석기(quadrupole mass analyzer), TOF(time-of-flight) 질량 분석기, 섹터 질량 분석기 등일 수 있다.
물론, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 레이저 어블레이션 셀의 많은 수정들 및 LA-ICPMS 셋업이 가능하다. 특히, 본 발명은 레이저 어블레이션 셀에 대한 재료들의 특정한 선택에, 샘플 챔버의 특정한 지오메트리 또는 크기에, 어블레이션 셀에서 플로우 채널의 특정한 지오메트리, 길이 및 직경에, 어블레이션 셀에서 측방 개구부(lateral opening)의 특정한 지오메트리 및 크기에, 특정한 윈도우 크기 또는 재료에, 어블레이션에 대한 특정 타입의 레이저에, 어블레이션 셀로 도입된 특정한 가스 타입들 등에 제한되지 않는다.
예
A. 실험
레이저 어블레이션 셀의 제조
셀 상단(cell top)(10)은 아크릴 유리(폴리(메틸 메타아크릴레이트), PMMA)의 직사각형 입방체(rectangular cuboid)로 제조되었다. 3 mm 내부 직경의 세로 홀(longitudinal hole)은 플로우 채널(11)을 형성하는 세로축을 따라 입방체를 통해 드릴링되었다. 셀 상단(10)의 상단 벽 부분(17)에서, 길이 L = 4.5 mm 및 1.5 mm의 폭을 갖는 횡단하는(transversal) 약간 타원형인 홀이 형성되었고, UV 투명 실리카 윈도우(16)에 의해 폐쇄되었다. 상면 상의 홀과 유사한 디멘션들의 측방 개구부(14)는 셀 상단(10)의 하단 벽 부분(15)에 형성되었다. 그 다음, 하단 벽 부분(15)은 플로우 채널(11)의 영역 내의 하단 벽 부분의 최소 두께 w를 대략 50 마이크로미터로 감소시키도록 절삭되었다(machined). 플로우 채널(11)의 총 길이는 약 50 mm이었다.
셀 하단(10)은 또 다른 PMMA 입방체로 제조되었다. 대략 23 mm의 직경을 갖는 원통형 샘플 챔버(21)는 입방체로 밀링(mill)되었다. 방사상으로 연장된 홀은 차단 가스 주입구(sheath gas inlet)(22)를 형성하기 위해 셀 하단으로 드릴링되었다. 차단 가스 주입구는 플로우 채널(11)에 대해 10°의 각으로 연장되었다. 샘플(23)은 샘플 챔버(21)에 배치되었다. 셀 하단(20)은 4개의 스크류들(도면들에 도시되지 않음)의 보조로 셀 상단(10)에 장착되었다. 어떠한 스페이서(spacer) 또는 실(seal)도 요구되지 않았지만, 스페이서 또는 실은 셀 상단(10)과 셀 하단(20) 사이의 컨택 영역의 더 양호한 실에 선택적으로 제공될 수 있다. 샘플(23)의 상면(24)은 측방 개구부(14)를 향하였다. 샘플(23)의 상면(24)과 하단 벽 부분(15) 사이의 거리(d)는 약 350 마이크로미터였다. 따라서, 샘플 표면(24)과 플로우 채널(11)의 중심축 사이의 총 거리는 대략 1.9 밀리미터(플로우 채널의 반경 = 1.50 mm, 벽 두께 w = 0.05 mm, 거리(d) = 0.35 mm)이었다.
튜브 셀 성능, 최적화 및 특징화를 위한 실험 셋-업
균질화된 레이저 빔 프로파일을 갖는 ArF 엑시머 레이저 시스템(독일, Goettingen의 Lambda Physik)이 Agilent 7500cs ICP-Quadrupole-MS 인스트루먼트(독일, Waldbronn의 Agilent Technologies의 ICP-Q-MS)에 커플링되었다. 레이저 플루언스는 17.3 J/cm2이었다. 신뢰 수준을 개선하기 위해, 모든 데이터 포인트들은, (달리 명시되지 않는 한) 10 ㎛의 레이저 스폿 크기 그리고 인접한 샷들 사이의 15 ㎛의 간격을 갖는 3×3 단일 샷 매트릭스 스캔들로부터 도출되었다. ICP 토치로의 전달 튜브는, 혼합-가스 배출구(13)에 연결된 3 ㎜ 내부 직경의 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 튜빙으로 이루어졌다. 유사한 튜브가 Ar 유입구(12)로의 피드 튜브로서 이용되었다. Ar 캐리어 가스 흐름은 1.1 L/min로 조정되었다. 50 ㎝ 길이 전달 튜브는, 직경을 변경함이 없이 ICP 토치에 직접적으로 연결되었다. 샘플 챔버를 통해 제공되는 He 차단 가스 흐름은 0.6 L/min로 조정되었다. 튜브 셀 성능 측정들은, 10 ㎳의 드웰 시간을 이용하여 수행되었다. 셀의 세척제거를 설명하기 위해, NIST 610 레퍼런스 유리(reference glass) 상에서의 1 ㎐, 10 ㎐ 및 30 ㎐ 레이저 어블레이션들 동안 단일 동위원소 27Al 포착들이 수행되었다. ICP는 1470 W에서 동작되었고, 사중극자 MS는 피크 홉핑 모드(peak hopping mode)에서 피크 당 1 포인트로 설정되었다.
캐리어 튜브 개구부와 샘플 표면 사이의 갭 거리; Ar 캐리어 가스 유량; 및 He 차단 가스 유량을 포함한 다양한 동작 파라미터들의 최적화가 수행되었다. 하나의 파라미터를 최적화하는 경우, 다른 2개의 파라미터들은, 예비 최적화에 기초하여, '사전-최적화된' 컨디션들, 예를 들어, 350 ㎛의 갭 거리, 1.1 L/min의 Ar 흐름, 0.6 L/min의 He 흐름으로 설정되었다. 데이터는, 정규화된 피크 너비에 기초하여 평가되었으며, 정규화된 피크 너비는 각각의 피크(피크 영역) 내에서 수집된 총 카운트들로 나눠진 피크 너비이다. 각각의 피크에 대해, 피크 너비를 결정하기 위해, 1% 최대치의 전체 너비(FW0.01M)가 이용되었다. 1% 최대치 포지션이 임의의 데이터 포인트와 일치하지 않는 경우, 최근접 2개의 포인트들의 선형 보간이 적용되었다. 피크 영역에 대해, 피크 너비 내의 모든 데이터 포인트들이 통합되었으며, 어떠한 보간도 요구되지 않았는데, 그 이유는 피크 테일링들(peak tailings)이 총 카운트들의 1% 미만으로 기여했기 때문이다.
루틴 분석을 위한 셀의 특징화는 앞서 설명된 바와 동일한 파라미터들을 이용하여 수행되었다. 그러나, 저 m/Q로부터 중간 m/Q 그리고 고 m/Q까지의 다수의 동위원소들이 상이한 실행(run)들에서 기록되었다. 피크 영역 감도들은 존재비가 수정되었다.
"단단한" 물질의 이미징을 위한 샘플 준비
이미징 능력들을 시연하기 위한 샘플은, 레이저-유도 순방향 전달 방법에 의해 생성된다. 도너 기판의 준비를 위해, 고품질 용융 실리카 글래스는 희생 DRL(dynamic release layer) 층으로서 UV-흡수 트리아젠 폴리머(TP) 층으로 커버되고, 그 층 상에, 상이한 박막 물질들이 증착된다. 전달 절차에서, 도너 기판의 후면에 영향을 주기 전에 축소된 4 폴드(fold) 및 'ETH'(또는 'PSI') 중공 마스크 상에, 308 nm XeCl 엑시머 레이저 빔이 이미징된다. TP-DRL은 제거되고, 생성된 충격파는, 폴리(스티렌술포네이트)와 혼합된 PEDOT:PSS (폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)으로 코팅된 글래스 리시버 기판 쪽으로 박막을 프로펠링(prepel)한다. 샘플은, 하단 상의 60 nm 두께 Au 'ETH' 얇은 층 및 상단 상의 80 nm Ag 'PSI'(Au/Ag)로 준비된다. 주사 전자 현미경(SEM)에 의한 2개의 로고(logo)들의 증착을 제어하기 위해, 패턴 증착 이후 5 nm Pt 박막이 리시버 기판 상에 균일하게 코팅된다.
조직 샘플 준비
포르말린-고정 파라핀-임베딩된(formalin-fixed paraffin-embedded) 인간 상피 증식 인자 수용체2(HER2)-강화 유방 암 조직이 6 um 단면으로 절개된다. 샘플은 CClm 에피토프(epitope) 회복 조건들 하에서 Discovery XT 플랫폼(Ventana Medical Systems) 상에서 프로세싱된다. 그 후에, 인산완충생리식염수(phosphate buffered saline)(PBS)/1% 소혈청 알부민(bovine serum albumin)(BSA)/0.1% Triton X로 30분 동안 차단되고, 200 μL 165Ho 태그된 항-HER2로 5 ㎍/mL에서 50분 동안 배양된다. 샘플은 PBS/0.1% Triton X로 3회 세척되고, 상온에서 건조된다. 165HO 접합 항체에 대해, 상업적 MAXPAR 항체 라벨링 키트(DVS Sciences)가 이용된다.
"단단한" 물질의 이미징을 위한 인스트루먼테이션 및 동작 조건들
튜브 셀 특성화에 대해 설명된 바와 유사항 구성이 실험들에 대해 사용된다. 852×408 ㎛2의 영역이 10 Hz 반복 레이트 라인 스캔들에 의해 커버된다. 성공적이 레이저 샷들 사이의 거리 및 라인 스캔들 사이의 측방향 거리 둘 모두는, 4 ㎛ 레이저 크레이터에 기초하여 4 ㎛이다. 실제의 레이저 빔 사이즈는 1~2 ㎛이다. 그러나, 더 큰 영향을 받은 영역이 관측되며, 이는, 확장된 열 침투 용적(금속 박막들에서의 고열 확산, 및 ns 경량-물질 상호작용 시간)에 의해 설명될 수 있다. 각각의 동위원소에 대해 600 ㎲의 드웰 시간을 갖는 피크 호핑 모드에서 3개의 동위원소들 107Ag, 195Pt 및 197AU가 측정된다. 그러나, 각각의 동위원소에 대한 수 밀리초의 인스트루먼트 4중극-정착 시간(quadrupole-settling time)으로 인해, 동위원소들의 전체 세트의 판독은 10 ms 미만에서 완료될 수 없다. 명백하게, 그러한 큰 오버헤드 분율(overhead fraction)(낮은 듀티 사이클(duty cycle))은 고속의 고해상도 이미징 실험들 동안 획득가능한 신호 품질을 제한한다. 데이터 분석은, 각각의 단일 샷 신호의 적분에 기초한다(사다리꼴 적분 방식).
티슈 이미징을 위한 동작 조건들 및 인스트루먼테이션
티슈 이미징은, ~1 μm 공간 해상도로 ArF 엑시머 레이저에 커플링된 엘리먼트2(써모 피셔 사이언티픽(Thermo Fisher Scientific)) ICPMS 상에서 실시되었다. 동작 조건들은 고속 과도 신호들의 최대 감도에 대해 최적화되었다. 따라서, 165Ho만이 레코딩되었다. 이미지 분석에 대해, 샘플은, 1 × 1 μm2의 이미지 픽셀 사이즈 및 20 Hz의 레이저 주파수로 라인별로 스캐닝되었다. MS의 드웰 타임은, 적용되는 레이저 어블레이션 레이트에 따라, 50 ms로 세팅되었다.
B. 결과들 및 논의
튜브 셀 최적화
샘플 표면과 튜브 셀 바닥 사이의 갭에 대한 분산의 종속성이 도 6(a)에서 도시된다. 플롯된 피크 폭들은, FW0.01M에서 수집된 총 카운트들로 정규화되었다. ~350 μm의 갭 폭에서의 최소 피크 폭이 관찰되었다. 이러한 최적화된 갭 거리를 사용하여, Ar 및 He 가스 유량 최적화들이 수행되었다. 대응하는 결과들은, 정규화된 피크 폭들에 기초하여, 도 6(b) 및 (c)에서 도시된다. 모든 3개의 최적화들은, 정규화된 피크 폭에 대해 ~10-3 ms/카운트의 분명한 최소치를 산출한다. 다음의 섹션들에서 리포팅되는 모든 측정들은, 가스 유량들 및 샘플 갭에 대한 최적화된 값들을 사용하여 실시되었다. 상이한 셋업들에 따라, 그러한 최적화 값들이 변화될 수 있다.
튜브 셀의 실험적 평가
튜브 셀은, ~1 Hz의 레이저 주파수를 사용하여 특성화되었다. (로그-스케일로 도시된) 전형적인 과도 신호들이 도 7(a)에서 요약된다. 주요한 엘리먼트의 단일 세척제거 신호는 FW0.01M에 대해 대략 30 ms 동안 지속되었다. 과도 피크는 여전히, 약간 테일링하면서 약간 비대칭적인 형상을 갖고, 이는, 에어로졸의 지연된 세척제거에 의해 야기된다. 피크 최대치들 후에, 신호들은 20 ms 내에 2개 초과의 자릿수에 대해 하락되었고, 이는, 총 통합된 신호의 99.98 % 초과를 표현한다. 총 신호의 잔여의 프랙션(0.02 % 통합된 신호 영역)은, 40 내지 50 ms 후에 백그라운드에 도달하였던 피크의 테일에서 발견되었다. 제 2 신호 디케이의 기울기는 고속 세척제거에 대한 것과 상이하고, 이는, 표면으로부터의 재증착된 재료의 흡수에 관련된 것으로 의심되는 상이한 프로세스를 표시한다. 이는, 크레이터 주위의 영역을 가장 효율적으로 플러싱하는, 레이저 플룸 주입에 대해 평행한, 튜브 셀 바닥 개구 내로의 He 차단 가스의 유동으로 인해, 가장 가능성이 있다. 1 s 블랭크에 의해 단일 샷들을 이격시키는 것은, 추가적인 샘플 제거가 발생하지 않는다는 것을 표시한다.
도 7(b)는, 10 Hz의 레이저 주파수에서 획득된 과도 신호를 도시한다. 피크 폭 및 형상은, 1 Hz에서 측정된 신호들과 유사하였다. 30 Hz 라인 스캔을 사용하는 레이저 주파수에서의 추가적인 증가가 도 7(c)에서 도시된다. 피크들의 형상 및 폭은, 1 Hz 및 10 Hz에서 측정된 신호들과 유사하였다. 신호 구조는, 2개의 인접한 피크들이 서로로부터 백그라운드로 분리될 수 없다는 것을 표시한다. 그러나, 2개의 연속적인 피크들 사이의 오버랩핑은 세기에서 1 % 미만이다. 따라서, 심지어 30 Hz가, 2개의 자릿수만큼 큰 농도 차이들을 이미징하도록 허용할 것이라고 결론될 수 있고, 이는, 이러한 어블레이션 셀이 레이저 어블레이션 이미징에 대해 매우 매력적이게 만든다. 전체적인 평가는, 세척제거가 30 내지 50 ms 시간 범위로 상당히 개선되는 것을 나타낸다.
넓은 동위원소 범위에 대한 튜브 셀 특성 분석
튜브 셀 퍼포먼스에 대한 추가적인 특성분석이 도 8에 기록된다. 낮은 m/Q(7Li)로부터 높은 m/Q(238U)에 이르기까지의 상이한 동위원소들에 대해, 피크 폭들, 및 피크 지역들로부터 계산된 감도들이 도시된다. 도 8 (a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 모든 동위원소 측정치들의 최소 피크 폭들은 30-35ms의 협소한 범위 내에 있다. 보고된 신호 지속 기간들은 FW0.01M에 기초하여 계산되었다. m/Q 범위에 걸친 표준 편차들은, 가스 유동 역학에서의 차이들에 기인한, 요동들(fluctuations), 에일리어싱 효과들(aliasing effects), 및 에블레이팅된 질량(ablated mass)의 결과일 것이다. 게다가, 도 8 (b)는, 피크 지역에 대해 정규화된(normalized) 감도들을 보여주는데, 이는 단일 샷 에블레이션 모드에서 10㎛ 크레이터들(craters)을 사용하여 결정되었다. 단일 샷 모드에서 공통으로 사용되는 에블레이션 셀 셋업들과 비교하여, 피크 지역 감도들은 10배 만큼 개선되었다. 이는, 개선된 샘플 전송 효율 또는 개선된 이온화와 관련된 것이 아니고, 순수하게, ICP에 대한 에블레이션 사이트로부터, 보존된 샘플 밀도에 기초한 것이다.
순차적인 Q-MS에 의한 신속한 이미징
"하드한(hard)" 샘플은 다양한 이미징 기술들에 의해 연구되었다. 그 결과들이 도 9에 예시된다. 패턴의 특성적인 세부 사항들은, 먼저, 광학 현미경에 의해 이미지화되었고(도 9 (a)), 그리고 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 이미지화되었다(도 9 (b)). 이러한 이미지들이 사용되어, 197Au(도 9 (c)) 및 107Ag(도 9 (d))에 대한 고감도, 높은 공간 해상도의 LA-ICPMS의 품질을 평가하였다. 광학 및 SEM 이미지들은, 얇은 필름 패턴들이, 균질성(homogeneity), 형상, 및 기하형태의 측면에서 완벽하지 않았음을 나타낸다. 그러나, 샘플은 LA-ICPMS에 의해 분석되는 것에 잘 맞는 것으로 여겨졌다. LA-ICPMS는 날카로운 패턴의 경계들을 갖는 매우 일관된 이미지들을 생성하였다. 얇은 필름으로부터 백그라운드로의(또는 뒤로의) 빠른 신호 변화는 약 1㎛의 높은 공간 해상도에 대한 지표로서 여겨졌다. 한 실험실(laboratory)에서 다른 실험실로의 샘플 전송 중에 'T'의 왼쪽 암에 스크래치가 도입되었고, 심지어 이것이 LA-ICPMS에 의해 도 9 (c)에 이미지화되었으며, 제어 픽쳐로서 취해진 도 9 (a)의 광학 현미경 이미지와 일치한다.
동시 Mattauch-Herzog 질량 분석계에 의한 고속 이미징
표준 4중극 질량 분석계들에 대한 심각한 한계는 이 질량 분석계들의 순차적 m/Q 분석 방식이다. 저 분산 튜브 셀로부터 야기되는 짧은 신호 펄스 기간은, 준-(quasi-) 또는 동시 질량 분석계들이 LA-ICP에 커플링되지 않으면, 다수의 동위원소들(isotopes)의 기록을 제한한다. 그러한 진보된 MS의 예시들은 Mattauch-Herzog MS (MH-MS) 및 전파 시간-MS(Time-of-Flight-MS)(TOF-MS)를 포함한다. MH-MS 기기의 다중-요소 이미징 능력들을 예시하기 위해, 4중극 ICPMS에 대해 설명된 바와 동일한 LA-ICP 시스템이 커플링되었다. 이러한 시스템에 의해 획득된 이미지들은 4중극 MS에 대한 것과 비슷한 품질 및 해상도였다. LA-ICP-TOF-MS 커플링이 그러한 급속 화학 이미징 애플리케이션들에 동등하게 적합할 것이라는 점이 여기서 언급되어야 한다.
조직 이미징
현재 개시된 요소의 이미징 LA-ICPMS 시스템의 많은 가능한 애플리케이션들 중에서, 생물학적 조직의 얇은 섹션에서 바이오마커(biomarker) 분포들을 조사함으로써 그 잠재력을 입증하는 것이 결정되었다. 그러한 분석들은 먼저, 가장 작은 생물학적 유닛, 즉 셀 내에 바이오마커들을 국한시키고 바이오마커들의 형태(morphology)를 분해하도록 낮은 ㎛ 해상도를 요구한다. 이러한 정보는 포괄적인 진단 목적들을 위해 그리고 생물학적 프로세스들의 연구에서 중요하다. 다음으로, 그러한 분석들은, 현재 개시된 어블레이션(ablation) 셀을 이용하여 실행할 수 있는 바와 같이, 픽셀 당 짧은 측정 시간을 요구하고; 생물학적 및 생물 의학적 분석들에서는 전형적으로, 통계적 목적들을 위해 상당히 많은 수의 샘플들 및 큰 조직 영역(500x500 ㎛)이 분석될 필요가 있다. 따라서, 유방암 조직 섹션은, 도 6에 도시된 개별적인 셀들의 인간 상피 성장 인자 수용체(2)(HER2) 상태들을 조사하도록 분석되었다. 이미지는, HER2 단백질이 세포막(cell membrane) 상에 고도로 발현되었음을 나타내었다. HER2는, 초기 유방암 진단 후, 재발 없는 생존 시간, 전이까지의 시간 및 전체 생존 시간에 대한 주요한 결정인자이다. 분석에서, ~1 ㎛ 공간 해상도가 달성되었다. 그러한 높은 공간 해상도 및 화학적 감도는, 유방암 조직에 매우 정확한 HER2 결정을 허용하였다. 유방암 분석을 위한 중요한 바이오 마커의 세포-이하의(sub-cellular) 해상도는 다양한 치료 옵션들로 병리학자들을 안내하기에 적합할 수 있다.

Claims (16)

  1. 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1)로서,
    플로우 채널(11) ―상기 플로우 채널(11)은 상기 플로우 채널(11)에 캐리어 가스(G1)를 공급하기 위한 주입구(12) 및 배출구(13)를 가짐―;
    상기 플로우 채널(11)의 제 1 벽 부분(15)의 측방 개구부(14);
    상기 측방 개구부(14) 맞은편에 있는, 상기 플로우 채널의 제 2 벽 부분(17)에 배치되는 측방 윈도우(16); 및
    상기 측방 개구부(14)에 인접한 샘플 챔버(21)
    를 포함하며, 상기 샘플 챔버는, 레이저 빔(41)이 상기 측방 윈도우(16) 및 상기 측방 개구부(14)를 통해 상기 샘플 챔버(21)로 진입하고 샘플(23)의 표면(24)에 충돌하는 것을 가능하게 하는 식으로 상기 샘플(23)을 수용하도록 구성되며, 상기 샘플 챔버(21)는 상기 샘플 챔버에 차단 가스(sheath gas)(G2) 공급하기 위한 주입구(22)를 갖는, 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로우 채널은, 횡단면에서의 임의의 변형들(variations)이 상기 플로우 채널을 통하는 층류(laminar flow)를 크게 방해하지 않는 정도로 약간만(weakly) 변하거나 또는 본질적으로 일정한 단면적(cross-sectional area)을 갖는, 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플로우 채널의 상기 주입구(12) 및 상기 배출구(13)는 160°내지 200°의 각도를 포함하도록 배향되는, 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플로우 채널(11) 및 상기 샘플 챔버(21)는 상기 플로우 채널(11)의 상기 제 1 벽 부분(15)을 형성하는 분리 벽에 의해 분리되며, 상기 분리 벽은 500 마이크로미터 미만, 바람직하게는 200 마이크로미터 미만의 최소 두께(w)를 갖는, 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측방 개구부(14)는 상기 플로우 채널(11)의 단면적의 5배를 초과하지 않는 단면적을 갖는, 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어블레이션 셀은 상기 플로우 채널(11)을 하우징하는 셀 상단(10) 및 상기 샘플 챔버(21)를 형성하는 셀 하단부(20)를 포함하며, 상기 셀 하단부(20)는 상기 챔버(23)를 교환하기 위해 상기 셀 상단(10)으로부터 제거가능한, 샘플 재료의 레이저 어블레이션을 위한 어블레이션 셀(1).
  7. 어블레이션 장치로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 상기 어블레이션 셀(1);
    상기 측방 윈도우(16) 및 상기 측방 개구부(14)를 통해 레이저 빔(41)을 상기 샘플(23)에 슈팅하기 위한 레이저(4); 및
    상기 샘플(23)과 상기 레이저 빔(41) 간의 상대 포지션을 변경하기 위한 포지셔닝 디바이스(5)
    를 포함하는, 어블레이션 장치.
  8. ICP 이온 소스로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 어블레이션 셀(1);
    ICP 토치(torch)(6); 및
    상기 ICP 토치(6)에 상기 어블레이션 셀을 연결하는 튜빙(tubing)(61)
    을 포함하며, 상기 튜빙(61)은, 상기 어블레이션 셀(1)의 상기 플로우 채널(11)의 단면적에 비해 약간만 변경되거나 본질적으로 동일한 단면적을 가지며, 횡단면에서의 임의의 변경들은 상기 플로우 채널 및 상기 튜빙을 통하는 층류를 크게 방해하지 않는, ICP 이온 소스.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법으로서, 상기 방법은, 필수적이진 않지만 아래에 제시되는 순서로,
    상기 샘플의 표면(24)이 상기 측방 개구부(14)를 대면하도록, 상기 샘플 챔버(21)에 샘플(23)을 위치시키는 단계;
    상기 플로우 채널(11)의 상기 주입구(12)에 캐리어 가스(G1)를 공급하는 단계;
    상기 샘플 챔버(21)의 상기 주입구(22)에 차단 가스(G2)를 공급하는 단계; 및
    상기 측방 윈도우(16) 및 상기 측방 개구부(14)를 통해 상기 표면(24) 상에 펄스형 레이저 빔(41)을 빚춤(shining)으로써, 상기 표면(24)으로부터 재료를 어블레이팅하는 단계
    를 포함하는, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 펄스형 레이저 빔(41)의 각각의 펄스는, 준-순간적 레이저-발생 에어로졸 질량 분포(quasi-instantaneous laser-generated aerosol mass distribution)(25)를 야기시키고, 상기 샘플(23)은, 상기 레이저 발생 질량 분포(25)가 상기 플로우 채널(11) 내에서 상기 측방 개구부(14)와 상기 측방 윈도우(16) 사이에 그 중심을 갖는, 상기 플로우 채널(11)로부터의 거리에 포지셔닝되는, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 샘플(23)은, 상기 샘플(23)의 표면(24)이 상기 플로우 채널(11)의 중심으로부터 0.5 밀리미터 내지 4.5 밀리미터 범위의 거리를 갖는 식으로 포지셔닝되는, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스(Gl)는 제 1 점도를 가지며, 상기 차단 가스(G2)는 상기 제 1 점도 보다 낮은 제 2 점도를 갖는, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주(primary) 캐리어 가스(Gl)는 아르곤이고 보조(secondary) 캐리어 가스(G2)는 적어도 50% 헬륨을 포함하는 가스인, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주 가스(Gl)는 제 1 체적 유량(volume flow rate)으로 상기 플로우 채널(11)의 상기 주입구(12)에 공급되고, 보조 가스(G2)는 제 2 체적 유량으로 상기 샘플 챔버(21)의 상기 주입구(22)에 공급되며, 상기 제 2 체적 유량은 상기 제 1 체적 유량의 0.3 내지 1.0 배인, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면(24) 위에 상기 레이저 빔(41)을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 표면(24)의 화학적 이미지를 얻기 위해 결과로 초래되는(resulting) 에어로졸을 분석하는 단계
    를 포함하는, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플(23)은 생물학적 샘플, 특히 사람 또는 동물 조직의 조직 샘플인, 어블레이션 셀(1)을 동작시키는 방법.
KR1020157030025A 2013-03-22 2013-03-22 레이저 어블레이션 셀 KR20150134373A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2013/056115 WO2014146724A1 (en) 2013-03-22 2013-03-22 Laser ablation cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150134373A true KR20150134373A (ko) 2015-12-01

Family

ID=48083116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157030025A KR20150134373A (ko) 2013-03-22 2013-03-22 레이저 어블레이션 셀

Country Status (9)

Country Link
US (4) US9496124B2 (ko)
JP (1) JP6324486B2 (ko)
KR (1) KR20150134373A (ko)
CN (1) CN105324832B (ko)
AU (2) AU2013382989B2 (ko)
CA (2) CA2907483C (ko)
RU (1) RU2668079C2 (ko)
SG (1) SG11201507853QA (ko)
WO (2) WO2014146724A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019236698A1 (en) * 2018-06-05 2019-12-12 Wilkins Jay N Apparatus and method to bypass a sample chamber in laser assisted spectroscopy
US11488816B2 (en) 2018-09-11 2022-11-01 Lg Energy Solution, Ltd. Interface unit
WO2023113163A1 (ko) * 2021-12-14 2023-06-22 주식회사 엘지화학 원격 챔버 및 이를 이용한 dart-ms 시스템

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105229441B (zh) * 2013-02-09 2019-01-29 伊雷克托科学工业股份有限公司 腔室内流体处理系统和使用其处理流体的方法
AU2013382989B2 (en) 2013-03-22 2018-06-07 Eth Zurich Laser ablation cell
CA3191952A1 (en) 2013-04-17 2014-10-23 Fluidigm Canada Inc. Sample analysis for mass cytometry
US9352418B2 (en) * 2014-01-06 2016-05-31 Teledyne Instruments, Inc. Laser-ablation-based material analysis system with a power/energy detector
EP3191840B1 (en) * 2014-09-12 2020-04-08 Purdue Research Foundation Metal-antibody tagging and plasma-based detection
US11293872B2 (en) * 2014-09-18 2022-04-05 Universiteit Gent Laser ablation probe
US9999942B2 (en) 2014-11-21 2018-06-19 Allosource Enclosure for laser cutting of human tissue
WO2016090356A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Fluidigm Canada Inc. Mass cytometry imaging
EP3240885A4 (en) * 2014-12-31 2019-01-16 Fluidigm Canada Inc. STRUCTURED BIOLOGICAL SAMPLES FOR ANALYSIS BY A MASS CYTOMETER
WO2016126988A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-11 Fluidigm Canada Inc. Laser enabled imaging mass cytometry
WO2017004203A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Fluidigm Canada Inc. Systems, methods and compositions for simultaneous detection of rna and protein by mass spectrometry
EP3240014A1 (en) 2016-04-29 2017-11-01 ETH Zurich Laser ablation cell
JP6724601B2 (ja) * 2016-06-29 2020-07-15 株式会社島津製作所 飛行時間型質量分析装置
SG11201900901QA (en) 2016-08-02 2019-02-27 Fluidigm Canada Inc Laser ablation system
WO2018026910A1 (en) 2016-08-02 2018-02-08 Fluidigm Canada Inc. Sample imaging apparatus and method
EP3291650B1 (en) * 2016-09-02 2019-06-05 ETH Zürich Device and method for generating uv or x-ray radiation by means of a plasma
CN106442699A (zh) * 2016-10-11 2017-02-22 中山大学 用于Geolas系列激光剥蚀系统样品池中的样品托盘
DE102016124017B3 (de) * 2016-12-12 2017-12-28 Bruker Daltonik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Vorbereitung von Proben für die Ionisierung mittels Laserdesorption in einem Massenspektrometer
JP6867015B2 (ja) * 2017-03-27 2021-04-28 株式会社日立ハイテクサイエンス 自動加工装置
JP2018179941A (ja) * 2017-04-21 2018-11-15 国立大学法人東京工業大学 質量分析計、質量分析計の信号処理方法及びプログラム
US10714326B2 (en) * 2017-10-25 2020-07-14 The Regents Of The Unversity Of California Laser ablation spectrometry system
US20190391056A1 (en) * 2018-06-26 2019-12-26 Teledyne Instruments, Inc. Dynamically variable extraction distance between extraction volume and sample surface
GB2575786B (en) * 2018-07-20 2021-11-03 Dyson Technology Ltd Stack for an energy storage device
EP3850656A4 (en) * 2018-09-10 2022-06-22 Fluidigm Canada Inc. DEVICE AND METHOD FOR SAMPLE IMAGING WITH HIGH SPEED MODULATION
CN109378240B (zh) * 2018-09-29 2020-08-14 西北核技术研究所 一种激光烧蚀触发薄膜开关和方波发生器
US10867782B2 (en) 2019-01-10 2020-12-15 Shimadzij Corporation Time-of-flight mass spectrometer
EP3712923A1 (en) 2019-03-18 2020-09-23 ETH Zurich Ion source for inductively coupled plasma mass spectrometry
RU197802U1 (ru) * 2019-05-06 2020-05-28 Федор Владимирович Кашаев Устройство для формирования наночастиц методом импульсной лазерной абляции мишени в жидкости
US20220145376A1 (en) * 2019-05-17 2022-05-12 Shimadzu Corporation Method for detecting extracelluar vesicles
JP7349632B2 (ja) * 2019-06-28 2023-09-25 株式会社エス・テイ・ジャパン レーザーアブレーション用のセルおよび分析装置
CN110793991B (zh) * 2019-10-12 2022-05-27 国家地质实验测试中心 一种沉积岩Re赋存状态的分析方法
US20230215714A1 (en) * 2019-12-20 2023-07-06 Standard Biotools Canada Inc. Plasma and sampling geometries for imaging mass cytometry
CA3166371A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 Elemental Scientific Lasers, Llc User exchangeable ablation cell interface to alter la-icp-ms peak widths
EP4215025A1 (en) 2020-09-18 2023-07-26 Fluidigm Canada Inc. Inductively coupled plasma based atomic analysis systems and methods
WO2023041937A1 (en) * 2021-09-20 2023-03-23 Micromass Uk Limited Ion source assembly
WO2023177731A1 (en) * 2022-03-15 2023-09-21 Elemental Scientific, Inc. Membrane-based purge gas and sample transfer for laser ablation sample processing
CN115015313A (zh) * 2022-05-16 2022-09-06 中国人民解放军国防科技大学 激光烧蚀Al-PTFE反应材料的烧蚀深度和温度分布预测方法
DE202023106081U1 (de) 2023-10-20 2024-01-29 GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Stiftung des öffentlichen Rechts Unterdruck-Ablationskammer-Gasfluss-Vakuum-Pumpe-Anordnung

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01201945A (ja) * 1988-02-05 1989-08-14 Mitsubishi Electric Corp リードフレーム
JPH11201945A (ja) * 1998-01-09 1999-07-30 Jeol Ltd レーザーアブレーション装置
US7135296B2 (en) 2000-12-28 2006-11-14 Mds Inc. Elemental analysis of tagged biologically active materials
US6683301B2 (en) * 2001-01-29 2004-01-27 Analytica Of Branford, Inc. Charged particle trapping in near-surface potential wells
US7479630B2 (en) 2004-03-25 2009-01-20 Bandura Dmitry R Method and apparatus for flow cytometry linked with elemental analysis
US7717351B2 (en) 2001-08-24 2010-05-18 Margarl, LLC Mixing valve
JP3658397B2 (ja) 2002-06-28 2005-06-08 キヤノン株式会社 飛行時間型二次イオン質量分析法による素子の情報取得方法、および、情報取得装置
US7135269B2 (en) 2003-01-30 2006-11-14 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Polymer, resist composition and patterning process
US20040175842A1 (en) 2003-03-04 2004-09-09 Roitman Daniel B. Near-field and far-field encoding of microbeads for bioassays
DE10354787B4 (de) * 2003-11-13 2008-01-03 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer ortsaufgelösten Lokal- und Verteilungsanalyse und zur quantitativen Bestimmung von Elementkonzentrationen
CA2493691A1 (en) * 2004-01-22 2005-07-22 Ionalytics Corporation Method and apparatus for faims with a laser-based ionization source
RU2315999C2 (ru) * 2004-11-24 2008-01-27 Александр Иванович Арчаков Нанодиагностическая тест-система для выявления вируса гепатитов
GB0503010D0 (en) * 2005-02-14 2005-03-16 Micromass Ltd Mass spectrometer
FR2883977B1 (fr) * 2005-04-05 2007-06-22 Centre Nat Rech Scient Machine laser d'analyse directe
US7435951B2 (en) 2005-06-08 2008-10-14 Agilent Technologies, Inc. Ion source sample plate illumination system
US7365310B2 (en) 2005-06-27 2008-04-29 Agilent Technologies, Inc. Increased depth of field for high resolution imaging for a matrix-based ion source
EP1920369A2 (en) 2005-08-08 2008-05-14 Brion Technologies, Inc. System and method for creating a focus-exposure model of a lithography process
CN2884188Y (zh) * 2006-03-14 2007-03-28 钢铁研究总院 激光烧蚀固体进样装置
CA2653792A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 The Johns Hopkins University Ablation based laser machining of biomolecule patterns on substrates
EP2047243A4 (en) 2006-07-19 2011-11-23 Mds Analytical Tech Bu Mds Inc DYNAMIC PICTURE PATTERN FOR USE WITH MALDI-MS
WO2008058004A2 (en) 2006-11-02 2008-05-15 Winnik Mitchell A Particles containing detectable elemental code
US7893408B2 (en) * 2006-11-02 2011-02-22 Indiana University Research And Technology Corporation Methods and apparatus for ionization and desorption using a glow discharge
DE102006056929B4 (de) 2006-12-04 2010-09-02 Bruker Daltonik Gmbh Massenspektrometrie mit Laser-Ablation
US8003312B2 (en) 2007-02-16 2011-08-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Multiplex cellular assays using detectable cell barcodes
US7728287B2 (en) 2007-03-01 2010-06-01 Lawrence Livermore National Security, Llc Imaging mass spectrometer with mass tags
US7964843B2 (en) 2008-07-18 2011-06-21 The George Washington University Three-dimensional molecular imaging by infrared laser ablation electrospray ionization mass spectrometry
US9079268B2 (en) * 2007-09-14 2015-07-14 Robert C. Fry Analytical laser ablation of solid samples for ICP, ICP-MS, and FAG-MS analysis
US8207494B2 (en) 2008-05-01 2012-06-26 Indiana University Research And Technology Corporation Laser ablation flowing atmospheric-pressure afterglow for ambient mass spectrometry
DE102008023438B4 (de) 2008-05-14 2011-06-30 Bruker Daltonik GmbH, 28359 Verfahren zur Analyse von Gewebeschnitten
GB0811574D0 (en) 2008-06-24 2008-07-30 Trillion Genomics Ltd Characterising planar samples by mass spectrometry
US8426808B2 (en) 2009-02-06 2013-04-23 Waters Technologies Corporation Method of mass spectrometry
US8384021B2 (en) 2009-04-10 2013-02-26 Canon Kabushiki Kaisha Method of forming mass image
WO2011006156A2 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 University Of Florida Research Foundation, Inc. Method and apparatus to laser ablation-laser induced breakdown spectroscopy
US20110042564A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Yasuhide Naito Laser ablation mass analyzing apparatus
DE102010009853B4 (de) 2010-03-02 2012-12-06 Bruker Daltonik Gmbh Bestimmung von Gewebezuständen mittels bildgebender Massenspektrometrie
JP5848506B2 (ja) 2010-03-11 2016-01-27 キヤノン株式会社 画像処理方法
US20120016598A1 (en) 2010-05-21 2012-01-19 Bruker Daltonik Gmbh Normalization of mass spectra acquired by mass spectrometric imaging
US8586943B2 (en) * 2010-11-03 2013-11-19 University Of North Texas Petroleum oil analysis using liquid nitrogen cold stage—laser ablation—ICP mass spectrometry
US8679858B2 (en) 2011-01-11 2014-03-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Lanthanide mass dots: nanoparticle isotope tags
CN102184832B (zh) * 2011-01-11 2012-07-25 西北大学 一种激光剥蚀等离子体质谱的样品引入装置
JP5556695B2 (ja) 2011-02-16 2014-07-23 株式会社島津製作所 質量分析データ処理方法及び該方法を用いた質量分析装置
DE102011112649B4 (de) 2011-09-06 2014-02-27 Bruker Daltonik Gmbh Laserspotsteuerung in MALDI-Massenspektrometern
US8879064B2 (en) 2011-12-23 2014-11-04 Electro Scientific Industries, Inc. Apparatus and method for transporting an aerosol
JP5972651B2 (ja) 2012-04-25 2016-08-17 日本電子株式会社 飛行時間型質量分析計
US20140121117A1 (en) 2012-10-26 2014-05-01 Dvs Sciences Inc. Sample analysis by mass cytometry
EP2912433B1 (en) 2012-10-26 2019-03-20 Fluidigm Canada Inc. Cell analysis by mass cytometry
WO2014079802A2 (en) 2012-11-20 2014-05-30 Ventana Medical Systems, Inc. Laser ablation inductively-coupled plasma mass spectral tissue diagnostics
WO2014114803A2 (en) 2013-01-28 2014-07-31 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Parallel elemental and molecular mass spectrometry analysis with laser ablation sampling
WO2014114808A2 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Laser ablation atmospheric pressure ionization mass spectrometry
CN105229441B (zh) 2013-02-09 2019-01-29 伊雷克托科学工业股份有限公司 腔室内流体处理系统和使用其处理流体的方法
US10285255B2 (en) 2013-02-14 2019-05-07 Elemental Scientific Lasers, Llc Laser ablation cell and injector system for a compositional analysis system
US20140268134A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Electro Scientific Industries, Inc. Laser sampling methods for reducing thermal effects
US9484192B2 (en) 2013-03-15 2016-11-01 Micromass Uk Limited Data directed storage of imaging mass spectra
AU2013382989B2 (en) 2013-03-22 2018-06-07 Eth Zurich Laser ablation cell
CA3191952A1 (en) 2013-04-17 2014-10-23 Fluidigm Canada Inc. Sample analysis for mass cytometry

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019236698A1 (en) * 2018-06-05 2019-12-12 Wilkins Jay N Apparatus and method to bypass a sample chamber in laser assisted spectroscopy
US11183378B2 (en) 2018-06-05 2021-11-23 Elemental Scientific Lasers, Llc Apparatus and method to bypass a sample chamber in laser assisted spectroscopy
US11488816B2 (en) 2018-09-11 2022-11-01 Lg Energy Solution, Ltd. Interface unit
WO2023113163A1 (ko) * 2021-12-14 2023-06-22 주식회사 엘지화학 원격 챔버 및 이를 이용한 dart-ms 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
AU2013382989B2 (en) 2018-06-07
WO2014146724A1 (en) 2014-09-25
AU2018226444A2 (en) 2018-10-11
US10804090B2 (en) 2020-10-13
CN105324832B (zh) 2017-11-10
US10319576B2 (en) 2019-06-11
US9496124B2 (en) 2016-11-15
US20140287953A1 (en) 2014-09-25
CA2907573A1 (en) 2014-09-25
SG11201507853QA (en) 2015-10-29
WO2014147260A1 (en) 2014-09-25
AU2018226444A1 (en) 2018-09-27
JP2016519393A (ja) 2016-06-30
JP6324486B2 (ja) 2018-05-16
US9922811B2 (en) 2018-03-20
US20160049283A1 (en) 2016-02-18
CA2907483A1 (en) 2014-09-25
US20190355564A1 (en) 2019-11-21
US20170148619A1 (en) 2017-05-25
RU2668079C2 (ru) 2018-09-26
CN105324832A (zh) 2016-02-10
CA2907483C (en) 2020-07-21
RU2015142075A3 (ko) 2018-03-21
AU2013382989A1 (en) 2015-10-15
RU2015142075A (ru) 2017-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150134373A (ko) 레이저 어블레이션 셀
US11630050B2 (en) Sample analysis for mass cytometry
US20160260598A1 (en) Laser enabled imaging mass cytometry
US20190180996A1 (en) Laser Ablation System
EP3240014A1 (en) Laser ablation cell
EP2976779B1 (en) Laser ablation cell

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination