KR20170129179A - 생체내 내시경 조직 식별 도구 - Google Patents

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Abstract

표적(35)으로부터 에어로졸(5)을 생성하기 위한 제1 디바이스(21)를 포함하는 도구를 수용하는 장치가 개시되고, 상기 제1 디바이스(21)는 도구의 튜빙(22) 내 개구(37)를 통해 배치되고, 수득된 에어로졸(5)이 흡인 포트 또는 천공(30)을 통해 튜빙(22) 내로 흡인되도록 튜빙(22)에 흡인 포트 또는 천공(30)이 제공된다. 흡인된 에어로졸(5)은 이후 후속의 질량 분석을 위해 질량 분광계로 전달된다.

Description

생체내 내시경 조직 식별 도구
관련 출원에 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 주장한다. 상기 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 주위 이온화 기술 예컨대 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")에 의한 (예를 들면, 생체내, 생체외 또는 시험관내 조직을 포함할 수 있는) 표적의 분석에 관한 것이고, 특히 질량 분광분석과 주위 이온 공급원을 이용하는 질량 분광분석의 방법, 급속 증발 이온화 질량 분광분석을 수행하는 장치, 질량 분광계, 전기외과수술의 방법 및 전기외과적 장치에 관한 것이다. 주위 이온화 이온 공급원에 의하여 생성된 분석물 이온이 이후: (i) 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간(Time of Flight) 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(Time of Flight) 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 분광분석의 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. Strittmatter 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(forcep) 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 그것의 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 이후 질량 분광계에 의해 분석될 수 있다. 상이한 샘플을 식별하고 식별하기 위해 다변량 통계적인 분석을 이용하는 것이 공지되어 있다.
위장관 암은 사망의 주된 원인이고 그리고 전세계적인 암-관련 사망의 23%를 차지한다. 이들 암으로부터의 결과를 개선하기 위해, 정확한 진단을 용이하게 하기 위해 신규한 조직 특성화 방법이 필요하다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")은 예를 들면 외과적 중재술 도중에 조직의 실시간 식별을 위해 사용될 수 있다. 질량 분광분석과 외과용 투열요법 디바이스의 결합은 92-100%의 수술 간 조직 식별 정확도를 갖는 샘플링 기술을 초래하였다.
이 샘플링 기술은 외과의사에게 모든 암성 조직이 제거되는 것을 확보하면서 제거된 건강한 조직의 양을 최소화함을 통해 수술 간에 종양을 보다 효율적으로 절개하도록 할 수 있다.
생물학적 조직의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 분석은 매트릭스 보조된 레이저 탈착 이온화 ("MALDI"), 2차 이온 질량 분광분석 ("SIMS") 및 탈착 전기분무 이온화 ("DESI") 이미지화에 유사한 - 높은 조직학적 및 조직병리적 특이성을 나타내는 인지질 프로파일을 산출하는 것으로 나타났다. 질량 분광계 신호는 세포성 바이오매스를 국재화된 주울-가열을 야기하는 고주파에서 교대 전류 및 하전되고 중성인 입자의 탈착과 함께 세포의 파괴를 함에 의해 얻어진다. 수득된 에어로졸 또는 외과용 연기는 온-라인 질량 분광 분석용 질량 분광계로 이후 전달된다.
특히 위장관 암을 식별하는 개선된 방법을 제공하는 것이 요망된다.
요약
일 양태에 따르면 다음을 포함하는 분석 방법이 제공된다:
튜빙 또는 하우징 내에 위치한 제1 디바이스를 포함하는 도구를 제공하는 단계, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함;
표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 제1 디바이스를 사용하는 단계; 및
임의로 표적의 하나 이상의 영역으로부터 화학적, 물리적, 이미지화, 질량 분광계, 이온 이동도 또는 다른 데이터를 수득하는 단계.
문헌 [N. Strittmatter et al., Anal. Chem. 2014, 86, 6555-6562]은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트 또는 천공을 장착한 하우징을 갖는 내시경 도구를 이용하는 것을 개시하지 않는다.
다양한 구현예는 하나 이상의 흡인 포트 (튜빙 또는 하우징의 말단에서 주요 도구 배치 개구로부터 개별적이고 구분됨)는 외과용 연기 또는 에어로졸이 튜빙 또는 하우징으로 흡인되고, 이후 분석을 위하여 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기로 전달되도록 한다는 점에서 특히 이점이 있다. 이것은 튜빙 또는 하우징의 말단에서의 주요 도구 배치 개구가 예를 들면 제거되는 폴립에 스네어(snare)가 체결될 때 (또한 전류가 스네어에 가해질 수 있을 때인 대략 동일한 시점에) 차단되는 경향이 있을 것이기 때문에 유리하다. 따라서, 흡인 포트는 일반적으로 표적으로부터 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하기에 적합하다는 것이 인정될 것이다.
튜빙 또는 하우징으로 흡인된 외과용 연기 또는 흡인된 에어로졸은, 이후 질량 분광계의 진공 챔버로 향할 수 있으며, 상기 외과용 연기 또는 흡인된 에어로졸은 이후 질량 분광계의 진공 챔버 내에서 급속 증발 이온화 질량 분광분석 이온화 공급원을 포함할 수 있는 충돌 표면과 충돌함에 의해 이온화될 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 이온화 공급원은 추가로, 벤투리 펌프, 샘플링 모세관 및 이온 광학 (충돌 표면의 다운스트림에 제공될 수 있음)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 충돌 표면은 가열될 수 있다.
충돌 표면의 바로 다운스트림에 제공될 수 있는 이온 광학은 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드를 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련가에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 스텝웨이브 (STM) 이온 가이드는 2개의 연합된 이온 터널 이온 가이드를 포함한다. 각 이온 가이드는 이온이 고리 또는 다른 전극에 의해 제공된 중심 개구를 통해 통과하는 복수의 고리 또는 다른 전극을 포함한다. 일시적 DC 전압 또는 전위가 전극에 인가된다. 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드는 적층된 고리 이온 가이드 기술에 기초되고 그리고 공급원으로부터 질량 분석기로 이온 투과를 최대화하도록 설계되었다. 본 디바이스는 중성 오염물질의 활성적 제거를 허용하여 전체 신호 대 노이즈에 대한 향상을 제공한다. 본 설계는 이후 질량 분석기로 이송하기 위해 상부 이온 가이드에 집중될 수 있는 제1 하부 단계로 도입하는 확산 이온 클라우드(cloud)의 효율적인 포획을 가능하게 한다.
수득된 분석물 이온은 이후 질량 분석되고/되거나 이동도 분석될 수 있다. 그 결과, 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자 (예를 들면, 외과의사 또는 전문 간호사)는 절개되는 조직의 특성에 관한 실시간 정보를 제공받을 수 있다. 다양한 구현예는 따라서 절개되는 조직 유형의 결정을 가능하게 하고 모든 암성 또는 잠재적으로 암성 조직이 제거되도록 보장하고 불필요한 양의 건강한 조직이 제거되는 것을 방지하는 것에 도움이 될 수 있다. 다양한 구현예는 따라서 위장관 암으로 인한 사망자 수를 줄이는데 중요한 역할을 할 수 있고 암성 또는 잠재적으로 암성 조직의 불완전한 절개로 인한 재-중재술을 방지하는데 도움이 될 수 있다.
본 방법 (및 장치)는 일반적으로 외과용 환경에서 용도를 찾을 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 기재된 방법은 또한 일반적으로 비-외과용, 비-진단 및 비-치료 방법을 포함할 수 있음을 인정될 것이다.
제1 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
따라서, 제1 디바이스에 대한 본 명세서에서의 임의의 참조는 구현예에서 하나 이상의 전극 또는 제1 디바이스의 하나 이상의 전극에 적용되도록 또한 취해져야 한다.
유사하게, 본 도구는 일반적으로 전기외과적 도구를 포함할 수 있으며, 그리고 도구에 대한 본 명세서에서의 임의의 참조는 구현예에서 전기외과적 도구에 적용되도록 또한 취해져야 한다.
본 방법은 급속 증발 이온화 질량 분광분석의 방법 또는 주위 이온화 질량 분광분석의 방법을 포함할 수 있다.
구현예에 따라서, 내시경 스네어 폴립절제술과 통합되어 위장관의 생체내 분석을 가능케하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 이온화 기술이 제공된다.
일 구현예에 따르면 생체내에서 시험된 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 방법이 개시된다.
일 구현예에 따라 급속 증발 이온화 질량 분광분석 양립가능한 내시경이 개발되어, 생체내 각 조직 유형의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 지문에 기초하여 장 벽, 암 및 선종성 폴립의 건강한 층 사이에서 분화할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 디바이스는 또한 점액 및 대변 잔류물의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 분석에 의한 동일계내 미생물총의 현장 조사가 가능하다.
따라서 또 다른 양태로부터 다음을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")의 방법이 제공된다:
튜빙 또는 하우징 내에 위치한 하나 이상의 전극을 포함하는 전기외과적 도구를 제공하는 단계, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함.
하나 이상의 전극은 스네어를 포함할 수 있다.
스네어는 폴립절제술 스네어를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 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 또한 제공될 수 있다.
하나 이상의 전극은 하기를 포함할 수 있다: (i) 단극성 디바이스, 여기서 상기 방법은 임의로 별개의 복귀 전극을 제공하는 것을 추가로 포함함; (ii) 양극성 디바이스; 또는 (iii) 다중 상 RF 디바이스, 여기서 상기 방법은 임의로 별개의 복귀 전극 또는 전극을 제공하는 것을 추가로 포함함.
대안적인 구현예에 따라서, 하나 이상의 전극은 양극성 디바이스를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면 제1 디바이스는 펄스된 플라즈마 RF 도구 예컨대 플라즈마블레이드 (RTM) 도구를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 제1 디바이스는 다음 중 어느 하나를 포함할 수 있다: (i) 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 그 안으로 퇴각가능한 전극, 임의로 니들 전극; 또는 (ii) 조직 또는 또 다른 표면 상에 레이저 방사선을 향하게 하는 광학 섬유, 여기서 상기 광학 섬유는 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 그 안으로 퇴각가능함.
상기 방법은 추가로, 제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)가 튜빙 또는 하우징 내로 적어도 부분적으로 퇴각된 도구 또는 전기외과적 도구를 초기에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 추가로, 제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)를 배치하여 상기 제1 디바이스가 도구 배치 개구 너머로 적어도 부분적으로 신장하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 추가로, 제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)를 배치하여 상기 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링될 목적인 조직 또는 기타 물질과 접촉하거나 달리는 상호작용하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 추가로, 제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)를 부분적으로 퇴각시켜 상기 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링될 목적인 조직 또는 기타 물질 주위에서 포획 또는 고정식으로 체결화하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 내시경을 제공하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
내시경은 광 또는 조명 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 내시경 내 포트를 통하여 도구 또는 전기외과적 도구를 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 도구 또는 전기외과적 도구를 활성화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도구 또는 전기외과적 도구를 활성화시키는 단계는 제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극)에 RF 전압을 인가하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 진폭, 피크 대 피크 전압 또는 RMS 전압을 가질 수 있다: (i) 약 < 100 V; (ii) 약 100-200 V; (iii) 약 200-300 V; (iv) 약 300-400 V; (v) 약 400-500 V; (vi) 약 500-600 V; (vii) 약 600-700 V; (viii) 약 700-800 V; (ix) 약 800-900 V; (x) 약 900-1000 V; 및 (xi) 약 > 1 kV.
RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 주파수를 가질 수 있다: (i) < 약 1 kHz; (ii) 약 1-2 kHz; (iii) 약 2-3 kHz; (iv) 약 3-4 kHz; (v) 약 4-5 kHz; (vi) 약 5-6 kHz; (vii) 약 6-7 kHz; (viii) 약 7-8 kHz; (ix) 약 8-9 kHz; (x) 약 9-10 kHz; (xi) 약 10-20 kHz; (xii) 약 20-30 kHz; (xiii) 약 30-40 kHz; (xiv) 약 40-50 kHz; (xv) 약 50-60 kHz; (xvi) 약 60-70 kHz; (xvii) 약 70-80 kHz; (xviii) 약 80-90 kHz; (xix) 약 90-100 kHz; (xx) 약 100-200 kHz; (xxi) 약 200-300 kHz; (xxii) 약 300-400 kHz; (xxiii) 약 400-500 kHz; (xxiv) 약 500-600 kHz; (xxv) 약 600-700 kHz; (xxvi) 약 700-800 kHz; (xxvii) 약 800-900 kHz; (xxviii) 약 900-1000 kHz; (xxix) 약 1-2 MHz; 및 (xxx) 약 > 2 MHz.
하나 이상의 흡인 포트는 도구 또는 전기외과적 도구의 길이를 따라 규칙적 패턴 또는 불규칙적 방식으로 배열될 수 있다.
흡인 포트의 적어도 일부는 튜빙 또는 하우징으로부터 적어도 부분적으로 외측으로 신장할 수 있다.
흡인 포트의 적어도 일부는 튜빙 또는 하우징 내로 적어도 부분적으로 요홈화될 수 있다.
흡인 포트의 적어도 일부는 제1 열의 흡인 포트가 제2 인접한 열의 흡인 포트에 대해 엇갈려있는 열로 배열될 수 있다.
상기 방법은 추가로, 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 대안적으로, 실질적으로 연속적인 방식으로 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하는 단계를 포함할 수 있다.
구현예에 따라, 상기 방법은, 실질적으로 펄스된, 불연속적, 또는 불규칙적 방식으로 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하는 단계를 포함한다.
일 구현예에 따라서, 상기 방법은 추가로, 오직 (예컨대 전기외과적 절삭) 인가된 전압 또는 전위가 상기 도구 또는 전기외과적 도구로 공급되거나, 달리는 상기 도구가 통전되는 경우에만 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 연기 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 외과용, 비-외과용 또는 다른 절차의 과정 동안 흡인 의무 주기를 변경하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 질량 분광계의 진공 챔버로 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 통과시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 표적으로부터 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기는 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 흡인될 수 있고, 이후 질량 분광계의 진공 챔버로 튜빙 또는 하우징의 적어도 일부분을 통해 전달된다.
상기 방법은 추가로, 적어도 일부의 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 분석물 이온을 형성하도록 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면에 의해 충격을 야기하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 상기 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기 중 적어도 일부는 분석물 이온을 형성하기 위하여 충돌 표면과의 충격 시 이온화된다.
본 방법은 충돌 표면을 가열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
충돌 표면을 가열하는 단계는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 온도로 충돌 표면을 가열하는 단계를 포함할 수 있다: (i) 약 < 100℃; (ii) 약 100-200℃; (iii) 약 200-300℃; (iv) 약 300-400℃; (v) 약 400-500℃; (vi) 약 500-600℃; (vii) 약 600-700℃; (viii) 약 700-800℃; (ix) 약 800-900℃; (x) 약 900-1000℃; (xi) 약 1000-1100℃; 및 (xii) 약 > 1100℃.
본 방법은 분석물 이온 질량을 분석하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기로 매트릭스를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다
매트릭스는 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 충돌 표면에 의해 충격을 받기 전에 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기에 첨가될 수 있다.
매트릭스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다: (i) 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기에 대한 용매; (ii) 유기 용매; (iii) 휘발성 화합물; (iv) 극성 분자; (v) 물; (vi) 하나 이상 알코올; (vii) 메탄올; (viii) 에탄올; (ix) 이소프로판올; (x) 아세톤; 및 (xi) 아세토니트릴.
매트릭스는 록매스(lockmass) 또는 보정 화합물을 포함할 수 있다.
상기 방법은 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자에게 실시간의 그리고/또는 지연된 정보를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
정보는 질량 스펙트럼 정보 및/또는 조직 분류 정보를 포함할 수 있다.
상기 방법은 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석되는 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석 그리고/또는 이온 이동도 분석되는 사건에서 도구 또는 전기외과적 도구로의 전기적 전력을 감소시키거나 정지시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 도구 또는 전기외과적 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 도구 또는 전기외과적 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 경우 도구 또는 전기외과적 도구에 전력을 감소 또는 정지시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
예를 들면, 일 구현예에 따르면 도구 또는 전기외과적 도구가 조직 예컨대 근육의 특이적 유형을 통해 절삭하는 것에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 장 수술의 경우 장을 천공할 잠재적인 위험이 있음을 나타내는 주의경고(warning)가 생성될 수 있다.
제1 디바이스는 일반적으로 주변 이온 공급원을 포함할 수 있다. 본 방법은 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 대기 또는 주위 조건 하에서 표적의 하나 이상의 영역과 접촉 또는 상호작용하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 디바이스는 하기로 이루어진 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 분석 프로브 ("ASAP") 이온 공급원; (ix) 초음파 보조된 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이한 주위 음파 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 보조된 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (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 일반적으로 주울 가열 또는 투열요법에 의해 표적으로부터 표적 물질의 직접적인 증발 또는 증기요법에 의해 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 조정될 수 있다.
표적은 비처리되거나 비변형된 표적 물질을 포함할 수 있다. 즉, 표적은 열 표적 물질을 포함할 수 있고 및/또는 제1 디바이스는 표적 물질을 처리하도록 함이 없이 표적 물질과 직접적으로 상호작용할 수 있다.
비처리되거나(native) 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 조정될 수 있다.
에어로졸, 연기 또는 증기는 세포성 물질을 임의로 포함하는 비하전된 수성 액적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 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 하기 범위 내로 될 수 있는 에어로졸을 생성하도록 배열되고 조정될 수 있다: (i) < 5 μm; (ii) 5-10 μm; (iii) 10-15 μm; (iv) 15-20 μm; (v) 20-25 μm; 또는 (vi) > 25 μm.
에어로졸은 하기 범위인 레이놀즈 수(Re)로 유동 영역을 횡단할 수 있다: (i) < 2000; (ii) 2000-2500; (iii) 2500-3000; (iv) 3000-3500; (v) 3500-4000; 또는 (vi) > 4000.
실질적으로 에어로졸을 생성하는 지점에서, 에어로졸은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 웨버 수 (We)를 갖는 액적을 포함할 수 있다: (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) > 1000.
실질적으로 에어로졸을 생성하는 지점에서, 에어로졸은의 하기 범위인 스토크스 수 (Sk)를 갖는 액적을 포함할 수 있다: (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) > 50.
실질적으로 에어로졸을 생성하는 지점에서, 에어로졸은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 평균 축 속도를 갖는 액적을 포함할 수 있다: (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/s.
표적은 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 포함할 수 있으며, 임의로, 여기서 상기 생물학적 조직은 인간 및/또는 비-인간 동물 조직을 포함한다.
생물학적 조직은 생체내 생물학적 조직, 생체외 생물학적 조직, 또는 시험관내 생물학적 조직을 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, 장관 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 치료지점 ("POC"), 진단 또는 수술 디바이스를 포함할 수 있다.
상기 방법은 분석물 이온을 생성하기 위해 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부를 이온화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 질량 분광계의 진공 챔버로 에어로졸, 연기 또는 증기 중 적어도 일부를 향하게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 질량 분광계의 진공 챔버 또는 그 내에 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부를 이온화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 에어로졸, 연기 또는 증기가 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면 상에서 충격을 야기하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 수득하기 위해 에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 분석물 이온 또는 에어로졸, 연기 또는 증기를 질량 분석하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
주위 이온화 이온 공급원에 의하여 생성된 분석물 이온이 이후: (i) 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간(Time of Flight) 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(Time of Flight) 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 분광분석의 방법 및/또는 질량 분석의 방법에 관한 것이다.
상기 방법은, 하기 중 어느 하나를 위하여 상기 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 단계를 추가로 포함할 수 있다: (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 목적된 또는 비목적 물질이 상기 표적에 존재하는지 존재하지 않는지 여부를 결정하기 위해; (vi) 상기 표적의 동일성 또는 진위를 식별하기 위해; (vii) 하나 이상의 불순물, 불법 물질 또는 비목적 물질이 상기 표적에 존재하는지 존재하지 않는지 여부를 결정하기 위해; (viii) 인간 또는 동물 환자가 부정적인 결과로 고통을 받는 증가된 위험에 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 위해.
질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 단계는 상기 질량 분광계 데이터의 감독 또는 무감독 다변량 통계 분석을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
다변량 통계 분석은 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다: (i) 주요한 성분 분석 (“PCA”); 및 (ii) 선형 판별 분석 (“LDA”).
질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 단계는 에어로졸, 연기 또는 증기의 프로파일 또는 에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 이온의 프로파일을 분석하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
프로파일은 하기로 이루어진 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.
또 다른 양태에 따르면 다음을 포함하는 분석용 장치가 제공된다:
튜빙 또는 하우징 내에 위치한 제1 디바이스를 포함하는 도구, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함;
제1 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
본 도구는 전기외과적 도구를 포함할 수 있다.
상기 도구는 레이저 공급원과 임의로 커플링될 수 있는 광학 섬유를 포함할 수 있다.
상기 도구는 펄스된 플라즈마 RF 도구 예컨대 플라즈마블레이드 (RTM) 도구를 포함할 수 있다.
본 제1 디바이스는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술에 의해 표적으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성할 수 있다.
따라서 추가의 양태로부터 다음을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")을 수행하기 위한 장치가 제공된다:
튜빙 또는 하우징 내에 위치한 하나 이상의 전극을 포함하는 전기외과적 도구로서, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함.
다양한 구현예는 하나 이상의 흡인 포트 (튜빙 또는 하우징의 말단에서 주요 도구 배치 개구로부터 개별적이고 구분됨)는 외과용 연기 또는 에어로졸이 튜빙 또는 하우징으로 흡인되고, 이후 분석을 위하여 질량 분광계로 전달되도록 한다는 점에서 특히 이점이 있다. 이것은 튜빙 또는 하우징의 말단에서의 주요 도구 배치 개구가 예를 들면 제거되는 폴립에 의하여 차단되는 경향이 있을 것이기 때문에 유리하다. 따라서, 흡인 포트는 일반적으로 표적으로부터 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하기에 적합하다는 것이 인정될 것이다.
튜빙 또는 하우징으로 외과용 연기 또는 흡인된 에어로졸은, 질량 분광계의 진공 챔버로 향하고, 그리고 이후 질량 분광계의 진공 챔버 내에서 가열될 수 있는 충돌 표면과 충돌함에 의해 이온화될 수 있다. 수득한 분석물 이온은 이후 질량 분석될 수 있다. 그 결과, 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자 (예를 들면, 외과의사 또는 전문 간호사)는 절개되는 조직의 특성 또는 유형에 관한 실시간 정보를 제공받을 수 있다. 다양한 구현예는 따라서 외과의사가 모든 암성 또는 잠재적으로 암성 조직이 제거되도록 보장하고 불필요한 양의 건강한 조직이 제거되는 것을 방지하는 것을 확신하는 것을 가능케할 수 있다. 다양한 구현예는 따라서 위장관 암으로 인한 사망자 수를 줄이는데 중요한 역할을 할 수 있고 암성 또는 잠재적으로 암성 조직의 불완전한 절개로 인한 재-중재술을 방지하는데 도움이 될 수 있다.
하나 이상의 전극은 스네어를 포함할 수 있다.
스네어는 폴립절제술 스네어를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 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 또한 제공될 수 있다.
대안적인 구현예에 따라서, 하나 이상의 전극은 양극성 디바이스를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 하기를 포함할 수 있다: (i) 단극성 디바이스, 여기서 상기 장치는 임의로 별개의 복귀 전극을 제공하는 것을 추가로 포함함; (ii) 양극성 디바이스; 또는 (iii) 다중 상 RF 디바이스, 여기서 상기 방법은 임의로 별개의 복귀 전극 또는 전극을 추가로 포함함.
또 다른 구현예에 따르면 제1 디바이스는 펄스된 플라즈마 RF 도구 예컨대 플라즈마블레이드 (RTM) 도구를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 제1 디바이스는 다음 중 어느 하나를 포함할 수 있다: (i) 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 그 안으로 퇴각가능한 전극, 임의로 니들 전극; 또는 (ii) 조직 또는 또 다른 표면 상에 레이저 방사선을 향하게 하는 광학 섬유, 여기서 상기 광학 섬유는 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 그 안으로 퇴각가능함.
제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)가 튜빙 또는 하우징 내로 적어도 부분적으로 퇴각된 도구 또는 전기외과적 도구는, 사용 시, 초기에 배치될 수 있다.
본 제1 디바이스 (예를 들면 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)는 사용시 상기 제1 디바이스가 도구 배치 개구 너머로 적어도 부분적으로 신장하도록 배치될 수 있다.
본 제1 디바이스 (예를 들면 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)는 사용시 배치될 수 있어, 본 제1 디바이스는 제거, 절개 또는 샘플링되도록 목적된 조직 또는 다른 물질과 접촉하거나 또는 그렇지 않으면 상호작용한다.
제1 디바이스 (예를 들면 하나 이상의 전극 또는 광학 섬유)는 사용시, 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링되도록 목적된 조직 또는 다른 물질 주위에서 포획 또는 고정식으로 체결화하도록 부분적으로 퇴각될 수 있다.
상기 장치는 내시경을 추가로 포함할 수 있다.
내시경은 광 또는 조명 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
본 도구 (하나 이상의 전극 또는 광학 섬유) 또는 전기외과적 도구는 사용시 내시경 내 포트를 통해 전개될 수 있다.
상기 도구 또는 전기외과적 도구는 사용시 활성화될 수 있다.
상기 장치는 제1 디바이스 (예컨대 하나 이상의 전극)에 RF 전압을 인가하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 진폭, 피크 대 피크 전압 또는 RMS 전압을 가질 수 있다: (i) 약 < 100 V; (ii) 약 100-200 V; (iii) 약 200-300 V; (iv) 약 300-400 V; (v) 약 400-500 V; (vi) 약 500-600 V; (vii) 약 600-700 V; (viii) 약 700-800 V; (ix) 약 800-900 V; (x) 약 900-1000 V; 및 (xi) 약 > 1 kV.
RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 주파수를 가질 수 있다: (i) < 약 1 kHz; (ii) 약 1-2 kHz; (iii) 약 2-3 kHz; (iv) 약 3-4 kHz; (v) 약 4-5 kHz; (vi) 약 5-6 kHz; (vii) 약 6-7 kHz; (viii) 약 7-8 kHz; (ix) 약 8-9 kHz; (x) 약 9-10 kHz; (xi) 약 10-20 kHz; (xii) 약 20-30 kHz; (xiii) 약 30-40 kHz; (xiv) 약 40-50 kHz; (xv) 약 50-60 kHz; (xvi) 약 60-70 kHz; (xvii) 약 70-80 kHz; (xviii) 약 80-90 kHz; (xix) 약 90-100 kHz; (xx) 약 100-200 kHz; (xxi) 약 200-300 kHz; (xxii) 약 300-400 kHz; (xxiii) 약 400-500 kHz; (xxiv) 약 500-600 kHz; (xxv) 약 600-700 kHz; (xxvi) 약 700-800 kHz; (xxvii) 약 800-900 kHz; (xxviii) 약 900-1000 kHz; (xxix) 약 1-2 MHz; 및 (xxx) 약 > 2 MHz.
하나 이상의 흡인 포트는 도구 또는 전기외과적 도구의 길이를 따라 규칙적 패턴 또는 불규칙적 방식으로 배열될 수 있다.
흡인 포트의 적어도 일부는 튜빙 또는 하우징으로부터 적어도 부분적으로 외측으로 신장할 수 있다.
흡인 포트의 적어도 일부는 튜빙 또는 하우징 내로 적어도 부분적으로 요홈화될 수 있다.
흡인 포트의 적어도 일부는 제1 열의 흡인 포트가 제2 인접한 열의 흡인 포트에 대해 엇갈려있는 열로 배열될 수 있다.
상기 장치는 추가로, 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
상기 디바이스는 실질적으로 연속적인 방식으로 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정될 수 있다.
상기 디바이스는 실질적으로 펄스된, 불연속적, 또는 불규칙적인 방식으로 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정될 수 있다.
상기 디바이스는 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 연기 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 흡인되도록 배열되고 조정될 수 있되, 단, 이는 오직 인가된 전압 또는 전위 (예컨대 전기외과적 절삭 인가된 전압 또는 전위)가 상기 도구 또는 전기외과적 도구로 공급되거나, 달리는 상기 도구가 통전되는 경우에 한한다.
본 장치는 외과용, 비-외과용 또는 다른 절차의 과정 동안 흡인 의무 주기를 변경하도록 배열되고 조정된 조절 시스템을 추가로 포함할 수 있다.
제1 디바이스는 주위 이온 공급원을 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 디바이스는 하기로 이루어진 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 분석 프로브 ("ASAP") 이온 공급원; (ix) 초음파 보조된 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이한 주위 음파 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 보조된 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (xxi) 초점이 맞은 또는 초점이 맞지 않은 초음파 제거 디바이스; (xxii) 마이크로웨이브 공명 디바이스; 및 (xxiii) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스.
또 다른 양태에 따라서, 상기 기술된 장치를 포함하는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기가 제공된다.
상기 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 질량 분광계의 진공 챔버로 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 전달하도록 배열되고 조정된 튜빙을 추가로 포함할 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면을 추가로 포함할 수 있다.
충돌 표면은 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기 중 적어도 일부는 분석물 이온을 형성하기 위하여 충돌 표면과의 충격 시 이온화되도록 배열되고 조정될 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 분석물 이온을 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석을 하도록 배열되고 조정된 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분리기를 추가로 포함할 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 충돌 표면을 가열하기 위하여 배열되고 조정된 가열 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
가열 디바이스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 온도로 충돌 표면을 가열하도록 배열되고 조정될 수 있다: (i) 약 < 100℃; (ii) 약 100-200℃; (iii) 약 200-300℃; (iv) 약 300-400℃; (v) 약 400-500℃; (vi) 약 500-600℃; (vii) 약 600-700℃; (viii) 약 700-800℃; (ix) 약 800-900℃; (x) 약 900-1000℃; (xi) 약 1000-1100℃; 및 (xii) 약 > 1100℃.
상기 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 첨가하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
매트릭스는, 사용 시, 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 충돌 표면에 의해 충격을 받기 전에 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기에 첨가될 수 있다.
매트릭스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다: (i) 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기에 대한 용매; (ii) 유기 용매; (iii) 휘발성 화합물; (iv) 극성 분자; (v) 물; (vi) 하나 이상 알코올; (vii) 메탄올; (viii) 에탄올; (ix) 이소프로판올; (x) 아세톤; 및 (xi) 아세토니트릴.
매트릭스는 록매스 또는 보정 화합물을 포함할 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자에게 실시간 그리고./또는 지연된 정보를 제공하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
정보는 질량 스펙트럼 정보 및/또는 조직 분류 정보를 포함할 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석되는 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하기 위하여 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
질량 분광계는 추가로, 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석되는 사건에서 도구 또는 전기외과적 도구로의 전기적 전력을 감소시키거나 정지시키도록 배열되고 조정된 디바이스를 포함할 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 도구 또는 전기외과적 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 도구 또는 전기외과적 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하도록 배열되고 조정된 디바이스를 포함할 수 있다.
질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기는 도구 또는 전기외과적 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 사건에서 도구 또는 전기외과적 도구에 전력을 감소시키거나 정지시키도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
예를 들면, 일 구현예에 따르면 도구 또는 전기외과적 도구가 조직 예컨대 근육의 특이적 유형을 통해 절삭하는 결정이 이루어질 수 있다. 장 수술의 경우 장을 천공할 잠재적인 위험이 있음을 나타내는 경고가 생성될 수 있다.
상기 양태 및 구현예 중 임의의 것에 따른 장치 또는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분리기가, 적어도 이들이 상호 비혼화성이 아닌 정도까지 상기 기술된 방법 단계 중 임의의 것 내에 수행되거나 이용되도록 추가로 배열되고 조정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또 다른 양태에 따르면 다음을 포함하는 전기외과수술 방법이 제공된다:
튜빙 또는 하우징 내에 위치한 하나 이상의 전극을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 (“REIMS”) 전기외과적 도구를 제공하는 단계, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함;
생물학적 조직을 전기외과적 도구와 접촉시키는 단계 및 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하도록 전기외과적 도구를 활성화하는 단계;
하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하는 단계;
상기 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 분석물 이온을 형성하도록 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면에 의해 충격을 야기하는 것; 및
분석물 이온을 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석하는 단계.
또 다른 양태에 따르면 다음을 포함하는 전기외과적 장치가 제공된다:
튜빙 또는 하우징 내에 위치한 하나 이상의 전극을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 (“REIMS”) 전기외과적 도구, 여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함;
전기외과적 도구가, 사용 시, 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하기 위하여 생물학적 조직과 접촉될 경우 상기 전기외과적 도구를 활성화시키도록 배열되고 조정된 디바이스;
하나 이상의 흡인 포트를 통하여 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된 디바이스; 및
하기를 포함하는 질량 분광계: (i) 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가, 사용 시, 분석물 이온을 형성하기 위하여 충돌 표면 상에서 충격을 야기하도록 배열된 질량 분광계의 진공 챔버 내 위치한 충돌 표면; 및 (ii) 분석물 이온을 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석하기 위한 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분리기.
에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 에어로졸, 연기 또는 증기 또는 분석물 이온을 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석함에 의하여 수득된 질량 질량분광 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 것은 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위하여 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것을 포함할 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; 및 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 참조 지점의 하나 이상의 쌍 사이의 거리; 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조 지점의 군 사이의 분산도 값; 및 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조 지점의 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 참조 지점 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 참조 지점의 세트 사이의 거리;
일 측면인 모델 공간 내 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된 샘플 지점 또는 기타의 모델 공간 내의 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 또는 위치에 대한 하나 이상의 참조 지점에 대한 위치;
모델 공간 내 하나 이상의 용적 또는 보로노이 셀 내인 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 이후 매트릭스와 혼합될 수 있고 그리고 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계의 진공 챔버 내로 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 이후 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석될 수 있고 그리고 수득한 질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 분광학적 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 이후 고전압 방전 (예를 들어, 6 kV)에 의해 이온화된다. 이후 고주파 전류가 가스의 분출을 통해 전도되어 분출의 다른 말단 상의 표적의 응집을 초래한다. 응집의 깊이는 보통 단지 수 밀리미터이다.
본 명세서에 임의의 양태 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 디바이스는 조직에 물리적으로 접촉하지 않고 생물학적 조직을 해부, 단편화, 액화, 흡인 또는 증류시키거나 그렇지 않으면 파쇄하도록 배열되고 조정된 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 분광학적 데이터는 음이온 방식 분광학적 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 분광학적 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 이후 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 이후 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 이루어진 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 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS")의 방법을 도시하며, 여기서 RF 전압은 양극 겸자에 인가되어 양극 겸자의 관개 포트를 통해 포획되고 그리고 그 다음 이후 이온화 및 질량 분석용 질량 분광계로 전달되는 에어로졸 또는 외과용 플럼의 생성을 초래하며;
도 2는 일 구현예에 따른 폴립절제술 스네어(20)를 나타내며;
도 3a는 내시경 실험 설정을 도시하며, 여기서 내시경 튜빙에 전기외과적 전극의 전달을 위하여 전기외과적 전극 팁 및 질량 분광계 사이의 직접 연결을 구축하기 위하여 추가적인 T-피스가 장착되며, 그리고 도 3b는 일 구현예에 따른 GI 폴립의 절개를 도시하며, 여기서 전기외과적 스네어는 스네어 루프를 사용하여 폴립을 포획하는데 사용되어, 상기 폴립이 이의 베이스 주위에 고정식으로 체결화되고, 이후 전기외과적 절개가 수행되고, 그리고 생성된 외과용 연기 또는 에어로졸이 전기외과적 도구의 가소성 쉬스 내 제공된 천공을 통하여 흡입되도록 하며;
도 4a는 변형된 제보(Xevo) G2-S (RTM) Q-Tof 질량 분광계 (Waters (RTM))를 사용하여 기록된 위 점막, 위 점막하조직 및 선암종 조직의 질량 스펙트럼을 도시하고, 여기서 점막하조직은 800-1000 m/z 범위에서 트리글리세라이드 및 포스파티딜-이노시톨 종을 특징으로 하는 반면 암성 및 건강한 점막 조직은 600-900 m/z 범위에서 주로 인지질을 특징으로 하며, 그리고 도 4b는 크루스칼-월리스(Kruskal-Wallis) ANOVA를 사용하여 600-900 m/z 점위 내의 암성 및 건강한 조직 사이의 유의미한 차이를 도시하는 선택된 피크의 존재비 비교를 도시하며, 여기서 m/z 800 초과의 모든 피크는 기타 2개 조직 유형과의 점막하조직과의 비교 시 유의미하게 상이하며;
도 5a는 LTQ 벨로스 (RTM) 질량 분광계를 사용하여 7명 환자로부터 획득된 인간 결장 선암종 (n=43) 및 건강한 결장 점막 데이터 (n=45)의 3-차원 PCA 도식을 도시하고, 여기서 2명 환자로부터 수집된 선종성 폴립 (n=5)은 그것의 제거 후 생 체외에서 샘플링되었고 그리고 여기서 유의차는 모든 3개 그룹 사이에서 PCA 공간에서 관측될 수 있으며; 도 5b는 제보(Xevo) G2-S (RTM) Q-Tof 질량 분광계 (Waters (RTM))를 사용하여 생체외에서 3명 환자로부터 획득된 건강한 위 점막 (n=32), 위 점막하조직 (n=10) 및 위의 선암종 (n=29)의 3-차원 PCA 도식을 도시하고, 여기서 점막하조직과 다른 두 층 사이의 유의차는 일 구현예에 따른 중재술 내시경술을 위한 천공 위험 경보 시스템을 제공하도록 사용될 수 있으며;
도 6a는 일 구현예에 따른 급속 증발 이온화 질량 분광분석 양립가능한 내시경 시스템의 생체내 이용 및 결장경검사를 당한 3명 환자로부터 취해진 샘플링 지점을 도시하고 그리고 도 6b는 3-차원 PCA 도식 상에 묘사된 샘플링 지점을 도시하고 여기서 폴립이 제거될 때 생체내에서 획득된 스펙트럼은 공간의 상이한 부분에 국재화되고 반면 모든 다른 점막 스펙트럼은 샘플링 위치로부터 균일하게 독립적으로 유사하며;
도 7은 일 구현예에 따라 시험된 스네어 튜빙 상의 천공의 3개의 상이한 입체배치를 도시하며;
도 8은 내시경 환경을 시뮬레이션하기 위해 배열된 생체외 시험 방법을 예시하며;
도 9는 도 7 내 예치된 천공의 3개의 상이한 입체배치에 대한 시험을 비교하는 선형 판별 분석 도식을 도시하며;
도 10은 2개의 상이한 와이어 스네어 유형의 시험을 비교하는 선형 판별 분석 도식을 도시하며;
도 11은 다양한 구현예에 따른 분류 모델을 구축하는 것을 포함하는 분석의 방법을 도시하며;
도 12는 2개 부류의 공지된 참조 샘플로부터 수득된 참조 샘플 스펙트럼의 세트를 도시하며;
도 13은 강도 축에 의해 획정된 3개 치수를 갖는 다변량 공간을 도시하고, 여기서 상기 다변량 공간은 복수의 참조 지점을 포함하고, 각 참조 지점은 참조 샘플 스펙트럼으로부터 유도된 세 피크 강도 값의 세트에 대응하며;
도 14는 PCA 모델의 성분의 수와 누적 변동 사이의 일반적인 관계를 도시하며;
도 15는 주요한 성분 축에 의해 획정된 2개의 차원을 갖는 PCA 공간을 도시하고, 여기서 상기 PCA 공간은 복수의 전환된 참조 지점 또는 스코어를 포함하고, 각 전환된 참조 지점 또는 스코어는 도 13의 참조 지점에 대응하며;
도 16는 단일 차원 또는 축을 갖는 PCA-LDA 공간을 도시하고, 여기서 상기 LDA는 도 15의 PCA 공간에 기반하여 수행되고, PCA-LDA 공간은 복수의 추가의 전환된 참조 지점 또는 부류 스코어를 포함하고, 각 추가의 전환된 참조 지점 또는 부류 스코어는 도 15의 전환된 참조 지점 또는 스코어에 대응하며;
도 17는 다양한 구현예에 따른 분류 모델을 사용하는 단계를 포함하는 분석 방법을 도시하며;
도 18은 미공지된 샘플로부터 수득된 샘플 스펙트럼을 도시하며;
도 19은 도 16의 PCA-LDA 공간을 도시하고, 여기서 상기 PCA-LDA 공간은 도 18의 샘플 스펙트럼의 피크 강도 값으로부터 유도된 PCA-LDA 예상된 샘플점을 추가로 포함하며;
도 20은 다양한 구현예에 따른 분류 라이브러리를 구축하는 단계를 포함하는 분석 방법을 도시하며; 그리고
도 21는 다양한 구현예에 따른 분류 라이브러리를 사용하는 단계를 포함하는 분석 방법을 도시한다.
이제 일반적으로 주위 이온화 이온 공급원과 커플링된 내시경에 관한 다양한 구현예가 아래에 더 상세히 기재될 것이다.
에어로졸, 외과용 연기 또는 증기가 도구의 일부를 둘러쌀 수 있는 덮개 내로 하나 이상의 흡인 포트 또는 천공을 통해 흡인된다. 에어로졸, 외과용 연기 또는 증기는 이후 질량 분광계의 유입구로 에어로졸, 외과용 연기 또는 증기를 이송할 수 있는 튜빙 내로 통과될 수 있다. 질량 분광계의 진공 챔버로 전달될 수 있는 에어로졸, 외과용 연기 또는 증기는 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 이후 질량 분석될 수 있고 그리고 수득한 질량 분광계 데이터는 이후 실시간으로 표적 (예를 들면 조직)의 하나 이상의 특성을 결정하기 위해 다변량 분석되어 질 수 있다.
예를 들면, 다변량 분석은 현재 절개되는 조직의 부분이 암성인지 또는 아닌지에 여부에 대해 결정이 이루어지도록 할 수 있다
주위 이온화 이온 공급원
다양한 구현예에 따라서, 디바이스는 표적의 하나 이상의 영역 (예컨대, 생체내 조직)으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 사용된다. 디바이스는 비처리되거나 비변형된 표적으로부터 분석물 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성시키는 능력에 의해 특성규명되는 주위 이온화 이온 공급원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 유형의 이온화 이온 공급원 예컨대 매트릭스 보조된 레이저 탈착 이온화 ("MALDI") 이온 공급원은 이온화에 앞서 첨가될 매트릭스 또는 시약을 요한다.
매트릭스 또는 시약을 샘플에 첨가하는 요건이 조직의 생체내 분석을 수행하는 능력을 방해하고, 그리고 또한 보다 일반적으로는 표적 물질의 신속한 간단한 분석을 제공하는 능력을 방해한다는 것이 분명할 것이다.
그에 반해서, 따라서, 주위 이온화 기술은 먼저 이들이 매트릭스 또는 시약의 첨가를 필요로 하지 않기 때문에 (따라서 생체내 조직의 분석에 적합함), 그리고 두 번째로 표적 물질의 신속한 간단한 분석이 수행되도록 하기 때문에 특히 유리하다.
수많은 상이한 주위 이온화 기술이 공지되고 그리고 본 발명의 범위 내인 것으로 의도된다. 역사적인 기록 사내로서, 탈착 전기분무 이온화 ("DESI")가 개발된 제1의 주위 이온화 기술이고 2004년 개시되었다. 2004년 이래, 수많은 다른 주위 이온화 기술이 개발되었다. 이들 주위 이온화 기술은 그것의 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 할 수 있다.
본 발명의 범위 내로 되도록 의도된 주변 이온화 기술의 목록이 하기 표에 주어져 있다:
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure 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 2.9-3.1μm 사이의 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.
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 이후 양극 겸자(1)의 관개 포트를 통해 포획되거나 또는 달리 흡인될 수 있다. 양극 겸자(1)의 관개 포트는 따라서 흡인 포트로서 재이용된다. 에어로졸 또는 외과용 플럼(5)은 이후 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 질량 분광계(8) 및/또는 이온 이동도 분광계의 대기압 계면(7)으로 에어로졸 또는 외과용 플럼(5)을 이송하도록 배열된다.
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 이후 질량 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 하여 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 표면 상에 충돌되도록 함에 의해 생성된 분석물 이온은 이후 질량 분광계 (및/또는 이온 이동도 분광계)의 후속의 단계를 통해 통과되고 그리고 질량 분석기에서 질량 분석 (및/또는 이온 이동도 분석)된다. 질량 분석기는 예를 들면 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간(Time of Flight) 질량 분석기를 포함할 수 있다.
내시경
위-장관 ("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(gold) 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 그것의 병변이 완전히 제거된 경우 환자는 주요 수술에 대한 필요성을 회피한다는 것이다. 그러나, 불완전한 절개로 인해 환자의 최대 41%에서 재-중재술이 필요하다.
추가로 분명히 되는 바와 같이, 다양한 구현예에 따르고 아래에 더 상세히 기재될 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 및 스네어 배열의 특정한 이점은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 및 스네어 배열이 오-진단율을 감소하고 완전한 절개 비율을 개선하기 위해 정확한 실시간 질량 스펙트럼 데이터가 수득되고 이용될 수 있도록 한다는 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 또한 사용될 수 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 동일계내 실시간 분석을 가능하게 하는 주요 기술로서 이 후자 그룹에서 부각되었다.
인간 조직의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 지문은 표준 조직학과 90-100%의 일치도로 높은 조직학적 특이성을 나타낸다.
구현예는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술을 이용하는 실시간, 강력한 내시경 조직 특성화 도구에 관한 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 폴립절개 스네어(20)를 도시한다. 스네어는 튜빙(22)의 길이를 통해 관통하는 와이어 루프(21)를 포함한다. 와이어 루프(21)는 사용자가 폴립 주변에 스네어를 근접하도록 하는 조정기(23)에 부착된다. 와이어 스네어는 RF 전압 생성제에 연결된다. 와이어 스네어는 전기외과적 도구로 작용하고 예를 들면 위 또는 결장에 위치한 폴립을 절개하기 위해 사용될 수 있다. 폴립절제술 스네어가 폴립 주위로 전개되어 조여지기 때문에, 폴립은 와이어 스네어를 수용하는 튜빙의 말단을 효과적으로 제한하거나 또는 밀봉한다.
와이어 루프(21)는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있음을 인정될 것이다. 특히, 표준 상업적으로 이용가능한 스네어 와이어가 본 명세서에 기재된 폴립절제술 스네어 내에 이용될 수 있다. 예를 들어, 와이어 루프(21)은 상업적으로 이용가능한 타원형 브레이드된(braided) 또는 볼록형 콤팩트 와이어 스네어를 포함할 수 있다. 타원형의 편조된 와이어 스네어는 약간 보다 강력한 신호 전달 및/또는 보다 높은 신호 강도를 제공할 수 있음이 밝혀졌다.
RF 전압이 와이어 스네어에 인가될 경우, 상기 와이어 스네어는 전기외과적 도구로 작용하고, 효율적으로 폴립을 절삭 및 제거한다. 동시에, 외과용 연기 또는 에어로졸이 생성되며, 이는 실질적으로 와이어 스네어를 하우징하는 튜빙의 말단 내로 전달되는 것이 실질적으로 불가능하다. 특정한 양태는 와이어 스네어를 수용하는 튜빙(22)이 외과용 연기 또는 에어로졸이 와이어 스네어를 수용하는 튜빙(22) 내로 흡인되는 것을 가능하게 하는 (도 3b에 나타낸 바와 같은) 천공 또는 하나 이상의 흡인 포트(30)가 추가로 제공된다는 것이다. 외과용 연기 또는 에어로졸은 이후 커넥터를 통하여, 그리고 튜빙 (22)의 길이를 따라 흡인되고 (도 2에 도시되지 않음), 그리고 질량 분광계 (8)의 진공 챔버로 전달되며, 여기서 상기 외과용 연기 또는 에어로졸은 가열될 수 있는 충돌 표면 충격 시 이온화된다.
수득된 분석물 이온은 이후 질량 분석되며, 그리고 절개되는 조직에 관한 실시간 정보는 사용자 (외과의사 또는 전문 간호사일 수 있음)에게 제공될 수 있다. 위 또는 결장의 안면으로부터 폴립을 절개하는 것에 부가하여, 스네어(21)는 또한 폴립 상에 보유하기 위해 사용될 수 있어 폴립이 위로부터 제거될 수 있고 임의로 분석되고 그 다음 폐기될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 전기외과적 도구 및 임의로 관련된 내시경 (제공된 경우)은 폐, 코 및 요도를 포함한 다른 체강 및 기관에 사용될 수 있다. 특히, 내시경은 기관지경, 방광경, 비경 또는 코 내시경을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면 스네어(21)는 단극성 디바이스를 포함할 수 있고 그리고 복귀 전극으로서 작용하는 비교적 큰 패드가 환자의 아래에 위치될 수 있어 전류는 스네어 전극(21)으로부터 환자를 통해 복귀 전극으로 흐른다. 상기 스네어 전극(21)이 전류가 환자의 신체를 통해 흐르지 않도록 양극성 디바이스를 포함할 수 있는 다른 구현예가 또한 고려된다. 양극성 디바이스는 예를 들면 뇌 수술과 같은 매우 민감한 수술에서 사용될 수 있는데, 여기서 전류가 주변 조직을 통해 흐르는 것이 명확히 바람직하지 않다.
일 구현예에 따르면 스네어(21)는 단극성 디바이스 프로브 또는 니들 프로브를 포함할 수 있고 그리고 복귀 전극으로서 작용하는 비교적 큰 패드가 환자의 아래에 위치될 수 있어 전류는 프로브 전극으로부터 환자를 통해 복귀 전극으로 흐른다. 대안적으로, 프로브는 양극성 디바이스를 포함할 수 있다.
비록 단극성 또는 양극성 전극 배열이 특히 유리하지만, 전기외과적 도구가 다중-상 또는 3-상 디바이스를 포함할 수 있고, 예를 들면 3개 이상의 별개의 전극 또는 프로브를 포함할 수 있는 다른 구현예가 또한 고려된다.
또 다른 구현예에 따르면 펄스된 플라즈마 RF 도구 예컨대 플라즈마블레이드 (RTM) 도구는 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하는데 사용될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면 레이저 공급원에 커플링된 광학 섬유는 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하는데 사용될 수 있다.
일 구현예에 따라서, 전기외과적 도구를 통하여 흡인된 외과용 연기 또는 에어로졸은, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계에 전방측으로 투과되는 액체의 양을 제거하거나 감소시키기 위하여 액체 분리기 또는 액체 트랩을 통하여 전달될 수 있다.
매트릭스는 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 충돌 표면에 의해 충격을 받기 전에 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기에 첨가 또는 혼합될 수 있다.
상기 매트릭스는 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 위한 용매를 포함할 수 있으며, 유기 용매 및/또는 휘발성 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 매트릭스는 극성 분자, 물, 하나 이상의 알코올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 포함할 수 있다. 이소프로판올이 특히 사용에 유리하다.
첨가될 매트릭스는 추가적으로 또는 대안적으로 록매스 또는 보정 화합물을 포함할 수 있다.
매트릭스의 첨가는 매트릭스 내에 분석물을 용해하는 것이 분석물 분자 사이의 분자간 결합을 제거한다는 점에서 특히 유리하다. 이와 같이, 용해된 분석물이 충돌 표면과 충돌될 때, 용해된 분석물은 액적으로 단편화할 것이고 그리고 임의의 소정의 액적은 매트릭스가 존재하지 않는 경우보다 적은 분석물 분자를 함유하기 쉽다. 이것은 이어서 각 액적 내의 매트릭스가 증발될 때 이온의 보다 효율적인 생성을 유도한다.
도 3a는 구현예를 더욱 자세하게 도시하며, 그리고 (내시경 (38)으로부터 내시경 스택 (39)까지의 전달 라인에 더하여) 질량 분광계 (8) 및/또는 이온 이동도 분광계의 조직 증발 지점 및 대기 유입구 (7) 사이의 직접 전달 라인 (6)을 구축하기 위한, 추가의 T-피스 커넥터 (32)가 장착된 내시경 폴립절제술 스네어를 도시한다.
T-피스 커넥터 (32)는 스네어 (또는 기타 도구)가 통전될 경우, 오직 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기가 질량 분광계 (8) 및/또는 이온 이동도 분광계의 유입구로 전달되도록 허용하는 밸브를 포함할 수 있다. 스네어 (또는 다른 도구)가 통전되지 않으면 스네어 (또는 다른 도구)와 유체 연통하는 튜브(6)가 대기로 전환될 수 있다. 밸브는 이로써 장 또는 위장 ("GI") 관의 수축을 멈추게 할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 내시경 도구에는 샘플링 튜브(6) 위로 이동하는 유체 (예를 들어, 점액, 담즙 또는 다른 체액) 또는 식염 용액을 검출하도록 배열될 수 있는 유체 검출 디바이스(40)가 장착될 수 있다. 본 유체 검출 디바이스(40)는 T-피스 커넥터(32)에 또는 샘플링 튜브를 따라 상이한 위치, 예를 들면 도 3a에 도시된 바와 같이 T-피스 커넥터(32)의 상류에 배치될 수 있다.
유체 검출 디바이스(40)는 유체가 검출되는 경우 튜브(41)를 통해 유체 또는 액체를 폐기 또는 흡인(42)으로 전환시키도록 배열된 전환기를 효과적으로 형성할 수 있다. 그 결과, 유체는 질량 분광계(8) 및/또는 이온 이동도 분광계의 유입구(7)에 도달하는 것이 방지된다.
다양한 구현예에 따른 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기반 내시경 설정은 종래의 내시경이 사용되도록 시도된다면 다양한 잠재적인 문제점을 해결한다.
특히, 다양한 구현예는 폐쇄된 공동으로부터 에어로졸을 흡인하려고 하는 문제와 결합된 짧은 신호 포획 윈도우 (일반적으로 1-2초)가 있는 문제를 해결하도록 설계된다.
다양한 구현예가 해결하고자 하는 여전히 추가의 문제는 GI 관으로부터 잠재적인 외인성 오염과 내시경(38)의 작업 채널을 통한 긴 샘플링 라인(6) (>4 m)에 대한 필요성의 문제이다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 설정은 초기에 최적화되었고 그리고 그것의 재현성은 돼지 위 모델을 사용하여 평가되었다. 인공 폴립이 돼지 위 점막 내에 만들어 졌고 그리고 절개는 도 3b에 나타낸 바와 같이 폴립절제술 스네어(21)를 사용하여 착수되었다. 이 설정은 표준 내시경 절개의 정확한 시뮬레이션을 가능하게 했다. 폴립(35)이 (도 3b로부터 알 수 있는 바와 같이) 절개 동안 스네어의 플라스틱 덮개(22)의 개구 또는 도구 배치 개구(37)를 완전히 차단하기 때문에, 절개에 의해 생산된 에어로졸(5)이 스네어(21)의 플라스틱 덮개(22) 상에 제공된 천공(30)을 통해 흡인된다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 스네어 (21)의 가소성 쉬스 (22)상의 천공 (30)의 제공 (스네어의 도구 배치 개구 (37)로부터 원위임)은, 천공 또는 흡인 포트 (30)이, 외과용 연기 및/또는 에어로졸이 도구 배치 개구 (37)가 적어도 부분적으로 또는 완전히 차단될 경우 흡인되도록 하기 때문에 특히 이롭다.
천공 또는 흡인 포트 (30)을 통하여 급속 증발 이온화 질량 분광분석 쉬스 (22)에 진입하는 에어로졸 입자는 이후 스네어의 포트에 연결될 수 있는 PFTE 튜빙 (6)을 통하여 질량 분광계 (8)에 전달될 수 있다. 스네어(21)는 내시경(38)의 근위 말단에 연결될 수 있거나 이로부터 신장할 수 있다. 튜빙(6)은 질량 분광계(8)의 유입구 모세관 또는 이온 샘플링 오리피스(7)에 직접적으로 연결될 수 있다. 질량 분광계(8)는 증발의 지점으로부터 원위임을 이해될 것이다.
에어로졸의 흡인은 표준 의료 공기 또는 질소에 의해 유도된 벤투리 펌프를 사용하여 용이하게 될 수 있다.
질량 분광계는 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드의 대 개구부의 중앙 축에 인접하고, 이를 따라서 배치된 충돌 표면을 포함할 수 있는 변형된 대기 계면을 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련가에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 스텝웨이브 (STM) 이온 가이드는 2개의 연합된 이온 터널 이온 가이드를 포함한다. 각 이온 가이드는 이온이 고리 또는 다른 전극에 의해 제공된 중심 개구를 통해 통과하는 복수의 고리 또는 다른 전극을 포함한다. 일시적 DC 전압 또는 전위가 전극에 인가된다. 스텝웨이브 (RTM) 이온 가이드는 적층된 고리 이온 가이드 기술에 기초되고 그리고 공급원으로부터 질량 분석기로 이온 투과를 최대화하도록 설계되었다. 본 디바이스는 중성 오염물질의 활성적 제거를 허용하여 전체 신호 대 노이즈에 대한 향상을 제공한다. 본 설계는 이후 질량 분석기로 이송하기 위해 상부 이온 가이드에 집중될 수 있는 제1 하부 단계로 도입하는 확산 이온 클라우드의 효율적인 포획을 가능하게 한다.
질량 분광계(8)의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면은 진공 챔버로 들어가는 가스의 단열 팽창 및 결과적인 온도 저하로 인해 대기 계면의 자유 분사 영역에 형성된 분자 클러스터의 효율적인 단편화를 용이하게 할 수 있다. 분자 클러스터의 효율적인 단편화를 용이하게 하기 위한 다른 수단이 진공 챔버 내에 추가로 또는 대안적으로 제공될 수 있는데, 예를 들면, 충돌 가스와의 충돌이 분자 클러스터를 파괴시키는데 도움이 되는 이 영역에 충돌 가스가 제공될 수 있다.
초분자 클러스터의 표면-유도된 해리는 신호 강도를 개선할 수 있으며 그리고 이온 광학의 오염과 관련된 문제를 또한 완화할 수 있다.
m/z 범위 600-1000 내에서 돼지 위 모델로부터 기록된 급속 증발 이온화 질량 분광분석 스펙트럼은 이전의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 실험에서 모든 포유동물 조직 유형에 대해 관측된 인지질이 우세하게 되는 특성이 있다.
스네어 팁 형상을 최적화하고 또한 스네어의 플라스틱 덮개(22) 상에 천공(30)의 수 및 상대적 위치를 최적화하기 위해 다양한 실험이 수행되었다. 분석의 반복성의 평가가 또한 수행되었다.
샘플링 기하학의 최적화에 따라, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 설정은 위 선암종, 건강한 위 점막 및 건강한 위 점막하조직을 포함하는 생체외 인간 샘플에서 시험되었다.
샘플은 3명의 개별 환자로부터 획득했으며 이들의 모두 서면 고지에 의한 동의를 제공했다.
이전의 연구는 GI 관의 건강한 점막 및 암의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 지문에서 현저한 차이를 실증하였다. 그러나, 처음으로 건강한 점막하조직 및 GI 폴립이 조사되었다.
상당한 스펙트럼 차이가 건강한 위 점막, 건강한 위 점막하조직 및 위암 조직 사이에서 관찰되었다. 도 4a에 나타낸 바와 같이 건강한 위 점막 (n=32) 및 위 선암종 (n=29)의 스펙트럼은 범위 m/z 600-900에서 인지질에 특징이 있는 반면 위 점막하조직 (n=10)은 m/z 900-1000 범위에서 집중적인 트리글리세라이드 ("TG") 및 포스파티딜-이노시톨 ("PI") 종에 특징이 있다.
GI 관 내 점막하조직은 세동맥, 세정맥 및 림프관을 포함하는 결합 조직층을 나타낸다. 이것은 가변량의 지방질 요소를 갖는 주로 교원성 및 탄성 섬유로 구성된다. m/z 900-1000 질량 범위에서 관찰된 PI 및 트리글리세라이드 종은 점막하조직 내에 존재하는 이들 조직학적 특징과 관련이 있다고 가정된다.
포스파티딜-에탄올 아민 및 대응하는 플라스마로겐 종의 존재비에 대한 흥미로운 특징이 관측되었다. PE가 더 높은 존재비를 보일지라도, 플라스마로겐은 아마도 암세포의 손상된 페록시솜 기능으로 인해 종양 조직에서 감손된다.
도 4b는 질량 범위 600-900에서 건강한 조직 층과 암 조직 사이의 현저히 상이한 선택된 피크의 수를 도시한다. m/z 900 내지 1000 사이의 모든 피크는 위 점막하조직을 선암종 또는 위 점막과 비교할 때 유의한 차이를 나타낸다.
점막하조직과 점막층의 급속 증발 이온화 질량 분광분석 지문 사이에서 관측된 명백한 차이는 일 구현예에 따라 중재술 내시경술에 대한 잠재적인 안전성 기능으로서 개척될 수 있다.
전기소작술을 포함한 결정조영술은 순수하게 진단 절차에 비해 천공 위험이 9배 증가하는 것과 관련이 있다. 궤양성 병변의 내막 절개술 (EMR)이 천공의 위험이 높다는 것이 또한 보고되었다. 일 구현예에 따라서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 방법은 임의의 투열 디바이스가 투열술 또는 점막내 절개 공안 점막하조직의 단절이 존재할 경우 즉시 정지시키도록 하는 경고 특성을 포함할 수 있다.
실시간 및/또는 지연 정보는 질량 스펙트럼 정보 및/또는 조직 분류 정보를 포함할 수 있는 전기외과적 도구의 사용자에게 제공될 수 있다. 피드백 디바이스 및/또는 경보 및/또는 경고는 또한,비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 분석물이 분석되거나, 또는 전기외과적 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위 내에 있고/있거나 이에 위치되는 전기외과적 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 제공하기 위하여 제공될 수 있다.
비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 분석물이 분석되거나, 그리고/또는 전기외과적 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위 내에 존재하고/하거나 이에 위치되는 사건에서 전기외과적 도구의 전압은 감소되거나 정지될 수 있다.
이러한 목적을 위한 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술의 개발은 유익하게 천공율 및 이 합병증과 관련된 상당한 이환율을 감소시키는 데 도움이 된다.
7명의 환자로부터 획득된 인간 결장 선암종 (n=43) 및 건강한 결장 점막 (n=45)의 생체외 분석은 헝가리의 데브레첸 대학교에서 LTQ 벨로스 (RTM) 질량 분광계를 사용하여 수행되었다.
두 환자의 선종성 폴립 (n=5)이 또한 생체외에서 샘플링되었고 수득한 급속 증발 이온화 질량 분광분석 데이터는 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같은 다변량 통계적인 도구를 사용하여 분석되었다. 이전에 공개된 급속 증발 이온화 질량 분광분석 연구와 일치하여, 위와 결장의 건강한 점막 및 선암종으로부터 획득된 스펙트럼은 3-차원 PCA 공간에서 잘 분리되는 것이 발견되었다 (도 5a 및 5b에서 도시된 바와 같음). 샘플링된 선종성 폴립은 또한 도 5a에 나타낸 바와 같이 결장으로부터 건강한 점막 및 악성 조직 모두로부터 양호한 분리를 입증한다.
생체외 샘플의 개념증명 분석에 이어, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 방법은 결장경검사에 대해 언급된 3명의 연속적인 환자에서 또한 생체내에서 시험되었다. 도 6a는 일 구현예에 따른 급속 증발 이온화 질량 분광분석 양립가능한 내시경 시스템의 생체내 이용 및 결장경검사를 당한 3명 환자로부터 취해진 샘플링 지점을 도시하고 그리고 도 6b는 3-차원 PCA 도식 상에 묘사된 샘플링 지점을 도시하고 여기서 폴립이 제거될 때 생체내에서 획득된 스펙트럼은 공간의 상이한 부분에 국재화되고 반면 모든 다른 점막 스펙트럼은 샘플링 위치로부터 균일하게 독립적으로 유사하다.
결장 및 직장의 상이한 영역이 결장경검사 절차 중에 샘플링되었다. 첫 번째와 세 번째 환자는 결장 폴립의 증거가 있으며 양성으로 식별되었다. 두 번째 환자는 가시적인 폴립 없는 정상 결장의 증거를 가진다. 점막층은 해부상의 위치와는 독립적으로 균일한 스펙트럼 패턴을 보였다. 그러나, 결장 폴립은 도 6b에 나타낸 바와 같이 건강한 점막층과 현저한 차이를 보였다. 이것은 이전의 생체외 연구의 발견과 일치한다.
본원에 제시된 데이터는 구현예에 따른 내시경술에서 실시간 진단 도구로서 급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술을 사용함에 있어서 상당한 이점을 입증한다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 양립가능한 내시경 및 스네어는 표준 승인된 임상 설비의 주요한 변형을 요함이 없이 생체외 및 생체내 설정 양자에서 시험되었다. 본 방법은 내시경 절개술 절차에서 생성하는 짧은 신호 포획 윈도우를 고려하고 위/장 내용물의 긴 이온 이송 거리 및 잠재적인 흡인과 관련된 기술적 문제를 해결하기 위해 최적화되었다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 양립가능한 내시경(38) 및 스네어(21)는 그것의 개별적인 지방 분산 스펙트럼 프로파일에 기초하여 건강한 점막, 선종 및 GI 암 사이의 구별화를 가능하게 하는 것으로 성공적으로 나타났다. 더욱이 GI 관의 건강한 점막 및 점막하조직 층 사이의 유의미한 차이는 급속 증발 이온화 질량 분광분석이 또한 평활근 층의 손상 및 중재술 내시경의 과정에서의 결과적 천공을 회피하는데 이용될 수 있다는 것을 예증한다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 기술은 또한 미생물을 식별할 수 있음이 실증되었다. 따라서, 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경은 동일계내 박테리아 분석기에 사용될 수 있다. 이것은 장내 미생물총의 조성물 및 대사 활성은 암, 당뇨병, 비만, 고혈압 및 자폐증의 발병과 관련되어지기 때문에 특히 중요하다.
급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경 (38) 및 스네어 (21)는 질환의 광범위한 변종을 발병시키는 위험을 평가하고, 또한 시기적절한 방식으로 취해질 예방적 측정을 가능케하기 위하여 일반적인 스크리닝 도구로 사용될 수 있다. 급속 증발 이온화 질량 분광분석 내시경(38) 및 스네어(21)는 또한 예를 들면 배설물 또는 점액 물질의 시험에 사용될 수 있다.
상기에 기재된 기술은 급속 증발 이온화 질량 분광분석을 이용하는 구현예의 관점에서 제시된다. 그러나, 본 명세서에서 기재된 기술 및 장치는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 디바이스에 제한되지 않고 그리고 또한 다른 주위 이온 공급원으로 확장될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 예를 들면, 천공 또는 흡인 포트를 갖는 도구는 레이저를 사용하여 생성된 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하기 위한 레이저 수술 프로브의 일부로서 제공될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 기술 및 장치와 함께 사용하기에 적합할 수 있는 공지된 주위 이온 공급원의 추가의 세부사항이 아래에 제시된다.
내시경 도구는 건강한, 잠재적으로 암성, 암성, 잠재적으로 이환 또는 이환 생물학적 조직 또는 종양의 가장자리 또는 경계 사이를 구별하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다.
암성 생물학적 조직 또는 종양은 하기를 포함할 수 있다: (i) 등급 I, 등급 II, 등급 III 또는 등급 IV의 암성 조직; (ii) 전이암성 조직; (iii) 혼합 등급 암성 조직; 또는 (iv) 하위-등급의 암성 조직.
내시경 도구는 또한 환자가 과민성 대장 증후군 ("IBS"), 염증성 장 질환 ("IBD"), 크론병 또는 궤양성 대장염 ("UC")을 앓고 있는지 여부를 식별하는 데 사용될 수 있다.
실험치
상기 기술된 실험에 대하여, 약 2300 mm의 작동 길이, 최소 채널 크기 약 2.8 mm, 개구부 직경 약 15 mm 및 와이어 두께 약 0.47 mm를 갖는 상업적으로 이용가능한 폴립절제술 스네어 (Olympus (RTM) 모델 번호 SD-210U-15)에 질량 분광계(8) (제보(Xevo) G2-S (RTM) Q-TOF, 영국 맨체스터 소재의 워터스 사 (RTM)), 및 LTQ 벨로스 (RTM) 선형 이온 트랩 질량 분광계, 독일 브레멘 소재의 써모 피셔 사이언티픽 사 (RTM))의 조직 증발 지점과 대기의 유입구(7) 사이에 1/8" OD 2mm ID PFTE 튜빙(6)으로 연결을 구축하기 위해 추가의 T-피스(32)가 장착되었다.
스네어(21)에는 상업적으로 입수가능한 내시경(38) (일본 도쿄 소재의 올림푸스 사 (RTM))이 사용되었고 관련된 내시경 더미(39)는 전기외과적 생성제 (Valleylab Surgistat II (RTM))로 커플링되었다.
폴립의 제거 동안 생성된 내시경 플럼(5)은 급속 증발 이온화 질량 분광분석 스네어(21) 상의 천공(30)을 통해 포획되었다. 내시경 플럼(5)은 이후 내시경 하우징을 통해 그리고 플럼 포획용 질량 분광계의 내부 진공을 사용하여 질량 분광계(8)의 유입구 모세관(7)에 직접적으로 커플링된 PFTE 튜빙(6)을 통해 질량 분광계(8)로 전달되었다.
고해상도 질량 분광분석은 음이온 방식에서 m/z 150-1500 범위 사이에서 수행되었다.
서면 고지에 의한 동의는 조직 샘플을 제공한 모든 환자로부터 얻어졌다. 윤리적 승인은 헝가리 국립 과학 연구 윤리위원회 (Ref 번호 182/PI/10)와 영국 국립 연구 윤리 서비스 (Ref 번호 : 11/LO/0686)로부터 얻어졌다.
위장관의 건강한, 암성 및 선종성 폴립의 분리를 위한 데이터 분석 작업흐름은 조직 특이적 스펙트럼 데이터베이스의 구축 및 그 다음 다변량 분류 및 공지된 방식으로 스펙트럼 식별 알고리즘을 포함했다.
생체외 식도 위 및 결장직장 샘플에서 올림푸스의 일회용 스네어(21)를 사용한 상기 기재된 시험 연구는 특히 비교적 큰 샘플에 대해 합리적인 강도로 양호한 품질 신호를 제공했다. 스네어(21) 및/또는 천공 기하학의 효과가 신호 전달을 최적화하도록 하기 위해 조사되었다. 총 6개의 상이한 스네어 입체배치를 제공하도록 2개의 상이한 유형의 상업적으로 입수가능한 스네어 와이어(21) (타원형 편조 및 볼록형 콤팩트)로 조합한 천공(30)의 3가지 상이한 입체배치(도 7에 도시됨)가 시험되었다.
체계적인 실험은 돼지 근육 조직과 정상 인간 결장직장 점막 조직에 대한 6가지 스네어 입체배치 각각에 대해 수행되었다. 내시경 환경의 조건을 모방하기 위해 긴 깔대기-튜브가 도 8에 나타낸 바와 같이 이를 통해 관통된 스네어로 조직 위에 고정되었다. 이소프로판올 매트릭스가 질량 분광계 유입구(7)에서 에어로졸/연기에 첨가되었다. 신호를 최적화하기 위해, 실험적 설정은 벤투리 가스 흐름을 사용하지 않음으로써 변경되었다. 이것은 신호 강도를 증가했지만 그러나 튜빙(6)을 통한 에어로졸/연기의 상대적으로 느린 이동에 기인하여 수신된 스펙트럼 신호에 대해 스네어 사용으로부터 대략 6초 지연을 초래했다. 고-해상도 질량 분광분석은 음이온 방식에서 m/z 150-1500 범위에서 수행되었다.
이소프로판올 매트릭스로 그리고 벤투리 가스 흐름이 없는 경우, 시험된 스네어 입체배치 각각에 대해 (103 정도의) 충분히 높은 강도의 인지질 피크가 관찰되었다. 3개의 모든 홀 입체배치에 대해 수득된 강력한 신호로, 도 7에 도시된 임의의 상이한 홀 입체배치으로 수득된 스펙트럼에서 분명한 차이가 없었으며, 이것은 선형 판별 분석에 의해 식별되었다 (도 9의 도식 참조). 상이한 와이어 스네어 유형이 또한 매우 유사한 결과를 생성했지만, 볼록한 콤팩트 와이어 스네어에 비교하여 터원형 편조된 와이어 스네어를 사용한 600-1000 m/z 영역에서의 대상의 인지질 피크에 대한 약간 높은 신호 강도가 수득되었다 (도 10의 선형 판별 분석 도식 참조).
샘플 스펙트럼 분석
본 발명의 범위 내로 되도록 의도된 분석 기술의 목록이 하기 표에 제공되어 있다:
Figure pct00004
Figure 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 - 분류를 위한 모델의 전개
예로써, 복수의 참조 샘플 스펙트럼의 다변량 분석을 사용한 분류 모델을 구축하는 방법이 이제 설명될 것이다.
도 11는 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 이후 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 이후 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 분류되도록 하는 분류 모델을 제공할 수 있다. 상기 다변량 분석은 이제 샘플 예시를 참조하여 더욱 자세하게 기술될 것이다.
도 12는 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 13은 강도 축에 의해 획정된 3개 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 이해될 것이다. 다변량 공간은 참조 샘플 스펙트럼에 대응하는 각 참조 지점을 갖는 복수의 참조 지점을 포함하며, 즉, 각 참조 샘플 스펙트럼의 피크-강도 값은 다변량 공간에서 참조 지점에 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 14는 누적 변동이 PCA 모델에서 주요한 성분의 수 n의 함수로서 어떻게 증가할 수 있는가를 도시한다. 분산의 역치 양은 목적한 바와 같이 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 정의될 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 15는 도 12 및 13의 참조 샘플 스펙트럼에 대해 수득한 PCA 공간을 도시한다. 이 실시예에서, PCA 모델은 2개의 주요한 성분인 PC0 및 PC1 을 가지며, 따라서 PCA 공간은 두 개의 주요한 성분 축에 의해 획정되는 2개의 치수를 갖는다. 그러나, 보다 적은 또는 보다 많은 수의 주요한 성분이 목적한 바와 같이 PCA 모델에 포함될 수 있다. 주요한 성분의 수는 다변량 공간에서의 치수의 수보다 적은 적어도 하나 이상인 것이 일반적으로 바람직하다.
PCA 공간은 복수의 전환된 참조 지점 또는 PCA 스코어를 포함하며, 각 전환된 참조 지점 또는 PCA 스코어는 도 12의 참조 샘플 스펙트럼에 대응하고, 따라서 도 13의 참조 지점에 대응한다.
도 15에 도시된 바와 같이, PCA 공간의 감소된 차원은 참조 샘플 스펙트럼을 2개의 부류로 그룹화하는 것을 용이하게 한다. 임의의 아웃라이어(outliers)가 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 이후 부류를 정의하고 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 이후 다음에 의해 제공될 수 있다:
Z = SU (2)
여기서 매트릭스 Z는 LDA 공간으로 전환된 스코어를 함유한다.
도 16는 단일 치수 또는 축을 갖는 PCA-LDA 공간을 도시하며, 여기서 LDA는 도 15의 PCA 공간에서 수행된다. 도 16에서 도시된 바와 같이, LDA 공간은 복수의 추가의 전환된 참조 지점 또는 PCA-LDA 스코어를 포함하고, 각 추가의 전환된 참조 지점은 도 15의 전환된 참조 지점 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 그것의 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'g 에서 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:
s gU = z g (4)
여기서 s g는 PCA 공간에서 부류 평균 위치이다.
다변량 분석 - 분류를 위한 모델의 사용
예로써, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 분류 모델을 사용한 방법이 이제 기재될 것이다.
도 17은 분류 모델을 사용하는 방법(2100)을 도시한다. 본 실시예에서, 본 방법은 샘플 스펙트럼의 강도 값의 세트를 얻는 단계(2102)를 포함한다. 본 방법은 이후 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 이후 투영 위치에 기반하여 단계(2106)에서 분류되고, 그리고 분류는 이후 단계(2108)에서 출력된다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플의 분류는 이제 상기에 기재된 간단한 PCA-LDA 모델과 관련하여 더 상세히 기재될 것이다.
도 18은 미공지된 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플로부터 수득된 샘플 스펙트럼을 도시한다. 샘플 스펙트럼은 각각의 질량 대 전하 비에 대한 3가지 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 작동의 파라미터를 포함할 수 있다.
샘플 스펙트럼은 각각의 질량 대 전하 비에 대한 피크-강도 값인 벡터의 소소를 갖는 샘플 벡터 d x로 나타낼 수 있다. 샘플 스펙트럼에 대한 전환된 PCA 벡터 s X는 아래와 같이 수득될 수 있다:
d xL = s X (5)
이후, 샘플 스펙트럼에 대해 전환된 PCA-LDA 벡터 z X는 아래와 같이 수득될 수 있다:
s XU = z X (6)
도 19은 도 16의 PCA-LDA 공간을 다시 도시한다. 그러나, 도 19의 PCA-LDA 공간은 도 18의 샘플 스펙트럼의 피크 강도 값으로부터 유도된, 전환된 PCA-LDA 벡터 z x 에 대응하는 투영된 샘플 지점을 추가로 포함한다.
본 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(Mahalanobis) 거리가 사용될 수 있으며, 여기서 부류 g의 중심으로부터 지점 z x 까지의 마하라노비스 거리는 다음의 제곱근에 의해 주어질 수 있다:
(z x-z g)T(V'g)-1(z x-z g) (7)
그리고 데이터 벡터 d x 는 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 20은 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 메타데이터를 유도하는 단계(2404)를 포함한다. 본 방법은 이후 별개의 라이브러리 도입으로 각 부류의 샘플에 대한 메타데이터를 저장하는 단계(2406)를 포함한다. 분류 라이브러리는 이후, 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 pct00006
(8)
여기서
Figure pct00007
은 선택된 값이고 는 x 미안의 가장 가까운 정수를 나타낸다. 일 예에서,
Figure pct00008
은 212 또는 4096이다.
이후, 배경 차분화 과정이 수행된다. 이 구현예에서, k 매듭을 갖는 입방체 스플라인(spline)이 이후 각각의 매듭 쌍 사이의 데이터의 p%가 곡선 아래에 놓이도록 구성된다. 이후 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.
이후, 정규화 과정이 수행된다. 이 구현예에서, 데이터는 평균
Figure pct00009
을 갖도록 정규화된다. 일 예에서,
Figure pct00010
= 1이다.
라이브러리의 도입은 이후 스펙트럼 내 중앙 스펙트럼 값
Figure pct00011
와 각 지점의 편차 값
Figure pct00012
의 형태로 메타데이터로 구성된다.
i번째 채널에 대한 공산은 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00013
(9)
여기서 1/2 ≤ C < ∞이고 그리고
Figure pct00014
은 감마 함수이다.
상기 방정식은 C = 1에 대한 표준 코시 분포로 감소하고 C → ∞로 가우스 (정규) 분포가 되는 일반화된 코시 분포이다. 파라미터
Figure pct00015
는 분포의 폭을 제어하고 (가우스 한계에서
Figure pct00016
= σi는 단순히 표준 편차임) 반면에 전면적인 값 C는 꼬리의 크기를 제어한다.
일 예에서, C는 코시와 가우스 사이에 있는 3/2이고, 그래서 공산은 다음과 같다:
Figure pct00017
(10)
각 라이브러리 도입에 대해, 파라미터
Figure pct00018
는 입력 참조 샘플 스펙트럼의 i번째 채널에서의 값 목록의 중앙값으로 설정되는 반면 편차
Figure pct00019
는 √2로 분할된 이들 값의 사분위간 범위인 것으로 간주된다. 이 선택은 i번째 채널에 대한 공산이 외부에 있는 데이터에 대한 일부 보호를 제공하는 변위치의 사용으로, 입력 데이터와 동일한 사분위간 범위를 갖도록 보장할 수 있다.
라이브러리-기반 분석 - 분류용 라이브러리의 사용
예로써, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 분류 라이브러리를 사용하는 방법이 이제 기술될 것이다.
도 21은 분류 라이브러리를 구축하는 방법(2500)을 도시한다. 이 실시예에서, 상기 방법은 복수의 샘플 스펙트럼의 세트를 수득하는 단계(2502)를 포함한다. 본 방법은 이후 분류 라이브러리에 부류 도입을 위한 메타데이터를 사용하여 각 부류의 샘플에 대한 복수의 샘플 스펙트럼의 세트에 대한 확률 또는 분류 스코어를 계산하는 단계(2504)를 포함한다. 샘플 스펙트럼은 이후 단계(2506)에서 분류되고 그리고 분류는 이후 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 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 공산 는 이후 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00020
(11)
여기서
Figure pct00021
및
Figure pct00022
는 각각 채널 i에 대한 라이브러리 중앙 값 및 편차 값이다. 공산 는 수치 안전성에 대한 대수 공산으로 계산될 수 있다.
공산
Figure pct00023
는 이후 모든 후보군 부류 's'에 대해 정규화되어 부류에 대해 균일한 사전 확률을 가정하는 확률을 제공한다. 부류
Figure pct00024
에 대한 수득한 확률은 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00025
(12)
지수
Figure pct00026
는 그렇지 않으면 너무 최종적일 수 있는 확률을 완화할 수 있다. 일 예에서, F = 100이다. 이들 확률들은 예를 들면 사용자 계면에서 백분율로서 표현될 수 있다.
대안적으로, RMS 분류 스코어 는 동일한 중앙 샘플 값 및 라이브러리로부터 유도 값을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00027
(13)
다시, 스코어 R s 는 모든 후보군 부류 's'에 대해 정규화된다.
에어로졸, 연기 또는 증기 샘플은 이후 최고 확률 및/또는 최고 RMS 분류 스코어를 갖는 부류에 속하는 것으로 분류될 수 있다.
비-외과용 적용
샘플로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성시키기 위한 주변 이온 공급원을 포함하는 상대적으로 확장되고 소형화된 프로브를 포함하는 도구는, 즉 상기 기재된 내시경과 유사하게 외과용 또는 의료 환경의 외부에서 용도를 찾을 수 있다는 것이 또한 인정된다.
예를 들어, 그와 같은 도구는 완전히 하전된 용기의 최소로 침습성 분석, 예를 들면 세관 또는 공항 보안에 사용될 수 있다. 본 도구는 용기에 형성된 비교적 작은 구멍에 삽입될 수 있으며, 주변 이온 공급원으로 이후 도구 배치 개구를 통해 전개되고 활성화되어 용기 내로 가스성, 연기 또는 증기 분석물 물질을 생성하고, 가스성, 연기 또는 증기 물질은 이후 도구 튜빙 내 천공을 통해 흡인되고 질량 분광계를 위해 분석기로 이송된다. 내시경 배열은 은폐된 장소에 숨겨진 마취제 또는 다른 불법 물질을 탐지하는 데 사용될 수 있다는 것이 분명하게 될 것이다.
유사하게, 그와 같은 도구는 폐쇄된 파이프 가열 또는 냉각 시스템의 분석을 위한 적용을 찾을 수 있다. 유기 성장 예컨대 진균, 박테리아, 생물막 및/또는 조류는 가열 또는 냉각 파이프를 막을 수 있지만, 일반적으로 이러한 시스템 내에서 유기 물질을 식별하는 것은 어렵고 따라서 이를 처리하는 방법을 식별하기 어렵다는 것이 공지되어 있다. 이것은 세정을 위한 냉각 시스템의 분해가 엄청나게 많은 시간이 걸리고 비용이 소요되는 핵 반응기의 냉각 시스템에서 특히 문제가 될 수 있다. 이후 분석용 질량 분광계에 전달되고 도구 하우징에 흡인될 수 있는 가스성물질, 연기, 또는 증기 분석물 물질을 생성하기 위하여 장애물과 접촉된 주위 이온 공급원을 배치하고 파이프워크(pipework)를 통하여 도구를 전달함에 의하여, 유기 성장의 특성을 식별하고 이에 따라 그것을 최적으로 제거하는 방법을 결정하는 것이 가능할 수 있다.
동일한 방식으로, 그와 같은 도구는 해충/기생충 방제 또는 구조적 시험/조사의 분야의 적용을 찾을 수 있다. 예를 들면, 집의 기초 또는 벽에서 진균 성장을 분석하는 현재의 방법은 확정적이지 않을 수 있는 광학 영상 방법에 의존하는 경향이 있다. 성장을 탐침검사하고 그 다음 생성된 가스성, 연기 또는 증기 분석물 물질을 질량 분석함에 의해 진균 성장의 특성을 보다 정확하게 결정하는 것이 가능하다.
내시경 도구 배열은 또한 예를 들면, 건축물 내 석면 또는 다른 잠재적으로 위험한 재료를 조사하는 데 사용될 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 의하여 생성된 분석물 이온이 이후: (i) 질량 분석기 예컨대 사중극자 질량 분석기 또는 비과시간(Time of Flight) 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(Time of Flight) 질량 분석기에 의한 질량 분석의 조합 중 어느 하나가 되는 다양한 구현예가 고려된다. 다양한 구현예는 또한 이온 이동도 분광계 및/또는 질량 분석기 및 이온 이동도 분광분석의 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, 질량 분석하는 것, 질량 분광계 데이터, 질량 분광계 및 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 결정되는 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 분광계 데이터 및 질량 분광계 데이터를 포함하는 데이터베이스에 대한 언급은 (질량 분광계 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.
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 신체의 외부에서 수행되도록 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 (134)

  1. 분석 방법으로서,
    튜빙 또는 하우징 내에 위치한 제1 디바이스를 포함하는 도구를 제공하는 단계로서, 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함하는 것인, 단계;
    표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 상기 제1 디바이스를 사용하는 단계; 및
    상기 표적의 상기 하나 이상의 영역으로부터 화학적, 물리적, 이미지화, 질량 분광계, 이온 이동도, 또는 기타의, 데이터를 수득하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극은 스네어(snare)를 포함하고, 임의로 상기 스네어는 폴립절제술 스네어(polypectomy snare)를 포함하는, 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 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(pincers), 하나 이상의 전기외과적 펜슬, 하나 이상의 겸자(forcep), 하나 이상의 양극 겸자, 하나 이상의 응집 디바이스, 하나 이상의 관개(irrigation) 디바이스 및 하나 이상의 이미지화 도구를 포함하는, 방법.
  5. 제2항, 제3항, 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극은 하기 중 하나를 포함하는, 방법: (i) 단극성 디바이스 (여기서 상기 방법은 임의로 별개의 복귀 전극을 제공하는 것을 추가로 포함함); (ii) 양극성 디바이스; 또는 (iii) 다중 상 RF 디바이스 (여기서 상기 방법은 임의로 별개의 복귀 전극 또는 전극을 제공하는 것을 추가로 포함함).
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 하기 중 하나를 포함하는, 방법: (i) 상기 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 상기 튜빙 또는 하우징 내로 퇴각가능한 전극, 임의로 니들 전극; 또는 (ii) 조직 또는 또 다른 표면 상에 레이저 방사선을 향하게 하는 광학 섬유 (여기서 상기 광학 섬유는 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 상기 튜빙 또는 하우징 내로 퇴각가능함).
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 펄스된 플라즈마 RF 도구를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜빙 또는 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 퇴각된 상기 제1 디바이스를 갖는 상기 도구를 초기에 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스가 상기 도구 배치 개구 너머로 적어도 부분적으로 신장하도록 상기 도구 또는 상기 하나 이상의 전극을 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링될 목적인 조직 또는 기타 물질과 접촉하거나 달리는 상호작용하도록 상기 제1 디바이스를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링될 목적인 조직 또는 기타 물질 주위에서 포착하거나 고정식으로 체결화하도록 상기 제1 디바이스를 적어도 부분적으로 퇴각시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 내시경을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 내시경은 광 또는 조명 디바이스를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 내시경 내 포트를 통하여 상기 도구를 배치하는 단계를 추가로 포함하고, 임의로 상기 도구는 전기외과적 도구인, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구를 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법,
  16. 제15항에 있어서, 상기 도구를 활성화시키는 상기 단계는 상기 제1 디바이스에 RF 전압을 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 진폭, 피크 대 피크 전압 또는 RMS 전압을 갖는, 방법: (i) 약 < 100 V; (ii) 약 100 내지 200 V; (iii) 약 200 내지 300 V; (iv) 약 300 내지 400 V; (v) 약 400 내지 500 V; (vi) 약 500 내지 600 V; (vii) 약 600 내지 700 V; (viii) 약 700 내지 800 V; (ix) 약 800 내지 900 V; (x) 약 900 내지 1000 V; 및 (xi) 약 > 1 kV.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 주파수를 갖는, 방법: (i) < 약 1 kHz; (ii) 약 1 내지 2 kHz; (iii) 약 2 내지 3 kHz; (iv) 약 3 내지 4 kHz; (v) 약 4 내지 5 kHz; (vi) 약 5 내지 6 kHz; (vii) 약 6 내지 7 kHz; (viii) 약 7 내지 8 kHz; (ix) 약 8 내지 9 kHz; (x) 약 9 내지 10 kHz; (xi) 약 10 내지 20 kHz; (xii) 약 20 내지 30 kHz; (xiii) 약 30 내지 40 kHz; (xiv) 약 40 내지 50 kHz; (xv) 약 50 내지 60 kHz; (xvi) 약 60 내지 70 kHz; (xvii) 약 70 내지 80 kHz; (xviii) 약 80 내지 90 kHz; (xix) 약 90 내지 100 kHz; (xx) 약 100 내지 200 kHz; (xxi) 약 200 내지 300 kHz; (xxii) 약 300 내지 400 kHz; (xxiii) 약 400 내지 500 kHz; (xxiv) 약 500 내지 600 kHz; (xxv) 약 600 내지 700 kHz; (xxvi) 약 700 내지 800 kHz; (xxvii) 약 800 내지 900 kHz; (xxviii) 약 900 내지 1000 kHz; (xxix) 약 1 내지 2 MHz; 및 (xxx) 약 > 2 MHz.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흡인 포트는 상기 도구의 길이를 따라 규칙적 패턴 또는 불규칙적 방식으로 배열되는, 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 포트의 적어도 일부는 상기 튜빙 또는 상기 하우징으로부터 적어도 부분적으로 외측으로 신장하는, 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 포트의 적어도 일부는 상기 튜빙 또는 상기 하우징 내에서 적어도 부분적으로 요홈화된, 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 포트의 적어도 일부는 제1 열의 흡인 포트가 제2 인접한 열의 흡인 포트에 대해 엇갈려있는(staggered) 열로 배열되는, 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  25. 제23항에 있어서, 실질적으로 펄스된, 불연속적, 또는 불규칙적 방식으로 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  26. 제23항 또는 제25항에 있어서, 실질적으로 인가된 전압 또는 전위가 상기 도구로 공급되거나 또는 상기 도구가 달리는 통전될 경우에만 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 외과용, 비-외과용 또는 다른 절차의 과정 동안 흡인 의무 주기를 변경하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 분광계의 진공 챔버 내로 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 전달하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 중 적어도 일부를, 상기 질량 분광계의 진공 챔버 내 위치한 충돌 표면 상에서 충격을 야기하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 중 적어도 일부가, 상기 충돌 표면 상에서 충격 시 이온화되어 분석물 이온을 형성하는, 방법.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 충돌 표면을 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 충돌 표면을 가열하는 상기 단계는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 온도로 상기 충돌 표면을 가열하는 단계를 포함하는, 방법: (i) 약 < 100℃; (ii) 약 100-200℃; (iii) 약 200-300℃; (iv) 약 300-400℃; (v) 약 400-500℃; (vi) 약 500-600℃; (vii) 약 600-700℃; (viii) 약 700-800℃; (ix) 약 800-900℃; (x) 약 900-1000℃; (xi) 약 1000-1100℃; 및 (xii) 약 > 1100℃.
  33. 제30항, 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 분석물 이온을 질량 분석하고/하거나 이온 이동도 분석하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  34. 제22항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기, 또는 증기에 매트릭스를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 매트릭스가, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기의 상기 충돌 표면 상에서의 충격 이전에, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기에 첨가되는, 방법.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 매트릭스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법: (i) 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 위한 용매; (ii) 유기 용매; (iii) 휘발성 화합물; (iv) 극성 분자; (v) 물; (vi) 하나 이상 알코올; (vii) 메탄올; (viii) 에탄올; (ix) 이소프로판올; (x) 아세톤; 및 (xi) 아세토니트릴.
  37. 제34항, 제35항 또는 제36항 중 어느 항 항에 있어서, 상기 매트릭스는 록매스(lockmass) 또는 보정(calibration) 화합물을 포함하는, 방법.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구의 사용자에게 실시간의 및/또는 지연된 정보를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 정보는 질량 스펙트럼 정보 및/또는 조직 분류 정보를 포함하는, 방법.
  40. 제37항, 제38항, 또는 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석되는 상기 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  41. 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석되는 사건에서 상기 도구로의 전기적 전력을 감소시키거나 정지시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 상기 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  43. 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 사건에서 상기 도구로의 전기적 전력을 감소시키거나 정지시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  44. 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 주위 이온 공급원을 포함하는, 방법.
  45. 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 이온 공급원을 포함하는, 방법: (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 보조된 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이한 주위 음파-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 보조된 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (xxi) 초점이 맞은 또는 초점이 맞지 않은 초음파 제거 디바이스; (xxii) 마이크로웨이브 공명 디바이스; 및 (xxiii) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스.
  46. 제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 주울(Joule) 가열 또는 투열요법에 의해 상기 표적으로부터 표적 물질의 직접적인 증발 또는 증기화에 의해 상기 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 조정된, 방법.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표적은 비처리되거나(native) 비변형된 표적 물질을 포함하는, 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 비처리되거나 비변형된 표적 물질은 매트릭스 또는 시약의 첨가에 의해 비변형된, 방법.
  49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 상기 표적이 사전 제조의 요구 없이 상기 표적의 하나 이상의 영역으로부터 에어로졸, 연기 또는 증기를 생성하도록 배열되고 조정된, 방법.
  50. 제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기는 세포성 물질을 임의로 포함하는 비하전된 수성 액적을 포함하는, 방법.
  51. 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 상기 에어로졸의 사우터(Sauter) 평균 직경 ("SMD", d32)이 하기 범위 내인 에어로졸을 생성하도록 배열되고 조정된, 방법: (i) < 5 μm; (ii) 5 내지 10 μm; (iii) 10 내지 15 μm; (iv) 15 내지 20 μm; (v) 20 내지 25 μm; 또는 (vi) > 25 μm.
  52. 제1항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸은 하기 범위인 레이놀즈(Reynolds) 수(Re)로 유동 영역을 횡단하는, 방법: (i) < 2000; (ii) 2000 내지 2500; (iii) 2500 내지 3000; (iv) 3000 내지 3500; (v) 3500 내지 4000; 또는 (vi) > 4000.
  53. 제1항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 상기 에어로졸을 생성하는 지점에서, 상기 에어로졸은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 웨버(Weber) 수 (We)를 갖는 액적을 포함하는, 방법: (i) < 50; (ii) 50 내지 100; (iii) 100 내지 150; (iv) 150 내지 200; (v) 200 내지 250;(vi) 250 내지 300; (vii) 300 내지 350; (viii) 350 내지 400; (ix) 400 내지 450; (x) 450 내지 500; (xi) 500 내지 550; (xii) 550 내지 600; (xiii) 600 내지 650; (xiv) 650 내지 700; (xv) 700 내지 750; (xvi) 750 내지 800; (xvii) 800 내지 850; (xviii) 850 내지 900; (xix) 900 내지 950; (xx) 950 내지 1000; 및 (xxi) > 1000.
  54. 제1항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 상기 에어로졸을 생성하는 지점에서, 상기 에어로졸은 하기 범위인 스토크스(Stokes) 수 (Sk)를 갖는 액적을 포함하는, 방법: (i) 1 내지 5; (ii) 5 내지 10; (iii) 10 내지 15; (iv) 15 내지 20; (v) 20 내지 25; (vi) 25 내지 30; (vii) 30 내지 35; (viii) 35 내지 40; (ix) 40 내지 45; (x) 45 내지 50; 및 (xi) > 50.
  55. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 상기 에어로졸을 생성하는 지점에서, 상기 에어로졸은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 평균 축 속도(mean axial velocity)를 갖는 액적을 포함하는, 방법: (i) < 20 m/s; (ii) 20 내지 30 m/s; (iii) 30 내지 40 m/s; (iv) 40 내지 50 m/s; (v) 50 내지 60 m/s; (vi) 60 내지 70 m/s; (vii) 70 내지 80 m/s; (viii) 80 내지 90 m/s; (ix) 90 내지 100 m/s; (x) 100 내지 110 m/s; (xi) 110 내지 120 m/s; (xii) 120 내지 130 m/s; (xiii) 130 내지 140 m/s; (xiv) 140 내지 150 m/s; 및 (xv) > 150 m/s.
  56. 제1항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표적은 생물학적 조직, 생물학적 물질, 박테리아 콜로니 또는 진균 콜로니를 포함하고, 임의로 상기 생물학적 조직은 인간 및/또는 비-인간 동물 조직을 포함하는, 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 생물학적 조직은 생체내 생물학적 조직을 포함하는, 방법.
  58. 제56항에 있어서, 상기 생물학적 조직은 생체외 생물학적 조직을 포함하는, 방법.
  59. 제56항에 있어서, 상기 생물학적 조직은 시험관내 생물학적 조직을 포함하는, 방법.
  60. 제56항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물학적 조직은 하기 중 하나를 포함하는, 방법: (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, 장관 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.
  61. 제1항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 치료지점 ("POC"), 진단 또는 수술 디바이스를 포함하는, 방법.
  62. 제1항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 분석물 이온을 생성하기 위해 상기 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부를 이온화하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  63. 제1항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 분광계의 진공 챔버로 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 중 적어도 일부를 향하게 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  64. 제63항에 있어서, 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 상기 질량 분광계의 상기 진공 챔버 또는 그 내에 에어로졸, 연기 또는 증기의 적어도 일부를 이온화하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  65. 제63항 또는 제64항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를, 복수의 분석물 이온을 생성하기 위해 상기 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면 상에서 충격을 야기하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  66. 제63항, 제64항 또는 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 수득하기 위해 상기 에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 상기 분석물 이온 또는 에어로졸, 연기 또는 증기를 질량 분석하고/하거나 이온 이동도 분석하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  67. 제66항에 있어서, 하기 중 어느 하나를 위하여 상기 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 단계를 추가로 포함하는, 방법: (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 목적된 또는 비목적 물질이 상기 표적에 존재하는지 존재하지 않는지 여부를 결정하기 위해; (vi) 상기 표적의 동일성 또는 진위를 식별하기 위해; (vii) 하나 이상의 불순물, 불법 물질 또는 비목적 물질이 상기 표적에 존재하는지 존재하지 않는지 여부를 결정하기 위해; (viii) 인간 또는 동물 환자가 부정적인 결과로 고통을 받는 증가된 위험에 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 위해.
  68. 제67항에 있어서, 상기 질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 상기 단계는 상기 질량 분광계 데이터의 감독 또는 무감독 다변량 통계 분석을 수행하는 것을 포함하는, 방법.
  69. 제68항에 있어서, 상기 다변량 통계 분석은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법: (i) 주요한 성분 분석 ("PCA"); 및 (ii) 선형 판별 분석 ("LDA").
  70. 제66항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 상기 단계는 상기 에어로졸, 연기 또는 증기의 프로파일 또는 상기 에어로졸, 연기 또는 증기로부터 유도된 이온의 프로파일을 분석하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  71. 제70항에 있어서, 상기 프로파일은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법: (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.
  72. 분석용 장치로서,
    튜빙 또는 하우징 내에 위치한 제1 디바이스를 포함하는 도구로서, 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함하는, 분석용 장치.
  73. 제72항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 하나 이상의 전극을 포함하는, 장치.
  74. 제73항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극은 스네어를 포함하고, 임의로 상기 스네어는 폴립절제술 스네어를 포함하는, 장치.
  75. 제73항 또는 제74항에 있어서, 상기 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 또는 하나 이상의 이미지화 도구를 포함하는, 장치.
  76. 제73항, 제74항, 또는 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극은 하기 중 하나를 포함하는, 장치: (i) 단극성 디바이스 (여기서 상기 장치는 임의로 별개의 복귀 전극을 포함함); (ii) 양극성 디바이스; 또는 (iii) 다중 상 RF 디바이스 (여기서 상기 장치는 임의로 별개의 복귀 전극 또는 전극을 추가로 포함함).
  77. 제72항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 펄스된 플라즈마 RF 도구를 포함하는, 장치.
  78. 제72항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 하기 중 하나를 포함하는, 장치: (i) 상기 튜빙 또는 상기 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 그 안으로 퇴각가능한 전극, 임의로 니들 전극; 또는 (ii) 조직 또는 또 다른 표면 상에 레이저 방사선을 향하게 하는 광학 섬유 (여기서 상기 광학 섬유는 상기 튜빙 또는 하우징으로부터 신장가능하고/신장가능하거나 그 안으로 퇴각가능함).
  79. 제72항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜빙 또는 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 퇴각된 상기 제1 디바이스를 갖는 상기 도구가 사용 시 초기에 배치되는, 장치.
  80. 제72항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는, 상기 제1 디바이스가 상기 도구 배치 개구 너머로 적어도 부분적으로 신장되도록, 사용 시 배치되는, 장치.
  81. 제72항 내지 제80항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는, 상기 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링될 목적인 조직 또는 기타 물질과 접촉하거나 달리는 상호작용하도록, 사용 시 배치되는, 장치.
  82. 제72항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는, 상기 제1 디바이스가 제거, 절개 또는 샘플링될 목적인 조직 또는 기타 물질 주위에서 포획하거나 고정식으로 체결화하도록, 사용 시 부분적으로 퇴각되는, 장치.
  83. 제72항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 내시경을 추가로 포함하는 장치.
  84. 제83항에 있어서, 상기 내시경은 광 또는 조명 디바이스를 추가로 포함하는 장치.
  85. 제83항 또는 제84항에 있어서, 상기 도구는 사용 시 상기 내시경 내의 포트를 통해 배치되는, 장치.
  86. 제72항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구는 사용시 활성화되는 장치.
  87. 제86항에 있어서, 상기 제1 디바이스에 RF 전압을 인가하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 장치.
  88. 제87항에 있어서, 상기 RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 진폭, 피크 대 피크 전압 또는 RMS 전압을 갖는, 장치: (i) 약 < 100 V; (ii) 약 100 내지 200 V; (iii) 약 200 내지 300 V; (iv) 약 300 내지 400 V; (v) 약 400 내지 500 V; (vi) 약 500 내지 600 V; (vii) 약 600 내지 700 V; (viii) 약 700 내지 800 V; (ix) 약 800 내지 900 V; (x) 약 900 내지 1000 V; 및 (xi) 약 > 1 kV.
  89. 제87항 또는 제88항에 있어서, 상기 RF 전압은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 주파수를 갖는, 장치: < 약 1 kHz; (ii) 약 1 내지 2 kHz; (iii) 약 2 내지 3 kHz; (iv) 약 3 내지 4 kHz; (v) 약 4 내지 5 kHz; (vi) 약 5 내지 6 kHz; (vii) 약 6 내지 7 kHz; (viii) 약 7 내지 8 kHz; (ix) 약 8 내지 9 kHz; (x) 약 9 내지 10 kHz; (xi) 약 10 내지 20 kHz; (xii) 약 20 내지 30 kHz; (xiii) 약 30 내지 40 kHz; (xiv) 약 40 내지 50 kHz; (xv) 약 50 내지 60 kHz; (xvi) 약 60 내지 70 kHz; (xvii) 약 70 내지 80 kHz; (xviii) 약 80 내지 90 kHz; (xix) 약 90 내지 100 kHz; (xx) 약 100 내지 200 kHz; (xxi) 약 200 내지 300 kHz; (xxii) 약 300 내지 400 kHz; (xxiii) 약 400 내지 500 kHz; (xxiv) 약 500 내지 600 kHz; (xxv) 약 600 내지 700 kHz; (xxvi) 약 700 내지 800 kHz; (xxvii) 약 800 내지 900 kHz; (xxviii) 약 900 내지 1000 kHz; (xxix) 약 1 내지 2 MHz; 및 (xxx) 약 > 2 MHz.
  90. 제72항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흡인 포트는 상기 도구의 길이를 따라 규칙적 패턴 또는 불규칙적 방식으로 배열되는, 장치.
  91. 제72항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 포트의 적어도 일부는 상기 튜빙 또는 상기 하우징으로부터 적어도 부분적으로 외측으로 신장하는, 장치.
  92. 제72항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 포트의 적어도 일부는 상기 튜빙 또는 상기 하우징 내에서 적어도 부분적으로 요홈화된, 장치.
  93. 제72항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 포트의 적어도 일부는 제1 열의 흡인 포트가 제2 인접한 열의 흡인 포트에 대해 엇갈려있는 열로 배열되는, 장치.
  94. 제72항 내지 제93항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 장치.
  95. 제94항에 있어서, 상기 디바이스는 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된, 장치.
  96. 제94항에 있어서, 상기 디바이스는 실질적으로 펄스된, 불연속적, 또는 불규칙적 방식으로 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된, 장치.
  97. 제94항 또는 제96항에 있어서, 상기 디바이스는, 실질적으로 전기외과적 절삭 인가된 전압 또는 전위가 상기 도구로 공급되거나 또는 상기 도구가 달리는 통전될 경우에만, 상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된, 장치.
  98. 제96항 또는 제97항에 있어서, 외과용, 비-외과용 또는 다른 절차의 과정 동안 흡인 의무 주기를 변경하도록 배열되고 조정된 조절 시스템을 추가로 포함하는, 장치.
  99. 제72항 내지 제98항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 주위 이온 공급원을 포함하는, 장치.
  100. 제72항 내지 제99항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디바이스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 이온 공급원을 포함하는, 장치: (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 보조된 분무 이온화 이온 공급원; (x) 용이한 주위 음파-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 보조된 전기분무 이온화 ("SPA-ESI") 이온 공급원; (xx) 캐비트론 초음파 외과용 흡인기 ("CUSA") 디바이스; (xxi) 초점이 맞은 또는 초점이 맞지 않은 초음파 제거 디바이스; (xxii) 마이크로웨이브 공명 디바이스; 및 (xxiii) 펄스된 플라즈마 RF 절개 디바이스.
  101. 제72항 내지 제100항 중 어느 한 항의 장치를 포함하는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  102. 제101항에 있어서, 상기 질량 분광계의 진공 챔버로 상기 에어로졸, 연기 또는 증기가 전달되도록 배열되고 조정된 튜빙을 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  103. 제101항 또는 제102항에 있어서, 상기 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면을 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  104. 제103항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 중 적어도 일부가 상기 충돌 표면 상에서 충격을 야기하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  105. 제104항에 있어서, 상기 충돌 표면이, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 중 적어도 일부가 분석물 이온을 형성하기 위하여 상기 충돌 표면과의 충격시 이온화되도록 배열되고 조정된, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  106. 제105항에 있어서, 상기 분석물 이온을 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석을 하도록 배열되고 조정된 질량 분석기 및/또는 이온 이동도 분광계를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  107. 제103항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충돌 표면을 가열하기 위하여 배열되고 조정된 가열 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  108. 제107항에 있어서, 상기 가열 디바이스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 온도로 상기 충돌 표면을 가열하도록 배열되고 조정된, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계: (i) 약 < 100℃; (ii) 약 100 내지 200℃; (iii) 약 200 내지 300℃; (iv) 약 300 내지 400℃; (v) 약 400 내지 500℃; (vi) 약 500 내지 600℃; (vii) 약 600 내지 700℃; (viii) 약 700 내지 800℃; (ix) 약 800 내지 900℃; (x) 약 900 내지 1000℃; (xi) 약 1000 내지 1100℃; 및 (xii) 약 > 1100℃.
  109. 제101항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기에 매트릭스를 첨가하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  110. 제109항에 있어서, 상기 매트릭스가, 사용 시, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기의 상기 충돌 표면 상에서의 충격 이전에, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기에 첨가되는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  111. 제109항 또는 제110항에 있어서, 상기 매트릭스는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계: (i) 상기 에어로졸, 연기 또는 증기를 위한 용매; (ii) 유기 용매; (iii) 휘발성 화합물; (iv) 극성 분자; (v) 물; (vi) 하나 이상 알코올; (vii) 메탄올; (viii) 에탄올; (ix) 이소프로판올; (x) 아세톤; 및 (xi) 아세토니트릴.
  112. 제109항, 제110항 또는 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스는 록매스 또는 보정 화합물을 포함하는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  113. 제101항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구의 사용자에게 실시간 및/또는 지연된 정보를 제공하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  114. 제113항에 있어서, 상기 정보는 질량 스펙트럼 정보 및/또는 조직 분류 정보를 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  115. 제101항 내지 제114항 중 어느 한 항에 있어서, 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석되고/되거나 이온 이동도 분석되는 상기 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하기 위하여 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  116. 제101항 내지 제115항 중 어느 한 항에 있어서, 비목적 표적 영역 또는 부위 유래의 조직 또는 기타 물질이 질량 분석되고/되거나 이온 이동도 분석되는 사건에서 상기 도구로의 전기적 전력을 감소시키거나 정지시키도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  117. 제101항 내지 제116항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 경우 상기 도구의 사용자에게 피드백 및/또는 경보 및/또는 경고를 생성하도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  118. 제101항 내지 제117항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도구가 비목적 표적 영역 또는 부위에서 작동 및/또는 위치하는 사건에서 상기 도구로의 전력을 감소시키거나 정지시키도록 배열되고 조정된 디바이스를 추가로 포함하는, 질량 분광계 및/또는 이온 이동도 분광계.
  119. 전기외과수술 방법으로서,
    튜빙 또는 하우징 내에 위치한 하나 이상의 전극을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 전기외과적 도구를 제공하는 단계로서, 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함하는 것인, 단계;
    생물학적 조직을 상기 전기외과적 도구와 접촉시키는 단계 및 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하도록 상기 전기외과적 도구를 활성화하는 단계;
    상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하는 단계;
    상기 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를, 분석물 이온을 형성하도록 질량 분광계의 진공 챔버 내에 위치한 충돌 표면 상에서 충격을 야기하는 단계; 및
    상기 분석물 이온을 질량 분석 및/또는 이온 이동도 분석하는 단계를 포함하는, 방법.
  120. 하기를 포함하는 전기외과적 장치:
    튜빙 또는 하우징 내에 위치한 하나 이상의 전극을 포함하는 급속 증발 이온화 질량 분광분석 ("REIMS") 전기외과적 도구 (여기서 상기 튜빙 또는 하우징은 도구 배치 개구 및 하나 이상의 별개의 흡인 포트를 포함함);
    상기 전기외과적 도구가, 사용 시, 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 생성하기 위하여 생물학적 조직과 접촉될 경우 상기 전기외과적 도구를 활성화하도록 배열되고 조정된, 디바이스;
    상기 하나 이상의 흡인 포트를 통하여 상기 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를 흡인하도록 배열되고 조정된 디바이스; 및
    질량 분광계로서, (i) 분석물, 연기, 퓸, 액체, 기체, 외과용 연기, 에어로졸 또는 증기를, 사용 시, 분석물 이온을 형성하기 위하여 충돌 표면 상에서 충격을 야기하도록 배열된 질량 분광계의 진공 챔버 내 위치한 충돌 표면; 및 (ii) 상기 분석물 이온을 질량 분석하기 위한 질량 분석기를 포함하는, 질량 분광계.
  121. 제66항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 질량 분광계 데이터 및/또는 이온 이동도 데이터를 분석하는 것은 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것을 포함하는, 방법.
  122. 제121항에 있어서, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼의 감독 분석 및/또는 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼의 무감독 분석을 포함하는, 방법.
  123. 제121항 또는 제122항에 있어서, 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하기 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함하는, 방법: 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(random forests); 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; 및 아공간 판별 분석.
  124. 제121항, 제122항 또는 제123항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼을 사용하여 분류 모델 또는 라이브러리를 전개시키는 것을 포함하는, 방법.
  125. 제121항 내지 제124항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 주요한 성분 분석 (PCA)을 수행한 후 선형 판별 분석 (LDA)을 수행하는 것을 포함하는, 방법.
  126. 제121항 내지 제125항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 주요한 성분 분석 (PCA)을 수행한 후 최대 마진 기준 (MMC) 과정을 수행하는 것을 포함하는, 방법.
  127. 제121항 내지 제126항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 부류를 분류 모델 또는 라이브러리 내로 획정하는 것을 포함하는, 방법.
  128. 제121항 내지 제127항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 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 포함하는, 방법.
  129. 제128항에 있어서, 각 부류에 대한 상기 하나 이상의 부류 또는 클러스터 기준은 하기 중 하나 이상에 기초하는, 방법: 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조 지점의 하나 이상의 쌍 사이의 거리; 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조 지점의 군 사이의 분산도 값; 및 모델 공간 내 참조 샘플 스펙트럼에 대한 참조 지점의 군 내의 분산도 값.
  130. 제127항, 제128항 또는 제129항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 부류는 각각 하나 이상의 부류 정의(definitions)에 의해 획정되는, 방법.
  131. 제130항에 있어서, 상기 하나 이상의 부류 정의는 하기 중 하나 이상을 포함하는, 방법: 모델 공간 내의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 분산, 용적, 보로노이(Voronoi) 셀, 및/또는 위치에 대한 하나 이상의 참조 지점 세트; 및 부류 계층 내의 하나 이상의 위치.
  132. 제121항 내지 제131항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 미공지된 샘플 스펙트럼을 분류하기 위해 분류 모델 또는 라이브러리를 사용하는 것을 포함하는, 방법.
  133. 제121항 내지 제132항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸, 연기 또는 증기 샘플을 분류하기 위해 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 분석하는 것은 하나 이상의 분류 기준에 따라 하나 이상의 샘플 스펙트럼을 수동으로 또는 자동으로 분류하는 것을 포함하는, 방법.
  134. 제133항에 있어서, 상기 하나 이상의 분류 기준은 다음 중 하나 이상을 포함하는 방법:
    모델 공간 내 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된 샘플 지점과, 역치 거리 미만 또는 최저의 상기 거리인 모델 공간 내의 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 용적, 보로노이 셀, 또는 위치에 대한 하나 이상의 참조 지점의 세트 사이의 거리;
    일 측면인 모델 공간 내 상기 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된(projected) 샘플 지점, 또는 기타의 상기 모델 공간 내의 하나 이상의 참조 샘플 스펙트럼, 값, 경계, 라인, 평면, 초평면, 또는 위치에 대한 하나 이상의 참조 지점에 대한 위치;
    상기 모델 공간 내 하나 이상의 용적 또는 보로노이 셀 내인 모델 공간 내 하나 이상의 샘플 스펙트럼에 대한 하나 이상의 투영된 샘플 지점에 대한 위치; 및
    확률 또는 분류 스코어 역치 초과인, 또는 최고의 상기 확률 또는 분류 스코어인 확률 또는 분류 스코어.
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