组合式光学和质谱组织识别探针制造技术

公开一种分析目标的方法，包括烧蚀目标的一部分以使得产生气溶胶羽流并且发射光或其他电磁辐射。使用质谱法和/或离子淌度谱法分析气溶胶羽流并且使用光谱法分析发射的光或其他电磁辐射，以确定目标的一个或多个感兴趣区域和/或目标的感兴趣区域的一个或多个边缘或边界。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合式光学和质谱组织识别探针相关申请的交叉引用本申请要求2016年6月7日提交的英国专利申请No.1609952.5的优先权和权益。该申请的全部内容通过引用合并到此。
本专利技术总体上涉及使用质谱法和光谱法二者的组合分析目标。本专利技术总体上涉及通过原位电离技术的目标或样本(例如人体组织或食物的区域)的分析或成像，并且具体地说，与在烧蚀工艺期间发射的光的光学分析组合的激光烧蚀源或透热疗法设备、分析、成像和诊断的方法、以及使用原位电离离子源(例如激光烧蚀源或透热疗法设备)对目标或样本进行分析或成像的装置。预期各个实施例，其中，由原位电离离子源(例如激光烧蚀源或透热疗法设备)生成的分析物离子然后经受：(i)质量分析器(例如四极质量分析器或飞行时间质量分析器)进行的质量分析；(ii)离子淌度分析(IMS)和/或微分离子淌度分析(DMA)和/或场非对称离子淌度谱法(FAIMS)分析；和/或(iii)首先离子淌度分析(IMS)和/或微分离子淌度分析(DMA)和/或场非对称离子淌度谱法(FAIMS)分析后接质量分析器(例如四极质量分析器或飞行时间质量分析器)进行的其次质量分析(或反之亦然)的组合。各个实施例还涉及离子淌度谱仪和/或质量分析器以及离子淌度谱法的方法和/或质量分析的方法。
技术介绍
已知多种不同的原位电离离子源。原位电离离子源的特征在于从原生或未改性的目标生成分析物离子的能力。例如，解吸电喷雾电离(“DESI”)是允许直接并且快速分析表面而无需先前样本制备的原位电离技术。参考Z.Takats等人Science2004,306,471-473，其公开使用解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源在原位条件下执行质谱法采样。包括出现在金属、聚合物和矿物表面上的肽和蛋白质的各种化合物受电离。通过将(初级)带电液滴和溶剂的离子的电喷射的喷雾引导到待分析的表面上执行解吸电喷雾电离(“DESI”)。带电液滴在表面上的冲击产生原始地出现在表面上的材料的气态离子。携带解吸的分析物离子的随后溅射(次级)液滴经由传送毛细管受引导朝向质量和/或离子淌度谱仪或分析器的大气压接口。所得质谱类似于正常电喷雾质谱，在于：它们主要显示分析物的单或多带电分子离子。在导电和绝缘体表面的情况下以及对于从非极性小分子(例如番茄红素，生物碱去氢毒芹碱和小药物)到极性化合物(例如肽和蛋白质)的化合物观测到解吸电喷雾电离现象。喷射的溶液的改变可以用以选择性地解吸并且电离特定化合物，包括生物基质中的化合物。还展示了体内分析。正受解剖的组织的实时识别尤其在肿瘤学和疾病的医疗诊断领域中是特别实用的。激光诱导击穿光谱(“LIBS”)是已知技术，并且包括在最小或没有样本制备的情况下快速确定样本的元素组成的灵活并且方便的方法。激光诱导击穿光谱(“LIBS”)具有确定下至百万分比等级的痕量分析物元素的浓度的能力。激光诱导击穿光谱(“LIBS”)利用激光以烧蚀样本表面，使得等离子体形成，其中，材料以气溶胶的形式喷射。在此工艺期间发射的光包含关于所烧蚀的材料的信息。在烧蚀工艺期间发射的光可以由光纤捕获，并且光可以发送到光谱系统以用于随后分析。WO2010/136887(Takats)公开一种用于分析并且识别组织类型的方法。根据布置，外科红外激光器配备有传送管。通过质谱法分析气态组织颗粒。期望提供一种分析目标的改进方法。
技术实现思路
根据一方面，提供一种分析目标的方法，包括：烧蚀目标的一部分以使得产生气溶胶羽流并且发射光或其他电磁辐射；以及使用质谱法和/或离子淌度谱法分析所述气溶胶羽流并且使用光谱法分析所述发射的光或其他电磁辐射，以确定所述目标的一个或多个感兴趣区域和/或所述目标的感兴趣区域的一个或多个边缘或边界。根据另一方面，提供一种装置，包括：用于烧蚀目标的一部分以使得产生气溶胶羽流并且发射光或其他电磁辐射的设备；用于分析所述气溶胶羽流的质谱仪和/或离子淌度谱仪；用于分析所述发射的光或其他电磁辐射的分光镜或光谱仪；和被布置成并且适用于从对所述气溶胶羽流的分析以及从对所述发射的光或其他电磁辐射的分析确定所述目标的一个或多个感兴趣区域和/或所述目标的感兴趣区域的一个或多个边缘或边界的设备。根据各个实施例，可以例如通过激光烧蚀目标的一部分，从而产生气溶胶羽流以及发射光。可以通过质谱仪或离子淌度谱仪分析气溶胶羽流，并且发射光可以通过光谱法进行基本上同时的元素分析。根据实施例，可以组合两种分析的结果，以确定目标的一个或多个感兴趣区域或目标的感兴趣区域的边界(例如癌边缘)。两种正交技术(即，气溶胶的质量分析和烧蚀期间发射的光的光学分析)的组合提供更鲁棒和精确的确定目标的感兴趣区域的方法。具体地说，技术的组合可以用以确定癌组织与非癌组织(或受污染的食品与未受污染的食品)之间的边界，达到非常高的精度等级和可重复性。根据各个实施例，可以提供烧蚀设备或分析器，其既产生气溶胶或蒸汽的羽流(其然后可以被电离并且经受质量分析和/或离子淌度谱法分析)又还发射光或以其他方式生成可检测的光信号。例如，烧蚀设备可以包括透热疗法刀、等离子体刀、等离子体凝固设备、激光器、超声烧蚀设备或微波烧蚀设备。替选地，烧蚀设备可以包括激光烧蚀设备、等离子体烧蚀设备、超声烧蚀设备、电磁辐射烧蚀设备或微波烧蚀设备。可以使用各种不同的设备以烧蚀目标，以使得产生气溶胶的羽流和可检测的光学或其他电磁信号。例如，烧蚀设备可以包括在可见光或紫外区域中操作的激光器、利用微波、红外线或射频辐射的烧蚀设备、利用超声的烧蚀设备、(可选地结合入射(例如氩等离子体))利用电流的烧蚀设备和包括等离子体源的烧蚀设备。实施例因此涉及透热疗法设备、等离子体凝固设备、等离子体刀、透热疗法刀、微波烧蚀设备和其他这些设备的使用。各个实施例通过将在烧蚀期间发射的光的光谱学分析与使用质谱法和/或离子淌度谱法和/或其他有关技术的羽流、气溶胶或所得蒸气的化学、质谱或离子淌度分析一起组合使得目标感兴趣区域的更鲁棒和精确的识别或确定成为可能。各个实施例不限于激光诱导击穿实施例，并且可以扩展到产生可检测的光信号以及还有可以被引导到质谱仪和/或离子淌度谱仪和/或其他用于分析的分析设备中的气溶胶的羽流的其他烧蚀方法。实施例涉及一种分析目标的方法，包括：烧蚀目标的一部分；使用质谱法分析在烧蚀期间产生的气溶胶羽流；以及使用光谱法分析在烧蚀期间发射的光信号。目标的区域可以被蒸发或烧蚀。可以使用质谱测量分析在蒸发期间产生的羽流或气溶胶。还可以使用光谱法分析在烧蚀期间发射的光的形式的光信号。通过组合这两种技术，可以更精确地定义目标感兴趣区域的边界，并且可以实现感兴趣区域的边界的确定方面的更大置信度。将显然的是，因此，各个实施例代表本领域的显著进步。根据另一方面，提供一种分析目标的方法，包括：烧蚀目标的一部分以使得产生气溶胶羽流并且发射光或其他电磁辐射；使用质谱法和/或离子淌度谱法分析所述气溶胶羽流；以及使用光谱法分析所述发射的光或其他电磁辐射。根据各个实施例，目标可以经受由光谱法进行的元素分析，其中，该分析然后与由质谱法进行的对由烧蚀工艺生成的气溶胶的化学或物理化学分析组合。两种正交技术(即，气溶胶的质量分析和烧蚀期间发射的光的光学分析)的组合提供更鲁棒和精确的识别目标的方法。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分析目标的方法，包括：烧蚀目标的一部分以使得产生气溶胶羽流并且发射光或其他电磁辐射；以及使用质谱法和/或离子淌度谱法分析所述气溶胶羽流并且使用光谱法分析所述发射的光或其他电磁辐射，以确定所述目标的一个或多个感兴趣区域和/或所述目标的感兴趣区域的一个或多个边缘或边界。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 GB 1609952.51.一种分析目标的方法，包括：烧蚀目标的一部分以使得产生气溶胶羽流并且发射光或其他电磁辐射；以及使用质谱法和/或离子淌度谱法分析所述气溶胶羽流并且使用光谱法分析所述发射的光或其他电磁辐射，以确定所述目标的一个或多个感兴趣区域和/或所述目标的感兴趣区域的一个或多个边缘或边界。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述烧蚀所述目标的一部分的步骤包括用激光照射所述目标。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述烧蚀所述目标的一部分的步骤包括用一个或多个电极接触所述目标或使一个或多个电极紧密靠近所述目标。4.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所分析的所述发射的光或其他电磁辐射包括发射线谱。5.如任一前述权利要求所述的方法，还包括使用一个或多个光纤捕获所述发射的光或其他电磁辐射并且可选地经由相同的所述一个或多个光纤将激光传输到所述目标上。6.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述使用光谱法分析所述发射的光或其他电磁辐射的步骤还包括：分析一个或多个样本谱，并且可选地执行对所述一个或多个样本谱的无监督和/或监督分析，可选地包括无监督分析后接着监督分析。7.如权利要求6所述的方法，其中，分析所述一个或多个样本谱包括使用以下中的一者或多者：(i)单变量分析；(ii)多变量分析；(iii)主成分分析(PCA)；(iv)线性判别分析(LDA)；(v)最大边缘准则(MMC)；(vi)基于库的分析；(vii)软独立建模分类法(SIMCA)；(viii)因子分析(FA)；(ix)递归分区(决策树)；(x)随机森林；(xi)独立成分分析(ICA)；(xii)偏最小二乘判别分析(PLS-DA)；(xiii)对潜在结构的正交(偏最小二乘)投影(OPLS)；(xiv)OPLS判别分析(OPLS-DA)；(xv)支持向量机(SVM)；(xvi)(人工)神经网络；(xvii)多层感知器；(xviii)径向基函数(RBF)网络；(xix)贝叶斯分析；(xx)聚类分析；(xxi)核方法；(xxii)子空间判别分析；(xxiii)k-最近邻(KNN)；(xxiv)二次判别分析(QDA)；(xxv)概率主成分分析(PPCA)；(xxvi)非负矩阵分解；(xxvii)k-均值分解；(xxviii)模糊c-均值分解；和(xxix)判别分析(DA)。8.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述分析所述发射的光或其他电磁辐射的步骤包括确定所述发射的光或其他电磁辐射是否是已知类型的目标材料的特性。9.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述分析所述发射的光或其他电磁辐射的步骤包括识别所述目标中存在的一种或多种化学或其他元素。10.如任一前述权利要求所述的方法，还包括：将所述气溶胶羽流中的至少一些引导或抽吸到质谱仪的真空室中并且可选地在所述质谱仪的某个或所述真空室内电离所述气溶胶羽流中的至少一些，从而生成多个分析物离子。11.如任一前述权利要求所述的方法，还包括使所述气溶胶羽流撞击位于质谱仪的真空室内的碰撞表面以生成多个分析物离子。12.如任一前述权利要求所述的方法，还包括：对所述气溶胶和/或所述分析物离子进行质量分析以获得质谱数据，和/或对所述气溶胶和/或所述分析物离子进行离子淌度分析以获得离子淌度数据。13.如权利要求12所述的方法，还包括还包括分析所述质谱数据和/或所述离子淌度数据，从而：(i)在健康组织与患病组织之间进行区分；(ii)在潜在癌组织与非癌组织之间进行区分；(iii)在不同类型或等级的癌组织之间进行区分；(iv)在不同类型或类别的目标材料之间进行区分；(v)确定一个或多个期望的或不期望的物质是否存在于所述目标中；(vi)确认所述目标的身份或真实性；(vii)确定一个或多个杂质、非法物质或不期望的物质是否存在于所述目标中；(viii)确定人类或动物患者是否处于遭受不利结果的增加风险；(ix)进行或协助进行诊断或预后；或(x)向外科医生、护士、医师或机器人通知医疗、外科或诊断结果。14.如权利要求12所述的方法，还包括分析所述质谱数据和/或所述离子淌度数据，从而：(i)在不同类型的食物之间进行区分；(ii)识别肉种类；(iii)识别鱼种类；(iv)确定食物是否已经受损害；(v)确定食物是否包括诸如填充剂的不期望的替代成分或食物是否包括诸如马肉的不期望的种类的肉；(vi)用于肉种类化目的；(vii)用于鱼种类化目的；(viii)确定食物是否包括诸如农药或化肥的不期望的化学物或诸如生长激素或抗生素的不期望的生物制剂；(ix)确定食物是否对于消费是安全的；(x)确定食物的质量；(xi)确定食物的原产地；(xii)确定食物的一个或多个健康、安全、营养、质量、种类化或其他参数；(xiii)确定植物或动物在作为食物被收获、杀死或以其他方式制备之前被处理的方式；(xiv)确定动物被捕捉或屠宰的方式；或(xv)确定已经处理、储存或运输食物的方式。15.如任一前述权利要求所述的方法，其中，分析所述发射光或其他电磁辐射的步骤还包括生成光谱数据。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·普林格尔，埃姆里斯·琼斯，迈克·莫里斯，基思·理查森，佐尔坦·塔卡茨，
申请(专利权)人：英国质谱公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB