(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブまたはハウジング内に配置された第１装置を含むツールであって、前記チューブまたは前記ハウジングは、ツール展開開口部と、１つまたは複数の別個の吸引ポートと、を含む、ツールと、
前記第１装置を用いて発生させた前記エアロゾル、スモーク、または蒸気を、前記１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引するように構成および適応された装置と、
質量分析計および／またはイオン移動度スペクトロメータと、を含む分析装置であって、
前記装置は、
前記エアロゾル、スモーク、または蒸気を前記質量分析計および／またはイオン移動度スペクトロメータの真空チャンバに通すよう構成および適応されたチューブと、
前記質量分析計および／またはイオン移動度スペクトロメータの真空チャンバ内に配置された衝突表面と、
前記エアロゾル、スモーク、または蒸気にマトリクスを添加するよう構成および適応された装置であって、前記マトリクスは使用時に、前記エアロゾル、スモーク、または蒸気が前記衝突表面に対して衝突する前に、前記エアロゾル、スモーク、または蒸気に添加される、装置と、
をさらに含む分析装置。
【請求項２】
前記第１装置は、レーザ装置を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１装置は、（ｉ）急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）イオン源、（ｉｉ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）レーザ脱離質量分析（「ＬＤ」）イオン源、（ｉｖ）熱脱離イオン源、（ｖ）レーザダイオード熱脱離（「ＬＤＴＤ」）イオン源、（ｖｉ）脱離電子流集束（「ＤＥＦＦＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）誘電体バリア放電（「ＤＢＤ」）プラズマイオン源、（ｖｉｉｉ）大気圧固体試料分析プローブ（「ＡＳＡＰ」）イオン源、（ｉｘ）超音波支援スプレーイオン化イオン源、（ｘ）簡易アンビエント音波スプレーイオン化（「ＥＡＳＩ」）イオン源、（ｘｉ）脱離大気圧光イオン化（「ＤＡＰＰＩ」）イオン源、（ｘｉｉ）ペーパースプレー（「ＰＳ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）ジェット脱離イオン化（「ＪｅＤＩ」）イオン源、（ｘｉｖ）タッチスプレー（「ＴＳ」）イオン源、（ｘｖ）ナノＤＥＳＩイオン源、（ｘｖｉ）レーザアブレーションエレクトロスプレー（「ＬＡＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉｉ）リアルタイム直接質量分析（「ＤＡＲＴ」）イオン源、（ｘｖｉｉｉ）探針エレクトロスプレーイオン化（「ＰＥＳＩ」）イオン源、（ｘｉｘ）固体プローブ支援エレクトロスプレーイオン化（「ＳＰＡ−ＥＳＩ」）イオン源、（ｘｘ）キャビトロン超音波外科用吸引（「ＣＵＳＡ」）装置、（ｘｘｉ）収束または非収束の超音波アブレーション装置、（ｘｘｉｉ）マイクロ波超音波共鳴装置、および、（ｘｘｉｉｉ）パルスプラズマＲＦ切開装置、からなる群より選択されたイオン源などのアンビエントイオン源を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１装置は１つまたは複数の電極を含み、所望により前記一つまたはそれ以上の電極はスネアまたはポリープ切除スネアを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１装置は、
（ｉ）前記チューブもしくは前記ハウジングから拡張可能な、および／または前記チューブもしくは前記ハウジング内に格納可能な、電極、所望によりニードル電極、
（ｉｉ）前記チューブもしくは前記ハウジングから拡張可能な、および／または前記チューブもしくは前記ハウジング内に格納可能な、レーザ放射を組織または他の表面上に誘導するための光ファイバ、
（ｉｉｉ）アルゴンプラズマ凝固装置もしくはハイブリッド型アルゴンプラズマ凝固装置、または、
（ｉｖ）ウォータージェット装置もしくはハイドロサージカルもしくは手術用ウォータージェット装置、
のうちのいずれかを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
使用時、最初に、前記第１装置が前記チューブ内または前記ハウジング内に少なくとも部分的に格納された状態で前記ツールは展開される、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１装置は、使用時、前記第１装置が前記ツール展開開口部を越えて少なくとも部分的に延長するよう、展開される、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、内視鏡をさらに含み、前記内視鏡は、気管支鏡、膀胱鏡、鼻腔鏡、または鼻鏡を含む、請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記ツールは、使用時、前記内視鏡に設けられたポートを通して展開される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、前記１つまたは複数の吸引ポートを通して前記エアロゾル、スモーク、または蒸気を、実質的に連続的な様式で吸引するよう構成および適応されている、請求項１〜請求項９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、前記１つまたは複数の吸引ポートを通して前記エアロゾル、スモーク、または蒸気を、パルス状の、非連続的な、または不規則的な様式で吸引するよう構成および適応される、請求項１〜請求項９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記衝突表面を加熱するよう構成および適応された加熱装置をさらに含む、請求項１〜請求項１１のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記マトリクスは、（ｉ）前記エアロゾル、スモーク、または蒸気に対する溶媒、（ｉｉ）有機溶媒、（ｉｉｉ）揮発性化合物、（ｉｖ）極性分子、（ｖ）水、（ｖｉ）１つまたは複数のアルコール、（ｖｉｉ）メタノール、（ｖｉｉｉ）エタノール、（ｉｘ）イソプロパノール、（ｘ）アセトン、および、（ｘｉ）アセトニトリル、からなる群より選択される、マトリクスを含む、請求項１〜請求項１２のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記ツールのユーザに対してリアルタイム情報を提供するよう構成および適応された装置をさらに含み、前記情報は質量スペクトル情報および／または組織分類情報を含む、請求項１〜請求項１３のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
望ましくないターゲット領域またはエリアからの組織または他の物質が質量分析および／またはイオン移動度分析されている旨の、前記ツールのユーザに対するフィードバック、および／またはアラーム、および／またはアラートを生成するよう構成および適応された装置、および／または、
前記ツールが、望ましくないターゲット領域またはエリアで動作中であるか、または望ましくないターゲット領域またはエリアに配置されている場合に、前記ツールに対する電力を低減または停止するよう構成および適応された装置、
をさらに含む、請求項１〜請求項１４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
（ｉ）単変量解析、（ｉｉ）多変量解析、（ｉｉｉ）主成分分析（ＰＣＡ）、（ｉｖ）線形判別分析（ＬＤＡ）、（ｖ）最大マージン基準（ＭＭＣ）、（ｖｉ）ライブラリに基づく解析、（ｖｉｉ）ソフト・インディペンデント・モデリング・オブ・クラス・アナロジー（ＳＩＭＣＡ）、（ｖｉｉｉ）因子分析（ＦＡ）、（ｉｘ）再帰分割（決定木）、（ｘ）ランダムフォレスト、（ｘｉ）独立成分解析（ＩＣＡ）、（ｘｉｉ）部分最小二乗法判別分析（ＰＬＳ−ＤＡ）、（ｘｉｉｉ）潜在構造に対する直交（部分的最小２乗）射影（ＯＰＬＳ）、（ｘｉｖ）ＯＰＬＳ判別分析（ＯＰＬＳ−ＤＡ）、（ｘｖ）サポート・ベクトル・マシン（ＳＶＭ）、（ｘｖｉ）（人工）ニューラルネットワーク、（ｘｖｉｉ）多層パーセプトロン、（ｘｖｉｉｉ）放射基底関数（ＲＢＦ）ネットワーク、（ｘｉｘ）ベイズ解析、（ｘｘ）クラスタ解析、（ｘｘｉ）カーネル法、および、（ｘｘｉｉ）部分空間判別分析、のうちの１つまたは複数を使用して、前記１つまたは複数の試料スペクトルを分析して、前記エアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類する装置をさらに含む、請求項１〜請求項１５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願特許は、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８７６．３号、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８６４．９号、２０１５年１０月１６日に出願された英国特許出願第１５１８３６９．２号、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８７７．１号、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８６７．２号、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８６３．１号、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８７８．９号、２０１５年３月６日に出願された英国特許出願第１５０３８７９．７号、および、２０１５年９月９日に出願された英国特許出願第１５１６００３．９号の優先権および利益を請求する。これらの特許出願の内容全体は参照することにより本願に援用される。
【０００２】
本発明は、全般的には、例えば急速蒸発イオン化質量分析法「ＲＥＩＭＳ」などのアンビエントイオン化技術によりターゲット（例えば、生体内組織、生体外組織、または試験管内組織を含み得る）の解析に関し、さらに詳細には、アンビエントイオン源装置を使用する質量分光測定および質量分光測定の方法、急速蒸発イオン化質量分析法を実施するための装置、質量分析計、電気外科の方法、および電気手術装置に関する。アンビエントイオン化イオン源により生成された検体イオンに対して、（ｉ）四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計などの質量アナライザによる質量分析、（ｉｉ）イオン移動度分析（ＩＭＳ）および／または差分イオン移動度分析（ＤＭＡ）および／または電場非対称波形イオン移動度分析（ＦＡＩＭＳ）、および／または、（ｉｉｉ）第１に、イオン移動度分析（ＩＭＳ）および／または差分イオン移動度分析（ＤＭＡ）および／または電場非対称波形イオン移動度分析（ＦＡＩＭＳ）の組み合わせに引き続き、第２に、四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計などの質量アナライザによる質量分析（または、その逆）、が実施される、様々な実施形態が考えられる。様々な実施形態は、イオン移動度スペクトロメータまたは質量アナライザに、およびイオン移動度分光分析の方法および／または質量分析の方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
急速蒸発イオン化質量分析法（「ＲＥＩＭＳ」）は、組織の同定を含む、多数の異なる種類の試料の分析に対して有用である、比較的新しい技術である。
【０００４】
Ｎ．Ｓｔｒｉｔｔｍａｔｔｅｒら、「Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．」２０１４年、８６、６５５５−６５６２（非特許文献１）を参照すると、急速蒸発イオン化質量分析法を、細菌および真菌に対する一般的な同定システムとして使用することについての適応性に関する調査が開示されている。
【０００５】
急速蒸発イオン化質量分析法により細菌コロニーを解析するための周知のアプローチは、双極性電気手術鉗子および電気手術ＲＦ生成器の使用を含む。細菌コロニーが双極性電気手術鉗子を使用して寒天層の表面から削り取られ、電気手術ＲＦ生成器からのＲＦ電圧の短いバーストが双極性電気手術鉗子間に印加される。例えば、４７０ｋＨｚ周波数の正弦曲線の双極モードの６０Ｗの出力を印加することが知られている。電気手術鉗子にＲＦ電圧が印加されると、その結果として細菌コロニーの特定部分が急速加熱され、当該特定部分はその非ゼロのインピーダンスにより解析される。細菌塊が急速加熱されるとエアロゾルが生成される。エアロゾルが質量分析計に伝達され、次にエアロゾル試料は質量分析計により解析される。異なる試料の識別および同定を支援するために、多変量統計分析を利用することが知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｎ．Ｓｔｒｉｔｔｍａｔｔｅｒら、「Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．」２０１４年、８６、６５５５−６５６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
消化器ガンは、死亡の主要原因となっており、全世界におけるガン関連死の２３％を占める。これらのガンの結果を改善するために、正確な診断を支援するための新しい組織性状診断方法が必要である。
【０００８】
急速蒸発イオン化質量分析法（「ＲＥＩＭＳ」）は、例えば外科的介入の間に、組織をリアルタイムで同定するために使用され得る。質量分光測定と外科ジアテルミー装置とを組み合わせると、試料採取技術は、９２〜１００％の術中の組織同定確度を有することとなる。
【０００９】
この試料採取技術を使用すると、外科医は、ガン性組織を全部確実に除去する一方で除去される健康な組織の量を最小化することにより、術中に腫瘍をより効率的に切除することが可能となる。
【００１０】
生体組織の急速蒸発イオン化質量分析法は、マトリックス支援レーザ脱離質量分析（「ＭＡＬＤＩ」）、２次イオン質量分析（「ＳＩＭＳ」）、および脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イメージングと同様の、高い組織学的特異性および組織病理学的特異性を示すリン脂質プロファイルをもたらすことが見出されている。荷電粒子および中性粒子の脱離とともに局所的ジュール加熱および細胞の崩壊を生じさせる無線周波数の交流電流を細胞バイオマスに印加することにより、質量スペクトロメトリー信号が得られる。その結果生成されるエアロゾルまたはサージカルスモークは、次に、稼働中に質量スペクトロメトリー分析を実施するために質量分析計に輸送される。
【００１１】
とりわけ消化器ガンを特定する改善された方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様によれば、
チューブまたはハウジング内に配置された第１装置を含むツールであって、チューブまたはハウジングは、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートを含む、ツールを提供することと、
第１装置を使用して、ターゲットの１つまたは複数の領域においてエアロゾル、スモーク、または蒸気を生成することと、
所望により、ターゲットの１つまたは複数の領域から、化学的、物理的、撮像、質量スペクトロメトリー、イオン移動度、または他のデータを取得すること、
を含む分析方法が提供される。
【００１３】
Ｎ．Ｓｔｒｉｔｔｍａｔｔｅｒら、「Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．」２０１４年、８６、６５５５−６５６２（非特許文献１）では、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートまたは穿孔を有するハウジングを有する内視鏡ツールの利用は開示されていない。
【００１４】
１つまたは複数の吸引ポート（チューブまたはハウジングの端部に配置された主要なツール展開開口部からは別個であり異なる）を提供することにより、サージカルスモークまたはエアロゾルがチューブまたはハウジングに吸引され、次に、解析のために質量分析計および／またはイオン移動度セパレータへと通されることが可能となるという点で、様々な実施形態は特に有利である。チューブまたはハウジングの端部に配置された主要なツール展開開口部は、スネアが締められるにつれて、例えば除去されるポリープによりブロックされる傾向を有するため、これは有利である。したがって、吸引ポートが、ターゲットから生成されたエアロゾル、スモーク、または蒸気を吸引するために一般に好適であることが理解されるであろう。
【００１５】
チューブまたはハウジング内に吸引されたサージカルスモークまたは吸引されたエアロゾルが、次に、質量分析計の真空チャンバ内に誘導され得、サージカルスモークまたは吸引されたエアロゾルが、次に、急速蒸発イオン化質量分析イオン化源を含み得る衝突表面と衝突することにより質量分析計の真空チャンバ内でイオン化され得る。急速蒸発イオン化質量分析イオン化源は、衝突表面の下流側に設けられ得るベンチュリポンプ、試料採取毛細管、およびイオン光学系をさらに含み得る。
【００１６】
一実施形態によれば、衝突表面は加熱され得る。
【００１７】
衝突表面のすぐ下流側に設けられ得るイオン光学系は、ＳｔｅｐＷａｖｅ（登録商標）イオンガイドを含み得る。当業者により理解されるように、ＳｔｅｐＷａｖｅ（登録商標）イオンガイドは、２つの結合されたイオントンネルイオンガイドを含む。各イオンガイドは複数のリングまたは他の電極を含み、リングまたは他の電極により提供される中央アパーチャをイオンは通過する。一時的なＤＣ電圧または電位がこれらの電極に印加される。ＳｔｅｐＷａｖｅ（登録商標）イオンガイドは、積み重ねられたリングイオンガイド技術に基づき、イオン源から質量分析計までのイオン透過が最大化されるよう設計される。この装置は、中性汚染物質を能動的に除去し、それにより、全体的な信号対雑音の改善を可能にする。この設計は、第１下方ステージに進入する拡散イオン雲を効率的に捕捉することを可能にし、次に、捕捉されたイオン雲は、質量分析計に伝達されるよう、上方イオンガイドに集束され得る。
【００１８】
次に、結果的に生成された検体イオンに対して、質量分析、および／またはイオン移動度分析が実施される。その結果、ツールまたは電気手術ツールのユーザ（例えば外科医または専門看護師）には、切除対象の組織の性質に関するリアルタイム情報が提供され得る。したがって様々な実施形態は、切除対象の組織種類の判定を可能にし、すべてのガン性組織または潜在的ガン性組織が確実に除去されることを支援し、不必要な量の健康な組織が除去されることを防止することも支援する。したがって様々な実施形態は、消化器ガンに起因する死亡件数の低減において重要な役割を果し、ガン性組織または潜在的ガン性組織の不完全な切除に起因する再介入の防止を支援することが可能である。
【００１９】
この方法（および装置）は全般的に手術環境において使用され得る。一方、本明細書で記載の方法が全般的に非手術的、非診断的、および非治療的な方法を含み得ることも理解されるであろう。
【００２０】
第１装置は１つまたは複数の電極を含み得る。
【００２１】
したがって、本明細書における第１装置に対するあらゆる参照は、様々な実施形態において、１つまたは複数の電極に、または第１装置の１つまたは複数の電極に、適用され得ると解釈されるべきである。
【００２２】
同様に、ツールは全般的に電気手術ツールを含み得、本明細書におけるツールに対するあらゆる参照も、様々な実施形態において、電気手術ツールに適用され得ると解釈されるべきである。
【００２３】
この方法は、急速蒸発イオン化質量分析の方法を、またはアンビエントイオン化質量スペクトロメトリーの方法を、含み得る。
【００２４】
一実施形態によれば、消化管の生体内分析が可能となるよう内視鏡的ポリープ切除スネアと統合化された急速蒸発イオン化質量分析イオン化技術が提供される。
【００２５】
一実施形態によれば、生体内でテストされた急速蒸発イオン化質量分析の内視鏡的方法が開示される。
【００２６】
一実施形態に係る急速蒸発イオン化質量分析に適合する内視鏡が開発された。この内視鏡は、生体内の各組織種類の急速蒸発イオン化質量分析フィンガプリントに基づいて、腸壁の健康な層、ガン、および腺腫性ポリープを識別可能であることが示されている。
【００２７】
この装置は、粘液および糞残物の急速蒸発イオン化質量分析により、腸内微生物叢のインサイチュでの検査も実施可能である。
【００２８】
他の態様から、
チューブまたはハウジング内に配置された１つまたは複数の電極を含む電気手術ツールであって、チューブまたはハウジングは、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートを含む、電気手術ツールを提供すること、
を含む、急速蒸発イオン化質量分析法（「ＲＥＩＭＳ」）の方法が提供される。
【００２９】
１つまたは複数の電極はスネアを含み得る。
【００３０】
スネアはポリープ切除スネアを含み得る。
【００３１】
１つまたは複数の電極は、１つまたは複数のフック、１つまたは複数の採集装置、１つまたは複数のブレード、１つまたは複数のナイフ、１つまたは複数の鋸歯状ブレード、１つまたは複数のプローブ、１つまたは複数の生検ツール、１つまたは複数のロボットツール、１つまたは複数のピンセット、１つまたは複数の電気手術ペンシル、１つまたは複数の鉗子、１つまたは複数のバイポーラ鉗子、１つまたは複数の凝固装置、１つまたは複数の洗滌装置、または１つまたは複数の撮像ツールを含み得る。
【００３２】
１つまたは複数の電極はモノポーラ装置を含み得る。
【００３３】
別個のリターン電極も提供され得る。
【００３４】
１つまたは複数の電極は、（ｉ）モノポーラ装置（ここでは、この方法は所望により別個のリターン電極を提供することをさらに含む）、（ｉｉ）バイポーラ装置、または、（ｉｉｉ）多相ＲＦ装置（ここでは、この方法は所望により別個のリターン電極または電極を提供することをさらに含む）を含み得る。
【００３５】
代替的な実施形態によれば、１つまたは複数の電極はバイポーラ装置を含み得る。
【００３６】
他の実施形態によれば、第１装置は、ＰｌａｓｍａＢｌａｄｅ（登録商標）ツールなどのパルスプラズマＲＦツールを含み得る。
【００３７】
一実施形態によれば、第１装置は、（ｉ）チューブもしくはハウジングから拡張可能な、および／またはチューブもしくはハウジング内に格納可能な、電極、所望によりニードル電極を、または、（ｉｉ）チューブもしくはハウジングから拡張可能な、および／またはチューブもしくはハウジング内に格納可能な、レーザ放射を組織または他の表面上に誘導するための光ファイバを、さらに含み得る。
【００３８】
この方法は、少なくとも部分的にチューブまたはハウジング内に格納された第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）内にツールまたは電気手術ツールを最初に展開することをさらに含み得る。
【００３９】
この方法は、第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）が少なくとも部分的にツール展開開口部を越えて延長するよう第１装置を配置することをさらに含み得る。
【００４０】
この方法は、除去、切除、または試料採取が望まれる組織または他の物質と第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）とが接触または別様に相互作用するよう第１装置を配置することをさらに含み得る。
【００４１】
この方法は、除去、切除、または試料採取が望まれる組織もしくは他の物質を第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）が捕捉するかまたは係る組織もしくは他の物質の周りに第１装置がしっかりと固定されるよう、第１装置を部分的に格納することをさらに含み得る。
【００４２】
この方法は、内視鏡を提供することをさらに含み得る。
【００４３】
内視鏡は、ライトまたは照明装置をさらに含み得る。
【００４４】
この方法は、ツールまたは電気手術ツールを内視鏡に設けられたポートを通して配置することをさらに含み得る。
【００４５】
この方法はツールまたは電気手術ツールを活性化することをさらに含み得る。
【００４６】
ツールまたは電気手術ツールを活性化するステップは、第１装置（例えば１つまたは複数の電極）にＲＦ電圧を印加することをさらに含み得る。
【００４７】
ＲＦ電圧は、（ｉ）約１００Ｖ未満、（ｉｉ）約１００〜２００Ｖ、（ｉｉｉ）約２００〜３００Ｖ、（ｉｖ）約３００〜４００Ｖ、（ｖ）約４００〜５００Ｖ、（ｖｉ）約５００〜６００Ｖ、（ｖｉｉ）約６００〜７００Ｖ、（ｖｉｉｉ）約７００〜８００Ｖ、（ｉｘ）約８００〜９００Ｖ、（ｘ）約９００〜１０００Ｖ、および、（ｘｉ）約１ｋＶ超、からなる群より選択された振幅、ピークからピークまでの電圧、またはＲＭＳ電圧を有し得る。
【００４８】
ＲＦ電圧は、（ｉ）約１ｋＨｚ未満、（ｉｉ）約１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）約２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）約３〜４ｋＨｚ、（ｖ）約４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）約５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）約６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）約７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）約８〜９ｋＨｚ、（ｘ）約９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）約１０〜２０ｋＨｚ、（ｘｉｉ）約２０〜３０ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）約３０〜４０ｋＨｚ、（ｘｉｖ）約４０〜５０ｋＨｚ、（ｘｖ）約５０〜６０ｋＨｚ、（ｘｖｉ）約６０〜７０ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）約７０〜８０ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）約８０〜９０ｋＨｚ、（ｘｉｘ）約９０〜１００ｋＨｚ、（ｘｘ）約１００〜２００ｋＨｚ、（ｘｘｉ）約２００〜３００ｋＨｚ、（ｘｘｉｉ）約３００〜４００ｋＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）約４００〜５００ｋＨｚ、（ｘｘｉｖ）約５００〜６００ｋＨｚ、（ｘｘｖ）約６００〜７００ｋＨｚ、（ｘｘｖｉ）約７００〜８００ｋＨｚ、（ｘｘｖｉｉ）約８００〜９００ｋＨｚ、（ｘｘｖｉｉｉ）約９００〜１０００ｋＨｚ、（ｘｘｉｘ）約１〜２Ｍｈｚ、および、（ｘｘｘ）約２Ｍｈｚ超、からなる群より選択された周波数を有し得る。
【００４９】
１つまたは複数の吸引ポートは、ツールまたは電気手術ツールの長さに沿って、規則的パターンで、または不規則的様式で、配列され得る。
【００５０】
吸引ポートの少なくともいくつかは、チューブまたはハウジングから少なくとも部分的に外向きに延長し得る。
【００５１】
吸引ポートの少なくともいくつかは、チューブまたはハウジング内に少なくとも部分的に凹陥し得る。
【００５２】
吸引ポートの少なくともいくつかは、第１列の吸引ポートが第２の近傍列の吸引ポートに対して互い違いとなる状態で、列状に配列され得る。
【００５３】
この方法は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引することをさらに含み得る。
【００５４】
この方法は、代替的に、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して実質的に連続的な様式で吸引することをさらに含み得る。
【００５５】
一実施形態によれば、この方法は、代替的に、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して、実質的にパルス状の、不連続的な、または不規則的な様式で吸引することをさらに含み得る。
【００５６】
一実施形態によれば、この方法は、実質的に、（例えば電気手術切断）印加された電圧または電位がツールまたは電気手術ツールに印加されるか、またはツールが別様に通電されるときのみに、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引することをさらに含み得る。
【００５７】
この方法は、外科的、非外科的、または他の処置の間に吸引デューティサイクルを変動させることをさらに含み得る。
【００５８】
この方法は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を質量分析計の真空チャンバに通すことをさらに含み得る。ターゲットから生成されたエアロゾル、スモーク、または蒸気は、１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引され、次に、チューブまたはハウジングの少なくとも１部分を通して質量分析計の真空チャンバに向かって伝達され得る。
【００５９】
この方法は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気の少なくとも一部を、質量分析計の真空チャンバ内に配置された衝突表面に衝突させることをさらに含み得る。ここで検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気の少なくとも一部は衝突表面との衝突時に、検体イオンを形成するためにイオン化される。
【００６０】
この方法は、衝突表面を加熱することをさらに含み得る。
【００６１】
衝突表面を加熱するステップは、（ｉ）１００℃未満、（ｉｉ）約１００〜２００℃、（ｉｉｉ）約２００〜３００℃、（ｉｖ）約３００〜４００℃、（ｖ）約４００〜５００℃、（ｖｉ）約５００〜６００℃、（ｖｉｉ）約６００〜７００℃、（ｖｉｉｉ）約７００〜８００℃、（ｉｘ）約８００〜９００℃、（ｘ）約９００〜１０００℃、（ｘｉ）約１０００〜１１００℃、および、（ｘｉｉ）１１００℃超、からなる群より選択された温度に衝突表面を加熱することを含み得る。
【００６２】
この方法は検体イオンを質量分析することをさらに含み得る。
【００６３】
この方法は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気にマトリクスを加えることをさらに含み得る。
【００６４】
検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気が衝突表面に衝突する以前に、マトリクスは検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気に加えられる。
【００６５】
マトリクスは、（ｉ）検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気に対する溶媒、（ｉｉ）有機溶媒、（ｉｉｉ）揮発性化合物、（ｉｖ）極性分子、（ｖ）水、（ｖｉ）１つまたは複数のアルコール、（ｖｉｉ）メタノール、（ｖｉｉｉ）エタノール、（ｉｘ）イソプロパノール、（ｘ）アセトン、および、（ｘｉ）アセトニトリル、からなる群より選択され得る。
【００６６】
マトリクスは、ロックマス化合物またはキャリブレーション化合物を含み得る。
【００６７】
この方法はツールまたは電気手術ツールのユーザにリアルタイム情報および／または遅延情報を提供することをさらに含み得る。
【００６８】
この情報は、質量スペクトル情報および／または組織分類情報を含み得る。
【００６９】
この方法は、望ましくないターゲット領域またはエリアからの組織または他の物質が質量分析および／またはイオン移動度分析されている旨の、ツールまたは電気手術ツールのユーザに対するフィードバック、および／または、アラーム、および／またはアラートを生成することをさらに含み得る。
【００７０】
この方法は、望ましくないターゲット領域またはエリアからの組織または他の物質が質量分析および／またはイオン移動度分析されている場合に、ツールまたは電気手術ツールに対する電力を低減または停止することをさらに含み得る。
【００７１】
この方法は、ツールまたは電気手術ツールが、望ましくないターゲット領域またはエリアにおいて動作中であり、および／または、望ましくないターゲット領域またはエリアに配置されている旨の、ツールまたは電気手術ツールのユーザに対するフィードバック、および／または、アラーム、および／またはアラートを生成することをさらに含み得る。
【００７２】
この方法は、ツールまたは電気手術ツールが、望ましくないターゲット領域またはエリアにおいて動作中であり、および／または、望ましくないターゲット領域またはエリアに配置されている場合に、ツールまたは電気手術ツールに対する電力を低減または停止することをさらに含み得る。
【００７３】
例えば一実施形態によれば、ツールまたは電気手術ツールが筋肉などの特定種類の組織を切断していることが判定され得る。腸の手術の場合、腸が穿孔される潜在的危険が存在することを示す警告が生成され得る。
【００７４】
第１装置は全般的にアンビエントイオン源を含み得る。この方法は、エアロゾル、スモーク、または蒸気を生成するための大気条件または環境条件下で、ターゲットの１つまたは複数の領域と接触または相互作用することを含み得る。
【００７５】
例えば、第１装置は、（ｉ）急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）イオン源、（ｉｉ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）レーザ脱離質量分析（「ＬＤ」）イオン源、（ｉｖ）熱脱離イオン源、（ｖ）レーザダイオード熱脱離（「ＬＤＴＤ」）イオン源、（ｖｉ）脱離電子流集束（「ＤＥＦＦＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）誘電体バリア放電（「ＤＢＤ」）プラズマイオン源、（ｖｉｉｉ）大気圧固体試料分析プローブ（「ＡＳＡＰ」）イオン源、（ｉｘ）超音波支援スプレーイオン化イオン源、（ｘ）簡易アンビエント音波スプレーイオン化（「ＥＡＳＩ」）イオン源、（ｘｉ）脱離大気圧光イオン化（「ＤＡＰＰＩ」）イオン源、（ｘｉｉ）ペーパースプレー（「ＰＳ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）ジェット脱離イオン化（「ＪｅＤＩ」）イオン源、（ｘｉｖ）タッチスプレー（「ＴＳ」）イオン源、（ｘｖ）ナノＤＥＳＩイオン源、（ｘｖｉ）レーザアブレーションエレクトロスプレー（「ＬＡＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉｉ）リアルタイム直接質量分析（「ＤＡＲＴ」）イオン源、（ｘｖｉｉｉ）プローブエレクトロスプレーイオン化（「ＰＥＳＩ」）イオン源、（ｘｉｘ）固体プローブ支援エレクトロスプレーイオン化（「ＳＰＡ−ＥＳＩ」）イオン源、（ｘｘ）キャビトロン超音波外科用吸引（「ＣＵＳＡ」）装置、（ｘｘｉ）収束または非収束の超音波アブレーション装置、（ｘｘｉｉ）マイクロ波超音波共鳴装置、および、（ｘｘｉｉｉ）パルスプラズマＲＦ切開装置、からなる群より選択されたイオン源を含み得る。
【００７６】
第１装置は、全般的に、ジュール加熱またはジアテルミーによりターゲット物質をターゲットから直接的に蒸発または気化させることにより、エアロゾル、スモーク、または蒸気をターゲットの１つまたは複数の領域から発生させるよう構成および適応され得る。
【００７７】
ターゲットは天然または未変更のターゲット物質を含み得る。すなわちターゲットは未処理のターゲット物質を含み得、および／または、第１装置は、ターゲット物質を処理する必要なしに、ターゲット物質と直接的に相互作用することが可能である。
【００７８】
天然または未変更のターゲット物質はマトリクスまたは試薬の添加による変更を受け得ない。
【００７９】
第１装置は、ターゲットに対する事前準備を要求することなく、エアロゾル、スモーク、または蒸気をターゲットの１つまたは複数の領域から発生させるよう構成および適応され得る。
【００８０】
エアロゾル、スモーク、または蒸気は、所望により細胞物質を含む非荷電の水性液滴を含み得る。例えば第１装置により発生され、かつエアロゾルを形成する団塊または物質の少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％は液滴の形態であり得る。
【００８１】
第１装置は、ソーター平均直径（「ＳＭＤ」、ｄ３２）が（ｉ）未満５μｍ、（ｉｉ）５〜１０μｍ、（ｉｉｉ）１０〜１５μｍ、（ｉｖ）１５〜２０μｍ、（ｖ）２０〜２５μｍ、または（ｖｉ）５０μｍ超、の範囲となるようなエアロゾルを発生させるよう構成および適応され得る。
【００８２】
エアロゾルは、（ｉ）未満２０００、（ｉｉ）２０００〜２５００、（ｉｉｉ）２５００〜３０００、（ｉｖ）３０００〜３５００、（ｖ）３５００〜４０００、または（ｖｉ）４０００超、の範囲のレイノルズ数（Ｒｅ）を有する流動領域を横断し得る。
【００８３】
実質的にエアロゾルを発生させる時点において、エアロゾルは、（ｉ）５０未満、（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、および、（ｘｘｉ）１０００超、からなる群より選択されたウェーバー数（Ｗｅ）を有する液滴を含み得る。
【００８４】
実質的にエアロゾルを発生させる時点において、エアロゾルは、（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、および、（ｘｉ）５０超、の範囲のストークス数を有する液滴を含み得る。
【００８５】
実質的にエアロゾルを発生させる時点において、エアロゾルは、（ｉ）２０ｍ／ｓ未満、（ｉｉ）２０〜３０ｍ／ｓ、（ｉｉｉ）３０〜４０ｍ／ｓ、（ｉｖ）４０〜５０ｍ／ｓ、（ｖ）５０〜６０ｍ／ｓ、（ｖｉ）６０〜７０ｍ／ｓ、（ｖｉｉ）７０〜８０ｍ／ｓ、（ｖｉｉｉ）８０〜９０ｍ／ｓ、（ｉｘ）９０〜１００ｍ／ｓ、（ｘ）１００〜１１０ｍ／ｓ、（ｘｉ）１１０〜１２０ｍ／ｓ、（ｘｉｉ）１２０〜１３０ｍ／ｓ、（ｘｉｉｉ）１３０〜１４０ｍ／ｓ、（ｘｉｖ）１４０〜１５０ｍ／ｓ、および、（ｘｖ）１５０ｍ／ｓ超、からなる群より選択された平均軸流速度を有する液滴を含み得る。
【００８６】
ターゲットは、生体組織、生体物質、細菌コロニー、または真菌コロニーを含み得る。なお所望により生体組織は、ヒト組織、および／または、ヒト以外の動物組織を含む。
【００８７】
生体組織は、生体内生体組織、生体外生体組織、または試験管内生体組織を含み得る。
【００８８】
生体組織は、（ｉ）副腎組織、虫垂組織、膀胱組織、骨、腸組織、脳組織、胸部組織、気管支、冠状組織、耳組織、食道組織、眼組織、胆嚢組織、生殖器組織、心臓組織、視床下部組織、腎組織、大腸組織、腸組織、喉頭組織、肝組織、肺組織、リンパ節、口組織、鼻組織、膵臓組織、上皮小体組織、下垂体組織、前立腺組織、直腸組織、唾液腺組織、骨格筋組織、皮膚組織、小腸組織、脊髄、脾臓組織、胃組織、胸腺組織、気管組織、甲状腺組織、尿管組織、尿道組織、軟部結合組織、腹膜組織、血管組織、および／または、脂肪組織、（ｉｉ）グレード１、グレード２、グレード３、もしくはグレード４のガン組織、（ｉｉｉ）転移性ガン組織、（ｉｖ）混合グレードのガン組織、（ｖ）グレード未満のガン組織、（ｖ）健康もしくは正常な組織、または、（ｖｉｉ）ガン性もしくは病的な組織、を含み得る。
【００８９】
第１装置は、ポイント・オブ・ケア（「ＰＯＣ」）装置、診断装置、または外科用装置を含み得る。
【００９０】
この方法は、検体イオンを生成するために、エアロゾル、スモーク、または蒸気の少なくとも一部をイオン化することをさらに含み得る。
【００９１】
この方法は、エアロゾル、スモーク、または蒸気の少なくとも一部を質量分析計の真空チャンバに誘導することをさらに含み得る。
【００９２】
この方法は、複数の検体イオンを生成するために、エアロゾル、スモーク、または蒸気の少なくとも一部を質量分析計の真空チャンバ内でイオン化することをさらに含み得る。
【００９３】
この方法は、複数の検体イオンを生成するために、エアロゾル、スモーク、または蒸気を質量分析計の真空チャンバ内に配置された衝突表面に対して衝突させることをさらに含み得る。
【００９４】
この方法は、質量スペクトロメトリーデータおよび／またはイオン移動度データを取得するために、エアロゾル、スモーク、もしくは蒸気、またはエアロゾル、スモーク、もしくは蒸気から導出された検体イオンを、質量分析することをさらに含み得る。
【００９５】
アンビエントイオン化イオン源により生成された検体イオンに対して、（ｉ）四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計などの質量アナライザによる質量分析、（ｉｉ）イオン移動度分析（ＩＭＳ）および／または差分イオン移動度分析（ＤＭＡ）および／または電場非対称波形イオン移動度分析（ＦＡＩＭＳ）、および／または、（ｉｉｉ）第１に、イオン移動度分析（ＩＭＳ）および／または差分イオン移動度分析（ＤＭＡ）および／または電場非対称波形イオン移動度分析（ＦＡＩＭＳ）の組み合わせに引き続き、第２に、四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計などの質量アナライザによる質量分析（または、その逆）、が実施される、様々な実施形態が考えられる。様々な実施形態は、イオン移動度スペクトロメータまたは質量アナライザに、およびイオン移動度分光分析の方法および／または質量分析の方法にも関する。
【００９６】
この方法は、（ｉ）健康組織と病的組織とを区別することと、（ｉｉ）潜在的にガン性の組織と非ガン性の組織とを区別することと、（ｉｉｉ）異なる種類またはグレードのガン組織を区別することと、（ｉｖ）異なる種類または等級のターゲット物質を区別することと、（ｖ）１つまたは複数の望まれる物質または望ましくない物質がターゲットに存在するかどうかを判定することと、（ｖｉ）ターゲットの同一性または信憑性を確認することと、（ｖｉｉ）１つまたは複数の不純物、違法な物質、または望ましくない物質がターゲット内に存在するかどうかを判定することと、（ｖｉｉｉ）ヒトまたは動物の患者が有害転帰を被るリスクが増大するかどうかを判定することと、（ｉｘ）診断または予後診断の実施または支援と、（ｘ）医療的結果、外科的結果、または診断結果を医師、看護師、医者、またはロボットに告知することと、を行うために、質量スペクトロメトリーデータ、および／または、イオン移動度データを分析することをさらに含み得る。
【００９７】
質量スペクトロメトリーデータおよび／またはイオン移動度データを分析するステップは、質量スペクトロメトリーデータの、教師ありまたは教師なしの多変量統計分析を実施することを含み得る。
【００９８】
多変量統計分析は、（ｉ）主成分分析（「ＰＣＡ」）、および、（ｉｉ）線形判別分析（「ＬＤＡ」）、からなる群より選択され得る。
【００９９】
質量スペクトロメトリーデータおよび／またはイオン移動度データを分析するステップは、エアロゾル、スモーク、もしくは蒸気のプロファイルを、またはエアロゾル、スモーク、もしくは蒸気から導出されたイオンのプロファイルを、解析することをささらに含み得る。
【０１００】
このプロファイルは、（ｉ）脂質プロファイル、（ｉｉ）脂肪酸プロファイル、（ｉｉｉ）リン脂質プロファイル、（ｉｖ）ホスファチジン酸（ＰＡ）プロファイル、（ｖ）ホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）プロファイル、（ｖｉ）ホスファチジルグリセロール（ＰＧ）プロファイル、（ｖｉｉ）ホスファチジルセリン（ＰＳ）プロファイル、（ｖｉｉｉ）ホスファチジルイノシトール（ＰＩ）プロファイル、または（ｉｘ）トリグリセリド（ＴＧ）プロファイル、からなる群より選択され得る。
【０１０１】
他の態様によれば、
チューブまたはハウジング内に配置された第１装置を含むツールであって、チューブまたはハウジングは、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートを含むツール、を含む分析装置が提供される。
【０１０２】
第１装置は１つまたは複数の電極を含み得る。
【０１０３】
このツールは電気手術ツールを含み得る。
【０１０４】
このツールは、所望によりレーザ光源に連結され得る光ファイバを含み得る。
【０１０５】
このツールはＰｌａｓｍａＢｌａｄｅ（登録商標）ツールなどのパルスプラズマＲＦツールを含み得る。
【０１０６】
第１装置は急速蒸発イオン化質量分析法技術によりエアロゾル、スモーク、または蒸気をターゲットから発生させ得る。
【０１０７】
さらなる態様から、
チューブまたはハウジング内に配置された１つまたは複数の電極を含む電気手術ツールであって、チューブまたはハウジングは、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートを含む、電気手術ツール、を含む、急速蒸発イオン化質量分析法（「ＲＥＩＭＳ」）を実施するための装置が提供される。
【０１０８】
１つまたは複数の吸引ポート（チューブまたはハウジングの端部に配置された主要なツール展開開口部からは別個であり異なる）を提供することにより、サージカルスモークまたはエアロゾルがチューブまたはハウジングに吸引され、次に、解析のために質量分析計へと通されることが可能となるという点で、様々な実施形態は特に有利である。チューブまたはハウジングの端部に配置された主要なツール展開開口部は例えば除去されるポリープによりブロックされる傾向を有するため、これは有利である。したがって、吸引ポートが、ターゲットから生成されたエアロゾル、スモーク、または蒸気を吸引するために一般に好適であることが理解されるであろう。
【０１０９】
チューブまたはハウジング内に吸引されたサージカルスモークまたはエアロゾルは、質量分析計の真空チャンバ内に誘導され、加熱され得る衝突表面と衝突することにより、質量分析計の真空チャンバ内でイオン化され得る。次に、結果的に生成される検体イオンは質量分析され得る。結果として、ツールまたは電気手術ツールのユーザ（例えば外科医または専門看護師）には、切除対象の組織の性質または種類に関するリアルタイム情報が提供され得る。したがって様々な実施形態は、ガン組織または潜在的にガン性の組織の全部が除去されたかどうかを外科医が判定することを可能にし、かつ、不必要な量の健康な組織が除去されることを防止するよう支援する。したがって様々な実施形態は、消化器ガンに起因する死亡件数の低減において重要な役割を果し、ガン性組織または潜在的ガン性組織の不完全な切除に起因する再介入の防止を支援することが可能である。
【０１１０】
１つまたは複数の電極はスネアを含み得る。
【０１１１】
スネアはポリープ切除スネアを含み得る。
【０１１２】
１つまたは複数の電極は、１つまたは複数のフック、１つまたは複数の採集装置、１つまたは複数のブレード、１つまたは複数のナイフ、１つまたは複数の鋸歯状ブレード、１つまたは複数のプローブ、１つまたは複数の生検ツール、１つまたは複数のロボットツール、１つまたは複数のピンセット、１つまたは複数の電気手術ペンシル、１つまたは複数の鉗子、１つまたは複数のバイポーラ鉗子、１つまたは複数の凝固装置、１つまたは複数の洗滌装置、または１つまたは複数の撮像ツールを含み得る。
【０１１３】
１つまたは複数の電極はモノポーラ装置を含み得る。
【０１１４】
別個のリターン電極も提供され得る。
【０１１５】
代替的な実施形態によれば、１つまたは複数の電極はバイポーラ装置を含み得る。
【０１１６】
１つまたは複数の電極は、（ｉ）モノポーラ装置（ここでは、この装置は所望により別個のリターン電極をさらに含む）、（ｉｉ）バイポーラ装置、または、（ｉｉｉ）多相ＲＦ装置（ここでは、この装置は所望により別個のリターン電極または電極をさらに含む）を含み得る。
【０１１７】
他の実施形態によれば、第１装置は、ＰｌａｓｍａＢｌａｄｅ（登録商標）ツールなどのパルスプラズマＲＦツールを含み得る。
【０１１８】
一実施形態によれば、第１装置は、（ｉ）チューブもしくはハウジングから拡張可能な、および／またはチューブもしくはハウジング内に格納可能な、電極、所望によりニードル電極を、または、（ｉｉ）チューブもしくはハウジングから拡張可能な、および／またはチューブもしくはハウジング内に格納可能な、レーザ放射を組織または他の表面上に誘導するための光ファイバを、さらに含み得る。
【０１１９】
ツールまたは電気手術ツールは使用時、最初は、第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）が少なくとも部分的にチューブまたはハウジング内に格納された状態で配置され得る。
【０１２０】
第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）は使用時、第１装置が少なくとも部分的にツール展開開口部を越えて延長するよう配置され得る。
【０１２１】
第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）は使用時、第１装置が、除去、切除、または試料採取が望まれる組織または他の物質に対して接触または別様に相互作用するよう配置され得る。
【０１２２】
第１装置（例えば１つまたは複数の電極または光ファイバ）は使用時、除去、切除、または試料採取が望まれる組織または他の物質を捕捉するかまたは係る組織もしくは他の物質の周りにしっかりと固定されるよう、部分的に格納され得る。
【０１２３】
この装置はさらに内視鏡を含み得る。
【０１２４】
内視鏡は、ライトまたは照明装置をさらに含み得る。
【０１２５】
ツール（１つまたは複数の電極または光ファイバ）または電気手術ツールは使用時、内視鏡のポートを通して配置され得る。
【０１２６】
ツールまたは電気手術ツールは使用時に活性化され得る。
【０１２７】
この装置は、第１装置（例えば１つまたは複数の電極）にＲＦ電圧を印加するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１２８】
ＲＦ電圧は、（ｉ）約１００Ｖ未満、（ｉｉ）約１００〜２００Ｖ、（ｉｉｉ）約２００〜３００Ｖ、（ｉｖ）約３００〜４００Ｖ、（ｖ）約４００〜５００Ｖ、（ｖｉ）約５００〜６００Ｖ、（ｖｉｉ）約６００〜７００Ｖ、（ｖｉｉｉ）約７００〜８００Ｖ、（ｉｘ）約８００〜９００Ｖ、（ｘ）約９００〜１０００Ｖ、および、（ｘｉ）約１ｋＶ超、からなる群より選択された振幅、ピークからピークまでの電圧、またはＲＭＳ電圧を有し得る。
【０１２９】
ＲＦ電圧は、（ｉ）約１ｋＨｚ未満、（ｉｉ）約１〜２ｋＨｚ、（ｉｉｉ）約２〜３ｋＨｚ、（ｉｖ）約３〜４ｋＨｚ、（ｖ）約４〜５ｋＨｚ、（ｖｉ）約５〜６ｋＨｚ、（ｖｉｉ）約６〜７ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）約７〜８ｋＨｚ、（ｉｘ）約８〜９ｋＨｚ、（ｘ）約９〜１０ｋＨｚ、（ｘｉ）約１０〜２０ｋＨｚ、（ｘｉｉ）約２０〜３０ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）約３０〜４０ｋＨｚ、（ｘｉｖ）約４０〜５０ｋＨｚ、（ｘｖ）約５０〜６０ｋＨｚ、（ｘｖｉ）約６０〜７０ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）約７０〜８０ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）約８０〜９０ｋＨｚ、（ｘｉｘ）約９０〜１００ｋＨｚ、（ｘｘ）約１００〜２００ｋＨｚ、（ｘｘｉ）約２００〜３００ｋＨｚ、（ｘｘｉｉ）約３００〜４００ｋＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）約４００〜５００ｋＨｚ、（ｘｘｉｖ）約５００〜６００ｋＨｚ、（ｘｘｖ）約６００〜７００ｋＨｚ、（ｘｘｖｉ）約７００〜８００ｋＨｚ、（ｘｘｖｉｉ）約８００〜９００ｋＨｚ、（ｘｘｖｉｉｉ）約９００〜１０００ｋＨｚ、（ｘｘｉｘ）約１〜２Ｍｈｚ、および、（ｘｘｘ）約２Ｍｈｚ超、からなる群より選択された周波数を有し得る。
【０１３０】
１つまたは複数の吸引ポートは、ツールまたは電気手術ツールの長さに沿って、規則的パターンで、または不規則的様式で、配列され得る。
【０１３１】
吸引ポートの少なくともいくつかは、チューブまたはハウジングから少なくとも部分的に外向きに延長し得る。
【０１３２】
吸引ポートの少なくともいくつかは、チューブまたはハウジング内に少なくとも部分的に凹陥し得る。
【０１３３】
吸引ポートの少なくともいくつかは、第１列の吸引ポートが第２の近傍列の吸引ポートに対して互い違いとなる状態で、列状に配列され得る。
【０１３４】
この装置は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１３５】
この装置は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して、実質的に連続的な様式で、吸引するよう構成および適応され得る。
【０１３６】
この装置は、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して、実質的にパルス状の、不連続的な、または不規則的な様式で、吸引するよう構成および適応され得る。
【０１３７】
この装置は、実質的に、印加された電圧または電位（例えば電気手術切断時に印加された電圧または電位）がツールまたは電気手術ツールに印加されるか、またはツールが別様に通電されるときのみに、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引するよう構成および適応され得る。
【０１３８】
この装置は、外科的、非外科的、または他の処置の間に吸引デューティサイクルを変動させるよう構成および適応された制御システムをさらに含み得る。
【０１３９】
第１装置は全般的にアンビエントイオン源を含み得る。
【０１４０】
例えば、第１装置は、（ｉ）急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）イオン源、（ｉｉ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）レーザ脱離質量分析（「ＬＤ」）イオン源、（ｉｖ）熱脱離イオン源、（ｖ）レーザダイオード熱脱離（「ＬＤＴＤ」）イオン源、（ｖｉ）脱離電子流集束（「ＤＥＦＦＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）誘電体バリア放電（「ＤＢＤ」）プラズマイオン源、（ｖｉｉｉ）大気圧固体試料分析プローブ（「ＡＳＡＰ」）イオン源、（ｉｘ）超音波支援スプレーイオン化イオン源、（ｘ）簡易アンビエント音波スプレーイオン化（「ＥＡＳＩ」）イオン源、（ｘｉ）脱離大気圧光イオン化（「ＤＡＰＰＩ」）イオン源、（ｘｉｉ）ペーパースプレー（「ＰＳ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）ジェット脱離イオン化（「ＪｅＤＩ」）イオン源、（ｘｉｖ）タッチスプレー（「ＴＳ」）イオン源、（ｘｖ）ナノＤＥＳＩイオン源、（ｘｖｉ）レーザアブレーションエレクトロスプレー（「ＬＡＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉｉ）リアルタイム直接質量分析（「ＤＡＲＴ」）イオン源、（ｘｖｉｉｉ）プローブエレクトロスプレーイオン化（「ＰＥＳＩ」）イオン源、（ｘｉｘ）固体プローブ支援エレクトロスプレーイオン化（「ＳＰＡ−ＥＳＩ」）イオン源、（ｘｘ）キャビトロン超音波外科用吸引（「ＣＵＳＡ」）装置、（ｘｘｉ）収束または非収束の超音波アブレーション装置、（ｘｘｉｉ）マイクロ波超音波共鳴装置、および、（ｘｘｉｉｉ）パルスプラズマＲＦ切開装置、からなる群より選択されたイオン源を含み得る。
【０１４１】
他の態様によれば、上述の装置を含む質量分析計および／またはイオン移動度セパレータが提供される。
【０１４２】
この質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を質量分析計の真空チャンバに通すよう構成および適応されたチューブをさらに含み得る。
【０１４３】
この質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、質量分析計の真空チャンバ内に配置された衝突表面をさらに含み得る。
【０１４４】
衝突表面は、検体イオンを形成するために、衝突表面との衝突時に検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気の少なくとも一部がイオン化されるよう構成および適応され得る。
【０１４５】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、検体イオンを質量分析および／またはイオン移動度分析するよう構成および適応された質量アナライザおよび／またはイオン移動度セパレータをさらに含み得る。
【０１４６】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは衝突表面を加熱するよう構成および適応された加熱装置をさらに含み得る。
【０１４７】
加熱装置は、（ｉ）１００℃未満、（ｉｉ）約１００〜２００℃、（ｉｉｉ）約２００〜３００℃、（ｉｖ）約３００〜４００℃、（ｖ）約４００〜５００℃、（ｖｉ）約５００〜６００℃、（ｖｉｉ）約６００〜７００℃、（ｖｉｉｉ）約７００〜８００℃、（ｉｘ）約８００〜９００℃、（ｘ）約９００〜１０００℃、（ｘｉ）約１０００〜１１００℃、および、（ｘｉｉ）１１００℃超、からなる群より選択された温度に衝突表面を加熱するよう構成および適応され得る。
【０１４８】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気にマトリクスを加えるよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１４９】
検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気が衝突表面に衝突する以前に、マトリクスは使用時、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気に加えられる。
【０１５０】
マトリクスは、（ｉ）検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気に対する溶媒、（ｉｉ）有機溶媒、（ｉｉｉ）揮発性化合物、（ｉｖ）極性分子、（ｖ）水、（ｖｉ）１つまたは複数のアルコール、（ｖｉｉ）メタノール、（ｖｉｉｉ）エタノール、（ｉｘ）イソプロパノール、（ｘ）アセトン、および、（ｘｉ）アセトニトリル、からなる群より選択され得る。
【０１５１】
マトリクスは、ロックマス化合物またはキャリブレーション化合物を含み得る。
【０１５２】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、リアルタイム情報および／または遅延情報をツールまたは電気手術ツールのユーザに提供するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１５３】
この情報は、質量スペクトル情報および／または組織分類情報を含み得る。
【０１５４】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、望ましくないターゲット領域またはエリアからの組織または他の物質が質量分析されている旨の、ツールまたは電気手術ツールのユーザに対するフィードバック、および／またはアラーム、および／またはアラートを生成するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１５５】
質量分析計は、望ましくないターゲット領域またはエリアからの組織または他の物質が質量分析されている場合に、ツールまたは電気手術ツールに対する電力を低減または停止するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１５６】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、ツールまたは電気手術ツールが、望ましくないターゲット領域またはエリアで動作中であるか、または望ましくないターゲット領域またはエリアに配置されている旨の、ツールまたは電気手術ツールのユーザに対するフィードバック、および／またはアラーム、および／またはアラートを生成するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１５７】
質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、ツールまたは電気手術ツールが、望ましくないターゲット領域またはエリアで動作中であるか、または望ましくないターゲット領域またはエリアに配置されている場合に、ツールまたは電気手術ツールに対する電力を停止または低減するよう構成および適応された装置をさらに含み得る。
【０１５８】
例えば一実施形態によれば、ツールまたは電気手術ツールが筋肉などの特定種類の組織を切断していることが判定され得る。腸の手術の場合、腸が穿孔される潜在的危険が存在することを示す警告が生成され得る。
【０１５９】
上記の態様および実施形態に係る装置または質量分析計および／またはイオン移動度セパレータは、少なくとも互いに両立することがない程度まで、上述の任意の方法ステップを実行するよう、または、係る方法ステップ内で利用されるよう、さらに構成および適応され得る。
【０１６０】
他の態様によれば、
チューブまたはハウジング内に配置された１つまたは複数の電極を含む急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）電気手術ツールであって、チューブまたはハウジングは、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートを含む、急速蒸発イオン化質量分析電気手術ツールを提供することと、
生体組織を電気手術ツールに接触させ、次に手術ツールを活性化させて検体、スモーク、煙霧、液体、気体、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を発生させることと、
検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引することと、
検体イオンを形成するために、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を、質量分析計の真空チャンバ内に配置された衝突表面に対して衝突させることと、
検体イオンを質量分析および／またはイオン移動度分析することと、
を含む電気外科の方法が提供される。
【０１６１】
他の態様によれば、
チューブまたはハウジング内に配置された１つまたは複数の電極を含む急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）電気手術ツールであって、管材またはハウジングは、ツール展開開口部および１つまたは複数の別個の吸引ポートを含む、急速蒸発イオン化質量分析電気手術ツールと、
使用時に電気手術ツールが生体組織と接触した状態にあるとき電気手術ツールを活性化させ、それにより検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を発生させるよう構成および適応された装置と、
検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を１つまたは複数の吸引ポートを通して吸引するよう構成および適応された装置と、
（ｉ）質量分析計の真空チャンバ内に配置された衝突表面であって、使用時、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気が衝突表面に対して衝突し、それにより検体イオンが形成される、衝突表面、および、（ｉｉ）検体イオンを質量分析および／またはイオン移動度分析するための質量アナライザおよび／またはイオン移動度セパレータ、を含む質量分析計と、
を含む電気手術装置が提供される。
【０１６２】
エアロゾル、スモーク、もしくは蒸気に対して、または、エアロゾル、スモーク、もしくは蒸気から導出された検体イオンを質量分析および／またはイオン移動度分析することにより得られた質量スペクトロメトリーデータおよび／またはイオン移動度データを解析することは、１つまたは複数の試料スペクトルを分析して、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することを含む。
【０１６３】
１つまたは複数の試料スペクトルを分析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気を分類することは、１つまたは複数の試料スペクトルの教師あり分析、および／または１つまたは複数の試料スペクトルの教師なし分析を含み得る。
【０１６４】
１つまたは複数の試料スペクトルを分析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、単変量解析、多変量解析、主成分分析（ＰＣＡ）、線形判別分析（ＬＤＡ）、最大マージン基準（ＭＭＣ）、ライブラリに基づく解析、ソフト・インディペンデント・モデリング・オブ・クラス・アナロジー（ＳＩＭＣＡ）、因子分析（ＦＡ）、再帰分割（決定木）、ランダムフォレスト、独立成分解析（ＩＣＡ）、部分最小二乗法判別分析（ＰＬＳ−ＤＡ）、潜在構造に対する直交（部分的最小２乗）射影（ＯＰＬＳ）、ＯＰＬＳ判別分析（ＯＰＬＳ−ＤＡ）、サポート・ベクトル・マシン（ＳＶＭ）、（人工）ニューラルネットワーク、多層パーセプトロン、放射基底関数（ＲＢＦ）ネットワーク、ベイズ解析、クラスタ解析、カーネル法、および、部分空間判別分析、のうちの１つまたは複数を使用することを含み得る。
【０１６５】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、１つまたは複数の基準試料スペクトルを使用して分類モデルを開発することを含み得る。
【０１６６】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、主成分分析（ＰＣＡ）の実施後に線形判別分析（ＬＤＡ）を実施することを含み得る。
【０１６７】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、主成分分析（ＰＣＡ）の実施後に最大マージン基準（ＭＭＣ）処理を実施することを含み得る。
【０１６８】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、分類モデルまたはライブラリ内に１つまたは複数のクラスを定義することを含み得る。
【０１６９】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、手動により、または、１つまたは複数のクラス基準またはクラスタ基準にしたがって自動的に、分類モデルまたはライブラリ内に１つまたは複数のクラスを画定することを含み得る。
【０１７０】
各クラスに対する１つまたは複数のクラス基準またはクラスタ基準は、モデル空間内における基準試料スペクトルに対する１つまたは複数のペアの基準点間の距離、モデル空間内における基準試料スペクトルに対する基準点の群間の分散値、および、モデル空間内における基準試料スペクトルに対する１群の基準点内の分散値、のうちの１つまたは複数に基づき得る。
【０１７１】
１つまたは複数のクラスは、それぞれが１つまたは複数のクラス定義により定義され得る。
【０１７２】
１つまたは複数のクラス定義は、モデル空間内における基準試料スペクトル、値、境界、線、平面、超平面、分散、体積、ヴォロノイセル、および／または位置に対する１セットの１つまたは複数の基準点と、クラス階層内における１つまたは複数の位置と、のうちの１つまたは複数を含み得る。
【０１７３】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、分類モデルまたはライブラリを使用して、１つまたは複数の未知の試料スペクトルを分類することを含み得る。
【０１７４】
１つまたは複数の試料スペクトルを解析し、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することは、手動により、または、１つまたは複数の分類基準にしたがって自動的に、１つまたは複数の試料スペクトルを分類することを含み得る。
【０１７５】
１つまたは複数の分類基準は、
モデル空間内における１つまたは複数の試料スペクトルに対する１つまたは複数の投影された試料点と、モデル空間内における１つまたは複数の基準試料スペクトル、値、境界、線、平面、超平面、分散、体積、ヴォロノイセル、または位置に対する、１セットの１つまたは複数の基準点と、の間の距離が、距離閾値よりも小さいこと、または最小の係る距離であることと、
モデル空間内における１つまたは複数の試料スペクトルに対する１つまたは複数の投影された試料点に対する位置が、モデル空間内における１つまたは複数の基準試料スペクトル、値、境界、直線、平面、超平面、または位置に対する１つまたは複数の基準点の一方の側かまたは他方の側にあることと、
モデル空間内における１つまたは複数の試料スペクトルに対する１つまたは複数の投影された試料点に対する位置が、モデル空間内における１つまたは複数の体積またはヴォロノイセル内にあることと、
確率または分類スコアが、確率または分類スコア閾値を越えるか、または最も高い係る確率または分類スコアであることと、
のうちの１つまたは複数を含み得る。
【０１７６】
アンビエントイオン化イオン源を使用してスモーク、エアロゾル、または蒸気をターゲットから発生させること（この詳細に関しては、本明細書の他の箇所で説明される）に関する様々な実施形態が考えられる。次に、エアロゾル、スモーク、または蒸気はマトリクスと混合され、質量分析計および／またはイオン移動度スペクトロメータの真空チャンバ内に吸引され得る。この混合物が衝突表面に対して衝突すると衝突イオン化によりエアロゾル、スモーク、または蒸気がイオン化され、それにより検体イオンが発生する。次に、結果的に生成された検体イオン（または検体イオンから導出されたフラグメントイオンまたはプロダクトイオン）は、質量分析および／またはイオン移動度分析が実施され、結果的に生成された質量スペクトロメトリーデータおよび／またはイオン移動度スペクトロメトリーデータは、ターゲットの１つまたは複数の特性をリアルタイムで判定するために、多変量解析または他の数学的処理が施される。
【０１７７】
一実施形態によれば、エアロゾル、スモーク、または蒸気をターゲットから発生させるための第１装置は、連続ＲＦ波形などのＲＦ電圧を利用するツールを含み得る。
【０１７８】
エアロゾル、スモーク、または蒸気をターゲットから発生させるための第１装置がアルゴンプラズマ凝固（「ＡＰＣ」）装置を含み得る他の実施形態も考えられる。アルゴンプラズマ凝固装置では、イオン化されたアルゴンガス（プラズマ）のジェットが使用され、係るジェットはプローブを通して誘導される。プローブは内視鏡を通され得る。アルゴンプラズマ凝固法は実質的に非接触の処理であり、プローブはターゲットからある程度離れた距離に配置される。アルゴンガスがプローブから放出され、次に高電圧放電（例えば６ｋＶ）によりイオン化される。高周波電流がガスのジェットを通して伝導され、その結果、ジェットの他方の端部上でターゲットが凝固される。凝固の深さは通常、わずか数ミリメートルである。
【０１７９】
本明細書における態様または実施形態のいずれかに開示の第１装置、手術ツールもしくは電気手術ツール、装置もしくはプローブ、または他の試料採取装置またはプローブは、ハイドロサージカル装置、手術用ウォータージェット装置、アルゴンプラズマ凝固装置、ハイブリッド型アルゴンプラズマ凝固装置、ウォータージェット装置、およびレーザ装置のうちの１つまたは複数などの、非接触型手術装置を含み得る。
【０１８０】
非接触型手術装置は、組織と物理的に接触することなく、生物組織に対して、切開、断片化、液化、吸引、高周波治療、または別様の破砕を実施するよう構成および適応された手術装置として定義され得る。非接触型手術装置の例としては、レーザ装置、ハイドロサージカル装置、アルゴンプラズマ凝固装置、およびハイブリッド型アルゴンプラズマ凝固装置が挙げられる。
【０１８１】
非接触型装置は組織に対して物理的に接触することがないため、係非接触型装置を使用する処置は比較的安全であるとみなされ、皮膚または脂肪などの低い細胞内結合を有する損傷を受けやすい組織の治療に使用が可能である。
【０１８２】
様々な実施形態によれば、質量分析計および／またはイオン移動度スペクトロメータは、陰イオンモードのみ、陽イオンモードのみ、または、陰イオン・陽イオン両モードにおいてデータを取得し得る。陽イオンモードスペクトロメトリーデータは、陰イオンモードスペクトロメトリーデータとの組み合わせまたは連結が可能である。陰イオンモードは、エアロゾル、スモーク、または蒸気試料（例えば、脂質を含むターゲットに由来するエアロゾル、スモーク、または蒸気試料など）の分類に関して特に有用なスペクトルを提供することが可能である。
【０１８３】
イオン移動度スペクトロメトリーデータは、異なるイオン移動度のドリフトガスを使用して取得されてもよく、または、１つまたは複数の種のドリフト時間を変化させるためにドーパントがドリフトガスに添加されてもよい。次に、このデータが組み合わされ、または連結され得る。
【０１８４】
マトリクスまたは試薬を直接的に試料に添加する要件により、組織の生体内解析を実施する能力が妨げられ得ること、および、より全般的に、ターゲット物質の高速で簡単な解析を提供する能力が妨げられることが、理解されるであろう。
【０１８５】
他の実施形態によればアンビエントイオン化イオン源は、エアロゾルとして吸引される液体試料を発生させる超音波切除イオン源またはハイブリッド型電気手術−超音波切除源を含み得る。超音波切除イオン源は、収束された、または収束されない、超音波を含み得る。
【０１８６】
所望により、第１装置は、（ｉ）急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）イオン源、（ｉｉ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）レーザ脱離質量分析（「ＬＤ」）イオン源、（ｉｖ）熱脱離イオン源、（ｖ）レーザダイオード熱脱離（「ＬＤＴＤ」）イオン源、（ｖｉ）脱離電子流集束（「ＤＥＦＦＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）誘電体バリア放電（「ＤＢＤ」）プラズマイオン源、（ｖｉｉｉ）大気圧固体試料分析プローブ（「ＡＳＡＰ」）イオン源、（ｉｘ）超音波支援スプレーイオン化イオン源、（ｘ）簡易アンビエント音波スプレーイオン化（「ＥＡＳＩ」）イオン源、（ｘｉ）脱離大気圧光イオン化（「ＤＡＰＰＩ」）イオン源、（ｘｉｉ）ペーパースプレー（「ＰＳ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）ジェット脱離イオン化（「ＪｅＤＩ」）イオン源、（ｘｉｖ）タッチスプレー（「ＴＳ」）イオン源、（ｘｖ）ナノＤＥＳＩイオン源、（ｘｖｉ）レーザアブレーションエレクトロスプレー（「ＬＡＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉｉ）リアルタイム直接質量分析（「ＤＡＲＴ」）イオン源、（ｘｖｉｉｉ）プローブエレクトロスプレーイオン化（「ＰＥＳＩ」）イオン源、（ｘｉｘ）固体プローブ支援エレクトロスプレーイオン化（「ＳＰＡ−ＥＳＩ」）イオン源、（ｘｘ）キャビトロン超音波外科用吸引（「ＣＵＳＡ」）装置、（ｘｘｉ）収束または非収束の超音波アブレーション装置、（ｘｘｉｉ）マイクロ波超音波共鳴装置、および、（ｘｘｉｉｉ）パルスプラズマＲＦ切開装置、からなる群より選択されたイオン源を含むか、または係るイオン源の一部を形成する。
【０１８７】
様々な実施形態について、例示としてのみ、以下の添付の図面を参照しつつ、ここで説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】ＲＦ電圧がバイポーラ鉗子に印加され、それによりエアロゾルまたは手術プルームが発生し、係る手術プルームがバイポーラ鉗子の洗滌ポートを通して捕捉され、次にイオン化および質量分析のために質量分析計に輸送される、急速蒸発イオン化質量分析法（「ＲＥＩＭＳ」）の方法を示す図である。
【図２】一実施形態に係るポリープ切除スネアを示す図である。
【図３Ａ】電気手術エアロゾルを伝達するために電気手術電極チップと質量分析計との間を直接的に接続するために追加的Ｔ型ピースが内視鏡チューブに装備されている内視鏡実験設定を示す図である。
【図３Ｂ】ポリープがその基部においてしっかりと固定され、次に電気手術切開が実施され、結果的に生じたサージカルスモークまたはエアロゾルが、電気手術ツールのプラスチックシースに設けられた穿孔を通して吸引されるようにスネアループを使用して電気手術スネアがポリープを捕捉するために使用される、一実施形態に係る消化器ポリープの切除を示す図である。
【図４Ａ】ガン性および健康な粘膜組織が主にリン脂質を６００〜９００ｍ／ｚの範囲において示し、その一方で、粘膜下組織がトリグリセリド種およびホスファチジルイノシトール種を８００〜１０００Ｍ／Ｚ範囲において示す、改良されたＸｅｖｏＧ２−Ｓ（登録商標）Ｑ−Ｔｏｆ質量分析計（Ｗａｔｅｒｓ（登録商標））を使用して記録された、胃粘膜、胃粘膜下組織、および腺癌組織の質量スペクトルを示す図である。
【図４Ｂ】Ｋｒｕｓｋａｌ−ＷａｌｌｉｓＡＯＶＡを使用して６００〜９００ｍ／ｚの範囲におけるガン性組織と健康な組織との間の顕著な差異が示され、ｍ／ｚ８００を越えるすべてのピークが粘膜下組織と他の２つの組織種類とを比較すると顕著に異なっている、選択されたピークの発生量の比較を示す図である。
【図５Ａ】２名の患者から収集された腺腫性ポリープ（ｎ＝５）が除去の後に生体外で試料採取され、顕著な差異がすべての３つの群の間でＰＣＡ空間において観察され得る、ＬＴＱＶｅｌｏｓ（登録商標）質量分析計かを使用して７名の患者から取得されたヒトの結腸腺癌（ｎ＝４３）と、健康な結腸粘膜データ（ｎ＝４５）と、の３次元ＰＣＡプロットを示す図である。
【図５Ｂ】粘膜下組織と他の２つの層との間の顕著な差異が、インターベンショナル内視鏡検査に対するパーフォレーションリスクアラートシステムを提供するために使用される、Ｘｅｖｏ  Ｇ２−Ｓ（登録商標）Ｑ−Ｔｏｆ質量分析計（Ｗａｔｅｒｓ（登録商標））を使用して３名の患者から生体外で取得された健康な胃粘膜（ｎ＝３２）、胃粘膜下組織（ｎ＝１０）、および胃腺癌（ｎ＝３）の３次元ＰＣＡプロットを示す図である。
【図６Ａ】一実施形態に係る急速蒸発イオン化質量分析法に適合する内視鏡システムの生体内利用と、結腸内視術を受ける３名の患者から取られた採取ポイントと、を示す図である。
【図６Ｂ】ポリープの除去時に生体内で取得されたスペクトルが空間の異なる部分に局在する一方で、すべての他の粘膜スペクトルが試料採取箇所からある程度均一に独立的である、３次元ＰＣＡツール上に図示された試料採取ポイントを示す図である。
【図７】一実施形態にしたがってテストされたスネアチューブ上における３つの異なる構成の穿孔を示す図である。
【図８】内視鏡環境をシミュレートするよう構成された生体外テスト方法を示す図である。
【図９】図７で示された穿孔の３つの異なる構成に対するテストを比較する線形判別分析プロットを示す図である。
【図１０】２つの異なるワイヤスネア種類のテストを比較する線形判別分析プロットを示す図である。
【図１１】様々な実施形態に係る分類モデルを構築することを含む解析方法を示す図である。
【図１２】２つのクラスの既知の基準試料から得られた１セットの基準試料スペクトルを示す図である。
【図１３】多変量空間が複数の基準点を含み、各基準点は基準試料スペクトルから導出された１セットの３つのピーク強度値に対応する、強度軸により定められた３つの次元を有する多変量空間を示す図である。
【図１４】累積変数とＰＣＡモデルの成分の個数との間の全般的な関係を示す図である。
【図１５】主成分により定められる２つの次元を有するＰＣＡ空間であって、複数の変換された基準点またはスコアを含み、各変換された基準点またはスコアは図１３の基準点に対応する、ＰＣＡ空間を示す図である。
【図１６】１つの次元または軸を有するＰＣＡ−ＬＤＡ空間であって、ＬＤＡが図１５のＰＣＡ空間に基づいて実施され、ＰＣＡ−ＬＤＡ空間は複数のさらに変換された基準点またはクラススコアを含み、さらに変換された基準点またはクラススコアのそれぞれは、図１５の変換された基準点またはスコアに対応する、ＰＣＡ−ＬＤＡ空間を示す図である。
【図１７】様々な実施形態に係る分類モデルを使用することを含む解析方法を示す図である。
【図１８】未知の試料から得られた試料スペクトルを示す図である。
【図１９】図１６のＰＣＡ−ＬＤＡ空間であって、図１８の試料スペクトルのピーク強度値から得られたＰＣＡ−ＬＤＡ投影試料点をさらに含むＰＣＡ−ＬＤＡ空間を示す図である。
【図２０】様々な実施形態に係る分類ライブラリを構築することを含む解析方法を示す図である。
【図２１】様々な実施形態に係る分類ライブラリを使用することを含む解析方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１８９】
アンビエントイオン化イオン源に連結された内視鏡に全般的に関連する様々な実施形態について以下でより詳細に説明する。
【０１９０】
１つまたは複数の吸引ポートまたは穿孔を解して吸引されたエアロゾル、サージカルスモーク、または蒸気は、ツールの１部分を包囲し得るシースに吸引される。次にエアロゾル、サージカルスモーク、または蒸気はチューブに通され得、このチューブはエアロゾル、サージカルスモーク、または蒸気を質量分析計の流入口に伝達され得る。エアロゾル、サージカルスモーク、または蒸気は質量分析計の真空チャンバに通され得、衝突表面に対して衝突させられ得、それによりエアロゾル、スモーク、または蒸気は衝突イオン化によりイオン化され、その結果、検体イオンが発生する。
【０１９１】
結果的に発生した検体イオン検体イオン（または検体イオンから導出されたフラグメントイオンまたはプロダクトイオン）は、質量分析が実施され、次に、結果的に生成された質量スペクトロメトリーデータは、ターゲット（例えば組織）の１つまたは複数の特性をリアルタイムで判定するために、多変量解析が施される。
【０１９２】
例えば多変量解析の実施により、現在切除されている組織の１部分がガン性であるかどうかの判定が可能となり得る。
【０１９３】
アンビエントイオン化イオン源
様々な実施形態によれば、装置が、エアロゾル、スモーク、または蒸気を、ターゲット（例えば生体内組織）の１つまたは複数の領域から発生されるために使用される。この装置は、天然または未変更のターゲットから検体エアロゾル、スモーク、または蒸気を発生させる能力により特徴付けられたアンビエントイオン化イオン源を含み得る。例えば他種類のイオン源（例えばマトリックス支援レーザ脱離質量分析（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源など）では、イオン化の前にマトリクスまたは試薬が試料に添加されることが必要である。
【０１９４】
マトリクスまたは試薬を試料に添加する要件により、組織の生体内解析を実施する能力が妨げられること、および、より全般的に、ターゲット物質の急速で簡単な解析を提供する能力が妨げられることが、理解されるであろう。
【０１９５】
したがって対照的に、アンビエントイオン化技術は、第１にマトリクスまたは試薬の添加を必要とせず（それ故、生体内組織の解析に対して好適であり）、かつ、第２にターゲット物質の急速で簡単な解析の実施が可能であるため、特に有利である。
【０１９６】
多数の異なるアンビエントイオン化技術が知られており、これらのアンビエントイオン化技術は本発明の範囲に含まれる。歴史的記録としては、脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）が最初に開発されたアンビエントイオン化技術であり、２００４年に開示された。２００４年以降、多数の他のアンビエントイオン化技術が開発された。これらのアンビエントイオン化技術は、正確なイオン化方法において異なるが、天然（すなわち未処理または未変更）の試料からガス位相イオンを発生させる同一の全般的な能力を共有する。本発明の範囲に含まれる様々なアンビエントイオン化技術の特定的な利点は、様々なアンビエントイオン化技術ではいかなる事前の試料準備も不要であることである。結果として、様々なアンビエントイオン化技術では、マトリクスまたは試薬を組織試料または他のターゲット物質に添加する時間および費用を必要とすることなく、生体内組織および生体外組織の両方の試料の解析が可能である。
【０１９７】
本発明の範囲に含まれることが意図されるアンビエントイオン化技術の一覧を以下の表に示す。
【表１】
0006783240.tif 000002
0006783240.tif 000003
【０１９８】
一実施形態によれば、アンビエントイオン化イオン源は、急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）イオン源を含み得る。このイオン源においては、ジュール加熱によりサージカルスモークのエアロゾルまたはプルームを発生させるために、ＲＦ電圧が１つまたは複数の電極に印加される。
【０１９９】
一方、上記で参照したものを含む他のアンビエントイオン源も利用され得る。例えば他の実施形態によれば、アンビエントイオン化イオン源は、レーザイオン化イオン源を含み得る。一実施形態によれば、レーザイオン化イオン源は中赤外線レーザアブレーションイオン源を含み得る。例えば、水吸収スペクトルにおけるピークに対応する２．９４μｍに近いかまたは２．９４μｍに等しい放射を放出する、いくつかのレーザが存在する。様々な実施形態によれば、アンビエントイオン化イオン源は、水の２．９４μｍの高吸収係数に基づいて２．９４μｍに近い波長を有するレーザアブレーションイオン源を含み得る。一実施形態によれば、レーザアブレーションイオン源は２．９４μｍの放射を放出するＥｒ：ＹＡＧレーザを含み得る。
【０２００】
２．９４μｍより長い波長を有するレーザアブレーションイオン源を生成するために中赤外線光パラメトリック発振器（「ＯＰＯ」）が使用され得る、他の実施形態が考えられる。例えば、例えば６．１μｍ、６．４５μｍ、または６．７３μｍの波長を有するレーザ放射を生成するために、Ｅｒ：ＹＡＧ励起ＺＧＰ−ＯＰＯが使用され得る。いくつかの状況では、表面層のみ切除されて熱損傷がより小さくなり得るために、２．９４μｍよりも短いかまたはより長い波長を有するレーザアブレーションイオン源を使用することが有利となり得る。一実施形態によれば、Ｃｏ：ＭｇＦ２レーザがレーザアブレーションイオン源として使用され得る。ここでは、レーザは１．７５〜２．５μｍから調節され得る。他の実施形態によれば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより励起される光パラメトリック発振器（「ＯＰＯ」）システムが、２．９〜３．１μｍの範囲の波長を有するレーザアブレーションイオン源を生成するために、使用され得る。他の実施形態によれば、１０．６μｍの波長を有するＣＯ２レーザが、エアロゾル、スモーク、または蒸気を発生させるために使用され得る。
【０２０１】
他の実施形態によれば、アンビエントイオン化イオン源は、液体試料を発生させる超音波アブレーションイオン源を含み得、次にこの液体試料はエアロゾルとして吸引される。超音波アブレーションイオン源は、収束された、または収束されない、イオン源を含み得る。
【０２０２】
一実施形態によれば、エアロゾル、スモーク、または蒸気をターゲットの１つまたは複数の領域から発生させるための第１装置は、連続ＲＦ波形を利用する電気手術ツールを含み得る。他の実施形態によれば、パルスプラズマＲＦエネルギーをツールに供給するよう構成された無線周波数組織切開システムが使用され得る。このツールは例えばＰｌａｓｍａＢｌａｄｅ（登録商標）を含み得る。パルスプラズマＲＦツールは、従来の電気手術ツールよりも低い温度（例えば、２００〜３５０℃と比較して４０〜１７０℃）で動作し、それにより熱傷深さが小さくなる。パルス状の波形およびデューティサイクルは、薄い絶縁電極の刃先（単数または複数）とともに電気プラズマを含むことにより、切断または凝固モードの手術の両方に対して使用され得る。
【０２０３】
急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）
図１では急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）の方法が示されており、この方法では、バイポーラ鉗子１が患者３の生体内組織２と接触させられ得る。図１で図示される事例では、バイポーラ鉗子１は、患者の脳に対する外科手術の間に、患者３の脳組織２と接触させられ得る。ＲＦ電圧発電機４からのＲＦ電圧がバイポーラ鉗子１に印加され得、それにより、組織２の局所的なジュール加熱またはジアテルミー加熱が生じることとなる。その結果、エアロゾルまたは手術プルーム５が発生する。次に、エアロゾルまたは手術プルーム５は、バイポーラ鉗子１の洗滌ポートを通して捕捉または別様に吸引され得る。したがって、バイポーラ鉗子１の洗滌ポートは吸引ポートとして再利用される。次に、エアロゾルまたは手術プルーム５は、バイポーラ鉗子１の洗滌（吸引）ポートからチューブ６（例えば１／８”または３．２ｍｍ直径のテフロン（登録商標）チューブ）に通され得る。チューブ６は、エアロゾルまたは手術プルーム５を質量分析計８および／またはイオン移動度スペクトロメータの大気圧境界面７に伝達するよう構成される。
【０２０４】
様々な実施形態によれば、イソプロパノールなどの有機溶媒を含むマトリクスが大気圧境界面７においてエアロゾルまたは手術プルーム５に添加され得る。次にエアロゾル３と有機溶媒との混合物は、質量分析計８の真空チャンバ内の衝突表面に対して衝突するよう構成され得る。一実施形態では、衝突表面は加熱され得る。エアロゾルは衝突表面との衝突時にイオン化され、それにより検体イオンが発生する。検体イオンの発生に関するイオン化効率は、有機溶媒の添加により改善され得る。一方、有機溶媒の添加は本質的ではない。
【０２０５】
次にエアロゾル、スモーク、または蒸気５を衝突表面に対して衝突させることにより発生した検体イオンは、質量分析計（および／またはイオン移動度スペクトロメータ）の後続のステージを通されて、質量アナライザ（および／またはイオン移動度分析）において質量分析される。例えば質量アナライザは四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計を含み得る。
【０２０６】
内視鏡
消化器（「ＧＩ」）ガンは世界中のガン関連死の２３％を占める。発生率が増加しているにもかかわらず、ガンに起因する死亡は近年の４０年にわたり減少しつつある。一方それにもかかわらず、係る死亡のうちのさらに３０〜４０％が潜在的に予防することが可能であると推定される。正確な病気診断および早期治療が、ガンの結果を改善することにおける主要な要因である。
【０２０７】
早期ガンおよび前癌状態は、電気焼灼器に基づく内視鏡技術を使用することにより、高い成功率での治療が可能であるが、しかし診断に対する最も信頼性が高い方法は依然として組織生検を用いる消化管の白色光内視鏡検査である。
【０２０８】
７．８％までの患者において内視鏡検査において消化器ガン見逃され、その後ガンと診断されたことが、近年では報告されている。現在の内視鏡手技の主要な利点は、病変の完全な摘出が可能である場合、患者が大手術に対する必要を回避することができるという点である。一方、摘出が不完全であるために、４１％までの患者に再介入が必要となる。
【０２０９】
さらに明らかとなるように、以下でさらに詳しく説明される様々な実施形態に係る急速蒸発イオン化質量分析内視鏡およびスネア構成の特定の利点は、急速蒸発イオン化質量分析内視鏡およびスネア構成により、誤診率が低下され、かつ完全な切除率を改善されるよう、正確なリアルタイム質量スペクトルデータを取得および利用することが可能となることである。
【０２１０】
強化された撮像技術も、弾性散乱分光法、光コヒーレンス・トモグラフィー、ラマン分光法を組み合わせたマルチモーダルイメージング、自家蛍光、および狭帯域撮像を使用して、分光特性に特定の強調が施された状態で消化管内における診断確度を改善させるために使用され得る。一方、これらのアプローチのうちのいずれもが臨床業務の主流では使用されていない。
【０２１１】
撮像技術、試料採取プローブ／エレクトロスプレーシステム、および組織の直接的アンビエントイオン化質量分析検査を使用する質量分析（「ＭＳ」）に基づく組織の同定が知られている。
【０２１２】
急速蒸発イオン化質量分析（「ＲＥＩＭＳ」）は、質量分析イオン源として電気手術ツールを利用することによりインサイチュでのリアルタイム解析を可能にする主要技術として、この後者のグループに端を発するものである。
【０２１３】
ヒト組織の急速蒸発イオン化質量分析フィンガプリントは、標準的な組織学に対して９０〜１００％一致する高い組織構造特異度を示す。
【０２１４】
１つの実施形態は、急速蒸発イオン化質量分析技術を利用するリアルタイムで堅牢な内視鏡組織性状診断ツールに関する。
【０２１５】
図２では、一実施形態に係るポリープ切除スネア２０が示されている。このスネアはワイヤループ２１を含み、ワイヤループ２１はチューブ２２の長さを越えて延長する。ワイヤループ２１はマニピュレータ２３取り付けられ、ユーザはマニピュレータ２３を用いてポリープの周りでスネアを閉じることが可能である。ワイヤスネアはＲＦ電圧発電機に接続される。ワイヤスネアは電気手術ツールとして作用し、例えば胃または結腸に配置されたポリープを切除するために使用され得る。ポリープ切除スネアがポリープの周りに配置され締め付けられるにつれて、ポリープはワイヤスネアを収容するチューブの端部を効果的に制限または密閉する。
【０２１６】
ワイヤループ２１が任意の好適な形態を取り得ることが理解されるであろう。特に、標準的な市販のスネアワイヤが本明細書で記載のポリープ切除スネア内で用いられ得る。例えば、ワイヤループ２１は、市販の楕円形の編まれた、または凸状のコンパクトなワイヤスネアを含み得る。楕円形の編まれたワイヤスネアが、わずかにより堅牢な信号伝達を、および／または、より高い信号強度を、提供し得ることが知られている。
【０２１７】
ＲＦ電圧がワイヤスネアに印加されると、ワイヤスネアは電気手術ツールとして作用して、ポリープを効果的に切断および除去する。同時にサージカルスモークまたはエアロゾルが発生し、サージカルスモークまたはエアロゾルはワイヤスネアを収容するチューブの端部に通過することは不可能である。特定の態様では、ワイヤスネアを収容するチューブ２２には穿孔または１つもしくは複数の吸引ポート３０（図３Ｂに示す）が追加的に提供されており、それによりサージカルスモークまたはエアロゾルが、ワイヤスネア２１を収容するチューブ２２に吸引されることが可能となる。次にサージカルスモークまたはエアロゾルはチューブ２２の長さに沿ってコネクタ（図２では図示せず）を介して吸引され、質量分析計８の真空チャンバに通され、サージカルスモークまたはエアロゾルは、加熱され得る衝突表面との衝突時にイオン化される。
【０２１８】
次に、結果的に生成された検体イオンは質量分析され、切除されている組織に関するリアルタイム情報がユーザ（外科医または専門看護師を含み得る）に提供され得る。胃または結腸の内層からポリープを切り離すことに加えて、スネア２１は、ポリープを胃から除去し所望により分析した後に廃棄することが可能となるよう、ポリープ上に固定されるために使用され得る。
【０２１９】
他の実施形態によれば、電気手術ツールおよび所望により（提供されている場合には）関連する内視鏡は、肺、鼻、および尿道を含む他の体腔および器官においても使用が可能である。特に内視鏡は、気管支鏡、膀胱鏡、鼻腔鏡、または鼻鏡を含み得る。
【０２２０】
一実施形態によれば、スネア２１はモノポーラ装置を含み得、電流がスネア電極２１から患者を通ってリターン電極へと流れるよう、リターン電極として作用する比較的大きいパッドが患者の下方に配置され得る。電流が患者の身体を通って流れないようスネア電極２１がバイポーラ装置を含み得る他の実施形態も考えられる。バイポーラ装置は、例えば、電流が隣接組織を通って流れることが明らかに望ましくない脳外科手術などの細心の注意を払うべき手術において使用され得る。
【０２２１】
一実施形態によれば、スネア２１はモノポーラ装置プローブまたは針状プローブを含み得、電流がプローブ電極から患者を通ってリターン電極へと流れるよう、リターン電極として作用する比較的大きいパッドが患者の下方に配置され得る。代替的に、プローブはバイポーラ装置を含み得る。
【０２２２】
モノポーラまたはバイポーラ電極の構成が特に有利であり得るが、電気手術ツールが多相また３相の装置を含み得、例えば３つ以上の別個の電極またはプローブを含み得る、他の実施形態も考えられる。
【０２２３】
他の実施形態によれば、ＰｌａｓｍａＢｌａｄｅ（登録商標）ツールなどのパルスプラズマＲＦツールがサージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を発生させるために使用され得る。
【０２２４】
他の実施形態によれば、レーザ光源に連結された光ファイバがサージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気を発生させるために使用され得る。
【０２２５】
一実施形態によれば、電気手術ツールを解して吸引されるサージカルスモークまたはエアロゾルは、質量分析計および／またはイオン移動度スペクトロメータへと前方に伝達される液体の量を除去または低減させるために、液体セパレータまたは液体トラップを介して通され得る。
【０２２６】
検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気が衝突表面に衝突する以前に、マトリクスが検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気に添加され得る。
【０２２７】
マトリクスは、検体、スモーク、煙霧、液体、ガス、サージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気に対する溶媒を含み得、有機溶媒および／または揮発性化合物を含み得る。
【０２２８】
一実施形態によれば、マトリクスは極性分子、水、１つまたは複数のアルコール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、またはアセトニトリルを含み得る。イソプロパノールが使用にあたり特に有利である。
【０２２９】
添加されるマトリクスは、追加的にまたは代替的に、ロックマス化合物またはキャリブレーション化合物を含む。
【０２３０】
マトリクスの添加は、検体をマトリクスに溶解させると検体分子間の分子間結合が排除されるという点で、特に有利である。そのため、溶解された検体が衝突表面に対して衝突したとき、溶解された検体は液滴へと断片化され、任意の所与の液滴は、マトリクスが存在しない場合と比較してより少ない検体分子を含む可能性が高い。その結果、各液滴中のマトリクスが蒸発するとき、イオンの発生がより効果的となる。
【０２３１】
図３Ａでは、一実施形態がより詳細に示され、内視鏡的ポリープ切除スネアが示されている。この内視鏡的ポリープ切除スネアには、組織蒸発点と、質量分析計８および／またはイオン移動度スペクトロメータの大気圧入口７と、の間に（内視鏡３８から内視鏡スタック３９までの伝達ラインに加えて）直接伝達ライン６を確立するための追加的なＴ型ピースコネクタ３２が装備されている。
【０２３２】
Ｔ型ピースコネクタ３２はバルブを含み得、このバルブは、スネア（または他のツール）が通電されたときにサージカルスモーク、エアロゾル、または蒸気が質量分析計８および／またはイオン移動度スペクトロメータの入口７に伝達されることのみを可能にする。スネア（または他のツール）が通電されていない場合には、スネア（または他のツール）に流体連通するチューブ６は大気圧に分流され得る。それによりバルブは、腸または消化（「ＧＩ」）管の膨張を停止することを支援し得る。
【０２３３】
一実施形態によれば、内視鏡ツールには、流体検出装置４０が装備され得、流体検出装置４０は、試料採取チューブ６を逆流する流体（例えば粘液、胆汁、または他の体液）または生理食塩水溶液を検出するよう構成され得る。流体検出装置４０は、Ｔ型ピースコネクタ３２の位置に、または、試料採取チューブに沿った異なる位置（例えば図３Ａで示すようにＴ型ピースコネクタ３２の上流側）に、配置され得る。
【０２３４】
流体検出装置４０は、流体が検出された場合にチューブ４１を介して流体または液体を廃棄または吸引４２に分流させるよう構成された分流器を効果的に形成し得る。その結果、流体が質量分析計８および／またはイオン移動度スペクトロメータの入口７に到達することが防止される。
【０２３５】
様々な実施形態に係る急速蒸発イオン化質量分析に基づく内視鏡構成は、従来の内視鏡が使用されようとした場合の様々な潜在的問題を解決する。
【０２３６】
特に、様々な実施形態は、閉止キャビティから吸引されたエアロゾルをシークする問題に関連する短時間捕捉窓（通常は１〜２秒）が存在するという問題を解決するよう設計される。
【０２３７】
様々な実施形態が解決を求めるさらなる他の問題は、消化管からの潜在的な外因性の汚染の問題と、内視鏡３８の作動チャネルを通る長い試料採取ライン６（４ｍを越える）に対する必要性と、である。
【０２３８】
急速蒸発イオン化質量分析内視鏡構成は最初、ブタの胃モデルを使用して、最適化され、その再現性が評価された。人工ポリープがブタの胃の粘膜内で作られ、図３Ｂに示すようにポリープ切除スネアを使用して切除が実施された。この構成は、標準的な内視鏡的切除の正確なシミュレーションを可能にした。切除の際にポリープ３５がスネアのプラスチック被覆２２の開口部またはツール展開開口部３７を完全にブロックする（図３Ｂから見られるようち）ため、切除により発生したエアロゾル５は、スネア２１のプラスチック被覆２２上に設けられた穿孔３０を通して吸引される。
【０２３９】
穿孔３０が急速蒸発イオン化質量分析スネア２１のプラスチック被覆２２上に設けられており、穿孔３０がスネアのツール展開開口部３７から遠位にあることは、ツール展開開口部３７が少なくとも部分的にまたは完全にブロックされたときにサージカルスモークおよび／またはエアロゾルが吸引されることが穿孔または吸引ポート３０により可能となるため、特に有利である。
【０２４０】
次に、穿孔または吸引ポート３０を介して急速蒸発イオン化質量分析被覆２２に進入するエアロゾル粒子は、スネアのポートに接続され得るＰＦＴＥチューブ６を介して質量分析計８に伝達され得る。スネア２１は、内視鏡３８の近位端部に接続されるかまたは内視鏡３８の近位端部から延長し得る。チューブ６は、質量分析計８の入口キャピラリまたはイオン採取オリフィス７に直接接続され得る。質量分析計８が蒸発の地点から遠位にあることが理解されるであろう。
【０２４１】
エアロゾルの吸引は、標準的な医療用空気または医療用窒素により駆動されるベンチュリポンプを使用して支援される。
【０２４２】
質量分析計は改変された大気圧境界面を含み得、大気圧境界面は、ＳｔｅｐＷａｖｅ（登録商標）イオンガイドの大きい開口部の中心軸に沿って、係る中心軸の近傍に配置され得る衝突表面を含み得る。当業者により理解されるように、ＳｔｅｐＷａｖｅ（登録商標）イオンガイドは、２つの結合されたイオントンネルイオンガイドを含む。各イオンガイドは複数のリングまたは他の電極を含み、リングまたは他の電極により提供される中央アパーチャをイオンは通過する。一時的なＤＣ電圧または電位がこれらの電極に印加される。ＳｔｅｐＷａｖｅ（登録商標）イオンガイドは、積み重ねられたリングイオンガイド技術に基づき、イオン源から質量分析計までのイオン透過が最大化されるよう設計される。この装置は、中性汚染物質を能動的に除去し、それにより、全体的な信号対雑音の改善を可能にする。この設計は、第１下方ステージに進入する拡散イオン雲を効率的に捕捉することを可能にし、次に、捕捉されたイオン雲は、質量分析計に伝達されるよう、上方イオンガイドに集束され得る。
【０２４３】
質量分析計８の真空チャンバ内に配置された衝突表面は、真空チャンバに進入するガスの断熱膨張と、その結果としての温度低下と、により大気圧境界面の自由噴出領域に形成された分子クラスタの効率的な断片化を支援し得る。分子クラスタの効率的な断片化を支援するための他の手段が、追加的にまたは代替的に、真空チャンバ内に提供され得る。例えば衝突ガスがこの領域内に提供され、その結果、衝突ガスに対する衝突により分子クラスタの分解が支援され得る。
【０２４４】
表面により誘導される超分子クラスタの分離は、信号強度を改善し、イオン光学の汚染に関連付けられる問題も減少させ得る。
【０２４５】
６００〜１０００のｍ／ｚ範囲におけるブタの胃モデルから記録された急速蒸発イオン化質量分析スペクトルは、主にリン脂質を特徴付けるものであり、これは以前の急速蒸発イオン化質量分析実験において、すべての哺乳動物の組織種類に対して観察された。
【０２４６】
スネア先端部の幾何学的形状を最適化するとともに、スネアのプラスチック被覆２２上の穿孔３０の個数および相対的位置を最適化するために、様々な実施形態が実施された。解析の反復性の評価も実施された。
【０２４７】
試料採取の幾何学的形状を最適化することに引き続き、急速蒸発イオン化質量分析内視鏡構成が、腺癌、健康な胃粘膜、および健康な胃粘膜下組織を含む生体外ヒト試料に対してテストされた。
【０２４８】
試料は３名の個々の患者から取得され、これら３名の患者の全員が書面によるインフォームドコンセントを提供した。
【０２４９】
以前の研究では、健康な粘膜および消化管ガンの急速蒸発イオン化質量分析法フィンガプリントにおいて、顕著な差異が示された。一方、健康な粘膜下組織および消化器ポリープが調査されたのはこれが初めてである。
【０２５０】
健康な胃粘膜、健康な胃粘膜下組織、および胃ガン組織間で、顕著なスペクトルの差異が観察された。図４Ａで示すように、健康な胃粘膜（ｎ＝３２）および胃腺ガン（ｎ＝２９）のスペクトルは、ｍ／ｚ範囲６００〜９００においてリン脂質を特徴付け、その一方で、胃粘膜下組織（ｎ＝１０）はｍ／ｚ９００〜１０００範囲において集中したトリグリセリド（「ＴＧ」）およびホスファチジルイノシトール（「ＰＩ」）種を特徴付けた。
【０２５１】
消化管における粘膜下組織は、細動脈、細静脈、およびリンパ管を含む結合組織層を表す。係る粘膜下組織は主に、様々な量の脂肪要素を含むコラーゲン繊維または弾性繊維から作られる。９００〜１０００の質量範囲において観察されたＰＩ種およびトリグリセリド種が、粘膜下組織内に存在するこれらの組織構造特徴に関連付けられているものと推測される。
【０２５２】
ホスファチジル基エタノールアミンおよび対応するプラズマローゲン種の発生量に関して、興味深い特徴が観察された。ＰＥがより高い発生量を示す一方で、プラズマローゲンは腫瘍組織において検出された。これはおそらくガン細胞の低下したペルオキシソーム機能によるものである。
【０２５３】
図４Ｂでは、６００〜９００の質量範囲において健康な組織層とガン組織との間で顕著に異なるいくつかの選択されたピークが示されている。ｍ／ｚ９００〜１０００の範囲のすべてのピークは、胃粘膜下組織と腺癌または胃粘膜とを比較したとき、顕著な差異を示す。
【０２５４】
粘膜下組織および粘膜層の急速蒸発イオン化質量分析フィンガプリント間で観察される明らかな差異は、一実施形態によれば、インターベンショナル内視鏡検査に対する潜在的な安全性機能として利用され得る。
【０２５５】
電気焼灼器を用いる大腸内視鏡検査処置は、純粋な診断処置と比較すると穿孔リスクにおける９倍の増加と関連付けられる。潰瘍病変の内視鏡的粘膜切除術（「ＥＭＲ」）は穿孔のリスクが高いことも報告されている。一実施形態によれば、急速蒸発イオン化質量分析内視鏡的方法は、ポリープ切除術または内視鏡的粘膜切除術の間に粘膜下組織層が破壊された場合にあらゆるジアテルミー装置が即時停止されるようアラート機能を含み得る。
【０２５６】
質量スペクトル情報および／または組織分類情報を含み得るリアルタイムおよび／または遅延情報が電気手術ツールのユーザに提供され得る。望ましくないターゲット領域またはエリアからの検体が解析装置により解析されている旨の、または電気手術ツールが望ましくないターゲット領域またはエリアにおいて動作中であるかもしくは係るエリアに配置されている旨の、フィードバックおよび／またはアラームおよび／またはアラートを電気手術ツールのユーザに提供するためのフィードバック装置および／またはアラームおよび／またはアラートも提供され得る。
【０２５７】
望ましくないターゲット領域またはエリアからの検体が解析装置により解析されている場合、および／または、電気手術ツールが望ましくないターゲット領域またはエリアで動作しているかもしくは係るエリアに配置されている場合には、電気手術ツールへの電力が低減および／または停止され得る。
【０２５８】
この目的を達成するための急速蒸発イオン化質量分析技術の開発は、穿孔率の低下を、および、係る問題に関連付けられた顕著な罹病率を、有利に支援する
【０２５９】
生体外ヒト結腸腺癌（ｎ＝４３）および７名の患者から取得された健康な大腸粘膜（ｎ＝４５）の解析がハンガリーのデブレツェン大学においてＬＴＱ  Ｖｅｌｏｓ（登録商標）質量分析計を使用して実施された。
【０２６０】
２名の患者からの腺腫性ポリープ（ｎ＝５）も生体外で試料採取され、結果的に生成された急速蒸発イオン化質量分析データは、図５Ａおよび図５Ｂで示されるように多変量統計ツールを使用して解析された。以前に刊行された急速蒸発イオン化質量分析研究と一致して、胃および結腸の両方の健康な粘膜および腺癌から取得されたスペクトルは図５Ａおよび図５Ｂから見られるように、３次元ＰＣＡ空間において良好に分離することが発見された。試料採取された腺腫性ポリープも、図５Ａで示されるように、結腸からの健康な粘膜および悪性組織の両方からの良好な分離を示す。
【０２６１】
生体外試料の概念解析の照明に引き続き、急速蒸発イオン化質量分析内視鏡的方法も、結腸内視術の検査を受ける３名の連続した患者に対して、生体内でテストされた。図６Ａでは、一実施形態に係る急速蒸発イオン化質量分析に適合する内視鏡システムの生体内利用と、結腸内視術を受ける３名の患者から取られた試料採取地点と、が示されており、図６Ｂでは、３次元ＰＣＡプロット上に示された試料採取地点が示され、ここでは、ポリープが除去されたときに生体内で取得されたスペクトルが空間の異なる部分に局在する一方で、すべての他の粘膜スペクトルが、試料採取位置からある程度均一に独立的である。
【０２６２】
結腸および直腸の異なる領域が結腸内視術処置の間に試料採取された。第１および第３の患者は、結腸ポリープの証拠を有し、これらは良性であることが確認された。第２の患者は、ポリープがまったく見られない正常な結腸の証拠を有した。粘膜層は、解剖学的位置から独立した均一なスペクトルパターンを示した。一方、結腸ポリープは、図６Ｂで示されるように、健康な粘膜層からは顕著な差異を示した。このことは、以前の生体外研究の知見と一致する。
【０２６３】
ここで提示されるデータは、一実施形態にしたがって急速蒸発イオン化質量分析技術を内視鏡検査におけるリアルタイム診断ツールとして使用することにおける顕著な利点を示す。
【０２６４】
急速蒸発イオン化質量分析に適合する内視鏡およびスネアは、標準的な承認された臨床機器に対して主要な変更を加えることなく、生体外および生体内の両方の設定でテストされた。この方法は、短い信号捕捉窓を相殺するために、および、長いイオン輸送距離に、ならびに胃／腸の内容物の潜在的な吸引に、関連付けられた技術上の課題を解決するために、最適化されてきた。
【０２６５】
急速蒸発イオン化質量分析に適合する内視鏡３８およびスネア２１は、個々の脂質スペクトルプロファイルに基づいて、健康な粘膜と、腺腫と、消化器ガンとの間を区別する能力を有することが見事に示されている。さらに、消化管の健康な粘膜と粘膜下組織層との間で示された顕著な差異が、インターベンショナル内視鏡検査の際における、滑らかな筋肉層の損傷と、その結果生じる穿孔と、を回避するためにも急速蒸発イオン化質量分析が利用可能であることを示している。
【０２６６】
急速蒸発イオン化質量分析技術が微生物を同定可能であることも示されている。したがって急速蒸発イオン化質量分析内視鏡は、細菌をインサイチュで解析するためにも使用され得る。腸内微生物叢の組成および代謝活性がガン、糖尿病、肥満症、高血圧、および自閉症の病原と関連付けられているため、この点は特に興味深い。
【０２６７】
急速蒸発イオン化質量分析内視鏡３８およびスネア２１は、広範な病気の発病リスクの評価を支援するための、および、予防手段を適時に取ることを可能にするための、全般的なスクリーニングツールとして使用され得る。急速蒸発イオン化質量分析内視鏡３８およびスネア２１は、例えば、糞便または粘液物質をテストするためにも使用され得る。
【０２６８】
蒸気で記載の技術は、急速蒸発イオン化質量分析を利用する実施形態の文脈で提示される。一方、本明細書で記載の技術および装置は急速蒸発イオン化質量分析装置に限定されず、他のアンビエントイオン源にも拡大され得る。例えば、穿孔または吸引ポートを有するツールが、レーザの使用により発生したエアロゾル、スモーク、または蒸気を吸引するために、レーザ手術用プローブの一部として提供され得る。本技術とともに使用するにあたり好適であり得る既知のアンビエントイオン源のさらなる詳細については、以下で説明する。
【０２６９】
内視鏡ツールは、健康な、潜在的にガン性の、ガン性の、潜在的に病的な、もしくは病的な生体組織、または腫瘍の辺境または境界間の区別を支援するために使用され得る。
【０２７０】
腫瘍のガン性の生体組織は、（ｉ）グレード１、グレード２、グレード３、もしくはグレード４のガン組織、（ｉｉ）転移性のガン組織、（ｉｉｉ）混合グレードのガン組織、または（ｉｖ）グレード未満のガン組織、を含み得る。
【０２７１】
内視鏡ツールは、患者が過敏性腸症候群（「ＩＢＳ」）、炎症性腸疾患（「ＩＢＤ」）、クローン病、または潰瘍性大腸炎（「ＵＣ」）を患っているかどうかを特定するためにも使用され得る。
【０２７２】
実験
上記で記載の実験のために、約２３００ｍｍの作業長さ、約２．８ｍｍの最小チャネルサイズ、約１５ｍｍの開口部直径、および約０．４７ｍｍのワイヤ厚さを有する市販のポリープ切除スネア（Ｏｌｕｍｐｕｓ（登録商標）モデル番号ＳＤ−２１０Ｕ−１５）が、組織蒸発点と、質量分析計８（Ｘｅｖｏ  Ｇ２−Ｓ（登録商標）Ｑ−ＴＯＦ、Ｗａｔｅｒｓ（登録商標）、英国、マンチェスター、および、ＬＴＱ  Ｖｅｌｏｓ（登録商標）リニアイオントラップ質量分析計、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｃｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（登録商標）、ドイツ国、ブレーメン））の大気圧入口７との間の１／８”ＯＤ２ｍｍＩＤ  ＰＦＴＥチューブ６との接続を確立するために、追加的Ｔ型ピース３２に装備された。
【０２７３】
スネア２１が、市販の内視鏡３８（Ｏｌｕｍｐｕｓ（登録商標）日本国、東京）とともに使用され、関連付けられた内視鏡スタック３９は電気手術発電機（Ｖａｌｌｅｙｌａｂ  Ｓｕｒｇｉｓｔａｔ  ＩＩ（登録商標））と連結された。
【０２７４】
ポリープを除去する際に発生した内視鏡プルーム５は、急速蒸発イオン化質量分析スネア２１上に設けられた穿孔３０を通して捕捉された。次に内視鏡プルーム５は、プルームを捕捉するために、内視鏡ハウジングを通して、および、質量分析計８の入口キャピラリ７に直接的に連結されたＰＦＴＥチューブ６を介して、質量分析計の内部真空を使用して、質量分析計８に輸送された。
【０２７５】
高解像度質量分析がｍ／ｚ１５０〜１５００範囲において陰イオンモードで実施された。
【０２７６】
組織試料を提供した患者全員から書面によるインフォームドコンセントが提出された。倫理的承認は、Ｈｕｎｇａｒｉａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｅｔｈｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（参照番号：１８２／ＰＩ／１０）および英国のＮａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｅｔｈｉｃｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（参照番号：１１／ＬＯ／０６８６）から得られた。
【０２７７】
消化管の健康な、ガン性の、および腺腫性のポリープを分離するためのデータ解析ワークフローは、組織特定スペクトルデータベースを構築し、引き続き、既知の様式で多変量分類およびスペクトル同定アルゴリズムを実施することを含んだ。
【０２７８】
生体外の外食道の試料、胃の試料、および結腸直腸の試料に関するＯｌｙｍｐｕｓ製の使い捨てスネア２１を使用する上記のテスト研究は、特に比較的大きい試料に対して、妥当な強度を有する良質な信号を提供した。スネア２１および／または穿孔の幾何学的形状の効果が、信号伝達を最適化するために、調査された。３つの異なる構成の穿孔３０（図７で図示される）が２つの異なる種類の市販のスネアワイヤ２１（楕円網目状および凸状コンパクト）と組み合わせてテストされ、その結果、全部で６つの異なるスネア構成が得られた。
【０２７９】
体系化された実験が６つのスネア構成のそれぞれに対してブタ筋肉組織および正常な人結腸直腸粘膜組織上で実行された。内視鏡的環境の状態を模倣するために、図８で示されているように、スネアが長い漏斗状チューブを通り抜ける状態で、漏斗状チューブが組織の上方で保持された。イソプロパノールマトリクスが質量分析計入口７においてエアロゾル／スモークに添加された。信号を最適化するために、実験的設定はベンチュリガス流を使用しないことにより変更された。これにより信号強度は大きくなったが、エアロゾル／スモークがチューブ６を通過する速度が比較的低いため、スネア使用からスペクトル信号受信までの間におよそ６秒の遅延が発生した。高解像度質量分析がｍ／ｚ１５０〜１５００範囲において陰イオンモードで実施された。
【０２８０】
イソプロパノールマトリクスを使用しベンチュリガス流を使用することなく、十分に高い強度（１０３のオーダー）のリン脂質ピークが見られた。図７で図示されるあらゆる異なる穴構成を用いて取得されたスペクトルにおいて明白な差異は存在しなかった。ロバストな信号が３つの穴構成の全部に対して得られ、このことは、線形判別分析により確認された（図９のプロット参照）。異なるワイヤスネア種類も酷似した結果をもたらしたが、わずかに高い信号強度が、凸状コンパクトワイヤスネアと比較して楕円網目状ワイヤスネアを使用すると、６００〜１０００ｍ／ｚ領域において、対象となるリン脂質ピークに対して得られた（図１０における線形判別分析プロット参照）。
【０２８１】
試料スペクトルの解析
本発明の範囲に含まれることが意図される解析技術の一覧を以下の表にまとめる。
【表２】
0006783240.tif 000004
【０２８２】
前述の解析アプローチの組み合わせも使用可能である（例えばＰＣＡ−ＬＤＡ、ＰＣＡ−ＭＭＣ、ＰＬＳ−ＬＤＡ、その他）。
【０２８３】
試料スペクトルの解析は、次元削減に関する教師なし分析を実施した後、分類のために教師あり分析を実施することを含み得る。
【０２８４】
例えば、いくつかの異なる解析技術について、より詳細にここで説明する。
【０２８５】
多変量解析−分類のためのモデルの開発
例えば、複数の基準試料スペクトルの多変量解析を使用して分類モデルを構築する方法について、ここで説明する。
【０２８６】
図１１では、多変量解析を使用して分類モデルを構築する方法１５００が示されている。この事例では、この方法は、基準試料スペクトルに対する複数セットの強度値を取得するステップ１５０２を含む。次にこの方法は、教師なし主成分分析（ＰＣＡ）のステップ１５０４に引き続き、教師あり線形判別分析（ＬＤＡ）のステップ１５０６を含む。このアプローチは、本明細書ではＰＣＡ−ＬＤＡと呼ばれ得る。他の多変量解析アプローチ（例えばＰＣＡ−ＭＭＣなど）も使用され得る。次にＰＣＡ−ＬＤＡモデルは、ステップ１５０８において、例えば記憶装置に出力される。
【０２８７】
係る多変量解析は、エアロゾル、スモーク、または蒸気試料から取得された１つまたは複数の試料スペクトルを使用してエアロゾル、スモーク、または蒸気の分類を可能にする分類モデルを提供することが可能である。ここで多変量解析について、簡単な事例を参照して、より詳細に説明する。
【０２８８】
図１２では、２つのクラスの既知の基準試料から得られた１セットの基準試料スペクトルが示されている。これらのクラスは、本明細書で記載のターゲットのクラスのうちの任意の１つまたは複数であり得る。一方、簡略化のために、この事例では２つのクラスを左手クラスおよび右手クラスと呼ぶこととする。
【０２８９】
基準試料スペクトルのうちの各スペクトルは、その基準試料スペクトルにおけるそれぞれの質量対電荷比に対する１組の３つの基準ピーク強度値を導き出すために、前処理が施されている。３つの基準ピーク強度値のみが図示されているが、より多くの基準ピーク強度値（例えば１００個までの基準ピーク強度値）が、基準試料スペクトルのそれぞれにおける対応する個数の質量対電荷比に対して導き出され得ることが理解されるであろう。他の実施形態では、基準ピーク強度値は、質量、質量対荷電比、イオン移動度（ドリフト時間）および／または手術パラメータに対応し得る。
【０２９０】
図１３では、強度軸により定義される３つの次元を多変量空間が示されている。次元または強度軸のそれぞれは特定の質量対荷電比におけるピーク強度に対応する。再び、より多くの次元または強度軸（例えば１００個までの次元または強度軸）が多変量空間に存在し得ることが理解されるであろう。多変量空間は複数の基準点を含み、各基準点は基準試料スペクトルに対応する。すなわち各基準試料スペクトルのピーク強度値は多変量空間における基準点に対する座標を提供する。
【０２９１】
１組の基準試料スペクトルは基準行列Ｄにより表され得る。なおこの基準行列Ｄは、それぞれの基準試料スペクトルに関連付けられた行と、それぞれの質量対荷電比に関連付けられた行と、を有し、基準行列Ｄの各要素は、それぞれの基準試料スペクトルのそれぞれの質量対荷電比に対するピーク強度値である。
【０２９２】
多くの場合では、多変量空間および行列Ｄにおける次元が大きいと、基準試料スペクトルをクラスにグループ化することが困難となり得る。したがって、主成分軸により定義される、より少ない個数の１つまたは複数の次元を有するＰＣＡ空間を定義するＰＣＡモデルを計算するために、ＰＣＡが行列Ｄに対して実行され得る。主成分は、行列Ｄにおける最大の分散を含むかまたは「説明」し、かつ、行列Ｄにおける分散の閾値量を累積的に説明する主成分に、選択され得る。
【０２９３】
図１４では、累積分散が、ＰＣＡモデルにおける主成分の個数ｎの関数として増加し得る様子が示されている。分散の閾値量は、所望により選択され得る。
【０２９４】
ＰＣＡモデルは、非線形反復部分最小２乗法（ＮＩＰＡＬＳ）アルゴリズムまたは特異値分解を使用して、行列Ｄから計算され得る。これらの詳細は、当業者には周知であり、したがって本明細書では詳細には説明しない。ＰＣＡモデルを計算する他の方法も使用され得る。
【０２９５】
結果的に生成されたＰＣＡモデルは、ＰＣＡスコア行列ＳおよびＰＣＡ負荷行列Ｌにより定義され得る。ＰＣＡは誤差行列Ｅも生成し得、この誤差行列Ｅは、ＰＣＡモデルにより説明されない分散を含む。Ｄ、Ｓ、Ｌ、およびＥ間の関係は、以下の式で表され得る。
Ｄ＝ＳＬＴ＋Ｅ      （１）
【０２９６】
図１５では、図１２および図１３の基準試料スペクトルに対する、結果的に生成されたＰＣＡ空間が示されている。この事例では、ＰＣＡモデルは２つの主成分ＰＣ０およびＰＣ１を有し、したがってＰＣＡ空間は２つの主成分軸により定義される２つの次元を有する。一方、より少数またはより多数の主成分が、所望によりＰＣＡモデルに含まれ得る。主成分の個数は、多変量空間における次元の個数よりも少なくとも１だけ少ないことが全般的に望まれる。
【０２９７】
ＰＣＡ空間は、複数の変換された基準点またはＰＣＡスコアを含む。それぞれの変換された基準点またはＰＣＡスコアは、図１２の基準試料スペクトルに対応し、したがって図１３の基準点に対応する。
【０２９８】
図１５で示されているように、ＰＣＡ空間の次元が圧縮されるため、基準試料スペクトルを２つのクラスにグループ化することがより容易となる。あらゆる異常値もこの段階で、同定され、分類モデルから除去され得る。
【０２９９】
次に、ＰＣＡ空間において、さらなる教師あり多変量解析（例えば多クラスＬＤＡまたは最大マージン基準（ＭＭＣ）など）が、クラスを定義し、所望により、さらに次元を圧縮するために、実施され得る。
【０３００】
当業者により理解されるように、多クラスＬＤＡは、クラス間の分散の比をクラス内の分散へと最大化させようとする（すなわち、可能な限りコンパクトなクラス間で最大の可能な距離が与えられる）。ＬＤＡの詳細は当業者に周知であり、したがって本明細書では詳細には説明しない。
【０３０１】
結果的に生成されたＰＣＡ−ＬＤＡモデルは変換行列Ｕにより定義され得る。この変換行列Ｕは、一般化固有値問題を解くことにより、ＰＣＡスコア行列Ｓと、ＰＣＡスコア行列Ｓに含まれる変換されたスペクトルのそれぞれに対するクラス割り当てと、から導き出され得る。
【０３０２】
次に、元のＰＣＡ空間から新しいＬＤＡ空間へのスコアＳの変換は次に式により与えられる。
Ｚ＝ＳＵ    （２）
式中、行列ＺはＬＤＡ空間に変換されたスコアを含む。
【０３０３】
図１６では単一の次元または軸を有するＰＣＡ−ＬＤＡ空間が示されている。ここではＬＤＡが図１５のＰＣＡ空間で実施される。図１６で示されているように、ＬＤＡ空間は、複数のさらに変換された基準点またはＰＣＡ−ＬＤＡスコアを含む。ここで、さらに変換された基準点のそれぞれは、変換された図１５の基準点またはＰＣＡスコアに対応する。
【０３０４】
この事例では、ＰＣＡ−ＬＤＡ空間がさらに圧縮されるため、基準試料スペクトルを２つのクラスにグループ化することがさらに容易となる。ＰＣＡ−ＬＤＡモデルにおける各クラスは、ＰＣＡ−ＬＤＡ空間における、その変換されたクラス平均および共分散行列、または１つまたは複数の超平面（点、直線、平面、またはより高い次元の超平面を含む）または超曲面もしくはヴォロノイセルにより定義され得る。
【０３０５】
ＰＣＡ負荷行列Ｌ、ＬＤＡ行列Ｕおよび変換されたクラス平均および共分散行列または超平面または超曲面またはヴォロノイセルは、後にエアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類する際に使用するためにデータベースに出力され得る。
【０３０６】
クラスｇに対するＬＤＡ空間Ｖ’ｇにおける変換された共分散行列は、次の式により与えられ得る。
Ｖ’ｇ＝ＵＴＶｇＵ    （３）
式中、Ｖｇは、ＰＣＡ空間におけるクラス共分散行列である。
【０３０７】
クラスｇに対する変換されたクラス平均位置ｚｇは次の式により与えられる。
ＳｇＵ＝ｚｇ      （４）
式中ＳｇはＰＣＡ空間におけるクラス平均位置である。
【０３０８】
多変量解析−分類のためにモデルを使用する
例えば、分類モデルを詩よして、エアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類する方法について、ここで説明する。
【０３０９】
図１７では、分類モデルを使用する方法２１００が示されている。この事例では、この方法は、試料スペクトルに対する１セットの強度値を取得するステップ２１０２を含む。次にこの方法は、試料スペクトルに対する１セットの強度値をＰＣＡ−ＬＤＡモデル空間に投影するステップ２１０４を含む。例えばＰＣＡ−ＭＭＣなどの他の分類モデル空間も使用され得る。次に試料スペクトルはステップ２１０６で投影位置に基づいて分類され、次に分類がステップ２１０８で出力される。
【０３１０】
ここでエアロゾル、スモーク、または蒸気試料の分類について、上述の簡単なＰＣＡ−ＬＤＡモデルを参照して、より詳細に説明する。
【０３１１】
図１８では、未知のエアロゾル、スモーク、または蒸気試料から取得された試料スペクトルが示されている。試料スペクトルは、それぞれの質量対荷電比に対する１セットの３つの試料ピーク強度値を導き出すために、前処理が施されている。上述のように、３つの試料ピーク強度値のみが示されているが、さらに多くの試料ピーク強度値（例えば１００個までの試料ピーク強度値）が、試料スペクトルに対するさらに多くの対応する質量対荷電比において、導き出され得ることが理解されるであろう。また上述のように、他の実施形態では、試料ピーク強度値は、質量、質量対荷電比、イオン移動度（ドリフト時間）、および／または手術パラメータに対応し得る。
【０３１２】
試料スペクトルは試料ベクトルｄｘにより表され得る。なお、試料ベクトルの要素は、それぞれの質量対荷電比に対するピーク強度値である。試料スペクトルに対する変換されたＰＣＡベクトルＳＸは次に式により得られ得る。
ｄＸＬ＝ｓＸ      （５）
【０３１３】
次に、試料スペクトルに対する変換されたＰＣＡ−ＬＤＡベクトルＺＸは、次に式により得られ得る。
ｓｘＵ＝Ｚｘ    （６）
【０３１４】
図１９では、図１６のＰＣＡ−ＬＤＡ空間が再び示されている。一方、図１９のＰＣＡ−ＬＤＡ空間は、図１８の試料スペクトルのピーク強度値から導き出された、変換されたＰＣＡ−ＬＤＡベクトルＺＸに対応する、投影された試料点をさらに含む。
【０３１５】
この事例では、投影された試料点は、右手クラスに関連するクラス間の超平面の一方の側にあり、したがってエアロゾル、スモーク、または蒸気試料は、右手クラスに属するものとして分類され得る。
【０３１６】
代替的に、ＬＤＡ空間におけるクラス中心からのマハラノビス距離が使用され得る。なおクラスｇの中心から点ＺＸまでのマハラノビス距離は、次の式の平方根により与えられ得る。
（ｚｘ−ｚｇ）Ｔ（Ｖ’ｇ）−１（ｚｘ−ｚｇ）      （７）
データベクトルｄｘは、この距離が最小となるクラスに割り当てられ得る。
【０３１７】
加えて、それぞれのクラスを多変量ガウスとして取り扱うことにより、データベクトルが各クラスに所属する確率が計算され得る。
【０３１８】
ライブラリに基づく解析−分類のためのライブラリの構築
例えば、複数の入力基準試料スペクトルを使用して分類ライブラリを構築する方法について、ここで説明する。
【０３１９】
図２０では、分類ライブラリを構築する方法２４００が示されている。この事例では、この方法は、複数の入力基準試料スペクトルを取得するステップ２４０２と、各クラスの試料に対する複数の入力基準試料スペクトルからメタデータを導き出すステップ２４０４と、を含む。次にこの方法は、各クラスの試料に対するメタデータを別個のライブラリエントリーとして格納するステップ２４０６を含む。次に分類ライブラリはステップ２４０８で、例えば、電子記憶装置に出力される。
【０３２０】
係る分類ライブラリは、エアロゾル、スモーク、または蒸気試料から取得された１つまたは複数の試料スペクトルを使用して、エアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類することを可能にする。ライブラリに基づく解析について、一事例を参照して、より詳細に説明する。
【０３２１】
この事例では、分類ライブラリにおける各エントリーは、クラスを表す複数の前処理が施された基準試料スペクトルから作られる。この事例では、クラスに対する基準試料スペクトルは、以下の手順にしたがって前処理が施される。
【０３２２】
第１に、リビニング処理が実施される。この実施形態ではデータは、横座標について対数格子上に再サンプリングされる。
【０３２３】
【数１】
0006783240.tif 000005
【０３２４】
式中Ｎｃｈａｎは選択された値、であり、［ｘ］はｘよりも小さい、ｘに最も近い整数を示す。１つの事例ではＮｃｈａｎは２１２または４０９６である。
【０３２５】
次に、背景差分処理が実施される。この実施形態では、次に、各対の制御点間のデータのｐ％が曲線の下方に配置されるよう、ｋ個の制御点を有する３次スプラインが構築される。次に、この曲線がデータから引かれる。１つの事例では、ｋは３２である。１つの事例では、ｐは５である。次に、強度のｑ％点が引かれたデータに対応する定数が、各強度から引かれる。正の値または負の値が保持される。１つの事例ではｑは４５である。
【０３２６】
次に、正規化処理が実施される。この実施形態では、データは平均
【数２】
0006783240.tif 000006
を有するよう正規化される。１つの事例では、
【数３】
0006783240.tif 000007
＝１である。
【０３２７】
次に、ライブラリにおける任意のエントリーは、スペクトルにおけるＮｃｈａｎ点のそれぞれに対する中央値スペクトル値μｉおよび偏差Ｄｉの形態のメタデータからなる。
【０３２８】
第ｉチャネルに対する可能性は、次の式により与えられる。
【０３２９】
【数４】
0006783240.tif 000008
式中、１／２≦Ｃ＜∞であり、Γ（Ｃ）はガンマ関数である。
【０３３０】
上記の式は一般化コーシー分布であり、一般化コーシー分布は、Ｃ＝１の場合は標準コーシー分布となり、Ｃ→∞の場合はガウス（正規）分布となる。パラメータＤｉは分布の幅を制御する（ガウスでは、制限Ｄｉ＝σｉは単に標準偏差である）一方で、グローバル値Ｃは裾のサイズを制御する。
【０３３１】
１つの事例では、Ｃは３／２であり、これはコーシーとガウスの間にあり、したがって可能性は次の式で表される。
【０３３２】
【数５】
0006783240.tif 000009
【０３３３】
各ライブラリエントリーに対して、パラメータμｉは、入力基準試料スペクトルの第ｉチャネルにおける一覧の値の中央値に設定される一方で、偏差Ｄｉは√２で除算されたこれらの値の四分位間の範囲として選択される。この選択は、四分値の使用が異常データに対する何らかの保護を提供する状態で、第ｉチャネルが入力データと同一の四分位間範囲を有する可能性を確保する。
【０３３４】
ライブラリに基づく解析−分類のためにライブラリを使用する
例えば、エアロゾル、スモーク、または蒸気試料を分類するために分類ライブラリを使用する方法について、ここで説明する。
【０３３５】
図２１では、分類ライブラリを使用する方法２５００が示されている。この事例では、この方法は１セットの複数の試料スペクトルを取得するステップ２５０２を含む。次にこの方法は、分類ライブラリにおけるクラスエントリーに対するメタデータを使用して、各クラスの試料に対する１組の複数の試料スペクトルに対する確率または分類スコアを計算するステップ２５０４を含む。次に試料スペクトルはステップ２５０６で分類され、次にこの分類がステップ２５０８で出力される。
【０３３６】
ここでエアロゾル、スモーク、または蒸気試料の分類について、上記の分類ライブラリを参照して、より詳細に説明する。
【０３３７】
この事例では、未知の試料スペクトルｙは１セットの複数の試料スペクトルの中央値スペクトルである。中央値スペクトルｙを選択することは、チャネルごとにチャネル上の異常データに対する保護を提供し得る。
【０３３８】
次に、ライブラリエントリーｓにより与えられる入力データに対する尤度ＬＳは、次の式により与えられる。
【０３３９】
【数６】
0006783240.tif 000010
【０３４０】
式中、μｉおよびＤｉは、それぞれライブラリ中央値およびチャネルｉに対する偏差である。用度ＬＳは数値的安全性のために対数尤度として計算され得る。
【０３４１】
次にＬＳは、全クラスに対して均一な事前確率を仮定して、確率を与えるために、すべての候補クラス「ｓ」に対して正規化される。クラス
【数７】
0006783240.tif 000011
に対する結果的に生成された確率は、次の式により与えられる。
【０３４２】
【数８】
0006783240.tif 000012
【０３４３】
指数（１／Ｆ）は、さもなければ過剰に決定的でありすぎ得る確率を、軟化させ得る。１つの事例では、Ｆ＝１である。これらの確率は、例えばユーザインターフェースにおいて、パーセンテージとして表される。
【０３４４】
代替的に、ＲＭＳ類別スコアＲＳは、ライブラリから得られる同一の中間値試料値および偏差を使用して、計算され得る。
【０３４５】
【数９】
0006783240.tif 000013
【０３４６】
再びスコアＲＳはすべての候補クラス「ｓ」に対して正規化される。
【０３４７】
次にエアロゾル、スモーク、または蒸気試料は、最も高い確率および／または最も高いＲＭＳ分類スコアを有するクラスに属するものとして、分類され得る。
【０３４８】
手術外の応用
試料からエアロゾル、スモーク、または蒸気を発生させるためのアンビエントイオン源を含む比較的拡大および最小化されたプローブを含むツール（すなわち上述の内視鏡と同様）が手術または医療環境外で応用され得ることも認識されてきた。
【０３４９】
例えば、係るツールは、顧客または航空セキュリティにおいて、完全に放送された容器についての最低侵襲性の解析のために使用され得る。ツールが、容器に形成された比較的小さい穴に挿入され、次にアンビエントイオン源がツール展開開口部を通して展開され、ガス、スモーク、または蒸気検体物質を容器内から発生させるよう活性化され、次にガス、スモーク、または蒸気物質が、ツールチューブに設けられた穿孔を通して吸引され、質量スペクトロメトリー分析のために解析装置へと輸送される。秘匿場所に隠された麻薬または他の違法物質を検出するために内視鏡構成が使用され得ることが理解されるであろう。
【０３５０】
同様に、係るツールは、閉止パイプ加熱または冷却システムの解析にも応用され得る。真菌、細菌、バイオフィルム、および／または藻類などの有機体成長が加熱または冷却パイプを閉塞させることは周知であるが、係るシステム内における有機物質を同定することは一般に困難であり、したがって係る有機物質の処理方法を見定めることも困難である。この点は、原子炉の冷却システムにおいて特に問題となり得、それにより、洗浄のための冷却システム解体は、実施が困難となるほど膨大な時間および費用が必要となる。配管内にツールを通過させ、次に、アンビエントイオン源を展開して閉塞物に接触させ、ガス、スモーク、または蒸気検体物質を発生させ、生成されたガス、スモーク、または蒸気検体物質をツールハウジングへと吸引し、解析のために質量分析計に輸送することにより、有機体成長の性質を同定し、それにより係る有機体を除去する最善の方法を決定することの支援が可能となるであろう。
【０３５１】
同様に、係るツールは、有害生物／寄生虫の抑制または構造物の試験／調査の分野に応用され得る。例えば、家屋の基礎部または壁部における真菌成長を分析するための現在の方法は、光学的撮影方法に依存する傾向にあるが、これは不確かであり得る。成長を調査し、次に発生されたガス、スモーク、または蒸気検体物質を質量分析することにより、真菌成長の性質をより正確に判定することが可能である。
【０３５２】
内視鏡ツール構成は、例えば、アスベストまたは他の潜在的に有害性を有する物質を調査するためにも使用され得る。
【０３５３】
医療処置、手術、および診断の方法、および非医療的方法
【０３５４】
様々な異なる実施形態が考えられる。いくつかの実施形態によれば、上記で開示の方法は、生体内、生体外、または試験管内組織に対して実施され得る。組織は、ヒトまたはヒト以外の動物の組織を含み得る。ターゲットが生体組織、細菌、真菌コロニー、またはより一般的にプラスチックなどの有機物ターゲットを含み得る様々な実施形態が考えられる。
【０３５５】
アンビエントイオン化イオン源により生成された検体イオンに対して、（ｉ）四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計などの質量アナライザによる質量分析、（ｉｉ）イオン移動度分析（ＩＭＳ）および／または差分イオン移動度分析（ＤＭＡ）および／または電場非対称波形イオン移動度分析（ＦＡＩＭＳ）、および／または、（ｉｉｉ）第１に（または第２に）、イオン移動度分析（ＩＭＳ）および／または差分イオン移動度分析（ＤＭＡ）および／または電場非対称波形イオン移動度分析（ＦＡＩＭＳ）の組み合わせに引き続き、第２に（または第１に）、四重極型質量分析計または飛行時間型質量分析計などの質量アナライザによる質量分析（または、その逆）、が実施される、様々な実施形態が考えられる。様々な実施形態は、イオン移動度スペクトロメータまたは質量アナライザに、およびイオン移動度分光分析の方法および／または質量分析の方法にも関する。イオン移動度分析は質量対荷電比分析の前に実施されてもよく、またはその逆の順序での実施も可能である。
【０３５６】
本願において、質量分析、質量分析計、質量解析、質量スペクトロメトリーデータ、質量スペクトロメータ、および、検体イオンの質量または質量対荷電を判定するための装置および方法に関する他の関連する用語が、様々に参照された。本発明が、イオン移動度分析、イオン移動度解析装置、イオン移動度分析、イオン移動度データ、イオン移動度スペクトロメータ、イオン移動度セパレータ、および、検体イオンのイオン移動度、微分型イオン移動度、衝突断面または相互作用断面を判定するための装置および方法に関する他の関連する用語に拡張され得ることが理解されるべきである。さらに、イオン移動度分析および質量分析の両方の組み合わせが検体イオンに対して実施され得る（すなわち、（ａ）検体イオンのイオン移動度、微分型イオン移動度、衝突断面積、または相互作用断面積、に加えて（ｂ）検体イオンの質量対電荷、の両方が判定される）様々な実施形態が考えられることも理解されるべきである。したがって、例えばアンビエントイオン化イオン源により発生された検体イオンのイオン移動度および質量対荷電比が判定される、イオン移動度−質量分析（ＩＭＳ−ＭＳ）および質量分析−イオン移動度（ＭＳ−ＩＭＳ）の混合型の実施形態が考えられる。イオン移動度分析は質量対荷電比分析の前に実施されてもよく、またはその逆の順序での実施も可能である。さらに、質量スペクトロメトリーデータと、質量スペクトロメトリーデータを含むデータベースと、に対する参照が、イオン移動度データ、および微分型イオン移動度、その他と、イオン移動度データ、およびイオン移動度データ、その他（単独で、または質量スペクトロメトリーデータと組み合わせて）を含むデータベースと、を含むものとして理解されるべき実施形態が考えられることも理解すべきである。
【０３５７】
様々な外科処置、治療処置、医療処置、および診断方法が考えられる。
【０３５８】
一方、生体内組織に対して実施されない非外科的または非治療的方法に関する他の実施形態も考えられる。体外的な様式で実施される（例えばヒトまたは動物の体外で実施される）他の関連する実施形態も考えられる。
【０３５９】
これらの方法が、例えば剖検処置の一部として、生きていないヒトまたは動物に対して実施される、さらなる実施形態も考えられる。
【０３６０】
本発明について好適な実施形態を参照して説明してきたが、添付の請求項で記載の本発明の範囲から逸脱することなく形態および詳細における様々な変化が可能であることが、当業者には理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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