JP2004347524A

JP2004347524A - Ｔｏｆｍｓ用サンプルプレート及びその処理方法、並びにｔｏｆｍｓによる分析方法

Info

Publication number: JP2004347524A
Application number: JP2003146341A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 亮山口; Makoto Gonda; 誠権田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09
Also published as: TWI266145B

Abstract

【課題】イオン化法にＭＡＬＤＩ法を用いた質量分析装置において、サンプルをサンプルプレート上で均一な高さ及び分布になるように調製する。
【解決手段】ステンレス製のサンプルプレートの試料載置面をプラズマ処理することにより親水性をもたせた。測定サンプルはカスタム合成ＤＮＡ（１００ｍｅｒ）を使用、滅菌水に溶解し２０ｐｍｏｌ／μｌの濃度に調製した。マトリックス溶液は３−Ｈｙｄｒｏｘｙｐｉｃｏｌｉｎｉｃａｃｉｄ（０．７Ｍ）とアンモニウムクエン酸塩（０．０７Ｍ）を５０％ＣＨ_３ＣＮに溶解して調製したＤＮＡ水溶液とマトリックス溶液をあらかじめ混合したのち、その混合液を、上に示したようにプラズマ処理することにより親水性をもたせたサンプルプレート上に０．５μｌ滴下し、乾燥させて測定サンプルとした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ（ＭａｔｒｉｘＡｓｓｉｓｔｅｄＬａｓｅｒＤｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ＩｏｎｉｚａｔｉｏｎＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を含むＴＯＦＭＳ（レーザーイオン化飛行時間型質量分析装置）など、サンプルプレート上に調製したサンプルにレーザービームを照射してイオン化する質量分析計用のサンプル調製装置に関するものである。ＴＯＦＭＳは、化学、臨床、バイオ技術などの分野で利用されている。
【０００２】
【従来の技術】
あるサンプルの分子量や原子量などを測ったり、分子構造の解析や成分分析を行なうなどを目的とした質量分析装置として、ＴＯＦＭＳがある。ＴＯＦＭＳでは、例えばステンレスなどの金属製のサンプルプレートにサンプル溶液を滴下し、溶媒を乾燥させた後に測定を行なう。
【０００３】
ＴＯＦＭＳでは、サンプルプレート上で乾燥したサンプルにレーザーを照射してイオン化し、発生したイオンが電場内で飛行する時間を計測することで、もとのサンプルの分子量を測定する。
【０００４】
また、サンプルのイオン化が容易に行なわれるように、マトリックスといわれる物質をサンプルに混合するＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳという手法も一般的である（特許文献１，２参照。）。これは、サンプルプレートに調製されるサンプルに、マトリックスといわれる物質を添加することで、サンプルのイオン化を促進するという分析手法である。そのようにサンプルプレート上でマトリックスを混合して調製されたサンプルでは、サンプルの微細な結晶をマトリックスが結晶となって又はアモルファス状態で取り囲んでいる。レーザー光として、例えば紫外光の窒素レーザー光（λ＝３３７ｎｍ）を照射すると、サンプルよりも多量に存在するマトリックスがそのレーザー光を吸収して熱エネルギーに変換し、マトリックスのごく一部が急速に過熱されて気化し、このときサンプルもイオン化して気化される。
【０００５】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳなどのＴＯＦＭＳでは、分析装置内の真空度を低下させないために、サンプルプレートにサンプル溶液を分注した後、質量分析計に装填する前にサンプルを乾燥させる必要がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−９８１４９号公報
【特許文献２】
特開２００３−９８１５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＯＦＭＳでは、イオンが電場内でサンプルプレートとディテクタ間を飛行する時間により分子量を測定するため、測定データ向上のためには、サンプルプレート上でサンプルがなるべく高さのばらつきがない状態になるように乾燥させることが望ましい。
【０００８】
また、マトリックスを用いる場合には、マトリックスの種類によっては結晶の局在化がしばしばおこり、乾燥後の結晶高さ及び分布が場所により異なる結果となる。マトリックスがアモルファス状態で乾燥する場合も同様である。
【０００９】
このように、乾燥後のサンプルが場所によって高さが不均一になっている場合は、同じサンプルを測定しているにもかかわらず、場所による高さの違いにより飛行時間が異なり、結果として測定される分子量が違ってしまうことになる。
【００１０】
そこで、本発明はイオン化にＭＡＬＤＩ法を用いた質量分析装置において、サンプルをサンプルプレート上で均一な高さになるように調製することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のサンプルプレートは、金属製で、そのサンプル載置面がその金属自体による親水性よりも大きな親水性をもっていることを特徴とするものである。
本発明のサンプルプレート処理方法は、ＴＯＦＭＳでサンプルを載せる金属製サンプルプレートのサンプル載置面に親水性処理を施すことを特徴とする処理方法である。
そのような親水性処理の一例は、サンプルプレートのサンプル載置面をプラズマに曝すプラズマ処理である。
【００１２】
本発明の分析方法は、ＴＯＦＭＳによるサンプルの分析方法において、そのサンプルをサンプルプレートに載せる前に、そのサンプルプレートのサンプル載置面に親水性処理を施すことを特徴とする分析方法である。
【００１３】
金属表面にプラズマ処理を施すことで、金属表面の親水性があがる。これはプラズマ粒子による金属表面の洗浄効果と、プラズマ照射により活性度の高い酸化層が金属表面に現われることに起因していると考えられる。プレート表面の親水性が向上することで、滴下されたサンプル溶液はプレート上に均−に広がり、その状態で乾燥して結晶化又はアモルファス化する。均一に広がった状態で結晶化又はアモルファス化するため、サンプルの高さ方向のばらつきによる分子量のばらつきが抑えられ、結果として精度の良い測定データが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ＴＯＦＭＳで使用するステンレス製のサンプルプレートの試料載置面をプラズマ処理することにより親水性をもたせた。
プラズマ処理の一方法として、大気中で使用でき、空気を放電させてプラズマを発生させるプラズマ処理装置（株式会社キーエンスのＳＴ−７０００シリーズ）を使用した。そのプラズマ処理装置を使用すると、減圧にするためのチャンバを必要とせず、特別なプロセスガスを用いることなく、大気中でサンプルプレート表面をプラズマ処理することができる。そのプラズマ処理装置のプラズマヘッドのプラズマ放出口をサンプルプレートの表面に対向させてゆっくりと、例えば１つのスポットで１秒程度停止するような速度で、移動させるだけで親水性を付与することができる。
【００１５】
また、プラズマ処理としては放電用の一対の電極を備えたチャンバにサンプルプレートを収納し、チャンバ内を１００Ｐａ程度の真空度に保って、その電極間に電圧を印加することによりチャンバ内にプラズマを発生させることにより、サンプルプレートの表面をプラズマ処理することもできる。その場合の印加電圧の周波数は、通信以外の高周波利用設備に優先的に使用が認められているＩＳＭ周波数と呼ばれる１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数（ラジオ波）、２．４５ＧＨｚなどのマイクロ波又は１０ＫＨｚ未満の低周波を用いることができる。プロセスガスとしては、空気の他、酸素、アルゴン、窒素、水素など種々のガスを使用することができるが、コストの面では空気が最も好ましい。
【００１６】
【実施例】
ＴＯＦＭＳ用のステンレス製サンプルプレートの試料載置面を上で紹介した大気中で扱えるプラズマ処理装置でプラズマ処理した場合と、そのような処理をしなかった場合の測定結果を比較した。測定するサンプルは次のように調整した。
【００１７】
（サンプル調製）
測定サンプルはカスタム合成ＤＮＡ（１００ｍｅｒ）を使用、滅菌水に溶解し２０ｐｍｏｌ／μｌの濃度に調製した。マトリックス溶液は３−Ｈｙｄｒｏｘｙｐｉｃｏｌｉｎｉｃａｃｉｄ（０．７Ｍ）とアンモニウムクエン酸塩（０．０７Ｍ）の混合溶液に溶媒としてＣＨ_３ＣＮを加えて５０％ＣＨ_３ＣＮ水溶液としたものである。ＤＮＡ水溶液とマトリックス溶液をあらかじめ容器内で混合したのち、その混合液をサンプルプレート上に０．５μｌ滴下し、乾燥させて測定サンプルとした。
【００１８】
図１にサンプルの乾燥状態を概略的に示す。
（Ａ）は実施例によりプラズマ処理を施したステンレス製サンプルプレート２の表面にサンプル溶液を滴下し、乾燥させて結晶化させたものである。４はその結晶化したサンプルを示している。サンプル４は均一に広がり、高さの均一な状態となってサンプルプレート２上に載置されている。
【００１９】
これに対し、（Ｂ）はそのようなプラズマ処理を施していないステンレス製サンプルプレート２ａの表面に同じサンプル溶液を滴下し、乾燥させて結晶化させたものである。４ａは結晶化したサンプルであり、サンプル４ａは（Ａ）に示した実施例のサンプル４ａと比べると、高さが場所により不均一になっている。
【００２０】
このような違いは、実施例の（Ａ）のサンプルプレートではプラズマ処理によりサンプルプレート表面の親水性が増し、サンプル溶液が均一に広がったのに対し、プラズマ処理を施していない（Ｂ）のサンプルプレートでは親水性が劣るためにサンプルが均一に広がらず、場所によって高さが不均一になったものと考えられる。
【００２１】
これらのサンプルプレートをＴＯＦＭＳにセットし、サンプル領域内でレーザビームの照射位置を変えながら質量数２９０００〜３６０００の範囲で質量分析を行なった。その結果を図２と図３にグラフで示す。横軸はサンプルプレートの場所（レーザビーム照射位置）を表わしている。縦軸は質量数３１０００のピーク強度であり、最も強度の大きいものを１００とした相対的な強度で示している。
【００２２】
図２は、図１（Ａ）に示したように実施例によりプラズマ処理を施したサンプルプレート上にサンプルを載置したものを測定した結果である。図３は図１（Ｂ）に示したようにプラズマ処理を施していないサンプルプレートにサンプルを配置した場合の測定結果である。
【００２３】
図２と図３の結果と比較すると、１００％の大きさに該当するピーク検出強度は実施例の図２では１０．８ｍＶであるのに対し、図３ではその２倍以上の２４．１ｍＶと大きく、またピークの検出される場所が図３では局在化しているのに対し、実施例の図２では、ばらつきはあるものの、サンプルの存在するほぼ全域に渡りピークが検出されている。
【００２４】
この結果からも、この実施例のようにサンプルプレート表面をプラズマ処理することにより乾燥後のサンプルがより均一に分布していることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、サンプルプレートのサンプル載置面の親水性を高めたので、サンプルプレート上に載置されるサンプルの場所による高さ及び分布の不均一が改善され、ＴＯＦＭＳ測定における質量数測定の精度が向上する。
また、ＴＯＦＭＳにおける測定ではサンプルプレート上に載置されたサンプルの場所による不均一さのために定量測定は難しいとされてきた。しかし、本発明のようにサンプル載置面に親水性を付与したサンプルプレートを使用すれば、サンプルの場所による不均一さが改善されるため、定量測定の可能性も出てくる。例えば、サンプル表面のうちのある一部の面積をスキャンしたときの積算値をもとに、サンプル表面の全面積と測定部分の面積の比を用いることで、滴下したサンプル全体に含まれている分子の総量を算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】サンプルプレート上に載置したサンプルの乾燥状態を概略的に示す図であり、（Ａ）は実施例のサンプルプレートを使用した場合、（Ｂ）は従来のサンプルプレートを使用した場合である。
【図２】実施例のサンプルプレートを使用して調製したサンプルのピーク検出強度分布を示すグラフである。
【図３】従来のサンプルプレートを使用して調製したサンプルのピーク検出強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
２，２ａサンプルプレート
４，４ａサンプル

Claims

ＴＯＦＭＳで分析用サンプルを載せる金属製サンプルプレートにおいて、
そのサンプル載置面がその金属自体による親水性よりも大きな親水性をもっていることを特徴とするサンプルプレート。
ＴＯＦＭＳでサンプルを載せる金属製サンプルプレートのサンプル載置面に親水性処理を施すことを特徴とするサンプルプレートの処理方法。
前記親水性処理はサンプルプレートのサンプル載置面をプラズマに曝すプラズマ処理である請求項２に記載の処理方法。
ＴＯＦＭＳによるサンプルの分析方法において、
そのサンプルをサンプルプレートに載せる前に、そのサンプルプレートのサンプル載置面に親水性処理を施すことを特徴とする分析方法。
前記親水性処理はサンプルプレートのサンプル載置面をプラズマに曝すプラズマ処理である請求項４に記載の分析方法。