JP2007071879A - Ｍａｌｄｉサンプルプレート撮像ワークステーション - Google Patents

Abstract

【課題】 サンプルの詳細な画像、特に被分析物の結晶の領域を示す画像をもたらす撮像システムを提供する。
【解決手段】 本発明によれば、イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートの表面全域を画像化するための装置であって、イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートと、サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための、サンプルプレートから間隔を空けて配置されている撮像装置と、表面を照射するための、サンプルプレートに近接した照射装置であって、サンプルプレート表面と接触してそのサンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを生成する照射装置とを備えている装置が提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、MALDIサンプルプレート撮像ワークステーションに関する。

質量分析は、化学的サンプル及び生物学的サンプル中の化合物の定性的な測定及び定量的な測定に使用される分析的な方法論である。サンプル中の被分析物は、イオン化され、分光計により、それらの被分析物の質量に従って分離され、そして検出されて質量スペクトルを形成する。質量スペクトルは、質量に関する情報を提供し、場合によっては、サンプルを構成するさまざまな被分析物の分量に関する情報を提供する。特定の実施形態では、質量分析を、サンプル中の被分析物の分子量又は分子構造を決定するのに使用することができる。質量分析は高速であるので、特定の感度のよい質量分析計装置が、生物学的被分析物の高速な特定及び特徴付けに広く利用されている。

ここ数年の間、マトリックスベースイオン化法、たとえばマトリックス支援レーザ脱離/イオン化（MALDI）法が、サンプルのイオン化に高い有用性を有することが判明してきており、ゲノミクスやプロテオミクスのようなさまざまな分野で幅広く使用されるようになってきている。マトリックスベース法を実施する際、サンプルは、そのサンプルと共に結晶化する基質（一般には有機基質）と結合され、次いで、サンプルプレート上に堆積される。サンプルプレートはイオン源内に配置され、エネルギー源、たとえばレーザビームがサンプルを気化させる。サンプルの気化中、被分析物のイオンが形成される。基質が存在することによって、被分析物をイオン化することが可能になると考えられ、他の方法の問題が解決される。

多くの場合、マトリックスベースのイオン源は、イオン化された被分析物を研究するための分析装置、たとえば質量分析計と統合されている。大部分は、飛行時間型質量分析計（「TOF-MS」）がこの目的のために使用されるが、しかしながら、さまざまな他の質量分析計も使用することができ、それらの質量分析計には、イオンサイクロトロン共鳴型質量分析計（たとえばフーリエ変換イオンサイクロトロン質量共鳴型質量分析計）、イオントラップ型質量分析計（たとえば高周波数４重極イオントラップ型質量分析計）、又はハイブリッド機器（たとえば４重極型/飛行時間型質量分析計、すなわちQ-TOF）が含まれる。

電離放射線、たとえばレーザを使用してサンプルをイオン化する際、サンプルプレートの領域を観察して、サンプルがその領域に堆積されていることを確実にし、電離放射線をサンプルに方向付けることが一般に望ましい。詳細には、サンプルの詳細な画像、特に被分析物の結晶の領域を示す画像を提供する撮像システムが必要とされている。

本発明は、この必要性及び他の必要性を満たすものである。

本発明は、イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための装置を提供する。一般論として、この装置は、イオン源のサンプルプレート、撮像装置（たとえばCCDカメラ又はCMOSカメラ）及び照射装置を含み、照射装置は、サンプルプレート表面に接触してそのサンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを生成するように構成されている。本装置を、イオン源から遠隔位置に配置することができる。また、本装置を利用するイオン源サンプルプレートの表面を画像化する方法を提供する。本発明は、さまざまな分析方法で利用される。たとえば本発明は、化学研究の用途、環境研究の用途、法医学研究の用途、食料研究の用途、薬学研究の用途、及び生物学研究の用途で使用される。

本明細書で説明する発明は、イオン源内にサンプルプレートを設置するよりも前に、サンプルプレートのサンプルを含む表面全体の画像を生成するための有効な手段を提供し、サンプルプレートのサンプルを含む領域のすべてを、サンプルを含まない領域と容易に区別することができる。画像は、コンピュータメモリに記憶することができ、後日、サンプルのイオン化の間に使用して、たとえばサンプル内のレーザの衝突点を位置決めすることができる。本発明は、少量のサンプル、低濃度の被分析物及び/又は低濃度の基質を有するサンプル、並びにテクスチャ加工したサンプルプレートの表面上に存在するサンプルを識別する際に特に使用される。従来技術のイオン源サンプルプレート撮像システムは、これらの特徴を提供しない。

本発明は、マトリックスベースイオン源（たとえばMALDIイオン源）に使用されるサンプルプレートを照射する際に特に使用される。

本発明は、イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための装置を提供する。一般論として、この装置は、イオン源のサンプルプレート、撮像装置（たとえばCCDカメラ又はCMOSカメラ）及び照射装置を含み、照射装置は、サンプルプレート表面に接触してそのサンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを生成するように構成されている。本装置を、イオン源から遠隔位置に配置することができる。

［定義］
別段の定義がない限り、本明細書で使用するすべての技術的用語及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。さらに、明確にし、かつ参照を容易にするために、一定の要素を以下に定義する。

「使用する」という用語を、本明細書では、従来使用されていたのと同様に使用し、したがって、目標を達成するための方法又は構成を使うこと、たとえば利用に供することを意味する。たとえばファイルを生成するのにプログラムが使用される場合、プログラムは、ファイルを作成するのに実行され、そのファイルは、通常、そのプログラムの出力である。別の例では、ファイルが使用される場合、そのファイルは、アクセスされて、読み出され、そして、そのファイルに記憶された情報が目標を達成するのに使われる。

「イオン源」とは、質量分析計システムで解析のためにイオンを生成する任意の装置である。例示的なイオン源には、電子衝撃（EI）イオン源及びマトリックスベースイオン源、並びに他のイオン源が含まれる。イオン源は、任意の周囲圧力（たとえば約1.33×10^-6Pa（約10^-8Torr）から約3.33×10⁵Pa（約2,500Torr）の間）で動作させることができ、「周囲圧力」とは、イオン源の筐体内の圧力である。イオン源内の周囲圧力は、大気圧（おおよそ1.01×10⁵Pa（おおよそ760 Torr）、すなわち約9.33×10⁴Pa（約700 Torr）から約1.09×10⁵Pa（約820 Torr）の間）を含み、13.3Pa（100 mTorr）未満（たとえば高真空、すなわち約1.33×10^-6Pa（約10^-8Torr）から約1.33×10^-2Pa（約10^-4Torr））とすることもできるし、少なくとも13.3Pa（100 mTorr）とすることもできる。換言すれば、イオン源は、大気圧で動作させることもできるし、大気圧を超える圧力で動作させることもでき、又は大気圧未満の圧力で動作させることもできる。

「マトリックスベースイオン源」という用語は、サンプルが、基質、一般には有機基質と結合されて、そのイオン化よりも前にサンプルプレート上に体積されるイオン源を指す。マトリックスベースイオン源は、イオン化用の揮発性溶剤に依存しない。例示的なマトリックスベースイオン源には、高速原子衝撃（FAB）イオン源及びマトリックス支援レーザイオン化（MALDI）イオン源が含まれる。「MALDI」という用語は、本明細書では、大気圧MALDI（AP-MALDI）に加えて、大気圧未満のMALDI（たとえば真空MALDI又は中間圧力MALDI）を含む。したがって、MALDI装置、たとえばMALDIイオン源又はMALDIサンプルプレートに言及する場合、これは、その装置が、AP-MALDI法との使用に適合されているか、又は大気圧未満のMALDI（たとえば真空MALDI又は中間真空MALDI）法との使用に適合されていることを示す。

「イオン源サンプルプレート」又は「イオン源のサンプルプレート」とは、質量分析システムのイオン源内の使用するのに適したサンプルを受容するためのプレートである。イオン源サンプルプレートは、たとえば円形、正方形、長方形、楕円形等の任意の形状とすることができ、かつ任意の材料、たとえば任意の金属から製造することができる。イオン源サンプルプレートのサンプル受容表面上のサンプルは、イオン源内でイオン化される。サンプルプレートは、そのサンプルプレート上に堆積されたサンプルを含む場合もあるし、含まない場合もある。

「近接する」という用語は、近いか、隣であるか、接していることを意味する。また、近接する何らかの物は、別の要素に接触している場合もあるし、別の要素を取り囲んでいる場合もあるし、別の要素と間隔を空けて配置されている場合もあるし、別の要素の一部を含む場合もある。

「遠隔位置」は、イオン源が配置されている位置以外の位置を意味する。たとえば遠隔位置は、イオン源と同じ部屋の異なる位置（たとえば別の区画、台、作業台等）、同じ建物の異なる部屋（たとえば別の研究室）、同じ総合ビルの異なる建物、又は同じ都市、州もしくは国等の異なる位置とすることができる。撮像ワークステーション装置が、イオン源から「遠隔」にあるものとして示される場合、その撮像ワークステーション装置は、イオン源が占める領域とは異なり、重なり合わない領域を占める。撮像ワークステーション装置は、イオン源内に配置されない。

情報を「通信する」とは、その情報を表すデータをデジタル（たとえば光又は電気）信号として、適切な通信チャネル（たとえばプライベートネットワーク又は公衆ネットワーク）にわたって送信することを意味する。項目を「転送する」とは、その項目を物理的に移送しようと又は別の方法（それが可能な場合）で行おうと、ある位置から次の位置へその項目を運ぶ任意の手段を指し、少なくともデータの場合には、そのデータを搬送する媒体を物理的に移送すること、又はそのデータを通信することを含む。データは、遠隔位置へ送信されて、さらに評価及び/又は使用される。データを送信するのに、任意の便利な電気通信手段を利用することができ、たとえばファクシミリ、モデム、インターネット等を利用することができる。

サンプルプレートの「表面全域」の画像とは、サンプルプレートのサンプル受容表面全体の画像であり、すなわちサンプルを受容するための表面の画像である。サンプルがサンプルプレートの表面に配置されている場合、そのサンプルプレートの表面全域の画像は、一般に、サンプルプレート上に存在するサンプルのすべてを示す。

「仰角」は、約０°から約10°のような、約０°もしくは約15°、又は約０°から約15°の間の角度である。

［発明の詳細な説明］
本発明は、イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための装置を提供する。一般論として、この装置は、イオン源のサンプルプレート、撮像装置（たとえばCCDカメラ又はCMOSカメラ）、照射装置を含み、照射装置は、サンプルプレート表面に接触して、そのサンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを生成するように構成されている。この装置は、イオン源から遠隔位置に配置されている。この装置を利用し、イオン源サンプルプレートの表面を画像化する方法も提供する。本発明は、さまざまな分析方法で使用される。たとえば本発明は、化学研究の用途、環境研究の用途、法医学研究の用途、食料研究の用途、薬学研究の用途、生物学研究の用途で使用される。

本明細書で列挙する方法は、列挙した事象の順序について、列挙した順序だけでなく、論理的に可能な任意の順序でも実施することができる。さらに、ある範囲の値を提供する場合、その範囲の上限と下限との間に存在するあらゆる値、及び記載した範囲における記載した他の任意の値又は介在する値が本発明の範囲内に含まれると理解される。

参照する項目は、本出願の出願日以前の開示についてのみ提供される。本明細書のいずれの事項も、本発明が、従来の発明によるそのような資料よりも日時が前である資格を有しないことを認めるものと解釈されるべきではない。

単数形の項目について言及する場合、その言及は、同じ項目が複数個存在する可能性を含む。より具体的には、本明細書及び添付の特許請求の範囲の記載では、単数形の「１つの」、「ある」、「その」、「前記」、「該」及び「当該」は、その文脈が明らかに単数であることを指示しているのでなければ、複数の指示対象を含む。
サンプルプレート撮像ワークステーション
上述のように、本発明は、イオン源の外部にあり、イオン源サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための、本明細書では「撮像ワークステーション」と呼ぶ装置を提供する。本発明の撮像ワークステーションは、イオン源内にサンプルプレートを設置するよりも前にサンプルプレートの表面全域の画像を取り込むのに使用することができる。この画像は、イオン源によって使用され、サンプルプレートの表面に存在するサンプルへ電離放射線、たとえばレーザを方向付ける。本発明による撮像ワークステーションの一般的な特徴を図１に示す。図１を参照して、本発明による撮像ワークステーション２は、サンプルプレート４、照射装置６、撮像装置８を含む。撮像ワークステーションは、サンプルプレート表面と接触して、そのサンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを照射装置が生成するように構成されている。多くの実施形態では、サンプルプレートのサンプル受容表面全体が照射される。撮像装置は、照射装置によって照射されたサンプルプレートの表面の画像を生成する。一般に、サンプルプレートの露出した表面全体が、照射装置によって照射され、撮像装置は、サンプルプレートの照射された表面全域、すなわち照射された表面全体の画像を生成する。

したがって、一般に、撮像ワークステーションは、サンプルプレートのサンプル受容領域（すなわちサンプルを受容するためのサンプルプレートの領域）よりも大きな領域を照射して、その領域の画像を取り込むことができる。撮像ワークステーションによって生成された画像は、ある実施形態では、プレート上に堆積された（たとえば何個のサンプルが堆積されたかに応じて、１個から約48個のサンプル、１個から約96個のサンプル、１個から約384個のサンプル又はそれより多くのサンプルの範囲の）サンプルのすべてを示す。したがって、ある実施形態では、使用されるサンプルプレートの寸法に応じて、撮像ワークステーションは、寸法が少なくとも10 cm²、少なくとも20 cm²、少なくとも50 cm²であるか、又は約100 cm²もしくは500 cm²までである領域を照射して、その領域の画像を取り込むことができる。ただし、特定の実施形態では、４cm²よりも小さな領域及び500 cm²よりも大きな領域を取り込むことができる。

仰角12は、一般に、サンプルプレートの表面からの光の散乱及び反射を最小にし、かつサンプルプレートの表面上のあらゆる３次元構造物からの反射光、回折光及び/又は散乱光をもたらすのに十分であり、したがってサンプルを含む領域とサンプルを含まない領域との間の良好なコントラストをもたらす。ある実施形態では、仰角12は、約０°から約15°の範囲とすることができ、ある実施形態では、たとえば約０°から約５°の範囲又は約５°から約10°の範囲とすることができる。したがって、ある実施形態では、方向付けられた光の、サンプルプレートの表面に対する入射角（すなわち光のサンプルプレート表面の衝撃点における、当該表面に垂直な線に対する光の衝突角度）を大きくすることができ、たとえば約75°から約90°の範囲にすることができ、ある実施形態では、たとえば約85°から約90°、又は約80°から約85°の範囲とすることができる。ある実施形態では、光ビームの前後軸は、サンプルプレートの表面に対して実質的に平行（すなわち表面の15°以内）とすることができる。

換言すれば、ある実施形態では、照射装置は、サンプルプレートの表面に対して仰角12でイオン源サンプルプレートの表面に当たる、前後軸10を有する光ビームを生成するように構成されている。照射装置は、一般に、サンプルプレート表面全体を一方の側から照射する、方向付けられた光をもたらす。

照射には、あらゆる形式の光を使用することができる。たとえば約600 nmから約2000 nmの範囲の任意の波長又はあらゆる範囲の波長を使用することができる。光は、たとえば偏光されていても、又は偏光されていなくてもよい。したがって、本明細書で使用される照射装置には、ハロゲンランプ又はLEDランプ（たとえばブライトライトLEDランプ）を含む光源を含む、多種多様な光源を利用することができる。必須ではないが、照射装置に、光をサンプルプレートの表面に方向付けることができるように光を操作するためのミラー、レンズ、フィルタ、拡散器、他の光学要素を含ませることができる。たとえば照射光を、ミラーによりある仰角でサンプルプレートに向けて方向付けることもできるし、レンズを使用してサンプルプレートに向けて集中させることもできる。ある実施形態では、照射装置６には、光源に接続されている照射光ファイバ光ガイドが含まれる。

一般に、照射装置は、方向付けられた光を生成し、サンプルプレートの表面は、照射装置によって直接照射される（すなわちプレートは、１つ又は複数の壁又は天井から反射した光ではなく、入射光によって照射される）。この状況において、方向付けられた光は、たとえば円錐の端部ではなく、円錐の中心が最も強度の高い光錐であり、約０°から45°の範囲、たとえば約０°から30°の範囲の円錐角を有する。換言すれば、一実施形態では、本明細書で説明する本発明で使用する方向付けられた光は、光のエネルギーの95％が円錐の中心前後軸の15°以内にあるようなエネルギー分布を有する円錐の形状にある。一実施形態では、光を光ファイバを通して案内することによって、指向性の光を生成することができる。ファイバの受光角内の光のみがファイバに入り、全反射することによりファイバを伝導するので、ファイバを出る光は、指向性であり、一般に、受光角と同程度の開き角を有する円錐形となる。また、指向性の光を、集光要素、たとえば屈折素子又は反射素子（たとえばレンズ）を利用して作ることもできる。さらに、指向性の光は、光ファイバ及び集光要素を利用して作ることもできる。方向付けられた光は、約０°から約10°、約10°から約20°、約20°から約30°、約30°から約40°、約40°から約45°の範囲の円錐角を有する。換言すれば、本明細書で使用する照射装置は、すべての方向に光を放射するのではない。

付加的な光学素子を含む場合もあるし、含まない場合もある、使用される照射装置の形式、及び照射される領域の寸法に応じて、照射装置と照射される領域の間の光学距離が大きく変化する場合があるが、容易に求めることができる。ある実施形態では、照射装置と照射されるサンプルプレート表面の間の距離は、約５cmから約100 cmの範囲であり、たとえば約10 cmから約30 cmにあるが、これらの範囲からかなり外れた距離も容易に利用することができる。

照射されるサンプルプレートを、任意の形状とすることができ、任意の材料から製造することができる。照射されるサンプルプレートの表面を、金属（たとえば金又はステンレススチール等）又は窒化チタンのような金属窒化物を含む任意の材料から製造することができる。表面は、研磨することもできるし、不規則なものとすることもできる。サンプルプレートは、任意の形式のサンプルプレートとすることができ、たとえばマトリックスベースイオン源のサンプルプレート、たとえばMALDIイオン源のサンプルプレートとすることができる。

図１に示すように、撮像ワークステーションは、照射装置によって照射されたサンプルプレート表面を画像化するための撮像装置を含む。図１に示すように、光10は、照射装置６によってサンプルプレート４の表面に向けて方向付けられ、サンプルプレート４の表面によって反射、回折及び/又は散乱された光14（すなわち撮像装置に向けて反射、回折及び/又は散乱された光）が、撮像装置８によって検出される。撮像装置は、任意の形式のカメラとすることができるが、デジタル化された出力をもたらすカメラ（すなわちデジタルカメラ）が最も容易に使用される。ある実施形態では、使用されるカメラを、電荷結合素子（CCD）カメラ又は相補型金属酸化膜半導体（CMOS）カメラとすることができる。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、照射装置及びサンプルプレートの表面に対する撮像装置の位置決めは大きく変化する。撮像装置は、サンプルプレート４の表面に対して角度16で反射、回折及び/又は散乱された光、あるいは量子過程を介して吸収及び放射された光を検出するように位置決めされる。角度16を、照射された領域を画像化するのに適した任意の角度とすることができる。特定の実施形態では、角度16は、角度12よりも大きく、サンプルプレートの表面に対して約20°から約90°の範囲であり、たとえば約30°から約60°、又は約40°から約50°の範囲である。特定の実施形態では、撮像装置は、サンプルプレートの真上に（すなわちサンプルプレートの表面に対して90°に）位置決めされる。図２Ａ及び図２Ｂは、撮像装置がサンプルプレートの真上に位置決めされていない場合の「ｚ」方向から（すなわち「ｘ」方向及び「ｙ」方向がサンプルプレートの表面に対して平行である場合のサンプルプレート20の表面の上方から）観察した装置の一実施形態を示している。図２Ａに示すように、ｚ方向から観察すると、照射光10及び検出される光14は、角度22を形成する。角度22は、いずれかの方向（すなわち時計周り方向又は反時計周り方向）における０°から180°の範囲の任意の角度である。図２Ｂに示すように、照射光10及び検出される光14は、同一平面上にある（すなわち０°の角度を有する）。このような実施形態では、照射装置６を、ｚ方向において撮像装置８の真下に位置させることができる。

一般に、撮像装置は、照射装置からの直接光を回避し、かつプレートのサンプルを含む領域とサンプルを含まない領域の間のコントラストを最大にするように位置決めされ、構成されている。ある実施形態では、照射された領域は、サンプルプレートの表面に対して同じ側から画像化及び観察することができる。したがって、ある実施形態では、角度22は、いずれかの方向で、約０°、０°から約５°、約５°から約10°、約10°から約20°、約20°から約30°の範囲とすることができる。

検出される光14は、撮像装置８とサンプルプレート20の間に配置されている場合がある任意の個数のミラー、レンズ、他の光学要素を介して、撮像装置８へ方向付けられる。

ある実施形態では、撮像装置は、撮像装置の光検出器（すなわち光検知器又はピクセルセルのアレイ）が、光の方向に対して垂直に位置するように、照射された表面からの光を受容する。換言すれば、ある実施形態では、撮像装置８に入る光は、撮像装置で利用される光検出器の表面に対して垂直な方向に進む。他の実施形態では、撮像装置に入る光は、光検出器の表面に対して垂直ではない方向に進む。

加えて、ある実施形態では、ワークステーションはカーテンを含み、カーテンにより、周囲の光（たとえば窓から部屋に入る光、又は天井のランプや他のランプによって生成された光）が画像化の間にサンプルプレートを照射するのを阻止するようにワークステーションが取り囲まれる。

上述のように、本発明の撮像ワークステーションは、イオン源内にサンプルプレートを設置するよりも前にサンプルプレートの画像を生成するためのものである。したがって、撮像ワークステーションは、一般に、イオン源の外部に位置決めされ、すなわちイオン源とは異なり、重なり合わない位置を占める。たとえば撮像ワークステーションを、イオン源と同じ台又は作業台の上に配置することができるが、イオン源の内に配置することはできない。撮像ワークステーションを、イオン源と同じ部屋の異なる台又は作業台（たとえば同じ研究室の異なる台）の上に配置することができる。あるいは、撮像ワークステーションを、イオン源とは異なる部屋又は建物内に配置することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、撮像装置８は、照射された領域の画像を表す信号（たとえば画像を表すアナログ信号又はデジタル信号）を生成し、この信号は、信号処理装置へ転送されて処理される。この信号処理装置を、コンピュータとすることができ、信号を、コンピュータ可読媒体、たとえばコンピュータメモリにファイルとして記憶させることができる。記憶されたファイルは、画像解析ソフトウェアによりアクセスされ、このようなソフトウェアを実行して、コンピュータにより画像を解析することができる。一実施形態では、信号処理装置は、ディスプレイであり、たとえばコンピュータのモニタ等のモニタである。

コンピュータ可読媒体の一例として、コンピュータの内部又は外部にある、フロッピーディスク、磁気テープ、CD-ROM、ハードディスクドライブ、ROMや集積回路、光磁気ディスク、PCMCIAカードのようなコンピュータ可読カード等が含まれる。ファイルが含む情報は、コンピュータ可読媒体に「記憶する」ことができ、ここで「記憶する」とは、後日、コンピュータにより情報にアクセスすることができ、かつ取り出すことができるように、その情報を記録することを意味する。コンピュータ可読媒体に関して、「永久メモリ」とは、恒久的であるメモリを指す。永久メモリは、コンピュータ又はプロセッサへの給電を終了しても消去されない。コンピュータハードドライブROM（すなわち仮想メモリとして使用されるのではないROM）、CD-ROM、フロッピーディスク、DVDは、すべて永久メモリの例である。ランダムアクセスメモリ（RAM）は、非永久メモリの一例である。永久メモリのファイルは、編集可能な場合があり、書き換え可能な場合がある。

本発明の一実施形態による一つの例示的な撮像ワークステーションの一般的な特徴を図３に示す。この実施形態では、システムは、サンプルプレート４と、サンプルプレートにある仰角で光を方向付けることによってサンプルプレートの表面を照射するための照射装置６と、照射されたサンプルプレートの画像を生成するための撮像装置８とを含む。この撮像装置は、モニタ30と、画像を記憶するためのコンピュータ可読媒体を有するコンピュータ32とに接続されている。撮像装置８とコンピュータ32の間の接続34は、たとえば電気ケーブル又は電気ワイヤとすることもできるし、又は特定の実施形態では、無線接続とすることもできる。撮像ワークステーションは、特定の実施形態では、撮像装置８の視野にサンプルプレート４を位置決めするためのサンプルプレートホルダ36を含む。サンプルプレートホルダは、当該ホルダにサンプルプレートを位置付けし及び/又は保持するための基準マーク及び/又は１つもしくは複数の装置（たとえばバネ仕掛けのクリップ等）を含む。撮像ワークステーションは、たとえばある研究室内にある台38上に配置することができる。図３に示すように、サンプルプレートは、そのサンプルプレート上に堆積した複数のサンプル40（たとえば少なくとも２個、少なくとも８個、少なくとも24個、少なくとも96個、又は少なくとも384個）を含む。サンプルプレート４のサンプルを含む表面は、照射装置６によって照射され、撮像装置８によって画像化されてサンプルプレートの表面全域の画像42が生成され、このサンプルプレートでは、サンプルを含む領域、たとえば参照番号44で示される領域は、サンプルを含まない領域46と明確に区別される。

ある実施形態では、図４に示すように、本発明の撮像ワークステーション50は、コンピュータ可読媒体52を介してイオン源54に接続することができ、コンピュータ可読媒体52には、画像の取り込み後にサンプルプレートの画像を記憶することができ、サンプルプレートのイオン源内への設置前、設置中又は設置後に画像を取り出すことができる。一実施形態では、コンピュータ可読媒体52を、ワークステーションの撮像装置（又は撮像装置に連結されたコンピュータ）及びイオン源の双方に連結された専用コンピュータの構成要素とすることができる。別の実施形態では、コンピュータ可読媒体52を、ワークステーションの撮像装置及びイオン源を連結するコンピュータネットワークの一部であるサーバコンピュータの構成要素とすることができる。最後に、別の実施形態では、コンピュータ可読媒体52を、撮像装置（又は撮像装置に連結されたコンピュータ）及びイオン源の双方によってアクセスすることができるワールドワイドウェブサーバの構成要素とすることができる。

上記によれば、本発明は、サンプルをイオン化するためのシステムも提供する。このシステムは、一般に、イオン源のサンプルプレートの表面全域を画像化して、画像を生成するための装置と、この装置から間隔を空けて配置されているイオン源とを含む。この装置は、一般に、i）サンプルプレート表面に接触してそのサンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを生成するための照射装置と、ii）サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための撮像装置とを含む。イオン源は、一般に、i）サンプルプレートの表面全域の画像を入力し、ii）その画像を使用してサンプルプレート上のサンプルへ電離放射線を方向付けるように構成されている。特定の実施形態では、イオン源は、画像を使用して、固定されたレーザに対してサンプルプレートを移動させることにより、又は固定されたサンプルプレートに対してレーザを移動させることにより、又はサンプルプレート及びレーザの双方を移動させることにより、レーザビームの経路にサンプルを位置決めすることができる。図４に示すように、撮像ワークステーション及びイオン源を、撮像ワークステーション及びイオン源の双方によってアクセス可能なコンピュータメモリを介して連結することができる。

上述した撮像ワークステーションは、一般に、サンプルを含む領域をサンプルを含まない領域と容易に区別可能であるサンプルプレートの表面の領域の画像を生成するのに使用される。生成された画像は、多数の方法で使用される。

一実施形態では、画像を観察して、サンプルプレート上へのサンプルの堆積の質を評価することができ、たとえばサンプルの堆積に成功したかどうか、及び/又はプレートにわたってどれだけ一貫した堆積が行われたかを評価することができる。この実施形態では、画像を、質の低いサンプルプレートの識別及び廃棄を行ったり、正しく堆積されていないサンプルを識別したりする一般の品質管理手順の一部とすることができる。

他の実施形態では、画像を、イオン源のサンプルプレート上のサンプルをイオン化するための方法において使用することができる。この方法は、ａ）i）光ビームをサンプルプレートの表面に方向付けることにより表面を照射し、光ビームは、サンプルプレート表面と接触してそのサンプルプレート表面との間に仰角を画定し、ii）撮像装置を使用してサンプルプレートの表面全域の画像を生成して、イオン源のサンプルプレートの表面全域の画像を取り込むこと、ｂ）画像を記憶すること、ｃ）サンプルプレートをイオン源内に配置すること、ｄ）画像を使用して、プレート上のサンプルをイオン化することを含む。この方法は、画像を使用して、イオン化レーザ内にサンプルを位置決めすることを含む。

たとえば画像を解析することができ、サンプルプレート上のサンプルの形状、寸法及び位置を記述するサンプルパラメータを（手動又はソフトウェアの使用のいずれかにより）求めることができる。プレートのこれらのサンプルパラメータを、メモリのファイルに記憶することができ、そのサンプルパラメータは、サンプルプレートがイオン源内に配置された後、イオン源が、そのサンプルプレート上のサンプルを含む領域にレーザを方向付けるのに使用される。このような方法は、一般に、2003年5月2日付けで出願され、US20040217278号として公開された同時係属中の米国特許出願第10/429,234号にさらに詳細に説明されている。この特許出願は、すべての目的に対して、その全ての内容を本明細書に組み入れることとする。この実施形態では、たとえばサンプルプレートをイオン源内に配置することができ、（たとえば手動によるか、又はサンプルプレートに関連するバーコードを使用して自動的に）そのサンプルプレートのパラメータファイルをコンピュータメモリから取り出し、サンプルプレートのサンプルを含む領域へイオン源のイオン化レーザを方向付ける際にこのパラメータファイルを使用することができる。

したがって、一実施形態では、本発明は、イオン源内にサンプルプレートを配置するよりも前に、イオン源のサンプルプレートの表面の画像を生成し、サンプルプレートの表面に対してある仰角で領域に光を方向付けることによって領域を照射することを含む方法を提供する。さらに、本方法は、コンピュータ可読媒体に画像を記憶し、及び/又は画像を解析してサンプルパラメータファイルを生成することを含む。このサンプルパラメータファイルは、イオン源内にサンプルプレートを配置した後に、イオン源が、サンプルプレートのサンプルを含む領域へレーザを方向付けるのに使用される。換言すれば、ある実施形態では、上述したサンプルプレート照射装置は、イオン源の外部にある（すなわちイオン源内には存在しない）サンプルプレートの画像を生成するのに使用される。

撮像ワークステーションによって生成された画像は、サンプルプレートがイオン源内に一旦配置されると、イオン源のレーザの衝突点が、サンプルを含む領域内に入ることを確実にするのにさらに利用される。この実施形態では、たとえばサンプルプレートをイオン源内に配置することができ、サンプルプレートの画像を、イオン源に関連するモニタに表示することができる。また、このモニタは、（たとえば十字点により示される）イオン源のレーザのレーザ衝突点を、画像に重ね合わせて示すことができる。画像を案内として使用すると、サンプルプレートをレーザのレーザ衝突点に対して（手動で又は自動的に）移動させて、イオン化の間、レーザがサンプルを含む領域に衝突することを確実にすることができる。

特別に関心のもたれる実施形態では、上述した撮像ワークステーションを、サンプルプレート上へのサンプルの堆積（又は「スポッティング」と呼ばれる場合がある）を視覚化するのに使用することができる。このような実施形態では、サンプルを受容するための表面を含むサンプルプレートが、撮像ワークステーションに配置されて、画像化される。サンプルは、サンプルプレートのサンプル受容表面上に堆積され、サンプルが堆積されるにつれて画像化される。一つの例示的な実施形態では、サンプルを堆積させることができる位置を決定する際に撮像ワークステーションを使用することができる。たとえばこの実施形態では、サンプルプレートを観察して、サンプルがすでに堆積している領域を判定することができ、堆積後に、堆積したサンプルが他のサンプルと重ならないような位置に、さらにサンプルを堆積させることができる。別の実施形態では、撮像ワークステーションを使用して、サンプルが正しく堆積された（たとえば適切な位置に堆積された）ことを検証することもでき、又はサンプルが堆積した位置を検証することもできる。これらの実施形態では、サンプルプレート上へのサンプルの堆積は、手動で行うこともでき、又は自動的に（すなわちスポッティング機構を使用して）行うこともできる。したがって、ある実施形態では、撮像ワークステーションを、サンプルをサンプルプレート上へ手動で（たとえばピペット等を使用して）堆積させることができるスポッティングワークステーションの一部とすることができる。他の実施形態では、撮像ワークステーションを、自動化されたサンプル堆積システムと統合することができる（すなわち自動化されたサンプル堆積システムの構成要素とすることができる）。このような自動化されたシステムは、当該技術分野において既知であり、上述した撮像ワークステーションを含むように容易に適合させることができる。撮像ワークステーションと共に使用することができる例示的な自動化された堆積システムには、特に、PAL MALDIプロセッサ（英国のPresearch社）、SunCollect MALDIスポッタ（ドイツ国のSunChrom社）、ETTANスポッタ（米国ニュージャージー州のAmersham Biosciences社）が含まれる。

上記によれば、上述の撮像ワークステーションは、質量分析計システムと共に使用することができる（すなわちコンピュータメモリを介して質量分析計システムに連結することもでき、又は質量分析計システムにより後に使用される画像を生成することもできる）。質量分析計システムは、一般に、当該技術分野において既知であり、したがって、本明細書ではさらに詳細に説明する必要はない。一般論として、質量分析計システムは、イオン源（たとえばMALDIイオン源やAP-MALDIイオン源のようなマトリックスベースイオン源）と、イオン検出器を含む質量分析器とを含み、これらのイオン源及び質量分析器は、１つ又は複数の中間チャンバによって接続されている。当該技術分野の従来のものと同様に、イオン源及び質量分析器は、少なくとも１つの中間真空チャンバによって分離され、イオンは、イオン出口開口を介してイオン源を出た後、この中間チャンバを介して移送される。システムの要件に応じて、より多くの真空段を使用することもでき、又はより少ない真空段を使用することもできる。

質量分析器及び検出器には、たとえば当該技術分野で既知の４重極型、３連４重極型、３次元イオントラップ、線形イオントラップ、飛行時間（TOF）型、磁場型、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（FTICR）型、又は他の質量/電荷（m/z比）分析器が含まれる。

使用中、イオン源が大気圧に保持される場合、中間チャンバは、周囲圧力よりも約２桁小さい圧力に保持され、質量分析器は、中間チャンバの圧力よりも約２桁から４桁小さい圧力に保持される。イオンは、イオン源のイオン収集キャピラリーを介してイオン源から出て、イオン源とチャンバとの間の圧力差による気体の流れで、通常、スキマを介して真空チャンバに押し流される。イオンは、チャンバ（及び、存在し得る任意のイオンガイド、イオンビーム形成レンズ又はイオンビーム集束レンズ）を通過して質量分析器に入る。質量分析器は、イオンのm/z比を測定し、したがってサンプル中の被分析物の分子量を判定するのに役立つ。イオンガイドを、当該技術分野で既知の多極イオンガイド、セグメント化多極イオンガイド、シーケンシャルディスクRFイオンガイド、イオンファネル又は他のイオンガイドとすることができる。イオンガイドを、１つ又は複数の真空ポンプ段内に連続的に延伸させることもでき、又は単一の真空段で開始して終了することもできる。

本発明は、サンプルの質量を分析する方法において使用され、サンプルを、サンプルプレートの表面上に堆積して結晶化した任意の物質とすることができ、複数の物質の混合物とすることもできる。サンプルは、通常、１つ又は複数の対象成分を含む。サンプルは、食料品、環境物質、被検対象（たとえば植物被検対象又は動物被検対象）から分離された組織や流体のような生物学的サンプルであるようなさまざまなサンプル源から取り出すことができ、生物学的サンプルには、たとえば血漿、血清、髄液、精液、リンパ液、皮膚の外側部分、気管、腸管、尿生殖路、涙液、唾液、乳液、血液細胞、腫瘍、臓器が含まれるが、これらに限定されない。また、生物学的サンプルは、体外細胞培養成分（細胞培養液内の細胞の成長により結果得られるならし培地、ウィルスに感染したと推定される細胞、遺伝子組み換え細胞、細胞成分が含まれるが、これらに限定されない）のサンプルから取り出すこともできるし、上記のものの任意の生化学的断片から取り出すこともできる。

以下の実施例は、本発明をどのように構成して使用するかの完全な開示及び説明を当業者に提供するために提示するが、発明者が自身の発明とみなすものの範囲を限定するためのものでもなければ、以下の実験が、行われたすべての実験又は唯一の実験であることを表すことを意図するものではない。使用された数字（たとえば量、温度等）について精度を保証するように努力を払ったが、いくらかの実験誤差及び偏差が考慮されるべきである。特に別段の指定がない限り、部は重量部であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏の温度であり、圧力は正確な又は近似の大気圧である。

３インチモデル9135 Lightline光ファイバケーブル、モデル9530 円柱レンズ、モデル3900 Smartline光源（米国ニューヨーク州イーストシラキューズのIllumination Technologies社）を含む光ファイバシステムを使用して、サンプルプレートの表面に対しておよそ７°の角度で光をサンプルへ方向付け、サンプルプレートの画像（図５）を取り込んだ。光源の上方において、サンプルプレートの表面に対しておよそ45°で取り付けられている標準的なRS170 CCDカメラを使用して画像を取り込んだ。

図６は、上述のシステムから得られたサンプルの画像（左側パネル）、及び光がある仰角でサンプルへ方向付けられなかった点を除いて、それ以外では同一のシステムを使用して得られた同じサンプルの画像を示している。

本発明は、サンプルプレートをイオン源内に配置するよりも前に、サンプルを含む領域がサンプルを含まない領域から容易に区別できるように、イオン源のサンプルプレートを照射するための重要な手段を提供することが、上記解説から明らかである。したがって、本発明は、質量分析技術に対して相当な貢献を示す。

この明細書で引用されたすべての刊行物及び特許は、個々の各刊行物又は特許が、あたかも、参照によって具体的かつ個別に援用されるように示されていたかのように、参照によりその内容全てを本明細書に組み込まれる。どの刊行物の引用も、出願日以前の開示に対するものであり、本発明が、従来の発明によるこのような刊行物よりも日時が前である資格を有しないことを認めるものと解釈されるべきではない。

本発明の特定の実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができ、等価のものと置換できることが当業者には理解されるはずである。これに加えて、特定の状況、材料、合成物、プロセス、１つ又は複数のプロセスステップを本発明の目的、精神及び範囲に適合させるように多くの修正を行うこともできる。このようなすべての修正は、本明細書に添付した特許請求の範囲の範囲内に入るように意図されている。

本発明の第１の実施形態を概略的に示す図である。 図２Ａは本発明の第２の実施形態を概略的に示す図であり、図２Ｂは本発明の第３の実施形態を概略的に示す図である。 本発明の第４の実施形態を概略的に示す図である。 本発明の第５の実施形態を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態を使用して得られる例示的な結果を示す図である。 本発明の一実施形態を使用して得られるさらに別の例示的な結果を示す図である。

符号の説明

２ 撮像ワークステーション
４ サンプルプレート
６ 照射装置
８ 撮像装置
10 光
12 仰角
14 反射、回折、散乱光
30 モニタ
32 コンピュータ
36 サンプルプレートホルダ
38 作業台
40 サンプル
42 表面全域の画像
44 サンプルを含む領域
46 サンプルを含まない領域
50 撮像ワークステーション
52 コンピュータ可読媒体
54 イオン源

Claims (11)

1. イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートの表面全域を画像化するための装置であって、
   イオン源の外部にあるイオン源サンプルプレートと、
   前記サンプルプレートの表面全域の画像を生成するための、前記サンプルプレートから間隔を空けて配置されている撮像装置と、
   前記表面を照射するための、前記サンプルプレートに近接した照射装置であって、前記サンプルプレート表面と接触して当該サンプルプレート表面との間に仰角を画定する光ビームを生成する照射装置と
   を備えている装置。
2. 前記画像が、前記サンプルプレート上に存在するサンプルのすべてを示す請求項１に記載の装置。
3. 前記仰角が、約０°から約15°の範囲にある請求項１に記載の装置。
4. 前記仰角が、約０°から約10°の範囲にある請求項１に記載の装置。
5. 前記イオン源から遠隔した位置に存在する請求項１に記載の装置。
6. イオン源の外部にあるサンプルプレートの表面全域の画像を生成するための方法であって、
   ａ）光ビームを前記サンプルプレートの表面に方向付けることにより該表面を照射し、該光ビームが、前記サンプルプレート表面と接触して当該サンプルプレート表面との間に仰角を画定し、及び
   ｂ）撮像装置を使用して、前記サンプルプレートの表面全域の画像を生成する
   ことを含む方法。
7. ｃ）コンピュータのメモリに前記画像を記憶することをさらに含む請求項６に記載の方法。
8. ｄ）前記画像が生成された後、前記サンプルプレートを前記イオン源内に配置することをさらに含む請求項６に記載の。
9. ｅ）前記サンプルプレートが前記イオン源内に配置された後、前記記憶された画像にアクセスすることをさらに含む請求項８に記載の方法。
10. イオン源のサンプルプレート上のサンプルをイオン化するための方法であって、
    ａ）前記イオン源の前記サンプルプレートの表面全域の画像を取り込み、
    i）光ビームを前記サンプルプレートの表面に方向付けることにより該表面を照射し、該光ビームが、前記サンプルプレート表面と接触して該サンプルプレート表面との間に仰角を画定し、及び
    ii）撮像装置を使用してサンプルプレートの表面全域の画像を生成し、
    ｂ）前記画像を記憶し、
    ｃ）前記サンプルプレートを前記イオン源内に配置し、
    ｄ）前記画像を使用し、それによって、前記プレート上のサンプルをイオン化することからなる方法。
11. 前記ステップｄ）が、前記画像を使用してイオン化レーザ内に前記サンプルを位置決めすることを含む請求項１０に記載の方法。