JP2012003898A - Apparatus and method for two-dimensional imaging - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は二次元イメージング装置および方法に関する。より詳しくは、この発明は、試料の複数の部位について赤外線を用いた質量分析(IR−MALDI)を行い、得られた結果を二次元画像で表示するイメージング装置および方法に関する。 The present invention relates to a two-dimensional imaging apparatus and method. More specifically, the present invention relates to an imaging apparatus and method for performing mass spectrometry (IR-MALDI) using infrared rays on a plurality of parts of a sample and displaying the obtained result as a two-dimensional image.
従来、例えば非特許文献1(「MALDI−TOFMSイメージング」、インターネット<URL:http://www.an.shimadzu.co.jp/apl/imaging/invitro01001015.htm>)に公表されているように、平坦な表面を有する試料の複数の部位について質量分析(MALDI−TOFMS)を行い、得られた結果を二次元画像で表示するイメージング装置が知られている。 Conventionally, for example, as disclosed in Non-Patent Document 1 (“MALDI-TOFMS Imaging”, Internet <URL: http://www.an.shimadzu.co.jp/apl/imaging/invitro01001015.htm>) There is known an imaging apparatus that performs mass spectrometry (MALDI-TOFMS) on a plurality of parts of a sample having a flat surface and displays the obtained result as a two-dimensional image.
しかしながら、上記従来のイメージング装置では、非特許文献1に関連した非特許文献2(「MALDI/TOFMSの原理」、インターネット<URL:http://www.an.shimadzu.co.jp/tofms/axima/princpl1.htm>)に記載されているように、質量分析のために窒素レーザ光(波長=337nm)、つまり紫外光を試料に照射している。例えば、紫外線を用いて弱い化学結合を分子内に有する生体組織を測定対象物とする場合、化学結合が切れてしまい、副次生成物が生成されることがある。そのような場合、質量分析の分解能やS/N比(信号対ノイズ比)を高めることが難しく、その結果、正確な二次元画像が得られないという問題がある。 However, in the above conventional imaging apparatus, Non-Patent Document 2 related to Non-Patent Document 1 ("MALDI / TOFMS Principle", Internet <URL: http://www.an.shimadzu.co.jp/tofms/axima /princpl1.htm>), the sample is irradiated with nitrogen laser light (wavelength = 337 nm), that is, ultraviolet light for mass analysis. For example, when a measurement target is a biological tissue having a weak chemical bond in a molecule using ultraviolet rays, the chemical bond may be broken and a by-product may be generated. In such a case, it is difficult to increase the resolution and S / N ratio (signal to noise ratio) of mass spectrometry, and as a result, there is a problem that an accurate two-dimensional image cannot be obtained.
そこで、この発明の課題は、弱い化学結合を分子内にもつ分子を含む生体組織や薬剤などを測定対象物とする場合であっても、質量分析の分解能やS/N比を高めて、正確な二次元画像が得られる二次元イメージング装置および方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to increase the resolution of mass spectrometry and the S / N ratio even when a biological tissue or drug containing a molecule having a weak chemical bond in the molecule is used as a measurement object. An object of the present invention is to provide a two-dimensional imaging apparatus and method capable of obtaining a simple two-dimensional image.
本発明者は、IR−MALDI装置(赤外光−マトリックス支援レーザ脱離イオン化装置)を利用すれば、質量分析の分解能やS/N比を高めて、正確な二次元画像が得られる可能性があることに着目した。知られているように、IR−MALDI装置では、測定対象物に赤外光(特に中赤外光)を照射するので、弱い化学結合を分子内にもつ分子を壊すことなく、副次生成物の生成を抑えてイオン化できるからである(特許文献1(特開2007−005410号公報)参照)。 If the present inventor uses an IR-MALDI apparatus (infrared light-matrix-assisted laser desorption / ionization apparatus), the resolution of mass spectrometry and the S / N ratio may be improved, and an accurate two-dimensional image may be obtained. Focused on the fact that there is. As is well known, the IR-MALDI apparatus irradiates a measurement object with infrared light (especially mid-infrared light), so that by-products are generated without breaking molecules having weak chemical bonds in the molecule. This is because ionization can be performed while suppressing the generation of phosphine (see Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-005410)).
そこで、上記課題を解決するため、この発明の二次元イメージング装置は、
赤外レーザ光を発生するレーザ光源と、
測定対象物と、少なくとも当該測定対象物の表面に付着されたマトリックスとを含む試料が載置される試料台と、
上記レーザ光源からの上記赤外レーザ光を上記試料台上の上記試料へ導く光学系と、
上記赤外レーザ光を上記マトリックスが付着された上記試料の部位に照射させるため、上記光学系と上記試料台とを相対的に移動させる移動機構と、
上記赤外レーザ光を受けて上記試料が発生したイオンを、上記イオンの質量電荷比に応じて分離する質量分析部と、
上記質量分析部により分離されたイオンを検出するイオン検出器と、
上記イオン検出器の出力に基づいて、上記試料の上記表面内で上記マトリックスが付着された複数の部位について上記部位毎に質量スペクトルを得るデータ取得部と、
上記試料の上記部位毎の質量スペクトルを上記試料の表面内の各部位の座標位置と対応づけて記憶するデータ記憶部と、
上記試料の上記部位毎の質量スペクトルに基づいて、上記測定対象物に含まれる特定分子の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成する濃度マップ作成部とを備えたことを特徴とする。
Therefore, in order to solve the above problems, the two-dimensional imaging apparatus of the present invention is
A laser light source for generating infrared laser light;
A sample stage on which a sample including a measurement object and at least a matrix attached to the surface of the measurement object is placed;
An optical system for guiding the infrared laser light from the laser light source to the sample on the sample stage;
A moving mechanism for relatively moving the optical system and the sample stage in order to irradiate the portion of the sample to which the matrix is attached with the infrared laser light;
A mass analyzer that separates ions generated by the sample in response to the infrared laser light in accordance with a mass-to-charge ratio of the ions;
An ion detector for detecting ions separated by the mass spectrometer;
Based on the output of the ion detector, a data acquisition unit that obtains a mass spectrum for each of the plurality of parts to which the matrix is attached within the surface of the sample;
A data storage unit that stores the mass spectrum of each part of the sample in association with the coordinate position of each part in the surface of the sample;
A concentration map creating unit that creates a concentration map according to the intensity of a peak representing the mass of a specific molecule contained in the measurement object based on the mass spectrum of each part of the sample. .
この発明の二次元イメージング装置では、レーザ光源からの赤外レーザ光を光学系によって試料へ導くとともに、上記赤外レーザ光を上記マトリックスが付着された上記試料の部位に照射させるため、移動機構によって上記光学系と上記試料台とを相対的に移動させる。これによって、上記試料の上記マトリックスが付着された複数の部位について、上記部位毎に上記測定対象物を上記マトリックスの助けによって順次イオン化してイオンとする。 In the two-dimensional imaging apparatus of the present invention, an infrared laser beam from a laser light source is guided to a sample by an optical system, and the infrared laser beam is irradiated to a portion of the sample to which the matrix is attached. The optical system and the sample stage are relatively moved. Accordingly, the measurement object is sequentially ionized with the help of the matrix into ions for a plurality of portions of the sample to which the matrix is attached.
上記試料の上記複数の部位が順次発生したイオンは、上記質量分析部によって上記イオンの質量電荷比に応じて分離されて、上記イオン検出器に達して順次検出される。データ取得部は、上記イオン検出器の出力に基づいて、上記試料の上記複数の部位について上記部位毎に質量スペクトルを得る(飛行時間質量分析法(TOFMS))。データ記憶部は、上記試料の上記部位毎の質量スペクトルを上記試料の表面内の各部位の座標位置と対応づけて記憶する。そして、濃度マップ作成部は、上記試料の上記部位毎の質量スペクトルに基づいて、上記測定対象物に含まれる特定分子の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成する。 Ions generated sequentially at the plurality of sites of the sample are separated according to the mass-to-charge ratio of the ions by the mass analyzer, reach the ion detector, and are sequentially detected. The data acquisition unit obtains a mass spectrum for each of the plurality of parts of the sample based on the output of the ion detector (time-of-flight mass spectrometry (TOFMS)). The data storage unit stores the mass spectrum of each part of the sample in association with the coordinate position of each part in the surface of the sample. Then, the concentration map creation unit creates a concentration map corresponding to the intensity of the peak representing the mass of the specific molecule contained in the measurement object, based on the mass spectrum of each part of the sample.
この二次元イメージング装置では、赤外レーザ光(特に中赤外光が望ましい。)を試料に照射するので、弱い化学結合を分子内にもつ分子を壊すことなく、副次生成物の生成を抑えて、上記試料をイオン化できる。したがって、窒素レーザのような紫外光を用いる場合に比して、質量分析の分解能やS/N比(信号対ノイズ比)を高めることができる。この結果、濃度マップ作成部によって正確な二次元画像が得られる。 In this two-dimensional imaging device, the sample is irradiated with infrared laser light (especially mid-infrared light is desirable), so that the generation of by-products is suppressed without breaking molecules that have weak chemical bonds in the molecule. Thus, the sample can be ionized. Therefore, the resolution of mass spectrometry and the S / N ratio (signal-to-noise ratio) can be increased as compared with the case where ultraviolet light such as a nitrogen laser is used. As a result, an accurate two-dimensional image is obtained by the density map creation unit.
一実施形態の二次元イメージング装置では、
上記測定対象物のための比較の基準となる基準物について、上記測定対象物のための測定条件と同じ測定条件で得られた質量スペクトルを記憶する比較基準記憶部を備え、
上記濃度マップ作成部は、上記測定対象物の質量スペクトルと上記基準物の質量スペクトルとを比較して、上記濃度マップを作成することを特徴とする。
In the two-dimensional imaging apparatus of one embodiment,
A comparison reference storage unit that stores a mass spectrum obtained under the same measurement conditions as the measurement conditions for the measurement object, with respect to the reference object serving as a reference for comparison for the measurement object,
The concentration map creation unit compares the mass spectrum of the measurement object with the mass spectrum of the reference object, and creates the concentration map.
この一実施形態の二次元イメージング装置では、上記濃度マップ作成部は、上記測定対象物の質量スペクトルと上記基準物の質量スペクトルとを比較して、上記濃度マップを作成するので、さらに正確な二次元画像が得られる。 In the two-dimensional imaging apparatus of this one embodiment, the concentration map creation unit compares the mass spectrum of the measurement object with the mass spectrum of the reference object, and creates the concentration map. A dimensional image is obtained.
この発明の二次元イメージング方法は、
試料台上に、測定対象物と、少なくとも当該測定対象物の表面に付着されたマトリックスとを含む試料を載置し、
レーザ光源からの赤外レーザ光を光学系によって上記試料へ導くとともに、上記赤外レーザ光を上記マトリックスが付着された上記試料の部位に照射させるため、移動機構によって上記光学系と上記試料台とを相対的に移動させて、上記試料の上記マトリックスが付着された複数の部位について、上記部位毎に上記測定対象物を上記マトリックスの助けによって順次イオン化し、
上記試料の上記複数の部位が順次発生したイオンを、質量分析部によって上記イオンの質量電荷比に応じて分離してイオン検出器に到達させて検出し、
データ取得部によって、上記イオン検出器の出力に基づいて、上記試料の上記複数の部位について上記部位毎に質量スペクトルを得、
データ記憶部に、上記試料の上記部位毎の質量スペクトルを上記試料の表面内の各部位の座標位置と対応づけて記憶させ、
上記試料の上記部位毎の質量スペクトルに基づいて、上記測定対象物に含まれる特定分子の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成することを特徴とする。
The two-dimensional imaging method of the present invention
A sample including a measurement object and at least a matrix attached to the surface of the measurement object is placed on the sample table,
An infrared laser beam from a laser light source is guided to the sample by an optical system, and the infrared laser beam is irradiated to a portion of the sample to which the matrix is attached. Are moved relative to each other, and the measurement object is sequentially ionized with the help of the matrix for each of the plurality of parts to which the matrix of the sample is attached,
Ions generated sequentially in the plurality of parts of the sample are separated according to the mass-to-charge ratio of the ions by a mass analyzer and detected by reaching an ion detector,
Based on the output of the ion detector, the data acquisition unit obtains a mass spectrum for each of the plurality of parts of the sample,
In the data storage unit, the mass spectrum for each part of the sample is stored in association with the coordinate position of each part in the surface of the sample,
Based on the mass spectrum of each part of the sample, a concentration map corresponding to the intensity of the peak representing the mass of the specific molecule contained in the measurement object is created.
この発明の二次元イメージング方法では、赤外レーザ光(特に中赤外光が望ましい。)を試料に照射するので、弱い化学結合を分子内にもつ分子を壊すことなく、副次生成物の生成を抑えて、上記試料をイオン化できる。したがって、窒素レーザのような紫外光を用いる場合に比して、質量分析の分解能やS/N比(信号対ノイズ比)を高めることができる。この結果、正確な二次元画像が得られる。 In the two-dimensional imaging method of the present invention, the sample is irradiated with infrared laser light (especially mid-infrared light is desirable), so that by-products are generated without breaking molecules having weak chemical bonds in the molecule. The above sample can be ionized while suppressing. Therefore, the resolution of mass spectrometry and the S / N ratio (signal-to-noise ratio) can be increased as compared with the case where ultraviolet light such as a nitrogen laser is used. As a result, an accurate two-dimensional image is obtained.
一実施形態の二次元イメージング方法では、上記試料を、上記測定対象物の上記表面に上記マトリックスを噴霧して作製することを特徴とする。 In the two-dimensional imaging method of one embodiment, the sample is produced by spraying the matrix on the surface of the measurement object.
この一実施形態の二次元イメージング方法では、上記測定対象物の表面内で隣り合うマトリックス同士が互いに離間した態様の試料を簡単に作製できる。上記測定対象物の表面内で隣り合うマトリックス同士が互いに離間していれば、隣り合うマトリックス同士の間で上記測定対象物の成分が移動しないので、望ましい。 In the two-dimensional imaging method of this embodiment, it is possible to easily produce a sample in a form in which adjacent matrices are separated from each other on the surface of the measurement object. It is desirable that the adjacent matrices are separated from each other within the surface of the measurement object because the components of the measurement object do not move between the adjacent matrices.
一実施形態の二次元イメージング方法では、上記試料を、上記測定対象物の上記表面に上記マトリックスを所定ピッチで滴下して作製することを特徴とする。 In one embodiment of the two-dimensional imaging method, the sample is produced by dropping the matrix at a predetermined pitch on the surface of the measurement object.
この一実施形態の二次元イメージング方法では、滴下の圧力、時間を調節することで、略一定の直径のマトリックスが縦横に離間して配置された態様の試料を容易に作製できる。 In the two-dimensional imaging method of this embodiment, a sample in a mode in which matrices having a substantially constant diameter are arranged vertically and horizontally can be easily produced by adjusting the dropping pressure and time.
以上より明らかなように、この発明の二次元イメージング装置および方法によれば、弱い化学結合を分子内にもつ分子を含む生体組織や薬剤などを測定対象物とする場合であっても、質量分析の分解能やS/N比を高めて、正確な二次元画像を得ることができる。 As is clear from the above, according to the two-dimensional imaging apparatus and method of the present invention, even when a biological tissue or a drug containing a molecule having a weak chemical bond in the molecule is used as a measurement object, mass spectrometry is performed. The resolution and S / N ratio can be increased, and an accurate two-dimensional image can be obtained.
以下、この発明を図示の実施の形態によって詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1(A)は、この発明の一実施形態の二次元イメージング装置(全体を符号10で示す。)の概略構成を示している。この二次元イメージング装置10は、レーザ光源としてのIR光源11と、真空容器12と、この真空容器12内に設けられた試料台13と、質量分析部14と、イオン検出器17と、ビーム集光ユニット30と、データ解析装置50と、画像表示装置51と、制御信号を出力してこの装置の全体を制御するシステム制御部20とを備えている。 FIG. 1A shows a schematic configuration of a two-dimensional imaging apparatus (the whole is denoted by reference numeral 10) according to an embodiment of the present invention. The two-dimensional imaging apparatus 10 includes an IR light source 11 as a laser light source, a vacuum vessel 12, a sample stage 13 provided in the vacuum vessel 12, a mass analyzer 14, an ion detector 17, and a beam collector. The optical unit 30, the data analysis device 50, the image display device 51, and a system control unit 20 that outputs a control signal and controls the entire device are provided.
IR光源11は、赤外レーザ光、この例では波長5μm〜14μm(マイクロメータ)の範囲内の中赤外光を発生する。このような中赤外光を発生するレーザ光源は、例えば特開2005−331599号公報、特開2007−323021号公報などに開示された光源を用いてもよい。 The IR light source 11 generates infrared laser light, in this example, mid-infrared light within a wavelength range of 5 μm to 14 μm (micrometer). As the laser light source that generates such mid-infrared light, for example, the light sources disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2005-331599 and 2007-323021 may be used.
真空容器12は、その内部が、システム制御部20からの制御信号によって制御される図示しない真空ポンプによって真空に排気されるようになっている。この例では、真空容器12は、試料台13、質量分析部14およびイオン検出器17を収容している。 The inside of the vacuum vessel 12 is evacuated by a vacuum pump (not shown) controlled by a control signal from the system control unit 20. In this example, the vacuum container 12 accommodates a sample stage 13, a mass analyzer 14, and an ion detector 17.
なお、本実施の形態では、試料台13は質量分析部14と同様に真空容器12内に設けられるが、この構成に限られない。例えば、試料台13及び質量分析部14を大気圧の容器内に設けてもよい。また、試料台13が設けられる試料室を大気圧とし、キャピラリやオリフィスを介して真空環境となる質量分析部にイオンを導いてもよい。このようなAP−MALDI装置(大気圧マトリクス支援レーザ脱離イオン化装置)では、試料を容易に交換することができるので、利便性が高い。 In the present embodiment, the sample stage 13 is provided in the vacuum vessel 12 similarly to the mass analyzer 14, but is not limited to this configuration. For example, the sample stage 13 and the mass spectrometer 14 may be provided in a container at atmospheric pressure. Alternatively, the sample chamber in which the sample stage 13 is provided may be set to atmospheric pressure, and ions may be guided to a mass analysis unit that becomes a vacuum environment via a capillary or an orifice. Such an AP-MALDI apparatus (atmospheric pressure matrix-assisted laser desorption / ionization apparatus) is highly convenient because the sample can be easily exchanged.
試料台13は、この例では、真空容器12の下部に配置されている。この試料台13には、平坦な表面を有する測定対象物とこの測定対象物の上記表面内に付着されたマトリックスとからなる試料90が載置されるようになっている。図2に示すように、この試料台13は、IR光源11からの赤外レーザ光を試料90のうちの所望の部位に照射できるように、システム制御部20からの制御信号によって制御される移動機構40によって、水平面内で互いに垂直なX方向およびY方向に移動可能になっている。 In this example, the sample stage 13 is disposed below the vacuum container 12. On the sample stage 13, a sample 90 composed of a measurement object having a flat surface and a matrix attached to the surface of the measurement object is placed. As shown in FIG. 2, this sample stage 13 is controlled by a control signal from the system control unit 20 so that a desired part of the sample 90 can be irradiated with infrared laser light from the IR light source 11. The mechanism 40 is movable in the X and Y directions perpendicular to each other in the horizontal plane.
図1に示すように、ビーム集光ユニット30は、IR光源11からの赤外レーザ光を試料台13上の試料90へ導いて照射させる。 As shown in FIG. 1, the beam condensing unit 30 guides and irradiates the infrared laser light from the IR light source 11 to the sample 90 on the sample stage 13.
イオン検出器17は、真空容器12内で試料台13に対向する位置、この例では真空容器12内の上部に設けられている。試料台13側の電極15とイオン検出器17側の電極16との間には、システム制御部20からの制御信号によって制御される図示しない高圧電源によって、試料90が発生したイオンをイオン検出器17へ向けて加速するための電圧(この例では20kV)が印加される。 The ion detector 17 is provided at a position facing the sample stage 13 in the vacuum vessel 12, in this example, at an upper portion in the vacuum vessel 12. Between the electrode 15 on the sample stage 13 side and the electrode 16 on the ion detector 17 side, ions generated by the sample 90 are ion-detected by a high voltage power source (not shown) controlled by a control signal from the system control unit 20. A voltage (20 kV in this example) for accelerating toward 17 is applied.
質量分析部14は、試料台13とイオン検出器17との間に設けられた静電的な電磁レンズや多極型の高周波イオンガイドを含んでいる。この質量分析部14は、IR光源11からの赤外レーザ光を受けて試料90が発生した複数のイオンを、それらのイオンの質量電荷比m/zに応じて分離してイオン検出器17へ導く。 The mass analyzer 14 includes an electrostatic electromagnetic lens and a multipolar high-frequency ion guide provided between the sample stage 13 and the ion detector 17. The mass analyzing unit 14 receives the infrared laser light from the IR light source 11 and separates a plurality of ions generated by the sample 90 according to the mass-to-charge ratio m / z of those ions to the ion detector 17. Lead.
データ解析装置50は、イオン検出器17の出力をデータ解析して、データ解析結果を例えばLCD(液晶表示素子)のような画像表示装置51に表示させる。 The data analysis device 50 analyzes the output of the ion detector 17 and displays the data analysis result on an image display device 51 such as an LCD (liquid crystal display element).
図4は、IR光源11からビーム集光ユニット30までの光学系の一つの構成例を模式的に示している。IR光源11から出射した平行光線である赤外レーザ光は、軸外し放物面鏡35によって集光されて光ファイバ(この例では中空ファイバ)36の一端に入射する。それから、その赤外レーザ光は、光ファイバ36を通して伝送され、光ファイバ36の他端を通してビーム集光ユニット30の筐体31内に入る。 FIG. 4 schematically shows one configuration example of the optical system from the IR light source 11 to the beam condensing unit 30. Infrared laser light, which is parallel light emitted from the IR light source 11, is collected by an off-axis parabolic mirror 35 and is incident on one end of an optical fiber (in this example, a hollow fiber) 36. Then, the infrared laser light is transmitted through the optical fiber 36 and enters the housing 31 of the beam condensing unit 30 through the other end of the optical fiber 36.
ビーム集光ユニット30の筐体31には、光ファイバ36の上記他端が接続された側から順に、コリメートレンズ32、集光レンズ33、ヘリコイドからなる位置調整機構34が設けられている。ビーム集光ユニット30の筐体31内に入った赤外レーザ光は、放射状に広がり、コリメートレンズ32によって平行光線に変換され、集光レンズ33によって試料90の表面へ向けて集光される。そして、その赤外レーザ光は、真空容器12の壁面に設けられたZnSeからなる窓12wを通して、試料90の表面へ照射される。照射される赤外レーザ光のスポット径は、数百μm程度(最小120μm)になっている。ここで窓材はZnSeの他、CaF2やBaF2等の中赤外光を透過させる窓材であってもよい。なお、AP−MALDIにおいては、必ずしも窓を構成しなくてもよい。 The housing 31 of the beam condensing unit 30 is provided with a collimator lens 32, a condensing lens 33, and a position adjusting mechanism 34 including a helicoid in order from the side where the other end of the optical fiber 36 is connected. The infrared laser light that has entered the housing 31 of the beam condensing unit 30 spreads radially, is converted into parallel rays by the collimating lens 32, and is condensed toward the surface of the sample 90 by the condensing lens 33. The infrared laser light is applied to the surface of the sample 90 through a window 12w made of ZnSe provided on the wall surface of the vacuum vessel 12. The spot diameter of the irradiated infrared laser light is about several hundred μm (minimum 120 μm). Here, the window material may be a window material that transmits mid-infrared light such as CaF 2 or BaF 2 in addition to ZnSe. In AP-MALDI, it is not always necessary to configure a window.
真空容器12内には、観察用カメラ18が設けられている。この観察用カメラ18によって、赤外レーザ光を照射中に試料90の表面を観察することができる。 An observation camera 18 is provided in the vacuum container 12. The observation camera 18 can observe the surface of the sample 90 during irradiation with infrared laser light.
IR光源11が発生する赤外レーザ光の波長が可変して設定されたとき、試料90上で赤外レーザ光の焦点がずれる傾向がある。このような焦点のずれは、この例では真空容器12内に設けられた観察用カメラ18によって試料90の表面を観察しながら、位置調整機構34によって焦点調整することで解消できる。 When the wavelength of the infrared laser light generated by the IR light source 11 is set variably, the focus of the infrared laser light tends to shift on the sample 90. In this example, such a focus shift can be eliminated by adjusting the focus with the position adjusting mechanism 34 while observing the surface of the sample 90 with the observation camera 18 provided in the vacuum vessel 12.
図5は、IR光源11からビーム集光ユニット30までの光学系の別の構成例を模式的に示している。なお、図5において、図4における構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。 FIG. 5 schematically shows another configuration example of the optical system from the IR light source 11 to the beam condensing unit 30. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
この図5の構成例では、IR光源11から出射した平行光線である赤外レーザ光は、平面ミラー37,38によって反射されてビーム集光ユニット30′の筐体31内に入る。 In the configuration example of FIG. 5, the infrared laser light that is a parallel light beam emitted from the IR light source 11 is reflected by the flat mirrors 37 and 38 and enters the housing 31 of the beam condensing unit 30 ′.
ビーム集光ユニット30′の筐体31には、集光レンズ33、ヘリコイドからなる位置調整機構34が設けられている。ビーム集光ユニット30′の筐体31内に入った赤外レーザ光は、集光レンズ33によって試料90の表面へ向けて集光される。そして、その赤外レーザ光は、真空容器12の壁面に設けられたZnSeからなる窓12wを通して、試料90の表面へ照射される。 The housing 31 of the beam condensing unit 30 ′ is provided with a condensing lens 33 and a position adjusting mechanism 34 made of a helicoid. The infrared laser light that has entered the housing 31 of the beam condensing unit 30 ′ is condensed toward the surface of the sample 90 by the condenser lens 33. The infrared laser light is applied to the surface of the sample 90 through a window 12w made of ZnSe provided on the wall surface of the vacuum vessel 12.
この図5の構成例では、図4の構成例に比して、ビーム集光ユニット30′内の部品数を低減できるという利点がある。なお、ビーム集光ユニット30′の筐体31内に入った赤外レーザ光を試料90の表面へ向けて集光するために、ビーム集光ユニット30′内の集光レンズ33に代えて、軸外し放物面鏡を設けても良い。 The configuration example of FIG. 5 has an advantage that the number of parts in the beam condensing unit 30 ′ can be reduced as compared with the configuration example of FIG. In order to condense the infrared laser light entering the housing 31 of the beam condensing unit 30 ′ toward the surface of the sample 90, instead of the condensing lens 33 in the beam condensing unit 30 ′, An off-axis parabolic mirror may be provided.
図3は、図1中に示したデータ解析装置50のブロック構成を示している。このデータ解析装置50は、データを記憶可能なデータ記憶部としてのメモリ52と、データ取得部53と、濃度マップ作成部54と、画像作成部55と、例えばLCD(液晶表示素子)のような画像表示装置51(図1中にも示したもの)とを備えている。 FIG. 3 shows a block configuration of the data analysis apparatus 50 shown in FIG. The data analysis device 50 includes a memory 52 as a data storage unit capable of storing data, a data acquisition unit 53, a density map creation unit 54, an image creation unit 55, and an LCD (liquid crystal display element), for example. An image display device 51 (also shown in FIG. 1) is provided.
メモリ52は、データ取得部53や濃度マップ作成部54が取り扱う計算過程のデータや、計算の結果として得られたデータ、つまり質量スペクトルを表すデータを格納することができる。 The memory 52 can store calculation process data handled by the data acquisition unit 53 and the concentration map creation unit 54, data obtained as a result of the calculation, that is, data representing a mass spectrum.
データ取得部53は、イオン検出器17の出力に基づいて演算を行って、試料90の質量スペクトルを得る。この質量スペクトルは、例えば後述の図8、図9、図10に示すようなものである。 The data acquisition unit 53 performs a calculation based on the output of the ion detector 17 to obtain a mass spectrum of the sample 90. This mass spectrum is, for example, as shown in FIGS. 8, 9, and 10 to be described later.
濃度マップ作成部54は、データ取得部53が得た質量スペクトルに基づいて、試料90に含まれた測定対象物に含まれる特定分子の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成する。作成される濃度マップは、例えば、図1(B),図1(C)に示すように、平坦な表面を有する測定対象物90(または90′)の表面内における上記特定の基の濃度の分布を表す。 Based on the mass spectrum obtained by the data acquisition unit 53, the concentration map creation unit 54 creates a concentration map corresponding to the intensity of the peak representing the mass of the specific molecule contained in the measurement object contained in the sample 90. For example, as shown in FIG. 1B and FIG. 1C, the created concentration map shows the concentration of the specific group in the surface of the measurement object 90 (or 90 ′) having a flat surface. Represents the distribution.
図3中に示す画像作成部55は、濃度マップ作成部54が作成した濃度マップを画像表示装置51に表示するための2次元画像データを作成する。これにより、濃度マップを表す2次元画像が、画像表示装置51の表示画面に表示される。 The image creating unit 55 shown in FIG. 3 creates two-dimensional image data for displaying the density map created by the density map creating unit 54 on the image display device 51. As a result, a two-dimensional image representing the density map is displayed on the display screen of the image display device 51.
上述のデータ解析装置50におけるデータ取得部53と、濃度マップ作成部54と、画像作成部55は、ソフトウエア(コンピュータプログラム)によって構成されている。 The data acquisition unit 53, the density map creation unit 54, and the image creation unit 55 in the data analysis apparatus 50 described above are configured by software (computer program).
次に、上記二次元イメージング装置10によって、測定対象物の濃度分布を表す二次元画像を作成する方法について、具体例を挙げて説明する。 Next, a method for creating a two-dimensional image representing the concentration distribution of the measurement object by the two-dimensional imaging apparatus 10 will be described with a specific example.
この例では、測定対象物は、ガングリシドを含んだ生体組織の切片(これを「試料切片」と呼ぶ。)とする。ガングリシドは、糖鎖上に1つ以上のシアル酸(N−アセチルノイラミン酸:略称NANA、Neu5Ac)を結合しているスフィンゴ糖脂質の一種である。このガングリシドとしては、現在GD1a,GT1b,GQ1bなど、40種類以上が発見されている。それらの種類毎に、それぞれN−アセチルノイラミン酸の数と位置が異なっている。以下の例では、特定分子としてのガングリシドGD1a,GT1b,GQ1bの濃度マップを表す二次元画像を作成するものとする。 In this example, the object to be measured is a section of biological tissue containing ganglicides (this is referred to as “sample section”). Gangliside is a kind of glycosphingolipid in which one or more sialic acids (N-acetylneuraminic acid: abbreviation NANA, Neu5Ac) are bonded on a sugar chain. As this ganglyside, more than 40 types such as GD1a, GT1b, GQ1b have been discovered. Each of these types has a different number and position of N-acetylneuraminic acid. In the following example, a two-dimensional image representing a concentration map of gangliosides GD1a, GT1b, and GQ1b as specific molecules is created.
二次元画像の作成は次のようなフローで行う。 A two-dimensional image is created according to the following flow.
ステップS1; ガングリシドを含んだ生体組織をスライスして、生体組織の試料切片を作製する。 Step S1: Slice the biological tissue containing ganglyside to prepare a sample section of the biological tissue.
ここで、試料切片は、生体組織のうちガングリシドの濃度分布が観測されるべき面に沿ってスライスして作製する。 Here, the sample slice is prepared by slicing along a plane in which the ganglyside concentration distribution is to be observed in the living tissue.
ステップS2; 試料切片を矩形板状のサンプルプレート19(図2中に示す。)に載せる。 Step S2: The sample section is placed on a rectangular plate-like sample plate 19 (shown in FIG. 2).
ステップS3; サンプルプレート19上の試料切片にマトリックスを噴霧する。これを試料90とする。 Step S3: The matrix is sprayed on the sample section on the sample plate 19. This is designated as sample 90.
このマトリックスとしては、公知の例えばシナピン酸を用いる。また、噴霧作業は、工作用エアブラシやガラススプレイヤーなどを用いて行う。 As this matrix, for example, known sinapinic acid is used. The spraying operation is performed using a work airbrush or a glass sprayer.
ここで、噴霧時間を比較的短くして、例えば図6(A)に模式的に示すように、試料90の表面内で殆どのマトリックス92,92,…が互いに孤立した態様になるようにする。試料90の表面内で隣り合うマトリックス92同士が互いに離間していれば、隣り合うマトリックス92同士の間で試料90(特に、生体組織)の成分が移動しないので、望ましい。 Here, the spraying time is made relatively short so that most of the matrices 92, 92,... Are isolated from each other within the surface of the sample 90, for example, as schematically shown in FIG. . If adjacent matrices 92 are separated from each other within the surface of the sample 90, it is desirable because the components of the sample 90 (particularly biological tissue) do not move between the adjacent matrices 92.
なお、照射される赤外レーザ光のスポット径が数百μmであることを考慮すると、赤外レーザ光が照射されるべきマトリックス92の直径は1.0mm以上とするのが望ましい。一方、作成される二次元画像の解像度の観点からは、マトリックス92の直径は、例えば2.0mm以下というように小さい方が望ましい。よって、マトリックス92の直径は、1.0mm以上2.0mm以下、典型的には1.5mmであるのが望ましい。また、マトリックス92同士の間隔は、マトリックス92同士の融合を介して試料(測定対象物)の成分が移動するのを防ぐ観点から、200μm以上であるのが望ましい。一方、作成される二次元画像の解像度の観点からは、マトリックス92同士の間隔は、例えば500μm以下というように小さい方が望ましい。よって、マトリックス92同士の間隔は、200μm以上500μm以下、典型的には300μmであるのが望ましい。 In consideration of the spot diameter of the irradiated infrared laser light being several hundred μm, the diameter of the matrix 92 to be irradiated with the infrared laser light is preferably 1.0 mm or more. On the other hand, from the viewpoint of the resolution of the created two-dimensional image, it is desirable that the diameter of the matrix 92 is as small as, for example, 2.0 mm or less. Therefore, the diameter of the matrix 92 is desirably 1.0 mm or greater and 2.0 mm or less, typically 1.5 mm. In addition, the interval between the matrices 92 is desirably 200 μm or more from the viewpoint of preventing the components of the sample (measurement object) from moving through the fusion of the matrices 92. On the other hand, from the viewpoint of the resolution of the created two-dimensional image, it is desirable that the interval between the matrices 92 be as small as 500 μm or less, for example. Therefore, the interval between the matrices 92 is desirably 200 μm or more and 500 μm or less, typically 300 μm.
ステップS4; サンプルプレート19上の試料90を乾燥する。 Step S4: The sample 90 on the sample plate 19 is dried.
ステップS5; 真空容器12内の試料台13上に、試料90が載ったサンプルプレート19を取り付ける。 Step S5; The sample plate 19 on which the sample 90 is mounted is attached on the sample stage 13 in the vacuum vessel 12.
ステップS6; 検査装置10を動作させて、IR光源11からの赤外レーザ光(この例では波長6μm、スポット径が数百μm、時間10nsec(ナノ秒)のパルスレーザ)を試料90に照射する。 Step S6: The inspection apparatus 10 is operated to irradiate the sample 90 with infrared laser light (in this example, a pulse laser having a wavelength of 6 μm, a spot diameter of several hundred μm, and a time of 10 nsec (nanoseconds)) from the IR light source 11. .
具体的には、光学系30に対して試料台13を、移動機構40によって試料90の表面に沿った水平方向に移動させて位置決めして、赤外レーザ光を試料90の表面内でマトリックス92が付着された部位92−1,92−2,92−3,…(図11参照)に照射させる。これにより、試料90の表面内でマトリックス92が付着された複数の部位92−1,92−2,92−3,…について、部位毎に試料90をマトリックス92の助けによって順次イオン化する。なお、図11では3つの部位92−1,92−2,92−3についてのみ示しているが、実際には試料90の表面内で多数の部位に対して赤外レーザ光を照射させ、順次イオン化する。そして、試料90の複数の部位92−1,92−2,92−3,…が順次発生したイオンを、試料台13とイオン検出器17との間の電圧によって加速するとともに、質量分析部14によってイオンの質量電荷比に応じて分離してイオン検出器17に到達させて検出する。 Specifically, the sample stage 13 is moved and positioned in the horizontal direction along the surface of the sample 90 by the moving mechanism 40 with respect to the optical system 30, and the infrared laser light is matrix 92 in the surface of the sample 90. Are applied to the portions 92-1, 92-2, 92-3,... (See FIG. 11). As a result, the sample 90 is ionized sequentially with the help of the matrix 92 for each of the plurality of portions 92-1, 92-2, 92-3,. In FIG. 11, only the three portions 92-1, 92-2, and 92-3 are shown, but actually, the infrared laser light is irradiated to many portions within the surface of the sample 90, and sequentially. Ionize. Then, the ions generated by the plurality of portions 92-1, 92-2, 92-3,... Of the sample 90 are accelerated by the voltage between the sample stage 13 and the ion detector 17, and the mass analyzer 14 is used. Is separated according to the mass-to-charge ratio of the ions and reaches the ion detector 17 for detection.
ステップS7; データ解析装置50のデータ取得部53によって、試料90の複数の部位について部位毎に質量スペクトルを得る。得られた部位毎の質量スペクトルを、試料90の表面内の各部位の座標位置と対応づけて、メモリ52に記憶させる。 Step S7; A mass spectrum is obtained for each part of the plurality of parts of the sample 90 by the data acquisition unit 53 of the data analysis device 50. The obtained mass spectrum for each part is stored in the memory 52 in association with the coordinate position of each part in the surface of the sample 90.
ここで、得られる質量スペクトルは、例えば図8、図9、図10に示すようなものである。これらの図では、横軸は質量電荷比m/zを表す。縦軸はイオンの相対強度を表し、最大ピークが100%になるように規格化されている。 Here, the obtained mass spectrum is as shown in FIGS. 8, 9, and 10, for example. In these figures, the horizontal axis represents the mass-to-charge ratio m / z. The vertical axis represents the relative intensity of ions, and is normalized so that the maximum peak is 100%.
図8は、試料90の表面内の座標位置(25,5)で表される部位92−1の質量スペクトルを示している。図9は、試料90の表面内の座標位置(35,5)で表される部位92−2の質量スペクトルを示している。また、図10は、試料90の表面内の座標位置(25,10)で表される部位92−3の質量スペクトルを示している。 FIG. 8 shows a mass spectrum of the portion 92-1 represented by the coordinate position (25, 5) in the surface of the sample 90. FIG. 9 shows a mass spectrum of the portion 92-2 represented by the coordinate position (35, 5) in the surface of the sample 90. FIG. 10 shows a mass spectrum of the portion 92-3 represented by the coordinate position (25, 10) in the surface of the sample 90.
図8の座標位置(25,5)で表される部位では、ガングリシドGD1a由来のイオンの質量を表すピーク(例えばm/z=1863.6533のピーク)のみが現れている(なお、規格化前の強度(カウント数)は右軸上部に記載された1094.0である。)。図9の座標位置(35,5)で表される部位では、ガングリシドGD1a由来のイオンの質量を表すピークに加えて、ガングリシドGT1b由来のイオンの質量を表すピークと、ガングリシドGQ1b由来のイオンの質量を表すピークとが現れている。図10の座標位置(25,10)で表される部位では、図9におけるのと同様に、ガングリシドGD1a由来のイオンの質量を表すピークに加えて、ガングリシドGT1b由来のイオンの質量を表すピークと、ガングリシドGQ1b由来のイオンの質量を表すピークとが現れている。 In the region represented by the coordinate position (25, 5) in FIG. 8, only a peak (for example, a peak at m / z = 18633.6533) representing the mass of ions derived from ganglioside GD1a appears (before normalization). The intensity (count number) is 1094.0 described in the upper right axis.) In the region represented by the coordinate position (35, 5) in FIG. 9, in addition to the peak representing the mass of the ion derived from ganglioside GD1a, the peak representing the mass of the ion derived from ganglioside GT1b and the mass of the ion derived from ganglioside GQ1b. And a peak representing. In the region represented by the coordinate position (25, 10) in FIG. 10, in the same manner as in FIG. 9, in addition to the peak representing the mass of ions derived from ganglyside GD1a, the peak representing the mass of ions derived from ganglyside GT1b And a peak representing the mass of ions derived from ganglyside GQ1b.
ステップS8; データ解析装置50の濃度マップ作成部54によって、試料90の部位毎の質量スペクトルに基づいて、測定対象物に含まれる特定分子(この例では、ガングリシドGD1a,GT1b,GQ1b)の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成する。 Step S8; Based on the mass spectrum of each part of the sample 90 by the concentration map creation unit 54 of the data analyzer 50, the mass of the specific molecule (ganglyside GD1a, GT1b, GQ1b in this example) contained in the measurement object is calculated. Create a density map according to the intensity of the peak to be represented.
上述の図8、図9、図10の例では、図11に示すような濃度マップが得られる。図11では、最も内部の領域Aは、実質的にガングリシドGD1aのみが観測され、ガングリシドGT1b,GQ1b由来のピークの相対強度が弱い(例えば20%未満)領域を示している。領域Aの外周を取り巻く領域Bは、ガングリシドGD1a由来のピークに加えて、ガングリシドGT1b,GQ1b由来のピークが中間強度(例えば20%以上80%未満)で観測される領域を示している。領域Bの外周を取り巻く領域Cは、ガングリシドGD1a由来のピークに加えて、ガングリシドGT1b,GQ1b由来のピークが高い強度(例えば80%以上)で観測される領域を示している。 In the examples of FIGS. 8, 9, and 10 described above, density maps as shown in FIG. 11 are obtained. In FIG. 11, the innermost region A indicates a region in which only the ganglyside GD1a is substantially observed and the relative intensity of peaks derived from the ganglysides GT1b and GQ1b is weak (for example, less than 20%). A region B surrounding the outer periphery of the region A indicates a region where, in addition to the peak derived from the ganglyside GD1a, the peak derived from the ganglyside GT1b, GQ1b is observed at an intermediate intensity (for example, 20% or more and less than 80%). A region C surrounding the outer periphery of the region B indicates a region where peaks derived from the ganglysides GT1b and GQ1b are observed with high intensity (for example, 80% or more) in addition to the peak derived from the ganglyside GD1a.
上記濃度マップでは、これらの領域A,B,Cについて、それぞれ表示画面上での色、濃度が指定される。公知の手法により、表示画面上での色は物質の種類毎に指定され、また、表示画面上での濃度は、質量スペクトルにおけるピークの相対強度が強くなるのに応じて高濃度になるように指定される。 In the density map, the color and density on the display screen are designated for these areas A, B, and C, respectively. The color on the display screen is specified for each type of substance by a known method, and the concentration on the display screen is set to increase as the relative intensity of the peak in the mass spectrum increases. It is specified.
例えば、図11の例では、ガングリシドGT1b,GQ1bを併せて、領域A,B,Cによって濃度の変化を表しているが、ガングリシドGT1bとガングリシドGQ1bとにそれぞれ別の色を指定し、それぞれ単独で濃度の変化を表示しても良い。 For example, in the example of FIG. 11, ganglysides GT1b and GQ1b are combined and the change in concentration is represented by regions A, B, and C. However, different colors are designated for ganglyside GT1b and ganglyside GQ1b, respectively. A change in density may be displayed.
ステップS9; データ解析装置50の画像作成部55は、濃度マップ作成部54が作成した濃度マップを画像表示装置51に表示するための2次元画像データを作成する。これにより、濃度マップを表す2次元画像が、画像表示装置51の表示画面に表示される。 Step S9: The image creation unit 55 of the data analysis device 50 creates two-dimensional image data for displaying the density map created by the density map creation unit 54 on the image display device 51. As a result, a two-dimensional image representing the density map is displayed on the display screen of the image display device 51.
このイメージング方法によれば、赤外レーザ光(特に中赤外光が望ましい。)を試料90に照射するので、弱い化学結合を分子内にもつ分子を壊すことなく、副次生成物の生成を抑えて、試料90をイオン化できる。したがって、窒素レーザのような紫外光を用いる場合に比して、質量分析の分解能やS/N比(信号対ノイズ比)を高めることができる。この結果、正確な二次元画像を得ることができる。 According to this imaging method, the sample 90 is irradiated with infrared laser light (especially mid-infrared light is desirable), so that by-products can be generated without breaking molecules having weak chemical bonds in the molecule. The sample 90 can be ionized while being suppressed. Therefore, the resolution of mass spectrometry and the S / N ratio (signal-to-noise ratio) can be increased as compared with the case where ultraviolet light such as a nitrogen laser is used. As a result, an accurate two-dimensional image can be obtained.
上の例では、試料切片にマトリックスを噴霧したが(ステップS3)、試料切片にマトリックスを付着させる方法はこれに限られるものではない。 In the above example, the matrix is sprayed on the sample section (step S3), but the method of attaching the matrix to the sample section is not limited to this.
例えば図7に示すように、キャピラリチューブ99を用いて、試料切片の表面にマトリックスを滴下しても良い。図7の例では、試料台13′が移動機構40′によって、水平面内で互いに垂直なX方向およびY方向に移動可能になっている。この試料台13′上に試料切片を載せたサンプルプレート19を置き、試料切片を試料台13′とともに移動機構40′によってX方向、Y方向に一定ピッチで移動させながら、試料切片の表面の複数の部位にマトリックス92を順次滴下してゆく。各部位に滴下されるマトリックス92の量は、キャピラリチューブ99を通して押し出される圧力、時間を調節して一定量とする。これにより、図6(B)に示すように、略一定の直径d3のマトリックス92が縦横等間隔c1,c2(c1=c2)で離間して行列状に配置された態様の試料90が確実に得られる。 For example, as shown in FIG. 7, the matrix may be dropped onto the surface of the sample section using a capillary tube 99. In the example of FIG. 7, the sample stage 13 'can be moved in the X and Y directions perpendicular to each other in the horizontal plane by the moving mechanism 40'. A sample plate 19 on which a sample section is placed is placed on the sample table 13 ', and the sample section is moved together with the sample table 13' by a moving mechanism 40 'at a constant pitch in the X direction and the Y direction. The matrix 92 is sequentially dropped on the part. The amount of the matrix 92 dropped on each part is set to a constant amount by adjusting the pressure and time pushed out through the capillary tube 99. As a result, as shown in FIG. 6 (B), the sample 90 in a mode in which the matrix 92 having a substantially constant diameter d3 is arranged in a matrix with the vertical and horizontal equal intervals c1 and c2 (c1 = c2) spaced apart from each other is ensured. can get.
なお、マトリックスを滴下する場合、マトリックス92の直径は、1.0mm以上2.0mm以下、典型的には1.5mmに設定する。また、マトリックス92同士の間隔は、200μm以上500μm以下、典型的には300μmに設定する。 When the matrix is dropped, the diameter of the matrix 92 is set to 1.0 mm or more and 2.0 mm or less, typically 1.5 mm. The interval between the matrices 92 is set to 200 μm or more and 500 μm or less, typically 300 μm.
このようにしてマトリックス92を滴下して得られた試料90によれば、赤外レーザ光を試料90に照射するとき(ステップS6)、試料90を試料台13とともに移動機構40によってX方向、Y方向に上記滴下のピッチと同じ一定ピッチで移動させれば、確実に目的の部位を照射できる。 According to the sample 90 obtained by dropping the matrix 92 in this way, when the sample 90 is irradiated with infrared laser light (step S6), the sample 90 is moved together with the sample stage 13 by the moving mechanism 40 in the X direction and Y direction. If it is moved in the direction at a constant pitch that is the same as the dropping pitch, the target site can be reliably irradiated.
図3中のデータ解析装置50におけるメモリ52を、測定対象物のための比較の基準となる基準物について、測定対象物のための測定条件と同じ測定条件で得られた質量スペクトルを記憶する比較基準記憶部として用いることができる。 The memory 52 in the data analysis apparatus 50 in FIG. 3 stores a mass spectrum obtained under the same measurement conditions as the measurement conditions for the measurement object with respect to the reference object serving as a comparison reference for the measurement object. It can be used as a reference storage unit.
すなわち、測定対象物の判定を行うのに先立って、メモリ52に、測定対象物のための比較の基準となる基準物について、測定対象物のための測定条件と同じ測定条件で得られた質量スペクトルを記憶させておく。そして、濃度マップ作成部54は、測定対象物の質量スペクトルと基準物の質量スペクトルとを比較して、濃度マップを作成する。このようにした場合、さらに正確な二次元画像が得られる。 That is, prior to the determination of the measurement object, the mass obtained in the memory 52 under the same measurement conditions as the measurement conditions for the measurement object for the reference object serving as a reference for comparison for the measurement object. Store the spectrum. Then, the concentration map creation unit 54 creates a concentration map by comparing the mass spectrum of the measurement object with the mass spectrum of the reference object. In this case, a more accurate two-dimensional image can be obtained.
なお、上述の実施形態では、図4,図5に示したように、光源11からビーム集光ユニット30,30′までの光学系は、真空容器12外に設けられている。しかしながら、これに限られるものではない。光源11からビーム集光ユニット30までの光学系は、真空容器12内に設けても良い。一方、観測用カメラ18は、真空容器12外に配置されて、窓を通して試料90の表面を観測するようになっていても良い。 In the above embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the optical system from the light source 11 to the beam condensing units 30 and 30 ′ is provided outside the vacuum container 12. However, the present invention is not limited to this. The optical system from the light source 11 to the beam condensing unit 30 may be provided in the vacuum vessel 12. On the other hand, the observation camera 18 may be arranged outside the vacuum vessel 12 so as to observe the surface of the sample 90 through a window.
また、試料90に照射される赤外レーザ光に対して、移動機構40によって試料90を試料台13とともに移動させたが、これに限られるものではない。逆に、試料台13に対して光学系30を平行移動させても良い。または、光学系30が赤外レーザ光の出射方向(角度)を変えて、試料90(試料台13)の表面内の照射位置を変えるようにしても良い。 Moreover, although the sample 90 was moved with the sample stand 13 with the moving mechanism 40 with respect to the infrared laser beam irradiated to the sample 90, it is not restricted to this. Conversely, the optical system 30 may be translated with respect to the sample stage 13. Alternatively, the irradiation position in the surface of the sample 90 (sample stage 13) may be changed by the optical system 30 changing the emission direction (angle) of the infrared laser light.
この実施形態では、測定対象物はガングリシドを含んだ生体組織であるものとした。当然ながら、これに限られるものではなく、この発明の二次元イメージング装置および方法は、ガングリシド以外の要素を含む生体組織や薬剤にも広く適用することができる。 In this embodiment, the measurement object is a living tissue containing ganglicids. Needless to say, the present invention is not limited to this, and the two-dimensional imaging apparatus and method of the present invention can be widely applied to biological tissues and drugs containing elements other than ganglicides.
10 二次元イメージング装置
11 IR光源
12 真空容器
13,13′ 試料台
30,30′ ビーム集光ユニット
40,40′ 移動機構
50 データ解析装置
51 画像表示装置
90 試料
99 キャピラリチューブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Two-dimensional imaging apparatus 11 IR light source 12 Vacuum container 13,13 'Sample stand 30,30' Beam condensing unit 40,40 'Moving mechanism 50 Data analysis apparatus 51 Image display apparatus 90 Sample 99 Capillary tube
Claims (5)
測定対象物と、少なくとも当該測定対象物の表面に付着されたマトリックスとを含む試料が載置される試料台と、
上記レーザ光源からの上記赤外レーザ光を上記試料台上の上記試料へ導く光学系と、
上記赤外レーザ光を上記マトリックスが付着された上記試料の部位に照射させるため、上記光学系と上記試料台とを相対的に移動させる移動機構と、
上記赤外レーザ光を受けて上記試料が発生したイオンを、上記イオンの質量電荷比に応じて分離する質量分析部と、
上記質量分析部により分離されたイオンを検出するイオン検出器と、
上記イオン検出器の出力に基づいて、上記試料の上記表面内で上記マトリックスが付着された複数の部位について上記部位毎に質量スペクトルを得るデータ取得部と、
上記試料の上記部位毎の質量スペクトルを上記試料の表面内の各部位の座標位置と対応づけて記憶するデータ記憶部と、
上記試料の上記部位毎の質量スペクトルに基づいて、上記測定対象物に含まれる特定分子の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成する濃度マップ作成部とを備えたことを特徴とする二次元イメージング装置。 A laser light source for generating infrared laser light;
A sample stage on which a sample including a measurement object and at least a matrix attached to the surface of the measurement object is placed;
An optical system for guiding the infrared laser light from the laser light source to the sample on the sample stage;
A moving mechanism for relatively moving the optical system and the sample stage in order to irradiate the portion of the sample to which the matrix is attached with the infrared laser light;
A mass analyzer that separates ions generated by the sample in response to the infrared laser light in accordance with a mass-to-charge ratio of the ions;
An ion detector for detecting ions separated by the mass spectrometer;
Based on the output of the ion detector, a data acquisition unit that obtains a mass spectrum for each of the plurality of parts to which the matrix is attached within the surface of the sample;
A data storage unit that stores the mass spectrum of each part of the sample in association with the coordinate position of each part in the surface of the sample;
A concentration map creating unit that creates a concentration map according to the intensity of a peak representing the mass of a specific molecule contained in the measurement object based on the mass spectrum of each part of the sample. Two-dimensional imaging device.
上記測定対象物のための比較の基準となる基準物について、上記測定対象物のための測定条件と同じ測定条件で得られた質量スペクトルを記憶する比較基準記憶部を備え、
上記濃度マップ作成部は、上記測定対象物の質量スペクトルと上記基準物の質量スペクトルとを比較して、上記濃度マップを作成することを特徴とする二次元イメージング装置。 The two-dimensional imaging apparatus according to claim 1,
A comparison reference storage unit that stores a mass spectrum obtained under the same measurement conditions as the measurement conditions for the measurement object, with respect to the reference object serving as a reference for comparison for the measurement object,
The concentration map creating unit creates the concentration map by comparing the mass spectrum of the measurement object with the mass spectrum of the reference object.
レーザ光源からの赤外レーザ光を光学系によって上記試料へ導くとともに、上記赤外レーザ光を上記マトリックスが付着された上記試料の部位に照射させるため、移動機構によって上記光学系と上記試料台とを相対的に移動させて、上記試料の上記マトリックスが付着された複数の部位について、上記部位毎に上記測定対象物を上記マトリックスの助けによって順次イオン化し、
上記試料の上記複数の部位が順次発生したイオンを、質量分析部によって上記イオンの質量電荷比に応じて分離してイオン検出器に到達させて検出し、
データ取得部によって、上記イオン検出器の出力に基づいて、上記試料の上記複数の部位について上記部位毎に質量スペクトルを得、
データ記憶部に、上記試料の上記部位毎の質量スペクトルを上記試料の表面内の各部位の座標位置と対応づけて記憶させ、
上記試料の上記部位毎の質量スペクトルに基づいて、上記測定対象物に含まれる特定分子の質量を表すピークの強度に応じた濃度マップを作成することを特徴とする二次元イメージング方法。 A sample including a measurement object and at least a matrix attached to the surface of the measurement object is placed on the sample table,
An infrared laser beam from a laser light source is guided to the sample by an optical system, and the infrared laser beam is irradiated to a portion of the sample to which the matrix is attached. Are moved relative to each other, and the measurement object is sequentially ionized with the help of the matrix for each of the plurality of parts to which the matrix of the sample is attached,
Ions generated sequentially in the plurality of parts of the sample are separated according to the mass-to-charge ratio of the ions by a mass analyzer and detected by reaching an ion detector,
Based on the output of the ion detector, the data acquisition unit obtains a mass spectrum for each of the plurality of parts of the sample,
In the data storage unit, the mass spectrum for each part of the sample is stored in association with the coordinate position of each part in the surface of the sample,
A two-dimensional imaging method, wherein a concentration map corresponding to the intensity of a peak representing the mass of a specific molecule contained in the measurement object is created based on a mass spectrum for each part of the sample.
上記試料を、上記測定対象物の上記表面に上記マトリックスを噴霧して作製することを特徴とする二次元イメージング方法。 The two-dimensional imaging method according to claim 3,
A two-dimensional imaging method, wherein the sample is prepared by spraying the matrix on the surface of the measurement object.
上記試料を、上記測定対象物の上記表面に上記マトリックスを所定ピッチで滴下して作製することを特徴とする二次元イメージング方法。 The two-dimensional imaging method according to claim 3,
A two-dimensional imaging method, wherein the sample is prepared by dropping the matrix onto the surface of the measurement object at a predetermined pitch.
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