JP2015197305A - 試料積載プレート - Google Patents

Abstract

【課題】試料積載プレート上で試料が適正に濡れ広がることが可能な試料積載プレートを提供する。
【解決手段】基板上に試料を積載するための試料積載領域を備えた試料積載プレートであって、前記基板の表面には、直接または下地層を介して、前記基板または前記下地層より高い疎水性を備えた疎水層が形成され、前記疎水層には、前記試料を積載する側から前記基板側へと向かい前記基板または前記下地層が露出した底部を有する溝が形成されており、前記試料積載領域は前記溝により囲まれる領域により構成され、前記溝の周縁部の前記疎水層は、少なくとも前記基板または前記下地層を構成する成分からなる被覆層により被覆されている試料積載プレートとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、試料を積載する試料積載プレートに関する。

質量分析におけるイオン化法の１つとして、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization：ＭＡＬＤＩ）が知られている。ＭＡＬＤＩでは、レーザ光を吸収しにくい分析対象物や、レーザ光で損傷を受けやすいタンパク質などの分析対象物を分析するために、レーザ光を吸収しやすく且つイオン化しやすい物質（マトリックス）に分析対象物を分散させたものを試料とし、この試料にレーザ光を照射することで、試料（マトリックスおよび分析対象物）をイオン化する。

ＭＡＬＤＩを用いた質量分析装置では、一般に、サンプルプレート（またはターゲットプレート）と呼ばれる金属製のプレート上に試料を配置し、プレート上に配置された試料に対してレーザ光を照射する。このとき、金属プレートには、レーザ光の照射に伴って生じたイオンを加速させるために、必要に応じて電圧が印加される。

公報記載の従来技術として、導電性を有するステンレス鋼からなる矩形プレートの第１表面に、合成ろう、天然のろう、脂質、有機酸、エステル、ケイ素オイル、もしくはシリカポリマー等の疎水性コーティングを施してなるサンプルプレートを、ＭＡＬＤＩ分析に用いることが記載されている（特許文献１参照）。

また、他の公報記載の従来技術として、導電性を有するステンレス鋼からなる基板における第一の表面の少なくとも一部に、疎水性コーティングおよびマトリックスと境界ポリマーとの薄膜混合物のコーティングを含む複合コーティングを施してなるサンプルプレートを、ＭＡＬＤＩ分析に用いることが記載されている（特許文献２参照）。

特表２００５−５３６７４３号公報 特開２００７−５０２９８０号公報

ところで、液状試料をサンプルプレート（試料積載プレート）に積載する場合、試料が試料積載プレート上で適正に濡れ広がり、かつ試料積載領域に安定的に滞留することが重要である。試料積載プレートの濡れ性が不適切な場合は、例えばＭＡＬＤＩを利用した質量分析においては、分析結果に誤差を生じる懸念がある。すなわち、試料積載プレート上で試料の濡れ広がりが大きい場合は、試料積載領域（分析領域）における試料の密度が減少し、レーザ照射により生じるイオン量が少なくなる。一方で、試料の濡れ広がりが小さい場合は、試料積載領域全体に試料が行き渡らないため、分析を適切に行えないといった問題が生じる。

本発明は、試料積載プレート上で試料が適正に濡れ広がることが可能な試料積載プレートを提供することを目的とする。

本発明の試料積載プレートは、基板上に試料を積載するための試料積載領域を備えた試料積載プレートであって、前記基板の表面には、直接または下地層を介して、前記基板または前記下地層より高い疎水性を備えた疎水層が形成され、前記疎水層には、前記試料を積載する側から前記基板側へと向かい前記基板または前記下地層が露出した底部を有する溝が形成されており、前記試料積載領域は前記溝により囲まれる領域により構成され、前記溝の周縁部の前記疎水層は、少なくとも前記基板または前記下地層を構成する成分からなる被覆層により被覆されていることを特徴とする。このような構成とすることで、疎水層より親水性の高い基板や下地層が露出した溝の底部、および被覆層により、試料の濡れ広がりを適切に保つことができるとともに、試料を安定的に滞留することが可能となる。

さらに、前記被覆層は、前記基板または前記下地層が溶融した際に発生する溶融飛散物により構成されることを特徴とする。さらに、前記溝はレーザーレーザ加工により形成され、前記溶融飛散物は前記溝を形成する前記レーザーレーザ加工によって形成されることを特徴とする。このような構成とすることで、
被覆層の形成を容易にすることが可能である。

また、前記基板は絶縁性であり、前記下地層は導電性を有することを特徴とする。このような構成とすることで、ＭＡＬＤＩ等の試料積載プレートに導電性を必要とする分析に適用することができる。

また、前記下地層は光の干渉に伴って前記基板とは異なる色を呈することを特徴とする。さらに、前記下地層は、金属材料で構成される金属層と可視領域において透明な材料で構成される透明層とを積層して構成されることを特徴とする。さらに、前記透明層が金属化合物で構成されることを特徴とする。このような構成とすることで、試料積載プレート上に試料を載置した際の視認性を向上させることができる。

本発明によれば、積載された試料が分析領域内に過不足なく濡れ広がることが可能な試料積載プレートを提供することできる。

（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態が適用される試料積載プレートの全体構成例を示した図である。 試料積載プレートの層構成を説明するための断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、試料積載プレートにおける導電干渉層の構成例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、試料積載プレートにおける、１つのアイランドマーク周辺の構成を説明するための図である。 ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置の構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜試料積載プレートの構成＞
図１は、本実施の形態が適用される試料積載プレート１００の全体構成例を示す図である。ここで、図１（ａ）は試料を積載する側から試料積載プレート１００をみた上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＩＢ−ＩＢ断面図である。

本実施の形態の試料積載プレート１００は、分析対象物を含む試料２００（後述する図４参照）を積載した状態で、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization - Time of Flight Mass Spectrometry：マトリックス支援レーザ脱離イオン化−飛行時間型質量分析）装置１（後述する図５参照）に装着され、使用される。

この試料積載プレート１００は、表面および裏面を有することで板状に形成された基板１１０と、基板１１０の表面を覆うように積層されるとともに、その一部には複数の溝１３０が形成されてなる積層膜１２０とを備えている。

ここで、試料積載プレート１００を構成する基板１１０は、図１（ａ）に示すように、横長の長方形において下方に位置する２つの角部を、それぞれ長方形状に打ち抜いた形状を有している。これを別の観点からみれば、基板１１０は、それぞれが横長となる長方形を、縦に２つ並べた形状を有しているともいえる。そして、試料積載プレート１００において、積層膜１２０は、溝部１３０の形成部位を除いた基板１１０の表面を覆うようになっている。なお、この例において、基板１１０の裏面には、積層膜１２０等が設けられておらず、基板１１０の裏面の全体が外部に露出するようになっている。

また、図１（ｂ）に示すように、試料積載プレート１００のうち積層膜１２０に対して溝部１３０が形成されている部位には、基板１１０の表面が外部に露出するようになっている。この例において、溝１３０の幅は数十μｍ〜数百μｍとなっている。

そして、本実施の形態の試料積載プレート１００では、積層膜１２０に形成される複数の溝部１３０によって、基板１１０における表面側に、図１（ａ）に示す各種マーキングが施されている。
より具体的に説明すると、まず、試料積載プレート１００の表面側且つ中央部には、複数の溝部１３０によって、それぞれがＣ字状の形状を有するアイランドマーク１３１が、縦６行×横８列（合計４８個）に並べて形成されている。本実施の形態の試料積載プレート１００において、各アイランドマーク１３１の直径は２ｍｍであり、縦あるいは横に隣接する２つのアイランドマーク１３１同士の間隔も２ｍｍである。

また、試料積載プレート１００の表面側において、６行×８列に並べられた複数のアイランドマーク１３１の左側には、複数の溝部１３０によって、各アイランドマーク１３１の行位置を示す行アドレスマーク１３２が形成されている。なお、この例においては、１行目〜６行目のそれぞれに対し、行アドレスとして、アルファベットの「Ａ」〜「Ｆ」がそれぞれ付されている。

さらに、試料積載プレート１００の表面側において、６行×８列に並べられた複数のアイランドマーク１３１の上側には、複数の溝部１３０によって、各アイランドマーク１３１の列位置を示す列アドレスマーク１３３が形成されている。なお、この例においては、１列目〜８列目のそれぞれに対し、列アドレスとして、アラビア数字の「１」〜「８」がそれぞれ付されている。

また、試料積載プレート１００の表面側において、６行×８列に並べられた複数のアイランドマーク１３１の下方左側には、複数の溝部１３０によって、この試料積載プレート１００に付与されたシリアルナンバー１３４（この例では「０００５３５」）が形成されている。さらに、試料積載プレート１００の表面側において、６行×８列に並べられた複数のアイランドマーク１３１の下方右側には、複数の溝部１３０によって、この試料積載プレート１００に付与されたコードを含むバーコード１３５が形成されている。

さらにまた、試料積載プレート１００の表面側において、６行×８列に並べられた複数のアイランドマーク１３１のうち、四隅となる部位の近傍および中央部の５カ所には、複数の溝部１３０によって、それぞれが十字状の形状を有し、後述するＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１（図５参照）において試料積載プレート１００を位置決めする際の目印となるアライメントマーク１３６が形成されている。

図２は、図１に示す試料積載プレート１００の層構成を説明するための断面図（図１（ｂ）の要部拡大図）である。
上述したように、本実施の形態の試料積載プレート１００は、基板１１０と、基板１１０の表面を覆うように積層されるとともに、その一部には複数の溝１３０（図２には１つの溝１３０のみを示す）が形成されてなる積層膜１２０とを有している。

ここで、基板１１０は、絶縁性を有するセラミックス材料によって構成される。なお、本実施の形態では、基板１１０が純度９６％程度のアルミナセラミックスにて構成されており、その厚さは８００μｍであって、その表面および裏面の平坦性は５μｍ以下となっている。ただし、この例では、基板１１０がセラミックス材料によって構成されていることから、基板１１０の表面および裏面には、セラミックス（アルミナ）の粒および粒界の存在に起因する微少な凹凸が存在している。そして、基板１１０は、太陽光等の白色光を照射した際に、白色を呈するようになっている。

また、積載層の一例としての積層膜１２０は、導電性を有するとともに白色光を照射した際に光干渉により所定の色を呈するように構成され、基板１１０の上に積層される導電干渉層（下地層）１２１と、基板１１０よりも高い疎水性を有するとともに導電干渉層１２１の上に積層され、その上には試料２００（後述する図４参照）を積載する疎水層１２２とを有している。

そして、本実施の形態の導電干渉層１２１は、導電性を有する金属材料で構成されるとともに基板１１０の上に積層される第１金属層１２１１と、可視領域において透明な無機材料で構成されるとともに第１金属層１２１１の上に積層される第１透明層１２１２と、導電性を有する金属材料で構成されるとともに第１透明層１２１２の上に積層される第２金属層１２１３と、可視領域において透明な無機材料で構成されるとともに第２金属層１２１３上に積層され、さらに疎水層１２２の積層対象となる第２透明層１２１４とを備える。

ここで、導電干渉層１２１を構成する第１金属層１２１１、第１透明層１２１２、第２金属層１２１３および第２透明層１２１４の各構成は、要求される導電性および呈すべき色に応じて、適宜設計変更することができる。ただし、導電干渉層１２１が呈すべき色は、白色、灰色および黒色などの無彩色を除いた有彩色（赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色など）であることが好ましい。

なお、本実施の形態においては、第１金属層１２１１および第２金属層１２１３が金属層としての機能を有しており、第１透明層１２１２および第２透明層１２１４が金属化合物層あるいは透明層としての機能を有している。

また、本実施の形態の疎水層１２２は、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）およびＦ（フッ素）を含む疎水材によって構成されている。疎水層１２２を構成する疎水材の水の接触角は１１０°となっており、疎水層１２２の厚さは１ｎｍ〜２ｎｍ程度である。なお、本実施の形態では、上述した基板１１０や導電干渉層１２０の各層が、この疎水層１２２よりも親水性が高く設定されたもの（この例ではアルミナ）によって構成されていることになる。

さらに本実施形態の試料積載プレート１００は、溝１３０の周縁部の疎水層１２２上に、基板１１０と導電干渉層１２１を構成する成分からなる被覆層１４０を有する。被覆層１４０は、基板１１０や導電干渉層１２１を構成する成分からなるため、疎水層１２２より親水性が高く、導電性を示す。また被覆層１４０は、可視領域において透明となるような厚さにて形成されており、導電干渉層の色彩を損なうことがないよう構成されている。

次に導電干渉層１２１の構成例を説明する。図３は、上記導電干渉層１２１の構成例を説明するための図である。ここで、図３（ａ）は濃紺色を呈する導電干渉層１２１が得られる第１の構成例を、図３（ｂ）は青色を呈する導電干渉層１２１が得られる第２の構成例を、それぞれ示している。

図３（ａ）に示す第１の構成例において、第１金属層１２１１はＮｉ（ニッケル）で構成されるとともに、その厚さは３９ｎｍに設定される。また、第１透明層１２１２はＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）で構成されるとともに、その厚さは６４ｎｍに設定される。さらに、第２金属層１２１３はＴｉ（チタン）で構成されるとともに、その厚さは８ｎｍに設定される。さらにまた、第２透明層１２１４はＳｉＯ_２（シリカ）で構成されるとともに、その厚さは６８ｎｍに設定される。

一方、図３（ｂ）に示す第２の構成例において、第１金属層１２１１はＡｌ（アルミニウム）で構成されるとともに、その厚さは２５０ｎｍに設定される。また、第１透明層１２１２はＴｉＯ_２（チタニア）で構成されるとともに、その厚さは６６ｎｍに設定される。さらに、第２金属層１２１３はＮｉ（ニッケル）で構成されるとともに、その厚さは９ｎｍに設定される。さらにまた、第２透明層１２１４はＳｉＯ_２（シリカ）で構成されるとともに、その厚さは１３５ｎｍに設定される。

本実施の形態では、導電干渉層１２１として、金属層（より具体的には第１金属層１２１１および第２金属層１２１３）および透明層（より具体的には第１透明層１２１２および第２透明層１２１４）の積層構造を採用することで、外部から入射してくる光（白色光）のうちの特定の波長を、光干渉によって反射するようになっている。ここで、光干渉の度合い（どの波長の光を反射するか）は、導電干渉層１２１を構成する各層の構成材料（屈折率）および厚さの、相互関係によって決まる。これにより、図３（ａ）に示す第１の構成例を採用した導電干渉層１２１は濃紺色を呈することとなり、図３（ｂ）に示す第２の構成例を採用した導電干渉層１２１は青色を呈することになる。したがって、導電干渉層１２１の積層構造（構成材料（屈折率）および厚さ）を適宜変更することにより、所望の色（有彩色）を呈する導電干渉層１２１を得ることが可能になる。

また、本実施の形態では、試料積載プレート１００が、白色を呈するアルミナセラミックスで構成される基板１１０の上に、有彩色（例えば上述した濃紺色あるいは青色）を呈する積層膜１２０を積載して構成されており、積層膜１２０に対し溝部１３０が形成された部位には、基板１１０が露出している。このため、各溝部１３０によって試料積載プレート１００に形成されるアイランドマーク１３１、行アドレスマーク１３２、列アドレスマーク１３３、シリアルナンバー１３４、バーコード１３５およびアライメントマーク１３６（すべて図１参照）は白色を呈することになり、有彩色を呈する積層膜１２０とのコントラストによって、これら各マーキングの視認性が高められている。

ここで、図３（ａ）に示す第１の構成例および図３（ｂ）に示す第２の構成例の両者において、導電干渉層１２１の最上層となる第２透明層１２１４をＳｉＯ_２（シリカ）で構成しているのは、次の理由による。
本実施の形態の試料積載プレート１００では、図２等にも示したように、導電干渉層１２０を構成する第２透明層１２１４の上に、疎水層１２２が形成される。試料積載プレート１００において、導電干渉層１２１からの疎水層１２２の剥がれを抑制するためには、導電干渉層１２１と疎水層１２２との密着性を高める必要がある。

本実施の形態では、疎水層１２２として、上述したようにＳｉ（シリコン）を含む疎水材が用いられる。そこで、本実施の形態では、導電干渉層１２１のうち、疎水層１２２の積層対象となる第２透明層１２１４として、疎水層１２２と同じＳｉ（シリコン）を含むＳｉＯ_２（シリカ）を用いることで、導電干渉層１２１と疎水層１２２との密着性を高め、試料積載プレート１００からの疎水層１２２の剥がれを抑制している。

なお、図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、導電干渉層１２１を構成する第１金属層１２１１と第２金属層１２１３とを、異なる金属材料にて構成していたが、これに限られるものではなく、同じ金属材料で構成してもかまわない。また、図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、導電干渉層１２１を構成する第１金属層１２１１と第２金属層１２１３とを、それぞれ単一金属（純金属）で構成するようにしていたが、これに限られるものではなく、いずれか一方あるいは両方を合金で構成するようにしてもかまわない。

さらに、図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、導電干渉層１２１を構成する第１透明層１２１２と第２透明層１２１４とを、異なる無機材料にて構成していたが、これに限られるものではなく、同じ無機材料で構成してもかまわない。さらにまた、図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、導電干渉層１２１を構成する第１透明層１２１２と第２透明層１２１４とを、それぞれ金属酸化物で構成するようにしていたが、これに限られるものではなく、いずれか一方あるいは両方を金属窒化物や金属フッ化物などの無機材料で構成するようにしてもかまわない。そして、図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、導電干渉層１２１を構成する第１透明層１２１２と第２透明層１２１４とを、絶縁性を有する材料で構成していたが、これに限られるものではなく、いずれか一方あるいは両方をＩＴＯ（酸化インジウムチタン）などの導電性を有する無機材料にて構成するようにしてもかまわない。

図４は、図１に示す試料積載プレート１００における、１つのアイランドマーク１３１周辺の構成を説明するための図である。ここで、図４（ａ）は試料を積載する側から試料積載プレート１００をみた上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＩＶＣ−ＩＶＣ断面図である。
なお、図４には、試料積載プレート１００に積載される試料２００も、併せて示している。

本実施の形態の試料積載プレート１００において、積層膜１２０は、Ｃ字状に形成された溝１３０によって得られたアイランドマーク１３１の内側に位置する島状部１２０ａと、アイランドマーク１３１の外側に位置することによって島状部１２０ａを包囲する包囲部１２０ｂとを有している。また、溝１３０の周縁部には被覆層１４０を有している。ただし、積層膜１２０に対してアイランドマーク１３１がＣ字状に形成されていることにより、島状部１２０ａと包囲部１２０ｂとは、完全に分断されているわけではなく、一部において一体化した（連結した）状態を維持している。なお、この例において、１つの試料積載プレート１００には、４８個のアイランドマーク１３１が形成されている（図１参照）ことから、島状部１２０ａも４８個存在している。そして、この試料積載プレート１００には、積載領域の一例としての４８個の島状部１２０ａのそれぞれに対して、試料２００が積載され得るようになっている。

＜試料＞
ではここで、本実施の形態の試料積載プレート１００に積載される試料２００について説明しておく。
後述するＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１（図５参照）が採用するＭＡＬＤＩ（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization：マトリックス支援レーザ脱離イオン化）では、特定波長（例えば紫外）で発振するレーザを特異的に吸収するマトリックス中に、分析対象物を分散させ且つ固化させたものを試料２００として用いる。ここで、分析対象物としては、生体から取り出された血液、唾液、痰あるいは尿等の検体や、各種有機化合物等が挙げられる。

また、ＭＡＬＤＩにおいて、紫外線レーザを用いる場合に使用されるマトリックスとしては、ＳＡ（sinapinic acid）、ＣＨＣＡ（α-cyano-4-hydroxycinnamic acid）、ＤＨＢＡ（2,5-dihydroxybenzoic acid）、ＨＡＢＡ（2-(4-hydroxy phenylazo) benzoic acid）等が挙げられる。

なお、ここでは、試料２００が、分析対象物とマトリックスとを含むものとして説明を行ったが、必要に応じて、試料２００に、さらにイオン化助剤を添加することもできる。

＜試料積載プレートに対する試料の積載方法＞
続いて、試料積載プレート１００に対する試料２００の積載方法について説明を行う。
ここでは、まず、溶媒とマトリックスと分析対象物とを混合してマトリックス中に分析対象物を分散させることにより、液体状の試料２００を準備する。液体状の試料２００の作製においては、分析対象物に対してマトリックスを過剰に供給する。ここで、マトリックスは白色を呈するものであるため、得られる試料２００も白色を呈するようになっている。

なお、本実施の形態では、１つの試料積載プレート１００に４８個の島状部１２０ａが設けられており、各島状部１２０ａに対しそれぞれ試料２００を積載することが可能である。したがって、１つの試料積載プレート１００に対し、分析対象物が異なる試料２００を、最大で４８種類積載することができる。

次に、積層膜１２０が上方を向くように試料積載プレート１００を設置する。そして、試料積載プレート１００における各島状部１２０ａに対し、液体状の試料２００を供給する。このとき、供給先となる島状部１２０ａは、有彩色を呈する島状部１２０ａに対応して設けられた、白色を呈するアイランドマーク１３１（溝１３０）によって、その判別が容易になっている。なお、液体状の試料２００は、例えば滴下によって島状部１２０ａに供給してもよいし、例えば塗布によって島状部１２０ａに供給してもかまわない。

島状部１２０ａに供給された液体状の試料２００は、重力の影響により、島状部１２０ａの面に沿って放射状に広がろうとする。ただし、液体状の試料２００は、島状部１２０ａの最上部に位置する疎水層１２２に供給されていることから、液体状の試料２００には、疎水層１２２により、この放射状の広がりを抑制しようとする力も働く。そして、液体状の試料２００を放射状に広げようとする力が、放射状の広がりを抑止しようとする力に打ち勝った場合、液体状の試料２００は、島状部１２０ａから包囲部１２０ｂに向けて広がっていくことになる。

ここで、本実施の形態では、島状部１２０ａの外側すなわち包囲部１２０ｂと対向する部位に、溝１３０によるアイランドマーク１３１が形成されている。このため、島状部１２０ａから包囲部１２０ｂへと向かう試料２００は、包囲部１２０ｂに到達する前に、アイランドマーク１３１を構成する溝１３０の周縁部の被覆層１４０、および溝１３０の内部へと入り込み、底となる部位すなわち基板１１０が露出する部位へと到達する。このとき、本実施の形態では、基板１１０が、上記疎水層１２２よりも親水性が高いアルミナで構成されていることから、被覆層１４０や溝１３０の内部に進入した試料２００は、安定した状態で被覆層１４０上や溝１３０内に滞留する。その結果、アライメントマーク１３１を構成する溝部１３０、被覆層１４０を設けない場合と比較して、島状部１２０ａから包囲部１２０ｂへと移動する試料２００を少なくすることが可能となり、試料積載プレート１００上での試料２００の広がりを抑えること、ひいては、試料積載プレート１００上において隣接する２つの試料２００が混ざり合ってしまうことを回避することが可能になる。

ここで、試料積載プレート１００上での試料２００の広がりや試料積載領域における安定的な滞留を適切にすることは、溝１３０の幅（親水性の基板１１０の露出する部位）を調整することのみでも可能であるが、本発明では溝１３０および被覆層１４０を形成することでその調整を可能としている。このような構成によれば、溝１３０の幅を広く形成することが困難な場合、例えば構造的に溝１３０の幅を広くとれない、幅広の溝１３０形成による加工時間の増加等の場合において特に有効である。

そして、試料積載プレート１００に対し、必要数の試料２００の供給が終了した後、試料積載プレート１００における各島状部１２０ａに積載された各試料２００を乾燥、固化させる。試料積載プレート１００上で固化した各試料２００は、引き続き白色を呈するものとなっている。
以上により、試料積載プレート１００に対する各試料２００の積載（固定）が完了する。

＜試料積載プレートの製造方法＞
次に、図１等に示す試料積載プレート１００の製造方法について説明する。

（基板形成工程）
最初に、基板１１０の形成を行う。具体的に説明すると、図１に示す形状に予め成型、焼成された基板１１０の母材に対し、その表面のおよび裏面に対する研磨を行い、厚さを８００μｍとし且つ平坦性を５μｍ以下に設定した基板１１０を得る。

（積層膜形成工程）
次に、上記基板形成工程によって得られた基板１１０の表面に対し、導電干渉層１２１および疎水層１２２を含む積層膜１２０を形成する。なお、この例において、第１金属層１２１１、第１透明層１２１２、第２金属層１２１３および第２透明層１２１４を含む導電干渉層１２１と、疎水層１２２とは、複数の蒸着源を搭載可能な電子ビーム蒸着装置を用いることで、１バッチのプロセスにて順次積層されるようになっている。

具体的に説明すると、被覆層形成工程のうち、導電干渉層１２１を形成するプロセスでは、図示しないチャンバ内に配置された基板１１０の表面に対し、各層に対応する金属材料を蒸着源とし、第１金属層１２１１および第２金属層１２１３については高真空中で、また、第１透明層１２１２および第２透明層１２１４については酸素雰囲気中で、それぞれ電子ビーム蒸着を行うことにより、順次、目的とする各層を得る。

また、被覆層形成工程のうち、疎水層１２２を形成するプロセスでは、図示しないチャンバ内に配置されるとともに、上記プロセスによって基板１１０の表面に既に形成済となっている導電干渉層１２１（より詳細には第２透明層１２１４）の露出面に対し、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）およびＦ（フッ素）を含む疎水材をスチールウールに含ませたものを蒸着源とし、高真空中で電子ビーム蒸着を行う。そして、スチールウールから蒸発した疎水材が第２透明層１２１４の上に付着することにより、目的とする疎水層１２２を得る。なお、被覆層形成工程においては、必要に応じて、基板１１０を加熱することも可能である。以上により、基板１１０における表面の全面にわたって、積層膜１２０が形成される。

（溝／被覆層形成工程）
続いて、上記被覆層形成工程により、基板１１０の表面に形成された積層膜１２０に対し、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ（発振波長：１０５４ｎｍ）の２次高調波（５３２ｎｍ）を用いて、その照射位置を順次移動させていくことで、溝１３０の形成を行う。このとき、照射されたレーザによって積層膜１２０が除去され、基板１１０の表面が外部に露出する溝１３０が形成されるように、レーザのパワーや照射時間等が決められる。

そして、基板１１０の表面に形成された積層膜１２０に対し、上記プロセスによって複数の溝１３０を順次形成していく。その結果、基板１１０上に積層された積層膜１２０には、複数の溝１３０によって、アイランドマーク１３１、行アドレスマーク１３２、列アドレスマーク１３３、シリアルナンバー１３４、バーコード１３５およびアライメントマーク１３６が設けられる。

また、溝１３０の形成の際、レーザ加工に伴い発生した熱と物理衝撃により、積層膜１２０や基板１１０が溶融、飛散し、溝１３０の周縁部の疎水層１２２上には、その溶融飛散物が固着した被覆層１４０が形成される。被覆層１４０には基板１１０や導電干渉層１２１の成分が含まれるため、溝１３０と同様に親水性であると共に、導電性も示す。被覆層１４０の厚みや幅は、レーザのパワーや照射時間等により決められる。以上により、図１等に示す試料積載プレート１００が得られる。

＜ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置の構成＞
図５は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１の構成例を示す図である。
このＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１は、分析対象物を含む試料２００を、ＭＡＬＤＩ（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization）によってイオン化するとともに、試料２００をイオン化して得られた各イオンを、ＴＯＦＭＳ（Time of Flight Mass Spectrometry）によって時間的に分離して検出する方式を採用した質量分析装置である。

このＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１は、試料２００が積載された試料積載プレート１００を保持するプレート保持部１０と、プレート保持部１０に保持された試料積載プレート１００に積載された試料２００にレーザ光を照射するレーザ光源２０と、レーザ光の照射に伴って試料２００から脱離した、試料２００をイオン化して得られた各イオンの飛行経路となる飛行空間を形成することで、各イオンの質量分離を行う質量分離部３０と、質量分離部３０における飛行空間を経て到達した各イオンを時系列的に検出する検出部４０とを備える。

これらのうち、プレート保持部１０は、基板１１０の裏面側を介して試料積載プレート１００を搭載するとともに、図５に示すｘ方向およびｘ方向に直交するｙ方向に移動可能に設けられた可動基部１１と、それぞれがフック状の形状を有し且つ可動基部１１に取り付けられるとともに可動基部１１に搭載された試料積載プレート１００を挟み込んで保持するクランプ１２とを備える。ここで、各クランプ１２の自由端側は、可動基部１１上に試料積載プレート１２を搭載した状態で、試料積載プレート１００における試料２００の積載面側すなわち積層膜１２０（図１参照）と接触するようになっている。

本実施の形態において、プレート保持部１０を構成する可動基部１１およびクランプ１２は、ともに導電性を有する金属材料で構成されている。そして、プレート保持部１０には、図示しない電源より、可動基部１１を介して第１電圧Ｖ１が印加されるようになっている。したがって、可動基部１１に印加される第１電圧Ｖ１は、クランプ１２を介して、試料積載プレート１００に設けられた積層膜１２０にも伝達されるようになっている。また、本実施の形態において、プレート保持部１０は、可動基部１１を介してｘ方向およびｙ方向に移動することにより、レーザ光源２０からのレーザの照射位置（測定対象位置）に存在する試料２００を変更できるようになっている。

次に、レーザ光源２０は、パルス発振にて動作する紫外レーザの１種である窒素ガスレーザ（発振波長：３３７ｎｍ）にて構成される。なお、レーザ光源２０の発振波長は、試料２００を構成するマトリックスの吸収波長に応じて変わり得る。したがって、試料２００を構成するマトリックスの種類によっては、窒素ガスレーザとは異なる別のレーザを用いることもあり得る。

さらに、質量分離部３０は、プレート保持部２０に対向して配置される第１グリッド３１と、第１グリッド３１に対向して配置される第２グリッド３２と、第２グリッド３２と検出部４０とに対向して配置されるエンドプレート３３とを備える。ここで、これら第１グリッド３１、第２グリッド３２およびエンドプレート３３は、それぞれ、金属製の枠体に金属製のグリッドを装着して構成されており、レーザ光源２０からのレーザの照射位置に存在する試料２００からみて、ｚ方向（ｘ方向とｙ方向とに直交する方向）の下流側に配置されている。そして、第１グリッド３１には、図示しない電源により、第２電圧Ｖ２が印加されるようになっている。一方、第２グリッド３２およびエンドプレート３３は接地されている。

さらにまた、検出部４０は、エンドプレート３３に対向し、レーザ光源２０からのレーザの照射位置に存在する試料２００からみて、質量分析部３０よりもさらにｚ方向の下流側に配置されている。
なお、特に図示はしていないが、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１において、試料積載プレート１００を保持したプレート保持部１０、質量分離部３０および検出部４０は、通常、高真空に設定されたチャンバの内部に配置されるようになっており、飛行空間においてガスの粒子等が飛行の障害とはならないようにされる。

＜ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置による質量分析動作＞
では、図５に示すＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置１による質量分析動作について、簡単に説明を行う。

質量分析動作を開始する前の状態において、プレート保持部１０には、各試料２００を積載した試料積載プレート１００が取り付けられる。そして、試料積載プレート１００を装着した状態で、プレート保持部１０の可動基部１０をｘ方向およびｙ方向に移動させることで、分析の対象となる試料２００を測定対象位置に配置する。
また、質量分析動作を開始する前の状態において、プレート保持部１０に印加される第１電圧Ｖ１、および、質量分離部３０における第１グリッド３１に印加される第２電圧Ｖ２を、同じ大きさ（≠０）に設定する。

そして、質量分析動作の開始に伴い、レーザ光源２０から測定対象位置に存在する試料２００に向けてレーザ光を照射する。すると、レーザ光が照射された試料２００においては、試料２００におけるマトリックスがレーザ光を吸収することに伴い、試料２００を構成するマトリックスおよび分析対象物がともにイオン化し、ｚ方向に向かって飛行し始める。

このとき、試料積載プレート１００を保持するプレート保持部１０とプレート保持部１０に対向して配置される第１グリッド３１とには、上述したように同じ大きさの電圧（第１電圧Ｖ１＝第２電圧Ｖ２）が供給されている。そして、プレート保持部１０の可動基部１１に印加される第１電圧Ｖ１は、クランプ１２を介して試料積載プレート１００に設けられた積層膜１２０にも供給される。ここで、積層膜１２０には、導電性を有する第１金属層１２１１および第２金属層１２１３（図２参照）が設けられていることから、積層膜１２０の電位と、積層膜１２０に対向する第１グリッド３１との電位差がほぼ０となる。その結果、積層膜１２０が設けられた試料積載プレート１００側から第１グリッド３１側へとｚ方向に飛行する各イオンは、電位差による加速がなされない状態で移動していく。

次に、プレート保持部１０に供給する第１電圧Ｖ１と第１グリッド３１に供給する第２電圧Ｖ２とに差をつける。なお、飛行するイオンが正に帯電するものである場合には、第１電圧Ｖ１＞第２電圧Ｖ２とし、飛行するイオンが負に帯電するものである場合には、第１電圧Ｖ１＜第２電圧Ｖ２とする。すると、プレート保持部１０（積層膜１２０）と第１グリッド３１との間をｚ方向に沿って飛行するイオンは、両者間の電位差によって加速された状態となり、さらに第２グリッド３２およびエンドプレート３３を通過して、検出部４０へと到達する。

その際、例えば分子量が小さく軽いイオンは、より短い飛行時間にて検出部４０に到達することになるが、例えば分子量が大きく重いイオンは、より長い飛行時間にて検出部４０に到達することになる。すなわち、飛行するイオンの重さ（分子量の大きさ）に応じて、検出部４０に到達する時間が変化することになる。そして、検出部４０による検出結果は、図示しない解析装置（例えばコンピュータ装置）へと出力され、この解析装置により、試料２００を構成する分析対象物に関する質量分析が行われることになる。

本実施の形態では、試料積載プレート１００を構成する基板１１０として絶縁性を有するセラミックス材料を用いているので、プレート保持部１０から基板１１０を介して、試料積載プレート１００に積載される試料２００に電圧を印加することは困難となっている。そこで、本実施の形態では、基板１１０上に形成されるとともに試料２００を積載する対象となる積層膜１２０（より具体的には導電干渉層１２１）に導電性を持たせることで、試料２００に対する電圧の印加を可能としている。さらに、本実施の形態では、積層膜１２０上に形成された被覆層１４０にも導電性を持たせることで、試料に対する電圧の印可を補助する構成としている。

また、本実施の形態では、試料積載プレート１００に設けられた積層膜１２０のうち、アイランドマーク１３１の内側となる島状部１２０ａに、試料２００を積載している。ただし、上述したように、アイランドマーク１３１をＣ字状とすることで、島状部１２０ａと包囲部１２０ａとを一体化しているので、試料２００を積載する島状部１２０ａにも、第１電圧Ｖ１が印加されることになる。

ここで、試料積載プレート１００では、導電層を構成する第１金属層１２１１および第２金属層１２１３がその表面には露出していないが、クランプ１２を用いて可動基板１１に試料積載プレート１００を取り付ける際に形成される傷等によって、クランプ１２と第２金属層１２１３および／または第１金属層１２１１とが直接接触し、これらの間で導通がとられることになるものと考えられる。

そして、本実施の形態では、試料積載プレート１００に設けられた積層膜１２０の導電干渉層１２１に、有彩色を呈する機能と導電性を有する機能とを持たせるようにしたので、例えば両者を別々に設ける場合と比較して、試料積載プレート１００の構成を簡略化することが可能になる。

また、本実施の形態では、試料積載プレート１００における基板として、金属板ではなく、セラミックスで構成された板を採用した。これにより、本実施の形態の試料積載プレート１００は、曲げ力やねじれ力に伴う変形が生じにくくなっている。それゆえ、本実施の形態の試料積載プレート１００は、基板１１０上に形成される積層膜１２０の平坦性を、長期にわたって維持することが可能となる。また、本実施の形態の試料積載プレート１００を保持プレート１０に装着した際の、試料積載プレート１００の変形も抑制されることになる。

なお、本実施の形態では、基板１１０としてアルミナセラミックスを用いていたが、これに限られるものではない。
また、本実施の形態では、電子ビーム蒸着法を用いて、積層膜１２０を構成する各層の形成を行うようにしていたが、これに限られるものではなく、他の成膜法を用いてもかまわない。
また、本実施の形態では、溝１３０の底部において基板１１０の表面が露出した構造としたが、積層膜１２０を構成する各層のいずれかを溝１３０の底部として露出させた構成してもかまわない。
さらに、本実施の形態では、レーザ加工法を用いて試料積載プレート１００に溝１３０を形成するようにしていたが、これに限られるものではなく、他の手法を用いた形成を行ってもかまわない。
また、本実施の形態では、ＭＡＬＤＩに用いるサンプルプレートとして試料積載プレート１００を説明したが、これに限られるものではなく、液状の試料を積載するためのプレートに広く活用することができる。

１…ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置、１０…プレート保持部、２０…レーザ光源、３０…質量分離部、４０…検出部、１００…試料積載プレート、１１０…基板、１２０…積層膜１２０ａ…島状部、１２０ｂ…包囲部、１２１…導電干渉層、１２２…疎水層、１３０…溝、１３１…アイランドマーク、１３２…行アドレスマーク、１３３…列アドレスマーク、１３４…シリアルナンバー、１３５…バーコード、１３６…アライメントマーク、１４０…被覆層、２００…試料、１２１１…第１金属層、１２１２…第１透明層、１２１３…第２金属層、１２１４…第２透明層

Claims (7)

1. 基板上に試料を積載するための試料積載領域を備えた試料積載プレートであって、
   前記基板の表面には、直接または下地層を介して、前記基板または前記下地層より高い疎水性を備えた疎水層が形成され、
   前記疎水層には、前記試料を積載する側から前記基板側へと向かい前記基板または前記下地層が露出した底部を有する溝が形成されており、
   前記試料積載領域は前記溝により囲まれる領域により構成され、
   前記溝の周縁部の前記疎水層は、少なくとも前記基板または前記下地層を構成する成分からなる被覆層により被覆されていることを特徴とする試料積載プレート。
2. 前記被覆層は、前記基板または前記下地層が溶融した際に発生する溶融飛散物により構成されることを特徴とする請求項１記載の試料積載プレート。
3. 前記溝はレーザ加工により形成され、前記溶融飛散物は前記溝を形成する前記レーザ加工によって形成されることを特徴とする請求項２記載の試料積載プレート。
4. 前記基板は絶縁性であり、前記下地層は導電性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の試料積載プレート。
5. 前記下地層は光の干渉に伴って前記基板とは異なる色を呈することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の試料積載プレート。
6. 前記下地層は、金属材料で構成される金属層と可視領域において透明な材料で構成される透明層とを積層して構成されることを特徴とする請求項５記載の試料積載プレート。
7. 前記透明層が金属化合物で構成されることを特徴とする請求項６記載の試料積載プレート。

Images