JP2020020587A - 試料支持体、試料のイオン化方法、及び質量分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の破損が抑制された試料支持体、試料のイオン化方法、及び質量分析方法を提供する。【解決手段】試料支持体１は、試料Ｓのイオン化用の試料支持体である。試料支持体１は、基板２と、導電層３と、補強材４と、を備えている。基板２には、第１表面２ａ、及び第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂに開口する複数の貫通孔２ｃが形成されている。導電層３は、第１表面２ａにおいて貫通孔２ｃを塞がないように設けられている。補強材４は、複数の貫通孔２ｃのうちの一部の貫通孔２ｃの内部に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、試料支持体、試料のイオン化方法、及び質量分析方法に関する。

従来、生体試料等の試料の質量分析において、試料をイオン化するための試料支持体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような試料支持体は、第１表面、及び、第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板を備えている。第２表面が試料に対向するように試料上に試料支持体を配置した場合に、毛細管現象を利用して、基板の第２表面側から貫通孔を介して第１表面側に向けて試料を上昇させることができる。そして、第１表面側に例えばレーザ光などのエネルギー線を照射すると、第１表面側に移動した試料がイオン化される。

特許第６０９３４９２号公報

上述したような試料支持体では、基板の第２表面側から第１表面側への貫通孔を介した毛細管現象による試料の移動を促進させるために、基板を薄くすることが求められる場合がある。しかしながら、基板は、薄くなると例えば撓みやすくなり、強度が低下する。その結果、容易に基板が破損してしまうおそれがある。

そこで、本発明の一側面は、基板の破損が抑制された試料支持体、試料のイオン化方法、及び質量分析方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板と、第１表面において貫通孔を塞がないように設けられた導電層と、複数の貫通孔のうちの一部の貫通孔の内部に配置された補強材と、を備える。

この試料支持体では、基板には、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成されている。このため、例えば生体試料等の試料上に、基板の第２表面が試料に対向するように試料支持体を配置した場合に、毛細管現象を利用して、第２表面側から貫通孔を介して第１表面側に向けて試料（試料の成分）を移動させることができる。さらに、例えばレーザ光等のエネルギー線を第１表面に対して照射した場合に、第１表面側に移動した試料の成分に導電層を介してエネルギーが伝達されることにより、試料の成分をイオン化することができる。しかも、複数の貫通孔のうちの一部の貫通孔の内部には補強材が配置されている。このため、基板が補強材により補強される。これにより、基板が撓みにくくなる。よって、この試料支持体によれば、基板の強度を適切に確保することができ、基板の破損を抑制することができる。

貫通孔の幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであり、基板の厚さは、１μｍ〜５０μｍであってもよい。この場合、上述した毛細管現象による試料の成分の移動を適切に実現することができる。

補強材の材料は、樹脂であってもよい。この場合、補強材を容易に形成することができる。

補強材の材料は、金属であってもよい。この場合、試料の成分がイオン化されるときに、有機ガスの発生が抑制されるため、イオン化された試料の成分の検出結果におけるノイズが低減される。

基板は、複数の貫通孔を含む補強領域と、複数の貫通孔を含む測定領域と、を有し、補強領域における複数の貫通孔の内部には、補強材が配置されており、測定領域における複数の貫通孔の内部には、補強材が配置されていなくてもよい。この場合、補強領域における複数の貫通孔の内部に補強材が配置されているため、基板がより一層撓みにくくなる。よって、基板の強度をより一層確保することができ、基板の破損をより一層抑制することができる。

補強領域は、基板の厚み方向から見た場合に、基板の一端から一端と対向する他端にかけて連続する領域を少なくとも含んでもよい。この場合、基板が更に撓みにくくなる。よって、基板の強度をより確実に確保することができ、基板の破損をより確実に抑制することができる。

補強領域は、基板の厚み方向から見た場合に、複数の測定領域のそれぞれを囲んでいてもよい。この場合、複数の測定領域のそれぞれにおいて、複数の試料の成分のイオン化をそれぞれ行うことができる。

本発明の他の側面に係る試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、導電性を有し、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板と、複数の貫通孔のうちの一部の貫通孔の内部に配置された補強材と、を備える。

この試料支持体によれば、導電層を省略することができると共に、上述した導電層を備える試料支持体と同様の効果を得ることができる。

本発明の一側面に係る試料のイオン化方法は、試料、及び、上記導電層を備える試料支持体を用意する第１工程と、第２表面が試料に対向するように、試料上に試料支持体を配置する第２工程と、試料支持体を試料から剥離する第３工程と、導電層に電圧を印加しつつ第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、複数の貫通孔のうち補強材が配置されていない貫通孔を介して第１表面側に移動した試料の成分をイオン化する第４工程と、を含む。

上記試料のイオン化方法では、基板には、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成されている。試料上に、基板の第２表面が試料に対向するように試料支持体が配置されると、試料（試料の成分）が、毛細管現象によって第２表面側から貫通孔を介して第１表面側に向けて移動する。さらに、試料支持体が試料から剥離された後、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されると、第１表面側に移動した試料の成分にエネルギーが伝達される。これにより、試料の成分がイオン化される。また、この試料のイオン化方法では、複数の貫通孔のうちの一部の貫通孔の内部には補強材が配置されている。このため、基板が補強材により補強される。これにより、基板が撓みにくくなるため、第３工程において試料支持体が試料から剥離されるときの基板の破損が抑制される。よって、この試料のイオン化方法によれば、強度が適切に確保された基板を用いることにより、基板の破損を抑制しつつ試料の成分をイオン化することができる。

本発明の他の側面に係る試料のイオン化方法は、試料、及び、上記導電性を有する基板を備える試料支持体を用意する第１工程と、第２表面が試料に対向するように、試料上に試料支持体を配置する第２工程と、試料支持体を試料から剥離する第３工程と、基板に電圧を印加しつつ第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、複数の貫通孔のうち補強材が配置されていない貫通孔を介して第１表面側に移動した試料の成分をイオン化する第４工程と、を含む。

この試料のイオン化方法によれば、導電層が省略された試料支持体を用いる場合において、上述したように導電層を備える試料支持体を用いる場合と同様の効果を得ることができる。

第３工程においては、試料支持体は、基板に付着した成分が乾燥する前に試料から剥離されてもよい。この場合、試料支持体と試料とが固着してしまう前に、試料支持体をよりスムーズに試料から剥離することができる。

本発明の一側面に係る質量分析方法は、上記試料のイオン化方法の各工程と、第４工程においてイオン化された成分を検出する第５工程と、を含む。

上記質量分析方法によれば、適切に強度が確保された基板を用いることにより、基板の破損を抑制しつつ試料の質量分析を行うことができる。

本発明の一側面によれば、基板の破損が抑制された試料支持体、試料のイオン化方法、及び質量分析方法を提供することができる。

一実施形態に係る試料支持体の平面図である。 図１に示されるII−II線に沿っての試料支持体の断面図である。 図１に示される基板の厚み方向から見た当該基板における測定領域の拡大像を示す図である。 図１に示される基板の厚み方向から見た当該基板の拡大図である。 一実施形態に係る試料支持体の製造方法の手順を示す図である。 一実施形態に係る質量分析方法の手順を示す図である。 一実施形態に係る質量分析方法の手順を示す図である。 変形例に係る試料支持体を示す図である。 変形例に係る試料支持体を示す図である。 変形例に係る試料支持体を示す図である。 第１の変形例に係る試料支持体の製造方法の手順を示す図である。 第２の変形例に係る試料支持体の製造方法の手順を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面に示される各部材（又は部位）の寸法又は寸法の比率は、説明をわかり易くするために、実際の寸法又は寸法の比率とは異なることがある。

［試料支持体の構成］
図１は、一実施形態の試料支持体１の平面図を示している。図１及び図２に示されるように、試料支持体１は、基板２と、導電層３と、補強材４と、を備えている。試料支持体１は、試料のイオン化用の試料支持体である。試料支持体１は、例えば質量分析を行う際に、測定対象の試料の成分をイオン化するために用いられる。

基板２は、第１表面２ａ、及び第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂを有している。基板２には、複数の貫通孔２ｃが一様に（均一な分布で）形成されている。各貫通孔２ｃは、試料支持体１（すなわち、基板２）の厚み方向（以下、単に「厚み方向」という。）に延びており、第１表面２ａ及び第２表面２ｂに開口している。厚み方向は、第１表面２ａ及び第２表面２ｂに垂直な方向である。基板２は、例えば、絶縁性材料によって長方形板状に形成されている。厚み方向から見た場合における基板２の一辺の長さは、例えば数ｃｍ程度であり、基板２の厚さは、例えば１μｍ〜５０μｍ程度である。本実施形態では、基板２の厚さは、５μｍ程度である。

導電層３は、基板２の第１表面２ａに設けられている。導電層３は、第１表面２ａにおける貫通孔２ｃの周縁部に設けられている。すなわち、導電層３は、基板２の第１表面２ａのうち貫通孔２ｃが形成されていない部分を覆っている。つまり、導電層３は、貫通孔２ｃを塞がないように設けられている。

導電層３は、導電性材料によって形成されている。ただし、導電層３の材料としては、以下に述べる理由により、試料との親和性（反応性）が低く且つ導電性が高い金属が用いられることが好ましい。

例えば、タンパク質等の試料と親和性が高いＣｕ（銅）等の金属によって導電層３が形成されていると、後述する試料のイオン化の過程において、試料分子にＣｕ原子が付着した状態で試料がイオン化され、Ｃｕ原子が付着した分だけ、後述する質量分析法において検出結果がずれるおそれがある。したがって、導電層３の材料としては、試料との親和性が低い金属が用いられることが好ましい。

一方、導電性の高い金属ほど一定の電圧を容易に且つ安定して印加し易くなる。そのため、導電性が高い金属によって導電層３が形成されていると、基板２の第１表面２ａに均一に電圧を印加することが可能となる。また、導電性の高い金属ほど熱伝導性も高い傾向にある。そのため、導電性が高い金属によって導電層３が形成されていると、基板２に照射されたレーザ光等のエネルギー線のエネルギーを、導電層３を介して試料に効率的に伝えることが可能となる。したがって、導電層３の材料としては、導電性の高い金属が用いられることが好ましい。

以上の観点から、導電層３の材料としては、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等が用いられることが好ましい。導電層３は、例えば、メッキ法、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）、蒸着法、スパッタ法等によって、厚さ１ｎｍ〜３５０ｎｍ程度に形成される。本実施形態では、導電層３の厚さは、１０ｎｍ程度である。なお、導電層３の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）等が用いられてもよい。

図３は、厚み方向から見た場合における基板２の拡大像を示す図である。図３において、黒色の部分は貫通孔２ｃであり、白色の部分は貫通孔２ｃ間の隔壁部である。図３に示されるように、基板２には、略一定の幅を有する複数の貫通孔２ｃが一様に形成されている。厚み方向から見た場合における貫通孔２ｃの形状は、例えば略円形である。貫通孔２ｃの幅は、例えば１ｎｍ〜７００ｎｍ程度である。本実施形態では、貫通孔２ｃの幅は、２００ｎｍ程度である。貫通孔２ｃの幅とは、厚み方向から見た場合における貫通孔２ｃの形状が略円形である場合には、貫通孔２ｃの直径を意味し、当該形状が略円形以外である場合には、貫通孔２ｃに収まる仮想的な最大円柱の直径（有効径）を意味する。各貫通孔２ｃ間のピッチは、例えば１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。各貫通孔２ｃ間のピッチとは、厚み方向から見た場合における貫通孔２ｃの形状が略円形である場合には、当該各円の中心間距離を意味し、当該形状が略円形以外である場合には、貫通孔２ｃに収まる仮想的な最大円柱の中心軸間距離を意味する。基板２の貫通孔２ｃ間の隔壁部の幅は、例えば３００ｎｍ程度である。

貫通孔２ｃの開口率（厚み方向から見た場合に第１表面２ａに対して全ての貫通孔２ｃが占める割合）は、実用上は１０〜８０％であり、特に５０〜６０％であることが好ましい。複数の貫通孔２ｃの大きさは互いに不揃いであってもよいし、部分的に複数の貫通孔２ｃ同士が互いに連結していてもよい。

基板２は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）を陽極酸化することにより形成されたアルミナポーラス皮膜である。具体的には、Ａｌ基板に対して陽極酸化処理を施し、酸化された表面部分をＡｌ基板から剥離することにより、基板２を得ることができる。なお、基板２は、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｗ（タングステン）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｂ（アンチモン）等のＡｌ以外のバルブ金属を陽極酸化することにより形成されてもよいし、Ｓｉ（シリコン）を陽極酸化することにより形成されてもよい。

図４は、厚み方向から見た場合における試料支持体１の拡大図である。図１及び図４に示されるように、基板２は、補強領域２ｄと、測定領域２ｅと、を有している。基板２には、メッシュ状（本実施形態では一例としてハニカム形状）の補強領域２ｄ、及び略一定の幅を有する複数の測定領域２ｅが一様に形成されている。補強領域２ｄ及び測定領域２ｅは、それぞれ複数の貫通孔２ｃを含んでいる（図２参照）。厚み方向から見た場合に、複数の測定領域２ｅは、それぞれ補強領域２ｄに囲まれている。つまり、複数の測定領域２ｅのそれぞれは、補強領域２ｄによって互いに分離されている。厚み方向から見た場合における測定領域２ｅの形状は、例えば略六角形である。

測定領域２ｅの幅ｗ１は、例えば１μｍ〜１０００μｍ程度である。本実施形態では、測定領域２ｅの幅ｗ１は、４４０μｍ〜４７０μｍ程度である。測定領域２ｅの幅ｗ１とは、測定領域２ｅに収まる仮想的な最大円柱の直径（有効径）を意味する。すなわち、図４の例のように厚み方向から見た場合における測定領域２ｅの形状が略六角形である場合には、測定領域２ｅの幅ｗ１は、当該六角形の互いに対向する二つの辺部の間の距離を意味する。各測定領域２ｅ間のピッチｐは、例えば１μｍ〜１１００μｍ程度である。本実施形態では、測定領域２ｅ間のピッチｐは、４５５μｍ〜５３０μｍ程度である。各測定領域２ｅ間のピッチｐとは、測定領域２ｅに収まる仮想的な最大円柱の中心軸間距離を意味する。補強領域２ｄの幅ｗ２は、例えば３０μｍ〜６０μｍ程度である。

測定領域２ｅの開口率（厚み方向から見た場合に第１表面２ａに対して全ての測定領域２ｅが占める割合）は、８０％以上である。複数の測定領域２ｅの大きさは互いに不揃いであってもよいし、部分的に複数の測定領域２ｅ同士が互いに連結していてもよい。

補強材４は、複数の貫通孔２ｃのうちの一部の貫通孔２ｃの内部に配置されている。具体的には、補強材４は、補強領域２ｄにおける複数の貫通孔２ｃの内部に配置されている。つまり、補強材４は、厚み方向から見た場合に、互いに分離された複数の測定領域２ｅのそれぞれを囲むように、貫通孔２ｃに配置されている。複数の測定領域２ｅにおける複数の貫通孔２ｃの内部には、補強材４が配置されていない。補強材４は、補強領域２ｄにおいて、基板２の第１表面２ａ及び第２表面２ｂに亘って、複数の貫通孔２ｃの内部に配置されている。つまり、補強材４は、補強領域２ｄにおける複数の貫通孔２ｃの内部に充填されている。補強材４の材料は、例えば樹脂等である。補強材４の材料は、例えばフォトレジストである。本実施形態では一例として、補強材４の材料は、ＵＶ硬化樹脂である。

［試料支持体の製造方法］
次に、試料支持体１の製造方法について説明する。まず、図５の（ａ）に示されるように、基板２がプリンタ２０に設置される。プリンタ２０には、補強領域２ｄと同じ形状を呈する領域４１ａに補強材料４１（ＵＶ硬化樹脂）が設けられている。基板２は、例えば第１表面２ａが補強材料４１に対向するように配置される。このとき、基板２の補強領域２ｄと領域４１ａに設けられた補強材料４１とは、互いに対向している。続いて、図５の（ｂ）に示されるように、プリンタ２０によって、補強領域２ｄにおける第１表面２ａに対して補強材料４１が照射される。補強材料４１は、補強領域２ｄにおいて、第１表面２ａから貫通孔２ｃの内部に配置される。

続いて、図５の（ｃ）に示されるように、基板２に対してＵＶ光Ｌ１が照射される。ＵＶ光Ｌ１は、第１表面２ａの全体に対して照射される。基板２にＵＶ光Ｌ１が照射されると、図５の（ｄ）に示されるように、貫通孔２ｃの内部に配置された補強材料４１が硬化して補強材４となる。続いて、第１表面２ａに導電層３が設けられる。以上により、試料支持体１が得られる。

［試料のイオン化方法］
次に、図６及び図７を参照して、試料支持体１を用いた試料のイオン化方法について説明する。ここでは一例として、レーザ光（エネルギー線）を用いたレーザ脱離イオン化方法（質量分析装置１０による質量分析方法の一部）について説明する。図７においては、試料支持体１における貫通孔２ｃ、導電層３及び補強材４の図示が省略されている。

まず、図６の（ａ）に示されるように、試料Ｓ、及び、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。試料Ｓは、切断されており、その断面Ｓａが露出している。ここで、試料Ｓは、例えば生体試料（含水試料）である。試料Ｓは、例えばイチゴ等の果物である。試料Ｓの成分Ｓ１（図６の（ｂ）参照）の移動をスムーズにするために、成分Ｓ１の粘性を低くするための溶液（例えばアセトニトリル混合液、アセトン等）が、試料Ｓに添加されてもよい。試料支持体１は、イオン化法及び質量分析方法を実施する者によって製造されることで用意されてもよいし、試料支持体１の製造者又は販売者等から取得されることで用意されてもよい。

続いて、図６の（ｂ）に示されるように、第２表面２ｂが試料Ｓの断面Ｓａに対向するように，試料Ｓ上に試料支持体１が配置される（第２工程）。試料支持体１は、第２表面２ｂが断面Ｓａに接触するように、試料Ｓ上に配置される。試料Ｓの成分Ｓ１は、毛細管現象によって、基板２の第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して基板２の第１表面２ａ側に向けて移動する。具体的には、試料Ｓの成分Ｓ１は、測定領域２ｅにおいて、第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向けて移動する。より具体的には、試料Ｓの成分Ｓ１は、複数の貫通孔２ｃのうち補強材４が配置されていない貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動する。基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１は、表面張力によって第１表面２ａ側に留まる。続いて、試料支持体１が試料Ｓから剥離される（第３工程）。試料支持体１は、基板２に付着した成分Ｓ１が乾燥する前に試料Ｓから剥離される。

続いて、図７に示されるように、試料支持体１が、スライドガラス（載置部）６の載置面６ａに載置される。スライドガラス６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide)膜等の透明導電膜が形成されたガラス基板であり、透明導電膜の表面が載置面６ａとなっている。なお、スライドガラス６に限定されず、導電性を確保し得る部材（例えば、ステンレス等の金属材料等からなる基板等）を載置部として用いることができる。

続いて、スライドガラス６に対して試料支持体１が固定される。試料支持体１は、導電性を有するテープ７（例えば、カーボンテープ等）によって、スライドガラス６に対して固定される。テープ７は、試料支持体１の一部であってもよいし、試料支持体１とは別に用意されてもよい。テープ７が試料支持体１の一部である場合（すなわち、試料支持体１がテープ７を備える場合）には、例えば、テープ７は、予め、基板２の周縁部において第１表面２ａ側に固定されていてもよい。より具体的には、テープ７は、基板２の周縁部において導電層３上に固定されていてもよい。

続いて、スライドガラス６と試料支持体１とが互いに固定された状態で、スライドガラス６及び試料支持体１が、質量分析装置１０の支持部１２（例えば、ステージ）上に載置される。続いて、試料支持体１に付着した試料Ｓの成分Ｓ１が乾燥した状態において、質量分析装置１０の電圧印加部１４によって、スライドガラス６の載置面６ａ及びテープ７を介して試料支持体１の導電層３（図２参照）に電圧が印加される（第４工程）。続いて、質量分析装置１０のレーザ光照射部１３によって、基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射される（第４工程）。ここでは、レーザ光照射部１３は、第１表面２ａに対してレーザ光Ｌを走査する。第１表面２ａに対するレーザ光Ｌの走査は、支持部１２及びレーザ光照射部１３の少なくとも１つが動作させられることにより、実施可能である。また、測定領域２ｅの幅は、レーザ光Ｌのスポット径よりも大きい。

このように、導電層３に電圧が印加されつつ基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されることにより、基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ２（イオン化された成分Ｓ１）が放出される。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した導電層３から、基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した成分Ｓ１が気化すると共に電荷を獲得して、試料イオンＳ２となる。以上の各工程が、試料支持体１を用いた試料Ｓのイオン化方法（ここでは一例として、質量分析方法の一部としてのレーザ脱離イオン化法）に相当する。

放出された試料イオンＳ２は、試料支持体１とイオン検出部１５との間に設けられたグランド電極（図示省略）に向かって加速しながら移動する。つまり、試料イオンＳ２は、電圧が印加された導電層３とグランド電極との間に生じた電位差によって、グランド電極に向かって加速しながら移動する。そして、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ２が検出される（第５工程）。ここでは、イオン検出部１５は、レーザ光Ｌの走査位置に対応するように、試料イオンＳ２を検出する。これにより、試料Ｓを構成する分子の二次元分布を画像化することができる。なお、ここでの質量分析装置１０は、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ−ＭＳ：Time-of-Flight Mass Spectrometry）を利用する質量分析装置である。以上の各工程が、試料支持体１を用いた質量分析方法に相当する。

以上説明したように、試料支持体１では、基板２には、第１表面２ａ、及び第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂに開口する複数の貫通孔２ｃが形成されている。このため、例えば生体試料等の試料上に、基板２の第２表面２ｂが試料に対向するように試料支持体１を配置した場合に、毛細管現象を利用して、第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向けて試料の成分を移動させることができる。さらに、レーザ光Ｌを第１表面２ａに対して照射した場合に、第１表面２ａ側に移動した試料の成分に導電層３を介してエネルギーが伝達されることにより、試料の成分をイオン化することができる。しかも、複数の貫通孔２ｃのうちの一部の貫通孔２ｃの内部には補強材４が配置されている。このため、基板２が補強材４により補強される。これにより、基板２が撓みにくくなる。よって、試料支持体１によれば、基板２の強度を適切に確保することができ、基板２の破損を抑制することができる。

例えば、試料支持体１を持ち運ぶとき、又は、試料支持体１を試料上に配置したときに、基板２の撓みが低減される。これにより、基板２の破損が抑制される。また、例えば、試料支持体１を粘着力のある試料（例えば、切断されたイチゴの断面）上に配置した後剥離するときに、当該粘着力による基板２の破損が抑制される。

試料をイオン化する手法として、例えば、表面支援レーザ脱離イオン化法（ＳＡＬＤＩ：Surface-Assisted Laser Desorption/Ionization）が知られている（例えば、特許第５１２９６２８号公報を参照）。ＳＡＬＤＩは、表面に微細な凹凸構造を有する基板に試料を滴下し、これにレーザ光を照射することにより、試料をイオン化する手法である。このようなＳＡＬＤＩで用いられる基板に形成された複数の凹部は、基板を貫通していない。このため、基板の強度が不足している場合には、基板における凹部とは反対側の部分（凹部が形成されていない部分）を厚くすることによって、基板の強度を容易に向上させることができる。

これに対して、試料支持体１は、毛細管現象を利用して、第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向けて試料の成分を移動させている。従って、毛細管現象を適切に実現するためには、基板２の厚さを厚くすることが困難である場合がある。このような場合に、補強材４による基板２の補強は、特に有効である。

貫通孔２ｃの幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであり、基板２の厚さは、１μｍ〜５０μｍである。これにより、上述した毛細管現象による試料Ｓの成分Ｓ１の移動を適切に実現することができる。

補強材４の材料は、樹脂である。これにより、補強材４を容易に形成することができる。

基板２は、複数の貫通孔２ｃを含む補強領域２ｄと、複数の貫通孔２ｃを含む測定領域２ｅと、を有している。補強領域２ｄにおける複数の貫通孔２ｃの内部には、補強材４が配置されており、測定領域２ｅにおける複数の貫通孔２ｃの内部には、補強材４が配置されていない。補強領域２ｄにおける複数の貫通孔２ｃの内部に補強材４が配置されているため、基板２がより一層撓みにくくなる。よって、基板２の強度をより一層確保することができ、基板２の破損をより一層抑制することができる。

また、上述した試料Ｓのイオン化方法では、基板２には、第１表面２ａ、及び第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂに開口する複数の貫通孔２ｃが形成されている。試料Ｓ上に、基板２の第２表面２ｂが試料Ｓに対向するように試料支持体１が配置されると、試料Ｓの成分Ｓ１が、毛細管現象によって第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向けて移動する。さらに、試料支持体１が試料Ｓから剥離された後、導電層３に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されると、第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１にエネルギーが伝達される。これにより、試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化される。また、この試料のイオン化方法では、複数の貫通孔２ｃのうちの一部の貫通孔２ｃの内部には補強材４が配置されている。このため、基板２が補強材４により補強される。これにより、基板２が撓みにくくなるため、第３工程において、試料支持体１が試料Ｓから剥離されるときの基板２の破損が抑制される。よって、この試料のイオン化方法によれば、強度が適切に確保された基板２を用いることにより、基板２の破損を抑制しつつ試料Ｓの成分Ｓ１をイオン化することができる。

第３工程においては、試料支持体１は、基板２に付着した成分Ｓ１が乾燥する前に試料Ｓから剥離される。これにより、試料支持体１と試料Ｓとが固着してしまう前に、試料支持体１をよりスムーズに試料Ｓから剥離することができる。

以上説明したように、上記質量分析方法によれば、適切に強度が確保された基板２を用いることにより、基板２の破損を抑制しつつ試料Ｓの質量分析を行うことができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

補強材４が、貫通孔２ｃの内部に充填されている例を示したが、貫通孔２ｃの内部に充填されていなくてもよい。補強材４は、例えば、基板２の第１表面２ａから貫通孔２ｃの途中まで延びていてもよい。つまり、補強材４は、貫通孔２ｃの内部の一部にのみ配置されていてもよい。

導電層３は、上記実施形態で示したように貫通孔２ｃの内面に設けられていなくてもよいし、貫通孔２ｃの内面に設けられていてもよい。

基板２は、導電性を有していてもよく、質量分析方法において基板２に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されてもよい。基板２が導電性を有する場合には、試料支持体１において、導電層３を省略することができると共に、上述した導電層３を備える試料支持体１を用いる場合と同様の効果を得ることができる。なお、レーザ光Ｌを基板２の第１表面２ａに対して照射するとは、試料支持体１が導電層３を備えている場合には、導電層３にレーザ光Ｌを照射することをいい、基板２が導電性を有している場合には、基板２の第１表面２ａにレーザ光Ｌを照射することをいう。

補強材４の材料がＵＶ硬化樹脂である例を示したが、補強材４の材料は、熱硬化樹脂であってもよい。また、補強材４の材料は、金属であってもよい。金属は、例えばＮｉ（ニッケル）等である。補強材４の材料が金属である場合、試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化されるときに、有機ガスの発生が抑制されるため、イオン化された試料イオンＳ２の検出結果におけるノイズが低減される。また、このように、補強材４を様々な材料にすることができるため、各材料に応じた加工方法により、補強材４を一部の貫通孔２ｃの内部のみに適切に設けることができる。なお、補強材４の材料が熱硬化樹脂である場合、上述した試料支持体１の製造方法においては、基板２にＵＶ光Ｌ１が照射されることに代えて、熱が加えられる。

厚み方向から見た場合における測定領域２ｅの形状が、略六角形である例を示したが、測定領域２ｅは、様々な形状を呈していてもよい。例えば、図８の（ａ）に示されるように、厚み方向から見た場合における測定領域２ｅの形状は、略四角形であってもよい。すなわち、補強領域２ｄは、格子状に設けられてもよい。また、図８の（ｂ）に示されるように、厚み方向から見た場合における測定領域２ｅの形状は、一方向に延びる略長方形であってもよい。すなわち、補強領域２ｄは、略等間隔に配置された互いに平行に延びる複数の領域によって形成されてもよい。また、厚み方向から見た場合における測定領域２ｅの形状は、上記以外の形状であってもよく、例えば略円形、又は略三角形等であってもよい。

また、補強領域２ｄがメッシュ状を呈している例を示したが、補強領域２ｄは、補強材４が配置された複数の貫通孔２ｃを含んでいれば、様々な形状を呈していてもよい。補強領域２ｄは、厚み方向から見た場合に、基板２の一端から一端と対向する他端にかけて連続する領域を含んでいてもよい。具体的には、補強領域２ｄは、図９に示されるように、例えば、基板２の対角線に沿って延びる細長い領域であってもよい。ここでは、基板２の一端及び他端は、それぞれ基板２の対角線上において互いに対向する角部である。この場合、基板２が更に撓みにくくなる。よって、基板２の強度をより確実に確保することができ、基板２の破損をより確実に抑制することができる。なお、基板２の一端及び他端は、それぞれ基板２の互いに対向する辺部であってもよい。つまり、補強領域２ｄは、基板２の対角線ではなく、基板２の上記辺部に直交する方向に沿って延びる細長い領域であってもよい。

また、測定領域２ｅの幅が１μｍ〜１０００μｍ程度であり、各測定領域２ｅ間のピッチが１μｍ〜１１００μｍ程度である例を示したが、測定領域２ｅの幅、及び各測定領域２ｅ間のピッチは、数ｍｍ〜数ｃｍ程度であってもよい。具体的には、補強領域２ｄは、一つ又は複数の細長い領域によって構成されていてもよい。すなわち、図１０の（ａ）に示されるように、補強領域２ｄは、例えば、基板２の外縁に沿って延びる環状の領域、及び基板２の対角線に沿って延びる一つの領域によって構成されていてもよい。この場合、基板２には、２つの測定領域２ｅが形成されている。また、図１０の（ｂ）に示されるように、補強領域２ｄは、例えば、基板２の外縁に沿って延びる環状の領域、及び基板２の２つの対角線に沿って延びる２つの領域によって構成されていてもよい。この場合、基板２には、４つの測定領域２ｅが形成されている。また、図１０の（ｃ）に示されるように、補強領域２ｄは、基板２の外縁に沿って延びる環状の領域、基板２の１つの対角線に沿って延びる１つの領域、及び基板２の１つの辺部に沿って延びる複数（ここでは、３つ）の領域によって構成されていてもよい。この場合、基板２には、８つの測定領域２ｅが形成されている。また、図１０の（ｄ）に示されるように、補強領域２ｄは、基板２の外縁に沿って延びる環状の領域、基板２の１つの辺部に沿って延びる複数（ここでは、３つ）の領域、及び基板２の上記１つの辺部に交差する他の辺部に沿って延びる１つの領域によって構成されていてもよい。この場合、基板２には、８つの測定領域２ｅが形成されている。

このような場合、複数の試料Ｓを複数の測定領域２ｅに対応して配置することができる。そして、複数の測定領域２ｅのそれぞれにおいて、複数の試料Ｓの成分Ｓ１のイオン化及び質量分析をそれぞれ行うことができる。また、複数の試料Ｓのイオン化及び質量分析を一度に行うことができる。

試料支持体１は、フレームを備えていてもよい。この場合、フレームは、基板２の第１表面２ａに設けられている。具体的には、フレームは、基板２の周縁部に固定されている。フレームは、接着層によって基板２の第１表面２ａに固定されている。フレームは、厚み方向から見た場合に基板２と略同一の外形を有している。フレームには、開口が形成されている。基板２のうち開口に対応する部分は、試料Ｓの成分Ｓ１を第１表面２ａ側に移動させるための実効領域として機能する。この場合、導電層３は、基板２の第１表面２ａのうちフレームの開口に対応する領域（すなわち、実効領域に対応する領域）、開口の内面、及びフレームにおける基板２とは反対側の表面に一続きに（一体的に）形成されてもよい。このようなフレームを設けることにより、試料支持体１（基板２）の強度を向上させると共に試料支持体１のハンドリング性を向上させることができる。また、温度変化等に起因する基板２の変形を効果的に抑制できる。

質量分析装置１０において、レーザ光照射部１３が、基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌを一括で照射し、イオン検出部１５が、当該領域の二次元情報を維持しながら、試料イオンＳ２を検出してもよい。つまり、質量分析装置１０は、投影型質量分析装置であってもよい。

試料支持体１がスライドガラス６に載置される例を示したが、試料支持体１は、直接質量分析装置１０の支持部１２に載置されてもよい。

試料支持体１の用途は、レーザ光Ｌの照射による試料Ｓのイオン化に限定されない。試料支持体１は、レーザ光Ｌ以外のエネルギー線（例えば、イオンビーム、電子線等）の照射による試料Ｓのイオン化に用いられてもよい。

試料支持体１は、テープ７以外の手段（例えば、接着剤、固定具等を用いる手段）で、スライドガラス６に対して固定されてもよい。また、スライドガラス６の載置面６ａ及びテープ７を介さずに導電層３に電圧が印加されてもよい。その場合、スライドガラス６及びテープ７は、導電性を有していなくてもよい。

上述した試料のイオン化方法は、試料Ｓを構成する分子の質量分析だけでなく、イオンモビリティ測定等の他の測定・実験にも利用することができる。

試料Ｓは、乾燥試料であってもよい。この場合、試料Ｓの成分Ｓ１を毛細管現象によって基板２の第１表面２ａ側に移動させるために、試料Ｓには例えば溶媒（例えばアセトニトリル混合液、アセトン等）が添加されてもよい。

次に、試料支持体の製造方法の第１の変形例として、補強材４の材料がネガ型のフォトレジストの場合について説明する。まず、図１１の（ａ）に示されるように、基板２がプリンタ２０に設置される。プリンタ２０には、補強材料４１（ネガ型のフォトレジスト）が設けられている。基板２は、例えば第１表面２ａが補強材料４１に対向するように配置される。続いて、図１１の（ｂ）に示されるように、プリンタ２０によって、第１表面２ａに対して補強材料４１が塗布される。補強材料４１は、第１表面２ａから貫通孔２ｃの内部に配置される。続いて、補強材料４１が配置された基板２が加熱されることにより、補強材料４１が固化する。

続いて、図１１の（ｃ）に示されるように、基板２の第１表面２ａにマスク２１が設けられる。マスク２１は、測定領域２ｅにおける第１表面２ａに設けられる。続いて、基板２に対してＵＶ光Ｌ２が照射されることにより、補強領域２ｄにおける貫通孔２ｃの内部に配置された補強材料４１が露光される。ＵＶ光Ｌ２は、基板２の第２表面２ｂとは反対側の全体に対して照射される。測定領域２ｅにおける第１表面２ａにはマスク２１が設けられているため、測定領域２ｅにおける貫通孔２ｃの内部に配置された補強材料４１は、露光されない。続いて、図１１の（ｄ）に示されるように、マスク２１を第１表面２ａから取り外す。続いて、補強材料４１が配置された基板２が現像液に浸されることによって、測定領域２ｅにおける貫通孔２ｃの内部に配置された補強材料４１が除去される。一方、補強領域２ｄに配置された補強材料４１は、露光されたことによって現像液に対する溶解性が低下しているため、除去されずに残る。このようにして残った補強材料４１が、補強材４となる。続いて、第１表面２ａに導電層３が設けられる。以上により、試料支持体１が得られる。

次に、試料支持体の製造方法の第２の変形例として、補強材４の材料（補強材料４１）が金属（例えば、Ｎｉ）である場合について説明する。まず、図１２の（ａ）に示されるように、基板２が用意される。続いて、図１２の（ｂ）に示されるように、基板２の第１表面２ａにマスク２２が設けられる。マスク２２は、測定領域２ｅにおける第１表面２ａに設けられる。続いて、補強材料４１（Ｎｉ）の蒸着により、金属膜が形成される。補強材料４１からなる金属膜は、補強領域２ｄにおける第１表面２ａに形成される。

続いて、図１２の（ｃ）に示されるように、マスク２２が第１表面２ａから取り外される。続いて、図１２の（ｄ）に示されるように、電解めっきによって、貫通孔２ｃに補強材料４１が配置される。具体的には、まず、補強材料４１からなる金属膜が形成された基板２を電解液に浸す。続いて、補強材料４１に電流を供給する。補強材料４１が電解液に浸された状態で電流が供給されると、補強材料４１の金属原子が電解液に溶解される。そして、溶解された補強材料４１の金属原子は、補強領域２ｄにおける貫通孔２ｃの内部において、貫通孔２ｃの内面にめっきされる。貫通孔２ｃの内部に配置された補強材料４１の金属原子が、補強材４として機能する。続いて、第１表面２ａに導電層３が設けられる。以上により、試料支持体１が得られる。

１…試料支持体、２…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、２ｃ…貫通孔、２ｄ…補強領域、２ｅ…測定領域、３…導電層、４…補強材、Ｌ…レーザ光（エネルギー線）、Ｓ…試料、Ｓ１…成分、Ｓ２…試料イオン。

Claims (12)

1. 試料のイオン化用の試料支持体であって、
   第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板と、
   前記第１表面において前記貫通孔を塞がないように設けられた導電層と、
   前記複数の貫通孔のうちの一部の貫通孔の内部に配置された補強材と、を備える、試料支持体。
2. 前記貫通孔の幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであり、
   前記基板の厚さは、１μｍ〜５０μｍである、請求項１に記載の試料支持体。
3. 前記補強材の材料は、樹脂である、請求項１又は２に記載の試料支持体。
4. 前記補強材の材料は、金属である、請求項１又は２に記載の試料支持体。
5. 前記基板は、複数の前記貫通孔を含む補強領域と、複数の前記貫通孔を含む測定領域と、を有し、
   前記補強領域における前記複数の貫通孔の内部には、前記補強材が配置されており、
   前記測定領域における前記複数の貫通孔の内部には、前記補強材が配置されていない、請求項１〜４の何れか一項に記載の試料支持体。
6. 前記補強領域は、前記基板の厚み方向から見た場合に、前記基板の一端から前記一端と対向する他端にかけて連続する領域を少なくとも含む、請求項５に記載の試料支持体。
7. 前記補強領域は、前記基板の厚み方向から見た場合に、複数の前記測定領域のそれぞれを囲んでいる、請求項５又は６に記載の試料支持体。
8. 試料のイオン化用の試料支持体であって、
   導電性を有し、第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板と、
   前記複数の貫通孔のうちの一部の貫通孔の内部に配置された補強材と、を備える、試料支持体。
9. 試料、及び、請求項１〜７の何れか一項に記載の試料支持体を用意する第１工程と、
   前記第２表面が前記試料に対向するように、前記試料上に前記試料支持体を配置する第２工程と、
   前記試料支持体を前記試料から剥離する第３工程と、
   前記導電層に電圧を印加しつつ前記第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、前記複数の貫通孔のうち前記補強材が配置されていない前記貫通孔を介して前記第１表面側に移動した前記試料の成分をイオン化する第４工程と、を含む、試料のイオン化方法。
10. 試料、及び、請求項８に記載の試料支持体を用意する第１工程と、
    前記第２表面が前記試料に対向するように、前記試料上に前記試料支持体を配置する第２工程と、
    前記試料支持体を前記試料から剥離する第３工程と、
    前記基板に電圧を印加しつつ前記第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、前記複数の貫通孔のうち前記補強材が配置されていない前記貫通孔を介して前記第１表面側に移動した前記試料の成分をイオン化する第４工程と、を含む、試料のイオン化方法。
11. 前記第３工程においては、前記試料支持体は、前記基板に付着した前記成分が乾燥する前に前記試料から剥離される、請求項９又は１０に記載の試料のイオン化方法。
12. 請求項９〜１１の何れか一項に記載の試料のイオン化方法の各工程と、
    前記第４工程においてイオン化された前記成分を検出する第５工程と、を含む、質量分析方法。