JP2020153766A - 試料支持体、イオン化方法、及び質量分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止する。【解決手段】試料支持体１Ａは、第１表面２ａ及び第２表面２ｂに開口する複数の貫通孔２ｃが形成された基板２と、基板２の厚さ方向Ｄから見た場合に、基板２の測定領域Ｒを囲むように形成され、基板２を支持するフレーム３と、第１表面２ａに対向するように配置され、測定領域Ｒと対向する対向部分４１を有する保護層４と、を備える。対向部分４１には、厚さ方向Ｄに貫通する貫通孔４１ａが形成されている。貫通孔４１ａは、測定領域Ｒに試料溶液Ｓを滴下するためのピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅４１ｒを有する幅狭部４１ｎを含む。【選択図】図５

Description

本開示は、試料支持体、イオン化方法、及び質量分析方法に関する。

従来、質量分析等を行うために生体試料等の試料をイオン化する手法として、レーザ脱離イオン化法が知られている。レーザ脱離イオン化法に用いられる試料支持体として、特許文献１には、複数の貫通孔が形成された基板と、基板における少なくとも一方の表面に設けられた導電層と、を備えるものが記載されている。

特許第６０９３４９２号公報

上記試料支持体を用いた測定方法として、上記試料支持体において導電層が形成された面に対して測定対象（イオン化対象）の試料溶液を滴下し、当該試料溶液が乾燥した後に当該面に対してレーザ光等のエネルギー線を照射する手法がある。当該手法において、試料溶液の滴下は、ピペットチップを用いて実施され得る。ここで、なるべく短時間で試料溶液を乾燥させるために、試料溶液の滴下量は非常に少量（例えば５０ｎＬ〜１００ｎＬ等）とされる場合がある。この場合、試料支持体の測定領域（試料を配置するための領域）に試料溶液を確実に滴下するために、ピペットチップの先端をなるべく測定領域に近づける必要が生じる。

しかし、ピペットチップを測定領域に近づける操作を手動で行う場合、ピペットチップの先端が意図せず測定領域に接触してしまうおそれがある。また、上記操作を機械的に行う場合であっても、ピペットチップの先端の高さを高精度で位置決めすることは容易ではない。特に、複数のピペットチップを同時に操作することによって試料支持体に設けられた複数の測定領域に対して同時に試料溶液を滴下する場合、複数のピペットチップの先端の高さ位置を高精度で揃えることが要求されるが、そのような制御は容易ではない。このように、ピペットチップを用いて試料溶液を滴下する操作を手動又は機械操作のいずれで行ったとしても、ピペットチップの先端が測定領域に接触してしまうおそれがある。また、試料支持体を構成する基板はメンブレン状の薄膜であるため、ピペットチップの先端と測定領域とが接触してしまうと、当該測定領域において基板が破損するおそれがある。

そこで、本開示は、基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止することができる試料支持体、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。

本開示の一側面に係る試料支持体は、試料のイオン化に用いられる試料支持体であって、第１表面と第１表面とは反対側の第２表面とを有し、第１表面及び第２表面に開口する複数の第１貫通孔が形成された基板と、基板の厚さ方向から見た場合に、基板のうち試料の成分をイオン化するための測定領域を囲むように形成され、基板を支持するフレームと、第１表面に対向するように配置され、測定領域と対向する対向部分を有する保護層と、を備え、対向部分には、厚さ方向に貫通する第２貫通孔が形成されており、第２貫通孔は、測定領域に試料を含む試料溶液を滴下するためのピペットチップの先端の外径よりも小さい幅を有する幅狭部を含む。

上記試料支持体では、複数の第１貫通孔が形成された基板のうち試料の成分をイオン化するための測定領域と対向する対向部分を有する保護層が、基板の第１表面に対向するように配置されている。また、対向部分には、測定領域に試料溶液を滴下するためのピペットチップの先端の外径よりも小さい幅を有する幅狭部を含む第２貫通孔が形成されている。このため、測定領域の第１表面に試料溶液を滴下するためにピペットチップの先端を第１表面に近づける操作が行われたとしても、ピペットチップの先端が第２貫通孔を通過することがない。すなわち、第２貫通孔の幅狭部によって、ピペットチップの先端が第２貫通孔を貫通して測定領域の第１表面に接触することが確実に防止される。従って、上記試料支持体によれば、基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止することができる。

第２貫通孔は、上記外径よりも小さい幅を有する筒状に形成されていてもよい。これにより、比較的単純な形状を有する第２貫通孔により、ピペットチップの先端と測定領域の第１表面との接触を確実に防止することができる。

第２貫通孔は、厚さ方向に沿って第１表面に近づくにつれて内径が小さくなるテーパー状に形成されており、厚さ方向から見た場合に、第２貫通孔の第１表面側とは反対側の開口は、ピペットチップの先端を含む大きさを有してもよい。これにより、第２貫通孔内にピペットチップの先端を容易に導入することができる。すなわち、ピペットチップの先端の位置が厚さ方向に直交する方向に多少ずれたとしても、ピペットチップの先端を第２貫通孔内に導くことができる。また、ピペットチップの先端を測定領域の第１表面により接近させることができるため、測定領域に試料溶液を好適に滴下することができる。

第２貫通孔は、幅狭部を含む筒状部と、筒状部の第１表面側とは反対側の端部に接続され、厚さ方向に沿って第１表面から離れるにつれて内径が大きくなる椀状部と、を有し、厚さ方向から見た場合に、椀状部の筒状部とは反対側の開口は、ピペットチップの先端を含む大きさを有してもよい。これにより、第２貫通孔内にピペットチップの先端を容易に導入することができる。すなわち、ピペットチップの先端の位置が厚さ方向に直交する方向に多少ずれたとしても、ピペットチップの先端を第２貫通孔内に導入することができる。また、ピペットチップの先端を測定領域の第１表面により接近させることができるため、測定領域に試料溶液を好適に滴下することができる。また、このような第２貫通孔は、エッチング加工等の比較的容易な加工により形成することができるという利点がある。

対向部分は、第１表面から剥離可能なように、第１表面に対して直接的又は間接的に接着されていてもよい。この場合、試料溶液を滴下する際には、対向部分を第１表面に接着させた状態とすることにより、上述したように、基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止できる。さらに、滴下された試料溶液の乾燥後にエネルギー線を第１表面に対して照射して試料の成分をイオン化する際には、対向部分が当該エネルギー線の照射の妨げとならないように、当該対向部分を基板から取り外すことができる。従って、上記形態によれば、試料支持体に対する試料溶液の滴下とその後のイオン化工程との両方を好適に実施することができる。

対向部分は、第２貫通孔の第１表面側の開口の周縁部において第１表面に対して直接的又は間接的に接着される接着部分と、厚さ方向から見た場合に接着部分よりも外側に位置し、第１表面から離間している離間部分と、を有してもよい。試料溶液を第１表面に適切に滴下するためには、接着部分と第１表面とが接着されている必要がある。また、仮に対向部分が離間部分を有さない場合、接着部分と第１表面とを完全に接着させようとすると、対向部分が第１表面全体を押し出すことになり、基板が破損するおそれがある。一方、対向部分が離間部分を有することにより、接着部分のみが第１表面を僅かに押し出すことになる。その結果、第１表面が撓むことによって基板の破損を抑制しつつ、保護層と基板とを接着することができる。

フレームは、基板の第１表面に接合されており、保護層は、フレーム及び測定領域を覆うように設けられていてもよい。これにより、フレームが基板の第１表面に接合される場合において、保護層を適切に設けることができる。

フレームは、基板の第２表面に接合されており、磁性材料によって形成されていてもよい。例えば試料支持体に試料溶液を滴下するために試料支持体を固定する際に、磁性を有する載置部を用いることにより、フレームと載置部との間に作用する磁力によって、フレームを載置部に対して適切に固定することが可能となる。

保護層は、磁性材料によって形成されており、保護層は、保護層とフレームとの間の磁力により、基板の第１表面に対して固定されていてもよい。これにより、基板に対して保護層を固定するための接着剤等を不要にすることができる。このため、基板の第１表面から保護層を取り外す際に、基板の第１表面が引っ張られて基板が破損してしまうことを抑制することができる。

上記試料支持体は、第１表面において第１貫通孔を塞がないように設けられた導電層を更に備えてもよい。これにより、絶縁性の基板を用いる場合においても、導電層を介して基板の第１表面側に電圧を印加することが可能となる。これにより、第１表面に試料溶液を滴下した後、当該試料溶液が乾燥した後に、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、試料の成分を好適にイオン化することができる。

第１貫通孔の幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであり、第２貫通孔の幅狭部の幅は、５００μｍ以下であってもよい。これにより、基板の第１表面に滴下された試料溶液に含まれる試料の成分を基板の第１表面側に適切に留まらせることができる。また、幅狭部の幅を５００μｍ以下に設定することにより、幅狭部の幅を一般的なピペットチップの先端の外径よりも確実に小さくすることができる。

基板には複数の測定領域が形成されており、保護層は、複数の測定領域に対応する複数の対向部分を有してもよい。これにより、例えば複数のピペットチップを同時に操作することによって複数の測定領域に対して同時に試料溶液を滴下することが可能となる。その結果、測定作業の効率化を図ることができる。

第２貫通孔の内面には、親水性のコーティング層が設けられていてもよい。これにより、ピペットチップの先端から滴下される試料溶液が第２貫通孔の内面を伝わり易くなる。その結果、第２貫通孔内における試料溶液の第１表面側への移動を促進させ、試料溶液をより円滑に第１表面へと移動させることができる。

本開示の一側面に係るイオン化方法は、上記試料支持体が用意される第１工程と、載置部の載置面に第２表面が対面するように載置面に試料支持体が載置される第２工程と、ピペットチップの先端を保護層の第１表面側とは反対側から第２貫通孔に接近させた後、試料溶液がピペットチップの先端から第２貫通孔を介して測定領域に滴下される第３工程と、試料溶液が滴下された後に、試料支持体から保護層が取り外される第４工程と、基板に滴下された試料溶液が乾燥した後に、測定領域の第１表面に対してエネルギー線が照射されることにより、試料の成分がイオン化される第５工程と、を含む。

上記イオン化方法では、試料溶液が滴下される第３工程において、測定領域の第１表面に試料溶液を滴下するためにピペットチップの先端を第１表面に近づける操作が行われたとしても、ピペットチップの先端が第２貫通孔を通過することがない。すなわち、第２貫通孔の幅狭部によって、ピペットチップの先端が第２貫通孔を貫通して測定領域の第１表面に接触することが確実に防止される。これにより、基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止することができる。また、試料の成分がイオン化される第５工程の前に保護層を取り外すことにより、第５工程において、エネルギー線を測定領域の第１表面に対して適切に照射することができる。従って、上記イオン化方法によれば、基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止できると共に、試料の成分を適切にイオン化することができる。

上記イオン化方法は、第３工程の前に、第２貫通孔の内面に対して親水性を向上させるための表面処理が行われる工程を含んでもよい。これにより、第３工程において、ピペットチップの先端から滴下される試料溶液が第２貫通孔の内面を伝わり易くなる。その結果、第２貫通孔内における試料溶液の第１表面側への移動を促進させ、試料溶液をより円滑に第１表面へと移動させることができる。

本開示の一側面に係る質量分析方法は、上記イオン化方法の各工程と、第５工程においてイオン化された成分が検出される第６工程と、を含む。

上記質量分析方法によれば、上述したイオン化方法の各工程を含むことにより、上述したイオン化方法と同様の効果が奏される。

本開示によれば、基板とピペットチップとの接触に起因する基板の破損を防止することができる試料支持体、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。

図１は、第１実施形態の試料支持体の平面図である。 図２は、図１に示されるII-II線に沿った試料支持体の断面図である。 図３は、図１に示されるIII-III線に沿った試料支持体（保護層を除く）の断面図である。 図４は、図１に示される試料支持体の基板の拡大像を示す図である。 図５は、第１実施形態の試料支持体における保護層の対向部分を含む部分の断面図である。 図６は、第１実施形態の試料支持体を用いた質量分析方法の工程を示す図である。 図７は、第１実施形態の試料支持体を用いた質量分析方法の工程を示す図である。 図８は、第１実施形態の試料支持体を用いた質量分析方法の工程を示す図である。 図９は、保護層の第１変形例を示す断面図である。 図１０は、保護層の第２変形例を示す断面図である。 図１１は、第２実施形態の試料支持体の平面図である。 図１２は、図１１に示されるXII-XII線に沿った試料支持体の断面図である。 図１３は、図１１に示されるXIII-XIII線に沿った試料支持体の断面図である。 図１４は、第２実施形態の試料支持体を用いた質量分析方法の工程を示す図である。 図１５は、第２実施形態の試料支持体を用いた質量分析方法の工程を示す図である。 図１６は、第２実施形態の試料支持体を用いた質量分析方法の工程を示す図である。 図１７は、保護層の第１変形例を示す断面図である。 図１８は、保護層の第２変形例を示す断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。各図において同一又は相当の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図面においては、一部、実施形態に係る特徴部分を分かり易く説明するために誇張している部分があり、実際の寸法とは異なっている。また、以下の説明において「上」、「下」等の語は図面に示される状態に基づく便宜的なものである。

［第１実施形態］
図１〜図５を参照して、第１実施形態に係る試料支持体１Ａについて説明する。試料支持体１Ａは、試料のイオン化に用いられる。図１〜図３に示されるように、試料支持体１Ａは、基板２と、フレーム３と、保護層４と、テープ５と、導電層７と、を備えている。なお、試料支持体１Ａが備える導電層７は、図３にのみ図示されており、他の図面においては試料支持体１Ａが備える導電層７の図示が省略されている。また、図３においては保護層４の図示が省略されている。

基板２は、第１表面２ａと、第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂと、を有している。図３に示されるように、基板２には、複数の貫通孔２ｃ（第１貫通孔）が一様に（均一な分布で）形成されている。各貫通孔２ｃは、基板２の厚さ方向Ｄ（第１表面２ａ及び第２表面２ｂが互いに対向する方向）に沿って延在しており、第１表面２ａ及び第２表面２ｂに開口している。

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。厚さ方向Ｄ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程度である。基板２の厚さは、例えば１μｍ〜５０μｍ程度である。本実施形態では一例として、基板２の厚さは、５μｍ程度である。厚さ方向Ｄ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。

貫通孔２ｃの幅は、以下のようにして取得される値である。まず、基板２の第１表面２ａ及び第２表面２ｂのそれぞれの画像を取得する。図４は、基板２の第１表面２ａの一部のＳＥＭ画像の一例を示している。当該ＳＥＭ画像において、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。続いて、取得した第１表面２ａの画像に対して例えば二値化処理を施すことで、測定領域Ｒ内の複数の第１開口（貫通孔２ｃの第１表面２ａ側の開口）に対応する複数の画素群を抽出し、１画素当たりの大きさに基づいて、第１開口の平均面積を有する円の直径を取得する。同様に、取得した第２表面２ｂの画像に対して例えば二値化処理を施すことで、測定領域Ｒ内の複数の第２開口（貫通孔２ｃの第２表面２ｂ側の開口）に対応する複数の画素群を抽出し、１画素当たりの大きさに基づいて、第２開口の平均面積を有する円の直径を取得する。そして、第１表面２ａについて取得した円の直径と第２表面２ｂについて取得した円の直径との平均値を貫通孔２ｃの幅として取得する。

図４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。図４に示される基板２は、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。例えば、Ａｌ基板に対して陽極酸化処理が施されることにより、Ａｌ基板の表面部分が酸化されると共に、Ａｌ基板の表面部分に複数の細孔（貫通孔２ｃになる予定の部分）が形成される。続いて、酸化された表面部分（陽極酸化皮膜）がＡｌ基板から剥離され、剥離された陽極酸化皮膜に対して上記細孔を拡幅するポアワイドニング処理が施されることにより、上述した基板２が得られる。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。

フレーム３は、基板２の第１表面２ａに設けられており、第１表面２ａ側において基板２を支持している。図３に示されるように、フレーム３は、接着層６によって基板２の第１表面２ａに接合されている。接着層６の材料は、例えば放出ガスの少ない接着材料（例えば、低融点ガラス、真空用接着剤等）であることが好ましい。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に、フレーム３は、基板２よりも大きい矩形板状に形成されている。フレーム３には、フレーム３の厚さ方向（すなわち、厚さ方向Ｄと一致する方向）に貫通する複数の開口部３ａが形成されている。図１に示されるように、複数の開口部３ａは、例えば格子状に配列されている。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に、９つの開口部３ａが三行三列に配列されている。基板２のうち開口部３ａに対応する部分（すなわち、厚さ方向Ｄから見た場合に開口部３ａと重なる部分）は、試料の測定（イオン化）を行うための測定領域Ｒとして機能する。すなわち、フレーム３に設けられた各開口部３ａによって、各測定領域Ｒが規定されている。言い換えれば、フレーム３は、このような開口部３ａを有することにより、厚さ方向Ｄから見た場合に基板２の測定領域Ｒを囲むように形成されている。

各測定領域Ｒは、複数の貫通孔２ｃを含む領域である。測定領域Ｒにおける貫通孔２ｃの開口率（厚さ方向Ｄから見た場合に測定領域Ｒに対して貫通孔２ｃが占める割合）は、実用上は１０〜８０％であり、特に６０〜８０％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。

フレーム３は、例えば、磁性体金属材料（例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ４００系）等）によって矩形板状に形成されている。厚さ方向Ｄから見た場合におけるフレーム３の一辺の長さは、例えば数ｃｍ〜２００ｃｍ程度であり、フレーム３の厚さは、例えば３ｍｍ以下である。本実施形態では一例として、フレーム３の厚さは０．２ｍｍである。厚さ方向Ｄから見た場合における開口部３ａの形状は、例えば円形であり、その場合における開口部３ａの直径は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度である。本実施形態では一例として、開口部３ａの直径は３ｍｍである。また、隣り合う開口部３ａ同士の中心間の距離（ピッチ）は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度である。このようなフレーム３によれば、試料支持体１Ａのハンドリングを容易化できると共に、温度変化等に起因する基板２の変形が抑制される。

保護層４は、基板２の第１表面２ａに対向するように配置されている。保護層４は、例えば金属又はガラス等によって矩形板状に形成されている。保護層４は、基板２の第１表面２ａに対向する内面４ａと、内面４ａとは反対側の外面４ｂと、を有している。保護層４は、少なくとも、厚さ方向Ｄにおいて測定領域Ｒと対向する対向部分４１を有している。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に、保護層４は、複数（ここでは９つ）の測定領域Ｒ（すなわち、開口部３ａが形成された領域）を含むように一体的に形成されている。ただし、保護層４は、複数の部分（例えば各測定領域Ｒに対応して設けられる部分）に分離されていてもよい。

本実施形態では、基板２の第１表面２ａ上にフレーム３が設けられているため、保護層４は、フレーム３における基板２とは反対側の表面３ｂ上に設けられている。すなわち、保護層４は、フレーム３及び測定領域Ｒを覆うように設けられている。保護層４の内面４ａのうちフレーム３の表面３ｂに対向する部分は、フレーム３の表面３ｂから剥離可能な程度の接着力で、導電層７を介して表面３ｂに接着されてもよい。

テープ５は、試料支持体１Ａを用いた測定を行う際に、試料支持体１Ａをスライドグラス８（載置部）の載置面８ａ（図６参照）に固定するための固定部材である。テープ５は、導電性材料によって形成されている。テープ５は、例えばカーボンテープである。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に基板２及び保護層４と重ならないフレーム３の部分に、フレーム３の厚さ方向に貫通する開口部３ｃが形成されている。具体的には、図１及び図２に示されるように、厚さ方向Ｄから見た場合に基板２を挟んで互いに対向するフレーム３の両縁部のそれぞれに、矩形状の開口部３ｃが形成されている。テープ５は、各開口部３ｃに設けられている。具体的には、テープ５の粘着面５１は、フレーム３の表面３ｂ側から、フレーム３の表面３ｂのうち開口部３ｃの周縁部と、開口部３ａの内面と、に接着されている。すなわち、テープ５は、上記周縁部に沿った部分５ａと、開口部３ａの内面に沿った部分５ｂと、開口部３ａ内においてフレーム３の基板２側の表面に沿った部分５ｃと、を有している。また、部分５ｃにおいて、粘着面５１は、フレーム３に対して基板２が位置する側を向いている。すなわち、部分５ｃにおける粘着面５１をスライドグラス８の載置面８ａに押し当てることにより、試料支持体１Ａを載置面８ａに固定することが可能となっている。なお、本実施形態では、図６に示されるように、試料支持体１Ａは、測定実施前の状態（例えば、流通時等）において、部分５ｃの粘着面５１を覆うフィルムカバーＦを有している。フィルムカバーＦは、厚さ方向Ｄから見た場合に、部分５ｃと重なっている。また、フィルムカバーＦは、フレーム３の両縁部よりも外側に突出する突出部分Ｆ１を有している。試料支持体１Ａは、測定実施前の状態において、フィルムカバーＦの突出部分Ｆ１が保持されることにより、収納ケース内に収納されたり、持ち運ばれたりすることが可能となっている。

導電層７は、基板２の第１表面２ａに設けられている。図３に示されるように、導電層７は、基板２の第１表面２ａのうちフレーム３の開口部３ａに対応する領域（すなわち、測定領域Ｒに対応する領域）、開口部３ａの内面、及びフレーム３の表面３ｂに一続きに（一体的に）形成されている。導電層７は、測定領域Ｒにおいて、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７は、各貫通孔２ｃを塞がないように設けられている。従って、測定領域Ｒにおいては、各貫通孔２ｃが開口部３ａに露出している。

導電層７は、導電性材料によって形成されている。本実施形態では、導電層７は、Ｐｔ（白金）又はＡｕ（金）によって形成されている。このように、導電層７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７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７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７が形成されていると、測定領域Ｒにおいて基板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７が形成されていると、基板２に照射されたレーザ光（エネルギー線）のエネルギーを、導電層７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７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７の材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ等が用いられることが好ましい。導電層７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。なお、導電層７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。

次に、図５を参照して、保護層４の対向部分４１の詳細な構成について説明する。同図に示されるように、保護層４の各対向部分４１には、厚さ方向Ｄに貫通する貫通孔４１ａ（第２貫通孔）が形成されている。厚さ方向Ｄにおける貫通孔４１ａの長さ（すなわち、貫通孔４１ａが形成された部分における対向部分４１の厚さ）は、例えば０．１ｍｍ〜５．０ｍｍである。貫通孔４１ａは、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅４１ｒ（最小幅）を有する幅狭部４１ｎを含む。ピペットチップＰは、測定領域Ｒに試料を含む試料溶液を滴下するための器具である。例えば、ピペットチップＰは、ハイスループットスクリーニング（HTS：High Throughput Screening）用のピペットチップである。すなわち、ピペットチップＰは、ＨＴＳを実行する装置によって使用されるピペットチップである。本実施形態では、貫通孔４１ａは、外径Ｐｒよりも小さい幅４１ｒを有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成されている。すなわち、本実施形態では、厚さ方向Ｄにおける貫通孔４１ａの全域によって、幅狭部４１ｎが構成されている。幅狭部４１ｎの幅４１ｒは、５００μｍ以下である。また、確実に試料溶液を第１表面２ａに到達させるために、幅狭部４１ｎの幅４１ｒは、５０μｍ以上であることが好ましい。

貫通孔４１ａの内面には、親水性のコーティング層Ｃが設けられている。コーティング層Ｃは、貫通孔４１ａの内面の素材（すなわち、保護層４の素材）よりも親水性が高い素材によって形成されている。コーティング層Ｃは、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）の成膜により形成された層である。コーティング層Ｃは、例えば、原子層堆積法によって形成され得る。コーティング層Ｃの厚さは、例えば１ｎｍ〜５０ｎｍである。

対向部分４１は、基板２の第１表面２ａから剥離可能なように、第１表面２ａに対して導電層７（図３参照）を介して間接的に接着されている。すなわち、対向部分４１は、第１表面２ａ上の導電層７に対して、剥離可能な程度の接着力で接着されている。対向部分４１は、内面４ａにおいて、接着部分４１ｂと、離間部分４１ｃと、を有している。本実施形態では、接着部分４１ｂ及び離間部分４１ｃを併せた部分は、第１表面２ａ側に向かって凸となる曲面状に形成されている。

接着部分４１ｂは、貫通孔４１ａの第１表面２ａ側の開口の周縁部において導電層７（図３参照）を介して第１表面２ａに対して間接的に接着される部分である。接着部分４１ｂは、例えば再剥離両面テープ等により、第１表面２ａ上に設けられた導電層７に接着される。

離間部分４１ｃは、厚さ方向Ｄから見た場合に接着部分４１ｂよりも外側に位置する部分である。離間部分４１ｃは、第１表面２ａから離間している。具体的には、離間部分４１ｃは、直接的にも間接的にも第１表面２ａと接触していない部分である。すなわち、離間部分４１ｃは、第１表面２ａ上に設けられた導電層７からも離間している。

［試料支持体１Ａを用いた質量分析方法］
次に、図６〜図８を参照して、試料支持体１Ａを用いた質量分析方法（イオン化方法を含む）について説明する。

まず、図６の（Ａ）に示されるように、上述した試料支持体１Ａが用意される（第１工程）。試料支持体１Ａは、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１Ａ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、スライドグラス８の載置面８ａに基板２の第２表面２ｂが対面するように、載置面８ａに試料支持体１Ａが載置される（第２工程）。スライドグラス８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８ａとなっている。なお、スライドグラス８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。本実施形態では、試料支持体１ＡからフィルムカバーＦが外され、テープ５の部分５ｃの粘着面５１が載置面８ａに押し当てられることにより、試料支持体１Ａがスライドグラス８に固定される。

続いて、図７に示されるように、各測定領域Ｒにおいて、ピペットチップＰの先端Ｐａが、保護層４の外面４ｂ側（第１表面２ａ側とは反対側）から貫通孔４１ａに接近させられる。具体的には、ピペットチップＰの先端Ｐａは、厚さ方向Ｄから見た場合に先端Ｐａと貫通孔４１ａとが重なり、且つ、先端Ｐａが外面４ｂに当接する位置まで移動させられる。そして、試料溶液ＳがピペットチップＰの先端Ｐａから貫通孔４１ａを介して測定領域Ｒに滴下される（第３工程）。これにより、試料溶液Ｓは、貫通孔４１ａの内面を伝って基板２の第１表面２ａへと導入される。第１表面２ａへと導入された試料溶液Ｓの一部は、貫通孔２ｃ内に浸透して第２表面２ｂ側へと移動するものの、貫通孔２ｃは微細孔であるため、試料溶液Ｓの少なくとも一部は第１表面２ａ側に留まることになる。そして、試料溶液Ｓが乾燥することにより、試料の成分Ｓ１が第１表面２ａ側に留まった状態となる（図８の（Ｂ）参照）。

続いて、図８の（Ａ）に示されるように、各測定領域Ｒに試料溶液Ｓが滴下された後に、試料支持体１Ａから保護層４が取り外される（第４工程）。

続いて、図８の（Ｂ）に示されるように、第１表面２ａ側に試料の成分Ｓ１が留まっている試料支持体１Ａがスライドグラス８に固定された状態で、スライドグラス８及び試料支持体１Ａが、質量分析装置２０の支持部２１（例えば、ステージ）上に載置される。続いて、質量分析装置２０の電圧印加部２２によって、スライドグラス８の載置面８ａ及びテープ５を介して、試料支持体１Ａのフレーム３及び導電層７（図３参照）に電圧が印加される。続いて、質量分析装置２０のレーザ光照射部２３によって、フレーム３の開口部３ａを介して、各測定領域Ｒの第１表面２ａに対してレーザ光Ｌ（エネルギー線）が照射される（第５工程）。つまり、レーザ光Ｌは、基板２の第１表面２ａのうちフレーム３の開口部３ａに対応する領域（すなわち、測定領域Ｒ）に対して照射される。本実施形態では、レーザ光照射部２３は、各測定領域Ｒに対してレーザ光Ｌを走査する。なお、各測定領域Ｒに対するレーザ光Ｌの走査は、支持部２１及びレーザ光照射部２３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。

このように、導電層７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の貫通孔２ｃ内（特に第１表面２ａ側）に留まっている試料の成分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（第５工程）。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した導電層７（図３参照）から、貫通孔２ｃ内に留まっている試料の成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した試料の成分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。以上の第１工程〜第５工程が、試料支持体１Ａを用いたイオン化方法（本実施形態では、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１Ａと質量分析装置２０のイオン検出部２４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７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、イオン検出部２４によって試料イオンＳ２が検出される（第６工程）。本実施形態では、質量分析装置２０は、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ−ＭＳ：Time-of-Flight Mass Spectrometry）を利用する走査型質量分析装置である。以上の第１工程〜第６工程が、試料支持体１Ａを用いた質量分析方法に相当する。

なお、上記のイオン化方法において、第３工程の前（すなわち、試料溶液Ｓを滴下する前）に、貫通孔４１ａの内面（本実施形態では、コーティング層Ｃの表面）に対して親水性を向上させるための表面処理が行われる工程が更に実施されてもよい。例えば、貫通孔４１ａの内面にエキシマ照射又はプラズマ照射を行う表面処理が実施されてもよい。これにより、第３工程において、ピペットチップＰの先端Ｐａから滴下される試料溶液Ｓが貫通孔４１ａの内面を伝わり易くなる。その結果、貫通孔４１ａ内における試料溶液Ｓの第１表面２ａ側への移動を促進させ、試料溶液Ｓをより円滑に第１表面２ａへと移動させることができる。

［第１実施形態の作用効果］
以上説明したように、試料支持体１Ａでは、測定領域Ｒと対向する対向部分４１を有する保護層４が、基板２の第１表面２ａに対向するように配置されている。また、対向部分４１には、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅４１ｒを有する幅狭部４１ｎを含む貫通孔４１ａが形成されている。このため、測定領域Ｒの第１表面２ａに試料溶液Ｓを滴下するためにピペットチップＰの先端Ｐａを第１表面２ａに近づける操作が行われたとしても、ピペットチップＰの先端Ｐａが貫通孔４１ａを通過することがない。すなわち、貫通孔４１ａの幅狭部４１ｎによって、ピペットチップＰの先端Ｐａが貫通孔４１ａを貫通して測定領域Ｒの第１表面２ａに接触することが確実に防止される。従って、試料支持体１Ａによれば、基板２とピペットチップＰとの接触に起因する基板２の破損を防止することができる。

また、貫通孔４１ａは、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅４１ｒを有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成されている。これにより、比較的単純な形状を有する貫通孔４１ａにより、ピペットチップＰの先端Ｐａと測定領域Ｒの第１表面２ａとの接触を確実に防止することができる。また、この場合、厚さ方向Ｄにおける貫通孔４１ａの長さ（すなわち、貫通孔４１ａが設けられた部分における保護層４の厚さ）によって、ピペットチップＰの先端Ｐａと第１表面２ａとの距離（すなわち、先端Ｐａと第１表面２ａとが互いに最も接近した状態における距離）を適切且つ容易に規定することができる。

また、対向部分４１は、第１表面２ａから剥離可能なように、第１表面２ａに対して導電層７（図３参照）を介して間接的に接着されている。この場合、試料溶液Ｓを滴下する際には、対向部分４１を第１表面２ａに接着させた状態とすることにより、上述したように、基板２とピペットチップＰとの接触に起因する基板２の破損を防止できる。さらに、滴下された試料溶液Ｓの乾燥後にレーザ光Ｌを第１表面２ａに対して照射して試料の成分Ｓ１をイオン化する際には、対向部分４１がレーザ光Ｌの照射の妨げとならないように、当該対向部分４１を基板２から取り外すことができる。従って、上記形態によれば、試料支持体１Ａに対する試料溶液Ｓの滴下とその後のイオン化工程との両方を好適に実施することができる。

また、対向部分４１は、接着部分４１ｂと、離間部分４１ｃと、を有している。試料溶液Ｓを第１表面２ａに適切に滴下するためには、接着部分４１ｂと第１表面２ａとが接着されている必要がある。また、仮に対向部分４１が離間部分４１ｃを有さない場合、接着部分４１ｂと第１表面２ａとを完全に接着させようとすると、対向部分４１が第１表面２ａ全体を押し出すことになり、基板２が破損するおそれがある。一方、対向部分４１が離間部分４１ｃを有することにより、接着部分４１ｂのみが第１表面２ａを僅かに押し出すことになる。その結果、第１表面２ａが撓むことによって基板２の破損を抑制しつつ、保護層４と基板２とを接着することができる。本実施形態のように、離間部分４１ｃは、湾曲した形状を有することが好ましい。離間部分４１ｃが湾曲形状を有することにより、接着部分４１ｂと第１表面２ａとを接着する際に、第１表面２ａの接着面にかかる圧力が適度に緩和される。ただし、離間部分４１ｃの形状は上記に限られない。

また、フレーム３は、基板２の第１表面２ａに接合されている。そして、保護層４は、フレーム３及び測定領域Ｒを覆うように設けられている。これにより、フレーム３が基板２の第１表面２ａに接合される場合において、保護層４を適切に設けることができる。

また、試料支持体１Ａ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た導電層７を備えている。これにより、本実施形態のように、絶縁性の基板２を用いる場合においても、導電層７を介して基板２の第１表面２ａ側に電圧を印加することが可能となる。これにより、第１表面２ａに試料溶液Ｓを滴下した後、当該試料溶液Ｓが乾燥した後に、導電層７に電圧を印加しつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌを照射することにより、試料の成分Ｓ１を好適にイオン化することができる。

また、貫通孔２ｃの幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであり、貫通孔４１ａの幅狭部４１ｎの幅４１ｒは、５００μｍ以下である。貫通孔２ｃの幅を上記範囲に設定することにより、基板２の第１表面２ａに滴下された試料溶液Ｓに含まれる試料の成分Ｓ１を基板２の第１表面２ａ側に適切に留まらせることができる。また、幅狭部４１ｎの幅４１ｒを５００μｍ以下に設定することにより、幅狭部４１ｎの幅４１ｒを一般的なピペットチップの先端の外径よりも確実に小さくすることができる。

また、基板２には複数（ここでは９つ）の測定領域Ｒが形成されており、保護層４は、複数の測定領域Ｒに対応する複数の対向部分４１を有している。これにより、例えば複数のピペットチップＰを同時に操作することによって複数の測定領域Ｒに対して同時に試料溶液Ｓ（例えば、測定領域Ｒ毎に成分又は成分比率を異ならせた試料溶液Ｓ）を滴下することが可能となる。その結果、測定作業の効率化を図ることができる。例えば、試料支持体１ＡにＨＴＳ用途に適した数（例えば１５３６）の測定領域Ｒを形成することにより、試料支持体をＨＴＳ用途で用いること（すなわち、ＨＴＳを実行する装置で用いること）が可能となる。

また、貫通孔４１ａの内面には、親水性のコーティング層Ｃが設けられている。これにより、ピペットチップＰの先端Ｐａから滴下される試料溶液Ｓが貫通孔４１ａの内面を伝わり易くなる。その結果、貫通孔４１ａ内における試料溶液Ｓの第１表面２ａ側への移動を促進させ、試料溶液Ｓをより円滑に第１表面２ａへと移動させることができる。

また、試料支持体１Ａを用いたイオン化方法（第１工程〜第５工程）及び質量分析方法（第１工程〜第６工程）では、試料溶液Ｓが滴下される第３工程において、測定領域Ｒの第１表面２ａに試料溶液Ｓを滴下するためにピペットチップＰの先端Ｐａを第１表面２ａに近づける操作が行われたとしても、ピペットチップＰの先端Ｐａが貫通孔４１ａを通過することがない。すなわち、貫通孔４１ａの幅狭部４１ｎによって、ピペットチップＰの先端Ｐａが貫通孔４１ａを貫通して測定領域Ｒの第１表面２ａに接触することが確実に防止される。これにより、基板２とピペットチップＰとの接触に起因する基板２の破損を防止することができる。また、試料の成分Ｓ１がイオン化される第５工程の前に保護層４を取り外すことにより、第５工程において、レーザ光Ｌを測定領域Ｒの第１表面２ａに対して適切に照射することができる。従って、上記イオン化方法によれば、基板２とピペットチップＰとの接触に起因する基板２の破損を防止できると共に、試料の成分Ｓ１を適切にイオン化することができる。

［保護層４の第１変形例］
図９を参照して、保護層４の第１変形例（保護層４Ａ）について説明する。保護層４Ａは、対向部分４１の代わりに対向部分４１Ａを備える点で、保護層４と相違している。対向部分４１Ａは、以下の点で、対向部分４１と相違している。すなわち、対向部分４１Ａでは、貫通孔４１ａは、厚さ方向Ｄに沿って第１表面２ａに近づくにつれて内径が小さくなるテーパー状に形成されている。例えば、貫通孔４１ａは、外面４ｂ側から内面４ａ側に向かうにつれて縮径する円錐台状に形成されている。また、対向部分４１Ａでは、厚さ方向Ｄから見た場合に、貫通孔４１ａの外面４ｂ側（第１表面２ａ側とは反対側）の開口は、ピペットチップＰの先端Ｐａを含む大きさを有している。すなわち、貫通孔４１ａの外面４ｂ側の開口径は、先端Ｐａの外径Ｐｒよりも大きい。対向部分４１Ａにおける貫通孔４１ａの外面４ｂ側の開口径は、例えば０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度である。一方、貫通孔４１ａの内面４ａ側の開口を含む部分によって幅狭部４１ｎ（すなわち、外径Ｐｒよりも小さい幅を有する部分）が構成されている。貫通孔４１ａの内面４ａ側の開口径が、幅狭部４１ｎにおける最小幅（幅４１ｒ）となっている。

保護層４Ａによれば、貫通孔４１ａ内にピペットチップＰの先端Ｐａを容易に導入することができる。すなわち、貫通孔４１ａの外面４ｂ側の開口径が先端Ｐａの外径Ｐｒよりも大きいため、ピペットチップＰの先端Ｐａの位置が厚さ方向Ｄに直交する方向に多少ずれたとしても、ピペットチップＰの先端Ｐａを貫通孔４１ａ内に導くことができる。また、保護層４Ａによれば、保護層４と比較して、ピペットチップＰの先端Ｐａを測定領域Ｒの第１表面２ａにより接近させることができる。すなわち、保護層４では、ピペットチップＰの先端Ｐａを外面４ｂに当接する位置までしか第１表面２ａに近づけることができないのに対して、保護層４Ａでは、ピペットチップＰの先端Ｐａを幅狭部４１ｎの上端位置（外面４ｂよりも下方の位置）まで第１表面２ａに近づけることができる。これにより、測定領域Ｒに試料溶液Ｓを好適に滴下することができる。

［保護層４の第２変形例］
図１０を参照して、保護層４の第２変形例（保護層４Ｂ）について説明する。保護層４Ｂは、対向部分４１の代わりに対向部分４１Ｂを備える点で、保護層４と相違している。対向部分４１Ｂは、以下の点で、対向部分４１と相違している。すなわち、対向部分４１Ｂでは、貫通孔４１ａは、筒状部４１ａ１と、椀状部４１ａ２と、を有している。筒状部４１ａ１は、貫通孔４１ａの内面４ａ側に設けられており、椀状部４１ａ２は、貫通孔４１ａの外面４ｂ側に設けられている。

筒状部４１ａ１は、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅４１ｒを有する部分である。本実施形態では、筒状部４１ａ１は、円筒状に形成されており、厚さ方向Ｄにおける筒状部４１ａ１の全域によって、幅狭部４１ｎが構成されている。

椀状部４１ａ２は、筒状部４１ａ１の第１表面２ａ側とは反対側の端部に接続されている。椀状部４１ａ２は、厚さ方向Ｄに沿って第１表面２ａから離れるにつれて内径が椀状（曲面状）に大きくなる部分である。厚さ方向Ｄから見た場合に、椀状部４１ａ２の筒状部４１ａ１とは反対側の開口（すなわち、貫通孔４１ａの外面４ｂ側の開口）は、ピペットチップＰの先端Ｐａを含む大きさを有している。すなわち、貫通孔４１ａの外面４ｂ側の開口径は、先端Ｐａの外径Ｐｒよりも大きい。対向部分４１Ｂにおける貫通孔４１ａの外面４ｂ側の開口径は、例えば０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度である。

保護層４Ｂによれば、保護層４Ａと同様に、貫通孔４１ａ内にピペットチップＰの先端Ｐａを容易に導入することができる。すなわち、ピペットチップＰの先端Ｐａの位置が厚さ方向Ｄに直交する方向に多少ずれたとしても、ピペットチップＰの先端Ｐａを貫通孔４１ａ内（具体的には、椀状部４１ａ２内）に導入することができる。また、ピペットチップＰの先端Ｐａを測定領域Ｒの第１表面２ａにより接近させることができる。具体的には、保護層４Ｂでは、ピペットチップＰの先端Ｐａを筒状部４１ａ１の上端位置（外面４ｂよりも下方の位置）まで第１表面２ａに近づけることができる。これにより、測定領域Ｒに試料溶液Ｓを好適に滴下することができる。また、このような貫通孔４１ａ（すなわち、筒状部４１ａ１及び椀状部４１ａ２）は、エッチング加工等の比較的容易な加工により形成することができるという利点がある。

［第２実施形態］
図１１〜図１３を参照して、第２実施形態に係る試料支持体１Ｂについて説明する。試料支持体１Ｂは、主に、フレーム３の代わりにフレーム１３を備え、保護層４の代わりに保護層１４を備える点で、試料支持体１Ａと相違している。

フレーム１３は、基板２の第２表面２ｂに接合されており、第２表面２ｂ側において基板２を支持している。図１３に示されるように、フレーム１３は、接着層６によって基板２の第２表面２ｂに固定されている。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に、フレーム１３は、基板２よりも大きい矩形板状に形成されている。フレーム１３には、フレーム１３の厚さ方向（すなわち、厚さ方向Ｄと一致する方向）に貫通する複数の開口部１３ａが形成されている。図１１に示されるように、複数の開口部１３ａは、例えば格子状に配列されている。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に、９つの開口部１３ａが三行三列に配列されている。基板２のうち開口部１３ａに対応する部分（すなわち、厚さ方向Ｄから見た場合に開口部１３ａと重なる部分）は、試料の測定（イオン化）を行うための測定領域Ｒとして機能する。すなわち、フレーム１３に設けられた各開口部１３ａによって、各測定領域Ｒが規定されている。言い換えれば、フレーム１３は、このような開口部１３ａを有することにより、厚さ方向Ｄから見た場合に基板２の測定領域Ｒを囲むように形成されている。このように、試料支持体１Ｂでは、基板２の第１表面２ａではなく第２表面２ｂに接合されたフレーム１３によって、基板２が支持されると共に測定領域Ｒが規定されている。

フレーム１３は、フレーム３と同様に、矩形板状に形成されている。フレーム１３は、磁性材料によって形成されている。例えば、フレーム１３は、コバール又は４２アロイ等の合金によって形成されている。厚さ方向Ｄから見た場合におけるフレーム１３の一辺の長さは、例えば数ｃｍ〜２００ｃｍ程度であり、フレーム１３の厚さは、例えば３ｍｍ以下である。本実施形態では一例として、フレーム１３の厚さは１ｍｍである。厚さ方向Ｄから見た場合における開口部１３ａの形状は、例えば円形であり、その場合における開口部１３ａの直径は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度である。本実施形態では一例として、開口部１３ａの直径は２ｍｍである。また、隣り合う開口部１３ａ同士の中心間の距離（ピッチ）は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度である。このようなフレーム１３によれば、試料支持体１Ｂのハンドリングを容易化できると共に、温度変化等に起因する基板２の変形が抑制される。

図１２に示されるように、試料支持体１Ｂにおいて、基板２の第１表面２ａ上には、試料支持体１Ａと同様に、導電層７が設けられている。図１２においては、導電層７が形成される部分を太線で示している。導電層７は、基板２の第１表面２ａ上に一続きに（一体的に）形成されている。また、導電層７は、厚さ方向Ｄから見た場合の基板２の第１表面２ａの縁部からフレーム１３の基板２側の表面１３ｂ上へと連続的に形成されている。なお、試料支持体１Ｂが備える導電層７は、図１２にのみ図示されており、他の図面においては試料支持体１Ｂが備える導電層７の図示が省略されている。

保護層１４は、基板２の第１表面２ａに対向するように配置されている。保護層１４は、磁性材料によって矩形板状に形成されている。保護層１４は、例えばフレーム１３と同様の磁性材料によって形成されている。保護層１４は、基板２の第１表面２ａに対向する内面１４ａと、内面１４ａとは反対側の外面１４ｂと、を有している。保護層１４は、少なくとも、厚さ方向Ｄにおいて測定領域Ｒと対向する対向部分１４１を有している。本実施形態では、厚さ方向Ｄから見た場合に、保護層１４は、複数（ここでは９つ）の測定領域Ｒ（すなわち、開口部１３ａが形成された領域）を含むように一体的に形成されている。ただし、保護層１４は、複数の部分（例えば各測定領域Ｒに対応して設けられる部分）に分離されていてもよい。

保護層１４は、導電層７を介して、基板２の第１表面２ａ上に配置されている。上述したように、フレーム１３及び保護層１４は、共に磁性材料によって形成されており、磁力によって互いに引きつけ合うように構成されている。このように互いに引きつけ合うフレーム１３及び保護層１４によって、基板２が挟み込まれている。すなわち、保護層１４は、保護層１４とフレーム１３との間の磁力により、基板２の第１表面２ａに対して固定されている。このように、試料支持体１Ｂでは、保護層１４は、基板２の第１表面２ａに対して接着剤等によって接着されていない。

保護層１４の各対向部分１４１には、厚さ方向Ｄに貫通する貫通孔１４１ａ（第２貫通孔）が形成されている。厚さ方向Ｄにおける貫通孔１４１ａの長さ（すなわち、保護層１４の厚さ）は、例えば０．１ｍｍ〜５．０ｍｍである。図１３に示されるように、貫通孔１４１ａは、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅１４１ｒ（最小幅）を有する幅狭部１４１ｎを含む。本実施形態では、貫通孔１４１ａは、貫通孔４１ａと同様に、外径Ｐｒよりも小さい幅１４１ｒを有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成されている。すなわち、本実施形態では、厚さ方向Ｄにおける貫通孔１４１ａの全域によって、幅狭部１４１ｎが構成されている。幅狭部１４１ｎの幅１４１ｒは、５００μｍ以下である。また、確実に試料溶液を第１表面２ａに到達させるために、幅狭部１４１ｎの幅１４１ｒは、５０μｍ以上であることが好ましい。貫通孔１４１ａの内面には、貫通孔４１ａの内面と同様に、親水性のコーティング層Ｃが設けられている。

［試料支持体１Ｂを用いた質量分析方法］
次に、図１４〜図１６を参照して、試料支持体１Ｂを用いた質量分析方法（イオン化方法を含む）について説明する。

まず、図１４の（Ａ）に示されるように、上述した試料支持体１Ｂが用意される（第１工程）。試料支持体１Ｂは、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１Ｂ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１４の（Ｂ）に示されるように、導電性及び磁性を有する載置部８Ａの載置面８ａに基板２の第２表面２ｂが対面するように、載置面８ａに試料支持体１Ｂが載置される（第２工程）。具体的には、フレーム１３における基板２とは反対側の表面１３ｃが載置面８ａに接触させられる。本実施形態では、フレーム１３と載置部８Ａとの間に作用する磁力により、載置部８Ａの載置面８ａに対してフレーム１３が固定される。これにより、試料支持体１Ｂが載置部８Ａに固定される。載置部８Ａは、例えば複数のピペットチップＰによる複数の測定領域Ｒへの試料溶液の滴下作業を機械的に行う装置に付属する専用プレート等である。

続いて、図１５に示されるように、各測定領域Ｒにおいて、ピペットチップＰの先端Ｐａが、保護層１４の外面１４ｂ側（第１表面２ａ側とは反対側）から貫通孔１４１ａに接近させられる。具体的には、ピペットチップＰの先端Ｐａは、厚さ方向Ｄから見た場合に先端Ｐａと貫通孔１４１ａとが重なり、且つ、先端Ｐａが外面１４ｂに当接する位置まで移動させられる。そして、試料溶液ＳがピペットチップＰの先端Ｐａから貫通孔１４１ａを介して測定領域Ｒに滴下される（第３工程）。これにより、試料溶液Ｓは、貫通孔１４１ａの内面を伝って基板２の第１表面２ａへと導入される。第１表面２ａへと導入された試料溶液Ｓの一部は、貫通孔２ｃ内に浸透して第２表面２ｂ側へと移動するものの、貫通孔２ｃは微細孔であるため、試料溶液Ｓの少なくとも一部は第１表面２ａ側に留まることになる。そして、試料溶液Ｓが乾燥することにより、試料の成分Ｓ１が第１表面２ａ側に留まった状態となる（図１６参照）。

続いて、図１６に示されるように、各測定領域Ｒに試料溶液Ｓが滴下された後に、試料支持体１Ｂから保護層１４が取り外される（第４工程）。

続いて、図１６に示されるように、第１表面２ａ側に試料の成分Ｓ１が留まっている試料支持体１Ｂが載置部８Ａに固定された状態で、載置部８Ａ及び試料支持体１Ｂが、上述した質量分析装置２０の支持部２１（例えば、ステージ）上に載置される。続いて、電圧印加部２２によって、載置部８Ａの載置面８ａ及びフレーム１３を介して、試料支持体１Ｂの導電層７（図１２参照）に電圧が印加される。続いて、レーザ光照射部２３によって、各測定領域Ｒの第１表面２ａに対してレーザ光Ｌ（エネルギー線）が照射される（第５工程）。本実施形態では、レーザ光照射部２３は、各測定領域Ｒに対してレーザ光Ｌを走査する。なお、各測定領域Ｒに対するレーザ光Ｌの走査は、支持部２１及びレーザ光照射部２３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。

このように、導電層７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の貫通孔２ｃ内（特に第１表面２ａ側）に留まっている試料の成分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（第５工程）。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した導電層７（図１２参照）から、貫通孔２ｃ内に留まっている試料の成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した試料の成分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。以上の第１工程〜第５工程が、試料支持体１Ｂを用いたイオン化方法（本実施形態では、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１Ｂと質量分析装置２０のイオン検出部２４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７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、イオン検出部２４によって試料イオンＳ２が検出される（第６工程）。本実施形態では、質量分析装置２０は、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ−ＭＳ：Time-of-Flight Mass Spectrometry）を利用する走査型質量分析装置である。以上の第１工程〜第６工程が、試料支持体１Ｂを用いた質量分析方法に相当する。

なお、上記のイオン化方法においては、試料支持体１Ａを用いる場合と同様に、第３工程の前（すなわち、試料溶液Ｓを滴下する前）に、貫通孔１４１ａの内面に対して親水性を向上させるための表面処理（例えば、エキシマ照射又はプラズマ照射等）が行われる工程が更に実施されてもよい。

［第２実施形態の作用効果］
以上説明したように、試料支持体１Ｂによれば、上述した試料支持体１Ａと同様の効果が奏される。すなわち、試料支持体１Ｂでは、測定領域Ｒと対向する対向部分１４１を有する保護層１４が、基板２の第１表面２ａに対向するように配置されている。また、対向部分１４１には、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅１４１ｒを有する幅狭部１４１ｎを含む貫通孔１４１ａが形成されている。このため、測定領域Ｒの第１表面２ａに試料溶液Ｓを滴下するためにピペットチップＰの先端Ｐａを第１表面２ａに近づける操作が行われたとしても、ピペットチップＰの先端Ｐａが貫通孔１４１ａを通過することがない。すなわち、貫通孔１４１ａの幅狭部１４１ｎによって、ピペットチップＰの先端Ｐａが貫通孔１４１ａを貫通して測定領域Ｒの第１表面２ａに接触することが確実に防止される。従って、試料支持体１Ｂによれば、基板２とピペットチップＰとの接触に起因する基板２の破損を防止することができる。

さらに、試料支持体１Ｂでは、フレーム１３は、基板２の第２表面２ｂに接合されており、磁性材料によって形成されている。これにより、上記実施形態のように試料支持体１Ｂに試料溶液Ｓを滴下するために試料支持体１Ｂを固定する際に、磁性を有する載置部８Ａを用いることにより、フレーム１３と載置部８Ａとの間に作用する磁力によって、フレーム１３を載置部８Ａに対して適切に固定することが可能となる。これにより、試料支持体１Ｂを載置部８Ａに固定するためのテープ等の固定部材を省略することができる。

また、保護層１４は、磁性材料によって形成されている。そして、保護層１４は、保護層１４とフレーム１３との間の磁力により、基板２の第１表面２ａに対して固定されている。これにより、基板２に対して保護層１４を固定するための接着剤等を不要にすることができる。このため、基板２の第１表面２ａから保護層１４を取り外す際に、基板２の第１表面２ａが引っ張られて基板２が破損してしまうことを抑制することができる。

［保護層１４の第１変形例］
図１７を参照して、保護層１４の第１変形例（保護層１４Ａ）について説明する。保護層１４Ａは、保護層４Ａに対応する構成を有している。具体的には、保護層１４Ａは、対向部分１４１の代わりに対向部分１４１Ａを備える点で、保護層１４と相違している。対向部分１４１Ａは、以下の点で、対向部分１４１と相違している。すなわち、対向部分１４１Ａでは、貫通孔１４１ａは、厚さ方向Ｄに沿って第１表面２ａに近づくにつれて内径が小さくなるテーパー状に形成されている。例えば、貫通孔１４１ａは、外面１４ｂ側から内面１４ａ側に向かうにつれて縮径する円錐台状に形成されている。また、対向部分１４１Ａでは、厚さ方向Ｄから見た場合に、貫通孔１４１ａの外面１４ｂ側（第１表面２ａ側とは反対側）の開口は、ピペットチップＰの先端Ｐａを含む大きさを有している。すなわち、貫通孔１４１ａの外面１４ｂ側の開口径は、先端Ｐａの外径Ｐｒよりも大きい。一方、貫通孔１４１ａの内面１４ａ側の開口を含む部分によって幅狭部１４１ｎ（すなわち、外径Ｐｒよりも小さい幅を有する部分）が構成されている。貫通孔１４１ａの内面１４ａ側の開口径が、幅狭部１４１ｎにおける最小幅（幅１４１ｒ）となっている。このような対向部分１４１Ａを備える保護層１４Ａによれば、上述した保護層４Ａと同様の効果が奏される。

［保護層１４の第２変形例］
図１８を参照して、保護層１４の第２変形例（保護層１４Ｂ）について説明する。保護層１４Ｂは、保護層４Ｂに対応する構成を有している。具体的には、保護層１４Ｂは、対向部分１４１の代わりに対向部分１４１Ｂを備える点で、保護層１４と相違している。対向部分１４１Ｂは、以下の点で、対向部分１４１と相違している。すなわち、対向部分１４１Ｂでは、貫通孔１４１ａは、筒状部１４１ａ１と、椀状部１４１ａ２と、を有している。筒状部１４１ａ１は、貫通孔１４１ａの内面１４ａ側に設けられており、椀状部１４１ａ２は、貫通孔１４１ａの外面１４ｂ側に設けられている。

筒状部１４１ａ１は、ピペットチップＰの先端Ｐａの外径Ｐｒよりも小さい幅１４１ｒを有する部分である。本実施形態では、筒状部１４１ａ１は、円筒状に形成されており、厚さ方向Ｄにおける筒状部１４１ａ１の全域によって、幅狭部１４１ｎが構成されている。椀状部１４１ａ２は、筒状部１４１ａ１の第１表面２ａ側とは反対側の端部に接続されている。椀状部１４１ａ２は、厚さ方向Ｄに沿って第１表面２ａから離れるにつれて内径が椀状（曲面状）に大きくなる部分である。厚さ方向Ｄから見た場合に、椀状部１４１ａ２の筒状部１４１ａ１とは反対側の開口（すなわち、貫通孔１４１ａの外面１４ｂ側の開口）は、ピペットチップＰの先端Ｐａを含む大きさを有している。すなわち、貫通孔１４１ａの外面１４ｂ側の開口径は、先端Ｐａの外径Ｐｒよりも大きい。このような対向部分１４１Ｂを備える保護層１４Ｂによれば、上述した保護層４Ｂと同様の効果が奏される。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。

例えば、上記実施形態では、フレーム３，１３に設けられた複数の開口部３ａ，１３ａによって複数（一例として９つ）の測定領域Ｒが規定されていたが、測定領域Ｒは１つだけ設けられてもよい。

また、基板２に設けられる導電層７は、少なくとも第１表面２ａに設けられていればよい。従って、導電層７は、第１表面２ａに加えて、例えば、第２表面２ｂにも設けられてもよいし、各貫通孔２ｃの内面の全体又は一部にも設けられてもよい。

また、基板２は、導電性を有していてもよい。例えば、基板２は、半導体等の導電性材料によって形成されていてもよい。この場合、基板２の第１表面２ａ側に電圧を印加するための導電層７は省略されてもよい。ただし、基板２が導電性を有する場合であっても、基板２の第１表面２ａ側に好適に電圧を印加するために、導電層７が設けられてもよい。

なお、試料支持体１Ａにおいて導電層７が省略される場合には、対向部分４１は、基板２の第１表面２ａに対して直接的に接着されてもよい。具体的には、対向部分４１の接着部分４１ｂは、第１表面２ａに対して直接的に接着されてもよい。

また、試料支持体１Ａは、スライドグラス８に試料支持体１Ａを固定するためのテープ５を備えていたが、試料支持体１Ａはテープ５を備えていなくてもよい。この場合、フレーム３の開口部３ｃも省略されてもよい。その場合、上述した試料支持体１Ａを用いた質量分析方法の第２工程において、試料支持体１Ａは、試料支持体１Ａとは別に用意されたテープ又はテープ以外の手段（例えば、接着剤、固定具等を用いる手段）によって、スライドグラス８に固定されてもよい。

また、上記実施形態では、対向部分の貫通孔４１ａ，１４１ａの内面に親水性のコーティング層Ｃが設けられたが、当該コーティング層Ｃがなくとも試料溶液Ｓを十分に第１表面２ａへと導くことが可能な場合には、当該コーティング層Ｃは省略されてもよい。

また、試料支持体１Ａ又は試料支持体１Ｂを用いた質量分析方法の第５工程において、電圧印加部２２によって電圧が印加される対象は、載置面８ａに限られない。例えば、電圧は、フレーム３，１３又は導電層７に直接印加されてもよい。その場合、スライドグラス８（又は載置部８Ａ）及びテープ５は、導電性を有していなくてもよい。

また、試料支持体１Ａ又は試料支持体１Ｂを用いた質量分析方法の第５工程において、レーザ光照射部２３は、測定領域Ｒに対してレーザ光Ｌを一括で照射してもよい。つまり、質量分析装置２０は、投影型質量分析装置であってもよい。また、上述したイオン化方法は、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。

また、試料支持体１Ａ，１Ｂの用途は、レーザ光Ｌの照射による試料のイオン化に限定されない。試料支持体１Ａ，１Ｂは、レーザ光、イオンビーム、電子線等のエネルギー線の照射による試料のイオン化に用いることができる。上述したイオン化方法及び質量分析方法では、エネルギー線の照射によって試料をイオン化することができる。

１Ａ，１Ｂ…試料支持体、２…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、２ｃ…貫通孔（第１貫通孔）、３，１３…フレーム、４，４Ａ，４Ｂ，１４，１４Ａ，１４Ｂ…保護層、７…導電層、８…スライドグラス（載置部）、８Ａ…載置部、８ａ…載置面、４１，４１Ａ，４１Ｂ，１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ…対向部分、４１ａ，１４１ａ…貫通孔（第２貫通孔）、４１ａ１，１４１ａ１…筒状部、４１ａ２，１４１ａ２…椀状部、４１ｂ…接着部分、４１ｃ…離間部分、４１ｎ，１４１ｎ…幅狭部、４１ｒ，１４１ｒ…幅、Ｃ…コーティング層、Ｄ…厚さ方向、Ｐ…ピペットチップ、Ｐａ…先端、Ｐｒ…外径、Ｒ…測定領域、Ｓ…試料溶液、Ｓ１…成分。

Claims (16)

1. 試料のイオン化に用いられる試料支持体であって、
   第１表面と前記第１表面とは反対側の第２表面とを有し、前記第１表面及び前記第２表面に開口する複数の第１貫通孔が形成された基板と、
   前記基板の厚さ方向から見た場合に、前記基板のうち前記試料の成分をイオン化するための測定領域を囲むように形成され、前記基板を支持するフレームと、
   前記第１表面に対向するように配置され、前記測定領域と対向する対向部分を有する保護層と、を備え、
   前記対向部分には、前記厚さ方向に貫通する第２貫通孔が形成されており、
   前記第２貫通孔は、前記測定領域に前記試料を含む試料溶液を滴下するためのピペットチップの先端の外径よりも小さい幅を有する幅狭部を含む、試料支持体。
2. 前記第２貫通孔は、前記外径よりも小さい幅を有する筒状に形成されている、請求項１に記載の試料支持体。
3. 前記第２貫通孔は、前記厚さ方向に沿って前記第１表面に近づくにつれて内径が小さくなるテーパー状に形成されており、
   前記厚さ方向から見た場合に、前記第２貫通孔の前記第１表面側とは反対側の開口は、前記ピペットチップの前記先端を含む大きさを有する、請求項１に記載の試料支持体。
4. 前記第２貫通孔は、
   前記幅狭部を含む筒状部と、
   前記筒状部の前記第１表面側とは反対側の端部に接続され、前記厚さ方向に沿って前記第１表面から離れるにつれて内径が大きくなる椀状部と、を有し、
   前記厚さ方向から見た場合に、前記椀状部の前記筒状部とは反対側の開口は、前記ピペットチップの前記先端を含む大きさを有する、請求項１に記載の試料支持体。
5. 前記対向部分は、前記第１表面から剥離可能なように、前記第１表面に対して直接的又は間接的に接着されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料支持体。
6. 前記対向部分は、
   前記第２貫通孔の前記第１表面側の開口の周縁部において前記第１表面に対して直接的又は間接的に接着される接着部分と、
   前記厚さ方向から見た場合に前記接着部分よりも外側に位置し、前記第１表面から離間している離間部分と、を有する、請求項５に記載の試料支持体。
7. 前記フレームは、前記基板の前記第１表面に接合されており、
   前記保護層は、前記フレーム及び前記測定領域を覆うように設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料支持体。
8. 前記フレームは、前記基板の前記第２表面に接合されており、磁性材料によって形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料支持体。
9. 前記保護層は、磁性材料によって形成されており、
   前記保護層は、前記保護層と前記フレームとの間の磁力により、前記基板の前記第１表面に対して固定されている、請求項８に記載の試料支持体。
10. 前記第１表面において前記第１貫通孔を塞がないように設けられた導電層を更に備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の試料支持体。
11. 前記第１貫通孔の幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであり、
    前記第２貫通孔の前記幅狭部の幅は、５００μｍ以下である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の試料支持体。
12. 前記基板には複数の前記測定領域が形成されており、
    前記保護層は、前記複数の前記測定領域に対応する複数の前記対向部分を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の試料支持体。
13. 前記第２貫通孔の内面には、親水性のコーティング層が設けられている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の試料支持体。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の試料支持体が用意される第１工程と、
    載置部の載置面に前記第２表面が対面するように前記載置面に前記試料支持体が載置される第２工程と、
    前記ピペットチップの先端を前記保護層の前記第１表面側とは反対側から前記第２貫通孔に接近させた後、前記試料溶液が前記ピペットチップの先端から前記第２貫通孔を介して前記測定領域に滴下される第３工程と、
    前記試料溶液が滴下された後に、前記試料支持体から前記保護層が取り外される第４工程と、
    前記基板に滴下された前記試料溶液が乾燥した後に、前記測定領域の前記第１表面に対してエネルギー線が照射されることにより、前記試料の成分がイオン化される第５工程と、を含む、イオン化方法。
15. 前記第３工程の前に、前記第２貫通孔の内面に対して親水性を向上させるための表面処理が行われる工程を含む、請求項１４に記載のイオン化方法。
16. 請求項１４又は請求項１５に記載のイオン化方法の各工程と、
    前記第５工程においてイオン化された前記成分が検出される第６工程と、を含む、質量分析方法。