JP2021153044A - Measurement sample preparation method for maldi mass spectroscopy and measurement sample preparation device for maldi mass spectroscopy, and substrate for measurement sample preparation for maldi mass spectroscopy - Google Patents

Measurement sample preparation method for maldi mass spectroscopy and measurement sample preparation device for maldi mass spectroscopy, and substrate for measurement sample preparation for maldi mass spectroscopy Download PDF

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一己 鈴木
克之 植松
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克之 植松
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Hiroyuki Suhara
浩之 須原
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Abstract

To provide a measurement sample preparation method for MALDI mass spectroscopy that, in performing mass spectroscopy with MALDI, can arrange two or more types of matrices in one sample and further can perform MALDI mass spectroscopy with a small variation.SOLUTION: A measurement sample preparation method for MALDI mass spectroscopy includes: irradiating, with a laser beam, a surface of a substrate having matrices arranged on its surface used for preparation of a measurement sample for MALDI mass spectroscopy, the surface of the substrate on the opposite side of the surface having the matrices, to cause the matrices to fly from the substrate to be arranged at a predetermined position of a sample to be subjected to the MALDI mass spectroscopy. The substrate has a laser energy absorbing material, and the wavelength of laser energy for the laser beam is 400 nm or more.SELECTED DRAWING: Figure 4A

Description

本発明は、MALDI質量分析用測定試料調製方法及びMALDI質量分析用測定試料調製装置、並びにMALDI質量分析用測定試料調製用基材に関する。 The present invention relates to a method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, a device for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, and a substrate for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry.

質量分析は、対象分子を含む試料をイオン化させ、対象分子由来のイオンを質量電荷比(m/z)により分離検出し、対象分子における化学構造の特定に関する情報を取得できる分析手法である。 Mass analysis is an analytical method capable of ionizing a sample containing a target molecule, separating and detecting ions derived from the target molecule by mass-to-charge ratio (m / z), and obtaining information on identification of a chemical structure in the target molecule.

質量分析において試料のイオン化は、分析の質を左右するファクターであり、従来から多くの手法が開発されてきた。例えば、MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)やESI(Electrospray ionization)などが挙げられる。これらの手法は、試料の量が微量であってもイオン化が容易であるため、バイオや医療等の技術分野で用いられている。 In mass spectrometry, sample ionization is a factor that affects the quality of analysis, and many methods have been developed in the past. For example, MALDI (Matrix Assisted Laser Deposition / Ionization), ESI (Electrospray ionization), and the like can be mentioned. These methods are used in technical fields such as biotechnology and medical treatment because they can be easily ionized even if the amount of sample is small.

MALDIでは、試料のイオン化を補助するための物質であるマトリックスを試料に付与した箇所にパルスレーザビームを照射することにより、マトリックスとともに試料をイオン化させる。
パルスレーザビームとしては、紫外領域の波長を用いる場合が多く、マトリックスの光吸収特性に合わせた波長とするのが好ましい。また、マトリックスは、結晶性の有機低分子であり、試料との共結晶又は混合物とする必要があると言われている。この共結晶の均一さや混合の程度が、分析の感度や精度に影響を与えるものと考えられているため、試料に応じたものが開発されている。
In MALDI, a sample is ionized together with the matrix by irradiating a portion where a matrix, which is a substance for assisting ionization of the sample, is applied to the sample with a pulsed laser beam.
As the pulsed laser beam, a wavelength in the ultraviolet region is often used, and it is preferable to use a wavelength that matches the light absorption characteristics of the matrix. Further, it is said that the matrix is a crystalline organic small molecule and needs to be co-crystal or a mixture with a sample. Since it is considered that the uniformity of the co-crystals and the degree of mixing affect the sensitivity and accuracy of the analysis, those according to the sample have been developed.

また、これらのマトリックスを試料に付与する方法についても様々な提案がされている。例えば、マトリックスを蒸着させて微結晶を形成し、さらにマトリックス溶液をスプレー噴霧して微結晶上にマトリックス結晶を成長させる質量分析用試料調製方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, various proposals have been made for a method of applying these matrices to a sample. For example, a sample preparation method for mass spectrometry has been proposed in which a matrix is vapor-deposited to form microcrystals, and then a matrix solution is spray-sprayed to grow matrix crystals on the microcrystals (see, for example, Patent Document 1).

本発明は、MALDIによる質量分析を行う際、1つの試料に2種以上のマトリックスを配することができ、更にはバラツキの小さいMALDI質量分析を行うことができるMALDI質量分析用測定試料調製方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, which can arrange two or more types of matrices on one sample when performing mass spectrometry by MALDI, and can further perform MALDI mass spectrometry with small variation. The purpose is to provide.

前記課題を解決するための手段としての本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、MALDI質量分析用測定試料の調製に用いるマトリックスを表面に配した基材における、前記マトリックスを有する側とは反対側の前記基材の表面にレーザビームを照射することにより、前記マトリックスを前記基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させることを含み、前記基材がレーザエネルギー吸収材料を有し、前記レーザビームのレーザエネルギーの波長が400nm以上である。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems is that the side having the matrix in the substrate on which the matrix used for preparing the measurement sample for MALDI mass spectrometry is arranged on the surface is By irradiating the surface of the base material on the opposite side with a laser beam, the matrix is caused to fly from the base material and placed at a predetermined position of a sample to be subjected to MALDI mass spectrometry, and the base material absorbs laser energy. It has a material, and the wavelength of the laser energy of the laser beam is 400 nm or more.

本発明によると、MALDIによる質量分析を行う際、1つの試料に2種以上のマトリックスを配することができ、更にはバラツキの小さいMALDI質量分析を行うことができるMALDI質量分析用測定試料調製方法を提供することができる。 According to the present invention, when performing mass spectrometry by MALDI, two or more types of matrices can be arranged on one sample, and further, a measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry that can perform MALDI mass spectrometry with small variation. Can be provided.

図1Aは、粉体形成装置の全体の一例を示す概略図である。FIG. 1A is a schematic view showing an overall example of the powder forming apparatus. 図1Bは、図1Aの液滴形成ユニットにおける液滴形成ヘッドを示す概略図である。FIG. 1B is a schematic view showing a droplet forming head in the droplet forming unit of FIG. 1A. 図1Cは、図1Aの液滴形成ユニットのA−A’線断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line AA'of the droplet forming unit of FIG. 1A. 図1Dは、静電塗布法によりマトリックスを基材上に塗布する一例を示す模式図である。FIG. 1D is a schematic view showing an example in which a matrix is applied onto a substrate by an electrostatic coating method. 図2は、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法で用いることができるレーザビーム照射手段の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a laser beam irradiation means that can be used in the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention. 図3Aは、MALDI質量分析用測定試料調製装置のハードウェアの一例を示すブロック図である。FIG. 3A is a block diagram showing an example of the hardware of the measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry. 図3Bは、MALDI質量分析用測定試料調製装置の機能の一例を示すブロック図である。FIG. 3B is a block diagram showing an example of the function of the measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry. 図3Cは、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 3C is a flowchart showing an example of the processing procedure of the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention. 図4Aは、実施例におけるマトリックスプレートの層構成を示す模式図である。FIG. 4A is a schematic view showing the layer structure of the matrix plate in the examples. 図4Bは、比較例におけるマトリックスプレートの層構成を示す模式図である。FIG. 4B is a schematic view showing the layer structure of the matrix plate in the comparative example. 図5Aは、実施例及び比較例において使用する基材の一例を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing an example of a base material used in Examples and Comparative Examples. 図5Bは、実施例及び比較例において使用する試料を載せる基材の一例を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing an example of a base material on which a sample used in Examples and Comparative Examples is placed. 図6Aは、実施例におけるMALDI質量分析用測定試料の調製を示す概略図である。FIG. 6A is a schematic view showing the preparation of a measurement sample for MALDI mass spectrometry in an example. 図6Bは、実施例におけるMALDI質量分析用測定試料の調製を示す概略図である。FIG. 6B is a schematic view showing the preparation of a measurement sample for MALDI mass spectrometry in an example. 図6Cは、実施例におけるMALDI質量分析用測定試料の調製を示す概略図である。FIG. 6C is a schematic view showing the preparation of a measurement sample for MALDI mass spectrometry in an example. 図7Aは、実施例におけるMALDI質量分析の結果の一例を示すグラフである。FIG. 7A is a graph showing an example of the result of MALDI mass spectrometry in the example. 図7Bは、実施例におけるMALDI質量分析の結果の一例を示すグラフである。FIG. 7B is a graph showing an example of the result of MALDI mass spectrometry in the example. 図7Cは、実施例におけるMALDI質量分析の結果の一例を示すグラフである。FIG. 7C is a graph showing an example of the result of MALDI mass spectrometry in the example. 図8Aは、比較例におけるMALDI質量分析の結果の一例を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing an example of the result of MALDI mass spectrometry in the comparative example. 図8Bは、比較例におけるMALDI質量分析の結果の一例を示すグラフである。FIG. 8B is a graph showing an example of the result of MALDI mass spectrometry in the comparative example. 図8Cは、比較例におけるMALDI質量分析の結果の一例を示すグラフである。FIG. 8C is a graph showing an example of the result of MALDI mass spectrometry in the comparative example. 図9Aは、一般的なレーザビームを用いた場合のMALDI質量分析用測定試料の調製方法を示す概念図である。FIG. 9A is a conceptual diagram showing a method of preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry when a general laser beam is used. 図9Bは、一般的なレーザビームを用いた場合のMALDI質量分析用測定試料の調製方法の一例を示す写真である。FIG. 9B is a photograph showing an example of a method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry when a general laser beam is used. 図9Cは、光渦レーザビームを用いた場合のMALDI質量分析用測定試料の調製方法を示す概念図である。FIG. 9C is a conceptual diagram showing a method of preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry when an optical vortex laser beam is used. 図9Dは、光渦レーザビームを用いた場合のMALDI質量分析用測定試料の調製方法の一例を示す写真である。FIG. 9D is a photograph showing an example of a method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry when an optical vortex laser beam is used. 図10Aは、一般的なレーザビームにおける波面(等位相面)の一例を示す概略図である。FIG. 10A is a schematic view showing an example of a wavefront (equal phase plane) in a general laser beam. 図10Bは、一般的なレーザビームにおける光強度分布の一例を示す図である。FIG. 10B is a diagram showing an example of a light intensity distribution in a general laser beam. 図10Cは、一般的なレーザビームにおける位相分布の一例を示す図である。FIG. 10C is a diagram showing an example of the phase distribution in a general laser beam. 図11Aは、光渦レーザビームにおける波面(等位相面)の一例を示す概略図である。FIG. 11A is a schematic view showing an example of a wavefront (equal phase plane) in the optical vortex laser beam. 図11Bは、光渦レーザビームにおける光強度分布の一例を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing an example of the light intensity distribution in the optical vortex laser beam. 図11Cは、光渦レーザビームにおける位相分布の一例を示す図である。FIG. 11C is a diagram showing an example of the phase distribution in the optical vortex laser beam. 図11Dは、光渦レーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す図である。FIG. 11D is a diagram showing an example of the result of interference measurement in the optical vortex laser beam. 図11Eは、中心に光強度0の点を有するレーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す図である。FIG. 11E is a diagram showing an example of the result of interference measurement in a laser beam having a point having a light intensity of 0 in the center. 図12Aは、ガウシアンレーザビームの温度(エネルギー)分布を等高線によって表したシミュレーション画像の一例を示す図である。FIG. 12A is a diagram showing an example of a simulation image in which the temperature (energy) distribution of the Gaussian laser beam is represented by contour lines. 図12Bは、均熱照射レーザビームの温度(エネルギー)分布を表す画像の一例を示す図である。FIG. 12B is a diagram showing an example of an image showing the temperature (energy) distribution of the soaking heat irradiation laser beam. 図13は、ガウシアンレーザビーム(点線)及び均熱照射レーザビーム(実線)におけるレーザビームの断面強度分布の一例を表す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the cross-sectional intensity distribution of the laser beam in the Gaussian laser beam (dotted line) and the soaking heat irradiation laser beam (solid line). 図14Aは、均熱照射レーザビームの断面強度分布の一例を示す模式図である。FIG. 14A is a schematic view showing an example of the cross-sectional intensity distribution of the soaking heat irradiation laser beam. 図14Bは、均熱照射レーザビームの断面強度分布の他の一例を示す模式図である。FIG. 14B is a schematic view showing another example of the cross-sectional intensity distribution of the soaking heat irradiation laser beam. 図15Aは、従来のガウシアンレーザビームを用いたLIFT法の一例を示す模式図である。FIG. 15A is a schematic view showing an example of the LIFT method using a conventional Gaussian laser beam. 図15Bは、従来のガウシアンレーザビームを用いたLIFT法の他の一例を示す模式図である。FIG. 15B is a schematic view showing another example of the LIFT method using a conventional Gaussian laser beam. 図15Cは、従来のガウシアンレーザビームを用いたLIFT法の他の一例を示す模式図である。FIG. 15C is a schematic diagram showing another example of the LIFT method using a conventional Gaussian laser beam. 図15Dは、本発明における均熱照射レーザビームを用いたLIFT法の一例を示す模式図である。FIG. 15D is a schematic view showing an example of the LIFT method using the soaking heat irradiation laser beam in the present invention. 図15Eは、本発明における均熱照射レーザビームを用いたLIFT法の他の一例を示す模式図である。FIG. 15E is a schematic view showing another example of the LIFT method using the soaking heat irradiation laser beam in the present invention. 図15Fは、本発明における均熱照射レーザビームを用いたLIFT法の他の一例を示す模式図である。FIG. 15F is a schematic view showing another example of the LIFT method using the soaking heat irradiation laser beam in the present invention. 図16Aは、非球面レンズを用いた幾何学的手法により均熱照射レーザビームを調整する一例を示す模式図である。FIG. 16A is a schematic view showing an example of adjusting a soaking laser beam by a geometric method using an aspherical lens. 図16Bは、DOEを用いて波動光学的手法により均熱照射レーザビームを調整する一例を示す模式図である。FIG. 16B is a schematic view showing an example of adjusting a soaking laser beam by a wave optical technique using DOE. 図16Cは、反射型液晶位相変換素子とプリズムとの組み合わせにより均熱照射レーザビームを調整する一例を示す模式図である。FIG. 16C is a schematic view showing an example of adjusting a soaking laser beam by combining a reflective liquid crystal phase conversion element and a prism. 図17Aは、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法を実施する飛翔体発生装置の一例を示す模式図である。FIG. 17A is a schematic view showing an example of a flying object generator that implements the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention. 図17Bは、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法を実施する飛翔体発生装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 17B is a schematic view showing another example of a projectile generator that implements the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention.

(MALDI質量分析用測定試料調製方法及びMALDI質量分析用測定試料調製装置)
本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、MALDI質量分析用測定試料の調製に用いるマトリックスを表面に配した基材における、前記マトリックスを有する側とは反対側の前記基材の表面にレーザビームを照射することにより、前記マトリックスを前記基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させることを含み、前記基材がレーザエネルギー吸収材料を有し、前記レーザビームのレーザエネルギーの波長が400nm以上であり、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明のMALDI質量分析用測定試料調製装置は、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法に用いるMALDI質量分析用測定試料調製装置であって、前記基材の表面にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
(Measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry and measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry)
In the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention, a laser is applied to the surface of the base material on the side opposite to the side having the matrix in the base material on which the matrix used for preparing the measurement sample for MALDI mass spectrometry is arranged on the surface. By irradiating the beam, the matrix is caused to fly from the base material and arranged at a predetermined position of a sample to be subjected to MALDI mass spectrometry, the base material having a laser energy absorbing material, and a laser of the laser beam. The wavelength of the energy is 400 nm or more, and if necessary, other steps are included.
The measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry of the present invention is a measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry used in the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention, and is a laser that irradiates the surface of the base material with a laser beam. It has a beam irradiating means and, if necessary, other means.

MALDIとは、Matrix Assisted Laser Desorption/Ionizationの略であり、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法といわれている質量分析の一手法である。
このMALDIを用いた質量分析(以下、「MALDI質量分析」と称する)では、イオン化を補助するための材料であるマトリックスを試料に付与した箇所にパルスレーザを照射することで、マトリックスとともに試料をイオン化させて質量分析を行う。
このマトリックスは、試料において分析したい成分に応じて使い分けて用いられる。
MALDI is an abbreviation for Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization, and is a method of mass spectrometry called a matrix-assisted laser desorption / ionization method.
In mass spectrometry using this MALDI (hereinafter referred to as "MALDI mass spectrometry"), a sample is ionized together with the matrix by irradiating a portion where a matrix, which is a material for assisting ionization, is applied to the sample with a pulse laser. Let it perform mass spectrometry.
This matrix is used properly according to the component to be analyzed in the sample.

本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法及びMALDI質量分析用測定試料調製装置は、試料にマトリックスをスプレーガンで塗布する方法、気相噴霧や蒸着で塗布する方法などの従来の方法では、1つの試料に1種のマトリックスしか配することができないという知見に基づくものである。言い換えると、分析したい成分によって最適なマトリックスが存在するが、従来の方法では、分析したい成分が複数あっても、1つの試料において最適なマトリックスを塗り分けることができないという知見に基づくものである。
また、このような従来技術におけるMALDI質量分析用測定試料の調製方法では試料全体に1種類のみのマトリックスを配することになり、複数の測定対象が存在する試料については、それに対応するマトリックスの分だけの試料が必要になり、非効率的であるという問題があった。
なお、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、従来の方法では作業者の技量に依存する場合が多いため、マトリックスの結晶径が不均一になりやすく定量性が低いことから、分析の感度や精度に影響を与えてしまう場合があるという知見に基づくものである。
The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry and the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention are described in the conventional methods such as a method of applying a matrix to a sample with a spray gun and a method of applying by vapor phase spraying or vapor deposition. It is based on the finding that only one matrix can be placed in one sample. In other words, there is an optimum matrix depending on the component to be analyzed, but the conventional method is based on the finding that even if there are a plurality of components to be analyzed, the optimum matrix cannot be applied separately in one sample.
Further, in the method of preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry in such a conventional technique, only one type of matrix is arranged in the entire sample, and for a sample having a plurality of measurement targets, the corresponding matrix is divided. There was a problem that it was inefficient because it required only a sample.
The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention often depends on the skill of the operator in the conventional method, so that the crystal diameter of the matrix tends to be non-uniform and the quantification is low. It is based on the finding that it may affect sensitivity and accuracy.

本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、MALDI質量分析用測定試料の調製に用いる、レーザエネルギー吸収材料及びマトリックスを表面に配した基材における、マトリックスが配された側とは反対側の基材の表面に波長が400nm以上のレーザビームを照射することにより、マトリックスを基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させる。
これにより、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、試料が1つしかなくても、例えば、タンパク、脂質、ヌクレオチドなどの分析したいターゲットに適したマトリックスをそれぞれの所定位置に配することができる。このため、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、1つの試料に対して分析したいターゲットが複数あっても、分析したいターゲットごとに高感度なイメージング質量分析を行うことができる。
また、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法は、レーザエネルギー吸収材料を有し、波長が400nm以上(可視光波長領域)のレーザビームを照射することによりマトリックスを基材から飛翔させることができるため、分析したいターゲットに対して高エネルギーのレーザビームを照射して変質(ダメージを受ける)させてしまうことを防ぐことができる。これにより、バラツキの小さいMALDI質量分析を行うことができる。なお、ここで「変質」とは、その物質の構造、分子量などが変化することを意味する。
変質していることを確認する方法としては、例えば、質量分析によって低分子量成分の割合が増加しているか否かにより確認方法などが挙げられる。
The method for preparing a measurement sample for MALDI mass analysis of the present invention is a substrate on which a laser energy absorbing material and a matrix are arranged on the surface, which is used for preparing a measurement sample for MALDI mass analysis, on the side opposite to the side on which the matrix is arranged. By irradiating the surface of the base material with a laser beam having a wavelength of 400 nm or more, the matrix is made to fly from the base material and arranged at a predetermined position of the sample to be MALDI mass-analyzed.
Thereby, in the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention, even if there is only one sample, for example, a matrix suitable for the target to be analyzed such as protein, lipid, and nucleotide is arranged at each predetermined position. Can be done. Therefore, the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention can perform highly sensitive imaging mass spectrometry for each target to be analyzed even if there are a plurality of targets to be analyzed for one sample.
Further, the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention has a laser energy absorbing material and can fly a matrix from a substrate by irradiating a laser beam having a wavelength of 400 nm or more (visible light wavelength region). Therefore, it is possible to prevent the target to be analyzed from being altered (damaged) by irradiating it with a high-energy laser beam. As a result, MALDI mass spectrometry with small variation can be performed. Here, "alteration" means that the structure, molecular weight, etc. of the substance change.
Examples of the method for confirming the deterioration include a confirmation method depending on whether or not the proportion of the low molecular weight component is increased by mass spectrometry.

<レーザエネルギー吸収材料及びマトリックスを表面に配した基材>
レーザエネルギー吸収材料及びマトリックスを表面に配した基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、以下では、「レーザエネルギー吸収材料及びマトリックスを表面に配した基材」を「マトリックスプレート」と称する。
マトリックスプレートは、レーザエネルギー吸収材料と、マトリックスと、基材とを有する。
<Base material with laser energy absorbing material and matrix on the surface>
The base material on which the laser energy absorbing material and the matrix are arranged on the surface is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. In the following, the "base material on which the laser energy absorbing material and the matrix are arranged on the surface" will be referred to as a "matrix plate".
The matrix plate has a laser energy absorbing material, a matrix, and a base material.

<<レーザエネルギー吸収材料>>
レーザエネルギー吸収材料としては、波長が400nm以上のレーザビームのエネルギーを吸収することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レーザビームの波長の透過率が60%以下であるものなどが挙げられる。レーザビームの波長の透過率は、紫外可視赤外分光光度計V−660(日本分光社製)などの分光光度計を用いて測定することができる。
レーザエネルギー吸収材料の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、平均厚みが3μm以下の薄膜であることが好ましい。
<< Laser Energy Absorption Material >>
The laser energy absorbing material is not particularly limited as long as it can absorb the energy of a laser beam having a wavelength of 400 nm or more, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the transmittance of the wavelength of the laser beam is 60%. The following are examples. The transmittance of the wavelength of the laser beam can be measured using a spectrophotometer such as an ultraviolet visible infrared spectrophotometer V-660 (manufactured by JASCO Corporation).
The shape of the laser energy absorbing material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and a thin film having an average thickness of 3 μm or less is preferable.

レーザエネルギー吸収材料の材質としては、マトリックスに対して不活性な材料、かつレーザエネルギー吸収材料上にマトリックスを形成する際に表面が導電性を持つ材料が好ましい。マトリックスに対して不活性な材料であると、レーザビームを照射した際にマトリックスと化学反応してしまう恐れがない。また、レーザエネルギー吸収材料上にマトリックスを形成する際に表面が導電性を持つ材料であると、マトリックスを静電塗布することができるため、より均一なマトリックスを形成することが可能となるとともに、マトリックス塗布歩留を向上することができる。 As the material of the laser energy absorbing material, a material that is inert to the matrix and a material whose surface is conductive when the matrix is formed on the laser energy absorbing material is preferable. If the material is inert to the matrix, there is no risk of chemical reaction with the matrix when irradiated with a laser beam. Further, if the surface is a conductive material when forming the matrix on the laser energy absorbing material, the matrix can be electrostatically applied, so that a more uniform matrix can be formed and the matrix can be formed. The matrix application yield can be improved.

レーザエネルギー吸収材料の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属などが挙げられる。
金属としては、例えば、金、白金パラジウム、銀などが挙げられる。これらの中でも、吸収するレーザビーム波長域の広く不活性である金が好ましい。
The material of the laser energy absorbing material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include metal.
Examples of the metal include gold, platinum-palladium, and silver. Among these, gold, which absorbs a wide range of laser beam wavelengths and is inert, is preferable.

レーザエネルギー吸収材料が金属の薄膜である場合、その平均厚みとしては、20nm以上200nm以下が好ましい。レーザエネルギー吸収材料が金属の薄膜の平均厚みが20nm以上200nm以下であると、表面の導電性のバラツキが生じるのを抑制し、マトリックスを静電塗布により塗布する場合にマトリックス厚みにバラツキが生じることを抑制することができる。
レーザエネルギー吸収材料を基材上に形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。
When the laser energy absorbing material is a thin metal film, the average thickness thereof is preferably 20 nm or more and 200 nm or less. When the average thickness of the metal thin film of the laser energy absorbing material is 20 nm or more and 200 nm or less, the variation in the conductivity of the surface is suppressed, and the matrix thickness varies when the matrix is applied by electrostatic coating. Can be suppressed.
Examples of the method for forming the laser energy absorbing material on the substrate include a vacuum vapor deposition method and a sputtering method.

<<マトリックス>>
マトリックスとしては、試料の光分解及び熱分解を抑制し、かつ試料のフラグメンテンテーション(開裂)を抑制することができる材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
マトリックスとしては、公知のマトリックスが挙げられ、例えば、1,8−ジアミノナフタレン(1,8−Diaminonaphthalene)(1,8−DAN)、2,5−ジヒドロキシ安息香酸(2,5−Dihydroxybenzoic acid)(以下、「DHBA」と略記する場合がある)、1,8−アントラセンジカルボン酸ジメチルエステル(1,8−Anthracenedicarboxylic Acid Dimethyl ester)、ロイコキニザリン(Leucoquinizarin)、アントラロビン(Anthrarobin)、1,5−ジアミノナフタレン(1,5−Diaminonaphthalene)(1,5−DAN)、6−アザ−2−チオチミン(6−Aza−2−thiothymine)、1,5−ジアミノアントラキノン(1,5−Diaminoanthraquinone)、1,6−ジアミノピレン(1,6−Diaminopyrene)、3,6−ジアミノカルバゾール(3,6−Diaminocarbazole)、1,8−アントラセンジカルボン酸(1,8−Anthracenedicarboxylic Acid)、ノルハルマン(Norharmane)、1−ピレンプロピルアミンハイドロクロライド(1−Pyrenepropylamine hydrochloride)、9−アミノフルオレンハイドロクロライド(9−Aminofluorene Hydrochloride)、フェルラ酸(Ferulic acid)、ジトラノール(Dithranol)、2−(4−ヒドロキシフェニルアゾ)安息香酸(2−(4−Hydroxyphenylazo)benzoic acid)(HABA)、trans−2−[3−(4−tert−ブチルフェニル)−2−メチル−2−プロペニリデン]マロンニトリル(trans−2−[3−(4−tert−Butylphenyl)−2−methyl−2−propenylidene]malononitrile)(DCTB)、trans−4−フェニル−3−ブテン−2−オン(trans−4−Phenyl−3−buten−2−one)(TPBO)、trans−3−インドールアクリル酸(trans−3−Indoleacrylic acid)(IAA)、1,10−フェナントロリン(1,10−phenanthroline)、5−ニトロー1,10−フェナントロリン(5−Nitro−1,10−phenanthroline)、α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸(α−Cyano−4−hydroxycinnamic acid)(CHCA)、シナピン酸(Sinapic acid)(SA)、2,4,6−トリヒドロキシアセトフェノン(2,4,6−Trihydroxyacetophenone)(THAP)、3−ヒドロキシピコリン酸(3−Hydroxypicolinic acid)(HPA)、アントラニル酸(Anthranilic acid)、ニコチン酸(Nicotinicacid)、3−アミノキノリン(3−Aminoquinoline)、2−ヒドロキシ−5−メトキシ安息香酸(2−Hydroxy−5−methoxybenzoic acid)、2,5−ジメトキシ安息香酸(2,5−Dimethoxybenzoic acid)、4,7−フェナントロリン(4,7−Phenanthroline)、p−クマル酸(p−Coumaric acid)、1−イソキノリノール(1−Isoquinolinol)、2−ピコリン酸(2−Picolinic acid)、1−ピレンブタン酸ヒドラジド(1−Pyrenebutanoic acid, hydrazide)(PBH)、1−ピレンブタン酸(1−Pyrenebutyric acid)(PBA)、1−ピレンメチルアミンハイドロクロライド(1−Pyrenemethylamine hydrochloride)(PMA)などが挙げられる。これらの中でも、針状に結晶化する性質を有するマトリックスが好ましく、例えば、2,5−ジヒドロキシ安息香酸(DHBA)が好ましい。
<< Matrix >>
The matrix is not particularly limited as long as it is a material capable of suppressing photodecomposition and thermal decomposition of the sample and suppressing fragmentation (cleavage) of the sample, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. ..
Examples of the matrix include known matrices such as 1,8-diaminonaphthalene (1,8-DAN) and 2,5-dihydroxybenzoic acid (2,5-Dihydroxybenzoic acid) ( (Hereinafter, it may be abbreviated as "DHBA"), 1,8-anthracene dicarboxylic acid dimethyl ester (1,8-Anthracenedicarcoxyacid Dimethylester), leucoquinizarin, anthralobin, 1,5- (1,5-Diaminonaphthracene) (1,5-DAN), 6-aza-2-thiothymine, 1,5-diaminoanthraquinone, 1,6- Diaminopyrene, 3,6-diaminocarbazole, 1,8-anthracene dicarboxylic acid (1,8-Anthracenedicarboxylacid), Norharmane, 1-pyrenepropylamine Hydrochloride (1-Pyrenepropylamine hydrochloride), 9-aminofluorene hydrochloride (9-Aminofluorene Hydrochloride), ferulic acid, dithranol, 2- (4-hydroxyphenylazo) benzoic acid -Hydroxyphenylazo) bentoic acid) (HABA), trans-2- [3- (4-tert-butylphenyl) -2-methyl-2-propenilidene] malonnitrile (trans-2- [3- (4-tert-Butylphenyl) ) -2-methyl-2-propenylidene] malononirile) (DCTB), trans-4-phenyl-3-buten-2-one (trans-4-Phenyl-3-buten-2-one) (TPBO), trans- 3-Indole acrylic acid (IAA), 1,10-phenanthroline (1,10-phenylanthr) olive), 5-nitro-1,10-phenanthroline (5-Nitro-1,10-phenanthroline), α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), synapic acid (CHCA) Sinapic acid (SA), 2,4,6-trihydroxyacetophenone (2,4,6-Trihydroxyacetophenone) (THAP), 3-Hydroxypicolic acid (HPA), Anthranic acid. , Nicoticicid, 3-aminoquinoline, 2-hydroxy-5-methoxybenzoic acid (2-Hydroxy-5-methoxybenzoic acid), 2,5-dimethoxybenzoic acid (2,5-Dimethoxybenzoic) acid), 4,7-phenanthroline (4,7-Phenanthrline), p-coumaric acid, 1-isoquinolinol, 2-picolinic acid, 1- Pyrenebutanoic acid (PBH), 1-Pyrenebutyric acid (PBA), 1-Pyrenemethylamine hydrochloride (1-Pyrenemethylamine hydrochlide, etc.) (PM). Among these, a matrix having a property of crystallizing in a needle shape is preferable, and for example, 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHBA) is preferable.

このMALDI質量分析用測定試料調製方法において、基材を含むマトリックスプレートから飛翔させるマトリックスとしては、上記のような多様なマトリックスのうち1種を選択することができるが、2種以上であることが好ましい。
また、基材を含むマトリックスプレートから飛翔させる2種以上のマトリックスとしては、MALDI質量分析対象の試料において、互いに異なる所定位置に配させることが好ましい。これにより、1つの測定試料において2種以上のマトリックスを塗り分けることができ、1つの測定試料において2種以上のイメージング質量分析を行うことができる点で有利である。
In this method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, one of the various matrices described above can be selected as the matrix to be flown from the matrix plate containing the base material, but two or more of them may be selected. preferable.
Further, as the two or more kinds of matrices to be flown from the matrix plate containing the base material, it is preferable to arrange them at predetermined positions different from each other in the sample to be MALDI mass spectrometry. This is advantageous in that two or more types of matrices can be applied separately to one measurement sample, and two or more types of imaging mass spectrometry can be performed on one measurement sample.

マトリックスを形成する領域については、レーザエネルギー吸収材料上に存在すれば特に制限はなく、その形状、構造大きさについては適宜選択することができる。
マトリックスはレーザエネルギー吸収材料上に全面被覆していてもよいし、部分被覆していてもよい。
マトリックスがレーザエネルギー吸収材料を被覆している場合、マトリックスが存在する領域をマトリックス層と称することがある。
マトリックスの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上30μm以下がより好ましい。マトリックスの平均厚みが、5μm以上50μm以下であると、一度の飛翔で十分な量のマトリックスを測定試料に正確に付着させることができる。
The region forming the matrix is not particularly limited as long as it exists on the laser energy absorbing material, and its shape and structural size can be appropriately selected.
The matrix may be fully coated or partially coated on the laser energy absorbing material.
When the matrix covers the laser energy absorbing material, the region where the matrix exists may be referred to as the matrix layer.
The average thickness of the matrix is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, it is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 30 μm or less. When the average thickness of the matrix is 5 μm or more and 50 μm or less, a sufficient amount of matrix can be accurately attached to the measurement sample in one flight.

<<基材>>
基材としては、その形状、構造、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Base material >>
The base material is not particularly limited in shape, structure, size, material, etc., and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

基材の形状としては、マトリックスを表面に担持し、裏面からレーザビームや光渦レーザビームを照射可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、平板状の基材の形状としては、例えば、スライドガラスなどが挙げられる。 The shape of the base material is not particularly limited as long as the matrix is supported on the front surface and the laser beam or the optical vortex laser beam can be irradiated from the back surface, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Further, as the shape of the flat plate-shaped base material, for example, slide glass and the like can be mentioned.

基材の材質としては、レーザビームや光渦レーザビームを透過するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。レーザビームや光渦レーザビームを透過するもののうち、酸化珪素を主成分とする各種ガラスなどの無機材料、透明性の耐熱プラスチック、エラストマーなどの有機材料が、透過率と耐熱性の点で、好ましい。 The material of the base material is not particularly limited as long as it transmits a laser beam or an optical vortex laser beam, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Among those that transmit a laser beam or an optical vortex laser beam, inorganic materials such as various glasses containing silicon oxide as a main component, transparent heat-resistant plastics, and organic materials such as elastomers are preferable in terms of transmittance and heat resistance. ..

基材の表面粗さRaとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、レーザビームや光渦レーザビームの屈折散乱を抑制し、マトリックスに付与するエネルギーを低下させない点で、表面及び裏面のどちらも1μm以下であることが好ましい。また、表面粗さRaが好ましい範囲内であると、試料に付着したマトリックスの平均厚みのばらつきを抑制することができ、所望の量のマトリックスを付着させることができる点で有利である。
表面粗さRaは、JIS B0601に従って測定することができ、例えば、共焦点式レーザ顕微鏡(株式会社キーエンス製)や触針式表面形状測定装置(Dektak150、ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を用いて測定することができる。
The surface roughness Ra of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it suppresses the refraction scattering of the laser beam and the optical vortex laser beam and does not reduce the energy applied to the matrix. Therefore, it is preferable that both the front surface and the back surface are 1 μm or less. Further, when the surface roughness Ra is within a preferable range, it is possible to suppress the variation in the average thickness of the matrix attached to the sample, and it is advantageous in that a desired amount of matrix can be attached.
The surface roughness Ra can be measured according to JIS B0601, for example, using a confocal laser scanning microscope (manufactured by KEYENCE Co., Ltd.) or a stylus type surface shape measuring device (Dektake 150, manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.). Can be measured.

[マトリックスプレートの作製方法]
マトリックスプレートの作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下のような粉体形成装置により結晶化したマトリックス層をスライドガラス上に配してマトリックスプレートを作製する方法が挙げられる。
[Method of making matrix plate]
The method for producing the matrix plate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a matrix layer crystallized by the following powder forming apparatus is arranged on a slide glass to form a matrix plate. There is a method of producing.

例示するマトリックス層を作製する方法としては、まず、溶媒にマトリックスを混合したマトリックス溶液を調製する。
溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TFA、TFA−アセトニトリル、THF、メタノールなどが挙げられる。
次に、調製したマトリックス溶液を図1A〜図1Cで示す粉体形成装置1の原料収容器13に収容する。
As a method for producing the illustrated matrix layer, first, a matrix solution in which a matrix is mixed with a solvent is prepared.
The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include TFA, TFA-acetonitrile, THF and methanol.
Next, the prepared matrix solution is stored in the raw material container 13 of the powder forming apparatus 1 shown in FIGS. 1A to 1C.

図1Aは、粉体形成装置の全体の一例を示す概略図である。図1Bは、図1Aの液滴形成ユニットにおける液滴形成ヘッドを示す概略図である。図1Cは、図1Aの液滴形成ユニットのA−A’線断面図である。
図1Aに示す粉体形成装置1は、主に、液滴形成ユニット10及び乾燥捕集ユニット30を含む。液滴形成ユニット10は、吐出孔によって外部と連通する液噴射領域を有する液室であって所定の条件下のもとで液柱共鳴定在波が発生する液柱共鳴液室内のマトリックス溶液を液滴として吐出孔から噴射する液滴化手段である液滴吐出ヘッド11を複数配列されている。各液滴吐出ヘッド11の両側には液滴吐出ヘッド11から吐出したマトリックス溶液の液滴が乾燥捕集ユニット30側に流出されるように気流発生手段によって発生する気流が通る気流通路12が設けられている。また、液滴形成ユニット10は、マトリックス原料であるマトリックス溶液14を収容する原料収容器13と、原料収容器13に収容されているマトリックス溶液14を、液供給管16を通して液滴吐出ヘッド11内の後述する液共通供給路17に供給し、更に液戻り管22を通って原料収容器13に戻すために液供給管16内のマトリックス溶液14を圧送する液循環ポンプ15とを含む。更に、液滴吐出ヘッド11は、図1Bに示すように、液共通供給路17及び液柱共鳴液室18を含む。液柱共鳴液室18は、長手方向の両端の壁面のうち一方の壁面に設けられた液共通供給路17と連通されている。また、液柱共鳴液室18は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面にマトリックス液滴21を吐出するマトリックス吐出孔19と、マトリックス吐出孔19と対向する壁面に設けられ、かつ液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段20とを有している。なお、振動発生手段20には、高周波電源が接続されている。
FIG. 1A is a schematic view showing an overall example of the powder forming apparatus. FIG. 1B is a schematic view showing a droplet forming head in the droplet forming unit of FIG. 1A. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line AA'of the droplet forming unit of FIG. 1A.
The powder forming apparatus 1 shown in FIG. 1A mainly includes a droplet forming unit 10 and a dry collecting unit 30. The droplet forming unit 10 is a liquid chamber having a liquid injection region communicating with the outside by a discharge hole, and a matrix solution in the liquid column resonance liquid chamber in which a liquid column resonance standing wave is generated under a predetermined condition. A plurality of droplet ejection heads 11 which are means for forming droplets to be ejected from the ejection holes as droplets are arranged. Airflow passages 12 through which the airflow generated by the airflow generating means passes so that the droplets of the matrix solution discharged from the droplet ejection head 11 flow out to the dry collection unit 30 side are provided on both sides of each droplet ejection head 11. Has been done. Further, the droplet forming unit 10 passes the raw material container 13 containing the matrix solution 14 which is the matrix raw material and the matrix solution 14 contained in the raw material container 13 into the droplet ejection head 11 through the liquid supply pipe 16. It includes a liquid circulation pump 15 that supplies the liquid to the liquid common supply path 17 described later and further pumps the matrix solution 14 in the liquid supply pipe 16 to return to the raw material container 13 through the liquid return pipe 22. Further, as shown in FIG. 1B, the droplet ejection head 11 includes a liquid common supply path 17 and a liquid column resonance liquid chamber 18. The liquid column resonance liquid chamber 18 communicates with a liquid common supply path 17 provided on one of the wall surfaces at both ends in the longitudinal direction. Further, the liquid column resonance liquid chamber 18 is provided in the matrix discharge hole 19 for discharging the matrix droplet 21 to one of the wall surfaces connected to the wall surfaces at both ends and the wall surface facing the matrix discharge hole 19 and liquid. It has a vibration generating means 20 that generates high-frequency vibration in order to form a column resonance standing wave. A high frequency power supply is connected to the vibration generating means 20.

また、図1Aに示す乾燥捕集ユニット30は、チャンバ31及びマトリックス捕集部32を含んで構成されている。チャンバ31内では、気流発生手段によって発生する気流と下降気流33が合流した大きな下降気流が形成されている。液滴形成ユニット10の液滴吐出ヘッド11から噴射されたマトリックス液滴21は、重力よってのみではなく、下降気流33によっても下方に向けて搬送されるため、噴射されたマトリックス液滴21が空気抵抗によって減速されることを抑制できる。これにより、マトリックス液滴21を連続的に噴射したときに、前に噴射されたマトリックス液滴21が空気抵抗によって減速し、後に噴射されたマトリックス液滴21が前に噴射されたマトリックス液滴21に追い付くことで、マトリックス液滴21どうしが合着して、マトリックス液滴21の結晶径がばらつくことを防止できる。なお、気流発生手段として、上流部分に送風機を設けて加圧する方法と、マトリックス捕集部32より吸引して減圧する方法のいずれを採用することもできる。また、マトリックス捕集部32には、鉛直方向に平行な軸周りに回転するような回転気流を発生させる回転気流発生装置が配置されている。そして、チャンバ31の下方に配置されている基材201に乾燥及び結晶化されたマトリックスの粉体が担持される。 Further, the dry collection unit 30 shown in FIG. 1A includes a chamber 31 and a matrix collection unit 32. In the chamber 31, a large downdraft is formed in which the airflow generated by the airflow generating means and the downdraft 33 merge. Since the matrix droplet 21 ejected from the droplet ejection head 11 of the droplet forming unit 10 is conveyed downward not only by gravity but also by the downdraft 33, the ejected matrix droplet 21 is air. It is possible to suppress deceleration due to resistance. As a result, when the matrix droplets 21 are continuously ejected, the previously ejected matrix droplets 21 are decelerated by air resistance, and the later ejected matrix droplets 21 are the previously ejected matrix droplets 21. By catching up with, it is possible to prevent the matrix droplets 21 from coalescing with each other and causing the crystal diameter of the matrix droplets 21 to vary. As the airflow generating means, either a method of providing a blower in the upstream portion to pressurize the airflow or a method of sucking the airflow from the matrix collecting unit 32 to reduce the pressure can be adopted. Further, the matrix collecting unit 32 is provided with a rotary airflow generator that generates a rotary airflow that rotates around an axis parallel to the vertical direction. Then, the dried and crystallized matrix powder is supported on the base material 201 arranged below the chamber 31.

このようにして得られたマトリックスの粉体は、結晶径のばらつきが少ないことから再現性の高い分析が可能となる。また、このマトリックスの粉体は、乾燥により溶媒を揮発させているため、溶媒がほぼ含まれていないことから、従来のスプレー噴霧などによる方法のように、試料にマトリックス溶液を塗布してその溶媒により測定試料の生体組織が破壊されることは少ない。さらに、質量分析を行うことで溶媒が揮発することがほぼないため、このマトリックスの粉体を用いることにより医療現場や臨床試験で行うことができ、分析結果をその場で得られる点で有利である。 Since the matrix powder thus obtained has little variation in crystal diameter, highly reproducible analysis is possible. In addition, since the solvent of this matrix powder is volatilized by drying, it contains almost no solvent. Therefore, the matrix solution is applied to the sample and the solvent is applied as in the conventional method such as spray spraying. Is unlikely to destroy the biological tissue of the measurement sample. Furthermore, since the solvent is hardly volatilized by mass spectrometry, it is possible to perform it in medical practice or clinical trials by using the powder of this matrix, which is advantageous in that the analysis result can be obtained on the spot. be.

同様にマトリックス層を形成する方法として、図1Dに示す静電塗布装置(マイクロミストコーター、ナガセテクノエンジニアリング製)などを好適に用いることができる。
静電塗布装置(マイクロミストコーター)は、電源41、シリンジ42、塗布ステージ44を有する。
静電塗布装置(マイクロミストコーター)はエレクトロスプレーという現象を利用し、シリンジ42内の液体をミスト化42−2(レイリー分裂)する。より詳細には、エレクトロスプレーとは、ノズル42−1内の液体に数千ボルトの電圧を印加し、ミスト化する現象である。帯電した液体43は静電気力の反発により細かくミスト化され、塗布ステージ44上の基材45上の導電性の表面46(レーザエネルギー吸収材料)に向かって進み付着します。
このような静電塗布を用いることにより、静電気力により細かくミスト化されたマトリックス溶液もしくは粉体が基材に引き寄せられるため、マトリックス溶液もしくは粉体の飛散を最小限にとどめることが可能となり、マトリックス溶液使用率を大きく向上させることができる。
また、ミストは基材にやわらかく着弾するため着弾後の跳ね返りもなく、更に均一なマトリックス層の形成が可能となる。
更に、マトリックス層を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。これらの方法を用いることにより、均一なマトリックス層を形成することができる。
Similarly, as a method for forming the matrix layer, an electrostatic coating device (micro mist coater, manufactured by Nagase Techno Engineering) shown in FIG. 1D or the like can be preferably used.
The electrostatic coating device (micro mist coater) has a power supply 41, a syringe 42, and a coating stage 44.
The electrostatic coating device (micro mist coater) uses a phenomenon called electrospray to mist the liquid in the syringe 42 (Rayleigh split). More specifically, electrospray is a phenomenon in which a voltage of several thousand volts is applied to the liquid in the nozzle 42-1 to form a mist. The charged liquid 43 is finely misted by the repulsion of the electrostatic force, and advances toward the conductive surface 46 (laser energy absorbing material) on the base material 45 on the coating stage 44 and adheres.
By using such electrostatic coating, the matrix solution or powder finely misted by electrostatic force is attracted to the substrate, so that the scattering of the matrix solution or powder can be minimized, and the matrix can be minimized. The solution usage rate can be greatly improved.
Further, since the mist lands softly on the base material, there is no rebound after landing, and a more uniform matrix layer can be formed.
Further, as a method for forming the matrix layer, a vacuum vapor deposition method or a sputtering method can also be used. By using these methods, a uniform matrix layer can be formed.

基材の表面に配されたマトリックスの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層、複数の層状、ドット状などが挙げられる。
これらの中でもマトリックスがレーザ波長を吸収する場合は単層及びドット状の少なくともいずれかであることが好ましい。マトリックスの形状が単層及びドット状の少なくともいずれかであると、マトリックスを試料の表面に配することが容易にできる点で有利である。
本発明ではマトリックスを飛翔させるレーザが試料にダメージを与えることを防ぐため、マトリックス層に吸収の無い波長のレーザを吸収するレーザエネルギー吸収層上にマトリックス層を形成する。
The shape of the matrix arranged on the surface of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a single layer, a plurality of layers, and a dot shape.
Among these, when the matrix absorbs the laser wavelength, it is preferably at least one of a single layer and a dot shape. It is advantageous that the shape of the matrix is at least one of a single layer and a dot shape, in that the matrix can be easily arranged on the surface of the sample.
In the present invention, in order to prevent the laser that flies the matrix from damaging the sample, the matrix layer is formed on the laser energy absorbing layer that absorbs the laser having a wavelength that is not absorbed by the matrix layer.

[マトリックスプレートにレーザビームを照射する方法(レーザビーム照射手段)]
マトリックスプレートにレーザビームを照射する方法(レーザビーム照射手段)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下のようなレーザビーム照射手段により行われる方法が好ましい。
[Method of irradiating the matrix plate with a laser beam (laser beam irradiation means)]
The method of irradiating the matrix plate with a laser beam (laser beam irradiating means) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a method performed by the following laser beam irradiating means is preferable. ..

−レーザビーム照射手段−
レーザビーム照射手段としては、例えば、光渦レーザビーム、均熱照射レーザビーム、ガウスレーザビームを照射する手段などが挙げられる。
-Laser beam irradiation means-
Examples of the laser beam irradiating means include a means for irradiating an optical vortex laser beam, a soaking laser beam, and a Gauss laser beam.

ここで、図2は、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法で用いることができるレーザビーム照射手段の一例を示す概略図である。
図2において、レーザビーム照射手段140は、基材201に担持されているマトリックス202及びレーザエネルギー吸収材料に、レーザビームLを照射し、マトリックス202及びレーザエネルギー吸収材料をレーザビームLのエネルギーにより飛翔させ、スライドガラス302上の試料切片301に付着させる。
Here, FIG. 2 is a schematic view showing an example of a laser beam irradiation means that can be used in the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention.
In FIG. 2, the laser beam irradiating means 140 irradiates the matrix 202 and the laser energy absorbing material supported on the base material 201 with the laser beam L, and the matrix 202 and the laser energy absorbing material fly by the energy of the laser beam L. And adhere to the sample section 301 on the slide glass 302.

レーザビーム照射手段140は、例えば、レーザ光源141と、ビーム径変更手段142と、ビーム波長変更手段143と、エネルギー調整フィルタ144と、ビーム走査手段145とを備えている。また、マトリックスプレート200は、基材201と、マトリックス202及びレーザエネルギー吸収材料からなり、測定試料300は、試料切片301と、スライドガラス302からなる。 The laser beam irradiating means 140 includes, for example, a laser light source 141, a beam diameter changing means 142, a beam wavelength changing means 143, an energy adjusting filter 144, and a beam scanning means 145. The matrix plate 200 is composed of a base material 201, a matrix 202, and a laser energy absorbing material, and the measurement sample 300 is composed of a sample section 301 and a slide glass 302.

レーザ光源141は、パルス発振させたレーザビームLを発生させ、ビーム径変更手段142に照射する。
レーザ光源141としては、例えば、固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザなどが挙げられる。
The laser light source 141 generates a pulse-oscillated laser beam L and irradiates the beam diameter changing means 142.
Examples of the laser light source 141 include a solid-state laser, a gas laser, and a semiconductor laser.

ビーム径変更手段142は、レーザ光源141が発生させたレーザビームLの光路におけるレーザ光源141の下流に配置され、レーザビームLの径を変更する。
ビーム径変更手段142としては、例えば、集光レンズなどである。
レーザビームLのビーム径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm以上300μm以下が好ましい。レーザビームLのビーム径が好ましい範囲内であると、既存のMALDIのビーム径に対応したマトリックスの配置が可能となる点で有利である。
The beam diameter changing means 142 is arranged downstream of the laser light source 141 in the optical path of the laser beam L generated by the laser light source 141, and changes the diameter of the laser beam L.
The beam diameter changing means 142 is, for example, a condenser lens or the like.
The beam diameter of the laser beam L is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20 μm or more and 300 μm or less. When the beam diameter of the laser beam L is within a preferable range, it is advantageous in that a matrix corresponding to the existing MALDI beam diameter can be arranged.

ビーム波長変更手段143は、レーザビームLの光路におけるビーム径変更手段142の下流に配置され、レーザビームLの波長をマトリックス202及びレーザエネルギー吸収材料が吸収可能な波長に変更する。
本発明においてはレーザビームLの波長はマトリックス202には吸収されず、レーザエネルギー吸収層に吸収される波長となる。
The beam wavelength changing means 143 is arranged downstream of the beam diameter changing means 142 in the optical path of the laser beam L, and changes the wavelength of the laser beam L to a wavelength that can be absorbed by the matrix 202 and the laser energy absorbing material.
In the present invention, the wavelength of the laser beam L is not absorbed by the matrix 202 but is absorbed by the laser energy absorption layer.

ビーム波長変更手段としては、例えば、下記説明する光渦レーザビームを使用する場合においては、レーザビームに円偏光を付与することにより、以下の式(1)で表されるトータルの回転モーメントJL,Sが、|JL,S|≧0となる条件を満たすことができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ビーム波長変更手段としては、例えば、1/4波長板などが挙げられる。1/4波長板の場合には、光学軸を+45°又は−45°以外に設置して下記説明する光渦レーザビームに楕円状の円偏光(楕円偏光)を付与してもよいが、光学軸を+45°又は−45°に設置してレーザビームに真円状の円偏光を付与し、上記の条件を満たすことが好ましい。これにより、画像形成装置は、光吸収材を安定的に飛翔させ、飛散を抑制した形状で被付着物に付着させる効果を大きくすることができる。 As the beam wavelength changing means, for example, when the optical vortex laser beam described below is used, the total rotational moment J L represented by the following equation (1) is applied by applying circularly polarized light to the laser beam. , S is not particularly limited as long as it can satisfy the condition that | J L, S | ≧ 0, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the beam wavelength changing means include a 1/4 wave plate and the like. In the case of a 1/4 wave plate, the optical axis may be installed at a position other than + 45 ° or −45 ° to impart elliptical circularly polarized light (elliptical polarized light) to the optical vortex laser beam described below. It is preferable to set the axis at + 45 ° or −45 ° to impart circularly polarized light to the laser beam and satisfy the above conditions. As a result, the image forming apparatus can increase the effect of stably flying the light absorber and adhering it to the object to be adhered in a shape in which scattering is suppressed.

Figure 2021153044
ただし、式(1)において、εは真空中の誘電率であり、ωは光の角周波数であり、Lはトポロジカルチャージであり、Iは下記数式(2)で表されるレーザビームの渦次数に対応する軌道角運動量であり、Sは円偏光に対するスピン角運動量であり、rは円筒座標系の動径である。
Figure 2021153044
ただし、式(2)において、ωは光のビームウエストサイズである。
なお、トポロジカルチャージとは、レーザビームの円筒座標系における方位方向の周期的境界条件から現れる量子数を意味する。また、ビームウエストサイズとは、レーザビームにおけるビーム径の最小値を意味する。
Figure 2021153044
However, in equation (1), ε 0 is the permittivity in vacuum, ω is the angular frequency of light, L is the topology culture, and I is the vortex of the laser beam represented by the following equation (2). It is the orbital angular momentum corresponding to the order, S is the spin angular momentum with respect to circularly polarized light, and r is the radius of the cylindrical coordinate system.
Figure 2021153044
However, in equation (2), ω 0 is the beam waist size of light.
The topological culture means the quantum number that appears from the periodic boundary condition in the directional direction in the cylindrical coordinate system of the laser beam. The beam waist size means the minimum value of the beam diameter in the laser beam.

Lは、波長板における螺旋波面の巻数で決まるパラメータである。Sは、波長板における円偏光の向きで決まるパラメータである。なお、L及びSはいずれも整数である。また、L及びSの符号は、それぞれ螺旋の向き(時計回り、反時計回り)を表す。
なお、レーザビームにおけるトータルの回転モーメントをJとすると、J=L+Sと表すことができる。
ビーム波長変更手段143としては、例えば、KTP結晶、BBO結晶、LBO結晶、CLBO結晶などが挙げられる。
L is a parameter determined by the number of turns of the spiral wave front in the wave plate. S is a parameter determined by the direction of circularly polarized light on the wave plate. Both L and S are integers. The symbols L and S represent the directions of the spiral (clockwise and counterclockwise), respectively.
If the total rotational moment in the laser beam is J, it can be expressed as J = L + S.
Examples of the beam wavelength changing means 143 include a KTP crystal, a BBO crystal, an LBO crystal, and a CLBO crystal.

エネルギー調整フィルタ144は、レーザビームLの光路におけるビーム波長変更手段143の下流に配置され、レーザビームLを透過させると、マトリックス202を飛翔させるために適正なエネルギーに変更する。エネルギー調整フィルタ144としては、例えば、NDフィルタ、ガラス板などが挙げられる。 The energy adjustment filter 144 is arranged downstream of the beam wavelength changing means 143 in the optical path of the laser beam L, and when the laser beam L is transmitted, the energy adjustment filter 144 is changed to an appropriate energy for flying the matrix 202. Examples of the energy adjusting filter 144 include an ND filter and a glass plate.

ビーム走査手段145は、レーザビームLの光路におけるエネルギー調整フィルタ144の下流に配置され、反射鏡146を備えている。
反射鏡146は、反射鏡駆動手段により図2中矢印Sで示す走査方向に可動し、レーザビームLを基材201が担持するマトリックス202及びレーザエネルギー吸収材料の任意の位置に反射する。
The beam scanning means 145 is arranged downstream of the energy adjusting filter 144 in the optical path of the laser beam L and includes a reflecting mirror 146.
The reflecting mirror 146 is moved by the reflecting mirror driving means in the scanning direction indicated by the arrow S in FIG. 2, and reflects the laser beam L at an arbitrary position of the matrix 202 supported by the base material 201 and the laser energy absorbing material.

マトリックス202及びレーザエネルギー吸収材料は、エネルギー調整フィルタ144を経たレーザビームLを照射され、レーザビームLの径の範囲におけるエネルギーを受けて飛翔し、試料切片301に付着する。 The matrix 202 and the laser energy absorbing material are irradiated with the laser beam L that has passed through the energy adjusting filter 144, receive energy within the diameter range of the laser beam L, fly, and adhere to the sample section 301.

なお、レーザビームLとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光渦レーザビーム、均熱照射レーザビーム、ガウスレーザビームなどが挙げられる。これらの中でも、そのレーザの特性からマトリックスを飛散させずに試料に転写する条件のロバスト性を向上させることができる点から光渦レーザビームが好ましい。レーザビームLが光渦レーザビームであると、飛翔したマトリックス202及びレーザエネルギー吸収層は、光渦レーザビームにより付与されたジャイロ効果により周辺への飛散を抑制されつつ試料切片301に付着する点で有利である。
光渦レーザビームは、ガウスレーザビームを変換することにより得ることができる。光渦レーザビームに変換するには、例えば、回折光学素子、マルチモードファイバ、液晶位相変調器などを用いることにより行うことができる。
The laser beam L is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an optical vortex laser beam, a soaking laser beam, and a Gauss laser beam. Among these, the optical vortex laser beam is preferable because it can improve the robustness of the condition of transferring to the sample without scattering the matrix due to the characteristics of the laser. When the laser beam L is an optical vortex laser beam, the flying matrix 202 and the laser energy absorption layer adhere to the sample section 301 while being suppressed from scattering to the periphery by the gyro effect imparted by the optical vortex laser beam. It is advantageous.
The optical vortex laser beam can be obtained by converting a Gaussian laser beam. The conversion to an optical vortex laser beam can be performed by using, for example, a diffractive optical element, a multimode fiber, a liquid crystal phase modulator, or the like.

−−光渦レーザビーム−−
ここで光渦レーザビームについて説明する。
一般的なレーザビームは、位相が揃っているため、図10Aに示すように平面状の等位相面(波面)を有している。レーザビームのポインティングベクトルの方向が平面状の等位相面の直交方向であることにより、レーザビームの照射方向と同じ方向となるため、レーザビームが光吸収材に照射された場合には、光吸収材に対して照射方向に力が作用する。しかし、レーザビームの断面における光強度分布が、図10Bに示すようにビームの中心が最も強い正規分布(ガウシアン分布)であるため、光吸収材が飛散しやすい。また、位相分布の観察を行うと図10Cに示すように位相差がないことが確認される。
これに対し、光渦レーザビームは、図11Aに示すように螺旋状の等位相面を有している。光渦レーザビームのポインティングベクトルの方向が螺旋状の等位相面に対して直交方向であるため、光渦レーザビームが光吸収材に照射された場合には、直交方向に力が作用する。このため、図11Bに示すように光強度分布がビームの中央が零となる凹んだドーナツ状の分布となり、光渦レーザビームを照射された光吸収材は、ドーナツ状のエネルギーを放射圧として印加される。すると、光渦レーザビームを照射された光吸収材は、光渦レーザビームの照射方向に沿って飛翔し、被付着物に飛散しにくい状態で付着する。また、位相分布の観察を行うと図11Cに示すように位相差が発生していることが確認される。
--Optical vortex laser beam ---
Here, the optical vortex laser beam will be described.
Since a general laser beam has the same phase, it has a planar equiphase plane (wavefront) as shown in FIG. 10A. Since the direction of the pointing vector of the laser beam is orthogonal to the planar equiphase plane, the direction is the same as the irradiation direction of the laser beam. Therefore, when the laser beam is irradiated to the light absorber, the light is absorbed. A force acts on the material in the irradiation direction. However, since the light intensity distribution in the cross section of the laser beam has the strongest normal distribution (Gaussian distribution) at the center of the beam as shown in FIG. 10B, the light absorber tends to scatter. Further, when the phase distribution is observed, it is confirmed that there is no phase difference as shown in FIG. 10C.
On the other hand, the optical vortex laser beam has a spiral equiphase plane as shown in FIG. 11A. Since the direction of the pointing vector of the optical vortex laser beam is orthogonal to the spiral equiphase plane, when the optical vortex laser beam is applied to the light absorber, a force acts in the orthogonal direction. Therefore, as shown in FIG. 11B, the light intensity distribution becomes a concave donut-shaped distribution in which the center of the beam becomes zero, and the light absorber irradiated with the optical vortex laser beam applies donut-shaped energy as radiation pressure. Will be done. Then, the light absorber irradiated with the optical vortex laser beam flies along the irradiation direction of the optical vortex laser beam and adheres to the adhered object in a state of being difficult to scatter. Further, when the phase distribution is observed, it is confirmed that the phase difference is generated as shown in FIG. 11C.

光渦レーザビームか否かを判別する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前述の位相分布の観察、干渉計測などが挙げられ、干渉計測が一般的である。
干渉計測は、レーザビームプロファイラ(Spiricon社製レーザビームプロファイラ、浜松ホトニクス株式会社製レーザビームプロファイラなど)を用いて観察でき、干渉計測した結果の一例を図11D、図11Eに示す。
図11Dは、光渦レーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す説明図であり、図11Eは、中心に光強度0の点を有するレーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す説明図である。
光渦レーザビームを干渉計測すると、図11Dに示すように、エネルギー分布がドーナツ状であって、図9Cと同様に中心に光強度0の点を持つレーザビームであることが確認できる。
一方、中心に光強度0の点を有する一般的なレーザビームを干渉計測すると、図11Eに示すように、図11Dで示した光渦レーザビームの干渉計測と類似しているが、ドーナツ状部のエネルギー分布が一様ではないことから、光渦レーザビームとの差異が確認できる。
The method for determining whether or not the beam is an optical vortex laser beam is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include the above-mentioned observation of the phase distribution and interference measurement, and interference measurement is common. Is the target.
The interference measurement can be observed using a laser beam profiler (a laser beam profiler manufactured by Spiricon, a laser beam profiler manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., etc.), and examples of the results of the interference measurement are shown in FIGS. 11D and 11E.
FIG. 11D is an explanatory diagram showing an example of the result of interference measurement in the optical vortex laser beam, and FIG. 11E is an explanatory diagram showing an example of the result of interference measurement in the laser beam having a point of light intensity 0 in the center. ..
When the optical vortex laser beam is subjected to interference measurement, it can be confirmed that the laser beam has a donut-shaped energy distribution and has a point with a light intensity of 0 in the center as in FIG. 9C, as shown in FIG. 11D.
On the other hand, when a general laser beam having a point of light intensity 0 in the center is subjected to interference measurement, as shown in FIG. 11E, it is similar to the interference measurement of the optical vortex laser beam shown in FIG. Since the energy distribution of is not uniform, the difference from the optical vortex laser beam can be confirmed.

レーザビームLが光渦レーザビームであると、飛翔したマトリックス202は、光渦レーザビームにより付与されたジャイロ効果により周辺への飛散を抑制されつつ試料切片301に付着する点で有利である。
光渦レーザビームに変換するには、例えば、回折光学素子、マルチモードファイバ、液晶位相変調器などを用いることにより行うことができる。
When the laser beam L is an optical vortex laser beam, the flying matrix 202 is advantageous in that it adheres to the sample section 301 while being suppressed from scattering to the periphery by the gyro effect imparted by the optical vortex laser beam.
The conversion to an optical vortex laser beam can be performed by using, for example, a diffractive optical element, a multimode fiber, a liquid crystal phase modulator, or the like.

−−均熱照射レーザビーム−−
次に、均熱照射レーザビームについて、以下説明する。
均熱照射レーザビームは、基材と飛翔対象材料(レーザエネルギー吸収材料及びマトリックス)との界面において、飛翔対象材料(レーザエネルギー吸収材料及びマトリックス)の融点以上の略均一な温度分布を示す均熱領域を生じさせる、レーザビームである。
基材と飛翔対象材料(特に、レーザエネルギー吸収材料)との界面において、飛翔対象材料(レーザエネルギー吸収材料)の融点以上となる領域を生じさせるようにレーザビームを照射することにより、基材と飛翔対象材料との界面における結合力(分子間力)が減少し、飛翔対象材料が粉体や小破片となって飛翔する。
--Same heat irradiation laser beam ---
Next, the soaking laser beam will be described below.
The soaking heat irradiation laser beam shows a substantially uniform temperature distribution above the melting point of the flying target material (laser energy absorbing material and matrix) at the interface between the base material and the flying target material (laser energy absorbing material and matrix). A laser beam that creates a region.
By irradiating the base material with a laser beam so as to generate a region above the melting point of the flight target material (laser energy absorbing material) at the interface between the base material and the flight target material (particularly, the laser energy absorbing material), the base material and the flying target material (particularly, the laser energy absorbing material) are formed. The bonding force (intermolecular force) at the interface with the flight target material decreases, and the flight target material flies as powder or small debris.

ここで、均熱照射レーザビームにおける「基材と飛翔対象材料との界面において、飛翔対象材料の融点以上の略均一な温度分布を示す均熱領域を生じさせる」ことについて、図面を参照して詳細に説明する。
「均熱領域」とは、飛翔対象材料の温度分布が略均一になる領域を意味する。
「飛翔対象材料の温度分布が略均一になる領域」とは、基材に配された飛翔対象材料のある領域内において、飛翔対象材料の温度にムラがなく、略同じ温度になることを意味する。
飛翔対象材料が均質な材料である場合、「飛翔対象材料の温度分布が略均一になる領域」を生じさせるためには照射するレーザビームの温度(エネルギー)分布が略均一であることが重要である。照射するレーザビームの温度(エネルギー)分布が略均一であることについて、図面を参照して説明する。なお、下記において、照射するレーザビームの温度(エネルギー)分布が略均一であるレーザビームを「均熱照射レーザビーム」と称することがある。
Here, with reference to the drawing, regarding "a soaking region showing a substantially uniform temperature distribution above the melting point of the flying target material is generated at the interface between the base material and the flying target material" in the soaking heat irradiation laser beam. This will be described in detail.
The “heat equalizing region” means a region in which the temperature distribution of the material to be flown becomes substantially uniform.
The "region where the temperature distribution of the flight target material becomes substantially uniform" means that the temperature of the flight target material is not uneven and becomes substantially the same within the region where the flight target material is arranged on the base material. do.
When the material to be flown is a homogeneous material, it is important that the temperature (energy) distribution of the irradiated laser beam is substantially uniform in order to create a "region where the temperature distribution of the material to be flown is substantially uniform". be. The fact that the temperature (energy) distribution of the laser beam to be irradiated is substantially uniform will be described with reference to the drawings. In the following, a laser beam having a substantially uniform temperature (energy) distribution of the irradiated laser beam may be referred to as a "uniform heat irradiation laser beam".

図12Aは、一般的によく用いられているレーザビームであるガウシアンレーザビームの、レーザビームの進行方向と直交する断面における温度(エネルギー)分布を等高線によって表したシミュレーション画像の一例を示す図である。図12Aに示すように、ガウシアンレーザビームでは、レーザビームの進行方向と直交する断面において、レーザビームの中心(光軸)のエネルギー強度が最大であり、辺縁に向かってエネルギー強度が小さくなる温度(エネルギー)分布を有している。図13は、レーザビームの進行方向と直交する断面における、ガウシアンレーザビーム(点線)及び均熱照射レーザビーム(実線)のエネルギー強度分布の一例を表す図である。図13に示すように、図12Aと同様に、ガウシアンレーザビーム(点線)ではレーザビームの中心(光軸)においてエネルギー強度が最大値を示し、辺縁に向かってエネルギー強度が小さくなっていることがわかる。なお、「レーザビームの進行方向と直交する断面におけるレーザビームのエネルギー強度分布」を単に「レーザビームの断面強度分布」と称することがある。
図12Bは、均熱照射レーザビームの温度(エネルギー)分布を表す画像の一例を示す図である。図12Bに示すように、均熱照射レーザビームにおいては、エネルギーを有する領域(図中、黒色の領域)と、エネルギーを有していない領域(図中、灰色の領域)とが、明確に分かれている。また、図13に示すように、均熱照射レーザビーム(実線)では、ガウシアンレーザビームのように光軸でエネルギーの最大値を取るものではなく、レーザビームのエネルギー強度が略同一となるようなエネルギー強度分布を有することがわかる。なお、このように、レーザビームのエネルギー強度が略同一となるような断面強度分布を有するレーザビームをトップハットレーザビームと称することがある。
従来において、薄膜レーザパターニングにトップハットレーザビームが用いられることが知られているが、LIFT法において適用することについては知られていない(例えば、特開2012−143787号公報参照)。
FIG. 12A is a diagram showing an example of a simulation image in which the temperature (energy) distribution in a cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam of a Gaussian laser beam, which is a commonly used laser beam, is represented by contour lines. .. As shown in FIG. 12A, in the Gaussian laser beam, the temperature at which the energy intensity at the center (optical axis) of the laser beam is maximum and the energy intensity decreases toward the edge in a cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam. It has an (energy) distribution. FIG. 13 is a diagram showing an example of energy intensity distribution of a Gaussian laser beam (dotted line) and a soaking laser beam (solid line) in a cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam. As shown in FIG. 13, similarly to FIG. 12A, in the Gaussian laser beam (dotted line), the energy intensity shows the maximum value at the center (optical axis) of the laser beam, and the energy intensity decreases toward the edge. I understand. The "energy intensity distribution of the laser beam in the cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam" may be simply referred to as the "cross-section intensity distribution of the laser beam".
FIG. 12B is a diagram showing an example of an image showing the temperature (energy) distribution of the soaking heat irradiation laser beam. As shown in FIG. 12B, in the soaking laser beam, the region having energy (black region in the figure) and the region having no energy (gray region in the figure) are clearly separated. ing. Further, as shown in FIG. 13, the soaking laser beam (solid line) does not take the maximum energy value on the optical axis unlike the Gaussian laser beam, but the energy intensity of the laser beam is substantially the same. It can be seen that it has an energy intensity distribution. A laser beam having a cross-sectional intensity distribution such that the energy intensity of the laser beam is substantially the same is sometimes referred to as a top hat laser beam.
Conventionally, it is known that a top hat laser beam is used for thin film laser patterning, but it is not known to be applied in the LIFT method (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-143787).

均熱照射レーザビームにおいては、レーザビームのエネルギー強度が同一となることが理想的である。即ち、レーザビームの進行方向と直交する断面において、レーザビームのエネルギーが略均一(略一定)であるようなレーザビームが理想的である。
ここで、図14Aは、均熱照射レーザビームの断面強度分布の一例を示す模式図であり、図14Bは、均熱照射レーザビームの断面強度分布の他の一例を示す模式図である。例えば、図14Aに示すように、レーザビームの進行方向と直交する断面において、理想的な均熱照射レーザビームはレーザビームのエネルギー強度が同一であるように見える。しかしながら、実際には図14Aに示すようにレーザビームのエネルギー強度が完全に一定となることはなく、図14Bに示すように、レーザビームのエネルギー強度の値が振動し、波打つように見えるエネルギー分布を示す。このため、レーザビームの進行方向と直交する断面における均熱照射レーザビームのエネルギー強度が同じになる点が3個以上存在する。例えば、図14Bに示す均熱照射レーザビームの断面強度分布では、レーザビームのエネルギー強度が同じになる点が6個存在している。これに対して、図13に示した理想的なガウシアンレーザビームの断面強度分布では、そのエネルギー強度の分布はガウス分布となるため、レーザビームのエネルギー強度が同じになる点は最大で2個しか存在しない。
したがって、レーザビームの断面強度分布において、レーザビームのエネルギー強度が同じになる点が3個以上有するものを、レーザビームのエネルギー分布が略均一であると言い換えることができる。本発明では、「均熱領域」を生じさせる均熱照射レーザビームは、レーザビームの断面強度分布において、レーザビームのエネルギー強度が同じになる点を3個以上有するものを意味する。
In the soaking heat irradiation laser beam, it is ideal that the energy intensity of the laser beam is the same. That is, a laser beam in which the energy of the laser beam is substantially uniform (substantially constant) in a cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam is ideal.
Here, FIG. 14A is a schematic view showing an example of the cross-sectional intensity distribution of the soaking heat irradiation laser beam, and FIG. 14B is a schematic view showing another example of the cross-sectional intensity distribution of the soaking heat irradiation laser beam. For example, as shown in FIG. 14A, in a cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam, the ideal soaking irradiation laser beam appears to have the same energy intensity of the laser beam. However, in reality, the energy intensity of the laser beam is not completely constant as shown in FIG. 14A, and the value of the energy intensity of the laser beam oscillates and appears to undulate as shown in FIG. 14B. Is shown. Therefore, there are three or more points where the energy intensity of the soaking heat irradiation laser beam is the same in the cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam. For example, in the cross-sectional intensity distribution of the soaking heat irradiation laser beam shown in FIG. 14B, there are six points where the energy intensity of the laser beam is the same. On the other hand, in the ideal cross-sectional intensity distribution of the Gaussian laser beam shown in FIG. 13, the energy intensity distribution is a Gaussian distribution, so that the energy intensity of the laser beam is the same at only two points at the maximum. not exist.
Therefore, in the cross-sectional intensity distribution of the laser beam, those having three or more points where the energy intensity of the laser beam is the same can be rephrased as having a substantially uniform energy distribution of the laser beam. In the present invention, the soaking irradiation laser beam that produces the "smoothing region" means that the laser beam has three or more points having the same energy intensity in the cross-sectional intensity distribution of the laser beam.

レーザビームが均熱照射レーザビームであることは、照射するレーザビームのエネルギー分布をビームプロファイラで測定し、レーザビームの断面強度分布において、同じレーザビームのエネルギー強度を3点以上有するか否かで判断することができる。 The fact that the laser beam is a soaking laser beam means that the energy distribution of the irradiated laser beam is measured by a beam profiler, and whether or not the laser beam has three or more energy intensities of the same laser beam in the cross-sectional intensity distribution of the laser beam. You can judge.

次に、均熱照射レーザビームを用いてLIFT法を実施する利点について、図面を参照して説明する。
図15A〜図15Cは、従来のガウシアンレーザビームを用いたLIFT法の一例を示す模式図であり、図15D〜図15Fは、本発明における均熱照射レーザビームを用いたLIFT法の一例を示す模式図である。図15A〜図15Fにおいては、基材として透明基材411、飛翔対象材料として固体膜421を用いた場合について説明する。
図15Aは、飛翔対象材料421を表面の少なくとも一部に配した基材411における、飛翔対象材料421が配された表面と対向する表面側から基材411に対しガウシアンレーザビーム431を照射した場合の一例を示す模式図である。図15Aに示すように、飛翔対象材料421が配された表面と対向する表面側からガウシアンレーザビーム431を照射すると、基材411を介して飛翔対象材料421にガウシアンレーザビーム431が照射される。ガウシアンレーザビーム431が飛翔対象材料421に照射されると、レーザビームのエネルギーによって飛翔対象材料421が融点以上に加熱され、基材411と飛翔対象材料421との界面における結合力(分子間力)を減少させる。
ガウシアンレーザビーム431の断面強度分布432は、ガウシアンレーザビーム431の中心で最大値になり、辺縁に向かって徐々にその強度が小さくなっていく。このため、図15Bに示すように、飛翔対象材料421にはガウシアンレーザビーム431の中心から外側に向かう方向への力が生じやすくなる。その結果、図15Cに示すように、飛翔する飛翔対象材料421が飛散し、対象441に散り散りに付着することになってしまう。
図15Dは、飛翔対象材料421を表面の少なくとも一部に配した基材411における、飛翔対象材料421が配された表面と対向する表面側から基材411に対し均熱照射レーザビーム433を照射した場合の一例を示す模式図である。
均熱照射レーザビームの場合においても、基材411を介して飛翔対象材料421にレーザビームが照射され、レーザビームのエネルギーによって飛翔対象材料421が融点以上に加熱され、基材411と飛翔対象材料421との界面における結合力を減少させる点はガウシアンレーザビームの場合と同様である。しかしながら、本発明においては飛翔対象材料421に均熱領域を生じさせるようにレーザビームを照射する。即ち、上述したように、断面強度分布434が略均一である均熱照射レーザビーム433を飛翔対象材料421に照射するため、図15Eに示すように、飛翔対象材料421には均熱照射レーザビーム433の照射方向と同方向の力が生じる。その結果、図15Fに示すように、飛翔対象材料421がレーザビームの照射方向と同じ方向へ飛翔し、飛翔対象材料421の飛散を抑制して対象441へ付着させることができる。
Next, the advantages of carrying out the LIFT method using a soaking laser beam will be described with reference to the drawings.
15A to 15C are schematic views showing an example of a LIFT method using a conventional Gaussian laser beam, and FIGS. 15D to 15F show an example of a LIFT method using a soaking heat irradiation laser beam in the present invention. It is a schematic diagram. In FIGS. 15A to 15F, a case where a transparent base material 411 is used as a base material and a solid film 421 is used as a flight target material will be described.
FIG. 15A shows a case where the Gaussian laser beam 431 is applied to the base material 411 from the surface side facing the surface on which the flight target material 421 is arranged in the base material 411 in which the flight target material 421 is arranged on at least a part of the surface. It is a schematic diagram which shows an example. As shown in FIG. 15A, when the Gaussian laser beam 431 is irradiated from the surface side facing the surface on which the flight target material 421 is arranged, the Gaussian laser beam 431 is irradiated to the flight target material 421 via the base material 411. When the Gaussian laser beam 431 irradiates the flight target material 421, the flight target material 421 is heated to a melting point or higher by the energy of the laser beam, and the bonding force (intermolecular force) at the interface between the base material 411 and the flight target material 421. To reduce.
The cross-sectional intensity distribution 432 of the Gaussian laser beam 431 reaches a maximum value at the center of the Gaussian laser beam 431, and its intensity gradually decreases toward the edge. Therefore, as shown in FIG. 15B, a force is likely to be generated in the flight target material 421 in the direction from the center of the Gaussian laser beam 431 to the outside. As a result, as shown in FIG. 15C, the flying target material 421 is scattered and adheres to the target 441 in a scattered manner.
FIG. 15D shows that in the base material 411 in which the flight target material 421 is arranged on at least a part of the surface, the base material 411 is irradiated with the soaking laser beam 433 from the surface side facing the surface on which the flight target material 421 is arranged. It is a schematic diagram which shows an example of the case.
Even in the case of the soaking heat irradiation laser beam, the flight target material 421 is irradiated with the laser beam through the base material 411, the flight target material 421 is heated to the melting point or higher by the energy of the laser beam, and the base material 411 and the flight target material are heated. The point of reducing the coupling force at the interface with 421 is the same as in the case of the Gaussian laser beam. However, in the present invention, the flight target material 421 is irradiated with a laser beam so as to generate a soaking region. That is, as described above, since the soaking target material 421 is irradiated with the soaking irradiation laser beam 433 having a substantially uniform cross-sectional intensity distribution 434, as shown in FIG. 15E, the flying target material 421 is subjected to the soaking irradiation laser beam. A force is generated in the same direction as the irradiation direction of 433. As a result, as shown in FIG. 15F, the flight target material 421 flies in the same direction as the irradiation direction of the laser beam, and the flight target material 421 can be suppressed from scattering and adhered to the target 441.

また、レーザビームの大きさ(幅)を表す指標の一つとして、「半値全幅(Full Width at Half Maximum:FWHM)」及び「1/e幅」がある。
「半値全幅(FWHM)」とは、レーザビームの最大強度の半分におけるレーザビームのスペクトル幅を意味する(例えば、図13中、Aの強度におけるスペクトル幅)。
「1/e幅」とは、レーザビームの断面強度分布において最大強度の13.5%に相当する強度の値の2点間の距離をレーザビーム径(直径)とみなす指標を意味する(例えば、図13中、Bの強度におけるスペクトル幅)。
この「半値全幅(FWHM)」と、「1/e幅」と、の比をho(FWHM/(1/e幅))としたとき、理想的なガウシアンレーザビームの場合ではhoは「0.6」となり、理想的なトップハットビームの場合ではhoは「1」となる。
ガウシアンレーザビームの場合、レーザビームのエネルギー強度が大きくなると、その強度における照射面積は小さくなる。また、ガウシアンレーザビームは中心に近づくにつれてそのレーザビームの強度が高くなる。即ち、ガウシアンレーザビームは、照射領域におけるエネルギー強度が不均一となる。
一方、均熱照射レーザビームは、最大強度を有するトップハットビームは、「半値全幅(FWHM)」と、「1/e幅」と、の比ho(FWHM/(1/e幅))が理論的には「1」となるものであり、照射領域(「1/e幅」)におけるレーザビームのエネルギー強度が均一である。
本発明者らにより、レーザビームの進行方向と直交する断面におけるレーザビームのエネルギー強度分布の半値全幅(FWHM)と、1/e幅との比ho(FWHM/(1/e幅))が、0.6<ho<1、を充たすように飛翔対象材料にレーザビームを照射することが好ましく、0.7≦ho≦0.9を充たすことがより好ましい。なお、上記図12Bに示した均熱照射レーザビームのho(FWHM/(1/e幅)は0.85であった。
Further, as one of the indexes indicating the size (width) of the laser beam, there are "full width at half maximum (FWHM)" and "1 / e 2 width".
The "full width at half maximum (FWHM)" means the spectral width of the laser beam at half the maximum intensity of the laser beam (for example, the spectral width at the intensity of A in FIG. 13).
The “1 / e 2 width” means an index in which the distance between two points having an intensity value corresponding to 13.5% of the maximum intensity in the cross-sectional intensity distribution of the laser beam is regarded as the laser beam diameter (diameter) ( For example, in FIG. 13, the spectral width at the intensity of B).
When the ratio of this "full width at half maximum (FWHM)" and "1 / e 2 width" is ho (FWHM / (1 / e 2 width)), ho is "" in the case of an ideal Gaussian laser beam. It becomes "0.6", and in the case of an ideal tophat beam, ho becomes "1".
In the case of a Gaussian laser beam, as the energy intensity of the laser beam increases, the irradiation area at that intensity decreases. Further, the intensity of the Gaussian laser beam increases as it approaches the center. That is, the Gaussian laser beam has a non-uniform energy intensity in the irradiation region.
On the other hand, in the soaking laser beam, the tophat beam having the maximum intensity is the ratio ho (FWHM / (1 / e 2 width)) of "full width at half maximum (FWHM)" and "1 / e 2 width". There is theoretically is intended to be a "1", the energy intensity of the laser beam in the irradiation region ( "1 / e 2 width") is uniform.
The present inventors, the full width at half maximum of the energy intensity distribution of the laser beam in a cross section perpendicular to the traveling direction of the laser beam (FWHM), the ratio of the 1 / e 2 width ho (FWHM / (1 / e 2 width)) However, it is preferable to irradiate the flight target material with a laser beam so as to satisfy 0.6 <ho <1, and more preferably 0.7 ≦ ho ≦ 0.9. Incidentally, ho of soaking the irradiated laser beam shown in FIG. 12B (FWHM / (1 / e 2 width) was 0.85.

レーザビームの進行方向と直交する断面において、1/e幅を底辺としたときの均熱照射レーザビームのエネルギー強度分布の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、円形、楕円形などが挙げられる。 The shape of the energy intensity distribution of the soaking irradiation laser beam when the 1 / e 2 width is the base in the cross section orthogonal to the traveling direction of the laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. It can be made, for example, square, rectangular, parallelogram, circular, elliptical and the like.

均熱照射レーザビームの生成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、均熱照射レーザビーム変換手段などが挙げられる。
均熱照射レーザビーム変換手段としては、上述した均熱領域を生じさせることができれば特に制限はなく、例えば、非球面レンズ、回折光学素子(Diffractive Optical Element;DOE)などの位相マスク、液晶位相変換素子(SLM)などの位相変換手段などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The method for generating the soaking heat irradiation laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a soaking heat irradiation laser beam conversion means.
The heat equalizing irradiation laser beam conversion means is not particularly limited as long as the above-mentioned heat equalizing region can be generated, and for example, an aspherical lens, a phase mask such as a diffractive optical element (DOE), or a liquid crystal phase conversion. Examples include a phase conversion means such as an element (SLM). These may be used alone or in combination of two or more.

非球面レンズを用いる手法は、幾何学的にガウシアンレーザビームを均熱照射レーザビームへ変換する手法である。
図16Aは、非球面レンズを用いた幾何学的手法により均熱照射レーザビームを調整する一例を示す模式図である。図16Aに示すように、ガウシアンレーザビームを非球面レンズ511に通過させることにより、ガウシアンレーザビームの断面強度分布432を有するレーザビームを、レーザビームの中央部521を凹レンズ効果で拡大し、レーザビーム周辺部522を凸レンズ効果で収束させ、照射面(基材)512において、均熱照射レーザビームの断面強度分布434を有するレーザビームを調整することができる。
The method using an aspherical lens is a method of geometrically converting a Gaussian laser beam into a soaking laser beam.
FIG. 16A is a schematic view showing an example of adjusting a soaking laser beam by a geometric method using an aspherical lens. As shown in FIG. 16A, by passing the Gaussian laser beam through the aspherical lens 511, the laser beam having the cross-sectional intensity distribution 432 of the Gaussian laser beam is magnified by the concave lens effect at the central portion 521 of the laser beam, and the laser beam. The peripheral portion 522 is converged by the convex lens effect, and the laser beam having the cross-sectional intensity distribution 434 of the soaking heat irradiation laser beam can be adjusted on the irradiation surface (base material) 512.

回折光学素子(Diffractive Optical Element;DOE)などの位相マスクを用いる手法は、波動光学的にガウシアンレーザビームを均熱照射レーザビームへ変換する手法である。
図16Bは、DOEを用いて波動光学的手法により均熱照射レーザビームを調整する一例を示す模式図である。図16Bに示すように、ガウシアンレーザビームをDOE531に通過させることにより、レーザビームの中央部は凹レンズ効果となる位相分布、レーザビーム周辺部は凸レンズ効果となる位相分布を与えて、波面を制御することにより均熱照射レーザビームとすることができる。なお、図16B中、541は集光レンズを、551は基材を表す。
A method using a phase mask such as a diffractive optical element (DOE) is a method of wave-optically converting a Gaussian laser beam into a soaking laser beam.
FIG. 16B is a schematic view showing an example of adjusting a soaking laser beam by a wave optical technique using DOE. As shown in FIG. 16B, by passing the Gaussian laser beam through DOE531, the central part of the laser beam is given a phase distribution having a concave lens effect, and the peripheral part of the laser beam is given a phase distribution having a convex lens effect to control the wavefront. This makes it possible to obtain a soaking laser beam. In FIG. 16B, 541 represents a condenser lens and 551 represents a base material.

液晶位相変換素子(SLM)などの位相変換手段を用いる手法は、レーザビームの位相分布を変換(時間的に空間光変調)可能であるため、波面を重畳させた波面を時間的に変化させてもよい。 Since the method using a phase conversion means such as a liquid crystal phase conversion element (SLM) can convert the phase distribution of the laser beam (spatial light modulation in time), the wave surface on which the wave surface is superimposed is changed in time. May be good.

また、上述のもの以外の例としては、反射型液晶位相変換素子とプリズムとの組み合わせを用いることもできる。
図16Cは、反射型液晶位相変換素子561とプリズム562との組み合わせにより均熱照射レーザビームを調整する一例を示す模式図である。
Further, as an example other than the above, a combination of a reflective liquid crystal phase conversion element and a prism can also be used.
FIG. 16C is a schematic view showing an example of adjusting a soaking laser beam by combining a reflective liquid crystal phase conversion element 561 and a prism 562.

レーザビーム変換光学系及びfθレンズにより、均熱照射レーザビームに変換して、均熱照射レーザビームを飛翔対象材料上に照射する。基材上に照射されたレーザビームの大きさ(直径、1/e幅)は20μm以上200μm以下が好ましく、30μm以上150μm以下がより好ましい。
レーザビームの大きさを20μm以上200μm以下とすることにより、レーザ走査による品質維持を可能とし、高解像度の2次元描画又は3次元プリンティングを可能とする。
The laser beam conversion optical system and the fθ lens convert the laser beam into a soaking irradiation laser beam, and irradiate the flight target material with the soaking irradiation laser beam. The size of the laser beam irradiated on the substrate (diameter, 1 / e 2 width) is preferably 20μm or more 200μm or less, more preferably 30μm or more 150μm or less.
By setting the size of the laser beam to 20 μm or more and 200 μm or less, it is possible to maintain the quality by laser scanning, and it is possible to perform high-resolution two-dimensional drawing or three-dimensional printing.

均熱照射レーザビームのエネルギーとしては、レーザビームのフルエンスについて、飛翔対象材料が配された表面におけるレーザビームのフルエンスF(J/cm)が、レーザビームが照射される基材の表面におけるレーザビームのフルエンスF(J/cm)の20%以上であることが好ましく、20%以上80%以下であることがより好ましい。
なお、フルエンス(J/cm)といえば、通常は、入射側のフルエンス(フロントサイドフルエンス、F)を指す。それと、材料の吸収係数で議論することが多い。しかしながら、光吸収材膜の光照射と反対側の膜表面のフルエンス(バックサイドフルエンス、F)を制御することが飛翔品質に重要であることが本発明者らの検討によってわかった。
The energy of soaking the irradiated laser beam, the fluence of the laser beam, the fluence F B of the laser beam in a flying target material disposed surface (J / cm 2) is, on the surface of the substrate to a laser beam is irradiated preferably the laser beam is the fluence F F (J / cm 2) of 20% or more, more preferably 20% to 80%.
The fluence (J / cm 2 ) usually refers to the incident side fluence (front side fluence, FF ). Also, we often discuss the absorption coefficient of materials. However, the fluence of the opposite side of the membrane surface and the light irradiation of the light absorbing material layer (backside fluence, F B) to control the important in flying quality has been found by the study of the present inventors.

次に、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法を実施する飛翔体発生装置の実施形態について図面を用いて説明する。
図17Aは、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法を実施する飛翔体発生装置の一例を示す模式図である。
図17Aに示すように、本発明の飛翔体発生装置700は、図示しない光源から照射されるレーザビーム711、ビーム変換光学系721、及び集光光学系731を有し、基材741、飛翔対象材料751、及び被付着媒体761とともに使用する。飛翔体発生装置700において、図示しない光源から照射されたレーザビーム711は、所望のビームプロファイルに変換するためにビーム変換光学系721、集光光学系731としてのfθレンズなどを通過し、飛翔対象材料751に基材741を介して照射されるようになっている。レーザビーム711が照射された飛翔対象材料751は、間隙(ギャップ)771を介して基材741に配された飛翔対象材料751と対向するように設けられた被付着媒体761に向かって飛翔し、付着する(付着後の飛翔対象材料752)。飛翔対象材料751と被付着媒体761との間隙(ギャップ)771は、図示しないギャップ保持手段により調整され、被付着媒体761の平面方向の位置調整は、図示しない位置調整手段によって行うことができる。
図17Bは、本発明の飛翔体発生装置の他の一例を示す模式図である。
図17Bに示すように、図は便宜上、軸対称モデルとしている。図17Bに示すように、飛翔体発生装置は、光源811、ビーム変換光学系821、走査光学系である(X−Y)ガルバノスキャナ831、集光光学系である集光レンズ841を有しており、試料台881上に飛翔対象材料853と、レーザエネルギー吸収材料(アシスト膜)852と、を表面の少なくとも一部に配した透明体(基材)851を設置することができるようになっている。また、透明体(基材)851と被付着物(アクセプター基板)861との間隙を設けるためのGap(ギャップ)保持部材871を有している。なお、飛翔体発生装置は、光源811から照射されるガウシアンレーザビーム812をビーム変換光学系821において均熱照射レーザビーム813に変換している。
また、図17Bに示した飛翔体発生装置の一例においては、光源811、ビーム変換光学系821、走査光学系であるガルバノスキャナ831、及び集光レンズ841を有する飛翔対象材料飛翔手段により、飛翔対象材料853が配された表面と対向する表面側から透明体(基材)851に対しレーザビーム813を照射することにより、レーザビーム813の照射方向に飛翔対象材料853を飛翔させる。そして、図17Bに示した飛翔体発生装置の一例では、飛翔させた飛翔対象材料853(飛翔体)は、被付着物(対象)861に付着する。
Next, an embodiment of a projectile generator that implements the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 17A is a schematic view showing an example of a flying object generator that implements the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention.
As shown in FIG. 17A, the projectile generator 700 of the present invention has a laser beam 711, a beam conversion optical system 721, and a condensing optical system 731 emitted from a light source (not shown), and has a base material 741 and a flying object. Used with material 751 and adherent medium 761. In the projectile generator 700, the laser beam 711 irradiated from a light source (not shown) passes through a beam conversion optical system 721, an fθ lens as a condensing optical system 731, and the like in order to convert to a desired beam profile, and is a flight target. The material 751 is irradiated via the base material 741. The flight target material 751 irradiated with the laser beam 711 flies toward the adhered medium 761 provided so as to face the flight target material 751 arranged on the base material 741 through the gap 771. Adheres (material to be flown after attachment 752). The gap 771 between the flight target material 751 and the adhered medium 761 is adjusted by a gap holding means (not shown), and the position of the adhered medium 761 in the plane direction can be adjusted by a position adjusting means (not shown).
FIG. 17B is a schematic view showing another example of the flying object generator of the present invention.
As shown in FIG. 17B, the figure is an axisymmetric model for convenience. As shown in FIG. 17B, the projectile generator includes a light source 811, a beam conversion optical system 821, a scanning optical system (XY) galvano scanner 831 and a condensing lens 841 which is a condensing optical system. A transparent body (base material) 851 in which the flight target material 853 and the laser energy absorbing material (assist film) 852 are arranged on at least a part of the surface can be installed on the sample table 881. There is. Further, it has a Gap (gap) holding member 871 for providing a gap between the transparent body (base material) 851 and the object to be adhered (acceptor substrate) 861. The flying object generator converts the Gaussian laser beam 812 emitted from the light source 811 into a soaking laser beam 813 in the beam conversion optical system 821.
Further, in an example of the flying object generator shown in FIG. 17B, a flying target material having a light source 811, a beam conversion optical system 821, a galvano scanner 831 as a scanning optical system, and a condenser lens 841 is used to fly a target material. By irradiating the transparent body (base material) 851 with the laser beam 813 from the surface side facing the surface on which the material 853 is arranged, the material 853 to be flown is made to fly in the irradiation direction of the laser beam 813. Then, in the example of the flying object generator shown in FIG. 17B, the flight target material 853 (flying object) that has been flown adheres to the adhered object (object) 861.

(MALDI質量分析用測定試料調製用基材)
本発明のMALDI質量分析用測定試料調製用基材は、基板上に、波長が400nm以上のレーザビームのエネルギーを吸収可能なレーザエネルギー吸収材料と、マトリックスとをこの順で有し、更に必要に応じてその他の材料を有する。
本発明のMALDI質量分析用測定試料調製用基材は、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法におけるマトリックスプレートと同様である。
(Base material for preparing measurement sample for MALDI mass spectrometry)
The base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention has a laser energy absorbing material capable of absorbing the energy of a laser beam having a wavelength of 400 nm or more and a matrix in this order on the substrate, and further is required. Has other materials accordingly.
The base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention is the same as the matrix plate in the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention.

(MALDI質量分析用測定試料)
MALDI質量分析用測定試料としては、MALDI質量分析対象の試料と、試料上に所定位置に配された1種又は2種以上のマトリックスとを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、MALDI質量分析する際には、MALDI質量分析用測定試料は、導電性の基板上に載置する必要がある。
(Measurement sample for MALDI mass spectrometry)
The measurement sample for MALDI mass spectrometry is not particularly limited as long as it has a sample to be subjected to MALDI mass spectrometry and one or more types of matrices arranged at predetermined positions on the sample, and is appropriately selected according to the purpose. can do. When performing MALDI mass spectrometry, the measurement sample for MALDI mass spectrometry needs to be placed on a conductive substrate.

MALDI質量分析用測定試料としては、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に対し、基材からマトリックスを複数回飛翔させて配させることができる。基材からマトリックスを複数回飛翔させて配させることができると、マトリックスの量を調整できる点で有利である。 As the measurement sample for MALDI mass spectrometry, the matrix can be arranged by flying the matrix from the base material a plurality of times with respect to a predetermined position of the sample to be subjected to MALDI mass spectrometry. It is advantageous that the amount of the matrix can be adjusted if the matrix can be flown and arranged a plurality of times from the base material.

<試料>
MALDI質量分析対象の試料としては、MALDI質量分析で分析できる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、凍結脳組織、動物全身切片、種子、印刷画像などが挙げられる。
<Sample>
The sample to be analyzed by MALDI mass spectrometry is not particularly limited as long as it can be analyzed by MALDI mass spectrometry, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include frozen brain tissue, whole body sections of animals, seeds, and printed images. ..

(MALDI質量分析方法)
本発明のMALDI質量分析方法は、本発明のMALDI質量分析用測定試料を用いてMALDI質量分析を行う限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
MALDI質量分析方法としては、例えば、MALDI−TOF−MS(株式会社ブルカーダルトニクス製)により行うことができる。
(MALDI mass spectrometry method)
The MALDI mass spectrometry method of the present invention is not particularly limited as long as MALDI mass spectrometry is performed using the measurement sample for MALDI mass spectrometry of the present invention, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
As the MALDI mass spectrometry method, for example, MALDI-TOF-MS (manufactured by Bruker Daltonics Co., Ltd.) can be used.

(MALDI質量分析用測定試料調製プログラム)
本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムは、MALDI質量分析対象の試料の位置情報に基づき、MALDI質量分析用測定試料の調製に用いるマトリックスを表面に配した基材における、マトリックスが配された側とは反対側の基材の表面にレーザビームを照射することにより、マトリックスを基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させる処理をコンピュータに実行させる。
(Measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry)
In the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention, the matrix is arranged on the substrate on which the matrix used for preparing the measurement sample for MALDI mass spectrometry is arranged on the surface based on the position information of the sample to be MALDI mass spectrometry. By irradiating the surface of the base material on the side opposite to the side with a laser beam, the matrix is caused to fly from the base material and a computer is made to perform a process of arranging the sample to be subjected to MALDI mass spectrometry at a predetermined position.

本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムは、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法を実施するために好適に実行される。
つまり、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムは、ハードウェア資源としてのコンピュータ等を用いることにより、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製方法を実行できる。また、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムは、一又は複数のコンピュータやサーバの少なくともいずれかによって実行されてもよい。
The measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention is suitably executed for carrying out the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention.
That is, the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention can execute the measurement sample preparation method for MALDI mass spectrometry of the present invention by using a computer or the like as a hardware resource. In addition, the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention may be executed by at least one of one or more computers or servers.

本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムによる処理では、それぞれ異なる種類のマトリックスが配された複数のマトリックスプレートを所定の位置に予め設置し、測定試料を載置したITOコートスライドガラスを所定の位置に固定した状態で行われる。 In the process according to the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention, a plurality of matrix plates on which different types of matrices are arranged are pre-installed at predetermined positions, and an ITO-coated slide glass on which the measurement sample is placed is placed in a predetermined position. It is done in a fixed position.

本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムによる処理は、例えば、図3A及び図3Bに示すようなMALDI質量分析用測定試料調製装置により実行することができる。 The processing by the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention can be carried out by, for example, the measurement sample preparation apparatus for MALDI mass spectrometry as shown in FIGS. 3A and 3B.

図3Aは、MALDI質量分析用測定試料調製装置のハードウェアの一例を示すブロック図である。
図3Aに示すように、このMALDI質量分析用測定試料調製装置100は、マウス110と、CPU120と、ディスプレイ130と、レーザビーム照射手段140と、プレート交換機構150と、記憶手段160とを有する。CPU120は、各部と接続されている。
FIG. 3A is a block diagram showing an example of the hardware of the measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry.
As shown in FIG. 3A, the measurement sample preparation device 100 for MALDI mass spectrometry includes a mouse 110, a CPU 120, a display 130, a laser beam irradiation means 140, a plate exchange mechanism 150, and a storage means 160. The CPU 120 is connected to each part.

マウス110は、後述する入力部110aにより「マトリックスの種類」と「レーザビームを照射する測定試料の位置」の情報を対応させた照射データをユーザから受け付ける。また、マウス110は、MALDI質量分析用測定試料調製装置100に対する他の入力を受け付ける。 The mouse 110 receives from the user irradiation data in which the information of the "matrix type" and the "position of the measurement sample to be irradiated with the laser beam" are associated with each other by the input unit 110a described later. In addition, the mouse 110 accepts other inputs to the measurement sample preparation device 100 for MALDI mass spectrometry.

CPU120は、プロセッサの一種であり、種々の制御や演算を行う処理装置である。CPU120は、記憶手段160などが記憶するファームウェアなどを実行することにより、種々の機能を実現する。CPU120は、後述する制御部120aに対応する。 The CPU 120 is a kind of processor, and is a processing device that performs various controls and calculations. The CPU 120 realizes various functions by executing firmware or the like stored by the storage means 160 or the like. The CPU 120 corresponds to the control unit 120a described later.

ディスプレイ130は、後述する出力部130aにより各種指示を受け付ける画面を表示する。 The display 130 displays a screen for receiving various instructions by the output unit 130a described later.

レーザビーム照射手段140は、例えば、図2で示したレーザビーム照射手段と同様であり、後述する出力部130aにより、レーザビームをマトリックスプレートの所定の位置に照射することができる。 The laser beam irradiating means 140 is, for example, the same as the laser beam irradiating means shown in FIG. 2, and the laser beam can be irradiated to a predetermined position on the matrix plate by the output unit 130a described later.

プレート交換機構150は、後述するプレート交換部150aにより、装置内に格納されている各種のマトリックスが配されているマトリックスプレートを交換する機構である。 The plate exchange mechanism 150 is a mechanism for exchanging a matrix plate in which various matrices stored in the apparatus are arranged by a plate exchange unit 150a described later.

記憶手段160は、MALDI質量分析用測定試料調製装置100を動作させる各種プログラムなどを記憶している。 The storage means 160 stores various programs for operating the measurement sample preparation device 100 for MALDI mass spectrometry.

図3Bは、MALDI質量分析用測定試料調製装置の機能の一例を示すブロック図である。
図3Bに示すように、このMALDI質量分析用測定試料調製装置100は、入力部110aと、制御部120aと、出力部130aと、照射部140aと、プレート交換部150aと、記憶部160aとを有する。制御部120aは、各部と接続されている。
FIG. 3B is a block diagram showing an example of the function of the measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry.
As shown in FIG. 3B, the measurement sample preparation device 100 for MALDI mass spectrometry includes an input unit 110a, a control unit 120a, an output unit 130a, an irradiation unit 140a, a plate exchange unit 150a, and a storage unit 160a. Have. The control unit 120a is connected to each unit.

入力部110aは、制御部120aの指示に従い、「マトリックスの種類」と「レーザビームを照射する測定試料の位置」の情報を対応させた照射データを、マウス110によりユーザから受け付ける。
照射データの受け付けは、例えば、ITOコートスライドガラス上に載置した測定試料を撮像した画像上に、マトリックスの種類と照射位置を入力するようにしてもよい。
なお、入力部110aは、ユーザからの他の入力を受け付ける。
The input unit 110a receives irradiation data corresponding to the information of "matrix type" and "position of the measurement sample to be irradiated with the laser beam" from the user by the mouse 110 according to the instruction of the control unit 120a.
For receiving the irradiation data, for example, the type of the matrix and the irradiation position may be input on the image obtained by capturing the measurement sample placed on the ITO-coated slide glass.
The input unit 110a accepts other inputs from the user.

制御部120aは、入力部110aで受け付けた照射データを記憶部160aに格納する。また、制御部120aは、MALDI質量分析用測定試料調製装置100全体の動作を制御する。 The control unit 120a stores the irradiation data received by the input unit 110a in the storage unit 160a. Further, the control unit 120a controls the operation of the entire measurement sample preparation device 100 for MALDI mass spectrometry.

出力部130aは、制御部120aの指示に従い、ディスプレイ130に各種指示を受け付ける画面を表示する。 The output unit 130a displays a screen for receiving various instructions on the display 130 in accordance with the instructions of the control unit 120a.

照射部140aは、制御部120aの指示に従い、レーザビーム照射手段140を動作させ、プレート交換部150aにより配置されたマトリックスプレートにレーザビームを照射させることができる。 The irradiation unit 140a can operate the laser beam irradiation means 140 according to the instruction of the control unit 120a to irradiate the matrix plate arranged by the plate replacement unit 150a with the laser beam.

プレート交換部150aは、照射データに基づいた制御部120aの指示に従い、マトリックスプレートを交換する。マトリックスプレートは、装置内に複数格納されており、それぞれ異なる種類のマトリックスの粉体がプレート上に配されており、プレート交換機構150により交換される。 The plate exchange unit 150a exchanges the matrix plate according to the instruction of the control unit 120a based on the irradiation data. A plurality of matrix plates are stored in the apparatus, and powders of different types of matrices are arranged on the plates and exchanged by the plate exchange mechanism 150.

記憶部160aは、制御部120aの指示に従い、入力部110aで受け付けた照射データや各種プログラムなどを記憶手段160に記憶させる。 The storage unit 160a stores the irradiation data and various programs received by the input unit 110a in the storage means 160 in accordance with the instruction of the control unit 120a.

図3Cは、本発明のMALDI質量分析用測定試料調製プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 FIG. 3C is a flowchart showing an example of the processing procedure of the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry of the present invention.

ステップS101では、入力部110aは、「マトリックスの種類」と「レーザビームを照射する測定試料の位置」の情報を対応させた照射データを、マウス110によりユーザから受け付けると、処理をS102に移行する。 In step S101, when the input unit 110a receives the irradiation data corresponding to the information of the "matrix type" and the "position of the measurement sample to be irradiated with the laser beam" from the user by the mouse 110, the process shifts to S102. ..

ステップS102では、制御部120aは、照射データに基づいてレーザビーム照射手段140の照射位置を移動させると、処理をS103に移行する。 In step S102, when the control unit 120a moves the irradiation position of the laser beam irradiation means 140 based on the irradiation data, the process shifts to S103.

ステップS103では、照射部140aは、レーザビーム照射手段140により、マトリックスプレートに配されているマトリックスを飛翔させ、マトリックスを試料切片に配すると、処理をS104に移行する。 In step S103, the irradiation unit 140a flies the matrix arranged on the matrix plate by the laser beam irradiation means 140, and when the matrix is arranged on the sample section, the process shifts to S104.

ステップS104では、制御部120aは、照射データの内容が全て完了したか否かを判定する。制御部120aは、照射データの内容が全て完了したと判定すると本処理を終了し、照射データの内容が全て完了していないと判定すると、処理をS105に移行する。 In step S104, the control unit 120a determines whether or not all the contents of the irradiation data have been completed. When the control unit 120a determines that all the contents of the irradiation data are completed, the control unit 120a ends this process, and when it determines that all the contents of the irradiation data are not completed, the control unit 120a shifts the process to S105.

ステップS105では、制御部120aは、照射データに基づき、マトリックスプレートの交換が必要か否かを判定する。制御部120aは、マトリックスプレートの交換が必要であると判定すると処理をS106に移行し、マトリックスプレートの交換が必要でないと判定すると処理をS102に戻す。 In step S105, the control unit 120a determines whether or not the matrix plate needs to be replaced based on the irradiation data. When the control unit 120a determines that the matrix plate needs to be replaced, the process shifts to S106, and when it determines that the matrix plate does not need to be replaced, the control unit 120a returns the process to S102.

ステップS106では、交換部120は、マトリックスプレートの交換を行うと、処理をS102に戻す。 In step S106, when the exchange unit 120 exchanges the matrix plate, the process returns to S102.

このように、本発明に用いるMALDI質量分析用測定試料調製プログラムは、MALDI質量分析対象の試料の位置情報に基づき、MALDI質量分析用測定試料の調製に用いるマトリックスを表面に配した基材における、マトリックスが配された側とは反対側の基材の表面にレーザビームを照射することにより、マトリックスを基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させる処理をコンピュータに実行させる。 As described above, the measurement sample preparation program for MALDI mass spectrometry used in the present invention is based on the position information of the sample to be MALDI mass spectrometry, and is a substrate on which the matrix used for preparing the measurement sample for MALDI mass spectrometry is arranged on the surface. By irradiating the surface of the base material on the side opposite to the side on which the matrix is arranged with a laser beam, the matrix is made to fly from the base material and a computer is made to perform a process of arranging the sample at a predetermined position for MALDI mass spectrometry. ..

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下では、図2に示したレーザビーム照射手段140により、パルス発振させたレーザビームを2種のマトリックスA及びBにそれぞれ照射して、1つの試料切片に2種のマトリックスのドットを配するようにした実施例及び比較例について説明する。
Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
In the following, the laser beam irradiating means 140 shown in FIG. 2 irradiates the two types of matrices A and B with the pulse-oscillated laser beam, respectively, and arranges the dots of the two types of matrices on one sample section. The examples and comparative examples described in the above will be described.

(実施例1)
[マトリックス溶液の調製]
<マトリックス溶液Aの調整>
マトリックスAとするシナピン酸(Sinapic acid:SA)を溶媒であるTHF(東京化成工業株式会社製)に溶解し、固形分1質量%のシナピン酸THF溶液をマトリックス溶液Aとして調製した。
(Example 1)
[Preparation of matrix solution]
<Preparation of matrix solution A>
Sinapinic acid (SA) as matrix A was dissolved in THF (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a solvent, and a solution of 1% by mass of solid content in THF was prepared as matrix solution A.

<マトリックス溶液Bの調整>
次に、マトリックスBとするα−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸(α−cyano−4−hydroxycinnamic acid:HCCA)を溶媒であるTHF(東京化成工業株式会社製)に溶解し、固形分1質量%のα−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸THF溶液をマトリックス溶液Bとして調製した。
<Preparation of matrix solution B>
Next, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (HCCA) as matrix B was dissolved in THF (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a solvent, and the solid content was 1 mass. % Α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid THF solution was prepared as matrix solution B.

<マトリックス溶液Cの調整>
次に、マトリックスCとする2,5−ジヒドロキシ安息香酸(2,5dihydroxybenzonic acid:DHB)を溶媒であるTHF(東京化成工業株式会社製)に溶解し、固形分1質量%の2,5−ジヒドロキシ安息香酸THF溶液をマトリックス溶液Cとして調製した。
<Preparation of matrix solution C>
Next, 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) as matrix C was dissolved in THF (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a solvent, and 2,5-dihydroxy with a solid content of 1% by mass was dissolved. A THF solution of benzoate was prepared as a matrix solution C.

[マトリックスプレートの作製]
<マトリックスプレートAの作成>
基材としてのスライドガラス(S2441、スーパーフロスト ホワイト、松浪硝子工業株式会社製)の片側表面に平均厚みが50nmとなるよう、金を真空蒸着した。金を蒸着紙面上に、調製したマトリックス溶液Aを、図1A〜図1Cで示した粉体形成技術を用いて針状結晶の長辺における1次平均粒子径20μmのマトリックスAの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスAの粉体層を形成し、図4Aに示す構成のマトリックスプレートAを作製した。
[Preparation of matrix plate]
<Creation of matrix plate A>
Gold was vacuum-deposited on one side of a slide glass (S2441, Super Frost White, manufactured by Matsunami Glass Ind.) As a base material so that the average thickness was 50 nm. The prepared matrix solution A is used to form a matrix A powder having a primary average particle diameter of 20 μm on the long side of the acicular crystal using the powder forming techniques shown in FIGS. 1A to 1C on a gold-deposited paper surface. Then, a powder layer of Matrix A was formed so that the average thickness was 5 μm, and Matrix Plate A having the configuration shown in FIG. 4A was prepared.

<マトリックスプレートBの作成>
マトリックス溶液Aをマトリックス溶液Bに変更した以外はマトリックスプレートAと同様に、1次平均粒子径10μmのマトリックスBの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスBの粉体層を形成し、マトリックスプレートBを作製した。
<Creation of matrix plate B>
Similar to the matrix plate A, the matrix B powder having a primary average particle diameter of 10 μm was formed except that the matrix solution A was changed to the matrix solution B, and the powder layer of the matrix B was formed so that the average thickness was 5 μm. It was formed to prepare a matrix plate B.

<マトリックスプレートCの作成>
マトリックス溶液Aをマトリックス溶液Cに代えた以外はマトリックスプレートAと同
様に、1次平均粒子径15μmのマトリックスCの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスCの粉体層を形成し、マトリックスプレートCを作製した。
<Creation of matrix plate C>
Similar to the matrix plate A, the matrix C powder having a primary average particle diameter of 15 μm is formed except that the matrix solution A is replaced with the matrix solution C, and the powder layer of the matrix C is formed so that the average thickness is 5 μm. It was formed to prepare a matrix plate C.

<マトリックスプレートDの作成>
基材としてのスライドガラス(S2441、スーパーフロスト ホワイト、松浪硝子工業株式会社製)の表面に、調製したマトリックス溶液Aを、図1A〜図1Cで示した粉体形成技術を用いて1次平均粒子径20μmのマトリックスAの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスAの粉体層を形成し、図4Bに示す構成のマトリックスプレートDを作製した。
<Creation of matrix plate D>
On the surface of a slide glass (S2441, Super Frost White, manufactured by Matsunami Glass Ind.) As a base material, the prepared matrix solution A is subjected to primary average particles using the powder forming techniques shown in FIGS. 1A to 1C. A matrix A powder having a diameter of 20 μm was formed, and a matrix A powder layer was formed so that the average thickness was 5 μm, to prepare a matrix plate D having the configuration shown in FIG. 4B.

<マトリックスプレートEの作成>
マトリックス溶液Aをマトリックス溶液Bに変更した以外はマトリックスプレートDと同様に、1次平均粒子径10μmのマトリックスBの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスBの粉体層を形成し、図4Bに示す構成のマトリックスプレートEを作製した。
<Creation of matrix plate E>
Similar to the matrix plate D, the powder of the matrix B having a primary average particle diameter of 10 μm is formed except that the matrix solution A is changed to the matrix solution B, and the powder layer of the matrix B is formed so that the average thickness is 5 μm. It was formed and a matrix plate E having the configuration shown in FIG. 4B was prepared.

<マトリックスプレートFの作成>
マトリックス溶液Aをマトリックス溶液Cに変更した以外はマトリックスプレートDと同様に、1次平均粒子径15μmのマトリックスCの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスCの粉体層を形成し、図4Bに示す構成のマトリックスプレートFを作製した。
<Creation of matrix plate F>
Similar to the matrix plate D, the matrix C powder having a primary average particle diameter of 15 μm was formed except that the matrix solution A was changed to the matrix solution C, and the powder layer of the matrix C was formed so that the average thickness was 5 μm. It was formed and a matrix plate F having the configuration shown in FIG. 4B was prepared.

<マトリックスプレートGの作成>
基材としてのスライドガラス(S2441、スーパーフロスト ホワイト、松浪硝子工業株式会社製)の片側表面に平均厚みが50nmとなるよう、金を真空蒸着した基材上に、調製したマトリックス溶液Aを、図1Dで示した静電塗布技術を用いて1次平均粒子径10μmのマトリックスAの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスAの粉体層を形成し、図4Aに示す構成のマトリックスプレートGを作製した。
<Creation of matrix plate G>
The matrix solution A prepared on a base material vacuum-deposited with gold so that the average thickness is 50 nm on one side surface of a slide glass (S2441, Super Frost White, manufactured by Matsunami Glass Ind. Co., Ltd.) as a base material is shown in FIG. Using the electrostatic coating technique shown in 1D, a matrix A powder having a primary average particle diameter of 10 μm was formed, and a matrix A powder layer was formed so that the average thickness was 5 μm. Matrix plate G was prepared.

<マトリックスプレートHの作成>
マトリックス溶液Aをマトリックス溶液Bに変更した以外はマトリックスプレートGと同様に、1次平均粒子径10μmのマトリックスBの粉体を形成し、平均厚みが5μmになるようにマトリックスBの粉体層を形成し、図4Aに示す構成のマトリックスプレートHを作製した。
<Creation of matrix plate H>
Similar to the matrix plate G, the matrix B powder having a primary average particle diameter of 10 μm was formed except that the matrix solution A was changed to the matrix solution B, and the powder layer of the matrix B was formed so that the average thickness was 5 μm. It was formed and a matrix plate H having the configuration shown in FIG. 4A was prepared.

[標準試料群の作製]
まず、標準試料としてのペプチドキャリブレーションスタンダードIIの1本分の内容物を0.1%THF溶媒125μLに溶解し、数秒間振動攪拌する。
この溶解液53を図5Aに示した「MTP384 Targret Ground SteelBC」51の縦AからP、横1から24に配置された円内にマイクロシリンジ52にて1μL毎に滴下し(図5B)、乾燥させて標準試料群を作製した。同様の操作で同じ標準試料群を作製し、2つの標準試料群(標準試料群1及び標準試料群2)を作製した。
[Preparation of standard sample group]
First, the content of one peptide calibration standard II as a standard sample is dissolved in 125 μL of 0.1% THF solvent, and the mixture is vibrated and stirred for several seconds.
This solution 53 is dropped every 1 μL with a microsyringe 52 into a circle arranged vertically A to P and horizontally 1 to 24 of the “MTP384 Group Group Steel BC” 51 shown in FIG. 5A, and dried. A standard sample group was prepared. The same standard sample group was prepared by the same operation, and two standard sample groups (standard sample group 1 and standard sample group 2) were prepared.

[レーザビーム照射手段の準備]
<レーザビーム照射手段Aの準備>
レーザビーム照射手段は、図2に示したレーザビーム照射手段140を用いた。
具体的には、レーザビーム源(YAG)は、YAG結晶を励起させてレーザ発振させるYAGレーザを用いた。このレーザビーム源を用いて、発生させたレーザビームにおける波長を1,064nm、ビーム径を1.25mm×1.23mm、パルス幅を2ナノ秒、パルス周波数を20Hzとした1パルスのレーザビームを発生させた。発生させた1パルスのレーザビームを、ビーム径変更部材としての集光レンズ(シグマ光機社製、YAGレーザ集光レンズ)に照射して、マトリックスに照射させたときのビーム径を100μm×100μmであるようにした。前記ビーム径変更部材を経た前記レーザビームを、前記ビーム波長変更素子として用いたLBO結晶(CESTEC社製)に照射して、前記波長が1,064nmから532nmに変更した。そのレーザビームを、エネルギー調整フィルタ(シグマ光機株式会社製、NDフィルタ)に通過させることにより、マトリックスに照射させたときのレーザ出力を調整し、50μJ/ドットとした。
[Preparation of laser beam irradiation means]
<Preparation of laser beam irradiation means A>
As the laser beam irradiating means, the laser beam irradiating means 140 shown in FIG. 2 was used.
Specifically, as the laser beam source (YAG), a YAG laser that excites a YAG crystal to oscillate the laser was used. Using this laser beam source, a 1-pulse laser beam having a wavelength of 1,064 nm, a beam diameter of 1.25 mm × 1.23 mm, a pulse width of 2 nanoseconds, and a pulse frequency of 20 Hz in the generated laser beam is generated. Generated. The generated 1-pulse laser beam is applied to a condenser lens (YAG laser condenser lens manufactured by Sigma Kogyo Co., Ltd.) as a beam diameter changing member, and the beam diameter when irradiated to the matrix is 100 μm × 100 μm. I tried to be. The laser beam passed through the beam diameter changing member was irradiated to an LBO crystal (manufactured by CESTEC) used as the beam wavelength changing element to change the wavelength from 1,064 nm to 532 nm. By passing the laser beam through an energy adjustment filter (ND filter manufactured by SIGMA KOKI Co., Ltd.), the laser output when the matrix was irradiated was adjusted to 50 μJ / dot.

<レーザビーム照射手段Bの準備>
レーザビーム照射手段Bは、レーザビーム照射手段Aにおいて、前記波長変更手段で変更したレーザビームを、螺旋位相板(ルミネックス社製、Vortexフェイズプレート)に通過させて光渦レーザビームに変換させた。次に、螺旋位相板により変換させた光渦レーザビームを、螺旋位相板の下流に配置されている1/4波長板(QWP;株式会社光学技研製)に通過させた。このとき、式(1)で表されるトータルの回転モーメントJが2であるように、螺旋位相板と1/4波長板の光学軸を+45°に設定した。変換させた光渦レーザビームを、エネルギー調整フィルタ(シグマ光機株式会社製、NDフィルタ)に通過させることにより、マトリックスに照射させたときのレーザ出力を調整し、50μJ/ドットとした。この変更以外はレーザビーム照射手段Aと同様である。
<Preparation of laser beam irradiation means B>
In the laser beam irradiating means A, the laser beam irradiating means B passes the laser beam changed by the wavelength changing means through a spiral phase plate (Vortex phase plate manufactured by Luminex) to convert it into an optical vortex laser beam. Next, the optical vortex laser beam converted by the spiral phase plate was passed through a 1/4 wave plate (QWP; manufactured by Kogaku Giken Co., Ltd.) arranged downstream of the spiral phase plate. At this time, the optical axes of the spiral phase plate and the 1/4 wave plate were set to + 45 ° so that the total rotational moment J represented by the equation (1) was 2. By passing the converted optical vortex laser beam through an energy adjustment filter (ND filter manufactured by Sigma Kouki Co., Ltd.), the laser output when the matrix was irradiated was adjusted to 50 μJ / dot. Other than this change, it is the same as the laser beam irradiation means A.

<レーザビーム照射手段Cの準備>
レーザビーム照射手段Cは、レーザビーム照射手段Bにおいて、さらにLBO結晶で1,064nmのレーザビームと532nmのレーザビームを使って、和周波数発生を行う波長変更手段を用いて355nmのレーザビームに変更した以外はレーザビーム照射手段Bと同様である。
<Preparation of laser beam irradiation means C>
The laser beam irradiating means C is changed to a 355 nm laser beam in the laser beam irradiating means B by using a wavelength changing means for generating a sum frequency by using a laser beam of 1,064 nm and a laser beam of 532 nm in the LBO crystal. It is the same as the laser beam irradiating means B except that the laser beam irradiating means B is used.

<レーザビーム照射手段Dの準備>
レーザビーム照射手段Dは、図17A及び図17Bを例としたレーザ照射手段を用いた。
波長1064nmのNd:YAGレーザ光源ユニットから射出したレーザを、空間アイソレータ、λ/4板、コリメートレンズを通過させた。音響光学偏向素子(AOM)は、PC及びコントローラからのON/OFF信号をもとに、0次光と1次光に時間的に分離することで、レーザ光源の周波数を制御した。ミラーとレンズを通過する際に0次光はカットされ、1次光のみが非線形光学結晶(SHG素子)を通過し、非線形光学効果により、2次高調波(SHG)が発生し、波長532nmのGreen光を発生させた。
次に、ハーモニックセパレータHSにより、基本波と2次高調波を分離させ、Green単色のレーザビーム(Green光)を得た。
得られたGreen光は、収差補正や縦横変倍素子により、位相分布と強度分布を補正され、ズームレンズを通過して、均熱照射レーザビームに変換する図16Aに示すレーザビーム変換手段に入射されるようにした。
その後、ミラー、ND、そのほかの光学素子を通過して、ガルバノミラーなどの光偏向器で反射され、集光レンズ(焦点距離:100mm)を介してマトリックスに照射させたときのレーザ出力を50μJ/dotとした。
<Preparation of laser beam irradiation means D>
As the laser beam irradiating means D, the laser irradiating means using FIGS. 17A and 17B as examples was used.
A laser emitted from an Nd: YAG laser light source unit having a wavelength of 1064 nm was passed through a spatial isolator, a λ / 4 plate, and a collimating lens. The acoustic-optical deflection element (AOM) controls the frequency of the laser light source by temporally separating the 0th-order light and the 1st-order light based on the ON / OFF signals from the PC and the controller. The 0th order light is cut when passing through the mirror and the lens, only the 1st order light passes through the nonlinear optical crystal (SHG element), and the second harmonic (SHG) is generated by the nonlinear optical effect, and the wavelength is 532 nm. Green light was generated.
Next, the fundamental wave and the second harmonic were separated by the harmonic separator HS to obtain a Green monochromatic laser beam (Green light).
The obtained Green light is incident on the laser beam conversion means shown in FIG. 16A, in which the phase distribution and the intensity distribution are corrected by an aberration correction or a longitudinal / horizontal magnification element, the light passes through a zoom lens, and is converted into a soaking laser beam. I tried to be done.
After that, it passes through a mirror, ND, and other optical elements, is reflected by a light deflector such as a galvano mirror, and irradiates the matrix through a condenser lens (focal length: 100 mm) with a laser output of 50 μJ / It was set as dot.

[MALDI質量分析用測定試料群の作製]
(実施例1)
図6Aに示すように、マトリックスプレートA(200)の表面に形成したマトリックスAの粉体層(202)を標準試料群1の試料面と対向させ、マトリックスプレートAの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段Aによりガウスレーザビームを垂直に照射できるように設置した。図6A中、図示していないが、マトリックスプレートA(200)において、マトリックスAの粉体層(202)と、基材201との間には、レーザエネルギー吸収材料が配されている。なお、標準試料切片とマトリックスAの粉体層との間隙Gを100μmとした。
次に、図6B及び図6Cに示すように、マトリックスプレートAの裏面からレーザビーム照射手段AにてマトリックスAの粉体をマトリックスプレートAから飛翔させて試料位置A−1に、マトリックスドット径200μm、ドット間距離10μmで縦横10ドットずつ正方状に配させた。更にA−2からA−12まで同様にマトリックスAのドットを形成しMALDI質量分析用測定試料群Aを得た。
[Preparation of measurement sample group for MALDI mass spectrometry]
(Example 1)
As shown in FIG. 6A, the powder layer (202) of the matrix A formed on the surface of the matrix plate A (200) is opposed to the sample surface of the standard sample group 1, and the back surface (having a matrix) of the matrix plate A is provided. It was installed so that the Gaussian laser beam could be vertically irradiated by the laser beam irradiating means A from the surface). Although not shown in FIG. 6A, in the matrix plate A (200), a laser energy absorbing material is arranged between the powder layer (202) of the matrix A and the base material 201. The gap G between the standard sample section and the powder layer of matrix A was set to 100 μm.
Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, the powder of the matrix A is flown from the matrix plate A by the laser beam irradiating means A from the back surface of the matrix plate A, and the matrix dot diameter is 200 μm at the sample position A-1. , The dots were arranged in a square shape with 10 dots in each of the vertical and horizontal directions at a distance of 10 μm. Further, dots of matrix A were formed in the same manner from A-2 to A-12 to obtain a measurement sample group A for MALDI mass spectrometry.

(実施例2)
MALDI質量分析用測定試料群Aと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートBに変更しマトリックスドットをB−1からB−12形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Bを得た。
(Example 2)
Similar to the measurement sample group A for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate B and matrix dots were formed from B-1 to B-12 to obtain the measurement sample group B for MALDI mass spectrometry.

(実施例3)
MALDI質量分析用測定試料群Aと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートCに変更しマトリックスドットをC−1からC−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Cを得た。
(Example 3)
Similar to the measurement sample group A for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate C and matrix dots were formed from C-1 to C-12 to obtain the measurement sample group C for MALDI mass spectrometry.

(実施例4)
図6Aに示すように、マトリックスプレートAの表面に形成したマトリックスAの粉体層を標準試料群1の試料面と対向させ、マトリックスプレートAの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段Bにより光渦レーザビームを垂直に照射できるように設置した。なお、標準試料切片とマトリックスAの粉体層との間隙を100μmとした。
次に、図6B及び図6Cに示すように、マトリックスプレートAの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段BにてマトリックスAの粉体をマトリックスプレートAから飛翔させて試料位置D−1に、マトリックスドット径200μm、ドット間距離10μmで縦横10ドットずつ正方状に配させた。更にD−2からD−12まで同様にマトリックスAのドットを形成しMALDI質量分析用測定試料群Dを得た。
(Example 4)
As shown in FIG. 6A, the powder layer of the matrix A formed on the surface of the matrix plate A is opposed to the sample surface of the standard sample group 1, and the laser beam is emitted from the back surface of the matrix plate A (the surface having no matrix). It was installed so that the optical vortex laser beam could be vertically irradiated by the irradiation means B. The gap between the standard sample section and the powder layer of Matrix A was set to 100 μm.
Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, the powder of the matrix A is flown from the matrix plate A by the laser beam irradiation means B from the back surface (the surface having no matrix) of the matrix plate A to the sample position. D-1 was arranged in a square shape with a matrix dot diameter of 200 μm, a dot-to-dot distance of 10 μm, and 10 dots in each of the vertical and horizontal directions. Further, dots of matrix A were formed in the same manner from D-2 to D-12 to obtain a measurement sample group D for MALDI mass spectrometry.

(実施例5)
MALDI質量分析用測定試料群Dと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートBに変更しマトリックスドットをE−1からE−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Eを得た。
(Example 5)
Similar to the measurement sample group D for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate B and matrix dots were formed from E-1 to E-12 to obtain the measurement sample group E for MALDI mass spectrometry.

(実施例6)
MALDI質量分析用測定試料群Dと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートCに変更しマトリックスドットをF−1からF−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Fを得た。
(Example 6)
Similar to the measurement sample group D for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate C and matrix dots were formed from F-1 to F-12 to obtain the measurement sample group F for MALDI mass spectrometry.

(実施例7)
MALDI質量分析用測定試料群Dと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートGに変更しマトリックスドットをG−1からG−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Gを得た。
(Example 7)
Similar to the measurement sample group D for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate G and matrix dots were formed from G-1 to G-12 to obtain the measurement sample group G for MALDI mass spectrometry.

(実施例8)
MALDI質量分析用測定試料群Dと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートHに変更しマトリックスドットをH−1からH−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Hを得た。
(Example 8)
Similar to the measurement sample group D for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate H and matrix dots were formed from H-1 to H-12 to obtain the measurement sample group H for MALDI mass spectrometry.

(実施例9)
図6Aに示すように、マトリックスプレートAの表面に形成したマトリックスAの粉体層を標準試料群2上の標準試料と対向させ、マトリックスプレートAの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段Dにより均熱照射レーザビームを垂直に照射できるように設置した。なお、標準試料切片とマトリックスAの粉体層との間隙を100μmとした。
次に、図6B及び図6Cに示すように、マトリックスプレートAの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段DにてマトリックスAの粉体をマトリックスプレートAから飛翔させて試料位置A−1に、マトリックスドット径200μm、ドット間距離10μmで縦横10ドットずつ正方状に配させた。更にA−2からA−12まで同様にマトリックスAのドットを形成しMALDI質量分析用測定試料群Qを得た。
(Example 9)
As shown in FIG. 6A, the powder layer of the matrix A formed on the surface of the matrix plate A is opposed to the standard sample on the standard sample group 2, and the laser is viewed from the back surface of the matrix plate A (the surface having no matrix). The beam irradiating means D was installed so that the soaking laser beam could be vertically irradiated. The gap between the standard sample section and the powder layer of Matrix A was set to 100 μm.
Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, the powder of the matrix A is flown from the matrix plate A by the laser beam irradiation means D from the back surface (the surface having no matrix) of the matrix plate A to the sample position. A-1 was arranged in a square shape with a matrix dot diameter of 200 μm, a dot-to-dot distance of 10 μm, and 10 dots in each of the vertical and horizontal directions. Further, dots of matrix A were formed in the same manner from A-2 to A-12 to obtain a measurement sample group Q for MALDI mass spectrometry.

(実施例10)
MALDI質量分析用測定試料群Qと同様に、マトリックスプレートAをマトリックスプレートBに変更しマトリックスドットをB−1からB−12形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Rを得た。
(Example 10)
Similar to the measurement sample group Q for MALDI mass spectrometry, the matrix plate A was changed to the matrix plate B and matrix dots were formed from B-1 to B-12 to obtain the measurement sample group R for MALDI mass spectrometry.

(比較例1)
図6Aに示すように、マトリックスプレートDの表面に形成したマトリックスAの粉体層を標準試料群1の試料面と対向させ、マトリックスプレートDの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段Bにより光渦レーザビームを垂直に照射できるように設置した。なお、標準試料切片とマトリックスAの粉体層との間隙を100μmとした。
次に、図6B及び図6Cに示すように、マトリックスプレートDの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段AにてマトリックスAの粉体をマトリックスプレートAから飛翔させて試料位置K−1に、マトリックスドット径200μmのドットを形成しようと試みたが、マトリックスプレートDからマトリックスAは飛翔せず、試料位置K−1のマトリックスドットを形成することはできなかったが、これをMALDI質量分析用測定試料群Kとした。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 6A, the powder layer of the matrix A formed on the surface of the matrix plate D is opposed to the sample surface of the standard sample group 1, and the laser beam is emitted from the back surface of the matrix plate D (the surface having no matrix). It was installed so that the optical vortex laser beam could be vertically irradiated by the irradiation means B. The gap between the standard sample section and the powder layer of Matrix A was set to 100 μm.
Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, the powder of the matrix A is flown from the matrix plate A by the laser beam irradiating means A from the back surface (the surface having no matrix) of the matrix plate D to the sample position. An attempt was made to form a dot having a matrix dot diameter of 200 μm on K-1, but the matrix A did not fly from the matrix plate D, and the matrix dot at the sample position K-1 could not be formed. It was designated as the measurement sample group K for MALDI mass analysis.

(比較例2)
マトリックスプレートDをマトリックスプレートEに変更し、同様に試料位置L−1に、マトリックスドット径200μmのドットを形成しようと試みたが、マトリックスプレートEからマトリックスBは飛翔せず、試料位置L−1のマトリックスドットを形成することはできなかったが、これをMALDI質量分析用測定試料群Lとした。
(Comparative Example 2)
The matrix plate D was changed to the matrix plate E, and an attempt was made to form a dot having a matrix dot diameter of 200 μm at the sample position L-1, but the matrix B did not fly from the matrix plate E and the sample position L-1. Although it was not possible to form the matrix dots of MALDI, this was designated as the measurement sample group L for MALDI mass analysis.

(比較例3)
マトリックスプレートDをマトリックスプレートFに変更し、同様に試料位置M−1に、マトリックスドット径200μmのドットを形成しようと試みたが、マトリックスプレートFからマトリックスCは飛翔せず、試料位置M−1のマトリックスドットを形成することはできなかったが、これをMALDI質量分析用測定試料群Mとした。
(Comparative Example 3)
The matrix plate D was changed to the matrix plate F, and an attempt was made to form a dot having a matrix dot diameter of 200 μm at the sample position M-1, but the matrix C did not fly from the matrix plate F and the sample position M-1. Although it was not possible to form the matrix dots of MALDI, this was designated as the measurement sample group M for MALDI mass analysis.

(比較例4)
図6Aに示すように、マトリックスプレートDに表面に形成したマトリックスAの粉体層を標準試料群1の試料面と対向させ、マトリックスプレートDの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段Cにより光渦レーザビームを垂直に照射できるように設置した。なお、標準試料切片とマトリックスAの粉体層との間隙を100μmとした。
次に、図6B、Cに示すように、マトリックスプレートAの裏面(マトリックスを有していない面)からレーザビーム照射手段AにてマトリックスAの粉体をマトリックスプレートAから飛翔させて試料位置N−1に、マトリックスドット径200μm、ドット間距離10μmで縦横10ドットずつ正方状に配させた。更にN−2からN−12まで同様にマトリックスAのドットを形成しMALDI質量分析用測定試料群Nを得た。
(Comparative Example 4)
As shown in FIG. 6A, the powder layer of the matrix A formed on the surface of the matrix plate D is opposed to the sample surface of the standard sample group 1, and the laser beam is emitted from the back surface of the matrix plate D (the surface having no matrix). It was installed so that the optical vortex laser beam could be vertically irradiated by the irradiation means C. The gap between the standard sample section and the powder layer of Matrix A was set to 100 μm.
Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, the powder of the matrix A is flown from the matrix plate A by the laser beam irradiation means A from the back surface (the surface having no matrix) of the matrix plate A, and the sample position N -1 was arranged in a square shape with a matrix dot diameter of 200 μm, a dot-to-dot distance of 10 μm, and 10 dots in each of the vertical and horizontal directions. Further, dots of matrix A were formed in the same manner from N-2 to N-12 to obtain a measurement sample group N for MALDI mass spectrometry.

(比較例5)
MALDI質量分析用測定試料群Nと同様に、マトリックスプレートDをマトリックスプレートEに変更しマトリックスドットをO−1からO−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Oを得た。
(Comparative Example 5)
Similar to the measurement sample group N for MALDI mass spectrometry, the matrix plate D was changed to the matrix plate E and matrix dots were formed from O-1 to O-12 to obtain the measurement sample group O for MALDI mass spectrometry.

(比較例6)
MALDI質量分析用測定試料群Nと同様に、マトリックスプレートDをマトリックスプレートFに変更しマトリックスドットをP−1からP−12に形成することで、MALDI質量分析用測定試料群Pを得た。
(Comparative Example 6)
Similar to the measurement sample group N for MALDI mass spectrometry, the matrix plate D was changed to the matrix plate F and matrix dots were formed from P-1 to P-12 to obtain the measurement sample group P for MALDI mass spectrometry.

次に、以下のようにして、「マトリックスの飛翔の有無」、「MALDI質量分析の検出感度」について評価した。 Next, "presence or absence of matrix flight" and "detection sensitivity of MALDI mass spectrometry" were evaluated as follows.

[レーザによるマトリックス飛翔比較]
本発明のレーザビーム照射手段Aとレーザビーム照射手段Bによるマトリックス飛翔を比較した。
マトリックスを飛翔させるために、無色透明のため可視化出来ないマトリックスの代わりに、可視化可能であり本発明のマトリックス同様に結晶性を持つ有機低分子量物質である赤色有機染料アシッドレッド151をマトリックス層の代替とした染料プレートを用いて、飛翔比較をした結果を図9B及び図9Dに示す。
レーザビーム照射手段Aのガウスレーザ91はマトリックスを所定の位置に配置する際、標準試料切片とマトリックス層との間隙が広いとチリが発生しやすいため(図9B)、前記間隔を狭くする必要があるが、レーザビーム照射手段Bの光渦レーザビーム92を用いる事でチリが発生しにくくなるため(図9D)、標準試料切片とマトリックス層との間隙を広げることが可能となり、試料切片へのマトリックスを飛翔させる際のダメージ(例えば、分子量変化など)を更に受けにくくすることができる。
本発明での実験ではレーザビーム照射手段Bはマトリックス層と標準試料の間隔が200μmでチリの発生なく正確なドットを形成できたが、レーザビーム照射手段Aでは前記間隔を100μmにしないとチリが発生し、レーザビーム照射手段Bと同等の正確なドットが形成できなかった。
[Comparison of matrix flight by laser]
The matrix flight by the laser beam irradiating means A and the laser beam irradiating means B of the present invention was compared.
In order to fly the matrix, instead of the matrix that cannot be visualized because it is colorless and transparent, the red organic dye Acid Red 151, which is an organic low molecular weight substance that can be visualized and has the same crystallinity as the matrix of the present invention, is used as a substitute for the matrix layer. The results of flight comparison using the above dye plate are shown in FIGS. 9B and 9D.
In the Gaussian laser 91 of the laser beam irradiation means A, when the matrix is arranged at a predetermined position, dust is likely to occur if the gap between the standard sample section and the matrix layer is wide (FIG. 9B), so that the interval needs to be narrowed. However, by using the light vortex laser beam 92 of the laser beam irradiating means B, dust is less likely to be generated (FIG. 9D), so that the gap between the standard sample section and the matrix layer can be widened, and the sample section can be used. Damage caused by flying the matrix (for example, change in molecular weight) can be further reduced.
In the experiment of the present invention, the laser beam irradiating means B was able to form accurate dots without generating dust when the distance between the matrix layer and the standard sample was 200 μm, but in the laser beam irradiating means A, dust was generated unless the distance was set to 100 μm. It was generated, and dots as accurate as the laser beam irradiating means B could not be formed.

[MALDI質量分析]
マトリックスの粉体を配したMALDI質量分析用測定試料群AからPをMALDI−TOF−MS(株式会社ブルカーダルトニクス製 autoflex III LRF200−CID)を用いてMALDI質量分析を行った。結果の代表例を図7A〜図7C及び図8A〜図8Cに示す。なお、図7A〜図7C及び図8A〜図8C中、横軸は質量(m/z)、縦軸は検出強度を示す。
[評価方法]
計測で得られたデータに関し、以下の評価を行った。
−試料への影響について−
各MALDI質量分析用測定試料群の12点の検出データに対し、1点当たりレーザエネルギー強度50%でスキャンし、1500ショットした時の検出対象物の検出ピークを測定した。マトリックスの種類によって検出ピーク値は異なるが、前記マトリックス飛翔時のレーザの影響は比較的分子量の大きい成分が受けやすく、ダメージが大きいほど分子鎖が切れ検出ピークの比が減少する傾向となる。
標準試料の代表的なピークの中でも比較的分子量の小さい分子量759付近のソマトスタチン28(図中、a1の矢印のピーク)の検出ピーク強度Xと、比較的分子量の大きい分子量3149付近のブラジキニン(1−7)(図中、a2の矢印のピーク)の検出ピーク強度Yと、の比(Y/X)にて、標準試料のダメージについて評価した。
[評価基準]
・マトリックスA及びBを用いた場合、12点の検出データにおける前記検出強度比(Y/X)の最低値により下記評価基準に基づき評価した。
良好:検出強度比(Y/X)の最低値が3以上
検出可能:検出強度比(Y/X)の最低値が1以上3未満
検出不可:検出強度比(Y/X)の最低値が1未満
・マトリックスCの場合、12点の検出データにおける前記検出強度比Y/Xの最低値により下記評価基準に基づき評価した。なお、マトリックスCは比較的高分子量の成分の検出強度が出にくいマトリックス種である。
良好:検出強度比(Y/X)の最低値が0.1以上
検出可能:検出強度比(Y/X)の最低値が0.05以上0.1未満
検出不可:検出強度比(Y/X)の最低値が0.05未満
−検出のバラツキ(振れ幅)−
各MALDI質量分析用測定試料群の12点の検出データに対し前記検出強度比(Y/X)の平均値Aveと最大値Max、最小値Minについて、下記評価基準に基づき評価した。結果を表1に示す。なお、検出のバラツキ(振れ幅)は、下記評価基準に記載の次式、{(Max−Min)/(2×Ave)}×100、から求められる数値を用いて評価した。
[評価基準]
・マトリックスA及びマトリックスBを用いた場合
優:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が10%未満
良:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が10%以上15%未満
可:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が15%以上20%未満
不可:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が20%以上
・マトリックスCを用いた場合
優:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が10%未満
良:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が10%以上20%未満
可:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が20%以上40%未満
不可:{(Max−Min)/(2×Ave)}×100が40%以上
[MALDI mass spectrometry]
MALDI mass spectrometry was performed using MALDI-TOF-MS (autoflex III LRF200-CID manufactured by Bruker Daltonix Co., Ltd.) from the measurement sample group A to P for MALDI mass spectrometry in which the matrix powder was arranged. Representative examples of the results are shown in FIGS. 7A-7C and 8A-8C. In FIGS. 7A to 7C and 8A to 8C, the horizontal axis represents mass (m / z) and the vertical axis represents detection intensity.
[Evaluation method]
The following evaluations were performed on the data obtained by the measurement.
-Impact on the sample-
The detection data of 12 points of each MALDI mass spectrometric measurement sample group was scanned with a laser energy intensity of 50% per point, and the detection peak of the detection target when 1500 shots were taken was measured. Although the detection peak value differs depending on the type of matrix, the influence of the laser during the flight of the matrix is likely to be affected by a component having a relatively large molecular weight, and the larger the damage, the more the molecular chain is broken and the ratio of the detection peaks tends to decrease.
Among the typical peaks of the standard sample, the detection peak intensity X of somatostatin 28 (the peak indicated by the arrow a1 in the figure) having a molecular weight of about 759, which has a relatively small molecular weight, and bradykinin (1-) having a molecular weight of about 3149 having a relatively large molecular weight. 7) The damage of the standard sample was evaluated by the ratio (Y / X) of the detected peak intensity Y (the peak indicated by the arrow a2 in the figure).
[Evaluation criteria]
-When matrices A and B were used, evaluation was made based on the following evaluation criteria based on the lowest value of the detection intensity ratio (Y / X) in the detection data of 12 points.
Good: Minimum detection intensity ratio (Y / X) is 3 or more Detectable: Minimum detection intensity ratio (Y / X) is 1 or more and less than 3 Undetectable: Minimum detection intensity ratio (Y / X) is In the case of less than 1 and matrix C, evaluation was performed based on the following evaluation criteria based on the lowest value of the detection intensity ratio Y / X in the detection data of 12 points. Matrix C is a matrix species in which the detection intensity of relatively high molecular weight components is difficult to obtain.
Good: Minimum value of detection intensity ratio (Y / X) is 0.1 or more Detectable: Minimum value of detection intensity ratio (Y / X) is 0.05 or more and less than 0.1 Detectable: Detection intensity ratio (Y / X) The minimum value of X) is less than 0.05-Detection variation (fluctuation width)-
The average value Ave, the maximum value Max, and the minimum value Min of the detection intensity ratio (Y / X) were evaluated based on the following evaluation criteria with respect to the detection data of 12 points of each measurement sample group for MALDI mass spectrometry. The results are shown in Table 1. The detection variation (fluctuation width) was evaluated using a numerical value obtained from the following equation, {(Max-Min) / (2 × Ave)} × 100, described in the following evaluation criteria.
[Evaluation criteria]
-When Matrix A and Matrix B are used Excellent: {(Max-Min) / (2 x Ave)} x 100 is less than 10% Good: {(Max-Min) / (2 x Ave)} x 100 is 10 % Or more and less than 15% Possible: {(Max-Min) / (2 × Ave)} × 100 is 15% or more and less than 20% Impossible: {(Max-Min) / (2 × Ave)} × 100 is 20% or more -When matrix C is used Excellent: {(Max-Min) / (2 x Ave)} x 100 is less than 10% Good: {(Max-Min) / (2 x Ave)} x 100 is 10% or more 20 % Less than Possible: {(Max-Min) / (2 × Ave)} × 100 is 20% or more and less than 40% Impossible: {(Max-Min) / (2 × Ave)} × 100 is 40% or more

Figure 2021153044
Figure 2021153044

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> MALDI質量分析用測定試料の調製に用いるマトリックスを表面に配した基材における、前記マトリックスを有する側とは反対側の前記基材の表面にレーザビームを照射することにより、前記マトリックスを前記基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させることを含み、
前記基材がレーザエネルギー吸収材料を有し、
前記レーザビームのレーザエネルギーの波長が400nm以上である、ことを特徴とするMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<2> 前記基板上に、前記レーザエネルギー吸収材料と、前記マトリックスとをこの順で有する、前記<1>に記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<3> 前記レーザエネルギー吸収材料の前記レーザビームの透過率が60%以下である、前記<1>から<2>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<4> 前記レーザエネルギー吸収材料が金属の薄膜である、前記<1>から<3>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<5> 前記金属が金である、前記<4>に記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<6> 前記基材から飛翔させる前記マトリックスが2種以上である、前記<1>から<5>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<7> 前記基材から飛翔させる2種以上の前記マトリックスが、前記MALDI質量分析対象の試料における、互いに異なる所定位置に配させる、前記<1>から<6>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<8> 前記MALDI質量分析対象の試料の所定位置に対し、前記基材から前記マトリックスを複数回飛翔させて配させる、前記<1>から<7>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<9> 前記レーザビームが、光渦レーザビームである、前記<1>から<8>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<10> 前記レーザビームが、均熱照射レーザビームである、前記<1>から<8>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法である。
<11> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法に用いるMALDI質量分析用測定試料調製装置であって、
前記基材の表面にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段を有することを特徴とするMALDI質量分析用測定試料調製装置である。
<12> 基板上に、波長が400nm以上のレーザビームのエネルギーを吸収可能なレーザエネルギー吸収材料と、マトリックスとをこの順で有する、ことを特徴とするMALDI質量分析用測定試料調製用基材である。
<13> 前記レーザエネルギー吸収材料が金属の薄膜である、前記<12>に記載のMALDI質量分析用測定試料調製用基材である。
<14> 前記金属が金である、前記<13>に記載のMALDI質量分析用測定試料調製用基材である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> In a base material on which a matrix used for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry is arranged on the surface, the matrix is provided by irradiating the surface of the base material on the side opposite to the side having the matrix with a laser beam. Including flying from the substrate and arranging it in a predetermined position of the sample to be MALDI mass spectrometry.
The substrate has a laser energy absorbing material and
This is a method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, characterized in that the wavelength of the laser energy of the laser beam is 400 nm or more.
<2> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to <1>, wherein the laser energy absorbing material and the matrix are provided on the substrate in this order.
<3> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <2>, wherein the laser beam transmittance of the laser energy absorbing material is 60% or less.
<4> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <3>, wherein the laser energy absorbing material is a thin metal film.
<5> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to <4>, wherein the metal is gold.
<6> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <5>, wherein the matrix to be flown from the base material is two or more.
<7> The MALDI mass according to any one of <1> to <6>, wherein two or more kinds of the matrix to be flown from the base material are arranged at different predetermined positions in the sample to be subjected to the MALDI mass spectrometry. This is a method for preparing a measurement sample for analysis.
<8> The measurement for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <7>, wherein the matrix is dispersed from the base material a plurality of times with respect to a predetermined position of the sample to be analyzed for MALDI mass spectrometry. This is a sample preparation method.
<9> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <8>, wherein the laser beam is an optical vortex laser beam.
<10> The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <8>, wherein the laser beam is a soaking laser beam.
<11> The MALDI mass spectrometry measurement sample preparation device used in the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <10>.
A measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry, which comprises a laser beam irradiating means for irradiating the surface of the base material with a laser beam.
<12> A base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, which comprises a laser energy absorbing material capable of absorbing the energy of a laser beam having a wavelength of 400 nm or more and a matrix in this order on a substrate. be.
<13> The base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to <12>, wherein the laser energy absorbing material is a thin film of metal.
<14> The base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to <13>, wherein the metal is gold.

前記<1>から<10>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法、前記<11>に記載のMALDI質量分析用測定試料調製装置、及び前記<12>から<14>のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製用基材によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of <1> to <10>, the device for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to <11>, and any of the above <12> to <14>. According to the base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry described in 1), the above-mentioned problems in the prior art can be solved and the object of the present invention can be achieved.

100 MALDI質量分析用測定試料調製装置
140 レーザビーム照射手段
200 マトリックスプレート
201 基材
202 マトリックス
203 レーザエネルギー吸収材料
301 試料切片(試料)
L レーザビーム
100 Measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry 140 Laser beam irradiation means 200 Matrix plate 201 Base material 202 Matrix 203 Laser energy absorbing material 301 Sample section (sample)
L laser beam

特開2014−206389号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-206389

Claims (14)

MALDI質量分析用測定試料の調製に用いるマトリックスを表面に配した基材における、前記マトリックスを有する側とは反対側の前記基材の表面にレーザビームを照射することにより、前記マトリックスを前記基材から飛翔させ、MALDI質量分析対象の試料の所定位置に配させることを含み、
前記基材がレーザエネルギー吸収材料を有し、
前記レーザビームのレーザエネルギーの波長が400nm以上である、ことを特徴とするMALDI質量分析用測定試料調製方法。
In a substrate on which a matrix used for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry is arranged on the surface, the matrix is subjected to the substrate by irradiating the surface of the substrate on the side opposite to the side having the matrix with a laser beam. Including flying from and placing in a predetermined position on the sample to be MALDI mass spectrometry,
The substrate has a laser energy absorbing material and
A method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, wherein the wavelength of the laser energy of the laser beam is 400 nm or more.
前記基板上に、前記レーザエネルギー吸収材料と、前記マトリックスとをこの順で有する、請求項1に記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to claim 1, wherein the laser energy absorbing material and the matrix are provided on the substrate in this order. 前記レーザエネルギー吸収材料の前記レーザビームの透過率が60%以下である、請求項1から2のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 2, wherein the laser beam transmittance of the laser energy absorbing material is 60% or less. 前記レーザエネルギー吸収材料が金属の薄膜である、請求項1から3のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser energy absorbing material is a thin film of metal. 前記金属が金である、請求項4に記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to claim 4, wherein the metal is gold. 前記基材から飛翔させる前記マトリックスが2種以上である、請求項1から5のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 5, wherein the matrix to be flown from the substrate is two or more. 前記基材から飛翔させる2種以上の前記マトリックスが、前記MALDI質量分析対象の試料における、互いに異なる所定位置に配させる、請求項1から6のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 6, wherein two or more kinds of the matrix to be flown from the base material are arranged at different predetermined positions in the sample to be MALDI mass spectrometry. .. 前記MALDI質量分析対象の試料の所定位置に対し、前記基材から前記マトリックスを複数回飛翔させて配させる、請求項1から7のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 7, wherein the matrix is dispersed from the base material a plurality of times with respect to a predetermined position of the sample to be subjected to MALDI mass spectrometry. 前記レーザビームが、光渦レーザビームである、請求項1から8のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 8, wherein the laser beam is an optical vortex laser beam. 前記レーザビームが、均熱照射レーザビームである、請求項1から8のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法。 The method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 8, wherein the laser beam is a soaking laser beam. 請求項1から10のいずれかに記載のMALDI質量分析用測定試料調製方法に用いるMALDI質量分析用測定試料調製装置であって、
前記基材の表面にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段を有することを特徴とするMALDI質量分析用測定試料調製装置。
A MALDI mass spectrometry measurement sample preparation apparatus used in the method for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to any one of claims 1 to 10.
A measurement sample preparation device for MALDI mass spectrometry, which comprises a laser beam irradiating means for irradiating the surface of the base material with a laser beam.
基板上に、波長が400nm以上のレーザビームのエネルギーを吸収可能なレーザエネルギー吸収材料と、マトリックスとをこの順で有する、ことを特徴とするMALDI質量分析用測定試料調製用基材。 A base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry, which comprises a laser energy absorbing material capable of absorbing the energy of a laser beam having a wavelength of 400 nm or more and a matrix in this order on a substrate. 前記レーザエネルギー吸収材料が金属の薄膜である、請求項12に記載のMALDI質量分析用測定試料調製用基材。 The base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to claim 12, wherein the laser energy absorbing material is a thin film of metal. 前記金属が金である、請求項13に記載のMALDI質量分析用測定試料調製用基材。

The base material for preparing a measurement sample for MALDI mass spectrometry according to claim 13, wherein the metal is gold.

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