JP2022093834A - 試料支持体、イオン化法及び質量分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取り扱いが容易であり且つイメージング質量分析に適した試料支持体、並びに、そのような試料支持体を用いたイオン化法及び質量分析方法を提供する。【解決手段】試料支持体は、基板２と、基板２上に設けられ、基板２とは反対側の表面３ａを有する多孔質層３と、を備える。多孔質層３は、表面３ａに開口する複数の孔３３を有する本体層３１を含む。複数の孔３３のそれぞれは、基板２の厚さ方向に延在する延在部３４と、延在部３４における表面３ａ側の端３４ａから表面３ａに向かって拡幅された開口部３５と、を含む。複数の孔３３の深さの平均値は、３μｍ以上１００μｍ以下である。深さの平均値を複数の孔３３の幅の平均値で除した値は、９以上２５００以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、試料支持体、イオン化法及び質量分析方法に関する。

特許文献１には、複数の貫通孔が設けられた基板を備える試料支持体が記載されている。特許文献１に記載の試料支持体は、一用途として、試料を構成する分子の二次元分布を画像化するイメージング質量分析に用いられる。ただし、特許文献１に記載の試料支持体では、基板の厚さが数μｍ程度である場合があるため、そのような場合において、試料に基板を押し付けて試料の成分を基板に転写するようなときには、基板を破損させないよう、取り扱いに注意を要する。

特許文献２には、アルミニウムの層と、アルミニウムの層上に設けられたポーラスアルミナの層と、を備える試料ターゲットが記載されている。特許文献２に記載の試料ターゲットでは、例えば、アルミニウムの層を厚くすれば、ポーラスアルミナの層が破損し難くなると考えられる。

特許第６０９３４９２号公報 特許第４８８５１４２号公報

しかし、特許文献２に記載の試料ターゲットは、マススペクトル質量分析への適用が考慮されたものであり、イメージング質量分析への適用が考慮されたものとはいえない。

そこで、本発明は、取り扱いが容易であり且つイメージング質量分析に適した試料支持体、並びに、そのような試料支持体を用いたイオン化法及び質量分析方法を提供することを目的とする。

本発明の試料支持体は、試料の成分のイオン化に用いられる試料支持体であって、基板と、基板上に設けられ、基板とは反対側の表面を有する多孔質層と、を備え、多孔質層は、表面に開口する複数の孔を有する本体層を含み、複数の孔のそれぞれは、基板の厚さ方向に延在する延在部と、延在部における表面側の端から表面に向かって拡幅された開口部と、を含み、複数の孔の深さの平均値は、３μｍ以上１００μｍ以下であり、深さの平均値を複数の孔の幅の平均値で除した値は、９以上２５００以下である。

この試料支持体では、多孔質層が基板上に設けられている。これにより、例えば、試料の成分を多孔質層の表面に転写するために試料に多孔質層の表面を押し付けても、多孔質層が破損し難いので、試料支持体を容易に取り扱うことができる。また、複数の孔の深さの平均値が３μｍ以上１００μｍ以下であり、深さの平均値を複数の孔の幅の平均値で除した値が９以上２５００以下であるため、試料に含まれていた余分な液体（水分等）が複数の孔内に逃げ易くなる。更に、複数の孔のそれぞれが、多孔質層の表面に向かって拡幅された開口部を含んでいるため、試料の成分が多孔質層の表面側に留まり易くなり、また、試料の成分をイオン化するためのエネルギー線等の照射面積が増加する。これらにより、例えば、エネルギー線を多孔質層の表面に照射することで、試料の成分の位置情報（試料を構成する分子の二次元分布情報）を維持しつつ試料の成分を高効率でイオン化することができる。以上のように、この試料支持体は、取り扱いが容易であり且つイメージング質量分析に適している。

本発明の試料支持体では、幅の平均値は、４０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であってもよい。これによれば、試料に含まれていた余分な液体が複数の孔内に逃げ易く、且つ試料の成分が多孔質層の表面側に留まり易い構造を確実且つ容易に得ることができる。

本発明の試料支持体では、本体層は、絶縁層であり、多孔質層は、少なくとも表面及び開口部の内面に沿って形成された導電層を更に含んでもよい。これによれば、エネルギー線を多孔質層の表面（すなわち、導電層）に照射することで、試料の成分の位置情報を維持しつつ試料の成分を高効率でイオン化することができる。

本発明の試料支持体では、導電層の厚さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。これによれば、導電層の抵抗値を調節することで、試料の成分を高効率でイオン化することができる。

本発明の試料支持体では、本体層は、絶縁層であり、本体層は、少なくとも表面及び開口部の内面において外部に露出していてもよい。これによれば、帯電した微小液滴を多孔質層の表面（すなわち、絶縁層である本体層）に照射することで、試料の成分の位置情報を維持しつつ試料の成分を高効率でイオン化することができる。

本発明の試料支持体では、基板及び本体層は、金属基板又はシリコン基板の表層が陽極酸化されることで形成されていてもよい。これによれば、試料に含まれていた余分な液体が複数の孔内に逃げ易く、且つ試料の成分が多孔質層の表面側に留まり易い構造を確実且つ容易に得ることができる。

本発明のイオン化法は、多孔質層が導電層を含む上記試料支持体を用意する工程と、試料を表面に配置する工程と、エネルギー線を表面に照射することで成分をイオン化する工程と、を備える。

このイオン化法によれば、上述したように、試料の成分の位置情報を維持しつつ試料の成分を高効率でイオン化することができる。

本発明のイオン化法は、多孔質層において絶縁層である本体層が外部に露出している上記試料支持体を用意する工程と、試料を表面に配置する工程と、帯電した微小液滴を表面に照射することで成分をイオン化する工程と、を備える。

このイオン化法によれば、上述したように、試料の成分の位置情報を維持しつつ試料の成分を高効率でイオン化することができる。

本発明の質量分析方法は、上記イオン化法が備える複数の工程と、イオン化された成分を検出する工程と、を備える。

この質量分析方法によれば、試料を構成する分子の二次元分布を高感度で画像化することができる。

本発明によれば、取り扱いが容易であり且つイメージング質量分析に適した試料支持体、並びに、そのような試料支持体を用いたイオン化法及び質量分析方法を提供することができる。

一実施形態の試料支持体の平面図である。 図１に示されるII－II線に沿っての試料支持体の断面図である。 図２に示される多孔質層の断面図である。 図２に示される試料支持体の製造工程を示す図である。 図３に示される本体層の形成工程を示す図である。 一例としての本体層の表面のＳＥＭ画像を示す図である。 一例としての多孔質層の断面のＳＥＭ画像を示す図である。 図１に示される試料支持体を用いたイオン化法及び質量分析方法を示す図である。 マウスの脳切片の光学画像、及び当該マウスの脳切片の「m/z 848.6の二次元分布を示す画像」である。 マウスの脳切片の光学画像、当該マウスの脳切片の「m/z 756.6の二次元分布を示す画像」、当該マウスの脳切片の「m/z 832.6の二次元分布を示す画像」、及び当該マウスの脳切片の「m/z 834.6の二次元分布を示す画像」である。 m/z値と強度との関係を示すグラフである。 変形例の試料支持体の製造工程を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示されるように、試料支持体１は、基板２と、多孔質層３と、を備えている。試料支持体１は、試料の成分のイオン化に用いられるものである。以下、基板２の厚さ方向をＺ軸方向といい、Ｚ軸方向に垂直な一方向をＸ軸方向といい、Ｚ軸方向及びＸ軸方向の両方向に垂直な方向をＹ軸方向という。

基板２は、Ｚ軸方向に垂直な表面２ａ及び裏面２ｂを有している。基板２の形状は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形板状である。基板２の厚さは、例えば、０．５～１ｍｍ程度である。基板２の材料は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）である。

多孔質層３は、基板２上に設けられている。具体的には、多孔質層３は、基板２の表面２ａの全体に形成されている。多孔質層３は、基板２とは反対側の表面３ａを有している。多孔質層３は、絶縁層である本体層３１を含んでいる。本体層３１の材料は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）である。

図３に示されるように、本体層３１は、表面３ａに開口する複数の孔３３を有している。各孔３３は、延在部３４と、開口部３５と、を含んでいる。延在部３４は、Ｚ軸方向に延在している。Ｚ軸方向から見た場合における延在部３４の形状は、例えば、円形状である。開口部３５は、延在部３４における表面３ａ側の端３４ａから表面３ａに向かって拡幅されている。開口部３５の形状は、例えば、延在部３４の端３４ａから表面３ａに向かって拡がる椀状又は円錐台状（テーパ状）である。なお、延在部３４における基板２側の端は、本体層３１内に位置している。

多孔質層３は、導電層３２を更に含んでいる。導電層３２は、少なくとも多孔質層３の表面３ａ及び各開口部３５の内面３５ａに沿って形成されている。試料支持体１では、導電層３２の材料は、試料との親和性（反応性）が低く且つ導電性が高い金属である。そのような金属としては、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）が挙げられる。

図１に示されるように、Ｘ軸方向における試料支持体１の両端部１ａ（図１において、二点鎖線の外側の両端部）は、例えば、質量分析装置に試料支持体１が取り付けられる際に被保持部として機能する。多孔質層３の表面３ａのうち両端部１ａの間の領域Ａは、測定領域として機能する。領域Ａは、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形状である。

試料支持体１は、仕切部４と、複数の表示部５と、を更に備えている。仕切部４は、例えば、領域Ａの１つの角部に配置されている。各表示部５は、例えば、領域Ａの３つの角部（仕切部４が配置されていない３つの角部）のそれぞれに配置されている。

仕切部４は、環状に延在する仕切溝４１を含んでいる。仕切溝４１は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間を通るように多孔質層３の表面３ａに形成されている。第１領域Ａ１は、領域Ａのうち仕切溝４１の外側の領域である。第２領域Ａ２は、領域Ａのうち仕切溝４１の内側の領域である。仕切部４は、領域Ａを第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に仕切っている。

図２に示されるように、仕切溝４１は、基板２の表面２ａに形成された溝２ｃ内に多孔質層３が落ち込むことで、多孔質層３の表面３ａに形成されている。仕切溝４１の幅は、仕切溝４２の深さよりも大きい。一例として、仕切溝４１の深さは、５０μｍ以上３００μｍ以下であり、仕切溝４１の幅は、仕切溝４１の深さの２倍以上である。

図１に示されるように、各表示部５は、Ｘ字状に延在する表示溝５１を含んでいる。表示溝５１は、所定の情報を表示する態様で多孔質層３の表面３ａに形成されている。表示溝５１は、仕切溝４１と同様に、基板２の表面２ａに形成された溝内に多孔質層３が落ち込むことで、多孔質層３の表面３ａに形成されている。試料支持体１では、所定の情報は、質量分析装置に試料支持体１が取り付けられる際に試料支持体１の位置及び角度に関する情報であり、例えば、質量分析装置に試料支持体１が取り付けられる際に試料支持体１の位置合せに用いられる。

多孔質層３の寸法について説明する。図３に示されるように、複数の孔３３の深さＤの平均値は、３μｍ以上１００μｍ以下である。一例として、領域Ａにおいて、平均値±１０％の深さＤを有する孔３３の数は、全体の孔３３の数の６０％以上（好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上）である。複数の孔３３の幅Ｗの平均値は、４０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。一例として、領域Ａにおいて、平均値±１０％の幅Ｗを有する孔３３の数は、全体の孔３３の数の６０％以上（好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上）である。深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値は、９以上２５００以下である。一例として、領域Ａにおいて、平均値±１０％の「深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値」を有する孔３３の数は、全体の孔３３の数の６０％以上（好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上）である。導電層３２の厚さＴは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

深さＤの平均値は、次のように取得される値である。まず、試料支持体１を用意し、試料支持体１をＺ軸方向に平行に切断する。続いて、本体層３１の切断面のいずれか一方のＳＥＭ画像を取得する。続いて、領域Ａに対応する領域において、複数の孔３３についての深さＤの平均値を算出し、深さＤの平均値を取得する。

幅Ｗの平均値は、次のように取得される値である。まず、試料支持体１を用意し、複数の延在部３４を横切るように試料支持体１（具体的には、本体層３１）をＺ軸方向に垂直に切断する。続いて、本体層３１の切断面のいずれか一方のＳＥＭ画像を取得する。続いて、領域Ａに対応する領域において、複数の孔３３（具体的には、複数の延在部３４）に対応する複数の画素群を抽出する。この画素群の抽出は、例えば、ＳＥＭ画像に対して二値化処理を施すことで実施される。続いて、複数の画素群に基づいて、複数の孔３３（具体的には、複数の延在部３４）についての面積の平均値を有する円の直径を算出し、当該直径を幅Ｗの平均値として取得する。

基板２及び本体層３１は、金属基板の表層が陽極酸化されることで形成されている。基板２及び本体層３１は、例えば、Ａｌ基板の表層が陽極酸化されることで形成されている。なお、金属基板としては、Ａｌ基板以外に、Ｔａ（タンタル）基板、Ｎｂ（ニオブ）基板、Ｔｉ（チタン）基板、Ｈｆ（ハフニウム）基板、Ｚｒ（ジルコニウム）基板、Ｚｎ（亜鉛）基板、Ｗ（タングステン）基板、Ｂｉ（ビスマス）基板、Ｓｂ（アンチモン）基板等が挙げられる。

本体層３１には、それぞれが略一定の幅Ｗを有する複数の孔３３が一様に（均一な分布で）形成されている。隣り合う孔３３のピッチ（中心線間の距離）は、例えば、２７５ｎｍ程度である。領域Ａにおける複数の孔３３の開口率（Ｚ軸方向から見た場合に領域Ａに対して複数の孔３３が占める割合）は、実用上は１０～８０％であり、特に６０～８０％であることが好ましい。なお、複数の孔３３においては、各孔３３の幅Ｗが不揃いであってもよいし、部分的に孔３３同士が繋がっていてもよい。

試料支持体１の製造方法について説明する。まず、図４の（ａ）に示されるように、基板２を用意し、基板２の表面２ａに仕切部４用の溝２ｃを形成する。このとき、基板２の表面２ａに、図１に示される複数の表示部５用の溝も形成する。仕切部４用の溝２ｃ及び複数の表示部５用の溝の形成には、例えば、エッチング、レーザ加工、機械加工等が用いられる。

続いて、図４の（ｂ）に示されるように、基板２の表面２ａに本体層３１を形成する。続いて、図４の（ｃ）に示されるように、本体層３１上に導電層３２を形成する。導電層３２の形成には、例えば、蒸着法、スパッタ法、メッキ法、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）等が用いられる。

以上により、試料支持体１を得る。以上の試料支持体１の製造方法では、仕切部４用の溝２ｃ内に多孔質層３が落ち込むことで、多孔質層３の表面３ａに仕切溝４１が形成される。また、複数の表示部５用の溝内に多孔質層３が落ち込むことで、多孔質層３の表面３ａに、図１に示される複数の表示溝５１が形成される。

本体層３１の形成について説明する。まず、図５の（ａ）に示されるように、基板２を用意し、基板２の表層を陽極酸化して、基板２の表面２ａに酸化層３０を形成する。酸化層３０は、基板２とは反対側に開口する複数の孔３０ａを有している。

続いて、図５の（ｂ）に示されるように、酸化層３０を除去して、基板２の表面２ａを外部に露出させる。基板２の表面２ａには、椀状又は円錐台状（テーパ状）の複数の凹部が形成されている。当該複数の凹部は、複数の孔３０ａに対応する位置に形成される。

続いて、図５の（ｃ）に示されるように、再度、基板２の表層を陽極酸化して、基板２の表面２ａに本体層３１を形成する。本体層３１において、各孔３３は、延在部３４の端３４ａから基板２とは反対側に向かって拡幅された開口部３５を含んでいる。以上のように陽極酸化が二段階で実施されることで、各孔３３に開口部３５が形成される。また、陽極酸化が二段階で実施されることで、複数の孔３３の配列及び形状の規則性及び均一性が向上する。なお、以上の本体層３１の形成では、基板２は、Ａｌ基板であり、酸化層３０及び本体層３１は、Ａｌ_２Ｏ_３層である。

図６は、一例としての本体層３１の表面（開口部３５側の表面）のＳＥＭ画像を示す図である。図６に示される本体層３１は、Ａｌ基板の表層の陽極酸化を二段階で実施することで形成されたものである。図６に示される本体層３１では、複数の孔３３（黒色の部分）の幅Ｗの平均値が１１０ｎｍであり、複数の孔３３の深さＤの平均値が１０μｍであり、深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値が９１である。

図７は、一例としての多孔質層３の断面（Ｚ軸方向に平行な断面）のＳＥＭ画像を示す図である。図７に示される多孔質層３は、本体層３１の表面（開口部３５側の表面）に対するＰｔの蒸着を実施することで形成されたものである。ここでは、本体層３１を回転させながら、本体層３１の表面に垂直な方向に対して３０度の傾斜した方向からＰｔの蒸着を実施した。図７に示される多孔質層３では、導電層３２の厚さＴが５０ｎｍであり、導電層３２の入り込み量（本体層３１の表面に垂直な方向における「導電層３２が形成された範囲」の幅）が５０６ｎｍである。図７に示される多孔質層３では、各孔３３が開口部３５を含んでいるため、導電層３２の厚さＴに対し、導電層３２の入り込み量が十分に確保されたと考えられる。

試料支持体１を用いたイオン化法及び質量分析方法について説明する。まず、図８の（ａ）に示されるように、試料支持体１を用意する（用意する工程）。続いて、試料Ｓを試料支持体１の多孔質層３の表面３ａに配置する（配置する工程）。一例として、試料Ｓに表面３ａの第１領域Ａ１を押し付けて試料Ｓの成分を表面３ａの第１領域Ａ１に転写する。

続いて、質量分析装置に試料支持体１を取り付け、図８の（ｂ）に示されるように、試料支持体１の導電層３２（図１参照）に電圧を印加しつつ、レーザ光（エネルギー線）Ｌを試料支持体１の多孔質層３の表面３ａに照射する。これにより、表面３ａに配置されていた試料Ｓの成分Ｓ１をイオン化する（イオン化する工程）。一例として、表面３ａに配置されていた試料Ｓの成分Ｓ１に対して、レーザ光Ｌを走査する。以上の工程が、試料支持体１を用いたイオン化法に相当する。以上のイオン化法の一例は、表面支援レーザ脱離イオン化法（ＳＡＬＤＩ：Surface-Assisted Laser Desorption/Ionization）として実施される。

続いて、試料Ｓの成分Ｓ１のイオン化によって放出された試料イオン（イオン化された成分）Ｓ２を質量分析装置において検出し（検出する工程）、試料Ｓを構成する分子の二次元分布を画像化するイメージング質量分析を実施する。一例として、質量分析装置は、飛行時間型質量分析方法（ＴＯＦ－ＭＳ：Time-of-Flight Mass Spectrometry）を利用する走査型質量分析装置である。以上の工程が、試料支持体１を用いた質量分析方法に相当する。なお、第２領域Ａ２は、例えば、マスキャリブレーション用の試薬が滴下される領域として用いられる。

以上説明したように、試料支持体１では、多孔質層３が基板２上に設けられている。これにより、例えば、試料Ｓの成分Ｓ１を多孔質層３の表面３ａに転写するために試料Ｓに多孔質層３の表面３ａを押し付けても、多孔質層３が破損し難いので、試料支持体１を容易に取り扱うことができる。また、複数の孔３３の深さＤの平均値が３μｍ以上１００μｍ以下であり、深さＤの平均値を複数の孔３３の幅Ｗの平均値で除した値が９以上２５００以下であるため、試料Ｓに含まれていた余分な液体（水分等）が複数の孔３３内に逃げ易くなる。更に、各孔３３が、多孔質層３の表面３ａに向かって拡幅された開口部３５を含んでいるため、試料Ｓの成分Ｓ１が多孔質層３の表面３ａ側に留まり易くなり、また、試料Ｓの成分Ｓ１をイオン化するためのレーザ光Ｌの照射面積が増加する。これらにより、例えば、レーザ光Ｌを多孔質層３の表面３ａに照射することで、試料Ｓの成分Ｓ１の位置情報（試料Ｓを構成する分子の二次元分布情報）を維持しつつ試料Ｓの成分Ｓ１を高効率でイオン化することができる。以上のように、試料支持体１は、取り扱いが容易であり且つイメージング質量分析に適している。

試料支持体１では、複数の孔３３の幅Ｗの平均値が４０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。これにより、試料Ｓに含まれていた余分な液体が複数の孔３３内に逃げ易く、且つ試料Ｓの成分Ｓ１が多孔質層３の表面３ａ側に留まり易い構造を確実且つ容易に得ることができる。

試料支持体１では、本体層３１が絶縁層であり、多孔質層３が、少なくとも多孔質層３の表面３ａ及び各開口部３５の内面３５ａに沿って形成された導電層３２を含んでいる。これにより、レーザ光Ｌを多孔質層３の表面３ａ（すなわち、導電層３２）に照射することで、試料Ｓの成分Ｓ１の位置情報を維持しつつ試料Ｓの成分Ｓ１を高効率でイオン化することができる。

試料支持体１では、導電層３２の厚さが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。これにより、導電層３２の抵抗値を調節することで、試料Ｓの成分Ｓ１を高効率でイオン化することができる。

試料支持体１では、基板２及び本体層３１が、金属基板の表層が陽極酸化されることで形成されている。これにより、試料Ｓに含まれていた余分な液体が複数の孔３３内に逃げ易く、且つ試料Ｓの成分Ｓ１が多孔質層３の表面３ａ側に留まり易い構造を確実且つ容易に得ることができる。特に、試料支持体１では、陽極酸化が二段階で実施されることで、複数の孔３３の配列及び形状の規則性及び均一性が向上している。これにより、領域Ａにおいて試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化する効率（感度）にばらつきが生じるのを抑制することができる。

試料支持体１を用いたイオン化法によれば、上述したように、試料Ｓの成分Ｓ１の位置情報を維持しつつ試料Ｓの成分Ｓ１を高効率でイオン化することができる。試料支持体１を用いた質量分析方法によれば、試料Ｓを構成する分子の二次元分布を高感度で画像化することができる。

図９の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、マウスの脳切片の光学画像（左側）、及び当該マウスの脳切片の「m/z 848.6の二次元分布を示す画像」（右側）である。図９の（ａ）は、「複数の孔３３の幅Ｗの平均値が１１０ｎｍであり、複数の孔３３の深さＤの平均値が１０μｍであり、深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値が９１である試料支持体１」を用いた場合の結果である。図９の（ｂ）は、「複数の孔３３の幅Ｗの平均値が４０ｎｍであり、複数の孔３３の深さＤの平均値が１００μｍであり、深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値が２５００である試料支持体１」を用いた場合の結果である。図９の（ｃ）は、「複数の孔３３の幅Ｗの平均値が３５０ｎｍであり、複数の孔３３の深さＤの平均値が３μｍであり、深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値が９である試料支持体１」を用いた場合の結果である。いずれの場合にも、m/z 848.6の二次元分布を十分に確認することができた。

図１０の（ａ）及び（ｂ）は、マウスの脳切片の光学画像（左側）、当該マウスの脳切片の「m/z 756.6の二次元分布を示す画像」（左から二番目）、当該マウスの脳切片の「m/z832.6の二次元分布を示す画像」（右から二番目）、及び当該マウスの脳切片の「m/z 834.6の二次元分布を示す画像」（右側）である。図１０の（ａ）は、「複数の孔３３の幅Ｗの平均値が１００ｎｍであり、複数の孔３３の深さＤの平均値が１０μｍであり、深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値が１００である試料支持体１であって、各孔３３が開口部３５を含んでいる試料支持体１（実施例）」を用いた場合の結果である。図１０の（ｂ）は、「複数の孔３３の幅Ｗの平均値が１００ｎｍであり、複数の孔３３の深さＤの平均値が１０μｍであり、深さＤの平均値を幅Ｗの平均値で除した値が１００である試料支持体であって、各孔３３が開口部３５を含んでいない試料支持体（比較例）」を用いた場合の結果である。いずれのm/z値の二次元分布についても、実施例の試料支持体１において、比較例の試料支持体よりも明確に二次元分布を確認することができた。

図１１の（ａ）は、図１０の（ａ）の場合におけるm/z値と強度との関係を示すグラフであり、図１１の（ｂ）は、図１０の（ｂ）の場合におけるm/z値と強度との関係を示すグラフである。この結果としては、実施例の試料支持体１において、比較例の試料支持体よりも平均で１．６５倍の感度を得ることができた。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、多孔質層３は、導電層３２を含んでおらず、絶縁層である本体層３１は、少なくとも多孔質層３の表面３ａ及び各開口部３５の内面３５ａにおいて外部に露出していてもよい。その場合には、帯電した微小液滴（charged-droplets）を多孔質層３の表面３ａ（すなわち、絶縁層である本体層３１）に照射することで、試料Ｓの成分Ｓ１の位置情報を維持しつつ試料Ｓの成分Ｓ１を高効率でイオン化することができる。

多孔質層３が導電層３２を含んでいない試料支持体１を用いたイオン化法及び質量分析方法は、次のとおりである。まず、試料支持体１を用意する（用意する工程）。続いて、試料Ｓを試料支持体１の多孔質層３の表面３ａ（すなわち、本体層３１の表面）に配置する（配置する工程）。続いて、質量分析装置において、帯電した微小液滴を試料支持体１の多孔質層３の表面３ａに照射することで、試料Ｓの成分Ｓ１をイオン化する（イオン化する工程）。一例として、表面３ａに配置されていた試料Ｓの成分Ｓ１に対して、帯電した微小液滴を走査する。以上の工程が、試料支持体１を用いたイオン化法に相当する。以上のイオン化法の一例は、脱離エレクトロスプレーイオン化法（ＤＥＳＩ：Desorption Electrospray Ionization）として実施される。続いて、試料Ｓの成分Ｓ１のイオン化によって放出された試料イオンＳ２を質量分析装置において検出し（検出する工程）、試料Ｓを構成する分子の二次元分布を画像化するイメージング質量分析を実施する。以上の工程が、試料支持体１を用いた質量分析方法に相当する。

いずれの試料支持体１においても、複数の孔３３の深さＤの平均値が３μｍ以上１００μｍ以下であり、且つ深さＤの平均値を複数の孔３３の幅Ｗの平均値で除した値が９以上２５００以下であれば、幅Ｗの平均値は、４０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下でなくてもよい。その場合において、多孔質層３が導電層３２を含んでいるときには、導電層３２の厚さＴは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下でなくてもよい。

多孔質層３が導電層３２を含んでいる試料支持体１では、導電層３２は、各孔３３において、延在部３４の内面に達していてもよい。

本体層３１は、導電性を有する層（例えば、金属層等）であってもよい。その場合、多孔質層３において、導電層３２を省略することができる。

基板２及び本体層３１は、Ｓｉ（シリコン）基板の表層が陽極酸化されることで形成されていてもよい。

多孔質層３が導電層３２を含んでいる試料支持体１を用いたイオン化では、レーザ光Ｌ以外のエネルギー線（例えば、イオンビーム、電子線等）が試料支持体１の多孔質層３の表面３ａに照射されてもよい。

仕切部４は、次のように形成されてもよい。まず、図１２の（ａ）に示されるように、基板２を用意し、基板２の表面２ａに本体層３１を形成する。続いて、図１２の（ｂ）に示されるように、基板２に至る溝２ｃを本体層３１に形成する。続いて、図１２の（ｃ）に示されるように、本体層３１上に導電層３２を形成する。このとき、導電層３２が溝２ｃの内面にも形成される。以上により、試料支持体１を得る。なお、表示部５も、この仕切部４の形成と同様に形成されてもよい。

１…試料支持体、２…基板、３…多孔質層、３ａ…表面、３１…本体層、３２…導電層、３３…孔、３４…延在部、３４ａ…端、３５…開口部、３５ａ…内面、Ｌ…レーザ光（エネルギー線）、Ｓ…試料、Ｓ１…成分、Ｓ２…試料イオン（イオン化された成分）。

Claims (9)

1. 試料の成分のイオン化に用いられる試料支持体であって、
   基板と、
   前記基板上に設けられ、前記基板とは反対側の表面を有する多孔質層と、を備え、
   前記多孔質層は、前記表面に開口する複数の孔を有する本体層を含み、
   前記複数の孔のそれぞれは、
   前記基板の厚さ方向に延在する延在部と、
   前記延在部における前記表面側の端から前記表面に向かって拡幅された開口部と、を含み、
   前記複数の孔の深さの平均値は、３μｍ以上１００μｍ以下であり、
   前記深さの前記平均値を前記複数の孔の幅の平均値で除した値は、９以上２５００以下である、試料支持体。
2. 前記幅の前記平均値は、４０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の試料支持体。
3. 前記本体層は、絶縁層であり、
   前記多孔質層は、少なくとも前記表面及び前記開口部の内面に沿って形成された導電層を更に含む、請求項１又は２に記載の試料支持体。
4. 前記導電層の厚さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項３に記載の試料支持体。
5. 前記本体層は、絶縁層であり、
   前記本体層は、少なくとも前記表面及び前記開口部の内面において外部に露出している、請求項１又は２に記載の試料支持体。
6. 前記基板及び前記本体層は、金属基板又はシリコン基板の表層が陽極酸化されることで形成されている、請求項３～５のいずれか一項に記載の試料支持体。
7. 請求項３に記載の試料支持体を用意する工程と、
   前記試料を前記表面に配置する工程と、
   エネルギー線を前記表面に照射することで前記成分をイオン化する工程と、を備える、イオン化法。
8. 請求項５に記載の試料支持体を用意する工程と、
   前記試料を前記表面に配置する工程と、
   帯電した微小液滴を前記表面に照射することで前記成分をイオン化する工程と、を備える、イオン化法。
9. 請求項７又は８に記載のイオン化法が備える複数の工程と、
   イオン化された前記成分を検出する工程と、を備える、質量分析方法。

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