JP4048869B2 - 磁場による試料濃縮方法を利用した分析方法及び試料濃縮装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート上に試料を濃縮した状態で調製する方法と装置に関し、例えばＴＯＦ／ＭＳ法を含むＭＡＬＤＩ質量分析法など、サンプルプレート上に調製した試料にレーザービームを照射してイオン化する質量分析用の試料調製に利用するのに適する試料濃縮方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マトリックス支援型レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ法）はマトリックスと呼ばれる非常に良く光を吸収する分子と試料化合物を混合し、レーザー光によって試料をイオン化する方法であり、パルスレーザー照射により、マトリックス分子に大きなエネルギーが与えられ、マトリックスや試料化合物イオンが脱離する。
【０００３】
一方、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ／ＭＳ法）は、発生した試料イオンに逆電場を印加し、イオンが電極表面から検出器まで到達する時間を測定することで質量を決定する。
【０００４】
このＭＡＬＤＩ法は試料に大きな負担をかけることなくイオン化できるので、高質量の物質のイオン化が行なえ、またＴＯＦ／ＭＳ法は測定の質量範囲に制限がないため、これらを組み合わせたマトリックス支援型レーザー脱離イオン化−飛行時間質量分析法（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法）は高質量の質量分析に適している。
【０００５】
特に、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ等の生体関連物質を分析するために、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法は低分子量から高分子量まで迅速に感度良く生体成分の分析を行なうことができる。
【０００６】
しかしながら、従来から行なわれているような、試料化合物とマトリックスを混合して材質が均一なサンプルプレート上に滴下して乾燥させることにより試料を調製するという方法では、試料が拡がり、単位面積あたりの試料量が少なくなる。また、プレート上に分注された試料化合物溶液の広がりに対してレーザー光の照射径が非常に小さいため、分注したすべての試料化合物を一度にイオン化することはできない。特に試料が微量なときには必要な感度が得られないという問題が生じる。したがってプレート上に分注された試料化合物溶液の広がりを小さくすることができればＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法を含むＴＯＦ／ＭＳ法の感度上昇を実現することができる。
【０００７】
このような試料調製の問題を解決する1つの方法として、親水性の微小領域の周囲を疎水性化合物又は疎水性平板で覆った表面をもつプレート上に、水溶液中に溶解したマトリックスと試料化合物を滴下して調整することで、微小領域に試料化合物を集束させる方法と装置が開発されている（ＵＳ６２８７８７２、ＧＢ２３３２２７３、ＥＰ１０５３７８４などを参照）。
また、サンプルプレートに限定したものではないが、類似の技術も提案されている(特開平７−２６０６９３号公報、特表２０００−５１６７０５号公報などを参照)。
【０００８】
しかし、疎水性平板を用いた場合には調製された試料スポットの周辺部にマトリックス結晶が局在するという問題点がある。また試料とマトリックスがともに疎水性溶媒にしか溶解しない、疎水性試料化合物には適用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法に限らず、マトリックスを使用しないＴＯＦ／ＭＳ法など、分析用の試料をサンプルプレート上に調製する際に、従来の方法に比べて試料濃度を高めることのできる方法と装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁場を利用してプレート上で試料を集束させることにより濃縮するものである。
すなわち、本発明の第１の局面は、磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートに、強磁性化合物と溶媒中で混合した試料又は強磁性溶媒中に溶解させた試料を滴下することにより、その平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮する試料濃縮方法である。
【００１１】
本発明において、微小領域とは、これまでのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法で使用するサンプルプレートにおける円形の試料スポットに該当するものであり、通常はその形状は円形であるが、特に円形に限定するものではない。サイズは１００μｍ〜２ｍｍが適当である。
【００１２】
平板プレートの表面に磁性をもつ微小領域を形成する方法としては、非磁性のプレートの表面への磁性物質の埋込み、塗布、蒸着、スパッタリング、糊付フィルムなどの方法を挙げることができる。
【００１３】
溶媒中で試料と混合する強磁性化合物としては、強磁性金属微結晶などを挙げることができる。
試料を溶解させる強磁性溶媒としては、液体金属などを挙げることができる。
【００１４】
第１の局面の平板プレートはその微小領域は外部からの作用なしに磁性を保持し続ける永久磁石であるのに対し、本発明の第２の局面では、電圧の印加によって表面の微小領域に磁界を発生することのできる平板プレートを用いる。
そのような平板プレートは、微小領域に電圧を印加することができる接続端子と電極を備えたものである。
【００１５】
本発明の第３の局面は、強磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートに、磁性化合物と溶媒中で混合した試料又は磁性溶媒中に溶解させた試料を滴下することにより、その平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮する試料濃縮方法である。
平板プレートの表面に強磁性をもつ微小領域は、第１の局面における磁性をもつ微小領域と同様の方法により形成することができる。
【００１６】
溶媒中で試料と混合する磁性化合物としては、磁性ビーズなどを挙げることができる。
試料を溶解させる磁性溶媒としては、磁性流体などを挙げることができる。
【００１７】
本発明の他の局面は、第1又は第３の局面の試料濃縮方法によって試料が濃縮された平板プレートをＴＯＦ質量分析用のサンプルプレートとしてその試料の分析を行なう分析方法である。
この分析方法により、試料を濃縮してＴＯＦ質量分析を行なうことができるので、微量の試料であっても感度を高めることができる。
【００１８】
この分析方法の好ましい形態は、ＭＡＬＤＩ質量分析がＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析であり、試料と混合されるか試料を溶解する強磁性又は磁性化合物がＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析用のマトリックスを兼ねていることである。それにより、ＭＡＬＤＩ一ＴＯＦ質量分析の感度を高めることができるようになる。
本発明のさらに他の局面は、試料濃縮方法を実現した装置である。
【００１９】
【作用】
本発明により試料化合物をプレート上に集束させて濃縮することにより、極微量試料であってもＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法のような分析方法への適用を可能にすることができる。従来の疎水性作用を用いる集束方法では、有機溶媒にしか溶解しない試料化合物には適用することができないが、本発明では磁場を用いるため、溶媒条件や試料化合物の種類に関係なくプレート上に試料化合物を集束させて濃縮することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
平板プレートは少なくとも表面においては磁性又は強磁性をもつ微小領域が非磁性の領域によって囲まれていることが好ましい。このように、磁場を発生させうる微小領域の周囲を非磁性領域で覆うことにより、より効率的な試料集束が可能になる。
【００２１】
図１に非磁性領域に取り囲まれた磁性微小領域を表面に有するサンプルプレートの例を示す。ここではマイクロタイタープレートのサイズ及び形状をもち、磁性微小領域が９ｍｍ間隔で均等に配置されているようなサンプルプレートを示す。
【００２２】
基板２の表面に均等な間隔で微小磁性領域４が配置されて形成されている。微小磁性領域４はそれぞれの周囲がドーナツ状の非磁性領域６で取り囲まれていることによって、互いに独立したものとなっている。基板２は十分な強度をもった材質からなり、その材質は例えばステンレスや鉄などの金属、又はカーボンなどの非金属である。微小磁性領域４の材質は鉄やニッケルなどの磁性金属であり、微小磁性領域４の寸法は１００μｍ〜２ｍｍである。非磁性領域６の材質はポリ四フッ化エチレンなどの合成高分子が適当である。
微小磁性領域４や非磁性領域６の深さは、基板２の厚みの全体に及んでいてもよく、途中までの深さであってもよい。
【００２３】
図１のプレートを用い、強磁性化合物と試料を混合した溶液を分注した後、時間経過と共に試料溶液がどのように集束するかを図２に示す。分注直後は（Ａ）のように微小磁性領域４から非磁性領域６にまで広がっていた試料溶液１０は、時間の経過と共に（Ｂ）のように磁性微小領域４に集束していき、単位面積あたりの試料濃度が濃縮されていく。
【００２４】
このプレートがＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ装置用サンプルプレートを兼ね、なおかつ添加する強磁性化合物がＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳマトリックス（例えばコバルトのような金属微結晶）であれば、この試料を即座にＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ分析に提供することができる。
強磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートも図１のプレートと同様に製作することができ、同様に使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は磁場によってプレート上の試料溶液を集束させて濃縮することができるため、ＴＯＦ／ＭＳ分析の感度を高めることができる。その結果、例えば、極微量試料でのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ分析を可能にすることができる。
また従来の疎水性物質による試料集束法に比して、溶媒、試料化合物によらず、試料化合物集束を行なうことができる．
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例における磁場収束型プレートを示す斜視図である。
【図２】同実施例を用いた試料濃縮過程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２ 基板
４ 微小磁性領域
６ 非磁性領域
１０ 試料溶液
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート上に試料を濃縮した状態で調製する方法と装置に関し、例えばＴＯＦ／ＭＳ法を含むＭＡＬＤＩ質量分析法など、サンプルプレート上に調製した試料にレーザービームを照射してイオン化する質量分析用の試料調製に利用するのに適する試料濃縮方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マトリックス支援型レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ法）はマトリックスと呼ばれる非常に良く光を吸収する分子と試料化合物を混合し、レーザー光によって試料をイオン化する方法であり、パルスレーザー照射により、マトリックス分子に大きなエネルギーが与えられ、マトリックスや試料化合物イオンが脱離する。
【０００３】
一方、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ／ＭＳ法）は、発生した試料イオンに逆電場を印加し、イオンが電極表面から検出器まで到達する時間を測定することで質量を決定する。
【０００４】
このＭＡＬＤＩ法は試料に大きな負担をかけることなくイオン化できるので、高質量の物質のイオン化が行なえ、またＴＯＦ／ＭＳ法は測定の質量範囲に制限がないため、これらを組み合わせたマトリックス支援型レーザー脱離イオン化−飛行時間質量分析法（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法）は高質量の質量分析に適している。
【０００５】
特に、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ等の生体関連物質を分析するために、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法は低分子量から高分子量まで迅速に感度良く生体成分の分析を行なうことができる。
【０００６】
しかしながら、従来から行なわれているような、試料化合物とマトリックスを混合して材質が均一なサンプルプレート上に滴下して乾燥させることにより試料を調製するという方法では、試料が拡がり、単位面積あたりの試料量が少なくなる。また、プレート上に分注された試料化合物溶液の広がりに対してレーザー光の照射径が非常に小さいため、分注したすべての試料化合物を一度にイオン化することはできない。特に試料が微量なときには必要な感度が得られないという問題が生じる。したがってプレート上に分注された試料化合物溶液の広がりを小さくすることができればＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法を含むＴＯＦ／ＭＳ法の感度上昇を実現することができる。
【０００７】
このような試料調製の問題を解決する1つの方法として、親水性の微小領域の周囲を疎水性化合物又は疎水性平板で覆った表面をもつプレート上に、水溶液中に溶解したマトリックスと試料化合物を滴下して調整することで、微小領域に試料化合物を集束させる方法と装置が開発されている（ＵＳ６２８７８７２、ＧＢ２３３２２７３、ＥＰ１０５３７８４などを参照）。
また、サンプルプレートに限定したものではないが、類似の技術も提案されている(特開平７−２６０６９３号公報、特表２０００−５１６７０５号公報などを参照)。
【０００８】
しかし、疎水性平板を用いた場合には調製された試料スポットの周辺部にマトリックス結晶が局在するという問題点がある。また試料とマトリックスがともに疎水性溶媒にしか溶解しない、疎水性試料化合物には適用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法に限らず、マトリックスを使用しないＴＯＦ／ＭＳ法など、分析用の試料をサンプルプレート上に調製する際に、従来の方法に比べて試料濃度を高めることのできる方法と装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁場を利用してプレート上で試料を集束させることにより濃縮するものである。
すなわち、本発明の第１の局面は、磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートに、強磁性化合物と溶媒中で混合した試料又は強磁性溶媒中に溶解させた試料を滴下することにより、その平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮する試料濃縮方法である。
【００１１】
本発明において、微小領域とは、これまでのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法で使用するサンプルプレートにおける円形の試料スポットに該当するものであり、通常はその形状は円形であるが、特に円形に限定するものではない。サイズは１００μｍ〜２ｍｍが適当である。
【００１２】
平板プレートの表面に磁性をもつ微小領域を形成する方法としては、非磁性のプレートの表面への磁性物質の埋込み、塗布、蒸着、スパッタリング、糊付フィルムなどの方法を挙げることができる。
【００１３】
溶媒中で試料と混合する強磁性化合物としては、強磁性金属微結晶などを挙げることができる。
試料を溶解させる強磁性溶媒としては、液体金属などを挙げることができる。
【００１４】
第１の局面の平板プレートはその微小領域は外部からの作用なしに磁性を保持し続ける永久磁石であるのに対し、本発明の第２の局面では、電圧の印加によって表面の微小領域に磁界を発生することのできる平板プレートを用いる。
そのような平板プレートは、微小領域に電圧を印加することができる接続端子と電極を備えたものである。
【００１５】
本発明の第３の局面は、強磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートに、磁性化合物と溶媒中で混合した試料又は磁性溶媒中に溶解させた試料を滴下することにより、その平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮する試料濃縮方法である。
平板プレートの表面に強磁性をもつ微小領域は、第１の局面における磁性をもつ微小領域と同様の方法により形成することができる。
【００１６】
溶媒中で試料と混合する磁性化合物としては、磁性ビーズなどを挙げることができる。
試料を溶解させる磁性溶媒としては、磁性流体などを挙げることができる。
【００１７】
本発明の他の局面は、第1又は第３の局面の試料濃縮方法によって試料が濃縮された平板プレートをＴＯＦ質量分析用のサンプルプレートとしてその試料の分析を行なう分析方法である。
この分析方法により、試料を濃縮してＴＯＦ質量分析を行なうことができるので、微量の試料であっても感度を高めることができる。
【００１８】
この分析方法の好ましい形態は、ＭＡＬＤＩ質量分析がＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析であり、試料と混合されるか試料を溶解する強磁性又は磁性化合物がＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析用のマトリックスを兼ねていることである。それにより、ＭＡＬＤＩ一ＴＯＦ質量分析の感度を高めることができるようになる。
本発明のさらに他の局面は、試料濃縮方法を実現した装置である。
【００１９】
【作用】
本発明により試料化合物をプレート上に集束させて濃縮することにより、極微量試料であってもＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ法のような分析方法への適用を可能にすることができる。従来の疎水性作用を用いる集束方法では、有機溶媒にしか溶解しない試料化合物には適用することができないが、本発明では磁場を用いるため、溶媒条件や試料化合物の種類に関係なくプレート上に試料化合物を集束させて濃縮することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
平板プレートは少なくとも表面においては磁性又は強磁性をもつ微小領域が非磁性の領域によって囲まれていることが好ましい。このように、磁場を発生させうる微小領域の周囲を非磁性領域で覆うことにより、より効率的な試料集束が可能になる。
【００２１】
図１に非磁性領域に取り囲まれた磁性微小領域を表面に有するサンプルプレートの例を示す。ここではマイクロタイタープレートのサイズ及び形状をもち、磁性微小領域が９ｍｍ間隔で均等に配置されているようなサンプルプレートを示す。
【００２２】
基板２の表面に均等な間隔で微小磁性領域４が配置されて形成されている。微小磁性領域４はそれぞれの周囲がドーナツ状の非磁性領域６で取り囲まれていることによって、互いに独立したものとなっている。基板２は十分な強度をもった材質からなり、その材質は例えばステンレスや鉄などの金属、又はカーボンなどの非金属である。微小磁性領域４の材質は鉄やニッケルなどの磁性金属であり、微小磁性領域４の寸法は１００μｍ〜２ｍｍである。非磁性領域６の材質はポリ四フッ化エチレンなどの合成高分子が適当である。
微小磁性領域４や非磁性領域６の深さは、基板２の厚みの全体に及んでいてもよく、途中までの深さであってもよい。
【００２３】
図１のプレートを用い、強磁性化合物と試料を混合した溶液を分注した後、時間経過と共に試料溶液がどのように集束するかを図２に示す。分注直後は（Ａ）のように微小磁性領域４から非磁性領域６にまで広がっていた試料溶液１０は、時間の経過と共に（Ｂ）のように磁性微小領域４に集束していき、単位面積あたりの試料濃度が濃縮されていく。
【００２４】
このプレートがＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ装置用サンプルプレートを兼ね、なおかつ添加する強磁性化合物がＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳマトリックス（例えばコバルトのような金属微結晶）であれば、この試料を即座にＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ分析に提供することができる。
強磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートも図１のプレートと同様に製作することができ、同様に使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は磁場によってプレート上の試料溶液を集束させて濃縮することができるため、ＴＯＦ／ＭＳ分析の感度を高めることができる。その結果、例えば、極微量試料でのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ分析を可能にすることができる。
また従来の疎水性物質による試料集束法に比して、溶媒、試料化合物によらず、試料化合物集束を行なうことができる．
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例における磁場収束型プレートを示す斜視図である。
【図２】同実施例を用いた試料濃縮過程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２ 基板
４ 微小磁性領域
６ 非磁性領域
１０ 試料溶液
Claims (6)
- 磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートに、ＭＡＬＤＩ質量分析用のマトリックスを兼ねる強磁性化合物と溶媒中で混合した試料を滴下することにより、前記平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮し、
試料が濃縮された前記平板プレートをＭＡＬＤＩ質量分析用のサンプルプレートとしてその試料の分析を行なうことを特徴とする分析方法。 - 強磁性をもつ微小領域を表面にもつ平板プレートに、ＭＡＬＤＩ質量分析用のマトリックスを兼ねる磁性化合物と溶媒中で混合した試料を滴下することにより、前記平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮し、
試料が濃縮された前記平板プレートをＭＡＬＤＩ質量分析用のサンプルプレートとしてその試料の分析を行なうことを特徴とする分析方法。 - 前記平板プレートは少なくとも表面においては前記微小領域が非磁性領域によって囲まれている請求項１又は２に記載の分析方法。
- 磁性をもつ微小領域を表面にもち質量分析装置用のサンプルプレートを兼ねる平板プレートを備え、前記平板プレート上にＭＡＬＤＩ質量分析用のマトリックスを兼ねる強磁性化合物と溶媒中で混合した試料を滴下することにより、前記平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮する試料濃縮装置。
- 強磁性をもつ微小領域を表面にもち質量分析装置用のサンプルプレートを兼ねる平板プレートを備え、ＭＡＬＤＩ質量分析用のマトリックスを兼ねる磁性化合物と溶媒中で混合した試料を滴下することにより、前記平板プレート上の該微小領域中に試料を集束させて濃縮する試料濃縮装置。
- 前記平板プレートは少なくとも表面においては前記微小領域が非磁性領域によって囲まれている請求項４又は５に記載の試料濃縮装置。
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