JP5072682B2 - 質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法 - Google Patents
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Description
具体的には、MALDI法とは、測定対象物質をマトリックス(例えば、シナピン酸やグリセリン等)に混入した試料に光を照射し、照射された光のエネルギをマトリックスに吸収させ、マトリックスとともに測定対象物質を気化させ、さらにマトリックスと測定対象物質との間でプロトン移動を発生させることで測定対象物質をイオン化する方法である。
また、SALDI法とは、マトリックスを用いず、試料を載置する基板の表面にマトリックスと同様の機能を持たせ、測定対象試料を基板表面で直接イオン化する方法である。
また、特許文献1には、導電性の基板の表面上に疎水性コーティングをした後に、マトリックス及び境界ポリマーの混合液でコーティングをしたサンプルプレートが記載されている。
例えば、MALDI法を用いた場合は、イオン化したマトリックスが検出され、SALDI法を用いた場合は、測定対象物質を載置している基板に由来したイオンが検出されてしまうという問題がある。
また、前記測定領域は、前記基板表面の前記検出面内の第1の方向の所定範囲内に存在し、前記参照領域は、前記基板表面の前記検出面の前記第1の方向の所定範囲を含むものであることが好ましい。
また、前記参照領域は、前記測定領域上の任意点を通過する直交する2つ直線をそれぞれ含む、少なくとも2つの領域に形成されていることが好ましい。または、前記測定領域が前記第1の方向とは略垂直な第2の方向の所定範囲内に存在するものであり、前記参照領域が、前記第2の方向の所定範囲を含むものであることも好ましい。
さらに、前記測定領域および前記参照領域をそれぞれ所定間隔離間する枠領域を有することが好ましい。
また、前記照射手段は、強度及び波長の少なくとも一方が異なる複数の光を射出できる光射出機構であり、光射出機構から射出する光の強度および波長の少なくとも一方を切り換え、前記質量分析用デバイスに光を照射することが好ましい。
また、前記第2マススペクトル検出ステップで前記第2マススペクトルを検出した後、前記第1マススペクトル検出ステップで前記第1マススペクトルを検出することも好ましい。
基板20は、板状の部材である。
測定領域21は、基板20の表面の一部に形成されており、その表面上に測定対象物質Mとマトリックスとが混合された試料S1が載置されている。
ここで、マトリックスとは、レーザ光を吸収し、試料(測定対象物質M)のイオン化を促進する化合物である。
参照領域22は、基板20の表面(正確には、測定領域21が形成されている面と同一の面)に、測定領域21とは所定間隔離間して形成されており、測定対象物質Mが混合されていない以外は試料S1と同様の構成の試料(つまり、マトリックスのみで構成された試料)S2が載置されている。
デバイス移動手段13は、駆動機構13bは、支持体13aを、支持体13a上に載置するデバイス12の測定領域21と参照領域22とを結んだ線と平行な方向に移動させる。したがって、デバイス移動手段13は、支持体13a上に配置されたデバイス12を、測定領域21と参照領域22とが同一位置を通過するように移動させる。また、デバイス移動手段13には、電源が接続されており、デバイス12には、デバイス移動手段13から所定電圧が印加されている。
引き出しグリット23は、デバイス12と質量分析手段18との間に、デバイス12の表面に対向して配置された中空の電極である。また、エンドプレート24は、引き出しグリット23と質量分析手段18との間に配置された中空の電極である。また、引き出しグリット23とエンドプレート24とは、接地されている。
飛翔方向制御手段16は、所定電圧が印加されたデバイス12と接地された引き出しグリット23との間で電界を形成して、デバイス12から脱離された測定対象物質Mに一定の力を作用させてデバイス12から引き出しグリット23側に所定加速度で飛翔させる。さらに、飛翔している測定対象物質Mの飛翔経路を引き出しグリット23とエンドプレート24により制御し、引き出しグリット23の中空部分の穴を通過させた後、エンドプレート24の中空部分の穴を通過させ、質量分析手段18まで飛翔させる。
質量分析手段18は、検出器26で検出した検出結果に基づいて、データ処理部28で測定対象物質Mのマススペクトルを検出し、測定対象物質の質量/電荷(質量の分布)を検出する。
質量分析装置10は、基本的に以上のような構成である。
ここで、図3(A)は、測定領域21に載置された試料S1のマススペクトルの測定結果を示すグラフであり、図3(B)は、参照領域22に載置された参照試料S2のマススペクトルの測定結果を示すグラフであり、図3(C)は、図3(A)及び図3(B)に示す測定結果から算出した検出対象物質のマススペクトルを示すグラフである。なお、図3(A)〜(C)では、それぞれ横軸を、質量/電荷(m/z値)とし、縦軸を相対強度の任意単位[a.u.]とした。
その後、2つの領域にそれぞれ試料S1、参照試料S2が載置されたデバイス12をデバイス保持手段13の支持体13a上に載置する。
その後、デバイス12に電圧Vsを印加し、所定のスタート信号により光照射手段14から測定光L1を射出させ、測定光L1をデバイス12の測定領域21に照射する。
測定光L1が照射されることにより、照射された光のエネルギを測定領域21に載置された試料S1のマトリックスが吸収し、マトリックスとともに測定対象物質Mが気化する。さらに、マトリックスと測定対象物質との間でプロトン移動が発生し、測定対象物質がイオン化され、脱離される。
また、脱離後の分析物質Mの飛行速度は、初速度と荷電数が同じなら物質の質量に依存し、質量が小さいほど速いため、質量の小さいものから順に検出器26に検出される。
データ処理部28は、上記スタート信号と同期して同期信号が入力されており、この同期信号とアンプ27からの出力信号とに基いて検出した物質の飛行時間をそれぞれ算出する。
さらに、データ処理部28は、飛行時間から質量/電荷を導出してマススペクトル(質量スペクトル)を算出する(図3(A)参照)。
その後、測定領域21上の試料S1を検出した場合と同様に、参照領域22に測定光L1を照射し、参照領域22上の参照試料S2(つまり、マトリックス)を脱離させ、脱離した参照試料S2を検出器26で検出し、その検出結果と飛行時間と関係に基づいて、参照試料S2のマススペクトルを算出する(図3(B)参照)。
具体的には、試料S1のマススペクトルから、測定対象物質Mを含まない以外、試料S1と同様の構成の参照領域22上の参照試料S2のマススペクトルを取り除く(差分を検出する)ことで、図3(C)に示すような測定対象物質Mのマススペクトルを算出する。
質量分析装置10は、以上のようにして、測定対象物質Mの質量/電荷を分析する(つまり、質量分布を検出する)。
また、同一基板上に測定領域21と参照領域22とを形成することで、測定対象物質Mの有無を除いた他の条件を略同一にすることができる。さらに、連続して2つの領域のマススペクトルを検出することができる。これにより、測定領域21の検出時と参照領域22の検出時とで、測定条件を実質的に同一にすることができ、同一物質に起因するマススペクトルをずれなく検出することができ、より正確に測定対象物質Mの質量/電荷を分析することができる。
また、光照射手段14を固定し、デバイス移動手段13によりデバイス12を移動させることで、測定光が測定領域21を照射する条件(例えば入射角度、強度)と、参照領域22を照射する条件を略同一にすることができ、さらに正確に、測定対象物質Mの質量/電荷を分析することができる。
複数箇所のマススペクトルを検出することで、検出結果の平均値で測定対象物質の質量分析を行うことができ、測定対象物質の質量分析をより正確に行うことができる。
このように、圧延される方向または射出される方向等の、製造時に物性や形状等の誤差がより小さくなる第1の方向に垂直な直線を含むように測定領域21と参照領域22とを形成することで、質量分析用デバイスの物性、形状等により、両領域で検出されるマススペクトルが変化することをより確実に防止することができる。
ここで、このような質量分析用デバイスの基板の各領域内における物性、形状等のバラツキは、一定の傾向を有している場合が多い。例えば、基板として圧延により薄膜化されたアルミニウムなどを用いる場合であれば、アルミニウムの圧延方向等の所定の方向では物性、形状がほぼ一定になり、圧延方向と垂直な方向では物性、形状にバラツキが生じる。
このため、測定領域が質量分析用デバイスの表面の第1の方向の所定範囲(つまり、所定座標範囲)内に存在する場合に、この第1の方向の所定範囲を含むように参照領域も形成することで、例えば、測定領域内の所定座標の試料S1からマススペクトルを測定し、該所定座標と第1の方向の座標が同一となる座標に載置された参照領域内の参照試料S2からマススペクトルを測定し、測定領域内の試料S1から測定したマススペクトルのスペクトル強度を、参照領域内の参照試料S2から測定したマススペクトルのスペクトル強度を用いて補正することにより、一つの質量分析用デバイス内でバラツキが生じている場合であっても、測定領域の測定位置と参照領域の測定位置との間でのバラツキを抑制することができ、測定対象物質の質量/電荷を高い精度で検出することができる。
図4、図5、図6は、それぞれ本発明の他の一例の質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
図4に示すように、質量分析用デバイス(以下単に「デバイス」ともいう。)210は、基板211と、基板211の表面211に形成された、測定対象物質Mとマトリックスを含有する試料S1を載置する測定領域212と、測定対象物質含まない以外は試料S1と同様の構成の参照試料S2を載置する参照領域214とを有する。
このデバイス210の測定領域212は、基板211の第1の方向、すなわち図4中Y軸方向において、所定範囲内(Y軸座標0.5〜9.5)に形成され、また、参照領域214もY軸方向において、所定範囲内(Y軸座標0.5〜〜9.5)に形成されている。なお、デバイス210は、基体121が第1の方向に直交する方向(図4中X軸方向に)圧延することで製造されている。
次に、測定光L1を照射し、A1点に載置された試料S1のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。なお、試料S1から脱離した物質のマススペクトルの測定方法は上述と同様の方法であるので、説明は省略する。以下、マススペクトルの検出の方法の説明は同様に省略する。
次に、測定光L1を照射し、B1点に載置された参照試料S2のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。
データ処理部28は、参照試料S2のマススペクトルを用いて、試料Sのマススペクトルから、測定対象試料M以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Mのマススペクトルを算出し、測定対象物質Mの質量/電荷を算出する。
次に、測定光L1を照射し、A2点に載置された試料S1のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。
次に、測定光L1を照射し、B2点に載置された参照試料S2のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。
データ処理部28は、参照試料S2のマススペクトルを用いて、試料Sのマススペクトルから、測定対象試料M以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Mのマススペクトルを算出し、測定対象物質Mの質量/電荷を算出する。
なお、測定対象物質Mの質量/電荷は、A1、B1で検出した質量/電荷とA2、B2で検出した質量/電荷の両方を検出値としても、その平均値を質量/電荷の検出値としてもよい。
ここで、デバイス210は、X軸に平行な直線の各位置では、基板の特性が一定であるため、Y軸における座標が略同一であれば、その基板に起因して射出されるマススペクトルは略等しいとみなすことができる。このため、デバイス210の測定領域212内のY方向において、基板に起因するマススペクトルにバラツキが生じても、良好な測定精度で測定対象物質の質量分析を行うことができる。
例えば、図5に示すような、基板311上に、X軸に平行な方向において2つに分割された測定領域312aおよび312bが形成され、各測定領域312aおよび312bと並んで参照領域314aおよび314bが形成されているデバイス310を用いることもできる。つまり、デバイス310は、基板311上に、X軸に平行な線分の一方の端部から他方の端部に向かうに従って、参照領域314b、測定領域312b、参照領域314a、測定領域312aの順に形成されている。
デバイス310も、測定領域の所定点から測定したマススペクトルと、隣接している参照領域の中で、Y軸における座標が等しい点からマススペクトルを測定すればよく、さらに、X軸に平行な方向な直線上に測定領域と参照領域を複数設けることで、Y軸における座標が同一でかつ、X軸における座標がことなる複数の点でマススペクトルを検出することができる。これにより、Y軸方向における基板のバラツキに加え、X軸方向の基板のバラツキも加味して測定対象物質の質量/電荷を検出することができる。
また、他の変形例として、図6に示すような、基板411上に、X軸方向およびY軸方向にそれぞれ複数に分割されている測定領域412a〜412hを形成し、各測定領域に対応して、同様にX軸方向およびY軸方向にそれぞれ複数に分割されている参照領域414a〜414hを形成したデバイス410も用いることができる。
デバイス410も、各測定領域から測定したマススペクトルと、隣接する参照領域から測定したマススペクトルとを用いて、測定対象物質の質量/電荷を算出することができる。
また、X軸方向に隣接する複数の参照領域のマススペクトルを用いることができるため、Y軸方向の基板のバラツキに加え、X軸方向の基板のバラツキも加味して測定対象物質の質量/電荷を分析することができる。
また、各測定領域に別々の測定対象物質を載置することができるため、容易に多種類の測定対象物質のマススペクトルを検出することができる。
質量分析用デバイスを上記構成とすることで、測定領域で検出したマススペクトルを、直交する2方向の直線上にそれぞれ形成された参照領域で検出した2つのマススペクトル(の平均値)を用いて補正することができる。
これにより、2方向で発生する基板のバラツキを補正することができるため、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に除去することができ、測定対象物質の質量/電荷をより高い精度で検出することができる。
図7、図8、図9は、それぞれ本発明の他の一例の質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
測定領域512は、基板511の主方向(すなわち図7中Y軸方向)の所定範囲内(Y座標0.5〜7)で、かつ、副方向(すなわち図7中X軸方向)の所定範囲内(座標3〜9.5)を満たす領域に形成され、また、参照領域514aは、Y軸方向の所定領域(Y座標0.5〜7)内に形成され、参照領域514bは、X軸方向の所定領域(X座標3〜9.5)に形成されている。
次に、測定光L1を照射し、A3点に載置された試料S1のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。
次に、測定光L1を照射し、B3点に載置された参照試料S2のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。
さらに、駆動機構により、参照領域514aのB4点(X座標6)が測定光L1の照射位置となるように、デバイス510を移動させる。
次に、測定光L1を照射し、B4点に載置された参照試料S2のマススペクトルを測定し、データ処理部28に記憶させる。
その後、B3点で検出したマススペクトルとB4点で検出したマススペクトルとの平均値を、参照試料S2のマススペクトルとして算出する。
データ処理部28は、平均値で算出した参照試料S2のマススペクトルを用いて、試料Sのマススペクトルから、測定対象試料M以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Mのマススペクトルを算出し、測定対象物質Mの質量/電荷を算出する。
例えば、図8に示すような、基板611上に、測定領域612が形成され、測定領域612の外周を囲むように参照領域614が形成されているデバイス610を用いることもできる。
また、図9に示すような、デバイス表面711に十字状に参照領域714が形成され、この参照領域714により分割された測定領域712a〜712dが設けられているデバイス710も用いることができる。
また、基板上に、参照領域を、メッシュ状に設けてもよい。この場合には、測定領域から測定したマススペクトルと、測定位置とY軸座標が等しくかつ最も近い距離にある参照領域から測定したマススペクトル及びX軸座標が等しくかつ最も近い距離にある参照領域から測定したマススペクトルの平均値を用いて、測定対象物質の質量/電荷を検出すればよい。
また、測定領域のマススペクトルを検出した後に、参照領域のマススペクトルを検出しても、参照領域のマススペクトルを検出した後に、測定領域のマススペクトルを検出してもよい。
ここで、SALDI方式の質量分析装置及び質量分析用デバイスは、試料にマトリックスを混合しない点と、測定領域及び参照領域に微細構造体が配置されることを除いて、その他の構成は基本的に図1(A)及び(B)に示す質量分析装置10、図2に示すデバイス12と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態の質量分析用デバイスは、測定領域に測定対象物質を載置し、参照領域には、参照試料を載置しないことを除いて、測定領域と参照領域は同様の構成である。つまり、本実施形態の質量分析用デバイスを用いる場合は、試料を測定対象物質とし、参照領域は、参照試料を載置しないことで、測定対象物質が配置されていない以外は測定領域と同一の構成とする。
また、測定領域及び参照領域には、測定光が照射されることで増強電場を形成する微細構造体29が配置されている。
図10は、測定領域及び参照領域に配置される微細構造体29の概略構成を示す斜視図である。
図10に示すように、微細構造体29は、誘電体基材32および誘電体基材32の一面に配置された導電体34で構成された基体30と、誘電体基材32の導電体34が配置された面とは反対側の面に配置された金属体36とを有する。
また、誘電体基材32には、導電体34が配置される面とは反対側の面から導電体34側の面に向けて延びる略ストレートな形状(直管形状)の微細孔40が複数の開孔されている。
複数の微細孔40は、導電体34が配置される面とは反対側の面側の端部は、誘電体基材32の表面まで貫通して開口が形成され、導電体34側の端部は、誘電体基材32の表面まで貫通していない。つまり、微細孔40は、導電体34までは到達していない孔となる。また、複数の微細孔40は、測定光の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されている。
ここで、測定光として可視光を用いる場合は、微細孔40の配置ピッチを200nm以下とすることが好ましい。
微細構造体29は、以上のような構成であり、金属体36の複数の棒部44の突出部46が配置される面が、測定光が照射される面となる。
図11(A)〜(C)は、それぞれ微細構造体29の作製方法の一例を示す工程図である。
まず、図11(A)に示すような直方体形状の被陽極酸化金属体48に陽極酸化処理を行う。具体的には、被陽極酸化金属体48を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで陽極酸化する。
ここで、陰極としては、カーボンやアルミニウム等が使用される。電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸を、1種又は2種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
なお、本実施形態では、被陽極酸化金属体48を直方体形状としたが、その形状は制限されず、種々の形状とすることができる。また、支持体の上に被陽極酸化金属体48が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることができる。
また、各微細柱状体42は、底面が丸みを帯びた形状となり、さらに、略中心部には、表面から深さ方向(つまり、微細柱状体42の軸方向)に略ストレートに延びる微細孔40が開孔される。陽極酸化により生成される金属酸化物体の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。
ここで、電気メッキを行うと、導電体34が電極として機能し、電場が強い微細孔40の底部から優先的に金属が析出する。この電気メッキ処理を継続して行うことにより、微細孔12内に金属が充填されて棒部44の充填部45が形成される。充填部45が形成された後、更に電気メッキ処理を続けると、微細孔40から充填金属が溢れるが、微細孔40付近の電場が強いことから、微細孔40周辺に継続して金属が析出していき、充填部45上に誘電体基材32の表面より突出し、充填部45の径よりも大きい径を有する突出部46が形成される。
微細構造体29は、以上のようにして作製される。
まず、質量分析用デバイスの測定領域上に測定対象物質M(つまり試料)を載置し、その後、質量分析用デバイスをデバイス移動手段13の支持体13a上に載置する。
その後、質量分析用デバイスに電圧Vsを印加し、所定のスタート信号により光照射手段14から測定光L1を射出させ、測定光L1を質量分析用デバイスの測定領域21に照射する。
測定光L1が照射されることで、測定領域に配置された微細構造体の表面において局在プラズモンに起因する増強電場が形成され、その増強電場により増強された測定光L1の光エネルギにより測定対象物質Mが測定領域から脱離される。
離脱された測定対象物質Mは、上述した質量分析装置10と同様に、検出器26に到達し検出される。さらに、その検出結果に基づいて、マススペクトルが算出される。なお、この際、測定対象物質M以外にも基板上の物質も脱離されるため、検出される。
その後、測定領域上の試料を検出した場合と同様に、参照領域に測定光L1を照射する。
ここで、参照領域22上には、試料が載置されていないが、微細構造体の表面で増強電場が形成されることで、参照領域22上の物質が脱離する。この脱離した物質を検出器26で検出し、その検出結果と飛行時間と関係に基づいて、参照領域におけるマススペクトルを算出する。
具体的には、測定領域のマススペクトルから、測定対象物質Mを含まない以外、測定領域と同様の構成の参照領域上から検出されたマススペクトルを取り除く(差分を検出する)ことで、測定対象物質Mのマススペクトルを算出する。
本実施形態の質量分析装置も、以上のようにして、測定対象物質Mの質量/電荷を分析する(つまり、質量分布を検出する)。
そこで、本実施形態の質量分析用デバイスも、上述したように、測定領域が質量分析用デバイスの表面の第1の方向の所定範囲(つまり、所定座標範囲)内に存在する場合に、この第1の方向の所定範囲を含むように参照領域も形成することが好ましい。また、測定領域の任意の点を通過し、かつ、表面上の任意の一方向(主方向)と平行な直線上に、参照領域を形成し、さらに、該任意の点を通過し、かつ該任意の一方向に垂直な方向(副方向)に平行な直線上にも参照領域を形成することも好ましい。
質量分析用デバイスの測定領域と参照領域を上記配置とすることで、基板及び微細構造体のバラツキに関わらず、測定対象物質をより高い精度で検出することができる。
例えば、測定対象物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体により微細構造体の表面を修飾しておくことにより、表面に配置された測定対象物質の量を増大させることができ、質量分析測定の感度を向上させることができる。
図12(A)に示すように、表面修飾Rは、微細構造体29の表面に、微細構造体29の表面と結合する第1のリンカー機能部Aと、測定対象物質Mと結合する第2のリンカー機能部Cと、第1のリンカー機能部Aと第2のリンカー機能部Cとの間に介在し、測定光L1の照射により生じる電場で分解する分解機能部Bとを有するものである。図示例では、測定対象物質Mは、表面修飾Rを介して、質量分析用デバイスの測定領域の近傍に配置されている。
この高められたエネルギにより表面修飾Rの分解機能部Bが分解され、図12(B)に示すように、測定対象物質Mに第2のリンカー機能部Cが結合されたものが、測定領域表面から脱離される。
また、表面修飾Rを介して測定対象物質Mと微細構造体29とが結合していることで、測定対象物質Mは、測定領域の微細構造体の表面から離れて存在させることができる。
ここで、微細構造体の表面において得られる電場増強効果は、局在プラズモンにより生じる近接場光による電場増強効果であるので、表面からの距離に対して指数関数的に減少していくものである。従って、図12(A)に示すように、測定対象物質Mが表面1sから比較的離れて存在させることにより、測定対象物質Mに照射される測定光L1の光エネルギは、電場増強による影響の少ないものとすることができる。すなわち、増強された光エネルギにより測定対象物質Mがダメージを受けることを抑制でき、高精度な質量分析が可能となる。
図13(A)及び図13(B)に示す微細構造体80は、基体82と基体82上に配置された多数の金属微粒子84とで構成されている。
基体82は、板状の基板である。基体82は、金属微粒子84を電気的に絶縁して支持可能な材料で形成すればよく、材料としては、例えば、シリコン、ガラス、イットリウム安定化ジルコニア(YSZ)、サファイヤ、およびシリコンカーバイド等が挙げられる。
また、金属微粒子84は、上述した金属体36で例示した各種金属で形成することができる。また、金属微粒子84は、上述した金属微粒子62と同様の金属微粒子でも異なる金属微粒子でもよい。また、金属微粒子の形状は特に限定されず、例えば、丸型で、直方体型でもよい。
このような構成の微細構造体80も金属微粒子が配置された検出面に励起光が照射されることで、増強電場を発生させることができる。
図14に示す微細構造体90は、基体92と基体92上に配置された多数の金属ナノロッド94とで構成されている。
ここで、基体92は、上述した基体82と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。
ここで、微細構造体90は、上述した微細構造体80と同様の方法で作製することができる。
このような構成の微細構造体90も金属ナノロッドが配置された検出面に励起光が照射されることで、増強電場を発生させることができる。
図15に示す微細構造体95は、基体96と基体96上に配置された多数の金属細線98とで構成されている。
ここで、基体96は、上述した基体82と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。
ここで、金属細線98の線幅は、具体的には50nm以下、特に30nm以下であることが好ましい。また、金属細線98の配置パターンは、特に限定されない。例えば、複数の金属細線を交差させずに、互いに平行に配置してもよい。また、金属細線の形状も直線に限定されず、曲線としてもよい。
11 ボックス
12 質量分析用デバイス
13 デバイス移動手段
14 光照射手段
16 飛翔方向制御手段
18 質量分析手段
20 基板
21 測定領域
22 参照領域
23 グリッド
24 エンドプレート
26 検出器
27 アンプ
28 データ処理部
29、80、90、95 微細構造体
30、82、92、96 基体
32 アルミナ層(誘電体基材)
34 導電体
36 金属体
40 微細孔
42 微細柱状体
44 棒部
45 充填部
46 突出部
48 被陽極酸化金属体
60、84 金属微粒子
62 被検体
94 金属ナノロッド
98 金属細線
M 測定対象物質
S1 試料
S2 参照試料
Claims (12)
- 検出面に光またはイオンビームを照射して、前記検出面に載置される測定試料をイオン化するとともに、前記検出面の表面から脱離させ、イオン化された前記測定試料の質量を検出する質量分析装置に用いる質量分析用デバイスであって、
前記検出面が形成された基板と、
前記基板の前記検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、
前記基板の前記検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、
前記基板は、その製造時において、圧延された方向に垂直な方向、または射出された方向に垂直な方向を第1の方向とし、
前記測定領域および前記参照領域は、前記第1の方向と直交する同一の直線を含むように形成されており、
前記参照領域は、前記測定対象物質が載置されていない以外は前記測定領域と同一に構成されていることを特徴とする質量分析用デバイス。 - 前記測定領域及び前記参照領域には、それぞれ光が照射されることで局在プラズモンを誘起する微細構造体が配置されている請求項1に記載の質量分析用デバイス。
- 前記測定領域には、前記測定対象物質を含有する試料が載置され、
前記参照領域には、前記測定対象物質を含有しない試料が載置されている請求項1または2に記載の質量分析用デバイス。 - 前記測定領域には、前記測定対象物質及びマトリックスを含有する試料が載置され、
前記参照領域には、前記測定対象物質を含まず、前記マトリックスを含有する試料が載置されている請求項1に記載の質量分析用デバイス。 - 前記参照領域は、前記測定領域上の任意点を通過する直交する2つ直線をそれぞれ含む、少なくとも2つの領域に形成されている請求項1〜3のいずれかに記載の質量分析用デバイス。
- さらに、前記測定領域および前記参照領域をそれぞれ所定間隔離間する枠領域を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の質量分析用デバイス。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の質量分析用デバイスと、
前記質量分析用デバイスに光またはイオンビームを照射する照射手段と、
前記質量分析用デバイスの測定領域から射出されるイオンと、参照領域から射出されるイオンを検出するイオン検出手段と、
測定領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第1マススペクトルを算出し、参照領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第2マススペクトルを算出するマススペクトル算出手段と、
前記マススペクトル手段で算出された第2マススペクトルに基づいて前記第1マススペクトルを補正するマススペクトル補正手段と、
マススペクトル補正手段で補正した値に基づいて測定対象物質の質量を検出する質量検出手段とを有することを特徴とする質量分析装置。 - さらに、前記測定領域と前記参照領域を結んだ線と平行な方向に前記質量分析用デバイスを移動させる移動手段を有する請求項7に記載の質量分析装置。
- 前記照射手段は、強度及び波長の少なくとも一方が異なる複数の光を射出できる光射出機構であり、
光射出機構から射出する光の強度および波長の少なくとも一方を切り換え、前記質量分析用デバイスに光を照射する請求項7または8に記載の質量分析装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の質量分析用デバイスの測定領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第1マススペクトルを算出する第1マススペクトル検出ステップと、
前記質量分析用デバイスの参照領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第2マススペクトルを算出する第2マススペクトル検出ステップと、
第2マススペクトルを用いて第1マススペクトルを補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正した結果に基づいて、測定対象物質の質量を検出する質量分析方法。 - 前記第1マススペクトル検出ステップで前記第1マススペクトルを検出した後、
前記第2マススペクトル検出ステップで前記第2マススペクトルを検出する請求項10に記載の質量分析方法。 - 前記第2マススペクトル検出ステップで前記第2マススペクトルを検出した後、
前記第1マススペクトル検出ステップで前記第1マススペクトルを検出する請求項10に記載の質量分析方法。
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