JP6743224B1 - 試料支持体、試料支持体の製造方法、イオン化法及び質量分析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高分子量の試料の成分のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする試料支持体、試料支持体の製造方法、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１は、試料のイオン化用の試料支持体１であって、第１表面２ａ、及び第１表面２ａとは反対側の第２表面２ｂ、並びに、第１表面２ａ及び第２表面２ｂのそれぞれに開口する複数の貫通孔２ｃを有する基板２と、第１表面２ａ上に設けられた導電層４と、導電層４上及び第２表面２ｂ上の少なくとも一方に設けられたマトリックス結晶層８と、を備える。マトリックス結晶層８は、複数の貫通孔２ｃと外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成されている。【選択図】図２
Description
本発明は、試料支持体、試料支持体の製造方法、イオン化法及び質量分析方法に関する。
従来、質量分析等を行うために生体試料等の試料をイオン化する手法として、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ：Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization）が知られている。ＭＡＬＤＩは、レーザ光を吸収するマトリックスと呼ばれる低分子量の有機化合物を試料に加え、これにレーザ光を照射することにより、試料をイオン化する手法である。この手法によれば、熱に不安定な物質や高分子量物質を非破壊でイオン化すること（いわゆるソフトイオン化）が可能である。
しかしながら、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上述したようなＭＡＬＤＩを利用した場合には、画像の解像度を高めるに限界があった。
そこで、本発明は、高分子量の試料の成分のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする試料支持体、試料支持体の製造方法、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、試料のイオン化用の試料支持体であって、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面、並びに、第１表面及び第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する基板と、第１表面上に設けられた導電層と、導電層上及び第２表面上の少なくとも一方に設けられたマトリックス結晶層と、を備え、マトリックス結晶層は、複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成されている。
この試料支持体では、例えば、基板の第２表面が含水試料に接触するように含水試料上に試料支持体が配置されると、マトリックス結晶層が複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含んでいるため、試料の成分が、毛細管現象によって第２表面側から複数の貫通孔を介して第１表面側に移動すると共にマトリックスと混合することになる。この状態で、例えば、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されると、第１表面側に移動した試料の成分及びマトリックスにエネルギーが伝達されて、試料の成分がマトリックスと共にイオン化される。これにより、高分子量の試料の成分を確実にイオン化することができる。このとき、試料の成分が、第２表面側から複数の貫通孔を介して第１表面側に移動するため、基板の第１表面側に移動した試料の成分においては、試料の位置情報（試料を構成する分子の二次元分布情報）が維持されている。この状態で、例えば、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してエネルギー線が照射されるため、試料の位置情報が維持されつつ試料の成分がイオン化される。これにより、イメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。よって、この試料支持体は、高分子量の試料の成分のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする。
本発明の試料支持体では、複数の貫通孔のそれぞれの幅は、１〜７００ｎｍであり、基板の厚さは、１〜５０μｍであってもよい。これにより、第２表面側から複数の貫通孔を介して第１表面側に試料の成分をスムーズに移動させることができ、適切な状態で試料の成分を第１表面側に留まらせることができる。
本発明の試料支持体では、基板は、バルブ金属又はシリコンを陽極酸化することにより形成されていてもよい。これにより、複数の貫通孔を有する基板を容易に且つ確実に得ることができる。
本発明の試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面、並びに、第１表面及び第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する導電性の基板と、第１表面上及び第２表面上の少なくとも一方に設けられたマトリックス結晶層と、を備え、マトリックス結晶層は、複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成されている。
この試料支持体によれば、導電層を省略することができると共に、上述した導電層を備える試料支持体と同様の効果を得ることができる。
本発明の試料支持体の製造方法は、試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面、並びに、第１表面及び第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有し、第１表面上に導電層が設けられた基板を用意する工程と、マトリックス材料の蒸着によって、導電層上及び第２表面上の少なくとも一方にマトリックス結晶層を設ける工程と、を備え、マトリックス結晶層を設ける工程においては、マトリックス結晶層が、複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される。
本発明の試料支持体の製造方法は、試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面、並びに、第１表面及び第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する導電性の基板を用意する工程と、マトリックス材料の蒸着によって、第１表面上及び第２表面上の少なくとも一方に、マトリックス結晶層を設ける工程と、を備え、マトリックス結晶層を設ける工程においては、マトリックス結晶層が、複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される。
これらの試料支持体の製造方法によれば、マトリックス材料の蒸着を実施することにより、上述したようなマトリックス結晶層を容易に且つ確実に得ることができる。
本発明のイオン化法は、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面、並びに、第１表面及び第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有し、第１表面上に導電層が設けられた基板を用意する工程と、載置部上に試料を配置し、第２表面が試料に接触するように、試料上に基板を配置する工程と、マトリックス材料の蒸着によって、導電層上にマトリックス結晶層を設ける工程と、載置部と基板との間に試料が配置された状態で、導電層に電圧を印加しつつ第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、第２表面側から複数の貫通孔を介して第１表面側に移動した試料の成分をマトリックスと共にイオン化する工程と、を備え、マトリックス結晶層を設ける工程においては、マトリックス結晶層が、複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される。
本発明のイオン化法は、第１表面、及び第１表面とは反対側の第２表面、並びに、第１表面及び第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する導電性の基板を用意する工程と、載置部上に試料を配置し、第２表面が試料に接触するように、試料上に基板を配置する工程と、マトリックス材料の蒸着によって、第１表面上にマトリックス結晶層を設ける工程と、載置部と基板との間に試料が配置された状態で、基板に電圧を印加しつつ第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、第２表面側から複数の貫通孔を介して第１表面側に移動した試料の成分をマトリックスと共にイオン化する工程と、を備え、マトリックス結晶層を設ける工程においては、マトリックス結晶層が、複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される。
これらのイオン化法によれば、マトリックス材料の蒸着を実施することにより、上述したようなマトリックス結晶層を容易に且つ確実に得ることができる。よって、これらのイオン化法は、高分子量の試料の成分のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする。
本発明の質量分析方法は、上記イオン化法が備える工程と、イオン化された成分を検出する工程と、を備える。
この質量分析方法は、上述したように、高分子量の試料の成分のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする。
本発明によれば、高分子量の試料の成分のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする試料支持体、試料支持体の製造方法、イオン化法及び質量分析方法を提供することができる。
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、試料のイオン化用の試料支持体１は、基板２と、フレーム３と、導電層４と、マトリックス結晶層８と、を備えている。基板２は、第１表面２ａ及び第２表面２ｂ並びに複数の貫通孔２ｃを有している。第２表面２ｂは、第１表面２ａとは反対側の表面である。複数の貫通孔２ｃは、基板２の厚さ方向（第１表面２ａ及び第２表面２ｂに垂直な方向）に沿って延在しており、第１表面２ａ及び第２表面２ｂのそれぞれに開口している。本実施形態では、複数の貫通孔２ｃは、基板２に一様に（均一な分布で）形成されている。
基板２は、例えば、絶縁性材料によって長方形板状に形成されている。基板２の厚さ方向から見た場合における基板２の一辺の長さは、例えば数ｃｍ程度であり、基板２の厚さは、例えば１〜５０μｍである。基板２の厚さ方向から見た場合における貫通孔２ｃの形状は、例えば略円形である。貫通孔２ｃの幅は、例えば１〜７００ｎｍである。
貫通孔２ｃの幅は、以下のようにして取得される値である。まず、基板２の第１表面２ａ及び第２表面２ｂのそれぞれの画像を取得する。図３は、基板２の第１表面２ａの一部のＳＥＭ画像の一例を示している。当該ＳＥＭ画像において、黒色の部分は貫通孔２ｃであり、白色の部分は貫通孔２ｃ間の隔壁部である。続いて、取得した第１表面２ａの画像に対して例えば二値化処理を施すことで、測定領域Ｒ内の複数の第１開口（貫通孔２ｃの第１表面２ａ側の開口）に対応する複数の画素群を抽出し、１画素当たりの大きさに基づいて、第１開口の平均面積を有する円の直径を取得する。同様に、取得した第２表面２ｂの画像に対して例えば二値化処理を施すことで、測定領域Ｒ内の複数の第２開口（貫通孔２ｃの第２表面２ｂ側の開口）に対応する複数の画素群を抽出し、１画素当たりの大きさに基づいて、第２開口の平均面積を有する円の直径を取得する。そして、第１表面２ａについて取得した円の直径と第２表面２ｂについて取得した円の直径との平均値を貫通孔２ｃの幅として取得する。
図３に示されるように、基板２には、略一定の幅を有する複数の貫通孔２ｃが一様に形成されている。測定領域Ｒにおける貫通孔２ｃの開口率（基板２の厚さ方向から見た場合に測定領域Ｒに対して全ての貫通孔２ｃが占める割合）は、実用上は１０〜８０％であり、特に６０〜８０％であることが好ましい。複数の貫通孔２ｃの大きさは互いに不揃いであってもよいし、部分的に複数の貫通孔２ｃ同士が互いに連結していてもよい。
図３に示される基板２は、Ａｌ（アルミニウム）を陽極酸化することにより形成されたアルミナポーラス皮膜である。具体的には、Ａｌ基板に対して陽極酸化処理を施し、酸化された表面部分をＡｌ基板から剥離することにより、基板２を得ることができる。なお、基板２は、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｗ（タングステン）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｂ（アンチモン）等のＡｌ以外のバルブ金属を陽極酸化することにより形成されてもよいし、Ｓｉ（シリコン）を陽極酸化することにより形成されてもよい。
図１及び図２に示されるように、フレーム３は、基板２の第１表面２ａ上に設けられている。具体的には、フレーム３は、接着層５によって基板２の第１表面２ａに固定されている。接着層５の材料としては、放出ガスの少ない接着材料（例えば、低融点ガラス、真空用接着剤等）が用いられることが好ましい。フレーム３は、基板２の厚さ方向から見た場合に、例えば基板２と略同一の外形を呈している。フレーム３には、開口３ａが形成されている。基板２のうち開口３ａに対応する部分は、試料の成分を第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動させるための測定領域Ｒとして機能する。
フレーム３は、例えば、絶縁性材料によって長方形板状に形成されている。基板２の厚さ方向から見た場合におけるフレーム３の一辺の長さは、例えば数ｃｍ程度であり、フレーム３の厚さは、例えば１ｍｍ以下である。基板２の厚さ方向から見た場合における開口３ａの形状は、例えば円形であり、その場合における開口３ａの直径は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度である。このようなフレーム３によって、試料支持体１のハンドリングが容易化すると共に、温度変化等に起因する基板２の変形が抑制される。
導電層４は、基板２の第１表面２ａ上に設けられている。具体的には、導電層４は、基板２の第１表面２ａのうちフレーム３の開口３ａに対応する領域（すなわち、測定領域Ｒに対応する領域）上、開口３ａの内面上、及びフレーム３における基板２とは反対側の表面３ｂ上に一続きに（一体的に）形成されている。導電層４は、測定領域Ｒにおいて、基板２の第１表面２ａのうち貫通孔２ｃが形成されていない部分を覆っている。つまり、測定領域Ｒにおいては、各貫通孔２ｃが開口３ａに露出している。
導電層４は、導電性材料によって形成されている。ただし、導電層４の材料としては、以下に述べる理由により、試料との親和性（反応性）が低く且つ導電性が高い金属が用いられることが好ましい。
例えば、タンパク質等の試料と親和性が高いＣｕ（銅）等の金属によって導電層４が形成されていると、試料のイオン化の過程において、試料分子にＣｕ原子が付着した状態で試料がイオン化され、Ｃｕ原子が付着した分だけ、質量分析方法において検出結果がずれるおそれがある。したがって、導電層４の材料としては、試料との親和性が低い金属が用いられることが好ましい。
一方、導電性の高い金属ほど一定の電圧を容易に且つ安定して印加し易くなる。そのため、導電性が高い金属によって導電層４が形成されていると、測定領域Ｒにおいて基板２の第１表面２ａに均一に電圧を印加することが可能となる。また、導電性の高い金属ほど熱伝導性も高い傾向にある。そのため、導電性が高い金属によって導電層４が形成されていると、基板２に照射されたレーザ光のエネルギーを、導電層４を介して試料に効率的に伝えることが可能となる。したがって、導電層４の材料としては、導電性の高い金属が用いられることが好ましい。
以上の観点から、導電層４の材料としては、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等が用いられることが好ましい。導電層４は、例えば、メッキ法、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）、蒸着法、スパッタ法等によって、厚さ１ｎｍ〜３５０ｎｍ程度に形成される。なお、導電層４の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）等が用いられてもよい。
マトリックス結晶層８は、導電層４上に設けられている。具体的には、マトリックス結晶層８は、フレーム３の開口３ａ内において、基板２の第１表面２ａ上に設けられた導電層４上に形成されている。図４の（ａ）は、マトリックス結晶層８の表面の一部のＳＥＭ画像の一例であり、図４の（ｂ）は、マトリックス結晶層８の断面の一部のＳＥＭ画像の一例を示す図である。図４の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、マトリックス結晶層８は、複数の貫通孔２ｃと外部（マトリックス結晶層８に対して複数の貫通孔２ｃとは反対側の外部）とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成されている。複数のマトリックス結晶粒は、均一に分布しており、各貫通孔２ｃにおける第１表面２ａ側の開口付近（貫通孔２ｃに対応するように導電層４に形成された開口付近）に留まって当該開口を完全には塞いでいない。マトリックス結晶粒は、マトリックス材料によって形成された結晶粒であり、結晶粒の大きさは、例えば２００〜１０００ｎｍである。マトリックス材料は、レーザ光を吸収する有機化合物であり、例えば、α−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣＡ）、２，５−ジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢ）、３，５−ジメトキシ−４−ヒドロキシケイ皮酸（シナピン酸）、trans−４−ヒドロキシ−３−メトキシケイ皮酸（フェルラ酸）、３−ヒドロキシピコリン酸（ＨＰＡ）、１，８−ジヒドロキシ−９，１０−ジヒドロアントラセン−９−オン（ジスラノール）等である。
次に、試料支持体１の製造方法について説明する。図５においては、試料支持体１において接着層５の図示が省略されている。また、図１及び図２に示される試料支持体１と図４に示される試料支持体１とでは、図示の便宜上、寸法の比率等が異なっている。
まず、図５の（ａ）に示されるように、第１表面２ａ上にフレーム３及び導電層４が設けられた基板２を用意する。続いて、図５の（ｂ）に示されるように、マトリックス材料の蒸着によって、導電層４上にマトリックス結晶層８を設ける。具体的には、例えば、フレーム３の開口３ａ内の導電層４のみをマスク（図示省略）から露出させて、露出した導電層４に対してマトリックス材料を蒸着することにより、フレーム３の開口３ａ内において、基板２の第１表面２ａ上に設けられた導電層４上にマトリックス結晶層８を形成する。図５の（ｂ）に示される工程においては、マトリックス結晶層が、複数の貫通孔２ｃと外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される。以上により、試料支持体１を得る。なお、マトリックス材料の蒸着は、例えば、抵抗加熱式真空蒸着装置によって実施される。
次に、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。図６、図７及び図８においては、試料支持体１において接着層５の図示が省略されている。また、図１及び図２に示される試料支持体１と図６、図７及び図８に示される試料支持体１とでは、図示の便宜上、寸法の比率等が異なっている。
まず、図６の（ａ）に示されるように、試料支持体１を用意する。続いて、図６の（ｂ）に示されるように、スライドグラス（載置部）６の載置面６ａに試料Ｓを配置する。スライドグラス６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide)膜等の透明導電膜が形成されたガラス基板であり、載置面６ａは、透明導電膜の表面である。試料Ｓは、含水試料（例えば、生体の凍結切片等）である。なお、スライドグラス６代えて、導電性を確保し得る部材（例えば、ステンレス等の金属材料等からなる基板等）を載置部として用いてもよい。続いて、図７の（ａ）に示されるように、基板２の第２表面２ｂが試料Ｓに接触するように試料Ｓ上に試料支持体１を配置する。このとき、基板２の厚さ方向から見た場合に試料Ｓが測定領域Ｒ内に位置するように試料Ｓ上に試料支持体１を配置する。続いて、図７の（ｂ）に示されるように、導電性を有するテープ７（例えば、カーボンテープ等）を用いて、スライドグラス６に試料支持体１を固定する。
以上のように試料Ｓ上に試料支持体１が配置されると、図８の（ａ）に示されるように、試料Ｓの成分Ｓ１が、毛細管現象によって第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動すると共にマトリックス結晶層８のマトリックスと混合し、マトリックスと混合した成分Ｓ１が、表面張力によって基板２の第１表面２ａ側に留まる。このとき、マトリックス結晶層８が複数の貫通孔２ｃと外部とを連通する隙間を含んでいるため、第１表面２ａ側への試料Ｓの成分Ｓ１の移動が阻害されない。続いて、図８の（ｂ）に示されるように、試料Ｓ及び試料支持体１が配置されたスライドグラス６を質量分析装置１０の支持部１２（例えば、ステージ）上に配置する。続いて、質量分析装置１０の電圧印加部１４を動作させて、スライドグラス６の載置面６ａ及びテープ７を介して試料支持体１の導電層４に電圧を印加しつつ、質量分析装置１０のレーザ光照射部１３を動作させて、基板２の第１表面２ａのうち測定領域Ｒに対応する領域に対してレーザ光（エネルギー線）Ｌを照射する。このとき、支持部１２及びレーザ光照射部１３の少なくとも１つを動作させることにより、測定領域Ｒに対応する領域に対してレーザ光Ｌを走査する。
以上のように導電層４に電圧が印加されつつ基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されると、第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１及びマトリックスにエネルギーが伝達されて、試料Ｓの成分Ｓ１がマトリックスと共にイオン化され、試料イオンＳ２（イオン化された成分Ｓ１）が放出される。具体的には、第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１及びマトリックスにエネルギーが伝達されると、マトリックスが試料Ｓの成分Ｓ１と共に気化し、気化した成分Ｓ１の分子にプロトン又はカチオンが付加されることにより、試料イオンＳ２が生じる。以上の工程が、試料支持体１を用いたイオン化法（本実施形態では、レーザ脱離イオン化法）に相当する。
続いて、放出された試料イオンＳ２を質量分析装置１０のイオン検出部１５において検出する。具体的には、放出された試料イオンＳ２が、電圧が印加された導電層４とグランド電極（図示省略）との間に生じる電位差によって、試料支持体１とイオン検出部１５との間に設けられた当該グランド電極に向かって加速しながら移動し、イオン検出部１５によって検出される。そして、イオン検出部１５が、レーザ光Ｌの走査位置に対応するように試料イオンＳ２を検出することにより、試料Ｓを構成する分子の二次元分布が画像化される。質量分析装置１０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、試料支持体１を用いたイオン化法及び質量分析方法においては、図８の（ａ）に示される工程の後且つ図８の（ｂ）に示される工程の前に、メタノール等の有機溶媒の蒸気を第１表面２ａ側から測定領域Ｒにあてることにより、マトリックスを再結晶化してもよい。或いは、図８の（ａ）に示される工程の後且つ図８の（ｂ）に示される工程の前に、エアブラシ、スプレイヤー等を用いて、マトリックス材料を含む溶液を測定領域Ｒに塗布してもよい。いずれの場合にも、質量分析装置１０における試料イオンＳ２の検出感度を向上させることができる。
以上、説明したように、試料支持体１では、基板２の第２表面２ｂが試料Ｓに接触するように試料Ｓ上に試料支持体１が配置されると、マトリックス結晶層８が複数の貫通孔２ｃと外部とを連通する隙間を含んでいるため、試料Ｓの成分Ｓ１が、毛細管現象によって第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動すると共にマトリックスと混合することになる。この状態で、導電層４に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されると、第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１及びマトリックスにエネルギーが伝達されて、試料Ｓの成分Ｓ１がマトリックスと共にイオン化される。これにより、高分子量の試料Ｓの成分Ｓ１を確実にイオン化することができる。このとき、試料Ｓの成分Ｓ１が、第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動するため、基板２の第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１においては、試料Ｓの位置情報（試料Ｓを構成する分子の二次元分布情報）が維持されている。この状態で、導電層４に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されるため、試料Ｓの位置情報が維持されつつ試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化される。これにより、イメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。よって、試料支持体１は、高分子量の試料Ｓの成分Ｓ１のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする。
また、試料支持体１では、各貫通孔２ｃの幅が１〜７００ｎｍであり、基板２の厚さが１〜５０μｍである。これにより、第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に試料Ｓの成分Ｓ１をスムーズに移動させることができ、適切な状態で試料Ｓの成分Ｓ１を第１表面２ａ側に留まらせることができる。
また、試料支持体１では、基板２が、バルブ金属又はシリコンを陽極酸化することにより形成されている。これにより、複数の貫通孔２ｃを有する基板２を容易に且つ確実に得ることができる。
また、試料支持体１の製造方法によれば、マトリックス材料の蒸着を実施することにより、上述したようなマトリックス結晶層８を容易に且つ確実に得ることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、導電層４は、少なくとも基板２の第１表面２ａ上に設けられていればよい。つまり、導電層４は、基板２の第１表面２ａ上に設けられていれば、基板２の第２表面２ｂ上及び各貫通孔２ｃの内面上に設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。また、マトリックス結晶層８は、図９に示されるように、基板２の第２表面２ｂ上（基板２の第２表面２ｂのうち、少なくとも測定領域Ｒに対応する領域上）に設けられていてもよい。つまり、マトリックス結晶層８は、導電層４上及び基板２の第２表面２ｂ上の少なくとも一方に設けられていればよい。また、テープ７は、試料支持体１の一部であってもよい。テープ７が試料支持体１の一部である場合（すなわち、試料支持体１がテープ７を備える場合）には、例えば、テープ７は、基板２の周縁部において第１表面２ａ側に予め固定されていてもよい。
また、試料支持体１では、基板２が導電性を有しており、導電層４が基板２に設けられておらず、マトリックス結晶層８が、基板２の第１表面２ａ上及び第２表面２ｂ上の少なくとも一方に設けられていてもよい。そのような試料支持体１の製造方法では、導電性の基板２を用意し、マトリックス材料の蒸着によって、基板２の第１表面２ａ上及び第２表面２ｂ上の少なくとも一方に、マトリックス結晶層８を設ければよい。また、そのような試料支持体１を用いたイオン化法及び質量分析方法では、基板２に電圧を印加すればよい。そのような試料支持体１によれば、試料支持体１において導電層４を省略することができると共に、上述した導電層４を備える試料支持体１と同様の効果を得ることができる。
また、次のようなイオン化法及び質量分析方法を実施してもよい。まず、図１０の（ａ）に示されるように、第１表面２ａ上にフレーム３及び導電層４が設けられた基板２を用意する。続いて、スライドグラス６上に試料Ｓを配置し、基板２の第２表面２ｂが試料Ｓに接触するように、試料Ｓ上に基板２を配置する。続いて、マトリックス材料の蒸着によって、導電層４上にマトリックス結晶層８を設ける。このとき、マトリックス結晶層８が、複数の貫通孔２ｃと外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される。続いて、図１０の（ｂ）に示されるように、スライドグラス６と基板２との間に試料Ｓが配置された状態で、導電層４に電圧を印加しつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌを照射することにより、第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１をマトリックスと共にイオン化し、試料イオンＳ２を検出する。
このイオン化法及び質量分析方法によれば、マトリックス材料の蒸着を実施することにより、上述したようなマトリックス結晶層８を容易に且つ確実に得ることができる。よって、このイオン化法及び質量分析方法は、高分子量の試料Ｓの成分Ｓ１のイオン化及びイメージング質量分析における画像の解像度の向上を可能にする。なお、このイオン化法及び質量分析方法においても、導電性を有し且つ第１表面２ａ上に導電層４が設けられていない基板２を用いてもよい。その場合には、マトリックス材料の蒸着によって、基板２の第１表面２ａ上にマトリックス結晶層８を設ければよい。
また、上述したイオン化法及び質量分析方法では、テープ７以外の手段（例えば、接着剤、固定具等を用いる手段）で、スライドグラス６に試料支持体１が固定されてもよい。また、上述したイオン化法及び質量分析方法においては、スライドグラス６の載置面６ａ及びテープ７を介さずに導電層４又は導電性の基板２に電圧を印加してもよい。その場合、スライドグラス６及びテープ７は、導電性を有していなくてもよい。また、試料Ｓは、質量分析装置１０の支持部１２に直接配置されてもよい。その場合には、質量分析装置１０の支持部１２が載置部に相当する。
また、質量分析装置１０において、レーザ光照射部１３が、測定領域Ｒに対応する領域に対してレーザ光Ｌを一括で照射し、イオン検出部１５が、当該領域の二次元情報を維持しながら、試料イオンＳ２を検出してもよい。つまり、質量分析装置１０は、投影型質量分析装置であってもよい。また、上述したイオン化法は、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だけでなく、イオンモビリティ測定等の他の測定・実験にも利用することができる。
また、試料支持体１の用途は、レーザ光Ｌの照射による試料Ｓのイオン化に限定されない。試料支持体１は、レーザ光、イオンビーム、電子線等のエネルギー線の照射による試料Ｓのイオン化に用いることができる。上述したイオン化法及び質量分析方法では、エネルギー線の照射によって試料Ｓをイオン化することができる。なお、その場合には、マトリックス材料として、使用するエネルギー線を吸収する有機化合物が用いられる。
また、上述したイオン化法及び質量分析方法では、試料Ｓが含水試料（例えば、生体の凍結切片等）であったが、試料Ｓは乾燥試料であってもよい。つまり、試料支持体１は、含水試料だけでなく、乾燥試料にも用いることができる。試料Ｓが乾燥試料である場合には、図７の（ｂ）に示される工程に続いて、エアブラシ、スプレイヤー等を用いて、有機溶媒を測定領域Ｒに塗布すればよい。これにより、マトリックス結晶層８における隙間及び基板２における複数の貫通孔２ｃを介して有機溶媒が試料Ｓに到達するため、試料Ｓの成分Ｓ１を基板２の第１表面２ａ側に移動させて、マトリックスと混合した成分Ｓ１を基板２の第１表面２ａ側に留まらせることができる。なお、有機溶媒の塗布後且つ図８の（ｂ）に示される工程の前に、エアブラシ、スプレイヤー等を用いて、マトリックス材料を含む溶液を測定領域Ｒに塗布してもよい。それにより、質量分析装置１０における試料イオンＳ２の検出感度を向上させることができる。
１…試料支持体、２…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、２ｃ…貫通孔、４…導電層、６…スライドグラス（載置部）、８…マトリックス結晶層、Ｌ…レーザ光（エネルギー線）、Ｓ…試料、Ｓ１…成分。
Claims (9)
- 試料のイオン化用の試料支持体であって、
第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面、並びに、前記第１表面及び前記第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する基板と、
前記第１表面上に設けられた導電層と、
前記導電層上及び前記第２表面上の少なくとも一方に設けられたマトリックス結晶層と、を備え、
前記マトリックス結晶層は、前記複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成されている、試料支持体。 - 前記複数の貫通孔のそれぞれの幅は、１〜７００ｎｍであり、
前記基板の厚さは、１〜５０μｍである、請求項１に記載の試料支持体。 - 前記基板は、バルブ金属又はシリコンを陽極酸化することにより形成されている、請求項１又は２に記載の試料支持体。
- 試料のイオン化用の試料支持体であって、
第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面、並びに、前記第１表面及び前記第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する導電性の基板と、
前記第１表面上及び前記第２表面上の少なくとも一方に設けられたマトリックス結晶層と、を備え、
前記マトリックス結晶層は、前記複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成されている、試料支持体。 - 試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、
第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面、並びに、前記第１表面及び前記第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有し、前記第１表面上に導電層が設けられた基板を用意する工程と、
マトリックス材料の蒸着によって、前記導電層上及び前記第２表面上の少なくとも一方にマトリックス結晶層を設ける工程と、を備え、
前記マトリックス結晶層を設ける前記工程においては、前記マトリックス結晶層が、前記複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される、試料支持体の製造方法。 - 試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、
第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面、並びに、前記第１表面及び前記第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する導電性の基板を用意する工程と、
マトリックス材料の蒸着によって、前記第１表面上及び前記第２表面上の少なくとも一方に、マトリックス結晶層を設ける工程と、を備え、
前記マトリックス結晶層を設ける前記工程においては、前記マトリックス結晶層が、前記複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される、試料支持体の製造方法。 - 第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面、並びに、前記第１表面及び前記第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有し、前記第１表面上に導電層が設けられた基板を用意する工程と、
載置部上に試料を配置し、前記第２表面が前記試料に接触するように、前記試料上に前記基板を配置する工程と、
マトリックス材料の蒸着によって、前記導電層上にマトリックス結晶層を設ける工程と、
前記載置部と前記基板との間に前記試料が配置された状態で、前記導電層に電圧を印加しつつ前記第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、前記第２表面側から前記複数の貫通孔を介して前記第１表面側に移動した前記試料の成分をマトリックスと共にイオン化する工程と、を備え、
前記マトリックス結晶層を設ける前記工程においては、前記マトリックス結晶層が、前記複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される、イオン化法。 - 第１表面、及び前記第１表面とは反対側の第２表面、並びに、前記第１表面及び前記第２表面のそれぞれに開口する複数の貫通孔を有する導電性の基板を用意する工程と、
載置部上に試料を配置し、前記第２表面が前記試料に接触するように、前記試料上に前記基板を配置する工程と、
マトリックス材料の蒸着によって、前記第１表面上にマトリックス結晶層を設ける工程と、
前記載置部と前記基板との間に前記試料が配置された状態で、前記基板に電圧を印加しつつ前記第１表面に対してエネルギー線を照射することにより、前記第２表面側から前記複数の貫通孔を介して前記第１表面側に移動した前記試料の成分をマトリックスと共にイオン化する工程と、を備え、
前記マトリックス結晶層を設ける前記工程においては、前記マトリックス結晶層が、前記複数の貫通孔と外部とを連通する隙間を含むように、複数のマトリックス結晶粒によって形成される、イオン化法。 - 請求項７又は８に記載のイオン化法が備える工程と、
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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