JPWO2007055293A1 - マイクロチップおよびその使用方法、ならびに質量分析システム - Google Patents

Abstract

マイクロチップ１００は、質量分析のターゲット板として用いられる。マイクロチップ１００は、基板１２０、基板１２０に設けられ、質量分析の対象となる試料が配置される複数の試料配置部、および、基板１２０に設けられ、質量分析における標準物質が導入される標準物質配置用微細流路１０２を含む。複数の試料配置部は、標準物質配置用微細流路１０２の側方に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられている。

Description

本発明は、マイクロチップおよびその使用方法、ならびに質量分析システムに関する。

近年、マイクロチップを用いて溶液試料を分析する手法が開発されてきている。特に、マイクロチップ内に作製されたマイクロ流路を用いて、液体中の複数の成分を分離した後、各成分について各種検出手法で分析することが行われている。検出手法として質量分析計を用いる例として、ペプチド混合物等を液体クロマトグラフィーで分離後、エレクトロイオンスプレーイオン化を用いた質量分析計で解析する方法が用いられてきている（非特許文献１）。

検出手法として質量分析計を用いる場合には、試料に先だち、質量既知の標準物質を測定して、機械の較正を行うことにより精密測定を実現する。このとき、エレクトロイオンスプレー方式では、まず、標準物質を用いて機器を較正後、被質量分析試料の測定を行う。エレクトロイオンスプレー方式では、イオン化試料噴出口の位置が固定されているため、原理的に、一度較正を行うと、そのまま次々と試料を測定しても、測定値は大きく狂わない。

一方、イオン化法としてＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化）法を用いる質量分析手法がある。ＭＡＬＤＩ法は、エレクトロイオンスプレー法と同様に、タンパク質などの比較的大分子量の試料を破壊せずにイオン化できる方法の１つである。

ＭＡＬＤＩ法においては、通常、図１２に示すような数ｃｍ角のターゲットプレートが用いられる。図１２に示したターゲットプレート２１０は、たとえば数ｃｍ角であって、複数の浅いウエル２５５が設けられている。ウエル２５５に試料を滴下し、さらにイオン化促進剤であるマトリックスを滴下して被質量分析試料を調製する。そして、電動ステージによりターゲットプレート上の被質量分析試料がレーザースポット位置に移動され、質量測定が行われる。
Ｅ． Ｇｅｌｐｉ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、３７、２４１−２５３ Ｍ． Ｌ． Ｍｏｋ他４名、Ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｔ、２００４、１２９、１０９−１１０

ところが、図１２に示したターゲットプレート２１０をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ（飛行時間）型質量分析に用いる場合、ターゲットプレートが大きいため、反りや厚みの不均一により、試料の位置により質量の測定誤差が発生する懸念があった。

この場合、測定誤差を較正する方法として、ターゲットプレート２１０のすべてのウエル２５５に被質量分析試料を載せずに、試料が載せられないウエル２５６を適宜の間隔で配置することが考えられる。そして、被質量分析試料と同様の方法で質量較正のための標準物質を調製し、適宜の間隔で配置されたウエル２５６に配置する。測定時には、質量較正用のウエル２５６を用いて機器の較正を行う。その後、その近傍小領域にあるウエル２５５中の被質量分析試料を測定する。

この動作の反復により、すべての被質量分析試料について、質量の精密測定が可能となると考えられる。ところが、この方法を用いた場合、標準物質を複数箇所に配置する必要がある。このため、標準物質の配置操作が煩雑となってしまう。

また、マイクロチップでの分離試料をＭＡＬＤＩ法と組み合わせる場合の形態として、マイクロチップ上に図１２のようなウエルを設ける形態が考えられる。また、マイクロチップ上で試料を分離し、そのマイクロチップ自体をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析計のターゲットとして用いる形態が挙げられる。後者については、従来、非特許文献２に記載の技術がある。

ところが、従来のマイクロチップを直接ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析計のターゲットプレートとして用いようとしたところ、本発明者の検討によれば、以下の点で、質量分析時の質量較正が煩雑であった。

第一に、マイクロチップ上に複数のウエルを設け、従来のターゲットプレートと同様に、被質量分析試料のスポッティングにより解析する方法に供する場合、上述したターゲットプレートの場合と同様に、標準物質の最適配置を考えた上で、標準物質を一つ一つスポッティングする必要が生じる。このため、標準物質のスポッティング操作が煩雑であった。

第二に、非特許文献２のように、マイクロチップ内の流路で分離操作を行った後、質量分析を行う場合、標準物質の配置が煩雑であった。この原因は、分離後の被質量分析試料が、スポット状ではなく、流路中に広範囲に連続して配置されているため、従来のマイクロチップにおいては、すべての位置の被質量分析試料に対して効果的に標準物質を配置できないことにある。その理由は、従来のように標準物質をスポット状に配置する方法をとると、最適配置を考慮した上で、流路のごく近傍に標準物質の多数のスポッティングを行う必要が生じるためである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、マイクロチップをターゲット板として用いる質量分析において、標準物質を用いた較正を簡便で精密に行う技術を提供する。

本発明によれば、
質量分析のターゲット板として用いられるマイクロチップであって、
基板と、
前記基板に設けられ、質量分析の対象となる試料が配置される複数の試料配置部と、
前記基板に設けられ、前記質量分析における標準物質が導入される標準物質導入流路と、
を含み、
前記複数の試料配置部が、前記標準物質導入流路の側方に、前記標準物質導入流路に沿って設けられている、マイクロチップが提供される。

本発明のマイクロチップは、直接ターゲット板として用いられるため、発明が解決しようとする課題の項で前述したように、試料が配置される位置、つまり試料配置部において、較正を精密に行う必要がある。また、複数の試料配置部が一つのマイクロチップに設けられているため、一つ一つの試料配置部について、較正する必要が生じる。

そこで、本発明のマイクロチップにおいては、基板に標準物質導入流路が設けられている。このようにすれば、一度の導入操作で標準物質導入流路全体に標準物質を導入することができる。そして、複数の試料配置部が標準物質導入流路の側方にこれに沿って設けられている。このため、複数の試料配置部のいずれの較正を行う場合についても、一つの標準物質導入流路を用いることができる。また、複数の試料配置部の測定に対して、上述した標準物質の導入を一度行えばよい。

また、本発明のマイクロチップにおいては、複数の試料配置部が標準物質導入流路の側方に設けられている。このため、本発明のマイクロチップを質量分析のターゲット板として用いる際に、較正データと試料の測定データの取得にあたり、試料配置部と標準物質導入部との間の最小限の位置移動を行えばよい。

このように、本発明のマイクロチップを質量分析のターゲット板として用いることにより、簡便で精密な較正が可能となる。よって、複数の試料配置部に配置されたそれぞれの試料について、簡便で精密な分析を行うことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記複数の試料配置部が、前記基板に設けられた試料配置流路に設けられ、前記試料配置流路が、前記標準物質導入流路に沿って設けられ、前記標準物質導入流路および前記試料配置流路が、前記基板に溝状に設けられ、前記試料中の成分が、前記試料配置流路中で分離されるように構成されていてもよい。

この構成においては、複数の試料配置部が試料配置流路中に設けられているため、試料配置流路全体が試料配置部として機能しうる構成となっている。試料中の成分は、試料配置流路中で分離されるように構成されており、試料配置流路の少なくとも一部が試料分離領域として機能する。試料中の成分は、試料配置流路中で分離されて、試料配置流路中の複数の箇所、つまり複数の試料配置部に配置される。複数の試料配置部の形状は、たとえば、バンド状またはスポット状となる。

また、この構成においては、試料配置流路および標準物質導入流路がいずれも溝状に設けられているため、微細加工により高い精度で安定的に製造可能な構成となっている。

本発明において、試料中の成分は、試料配置流路中で等電点分離されるように構成されていてもよい。具体的には、本発明のマイクロチップにおいて、前記試料配置流路が、ｐＨ勾配の形成される等電点分離領域を含み、前記等電点分離領域に電界を印加する一対の電極と、前記等電点分離領域に前記試料を導入する試料導入部とをさらに備えていてもよい。このようにすれば、等電点分離および質量分析を連続的に行うことができる。このため、生体試料の場合等で、試料が微量である場合にも、試料のロスがなく、確実に分析することができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記試料配置流路が、前記標準物質導入流路の延在方向に略平行に配置されていてもよい。こうすることにより、より一層製造安定性に優れた構成とすることができる。また、試料中の成分の分離をさらに安定的に行うことができる。また、マイクロチップを質量分析のターゲット板として用いる際に、マイクロチップ上の分析位置を直線上に移動させればよいため、分析操作をより一層安定的に行うことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記標準物質導入流路および前記試料配置流路の平面形状がジグザグ状であってもよい。このように構成すれば、試料配置流路の流路長を長くすることができるので、分離能を向上させることができる。また、一つの試料配置流路中により多くの試料配置部を設けることができるため、一枚のマイクロチップ上でさらに多数の成分の分析を行うことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記標準物質導入流路が、前記基板に溝状に設けられ、前記複数の試料配置部が、前記基板に互いに離隔して設けられた複数の孔であり、前記複数の孔が、前記標準物質導入流路の側方に、前記標準物質導入流路に沿って設けられていてもよい。

この構成においては、複数の孔に対して共通の標準物質導入流路を用いることができる。そして、一度の導入操作で標準物質導入流路全体に標準試料を配置することができるため、標準物質の導入操作が簡便となる。

また、この構成においては、複数の孔が、標準物質導入流路の側方に、標準物質導入流路に沿って設けられているため、各孔について、標準物質導入流路中の近接する領域を用いて較正を行うことができる。よって、複数の孔について測定を行う際にも、各孔について較正精度を向上させることができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記標準物質導入流路の平面形状がジグザグ状であってもよい。こうすることにより、標準物質導入流路の側方により一層多くの孔を配置できるので、一枚のマイクロチップを用いて測定可能な試料数を増加させることができる。また、孔が基板面内に二次元的に配置される構成の場合にも、各孔を標準物質導入流路の側方に確実に配置することができる。

本発明のマイクロチップにおいて、基板面内における前記試料配置部と前記標準物質導入流路との距離が、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。試料配置部と標準物質導入流路との距離を０．５ｍｍ以上とすることにより、操作中に、試料配置部中の物質と標準物質導入流路中の物質とが混合してしまうことをさらに効果的に抑制できる。また、試料配置部と標準物質導入流路との距離を１０ｍｍ以下とすることにより、試料配置部と標準物質導入流路との位置ずれにより生じる誤差をさらに低減することができる。このため、質量分析における較正をより一層確実に行うことができる。なお、試料配置部と標準物質導入流路との距離は、たとえば、試料配置部の端部と標準物質導入流路の端部との最短距離を指す。

本発明のマイクロチップにおいて、前記基板の材料が、シリコーン樹脂、シリコンまたはガラスであってもよい。こうすれば、微細加工を用いて標準物質導入流路および試料配置部となる領域を高い精度で安定的に製造可能な構成とすることができる。シリコーン樹脂として、さらに具体的には、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記標準物質導入流路に複数の柱状体が設けられていてもよい。流路内にこうした微細構造を形成することにより、標準物質を含む液体が標準物質導入流路にさらに容易に流れ込む構成とすることができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記標準物質導入流路の表面が親水処理されていてもよい。流路表面を親水化処理しておけば、流路が微細な場合にも、標準物質導入流路中に標準物質を含む液体をさらに確実に導入することができる。

本発明のマイクロチップにおいて、前記基板の前記標準物質導入流路の形成面において、少なくとも前記標準物質導入流路の形成領域の近傍が撥水処理されていてもよい。こうすれば、標準物質導入流路中の液体が試料配置部上の試料と混ざらないようにすることができるので、試料の汚染をさらに効果的に抑制できる。

また、本発明によれば、上述した本発明のマイクロチップを質量分析のターゲット板として使用する方法であって、
前記試料配置部に、質量分析の対象となる試料を配置するステップと、
前記標準物質導入流路に、前記質量分析における標準物質を導入するステップと、
前記試料のレーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析を行うステップと、
を含み、
レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析を行う前記ステップが、
前記標準物質導入流路の所定の領域にレーザ光を照射するステップと、
前記複数の試料配置部のうち、前記所定の領域に近接する前記試料配置部に前記レーザ光を照射するステップと、
を含むマイクロチップの使用方法が提供される。

この方法においては、マイクロチップが質量分析のターゲット板として使用され、レーザ脱離イオン化型の質量分析を行うステップが、試料配置部にレーザ光を照射するステップを含む。このため、レーザ光が照射される位置、つまり試料配置部の較正を行う必要がある。また、飛行時間型の質量分析を行うステップを含むため、マイクロチップに凹凸やゆがみ等が存在すると、飛行時間に影響を与え、測定値に誤差が生じやすい。このため、複数の試料配置部のそれぞれについて、較正を行う必要がある。

そこで、本発明においては、上述した構成のマイクロチップを用い、標準物質導入流路の所定の領域にレーザ光を照射し、複数の試料配置部のうち、当該所定の領域に近接する試料配置部に前記レーザ光を照射する。こうすることにより、マイクロチップ上の複数の試料配置部について、簡便で確実に較正を行うことができる。

さらに、本発明によれば、上述した本発明のマイクロチップと、
前記標準物質導入流路の所定の領域にレーザ光を照射するとともに、前記複数の試料配置部のうち、前記所定の領域に近接する前記試料配置部にレーザ光を照射する光照射手段と、
前記標準物質導入流路への光照射により生じた前記標準物質のイオンを解析して前記標準物質の質量分析データを取得するとともに、前記所定の領域に近接する前記試料配置部への光照射により生じた前記試料のイオンを解析して前記試料の質量分析データを取得するデータ取得手段と、
前記標準物質の質量分析データに基づき、前記試料の質量分析のための較正データを取得し、前記較正データに基づき、前記試料の質量分析データを解析する解析手段と、
を備える質量分析システムが提供される。

本発明の質量分析システムにおいては、光照射手段が、標準物質導入流路とその近傍に配置された試料配置部の両方に光照射するように構成されている。このため、マイクロチップを質量分析のターゲット板として用いるとともに、較正データを用いて試料配置部における試料の質量分析データを確実に較正することができる。

本発明の質量分析システムにおいて、基板面内における前記試料配置部と前記標準物質導入流路との距離が、前記レーザ光のスポット径よりも大きい構成とすることができる。こうすることにより、標準物質と試料の測定において、両質量スペクトル信号をより一層確実に分離することができる。

以上説明したように本発明によれば、マイクロチップをターゲット板として用いる質量分析において、標準物質を用いた較正を簡便で精密に行う技術が提供される。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

実施の形態におけるマイクロチップの構成を示す平面図である。 実施の形態におけるマイクロチップの構成を示す平面図である。 実施の形態におけるマイクロチップの構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ'断面図である。 実施の形態におけるマイクロチップの標準物質配置用微細流路の構成を示す斜視図である。 実施の形態における分析手順のフローチャートである。 実施の形態における質量分析システムの構成を示す図である。 実施の形態における分析手順のフローチャートである。 実施例における分析手順のフローチャートである。 実施の形態におけるマイクロチップの区画と小領域とを説明する図である。 図１０の少領域の拡大図である。 ターゲットプレートの構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、共通の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるマイクロチップの構成を示す平面図である。図１に示したマイクロチップ１００は、質量分析のターゲット板として用いられるマイクロチップであって、基板１２０と、基板１２０に設けられ、質量分析の対象となる試料が配置される複数の試料配置部と、基板１２０に設けられ、質量分析における標準物質が導入される標準物質導入流路（標準物質配置用微細流路１０２）と、を含む。
複数の試料配置部は、標準物質配置用微細流路１０２の近傍に設けられる。また、複数の試料配置部は、標準物質配置用微細流路１０２の側方に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられている。マイクロチップ１００においては、複数の試料配置部が、基板１２０に設けられた試料配置流路（分離用流路１０１）に設けられている。

分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２は、基板１２０に溝状に設けられた流路である。分離用流路１０１の深さは、標準物質配置用微細流路１０２の深さと略同一とすることができる。こうすれば、質量分析における較正をさらに確実に行うことができる。

標準物質配置用微細流路１０２は、両端において、それぞれ液溜１５２および液溜１５３に連通している。標準物質配置用微細流路１０２には、質量分析における標準物質を含む液体が導入される。標準物質配置用微細流路１０２の表面は、親水処理されていてもよい。流路表面を親水化処理しておけば、流路が微細な場合にも、標準物質配置用微細流路１０２に標準物質をさらに確実に導入することができる。

分離用流路１０１は、標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられており、標準物質配置用微細流路１０２の近傍に並置されている。
マイクロチップ１００においては、分離用流路１０１が標準物質配置用微細流路１０２の延在方向に略平行に配置されている。これにより、分離用流路１０１と標準物質配置用微細流路１０２との距離を略一定とすることができるので、分離用流路１０１中に分離されて配置される複数の成分についての較正精度のばらつきを抑制することができる。また、質量分析におけるステージ移動をさらに簡便に行うことができる。

分離用流路１０１は、基板１２０に設けられた溝状の流路であり、両端において、それぞれ液溜１５０および液溜１５１に連通している。液溜１５１または液溜１５２には、質量分析対象の試料を含む液体が導入される。
分離用流路１０１の少なくとも一部が試料分離領域となっており、試料中の成分が、分離用流路１０１中で分離されるように構成されている。分離用流路１０１に導入された試料中の成分は、分離用流路１０１中で所定の方法により分離されて、分離用流路１０１中の複数の箇所、つまり複数の試料配置部に配置される。試料中の成分は、たとえば複数のバンド状または複数のスポット状に分離され、分離用流路１０１中に互いに離隔して配置される。

本実施の形態および以下の実施の形態においては、分離用流路１０１中で試料中の成分が等電点分離により分離される場合を例に説明する。

分離用流路１０１は、ｐＨ勾配の形成される等電点分離領域を含み、等電点分離領域に電界を印加する一対の電極（不図示）と、等電点分離領域に試料を導入する試料導入部（液溜１５０、液溜１５１）とをさらに備える。液溜１５０と液溜１５１との間に電界を印加したとき、分離用流路１０１全体を等電点分離領域とすることができる。

なお、図１には示していないが、分離用流路１０１に連通する液溜１５０および液溜１５１に電極配置部が設けられていてもよい。このとき、一対の電極は、たとえば、液溜１５０および液溜１５１に挿入される棒状の金属部材とすることができる。また、液溜１５０および液溜１５１の内壁を金属膜で被覆し、これを電極としてもよい。
また、標準物質配置用微細流路１０２は、標準物質が配置される流路であって、試料の分離には供されないため、標準物質配置用微細流路１０２に連通する液溜１５２および液溜１５３には、電極配置部が設けられていない。

基板面内における分離用流路１０１と標準物質配置用微細流路１０２との距離は、標準物質と試料の質量分析の測定におけるスペクトル信号を確実に分離する観点では、基板１２０に照射されるレーザ光のスポット径よりも大きいことが好ましく、たとえば０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは２ｍｍ以上とする。こうすれば、標準物質配置用微細流路１０２中の液体と分離用流路１０１との液体のうち一方が他方を汚染することをさらに確実に抑制できる。

また、基板面内における分離用流路１０１と標準物質配置用微細流路１０２との距離は、分離用流路１０１と標準物質配置用微細流路１０２との位置ずれをさらに効果的に減少させる観点では、たとえば１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下とする。

基板１２０の材料として、代表的には、石英等のガラスが挙げられる。また、他の材料であってもかまわない。基板１２０の他の材料としては、たとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン樹脂、およびシリコンが挙げられる。こうした材料を用いることにより、微細加工を用いて基板１２０中に標準物質配置用微細流路１０２および分離用流路１０１を高い精度でさらに安定的に形成することができる。
基板１２０の標準物質配置用微細流路１０２の形成面において、少なくとも標準物質配置用微細流路１０２の形成領域の近傍が撥水処理されていてもよい。こうすれば、標準物質配置用微細流路１０２中の液体が標準物質配置用微細流路１０２から基板１２０上面にあふれ出ないようにすることができる。このため、標準物質配置用微細流路１０２中の物質が分離用流路１０１中の試料と混ざらないようにすることができるので、試料の汚染をさらに効果的に抑制できる。

次に、マイクロチップ１００の製造方法を説明する。
マイクロチップ１００は、所定の材料からなる基板１２０に対して、公知のドライエッチングまたはウエットエッチングの技術を用いて分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２を含む構造を形成することにより製造される。

また、分離用流路１０１、標準物質配置用微細流路１０２および各液溜が形成される領域以外の領域について、基板１２０の表面を予め撥水化しておいてもよい。このようにすれば、標準物質溶液が標準物質配置用微細流路１０２から溢れ出して、その近傍に配置済みの被質量分析試料と混ざることがなくなる。また、その逆の汚染もなくなる。よって、分離用流路１０１中の試料と標準物質配置用微細流路１０２中の試料とが混ざって汚染しないようにすることができる。撥水化処理の具体的な方法としては、たとえば、基板１２０の表面の所定の領域に、テフロン（登録商標）等の撥水性物質をコーティングする方法が挙げられる。コーティング後、以下の方法を用いて、分離用流路１０１等、液体が触れる部分の微細構造を作製すればよい。

具体的には、まず、分離用流路１０１や標準物質配置用微細流路１０２の形状対応する光学マスクを準備する。そして、基板１２０上に光学レジストをスピンコート法により塗布する。続いて、予め準備しておいたマスクを用いて、光学レジストに流路パターンを光学露光し、現像することにより、レジストパターンを作製する。そして、得られたパターンをマスクとして、基板１２０のドライエッチングやウエットエッチングにより、分離用流路１０１、標準物質配置用微細流路１０２およびこれらに連通する各液溜を形成する。

そして、オゾンアッシングやコーティングにより、得られたマイクロチップ１００の表面を親水性化する。マイクロチップ１００の表面の親水化処理により標準物質配置用微細流路１０２の内壁を親水化されるため、水溶性の標準物質溶液が標準物質配置用微細流路１０２に容易に流れ込む構成とすることができる。以上の手順により、図１に示したマイクロチップ１００が得られる。

マイクロチップ１００においては、被質量分析試料を配置できる微細な分離用流路１０１を備える基板１２０に、比較的大きく区切られた各区画内の被質量分析試料に対し、そのすべての被質量分析試料近傍を通る、標準物質配置用微細流路１０２が設けられている。このため、すべての被質量分析試料に対し、較正用の標準物質との距離を短く保つことができる。また、マイクロチップ１００においては、標準物質配置用微細流路１０２が分離用流路１０１に対して並列配置されているため、標準物質と各被質量分析試料との距離を実質的に一定とすることができる。

また、マイクロチップ１００においては、標準物質配置用微細流路１０２と各被質量分析試料との間に、使用する質量分析計のレーザースポット径以上の距離が設けられる。このため、標準物質と各被質量分析試料の測定において、両質量スペクトル信号を確実に分離することができる。また、たとえば、標準物質配置用微細流路１０２と被質量分析試料との間の距離を１０ｍｍ以下とすることにより、標準物質と各被質量分析試料の測定時におけるステージ移動を最大でも１０ｍｍ程度の距離に短縮することができる。よって、効率よい質量分析が可能となる。

なお、図１に示したマイクロチップ１００において、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の上部を被覆するとともに脱着可能なシールを設けてもよい。

図４は、マイクロチップ１００にシールを設ける構成例を示す図である。図４は、図１のＡ−Ａ'断面図に対応する。
図４においては、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の上部にそれぞれ第１シール１２１および第２シール１２３が設けられている。第１シール１２１および第２シール１２３は、それぞれ、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の上部を被覆している。
第１シール１２１および第２シール１２３は、フィルム状の部材とし、その平面形状は、たとえば矩形とする。また、これらのシールの一端を基板１２０に接着せずに遊離させた状態としてもよい。こうすれば、シールを基板１２０から容易に剥離させることができる。

第１シール１２１および第２シール１２３の材料として、たとえば、ＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂を用いることができる。シリコーン樹脂の密着性により、基板１２０の表面に設けられた流路を緻密に被覆することができる。また、シリコーン樹脂の撥水性により、第１シール１２１および第２シール１２３を除去する際に生じる毛細管効果を抑制して、流路内の試料あるいは試料中の成分の汚染を防ぐことができる。なお、シリコーン樹脂の密着性による高い被覆効果は、基板１２０の材料シリコーン樹脂とすることによっても実現できる。

第１シール１２１および第２シール１２３を設けることにより、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２を確実に被覆するとともに、必要に応じて容易に開放することができる。このため、分離用流路１０１における分離操作中に、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２が汚染されることをさらに効果的に抑制できる。そして、分離後、凍結等により、分離用流路１０１内の分離パターンおよび標準物質配置用微細流路１０２中の標準物質を不動化した後、第１シール１２１および第２シール１２３を端部の遊離部から剥離して、各流路の上部を露出させる。その後、質量分析を行えば、各流路に直接レーザ光を照射することができる。

なお、図４においては、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２を被覆するシールをそれぞれ別の部材としたが、共通の一つのシールを設け、これらの流路を被覆してもよい。共通のシールを用いれば、シールの剥離操作を１回行えばよく、操作をさらに簡便にすることができる。

また、図１に示したマイクロチップ１００において、基板１２０の上部を被覆する被覆基板（不図示）をさらに設けてもよい。被覆基板には、液溜１５０、液溜１５１、液溜１５２および液溜１５３の上部に配置される領域に貫通孔を設けておくことができる。被覆基板は、基板１２０から脱着可能としてもよい。また、被覆基板の分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の上部に対応する位置に溝状の貫通孔を設けるとともに、貫通孔の上部を剥離可能な第１シール１２１および第２シール１２３で被覆してもよい。

また、図１においては、標準物質配置用微細流路１０２の表面が平坦である場合を例示したが、これらの流路の表面に微細な凹凸構造を形成してもよい。具体的には、標準物質配置用微細流路１０２全体に、微細加工により複数の柱状体（ピラー）を形成し、ピラーパターンを設けてもよい。

図５は、標準物質配置用微細流路１０２に複数の円柱状のピラーを配置した様子を示す図である。図５では、標準物質配置用微細流路１０２の底面部から内部に向かって突出する複数のピラー１２５が規則的に配置されている。複数のピラー１２５は、たとえば格子状に配置することができる。格子状の配置として、さらに具体的には、千鳥格子等の斜格子状の配置や正方格子状の配置が挙げられる。

標準物質配置用微細流路１０２中にピラー１２５を設けることにより、標準物質配置用微細流路１０２の幅が細い場合にも、標準物質配置用微細流路１０２に標準物質がさらに容易に流れ込む構成とすることができる。

次に、マイクロチップ１００の使用方法を説明する。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、マイクロチップ１００を用いた質量分析のフローチャートである。
マイクロチップ１００は、質量分析のターゲット板として使用される。この使用方法は、図６（ａ）に示したように、以下のステップを含む。
ステップ１０１：試料配置部（分離用流路１０１中の複数の箇所）に、質量分析の対象となる試料を配置するステップ、
ステップ１０２：標準物質配置用微細流路１０２に、質量分析における標準物質を導入するステップ、および
ステップ１０５：試料のレーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析を行うステップ。
ステップ１０１においては、分離用流路１０１中で試料を分離することにより、分離用流路１０１中の複数の箇所に試料を離隔して配置する。

また、ステップ１０２とステップ１０５との間に、さらに以下のステップを設けてもよい。
ステップ１０３：分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２中の液体を凍結乾燥させるステップ、および
ステップ１０４：分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２にマトリックスを添加するステップ。

以下においては、ステップ１０５においてＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ法による質量分析を行う場合を例に説明する。
まず、ステップ１０５の質量分析以前のステップについて説明する。

はじめに、マイクロチップ１００の分離用流路１０１において、質量分析の対象となる試料中の成分を分離する（Ｓ１０１）。
具体的には、分離用流路１０１において、適当な物理的または化学的性質、たとえばサイズや等電点で電気泳動分離が行われる。このとき、電気泳動用試料溶液を用意し、分離用流路１０１に導入した後、液溜１５０および液溜１５１のそれぞれに電極（不図示）を挿入し、電極間に電圧を印加して、分離動作を行う。また、電圧を印加して分離する方法に代えて、圧力を印加する分離方法を用いてもよい。

分離後、分離済みの試料を凍結乾燥等の方法により乾燥させて（Ｓ１０３）、分離用流路１０１内の分離された位置に固定する。これらの手順により、マイクロチップ１００上に、タンパク質などの被質量分析試料が乾燥固定される。そして、分離用流路１０１に、スプレー法や滴下法等の所定の方法を用いて、被質量測定物質に好適なマトリックスを添加する（Ｓ１０４）。これにより、被質量測定物質とマトリックスとが混合し、混晶を生成する。こうすることにより、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ（飛行時間）型質量分析が可能になる。

本実施の形態および第２の実施の形態においては、マイクロチップに分離用流路１０１が設けられているため、分離用流路１０１中で試料中の成分を分離し、分離された成分を分離用流路１０１から取り出すことなく質量分析に供することができる。

一方、標準物質配置用微細流路１０２には、分離用流路１０１内の液体を乾燥させる前に、質量較正のための標準物質として、複数の質量既知物質を添加し混合した液体を導入しておく（Ｓ１０２）。複数の質量既知物質は、たとえば測定対象の試料中の成分に応じた分子量を有する物質を選択する。このとき、分離用流路１０１の端部に連通している液溜１５０または液溜１５１に標準物質を導入する。こうすると、マイクロ流路状の標準物質配置用微細流路１０２において、毛細管現象により、標準物質が流路内に流れ込み、反対側の端部に形成された液溜に達する。これにより、一度の導入操作で標準物質配置用微細流路１０２の全体が標準物質で満たされる。

なお、標準物質配置用微細流路１０２中に標準物質を導入する際に、液溜１５２および液溜１５３のうち、標準物質の導入に用いる液溜と反対側に設けられた液溜に真空ピンセットを近づけることにより、標準物質配置用微細流路１０２中に標準物質を引き込んでもよい。このようにすれば、標準物質配置用微細流路１０２が微細な場合にも、さらに確実に標準物質を標準物質配置用微細流路１０２中に導入することができる。この後、たとえば上述した方法を用いて標準物質とマトリックスとを混合することにより、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析が可能になる。

なお、標準物質配置用微細流路１０２においては、分離用流路１０１とは異なり分離操作を行う必要がなく、標準物質配置用微細流路１０２の全域に標準物質が行き渡ればよい。このため、あらかじめ標準物質と好適なマトリックスとを混合したプレミックス溶液を作成し、このプレミックス溶液を液溜１５２または液溜１５３から標準物質配置用微細流路１０２内に流し込んでもよい。この場合は、溶媒の蒸発後には標準物質配置用微細流路１０２の全域にわたりマトリックスと標準物質との混晶が生成する。標準物質については、標準質量の測定ができればよく、測定の精度に影響を与えない程度であれば、濃度の多少の不均一が発生していてもよい。

次に、ステップ１０５における質量分析の手順について説明する。
ステップ１０５においてレーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析を行うステップは、図６（ｂ）に示したように、さらに、以下のステップを含む。
ステップ１０６：標準物質配置用微細流路１０２の所定の領域にレーザ光を照射するステップ、および
ステップ１０７：複数の試料配置部のうち、当該所定の領域に近接する試料配置部にレーザ光を照射するステップ。

ステップ１０５において、マイクロチップ１００は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析計のターゲット板として用いられ、直接質量分析装置の所定の位置に配置される。そして、分離用流路１０１中の異なる位置に分離されて配置された各成分について、それぞれレーザ光を照射して、飛行時間型の質量分析が行われる。このため、マイクロチップ１００の基板１２０に凹凸やゆがみがあると、飛行時間にずれが生じるため、測定結果に誤差が生じる。そこで、分離用流路１０１中の各成分、つまり各スポットについて、標準物質を用いた較正を行う必要がある。

図７は、マイクロチップ１００を備える質量分析システムの構成の一例を示す図である。
図７に示した質量分析システム１３０は、マイクロチップ１００と、標準物質配置用微細流路１０２の所定の領域にレーザ光を照射するとともに、分離用流路１０１の複数の試料配置部のうち、当該所定の領域に近接する試料配置部にレーザ光を照射する光照射手段（レーザ光源１３７）と、標準物質配置用微細流路１０２への光照射により生じた標準物質のイオンを解析して較正データを取得するとともに、当該所定の領域に近接する試料配置部への光照射により生じた試料のイオンを解析して試料の質量分析データを取得するデータ取得手段（検出部１４３）と、標準物質の質量分析データに基づき、試料の質量分析のための較正データを取得し、較正データに基づき、試料の質量分析データを解析する解析手段（解析部１４５）と、を備える。
レーザ光源１３７は、マイクロチップ１００の表面に光を照射する。レーザ光源１３７は、光照射位置における光の照射角度が略一定となるようにマイクロチップ１００の表面に光照射するように構成されている。

マイクロチップ１００は、アダプタ１３１に装着される。マイクロチップ１００は、質量分析計のターゲットサイズと比較して小さくデザインされることがある。この場合にも、外形が質量分析計の標準ターゲットと同型のアダプタ１３１を作製し、このアダプタ１３１にマイクロチップ１００を装着することにより、既存質量分析装置を用いた測定が可能となる。マイクロチップ１００を設置したアダプタ１３１は、質量分析チャンバ１３５内のステージ１３３上に設置されて、質量分析に供される。

ステージ１３３は、ＸＹステージであり、コントローラーコンピュータ等の制御部１４１により位置を制御される。ステージ１３３の位置を移動させることにより、マイクロチップ１００をレーザ光源１３７に対して相対的に移動させ、マイクロチップ１００の表面におけるレーザ光の照射位置を移動させることができる。また、ステージ１３３は、質量分析における電界形成用の基板として用いられる。

マイクロチップ１００においては、標準物質配置用微細流路１０２の側方に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って分離用流路１０１が設けられている。このため、較正データの取得と試料の質量分析データの取得とを行う際に、ステージ１３３を移動させることによりマイクロチップ１００とレーザ光源１３７との相対位置を最小限移動させればよく、効率よい測定が可能となっている。また、マイクロチップ１００の基板面内において、分離用流路１０１と標準物質配置用微細流路１０２との距離が、レーザ光のスポット径よりも大きい構成とすれば、測定精度をさらに向上させることができる。

データ記憶部１４９には、標準物質として用いられる各物質のＩＤに、当該物質の質量および比電荷（ｍ／ｚ）のデータが関連づけて記憶されている。また、データ記憶部１４９には、標準物質配置用微細流路１０２の流路延在方向の位置座標（Ｎ）に関するデータが記憶されている。また、データ記憶部１４９には、分離用流路１０１の流路延在方向の位置情報が、対応する標準物質配置用微細流路１０２中の位置座標Ｎに関連づけて記憶されている。さらに、データ記憶部１４９には、較正曲線の作成式に関するデータが記憶されていてもよい。また、データ記憶部１４９に、検出部１４３にて検出された測定データが格納されてもよい。このとき、データ記憶部１４９には、標準物質の質量分析データと、試料の質量分析データのいずれが格納されてもよい。

検出部１４３は、イオン化した試料成分の比電荷（ｍ／ｚ）を検出する。解析部１４５は、検出部１４３にて検出された質量分析データを取得して、これを解析する。解析部１４５は、具体的には、
（ｉ）標準物質の質量分析データを用いた較正曲線データの作成、および
（ｉｉ）較正曲線データを用いた試料の質量分析データの解析
を行う。

上記（ｉ）標準物質の質量分析データを用いた較正曲線の作成において、解析部１４５は、データ記憶部１４９に格納された各標準物質の質量のデータと、測定により得られた各標準物質の比電荷（ｍ／ｚ）のデータとに基づき、較正曲線データを作成する。
また、上記（ｉｉ）較正曲線データを用いた試料の質量分析データの解析においては、解析部１４５は、上記（ｉ）で得られた較正曲線のデータに基づき、試料の比電荷（ｍ／ｚ）のデータに対応する質量のデータを取得する。

表示部１４７は、解析部１４５における解析結果に関する情報を取得して、画面や紙面等に表示する。

制御部１４１は、ステージ１３３、レーザ光源１３７、検出部１４３、解析部１４５および表示部１４７の動作を制御する。

次に、質量分析システム１３０を用いた質量分析手順を説明する。図８は、図６（ａ）中のステップ１０５の質量分析手順のさらに詳細なフローチャートである。

ここで、たとえば数ｃｍ角のマイクロチップ１００においては、マイクロチップ１００に微細な反り等の凹凸が存在すると、基板１２０上の位置により、マイクロチップ１００と質量分析計の検出器（質量分析システム１３０の検出部１４３）と間の距離にばらつきが生じる。このため、同一の質量の物質であっても、質量測定の際に、そのイオンの飛行時間にばらつきが発生し、その結果測定値のばらつきが発生する。このばらつきを減らすためには、実質的に同一面上とみなすことのできる小領域ごとに、標準物質配置用微細流路１０２中の標準物質の測定を行い、質量分析システム１３０の質量較正を行う必要がある。質量較正は、たとえば試料の測定の前に行われる。この場合、較正に、引き続いて被質量分析試料の測定が行われる。たとえば数ｃｍ角のマイクロチップ１００においては、具体的には、数ｍｍ角ごとに、質量較正と試料の測定とを繰り返し行う必要がある。

そこで、図８に示した手順において、まずステージ１３３上に配置されたアダプタ１３１の位置を初期化し（Ｓ１１１）、原点をセットする。
分離用流路１０１中に分離された被質量分析試料を連続的スキャンしていく場合、制御部１４１は、あらかじめ設定されてデータ記憶部１４９中に記憶されている標準物質配置用微細流路１０２の座標情報を参照し、ステージ１３３を面内方向に移動させて、標準物質配置用微細流路１０２の第１位置（Ｎ＝１）へ移動する（Ｓ１１２、Ｓ１１３）。

この位置で、標準物質の質量分析スペクトルの測定データを取得する（Ｓ１１４）。ステップ１１４は、上述したステップ１０６のレーザ光を照射するステップ（図６（ｂ））を含む。
また、ステップ１１４において、検出部１４３は、質量既知の数種の標準物質が検出する。検出結果をデータ記憶部１４９に格納してもよい。

そして、解析部１４５は、検出部１４３にて検出された測定値と、あらかじめデータ記憶部１４９に記憶させておいた理論値と比較し、質量較正を行う。このとき、たとえばデータ記憶部１４９に格納されている較正曲線の作成式を参照して、較正データとして較正曲線のデータを作成する（Ｓ１１５）。較正曲線のデータをデータ記憶部１４９に保存してもよい。

つづいて、制御部１４１は、ステージ１３３の駆動部を制御して、レーザ光源１３７からのレーザ光が、標準物質配置用微細流路１０２上の較正位置（第１位置）の周辺に対応づけられた分離用流路１０１の小領域内に配置されるようにステージ１３３を移動させる（Ｓ１１６）。

そして、当該小領域に配置された被質量分析試料にレーザ光を照射し、検出部１４３にて質量分析の測定データを取得する（ステップ１１７）。ステップ１１７は、上述したステップ１０７のレーザ光を照射するステップ（図６（ｂ））を含む。標準物質配置用微細流路１０２上の一つの較正位置に対応する分離用流路１０１中の小領域内に、複数の試料が配置されている場合、ステップ１１６およびステップ１１７のステップを順次繰り返し、各試料の測定データを取得する。検出部１４３は、取得した測定データをデータ記憶部１４９に保存してもよい。一つの較正位置に対応する分離用流路１０１上の試料配置部は、較正位置からたとえば数ｍｍ以内の距離に設定される。

解析部１４５は、検出部１４３にて検出された試料の測定データと、ステップ１１５で作成された較正曲線のデータとを参照して、試料の測定データを較正し、解析する（Ｓ１１８）。解析部１４５は、解析結果を表示部１４７に送出し、表示部１４７にて画面や紙面等に表示してもよい。

こうして、標準物質配置用微細流路１０２中の第１位置に対応する試料配置部についての測定がなされる。
つづいて（ステップ１１９のＮｏ）、ステージ１３３の駆動部は、レーザ光源１３７から照射されるレーザ光の照射位置が標準物質配置用微細流路１０２上の第２位置となるように（Ｓ１２０）、ステージ１３３を移動させる。そして、標準物質配置用微細流路１０２の第２位置について、ステップ１１３以降の手順を繰り返す。
以後、分離用流路１０１中にＮ個に分離された試料の測定が終了する（ステップ１１９のＹｅｓ）まで、ステップ１１３以降の各手順を繰り返す（ステップ１１９のＮｏ）。

なお、以上の手順において、ステップ１１８の試料の測定データの解析を、分離用流路１０１中に分離されているすべての試料の測定終了（Ｓ１１９のＹｅｓ）後にまとめて行ってもよい。

また、分離用流路１０１内において、試料の収束する位置が既知の場合など、分離用流路１０１について連続的にスキャンする必要がなく、飛び飛びに質量測定を行う場合は、ステップ１１４において、標準物質配置用微細流路１０２のうち、各被質量分析試料の位置に最寄りの位置を用いて標準物質の測定データを取得し、取得したデータによりステップ１１５の質量較正を行えばよい。

マイクロチップ１００を質量分析のターゲット板として用いることにより、以下の効果が得られる。
第一に、標準物質配置用微細流路１０２への一回の標準試料の導入で、簡便、迅速、そして確実に、多数の被質量分析試料に対する標準物質を各被質量分析試料の近傍に配置させることが可能となる。従来のターゲットプレートにおいては図１２を参照して前述したように、標準物質を必要な数だけスポットする必要があったが、マイクロチップ１００においては、標準物質配置用微細流路１０２の近傍に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って分離用流路１０１が設けられているため、分離用流路１０１中の複数箇所の測定のいずれについても、標準物質配置用微細流路１０２を用いて較正することができる。

第二に、標準物質配置用微細流路１０２と分離用流路１０１との間を分離可能な最小距離に設計しているので、実際の測定において時間を要するそれらの交互測定に必要な試料移動時間を最小とできる。このため、全体の測定時間を短くすることができる。

第三に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って分離用流路１０１が配置されているため、分離用流路１０１中のいずれの領域に配置された成分の測定においても、標準物質配置用微細流路１０２を用いて確実に較正が可能となる。このため、各成分の質量を精密測定が可能となる。

第四に、マイクロチップ１００は、使い捨てのターゲット板として使用できるため、毎回フレッシュな表面を用いて安定した質量スペクトルを取得することができる。

このように、マイクロチップ１００によれば、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析計のターゲットとして直接用いる場合に、標準物質配置用微細流路１０２を用いて質量較正を行いつつ、試料の質量測定を行うことができる。このため、たとえば生物研究、創薬、診断およびヘルスケアなどの特に正確な質量測定が必要とされる分野において、マイクロチップ１００は、簡便かつ高速に質量較正を行う手段として、広範に利用可能である。

なお、以上においては、ステージ１３３を移動させることにより、マイクロチップ１００上のレーザ光の照射位置を移動させる場合を例に説明したが、マイクロチップ１００を用質量分析に用いる際に、マイクロチップ１００が載置されたアダプタ１３１の位置を固定しておき、制御部１４１がレーザ光源１３７を移動させることにより、レーザ光の照射位置を移動させてもよい。

たとえば、質量分析システム１３０は、レーザ光源１３７を保持する光源支持部（不図示）をさらに有し、制御部１４１が、マイクロチップ１００と光源保持部のうち一方を他方に対して相対的に移動させ、マイクロチップ１００の表面における光の照射位置を移動させるように、ステージ１３３または光源保持部の動作を制御してもよい。また、この構成において、光照射位置における光の照射角度が略一定となるようにマイクロチップ１００の表面に光照射するようにレーザ光源１３７および光源保持部が構成されていてもよい。こうすれば、レーザ光がマイクロチップ１００にさらに安定的に照射される構成とすることができる。

本実施の形態によれば、被質量分析試料と標準物質間とを最短距離のステージ移動、もしくはレーザビームの最短移動により、マイクロチップ１００上の光照射位置を質量分析チャンバ１３５の外部から制御し、移動させることができる。よって、マイクロチップ１００の反りや厚みの不均一を無視できる程度の小領域ごとに、標準物質による機器の質量較正と被質量分析試料の質量測定とを交互に確実に行い、質量の精密測定を行うことができる。よって、マイクロチップ１００上の複数の被質量分析試料について精密測定を実現できる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２が互いに平行な直線状の流路である場合を例に説明したが、標準物質配置用微細流路１０２および分離用流路１０１の平面形状は、直線状には限られず、他の形状とすることもできる。本実施の形態では、このような構成について説明する。

図２は、本実施の形態のマイクロチップの構成を示す平面図である。
図２に示したマイクロチップ１０３の基本構成は、第１の実施の形態において図１を参照して前述したマイクロチップ１００と同様であるが、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の平面形状が異なる。
マイクロチップ１０３においては、標準物質配置用微細流路１０２および分離用流路１０１の平面形状がジグザグ状であり、約９０度の角部を有する。標準物質配置用微細流路１０２は分離用流路１０１の近傍に配置されている。

マイクロチップ１０３は、たとえば第１の実施の形態において前述したマイクロチップ１００（図１）と同様の方法を用いて使用される。

マイクロチップ１０３においても、分離用流路１０１が標準物質配置用微細流路１０２の側方に標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられているため、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、マイクロチップ１０３においては、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の平面形状がジグザグ状であるため、長手方向の長さが同じマイクロチップで比較したときに、分離用流路１０１が直線状である場合よりも、分離用流路１０１の流路長を長くすることができる。具体的には、基板１２０が矩形である場合、その長辺の長さよりも分離用流路１０１の流路長を長くすることができる。このため、分離用流路１０１中での試料の分離能力をさらに向上させることができる。

また、試料中に多くの成分が含まれている場合にも、マイクロチップ１０３においては、分離用流路１０１の流路長を長く確保することができるため、成分同士を確実に離間させて配置することができる。このため、試料中の成分の質量分析をさらに確実に行うことができる。また、一つの分離用流路１０１中により多くの試料配置部を設けることができる。

なお、本実施の形態においては、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２中に屈曲部が規則的に配置されており、これらの流路の平面形状が角部を有するジグザグ状である場合を例に説明したが、分離用流路１０１が標準物質配置用微細流路１０２の側方に標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられていればよく、さらに別の平面形状とすることもできる。たとえば、流路の角部の先端は、Ｒ加工されていてもよい。また、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２の平面形状は、波形やＵ字型等の湾曲部を有する形状としてもよい。また、分離用流路１０１の平面形状と標準物質配置用微細流路１０２の平面形状とが相似であってもよい。

（第３の実施の形態）
以上の実施の形態においては、分離用流路１０１中で試料が分離されることにより、分離用流路１０１の複数の位置に試料中の成分が配置される場合を例に説明したが、試料配置部は、流路中に設けられる場合には限られない。たとえば、試料配置部は、被質量分析試料を隔離してスポット可能な点在形状であってもよい。

図３は、本実施の形態のマイクロチップの構成を示す平面図である。図３に示したマイクロチップ１０４の基本構成は、図２を参照して前述したマイクロチップ１０３と同様であるが、分離用流路１０１に代えて、複数の被質量分析試料配置用ウエル１５４が設けられている点が異なる。

マイクロチップ１０４においては、標準物質配置用微細流路１０２が、基板１２０に溝状に設けられ、複数の試料配置部が、基板１２０に互いに離隔して設けられた複数の孔（被質量分析試料配置用ウエル１５４）であり、被質量分析試料配置用ウエル１５４が、標準物質配置用微細流路１０２の側方に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられている。被質量分析試料配置用ウエル１５４は、基板１２０の面内に二次元的に配置されているとともに、分離用流路１０１に沿ってその近傍に配置されている。

被質量分析試料配置用ウエル１５４の深さは、いずれも、標準物質配置用微細流路１０２の深さと略同一とすることができる。こうすれば、質量分析における較正をさらに確実に行うことができる。

マイクロチップ１０４においては、標準物質配置用微細流路１０２の平面形状がジグザグ状であるが、複数の被質量分析試料配置用ウエル１５４が標準物質配置用微細流路１０２の側方に配置されるように構成されていればよく、標準物質配置用微細流路１０２の平面形状は、ジグザグ状には限られない。

マイクロチップ１０４においても、複数の被質量分析試料配置用ウエル１５４が標準物質配置用微細流路１０２に沿って配置されているため、以上の実施の形態の同様の効果が得られる。

また、マイクロチップ１０４においては、スポット上に被質量分析試料を配置できる被質量分析試料配置用ウエル１５４を有する基板１２０に、比較的大きく区切られた各区画内の被質量分析試料に対し、そのすべての被質量分析試料近傍を通る、標準物質配置用微細流路１０２が設けられているため、すべての被質量分析試料に対し、較正用の標準物質との距離を短く保つことができる。

また、被質量分析試料は、人またはロボット等により各被質量分析試料配置用ウエル１５４にスポットする必要があるが、標準物質については標準物質配置用微細流路１０２の一端に導入するだけで、標準物質配置用微細流路１０２の全体にゆきわたる。このため、すべての被質量分析試料の近傍に、同一成分である標準物質を一度に配置することができる。
また、マイクロチップ１０４においては、複数の被質量分析試料配置用ウエル１５４が、標準物質配置用微細流路１０２の側方に、標準物質配置用微細流路１０２に沿って設けられている。このため、各被質量分析試料配置用ウエル１５４について、標準物質配置用微細流路１０２の近接する領域を用いて較正できる。よって、複数の被質量分析試料配置用ウエル１５４について測定を行う際にも、各孔について較正精度を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、微細加工を用いて基板１２０に標準物質配置用微細流路１０２を形成することができるため、標準物質配置用微細流路１０２を有するマイクロチップを安定的に製造できる。さらに、基板１２０の材料として、シリコーン樹脂、シリコンまたはガラス等の材料を用いることにより、従来ターゲットプレートとして用いられていたステンレス等の材料の場合に比べて、微細加工により容易に標準物質配置用微細流路１０２を形成することができる。

また、標準物質配置用微細流路１０２の平面形状をジグザグ状とすることにより、標準物質配置用微細流路１０２の側方により一層多くの被質量分析試料配置用ウエル１５４を配置することができる。このため、一枚のマイクロチップを用いて測定可能な試料数を増加させることができる。また、標準物質配置用微細流路１０２の平面形状をジグザグ状とすることにより、被質量分析試料配置用ウエル１５４が基板面内に二次元的に配置される構成の場合にも、各被質量分析試料配置用ウエル１５４を標準物質配置用微細流路１０２の側方に確実に配置することができる。

なお、本実施の形態においても、第１および第２の実施の形態と同様に、標準物質配置用微細流路１０２の表面に凹凸構造を設けてもよい。また、被質量分析試料配置用ウエル１５４の表面に凹凸構造を設けてもよい。たとえば、被質量分析試料配置用ウエル１５４中に複数の柱状体を形成してもよい。

また、本実施の形態においても、第１の実施の形態で前述した方法を用いて、基板１２０の表面のうち、標準物質配置用微細流路１０２および被質量分析試料配置用ウエル１５４が形成される領域以外の領域に、テフロン（登録商標）等の撥水性物質をコーティングして撥水化処理してもよい。こうすれば、被質量分析試料配置用ウエル１５４中の試料と標準物質配置用微細流路１０２中の標準物質とが相互に汚染しないようにすることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

たとえば、複数の試料配置部が標準物質配置用微細流路１０２に沿ってその近傍に配置されていれば、その形状については上に述べた構成に限定されるものではない。つまり、基板の反りや厚みの不均一が問題となるマイクロチップにおいて、その誤差の構成軸正に使用可能な形状であればよい。

また、以上においては、一枚のマイクロチップに一つの標準物質配置用微細流路１０２が設けられている場合を例示したが、一枚のマイクロチップに複数の標準物質配置用微細流路１０２が設けられていてもよい。複数の標準物質配置用微細流路１０２を備えるマイクロチップについては、一つの標準物質配置用微細流路１０２ごとに１区画とするか、幾つかの標準物質配置用微細流路１０２を集めて１区画として、これらの近傍に複数の試料配置部を設けることができる。

また、第１および第２の実施の形態においては、一枚のマイクロチップに一つの分離用流路１０１が設けられた構成を例示したが、一枚のマイクロチップに複数の分離用流路１０１が設けられていてもよい。複数の分離用流路１０１を備えるマイクロチップについても、各分離用流路１０１を標準物質配置用微細流路１０２に沿ってその側方に配置することにより、簡便な較正が可能となり、精密な質量分析を行うことができる。また、このとき、分離用流路１０１の長さに応じて、一つの分離用流路１０１ごとに一区画として較正を実施してもよいし、複数の分離用流路１０１を含む所定の一区画について較正を実施してもよい。
（実施例）

以下においては、第１の実施の形態のマイクロチップ１００の場合を例に、具体的な実施例を説明する。
本実施例においては、図１に示すマイクロチップ１００を用いて、ペプチド試料の等電点分離と質量分析を行う。

基板１２０の材料として、石英ガラスを用いる。基板１２０上に、露光により並列する２本の直線状の微細流路を作製する。そして、基板１２０表面をオゾンアッシング処理した後、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２上に、３Ｍ社製ポリオレフィンマイクロシーリングテープ９７９５を貼りフタとして用いる。

得られたマイクロチップ１００を用いて、試料の等電点分離を行う。分離用流路１０１に導入される被質量分析試料として、ペプチド混合物を用いる。等電点分離においては、分離用流路１０１に連通する液溜１５０または液溜１５１から、ペプチドと市販の両性担体とを混合した試料を導入する。導入後、数分放置すると、毛細管現象により、試料が反対側の液溜に達する。

次に、プラス側の液溜にはリン酸溶液、マイナス側の液溜には水酸化ナトリウムを満たす。液溜１５０および液溜１５１中に電極（不図示）を配置し、電極間に直流電圧を印加する。具体的には、流路長約１５ｍｍに対し、両端の液溜間に直流電圧９００Ｖを印加する。

等電点分離の電圧を印加した直後に、標準物質配置用微細流路１０２に連通する液溜１５２または液溜１５３に、市販されている複数の質量分析用キャリブレーション試料を溶解させた標準物質溶液を導入する。このとき、真空ピンセットを引き込み動作に用いることで、数秒で標準物質配置用微細流路１０２の全体に標準物質溶液が満たされる。このように、マイクロチップ１００においては、簡便かつ高速に標準物質が配置される。なお、標準物質配置用微細流路１０２に対しては通電を行わずこのまま静置する。

分離用流路１０１の通電開始から約２分後に等電点分離が完了する。分離用流路１０１内には、被質量分析試料ペプチドの種類数と同数の収束ペプチドバンドが形成される。各ペプチドバンドの形成領域が、試料配置部である。この時、標準物質配置用微細流路１０２は、すでに標準物質で満たされている。

その後、液体窒素で冷却した水平金属台（不図示）上にマイクロチップ１００を移し、分離用流路１０１および標準物質配置用微細流路１０２中の液体を凍結させる。しばらく静置すると、ふたとして使用したシールが自然剥離する。凍結した試料を凍結乾燥させて水分を除去し、ペプチド試料を分離用流路１０１に固体状で固定する。この時、標準物質配置用微細流路１０２中の標準物質も乾燥している。

一方、あらかじめマトリックスとして、α−ＣＨＣＡ（α−シアノ−４−ヒドロキシけい皮酸）の飽和溶液を作製しておく。凍結乾燥後のマイクロチップ１００の全面に対し、このマトリックス溶液を噴霧する。たとえばアトマイザーを使用した場合、マトリックス溶液が、直径５００μｍ以下の小粒子状にマイクロチップ１００の表面に付着する。これらは、マイクロチップ１００の分離用流路１０１内に残っている脱水ペプチドと、試料粉標準物質配置用微細流路１０２に満たされた脱水標準物質に付着し、その粉末をマトリックス水滴に溶け込ませる。このとき、周辺温度をコントロールして、これらを数秒で乾燥させると、一度マトリックスと混合した各試料または標準物質が乾燥する過程を経ることにより、混晶が形成される。

なお、標準物質については、あらかじめマトリックスと混合しておいた溶液を調製し、標準物質配置用微細流路１０２に導入してもよい。この場合には、凍結乾燥後に溶液が乾燥し混晶が形成される。

以上のように準備したマイクロチップ１００は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析計のターゲット板として直接利用される。質量分析計の標準ターゲットと同形状の外形を持つアダプタを作製し、そのアダプタ上にマイクロチップ１００を装着して測定を行う。アダプタはコンピュータ制御されるＸＹステージ上に装着されており、コントローラーコンピュータにより位置制御される。

マイクロチップ１００の微細な反り等により、数ｃｍ角のマイクロチップ１００においては、場所によりマイクロチップ１００と質量分析計の検出器間の距離がばらつくため、同一質量物質であっても測定質量の際に、測定値のばらつきが発生する。このばらつきを補正するためには、実質的に同一面上とみなすことのできる範囲ごとに、質量較正を行いながら測定を行う必要がある。実際には数ｍｍ角ごとに質量較正を繰り返しつつ試料の測定を行う必要がある。

図９は、本実施例における分析手順のフローチャートである。図１０は、マイクロチップ１００の質量分析における区画と小領域とを説明する図である。図１１は、図１０の小領域の拡大図である。以下、これらの図面を参照して説明する。

はじめに、上述した方法を用いてあらかじめマトリックスとの混晶を作製したマイクロチップ１００を、使用する質量分析計の標準ターゲットと同一形状のアダプタに装着する。具体的には、アダプタの中央部にマイクロチップを装着できる窪みを作製しておき、落下しないような押さえによりマイクロチップを固定する。このアダプタを質量分析計に設置する。質量分析計のコントローラーＰＣには、以下に示すステップを自動化するプログラムをあらかじめ入れておいて自動実行してもよく、あるいは手動で１ステップずつ実行してもよい。

そして、マイクロチップ１００を装着したアダプタの位置を初期化する（図９のＳ１３１）。この基準点に対し、あらかじめ設定しておいたマイクロチップ１００上の座標を利用して質量較正と質量測定を行う。

まず、標準物質配置用微細流路１０２のポジション１（図１１中の符号１１０）として設定した位置へステージを移動させる（図９のＳ１３２）。そして、標準物質の質量スペクトルを取得する。これらのピークを与えた質量電荷比（ｍ／ｚ）と、あらかじめコントローラーＰＣに記憶させておいた
質量電荷比（ｍ／ｚ）とを比較し、質量分析計の較正を行う（図９のＳ１３３）。

次に、ポジション１と実質的に同一平面であるとみなせる領域として設定しておいたポジション１を含む小領域１０７に配置されている、分離用流路１０１の各試料配置部に対して順次質量測定を行う（図９のＳ１３４）。図１１においては、ポジション１に対応する試料配置部１１１が、分離用流路１０１中に４つ設けられた例を示している。

これらの試料配置部１１１の測定がすべて完了したら、ポジション２（図１１中の符号１１２）として設定しておいた標準物質配置用微細流路１０２の位置へステージを移動し（図９のＳ１１９のＮｏ、Ｓ１２０、Ｓ１３２）、標準物質の質量スペクトルを取得し、ポジション１と同様に質量分析計の較正を行う（図９のＳ１３３）。

そして、ポジション２と実質的に同一平面であるとみなせる領域として設定しておいたポジション２を含む小領域１０８に配置されている、分離用流路１０１の各試料配置部に対して順次質量測定を行う（図９のＳ１３４）。

以後、あらかじめ設定しておいた最後のポジション、つまりポジションＮを含む小領域１０９に達するまで（図９のＳ１１９のＹｅｓ）、質量較正と質量測定を繰り返し、最後の質量測定が終了したら、測定時の１区画１０６について、全測定を終了する。

なお、マイクロチップ１００においては、一組の分離用流路１０１と標準物質配置用微細流路１０２とを測定時の１区画１０６としたが、複数の分離用流路１０１を有する場合には、各分離用流路１０１を測定時の１区画として、各区画について上述した手順で測定すればよい。

具体例を以下に示す。

標準物質としてシグマアルドリッチ社製ＭＳ−ＣＡＬ２を使用する。このＭＳ−ＣＡＬ２に含まれる５種類のペプチドを等モルずつ混合させ、得られるペプチド混合物を被質量分析試料とする。これら５種類のペプチドのモノアイソトピック質量は、７５７．３９９７、１０４６．５４２３、１５３３．８５８２、２４６５．１９８９、３４９４．６５１３である。また、マトリックスとしてはα−ＣＨＣＡを用いる。標準物質とマトリックスを混合して、標準物質混合液を調製する。マイクロチップの分離流路と標準物質配置用微細流路に、標準物質混合液を満たし、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ型質量分析計のターゲット板を作製する。

質量分析計として、島津製作所製ＡＸＩＭＡ ＣＦＲ Ｐｌｕｓを使用し、アダプタ上に作製したターゲット板を装着して、ペプチド混合物の測定を行う。まず、質量軸正せずに測定すると、分離流路の位置により６から２５の質量誤差が検出されるが、質量誤差には場所による特定の分布傾向が見られない。よって、質量較正なしでは正確な質量測定ができないことが分かる。次に標準物質による５点較正を行いながら、ペプチド混合物を測定する。そうすると、流路全域において質量誤差が０から１に収まる。

以上の結果から、２つの意味での質量軸正が行われていることが示される。すなわち、１つはチップ個体の質量較正であり、もう１つはチップ内での質量較正である。チップ個体の質量軸正により、別個体のチップで測定したデータを比較することが可能となる。また、チップ内での質量較正により、未較正の状態では流路に沿って存在した質量誤差の分布が補正され、同一流路上のどの位置で測定しても同一の測定結果を得ることが可能となる。したがって、マイクロチップは、簡便な方法で質量較正を行うことができる。

Claims (15)

1. 質量分析のターゲット板として用いられるマイクロチップであって、
   基板と、
   前記基板に設けられ、質量分析の対象となる試料が配置される複数の試料配置部と、
   前記基板に設けられ、前記質量分析における標準物質が導入される標準物質導入流路と、
   を含み、
   前記複数の試料配置部が、前記標準物質導入流路の側方に、前記標準物質導入流路に沿って設けられている、マイクロチップ。
2. 請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
   前記複数の試料配置部が、前記基板に設けられた試料配置流路に設けられ、
   前記試料配置流路が、前記標準物質導入流路に沿って設けられ、
   前記標準物質導入流路および前記試料配置流路が、前記基板に溝状に設けられ、
   前記試料中の成分が、前記試料配置流路中で分離されるように構成されたマイクロチップ。
3. 請求項２に記載のマイクロチップにおいて、
   前記試料配置流路が、ｐＨ勾配の形成される等電点分離領域を含み、
   前記等電点分離領域に電界を印加する一対の電極と、
   前記等電点分離領域に前記試料を導入する試料導入部とをさらに備えるマイクロチップ。
4. 請求項２または３に記載のマイクロチップにおいて、
   前記試料配置流路が、前記標準物質導入流路の延在方向に略平行に配置されたマイクロチップ。
5. 請求項２または３に記載のマイクロチップにおいて、
   前記標準物質導入流路および前記試料配置流路の平面形状がジグザグ状であるマイクロチップ。
6. 請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
   前記標準物質導入流路が、前記基板に溝状に設けられ、
   前記複数の試料配置部が、前記基板に互いに離隔して設けられた複数の孔であり、
   前記複数の孔が、前記標準物質導入流路の側方に、前記標準物質導入流路に沿って設けられたマイクロチップ。
7. 請求項６に記載のマイクロチップにおいて、
   前記標準物質導入流路の平面形状がジグザグ状であるマイクロチップ。
8. 請求項１乃至７いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
   基板面内における前記試料配置部と前記標準物質導入流路との距離が、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるマイクロチップ。
9. 請求項１乃至８いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
   前記基板の材料が、シリコーン樹脂、シリコン、またはガラスであるマイクロチップ。
10. 請求項１乃至９いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
    前記標準物質導入流路に複数の柱状体が設けられたマイクロチップ。
11. 請求項１乃至１０いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
    前記標準物質導入流路の表面が親水処理されたマイクロチップ。
12. 請求項１乃至１１いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
    前記基板の前記標準物質導入流路の形成面において、少なくとも前記標準物質導入流路の形成領域の近傍が撥水処理されたマイクロチップ。
13. 請求項１乃至１２いずれかに記載のマイクロチップと、
    前記標準物質導入流路の所定の領域にレーザ光を照射するとともに、前記複数の試料配置部のうち、前記所定の領域に近接する前記試料配置部にレーザ光を照射する光照射手段と、
    前記標準物質導入流路への光照射により生じた前記標準物質のイオンを解析して前記標準物質の質量分析データを取得するとともに、前記所定の領域に近接する前記試料配置部への光照射により生じた前記試料のイオンを解析して前記試料の質量分析データを取得するデータ取得手段と、
    前記標準物質の質量分析データに基づき、前記試料の質量分析のための較正データを取得し、前記較正データに基づき、前記試料の質量分析データを解析する解析手段と、
    を備える質量分析システム。
14. 請求項１３に記載の質量分析システムにおいて、
    基板面内における前記試料配置部と前記標準物質導入流路との距離が、前記レーザ光のスポット径よりも大きい質量分析システム。
15. 請求項１乃至１２いずれかに記載のマイクロチップを質量分析のターゲット板として使用する方法であって、
    前記試料配置部に、質量分析の対象となる試料を配置するステップと、
    前記標準物質導入流路に、前記質量分析における標準物質を導入するステップと、
    前記試料のレーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析を行うステップと、
    を含み、
    レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析を行う前記ステップが、
    前記標準物質導入流路の所定の領域にレーザ光を照射するステップと、
    前記複数の試料配置部のうち、前記所定の領域に近接する前記試料配置部に前記レーザ光を照射するステップと、
    を含むマイクロチップの使用方法。

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