WO2019106962A1 - レーザ脱離イオン化法及び質量分析方法 - Google Patents

レーザ脱離イオン化法及び質量分析方法 Download PDF

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WO2019106962A1
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sample
solvent
holes
laser desorption
ionization method
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康秀 内藤
孝幸 大村
小谷　政弘
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • H01J49/161—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission using photoionisation, e.g. by laser
    • H01J49/164—Laser desorption/ionisation, e.g. matrix-assisted laser desorption/ionisation [MALDI]

Definitions

  • the present disclosure relates to laser desorption ionization and mass spectrometry.
  • MALDI matrix-assisted laser desorption / ionization
  • a sample such as a biological sample to perform mass spectrometry etc.
  • Patent Document 1 matrix-assisted laser desorption / ionization
  • MALDI is a method of ionizing a sample by adding a low molecular weight organic compound called a matrix that absorbs laser light to the sample and irradiating the sample with the laser light. According to this method, it is possible to nondestructively ionize thermally unstable substances and high molecular weight substances (so-called soft ionization).
  • SALDI surface-assisted laser desorption / ionization
  • mass spectrometry an ionized sample is detected, and mass analysis of the sample is performed based on the detection result. Therefore, in mass spectrometry, it is desirable to improve the detection intensity (sensitivity) of an ionized sample.
  • this indication aims at providing the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method which can improve the detection intensity of the sample ionized in mass spectrometry.
  • a laser desorption ionization method comprising: a substrate having a plurality of through holes opened in first and second surfaces facing each other; and a conductive layer provided on at least the first surface.
  • a sample and a solvent are introduced into a plurality of through holes.
  • the components of the sample remain on the first surface side in each through hole together with the solvent.
  • a voltage is applied to a conductive layer, energy is transmitted to the component of the sample in the 1st surface side.
  • the components of the sample are ionized.
  • the solvent has low volatility in vacuum. For this reason, the solvent remains on the first surface side more reliably than when the solvent has volatility in vacuum. Therefore, the components of the sample also more reliably stay on the first surface side.
  • the components of the sample are more reliably ionized.
  • the detection intensity of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the mixture of the sample and the solvent is dropped onto the mounting surface of the mounting portion, and the mixture is mixed such that the second surface is in contact with the mixture.
  • the sample support is disposed on the liquid
  • the first surface is irradiated with the laser beam while a voltage is applied to the conductive layer, and the second surface side
  • the component of the sample in the liquid mixture moved to the 1 surface side may be ionized.
  • the mixed solution containing the sample moves from the second surface side to the first surface side via the respective through holes.
  • the mixed solution remains on the first surface side in each through hole.
  • the components of the sample more reliably stay on the first surface side and are more reliably ionized. According to this, the detection intensity of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the sample support is mounted on the mounting surface such that the second surface faces the mounting surface of the mounting portion, A mixed solution of a sample and a solvent is dropped from the surface side to a plurality of through holes, and in the third step, the first surface is irradiated with laser light while a voltage is applied to the conductive layer, The components of the sample in the mixture remaining on the first surface side may be ionized.
  • the mixed solution containing the sample moves from the first surface side to the second surface side through the respective through holes, and fills the respective through holes.
  • the mixed solution remains on the first surface side in each through hole.
  • the components of the sample more reliably stay on the first surface side and are more reliably ionized. According to this, the detection intensity of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the sample support is placed on the sample such that the sample is placed on the placement surface of the placement unit and the second surface is in contact with the sample.
  • the solvent is introduced into the plurality of through holes, and in the third step, while the sample is disposed between the mounting portion and the sample support, the voltage is applied to the conductive layer while the first is applied.
  • the component of the sample mixed with the solvent and moved from the second surface side to the first surface side through the through hole may be ionized.
  • the solvent moves from the first surface side to the second surface side through each through hole and mixes with the component of the sample.
  • the components of the sample mix with the solvent and move from the second surface side to the first surface side through the respective through holes.
  • the components of the sample remain on the first surface side with the solvent. Then, as described above, the components of the sample more reliably stay on the first surface side and are more reliably ionized. According to this, the detection intensity of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the second step after the solvent is introduced into the plurality of through holes and the sample is mounted on the mounting surface of the mounting portion, the second surface of the sample is The sample support is disposed on the sample so that the electrodes are in contact with each other, and in the third step, while the sample is disposed between the mounting portion and the sample support, the voltage is applied to the conductive layer; By irradiating the surface with laser light, the component of the sample mixed with the solvent and moved from the second surface side to the first surface side through the through hole may be ionized.
  • the sample support in which the solvent is introduced into the plurality of through holes is disposed on the sample.
  • the components of the sample mix with the solvent and move from the second surface side to the first surface side through the respective through holes.
  • the components of the sample remain on the first surface side with the solvent. Then, as described above, the components of the sample more reliably stay on the first surface side and are more reliably ionized. According to this, the detection intensity of the sample ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the solvent in the second step, may be dropped from the first surface side to the plurality of through holes. In this case, the solvent can be easily introduced into each through hole.
  • the solvent in the second step, may be dropped to the plurality of through holes from the first surface side or the second surface side. In this case, the solvent can be easily introduced into each through hole.
  • the sample support in the second step, may be immersed in a solvent.
  • the solvent can be easily introduced into each through hole.
  • the solvent in the second step, may be introduced into the plurality of through holes in a heated and evaporated state. In this case, the solvent can be easily introduced into each through hole.
  • the sample may be a dry sample.
  • the components of the sample are mixed with the solvent and moved, so that even if the sample is a dry sample, the components of the sample can be smoothly moved.
  • the laser desorption ionization method is provided with a sample support including a substrate having conductivity and having a plurality of through holes opening in the first surface and the second surface facing each other.
  • a third step of ionizing components of the sample is provided with a sample support including a substrate having conductivity and having a plurality of through holes opening in the first surface and the second surface facing each other.
  • the conductive layer can be omitted in the sample support, and the same effect as in the case of using the sample support provided with the conductive layer as described above can be obtained.
  • the solvent is glycerin, diethanolamine, triethanolamine, nitrobenzyl alcohol, nitrophenyloctyl ether, thioglycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, liquid paraffin, sulfolane It may be at least one selected from dithiothreitol, a mixture of dithiothreitol and thioglycerol, a mixture of dithiothreitol and nitrobenzyl alcohol, and a mixture of dithiothreitol and dithioerythritol.
  • a solvent having low volatility in vacuum can be used to improve the detection intensity of the ionized sample in mass spectrometry.
  • the mass spectrometric method includes the steps of the laser desorption ionization method, and a fourth step in which the component ionized in the third step is detected.
  • the detection intensity of the ionized sample can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view of a sample support used in the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sample support along the line II-II shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a substrate of the sample support shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing the steps of the mass spectrometry method of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the steps of the mass spectrometry method of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing the steps of the mass spectrometry method of the first embodiment.
  • (A) of FIG. 7 is a mass spectrum by the mass spectrometry method of a comparative example.
  • FIG. 7 is a mass spectrum by the mass spectrometry method of the example.
  • FIG. 8 is a view showing the steps of the mass spectrometric method of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the steps of the mass spectrometry method of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a view showing the steps of the mass spectrometry method of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the process of the mass spectrometry method of the third embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the steps of the mass spectrometry method of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the process of the mass spectrometric method of the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing the process of the mass spectrometric method of the fourth embodiment.
  • the sample support 1 includes a substrate 2, a frame 3 and a conductive layer 4.
  • the substrate 2 has a first surface 2a and a second surface 2b facing each other.
  • a plurality of through holes 2 c are formed uniformly (with uniform distribution).
  • Each through hole 2c extends along the thickness direction of the substrate 2 (direction perpendicular to the first surface 2a and the second surface 2b), and is open to the first surface 2a and the second surface 2b. .
  • the substrate 2 is formed in, for example, a rectangular plate shape by an insulating material.
  • the length of one side of the substrate 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 2 is, for example, about several cm, and the thickness of the substrate 2 is, for example, about 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the shape of the through hole 2c when viewed in the thickness direction of the substrate 2 is, for example, substantially circular.
  • the width of the through hole 2c is 1 nm to 700 nm.
  • the width of the through hole 2c means the diameter of the through hole 2c when the shape of the through hole 2c when viewed in the thickness direction of the substrate 2 is substantially circular, and the shape is other than substantially circular.
  • the pitch between the through holes 2c is 1 to 1000 nm.
  • the pitch between the through holes 2c means the distance between the centers of the respective circles when the shape of the through holes 2c when viewed in the thickness direction of the substrate 2 is substantially circular.
  • it means the distance between the central axes of the virtual maximum cylinder that fits in the through hole 2c.
  • the frame 3 is provided on the first surface 2 a of the substrate 2. Specifically, the frame 3 is fixed to the first surface 2 a of the substrate 2 by the adhesive layer 5. As a material of the adhesive layer 5, it is preferable to use an adhesive material (for example, low melting glass, an adhesive for vacuum, etc.) with a small amount of released gas.
  • the frame 3 has an outer shape substantially the same as that of the substrate 2 when viewed in the thickness direction of the substrate 2.
  • An opening 3 a is formed in the frame 3. A portion of the substrate 2 corresponding to the opening 3a functions as an effective region R for moving a component of the sample described later to the first surface 2a side.
  • the frame 3 is formed in, for example, a rectangular plate shape by an insulating material.
  • the length of one side of the frame 3 when viewed from the thickness direction of the substrate 2 is, for example, about several centimeters, and the thickness of the frame 3 is, for example, 1 mm or less.
  • the shape of the opening 3a in the thickness direction of the substrate 2 is, for example, circular, and the diameter of the opening 3a in that case is, for example, about several mm to several tens of mm.
  • Such a frame 3 facilitates handling of the sample support 1 and suppresses deformation of the substrate 2 caused by temperature change or the like.
  • the conductive layer 4 is provided on the first surface 2 a of the substrate 2.
  • conductive layer 4 is a region of first surface 2a of substrate 2 corresponding to opening 3a of frame 3 (ie, a region corresponding to effective region R), the inner surface of opening 3a, and the substrate in frame 3 It is formed in a line (integrally) on the surface 3 b opposite to 2.
  • the conductive layer 4 covers a portion of the first surface 2 a of the substrate 2 in which the through holes 2 c are not formed. That is, in the effective region R, each through hole 2c is exposed to the opening 3a.
  • the conductive layer 4 is formed of a conductive material. However, as the material of the conductive layer 4, it is preferable to use a metal having a low affinity (reactivity) with the sample S and a high conductivity for the reason described below.
  • the conductive layer 4 is formed of a metal such as Cu (copper) having a high affinity to a sample such as a protein
  • the sample adheres to a sample molecule in a state where a Cu atom is attached in the process of ionization of the sample described later. It may be ionized.
  • the detection result may be deviated in the mass analysis method described later by the amount of the Cu atom attached. Therefore, as the material of the conductive layer 4, it is preferable to use a metal having a low affinity to the sample.
  • the higher the conductivity of the metal the easier and more stable the application of a constant voltage becomes. Therefore, when the conductive layer 4 is formed of a metal having high conductivity, the voltage can be uniformly applied to the first surface 2 a of the substrate 2 in the effective region R. Also, the higher the conductivity of the metal, the higher the thermal conductivity. Therefore, when the conductive layer 4 is formed of a metal having high conductivity, the energy of the laser beam irradiated to the substrate 2 can be efficiently transmitted to the sample via the conductive layer 4. Therefore, as a material of the conductive layer 4, it is preferable to use a metal with high conductivity.
  • Au gold
  • Pt platinum
  • the conductive layer 4 is formed to a thickness of about 1 nm to 350 nm by, for example, a plating method, an atomic layer deposition (ALD), an evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • ALD atomic layer deposition
  • evaporation method evaporation method
  • sputtering method evaporation method
  • a material of the conductive layer 4 for example, Cr (chromium), Ni (nickel), Ti (titanium) or the like may be used.
  • FIG. 3 is a view showing a magnified image of the substrate 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 2.
  • the black portion is the through hole 2c
  • the white portion is the partition between the through holes 2c.
  • a plurality of through holes 2 c having a substantially constant width are uniformly formed in the substrate 2.
  • the aperture ratio of the through holes 2c in the effective area R (the ratio of all the through holes 2c to the effective area R when viewed from the thickness direction of the substrate 2) is 10 to 80% in practical use, and in particular It is preferably 60 to 80%.
  • the sizes of the plurality of through holes 2c may be uneven, or the plurality of through holes 2c may be partially connected to each other.
  • the substrate 2 shown in FIG. 3 is an alumina porous film formed by anodizing Al (aluminum). Specifically, the substrate 2 can be obtained by anodizing the Al substrate and peeling the oxidized surface portion from the Al substrate.
  • the substrate 2 is made of Ta (tantalum), Nb (niobium), Ti (titanium), Hf (hafnium), Zr (zirconium), Zn (zinc), W (tungsten), Bi (bismuth), Sb (antimony) Or the like may be formed by anodizing a valve metal other than Al, or may be formed by anodizing Si (silicon).
  • FIG. 4 to FIG. 6 the illustration of the through hole 2c, the conductive layer 4 and the adhesive layer 5 in the sample support 1 is omitted.
  • the dimensional ratio and the like of the sample support 1 shown in FIGS. 1 and 2 and the sample support 1 shown in FIGS. 4 to 6 are different.
  • the sample support 1 described above is prepared (first step).
  • the sample support 1 may be prepared by a person who implements the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method, or may be prepared by being obtained from the manufacturer or seller of the sample support 1 It may be done.
  • a sample to be subjected to mass spectrometry and a solvent are introduced into the plurality of through holes 2c (second step).
  • the mixed solution 80 of the sample S and the solvent 81 is dropped onto the mounting surface 6 a of the slide glass (mounting portion) 6 by, for example, the pipette 8 .
  • the slide glass 6 is a glass substrate on which a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film is formed, and the surface of the transparent conductive film is the mounting surface 6 a.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the sample support 1 is disposed on the mixture 80 so that the second surface 2 b is in contact with the mixture 80.
  • the mixed solution 80 is disposed in the effective area R when viewed from the thickness direction of the substrate 2.
  • the mixed solution 80 is a solution containing the sample S and the solvent 81.
  • the sample S is, for example, a peptide sample.
  • the solvent 81 is, for example, an organic solvent.
  • the solvent 81 has low volatility in vacuum. "Having a low volatility in vacuum” means having a low volatility in a vacuum than water. That is, “having low volatility in vacuum” means that it is less volatile than water in vacuum. “Having a low volatility in vacuum” means that the volatility in vacuum is lower than the volatility of water in vacuum.
  • the volatility of solvent 81 is less than that of water. In vacuum, the volatility of solvent 81 is less than that of water. In the atmosphere, the volatility of solvent 81 is less than that of acetone. In vacuum, the volatility of solvent 81 is less than that of acetone. In the atmosphere, the volatility of solvent 81 is less than that of acetonitrile. In vacuum, the volatility of solvent 81 is less than that of acetonitrile. In the atmosphere, the solvent 81 is liquid and has fluidity. In vacuum, the solvent 81 is liquid and has fluidity. In the atmosphere, the surface tension of the solvent 81 is lower than the surface tension of water. In vacuum, the surface tension of the solvent 81 is lower than the surface tension of water.
  • the solvent 81 is, for example, glycerin (glycerol).
  • the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 in a state where the second surface 2 b of the substrate 2 is in contact with the mixed solution 80.
  • the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 by a conductive tape 7 (for example, a carbon tape or the like).
  • the tape 7 contacts the conductive layer 4 on the first surface 2 a of the substrate 2 and contacts the mounting surface 6 a of the slide glass 6 to make the sample support 1 a slide glass 6. Fix against.
  • the tape 7 may be a part of the sample support 1 or may be prepared separately from the sample support 1.
  • the tape 7 is a part of the sample support 1 (i.e., when the sample support 1 includes the tape 7), for example, the tape 7 is previously formed on the first surface 2a side It may be fixed. More specifically, the tape 7 may be fixed on the conductive layer 4 at the periphery of the substrate 2. As shown in (b) of FIG. 5, the mixed solution 80 moves from the second surface 2 b side of the sample support 1 toward the first surface 2 a side via the respective through holes 2 c. Then, the mixed solution 80 remains on the first surface 2 a side of the sample support 1 in each through hole 2 c by surface tension.
  • the slide glass 6 in a state where the sample support 1 and the mixed solution 80 are mounted on the mounting surface 6 a of the slide glass 6, the sample support 1 and the mixed solution 80 are as follows. It is placed on a support 12 (e.g., a stage) of the mass spectrometer 10. Subsequently, the environment in which the slide glass 6, the sample support 1, and the liquid mixture 80 are placed is brought into a vacuum state. Subsequently, a voltage is applied to the conductive layer 4 of the sample support 1 through the mounting surface 6 a of the slide glass 6 and the tape 7 by the voltage application unit 14 of the mass spectrometer 10 (third step). Subsequently, the laser light L is irradiated to the first surface 2 a of the substrate 2 through the opening 3 a of the frame 3 by the laser light irradiation unit 13 of the mass spectrometer 10 (third step).
  • a support 12 e.g., a stage
  • the laser light L is applied to a region of the first surface 2 a of the substrate 2 corresponding to the opening 3 a of the frame 3 (that is, a region corresponding to the effective region R).
  • the laser beam irradiator 13 is a region corresponding to the effective region R, and can emit the laser beam L to regions different from each other.
  • region is practicable by at least one of the support part 12 and the laser beam irradiation part 13 being operated.
  • the laser beam L is irradiated to the first surface 2 a of the substrate 2 while a voltage is applied to the conductive layer 4.
  • the component of the sample S in the mixed solution 80 moved to the first surface 2a side of the substrate 2 is ionized, and the sample ion S1 (ionized component) is released.
  • the solvent 81 moved to the first surface 2a side of the substrate 2 together with the conductive layer 4 and the sample S absorbs the energy of the laser light L.
  • the energy vaporizes the solvent 81 together with the components of the sample S.
  • the component of the sample S that has been vaporized becomes sample ions S1 by adding a proton or a cation to the molecule.
  • the above first to third steps correspond to the laser desorption ionization method using the sample support 1.
  • the released sample ions S1 move while accelerating toward a ground electrode (not shown) provided between the sample support 1 and the ion detection unit 15. That is, the sample ions S1 move while accelerating toward the ground electrode by the potential difference generated between the conductive layer 4 to which the voltage is applied and the ground electrode. Then, the sample ion S1 is detected by the ion detection unit 15 of the mass spectrometer 10 (fourth step).
  • the ion detection unit 15 detects the sample ion S1 so as to correspond to the irradiation position of the laser light L.
  • the mass spectrometer 10 is a mass spectrometer that uses time-of-flight mass spectrometry (TOF-MS).
  • TOF-MS time-of-flight mass spectrometry
  • the sample S and the solvent 81 are introduced into the plurality of through holes 2c.
  • the components of the sample S stay on the first surface 2 a side in each through hole 2 c together with the solvent 81.
  • energy is transmitted to the component of the sample S on the first surface 2a side.
  • the solvent 81 has low volatility in vacuum. For this reason, the solvent 81 more reliably stays on the first surface 2a side as compared to the case where the solvent has volatility in vacuum.
  • the components of the sample S also more reliably stay on the first surface 2a side. That is, the solvent 81 and the sample S stay on the first surface 2a side for a longer time.
  • the component of the sample S is ionized more reliably. That is, since the components of the solvent 81 and the sample S stay on the first surface 2a side for a longer time, the component of the sample S is irradiated with the laser light L while applying a voltage for a longer time. It can be ionized. Thereby, more components of the sample S can be ionized.
  • the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved. That is, when mass spectrometry is performed on the same sample, sensitivity in mass spectrometry can be improved as compared with the case where the sample is not reliably ionized.
  • the mixed solution 80 is dropped onto the mounting surface 6 a of the slide glass 6 so that the second surface 2 b is in contact with the mixed solution 80.
  • the sample support 1 is placed on 80.
  • the mixed solution 80 moves from the second surface 2b side to the first surface 2a side via the respective through holes 2c, and stays on the first surface 2a side in each of the through holes 2c.
  • the component of the sample S remains on the 1st surface 2a side more reliably, and is ionized more reliably. According to this, the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the detection intensity of the ionized sample S can be improved.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of mass spectrometry of the comparative example and the example.
  • Angiotensin II Angiotensin II
  • a solution mixed with 2 M, CHAc: 0.2 M, ACN) was prepared, and a mass spectrum was measured using Sample Support 1 and the solution.
  • A of FIG. 7 is a figure which shows the result.
  • the detection intensity of the ionized sample S began to be attenuated to the extent that the laser light L was irradiated to one spot in the effective region R for 20 pulses. This is considered to be because the molecule to which the sample S was mixed was volatilized. For this reason, laser light L was applied to three spots in the effective area R for 20 pulses each, and the integrated value of the detection results was obtained.
  • FIG. 7 is a figure which shows the result.
  • 500 pulses of laser light L were irradiated to one place in the effective area R under the same conditions as in the comparative example.
  • the attenuation of the detection intensity of the ionized sample was not observed in the extent of irradiating the laser light L for at least 20 pulses. This is because the sample S stayed on the first surface 2 a side with the solvent 81 for a long time.
  • the detection intensity of the example is the detection of the comparative example. It was about 60 times the strength. Thereby, it was proved that the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved by using the sample support 1 and the solvent 81.
  • the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method of the second embodiment mount the sample support 1 on the mounting surface 6 a of the slide glass 6 in the second step in which the sample and the solvent are introduced into the plurality of through holes 2 c. It is mainly different from the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method of the first embodiment in that the mixed solution 80 is dropped onto the sample support 1 after the separation.
  • the rest of the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method according to the second embodiment are the same as the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method according to the first embodiment, and thus detailed description will be omitted.
  • FIG. 8 and FIG. 9 the illustration of the through hole 2c, the conductive layer 4 and the adhesive layer 5 in the sample support 1 is omitted.
  • the dimensional ratio and the like of the sample support 1 shown in FIGS. 1 and 2 and the sample support 1 shown in FIGS. 8 and 9 are different.
  • the sample support 1 described above is prepared (first step). Subsequently, the sample and the solvent are introduced into the plurality of through holes 2c (second step). Specifically, as shown in (b) of FIG. 8, the sample support 1 is placed on the placement surface 6 a so that the second surface 2 b faces the placement surface 6 a. Subsequently, as shown in (a) of FIG. 9, the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 by the tape 7 as in the first embodiment. Subsequently, as shown in (b) of FIG. 9, the mixed solution 80 is dropped, for example, by the pipette 8 from the first surface 2 a to the plurality of through holes 2 c.
  • the liquid mixture 80 moves from the side of the first surface 2 a of the sample support 1 toward the side of the second surface 2 b through the through holes 2 c.
  • Each through hole 2 c is filled with the mixed solution 80.
  • the mixed solution 80 remains on the first surface 2 a side of the sample support 1 at each through hole 2 c by surface tension.
  • the laser beam L is emitted to the first surface 2 a of the substrate 2 while a voltage is applied to the conductive layer 4.
  • the component of the sample S in the mixed solution 80 remaining on the first surface 2a side of the substrate 2 is ionized, and the sample ion S1 (ionized component) is released (third step).
  • sample ion S1 is detected by the ion detection part 15 of the mass spectrometer 10 similarly to 1st Embodiment (4th process).
  • the laser desorption ionization method of the second embodiment includes the steps up to the third step described above.
  • the mass spectrometry method of the second embodiment includes the steps up to the fourth step described above.
  • the sample support on the mounting surface 6 a so that the second surface 2 b faces the mounting surface 6 a of the slide glass 6 in the second step. 1 is placed, and the mixed solution 80 is dropped to the plurality of through holes 2 c from the first surface 2 a side. Also in this case, the mixed solution 80 remains on the first surface 2a side in each through hole 2c. Then, as in the first embodiment, the components of the sample S more reliably stay on the first surface 2 a side, and are more reliably ionized. According to this, the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the laser desorption ionization method and mass spectrometry method of the third embodiment are the same as the laser desorption method of the first embodiment in that the sample and the solvent are not introduced into the through holes 2c of the sample support 1 as a mixed solution in the second step. It is mainly different from the ionization method and the mass spectrometry method.
  • the rest of the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method according to the third embodiment is the same as the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method according to the first embodiment, and thus detailed description will be omitted.
  • the illustration of the through hole 2c, the conductive layer 4 and the adhesive layer 5 in the sample support 1 is omitted. Further, for the sake of illustration, the dimensional ratio and the like differ between the sample support 1 shown in FIGS. 1 and 2 and the sample support 1 shown in FIGS. 10 to 12.
  • the sample support 1 described above is prepared (first step). Subsequently, the sample and the solvent are introduced into the plurality of through holes 2c (second step). Specifically, as shown in (a) of FIG. 10, the sample S is mounted on the mounting surface 6 a of the slide glass 6. Subsequently, as shown in (b) of FIG. 10, the sample support 1 is disposed on the sample S such that the second surface 2b is in contact with the sample S. At this time, the sample S is disposed in the effective area R when viewed from the thickness direction of the substrate 2.
  • the sample S is, for example, human hair.
  • the sample S is a dry sample.
  • a solution for example, an acetonitrile mixed solution or the like
  • a solution for example, an acetonitrile mixed solution or the like
  • the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 by the tape 7 as in the first embodiment.
  • the solvent 81 is introduced into the plurality of through holes 2 c of the sample support 1.
  • the solvent 81 is dropped, for example, by the pipette 8 from the first surface 2 a side of the sample support 1 to the plurality of through holes 2 c.
  • the solvent 81 is dropped onto substantially the entire effective region R so as to reach the entire region of the sample S.
  • the solvent 81 is applied in a substantially uniform amount to the plurality of through holes 2 c from the first surface 2 a side of the sample support 1 by, for example, an air brush or the like.
  • the solvent 81 moves from the side of the first surface 2 a of the sample support 1 toward the side of the second surface 2 b through the through holes 2 c. Then, the solvent 81 is mixed with the component of the sample S in contact with the second surface 2 b of the sample support 1 in each through hole 2 c.
  • the component of the sample S is mixed with the solvent 81 moved to the second surface 2 b side of the sample support 1 and at each through hole 2 c, the second of the sample support 1 It moves toward the first surface 2a side from the surface 2b side via the respective through holes 2c.
  • the mixed solution 80 of the component of the sample S and the solvent 81 remains on the first surface 2 a side of the sample support 1 in each through hole 2 c by surface tension.
  • the first of the substrates 2 is applied while a voltage is applied to the conductive layer 4.
  • the laser light L is irradiated to the surface 2a.
  • the component of the sample S which is mixed with the solvent 81 and moved to the first surface 2a side from the second surface 2b side through the through hole 2c is ionized, and the sample ion S1 (ionized component) is released (Third step).
  • the laser beam irradiation unit 13 scans the laser beam L in a region corresponding to the effective region R.
  • region R can be implemented by at least one of the support part 12 and the laser beam irradiation part 13 being operated.
  • the sample ion S1 is detected by the ion detection unit 15 of the mass spectrometer 10 (fourth step).
  • the ion detection unit 15 detects the sample ion S1 so as to correspond to the scanning position of the laser light L. Thereby, the two-dimensional distribution of the molecules constituting the sample S can be imaged.
  • the laser desorption ionization method of the third embodiment includes the steps up to the third step described above.
  • the mass spectrometry method of the third embodiment includes the steps up to the fourth step described above.
  • the sample S is placed on the mounting surface 6 a of the slide glass 6 in the second step, and the second surface 2 b contacts the sample S.
  • the solvent 81 is introduced into the plurality of through holes 2c, and in the third step, mixed with the solvent 81 and from the second surface 2b side through the through holes 2c.
  • the component of the sample S moved to the first surface 2a side is ionized.
  • the solvent 81 moves from the side of the first surface 2a to the side of the second surface 2b through the through holes 2c, and mixes with the component of the sample S.
  • the components of the sample S are mixed with the solvent 81 and move from the second surface 2 b side to the first surface 2 a side via the respective through holes 2 c.
  • the components of the sample S stay on the first surface 2 a side together with the solvent 81.
  • the component of the sample S is extracted by the solvent 81 from the second surface 2 b side to the first surface 2 a side via the plurality of through holes 2 c.
  • the solvent 81 has low volatility in vacuum. For this reason, the solvent 81 more reliably stays on the first surface 2a side as compared to the case where the solvent has volatility in vacuum. Therefore, the components of the sample S extracted by the solvent 81 also more reliably stay on the first surface 2a side.
  • the solvent 81 remains in each through hole 2c and the first surface 2a side for a longer time, and the sample S is extracted to the first surface 2a side by the solvent 81 for a longer time.
  • the component of the sample S is ionized more reliably. That is, since the components of the solvent 81 and the sample S stay on the first surface 2a side for a longer time, the component of the sample S is irradiated with the laser light L while applying a voltage for a longer time. It can be ionized. Thereby, more components of the sample S can be ionized.
  • this laser desorption ionization method the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the solvent 81 is dropped from the side of the first surface 2 a to the plurality of through holes 2 c in the second step. In this case, the solvent 81 can be easily introduced into each through hole 2c.
  • the sample S is a dry sample.
  • the components of the sample S mix and move with the solvent 81, so that even if the sample S is a dry sample, the components of the sample S can be moved smoothly.
  • the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method of the fourth embodiment will be described.
  • the sample support 1 into which the solvent 81 is introduced is the sample. It is mainly different from the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method of the third embodiment in that it is disposed on S.
  • the rest of the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method according to the fourth embodiment is the same as the laser desorption ionization method and the mass spectrometry method according to the third embodiment, and thus the detailed description will be omitted.
  • FIG. 13 and FIG. 14 the illustration of the through hole 2 c, the conductive layer 4 and the adhesive layer 5 in the sample support 1 is omitted.
  • the dimensional ratio and the like of the sample support 1 shown in FIGS. 1 and 2 and the sample support 1 shown in FIGS. 13 and 14 are different.
  • the above-described sample support 1 is prepared (first step). Subsequently, the sample and the solvent are introduced into the plurality of through holes 2c (second step). Specifically, the solvent 81 is introduced into the plurality of through holes 2 c of the sample support 1. The solvent 81 is dropped from the side of the first surface 2 a of the sample support 1 to the plurality of through holes 2 c by, for example, a pipette 8. The solvent 81 is dropped onto substantially the entire effective region R. More preferably, the solvent 81 is applied in a substantially uniform amount to the plurality of through holes 2 c from the first surface 2 a side of the sample support 1 by, for example, an air brush or the like. The solvent 81 moves from the side of the first surface 2 a of the sample support 1 toward the side of the second surface 2 b through the through holes 2 c. Each through hole 2 c is filled with a solvent 81.
  • the sample S is mounted on the mounting surface 6 a of the slide glass 6.
  • the sample support 1 is disposed on the sample S such that the second surface 2 b is in contact with the sample S.
  • the sample support 1 is fixed to the slide glass 6 by the tape 7 as in the first embodiment.
  • the solvent 81 in each through hole 2c mixes with the component of the sample S in contact with the second surface 2b of the sample support 1 in each through hole 2c.
  • the components of the sample S are mixed with the solvent 81 and move from the second surface 2 b side of the sample support 1 toward the first surface 2 a side through the respective through holes 2 c.
  • the mixed solution 80 of the component of the sample S and the solvent 81 remains on the first surface 2 a side of the sample support 1 in each through hole 2 c by surface tension.
  • the conductive layer 4 is formed by the voltage application unit 14.
  • the laser light L is irradiated to the first surface 2 a of the sample support 1 by the laser light irradiation unit 13 while a voltage is applied thereto.
  • the component of the sample S moved to the first surface 2a side of the substrate 2 is ionized, and the sample ion S1 (ionized component) is released (third step).
  • sample ion S1 is detected by the ion detection part 15 of the mass spectrometer 10 like 4th Embodiment (4th process).
  • the laser desorption ionization method of the fourth embodiment includes the steps up to the third step described above.
  • the mass spectrometry method of the fourth embodiment includes the steps up to the fourth step described above.
  • the solvent 81 is introduced into the plurality of through holes 2 c in the second step, and the sample S is mounted on the mounting surface 6 a of the slide glass 6.
  • the sample support 1 is disposed on the sample S so that the second surface 2b comes into contact with the sample S, and in the third step, it is mixed with the solvent 81 and from the second surface 2b side through the through hole 2c.
  • the component of the sample S moved to the first surface 2a side is ionized.
  • the components of the sample S are mixed with the solvent 81 and move from the second surface 2 b side to the first surface 2 a side via the respective through holes 2 c.
  • the components of the sample S stay on the first surface 2 a side together with the solvent 81.
  • the component of the sample S is extracted by the solvent 81 from the second surface 2 b side to the first surface 2 a side via the plurality of through holes 2 c.
  • the components of the sample S more reliably stay on the first surface 2 a side, and are more reliably ionized. According to this, the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the solvent 81 is dropped from the first surface 2a side to the plurality of through holes 2c in the second step. In this case, the solvent 81 can be easily introduced into each through hole 2c.
  • the present disclosure is not limited to the embodiments described above.
  • the conductive layer 4 may be provided at least on the first surface 2 a of the substrate 2, it may not be provided on the second surface 2 b of the substrate 2 and the inner surface of the through hole 2 c.
  • the conductive layer 4 may be provided on the second surface 2 b of the substrate 2 and the inner surface of the through hole 2 c.
  • the sample support 1 may be fixed to the slide glass 6 by means other than the tape 7 (for example, a means using an adhesive, a fixing tool, etc.).
  • a voltage may be applied to the conductive layer 4 without the placement surface 6 a of the slide glass 6 and the tape 7.
  • the slide glass 6 and the tape 7 may not have conductivity.
  • the substrate 2 may have conductivity, and a voltage may be applied to the substrate 2 in the third step.
  • the conductive layer 4 can be omitted in the sample support 1, and the same effect as in the case of using the sample support 1 provided with the conductive layer 4 as described above can be obtained.
  • sample S showed the example which is a peptide sample or human hair
  • the sample S may be various.
  • the sample S is a dry sample
  • the sample S may be a water-containing sample.
  • the solvent 81 should just be a solvent which has the low volatility in vacuum.
  • the solvent 81 may be glycerin, diethanolamine, triethanolamine, nitrobenzyl alcohol, nitrophenyloctyl ether, thioglycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, liquid paraffin, sulfolane, dithiothreitol, dithiothreitol and thio.
  • It may be at least one selected from a mixture with glycerol, a mixture of dithiothreitol and nitrobenzyl alcohol, and a mixture of dithiothreitol and dithioerythritol. Also when these are used as the solvent 81, the detection intensity of the sample S ionized in mass spectrometry can be improved.
  • the laser light irradiation unit 13 collectively irradiates the laser light L to the area corresponding to the effective area R, and the ion detection unit 15
  • the sample ion S1 may be detected while maintaining the two-dimensional information of the region. That is, the mass spectrometer 10 may be a projection mass spectrometer.
  • the above-described laser desorption ionization method of each embodiment is not only measurement of a mass spectrum of the sample S, or imaging mass spectrometry for imaging a two-dimensional distribution of molecules constituting the sample S, ion mobility measurement, etc. Can also be used for other measurements and experiments.
  • the solvent 81 is dropped from the side of the first surface 2a to the plurality of through holes 2c in the second step, but the solvent 81 is from the side of the second surface 2b. It may be dropped to a plurality of through holes 2c.
  • the sample support 1 may be immersed in the solvent 81 in the second step.
  • the solvent 81 may be introduced into the plurality of through holes 2 c in a state where the solvent 81 is heated and evaporated in the second step. Specifically, the solvent 81 introduced into the plurality of through holes 2c in the evaporated state fills the insides of the respective through holes 2c by being cooled to normal temperature, and the respective through holes 2c by being in contact with the sample support 1 Stay inside. In any case, the solvent 81 can be easily introduced into each through hole 2c.
  • the opening 3a of the frame 3 has a circular shape when viewed from the thickness direction of the substrate 2.
  • the opening 3a may have various shapes.
  • the shape of the opening 3a of the frame 3 may be, for example, rectangular.
  • the sample S may be directly mounted on the support portion 12 of the mass spectrometer 10.
  • the support 12 of the mass spectrometer 10 corresponds to the slide glass 6.
  • the application of the sample support 1 is not limited to the ionization of the sample S by the irradiation of the laser light L.
  • the sample support 1 may be used for ionization of the sample S by irradiation of an energy beam (for example, an ion beam, an electron beam or the like) other than the laser beam L.
  • an energy beam for example, an ion beam, an electron beam or the like

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Abstract

レーザ脱離イオン化法は、互いに対向する第１表面（２ａ）及び第２表面（２ｂ）に開口する複数の貫通孔が形成された基板（２）と、少なくとも第１表面に設けられた導電層と、を備える試料支持体（１）が用意される第１工程と、試料（Ｓ）、及び真空中で難揮発性を有する溶媒（８１）が複数の貫通孔に導入される第２工程と、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。

Description

レーザ脱離イオン化法及び質量分析方法
　本開示は、レーザ脱離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（例えば、特許文献１参照）。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。
　一方、マトリックスを使用せずにイオン化する手法として、表面支援レーザ脱離イオン化法（ＳＡＬＤＩ：Surface-Assisted　Laser　Desorption/Ionization）が知られている（例えば、特許文献２及び３参照）。ＳＡＬＤＩは、表面に微細な凹凸構造を有するイオン化基板に試料を滴下し、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。
米国特許第７６９５９７８号明細書 特許第５１２９６２８号公報 米国特許第６２８８３９０号明細書
　質量分析においては、イオン化された試料が検出され、その検出結果に基づいて試料の質量分析が実施される。したがって、質量分析においては、イオン化された試料の検出強度（感度）の向上が望まれる。
　そこで、本開示は、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができるレーザ脱離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。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法は、互いに対向する第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板と、少なくとも第１表面に設けられた導電層と、を備える試料支持体が用意される第１工程と、試料、及び真空中で難揮発性を有する溶媒が複数の貫通孔に導入される第２工程と、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。
　このレーザ脱離イオン化法では、試料及び溶媒が複数の貫通孔に導入される。試料の成分は、溶媒と共に各貫通孔において第１表面側に留まる。そして、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されると、第１表面側における試料の成分にエネルギーが伝達される。これにより、試料の成分がイオン化される。このレーザ脱離イオン化法では、溶媒が真空中で難揮発性を有している。このため、溶媒が真空中で揮発性を有している場合に比べて、溶媒がより確実に第１表面側に留まる。したがって、試料の成分もより確実に第１表面側に留まる。これにより、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されたときに、試料の成分がより確実にイオン化される。以上により、このレーザ脱離イオン化法によれば、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、試料と溶媒との混合液が載置部の載置面に滴下され、混合液に第２表面が接触するように混合液上に試料支持体が配置され、第３工程においては、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、第２表面側から貫通孔を介して第１表面側に移動した混合液中の試料の成分がイオン化されてもよい。この場合、試料を含む混合液は、第２表面側から各貫通孔を介して第１表面側に移動する。混合液は、各貫通孔において第１表面側に留まる。そして、上述したように試料の成分がより確実に第１表面側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、載置部の載置面に第２表面が対向するように載置面上に試料支持体が載置され、第１表面側から複数の貫通孔に対して試料と溶媒との混合液が滴下され、第３工程においては、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、第１表面側に留まっている混合液中の試料の成分がイオン化されてもよい。この場合、試料を含む混合液は、第１表面側から各貫通孔を介して第２表面側に移動し、各貫通孔を充填する。混合液は、各貫通孔において第１表面側に留まる。そして、上述したように試料の成分がより確実に第１表面側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、試料が載置部の載置面に載置され、試料に第２表面が接触するように試料上に試料支持体が配置された後、溶媒が複数の貫通孔に導入され、第３工程においては、載置部と試料支持体との間に試料が配置された状態で、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、溶媒と混合すると共に第２表面側から貫通孔を介して第１表面側に移動した試料の成分がイオン化されてもよい。この場合、溶媒は、第１表面側から各貫通孔を介して第２表面側に移動し、試料の成分と混合する。試料の成分は、溶媒と混合すると共に第２表面側から各貫通孔を介して第１表面側に移動する。試料の成分は、溶媒と共に第１表面側に留まる。そして、上述したように試料の成分がより確実に第１表面側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、溶媒が複数の貫通孔に導入され、試料が載置部の載置面に載置された後、試料に第２表面が接触するように試料上に試料支持体が配置され、第３工程においては、載置部と試料支持体との間に試料が配置された状態で、導電層に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、溶媒と混合すると共に第２表面側から貫通孔を介して第１表面側に移動した試料の成分がイオン化されてもよい。この場合、複数の貫通孔に溶媒が導入された試料支持体が試料上に配置される。試料の成分は、溶媒と混合すると共に第２表面側から各貫通孔を介して第１表面側に移動する。試料の成分は、溶媒と共に第１表面側に留まる。そして、上述したように試料の成分がより確実に第１表面側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、溶媒が第１表面側から複数の貫通孔に対して滴下されてもよい。この場合、溶媒を各貫通孔に容易に導入することができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、溶媒が第１表面側又は第２表面側から複数の貫通孔に対して滴下されてもよい。この場合、溶媒を各貫通孔に容易に導入することができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、試料支持体が溶媒に浸漬されてもよい。この場合、溶媒を各貫通孔に容易に導入することができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、溶媒が加熱されて蒸発した状態で複数の貫通孔に導入されてもよい。この場合、溶媒を各貫通孔に容易に導入することができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、試料は、乾燥試料であってもよい。このレーザ脱離イオン化法では、試料の成分が溶媒と混合すると共に移動するため、試料が乾燥試料であっても、試料の成分をスムーズに移動させることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法は、導電性を有し、互いに対向する第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板を備える試料支持体が用意される第１工程と、試料、及び真空中で難揮発性を有する溶媒が複数の貫通孔に導入される第２工程と、基板に電圧が印加されつつ第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、試料の成分がイオン化される第３工程と、を備える。
　このレーザ脱離イオン化法によれば、試料支持体において導電層を省略することができると共に、上述したように導電層を備える試料支持体を用いる場合と同様の効果を得ることができる。
　本開示の一側面のレーザ脱離イオン化法では、溶媒は、グリセリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ニトロベンジルアルコール、ニトロフェニルオクチルエーテル、チオグリセロール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、流動パラフィン、スルホラン、ジチオトレイトール、ジチオトレイトールとチオグリセロールとの混合物、ジチオトレイトールとニトロベンジルアルコールとの混合物、及びジチオトレイトールとジチオエリスリトールとの混合物から選択される少なくとも一つであってもよい。この場合、真空中で難揮発性を有する溶媒を用いて、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示の一側面の質量分析方法は、上記レーザ脱離イオン化法の各工程と、第３工程においてイオン化された成分が検出される第４工程と、を備える。
　この質量分析方法によれば、イオン化された試料の検出強度を向上させることができる。
　本開示によれば、質量分析においてイオン化された試料の検出強度を向上させることができるレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法を提供することが可能となる。
図１は、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法に用いられる試料支持体の平面図である。 図２は、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３は、図１に示される試料支持体の基板の拡大像を示す図である。 図４は、第１実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図５は、第１実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図６は、第１実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図７の（ａ）は、比較例の質量分析方法によるマススペクトルである。図７の（ｂ）は、実施例の質量分析方法によるマススペクトルである。 図８は、第２実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図９は、第２実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１０は、第３実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１１は、第３実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１２は、第３実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１３は、第４実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 図１４は、第４実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。
　以下、本開示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。
［第１実施形態］
　最初に、第１実施形態～第４実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法に用いられる試料支持体について説明する。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、フレーム３と、導電層４と、を備えている。基板２は、互いに対向する第１表面２ａ及び第２表面２ｂを有している。基板２には、複数の貫通孔２ｃが一様に（均一な分布で）形成されている。各貫通孔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に開口している。
　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１μｍ～５０μｍ程度である。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、１ｎｍ～７００ｎｍである。貫通孔２ｃの幅とは、基板２の厚さ方向から見た場合における貫通孔２ｃの形状が略円形である場合には、貫通孔２ｃの直径を意味し、当該形状が略円形以外である場合には、貫通孔２ｃに収まる仮想的な最大円柱の直径（有効径）を意味する。各貫通孔２ｃ間のピッチは、１～１０００ｎｍである。各貫通孔２ｃ間のピッチとは、基板２の厚さ方向から見た場合における貫通孔２ｃの形状が略円形である場合には、当該各円の中心間距離を意味し、当該形状が略円形以外である場合には、貫通孔２ｃに収まる仮想的な最大円柱の中心軸間距離を意味する。
　フレーム３は、基板２の第１表面２ａ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基板２と略同一の外形を有している。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、後述する試料の成分を第１表面２ａ側に移動させるための実効領域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、実効領域Ｒに対応する領域）、開口３ａの内面、及びフレーム３における基板２とは反対側の表面３ｂに一続きに（一体的に）形成されている。導電層４は、実効領域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、実効領域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Ｓ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、後述する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るおそれがある。その結果、Ｃｕ原子が付着した分だけ、後述する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、実効領域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。
　図３は、基板２の厚さ方向から見た場合における基板２の拡大像を示す図である。図３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。図３に示されるように、基板２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。実効領域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実効領域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。
　次に、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法について説明する。図４～図６においては、試料支持体１における貫通孔２ｃ、導電層４及び接着層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～図６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、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。試料支持体１は、レーザ脱離イオン化法及び質量分析方法を実施する者によって製造されることで用意されてもよいし、試料支持体１の製造者又は販売者等から取得されることで用意されてもよい。
　続いて、質量分析対象となる試料、及び溶媒が複数の貫通孔２ｃに導入される（第２工程）。具体的には、図４の（ａ）に示されるように、試料Ｓと溶媒８１との混合液８０が、例えばピペット８によってスライドグラス（載置部）６の載置面６ａに滴下される。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、透明導電膜の表面が載置面６ａとなっている。なお、スライドグラス６に限定されず、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ることができる。続いて、図４の（ｂ）に示されるように、混合液８０に第２表面２ｂが接触するように混合液８０上に試料支持体１が配置される。このとき、混合液８０は、基板２の厚さ方向から見た場合に実効領域Ｒ内に配置される。
　ここで、混合液８０は、試料Ｓ及び溶媒８１を含んだ溶液である。試料Ｓは、例えばペプチド試料である。溶媒８１は、例えば有機溶剤である。溶媒８１は、真空中で難揮発性を有している。「真空中で難揮発性を有する」とは、真空中で水よりも難揮発性を有することをいう。すなわち、「真空中で難揮発性を有する」とは、真空中で水よりも揮発し難いことをいう。「真空中で難揮発性を有する」とは、真空中での揮発性が真空中での水の揮発性よりも低いことをいう。
　大気中において、溶媒８１の揮発性は、水の揮発性よりも低い。真空中において、溶媒８１の揮発性は、水の揮発性よりも低い。大気中において、溶媒８１の揮発性は、アセトンの揮発性よりも低い。真空中において、溶媒８１の揮発性は、アセトンの揮発性よりも低い。大気中において、溶媒８１の揮発性は、アセトニトリルの揮発性よりも低い。真空中において、溶媒８１の揮発性は、アセトニトリルの揮発性よりも低い。大気中において、溶媒８１は、液状であり、流動性を有している。真空中において、溶媒８１は、液状であり、流動性を有している。大気中において、溶媒８１の表面張力は、水の表面張力よりも低い。真空中において、溶媒８１の表面張力は、水の表面張力よりも低い。溶媒８１は、例えばグリセリン（グリセロール）である。
　続いて、図５の（ａ）に示されるように、混合液８０に基板２の第２表面２ｂが接触させられた状態で、スライドグラス６に対して試料支持体１が固定される。このとき、試料支持体１は、導電性を有するテープ７（例えば、カーボンテープ等）によって、スライドグラス６に対して固定される。具体的には、テープ７は、基板２の第１表面２ａ上の導電層４に接触し、且つ、スライドグラス６の載置面６ａに接触することにより、試料支持体１をスライドグラス６に対して固定する。テープ７は、試料支持体１の一部であってもよいし、試料支持体１とは別に用意されてもよい。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、予め、基板２の周縁部において第１表面２ａ側に固定されていてもよい。より具体的には、テープ７は、基板２の周縁部において導電層４上に固定されていてもよい。図５の（ｂ）に示されるように、混合液８０は、試料支持体１の第２表面２ｂ側から各貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向かって移動する。そして、混合液８０は、表面張力によって各貫通孔２ｃにおいて試料支持体１の第１表面２ａ側に留まる。
　続いて、図６に示されるように、試料支持体１及び混合液８０がスライドグラス６の載置面６ａに載置された状態で、スライドグラス６、試料支持体１及び混合液８０が、質量分析装置１０の支持部１２（例えば、ステージ）上に載置される。続いて、スライドグラス６、試料支持体１及び混合液８０が載置された環境が真空状態とされる。続いて、質量分析装置１０の電圧印加部１４によって、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に電圧が印加される（第３工程）。続いて、質量分析装置１０のレーザ光照射部１３によって、フレーム３の開口３ａを介して、基板２の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射される（第３工程）。
　つまり、レーザ光Ｌ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、実効領域Ｒに対応する領域）に対して照射される。ここでは、レーザ光照射部１３は、実効領域Ｒに対応する領域であって、互いに相違する領域に対してレーザ光Ｌを照射することができる。なお、互いに相違する領域に対するレーザ光Ｌの照射は、支持部１２及びレーザ光照射部１３の少なくとも１つが動作させられることにより、実施可能である。
　このように、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。これにより、基板２の第１表面２ａ側に移動した混合液８０中の試料Ｓの成分がイオン化され、試料イオンＳ１（イオン化された成分）が放出される。具体的には、導電層４、及び、試料Ｓと共に基板２の第１表面２ａ側に移動した溶媒８１が、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収する。このエネルギーによって、溶媒８１は試料Ｓの成分と共に気化する。そして、気化した試料Ｓの成分は、その分子にプロトン又はカチオンが付加されることで、試料イオンＳ１となる。以上の第１工程～第３工程が、試料支持体１を用いたレーザ脱離イオン化法に相当する。
　放出された試料イオンＳ１は、試料支持体１とイオン検出部１５との間に設けられたグランド電極（図示省略）に向かって加速しながら移動する。つまり、試料イオンＳ１は、電圧が印加された導電層４とグランド電極との間に生じた電位差によって、グランド電極に向かって加速しながら移動する。そして、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ１が検出される（第４工程）。ここでは、イオン検出部１５は、レーザ光Ｌの照射位置に対応するように、試料イオンＳ１を検出する。なお、ここでの質量分析装置１０は、飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ－ＭＳ：Time-of-Flight　Mass　Spectrometry）を利用する質量分析装置である。以上の第１工程～第４工程が、試料支持体１を用いた質量分析方法に相当する。
　以上説明したように、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法では、試料Ｓ及び溶媒８１が複数の貫通孔２ｃに導入される。試料Ｓの成分は、溶媒８１と共に各貫通孔２ｃにおいて第１表面２ａ側に留まる。そして、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側における試料Ｓの成分にエネルギーが伝達される。これにより、試料Ｓの成分がイオン化される。このレーザ脱離イオン化法では、溶媒８１が真空中で難揮発性を有している。このため、溶媒が真空中で揮発性を有している場合に比べて、溶媒８１がより確実に第１表面２ａ側に留まる。したがって、試料Ｓの成分もより確実に第１表面２ａ側に留まる。すなわち、溶媒８１及び試料Ｓは、より長時間に亘って第１表面２ａ側に留まる。これにより、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が照射されたときに、試料Ｓの成分がより確実にイオン化される。すなわち、溶媒８１及び試料Ｓの成分がより長時間に亘って第１表面２ａ側に留まるため、より長時間に亘って電圧を印加しつつレーザ光Ｌを照射することで、試料Ｓの成分をイオン化することができる。これにより、より多くの試料Ｓの成分をイオン化することができる。以上により、このレーザ脱離イオン化法によれば、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。すなわち、同じ試料に対して質量分析を行うときに、試料が確実にイオン化されない場合に比べて、質量分析における感度を向上させることができる。
　また、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第２工程において、混合液８０がスライドグラス６の載置面６ａに滴下され、混合液８０に第２表面２ｂが接触するように混合液８０上に試料支持体１が配置される。この場合、混合液８０が、第２表面２ｂ側から各貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動し、各貫通孔２ｃにおいて第１表面２ａ側に留まる。そして、上述したように試料Ｓの成分がより確実に第１表面２ａ側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。
　第１実施形態の質量分析方法によれば、イオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。
　図７は、比較例及び実施例の質量分析方法による結果を示す図である。比較例では、AngiotensinII（アンジオテンシンII）（試料Ｓ）：ＤＨＣ（クエン酸水素二アンモニウム）：ＣＨＡｃ（クエン酸）：ＡＣＮ（アセトニトリル）＝１：１：１：１（AngiotensinII：１ｍＭ、ＤＨＣ：０．２Ｍ、ＣＨＡｃ：０．２Ｍ、ＡＣＮ）で混合した溶液を準備し、試料支持体１及び当該溶液を用いてマススペクトルを測定した。図７の（ａ）は、その結果を示す図である。比較例では、レーザ光Ｌを実効領域Ｒにおける一か所に２０パルス分照射した程度で、イオン化された試料Ｓの検出強度が減衰し始めた。これは、試料Ｓが混合された分子が揮発していたためであると考えられる。このため、レーザ光Ｌを実効領域Ｒにおける３か所に２０パルス分ずつ照射し、その検出結果の積算値を求めた。
　実施例では、AngiotensinII（試料Ｓ）：グリセリン（溶媒８１）＝１：１で混合した溶液を準備し、試料支持体１及び当該溶液を用いてマススペクトルを測定した。図７の（ｂ）は、その結果を示す図である。実施例では、比較例と同じ条件でレーザ光Ｌを実効領域Ｒにおける一か所に５００パルス照射した。実施例では、レーザ光Ｌを少なくとも２０パルス分照射した程度では、イオン化された試料の検出強度の減衰が見られなかった。これは、試料Ｓが長時間に亘って溶媒８１と共に第１表面２ａ側に留まっていたためである。図７の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、実効領域Ｒにおける一か所当たりのAngiotensinII（ｍ／ｚ＝１０４９）の検出強度については、実施例の検出強度は、比較例の検出強度の６０倍程度であった。これにより、試料支持体１及び溶媒８１を用いることによって、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができることが証明された。
［第２実施形態］
　次に、第２実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法について説明する。第２実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法は、試料及び溶媒が複数の貫通孔２ｃに導入される第２工程において、スライドグラス６の載置面６ａに試料支持体１が載置された後に、試料支持体１に対して混合液８０が滴下される点で、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法と主に相違している。第２実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法のその他は、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法と同様であるため、詳細な説明については省略する。図８及び図９においては、試料支持体１における貫通孔２ｃ、導電層４及び接着層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８及び図９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８の（ａ）に示されるように、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。続いて、試料及び溶媒が複数の貫通孔２ｃに導入される（第２工程）。具体的には、図８の（ｂ）に示されるように、載置面６ａに第２表面２ｂが対向するように載置面６ａ上に試料支持体１が載置される。続いて、図９の（ａ）に示されるように、第１実施形態と同様に、テープ７によって試料支持体１がスライドグラス６に固定される。続いて、図９の（ｂ）に示されるように、混合液８０が例えばピペット８によって第１表面２ａから複数の貫通孔２ｃに対して滴下される。混合液８０は、試料支持体１の第１表面２ａ側から各貫通孔２ｃを介して第２表面２ｂ側に向かって移動する。各貫通孔２ｃは、混合液８０によって充填される。混合液８０は、表面張力によって各貫通孔２ｃにおいて試料支持体１の第１表面２ａ側に留まる。
　続いて、第１実施形態と同様に（図６参照）、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。これにより、基板２の第１表面２ａ側に留まっている混合液８０中の試料Ｓの成分がイオン化され、試料イオンＳ１（イオン化された成分）が放出される（第３工程）。そして、第１実施形態と同様に、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ１が検出される（第４工程）。なお、第２実施形態のレーザ脱離イオン化法は、上述した第３工程までの各工程を含んでいる。第２実施形態の質量分析方法は、上述した第４工程までの各工程を含んでいる。
　以上説明したように、第２実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第２工程において、スライドグラス６の載置面６ａに第２表面２ｂが対向するように載置面６ａ上に試料支持体１が載置され、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して混合液８０が滴下される。この場合も、混合液８０が、各貫通孔２ｃにおいて第１表面２ａ側に留まる。そして、第１実施形態と同様に試料Ｓの成分がより確実に第１表面２ａ側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。
［第３実施形態］
　次に、第３実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法について説明する。第３実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法は、第２工程において、試料及び溶媒が混合液として試料支持体１の貫通孔２ｃに導入されない点で、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法と主に相違している。第３実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法のその他は、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法と同様であるため、詳細な説明については省略する。図１０～図１２においては、試料支持体１における貫通孔２ｃ、導電層４及び接着層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１０～図１２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、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。続いて、試料及び溶媒が複数の貫通孔２ｃに導入される（第２工程）。具体的には、図１０の（ａ）に示されるように、試料Ｓがスライドグラス６の載置面６ａに載置される。続いて、図１０の（ｂ）に示されるように、試料Ｓに第２表面２ｂが接触するように試料Ｓ上に試料支持体１が配置される。このとき、試料Ｓは、基板２の厚さ方向から見た場合に実効領域Ｒ内に配置される。ここで、試料Ｓは、例えば人の毛髪である。試料Ｓは、乾燥試料である。また、試料Ｓの成分の移動をスムーズにするために、試料Ｓの成分の粘性を低くするための溶液（例えばアセトニトリル混合液等）を試料Ｓに混ぜてもよい。続いて、図１１の（ａ）に示されるように、第１実施形態と同様に、テープ７によって試料支持体１がスライドグラス６に固定される。
　続いて、図１１の（ｂ）に示されるように、試料支持体１の複数の貫通孔２ｃに溶媒８１が導入される。具体的には、溶媒８１は、例えばピペット８によって試料支持体１の第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して滴下される。溶媒８１は、試料Ｓの全領域に届くように、実効領域Ｒのほぼ全領域に滴下される。より好ましくは、溶媒８１は、例えばエアブラシ等によって、試料支持体１の第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して略均一な量塗布される。溶媒８１は、試料支持体１の第１表面２ａ側から各貫通孔２ｃを介して第２表面２ｂ側に向かって移動する。そして、溶媒８１は、各貫通孔２ｃにおいて試料支持体１の第２表面２ｂと接触している試料Ｓの成分と混合する。
　図１２の（ａ）に示されるように、試料Ｓの成分は、試料支持体１の第２表面２ｂ側に移動した溶媒８１と混合する共に各貫通孔２ｃにおいて、試料支持体１の第２表面２ｂ側から各貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向かって移動する。試料Ｓの成分と溶媒８１との混合液８０は、表面張力によって各貫通孔２ｃにおいて試料支持体１の第１表面２ａ側に留まる。
　続いて、図１２の（ｂ）に示されるように、スライドグラス６と試料支持体１との間に試料Ｓが配置された状態で、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。これにより、溶媒８１と混合すると共に第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分がイオン化され、試料イオンＳ１（イオン化された成分）が放出される（第３工程）。ここでは、レーザ光照射部１３は、実効領域Ｒに対応する領域に対してレーザ光Ｌを走査する。なお、実効領域Ｒに対応する領域に対するレーザ光Ｌの走査は、支持部１２及びレーザ光照射部１３の少なくとも１つが動作させられることにより、実施可能である。
　そして、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ１が検出される（第４工程）。ここでは、イオン検出部１５は、レーザ光Ｌの走査位置に対応するように、試料イオンＳ１を検出する。これにより、試料Ｓを構成する分子の二次元分布を画像化することができる。なお、第３実施形態のレーザ脱離イオン化法は、上述した第３工程までの各工程を含んでいる。第３実施形態の質量分析方法は、上述した第４工程までの各工程を含んでいる。
　以上説明したように、第３実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第２工程において、試料Ｓがスライドグラス６の載置面６ａに載置され、試料Ｓに第２表面２ｂが接触するように試料Ｓ上に試料支持体１が配置された後、溶媒８１が複数の貫通孔２ｃに導入され、第３工程において、溶媒８１と混合すると共に第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分がイオン化される。この場合、溶媒８１が、第１表面２ａ側から各貫通孔２ｃを介して第２表面２ｂ側に移動し、試料Ｓの成分と混合する。試料Ｓの成分は、溶媒８１と混合すると共に第２表面２ｂ側から各貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動する。試料Ｓの成分は、溶媒８１と共に第１表面２ａ側に留まる。このように、試料Ｓの成分は、溶媒８１によって複数の貫通孔２ｃを介して第２表面２ｂ側から第１表面２ａ側に抽出される。このレーザ脱離イオン化法では、溶媒８１が真空中で難揮発性を有している。このため、溶媒が真空中で揮発性を有している場合に比べて、溶媒８１がより確実に第１表面２ａ側に留まる。したがって、溶媒８１によって抽出される試料Ｓの成分もより確実に第１表面２ａ側に留まる。すなわち、溶媒８１がより長時間に亘って各貫通孔２ｃ内及び第１表面２ａ側に留まり、試料Ｓがより長時間に亘って溶媒８１によって第１表面２ａ側に抽出される。これにより、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が照射されたときに、試料Ｓの成分がより確実にイオン化される。すなわち、溶媒８１及び試料Ｓの成分がより長時間に亘って第１表面２ａ側に留まるため、より長時間に亘って電圧を印加しつつレーザ光Ｌを照射することで、試料Ｓの成分をイオン化することができる。これにより、より多くの試料Ｓの成分をイオン化することができる。以上により、このレーザ脱離イオン化法によれば、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。
　第３実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第２工程において、溶媒８１が第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して滴下される。この場合、溶媒８１を各貫通孔２ｃに容易に導入することができる。
　第３実施形態のレーザ脱離イオン化法では、試料Ｓが、乾燥試料である。このレーザ脱離イオン化法では、試料Ｓの成分が溶媒８１と混合すると共に移動するため、試料Ｓが乾燥試料であっても、試料Ｓの成分をスムーズに移動させることができる。
［第４実施形態］
　次に、第４実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法について説明する。第４実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法は、第２工程において、試料支持体１の貫通孔２ｃに溶媒８１が導入された後に、溶媒８１が導入された試料支持体１が試料Ｓ上に配置される点で、第３実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法と主に相違している。第４実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法のその他は、第３実施形態のレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法と同様であるため、詳細な説明については省略する。図１３及び図１４においては、試料支持体１における貫通孔２ｃ、導電層４及び接着層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１３及び図１４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１３の（ａ）に示されるように、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。続いて、試料及び溶媒が複数の貫通孔２ｃに導入される（第２工程）。具体的には、試料支持体１の複数の貫通孔２ｃに溶媒８１が導入される。溶媒８１は、例えばピペット８によって試料支持体１の第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して滴下される。溶媒８１は、実効領域Ｒのほぼ全領域に滴下される。より好ましくは、溶媒８１は、例えばエアブラシ等によって、試料支持体１の第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して略均一な量塗布される。溶媒８１は、試料支持体１の第１表面２ａ側から各貫通孔２ｃを介して第２表面２ｂ側に向かって移動する。各貫通孔２ｃは、溶媒８１によって充填される。
　続いて、図１３の（ｂ）に示されるように、試料Ｓがスライドグラス６の載置面６ａに載置される。続いて、図１４の（ａ）に示されるように、試料Ｓに第２表面２ｂが接触するように試料Ｓ上に試料支持体１が配置される。続いて、図１４の（ｂ）に示されるように、第１実施形態と同様に、テープ７によって試料支持体１がスライドグラス６に固定される。各貫通孔２ｃ内の溶媒８１は、各貫通孔２ｃにおいて試料支持体１の第２表面２ｂと接触している試料Ｓの成分と混合する。試料Ｓの成分は、溶媒８１と混合すると共に試料支持体１の第２表面２ｂ側から各貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に向かって移動する。試料Ｓの成分と溶媒８１との混合液８０は、表面張力によって各貫通孔２ｃにおいて試料支持体１の第１表面２ａ側に留まる。
　続いて、第３実施形態と同様に（図１２の（ｂ）参照）、スライドグラス６と試料支持体１との間に試料Ｓが配置された状態で、電圧印加部１４によって、導電層４に電圧が印加されつつ、レーザ光照射部１３によって、試料支持体１の第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射される。これにより、基板２の第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分がイオン化され、試料イオンＳ１（イオン化された成分）が放出される（第３工程）。そして、第３実施形態と同様に、質量分析装置１０のイオン検出部１５によって試料イオンＳ１が検出される（第４工程）。なお、第４実施形態のレーザ脱離イオン化法は、上述した第３工程までの各工程を含んでいる。第４実施形態の質量分析方法は、上述した第４工程までの各工程を含んでいる。
　以上説明したように、第４実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第２工程において、溶媒８１が複数の貫通孔２ｃに導入され、試料Ｓがスライドグラス６の載置面６ａに載置された後、試料Ｓに第２表面２ｂが接触するように試料Ｓ上に試料支持体１が配置され、第３工程において、溶媒８１と混合すると共に第２表面２ｂ側から貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分がイオン化される。この場合、試料Ｓの成分は、溶媒８１と混合すると共に第２表面２ｂ側から各貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動する。試料Ｓの成分は、溶媒８１と共に第１表面２ａ側に留まる。このように、試料Ｓの成分は、溶媒８１によって複数の貫通孔２ｃを介して第２表面２ｂ側から第１表面２ａ側に抽出される。そして、第３実施形態と同様に試料Ｓの成分がより確実に第１表面２ａ側に留まり、より確実にイオン化される。これによれば、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。
　また、第４実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第２工程において、溶媒８１が第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して滴下される。この場合、溶媒８１を各貫通孔２ｃに容易に導入することができる。
　本開示は、上述した実施形態に限定されない。各実施形態では、例えば、導電層４が、少なくとも基板２の第１表面２ａに設けられていれば、基板２の第２表面２ｂ及び貫通孔２ｃの内面に設けられていなくてもよい。また、導電層４は、基板２の第２表面２ｂ及び貫通孔２ｃの内面に設けられていてもよい。また、試料支持体１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に対して固定されてもよい。
　また、各実施形態の第３工程においては、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に電圧が印加されてもよい。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、基板２が導電性を有していてもよく、第３工程において基板２に電圧が印加されてもよい。その場合、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、上述したように導電層４を備える試料支持体１を用いる場合と同様の効果を得ることができる。
　また、各実施形態において、試料Ｓがペプチド試料又は人の毛髪である例を示したが、試料Ｓは、様々なものであってもよい。また、第３実施形態及び第４実施形態では、試料Ｓが乾燥試料である例を示したが、試料Ｓは、含水試料であってもよい。
　また、各実施形態では、溶媒８１がグリセリンである例を示したが、溶媒８１は、真空中で難揮発性を有している溶媒であればよい。例えば、溶媒８１は、グリセリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ニトロベンジルアルコール、ニトロフェニルオクチルエーテル、チオグリセロール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、流動パラフィン、スルホラン、ジチオトレイトール、ジチオトレイトールとチオグリセロールとの混合物、ジチオトレイトールとニトロベンジルアルコールとの混合物、及びジチオトレイトールとジチオエリスリトールとの混合物から選択される少なくとも一つであってもよい。これらを溶媒８１として用いた場合にも、質量分析においてイオン化された試料Ｓの検出強度を向上させることができる。
　また、第３実施形態及び第４実施形態では、質量分析装置１０において、レーザ光照射部１３が、実効領域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Ｓ１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、各実施形態の上述したレーザ脱離イオン化法は、試料Ｓのマススペクトルの測定、又は、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、第４実施形態では、第２工程において、溶媒８１が、第１表面２ａ側から複数の貫通孔２ｃに対して滴下される例を示したが、溶媒８１は、第２表面２ｂ側から複数の貫通孔２ｃに対して滴下されてもよい。また、第４実施形態では、第２工程において、試料支持体１が溶媒８１に浸漬されてもよい。また、第４実施形態では、第２工程において、溶媒８１が加熱されて蒸発した状態で複数の貫通孔２ｃに導入されてもよい。具体的には、蒸発した状態で複数の貫通孔２ｃに導入された溶媒８１は、常温に冷却されることで各貫通孔２ｃ内を満たし、試料支持体１と接触することによって各貫通孔２ｃ内に留まる。いずれの場合でも、溶媒８１を各貫通孔２ｃに容易に導入することができる。
　また、各実施形態では、基板２の厚さ方向から見た場合におけるフレーム３の開口３ａの形状が円形である例を示したが、開口３ａは様々な形状を呈していてもよい。フレーム３の開口３ａの形状は、例えば矩形であってもよい。
　また、各実施形態では、試料Ｓがスライドグラス６に載置される例を示したが、試料Ｓは、直接質量分析装置１０の支持部１２に載置されてもよい。この際、質量分析装置１０の支持部１２がスライドグラス６に相当する。
　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Ｌ以外のエネルギー線（例えば、イオンビーム、電子線等）の照射による試料Ｓのイオン化に用いられてもよい。
　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）、６ａ…載置面、８０…混合液、８１…溶媒、Ｌ…レーザ光、Ｓ…試料。

Claims (13)

  1. 　互いに対向する第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板と、少なくとも前記第１表面に設けられた導電層と、を備える試料支持体が用意される第１工程と、
    　試料、及び真空中で難揮発性を有する溶媒が前記複数の貫通孔に導入される第２工程と、
    　前記導電層に電圧が印加されつつ前記第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、前記試料の成分がイオン化される第３工程と、を備えるレーザ脱離イオン化法。
  2. 　前記第２工程においては、前記試料と前記溶媒との混合液が載置部の載置面に滴下され、前記混合液に前記第２表面が接触するように前記混合液上に前記試料支持体が配置され、
    　前記第３工程においては、前記導電層に前記電圧が印加されつつ前記第１表面に対して前記レーザ光が照射されることにより、前記第２表面側から前記貫通孔を介して前記第１表面側に移動した前記混合液中の前記試料の成分がイオン化される、請求項１に記載のレーザ脱離イオン化法。
  3. 　前記第２工程においては、載置部の載置面に前記第２表面が対向するように前記載置面上に前記試料支持体が載置され、前記第１表面側から前記複数の貫通孔に対して前記試料と前記溶媒との混合液が滴下され、
    　前記第３工程においては、前記導電層に前記電圧が印加されつつ前記第１表面に対して前記レーザ光が照射されることにより、前記第１表面側に留まっている前記混合液中の前記試料の成分がイオン化される、請求項１に記載のレーザ脱離イオン化法。
  4. 　前記第２工程においては、前記試料が載置部の載置面に載置され、前記試料に前記第２表面が接触するように前記試料上に前記試料支持体が配置された後、前記溶媒が前記複数の貫通孔に導入され、
    　前記第３工程においては、前記載置部と前記試料支持体との間に前記試料が配置された状態で、前記導電層に前記電圧が印加されつつ前記第１表面に対して前記レーザ光が照射されることにより、前記溶媒と混合すると共に前記第２表面側から前記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がイオン化される、請求項１に記載のレーザ脱離イオン化法。
  5. 　前記第２工程においては、前記溶媒が前記複数の貫通孔に導入され、前記試料が載置部の載置面に載置された後、前記試料に前記第２表面が接触するように前記試料上に前記試料支持体が配置され、
    　前記第３工程においては、前記載置部と前記試料支持体との間に前記試料が配置された状態で、前記導電層に前記電圧が印加されつつ前記第１表面に対して前記レーザ光が照射されることにより、前記溶媒と混合すると共に前記第２表面側から前記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がイオン化される、請求項１に記載のレーザ脱離イオン化法。
  6. 　前記第２工程においては、前記溶媒が前記第１表面側から前記複数の貫通孔に対して滴下される、請求項４に記載のレーザ脱離イオン化法。
  7. 　前記第２工程においては、前記溶媒が前記第１表面側又は前記第２表面側から前記複数の貫通孔に対して滴下される、請求項５に記載のレーザ脱離イオン化法。
  8. 　前記第２工程においては、前記試料支持体が前記溶媒に浸漬される、請求項５に記載のレーザ脱離イオン化法。
  9. 　前記第２工程においては、前記溶媒が加熱されて蒸発した状態で前記複数の貫通孔に導入される、請求項５に記載のレーザ脱離イオン化法。
  10. 　前記試料は、乾燥試料である、請求項４～９の何れか一項に記載のレーザ脱離イオン化法。
  11. 　導電性を有し、互いに対向する第１表面及び第２表面に開口する複数の貫通孔が形成された基板を備える試料支持体が用意される第１工程と、
    　試料、及び真空中で難揮発性を有する溶媒が前記複数の貫通孔に導入される第２工程と、
    　前記基板に電圧が印加されつつ前記第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、前記試料の成分がイオン化される第３工程と、を備えるレーザ脱離イオン化法。
  12. 　前記溶媒は、グリセリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ニトロベンジルアルコール、ニトロフェニルオクチルエーテル、チオグリセロール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、流動パラフィン、スルホラン、ジチオトレイトール、ジチオトレイトールとチオグリセロールとの混合物、ジチオトレイトールとニトロベンジルアルコールとの混合物、及びジチオトレイトールとジチオエリスリトールとの混合物から選択される少なくとも一つである、請求項１～１１の何れか一項に記載のレーザ脱離イオン化法。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載のレーザ脱離イオン化法の各工程と、
    　前記第３工程においてイオン化された前記成分が検出される第４工程と、を備える質量分析方法。
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