JP2019056638A - レーザ脱離イオン化法及び質量分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高分子量の試料をイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができるレーザ脱離イオン化法及び質量分析方法を提供する。【解決手段】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２ａ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がスライドガラス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が配置される第２工程と、複数の貫通孔にマトリックス溶液８１が導入される第３工程と、導電層に電圧が印加されつつ第１表面２ａに対してレーザ光Ｌが照射されることにより、マトリックス溶液８１と混合すると共に第２表面２ｂ側から貫通孔を介して第１表面２ａ側に移動した試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化される第４工程と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、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。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。

米国特許第７６９５９７８号明細書

しかしながら、試料を構成する分子の二次元分布を画像化するイメージング質量分析に上述したようなＭＡＬＤＩを利用した場合には、画像の解像度を高めるに限界があった。

そこで、本発明は、高分子量の試料をイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる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。

本発明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る第２工程と、複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第３工程と、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、マトリックス溶液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る第４工程と、を備える。

このレーザ脱離イオン化法では、試料支持体が試料上に配置され、複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される。マトリックス溶液は、第１表面側から各貫通孔を介して第２表面側に移動し、試料の成分と混合する。試料の成分は、マトリックス溶液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。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表面側に移動した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、試料の成分がマトリックス溶液と混合してイオン化されるため、高分子量の試料の成分を確実にイオン化することができる。また、試料の成分は、複数の貫通孔を介して第１表面側に移動する。このため、基板の第１表面側に移動した試料の成分においては、試料の位置情報（試料を構成する分子の二次元分布情報）が維持される。この状態で、導電層に電圧が印加されつつ基板の第１表面に対してレーザ光が照射されるため、試料の位置情報が維持されつつ試料の成分がイオン化される。これにより、イメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。以上により、このレーザ脱離イオン化法によれば、高分子量の試料をイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。

本発明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、複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第２工程と、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る第３工程と、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、マトリックス溶液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る第４工程と、を備える。

このレーザ脱離イオン化法では、複数の貫通孔にマトリックス溶液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、マトリックス溶液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。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表面側に移動した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、試料の成分がマトリックス溶液と混合してイオン化されるため、高分子量の試料の成分を確実にイオン化することができる。また、試料の成分は、複数の貫通孔を介して第１表面側に移動する。このため、基板の第１表面側に移動した試料の成分においては、試料の位置情報（試料を構成する分子の二次元分布情報）が維持される。この状態で、導電層に電圧が印加されつつ基板の第１表面に対してレーザ光が照射されるため、試料の位置情報が維持されつつ試料の成分がイオン化される。これにより、イメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。以上により、このレーザ脱離イオン化法によれば、高分子量の試料をイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。

本発明のレーザ脱離イオン化法では、第３工程においては、マトリックス溶液が第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、マトリックス溶液を各貫通孔に容易に導入することができる。

本発明のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、マトリックス溶液が第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、マトリックス溶液を各貫通孔に容易に導入することができる。

本発明のレーザ脱離イオン化法では、第２工程においては、試料支持体がマトリックス溶液に浸漬されてもよい。この場合、マトリックス溶液を各貫通孔に容易に導入することができる。

本発明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、試料の成分がマトリックス溶液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。

本発明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る第２工程と、複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第３工程と、載置部と試料支持体との間に試料が配置された状態で、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、マトリックス溶液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る第４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。

本発明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、複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第２工程と、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る第３工程と、載置部と試料支持体との間に試料が配置された状態で、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、マトリックス溶液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る第４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。

本発明の質量分析法は、上記レーザ脱離イオン化法の各工程と、第４工程においてイオン化された成分が検出される第５工程と、を備える。

この質量分析方法によれば、高分子量の試料をイオン化すると共に画像の解像度を向上させることができるイメージング質量分析を行うことが可能となる。

本発明によれば、高分子量の試料をイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる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。

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。 第１実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 第１実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 第１実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 （ａ）比較例の質量分析方法による二次元画像である。（ｂ）比較例の質量分析方法によるマススペクトルである。 （ａ）実施例の質量分析方法による二次元画像である。（ｂ）実施例の質量分析方法によるマススペクトルである。 （ａ）他の実施例の質量分析方法による二次元画像である。（ｂ）他の実施例の質量分析方法によるマススペクトルである。 第２実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。 第２実施形態の質量分析方法の工程を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
最初に、第１実施形態及び第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、Ｃｕ原子が付着した分だけ、後述する質量分析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、試料支持体１を用いた第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、図４の（ａ）に示されるように、質量分析対象となる試料Ｓがスライドガラス（載置部）６の載置面６ａに載置される（第２工程）。スライドガラス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、スライドガラス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、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（第２工程）。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、例えば組織切片等の薄膜状の生体試料である。試料Ｓは、乾燥試料である。また、試料Ｓの成分Ｓ１（図６参照）の移動をスムーズにするために、成分Ｓ１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５の（ａ）に示されるように、試料Ｓに基板２の第２表面２ｂが接触させられた状態で、スライドガラス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、スライドガラス６に対して固定される。

続いて、図５の（ｂ）に示されるように、試料支持体１の複数の貫通孔２ｃ（図２参照）にマトリックス溶液８１が導入される（第３工程）。具体的には、マトリックス溶液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。マトリックス溶液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、マトリックス溶液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。マトリックス溶液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、マトリックス溶液８１は、各貫通孔２ｃ毎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と混合する。マトリックス溶液８１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、マトリックス溶液８１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。

マトリックス溶液８１は、マトリックスを含んだ溶液である。マトリックス溶液８１は、例えば１０ｍｇのマトリックスを１ｍｌのアセトニトリルに溶解させることによって調製された溶液等である。マトリックスは、レーザ光を吸収する有機化合物である。マトリックスは、例えば、２．５−ジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢ）等である。

図６の（ａ）に示されるように、試料Ｓの成分Ｓ１は、各貫通孔２ｃ毎において、試料支持体１の第２表面２ｂ側に移動したマトリックス溶液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。そして、成分Ｓ１とマトリックス溶液８１との混合物Ｓ２は、表面張力によって各貫通孔２ｃ毎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の（ｂ）に示されるように、スライドガラス６と試料支持体１との間に試料Ｓが配置された状態で、スライドガラス６、試料支持体１及び試料Ｓ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、質量分析装置１０の電圧印加部１４によって、スライドガラス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（図２参照）に電圧が印加される（第４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４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。

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が照射されることにより、基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ３（イオン化された成分Ｓ１）が放出される（第４工程）。具体的には、導電層４（図２参照）、及び、成分Ｓ１と共に基板２の第１表面２ａ側に移動したマトリックス溶液８１中のマトリックスが、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、マトリックスは成分Ｓ１と共に気化する。そして、気化した成分Ｓ１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Ｓ３となる。以上の第１工程〜第４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Ｓ３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Ｓ３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Ｓ３が検出される（第５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Ｓ３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、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）を利用する走査型質量分析装置である。以上の第１工程〜第５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、試料支持体１が試料Ｓ上に配置され、複数の貫通孔２ｃにマトリックス溶液８１が導入される。マトリックス溶液８１は、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Ｓ１と混合する。成分Ｓ１は、マトリックス溶液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。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側に移動した成分Ｓ１にエネルギーが伝達される。これにより、成分Ｓ１がイオン化される。このレーザ脱離イオン化法では、成分Ｓ１がマトリックス溶液８１と混合してイオン化されるため、高分子量の試料Ｓの成分Ｓ１を確実にイオン化することができる。また、成分Ｓ１は、複数の貫通孔２ｃを介して第１表面２ａ側に移動する。このため、基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１においては、試料Ｓの位置情報（試料Ｓを構成する分子の二次元分布情報）が維持される。この状態で、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が照射されるため、試料Ｓの位置情報が維持されつつ試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化される。これにより、イメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。以上により、このレーザ脱離イオン化法によれば、高分子量の試料Ｓをイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。

また、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法では、第３工程において、マトリックス溶液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、マトリックス溶液８１を各貫通孔２ｃに容易に導入することができる。

また、第１実施形態のレーザ脱離イオン化法では、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Ｓ１がマトリックス溶液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、成分Ｓ１をスムーズに移動させることができる。

第１実施形態の質量分析法によれば、高分子量の試料Ｓをイオン化すると共に画像の解像度を向上させることができるイメージング質量分析を行うことが可能となる。

図７は、比較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、試料支持体１を用い、マトリックス溶液８１を用いずに、乾燥したマウスの脳切片（試料Ｓ）の分子量の二次元分布を画像化した。図７の（ａ）に示されるように、比較例の質量分析方法では、リン脂質のイオン像を得ることができなかった。なお、図７の（ａ）では、試料Ｓの輪郭Ｌ１を仮想線で示している。また、図７の（ｂ）に示されるように、比較例の質量分析方法では、リン脂質の信号を得ることができなかった。

図８は、実施例の質量分析方法による結果を示す図である。実施例では、試料支持体１、及びマトリックス溶液８１（ＤＨＢマトリックス）を用いて、比較例と同様に、乾燥したマウスの脳切片（試料Ｓ）の分子量の二次元分布を画像化した。図８の（ａ）に示されるように、実施例の質量分析方法では、リン脂質のイオン像を得ることができた。なお、図８の（ａ）では、試料Ｓの輪郭Ｌ２を仮想線で示している。また、図８の（ｂ）に示されるように、実施例の質量分析方法では、リン脂質の信号を得ることができた。

図９は、他の実施例の質量分析方法による結果を示す図である。他の実施例では、試料支持体１、及びマトリックス溶液８１（ＤＨＢマトリックス）を用いて、乾燥したマウスの肝臓切片（試料Ｓ）の分子量の二次元分布を画像化した。図９の（ａ）に示されるように、他の実施例の質量分析方法では、リン脂質のイオン像を得ることができた。なお、図９の（ａ）では、試料Ｓの輪郭Ｌ３を仮想線で示している。また、図９の（ｂ）に示されるように、実施例の質量分析方法では、リン脂質の信号を得ることができた。

また、実施例及び他の実施例の質量分析方法では、各貫通孔２ｃの幅が、１〜７００ｎｍであるため、高分子量の試料に対する十分な信号強度を得ることができた。

［第２実施形態］
次に、試料支持体１を用いた第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、試料支持体１の貫通孔２ｃにマトリックス溶液８１が導入された後に、マトリックス溶液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。つまり、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では、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の第２工程と第３工程との順番が入れ替わっている。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１０及び図１１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及び図１１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１０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、試料支持体１の複数の貫通孔２ｃ（図２参照）にマトリックス溶液８１が導入される（第２工程）。具体的には、マトリックス溶液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から複数の貫通孔２ｃに対して滴下される。マトリックス溶液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、マトリックス溶液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。マトリックス溶液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、マトリックス溶液８１によって充填される。

続いて、図１０の（ｂ）に示されるように、試料Ｓがスライドガラス６の載置面６ａに載置される（第３工程）。続いて、図１１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（第３工程）。続いて、図１１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がスライドガラス６に固定される。各貫通孔２ｃ内のマトリックス溶液８１は、各貫通孔２ｃ毎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と混合する。試料Ｓの成分Ｓ１は、各貫通孔２ｃ毎において、マトリックス溶液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。そして、成分Ｓ１とマトリックス溶液８１との混合物Ｓ２は、表面張力によって各貫通孔２ｃ毎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の（ｂ）参照）、スライドガラス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（図２参照）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が照射されることにより、基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ３（イオン化された成分Ｓ１）が放出される（第４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Ｓ３が検出される（第５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４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５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、複数の貫通孔２ｃにマトリックス溶液８１が導入された試料支持体１が試料Ｓ上に配置される。試料Ｓの成分Ｓ１は、マトリックス溶液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。第２実施形態のレーザ脱離イオン化法によれば、上述した第１実施形態のレーザ脱離イオン化法と同様に、高分子量の試料Ｓをイオン化すると共にイメージング質量分析における画像の解像度を向上させることができる。

また、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、マトリックス溶液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、マトリックス溶液８１を各貫通孔２ｃに容易に導入することができる。

本発明は、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し、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、スライドガラス６に対して固定されてもよい。

また、各実施形態の第４工程においては、スライドガラス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、スライドガラス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４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Ｓ３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２実施形態では、第２工程において、マトリックス溶液８１が、第１表面２ａから複数の貫通孔２ｃに対して滴下される例を示したが、マトリックス溶液８１は、第２表面２ｂから複数の貫通孔２ｃに対して滴下されてもよい。また、第２実施形態では、第２工程において、試料支持体１がマトリックス溶液８１に浸漬されてもよい。いずれの場合でも、マトリックス溶液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、試料Ｓがスライドガラス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がスライドガラス６に相当する。

１…試料支持体、２…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、２ｃ…貫通孔、４…導電層、６…スライドガラス（載置部）、６ａ…載置面、８１…マトリックス溶液、Ｌ…レーザ光、Ｓ…試料、Ｓ１…成分。

Claims (9)

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る第２工程と、
   前記複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第３工程と、
   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、前記マトリックス溶液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第４工程と、を備えるレーザ脱離イオン化法。
2. 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、
   前記複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第２工程と、
   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る第３工程と、
   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、前記マトリックス溶液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第４工程と、を備えるレーザ脱離イオン化法。
3. 前記第３工程においては、前記マトリックス溶液が前記第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、前記マトリックス溶液が前記第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２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、前記試料支持体が前記マトリックス溶液に浸漬される、請求項２に記載のレーザ脱離イオン化法。
6. 前記試料は、乾燥試料である、請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザ脱離イオン化法。
7. 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る第２工程と、
   前記複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第３工程と、
   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、前記マトリックス溶液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第４工程と、を備えるレーザ脱離イオン化法。
8. 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、
   前記複数の貫通孔にマトリックス溶液が導入される第２工程と、
   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る第３工程と、
   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、前記マトリックス溶液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第４工程と、を備えるレーザ脱離イオン化法。
9. 請求項１〜８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４工程においてイオン化された前記成分が検出される第５工程と、を備える質量分析方法。