(57)【要約】【課題】多様な保持板に対応可能なサンプルプレートを提供する。【解決手段】本発明に係るサンプルプレート１は、試料Ｓにエネルギービームを照射してイオン化する質量分析装置用のサンプルプレートであって、ベース１０と、試料を保持可能な保持板２０と、エネルギービームが通過する貫通孔３２を有する固定板３０と、を含み、保持板２０は、ベース１０と固定板３０とに挟まれて固定される。【選択図】図１
2014021048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にエネルギービームを照射してイオン化する質量分析装置用のサンプルプレートであって、
ベースと、
前記試料を保持可能な保持板と、
前記エネルギービームが通過する貫通孔を有する固定板と、
を含み、
前記保持板は、前記ベースと前記固定板とに挟まれて固定される、サンプルプレート。
【請求項２】
請求項１において、
前記ベースおよび前記固定板の少なくとも一方は、導電性である、サンプルプレート。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記固定板は、複数の前記貫通孔を有している、サンプルプレート。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記固定板には、前記試料の位置を特定するためのマークが設けられている、サンプルプレート。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
複数の前記保持板を含み、
複数の前記保持板は、前記ベースと前記固定板とに挟まれて固定される、サンプルプレート。
【請求項６】
請求項２において、
前記保持板は、電気絶縁性である、サンプルプレート。
【請求項７】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記質量分析装置は、表面支援レーザー脱離イオン化法によって、前記試料をイオン化する、サンプルプレート。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記質量分析装置は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法によって、前記試料をイオン化する、サンプルプレート。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のサンプルプレートを含む、質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルプレートおよび質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析法では、試料に含まれる化合物をイオン化する必要がある。イオン化には様々な手法があるが、その一つとしてレーザーイオン化が知られている。レーザーイオン化は、試料にレーザーを照射し、試料中の化合物をイオン化する方法である。
【０００３】
広範に利用されているレーザーイオン化の手法として、マトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）法がある。ＭＡＬＤＩ法は、使用するレーザー光の波長に吸収帯をもつマトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉等）に試料を混合溶解させて固化し、これにレーザー光を照射して、試料を気化およびイオン化する方法である。
【０００４】
また、ＭＡＬＤＩ法のようにマトリックスでイオン化を促進させる方法以外に、マトリックスを使用せずに、金属や半導体等の表面の微細構造を利用してイオン化を促進させる表面支援レーザー脱離イオン化（ＳＡＬＤＩ）法がある。ＳＡＬＤＩ法の利点としては、マトリックスと試料を混合する必要がないこと、マトリックス由来のイオンの影響を受けないことなどが挙げられる。
【０００５】
さらに、レーザーイオン化を用いた分析手法として、薄層クロマトグラフィーのサンプルプレートにマトリックスを噴霧して測定するＴＬＣ−ＭＡＬＤＩ法や、組織切片にマトリックスを噴霧して測定するマスイメージング等がある。
【０００６】
このような質量分析法を用いて分析を行う質量分析装置では、一般的に、試料を保持板に滴下して固着させ、装置内に導入する。具体的には、ＭＡＬＤＩ法では、例えば、マトリックスに混合溶解された試料をステンレス製の板に滴下して固着させ、装置内に導入する（特許文献１参照）。また、ＳＡＬＤＩ法では、例えば、試料を表面に微細構造が形成された金属板に滴下して固着させ、装置内に導入する。また、ＴＬＣ−ＭＡＬＤＩ法では、例えば、試料をシリカゲル、アルミナ、ポリアミド樹脂などを薄く張ったガラス板に噴霧して固着させ、装置内に導入する。また、マスイメージングでは、例えばＩＴＯガラス上の組織切片（試料）にマトリックスを噴霧して装置内に導入する。
【０００７】
このように質量分析装置では、試料を保持するための保持板は、分析手法や測定対象となる試料に応じて、その形状や材質が選択される。質量分析装置では、保持板は、サンプルプレートとして装置内に導入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−５２９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、薄い保持板をサンプルプレートとして質量分析装置に導入した場合、サンプルプレートにたわみが生じてしまう場合がある。サンプルプレートにたわみが生じると、例えば飛行時間型質量分析装置では、飛行時間の誤差が大きくなってしまう場合がある。
【００１０】
また、電気絶縁性の保持板をサンプルプレートとして質量分析装置に導入した場合、例えば、サンプルプレートに電圧を印加することができず、サンプルプレートをイオンを加速させるための電極として用いることができないという問題がある。
【００１１】
このように、質量分析装置では、多様な保持板をサンプルプレートとして用いることができない場合があるという問題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、多様な保持板に対応可能なサンプルプレートを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記サンプルプレートを有する質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明に係るサンプルプレートは、
試料にエネルギービームを照射してイオン化する質量分析装置用のサンプルプレートであって、
ベースと、
前記試料を保持可能な保持板と、
前記エネルギービームが通過する貫通孔を有する固定板と、
を含み、
前記保持板は、前記ベースと前記固定板とに挟まれて固定される。
【００１４】
このようなサンプルプレートによれば、保持板がベースと固定板とに挟まれて固定されるため、多様な保持板に対応することができる。
【００１５】
（２）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
前記ベースおよび前記固定板の少なくとも一方は、導電性であってもよい。
【００１６】
このようなサンプルプレートによれば、サンプルプレートを、イオンを加速させるための電極として用いることができる。
【００１７】
（３）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
前記固定板は、複数の前記貫通孔を有していてもよい。
【００１８】
（４）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
前記固定板には、前記試料の位置を特定するためのマークが設けられていてもよい。
【００１９】
このようなサンプルプレートによれば、試料の位置を容易に特定することができる。
【００２０】
（５）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
複数の前記保持板を含み、
複数の前記保持板は、前記ベースと前記固定板とに挟まれて固定されていてもよい。
【００２１】
このようなサンプルプレートによれば、複数の保持板を装置内に導入することができるため、効率よく測定を行うことができる。
【００２２】
（６）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
前記保持板は、電気絶縁性であってもよい。
【００２３】
（７）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
前記質量分析装置は、表面支援レーザー脱離イオン化法によって、前記試料をイオン化してもよい。
【００２４】
（８）本発明に係るサンプルプレートにおいて、
前記質量分析装置は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法によって、前記試料をイオン化してもよい。
【００２５】
（９）本発明に係る質量分析装置は、
本発明に係るサンプルプレートを含む。
【００２６】
このような質量分析装置によれば、本発明に係るサンプルプレートを含むため、多様な保持板に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係るサンプルプレートを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係るサンプルプレートを模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係るサンプルプレートを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態の第１変形例に係るサンプルプレートを模式的に示す平面図。
【図５】本実施形態の第２変形例に係るサンプルプレートを模式的に示す平面図。
【図６】本実施形態の第２変形例に係るサンプルプレートを模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る質量分析装置の構成を説明するための図。
【図８】本実施形態に係る質量分析装置のイオン源および加速部の構成を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２９】
１．  サンプルプレート
まず、本実施形態に係るサンプルプレート１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るサンプルプレート１を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るサンプルプレート１を模式的に示す平面図である。図３は、本実施形態に係るサンプルプレート１を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００３０】
サンプルプレート１は、図１〜図３に示すように、ベース１０と、保持板２０と、固定板３０と、を含む。図２および図３は、保持板２０が、ベース１０と固定板３０とで挟まれて固定されている状態を示している。サンプルプレート１は、試料Ｓにレーザー光やイオンビーム等のエネルギービームを照射してイオン化する質量分析装置用のサンプルプレートである。
【００３１】
ベース１０は、例えば、平板状である。ベース１０は、固定板３０とともに保持板２０を挟むことができればその形状は特に限定されない。ベース１０は、例えば、縦が２〜１０ｃｍ、横が６〜１２ｃｍ、高さが数ｍｍ程度の直方体である。ベース１０は、導電性を有している。ベース１０の材質は、例えば、ステンレス鋼、アルミ等の金属である。ベース１０の固定板３０と対向する面には、マーク１２が設けられている。マーク１２は、例えば、ベース１０の表面に設けられた溝や突起物である。マーク１２は、保持板２０上の試料Ｓの位置を特定するための目印となる。
【００３２】
保持板２０は、試料Ｓを保持することができる。保持板２０は、ベース１０と固定板３０とで挟まれて固定される。サンプルプレート１では、保持板２０は、ベース１０と固定板３０とに挟まれて固定されるため、様々な形状および材質のものを用いることができる。具体的には、保持板２０として、例えば、金属板や半導体基板の表面に微細構造が形成されたＳＡＬＤＩ法用のプレート、ガラス板上にシリカゲル、アルミナ、ポリアミド樹脂などを薄く張った薄層クロマトグラフィー用のプレート、表面にＩＴＯ膜などが形成されたスライドガラスからなるマスイメージング用のプレートなどを用いることができる。また、保持板２０は、例えば、１ｍｍ以下の薄い板やフィルムであってもよい。また、保持板２０は、導電性であってもよいし、電気絶縁性であってもよい。また、保持板２０は、ベース１０と固定板３０とに挟まれて固定されることができれば、その大きさは特に限定されない。
【００３３】
固定板３０は、ベース１０とともに保持板２０を挟んで固定することができる。固定板３０は、保持板２０上に載置されることによって、保持板２０を固定する重石として機能することができる。また、例えば、固定板３０は、ベース１０に固定されることによって、保持板２０を固定することができる。固定板３０は、ネジ（図示しない）によって、ベース１０に固定されてもよいし、磁気の力によって、ベース１０に固定されてもよい。固定板３０は、エネルギービームが通過する貫通孔３２を有している。貫通孔３２の平面形状は、図示の例では円であるが、その形状は特に限定されず、矩形等の多角形であってもよい。固定板３０には、貫通孔３２が複数設けられている。なお、貫通孔３２の配置は特に限定されない。貫通孔３２は、マイクロタイタープレート形式に準拠して配置されてもよい。貫通孔３２の径は、例えば、数ｍｍ程度である。固定板３０は、図示の例では、平板状である。固定板３０は、ベース１０とともに保持板２０を挟むことができればその形状は特に限定されない。固定板３０は、例えば、縦が２〜７ｃｍ、横が５〜１０ｃｍ、高さが数ｍｍ程度の直方体である。固定板３０は、導電性を有している。固定板３０の材質は、例えば、ステンレス鋼、アルミ等の金属である。
【００３４】
なお、ここでは、ベース１０および固定板３０がともに導電性である場合について説明したが、ベース１０および固定板３０の一方が導電性であってもよい。
【００３５】
サンプルプレート１では、保持板２０は、ベース１０と固定板３０とに挟まれて固定される。そして、固定された保持板２０に、貫通孔３２を通して試料Ｓが滴下される。例えば、試料Ｓがイオン化を促進する化合物（マトリックス）等に溶解混合されて保持板２０に滴下されてもよい。保持板２０に滴下された試料Ｓは、保持板２０に固着する。このようにして試料Ｓが保持されたサンプルプレート１は、質量分析装置内に導入される。なお、保持板２０に試料Ｓを滴下して固着させた後に、保持板２０をベース１０と固定板３０とで挟んで固定してもよい。
【００３６】
本実施形態に係るサンプルプレート１は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３７】
サンプルプレート１では、保持板２０が、ベース１０と固定板３０とに挟まれて固定される。これにより、多様な保持板２０に対応することができる。例えば保持板２０がたわみやすい薄い板であっても、ベース１０と固定板３０とで挟むことで、保持板２０をたわませることなく固定することができる。また、例えば保持板２０が電気絶縁性であっても、ベース１０および固定板３０の少なくとも一方を導電性にすることで、サンプルプレート１をイオンを加速させるための電極として用いることができる。また、帯電によりイオン化が不安定になることを防ぐことができる。このようにサンプルプレート１によれば、様々な形状および材質の保持板２０に対応することができる。
【００３８】
また、サンプルプレート１では、保持板２０が、ベース１０と固定板３０とに挟まれて
固定されているため、保持板２０に直接触れることなくサンプルプレート１の持ち運びが可能である。
【００３９】
サンプルプレート１では、ベース１０および固定板３０の少なくとも一方は、導電性である。そのため、質量分析装置において、サンプルプレート１をイオンを加速させるための電極として用いることができる。
【００４０】
２．  サンプルプレートの変形例
２．１．  第１変形例
次に、本実施形態に係るサンプルプレートの第１変形例について説明する。図４は、本実施形態の第１変形例に係るサンプルプレート２を模式的に示す平面図である。以下、本実施形態の第１変形例に係るサンプルプレート２において、上述したサンプルプレート１の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
上述したサンプルプレート１の例では、図１〜図３に示すように、固定板３０が、複数の貫通孔３２を有していた。
【００４２】
これに対して、サンプルプレート２では、図４に示すように、固定板３０は、１つの貫通孔３２を有している。
【００４３】
固定板３０の貫通孔３２の周囲には、試料Ｓの位置を特定するためのマーク３４ａ，３４ｂが設けられている。図示の例では、マーク３４ａは、矩形の貫通孔３２の短辺に沿って設けられた目盛であり、マーク３４ｂは、矩形の貫通孔３２の長辺に沿って設けられた目盛である。マーク３４ａ，３４ｂによって、試料Ｓの位置を容易に特定することができる。例えば、ＴＬＣ−ＭＡＬＤＩやマスイメージングのように、試料Ｓの位置情報とその位置でのマススペクトルが密接に関係している場合、マーク３４ａ，３４ｂによって位置情報とマススペクトルの対応を容易にとることができる。したがって、測定を容易化できる。また、例えばマトリックスを用いないＳＡＬＤＩや、マトリックスを全体的に噴霧するＴＬＣ−ＭＡＬＤＩやマスイメージングでは、試料Ｓの位置を装置のＣＣＤ画像で確認できない場合がある。このような場合にも、マーク３４ａ，３４ｂによって試料Ｓの位置を容易に特定することができるため、測定を容易化できる。
【００４４】
２．２．  第２変形例
次に、本実施形態に係るサンプルプレートの第２変形例について説明する。図５は、本実施形態の第２変形例に係るサンプルプレート３を模式的に示す平面図である。図６は、サンプルプレート３を模式的に示す断面図である。なお、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。以下、本実施形態の第２変形例に係るサンプルプレート３において、上述したサンプルプレート１の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
上述したサンプルプレート１の例では、図１〜図３に示すように、１つの保持板２０を、ベース１０と固定板３０とで挟んで固定した。
【００４６】
これに対して、サンプルプレート３では、図５および図６に示すように、複数の保持板２０を、ベース１０と固定板３０とで挟んで固定することができる。図示の例では、２つの保持板２０のうち、一方の保持板２０ａは、電気絶縁性であり、他方の保持板２０ｂは、導電性である。保持板２０がベース１０と固定板３０とに挟まれて固定されることにより、材質や形状の異なる保持板２０を同時に質量分析装置内に導入することができる。これにより、効率よく測定を行うことができる。なお、図示はしないが、複数の保持板２０
を、複数の固定板３０と１つのベース１０とで挟んで固定してもよいし、１つの保持板２０を、複数の固定板３０と１つのベース１０とで挟んで固定してもよい。
【００４７】
３．  質量分析装置
次に、本実施形態に係る質量分析装置について説明する。図７は、本実施形態に係る質量分析装置１００の構成を説明するための図である。また、図８は、質量分析装置１００のイオン源１１０および加速部１２０の構成を説明するための図である。
【００４８】
質量分析装置１００は、図７に示すように、イオン源１１０と、加速部１２０と、分析部１３０と、を含む。質量分析装置１００は、試料に、レーザー光、イオンビーム、中性原子ビーム等のエネルギービームを照射してイオン化する質量分析装置である。具体的には、質量分析装置１００は、例えば、ＭＡＬＤＩ−ＭＳ、ＳＡＬＤＩ−ＭＳなどのレーザー光で試料をイオン化する質量分析装置、二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）などのイオンビームで試料をイオン化する質量分析装置、中性原子ビームを照射して試料をイオン化する高速原子衝突法を用いた質量分析装置などである。ここでは、質量分析装置１００が、ＭＡＬＤＩ−ＭＳである場合について説明する。
【００４９】
イオン源１１０は、レーザー光Ｌを照射することで試料Ｓをイオン化することができる。イオン源１１０は、図８に示すように、本発明に係るサンプルプレート（図示の例では、サンプルプレート１）と、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源１１１と、レーザー光Ｌを集束するレンズ１１２と、レーザー光Ｌを反射するミラー１１３と、試料Ｓからの像を反射するミラー１１４と、ミラー１１４で反射された像を集束するレンズ１１５と、レンズ１１５を介して入射する像を取得するＣＣＤカメラ１１６と、を含んで構成されている。
【００５０】
加速部１２０は、イオンＩを加速するための中間電極１２２およびベース電極１２４を含んで構成されている。加速部１２０には、パルス電圧発生器（図示しない）によってパルス電圧が印加される。これにより、イオンＩをパルス的に加速させることができる。また、サンプルプレート１には、例えば、中間電極１２２と同様の電圧が印加される。すなわち、サンプルプレート１は、イオンＩを加速させるための電極として機能する。
【００５１】
イオン源１１０では、サンプルプレート１上の試料Ｓの状態が観察できるように、ミラー１１４、レンズ１１５、およびＣＣＤカメラ１１６が配置されている。ＣＣＤカメラ１１６で試料Ｓの位置を特定する際に、サンプルプレート１のマーク１２（図１参照）を目印にすることができる。レーザー光源１１１から出射されたレーザー光Ｌは、レンズ１１２およびミラー１１３を介して、サンプルプレート１上の試料Ｓに照射される。レーザー光Ｌは、貫通孔３２を通って試料Ｓに照射される。レーザー光Ｌが照射されることにより、試料Ｓは気化およびイオン化する。生成されたイオンＩは、貫通孔３２を通り、加速部１２０によってパルス的に加速される。
【００５２】
分析部１３０では、加速部１２０によってパルス的に加速されたイオンＩが検出器１３２に到達するまでの時間差を検出する。イオンＩの速度ｖは、エネルギー保存則から下記式で示される。
【００５３】
【数１】
2014021048.tif 000003
ただし、ｍはイオンＩの質量、ｑはイオンＩの電荷、ｅは電気素量、Ｖａはパルス電圧である。ここで、所定の距離Ｌだけ離れた検出器１３２には、イオンＩは飛行時間Ｔで到
達する。飛行時間Ｔは下記式で示される。
【００５４】
【数２】
2014021048.tif 000004
上記式より、飛行時間ＴがイオンＩの質量ｍにより異なることがわかる。したがって、分析部１３０が、イオンＩが検出器１３２に到達するまでの時間差を検出することにより質量を分析することができる。サンプルプレート１によれば、保持板２０をたわませることなく固定することができる。したがって、保持板２０がたわむことにより生じる飛行時間の誤差を低減することができる。
【００５５】
なお、ここでは、分析部１３０が飛行時間（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）型である場合について説明したが、分析部１３０はこれに限定されない。分析部１３０は、四重極型、イオントラップ型、磁場偏向型、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型等であってもよい。
【００５６】
質量分析装置１００によれば、サンプルプレート１を含んで構成されているため、多様な保持板２０に対応することができる。
【００５７】
なお、上述した各実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００５８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００５９】
１，２，３…サンプルプレート、１０…ベース、１２…マーク、２０，２０ａ，２０ｂ…保持板、３０…固定板、３２…貫通孔、３４ａ，３４ｂ…目盛、１００…質量分析装置、１１０…イオン源、１１１…レーザー光源、１１２…レンズ、１１３…ミラー、１１４…ミラー、１１５…レンズ、１１６…ＣＣＤカメラ、１２０…加速部、１２２…中間電極、１２４…ベース電極、１３０…分析部、１３２…検出器
【図１】
2014021048.tif 000005
【図２】
2014021048.tif 000006
【図３】
2014021048.tif 000007
【図４】
2014021048.tif 000008
【図５】
2014021048.tif 000009
【図６】
2014021048.tif 000010
【図７】
2014021048.tif 000011
【図８】
2014021048.tif 000012