(57)【要約】  本発明の実施形態は、多孔質シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板、このようなイオン化脱離を実施するための方法およびこれらの基板の製造方法を対象とする。シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板を対象とする一実施形態は、式（Ｉ）；または式（ＩＩ）の式を有する表面を有する基板を含む。上の式で、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１またはＯ−ＳｉＲ１，Ｒ２，Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の基は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の基（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸官能基）で置換されている。2007526446.tif 000018
2007526446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の式をもつ基板を含むシリコン上で、イオン化脱離を実施するための基板。
【化１】
2007526446.tif 000011
（式中、ＸはＨまたはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１，Ｒ２，Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されており、および「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である。）
【請求項２】
Ｙがヒドロキシルである請求項１に記載の製造物品。
【請求項３】
前記モルパーセントが２５から５０である請求項１に記載の製造物品。
【請求項４】
Ｙの少なくとも一部が下の式ＩＩＩ：
【化２】
2007526446.tif 000012
により表される請求項１に記載の製造物品。
【請求項５】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が、メチル、または１８個またはそれより少ない炭素原子のアルキル炭素鎖である請求項４に記載の製造物品。
【請求項６】
基板上に水素化ケイ素を備える表面を準備するステップ、少なくとも５モルパーセントの前記水素化ケイ素を酸素と反応させてシリコン酸化物を生成させるステップを含む、シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板の製造方法。
【請求項７】
前記酸化シリコンと式ＷＹにより表される化合物とを反応させることをさらに含む請求項６に記載の方法［式中、Ｗはハロゲン、メトキシ、アルコキシまたはエトキシからなる群から選択され、およびＹは次の式により表される
【化３】
2007526446.tif 000013
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、無置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されている。）。］。
【請求項８】
前記の式ＷＹにより表される前記化合物がトリメチルクロロシランである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記の式ＷＹにより表される前記化合物がアミノプロピルジメチルエトキシシランである請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
次の式：
【化４】
2007526446.tif 000014
（式中、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１，Ｒ２，Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の基は置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されている。）を有する多孔質シリコン表面上に試料を供給するステップ、前記試料の少なくとも一部をレーザーによりイオン化してイオン化した試料を生成させるステップ、質量と電荷の関係について測定するために前記のイオン化した試料を質量分析手段に入れるステップを含む、シリコン上でレーザー脱離イオン化を実施する方法。
【請求項１１】
Ｙがヒドロキシルである請求項１０に記載の製造物品。
【請求項１２】
前記モルパーセントが２５から５０である請求項１０に記載の製造物品。
【請求項１３】
Ｙの少なくとも一部が下の式ＩＩＩ：
【化５】
2007526446.tif 000015
により表される請求項１０に記載の製造物品。
【請求項１４】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が、メチルまたは１８個またはそれより少ない素原子のアルキル炭素鎖である請求項１３に記載の製造物品。
【請求項１５】
次の式：
【化６】
2007526446.tif 000016
（式中、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１，Ｒ２，Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸官能基）で置換されており、および「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である。）を有する多孔質シリコン表面を有する基板；
光のエネルギーを前記試料にパルス照射し、前記試料の一部をイオン化し気化してイオン化した試料を生成させるために前記基板と位置合わせしたレーザー；
質量と電荷の関係を測定するために前記のイオン化した試料を受け入れる質量分析計；
を備える、レーザー脱離イオン化質量分析を実施するための装置。
【請求項１６】
前記Ｙが下の式ＩＩＩ：
【化７】
2007526446.tif 000017
により表され、式ＩＩＩにより表されるＹが２から１０のモルパーセントを有する請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はイオン化脱離を実施するために使用されるシリコン基板を対象とする。これらの基板は、レーザー装備質量分析装置で使用される。本発明の基板は、繰り返し使用された後にも安定した結果を与える。
【背景技術】
【０００２】
多孔質シリコン基板は、レーザー装備質量分析計で試料の分析を行うために使用されている。この基板は、ほぼ３から５センチメートルの寸法で０．５ミリメートルの厚さを有するチップの形状である。試料（通常、１種または複数の化合物が溶けている水溶液の形になっている）が基板上に受け取られる。この基板は、質量分析計の入口のごく近くのホルダ内に入れられる。レーザーパルスが試料に向けられ、試料の一部がレーザーによりイオン化し、この基板の表面から気化する。
【０００３】
本明細書では、「気化する」という用語は、気体状態になることを意味する。「イオン化する」は、正または負の電荷を有することを意味する。
【０００４】
イオン化した試料のさらに一部が質量分析計（例えば飛行時間（ＴＯＦ）質量分析計）により受け入れられる。質量分析計は、試料を含むイオン化した分子の質量と電荷についての情報を与える。この方法、装置および基板は米国特許第６２８８３９０号に記載されている。
【０００５】
本明細書では、「ＤＩＯＳ」という用語は、シリコン上での脱離イオン化と、レーザーによるイオン化によって生成するイオンの質量および電荷の情報の測定を表す。このような質量および電荷の情報は、通常、質量と電荷の比の形になっている。
【０００６】
多孔質シリコン基板は水素化ケイ素の表面を有する。これらの水素化ケイ素表面は時間と共に酸化する。表面の化学的性質のこの変化は、イオン化と気化の過程に影響を及ぼす。同じ基板での質量分析計による結果は、表面の化学的性質の変化のために、時間と共に変わって行く。
【０００７】
表面の化学的性質がより安定すれば、ＤＩＯＳ法における感度がより増すであろう。本発明の実施形態は、このような化学を、下の語句（明確にするために定義されている）を参照して説明する。
【０００８】
「脂肪族基」という用語には、通常１から２２個の間の炭素原子をもつ直鎖もしくは分岐鎖により特徴付けられる有機化合物が含まれる。脂肪族基には、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基が含まれる。複雑な構造においては、これらの鎖は分岐状であっても、架橋していてもよい。アルキル基には、直鎖アルキル基および分岐鎖アルキル基を含めて、１個または複数の炭素原子を有する飽和炭化水素が含まれる。このような炭化水素基は、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、チオール、アミノ、アルコキシ、アルキルカルボキシ、アルキルチオもしくはニトロ基により、１個または複数の炭素上で置換されていてもよい。本明細書では、炭素数が特に指定されなければ、「低級脂肪族」は、１から６個の炭素原子を有する、上で定義された脂肪族基（例えば、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル）を意味する。このような脂肪族基の代表的なもの、例えば、低級アルキル基は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、２−クロロプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、２−アミノブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、３−チオペンチルなどである。
【０００９】
本明細書では、「ニトロ」という用語は、−ＮＯ２を意味し、「ハロゲン」という用語は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒもしくは−Ｉを表し、「チオール」という用語はＳＨを意味し、また、「ヒドロキシル」という用語は−ＯＨを意味する。
【００１０】
「脂環式基」という用語には、３個以上の炭素原子の閉じた環構造が含まれる。脂環式基には、飽和環状炭化水素であるシクロパラフィン、２つ以上の２重結合をもち不飽和である環状オレフィンおよびナフタレン類、ならびに、３重結合をもつ環状アセチレンが含まれる。これらは芳香族基を含まない。シクロパラフィンの例には、シクロプロパン、シクロヘキサン、およびシクロペンが含まれる。環状オレフィンの例には、シクロペンタジエンおよびシクロオクタテトラエンが含まれる。脂環式基には、縮合環構造および置換された脂環式基、例えばアルキル置換脂環式基もまた含まれる。脂環式基の場合において、このような置換基としては、さらに、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどが含まれ得る。
【００１１】
「複素環式基」という用語には、１個または複数の環内原子が炭素以外の原子（例えば、窒素、硫黄もしくは酸素）である閉じた環構造が含まれる。複素環式基は、飽和であっても不飽和であってもよく、ピロールおよびフランのような複素環式基は芳香族性をもち得る。これらには、キノリンおよびイソキノリンのような縮合環構造が含まれる。複素環式基の他の例にはピリジンおよびプリンが含まれる。複素環式基は、１個または複数の構成原子の位置で、例えば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどにより、置換されていてもよい。通常、適切な複素芳香族基および複素脂環式（ｈｅｔｅｒｏａｌｉｃｙｃｌｉｃ）基は、３から約８員の環で１個または複数のＮ、ＯまたはＳ原子をもつ、１から３個の独立した、もしくは縮合した環をもち、例えば、クマリニル、キノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ピペリジニル、モルホリノおよびピロリジニルである。
【００１２】
「芳香族基」という用語には、１個または複数の環を含む不飽和環状炭化水素が含まれる。芳香族基には、ゼロから４個のヘテロ原子を含み得る５−および６−員の単環基、例えば、ベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、およびピリミジンなどが含まれる。芳香族環は、１つまたは複数の環の位置で、例えば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどにより置換されていてもよい。
【００１３】
「アルキル」という用語には、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基、およびシクロアルキル置換アルキル基を含めて、飽和脂肪族基が含まれる。好ましい実施形態において、直鎖もしくは分岐鎖アルキルは、その骨格に２０個以内の炭素原子（例えば、直鎖ではＣ１〜Ｃ２０、分岐鎖ではＣ３〜Ｃ２０）、より好ましくは１２個以内の炭素原子をもつ。同様に、好ましいシクロアルキルは、それらの環構造に４〜１０個の炭素原子、より好ましくは、環構造に４〜７個の炭素原子をもつ。「低級アルキル」という用語は、その鎖に１から６個の炭素原子をもつアルキル基と、その環構造に３から６個の炭素原子をもつシクロアルキル基を表す。
【００１４】
さらに、明細書および請求範囲の全体を通して使用される「アルキル」（「低級アルキル」を含めて）には、「無置換アルキル」および「置換アルキル」が含まれ、後者は、炭化水素骨格の１個または複数の炭素原子上の水素に取って代わった置換基をもつアルキル基を表す。このような置換基には、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホナート、ホスフィナート、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノおよびアルキルアリールアミノが含まれる。）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドが含まれる。）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート、スルホナート、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、複素環式基、アラルキルまたは芳香族もしくは複素芳香族基が含まれ得る。炭化水素鎖上の置換基は、適切であれば、それら自体、置換されていてもよいことが、当業者により理解されるであろう。シクロアルキルは、例えば前記の置換基によりさらに置換されていてもよい。「アラルキル」基は、アリール（例えば、１から３個の独立した、もしくは縮合した環と、６から１８個の環内炭素原子をもつ。）で置換されたアルキルである（例えば、フェニルメチル（ベンジル））。
【００１５】
本明細書では、「アルキルアミノ」という用語は、アミノ基が結合している、本明細書において定義されたアルキル基を意味する。適切なアルキルアミノ基には、１から約１２個の炭素原子、好ましくは１から約６個の炭素原子をもつ基が含まれる。「アルキルチオ」という用語は、スルフヒドリル基が結合している、上で定義されたアルキル基を表す。適切なアルキルチオ基には、１から約１２個の炭素原子、好ましくは、１から約６個の炭素原子をもつ基が含まれる。本明細書では、「アルキルカルボキシル」という用語は、カルボニル基が結合している、上で定義されたアルキル基を意味する。本明細書では、「アルコキシ」という用語は、酸素原子が結合している、上で定義されたアルキル基を意味する。代表的なアルコキシ基には、１から約１２個の炭素原子、好ましくは、１から約６個の炭素原子をもつ基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどが含まれる。「アルケニル」および「アルキニル」という用語は、アルキルに似ているが、それぞれ少なくとも１個の２重もしくは３重結合を含んでいる不飽和脂肪族基を表す。適切なアルケニルおよびアルキニル基には、２から約１２個の炭素原子、好ましくは、１から約６個の炭素原子をもつ基が含まれる。
【００１６】
「アリール」という用語には、ゼロから４個のヘテロ原子を含む５−および６員の単環芳香族基、例えば置換されていないもしくは置換された、ベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどが含まれる。アリール基にはまた、縮合多環芳香族基、例えばナフチル、キノリル、インドリルなどが含まれる。芳香族環は、１つまたは複数の環の位置で、例えばアルキル基に対して上で記載されたような置換基により置換されていてもよい。適切なアリール基には、置換されていないもしくは置換フェニル基が含まれる。本明細書では、「アリールオキシ」という用語は、酸素原子が結合している、上で定義されたアリール基を意味する。本明細書では、「アラルコキシ」という用語は、酸素原子が結合している、上で定義されたアラルキル基を意味する。適切なアラルコキシ基は、１から３個の独立した、または縮合した環と、６から約１８個の環内炭素原子をもつ、例えばＯ−ベンジルである。
【００１７】
本明細書では、「アミノ」という用語は、置換されていないか、または置換された式、−ＮＲａＲｂの基を表し、ＲａおよびＲｂは、それぞれ独立に、水素、アルキル、アリールもしくは複素環式基を表すか、または、ＲａおよびＲｂは、それらが結合した窒素原子と一緒になり、３から８個の原子を環内にもつ環状基を形成している。このように、「アミノ」という用語には、そうではないと指示されなければ、環状アミノ基、例えば、ピペリジニルもしくはピロリジニル基が含まれる。「アミノ置換アミノ基」は、ＲａおよびＲｂの少なくとも一方がアミノ基によりさらに置換されているアミノ基を表す。
【発明の開示】
【００１８】
本発明の実施形態は、多孔質シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板、このようなイオン化脱離の実施方法、およびこれらの基板の製造方法を対象とする。シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板を対象とする一実施形態は、次の式：
【００１９】
【化８】
2007526446.tif 000003
を有する表面を有する基板を含む。
【００２０】
上の式において、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１またはＯ−ＳｉＲ１，Ｒ２，Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸官能基）で置換されている。「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である。
【００２１】
前記の表面をもつ基板は、さらなる酸化反応に対して耐性がある。かくして、このような基板により、時間が経っても、また、イオン化が繰り返されても、安定した結果が得られる。
【００２２】
前記モルパーセントは、好ましくは２５から５０、より好ましくは４０から５０である。
【００２３】
好ましい一実施形態において、Ｙはヒドロキシルである。さらに好ましい実施形態において、Ｙはヒドロキシルであり、Ｙのいくらかの部分は下の式ＩＩＩ：
【００２４】
【化９】
2007526446.tif 000004
により表される。
【００２５】
また、より一層好ましくは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、メチルまたは１８個またはそれより少ない炭素原子のアルキル炭素鎖である。Ｙが式ＩＩＩにより表される場合、式ＩＩＩのモルパーセントは、好ましくは２から５０である。しかし、立体的な問題のために、式ＩＩＩの構造のモルパーセントは、通常、６から１０に制限される。
【００２６】
本発明のさらなる実施形態は、多孔質シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板の製造方法を対象とする。この方法は、多孔質シリコン基板上に水素化ケイ素を備える表面を準備するステップを含む。水素化ケイ素の少なくとも５モルパーセントは、酸素と反応させられてシリコン酸化物を形成する。
【００２７】
好ましくは、前記酸素はオゾンのような反応性のある形である。
【００２８】
好ましくは、前記シリコン酸化物は、式ＷＹにより表される化合物と反応させられる（式中、Ｗは、ハロゲン、メトキシ、アルコキシまたはエトキシからなる群から選択され、およびＹは下の式ＩＶ：
【００２９】
【化１０】
2007526446.tif 000005
により表される。）。
【００３０】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、前記と同じ意味で使用されている。式ＷＹで表される好ましい化合物の１つはトリメチルクロロシランである。
【００３１】
本発明のさらなる実施形態は、多孔質シリコン上でレーザー脱離イオン化を実施する方法を対象とする。この方法は、次の式：
【００３２】
【化１１】
2007526446.tif 000006
をもつ多孔質シリコン表面上に試料を供給するステップを含み、式中、Ｘおよび文字「ｎ」は前記の通りである。
【００３３】
前記の表面を有する基板は、さらなる酸化反応に対して耐性がある。かくして、このような基板により、時間が経っても、およびイオン化が繰り返されても、安定した結果が得られる。前記表面は、吸着における選択性をもたせるように変性されていてもよい。例えば、表面修飾が陽イオン交換の機能をもつ場合、表面に付けられた試料内の塩基性化合物を、選択的に留めておくことができる。
【００３４】
これら、ならびに他の利点と特徴は、後の図と詳細な説明においてさらに示される。
【００３５】
（図面の簡単な説明）
図１は、本発明の特徴を有する、シリコン上で脱離イオン化を実施するための基板を示す。
【００３６】
図２は、本発明の特徴を用いる、シリコン基板上で脱離イオン化を実施するためのレーザー装備質量分析計を示す。
【００３７】
（発明の詳細な説明）
多孔質シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板、このようなイオン化脱離を実施する方法、およびこれらの基板の製造方法としての本発明がこれから詳細に説明される。本発明の実施形態は、質量分析計において使用されるように試料がイオン化および気化されるシステムに関連させて説明されるであろう。しかし、当業者は、試料がイオン化および気化される全ての用途で本発明が有用であることを直ちに認めるであろう。
【００３８】
一実施形態は、シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板を対象とした。本発明の特徴を備える基板は、全般に数字１１により示されており、図１に描かれている。この基板は、通常、矩形または正方形であり、ほぼ３から４センチメートルの長さ、４から５センチメートルの幅と、０．５ミリメートルの高さを有している。基板のこれらの寸法と形状は、基板の機能にとって重要でないが、現在の製造と用途の基準を反映している。ホルダおよび他の実験装備、例えば９６ウェル装備と共に使用できる寸法を有するこのような基板１１を作製するのが普通である。
【００３９】
基板１１は、この物品の周囲に広がる表面１３を有する。しかし、本発明の特徴は、イオン化がその上で起こる作業表面に最も関係する。表面１３は、基板１１の作業表面を示す数字１５により指定された試料を有する。表面１３は試料１５の保持を容易するように多孔質である。多孔質シリコン表面を作り出す方法は当技術分野において知られており、例えば米国特許第６２８８３９０号に教示されている。このような表面は、通常、シリコン表面のレーザーエッチングにより作り出される。
【００４０】
基板１１は、シリコン組成物を有する内部本体をもつ。表面１３は、シリコンマスの末端を反映している組成を有する。表面１３は、次の式：
【００４１】
【化１２】
2007526446.tif 000007
により表される構造を有する。
【００４２】
上の式で、ＸはＨまたはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１，Ｒ２，Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ６の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、Ｒ６は、Ｃ１からＣ３６の線状、環状または分岐状のアルキル（例えば、Ｃ１８のシアノプロピル）、アリールまたはアルコキシ基であり、基Ｒ６は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されている。
【００４３】
「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である。
【００４４】
表面１３を有する基板１１は、さらなる酸化反応に対して耐性がある。かくして、このような基板１１により、時間が経っても、およびイオン化が繰り返されても、安定した結果が得られる。例えば、脱離イオン化を実施するための基板は、ごく普通に繰り返し使用される。表面が水素化物の化学的性質を有する基板は、イオン化過程において受け取ったエネルギーに応答して、試料および雰囲気に化学反応を起こさせる。表面の化学的性質のこれら変化は、さらなる試料がさらなるイオン化に応答する仕方を変える。後のイオン化により得られる結果は、初期のイオン化によるものと異なっており、これは望ましいことではない。
【００４５】
結果がより安定しているためには、前記のモルパーセントは２５から５０、より好ましくは、４０から５０である。
【００４６】
好ましい一実施形態において、Ｙはヒドロキシルである。さらに好ましい実施形態において、Ｙの少なくとも一部は下の式ＩＩＩ：
【００４７】
【化１３】
2007526446.tif 000008
により表される。
【００４８】
また、より一層好ましくは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、メチルまたは１８個またはそれより少ない炭素原子のアルキル炭素鎖である。より一層好ましくは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、メチルである。立体的な問題のために、式ＩＩＩの構造のモルパーセントは、好ましくは、少なくとも２、より好ましくは、６から１０である。
【００４９】
本発明のさらなる実施形態は、多孔質シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板の製造方法を対象とする。この方法は多孔質シリコン基板上に水素化ケイ素を含む表面を準備するステップを含む。少なくとも５モルパーセントの水素化ケイ素が酸素と反応させられてシリコン酸化物となる。
【００５０】
好ましくは、前記酸素は、オゾンのような反応性のある形である。シリコン表面とオゾンとを反応させる方法は当技術分野において知られている。シリコンの表面は高濃度オゾン雰囲気に曝され、反応してシリコン酸化物を生成する。
【００５１】
好ましくは、シリコン酸化物は、式ＷＹにより表される化合物と反応させられる（式中、Ｗは、ハロゲン、メトキシ、アルコキシまたはエトキシからなる群から選択され、およびＹは下の式ＩＶ：
【００５２】
【化１４】
2007526446.tif 000009
により表される。
【００５３】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、前記と同じ意味で使用されている。式ＷＹで表される化合物は有機シランを含み得る。式ＷＹにより表される好ましい化合物の１つはトリメチルクロロシランである。別の好ましい化合物はアミノプロピルジメチルエトキシシランである。
【００５４】
本発明のさらなる実施形態は、多孔質シリコン上でレーザー脱離イオン化を実施する方法を対象とする。この方法は図２に示された装置に関連させて説明される。多孔質シリコン上でレーザー脱離イオン化を実施するための装置は、全般に数字３１により示されており、次の主要素を有する：多孔質基板１１、レーザー３５、および質量分析計３７。
【００５５】
多孔質基板１１は、知られている標準的な配置構成のホルダ（示されていない）によりレーザー３５と位置合わせして保持されている。多孔質基板１１は、試料分析計３７の入口（示されていない）のごく近くに位置している。
【００５６】
質量分析計３７は、通常、知られている配置構成の飛行時間型のものである。したがって、質量分析計３７は詳細に描かれていない。
【００５７】
試料１５が、基板１１の多孔質シリコン表面１３上に置かれている。多孔質シリコン表面１３は次の式：
【００５８】
【化１５】
2007526446.tif 000010
をもつ表面の化学的性質を有する（式中、Ｘおよび文字「ｎ」は前記の通りである。）。
【００５９】
レーザー３５は、試料１５の一部の電荷を奪って、あるいは、パルスを送ってイオン化し気化させる。蒸気、イオンおよびガスは分析のために質量分析計３７の入口に引き込まれる。質量分析計３７は、受け入れたイオンについての質量および電荷の情報、例えば、質量と電荷の比を与える。
【００６０】
表面１３を有する基板１１は、さらなる酸化に対して耐性がある。かくして、このような基板により、時間が経っても、また、イオン化が繰り返されても、安定した結果が得られる。
【実施例１】
【００６１】
基板のシリコン酸化物表面をトリメチルクロロシランと反応させ、次に、純粋なイソプロパノールで洗った。ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）消化物の試料を表面に付け、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析計（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）を用いて分析した。水素化ケイ素表面でのＤＩＯＳ−ＭＳにより検出される濃度に相当する濃度の５００ａｍｏｌが検出できた。トリメチルシラン（ＴＭＳ）で変性された表面上で、数週間に渡って、ＤＩＯＳ−ＭＳを実施し、その期間、信号強度の低下は認められなかった。対照的に、未変性ＤＩＯＳ表面では２〜３週間後に信号の相当の劣化を示す。
【実施例２】
【００６２】
酸化シリコン表面をアミノプロピルジメチルエトキシシランと反応させた。この変性された表面では、特定の化合物に対する選択性の向上があることが見出された。例えば、スクロースおよびマルトトリオースのような糖は、水素化ケイ素シリコン表面、あるいはＴＭＳ変性表面を用いるＤＩＯＳによっては容易には検出できない。しかし、アミノ変性表面により、信号の大きさが数桁増大する。この変性された表面により、吸着における選択性が得られる。例えば、陽イオン交換体により表面を変性すると塩基性化合物が選択的に結合し、中性および酸性妨害物質を容易に除去することができるであろう。ＴＭＳ変性表面により具体的に示される一例は、ペプチド消化物の８Ｍ尿素溶液がチップ上に載せられ、そのペプチドがその表面に強く吸着されると思われることである。この場合、結合しない尿素を質量分析の前に容易に除去することができる。この変性技術の４番目の利点は、それが表面の物理的性質を変える簡単な手段となることである。例えば、アミン変性表面により、水素化ケイ素またはＴＭＳ変性表面よりずっと大きな表面張力（接触角は溶剤に依存する）が得られるであろう。１種または複数のシラン反応試薬により表面をパターン化することにより、表面の疎水性を選択的に変えて、表面の試料を適切な場所に位置づける、また／あるいは、一箇所に集中させる助けとすることができる。
【００６３】
これらおよび他の利点は当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、説明に記載された詳細に限定されるべきではなく、本発明の請求範囲において定められる主題を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の特徴を有する、シリコン上で脱離イオン化を実施するための基板を示す。
【図２】本発明の特徴を用いる、シリコン基板上で脱離イオン化を実施するための、レーザー装備質量分析計を示す。
【図１】
2007526446.tif 000019
【図２】
2007526446.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月24日(2007.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の式をもつ基板を含むシリコン上で、イオン化脱離を実施するための基板。
【化１】
2007526446.tif 000021
（式中、ＸはＨまたはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１〜Ｃ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されており、および「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、任意の空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である。）
【請求項２】
Ｙがヒドロキシルである請求項１に記載の製造物品。
【請求項３】
前記モルパーセントが２５〜５０である請求項１に記載の製造物品。
【請求項４】
Ｙの少なくとも一部が下の式ＩＩＩ：
【化２】
2007526446.tif 000022
により表される請求項１に記載の製造物品。
【請求項５】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が、メチル、または１８個以下の炭素原子のアルキル炭素鎖である請求項４に記載の製造物品。
【請求項６】
基板上に水素化ケイ素を備える表面を準備するステップ、少なくとも５モルパーセントの前記水素化ケイ素を酸素と反応させてシリコン酸化物を生成させるステップを含む、シリコン上でイオン化脱離を実施するための基板の製造方法。
【請求項７】
前記酸化シリコンと式ＷＹにより表される化合物とを反応させることをさらに含む請求項６に記載の方法［式中、Ｗはハロゲン、メトキシ、アルコキシまたはエトキシからなる群から選択され、およびＹは次の式により表される
【化３】
2007526446.tif 000023
｛式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されている｝］。
【請求項８】
前記の式ＷＹにより表される前記化合物がトリメチルクロロシランである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記の式ＷＹにより表される前記化合物がアミノプロピルジメチルエトキシシランである請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
次の式：
【化４】
2007526446.tif 000024
（式中、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１〜Ｃ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の基は置換されていないか、または１つ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されている。）を有する多孔質シリコン表面上に試料を供給するステップ、前記試料の少なくとも一部をレーザーによりイオン化してイオン化した試料を生成させるステップ、質量と電荷の関係について測定するために前記のイオン化した試料を質量分析手段に入れるステップを含む、シリコン上でレーザー脱離イオン化を実施する方法。
【請求項１１】
Ｙがヒドロキシルである請求項１０に記載の製造物品。
【請求項１２】
前記モルパーセントが２５〜５０である請求項１０に記載の製造物品。
【請求項１３】
Ｙの少なくとも一部が下の式ＩＩＩ：
【化５】
2007526446.tif 000025
により表される請求項１０に記載の製造物品。
【請求項１４】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が、メチルまたは１８個以下の炭素原子のアルキル炭素鎖である請求項１３に記載の製造物品。
【請求項１５】
次の式：
【化６】
2007526446.tif 000026
（式中、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１〜Ｃ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸官能基）で置換されており、および「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、任意の空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である）を有する多孔質シリコン表面を有する基板；
光のエネルギーを前記試料にパルス照射し、前記試料の一部をイオン化し気化してイオン化した試料を生成させるために前記基板と位置合わせしたレーザー；
質量と電荷の関係を測定するために前記のイオン化した試料を受け入れる質量分析計；
を備える、レーザー脱離イオン化質量分析を実施するための装置。
【請求項１６】
前記Ｙが下の式ＩＩＩ：
【化７】
2007526446.tif 000027
により表され、式ＩＩＩにより表されるＹが２〜１０のモルパーセントを有する請求項１４に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上の式において、ＸはＨもしくはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１またはＯ−ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ２５の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸官能基）で置換されている。「ｎ」という文字は、１から無限大までの整数を表し、空いている原子価はケイ素原子、水素または不純物である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
上の式で、ＸはＨまたはＹであり、Ｘの少なくとも２５モルパーセントはＹであり、Ｙは、ヒドロキシルまたは−Ｏ−Ｒ１または−Ｏ−ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｃ１からＣ６の線状、環状または分岐状のアルキル、アリールまたはアルコキシ基、ヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、Ｒ６は、Ｃ１からＣ３６の線状、環状または分岐状のアルキル（例えば、Ｃ１８のシアノプロピル）、アリールまたはアルコキシ基であり、基Ｒ６は、置換されていないか、または１つまたはそれ以上の部分（例えば、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物および核酸官能基）で置換されている。