(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルプレートの表面にマトリックス物質を含有する膜を形成するためのマトリックス膜形成装置であって、
a)前記サンプルプレートが取り付けられる取り付け面を備えた第１電極板と、
b)前記取り付け面と対向するように配置された第２電極板と、
c)前記第１電極板と前記第２電極板に挟まれた空間にエレクトロスプレー法によってマトリックス物質を含む液体を噴霧するものであって、その噴霧流の中心軸上に前記第１電極板及び前記第２電極板が存在しないよう配置されたノズルと、
d)前記噴霧流に含まれる帯電した前記マトリックス物質を含む液体の液滴を前記取り付け面に向かって移動させるような電場を、前記第１電極板と前記第２電極板の間に形成する電場形成手段と、
を有することを特徴とするマトリックス膜形成装置。
【請求項２】
前記ノズルが、
e)管状形状を有し、基端側から先端側に設けられた液滴噴霧口に向けて前記マトリックス物質を含む液体が流通するキャピラリーと、
f)前記キャピラリーに並行した流路であって、ネブライズガスを前記液滴噴霧口の近傍に噴出させるネブライズガス噴出流路と、
を有するものであって、
更に、
g)前記キャピラリーに直流電圧を印加する電圧印加手段、
を有することを特徴とする請求項１に記載のマトリックス膜形成装置。
【請求項３】
前記ノズルが、
h)管状形状を有し、基端側から先端側に設けられた液滴噴霧口に向けて前記マトリックス物質を含む液体が流通するキャピラリー、
を有するものであって、
更に、
i)前記ノズルの先端と対向する位置に配置された対向電極と、
j)前記キャピラリーと前記対向電極の間に直流電圧を印加する電圧印加手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のマトリックス膜形成装置。
【請求項４】
更に、
k)前記噴霧流の中心軸上における前記電場の強さを、前記ノズルの先端からの距離に応じて変化させる電場強度差形成手段、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマトリックス膜形成装置。
【請求項５】
更に、
l)前記第１電極板と前記第２電極板の間の電位差を変更することにより、前記サンプルプレートに付着する前記マトリックス物質を含む液体の液滴のサイズを調整する液滴サイズ調整手段、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマトリックス膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ＝Matrix Assisted Laser Desorption /Ionization）によるイオン源を備えた質量分析装置（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）で試料の分析を行う際に用いられるサンプルプレートに、マトリックス物質の膜を形成するためのマトリックス膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＡＬＤＩは、レーザ光を吸収しにくい試料やタンパク質などレーザ光で損傷を受けやすい試料を分析するために、レーザ光を吸収し易く且つイオン化し易い物質をマトリックスとして試料に予め混合しておき、これにレーザ光を照射することで試料をイオン化する手法である。通常、マトリックスは液体状態で試料に添加され、このマトリックスが試料に含まれる分析対象物質を取り込む。そして、マトリックスが乾燥されると、分析対象物質を含んだ結晶粒ができる。これにレーザ光を照射すると、分析対象物質、マトリックス、レーザ光の相互作用により、分析対象物質をイオン化することができる。ＭＡＬＤＩは分子量の大きな高分子化合物をあまり開裂させることなく分析することが可能であり、しかも微量分析にも好適であることから、近年、生命科学などの分野で広範に利用されている。
【０００３】
上記のようなＭＡＬＤＩを用いた質量分析法では、照射レーザ光のスポット径を小さく絞り、その照射位置を試料上で相対的に移動させることにより、例えば試料上で或る質量数を持つイオンの強度分布を表す画像（質量分析イメージ）を得ることができる。こうした装置は質量分析顕微鏡又は顕微質量分析装置として知られており、特に、生化学分野、医療分野等において、生体内細胞に含まれるタンパク質の分布情報を得るといった応用が期待されている。
【０００４】
ＭＡＬＤＩを利用して質量分析イメージを得る（すなわち二次元質量分析イメージングを行う）場合には、ＭＡＬＤＩ−ＭＳに用いられるサンプルプレート上に試料（例えば生体組織切片等）を貼り付け、その後、該サンプルプレート上にマトリックス膜を形成する。このとき、該サンプルプレート上にできるだけ均一にマトリックスを添加することが望ましい。そこで、従来、液体状態のマトリックスをスプレー、滴下、又は蒸着などの方法でサンプルプレート上に塗布する方法などが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-137294号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スプレーによる方法や滴下による方法では、サンプルプレートに付着するマトリックスの液滴サイズが比較的大きくなるため、サンプルプレート上に微小な結晶粒を形成することが難しく、その結果、二次元質量分析イメージングの空間分解能を高くすることができないという問題がある。一方、蒸着による方法（例えば特許文献１など参照）は、微小な結晶によるマトリックス膜の形成が可能であるが、蒸着時にマトリックスを高温に加熱するため、マトリックス物質によっては熱によって分解されてしまう可能性がある。更に、蒸着の際にはサンプルプレートを高真空下に配置する必要があるため、サンプル調製の際に毎回、蒸着用のチャンバ内を真空に引く作業が発生し、時間と手間が掛かるという問題がある。
【０００７】
そこで、近年では液体材料を帯電させて微小液滴状態で噴霧するエレクトロスプレーを用いたエレクトロスプレーデポジション（ＥＳＤ＝ElectroSpray Deposition）法によってサンプルプレートにマトリックス物質を塗布してマトリックス膜を形成する方法が提案されている。
【０００８】
図９はＥＳＤ法によるマトリックス膜の形成装置の概略構成図である。この装置は、上面にサンプルプレートＰが載置される水平なプレート載置台４２０と、プレート載置台４２０の上方に先端を下に向けた状態で配置されたノズル４１０とを備えている。ノズル４１０は、細管（キャピラリー）４１１及び該キャピラリー４１１と同軸であって外筒として該キャピラリー４１１を取り囲むように配設されたネブライズガス管４１２とを有し、キャピラリー４１１自体又はその周囲に設けられた図示しない金属筒に電圧印加部４１５より数ｋＶ〜数十ｋＶ程度の直流高電圧が印加される。この電圧によって形成される電場の影響で、キャピラリー４１１を流れて来るマトリックス液（マトリックス物質を溶媒に溶かしたもの）は正又は負に帯電し、ネブライズガス管４１２から噴出するネブライズガス（通常Ｎ２ガス）の助けを受けて、帯電した微小液滴となって噴出する。噴出した微小液滴は帯電電荷のクーロン反発力によって細かく分裂する。キャピラリー４１１から噴出された微小液滴の流れ（噴霧流）はプレート載置台４２０の中心軸の方向に向かってほぼ円錐形状に広がりながら進行する。そして、ノズル４１０の下方に配置されたサンプルプレートＰの上面に該微小液滴が付着する。このサンプルプレートＰ上には予め試料（例えば薄くスライスされた生体組織切片など）が貼り付けられており、上記のような成膜処理により、該試料に含まれる分析対象物質が前記マトリックス液に取り込まれる。そして、マトリックス液中の溶媒が乾燥すると、サンプルプレートＰ上に分析対象物質を含んだ結晶粒から成るマトリックス膜が形成される。
【０００９】
こうしたＥＳＤ法では、蒸着法と同様に微小な結晶によるマトリックス膜の形成が可能であると共に、マトリックスを高温に加熱する必要がなく、且つ成膜時に高真空を必要としないため、容易且つ短時間にサンプルプレートへのマトリックス膜の形成を行うことができるという利点がある。
【００１０】
しかしながら、上記従来のＥＳＤ法による成膜では、帯電したマトリックス液だけでなく、噴霧流中に含まれる中性粒子などの不純物もサンプルプレートに付着してしまうため、純度の高いマトリックス膜を形成することが難しい場合があった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、微小な結晶から成るマトリックス膜の形成が可能であって、且つ中性粒子等の不純物の含有量が少ないマトリックス膜を形成することのできるマトリックス膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために成された本発明に係るマトリックス膜形成装置は、サンプルプレートの表面にマトリックス物質を含有する膜を形成するための装置であって、
a)前記サンプルプレートが取り付けられる取り付け面を備えた第１電極板と、
b)前記取り付け面と対向するように配置された第２電極板と、
c)前記第１電極板と前記第２電極板に挟まれた空間にエレクトロスプレー法によってマトリックス物質を含む液体を噴霧するものであって、その噴霧流の中心軸上に前記第１電極板及び前記第２電極板が存在しないよう配置されたノズルと、
d)前記噴霧流に含まれる、帯電した前記マトリックス物質を含む液体の液滴を前記取り付け面に向かって移動させるような電場を、前記第１電極板と前記第２電極板の間に形成する電場形成手段と、
を有することを特徴としている。
【００１３】
上記の通り、本発明に係るマトリックス膜形成装置では、前記ノズルからエレクトロスプレー法によって前記マトリックス物質を含む液体（マトリックス液）を噴霧する際に、その噴霧流の中心軸が前記２枚の電極板（すなわち第１電極板と第２電極板）の間を通り且ついずれの電極板とも交差しないようにする。そして、該２枚の電極板の間を通過するマトリックス液の帯電液滴を前記電場形成手段によって形成された電場の作用によって前記第２電極板から第１電極板に向かう方向に移動させることにより、該マトリックス物質を前記第１電極板に取り付けられたサンプルプレート上に堆積させる。このとき、第１電極板に向かって引き寄せられるのは帯電したマトリックス液の液滴だけであり、電荷を有しない中性粒子は第１電極板に引き寄せられることなく前記２枚の電極板の間を通過する。そのため、噴霧流中に含まれる中性粒子がサンプルプレート上に付着してしまうのを防ぐことができ、不純物の含有量が少ないマトリックス膜を形成することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明において、前記第２電極板を前記取り付け面と「対向するように配置」するとは、必ずしも両者が正対した状態に限定されるものではなく、例えば、取り付け面に対して第２電極板が傾いた状態のものも含まれる。この場合の取り付け面と第２電極板とが成す角度は、３０度以内が望ましく、更には１０度以内とすることがより望ましい。
また、必ずしも前記取り付け面の中心を通る法線上に前記第２電極板の中心が位置している必要もない。
すなわち、第１電極板と第２電極板は、両者の間に直流電圧を印加した際に、前記第１電極板の前記取り付け面と前記第２電極板の前記噴霧流を臨む面との間に、前記噴霧流中の帯電液滴を該噴霧流の中心軸と交差する方向に移動させるような電場が形成されるように配置されていればよい。
【００１５】
なお、上記本発明に係るマトリックス膜形成装置は、
前記ノズルが、
e)管状形状を有し、基端側から先端側に設けられた液滴噴霧口に向けて前記マトリックス物質を含む液体が流通するキャピラリーと、
f)前記キャピラリーに並行した流路であって、ネブライズガスを前記液滴噴霧口の近傍に噴出させるネブライズガス噴出流路と、
を有するものであって、
更に、
g)前記キャピラリーに直流電圧を印加する電圧印加手段、
を有するものとすることができる。
【００１６】
このような構成では、前記電圧印加手段による印加電圧によって前記キャピラリーの先端部に形成される電場の作用により、該キャピラリー内のマトリックス液が帯電し、この帯電したマトリックス液が前記ネブライズガスによって剪断されて前記液滴噴霧口から噴霧される。
【００１７】
このような構成を有するマトリックス膜形成装置としては、例えば、前記ノズルを内管である前記キャピラリーと外管であるネブライズガス管とから成る二重管構造としたものが考えられる。この場合、前記キャピラリーの外周面と前記ネブライズガス管の内周面との間の空間が前記ネブライズガス噴出流路として機能することになる。
【００１８】
あるいは、上記本発明に係るマトリックス膜形成装置は、
前記ノズルが、
h)管状形状を有し、基端側から先端側に設けられた液滴噴霧口に向けて前記マトリックス物質を含む液体が流通するキャピラリー、
を有するものであって、
更に、
i)前記ノズルの先端と対向する位置に配置された対向電極と、
j)前記キャピラリーと前記対向電極の間に直流電圧を印加する電圧印加手段と、
を有するものとすることもできる。
【００１９】
上記構成から成るマトリックス膜形成装置は、所謂ナノエレクトロスプレーによる帯電液滴の噴霧を行うものである。このような構成では、前記電圧印加手段によって前記キャピラリーと前記対向電極の間に大きな電位差を与えることにより、前記液滴噴霧口の近傍に強い電界が形成される。そして、この電界により前記マトリックス物質を含む液体が帯電し、正負のイオンに分離される。そして対向電極に引き寄せられる極性を有するイオン（すなわちマトリックス物質のイオン）が、液体に溶け込んだ状態で前記ノズルの外に引き出されて噴霧される。
【００２０】
なお、前記噴霧流は、前記ノズルに近いほど流速が早く、且つ噴霧の広がりも小さいため、前記電場形成手段によって形成される電場が比較的弱い場合には、前記マトリックス物質を含む液滴はノズルから或る程度離れるまでは前記第１電極板の前記取り付け面に向かって移動せず、結果的に該液滴がサンプルプレートの中央付近やノズルから遠い領域に偏って付着する可能性がある。逆に、前記電場が比較的強い場合には、前記噴霧流に含まれるマトリックス物質を含む液滴が急速に第１電極板に引き寄せられ、その結果、該液滴がサンプルプレートの前記ノズルに近い領域に偏って付着する可能性がある。
【００２１】
そこで、上記本発明に係るマトリックス膜形成装置は、更に、
k)前記噴霧流の中心軸上における前記電場の強さを、前記ノズルの先端からの距離に応じて変化させる電場強度差形成手段、
を備えたものとすることが望ましい。
【００２２】
このような構成によれば、前記２枚の電極板で挟まれた空間において、帯電した前記マトリックス物質を含む液滴を前記第１電極板に向かって引きつける力の大きさを、前記ノズルからの距離に応じて変化させることができる。これにより、該液滴がサンプルプレート上の特定の領域に偏って付着して膜厚にムラが生じるのを防止し、均一な厚さのマトリックス膜を形成することができる。
【００２３】
また、上記本発明に係るマトリックス膜形成装置は、更に、
l)前記第１電極板と前記第２電極板の間の電位差を変更することにより、前記サンプルプレートに付着する前記マトリックス物質を含む液体の液滴のサイズを調整する液滴サイズ調整手段、
を有するものとすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上の通り、上記構成から成る本発明のマトリックス膜形成装置によれば、中性粒子がサンプルプレート上に堆積するのを防止することができ、不純物の少ないマトリックス膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るマトリックス膜形成装置の概略構成図。
【図２】同実施形態に係るマトリックス膜形成装置の変形例を示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るマトリックス膜形成装置の概略構成図。
【図４】同実施形態に係るマトリックス膜形成装置の変形例を示す図。
【図５】本発明に係るマトリックス膜形成装置の別の構成例を示す図。
【図６】本発明に係るマトリックス膜形成装置の更に別の構成例を示す図。
【図７】図５の装置の変形例を示す図。
【図８】図６の装置の変形例を示す図。
【図９】従来の、ＥＳＤ法によるサンプルプレートへのマトリックス膜の形成方法を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［実施形態１］
図１は、本発明の一実施形態に係るマトリックス膜形成装置の要部構成図である。このマトリックス膜形成装置は、マトリックス物質を含む液体（マトリックス液）を噴霧するためのノズル１１０と、サンプルプレートＰが取り付けられる第１電極板１２０と、第１電極板１２０に対向して配置された第２電極板１３０を備えている。
【００２７】
図１中の右側の円で囲んだ領域は、ノズル１１０の先端部の縦断面を拡大して示したものである。同図に示すように、ノズル１１０はキャピラリー１１１と、キャピラリー１１１と同軸であって外筒としてキャピラリー１１１を取り囲むように配設されたネブライズガス管１１２とを有する二重管構造となっている。キャピラリー１１１にはマトリックス液供給部１１３からマトリックス液が供給される。一方、キャピラリー１１１の外周面とネブライズガス管１１２の内周面の間の空間には、ネブライズガス供給部１１４から不活性ガスであるネブライズガス（通常、窒素ガス）が供給される。また、キャピラリー１１１自体又はその周囲に設けられた図示しない金属筒には、スプレー用電圧印加部１１５より数ｋＶ〜数十ｋＶ程度の直流高電圧が印加される。
【００２８】
第１電極板１２０及び第２電極板１３０は、互いに平行且つ15 mm〜30 mm程度離間させて配置された金属製の平板であって、両者の間には堆積用電圧印加部１４０（本発明における電場形成手段に相当）より±1 kV〜±3 kV程度の直流電圧が印加される。第１電極板１２０の、前記第２電極板１３０と対向する面（プレート取り付け面）には、一般に導電性材料から成るサンプルプレートＰが取り付けられる。なお、サンプルプレートＰとしては、26 mm×76 mm程度のスライドグラス形状のプレートや、一辺が80 mm〜130 mm程度のＭＡＬＤＩプレート等が用いられる。プレート取り付け面には、例えば絶縁体から成る爪状の保持部材が設けられており、予め試料（例えば生体組織切片など）が貼付されたサンプルプレートＰが該保持部材によって第１電極板１２０に固定される。
【００２９】
スプレー用電圧印加部１１５及び堆積用電圧印加部１４０はコンピュータ等から成る制御部１５０によって制御されており、該制御部１５０にはユーザからの指示を入力するためのボタン、ダイヤル、又はキーボード等から成る入力部１５１が接続されている。
【００３０】
本実施形態のマトリックス膜形成装置において、ノズル１１０は先端を下方に向けた状態で配設されており、第１電極板１２０及び第２電極板１３０は、互いに平行且つノズル１１０によって形成される噴霧流の中心軸Ａを挟むようにしてノズル１１０の下方に配置されている。
【００３１】
本実施形態のマトリックス膜形成装置による成膜時には、マトリックス液供給部１１３からキャピラリー１１１の先端へと流れてきたマトリックス液が、スプレー用電圧印加部１１５からの印加電圧による電場の影響で、いずれかの電荷（この例では正電荷）に帯電する。そして、その状態で該マトリックス液は、ネブライズガス管１１２の先端から噴出するネブライズガスの助けを受けて微小液滴となって噴出する。噴出した微小液滴は、帯電電荷のクーロン反発力によって細かく分裂する。上記のようにして、ノズル１１０の先端から下方に向けてマトリックス液が噴霧され、その噴霧流はほぼ円錐形状に広がりながら第１電極板１２０と第２電極板１３０の間の空間に進入する。ここで、第１電極板１２０と第２電極板１３０の間には堆積用電圧印加部１４０により、第１電極板１２０側が陰極となるように直流電圧が印加されている。そのため、前記空間に進入した正電荷を有するマトリックス液の微小液滴は、この電圧印加によって形成される電場の作用により第１電極板１２０に向かって引き寄せられ、前記噴霧流の流れを外れてサンプルプレートＰの表面に付着する。一方、電荷を有しない中性粒子は、第１電極板１２０に引き寄せられることなく前記噴霧流の流れに乗って下方に進行し、そのまま前記空間を通り抜けるため、該中性粒子がサンプルプレートＰに付着することはない。
【００３２】
このように、本実施形態によるマトリックス膜形成装置によれば、帯電したマトリックス液の微小液滴のみをサンプルプレートＰ上に堆積させることができるため、従来よりも不純物の含有量が少ないマトリックス膜を形成することが可能となる。また、このとき入力部１５１を介したユーザの指示に応じて制御部１５０が堆積用電圧印加部１４０による印加電圧の大きさを変更することにより、サンプルプレートＰに付着させるマトリックス液の液滴の最大サイズを制限することも可能である（この場合、制御部１５０が本発明における液滴サイズ調整手段に相当する）。この場合、堆積用電圧印加部１４０による印加電圧を小さくするほど、サンプルプレートＰに付着するマトリックス液の液滴の最大サイズを小さくすることができる。
【００３３】
なお、上記の例では、堆積用電圧印加部１４０による電圧印加によって形成される電界の強さが、第１電極板１２０と第２電極板１３０で挟まれた空間においてほぼ一様となるが、これに限らず、例えば、該空間における前記電界の強さがノズル１１０からの距離に応じて変化するように構成してもよい。このような場合の構成例を図２に示す。
【００３４】
この例では、第１電極板１２０及び第２電極板１３０の外側の面（すなわち前記噴霧流を臨む面の逆側の面）に前記噴霧流の中心軸Ａと平行な方向に沿って複数の電極１２１ａ〜ｄ、１３１ａ〜ｄを取り付けると共に、各電極板１２０、１３０上の対応する位置に設けられた電極同士の間にそれぞれ個別の堆積用電圧印加部１４１ａ〜ｄを設ける。そして、前記第１電極板１２０と第２電極板１３０の間の電位差が、例えばノズル１１０に近い側ほど小さく、ノズル１１０から遠い側ほど大きくなるよう、各電極間への印加電圧の大きさを制御部１５０が制御する。
【００３５】
すなわち、図２において最もノズルに近い位置に設けられた電極１２１ａと１３１ａの間に堆積用電圧印加部１４１ａを設け、２番目に近い電極１２１ｂと１３１ｂの間に堆積用電圧印加部１４１ｂを、３番目に近い電極１２１ｃと１３１ｃの間に堆積用電圧印加部１４１ｃを、最もノズルから遠い電極１２１ｄと１３１ｄの間に堆積用電圧印加部１４１ｄを設ける。そして、これらの堆積用電圧印加部１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄによる印加電圧の大きさをそれぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄとしたときに、Ｖａ＜Ｖｂ＜Ｖｃ＜Ｖｄとなるようにする。これにより、第１電極板１２０と第２電極板１３０の間の空間において、ノズル１１０から噴出した帯電液滴を第１電極板１２０に向かって移動させようとする力がノズル１１０に近い側では小さく、ノズル１１０から遠ざかるほど大きくなる。その結果、ノズル１１０に近い側にマトリックス液が多く付着してサンプルプレートＰ上に形成されるマトリックス膜の厚さにムラができるのを防ぐことができる。
【００３６】
あるいは、図２に示す構成において、前記第１電極板１２０と第２電極板１３０の間の電位差が、上記とは逆にノズル１１０に近い側ほど大きく、ノズル１１０から遠い側ほど小さくなるよう、各電極間への印加電圧の大きさを制御する（すなわちＶａ＞Ｖｂ＞Ｖｃ＞Ｖｄとなるようにする）ようにしてもよい。このような構成は、ノズル１１０からの噴霧流の流速が比較的大きく、サンプルプレートＰ上の、ノズル１１０に近い領域に帯電液滴が付着しにくい場合などに有効である。また、上記に限らず、例えば前記中心軸Ａに沿った方向における前記印加電圧をサンプルプレートＰの所定の領域（例えば中央付近）に近い部分において他の部分より大きくしたり、小さくしたりするようにしてもよい。これらの例では、電極１２１ａ〜ｄ、１３１ａ〜ｄ、堆積用電圧印加部１４１ａ〜ｄ、及び制御部１５０が本発明における電場強度差形成手段に相当する。
【００３７】
なお、このように前記噴霧流の中心軸Ａ上における電場の強度をノズル１１０からの距離に応じて変化させる構成では、成膜中にサンプルプレートＰ上の複数の位置におけるマトリックス膜の厚さをリアルタイムで計測することのできる膜厚計測部１６０を設け、計測された前記複数の位置における膜厚に基づいて、各位置における膜厚が等しくなるように堆積用電圧印加部１４１ａ〜ｄのそれぞれによる印加電圧の大きさをフィードバック制御することが望ましい。膜厚計測部１６０としては、例えば非接触で対象物の厚みを測定することが可能なレーザ変位センサ（変位計）を利用し、該レーザ変位センサからサンプルプレートＰに照射されたレーザ光のうち、マトリックス膜の表面で反射して戻ってきたレーザ光の光路長と、該マトリックス膜を通過してサンプルプレートＰの表面で反射して戻ってきたレーザ光の光路長との差に基づいて該マトリックス膜の厚さを求めることができる。
【００３８】
また、以上の例では、ノズル１１０の先端を下に向け、ノズル１１０の下方に第１電極板１２０及び第２電極板１３０を配置する構成としたが、本実施形態におけるノズル１１０の向きや、ノズル１１０と第１電極板１２０及び第２電極板１３０の位置関係はこれに限定されるものではなく、ノズル１１０による噴霧流を挟むように第１電極板１２０と第２電極板１３０が対向配置されていればよい。例えば、ノズル１１０の先端を上に向けると共に第１電極板１２０及び第２電極板１３０をノズル１１０の上方に配置した構成としたり、ノズル１１０の先端を横（例えば右方）に向けると共に第１電極板１２０及び第２電極板１３０をノズル１１０の右方に配置した構成としてもよい。
【００３９】
［実施形態２］
次に、本発明の第２の実施形態に係るマトリックス膜形成装置について説明する。図３は、本実施形態に係るマトリックス膜形成装置の要部構成図である。なお、既に説明した第１実施形態のマトリックス膜形成装置（図１）と同一又は対応する構成については下二桁が共通する符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４０】
本実施形態に係るマトリックス膜形成装置は、エレクトロスプレー法の一種である所謂ナノエレクトロスプレー法によってマトリックス液の噴霧を行うものである。このマトリックス膜形成装置では、ノズル２１０にネブライズガス管が設けられておらず、代わりに第１電極板２２０及び第２電極板２３０の間の空間を挟んで前記ノズル２１０と対向する位置に対向電極２７０が設けられている。また、本実施形態に係るマトリックス膜形成装置では、ネブライズガスの流れがないことでノズル２１０からの噴霧流が前記空間に滞留するのを防止するため、対向電極２７０の下方に真空ポンプ等を備えた排気手段（図示略）が設けられている。また、マトリックス液を噴霧するキャピラリー２１１は、ガラス細管に金属薄膜がコーティングされたもの又は金属から成る細管であって先端が細く絞られている。この対向電極２７０とキャピラリー２１１の間には、スプレー用電圧印加部２１５によって直流高電圧が印加される。
【００４１】
本実施形態のマトリックス膜形成装置による成膜時には、マトリックス液供給部２１３からキャピラリー２１１の先端へと流れてきたマトリックス液が、スプレー用電圧印加部２１５からの印加電圧による電場の影響で、いずれかの電荷（この例では正電荷）に帯電する。そして、この同極性のイオンを多量に含んだ液体は、スプレー用電圧印加部２１５による印加電圧によってキャピラリー２１１と対向電極２７０の間に形成された電場の働きにより、細く引き伸ばされ、テーラーコーンと呼ばれる円錐形状体を形成する。このテーラーコーンの形成が進行するに伴って電荷密度が高くなると臨界点でクーロン爆発が生じ、マトリックス液の帯電液滴が微小液滴となってキャピラリー２１１の先端から噴出する。この微小液滴は、帯電電荷のクーロン反発力によって細かく分裂しながら、対向電極２７０に引き寄せられて下方に進行する。上記のようにして、ノズル２１０の先端から下方に向けてマトリックス液が噴霧され、その噴霧流はほぼ円錐形状に広がりながら第１電極板２２０と第２電極板２３０の間の空間に進入する。ここで、第１電極板２２０と第２電極板２３０の間には堆積用電圧印加部２４０により、第１電極板２２０側が陰極となるように直流電圧が印加されている。そのため、前記空間に進入した正電荷を有するマトリックス液の微小液滴は、前記印加電圧によって形成される電場の作用により第１電極板２２０に向かって引き寄せられ、前記噴霧流の流れを外れてサンプルプレートＰの表面に付着する。一方、前記マトリックス物質の液滴の噴出に伴ってキャピラリー２１１の先端から噴出した中性粒子（電荷を有しない液滴）は、第１電極板２２０に引き寄せられることなく重力及び上述の排気手段の働きによって下方に進行し、そのまま前記空間を通り抜けるため、該中性粒子がサンプルプレートＰに付着することはない。
【００４２】
このように、本実施形態によるマトリックス膜形成装置によれば、帯電したマトリックス液の微小液滴のみをサンプルプレートＰ上に堆積させることができるため、従来よりも不純物の含有量が少ないマトリックス膜を形成することが可能となる。また、このとき入力部２５１を介したユーザの指示に応じて制御部２５０が堆積用電圧印加部２４０による印加電圧の大きさを変更することにより、サンプルプレートＰに付着させるマトリックス液の液滴の最大サイズを制限することも可能である（この場合、制御部２５０が本発明における液滴サイズ調整手段に相当する）。この場合、堆積用電圧印加部２４０による印加電圧を小さくするほど、サンプルプレートＰに付着するマトリックス液の液滴の最大サイズを小さくすることができる。
【００４３】
なお、本実施形態においても、上述の実施形態１の場合と同様に、堆積用電圧印加部２４０による電圧印加によって形成される電界の強さが、前記噴霧流の中心軸Ａ上においてノズル２１０からの距離に応じて変化するように構成してもよい。このような場合の構成例を図４に示す。
【００４４】
この例においても、第１電極板２２０及び第２電極板２３０の外側の面（すなわち前記噴霧流を臨む面の逆側の面）に前記噴霧流の中心軸Ａと平行な方向に沿って複数の電極２２１ａ〜ｄ、２３１ａ〜ｄを取り付けると共に、各電極板２２０、２３０上の対応する位置に設けられた電極同士の間にそれぞれ個別の堆積用電圧印加部２４１ａ〜ｄを設け、ノズル２１０に近い領域（又は遠い領域若しくは中間部）において前記第１電極板２２０と第２電極板２３０の間の電位差が相対的に小さく、その他の領域では前記電位差が相対的に大きくなるよう、各電極間への印加電圧の大きさを制御部２５０が制御する。これにより、サンプルプレートＰ上の所定の領域にマトリックス液が多く付着してマトリックス膜の厚さにムラができるのを防ぐことができる。この例では、電極２２１ａ〜ｄ、２３１ａ〜ｄ、堆積用電圧印加部２４１ａ〜ｄ、及び制御部２５０が本発明における電場強度差形成手段に相当する。
【００４５】
また、サンプルプレートＰへのマトリックス膜の成膜中に該マトリックス膜の厚さをリアルタイムで計測する膜厚計測部２６０（例えばレーザ変位センサ）を設け、この膜厚計測部２６０により計測されたサンプルプレートＰ上の複数の位置における膜厚に基づいて、各位置における膜厚が等しくなるように堆積用電圧印加部２４１ａ〜ｄのそれぞれによる印加電圧の大きさをフィードバック制御するようにすることが望ましい。
【００４６】
以上、本発明を実施するための形態について具体例を挙げて説明を行ったが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、上記の実施形態１及び実施形態２では、第１電極板及び第２電極板をいずれもその内側の面（すなわち前記ノズルによる噴霧流を臨む面）が前記噴霧流の中心軸Ａに対して平行になるように配置したが、これに限らず、例えば、図５又は図６に示すように、第１電極板３２０の内側の面及び第２電極板３３０の内側の面のいずれか一方又は両方を、前記中心軸Ａに対して傾けた構成としてもよい（既に説明した図１〜４と同一又は対応する構成要素については下二桁が共通する符号を付し、適宜説明を省略する）。
なお、図５及び図６ではノズル３１０から遠ざかるほど第１電極板３２０と第２電極板３３０の間の距離が小さくなるような構成となっているが、これらとは逆に、図７及び図８に示すように、ノズル３１０から遠ざかるほど両電極板の間の距離が大きくなるような構成としてもよい。以上のように、第１電極板３２０及び／又は第２電極板３３０を噴霧流の中心軸Ａに対して傾けた構成とすれば、上述のように第１電極板３２０及び第２電極板３３０にそれぞれ多数の電極を設けなくても、堆積用電圧印加部３４０からの印加電圧によって両電極板３２０、３３０の間に形成される電位勾配を、ノズル３１０からの距離に応じて変化させることが可能となる。これらの例では前記噴霧流の中心軸Ａに対して傾けて配置された第１電極板３２０及び／又は第２電極板３３０が本発明における電場強度差形成手段に相当する。
【００４７】
なお、このような場合には、これらの電極板３２０、３３０の両方又はいずれか一方の角度を変更するための、モータ等を備えた電極板駆動部３８０を設けると共に、サンプルプレートＰ上の複数の位置におけるマトリックス膜の厚さをリアルタイムで形成する膜厚計測部３６０（例えばレーザ変位センサ）を設け、成膜の実行中に、膜厚計測部３６０によって計測された膜厚に基づいて、各位置における膜厚が等しくなるように電極板駆動部３８０の動作をフィードバック制御するようにすることが望ましい。この場合には、前記噴霧流の中心軸Ａに対して傾けて配置された第１電極板３２０及び／又は第２電極板３３０と、電極板駆動部３８０、及び制御部３５０が本発明における電場強度差形成手段に相当する。
【符号の説明】
【００４８】
１１０、２１０、３１０…ノズル
１１１、２１１…キャピラリー
１１２…ネブライズガス管
１１３、２１３、３１３…マトリックス液供給部
１１４、３１４…ネブライズガス供給部
１１５、２１５、３１５…スプレー用電圧印加部
１２０、２２０、３２０…第１電極板
１３０、２３０、３３０…第２電極板
１２１ａ〜ｄ、１３１ａ〜ｄ、２２１ａ〜ｄ、２３１ａ〜ｄ…電極
１４０、１４１ａ〜ｄ、２４０、２４１ａ〜ｄ、３４０…堆積用電圧印加部
１５０、２５０、３５０…制御部
１５１、２５１、３５１…入力部
１６０、２６０、３６０…膜厚計測部
２７０…対向電極
３８０…電極板駆動部
Ａ…噴霧流の中心軸
Ｐ…サンプルプレート
【図１】
0006264275.tif 000002
【図２】
0006264275.tif 000003
【図３】
0006264275.tif 000004
【図４】
0006264275.tif 000005
【図５】
0006264275.tif 000006
【図６】
0006264275.tif 000007
【図７】
0006264275.tif 000008
【図８】
0006264275.tif 000009
【図９】
0006264275.tif 000010