(57)【要約】  固体試料用サンプルプレートは、平板状である本体（２）と蓋体（３）とから成る。本体（２）には、その底面中央が円柱状に膨出して試料置台部（２１ａ）となっている凹部（２１）が形成され、蓋体（３）には、凹部（２１）の直上に、下面開口の径が試料置台部の径とほぼ同じであり漏斗状の開口（３１）が穿設されている。凹部（２１）内に生体組織切片などの試料（７）を収容して蓋体（３）を閉じると、蓋体（３）の開口（３１）周囲の下面壁が試料（７）を下に押し、試料（７）はその下面壁と試料置台部（２１ａ）とに挟まれる。この試料（７）で下面開口が閉塞された開口（３１）にイオン化用の溶媒を注入する。測定の際には、下降する探針（１０６）が試料（７）に刺入され、探針（１０６）が上昇する際にその先端に付着した試料に溶媒が付着する。これにより、試料を固定した状態で繰り返し同じ位置に探針を刺すことができ、また試料に溶媒が十分に付着するのでイオン化も良好に行われる。
2018220742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ）イオン源用のサンプルプレートであって、
略平板状の本体と、該本体の上面に装着可能である略平板状の蓋体と、を有し、
前記本体には試料を収容するための凹部が設けられ、
前記蓋体には、該蓋体が前記本体の上面を被覆するように閉鎖された状態で前記凹部に挿入される凸部が設けられ、該凸部には上下に貫通する開口が穿設されていることを特徴とするＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート。
【請求項２】
請求項１に記載のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートであって、
前記蓋体が前記本体の上面を被覆するように閉鎖された状態で前記凹部の内側に試料の一部が逃げるための空間が形成されるように、前記本体に設けられた前記凹部と、前記蓋体に設けられた前記凸部との少なくともいずれか一方に溝が形成されていることを特徴とするＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート。
【請求項３】
探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ）イオン源用のサンプルプレートであって、
略平板状の本体と、該本体の上面に装着可能である略平板状の蓋体と、を有し、
前記本体には、その底面にその周囲よりも一段高い試料置台部が形成されている、試料を収容するための凹部が設けられ、
前記蓋体には、該蓋体が前記本体の上面を被覆するように閉鎖された状態で前記凹部の上方に、その下面のサイズが前記凹部の上面開口のサイズよりも小さい、上下に貫通する開口が穿設されていることを特徴とするＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートと外形形状が略同一であり、
前記凹部と同じ形状の凹部が形成されている本体と、該凹部の上面開口のサイズと同一のサイズの円筒状の開口が形成されている略平板状の蓋体と、を有することを特徴とするＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート。
【請求項５】
請求項４に記載のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートであって、
前記開口の内径は、当該サンプルプレートが用いられるＰＥＳＩイオン源における探針の基部の外径よりも所定値だけ大きいことを特徴とするＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート。
【請求項６】
探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ）イオン源用のサンプルプレートであって、
略平板状である基体に液体を収容可能な複数の凹部が形成されるとともに、該基体には、前記複数の凹部のそれぞれについて、少なくとも他の一つの凹部との間で液体が流通する流路が形成されていることを特徴とするＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートを保持するプレート保持部を有し、該プレート保持部により保持されている状態のサンプルプレートに収容されている試料を探針の先端に採取して該試料中の成分をイオン化するＰＥＳＩイオン源を備える質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ＝Probe ElectroSpray Ionization）法によるイオン源用のサンプルプレート、及び該サンプルプレートを用いて測定を実施する質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置において測定対象である試料中の成分をイオン化するイオン化法としては、従来、様々な方法が提案され、また実用に供されている。大気圧雰囲気中でイオン化を行うイオン化法としてはエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）法がよく知られているが、このＥＳＩを利用したイオン化法の一つとして近年注目を集めているものとしてＰＥＳＩ法がある。【０００３】
ＰＥＳＩ法は比較的新しいイオン化法であり、特許文献１、非特許文献１等に開示されているように、ＰＥＳＩイオン源は、先端の径が数百ナノメートル程度である導電性の探針と、該探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は試料の少なくとも一方を移動させる変位部と、探針の先端に試料が採取された状態で該探針に高電圧を印加する高電圧発生部と、を含む。測定時には、変位部により探針又は試料の少なくとも一方を移動させ、該探針の先端を試料に接触させ又は僅かに刺入させ、探針の先端表面に微量の試料を付着させる。そのあと、変位部により探針を試料から離脱させ、高電圧発生部から探針に高電圧を印加する。すると、探針先端に付着している試料に強い電場が作用し、エレクトロスプレー現象が生起されて試料中の成分分子が離脱しながらイオン化する。【０００４】
上記ＰＥＳＩイオン源では大気圧雰囲気中でイオン化を行うため、測定対象試料として、生体組織切片等の固体試料と血液等の液体試料との両方を扱うことができる。
イオン源としてＰＥＳＩイオン源を利用した質量分析装置（以下の説明では、ＰＥＳＩイオン源を利用した質量分析装置を単に「質量分析装置」ということとする）において、固体試料を測定する場合には、通常、試料ステージ上に試料が直接載置されるか、又は、試料ステージ上に保持されるプレートの上に試料が載せられ、その試料に降下させた探針を刺入させることで該探針の先端に試料を付着させる（特許文献２等参照）。【０００５】
しかしながら、多数の試料を交換しながら順次測定を行うような場合、試料の交換の手間が掛かるという問題がある。また、通常、同じ試料に対し複数回の質量分析を実施して質量分析結果を積算することが行われるが、生体から切り出された直後の試料では該試料自体が僅かに動いてしまう場合があり、試料の同じ部位に探針を刺入できないために分析の信頼性が低下するという問題もある。また、ＰＥＳＩ法では一般に、固体試料中の成分をイオン化する際に溶媒が必要であるため、探針先端に付着した試料に溶媒を供給する機構が別途必要になり、構成が複雑になり装置コストが高くなるという問題もある。【０００６】
一方、液体試料を測定する場合には、例えば、液体試料が収容された容器が試料ステージ上に載置され、その容器内の液体試料に探針を浸漬させることで該探針の先端に試料を付着させる。或いは、液体試料が供給されるキャピラリ管を、その末端が探針の可動範囲内に位置するように設け、液体試料の供給によってキャピラリ管の末端に形成される微小な液滴に探針を接触させることで、該液体試料を探針先端に付着させる。【０００７】
このように固体試料を測定する場合と液体試料を測定する場合とでは、装置への試料のセッティングの仕方が全く異なる。そのため、複数の固体試料の測定の合間に液体試料の測定を追加したり、逆に複数の液体試料の測定の合間に固体試料の測定を追加したりしようとすると、作業がたいへんに面倒であり、測定効率が大きく低下してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−４４１１０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／０２７３１９号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】竹田  扇、ほか７名、「質量分析法と統計的学習機械を組み合わせた新規がん診断支援装置の開発」、島津評論  Vol.69、No.3・4、2013年3月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、固体試料を確実に保持することができるとともに、溶媒の供給機構を別途設ける必要がなく、効率的な測定が可能であるＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート、及び該サンプルプレートを用いた質量分析装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、固体試料と液体試料とが混在しているような場合であっても、それらを効率的に測定することができるＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート、及び該サンプルプレートを用いた質量分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る第１の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートは、探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ）イオン源用のサンプルプレートであって、
略平板状の本体と、該本体の上面に装着可能である略平板状の蓋体と、を有し、
前記本体には試料を収容するための凹部が設けられ、
前記蓋体には、該蓋体が前記本体の上面を被覆するように閉鎖された状態で前記凹部に挿入される凸部が設けられ、該凸部には上下に貫通する開口が穿設されていることを特徴としている。【００１２】
また上記課題を解決するために成された本発明に係る第２の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートは、探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ）イオン源用のサンプルプレートであって、
略平板状の本体と、該本体の上面に装着可能である略平板状の蓋体と、を有し、
前記本体には、その底面部にその周囲よりも一段高い試料置台部が形成されている、試料を収容するための凹部が設けられ、
前記蓋体には、該蓋体が前記本体の上面を被覆するように閉鎖された状態で前記凹部の上方に、その下面のサイズが前記凹部の上面開口のサイズよりも小さい、上下に貫通する開口が穿設されていることを特徴としている。【００１３】
本発明に係る第１及び第２の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートの外形は、蓋体が本体の上面を被覆するように閉鎖された状態において、典型的には、略偏平直方体形状であるものとすることができる。【００１４】
本発明に係る第１の態様によるＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートを用いて、例えば生体組織切片等の、或る程度の柔らかさを有する固体試料を測定する際には、次のような手順で試料を準備する。【００１５】
即ち、サンプルプレートの蓋体を開放した状態で、本体の凹部に適宜の大きさの試料を収容する。試料の大きさは、上面視で凹部の開口のサイズよりも一回り小さく、凹部の深さよりも少し高い高さを有するものとするのが望ましい。試料を凹部に収容したあと蓋体を閉鎖すると、蓋体の凸部が本体の凹部に挿入され、該凸部の下面が凹部に収容されている試料に当接し該試料を押し潰す。凸部にあって開口が形成されている位置ではその周囲の凸部下面で押された一部の試料が逃げてくるため、試料の開口の内部へと膨出する。【００１６】
そのあと、開口内に適量の溶媒を注入（又は滴下）する。この開口の下面は上述したように膨出した試料で閉塞されているため、この状態では開口は溶媒貯留部として機能する。これにより、凹部に収容されている試料の上に、該試料に接触して溶媒が貯留されている状態となる。このように試料が用意されたサンプルプレートを質量分析装置におけるＰＥＳＩイオン源の所定位置にセットして測定を実施すると、降下した探針の先端は蓋体の開口内に挿入されて試料に刺入される。そして、探針の先端に微量の試料が付着した状態で該探針が引き上げられると、探針先端に付着した試料は溶媒中を通過するため該試料に溶媒が十分に付着する。その状態で、探針に高電圧が印加されると、探針先端の試料中の成分がエレクトロスプレー現象によりイオン化される。【００１７】
一方、本発明に係る第２の態様によるＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートを用いて、生体組織切片等の固体試料を測定する際には、次のような手順で試料を準備する。
即ち、サンプルプレートの蓋体を開放した状態で、本体の凹部に適宜の大きさの試料を収容する。蓋体に穿設されている開口の下面のサイズは凹部の上面開口のサイズよりも小さいため、試料を凹部に収容したあとに蓋体を閉鎖すると、開口の周囲の蓋体下壁面が凹部に収容された試料に当接し該試料を押さえ付ける。凹部の底面の周辺部は試料置台部よりも一段低い溝状になっているため、押さえ付けられた一部の試料はこの溝状部に逃げる。一方、開口の位置では試料は押さえ付けられず、その試料の下面は試料置台部で保持されているので、試料の一部は開口内へと膨出する。押さえ付けられた試料の一部を溝状部に逃がすことで、例えば圧潰された試料がサンプルプレートの上方へと飛散することを防止しつつ、適度な量の試料を蓋体の開口内に膨出させることができる。【００１８】
そのあと、上述した第１の態様のサンプルプレートと同様に、開口に適量の溶媒を注入（又は滴下）する。これにより、試料置台の上に保持されている試料のさらに上に、該試料に接触して溶媒が貯留されている状態となる。このように試料が用意されたサンプルプレートを質量分析装置におけるＰＥＳＩイオン源の所定位置にセットして測定を実施すると、降下した探針の先端は蓋体の貫通孔を通過して試料に刺入される。そして、探針の先端に微量の試料が付着した状態で該探針が引き上げられると、探針先端に付着した試料は溶媒中を通過するため該試料に溶媒が十分に付着する。その状態で、探針に高電圧が印加されると、探針先端の試料中の成分がエレクトロスプレー現象によりイオン化される。【００１９】
また上記第１の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートでは、好ましくは、
前記蓋体が前記本体の上面を被覆するように閉鎖された状態で前記凹部の内側に試料の一部が逃げるための空間が形成されるように、前記本体に設けられた前記凹部と、前記蓋体に設けられた前記凸部との少なくともいずれか一方に溝が形成されている構成とするとよい。【００２０】
この構成によれば、上記第１の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートにおいても上記第２の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートと同様に、押された一部の試料が逃げる、つまりは変形しつつ移動するための空間が存在する。そのため、圧潰された試料の一部が例えばサンプルプレートの上方へと飛散することを防止しつつ、適度な量の試料を蓋体の開口内に膨出させることができる。【００２１】
また、上記本発明に係る第１、第２の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートでは、凹部に固体試料を収容せず、蓋体を閉鎖した状態で開口及び凹部に液体試料を注入することも可能であるものの、液体試料を高精度、高感度で測定するには或る程度以上の量の液体試料が必要である。【００２２】
そこで、本発明に係る別の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートは、上記本発明に係る第１又は第２の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートと外形形状が略同一であり、
前記凹部と同じ形状の凹部が形成されている本体と、該凹部の上面開口のサイズと同一のサイズの円筒状の開口が形成されている略平板状の蓋体と、を有することを特徴としている。【００２３】
この態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートでは、蓋体に穿設した開口の大きさを変えることで、開口及び凹部に貯留可能な液体の量を増やすことができる。それによって、液体試料の測定に十分な液量を確保することができ、液体試料測定用に好適なサンプルプレートを得ることができる。【００２４】
また、主として固体試料測定用である上記本発明に係るＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートと外形形状を略同一にすることで、いずれのサンプルプレートもＰＥＳＩイオン源のプレート保持部に装着することが可能である。それにより、固体試料、液体試料の差無く、予めサンプルプレートに用意した試料を交換しながら次々に測定することが可能となり、測定効率を大幅に向上させることができる。また、固体試料測定用と液体試料測定用とでサンプルプレートの本体は共通であるので、測定時に探針を降下させる際の最下点の位置を固体試料測定用と液体試料測定用とで同一にすることができ、制御が容易になる。また、固体試料測定用と液体試料測定用とでサンプルプレートの本体を共通化することで、サンプルプレートの製造コストも引き下げることができる。【００２５】
なお、上記別の態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレート、即ち、液体試料測定用のサンプルプレートでは、前記開口の内径は、当該サンプルプレートが用いられるＰＥＳＩイオン源における探針の基部の外径よりも所定値だけ大きい構成とするとよい。【００２６】
ＰＥＳＩイオン源では、降下する探針がサンプルプレートに用意された試料に確実に接触するよう、その降下方向（上下方向）に直交する面内での探針の位置を調整する必要がある。これに対し、ＰＥＳＩイオン源において探針の基部を保持する探針ホルダに探針に代えて探針の基部の外径と同じ外形の円筒状パイプを装着し、その円筒状パイプを降下させたときに、そのパイプが上記構成のサンプルプレートの開口にちょうど入るように位置調整を行えば、探針位置の適切な調整が可能である。即ち、試料測定のために用いるサンプルプレートを利用して、探針の位置調整を正確且つ簡便に行うことができる。【００２７】
また、本発明に係るさらに別の態様のＰＥＳＩイオン源用のサンプルプレートは、探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ）イオン源用のサンプルプレートであって、
略平板状である基体に液体を収容可能な複数の凹部が形成されるとともに、該基体には、前記複数の凹部のそれぞれについて、少なくとも他の一つの凹部との間で液体が流通する流路が形成されていることを特徴としている。【００２８】
この態様のＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートでは、流路を通って一つの凹部から別の凹部へと液体が移動するので、例えば或る一つの凹部に収容されている液体試料に他の凹部から流路を通して徐々に別の液体試料や試薬等を供給することで、徐々に化学反応を促して、その反応の過程における連続的な測定を実施することができる。また、複数の凹部から流路を通してそれぞれ別の液体試料をさらに別の凹部に供給し、その別の凹部において反応を起こさせることもできる。流路の傾斜や断面積等によって流量（流速）を制御することができるので、上述したように反応を生じさせる際の反応速度等の制御も可能である。【００２９】
なお、例えば特定の試料や試薬を特定のタイミングで混合したり或いはその混合を停止したりできるように、前記流路には切替え機構を設けてもよい。こうした切替え機構は、外部から機械的に又は電気的に駆動可能であるものとするとよい。【００３０】
また本発明に係る質量分析装置は、本発明に係る上記いずれかのＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートを保持するプレート保持部を有し、該プレート保持部により保持されている状態のサンプルプレートに収容されている試料を探針の先端に採取して該試料中の成分をイオン化するＰＥＳＩイオン源を備えることを特徴としている。【００３１】
本発明に係る質量分析装置では、プレート保持部に装着するサンプルプレートを順次交換することで、固体試料、液体試料を問わず、様々な試料を順次測定することが可能である。なお、プレート保持部へのサンプルプレートの着脱を行うハンドリング装置を設けることで、複数の試料に対する自動的な連続測定も可能である。このようなハンドリング装置によりサンプルプレートの着脱を行う際にも、試料の種類に依らずサンプルプレートの外形形状が略同一であることは都合がよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るＰＥＳＩイオン源用サンプルプレートによれば、生体組織切片などの固体試料を確実に保持した状態で探針を該試料に刺入させることができ、しかも探針の降下・上昇の過程で溶媒を固体試料に付着させることができる。それによって、例えば同じ試料を複数回測定する際にほぼ同じ位置における試料を採取することができ、また、試料に確実に溶媒を付着させて良好なイオン化を行うことができる。それにより、測定の正確性や感度が向上する。また、試料への溶媒の供給機構を別途設ける必要がないので、ＰＥＳＩイオン源の構成が簡素になり、装置コストの低減にもつながる。さらにまた、予め試料をサンプルプレートに収容しておくことで、測定実行時の試料の交換が簡便になり、測定の効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るサンプルプレートを使用する質量分析装置の一実施例の概略構成図。
【図２】本発明の一実施例である固体試料測定用サンプルプレートの外観図であり、(a）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は蓋体を開放した状態の側面図。
【図３】本実施例のサンプルプレートにおける試料保持部の縦断面図。
【図４】本実施例のサンプルプレートにおける試料の収容手順を説明するための縦断面図。
【図５】本実施例の質量分析装置のプレートホルダに本実施例のサンプルプレートを装着した状態を示す平面図。
【図６】本発明の他の実施例である固体試料測定用サンプルプレートにおける試料保持部の縦断面図。
【図７】図６に示したサンプルプレートにおける試料の収容手順を説明するための縦断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施例である固体試料測定用サンプルプレートにおける試料保持部の縦断面図。
【図９】図８に示したサンプルプレートにおける試料の収容手順を説明するための縦断面図。
【図１０】本発明の他の実施例である液体試料測定用サンプルプレートの外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図。
【図１１】図１０に示したサンプルプレートを利用して探針位置の調整を実施する際の手順を示す図。
【図１２】本発明のさらに他の実施例である液体試料測定用サンプルプレートの外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
まず、本発明に係るサンプルプレートが使用される質量分析装置の一実施例について説明する。図１は本実施例の質量分析装置の要部の構成図である。
【００３５】
この質量分析装置は、図１に示すように、大気圧雰囲気中で試料に含まれる成分のイオン化を行うイオン化室１０１と高真空雰囲気中でイオンの質量分離及び検出を行う分析室１０４との間に、段階的に真空度が高められる複数（この例では二つ）の中間真空室１０２、１０３を備えた多段差動排気系の構成を有する。
【００３６】
略大気圧雰囲気であるイオン化室１０１内には、サンプルプレート１Ａ（又は後述する１Ｂ、１Ｃ）を保持するためのプレートホルダ１０８が配置され、プレートホルダ１０８の上方には探針ホルダ１０５により保持された金属性の探針１０６が、上下方向（Ｚ軸方向）に延伸するように配置されている。探針１０６が装着された探針ホルダ１０５はモータや減速機構等を含む探針駆動機構１０７により、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。また、探針１０６及び探針ホルダ１０５は図示しないラックアンドピニオン機構等によりＸ軸、Ｙ軸の二軸方向にそれぞれ手動で移動可能である。これにより、Ｘ−Ｙ面内での探針１０６の位置調整が可能となっている。さらにまた、探針１０６には図示しない高電圧電源から最大で数kV程度の高電圧（極性切替え可能）が印加されるようになっている。
【００３７】
イオン化室１０１内と第１中間真空室１０２内とは細径のキャピラリ管１１０を通して連通しており、キャピラリ管１１０の両端開口の圧力差によって、イオン化室１０１内のガスはキャピラリ管１１０を通して第１中間真空室１０２内へと引き込まれる。第１中間真空室１０２内には、イオン光軸Ｃに沿って且つイオン光軸Ｃの周りに配置された複数枚の電極板から成るイオンガイド１１１が設けられている。また、第１中間真空室１０２内と第２中間真空室１０３内とはスキマー１１２の頂部に形成された小孔を通して連通している。第２中間真空室１０３内には、イオン光軸Ｃの周りに８本のロッド電極を配置したオクタポール型のイオンガイド１１３が設置されている。さらに分析室１０４内には、イオン光軸Ｃの周りに４本のロッド電極を配置した四重極マスフィルタ１１４とイオン検出器１１５とが配置されている。
【００３８】
詳しくはあとで述べるが、サンプルプレート１Ａには測定対象試料が収容されており、探針駆動機構１０７により探針１０６が所定位置まで降下されると、該探針１０６の先端に微量の試料が付着する。そして、探針１０６が所定位置まで引き上げられた状態で該探針１０６に高電圧が印加されると、探針１０６の先端に電場が集中し、エレクトロスプレー現象によって探針１０６に付着している試料中の成分がイオン化される。発生したイオンは上記圧力差によってキャピラリ管１１０中に吸い込まれ、イオンガイド１１１、１１３によりそれぞれ形成される電場の作用で第１中間真空室１０２、第２中間真空室１０３、分析室１０４と順に輸送される。そして、イオンは四重極マスフィルタ１１４に導入され、該四重極マスフィルタ１１４のロッド電極に印加されている電圧に応じた質量電荷比を有するイオンのみが四重極マスフィルタ１１４を通り抜けイオン検出器１１５に到達する。イオン検出器１１５は到達したイオンの量に応じた検出信号を生成する。
【００３９】
例えば試料中の目的成分由来のイオンのみが四重極マスフィルタ１１４を通過するように、該四重極マスフィルタ１１４のロッド電極への印加電圧を設定しておくことにより、その目的成分の量に対応した検出信号を取得することができる。
【００４０】
次に、本発明に係るサンプルプレートの一実施例について図２〜図５を参照して説明する。
図２は本発明の一実施例である固体試料用サンプルプレート１Ａの外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は蓋体を開放した状態の側面図である。図３はこの固体試料用サンプルプレート１Ａにおける試料保持部の縦断面図である。図４はこの固体試料用サンプルプレート１Ａにおける試料の収容手順を説明するための縦断面図である。また、図５はこの固体試料用サンプルプレート１Ａを図１に示した質量分析装置のプレートホルダ１０８に装着した状態を図１において左方から見た平面図である。
【００４１】
図２に示すように、この固体試料用サンプルプレート１Ａは、略平板状である本体２と、同じく略平板状である蓋体３とがヒンジ部２２で接続された構成を有する。蓋体３が本体２の上面を被覆するように該蓋体３を閉鎖した状態では、全体は略偏平直方体形状である。これらは全て、例えばポリプロピレン等の樹脂製である。
【００４２】
本体２の所定位置には、試料（通常は固体試料）を収容するための凹部２１が形成されている。図３に示すように、この凹部２１の底面の中央には偏平円柱状に膨出した試料置台部２１ａが形成され、この試料置台部２１ａの周囲は該試料置台部２１ａの上面よりも一段低い、上面視略円環状の溝部２１ｂとなっている。一方、蓋体３にあって、図２（ｃ）に示すように蓋体３が閉鎖された状態で凹部２１の直上の位置には、上面開口の内径よりも下面開口の内径が小さい、上下に貫通する漏斗状の開口３１が形成されている。この開口３１の下面の内径は、凹部２１における試料置台部２１ａの径とほぼ同じである。
【００４３】
この固体試料用サンプルプレート１Ａは、典型的には、生体から採取された組織切片などの、比較的柔らかい固体試料の測定に好適である。固体試料用サンプルプレート１Ａに試料をセットする際には、まず、蓋体３が十分に開放された状態で、図４（ａ）に示すように、小さく刻んだ試料７をピンセット等を用いて本体２の凹部２１内に置く。このときの試料７のサイズは上面視で凹部２１よりも一回り小さい程度であり、その高さは試料置台部２１ａの深さよりも少し高い程度とするとよい。そして、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、蓋体３を閉鎖する。
【００４４】
なお、図には記載していないが、本体２及び蓋体３の両方に、互いに係合して蓋体３が閉鎖した状態を保つラッチ機構（例えば爪部とその爪部に係合する開口や延出片など）がそれぞれ形成されており、作業者が蓋体３を閉じるとラッチ機構の作用で蓋体３は閉鎖状態に保持される。
【００４５】
蓋体３を閉鎖すると、図４（ｂ）に示すように、蓋体３の開口３１周囲の下壁面（本体２と接触する側の面）が試料７に当接し、図４（ｂ）中に矢印で示すように該試料７を押し下げる。凹部２１の溝部２１ｂは試料置台部２１ａよりも一段低いので、押し下げられた試料７は溝部２１ｂ内に逃げる。一方、試料置台部２１ａの直上には開口３１が設けられているので、試料７の中央部は盛り上がり開口３１の内部に収まる。このようにして試料７は本体２と蓋体３との間に挟み込まれ、安定的に保持される。
【００４６】
蓋体３を閉鎖したあと、作業者は、開口３１に所定量の溶媒を注入する。開口３１の下面は試料７でほぼ完全に閉塞されているので、開口３１は実質的に溶媒収容部として機能する。即ち、図４（ｃ）に示すように、試料置台部２１ａ上に保持されている試料７のさらに上に溶媒８が貯留された状態となる。蓋体３の下壁面にあって開口３１の周囲の部分は試料７とはほぼ完全に密着するので（図４（ｃ）中の符号７ａの部位）、この部分は高い液密性を示す。そのため、開口３１に注入された溶媒は凹部２１側へは漏れ込まず、溶媒の無駄な使用量を抑えることができる。
【００４７】
上述したように開口３１に溶媒を注入したあと、この固体試料用サンプルプレート１Ａを金属製であるプレートホルダ１０８に装着する。図５に示すように、プレートホルダ１０８はちょうど固体試料用サンプルプレート１Ａを挿入可能な差込口１０８ｂを有しており、この差込口１０８ｂに固体試料用サンプルプレート１Ａを挿入していくと、蓋体３から上方に延出する一対の係止片３２が、差込口１０８ｂ上側の上部案内片１０８ａに当接する。係止片３２が上部案内片１０８ａに当接する位置が、プレートホルダ１０８に保持される固体試料用サンプルプレート１Ａの適正な測定位置である。即ち、係止片３２が上部案内片１０８ａに当接するまで固体試料用サンプルプレート１Ａを差込口１０８ｂに押し込むことで、固体試料用サンプルプレート１Ａを常に適正な測定位置にセットすることができる。
【００４８】
後述するようにＸ−Ｙ面内での探針１０６の位置決めがなされている状態では、上述したように固体試料用サンプルプレート１Ａがプレートホルダ１０８の適正な測定位置にセットされると、下降する探針１０６は開口３１のほぼ中央に挿入される。そのため、図４（ｃ）に示すように探針１０６が予め定められている最下点まで下降されると、探針の１０６の先端は溶媒８中を通過したあと試料７に刺入される。このとき、試料７は十分に押さえ付けられているので、試料７が動いてしまうことは殆どない。そして、試料７に刺入された探針１０６が上昇されると、探針１０６の先端に付着した微量の試料は溶媒８中を通過する。そのため、探針１０６の先端に付着した微量の試料には十分な量の溶媒が付着する。そして、探針１０６が所定位置まで上昇されたあとに高電圧が印加されると、試料からは多くの量の微細な帯電液滴が飛び出し、試料に含まれる成分は良好にイオン化される。
【００４９】
以上のように、本実施例の固体試料用サンプルプレート１Ａを用いることで、試料中の成分を良好にイオン化し質量分析に供することができる。それにより、高い測定精度や感度を達成することができる。
【００５０】
上記実施例の固体試料用サンプルプレート１Ａにおける図３に示した試料保持部の構成は適宜に変形することができる。次に、この試料保持部の変形例について説明する。
図６は本発明の他の実施例である固体試料測定用サンプルプレートにおける試料保持部の縦断面図、図７は図６に示したサンプルプレートにおける試料の収容手順を説明するための縦断面図である。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、本体２の所定位置には、偏平円筒状に上方向に突出する突片部２０２が形成されており、その突片部２０２で囲まれる部分が、試料を収容するための凹部２０１となっている。一方、蓋体３には、図６（ｂ）に示すように、該蓋体３が閉鎖された状態で上記突片部２０２と嵌合する円筒形状の嵌合溝３０２が形成され、その嵌合溝３０２の内側は凹部２０１に嵌合する凸部３０３となっている。そして、この凸部３０３の中央に上下に貫通する開口３０１が穿設されている。
【００５２】
生体組織切片などの固体試料をセットする際には、まず、蓋体３が十分に開放された状態で、図７（ａ）に示すように、試料７をピンセット等を用いて本体２の凹部２０１内に置く。そして、蓋体３を閉鎖する。すると、図７（ｂ）に示すように、蓋体３の凸部３０３の下面が試料７の一部を押し潰す。試料７は柔らかいため、押された試料７の一部は開口３０１内へ逃げる。その結果、開口３０１内には試料７が大きく盛り上がる。このようにして試料７は本体２と蓋体３との間に挟み込まれ、安定的に保持される。そのあとは、上記実施例と同様に、開口３０１内に溶媒を注入し、当該サンプルプレートをプレート保持部にセットして測定を実行する。それにより、図７（ｃ）に示すように、降下した探針１０６が試料７に刺入され、試料７のごく一部が探針１０６に付着して測定に供される。
【００５３】
図８は、図６、図７で説明した固体試料測定用サンプルプレートを改良した本発明のさらに他の実施例である固体試料測定用サンプルプレートにおける試料保持部の縦断面図、図９は図８に示したサンプルプレートにおける試料の収容手順を説明するための縦断面図である。図６、図７で説明した固体試料測定用サンプルプレートでは、蓋体３を閉じたときに凸部３０３により押される試料が逃げる空間が実質的に殆どなく、押された試料は圧潰されることになる。それに対し、図８、図９に示す固体試料測定用サンプルプレートでは、押された試料が逃げる空間を設けるようにしている。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、本体２の所定位置には、偏平円筒状に上方向に突出する突片部２１２が形成されており、その突片部２１２で囲まれる部分が、試料を収容するための凹部２１１となっている。この凹部２１１の底面略中央には一段低い溝部２１３が形成されている。この溝部２１１の形状は特に問わない。一方、蓋体３には、図８（ｂ）に示すように、該蓋体３が閉鎖された状態で上記突片部２１２が挿入される円環形状の挿入溝３１２が形成され、その挿入溝３１２の内側は凹部２１１内に収容される凸部３１３となっている。そして、この凸部３１３の中央に上下に貫通する開口３１１が穿設されている。この挿入溝３１２の径方向の溝幅は突片部２１２の径方向の幅に比べてかなり広くなっている。そのため、図８（ｂ）に示すように、蓋体３を閉じると、突片部２１２の内壁面と凸部３１３の周面との間には円環状の空間２１４が形成される。
【００５５】
生体組織切片などの固体試料をセットする際には、まず、蓋体３が十分に開放された状態で、図９（ａ）に示すように、試料７をピンセット等を用いて本体２の凹部２１１内に置く。そして、蓋体３を閉鎖する。すると、図９（ｂ）に示すように、蓋体３の凸部３１３の下面が試料７の一部を押す。このとき一部の試料７は圧潰されるが、押された試料７の大部分は外方の空間２１４又は溝部２１３の内部へと逃げる。一方、開口３０１内には試料７が盛り上がる。このようにして試料７は本体２と蓋体３との間に挟み込まれ、安定的に保持される。そのあとは、上記実施例と同様に、開口３１１内に溶媒を注入し、当該サンプルプレートをプレート保持部にセットして測定を実行する。それにより、図９（ｃ）に示すように、降下した探針１０６が試料７に刺入され、試料７のごく一部が探針１０６に付着して測定に供される。
【００５６】
この構成では、圧潰される試料は少量であるため、圧潰された試料がサンプルプレートの上方に飛散して周囲に飛び散ったり、或いは作業者に掛かったりすることを防止することができる。それにより、例えば試料が微生物等に汚染されている可能性がある場合でも、高い安全性を確保することができる。
【００５７】
続いて、本発明に係るサンプルプレートのさらに他の実施例である液体試料用サンプルプレートについて、図１０、図１１を参照して説明する。
図１０は本発明の一実施例である液体試料用サンプルプレート１Ｂの外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図１１はこの液体試料用サンプルプレート１Ｂを利用して探針１０６の位置調整を実施する際の手順を示す図である。
【００５８】
液体試料用サンプルプレート１Ｂは、固体試料用サンプルプレート１Ａと同様に、略平板状の本体２と同じく略平板状の蓋体４とがヒンジ部２２で接続された構成を有する。本体２は凹部２１の形状や位置を含め固体試料用サンプルプレート１Ａのそれと全く同じであり、ここでは同じ符号を付している。一方、蓋体４に形成されている開口４１の形状は、固体試料用サンプルプレート１Ａにおける蓋体３の開口３１とは異なり円柱状である。この円柱状の開口４１と凹部２１とが一体となって、液体試料が収容される貯留部を形成する。ここでは、この貯留部の容量は９μLとかなり少量であるが、その容量は適宜変更可能であることは当然である。
【００５９】
なお、液体試料の場合、蓋体４を閉鎖した状態で形成される貯留部に単に液体試料を注入すればよいので、本体２と蓋体４とに分離されている必要はないが、ここでは、固体試料用サンプルプレート１Ａと構成の共通化を図るため、図１０に示すような構成としている。液体試料用サンプルプレート１Ｂと固体試料用サンプルプレート１Ａとは外形形状は同じであり、開口３１、４１、凹部２１の位置も同じであるので、上述したように液体試料を注入した液体試料用サンプルプレート１Ｂを固体試料用サンプルプレート１Ａと同様にプレートホルダ１０８に装着して測定を実施すれば、液体試料中の成分に対する検出信号を得ることができる。
【００６０】
なお、液体試料用サンプルプレート１Ｂと固体試料用サンプルプレート１Ａとで本体２は全く同じであるので、一般に、測定時に探針１０６を下降させる最下点の位置は同一でよい。つまり、測定対象が固体試料であるか液体試料であるかによって最下点の位置を変更する必要はなく、その点で測定条件の設定等が簡単になる。
【００６１】
上記液体試料用サンプルプレート１Ｂはサンプルプレートとして利用できるだけでなく、探針１０６のＸ−Ｙ面内での位置調整にも利用可能である。この点について、図１１を参照して説明する。
【００６２】
図１１（ａ）に示すように、測定時には探針１０６が探針ホルダ１０５に装着されるが、探針１０６の位置調整時には、探針１０６の代わりに、その外径が探針１０６の基部（探針ホルダ１０５により保持される部分）の外径と同じである、円筒状の位置決めパイプ１２０が探針ホルダ１０５に取り付けられる（図１１（ｂ）参照）。この例では、位置決めパイプ１２０の外径は１．６mmである。一方、液体試料用サンプルプレート１Ｂの開口４１の内径は２．０mmであり、位置決めパイプ１２０の外径よりも一回り大きい。そこで、位置決めパイプ１２０が探針ホルダ１０５に取り付けられた状態で該位置決めパイプ１２０を下降させ、その位置決めパイプ１２０の下端が液体試料用サンプルプレート１Ｂの開口４１の中に入るように、作業者は探針ホルダ１０５（つまりは位置決めパイプ１２０）の位置をＸ軸、Ｙ軸、の二軸方向にそれぞれ調整する（図１１（ｃ）参照）。
これにより、適正な測定位置にある液体試料用サンプルプレート１Ｂ（又は固体試料用サンプルプレート１Ａ）の開口３１の略中央に探針１０６が下降するように、該探針１０６のＸ−Ｙ面内での位置を適切に調整することができる。
【００６３】
図１２は本発明に係るさらに他の実施例である液体試料用サンプルプレート１Ｃの外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【００６４】
この液体試料用サンプルプレート１Ｃの外形形状は上記液体試料用サンプルプレート１Ｂのそれと全く同じである。 ただし、この液体試料用サンプルプレート１Ｃでは、本体５に三個の凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが形成され、蓋体６には、凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの直上にそれぞれ開口６１ａ、６１ｂ、６１ｃが穿設されている。凹部５１ｃ及び開口６１ｃは、液体試料用サンプルプレート１Ｂにおける凹部２１及び開口４１と上面視で全く同じ位置である。さらに、凹部５１ａと凹部５１ｃとの間には第１流路５２ａが、凹部５１ｂと凹部５１ｃとの間には第２流路５２ｂが形成されている。第１流路５２ａ、第２流路５２ｂは本体５に刻んだ単なる溝でよい。
【００６５】
この液体試料用サンプルプレート１Ｃでは、蓋体６を閉鎖した状態で凹部５１ａ及び開口６１ａにより形成される貯留部に第１液体試料を注入し、凹部５１ｂ及び開口６１ｂにより形成される貯留部に第２液体試料を注入する。第１液体試料及び第２液体試料はそれぞれ流路５２ａ、５２ｂを経て凹部５１ｃに流れ込み、凹部５１ｃで化学反応を生じる。液体試料用サンプルプレート１Ｃをプレートホルダ１０８に装着して或る程度の時間に亘り測定を繰り返すことで、上記反応の進行に伴って変化する試料成分をリアルタイムで測定することができる。
【００６６】
流路５２ａ、５２ｂの傾斜や断面積などを適宜変えることで、それら流路を通って流れる液体試料の流量（流速）を制御することができる。それにより、反応の速度も調整することができる。また、各流路に適宜の切替え機構を設け、液体試料や試薬の供給開始や供給停止のタイミングを変えてもよいし、流量を測定途中で変更することもできる。
【００６７】
なお、上記実施例ではいずれも、一つのサンプルプレートに一つの試料を収容するようにしていたが、例えばＭＡＬＤＩ用のサンプルプレートのように、複数の試料を収容可能としてもよいことは当然である。その場合、質量分析装置においてプレートホルダ１０８又は探針ホルダ１０５のいずれか一方又は両方をＸ−Ｙ面内で移動可能な構成とし、一つのサンプルプレート内の異なる位置にある複数の試料を順番に測定できるようにすればよい。
【００６８】
また、上記実施例や変形例はいずれも本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【００６９】
例えば、上述したサンプルプレートでは本体と蓋体とがヒンジ部で接続されていたが、本体と蓋体とは接続されていなくてもよい。また、サンプルプレート全体の形状等も略偏平直方体形状に限らず、円盤状など適宜変形可能であることも当然である。
また、例えば、図１に示した質量分析装置はシングルタイプの四重極型質量分析装置であるが、トリプル四重極型質量分析装置、四重極−飛行時間型（ｑ−ＴＯＦ型）質量分析装置などでもよい。即ち、ＰＥＳＩイオン源を用いた質量分析装置であれば、後段の質量分離器等の構成は特に限定されない。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ…固体試料用サンプルプレート
１Ｂ、１Ｃ…液体試料用サンプルプレート
２、５…本体
２１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、２０１、２１１…凹部
２１ａ…試料置台部
２１ｂ、２１１、２１３…溝部
２２…ヒンジ部
２０２、２１２…突片部
２１４…空間
３、４、６…蓋体
３１、４１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、３０１、３１１…開口
３０２…嵌合溝
３０３、３１３…凸部
３１２…挿入溝
３２…係止片
５２ａ…第１流路
５２ｂ…第２流路
７…試料（固体試料）
８…溶媒
３２…係止片
１０１…イオン化室
１０２…第１中間真空室
１０３…第２中間真空室
１０４…分析室
１０５…探針ホルダ
１０６…探針
１０７…探針駆動機構
１０８…プレートホルダ
１０８ａ…上部案内片
１０８ｂ…差込口
１１０…キャピラリ管
１１１、１１３…イオンガイド
１１２…スキマー
１１４…四重極マスフィルタ
１１５…イオン検出器
１２０…位置決めパイプ
【図１】
2018220742.tif 000003
【図２】
2018220742.tif 000004
【図３】
2018220742.tif 000005
【図４】
2018220742.tif 000006
【図５】
2018220742.tif 000007
【図６】
2018220742.tif 000008
【図７】
2018220742.tif 000009
【図８】
2018220742.tif 000010
【図９】
2018220742.tif 000011
【図１０】
2018220742.tif 000012
【図１１】
2018220742.tif 000013
【図１２】
2018220742.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月17日(2019.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
即ち、サンプルプレートの蓋体を開放した状態で、本体の凹部に適宜の大きさの試料を収容する。試料の大きさは、上面視で凹部の開口のサイズよりも一回り小さく、凹部の深さよりも少し高い高さを有するものとするのが望ましい。試料を凹部に収容したあと蓋体を閉鎖すると、蓋体の凸部が本体の凹部に挿入され、該凸部の下面が凹部に収容されている試料に当接し該試料を押し潰す。凸部にあって開口が形成されている位置ではその周囲の凸部下面で押された一部の試料が逃げてくるため、試料が開口の内部へと膨出する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ＰＥＳＩイオン源では、降下する探針がサンプルプレートに用意された試料に確実に接触するよう、その降下方向（上下方向）に直交する面内での探針の位置を調整する必要がある。これに対し、ＰＥＳＩイオン源において探針の基部を保持する探針ホルダに探針に代えて探針の基部の外径と同じ外径の円筒状パイプを装着し、その円筒状パイプを降下させたときに、そのパイプが上記構成のサンプルプレートの開口にちょうど入るように位置調整を行えば、探針位置の適切な調整が可能である。即ち、試料測定のために用いるサンプルプレートを利用して、探針の位置調整を正確且つ簡便に行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
蓋体３を閉鎖すると、図４（ｂ）に示すように、蓋体３の開口３１周囲の下壁面（本体２と接触する側の面）が試料７に当接し、該試料７を押し下げる。凹部２１の溝部２１ｂは試料置台部２１ａよりも一段低いので、押し下げられた試料７は溝部２１ｂ内に逃げる。一方、試料置台部２１ａの直上には開口３１が設けられているので、試料７の中央部は盛り上がり開口３１の内部に収まる。このようにして試料７は本体２と蓋体３との間に挟み込まれ、安定的に保持される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図８（ａ）に示すように、本体２の所定位置には、偏平円筒状に上方向に突出する突片部２１２が形成されており、その突片部２１２で囲まれる部分が、試料を収容するための凹部２１１となっている。この凹部２１１の底面略中央には一段低い溝部２１３が形成されている。この溝部２１３の形状は特に問わない。一方、蓋体３には、図８（ｂ）に示すように、該蓋体３が閉鎖された状態で上記突片部２１２が挿入される円環形状の挿入溝３１２が形成され、その挿入溝３１２の内側は凹部２１１内に収容される凸部３１３となっている。そして、この凸部３１３の中央に上下に貫通する開口３１１が穿設されている。この挿入溝３１２の径方向の溝幅は突片部２１２の径方向の幅に比べてかなり広くなっている。そのため、図８（ｂ）に示すように、蓋体３を閉じると、突片部２１２の内壁面と凸部３１３の周面との間には円環状の空間２１４が形成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
１Ａ…固体試料用サンプルプレート
１Ｂ、１Ｃ…液体試料用サンプルプレート
２、５…本体
２１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、２０１、２１１…凹部
２１ａ…試料置台部
２１ｂ、２１３…溝部
２２…ヒンジ部
２０２、２１２…突片部
２１４…空間
３、４、６…蓋体
３１、４１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、３０１、３１１…開口
３０２…嵌合溝
３０３、３１３…凸部
３１２…挿入溝
３２…係止片
５２ａ…第１流路
５２ｂ…第２流路
７…試料（固体試料）
８…溶媒
３２…係止片
１０１…イオン化室
１０２…第１中間真空室
１０３…第２中間真空室
１０４…分析室
１０５…探針ホルダ
１０６…探針
１０７…探針駆動機構
１０８…プレートホルダ
１０８ａ…上部案内片
１０８ｂ…差込口
１１０…キャピラリ管
１１１、１１３…イオンガイド
１１２…スキマー
１１４…四重極マスフィルタ
１１５…イオン検出器
１２０…位置決めパイプ
【国際調査報告】
2018220742.tif 000015
2018220742.tif 000016
2018220742.tif 000017
2018220742.tif 000018