(57)【要約】  試料支持体は、互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、少なくとも第１表面に設けられた導電層と、を備える。基板及び導電層には、導電層の基板とは反対側の第３表面と第２表面とに開口する複数の貫通孔が形成されている。第２表面、第３表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、基板よりも水に対する親和性が高い保護膜が設けられている。
2019155803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料のイオン化用の試料支持体であって、
互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、
少なくとも前記第１表面に設けられた導電層と、
を備え、
前記基板及び前記導電層には、前記導電層の前記基板とは反対側の第３表面と前記第２表面とに開口する複数の貫通孔が形成されており、
前記第２表面、前記第３表面、及び前記複数の貫通孔の各々の内面に、前記基板よりも水に対する親和性が高い保護膜が設けられている、
試料支持体。
【請求項２】
前記保護膜は、酸化チタン又は酸化亜鉛の成膜により形成されている、
請求項１に記載の試料支持体。
【請求項３】
前記基板は、バルブ金属又はシリコンを陽極酸化することにより形成されている、
請求項１又は２に記載の試料支持体。
【請求項４】
前記貫通孔の幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍである、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料支持体。
【請求項５】
前記導電層の材料は、白金又は金である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料支持体。
【請求項６】
試料のイオン化用の試料支持体であって、
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、
前記第１表面、前記第２表面、及び前記複数の貫通孔の各々の内面に設けられた保護膜と、
を備え、
前記保護膜は、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛の成膜により形成されている、
試料支持体。
【請求項７】
試料のイオン化用の試料支持体であって、
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、
前記第１表面、前記第２表面、及び前記複数の貫通孔の各々の内面に、前記基板よりも水に対する親和性が高い保護膜が設けられている、
試料支持体。
【請求項８】
試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、
互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、少なくとも前記第１表面に設けられた導電層と、を用意する第１工程であって、前記基板及び前記導電層には、前記導電層の前記基板とは反対側の第３表面と前記第２表面とに開口する複数の貫通孔が形成されている、該第１工程と、
前記第２表面、前記第３表面、及び前記複数の貫通孔の各々の内面に、前記基板よりも水に対する親和性が高い保護膜を設ける第２工程と、
を含む、試料支持体の製造方法。
【請求項９】
前記保護膜は、原子層堆積法によって酸化チタン又は酸化亜鉛を成膜することにより形成される、
請求項８に記載の試料支持体の製造方法。
【請求項１０】
試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、
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用意する第１工程と、
前記第１表面、前記第２表面、及び前記複数の貫通孔の各々の内面に、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛を成膜することにより保護膜を設ける第２工程と、
を含む、試料支持体の製造方法。
【請求項１１】
試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、
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用意する第１工程と、
前記第１表面、前記第２表面、及び前記複数の貫通孔の各々の内面に、前記基板よりも水に対する親和性が高い保護膜を設ける第２工程と、
を含む、試料支持体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、試料支持体及び試料支持体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体試料等の試料の質量分析において、試料をイオン化するための試料支持体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような試料支持体は、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を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０９３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような質量分析においては、イオン化された試料（試料イオン）が検出され、その検出結果に基づいて試料の質量分析が実施される。このような質量分析においては、信号強度（感度）の向上が望まれている。【０００５】
そこで、本開示は、試料イオンの信号強度を向上させることができる試料支持体及び当該試料支持体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１側面に係る試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、少なくとも第１表面に設けられた導電層と、を備え、基板及び導電層には、導電層の基板とは反対側の第３表面と第２表面とに開口する複数の貫通孔が形成されており、第２表面、第３表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、基板よりも水に対する親和性が高い保護膜が設けられている。【０００７】
第１側面に係る試料支持体は、第２表面及び第３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。例えば、毛細管現象によって基板の複数の貫通孔内に測定対象の試料の成分が進入した状態において、基板の第１表面に対してレーザ光が照射されることにより、導電層を介して当該レーザ光のエネルギーが試料の成分に伝達され、試料の成分がイオン化される。ここで、本発明者らの鋭意研究により、なるべく試料の成分を貫通孔内に留めておくことによってイオン化された試料（試料イオン）の信号強度が増大するという知見が得られた。そこで、第１側面に係る試料支持体では、基板の第２表面、導電層の第３表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、基板よりも水に対する親和性が高い保護膜が設けられている。このような保護膜が設けられていることにより、貫通孔の第２表面側の開口及び第３表面側の開口からの貫通孔内への試料の成分の流通を促進でき、試料の成分を貫通孔内に進入し易くすることができる。その結果、試料の成分を貫通孔内に留め易くすることができ、試料イオンの信号強度を向上させることができる。【０００８】
保護膜は、酸化チタン又は酸化亜鉛の成膜により形成されていてもよい。この場合、貫通孔内への試料の成分の流通を促進可能な親水性の保護膜が適切に実現される。【０００９】
基板は、バルブ金属又はシリコンを陽極酸化することにより形成されていてもよい。この場合、バルブ金属又はシリコンの陽極酸化によって得られた基板により、毛細管現象による試料の成分の移動を適切に実現することができる。【００１０】
貫通孔の幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍであってもよい。この場合、上述した毛細管現象による試料の成分の移動を適切に実現することができる。【００１１】
導電層の材料は、白金又は金であってもよい。この場合、導電層に一定の電圧を容易に且つ安定して付与することができる。【００１２】
本開示の第２側面に係る試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、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、第１表面、第２表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に設けられた保護膜と、を備え、保護膜は、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛の成膜により形成されている。【００１３】
第２側面に係る試料支持体では、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛により形成された保護膜が、上述した第１側面に係る試料支持体における導電層及び保護膜の両方の機能を発揮する。従って、第２側面に係る試料支持体によれば、上述した第１側面に係る試料支持体と同様の効果を奏すると共に、導電層の省略によって試料支持体の構成を簡素化することができる。【００１４】
本開示の第３側面に係る試料支持体は、試料のイオン化用の試料支持体であって、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、第１表面、第２表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、基板よりも水に対する親和性が高い保護膜が設けられている。【００１５】
第３側面に係る試料支持体では、導電性を有する基板が採用されることにより、第１側面に係る試料支持体の導電層が省略されている。従って、第３側面に係る試料支持体によれば、上述した第１側面に係る試料支持体と同様の効果を奏すると共に、導電層の省略によって試料支持体の構成を簡素化することができる。【００１６】
本開示の第１側面に係る試料支持体の製造方法は、試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、互いに対向する第１表面及び第２表面を有する基板と、少なくとも第１表面に設けられた導電層と、を用意する第１工程であって、基板及び導電層には、導電層の基板とは反対側の第３表面と第２表面とに開口する複数の貫通孔が形成されている、該第１工程と、第２表面、第３表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、基板よりも水に対する親和性が高い保護膜を設ける第２工程と、を含む。【００１７】
上記製造方法によれば、上述した第１側面に係る試料支持体を得ることができる。【００１８】
保護膜は、原子層堆積法によって酸化チタン又は酸化亜鉛を成膜することにより形成されてもよい。この場合、貫通孔内への試料の成分の流通を促進可能な親水性の保護膜を適切かつ容易に形成することができる。【００１９】
本開示の第２側面に係る試料支持体の製造方法は、試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、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用意する第１工程と、第１表面、第２表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛を成膜することにより保護膜を設ける第２工程と、を含む。【００２０】
上記製造方法によれば、上述した第２側面に係る試料支持体を得ることができる。【００２１】
本開示の第３側面に係る試料支持体の製造方法は、試料のイオン化用の試料支持体を製造する方法であって、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用意する第１工程と、第１表面、第２表面、及び複数の貫通孔の各々の内面に、基板よりも水に対する親和性が高い保護膜を設ける第２工程と、を含む。【００２２】
上記製造方法によれば、上述した第３側面に係る試料支持体を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、試料イオンの信号強度を向上させることができる試料支持体及び当該試料支持体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、第１実施形態に係る試料支持体の平面図である。
【図２】図２は、図１に示されるII−II線に沿った試料支持体の断面図である。
【図３】図３は、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。
【図４】図４は、図１に示される試料支持体の製造方法の工程を示す図である。
【図５】図５は、図１に示される試料支持体の製造方法の工程を示す図である。
【図６】図６は、図１に示される試料支持体の製造方法の工程を示す図である。
【図７】図７は、滴下方式の質量分析方法の工程を示す図である。
【図８】図８は、滴下方式の質量分析方法の工程を示す図である。
【図９】図９は、吸い上げ方式の質量分析方法の工程を示す図である。
【図１０】図１０は、吸い上げ方式の質量分析方法の工程を示す図である。
【図１１】図１１は、吸い上げ方式の質量分析方法の工程を示す図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態及び第３実施形態に係る試料支持体の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本開示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。また、図面に示される各部材（又は部位）の寸法又は寸法の比率は、説明をわかり易くするために、実際の寸法又は寸法の比率とは異なることがある。
【００２６】
［第１実施形態に係る試料支持体の構成］
図１及び図２に示されるように、第１実施形態に係る試料支持体１は、基板２と、フレーム３と、導電層４と、を備えている。試料支持体１は、試料のイオン化用の試料支持体である。試料支持体１は、例えば質量分析を行う際に、測定対象の試料の成分をイオン化するために用いられる。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。
【００２７】
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、例えば１ｎｍ〜７００ｎｍ程度である。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。
【００２８】
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、後述する毛細管現象によって試料の成分を第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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。すなわち、各貫通孔２ｃの導電層４側の開口は、導電層４によって塞がれていない。つまり、各貫通孔２ｃは、導電層４の基板２とは反対側の第３表面４ａと第２表面２ｂとに開口しており、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
実効領域Ｒに対応する領域において、基板２の第２表面２ｂ、導電層４の第３表面４ａ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面（すなわち、隣り合う貫通孔２ｃ間の隔壁部２ｄの側面）に、基板２よりも水に対する親和性が高い保護膜６が設けられている。保護膜６は、基板２の第２表面２ｂ、導電層４の第３表面４ａ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に一続きに（一体的に）形成されている。本実施形態では、実効領域Ｒに対応しない領域（すなわち、基板２の厚み方向から見てフレーム３と重なる領域）において、保護膜６は、第２表面２ｂ、複数の貫通孔２ｃの各々の内面、及び接着層５のフレーム３とは反対側の表面に一続きに（一体的に）形成されている。ただし、保護膜６は、実効領域Ｒに対応する領域にのみ設けられていてもよい。或いは、保護膜６は、基板２及びフレーム３の全面（導電層４が設けられている部分については導電層４の表面）を覆うように設けられてもよい。
【００３６】
保護膜６は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）の成膜により形成されている。保護膜６は、例えば、原子層堆積法によって形成されている。保護膜６の厚さは、例えば１ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００３７】
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、白色の部分は隔壁部２ｄである。図３に示されるように、基板２には、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。
【００３８】
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。例えば、Ａｌ基板に対して陽極酸化処理が施されることにより、Ａｌ基板の表面部分が酸化されると共に、Ａｌ基板の表面部分に複数の細孔（貫通孔２ｃになる予定の部分）が形成される。続いて、酸化された表面部分（陽極酸化皮膜）がＡｌ基板から剥離され、剥離された陽極酸化皮膜に対して上記細孔を拡幅するポアワイドニング処理が施されることにより、上述した基板２が得られる。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。
【００３９】
［第１実施形態に係る試料支持体の製造方法］
次に、図２及び図４〜図６を参照して、試料支持体１の製造方法について説明する。図４〜図６の各々は、実効領域Ｒに対応する部分の拡大断面図である。まず、図４に示されるように、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２ｃが形成された基板２が用意される。基板２は、例えば、上述したようなバルブ金属又はシリコンの陽極酸化によって得られる。
【００４０】
続いて、図５に示されるように、基板２及び導電層４（すなわち、基板２の第１表面２ａに導電層４が設けられた構造体）が用意される（第１工程）。本実施形態では、基板２の第１表面２ａに接着層５を介してフレーム３が固定された後に、導電層４が、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に一続きに形成される。
【００４１】
続いて、図６に示されるように、第２表面２ｂ、第３表面４ａ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に、基板２よりも水に対する親和性が高い保護膜６が設けられる（第２工程）。本実施形態では、保護膜６は、原子層堆積法によって酸化チタン又は酸化亜鉛を成膜することにより形成される。以上により、図２に示した試料支持体１が得られる。
【００４２】
［滴下方式の試料のイオン化方法］
次に、図７及び図８を参照して、試料支持体１を用いた滴下方式の試料のイオン化方法について説明する。滴下方式とは、試料支持体１の第３表面４ａに対して試料Ｓを含む溶液を滴下する測定方式である。試料支持体１は、このような滴下方式の試料のイオン化方法に用いることができる。ここでは一例として、試料のイオン化のために照射されるエネルギー線としてレーザ光を用いたレーザ脱離イオン化法（質量分析装置２０による質量分析方法の一部）について説明する。図７及び図８においては、基板２に形成された複数の貫通孔２ｃのうち、実効領域Ｒに対応する貫通孔２ｃのみを模式的に示している。また、試料支持体１における導電層４、接着層５及び保護膜６については、図示を省略している。また、図１及び図２に示される試料支持体１と図７及び図８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。
【００４３】
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。
【００４４】
続いて、図７の（ａ）に示されるように、スライドグラス（載置部）８の載置面８ａに第２表面２ｂが対向するように載置面８ａに試料支持体１が載置される（第２工程）。スライドグラス８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８ａとなっている。なお、スライドグラス８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。本実施形態では一例として、試料支持体１は、第２表面２ｂとスライドグラス８の載置面８ａとの間に隙間が設けられるように、導電性のテープ９（例えば、カーボンテープ等）によってスライドグラス８に固定される。当該隙間は、例えば、後述する試料Ｓを含む溶液のうち第２表面２ｂ側から流出した溶液を逃すための領域として機能し得る。すなわち、当該溶液が基板２の第１表面２ａ上（導電層４の第３表面４ａ上）に溢れ出て試料のイオン化を阻害してしまうことを防止する役割を果たす。また、テープ９は、フレーム３の表面３ｂ上の導電層４に接触し、且つ、スライドグラス８の載置面８ａに接触することにより、試料支持体１をスライドグラス８に対して固定する。テープ９は、試料支持体１の一部であってもよいし、試料支持体１とは別に用意されてもよい。テープ９が試料支持体１の一部である場合（すなわち、試料支持体１がテープ９を備える場合）には、例えば、テープ９は、予め、基板２の周縁部において第１表面２ａ側に固定されていてもよい。本実施形態では、テープ９は、フレーム３の表面３ｂ上に形成された導電層４上に固定されていてもよい。
【００４５】
続いて、図７の（ａ）に示されるように、第３表面４ａ側から複数の貫通孔２ｃ（実効領域Ｒに対応する複数の貫通孔２ｃ）に対して、ピペット１０によって、試料Ｓを含む溶液が滴下される（第３工程）。これにより、図７の（ｂ）に示されるように、試料Ｓを含む溶液が、各貫通孔２ｃの第３表面４ａ側の開口から各貫通孔２ｃ内に進入し、試料Ｓを含む溶液の一部が各貫通孔２ｃ内に留まる。
【００４６】
ここで、試料支持体１では、保護膜６（図２及び図６参照）が設けられていることにより、貫通孔２ｃの第３表面４ａ側の開口から貫通孔２ｃ内への試料Ｓの成分Ｓ１の流通が促進されている。すなわち、第３表面４ａ上（保護膜６上）に滴下された試料Ｓを含む溶液が、親水性の保護膜６を伝って、各貫通孔２ｃの内部に進入し易くなっている。つまり、保護膜６は、第３表面４ａ側の溶液を各貫通孔２ｃ内へと適切に導く役割を果たす。これにより、試料Ｓの成分Ｓ１を各貫通孔２ｃ内に適切に進入させることができる。
【００４７】
続いて、図８に示されるように、各貫通孔２ｃ内に試料Ｓの成分Ｓ１が留まっている試料支持体１がスライドグラス８に固定された状態で、スライドグラス８、試料支持体１及び試料Ｓが、質量分析装置２０の支持部２１（例えば、ステージ）上に載置される。続いて、質量分析装置２０の電圧印加部２２によって、スライドグラス８の載置面８ａ及びテープ９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。本実施形態では、保護膜６が設けられていない部分（フレーム３上に設けられた導電層４の部分）において、導電層４とテープ９とが導通している。ただし、フレーム３が設けられない場合等において、導電層４とテープ９とが保護膜６を介して接触させられてもよい。保護膜６は、非常に薄い膜であり、導電層４とテープ９との間の導通の大きな妨げとはならないからである。
【００４８】
続いて、質量分析装置２０のレーザ光照射部２３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（導電層４の第３表面４ａ）に対してレーザ光Ｌが照射される。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。本実施形態では、レーザ光照射部２３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２１及びレーザ光照射部２３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。
【００４９】
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の貫通孔２ｃ内（特に第１表面２ａ側）に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ２（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、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した導電層４（図２参照）から、貫通孔２ｃ内に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した試料Ｓの成分Ｓ１が気化すると共に電荷を獲得して、試料イオンＳ２となる。以上の第１工程〜第４工程が、試料支持体１を用いた試料Ｓのイオン化方法（ここでは、レーザ脱離イオン化法）に相当する。なお、導電層４の第３表面４ａには保護膜６が設けられているが、上述した通り、当該保護膜６は非常に薄い膜であり、レーザ光Ｌを導電層４に照射する上で大きな妨げとはならない。
【００５０】
放出された試料イオンＳ２は、試料支持体１と質量分析装置２０のイオン検出部２４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Ｓ２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、イオン検出部２４によって試料イオンＳ２が検出される（第５工程）。本実施形態では、質量分析装置２０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。
【００５１】
［吸い上げ方式の試料のイオン化方法］
次に、図９〜図１１を参照して、試料支持体１を用いた吸い上げ方式の試料のイオン化方法について説明する。吸い上げ方式とは、試料支持体１の第２表面２ｂが試料Ｓに対向するように試料支持体１を試料Ｓ上に配置する測定方式である。試料支持体１は、このような吸い上げ方式の試料のイオン化方法に用いることができる。ここでは一例として、試料のイオン化のために照射されるエネルギー線としてレーザ光を用いたレーザ脱離イオン化法（質量分析装置２０による質量分析方法の一部）について説明する。図９〜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、接着層５及び保護膜６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９〜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。
【００５２】
まず、滴下方式と同様に、上述した試料支持体１が用意される（第１工程）。続いて、図９の（ａ）に示されるように、試料Ｓがスライドグラス８の載置面８ａに載置される。続いて、図９の（ｂ）に示されるように、試料Ｓに基板２の第２表面２ｂが対向するように、試料支持体１が試料Ｓ上に配置される（第２工程）。すなわち、第２表面２ｂが保護膜６を介して試料Ｓの表面（上面）に接触するように、試料支持体１が配置される。この状態で、図１０の（ａ）に示されるように、スライドグラス８に対して試料支持体１が固定される。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。また、試料支持体１は、テープ９によって、スライドグラス８に対して固定される。ここで、試料Ｓは、例えば組織切片等の薄膜状の生体試料（含水試料）である。
【００５３】
続いて、図１０の（ｂ）に示されるように、スライドグラス８と試料支持体１との間に試料Ｓが配置された状態で、試料Ｓの成分Ｓ１が、毛細管現象によって複数の貫通孔２ｃ（図２及び図６参照）を介して基板２の第１表面２ａ側（導電層４の第３表面４ａ側）に移動する。基板２の第１表面２ａ側に移動した成分Ｓ１は、表面張力によって第１表面２ａ側に留まる。なお、試料Ｓが乾燥試料である場合には、試料Ｓの粘性を低くするための溶液（例えばアセトニトリル、メタノール、アセトン等の有機溶媒）が試料Ｓに加えられる。これにより、毛細管現象によって複数の貫通孔２ｃを介して基板２の第１表面２ａ側に試料Ｓの成分Ｓ１を移動させることができる。
【００５４】
ここで、試料支持体１では、保護膜６（図２及び図６参照）が設けられていることにより、貫通孔２ｃの第２表面２ｂ側の開口から貫通孔２ｃ内への試料Ｓの成分Ｓ１の流通が促進されている。すなわち、試料Ｓの成分Ｓ１が、保護膜６を伝って、各貫通孔２ｃの第２表面２ｂ側の開口から各貫通孔２ｃ内に進入し易くなっている。つまり、保護膜６は、第２表面２ｂ側の試料Ｓの成分Ｓ１を各貫通孔２ｃ内へと適切に導く役割を果たす。これにより、試料Ｓの成分Ｓ１を各貫通孔２ｃ内に適切に進入させることができる。
【００５５】
続いて、図１１に示されるように、各貫通孔２ｃ内に試料Ｓの成分Ｓ１が留まっている試料支持体１がスライドグラス８に固定された状態で、スライドグラス８、試料支持体１及び試料Ｓが、質量分析装置２０の支持部２１上に載置される。続いて、質量分析装置２０の電圧印加部２２によって、スライドグラス８の載置面８ａ及びテープ９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。本実施形態では、保護膜６が設けられていない部分（フレーム３上に設けられた導電層４の部分）において、導電層４とテープ９とが導通している。
【００５６】
続いて、質量分析装置２０のレーザ光照射部２３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（導電層４の第３表面４ａ）に対してレーザ光Ｌが照射される。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。本実施形態では、レーザ光照射部２３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。
【００５７】
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の貫通孔２ｃ内（特に第１表面２ａ側）に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化され、試料イオンＳ２（イオン化された成分Ｓ１）が放出される（第３工程）。具体的には、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収した導電層４（図２参照）から、貫通孔２ｃ内に留まっている試料Ｓの成分Ｓ１にエネルギーが伝達され、エネルギーを獲得した試料Ｓの成分Ｓ１が気化すると共に電荷を獲得して、試料イオンＳ２となる。以上の第１工程〜第４工程が、試料支持体１を用いた試料Ｓのイオン化方法（ここでは、レーザ脱離イオン化法）に相当する。
【００５８】
放出された試料イオンＳ２は、試料支持体１と質量分析装置２０のイオン検出部２４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Ｓ２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、イオン検出部２４によって試料イオンＳ２が検出される（第５工程）。本実施形態では、質量分析装置２０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。
【００５９】
［第１実施形態の作用効果］
以上述べたように、試料支持体１は、第２表面２ｂ及び第３表面４ａに開口する複数の貫通孔２ｃが形成された基板２を備えている。例えば、毛細管現象によって基板２の複数の貫通孔２ｃ内に測定対象の試料Ｓの成分Ｓ１が進入した状態において、基板２の第１表面２ａに対してレーザ光が照射されることにより、導電層４を介して当該レーザ光のエネルギーが試料Ｓの成分Ｓ１に伝達され、試料Ｓの成分Ｓ１がイオン化される。ここで、本発明者らの鋭意研究により、なるべく試料Ｓの成分Ｓ１を貫通孔２ｃ内に留めておくことによってイオン化された試料（試料イオンＳ２）の信号強度が増大するという知見が得られた。そこで、試料支持体１では、基板２の第２表面２ｂ、導電層４の第３表面４ａ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に、基板２よりも水に対する親和性が高い保護膜６が設けられている。このような保護膜６が設けられていることにより、貫通孔２ｃの第２表面２ｂ側の開口及び第３表面４ａ側の開口からの貫通孔２ｃ内への試料Ｓの成分Ｓ１の流通を促進でき、試料Ｓの成分Ｓ１を貫通孔２ｃ内に進入し易くすることができる。その結果、試料Ｓの成分Ｓ１を貫通孔２ｃ内に留め易くすることができ、試料イオンＳ２の信号強度を向上させることができる。
【００６０】
また、保護膜６は、酸化チタン又は酸化亜鉛の成膜により形成されている。この場合、貫通孔２ｃ内への試料Ｓの成分Ｓ１の流通を促進可能な親水性の保護膜６が適切に実現される。
【００６１】
また、基板２は、バルブ金属又はシリコンを陽極酸化することにより形成されている。この場合、バルブ金属又はシリコンの陽極酸化によって得られた基板２により、毛細管現象による試料Ｓの成分Ｓ１の移動を適切に実現することができる。
【００６２】
また、貫通孔２ｃの幅は、１ｎｍ〜７００ｎｍである。この場合、上述した毛細管現象による試料Ｓの成分Ｓ１の移動を適切に実現することができる。
【００６３】
また、導電層４の材料は、白金又は金である。この場合、導電層４に一定の電圧を容易に且つ安定して付与することができる。
【００６４】
また、上述した試料支持体１の製造方法によれば、試料支持体１を適切に得ることができる。また、試料支持体１の製造方法における第２工程では、保護膜６は、原子層堆積法によって酸化チタン又は酸化亜鉛を成膜することにより形成される。これにより、貫通孔２ｃ内への試料Ｓの成分Ｓ１の流通を促進可能な親水性の保護膜６を適切かつ容易に形成することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
図１２の（ａ）は、第２実施形態に係る試料支持体１Ａの実効領域Ｒに対応する部分の拡大断面図である。図１２の（ａ）に示されるように、試料支持体１Ａは、導電層４が省略されると共に、第１表面２ａ、第２表面２ｂ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に設けられた保護膜６Ａを備える点で、試料支持体１と相違する。保護膜６Ａは、導電性を有する材料によって形成されている。具体的には、保護膜６Ａは、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛の成膜により形成されている。保護膜６Ａは、上述した試料支持体１における導電層４及び保護膜６の両方の機能を兼ね備えている。
【００６６】
次に、試料支持体１Ａの製造方法について説明する。まず、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２ｃが形成された基板２が用意される（第１工程）。続いて、基板２の第１表面２ａに接着層５を介してフレーム３が固定される。続いて、図１２の（ａ）に示されるように、第１表面２ａ、第２表面２ｂ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に、例えば原子層堆積法によって導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛を成膜することにより、保護膜６Ａが設けられる（第２工程）。以上により、上述した試料支持体１Ａが得られる。
【００６７】
試料支持体１Ａでは、導電性酸化チタン又は導電性酸化亜鉛により形成された保護膜６Ａが、上述した試料支持体１における導電層４及び保護膜６の両方の機能を発揮する。従って、試料支持体１Ａによれば、上述した試料支持体１と同様の効果を奏すると共に、導電層４の省略によって試料支持体の構成を簡素化することができる。
【００６８】
［第３実施形態］
図１２の（ｂ）は、第３実施形態に係る試料支持体１Ｂの実効領域Ｒに対応する部分の拡大断面図である。図１２の（ｂ）に示されるように、試料支持体１Ｂは、導電性を有する基板２Ａを備えると共に導電層４が省略されている点（導電層４が省略されたことにより、保護膜６とは設けられる位置が一部異なる保護膜６Ｂを備える点）で、試料支持体１と相違する。基板２Ａは、導電性を有する点で基板２と相違しており、その他の構成については基板２と同様である。基板２Ａは、例えばシリコンを陽極酸化することによって形成されている。また、保護膜６Ｂは、第１表面２ａ、第２表面２ｂ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に設けられている点で、保護膜６と相違している。保護膜６Ｂの材料としては、保護膜６と同一の材料を用いることができる。
【００６９】
次に、試料支持体１Ｂの製造方法について説明する。まず、導電性を有し、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２ｃが形成された基板２Ａが用意される（第１工程）。続いて、基板２の第１表面２ａに接着層５を介してフレーム３が固定される。続いて、図１２の（ｂ）に示されるように、第１表面２ａ、第２表面２ｂ、及び複数の貫通孔２ｃの各々の内面に、例えば原子層堆積法によって酸化チタン又は酸化亜鉛を成膜することにより、保護膜６Ｂが設けられる（第２工程）。以上により、上述した試料支持体１Ｂが得られる。
【００７０】
試料支持体１Ｂでは、導電性を有する基板２Ａが採用されることにより、試料支持体１の導電層４が省略されている。従って、試料支持体１Ｂによれば、上述した試料支持体１と同様の効果を奏すると共に、導電層４の省略によって試料支持体の構成を簡素化することができる。
【００７１】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００７２】
例えば、導電層４は、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。導電層４が貫通孔２ｃの内面にも設けられる場合、上述した保護膜６は、貫通孔２ｃの内面に設けられた導電層４を覆うように設けられてもよい。また、上述した試料支持体１を用いた試料のイオン化方法においては、テープ９以外の手段（例えば、接着剤、固定具等を用いる手段）で、スライドグラス８に対して試料支持体１が固定されてもよい。
【００７３】
また、質量分析装置２０においては、レーザ光照射部２３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２４が、当該領域の二次元情報を維持しながら、試料イオンＳ２を検出してもよい。つまり、質量分析装置２０は、投影型質量分析装置であってもよい。また、上述した試料のイオン化法は、試料Ｓを構成する分子の質量分析（イメージング質量分析を含む）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。
【００７４】
また、試料支持体１，１Ａ，１Ｂの用途は、レーザ光Ｌの照射による試料Ｓのイオン化に限定されない。試料支持体１，１Ａ，１Ｂは、レーザ光Ｌ以外のエネルギー線（例えば、イオンビーム、電子線等）の照射による試料Ｓのイオン化に用いられてもよい。
【００７５】
また、上述した実施形態では、基板２に１つの実効領域Ｒが設けられていたが、基板２に複数の実効領域Ｒが設けられていてもよい。また、複数の貫通孔２ｃは、実効領域Ｒのみに形成されている必要はなく、上述した実施形態のように、例えば、基板２の全体に形成されていてもよい。つまり、複数の貫通孔２ｃは、少なくとも実効領域Ｒに形成されていればよい。また、上述した実施形態では、１つの実効領域Ｒに１つの試料Ｓが対応するように試料Ｓが配置されたが、１つの実効領域Ｒに複数の試料Ｓが対応するように試料Ｓが配置されてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ａ，１Ｂ…試料支持体、２，２Ａ…基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、２ｃ…貫通孔、４…導電層、４ａ…第３表面、６，６Ａ，６Ｂ…保護膜。
【図１】
2019155803.tif 000003
【図２】
2019155803.tif 000004
【図３】
2019155803.tif 000005
【図４】
2019155803.tif 000006
【図５】
2019155803.tif 000007
【図６】
2019155803.tif 000008
【図７】
2019155803.tif 000009
【図８】
2019155803.tif 000010
【図９】
2019155803.tif 000011
【図１０】
2019155803.tif 000012
【図１１】
2019155803.tif 000013
【図１２】
2019155803.tif 000014
【国際調査報告】
2019155803.tif 000015
2019155803.tif 000016
2019155803.tif 000017
2019155803.tif 000018