电离法及质量分析方法与流程

1.本公开涉及一种电离法及质量分析方法。


背景技术：

2.作为为了进行质量分析等而将生物试样等试样进行电离的方法，已知有解吸电喷雾电离法(desi：desorption electrospray ionization)(例如，参照专利文献1)。解吸电喷雾电离法是通过对于试样照射带电的微小液滴(charged
‑
droplets)而将试样进行解吸
·
电离的方法。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2007
‑
165116号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.在解吸电喷雾电离法中，在例如质量分析中为了实现信号强度(灵敏度)的提高，要求将试样的成分确实地电离。
8.本公开的目的在于提供一种通过带电的微小液滴的照射而能够将试样的成分确实地电离的电离法、及能够实现信号强度的提高的质量分析方法。
9.用于解决技术问题的技术方案
10.本公开的一方面的电离法具备：准备试样支承体的第一工序，所述试样支承体具备：具有第一表面、及与第一表面相反侧的第二表面、以及开口于第一表面及第二表面的各个的多个贯通孔的电绝缘性的基板；以及安装于基板的电绝缘性的框架；在载置部的载置面上载置试样，以第二表面与试样接触的方式在载置面上载置试样支承体的第二工序；以及通过对于第一表面照射带电的微小液滴，将经由多个贯通孔移动至第一表面侧的试样的成分进行电离，吸引被电离的成分的第三工序。
11.在该电离法中，在试样支承体的基板上，试样的成分经由多个贯通孔从第二表面侧向第一表面侧移动，并停留于第一表面侧。而且，试样支承体的基板及框架为电绝缘性的部件，因此，即使将例如施加有高电压的微小液滴照射部靠近第一表面，也抑制在微小液滴照射部与试样支承体之间发生放电。因此，根据该电离法，通过使微小液滴照射部靠近第一表面并对于第一表面照射带电的微小液滴，能够将经由多个贯通孔移动至第一表面侧的试样的成分确实地电离。
12.在本公开的一方面的电离法中，第三工序也可以在大气压气氛到中真空气氛(真空度10
‑3torr以上的气氛)的条件下实施。由此，能够简单地更换试样并容易地进行试样的观察及分析。
13.在本公开的一方面的电离法中，在第三工序中，也可以使带电的微小液滴的照射区域相对于第一表面进行相对地移动。在停留于基板的第一表面侧的试样的成分中，维持
试样的位置信息(构成试样的分子的二维分布信息)。因此，通过使带电的微小液滴的照射区域相对于第一表面进行相对地移动，能够在维持试样的位置信息的同时将试样的成分电离。由此，在检测被电离的成分的后面的工序中，能够将构成试样的分子的二维分布进行图像化。另外，如上所述，可以使微小液滴照射部靠近第一表面，因此，能够抑制带电的微小液滴的照射区域扩大。由此，在检测被电离的成分的后面的工序中，能够将构成试样的分子的二维分布以高分辨率进行图像化。
14.本公开的一方面的质量分析方法具备：上述的电离法的第一工序、第二工序及第三工序；以及检测第三工序中被电离的成分的第四工序。
15.在该质量分析方法中，如上所述，通过带电的微小液滴的照射，将试样的成分确实地电离，因此，能够实现检测被电离的成分时的信号强度的提高。
16.发明的效果
17.根据本公开，可以提供一种通过带电的微小液滴的照射而能够将试样的成分确实地电离的电离法、以及能够实现信号强度的提高的质量分析方法。
附图说明
18.图1是一个实施方式的质量分析方法中使用的试样支承体的俯视图。
19.图2是沿着图1所示的ii
‑
ii线的试样支承体的剖视图。
20.图3是图1所示的试样支承体的基板的放大图像。
21.图4是表示一个实施方式的质量分析方法的工序的图。
22.图5是表示一个实施方式的质量分析方法的工序的图。
23.图6是实施一个实施方式的质量分析方法的质量分析装置的构成图。
24.图7是表示通过比较例的质量分析方法得到的质谱图。
25.图8是表示通过实施例的质量分析方法得到的质谱图。
26.图9是表示通过比较例的质量分析方法得到的特定离子的二维分布图像的图。
27.图10是表示通过实施例的质量分析方法得到的特定离子的二维分布图像的图。
具体实施方式
28.以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。此外，在各图中对相同或相当部分标注相同符号，并省略重复的说明。
29.[试样支承体]
[0030]
如图1及图2所示，试样支承体1具备基板2、框架3和粘接层4。基板2具有第一表面2a及第二表面2b、以及多个贯通孔2c。第二表面2b是与第一表面2a相反侧的表面。各贯通孔2c在第一表面2a及第二表面2b的各个开口。在本实施方式中，多个贯通孔2c同样地(以均匀的分布)形成于基板2的整体，各贯通孔2c沿基板2的厚度方向(第一表面2a及第二表面2b相互相对的方向)延伸。
[0031]
基板2为电绝缘性的部件。在本实施方式中，基板2的厚度为1～50μm，各贯通孔2c的宽度为1～700nm的程度。从基板2的厚度方向观察的情况下的基板2的形状例如为直径为数mm～数cm的程度的大致圆形。从基板2的厚度方向观察的情况下的各贯通孔2c的形状例如为大致圆形(参照图3)。此外，就贯通孔2c的宽度而言，在从基板2的厚度方向观察的情况
下的贯通孔2c的形状为圆形的情况下是指贯通孔2c的直径，在该形状为圆形以外的形状的情况下，是指容纳于贯通孔2c的假想的最大圆柱的直径(有效直径)。
[0032]
框架3具有第三表面3a及第四表面3b、以及开口3c。第四表面3b为与第三表面3a相反侧的表面，并且为基板2侧的表面。开口3c开口于第三表面3a及第四表面3b的各个。框架3为电绝缘性的部件，框架3的导热率为1.0w/m
·
k以下。在本实施方式中，框架3的材料为pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)或pi(聚酰亚胺)，另外，框架3的厚度为10～500μm(更优选低于100μm)。另外，在本实施方式中，框架3相对于可见光具有透射性，另外，框架3具有挠性。从基板2的厚度方向观察的情况下的框架3的形状例如为一边为数cm左右的矩形。从基板2的厚度方向观察的情况下的开口3c的形状例如为直径为数mm～数cm的程度的圆形。此外，框架3的导热率的下限值例如为0.1w/m
·
k。
[0033]
框架3安装于基板2。在本实施方式中，基板2的第一表面2a中沿着基板2的外缘的区域与框架3的第四表面3b中沿着开口3c的外缘的区域通过粘接层4相互固定。粘接层4的材料例如为释放气体少的粘接材料(低熔点玻璃、真空用粘接剂等)。在试样支承体1中，基板2中与框架3的开口3c对应的部分作为用于使试样的成分从第二表面2b侧经由多个贯通孔2c向第一表面2a侧移动的有效区域r发挥作用。
[0034]
图3是从基板2的厚度方向观察的情况下的基板2的放大图像。图3中，黑色的部分为贯通孔2c，白色的部分为贯通孔2c间的分隔壁部。如图3所示，在基板2上一样地形成有具有大致一定的宽度的多个贯通孔2c。有效区域r中的贯通孔2c的开口率(在从基板2的厚度方向观察的情况下，所有的贯通孔2c相对于有效区域r所占的比例)在实用上为10～80％，特别优选为60～80％。多个贯通孔2c的大小可以相互不一致，也可以多个贯通孔2c彼此局部相互连结。
[0035]
图3所示的基板2是通过将al(铝)进行阳极氧化而形成的氧化铝多孔膜。具体而言，对于al基板实施阳极氧化处理，将氧化的表面部分从al基板剥离，由此，能够得到基板2。此外，基板2也可以通过将ta(钽)、nb(铌)、ti(钛)、hf(铪)、zr(锆)、zn(锌)、w(钨)、bi(铋)、sb(锑)等al以外的阀金属进行阳极氧化而形成，也可以通过将si(硅)进行阳极氧化而形成。
[0036]
[电离法及质量分析方法]
[0037]
对使用了试样支承体1的电离法及质量分析方法进行说明。此外，图4及图5中，在试样支承体1中省略了贯通孔2c及粘接层4的图示。另外，对于图1及图2所示的试样支承体1与图4及图5所示的试样支承体1，为了便于图示，尺寸的比率等不同。
[0038]
首先，作为试样的电离用的试样支承体，准备上述的试样支承体1(第一工序)。试样支承体1可以通过由电离法及质量分析方法的实施者制造而准备，也可以通过从试样支承体1的制造者或销售者等转让而准备。
[0039]
接着，如图4的(a)所示，在载玻片(载置部)6的载置面6a上载置试样s(第二工序)。试样s例如为组织切片等薄膜状的生物试样(含水试样)，处于冻结的状态。接着，如图4的(b)所示，以基板2的第二表面2b与试样s接触的方式，在载置面6a上载置试样支承体1(第二工序)。此时，在从基板2的厚度方向观察的情况下，以试样s位于有效区域r内的方式，配置试样支承体1。接着，如图5的(a)所示，使用电绝缘性的胶带7将框架3固定于载玻片6上。在该状态下解冻试样s时，如图5的(b)所示，在基板2中，试样s的成分s1通过例如毛细管现象
经由多个贯通孔2c(参照图2)从第二表面2b侧向第一表面2a侧移动，试样s的成分s1通过例如表面张力停留于第一表面2a侧。
[0040]
接着，如果试样s干燥，则如图6所示，在质量分析装置10的电离室20内的载物台21上载置载玻片6、试样s及试样支承体1。电离室20内处于大气压气氛到中真空气氛(真空度10
‑3torr以上的气氛)的条件下。接着，对于基板2的第一表面2a中与有效区域r对应的区域，照射带电的微小液滴i，由此，将移动至第一表面2a侧的试样s的成分s1电离，吸引作为被电离的成分的试样离子s2(第三工序)。在本实施方式中，通过使例如载物台21在x轴方向及y轴方向上移动，从而使带电的微小液滴i的照射区域i1相对于基板2的第一表面2a中与有效区域r对应的区域进行相对地移动(即，相对于该区域扫描带电的微小液滴i)。以上的第一工序、第二工序及第三工序相当于使用了试样支承体1的电离法(在本实施方式中，解吸电喷雾电离法)。
[0041]
在电离室20内，从喷嘴22喷射带电的微小液滴i，从离子输送管23的吸引口吸引试样离子s2。喷嘴22具有双层筒结构。在喷嘴22的内筒中，以施加了高电压的状态引导溶剂。由此，对到达喷嘴22的前端的溶剂赋予偏置的电荷。在喷嘴22的外筒中引导雾化气体。由此，溶剂成为微小液滴并被喷雾，在溶剂气化的过程中生成的溶剂离子作为带电的微小液滴i被射出。
[0042]
从离子输送管23的吸引口吸引的试样离子s2通过离子输送管23被输送到质量分析室30内。质量分析室30内处于高真空气氛(真空度10
‑4torr以下的气氛)的条件下。在质量分析室30内，试样离子s2通过离子光学系统31而会聚，并向施加了高频电压的四极杆质量过滤器32导入。当向施加了高频电压的四极杆质量过滤器32导入试样离子s2时，使具有由该高频电压的频率而确定的质量数的离子选择性地通过，通过的离子被检测器33检测(第四工序)。通过扫描对四极杆质量过滤器32施加的高频电压的频率，使到达检测器33的离子的质量数依次变化，得到规定的质量范围的质谱图。在本实施方式中，以与带电的微小液滴i的照射区域i1的位置对应的方式使检测器33检测离子，将构成试样s的分子的二维分布进行图像化。以上的第一工序、第二工序、第三工序及第四工序相当于使用了试样支承体1的质量分析方法。
[0043]
[作用及效果]
[0044]
在使用了试样支承体1的电离法中，在试样支承体1的基板2中，试样s的成分s1经由多个贯通孔2c从第二表面2b侧向第一表面2a侧移动，并停留于第一表面2a侧。而且，试样支承体1的基板2及框架3为电绝缘性的部件，因此，即使使例如施加了高电压的微小液滴照射部即喷嘴22靠近第一表面2a，也抑制在喷嘴22和试样支承体1之间的放电的发生。因此，根据使用了试样支承体1的电离法，通过使喷嘴22靠近第一表面2a并对第一表面2a照射带电的微小液滴i，能够将经由多个贯通孔2c移动至第一表面2a侧的试样s的成分s1确实地电离。
[0045]
另外，在使用了试样支承体1的电离法中，在大气压气氛到中真空气氛(真空度10
‑3torr以上的气氛)的条件下实施解吸电喷雾电离法。由此，能够简单地更换试样s并容易地进行试样s的观察及分析。特别是在这样的条件下，从喷嘴22喷射的带电的微小液滴i与大气气体分子等接触而容易扩散。因此，如上所述，能够使喷嘴22靠近第一表面2a在将试样s的成分s1确实地电离上是极其有效的。
[0046]
另外，在使用了试样支承体1的电离法中，使带电的微小液滴i的照射区域i1相对于基板2的第一表面2a中与有效区域r对应的区域进行相对地移动。在停留于基板2的第一表面2a侧的试样s的成分s1中，维持了试样s的位置信息(构成试样s的分子的二维分布信息)。因此，通过使带电的微小液滴i的照射区域i1相对于基板2的第一表面2a中与有效区域r对应的区域进行相对地移动，能够在维持试样s的位置信息的同时将试样s的成分s1电离。由此，在检测试样离子s2的后面的工序中，能够将构成试样s的分子的二维分布进行图像化。另外，如上所述可以使喷嘴22靠近第一表面2a，因此，能够抑制带电的微小液滴i的照射区域i1放大。由此，在检测试样离子s2的后面的工序中，能够将构成试样s的分子的二维分布以高分辨率进行图像化。
[0047]
另外，在使用了试样支承体1的质量分析方法中，如上所述，通过带电的微小液滴i的照射，使试样s的成分s1确实地电离，因此，能够实现检测试样离子s2时的信号强度的提高。
[0048]
在此，对比较例的质量分析方法及实施例的质量分析方法的各自的分析结果进行说明。在比较例的质量分析方法中，在载玻片的载置面上载置生物试样，对生物试样照射带电的微小液滴，由此，将生物试样的成分电离，对于构成生物试样的分子(离子)得到质谱图及特定离子的二维分布图像。在实施例的质量分析方法中，与上述的实施方式同样地，在载玻片的载置面上载置生物试样及试样支承体，对试样支承体的基板的第一表面照射带电的微小液滴，由此，将生物试样的成分电离，对于构成生物试样的分子(离子)得到质谱图及特定离子的二维分布图像。
[0049]
分别在比较例的质量分析方法及实施例的质量分析方法中，作为生物试样，使用了小鼠大脑的冻结切片(厚度40μm)。另外，分别在比较例的质量分析方法及实施例的质量分析方法中，通过在同样的条件下照射带电的微小液滴，将生物试样的成分电离。另外，分别在比较例的质量分析方法及实施例的质量分析方法中，通过在同样的条件下，对于构成生物试样的分子(离子)得到质谱图。在实施例的质量分析方法中，使用了如下的试样支承体1。
[0050]
基板2的材料：氧化铝
[0051]
基板2的厚度：10μm
[0052]
贯通孔2c的宽度：190nm
[0053]
贯通孔2c的开口率：43％
[0054]
框架3的材料：玻璃
[0055]
框架3的厚度：130～170μm
[0056]
图7是表示通过比较例的质量分析方法得到的质谱图，图8是表示通过实施例的质量分析方法得到的质谱图。另外，图9是表示通过比较例的质量分析方法得到的特定离子的二维分布图像的图，图10是表示通过实施例的质量分析方法得到的特定离子的二维分布图像的图。分别在图9及图10中，(a)是关于质荷比(m/z)＝506.32的二维分布图像，(b)是关于质荷比(m/z)＝528.30的二维分布图像，(c)是关于质荷比(m/z)＝534.34的二维分布图像。由这些结果可知，根据实施例的质量分析方法，与比较例的质量分析方法相比，特别是在质荷比(m/z)≤600中得到(例如，对于溶血磷脂)高的信号强度，也明确地表示特定离子的二维分布。利用maldi无法检测，仅desi(比较例)时灵敏度低的物质，通过desi
‑
diuthame(实
施例)首次出乎预料地以高灵敏度检测到。
[0057]
[变形例]
[0058]
本公开不限定于上述的实施方式。例如，框架3的材料可以是pet、pen或pi以外的树脂，也可以是陶瓷或玻璃。在该情况下，也能够容易得到电绝缘性的框架3。此外，只要能够实现电绝缘性的框架3，框架3的材料没有特别限定。另外，框架3也可以通过例如颜料进行着色。由此，能够根据用途对试样支承体1进行分类。
[0059]
另外，在上述的实施方式中，在基板2上设置有一个有效区域r，但也可以在基板2上设置多个有效区域r。另外，在上述的实施方式中，在基板2的整体形成有多个贯通孔2c，但只要在基板2中至少与有效区域r对应的部分形成多个贯通孔2c即可。另外，在上述的实施方式中，以一个试样s与一个有效区域r对应的方式配置试样s，但也可以以多个试样s与一个有效区域r对应的方式配置试样s。
[0060]
另外，也可以在框架3上设置与开口3c不同的开口，利用该开口，通过胶带7将试样支承体1固定于载玻片6上。另外，也可以通过胶带7以外的方法(例如，使用粘接剂、固定件等的方法)将试样支承体1固定于载玻片6上。在框架3的材料为树脂的情况下，也可以利用静电将试样支承体1固定于载玻片6上。
[0061]
另外，试样s不限定于含水试样，也可以是干燥试样。在试样s为干燥试样的情况下，向试样s中添加用于降低试样s的粘性的溶液(例如乙腈混合液等)。由此，能够通过例如毛细管现象，使试样s的成分s1经由多个贯通孔2c向基板2的第一表面2a侧移动。
[0062]
对于上述的实施方式的各构成，不限定于上述的材料及形状，能够应用各种各样的材料及形状。另外，上述的一个实施方式或变形例的各构成能够任意适用于其它的实施方式或变形例的各构成。
[0063]
符号的说明：
[0064]1…
试样支承体，2
…
基板，2a
…
第一表面，2b
…
第二表面，2c
…
贯通孔，3
…
框架，6
…
载玻片(载置部)，6a
…
载置面，i
…
带电的微小液滴，i1
…
照射区域，s
…
试样，s1
…
成分，s2
…
试样离子(被电离的成分)。