質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法
【課題】測定対象物質から脱離させたイオンを検出して測定対象物質の質量分析を行う場合、測定対象物質以外の物質から別離されたイオンが検出され、測定対象物質の解析が困難になる。例えば、ＭＡＬＤＩ法を用いた場合は、イオン化したマトリックスが検出され、ＳＡＬＤＩ法を用いた場合は、測定対象物質を載置している基板に由来したイオンが検出されてしまう。簡単な構成でかつ高精度に測定対象物質の質量分析を行うことができる質量分析用デバイスを提供する。
【解決手段】検出面が形成された基板と、基板の検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、基板の検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、前記参照領域は、測定対象物質が載置されていない以外は測定領域と同一に構成されている質量分析用デバイス。
【解決手段】検出面が形成された基板と、基板の検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、基板の検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、前記参照領域は、測定対象物質が載置されていない以外は測定領域と同一に構成されている質量分析用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物質の検出に用いる質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物質の同定等に用いられる質量分析法としては、測定対象物質に光またはイオンビームを照射し、測定対象物をイオン化させて脱離させ、脱離させた物質を検出する質量分析法（ＭＳ、Mass Spectrometry）がある。
【０００３】
この質量分析の際に測定対象物質をイオン化させる方法としては、例えば、ＭＡＬＤＩ法（マトリックス支援レーザ脱離イオン化法、matrix-assisted laser desorption ionization）や、ＳＡＬＤＩ法（表面支援レーザ脱離イオン化法、surface-assisted laser desorption ionization）、電子イオン化法、化学イオン化法、高速原子衝撃法、エレクトロンスプレーイオン化法、大気圧化学イオン化法がある。
具体的には、ＭＡＬＤＩ法とは、測定対象物質をマトリックス（例えば、シナピン酸やグリセリン等）に混入した試料に光を照射し、照射された光のエネルギをマトリックスに吸収させ、マトリックスとともに測定対象物質を気化させ、さらにマトリックスと測定対象物質との間でプロトン移動を発生させることで測定対象物質をイオン化する方法である。
また、ＳＡＬＤＩ法とは、マトリックスを用いず、試料を載置する基板の表面にマトリックスと同様の機能を持たせ、測定対象試料を基板表面で直接イオン化する方法である。
【０００４】
ここで、ＭＡＬＤＩ法を利用した質量分析に用いるサンプルプレート（質量分析用デバイス）としては、例えば、ステンレスプレートが用いられる。
また、特許文献１には、導電性の基板の表面上に疎水性コーティングをした後に、マトリックス及び境界ポリマーの混合液でコーティングをしたサンプルプレートが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５９２９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、測定対象物質から脱離させたイオンを検出して測定対象物質の質量分析を行う場合、測定対象物質以外の物質から別離されたイオンが検出され、測定対象物質の解析が困難になるという問題がある。
例えば、ＭＡＬＤＩ法を用いた場合は、イオン化したマトリックスが検出され、ＳＡＬＤＩ法を用いた場合は、測定対象物質を載置している基板に由来したイオンが検出されてしまうという問題がある。
【０００７】
これに対して、特許文献１のサンプルユニットは、マトリックスをコーティングすることで、マトリックスが脱離し、イオン化することを抑制することはできるが、マトリックスのイオン化を完全に無くすことはできず、検出対象物質以外の物質に由来するマススペクトルも検出することになる。
【０００８】
また、検出される測定対象物質のマススペクトル及び測定対象物質以外の物質に由来するマススペクトルのスペクトル形状は、照射したレーザの強度によって変化する。そのため、測定対象物質の質量を正確に分析するためには、レーザの強度毎にスペクトル形状が変化する、測定対象物質以外の物質に由来するマススペクトルを除去する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、簡単な構成でかつ高精度に測定対象物質の質量分析を行うことができる質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、検出面に光またはイオンビームを照射して、前記検出面に載置される測定試料をイオン化するとともに、前記検出面の表面から脱離させ、前記検出面の表面から脱離され、イオン化された前記測定試料の質量を検出する質量分析装置に用いる質量分析用デバイスであって、前記検出面が形成された基板と、前記基板の前記検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、前記基板の前記検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、前記参照領域は、前記測定対象物質が載置されていない以外は前記測定領域と同一に構成されていることを特徴とする質量分析用デバイスを提供するものである。
【００１１】
また、上述した本発明の質量分析用デバイスをＭＡＬＤＩ法を用いる質量分析装置に用いる場合は、前記測定領域には、前記測定対象物質を含有する試料が載置され、前記参照領域には、前記測定対象物質を含有しない試料が載置されている、または、前記測定領域には、前記測定対象物質及びマトリックスを含有する試料が載置され、前記参照領域には、前記測定対象物質を含まず、前記マトリックスを含有する試料が載置されていることが好ましい。
また、前記参照領域は、前記測定領域を通過し、かつ、第１の方向に直交する直線を含む領域に形成されていることが好ましい。または、前記測定領域は、前記基板表面の前記検出面内の第１の方向の所定範囲内に存在し、前記参照領域は、前記基板表面の前記検出面の前記第１の方向の所定範囲を含むものであることが好ましい。
また、前記参照領域は、前記測定領域上の任意点を通過する直交する２つ直線をそれぞれ含む、少なくとも２つの領域に形成されていることが好ましい。または、前記測定領域が前記第１の方向とは略垂直な第２の方向の所定範囲内に存在するものであり、前記参照領域が、前記第２の方向の所定範囲を含むものであることも好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の形態は、上記のいずれかに記載の質量分析用デバイスと、前記質量分析用デバイスに光またはイオンビームを照射する照射手段と、前記質量分析用デバイスの測定領域から射出されるイオンと、参照領域から射出されるイオンを検出するイオン検出手段と、測定領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第１マススペクトルを算出し、参照領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第２マススペクトルを算出するマススペクトル算出手段と、前記マススペクトル手段で算出された第２マススペクトルに基づいて前記第１マススペクトルを補正するマススペクトル補正手段と、マススペクトル補正手段で補正した値に基づいて測定対象物質の質量を検出する質量検出手段とを有することを特徴とする質量分析装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、質量分析装置は、さらに、前記測定領域と前記参照領域を結んだ線と平行な方向に前記質量分析用デバイスを移動させる移動手段を有するを有することが好ましい。
また、前記照射手段は、強度及び波長の少なくとも一方が異なる複数の光を射出できる光射出機構であり、光射出機構から射出する光の強度および波長の少なくとも一方を切り換え、前記質量分析用デバイスに光を照射することが好ましい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の形態は、上記のいずれかに記載の質量分析用デバイスの測定領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第１マススペクトルを算出する第１マススペクトル検出ステップと、前記質量分析用デバイスの参照領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第２マススペクトルを算出する第２マススペクトル検出ステップと、第２マススペクトルを用いて第１マススペクトルを補正する補正ステップと、前記補正ステップで補正した結果に基づいて、測定対象物質の質量を検出する質量分析方法を提供するものである。
【００１５】
ここで、前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出した後、前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出することが好ましい。
また、前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出した後、前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出することも好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に検出することができる。これにより、測定対象物質のマススペクトルを含むマススペクトルから、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に検出し、取り除くことができ、測定対象物質の質量を高い精度で検出し、分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置及び質量分析方法について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１８】
図１（Ａ）は、本発明の質量分析用デバイスを用いる質量分析装置の概略構成を示す正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す質量分析装置のデバイス移動手段の周辺部の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、質量分析装置１０は、質量分析用デバイスから脱離した物質を所定距離飛行させてその飛行時間により物質の質量（正確には質量／電荷）を分析する飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦ−ＭＳ）であり、ボックス１１と、ボックス１１内に配置され、測定対象物質Ｍを含む試料を載置する質量分析用デバイス（以下単に「デバイス」ともいう）１２と、デバイス１２を一方向に移動させるデバイス移動手段１３と、デバイス１２に配置された試料に測定光Ｌ１を照射して、試料中の測定対象物質Ｍをデバイス１２から脱離させる光照射手段１４と、脱離した測定対象物質Ｍを所定方向に飛翔させる飛翔方向制御手段１６と、脱離した測定対象物質Ｍを検出して測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析する質量分析手段１８とを有する。
【００２０】
ボックス１１は、内部を真空にすることができる真空チャンバであり、図示しない吸引ポンプ等が接続されている。ボックス１１は、密閉された状態で吸引ポンプにより内部の空気が吸引されることで、内部が真空にされる。
【００２１】
デバイス１２は、図２に示すように、基板２０と、基板２０の表面に形成された測定領域２１及び参照領域２２とで構成されており、ボックス１１内に配置されている。
基板２０は、板状の部材である。
測定領域２１は、基板２０の表面の一部に形成されており、その表面上に測定対象物質Ｍとマトリックスとが混合された試料Ｓ１が載置されている。
ここで、マトリックスとは、レーザ光を吸収し、試料（測定対象物質Ｍ）のイオン化を促進する化合物である。
参照領域２２は、基板２０の表面（正確には、測定領域２１が形成されている面と同一の面）に、測定領域２１とは所定間隔離間して形成されており、測定対象物質Ｍが混合されていない以外は試料Ｓ１と同様の構成の試料（つまり、マトリックスのみで構成された試料）Ｓ２が載置されている。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、デバイス移動手段１３は、測定領域２１及び参照領域２２が形成されている面とは反対側の面からデバイス１２を支持する支持体１３ａと、支持体１３ａを所定方向に移動させる駆動機構１３ｂとを有する。
デバイス移動手段１３は、駆動機構１３ｂは、支持体１３ａを、支持体１３ａ上に載置するデバイス１２の測定領域２１と参照領域２２とを結んだ線と平行な方向に移動させる。したがって、デバイス移動手段１３は、支持体１３ａ上に配置されたデバイス１２を、測定領域２１と参照領域２２とが同一位置を通過するように移動させる。また、デバイス移動手段１３には、電源が接続されており、デバイス１２には、デバイス移動手段１３から所定電圧が印加されている。
【００２３】
光照射手段１４は、レーザ光源であり、射出した光ビームで支持体１３ａに支持されたデバイス１２を照射する。なお、本実施形態では、光照射手段１４から射出する光の照射位置は一定位置であり、光照射手段１４は、デバイス移動手段１３により照射位置に移動されたデバイス１２の所定領域（測定領域２１または参照領域２２）を照射する。
【００２４】
飛翔方向制御手段１６は、デバイス保持手段１３と質量分析手段１８との間に配置された引き出しグリッド２３と、エンドプレート２４とを有し、デバイス１２から脱離された測定対象物質Ｍに一定の力を作用させ、質量分析手段１８に向けてに飛翔させる。
引き出しグリット２３は、デバイス１２と質量分析手段１８との間に、デバイス１２の表面に対向して配置された中空の電極である。また、エンドプレート２４は、引き出しグリット２３と質量分析手段１８との間に配置された中空の電極である。また、引き出しグリット２３とエンドプレート２４とは、接地されている。
飛翔方向制御手段１６は、所定電圧が印加されたデバイス１２と接地された引き出しグリット２３との間で電界を形成して、デバイス１２から脱離された測定対象物質Ｍに一定の力を作用させてデバイス１２から引き出しグリット２３側に所定加速度で飛翔させる。さらに、飛翔している測定対象物質Ｍの飛翔経路を引き出しグリット２３とエンドプレート２４により制御し、引き出しグリット２３の中空部分の穴を通過させた後、エンドプレート２４の中空部分の穴を通過させ、質量分析手段１８まで飛翔させる。
【００２５】
質量分析手段１８は、測定光Ｌ１が照射されてデバイス１２の表面から脱離され、引き出しグリッド２３およびエンドプレート２４の中空部分の孔を通過して飛行してきた測定対象物質Ｍを検出する検出器２６と、検出器２６の検出値を増幅させるアンプ２７と、アンプ２７からの出力信号を処理するデータ処理部２８とを有する。なお、検出器２６は、ボックス１１の内部に配置され、アンプ２７及びデータ処理部２８は、ボックス１１の外に配置されている。
質量分析手段１８は、検出器２６で検出した検出結果に基づいて、データ処理部２８で測定対象物質Ｍのマススペクトルを検出し、測定対象物質の質量／電荷（質量の分布）を検出する。
質量分析装置１０は、基本的に以上のような構成である。
【００２６】
以下、質量分析装置１０を用いた質量分析について説明する。
ここで、図３（Ａ）は、測定領域２１に載置された試料Ｓ１のマススペクトルの測定結果を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、参照領域２２に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルの測定結果を示すグラフであり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す測定結果から算出した検出対象物質のマススペクトルを示すグラフである。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）では、それぞれ横軸を、質量／電荷（ｍ／ｚ値）とし、縦軸を相対強度の任意単位［ａ．ｕ．］とした。
【００２７】
まず、基板２０の測定対象物質Ｍとマトリックスが混合された試料Ｓ１を測定領域２１に載置し、マトリックスのみで構成される参照試料Ｓ２を参照領域２２に載置する。
その後、２つの領域にそれぞれ試料Ｓ１、参照試料Ｓ２が載置されたデバイス１２をデバイス保持手段１３の支持体１３ａ上に載置する。
【００２８】
次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、測定領域２１が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるようにデバイス１２を移動させる。
その後、デバイス１２に電圧Ｖｓを印加し、所定のスタート信号により光照射手段１４から測定光Ｌ１を射出させ、測定光Ｌ１をデバイス１２の測定領域２１に照射する。
測定光Ｌ１が照射されることにより、照射された光のエネルギを測定領域２１に載置された試料Ｓ１のマトリックスが吸収し、マトリックスとともに測定対象物質Ｍが気化する。さらに、マトリックスと測定対象物質との間でプロトン移動が発生し、測定対象物質がイオン化され、脱離される。
【００２９】
イオン化され、脱離された測定対象物質Ｍ、または、脱離され、イオン化された測定対象物質Ｍは、デバイス１２と引き出しグリッド２３との電位差Ｖｓにより引き出しグリッド２４の方向に引き出されて加速し、引き出しグリッド２３の中央の孔を通ってエンドプレート２４の方向に略直進して飛行し、更にエンドプレート２４の中央の孔を通過して検出器２６に到達して検出される。ここで、検出器２６には、イオン化したマトリックスも到達するため、検出器２６では、測定対象物質Ｍとマトリックスが検出される。
また、脱離後の分析物質Ｍの飛行速度は、初速度と荷電数が同じなら物質の質量に依存し、質量が小さいほど速いため、質量の小さいものから順に検出器２６に検出される。
【００３０】
検出器２６からの出力信号は、アンプ２７により所定のレベルに増幅され、その後データ処理部２８に入力される。
データ処理部２８は、上記スタート信号と同期して同期信号が入力されており、この同期信号とアンプ２７からの出力信号とに基いて検出した物質の飛行時間をそれぞれ算出する。
さらに、データ処理部２８は、飛行時間から質量／電荷を導出してマススペクトル（質量スペクトル）を算出する（図３（Ａ）参照）。
【００３１】
試料Ｓ１のマススペクトルの検出が終了したら、次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、参照領域２２が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるようにデバイス１２を移動させる。
その後、測定領域２１上の試料Ｓ１を検出した場合と同様に、参照領域２２に測定光Ｌ１を照射し、参照領域２２上の参照試料Ｓ２（つまり、マトリックス）を脱離させ、脱離した参照試料Ｓ２を検出器２６で検出し、その検出結果と飛行時間と関係に基づいて、参照試料Ｓ２のマススペクトルを算出する（図３（Ｂ）参照）。
【００３２】
次に、図３（Ａ）に示す試料Ｓ１のマススペクトルと図３（Ｂ）に示す参照試料Ｓ２のマススペクトルとに基づいて、図３（Ｃ）に示す測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
具体的には、試料Ｓ１のマススペクトルから、測定対象物質Ｍを含まない以外、試料Ｓ１と同様の構成の参照領域２２上の参照試料Ｓ２のマススペクトルを取り除く（差分を検出する）ことで、図３（Ｃ）に示すような測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
質量分析装置１０は、以上のようにして、測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析する（つまり、質量分布を検出する）。
【００３３】
このように、本発明は、デバイス１２に測定対象物質Ｍとマトリックスとを混合した試料Ｓ１を載置した測定領域２１と、測定対象物質Ｍが含まない以外は試料Ｓ１と同じ構成の参照試料Ｓ２を載置した参照領域２２とを設け、それぞれの領域からマススペクトルを検出し、差分を検出することで、測定対象物質Ｍに起因するマススペクトルと測定対象物質Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルとを適切に分離することができ、より正確に測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析することができる。
また、同一基板上に測定領域２１と参照領域２２とを形成することで、測定対象物質Ｍの有無を除いた他の条件を略同一にすることができる。さらに、連続して２つの領域のマススペクトルを検出することができる。これにより、測定領域２１の検出時と参照領域２２の検出時とで、測定条件を実質的に同一にすることができ、同一物質に起因するマススペクトルをずれなく検出することができ、より正確に測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析することができる。
また、光照射手段１４を固定し、デバイス移動手段１３によりデバイス１２を移動させることで、測定光が測定領域２１を照射する条件（例えば入射角度、強度）と、参照領域２２を照射する条件を略同一にすることができ、さらに正確に、測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析することができる。
【００３４】
また、本実施形態のようにマトリックスを用いる方法では、マトリックスに由来するマススペクトルを除去することができ、マトリックスに分子量が近い、低分子の測定対象物質も容易に検出することができる。
【００３５】
ここで、質量分析装置１０は、デバイス移動手段１３によりデバイス１２の位置を調整し、デバイス１２の測定領域２１の複数箇所のマススペクトルと参照領域２２の複数箇所のマススペクトルを検出することが好ましい。
複数箇所のマススペクトルを検出することで、検出結果の平均値で測定対象物質の質量分析を行うことができ、測定対象物質の質量分析をより正確に行うことができる。
【００３６】
ここで、デバイス１２は、基板２０の製造時に圧延される方向または射出される方向等に垂直な方向（以下「第１の方向」ともいう。）における座標が同一となる領域に測定領域２１と参照領域２２を形成することが好ましい。つまり、デバイス１２は、第１の方向に垂直な直線を含むように（つまり同一直線上に）、測定領域２１と参照領域２２とを形成することが好ましい。なお、図２では、図中上下方向が、第１の方向となる。
このように、圧延される方向または射出される方向等の、製造時に物性や形状等の誤差がより小さくなる第１の方向に垂直な直線を含むように測定領域２１と参照領域２２とを形成することで、質量分析用デバイスの物性、形状等により、両領域で検出されるマススペクトルが変化することをより確実に防止することができる。
【００３７】
より具体的には、質量分析用デバイスは、基板の表面上（測定領域内及び参照領域内）で、物性、形状等のバラツキが生じることがある。この場合は、測定領域、参照領域のどの点からマススペクトルを検出するかによって、マススペクトルにバラツキが生じてしまうことがある。
ここで、このような質量分析用デバイスの基板の各領域内における物性、形状等のバラツキは、一定の傾向を有している場合が多い。例えば、基板として圧延により薄膜化されたアルミニウムなどを用いる場合であれば、アルミニウムの圧延方向等の所定の方向では物性、形状がほぼ一定になり、圧延方向と垂直な方向では物性、形状にバラツキが生じる。
このため、測定領域が質量分析用デバイスの表面の第１の方向の所定範囲（つまり、所定座標範囲）内に存在する場合に、この第１の方向の所定範囲を含むように参照領域も形成することで、例えば、測定領域内の所定座標の試料Ｓ１からマススペクトルを測定し、該所定座標と第１の方向の座標が同一となる座標に載置された参照領域内の参照試料Ｓ２からマススペクトルを測定し、測定領域内の試料Ｓ１から測定したマススペクトルのスペクトル強度を、参照領域内の参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルのスペクトル強度を用いて補正することにより、一つの質量分析用デバイス内でバラツキが生じている場合であっても、測定領域の測定位置と参照領域の測定位置との間でのバラツキを抑制することができ、測定対象物質の質量／電荷を高い精度で検出することができる。
【００３８】
以下、具体例とともにより詳細に説明する。
図４、図５、図６は、それぞれ本発明の他の一例の質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
図４に示すように、質量分析用デバイス（以下単に「デバイス」ともいう。）２１０は、基板２１１と、基板２１１の表面２１１に形成された、測定対象物質Ｍとマトリックスを含有する試料Ｓ１を載置する測定領域２１２と、測定対象物質含まない以外は試料Ｓ１と同様の構成の参照試料Ｓ２を載置する参照領域２１４とを有する。
このデバイス２１０の測定領域２１２は、基板２１１の第１の方向、すなわち図４中Ｙ軸方向において、所定範囲内（Ｙ軸座標０．５〜９．５）に形成され、また、参照領域２１４もＹ軸方向において、所定範囲内（Ｙ軸座標０．５〜〜９．５）に形成されている。なお、デバイス２１０は、基体１２１が第１の方向に直交する方向（図４中Ｘ軸方向に）圧延することで製造されている。
【００３９】
以下、一例として、図４の測定領域２１２のＡ１点（Ｙ座標７）およびＡ２点（Ｙ座標３）からマススペクトルを測定し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出する場合の動作について説明する。なお、本実施形態では、デバイス移動手段として、デバイス２１０を支持体１３ａ上に載置し、駆動機構でＸ−Ｙ方向の２次元方向に移動させるＸ−Ｙステージを用いた場合で説明する。
【００４０】
まず、駆動機構により、測定領域２１２のＡ１点（Ｙ座標７）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるようにデバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ａ１点に載置された試料Ｓ１のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。なお、試料Ｓ１から脱離した物質のマススペクトルの測定方法は上述と同様の方法であるので、説明は省略する。以下、マススペクトルの検出の方法の説明は同様に省略する。
【００４１】
次に、駆動機構により、参照領域２１４のＢ１点（Ｙ座標７）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるように、デバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ１点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
データ処理部２８は、参照試料Ｓ２のマススペクトルを用いて、試料Ｓのマススペクトルから、測定対象試料Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を算出する。
【００４２】
まず、駆動機構により、測定領域２１２のＡ２点（Ｙ座標３）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるように質量分析用デバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ａ２点に載置された試料Ｓ１のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
【００４３】
次に、駆動機構により、参照領域２１４のＢ２点（Ｙ座標３）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるように、デバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ２点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
データ処理部２８は、参照試料Ｓ２のマススペクトルを用いて、試料Ｓのマススペクトルから、測定対象試料Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を算出する。
なお、測定対象物質Ｍの質量／電荷は、Ａ１、Ｂ１で検出した質量／電荷とＡ２、Ｂ２で検出した質量／電荷の両方を検出値としても、その平均値を質量／電荷の検出値としてもよい。
【００４４】
以上の説明で明らかなように、測定領域２１２内のＹ方向における所定座標に載置された試料Ｓ１から測定されたマススペクトルと、参照領域２１４内のＹ方向における同じ座標に設けられた参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルと用いて、測定対象物質以外の物質に起因したマススペクトルを除去し、測定対象物質のマススペクトルを検出している。
ここで、デバイス２１０は、Ｘ軸に平行な直線の各位置では、基板の特性が一定であるため、Ｙ軸における座標が略同一であれば、その基板に起因して射出されるマススペクトルは略等しいとみなすことができる。このため、デバイス２１０の測定領域２１２内のＹ方向において、基板に起因するマススペクトルにバラツキが生じても、良好な測定精度で測定対象物質の質量分析を行うことができる。
【００４５】
なお、デバイス２１０の変形例として以下のような質量分析用デバイスも用いることができる。
例えば、図５に示すような、基板３１１上に、Ｘ軸に平行な方向において２つに分割された測定領域３１２ａおよび３１２ｂが形成され、各測定領域３１２ａおよび３１２ｂと並んで参照領域３１４ａおよび３１４ｂが形成されているデバイス３１０を用いることもできる。つまり、デバイス３１０は、基板３１１上に、Ｘ軸に平行な線分の一方の端部から他方の端部に向かうに従って、参照領域３１４ｂ、測定領域３１２ｂ、参照領域３１４ａ、測定領域３１２ａの順に形成されている。
デバイス３１０も、測定領域の所定点から測定したマススペクトルと、隣接している参照領域の中で、Ｙ軸における座標が等しい点からマススペクトルを測定すればよく、さらに、Ｘ軸に平行な方向な直線上に測定領域と参照領域を複数設けることで、Ｙ軸における座標が同一でかつ、Ｘ軸における座標がことなる複数の点でマススペクトルを検出することができる。これにより、Ｙ軸方向における基板のバラツキに加え、Ｘ軸方向の基板のバラツキも加味して測定対象物質の質量／電荷を検出することができる。
また、他の変形例として、図６に示すような、基板４１１上に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ複数に分割されている測定領域４１２ａ〜４１２ｈを形成し、各測定領域に対応して、同様にＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ複数に分割されている参照領域４１４ａ〜４１４ｈを形成したデバイス４１０も用いることができる。
デバイス４１０も、各測定領域から測定したマススペクトルと、隣接する参照領域から測定したマススペクトルとを用いて、測定対象物質の質量／電荷を算出することができる。
また、Ｘ軸方向に隣接する複数の参照領域のマススペクトルを用いることができるため、Ｙ軸方向の基板のバラツキに加え、Ｘ軸方向の基板のバラツキも加味して測定対象物質の質量／電荷を分析することができる。
また、各測定領域に別々の測定対象物質を載置することができるため、容易に多種類の測定対象物質のマススペクトルを検出することができる。
【００４６】
なお、基板が圧延され、または射出されること等により製造される場合は、上述したように測定領域と参照領域を第１の方向に垂直な直線上に配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００４７】
質量分析用デバイスは、測定領域の任意の点を通過し、かつ、表面上の任意の一方向（主方向）と平行な直線上に、参照領域を形成し、さらに、該任意の点を通過し、かつ該任意の一方向に垂直な方向（副方向）に平行な直線上にも参照領域を形成することも好ましい。
質量分析用デバイスを上記構成とすることで、測定領域で検出したマススペクトルを、直交する２方向の直線上にそれぞれ形成された参照領域で検出した２つのマススペクトル（の平均値）を用いて補正することができる。
これにより、２方向で発生する基板のバラツキを補正することができるため、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に除去することができ、測定対象物質の質量／電荷をより高い精度で検出することができる。
【００４８】
例えば、測定領域内の所定座標に載置された試料Ｓ１からマススペクトルを測定し、その後、主方向の座標が所定座標と同一で参照領域に載置された参照試料Ｓ２、および、副方向の座標が所定座標と同一の参照領域に載置された参照試料Ｓ２からそれぞれマススペクトルを測定し、試料Ｓ１から測定したマススペクトルと、複数の参照領域の参照試料Ｓ２からそれぞれ測定したマススペクトとに基づいて、測定対象物質Ｓの質量／電荷を検出することで、主方向における基板のバラツキと副方向における基板のバラツキを加味した補正を行うことができ、測定対象物質の質量／電荷を精度よく検出することができる。
【００４９】
以下、具体例とともにより詳細に説明する。
図７、図８、図９は、それぞれ本発明の他の一例の質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
【００５０】
図７に示すように、デバイス５１０は、基板５１１上に、試料Ｓ１を載置する測定領域５１２と、参照試料Ｓ２を載置する２つの参照領域５１４ａ及び５１４ｂとが形成されている。
測定領域５１２は、基板５１１の主方向（すなわち図７中Ｙ軸方向）の所定範囲内（Ｙ座標０．５〜７）で、かつ、副方向（すなわち図７中Ｘ軸方向）の所定範囲内（座標３〜９．５）を満たす領域に形成され、また、参照領域５１４ａは、Ｙ軸方向の所定領域（Ｙ座標０．５〜７）内に形成され、参照領域５１４ｂは、Ｘ軸方向の所定領域（Ｘ座標３〜９．５）に形成されている。
【００５１】
以下、一例として、図７の測定領域５１２のＡ３点から試料Ｓ１のマススペクトルを検出し、さらに、測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出する場合の動作について説明する。
【００５２】
まず、駆動機構により、測定領域５１２のＡ３点（Ｙ座標４、Ｘ座標６）が測定光Ｌ１の照射位置となるようにデバイス５１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ａ３点に載置された試料Ｓ１のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
【００５３】
次に、駆動機構により、参照領域５１４ａのＢ３点（Ｙ座標４）が測定光Ｌ１の照射位置となるように、デバイス５１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ３点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
さらに、駆動機構により、参照領域５１４ａのＢ４点（Ｘ座標６）が測定光Ｌ１の照射位置となるように、デバイス５１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ４点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
その後、Ｂ３点で検出したマススペクトルとＢ４点で検出したマススペクトルとの平均値を、参照試料Ｓ２のマススペクトルとして算出する。
データ処理部２８は、平均値で算出した参照試料Ｓ２のマススペクトルを用いて、試料Ｓのマススペクトルから、測定対象試料Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を算出する。
【００５４】
以上の説明で明らかなように、測定領域５１２内の所定座標（つまり、Ａ３点）に載置された試料Ｓ１から測定されたマススペクトルと、参照領域５１４ａ内の、Ｙ軸方向の座標が該所定座標と同じとなる位置（つまり、Ｂ３点）に載置された参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルと、参照領域５１４ｂ内のＸ軸方向の座標が該所定座量と同じ位置（つまり、Ｂ４点）に載置された参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルとを用いて測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出することで、デバイス５１０の測定領域５１２内のＹ軸方向における基板のバラツキと、Ｘ軸方向における基板のバラツキの両者を加味して、測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出することができ、さらに良好な測定精度で測定対象物質の質量／電荷を検出することができる。
【００５５】
なお、デバイス５１０の変形例として以下のような質量分析用デバイスも用いることができる。
例えば、図８に示すような、基板６１１上に、測定領域６１２が形成され、測定領域６１２の外周を囲むように参照領域６１４が形成されているデバイス６１０を用いることもできる。
また、図９に示すような、デバイス表面７１１に十字状に参照領域７１４が形成され、この参照領域７１４により分割された測定領域７１２ａ〜７１２ｄが設けられているデバイス７１０も用いることができる。
また、基板上に、参照領域を、メッシュ状に設けてもよい。この場合には、測定領域から測定したマススペクトルと、測定位置とＹ軸座標が等しくかつ最も近い距離にある参照領域から測定したマススペクトル及びＸ軸座標が等しくかつ最も近い距離にある参照領域から測定したマススペクトルの平均値を用いて、測定対象物質の質量／電荷を検出すればよい。
【００５６】
また、Ｙ方向およびＸ方向の両方向ではなく、至近距離にある参照領域からマススペクトルを測定し、そのスペクトル強度を用いて、補正を行ってもよい。
【００５７】
なお、各実施の形態においては、測定領域と参照領域のマススペクトルを交互に測定したが、必ずしもその必要はなく、例えば、まず、参照領域において該当する全ての点のマススペクトルを測定して記憶しておき、その後、測定領域においてマススペクトルを測定して、測定対象物質のマススペクトルを検出してもよい。
また、測定領域のマススペクトルを検出した後に、参照領域のマススペクトルを検出しても、参照領域のマススペクトルを検出した後に、測定領域のマススペクトルを検出してもよい。
【００５８】
ここで上記実施形態では、いずれも試料Ｓ１及び参照試料Ｓ２として、マトリックスを有する試料を用い、測定領域に試料Ｓ１を配置し、参照領域に参照試料Ｓ２を配置したＭＡＬＤＩ方式の質量分析装置の場合として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＳＡＬＤＩ方式の質量分析装置にも用いることができる。
ここで、ＳＡＬＤＩ方式の質量分析装置及び質量分析用デバイスは、試料にマトリックスを混合しない点と、測定領域及び参照領域に微細構造体が配置されることを除いて、その他の構成は基本的に図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す質量分析装置１０、図２に示すデバイス１２と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
質量分析用デバイスは、デバイス１２と同様に、基板と基板上に形成された測定領域及び参照領域とで構成されている。
なお、本実施形態の質量分析用デバイスは、測定領域に測定対象物質を載置し、参照領域には、参照試料を載置しないことを除いて、測定領域と参照領域は同様の構成である。つまり、本実施形態の質量分析用デバイスを用いる場合は、試料を測定対象物質とし、参照領域は、参照試料を載置しないことで、測定対象物質が配置されていない以外は測定領域と同一の構成とする。
また、測定領域及び参照領域には、測定光が照射されることで増強電場を形成する微細構造体２９が配置されている。
【００６０】
以下、微細構造体２９について説明する。
図１０は、測定領域及び参照領域に配置される微細構造体２９の概略構成を示す斜視図である。
図１０に示すように、微細構造体２９は、誘電体基材３２および誘電体基材３２の一面に配置された導電体３４で構成された基体３０と、誘電体基材３２の導電体３４が配置された面とは反対側の面に配置された金属体３６とを有する。
【００６１】
基体３０は、金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）で形成された誘電体基材３２と、誘電体基材３２の一面に設けられ、陽極酸化されていない金属（Ａｌ）で形成された導電体３４とを有する。ここで、誘電体基材３２と導電体３４とは、一体で形成されている。
また、誘電体基材３２には、導電体３４が配置される面とは反対側の面から導電体３４側の面に向けて延びる略ストレートな形状（直管形状）の微細孔４０が複数の開孔されている。
複数の微細孔４０は、導電体３４が配置される面とは反対側の面側の端部は、誘電体基材３２の表面まで貫通して開口が形成され、導電体３４側の端部は、誘電体基材３２の表面まで貫通していない。つまり、微細孔４０は、導電体３４までは到達していない孔となる。また、複数の微細孔４０は、測定光の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されている。
ここで、測定光として可視光を用いる場合は、微細孔４０の配置ピッチを２００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００６２】
金属体３６は、誘電体基材３２の微細孔４０内に充填されている充填部４５と、微細孔４０上に誘電体基材３２の表面より突出して形成され、充填部４５の外径よりも大きい外径を有する突出部（つまり凸部）４６とからなる複数の棒部４４で構成されている。ここで、金属体３６を形成する材料としては、局在プラズモンを発生させる種々の金属を使用でき、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びこれらの合金等が挙げられる。また、金属体３６は、これらの金属を２種以上含むもので形成してもよい。また、電場増強効果をより高くすることができるため、金属体３６は、Ａｕ、Ａｇ等を用いて形成することがより好ましい。
微細構造体２９は、以上のような構成であり、金属体３６の複数の棒部４４の突出部４６が配置される面が、測定光が照射される面となる。
【００６３】
ここで、微細構造体２９の作製方法について説明する。
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ微細構造体２９の作製方法の一例を示す工程図である。
まず、図１１（Ａ）に示すような直方体形状の被陽極酸化金属体４８に陽極酸化処理を行う。具体的には、被陽極酸化金属体４８を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで陽極酸化する。
ここで、陰極としては、カーボンやアルミニウム等が使用される。電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸を、１種又は２種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
なお、本実施形態では、被陽極酸化金属体４８を直方体形状としたが、その形状は制限されず、種々の形状とすることができる。また、支持体の上に被陽極酸化金属体４８が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることができる。
【００６４】
被陽極酸化金属体４８を陽極酸化すると、図１１（Ｂ）に示すように、被陽極酸化金属体の表面から該面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、誘電体基材３２となる金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）が生成される。陽極酸化により生成される金属酸化物体（つまり、誘電体基材３２）は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体４２が隙間なく配列した構造を有するものとなる。
また、各微細柱状体４２は、底面が丸みを帯びた形状となり、さらに、略中心部には、表面から深さ方向（つまり、微細柱状体４２の軸方向）に略ストレートに延びる微細孔４０が開孔される。陽極酸化により生成される金属酸化物体の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。
【００６５】
また、規則配列構造の金属酸化物体を生成する場合の好適な陽極酸化条件例としては、電解液としてシュウ酸を用いる場合、電解液濃度０．５Ｍ、液温１４〜１６℃、印加電圧４０〜４０±０．５Ｖ等が挙げられる。この条件で生成される微細孔４０は例えば、径が約３０ｎｍ、ピッチが約１００ｎｍである。
【００６６】
次に、誘電体基材３２の微細孔４０に電気メッキ処理を施すことにより、図１１（Ｃ）に示すように、充填部４５と突出部４６とからなる棒部４４を形成する。
ここで、電気メッキを行うと、導電体３４が電極として機能し、電場が強い微細孔４０の底部から優先的に金属が析出する。この電気メッキ処理を継続して行うことにより、微細孔１２内に金属が充填されて棒部４４の充填部４５が形成される。充填部４５が形成された後、更に電気メッキ処理を続けると、微細孔４０から充填金属が溢れるが、微細孔４０付近の電場が強いことから、微細孔４０周辺に継続して金属が析出していき、充填部４５上に誘電体基材３２の表面より突出し、充填部４５の径よりも大きい径を有する突出部４６が形成される。
微細構造体２９は、以上のようにして作製される。
【００６７】
以下、本実施形態の質量分析装置を用いた質量分析について説明する。
まず、質量分析用デバイスの測定領域上に測定対象物質Ｍ（つまり試料）を載置し、その後、質量分析用デバイスをデバイス移動手段１３の支持体１３ａ上に載置する。
【００６８】
次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、測定領域２１が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるように質量分析用デバイスを移動させる。
その後、質量分析用デバイスに電圧Ｖｓを印加し、所定のスタート信号により光照射手段１４から測定光Ｌ１を射出させ、測定光Ｌ１を質量分析用デバイスの測定領域２１に照射する。
測定光Ｌ１が照射されることで、測定領域に配置された微細構造体の表面において局在プラズモンに起因する増強電場が形成され、その増強電場により増強された測定光Ｌ１の光エネルギにより測定対象物質Ｍが測定領域から脱離される。
離脱された測定対象物質Ｍは、上述した質量分析装置１０と同様に、検出器２６に到達し検出される。さらに、その検出結果に基づいて、マススペクトルが算出される。なお、この際、測定対象物質Ｍ以外にも基板上の物質も脱離されるため、検出される。
【００６９】
測定領域内の試料のマススペクトルの検出が終了したら、次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、参照領域が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるようにデバイス１２を移動させる。
その後、測定領域上の試料を検出した場合と同様に、参照領域に測定光Ｌ１を照射する。
ここで、参照領域２２上には、試料が載置されていないが、微細構造体の表面で増強電場が形成されることで、参照領域２２上の物質が脱離する。この脱離した物質を検出器２６で検出し、その検出結果と飛行時間と関係に基づいて、参照領域におけるマススペクトルを算出する。
【００７０】
次に、測定領域から検出したマススペクトルと、参照領域から検出したマススペクトルとに基づいて、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
具体的には、測定領域のマススペクトルから、測定対象物質Ｍを含まない以外、測定領域と同様の構成の参照領域上から検出されたマススペクトルを取り除く（差分を検出する）ことで、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
本実施形態の質量分析装置も、以上のようにして、測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析する（つまり、質量分布を検出する）。
【００７１】
本実施形態のように、ＳＡＬＤＩ法を用いる質量分析装置の場合も、質量分析用デバイスに測定領域と測定対象物質が載置されていない以外は測定領域と同一の構成の参照領域とを形成し、測定領域で測定したマススペクトルから参照領域で測定したマススペクトルを取り除くことで、測定対象物質を高い精度で検出することができるという質量分析装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
ここで、ＳＡＬＤＩ法を用いる質量分析用デバイス、例えば基体上に凹凸構造を有する金属体を設けた質量分析用デバイスは、凹凸構造を有する金属体を形成する際に、金属体領域の領域内で増強電場の増強度にバラツキが生じることがあり、このような場合に測定領域のどの点からマススペクトルを測定するかによって、測定結果にバラツキが生じてしまう。
そこで、本実施形態の質量分析用デバイスも、上述したように、測定領域が質量分析用デバイスの表面の第１の方向の所定範囲（つまり、所定座標範囲）内に存在する場合に、この第１の方向の所定範囲を含むように参照領域も形成することが好ましい。また、測定領域の任意の点を通過し、かつ、表面上の任意の一方向（主方向）と平行な直線上に、参照領域を形成し、さらに、該任意の点を通過し、かつ該任意の一方向に垂直な方向（副方向）に平行な直線上にも参照領域を形成することも好ましい。
質量分析用デバイスの測定領域と参照領域を上記配置とすることで、基板及び微細構造体のバラツキに関わらず、測定対象物質をより高い精度で検出することができる。
【００７３】
ここで、質量分析用デバイスは、測定領域及び参照領域の両面に、測定対象物質を捕捉可能であり、測定光Ｌ１の照射により測定対象物質を脱離可能な表面修飾（捕捉部材）を施すことが好ましい。
例えば、測定対象物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体により微細構造体の表面を修飾しておくことにより、表面に配置された測定対象物質の量を増大させることができ、質量分析測定の感度を向上させることができる。
【００７４】
図１２（Ａ）は、表面修飾が施された微細構造体の概略構成を示す断面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す微細構造体から測定対象物質が脱離した状態を示す断面図である。なお、図１２（Ａ）及び（Ｂ）では視認しやすくするために表面修飾Ｒおよび表面修飾Ｒの構成要素は拡大して示してある。
図１２（Ａ）に示すように、表面修飾Ｒは、微細構造体２９の表面に、微細構造体２９の表面と結合する第１のリンカー機能部Ａと、測定対象物質Ｍと結合する第２のリンカー機能部Ｃと、第１のリンカー機能部Ａと第２のリンカー機能部Ｃとの間に介在し、測定光Ｌ１の照射により生じる電場で分解する分解機能部Ｂとを有するものである。図示例では、測定対象物質Ｍは、表面修飾Ｒを介して、質量分析用デバイスの測定領域の近傍に配置されている。
【００７５】
なお、表面修飾Ｒは、第１のリンカー機能部Ａと、分解機能部Ｂと、第２のリンカー機能部Ｃとを全て備えた一つの物質であってもよいし、それぞれが異なる物質からなっていてもよい。また、第１のリンカー機能部Ａと分解機能部Ｂ、あるいは、分解機能部Ｂと第２のリンカー機能部Ｃが一つの物質であってもよい。
【００７６】
ここで、デバイス１２に測定光Ｌ１が照射されると、微細構造体の表面で局在プラズモンが発生し、測定領域の表面において増強電場が発生する。また、測定光Ｌ１の光エネルギは、測定領域の表面に発生した増強電場により、表面付近において高められる。
この高められたエネルギにより表面修飾Ｒの分解機能部Ｂが分解され、図１２（Ｂ）に示すように、測定対象物質Ｍに第２のリンカー機能部Ｃが結合されたものが、測定領域表面から脱離される。
【００７７】
このように表面修飾を用いることで、測定対象物質を微細構造体の表面から脱離させることができる。
また、表面修飾Ｒを介して測定対象物質Ｍと微細構造体２９とが結合していることで、測定対象物質Ｍは、測定領域の微細構造体の表面から離れて存在させることができる。
ここで、微細構造体の表面において得られる電場増強効果は、局在プラズモンにより生じる近接場光による電場増強効果であるので、表面からの距離に対して指数関数的に減少していくものである。従って、図１２（Ａ）に示すように、測定対象物質Ｍが表面１ｓから比較的離れて存在させることにより、測定対象物質Ｍに照射される測定光Ｌ１の光エネルギは、電場増強による影響の少ないものとすることができる。すなわち、増強された光エネルギにより測定対象物質Ｍがダメージを受けることを抑制でき、高精度な質量分析が可能となる。
【００７８】
また、微細構造体の形状は、微細構造体２９の形状に限定されず、基体上に局在プラズモンを誘起し得る大きさの凸部が形成されていればよく、種々の形状とすることができる。
【００７９】
図１３（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の上面図である。
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す微細構造体８０は、基体８２と基体８２上に配置された多数の金属微粒子８４とで構成されている。
基体８２は、板状の基板である。基体８２は、金属微粒子８４を電気的に絶縁して支持可能な材料で形成すればよく、材料としては、例えば、シリコン、ガラス、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、サファイヤ、およびシリコンカーバイド等が挙げられる。
【００８０】
多数の金属微粒子８４は、局在プラズモンを誘起し得る大きさの微粒子であり、基体８２の一面上に分散された状態で固定されている。
また、金属微粒子８４は、上述した金属体３６で例示した各種金属で形成することができる。また、金属微粒子８４は、上述した金属微粒子６２と同様の金属微粒子でも異なる金属微粒子でもよい。また、金属微粒子の形状は特に限定されず、例えば、丸型で、直方体型でもよい。
このような構成の微細構造体８０も金属微粒子が配置された検出面に励起光が照射されることで、増強電場を発生させることができる。
【００８１】
次に、図１４は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す上面図である。
図１４に示す微細構造体９０は、基体９２と基体９２上に配置された多数の金属ナノロッド９４とで構成されている。
ここで、基体９２は、上述した基体８２と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。
【００８２】
金属ナノロッド９４は、局在プラズモンを誘起し得る大きさであり、短軸長さと長軸長さが異なる棒状の金属ナノ粒子であり、基体９２の一面に、分散された状態で固定されている。金属ナノロッド９４は、長軸長さは励起光の波長よりも小さいサイズのものである。金属ナノロッド９４は、上述した金属微粒子と同様の金属で作製することができる。なお、金属ナノロッドの詳細な構成については、例えば、特開２００７−１３９６１２号公報に記載されている。
ここで、微細構造体９０は、上述した微細構造体８０と同様の方法で作製することができる。
このような構成の微細構造体９０も金属ナノロッドが配置された検出面に励起光が照射されることで、増強電場を発生させることができる。
【００８３】
次に、図１５（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の断面図である。
図１５に示す微細構造体９５は、基体９６と基体９６上に配置された多数の金属細線９８とで構成されている。
ここで、基体９６は、上述した基体８２と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。
【００８４】
金属細線９８は、局在プラズモンを誘起し得る線幅の線状部材であり、基体９６の一面に格子状に配置されている。金属細線９８は、上述した金属微粒子、金属体と同様の金属で作製することができる。また、金属細線９８の作製方法は、特に限定されず、蒸着、メッキ等、金属配線を作製する種々の方法で作製することができる。
ここで、金属細線９８の線幅は、具体的には５０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下であることが好ましい。また、金属細線９８の配置パターンは、特に限定されない。例えば、複数の金属細線を交差させずに、互いに平行に配置してもよい。また、金属細線の形状も直線に限定されず、曲線としてもよい。
【００８５】
このような構成の微細構造体９５も金属細線が配置された検出面に励起光が照射されることで、局在プラズモンに起因する増強電場を発生させることができる。
【００８６】
また、微細構造体は、上述した微細構造体２９、微細構造体８０、微細構造体９０及び微細構造体９５にも限定されず、ぞれぞれの局在プラズモンを誘起し得る凸部を組み合わせた構成としてもよい。
【００８７】
以上、本発明に係る質量分析用デバイス、それを用いる質量分析装置及び質量分析方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００８８】
例えば、質量分析装置１０では、飛行時間型質量分析法（Time of Flight Mass Spectroscopy：ＴＯＦ−ＭＳ）を利用して質量分析をする装置の場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、質量分析用デバイスの表面に配置された測定対象物質を脱離させ、脱離させた物質を検出する種々の装置に用いることができる。例えば、四重極型の質量分析装置、イオントラップ型の質量分析装置、磁場型の質量分析装置、ＦＴ−ＩＣＲ型の質量分析装置にも用いることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、検出面に光を照射して測定対象物質をイオン化するＭＡＬＤＩ法とＳＡＬＤＩ法を用いる場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、高速原子衝撃法等の測定対象物質にイオンビームを照射して、測定対象物質をイオン化する方法にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（Ａ）は、本発明の質量分析用デバイスを用いる質量分析装置の概略構成を示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す質量分析装置のデバイス移動手段の周辺部の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ測定または算出したマススペクトルを示すグラフである。
【図４】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図５】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図６】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図７】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図８】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図９】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図１０】図１に示す被検体検出装置の微細構造体の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ微細構造体の作製方法を示す工程図である。
【図１２】（Ａ）は、表面修飾が施された微細構造体の概略構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す微細構造体から測定対象物質が脱離した状態を示す断面図である。
【図１３】（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の部分上面図である。
【図１４】微細構造体の他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図１５】（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 質量分析装置
１１ ボックス
１２ 質量分析用デバイス
１３ デバイス移動手段
１４ 光照射手段
１６ 飛翔方向制御手段
１８ 質量分析手段
２０ 基板
２１ 測定領域
２２ 参照領域
２３ グリッド
２４ エンドプレート
２６ 検出器
２７ アンプ
２８ データ処理部
２９、８０、９０、９５ 微細構造体
３０、８２、９２、９６ 基体
３２ アルミナ層（誘電体基材）
３４ 導電体
３６ 金属体
４０ 微細孔
４２ 微細柱状体
４４ 棒部
４５ 充填部
４６ 突出部
４８ 被陽極酸化金属体
６０、８４ 金属微粒子
６２ 被検体
９４ 金属ナノロッド
９８ 金属細線
Ｍ 測定対象物質
Ｓ１ 試料
Ｓ２ 参照試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物質の検出に用いる質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物質の同定等に用いられる質量分析法としては、測定対象物質に光またはイオンビームを照射し、測定対象物をイオン化させて脱離させ、脱離させた物質を検出する質量分析法（ＭＳ、Mass Spectrometry）がある。
【０００３】
この質量分析の際に測定対象物質をイオン化させる方法としては、例えば、ＭＡＬＤＩ法（マトリックス支援レーザ脱離イオン化法、matrix-assisted laser desorption ionization）や、ＳＡＬＤＩ法（表面支援レーザ脱離イオン化法、surface-assisted laser desorption ionization）、電子イオン化法、化学イオン化法、高速原子衝撃法、エレクトロンスプレーイオン化法、大気圧化学イオン化法がある。
具体的には、ＭＡＬＤＩ法とは、測定対象物質をマトリックス（例えば、シナピン酸やグリセリン等）に混入した試料に光を照射し、照射された光のエネルギをマトリックスに吸収させ、マトリックスとともに測定対象物質を気化させ、さらにマトリックスと測定対象物質との間でプロトン移動を発生させることで測定対象物質をイオン化する方法である。
また、ＳＡＬＤＩ法とは、マトリックスを用いず、試料を載置する基板の表面にマトリックスと同様の機能を持たせ、測定対象試料を基板表面で直接イオン化する方法である。
【０００４】
ここで、ＭＡＬＤＩ法を利用した質量分析に用いるサンプルプレート（質量分析用デバイス）としては、例えば、ステンレスプレートが用いられる。
また、特許文献１には、導電性の基板の表面上に疎水性コーティングをした後に、マトリックス及び境界ポリマーの混合液でコーティングをしたサンプルプレートが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５９２９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、測定対象物質から脱離させたイオンを検出して測定対象物質の質量分析を行う場合、測定対象物質以外の物質から別離されたイオンが検出され、測定対象物質の解析が困難になるという問題がある。
例えば、ＭＡＬＤＩ法を用いた場合は、イオン化したマトリックスが検出され、ＳＡＬＤＩ法を用いた場合は、測定対象物質を載置している基板に由来したイオンが検出されてしまうという問題がある。
【０００７】
これに対して、特許文献１のサンプルユニットは、マトリックスをコーティングすることで、マトリックスが脱離し、イオン化することを抑制することはできるが、マトリックスのイオン化を完全に無くすことはできず、検出対象物質以外の物質に由来するマススペクトルも検出することになる。
【０００８】
また、検出される測定対象物質のマススペクトル及び測定対象物質以外の物質に由来するマススペクトルのスペクトル形状は、照射したレーザの強度によって変化する。そのため、測定対象物質の質量を正確に分析するためには、レーザの強度毎にスペクトル形状が変化する、測定対象物質以外の物質に由来するマススペクトルを除去する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、簡単な構成でかつ高精度に測定対象物質の質量分析を行うことができる質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置および質量分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、検出面に光またはイオンビームを照射して、前記検出面に載置される測定試料をイオン化するとともに、前記検出面の表面から脱離させ、前記検出面の表面から脱離され、イオン化された前記測定試料の質量を検出する質量分析装置に用いる質量分析用デバイスであって、前記検出面が形成された基板と、前記基板の前記検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、前記基板の前記検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、前記参照領域は、前記測定対象物質が載置されていない以外は前記測定領域と同一に構成されていることを特徴とする質量分析用デバイスを提供するものである。
【００１１】
また、上述した本発明の質量分析用デバイスをＭＡＬＤＩ法を用いる質量分析装置に用いる場合は、前記測定領域には、前記測定対象物質を含有する試料が載置され、前記参照領域には、前記測定対象物質を含有しない試料が載置されている、または、前記測定領域には、前記測定対象物質及びマトリックスを含有する試料が載置され、前記参照領域には、前記測定対象物質を含まず、前記マトリックスを含有する試料が載置されていることが好ましい。
また、前記参照領域は、前記測定領域を通過し、かつ、第１の方向に直交する直線を含む領域に形成されていることが好ましい。または、前記測定領域は、前記基板表面の前記検出面内の第１の方向の所定範囲内に存在し、前記参照領域は、前記基板表面の前記検出面の前記第１の方向の所定範囲を含むものであることが好ましい。
また、前記参照領域は、前記測定領域上の任意点を通過する直交する２つ直線をそれぞれ含む、少なくとも２つの領域に形成されていることが好ましい。または、前記測定領域が前記第１の方向とは略垂直な第２の方向の所定範囲内に存在するものであり、前記参照領域が、前記第２の方向の所定範囲を含むものであることも好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の形態は、上記のいずれかに記載の質量分析用デバイスと、前記質量分析用デバイスに光またはイオンビームを照射する照射手段と、前記質量分析用デバイスの測定領域から射出されるイオンと、参照領域から射出されるイオンを検出するイオン検出手段と、測定領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第１マススペクトルを算出し、参照領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第２マススペクトルを算出するマススペクトル算出手段と、前記マススペクトル手段で算出された第２マススペクトルに基づいて前記第１マススペクトルを補正するマススペクトル補正手段と、マススペクトル補正手段で補正した値に基づいて測定対象物質の質量を検出する質量検出手段とを有することを特徴とする質量分析装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、質量分析装置は、さらに、前記測定領域と前記参照領域を結んだ線と平行な方向に前記質量分析用デバイスを移動させる移動手段を有するを有することが好ましい。
また、前記照射手段は、強度及び波長の少なくとも一方が異なる複数の光を射出できる光射出機構であり、光射出機構から射出する光の強度および波長の少なくとも一方を切り換え、前記質量分析用デバイスに光を照射することが好ましい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の形態は、上記のいずれかに記載の質量分析用デバイスの測定領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第１マススペクトルを算出する第１マススペクトル検出ステップと、前記質量分析用デバイスの参照領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第２マススペクトルを算出する第２マススペクトル検出ステップと、第２マススペクトルを用いて第１マススペクトルを補正する補正ステップと、前記補正ステップで補正した結果に基づいて、測定対象物質の質量を検出する質量分析方法を提供するものである。
【００１５】
ここで、前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出した後、前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出することが好ましい。
また、前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出した後、前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出することも好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に検出することができる。これにより、測定対象物質のマススペクトルを含むマススペクトルから、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に検出し、取り除くことができ、測定対象物質の質量を高い精度で検出し、分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る質量分析用デバイス、これを用いる質量分析装置及び質量分析方法について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１８】
図１（Ａ）は、本発明の質量分析用デバイスを用いる質量分析装置の概略構成を示す正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す質量分析装置のデバイス移動手段の周辺部の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、質量分析装置１０は、質量分析用デバイスから脱離した物質を所定距離飛行させてその飛行時間により物質の質量（正確には質量／電荷）を分析する飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦ−ＭＳ）であり、ボックス１１と、ボックス１１内に配置され、測定対象物質Ｍを含む試料を載置する質量分析用デバイス（以下単に「デバイス」ともいう）１２と、デバイス１２を一方向に移動させるデバイス移動手段１３と、デバイス１２に配置された試料に測定光Ｌ１を照射して、試料中の測定対象物質Ｍをデバイス１２から脱離させる光照射手段１４と、脱離した測定対象物質Ｍを所定方向に飛翔させる飛翔方向制御手段１６と、脱離した測定対象物質Ｍを検出して測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析する質量分析手段１８とを有する。
【００２０】
ボックス１１は、内部を真空にすることができる真空チャンバであり、図示しない吸引ポンプ等が接続されている。ボックス１１は、密閉された状態で吸引ポンプにより内部の空気が吸引されることで、内部が真空にされる。
【００２１】
デバイス１２は、図２に示すように、基板２０と、基板２０の表面に形成された測定領域２１及び参照領域２２とで構成されており、ボックス１１内に配置されている。
基板２０は、板状の部材である。
測定領域２１は、基板２０の表面の一部に形成されており、その表面上に測定対象物質Ｍとマトリックスとが混合された試料Ｓ１が載置されている。
ここで、マトリックスとは、レーザ光を吸収し、試料（測定対象物質Ｍ）のイオン化を促進する化合物である。
参照領域２２は、基板２０の表面（正確には、測定領域２１が形成されている面と同一の面）に、測定領域２１とは所定間隔離間して形成されており、測定対象物質Ｍが混合されていない以外は試料Ｓ１と同様の構成の試料（つまり、マトリックスのみで構成された試料）Ｓ２が載置されている。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、デバイス移動手段１３は、測定領域２１及び参照領域２２が形成されている面とは反対側の面からデバイス１２を支持する支持体１３ａと、支持体１３ａを所定方向に移動させる駆動機構１３ｂとを有する。
デバイス移動手段１３は、駆動機構１３ｂは、支持体１３ａを、支持体１３ａ上に載置するデバイス１２の測定領域２１と参照領域２２とを結んだ線と平行な方向に移動させる。したがって、デバイス移動手段１３は、支持体１３ａ上に配置されたデバイス１２を、測定領域２１と参照領域２２とが同一位置を通過するように移動させる。また、デバイス移動手段１３には、電源が接続されており、デバイス１２には、デバイス移動手段１３から所定電圧が印加されている。
【００２３】
光照射手段１４は、レーザ光源であり、射出した光ビームで支持体１３ａに支持されたデバイス１２を照射する。なお、本実施形態では、光照射手段１４から射出する光の照射位置は一定位置であり、光照射手段１４は、デバイス移動手段１３により照射位置に移動されたデバイス１２の所定領域（測定領域２１または参照領域２２）を照射する。
【００２４】
飛翔方向制御手段１６は、デバイス保持手段１３と質量分析手段１８との間に配置された引き出しグリッド２３と、エンドプレート２４とを有し、デバイス１２から脱離された測定対象物質Ｍに一定の力を作用させ、質量分析手段１８に向けてに飛翔させる。
引き出しグリット２３は、デバイス１２と質量分析手段１８との間に、デバイス１２の表面に対向して配置された中空の電極である。また、エンドプレート２４は、引き出しグリット２３と質量分析手段１８との間に配置された中空の電極である。また、引き出しグリット２３とエンドプレート２４とは、接地されている。
飛翔方向制御手段１６は、所定電圧が印加されたデバイス１２と接地された引き出しグリット２３との間で電界を形成して、デバイス１２から脱離された測定対象物質Ｍに一定の力を作用させてデバイス１２から引き出しグリット２３側に所定加速度で飛翔させる。さらに、飛翔している測定対象物質Ｍの飛翔経路を引き出しグリット２３とエンドプレート２４により制御し、引き出しグリット２３の中空部分の穴を通過させた後、エンドプレート２４の中空部分の穴を通過させ、質量分析手段１８まで飛翔させる。
【００２５】
質量分析手段１８は、測定光Ｌ１が照射されてデバイス１２の表面から脱離され、引き出しグリッド２３およびエンドプレート２４の中空部分の孔を通過して飛行してきた測定対象物質Ｍを検出する検出器２６と、検出器２６の検出値を増幅させるアンプ２７と、アンプ２７からの出力信号を処理するデータ処理部２８とを有する。なお、検出器２６は、ボックス１１の内部に配置され、アンプ２７及びデータ処理部２８は、ボックス１１の外に配置されている。
質量分析手段１８は、検出器２６で検出した検出結果に基づいて、データ処理部２８で測定対象物質Ｍのマススペクトルを検出し、測定対象物質の質量／電荷（質量の分布）を検出する。
質量分析装置１０は、基本的に以上のような構成である。
【００２６】
以下、質量分析装置１０を用いた質量分析について説明する。
ここで、図３（Ａ）は、測定領域２１に載置された試料Ｓ１のマススペクトルの測定結果を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、参照領域２２に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルの測定結果を示すグラフであり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す測定結果から算出した検出対象物質のマススペクトルを示すグラフである。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）では、それぞれ横軸を、質量／電荷（ｍ／ｚ値）とし、縦軸を相対強度の任意単位［ａ．ｕ．］とした。
【００２７】
まず、基板２０の測定対象物質Ｍとマトリックスが混合された試料Ｓ１を測定領域２１に載置し、マトリックスのみで構成される参照試料Ｓ２を参照領域２２に載置する。
その後、２つの領域にそれぞれ試料Ｓ１、参照試料Ｓ２が載置されたデバイス１２をデバイス保持手段１３の支持体１３ａ上に載置する。
【００２８】
次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、測定領域２１が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるようにデバイス１２を移動させる。
その後、デバイス１２に電圧Ｖｓを印加し、所定のスタート信号により光照射手段１４から測定光Ｌ１を射出させ、測定光Ｌ１をデバイス１２の測定領域２１に照射する。
測定光Ｌ１が照射されることにより、照射された光のエネルギを測定領域２１に載置された試料Ｓ１のマトリックスが吸収し、マトリックスとともに測定対象物質Ｍが気化する。さらに、マトリックスと測定対象物質との間でプロトン移動が発生し、測定対象物質がイオン化され、脱離される。
【００２９】
イオン化され、脱離された測定対象物質Ｍ、または、脱離され、イオン化された測定対象物質Ｍは、デバイス１２と引き出しグリッド２３との電位差Ｖｓにより引き出しグリッド２４の方向に引き出されて加速し、引き出しグリッド２３の中央の孔を通ってエンドプレート２４の方向に略直進して飛行し、更にエンドプレート２４の中央の孔を通過して検出器２６に到達して検出される。ここで、検出器２６には、イオン化したマトリックスも到達するため、検出器２６では、測定対象物質Ｍとマトリックスが検出される。
また、脱離後の分析物質Ｍの飛行速度は、初速度と荷電数が同じなら物質の質量に依存し、質量が小さいほど速いため、質量の小さいものから順に検出器２６に検出される。
【００３０】
検出器２６からの出力信号は、アンプ２７により所定のレベルに増幅され、その後データ処理部２８に入力される。
データ処理部２８は、上記スタート信号と同期して同期信号が入力されており、この同期信号とアンプ２７からの出力信号とに基いて検出した物質の飛行時間をそれぞれ算出する。
さらに、データ処理部２８は、飛行時間から質量／電荷を導出してマススペクトル（質量スペクトル）を算出する（図３（Ａ）参照）。
【００３１】
試料Ｓ１のマススペクトルの検出が終了したら、次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、参照領域２２が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるようにデバイス１２を移動させる。
その後、測定領域２１上の試料Ｓ１を検出した場合と同様に、参照領域２２に測定光Ｌ１を照射し、参照領域２２上の参照試料Ｓ２（つまり、マトリックス）を脱離させ、脱離した参照試料Ｓ２を検出器２６で検出し、その検出結果と飛行時間と関係に基づいて、参照試料Ｓ２のマススペクトルを算出する（図３（Ｂ）参照）。
【００３２】
次に、図３（Ａ）に示す試料Ｓ１のマススペクトルと図３（Ｂ）に示す参照試料Ｓ２のマススペクトルとに基づいて、図３（Ｃ）に示す測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
具体的には、試料Ｓ１のマススペクトルから、測定対象物質Ｍを含まない以外、試料Ｓ１と同様の構成の参照領域２２上の参照試料Ｓ２のマススペクトルを取り除く（差分を検出する）ことで、図３（Ｃ）に示すような測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
質量分析装置１０は、以上のようにして、測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析する（つまり、質量分布を検出する）。
【００３３】
このように、本発明は、デバイス１２に測定対象物質Ｍとマトリックスとを混合した試料Ｓ１を載置した測定領域２１と、測定対象物質Ｍが含まない以外は試料Ｓ１と同じ構成の参照試料Ｓ２を載置した参照領域２２とを設け、それぞれの領域からマススペクトルを検出し、差分を検出することで、測定対象物質Ｍに起因するマススペクトルと測定対象物質Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルとを適切に分離することができ、より正確に測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析することができる。
また、同一基板上に測定領域２１と参照領域２２とを形成することで、測定対象物質Ｍの有無を除いた他の条件を略同一にすることができる。さらに、連続して２つの領域のマススペクトルを検出することができる。これにより、測定領域２１の検出時と参照領域２２の検出時とで、測定条件を実質的に同一にすることができ、同一物質に起因するマススペクトルをずれなく検出することができ、より正確に測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析することができる。
また、光照射手段１４を固定し、デバイス移動手段１３によりデバイス１２を移動させることで、測定光が測定領域２１を照射する条件（例えば入射角度、強度）と、参照領域２２を照射する条件を略同一にすることができ、さらに正確に、測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析することができる。
【００３４】
また、本実施形態のようにマトリックスを用いる方法では、マトリックスに由来するマススペクトルを除去することができ、マトリックスに分子量が近い、低分子の測定対象物質も容易に検出することができる。
【００３５】
ここで、質量分析装置１０は、デバイス移動手段１３によりデバイス１２の位置を調整し、デバイス１２の測定領域２１の複数箇所のマススペクトルと参照領域２２の複数箇所のマススペクトルを検出することが好ましい。
複数箇所のマススペクトルを検出することで、検出結果の平均値で測定対象物質の質量分析を行うことができ、測定対象物質の質量分析をより正確に行うことができる。
【００３６】
ここで、デバイス１２は、基板２０の製造時に圧延される方向または射出される方向等に垂直な方向（以下「第１の方向」ともいう。）における座標が同一となる領域に測定領域２１と参照領域２２を形成することが好ましい。つまり、デバイス１２は、第１の方向に垂直な直線を含むように（つまり同一直線上に）、測定領域２１と参照領域２２とを形成することが好ましい。なお、図２では、図中上下方向が、第１の方向となる。
このように、圧延される方向または射出される方向等の、製造時に物性や形状等の誤差がより小さくなる第１の方向に垂直な直線を含むように測定領域２１と参照領域２２とを形成することで、質量分析用デバイスの物性、形状等により、両領域で検出されるマススペクトルが変化することをより確実に防止することができる。
【００３７】
より具体的には、質量分析用デバイスは、基板の表面上（測定領域内及び参照領域内）で、物性、形状等のバラツキが生じることがある。この場合は、測定領域、参照領域のどの点からマススペクトルを検出するかによって、マススペクトルにバラツキが生じてしまうことがある。
ここで、このような質量分析用デバイスの基板の各領域内における物性、形状等のバラツキは、一定の傾向を有している場合が多い。例えば、基板として圧延により薄膜化されたアルミニウムなどを用いる場合であれば、アルミニウムの圧延方向等の所定の方向では物性、形状がほぼ一定になり、圧延方向と垂直な方向では物性、形状にバラツキが生じる。
このため、測定領域が質量分析用デバイスの表面の第１の方向の所定範囲（つまり、所定座標範囲）内に存在する場合に、この第１の方向の所定範囲を含むように参照領域も形成することで、例えば、測定領域内の所定座標の試料Ｓ１からマススペクトルを測定し、該所定座標と第１の方向の座標が同一となる座標に載置された参照領域内の参照試料Ｓ２からマススペクトルを測定し、測定領域内の試料Ｓ１から測定したマススペクトルのスペクトル強度を、参照領域内の参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルのスペクトル強度を用いて補正することにより、一つの質量分析用デバイス内でバラツキが生じている場合であっても、測定領域の測定位置と参照領域の測定位置との間でのバラツキを抑制することができ、測定対象物質の質量／電荷を高い精度で検出することができる。
【００３８】
以下、具体例とともにより詳細に説明する。
図４、図５、図６は、それぞれ本発明の他の一例の質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
図４に示すように、質量分析用デバイス（以下単に「デバイス」ともいう。）２１０は、基板２１１と、基板２１１の表面２１１に形成された、測定対象物質Ｍとマトリックスを含有する試料Ｓ１を載置する測定領域２１２と、測定対象物質含まない以外は試料Ｓ１と同様の構成の参照試料Ｓ２を載置する参照領域２１４とを有する。
このデバイス２１０の測定領域２１２は、基板２１１の第１の方向、すなわち図４中Ｙ軸方向において、所定範囲内（Ｙ軸座標０．５〜９．５）に形成され、また、参照領域２１４もＹ軸方向において、所定範囲内（Ｙ軸座標０．５〜〜９．５）に形成されている。なお、デバイス２１０は、基体１２１が第１の方向に直交する方向（図４中Ｘ軸方向に）圧延することで製造されている。
【００３９】
以下、一例として、図４の測定領域２１２のＡ１点（Ｙ座標７）およびＡ２点（Ｙ座標３）からマススペクトルを測定し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出する場合の動作について説明する。なお、本実施形態では、デバイス移動手段として、デバイス２１０を支持体１３ａ上に載置し、駆動機構でＸ−Ｙ方向の２次元方向に移動させるＸ−Ｙステージを用いた場合で説明する。
【００４０】
まず、駆動機構により、測定領域２１２のＡ１点（Ｙ座標７）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるようにデバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ａ１点に載置された試料Ｓ１のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。なお、試料Ｓ１から脱離した物質のマススペクトルの測定方法は上述と同様の方法であるので、説明は省略する。以下、マススペクトルの検出の方法の説明は同様に省略する。
【００４１】
次に、駆動機構により、参照領域２１４のＢ１点（Ｙ座標７）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるように、デバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ１点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
データ処理部２８は、参照試料Ｓ２のマススペクトルを用いて、試料Ｓのマススペクトルから、測定対象試料Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を算出する。
【００４２】
まず、駆動機構により、測定領域２１２のＡ２点（Ｙ座標３）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるように質量分析用デバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ａ２点に載置された試料Ｓ１のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
【００４３】
次に、駆動機構により、参照領域２１４のＢ２点（Ｙ座標３）が測定光Ｌ１から射出される光の照射位置となるように、デバイス２１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ２点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
データ処理部２８は、参照試料Ｓ２のマススペクトルを用いて、試料Ｓのマススペクトルから、測定対象試料Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を算出する。
なお、測定対象物質Ｍの質量／電荷は、Ａ１、Ｂ１で検出した質量／電荷とＡ２、Ｂ２で検出した質量／電荷の両方を検出値としても、その平均値を質量／電荷の検出値としてもよい。
【００４４】
以上の説明で明らかなように、測定領域２１２内のＹ方向における所定座標に載置された試料Ｓ１から測定されたマススペクトルと、参照領域２１４内のＹ方向における同じ座標に設けられた参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルと用いて、測定対象物質以外の物質に起因したマススペクトルを除去し、測定対象物質のマススペクトルを検出している。
ここで、デバイス２１０は、Ｘ軸に平行な直線の各位置では、基板の特性が一定であるため、Ｙ軸における座標が略同一であれば、その基板に起因して射出されるマススペクトルは略等しいとみなすことができる。このため、デバイス２１０の測定領域２１２内のＹ方向において、基板に起因するマススペクトルにバラツキが生じても、良好な測定精度で測定対象物質の質量分析を行うことができる。
【００４５】
なお、デバイス２１０の変形例として以下のような質量分析用デバイスも用いることができる。
例えば、図５に示すような、基板３１１上に、Ｘ軸に平行な方向において２つに分割された測定領域３１２ａおよび３１２ｂが形成され、各測定領域３１２ａおよび３１２ｂと並んで参照領域３１４ａおよび３１４ｂが形成されているデバイス３１０を用いることもできる。つまり、デバイス３１０は、基板３１１上に、Ｘ軸に平行な線分の一方の端部から他方の端部に向かうに従って、参照領域３１４ｂ、測定領域３１２ｂ、参照領域３１４ａ、測定領域３１２ａの順に形成されている。
デバイス３１０も、測定領域の所定点から測定したマススペクトルと、隣接している参照領域の中で、Ｙ軸における座標が等しい点からマススペクトルを測定すればよく、さらに、Ｘ軸に平行な方向な直線上に測定領域と参照領域を複数設けることで、Ｙ軸における座標が同一でかつ、Ｘ軸における座標がことなる複数の点でマススペクトルを検出することができる。これにより、Ｙ軸方向における基板のバラツキに加え、Ｘ軸方向の基板のバラツキも加味して測定対象物質の質量／電荷を検出することができる。
また、他の変形例として、図６に示すような、基板４１１上に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ複数に分割されている測定領域４１２ａ〜４１２ｈを形成し、各測定領域に対応して、同様にＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ複数に分割されている参照領域４１４ａ〜４１４ｈを形成したデバイス４１０も用いることができる。
デバイス４１０も、各測定領域から測定したマススペクトルと、隣接する参照領域から測定したマススペクトルとを用いて、測定対象物質の質量／電荷を算出することができる。
また、Ｘ軸方向に隣接する複数の参照領域のマススペクトルを用いることができるため、Ｙ軸方向の基板のバラツキに加え、Ｘ軸方向の基板のバラツキも加味して測定対象物質の質量／電荷を分析することができる。
また、各測定領域に別々の測定対象物質を載置することができるため、容易に多種類の測定対象物質のマススペクトルを検出することができる。
【００４６】
なお、基板が圧延され、または射出されること等により製造される場合は、上述したように測定領域と参照領域を第１の方向に垂直な直線上に配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００４７】
質量分析用デバイスは、測定領域の任意の点を通過し、かつ、表面上の任意の一方向（主方向）と平行な直線上に、参照領域を形成し、さらに、該任意の点を通過し、かつ該任意の一方向に垂直な方向（副方向）に平行な直線上にも参照領域を形成することも好ましい。
質量分析用デバイスを上記構成とすることで、測定領域で検出したマススペクトルを、直交する２方向の直線上にそれぞれ形成された参照領域で検出した２つのマススペクトル（の平均値）を用いて補正することができる。
これにより、２方向で発生する基板のバラツキを補正することができるため、測定対象物質以外の物質に起因するマススペクトルを適切に除去することができ、測定対象物質の質量／電荷をより高い精度で検出することができる。
【００４８】
例えば、測定領域内の所定座標に載置された試料Ｓ１からマススペクトルを測定し、その後、主方向の座標が所定座標と同一で参照領域に載置された参照試料Ｓ２、および、副方向の座標が所定座標と同一の参照領域に載置された参照試料Ｓ２からそれぞれマススペクトルを測定し、試料Ｓ１から測定したマススペクトルと、複数の参照領域の参照試料Ｓ２からそれぞれ測定したマススペクトとに基づいて、測定対象物質Ｓの質量／電荷を検出することで、主方向における基板のバラツキと副方向における基板のバラツキを加味した補正を行うことができ、測定対象物質の質量／電荷を精度よく検出することができる。
【００４９】
以下、具体例とともにより詳細に説明する。
図７、図８、図９は、それぞれ本発明の他の一例の質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
【００５０】
図７に示すように、デバイス５１０は、基板５１１上に、試料Ｓ１を載置する測定領域５１２と、参照試料Ｓ２を載置する２つの参照領域５１４ａ及び５１４ｂとが形成されている。
測定領域５１２は、基板５１１の主方向（すなわち図７中Ｙ軸方向）の所定範囲内（Ｙ座標０．５〜７）で、かつ、副方向（すなわち図７中Ｘ軸方向）の所定範囲内（座標３〜９．５）を満たす領域に形成され、また、参照領域５１４ａは、Ｙ軸方向の所定領域（Ｙ座標０．５〜７）内に形成され、参照領域５１４ｂは、Ｘ軸方向の所定領域（Ｘ座標３〜９．５）に形成されている。
【００５１】
以下、一例として、図７の測定領域５１２のＡ３点から試料Ｓ１のマススペクトルを検出し、さらに、測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出する場合の動作について説明する。
【００５２】
まず、駆動機構により、測定領域５１２のＡ３点（Ｙ座標４、Ｘ座標６）が測定光Ｌ１の照射位置となるようにデバイス５１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ａ３点に載置された試料Ｓ１のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
【００５３】
次に、駆動機構により、参照領域５１４ａのＢ３点（Ｙ座標４）が測定光Ｌ１の照射位置となるように、デバイス５１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ３点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
さらに、駆動機構により、参照領域５１４ａのＢ４点（Ｘ座標６）が測定光Ｌ１の照射位置となるように、デバイス５１０を移動させる。
次に、測定光Ｌ１を照射し、Ｂ４点に載置された参照試料Ｓ２のマススペクトルを測定し、データ処理部２８に記憶させる。
その後、Ｂ３点で検出したマススペクトルとＢ４点で検出したマススペクトルとの平均値を、参照試料Ｓ２のマススペクトルとして算出する。
データ処理部２８は、平均値で算出した参照試料Ｓ２のマススペクトルを用いて、試料Ｓのマススペクトルから、測定対象試料Ｍ以外の物質に起因するマススペクトルを除去し、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出し、測定対象物質Ｍの質量／電荷を算出する。
【００５４】
以上の説明で明らかなように、測定領域５１２内の所定座標（つまり、Ａ３点）に載置された試料Ｓ１から測定されたマススペクトルと、参照領域５１４ａ内の、Ｙ軸方向の座標が該所定座標と同じとなる位置（つまり、Ｂ３点）に載置された参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルと、参照領域５１４ｂ内のＸ軸方向の座標が該所定座量と同じ位置（つまり、Ｂ４点）に載置された参照試料Ｓ２から測定したマススペクトルとを用いて測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出することで、デバイス５１０の測定領域５１２内のＹ軸方向における基板のバラツキと、Ｘ軸方向における基板のバラツキの両者を加味して、測定対象物質Ｍの質量／電荷を検出することができ、さらに良好な測定精度で測定対象物質の質量／電荷を検出することができる。
【００５５】
なお、デバイス５１０の変形例として以下のような質量分析用デバイスも用いることができる。
例えば、図８に示すような、基板６１１上に、測定領域６１２が形成され、測定領域６１２の外周を囲むように参照領域６１４が形成されているデバイス６１０を用いることもできる。
また、図９に示すような、デバイス表面７１１に十字状に参照領域７１４が形成され、この参照領域７１４により分割された測定領域７１２ａ〜７１２ｄが設けられているデバイス７１０も用いることができる。
また、基板上に、参照領域を、メッシュ状に設けてもよい。この場合には、測定領域から測定したマススペクトルと、測定位置とＹ軸座標が等しくかつ最も近い距離にある参照領域から測定したマススペクトル及びＸ軸座標が等しくかつ最も近い距離にある参照領域から測定したマススペクトルの平均値を用いて、測定対象物質の質量／電荷を検出すればよい。
【００５６】
また、Ｙ方向およびＸ方向の両方向ではなく、至近距離にある参照領域からマススペクトルを測定し、そのスペクトル強度を用いて、補正を行ってもよい。
【００５７】
なお、各実施の形態においては、測定領域と参照領域のマススペクトルを交互に測定したが、必ずしもその必要はなく、例えば、まず、参照領域において該当する全ての点のマススペクトルを測定して記憶しておき、その後、測定領域においてマススペクトルを測定して、測定対象物質のマススペクトルを検出してもよい。
また、測定領域のマススペクトルを検出した後に、参照領域のマススペクトルを検出しても、参照領域のマススペクトルを検出した後に、測定領域のマススペクトルを検出してもよい。
【００５８】
ここで上記実施形態では、いずれも試料Ｓ１及び参照試料Ｓ２として、マトリックスを有する試料を用い、測定領域に試料Ｓ１を配置し、参照領域に参照試料Ｓ２を配置したＭＡＬＤＩ方式の質量分析装置の場合として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＳＡＬＤＩ方式の質量分析装置にも用いることができる。
ここで、ＳＡＬＤＩ方式の質量分析装置及び質量分析用デバイスは、試料にマトリックスを混合しない点と、測定領域及び参照領域に微細構造体が配置されることを除いて、その他の構成は基本的に図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す質量分析装置１０、図２に示すデバイス１２と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
質量分析用デバイスは、デバイス１２と同様に、基板と基板上に形成された測定領域及び参照領域とで構成されている。
なお、本実施形態の質量分析用デバイスは、測定領域に測定対象物質を載置し、参照領域には、参照試料を載置しないことを除いて、測定領域と参照領域は同様の構成である。つまり、本実施形態の質量分析用デバイスを用いる場合は、試料を測定対象物質とし、参照領域は、参照試料を載置しないことで、測定対象物質が配置されていない以外は測定領域と同一の構成とする。
また、測定領域及び参照領域には、測定光が照射されることで増強電場を形成する微細構造体２９が配置されている。
【００６０】
以下、微細構造体２９について説明する。
図１０は、測定領域及び参照領域に配置される微細構造体２９の概略構成を示す斜視図である。
図１０に示すように、微細構造体２９は、誘電体基材３２および誘電体基材３２の一面に配置された導電体３４で構成された基体３０と、誘電体基材３２の導電体３４が配置された面とは反対側の面に配置された金属体３６とを有する。
【００６１】
基体３０は、金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）で形成された誘電体基材３２と、誘電体基材３２の一面に設けられ、陽極酸化されていない金属（Ａｌ）で形成された導電体３４とを有する。ここで、誘電体基材３２と導電体３４とは、一体で形成されている。
また、誘電体基材３２には、導電体３４が配置される面とは反対側の面から導電体３４側の面に向けて延びる略ストレートな形状（直管形状）の微細孔４０が複数の開孔されている。
複数の微細孔４０は、導電体３４が配置される面とは反対側の面側の端部は、誘電体基材３２の表面まで貫通して開口が形成され、導電体３４側の端部は、誘電体基材３２の表面まで貫通していない。つまり、微細孔４０は、導電体３４までは到達していない孔となる。また、複数の微細孔４０は、測定光の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されている。
ここで、測定光として可視光を用いる場合は、微細孔４０の配置ピッチを２００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００６２】
金属体３６は、誘電体基材３２の微細孔４０内に充填されている充填部４５と、微細孔４０上に誘電体基材３２の表面より突出して形成され、充填部４５の外径よりも大きい外径を有する突出部（つまり凸部）４６とからなる複数の棒部４４で構成されている。ここで、金属体３６を形成する材料としては、局在プラズモンを発生させる種々の金属を使用でき、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びこれらの合金等が挙げられる。また、金属体３６は、これらの金属を２種以上含むもので形成してもよい。また、電場増強効果をより高くすることができるため、金属体３６は、Ａｕ、Ａｇ等を用いて形成することがより好ましい。
微細構造体２９は、以上のような構成であり、金属体３６の複数の棒部４４の突出部４６が配置される面が、測定光が照射される面となる。
【００６３】
ここで、微細構造体２９の作製方法について説明する。
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ微細構造体２９の作製方法の一例を示す工程図である。
まず、図１１（Ａ）に示すような直方体形状の被陽極酸化金属体４８に陽極酸化処理を行う。具体的には、被陽極酸化金属体４８を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで陽極酸化する。
ここで、陰極としては、カーボンやアルミニウム等が使用される。電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸を、１種又は２種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
なお、本実施形態では、被陽極酸化金属体４８を直方体形状としたが、その形状は制限されず、種々の形状とすることができる。また、支持体の上に被陽極酸化金属体４８が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることができる。
【００６４】
被陽極酸化金属体４８を陽極酸化すると、図１１（Ｂ）に示すように、被陽極酸化金属体の表面から該面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、誘電体基材３２となる金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）が生成される。陽極酸化により生成される金属酸化物体（つまり、誘電体基材３２）は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体４２が隙間なく配列した構造を有するものとなる。
また、各微細柱状体４２は、底面が丸みを帯びた形状となり、さらに、略中心部には、表面から深さ方向（つまり、微細柱状体４２の軸方向）に略ストレートに延びる微細孔４０が開孔される。陽極酸化により生成される金属酸化物体の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。
【００６５】
また、規則配列構造の金属酸化物体を生成する場合の好適な陽極酸化条件例としては、電解液としてシュウ酸を用いる場合、電解液濃度０．５Ｍ、液温１４〜１６℃、印加電圧４０〜４０±０．５Ｖ等が挙げられる。この条件で生成される微細孔４０は例えば、径が約３０ｎｍ、ピッチが約１００ｎｍである。
【００６６】
次に、誘電体基材３２の微細孔４０に電気メッキ処理を施すことにより、図１１（Ｃ）に示すように、充填部４５と突出部４６とからなる棒部４４を形成する。
ここで、電気メッキを行うと、導電体３４が電極として機能し、電場が強い微細孔４０の底部から優先的に金属が析出する。この電気メッキ処理を継続して行うことにより、微細孔１２内に金属が充填されて棒部４４の充填部４５が形成される。充填部４５が形成された後、更に電気メッキ処理を続けると、微細孔４０から充填金属が溢れるが、微細孔４０付近の電場が強いことから、微細孔４０周辺に継続して金属が析出していき、充填部４５上に誘電体基材３２の表面より突出し、充填部４５の径よりも大きい径を有する突出部４６が形成される。
微細構造体２９は、以上のようにして作製される。
【００６７】
以下、本実施形態の質量分析装置を用いた質量分析について説明する。
まず、質量分析用デバイスの測定領域上に測定対象物質Ｍ（つまり試料）を載置し、その後、質量分析用デバイスをデバイス移動手段１３の支持体１３ａ上に載置する。
【００６８】
次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、測定領域２１が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるように質量分析用デバイスを移動させる。
その後、質量分析用デバイスに電圧Ｖｓを印加し、所定のスタート信号により光照射手段１４から測定光Ｌ１を射出させ、測定光Ｌ１を質量分析用デバイスの測定領域２１に照射する。
測定光Ｌ１が照射されることで、測定領域に配置された微細構造体の表面において局在プラズモンに起因する増強電場が形成され、その増強電場により増強された測定光Ｌ１の光エネルギにより測定対象物質Ｍが測定領域から脱離される。
離脱された測定対象物質Ｍは、上述した質量分析装置１０と同様に、検出器２６に到達し検出される。さらに、その検出結果に基づいて、マススペクトルが算出される。なお、この際、測定対象物質Ｍ以外にも基板上の物質も脱離されるため、検出される。
【００６９】
測定領域内の試料のマススペクトルの検出が終了したら、次に、デバイス移動手段１３の駆動機構１３ａにより、参照領域が光照射手段１４から射出される光の照射位置となるようにデバイス１２を移動させる。
その後、測定領域上の試料を検出した場合と同様に、参照領域に測定光Ｌ１を照射する。
ここで、参照領域２２上には、試料が載置されていないが、微細構造体の表面で増強電場が形成されることで、参照領域２２上の物質が脱離する。この脱離した物質を検出器２６で検出し、その検出結果と飛行時間と関係に基づいて、参照領域におけるマススペクトルを算出する。
【００７０】
次に、測定領域から検出したマススペクトルと、参照領域から検出したマススペクトルとに基づいて、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
具体的には、測定領域のマススペクトルから、測定対象物質Ｍを含まない以外、測定領域と同様の構成の参照領域上から検出されたマススペクトルを取り除く（差分を検出する）ことで、測定対象物質Ｍのマススペクトルを算出する。
本実施形態の質量分析装置も、以上のようにして、測定対象物質Ｍの質量／電荷を分析する（つまり、質量分布を検出する）。
【００７１】
本実施形態のように、ＳＡＬＤＩ法を用いる質量分析装置の場合も、質量分析用デバイスに測定領域と測定対象物質が載置されていない以外は測定領域と同一の構成の参照領域とを形成し、測定領域で測定したマススペクトルから参照領域で測定したマススペクトルを取り除くことで、測定対象物質を高い精度で検出することができるという質量分析装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
ここで、ＳＡＬＤＩ法を用いる質量分析用デバイス、例えば基体上に凹凸構造を有する金属体を設けた質量分析用デバイスは、凹凸構造を有する金属体を形成する際に、金属体領域の領域内で増強電場の増強度にバラツキが生じることがあり、このような場合に測定領域のどの点からマススペクトルを測定するかによって、測定結果にバラツキが生じてしまう。
そこで、本実施形態の質量分析用デバイスも、上述したように、測定領域が質量分析用デバイスの表面の第１の方向の所定範囲（つまり、所定座標範囲）内に存在する場合に、この第１の方向の所定範囲を含むように参照領域も形成することが好ましい。また、測定領域の任意の点を通過し、かつ、表面上の任意の一方向（主方向）と平行な直線上に、参照領域を形成し、さらに、該任意の点を通過し、かつ該任意の一方向に垂直な方向（副方向）に平行な直線上にも参照領域を形成することも好ましい。
質量分析用デバイスの測定領域と参照領域を上記配置とすることで、基板及び微細構造体のバラツキに関わらず、測定対象物質をより高い精度で検出することができる。
【００７３】
ここで、質量分析用デバイスは、測定領域及び参照領域の両面に、測定対象物質を捕捉可能であり、測定光Ｌ１の照射により測定対象物質を脱離可能な表面修飾（捕捉部材）を施すことが好ましい。
例えば、測定対象物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体により微細構造体の表面を修飾しておくことにより、表面に配置された測定対象物質の量を増大させることができ、質量分析測定の感度を向上させることができる。
【００７４】
図１２（Ａ）は、表面修飾が施された微細構造体の概略構成を示す断面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す微細構造体から測定対象物質が脱離した状態を示す断面図である。なお、図１２（Ａ）及び（Ｂ）では視認しやすくするために表面修飾Ｒおよび表面修飾Ｒの構成要素は拡大して示してある。
図１２（Ａ）に示すように、表面修飾Ｒは、微細構造体２９の表面に、微細構造体２９の表面と結合する第１のリンカー機能部Ａと、測定対象物質Ｍと結合する第２のリンカー機能部Ｃと、第１のリンカー機能部Ａと第２のリンカー機能部Ｃとの間に介在し、測定光Ｌ１の照射により生じる電場で分解する分解機能部Ｂとを有するものである。図示例では、測定対象物質Ｍは、表面修飾Ｒを介して、質量分析用デバイスの測定領域の近傍に配置されている。
【００７５】
なお、表面修飾Ｒは、第１のリンカー機能部Ａと、分解機能部Ｂと、第２のリンカー機能部Ｃとを全て備えた一つの物質であってもよいし、それぞれが異なる物質からなっていてもよい。また、第１のリンカー機能部Ａと分解機能部Ｂ、あるいは、分解機能部Ｂと第２のリンカー機能部Ｃが一つの物質であってもよい。
【００７６】
ここで、デバイス１２に測定光Ｌ１が照射されると、微細構造体の表面で局在プラズモンが発生し、測定領域の表面において増強電場が発生する。また、測定光Ｌ１の光エネルギは、測定領域の表面に発生した増強電場により、表面付近において高められる。
この高められたエネルギにより表面修飾Ｒの分解機能部Ｂが分解され、図１２（Ｂ）に示すように、測定対象物質Ｍに第２のリンカー機能部Ｃが結合されたものが、測定領域表面から脱離される。
【００７７】
このように表面修飾を用いることで、測定対象物質を微細構造体の表面から脱離させることができる。
また、表面修飾Ｒを介して測定対象物質Ｍと微細構造体２９とが結合していることで、測定対象物質Ｍは、測定領域の微細構造体の表面から離れて存在させることができる。
ここで、微細構造体の表面において得られる電場増強効果は、局在プラズモンにより生じる近接場光による電場増強効果であるので、表面からの距離に対して指数関数的に減少していくものである。従って、図１２（Ａ）に示すように、測定対象物質Ｍが表面１ｓから比較的離れて存在させることにより、測定対象物質Ｍに照射される測定光Ｌ１の光エネルギは、電場増強による影響の少ないものとすることができる。すなわち、増強された光エネルギにより測定対象物質Ｍがダメージを受けることを抑制でき、高精度な質量分析が可能となる。
【００７８】
また、微細構造体の形状は、微細構造体２９の形状に限定されず、基体上に局在プラズモンを誘起し得る大きさの凸部が形成されていればよく、種々の形状とすることができる。
【００７９】
図１３（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の上面図である。
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す微細構造体８０は、基体８２と基体８２上に配置された多数の金属微粒子８４とで構成されている。
基体８２は、板状の基板である。基体８２は、金属微粒子８４を電気的に絶縁して支持可能な材料で形成すればよく、材料としては、例えば、シリコン、ガラス、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、サファイヤ、およびシリコンカーバイド等が挙げられる。
【００８０】
多数の金属微粒子８４は、局在プラズモンを誘起し得る大きさの微粒子であり、基体８２の一面上に分散された状態で固定されている。
また、金属微粒子８４は、上述した金属体３６で例示した各種金属で形成することができる。また、金属微粒子８４は、上述した金属微粒子６２と同様の金属微粒子でも異なる金属微粒子でもよい。また、金属微粒子の形状は特に限定されず、例えば、丸型で、直方体型でもよい。
このような構成の微細構造体８０も金属微粒子が配置された検出面に励起光が照射されることで、増強電場を発生させることができる。
【００８１】
次に、図１４は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す上面図である。
図１４に示す微細構造体９０は、基体９２と基体９２上に配置された多数の金属ナノロッド９４とで構成されている。
ここで、基体９２は、上述した基体８２と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。
【００８２】
金属ナノロッド９４は、局在プラズモンを誘起し得る大きさであり、短軸長さと長軸長さが異なる棒状の金属ナノ粒子であり、基体９２の一面に、分散された状態で固定されている。金属ナノロッド９４は、長軸長さは励起光の波長よりも小さいサイズのものである。金属ナノロッド９４は、上述した金属微粒子と同様の金属で作製することができる。なお、金属ナノロッドの詳細な構成については、例えば、特開２００７−１３９６１２号公報に記載されている。
ここで、微細構造体９０は、上述した微細構造体８０と同様の方法で作製することができる。
このような構成の微細構造体９０も金属ナノロッドが配置された検出面に励起光が照射されることで、増強電場を発生させることができる。
【００８３】
次に、図１５（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の断面図である。
図１５に示す微細構造体９５は、基体９６と基体９６上に配置された多数の金属細線９８とで構成されている。
ここで、基体９６は、上述した基体８２と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。
【００８４】
金属細線９８は、局在プラズモンを誘起し得る線幅の線状部材であり、基体９６の一面に格子状に配置されている。金属細線９８は、上述した金属微粒子、金属体と同様の金属で作製することができる。また、金属細線９８の作製方法は、特に限定されず、蒸着、メッキ等、金属配線を作製する種々の方法で作製することができる。
ここで、金属細線９８の線幅は、具体的には５０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下であることが好ましい。また、金属細線９８の配置パターンは、特に限定されない。例えば、複数の金属細線を交差させずに、互いに平行に配置してもよい。また、金属細線の形状も直線に限定されず、曲線としてもよい。
【００８５】
このような構成の微細構造体９５も金属細線が配置された検出面に励起光が照射されることで、局在プラズモンに起因する増強電場を発生させることができる。
【００８６】
また、微細構造体は、上述した微細構造体２９、微細構造体８０、微細構造体９０及び微細構造体９５にも限定されず、ぞれぞれの局在プラズモンを誘起し得る凸部を組み合わせた構成としてもよい。
【００８７】
以上、本発明に係る質量分析用デバイス、それを用いる質量分析装置及び質量分析方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００８８】
例えば、質量分析装置１０では、飛行時間型質量分析法（Time of Flight Mass Spectroscopy：ＴＯＦ−ＭＳ）を利用して質量分析をする装置の場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、質量分析用デバイスの表面に配置された測定対象物質を脱離させ、脱離させた物質を検出する種々の装置に用いることができる。例えば、四重極型の質量分析装置、イオントラップ型の質量分析装置、磁場型の質量分析装置、ＦＴ−ＩＣＲ型の質量分析装置にも用いることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、検出面に光を照射して測定対象物質をイオン化するＭＡＬＤＩ法とＳＡＬＤＩ法を用いる場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、高速原子衝撃法等の測定対象物質にイオンビームを照射して、測定対象物質をイオン化する方法にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（Ａ）は、本発明の質量分析用デバイスを用いる質量分析装置の概略構成を示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す質量分析装置のデバイス移動手段の周辺部の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した質量分析用デバイスの概略構成を示す上面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ測定または算出したマススペクトルを示すグラフである。
【図４】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図５】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図６】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図７】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図８】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図９】本発明の質量分析用デバイスの他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図１０】図１に示す被検体検出装置の微細構造体の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ微細構造体の作製方法を示す工程図である。
【図１２】（Ａ）は、表面修飾が施された微細構造体の概略構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す微細構造体から測定対象物質が脱離した状態を示す断面図である。
【図１３】（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の部分上面図である。
【図１４】微細構造体の他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図１５】（Ａ）は、微細構造体の他の一例の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 質量分析装置
１１ ボックス
１２ 質量分析用デバイス
１３ デバイス移動手段
１４ 光照射手段
１６ 飛翔方向制御手段
１８ 質量分析手段
２０ 基板
２１ 測定領域
２２ 参照領域
２３ グリッド
２４ エンドプレート
２６ 検出器
２７ アンプ
２８ データ処理部
２９、８０、９０、９５ 微細構造体
３０、８２、９２、９６ 基体
３２ アルミナ層（誘電体基材）
３４ 導電体
３６ 金属体
４０ 微細孔
４２ 微細柱状体
４４ 棒部
４５ 充填部
４６ 突出部
４８ 被陽極酸化金属体
６０、８４ 金属微粒子
６２ 被検体
９４ 金属ナノロッド
９８ 金属細線
Ｍ 測定対象物質
Ｓ１ 試料
Ｓ２ 参照試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面に光またはイオンビームを照射して、前記検出面に載置される測定試料をイオン化するとともに、前記検出面の表面から脱離させ、イオン化された前記測定試料の質量を検出する質量分析装置に用いる質量分析用デバイスであって、
前記検出面が形成された基板と、
前記基板の前記検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、
前記基板の前記検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、
前記参照領域は、前記測定対象物質が載置されていない以外は前記測定領域と同一に構成されていることを特徴とする質量分析用デバイス。
【請求項２】
前記測定領域及び前記参照領域には、それぞれ光が照射されることで局在プラズモンを誘起する微細構造体が配置されている請求項１または２に記載の質量分析用デバイス。
【請求項３】
前記測定領域には、前記測定対象物質を含有する試料が載置され、
前記参照領域には、前記測定対象物質を含有しない試料が載置されている請求項１または２に記載の質量分析用デバイス。
【請求項４】
前記測定領域には、前記測定対象物質及びマトリックスを含有する試料が載置され、
前記参照領域には、前記測定対象物質を含まず、前記マトリックスを含有する試料が載置されている請求項１に記載の質量分析用デバイス。
【請求項５】
前記参照領域は、前記測定領域を通過し、かつ、第１の方向に直交する直線を含む領域に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の質量分析用デバイス。
【請求項６】
前記参照領域は、前記測定領域上の任意点を通過する直交する２つ直線をそれぞれ含む、少なくとも２つの領域に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の質量分析用デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の質量分析用デバイスと、
前記質量分析用デバイスに光またはイオンビームを照射する照射手段と、
前記質量分析用デバイスの測定領域から射出されるイオンと、参照領域から射出されるイオンを検出するイオン検出手段と、
測定領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第１マススペクトルを算出し、参照領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第２マススペクトルを算出するマススペクトル算出手段と、
前記マススペクトル手段で算出された第２マススペクトルに基づいて前記第１マススペクトルを補正するマススペクトル補正手段と、
マススペクトル補正手段で補正した値に基づいて測定対象物質の質量を検出する質量検出手段とを有することを特徴とする質量分析装置。
【請求項８】
さらに、前記測定領域と前記参照領域を結んだ線と平行な方向に前記質量分析用デバイスを移動させる移動手段を有する請求項７に記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記照射手段は、強度及び波長の少なくとも一方が異なる複数の光を射出できる光射出機構であり、
光射出機構から射出する光の強度および波長の少なくとも一方を切り換え、前記質量分析用デバイスに光を照射する請求項７または８に記載の被検体検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の質量分析用デバイスの測定領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第１マススペクトルを算出する第１マススペクトル検出ステップと、
前記質量分析用デバイスの参照領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第２マススペクトルを算出する第２マススペクトル検出ステップと、
第２マススペクトルを用いて第１マススペクトルを補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正した結果に基づいて、測定対象物質の質量を検出する質量分析方法。
【請求項１１】
前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出した後、
前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出する請求項１０に記載の質量分析方法。
【請求項１２】
前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出した後、
前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出する請求項１０に記載の質量分析方法。
【請求項１】
検出面に光またはイオンビームを照射して、前記検出面に載置される測定試料をイオン化するとともに、前記検出面の表面から脱離させ、イオン化された前記測定試料の質量を検出する質量分析装置に用いる質量分析用デバイスであって、
前記検出面が形成された基板と、
前記基板の前記検出面に形成され、少なくとも測定対象物質が載置された測定領域と、
前記基板の前記検出面の前記測定領域と異なる領域に形成された参照領域とを有し、
前記参照領域は、前記測定対象物質が載置されていない以外は前記測定領域と同一に構成されていることを特徴とする質量分析用デバイス。
【請求項２】
前記測定領域及び前記参照領域には、それぞれ光が照射されることで局在プラズモンを誘起する微細構造体が配置されている請求項１または２に記載の質量分析用デバイス。
【請求項３】
前記測定領域には、前記測定対象物質を含有する試料が載置され、
前記参照領域には、前記測定対象物質を含有しない試料が載置されている請求項１または２に記載の質量分析用デバイス。
【請求項４】
前記測定領域には、前記測定対象物質及びマトリックスを含有する試料が載置され、
前記参照領域には、前記測定対象物質を含まず、前記マトリックスを含有する試料が載置されている請求項１に記載の質量分析用デバイス。
【請求項５】
前記参照領域は、前記測定領域を通過し、かつ、第１の方向に直交する直線を含む領域に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の質量分析用デバイス。
【請求項６】
前記参照領域は、前記測定領域上の任意点を通過する直交する２つ直線をそれぞれ含む、少なくとも２つの領域に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の質量分析用デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の質量分析用デバイスと、
前記質量分析用デバイスに光またはイオンビームを照射する照射手段と、
前記質量分析用デバイスの測定領域から射出されるイオンと、参照領域から射出されるイオンを検出するイオン検出手段と、
測定領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第１マススペクトルを算出し、参照領域から射出されるイオンの検出結果に基づいて第２マススペクトルを算出するマススペクトル算出手段と、
前記マススペクトル手段で算出された第２マススペクトルに基づいて前記第１マススペクトルを補正するマススペクトル補正手段と、
マススペクトル補正手段で補正した値に基づいて測定対象物質の質量を検出する質量検出手段とを有することを特徴とする質量分析装置。
【請求項８】
さらに、前記測定領域と前記参照領域を結んだ線と平行な方向に前記質量分析用デバイスを移動させる移動手段を有する請求項７に記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記照射手段は、強度及び波長の少なくとも一方が異なる複数の光を射出できる光射出機構であり、
光射出機構から射出する光の強度および波長の少なくとも一方を切り換え、前記質量分析用デバイスに光を照射する請求項７または８に記載の被検体検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の質量分析用デバイスの測定領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第１マススペクトルを算出する第１マススペクトル検出ステップと、
前記質量分析用デバイスの参照領域に光またはイオンビームを照射し前記測定領域から射出されるイオンを検出し、検出結果から第２マススペクトルを算出する第２マススペクトル検出ステップと、
第２マススペクトルを用いて第１マススペクトルを補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正した結果に基づいて、測定対象物質の質量を検出する質量分析方法。
【請求項１１】
前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出した後、
前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出する請求項１０に記載の質量分析方法。
【請求項１２】
前記第２マススペクトル検出ステップで前記第２マススペクトルを検出した後、
前記第１マススペクトル検出ステップで前記第１マススペクトルを検出する請求項１０に記載の質量分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２４３９０２（Ｐ２００９−２４３９０２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８７３５２（Ｐ２００８−８７３５２）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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