環境・生体試料分析のための次世代超高感度プラズマ質量分析装置の開発

开发用于环境和生物样品分析的下一代超灵敏等离子体质谱仪

• 批准号: 05J08287
• 负责人: 宮原 秀一
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08287/
• 关键词: 微量元素分析; 誘導結合プラズマ; マイクロプラズマ; 質量分析; 自励式高周波電源; 試料導入法; ドロップレット試料導入; パルス駆動ICP; 原子発光分析; ヘリウムICP; マイクロホロカソード放電; プラズマイオン源

誘導結合プラズマ(ICP)を励起・イオン源として用いるICP-AES/MS分析法を、細胞1個に含まれる元素を分析するといった、微少量試料の分析に適するよう、試料消費量を大幅に低減することを目的にドロップレットネブライザを昨年度開発した。このネブライザは、液体の試料を従来のように噴霧するのではなく1粒ずつ液滴状にして噴出しICPに導入するものであるが、液滴がプラズマに入った瞬間、プラズマの温度や密度が急激に低下し、それに伴い感度が著しく低下する現象が観測されていた。これは、プラズマ中に液滴が導入されることで、プラズマの電気伝導度が変化し、高周波電源とプラズマとのインピーダンス整合が乱され、その結果高周波電源からの電力供給が十分に行えなくなるのが原因であることを突き止めた。高周波電源とプラズマとのインピーダンス整合には、通常高周波整合回路が用いられるが、本実験のようにプラズマの状態が高速に変化する場合、通常の整合回路で追従することは不可能である。そこで、変化するプラズマのインピーダンスを高周波電源の発振周波数を決定する定数として帰還をかけ、常にインピーダンス整合が取れる周波数を供給する電源を開発し、こうした問題を回避することに成功した。加えて、本方式では従来不可能であった、出力をバースト状あるいはパルス状に変調する回路を考案開発し、特許申請中である。一方、数pLオーダーの被測定試料をICPに導入した際、ICPの体積が大きく、導入されるプラズマガスも15L/min以上と多量であることから、試料がプラズマ全体に拡散し、有効に検出できない問題も明らかとなった。そこで申請者らは数μLの微小空間に、極少量、毎分数mLのプラズマガスを流しつつ、パルス状に40kW大電力を投入し、生成する高温のプラズマをICPの代わりとして微少量試料中の元素分析を行う装置をほぼ完成させた。本研究の成果を国内外の学会で発表し、Colloquium Spectroscopicum Internationale XXXV Excellent Poster Award,07つくばセミナーイーブニングセミナーポスター賞(第1位)などを受賞した。

类型消耗大大降低，因此使用诱导的键等离子体（ICP）作为离子源的ICP-AES/MS分析方法适合分析小体积样本，例如分析一个细胞中包含的元素去年是为了做的液滴雾化器。该雾化器是一种液体样品，而不是将液体样品作为常规样品喷洒，但是它是ICP中的ICP，但目前液体进入血浆，血浆的温度和密度突然下降，并且灵敏度显着降低。在这种情况下，等离子体中的液体会改变等离子体的电导率，干扰高频电源和等离子体，因此，高频电源的电源还不够这是原因。高频一致性电路通常用于匹配高频电源和等离子体，但是当等离子体条件变化速度更快时，不可能遵循正常的一致性电路。因此，我们返回以确定高频电源的振荡频率，并开发了电源，以始终提供可以与阻抗一致的供应频率，并成功避免了这些问题。另外，将输出变为突发或脉冲的电路，过去是不可能的，并且正在申请专利。另一方面，当将几个PL顺序的测量样品引入ICP时，ICP的体积很大，并且引入的等离子气体为15升/分钟或更高，因此样品在整个等离子体中的扩散并有效检测揭示了看不见的问题。因此，申请人在脉搏形的血浆中具有少量的脉冲形状的10 kW，同时在几分升的小空间中流动少量的等离子体气体，并且具有少量等离子体作为ICP生成。这项研究的结果是在国内和海外会议上宣布的，他们赢得了座谈会的国际界XXXV XXXV优秀海报奖，07 Tsukuba Ferienar Feat Inter Feat Feat for Heatinar for Hation Sutinar Poster（第一名）。

项目成果

処理装置および処理方法

加工设备及加工方法

• 发表时间: 2006

元素分析用マルチガス誘導結合プラズマ源の開発

用于元素分析的多气体电感耦合等离子体源的开发

• 发表时间: 2006
• 期刊: ぶんせき 2006
• 作者: 宮原秀一;他
• 通讯作者: 他

微少量試料分析のためのパルス同期プラズマ分析システム

用于微量样品分析的脉冲同步等离子体分析系统

• 发表时间: 2007
• 作者: 沖野晃俊;他
• 通讯作者: 他

Analytical Performances of High Power Pulse Multi-gas Microplasma Source

高功率脉冲多气体微等离子体源的分析性能

• 发表时间: 2008
• 作者: Yoichi Nagata;Hidekazu Miyahara;Eiki Hata;Akitoshi Okino
• 通讯作者: Akitoshi Okino

High power pulse Microplasma source for metallomics analysis

用于金相分析的高功率脉冲微等离子体源

• 发表时间: 2007
• 作者: Yoichi Nagata;Hidekazu Miyahara;Taichi Meguro;Wataru Kumagai;Eiki Hotta;Akitoshi Okino
• 通讯作者: Akitoshi Okino