反応状態分析方法及び装置、並びに 土壌中油分の分析方法及...
TRANSCRIPT
福井大学
大学院工学研究科
材料開発工学専攻
准教授
内村智博
２０１２．９．４
福井大学 新技術説明会
反応状態分析方法及び装置、並びに 土壌中油分の分析方法及び装置
イオン化レーザー
飛行時間型質量分析計 試料
質量
質量スペクトル
レーザーイオン化飛行時間型質量分析法
・ソフトなイオン化・芳香族化合物を選択的に測定可能
レーザーイオン化法
・生成イオンを全て検出可能
飛行時間型質量分析法
波長 波長
信号
強度
信号
強度
300 K2-3 K 励起状態
基底状態
超音速分子ジェット法
・土壌に蓄積したガソリンによる環境汚染が問題となっている
・ガソリンの構成成分は多種多様
・ガソリン自体の経時変化、様々な夾雑成分の存在
土壌中ガソリンの簡易・一斉分析法
土壌の汚染度を評価するために
迅速かつ網羅的な分析法が必要
従来技術
油含有土壌のＴＰＨ試験(Total Petroleum Hydrocarbon)
・ピークが重なっている油汚染対策ガイドライン（平成１８年、中央環境審議会）
JIS
K 2536-2
ガスクロマトグラフによる 全成分の求め方
GC-FID法
・約90～140分の測定時間・テトラデカンまでの結果
GC-FID法
解決する課題
バイオレメディエーションによる土壌浄化
→土壌の浄化状況に応じて微生物の種類や導入量を変える必要
→納期、価格に影響
発明の効果
レーザーイオン化質量分析 法による迅速・簡易評価
ガスクロマトグラフィー／ レーザーイオン化質量分 析法による網羅的分析
イオン化レーザー
飛行時間型質量分析計
ガスクロマトグラフ
ガソリン試料
固相抽出
カートリッジろ紙土壌
抽出
・標準試験用ガソリン（溶媒：ヘキサン）
Ⓑカートリッジ1Ⓐろ液 Ⓒカートリッジ2
・土試料にガソリンとヘキサンを混ぜ、
ろ紙によるろ過と固相抽出カートリッジ
２種(GCサイエンス、InertSep SIおよび
InertSep RP-1)で前処理
実験装置１（LI/TOFMS）
イオン化レーザー
オシロスコープ
飛行時間型質量分析計
TOFMS
試料導入部
試料
ヒーターヒーター ミニユニオン
キャピラリー
キャピラリー
・ピークを迅速に取得でき、濃度を推定可能
ガソリン試料の質量スペクトル
m/z=92 トルエン
m/z=106キシレン異性体
m/z=120 プロピルベンゼン異性体
LI/TOFMSによるガソリン試料の測定
10 11
0
飛行時間 (s)
実験装置２（GC/LI/TOFMS）
TOFMS
イオン化レーザー
GCデジタイザー
・ガスクロマトグラフ(GC)とレーザーイオン化飛行時間型 質量分析計(LI/TOFMS)を接続
・レーザーによる選択的なイオン化
・(保持時間×質量) の二次元スペクトルの取得
従来技術との比較
0 10 20 30 40
10
14
・芳香族炭化水素だけを選択的に検出
・50分程度の測定時間で多くの芳香族化合物を検出
保持時間 (分)
飛行
時間
(s)
50
ガソリン試料の二次元スペクトル
m/z=120 1-メチル-2-エチルベンゼンm/z=92
トルエン
想定される用途、課題等
・土壌中の油分分析だけでなく、化学物質の高精度分析に適用可能
・今後、多くのサンプルの測定を試み、有用性を確認する必要
・汚染土壌からの粗抽出液を測定した場合でも、ガソリン成分のみを 迅速に、かつ高精度に分析できる
本技術に関する知的財産権
発明の名称：土壌中油分の分析方法及び装置
出願番号
：特願2012-101914
出願人
：国立大学法人福井大学
発明者 ：内村智博
イオン化レーザー イオン化レーザー
×
試料の利用効率が悪い ○
試料の利用効率が良い
試料
キャリアガス
パルス試料導入法連続試料導入法
質量分析計
レーザー
○
死容積が小さい
○
使用温度に制限がない ×
使用温度に制限がある
×
死容積が大きい
試料
飛行時間型質量分析法における試料導入
イオン化レーザー
脱離レーザー
オンライン濃縮／レーザー脱離試料導入法
・超音速分子ジェットの形成
・試料の凝縮
１．オンライン濃縮
２．レーザー脱離
３．レーザーイオン化
Online COLD法
(online concentration by analyte adsorption/laser desorption)
キャリアガス
試料
特許公開2009-69088
・脱離レーザーの照射⇒高温状態
・・・反応が起こるのでは？
数 μs・・・反応の初期段階を観測可能？
・脱離、イオン化間の時間が短く、可変
Online COLD法による導入の特徴
・・・反応過程を細分化して観察？
反応機構解明手法への応用
Online COLD法
縮合体の生成
・反応物Aから縮合体Bの生成を確認
・それぞれの信号強度の過渡的変化を確認
A
B
飛行時間[s]
従来技術・解決する課題
反応容器 配管 真空中
・ある程度の試料量が
必要
・迅速に分析できない
レーザーヒーター
・反応物、反応雰囲気が
変えられない・反応時の温度が一定
新技術の特徴
・分子間で生じる化学反応について、反応途中の中間体や 生成物を、その発生直後に観測できる。
・反応開始から終了までの過渡的な反応状態を、わずかな サンプル量で分析することが可能。
・反応物Aを検出できない場合でも、生成物Bを検出して、 反応物Aを類推
・試料、反応雰囲気、反応温度を容易に変更可能。
本技術に関する知的財産権
発明の名称：反応状態分析方法及び装置
出願番号
：特願2012-101913
出願人 ：国立大学法人福井大学
発明者 ：内村智博
お問い合わせ先
福井大学
産学官連携本部
知的財産部
高岡
勉
（総合戦略部門
研究推進課）
ＴＥＬ
０７７６－２７－９７２５
ＦＡＸ
０７７６－２７－９７２７