皮膚表面付着物高感度分析のための脱離／イオン化デュアルプラズマ質量分析装置の開発

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医療，美容，セキュリティ，犯罪捜査等の分野では，生体皮膚などの熱に弱い表面に付着している微少量の物質を高感度に分析するための技術や装置の開発が求められている。近年，大気圧プラズマを試料の脱離やイオン化に利用する，いくつかの分析手法開発されて注目を集めているが，高温のガスを表面に照射する等の理由から，生体皮膚への適用は困難であった。そこで私の研究では，熱に弱い表面にも適用できる大気圧低温プラズマを用いた，表面付着物の高感度分析装置の開発を行った。まず，皮膚などの熱に弱い表面に付着した物質を，1つのプラズマで脱離とイオン化を同時に行って質量分析する手法を，基礎特性を測定した。この手法を医薬品や化粧品成分の分析に適用した結果，イソプロピルアンチピリン，チモール，サリチル酸フェニル，2-フェノキシエタノールの分析に成功し，pmolレベルでの検出下限を得た。次に，プラズマを生成するヘリウムに少量の水素を添加する事でプロトン量を制御する方法を提案し，実験を行った。シミ取りや除草剤に使用される試料を，fmol-pmol程度の検出下限で分析する事に成功した。これらの結果から，水素原子の発光強度が小さく，励起温度が高い条件で，信号強度が大きくなる事を明らかにした。さらに，これまでに得られた結果や知見をふまえ，2つのプラズマ源を試料の脱離とイオン化に個別に適用する事で，それぞれの過程を個別に最適化できるシステムを開発し，原理検証実験を行った。2つのプラズマの生成条件を最適化する事で，サリチル酸フェニルや2-イソプロピルピリジンの分析に成功し，装置の有用性を示した。また，ガス流量を最適化する事で，従来の60倍以上の位置でのサンプリングを実現し，装置の実用化の可能性を示した。その他，試料の脱離とイオン化機構の詳細な解明を試料台の材質やプラズマの生成条件を変化させて実験を行った。