(57)【要約】【課題】本発明は、毛髪又は動物毛に含まれる分析対象元素の濃度を定量分析することができる定量分析方法を提供する。【解決手段】本発明の定量分析方法は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて分析試料に一次Ｘ線を照射することにより前記分析試料で発生する蛍光Ｘ線を含む二次Ｘ線を検出することにより得られる第１XRFスペクトルと、前記蛍光Ｘ線分析装置の試料をブランクとして一次Ｘ線を照射することにより得られる第２XRFスペクトルと、検量線とから前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出する定量分析方法であって、前記分析試料は、毛髪又は動物毛であり、式：強度比＝（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度）／（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度）を用いて強度比を算出するステップと、前記検量線を用いて前記強度比から前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出するステップとを含む。【選択図】図４
2019158587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光Ｘ線分析装置を用いて分析試料に一次Ｘ線を照射することにより前記分析試料で発生する蛍光Ｘ線を含む二次Ｘ線を検出することにより得られる第１XRFスペクトルと、前記蛍光Ｘ線分析装置の試料をブランクとして一次Ｘ線を照射することにより得られる第２XRFスペクトルと、検量線とから前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出する定量分析方法であって、
前記分析試料は、毛髪又は動物毛であり、
下記の式（１）を用いて強度比を算出するステップと、
前記検量線を用いて前記強度比から前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出するステップとを含む定量分析方法。
強度比＝（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度）／（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度）・・・（１）
ここで、第１バックグラウンド強度は分析対象元素由来の蛍光Ｘ線のピークのエネルギー範囲における前記分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因により第１XRFスペクトルに加わった強度であり、
第２バックグラウンド強度は前記エネルギー範囲における前記分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因により第２XRFスペクトルに加わった強度であり、
第１ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における第１XRFスペクトルの測定Ｘ線強度から第１バックグラウンド強度を差し引いたピーク強度であり、
第２ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における第２XRFスペクトルの測定Ｘ線強度から第２バックグラウンド強度を差し引いたピーク強度である。
【請求項２】
前記分析対象元素は、カルシウム、カリウム、マグネシウム、硫黄、鉄、亜鉛又は銅である請求項１に記載の定量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて毛髪又は動物毛に含まれる分析対象元素の濃度を算出する定量分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の身体は、臓器や組織を円滑に働かせるために、カルシウム、カリウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、銅などの必須ミネラルを必要とする。身体中の必須ミネラルの過不足を知ることは健康管理のために重要である。特にカルシウムは情報伝達物質の１つであり、カルシウム過不足は疾患の原因となる場合がある。しかし、血液中のカルシウム濃度は、ホメオスタシスにより一定に保たれており、血液中のカルシウム濃度を測定することにより、身体中のカルシウムの過不足を調べることができない。
一方、毛髪は、身体中のミネラルを取り込み、保持している。このため、毛髪のミネラル濃度を調べることにより、ミネラルの過不足を調べることができる。
ＩＣＰ発光・質量分析法、原子吸光法などを用いて毛髪中のミネラル濃度を調べる方法が知られている。しかし、これらの方法では、多量の毛髪を必要とする。また、毛髪を酸溶液に溶解させる必要があり、分析に多くの時間と労力を必要とする。
また、蛍光Ｘ線分析法を用いて毛髪に含まれるミネラルの濃度を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。蛍光Ｘ線分析法を用いると、分析に必要な毛髪の必要量を抑えることができること、手間のかかる前処理を省略することができることなどの利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／１３２３８３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光Ｘ線分析法を用いた従来の毛髪分析では、毛髪に含まれる硫黄由来のピークを内部標準として用いている。しかし、毛髪の硫黄濃度には個人差がある。また、硫黄由来のピーク強度は、カルシウム、亜鉛、鉄などのピーク強度に比べかなり大きい。このため、硫黄由来のピークは内部標準として用いるのに適していない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、毛髪又は動物毛に含まれる分析対象元素の濃度を簡便に定量分析することができる定量分析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて分析試料に一次Ｘ線を照射することにより前記分析試料で発生する蛍光Ｘ線(XRF)を含む二次Ｘ線を検出することにより得られる第１XRFスペクトルと、前記蛍光Ｘ線分析装置の試料をブランクとして一次Ｘ線を照射することにより得られる第２XRFスペクトルと、検量線とから前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出する定量分析方法であって、前記分析試料は、毛髪又は動物毛であり、下記の式（１）を用いて強度比を算出するステップと、前記検量線を用いて前記強度比から前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出するステップとを含む定量分析方法。
強度比＝（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度）／（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度）・・・（１）、ここで、第１バックグラウンド強度は分析対象元素由来の蛍光Ｘ線のピークのエネルギー範囲における前記分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因により第１XRFスペクトルに加わった強度であり、第２バックグラウンド強度は前記エネルギー範囲における前記分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因により第２XRFスペクトルに加わった強度であり、第１ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における第１XRFスペクトルの測定Ｘ線強度から第１バックグラウンド強度を差し引いたピーク強度であり、第２ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における第２XRFスペクトルの測定Ｘ線強度から第２バックグラウンド強度を差し引いたピーク強度である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の定量分析方法は、分析試料の第１XRFスペクトルと、ブランク試料の第２XRFスペクトルと、検量線とから分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出する。
本発明の定量分析方法は式（１）を用いて強度比を算出するステップを含む。式（１）の分子の式では、第１ネットＸ線強度から第２ネットＸ線強度を引き第３ネットＸ線強度を算出する（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度＝第３ネットＸ線強度）。第１ネットＸ線強度は、分析試料に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量と、蛍光Ｘ線分析装置の構成部材に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量との合計を表すと考えられ、第２ネットＸ線強度は、蛍光Ｘ線分析装置の構成部材に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量を表すと考えられる。このため、第３ネットＸ線強度は、分析試料に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量を表すと考えられる。第３ネットＸ線強度は、分析試料の量が増えると大きくなる。
式（１）の分母の式では、第１バックグラウンド強度から第２バックグラウンド強度を引き第３バックグラウンド強度を算出する（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度＝第３バックグラウンド強度）。第１バックグラウンド強度は、分析試料に含まれる元素による散乱線の量と、蛍光Ｘ線分析装置の構成部材に含まれる元素による散乱線の量との合計を表すと考えられ、第２バックグラウンド強度は、蛍光Ｘ線分析装置の構成部材に含まれる元素による散乱線の量との合計を表すと考えられる。このため、第３バックグラウンド強度は、分析試料に含まれる元素による散乱線の量を表すと考えられる。第３バックグラウンド強度は、分析試料の量が増えると大きくなる。
さらに、式（１）では、第３ネットＸ線強度を、第３バックグラウンド強度で割り強度比を算出する。第３ネットＸ線強度及び第３バックグラウンド強度は共に分析試料の量が増えると大きくなるため、この割り算により分析試料の量（例えば毛髪の太さ）の変動を補正することができる。従って、算出される強度比は、分析試料に含まれる分析対象元素の濃度に対応した値になると考えられる。
【０００７】
本発明の定量分析方法は、検量線を用いて強度比から分析対象元素の濃度を算出するステップを含む。このステップにより分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出することができる。
分析試料は、毛髪又は動物毛である。従って、本発明の定量分析方法により、毛髪又は動物毛に含まれる分析対象元素の濃度を簡便に定量分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の定量分析方法で用いる蛍光Ｘ線分析装置の概略断面図である。
【図２】本発明の定量分析方法によるXRFスペクトルの解析の説明図である。
【図３】分析試料として用いた毛髪の直径とバックグラウンド強度との関係を示すグラフである。
【図４】分析試料のXRFスペクトルとブランク試料のXRFスペクトルである。
【図５】（ａ）は毛髪中の硫黄（Ｓ）の濃度と強度比との関係を示す検量線であり、（ｂ）は毛髪中のカルシウム（Ｃａ）の濃度と強度比との関係を示す検量線であり、（ｃ）は毛髪中の鉄（Ｆｅ）の濃度と強度比との関係を示す検量線であり、（ｄ）は毛髪中の亜鉛（Ｚｎ）の濃度と強度比との関係を示す検量線である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の定量分析方法は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて分析試料に一次Ｘ線を照射することにより前記分析試料で発生する蛍光Ｘ線を含む二次Ｘ線を検出することにより得られる第１XRFスペクトルと、前記蛍光Ｘ線分析装置の試料をブランクとして一次Ｘ線を照射することにより得られる第２XRFスペクトルと、検量線とから前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出する定量分析方法であって、前記分析試料は、毛髪又は動物毛であり、下記の式（１）を用いて強度比を算出するステップと、前記検量線を用いて前記強度比から前記分析試料に含まれる分析対象元素の濃度を算出するステップとを含む。
強度比＝（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度）／（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度）・・・（１）、ここで、第１バックグラウンド強度は分析対象元素由来の蛍光Ｘ線のピークのエネルギー範囲における前記分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因により第１XRFスペクトルに加わった強度であり、第２バックグラウンド強度は前記エネルギー範囲における前記分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因により第２XRFスペクトルに加わった強度であり、第１ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における第１XRFスペクトルの測定Ｘ線強度から第１バックグラウンド強度を差し引いたピーク強度であり、第２ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における第２XRFスペクトルの測定Ｘ線強度から第２バックグラウンド強度を差し引いたピーク強度である。
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１１】
図１は本実施形態の定量分析方法に用いる蛍光Ｘ線分析装置１０の概略断面図である。蛍光Ｘ線分析装置１０は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置である。
蛍光Ｘ線分析装置１０は、Ｘ線を発生させるＸ線管５と、分析試料２を分析視野にセットするための試料ホルダー３と、蛍光Ｘ線を検出するための検出器６とを備える。検出器６は半導体検出器である。
分析試料２は、毛髪又は動物毛である。また、分析対象元素は、例えば、カルシウム、カリウム、マグネシウム、硫黄、鉄、亜鉛又は銅である。
【００１２】
Ｘ線管５で発生させた一次Ｘ線８は、分析視野にセットした分析試料２に照射される。分析試料２に照射された一次Ｘ線８は、分析試料２に含まれる元素の内殻電子を外殻にはじき出す。そして空いた内殻に外殻電子が落ちてくるとき、余ったエネルギーが蛍光Ｘ線（固有Ｘ線）として放出される。この蛍光Ｘ線を含む二次Ｘ線９を検出器６で検出することによりXRFスペクトルを得ることができる。蛍光Ｘ線は元素固有の波長（エネルギー）を有するため、XRFスペクトルのエネルギーから分析試料２に含まれる元素を定性分析することができ、そのエネルギーのＸ線強度から分析試料２に含まれる元素を定量分析することができる。
【００１３】
検出器６に入射する二次Ｘ線９には、分析試料２に含まれる元素で発生した蛍光Ｘ線、分析試料２に含まれる元素による散乱線（一次Ｘ線が散乱されたＸ線）、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材（装置部材、試料ホルダーなど）に含まれる元素で発生した蛍光Ｘ線、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素による散乱線などが含まれる。検出器６の出力から得られるXRFスペクトルは、これらの蛍光Ｘ線の量及びこれらの散乱線の量の合計を表す。
蛍光Ｘ線は元素固有の波長（エネルギー）を有するため、XRFスペクトルではそのエネルギー範囲における強度ピークとして表れる。散乱線は主に波長が連続的に分布したＸ線であるため、XRFスペクトルではバックグラウンド強度として表れる。
【００１４】
図２は、XRFスペクトルを模式的に示した図である。二次Ｘ線９に含まれる分析対象元素由来の蛍光Ｘ線の量は図２に示した分析対象元素のピークのネットＸ線強度として表れ、二次Ｘ線９に含まれる散乱線の量は図２に示したバックグラウンド強度として表れる。
バックグラウンド強度は分析対象元素由来の蛍光Ｘ線のピークのエネルギー範囲における分析対象元素由来の蛍光Ｘ線以外の原因によりXRFスペクトルに加わった強度である。蛍光Ｘ線以外の原因は主に散乱線である。また、バックグラウンド強度は、前記エネルギー範囲における積分強度である。検出器６の検出強度がカウント数で表される場合、図２の斜線で示したバックグラウンド強度の範囲のカウント数を合算することにより積分強度を算出することができる。また、検出器６の検出強度が任意強度で表される場合、図２の斜線で示したバックグラウンド強度の範囲の面積を積分強度とすることができる。
バックグラウンド強度は、主に散乱線の量を表すため、一次Ｘ線を散乱する物質が多いほど大きくなる。つまり、バックグラウンド強度は、分析試料２の量が増えると増加する。
【００１５】
分析対象元素由来の蛍光Ｘ線のピークのエネルギー範囲は、蛍光Ｘ線分析においてＲＯＩで示されるエネルギー範囲である。例えば、分析対象元素が硫黄（Ｓ）である場合、エネルギー範囲は２．１９keV〜２．４３keVである。例えば、分析対象元素がカルシウム（Ｃａ）である場合、エネルギー範囲は３．５５keV〜３．８３keVである。例えば分析対象元素が鉄（Ｆｅ）である場合、エネルギー範囲は６．２２keV〜６．５７keVである。例えば、分析対象元素が亜鉛（Ｚｎ）である場合、エネルギー範囲は８．４３keV〜８．８３keVである。
【００１６】
ネットＸ線強度は、分析対象元素由来の蛍光Ｘ線のピークのエネルギー範囲におけるXRFスペクトルの測定Ｘ線強度からバックグラウンド強度を差し引いたピーク強度である。ネットＸ線強度は、前記エネルギー範囲における積分強度である。
検出器６の検出強度がカウント数で表される場合、図２の斜線で示したネットＸ線強度の範囲のカウント数を合算することにより積分強度を算出することができる。また、検出強度が任意強度で表される場合、図２の斜線で示したネットＸ線強度の範囲の面積を積分強度とすることができる。
ネットＸ線強度は、分析対象元素からの蛍光Ｘ線の量を表すと考えられるため、蛍光Ｘ線を発生させる分析対象元素が多いほど大きくなる。つまり、ネットＸ線強度は、分析試料２の量が増えると増加する。例えば、分析試料２が毛髪である場合、同じ長さ・同じ組成の毛髪でも、毛髪の太さの違いによって得られるネットＸ線強度が異なる。
【００１７】
本実施形態の定量分析方法は、分析試料２を蛍光Ｘ線分析装置１０の分析視野にセットして第１XRFスペクトルを得る。例えば、図１に示したような蛍光Ｘ線分析装置１０の分析視野に毛髪（分析試料）をセットしてＸ線管５で発生させた一次Ｘ線８を分析試料２に照射し、分析試料２からの二次Ｘ線９を検出器６で検出することにより第１XRFスペクトルを得ることができる。
第１XRFスペクトルは、分析試料２に含まれる元素で発生した蛍光Ｘ線の量、分析試料２に含まれる元素による散乱線の量、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素で発生した蛍光Ｘ線の量、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素による散乱線の量の合計を表すと考えられる。
第１XRFスペクトルから分析対象元素のピークの第１ネットＸ線強度と、そのエネルギー範囲における第１バックグラウンド強度とを算出する。また、分析対象元素が複数ある場合、各分析対象元素について算出する。分析対象元素のピークは、Ｋα線のピークを用いることができる。
【００１８】
本実施形態の定量分析方法は、分析試料２を蛍光Ｘ線分析装置１０にセットせずに試料をブランクとして第２XRFスペクトルを得る。第２XRFスペクトルの測定条件は第１XRFスペクトルの測定条件と同じにする。例えば、図１に示したような蛍光Ｘ線分析装置１０の分析視野に分析試料２をセットせずにブランクとしてＸ線管５で一次Ｘ線８を発生させ二次Ｘ線９を検出器６で検出することにより第２XRFスペクトルを得ることができる。
第２XRFスペクトルは、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素で発生した蛍光Ｘ線の量、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素による散乱線の量の合計を表すと考えられる。
第２XRFスペクトルから分析対象元素のピークの第２ネットＸ線強度と、そのエネルギー範囲における第２バックグラウンド強度とを算出する。また、分析対象元素が複数ある場合、各分析対象元素について算出する。分析対象元素のピークは、Ｋα線のピークを用いることができる。
【００１９】
分析対象元素について算出された第１及び第２ネットＸ線強度と第１及び第２バックグラウンド強度を式（１）に当てはめ強度比を算出する。分析対象元素が複数ある場合、各分析対象元素について強度比を算出する。
強度比＝（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度）／（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度）・・・（１）
式（１）の分子の式では、第１ネットＸ線強度から第２ネットＸ線強度を引き第３ネットＸ線強度を算出する（第１ネットＸ線強度−第２ネットＸ線強度＝第３ネットＸ線強度）。第１ネットＸ線強度は、分析試料２に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量と、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量との合計を表すと考えられ、第２ネットＸ線強度は、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量を表すと考えられる。このため、第３ネットＸ線強度は、分析試料２に含まれる分析対象元素で発生した蛍光Ｘ線の量を表すと考えられる。第３ネットＸ線強度は、分析試料２の量が増えると大きくなる。
ブランク試料の第２XRFスペクトルに分析対象元素のピークが表れていない場合、第２ネットＸ線強度はゼロとする。
【００２０】
式（１）の分母の式では、第１バックグラウンド強度から第２バックグラウンド強度を引き第３バックグラウンド強度を算出する（第１バックグラウンド強度−第２バックグラウンド強度＝第３バックグラウンド強度）。第１バックグラウンド強度は、分析試料２に含まれる元素による散乱線の量と、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素による散乱線の量との合計を表すと考えられ、第２バックグラウンド強度は、蛍光Ｘ線分析装置１０の構成部材に含まれる元素による散乱線の量との合計を表すと考えられる。このため、第３バックグラウンド強度は、分析試料２に含まれる元素による散乱線の量を表すと考えられる。第３バックグラウンド強度は、分析試料２の量が増えると大きくなる。
【００２１】
式（１）では、第３ネットＸ線強度を、第３バックグラウンド強度で割り強度比を算出する。第３ネットＸ線強度及び第３バックグラウンド強度は共に分析試料２の量が増えると大きくなるため、この割り算により分析試料２の量の変動を補正することができる。従って、算出される強度比は、分析試料２に含まれる分析対象元素の濃度に対応した値となると考えられる。例えば、分析試料２が毛髪の場合、式（１）により毛髪の太さを補正することができる。
【００２２】
算出した強度比から、検量線を用いて分析対象元素の濃度を算出する。このステップにより分析試料２に含まれる分析対象元素の濃度を算出することができる。
分析対象元素が複数ある場合、分析対象元素ごとに濃度を算出することができる。例えば、分析試料２が毛髪で、分析対象元素がＳ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｚｎである場合、毛髪中のこれらの元素の濃度を算出することができる。
【００２３】
検量線は、検出対象元素の濃度が予めわかっている分析試料２（標準試料など）についての第１XRFスペクトルを測定し、第１XRFスペクトルとブランク試料の第２XRFスペクトルを用いて式（１）から強度比を算出し、予めわかっている元素濃度と算出した強度比とから作成することができる。
また、第１XRFスペクトルを測定した後の分析試料についてＩＣＰ発光分析を行い元素濃度を測定して検量線を作成してもよい。
検量線は、強度比と濃度との関係を示す式とすることができる。
【００２４】
第１XRF分析実験
卓上型蛍光Ｘ線分析装置を用いて、太さの異なる毛髪を分析試料としてXRF分析を行った。試料には、同じ人の太さの異なる７本の毛髪（直径が６５μｍ〜９５μｍ）を用いた。
この実験では、円筒状の試料ホルダー（プラスチック製）の開口に毛髪１本をピンと張り直線状の毛髪が分析視野に入るように毛髪（分析試料）を試料ホルダーにテープで固定した。そして、それぞれの太さの異なる毛髪についてXRF分析をしてXRFスペクトルを得た。毛髪を直線状に張ることにより、分析視野に入る毛髪の長さが同じになり、毛髪の太さにより分析視野中の毛髪の体積が変化する。なお、ポリプロピレンフィルムは用いていない。
Ｘ線管のターゲットにはロジウム（Ｒｈ）を用い、Ｘ線管の管電圧は５０kVとし、管電流は１．０mAとした。また、NDフィルターを用い、コリメータ径を９ｍｍとした。また、大気雰囲気下で６００秒間分析を行った。
【００２５】
分析結果であるXRFスペクトルから１０keV〜１１keVのエネルギー範囲におけるバックグラウンド強度（積分強度）を算出した。分析試料に用いた毛髪の太さと算出したバックグラウンド強度との関係を図３に示す。
図３からわかるように、毛髪の太さが太くなるほどバックグラウンド強度は増加することがわかった。一次Ｘ線が毛髪に入射すると、一次Ｘ線が毛髪中に含有される元素により散乱され散乱線が放出される。毛髪の太さが太くなるほど毛髪中に含有される元素の量も多くなるため、散乱線が増加すると考えられる。この散乱線の増加に伴い、バックグラウンド強度が増加したと考えられる。従って、分析試料の体積とバックグラウンド強度との間には相関関係があることがわかった。
【００２６】
第２XRF分析実験
質量を変化させた分析試料１〜６についてXRF分析を行った。分析試料には、国立環境研究所製の頭髪標準試料（NIES CRM No. 13頭髪）を用いた。標準試料における硫黄（Ｓ）の濃度は５０００ｐｐｍであり、カルシウム（Ｃａ）の濃度は７４６ｐｐｍであり、鉄（Ｆｅ）の濃度は１２７ｐｐｍであり、亜鉛（Ｚｎ）の濃度は１５７ｐｐｍである。標準試料は粉末試料（粒径１００μｍ以下）であり、図１に示したように、円筒状の試料ホルダーの下にポリプロピレンフィルム（厚さ：４μｍ）の配置し、このフィルム上に５．３２ｍｇ、１１．７ｍｇ、２４．８ｍｇ、３４．５ｍｇ、４８．７ｍｇ又は５３．８ｍｇの分析試料をおいてそれぞれXRF分析を行った。また、フィルム上に分析試料を置かないでブランク試料としてXRF分析を行った。
Ｘ線管のターゲットにはロジウム（Ｒｈ）を用い、Ｘ線管の管電圧は５０kVとした。管電流は０．１mA〜１．０mAの範囲で測定試料ごとに最適化とした。また、NDフィルターを用い、コリメータ径を９ｍｍとした。また、大気雰囲気下で６０秒間分析を行った。
【００２７】
図４に、分析試料の質量を５３．８ｍｇとしたときの分析結果であるXRFスペクトルと、ブランク試料の分析結果であるXRFスペクトルとを示す。分析試料のXRFスペクトルでは、硫黄、カルシウム、鉄、銅、亜鉛などのピークが確認された。また、ブランク試料のXRFスペクトルにおいても鉄、銅などのピークが確認された。このピークは、蛍光Ｘ線分析装置の構成部材に含まれる鉄や銅から発生する蛍光Ｘ線を検出したものと考えられる。またバックグラウンド強度は、概して分析試料のXRFスペクトルのほうがブランク試料のXRFスペクトルよりも大きかった。このバックグラウンド強度の差は、分析試料の散乱光により生じると考えられる。
【００２８】
次に、得られたXRFスペクトルから硫黄、カルシウム、鉄、亜鉛のピークのネットＸ線強度及びバックグラウンド強度を算出した。そして、各元素のピークのエネルギー範囲において、次式で表される強度比を算出した。
強度比＝（分析試料のネットＸ線強度−ブランク試料のネットＸ線強度）／（分析試料のバックグラウンド強度−ブランク試料のバックグラウンド強度）・・・（２）
また、分析試料１〜６の各元素の強度比について平均値、標準偏差、相対標準偏差を算出した。算出結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2019158587.tif 000003
【００３０】
分析試料の質量を変化させた場合、分析試料１〜６の強度比は、多少のバラツキがあるが、同じような値になることがわかった。従って、上記の式（２）のように、ネットＸ線強度をバックグラウンド強度で補正することにより、分析試料の量を適切に補正できることがわかった。つまり、式（２）の補正により、毛髪の太さや試料の量などを適切に補正できる。
次に、表１に示した各元素についての分析試料１〜６の強度比の平均値と、分析試料（標準試料）の各元素の濃度とを用いて検量線を作成した。作成した検量線を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００３１】
定量分析実験
XRF分析により毛髪に含まれるミネラル元素の定量分析を行った。前頭部の毛髪１本（約２．５ｃｍ）を４つに切断した分析試料７を図１に示したようなポリプロピレンフィルム上に配置してXRF分析を５回繰り返し行った。また、同じ人の毛髪２本（約２．５ｃｍ）をそれぞれ４つに切断した分析試料８（計８本）を図１に示したようなポリプロピレンフィルム上に配置してXRF分析を５回繰り返し行った。また、フィルム上に分析試料を置かないでブランク試料としてXRF分析を行った。
Ｘ線管のターゲットにはロジウム（Ｒｈ）を用い、Ｘ線管の管電圧は５０kVとし、管電流は１．０mAとした。また、NDフィルターを用い、コリメータ径を９ｍｍとした。また、大気雰囲気下で６００秒間分析を行った。
【００３２】
次に、得られたXRFスペクトルから硫黄、カルシウム、鉄、亜鉛のピークのネットＸ線強度及びバックグラウンド強度を算出し、各元素のピークのエネルギー範囲において、上記の式（２）により強度比を算出した。そして、算出した強度比と図５に示した検量線から分析試料７、８に含まれる各元素の濃度を算出した。また、分析試料７、８の各元素の濃度について平均値、標準偏差、相対標準偏差を算出した。分析試料７についての算出結果を表２に示し、分析試料８についての算出結果を表３に示す。
【００３３】
【表２】
2019158587.tif 000004
【００３４】
【表３】
2019158587.tif 000005
【００３５】
表２、３に示した硫黄（Ｓ）の濃度から強度比と検量線を用いた定量法の正確さを確認することができた。また、カルシウム（Ｃａ）の濃度、亜鉛（Ｚｎ）の濃度のバラツキを小さくすることができた。また、毛髪量の多い分析試料８では、分析試料７と比べて定量精度が高くなることが確認できた。
算出した鉄（Ｆｅ）の濃度にはバラツキがあることがわかった。これは、毛髪に含まれる鉄の濃度が低く、ブランク試料での鉄のピークのネットＸ線強度が大きいためと考えられる。
【符号の説明】
【００３６】
２： 分析試料    ３：試料ホルダー    ４：ポリプロピレンフィルム    ５：Ｘ線管    ６：検出器    ７：カメラ    ８：一次Ｘ線    ９：二次Ｘ線    １０：蛍光Ｘ線分析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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