(57)【要約】  本発明は、揮発性炭化水素（VOC）、２−２４炭素原子（C2-C24）を持つ炭化水素化合物のプロファイルに関する。プロファイルの同定方法として固相微量抽出法（SPMS）と、質量分析装置に連結された高分解能ガスクロマトグラフィー（GCMS）とを用いる。本発明は、文化遺産の分解及び／又は老化のマーカーとなるセルロース物質のプロファイルを同定、特性評価し、又は、病気の存在のマーカーとなる体液のプロファイルを同定し特性評価する。本発明は、セルロースポリマーの化学分解又は病気による脂質酸化のマーカーとなるプロファイルの炭化水素成分を同定、特性評価する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜２４の炭素原子（C2-C24）を含有する揮発性炭化水素のプロファイルであって、ヘッドスペース（HS-SPME）又は直接浸漬（DI-SPME）SPME方法、すなわち、DI／HS-SPME-GC-MSを使用し、ポリジメチルシロキサン（PDMS）ファイバ及び／又はPDMS含有誘導体ファイバ、及びキラルなクロマトグラフィー分離カラムを含む様々なクロマトグラフィーカラムを用いて得られるプロファイル。
【請求項２】
請求項１に記載の揮発性炭化水素のプロファイルであって、セルロース物質の重合体の化学的分解と生物プロセスでの脂質過酸化を決定することを特徴とするプロファイル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の揮発性炭化水素（C2-C24）のプロファイルであって、自動化／ロボット化／オンライの方法で、文化遺産の試料が目的物の分解の発生と保存条件を同定するために分析し、又は、生物試料が病気の発生を同定するために分析されることを特徴とするプロファイル。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の揮発性炭化水素（C2-C24）のプロファイルの使用であって、文化遺産の分解とセルロース性物質の保存条件を決定することを特徴とする使用。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の揮発性炭化水素（C2-C24）のプロファイルの使用であって、ヒトの代謝における変化が、病理学及び／又は体液と吐気中の腫瘍性疾患の一次検出により特定されることを特徴とするプロファイルの使用。
【請求項６】
請求項１又は３に記載の分析方法であって、老化／ポリマー（セルロース性）の分解のマーカーが、本、衣類及び布の中の炭化水素のプロファイルを分析することにより検出されることを特徴とする分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化水素のプロファイル（重要なセット）の同定と特性評価に関する。ここでいう炭化水素は２−２４の炭素原子（C2-C24）を含む、いわゆる揮発性有機化合物（VOCs）である。炭化水素プロファイルの化学組成はセルロース物質の老化のマーカーとなる。これにより、文化遺産のセルロースを基礎とする物質の保存・分解状態を同定し、特性評価することができる。生物試料の揮発性の炭化水素プロファイルの化学組成は脂質過酸化が起こっていることのマーカーとなる。本発明は、プロファイルとその化学成分である揮発性炭化水素の同定と特性評価、セルロースポリマーの化学分解のマーカー又は病気による脂質過酸化のマーカーを提供する。
【背景技術】
【０００２】
文化遺産に属する歴史的な遺物の分析は、サンプリング／収集が制限されるためしばしば困難である。遺物の歴史的価値とその完全性は、通常、化学分析のために品物を破壊的にサンプリングして得た科学的な知見と重ね合わせられる。セルロース性の性質を持つ紙や他の物質を分析する場合、主要な興味のあるパラメーターは本質的にpHである。分解プロセスはこのパラメーターに依存する。酸性環境において、セルロースは酸による触媒で加水分解により分解する。一方、ややアルカリ性の環境においてはセルロースは自己酸化により分解する。後のプロセスははるかにゆっくりである。1850年以前に製造された、ややアルカリ性の紙の算出された平均分解時間は数千年である。1850年と1990年の間に製造された酸性の紙はもう１世紀を生き延びることはできないと考えられている。それは、この時期に属する文書全体が失われることと対応している。このプロセスの壊滅的な状況は、西洋の図書館に保存されている７０％以上の文書が酸性である（非特許文献１）と評価されていることである。
【０００３】
文化遺産に使用できる非破壊的分析方法の開発は、近年、揮発性有機物質（VOC）の分析技術にフォーカスして来た。HPLCとIECテクニックを用いる、揮発性物質と、揮発性有機物質が、情報の優れたソースであることとの関連性は1982から知られていた（非特許文献２）。固相微量抽出（SPME）（非特許文献３−５）サンプリング技術の幕開けにより、文化遺産のマトリックスから出る揮発性化合物の分析が可能になった。SPMEと質量分析装置に連結されたガスクロマトグラフィー（GCMS）を組み合わせることにより、セルロース性の物質を含む文化遺産のマトリックスを含む分析が行われてきた（非特許文献６及び７）。しかしながら、標的化合物は、フルフラールと酢酸（非特許文献６及び７）、カルボン酸、アルデヒド、ケトン、ベンゼン及びその誘導体、ナフタレン及びその誘導体並びにある種の炭化水素であった（非特許文献８−１０）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Baranski, A.Konieczna-Molenda, A., Lagan, J.M., Proniewicz, L.M., Restaurator 24, 36 (2003).
【非特許文献２】Shafizadeh, F., J. Anal. Appl. Pyrolysis 3, 283 [1982).
【非特許文献３】Pawliszyn, J., Trends Anal. Chem. 14, 113 (1995).
【非特許文献４】Prosen, H., Zupancic-Kralj, L., Trends Anal. Chem. 18, 272 (1999).
【非特許文献５】Vas, G., Vekey, K., J. Mass Spectrom. 39, 233 (2004)
【非特許文献６】Godoi, A.F.L., Van Vaeck, L., Van Grieten, R., J. Chromatogr. A 1067, 331 (2005).
【非特許文献７】Strlic, M., Cigic, I.K., Kolar, J., Bruin, G., Pihlar, B., Sensors 7, 3136 (2007).
【非特許文献８】Lattuati-Derieux, A., Bonnassies-Termes, S., Lavedrine, B., J. Chromatogr. A 1026, 9 (2004).
【非特許文献９】Lattuati-Derieux, A., Bonnassies-Termes, S., Lavedrine, B., J. Cult. Herit. 7, 123 (2006).
【非特許文献１０】Wenzl, T., Lankmayr,E.P., J. Chromatogr. A897, 269 (2000).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、文化遺産の分解及び／又は老化のマーカーとなるセルロース物質のプロファイルを同定、特性評価し、又は、病気の存在のマーカーとなる体液のプロファイルを同定し特性評価する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、セルロース性の遺物中の揮発性の炭化水素のプロファイルを同定する驚くべき技術革新を提供する。すなわち、炭化水素プロファイル、年代測定及び／又は遺物の分解／保存の状態の関係を確立した。それはこれまで決して行われて来なかった。他の驚くべき技術革新は、これまでのように、１又は２の有機化合物だけでなく、一群の炭化水素を、文化遺産の遺物の非破壊的分析を通して分解及び／又は老化のマーカーとして確立したことである。ガスクロマトグラフィーと質量分析とが連結された固相微量抽出法(SPME-GC-MS)を使用することにより、非破壊分析は、遺物、すなわち、本、繊維製品、布を完全にそのままの状態に保つことができる。プロファイルは特に有用であることに気づくべきである。プロファイルは、体液と吐気の同定と特性評価に分析ツールとして貢献でき、揮発性炭化水素のプロファイルを病気による脂質過酸化のマーカーとして同定することを可能にする。
【０００７】
この発明は、セルロースポリマーの化学分解の新規なマーカー、プロファイルを決定する新規で簡単で速い手段をもたらし、文化遺産の保存のための適当な条件を確立する。
【０００８】
該プロセスは自動化／ロボット化され、歴史的遺産の試料を自動で分析できるようにする可能性がある。生物試料も同様に、セルロース物質の分解／老化又は病理学のマーカーの同定もできる可能性がある。
【０００９】
本発明は揮発性の有機化合物、VOCsすなわち、炭素原子２−２４（C2-C24）の炭化水素のプロファイルに関する。プロファイルには固相微量抽出（SPME）と、質量分析装置に連結された高分解能ガスクロマトグラフィー(GC-MS)を用いる。
【００１０】
本発明の好ましい態様において、該方法は、第一に、試料調製からなる。すなわち、固相微量抽出（SPME）繊維に接触させることにより揮発性化合物を収集し、分析する物質をシリンジ／ホルダ（Supelco）中に入れ、後者は、標的化合物である揮発性炭化水素（C2-C24）を収集し、濃縮できるように不活性な密閉した容器に入れられる。ファイバはポリジメチルシロキサン（PDMS, Supelco）又はその誘導体からできており、接触時間は0.5-36時間の範囲内である。
【００１１】
分析は質量分析装置に連結した高分解能ガスクロマトグラフィー（GC-MS）によりなされる。使用前、ファイバは260/270℃で5-60分間コンディショニングされる。ファイバは最初にコンディショニングされ、バッグブランク（bag blank）が実行される。ファイバブランク（fibre blank）もまた、各々の分析前に実行される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、最近の本（2003）における揮発性炭化水素のプロファイルを示す。rt=21.01 min: C10; rt=25.19 min: C11。
【図２】図２は、分解した古い本（1900）の揮発性炭化水素のプロファイルを示す。rt=21.05 min: C10; rt=25.19: C11。
【図３】図３は、分解する傾向にある古い本（〜1930）における揮発性炭化水素のプロファイルを示す。C10: rt=20.98; C11: rt=25.15; C12: rt=29.08; C13: rt=32.78; C14: rt=36.26; C15: rt=39.54; C16: rt=42.65; C17: rt=45.57; C18: rt=48.34 min。
【図４】図４は、保存された大昔の本（1629）における揮発性炭化水素のプロファイルを示す。C14: rt=36.28; C15: rt=39.56; C16: rt=42.66; C17: rt=45.59; C18: rt=48.36; C19: rt=50.66; C20: rt=53.17 min。
【図５】図５は、揮発性炭化水素の標準物質の保持時間を示す。C8: rt=12.89; C9: rt=16.53; C10: rt=20.93; C11: rt=25.11; C12: rt=29.05; C13: rt=32.75; C14: rt=36.23; C15: rt=39.51; C16: rt=42.61; C17: rt=45.54; C18: rt=48.34; C19: rt=50.96; C20: rt=53.51; C21: rt=55.92; C22: rt=58.23; C23: rt=60.44, and C24: rt=62.55 min。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
装置と一般試薬
使用された炭化水素のグレードは商業的に入手可能な最高純度のものである。分離は、スプリット―スプリットレスインジェクタ（a split-splitless injector）を備えた４重極TRACE GC-MS装置 （フィニガンFinnigan）を使用し、質量分析装置に連結した高分解能ガスクロマトグラフィー（HRGC-MS）を用いて行った。インジェクタの温度は230℃であり、スプリットレス時間は2.5分でスプリット割合は1：30であった。キャピラリカラムはBPX5 (30 m x 0.25 mm x 1 mm フィルム厚さ)であり、ヘリウムが1mlmin-1のフロー速度のキャリアガスとして用いられた。MS分析はフルスキャンモードで、30-460amuの範囲で行った。スキャン速度は3.46スキャンｓ-1を用いた。
【００１４】
イオン化：EI, 70eV, それぞれ200℃と250℃のイオンソースとインターフェース。データは収集され、ソフトウエアXcaliburにより処理される。カラム温度プログラムは、35℃、10分間、3℃min-1で150℃に昇温し、10℃min-1で220℃に昇温し、5℃min-1で最終温度240℃まで昇温させ、それから10分間一定に保たれる。
【実施例１】
【００１５】
最近の本の中の揮発性炭化水素のプロファイルの決定：最近の本（2003）のクロマトグラフィー分析-揮発性炭化水素の分離と同定。
【００１６】
試料を集めるプロセスの間、本はジップバッグに隔離されていた。ファイバはその本のページの間に入れられ、室温で0.5-36時間さらされた。ファイバは分析を実施する前に集められ、それからGC-MSにより既に記載された条件を用いて分析された。
【００１７】
揮発性炭化水素のプロファイルである、得られた分離結果を図１に示す。
【実施例２】
【００１８】
分解された古い本（1900）の中の炭化水素のプロファイルの決定：分解された古い本（1900）のクロマトグラフィー分析-揮発性炭化水素の分離と同定。
実施例１のように、本はジップバッグ中に隔離された。ファイバは本のページの間に入れられ、0.5-36時間、室温でさらされた。ファイバは分析を実施する前に集められ、それから上に述べた条件でGC-MSにより分析された。
【００１９】
得られた分離の結果としての、揮発性炭化水素のプロファイルを図２に示す。
【実施例３】
【００２０】
分解する傾向にある古い本の炭化水素のプロファイルの決定：分解する傾向にある古い本（〜1930）のクロマトグラフィー分析-揮発性炭化水素の分離同定。
【００２１】
本は同様にジップバッグに隔離されて保管された。ファイバは本のページの間に挿入され、0.5-36時間室温でさらされた。ファイバは分析を実施する前に集められ、それから既に述べた条件でGC-MSにより分析された。
【００２２】
図３は分解する傾向にある古い本の揮発性の炭化水素について得られた分離の結果としてのプロファイルを示す。
【実施例４】
【００２３】
大昔の本の炭化水素のプロファイルの決定：保存された大昔の本（1629）の分析-揮発性炭化水素の分離と同定。
【００２４】
ファイバはジップバッグに隔離された本のページの間に挿入され、0.5-36時間室温でさらされた。ファイバは分析を実施する前に集められ、それから既に記載した条件でGC-MSにより分析された。図４は保存された大昔の本の、揮発性炭化水素について得られた分離の結果としてのプロファイルを表わしている。
【実施例５】
【００２５】
標準であるC8〜C24炭素原子を有する炭化水素のクロマトグラフィープロファイルの決定。
【００２６】
SPMEファイバは炭化水素の標準を含む密閉した小瓶に30秒間入れられ、小瓶は室温で30分間平衡状態に放置された。ファイバは分析を実施する前に集められ、それから既に記載した条件でGC-MSにより分析された。図５はC8〜C24の炭素原子を持つ標準の揮発性炭化水素のプロファイルを表わしている。
【００２７】
図１〜４は得られた結果を示す：年代と時間経過を考慮して、最近の本のプロファイル、悪い保存状態で保管された古い本のプロファイル、老化のために「通常の」分解にさらされた古い本の結果を示す。それらは異なるプロファイルを生じる揮発性炭化水素の分離と同定を示す。
【００２８】
図５は、いくつかの炭化水素標準の分離中に得られた保持時間を示す。炭化水素標準はHS-SPME-GC-MSを用いて分析された。
【００２９】
おのおののケースにおいて、化合物のプロファイルは非常に特徴的であり、分析対象の性質と化学的に矛盾しない。最近の本（図１）はほとんど揮発性炭化水素が無い。この結果はセルロース物質が分解していないことと矛盾しない。大昔の本（1629）のプロファイル（図４）は、木のセルロースではなく、綿のセルロースで構成されるにもかかわらず、プロファイルはC12-C20の長鎖の炭化水素のクラスタを含んでいることを示す。プロファイルの最大値はC16-C17の炭化水素を含む。それは、年代「分解」、つまり時間経過によるセルロースの分解が起こっていることを裏付ける。少し古いが完全に分解した本のプロファイルは、実際、湿度と酸性の環境により断片になるが（図２）、プロファイルはC8とC11の間の炭化水素の存在を含むことを示す。このことは、プロファイル組成中で分解が増えることで炭素鎖が減少し、これらの化合物の強度はそれらの相対存在量を示している。図３は老化による長鎖の炭化水素とセルロース分解に起因するC8−C11を含む化合物の存在を示すプロファイルを示している。
【００３０】
我々の歴史的文化遺産由来の本を例として使う場合、結果は容易に認識できる揮発性炭化水素のプロファイルを示す（簡単な視覚的分析で十分であり、プロファイルとマーカーを決定する統計的手法を適用する必要さえない）。揮発性炭化水素は、年代測定（おおまかなものではあるが）及び／又は老化（正常な時間的経過による）及び／又は不適切な保存条件によるセルロース物質の早い分解のマーカーと識別子である。同様な結果、つまり、揮発性炭化水素の特徴的なプロファイルが、吐気について得られ、病気のために脂質の過酸化が起こることのマーカーとなるプロファイルが存在することが示された。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月18日(2010.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた試料に存在する２〜２４の炭素原子（C2-C24）を有する揮発性有機化合物（VOC）間の関係を、固相微量抽出法（SPME）及び質量分析付高分解能ガスクロマトグラフィー(HRCG-MS)を用いることにより、同定し定量する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
a)固相微量抽出により試料のVOCを収集する工程と、
b)質量分析付高分解能ガスクロマトグラフィー（HRCG-MS）によりVOCを分析する工程と、
c)前記工程a)及びb)の結果を既知のマーカーと比較する工程とを有する
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記工程a)がヘッドスペースSPME（HS-SPME）及び／又は直接浸漬SPMEの方法を用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、ポリジメチルシロキサン（PDMS）ファイバ及び／又はPDMS含有誘導体ファイバを用いる方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、前記工程b)が１又はそれ以上の一般的なクロマトグラフィーカラム及び／又はキラルなクロマトグラフィーカラムを用いて行われる方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法において、分析される試料がセルロースを含有する有機物質であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法において、分析される試料が体液又は吐気である方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法において、自動化、ロボット化、及び／又はオンラインで行われる方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法により得られる１又はそれ以上のマーカーを有するマーカーのライブラリにおいて、前記試料は起源が既知の試料を用いて行われることを特徴とするマーカーのライブラリ。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法で得られるマーカー。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法の使用において、年代測定及び／又はセルロースを含有する試料の分解状態の測定のための使用、及び／又は体液及び吐気を同定し、特性評価するための方法の使用。
【請求項１２】
請求１１に記載の使用において、年代測定及び／又はセルロースを含有する試料の分解状態の測定が前記試料の非破壊分析で行われる方法の使用。
【請求項１３】
年代を決定及び／又はセルロース性試料の分解状態を測定するため、及び／又は体液と吐気の同定及び特性評価のための請求項９に記載のライブラリの使用。
【請求項１４】
年代決定及び／又はセルロース性試料の分解状態の測定、及び／又は体液と吐気の同定と特性評価のための請求項１０のマーカーの使用。
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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