(57)【要約】【課題】液体でも固体でもサンプルを保持できる構成とした分光分析用サンプル保持基体を提供する。【解決手段】赤外吸収スペクトル測定装置にセット可能なサンプル保持基板１０に設けた開口に、不織布状のナノ・ファイバを、接着または圧着により設置する。このようにして設置された、ナノ・ファイバからなるサンプル保持体１１に、所定濃度のサンプルの溶液を滴下し、サンプル保持体１１に保持されたサンプル１２を赤外吸収スペクトル測定の透過法を用いて残留物質を測定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ・ファイバからなるサンプル保持体を備えた分光分析用サンプル保持基体。
【請求項２】
前記サンプル保持体は、主に分光分析装置にセット可能なサンプル保持基板の開口部に配置されている請求項１記載の分光分析用サンプル保持基体。
【請求項３】
前記サンプル保持体は、各種の有機物ポリマー材料または無機材料より作製可能である請求項１または２に記載の分光分析用サンプル保持基体。
【請求項４】
前記ナノ・ファイバは、電界紡糸法により製作されたものである請求項１から３のいずれかの項に記載の分光分析用サンプル保持基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維直径が１００ｎｍ〜数百ｎｍのナノ・ファイバ、特に電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によって製造されたナノ・ファイバをサンプル保持体として用いて、分光分析を行うため分光分析用サンプル保持基体に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外吸収スペクトル測定において、サンプル（被測定試料）を赤外線光路中に固定するツールとして、ＩＲカード（「窓板」とも言われている赤外透過基板（InfraRed indicator card））が用いられている。このＩＲカードとしては、従来、ＫＢｒ，ポリエチレン，ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のものが用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
これらは、サンプルとして非吸収物質を塗布することができ、定性分析に適している。口径は９．５ｍｍ，１９ｍｍと選択可能で、ほとんどの分光光度計に適用可能である。また、商品化されているＩＲカードの中には、サンプル名、日付、分析者名も記入可能なものもある。ＩＲカードの作製方法としては、それぞれの材料を粉末にし、プレス機にて圧縮成型することにより、容易に作製可能である。
【０００４】
ＩＲカードの使用方法は、ブランクのＩＲカードを赤外光により走査し、バックグラウンド測定を行い、次にサンプルエリアにサンプルを滴下、または直接塗り込む。このとき、揮発溶媒は室温乾燥で、促進乾燥が必要な場合は熱空気、または窒素乾燥を行う。乾燥後、再びＩＲカードを赤外光により走査することで、サンプルの赤外吸収スペクトルを得ることが可能である。
【０００５】
従来のＩＲカードは、溶液測定を目的としたものである。これに対し、固体を測定するためには、固体を粉末状に粉砕して保持する錠剤を別途作製している（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−５２７４４号公報
【特許文献２】特開２００３−９８０７０号公報
【特許文献３】特開平５−２３２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の赤外吸収スペクトル測定のためのサンプルを保持する基体としては、液体であればＩＲカードを用い、固体（粉末）であれば錠剤を用いる、というようにサンプルの性状により使い分ける必要があり、面倒である。また、両方のサンプル保持基体の在庫管理や発注を行う必要があるため、管理も複雑になるという問題がある。
本発明は、液体でも固体でもサンプルを保持できる構成とした分光分析用サンプル保持基体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明の分光分析用サンプル保持基体は、ナノ・ファイバからなるサンプル保持体を備えたことを特徴としている。
【０００９】
ナノ・ファイバ、とりわけ、電界紡糸法で製作したナノ・ファイバは、繊維直径が１００ｎｍ〜数百ｎｍであるため、従来のＩＲカードのフィルムと比較すると比表面積が非常に大きくなることで吸着量が増加し、かつ、ポーラスな構造を有しているため光透過性に優れている。固体（粉末）測定の際には、従来はＫＢｒ錠剤の作製が必要であったが、電界紡糸ナノ・ファイバのサンプル保持体ならば、ポーラス構造の部分に粉末を効率よくトラップすることができ、本発明のサンプル保持体のみで、溶液から粉末までの迅速な測定が可能になる。
前記サンプル保持体は、主に分光分析装置にセット可能なサンプル保持基板の開口部に配置されている構成とすることにより、分光分析装置にセットして分光分析を行う際に、好適となる。
前記サンプル保持体は、各種の有機物ポリマー材料または無機材料より作製可能である。
ここで、ナノ・ファイバの好適な製造技術として、電界紡糸法を挙げているが、これに限らず、溶融ナノ分散（複合）紡糸法や、メルトブロー紡糸法など、他の製造技術によって製造されたナノ・ファイバを用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ナノ・ファイバを層状に集積したものは通常のフィルムと比較すると比表面積が非常に大きい。よって、赤外光透過用のサンプル保持体として用いたときにはナノ・ファイバで作製したものの方が、多くの物質を保持可能となる。従来のＩＲカードは「フィルム」としてサンプルを滴下または塗布するものであったが、ナノ・ファイバで作製したサンプル保持体を持つサンプル保持基体は、液体のみならず、固体でも保持する「フィルタ」としての利用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の赤外吸収スペクトル測定用サンプル保持基体のサンプル保持体を形成するナノ・ファイバは、電界紡糸法により製造することが好適である。
【００１２】
電界紡糸法は、ナノ・ファイバ作製技術の中でも最も量産化の可能性が高い方法として、さまざまな材料に関しての研究・開発が行われている。ナノ・ファイバに機能性を付与するために、中空繊維、芯鞘繊維、配向繊維など繊維加工技術の研究も盛んになっている。これらは、ナノ・ファイバのさまざまな用途への応用展開を検討するものである。
【００１３】
図１（ａ）に、電界紡糸法によるナノ・ファイバの製造方法の概要を示す。電界紡糸法を用いたナノ・ファイバの製造装置の基本構成としては、注射針状の紡糸口１ａを有し、繊維の素材となるポリマーと揮発性の溶媒との溶液を噴射するノズル１と、平板状のコレクタ２と、ノズル１とコレクタ２との間に高電圧を印加する高圧電源３とを備える。高電圧が印加されていない状態では、ポリマー溶液は、ノズル１の先端の紡糸口１ａの先端部において、表面張力で留まっている。
【００１４】
紡糸口１ａとコレクタ２との間に、数ｋＶ〜３０ｋＶの電圧を印加すると、紡糸口１ａ先端のポリマー溶液の液滴は＋（または−）に帯電し、異極に帯電（アース）しているコレクタ２に向かう電気力線に沿って作用する静電力（クーロン力）により吸引される。静電力が表面張力よりも越えると、ポリマー溶液の紡糸ジェット４がコレクタ２に向かって連続的に噴射される。
【００１５】
このとき、ポリマー溶液中の溶媒は揮発し、コレクタ２に到達する際には、ポリマーの繊維のみとなり、ナノレベルの細さのナノ・ファイバとなる。なお、ナノ・ファイバの原料としては、有機物のポリマーのみならず、金属酸化物、セラミック等の無機物を溶媒に溶かして用いることも可能である。
【００１６】
紡糸口１ａから噴射される紡糸ジェット４は、紡糸口１ａからコレクタ２に到達する間に、紡糸口１ａとコレクタ２との間の電気力線の分布の影響により、螺旋軌道を描くことが知られている。このため、平板状のコクレタ２に集積したナノ・ファイバは、図１（ｂ）のＳＥＭ（scanning electron microscope）写真に示すように、ランダムに配向して不織布状となる。
【００１７】
本実施の形態では、ナノ・ファイバからなるサンプル保持体用の高分子材料としてナイロン−６，６（Aldrich, 32131-17-2）を、溶剤として蟻酸をそれぞれ用いた。電界紡糸法により厚さ１．５μｍのサンプル保持体を作製した。そのサンプル保持体は、そのＳＥＭ画像より、繊維直径は１００ｎｍ〜２００ｎｍであった。
【００１８】
この不織布状のナノ・ファイバを、図２に示すように、赤外吸収スペクトル測定装置にセット可能なサンプル保持基板１０（縦１００ｍｍ，横４８ｍｍ，口径１６ｍｍ）に設けた開口に、接着または圧着により設置する。このようにして設置された、ナノ・ファイバからなるサンプル保持体１１に、所定濃度のサンプルの溶液を滴下し、サンプル保持体１１に保持された図３に示すサンプル１２を赤外吸収スペクトル測定の透過法を用いて残留物質を測定する。
【００１９】
濃度測定するモデル試料として、農薬の殺虫剤であるオルトラン（商品名、成分：アセフェート（C4H10NO3PS））を用いた。濃度を１０ｐｐｍに調整した農薬水溶液を作製し、その溶液から３００ｍｌを取り出し、電界紡糸フィルタ上に滴下した。送風にて１分間の乾燥を行い、約０．０３μｇ残留しているフィルタを赤外分光法による透過法を用いて測定を行った。
【００２０】
図４に、全反射減衰法（ＡＴＲ（Attenuated Total Reflectance）法）により測定したオルトランの赤外吸収スペクトルを、図５に、透過法による電界紡糸フィルタの赤外吸収スペクトルをそれぞれ示す。図４のオルトランの赤外吸収スペクトルと、図５の農薬付着前後の赤外吸収スペクトルおよび差スペクトルとを比較すると、１１５０ｃｍ-1〜１０００ｃｍ-1、９６０ｃｍ-1〜９４０ｃｍ-1、８１０ｃｍ-1〜７７０ｃｍ-1に変化が見られ、オルトランの赤外吸収スペクトルと比較しても一致している。よって、電界紡糸ナノ・ファイバを用いることで容易に溶液中の農薬を回収し測定することが可能である。
【００２１】
図６は８質量％の溶液を用いて作製した、繊維径１７０±４０ｎｍ，膜厚１．５μｍのナイロンフィルタを用いた定量分析より得られた赤外吸収スペクトルの変化、図７にはこの定量分析（ＰＬＳ（Partial Least Squares Regression）回帰分析）より得られた検量線結果を示す。相関係数０．９６、標準予測誤差０．２５と高い相関が得られ、且つ、それぞれの値は誤差棒の範囲内に納まり、高い精度で吸光度から残留農薬値が求められていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、液体でも固体でもサンプルを保持できる構成とした赤外吸収スペクトル測定用サンプル保持基体として、農作物の残留農薬計測や有害物質の濃度その他の計測に好適に利用することができる。さらに赤外分光法だけでなく、サンプル保持体を形成するナノ・ファイバ原料の吸収特性の選択により、紫外可視、蛍光、ラマンなどの分光装置への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は電界紡糸法によるナノ・ファイバの製造方法の概要を示す説明図、（ｂ）は製造されたナノ・ファイバのＳＥＭ写真である。
【図２】本実施の形態に係る赤外吸収スペクトル測定用サンプル保持基体およびその使用状態を示す説明図である。
【図３】保持体にトラップされた農薬を示す図である。
【図４】本実験で用いたオルトランの赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図５】透過法による電界紡糸フィルタの赤外吸収スペクトルを比較したグラフである。
【図６】８質量％の溶液を用いて作製した、繊維径１７０±４０ｎｍ，膜厚１．５μｍのナイロンフィルターを用いた定量分析より得られた赤外吸収スペクトルの変化を示すグラフである。
【図７】８質量％の溶液を用いて作製した、繊維径１７０±４０ｎｍ，膜厚１．５μｍのナイロンフィルターを用いたときの検量線結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  ノズル
１ａ  紡糸口
２  コレクタ
３  高圧電源
４  紡糸ジェット
１０  サンプル保持基板
１１  サンプル保持体
１２  サンプル
【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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【図６】
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【図７】
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