最 近 の ト ピ ッ ク ス

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最 近 の ト ピ ッ ク ス
われ，興味を持たれた方は文献 1） 等を参考にしていた

ICP-MS の特徴と応用
ICP-MS: its Characteristics andApplications

だきたい。

２．ICP 質量分析法の原理と特徴

新潟大学 大学院医歯学総合研究科 口腔生命科学専攻

水溶液試料を霧状にして，高周波プラズマ（ICP）に

口腔健康科学講座 生体材料学分野

渡辺孝一

導入し溶液中の元素をイオン化し，質量分析する装置をDivision of Biomaterial Science

ICP-MS と呼んでいる。固体試料の場合は後で述べるよDepartment of Oral Health Science

うに硝酸に溶解して試料とする。
詳細な点は省略するが，Course for Oral Life Science

霧状試料を約 7000℃のプラズマに導入し，イオン化しNiigata University Graduate School of Medical and Dentalてから，電界中を飛行させ検出器に導く。一定速度の一Sciences

価プラスイオンという条件で，電界の力で曲げられる程

Kouich Watanabe

度はイオン質量に依存する。曲げられる程度の違いを利用して検出器に導き，カウントするのが原理である。以下，注意点を補足しながら，この測定法の特徴を列挙する。

１．はじめに①

検出感度の高いこと。これが第一の特徴である。この理由はイオンの計数（検出）効率の高いこととバックグラウンドの低いことである。

無機物質，生体関連物質を問わず，成分元素の分析は基本中の基本である。元素分析の対象として大別するとただし，検出感度の高いことは，その裏返しとして，固体分析と溶液分析がある。固体分析の中心としては X

これまで問題とならなかった汚染源，たとえば，ガラ線マイクロアナライザーが代表である。溶液分析としてス容器は使用を控える，希釈水は超高純度の水だけがは分析化学という名称で呼ばれる長い伝統を持つ分野が利用できる等，従来よりも気を使う部分が多くなる。

あり，溶液の分離精製を繰り返し，最終的には沈殿物のまた，バックグラウンドは他の分析に比べると低いが，重量測定等により定量する。この流れと別に機器分析と極低濃度を測定するときは思わぬ妨害（干渉と呼んでいる）に影響されることがある。

呼ばれる定量分析法が知られており，原子吸光法等が代表的である。機器分析法は複数の成分元素を短時間で分②４桁程度の異なった濃度の混合物試料でも分析でき析できることが特徴で，現在，定量分析といえば，機器る。つまり，同一試料で，或る元素は数 ppb 程度の分析による測定を指すくらいに普及している。そして，濃度であり，他の元素は１万倍の 10ppm 程度の濃度

周辺技術の進歩によって，ppm（百万分の一）の検出感であっても，同時に測定が可能である。これは試料中度はあたりまえ，現在，ppb（十億分の一）はおろか，の多元素を同時分析するための必須の要件である。
ただし，目的とするおよその元素濃度を推測し，そ条件が適切であれば，ppt（一兆分の一）のレベルまでれぞれに適した検量線を作成する必要がある。また，検出できる装置が市販されている。
表題の分析装置は正式名，高周波誘導プラズマ質量分析

海水等のように，極端に高濃度の元素が含まれる場合，装置（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,装置の汚染や検出器の寿命を考え適当な希釈が必要でICP-MS）と呼ばれ，入手可能な最も感度の良い装置のあるが，希釈すると微量元素は検出しにくくなる。

一つである。本装置は都市エリアプロジェクトの一環と③金属元素及び非金属元素を含むほとんどすべての元素が検出できる。

して購入され生体材料学分野に設置されている。事前の連絡が条件ではあるが，多くの研究者に利用していただ

ただし，水素，酸素等の水成分や，ヘリウム等の不きたいと考えている。装置の分析操作はこちらで行うの活性ガス，及びプラスイオンになりにくい元素は測定で，特殊な元素分析以外は試料を持参いただければ分析できない。フッ素はマイナスイオンにはなり易いが，プラスイオンになりにくいため検出が困難である。

可能である。利用に際しての予備知識として，測定の原理や特徴，身近な試料への応用例等を含めて簡単に説明④する。歯科においてもいろいろな分野で応用が可能と思− 25 −

得られた結果の解釈が容易である。イオンの重さによって分別し個数を数えているだけであるから，原理

26

新潟歯学会誌

38（1）
：2008

ppb となる。ICP-MS の測定結果はそれぞれ 60 ppb, 37は単純で，スペクトルの判定も比較的容易である。
ただし，アイソトープといって，同じ元素でも重さppb となり，予想される誤差の範囲内で正しい結果が得の異なる元素が存在し，お互いに重なり合って検出さられている。試料が微量の場合，最初の秤量誤差が全体れる場合や，分子イオンとなって検出される場合もあの精度を決める場合がある。

り，それらが妨害（干渉）することで解釈に注意を要する元素もある。
⑤３）白米と玄米の含有微量元素

定性分析は数分，定量分析は元素数にもよるが，１時間程度の短時間で測定が終了する。

白米４粒（0.075 ｇ）および玄米３粒（0.066 ｇ）を固体試料溶解のため耐圧分解容器にとり，濃硝酸１cc をただし，試料の調整および検量線標準試料の調整に加え密封し，約 150 ℃で３時間加熱した。冷却後完全時間がかかる。定性分析は文字通り「有るか無いか」に溶解していることを確認し超純水を加えて 20 ml としの情報であり，濃度が数値で表示されるが，目安程度た。得られた結果と，参考としてデータ集からの数値 3）と考えられる。定性分析は濃度が高すぎる元素の再希とをいっしょに表１に示した。Cd については 0.4 ppm

釈するため，あるいは検量線を作製するため利用されを超える場合は流通を禁じられている 4）。

る。この装置での定量分析は検量線が非常に重要であり，測定の都度必ず作製する。最終精度は検量線に依表１存されるため，ブランク（超純水そのもの）を含め，Cr
白米 0.35
玄米 0.23
参考0.31（玄米）３点ほどの既知濃度の標準液が必要であり，これを準備するのが煩雑である。

白米と玄米中の微量元素（単位 ppm）
Ni
0.680.37

Cu3.22.0Zn1317As0.120.20MoCd
0.86 0.065
0.73 0.10

0.413.023.3

0.12

0.450.29

３．試料処理法，分析の注意点
５．おわりに試料が液体である場合は，そのまま分析用として使える。ただし，最高濃度の元素でも 10 ppm 程度となるよ

ICP-MS 分析法は高感度であるため，微小量しか得らうに希釈する。その後で，定量目的元素のおよその量をれない貴重な試料中に極微量に含まれる元素をも精度良見積もるため，定性分析を行い，検量線標準液の濃度をく測定できる。また，多元素を同時に測定することが可決める。

能なため，迅速に多くの情報を得ることができる。

試料が固体の場合は水溶液とするため，完全に溶かす

微量の元素が分析できるということは，いろいろな原必要がある。この場合，通常は硝酸を使い，専用容器に因で混入してくるヨゴレの原因を取り除かなければいけて， ３ 時 間 程 度 時間をかけて溶解する。そ の 原 液 をないということになる。ガラス容器は避けるべきであり，20ml 程度に希釈して分析する。

水道水で洗浄した容器も使用できない。新品のプラスチック容器でも，事前に薄い硝酸液で漬け洗いの後，超４．分析例

高純度水で十分に洗浄し，使用すべきである。つまり，これらの汚染源に細心の注意を払った上で作製した試料について，微量元素分析のデータが活用されるというこ

１）水道水の分析結果
水道水は Fe イオンや Ca イオンが含まれているといとである。

われているが，実際の量は，地域に違いがあると思われ参考文献

る。次の結果は当分野における水道水の分析結果である（単位は ppm）。参考のため，括弧内に水道法 2） に基づく水質基準（各数値以下）を記した。Na; 1.7（200）, Mg; 3.1,１）保母敏行 監修：高純度化技術体系，第１巻分析

Ca; 11（Mg, Ca ; 300）
, Fe; 0.028（0.3）, Cu; 0.014（１）,

技術，第 14 章 ICP 質量分析法 ,535-585, フジ・テ

Zn; 0.11（１）。Mg と Ca の和は硬水，軟水を決める基

クノシステム，東京，1998
２）厚労省令第 135 号 ;19 年 11 月 14 日

準ともなっており，味覚とも関連する。

３）島津製作所，分析計測事業部：高周波プラズマ質
量分析装置アプリケーションデータ集，

２）ビタミン B12 による精度検定
ビタミン B12 は１分子中に Co と P を１原子ずつ含ん

４）太田久吉：カドミウム摂取の生体影響評価−耐用でおり，精度の検定として利用できる。B12 を 1.5 ± 0.2mg

摂取量推定の試み−，第４回北里大学農医連携シ

秤量して 50 ml の超純水に溶解した。さらに 20 倍希釈

ン ポ ジ ウ ム， 情 報： 農 と 環 境 と 医 療 34 号 : ７

すると各元素濃度は計算上 Co; 66 ±９ ppb，P; 35 ±５-9,2008− 26 −