CN107643279A - 等离子体分光分析方法及等离子体分光分析装置 - Google Patents

等离子体分光分析方法及等离子体分光分析装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种等离子体分光分析方法及等离子体分光分析装置，分析灵敏度高且抑制了例如试料分析时的分析误差的产生。本发明的等离子体分光分析方法包括：浓缩工序，包括在试料的存在下对一对电极进行电压施加的电压施加工序，通过所述电压施加来将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近；及检测工序，通过向所述一对电极施加电压而产生等离子体，对因所述等离子体而产生的所述分析对象物的发光进行检测，所述浓缩工序中的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定。

Description

等离子体分光分析方法及等离子体分光分析装置
技术领域
本公开涉及等离子体分光分析方法及等离子体分光分析装置。
背景技术
作为对试料中的分析对象物进行分析的方法，已知有利用了等离子体发光的分析方法。关于所述分析方法，专利文献1公开了使用高频等离子体质量分析装置对试料进行分析的方法。而且，专利文献2及3公开了使用具有狭小部的等离子体产生装置，使试料中产生等离子体，通过分析等离子体发光来分析试料的方法。此外，专利文献4及5公开了在液体的试料中使等离子体产生，通过分析等离子体发光来分析试料的方法。
然而，在专利文献1的方法中，当未进行适当的前处理时，存在由于其他的物质的混入而分析结果发生变化的问题。而且，在专利文献2及3的方法中，在使用存在夹杂物的试料的情况及在进行减少试料的液量的前处理时混入了异物等的情况下，存在所述夹杂物及所述异物堵塞于所述狭小部而无法进行测定的问题。此外，在专利文献4及5的方法中，存在分析灵敏度低的问题。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-128315号公报
【专利文献2】日本特开2011-180045号公报
【专利文献3】日本特开2012-185064号公报
【专利文献4】国际公开第2006/059808号
【专利文献5】国际公开第2011/099247号
发明内容
【发明要解决的问题】
于是，本公开的目的在于提供一种分析灵敏度高且抑制了例如试料分析时的分析误差的产生的等离子体分光分析方法及使用于该等离子体分光分析方法的等离子体分光分析装置。
【用于解决问题的手段】
为了解决所述课题，本公开的等离子体分光分析方法(以下，也称为“分析方法”)的特征在于，包括：
浓缩工序，包括在试料的存在下对一对电极进行电压施加的电压施加工序，通过所述电压施加来将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近；及
检测工序，通过向所述一对电极施加电压而产生等离子体，对因所述等离子体而产生的所述分析对象物的发光进行检测，
所述浓缩工序的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定。
本公开的等离子体分光分析装置(以下，也称为“分析装置”)的特征在于，包括一对电极、容器、受光部及定电流部，
所述容器包括透光部，
所述一对电极配置在所述容器内，
在所述容器的外部配置有受光部，所述受光部能够透过所述透光部而接收通过向所述一对电极施加电压而产生的分析对象物的发光，
所述定电流部连接于所述一对电极，且在向所述一对电极施加电压时，使所述一对电极间的电流恒定，
所述等离子体分光分析装置使用于所述本公开的等离子体分光分析方法。
【发明效果】
根据本公开的等离子体分光分析方法，分析灵敏度高，且能够抑制例如试料分析时的分析误差的产生。
附图说明
图1(A)示出本公开的分析装置的实施方式的分析装置的示意透视立体图，图1(B)是从图1(A)的I-I方向观察的示意剖视图。
图2是示出实施例1的铅浓度与计数值的相关的坐标图。
图3是示出实施例2的各周期的计数值的坐标图。
【附图标记说明】
1、2 电极
3 透光部
4 容器
5 受光部
6 定电流部
7 绝缘性材料
10 分析装置
具体实施方式
<等离子体分光分析方法>
如前所述，本公开的等离子体分光分析方法的特征在于，包括：浓缩工序，包括在试料的存在下对一对电极进行电压施加的电压施加工序，通过所述电压施加来将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近；及检测工序，通过向所述一对电极施加电压而产生等离子体，对因所述等离子体而产生的所述分析对象物的发光进行检测，所述浓缩工序的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定。本公开的分析方法的特征在于，包括所述浓缩工序及所述检测工序，所述浓缩工序的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定，其他的工序及条件并不特别限制。
通常，为了高效地分析试料中的分析对象物，例如，对于所述试料实施通过浓缩而使所述试料的总体积(总液量)减少的前处理，由此使所述试料的总体积中每单位体积的分析对象物量增加。相对于此，本发明者们发现，在试料的存在下，通过向一对电极施加电压而能够将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近，即，能够使所述分析对象物局部性地集聚在所述电极的附近，然后，使所述分析对象物集聚的电极侧产生等离子体，由此能够高效地分析局部性地成为高浓度的分析对象物，并确立了不需要前述的前处理的新的分析方法。然而，在使用该分析方法的情况下，有时在包含相同浓度的分析对象物的多个试料间会出现分析结果的偏差。通过本发明者们的深入研究，发现了下述情况：例如在铅等分析对象物与作为螯合剂的乙二胺四乙酸(EDTA)等特定的共存物质共存的试料中，所述分析结果产生误差，因而所述多个试料间的分析结果产生偏差，即，所述特定的共存物质的存在引起的分析误差的产生是所述多个试料间的分析结果的偏差的原因。并且，虽然对其机理尚不明确，但是本发明者们发现，通过将所述浓缩工序中的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流设为恒定即设为定电流，即使在所述特定的共存物质存在的情况下也能够抑制分析误差的发生，从而完成了本公开的分析方法。因此，根据本公开的分析方法，例如能够抑制试料分析时的分析误差的发生。而且，由于本公开的分析方法能够抑制试料分析时的分析误差的发生，所以例如无论试料的种类、所述分析对象物的种类如何，都能够高精度地分析所述分析对象物。此外，本公开的分析方法如前所述，例如不进行对所述试料的所述前处理就能够高效率地分析局部性地成为高浓度的分析对象物，因此能够简便且高灵敏度地分析所述试料。
在本公开的分析方法中，所述试料是例如检体。所述检体可以是液体的检体，也可以是固体的检体。对于所述检体，例如可以将所述检体的未稀释液直接作为液体检体使用，也可以将所述检体悬浮、分散或溶解于介质而得到的稀释液作为液体检体使用。在所述检体为固体的情况下，例如，优选将所述检体悬浮、分散或溶解于所述介质而得到的稀释液作为液体检体使用。所述介质并不特别限制，可列举例如水、缓冲液等。所述检体可列举例如生物体由来的检体(试料)、环境由来的检体(试料)、金属、化学物质、医药品等。所述生物体由来的检体并不特别限制，可列举尿、血液、毛发、唾液、汗、指甲等。所述血液检体可列举例如红血球、全血、血清、血浆等。所述生物体可列举例如人类、非人类动物、植物等，所述非人类动物可列举例如除了人类之外的哺乳类、鱼介类等。所述环境由来的检体并不特别限制，可列举例如食品、水、土壤、大气、空气等。所述食品可列举例如生鲜食品或加工食品等。所述水可列举例如饮用水、地下水、河川水、海水、生活废水等。所述试料例如包括所述金属和后述的螯合剂，优选所述金属为所述分析对象物。
所述分析对象物并不特别限制，可列举例如金属、化学物质等。所述金属并不特别限制，可列举例如铝(Al)、锑(Sb)、砷(As)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、镉(Cd)、铯(Cs)、钆(Gd)、铅(Pb)、汞(Hg)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、碲(Te)、铊(Tl)、钍(Th)、锡(Sn)、钨(W)、铀(U)等金属。所述化学物质可列举例如试剂、农药、化妆品等。所述分析对象物可以为例如1种，也可以为2种以上。
在所述分析对象物为金属时，所述试料可以包含例如用于使所述检体中的金属分离的试剂。所述试剂可列举例如螯合剂、掩蔽剂等。所述螯合剂可列举例如双硫腙、硫普罗宁、二巯丁二酸(DMSA)、二巯基丙磺酸钠(DMPS)、乙二胺四乙酸(EDTA)、氨三乙酸(NTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、硫辛酸等。在本公开中，“掩蔽”是指使SH基的反应性成为非活性，例如，能够通过SH基的化学修饰来进行。所述掩蔽剂可列举例如马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、马来酰亚胺丙酸、碘乙酰胺、碘乙酸等。
所述试料也可以是例如调整了pH的试料(以下，也称为“pH调整试料”)。所述pH调整试料的pH并不特别限制。所述试料的pH的调整方法并不特别限制，可以使用例如碱性试剂、酸性试剂等pH调整试剂。
所述碱性试剂可列举例如碱及其水溶液等。所述碱并不特别限制，可列举例如氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氨等。所述碱的水溶液可列举例如利用水或缓冲液将碱稀释的溶液。在所述碱的水溶液中，所述碱的浓度并不特别限制，例如为0.01mol/L以上且5mol/L以下。
所述酸性试剂可列举例如酸及其水溶液等。所述酸并不特别限制，可列举例如盐酸、硫酸、醋酸、硼酸、磷酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、硝酸等。所述酸的水溶液可列举例如利用水或缓冲液将酸稀释的溶液。在所述酸的水溶液中，所述酸的浓度并不特别限制，例如为0.01mol/L以上且5mol/L以下。
所述电极并不特别限制，可列举例如固体电极，作为具体例，可列举棒电极、球电极等。所述电极的材料并不特别限制，只要是固形导电材料即可，例如，可以根据所述分析对象物的种类而适当决定。所述电极的材料例如可以为非金属，也可以为金属，还可以为它们的混合物。在所述电极的材料包含非金属时，所述电极的材料例如可以包含1种非金属，也可以包含2种以上的非金属。所述非金属可列举例如碳等。在所述电极的材料包含金属时，所述电极的材料例如可以包含1种金属，也可以包含2种以上的金属。所述金属可列举例如金、铂、铜、锌、锡、镍、钯、钛、钼、铬、铁等。在所述电极的材料包含2种以上的金属时，所述电极的材料可以是合金。所述合金可列举例如黄铜、钢、因科内尔(注册商标)、镍铬合金、不锈钢等。所述一对电极例如可以为相同的材料，也可以为不同的材料。
所述电极的大小并不特别限制，只要是例如能够与所述试料进行液体接触的大小即可。在所述电极为棒电极的情况下，所述电极的直径例如优选为0.02mm以上且50mm以下，更优选为0.05mm以上且5mm以下。所述电极的长度例如优选为0.1mm以上且200mm以下，更优选为0.3mm以上且50mm以下。
如前所述，所述浓缩工序是包括在试料的存在下对一对电极进行电压施加的电压施加工序，且通过所述电压施加来将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近的工序，浓缩工序的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定。所述一对电极例如与所述试料进行接触(液体接触)。在所述浓缩工序中，“将试料中的分析对象物浓缩于电极的附近”是指将试料中的分析对象物电吸引到电极的附近。所述电极的附近的范围并不特别限制，可列举例如在后述的检测工序中，等离子体产生的范围。在本公开中，所述电极的附近也包含例如电极上，即与电极相接的部分。
在浓缩工序中，“一对电极间的电流恒定”意指一对电极间的电流是定电流。在本公开中，“电流恒定”或者“定电流”包含电极间的电流值实质上恒定的情况。电流值实质上恒定的情况意指即使在电流值从设定的电流值随着时间变化而变动的情况下，电极间的电流值(Ac)也维持于所设定的电流值(AS)±20％的范围内(0.8×AS≤Ac≤1.2×AS)。例如，在电极间的电流值(Ac)维持于所设定的电流值±10％的范围内(0.9×AS≤Ac≤1.1×AS)或维持于所设定的电流值±5％的范围内(0.95×AS≤Ac≤1.05×AS)的情况下，可以称作“电流恒定”或者“定电流”。所述设定的电流值可以援引例如后述的一对电极间的电流的说明。
在本公开的分析方法中，若浓缩工序的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定，则能够抑制试料分析时的分析误差的产生。例如，对于包含共存物质(例如，EDTA)的试料和不包含所述共存物质的试料，在通过本公开的分析方法分析了相同浓度的分析对象物(例如，Pb)时，能够抑制包含所述共存物质的试料中的所述分析对象物量的测定值与不包含所述共存物质的试料中的所述分析对象物量的测定值之差(误差)。具体而言，例如能够将所述误差相对于基准值抑制到±15％以内，优选±10％以内，更加优选±5％以内的范围。所述基准值能够通过公知的方法适当设定。
在所述浓缩工序中，例如，可以将所述分析对象物的一部分浓缩于所述电极的附近，也可以将所述分析对象物的全部浓缩于所述电极的附近。
在所述浓缩工序中，在后述的检测工序中，优选以将所述分析对象物浓缩于所述分析对象物的检测所使用的电极、即等离子体产生的电极的方式，设定所述电极的电荷条件。所述电荷条件并不特别限制，例如，在所述分析对象物具有正电荷的情况下，只要以使所述等离子体产生的电极具有负电荷的方式设定电荷条件即可。另外，例如，在所述分析对象物具有负电荷的情况下，只要以使所述等离子体产生的电极具有正电荷的方式设定电荷条件即可。
所述分析对象物的浓缩例如可以通过电压进行调节。因此，如果是本领域技术人员，则能够适当设定所述浓缩产生的电压(以下，也称为“浓缩电压”)。所述浓缩电压例如可以为1mV以上，也可以为400mV以上。浓缩电压的上限并不特别限制，可以为例如1000V以下。所述浓缩电压例如可以在浓缩工序的整个期间为相同的电压，也可以在浓缩工序的期间中变动。而且，所述浓缩电压也可以是例如不产生等离子体的电压。
施加所述浓缩电压的时间(以下，在浓缩工序中也称为“施加时间”)并不特别限制，能够根据所述浓缩电压而适当设定。施加所述浓缩电压的时间例如优选为0.2分钟以上且40分钟以下，更优选为1分钟以上且5分钟以下。向所述一对电极的电压施加例如可以连续地施加，也可以不连续地施加。所述不连续的施加可列举例如脉冲施加。在所述电压施加为不连续的情况下，施加所述浓缩电压的时间可以定义为施加所述浓缩电压的时间的合计的时间，也可以定义为施加所述浓缩电压的时间与未施加所述浓缩电压的时间的合计的时间。
在本公开的分析方法中，浓缩工序的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定。一对电极间的电流恒定的期间优选相对于浓缩工序的施加浓缩电压的时间的合计时间为50％以上，更加优选为70％，进一步优选为80％，尤其优选为90％以上，极其优选100％。
向所述电极的电压的施加可以通过电压施加单元进行。电压施加单元并不特别限制，例如，只要能够以使所述一对电极间的电流成为恒定的方式施加电压即可，可以使用电压器等作为公知的单元。
在所述浓缩工序中，所述一对电极间的电流例如优选为0.01mA以上且200mA以下，更优选为10mA以上且60mA以下，进一步优选为10mA以上且40mA以下。尤其优选设定为10mA、20mA或40mA。
在所述浓缩工序中，向所述一对电极的电压施加例如从能够进一步抑制所述分析误差的情况出发而优选不连续的施加。向所述一对电极的电压施加为不连续的施加的情况下，所述浓缩工序例如包括进行向所述一对电极施加电压的电压施加工序和不向所述一对电极施加电压的电压非施加工序。这种情况下，在至少一次的电压施加工序的至少一部分的期间中，一对电极间的电流恒定。
所述电压施加工序通过进行向所述一对电极的电压施加而例如将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近。因此，在所述电压施加工序中，在后述的检测工序中，优选以将所述分析对象物浓缩于所述分析对象物的检测所使用的电极、即等离子体产生的电极的方式设定所述电极的电荷条件。在所述电压施加工序中，向所述一对电极施加的电压可以援引例如前述的浓缩电压的说明。而且，在所述电压施加工序中，所述一对电极间的电流例如优选为0.01mA以上且200mA以下，更优选为10mA以上且60mA以下，进一步优选为10mA以上且40mA以下。尤其优选设定为10mA、20mA或40mA。
所述电压施加工序例如可以实施1次，也可以实施多次。在实施多次电压施加工序的情况下，在至少一次的电压施加工序的至少一部分的期间，一对电极间的电流恒定。优选，在至少一次的电压施加工序的整个过程中，一对电极间的电流恒定。各个电压施加工序中的一对电极间的电流值可以相同也可以不同，优选相同。更加优选遍及多次的电压施加工序，电压施加时的一对电极间的电流恒定(定电流)且为相同限流值。
所述电压非施加工序不进行向一对电极的电压施加。因此，在所述电压非施加工序中，例如，不会产生所述分析对象物向至少一方的电极的附近的浓缩。在所述电压非施加工序中，向所述一对电极施加的电压为例如0V。而且，在所述电压施加工序中，所述一对电极间的电流可以设定为例如0mA。需要说明的是，所述电压非施加工序中的向所述一对电极施加的电压及电流的例示是例如从电极外向电极施加的电压及电流的例示。因此，在所述一对电极间，例如，也可以产生基于所述电极的材料、试料的种类、试料的状态的电位差。
所述电压非施加工序例如可以实施1次，也可以实施多次。而且，所述电压非施加工序例如可以实施与所述电压施加工序相同的次数，也可以实施不同的次数，但是优选前者。
所述电压施加工序和所述电压非施加工序的调节例如可以通过施加的电压的调节进行。作为所述施加的电压的调节，例如存在将电气电路切换为闭电路和开电路的方法。
将电气电路切换为闭电路和开电路的情况下，例如，通过将电气电路切换为闭电路和开电路而交替地进行所述电压施加工序和所述电压非施加工序。所述闭电路的状态是所述电压施加工序，通过使电气电路为闭电路而能够向所述一对电极施加电压。另外，所述开电路的状态是所述电压非施加工序，通过设为开电路而能够将电压设为非施加，即设为电压0伏(V)。所述闭电路的电压是所述电压施加工序的电压，即，浓缩电压，所述开电路的电压即0V是所述电压非施加工序的电压，向所述一对电极不施加电压。所述闭电路的电压并不特别限制，可以援引例如所述浓缩电压的例示。
在所述浓缩工序中，将各进行1次所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复作为1组的情况下，所述1组的时间并不特别限制。以下，将所述1组的时间也称为施加周期。所述施加周期的下限例如优选为250m秒以上，更优选为1000m秒以上，从进一步提高分析灵敏度的角度，进一步优选为2000m秒以上，特别优选为3000m秒以上。而且，所述施加周期的上限例如优选为600000m秒以下，更优选为64000m秒以下，进一步优选为10000m秒以下。而且，所述施加周期的范围例如优选为250m秒以上且600000m秒以下，更优选为1000m秒以上且600000m秒以下，进一步优选为2000m秒以上且600000m秒以下，尤其优选为2000m秒以上且64000m秒以下，极其优选为2000m秒以上且10000m秒以下。
在所述浓缩工序中，将各进行1次所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复作为1组的情况下，所述1组的时间中的所述电压非施加工序的时间并不特别限制。以下，将所述电压非施加工序的时间也称为非施加时间。所述非施加时间的下限例如优选为125m秒以上，更优选为1000m秒以上，进一步优选为1500m秒以上。而且，所述非施加时间的上限例如优选为300000m秒以下，更优选为32000m秒以下，进一步优选为10000m秒以下。所述非施加时间的范围例如优选为125m秒以上且300000m秒以下，更优选为1000m秒以上且300000m秒以下，进一步优选为1500m秒以上且300000m秒以下，更进一步优选为1500m秒以上且10000m秒以下。
在所述浓缩工序中，将各进行1次所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复作为1组的情况下，所述1组的时间中的所述电压施加工序的时间的比例并不特别限制。以下，将所述比例也称为Duty。所述Duty的下限例如优选为1％以上，更优选为25％以上，进一步优选为50％以上。Duty的上限例如优选为小于100％，更优选为85％以下，进一步优选为50％以下。Duty的范围例如优选为1％以上且小于100％，更优选为1％以上且99％以下，进一步优选为15％以上且85％以下，特别优选为45％以上且55％以下。所述Duty优选为例如50％。
在所述浓缩工序中，所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复次数并不特别限制，例如为2次以上且9600次以下，优选为3次以上且5次以下。
对于所述浓缩工序，以下例示所述电压施加工序和所述电压非施加工序的1组的条件，但是本发明并不限定于此。
施加周期：250m秒以上且600000m秒以下
非施加时间：125m秒以上且300000m秒以下
Duty：1％以上且小于100％
电压施加工序的电流：0.01mA以上且200mA以下
电压非施加工序的电流：0mA
如前所述，所述检测工序通过向所述一对电极施加电压而产生等离子体，检测因所述等离子体而产生的所述分析对象物的发光。
所述检测工序可以与所述浓缩工序连续地进行，也可以不连续地进行。在前者的情况下，关于所述检测工序，与所述浓缩工序的结束同时地进行所述检测工序。在后者的情况下，关于所述检测工序，在从所述浓缩工序的结束后起的规定时间内进行检测工序。所述规定时间例如在所述浓缩工序后，为0.001秒以上且1000秒以下，优选为1秒以上且10秒以下。
在所述检测工序中，“产生等离子体”是指实质上产生等离子体，具体而言，意指表示在等离子体发光的检测中能够实质上检测的发光的等离子体的产生。作为具体例，在通过等离子体发光的检测器能够检测等离子体发光的情况下，可以称为产生了等离子体。
实质上等离子体的产生例如可以通过电压进行调节。因此，如果是本领域技术人员，则能够适当设定用于产生表示实质上能够检测的发光的等离子体的电压(以下，也称为“等离子体电压”)。所述等离子体电压例如为10V以上，优选为100V以上。等离子体电压的上限并不特别限制，可以为例如1000V以下。产生所述等离子体的电压例如是相对于所述浓缩发生的电压而相对高的电压。因此，所述等离子体电压优选为比所述浓缩电压高的电压。所述等离子体电压例如可以在检测工序的整个期间为相同的电压，也可以在检测工序的期间中变动。
施加所述等离子体电压的时间(以下，在检测工序中也称为“施加时间”)并不特别限制，能够根据所述等离子体电压而适当设定。施加所述等离子体电压的时间例如优选为0.001秒以上且0.02秒以下，更优选为0.001秒以上且0.01秒以下。向所述一对电极施加电压例如可以连续地施加，也可以不连续地施加。所述不连续的施加可列举例如脉冲施加。在所述电压施加为不连续的情况下，施加所述等离子体电压的时间例如可以定义为施加1次所述等离子体电压的时间，也可以定义为施加所述等离子体电压的时间的合计的时间，还可以定义为施加所述等离子体电压的时间与未施加所述等离子体电压的时间的合计的时间。
在所述检测工序中，产生所述等离子体的电极例如可以通过使所述一对电极的液体接触面积为不同的液体接触面积来进行调节。具体而言，通过使一方的电极的液体接触面积小于另一方的电极的液体接触面积，能够使前者产生等离子体。因此，在本公开中，所述一对电极是与所述试料进行液体接触的液体接触面积不同的一对电极，所述一对电极中的与所述试料进行液体接触的液体接触面积小的电极优选为通过等离子体产生来对所述分析对象物进行分析的电极。在所述一对电极的液体接触面积不同的情况下，所述一对电极的液体接触面积之差例如优选为0.001cm2以上且300cm2以下，更优选为1cm2以上且10cm2以下。在本公开中，“液体接触面积”是指与所述试料相接触的面积。所述液体接触面积的调节方法并不特别限制，可列举例如使浸渍于所述试料的所述电极的长度为不同的长度的方法、通过绝缘性材料将与所述试料相接的电极的一部分包覆的方法等。所述绝缘性材料并不特别限制，可列举例如树脂、硅、玻璃、纸、陶瓷、橡胶等。所述树脂可列举例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲基戊烯(例如，注册商标TPX)等热塑性树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、氟树脂玻璃环氧等环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固化性树脂等。所述硅可列举例如聚二甲基硅氧烷等。
在所述检测工序中，所述产生的等离子体的发光例如可以连续地检测，也可以不连续地检测。所述发光的检测可列举例如发光的有无的检测、发光的强度的检测、特定的波长的检测、光谱的检测等。所述特定的波长的检测可列举例如所述分析对象物在等离子体发光时发出的特有的波长的检测。所述发光的检测方法并不特别限制，可以利用例如CCD(Charge Coupled Device)、分光器等公知的光学测定设备。
向所述电极的电压的施加可以通过电压施加单元(注“与前面统一)进行。电压施加单元例如可以援引前述的说明。在所述检测工序中，所述电极间的电流例如优选为0.01mA以上且100000mA以下，更优选为50mA以上且2000mA以下。
本公开的分析方法还可以包含根据检测工序中的检测结果来算出所述试料中的所述分析对象物的浓度的算出工序。所述检测结果可列举例如前述的发光的强度等。在所述算出工序中，所述分析对象物的浓度例如可以基于检测结果、及检测结果与试料中的所述分析对象物的浓度的相关关系来算出。所述相关关系例如关于所述分析对象物的浓度已知的标准试料，通过标绘由所述本公开的分析方法得到的检测结果和所述标准试料的所述分析对象物的浓度可以求出。所述标准试料优选为所述分析对象物的稀释系列。通过这样进行算出，能够得到可靠性高的定量。
在本公开的分析方法中，所述一对电极可以配置在包含透光部的容器内。这种情况下，在所述检测工序中，通过配置成能够透过所述透光部而接收所述分析对象物的发光的受光部来检测所述发光。所述容器、所述透光部、所述受光部等的说明例如可以援引后述的本公开的分析装置的说明。
<等离子体分光分析装置>
如前所述，本公开的等离子体分光分析装置的特征在于，包括一对电极、容器、受光部及定电流部，所述容器包括透光部，所述一对电极配置在所述容器内，在所述容器的外部配置有能够透过所述透光部而接收通过向所述一对电极施加电压而产生的分析对象物的发光的受光部，所述定电流部连接于所述一对电极，且在向所述一对电极施加电压时，使所述一对电极间的电流恒定，所述等离子体分光分析装置使用于所述本公开的等离子体分光分析方法。本公开的分析装置的特征在于使用于所述本公开的分析方法，其他的结构及条件并不特别限制。根据本公开的分析装置，能够简便地实施所述本公开的分析方法。本发明的分析装置例如可以与所述本公开的分析方法援引相互的说明。
关于本公开的分析装置的一例，参照附图进行说明。而且，在附图中，为了便于说明，各部分的构造有时适当简化表示，各部分的尺寸比等有时与实际不同而示意性地表示。
在图1中，(A)是本实施方式的分析装置的示意透视立体图，(B)是在(A)中从I-I方向观察的示意剖视图。如图1(A)及(B)所示，本实施方式的分析装置10包括一对电极1、2、容器4、受光部5及定电流部6，容器4包括透光部3，在容器4的外部配置有受光部5，该受光部5配置成能够透过透光部3而接收通过向一对电极1、2施加电压而产生的分析对象物的发光。而且，电极1相对于容器4的底面而沿水平方向配置，其前端以与透光部3抵接的方式配置。电极2相对于容器4的底面而沿水平方向配置，而且，在容器4的侧面中，以使电极2的一部分露出到容器4的方式配置。电极1由绝缘性材料7包覆。定电流部6与电极1及2连接。在本实施方式的分析装置10中，包含所述分析对象物的试料例如以与电极1、2相接的方式导入到容器4的筒内。在本实施方式中，分析装置10设为纵置的分析装置，但是分析装置10并不限定于该实施方式，例如，也可以设为横置的分析装置。
在本实施方式中，定电流部6并不特别限制，可以使用将电流值控制成恒定的公知的单元，作为具体例，可列举定电流源、恒流器等。
在本实施方式中，电极1的表面的一部分由绝缘性材料7包覆，但是绝缘性材料7为任意的结构，可以存在，也可以不存在。而且，在本实施方式中，电极1、2相对于容器4的相同面而沿水平方向配置，但是电极1、2的配置位置并不特别限制，例如，可以配置在任意的位置。
在本实施方式中，电极1与透光部3相接，但是本发明并不限定于此，例如，电极1可以从透光部3分离配置。电极1与容器4的侧面的距离并不特别限制，例如为0cm以上且2cm以下，优选为0cm以上且0.5cm以下。
透光部3的材料并不特别限制，只要是例如使通过向一对电极1、2施加电压而产生的发光透过的材料即可，可以根据所述发光的波长而适当设定。透光部3的材料可列举例如石英玻璃、丙烯酸树脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、硼硅酸盐玻璃、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)、甲基戊烯聚合物(TPX(注册商标))等。透光部3的大小并不特别限制，例如，只要是能够使通过向一对电极1、2施加电压而产生的发光透过的大小即可。
在本实施方式中，容器4为有底柱状，但是容器4的形状并不限定于此，可以为有底筒状等任意的形状。容器4的材料并不特别限制，可列举例如丙烯酸树脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)等。容器4的容积例如可以为0.2cm3以上且3cm3以下，也可以为0.3cm3以上且0.5cm3以下。在容器4为有底柱状的情况下，容器4的宽度及进深例如为0.4cm以上且50cm以下，优选为1cm以上且5cm以下。在容器4为有底筒状的情况下，容器4的直径例如为0.4cm以上且50cm以下，优选为1cm以上且5cm以下。在容器4为有底柱状或有底筒状的情况下，其高度例如为0.3cm以上且50cm以下，优选为0.5cm以上且5cm以下，更优选为0.7cm以上且2cm以下。
受光部5并不特别限制，可列举例如CCD、分光器等公知的光学测定设备。受光部5例如可以是向配置在分析装置10的外部的所述光学测定设备传送所述发光的传送单元。所述传送单元可列举例如光纤等传送路。
容器4的制造方法并不特别限制，例如可以通过注塑成型等来制造成型体，也可以通过在板等基材上形成凹部来进行制造。此外，容器4等的制造方法并不特别限制，可列举例如平版印刷术、切削加工等。
【实施例】
接下来，说明本发明的实施例。需要说明的是，本发明不受下述的实施例的限制。
(实施例1)
确认了通过本公开的分析方法能够在宽范围的浓度下以很小的偏差对尿检体中的铅进行分析。
(1)等离子体分光分析装置
准备了所述实施方式的分析装置。具体而言，准备了有底柱状的透明PMMA制容器(高度35mm×宽度8mm×进深6.5mm)。在容器4的侧面配置了石英玻璃。在容器4内配置了电极1和电极2。电极1和电极2与定电流部6(恒流器)分别连接。电极1和电极2相对于容器4的底面而沿水平方向配置。并且，电极1的前端配置成与容器4的侧面的石英玻璃抵接。电极1使用了直径0.1mm×长度25mm的镍铬合金电极棒。电极1使用了从前端至0.5mm为止露出且其他区域绝缘的电极。电极2以电极2的一部分露出到容器4的方式配置在容器4的侧面。电极2设为直径4mm×长度15mm的碳电极棒。而且，作为受光部，以隔着所述石英玻璃而与电极1的前端面对的方式配置了光纤。所述光纤使用了直径400μm单芯的光纤。而且，所述光纤与凹面光栅方式的分光器(自家调制)连接。
(2)等离子体分光分析
通过点滴向2人的受验者投入了EDTA之后，分别提取所述受验者的尿，将其作为尿检体。在所述尿检体中，以成为2mol/L的方式溶解了氢氧化锂。关于所述尿检体，通过原子吸光法测定了各自的铅的浓度。其结果是，所述尿检体中的铅的浓度分别为2.7ppb及12.3ppb。而且，作为控制(0ppb的检体)，使用了2mol/L的氢氧化锂水溶液。接下来，向所述分析装置的所述容器的内部分别导入了3种检体。并且，在电极1与电极2之间，以使电极1成为阴极(cathode)且电极2成为阳极(anode)的方式以下述的浓缩条件施加电压，使所述铅浓缩到电极1的附近。需要说明的是，在下述的浓缩条件中，“施加时间”表示浓缩工序中的施加浓缩电压的时间与未施加所述浓缩电压的时间的合计的时间。
(浓缩条件)
电压施加时的电流值：40mA
施加时间：1200秒
施加周期：4秒
Duty：50％
在刚进行了所述浓缩之后，再在电极1与电极2之间，以使电极1成为阳极且电极2成为阴极的方式以下述的等离子体产生条件施加电压及电流，测定了铅特有的等离子体发光的波长即368.3nm附近的峰值的发光强度(计数值)(实施例1，n＝2)。需要说明的是，在下述的等离子体产生条件下，“施加时间”表示检测工序中的施加等离子体电压的时间与未施加等离子体电压的时间的合计的时间。
(等离子体产生条件)
施加电压：500V
施加时间：2.5ms
施加周期：50μs
Duty：50％
其结果如图2所示。图2是表示铅浓度与计数值的相关的坐标图。在图2中，横轴表示铅的浓度，纵轴表示计数值。如图2所示，在实施例1中，根据铅的浓度而计数值增加，检测到了2.7ppb这么低浓度的铅。而且，抑制了样品间的计数值的偏差。根据上述的结果可知，通过本公开的分析方法，能够在宽范围的浓度内抑制计数值的偏差。
(实施例2)
确认了在不同的施加周期中，能够以很小的偏差对尿检体中的铅进行分析。
在所述实施例1(2)的浓缩条件下，除了使施加周期为0.25秒、0.5秒、1秒、2秒、3秒、4秒或8秒以外，与所述实施例1(2)同样，测定了计数值(n＝2)。
其结果如图3所示。图3是表示不同周期下的计数值的坐标图。在图3中，横轴表示施加周期，纵轴表示计数值。如图3所示，从施加周期为0.25秒起产生效果，随着施加周期变长而计数值增加。并且，在2秒以上的长施加周期中，得到了更高的计数值。根据上述的结果可知，通过本公开的分析方法，能够在宽范围的周期内对分析对象物进行分析，尤其是通过设为2秒以上的施加周期而能得到强的信号(高的计数值)。
以上，参照实施方式及实施例而说明了本发明，但是本发明并不限定于上述实施方式及实施例。本发明的构成、细节能够在本发明的范围内进行本领域技术人员可理解的各种变更。
【产业上的可利用性】
根据本公开的分析方法，例如，能够抑制试料分析时的分析误差的发生。而且，本公开的分析方法由于能够抑制试料分析时的分析误差的发生，因此例如无论试料的种类、所述分析对象物的种类如何，都能够高精度地分析所述分析对象物。此外，本公开的分析方法例如不用进行对于所述试料的所述前处理就能够高效率地分析局部性地成为高浓度的分析对象物，因此能够简便且高灵敏度地分析所述试料。因此，本公开的分析方法对于例如利用发生等离子体而进行的元素等的分析来说极其有用。

Claims (17)

1.一种等离子体分光分析方法，包括：
浓缩工序，包括在试料的存在下对一对电极进行电压施加的电压施加工序，通过所述电压施加来将所述试料中的分析对象物浓缩于至少一方的电极的附近；及
检测工序，通过向所述一对电极施加电压而产生等离子体，对因所述等离子体而产生的所述分析对象物的发光进行检测，
所述浓缩工序中的至少一部分的期间的电压施加时的一对电极间的电流恒定。
2.根据权利要求1所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述浓缩工序包括：
电压施加工序，向所述一对电极施加电压；及
电压非施加工序，不向所述一对电极施加电压。
3.根据权利要求2所述的等离子体分光分析方法，其中，
在所述浓缩工序中，将各进行一次所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复作为一组，
所述一组的时间为0.25秒以上。
4.根据权利要求2或3所述的等离子体分光分析方法，其中，
在所述浓缩工序中，将各进行一次所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复作为一组，
所述一组的时间中的所述电压非施加工序的时间为0.125秒以上。
5.根据权利要求2或3所述的等离子体分光分析方法，其中，
在所述浓缩工序中，将各进行一次所述电压施加工序和所述电压非施加工序的反复作为一组，
所述一组的时间中的所述电压施加工序的时间的比例为1％以上且99％以下的范围。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
在所述浓缩工序中，所述电压施加时的一对电极间的电流值为0.01mA以上且200mA以下的范围。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述一对电极是与所述试料进行液体接触的液体接触面积不同的一对电极，
所述一对电极中的与所述试料进行液体接触的液体接触面积小的电极是通过等离子体产生来对所述分析对象物进行分析的电极。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述检测工序中的所述电压是比所述浓缩工序中的所述电压高的电压。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述浓缩工序中的所述电压为1mV以上。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述检测工序中的所述电压为10V以上。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述一对电极配置在容器内，
所述容器包括透光部，
在所述容器的外部配置有受光部，所述受光部能够透过所述透光部而接收所述分析对象物的发光。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述分析对象物为金属。
13.根据权利要求12所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述金属是从由铝、锑、砷、钡、铍、铋、镉、铯、钆、铅、汞、镍、钯、铂、碲、铊、钍、锡、钨及铀构成的群中选择的至少一种金属。
14.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述试料是生物体由来试料及环境由来试料中的至少一方。
15.根据权利要求14所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述生物体由来试料是从由尿、血液、毛发、唾液、汗及指甲构成的群中选择的至少一个。
16.根据权利要求14所述的等离子体分光分析方法，其中，
所述环境由来试料是从由食品、水、土壤、大气及空气构成的群中选择的至少一个。
17.一种等离子体分光分析装置，其中，
所述等离子体分光分析装置包括一对电极、容器、受光部及定电流部，
所述容器包括透光部，
所述一对电极配置在所述容器内，
在所述容器的外部配置有受光部，所述受光部能够透过所述透光部而接收通过向所述一对电极施加电压而产生的分析对象物的发光，
所述定电流部连接于所述一对电极，且在向所述一对电极施加电压时，使所述一对电极间的电流恒定，
所述等离子体分光分析装置使用于权利要求1～16中任一项所述的等离子体分光分析方法。
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