JP7007986B2 - プラズマ分光分析方法 - Google Patents
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Description
本開示は、プラズマ分光分析方法に関する。
下記特許文献１では、試料中に存在する一対の電極へ電圧を印加して分析対象物を濃縮する工程と、同じく電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマによって生じた分析対象物の発光を検出する検出工程を含む、プラズマ分光分析方法が報告されている。より具体的には、ストリッピングによる電極上への検体中の重金属イオンの濃縮に引き続き、電極間へ大電流を流して当該重金属イオンからプラズマ発光を発生させてその発光量によって検体中の重金属イオンを定量する方法が開示されている。
一方、生体内に蓄積した重金属を排出するため、患者にキレート剤を投与してその排出を促す治療法（キレーション）が確立されている。この治療法の効果を検証するため、キレート剤投与後に患者から採取した検体（たとえば、尿）に含まれる重金属イオンを測定する際、キレート剤の作用で尿中に排出されるある種の物質（共存物質）が重金属イオンの測定に影響を与えることがある。具体的には、検体中の重金属イオンの濃度が実際よりも低く測定されることがある。
このような共存物質の影響を低減するためには、下記特許文献２のように、プラズマ分光分析方法の前記濃縮工程において、濃縮のために流す電流のオン／オフを周期的に繰り返す方法が有効である。その際、濃縮工程において電流オンの間に電極間に流れる電流が一定になるように制御することで、濃縮にかかわる電子の受け渡しが一定になるため、たとえば前記共存物質の存在などの検体の状態による誤差を軽減することが可能であることが同文献にて報告されている。
上記したプラズマ分光分析方法にて、キレート剤としてメソ－２，３－ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）が投与された患者の尿中の重金属イオンを測定する場合、特定の重金属イオン（たとえば鉛イオン）の測定感度が低下したり、測定が不能となったりする場合があった。
上記の問題に鑑み、本件発明の実施態様は、ＤＭＳＡ投与後に採取された検体において、たとえば鉛イオンのような特定の重金属イオンをプラズマ分光分析方法にて正しく測定できるようにすることを課題とする。
本開示におけるプラズマ分光分析方法は、キレート剤としてメソ－２，３－ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）の投与後に採取された検体に、前記ＤＭＳＡ以外のキレート剤である補助キレート剤を添加する予備添加工程と、
前記補助キレート剤が添加された検体が導入された測定容器中に設置される一対の電極への電圧印加により、一方の電極の近傍に前記検体中の分析対象重金属イオンを濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮工程後、前記一対の電極への電圧印加によりプラズマを発生させ、該プラズマにより生じた前記分析対象重金属イオンの発光を検出する検出工程と、
を含んでなる。
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を含んでなる。
本実施態様のプラズマ分光分析方法では、キレート剤としてＤＭＳＡの投与後に採取された検体において、感度が低下することなく、たとえば鉛イオンのような特定の重金属イオンが正しく測定できる。
本開示に係るプラズマ分光分析方法は、キレート剤としてメソ－２，３－ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）の投与後に採取された検体に、前記ＤＭＳＡ以外のキレート剤である補助キレート剤を添加する予備添加工程と、前記補助キレート剤が添加された検体が導入された測定容器中に設置される一対の電極への電圧印加により、一方の電極の近傍に前記検体中の分析対象重金属イオンを濃縮する濃縮工程と、前記濃縮工程後、前記一対の電極への電圧印加によりプラズマを発生させ、該プラズマにより生じた前記分析対象重金属イオンの発光を検出する検出工程と、を含んでなる。
本態様に係るプラズマ分光分析方法とは、検体が導入された測定容器中に設置された一対の電極に所定の電圧が印加（ストリッピング）され、まず、一方の電極の近傍に分析対象重金属イオンを濃縮させたのち、たとえば、このストリッピングの際より大きな電流となるように電圧を印加することで、濃縮した分析対象重金属イオンからのプラズマ発光を生じさせ、このプラズマ発光の発光量でこの分析対象重金属イオンの定量を行うものである。
上記システムで測定の対象となる検体とは、生体由来のものであって、測定の時点で液体の性状を有しているものであれば、特にその性状や由来については限定されない。検体は、測定に供される液体の原液、又はこれを液体媒体に懸濁、分散若しくは溶解した希釈液であってもよい。また、検体は、測定に供される固体を液体媒体に懸濁、分散又は溶解した希釈液であってもよい。さらに、検体は、測定に供される気体を液体媒体に溶解した溶液であってもよい。なお、液体媒体としては、検体を懸濁、分散又は溶解可能なものであれば、特に制限されず、たとえば、水又は緩衝液等が挙げられる。検体は、上記したように、生体由来の液体又は固体である。前記生体由来の液体又は固体としては、たとえば、尿、血液、唾液若しくは汗又は毛髪、皮膚、組織若しくは爪等が挙げられるが、望ましくは尿である。前記生体は、たとえば、ヒト又は非ヒト動物であり、具体的には患者又は患畜である。
前記分析対象重金属イオンとしては、たとえば、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、水銀（Ｈｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、タリウム（Ｔｌ）、トリウム（Ｔｈ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）又はウラン（Ｕ）等の金属イオンが挙げられるが、望ましくは鉛イオンである。
また、前記検体は、キレート剤としてのメソ－２，３－ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）が生体に投与された後に採取されたものである。ここで、生体内の重金属の排出を目的として、患者にキレート剤として、たとえばエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を投与する場合は、点滴静注で行われるため、投与に時間がかかる。一方、このようなキレート剤としてのＤＭＳＡは経口投与が可能なため、使用が容易である。
たとえば、ＤＭＳＡを経口投与した場合、その後２４時間は、尿中への重金属イオンの排出が促される。特に、経口投与後６時間は、尿中への重金属イオンの排出が強く促される。そのため、経口投与後２４時間の尿、とりわけ経口投与後６時間の尿を含む尿がＤＭＳＡ投与後の検体として、キレーションの効果を検証する測定に供されるのが通常である。
しかし、ＤＭＳＡ投与後に採取された検体、特に尿検体からは、分析対象重金属イオン、特に鉛イオンが正常に検出できない場合がある。特に少なくともＤＭＳＡ投与後６時間の間に生体から排出される尿検体からは、分析対象重金属イオン、特に鉛イオンが正常に検出できない場合がある。この理由については今のところ不明であるが、ＤＭＳＡ投与後に採取された検体に含まれる特有の成分が鉛イオンの濃縮工程及び検出工程に何らかの影響を及ぼしているものと推測される。この特有の成分としては、たとえば、ＤＭＳＡそのもの、ＤＭＳＡの代謝物、又はＤＭＳＡの服用によって生体から排泄が誘導される何らかの成分であると推測される。ただし、このような特有の成分が検体中に実際に含まれているのかどうかは不明であり、仮に含まれているとしてもその特有の成分に鉛イオンが結合又は吸着しているのかどうかは不明である。
この検体には、前記予備添加工程にて、ＤＭＳＡ以外のキレート剤である補助キレート剤が添加される。補助キレート剤としては、たとえば、クエン酸やＥＤＴＡを使用することができ、特にＥＤＴＡを使用することが望ましい。ＤＭＳＡ投与後に採取された検体にこの補助キレート剤（特に、ＥＤＴＡ）を投与することで、分析対象重金属イオン（特に、鉛イオン）を正常に測定することが可能となる。このように、ＥＤＴＡを添加することで測定可能になる理由は不明であるが、ＥＤＴＡは鉛イオンと結合する性質を有することに起因するものと推測される。
前記尿検体は、たとえば、前記予備添加工程の前後にｐＨを調整したものでもよい。このような場合のｐＨは、水銀又は鉛の検出に資するものであれば特に制限されない。前記尿検体のｐＨは、たとえば、アルカリ性試薬、酸性試薬等のｐＨ調整試薬で調整できる。
前記アルカリ性試薬は、たとえば、アルカリ又はその水溶液等が挙げられる。前記アルカリは、特に制限されず、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア等が挙げられる。前記アルカリの水溶液は、たとえば、アルカリを水又は緩衝液で希釈したものが挙げられる。前記アルカリの水溶液において、前記アルカリの濃度は、特に制限されず、たとえば、０．０１～５ｍｏｌ／Ｌである。
前記酸性試薬は、たとえば、酸又はその水溶液等が挙げられる。前記酸は、特に制限されず、たとえば、塩酸、硫酸、酢酸、ホウ酸、リン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、硝酸等が挙げられる。前記酸の水溶液は、たとえば、酸を水又は緩衝液で希釈したものが挙げられる。前記酸の水溶液において、前記酸の濃度は、特に制限されず、たとえば、０．０１～５ｍｏｌ／Ｌである。
濃縮工程とは、前記予備添加工程後の検体を測定容器に導入し、該測定容器中に設置された一対の電極への電圧印加により、一方の電極の近傍に前記尿検体中の前記分析対象重金属イオンを濃縮する工程である。
一対の電極とは、電気分解における陽極と陰極との組み合わせをいう。前記電極は、固体電極であり、具体例として、棒電極等が挙げられる。前記電極の材料は、特に制限されず、固形導電材料であればよく、たとえば、前記分析対象重金属イオンの種類に応じて、適宜決定できる。前記電極の材料は、たとえば、非金属でもよいし、金属でもよいし、これらの混合物でもよい。前記電極の材料が非金属を含む場合、前記電極の材料は、たとえば、１種類の非金属を含んでもよいし、２種類以上の非金属を含んでもよい。前記非金属は、たとえば、炭素等が挙げられる。前記電極の材料が金属を含む場合、前記電極の材料は、たとえば、１種類の金属を含んでもよいし、２種類以上の金属を含んでもよい。前記金属は、たとえば、金、白金、銅、亜鉛、スズ、ニッケル、パラジウム、チタン、モリブデン、クロム、鉄等が挙げられる。前記電極の材料が２種類以上の金属を含む場合、前記電極の材料は、合金でもよい。前記合金は、たとえば、真鍮、鋼、インコネル（登録商標）、ニクロム、ステンレス等が挙げられる。前記一対の電極は、たとえば、同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。
前記電極の大きさは、前記測定容器内に少なくともその一部が収容されるものであれば、特に制限されない。なお、前記測定容器を、たとえば量産可能なカートリッジ化しようとする場合、前記測定容器の大きさを極力小型化することが望ましい。その場合は、その測定容器の大きさに応じて、前記電極も小型化されることになる。また、この一対の電極のうち一方又は両方は、前記測定容器内にあらかじめユニットとして備え付けられるものであってもよいし、あるいは、測定の際に前記測定容器内に適宜挿入されるものであってもよい。
前記一方の電極とは、前記分析対象重金属イオンが濃縮される方の電極であり、この場合、陰極である。
前記分析対象重金属イオンの濃縮は、たとえば、電圧によって調節できる。このため、当業者であれば、前記濃縮が生ずる電圧（以下、「濃縮電圧」ともいう。）を適宜設定できる。前記濃縮電圧は、たとえば、１ｍＶ以上、望ましくは４００ｍＶ以上であり、その上限は、特に制限されない。前記濃縮電圧は、たとえば、一定でもよいし、変動することとしてもよい。
前記濃縮電圧を印加する時間は、特に制限されず、前記濃縮電圧に応じて、適宜設定できる。前記濃縮電圧を印加する時間は、たとえば、０．２～４０分、望ましくは５～２０分である。前記一対の電極への電圧印加は、たとえば、連続的に印加してもよいし、非連続的に印加してもよい。前記非連続的な印加は、たとえば、パルス印加が挙げられる。前記濃縮電圧の印加が非連続的な場合、前記濃縮電圧を印加する時間は、たとえば、前記濃縮電圧を印加している時間のみの合計の時間でもよいし、前記濃縮電圧を印加している時間と前記濃縮電圧を印加していない時間との合計の時間でもよい。
前記一対の電極への電圧の印加を行う手段としての電圧印加手段は、特に制限されず、たとえば、前記一対の電極間に所定の電圧を印加できればよく、公知の手段として電圧器等が使用できる。前記濃縮工程において、前記一対の電極間に流す電流は、たとえば、０．０１～２００ｍＡ、望ましくは１０～６０ｍＡ、より望ましくは１０～４０ｍＡに設定できる。
前記検出工程は、前述のように、前記一対の電極への前記濃縮工程の際よりも、たとえば、大きな電流となるように電圧を印加することによりプラズマを発生させ、前記プラズマにより生じた前記分析対象重金属イオンの発光を検出する。
ここで、前記検出工程における電流の方向は、前記濃縮工程の際の電流の方向と同じであってもよい。しかしながら、前記電圧印加手段として、電圧を印加する際の電流の方向を切り替え可能なものを使用して、前記プラズマを発生させる際の電流の方向を、前記濃縮工程の際の電流の方向とは反対にすることが望ましい。
具体的には、前記濃縮工程において、正の電荷を有する前記分析対象重金属イオンが陰極としての前記一方の電極の近傍に濃縮されるので、前記検出工程では当該一方の電極が陽極となるように前記電圧印加手段からの電流方向を設定すればよい。
前記検出工程は、前記濃縮工程と連続的に行ってもよいし、非連続的に行ってもよい。前者の場合、前記検出工程は、前記濃縮工程の終了と同時に前記検出工程を行う。後者の場合、前記検出工程は、前記濃縮工程の終了後から所定時間内に検出工程を行う。前記所定時間は、たとえば、前記濃縮工程後、０．００１～１，０００秒、望ましくは１～１０秒である。
前記検出工程において、「プラズマを発生させる」とは、プラズマを実質的に発生させることであり、具体的には、プラズマ発光の検出において、実質的に検出可能な発光を示すプラズマの発生を意味する。具体例として、プラズマ発光の検出器により、プラズマ発光が検出可能であるといえる。
実質的なプラズマの発生は、たとえば、電圧によって調節できる。このため、当業者であれば、実質的に検出可能な発光を示すプラズマを発生させるための電圧（以下、「プラズマ発生電圧」ともいう。）は、適宜設定できる。前記プラズマ発生電圧は、たとえば、１０Ｖ以上、望ましくは１００Ｖ以上であり、その上限は、特に制限されない。前記プラズマが発生する電圧は、たとえば、前記濃縮が起こる電圧に対して、相対的に高い電圧である。このため、前記プラズマ発生電圧は、前記濃縮電圧に対して、高い電圧であることが好ましい。前記プラズマ発生電圧は、たとえば、一定でもよいし、変動してもよい。
前記プラズマ発生電圧を印加する時間は、特に制限されず、前記プラズマ発生電圧に応じて、適宜設定できる。前記プラズマ発生電圧を印加する時間は、たとえば、０．００１～０．０２秒、望ましくは０．００１～０．０１秒である。前記一対の電極への前記プラズマ発生電圧は、たとえば、連続的に印加してもよいし、非連続的に印加してもよい。前記非連続的な印加としては、たとえば、パルス印加が挙げられる。前記プラズマ発生電圧の印加が非連続的な場合、前記プラズマ発生電圧を印加する時間は、たとえば、１回の前記プラズマ発生電圧を印加している時間でもよいし、前記プラズマ発生電圧を印加している時間の合計の時間でもよいし、前記プラズマ発生電圧を印加している時間と前記プラズマ発生電圧を印加していない時間との合計の時間でもよい。
前記検出工程において、前記発生したプラズマ発光は、たとえば、連続的に検出してもよいし、非連続的に検出してもよい。前記発光の検出は、たとえば、発光の有無の検出、発光の強度の検出、特定の波長の検出、スペクトルの検出等が挙げられる。前記特定の波長の検出は、たとえば、前記分析対象重金属イオンが、プラズマ発光時に発する特有の波長の検出が挙げられる。前記発光の検出方法は、特に制限されず、たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又は分光器等の公知の光学測定機器が利用できる。
前記検出工程における前記一対の電極への前記プラズマ発生電圧の印加は、前記濃縮工程で用いられた電圧印加手段により、より高電圧で、望ましくはその電流方向を反対にして行うことができる。前記検出工程において、前記電極間の電流は、前記プラズマ発生電圧が前記濃縮電圧より相対的に高いため、前記濃縮工程より相対的に大きなものとなり、たとえば、０．０１～１００，０００ｍＡ、望ましくは５０～２，０００ｍＡに設定することができる。
前記検出工程で前記プラズマ発光により得られた発光スペクトルは、所定の波長範囲にわたる個々の波長に対応する発光量をプロットしたグラフとして表すことができる。この発光スペクトルから、前記分析対象重金属イオンの定量に適した波長である前記分析波長に対応する正味の発光量を求めることが望ましい。
ここで、前記正味の発光量とは、当該分析波長において前記分析対象重金属イオンの存在にのみ起因する発光量であって、当該分析波長における見かけの発光量を、当該分析対象重金属イオンのプラズマ発光とは無関係な発光量としてのベース発光量で補正した発光量をいう。この正味の発光量の値を、光量補正値と称する。
前記ベース発光量は、前記発光スペクトルとしてどのようなグラフが得られているかによってその決定又は算定の方法を適宜に定めることができる。たとえば、発光スペクトルとして、特定の波長に対応するピーク発光量が、たとえば、グラフの平坦な部分からの立ち上がり部分として得られている場合には、その平坦な部分の発光量を前記ベース発光量と定めることができる。
本実施形態で用いられる測定容器の一例について、図面を参照し説明する。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。
図１Ａは、本実施形態で用いられる測定容器１０の模式透視斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａにおいて、Ｉ－Ｉ方向からみた模式断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態で用いられる測定容器１０は、内部に一対の電極であるプラズマ発生電極２０及び炭素電極３０を含む。測定容器１０は、側面の一部が平面状に削ぎ落とされたような略円筒形状を呈し、その平面部分に円形の透光部１１を含む。測定容器１０の外部には、プラズマ発生電極２０及び炭素電極３０への電圧印加により発生した発光を、透光部１１を通して前記分析対象金属重金属イオンの発光を受光可能に配置された受光部４０が配置されている。また、プラズマ発生電極２０は、検体６０の液面６１に対して平行に配置され、その先端は、透光部１１と当接するように配置されている。円筒形状の炭素電極３０は、その側面の一部を測定容器１０の側面の、前記透光部１１と対向する側に、鉛直方向と直角に交わるように配置され、測定容器１０の内部にその一部が露出している。すなわち、炭素電極３０の長手方向とプラズマ発生電極２０の長手方向とは互いにねじれの位置にある。プラズマ発生電極２０は、その表面の大部分が絶縁体２２により被覆されている。そして、絶縁体２２に被覆されていない部分が、ニクロム線等の金属線が露出した露出部分２１となっている。
本実施形態において、プラズマ発生電極２０の露出部分２１と透光部１１とは接しているが、本発明はこれに限定されず、たとえば、プラズマ発生電極２０が透光部１１から離れて配置されてもよい。プラズマ発生電極２０と透光部１１との距離は、特に制限されず、たとえば、０～０．５ｃｍである。
透光部１１の材質は特に制限されず、たとえば、プラズマ発生電極２０及び炭素電極３０への電圧印加により発生した発光を透過する材料であればよく、前記発光の波長に応じて、適宜設定できる。透光部１１の材料は、たとえば、石英ガラス、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ホウケイ酸ガラス、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、メチルペンテンポリマー（ＴＰＸ（登録商標））等が挙げられる。透光部１１の大きさは、特に制限されず、プラズマ発生電極２０及び炭素電極３０への電圧印加により発生した発光を透光可能な大きさであればよい。
本実施形態において、測定容器１０は、側面の一部を長手方向に沿って平面状に削いだ形の有底円筒状であるが、測定容器１０の形状はこれに限定されず、任意の形状としてよい。測定容器１０の材料は、特に制限されず、たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）等が挙げられる。測定容器１０が有底筒状である場合、測定容器１０の直径は、たとえば、０．３～１ｃｍであり、その高さは、たとえば、０．９～５ｃｍである。この測定容器１０には０．３～０．８ｃｍ３の検体６０が収容可能である。
受光部４０は、前記検出工程の説明で言及された公知の光学測定機器の一部である。受光部４０は、たとえば、前記光学測定機器に前記発光を伝送する伝送手段でもよい。前記伝送手段としては、たとえば、光ファイバー等の伝送路が挙げられる。
測定容器１０の製造方法は、特に制限されず、たとえば、射出成型等により、成型体を製造してもよいし、プレート等の基材に凹部を形成することで製造してもよい。その他、測定容器１０の製造方法は、この他にも、たとえば、リソグラフィ、切削加工等が挙げられる。
ここで、ＤＭＳＡ投与患者から採取した尿を検体６０として、これに含有される鉛イオンを分析対象重金属イオンとした場合の、本実施形態のプラズマ分光分析方法の概要を説明する。
まず、前記予備添加工程として、検体６０に補助キレート剤としてＥＤＴＡを添加する。
このＥＤＴＡを添加した検体６０を測定容器１０へを導入した状態で、前記濃縮工程として、図２Ａに示すように、電圧印加手段５０によって、プラズマ発生電極２０が陰極となり、炭素電極３０が陽極となるように電圧が印加される。すると、検体６０中に存在している鉛イオンが陰極であるプラズマ発生電極２０の露出部分２１に引き寄せられる。
次に、前記検出工程として、図２Ｂに示すように、電圧印加手段５０によって、今度はプラズマ発生電極２０が陽極となり、炭素電極３０が陰極となるように電圧が印加される。すると、先の濃縮工程によってプラズマ発生電極２０の露出部分２１の周辺に引き寄せられていた鉛イオンからプラズマ発光が発生し、これが透光部１１を通過して受光部４０により受光され検出されることになる。
この検出工程において得られる鉛イオンの発光スペクトルを図３に示す。この発光スペクトルのうち、図中矢印で示す波長３６８．３ｎｍ付近に鉛イオンの特異的ピークが観察される。この特異的ピークのカウント値をピーク発光量とする。また、この特異的ピークが立ち上がる付近（たとえば、波長３６７ｎｍ付近）のカウント値をベース発光量とすることができる。このベース発光量は、鉛イオンの発光とは無関係であると考えられるので、鉛イオンの正味の発光量として、ピーク発光量をベース発光量で除した値が光量補正値として求められる。なお、光量補正値は、ピーク発光量からベース発光量を減じて得られた値として求めることとしてもよい。
以下、本開示における実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例により制限されないことはいうまでもない。
（１）プラズマ分光分析装置
前記実施形態に示した測定容器１０を準備した。プラズマ発生電極２０には直径０．１ｍｍのニクロム線を使用し、露出部分２１の長さは０．５ｍｍとした。また、炭素電極３０には、直径４．０ｍｍ及び長さ１５ｍｍの炭素棒を使用した。透光部１１には石英ガラスを使用した。プラズマ発生電極２０及び炭素電極３０は電圧印加手段５０としてのガルバノスタットに接続した。受光部４０には、直径４００μｍの単芯光ファイバーを使用した。また、この光ファイバーは、凹面グレーティング方式の分光器（自家調製）に接続した。
前記実施形態に示した測定容器１０を準備した。プラズマ発生電極２０には直径０．１ｍｍのニクロム線を使用し、露出部分２１の長さは０．５ｍｍとした。また、炭素電極３０には、直径４．０ｍｍ及び長さ１５ｍｍの炭素棒を使用した。透光部１１には石英ガラスを使用した。プラズマ発生電極２０及び炭素電極３０は電圧印加手段５０としてのガルバノスタットに接続した。受光部４０には、直径４００μｍの単芯光ファイバーを使用した。また、この光ファイバーは、凹面グレーティング方式の分光器（自家調製）に接続した。
（２）検体
７人の被験者それぞれに、１００ｍｇのＤＭＳＡを含むカプセル５個を単回、経口投与した。前記被験者それぞれの投与後６時間までの尿を採取して全て混合した蓄尿を検体とした。
７人の被験者それぞれに、１００ｍｇのＤＭＳＡを含むカプセル５個を単回、経口投与した。前記被験者それぞれの投与後６時間までの尿を採取して全て混合した蓄尿を検体とした。
この検体４９５μＬに、前記予備添加工程として、補助キレート剤としての０．５ｍｏｌ／ＬのＥＤＴＡ溶液（ｐＨ８．０）を５μＬ添加し、さらに２ｍｏｌ／Ｌとなるように水酸化リチウムを溶解したものを実施例とした。よって、実施例の検体中のＥＤＴＡ濃度は５ｍｍｏｌ／Ｌである。なお、対照として、上記ＥＤＴＡ溶液は添加せずに、検体に水酸化リチウムを２ｍｏｌ／Ｌとなるように添加したものを比較例として調整した。
（３）黒鉛炉加熱原子吸光法
前記各検体につき、黒鉛炉加熱原子吸光法（Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｆｕｒｎａｃｅ Ａｔｏｍｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＧＦ／ＡＡＳ）にて鉛イオン濃度（単位：ｐｐｂ）を測定した。
前記各検体につき、黒鉛炉加熱原子吸光法（Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｆｕｒｎａｃｅ Ａｔｏｍｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＧＦ／ＡＡＳ）にて鉛イオン濃度（単位：ｐｐｂ）を測定した。
（４）プラズマ分光分析
前記各検体について、前記濃縮工程として、プラズマ発生電極２０が陰極に、また、炭素電極３０が陽極になるように下記の濃縮条件で通電し、プラズマ発生電極２０の近傍に鉛イオンを濃縮させた。なお、下記の濃縮条件において、「印加時間」とは、濃縮工程において通電している時間と通電していない時間との合計の時間を表す。また、下記の濃縮条件では下記の電流値になるような電圧が両電極間に印加される。
前記各検体について、前記濃縮工程として、プラズマ発生電極２０が陰極に、また、炭素電極３０が陽極になるように下記の濃縮条件で通電し、プラズマ発生電極２０の近傍に鉛イオンを濃縮させた。なお、下記の濃縮条件において、「印加時間」とは、濃縮工程において通電している時間と通電していない時間との合計の時間を表す。また、下記の濃縮条件では下記の電流値になるような電圧が両電極間に印加される。
（濃縮条件）
電流：１０～４０ｍＡ
印加時間：１，２００ｓｅｃ
印加スイッチング周期：０．２５μｓｅｃ
印加スイッチングＤｕｔｙ：５０～８０％
電流：１０～４０ｍＡ
印加時間：１，２００ｓｅｃ
印加スイッチング周期：０．２５μｓｅｃ
印加スイッチングＤｕｔｙ：５０～８０％
前記濃縮工程の直後に、前記検出工程として、前記プラズマ発生電極２０が陽極に、また、炭素電極３０が陰極となるように下記のプラズマ発生条件で通電し、波長３６８．３ｎｍ付近のピーク発光量（カウント値）を測定した。なお、下記のプラズマ発生条件において、「印加時間」とは、検出工程において通電している時間と通電していない時間との合計の時間を表す。また、下記のプラズマ発生条件では下記の電圧値となるような電流が両電極間に流れる。
（プラズマ発生条件）
電圧：５００Ｖ
印加時間：２．５ｍｓ
印加スイッチング周期：５０μｓｅｃ
印加スイッチングＤｕｔｙ：５０％
電圧：５００Ｖ
印加時間：２．５ｍｓ
印加スイッチング周期：５０μｓｅｃ
印加スイッチングＤｕｔｙ：５０％
（５）結果
各検体の上記ＧＦ／ＡＡＳ及びプラズマ分光分析による鉛イオンの測定結果を下記表１及び図４に示す。なお、ＧＦ／ＡＡＳの値は、各検体とも２回の測定の平均値である。また、プラズマ分光分析の値は、ピーク発光量をベース発光量で除した光量補正値で表している。
各検体の上記ＧＦ／ＡＡＳ及びプラズマ分光分析による鉛イオンの測定結果を下記表１及び図４に示す。なお、ＧＦ／ＡＡＳの値は、各検体とも２回の測定の平均値である。また、プラズマ分光分析の値は、ピーク発光量をベース発光量で除した光量補正値で表している。
まず、上記表１から分かるように、ＧＦ／ＡＡＳで測定された鉛イオン濃度が高い検体ほど、比較例の光量補正値との乖離が大きくなっている。このことから、補助キレート剤としてのＥＤＴＡを添加しない比較例では、プラズマ分光分析による鉛イオンの測定が正しく行なわれていなかったことは明らかである。
一方、補助キレート剤としてのＥＤＴＡを添加した実施例ではＧＦ／ＡＡＳによる測定値の高低に対し、実施例の光量補正値の高低がほぼ一致していることが認められる。このことは、上記表１の測定値をグラフ化した図４にも明瞭に表されている。
すなわち、図中で三角のシンボルで表した比較例の光量補正値の回帰直線（図中破線）の傾きはほぼゼロに近く、ＧＦ／ＡＡＳによる測定値で表される鉛イオン濃度の増加をほとんど反映できていない。そして、この回帰直線の決定係数（Ｒ2）は０．０５２であり、この平方根である相関係数（Ｒ）は０．２２８０であった。
一方、図中で丸のシンボルで表した実施例の光量補正値の回帰直線（図中実線）は右上がりの傾きを示し、鉛イオン濃度の増加を反映しているものと認められた。また、この回帰直線の決定係数（Ｒ2）は０．９５２１であり、この平方根である相関係数（Ｒ）は０．９７５８であった。
以上より、検体への補助キレート剤としてのＥＤＴＡの添加によって、プラズマ分光分析によるＤＭＳＡ投与後の尿検体の鉛イオン濃度測定の感度が劇的に上昇したことが認められた。
本発明は、生体から得られた検体を用いた重金属イオン、とりわけ鉛イオンのプラズマ分光分析に利用可能である。特に、当該生体において、ＤＭＳＡを投与したキレーションの効果判定に利用可能である。
１０ 測定容器
１１ 透光部
２０ プラズマ発生電極
２１ 露出部分
２２ 絶縁体
３０ 炭素電極
４０ 受光部
５０ 電圧印加手段
６０ 検体
６１ 液面
１１ 透光部
２０ プラズマ発生電極
２１ 露出部分
２２ 絶縁体
３０ 炭素電極
４０ 受光部
５０ 電圧印加手段
６０ 検体
６１ 液面
Claims (4)
- キレート剤としてメソ－２，３－ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）の投与後に採取された検体に、前記ＤＭＳＡ以外のキレート剤である補助キレート剤を添加する予備添加工程と、
前記補助キレート剤が添加された検体が導入された測定容器中に設置される一対の電極への電圧印加により、一方の電極の近傍に前記検体中の分析対象重金属イオンを濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮工程後、前記一対の電極への電圧印加によりプラズマを発生させ、該プラズマにより生じた前記分析対象重金属イオンの発光を検出する検出工程と、
を含んでなることを特徴とするプラズマ分光分析方法。 - 前記補助キレート剤はエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）であることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ分光分析方法。
- 前記検体は尿であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ分光分析方法。
- 前記分析対象重金属イオンは鉛イオンであることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のプラズマ分光分析方法。
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