2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of GC-GC-IRMS
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20H00185
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
力石 嘉人 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50455490)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 善博 東北大学, 理学研究科, 准教授 (00544107)
滝沢 侑子 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (90822536)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | GC-GC-IRMS / 安定同位対比 / 有機化合物 / 高感度分析 / ２次元分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，2次元ガスクロマトグラフ-安定同位体比質量分析計（GC-GC-IRMS）を開発する。その目的は，従来の1次元GC-IRMSを用いた測定において，長年の課題であった「GCでの厳格なピーク分離の要求」を抜本的に解決すること，そして，従来法では測定不可能であった多々の試料に関して，有機化合物の安定同位体比測定を可能にすることである。その達成は，生物から環境試料まで，試料中の全ての有機化合物について5W2H（Who, What, When, Where, Why, How, How many）に関する定性・定量的情報を獲得し，地球惑星科学の多様な研究，とくに (i) 生物の生合成・代謝系の機能の研究，(ii) 地球生物圏における有機物・エネルギー循環の研究，(iii) 宇宙空間や初期地球における有機物生成や生命の起源の研究などで，ブレイクスルーをもたらすと期待できる。
本年度（繰り越し期間を含む）は，購入したGC-GCモジュール」部を，研究代表者の研究室が現有している「GC-IRMS」と接続し，「GC-GC-IRMS」を組み立てた。また，有機化合物の安定同位体比の測定に向けて，(1) 接続部，ガスライン，キャピラリーラインの再設計や再配置，(2) 様々な条件（導入部の圧力・温度等のプログラム，GC部の温度プログラム，キャリアーガスの流速，溶媒の除去とIRMSへの接続のタイミングなど）に関して，様々な検証・最適化を実施した。これらの大部分は，当初，初年度に行う予定であったが，新型コロナウィルスの感染拡大防止措置のため実施が困難であっため，研究費の繰り越しを申請し，期間を延長して行った。
検証・最適化を行うなかで，「GC-GCモジュールと燃焼炉の間の温度制御の不安定性」が重要な課題であることがわかり，これを翌年の課題とした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2次元ガスクロマトグラフ-安定同位体比質量分析計（GC-GC-IRMS）を開発には，大きく分けて，(1) 装置の組み立て，(2) 組み立てた装置を用いて，測定条件の検討，の２つが必要である。初年度に，(1)の「装置の組み立て」は実施できたが，新型コロナウィルスの感染拡大防止措置のため研究室が断続的に閉鎖されたため，(2)の「測定条件の検討」は，十分に実施できなかった。また検証・最適化を行うなかで，「GC-GCモジュールと燃焼炉の間の温度制御の不安定性」が，得られた測定結果の精度を不安定にさせている重要な要因であることがわかったが，この課題に対する装置改造・条件検討の時間が，コロナ禍で十分に確保できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，(1) 昨年度の検証の中で，非常に重要な問題として発覚した「GC-GCモジュールと燃焼炉の間の温度制御の不安定性」の解決を行い，次に，(2) 「GC-GC-IRMS」の完成，及び，有機化合物の安定同位体比の測定に向けて，測定メソッドの確立を行う。温度制御の安定性は，加温部の再設計，ヒーターの選定，それらの設置により達成する予定である。
なお，開発が順調に進んだ場合には，実試料の測定を行いたいと考えている。実試料として，実験用に飼育している魚や，栽培している植物に含まれる有機化合物のうち，従来のGC-IRMSでは分析が困難であった脂質，アミノ酸，宇宙からのサンプルリターンを念頭に置いた地球外物質（もしくは，それを模したモデル試料）に含まれる糖分子，アミノ酸を予定している。
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