パルス駆動ヘリウム誘導結合型マイクロプラズマを用いた重金属元素分析の高精度化

• 研究課題/領域番号: 22760051
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田嶋 聡美 東京大学, 大学院・工学研究科, 特任研究員 (50537941)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: マイクロプラズマ / パルス変調 / ジェット進展 / ストリーマー / 血漿分離 / μTAS / パルス駆動 / 局所はっ水化 / プラズマレスエッチング / Heプラズマ / 高精度化 / プラズマへの液体導入 / 小型 / 電子エネルギー / 安定駆動

研究概要

既存の誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)はガス温度が高いプラズマ源を用いて重金属元素を高精度・多元素同時に検出できるが、プラズマ源が大型で試料の前処理が煩雑であるため、リアルタイム、オンサイトで環境試料等を分析することは不可能である。本研究は初年度に小型ICP-AESをオン・オフパルス変調し、パワーオン直後に観察される電子温度と電子密度の上昇速度の相違によって生じる高発光強度のスペクトルを利用してppbレベルの多原子元素同時分析が可能であることを実証した。次年度は環境試料の例として全血から血漿抽出を行う4種類のμTASを設計、製作し、血漿分離効率について検討した。T字型流路の圧力勾配を利用し全血入口及び血漿回収流路幅を15μm、血球回収流路幅を45-90μmにすることで、溶血を防ぎつつ既存のT字型μTASの100倍の速度で血漿分離が達成可能であることを実証した。研究成果は論文3報、学会発表11報にまとめた。

研究成果

• [雑誌論文] On/off pulse modulation of atmospheric-pressure helium/argon inductively coupled plasma mcrojet for plasma processing of polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, S. Tsuchiya, M. Matsumori, S. Nakatsuka, and T. Ichiki
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Technol 巻: 23 ページ: 555-560
• [雑誌論文] Optical and electrical characterization of pulse-modulated argon atmospheric-pressure inductively coupled microplasma jets (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, M. Matsumori, S. Nakatsuka, S. Tsuchiya, and T. Ichiki
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 108 ページ: 833021-5
• [雑誌論文] On/off pulse modulation of atmospheric-pressure helium/argon inductively coupled plasma mcrojet for plasma processing of polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima S.Tsuchiya, M.Matsumori, S.Nakatsuka, T.Ichiki
  • 雑誌名: J.Photopolym.Sci.Technol. 巻: 23 ページ: 555-560
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and electrical characterization of pulse-modulated argon atmospheric-pressure inductively coupled microplasma jets (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, M.Matsumori, S.Nakatsuka, S.Tsuchiya, T.Ichiki
  • 雑誌名: J.Appl.Phys 巻: 108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation dynamics of an argon atmospheric-pressure inductively coupled plasma microjet evaluated by spectroscopic measurement techniques in review
  • 著者名/発表者名: Satomi Tajima, Keiichiro Urabe, Dae-Sung Lee, Kunihide Tachibana, and Takanori Ichiki
  • 雑誌名: Satomi Tajima, Keiichiro Urabe, Dae-Sung Lee, Kunihide Tachibana, and Takanori Ichiki
• [学会発表] Development of a plasma-less Si chemical dry etching method (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, K. Ishikawa, T. Hayashi, and M. Hori
  • 学会等名: 59th Spring meeting of the Japan Society of Applied Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Development of a plasma-less Si chemical dry etching method (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, K.Ishikawa, T.Hayashi, M.Hori
  • 学会等名: 59^<th> Spring meeting of the Japan Society of Applied Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Development of a Si dry chemical etching technique using NO/F_2 gas mixtures without using plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, K. Ishikawa, T. Hayashi, and M. Hori
  • 学会等名: The 5th International Conference on Plasma-Nanotechnology & Science
  • 発表場所: 犬山国際観光センター(愛知県)
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] Development of a Si dry chemical etching technique using NO/F_2 gas mixtures without using plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, K.Ishikawa, T.Hayashi, M.Hori
  • 学会等名: The 5^<th> International Conference on Plasma-Nano technology & Science
  • 発表場所: 犬山国際観光センター(愛知県)
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] Fast separation of blood cells by a T-shape microfluidic device (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima and T. Ichiki
  • 学会等名: The 21st MRS-Japan Academic Symposium
  • 発表場所: 横浜情報文化センター(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Fast separation of blood cells by a T-shape microfluidic device (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, T.Ichiki
  • 学会等名: The 21st MRS-Japan Academic Syrmposium
  • 発表場所: 横浜情報文化センター(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] High-speed deposition of fluorocarbon films by C_4F_8/H_2/Ar atmospheric-pressure inductively coupled plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima and T. Ichiki
  • 学会等名: The 33rd International Symposium on Dry Process
  • 発表場所: 日京都ガーデンパレスホテル(京都府)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] High-speed deposition of fluorocarbon films by C_4F_8/H_2/Ar atmospheric-pressure inductively coupled plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, T.Ichiki
  • 学会等名: The 33rd International Symposium on Dry Process
  • 発表場所: 京都ガーデンパレスホテル(京都府)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Spatiotemporal distributions of excited state Ar atoms and N2 molecules in a pulse-modulated Ar atmospheric-pressure inductively coupled plasma microjet (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima and T. Ichiki
  • 学会等名: The 24th Symposium on Plasma Science for Materials(SPSM-24)
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] Spatiotemporal distributions of excited state Ar atoms and N_2 molecules in a pulse-modulated Ar atmospheric-pressure inductively coupled plasma microjet (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Tajiima, T.Ichiki
  • 学会等名: The 24th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM-24)
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] High-speed plasma enhanced chemical vapor deposition of flurocarbon film by atmosphereic-pressure inductively coupled plasma microjet (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, S. Tsuchiya, and T. Ichiki
  • 学会等名: The 28th International Conference of Photopolymer Science and Technology
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] High-speed plasma enhanced chemical vapor deposition of flurocarbon film by atmosphereic-pressure inductively coupledplasma microjet (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, S.Tsuchiya, T.Ichiki
  • 学会等名: The 28^<th> International Conference of Photopolymer Science and Technology
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Stable sample introduction to the pulse-modulated atmospheric-pressure inductively coupled plasma microjet atomic emission spectrometry (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nomura, S. Tsuchiya, S. Tajima, and T. Ichiki
  • 学会等名: 第58回春季応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Optical observation of the atmospheric-pressure inductively coupled plasma jet propagation dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, and T. Ichiki
  • 学会等名: 第58回春季応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Dynamic observation of the pulse-modulated atmospheric-pressure ICP microjets (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, and T. Ichiki
  • 学会等名: 20th Materials Research Society(MRS)-Japan Academic Symposium
  • 発表場所: 開港記念館(神奈川県)
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] Dynamic observation of the pulse-modulated atmospheric-pressure ICP microjets (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, T.Ichiki
  • 学会等名: 20th Materials Research Society (MRS)-Japan Academic Symposium
  • 発表場所: 開港記念館(神奈川県)
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] Generation of pulse-modulated He and He/Ar atmospheric-pressure inductively coupled microjets (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, S. Tsuchiya, T. Numura, M. Matsumori, S. Nakatsuka, and T. Ichiki
  • 学会等名: 第70回秋季応用物理学会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] On/off pulse modulation of atmospheric-pressure helium/argon inductively coupled plasma microjet for plasma processing of polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, S. Tsuchiya, M. Matsumori, S. Nakatsuka, and T. Ichiki
  • 学会等名: The 27th International conference of photopolymer science and technology(ICPST-27)
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県)
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] On/off pulse modulation of atmospheric-pressure helium/argon inductively coupled plasma microjet for plasma processing of polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, S.Tsuchiya, M.Matsumori, S.Nakatsuka, T.Ichiki
  • 学会等名: The 27th International conference of photopolymer science and technology (ICPST-27)
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県)
  • 年月日: 2010-06-24