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公開番号2025089175
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-12
出願番号2023204230
出願日2023-12-01
発明の名称ニオブ94の分析方法及びニオブ94の分析システム
出願人国立大学法人福島大学,ジーエルサイエンス株式会社
代理人個人
主分類G01N 27/62 20210101AFI20250605BHJP(測定;試験)
要約【課題】ニオブ94を簡便かつ高精度で分析することができる、ニオブ94の分析方法を提供する。
【解決手段】ニオブ94の分析方法は、シリカゲルが充填されたカラムに試料溶液を導入し、前記カラムに前記試料溶液に含まれるニオブ94(⁹⁴Nb)を吸着させる工程と、溶離液を用いて、前記カラムでニオブ94を分離し、前記カラムからニオブ94を溶出させる工程と、前記カラムからの溶出液を誘導結合プラズマ質量分析装置により測定し、ニオブ94を定性及び/又は定量する工程とを含む。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
シリカゲルが充填されたカラムに試料溶液を導入し、前記カラムに前記試料溶液に含まれるニオブ９４（
９４
Ｎｂ）を吸着させる工程と、
溶離液を用いて、前記カラムでニオブ９４を分離し、前記カラムからニオブ９４を溶出させる工程と、
前記カラムからの溶出液を誘導結合プラズマ質量分析装置により測定し、ニオブ９４を定性及び／又は定量する工程と、を含む、
ニオブ９４の分析方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記試料溶液を調製するための水溶液は、塩酸水溶液及び硝酸水溶液の内の少なくとも１種を含む酸性水溶液である、請求項１に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項３】
前記試料溶液を調製するための水溶液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液である、請求項１に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項４】
前記試料溶液は、ニオブ９４、ジルコニウム９４（
９４
Ｚｒ）、及びモリブデン９４（
９４
Ｍｏ）を含む、請求項１に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項５】
前記溶離液は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上のシュウ酸濃度を有するシュウ酸水溶液である、請求項１に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項６】
前記吸着させる工程後、且つ前記溶出させる工程前に、前記ニオブ９４を吸着させたカラムを洗浄液により洗浄する工程を更に含み、
前記洗浄液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液である、請求項１に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項７】
前記シリカゲルの平均細孔径が１０ｎｍ～５０ｎｍである、請求項１に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項８】
前記定性及び／又は定量する工程は、前記カラムからの溶出液と共にアンモニアを含む反応ガスを前記誘導結合プラズマ質量分析装置に導入し、ニオブ９４のアンモニア付加体を検出する、請求項１～７のいずれか１項に記載のニオブ９４の分析方法。
【請求項９】
ニオブ９４（
９４
Ｎｂ）の分析方法に用いられる、ニオブ９４の分析システムであって、
シリカゲルが充填されたカラムと、
複数種類の溶液を供給する溶液供給装置と、
前記溶液供給装置から供給される、試料溶液を調製するための水溶液にニオブ９４が含まれた試料を注入することにより、試料溶液を調製する試料注入装置と、
前記溶液供給装置から供給される複数種類の溶液を、あらかじめ定めた流量および順番で前記カラムに導入するように流路を切り替える流路切替装置と、
前記ニオブ９４を分析する誘導結合プラズマ質量分析装置と、を備え、
シリカゲルが充填されたカラムに試料溶液を導入し、前記カラムに試料溶液に含まれるニオブ９４を吸着させ、
前記ニオブ９４を吸着させたカラムに洗浄液を供給し、前記カラムを洗浄し、
洗浄後の前記カラムに溶離液を供給し、ニオブ９４を分離し、前記カラムからニオブ９４を溶出させ、
前記カラムからの溶出液を誘導結合プラズマ質量分析装置により測定し、ニオブ９４を定性及び／又は定量する、
ニオブ９４の分析システム。
【請求項１０】
前記試料溶液を調製するための水溶液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液であり、
前記洗浄液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液であり、
前記溶離液は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上のシュウ酸濃度を有するシュウ酸水溶液であり、
前記シリカゲルの平均細孔径が１０ｎｍ～５０ｎｍである、
請求項９に記載のニオブ９４の分析システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニオブ９４の分析方法及びニオブ９４の分析システムに関する。特に誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて、ニオブ９４の分析を可能にする分析方法及び分析システムに関するものである。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
放射性同位体は、その濃度により人体の健康や環境に対する潜在的なリスクを持っていることから、その放射線量や放射能を把握し、人々や環境に与える潜在的影響の推定が重要である。放射性同位体の定量は、放射線計測方法が主流である。しかし、分析目的物質が微量になると、土壌、海水、海底土などの環境試料に含まれる他の様々な物質により分析が妨害される弊害が生じる。誘導結合プラズマ質量分析装置は、試料をプラズマ中でイオン化し、イオン化された分析目的物質を質量電荷比毎に分離して検出することによって迅速な定量が可能である。しかし、同重体が存在する場合、目的物質と同重体が同時に検出されるため、これらを検出器に到達する前に分離する必要がある。
【０００３】
放射性同位体の中でもニオブ９４（
９４
Ｎｂ）は、２．０３万年の長い半減期を有することからモニタリングが必要である。しかし、放射性同位体の測定に通常用いられる放射線計測では、コバルト６０（
６０
Ｃｏ）などが
９４
Ｎｂの測定を妨害することが知られている。また、質量分析においては、天然同位体比１７．４％のジルコニウム９４（
９４
Ｚｒ）及び天然同位体比９．２％のモリブデン９４（
９４
Ｍｏ）などが、
９４
Ｎｂと同重体の関係であるため、測定を妨害することが知られている。そのため、放射線計測及び質量分析、いずれの分析を実施するにしても
９４
Ｎｂの単離は必要不可欠となる。更に、
９４
Ｎｂに対して干渉物質は自然界に過剰に存在していることから、予め
９４
Ｎｂを高効率に分離可能な多検体分析システムの構築が求められている。
【０００４】
そこで、熱中性子照射したジルコニウムワイヤーおよびウラン核分裂生成物からの放射性ニオブを放射性ジルコニウムと分離する技術が研究されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
RADIOISOTOPES, 1990, Vol.39, p.547-552
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら非特許文献１に示す方法は、放射線計測により分析しており、１）小型化が可能、２）高速走査が可能、３）比較的安価、４）放射性物質取扱資格を取得することが不要、５）操作が容易など多くの利点を有する、質量分析装置により分析したものではなかった。また、非特許文献１に示す方法では、試料中に混合核種として
９４
Ｎｂと同重体の関係となる
９４
Ｍｏが含まれておらず、ニオブとモリブデンとの分離が達成されているかは確認されていなかった。さらに、非特許文献１に示す方法は、ニオブの回収率が８０％程度であり、自動分析システムではないため、多検体分析の観点からは未だ改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、ニオブ９４を簡便かつ高精度で分析することができる、ニオブ９４の分析方法及び分析システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、シリカゲルを充填したカラムを用いて所定の方法により前処理し、誘導結合プラズマ質量分析装置の測定技術を応用すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
【０００９】
（１）シリカゲルが充填されたカラムに試料溶液を導入し、前記カラムに前記試料溶液に含まれるニオブ９４（
９４
Ｎｂ）を吸着させる工程と、
溶離液を用いて、前記カラムでニオブ９４を分離し、前記カラムからニオブ９４を溶出させる工程と、
前記カラムからの溶出液を誘導結合プラズマ質量分析装置により測定し、ニオブ９４を定性及び／又は定量する工程と、を含む、
ニオブ９４の分析方法。
（２）前記試料溶液を調製するための水溶液は、塩酸水溶液及び硝酸水溶液の内の少なくとも１種を含む酸性水溶液である、（１）に記載のニオブ９４の分析方法。
（３）前記試料溶液を調製するための水溶液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液である、（１）又は（２）に記載のニオブ９４の分析方法。
（４）前記試料溶液は、ニオブ９４、ジルコニウム９４（
９４
Ｚｒ）、及びモリブデン９４（
９４
Ｍｏ）を含む、（１）～（３）のいずれかに記載のニオブ９４の分析方法。
（５）前記溶離液は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上のシュウ酸濃度を有するシュウ酸水溶液である、（１）～（４）のいずれかに記載のニオブ９４の分析方法。
（６）前記吸着させる工程後、且つ前記溶出させる工程前に、前記ニオブ９４を吸着させたカラムを洗浄液により洗浄する工程を更に含み、
前記洗浄液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液である、（１）～（５）のいずれかに記載のニオブ９４の分析方法。
（７）前記シリカゲルの平均細孔径が１０ｎｍ～５０ｎｍである、（１）～（６）のいずれかに記載のニオブ９４の分析方法。
（８）前記定性及び／又は定量する工程は、前記カラムからの溶出液と共にアンモニアを含む反応ガスを前記誘導結合プラズマ質量分析装置に導入し、ニオブ９４のアンモニア付加体を検出する、（１）～（７）のいずれかに記載のニオブ９４の分析方法。
（９）ニオブ９４（
９４
Ｎｂ）の分析方法に用いられる、ニオブ９４の分析システムであって、
シリカゲルが充填されたカラムと、
複数種類の溶液を供給する溶液供給装置と、
前記溶液供給装置から供給される、試料溶液を調製するための水溶液にニオブ９４が含まれた試料を注入することにより、試料溶液を調製する試料注入装置と、
前記溶液供給装置から供給される複数種類の溶液を、あらかじめ定めた流量および順番で前記カラムに導入するように流路を切り替える流路切替装置と、
前記ニオブ９４を分析する誘導結合プラズマ質量分析装置と、を備え、
シリカゲルが充填されたカラムに試料溶液を導入し、前記カラムに試料溶液に含まれるニオブ９４を吸着させ、
前記ニオブ９４を吸着させたカラムに洗浄液を供給し、前記カラムを洗浄し、
洗浄後の前記カラムに溶離液を供給し、ニオブ９４を分離し、前記カラムからニオブ９４を溶出させ、
前記カラムからの溶出液を誘導結合プラズマ質量分析装置により測定し、ニオブ９４を定性及び／又は定量する、
ニオブ９４の分析システム。
（１０）前記試料溶液を調製するための水溶液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液であり、
前記洗浄液は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～７ｍｏｌ／Ｌの塩酸濃度の塩酸水溶液であり、
前記溶離液は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上のシュウ酸濃度を有するシュウ酸水溶液であり、
前記シリカゲルの平均細孔径が１０ｎｍ～５０ｎｍである、（９）に記載のニオブ９４の分析システム。
（１１）前記誘導結合プラズマ質量分析装置は、質量電荷比（ｍ／ｚ）をニオブ９４の質量数である９４に設定した前段四重極と、質量電荷比（ｍ／ｚ）をニオブ９４のアンモニア付加体の質量数である１７５に設定した後段四重極と、前記前段四重極と前記後段四重極の間に配したコリジョン・リアクションセルとを有する、（９）又は（１０）に記載のニオブ９４の分析システム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ニオブ９４を簡便かつ高精度で分析することができる、ニオブ９４の分析方法及び分析システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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