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Online coupling of two-phase flow solvent extraction microfluidics with inductively coupled plasma mass spectrometry

マイクロチップをベースとした溶媒抽出と誘導結合プラズマ質量分析装置のオンラインカップリング

Do, V. K.; 山本 昌彦; 田口 茂郎; 久野 剛彦; 駿河谷 直樹

Do, V. K.; Yamamoto, Masahiko; Taguchi, Shigeo; Kuno, Takehiko; Surugaya, Naoki

本研究では、マイクロチップをベースとした二相流による溶媒抽出と誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)を組み合わせた元素分析システムを構築した。マイクロ流路内の二相流は、コイル状にしたチューブによって圧力バランスを調整することで安定化させた。また、マイクロチップとICP-MSの流体の流速差は、ICP-MSの試料導入部に設けたT字型ミキサ及びバルブを用いて調整した。本システムを用いて、Tcの模擬試料であるReの測定結果、1-20$$mu$$g/Lの濃度範囲で良好な検量線を得ることができた。試料1mLを使用して求めた定量下限値は0.2$$mu$$g/L、測定に要した時間は1時間以下であった。本件で構築したシステムは、廃液発生量と作業者の放射線被ばくを低減させながら、放射性物質を選択的に測定するための分析法として有効である。

A direct coupling of two-phase flow solvent extraction microfluidics with ICP-MS for element-selective analysis is successfully established. Two-phase flow in microchannels of two combined glass chips for continuous extraction and back-extraction is stabilized through balancing the pressure by using an external coiled tube that functions as a flow resistor. The difference of fluid flow rate between microchannels and ICP-MS is adjusted by a proposed interface system including T-junction mixer and a switching valve. An online measurement of rhenium is successfully demonstrated. The calibration curve for Re is carried out in the range of 1 $$mu$$g/L to 20 $$mu$$g/L. The limit of detection is 0.2 $$mu$$g/L with a needed sample volume of one milliliter. Total time including extraction, back-extraction, and measurement is less than one hour. The development of the online coupling is a first step towards future applications to the selective measurement of highly radioactive elements.

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