PFOA・PFOS（PFAS）分析のサンプル前処理

2月25日
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PFOA・PFOSとは

PFOA（Perfluorooctanoic acid：ペルフルオロオクタン酸）およびPFOS（Perfluorooctanesulfonic acid：ペルフルオロオクタンスルホン酸）は、いずれもPFAS（Per- and Polyfluoroalkyl Substances：有機フッ素化合物群）に分類される代表的な化学物質です。強固な炭素–フッ素結合（C–F結合）を有することから、極めて高い化学的安定性・耐熱性・耐薬品性・撥水／撥油性を示します。

その一方で、環境中で分解されにくい（残留性が高い）という特性を持ち、生態系およびヒトへの長期的影響が懸念されています。

PFOA・PFOSの化学的特徴

項目	PFOA	PFOS
化学構造	C8フルオロアルキル鎖 + カルボン酸基	C8フルオロアルキル鎖 + スルホン酸基
分類	ペルフルオロカルボン酸（PFCA）	ペルフルオロスルホン酸（PFSA）
特徴	界面活性特性、乳化用途	強い界面活性、耐熱性

両物質ともC8（炭素数8）の完全フッ素化アルキル鎖を持つことが共通点です。

主な用途（過去および一部継続用途）

PFOA・PFOSは以下のような産業用途で広く使用されてきました。

フッ素樹脂（例：PTFE）製造工程の加工助剤
撥水・撥油加工（繊維、紙製品）
消火剤（特に泡消火薬剤）
半導体・電子部品製造プロセス
金属メッキ工程

現在は多くの国で製造・使用が制限または禁止されていますが、既存汚染や代替物質の問題が研究対象となっています。

環境・健康影響の観点

1. 環境残留性（Persistence）

PFOA・PFOSは自然環境中でほとんど分解されず、水系・土壌・生物体内に蓄積します。そのため「Forever Chemicals」とも呼ばれます。

2. 生体蓄積性（Bioaccumulation）

血清タンパク質と結合しやすく、ヒトおよび動物の体内に長期間残留します。

3. 毒性評価

疫学研究や動物試験において、以下との関連が報告されています。

肝機能への影響
脂質代謝異常
免疫応答低下
発がんリスク（IARC等での評価対象）

国際的規制動向

PFOS：ストックホルム条約（残留性有機汚染物質条約）により原則廃絶対象
PFOA：同条約で追加規制対象
欧州（REACH）・米国（EPA）・日本においても規制強化が進行中

研究機関や企業では、定量分析、代替物質評価、除去技術開発が活発に行われています。

PFOA・PFOS研究・分析の観点

PFOA・PFOSの研究においては以下が重要です。

分析手法

LC-MS/MSによる高感度定量
固相抽出（SPE）前処理
マトリックス影響評価

環境試料

河川水・地下水
土壌・堆積物
生体試料（血清等）

実験上の注意

PFASは極微量汚染が起こりやすいため、

フッ素樹脂製ラボウェアの使用制限
ブランク管理
コンタミネーション対策

が不可欠です。

PFOAおよびPFOSは、優れた機能性を持つ一方で、高い環境残留性と生体蓄積性を有する代表的なPFASです。現在は規制対象物質となっていますが、既存汚染対策、健康影響評価、分析技術の高度化など、研究テーマとしての重要性は依然として高い状況にあります。

研究機関・分析機関においては、高感度分析技術、精密前処理、厳密なコンタミ管理体制が求められます。

PFOA・PFOS研究の目的

PFOA（ペルフルオロオクタン酸）およびPFOS（ペルフルオロオクタンスルホン酸）に関する研究は、単なる物質同定に留まらず、環境科学、毒性学、分析化学、材料科学、規制科学にまたがる学際的テーマです。研究の主目的は以下の領域に整理できます。

1. 環境中動態の解明（Environmental Fate and Transport）

目的

環境中での分布・移行経路の把握
水圏・土壌・大気間の輸送挙動の解明
長期残留メカニズムの解析

背景

PFOA・PFOSは極めて安定なC–F結合を持つため自然分解されにくく、広域拡散が確認されています。

主な研究テーマ

地下水汚染の拡散モデル化
堆積物中吸着挙動
食物連鎖を通じた移行解析

2. 毒性メカニズムの解明（Toxicological Mechanisms）

目的

分子レベルでの作用機序の解明
慢性曝露による影響評価
リスク評価指標の確立

主な研究対象

肝毒性
内分泌撹乱作用
免疫系への影響
発がん性評価

実験モデル

in vitro細胞系
動物モデル
疫学研究

3. 高感度・高精度分析技術の確立

目的

ng/Lレベルの定量分析
複雑マトリックス中での再現性確保
前処理・分析法の標準化

技術的課題

ラボ由来コンタミネーション
マトリックス効果
異性体分離

主な分析手法

LC-MS/MS
固相抽出（SPE）
同位体希釈法

PFAS研究では、分析技術の高度化自体が研究目的の一部となっています。

4. 除去・浄化技術の開発

目的

飲料水・地下水からの除去
廃水処理技術の確立
持続可能な分解法の探索

研究領域

活性炭吸着
イオン交換樹脂
膜分離技術
電気化学的分解
高度酸化プロセス

完全分解が困難であるため、分解生成物の安全性評価も研究対象です。

5. 代替物質評価と規制科学

目的

C8系PFASからC6系などへの代替影響評価
規制基準策定のための科学的根拠構築
国際条約・国内基準への科学的データ提供

背景

多くの国でPFOA・PFOSは製造・使用が規制されており、科学的根拠に基づく基準値設定が求められています。

研究の本質的目的

PFOA・PFOS研究の本質は、

環境・ヒト健康への長期影響の定量的把握
科学的リスク評価に基づく規制判断支援
汚染低減および除去技術の確立
将来的なPFAS管理戦略の構築

にあります。

研究機関・分析機関における意義

環境モニタリングの高度化
微量分析プラットフォームの構築
前処理から検出までの一貫品質管理
標準物質・検量線の精密管理

PFOA・PFOS研究は、単一物質の評価に留まらず、PFAS全体規制の基盤構築を担う重要分野と位置付けられています。

PFOA・PFOSの関連研究分野

PFOA・PFOSは、PFASの代表物質として、単一分野に限定されず環境科学・分析化学・毒性学・材料科学・規制科学など複数領域で研究対象となっています。

1. 環境科学・環境工学

研究対象

河川水・地下水・飲料水中の汚染実態
土壌・堆積物中での分布
長距離輸送挙動
生態系内での生物濃縮

主な目的

環境中動態の解明
汚染拡散モデル構築
水質基準策定の基礎データ取得

2. 分析化学

研究対象

超微量定量（ng/Lレベル）
異性体分離
マトリックス影響評価

主な技術

LC-MS/MS
固相抽出（SPE）
同位体希釈法

PFASはラボ由来コンタミネーションが起こりやすいため、前処理・装置管理を含む分析精度保証が重要研究テーマとなります。

3. 毒性学・医学研究

研究対象

慢性曝露の健康影響
肝機能・脂質代謝への影響
免疫系・内分泌系への作用
発がん性評価

実験系

in vitro細胞試験
動物モデル
疫学研究

ヒト血清中濃度と疾患発症率との相関解析も重要テーマです。

4. 水処理・環境浄化技術

研究対象

飲料水からの除去効率
廃水処理プロセス設計
吸着材・膜技術評価
分解生成物の安全性

技術領域

活性炭
イオン交換樹脂
膜分離
電気化学的分解
高度酸化法

完全分解が困難であるため、除去効率と二次生成物評価の両立が研究課題です。

5. 材料科学・高分子化学

研究対象

フッ素樹脂製造プロセス
代替界面活性剤の開発
C8系からC6系への移行評価

機能性維持と環境負荷低減の両立が求められています。

6. 規制科学・リスク評価

研究対象

許容濃度設定
暴露評価モデル
国際規制との整合性

環境基準や水質目標値の科学的根拠構築が中心課題です。

7. 食品科学・公衆衛生

研究対象

食品中残留量評価
食物連鎖経由曝露
母乳・血清中濃度モニタリング

食品安全分野におけるリスク管理の基礎データが求められています。

研究分野の全体像

PFOA・PFOS研究は、

基礎科学（化学・毒性）
応用科学（分析・浄化）
社会実装（規制・基準策定）

を横断する統合型研究テーマです。

研究機器・分析基盤の観点

研究現場では以下の要件が重要になります。

超高感度質量分析
低バックグラウンド前処理系
自動化されたSPEプラットフォーム
再現性の高い定量プロトコル

PFAS研究は、高度分析技術と厳密な品質管理体制を前提とする分野であり、研究機関・企業双方で継続的な技術開発が進められています。

PFOA・PFOS（PFAS）分析の前処理を標準化

― Organomation社窒素エバポレーターの活用 ―

PFOA・PFOSをはじめとするPFAS分析では、ng/Lレベルの超微量定量と厳格なコンタミネーション管理が求められます。とりわけ、SPE（固相抽出）後の濃縮・乾固工程は、最終的なLC-MS/MS定量値の再現性と検出下限を左右する重要プロセスです。

Organomation社の窒素エバポレーター（N-EVAP／MULTIVAP／MICROVAP）は、この前処理工程を再現性高く、効率的に、かつPFAS分析要件に整合する形で標準化するための装置として有効です。

1. EPA法準拠ワークフローに適合する濃縮工程の実装

PFASの公定法（例：EPA 533、537.1等）では、SPE溶出液を窒素気流下で蒸発濃縮または乾固後に再溶解する工程が含まれます。

Organomation社の窒素エバポレーターは、

均一な窒素ブロー
制御された温度条件
多検体の並列処理

により、規制・標準法に沿った濃縮条件の再現性確保を支援します。

これにより、

体積ばらつきの低減
回収率の安定化
担当者間差の縮小

といった品質管理上の課題を改善できます。

2. PFAS分析におけるコンタミネーション対策への配慮

PFAS分析では、PTFEなどのフッ素系材料由来のバックグラウンド汚染が問題になります。

Organomation社では、Teflon-free（PFASフリー設計）モデルを提供しており、前処理工程における交差汚染リスクの低減に配慮した構成が可能です。

これは、

手順ブランク管理の安定化
装置由来バックグラウンドの抑制
規制対応試験での信頼性向上

に直結します。

3. 多検体処理によるスループット向上

PFAS研究では、以下の理由から検体数が増加傾向にあります。

環境モニタリング（地点×季節×反復）
除去材評価（条件検討×反復）
代替PFAS比較試験
食品・血清等の曝露評価研究

Organomation社の窒素エバポレーターは、複数サンプルを同時処理できるため、前処理工程のボトルネックを解消し、研究全体のスループット向上に貢献します。

特にMULTIVAPシリーズは、検体数の多い研究機関や分析受託機関に適しています。

4. 除去・浄化研究の評価工程にも有効

活性炭、イオン交換樹脂、膜処理、電気化学分解などのPFAS除去研究では、処理後試料の定量が不可欠です。

一般的なフロー

処理水回収
SPE前処理
溶出
窒素下濃縮・乾固
再溶解
LC-MS/MS測定

Organomation社の窒素エバポレーターは、この定量前処理工程を安定化させる装置として機能します。

5. 研究機関・分析機関への導入メリット

課題	窒素エバポレーター導入による効果
濃縮ばらつき	均一な窒素供給で再現性向上
検体数増加	並列処理で処理時間短縮
PFASコンタミ懸念	PFASフリー構成でリスク低減
公定法対応	EPA法準拠工程の標準化

PFOA・PFOSを含むPFAS研究では、LC-MS/MSの性能だけでなく、前処理工程の品質管理がデータ信頼性を決定づけます。

Organomation社の窒素エバポレーターは、

規制法に整合した濃縮工程の標準化
PFAS分析に配慮した設計
多検体処理による研究効率向上

を実現する前処理プラットフォームとして、環境分析・毒性研究・除去技術評価の各分野で活用できます。

Organomation社製品一覧

Organomation - 窒素エバポレーター

オレンジサイエンスでは世界的に有名なOrganomation社の窒素エバポレーターを取り扱っています。Organomation社は、窒素ブローダウン技術を中心とした窒素エバポレーター・窒素ブローダウン蒸発装置を専門としている機器開発メーカーです。1959年に設立され、60年以上にわたり、世界中の研究・試験機関向けに窒素エバポレーター・窒素蒸発装置を提供してきました。Organomation社の高品質な窒素エバポレーター装置は、世界中で信頼性が高く、メンテナンスの手間がかからない実験装置であると高く評価されています。また、耐用年数が長いため、今日の多忙な研究室にとって、非常に費用対効果の高いソリューションとなっています。

窒素エバポレーターとは、分析用サンプルの前処理によく使用される実験装置です。環境試験、農業、食品・飲料、医薬、品質保証、科学捜査、オイル・グリースなど、様々な業界で使用されており、質量分析を行う前にサンプルを乾燥・濃縮するために使用されます。試料は窒素エバポレーターに充填され、窒素ブローダウンが、時には熱と併用されながら、試料の水分を除去するために使用されます。

Organomationの卓上型窒素エバポレーターは、窒素ガスの穏やかな流れをサンプルに直接供給します。一定のガス流は、蒸気が飽和した空気層を押し流し、蒸気が液体に戻るのを防ぎます。これにより、過剰な溶媒蒸気の量が減少し、圧力が下がり、サンプルがより速く蒸発することが可能になります。これは、少量、揮発性、半揮発性のサンプルには特に重要です。

窒素ブローダウンは消耗品を必要としない方法であり、サンプルに非常に優しく、代替オプションと比較して非常に手頃な価格です。

Organomationは、N-EVAPライン、MULTIVAPライン、MICROVAPラインの3つの主要製品ラインを通じて、少量サンプル用の窒素ブローダウン蒸発器の多くのバリエーションを提供しています。

N-EVAP

N-EVAPは調整可能な窒素ブローダウン技術を利用しており、窒素ガスを無駄にすることなく、サンプルへの窒素フローを完全にコントロールできます。柔軟性がN-EVAPの特徴です。他の少量サンプルエバポレーターと異なり、N-EVAPは、別々のヒートブロックを必要とせず、一度に数種類のバイアルやチューブを保持することができます。非加熱モデルだけでなく、ウォーターバスまたはドライビーズ付きの加熱モデルもあります。

N-EVAP

MULTIVAP

MULTIVAPは、一度に多数のサンプルのバッチ濃縮に一貫性を提供します。チューブは、加熱された特注アルミブロックまたはウォーターバスに設置されます。窒素分配マニホールドはユニットとして昇降し、1回の動作で全サンプルへの蒸発を開始または停止します。

MULTIVAP

MICROVAP

MICROVAPは、96ウェルマイクロプレートや小ロット用に設計されたコンパクトな装置で、ライフサイエンスや製薬業界のお客様によく使用されています。サンプルは、サンプルチューブに合うように特注加工された加熱アルミニウムブロックに収まります。常温での蒸発用に、加熱なしのモデルもあります。

MICROVAP

窒素ブローダウン蒸発器は、少量のサンプルや大量のサンプルの蒸発、複数のサンプル前処理方法の同時実行を可能にすることで、ラボに利益をもたらします。

動画

https://www.youtube.com/watch?v=e9dbWmoWwSw

時間計算・溶媒除去方法判別ツール

Organomation社の日本語Webサイトでは溶媒除去に関する時間計算ツール・溶媒除去方法判別ツールを用意しています。手作業で処理していた濃縮除去の時間を濃縮器を使うことでどれだけ時間短縮できるか、ラボに必要な溶媒除去方法、濃縮器が必要か、など、いくつかの質問に答えるだけですぐに回答が得られます。ぜひご活用ください。

溶媒除去に要する時間計算

どの溶媒除去方法が適切か

濃縮器導入の判断

Organomationの窒素エバポレーターの違い

Organomation社は、窒素ブローダウン技術を中心としたラボ用窒素エバポレーターのメーカーです。N-EVAP、MICROVAP、MULTIVAPの3つの主要なブローダウン製品ラインがあります。各製品ラインは、容量、制御、機能が異なるため、さまざまな用途に対応できるように設計されています。ここでは、各エバポレーターの主な違いを説明し、どのエバポレーターがお客様のラボに最適かを判断できるようにします。