Development of Video Imaging Based Colorimetry Using Digital Microscope and Its Application to Flow Analysis
| Project/Area Number |
21K05127
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
田中 秀治 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (40207121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 政樹 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 准教授 (10457319)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | フロー分析 / フィードバック制御フローレイショメトリー / 動画撮影・測色法 / 表色値（色彩値） / フロー滴定 / RGB単位ベクトルの内積 / pH測定 / デジタルマイクロスコープ / RGB単位ベクトル / 内積 / フロー分析法 / 振幅変調フロー分析法 |
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| Outline of Research at the Start |
流れの中の微小領域を動画撮影し，その表色値をもとに分析する方法を開発する。これを，研究代表者が創案した流量変化を利用するフロー分析法へと応用する。フィードバック制御フローレイショメトリー (流量比の高速走査と自動制御によるフロー分析法) への応用では，色ベクトル間の内積値の変化から当量点を判定し，ハイスループット滴定を実現する。三角波制御振幅変調フロー分析法 (周波数解析を導入したフロー分析法) への応用では，試料流量を周期的に変動させつつ流路末端に生じる液滴を測色し，高速フーリエ変換 FFTで解析することにより高濃度試料の非希釈分析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
経済的でかつ簡便で汎用性の高い測色検出法を開発し，研究代表者オリジナルの流量変化を利用するフロー分析法（フィードバック制御流量比法）等に応用する。初年度は画像撮影システムの構築，画像データを実時間で解析できるプログラムの開発，フィードバック制御流量比法による日本薬局方医薬品の非水滴定への応用について研究した。本年度は，以下の1）~ 4）について研究した。
1）プログラムの改良：デジタル撮影機器に備わる自動補正機能（γ補正など）は，分析化学的応用においては支障となる。補正のないありのままの画像データを取得できるプログラムを，OpenCvSharp4 (ver. 4.0.0)，OpenCvSharp3-AnyCPU (ver. 4.0.0.20181129)，DirectShowLib.NET4.5 (ver1.0.0）を用いてVisual Studio 2022上で開発した（成果は第83回分析化学討論会（2023年5月）にて発表予定）。
2）変色判定における各表色値の評価：有色・有色間，有色・無色間の変色などさまざまな場合でのRGB単位ベクトル間の内積に基づく新規変色判定法について，従来法のRGB値，色相，および輝度を用いた判定法と比較し，それぞれの長短を検討した。成果を第82回分析化学討論会（2022年5月）で発表した。
3）液滴検出法への応用：流路末端に次々と生成する液滴を画像検出する方法を検討し，第58回フローインジェクション分析講演会（2022年11月）で発表した（優秀ポスター賞受賞）。
4）pH測定への応用：フロー系に画像検出器及び流通式pH電極を配し，広域緩衝液及び万能指示薬を用いて，pHと指示薬の表色値との関係を求めた。色相をもとに医薬品等のpHを測定し良好な結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要に示した1）のテーマについては，概ね順調に進んでいる。しかし，実験面では，研究協力者として期待していた薬学科卒論生2名ともが留年に伴う経済的事情により休学したことと，故障したペリスタポンプ2台の集積回路基板を米国から取り寄せるのに半年を要したことにより，思うようには進展していない。研究協力者の1名が2023年4月より，もう1名が同10月より復帰の予定であり，ポンプの修理も2023年3月末に完了したので，今後の発展を期したい。2）については遅れている。研究協力者（修士課程大学院生）の研究意欲が向上せず，急遽，新卒論生（現4年生）をサポートにつけたが，密な授業カリキュラムのために実験に割ける時間が限られており，順調な進展までには至っていない。3）については順調に進み，実験を完了した。今後は，原著論文の作成を進める。4）についてはエチオピアからの国費留学生（博士後期課程）に研究協力を依頼し，概ね順調に進んでいる。
以上のように，テーマによって実験面では順調なものから，やや遅延あるいは遅延というものがある。いずれも原著論文作成までは至っていないため，全体としては「やや遅れている」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要に示した1）のテーマについては，開発したプログラムを用いて界面活性剤（硫酸ドデシルナトリウム）と色素（ローダミン６G）の混合水溶液の画像を解析し，表色値をもとに色素の存在状態や臨界ミセル濃度を議論する。また，その成果を原著論文にまとめて投稿する。
2）については，有色・有色間の変色，有色・無色間の変色について，データの蓄積と精度の向上に努め，その成果を原著論文にまとめ，J. Flow Injection Anal.に投稿する。表色値の変化が少ない場合，第三の色素（スクリーン色素）を共存させることにより，その変化を大きくできないか検討する。
3）については実験は完了したので，原著論文を作成し，Anal. Sci.に投稿する。
4）については，万能指示薬を用いて，その表色値から水溶液のpHを簡便迅速に求める方法の研究成果を日本分析化学会第72年会（2023年9月）で発表するとともに，原著論文にまとめて投稿する。さらに，フィードバック制御流量比法に応用し，万能指示薬の色相をもとに当量点判定を行う。
学会発表の際に本研究に関心を持って下さった鈴木保任教授（金沢工業大）から，カラーセンサー（S9706)を用いた小型検出器を製作し提供して下さる旨のお申し出をいただいた。届きしだい，本研究に活用して検討したい。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
