2015 Fiscal Year Research-status Report
ゲル化溶液を用いる極微量物質の吸着特性簡易評価手法の開発
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15K00586
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
清田 佳美 東洋大学, 経済学部, 教授 (60216504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 孝弘 東洋大学, 経済学部, 教授 (30192131)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゲル / 水晶振動子 / 温度依存性 / アドミッタンス解析 / 乾燥 / 有機溶媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲル化溶媒を設置可能なQCMセルを構築するとともに、解析作業を大幅に軽減・時間短縮する目的で新規にアドミッタンス解析パラメータをリアルタイム計算・モニタリング可能な簡易型の装置を導入した。まず、リザーバタイプのテフロン製セルを用いて、電極と接する溶液量（接触する溶媒の液量高さ）と共振周波数fsおよび共振抵抗値Rを調べた。液量が多くなるにつれてfsの低下が見られ、その程度を把握した。測定中に数十ヘルツ程度のドリフトが発生した。主な原因は温度の揺らぎであり、保温性の良い断熱材によってセルを断熱することによってドリフトは抑制できるが、セル内が覗けないという難点が生じた。ゲル化溶媒を負荷した電極の場合は、接触するゲル化溶媒が温度ドリフトの緩衝材になりうるので、サーモグラフを適用し温度分布を観測した。電極表面では二次元的な温度揺らぎが観測されるが、ゲル化溶媒を接触させることによりその分布が均一化することを確認した。ゲルの乾燥を防ぐためショ糖で調湿するセルに電極及びゲル（アクリルアミドゲル）を設置し、湿度モニタリング及びQCM応答の時間変化を観測した。共振周波数及び共振抵抗ともに振動することが確認された。一方でセル内の湿度も長時間スケールで変動するため、その原因を突き止めて、ゲル化溶媒を接触したQCMが長時間に渡って安定的に発振する条件を見いだす課題を新たに設定することとした。これとは別に、親油性のゲルをQCM電極上に合成し、有機溶剤ガス（トルエン、アセトン、エタノールを用いた）と接触した場合のQCM応答を観測した。その結果、有機溶媒の場合は非常に敏感にQCMが応答することを把握した。このことから、溶媒の蒸気圧の制御が極微量物質の吸着測定の場合にはとても重要になることを意味していることを確認した。文献調査により、溶質非吸着性のゲルとして自由水の多い
ゲル構造が有力であることを把握した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新規に人手を減らし、効率的にデータ取得可能な装置を導入することに方針を変更した。予算の前倒し手続きや装置の選定、デモ機による性能評価等を行ったこと、装置を導入するまでに時間を要してしまったこと、などが理由としてあげられる。また、温度ドリフト等傷害となる現象の原因解明等に時間を要したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
この年度に装置が揃ったので、引き続き計画に従ってデータ取得を行いながら課題を検討していく。
水は蒸発が遅く、この意味で乾燥等によるデータ取得障害は少ないと考えられる。
逆に、蒸気圧を制御した有機溶媒において安定的にQCMの発振が得られると宵面もあるので、検討の一部に有機溶媒ゲルの場合を加えることとする。文献調査が不十分なので初年度に予定していた調査項目を引き続き行い、必要とする情報収集に努める。
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| Causes of Carryover |
今年度、前倒しをして新規に装置を購入した。前倒しの際、新規装置の価格が正確に確定していなかったこと、新規装置に付随する設備費用が確定できなかったため金額に余裕を持って手続きした。新規装置はメーカーとの交渉により想定以上に割引価格で入手できたことが次年度使用学が生じた大きな理由であるが、既に有している旧モデル測定装置に使用するアプリケーションが利用できないことから新規装置に必要なアプリケーションも購入することになり次年度使用学はある程度減少した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前倒し費用は、主に、初年度及び次年度の研究補助者用の人件費充当分であったので、特に当初の研究計画に影響を及ぼすことは無い。次年度使用額は研究計画を達成すべく、当初の予定通り試薬、装置材料費用として使用する計画である。
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