2016 Fiscal Year Research-status Report
超ハイスループット滴定のための気節-フィードバック制御フローレイショメトリー
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15K07889
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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(薬学系), 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(薬学系), 准教授 (10457319)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フローレイショメトリー / 滴定 / 流量比法 / 気節法 / フロー分析 / 自動分析 / フィードバック制御 / 固定三角波制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究代表者が考案した「フィードバック制御と固定三角波制御を併用したフローレイショメトリー」の超ハイスループット滴定への応用について，滴定液と被滴定液の流量比を正確に反映した検出信号を得るための気節法の導入と信号処理による相認識法を引き続き検討した。
酸塩基指示薬のブロモチモールブルー (BTB)を含む0.1 M NaOHを滴定液， 0.01～0.30 M HClを被滴定液として用い，相認識のための条件を詳細に検討した。吸光度の測定はBTBの塩基性色(青)の極大吸収波長(618 nm)で行った。検出信号Vdの一階微分値および二階微分値に加え，液相信号レベルからのVdの偏移に対しても閾値を設定することで気泡信号の認識と除去を確実にした。本研究で用いた流路構成(総流量一定のもとで，酸と塩基を合流。塩基流量を制御信号Vcで変化)では，HCl濃度の逆数と当量点組成を与えるVcの逆数が比例関係にある。この関係をもとに作成した検量線の決定係数は0.998となり，気節法を導入しない場合(0.969)よりも直線性が向上した。
特製の発光ダイオード-フォトダイオード検出器を用いて，滴定の超ハイスループット化を検討した。総流量制御ポンプを検出器の出口側に配置することで両液の合流から検出までの時間を短縮し，49.6滴定/分という高い効率を達成した。本法を各種の酸塩基滴定，実試料として食酢(穀物酢，米酢，リンゴ酢)の分析に応用した。
研究成果は，第76回分析化学討論会(5月, 岐阜)，日本分析化学会第65年会(9月, 札幌)，第53回フローインジェクション分析講演会(11月，京都)，13th Asian Conference on Analytical Sciences(12月, Chiang Mai, Thailand: 招待講演)で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
気節法の導入については，信号処理による相認識のための閾値設定が予想以上に難しく(反応系に応じて調整する必要あり)，気泡導入精度の向上にも時間を費やした。このため，基礎的分析条件の検討が中心となり，目標とする日本薬局方医薬品の定量までには至らなかった。いずれも想定していたことではあったが，研究協力者の薬学部5年次学生2名が臨床薬学実務実習，同4年次学生1名が事前学習と共用試験のためそれぞれ長期離脱した上，本研究代表者も日本分析化学会理事，同中国四国支部長，J. Flow Inject. Anal. 編集委員長，薬学部創製薬科学科長などで雑務に追われたことも少なからず影響した。この状況の打開のため，気節は導入せずに，超ハイスループット化に的を絞った研究にも着手した。他研究室から移籍してきた修士課程1年の研究協力者の活躍もあり，このテーマに関しては順調に進行している。すでに英文原著論文の草稿も作成した。本研究代表者が推敲のための時間の確保に苦慮しており，投稿には至っていないが，本年5~6月には投稿したい。
以上のような状況のため，進捗状況を上記のように自己分析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
気節-フィードバック制御フローレイショメトリーの研究については，各種の酸塩基滴定(HCl，H3PO4(第一，第二当量点)，CH3COOH vs. NaOH; NaOH, NH3, Na2CO3 vs. HCl)に応用する。検量線の直線範囲や，本法の非気節法に対する優位性を明らかにする。その成果をキレート滴定，酸化還元滴定といったさまざまな滴定，特に反応に時間を要する反応系（長い反応コイルが必要）に応用し，流れ系内での分散抑制に対する気節法導入のメリットを実証する。
特製の発光ダイオード-フォトダイオード検出器を用いた超ハイスループット滴定の研究については，工程や環境のモニタリングへの応用を想定した研究を行う。信号発生器を用いて試料濃度を自動連続的に変化させつつ測定し，刻々と変わる濃度を本システムが正確に追跡できるかどうかを検証する。さらに，定値制御に基づく製品管理を想定し，当量点の値をもとに，導入される被滴定液の濃度が自動的に設定値±許容範囲内に収められるシステムを開発する。
研究成果を分析化学関係の主要学会で発表するとともに，英語原著論文にまとめ，主要学術誌に公表する。
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| Causes of Carryover |
本年度は，タイでの国際会議を想定し外国旅費(機中2泊, 現地3泊)として180,000円を計上していたが，招待講演者としての栄誉をいただき，参加登録料(300米ドル)や現地での宿泊代(3泊)を無料にしていただいたため，104,500円の支出に留まった。一方，器具類は10,000円の予定であったが，インレットブロック，フィッティング，熱収縮チューブ，石英管など，こまごまとしたとした物品の購入が必要となり，消耗品代の支出は想定を上回った。本研究に用いていた現有品の故障により，コンピュータを1台購入する必要も生じた。これらにより物品費が1,007,105円にも達したが，前年度の未使用額が507,301円あったため，結果的に234,356円の次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在，気節-フィードバック制御フローレイショメトリーに1セット，発光ダイオード-フォトダイオード(LED-PD)検出器を用いるハイスループット滴定に1セット，それぞれシステムを構築して研究を遂行している。今後は，研究を加速させて「やや遅れている」進捗状況を改善するため，後者についてはさらに1セットを構築して実験を行う予定である。現有品だけでは不足するので，システム構築のために必要なペリスタポンプ，特製LED-PD検出器，その他フロー分析デバイスの購入に充てる予定である。
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Research Products
(5 results)
