2018 Fiscal Year Annual Research Report
Academic Systematization of Separation Analysis Based on Phase Separation Multiphase Flow and Its Practical Technical Improvements
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17H03083
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
塚越 一彦 同志社大学, 理工学部, 教授 (60227361)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 相分離混相流 / 微小空間 / 管径方向分配流 / 液液界面 / 分離回収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な二相分離混合溶液を使って「相分離混相流」を創出させ、「相分離混相流」の流れの解明、特徴等を学術的視点から明らかにしていくことに取り組んだ。「相分離混相流」を様々な二相分離混合溶液で確認し、創出メカニズムを体系的に調べた。これまで主に使用してきた水-親水性／疎水性有機溶媒三成分混合溶液以外に、新たな二相分離混合溶液を取り上げ、「相分離混相流」に関わる情報のデータベース化を進めた。例として、PEG/デキストラン混合溶液を使った場合の「相分離混相流」創出について調べた。まず、PEG/デキストランの各濃度水溶液において、相図を作成し、50℃（均一一相）から25℃（不均一二相）に相変化させた時の上相/下相体積比を調べた。次に各PEG/デキストラン混合溶液（蛍光色素含有）をキャピラリーチューブに送液し、チューブを温度調整した。顕微鏡-CCDカメラを使って、チューブ内の流体流れを観察した。「相分離混相流」の一つである「管径方向分配流」を創出することができた。この流れをキャピラリーチューブ２重管に応用し、タンパク質を分離回収することができた。他の混合溶媒についても、相図作成、上相/下相体積比の確認、流れの画像観察を試みた。様々な二相分離混合溶液について、密度、粘度、表面張力、接触角等を測定しながら、相分離混相流の発生メカニズムを調べた。さらに、流れの条件、流れ特性（慣性力、粘性力等）、無次元数（ウエバー数、レイノルズ数等）、粘性散逸法則、二相混相流の線形安定性解析等の流体力学の視点から考察を深め、学術的視点からの体系化を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
擬似固定相を利用するキャピラリークロマトグラフィーを、実用性を意識しながら装置の技術改良を行なっている。手始めとして、液体クロマトグラフィーシステムと中空キャピラリー分離カラムを組み合わせた分離手法を検討した。学術論文に公表することはできたが、はっきりとした実用化まではその方向性を見いだせていない。これまでのキャピラリークロマトグラフィー装置、いわゆるhome-madeの分析システムでは、試料の注入は落差法によって行っており、数十ナノリットルの試料注入が可能であった。しかし、市販の液体クロマトグラフィーシステムを使うと、インジェクターを使うことになり、市販のインジェクターでは、数十ナノリットルオーダーの試料注入ができないことがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
「マイクロ高速液体クロマトグラフィーシステム」をベースにして、徹底した技術改良を行う。オーダーメイドのインジェクターの発注を始め、今後、新たな微量試料注入法を検討していく。様々な二相分離混合溶液を使った「相分離混相流」の実験データに基づき、擬似固定相を利用する「環状流キャピラリークロマトグラフィー」の特性、有用性および将来性について調べ、学術的視点から体系化する。また、「環状流キャピラリークロマトグラフィー」に関して、分離メカニズム、分離性能、発展性、分析条件を調べながら、分析対象物の拡張（遺伝子、環境ホルモン、腫瘍マーカーなど）を試みる。
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