2019 Fiscal Year Annual Research Report
Innovation on in situ biogeochemical measurement with advanced flow-analysis and optical sensing technology
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18H01651
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
福場 辰洋 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 技術研究員 (80401272)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡村 慶 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (70324697)
下島 公紀 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70371490)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 海洋計測 / 現場計測 / 光センサ / 微弱光 / マイクロ流体デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに選定、試作、および評価を行った超小型の光センサ（マイクロPMT）とマイクロ流体デバイスを組み合わせることで、小型のATP定量分析装置のプロトタイプを完成させた。マイクロ流体デバイスの製作にマテリアルジェット式の3Dプリンタを用いることで、3次元的な光計測用多層マイクロ流路を構築できた。それによって従来の単層流路の場合よりも光検出部の容量を大きくする事が可能になり、小型の光センサでも発光検出感度を維持することができた。また、3Dプリンタを用いることで、送液のためのマイクロバルブ、マイクロポンプを積載するための構造についても同時に作り込むことが可能であるため、送液系も含めて全体的に小型の現場計測システムを実現できた。簡易的にマイクロPMTにも防水性を持たせてあるため、全ての構成要素を油漬け（均圧）とした、耐圧容器レスの装置構成を実現した。完成させたプロトタイプについて卓上における評価試験の後、冬期サロマ湖において現場実証試験を行った。その結果、装置内温度を維持するヒータの出力およびピエゾ駆動方式のマイクロポンプと熱式流量センサの組み合わせに改善の余地があるものの、全体として正常に動作し、ATP濃度を計測できることを明らかにできた。小型の水中観測プラットフォームへ組み込んだ電気化学センサ等を用いた長崎県橘湾および千葉県館山での現場計測によって実海域への展開を行った。また、小型化したシンチレーション検出器については、インド洋での現場計測によって最適化の検証を行った。
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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
当初の目的通り、小型発光検出器を用いた現場生化学計測装置のプロトタイプを完成させることができている。合わせて、製作した装置についての現場実証試験も実施することができている。いくつかの点において改善の余地はあるが、今後の研究で解決が可能である。装置の大きさについては、従来装置に比べて大幅に小型；軽量化を実現できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究において明らかになっている、ヒータ容量の不足については、制御基板の改良およびヒータの選定を見直すことで改善できる。マイクロポンプと流量センサの組み合わせについては、流体抵抗を大きくすることで解決できることが分かっているので、その目的で使用するマイクロ流体デバイスの設計・製作を行うことで、解決可能である。今後、装置の評価について、複数の沿岸環境において長期連続計測を行うなど、よる高度なオペレーションを見越して実施する予定である。
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