2018 Fiscal Year Research-status Report
水溶液の凍結・融解に伴うpH変動測定システムの開発
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18K04183
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山田 章 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (20377815)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 半導体イオンセンサ / pH / 微小流体デバイス / 凍結濃縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
凍結濃縮は、水が凍結する際に物質を排除する性質から、溶質の移動が起きる現象である。産業では、濃縮果汁還元による輸送の効率化や品質維持、アルコール類の濃縮による風味や味の向上に利用されている。凍結濃縮に伴う溶質の移動により水溶液中の水素イオン濃度指数(pH)は変動し、含有される物質に影響を与えることになる。しかしながら、凍結濃縮に伴うpHの変動を定量的に測定した例は皆無に近い。本研究では、凍結・融解に伴うpHの変動を、高い時間・空間分解能で測定可能なシステムを構築することを目的とする。
現在までの進捗状況は、凍結濃縮を評価するために必要なシステムを構築するための基礎データを取得した。また、評価システムの構築に必要な予備実験を実施してきた。簡易の測定装置を構築し、条件を変えて作成した氷の融解過程における外周から内側に向かう際のpHの変動を測定してきた。これまでに得られたデータから、凍結濃縮によるpHの変動は、水溶液の組成、氷の大きさ(容量)、凍結温度、凍結時に開放系とするか閉鎖系とするか、等の条件によって異なり、各パラメータに対して一定の傾向を示すことが解ってきた。
今後の推進方策は、これまでに融解時のpH変動を測定可能な計測システムは既に構築し、測定を行ってきたことを受けて、今後は凍結・融解の双方向に対してpH変動を測定可能な測定系を構築することで、凍結途中のpH変動幅のデータも取得する。今後は、双方向に対応した計測系の開発を進めていく。また、融解時のpH変動データは、条件を変えて測定を続けていく。
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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
水溶液2種類、大きさ3種類、凍結温度2種類、の氷を作成し、これまでに構築した計測システムを用いて、凍結濃縮に伴うpH変動を測定した。得られたデータから、水溶液の組成に対してはイオン濃度が高いほど、氷の大きさ(容量)に対しては大きいほど、凍結温度に対しては温度が高いほど、凍結濃縮によるpH変動は大きい結果となった。これらは、次期測定システムの構築に向けた基礎データになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
凍結・融解の双方向のpH変動の計測を可能にするため、新たに凍結過程に計測可能なシステムを構築していく。凍結過程における測定に対応するには、局所におけるpHを正確に測定できること、およびセンサ周辺の水が凍結してもセンサが破損しないことを満たす必要がある。これらを満たす基盤技術として、我々が多検体自動pH測定システムを開発した際に構築したフロースルー型センサプローブがあるので、これを元に開発を進めていく。凍結時に生じるpH変動と融解時に生じるpH変動をそれぞれ測定し、結果を比較検討することによって、凍結濃縮によるpH変動について詳細に考察していきたい。
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| Causes of Carryover |
物品の機種選定において、適切な製品を特定するために今暫く研究を進める必要があったため。
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