2021 Fiscal Year Research-status Report
マイクロ流体技術によるマイクロ＆ナノプラスチック濃縮回収への挑戦
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20K21863
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
秋山 佳丈 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (80585878)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森脇 洋 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (30321938)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロプラスチック / 音響泳動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，音響泳動による濃縮を連続的もしくは循環的に行うことで，ナノサイズを含むマイクロプラスチック濃縮回収技術確立を目指している．特に，既に検証済みの3倍濃縮を連続的に複数段行うことで高濃度濃縮を行う系を確立する．
まず，高濃度濃縮に向けて，4連続分岐デバイスによる100倍濃縮を実証した．本デバイスでは，3分岐における流量比を1.1対1対1.1とすることで各分岐で3.2倍濃縮する．これを4段連続で儲けることで，3.2の4乗で約100倍の濃縮を行う．昨年度判明した流量低下によるプラスチック粒子スタックには，圧電素子に印加する電圧を下げることで対応した．そして，15マイクロメートルのポリスチレン微粒子および50マイクロメートルのポリエチレン微粒子の懸濁液を流し，第1から第4の分岐全てにおいて，ほぼ全ての微粒子を回収できることを確認した．一方で，1分岐当たりの濃縮率の上昇に向けて，2次元収束について検討した．その結果，1次元収束では最大10倍程度の濃縮率が限界だったが，2次元的に行うことで30倍以上の高濃度濃縮が可能なことを実験的に確認した．そして，独自の2次元収束法の可能性を見出すことができた．
また，ナノサイズのプラスチック粒子であるナノプラスチックは，音響泳動力が粒子サイズに比例するために，そのまま本手法を適用することは難しい．そこで，ペクチンを利用したプラスチック微粒子凝集沈殿法を提案し，ナノプラスチックも含めて回収可能であることを示すことに成功した．
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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
当初予定していた高濃度濃縮技術およびナノプラスチック回収技術の開発に成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
実サンプルの分析に向けて，マイクロ流路の並列化による流量アップおよび画像処理による自動カウントシステムの構築などを目指す．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で，蛍光プラスチック微粒子やカメラ等研究物品の納品が遅れ，充分な実験データを取得出来なかった．
次年度は，実験データを取得すると共に，これらのデータを纏めて学会発表や論文執筆を行う．また，実験データを基に装置改良等を行い，より高い回収率や濃縮率を目指す．
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