2010 Fiscal Year Annual Research Report
レーザーの作る電磁場を利用した多元分離場による微粒子の分離分析法の研究
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21350046
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
文珠四郎 秀昭 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 教授 (80191071)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
別所 光太郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 研究機関講師 (10300675)
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| Keywords | 分析科学 / 反応・分離 / 光ピンセット / 微粒子 / 光泳動 / 光熱変換 |
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| Research Abstract |
レーザー光の電磁場、レーザー誘起光熱変換による温度場や外部直流電場などの力場を複合した新たな多元分離場を設計し、多機能な微粒子の選別分離分析法を開発するための基礎検討を行った。
多元分離場として直流電場による電気泳動力および電気浸透流とレーザー光による光泳動力を同軸で作用させ、微粒子の泳動挙動の観測を試みた。試料微粒子の光泳動速度は微粒子サイズにほぼ比例し、光吸収の大きな微粒子で大きくなることが確認できた。また、キャピラリー両端に電圧を印加した場合には、試料ポリスチレンビーズは、正極側に電気泳動することがわかった。ポリスチレンビーズは中性域で負のゼータ電位をもち、媒体の電気浸透流とは逆方向に泳動するためである。この電気泳動速度と光泳動速度を調整することにより、微粒子の泳動方向をレーザー光のON/OFFで制御できることがわかった。したがって、レーザー光泳動と電気泳動を組み合わせることにより、微粒子のサイズ、ゼータ電位、光吸収性などの性質の異なる微粒子を逆方向に泳動分離できると考えられる。
また、光泳動におけるレーザー光熱変換による温度場の効果を明らかにするため、光吸収性ポリスチレン微粒子のレーザー光泳動挙動を詳細に解析し、理論的に導かれる光泳動速度と比較した。その結果、光吸収性微粒子の周囲の媒体がレーザー照射により加熱され、粘度が低下することにより、光泳動速度が劇的に増大することがわかった。この光熱変換効果による泳動速度の増大現象を利用すれば、光吸収の大きさによる微粒子の高効率分離が可能であることをがわかった。
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