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溶液中界面張力匂配下の微粒子に働く力の原子間力プローブ顕微鏡による測定

研究課題

研究課題/領域番号 15360405
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関九州工業大学

研究代表者

和才 京子 (2004)  九州工業大学, 工学部, 助手 (90128124)

向井 楠宏 (2003)  九州工業大学, 工学部, 教授 (60023173)

研究分担者 古川 義純  北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (20113623)
玉川 雅章  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助教授 (80227264)
和才 京子  九州工業大学, 工学部, 助手 (90128124)
趙 耀華  九州工業大学, 工学部, 助教授 (60315166)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
15,700千円 (直接経費: 15,700千円)
2004年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2003年度: 13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
キーワード界面張力勾配 / 微細粒子 / 原子力間顕微鏡 / ケモカイン / 好中球 / 原子間力顕微鏡 / 微細黒鉛粒子 / 界面張力勾配駆動型運動 / 水 / 温度勾配下 / 沈降速度 / 原子間力プロープ顕微鏡 / 界面張力勾配力 / 直接測定
研究概要

本研究では,液体中の固体粒子の表面に表面張力勾配がある場合,固体粒子が表面張力の高いほうから低い方へ動く現象を実験的に証明することを目的とする.このため、干渉計を用いた温度勾配を与えた液体中での固体微粒子の運動のその場観察,原子間力顕微鏡を応用した固体微粒子に作用する力の直接測定などの実験を行う.本年度においては固体-液体界面でのマランゴニ効果の発現に関する理論的考察を行うことも研究目標とした.また,このような作用が生体内で、化学物質の放出による濃度勾配に起因して好中球が特定の方向へ運動を開始するという生体内情報伝達の基本的な機構と密接に関連している可能性が指摘され,このことを解明するために,生体内での化学物質の拡散の可視化と生体物質の運動との関連を調べた.その結果以下のことが明らかにされた.
1)温度勾配下の水中グラファイト微粒子の沈降速度は、等温水中での沈降速度より、遅くなる。グラファイト微粒子の沈降速度の低下量は、温度勾配及びグラファイト微粒子の粒径が大きくなるにつれて大きくなる。グラファイト微粒子の沈降速度の低下は、温度勾配に基づく界面張力勾配によって誘起される力(この場合、力は上向きに働き、沈降速度を遅くする)を考慮に入れて導出される式を用いて、説明可能である。グラファイト微粒子は、界面張力勾配に基づく力が粒子の運動の駆動力になり得るとみなすことができる。
2)AFM改良装置によるフォースカーブ測定結果より、温度勾配のもとでは殆んど影響をうけないPS粒子にかかる力に比べてグラファイト微粒子にかかる力のほうが大きい。
3)好中球を盒む分散物にサイトカイン(IL-8)を滴下することにより、好中球がサイトカイン(IL-8)濃度の高い方向に一様に動き出す様子が観察された。好中球が最も活発に動くサイトカイン(IL-8)濃度範囲は最も高い1000ng/mlではなく10ng/mlである。
以上の結果より、溶質の濃度勾配、温度勾配が形成される場合、それらの領域の微細固体粒子の運動は界面張力勾配に起因する力によって、支配的な影響を受けると結論することができる。また、これらの現象は材料工学分野だけでなく生理学的現象として医学分野にも広く関わる可能性が見出された。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (8件)

  • [雑誌論文] Effects of gradient of cytokine concentration on chemotaxis of neutrophile white blood cells2005

    • 著者名/発表者名
      Masaaki TAMAGAWA, Kusuhiro MUKAI, Yoshinori FURUKAWA
    • 雑誌名

      Particulate Processes in the Pharmaceutical Industry Vol.1 (To be appeared)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 界面張力勾配による粒子の運動2005

    • 著者名/発表者名
      小川尚久, 古川義純
    • 雑誌名

      平成16年度低温研共同利用・日本結晶成長学会基礎部門合同研究会,2005年2月21-23日 北海道大学

      ページ: 7-7

    • NAID

      10016893020

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] EFFECTS OF GRADIENT OF CYTOKINE CONCENTRATION ON CHEMOTAXIS OF NEUTROPHILE WHITE BLOOD CELLS2005

    • 著者名/発表者名
      M.Tamagawa, K.Mukai, Y.Furukawa
    • 雑誌名

      Paniculate Process in the Pharmaceutical Industry, Montreal, CANADA

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of gradient of cytokine concentration chemotaxis of neutrophile white blood cells2005

    • 著者名/発表者名
      Masaaki TAMAGAWA, Kusuhiro MUKAI, Yoshinori FURUKAWA
    • 雑誌名

      Particulate Processes in the Pharmaceutical Industry Vol.1(発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 界面張力勾配を利用した鋼の脱酸方法の検討2004

    • 著者名/発表者名
      和才京子, 篠崎信也, 向井楠宏, 高尾親弘, 宮村敏
    • 雑誌名

      日本鉄鋼協会第148回秋季講演大会講演論文集(鉄鋼精錬プロセスへの界面物理化学的アプローチ-1) Vol.17

      ページ: 821-821

    • NAID

      10013506315

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] New deoxidation method of steel utilizing inter facial free energy difference2004

    • 著者名/発表者名
      K.Wasai.N.Shinozaki, K.Mukai, S.Miyamura, T.Takao
    • 雑誌名

      CAMP-ISIJ Vol.17

      ページ: 821-821

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 界面張力勾配を利用した鋼の脱酸方法の検討2004

    • 著者名/発表者名
      和才京子, 篠崎信也, 向井楠宏, 高尾親弘, 宮村敏
    • 雑誌名

      日本鉄鋼協会第148回秋季講演大会講演論文集(鉄鋼精錬プロセスへの界面物理化学的アプローチ-1) Vol.7, No.4

      ページ: 821-821

    • NAID

      10013506315

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Particulate motion by surface tension gradient

    • 著者名/発表者名
      N.Ogawa, Y.Furukawa
    • 雑誌名

      Proc.of Fundamentals on Crystal Growth, Joint meeting of Branch for Fundamentals of Crystal Growth and ILTS,2005.2.21-23,Hokkaido University

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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