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微粒子から分子までを視野に入れた超音波分離・計測

研究課題

研究課題/領域番号 16350041
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 分析化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

岡田 哲男  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20183030)

研究分担者 原田 誠  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (60313326)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
12,000千円 (直接経費: 12,000千円)
2005年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2004年度: 8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
キーワード超音波 / 粒子 / 流れ特性 / 分離
研究概要

超音波を用いた粒子分離法の確立のため、以下の検討を行った。
1.電場を用いて粒子濃縮を行い、その後超音による粒子の選別を行えるようなチャンネルの設計、製作
2.イオン交換樹脂などを膨潤状態の違いによって識別するための基礎検討
3.金属など高密度粒子の音場内挙動に基づく分離の可能性の検討
1では電場を用いた濃縮の有用性とそのための技術を確立し、単一粒子の音場内挙動を定量的にとらえることが可能であることを確認した。しかし、音場による粒子分離は粒子間相互作用などのために困難であった。2では、イオン交換樹脂を圧縮率の違いによって識別できることを見出し、その挙動は対イオンの水和状態によってきまることを明らかにした。これにより、超音波を用いてイオン交換現象を種々の方向から計測、評価可能であることが明らかになった。3では、超音波は高密度粒子であるが圧縮率の小さい金属をむしろ軽い粒子であると認識しており、それらを音場内に浮揚させることが容易であることを見出した。密度による選別機構が強く働くために、金属間の分離は容易ではないが、音場の調節によって鉄とステンレスのような比較的性質の似通った粒子を分別することが可能であった。
前年度に見出した流れ特性を分子分離にまで拡張することを検討した。流れ特性を流路の長さ、径、流れの速さ、拡散の大きさから定量的に評価し、それに基づいて非拡散性、拡散性物質を見かけ上異なる位置に溶出させることができる。この機構は、溶存分子のように比較的似通った拡散係数を持つものでは分離機構として働き得ない。しかし、ミセルやベシクルのように溶存分子に比べて1桁以上拡散係数が異なるものとの相互作用を利用すると、分子の特性に応じた分離が可能である。この現象を定量的に評価し、それを利用して種々の有機分子、無機イオンなどを、中空キャピラリーを通過させるだけで分離できることを示した。

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (19件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Low-capacity channel designed for particle separation with controlled electric fields and evaluation of involved forces2006

    • 著者名/発表者名
      Takashi Masudo, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A 1106

      ページ: 196-204

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Particle separation with ultrasound radiation force2006

    • 著者名/発表者名
      Takasi Masudo, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Current Analytical Chemistry 2

      ページ: 213-227

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solute distribution coupled with laminar flow in wide-bore capillaries : What can be separated without chemical or physical fields?2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto Harada, Tomoo Kido, Takasi Masudo, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Analytical Sciences 21

      ページ: 491-496

    • NAID

      10015717483

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resolution of small molecules by passage through an open capillary2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Okada, Makoto Harada, Tomoo Kido
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 77

      ページ: 6041-6046

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Local structures of ions at ion-exchange resin/solution interface2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto Harada, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A 1085

      ページ: 3-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 細管内の層流による物質移動家庭のシュミレーション-物質分離への展開の可能性2005

    • 著者名/発表者名
      原田誠, 木戸智応, 岡田哲男
    • 雑誌名

      分析化学 54

      ページ: 1161-1168

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] イオンの分離における静電効果と溶媒の役割2005

    • 著者名/発表者名
      岡田哲男, 原田誠
    • 雑誌名

      分析化学 54

      ページ: 27-42

    • NAID

      110002910018

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Approaches to separation interfaces. Electrostatic interaction and local structures of ions at zwitterionic interface2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Analytica Chimifa Acta 540

      ページ: 139-145

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solute distribution coupled with laminar flow in wide-bore capillaries : What can be separated without chemical or physical fields?2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto Harada, Tomoo Kido, Takashi Masudo, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Analytical Sciences 21

      ページ: 491-496

    • NAID

      10015717483

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of separation process with laminar flow in an open capillary2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto Harada, Tomoo Kido, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Bunseki Kagaku 54

      ページ: 1161-1168

    • NAID

      110002973725

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Approaches to separation interfaces. Electrostatic interaction and local structures of ions at zwitterionic interface2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta 540

      ページ: 139-145

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 細管内の層流による物質移動仮定のシミュレーション-物質分離への展開の可能性2005

    • 著者名/発表者名
      原田誠, 木戸智応, 岡田哲男
    • 雑誌名

      分析化学 54

      ページ: 1161-1168

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] イオンの分離における静電効果と溶媒の役割2005

    • 著者名/発表者名
      岡田哲男
    • 雑誌名

      分析化学 54巻

      ページ: 27-42

    • NAID

      110002910018

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ion-exchange at a surface monolayer2004

    • 著者名/発表者名
      Makoto Harada, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Langmuir 20

      ページ: 30-32

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Elution control of microparticles with a coupled acoustic-gravity field and orthogonal laminar flow2004

    • 著者名/発表者名
      Takashi Masudo, Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Analytical Science 20

      ページ: 753-755

    • NAID

      10012941165

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydration of halide anions in ion-exchange resin and their dissociation from cationic groups2004

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Okada, Makoto Harada
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 76

      ページ: 4564-4571

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemically induced mass exchange between electrolyte and Fe(bpy)_3^<2+>-impregnated Nafion membrane2004

    • 著者名/発表者名
      S.Nagasaka, M.Harada, T.Okada
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta 525

      ページ: 115-121

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Particle separation with ultrasound radiation force

    • 著者名/発表者名
      Takashi Masudo, tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Current Analytical Chemistry (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Approaches to separation interfaces ; Electrostatic Interaction and Local Structures of Ions at Zwitterionic interface

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Okada
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 化学便覧(第4版)基礎編2004

    • 著者名/発表者名
      岡田哲男(編集)
    • 出版者
      丸善(CD-ROM)
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 特許2005

    • 発明者名
      岡田哲男
    • 産業財産権番号
      2005-344535
    • 出願年月日
      2005-11-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 特許

    • 発明者名
      岡田 哲男
    • 権利者名
      特願2005-344535
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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