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令和2年度は、四重極電極組込ポアデバイスを用いた1粒子検出時の課題となる、粒子が貫通孔(ポア)を通過する際の通過速度の最適化を目的に研究を行った。そのために、粒子のポア通過速度を反映するイオン電流シグナル幅の印加交流電圧周波数、粒子を分散するリン酸緩衝液(PBS)のpH及びイオン濃度への依存性を検討した。交流電圧周波数に関しては、印加する交流電圧が高周波数になるにつれてイオン電流シグナルの検出頻度が減少する傾向が見られた。これにより、高周波数下においては、粒子をトラップする際に四重極電極が形成する交流電場による誘電泳動力の効果が小さくなることが分かった。PBSのpHを変えた場合、粒子通過時におけるイオン電流シグナル幅へのpH依存性は、現状印加可能な電圧範囲においては、イオン電流シグナル幅の分布に大きな変化は見られなかった。一方、PBSの希釈率を変えてイオン濃度を調整した場合、イオン濃度が高くなるにつれてイオン電流シグナル幅が大きくなる傾向が得られた。この傾向は、各イオン濃度における粒子の表面ゼータ電位変化と一致する。
今年度の結果から交流電圧印加時のイオン電流計測において、イオン濃度を調整することにより、交流電圧印加時の粒子の通過速度を反映するイオン電流シグナル幅が大きくなる傾向が得ることができた。これは、ポアを流れるイオン電流変化により観測できる速度範囲内に粒子の泳動速度を制御する上で重要な知見である。
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