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前川, 哲也 ; 徳美, 拓也 ; 東, 秀憲 ; 瀬戸, 章文 ; 大谷, 吉生 ; Maekawa, Tetsuya ; Tokumi, Takuya ; Higashi, Hidenori ; Seto, Takafumi ; Otani, Yoshio
概要:
静電噴霧によるイオンとナノ粒子生成過程を明らかにするために，分子量が単分散の標準試料であるPEG4600を溶質として用い，溶液濃度がイオンとナノ粒子の生成過程におよぼす影響を実験的に検討した．また，荷電数と電気移動度分布から，液滴の分裂過程
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とイオン生成過程を表現できるモデルを提案した．本研究の実験範囲では，溶液濃度が1.0 wt%より高いときは，溶質がナノ粒子として析出することで，十分なイオン生成が行われず，また，溶液濃度が1.0 wt%より低いときは，粗大液滴からもイオン放出が生じるため，イオンの生成量が増大するという傾向がモデルによりある程度説明できることが明らかとなった．In order to analyze the generation process of ions by electrospray, the effect of concentration of solute (polyethylene glycol; PEG) was investigated. The size distributions of PEG particles and ions generated by the electrospray were measured by a Differential Mobility Analyzer (DMA) at various concentration of PEG solution. In addition, we proposed a model to explain the droplet breakup and ion emission process. In the experimental condition of the present study, sufficient ion generation was not occurred at high concentration (>1.0 wt%) because of the precipitation of the solute as solid nanoparticles. On the other hand, the amount of generated ion increased at low concentration of the solution (<1.0 wt%) because the large droplets also contributed to produce ions.<br />出版社照会後に全文公開
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
金沢大学環日本海域環境研究センター<br />我々は光触媒(二酸化チタン)に超音波を照射すると極めて強い酸化力を有するOHラジカルが高濃度で生成する現象を報告した(二酸化チタン・超音波触媒法)。この現象を新規がん治療に応用することが本研究の
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目的である。このためB型肝炎ウィルス外皮タンパク質(preS1/S2タンパク質)を固定化した二酸化チタン・ナノ粒子を用いて,in vitroでの培養がん細胞への取込みおよびin vivoでの二酸化チタン・超音波触媒法による抗腫瘍効果を検討した。抗preS1抗体を用いた免疫染色法によってpreSl/S2固定化二酸化チタンの肝細胞認識能を調べた。preS1/S2固定化二酸化チタンを添加した場合,ヒト肝臓がん由来細胞であるHepG2において強い赤色蛍光を示した。一方,ヒト大腸がん由来細胞であるWiDrではpreS1/S2固定化二酸化チタンを添加しても赤色蛍光は示さなかった。以上の結果より,preS1/S2タンパク質は肝細胞に特異的な領域を有するタンパク質であり,かつpreS1/S2固定化二酸化チタンは肝細胞に特異的に取り込まれることが判明した。ヒト肝臓がん由来細胞株HepG2を移植した担がんマウスを用いて二酸化チタン・超音波触媒法による抗腫瘍効果について検討した。二酸化チタン粒子添加投与および超音波照射の有無に関わらず時間経過とともに腫瘍は成長する結果となり,今回の二酸化チタン投与条件および超音波照射条件では二酸化チタン・超音波触媒法による抗腫瘍効果は確認できなかった。今後,in vitroの実験においては,細胞死のメカニズムをより詳細に解析すること,in vivoの実験においては,二酸化チタン粒子の投与条件および超音波照射条件の更なる検討が必要である。また,今回作製したpreS1/S2固定化二酸化チタン粒子の肝細胞特異性を確認するため,粒子の体内挙動に関しても解析を行う必要がある。<br />研究課題/領域番号:18015019, 研究期間(年度):2006 – 2007<br />出典：「機能性バイオ融合ナノ粒子と超音波化学をカップリングした新規がん治療」研究成果報告書 課題番号18015019（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18015019/)を加工して作成
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高木, 圭子 ; Takaki, Keiko
概要:
金沢大学自然計測応用研究センター<br />二酸化チタンは、超音波を照射することでヒドロキシルラジカル(・OH)を生成する(二酸化チタン/超音波触媒法)。既往の研究で二酸化チタンに超音波を照射するとマウスリンパ腫由来のL1210細胞の細胞膜
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が損傷することが報告されている。しかし、超音波を照射せずに細胞に二酸化チタンを添加しただけで細胞死を起こすことがわかった。そこで本研究では、正常細胞への影響が少なく、より効果的に二酸化チタン/超音波触媒法を用いるため二酸化チタンのL1210に対する細胞毒性メカニズムの解析を行った。LDH(乳酸脱水素酵素)の蛍光強度を指標として細胞膜損傷効果を評価した結果、細胞膜損傷効果は経時的に増強し、さらにその効果は二酸化チタン濃度に依存していることがわかった。また、二酸化チタン粒子を添加した細胞群では細胞の増殖が顕著に抑制されていた。さらに、より詳しく二酸化チタン粒子の細胞毒性を調べるため、二酸化チタン粒子を添加後4,6-diamino-2-phenylindole(DAPI)で細胞核を染色し観察したところ、細胞核の凝集がみられ細胞死を起こしていることがわかった。また、二酸化チタンとtert-Butyl hydroperoxide(tBHP)を添加し過酸化された膜のリン脂質との影響を検証した結果、tBHPと二酸化チタンを添加した細胞群で核凝集を起こした細胞が増加していた。反対にtBHPとポリスチレン粒子を添加した細胞群では二酸化チタンのように核凝集を起こした細胞は増加しなかった。このことから二酸化チタンは過酸化されたリン脂質と何らかの酸化反応を起こし、細胞死をひき起こしている可能性が示唆される。これらのことから、二酸化チタンは濃度依存的に細胞毒性を示し、細胞増殖を阻害していることがわかった。また細胞死をひき起こすメカニズムとして、二酸化チタンの細胞毒性は過酸化された膜のリン脂質との酸化反応に起因する可能性が示唆された。<br />研究課題/領域番号:18656242, 研究期間(年度):2006 – 2007<br />出典：「機能性光触媒ナノ粒子と音響化学をカップリングした新規がん治療」研究成果報告書 課題番号18656242（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18656242/)を加工して作成
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古内, 正美 ; Furuuchi, Masami
概要:
金沢大学理工研究域地球社会基盤学系<br />本研究で提案する汚染物質分解技術の要点は,断熱膨張で得られる超音速流れ場中でガス、蒸気状物質の過飽和度が非常に高くなることを積極的に利用し,気流中に核として浮遊させたナノ光触媒粒子表面に有害ガス
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状物質を強制的に集中させ,紫外線(以下UV)照射による光触媒反応で高速分解することである。昨年度の結果から,ナノ光触媒エアロゾルおよび超音速流れ場を利用した高速分解、除去手法が,空気中のガス状、粒子状PAHsを効果的に分解可能なことを確認している。また,軟X線単独の汚染物質分解の可能性を検討し,組み合わせた実験装置の設計を行った。本年度はより詳細な分解条件の検討に先立ち,実験装置の改良に着手した。まず,ラバールノズルの奥行きを2.0mmから4.0mmとすることで装置の流量を倍にし,粒子捕集時間を40時間に短縮した。また,TTIP蒸気精製用の恒温水槽を交換し水温制御め精度を向上させた。この新装置を用いて,信頼のおけるデータを採取しデータ数を増やすことで,対象物質であるガス状、粒子状PAHsの分解特性の検討を行い,効果的な分解条件の把握を本研究の目的とする。低沸点成分はいずれのUV強度下においても分解率にあまり差が見られなかった。また,相対光触媒濃度が高くなると分解率が高くなり,特に,相対光触媒濃度が2倍以上になると,UV強度が1,3mW/cm2のときに約7割以上,5mW/cm2のときに約9割の高い分解率を示している。このことから,低沸点成分の分解には,UV強度以上に光触媒濃度の影響が大きいと思われる。また,UV強度による低沸点成分の分解率への影響を把握するために,相対光触媒量を低くしたサンプルの採取が必要と考えられる。<br />研究課題/領域番号:18651035, 研究期間(年度):2006 – 2007<br />出典：「ナノ光触媒エアロゾルの超音速流れを利用した有害ガス状物質の高効率分解」研究成果報告書 課題番号18651035（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18651035/)を加工して作成
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
金沢大学自然計測応用研究センター<br />以下の項目について検討した。【二酸化チタンナノ粒子の創製】表面にポリアクリル酸によりカルボキシル基を修飾し,分散性に優れかつ生体分子配向に適した機能性二酸化チタンナノ粒子(50nm〜80nm)を作
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製した。【生体物質の二酸化チタンナノ粒子への配向】ナノ粒子表面にはポリアクリル酸によりカルボキシル基が配向されていることより,N-ヒドロキシスクシンイミド活性化エステル法により緑色蛍光タンパク質(GFP)を容易に修飾できることを確認できた。従ってがん細胞を特異認識する抗体なども二酸化チタンナノ粒子表面に容易に固定化可能となった。【がん細胞への高効率取込み機能の付与】二酸化チタンナノ粒子を内包した膜融合性リポソームを作製した。リポソームはエンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれ多くはリソソームで分解される。これを回避するため,センダイウイルス(hemaggutinating virus of Japan ; HVJ)の膜融合能を付与した二酸化チタンナノ粒子を内包したリポソームを作製した。HVJは紫外線照射によりウイルス自身の遺伝子(RNA)を完全に断片化しているため感染の心配はなく,またHVJはヒトに対して病原性を有していないため危険性はない。FITCで蛍光標識したポリスチレン粒子(200nm)を前述の方法でHVJ膜融合リポソームに封入し,細胞内へのナノ粒子導入について検討した。蛍光ビーズ内包リポソームをマウスリンパ腫由来細胞L1210に作用させ,蛍光ビーズ取り込み細胞を共焦点レーザースキャン顕微鏡にて観察した。さらにHVJ膜融合リポソームと未修飾リポソームの細胞との親和性に関してフローサイトメトリー法を用いて調べた。以上の実験結果から,膜融合リポソームを用いることにより内包したナノ粒子を効率よく細胞内に導入できることが示された。<br />研究課題/領域番号:16650122, 研究期間(年度):2004 – 2005<br />出典：「機能性バイオ融合ナノ粒子の創製とその医療への応用」研究成果報告書 課題番号16650122（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-16650122/)を加工して作成
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畑, 光彦 ; Hata, Mitsuhiko
概要:
金沢大学理工研究域地球社会基盤学系<br />本研究では,超音速流れ中に置かれた開孔部を持つ障害物の前方に形成される衝撃波面前後で生ずる粒子運動の急激な変化を利用して,従来形式の分離装置では不可能なナノ大気エアロゾル粒子の分級・濃縮及び微量
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ガス成分の同時サンプリングを高速で行う装置開発を目標とする。これにあたっては、1)ナノ大気エアロゾル高速・高精度分級特性の最適化の検討、2)ナノ大気エアロゾル濃縮性能の最適化の検討、3)超音速流れ中での液滴凝縮によるナノ大気エアロゾル濃縮性能の向上とガス吸収特性の検討、4)ナノ大気エアロゾル粒子分級・濃縮装置の設計・試作・性能把握を実施する。本年度は、昨年度までの1)-3)の検討結果に基づき、装置を試作したうえで、以下の検討を行った。3.ナノ大気エアロゾル粒子分級・濃縮装置の設計・試作・性能把握と超音速流れ中での液滴凝縮によるナノ大気エアロゾル濃縮性能の向上とガス吸収特性の検討昨年度試作した装置により大気サンプリングを行い,標準的な大気エアロゾルサンプリング装置であるハイボリウムエアサンプラ(本申請備品),TEOM(現有),アンダーセンサンプラ(現有)との比較に基づいて,装置性能の検討を行った。また、急速な断熱膨張によって超音速気流中の水蒸気の過飽和度は極めて高くなるので,凝縮核があると液滴が急成長する。この影響要因となるノズル入口の湿度の影響に検討を加えた。さらに、半揮発性成分である多環芳香族炭化水素(PAHs)の超音速流れ場内での存在状態、粒子中の全炭素、元素状炭素、有機炭素成分、硝酸イオン、硫酸イオン濃度に及ぼす相対湿度の影響に検討を加えた。以上の結果、ノズル断面形状矩形の場合約200-300mm、円形断面の場合、50nm前後のカットオフ径を持つこと、捕集された粒子からの測定結果がほぼ数値解析に一致すること、低沸点PAHsガス成分の超音速流れ中での粒子化と水蒸気凝縮で成長した液滴中への溶解によって捕集板とフィルター上に粒子として回収されたものの濃度が大気中よりも大幅に増加すること、4ベンゼン環以上の高沸点成分にはこのような増加が生じないこと、有機炭素成分も超音速流れ場での回収量が大幅に増加すること、水溶性成分には大きな影響がないことを確認した。本装置の微粒子分離・濃縮・回収特性がナノ大気エアロゾルに対して有効であると同時に、微量ガス成分の高効率回収を可能とできる可能性を示した。<br />研究課題/領域番号:15651004, 研究期間(年度):2003 – 2004<br />出典：「超音速流れ場中の液滴凝縮を利用したナノ大気エアロゾルとガス成分の同時測定」研究成果報告書 課題番号15651004（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-15651004/)を加工して作成
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内田, 博久 ; Uchida, Hirohisa
概要:
超臨界溶体急速膨張(RESS)法に必要不可欠な知見である超臨界二酸化炭素に対するRs-(±)-イブプロフェン,カフェインおよびテオフィリンの信頼性の高い溶解度を測定した.また,研究代表者らが提案したRESS法による薬物のナノ粒子の創製装置お
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よび粒子設計技術は多くの薬物(テオフィリン,カフェイン,バニリンおよび(-)-ボルネオール)に適用可能であり,汎用性が高いことが明らかになった.さらに,RESS法の粒子設計において膨張ノズル温度が結晶構造(多形)制御の重要な操作因子であることが判明した.<br />High-reliability solubility of Rs-(±)-ibuprofen, caffeine and theophylline in supercritical carbon dioxide, which is very important to understand and design the rapid expansion of supercritical solutions (RESS) technique, was measured. The versatility of nanoparticle production apparatus and nanoparticle design technique ofdrugs using the RESS technique proposed by the authors was very high because the apparatus and particle design technique could be applied to several dnlgs such as theophylline, caffeine, vanillin, and (-) -bomeol. Moreover, controlling the expansion nozzle temperatures was ofimportance to control the polymorph of the drugs using the RESS technique.<br />研究課題/領域番号:22360320, 研究期間(年度):2010-2012
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内田, 博久 ; Uchida, Hirohisa
概要:
超臨界溶体急速膨張(RESS)法に必要不可欠な知見である超臨界二酸化炭素に対する4種の医薬用有機物の溶解度,および11種の二酸化炭素+医薬用有機物系の気液固三相平衡関係を測定した.また,RESS法によるRS-(±)-イブプロフェン,アセチル
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サリチル酸およびテオフィリンの微粒子創製を検討し,形態が球形,粒径分布が狭く平均粒径が200nm程度であるナノ粒子創製に成功した.さらに,RESS法による粒子特性は,溶体生成部と粒子回収部間の過飽和度により制御可能であるという粒子設計法を提案した.<br />The solubility of four pharmaceutical organic compounds in supercritical carbon dioxide and the solid-liquid-gas three-phase equilibria for eleven carbon dioxide + pharmaceutical organic compound systems, which are very important to understand and design the rapid expansion of supercritical solutions (RESS) technique, were measured. The nano-sized spherical particles (dav ≈ 200 nm) with the narrow particle size distribution of RS-(±)-ibuprofen, acetylsalicylic acid and theophylline were produced by the RESS technique. The properties of the nanoparticles produced by the RESS technique were found to be controlled by the supersaturation defined as the difference between the chemical potential of the solute at the section of preparing the supercritical solution saturated with the solute and that at the section of the collection of the produced particles.
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田中, 康規 ; Tanaka, Yasunori
概要:
金沢大学理工研究域電子情報通信学系<br />本研究の目的は，申請者が独自開発した原料同期間歇導入を伴う変調型誘導熱プラズマにより，機能性ナノ粒子の大量生成手法を開発することである。機能性ナノ粒子として金属ドープ酸化物ナノ粒子を対象として，
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その大量生成に取り組んだ。その結果，Al doped TiO2ナノ粒子を400 g/hの高いレートで生成することに成功した。さらに誘導熱プラズマでの原料の蒸発過程を明らかにするために，二次元分光観測を行い，原材料の蒸発の場所，タイミングを明らかにし，さらに高レートナノ粒子生成するための知見を得た。<br />This study focused on development of an innovative high production synthesis method for pure functional nanoparticles using modulated induction thermal plasmas with intermittent feeding of feedstock. This method was originally developed by our group and modified for high-production of various nanoparticles. As target functional nanoparticles, Al-doped TiO2 nanopowder was tried to be synthesized. Using the developed method, Al-doped TiO2 nanopowder was successfully fabricated with a high production of 400 g/h at 20 kW. In addition, to study the evaporation process of injected feedstock, two-dimensional spectroscopic observation was carried out. Results showed the position and timing of the feedstock evaporation, which would be important to improve the production rate of nanopowder further.<br />研究課題/領域番号:26249034, 研究期間(年度):2014-04-01 - 2017-03-31
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古内, 正美 ; Furuuchi, Masami
概要:
金沢大学理工研究域地球社会基盤学系<br />大気中環境ナノ粒子の特性や発生源情報を変質が少ない状態で評価できるツールである慣性フィルタ技術をベースにして、その高精度化，高速化，耐粉塵負荷特性向上を目指した技術開発と応用を行った。分級径が接
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近した前段インパクタとメッシュ積層慣性フィルタを組み合わせたシングルノズル構造複合型慣性フィルタを試作し，シャープな分級と低圧損を実現できることを示した。また，これをマルチノズル化することで大流量化可能なことを示した。さらに、耐粉塵特性を向上させるためマルチサイクロンと組み合わせたPM0.13分級ユニットを携帯型エアサンプラ用に試作して，環境ナノ粒子中の化学成分の時間変動評価を行った。<br />A multi-nozzle layered mesh inertial filter was investigated in an attempt to improve the steepness of the separation efficiency curve by combining the inertial filter and an impactor. In this system, the separation curves overlap each other. Such a combination, which we refer to as a “hybrid inertial filter” was far validated for a single nozzle geometry, was scaled up using a multi nozzle geometry to a high volume air sampling flow rate. An air sampling unit designed for a commercial portable high volume air sampler, consisting of a multi-cyclone and a hybrid inertial filer, was devised. The scale up of the hybrid inertial filter using multi-nozzle geometry was confirmed. A sampler with the above sampling unit was successfully applied to evaluate various chemicals in ambient PM0.13 in a road tunnel collected at every 2-hrs. evaluated by the present unit was found to be in good agreement with values obtained for 2 different types of cascade air samplers.<br />研究課題/領域番号:15K12185, 研究期間(年度):2015-04-01 - 2017-03-31
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大谷, 吉生 ; Otani, Yoshio
概要:
金沢大学理工研究域自然システム学系<br />液中のナノ粒子を計測するために、KCl過飽和水溶液中にナノ粒子を導入し、粒子を成長させて光学的に検出する方法について検討した。その結果、粒子の成長時間80 s、過飽和度が1.005～1.010の
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範囲で、0.3ミクロンの粒子が0.5ミクロン以上粒子に成長することが確認できた。 層流型の粒子成長管を用いて、KClの不均一核生成による微小粒子の成長が確認されたが、均一核生成が抑制できる過飽和度の範囲は極めて小さく、またその絶対値も低いため、さらに微小な粒子を成長させるには如何に均一核生成を抑制するかが鍵となる。<br />In order to measure nanoparticles in water, heterogeneous growth of nanoparticles in KCl supersaturated solution was applied so as to enable the optical detection of grown particles. The present work revealed that 0.3 microm particles grow to particles larger than 0.5 micron at a supersaturation bewteen 1.005-1.010 without homogeneous nucleation. Although the present work suggested the possibility of detenction of nanoparticles with heterogeneous nucleation, further study is required to increase supersaturation ratio of salt solution without homogeneous nucleation.<br />研究課題/領域番号:26630387, 研究期間(年度):2014-04-01 – 2016-03-31
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大谷, 吉生 ; Otani, Yoshio
概要:
ガス分子に近い大きさを持つナノ粒子をエアフィルタで捕集できるかどうかは、ナノ粒子製造工程における有害なナノ粒子への曝露に関連し、労働衛生の分野で大きな関心事である。本研究では、マクロ分子を単分散ナノ粒子代替粒子として使用し、エアフィルタのナ
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ノ粒子捕集効率を測定する試験法を提案し、その評価を行った。その結果、エレクトロスプレーと微分型静電分級器（DMA）を用いてポリエチレングリコール（PEG）分子を発生させ、荷電中和後、DMAで分級すれば、PEG分子量を変えることにより、粒子径2.6μｍ以上で、マクロ分子イオンをフィルタ試験用ナノ粒子として使用できることを明らかにした。<br />Removal efficiency of air filters for nanoparticles is of great concern in relation to risk management of functional nanomaterials in various manufacturing process. The present work investgated the application of monodispersed macromolecular ions as a substitute of nanoparticles for testing the performacne of air filters. As a result we found out that poly-ethylene-glycol (PEG) ions can be used to test air filters for nanoparticles larger than 2.6 nm when they are sprayed by electrospray following by the neutrization and classification with a differential mobility analyzer.<br />研究課題/領域番号:23360339, 研究期間(年度):2011-04-01 – 2014-03-31
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瀬戸, 章文 ; Seto, Takafumi
概要:
シリコン、炭素など、埋蔵量が豊富でかつ毒性の低い材料系において、高度に制御された量子ドット構造を形成することで、次世代高効率太陽電池などに用いられる光電変換材料の合成プロセスの開発を行った。このために、シリコンを核として、その周りを透明導電
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体でコーティングした二層構造ナノ粒子（コアシェル粒子）を、レーザー技術とエアロゾル技術の融合によってワンステップに直接合成することに成功した。また、これを薄膜状に積層した量子ドット構造体を形成するプロセスの開発を行った。<br />Synthesis process of non-rare metal (Si and C) quantum dot photovoltaic material which can be used as next generation of solar cells was developed. In order to generate such quantum dot materials, new type of laser ablation process was developed. Core shell structured particles with silicon cores with diameter smaller than 10nm was successfully generated by combining laser technology with aerosol process. These core shell particles were then deposited on the solid substrate to generate quantum dot structured films.<br />研究課題/領域番号:23360338, 研究期間(年度):2011-04-01 – 2014-03-31
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田中, 康規 ; Tanaka, Yasunori
概要:
本研究の目的では，申請者が独自開発している時空間制御した変調型高熱流プラズマに，さらに原料・ガスを間歇的に同期制御して投入する手法を新しく開発し，高品質ナノ粒子の高効率・高速生成に応用することである。本研究により上記システムを開発し，例とし
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てTiO2ナノ粒子生成を対象として変調・原料間歇導入効果を明らかにした。これらの手法を検証し，TiO2ナノ粒子を20kWプラズマにより500 g/hという超高収率で生成することに成功した。<br />This study focused on development of a modulated induction thermal plasma system with time controlled feedstock feeding method to synthesize high-quality functional nanoparticles with a high production rate. As an example, TiO2 nanoparticles were synthesized using the developed system, and the effect of coil current modulation and time-controlled feedstock feeding were investigated. Finally, we found that this method can produce TiO2 nanoparticles with a very high production rate of 500 g/h at a 20 kW induction thermal plasma.<br />研究課題/領域番号:23246050, 研究期間(年度):2011-04-01 – 2014-03-31
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
金沢大学環日本海域環境研究センター<br />腫瘍組織の中には“がん幹細胞”とよばれる少数の細胞が存在し、大多数の”分化”したがん細胞を殺傷しても、このがん幹細胞が生き残っている限り、がんは再発すると言われている。がん幹細胞は無限の増殖を示
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し、また薬剤排出能も高いため抗がん剤に対する抵抗性が高い。よって、がん幹細胞をいかに死滅させるかが、がんを根治するための鍵といえる。本研究では、がん幹細胞に特異的に集積する「標的化二酸化チタンナノ粒子」と後述する「超音波触媒法」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の新規がん治療法を構築した。<br />In this study, we applied sonodynamic therapy to cancer cells based on the delivery of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) modified with avidin protein, which preferentially discriminated cancerous cells from healthy cells. Subsequently, hydroxyl radicals were generated from the TiO2 NPs after activation by external ultrasound irradiation (TiO2/US treatment). Although 30% of the normal breast cells (human mammary epithelial cells) exhibited the uptake of avidin-modified TiO2 NPs, over 80% of the breast cancer cells (MCF-7) exhibited the uptake of avidin-TiO2 NPs. Next the effect of the TiO2/US treatment on MCF-7 cell growth was examined for up to 96 h after 1-MHz ultrasound was applied (0.1 W/cm2, 30 s) to cells that incorporated the TiO2 NPs. No apparent cell injury was observed until 24 h after the treatment, but the viable cell concentration declined to 68% compared with the control at 96 h.<br />研究課題/領域番号:24650294, 研究期間(年度):2012-04-01 – 2014-03-31
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田中, 康規 ; Tanaka, Yasunori
概要:
遮断器内アーク放電減衰の基礎研究を目的として,ナノ・マイクロサイズのポリマー粒子をアークに混入させ,アークを減衰させる新技術の検討を行った。アークにポリマーが接触するとポリマーは溶発し,アーク遮断性能が向上する。ポリアミド材の場合,さらにマ
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イクロサイズの粒子が飛翔するスポレーション現象が生じる。この粒子は溶発ガスより質量密度が大きくアークにより深く侵入し熱を奪う。スポレーション現象発生条件を検討し,ポリアミドへの吸水量と関係することがわかった。<br />A new technique for high-current interruption has been fundamentally studied using polymer nano- and micro-particles dispersed medium. The arc plasma in a circuit breaker contacts the polymer materials which is installed for insulation, which results in polymer ablation. In addition to this, polyamide materials eject spallation microsized particles, which can penetrate the arc deeply. The present work investigated conditions of spallation occurrence.<br />研究課題/領域番号:23656194, 研究期間(年度):2010–2012
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
がん細胞を特異的に認識・結合する生体分子(DNAアプタマー、アビジン)とポリアクリル酸を固定化した溶液分散型二酸化チタン(TiO2)ナノ粒子を作製した。TiO2に超音波を照射することにより生成するOHラジカルの培養がん細胞に対する細胞傷害効
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果を検討した。その結果、がん細胞がOHラジカルなどの化学種の強力な酸化作用により有意に損傷を受け、アポトーシスを誘導し細胞死に至ることを確認した。<br />A new sonodynamic therapy for cancer cells was proposed in this study. The delivery of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) modified with avidinspecifically recognizing cancer cells and subsequent generation of OH radicals from TiO2 NPs activated by external ultrasound irradiation were studied. The uptake of TiO2 NPs modified with avidin by MCF7 cells was clarified and apoptosis was observed at 6 h after the TiO2/US treatment. Although no apparent cell-injury was observed until 24 h after the treatment, the viable cell concentration had deteriorated to 46% of the control at 96 h.
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瀬戸, 章文
概要:
直径が10ナノメートル以下の気中に浮遊するナノ粒子(シングルナノ粒子)の荷電(イオン化)に関して,マイクロプラズマ素子をイオン源として採用した新たな荷電装置を開発し,直径3nmの粒子に対して約50%,10nmでは80%以上と極めて高い荷電効
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率を得ることに成功し,当初の目標値(2nmで10%)をほぼ達成した。また本装置を種々のナノ粒子の大気中での挙動解析に応用することで静電分級や荷電粒子の検出効率を大幅に向上した。<br />Novel electrical charger for aerosol nanoparticles with diameter less than 10 nm was developed. Employing new microplasma ion source, higher charging efficiencies (50% for 3-nm particles and 80% for 10-nm particles) than existing chargers were obtained. This instrument enables us to enhance the performance of electrical classification devices and the sensitivity of detector of aerosol nanoparticles.<br />研究課題/領域番号:20560700, 研究期間(年度):2008–2010
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論文 |
論文
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
肝細胞特異認識タンパク質preS1/S2固定化TiO_2ナノ粒子を用いて、培養がん細胞に対する細胞損傷効果および担がんマウスに対する抗腫瘍効果を解析した。その結果がん細胞がOHラジカルなどの化学種の酸化作用により損傷を受け、アポトーシスを誘
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導し細胞死に至ること、周波数1MHz,照射強度1W/cm^2,照射時間1minという条件で週3回担がんマウスに超音波照射を行い、有意な腫瘍の成長抑制を確認した。<br />研究課題/領域番号:19300182, 研究期間(年度):2007–2009
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論文 |
論文
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瀬戸, 章文 ; Seto, Takafumi
概要:
金沢大学理工研究域フロンティア工学系<br />多成分ターゲットへの気中同時レーザー照射により、核形成・成長過程を制御し、表面にナノオーダーのハイブリッド構造を有するSi量子ドットを生成することに成功した。得られた構造体は、直径が10nm以
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下の球形Siナノ粒子の周囲に数nmの金属ナノ粒子が部分的に複合化したものであり、Agとのハイブリッド粒子においてラマン散乱における特徴的な表面増強効果により１オーダー以上のピーク強度の増幅を観測した。現在のところ、本課題の最終目標とした完全被覆膜は得られていないが、本課題で開発した実験系をさらに多種の物質系に適用することで、原子膜状物質が均一にハイブリッド化したSi量子ドットの合成が期待される。<br />Hybrid structures between Si quantum dots and surface nanostructures were synthesized. From TEM analysis, the obtained structure was Si nanoparticles with diameter less than 10nm with partially hybridized with small metal nanoparticles. Strong enhancement of Raman signal (more than 1 order of magnitude) was observed from the prepared sample of the hybrid nanostructure between Si quantum dots and silver nanoparticles. Although the perfect coverage (final goal of this subject) was not achieved, such hybrid quantum dots were expected to be applied for many optical applications and further development is necessary using other material system.<br />研究課題/領域番号:15K14200, 研究期間(年度):2015-04-01 - 2017-03-31
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論文 |
論文
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畑, 光彦 ; Hata, Mitsuhiko
概要:
ポンプレス集じん装置の開発にあたり，繊維層フィルタより捕集効率が低いが安価で耐久性が高い充填層フィルタ技術を応用し，ドラフト気流のみで駆動するPM0.1を50%以上捕集する可能性を検討した。基礎実験から，従来のろ過理論との整合性を確認し，設
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定目標を満たす条件を発見した。また，薪ストーブの燃焼温度と排ガス流速の関係を調査し，これも従来の理論との整合性を確認した。この温度条件と捕集効率から，ポンプレス集じん装置が十分実現可能であることが確認されたため，その設計条件をもとに装置を設計・試作し，基礎実験を行った。<br />Granular bed filter has been tested as a pump-less dust collector although lower collection efficiency but because of higher durability and lower cost. The possibility of 50% collection of PM0.1 without pump flow has been investigated.We could find good consistency between theory and the result in all of collection efficiency, pressure drop and circulation flow by heat. We could design and develop a new granular bed filter to use with practical wood stoves.<br />研究課題/領域番号:25550054, 研究期間(年度):2013-04-01 - 2015-03-31
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論文 |
論文
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松木, 篤 ; Matsuki, Atsushi
概要:
ガスの凝縮や粒子同士の凝集により大気中で時々刻々と変化するナノ粒子を化学的に追跡するには、時間的にも粒径的にも高分解能な捕集装置をデザインし、さらに高感度な化学分析と組み合わせる必要がある。本研究では、ナノ粒子の凝縮成長と表面増強ラマン散乱
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（SERS）効果を組み合わせた全く新しい概念の粒子捕集、ならびに超高感度分析法を提案し、室内実験や野外観測を通じてその実用性を検証した。その結果、直径20nmという極めて小さい個々のナノ粒子から主成分である硫酸や有機物のピークを半定量的に同定することに成功した。これは、従来の個別エアロゾル分析の検出下限サイズを大幅に更新するものである。<br />The chemical speciation of nanoparticles is technically challenging because of the minute particle mass. There is a constant need for more effective collection method and sensitive chemical analysis, which can detect and resolve the chemical evolution of the nanoparticles in the atmosphere. This study proposed a novel technique that employs the SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) substrate as the sampling substrate of a condensational growth tube (CGT) sampler. This new experimental setup ensures simultaneous inertial sampling and SERS pretreatment of individual nanoparticles. Based on the successful detection of the peaks corresponding to sulfate v(SO42-) and organic v(C-H) modes, our proposed method showed sensitivity high enough for detecting major chemical components from individual nanoparticles as small as 20 nm. This can be a significant step forward in our pursuit of developing the more sensitive chemical analysis.<br />研究課題/領域番号:18H03355, 研究期間(年度):2018-04-01 - 2021-03-31<br />出典：「超微小エアロゾルの革新的捕集法の開発と応用に基づく新粒子生成時の化学的動態解明」研究成果報告書 課題番号18H03355（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-18H03355/18H03355seika/）を加工して作成
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論文 |
論文
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田中, 康規 ; Tanaka, Yasunori
概要:
金沢大学理工研究域電子情報通信学系<br />本研究の目的は，独自開発の「原料間歇同期投入＋変調熱プラズマ法」により，高純度金属ドープ酸化物ナノ粒子，次世代電池負極材に期待されるSi粒子/Siナノワイヤの大量生成法を開発することである。本研
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究では，熱プラズマへの電力変調度，変調波形，原料間歇投入位相，冷却ガス導入により超高温・高密度ラジカル場を時空間的に制御し，ナノ粒子生成への寄与を検討し，酸化物ナノ粒子の生成レート800 g/h@20kWを達成した。また2次元分光観測・ナノ材料の気相抽出等を駆使した実験とプラズマ熱流体数値解析から，原料蒸発とナノ材料生成過程の一部を明確化した。<br />The purpose of this research is to develop mass production method for high-purity metal-doped oxide nanoparticles and Si particles / Si nanowires expected for the negative electrode material of next-generation batteries, by the originally developed "synchronous injection of raw materials + modulated thermal plasma method". In this study, we investigated the contribution to nanoparticle formation by controlling the high temperature and high density radical field spatio-temporally by the power modulation degree, the modulation waveform, the intermittent feeding phase of the feedstock, and the introduction of cooling gas to the thermal plasma. The production rate of nano-particles was 800 g/h@20kW. The process of feedstock evaporation and nanomaterial formation was in part clarified by experiments using two-dimensional spectroscopic observation, nanophase vapor phase extraction, and plasma thermofluid numerical analysis.<br />研究課題/領域番号:17H01256, 研究期間(年度):2017-04-01 - 2020-03-31<br />出典：「高次に時空間制御した変調熱プラズマ法による高純度ナノ材料の革新的量産技術」研究成果報告書 課題番号17H01256（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-17H01256/17H01256seika/）を加工して作成
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論文 |
論文
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古内, 正美 ; Furuuchi, Masami
概要:
1)最適装置構造と操作条件の検討:ノズル内、捕集プローブ近傍、開孔部内の流れを数値シミュレーションにより解析し、ノズル形状、ノズル出口周囲の形状、捕集プローブ形状、開孔部寸法、ノズル出口-プローブ間距離の影響を検討し、衝撃波形成位置と分離特
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性の関係を明らかにした。2)装置試作と性能検討:1)で検討・決定されたノズル構造、操作条件に基づいて装置を設計・試作し、大気エアロゾルをモデルエアロゾルとして粒子分離・濃縮、超音速流れ場中のガス状成分の挙動を含めた装置特性を検討した。3)分級・濃縮装置の改良(ノズル、捕集板形状、管路形状の調整等)を行った。4)本試作装置を用いたTiO_2ナノ粒子エアロゾルによる空気中有害ガス状物質(ホルムアルデヒド、VOC、PAHsなど)の高効率分解を行う装置を既存のTiO_2気相合成装置と光触媒用紫外線照射装置と組み合わせて試作し、基礎的な特性に検討を加えた。今後も検討を継続する。5)総括得られた結果から、目的とする粒子径範囲と粒子径に応じた装置形状の指針(矩形断面では200nm前後、円形断面では50nm前後のカット径、処理流量範囲の相違など)実用装置設計のための指針を得ることができた。また、製品化のための市場調査を行い、ナノ・粒子製造プロセスだけでなく、環境浄化装置としての展開も期待できることを明らかにした。<br />1)Determination of optimal geometry of supersonic virtual impactor as a nano-particle separator and concentrator : A supersonic dichotomous sampler with a Laval nozzle was numerically investigated into its performance either as a separator or a shape of nozzle cross-section (rectangular and circular), clearance between nozzle exit and particle collection probe inlet, and probe geometry on the separation characteristics were simulatively investigated. The effect of sheath flow along the nozzle wall and center on the separation characteristics and the particle wall loss were also analyzed. The supersonic dichotomous sampler was designed to make the flow as similar to the stagnation flow, which provided a distinct standing shock wave between the nozzle exit and the collection probe inlet. The smaller distance from the collection probe inlet to the standing shock wave was related to the cutoff size of particle. The sheath air flow improved the separation sharpness and reduced the particle wall loss.2)Devising of equipment and investigation into performance : The devise designed as the result of the investigation 1) was equipped and the separation performance and behavior of gaseous PAHs were investigated using the ambient air. Influence of humidity was shown to be significant for gaseous PAHs compounds with higher water solubility.3)Improvements of nano-particle separator and concentrator : The devise was modified and improved based on the results 2). The nozzle geometry and probe geometry were adjusted.4)Summary : According to obtained results, the guideline for the design of supersonic impactor was proposed. The cutoff size of the rectangular nozzle is 200-300nm under the ambient pressure condition while the circular nozzle has 50-80nm of the minimal cutoff size. Gaseous PAH compounds and organic carbon was shown to be effectively collected in the downstream of supersonic flow due to the highly saturated condition. The water vapor was condensed in the supersonic flow and gaseous PAH compounds such as Nap, Ace, Phe, which have higher water solubility were collected on the water droplet. Combining the deposition or condensation of gaseous compounds in the supersaturated condition and deposition to water droplets, the gaseous compounds can be effectively collected using the preset technique.<br />研究課題/領域番号:15560651, 研究期間(年度):2003-2004<br />出典：「ナノ・エアロゾル粒子の高速分級・濃縮技術の開発」研究成果報告書 課題番号15560651 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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論文 |
論文
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玉井, 郁巳 ; Tamai, Ikumi
概要:
金沢大学医薬保健研究域薬学系<br />OATPなど薬物動態を左右する輸送体の活性変動機構として新たにマイクロRNA（miRNA)の関与に関する検討を行った。その結果、消化管、肝臓両組織で機能するOATP2B1の発現に関与するmiRNAの同
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定に至った。さらにOATP基質となるスタチン類に伴う筋毒性診断に応用可能な新規miRNAを示唆するに至ることができた。一方、食品との薬物の相互作用機構としてのmiRNAの検討も並行して進めた結果、リンゴ由来ナノ粒子に含まれるmiRNAが消化管輸送体の発現調節に働く可能性を示唆することもできた。一方、新たに消化管で薬物吸収に寄与する核酸輸送体の同定にも成功した。<br />To understand the mechanisms for altered drug absorption and disposition by co-administered drugs and foods, we studied possible involvement of micro RNA (miRNA) on the expressional regulation of drug transporter OATPs. (1) OTAP2B1, which is expressed both in liver and intestine, was found to be regulated by specific miRNA by in vitro experiments. (2) Statins are very good substrates of OATPs and they have possibility to cause myopathy as side effect. We succeeded to suggest several miRNA that can be used for diagnosis of myopathy. (3) As the mechanism of drug-food interaction, it was demonstrated that apple-derived nanoparticles include many miRNAs and they affect expression of OATP2B1, suggesting that food-derived miRNAs could regulate expression of OATPs, (4) Transporters responsible for intestinal absorption of anti-cancer nucleoside analogue were identified and further studies to demonstrate the mechanisms to regulate their expression, including miRNA should be conducted.<br />研究課題/領域番号:16K15158, 研究期間(年度):2016-04-01 - 2018-03-31
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| 26.
論文 |
論文
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大谷, 吉生 ; Otani, Yoshio
概要:
金沢大学自然科学研究科<br />本研究では、高速で回転する多孔質体を利用して,反応物質を含む液滴(ミスト)を急激に混合することにより,半湿式で粒径のそろった大量のナノサイズ粒子を製造することを目的としている。昨年度は,分散させる試験液とし
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て,NaCl水溶液,PAO(poly alpha olefin)を用いて,分散される液滴の粒径分布や帯電量分布等の基本物性を調べた。本年度は,まずこの回転式多孔質体分散器を高速で長時間安定して運転できるように,回転軸部に改良を施した。その上で,分散相にMMA(methylmethacrylate)モノマーおよび連続相に無機系懸濁安定剤を用いたO/WエマルションからPMMA(polymethylmethacrylate)粒子を懸濁重合により合成する系において,エマルションの微細化に本分散器を適用した。具体的には,攪拌機により予備混合した一定量のO/Wエマルションの懸濁液を高速で回転する多孔質体に一定回数通過させた後で,水で希釈し60℃まで加熱した後重合を開始させた。そして,生成したPMMA粒子をレーザー回折式粒径測定器により粒径分布を測定することで,重合前のエマルションの粒径分布を求めた。その結果,従来の攪拌混合で使用されている連続相の界面活性剤濃度(0.02wt%),懸濁安定剤濃度(21.5wt%)が,本分散器を用いた場合においてもエマルション同士を合一させない濃度条件であることがまず確認された。次に,回転数の増加により,多孔質体から由てくる液滴の径の減少とともに,その中に含まれるエマルションの径も,原液のそれ(100μm)に比べて数μmまで微細化されることがわかった。さらに,懸濁液のO/W比を従来の1/2から1/10に下げることで平均径を2μm程度まで小さくすることができた。このように,本装置は,分散に最適な液相成をあらかじめ見つけた上で,原液を連続的に供給することで,短時間で連続的にマイクロエマルションを調製することが可能である。<br />The present work is aimed at preparing monodisperse nano-sized articles at a high production rate by mixing droplets containing reactants rapidly in rotating porous materials. In the first year, we characterized the dispersion of mists(size distribution, charge one, etc.) formed from test liquid of NaCl-aq. or PAO(poly alpha-olefin). In the last year, the rotating shaft of multiphase contactor was improved to operate the contactor stably at a high rotating speed for a long time. This renewed contactor was applied to the micro-dispersion of MMA(methyl methacrylate) emulsion, followed by the synthesis of PMMA particles by suspension polymerization with inorganic stabilizer. After 300 mL of the pre-stirred O/W suspension of MMA was fed into the eye space of rotating porous cylinder, the entrained mists containing dispersed micro-emulsion were eventually collected at the outlet of contactor. After a serious of operation was repeated several times, the polymerization of MMA emulsion was initiated at 60℃ to obtain PMMA particles. Then, the PMMA particle size distribution, corresponding to that of the final emulsion was measured with a laser diffraction particle sizer. As a result, it was confirmed that the conditions of continuous phase in the conventional method(C_<surfactant>=0.02wt%, C_<stabilizer>=21.5wt%) were applicable to the experiments with this contactor. The average size of micro-emulsion decreased from 100μm of that of initial fed emulsion eventually to micrometer order with the increase in rotating speed of the porous cylinder. Further, the average emulsion size was successfully lowered up to 2μm by diluting the raw suspension at O/W ratio of 1/2 to 1/10. From these findings, we concluded that this contactor with a rotating porous cylinder owns a potential to prepare micrometer-sized emulsion at a higher production rate than the conventional method, by continuously feeding the raw suspension that has an optimum compositions for the dispersion.<br />研究課題/領域番号:14350407, 研究期間(年度):2002 – 2003<br />出典：「多孔質内高遠心力場を利用したナノサイズ粒子の製造」研究成果報告書 課題番号14350407（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-14350407/143504072003kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作成
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