【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0426
利用課題名 / Title
電場を利用した濾過に適したフィルター材料の探究
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
ゼータ電位,ナノワイヤー・ナノファイバー/ Nanowire/nanofiber,ナノ多孔体/ Nanoporuous material
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
向井 康人
所属名 / Affiliation
名古屋大学大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
牛田 敏弘,塩﨑 竜平,岳 云鵬
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-020：粒径測定装置 ゼータ電位・粒径測定システム(ゼータ電位、粒径・粒度分布）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
タンパク質の様々な分離法の中で、高精度で大量処理が可能な膜分離法が特に有力であると考えられる。しかし、膜面や細孔への吸着による目詰まりや膜表面上へのゲル層形成などの膜ファウリングによる処理能力の著しい低下が課題として挙げられる。本研究ではこの課題を解決するため、タンパク質のもつ電気的性質に着目し、電場とナノファイバー膜を活用した新しい濾過システムを適用し、効率的で安定的なタンパク質の分離を目指した。
実験 / Experimental
タンパク質試料にはウシ血清アルブミン(BSA)を使用し、純水中に溶解して試料溶液を調製した。このとき、NaOHまたはHClを使用してpH調整を行った。濾過システム内の濾室に設置された各電極板間に電圧を印加しつつ濾過操作を行い、所定の時間ごとに濾液を採取した。得られた濾液からBSA濃度を測定してBSAの阻止率Rを算出した。また、各pHにおけるBSAのゼータ電位を測定し、阻止性能とゼータ電位の関係について考察した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1にBSAの阻止率Rを溶液のpHに対して示した。電圧の印加によるBSAの阻止率はpHの影響を大きく受け、pHが高いほど、すなわちより塩基性側に移行するほど、阻止率は増大する傾向を示した。図2に各pHにおけるBSAのゼータ電位を示す。ゼータ電位は酸性側で正に大きく、pH 5近傍でゼロ、すなわち等電点となり、塩基性になるにつれて負に大きくなることがわかった。ナノファイバー膜は負に帯電していることが既知であり、膜とBSA分子との静電的斥力の増加が阻止率の増大につながったものと推察される。このように、電場とナノファイバー膜を活用した本システムの濾過性能とタンパク質のゼータ電位には密接な関係があることが示された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 BSAの阻止率とpHの関係
図2 BSAのゼータ電位とpHの関係
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究の遂行にあたり多大なご協力を頂いた三菱化工機株式会社研究開発部の皆様に心より感謝いたします。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 塩﨑竜平，向井康人，大森一樹，鎌谷彰人，谷 孝一，“電場を利用した濾過法の性能改善におけるナノファイバー膜特性の影響”，化学工学会第55回秋季大会（札幌），2024年9月12日
- 牛田敏弘，塩﨑竜平，向井康人，大森一樹，鎌谷彰人，谷 孝一，“ナノファイバー膜を用いた電界濾過法の適用性に関する検証”，繊維系三学会東海支部共催第37回東海支部若手繊維研究会（名古屋），2024年12月6日
- 向井康人，塩﨑竜平，牛田敏弘，岳 云鵬，大森一樹，鎌谷彰人，谷 孝一，“電界フィルターとナノファイバー膜の融合によるナノ粒子やタンパク質の高精度分離”，化学工学会第90年会（東京），2025年3月14日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件