微小な領域に存在する水分の存在の測定法？

質問

今、骨にレーザーを照射して照射有無で骨に含まれる水分量の変化があるかどうかを測定するような実験を検討しています。細かい数値までは必要ないのですが水分変化をしりたいのですが、なにか手軽に調べる方法はないでしょうか？詳しい方がおられましたら教えてください。よろしくお願いします。

回答No.5

38endoh · ベストアンサー

> FTIR（赤外線分析装置）はありますが、このことでしょうか？

そうです。最近の IR は大体 FT 方式ですね。ただ，普通の FTIR では測定は出来ないと思います。微小エリア（とは言っても 1 mmφ ですよね）の反射配置測定が出来るようなものでないと…。

お礼

ありがとうございます。反射型のFTIRがありますので38endohさんの方法でトライしようと思います。また機会があればよろしくおねがいします。

回答No.7

spinflip

＃６です。コメント＃３を読んでいませんでした。
φ１程度の領域を選択的に測定する場合、その大きさ
φ１の平板ピックアップコイルを作って、試料(骨)
に密着させて測定できます。レーザー光の導入を
うまくやれば、NMRを測定しながら照射することも可能
だと思います。面白そうですね。

骨の研究は、メカニカルストレスで成長が促進されるなど、
面白いことだらけの上、役に立つ話が多いですね。

お礼

丁寧な回答ありがとうございます。FTIRをもっていますのでこれでうまくいかないようであればNMRを検討したいと思います。また機会があればおしえてください。

回答No.6

spinflip

製薬会社などで、錠剤に含まれる水分の含有量を調べるのに、
プロトンのNMRを使っているそうです(一昔前の話かも知れません)。
NMRといっても構造分析用や固体物理用のごついヤツではなく、
永久磁石を使ったCWタイプの簡易型です。
原理は、単純で、信号強度∝プロトン含有量∝水分量
ということです。
お近くにNMR屋がおられたらご相談してみて下さい。

回答No.4

38endoh

反射 IR でマッピングがとれる装置は，例えばこれ（↓）です。もし装置が近くにない場合，製造メーカーで依頼測定をしてもらうことも可能だと思います。相談してみてください。

　http://www.an.shimadzu.co.jp/products/ir/aim8800.htm

あと非常に簡便な方法として，レーザー照射後に無水塩化コバルトのような水検出試薬を塗布し，光学顕微鏡（または虫眼鏡）で目視の色観察（できれば可視領域の反射スペクトル測定），という方法もあると思います。定量性はどんどん悪くなりますが，これにかかる費用は試薬代だけです。

お礼

FTIR（赤外線分析装置）はありますが、このことでしょうか？とにかく説明書をよんで調べてみます（英語マニュアルでつらい、、）。ありがとうございました。

回答No.3

38endoh

方法はいくらでもあります。が，質問の内容が明らかに不十分なため適切な回答ができません。測定のオーダーと精度，測定範囲（表面のみか全体か）を補足してください。また，できれば使用できそうな機器も補足お願いします。

ほんの一例として，思いつくところから列挙します。仮に骨全体の重量変化を見るとして，精度が mg オーダーでしたら直示天秤，それ以下なら QCM（No.2 の方の方法）が良いと思います。また，骨を密閉容器に入れてレーザー照射を行い，容器内の湿度上昇から換算することも可能だと思います。

骨全体ではなく照射した表面部分だけに興味があるなら，重量変化での議論は難しいでしょう。骨表面の水の変化だけを見たければ，反射 IR で O-H 振動伸縮のピーク面積の変化を測定すればよいでしょう。表面だけでなく断面全て必要なら，MRI が良いでしょう。

お礼

内容不十分ですみません。追加します。レーザー照射部分（巾1mm程度）だけの水分がとんでいることを確認したいと考えています。具体的にどれだけの水分がとんだというような数値は必要なく、非照射面と比べて照射部分の水の含有量が減少していることがわかればいいです。38endohさんが下から３行目からいわれているように重量変化での確認は難しいと思います。反射 IR で O-H 振動伸縮のピーク面積の変化を測定という方法が興味あるのですがどのような方法でしょうか？特殊な装置は必要でしょうか？素人ですみません。

回答No.2

First_Noel

振動子が使えるかも知れません．
微小骨片を振動子に貼り付け，レーザーを当てて水分が蒸発すれば，
軽くなるので固有振動数が変化します．
出力は電圧変化で出ていたと思います．私自身は使ったことは無いのですが，
真空中でのコンタミ具合を調べる際，コンタミ物質が振動子に付着すると
振動数が変化する，と言う実験を同じ部屋の人がかつて行っていました．
ご参考まで．

お礼

回答ありがとうございます。maris_stellaさんの返答のところに書いたのですが、スケールはとても小さなものであり、レーザー照射部分（巾1mm程度）だけの水分がとんでいることを確認したいと考えています。水は蒸発するものなのでレーザー照射部分の水の減少による重量変化よりも、骨の表面全体からの蒸発のほうが影響が大きく、測定不可能だと考えています。また、ご意見ございましたらよろしくお願いします。

回答No.1

maris_stella

素人がいい加減なことを言って申し訳ありませんが、それは、骨を、微細な重量変化を測定できる重量秤の上に乗せて、重量変化を見ることで、近似的に実現できるのではありませんか。

そういう微細な重量変化を測定する秤がないということでしたら、自作できるのではないかと思います。圧電素子を使い、その上に、重量がかかるように、骨を置く台を乗せればよいのではないでしょうか。

圧電素子は手に入らないということでしたら、市販の安いマイクを買って来て分解すると、声に伴う「空気圧変化」を抵抗変化（または電流変化等）に変える素子が使われているはずです。

骨とその台の合計重量の一定分がかかるように配置し、最初は、重量の分かっている物体を台の上に置き、それに加えて、微細な天秤秤の金属片を乗せて、電気変化を電圧計などで測定し、電圧変化と、乗せる追加物体の重量変化の関係を示す式を手に入れれば、レーザー照射による、骨の重量変化が分かるはずです。

（また、電圧変化は、増幅して、連続的に記録できるはずです）。

微妙な重量変化の測定のためには、一定の重量を目安として、骨を乗せるとき、測定レンジに入るように、追加の重石を加えれば、よいと言うことになるとおもいますが。

レーザー照射によって、水分だけが蒸発するとした場合の考えです。レーザーのエネルギーが大きく、水以外のものも蒸発するとすると、この方法では無理です。しかし、その場合、気化した水と、その他の物質の割合をどう測定するのか、クロマトグラフィーで、気体の成分分析でも行わないと分からないということになると思います。

（骨が重い場合、圧電素子のレンジを越えてしまう場合は、台をはかりの一方とし、他方に、ほぼ釣り合う重さの物体を乗せ、僅かな重量変化で、バランスが上下するようにして、このバランスの一方端から下に棒を延ばし、その下に圧電素子を置けば、微細な重量変化もレンジに入れることができると思います）。

お礼

早速の回答ありがとうございます。maris_stellaさんの返答のところに書いたのですが、スケールはとても小さなものであり、レーザー照射部分（巾1mm程度）だけの水分がとんでいることを確認したいと考えています。骨（小さくきっても1cm角）全体の重さで考えてしまうとたぶんまわりの空気接触部分での水分の蒸発の影響のほうがおおきくなり、わからないと思います。また、よい考えがございましたらどうかよろしくお願いします。