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Colloidal Dynamics社とESA法ゼータ電位計開発ストーリー

ESA法の起源

初めてのESA法のゼータ電位計 ESA8000

図1 初めてのESA法のゼータ電位計 ESA8000

アメリカのColloidal Dynamics社の経営者であるDavid Cannonは、超音波の研究機器メーカーであるMatec社に勤務していた1983年、共同研究者たちとともにESA電気音響効果を発見しました。

1985年にはESA法の特許を取得し、高濃度コロイド溶液におけるゼータ電位測定のために、Matec社独自のESA法による装置の開発を先導しました。1987年にCannonは、ESA技術の商品化及び、他の粒子評価用製品の開発のために設立されたMatecの新会社であるMatec Applied Sciences社の社長に就任しました。

今日世界中にあるESA法による解析装置の多くは、Cannonが1997年に会社を去るまでの間に彼のチームによって販売されたものと言えます。図1

 

AcoustoSizerの開発と“R&D 100 Awards” 受賞

多重周波数による粒子サイズごとの動的移動度スペクトルの比較

図2 多重周波数による粒子サイズごとの動的移動度スペクトルの比較

1986年、CannonはESA電気音響現象の理論を発展させるために、オーストラリアの物理学者Dr.O’Brienとの共同研究を始めました。Dr.O’BrienはESA測定技術について初めて理論を発表し、ESAとCVI(Colloid Vibration Current:コロイド振動電流)双方の電気音響効果が粒子の動的移動度にどのように相関しているかを示しました。

また粒子の振動から発生するESAシグナルが、交流電場の周波数変化で動的移動度(動的移動度スペクトルはESAシグナルの振幅の大きさに相当するMobility Magnitude Spectrumと位相のずれの大きさにに相当するMobility Argument Spectrumの和として表されます)がどのように変わるかを測定することにより、粒子径とゼータ電位の両方が同時に導き出せるということも示しました。これは粒子径とゼータ電位を同時に測定するためのDynamic Spectrum Method(動的移動度スペクトル法)と呼ばれています。図2

 
粒子径とゼータ電位の両方が測定可能なAcoustsizer

図3 粒子径とゼータ電位の両方が測定可能なAcoustsizer

Dr.O’Brienは同僚のDr.HunterとDr.Beattieとともに、動的移動度スペクトル法の特許を取得するため、オーストラリアにColloidal Dynamics社を設立しました。翌年、Matec社はDr.O’Brienの多重周波数解析の特許の商品化のためにColloidal Dynamics社との合弁企業を立ち上げました。Cannonはオーストラリアに派遣され、Dr.O’Brienの理論を検証し、その理論を立証する装置の試作品を製作しました。

そして1994年にはMatec社は高濃度溶液の粒子径とゼータ電位の両方を測定できる最初の装置“AcoustoSizer”を発売し、Cannon氏とDr.O’Brienは、米国でその年の優秀な新技術に送られる“R&D 100 Awards”を受賞しました。

アメリカ法人Colloidal Dynamicsの設立

ところが1996年、Matec社はAcoustoSizer開発技術への投資を打ち切ることを決めました。Cannonはその後Matec社を辞め、Matec社が保持していたAcoustoSizer技術に関する全ての権利を買い上げたColloidal Dynamics社に移籍し、合弁ベンチャーからも退きました。そして彼はアメリカ法人Colloidal Dynamics社を立ち上げ、AcoustoSizerの製造を続け、オーストラリアのColloidal Dynamics社は新会社の研究開発事務所となりました。

その後1999年、新Colloidal Dynamics社は粒子径とゼータ電位を同時に計測できるAcoustoSizer IIを発売しました。これは動的移動度スペクトル法でも超音波減衰法でも両方の手法で粒子サイズを測定することができる唯一の装置です。図4
2003年には動的移動度スペクトル法を使用したZetaProbe を発表しました。ゼータ電位専用機としては、粒子径を入力することなく、また電気二重層の厚みの仮定なしに全領域の粒子径に対して正確なゼータ電位が測定できる画期的な装置と言えます。

図4 電気音響法と超音波減衰法の2つの手法で 粒子径測定が可能なAcoustsizerⅡs

図4 電気音響法と超音波減衰法の2つの手法で 粒子径測定が可能なAcoustsizerⅡs

図5 粒子径を入力することなく、ゼータ電位を 簡単に測定可能なZetaProbe

図5 粒子径を入力することなく、ゼータ電位を 簡単に測定可能なZetaProbe

協和界面科学が自信を持ってお勧めできる一台

電気音響法と超音波減衰法の2つの測定原理を採用したAcoustoSizerⅡx

図6 電気音響法と超音波減衰法の2つの測定原理を採用したAcoustoSizerⅡx

日本国内におけるゼータ電位計のシェアでは、電気泳動法はもとより、高濃度向けでもCVP法に一歩譲るESA法ですが、多重周波数解析による動的移動度スペクトル法を組合せたZetaProbeは測定データの信頼性や使い易さにおいて協和界面科学が自信を持ってお勧めできる一台です。

現在電気音響法と超音波減衰法の2つの測定原理を採用し、高濃度コロイド粒子の粒度分布およびゼータ電位を同時にそくていできる装置、高濃度粒子径・ゼータ電位計AcoustoSizerⅡxの販売も開始しております。

コロイド溶液のゼータ電位を原液で測りたい、あるいは、従来のゼータ電位計ではデータが安定しない等、高濃度コロイド溶液の分散・凝集性評価でお困りのお客様は是非ともColloidal Dynamics社のゼータ電位計をお試し下さい。

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