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- 27 -

で薄くコーティングしておくことが行われる．ただし，この操作によって，表面コ ーティングの影響を受ける．また，湿潤状態の対象物を観察することは原則として できない．

2-5-2 解析方法

＜試料＞

・Accurel（original:2mm）

・微細化Accurel（840＜d＜1180[μm]）

・微細化Accurel（500＜d＜840[μm]）

・Silica gel（2-2-2で調製したもの）

＜器具＞

・カーボンテープ

・台座

・HITACHI E-1010 ION SPUTTER

・走査型電子顕微鏡（HITACHI Miniscope TM-1000）

＜手順＞

① 試料をカーボンテープで台座に固定した．

② 台座をHITACHI E-1010 ION SPUTTERによって真空にし，白金イオンで表面

を120[sec]コーティング処理した．

③ 処理後の台座を走査型電子顕微鏡（HITACHI Miniscope TM-1000）によって観 察した．

2-5-3 観察結果・考察

＜Accurel＞

OriginalのAccurel粒子をSEMによって観察したのが，Fig.2-9・Fig.2-10である．

Accurelの表面に見かけの開口部直径が1-3μmレベルの細孔が存在している．また，

- 28 -

その微細化したAccurel粒子の結果がFig.2-11（Accurel particle (840＜d＜1180[μm])） とFig.2-12 ((500＜d＜840[μm]))である．これらを比較すると，Accurel粒子が微細に なるほど細孔開口部の数密度が高まっているように見える．これは，後に Fig.2-19 で述べるようにAccurel粒子の深奥部に進むにしたがって細孔が分岐しているため，

微細化によってより多くの細孔開口部が表面に露出したためと考えられる．

Fig.2-9 SEM image of original surface of Accurel (Original).

The scale expresses 10μm.

Fig.2-11 SEM image of Accurel particle (840＜d＜1180[μm]).

The scale expresses 30μm.

Fig.2-10 SEM image of original surface of Accurel.

The scale expresses 30μm.

Fig.2-12 SEM image of Accurel particle (500

＜d＜840[μm]).

The scale expresses 30μm.

- 29 -

＜Silica gel＞

Silica gelのSEM観察の結果が，Fig.2-13とFig.2-14であり，細孔を視覚的に確認 することができなかった．多孔質であったとしても，SEM で確認できないほど細 孔が微小なため，酵素の吸着に必要な面積は，単に外表面積しか利用できないと考 えられる．Fig.2-13とFig.2-14は，著者が調製したものであるが，市販のSilica gel であっても，一般的に細孔は数nmのレベルであり，酵素の固定化担体として用い るには細孔開口部が小さすぎると思われる．

Fig.2-13 SEM image of Silica gel particle.

The scale expresses 1mm.

2-6 水銀ポロシメーターによる細孔空間の詳細構造

試料は，測定前に室温にて，デシケーター内で乾燥させた．

水銀ポロシメーターは，AutoPoreⅢ（SHIMAZU社）を用い，試料セルをFig.2-15 に示した．

Fig.2-15 Sample cell of mercury prosimeter

Fig.2-14 SEM image of Silica gel.

The scale expresses 30μm.

- 30 -

担体

細孔

水銀

表面張力（γ）

圧力（P）

θ

Fig.2-15 に示すように，細孔を円筒状の均一の細孔とし，細孔内への水銀を圧入

するために必要なエネルギーを考えると，（2-1）式が得られる．

・γ

・

・ D L

W

₁

 

（2-4） r：円筒状細孔の直径[m]

L：円筒状細孔内に入る水銀の長さ[m]

W1：細孔へ水銀を入れるために 必要なエネルギー[J]

γ：水銀の表面張力[N/m]

Fig.2-16 Schematic model of mercury porosimeter to measure pore volume in a carrier

Fig.2-17 に示すように，担体と水銀が濡れないと考える場合，水銀の接触角（θ）

は90°＜θ＜180°となるので，（2-5）式が得られる．



 _cos

1

・ D ・ L ・γ・

W 

（2-5）

一方，細孔体積（V=2πr L）に水銀を外圧Pで 押し込むエネルギー（W2）は，（2-6）式で表せる．

V P W

₂

 

4

2

L

D P  ・ ・



（2-6）

（2-5）式と（2-6）式（W1=W2）より，（2-7）

式の関係が成り立つ． Fig.2-17 Schematic illustration of pore size measurement

- 31 -

cos P 4 D

²

L L

D ・ ・

・γ・

・

・  

 

cos P ・ 4 D

γ・  

_（2-7）式

ここで，細孔径の直径をDに注目すると，（2-8）式が得られる．

D _{ 4} ^γ・ P _cos 

（2-8）式

（2-8）式より，接触角（θ）と表面張力（γ）を定数とすれば，圧力（P）と水銀 の封入し得る細孔直径（D）は反比例の関係を示すことが明らかである．

Accurel の体積基準の細孔径を求めた結果を Fig.2-18 に示す．Accurel 粒子には，

0.1-0.5μm径のピークと共に，1.0 μm径の細孔の存在を示唆する結果を得た．微細

孔の占める体積（たて軸の値）が大きいことから，微細孔が粒子内部で分岐を重ね て大きな空間構造を形成していることが推察できる．

- 32 -

Fig.2-18 Pore size distribution of Original Accurel particles.

Fig.2-18 の結果から推察される Accurel 粒子断面の細孔構造を模式的に示したも

のが Fig.2-19 である．Accurel 粒子は二段の階層構造を有し，表面開口部がやや広

く，深奥部に進むにしたがって，微細に分岐していく特徴的な細孔空間を有するこ とが推察できる．表面開口部が広くなっていることは大きな分子である酵素の吸着 固定化に有利と考えられる．また，疎水性の基質や生成物の拡散が容易となり，開 口部の閉塞も生じにくいことが予想され，長期にわたる使用に耐え得る可能性が期 待できる．

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0.00 0.00 0.00 0.00

In cre m en ta l In tru si on [1 0

-3

m

3

/k g]

Pore diameter [m]

10

^-9

10

^-8

10

^-7

10

^-6

10

^-5

10

^-4

10

^-3

Micro-pore group (0.1μm)

(Internal pores) Macro-pore group (1μm) (Surface)

- 33 -

)LJ 6FKHPDWLF LOOXVWUDWLRQ RI SRUH VWUXFWXUH LQVLGH RULJLQDO $FFXUHO SDUWLFOHV 7KH

RSHQLQJRQWKHRXWHUVXUIDFHZDVODUJHUWKDQWKDWLQVLGHWKH$FFXUHOSDUWLFOHV

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ドキュメント内 疎水性担体に固定化した (ページ 31-38)