海洋CO2センサの小型化を実現するマイクロ流路の作製とCO2平衡化特性
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20H02363
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柳田 保子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10282849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 善之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 技術開発部, 副主任研究員 (20566103)
三輪 哲也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 技術開発部, 調査役 (90272400)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | 二酸化炭素 / PDMSマイクロ流路 / CO2平衡器 / 海洋現場観測 / 二酸化炭素センサ / 海洋環境観測 / 二酸化炭素平衡器 / 海洋環境計測 / 海洋センサ / マイクロ流路 / PDMS / PDMSデバイス / オーシャンヘルス |
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| Outline of Research at the Start |
二酸化炭素（CO2）は地球温暖化の要因のひとつであり、大気中の約30％が海水に吸収されるが、季節や昼夜、海水温度変化などで濃度が変動することから、海水CO2濃度を海洋現場で高頻度に観測する必要がある。本研究ではCO2分圧平衡特性に優れた薄膜材料であるPDMSを用いたマイクロ流路によるCO2平衡器を開発する。マイクロ流路構造やCO2分圧平衡特性、機械的強度の向上、耐腐食性や生物付着防止機能などを検討し、海水CO2センサの小型化、長期使用、自動・定期計測へ寄与する。本研究により海洋現場観測データに基づくオーシャンヘルス研究の進展に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は、マイクロ流路デバイス内外のCO2分圧平衡化を効率よく実現するデバイスの設計条件としてこれまでに明らかにされてきた渦巻き構造の流路をラピッドプロトタイピングすることを目的とし、外径2㎜φ、内径1㎜φ、長さ1mのPDMSチューブを円型に束ねたものを用いることの是非について検討を行うこととした。そして現在までのCO2センサに用いられているアモルファステフロンチューブのCO2分圧平衡能との比較検討を試行したところ、CO2濃度の低い海水から高濃度CO2を含む海水へと変化させた場合に、PDMSチューブではCO2センサのCO2濃度応答性が低い傾向がみられることが判明した。
また海洋現場にて長期観測を行う際に必要となる、マイクロ流路デバイスへの生物付着を防止する方法について検討し、短波長UV光を定期的に照射する装置を組み合わせて設計することが有効手段となる可能性が見出された。そのため、長期観測時に適したCO2平衡器において、pH指示薬の流路保持形状について検討した結果、PDMSチューブ構造よりもPDMSシート構造中に渦巻き流路構造を配置したものの方が、効率よく生物付着を防止できる可能性が示唆された。
また海洋研究開発機構にて、昨年度まで試作してきたPDMSマイクロ流路によるCO2平衡器を搭載する海洋CO2センサの改良指針を検討した。CO2平衡器や光学セルユニット、ポンプやセンサ基板のパッケージ化について詳細に検討を行い、さらなる防水性や堅牢性の向上を図る必要があることが明らかとなった。さらに令和5年度は、CO2センサ制御プログラムの改定や無線操作対応についての検討を開始することができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(4 results)
