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2005 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ・ナノ熱物質輸送現象のモニタリングと能動制御

Research Project

Project/Area Number 15206024
Research InstitutionKEIO UNIVERSITY

Principal Investigator

菱田 公一  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40156592)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小川 邦康  慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (50272703)
佐藤 洋平  慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (00344127)
Keywordsマイクロ・ナノスケール / マイクロTAS / 界面分子モニタリング / NMR / ナノスケール粒子 / 自己拡散係数 / 音響放射力 / レーザ放射圧
Research Abstract

マイクロ・ナノスケールレベルにおけるセンシング・コントロール技術をon-chip化した次世代マイクロ熱流体デバイスの開発には,固液界面における分子・原子状態をin-situモニタリング可能とする技術,液液界面における(電気)化学反応の定量的センシング,そして分子レベルの選択的拡散輸送技術が必要不可欠である.本年度は,音響放射力および静電気力による粒子選択的分離技術,レーザ放射圧による粒子選択的制御技術,更に,固液界面近傍での物質濃度と分子運動・束縛状態を核磁気共鳴(NMR)信号と分子動力学法との結合で算出する新たな界面分子NMR計測を確立することを目的として,界面分子NMR計測の基盤技術の構築を行った.マイクロNMRコイルを用いた固液界面近傍でのNMR計測では,MEMS技術によって外径0.4mmのNMR受信コイルの微細化を試みた.界面分子モニタリングデバイスの適用評価として,マイクロコイルで高分子膜内の多孔質界面近傍分子からのNMR信号の核スピンのT1,T2緩和時定数と自己拡散係数を測定した.マイクロNMRコイルを数nm程度の微細な多孔質を多数内部に持つ高分子膜に適用し,T1,T2と自己拡散係数を計測した.高分子膜に水を含ませると微細な多孔質内の壁面から水が吸着し,次に自由な水分子で細孔が満たされていく.これを定量的に計測するためにマイクロNMRコイルによってT1,T2緩和時定数および固液界面近傍での水分子の束縛性を示す自己拡散係数を計測し,含水量および試料温度との関係を明らかにした.特に,CPMG法を用いれば,固液界面での磁場の不均一性を補償でき,含水量と温度に強く依存したT2緩和時定数が界面分子モニタリングデバイスとして計測できることを明らかにした.

  • Research Products

    (7 results)

All 2006 2005

All Journal Article (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 音響放射力および静電気力によるサブミリチャネル内微粒子の連続的分離技術2005

    • Author(s)
      石田洋哉, 佐藤洋平, 菱田公一
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス2005講演論文集 No.05-17

      Pages: 235-236

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Particle separation technique utilizing acoustic radiation force in electroosmotic flow2005

    • Author(s)
      Ishida, H., Sato, Y., Hishida, K.
    • Journal Title

      19th International Symposium on Microscale Bioseparations

      Pages: 68

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] サブミクロン蛍光粒子を用いたマイクロチャネル内電気浸透流速度及びゼータ電位の評価2005

    • Author(s)
      一柳満久, 佐藤洋平, 菱田公一
    • Journal Title

      日本機械学会論文集B編 71巻709号

      Pages: 2316-2323

  • [Journal Article] Development of a local NMR sensor for wetness monitoring of polymer electrolyte membrane using a planar surface coil2005

    • Author(s)
      Kuniyasu Ogawa, Tomoyuki Haishi, Kohei Ito
    • Journal Title

      Proceedings of 6th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics

      Pages: 2-a-2

  • [Journal Article] 小型表面コイルによる燃料電池用固体高分子膜の局所水分計測法の開発2005

    • Author(s)
      小川邦康, 榊原浩志郎, 菱田公一, 拝師智之, 宇津澤慎, 伊藤衡平
    • Journal Title

      第42回日本伝熱シンポジウム講演論文集 Vol.I

      Pages: 99-100

  • [Journal Article] 小型表面コイルによる燃料電池用固体高分子電解質膜内の水分子の局所自己拡散計測2005

    • Author(s)
      小川邦康, 榊原浩志郎, 伊藤衡平, 菱田公一, 拝師智之, 宇津澤慎
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス2005講演論文集 NO.05-17

      Pages: 237-238

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 浮遊微粒子の連続的分離方法及び装置2006

    • Inventor(s)
      菱田 公一, 佐藤 洋平, 石田 洋哉
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人慶應義塾
    • Industrial Property Number
      特願2006-051494
    • Filing Date
      2006-02-28

URL: 

Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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