2019 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental and numerical studies on the Segre-Silberberg effect
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17H03176
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
関 眞佐子 関西大学, システム理工学部, 教授 (80150225)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流体 / 粒子 / 慣性 / Segre-Silberberg効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
流路内層流に浮遊する粒子が，慣性に起因する揚力を受けて流路下流の断面内で特定の位置に集中する現象であるSegre-Silberberg効果は，浮遊粒子の分離・選別への応用が期待されている．本研究は，Segre-Silberberg効果について，様々な条件下での粒子集中位置の探索とその決定因子の特定を目的としている．本年度は，昨年度に引き続き，粒子および媒質の物性の影響について実験および数値シミュレーションにより調べたのち，研究のまとめとして，Segre-Silberberg効果に影響を与える因子を整理した．
浮遊粒子が変形性をもつ場合としてヒト赤血球を用い，薬剤により様々な程度に変形性を劣化させた硬化赤血球を作成した．まず，正常な赤血球および硬化赤血球の膜弾性率を原子間力顕微鏡により計測し，赤血球膜の硬化度を確認した．次に，各赤血球をニュートン流体であるリン酸緩衝生理食塩水(PBS)に浮遊させ，微小流路に流して，下流断面における赤血球の分布を測定した．また，媒質として，PBSに高分子デキストランを混ぜた粘弾性流体を用いた場合の実験も同様に行い，分布の比較を行った．その結果，低レイノルズ数では，正常な赤血球は変形性の影響により流路中央に集まったのに対し，硬化赤血球では，硬化度が高くなるほど，剛体粒子で見られた流路断面に広く分散する分布に近づいた．レイノルズ数を増加させた場合には，媒質がニュートン流体であるといずれの赤血球においても，慣性の影響により剛体粒子とほぼ同様の分布となったが，媒質が粘弾性流体であると正常赤血球では対角線上の4点に集中するという新たな分布が得られた．これらの結果から，浮遊粒子と媒質の物性に依存して粒子集中位置が変化することが分かり，媒質や流動条件を適切に選定することにより浮遊粒子の物性による分離の可能性が示された．
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
関西大学流体物理研究室ホームページ
http://fluid.phys.kansai-u.ac.jp/index.pub
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Research Products
(15 results)
