2009 Fiscal Year Annual Research Report
熱電素子と熱可変材料を用いた無電源体内埋め込み型マイクロポンプの開発
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20360087
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
鳥居 修一 Kumamoto University, 大学院・自然科学研究科, 教授 (30180201)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊東 繁 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 教授 (80069567)
外本 和幸 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 准教授 (70199462)
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| Keywords | ペルチェ素子 / 熱可変材料 / X線装置 / 流動現象 / デフユーザーバルブ / ノズルバルブ / PIV計測法 |
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| Research Abstract |
加工と製作は熊本大学中央工場のマイクロマシニング装置で行った。製作するマイクロポンプは、デフユーザーバルブ、ペルチェ素子と熱可変材料とが組み合わさった熱電運動素子、及びノズルバルブからなっている。デフユーザーバルブとナズルバルブはアルミ棒から加工し、双方を中空の熱可変材料と結合させた。作動流体はこの加工内部を流れるようになっており、その流動はマイクロCT装置で観察した。ここで、デフユーザーバルブとナズルバルブを作成する際、作動媒体の流出・流入部の形状、熱電運動素子からなるチャンバーの形状を採用した。その結果、以下の知見を得ることができた。
・ ポンプ内部の流動を可視化するために、マイクロバブル、マイクロシラスバルーン、マイクロアルミナをトレーサー粒子として用いて、その動きをX線装置で記録した。3種類のトレーサーを使用し、特にマイクロバブルが流体の追随性が良好であり、その動きが鮮明であることが分かった。
・ X線装置で記録したマイクロバブル(これは流体の動きと対応している)をPIV (Particle Image Processing)手法を用いて、マイクロポンプ内部の流動を計測した。マイクロポンプ内部中央領域での流体の速度は最大で約0.5mm/sであった。この流速は、マイクロポンプを駆動させるペルチェ素子と熱可変材料の周期的な変化で異なる。
・ 内部流動を可視化することができないマイクロポンプにおいて、X線を使用して流体に添加した粒子(ここではマイクロバブル)を動的に撮影し、これをPIV手法で計測することで流動計測ができる計測手法を確立した。
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