2012 Fiscal Year Annual Research Report
不凍タンパク質とイオンの協同効果による氷スラリー流中の氷粒子成長の高度制御
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24360081
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
萩原 良道 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (50144332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲田 孝明 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (60356491)
角田 直人 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70345437)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 結晶成長 / 氷スラリー流 / 協同効果 / マイクロスケール伝熱 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、氷スラリー流に添加した、イオンと不凍タンパク質の影響を解明することである。この解明のために、氷粒子の形状、液体速度、温度、イオンとタンパク質の濃度に関する新しい同時計測法と数値シミュレーション法を開発し、確立する。これらの新しい手法を用いて数値シミュレーションと計測を実行し、得られる結果を考察して、イオンと不凍タンパク質により氷スラリー流中の氷粒子の成長を高度に制御する方法を確定する。
初年度である平成24年度は、以下のような結果を得た。
1.現有の低温恒温水槽と撹拝機を用いて、直径が1mm以下の微小な氷粒子を含む氷スラリーができることを確認した。
2.現有のシリンジポンプ、恒温水槽、および現有の微細流路を用いて、定常的な氷スラリー流が実現でき、さらに氷スラリー流が安定することを確認した。
3.現有の顕微鏡と近赤外カメラを用いて、近赤外光の照射時間を短くかつ不連続にしても、連続光の場合に近赤外光強度と較正曲線から得られた温度と同じ温度が得られることを確認した。
4.過マンガン酸ナトリウム水溶液の濃度を輝度から推定する方法を検討し、方法の妥当性を確認した。
5.フェーズフィールド法と埋め込み境界法を用いて、氷スラリー流を予測する数値シミュレーション法を開発し、予測を行った。結果は合理的であることを確認した。
6.すでに数値シミュレーションにより有効性を確認した局所粒子ストークス数に関して、実験的に検証できるかを調べ、検証が可能であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した24年度研究計画の6項目のうち、数値シミュレーションについては計画通りに研究を遂行した。実験に関しては、新しい小型流路を作成する前に既存の微細流路を用いて行い、結果を得た。したがって、新しい流路を作成すること以外、すべて予定通りであった。その一方で25年度研究計画の一部に関する予備実験を行い、結果を検討することができた。これらを考慮して、順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請書に記載した25年度および26年度の研究計画に基づき、研究を続行する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
24年度は現有の微細流路を用いて実験を行い、予定の計測を行えた。残金では24年度に製作予定の新しい流路の製作が不可能であることが判明したため、それを繰り越し、25年度に製作することとした。
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