| 研究課題/領域番号 |
09555067
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
大場 謙吉 関西大学, 工学部, 教授 (30029186)
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| 研究分担者 |
桜井 篤 関西大学, 工学部, 助手 (50162334)
板東 潔 関西大学, 工学部, 教授 (70156545)
佐藤 行成 株式会社 カノマックス技術研究所, 副社長
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
1999年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1998年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
1997年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
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| キーワード | 光ファイバーセンサー / レーザードップラー流速センサー / 血流測定 / 不透明流体測定 / 分布屈折率レンズ / 斜め切頭円錐型レンズヘッド / 注射針内組み込み式センサー / 血管刺入 / 光ファイバーレーザードップラー流速計 / 血液測定 / 斜め切頭円錐レンズヘッド / 注射針内組み込み式刺入センサー / 血液と不透明流体の測定 / 分布屈折率レンズを持つセンサーヘッド / 斜め切頭円錐型レンズ / 注射針内組込式刺入センサー / 血液および不透明流体の測定 / センサーヘッド周りの流れ場 / 数値シミュレーション |
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| 研究概要 |
血液および不透明混相流体の測定用に参照ビームモードの光ファイバー型レーザードップラー流速センサーの開発研究を行なった結果を以下にまとめる。
1.予備実験として、牛血および白色顔料溶液中のレーザー光透過実験の後、回転円盤上の牛血を満たした環状開水路に当センサーを自由液面から挿入して局所流速を測定したところ、波長830nm、633nmの光の両方とも20%希釈血まで正確に測定できたが、より高濃度になるとLDV信号が弱く、誤差が大きくなり測定できなかった。これは、使用した牛血の状態が血餅の存在など生体内よりもかなり悪いことに起因していると考えられる。
2.本センサーをより高濁度の流体にまで適用可能にするために、センサーへッドを改良した。まず、平行に並べた2本の光ファイバーの先端に形状を斜め切頭円錐型に加工した分布屈折率レンズ(DlL)を取り付けて、流れ中へのセンサーヘッド挿入による周りの流れの撹乱の減少とレンズ端面からの有害な強い反射光の減少を図った。次に、センサーヘッドをより小型化して血管への刺入という実用目的に近づけるため、DlLの直径を2mmから1mmへと小さくして、注射針内に組み込み、光線理論による数値計算の結果を参照しながら、受光可能領域を広げるために光学系を2ファイバー式から単ファイバー式に変更した。さらに、光学素子の接続端面からの有害な反射光を減らすため光ファイバーとDlLを紫外線硬化型接着剤を用いて接続した。以上の改良の結果、懸濁流体の測定限界濃度を約4倍に上昇させることが出来た。
3.注射針に仕込んだこの改良型センサーを用いて、血管を模擬した内径10mmのシリコーンゴム製の弾性管内の高濃度白色顔料水溶液の流速分布を測定した結果、センサーヘッドのスキャンニングにより円管内の発達した定常層流の回転放物面状の速度分布を正確に測ることが出来、血流測定の目途を付けることができた。
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