| 研究課題/領域番号 |
12650556
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
土木環境システム
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| 研究機関 | 函館工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
大久保 孝樹 函館工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (20168892)
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| 研究分担者 |
西野 耕一 横浜国立大学, 大学院・工学研究院・システムの創生部門, 助教授 (90192690)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2002年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2001年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
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| キーワード | 生物膜 / 表面形態 / 計測方法 / rms / パワースペクトル / PTV法 / 流体力学 / 直交選点有限要素法 / 写真測量 / 流体挙動 / PJV法 / 生物膜表面凹凸 / 2次元パワースペクトル / 直交選点法 / 有限要素法 / 生物膜表面形態 / CCDカメラ / 実体顕微鏡 / 相互相間法 / 形態定量化 / 流体計測 / 3次元画像 / PIV法 / 形態定量法 |
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| 研究概要 |
生物膜の基質除去に及ぼす膜表面形態および流体力学的挙動の影響に関する研究について,以下の諸点の究明および実験計測手法の開発を目指した。
(1)写真測量による生物膜表面凹凸のステレオ化に相互相関法を応用し、広領域の生物膜表面凹凸を移動ステージによって計測する手法を開発する。
(2)生物膜表面の3次元計測によって表面積の定量化をするとともに、2次元パワースペクトル解析、rmsによる凹凸の定量化の妥当性を見出す。
(3)生物膜表面上の流体力学的挙動をPTV法により計測する手法を開発する。
(4)非線形移流拡散反応方程式を新規の直交選点有限要素法で定式化し、数値計算することによってその手法の妥当性を確認する。(今後、これをもとに生物膜増殖モデルの数値計算の基礎的定式化の開発を目指す)
平成12年度から平成14年度までの研究期間内に以下に示す諸点を明らかにしたが、一方でこれらの問題点として今後の課題が残った。
(1-1)写真測量を用いたステレオ化の可能性が見出された。既知試料において、相互相関法の最適な窓領域の大きさを確認することができた。ステレオ化に用いた相互相関法の誤認によるエラー値の処理について今後研究する余地が残された。
(1-2)レーザー変位計との定量的精度の確認は、H15年に進行中である。
(2-1)rms、2次元パワースペクトルの定量化が可能となった。
(2-2)基質除去とrms、2次元パワースペクトルの関連が見出された。基質除去に及ぼす膜表面凹凸の影響は、2次元的に解析した場合も1次元的に解析した場合も定性的に同様の結果となった。2次元的な解析では、定量的により正確な判断ができる。
(3-1)生物膜表面上の流体力学挙動を計測するためのチャンバーを開発し、蛍光粒子、紫色レーザー、カットオフフィルター、実体顕微鏡を用いPTV法で流体挙動を計測する手法を確立した。基質除去に及ぼす流速ベクトル分布の詳細な考察は今後の課題として残ったが、流速ベクトル分布は詳細な分布が得られ、定量的に妥当な結果が得られたと考えている。今後、数値計算等の照合を考えている。
(4-1)生物膜増殖モデルの数値計算の基礎として新規の直交選点有限要素法による非定常拡散反応方程式の数値計算の妥当性を見出した。この手法は、他のいろいろな分野に強力な汎用性と応用性を含んでいるものと考えている。
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