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マイクロPIVによる微小流路内電気浸透流の可視化計測技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14350089
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京大学

研究代表者

大島 まり  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (40242127)

研究分担者 小林 敏雄  日本自動車研究所, 所長(研究職) (50013206)
谷口 伸行  東京大学, 情報基盤センター, 教授 (10217135)
佐賀 徹雄  東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30013220)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2003年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2002年度: 9,500千円 (直接経費: 9,500千円)
キーワードマイクロPIV / 電気浸透流 / マイクロTAS / ゼータ電位 / マイクロチャネル / 被写界深度 / 計測深度 / 共焦点マイクロPIV / 高速共焦点スキャナ / 三次元計測 / 落射照明 / フレームストラドリング / ゼータ電位計 / 森・岡本の式 / 電気泳動 / PDMS / マイクロ生化学システム
研究概要

マイクロTASに代表されるようなマイクロ流体デバイス内で発生する電気浸透流に注目し,その可視化と計測を行うためのツールとして「マイクロPIVシステム」を構築した.特殊な蛍光顕微鏡と従来のPIV装置を応用することにより,どのようなマイクロデバイスやマイクロ流れに対しても適用が可能であるという高い汎用性を実現することに成功した.
マイクロチャネル流れを計測することで,マイクロPIVの計測ツールとしての性能評価と改良を行った.次に,電気浸透流へ適用し,マイクロPIV計測およびゼータ電位計測を行った.その結果,電気的にニュートラルとされているPDMSチャネルでも電気浸透流は発生する,トレーサ粒子の電気的特性によって,とくに壁面近くの流体のイオン分布や電位分布が変化し,その結果,電気浸透流速度分布が変化する等の結論が得られた.マイクロPIVの最大の問題は,流れの任意断面計測ができないという点である.顕微鏡で粒子像を取得するため,常に焦点面外のボケたトレーサ粒子像もPIV画像に含まれることになり,電気浸透流計測のように,流路の深さ方向へ高い空間分解能で速度分布を得たい場合には,その被写界深度が大きく影響を及ぼす.
そこで次に,マイクロ流路の任意断面流速分布を計測することのできる「共焦点マイクロPIV」を新たに開発した.共焦点顕微鏡法により焦点面外の粒子像を光学的に除去することで,非常に薄い被写界深度で任意断面の鮮明な粒子分布画像を取得することに成功した.共焦点マイクロPIVを用いて,微小液滴の内部流動を可視化計測し,その内部流動は複雑で3次元的流動構造を持っていることを示した.薄い被写界深度で任意の位置での断面速度分布計測を実現した共焦点マイクロPIVシステムは,電気浸透流現象の研究において非常に効果的なツールとなることが確認された.

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (68件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (40件) 図書 (1件) 文献書誌 (27件)

  • [雑誌論文] 高速共焦点スキャナを用いたマイクロPIVシステムの構築2005

    • 著者名/発表者名
      木下晴之, 大島まり, 藤井輝夫, 山本貴富喜, 金田祥平
    • 雑誌名

      生産研究 57巻・2号

      ページ: 1-5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of micro-PIV system using high-speed con focal scanner (in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Seisan-Kenkyu Vol.57, No.2

      ページ: 1-5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of micro PIV system for measurement of flow in PDMS-based microchip2004

    • 著者名/発表者名
      Marie Oshima
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium "Particle Image Velocimetry Web Laboratory 2004"

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Study on Internal Flow in Nanoliter-sized Droplet Using Micro PIV2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita, M.Oshima, S.Kaneda, T.Fujii, T.Saga, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of ICMF-2004,Fifth International Conference on Multiphase Flow

      ページ: 527-527

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Confocal Micro-PIV for 3-dimensional Micro Flows2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita, M.Oshima, S.Kaneda, T.Fujii, T.Saga
    • 雑誌名

      57^<th> Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro-PIV Measurement of Internal Flow in a Micro droplet2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita, T.Kobayashi, M.Oshima
    • 雑誌名

      Proceedings of 2004 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry

      ページ: 16-16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マイクロバイオ流2004

    • 著者名/発表者名
      佐賀徹雄, 大島まり
    • 雑誌名

      日本機械学会講習会 実験流体力学-マイクロ流れ実験の基礎と応用-

      ページ: 33-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic PIVを用いた血管モデル内拍動流の時系列計測2004

    • 著者名/発表者名
      大石正道, 大島まり, 佐賀徹雄, 小林敏雄
    • 雑誌名

      可視化情報 Vol.24,Sppl.1.No.2

      ページ: 165-168

    • NAID

      10013560130

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Visualization and Measurement of Flow in Microchip (in Japanese)2004

    • 著者名/発表者名
      M.Oshima et al.
    • 雑誌名

      Proc.Univ.Tokyo Bio-chip Symp., Tokyo

      ページ: 3-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of micro PIV system for measurement of flow in PDMS-based microchip2004

    • 著者名/発表者名
      M.Oshima
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium "Particle Image Velocimetry Web Laboratory 2004"

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Study on Internal Flow in Nanoliter-sized Droplet Using Micro PIV2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of ICMF-2004, Fifth International Conference on Multiphase Flow

      ページ: 527-527

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Confocal Micro-PIV for 3-dimensional Micro Flows2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      57^<th> Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics NC002

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro-PIV Measurement of Internal Flow in a Micro droplet2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 2004 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry

      ページ: 16-16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Time-resolved measurement of pulsatile flow in the modeled artery using dynamic PIV (in Japanese)2004

    • 著者名/発表者名
      M.Oishi et al.
    • 雑誌名

      Journal of Visualization Society of Japan Vol.24, Suppl.No.2

      ページ: 165-168

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Study on Internal Flow in Nanoliter-sized Droplet Using Micro PIV2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita, M.Oshima, S.Kaneda, T.Fujii, T.Saga, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of ICMF-2004, Fifth International Conference on Multiphase Flow

      ページ: 527-527

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic PIVを用いた血管モデル内拍動流の時系列計測2004

    • 著者名/発表者名
      大石正道, 大島まり, 佐賀徹雄, 小林敏雄
    • 雑誌名

      可視化情報 Vol.24, Suppl.No.2

      ページ: 165-168

    • NAID

      10013560130

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロチップ内の流れの可視化計測2003

    • 著者名/発表者名
      大島 まり
    • 雑誌名

      東大バイオチップシンポジウム バイオチップ:医療を変えるマイクロ・ナノテクノロジ 講演予稿集

      ページ: 3-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of Micro PIV to Measurement of Flow in Various Designs of Microchip2003

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Kinoshita
    • 雑誌名

      7th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Visualization and Measurement of Recirculation Flow in Nanoliter-sized Droplet Using Micro PIV2003

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Kinoshita
    • 雑誌名

      Proceedings of the MicroTAS2003 Symposium 2003 1

      ページ: 535-538

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] PIV Measurement of Flow in the Modeled Artery using High Speed Camera2003

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Oishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 7th Asian Symposium on Visualization

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-speed PIV Measurement of Blood Flow in the Modeled Artery2003

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Oishi
    • 雑誌名

      4th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 血管の曲がりが内部流れに及ぼす影響の実験的考察2003

    • 著者名/発表者名
      大石 正道
    • 雑誌名

      第31回可視化情報シンポジウム講演論文集 23・1

      ページ: 431-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ステレオPIVにおける非侵襲なカメラ校正手法の開発2003

    • 著者名/発表者名
      明渡 佳憲
    • 雑誌名

      第31回可視化情報シンポジウム講演論文集 23・1

      ページ: 33-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of Micro PIV to Measurement of Flow in Various Designs of Microchip2003

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      7th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization No.216

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Visualization and Measurement of Recirculation Flow in Nanoliter-sized Droplet Using Micro PIV2003

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the MicroTAS2003 Symposium 2003 Vol.1

      ページ: 535-538

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-speed PIV Measurement of Blood Flow in the Modeled Artery2003

    • 著者名/発表者名
      M.Oishi et al.
    • 雑誌名

      4th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing No.F4098

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Study of Flow inside the Curved Pipe Model (in Japanese)2003

    • 著者名/発表者名
      M.Oishi et al.
    • 雑誌名

      Journal of Visualization Society of Japan Vol.23, Suppl.No.1

      ページ: 431-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of noninvasive calibration method for stereo PIV (in Japanese)2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Akedo et al.
    • 雑誌名

      Journal of Visualization Society of Japan Vol.23, Suppl.No.1

      ページ: 33-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of PIV Technique to Microflow2002

    • 著者名/発表者名
      Marie Oshima
    • 雑誌名

      可視化情報 22・1

      ページ: 19-20

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro PIV Measurement for Electroosmotic Flow2002

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Kinoshita
    • 雑誌名

      Proceedings of 10th International Symposium on Flow Visualization (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro PIV Measurement of Electroosmotic Flow2002

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Kinoshita
    • 雑誌名

      Proceedings of the MicroTAS2002 Symposium 1

      ページ: 374-376

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro PIV Measurement of Microchannel Flow2002

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Kinoshita
    • 雑誌名

      Proceedings of Japan-Korea Joint PIV Seminar

      ページ: 143-149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] PIV Measurement of Pressure- and Electrokinetically-driven Flow in Microchannels2002

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Kinoshita
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE-Beijing 2002 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] PIVによるマイクロチャネル内電気浸透流の可視化計測-マイクロPIVシステムの開発とその応用-2002

    • 著者名/発表者名
      木下 晴之
    • 雑誌名

      可視化情報学会第30回可視化情報シンポジウム講演論文集 22・1

      ページ: 167-170

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of PIV Technique to Microflow2002

    • 著者名/発表者名
      M.Oshima et al.
    • 雑誌名

      Journal of Visualization Society of Japan Vol.22, No.1

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro PIV Measurement for Electroosmotic Flow2002

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 10th International Symposium on Flow Visualization (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro PIV Measurement of Electroosmotic Flow2002

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the MicroTAS2002 Symposium Vol.1

      ページ: 374-376

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro PIV Measurement of Microchannel Flow2002

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of Japan-Korea Joint PIV Seminar

      ページ: 143-149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] PIV Measurement of Pressure and Electrokinetically-driven Flow in Microchannels2002

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE-Beijing 2002 (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] PIV Measurement of Electrokinetically Driven Flow in a Microchannel -Development and application of micro PIV system-(in Japanese)2002

    • 著者名/発表者名
      H.Kinoshita et al.
    • 雑誌名

      Journal of Visualization Society of Japan Vol.22, Suppl.No.1

      ページ: 167-170

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 電気泳動-electrophoresis-2004

    • 著者名/発表者名
      大島 まり
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      丸善
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大島 まり: "マイクロチップ内の流れの可視化計測"東大バイオチップシンポジウム講演予稿集. 3-4 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Marie Oshima: "Development of micro PIV system for measurement of flow in PDMS-based microchip"Proceedings of International Symposium "Particle Image Velocimetry Web Laboratory 2004". (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Haruyuki Kinoshita: "Application of Micro PIV to Measurement of Flow in Various Designs of Microchip"7th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization. No.216 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Haruyuki Kinoshita: "Visualization and Measurement of Recirculation Flow in Nanoliter-sized Droplet Using Micro PIV"Proceedings of the MicroTAS2003 Symposium 2003. 1. 535-538 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masamichi Oishi: "PIV Measurement of Flow in the Modeled Artery using High Speed Camera"Proceedings of 7th Asian Symposium on Visualization. No.2B6 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masamichi Oishi: "High-speed PIV Measurement of Blood Flow in the Modeled Artery"4th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing. No.F4098 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Marie Oshima: "Application of PIV Technique to Microflow"可視化情報. 22・1. 19-20 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Haruyuki Kinoshita: "Micro PIV Measurement for Electroosmotic Flow"Proceedings of 10th International Symposium on Flow Visualization. (CD-ROM). F0315 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Haruyuki Kinoshita: "Micro PIV Measurement of Electroosmotic Flow"Proceedings of the Micro TAS2002 Symposium. 1. 374-376 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Haruyuki Kinoshita: "Micro PIV Measurement of Microchannel Flow"Proceedings of Japan-Korea Joint PIV Seminar. 143-149 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Haruyuki Kinoshita: "PlV Measurement of Pressure-and Electrokinetically-driven Flow in Microchannels"Proceedings of SPIE-Beijing 2002. (CD-ROM). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 木下 晴之: "PIVによるマイクロチャネル内電気浸透流の可視化計測-マイクロPIVシステムの応用-"可視化情報学会第30回可視化情報シンポジウム講演論文集. 22・1. 167-170 (2002)

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      2002 実績報告書
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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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