| 研究課題/領域番号 |
15360092
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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 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
岡本 孝司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80204030)
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| 研究分担者 |
班目 春樹 (斑目 春樹) 東京大学, 原子力研究総合センター, 教授 (80092336)
杉井 康彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90345108)
南山 求 広島国際大学, 保健医療学部, 教授 (00142191)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
2004年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2003年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
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| キーワード | マイクロPIV / 高速度マイクロPIV / 対向流界面 / 非線形拡散 / 過渡流動 / マイクロLIF / マイクロダイナミクス / マイクロマシン / マイクロTAS / 速度場計測 / pH分布計測 |
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| 研究概要 |
化学分析法やその他の化学プロセスを小さな基盤(マイクロチップ)上に集積化する研究(μTAS, Lab-on-chip)などにとって重要なマイクロチャンネルにおける流場を調べるため,マイクロスケール空間解像度を持つ速度場/スカラー場を得ることができるマイクロPIV/LIFシステムを構築した.
マイクロLIFシステムでは、蛍光染料と顕微鏡を用い、マイクロチャンネルにおける酸塩基混合におけるpH分布を可視化し、非線形な混合促進を発見し、その定量化を実施することができた。
マイクロPIVシステムでは、カメラとして高解像度高速ビデオカメラを用い、かつ、画像強調装置(イメージインテンシファイア)を併用して画像を連続的に取得するシステムを構築した。照明として、連続発振レーザを用い、1024x1024画素の解像度で毎秒2000枚撮影できるカメラを用いた。本システムを用いて、対向流型のマイクロチャンネル内流動を計測した。チャンネル幅は100μmで、奥行きは15μmのチャンネルに水と油を対向させて流動させる。その結果、チャンネル中央部に水油の界面が生成される。この界面近傍の流動を、上記開発した高速度マイクロPIVシステムで計測した。時間方向に0.5msの解像度で、速度変動を取得することができ、界面近傍において、過渡的な変動や、渦構造を明らかにすることができた。これらの微小な渦や変動が水油界面における物質輸送に大きな影響を与えていることを明らかにした。
以上2種類のマイクロ計測手法を開発し適用することで、全く新しい非線形拡散現象と、非線形微小渦構造を明らかにすることができ、初期目的であった、微小流体機械におけるマイクロダイナミクスを明らかにすることができた。特に、本研究で開発した、マイクロLIFシステム、及び高速度マイクロPIVシステムは、いずれも世界初のシステムであり、今後のマイクロ流動分野の発展に大きく寄与すると考えられる。さらに、本研究で解明した、界面近傍の非線形拡散現象や、界面近傍における極微小渦や過渡流動現象は、新しい知見であり、微小流体機械の発展に大きく寄与している。
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