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高速時間分解ホログラム生体計測プローブの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17760173
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 熱工学
研究機関東京理科大学

研究代表者

佐竹 信一  東京理科大学, 基礎工学部・電子応用工学科, 助教授 (90286667)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードホログラム / マイクロパイプ / PTV / マイクロチャンネル
研究概要

従来の画像処理流速計は、PIVによる2次元面ステレオPIVもしくは、2台以上のカメラ構成による3次元PTV手法による計測である。これらは、複数台カメラが必要な上、粒子の対応付け等に複雑な計算プロセスが必要であり検査ボリュームの不確かさが大きい。しかしながら、本研究で用いられているホログラムを用いた三次元流速計装置では、1台のカメラ構成で3次元の粒子画像が得られ、高速度カメラを使うことにより高時間分解での計測を可能としている。本研究では、ミリチャネル内での物体周りの計測に成功しているこの技術をベースにし、ミクロ流体であるマイクロチャネル流に適用することを目的としている。近年急速に進歩する生体工学分野でのマイクロ流体計測において特に微小生物のその周りの計測に本計測手法の適用を行った。
a)マイクロチャネルおよびパイプ計測
マイクロチャネル内は、ダブルパルス間隔100[msec]での流れを計測する.流量は1.0[ml/h]に設定し,レイノルズ数は3.74となった.撮影は毎秒1000フレームで約2秒分(2027フレーム)撮影する.マイクロパイプ内の流れの計測には、流量は1.85[ml/h]に設定し,レイノルズ数は8.30とした.計測に用いる流路は幅101.9[mm],深さ32.5[mm]で断面が半円形のマイクロチャネルと,内径92[mm]のFEP(Fluorinated Ethylene Polymer)製のマイクロパイプで使用し、マイクロパイプは屈折率が1.338で水の屈折率(1.4)と近いため,ウォータジャケットに沈めることで,粒子のホログラムを鮮明に撮影できる.ホログラム再生し、粒子像をとらえ、トラッキングしベクトルを得た。
(b)微小生物の計測
微小生物であるブラインシュリンプの周りの流れを計測する。ブラインシュリンプは500ミクロンほどの大きさで手足を高速に動かし泳ぐ。この手の動きや、周りの粒子を捉えてホログラム再生し計測を行う。パルス時間間隔は、マイクロチャネルの計測と同様なものを用いた。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (12件)

  • [雑誌論文] Parallel computing of a digital hologram and particle searching for microdigital-holographic particle-tracking velcocimetry2007

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Satake, Hiroyuki Kanamori, Tomoaki Kunugi, Kazuho Sato, Tomoyoshi Ito, Keisuke Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Optics Vol.46, Issue 4

      ページ: 538-543

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Special purpose computer for digital holographic particle tracking velocimetry2006

    • 著者名/発表者名
      Masuda N., Kayama K., Kono, H., Ito, T., Satke, S., Kunugi T., Sato, K.
    • 雑誌名

      Opt. Express 14

      ページ: 587-592

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of 3D flow in Micro pipe via Micro Digital Holographic Particle Tracking Velocimetry2006

    • 著者名/発表者名
      Satake, S., Kunugi, T., Sato, K., Ito T., Kanamori, H., Taniguchi, J.
    • 雑誌名

      Measurement and Science Technology Vol.17

      ページ: 1647-1651

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Micro digital-holographic PTVによるマイクロ流路内高時間分解3次元計測2006

    • 著者名/発表者名
      佐竹 信一, 功刀 資彰, 佐藤 一穂, 伊藤 智義, 金森 宏之, 谷口 淳
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 B編72巻721号

      ページ: 2211-2218

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional visualization in a micro-flow via micro-digital holographic particle-tracking velocimetry2006

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Satake, Tomoaki Kunugi, Kazuho Sato, Tomoyoshi Ito, Hiroyuk Kanamori, Jun Taniguchi
    • 雑誌名

      Proc. of The second International Symposium on Micro & Nano Technology (ISMNT-2)

      ページ: 185-188

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of-Three-dimensional Flow in Micro-channel with Complex Shape by Micro-digital-holographic Particle Tracking Velocimetry2006

    • 著者名/発表者名
      Satake, S., Kanamori, H., Anraku, T., Kunugi, T., Sato, K., Ito, T.
    • 雑誌名

      Proc. of Energy Nanotechnology international Conference(ENIC2006)

      ページ: 43-43

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロディジタルホログラム流速計による可視化計測におけるWindowsXPを用いた高速並列処理に関する研究2006

    • 著者名/発表者名
      佐竹 信一, 金森 宏之
    • 雑誌名

      Proc.of ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム2006 Vol.1 2006

      ページ: 79-86

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional flow tracking in a micro channel with high time resolution using micro digital-holographic particle-tracking velocimetry2005

    • 著者名/発表者名
      Satake, S., Kunugi, T., Sato, K., Ito T., Taniguchi J.
    • 雑誌名

      Optical Review ol.12,No.6

      ページ: 442-444

    • NAID

      10016894667

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of 3D flow in Micro pipe and channel via Micro Digital Holographic Particle Tracking Velocimetry2005

    • 著者名/発表者名
      Satake, S., Kunugi, T., Sato, K., Ito T., Taniguchi, J., Kanamori, H.
    • 雑誌名

      Bulletin of the American Physical Society Vol.50,No.9.

      ページ: 220-220

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of 3D flow in Micro pipe via Micro Digital Holographic Particle Tracking Velocimetry2005

    • 著者名/発表者名
      Satake, S., Kunugi, T., Sato, K., Ito T., Taniguchi, J., Kanamori, H.
    • 雑誌名

      Proc.Of 6th International Symposium on Particle Image Velocimetry (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Parallel and distributed high performance computing of computer-generated hologram and particle searching for digital-holographic particle-tracking velocimetry2005

    • 著者名/発表者名
      Satake, S., Kunugi, T., Sato, K., Ito T., Yamamoto, K., Kanamori, H.
    • 雑誌名

      Proc.of The sixth International Symposium on High Performance Computing(ISHPC-VI) (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Micro digital-holographic PTVによるマイクロ流路内高時間分解3次元計測2005

    • 著者名/発表者名
      佐竹 信一, 功刀 資彰, 佐藤 一穂, 伊藤 智義, 谷口 淳, 金森 宏之
    • 雑誌名

      日本機械学会熱工学コンファレンス2005講演論文集

      ページ: 95-96

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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