熱流動非線形ラマン散乱イメージング法構築による異相界面分子吸着現象の非侵襲解明

• 研究課題/領域番号: 23246037
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 佐藤 洋平 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00344127)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 49,400千円 (直接経費: 38,000千円、間接経費: 11,400千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2012年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2011年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
• キーワード: 熱流動非侵襲センシング / 非線形ラマン散乱 / CARS / 自発ラマン散乱 / ラマンイメージング / エバネッセント波 / 熱流動多変量分布 / 校正曲線 / 誘導ラマン散乱

研究成果の概要

熱流動異相界面における分子吸着や反応・分離を支配するイオン層電位形成メカニズムの解明に向けて、二波長自発ラマンイメージングによる熱流動界面の温度時空間分布および速度・温度時空間分布の非侵襲同時センシング法、エバネッセント波照射自発ラマンイメージング法による固液界面極近傍の濃度分布非侵襲センシング法、そして非線形ラマン散乱光を用いた電解質溶液中多種イオン群濃度分布非侵襲センシング法の開発を行った。マイクロデバイス内に蛍光プローブを混入することなく、非侵襲にて異相界面における熱流動の速度、温度や濃度分布を計測することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] An investigation of measurement condition for non-intrusive velocity determination based on thermal tracing by Raman imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 9 号: 2 ページ: JTST0014-JTST0014
  • DOI: 10.1299/jtst.2014jtst0014
  • NAID: 130004942683
  • ISSN: 1880-5566
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-wavelength Raman imaging for non-intrusive monitoring of transient temperature in microfluidic devices (2014)
  • 著者名/発表者名: Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
  • 雑誌名: Measurement Science and Technology 巻: 25 号: 9 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1088/0957-0233/25/9/095203
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Combined laser-based measurements for micro- and nanoscale transport phenomena (2014)
  • 著者名/発表者名: Hishida, K., Ichiyanagi, M., Kazoe, Y. & Sato, Y
  • 雑誌名: Heat Transfer Engineering 巻: Vol.35, No.2 号: 2 ページ: 125-141
  • DOI: 10.1080/01457632.2013.812481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-intrusive measurement of microscale temperature distribution by spontaneous Raman imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
  • 雑誌名: Microfluidics and Nanofluidics 巻: Vol.14 号: 6 ページ: 1031-1037
  • DOI: 10.1007/s10404-012-1110-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Intrusive Velocity Measurement of Millichannel Flow by Spontaneous Raman Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M., Furukawa, T., Sato, Y. & Hishida, K.
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 7 号: 3 ページ: 406-413
  • DOI: 10.1299/jtst.7.406
  • NAID: 130002068917
  • ISSN: 1880-5566
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ・マイクロ熱流動センシングの最前線とOptofluidicsへの展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 第40巻第12号 ページ: 938-942
  • NAID: 10031140359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-intrusive Velocity Measurement of Millichannel Flow by Spontaneous Raman Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Furukawa, T., Sato, Y., Hishida, K.
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: Vol.3,No.3(in press)
  • NAID: 130002068917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Laser-Based Measurements for Micro- and Nano-Scale Transport Phenomena (2012)
  • 著者名/発表者名: Hishida, K., Ichiyahagi, M., Kazoe, Y., Sato, Y.
  • 雑誌名: Heat Transfer Engineering 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Non-intrusive imaging of concentration distributions at liquid-solid interface using Raman scattering by total internal reflection (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Hattori, Tetsuro Tateishi, Reiko Kuriyama, Ken Yamamoto & Yohei Sato
  • 学会等名: International Workshop on Extended-Nano Fluidics
  • 発表場所: 東京大学 (東京都・文京区)
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] Non-intrusive measurement of ion concentration distribution in electrolyte solution by CARS (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Minami, Takeshi Noguchi, Ken Yamamoto, Reiko Kuriyama & Yohei Sato
  • 学会等名: International Workshop on Extended-Nano Fluidics
  • 発表場所: 東京大学 (東京都・文京区)
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] 全反射ラマン散乱光を用いた固液界面極近傍の濃度分布非侵襲イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 服部司, 立石哲郎, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2014
  • 発表場所: 芝浦工業大学 (東京都・江東区)
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] CARS顕微鏡を用いた電解質溶液中におけるイオン濃度分布の非侵襲計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 皆見貴幸, 野口健之, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2014
  • 発表場所: 芝浦工業大学 (東京都・江東区)
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] CARS顕微鏡による混合気流の非侵襲濃度分布計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 守屋まどか, 山縣侑生, 栗山怜子, 山本憲, 佐藤洋平
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2014
  • 発表場所: 芝浦工業大学 (東京都・江東区)
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] CARS microscopic measurement of multiple ion concentration in electrolyte solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Noguchi, Saki Furuta, Reiko Kuriyama & Yohei Sato
  • 学会等名: The 25th International Symposium on Transport Phenomena
  • 発表場所: Krabi (Thailand)
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Non-intrusive and micron-resolution sensing for gas mixture flow using CARS (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yamagata, Kota Ozawa, Reiko Kuriyama, Ken Yamamoto & Yohei Sato
  • 学会等名: The 25th International Symposium on Transport Phenomena
  • 発表場所: Krabi (Thailand)
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Non-intrusive concentration measurement at liquid-solid interface by total internal reflection Raman imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Tateishi, Reiko Kuriyama & Yohei Sato
  • 学会等名: The 25th International Symposium on Transport Phenomena
  • 発表場所: Krabi (Thailand)
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Non-intrusive and micron-resolution detection of chemical species in microchips using CARS microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Sato, Reiko Kuriyama, Takeshi Noguchi, Yuki Yamagata & Tetsuro Tateishi
  • 学会等名: The 24th International Conference on Raman Spectroscopy
  • 発表場所: Jena (Germany)
  • 年月日: 2014-08-07 – 2014-08-15
• [学会発表] Development of total internal reflection Raman imaging for non-intrusive quantitative visualization of near-wall concentration, (2014)
  • 著者名/発表者名: Reiko Kuriyama, Tetsuro Tateishi & Yohei Sato
  • 学会等名: The 17th International Symposia on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics
  • 発表場所: Lisbon (Portugal)
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [学会発表] CARS顕微鏡を用いた混合気流の非侵襲・高分解能センシング (2014)
  • 著者名/発表者名: 山縣侑生, 小澤考太, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松コングレスセンター (静岡県・浜松市)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [学会発表] 全反射ラマンイメージング法によるマイクロチャネル流固液界面極近傍の濃度分布非侵襲計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 立石哲郎, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松コングレスセンター (静岡県・浜松市)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [学会発表] 二波長ラマンイメージングによるチャネル流非定常温度場非侵襲計測法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗山怜子, 伊藤篤志, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 非線形ラマン散乱を用いた電解質溶液中多種イオン群濃度非侵襲センシング法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野口健之, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 全反射自発ラマン散乱を用いた固液界面極近傍の二液混合場非侵襲イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 立石哲郎, 野口健之, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 日本機械学会 熱工学コンファレンス2013
  • 発表場所: 弘前
• [学会発表] CARSを用いた電解質溶液混合場におけるイオン濃度非侵襲センシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 古田早紀, 野口健之, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 日本機械学会 熱工学コンファレンス2013
  • 発表場所: 弘前
• [学会発表] Non-intrusive measurement of chemical specificity with micro resolution using CARS microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T., Kuriyama, R., Ozawa, K. & Sato, Y.
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: Freiburg, Germany
• [学会発表] Raman imaging technique for non-intrusive visualization of scalar distribution in microfluidics (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuriyama, R., Ito, A., Noguchi, T., Ozawa, K. & Sato, Y.
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: Freiburg, Germany
• [学会発表] CARS microscopic measurement of multiple ion concentration in a chemical reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T., Kuriyama, R., Ozawa, K. & Sato, Y.
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: Freiburg, Germany
• [学会発表] ナノスケール熱流動センシングの最前線とOptofluidicsへの展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平
  • 学会等名: 第12回レーザー学会東京支部研究会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] マイクロチャネル流温度分布非侵襲計測に向けた自発ラマンイメージング法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第12回レーザー学会東京支部研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] ナノ・マイクロ熱流動センシングの最前線とOptofluidicsへの展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平, 菱田公一
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第32回年次大会
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] エバネッセント波照射自発ラマンイメージング法による固液界面極近傍のイオン濃度非侵襲計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平, 大熊将宗, 深山陽介
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 自発ラマンイメージング法によるマイクロチャネル流温度分布非侵襲計測法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] ナノ・マイクロ熱流動非侵襲センシング技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栗山怜子, 高橋基之, 大熊将宗, 佐藤洋平
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] Quantitative visualization of temperature distribution with micron resolution by spontaneous Raman imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuriyama, R. & Sato, Y.
  • 学会等名: The Thrid International Forum on Heat Transfer
  • 発表場所: Nagasaki
• [学会発表] 電解質溶液中多種イオン群挙動解明に向けた非侵襲センシング法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野口健之, 高橋基之, 栗山怜子, 佐藤洋平
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2012
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] Non-invasive Velocity Measurement of Microchannel Flow by Raman Scattering Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M., Takamatsu, T., Sato, Y.
  • 学会等名: The Fourth International Conference on Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] ナノ・マイクロ空間混相流動解明に向けた非侵襲センシング法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平, 古川朋裕
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2011
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-08-06
• [学会発表] マイクロチャネル流非侵襲ラマン散乱イメージング・センシング法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高松尚宏, 高橋基之, 佐藤洋平
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-01
• [図書] 機械工学最前線6流体工学最前線 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小濱泰昭, 豊田国昭, 佐藤洋平
  • 総ページ数: 227
  • 出版者: 共立出版
• [備考]
  • URL: http://www.tfe.sd.keio.ac.jp/
• [産業財産権] 全反射試料照明装置 (2015)
  • 発明者名: 佐藤洋平, 漆谷真帆, 牧野秀介
  • 権利者名: 佐藤洋平, 漆谷真帆, 牧野秀介
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-038153
  • 出願年月日: 2015-02-27