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近赤外温度イメージング法によるマイクロ化学チップ内の発熱反応測定

研究課題

研究課題/領域番号 23360102
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 熱工学
研究機関首都大学東京 (2012-2013)
九州大学 (2011)

研究代表者

角田 直人  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70345437)

連携研究者 有本 英伸  独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (50344198)
近藤 克哉  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00295750)
山田 幸生  電気通信大学, 脳科学ライフサポート研究センター, 特任教授 (10334583)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2011年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
キーワード温度測定 / 近赤外分光 / マイクロ化学分析 / 熱物質輸送 / 温度イメージング / マイクロ化学チップ / 発熱反応
研究概要

マイクロ流路内における水溶液の温度と濃度を同時にイメージングできるシステムを開発した。測定原理は近赤外域の水の吸収スペクトルの温度依存性を応用しており、温度感度波長(1412 nmもしくは1905 nm)と非温度依存性の等吸収点(1442 nmもしくは1935 nm)の吸光度画像を各100 frames/sで交互取得できるシステムである。マイクロ流路に異なる温度と濃度のエタノール水溶液を流した場合の画像を取得し、両波長の画像を用いて温度分布と濃度分布を画像化できることを示し、本システムの有効性を確認した。中和反応実験では酸とアルカリ水溶液の反応前後での濃度変化を画像化することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (41件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 水の近赤外吸収特性を利用した非接触温度イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 雑誌名

      システム制御情報学会誌

      巻: Vol.57,No.12 ページ: 493-498

    • NAID

      110009685989

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 水の近赤外吸収特性を利用した非接触温度イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      角田直人,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 雑誌名

      システム制御情報学会誌

      巻: 57 (12) ページ: 493-498

    • NAID

      110009685989

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature imaging of water in a microchannel using thermal sensitivity of near-infrared absorption2011

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Yuko Fukuhara, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 11(20) ページ: 3479-3486

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Temperature imaging of aqueous solution in microchannel using near-infrared absorption of water2011

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Yuko Fukuhara, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 雑誌名

      Proceedings of the 22nd International Symposium on Transport Phenomena

      巻: 15 ページ: 8-8

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Temperature imaging of water in a microchannel using thermal sensitivity of near-infrared absorption2011

    • 著者名/発表者名
      N.Kakuta, et al
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 11-20 号: 20 ページ: 3479-3486

    • DOI

      10.1039/c1lc20261h

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 近赤外域の2波長を用いたマイクロ流路内の酸・アルカリ水溶液混合場の濃度イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介, 角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      浜松
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Simultaneous imaging of temperature and concentration of ethanol aqueous solutions in microchannels using near-infrared light2014

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels (ICNMM2014)
    • 発表場所
      Chicago, Illinois, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外域の2波長を用いたマイクロ流路内の酸・アルカリ水溶液混合場の濃度イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介,角田直人,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous Imaging of Temperature and Water Volume Fraction of Aqueous Solutions using Near-infrared Absorption Characteristics of Water2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The Seventh International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS7)
    • 発表場所
      Kobe
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Simultaneous imaging of temperature and concentration of aqueous solutions using the near-infrared absorption characteristics of water2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Daisuke Kawashima, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The Eleventh International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels (ICNMM2013)
    • 発表場所
      Sapporo
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性を利用したマイクロ流路内水溶液の温度と濃度の同時イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 有本英伸, 近藤克哉, 山田幸生
    • 学会等名
      第28回近赤外フォーラム
    • 発表場所
      那覇
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 磁気ハイパーサーミア in vitro 実験のための発熱粒子周りの温度分布推定法2013

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 山田健太, 近藤克哉, 中田智士, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会第25回バイオエンジニアリング講演会講演論文集
    • 発表場所
      つくば
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Visualization and analysis of heat and mass transfer around liquid-liquid interface using the simultaneous two-wavelength imaging method2013

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kawashima, N. Kakuta, K. Kondo, H. Arimoto, Y. Yamada
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-24)
    • 発表場所
      Yamaguchi
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 近赤外域の 2 波長同時イメージング法を利用したマイクロ流路内の発熱反応の可視化2013

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介, 角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス講演論文集
    • 発表場所
      弘前
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性を利用した水溶液の温度と水体積分率の同時測定2013

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介, 角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      第50回日本伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Visualization and analysis of heat and mass transfer around liquid-liquid interface using the simultaneous two-wavelength imaging method2013

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kawashima, Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-24)
    • 発表場所
      Tokyo University of Science, Yamaguchi
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外域の2波長同時イメージング法を利用したマイクロ流路内の発熱反応の可視化2013

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介,角田直人,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス2013
    • 発表場所
      弘前大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous Imaging of temperature and water volume fraction of aqueous solutions using near-infrared absorption characteristics of water2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS7)
    • 発表場所
      Kobe Convention Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous imaging of temperature and concentration of aqueous solutions using the near-infrared absorption characteristics of water,2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Daisuke Kawashima, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels (ICNMM2013)
    • 発表場所
      Hokkaido University
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性を利用した水溶液の温度と水体積分率の同時測定2013

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介,角田直人,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      第50回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      ウェスティンホテル仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収画像のアーベル逆変換による発熱細線周りの水の断面温度分布推定2012

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-03-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of cross-sectional temperature distribution of 1-mm thick water by Abel inversion of near-infrared absorption images2012

    • 著者名/発表者名
      N.Kakuta
    • 学会等名
      The 3rd ASME Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer International Conference
    • 発表場所
      Atlanta, Georgia, USA
    • 年月日
      2012-03-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Development of simultaneous imaging method of temperature and water concentration of aqueous solutions based on the near-infrared absorption characteristics of water2012

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The Third International Forum on Heat Transfer (IFHT2012)
    • 発表場所
      Nagasaki
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Prediction of cross-sectional temperature distribution of 1-mm thick water by Abel inversion of near-infrared absorption images2012

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Satoshi Nakata, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 3rd ASME Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer International Conference (MNHMT2012)
    • 発表場所
      Atlanta, Georgia, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性に基づく水溶液の温度と水体積分率の同時イメージング2012

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      北九州
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 近赤外温度イメージング法を利用した発熱細線周りの水の温度分布推定2012

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 近藤克哉, 中田智士, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      機械学会年次大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性に基づく水溶液の温度・水分量同時イメージング法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 有本英伸, 近藤克哉, 山田幸生
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収画像のアーベル逆変換による発熱細線周りの水の断面温度分布推定2012

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 近藤克哉, 中田智士, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会予稿集
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収画像を利用した発熱細線周りの水の温度分布推定2012

    • 著者名/発表者名
      中田智士, 角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Temperature imaging of aqueous solution in microchannel using near-infrared absorption of water2011

    • 著者名/発表者名
      N.Kakuta
    • 学会等名
      The 22nd International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Delft, Holland
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Temperature imaging of aqueous solution in microchannel using near-infrared absorbance characteristics of water2011

    • 著者名/発表者名
      N.Kakuta
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2011-09-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外温度イメージング法によるマイクロ流路内の水の温度分布測定2011

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2011-08-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収画像のアーベル逆変換によるsub-mm厚さの水の断面温度分布推定2011

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 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
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Temperature imaging of aqueous solution in microchannel using near-infrared absorption of water2011

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Yuko Fukuhara, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 22nd International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-22)
    • 発表場所
      Delft, Holland
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Temperature imaging of aqueous solution in microchannel using near-infrared absorbance characteristics of water2011

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Yuko Fukuhara, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      Proceedings of 4th International Conference on Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale (HTFFM-IV)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性を利用したマイクロ流路内水溶液の温度イメージング2011

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 福原悠子, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外温度イメージング法によるマイクロ流路内の水の温度分布測定2011

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会予稿集
    • 発表場所
      山形
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収画像のアーベル逆変換による sub-mm 厚さの水の断面温度分布推定2011

    • 著者名/発表者名
      角田直人, 近藤克哉, 中田智士, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性を利用した微量水溶液の温度イメージング-ν2+ν3 吸収帯を利用したマイクロ流路内水の温度測定-2011

    • 著者名/発表者名
      福原悠子, 角田直人, 近藤克哉, 有本英伸, 山田幸生
    • 学会等名
      伝熱シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of simultaneous imaging method of temperature and water concentration of aqueous solutions based on the near-infrared absorption characteristics of water

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta
    • 学会等名
      The Third International Forum on Heat Transfer
    • 発表場所
      Nagasaki, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性を利用したマイクロ流路内水溶液の温度と濃度の同時イメージング

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      第28回近赤外フォーラム
    • 発表場所
      那覇市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 磁気ハイパーサーミアin vitro実験のための発熱粒子周りの温度分布推定法

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      日本機械学会第25回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      つくば市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性に基づく水溶液の温度と水体積分率の同時イメージング

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      日本機械学会第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      北九州市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外温度イメージング法を利用した発熱細線周りの水の温度分布推定

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      金沢市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水の近赤外吸収特性に基づく水溶液の温度・水分量同時イメージング法の開発

    • 著者名/発表者名
      角田直人
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      富山市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収画像を利用した発熱細線周りの水の温度分布推定-吸光度分布のガウス関数和近似による解析的Abel逆変換-

    • 著者名/発表者名
      中田智士
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      富山市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/te/index.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [産業財産権] 流量測定装置及び方法2012

    • 発明者名
      山田幸生, 角田直人, 久保田壮一
    • 権利者名
      国立大学法人電気通信大学,東京計装株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 取得年月日
      2012-06-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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