• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

近赤外温度・濃度同時イメージング法によるマイクロ反応拡散場の直接定量評価

研究課題

研究課題/領域番号 26289049
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関首都大学東京

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)

研究分担者 有本 英伸  国立研究開発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(系)研究科(研究院), 教授 (00295750)
連携研究者 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) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2015年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2014年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード熱物質輸送 / 温度測定 / 濃度測定 / 近赤外分光 / 化学反応 / 拡散 / 熱工学 / マイクロ化学分析
研究成果の概要

水の近赤外吸収バンドの分光特性に基づき開発した温度・濃度同時イメージング法により、マイクロ流路内の各種水溶液の反応拡散現象を可視化した。水溶液間に形成される界面において、拡散に伴う濃度の時空間変化を測定し、拡散係数を算出した。同時に、拡散係数の温度依存性を定量的に明らかにした。酸、アルカリ水溶液については、中和反応に伴う各反応物と生成塩の濃度の画像化に成功した。また、液液界面の不安定性について分析し、拡散および化学反応が不安定化の開始時間に影響を与えることを明らかにした。以上の成果より、本イメージング法の有用性が実証され、従来難しかった反応拡散場の可視定量分析が可能となった。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 12件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Simultaneous imaging of temperature and concentration of ethanol-water mixtures in microchannel using near-infrared dual-wavelength absorption technique2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Hiroki Yamashita, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 27 (11) 号: 11 ページ: 115401-115401

    • DOI

      10.1088/0957-0233/27/11/115401

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 近赤外域の単一波長を利用した中和反応で生成する塩濃度の可視化2016

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

      可視化情報学会論文集

      巻: 36 (12) ページ: 62-70

    • NAID

      130005239696

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reconstruction of cross-sectional temperature distributions of water around a thin heating wire by inverse Abel transform of near-infrared absorption images2014

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

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 77 ページ: 852-859

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.05.046

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Simultaneous imaging of temperature and concentration for reaction-diffusion phenomena in microchannel2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Hiroki Yamashita, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Sciences (ACTS)
    • 発表場所
      Cheju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Image analysis of diffusion phenomena in aqueous solutions through microchannel2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Hiroki Yamashita, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Micro and Nano Technology (ISMNT)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental study on reaction between micro-glow corona and materials2016

    • 著者名/発表者名
      Riki Miyakawa and Naoto Kakuta
    • 学会等名
      International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of temperature dependence of diffusion in aqueous solutions by near-infrared absorption imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yamashita, Naoto Kakuta, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 4th International Forum on Heat Transfer (IFHT2016)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization and analysis of unstable interface between two aqueous solutions with and without chemical reaction2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kawashima, Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 4th International Forum on Heat Transfer (IFHT2016)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature distribution measurement around inductively heated magnetic particles2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Keisuke Nishijima, Cuong Van Han, Katsuya Kondo, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外光を利用したマイクロ流路内の拡散現象の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      角田直人,山下大樹,川嶋大介,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流路内の水溶液の熱拡散と物質拡散の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      山下大樹,角田直人,川嶋大介,有本英伸,近藤克哉,山田幸生
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 密度の異なる水溶液の接触界面上に現れる不安定性現象の可視化と解析2016

    • 著者名/発表者名
      川嶋大介,角田直人,有本英伸,近藤克哉,山田幸生
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収イメージング法を利用した水溶液の拡散係数の温度依存性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      山下大樹,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53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁性粒子を含有する水系ゲルの誘導加熱時の温度分布測定2016

    • 著者名/発表者名
      藤岡良太,角田直人,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液の不安定な反応拡散現象における近赤外吸収イメージング2016

    • 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53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Visualization of free-convection temperature field around a small heated sphere in water2016

    • 著者名/発表者名
      角田 直人
    • 学会等名
      The First Pacific Rim Thermal Engineering Conference (PRTEC)
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of temperature dependence of alcohol diffusion in water by near-infrared absorption imaging2016

    • 著者名/発表者名
      山下 大樹
    • 学会等名
      The First Pacific Rim Thermal Engineering Conference (PRTEC)
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エタノール水溶液の拡散係数の温度依存性に関する実験的考察2016

    • 著者名/発表者名
      山下 大樹
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部講演会
    • 発表場所
      東京工業大学,目黒区,東京都
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収特性を利用した水溶液の温度および濃度イメージング法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      角田 直人
    • 学会等名
      第31回近赤外フォーラム
    • 発表場所
      つくば大学,つくば市,茨城県
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 近赤外吸収イメージング法を用いた中和反応界面近傍の濃度の計測2015

    • 著者名/発表者名
      川嶋 大介
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2015
    • 発表場所
      大阪大学,吹田市,大阪府
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収特性を利用したエタノール水溶液の拡散現象の観察2015

    • 著者名/発表者名
      山下 大樹
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2015
    • 発表場所
      大阪大学,吹田市,大阪府
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 液体中の発熱マイクロ粒子周りの温度分布推定2015

    • 著者名/発表者名
      藤岡 良太
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2015
    • 発表場所
      大阪大学,吹田市,大阪府
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Analysis on ionic reaction and diffusion in electrolyte solutions by using NIR absorption imaging technique2015

    • 著者名/発表者名
      川嶋 大介
    • 学会等名
      The 26th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP26)
    • 発表場所
      Leoben, Austria
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外光を用いた水溶液中の微小発熱領域の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      角田 直人
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,札幌市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収分光法を利用した中和反応生成物の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      川嶋 大介
    • 学会等名
      第43回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学,新宿区,東京都
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of Ethanol Diffusion in Water Using Near-infrared Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Daisuke Kawashima, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada:
    • 学会等名
      ASME, The 13th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2015-07-06 – 2015-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of ethanol diffusion in water using near-infrared imaging2015

    • 著者名/発表者名
      角田 直人
    • 学会等名
      ASME The 13th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels (ICNMM)
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外域の多波長を用いた酸・アルカリ水溶液の中和熱と生成塩濃度の可視化2015

    • 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52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-06-03 – 2015-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外域の多波長を用いた酸・アルカリ水溶液の中和熱と生成塩濃度の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      川嶋 大介
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡国際会議場,福岡市
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Near-infrared multi-wavelength imaging to elucidate ionic diffusion and reaction in aqueous solutions2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kawashima, Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 5th Asian and Pacific-Rim Symposium on Biophotonics
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-04-22 – 2015-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of temperature distributions around a small heated sphere and its heat production rates using a near-infrared absorption technique2015

    • 著者名/発表者名
      角田 直人
    • 学会等名
      The 5th Asian and Pacific-Rim Symposium on Biophotonics (APBP15)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市
    • 年月日
      2015-04-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-infrared multi-wavelength imaging to elucidate ionic diffusion and reaction in aqueous solutions2015

    • 著者名/発表者名
      川嶋 大介
    • 学会等名
      The 5th Asian and Pacific-Rim Symposium on Biophotonics (APBP15)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市
    • 年月日
      2015-04-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外吸収イメージング法を応用したマイクロ流路内の酸塩基中和反応の可視化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30回記念近赤外フォーラム
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 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 - 近赤外吸収画像による酸塩基中和反応の考察 -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
      日本機械学会熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      東京都江東区豊洲
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外吸収イメージング法を応用したマイクロ流路内の酸・アルカリ水溶液混合場の観察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6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      島根県松江市
    • 年月日
      2014-10-20 – 2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外光を用いたマイクロ流路内のアルコール水溶液の温度・濃度同時イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      角田直人,川嶋大介,乙黒奈津希,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      第75回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Visualization and analysis of heat and mass transfer with chemical reactions in microchannels2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kawashima, Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 15th International Heat Transfer Conference
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [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
      ASME, The 12th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels
    • 発表場所
      Chicago, IL, USA
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 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
      静岡県浜松市
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi