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マイクロフルイディックスの分野はMEMS(マイクロマシン)やμTAS(マイクロトータル解析)の技術の発展とともに急速に進展している。このような分野において、デバイスの開発や利用において、気体や液体をマイクロおよびナノリットルの流量で正確に制御する必要がある。そのためには、流れの特性を知るために可視化が重要になってくる。本研究では、マイクロチャンネルの研究としてマイクT字管に着目して研究を行った。実験においては、異なる液体と気体の流量をそれぞれに制御しながらマイクロT字管の流動様式を観察した。今回作成した可視化のシステムで実験を行った結果、流動様式は大きく三つに分類できた。流動様式は気泡の発生、および液体に占める気体の量によって現象が異なる。また、研究のまとめとしてT字管内の流動や気泡の生成などについて理論的および実験的に解明した。実験結果では、1mm×100μmの矩形管と100μm×100μmの矩形形状のチャンネルを用いて実験を行った。前者の形状では、気体と液体の流量によって、流動様式が大きく三つに分類できる。しかしながら気泡の発生における基本的なメカニズムについては同じようであった。一方、後者の形状のチャンネルにおいては、圧力と表面張力との相互作用によって気泡が生成される。その現象はかなり高速である。また、理論解析と実験結果の比較において、気泡の生成のメカニズムを理論的に解析した場合、その特性値であるキャピラリー波を比較するとよい傾向を示した。
最後に、今回の研究において可視化の装置の検討および作成に多くの予備実験を行い多くの知見を得た。特に、マイクロチャンネル内の現象を撮影する技術の難しさや画像の拡大による様々課題が見出された。今後、このような点について研究を深めていきたい。
最後に、今回の科学研究補助金が物品購入や研究に役立ち、多くの成果をあげることができました。この補助金に対しまして深く感謝致します。
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