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2008 年度 実績報告書

超音波により誘起されるマイクロヘテロ反応場の解析と化学プロセスへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17310086
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

飯田 康夫  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 研究グループ長 (20356405)

研究分担者 砥綿 篤哉  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (80357590)
安井 久一  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (30277842)
小塚 晃透  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (60357001)
辻内 亨  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (70357515)
キーワード超音波 / キャビテーション / マイクロ空間 / マイクロバブル / 気泡 / ソノプロセス / ソノケミストリー
研究概要

超音波により誘起されるマイクロヘテロ反応場として、空間的に反応領域が拘束されたマイクロリアクター型反応場と、溶液内に形成されるエマルション型反応場の2つについて研究を進めた。マイクロリアクター型においては、脂質やたんぱく質などを殻としたマイクロバブルの調製を試みたが、特異なメリットを見出すことはできなかった。一方、マイクロバブルのその場観察においては、顕微鏡下でマイクロリアクター型セルを用いることによって、ガス拡散によるバブル消滅過程や、密集したバブル集団の振動挙動などを高速ビデオやストロボ撮影法を用いて観察することができた。一方、エマルジョン型マイクロヘテロ反応場を用いた合成応用では、タンパク質、脂質、多糖類、および生体親和性高分子などを殻としたマイクロバブルの作成を試みた。超音波ホーンによるエマルジョン型マイクロヘテロ反応場と機械式攪拌法(ホモジナイザー)を比較すると、一般に、超音波ホーンを用いることによって、より微細なマイクロバブルを形成することが可能であった。さらに、超音波により誘起される特殊な反応場を制御・理解するために、レーザー散乱法や回折法を用いた多数キャビテーション気泡評価法を開発し、気泡振動挙動、気泡数密度や気泡径分布などの測定を可能とした。本研究のもう一つのテーマである理論解析では、多数気泡間の相互作用を取り入れたモデルを作成し、気泡集団が発生する音響スペクトルの意味を明確にするとともに、マイクロバブルの数密度と破壊耐性の関係について議論した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] マイクロバブルの破壊に与える気泡間相互作用の影響2009

    • 著者名/発表者名
      安井久一, 他
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 109(印刷中)

  • [雑誌論文] Optical cavitation probe using light scattering from bubble clouds2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫, 他
    • 雑誌名

      ULTRASONICS SONOCHEMISTRY 16

      ページ: 519-524

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein release from yeast cells as an evaluation method of physical effects in ultrasonic field2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫, 他
    • 雑誌名

      ULTRASONICS SONOCHEMISTRY 15

      ページ: 995-1000

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The range of ambient radius for an active bubble in sonoluminescence and sonochemical reactions2008

    • 著者名/発表者名
      安井久一, 他
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 128

      ページ: 184705-1-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ソノプロセス-超音波の化学工学応用-2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫
    • 雑誌名

      化学工学 72

      ページ: 610-613

  • [学会発表] 殻を持ったマイクロバブルの合成とその特性評価2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫, 他
    • 学会等名
      第17回 ソノケミストリー討論会
    • 発表場所
      調布、電気通信大学
    • 年月日
      2008-12-06
  • [学会発表] 気泡数の変動を取り入れたキャビテーション・ノイズの数値シミュレーション2008

    • 著者名/発表者名
      安井久一, 他
    • 学会等名
      第29回 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      仙台、シルバーセンター
    • 年月日
      2008-11-12
  • [学会発表] 超音波反応槽内における気泡構造形成過程の観察2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫, 他
    • 学会等名
      第29回 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      仙台、シルバーセンター
    • 年月日
      2008-11-02
  • [学会発表] Direct observation of population phenomena in cavitation fields2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫, 他
    • 学会等名
      European Society of Sonochemistry Meeting 2008
    • 発表場所
      フランス、ラ・グラン・モト
    • 年月日
      2008-06-02
  • [学会発表] Optical cavitation probe : Scattered light from bubble clouds contain rich information on cavitation fields2008

    • 著者名/発表者名
      飯田康夫, 他
    • 学会等名
      European Society of Sonochemistry Meeting 2008
    • 発表場所
      フランス、ラ・グラン・モト
    • 年月日
      2008-06-02

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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