光圧と局所物性操作を駆使した微小物質輸送

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760164
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 元祐 昌廣 東京理科大学, 工学部, 助教 (80434033)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: マイクロ流体 / ナノ粒子 / 光放射圧 / 局所物性操作 / フォトサーマル効果

研究概要

本研究の目標は,光放射圧と局所的な物性勾配を利用した微小物質輸送の新規技術を提案することである.光圧による物質駆動デバイス及び計測システムを構築し,光線工学モデルに基づいた理論との比較検討を行った.その結果,照射光を液体に吸収させることで局所的に粘性率を低下させることで輸送効率を最大60%増加させることが可能であることを明らかにした.また,微細電極を用いて交流電場を印加することで,導電率の温度勾配を利用した物質輸送が可能であることを確認した.

研究成果

• [雑誌論文] Noncontact Manipulation of Microflow by Photothermal Control of Viscous Force. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, J.Shimakawa, D.Akutsu, S.Honami.
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Fluid Flow. Vol.31, No.6 ページ: 1005-1011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光誘起局所粘性分布下におけるマイクロ流動構造の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 元祐昌廣, 嶋川純, 本阿弥眞治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) Vol.76, No.764 ページ: 588-594
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光熱マランゴニ効果による微小流路内気泡の操作特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹内洋之, 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) Vol.76, No.768 ページ: 1939-1941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Measurement of Microfluids with High Temporal Resolution by Laser Induced Fluorescence. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, D.Akutsu, S.Honami.
  • 雑誌名: Journal of Mechanical Science and Technology. Vol.23, No.7 ページ: 1813-1820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noncontact Bubble Manipulation in Microchannel by Using Photothermal Marangoni Effect
  • 著者名/発表者名: H.Takeuchi, M.Motosuke, S.Honami.
  • 雑誌名: Heat Transfer Engineering(accepted).
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of photothermal phenomena by focused light on liquid flow and particle behavior in small domain. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, S.Honami
  • 学会等名: 2nd European Conference on Microfluidics.
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] AC electroosmotic flow for transportation of particle in microchannel. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Toki, M.Motosuke, S.Honami.
  • 学会等名: 2nd European Conference on Microfluidics.
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Microfluidic flow characterized by light-induced local viscosity distribution (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, S.Honami.
  • 学会等名: 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics.
  • 発表場所: Long Beach, CA, USA.
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] 電場誘起流計測のための側方観察マイクロPIV (2010)
  • 著者名/発表者名: 元祐昌廣, 土岐光, 阿久津大, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] Lateral Micro-PIV for Visualization of Electrokinetic Flow in Microfluidic Chip. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, D.Akutsu, H.Toki, S.Honami.
  • 学会等名: 14th International Symposium on Flow Visualization.
  • 発表場所: Daegu, Korea.
  • 年月日: 2010-06-21
• [学会発表] 電気物性の温度依存性を利用したマイクロ流体輸送 (2010)
  • 著者名/発表者名: 土岐光, 阿久津大, 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] 光熱マランゴニ効果を用いた微小気泡操作へ及ぼす流路の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 星麻美, 竹内洋之, 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] Particle migration by optical scattering force in microfluidic system with light-absorbing liquid. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, J.Shimakawa, S.Honami.
  • 学会等名: 2nd Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer International Conference.
  • 発表場所: 上海,中国
  • 年月日: 2009-12-21
• [学会発表] 高周波交流動電現象を利用したマイクロチャネル内粒子操作に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿久津大, 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-11-08
• [学会発表] Optical Methodology for Flexible Bubble Manipulation in Microfluidic Device based on Photothermal Marangoni Effect. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, H.Takeuchi, S.Honami.
  • 学会等名: 13th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science
  • 発表場所: 済州島, 韓国
  • 年月日: 2009-11-03
• [学会発表] 局所粘性分布存在下でのマイクロ流路内流動構造の可視化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 元祐昌廣, 嶋川純, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 可視化情報学会全国講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-10-25
• [学会発表] 光熱マランゴニ効果による微小流路内気泡の操作特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹内洋之, 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-16
• [学会発表] 光吸収性を有する流体中の微粒子への放射圧の作用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 元祐昌廣, 嶋川純, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会
  • 発表場所: 盛岡, 岩手
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] Noncontact Manipulation of Microflow by Photothermal Control of Viscous Force. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Motosuke, J.Shimakawa, D.Akutsu, S.Honami.
  • 学会等名: 7th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics.
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2009-07-03
• [学会発表] A Novel Particle Mixing Method with Frequency Selection Based on AC Electrokinetics. (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Akutsu, M.Motosuke, S.Honami.
  • 学会等名: 7th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics.
  • 発表場所: Krakow, Poland.
  • 年月日: 2009-07-02
• [学会発表] Noncontact Bubble Manipulation in Microchannel by Using Photothermal Marangoni Effect. (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Takeuchi, M.Motosuke, S.Honami.
  • 学会等名: 7th International Conference on Nanochannels, Microchannels & Minichannels.
  • 発表場所: 浦東,韓国
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] 光誘起マランゴニ対流を利用したマイクロチャネル内気泡の操作 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹内洋之, 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-03
• [産業財産権] 粒子濃縮装置及び粒子濃縮・抽出装置 (2010)
  • 発明者名: 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 権利者名: 元祐昌廣, 本阿弥眞治
  • 産業財産権番号: 特許,特願2010-200246
  • 出願年月日: 2010-09-07