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2012 年度 実施状況報告書

マイクロ配列化した複合分子センサによる非定常流れの高速多変量同時計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23560211
研究機関愛知工業大学

研究代表者

江上 泰広  愛知工業大学, 工学部, 准教授 (80292283)

キーワード感圧塗料 / 感温塗料 / 複合センサ / 分子イメージング / 非定常流れ / 同時計測 / 光学計測
研究概要

本研究では陽極酸化被膜に感圧・感温の機能性分子をインクジェットプリンタの技術を応用して微細なマイクロドット配列に物理的に塗り分けることにより,分子間干渉を生じさせず,様々なセンサ分子を自由に複合化できる理想的な高速応答複合センサを作成し,非定常現象の多変量同時計測を高い精度で実現することを目的としている.
H24年度は金属基盤の陽極酸化被膜上にインクジェットを用いてマイクロセンサドットを形成した.色素にRu(dpp)3を用いて,4種類(ジクロロメタン,クロロホルム,メタノール,クロロホルムとジクロロメタン)の異なる溶媒に溶解したPSP溶液をインクジェットを用いて陽極酸化被膜上に塗布しPSPドットセンサを作成し,PSPドットの形状,発光強度,圧力感度について調査し,溶媒の影響を比較した.さらにドット型感圧センサと従来型の浸漬型感圧センサとの発光強度及び圧力感度の比較から,ドット型感圧センサの性能を検証した.
PSP溶液を作成する際,色素と溶媒の溶解性の他に,溶媒の揮発性を支配する蒸気圧と沸点の影響を考慮しなければ,コーヒーリング現象が発生し,PSPドットの形状が均一に定まらないことが確認できた.4種類のドット型感圧センサの内,ジクロロメタンとクロロホルムを1:1の割合で混合した溶媒を用いると,コーヒーリング現象を発生させずに塗布することができた.このジクロロメタンとクロロホルムのPSP溶液を用いて,従来の浸漬型感圧センサとの発光強度及び圧力感度を比較した.ドット型感圧センサのサンプル全体と浸漬型感圧センサを比較した場合,発光強度は約3.4-6.7倍で,浸漬型感圧センサの発光強度が高くなった.これは,全体で計測すると,PSP溶液が塗布されていないところも含まれているからである.圧力感度は浸漬型感圧センサとほぼ同様の良好な感度が得られた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は陽極酸化被膜上にセンサドットを形成することに成功した.感圧塗料の溶媒を変えて蒸発速度を最適化することでコーヒーリング現象の発生を抑制しながらドット面で一様な発光強度と感度を実現したことは大きな進歩である.高速応答性試験の準備も終了し,現在精力的に実験を進めているところである.感温塗料に用いる物質の選定も終了し,複合化の目途も立っている.よって,研究はおおむね順調に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

H24年度に作成した,陽極酸化被膜に形成できるようになったPSPセンサドットに感温塗料(TSP)を組み合わせ新型複合センサを形成する.チャンバ内の圧力と温度を変化させることができる校正試験装置を用いて,作成した複合センサの定常的な感度特性の評価を行い,PSP, TSP単体のものや混合型複合センサのものと比較を行う.また,H23年度に作成した共鳴管をベースにした時間応答性評価装置を用いて複合センサの時間応答特性を評価する.
さらにH24年度に作成した実証試験装置を用いて温度と圧力が時間変化する非定常流れ場に複合センサを適用した試験を行う.圧力と温度の同時計測を行い,その測定精度や時間応答性,温度補正の評価を行う.また,数値解析を行いその結果との比較も行う.また,実際に試験を行った結果より,センサ特性の時間安定性など実際の試験に使用した場合の問題点を調査し,実用レベルの多変量の非定常計測が行えるようにセンサの改善を行う.
また,研究成果を取りまとめ学会発表や論文の投稿,HPの作成を通じて成果の周知に努める.

次年度の研究費の使用計画

複合センサの作成試験用の消耗品費として複合センサの蛍光色素や溶媒などの試薬の購入に200千円,薬品調合用のガラス機器に100千円を計上している.また調査研究旅費,成果発表旅費として合計300千円,研究成果投稿料として100千円を計上している.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Organic Electroluminescent Sensor for Pressure Measurement2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuda, K. Ueno, H. Yamaguchi, Y. Egami and T. Niimi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: Vol.12(10), ページ: 13899-13906

    • DOI

      10.3390/s121013899

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of new two-component temperature-sensitive paint (TSP) for cryogenic testing2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami, U. Fey, Ch. Klein, J. Quest, V. Ondrus and U. Beifuss
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: Vo.23(11) ページ: 115301 (p.10)

    • DOI

      10.1088/0957-0233/23/11/115301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-sensitive paint measurement on co-rotating disks in a hard disk drive2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kameya, Y. Matsuda, H. Yamaguchi, Y. Egami, T. Niimi
    • 雑誌名

      Optics and Lasers in Engineering

      巻: Vol. 50(1) ページ: 82-86

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2011.06.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 感圧塗料の空間分解能に関する考察2012

    • 著者名/発表者名
      松田 佑, 山口 浩樹, 江上 泰広, 新美 智秀
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: , 第78巻第790号 ページ: 1260-1266

    • DOI

      10.1299/kikaib.78.1260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ット配列による感圧/感温塗料の複合化2012

    • 著者名/発表者名
      亀谷 知宏, 松田 佑, 江上 泰広, 山口 浩樹, 新美 智秀
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 第78巻第791号 ページ: 1327-1335

    • DOI

      10.1299/kikaib.78.1327

    • 査読あり
  • [学会発表] Change of Temperature-Sensitive Paint Characteristics by Polymer Structure2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami, M. Tanaka, Y. Yamaue, Y. Matsuda, H. Yamaguchi and T. Niimi
    • 学会等名
      12th Asian Symposium on Visualization
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 年月日
      20130519-20130523
  • [学会発表] 高熱伝導性を有する感圧塗料の開発2012

    • 著者名/発表者名
      江上泰広,藤井昴樹,高木俊希,松田佑,山口浩樹,新美智秀
    • 学会等名
      第40回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      東京・新宿
    • 年月日
      20120724-20120725
  • [学会発表] PtTFPPとCdSe/ZnSを用いたPSP/TSP複合センサ2012

    • 著者名/発表者名
      亀谷知宏,松田佑,江上泰広,山口浩樹,新美智秀
    • 学会等名
      第40回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      東京・新宿
    • 年月日
      20120724-20120725
  • [学会発表] Reduction of Temperature Effect in Pressure-Sensitive Paint Measurements by Model Materials and Coatings2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami, K. Fujii, T. Takagi, Y. Matsuda, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      28th Aerodynamic Measurement Technology, Ground Testing, and Flight Testing Conference
    • 発表場所
      New Orleans, Louisiana, USA
    • 年月日
      20120625-20120628
  • [学会発表] Development of a combined PSP/TSP Sensor using Quantum Dot2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kameya, Y. Matsuda, Y. Egami, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      15th International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Minsk, Belarus
    • 年月日
      20120625-20120628
  • [図書] "In-Flight Application of Pressure Sensitive Paint", PartV of "Advanced In-Flight Measurement Techniques"2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami, Ch. Klein, U. Henne, K. de Groot, J. Meyer, CP. Krueckeberg, F. Boden
    • 総ページ数
      237 - 268 (総ページ344)
    • 出版者
      Springer
  • [備考] 愛知工業大学機械学科 流体工学研究室 (江上研究室)

    • URL

      http://aitech.ac.jp/~egami/

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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