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2012 年度 実施状況報告書

機能性分子センサを備えたスマートマイクロ流路の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23656132
研究機関名古屋大学

研究代表者

新美 智秀  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70164522)

研究分担者 山口 浩樹  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50432240)
松田 佑  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20402513)
キーワード流体工学 / マイクロ流路 / 感圧・感温塗料 / センサ
研究概要

本研究では表面上の二次元圧力分布計測手法として確立された感圧塗料(PSP)を拡張し,マイクロ流路そのものをセンサ化したスマートマイクロ流路を開発することを試みる.ソフトリソグラフィによるマイクロ流路の素材として広く利用されているPDMSが酸素透過性を有していることに着目し,PDMSに色素分子を含有させることにより流路そのものがいわばPSPとして機能し,光照射による発光強度を撮像するだけで壁面上の分布が可視化できるような流路として開発する.さらには,酸素濃度や温度の計測や,これらの複数の物理量を同時計測可能なスマートマイクロ流路へと発展させる.
マイクロ気体流れに適用する際には,PDMSが酸素透過性を有しているために,PSPとして利用できる利点とは裏腹に流路外との流体の流出入が流れ場を変化させてしまう恐れが考えられる.そこで,色素分子を含有する層の上に気体遮断性の層と組み合わせることで,流れ場への影響を排除した.気体遮断性の層の材料の調査を行い,最適な条件を探索した.さらに,障害物や曲がり管などの複雑な形状の流路における実証試験を試みた.
マイクロ液体流れに適用するために,二流体の混合流路を作製して実証実験を実施した.窒素をバブリングすることにより酸素濃度に高低差をつけた二流体の混合状態を観察した.その結果,液体の場合においてもPDMSの酸素透過性の問題が明らかとなったため,気体の場合と同様に気体遮断性の層の材料の調査を行い,最適な条件を探索した.

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

液体においてもPDMSの酸素透過性が問題になることは想定外であったが,気体における知見を適用することができたために,おおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

今後は,PDMSの酸素透過性の問題を解決した上でさらに発展させ,スマートマイクロ流路をマイクロ気体流れおよびマイクロ液体流れに適用して実証試験を進める.また,温度分布の測定も可能なように,感温塗料の適用も試みる.その後,圧力と温度に感度を持つ色素分子を同時に含有するスマートマイクロ流路を作製し,マイクロ気体流れにおける圧力と温度の同時計測を試みる.

次年度の研究費の使用計画

マイクロ流路として多数のサンプルを作成するため,PDMS等の薬品類を購入する.そのため,研究費を繰り越して次年度の研究費と合わせて実施する.

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ZnS-AgInS2 Nanoparticles as a Temperature Sensor2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuda, T. Torimoto, T. Kameya, T. Kameyama, S. Kuwabata, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 176 ページ: 505-508

    • DOI

      10.1016/j.snb.2012.09.005

    • 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: 78 ページ: 1260-1266

    • DOI

      10.1299/kikaib.78.1260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation on heat transfer between two coaxial cylinders for measurement of thermal accommodation coefficient2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaguchi, K. Kanazawa, Y. Matsuda, T. Niimi, A. Polikarpov, I. Graur
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 24 ページ: 062002

    • DOI

      10.1063/1.4726059

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 矩形管内気体流れに対するMTVの適用2012

    • 著者名/発表者名
      山口浩樹,中嶋悠貴, 山口顕央, 松田佑, 新美智秀
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集

      巻: 32 ページ: 15-20

    • DOI

      10.3154/tvsj.32.9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ド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: 78 ページ: 1327-1335

    • DOI

      10.1299/kikaib.78.1327

    • 査読あり
  • [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, T. Niimi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 12 ページ: 13899-13906

    • DOI

      10.3390/s121013899

    • 査読あり
  • [学会発表] Pressure measurement techniques based on luminescent molecules for micro gas flows2013

    • 著者名/発表者名
      Y . Matsuda, H. Y amaguchi, T . Niimi
    • 学会等名
      ASME 2013 11th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      20130616-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Combined Pressure and Temperature Sensor Using Pressure- and Temperature-Sensitive Paints2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kameya, Y. Matsuda, Y. Egami, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      23rd 2012 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      20121104-20121107
  • [学会発表] 酸素感応色素分子を用いた溶存酸素濃度計測2012

    • 著者名/発表者名
      松田佑,丸山央峰,長島史裕,江上泰広,山口浩樹,新井史人,新美智秀
    • 学会等名
      2012年可視化情報学会全国講演会
    • 発表場所
      姫路,兵庫
    • 年月日
      20121004-20121005
  • [学会発表] 感圧・感温ドット配列センサの開発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
      2012年可視化情報学会全国講演会
    • 発表場所
      姫路,兵庫
    • 年月日
      20121004-20121005
  • [学会発表] 感温塗料を用いた沸騰伝熱面の2次元温度分布計測2012

    • 著者名/発表者名
      田尾哲也,河南治,松田佑, 江上泰広, 本田逸郎, 山口浩樹, 新美智秀
    • 学会等名
      2012年可視化情報学会全国講演会
    • 発表場所
      姫路,兵庫
    • 年月日
      20121004-20121005
  • [学会発表] Combined Pressure- and Temperature-Sensitive Paints using porphyrins and quantum dots2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kameya, Y. Matsuda, Y. Egami, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      Ninth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] 感圧・感温塗料を用いた圧力・温度複合センサの開発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
      日本流体力学会年会2012
    • 発表場所
      高知,高知
    • 年月日
      20120916-20120918
  • [学会発表] 平板試料を用いたエネルギー適応係数計測システムの開発2012

    • 著者名/発表者名
      今井崇雅,山口浩樹,白崎信宏,松田佑,新美智秀
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢,石川
    • 年月日
      20120912-20120915
  • [学会発表] 白金ポルフィリン(PtTFPP)とCdSe/ZnSを用いた 圧力/温度複合センサの開発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
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢,石川
    • 年月日
      20120912-20120915
  • [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
      可視化情報シンポジウム2012
    • 発表場所
      新宿,東京
    • 年月日
      20120724-20120725
  • [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
      可視化情報シンポジウム2012
    • 発表場所
      新宿,東京
    • 年月日
      20120724-20120724
  • [学会発表] Measurement of Rotational Temperature in Nitrogen Molecular Beam by REMPI2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaguchi, T. Moriyama, K. Ide, J. Ito, Y. Matsuda, T. Niimi
    • 学会等名
      28th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
    • 発表場所
      Zaragoza, Spain
    • 年月日
      20120709-20120713
  • [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
      The 14th International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Minsk, Belarus
    • 年月日
      20120625-20120628
  • [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, USA
    • 年月日
      20120625-20120628
  • [学会発表] Tangential Momentum Accommodation Coefficient measurements for various materials and gas species2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaguchi, Y. Matsuda, T. Niimi
    • 学会等名
      1st European Conference on Gas Micro Flows
    • 発表場所
      Skithos, Greece
    • 年月日
      20120606-20120608
  • [学会発表] Development of Pressure-Sensitive Channel Chip for Micro Gas Flows2012

    • 著者名/発表者名
      Y . Matsuda, H. Y amaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      1st European Conference on Gas Micro Flows
    • 発表場所
      Skithos, Greece
    • 年月日
      20120606-08

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公開日: 2014-07-24  

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