| Research Abstract |
本年度は,新たなマイクロ流れ計測ツールとして,共焦点マイクロPIVシステムの開発・構築を行った.高速共焦点スキャナユニットを中心に,高輝度CWレーザ,高速度高感度カメラ,高NA対物レンズを組み合わせることで,共焦点マイクロPIVシステムの構築に成功した.共焦点マイクロPIVシステムを用いると,マイクロ流路内を流れるサブミクロンサイズのトレーサ粒子群を,毎秒1000コマで共焦点撮影および速度分布計測が可能である.倍率の異なる対物レンズ(20x,40x,63x)と直径の異なるトレーサ粒子(0.3ミクロン,0.5ミクロン,1ミクロン)を組み合わせて用いることで,さまざまなサイズの流路に対応することができる.例えば40x対物レンズを用いた場合,約0,24mm×0.18mm,63x対物レンズを用いた場合で,約0.15mm×0.11mmの流路断面領域をそれぞれ速度計測することが可能であることが確認された.本計測システムでは高速度カメラを採用しているため,共焦点観察および共焦点マイクロPIVにおいて,時系列で可視化・計測が可能である.また,共焦点マイクロPIVの応用として,微小液滴内部の複雑な三次元流動の可視化計測を行った.
共焦点マイクロPIVシステムの最大の特徴は,従来の蛍光顕微鏡法で行うマイクロPIVに比べて,より浅い被写界深度での速度分布測定が実現できる点にある.本システムでは,63x対物レンズ(NA=1.40)と直径300nmのトレーサ粒子を用いたときに,流路深さ方向への分解能(計測深度)は最大になり,約1.3ミクロンであることが確認された.本計測システムを電気浸透流計測に適用することで,流路の任意断面における速度分布計測が可能となり,従来のマイクロPIVよりも流路深さ方向へ対して高い分解能で,かつ三次元空間の詳細な速度分布を計測・調査することができる.
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