2015 Fiscal Year Annual Research Report
近赤外分光技術を基盤とする同時イメージング法を利用した熱物質輸送現象の定量的解明
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14J06521
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
川嶋 大介 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 近赤外吸収分光 / 多波長イメージング / 中和反応 / マイクロ化学チップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は，主に酸・アルカリ水溶液の反応拡散場に関して，（１）各成分濃度の同時イメージング法の検討，（２）多波長イメージングのための高速フィルタリングシステムの開発，（３） 反応界面近傍の流体不安定性に関する実験および数値解析を実施した．
（１）HCl・NaOH・NaCl水溶液の吸収スペクトルから各成分濃度の定量化に必要な因子の調査を行った．取得した吸収スペクトルのデータ群から統計的な手法を使い，成分濃度イメージングに必要な波長の選定と定量化に必要なパラメータの算出を行った結果，塩化ナトリウム濃度に関しては比較的高い精度で求められるが，塩酸と水酸化ナトリウムの濃度に関しては，特に低い濃度でばらつきが多く，定量性という側面ではまだ検討の余地がある．
（２）高速で波長変換するシステムの開発を行った．現状，使用したモーターの性能の都合上，目標とする切り替え速度には達していないが，カメラトリガやその他の機器設計は完了した．
（３）中和反応によって誘起される流体の不安定性現象の解明に取り組んだ．マイクロ流路内で２つの反応物を合流させ，その界面より生じる生成物が起点となって不安定現象を生じることがある．その要因を濃度または密度とそれらの比，流路寸法やアスペクト比による考察を試みている段階である．また，溶質の種類による違いや反応の有無による寄与も考慮に入れて，この不安定性現象の検討を行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度当初に予定していた吸収スペクトルの調査は順調に進んでおり，予定していた方法とは違うが，３波長による３成分濃度の定量化に関しては目処がついた．
また，高速フィルタリングによる多波長イメージングシステムの開発に関しては，カメラトリガや撮像タイミング制御といった基幹となる部分の開発は完了し，駆動部となるモーターの性能の検討を残すのみである．
今後は，本イメージング法の妥当性や問題点の検証・改善を検討しつつ，本年度より取り組みを始めた流体不安定性の解析を進めていく．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針としては，密度勾配によって生じる光の屈曲をいかにして排除するかが，このイメージング法の重要課題であるといえる．また，不安定性現象に関しては，溶液の種類，密度，反応の有無による違い，流路寸法（アスペクト比）による比較検討を十分に行っていく必要があると考える．数値流体解析に関しては，摂動により不安定化した場合の記述をプログラムに導入する予定である．
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