【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】24656118 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

共焦点マイクロPIV / 色収差 / 3次元計測 / 共焦点スキャナ / マイクロPIV / ３次元計測 / マイクロ･ナノデバイス / 共焦点顕微鏡 / 可視化 / マイクロ・ナノデバイス / 画像処理

【研究成果の概要】

本研究では、マイクロ流動の新しい３次元計測法の開発を目的とし、共焦点スキャナと色収差を組み合わせた手法を提案した。光学設計においては、市販のレンズの組み合わせのみで16.5ミクロンの色収差量を生成することに成功し、光学配置の検討により、狭帯域ではあるが色収差画像の取得に成功した。さらに、三板式カラーカメラやLDLS（レーザ励起光源ユニット）の導入により、よりノイズが少なく、鮮明な粒子画像の取得を可能としている。流れを計算するPIVアルゴリズムの開発と実装は、現在の色収差画像では精度を保証するには不十分であるため、引き続き開発と検証を進めていく。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】20760110 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ流 / 粘弾性流体 / Micro-PIV / 共焦点顕微鏡 / マイクロチャネル / 共焦点Micro-PIV / 偏光顕微鏡 / 偏光共焦点 / ミセル構造 / 可視化 / 界面活性剤

【研究成果の概要】

機能性流体の一つである粘弾性流体がマイクロ環境下で示す特異な流動現象を解明するために,共焦点可視化法や共焦点Micro-PIV計測法を利用してマイクロ流路内に形成される粘弾性流体特有のミセル構造の可視化・計測を行った.その結果,粘弾性流体の流れでは低レイノルズ数条件下にも関わらず,マイクロチャネル内部にはミセル構造体が形成され,その周りには複雑な三次元的な流れが発生していることが明らかとなった.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】19206022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ流体 / 流体計測 / 粒子画像流速測定法 / 可視化 / 流体工学 / 熱工学 / PIV / 蛍光 / マイクロ熱流体 / マイクロPIV / 燐光

【研究成果の概要】

本研究ではデフォーカス法をベースとしたマイクロ四次元PIVシステムの開発を行った.顕微鏡観察条件下では焦点面から奥行き方向にずれた位置に存在する粒子の像が焦点面からの距離に応じたピンボケ像になる.これを利用し,ピンボケ量の時間変化から奥行き方向の速度を算出するシステムを開発した.また,ピンボケの度合いが異なる粒子像を追跡すれば,奥行き方向に異なる位置における流速を測定可能である.この手法によりマイクロミキサ内の非線形複雑流動を評価した.更にスカラー量の同時計測手法の開発を行った.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】48,490千円 (直接経費: 37,300千円、間接経費: 11,190千円)

【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】15636001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロテクノロジ / ナノテクノロジ / 可視化 / マイクロPIV / マイクロセンシング / MEMS / マイクロサーキュレーション / ミキシング

【研究成果の概要】

本研究では,マイクロ/ナノテクノロジーを支えている計測技術の中で最も有用かつ有効な定量的マイクロ/ナノビジュアリゼーション技術について,すでに確立された技術の高度化や,マイクロ/ナノスケ-ルにおける本質的問題を含む技術の新たな開発状況について調査分析して今後の方向性を明らかにすると同時に,この分野の更なる国際的技術発展に貢献のための国際共同研究を企画することを目的として,(a)マイクロ/ナノスケール内部流動および熱現象のビジュアリゼーション(b)マイクロマシンに代表される各種デバイス関連のビジュアリゼーション(c)マイクロ/ナノスケール素子による流れセンシングおよび制御でのビジュアリゼーションなどの項目についての調査研究,特定領域研究の企画および国際研究集会の企画などを行った.
各研究分担者によりなされた具体的研究成果項目は以下の通りである.
・微小空間において3次元速度分布を計測する手法の調査研究
・Micro PIVを利用して電気浸透流等のマイクロ環境下での流れの計測手法の確立
・高速度カメラの適用性についての評価、および100μm管内を流れる血流流動計測への適用性の検証
・低レイノルズ数マイクロ流れにおける混合・反応の促進法についての調査研究
・マイクロバブル及び超音波ドップラー流速分布測定法に関する研究動向調査研究
・MEMSを用いたセンサによるマイクビジュアリゼーションの調査研究
・マイクロフローおよびナノフローの駆動技術および制御についての調査研究
・流れ計測、特に流速とせん断応力計測マイクロセンサの最近の状況についての調査研究
・マイクロタス内流動等の調査研究と、マイクロ流動計測法の確率
・希薄高分子溶液による乱流抵抗低減現象(トムズ効果)について、マイクロスケール高分子挙動の直接可視化観察の可能性を検討
・血流動態の多次元可視化計測法の確立
・自由浮上気泡流中の気泡間相互作用に関する調査研究
・微小血管内速度場計測法についての調査研究,および内径30μmの細動脈内血流場速度計測法の確立

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)