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本研究はマイクロデバイス技術の新展開にナノスケールでの熱流体流動構造の定量的な知見を組織的に収集するために,極細の管内の電気泳動を対象として波長オーダーの粒子でもトレースが可能な誘起発光粒子の発光体トレース法を開発適用してPIV/PTVなどマイクロスコープイメージング技術としてこれを発展させた.
速度場の計測に関しては,サブミクロンの蛍光粒子をトレーサ粒子に用いると,粒子のブフウン運動により,ランダムな乱れが計測され,流体運動が正確に測定できない問題があった.昨年度開発した,局所空間平均PTV法を用いて,ブラウン運動による速度計測の誤差を低減しつつ,時間的に変化する脈動流の詳細な計測が可能となった.また,電界を印加することで発生する界面動電駆動流において,トレーサ粒子の電気泳動,流路壁面での電気浸透流をそれぞれ区別して評価することに成功した.これにより,電気浸透流の速度分布の定量的な評価を行うことが可能になった.また,フォトクロミック色素を溶媒に溶かし込み,紫外線レーザを用いて励起させ,分子トレーサとして流れ場の可視化を行った.これにより,界面近傍での流体の運動を正確に測定され,圧力駆動流との相違も明確にされた.
さらに交番電場を用いた,二流体の混合の促進・制御に関して,T字流路内で電気浸透流と圧力駆動流を組み合わせることで,二流体の界面の揺らぎが生じ,両者の接触面積が増大することが確認できた.これらの基盤技術を融合することによって,今後マイクロ熱流体デバイスとしての機能の多様化の目処がついた

【研究分担者】
佐藤洋平	独立行政法人	産業技術総合研究所	主任研究員	(Kakenデータベース)
前田昌信	慶應義塾大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)