フォトサーマル効果を用いたマイクロ流体非接触能動制御技術の開発

利用光热效应的微流控非接触主动控制技术的发展

• 批准号: 18860067
• 负责人: 元祐 昌廣
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860067/
• 关键词: マイクロ流体; フォトサーマル効果; 流動制御; 熱物性

本研究課題はマイクロスケールにおける流動現象が流体物性の影響が顕在化する点に着目し,フォトサーマル効果を用いて任意の時空間物性分布を非接触で誘起するマイクロスケール独自の流体挙動制御手法の新規提案を行うものである.集光したレーザを励起源とすることで,マイクロチャネル内部に任意形状の流体物性分布を与え,様々な流れ場に適用可能な流動制御システムを開発し,実験的に新規提案手法の有効性を明らかにすることを目的とする.本年度は,フォトサーマル物性分布励起用光学システムの構築,マイクロチャネル内流体への適用,及びレーザ誘起物性分布が流動構造へ与える影響の計測について特に重点的に研究を遂行した.得られた成果は以下のようにまとめられる.1.小型半導体レーザ及び長作動対物レンズによってレーザ光をマイクロ流体デバイス上部より集光・照射して10pmオーダの局所物性分布を誘起可能な励起光学システムを構築した.2.励起光学システムを倒立顕微鏡上のマイクロ粒子画像流速計システムに組み込み併用する事で,物性分布の励起とその際の流動場観察を同時に実現する実験装置の構築を行い,予備的実験を通じてシステム全体の健全性を確認した.3.幅500μm,厚さ50μmのマイクロチャネル内を流れる水に対して,本研究で開発した実験システムを適用した.励起光学システムを用いて局所的な温度分布を与えて物性分布を誘起すると流動構造に変化が見られることを速度場の変動より確認する事ができ,本提案の有効性を実験的に示す事ができた.4.励起用レーザの光強度を変化させてマイクロ流れに適用し,流体が吸収するエネルギー量を変化させる事で流動場へ与える影響が変化する様子を明らかにした.

This research topic は マ イ ク ロ ス ケ ー ル に お け る の が fluid physical properties affect the phenomenon が 顕 in turn す る point に mesh し, フ ォ ト サ ー マ ル unseen fruit を with い て arbitrary spatial property distribution の を non-contact で induced す る マ イ ク ロ ス ケ ー ル の alone fluid dynamic system method of equestrian の 挙 proposed new rules on line を う も の で あ る. Concentrated し た レ ー ザ を excitation origin と す る こ と で, マ イ ク ロ チ ャ ネ ル internal に arbitrary shape distribution を and え の fluid physical properties, others 々 な に れ field may apply な flow suppression シ ス テ ム を open 発 し, be 験 に of proposed new rules that の have sharper sex を Ming ら か に す る こ と を purpose と す る. This year は フ ォ ト サ ー マ ル physical distribution excitation using optical シ ス テ ム の constructs, マ イ ク ロ チ ャ ネ ル fluid へ の applicable, and び レ ー ザ induced physical distribution が flow structure with え へ る influence の measuring に つ い て を に of に key research carries out し た. Have ら れ た results under は の よ う に ま と め ら れ る. 1. The small semiconductor レ ー ザ and び long actuation polices レ ン ズ に よ っ て レ ー ザ light を マ イ ク ロ fluid デ バ イ ス upper よ り set, light irradiation, し て 10 PM オ ー ダ の bureau property distribution を induced may な wound up optical シ ス テ ム を build し た. 2. Wound up optical シ ス テ ム を handstand 顕 micro mirror の マ イ ク ロ portrait particle meter シ ス テ ム に group み 込 み and す る で, physical distribution の wound up と そ の interstate の flow field 観 examine を に at the same time be presently す る be の build line を い 験 device, to be prepared of 験 を tong じ て シ ス テ ム all の sanity を confirm し た. 3. 500 microns of さ 50 microns thick の マ イ ク ロ チ ャ ネ ル streams れ を る water に し seaborne て, this research で open 発 し た be 験 シ ス テ ム を applicable し た. Wound up optical シ ス テ ム を with い て bureau を な temperature distribution and え て physical distribution を induced す る と flow structure に variations change が see ら れ る こ と を velocity の - move よ り confirm す る matter が で き, this proposal の have sharper sex を be 験 に す indicated that が で き た. 4. Excitation function レ ー ザ の light intensity を variations change さ せ て マ イ ク ロ flow れ に applicable し, fluid が suction 収 す る エ ネ ル ギ ー quantity を variations change さ せ る へ で flow field and え る influence が variations change す る others child を Ming ら か に し た.

项目成果

Microflow Behavior of Liquid in the Presence of Laser-Induced TemperatureGradient

激光诱导温度梯度下液体的微流行为

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. ASME ICNMM2007 5th Int Conf. on Nanochannels, Microchannels andMinichannels
• 作者: M. Motosuke;J. Shimakawa and S. Honami
• 通讯作者: J. Shimakawa and S. Honami

レーザを用いた流体局所加熱によるマイクロチャネル内流動制御

使用激光进行局部流体加热来控制微通道中的流量

• 发表时间: 2007
• 作者: 嶋川純;他;嶋川純,元祐昌廣,本阿弥眞治
• 通讯作者: 嶋川純,元祐昌廣,本阿弥眞治