共同研究・競争的資金等の研究課題

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No.	提供機関	制度名	タイトル	研究種目	研究期間	資金種別	研究概要
1	日本学術振興会	科学研究費助成事業	流動と光学測定を利用したナノ繊維の寸法の新しい測定法の開発	基盤研究(C)	2024/04-2027/03
2	愛媛大学	令和3年度愛媛大学産学連携推進事業	2in1プレフィルドシリンジの開発	研究シーズ育成	2021/08-2022/03	競争的資金
3	愛媛大学	産学連携推進事業：産業シーズ育成	2in1 プレフィルドシリンジの開発		2021/04-2022/03
4	日本学術振興会	科学研究費助成事業	心臓の微細血管内で生じる狭窄部の3D造形と狭窄部における血流の圧力損失測定	奨励研究	2019-2019		心臓の冠動脈内の血流を対象として体外実験を行った。狭窄した血管を想定した形状の血管モデルを3Dプリンターで作成した。同時に、OCT(光干渉断層法)で得た、狭窄した実際の血管のモデル(実血管モデルと呼ぶ。)も作成した。これらの血管モデルに模擬血液を流し、血管モデル内の圧力損失を測定した。3D成形時には、血管の形状を保つために、内腔部分にサポート材と呼ばれる樹脂が充填される。このサポート材の除去方法によって, 圧力損失が理論に従ったり従わなかったりした。これは血管モデルの内腔面が滑らかであるかどうかの違いによる。
5	日本学術振興会	科学研究費助成事業	ナノファイバー複合材料の成形加工過程の流動制御を視野に入れた流動誘起構造の計測	基盤研究(C)	2018/04-2022/03		セルロースナノファイバー（CNF）を水に分散させた流体の流動と，流動によって引き起こされるCNFの配向状態について調べた。まず高分子をCNFに希薄に添加して，配向状態に対する高分子の影響を調べたところ，高分子の種類によって配向状態が異なることがわかった。次に，急縮小部や急拡大部，円柱回りなどの複雑な流れ中における配向状態を調べたところ，流れによってCNFの配向状態が大きく変化した。配向状態は通常，恣意的に制御することは難しいが，本研究では急縮小の流れ場を用いてCNFの配向状態を制御することができた。
6	日本学術振興会	科学研究費補助金	セルロースナノファイバーを用いた複合材料成形のための流動誘起構造の計測と解析		2015/04-2018/03	競争的資金
7	日本学術振興会	科学研究費補助金	電子顕微鏡を用いたナノ空間内の流れの流動解析とソフトマターの流れへの展開		2013/04-2015/03	競争的資金
8	日本学術振興会	科学研究費補助金	ナノ複合材料創成のためのナノスケール流れにおけるソフトマターの流動観察と解析		2011/04-2013/03	競争的資金
9	日本学術振興会	科学研究費補助金	ナノファイバー複合材料創成のためのマイクロ流れにおける流動誘起構造の可視化と解析		2008/04-2011/03	競争的資金
10	日本学術振興会	科学研究費助成事業	複雑流体の流動誘起構造とマクロ流動の統合的数値解析手法に関する研究	基盤研究(B)	2008-2010		本研究では,複雑流体の流動誘起構造の数値シミュレーションとマクロ流動計算の統合的計算手法の開発を目指し,ブラウン動力学法を中心とした流動誘起構造シミュレーションモデルの提案と,応力テンソルを介したカップリング手法を用いた流動計算を行なった.また,実験においては,ひも状ミセル分散系について,流動誘起構造とマクロ流動特性の関連を調べ,数値計算モデル開発の知見を得た
11	日本学術振興会	科学研究費補助金	ナノ複合材料創成のための高分子流体のマイクロ流路内流れにおける流動誘起構造解析		2006/04-2008/03	競争的資金
12	日本学術振興会	科学研究費助成事業	高分子溶液のマイクロチャネル内流れのブラウン動力学シミュレーション	基盤研究(B)	2004-2006		研究では,高分子溶液のマイクロチャネル内流れにおける高分子鎖の配向と特異な流動場の解明を目的として,ブラウン動力学シミュレーションによる数値解析と流れ場の測定と分子配向の光学測定の実験を行った.数値解析においては,分子鎖モデルの検討のために,有限伸長性非線形(FENE)バネで連結されたビーズ・スプリングモデルを用いて,単純せん断流れ下のモデル分子の挙動のブラウン動力学シミュレーションを行った.そして,モデル分子の挙動と系のレオロジー特性の解析を行い,本モデルで,一般的な高分子溶液のレオロジー特性を表現できることを確認した.さらに,分子の絡み合いの効果を取り入れるためにビーズ間のポテンシャルを導入したモデルの検討を行っている.また,流路内流れの計算のために,マクロ的な流れの計算手法に,高分子を分子モデルによりモデル化し,統計力学的手法を用いて分子挙動の計算を行う手法を組み込んだCONNFFESSITアプローチを用いた計算プログラムを作成し,通常の構成方程式を用いるマクロ的計算手法による結果と同様の結果が得られることを確認した.さらに,マイクロ流路において見られる分子と壁面との相互作用や壁面におけるすべり現象を取り入れたモデルの開発を行っている.実験では,マイクロ流路内の高分子水溶液の急縮小流れにおける流速測定実験を行い,マクロ流れとの流れ挙動の違いを見出した.また,分子配向を測定するための光学実験システムを構築し,微小領域における流動複屈折の測定に成功した.
13	日本学術振興会	科学研究費助成事業	エバネッセント光を利用した複雑流体の固体界面近傍の流れ場と構造の解析	萌芽研究	2004-2005		本研究の目的は,固体壁面から約100nmの範囲内において,流動による複雑流体の内部構造の変化を観察するためのトレーサーの可視化をまず行うことである。この目的を達成するために,エバネッセント光を用いてガラス壁面における可視化装置を完成させた。一般に,このような装置は市販品としても販売されているが,非常に高価であることがエバネッセント光を用いた研究を進めるうえで障害となっている。本研究では,倒立型顕微鏡に安価な自作の光学系を組み合わせることにより,ガラス壁面近傍のトレーサー粒子の可視化を行った。使用したトレーサー粒子は直径が約200nmの蛍光ポリスチレン粒子である。光源にはYAG2倍波のレーザーを用い,この光源によってトレーサー粒子中の励起された蛍光を観察できるシステムとした。一般にエバネッセント光によって照明される範囲は,固体界面から100nm程度である。直径が約200nmの粒子は水中で激しくブラウン運動をするので,このトレーサー粒子がエバネッセント光によって照明された領域に出入りすることによって,蛍光を発するトレーサー粒子が見えたり消えたりする現象を観察することができた。
14	日本学術振興会	科学研究費補助金	マイクロ流路を流れる複雑流体の流動計測および流動に対する流路のサイズ効果		2003/04-2005/03	競争的資金
15	日本学術振興会	科学研究費補助金	短繊維強化複合材料の成形過程におけるウェルドライン上での繊維配向の可視化実験と数値解析		2001/04-2003/03	競争的資金
16	日本学術振興会	科学研究費助成事業	機能性コーティング膜の成形における流動解析	基盤研究(B)	2001-2002		複雑流体のコーティング膜作成時の流動現象および膜特性と流体のレオロジー特性との関係を実験および数値シミュレーションにより調べた.ヒドロキシプロピールセルロース水溶液の等方相溶液を用いて,高分子液晶のコーティング膜を成形し,その上で低分子液晶が平行配向することを確認した.そこで,Doiモデルを用いてコーティング流れの数値シミュレーションを行い,コーティング膜表面上で高分子液晶の分子が膜表面と平行に配向し,乾燥時に固定化されることを見出した.さらに,コーティング膜には種々のテクスチャーが見られたので,高分子液晶の流れおよび緩和時に出現するテクスチャーを実験により検討した.単純せん断流れにおけるテクスチャーを調べるために,冷却・加熱せん断装置を用いて,偏光顕微鏡下での観察を行った.その結果,流動中の縞状テクスチャー,緩和時のバンドテクスチャーならびに粗い縞状テクスチャーを観察し,溶液温度,せん断速度,ギャップの大きさなどの影響を解析した.また,平行平板間スリット流れにおける波状テクスチャーの構造と発生原因を,スタートアップ流れの実験により調べ,波状テクスチャーに関する有益な知見を得た.また,高分子流体については引き上げコーティングの実験を行い,板状および円柱形状の物体表面に形成される液膜厚さと流体のレオロジー特性および引き上げ速度の関係を調べた.その結果,せん段粘度のシアシニング性により引き上げ速度の増加に対する膜厚の増加率がニュートン流体の場合よりも小さくなることが分かった.さらに,ガス浸透による高分子流体の円管内コーティングに関する実験を行い,流体のシアシニング粘性は膜厚の減少に,弾性特性は膜厚の増大に寄与することが分かった.
17	文部省	科学研究費補助金	短繊維強化複合材料の成形過程における屈折率整合法による可視化実験と数値解析		1999/04-2001/03	競争的資金
18	日本学術振興会	科学研究費助成事業	伸長流れ場における複雑流体の流動特性および構造の変化と伸長特性の関係	基盤研究(B)	1998-1999		本研究では,伸長特性が重要な役割を果たすと考えられる流れ場を考え,複雑流体の流動解析を行った.ここでは,複雑流体の中から高分子溶液(粘弾性流体)と液晶高分子を取りあげた. 高分子水溶液では,矩形管急拡大流路における粘弾性流体のスタートアップ流れの可視化と,レーザー・ドップラー流速系(LDV)を用いた流速測定を行った.拡大部入り口直後において,ニュートン流体の流れでは見られない得異なフローパターンの時間変化や流速分布の時間変化が観測された.本実験で観測された流動挙動は,拡大部付近の伸長流れと流体の持つ伸長特性に関連するものと予想される.また,数値シミュレーションの結果からも,それらの挙動が流体の伸長特性と関係することが分かった. 液晶高分子関係では,液晶配向膜への応用面から,コーティング流れの研究を行った.Hydroxypropylcellulose(HPC)水溶液をガラス基盤にコーティングした膜表面において低分子液晶(5CB)の平面配向を得た.さらに,構成式にDoiもでるを用いた液晶高分子のコーティング流れのシミュレーションにより,等方相溶液であっても,ダイ出口での伸長流れにより表面近傍において高配向が実現されることが明らかとなった. また,流体の伸長特性の定量的評価のために,非定常一軸伸長粘度を測定するためのフィラメントストレッチ型レオメーターを製作した.この装置を用いて,高分子水溶液(ポリアクリルアミド水溶液)の非定常一軸伸長粘度を測定した.さらに,フィラメントの伸長速度を一定に保つための伸長アルゴリズムの改良も試みた.
19	日本学術振興会	科学研究費助成事業	液晶高分子の流動配向を利用した液晶配向膜の成形	基盤研究(B)	1996-1997		ヒドロキシプロピールセルロース(HPC)の水溶液およびエタノール溶液を用いて、コーティング膜を成形し、膜の特徴を調べるとともに、低分子液晶との相互作用を検討し、配向膜としての可能性を探った。得られた結果を以下に示す。 (1)膜成形時に膜の表面にリビングが発生した。コーティング速度が大きいほど、膜厚が小さいほど、リビング数は多くなった。 (2)液晶相から成形した膜では、膜圧が小さく、コーティング速度が大きい場合には、顕著なバンドテクスチャーが見られた。 (3)低分子液晶である5CBの液滴を膜に滴下し、偏光顕微鏡下で観察したところ、等方相から作った膜であっても、膜厚が小さく、コーティング速度が大きな場合に、液滴に顕著なディスクリネーションラインが見られ、膜表面で5CBが一方向に配向していることが明らかとなった。逆に、溶液濃度が低く、膜厚が大きく、コーティング速度が小さいときには、膜表面で5CBはランダム配向している。 (4)原子間力顕微鏡で膜表面のモルフォロジーを測定した結果、50wt%水溶液の膜表面にはバンドテクスチャーに対応した顕著な凹凸が見られた。しかし、その他の濃度の膜には5CBの配向と関連した特徴ある構造は見られなかった。 (5)Doiモデルによる紡糸流れのシミュレーションの結果、膜表面近傍では伸長流れによって分子配向が膜表面方向に揃うことが明らかとなった。この現象は、コーティングにおいても存在することが予想された。 (6)以上のことから、流動による分子配向が乾燥により膜のごく近傍で固定化された結果、配向したHPC分子と5CB分子の分子間相互作用により5CBが配向したものと考えられる。
20	（社）日本繊維機械学会	学術奨励金	繊維懸濁液の流動と繊維配向の数値シミュレーション		1993/04-1994/03	競争的資金
21	文部省	科学研究費補助金	マイクロメカニクスに基づく繊維懸濁高分子溶液の流動過程の解析		1992/04-1993/03	競争的資金

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