マイクロジェット新技術の基礎： 高粘度液体・高速吐出技術とキャビテーション解析・制御

マイクロジェット新技術の現状、キーアイデア、新技術の展望、

流体力学の基礎理論、キャビテーションの解析・対策、流体の画像解析技術

★ わかりやすい講義に定評のある講師による丁寧な解説！

講師

東京農工大学 大学院工学研究院 先端機械システム部門
准教授　博士（工学） 田川 義之 氏

【専門】 流体工学（混相流）

【略歴】
2013- 現職
2010-2012 Twente大学（オランダ）Physics of Fluids group 博士研究員
2009-2010 日本学術振興会特別研究員（PD）東京大学大学院工学系研究科
2006-2009 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻 博士課程修了

【受賞歴】
日本画像学会コニカミノルタ科学技術振興財団研究奨励賞（2017）
日本混相流学会 奨励賞 （2016）
Slow motion video award @ ICHSIP 31 (2016)
Prize for best high-speed video @ Droplets 2015 (2015)
日本機械学会 奨励賞（研究）（2014）
日本流体力学会 竜門賞 （2014）

【学協会】 日本画像学会，日本混相流学会，日本機械学会，日本流体力学会

受講料

■ R&D会員登録していただいた場合、通常1名様申込で49,980円（税込）から
・1名で申込の場合、47,250円（税込）へ割引になります。
・2名同時申込で両名とも会員登録をしていただいた場合、計49,980円（2人目無料）です。

(まだR&D会員未登録の方は、申込みフォームの通信欄に「会員登録情報希望」と記入してください。詳しい情報を送付します。ご登録いただくと、今回から会員受講料が適用可能です。)

受講対象・レベル

・マイクロジェットの新吐出技術およびその利用に興味のある方、
　高粘度液体の制御について知見を得たい方、
　高速マイクロ液体の利用に興味のある方、キャビテーション現象でお悩みの方、など。
・高校物理を理解しているが流体力学は専門外である方を主に想定しています。

習得できる知識

マイクロジェット新技術の現状、キーアイデア、新技術の展望、流体力学の基礎理論、
キャビテーションの解析・対策、流体の画像解析技術、など

趣旨

　現在、マイクロジェットは印刷・加工技術をはじめ様々な用途で利用されています。しかし既存の主なマイクロ液滴吐出技術には、粘度・速度・キャビーションに関して各々制約があり、新しい応用展開への障害となってきました。
　本セミナーでは、これらの問題を突破できる二つの新技術およびキャビテーション解析・制御新技術について、開発者の立場からわかりやすく紹介します。
　一つは簡易な装置で水の10,000倍の粘度をもつマイクロ液滴吐出が可能となる、高粘度液滴吐出技術です。これは現在のインクジェット印刷技術に比して粘度は500倍以上であり、高粘度液体を用いた次世代新規技術として期待されています。
　もう一つは最高速度850 m/s かつ直径数μmの超音速マイクロジェット吐出技術です。この速度は従来技術の100倍以上であり、マイクロデバイスにおける加工・洗浄や無針注射への応用が期待されています。
　さらに流路に生じるキャビテーション（気泡）は液体の制御性を大幅に下げるとともに装置の壊食にもつながる厄介な現象です。講師らは2017年に発生条件の明確な指標を発見しました。本講習会ではその解析手法から新しい制御方法まで詳しく解説します。
　以上の技術を専門外の方にもわかりやすく、丁寧に紹介します。質問は随時受け付け、参加者の疑問にできる限りお答します。

プログラム

１．はじめに
　1.1 マイクロ液滴の利用
　1.2 マイクロジェットの利用
　1.3 キャビテーション
　1.4 まとめ

２．高粘度液滴吐出技術
　2.1 液滴吐出装置の現状
　2.2 高粘度液滴吐出新技術の特長
　　2.2.1 高粘度マイクロジェット
　　2.2.2 高速マイクロジェット
　　2.2.3 先細形状（液滴射出口より小さい液滴の吐出法）
　2.3 高粘度液滴吐出新技術内容
　　2.3.1 技術概要
　　2.3.2 理論背景
　　　2.3.2.1 流体の運動方程式
　　　2.3.2.2 撃力と粘性
　　2.3.3 実験結果
　　　2.3.3.1 各パラメータ依存性
　　　2.3.3.2 数値計算結果
　2.4 試作機の例
　　2.4.1 紙面への塗布
　　2.4.2 多方向への吐出
　2.5 高粘度液滴利用に関する次世代技術展望
　2.6 まとめ

３．高速マイクロジェット吐出技術
　3.1 特徴・性質
　3.2 基礎的メカニズム
　3.3 装置構成
　3.4 実験結果
　　3.4.1 連続画像計測結果：マイクロジェット生成過程
　　3.4.2 非接触圧力計測結果
　　3.4.3 各パラメータ依存性
　　3.4.4 数値計算結果
　3.5 次世代技術への応用：無針注射器の開発
　　3.5.1 針つき注射器の現状
　　3.5.2 針の無い注射器の利点
　　3.5.3 無針注射器への実証実験結果
　　　3.5.3.1 軟質材料への貫入実験結果
　　　3.5.3.2 人工皮膚への貫入実験結果
　　　3.5.3.3 貫入時にかかる応力場
　3.6 高速マイクロジェットに関する次世代技術展望
　3.6 まとめ

４．キャビテーションの解析・制御新技術
　4.1 キャビテーションの特徴・性質
　4.2 発生の基礎的メカニズム
　　4.2.1 キャビテーションの観察
　　4.2.2 キャビテーションの発生条件指標
　　4.2.3 実例紹介
　4.3 キャビテーションとジェットの関係
　4.4 キャビテーションの制御・対策
　　4.4.1 ナノバブルの利用
　　4.4.2 ナノホールの利用
　　4.4.3 ゲルの利用
　　4.4.4 液体への工夫
　4.5 キャビテーション制御に関する次世代技術展望　　
　4.6 まとめ