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粒子分離実験

ドキュメント内 修 士 学 位 論 文 (ページ 46-52)

内径1,4,6mmの曲り管にY字管を介して下側から高密度流体としてフッ素不活

性液体,上側より三種類の細胞模擬粒子を精製水に攪拌した粒子懸濁液を

30≦De≦100の範囲で送液を行った.曲り管部180度部分において直上より粒子お

よび粒子軌跡を観察した.観察領域の大きさとズームレンズの倍率を合わせるため,

4,6mm管の観察では VQ-Z04 を,1mm管の観察では VHZ-100R のズームレンズ

を用いて観察を行った.また粒径の70μm粒子の観察にはより広い範囲において粒 子を観察するため緑色レーザーシートを用い,粒径30μmの粒子の観察にはより蛍 光させるため比較的強い光である点光源を用いて観察を行った.今回の実験ではフ ッ素不活性液体にFC-40を用いた.

観察された粒子画像群に関して管内粒子位置を整理し評価するため,Fig.3-13 に 示すように観察された粒子画像をある任意の管断面に注目して観察を行う.画像解 析ソフトにはImageJを用いた.動画および画像群をImageJに取り込んだのち,任 意の断面に直線を引きFig.3-14に示すようなimage→stacks→resliceを用いて1枚の 画像とした.管の中心部に蛍光が多く光ってしまう等の背景を削除するために

Process→Subtract Backgroundにより5pixel幅で処理を行った.これは通過粒子より

も少し大きな値である.Image→Adjust→Threshold により閾値を設定し Fig.3-15 に 示すような粒子の通過部分のみ白く,それ以外の背景を黒く示すように処理を行っ た . こ れ ら の 処 理 に よ り Fig.3-16 に 示 す よ う に 輝 度 値 を 調 整 し た . そ の 後

Analysis→Plot profileにより輝度値の分布を取得した.得られた輝度値分布に関して

Fig.3-17に示すような流路を10分割した場合の外側2割を通過する粒子の割合を計

算し,粒子分離率𝑟𝑠として定義し,最も外側に粒子が偏在する条件である臨界ディ ーン数について評価を行った.

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Fig.3- 13 Measurement image

Fig.3- 14 Reslice image

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Fig.3- 15 Image of position of passing particles

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Fig.3- 16 Process of image lμminance

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Fig.3- 17 Defination of separation ratio

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3.10.1. 密度差粒子選別実験

4mm 管における多分散メラミン粒子と生細胞塊模擬粒子の粒子分離率,6mm 管 における生細胞塊模擬粒子の粒子分離率の計測を行った.これらを比較し同粒径の 密度差を有する場合における臨界ディーン数の変化について検討した.観察範囲は

20≦De≦100である.

3.10.2. 粒径差粒子選別実験

同密度の粒径差を有する粒子における粒子分離率,臨界ディーン数の差異につい て検討を行った.比重1.2 の粒子について,粒径30μm 生単離細胞模擬粒子と粒径 70μmの生細胞塊模擬粒子による細胞懸濁液を用いて内径6mmの管において粒子分 布を観察した.観察範囲は20≦De≦100である.

3.10.3. 管径変化による粒子選別検討実験

管径を変化した際の粒子分布の変化について検討するため,内径が 1,4,6mm の曲がり管を用いて粒子分布の観察を行った.6mm管多分散メラミン粒子を用いて 粒子分布を観察し,4mm管を用いた際の粒子分布と臨界ディーン数の変化を調査し た.また 1mm 管における生単離細胞模擬粒子と生細胞塊模擬粒子での粒子分布に ついて観察し,6mm管の実験結果と比較を行うことで管径の変化における粒子挙動 について検討を行った.

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