RB.I 帆

Tem peratu re VeloCity

大気圧低温プラズマ流の可視化および熱流動場

VisuaIIZation and thermal flow fleld of the plasma flow

プラズマ照射による大腸菌の形状変化(左)照射前. (右) 照射後

EWeCt of plasma flow on E. CoFi. before treated (fen),

treated (right)

プラズマ流の熱流動場･化学的活性種の生成輸送機構の解明や生体への干渉機構の解明を行い､医療･バイオ･環境問題への応用を通して､人間の健康や環境を守ることを目指しています｡

To improve human health and environment.Weaim at applying the plaSma nOWatatmOSPheriC pressureto

bi0‑mediCal and environmental fields through the ClariRCation of

meChanisms of the generation and transportation of⊂hemiCaI species and their biologi⊂al interference.

高速熟流動制御による皮膜加工およびエネルギー機器の高性能化

Improvement of Coating Process and Energy Systems through Control of High Speed Thermofluid FJows

〜･ ‑ ,111.‑ノ /〜･

L･ ‑ 1ー】ノ･1‑I El t､ーr ↓‑ ′･･トr･‖･

■ 11 1 .一･･.‑

Supersonic partiCulate Jet process Numerical and experlmenta=ntegrated

(Cold gas dynamic spray process) analySis on Cavity付目ng process

(AppliCations to joining, repair, dental treatment)

0 ,2 0.4 0.6 0.8

r (帆)

(tnt)ssaquTtt)的t)I)t!ou

OJ2 0.4 0.6 0,8 1 r (mm) lmprovement of deposition efFlCien⊂y by eleCtrostatiC aCCeleration

Insulation ⊂apabi=ty improvement ofa Compa⊂t gas CirCuit breaker

微粒子高速流動成膜プロセスに関して､実機を対象とした数値実験を行い､重要制御因子の抽出および極限環境下でのナノ･マイクロ粒子高速流動制御によるプロセスの高性能化を目指しています｡

また､ガス遮断器内部の構造を最適化し､耐電圧性を向上させることにより､ガス遮断器の世界最小化･高性能化に貢献しています｡

The improvement ofa supersonic particulatejet Coating process is being ⊂ondu⊂ted through the control of particufate now under extreme ⊂Onditions･ Furthermore. the themonuid he一d in a CompaCt gas Cir⊂uit breaker has been optimized for

the improvement of insu[ation Capability.

剥離歳三了く/手長紺魂都岡

h細さ刷捌削L巨,…(I LlttJ/ J,.脚1｢由と鋤鵬l◎倒

知能流制御研究分野

InteHigent FJuid Control Laboratory

教授

中野政身

Professor

Masami

Nakano

助教

辻田哲平

Assistant Professor

Teppel Tsujita

知能流制御研究分野では､｢電磁レオロジー流体｣などの高度な機能性を発揮する流体(スマート流体) ･ソフトマテリアル､

流れの制御､そして知的制御及び,情報科学に関する基礎科学的研究を基軸として､これらを三位一体として融合･活用した耐環境性､省エネJL/ギ｣､信*性､安心.安全などの面で優れた｢次世代知的流体制御デバイスやシステム｣の創成を目指して研究開発を推進しています｡このことにより､車両､生産､エネルギー､建築､福祉･介護分野などへ貢献します｡

ln lntelllgent fluid Control laboratory. based on the trinity offundamental s⊂ientik researches on smartfluids and soft

materials with higher funCtionality such as eleCtr0‑/magneto‑rheologiCal fluids and Composites, fluid flow Controls. and

inteHlgent COntrOl a informatics, the next‑generation intelllgent quid Control devices and systems featuring environment‑friendly. energy saving, high reliability, and relief& safety are being invented and developed in various

appllCation flelds such as vehicle, manufacture, energy, architecture, and welfare & nursing care･

Development of

Zntelligent Fluid Power A Fluid Flow ContTOI Syde㈹

徹振動制御を目的に開発したE R流体ベローズダンパ

Developed ER fLuld beLIoys damper for snall aJTlplltude vlbrat10n contro l

開発したM R流体ブレーキ付モーター

1nduct卜On motor Yrlth developed MR fluld brake

MRショックアブソーバーとその車両への応用例

ll I‑ lr‑ ｢‑T.一･J‑

ホールトーン自励発振現象の味流出ロの軸非対称シェルモードでのアクティブ制御(晩流の離散渦法と音場の境界要素法による数値解析)

ActlVe COntrOl of self‑sustalned oscllJatl0n Of lmPlnglng ｣et, SO‑CaHed Hole‑Tone, by excltatl0n Of nozzle exlt

ln UnaXISyrTmetrlC SheLL mode

63tV) H‑●‑l･l･l･l .●

1.GM 一三二〇｣●･● ● l l

ニ=‑b:･7d kI‑T･

連続流型インクジェットの液滴形成過程の制御と最適化

Control and optlmIZatl0n Of droplet MR shock absorber and lt practlCal appl lCatlOn tO aUtOmObl re formatIOn Patterns Of contFnuOUS lnk Jet

次世代知的流体制御デバイス･システムの創成

Development of next‑generation inte"Igent fluid Control devices and systems

●｡●

Gap=0.1mm, 0.2mm

eE

Yc (常

Gap=0.1mm. 0.2mm Floyr structures Of developed nano particle ER fluid in shear mode

01 02 03 04 05 06 07 MJ抑FhK DcBdy

m Induced shear stress vs. applied

BraH le display system using ER micro‑actuators

Passive type MR damper with functional damping force

Force sensor Positiotl

竿耶t蕊;監冨f悪Arsg,慧s ZS諾悪em;忠;efi;エア,,｡thetic knee j｡,nt 禦エ?n:V空想on史禦

品;i;T';lr蒜i;Tn■il蒜vN亮■fTこIiauu 蒜;;こ;7品DMh"芋TL17品■ ■U■ :;7罰良cc蒜C壬U占rrl左ke ;;紙n干｡;琵md:;ほ… MR

E R流体を活用したMicro‑Fluid Power System(MFPS)の構築を目指し､ナノ粒子E R流体の創製とE R流体マイクロアクチュエータによる点字表示システムを開発しています｡また､ M R流体については､その評価装置である磁場印加型レオメータを実用化･製品化するとともに､信頼性の高い可変減衰特性を有するパッシブ式MRタンパ､コンパクトMRブレーキ制御義足､

アクティブMR負荷器を活用したリハビリ用筋力評価訓練システムなどを研究開発しています｡さらに､新たなスマート材料として､多孔質体にMR流体を含浸させたMR流体コンポジットを創製し､著しく高いMR効果を発揮することを見出しています｡

福祉･介護や建築分野への貢献を目指しています｡

流体と関連して発生する振動･騒音の解明とそのアクティブ制御

Mechanism ⊂larifiCation and ACtive ⊂ontroJ ofFlow‑lnduCed Vibration and Noise

8.EEL 02

Direct NurTlericaI Simulation of Hole‑Tone phenomenon(Col laboration yrith Dr. K. Matsuura)

to S M S

目urTL

言

⊂患妻

(MX) ODI OAR Qa AO4 0JX tlrrEe(EeG)

Slmulated plug vlbratl0nS dependlng On flow rate (valve Hft)

Velocity

JoJirection

At ♂̲Oo

芸朋

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I 4D ‑之0 0D ZD 4D

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Pressure

At ♂̲oo Numeri甲l simulation of check valve vibration based on coupled analysIS Of plug motion yrith fluid floyr

御感重源i/J二=i 〒ム酢魂甜岡

榊転洲喝Lgnlt岬虹帖rf,･ty主,lf(a,Ellr一一さ蜘鵬[email protected]

生体流動研究分野

Bio¶uids ControI Laboratory

(莱)教授

早瀬敏幸

⊂onCu rrent Professor

Toshiyuki Hayase

准教授

太田信

Associate Professor

Ma koto

Ohta

生体流動研究分野では､治療に直接役立つ新デバイスの開発と､新デバイスの性能評価法の確立を目指した研究を行っています｡

例えば､脳動脈癌の治療方法の一つに､血管内治療(血管の中から治療していく方法)がありますが､血流を制御できるデバイスの開発､そしてそのデバイスの性能を評価する必要があります｡このような研究開発は､医療現場では重要な課題であり､医学と工学との共同研究によってはじめて成立します｡本研究分野では､このような医工連携プロジェクトを中心に､生体中の流体を取り扱っていきます｡

The focus of the biofluids Control laboratory IS tO develop new ConCept of imp一ant espeCially based on flow and to

establish new methods forevaluating the lmPlants･ For example, when you treat a cerebraf aneurysm with endovascular

treatment, you should know the effects of mediCaJ devices on Controfs of b一ood flowI The flow may depend on the geometry･ materials and diniCal ⊂onditionsI Since these are so big issues. we ⊂0日aborate with biomaterial groups, biomeChani⊂al groups. and medical groups to gather their top knowledge. This field is ⊂alled aS a life sCienCe. or biomediCal englneerlng･ The aim of this lab is to support and improve our so⊂ial quallty Of life by biomediCal engineenng

治療シミュレーション

Simulation of Therapy with Strategy

コイルの3次元データ

脳動脈癒用ステント

.Tu耳･

膜孔タンパクを用いた血球バイオモデル

歯科バイオモデル(Spin off)

｣̲ ̲ 1/･lr･･TT77:,‑̲･lqil.二二∵.▲.‑ しこ

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Biomodel for evaluation of medical device and lntracranial stent

治療は､工学的に観れば､生体を制御し､自然回復を促していくことと言えます｡例えば､血管内治療は血管､血液､血流をステントなどの医療デバイスを用いて制御します｡本研究では､生体内で起こっている様々な流動現象や力学的現象を､生体材料やコンピュータシミュレーションで再現し､医療デバイスの開発と性能評価の確立を目指します｡

A smart therapy has a good strategy with Contromng human tissues such as blood flow. b一ood, and artery. ln this Reld. We

try to develop medical devices such as stent and evaluation system using biomaterials or computational simulations.

癌への流入の様子

血管造影で撮影した血管狭窄PVAバイオモデル

40 Vi｢tual lnt｢ac｢anial Stent Challenge 07にて採用されま

した｡

The image below shows an integration of realistiC stent

data to rearistlC Patient data. Our team f*Stly succeeded to deveJopthis method in theworld. And provided this

techniques to VISC (2006).

仮想的にステントを留置した様子

血管など軟組織の力学的性質を忠実に再現できるPVAバイオモデルは､ CT､ MRl､超音波診断装置など多くの医療画像診断装置で使用でき､治療方針や新しいデバイスの開発に使用され､脳外科のみならずマイクロサージエリ分野などからも注目されています｡

PVA biomodel is available to use under medical image equipments such as CT, MRl, Or ultrasound and to be used

for development of new medical treatment or devices.

And so′ PVA biomodel attracts not only neuro‑surgeon

fields. but also micro‑surgeon fjelds.

クライヨセラピーで用いるニードルをPVA固形に穿通した様子をMRlで撮影した

利敵凍シ二7ii,予も舶汽讃園田

h佃き舶鵬州恥抑h脚咋抑｢他聞W/IISO◎l月1

知的流動評価研究分野

Advanced Systems Evaluation Laboratory

教授

高木敏行

Professor

Toshiyuki

Takagi

JfAhUecthSiumy喜

･ As50⊂iate

准教授内‑ 哲哉

As50⊂iate Professor

†ets uya

UChimoto

講師

三木寛之

Senior Assistant

Professor

Hiroyuki

Miki

センシンクやアクチュエータ機能を同時に有することで､周囲の温度､圧力､電磁場の変化に適応して動作することのできる知的システムは､･これからの新しい技術であると注目されています｡機能性材料や機能性流体を複合化させ知的構造･流体システムを構築するためには､それらの特性の評価と機能性の解明が重要です｡本研究室では､このようなシステムを構築するために､

電磁･熟･機械･流動特性の評価及び機能性発現機構の解明や､電磁現象を用いた先進的な非破壊材料評価について研究を進めていますoさらに生体や人=物のQOL (Quality of Life)向上のために､電磁機能性材料システムを適用することを目指しています｡

Development of the inteHlgent Systems Wrth functions of sensing and aCtuation is expected to be a future key teChnology. One way of realizing these systems is to Combine functional materials and funCtionaF fluids. The mission of the Advanced Systems Evaluation Laboratory (ABEL) is as follows:

1. To darify the eleCtr0‑magneto‑thermo‑fluid‑meChaniCal behavior of the systems, and to evaluate their fun⊂tl0naHty.

2. To develop advanced methoddogy of electromagnetic quantitative nondestructive evaluation and material

⊂haraCterization.

3. Todevelop inteHigent systems using functional materials and structures to improvethe qualityoflife (QOL) of=ving

body and artifacts.

人と人工物のQOL向上のための知的センサの創出

Development of the Intelligent Sensors for Better QOL ofHumans and Artifacts

Re/I'abI'/I'ty advancement surface sensitive nt 1.･..･hl.b･resol

..;去J li謝;.壷一環

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PlasmB pro￠888

T8kanor i f*eno

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lnterdiscipl inary Fhse8 rCh

無:監恵i6, ,.b.

nwni tor ing SerlSers

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FTunotional ity enhaI70eme17t

人と人=物のQOL向上のために､生体環境や極限環境で使用可能な非晶質炭素薄膜多機能センサを汎用構造材や医療用合金上に作製して､その特性を研究しています｡また､高い安全性と信頼性が求められる原子力安全設備の健全性の向上を目指して､

先進的な電磁非破壊評価法の研究やヘルスモニタリングに関して研究開発しています｡

We deve一op the intelllgent Sensors utilizing diamond‑like Carbon Coatings with metals on structural materials and shape

memoryalloys in orderto realize betterQualityofLife (QOL) ofhumans and artifacts. We evaluate and monitorthe

condition of structural components of Nuclear Power Plants (NPP) using advanced electromagnetic nondestructive evaJuation (ENDE) techniques.

ドキュメント内東北大学流体科学研究所 2010 (ページ 40-60)

Tem peratu re VeloCity

VisuaIIZation and thermal flow fleld of the plasma flow

treated (right)

bi0‑mediCal and environmental fields through the ClariRCation of

高速熟流動制御による皮膜加工およびエネルギー機器の高性能化

Improvement of Coating Process and Energy Systems through Control of High Speed Thermofluid FJows

Supersonic partiCulate Jet process Numerical and experlmenta=ntegrated

(AppliCations to joining, repair, dental treatment)

the improvement of insu[ation Capability.

剥離歳三了く/手長紺魂都岡

知能流制御研究分野

InteHigent FJuid Control Laboratory

中野 政身

Masami

辻田 哲平

Assistant Professor

materials with higher funCtionality such as eleCtr0‑/magneto‑rheologiCal fluids and Composites, fluid flow Controls. and

appllCation flelds such as vehicle, manufacture, energy, architecture, and welfare & nursing care･

ニ=‑b:･7d kI‑T･

Development of next‑generation inte"Igent fluid Control devices and systems

●｡●

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流体と関連して発生する振動･騒音の解明とそのアクティブ制御

言

⊂患妻

JoJirection

芸朋

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御感重源i/J二=i 〒ム酢魂甜岡

生体流動研究分野

早瀬 敏幸

太田 信

Associate Professor

Ma koto

establish new methods forevaluating the lmPlants･ For example, when you treat a cerebraf aneurysm with endovascular

治療シミュレーション

Simulation of Therapy with Strategy

.Tu耳･

歯科バイオモデル(Spin off)

Biomodel for evaluation of medical device and lntracranial stent

try to develop medical devices such as stent and evaluation system using biomaterials or computational simulations.

The image below shows an integration of realistiC stent

techniques to VISC (2006).

for development of new medical treatment or devices.

fields. but also micro‑surgeon fjelds.

利敵凍シ二7ii,予も舶汽讃園田

h佃き舶鵬州恥抑h脚咋抑｢他聞W/IISO◎l月1

知的流動評価研究分野

Advanced Systems Evaluation Laboratory

高木 敏行

JfAhUecthSiumy喜

三木 寛之

Senior Assistant

Miki

body and artifacts.

人と人工物のQOL向上のための知的センサの創出

Development of the Intelligent Sensors for Better QOL ofHumans and Artifacts

Re/I'abI'/I'ty advancement surface sensitive nt 1.･..･hl.b･resol

..;去J li謝;.壷一環

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T8kanor i f*eno

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中野政身

辻田哲平

早瀬敏幸

太田信

高木敏行

三木寛之