Hyakutake Lab
Toru HYAKUTAKE
  百武 徹 Toru HYAKUTAKE
職   名:准教授
研究組織:大学院工学研究院
       システムの創生部門/システムのデザイン分野
教育組織:大学院工学府
       システム統合工学専攻/機械システム工学コース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>応用流体力学
       <学  部>
       <第二部>
専   門:流体力学,マイクロ・ナノ流体工学,バイオメカニクス
連絡先  :E-mail
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関連リンク
● 研究テーマと概要 ●
 流体力学は,機械工学はもちろんのこと様々な分野で必要不可欠であり,今後ますます学際的領域で要求されると考えられます.当研究室ではそのような流体力学の特徴を活かし,特にマイクロ・ナノスケール流体,混相流,バイオ流体をキーワードに,積極的に異分野融合的研究を展開しています.具体的には以下のようなテーマです.
(1) 微小血管内流れに関する研究
格子ボルツマン法(LBM)という新しい解析手法を用いた混相流解析を行っています.特に最近は,人工赤血球と呼ばれるナノ粒子に着目し,微小血管内を対象とした人工赤血球/赤血球の分散相流動シミュレーションを行っています.
(2) 生物流体に関する研究
鞭毛をもった生物,たとえば精子が流れの中でどのような運動をするのかを流体力学的観点から研究しています.これらの応用先として,マイクロ流体システムを用いた運動良好精子分離装置の研究開発などを手がけています.
(3) 希薄気体流れに関する研究
原子・分子の挙動を考慮する必要のある気体の流れ,つまり希薄気体の流れを,直接モンテカルロ法(DSMC法)や分子動力学法(MD法)を用いて解析を行っています.例えば,マイクロチャネル内の気体混合促進に関する流動解析,マイクロノズルからのジェット解析,壁面における気体分子反射特性の解明などを行っています.
Fig.1 Flow behaviors of red blood cells with liposome-encapsulated hemoglobin at microvascular bifurcation. Fig.2 Impingement between jet form a micron

● 主な公表論文 ●
1) “Application of a Numerical Simulation to Improve the Separation Efficiency of a Sperm Sorter”, Toru Hyakutake, Yuki Hashimoto, Shinichiro Yanase, Koji Matsuura and Keiji Naruse, Biomedical Microdevices, Vol. 11, No. 1, pp. 25–33, 2009.
2) “Numerical Study on Flows of Red Blood Cells with Liposome-Encapsulated Hemoglobin at Microvascular Bifurcation”, Toru Hyakutake, Shouko Tominaga, Takeshi Matsumoto and Shinichiro Yanase, Journal of Biomechanical Engineering -Transactions of the ASME, Vol. 130, Issue 1, 011014, 2008.
3) “Numerical Simulations of Circular Particles in Parallel-plate Channel Flow Using Lattice Boltzmann Method”, Toru Hyakutake, Takeshi Matsumoto and Shinichiro Yanase, Journal of Computational Science and Technology, Vol. 2, No. 1, 56-67, 2008.
4) “正方形断面曲り管内流中の2次元定常流・非定常流解の分岐ダイアグラム”, Rabindra Nath Mondal, 加賀義人,百武徹,柳瀬眞一郎, ながれ,Vol. 27,No. 4, pp. 277-280, 2008.
5) “Molecular Dynamics Study of Scattering Kernels”, Kyoji Yamamoto, Hideki Takeuchi and Toru Hyakutake, Computational Fluid Dynamics JOURNAL, Vol. 12, No. 1, pp. 6-17, 2007.

  Fluid dynamics is essential not only in mechanical engineering but also in various other fields. Therefore, it will find increased applications in the future. Our laboratory promotes interdisciplinary studies in fluid dynamics, especially in the areas of micro-/nanoscale flow, multiphase flow, and bio-fluids. The general theme is as follows:
(1) Microvascular flow
In our laboratory, we simulated the multiphase flow using the lattice Boltzmann method (LBM). In particular, recently, we have focused our study on nanoparticles of loposome-encapsulated hemoglobin (LEH), and we have performed numerical studies on the flow behavior of red blood cells with LEH at microvascular bifurcations
(2) Study on biological fluids
We studied the motions of flagellate organisms, for example, sperm, from the viewpoint of fluid dynamics. As an application of this study, we participated in the development of a microfluidic-based sperm sorter.
(3) Study on rarefied gas dynamics
We studied rarefied gas dynamics using the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method and the molecular dynamics (MD) method. For example, we performed flow analysis on the promotion of gas-mixture in microchannels, numerical studies on jets from micronozzles, and studied the scattering properties based on MD analysis of gas-wall interaction.

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