多孔質体モデルにおける加熱時の液体挙動：SD‐OCT技術による可視化

光で見ることができるOCT（同BASE学府の岩井俊昭研究室の設計・製作）という技術で、液体の動きを追いました。OCTには、レンゴロ研究室で設計した加熱空間と吸引エアポンプとつながっています。温度が変わると、液体の動きも変わります。OCTと統計解析の組み合わせで、液体の動きが変わる2つの遷移点を見つけました。「A点」は、液体がしみ込んでいる場所から、液体が蒸発している場所に移る点。「B点」は、液体がすぐに蒸発するのが、液体がゆっくり蒸発するようになる点。この技術なら、タバコの葉だけではなく他の多孔質材料に熱を加えている間に、中の液体がどう動くかを調べることができます。

. (a) Geometry of the heating chamber, for heater temperature set at 200°C and suction velocity of 0.2 m s⁻¹, (b) calculated velocity profile inside the chamber and (c) calculated temperature profile in the chamber after/before operating the suction-pump.s

OCT: Optical Coherence Tomography 光コヒーレンストモグラフィー（光干渉断層撮影）

We investigated the liquid transport inside a cigarette during thermal treatment using a technique called OCT, which employs light to visualize the liquid motion. The OCT was coupled with a custom-built heating chamber and an air extraction pump. The liquid transport varied with the temperature, and we identified two transition points using OCT and statistical analysis. The first point, A, corresponded to the change from a penetration-dominated regime to an evaporation-dominated regime. The second point, B, represented the transition from fast evaporation of free liquid to slow evaporation of trapped and bound liquid. This method can examine the liquid transport in porous biomass materials under thermal treatment, not only in tobacco.s

Paper: Observation of Viscous Liquid Flow in Tobacco Substrate during Heating using Optical Coherence Tomography (OCT)

Authors: Tiara N. Pratiwi, Toshiaki Iwai, Iori Nakaya, I. Wuled Lenggoro*

Journal: 英国王立協会Royal Society Open Science /10.1098/rsos.230150

Keywords: Fluid, Transport, Capillary, Evaporation, Porous, Biomass

OCTは、光の干渉を利用して物体の内部構造を非破壊的に観察する技術です。この技術は、医療分野でがんなどの早期発見に用いられていますが、近年では他の分野でも注目されています。

一方、バイオマスは、木材や農作物などの有機物質からなる燃料です。バイオマスを燃焼させるためには、バイオマス中の液体（水分）を蒸発させる必要があります。OCTを用いることで、バイオマス中の液体の蒸発挙動を観察することができます。

この研究では、OCTを用いて、多孔質タバコ基材中の高粘度液体（グリセリン、グリセロール）の加熱中の動態をモニタしました。その結果、液体挙動における2つの遷移点が観察されました。最初の遷移点は、浸透が支配的なゾーンが蒸発が支配的なゾーンに遷移する際の時間（近似）を示しています。2番目の遷移点は、自由液体の急速な蒸発が、トラップされ結合した液体のゆっくりとした蒸発に遷移する時間（近似）を示す。