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経歴
■ 経歴経歴
- 2023年04月 - 現在
北海道大学, 大学院工学研究院 機械宇宙工学部門, 准教授(テニュアトラック), 日本国 - 2025年10月 - 2025年10月
ロスキレ大学, 科学環境学科 数学・物理学専攻, 客員研究員, デンマーク王国 - 2024年08月 - 2024年12月
ミシガン大学, 電子工学・計算科学学科, 客員研究員, アメリカ合衆国 - 2023年08月 - 2023年09月
ロスキレ大学, 科学環境学科 数学・物理学専攻, 客員研究員, デンマーク王国 - 2019年04月 - 2023年03月
北海道大学 大学院工学研究院, 機械宇宙工学部門, 助教(テニュア) - 2019年09月 - 2019年12月
ミシガン大学, 電子工学・計算科学学科, 客員研究員 - 2014年04月 - 2019年03月
北海道大学, 大学院工学研究院 機械宇宙工学部門, 助教(テニュアトラック) - 2012年04月 - 2014年03月
東京都医学総合研究所, ヒト統合脳機能プロジェクト, 外部支援研究員(JST研究員)
- 2009年04月 - 2012年03月, 東北大学, 工学研究科・ナノメカニクス専攻, 博士後期課程
- 2007年04月 - 2009年03月, 東北大学, 工学研究科・ナノメカニクス専攻, 博士前期課程
- 2003年04月 - 2007年03月, 筑波大学, 第一学群自然学類, 物理学専攻
- 2025年04月 - 現在
日本熱物性学会 研究会「光熱変換現象のマルチスケール理解」, オーガナイザー, 学協会 - 2025年04月 - 現在
日本機械学会北海道支部, 学生会顧問, 学協会 - 2024年10月 - 現在
日本伝熱学会, 第63回日本伝熱シンポジウム 現地実行委員, 学協会 - 2024年05月 - 現在
日本伝熱学会, 63期 協議員, 学協会 - 2022年04月 - 現在
日本機械学会 流体工学部門, 北海道地区流体工学研究会 幹事, 学協会 - 2022年04月 - 現在
生体ひかりイメージング産学連携専門員会, 委員, 学協会 - 2021年04月 - 現在
近赤外研究会, 役員(北海道地区) - 2023年06月 - 2024年07月
The fifth International Workshop on Nano-Micro Thermal Radiation, Nanorad 2024, Second Secretary General, 学協会 - 2022年04月 - 2024年03月
日本機械学会 熱工学部門, 広報委員会 委員, 学協会 - 2015年04月 - 2017年03月
日本機械学会 流体工学部門, 広報委員 ニューズレター担当, 学協会 - 2015年01月 - 2015年10月
日本機械学会, 2015年度年次大会 実行委員会 委員, 学協会
研究活動情報
■ 受賞- 2025年11月, 近赤外研究会, 指導学生の受賞・ 第41回近赤外フォーラム Student Travel Award
「散乱光から懸濁液の粒径を非破壊評価する機械学習モデル」
野﨑大理;藤井宏之;小林一道;渡部正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 42057385 - 2025年09月, 株式会社リバネス, フードテックグランプリ2025 ファイナリスト
「多様な食品品質を非破壊評価する近赤外散乱分光法」
チーム "ScatLight"(スキャットライト), その他の賞, 日本国 - 2025年03月, 日本機械学会北海道支部, 指導学生の受賞・ 第54回学生員卒業研究発表講演会 Best Presentation Award
「光計測による高濃度コロイド溶液における多重散乱電場の干渉効果の解析」
佐々木 颯;藤井 宏之;小林 一道;渡部 正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 42057385;41392261 - 2025年03月, 日本機械学会北海道支部, 指導学生の受賞・ 第54回学生員卒業研究発表講演会 Best Presentation Award
「Mie理論による中空球の光散乱に関する数値解析」
澤田 琉可;藤井 宏之;小林 一道;渡部 正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 42057385;41392261 - 2024年11月, 近赤外研究会, 指導学生の受賞・ 第40回近赤外フォーラム Student Travel Award
「豆乳凝固状態の評価に向けた光散乱特性計測」
西川 小彌太;藤井 宏之;西村 吾朗;小林 一道;渡部 正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 42057385 - 2024年03月, 日本機械学会, 指導学生の受賞・ 三浦賞
羅 炫禹 - 2023年11月, 日本光学会, 2023年度 光学論文賞
「多成分コロイド溶液における光散乱と光伝播特性の体積分率依存性を記述するモデル式」
藤井 宏之, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 42057385;26444760 - 2023年03月, 日本機械学会北海道支部, 指導学生の受賞・ 第52回学生員卒業研究発表講演会 Best Presentation Award
「⾖乳凝集過程モニタリングのための光散乱特性計測」
西川 小彌太;藤井 宏之;西村 吾朗;小林 一道;渡部 正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 36940960;33935141;26444760 - 2023年03月, 北海道大学工学研究院, 工学研究院若手教員奨励賞
藤井 宏之, その他の賞, 日本国 - 2022年11月, 近赤外研究会, 指導学生の受賞・ 第38回近赤外フォーラム Student Travel Award
「分子動力学法と電磁波理論による近赤外光散乱特性の数値解析」
羅 炫禹;藤井 宏之;小林 一道;渡部 正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 33935141;26444760 - 2022年06月, 新化学技術推進協会, 第11回新化学技術研究奨励賞(特別課題)
「高濃度な懸濁液の分散安定性を非破壊的に評価する近赤外分光法の開発」
藤井 宏之, 出版社・新聞社・財団等の賞, 日本国 - 2021年11月, 近赤外研究会, 指導学生の受賞・ 第37回近赤外フォーラム Student Travel Award
「近赤外レーザーで誘起される光音響波のマルチフィジックスモデル」
寺林 伊織;藤井 宏之;小林 一道;渡部 正夫, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 26444760;27927710 - 2021年10月, The International Council for NIR Spectroscopy (ICNIRS), 指導学生の受賞・ Best Poster Award of NIR2021
「Study on near-infrared light scattering in colloidal suspensions using time-resolved measurements」
井上 優輝;藤井 宏之;西村 吾朗;青木 俊晃;小林 一道;渡部 正夫, 国際学会・会議・シンポジウム等の賞, 26444760 - 2020年11月, 近赤外研究会, NIR Advance Award
「生体・農産物・食品における光散乱のモデリングと解析」
藤井 宏之, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国, 26444760;11969653;13396474;11101838
- Unraveling interference contributions to light scattering from concentrated colloids: A numerical study using density expansion
Hiroyuki Fujii; Sou Sasaki; Ryuga Sawada; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 733, 139278, 1, 9, Elsevier BV, 2026年03月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者], [国際誌]
英語, 研究論文(学術雑誌), 51802976;51480281;42057385 - Numerical Study of Light Scattering in a Hollow Sphere Using Mie Theory
Ryuga Sawada; Hiroyuki Fujii; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
2025 Photonics & Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS-Fall), 1, 3, IEEE, 2025年11月04日, [査読有り], [国際誌]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 51802976;51480281;42057385 - Comparative Study of Optical Properties Evaluation Using Machine Learning
Hiromichi Nozaki; Hiroyuki Fujii; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
2025 Photonics & Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS-Fall), 1, 5, IEEE, 2025年11月04日, [査読有り], [国際誌]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 51802976;51480281;42057385 - Numerical Study of Photoacoustic Pressure with Light Scattering in Dense Colloidal Suspensions: Effects of the Optical Wavelength and Concentrations
Hiroyuki Fujii; Hiromichi Nozaki; Ryuga Sawada; Sou Sasaki; Hyeonwoo Na; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
2025 Photonics & Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS-Fall), 1, 4, IEEE, 2025年11月04日, [査読有り], [筆頭著者], [国際誌]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 51802976;51480281;42057385 - Minimum thickness of liquid film for the validity of water hammer theory
Kazumichi Kobayashi; Jotaro Akazawa; Kotaro Ohashi; Mikihiro Muramatsu; Takuro Nagakawa; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Physics of Fluids, 37, 8, AIP Publishing, 2025年08月01日, [査読有り]
研究論文(学術雑誌), Systems that clean by high-speed nanodroplet injection have recently been developed; however, elucidating the cleaning mechanism underlying nanodroplet impact is urgently required. In this study, numerical simulations of the high-speed impact phenomenon of two liquid films were performed using the Enskog–Vlasov direct simulation Monte Carlo method. We determine the minimum liquid film thickness for which the water hammer theory is applicable to the maximum pressure generated during liquid film impact. The simulation results show that the water hammer pressure was generated when the liquid film thickness exceeded the compression wavefront thickness generated by the liquid film impact, which is more than ten times the molecular diameter. - Polydisperse stickiness and particle size on light scattering in dense colloidal suspensions: A numerical study using the binary sticky hard-sphere model
Hiroyuki Fujii; Koyata Nishikawa; Hyeonwoo Na; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Results in Physics, 73, 108247, 1, 8, Elsevier BV, 2025年06月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者], [国際誌]
英語, 研究論文(学術雑誌), 42057385;41392261 - Particle size distribution effects on the light scattering properties in non-diluted colloidal suspensions: A numerical study
Hiroyuki Fujii; Hyeonwoo Na; Jungyun Yi; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 703, 135208, 1, 9, Elsevier BV, 2024年11月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌), 42057385;41392261 - Interference effects on light scattering properties of dense colloidal suspensions: a short review
Hiroyuki Fujii; Hyeonwoo Na; Koyata Nishikawa; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Optical Review, 31, 3, 299, 308, Springer Science and Business Media LLC, 2024年05月22日, [査読有り], [招待有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌), Abstract
Near-infrared spectroscopy and imaging using scattered light potentially evaluate the structural properties of the medium, like the average particle size, based on a relation between its structure and light scattering. A qualitative understanding of light scattering is crucial for developing optical imaging techniques. The scattering properties of dense colloidal suspensions have been extensively investigated using the electromagnetic theory (EMT). The colloidal suspensions are widely used in liquid tissue phantoms for optical imaging techniques and are encountered in various fields, such as the food and chemical industries. The interference between electric fields scattered by colloidal particles significantly influences the scattering properties, so-called the interference effects. Despite many efforts since the 1980s, a complete understanding of the interference effects has still not been achieved. The main reason is the complicated dependence of the interference on the optical wavelength, particle size, and so on. This paper briefly reviews numerical and theoretical studies of the interference effect based on the dependent scattering theory, one of the EMTs, and model equations., 42057385;41392261 - Couette flow at high Knudsen number between wall and liquid boundaries
Kazumichi Kobayashi; Kota Aoki; Hirofumi Tabe; Hiroyuki Fujii; Toshiki Nara; Hideyoshi Takashima; Nobuyuki Oshima; Masao Watanabe
Physics of Fluids, 35, 082021, 1, 8, AIP Publishing, 2023年08月01日, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌), This paper presents molecular dynamics simulations of the Couette flow of a rarefied gas between the liquid and wall boundaries and, in particular, investigates the boundary conditions for the Boltzmann equation at the liquid interface. The simulation results for various Knudsen numbers show that the slip velocity decreases at the liquid boundary and increases at the smooth wall as the Knudsen number increases, indicating that the velocity profile of the rarefied Couette flow is asymmetric. One reason for this is backscattering, in which molecules are reflected in the opposite direction to the mainstream flow, owing to molecular-scale roughness at the liquid boundary. It has also been suggested that the backscattering effect decreases when the gas density increases. This can be understood using the local Knudsen numbers near the liquid boundary. - Numerical study of light scattering and propagation in soymilk: Effects of particle size distributions, concentrations, and medium sizes
Hiroyuki Fujii; Koyata Nishikawa; Hyeonwoo Na; Yuki Inoue; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Infrared Physics & Technology, 132, 104753, 1, 9, Elsevier BV, 2023年08月, [査読有り], [筆頭著者], [国際誌]
英語, 研究論文(学術雑誌), 42057385;36940960;33935141;26444760 - Vapor condensation induced by fast-moving liquid film in the presence of noncondensable gas molecules
Kotaro Ohashi; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
International Communications in Heat and Mass Transfer, 142, 106622, 1, 8, Elsevier BV, 2023年03月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Modeling photoacoustic pressure generation in colloidal suspensions at different volume fractions based on a multi-scale approach
Hiroyuki Fujii; Iori Terabayashi; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Photoacoustics, 27, 3, 100368, 1, 10, Elsevier, 2022年09月01日, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者], [国際誌]
英語, 研究論文(学術雑誌), 36096597;27927710 - Wetting failure in the early stage of water drop impact on a smooth solid surface
Ryunosuke Adachi; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Toshiyuki Sanada; Masao Watanabe
Physics of Fluids, 34, 062116, 1, 13, AIP Publishing, 2022年06月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌), A water drop impacting a dry solid surface can eject a thin liquid sheet, which is forced to expand on the surface to wet the solid surface. Wetting failure, which produces defects in applications based on the impact of drops, including coating, cooling, cleaning, and printing, may occur with a sufficiently large liquid-sheet velocity. However, the exact onset of wetting failure when a drop impacts the surface has yet to be determined. Therefore, we examine the dependence of rim instability immediately after liquid-sheet ejection on the static contact angle of the solid surface at the instant of water drop impact. This study is the first attempt to solve this problem and is made possible only by using an ultra-high-speed camera. We revealed that wetting failure can occur by investigating the rim instability of the liquid sheet. - Molecular dynamics simulation of evaporation coefficient of vapor molecules during steady net evaporation in binary mixture system
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
International Journal of Heat and Mass Transfer, 188, 122663, 122663, Elsevier BV, 2022年06月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Near-infrared scattering properties for binary sticky hard-sphere fluids
Hiroyuki Fujii; Hyeonwoo Na; Toshiaki Aoki; Yuki Inoue; Iori Terabayashi; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Extended abstract of SI-Thru2022, SI-Thru8-02, 1, 3, 2022年04月, [査読有り], [筆頭著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 33935141;26444760 - Molecular dynamics study of evaporation induced by locally heated argon liquid
Hirofumi Tabe; Kiryu Hiramatsu; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe; Tsuyoshi Totani
Applied Thermal Engineering, 212, 118472, 1, 7, 2022年04月, [査読有り], [国際誌]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Model equations of light scattering properties and a characteristic time of light propagation for polydisperse colloidal suspensions at different volume fractions
Hiroyuki Fujii; Moegi Ueno; Yuki Inoue; Toshiaki Aoki; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Optics Express, 30, 3, 3538, 3538, The Optical Society, 2022年01月31日, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌), 26444760;33935141 - Numerical study of near-infrared light propagation in aqueous alumina suspensions using the steady-state radiative transfer equation and dependent scattering theory
Hiroyuki Fujii; Iori Terabayashi; Toshiaki Aoki; Yuki Inoue; Hyeonwoo Na; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Applied Sciences, 12, 3, 1190, 1, 12, MDPI AG, 2022年01月24日, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌), Understanding light propagation in liquid phantoms, such as colloidal suspensions, involves fundamental research of near-infrared optical imaging and spectroscopy for biological tissues. Our objective is to numerically investigate light propagation in the alumina colloidal suspensions with the mean alumina particle diameter of 55 nm at the volume fraction range 1–20%. We calculated the light scattering properties using the dependent scattering theory (DST) on a length scale comparable to the optical wavelength. We calculated the steady-state radiative transfer and photon diffusion equations (RTE and PDE) using the DST results based on the finite difference method in a length scale of the mean free path. The DST calculations showed that the scattering and reduced scattering coefficients become more prominent at a higher volume fraction. The anisotropy factor is almost zero at all the volume fractions, meaning the scattering is isotropic. The comparative study of the RTE with the PDE showed that the diffusion approximation holds at the internal region with all the volume fractions and the boundary region with the volume fraction higher than 1%. Our findings suggest the usefulness of the PDE as a light propagation model for the alumina suspensions rather than the RTE, which provides accurate but complicated computation., 33935141;26444760 - Mean-field kinetic theory analysis of vapor flow between evaporating and condensing interfaces in the presence of non-condensable gas molecules
Kotaro Ohashi; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Physics of Fluids, 33, 12, 122017, 122017, AIP Publishing, 2021年12月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Study on near-infrared light scattering in colloidal suspensions using time-resolved measurements
Yuki Inoue; Hiroyuki Fujii; Goro Nishimura; Toshiaki Aoki; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Extended abstracts of NIR2021, P13, 168, 169, 2021年10月, [査読有り], [国際誌]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 26444760 - Derivation of an extended radiative transfer equation from the electromagnetic wave equation
Toshiaki Aoki; Hiroyuki Fujii; Yuki Inoue; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Extended abstracts of NIR2021, O11, 60, 61, 2021年10月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 26444760 - Numerical Modelling of Initial Photoacoustic Pressure in Colloidal Suspensions for Photoacoustic Imaging
藤井 宏之; 青木 俊晃; 井上 優輝; 寺林 伊織; 小林 一道; 渡部 正夫
Technical digest of 26th Microoptics Conference (MOC2021), PO-11, 164, 165, 日本応用物理学会, 2021年09月, [査読有り], [筆頭著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 26444760;27927710 - Molecular dynamics study on characteristics of reflection and condensation molecules at vapor–liquid equilibrium state
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
PLOS ONE, 16, 3, e0248660, e0248660, Public Library of Science (PLoS), 2021年03月16日, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌), The kinetic boundary condition (KBC) represents the evaporation or condensation of molecules at the vapor–liquid interface for molecular gas dynamics (MGD). When constructing the KBC, it is necessary to classify molecular motions into evaporation, condensation, and reflection in molecular-scale simulation methods. Recently, a method that involves setting the vapor boundary and liquid boundary has been used for classifying molecules. The position of the vapor boundary is related to the position where the KBC is applied in MGD analyses, whereas that of the liquid boundary has not been uniquely determined. Therefore, in this study, we conducted molecular dynamics simulations to discuss the position of the liquid boundary for the construction of KBCs. We obtained some variables that characterize molecular motions such as the positions that the molecules reached and the time they stayed in the vicinity of the interface. Based on the characteristics of the molecules found from these variables, we investigated the valid position of the liquid boundary. We also conducted an investigation on the relationship between the condensation coefficient and the molecular incident velocity from the vapor phase to the liquid phase. The dependence of the condensation coefficient on the incident velocity of molecules was confirmed, and the value of the condensation coefficient becomes small in the low-incident-velocity range. Furthermore, we found that the condensation coefficient in the non-equilibrium state shows almost the same value as that in the equilibrium state, although the corresponding velocity distribution functions of the incident velocity significantly differ from each other. - A comparative study of the delta-Eddington and Galerkin quadrature methods for highly forward scattering of photons in random media
藤井 宏之; 千葉 豪; 山田 幸生; 星 詳子; 小林一道; 渡部 正夫
Journal of Computational Physics, 423, 109825, 1, 14, 2020年09月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌), 11969653;26444760 - Photon transport model for dense polydisperse colloidal suspensions using the radiative transfer equation combined with the dependent scattering theory
Hiroyuki Fujii; Leung Tsang; Jiyue Zhu; Koki Nomura; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Optics Express, 28, 15, 22962, 22977, The Optical Society, 2020年07月10日, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者], [国際誌]
英語, 研究論文(学術雑誌), 26444760;11969653 - Evaporation coefficient and condensation coefficient of vapor under high gas pressure conditions
Kotaro Ohashi; Kazumichi Kobayashi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Scientific Reports, 10, 8143, 2020年05月18日, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Analysis of interference effects on light scattering in colloidal suspensions
野村 航希; 藤井 宏之; 小林 一道; 渡部 正夫; 西村 吾朗
Proceeding of the 7th Asian NIR symposium (ANS2020), 2020, AFI-0006, 12, 13, 2020年02月, [査読有り], [責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 10990287;13396474 - Finite element investigation of light propagationin the human neck using the time-dependent radiative transfer theory
遠藤 茂樹; 藤井 宏之; 小林 一道; 渡部 正夫
Proceeding of the 7th Asian NIR symposium (ANS2020), 2020, NRT-0008, 60, 61, 2020年02月, [査読有り], [責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 11969653 - Numerical study on light propagation in a white bread loaf
藤井 宏之; 西村 吾朗; 遠藤 茂樹; 野村 航希; 小林 一道; 渡部 正夫
Proceeding of the 7th Asian NIR symposium (ANS2020), 2020, AFI-0007, 14, 15, 2020年02月, [査読有り], [筆頭著者], [国際誌]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス), 13396474 - Characteristic length and time scales of the highly forward scattering of photons in random media
藤井 宏之; 上野 萌黄; 小林 一道; 渡部 正夫
Applied Sciences, 10, 93, 1, 16, 2020年02月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語 - Hidden prompt splashing by corona splashing at drop impact on a smooth dry surface
芦田 拓; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之
Physical Review Fluids, 5, 011601, 1, 9, American Physical Society (APS), 2020年01月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Levitation mechanism of impacting nanodroplet on heated wall
田部 広風海; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之; 渡部 正夫
International Journal of Thermal Sciences, 150, 106203, 1, 10, Elsevier BV, 2020年01月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Numerical treatment of highly forward scattering on radiative transfer using the delta-M approximation and Galerkin quadrature method
藤井 宏之; 千葉 豪; 山田 幸生; 星 詳子; 小林 一道; 渡部 正夫
Proceedings of the 9th International Symposium on Radiative Transfer, RAD-19, SM05, 261, 268, 2019年09月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Finite element investigation of a void region on light propagation in scattering media using the radiative transfer equation
田林 孝介; 藤井 宏之; 小林 一道; 渡部 正夫
AIP Conference Proceedings (ICNAAM2018), 2116, 450052, 1, 4, 2019年07月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Time-domain diffuse optical tomography with lp sparsity regularization for thyroid cancer imaging
大川 晋平; 三村 徹也; 藤井 宏之; 川口 拓之; 谷川 ゆかり; 町田 学; 岡田 英史; 星 詳子
Proceedings of SPIE, Diffuse Optical Spectroscopy and Imaging VII, 11074, 1107407, 1, 4, 2019年07月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical errors of light propagation in the two-dimensional human neck model using the time-dependent radiative transfer equation with renormalized phase functions
藤井 宏之; 山田 幸生; 星 詳子; 小林 一道; 渡部 正夫
AIP Conference Proceedings (ICNAAM2018), 2116, 450037, 1, 4, 2019年07月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Influence of a small amount of noncondensable gas on shock wave generation inside a collapsing vapor bubble
山本 恭平; 小林 一道; 渡部 正夫; 藤井 宏之; 今 美紗紀; 高比良 裕之
Physical Review Fluids, 4, 063603, 1, 10, 2019年06月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Light propagation models of the human neck for photoacoustic imaging of thyroid cancer
田林 孝介; 藤井 宏之; 大川 晋平; 小林 一道; 山田 幸生; 星 詳子; 渡部 正夫
CMBE Proceedings (6th International Conference on Computational & Mathematical Biomedical Engineering), A5, 161, 164, 2019年05月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Correction to: Influence of liquid–solid intermolecular force on levitation of impacting nanodroplet
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hisao Yaguchi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Heat and Mass Transfer, 55, 4, 1005, 1005, 2019年04月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Influence of liquid–solid intermolecular force on levitation of impacting nanodroplet
田部 広風海; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之; 渡部 正夫
Heat and Mass Transfer, 55, 4, 993, 1003, Springer Science and Business Media LLC, 2019年04月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Molecular Dynamics Study on Influence of Liquid-solid Intermolecular Force on Levitating Mechanism of Impacting Nanodroplet on Heated Wall
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hisao Yaguchi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Surface Wettability Effects on Phase Change Phenomena(SWEP), 2019年, [査読有り] - Molecular gas dynamics analysis on condensation coefficient of vapour during gas–vapour bubble collapse
小林 一道; 永山 貴広; 渡部 正夫; 藤井 宏之; 今 美沙紀
Journal of Fluid Mechanics, 856, 10, 1045, 1063, 2018年12月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Accurate and efficient computation of the 3D radiative transfer equation in highly forward-peaked scattering media using a renormalization approach
藤井 宏之; 山田 幸生; 千葉 豪; 星 詳子; 小林 一道; 渡部 正夫
Journal of Computational Physics, 374, 591, 604, 2018年12月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Light propagation model of titanium dioxide suspensions in water using the radiative transfer equation
Hiroyuki Fujii; Yukio Yamada; Yoko Hoshi; Shinpei Okawa; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 123, 2, 439, 453, Springer Netherlands, 2018年04月01日, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Influence of surface roughness of high temperature wall on levitation of impacting droplet based on molecular dynamics simulation
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hisao Yaguchi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Surface Wettability Effects on Phase Change Phenomena (SWEP) workshop, 2018年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical investigation of light and pressure propagation in biological tissue for model-based photoacoustic tomography
田林 孝介; 藤井 宏之; 小林 一道; 渡部 正夫
Extended Abstracts of The 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference, TFEC9-1526, 1, 4, 2017年10月, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - 蒸発・凝縮を伴う球形気泡の崩壊現象における凝縮係数の影響
森川昌太郎; 立藏祐樹; 小林一道; 藤井宏之; 渡部正夫; 佐々木浩一
ながれ, 36, 105, 108, 2017年05月, [査読有り]
日本語, 研究論文(学術雑誌) - Modeling of light propagation in the human neck for diagnoses of thyroid cancers by diffuse optical tomography
藤井 宏之; 山田 幸生; 小林 一道; 渡部 正夫; 星 詳子
International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, 33, 5, 1, 12, 2017年05月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Kinetic boundary conditions for vapor–gas binary mixture
小林 一道; 佐々木 清文; 今 美紗紀; 藤井 宏之; 渡部 正夫
Microfluidics and Nanofluidics, 21, 3, 1, 13, 2017年03月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Molecular Dynamics Study of Droplet Impact on High-Temperature Wall
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hisao Yaguchi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
The 7th East Asia Mechanical and Aerospace Engineering Workshop, 2017年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Molecular Dynamics Simulation of the Role of the Wettability in the Droplet Impact on a High-temperature Wall
Hirofumi Tabe; Kazumichi Kobayashi; Hisao Yaguchi; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
Extended Abstracts of the 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference, TFEC9-1492, 2017年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Renormalization of the highly forward-peaked phase function using the double exponential formula for radiative transfer
藤井 宏之; 大川 晋平; 山田 幸生; 星 詳子; 渡部 正夫
Journal of Mathematical Chemistry, 54, 10, 2048, 2061, 2016年11月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Early stage of nanodroplet impact on solid wall
Kazumichi Kobayashi; Kazuki Konno; Hisao Yaguchi; Hiroyuki Fujii; Toshiyuki Sanada; Masao Watanabe
Physics of Fluids, 28, 3, 1, 10, 2016年03月, [査読有り]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Quantitative method to determine the optical properties of melons by the photon diffusion equation
服部 聖仁; 藤井 宏之; 西村 吾朗; 小林 一道; 渡部 正夫
Proceeding of the 5th Asian NIR symposium (ANS2016), 2016, O-6, 72, 73, 2016年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Near-infrared optical properties of white bread using the light propagation model
藤井 宏之; 西村 吾朗; 服部 聖仁; 小林 一道; 渡部 正夫
Proceeding of the 5th Asian NIR symposium (ANS2016), 2016, P-86, 288, 289, 2016年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Molecular Dynamics Simulation on Kinetic Boundary Conditions of Gas-Vapor Binary Mixture
Kazumichi Kobayashi; Kiyofumi Sasaki; Misaki Kon; Hiroyuki Fujii; Masao Watanabe
30TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RAREFIED GAS DYNAMICS (RGD 30), 1786, 110002, 1, 9, 2016年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical study of photon migration in the presence of a void region using the radiative transfer and diffusion equations
Erina Miyakawa; Hiroyuki Fujii; Kiyohito Hattori; Yuki Tatekura; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
AIP Conference Proceedings (ICCMSE2016), 1790, 050003, 1, 4, 2016年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Normalization method of highly forward-peaked scattering phase function using the double exponential formula for radiative transfer
Hiroyuki Fujii; Shinpei Okawa; Yukio Yamada; Yoko Hoshi; Masao Watanabe
AIP Conference Proceedings (ICCMSE2016), 1790, 050002, 1, 4, 2016年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical modeling of photon migration in human neck based on the radiative transport equation
Hiroyuki Fujii; Shinpei Okawa; Ken Nadamoto; Eiji Okada; Yukio Yamada; Yoko Hoshi; Masao Watanabe
Journal of Applied Nonlinear Dynamics, 5, 1, 117, 125, L and H Scientific Publishing, LLC, 2016年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌) - A coupling model of the radiative transport equation for calculating photon migration in biological tissue
Hiroyuki Fujii; Shinpei Okawa; Yukio Yamada; Yoko Hoshi; Masao Watanabe
Proceedings of SPIE for Biophotonics Japan 2015, 9792, SPIE, 2015年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical study of light propagation in agricultural products for non-destructive assessment of food quality
Kiyohito Hattori; Hiroyuki Fujii; Yuki Tatekura; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe
Proceedings of SPIE for Biophotonics Japan 2015, 9792, SPIE, 2015年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical modeling of photon migration in the cerebral cortex of the living rat using the radiative transport equation
Hiroyuki Fujii; Shinpei Okawa; Ken Nadamoto; Eiji Okada; Yukio Yamada; Yoko Hoshi; Masao Watanabe
Proceedings of SPIE for Biomedical Applications of Light Scattering IX, 9333, SPIE, 2015年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Hybrid model of light propagation in random media based on the time-dependent radiative transfer and diffusion equations
藤井 宏之; 大川 晋平; 山田 幸生; 星 詳子
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 147, 145, 154, 2014年11月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Mathematical modeling and image reconstruction in biomedical optical imaging
Eiji Okada; Shinpei Okawa; Yukari Tanikwa; Tetsuya Yoshinaga; Hiroyuki Fujii; Ken’ichi Fujimoto; Kou Hashimoto; Tadashi Iwase; Satoru Kohno; Yoko Hoshi
Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering, 52, 52, SY-53, Japan Soc. of Med. Electronics and Biol. Engineering, 2014年08月17日, [査読有り]
日本語, 研究論文(学術雑誌) - Image errors of time-resolved optical tomography based on the radiative transfer and diffusion equations
藤井宏之; 大川晋平; 吉永哲哉; 山田幸生; 星詳子
ODF'14 Technical Digest (9th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication), 13PDb-20, 1, 2, 2014年02月, [査読有り], [筆頭著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Numerical modeling of photon propagation in biological tissue based on the radiative transfer equation
Hiroyuki Fujii; Yoko Hoshi; Shinpei Okawa; Tomoya Kosuge; Satoru Kohno
AIP Conference Proceedings (4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems), 1518, 579, 585, 2013年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Hybrid model for photon propagation in random media based on the radiative transfer and diffusion equations
Hiroyuki Fujii; Yoko Hoshi; Shinpei Okawa; Tomoya Kosuge; Satoru Kohno
Proceedings of SPIE for Optical Tomography and Spectroscopy of Tissue X, 8578, 857835, 1, 7, 2013年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - A coupling model of light propagation based on the radiative transfer and diffusion equations
Hiroyuki Fujii; Yoko Hoshi; Shinpei Okawa; Tetsuya Yoshinaga; Satoru Kohno; Yukio Yamada
AIP Conference Proceedings (ICNAAM2013), 1558, 2528, 2531, 2013年, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス) - Dynamics of a single atom in ternary metallic glass-forming Cu60TixZr40-x melts by molecular-dynamics simulations
藤井 宏之; 徳山 道夫
Physical Review E, 83, 2, 1, 8, 2011年02月, [査読有り], [筆頭著者, 責任著者]
英語, 研究論文(学術雑誌) - Simulation study of transport phenomena in supercooled Cu-Ti-Zr liquids
藤井 宏之; 徳山 道夫
Proceedings of Eighth International Conference on Flow Dynamics, OS12-72, 618, 619, 2011年, [査読有り]
英語, 研究論文(国際会議プロシーディングス)
- 第5回ナノ・マイクロ熱ふく射に関する国際ワークショップ(NanoRad2024)開催報告
宮崎 康次; 江目 宏樹; 櫻井 篤; 磯部 和真; 藤井 宏之; 戸谷 剛, 伝熱, 64, 266, 50, 54, 2025年01月, [査読有り]
日本語, 会議報告等 - コロイド溶液の光散乱のモデル化と解析
藤井宏之, えんじにあRing(北海道大学大学院工学研究院・工学院広報誌),特集「工学部100周年記念・未来のエンジニアリング ─100年後に向けて─」, 436, 03, 2024年12月, [招待有り], [国内誌]
北海道大学大学院工学研究院, 日本語, 記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要), 42057385;41392261 - 生体・農産物・食品における光散乱と光伝播
藤井宏之, えんじにあRing(北海道大学大学院工学研究院・工学院広報誌),特集「工学研究院若手教員奨励賞受賞者紹介」, 2023年08月, [招待有り], [国内誌]
北海道大学大学院工学研究院, 日本語, 記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要) - エタノール液滴のスプラッシュ発生に及ぼす蒸気の凝縮効果
澤井 冴; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2018, OS2-17, 2019年05月, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 単一液滴衝突時に取り込まれる空気膜の観察
遠藤 理一郎; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2018, OS2-5, 2019年05月, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 生体における光の輸送現象:輻射輸送方程式の数値計算と光トモグラフィへの応用に向けて
藤井 宏之, 第50回炉物理夏期セミナーテキスト, 39, 64, 2018年08月
日本語, 講演資料等(セミナー,チュートリアル,講習,講義他) - Numerical study of light scattering in the human neck for diagnosis of thyroid cancers by optical tomography
藤井 宏之; 山田 幸生; 星 詳子; 小林 一道; 渡部 正夫, Extended abstract of the 12th CME International Conference, OS12, 2, 2018年
英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議) - 分子動力学法を用いた高温壁へ衝突するナノ液滴の浮遊メカニズム解析
田部 広風海; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之; 渡部 正夫, マイクロ・ナノ工学シンポジウム, 2018.9, 30pm4PN16, 2018年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 高温壁へ衝突する液滴の浮遊メカニズムに関する分子動力学解析
田部 広風海; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之; 渡部 正夫, 流体工学部門講演会講演論文集, 2018, OS2-1, 2018年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 粘弾性乳液滴と固体表面の高速衝突の観察
伊藤 一樹; 芦田 拓; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 吉岡 孝一郎; 大井 航; 髙野 真, 流体工学部門講演会講演論文集, 2018, OS2-23, 2018年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 低圧環境下における高速液滴衝突直後に発生するsplashの観察
芦田 拓; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2018, OS2-9, 2018年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - Numerical Calculation Of Time-resolved Light Reflectance From Biological Tissue Using The Radiative Transfer Equation
Hiroyuki Fujii; Yukio Yamada; Yoko Hoshi; Kazumichi Kobayashi; Masao Watanabe, Extended abstract of The International Conference on Mathematics in (bio)Chemical Kinetics and Engineering (MaCKiE) 2017, 2017年
英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議) - 拡散光による甲状腺腫瘍診断のためのヒト頸部内における光伝播の数値解析
藤井 宏之; 山田 幸生; 星 詳子; 小林 一道; 渡部 正夫, 第33回近赤外フォーラム 講演論文集, I, 07, 2017年
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 研究室紹介 北海道大学 大学院工学研究院 機械宇宙工学部門 流体力学研究室
渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之, 混相流 = Japanese journal of multiphase flow, 30, 4, 408, 411, 2016年12月
日本混相流学会, 日本語 - Construction of an anatomical neck model for diffuse optical imaging
Naoyoshi Wakabayashi; Ken Nadamoto; Kazuki Kurihara; Shinpei Okawa; Koh Hashimoto; Hiroshi Kawaguchi; Yukari Tanikawa; Hiroyuki Fujii; Satoru Kohno; Yoko Hoshi; Eiji Okada, Optics InfoBase Conference Papers, 3, 2016年04月18日
OSA - The Optical Society, 英語 - 拡散光トモグラフィ-:現状と展望
星 詳子; 藤井 宏之; 橋本 康, レーザー研究, 44, 4, 230, 234, 2016年04月, [査読有り], [招待有り]
レーザー学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等(学術雑誌) - 光シミュレーションで体の中を診る
藤井宏之, えんじにあRing(北海道大学大学院工学研究院・工学院広報誌),特集「命そして人間らしい生活を守る」, 405, 03, 2016年01月, [招待有り], [国内誌]
北海道大学大学院工学研究院, 日本語, 記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要) - 蒸気と気体で満たされた球形気泡の収縮・膨張運動に関する分子気体力学解析
永山 貴大; 今 美沙紀; 小林 一道; 渡部 正夫; 藤井 宏之; 高比良 裕之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2016, 0727, 2016年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - Numerical analysis of photon migration in three-dimensional turbid media using the delta-Eddington approximation
藤井 宏之; 大川 晋平; 灘本 健; 岡田 英史; 山田 幸生; 星 詳子; 渡部 正夫, Extended abstract of the 9th CME International Conference, OS6, 4, 2015年
英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議) - 反射衝撃波によって誘起される非凝縮性気体を伴う蒸気の凝縮現象に関する分子気体力学に基づく数値計算
永山 貴大; 藤井 宏之; 小林 一道; 渡部 正夫, 日本機械学会年次大会, 2015, J0540205, 2015年
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - シリンジを用いた高速液滴射出装置の開発および液滴衝突の観察
片岡 豊; 堀 優作; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之, 日本機械学会年次大会, 2015, G0500203, 2015年
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 異なる境界条件を課した生体モデルにおける光伝播の数値解析
服部 聖仁; 藤井 宏之; 小林 一道; 渡部 正夫, 日本機械学会年次大会, 2015, J2410103, 2015年
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 固体壁面の濡れ性が液滴衝突により発生する流れの進展挙動に与える影響の観察
山口 陽平; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2015, 317, 2015年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 低圧環境下での高速液滴衝突によるSplash発生の観察
東 稜; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2015, 318, 2015年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - シリンジを用いた高速微細液滴射出装置の開発
堀 優作; 片岡 豊; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之, 流体工学部門講演会講演論文集, 2015, 319, 2015年, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - エタノール液滴と固体壁の衝突現象に周囲気体種が及ぼす影響
磯野 俊悠; 渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之, 日本機械学会年次大会, 2015, G0500202, 2015年
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 生体光イメージングのためのヒト頸部内光伝播モデルの構築
藤井 宏之; 大川 晋平; 灘本 健; 岡田 英史; 山田 幸生; 星 詳子; 渡部 正夫, バイオエンジニアリング講演会講演論文集, 2015.27, 1G21, 2015年01月
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - ヒト生体イメージングを目指した革新的バイオフォトニクス技術の構築
岡田英史; 大川晋平; 谷川ゆかり; 吉永哲哉; 藤井宏之; 藤本憲市; 橋本康; 岩瀬正; 河野理; 星詳子, 日本生体医工学会大会プログラム・論文集(CD-ROM), 53rd, ROMBUNNO.SY3-02-2, 2014年
日本語 - 拡散光トモグラフィのための輻射輸送方程式及び拡散方程式を用いた光学特性値再構成アルゴリズムの開発
藤井 宏之; 星 詳子; 大川 晋平; 小菅 朋也; 河野 理, 理論応用力学講演会 講演論文集, 62, OS05-08, 2013年03月, [査読有り]
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 輻射輸送方程式を用いた生体内光伝搬の数理モデル構築
藤井 宏之; 星 詳子; 大川 晋平; 小菅 朋也; 河野 理, 日本物理学会講演概要集, 67.2.2, 20pAK-9, 2012年
日本語, 研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議) - 28aPS-76 金属ガラス形成物質Cu_<60>Ti_<20>Zr_<20>における2粒子の位置変位の相関に関する研究(領域11ポスターセッション,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)
藤井 宏之; 徳山 道夫, 日本物理学会講演概要集, 64, 2, 238, 238, 2009年08月18日
一般社団法人日本物理学会, 日本語
- 生体ひかりイメージング 基礎と応用
藤井 宏之, 1章3節、2章5節
(株)エヌ・ティー・エス, 2021年12月, 9784860437299, 日本語, 学術書, 生体に安全で優しい“光イメージング”!!
―それは、光の波動性・粒子性の特性を正しく理解し、光の
安全性を最大限利用することが肝要。
この分野における、日本に蓄積されたさまざまな技術リソースと
アカデミアでの研究成果の融合により、生体への応用も格段の
進化を遂げる!, [査読有り], [共著]
■ 所属学協会
- 2022年04月 - 現在
日本光学会 - 2020年04月 - 現在
日本伝熱学会 - 2014年05月 - 現在
日本機械学会 - 日本物理学会
- 光散乱・光伝搬モデルに基づいた分光法
戦略的創造研究推進事業 さきがけ
2025年10月 - 2029年03月
藤井宏之
科学技術振興機構, [計測解析基盤] 計測・解析プロセス革新のための基盤の構築, 北海道大学, 研究代表者, JPMJPR25J8 - 光の多重散乱と蛍光応答に基づく高濃度コロイドの秒単位凝固制御システムの構築
科学研究費助成事業
2025年04月 - 2028年03月
斎藤 嘉人; 藤井 宏之
日本学術振興会, 基盤研究(B), 新潟大学, 研究分担者, 25K02127 - ナノ粒子分散液体の蒸発係数
科学研究費助成事業
2024年04月 - 2028年03月
小林 一道; 藤井 宏之; 渡部 正夫
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 24K00797 - 蒸気中の液滴固体面衝突における凝縮効果によるsplash発生抑制機序の解明ion effect when a droplet impinges on a solid surface in a vapor
科学研究費助成事業
2024年04月 - 2026年03月
渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 23K26027 - 超高濃度溶液における近赤外電場の多重散乱に起因した干渉効果の解明
科学研究費助成事業
2023年04月 - 2026年03月
藤井 宏之
日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A)), 北海道大学, 研究代表者, 22KK0243 - 光音響技術のための光音響波から光吸収寄与を分離するモデル式の開発
技術開発研究助成【奨励研究】
2023年04月 - 2025年03月
藤井 宏之
中谷医工計測技術振興財団, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金 - 散乱光による豆腐製造過程モニタリングに向けた豆腐凝固状態と光散乱特性の相関関係の解明
研究助成(若手部門)
2022年06月 - 2023年04月
藤井 宏之
タカノ農芸化学研究助成財団, 研究代表者, 競争的資金 - コロイド溶液における光散乱・揺らぎ・物質拡散のマルチフィジックスモデリング
科学研究費助成事業
2021年10月 - 2023年03月
藤井 宏之
本研究の目的は、生体ファントムであるコロイド溶液における、光の散乱、光の揺らぎ、コロイド粒子の拡散運動に関するマルチフィジックスモデルを構築し、光の揺らぎのメカニズムを統一的に理解することである。拡散相関分光法は、光強度の揺らぎの時間相関関数を計測することで、媒体深部の拡散係数を評価する。この分光法では、光の散乱、光の揺らぎ、粒子の拡散運動のモデル化が必要であるが、先行研究では別々にモデル化が行われていた。本研究では、3つの物理現象が密接に関係していることに着目する。電磁波散乱理論、輻射(ふく射)輸送論、ブラウン動力学シミュレーションに基づいたマルチフィジックスモデルを構築し、光の時間相関関数などを数値計算した上で一連の物理現象における特性時間や特性長を評価する。特性時間や特性長を無次元解析し、光の散乱と粒子の拡散運動に起因した光の揺らぎのメカニズムについて、普遍性の観点より明らかにする。この目的を達成するため、本年度は以下の2項目について研究を実施した。
1.ブラウン動力学シミュレーションを実行する計算コードを作成した。分子動力学シミュレーションと構造特性の結果を比較し、溶媒粒子による構造特性への影響は小さいことを確認することができた。シミュレーション結果より得る構造特性の妥当性を、様々な計算手法による結果を比較して、検証した。少ない粒子数であっても、バルク系を再現する計算コードを構築した。
2.シミュレーションで得た構造特性の結果を、電磁波理論の一つである干渉散乱理論に組み込み、光散乱特性を世界に先駆けて計算した。粘着性剛体球モデルの結果と比較し、光散乱特性に粒子間の引力相互作用が強く影響を及ぼすことを明らかにした。
日本学術振興会, 学術変革領域研究(A)(公募研究), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 21H05577 - 混合気体に接した非平衡気液界面相変化機序の解明と分子混相流体力学への展開
科学研究費助成事業
2020年04月 - 2023年03月
小林 一道; 藤井 宏之; 渡部 正夫
本提案研究は,混合気体に接した気液界面における気体論境界条件を構築し,様々な分野に本研究成果を展開することである.2021年度は主に以下の3つの研究を行った.
1.分子計算(分子運動論および分子動力学シミュレーション)を用いて,非平衡気液界面における気体論境界条件の構築を行った.その結果,気体論境界条件に含まれる二つの未知パラメータ(蒸発係数および凝縮係数)を決定した.本結果より,非平衡気液界面における蒸発係数と凝縮係数の値は,平衡状態および非平衡状態においてほぼ変わらないことが明らかとなった.これにより,初期液体温度などの条件にもよるが,平衡状態の蒸発係数および凝縮係数を求めておけば気体論境界条件を構築できることが示唆された.
2.分子動力学解析を用いて,固体壁と液体に挟まれた気体のクエット流れについて解析を行った.この研究より,気液界面における気体論境界条件の位置を検証した.本研究より,1の研究で指定していた気体論境界条件の位置は妥当であることが示唆された.また,高クヌーセン数流れになるほど,気液界面の境界条件が平衡状態の関数形から異なることが示唆された.これについてはさらなる検討が必要である.
3.分子動力学解析を用いて,混合液体(エタノール・イソオクタン)の蒸発について検証した.分子動力学計算を用いてエタノール・イソオクタンの気液平衡系を作り出し,1の研究で提案した方法によって,液体から蒸発する分子の成分について調べた.その結果,エタノールの濃度が低い混合液体においても,蒸発するエタノール分子の割合は高くなることが示された.今後はこの知見を用いて実験結果を整理する予定である.
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 20K04277 - 高Oh液滴の固体面衝突直後に発生するsplashの相似則構築とメカニズム解明
科学研究費助成事業
2020年04月 - 2023年03月
渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之
本研究の目的は,「高Oh液滴の固体面衝突直後に発生するcorona splashとprompt splashの発生条件を明らかにし,二つのsplashの発生メカニズムを説明する理論モデルを構築すること」である.この目的を達成するために,本年度は以下の2項目について研究を行った.
1.固体表面に滴衝する高Oh液滴の観察:自由落下するシリコンオイルを用いて衝突実験を行い,高Oh液滴のsplash発生条件を探索した.高粘度液滴衝突ではあるOhを閾値としてsplashとreceding break-upの2種類の不安定性が観察されること, 閾値Oh数以上ではreceding break-upのみが観察されさらにOh数を大きくすると不安定性が観察されないこと,receding break-upはある衝突速度以上では観察されないことを明らかにした.
2.粗い表面に衝突する液滴の観察:低圧力環境下の高速液滴衝突 (50m/s程度) 実現を行い,固体表面粗さの効果を検討するために,減圧チャンバ内での粗い固体表面への高速液滴衝突を観察した.平滑表面および粗い固体表面においてsplashの発生閾値を検討した.低Oh液滴衝突においては,これまで観察されていたcorona splashとprompt splashに加えて衝突直後極短時間にのみ観察されるsplashが存在することが発見され,これまでに提案されたsplash発生閾値モデルは,粗い表面には適用できないことを明らかにした.
3.高速度カラー光干渉計による気液界面計測システムによる観察:固体表面に衝突する液滴の固体面衝突直前に,固体表面と液滴との間に形成される薄空気膜はsplash発生に大きな影響を与える.この薄空気膜厚さの空間分布の時間変化が,固体表面電位と液体の誘電率によって大きく変化することを明らかにした.
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 20H02061 - 高密度なコロイド溶液におけるふく射の干渉効果とふく射輸送に及ぼす影響の解明
科学研究費助成事業
2020年04月 - 2023年03月
藤井 宏之; 渡部正夫; 小林一道; 西村吾朗
本研究の目的は、「生体を模擬した高密度なコロイド溶液に対して、輻射(ふくしゃ)の干渉効果を組み込んだ輻射輸送モデル(輸送モデル)を新たに構築した上で、干渉効果が及ぼす光伝播への影響を明らかにすること」である。生体光イメージングや光治療において、生体内の光伝播を定量的に把握することが必要であり、光を輻射と捉えた輸送モデルが活用されている。しかし、従来の輸送モデルには、生体のような高密度な散乱媒体において重要となる干渉効果が考慮されていない。本研究では電磁波の散乱理論より干渉効果を考慮した散乱特性を計算し、輸送モデルに組み込んだ上で光強度の時間分解波形を数値計算する。また、短パルスレーザー光源による光強度計測も実施する。干渉効果が光伝播へ影響を及ぼす時空間スケールについて、散乱係数などで表される無次元数を用いて解析し、理論、数値計算、実験より体系的に明らかにする。この目的を達成するため、本年度は以下の3項目について研究を実施した。
1.光散乱特性を簡潔に記述するモデル式を開発した。モデル式により、単一散乱の寄与と干渉効果の寄与を分離して評価することに初めて成功した。
2.分担研究者の西村吾朗助教の波長可変の光計測システムを利用して、コロイド溶液(脂質エマルジョン)において、濃度20%まで21条件、720 nmから860 nmまでの6条件で光計測を実施した。光計測データを逆解析することで算出した光学特性値をモデル式より解析し、干渉効果の波長依存性を明らかにした。
3.分子動力学シミュレーションにより構造特性を計算し、干渉散乱理論に組み込んで散乱特性を計算した。粒子間の引力相互作用が散乱特性に強く影響を及ぼすことを明らかにした。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 20H02076 - 生体組織内部にある蛍光体の高感度検出を可能とするタイムドメイン蛍光法
科学研究費助成事業
2019年04月 - 2023年03月
西村 吾朗; 藤井 宏之
散乱体に埋め込まれた蛍光体に関して、その時間応答関数に関して、研究協力者と検討した。特に、S/Nが最も良くなる時間応答関数が最大値を取る時間を、点蛍光体に関して解析的に導出し、厳密な証明を与えた。これらの結果を投稿論文としてまとめ投稿した。
時間応答関数を観測する上で、検出条件が与える影響を評価するために、MCシミュレーションを行った。特に、検出方向の境界面に対する角度依存性を検討した。検出方向の方位角を4分割、極角を10分割しそれぞれの方向で検出される光子数に関してシミュレーションを行った。入射点と検出点を結ぶ方向に対し直角となる方位角で検出する場合の極角に対する依存性は、界面のフレネル反射と拡散反射のみで説明可能であった。一方、入射点と検出点を結ぶ方向では、入射点方向から離れる方向では強度が大きくなる一方、逆の方向では強度が小さくなり、直角方向のそれとの違いはほぼ対称的であった。この結果は、拡散近似に含まれる流れの項で説明できることがわかった。その一方、時間応答の速い時間ではそれらからずれ、拡散近似の破れが現れた。これらの結果は、10月に行われた国内学会、4月に行われた国際会議で報告した。
散乱体濃度に対して時間応答特性がどのように変化するか、特にその波長依存性に関して、共同研究者とより詳細に解析を進めた。その結果、濃度に対する散乱係数の依存性の非線形性が、波長が長くなるにつれより薄い濃度で現れることが明らかになった。
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 19K04421 - 表面プラズモン共鳴観察によるアクティブマターのメカニズムの解明
科学研究費助成事業
2018年06月 - 2023年03月
渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之
本研究の目的は,アクティブマターを用いたマイクロ流体システムを開発するために,アクティブマターのメカニズムを解明することである.液滴アクティブマターのメカニズムを解明するためには,分散質(液滴)と分散媒との固体表面上での挙動を解明する必要がある.液滴と分散媒が混和性の場合には,移流による物質移動と相互拡散による物質移動が発生するため,個体表面極近傍での液滴と分散媒の濃度分布を計測することが必要不可欠となる.そのため,以下の2事項に着目して検討した.
1.表面プラズモン共鳴観察による濃度分布計測システムの構築:固体表面極近傍での液滴・分散媒の濃度分布を計測するために,表面プラズモン共鳴観察による濃度分布計測システムを構築した.表面プラズモン共鳴の共鳴条件が,基板表面の状態に敏感に変化することを利用して,基板表面への赤色光入射角を固定することで,基板表面極近傍の液滴・分散媒濃度分布を反射率の関数として 光強度分布として定量化可能である.今年度は,液滴として水,分散媒としてエタノールを用いた.基板表面への入射光角度を水の表面プラズモン共鳴角度に固定して,固体表面極近傍における水・エタノール混合溶液の水平方向濃度分布の時間変化を高速度カメラで撮影することに成功した.
2.エタノール薄液膜に衝突する水液滴挙動の固体表面極近傍での観察:底面を金薄膜を蒸着したスライドガラスとするアクリル製の検査容器を作成しプリズム上に設置し,容器の中にエタノール薄液膜を形成した.直径2mm程度の水液滴を自由落下させエタノール薄液膜に衝突させた.エタノール薄液膜厚さと水液滴落下高さとをパラメータとして,衝突後の水液滴とエタノールの混合溶液の固体表面極近傍での挙動を検討するために,表面プラズモン共鳴観察を行い,固体極近傍での水平方向濃度分布を高速度カメラを用いて観察した.
日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 研究分担者, 18K18816 - 生体の大域・局所構造に起因したふく射の干渉機構の解明と光散乱特性の理論値導出
科学研究費助成事業
2018年04月 - 2021年03月
藤井 宏之
本研究では、生体組織を高密度かつ網目構造を有した高分子溶液として捉え、光干渉散乱理論に基づいて、生体組織における光散乱特性の理論値を導出すること、そして、生体組織の構造特性に起因した光の干渉機構を解明することを目的としている。
平成30年度では、まず、従来の単分散のコロイド水溶液における干渉散乱理論を多分散に拡張することを試みた。ここで、Cartignyらによって構築された干渉散乱理論を適用し、静的構造因子にはPercus-Yevickの解析解を用いた。また、粒径分布や粒子径などは、生体や農産物の模擬試料として広く用いられているイントラリピッド水溶液に関する計測データを用いた。体積分率が2%程度より低い場合、独立散乱理論と干渉散乱理論による散乱係数は同じとなり、それより大きい場合では干渉効果によって、干渉散乱理論の結果の方が値が小さくなった。この結果は、先行研究による単分散シリカ溶液の結果と同じ傾向であることから、多分散の効果は、定量的に寄与することが考えられた。
次に、イントラリポス溶液を用いて、粒径分布や光計測を行う準備を進めた。粒径分布は北海道大学工学研究院マテリアル分析・構造解析共用ユニットMASAOUにて光計測した。計測結果より、粒径分布はGauss分布の形をしていることが分かったが、計測原理上、高い体積分率では測定できず、今後は別の手法で測定することになった。
最後に、散乱係数を測定するため、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムを構築した。均一無限媒体における、ふく射輸送方程式の解析解と拡散近似した境界条件を用いて、半無限媒体における、ふく射輸送方程式の近似解を構築し、光伝播モデルとした。この近似が成立する光源ー検出点間距離を、ふく射輸送方程式の数値計算と比較することで評価した。
日本学術振興会, 若手研究, 北海道大学, 研究代表者, 18K13694 - 高速射出液膜流れの固気液三相接触線近傍流れ場の不安定現象に及ぼす周囲気体効果
科学研究費助成事業
2017年04月 - 2020年03月
渡部 正夫; 真田 俊之; 小林 一道; 藤井 宏之
固体表面への液滴衝突は噴霧冷却,インクジェット印刷,超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である.本研究では,固体表面衝突後に形成される高速液膜流れの不安定性現象に着目し,4つの研究項目(高速度カラー光干渉計を用いた液滴-固体間の空気薄膜形成の観察,異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突の観察,減圧チャンバ内での高速液滴衝突の観察,固体表面衝突後の液膜不安定性に及ぼす周囲凝縮性気体の効果の観察)を行うことにより,「高速射出液膜流れの固気液三相接触線近傍流れ場の不安定現象に及ぼす周囲気体効果」を考察した.
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 17H03168 - 近赤外光コンピュータ断層撮影を用いたパン内部品質の非破壊評価(2016年度の継続課題)
学術研究助成
2019年07月 - 2020年02月
藤井 宏之
エリザベス・アーノルド富士財団, 研究代表者, 競争的資金 - 光コンピュータ断層撮影による甲状腺腫瘍診断のためのヒト頸部における光伝播モデルの高度化
2017年度研究助成
2018年03月 - 2019年03月
藤井 宏之
大川情報通信基金, 研究代表者, 競争的資金 - 2成分混合気体の気体論境界条件の決定とその応用
科学研究費助成事業
2016年04月 - 2019年03月
小林 一道; 藤井 宏之; 渡部 正夫; 今 美沙紀
本研究は蒸気(凝縮性気体)と気体(非凝縮性気体)の混合気体に対する気体論境界条件を決定し,その境界条件を利用して,混相流れの解析,特に気泡の崩壊問題の解析に適用することである.本研究期間では,分子動力学法を用いて平衡状態における混合気体の気体論境界条件を構築した.また,得られた境界条件を用いて,気泡の崩壊問題に適用した.その結果,気泡が崩壊する際には,気液界面近傍に薄い非凝縮性気体の層が形成され,この層の影響で,蒸気の凝縮係数が著しく低くなることが示唆された.また,崩壊時の気泡内部の温度分布は,その内部に含まれるほんのわずかな非凝縮性気体の量に応じて変化することが明らかとなった.
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 16K06064 - 光と音響の生体内伝播理論に基づく胎児への酸素供給モニタリングシステムの開発
科学研究費助成事業
2015年04月 - 2018年03月
大川 晋平; 藤井 宏之; 平沢 壮; 精 きぐな
レーザー光を生体に照射した際にヘモグロビンなどの色素が発生する超音波(光音響)を用いて胎児・胎盤の血液濃度分布をイメージングすることによって胎内での酸素供給状態をモニタリングするための技術研究を目的として、光音響を用いた生体組織の光の吸収・散乱の度合いを表す光学特性値測定や生体内の光伝播シミュレーションを用いた定量的なヘモグロビン濃度分布の画像化法の開発、動物モデルを用いた胎盤の光音響イメージングを行った。
日本学術振興会, 基盤研究(C), 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 研究分担者, 15K06125 - 微細構造を有する生体組織内のふく射輸送現象の解明に基づいた光学特性値の高精度計測
科学研究費助成事業
2015年04月 - 2018年03月
藤井 宏之
本研究課題では,ふく射輸送方程式に基づいて,微細構造を有する生体組織内の光伝搬を明らかにした上で,in-vivoにおける生体組織の光学特性値を高精度に算出する逆解析アルゴリズムを開発することを目指した.
主な成果としては,生体のような強い異方性散乱媒体に対して,高速かつ高精度のふく射輸送方程式の数値計算手法を開発し,弾道光から拡散光へと遷移する長さと時間を光学特性値の関数として提示したこと,逆解析アルゴリズムを構築し,農産物や食品の光学特性値をin-vivo及びex-vivoで算出,構造特性との関係性を明らかにしたことである.
日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 15K17980 - 近赤外光コンピュータ断層撮影を用いたパン内部品質の非破壊評価
学術研究助成・舟橋重明記念奨励助成
2016年07月 - 2017年04月
藤井 宏之
エリザベス・アーノルド富士財団, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金 - 蒸気中における液滴固体面衝突後に発達する高速液膜流れ不安定性現象に及ぼす凝縮効果
科学研究費助成事業
2014年04月 - 2017年03月
渡部 正夫; 真田 俊之; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之
固体表面への液滴衝突は噴霧冷却,インクジェット印刷,超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である.本研究では,Xuら(Phys. Rev. Lett, 184505, 2005)の液滴衝突後に発生する高速液膜の不安定現象発生閾圧力についてのモデルが,周囲気体温度の寄与を予測することが可能であることを示した.さらに周囲気体が凝縮性気体の場合には,高速液膜の不安定現象発生閾圧力がXuらのモデルでは予測できず,不安定現象発生閾圧力はより高く,すなわち安定化することを示した.
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 26289031 - 平均場運動論理論による高速移動気液界面における非定常熱・物質輸送現象の解明
科学研究費助成事業
2014年04月 - 2016年03月
渡部 正夫; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之
本研究の目的は,平均場運動論理論から得られるEnskog-Vlasov方程式を用いて,強い非平衡状態にある気液界面近傍での非定常熱・物質輸送現象を解明することである.運動論理論の数値解析手法の一つであるEV-DSMC法を用いて,強い非平衡状態の気液界面近傍の非定常熱・物質輸送現象の数値解析を行い,流体力学の枠組み内で使用可能な,気液界面近傍の熱・物質輸送を記述する境界条件を構築した.この境界条件を用いて相変化を含んだ気泡運動を表す数理モデルを提案し,物理過程を調査した.
日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 研究分担者, 26630043
社会貢献活動その他
