我们发现了一种可产生超音速微射流的现象。这种射流呈现出集中的形态，最大速度可达每秒850米（马赫数高于2），直径小于10微米。这种高速是微型射流所独有的。我们对这种射流进行了深入研究，并揭示了其流体力学机制。这种微射流具有很高的可重复性，因此在无针注射和微清洗等领域具有潜在的应用价值，引起了各领域的广泛关注。 

我们发现，超音速微射流可以在直径仅为50微米的毛细管中产生，并以高于每秒340米的超音速喷射出来。这种射流的尖端直径甚至比蚊子针管状的嘴部还要小，这使得它非常适合各种应用。 

我们开发的无针注射器是一种微创设备，有望减少传统注射器带来的问题，例如针刺伤和针头恐惧症等。通过我们实验室开发的聚焦微射流进行无针注射，可以明显看出它与传统的无针注射器相比，注射时对注射目标的作用力要小得多（见图）。在与农学院教授的合作中，我们也成功地使用聚焦微射流在老鼠的皮肤上进行了无针注射（见图）。

我们开发了一种能够以射流形式喷射高粘性液体（比水的粘性高10,000倍）的装置（如图所示）。该装置的作用机制非常简单，因此其尺寸有望比现有装置更小，成本更低。这项成果实现了传统技术难以实现的高粘性液体的喷射，并有望应用于各种技术领域，包括喷墨打印、无针注射和金属布线等。这项研究的成果已在技术会议上发表，并在创新日本和其他活动中进行了展示（点击这里查看海报材料，日文）。

在应力的作用下，流体和固体会发生运动，我们正在开发一种新方法，通过图像来测量三维应力分布。该技术有可能被应用于测量在注射和血液流经动脉瘤过程中作用在人体上的应力分布。因此，它将有可能极大地促进医学工程领域的发展。

利用光弹性测量应力场

我们开发了一种光弹性技术，用于测量流体内部的应力分布。这项技术成功应用于测量矩形管中流动流体的应力分布（如图所示）。这项技术有可能被用来测量血流中的应力分布，从而有可能帮助医生预测和预防动脉瘤的破裂。 

流体现象是非常复杂的，并具有许多人类难以察觉的隐藏特征。在利用机器学习处理液滴撞击现象时，我们成功地发现了以前被忽略的重要特征（如图所示）。因此，有效地利用机器学习可以进一步加速流体动力学的研究。

当液滴撞击固体壁面时，液滴可能会铺展或飞溅。当液滴的直径是在毫米大小的时候，随着撞击速度的增加，液滴逐渐由铺展转变为飞溅。然而，当其直径是微米大小时，随着液滴撞击速度的增加，飞溅反而被抑制了。尽管液滴撞击是一个看似简单的现象，但仍有许多未解答的问题。我们已经成功地解开了其中的一些谜团。

The phenomenon of droplet impact is influenced by a multitude of parameters such as the surrounding environment, properties of the droplets, and the state of the substrate, making it challenging to pinpoint a perfect threshold. Achieving a more accurate determination of thresholds requires parametric studies that consider all these parameters. However, the increase in data acquisition leads to longer experimental times and a rise in human errors, resulting in decreased reproducibility. Therefore, successful efforts have been made to significantly reduce experimental time through automation of experiments.

当超音速微射流被喷出时，所产生的冲击波会在液体中传播。我们成功地通过捕捉冲击波的瞬时图像来计算出压力分布（如图所示）。这项技术的应用还可以扩展到测量空气中的冲击波和各种介质中温度变化等领域。

BOS纹影摄影

以背景为导向的BOS纹影摄影技术，在测量流体的压力和温度变化方面表现出巨大潜力。这项技术的独特之处在于其测量设备的简单性，甚至可以使用智能手机的摄像头来进行测量（如图所示）。目前，众多研究正在深入进行，以进一步拓展这种技术在测量各种流体现象方面的应用范围。

撞击喷射、空化现象

经过多年对如何利用最简单的机制喷射液体的研究，我们成功发明了一种通过轻微撞击容器来产生射流的方法。我们发现，当容器内发生空化现象时，射流速度会提高两倍。这一发现使射流效率更高，并展示了空化现象在新的应用领域中的可能性。

我们发现了移动表面上悬浮液滴的现象（见动画1和2）。这个重要的现象会在喷墨打印和喷雾灭火器的使用过程中出现。在液滴和移动的壁面之间存在一个几微米厚的薄空气膜，该膜内的流动导致液滴悬浮。为了研究悬浮现象的机制，我们以亚微米的精度在三维空间测量了薄膜的形状。这种现象不仅对各种工程应用非常重要，也是一种使流体动力学的研究者着迷的奇妙现象。

在湍流中，分散的颗粒会形成团簇。我们开发了一种使用Voronoi图的新方法，通过拉格朗日方法对这些团簇进行分析（如图）。这种方法可以对团簇同时使用欧拉方法和拉格朗日方法进行分析，这在传统的方法中是不可能的。这将大大促进湍流的拉格朗日分析在未来的发展。此外，我们还搭建了一个带有四台摄像机的三维测量系统，来测量动态网格湍流中微气泡的统计行为，从而讨论湍流中颗粒的能量和动量。这一成果得到了学术界的高度评价，并获得了日本流体力学学会的龙门奖（2015）。

在工业应用中，如水净化系统和化工厂中，气泡在静止流体中上升时的三维运动是一个重要现象。阐明这种现象的机理对于解决实际工程问题具有重要意义。本文通过实验方法对气泡的轨迹和形状进行了详细的三维观察，并探讨了表面活性剂对气泡运动和形状的影响。实验结果表明，气泡在自由滑移边界条件和无滑移边界条件之间的中间边界条件下表现出不同的行为。此外，通过计算气泡的受力，发现了表面活性剂引起的特殊现象。