多孔質媒体における微生物の閉塞現象は、自然環境および工学的実践に広く存在し、環境、エネルギー、基礎医療などの分野に共通する問題である。この過程におけるバイオフィルムの形態と閉塞メカニズムを明らかにするために、マイクロフルイディックモデル・顕微鏡・CMOSカメラを用いた可視化実験プラットフォームを利用し、多孔構造と流速がバイオフィルムクラスターの挙動および媒体の透過率進化特性に与える影響を研究し、顕微粒子画像速度測定技術と組み合わせて、多孔質媒体内部の流れ場のリアルタイム動的観察を実現した。結果は、流速と孔径がせん断速度および栄養素交換速度に影響を与えることでバイオフィルムの形態と最終的な閉塞効率を制御することを示した。多孔質媒体における微生物閉塞は、有利な通路（閉塞モードⅠ）と有利な通路がない（閉塞モードⅡ）の2つのモードを示す。閉塞モードⅠは低流速、大きな孔径条件で出現し、流体は主に有利通路に沿って流れ、流速分布の不均一性は時間とともに増大し、透過率の低下は明らかな断続的変動を示す。モードⅡは高流速、小さな孔径条件で現れ、流れ場分布は比較的均一で、透過率は安定的に低下し、閉塞効果はより顕著であり、実験終了時に透過率は3桁減少した。

多孔質媒体;微生物閉塞;透過率;有利通路;バイオフィルム形態