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『マイクロフルイディクス』への適用

『マイクロフルイディクス』とは、マイクロ流体力学ともいわれ、流路スケール幅が100ミクロン程度(髪の毛1本程度)の流路内での流れをつくる領域のことを言い、それを数値解析を行う技術の総称です。
近年、携帯型のIT機器等の進歩に伴い、半導体分野で進歩した微細加工技術を用いてマイクロスケールの流体機器や流体マシンを作成する試みが拡がっている。 その適用先として、
1)μ-TAS(micro Total Analysis System)
2)Lab-on-a-chip
3)DDS(Drug Delivery System)
4)MEMS、Power MEMS
などがある。

◎『マイクロミキサー』の開発

マイクロミキサーとは、微小な流路の空間を活用し高速混合を実現する混合器のことです。
マイクロリアクターのとくに混合に着目したものをこのように呼んだりします。
ただし、サイズが小さいので、レイノルズ数が小さく粘性力が支配的な流れなため微小領域内でいかに短時間で混ぜるかが大きな課題です。
課題:
1.濃度勾配を大きくするため拡散距離の短縮
2.混合する液体同士の界面積の増大

そこで、(図a)のようなマイクロミキサーを考案しました。
1.気液界面ではスリップすることにより剪断力が働かず圧力損失の低減
2.微細な凹凸に気泡をトラップし流路内の障害物とみなすことで混合効率の向上を上げられるのではないか.
などが期待できると考え、圧力損失の低減と混合の促進を目的としてその評価のために 『PHOENICS』を活用して流体解析を行いました。

(図a) マイクロミキサー

◎解析結果
『PHOENICS』の”Mofor機能(移動境界流動機能)”を用いた気泡オブジェクトによる解析結果

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 気泡オブジェクト付近対向型

2. 気泡オブジェクト付近交互型

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