エマルジョン形成のためのマイクロ流体デバイスネットワークの新しい並行統合

この研究では、均一分散のエマルジョンを生成するためのマイクロ流体のスケールアップに関する設計戦略を説明します。ドロップレットサイズの分布が狭い180のマイクロ流体デバイスへのスケールアップが実現しました（変動係数 CV ∼ 5%）。これは、マイクロ流体プラットフォーム内の単一デバイスでアクティブ制御なしで簡単に操作できるシステムを設計することによって達成されました。この成果は、単一デバイスを使用した均一分散のエマルジョン形成から得られた既存の知識を活用することで実現されました。産業用スケールアップ処理に利益をもたらすマイクロ流体システムのスケールアップに影響を与える重要な三つの要因を特定しました。まず、液体を単一の manifold から並列化されたデバイスネットワークに分配するための二つの異なる分岐レイアウトを評価するためにネットワークモデルシミュレーション（Matlab）を使用しました。製造公差がドロップレット形成にどのように影響するかを調査し、その結果、はしご型レイアウトが樹木型配置よりも好ましいことが分かりました。この研究の二番目の重要な貢献は、システムの性能および操作性を向上させた二相のための別々の排水 manifold を導入したことです。最後に、ドロップレットが形成される接合部の下流にある短いチャンネル（150 μm）の後に大きな開口部を導入しました。この開口部は、入口点に戻る可能性のある圧力変動を抑えるための貯水池の役割を果たし、隣接するデバイスの流れを乱す可能性を減少させます。