細管内の層流による物質分離のシミュレーション(<特集>流れを利用する新しい分析技術)

概要

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細管内に溶液を流したとき, レイノルズ数が1より小さくなる条件では流れは層流-細管中心で最大となるパラボラ型の流速分布を持つポアズイユ流となる.このポアズイユ流を利用した, 拡散係数の異なる物質の分離が可能かどうか検討した.拡散係数が大きい場合, 物質は主に平均流速で移動し, 拡散係数が小さい場合には平均流速の2倍である最大流速に依存して検出される.拡散係数の大小は細管径, 細管長, 流量によって分けられる.これらの事実を明らかにするためにcupic-interpolated pseudo-particle (CIP)法によるシミュレーションを行った.CIP法は物質の流れを数値的に解析する方法である.CIPシミュレートによって, 物質の細管内での分離挙動に対しそれぞれの因子がどのように影響するのかを解明することができた.また, 試料投入時の位置を調整することで, 細管の層流だけで物質分離が可能であることを示唆することができた.
社団法人日本分析化学会の論文
2005-12-05