低レイノルズ数層流条件下で受動型マイクロミキサーの効率を向上させるため、三次元蹄鉄変換の数学モデルに基づいて流体に「圧縮伸長」「曲げ折り」「二次折り」「逆変換-交差」操作を施し、6つの混合ユニットを含み全長15 mmのカオス流マイクロミキサーを得た。シミュレーション研究により、「低流速-拡散支配」段階でu=2×10^-4 m/s、t=300 s後にミキサーは安定した混合状態に入り、出口での混合指数α_Outlet=97.82%であることが示された。「中流速-乱流発展」段階ではu=5×10^-3 m/s、t=70 s後に安定混合状態に入り、3つの混合ユニットを経て混合指数α_Inlet4=98.89%となった。「高速流-乱流支配」段階ではu=8×10^-2 m/s、t=22 s後に安定混合状態に入り、2つの混合ユニットを経て混合指数α_Inlet3=99.35%であった。面投影マイクロステレオリソグラフィに基づく3Dプリント技術でチップ全体を製造し、顕微鏡による可視化手法で異なる流入速度下でのミキサー性能を検証し、トレーサーの色変化実験結果は表面濃度のシミュレーション結果と一致した。

マイクロ流体;カオスミキサー;三次元蹄鉄変換;3Dプリント;一体型製造