Mikrofluidische Systeme sind durch ein Netzwerk von Kanälen, Ventilen, Pumpen, etc. charakterisiert, deren Abmessungen zum Teil deutlich kleiner als 1 mm sind. Viele Aufgabenstellungen, die im großen Maßstab problemlos beherrscht werden, erfordern neue Konzepte, um sie erfolgreich in Mikrosysteme integrieren zu können.

CFX hilft Ihnen, diese Konzepte zu entwickeln und zu verifizieren, die Bauteile hinsichtlich Geometrie und Prozessparameter zu optimieren sowie relevante Kenngrößen für eine Systemsimulation zu extrahieren.

Die Verwendung von mikrofluidischen Komponenten zur Tröpfchenerzeugung hat viele Vorteile, z.B. eine sehr enge Durchmesserverteilung, geringe Totvolumina und eine sehr hohe Wiederholpräzision. Anwendungen für diese Technik sind unter anderem Asthma-Sprays oder auch Parfümzerstäuber.

CFX erlaubt dem Entwickler, detaillierte Analysen des Tröpfchengenerators durchzuführen und so die Einflußparameter zu analysieren, um z.B. die Bildung von unerwünschten Satellitentröpfchen zu minimieren.

Ein Beispiel für neue Konzepte in der Mikrofluidik sind die sog. "no-moving-parts" (NMP) Ventile. Die Ventilwirkung dieser Bauteile ergibt sich auf Grund einer asymmetrischen Kennlinie, die zu einem höheren Durchfluss in der Vorzugsrichtung führt. Um ein solches Bauteil in einer Systemsimulation korrekt berücksichtigen zu können, müssen die globalen Parameter Widerstand und Trägheit bekannt sein.

Diese globalen Parameter zusammen mit detaillierten Informationen zum Strömungsfeld lassen sich mit Hilfe der CFX-Software einfach und effizient durch eine automatisierte Parameterstudie gewinnen.

Unter dem Begriff der Elektrokinetik sind Effekte zusammengefasst, bei denen ein äußeres elektrisches Feld auf Ladungen in der Flüssigkeit wirkt oder Ladungen in der Flüssigkeit ein makroskopisches elektrisches Feld erzeugen. Beispiele sind Elektroosmose, Elektrophorese, Dielektrophorese, Elektrorotation, dielektrische Dispersion oder Strömungsstrom.

Bei der Elektroosmose führen Ladungen in den Wänden zu einer Ladungsdoppelschicht in der wandnahen Flüssigkeit. Ein externes elektrisches Feld führt dadurch zu einer Bewegung der Flüssigkeit. Damit kann ein nahezu konstantes Strömungsprofil über den gesamten Querschnitt erzielt werden.

Bei der Elektrophorese wirkt das elektrische Feld auf die Ionen in einer Flüssigkeit und bewegt diese relativ zu der Pufferflüssigkeit. Dabei werden die geladenen Teilchen getrennt und können so detektiert werden.

Die CFX-Software ist sehr flexibel und kann auf einfache Weise an verschiedene Modelle der Elektrokinetik angepasst werden. Das Bild rechts zeigt die Trennung (Iso-Electric Focusing, IEF) von Glutaminsäure und Histidin in Wasser von der Ausgangskonzentration 15 mmol/l in einer 10 mm langen Säule bei einem Strom von 5 A/m².