微粒子の付着、分散挙動の計算機モデルによる解析

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前年度まで実施してきたTong研究員が開発してきた離散要素法と流体解析法を組み合わせた手法（DEM-CED coupling)による吸入製剤用薬剤の呼吸器内への侵入・付着状態の解析シュミレーションの精度向上のため、本研究室で測定した粒子/生体粘膜間相互作用の実測値を適用し、吸入製剤の吸入器内部での挙動に関する解析などの応用展開を進めた。併せて、吸入器内での粒子挙動の解析を同方法で解析した結果について論文投稿、掲載された。また、この方法を企業との共同研究として実施したバイオマス燃焼プラントで発生している高温場での灰付着トラブル解析への適用し、灰付着トラブル試験装置の構造を計算機内で再現し、研究室で蓄積してきた高温場での灰付着力の温度依存性の測定結果を用い、付着試験結果の再現を試みた結果、実験結果を再現できることを確認した。さらに、高温度付着性を評価した二分割式粉体層強度測定装置内の粒子挙動のシミュレーションを完成させ、実験で得られた粉体層の応力-変位関係の温度依存性の正確な再現に成功した。この実験結果の再現には、高温付着性の増加機構として、ファンデルワールス力、液相生成による液架橋力、固相焼結による粒子接触点増加機構の3種類の付着機構を考慮する必要があった。実験結果を正確に再現するには、各温度条件でどの機構が支配的か、仮定することが必要であったが、その結果、各温度での高温付着性の増加がどの機構で発生しているかが解明できた。応用分野拡大のため、本研究室での企業との共同研究テーマとして、口腔内即崩壊性薬剤の崩壊機構の解析を目的とした薬剤への液浸透及び崩壊過程の解析と、微粒子分散系サスペンジョンの製膜課程解析、などの新規応用分野への展開を試みたシミュレーションの構築も試みた。以上の研究は豪州、Monash大学の Aibing Yu教授との共同研究として実施した。