Consideraciones de diseño y características de flujo para dispositivos de corte de sangre tipo Couette
Autores: Chen, Xingbang; Avital, Eldad J.; Imran, Shahid; Abbas, Muhammad Mujtaba; Hinkle, Patrick; Alexander, Theodosios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Consideraciones de diseño y características de flujo para dispositivos de corte de sangre tipo Couette
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dispositivos protésicos
Esfuerzo cortante
Hemólisis
Trombosis
Hiperplasia neointimal
Números de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los dispositivos protésicos cardiovasculares, stents, válvulas protésicas, bombas de asistencia cardíaca, etc., operan en un amplio régimen de flujos caracterizados por estructuras de flujo dinámico, flujos laminares y turbulentos, patrones de flujo no estacionarios, vórtices y otras perturbaciones del flujo. Estas perturbaciones del flujo causan tensión de corte, hemólisis, activación plaquetaria, trombosis y otros tipos de trauma sanguíneo, lo que lleva a hiperplasia neointimal, neoaterosclerosis, crecimiento excesivo de pannus, etc. Los dispositivos de corte de sangre tipo Couette se utilizan para simular y luego medir clínicamente el trauma sanguíneo, después de lo cual los resultados pueden ser utilizados para ayudar en el diseño de los dispositivos protésicos cardiovasculares. Sin embargo, los diseños anteriores de tales dispositivos de corte de sangre no cubren todo el rango de corte de flujo, números de Reynolds y números de Taylor característicos de todos los tipos de dispositivos protésicos cardiovasculares implantados, limitando la aplicabilidad general de los datos clínicos obtenidos mediante pruebas utilizando diferentes dispositivos de corte de sangre. Este documento presenta los parámetros clave de dinámica de fluidos que deben cumplirse. Basado en esto, se seleccionan cuidadosamente los parámetros geométricos del dispositivo Couette, como diámetro, separación, caudal, tensión de corte y temperatura, para asegurar que los números de Reynolds, el número de Taylor, la temperatura de operación y la tensión de corte en la separación del dispositivo representen completamente las características del flujo en todo el rango operativo de todos los tipos de dispositivos protésicos cardiovasculares. El resultado es que los datos numéricos obtenidos del dispositivo presentado pueden relacionarse con todos esos dispositivos protésicos y todas las condiciones de flujo, haciendo que los resultados obtenidos con tales dispositivos de corte sean ampliamente aplicables en el campo. Las simulaciones numéricas ilustran que los tipos de patrones de flujo generados en el dispositivo de corte de sangre cumplen con los criterios mencionados.
Descripción
Los dispositivos protésicos cardiovasculares, stents, válvulas protésicas, bombas de asistencia cardíaca, etc., operan en un amplio régimen de flujos caracterizados por estructuras de flujo dinámico, flujos laminares y turbulentos, patrones de flujo no estacionarios, vórtices y otras perturbaciones del flujo. Estas perturbaciones del flujo causan tensión de corte, hemólisis, activación plaquetaria, trombosis y otros tipos de trauma sanguíneo, lo que lleva a hiperplasia neointimal, neoaterosclerosis, crecimiento excesivo de pannus, etc. Los dispositivos de corte de sangre tipo Couette se utilizan para simular y luego medir clínicamente el trauma sanguíneo, después de lo cual los resultados pueden ser utilizados para ayudar en el diseño de los dispositivos protésicos cardiovasculares. Sin embargo, los diseños anteriores de tales dispositivos de corte de sangre no cubren todo el rango de corte de flujo, números de Reynolds y números de Taylor característicos de todos los tipos de dispositivos protésicos cardiovasculares implantados, limitando la aplicabilidad general de los datos clínicos obtenidos mediante pruebas utilizando diferentes dispositivos de corte de sangre. Este documento presenta los parámetros clave de dinámica de fluidos que deben cumplirse. Basado en esto, se seleccionan cuidadosamente los parámetros geométricos del dispositivo Couette, como diámetro, separación, caudal, tensión de corte y temperatura, para asegurar que los números de Reynolds, el número de Taylor, la temperatura de operación y la tensión de corte en la separación del dispositivo representen completamente las características del flujo en todo el rango operativo de todos los tipos de dispositivos protésicos cardiovasculares. El resultado es que los datos numéricos obtenidos del dispositivo presentado pueden relacionarse con todos esos dispositivos protésicos y todas las condiciones de flujo, haciendo que los resultados obtenidos con tales dispositivos de corte sean ampliamente aplicables en el campo. Las simulaciones numéricas ilustran que los tipos de patrones de flujo generados en el dispositivo de corte de sangre cumplen con los criterios mencionados.