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우리나라 질병 통계에서 보면 신체 순환계와 관련한 많은 수의 질환이 발생하는데 특히 심장질환자의 수가 매년 증가하고 있다. 이는 혈액 속 콜레스테롤의 농도 증가와도 관련이 있는데 혈액 속 저밀도 리포 단백질(LDL) 콜레스테롤의 수치가 높아지면 혈액의 점성이 증가하고 국소적으로 혈액의 유동이 나빠져 전단력이 감소하므로 내피세포에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 혈류 유동 특성을 파악하기 위해서 심장의 특성을 모사한 생체 외 실험용 펌프를 제작하였다. 맥동펌프는 맥주기 조절과 체적 변환이 용이하도록 피스톤 펌프의 형상으로 제작하였고 여기에 심장의 수축기와 이완기를 표현하기 위해서 속도비(duty ratio)를 조절 가능하도록 하였다. 펌프의 압력 측정을 통해 여러 조건에서 맥동 특성을 위한 성능을 비교 평가하였고, 이를 바탕으로 협착이 발생한 대동맥에서의 유동을 알아보기 위해 협착의 길이와 협착률이 다른 3종류의 모형 협착 혈관을 제작하여 ...

우리나라 질병 통계에서 보면 신체 순환계와 관련한 많은 수의 질환이 발생하는데 특히 심장질환자의 수가 매년 증가하고 있다. 이는 혈액 속 콜레스테롤의 농도 증가와도 관련이 있는데 혈액 속 저밀도 리포 단백질(LDL) 콜레스테롤의 수치가 높아지면 혈액의 점성이 증가하고 국소적으로 혈액의 유동이 나빠져 전단력이 감소하므로 내피세포에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 혈류 유동 특성을 파악하기 위해서 심장의 특성을 모사한 생체 외 실험용 펌프를 제작하였다. 맥동펌프는 맥주기 조절과 체적 변환이 용이하도록 피스톤 펌프의 형상으로 제작하였고 여기에 심장의 수축기와 이완기를 표현하기 위해서 속도비(duty ratio)를 조절 가능하도록 하였다. 펌프의 압력 측정을 통해 여러 조건에서 맥동 특성을 위한 성능을 비교 평가하였고, 이를 바탕으로 협착이 발생한 대동맥에서의 유동을 알아보기 위해 협착의 길이와 협착률이 다른 3종류의 모형 협착 혈관을 제작하여 입자 영상 유속계(PIV)의 방법으로 속도장을 분석하여 유동을 파악하였다. 펌프는 심장의 맥동을 모사하는데 적합한 성능을 나타내었고, 속도장 측정은 유동의 특성과 더불어 재순환 영역을 나타내며 협착이 혈관에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한, 점성의 영향력이 크지 않은 속도에서는 압력강하율이 일정함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Stenosis is the drastic reduction in the cross-sectional area of blood vessel caused by accumulations of cholesterol. Increasing LDL cholesterol concentration in blood is affected vascular endothelial cells from growing blood viscosity and decreasing wall shear stress. It affects the blood flow prop...

Stenosis is the drastic reduction in the cross-sectional area of blood vessel caused by accumulations of cholesterol. Increasing LDL cholesterol concentration in blood is affected vascular endothelial cells from growing blood viscosity and decreasing wall shear stress. It affects the blood flow property and structure from the fluid dynamic point of view. To understand the flow phenomenon more clearly, a particle image velocimetry method is used, and the fluid dynamic characteristics in a circular channel containing stenotic structure is investigated experimentally in this study. Different stenotic-structured models made of acrylic material are subjected to a pulsatile flow generated by an in-house designed pulsatile pump. The inner diameter of the tube inlet is 20 mm and the length of reduced area for stenosis ranges between 35mm and 40mm. Glycerine mixed with distilled water is used as the working fluid for standardized blood viscosity. It is circulated continuously through a circular channel by the pump system. Pressure is measured at four different sections during systolic and diastolic phase changes. The phase-averaged velocity field distribution shows a recirculation regime after the stenotic structure. The effects of the stenotic obstructions are found to be more severe when the aspect ratio is varied. And we identified that pressure drop rate kept in a velocity with small effects of viscosity.

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