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[국내논문] 혈관 내 폐 보조장치의 압력손실 예측을 위한 모델링기법에 관한 연구
Study on the Modeling Technique for Prediction about Pressure Drop of an Intravenous Lung Assist Device 원문보기

의공학회지 = Journal of biomedical engineering research, v.24 no.4 = no.79, 2003년, pp.293 - 299  

김기범 (전북대학교 공과대학 화학공학부·공학연구원 공업기술연구센터) ,  권대규 (전북대학교 메카트로닉스연구센터) ,  정경락 (전북대학교 공과대학 화학공학부·공학연구원 공업기술연구센터)

초록
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본 연구에서는 혈관 내 폐 보조장치(Vibrating Intravascular Lung Assist Device. VIVLAD)에서의 뉴우튼 유체와 비뉴우튼 유체의 압력손실관계에 대한 관계를 고찰하고자 하였으며, VIVLAD를 선계하기 위한 압력 강하를 예측할 수 있는 관계식을 결정하고자 하였다. 혈관 내 폐 보조장치를 정맥에 삽입하기 전, 모듈 설계를 위하여 압력손실을 예측하기 위한 설계조건을 실험적 모델을 통하여 연구하고자 하였다. 뉴우튼 유체로 증류수와 글리세롤/증류수 혼합용액을 이용하였으며, 비뉴우튼 유체는 혈액을 이용하여 실험을 수행하였다. 액체의 흐름은 중공사의 외부로 평행하게 흐르도록 하였다. 내경의 직경을 3cm로 고정한 관에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 파른 압력손실을 측정하였으며 실험에 의하여 얻어진 압력손실과 중공사의 전면면적과의 상관관계를 curve fitting을 통하여 유도하였고 유도되어진 관계식을 이용하여 관내에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 예측하였다 그리고 실험을 통하여 예측되어진 값과 비교 검토하여 유사성을 찾고자 하였다. 실험결과 40%글리세롤 용액에서의 압력손실과 혈액에서의 압력손실과 마찰계수는 유사한 결과를 보였다. 이 실험에서 VIVLAD의 압력손실을 측정하는데 40%글리세롤 용액이 이용될 수 있음을 보였다 또한 장치 내에서의 압력손실과 마찰계수에 대한 관계식을 중공사 충진율의 함수로 관계식을 유도할 수 있었으며. 관계식에 의하여 압력손실을 예측할 수 있었다. 또한. 실험에 의한 압력손실과 비교하였을 때 유사한 경향성을 보여 줌으로써 압력손실 예측의 신뢰성을 얻을 수 있었다. 이와 같은 연구결과는 VIVLAD를 설계하는데 유용한 자료가 될 것이다.

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In this paper, the correlation of Pressure drop about the Newtonian and non-Newtonian fluid was investigated experimentally for vibrating intravascular lung assist device (VIVLAD) and we determined correlation equation to make a prediction about Pressure drop for designing VIVLAD. Design conditions ...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 이와 같은 측정은 많은 시간과 실험경비가 필요할 뿐만 아니라, 혈액을 사용할 경우 조작에 어려움이 있다. 그러므로 김기범 등[9]은 많은 시간과 경비를 줄이며 혈액을 사용하지 않고 다루기 쉬운 일반적 유체를 사용하여 압력손실에 대한 영향을 고찰하고 하였으며, 실험에 의하여 얻어진 압력손실 결과를 이용하여 수학적 해석 방법에 의하여 관계식을 유도하여 정맥 내경의 변화에 따른 삽입이 가능한 최대 중공사 개수를 파악하고자 시도하였다. 본 연구에서는 글리세롤을 이용하여 혈액과의 압력손실에 대한 유사성을 고찰하고자 하였으며, 혈관 내 폐 보조장치를 설계할 때 혈액의 압력손실에 대한 영향을 받지 않는 설계조건을 찾기 위하여 압력손실을 예측할 수 있는 관계식을 유도 하고자 하였다.
  • 그러므로 김기범 등[9]은 많은 시간과 경비를 줄이며 혈액을 사용하지 않고 다루기 쉬운 일반적 유체를 사용하여 압력손실에 대한 영향을 고찰하고 하였으며, 실험에 의하여 얻어진 압력손실 결과를 이용하여 수학적 해석 방법에 의하여 관계식을 유도하여 정맥 내경의 변화에 따른 삽입이 가능한 최대 중공사 개수를 파악하고자 시도하였다. 본 연구에서는 글리세롤을 이용하여 혈액과의 압력손실에 대한 유사성을 고찰하고자 하였으며, 혈관 내 폐 보조장치를 설계할 때 혈액의 압력손실에 대한 영향을 받지 않는 설계조건을 찾기 위하여 압력손실을 예측할 수 있는 관계식을 유도 하고자 하였다. 3 cm 내경의 관에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 측정하였으며 실험에 의하여 얻어진 압 력손실과 장치의 중공사 충진율과의 상관관계를 수학적 해석을 통하여 관계식을 고찰하였고, 유도되어진 관계식을 이용하여 정맥 내에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 예측하였으며 실험을 통하여 측정되어진 값과 비교 검토하여 예측값의 타당성을 평가하였다.
  • 를 찾고자 시도하였다. 여기서 중공사 개수는 장치의 중공사 충진율과 밀접한 관계가 있으므로 상수들과 중공사 충진율과의 상관관계를 고찰하여 그림 4와 같은 결과를 얻었다.
  • 본 연구에서의 마찰계수의 변화는 중공사 개수가 증가하면 용액이 흐를 수 있는 전면면적이 감소하고, 장치의 기공도 p가 증가하므로 중요한 원인이라 판단된다. 또한 두 그림에서의 결과를 이용하여 상수 a와 8를 결정할 수 있으며, 상수 a와 B의 증감을 선형적으로 나타내기 위하여 중공사 충진율의 상관관계를 찾고자 시도하였다. 그 결과 그림 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
  • 본 연구에서는 혈액이 아닌 글리세롤을 이용하여 혈액과의 압력손실에 대한 유사성을 고찰하고자 하였으며, 혈관 내 폐 보조장치를 설계할 때 혈액의 압력손실에 대한 영향을 받지 않는 설계조건을 찾기 위하여 압력손실을 예측할 수 있는 관계식을 유도하였다';
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