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제안 방법
- 심박수와 stroke volumee 맥동펌프의 주파수등을 제어하여 결정하였고 본 연구에서의 심박수는 58beat/min으로 기존의 연구로부터 결정되었다.(15)두 개의 압력센서를 모사된 좌심방(left atrium)과 좌심실 (left ventricle)에 설치하여 압력신호를 측정하였다. 기본적인 동작원리는 피스톤 펌프를 이용하여 좌심실 chamber의 압력을 낮추어, 실제 좌심실이 이완되면서 mitral val.
- 대표적으로 사용되는 mitral val.,e 인공 판막을 대상으로 좌심실 모사 chamber에서 filling flow 연구를 수행하였다. 연구 결과, 좌심실 filling flow는 사용된 인공판막에 따라 뚜렷한 차이를 갖는 것을 알 수 있었다.
- 본 연구에서는 3개의 다른 종류의 mitral val.,e를 대체하기 위한 인공 심장판막을 가지고 좌심실을 모사한 chamber내에서 판막을 지난 후류를 대상으로 유동구조를 해석하였다. 기존의 연구들을 통해 충분히 이루어진 인공판막의 근접유동에서의 전단응력측 정등에 관한 연구는 생략하였다.
- 기본적인 동작원리는 피스톤 펌프를 이용하여 좌심실 chamber의 압력을 낮추어, 실제 좌심실이 이완되면서 mitral val.,e를 통해 혈류가 들어오는 현상을 모사하였다. 또한 pressure head bath와 좌심방 chamber사이에 compliance chambers' 설치하여 관로 및 기타 실험장치에서 발생하는 compliance 효과를 제어하였다.
- ,e를 통해 혈류가 들어오는 현상을 모사하였다. 또한 pressure head bath와 좌심방 chamber사이에 compliance chambers' 설치하여 관로 및 기타 실험장치에서 발생하는 compliance 효과를 제어하였다. 작동유체로는 물을 사용했다.
- 2의 각각의 그림에서 (a, b, ~g, h)까지 표시된 부분은 좌심실의한 주기에서 영상획득이 이루어진 각각의 위상을 나타낸다. 맥동 펌프에서 일정한 piston의 위치에서 TTL신호를 발생시키는 회로를 설치한 후, 이 신호를 기준으로 주기를 결정하였다.
- 본 연구는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 모사된 좌심실 모델에서 인체와 유사한 조건의 맥동유동상태에서 수행되었다.
- ,e를 통과하면서 전단유동이 발달한다. 본 연구의 목적인 좌심실 내부의 filling'flow의 해석을 위해 위상평균된 속도정보를 이용하여 와도를 계산하였다. 와도는 유동의 회전도(rotationality)뿐만 아니라 와 동(vortex flow)의 정성적인 해석에 도움을 준다.
- 실험모델은 좌심실의 filling flow 모사장치로 좌심방과 좌심실 사이의 압력차이에 의해 판막이 작동하게 된다. 심방과 심실사이의 압력차이를 만들기 위해 맥동펌프(Harvard® blood pump)와 constant headbath를 설치하여 좌심실의 이완과 수축을 모사할 수 있도록 유동조건을 만들었다. 심박수와 stroke volumee 맥동펌프의 주파수등을 제어하여 결정하였고 본 연구에서의 심박수는 58beat/min으로 기존의 연구로부터 결정되었다.
- 2에서 표시된 각 위상에서 400장의 입자영상을 획득하여 총 200장의 순간속 도장을 구하였다. 이 순간속도장을 앙상블 평균하여 평균속도 및 난류특성치들을 계산하였다. 맥동유동의 특성상, 속도의 dynamic range가 위상에 따라 크게 변하기 때문에 frame straddling기법에서의 두 입자영 상사이의 시간간격 (At)은 위상에 따라 다른 값이 사 용되었다.
대상 데이터
- 인공심장 판막의 후류유동을 연구하기 위해 광학 DPIV기법을 이용하여 속도벡터를 측정하였다. TSIPIVCAM® 13x8 CCD (1280x1024 pixel resolution)camera와 dual head Nd:YAG 펄스 레이저를 동기시켜 입자영상을 획득하였다. Fig.
- 실험모델은 좌심실의 filling flow 모사장치로 좌심방과 좌심실 사이의 압력차이에 의해 판막이 작동하게 된다. 심방과 심실사이의 압력차이를 만들기 위해 맥동펌프(Harvard® blood pump)와 constant headbath를 설치하여 좌심실의 이완과 수축을 모사할 수 있도록 유동조건을 만들었다.
- 실험에 사용된 산란입자는 평균직경이 약 10 mm인 SHGS(silver coated hollow glass sphere)를 사용하였다. Fig.
- 그리고 측정속도벡 터의 공간해상도를 증가시키기 위하여 재귀기법(iterative scheme)을 사용하여 최종 속도벡터의 공간 해상도는 약 1 mn?이고 속도벡터의 겹침비(overlap ratio)는 50%이다. 앞의 Fig. 2에서 표시된 각 위상에서 400장의 입자영상을 획득하여 총 200장의 순간속 도장을 구하였다. 이 순간속도장을 앙상블 평균하여 평균속도 및 난류특성치들을 계산하였다.
- 또한 pressure head bath와 좌심방 chamber사이에 compliance chambers' 설치하여 관로 및 기타 실험장치에서 발생하는 compliance 효과를 제어하였다. 작동유체로는 물을 사용했다.
이론/모형
- 속도측정은 xy평면상에서 이루어 졌고, 측정단면의 크기는 약 2DX2D 이다. PIV기법은 FFT를 기반으로하는 상호 상관관계 PIV기법을 사용하였다. 그리고 측정속도벡 터의 공간해상도를 증가시키기 위하여 재귀기법(iterative scheme)을 사용하여 최종 속도벡터의 공간 해상도는 약 1 mn?이고 속도벡터의 겹침비(overlap ratio)는 50%이다.
- 로부터 직접 계산으로 구하였다. 미분 계산의 특성상 변동성분에 따른 영향을최소화하기 위하여 least squares method를 이용하여 와도계산을 수행하였다.
- 그러나 강한 전단유동이 있는 경우에는 와동이 전 단유동내에 포함되어 와동의 핵과 같은 정성적인 특성을 알기가 어렵다. 이를 위해 와동의 중심을 찾기위해 Chong등이(16) 제안한 swirling strength방법을 사용하였다.
- 인공심장 판막의 후류유동을 연구하기 위해 광학 DPIV기법을 이용하여 속도벡터를 측정하였다. TSIPIVCAM® 13x8 CCD (1280x1024 pixel resolution)camera와 dual head Nd:YAG 펄스 레이저를 동기시켜 입자영상을 획득하였다.
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