초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 혈액의 용혈(Hemolysis)과 응혈(Thrombosis) 특성을 이해하고 이를 해석적으로 모델링을 진행하기 위해 기존에 제시된 다양한 모델을 참고문헌을 통해 기존의 연구를 정리하고 전산유체해석(CFD) 기법 기반의 용혈과 응혈 현상에 대해 모델링을 수행하였다. 용혈 모델은 세 가지 혈액 펌프에 적용하여 실험 결과와 비교 검토하였으며, 응혈 모델은 2D 혈관 실험 결과와 비교 검토하여 실험 결과와 잘 일치하는 수치해석 모델을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
용혈 모델의 경우

□ 연구개요
본 연구에서는 혈액의 용혈(Hemolysis)과 응혈(Thrombosis) 특성을 이해하고 이를 해석적으로 모델링을 진행하기 위해 기존에 제시된 다양한 모델을 참고문헌을 통해 기존의 연구를 정리하고 전산유체해석(CFD) 기법 기반의 용혈과 응혈 현상에 대해 모델링을 수행하였다. 용혈 모델은 세 가지 혈액 펌프에 적용하여 실험 결과와 비교 검토하였으며, 응혈 모델은 2D 혈관 실험 결과와 비교 검토하여 실험 결과와 잘 일치하는 수치해석 모델을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
용혈 모델의 경우는 유체 응력 기반 모델인 멱법칙 모델을 기반으로 하는 모델들과 적혈구 맴브레인 변형율 기반 모델인 점탄성 모델을 고려하였다. 두 모델 모두 오일러 관점에서 모델링을 진행하였으며, 고려한 모델은 체류시간 모델, 선형 손상모델, 유효시간 모델이며, 각 모델을 세 가지 혈액 펌프에 대해 해석 결과와 실험 결과를 상호 비교하였다. 최종적인 모델링 결과는 점탄성 모델에 유효시간 모델을 결합한 형태에서, 멱법칙의 경험계수를 도입한 지수 모델링이었으며, 이는 세 가지 펌프에 상대적으로 잘 맞는 결과를 도출하였다. 이 방법은 기존에 없는 새로운 접근 방법으로 연구 초기에 계획한 목표 대비 적절한 연구 결과를 얻을 수 있었다.
응혈 모델의 경우 Sorensen의 수송방정식을 기반으로 하는 화학종 모델을 연구에 적용하였다. 혈소판, 효소, 작용제의 일곱 가지 화학종에 대한 각종 상호 작용을 모델링 하였으며, 각각의 수송방정식의 소스항으로 적용되었다. 상처가 난 부위에 모델링은 벽면의 플럭스를 가지고 수행하였다. 각각의 화학 반응 계수에 따라 실험의 혈소판 누적 두께가 다르게 관찰되어서 다양한 연구자의 화학 반응 계수를 검토하여, 최종적으로 혈관에 맞는 응혈 모델을 도출하였다. 이를 혈액 펌프로 도입하기 위해 전단 응력에 따른 경험식을 추가하였다. 혈액 펌프의 복잡한 3차원 형상에 따라 계산 불안정성을 확인하였으며 모델링을 검증하는 것을 추후 계획하여 진행할 예정이다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 혈액의 용혈 및 응혈 현상을 동반하는 의료 장비 설계의 해석적 검토 및 이를 통한 설계 분야의 직접적인 활용이 가능할 것으로 생각된다. 이를 위해 용혈과 응혈의 수치적 모델링이 선행되었으며, 본 연구를 이러한 의미에서의 기반 연구로 볼 수 있다. 앞으로 혈액 및 인공 장기분야에 혈액 손상 예측 및 평가, 분석 등에 다양한 활용방안이 예상되며, 더 나아가 혈액 관련 의료 기기 개발 등에 널리 사용될 수 있을 것이다. 앞으로 추가연구를 통해 저널 게재 등의 활용을 할 예정이며, 타 연구에서도 본 연구의 시간 이산화 방법, 오일러 관점에서의 다중물리 모델링 기법 등은 유체역학적 모델링에 매우 중요하게 사용될 것으로 생각된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 목표 및 평가의 착안점 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 용혈(Hemolysis) 모델 개발 ... 4
• 2) 응혈(Thrombosis) 모델 개발 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 1) 활용 분야 및 활용 방안 ... 12
• 2) 추가연구의 필요성 ... 12
• 3) 타 연구에 응용 방안 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 23