Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2014 / с. 37-40

Оптимизация геометрии поры для мембраны имплантируемой искусственной почки

Али Остадфар, Э.Х. Равич, Д.Д. Джонс, Мохаммад Изади

Аннотация

Рассматриваемая работа выполнена в рамках проекта, целью которого является разработка имплантируемой искусственной почки. На первом этапе фильтрации крови в капиллярном клубочке происходит отделение клеток крови от плазмы. Клетки (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и т. п.) возвращаются в процесс кровообращения, а плазма проходит еще несколько стадий фильтрации. Поскольку предполагается, что фильтрация крови будет осуществляться с использованием энергии пульсации естественного кровотока, фильтрующая мембрана искусственной почки должна работать в диапазоне давлений от систолического до диастолического. Представленная в работе оптимизация геометрии фильтрующих пор мембраны удовлетворяет также дополнительному условию уменьшения вероятности закупорки пор. В статье приведено сравнение различных геометрий порового пространства и предложена модель, в которой перепад давления для заданной скорости потока фильтрата сводится к минимуму.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Али Остадфар, научный сотрудник,
Эндрю Равич, Ph.D., профессор,
Джон Джонс, Ph.D., доцент,
Мохаммад Изади, аспирант, Университет им. Саймона Фрейзера, Канада,
e-mail: ali_ostadfar@sfu.ca

Список литературы

1. Guyton A., Hall J. Textbook of Medical Physiology. – Pennsylvania: Elsevier Inc. 11th edition. 2006. 316 p.
2. Balaji S., Konda D., Han J., Ahn C.H., Banerjee K. Bioparticle Separation in non- Newtonian fluid using pulsed flow in micro- channels // Micro fluid nano fluid. 2007. Vol. 3. PP. 391-401.
3. Siami G.A., Siami F.S. Membrane plasmapheresis in the United States: A review over the last 20 years // Therap. Aphere. 2001. № 5 (4). РР. 315-320.
4. Akbari M., Sinton D., Bahrami M. Laminar Fully Developed Flow in Periodically Converging-Diverging Microtubes // Heat Transfer Eng. 2010. Vol. 31. PP. 628-634.
5. Tamayol A., Bahrami M. Analytical solutions for laminar fully developed flow in microchannel with non circular cross section // J. Fluid Eng-T ASME. 2010. Vol. 132. PP. 111201-111209.
6. Ostadfar A., Rawicz A. Glomerular plasmapheresis design for an implantable artificial kidney // J. Med. Biol. Eng. 2012. Vol. 32 (4). PP. 273-278.
7. Ostadfar A., Rawicz A., Gitimoghaddam M. Application of Backwashing to Increase Permeate Flux in Bioparticle Separation // J. Med. Biol. Eng. 2013. Vol. 33 (5). PP. 478-485.
8. Watson J.T., Chien S. An introductory text to bioengineering. – Singapore: World Scientific Publishing Co. pte. Ltd., 2008.
9. Belfort G., Davis R.H., Zydney A.L. The behavior of suspensions and macromolecular solutions in cross flow microfiltration // J. Membrane Biol. 1994. Vol. 96 (1-2). PP. 1-58.
10. Fleischman F., Humes A.R. Development of continuous implantable renal replacement: past and future // Transgen. Res. 2007. Vol. 150 (6). PP. 327-336.
11. Bruus H. Theoretical Microfluidics. – New York: Oxford University Press, 2008.
12. Ji H.M., Samper V., Chen Y. Silicon-based microfilters for whole blood cell separation // Biomed. Microdevices. 2008. Vol. 10. PP. 251-257
13. Abatti P.J. Determination of the Red Blood Cell Ability to Traverse Cylindrical Pores // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 1997. Vol. 44. № 3.
14. Charles A., Dennis J.E. Analysis of Generalized Pattern Searches / / SIAM Journal on Optimization. 2003. Vol. 13. № 3. PP. 889-903.
15. Salgueiredo E., Vila M., Silva M.A., Lopes M.A., Santos J.D., Costa F.M., Silva R.F., Gomes P.S., Fernandes M.H. Biocompatibility evaluation of DLC-coated Si3N4 substrates for biomedical applications // Diamond & Related Materials. 2008. Vol. 17. PP. 878-881.