تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی اثر زاویه انبساط محفظه، حجم ضربه و طول مسیر دسته فیبر بر عملکرد ریه مصنوعی

Abstract

ریه مصنوعی می‌تواند برای بیماران در صف انتظار پیوند ریه و یا برای جراحی‌های بای‌پس قلبی، به‌عنوان دستگاه کمک‌تنفسی به بیماران یاری رساند. در این مطالعه، جریان تراکم‌ناپذیر و ضربانی خون نیوتنی درون مدل کامل ریه مصنوعی، شامل منیفولد ورودی، محیط همگن متخلخل و منیفولد خروجی بررسی شد. اثر تغییر زاویه انبساط (15، 45 و 90 درجه)، حجم ضربه و طول مسیر فیبرها برروی امپدانس ریه مصنوعی با استفاده از تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی مطالعه شد. معادلات حاکم، برای حل عددی به روش حجم محدود گسسته‌سازی شدند. همچنین، با معیار قرار دادن امپدانس سیستم، مدل اغتشاش انتخاب شد. علاوه بر امپدانس، توزیع تنش برشی روی جداره محفظه‌ی دستگاه بررسی شد. نتایج نشان داد که کاهش زاویه انبساط، کاهش حجم ضربه و افزایش طول مسیر فیبرها موجب کاهش امپدانس سیستم می‌شود. مدل 45 درجه به‌عنوان مدل مناسب انتخاب شد؛ چراکه علاوه بر امپدانس پایین، نواحی سکون و یا کم سرعت که می‌تواند موجب لخته‌زایی شود، در این مدل کمتر از مدل 15 درجه است. برای کاهش احتمال لخته‌زایی، بهتر است که ریه مصنوعی در توالی ریه طبیعی قرار گیرد.