生物医学应用聚二甲基硅氧烷( PDMS )微通道的制备与分析

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:26
文章英文标题
Fabrication and Analysis of Polydimethylsiloxane (PDMS) Microchannels for Biomedical Application
正文
在本研究工作中,聚二甲基硅氧烷( PDMS )已被用于制备用于生物医学应用的微通道。在基于物联网( IoT )的控制环境下,为了避免组织损伤,作者模拟并制备了生物可耐受、生物相容性和生物工程化的PDMS基静脉曲张微通道。利用MATLAB ( The Math-Works,Natick,MA,USA )和ANSYS ( ANSYS,Lahore大学,巴基斯坦)模拟了5个弯曲上升曲线微通道( 5CACMC )和5个弯曲下降曲线微通道( 5CDCMC ),并结合实际环境进行了实验验证。各通道总长1.6 cm。两通道直径均为400 µ m。在上升通道中,第一至第五曲线周期半径分别为2.5 mm、5 mm、7.5 mm、10 mm和2.5 mm。在下降通道中,第一和第二曲线周期半径分别为12.5 mm和10 mm。第三至第五周期半径分别为7.5 mm、5 mm和2.5 mm。对于5CACMC,在雷诺数为185时,模糊模拟的流量、速度和压降分别为19.7 µ Ls - 1、0.105 mm / s和1.18 Pa,ANSYS模拟的流量、速度和压降分别为19.3 µ Ls - 1、0.1543 mm / s和1.6 Pa,实验的流量、速度和压降分别为18.23 µ Ls - 1、0.1332 mm / s和1.5 Pa。对于5CDCMC,在雷诺数为143时,Fuzzy模拟的流量、速度和压降分别为15.4 µ Ls - 1、0.1032 mm / s和1.15 Pa;ANSYS模拟的流量、速度和压降分别为15.0 µ Ls - 1、0.120 mm / s和1.22 Pa;实验的流量、速度和压降分别为14.08 µ Ls - 1、0.105 mm / s和1.18 Pa。两个通道都有三个输入和一个输出。为了观察Dean Flow,还计算了Dean数。因此,两种PDMS通道均可植入,以代替静脉曲张,使其具有天然的血流。
文章内容(英文)
In this research work, Polydimethylsiloxane (PDMS) has been used for the fabrication of microchannels for biomedical application. Under the internet of things (IoT)-based controlled environment, the authors have simulated and fabricated bio-endurable, biocompatible and bioengineered PDMS-based microchannels for varicose veins implantation exclusively to avoid tissue damaging. Five curved ascending curvilinear micro-channel (5CACMC) and five curved descending curvilinear micro-channels (5CDCMC) are simulated by MATLAB (The Math-Works, Natick, MA, USA) and ANSYS (ANSYS, The University of Lahore, Pakistan) with actual environments and confirmed experimentally. The total length of each channel is 1.6 cm. The diameter of both channels is 400 µm. In the ascending channel, the first to fifth curve cycles have the radii of 2.5 mm, 5 mm, 7.5 mm, 10 mm, and 2.5 mm respectively. In the descending channel, the first and second curve cycles have the radii of 12.5 mm and 10 mm respectively. The third to fifth cycles have the radii of 7.5 mm, 5 mm, and 2.5 mm respectively. For 5CACMC, at Reynolds number of 185, the values of the flow rates, velocities and pressure drops are 19.7 µLs−1, 0.105 mm/s and 1.18 Pa for Fuzzy simulation, 19.3 µLs−1, 0.1543 mm/s and 1.6 Pa for ANSYS simulation and 18.23 µLs−1, 0.1332 mm/s and 1.5 Pa in the experiment. For 5CDCMC, at Reynolds number 143, the values of the flow rates, velocities and pressure drops are 15.4 µLs−1, 0.1032 mm/s and 1.15 Pa for Fuzzy simulation, 15.0 µLs−1, 0.120 mm/s and 1.22 Pa for ANSYS simulation and 14.08 µLs−1, 0.105 mm/s and 1.18 Pa in the experiment. Both channels have three inputs and one output. In order to observe Dean Flow, Dean numbers are also calculated. Therefore, both PDMS channels can be implanted in place of varicose veins to have natural blood flow.
来源出处
Journal|[J]ProcessesVolume 9, Issue 1. 2020. PP 57-57
DOI
https://doi.org/10.3390/PR9010057

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