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심은보,박명수,여종영,고형종,박찬영,민병구 제주대학교 인공심장이식연구소 2001 인공심장 연구 Vol.2 No.1
한국형 인공심장 내의 혈액 유동을 유한요소 코드인 ADINA를 사용하여 수치적으로 조사하였다. 그 동안 많은 실험을 통해서 밝혀진 중요한 문제점들 중의 하나는 바로 혈전 생성이다. 이것은 혈액 주머니내의 작용하는 과도한 높은 전단응력 또는 정체 영역과 밀접한 관련이 있다. 한국형 인공심장 내의 혈류는 액추에이터와 혈액주머니, 그리고 혈액의 상호작용에 의하여 정의될 수 있다. 여기에서 혈액은 비압축성, 뉴우턴 유체로 가정하였으며, 혈액주머니는 등방성 선형 고체재질로 가정하였다. 2차원 모델은 액추에이터와 혈액 주머니 사이의 접측 문제 및 고체-유체 상호작용 문제를 전부 고려하였다. 3차원 모델에서는 액추에이터에 의한 변형을 접촉문제를 혈액주머니 외부에 작용하는 압력조건으로 단순화하였다. 2차원 모델 계산결과에 의하면, 입구 및 출구 부근, 그리고 모서리 부근에서 전단응력의 세기가 매우 크다는 것을 발견할 수 있었다. 또한 위쪽 돌출부에서 속도가 매우 느려지는 정체 영역이 형성되었으며, 이는 실험에서 관찰된 혈전 생성영역과 거의 일치한다. 3차원 계산의 경우에도 역시 입구와 출구 부분에서 재순환 영역이 발견되었으며, 수축시에는 입구의 아래쪽에서, 이완시에는 출구의 아래쪽에서 정체영역이 생성됨을 알 수 있었다. One of the crucial problems which make the artificial heart operate improperly is the thrombus formation. Many experimental results show the thrombus formation is strongly retated with a high shear stress and the stagnation in the blood flow. Therefore study on the blood flow in artificial hearts is very important in a practical point of view. This thesis deals with the two- and three-dimensional unsteady blood flows in the Korean total artificial hearts(KTAH). It is numerically investigated by using the commercial finite element code ADINA. The flow in the sac of artificial heart results from the mutual interaction of the acuator, sac, and blood. Blood is assumed as an incompressible viscous Newtonian fluid, while the sac is considered to be elastic and isotropic solid material. The contact problem between the actuator and sac is included in the two-dimensional modelling. Because of the tremendously calculation time, the action of the actuator is replaced by the imposition of the time-varying pressure on the outer surface of the sac. Numerical results show a high shear stress distribution near the inlet and outlet corners of the sac. From two-dimensional calculation flow stagnation is seen to be found in the upper convex part of the sac. By comparing the numerical results with the experimental ones we can conclude the thrombus is generated in regions where blood flow stagnates or is very slow.
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