Please use this identifier to cite or link to this item:
https://hdl.handle.net/20.500.14279/26797
Title: | Microscale blood flows and rheology – surface tension driven flow applications for point of care diagnostics | Authors: | Pasias, Dimitris | Keywords: | Blood rheological properties;Surface tension;Microchannel flow | Advisor: | Kaliviotis, Efstathios | Issue Date: | Apr-2022 | Department: | Department of Mechanical Engineering and Materials Science and Engineering | Faculty: | Faculty of Engineering and Technology | Abstract: | Surface tension driven blood flow in microfluidic applications for blood diagnostics, is a simple and cost-effective approach, however, the flow and rheological characteristics of blood in such setups is not well understood. The aim of this work is to characterize the blood flow in such applications and to investigate the influence of erythrocyte deformability, aggregation and haematocrit, which dominate the non-Newtonian nature of blood. For this purpose, normal and super-hydrophilic microchannels were produced to accommodate the flow, and whole human blood, as well as erythrocyte suspensions were produced to provide various states of erythrocyte deformability, aggregation and sample haematocrit. The samples were imaged under flow, and their local and bulk velocity characteristics were assessed using micro-Particle Image Velocimetry setups and tracking techniques. Standard methods were utilised to assess the viscosity, aggregation and deformability of the samples, whereas image processing methods were developed to characterize the microstructure of the samples in the microchannel. Fluid mechanics and rheology theory was utilised to model the velocity and viscosity of the fluids. The results, show a clear influence of the viscosity, however, a complex non-monotonic influence of the aggregation, on the velocity in the microchannel affected by moderate to intense shearing conditions in the channel. | Description: | Η ροή αίματος, η οποία ωθείται από επιφανειακή τάση σε μικρορροϊκές εφαρμογές για διαγνωστικούς σκοπούς, είναι μια απλή και οικονομική προσέγγιση. Ωστόσο, η ροή και η ρεολογία του αίματος σε τέτοιες καταστάσεις δεν έχουν κατανοηθεί εις βάθος. Στόχος αυτής της εργασίας είναι ο χαρακτηρισμός της ροής του αίματος σε μικρορροϊκές εφαρμογές παθητικής ροής, και η διερεύνηση της επίδρασης της παραμόρφωσης, συσσωμάτωσης και συγκέντρωσης (αιματοκρίτη) των ερυθροκυττάρων, παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν σημαντικά τη μη-Νευτώνεια φύση του αίματος. Για το σκοπό αυτό, κατασκευάστηκαν ουδέτεροι και υπερ-υδρόφιλοι μικροαγωγοί, χρησιμοποιήθηκαν δείγματα πλήρους ανθρώπινου αίματος, καθώς και διαλύματα ερυθροκυττάρων, για την δημιουργία διαφόρων καταστάσεων παραμόρφωσης, συσσωμάτωσης ερυθροκυττάρων και αιματοκρίτη. Τα δείγματα απεικονίστηκαν υπό ροή και τα χαρακτηριστικά της τοπικής και μέσης ταχύτητας εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας τεχνικές απεικονιστικής ταχυμετρίας και παρακολούθησης σωματιδίων. Χρησιμοποιήθηκαν τυπικές μέθοδοι για την μέτρηση του ιξώδους, της συσσωμάτωσης και της παραμόρφωσης των δειγμάτων αίματος, ενώ αναπτύχθηκαν εξειδικευμένοι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας για τον χαρακτηρισμό της μικροδομής των δειγμάτων στους μικροαγωγούς. Ρευστομηχανική και θεωρία Ρεολογίας χρησιμοποιήθηκαν για τη μοντελοποίηση της ταχύτητας και του ιξώδους των ρευστών. Τα αποτελέσματα δείχνουν μια σαφή επίδραση του ιξώδους, ωστόσο, μια πολύπλοκη μη μονοτονική επίδραση της συσσωμάτωσης στην ταχύτητα αίματος, η οποία επηρεάζεται από τις συνθήκες διάτμησης στους αγωγούς. | URI: | https://hdl.handle.net/20.500.14279/26797 | Rights: | Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κάτοχου των πνευματικών δικαιωμάτων. Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International |
Type: | PhD Thesis | Affiliation: | Cyprus University of Technology |
Appears in Collections: | Διδακτορικές Διατριβές/ PhD Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
THESIS_D_PASIAS_FINAL_Abstract.pdf | Abstract | 301.16 kB | Adobe PDF | View/Open |
THESIS_D_PASIAS_FINAL_printV.pdf | Fulltext | 6.48 MB | Adobe PDF | Embargoed until July 12, 2025 Request a copy |
CORE Recommender
Page view(s)
263
Last Week
0
0
Last month
4
4
checked on Dec 22, 2024
Download(s) 50
123
checked on Dec 22, 2024
Google ScholarTM
Check
This item is licensed under a Creative Commons License