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 SizeFormat
THESIS_D_PASIAS_FINAL_Abstract.pdfAbstract301.16 kBAdobe PDFView/Open
THESIS_D_PASIAS_FINAL_printV.pdfFulltext6.48 MBAdobe PDFEmbargoed until July 12, 2025    Request a copy
CORE Recommender
Show full item record

Page view(s)

259
Last Week
0
Last month
5
checked on Nov 6, 2024

Download(s)

118
checked on Nov 6, 2024

Google ScholarTM

Check


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons