Model procesu filtracji z membranowym filtrem o jednorodnej strukturze transmisji

• Autorzy: Górka A.

Identyfikatory

DOI

DOI: 10.5604/01.3001.0010.5397

Warianty tytułu

EN

Model of a filtration process using a membrane filter with uniform transmission structure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model filtra do separacji wymiarowej mikrocząstek biologicznych z płynów ustrojowych, w tym między innymi krwi obwodowej. W modelu wykorzystano pojedyncze sito membranowe o jednorodnej strukturze transmisji w przestrzeni 2D. Ze względu na zakładaną przeżywalność cząstek biologicznych, prezentowany model ograniczono do zawężonych warunków filtracji, gwarantujących zachowanie aktywności biologicznej tych cząstek. W prezentowanym modelu proces filtracji przebiega w polu grawitacyjnym bez udziału zewnętrznych sił wymuszających lub hamujących proces filtracji. Na podstawie tego modelu wyznaczono podstawowe zależności opisujące wymagane warunki procesu filtracji, takie jak czas filtracji i wewnętrzne siły wymuszające migrację cząstek w filtrowanym płynie ustrojowym. Określono podstawowe zależności między wysokością słupa filtrowanego płynu, czasem trwania procesu i średnim wydatkiem procesu filtracji. Na podstawie tych danych określono kierunki dalszych prac nad doskonaleniem prezentowanego modelu filtracji mikrocząstek biologicznych na potrzeby wzbogacania wybranych frakcji biologicznych.

EN

The paper presents a model of a microfiltration filter for separation of biological microparticles from body fluids, including peripheral blood. The model used a single membrane filter with a homogeneous 2D transmission structure. In the model, the individual sieve with a uniform transmission structure in 2D space was applied. Because of the required survival of biological particles, the presented model was limited to the narrow filtration conditions that guarantee biological activity of these particles. In this model, the filtration process proceeds in the gravitational field without the involvement of external forces forcing or inhibiting the filtration process. Based on this model there were given basic dependencies describing the required filtration process conditions, such as filtration time and internal forces for particle migration in the filtered body fluid. The basic relationships between the height of the filtered column, duration of the process, and average fluid expenditure of the filtration process for different shapes of the channels molecular drainage lines filter have been determined. Based on this data, the directions of further works on improving the presented model of molecular filtration of biological particles for enriching selected biological fractions have been described.

Słowa kluczowe

PL

filtracja mikrocząstek; sita filtracyjne; filtracja cząstek biologicznych; membrany filtracyjne

EN

micro filtration; filter sieves; filter membranes; filtration of biological particles; filtration membranes

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 66, nr 3
• Strony: 133--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Górka A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Centrum Inżynierii Biomedycznej, 00-908 Warszawa, ul. gen. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• 1. Kisiel J., Opróżnianie jednokomorowych zbiorników o kształcie brył obrotowych, Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2009.
• 2. Husak M., Badania zastosowania sedymentacji wielostrumieniowej do oczyszczania zawiesin nieziarnistych, rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, 2012.
• 3. Małysa E., Iwańska A., Hanc A., Małysa K., Metoda monitorowania stężenia odczynnikówflotacyjnych w wodach obiegowych zakładów przeróbczych węgla przez pomiar prędkości pęcherzyków powietrza, Wyd. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, t. 25, z. 3, 2009.
• 4. Kowal A., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody, PWN, Warszawa−Wrocław, 1998.
• 5. http:// laboratoria.net, Izolacja oraz analiza wybranych parametrów płytek krwi, cz. 2, data dostępu lipiec 2017.
• 6. Król D., Drybańska B., Mazur B., Filtracja-najskuteczniejsza metoda usuwania krwinek białych z krwi i jej składników, Acta Haematologica Polonica, vol. 36, nr 4, 2005, s. 399-407.
• 7. Grover P.K., Cumminus A.G., Price T.J., Roberts-Thomas I.C., Hardingham J.E., Circulatigtumour cells: the evolving concept and the inadequacy of their enrichment by EpCAM-based methodology for basic and clinical cancer research, Annals of Oncology, 25, 2014, 1506-1516.
• 8. Coumans F.A.W., van Dalum G., Beck M., Terstappen L.W.M.M., Filter Characteristics Influencing Circulating Tumor Cell Enrichment from Whole Blood, PLOS ONE, vol. 8, Issue 4, e61770, April 2013.
• 9. Lianidou E.S., Markou A., Circulating Tumor Cells in Breast Cancer: Detection Systems, Molecular Characterization, and Future Challenges, Clinical Chemistry, 57, 9, 2011, 1242-1255.
• 10. Tong Xu, Bo Lu, Yu-Chong, Amir Gogkorn, A cancer Detection Platform Which Measures Telomerase Activity from Live Circulating Tumor Cells Captured on a Microfilter, Cancer Research, 70, 16, August 15, 2010.
• 11. Vona G., Sabile A., Louha M., ..., Isolation by Size of Epithelial Tumor Cells: A new Method for the Immunomorphological and Molecular Characterization of Circulating Tumor Cells, American Journal of Pathology, vol. 156, no. 1, January 2000.
• 12. Stott S.L., Chia-Hsien Hsu, Tsukrov D.I., ..., Isolation of circulating tumor cells using a microvortex-generating herringbone-chip, PNAS, vol. 107, no. 43, 18392-18397, October 26, 2010.
• 13. Li Ying, Qi Wang, Microfluidic chip-based technologies: emerging platforms for cancer diagnosis, BMC Biotechnology, 13, 76, 2013.
• 14. Harouaka R.A., Ming-Da Zhou, Yin-Ting Yeh, ..., Flexible Micro Spring Array Devive for High-Throughput Enrichment of Viable Circulating Tumor Cells, Clinical Chemistry, 60, 2, 2014, 323-333.
• 15. Au S.H., Storey B.D., Moore J.C., Tang Q., ..., Clusters of circulating tumor cells traverse capillary-sized vessels, PNAS Early Edition, 1 of 6, February 26, 2016.
• 16. Hou S., Zhao H., Zhao L., Shon Q., Wei K.S., ..., Capture and Stimulated Release of Circulating Tumor Cells on Polymer-Grafted Silicon Nanostructures, Advanced Materials, 2012.
• 17. Li P., Mao Z., Peng Z., ..., Acoustic separation of circulating tumor cells, PNAS Early Edition, 1 of 6, March 10, 2015.
• 18. Chen P., Huang Yu-Yen, Hoshino K., Zhang J.X.J., Microscale Magnetic Field Modulation for Enhanced Capture and Distribution of Rare Circulating Tumor Cells, Scientific Reports, 5, 8745, 4 March 2015.
• 19. Talasaz A.H., Powell A.A., Huber D.E., ..., Isolating highly enriched populations of circulating epithelial cells and other rare cells from blood using a magnetic sweeper device, PNAS, vol. 106, no. 10, 2009, 3970-3975.
• 20. Sawiński W., Feder-Kubis J., Ludwig W., Modelowanie CFD wypływu kropli z dystrybutora, Inżynieria i Aparatura Chemiczna, nr 1, 2014, s. 36.
• 21. Jareman F., MFI Molecular Sieve Membranes Synthesis Characterization and Modeling, Licentiate Thesis, Division of Chemical Technology Department of Chemical and Metallurgical Engineering Lulea University of Technology Sweden, November 2002.
• 22. Minamisawa R.A., Zimmerman R.L., Muntele C., Ila D., Advanced PFA thin porous membranes, Center for Irradiation Materials, Alabama A&M University, USA, Polymer Thin Films, April 2010, www.intechopen.com

Uwagi

PL

2. Model membranowego filtra mikrocząstek biologicznych o jednorodnej strukturze transmisji w omawianym zakresie opracowano na potrzeby projektu Nr FS/32-015/2013/WAT realizowanego w Centrum Inżynierii Biomedycznej WAT ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.