Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Preliminary Investigations Regarding the Possibility of Acoustic Resonant Application for Blood Volume Measurement in Pneumatic Ventricular Assist Device

100%

Gawlikowski M. , Darłak M. , Kustosz R. , Pustelny T.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2006

|

tom Vol. 27

89-96

EN

Operation monitoring and automatic control of heart supporting system require information about ventricular assist device output. One of non-invasive measurement methods is pneumatic' chamber resonant frequencies analyse. The acoustic noise brought inside pneumatic chamber is transformed by amplification or suppression of its frequency components. In consequence of this the received signal spectrum contains modified components of stimulation noise. Selected spectrum's regions parameters (like its maximal amplitude value or location along frequency axis) correlate with changes of pneumatic' chamber volume.

2

Non Invasive Blood Volume Measurement in Pneumatic Ventricular Assist Device Polvad

100%

Gawlikowski M. , Pustelny T. , Kustosz R. , Darłak M.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2006

|

tom Vol. 27

97-106

EN

For monitoring, optimizing and automatic control of heart supporting process it is necessary to measure ventricular assist device output function. It can be performed by flow measurement through the outlet cannula or by estimation of temporary blood chamber's volume. In article several physical measurement methods were explained and their usefulness to clinical application was compared.

3

Numerical flow analysis in POLVAD-IMPL prosthesis model

100%

Bujok W. , Darłak M. , Jurkojć D. , Kustosz R.

|

2011

|

tom Vol. 11, No. 1

202-208

EN

Numerical analyses of flow properties for POLYAD-IMPL device eąuipped with Medtronic HallTM valves were performed. Steady flow conditions were assumed in all calculations. Analysis concerned the device in fuli filling position, with inlet and outlet valves open and steady determined flow rate was performed. The analysis of inlet angular valve position in the prosthesis connector in full filling state and outlet valve nearly closed was also performed. Mesh sensitivity analysis on calculation results was examined. Comparative analysis of angular valve position in implantable VAD construction, as well as the analysis of the construction itself, showed that it is necessary to modify the geometry due to hazardous fluid stagnation areas in blood chamber volume and irregular outflow from the chamber into the outlet connector. The construction with angular valve position of 90 centigrade (relative to the base) was characterized by the best flow conditions. However advanced analysis showed significant mesh influence on stagnation areas in the chamber. Better detection of stagnation areas was probably reached due to better mesh "resolution" in the wall vicinity. Despite of multi-million element meshes resulting with significant extension of calculation time, performing analyses with different variants of meshes seems to be important. There is a question constantly where is the"good" mesh limit and how to determine, when it is reached.

PL

W ramach jednego z zadań Programu Polskie Sztuczne Serce, opracowano konstrukcję nowej implantowalnej komory wspomagania serca POLYAD-IMPL. Rezultaty prezentowane w artykule, są jednym z etapów realizowanych prac dla opracowania nowej konstrukcji komory i dotyczą analizy jednej z wersji opracowywanej komory PÓLVAD IMPL. Analiza numeryczna przepływu ma na celu zbadanie samej konstrukcji oraz wyłonienie potencjalnie niebezpiecznych obszarów, w których może wy krzepiąc krew. Modelowanie numeryczne wspomaga proces projektowy komory POLYAD-IMPL. Symulacje zostały przeprowadzone w warunkach ustalonych dla komory z zastawkami Medtronic HallTM. Analiza została przeprowadzona dla komory w fazie pełnego napełnienia przy maksymalnym otwarciu zastawek (wlotowej i wylotowej), dla stałego, ustalonego przepływu. Przeprowadzono również analizę ustawienia kątowego zastawki wlotowej w konektorze napływowym komory w pozycji pełnego napełnienia z domknięta zastawką wylotową. Wykonano analizę wrażliwości siatki na wyniki rozwiązania.

4

Pompa wirowa do wspomagania pracy lewej komory serca

100%

Korczak A. , Kustosz R. , Zagorulko A.

|

2010

|

tom nr 4 (139)

32-34

PL

Założenia i stan prac nad projektem hydraulicznym i konstrukcją pompy wirowej odśrodkowej prowadzonych przez zespół pod kierunkiem prof. A. Korczaka.

EN

Assumptions and development of work on the hydraulic design and construction of a centralfugal impeller pump, carried out by a team managed by professor A. Korczak.

5

Biocompatible Evaluation Of Biomaterials Used In The New Polish Extracorporeal Pulsatile Heart Assist Device ReligaHeart EXT

88%

Gonsior M. , Wierzchoń T. , Kustosz R. , Kościelniak-Ziemniak M.

|

nr 3

6

New gradient coatings on TiN and TiCN basis for biomedical application to blood contact

76%

Major B. , Major R. , Bruckert F. , Lackner J. M. , Ebner R. , Kustosz R. , Lacki P.

|

2007

|

tom Vol. 7, nr 3(13)

63-70

EN

Adhesion of blood cells and its activation to material surface used as implants is a problem of crucial importance. Structure parameters influence essentially the interaction of biomedical materials with a human connective tissue. The work is focused on TiN and TiCN thin coatings produced on titanium substrate by application of different methods i.e. pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering, and hybrid PLD, at room temperature. Biophysical tests of the kinetics of shear flow-induced cell detachment have been carried out. Model eucariotic cells easy to manipulate using technics of molecular biology have been used in experiments. Fluorescence patterns obtained after the performed test at kinetics condition tests have been used to establish kinetics curves. A microstructure examination by application of XRD and transmission electron microscopy have been performed. The work is realized in cooperation with the Foundation of Cardiac Surgery Development in the frame-work of partially implanted prosthesis of the artificial heart project.

7

Coatings on TiN and Ti(C,N) basis for biomedical application to blood contact and TiN/CrN multilayered tribological systems produced by pulsed laser deposition

76%

Major B. , Bruckert F. , Lackner J. M. , Ebner R. , Kustosz R. , Lacki P.

|

2008

|

tom Vol. 53, iss. 1

39-48

EN

Research activity on surface en g ineering performed at the IMIM PAS in last years has been presented. Experiments were focused on TiN and Ti(C,N) thin coatings produced on titanium and biologically applied polyurethane substrates by application of pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering (MS), and hybrid PLD/MS, at room temperature. Bio-physical tests of the kinetics of shear flow-induced cell detachment have been carried out. Model eucariotic cells easy to manipulate using technics of molecular biology have been used in experiments. Fluorescence patterns obtained after the performed test at kinetics condition tests have been used to establish kinetics curves. A microstructure examination by application of XRD and transmission electron microscopy have been performed. On the basis of the real cell detachment experiment, a finite element simulation was done. The highest shear stress was estimated for the region of the radius of the whole pierced in the center of the upper disc. There are an increasing number of applications in tribology where the properties of a sin gle material are not sufficient. One way to surmount this problem is to use a multilayer coating. Application of metallic interlayers improves adhesion of nitride hard layer in multilayer systems. Tribological coatings consisted of 4, 8 and 32 layers of Cr/CrN and Ti/TiN types were fabricated with the PLD technique. It is found in transmission electron examinations on thin foils prepared from cross-section that both nitride-based multilayer structures studied are characterized by small columnar crystallite sizes and high defect density, what might raise their hardness but compromise coating adhesion. The intermediate metallic layers contained larger sized and less defective columnar structure compared to the nitride layers located at close to the substrate which should improve the coatings toughness. Switching from single layer to multi-layer metal/nitride composition improved resistance to delamination.

PL

Przedstawiono działalność IMIM PAN prowadzoną w ostatnich latach w zakresie inżynierii powierzchni. Badania koncentrowaly się na cienkich warstwach typu TiN i Ti(C,N) wytwarzanych z wykorzystaniem metody osadzania laserem impulsowym (PLD), magnetronowej (MS) oraz hybrydowej PLD/MS w temperaturze pokojowej na podłożu metalicznego tytanu oraz stosowanego biologicznie poliuretanu. Przeprowadzono testy biofizyczne kinetyki wymywania komórek w warunkach naprężenia ścinania generowanego przepływem. W badaniach zastosowano modelowe komórki eukariota, które są dogodne do wykorzystania w eksperymentalnych technikach biologii molekularnej. Obrazy fluorescencyjne uzyskane po przeprowadzonych testach w warunkach kinetycznych wykorzystane zostaly do wyznaczenia krzywych kinetycznych. Przeprowadzono badania mikrostruktury metodą dyfrakcji rentgenowskiej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Wykorzystując wyniki rzeczywistego eksperymentu wymywania komórek, przeprowadzono modelowanie metodą elementów skończonych. Najwyższe naprężenia ścinające uzyskano dla obszaru leżącego na brzegu otworu centralnego górnego dysku. Wzrasta ilość zastosowań w tribologii gdy właściwości tworzywa jednowarstwowego są niewystarczające. Jednym z rozwiązań jest wytwarzanie powłok wielowarstwowych. Zastosowanie wielowarstwy metalicznej w układzie Ti/TiN, zawierającym twardą warstwę azotkową, poprawia adhezje. Wytworzone zostały metodą PLD układy tribologiczne składające się z 4, 8 oraz 32 warstw typu Cr/CrN i Ti/TiN. Stwierdzono w badaniach metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej na cienkich foliach uzyskanych z przekroju poprzecznego, że obydwa wielowarstwowe systemy charakteryzują się drobnokrystaliczną strukturą o małej wielkości ziaren kolumnowych z dużą gęstością defektów. Może to wpływać na wzrost twardości, obniżając jednak adhezję powłoki. Międzywarstwy metaliczne zawierają nieco większych rozmiarów i mniej zdefektowaną strukturę kolumnową niż warstwy azotkowe. Warstwa metaliczna jest pierwsząwarstwąprzy podłożu i podnosi ona plastyczność powłoki. Przechodząc od warstwy pojedynczej do wielowarstwy typu metal/azotek uzyskuje siępoprawę odporności na delaminację.

8

Platelets activation and adhesion on TiN+Ti2N+aTi(N) layer produced in plasma space on Ti6Al4V alloy

76%

Gonsior M. , Kustosz R. , Borowski T. , Ossowski M. , Sanak M. , Jakiełła B. , Wierzchoń T.

|

tom Vol. 31, nr 3

755-758

EN

The original extracorporeal pulsatile heart support device, called POLVAD, has been developed in Poland. It was used in over 200 patients with the longest assistance duration consisting one year. The innovative tilting disc valve for this device is developing. The ring is made of titanium alloy. The TiN+Ti2N+aTi(N) layer produced with glow discharge in so called plasma potential is developing - to obtain the lowest ring thrombogenicity. The thrombogenicity of three different layers, compounding: TiN, TiCN, Ti(CON) has been testing, regarding platelets activation and surface adhesion. The TiN and TiON (e.g. TiO2 (500 nm)+TiN+Ti2N+aTi(N)) layers have showed the lowest surface thrombogenicity.

PL

Oryginalna sztuczna komora wspomagania serca POLVAD, opracowana w Polsce, była dotychczas stosowana w leczeniu ponad 200 pacjentów, wspomagając serce najdłużej przez okres 1 roku. Dla protezy tej opracowywana jest innowacyjna zastawka dyskowa z pierścieniem wykonanym ze stopu tytanu. Dla zapewnienia jego minimalnej trombogenności opracowywana jest warstwa TiN+Ti2N+aTi(N) wytwarzana techniką jarzeniową w obszarze plazmy. Trombogenność trzech rożnych kompozycji warstw: TiN, TiON, Ti(CON) została porównana w aspekcie aktywacji i adhezji płytek krwi do powierzchni biomateriału. Warstwy TiN oraz TiON (tj. TiO2 (500 nm)+TiN+Ti2N+aTi(N)) wykazały najniższą trombogenność.

9

Nanostrukturalne powłoki na bazie tytanu do kontaktu z krwią; diagnostyka strukturalna, adhezja komórek w warunkach hydrodynamicznych

76%

Major R. , Bruckert F. , Lackner J. M. , Kustosz R. , Lacki P. , Major B.

|

tom Vol. 30, nr 5

356-358

PL

Adhezja i aktywacja komórek krwi do powierzchni materiałów o przeznaczeniu na implanty naczyniowe jest bardzo istotnym zagadnieniem. Parametry strukturalne istotnie wpływają na interakcję biomateriału z tkanką łączną. Celem prowadzonych prac jest wytworzenie gradientowego materiału o odpowiednich właściwościach strukturalnych i dobrej biozgodności. Przedmiotem realizowanych badań są cienkie warstwy gradientowe na bazie tytanu metalicznego oraz stechiometrycznego TiN i Ti(C, N) nanoszone róż-nymi metodami, a mianowicie: ablacji laserowej (PLD), magnetronową oraz hybrydową łączącą PLD z magnetronową na podłoża tak metaliczne (tytanowe) oraz na klinicznie stosowany poliuretan. Proces osadzania realizowano w Centrum Laserowym w Austrii, kompleksową diagnostykę strukturalną na podstawie badań XRD, SEM, TEM, HRTEM w IMIM PAN w Krakowie. W ośrodku francuskim w Laboratorium Biofizycznym na Politechnice w Grenoble oraz Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu prowadzono testy wyznaczenia kinetyki przylegania modelowych komórek do materiałów o potencjalnym zastosowaniu biomedycznym. Skonstruowano unikatową aparaturę do badań adhezji komórek w warunkach przepływu medium. Analiza prowadzona jest na podstawie badań komórek eukariota, której prosty genom jest łatwo manipulowany przez techniki biologii molekularnej. Dane doświadczalne uzyskuje się na drodze analizy obrazów fluorescencyjnych po przeprowadzonym teście w warunkach hydrodynamicznych i służą one do wyznaczania krzywych kinetycznych. Kompleksowa diagnostyka strukturalna realizowana jest metodą rentgenografii strukturalnej oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej i ma na celu opis morfologii powierzchni, analizę właściwości fizycznych oraz mechanicznych. Uzyskane wyniki z przeprowadzonych testów modelowych stanowić będą podstawę do testów kinetyki z zastosowaniem komórek krwi i określenia ich interakcji ze sztuczną powierzchnią. Problem agregacji płytek krwi do sztucznych powierzchni wprowadzanych do organizmu pacjenta jest bardzo istotny w realizowanej we współpracy z Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu problematyce związanej z wieloletnim projektem strategicznym "Polskie Sztuczne Serce".

EN

The measurement of the strength of bonds between biomaterials and cells is a major challenge in cellular biology since it allows for the identification of different species in adhesion phenomena. Biomaterials, such as diamond-like carbon (DLC), titanium (Ti), and stoichiometric titanium nitride (TiN) as well as titanium carbo-nitrade (Ti(C, N)), seem to be good candidates for future blood-contact applications. These materials were deposited as thin films by the hybrid pulsed laser deposition (PLD) technique to examine the influence of such surfaces on cell behaviour. The kinetic energy of the evaporated particles was controlled by application of different reactive and non reactive atmospheres during deposition. High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) was used to reveal structure dependence on specific atmosphere in the reactive chamber. New experimental technique to examine the crystallographic orientation based on X-ray texture tomography was applied to estimate contribution of the atmosphere to crystal orientation. The biomaterial examinations were performed in static conditions with Dictyostelium discoideum cells and then subjected to a dynamical test to ob-serve the cell detachment kinetics. For a given cell, detachment occurs for critical stress values caused by the applied hydrodynamic pressure above a threshold which depends on cell size and physicochemical properties of the substrate, but it is not affected by depolymerization of the actin and tubulin cytoskeleton. Tests revealed differences in behavior in respect to the applied coating material. The strongest cell-biomaterial interaction was observed for the carbon-based materials compared to the titanium and titanium nitride. Correlations between the cell adhesion and surface properties of materials were examined using the texture tomography and the surface topography techniques. A finite element modelling exhibited cell reactions to shear stress impact. A problem of blood plates adhesion to artificial surfaces implanted into a patient body is of a crucial type in realization of the multiyear strategic project "Polish Artificial Heart".

10

Chitosan coatings to seal cardiovascular prostheses

76%

Niekraszewicz A. , Kucharska M. , Kardas I. , Wiśniewska-Wrona M. , Kustosz R. , Jarosz A.

|

tom Vol. 19, no. 3 (86)

106-111

EN

Presented herein is a material and method to seal prostheses of specific cardiovascular prostheses - outlet heart canulaes. Microcrystalline chitosan was chosen as the basic constituent for the coating preparation. The coat was deposited by combined dipping and spraying on prostheses composed of synthetic fibres. Testing was carried out to assess the properties of the sealed prostheses: mechanical features, water and blood permeability, fastness and biodegradability. The research was done as part of a complex programme: Polish Artificial Heart 2007-2011.

PL

Głównym celem badań jest opracowanie technologii uszczelniania protez Bard dla kaniuli wylotowej komory wspomagania serca polimerem naturalnym z grupy polisacharydów - chitozanem. W pracy wytypowano do uszczelnienia biozgodną formę użytkową chitozanu - mikrokrystaliczny chitozan (MKCh) podatną na degradację hydrolityczną jak i enzymatyczną w obecności lizozymu oraz opracowano optymalną technikę powlekania.

11

Flow analysis in centrifugal pump

76%

Altyntsev I. , Korczak A. , Synowiec T. , Bujok W. , Darłak M. , Kustosz R.

|

2011

|

tom Vol. 11, No. 1

196-201

EN

The paper describes numerical and experimental study of centrifugal pump developed to assist left ventricle of the human heart. Usage of the modern computer software provides wide possibilities of studying complicated flow processes and visualization of the obtained results. The numerical pump model, based on theoretical study, was developed in Solid Edge. The mesh of the pump flow tract for numerical calculation was made in CFX-Mesh and ICEM CFD. The numerical calculations of the steady fluid flow in the centrifugal pump were performed to define the characteristics of the pump operating parameters at various flow rates. The construction of centrifugal pump flow tract was analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. Modifications of the geometry of flow tract were madę by pump's constructors. Changes concerned the pump flow analyses obtained from the numerical calculations. Dangerous areas in the flow, where the level of the shear stress achieved the maximal values, were defined. The character of the fluid flow in different parts of the pump was investigated. To perform the experimental validation of pump characteristics a laboratory stand was made. A series of measurements was performed to obtain pump performance characteristics. A comparison of the numerical calculation results and experimental measurements has shown differences between achieved results.

PL

W artykule przedstawiono numeryczne i eksperymentalne badania pompy odśrodkowej do wspomagania lewej komory serca człowieka. Korzystanie z nowoczesnych programów komputerowych oferuje szerokie możliwości w zakresie badań skomplikowanego procesu przepływu i wizualizacji uzyskanych wyników. Model numeryczny pompy, zbudowany na podstawie badań teoretycznych, został skonstruowany w programie Solid Edge. Siatka części przepływowej pompy dla obliczeń numerycznych została zbudowana w programach CFX-Mesh i ICEM CFD. Przeanalizowano konstrukcję pompy odśrodkowej wykorzystując metody obliczeniowej dynamiki płynów (CFD). Przeprowadzono numeryczne obliczenia ustalonego przepływu w pompie odśrodkowej, celem określenia charakterystyki parametrów pracy przy różnych parametrach przepływu. Zostały wykonane zmiany geometrii kanału przepływowego przez konstruktorów. Są one oparte na wynikach analizy przepływu w pompie, uzyskanych przy pomocy obliczeń numerycznych. Zdefiniowano niebezpieczne strefy w strumieniu, gdzie poziom naprężeń ścinających osiąga maksymalne wartości. Zbadano charakter przepływu cieczy w różnych elementach pompy. Celem otrzymania eksperymentalnych charakterystyk pompy, stworzono stanowisko laboratoryjne, na którym przeprowadzono serie pomiarów. Porównanie rezultatów obliczeń numerycznych i pomiarów eksperymentalnych pokazuje, że istnieje różnica między wynikami.

12

Wybór metod pomiarowych dla diagnostyki sztucznego serca

76%

Konieczny G. , Opilski Z. , Pustelny T. , Maciak E. , Gibiński P. , Gacek A. , Kustosz R.

|

2009

|

tom z. 4

77-84

PL

W niniejszym artykule zamieszczono analizę metod pomiarowych, możliwych do zastosowania w protezach sztucznego serca POLVAD (Polish Ventricular Assistant Device). Mechaniczne protezy służące do wspomagania serca rozwijane w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu mają za zadanie wspomagać leczenie mięśnia sercowego u pacjentów ze zdiagnozowanymi chorobami serca i układu krwionośnego. Zastosowanie protezy wspomagającej pracę serca pozwala na znaczne przyspieszenie leczenia. Artykuł opisuje zagadnienia związane z wyborem bezinwazyjnej metody pomiarowej pozwalające na określenie ciśnienia krwi w określonych miejscach protezy sztucznego serca. Warunkiem koniecznym, jaki musi spełnić układ pomiarowy, jest całkowita separacja czujnika od środowiska krwistego. Wynika to z potrzeby unikania destrukcji składników krwi oraz powstawania zakrzepów. W pracy opisano dwie możliwe metody pomiarowe - systemy zbudowane przy wykorzystaniu folii piezoelektrycznej oraz metod optycznych.

EN

Methods for pressure measurement to be used in the POLVAD artificial heart prostheses are described in this paper. The mechanical prostheses used for heart support are developed by the Foundation of Cardiac Surgery Development in Zabrze. Their main purpose is to aid the heart muscle recovery of patients with cardiac problems. Use of the POLVAD prosthesis speeds up the healing process. The paper covers the recent research into the possible pressure sensing methods for use in the noninvasive blood pressure measurement in required places around the prosthesis. The main requirement for the developed methods is lack of contact with blood to avoid the destruction of blood elements and minimise influence on the blood flow. Two sensing methods are presented: one based on a fiber pressure sensor, the other on piezoelectric pressure measurements. The preliminary results are included, and choice of the best method for future development is pointed out.

13

Biocompatibile TiN-based novel nanocrystalline films

63%

Ebner R. , Lackner J. M. , Waldhauser W. , Major R. , Czarnowska E. , Kustosz R. , Lacki P. , Major B.

|

14

Biocompatibile TiN-based novel nanocrystalline films

63%

Ebner R. , Lackner J. M. , Waldhauser W. , Major R. , Czarnowska E. , Kustosz R. , Lacki P. , Major B.

|

2006

|

tom Vol. 54, nr 2

167-173

EN

Titanium nitride (TiN) is regarded as a potential biomaterial for blood-contact applications. TiN thin films were fabricated by pulsed laser deposition with the Nd:YAG laser on biologically applied polyurethane. Transmission electron microscopy (TEM) study of 250 nm thick films revealed columnar structure. Such films were observed to be brittle, which led to crack formation and secondary nucleation of microcolumn. TEM studies showed a kinetic mechanism of growth (columnar) in films of 250 nm thickness. It was stated that thinner films were much smoother and uniform than the thicker ones, which could be associated with the surface diffusion mechanism to appear. In order to improve the coatings elasticity, the thickness was reduced to 50 nm, which limited the deposition mechanism operation to the early stage. TEM cross-section observation revealed elastic properties of thin films. A biological test showed that TiN surface film produced on polyurethane is characterized by good biocompatibility and decreased surface affinity for cell adhesion. Films of 0.25 and 0.5 J.1m thick of TiN were selected for theoretical finite element modelling (FEM) using ADINA program. The micro cracks formation predicted in simulation was verified by phenomena observed in microstructure examinations.