Intensywny rozwój inżynierii biomedycznej jest możliwy dzięki zaangażowaniu wielu dyscyplin naukowych w procesy badawcze, konstrukcyjne, metrologiczne dotyczące człowieka, jego organizmu, ale także urządzeń wspomagających jego życie i ratujących zdrowie. Sztuczne zastawki serca stanowią jedną z grup, w rozwój której zaangażowanych jest wiele ośrodków na całym świecie. Jest to efektem ciągłego braku sztucznej zastawki doskonałej, która mogłaby zastąpić naturalną, spełniać jej funkcje i nie wywoływać zjawisk niekorzystnych dla zdrowia lub życia osoby, której zastawkę wszczepiono lub użyto w celu wspomagania pracy jej serca. Ze względu na klasyfikację sztucznych zastawek serca, która wynika przede wszystkim z rodzaju materiałów użytych do ich wytworzenia, różne są zakresy zagadnień koniecznych do rozwiązania w celu skonstruowania i wykonania nowej zastawki. Niezależnie jednak od typu zastawki niezbędne są działania w dwóch obszarach: inżynierii materiałów i mechaniki płynów. Należy pamiętać, że przez zastawkę w organizmie człowieka płynie krew, której nie można użyć do badań eksperymentalnych, jak również występuje wiele trudności z jednoznacznym określeniem jej parametrów. W pracy przedstawiono konstrukcję nowej dyskowej uchylnej zastawki serca, która ze względu na użyte technologie inżynierii powierzchni stanowi urządzenie nowej generacji. W pracy przedstawiono konstrukcję stanowiska badawczego umożliwiającego ocenę trwałości warstwy nanokrystalicznego diamentu nałożonej na pierścień zastawki wykonany z tytanu lub stopu tytanu. Zaprezentowano szeroki zakres badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych, których celem było określenie charakterystyki przepływowej zaprojektowanej zastawki, jak również wykazanie, że parametry przepływu przez zastawkę spełniają wymagania stawiane tego typu urządzeniom. Przeprowadzono analizę możliwości stworzenia eksperymentalnego modelu parametrów krwi człowieka i wynikające z niej możliwości użycia odpowiedniej cieczy odpowiadającej właściwościom krwi. Istotnym elementem rozprawy jest przedstawiony zakres prac mających na celu wykazanie przydatności symulacji numerycznej opartej o komercyjny program dla oceny parametrów przepływu, a także zweryfikowanie uzyskanych rezultatów poprzez porównanie ich z wynikami badań eksperymentalnych. Zaprojektowana konstrukcja oraz metoda użyta do jej projektowania i oceny parametrów przepływowych mogą zostać użyte do opracowania dyskowej uchylnej zastawki serca dla potrzeb polskiej sztucznej komory wspomagania serca.
EN
An intensive development In the field of biomedical engineering is possible owing to the involvement of many scientific disciplines In research, design, and metrological processes concerning people, their organisms and also the devices that support their lives and save their health. Artificial heart valves are one of the groups in the development of which numerous universities and R&D centres all over the world are involved. It follows from the fact that a perfect artificial heart valve that could replace the natural one, perform its function and would not cause any effects disadvantageous for the health or life of the person who has this valve implanted or where it is used to aid the heart operation, is still lacking. Due to classification of artificial heart valves, which results from, first of all, the materials used to made them of, there are various scopes of problems to be solved in order to design and manufacture a new heart valve. However, independently of the valve type, investigations in two fields, namely in materials science and fluid mechanics, are necessary. One should remember that blood, which flows through the heart valve in the human organism, cannot be directly used in experimental investigations. Also, it is very difficult to determine blood parameters explicitly. A structure of the new disc tilting heart valve, which owing to the surface engineering technologies applied is a new generation device, has been shown in this dissertation. A test stand for the investigation of durability of the nanocrystalline diamond layer that covers the valve ring made of titanium or titanium alloy has been presented. A wide range of the experimental investigations and the numerical simulations that were aimed at the determination of flow characteristics of the designed valve, as well as the demonstration that the flow parameters through the valve satisfy the requirements imposed on such devices have been presented. An analysis of modelling possibilities of human blood parameters and the resulting possibilities of application of an appropriate fluid for the blood modelling have been discussed. A range of the investigations to show that the numerical simulation based on the commercial code is suitable for the evaluation of flow parameters, as well as the verification of the results obtained through their comparison with the experimental results are an important part of this study. The new valve and the method applied to design it and to evaluate the flow parameters can be used to develop a disc tilting heart valve for the needs of the Polish artificial ventricle aiding the heart operation.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.