Browsing by Author "Calejo, Joana A.C."
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- Desenvolvimento de fluidos bifásicos análogos ao sangue: estudo reológico, escoamento em microcanais e simulações numéricasPublication . Calejo, Joana A.C.; Lima, Rui A.; Campo Deaño, Laura; Galindo Rosales, Francisco J.; Sevilla Santiago, AlejandroO sangue humano consiste numa suspensão de elementos celulares (glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas) numa solução aquosa chamada plasma. Por diversas razões, o estudo do escoamento do sangue tem proporcionado um amplo interesse por parte da comunidade científica em desenvolver fluidos reologicamente análogos ao sangue. Numa primeira fase deste trabalho, foram desenvolvidos fluidos bifásicos com propriedades reológicas análogas ao sangue por meio de estudos de reometria de corte e de sedimentação de micropartículas. Estes análogos são compostos por micropartículas esféricas de polimetilmetacrilato (PMMA) de 6 μm e 10 μm de diâmetro com diferentes concentrações (1% e 5% w/w) dispersas em uma solução polimérica de goma de xantano. Os resultados obtidos foram bastante promissores uma vez que os fluidos análogos apresentaram um comportamento reológico de corte semelhante ao sangue. Na segunda fase foram fabricados microcanais com uma estenose através da técnica de xurografia, com o objetivo de estudar experimentalmente a queda de pressão dos fluidos análogos do sangue e visualizar o escoamento dos mesmos. Com o auxílio de um sistema de microscopia foi possível comparar o escoamento de um destes fluidos (5% de micropartículas com 6 μm de diâmetro) com o escoamento sanguíneo com 5% de glóbulos vermelhos (GVs). Os resultados correspondentes à visualização dos escoamentos de ambos os fluidos confirmaram a existência de uma camada livre de células (CLC) a jusante da contração, analogamente ao escoamento do sangue real. Por último foram realizadas simulações numéricas com o intuito de comparar com os resultados experimentais das quedas de pressão obtidos nos microcanais. Verificou-se que os fluidos com 5% de micropartículas apresentam maior queda de pressão.
- Influência das propriedades reológicas do sangue em microcanal com contração simétricaPublication . Silva, Susana S.T.; Caetano, Solange M.; Calejo, Joana A.C.; Fernandes, Carla S.Neste trabalho recorreu-se à Dinâmica de Fluidos Computacional para simular escoamentos nãonewtonianos em microcanais com estenose simétrica. Para descrever o comportamento não-newtoniano do sangue utilizou-se o modelo de Carreau sendo os resultados obtidos considerando este modelo comparados com os obtidos para fluido newtoniano, o que permitiu avaliar o impacto das propriedades não-newtonianas nos escoamentos estudados.
- Influência das propriedades reológicas do sangue em microcanal com contração simétricaPublication . Silva, Susana S.T.; Caetano, Solange M.; Calejo, Joana A.C.; Fernandes, Carla S.Neste trabalho recorreu-se à Dinâmica de Fluidos Computacional para simular escoamentos não-newtonianos em microcanais com estenose simétrica. Para descrever o comportamento não-newtoniano do sangue utilizou-se o modelo de Carreau, sendo os resultados obtidos considerando este modelo comparados com os obtidos para fluido newtoniano, o que permitiu avaliar o impacto das propriedades não-newtonianos nos escoamentos estudados.
- Influência das propriedades reológicas do sangue em microcanal com contração simétricaPublication . Silva, Susana S.T.; Caetano, Solange M.; Fernandes, Carla S.; Calejo, Joana A.C.Nas últimas décadas o interesse nos estudos da aterosclerose tem assumido um lugar de destaque na área da medicina pois, devido ao estilo de vida adotado pela sociedade moderna, esta patologia do sistema cardiovascular tornou-se numa das maiores causas de morte. Os estudos de escoamentos sanguíneos in vivo, e mesmo in vitro, levantam por vezes problemas por questões éticas, pelo que ferramentas numéricas têm vindo a ganhar espaço na área da hemodinâmica. Neste trabalho recorreu-se à dinâmica de fluidos computacional para simular escoamentos newtonianos e não-newtonianos em microcanais com estenose simétrica. Para tal foram realizadas simulações em canais de secção retangular com graus de estenose distintos, o que permitiu estudar a influência do grau de contração nas propriedades do escoamento sanguíneo. Para descrever o comportamento não-newtoniano do sangue utilizou-se o modelo de Carreau, sendo os resultados obtidos considerando este modelo comparados com os obtidos para fluido newtoniano, o que permitiu avaliar o impacto das propriedades não-newtonianos nos escoamentos estudados. Com este estudo, verificou-se que a existência de ateroma no microcanal altera os perfis típicos de queda de pressão e velocidade, verificando-se um aumento da queda de pressão e velocidade máxima com o aumento do grau de estenose. No que diz respeito à influência das propriedades não-newtonianas do sangue, constatou-se que estas não têm grande impacto nos perfis de velocidade, não se verificando o mesmo no que diz respeito às quedas de pressão pois estas assumem valores mais elevados quando se admitiu o modelo de Carreau para descrever a reologia do sangue.
- Influência das propriedades reológicas do sangue em microcanal com contração simétricaPublication . Caetano, Solange M.; Silva, Susana Filipa Teixeira da; Calejo, Joana A.C.; Fernandes, Carla S.Nas últimas décadas o interesse nos estudos da aterosclerose tem assumido um lugar de destaque na área da medicina pois, devido ao estilo de vida adotado pela sociedade moderna, esta patologia do sistema cardiovascular tornou-se numa das maiores causas de morte. Os estudos de escoamentos sanguíneos in vivo, e mesmo in vitro, levantam por vezes problemas por questões éticas, pelo que ferramentas numéricas têm vindo a ganhar espaço na área da hemodinâmica. Neste trabalho recorreu-se à dinâmica de fluidos computacional para simular escoamentos newtonianos e não-newtonianos em microcanais com estenose simétrica. Para tal foram realizadas simulações em canais de secção retangular com graus de estenose distintos, o que permitiu estudar a influência do grau de contração nas propriedades do escoamento sanguíneo. Para descrever o comportamento não-newtoniano do sangue utilizou-se o modelo de Carreau, sendo os resultados obtidos considerando este modelo comparados com os obtidos para fluido newtoniano, o que permitiu avaliar o impacto das propriedades não-newtonianos nos escoamentos estudados. Com este estudo, verificou-se que a existência de ateroma no microcanal altera os perfis típicos de queda de pressão e velocidade, verificando-se um aumento da queda de pressão e velocidade máxima com o aumento do grau de estenose. No que diz respeito à influência das propriedades não-newtonianas do sangue, constatou-se que estas não têm grande impacto nos perfis de velocidade, não se verificando o mesmo no que diz respeito às quedas de pressão pois estas assumem valores mais elevados quando se admitiu o modelo de Carreau para descrever a reologia do sangue.
- Laminar blood flow in stenotic microchannelsPublication . Calejo, Joana A.C.; Garcia, Valdemar; Fernandes, Carla S.In this work, Newtonian and non-Newtonian laminar blood flow in rectangular microchannels with symmetric and asymmetric atheroma were numerically studied. It was observed that the impact of symmetry of the atheroma is almost negligible and the non-Newtonian properties of blood leads to higher pressure drops and wall shear stresses than the ones obtained for Newtonian flows.
- Laminar blood flow in stenotic microchannelsPublication . Calejo, Joana A.C.; Garcia, Valdemar; Fernandes, Carla S.In this work, Newtonian and non-Newtonian laminar blood flow in rectangular microchannels with symmetric and asymmetric atheroma were numerically studied. It was observed that the impact of symmetry of the atheroma is almost negligible and the non-Newtonian properties of blood leads to higher pressure drops and wall shear stresses than the ones obtained for Newtonian flows.
- Laminar blood flow in stenotic microchannelsPublication . Calejo, Joana A.C.; Garcia, Valdemar; Fernandes, Carla S.In this work, Newtonian and non-Newtonian laminar blood flow in rectangular microchannels with symmetric and asymmetric atheroma were numerically studied. It was observed that the impact of symmetry of the atheroma is almost negligible and the non-Newtonian properties of blood leads to higher pressure drops and wall shear stresses than the ones obtained for Newtonian flows.
- Particulate blood analogues reproducing the erythrocytes cell-free layer in a microfluidic device containing a hyperbolic contractionPublication . Calejo, Joana A.C.; Pinho, Diana; Galindo-Rosales, Francisco J.; Lima, Rui A.; Campo-Deaño, LauraThe interest in the development of blood analogues has been increasing recently as a consequence of the increment in the number of experimental hemodynamic studies and the difficulties associated with the manipulation of real blood in vitro because of ethical, economical or hazardous issues. Although one-phase Newtonian and non-Newtonian blood analogues can be found in the literature, there are very few studies related to the use of particulate solutions in which the particles mimic the behaviour of the red blood cells (RBCs) or erythrocytes. One of the most relevant effects related with the behaviour of the erythrocytes is a cell-free layer (CFL) formation, which consists in the migration of the RBCs towards the center of the vessel forming a cell depleted plasma region near the vessel walls, which is known to happen in in vitro microcirculatory environments. Recent studies have shown that the CFL enhancement is possible with an insertion of contraction and expansion region in a straight microchannel. These effects are useful for cell manipulation or sorting in lab-on-chip studies. In this experimental study we present particulate Newtonian and non-Newton ian solutions which resulted in a rheological blood analogue able to form a CFL, downstream of a microfluidic hyperbolic contraction, in a similar way of the one formed by healthy RBCs.
- Visualization of PMMA blood analogue fluid flowing through a hyperbolic microchannelPublication . Calejo, Joana A.C.; Pinho, Diana; Garcia, Valdemar; Galindo-Rosales, Francisco J.; Lima, Rui A.; Campo-Deaño, LauraAxial migration of individual red blood cells (RBCs) is a well known effect that happens in microchannels with dimensions below 300 μm. This effect is known as the Fåhræus-Lindqvist effect gives place to a cell free layer (CFL) of plasma located around the walls of the microchannel [1]. Several flow studies regarding the CFL measurement exist in in vitro [1-3] environments. However, the manipulation of in vitro blood is often difficult due to the ethical, economical and safety issues involved. As a result, the development of blood analogue solutions is needed to improve our understanding regarding the blood flow behaviour in microchannels and microvessels. Although several studies using one-phase Newtonian and non-Newtonian blood analogues can be found in the literature [4, 5], there are few works related with the use of particulate solutions in which the particles mimic the RBCs behaviour. The present work proposes a particulate-viscoelastic solution made of xanthan gum and dextran with rigid polymethylmethacrylate (PMMA) spherical particles able to mimic the effect of CFL formation that frequently happens in in vitro blood flow systems. Flow visualizations through hyperbolic contraction microchannels were used to observe the CFL originated by the proposed blood analogue fluid. Additionally, this CFL was compared with the plasma layer formed by an in vitro blood sample.