Filtrasyon performansı arttırılmış bir hemodiyalizör tasarımı ve analizi
Design and analysis of a hemodializer with increased filtration performance
Yazar: İPEK BARGU
Danışman: DOÇ. DR. ÇETİN CANPOLAT
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Akışkanlar = Fluids ; Basınçlı akışkan = Pressure fluid ; Hemodiyaliz =   ; Newton olmayan = Non-newtonyen ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Hemodiyalizin böbrek hastaları için hayati öneme sahip olduğu ve diyaliz seansı süresinin uzunluğunun hastaların yaşamını kötü yönde etkilediği bilinmektedir. Bu nedenle, hemodiyaliz ünitesinin bir parçası olan hemodiyalizörün performansının geliştirilmesi, böbrek hastaları açısından kritik bir öneme sahiptir. Bu çalışma hemodiyalizör filtrasyon performansının arttırılmasını amaçlamaktadır. Bu sebeple, kanda temizlenen üre miktarının bir ölçüsü olan üre klirens değerindeki değişimler gözenekli bir yapıya sahip bir membran kullanılan hemodiyalizör için araştırılmıştır. Mikron boyutunda çapa sahip fiber membranlar boyunca oluşan lümen ve diyalizat akışlarının basınç tahrikli akış ile yönetilmesi ve membran yüzey pürüzlülüğünün arttırılması ile filtrasyon performansı arttırılmaya çalışılmıştır. Yüzey pürüzlülüğü için Gauss fonksiyonu şekline sahip mikro sütunlar membran yüzeyinin tek ve çift yüzeylerine uygulanmıştır. Diyalizat ve lümen tarafındaki akışkan için Newton tipi ve kanın viskozite modeline uygun Newton tipi olmayan olmak üzere iki farklı model kullanılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre, membran yüzey pürüzlülüğünün hemodiyalizörün filtrasyon performansını arttırdığı gözlemlenmiştir. Bu artışın membran yüzeyi etrafındaki akışta oluşan çalkantının madde taşınımını arttırması ile oluştuğu açıklanabilmektedir.

Abstract:
It is known that hemodialysis is of vital importance for kidney patients and the length of the dialysis session negatively affects the life of the patients. Therefore, improving the performance of the hemodialyzer, which is a part of the hemodialysis unit, is of critical importance for kidney patients. This study aims to increase hemodialyzer filtration performance. For this reason, changes in the urea clearance value, which is a measure of the amount of urea cleared in the blood, were investigated for a hemodialyzer using a membrane with a porous structure. It has been tried to increase the filtration performance by managing the lumen and dialysate flows formed along the fiber membranes with micron diameter with the pressure-driven flow and increasing the membrane surface roughness. For surface roughness, micro-pillars with Gaussian function shape were applied to the single and both surfaces of the membrane. Two different models were used for the fluid on the lumen and dialysate sides: Newtonian type and non-Newtonian type suitable for the viscosity model of blood. According to the simulation results, it was observed that the membrane surface roughness increased the filtration performance of the hemodialyzer. It has been revealed that this increase occurs when the fluctuation in the flow around the membrane surface increases the material transport.