ت قرار گرفته است و (د) هنگامی که میکروسنسور در قوس آئورتی قرار دارد.113
شکل ‏6-28: مقاطع مشخص شده برای بررسی جریان ثانویه115
شکل ‏6-29: (الف) خطوط جریان و (ب) بردارهای سرعت، مربوط جریان ثانویهی تشکیل شده در مقطع A در زمان 37/0 ثانیه و در حالت عدم حضور کتتر در آئورت116
شکل ‏6-30: (الف) خطوط جریان و (ب) بردارهای سرعت، مربوط به جریان ثانویهی تشکیل شده در مقطع B در زمان 51/0 ثانیه و در حالت عدم حضور کتتر در آئورت.118
شکل ‏6-31: (الف) خطوط جریان و (ب) بردارهای سرعت، مربوط به جریان ثانویهی تشکیل شده در مقطع B در زمان 51/0 ثانیه و در حالتی که کتتر در قوس آئورتی قرار دارد.119
شکل ‏6-32: (الف) خطوط جریان و (ب) بردارهای سرعت، مربوط به جریان ثانویهی تشکیل شده در مقطع C در زمان 6/0 ثانیه و در حالت عدم حضور کتتر در آئورت.121
شکل ‏6-33: (الف) خطوط جریان و (ب) بردارهای سرعت، مربوط به جریان ثانویهی تشکیل شده در مقطع C در زمان 6/0 ثانیه و در حالتی که کتتر در قوس آئورتی قرار دارد.122
شکل ‏6-34: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 09/0 ثانیه، (الف) هنگامی که میکروسنسور وارد آئورت نشده است، (ب) میکروسنسور در شریان لگنی چپ قرار دارد، (ج) میکروسنسور در میانه آئورت قرار گرفته است و (د) هنگامی که میکروسنسور در قوس آئورتی قرار دارد.124
شکل ‏6-35: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 14/0 ثانیه، (الف) هنگامی که میکروسنسور وارد آئورت نشده است، (ب) میکروسنسور در شریان لگنی چپ قرار دارد، (ج) میکروسنسور در میانه آئورت قرار گرفته است و (د) هنگامی که میکروسنسور در قوس آئورتی قرار دارد.125
شکل ‏6-36: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 2/0 ثانیه، (الف) هنگامی
که میکروسنسور وارد آئورت نشده است، (ب) میکروسنسور در شریان لگنی چپ قرار دارد، (ج) میکروسنسور در میانه آئورت قرار گرفته است و (د) هنگامی که میکروسنسور در قوس آئورتی قرار دارد.126
شکل ‏6-37: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 36/0 ثانیه، (الف) هنگامی که میکروسنسور وارد آئورت نشده است، (ب) میکروسنسور در شریان لگنی چپ قرار دارد، (ج) میکروسنسور در میانه آئورت قرار گرفته است و (د) هنگامی که میکروسنسور در قوس آئورتی قرار دارد.127
شکل ‏6-38: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 7/0 ثانیه، (الف) هنگامی که میکروسنسور وارد آئورت نشده است، (ب) میکروسنسور در شریان لگنی چپ قرار دارد، (ج) میکروسنسور در میانه آئورت قرار گرفته است و (د) هنگامی که میکروسنسور در قوس آئورتی قرار دارد.128
شکل ‏6-39: نحوه قرار گرفتن سنسور نزدیک دیواره جهت بررسی تنش برشی روی دیواره129
شکل ‏6-40: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 14/0 ثانیه، (الف و ج) هنگامی که سنسور وارد شریان لگنی چپ نشده است و (ب و د) سنسور نزدیک دیوارهی شریان لگنی چپ قرار دارد.130
شکل ‏6-41: توزیع تنش برشی در دیوارههای شریان آئورت و در زمان 25/0 ثانیه، (الف و ج) هنگامی که سنسور وارد شریان لگنی چپ نشده است و (ب و د) سنسور نزدیک دیوارهی شریان لگنی چپ قرار دارد.131
شکل ‏6-42: افت فشار بین نقطهای در نوک کتتر و مقطع خروجی شریان لگنی چپ، هنگامی که کتتر در قوس آئورتی قرار دارد و مقایسه نتیجه با حالت عدم حضور کتتر.133
شکل ‏6-43: خط رسم شده در مقطعی که سنسور قرار دارد، برای بررسی پروفیل سرعت در طول آن134
شکل ‏6-44: توزیع سرعت در طول خط نشان داده شده درشکل 6-43 و در زمان 09/0 ثانیه134
شکل ‏6-45: توزیع سرعت در طول خط نشان داده شده درشکل 6-43 و در زمان 14/0 ثانیه135
شکل ‏6-46: توزیع سرعت در طول خط نشان داده شده درشکل 6-43 و در زمان 2/0 ثانیه135
شکل ‏6-47: توزیع سرعت در طول خط نشان داده شده درشکل 6-43 و در زمان 7/0 ثانیه136
شکل ‏6-48: تغییرات میانگین سرعت نسبت به زمان، هنگام قرار گرفتن کتتر در شریان لگنی و در مقطعی که میکروسنسور در آن قرار دارد.137
شکل ‏6-49: تغییرات میانگین سرعت نسبت به زمان، هنگام قرار گرفتن کتتر در میانهی آئورت و در مقطعی که میکروسنسور در آن قرار دارد.137
شکل ‏6-50: تغییرات میانگین سرعت نسبت به زمان، هنگام قرار گرفتن کتتر در قوس آئورتی و در مقطعی که میکروسنسور در آن قرار دارد.138
شکل ‏6-51: پاره خط رسم شده از نقطهای روی سطح داخلی زیرلایه تا دیوارهی شریان، به منظور بررسی توزیع دما در طول آن139
شکل ‏6-52: توزیع دما در طول خط نشان داده شده در شکل 6-51، در زمانهای مختلف و در حالتی که سنسور در شریان لگنی قرار دارد.139
شکل ‏6-53: توزیع دما در طول خط نشان داده شده در شکل 6-51، در زمانهای مختلف و در حالتی که سنسور در میانهی آئورت قرار دارد.140
شکل ‏6-54: توزیع دما در طول خط نشان داده شده در شکل 6-51، در زمانهای مختلف و در حالتی که سنسور در قوس آئورتی قرار دارد.140
شکل ‏6-55: توزیع دما در طول خط نشان داده شده در شکل 6-51، در زمانهای مختلف و در حالتی که سنسور در شریان لگنی و در فاصلهی بسیار نزدیک به دیواره قرار گرفته است.141
شکل ‏6-56: تغییرات بیشینه دما در سطح میکروهیتر، نسبت به زمان، در حالتی که سنسور در شریان لگنی قرار دارد.142
شکل ‏6-57: تغییرات توان مصرفی سنسور نسبت به زمان142
فهرست نشانه‌های اختصاری
Grعدد گراشف
Reعدد رینولدز
Iجریان الکتریکی
Rمقاومت الکتریکی
hضریب انتقال حرارت جابجایی
Awمساحت تصویر شدهی المان حرارتی
Twدمای المان حرارتی
Tfدمای سیال
Rrefمقاومت الکتریکی المان حرارتی در دمای مرجع
Trefدمای مرجع
?ضریب دمایی مقاومت الکتریکی
Vfسرعت سیال
Jچگالی جریان الکتریکی
?رسانش الکتریکی
Eمیدان الکتریکی
Jeچگالی جریان الکتریکی خارجی
?Vگرادیان پتانسیل الکتریکی
Qjمنبع جریان الکتریکی
?tگرادیان مماسی
dsضخامت لایه رسانا
?چگالی
uبردار سرعت جریان خون
pفشار
Iماتریس همانی
?تانسور تنش
Fبردار نیروی حجمی
?ویسکوزیته دینامیک
Cگرمای ویژه
Tدمای مطلق
Kضریب رسانش گرمایی
Qمنبع حرارتی
?0لزجت برشی صفر
??لزجت برشی بینهایت
فصل اول
مقدمه و مفاهیم اصلی
مقدمه
امروزه میزان مرگ و میر ناشی از بیماری‌های غیر واگیر به‌ ویژه بیماری‌های قلبی-عروقی در کشورهای جهان به خصوص کشورهای در حال توسعه در حال افزایش است .از مهمترین بیماریهای عروقی میتوان به اتساع عروق1 و تصلب شریان2 اشاره کرد.
اتساع عروق یا آنوریسم، عبارت‌ است‌ از بزرگ‌ شدن‌ یا بیرون زدگی‌ دیوارهی‌ رگ که‌ در اثر ضعف‌ دیواره‌ رخ میدهد و معمولاً در آئورت‌ یا سرخرگ‌هایی‌ که‌ مغز، پاها، یا دیواره‌ قلب‌ را تغذیه‌ می‌کنند، ایجاد می‌شود. آنوریسم در آئورت3 باعث وارد آمدن فشار به اعضای مجاور شده و بر حسب محل آنوریسم، علائم فشاری و تنگی نفس ایجاد میکند. آنوریسم در یک سرخرگ در پا باعث نرسیدن خون کافی به نقاط مختلف پا می‌شود که باعث ضعف و رنگ‌پریدگی در پا میشود. وجود آنوریسم در قلب باعث نامنظم شدن ضربان قلب میشود. وجود آنوریسم در یک سرخرگ مغزی عوارضی مانند ضعف، فلج و تغییر بینایی را خواهد داشت.
تصلب شریان زمانی به وجود میآید که رسوبات چربی و سایر مواد در شریانهای بدن تجمع یافته و باعث گرفتگی آنها میشوند، که این گرفتگی جریان خون در بدن را کند و یا حتی متوقف خواهد کرد. حال برای اینکه جریان خون سیر طبیعی خود را با فشار ثابت بپیماید قلب مجبور است خون را با فشار زیادتری از میان این شریانها عبور دهد که نتیجه آن بزرگ شدن قلب و آسیب دیدن آن است. همچنین اگر قلب خون کافی برای فعالیت نداشته باشد دچار درد سینه یا حمله قلبی خواهد شد. درد سینه یک درد فشاری یا احساس فشار در قفسه سینه است. هم چنین ممکن است قطعه‌ای از رسوبات از جدار شریان جدا شده و همراه با جریان خون حرکت کند و در مکانی دورتر یک شریان کوچک را مسدود کند.
با توجه به خطرات ذکر شده برای بیماریهای عروقی، تشخیص زودهنگام این بیماریها اهمیت ویژهای مییابد. با توجه به اینکه در هر دو نوع بیماری عروقی ذکر شده سطح مقطع و در نتیجه سرعت جریان خون در شریان تغییر پیدا میکند، از این رو استفاده از یک میکروسنسور اندازهگیری جریان4 با دقت بالا که کمترین تغییرات را در سیستم گردش خون بدن ایجاد کند، ایده خوبی برای تشخیص گرفتگی و یا اتساع در رگها خواهد بود. استفاده از تجهیزات ساخته شده در ابعاد میکرو برای کاربردهای پزشکی به خاطر اتلاف انرژی کم، دقت بالا، حساسیت بالا و سایز کوچک و هم چنین به دلیل نتیجه بخشتر و کم هزینهتر بودن در اقدامات لازم برای مراقبت از سلامت، در حال گسترش است.
1-2- هدف
هدف ما در این مطالعه، شبیهسازی یک نوع میکروسنسور اندازهگیری جریان از نوع فیلم داغ در مدل واقعی آئورت انسان میباشد که بر مبنای ایدهای جدید، اتساع یا گرفتگی رگها را آشکار میسازد. سنسورهای فیلم داغ دارای مزیتهای زیادی از جمله حجم کوچک، دقت بالا، پاسخ زمانی کوتاه، ساخت آسان و قیمت ارزان در تولید انبوه میباشند[1]. از مزیتهای این نوع میکروسنسور در تشخیص و درمان بیماریهای عروقی, نسبت به آنژیوگرافی, عدم استفاده از ماده حاجب که عوارض زیادی را به همراه دارد، میباشد. اما نحوه درمان همانند آنژیوگرافی میباشد. برای مثال میتوان در ناحیهای که گرفتگی عروق، توسط میکروسنسور تشخیص داده میشود، از عمل بالون زدن و استنت5 گذاری استفاده کرد. تزریق هر نوع ماده حاجب احتمال بروز عوارضی مانند ریسک واکنش حساسیتی، نارسایی کلیه، اختلال ضربان قلب و تشنج را در پی خواهد داشت.
1-3- مفاهیم اصلی
1-3-1- رگهای خونی
رگهای خونی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
سرخرگها6 ( شریانها ) که خود به دو گروه سرخرگها و سرخرگهای کوچک7 ( آرتریولها) تقسیم می‌شوند.
سیاهرگها8 (وریدها) که خود به دو گروه سیاهرگها و سیاهرگهای