Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Mohsen Saghafian
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) محسن ثقفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamidreza Aghaeighahfarokhi
حمیدرضا آقائی قهفرخی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Modeling of Viscoelastic Cell Deformation in the Acoustic Field
Usage of sound waves in the medical field is expanding to separate cells. According to the density, compressibility, particle radius and even other effective parameters such as particle sticking, the sound wave enters the particles in the fluid. Particles are designed and disassembled in different designs, depending on their size and density. The rate of separation of particles or cells such as red blood cells and white cells from cancer cells depends on several factors. Two of the most influential factors in this case are cell deformation and interparticle forces. Various models have been proposed to investigate cell deformation. The most popular solid models proposed are elastic and viscoelastic models. In this research, the cell is modeled in the fluid environment under the influence of sound waves and deformations are obtained. To achieve this, the Helmholtz equation, which combines the disturbance equations of sound waves and the Navier Stokes equation, is solved and acoustic pressure is obtained. This pressure is then applied to the cell as a deformation agent and is deformed by the fluid and solid interaction (FSI). In this study, an acoustic force was initially obtained, and then the cell deformation with elastic properties was presented and validated with previous studies. Finally, deformation for the cell is obtained by assuming the viscoelastic properties that have not been used to model the deformation in the acoustic field so far. The results show that the viscoelastic model for the cell has a better fit in comparison with the elastic model with experimental results. Also, the effect of frequency on the aspect ratio is also investigated. As the frequency increases from 2 to 8 MHz, the aspect ratio is increased to 1.3. In the study of interactive acoustic forces, this study has been used to model previous numerical and experimental studies, and force values have been evaluated with previous validation studies. Keywords : Sound Waves, Viscoelastic, Fluid Solid Interaction
: استفاده از امواج صوتی در حوزه پزشکی به منظور جداسازی سلول‌ها روز به روز در حال گسترش است. موج صوتی با توجه به میزان چگالی، تراکم‌پذیری، شعاع ذرات و حتی پارامترهای مؤثر دیگر همچون چسبندگی ذره، به ذرات موجود در سیال نیرو وارد می‌کند. ذرات در صورت طراحی مناسب، با توجه به اندازه و چگالی‌شان مسیر مختلفی طی کرده و جدا می‌شوند. نرخ جداسازی ذرات و یا سلول‌هایی مانند گلبول قرمز و سفید از سلول‌های سرطانی به چند عامل بستگی دارد. دو مورد از عوامل تاثیرگذار در این امر، تغییر شکل سلول و نیروهای بین ذره‌ای هستند. مدل‌های گوناگونی به منظور بررسی تغییر شکل سلول پیشنهاد شده است که مشهورترین مدل‌های جامد پیشنهاد شده مدل الاستیک و ویسکوالاستیک هستند. در این پژوهش سلول در محیط سیال و تحت اثر امواج صوتی مدل شده و تغییر شکل‌ها بدست آمده است. برای رسیدن به این منظور، معادله هلمهولتز که ترکیب معادلات اختلالی امواج صوتی و معادله ناویر استوکس است، حل می‌شوند و فشار آکوستیک بدست می‌آید. سپس این فشار به عنوان عامل تغییر شکل بر سلول اعمال می‌گردد و با کمک برهم کنش سیال و جامد (FSI) تغییر شکل بدست می‌آید. در این پژوهش در ابتدا نیروی آکوستیک بدست آمده و سپس تغییر شکل سلول با خواص الاستیک ارائه شده و با پژوهش‌های تجربی پیشین اعتبار سنجی صورت گرفته است. در نهایت تغییر شکل برای سلول با فرض خواص ویسکوالاستیک که تاکنون از آن برای مدلسازی تغییر شکل در میدان آکوستیک استفاده نشده، بدست آمده و ارائه شده است. نتایج نشان دهنده این است که مدل ویسکوالاستیک برای سلول تطابق بهتری در مقایسه با مدل الاستیک با نتایج تجربی دارد. هم‌چنین تاثیر فرکانس بر روی نسبت منظری نیز بررسی شده است. با افزایش فرکانس از 2 به 8 مگاهرتز، نسبت منظری 0.3 افزایش می‌یابد. در بررسی نیروهای بین ذره‌ای آکوستیکی نیز این پژوهش به مدلسازی مطالعات عددی و تجربی پیشین پرداخته و مقادیر نیرو با پژوهش‌های پیشین اعتبار سنجی صورت گرفته است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی