Grundlegende Untersuchung der Abhängigkeit des Gastransfers von der Membranfasergeometrie und der Strömungsrichtung von Blut in Oxygenatoren

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Jutta Arens
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422681948

Ziel des Projektes ist die Etablierung einer Methode zur quantitativen Vorhersage des Gastransfers in Oxygenatoren durch die Verbesserung des grundsätzlichen Verständnisses dafür, welchen Einfluss die Faserbündel-Konfiguration und die Strömungsrichtung des Bluts auf den Gastransfer haben. Dazu sollen kleine Fasermodule, die sich in den Parametern i) Fasertyp, ii) Faserwinkel und iii) Faserdichte unterscheiden, in den drei Hauptströmungsrichtungen in Blutlaborversuchen hinsichtlich ihres Gastransfers vermessen werden. Aus diesen Messungen lassen sich dann Korrelationsparameter bestimmen, die zukünftig weitestgehend allgemeingültige und damit, im Vergleich zur Vergangenheit, geräte-unspezifische Aussagen zum Gastransfer zulassen. Weiter soll in diesem Projekt der makroskopische CFD-Ansatz, basierend auf einem porösen Medium nach Zhang et al. (siehe „Stand der Forschung – Simulation von Blutfluss und Gastransfer in Oxygenatoren“), aufgegriffen und um richtungsabhängige Korrelationsparameter erweitert werden, um den Gastransfer auch bei komplexen Blutströmungen lokal vorhersagen zu können. Dadurch kann zukünftig eine Bewertung der Gastransferleistung von neuartigen Hohlfasermembranoxygenatoren a priori stattfinden, ohne dass der Bau von Labormustern und deren Vermessung zur Bestimmung der Korrelationsparameter vorab notwendig wäre. Dies würde erlauben, verschiedene Design-Parameter in silico zu optimieren und damit eine dramatische Verkürzung der Entwicklungszeit für einen neuartigen Oxygenator bedeuten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Ulrich Steinseifer