저자는 초기 실행, 그녀의 도움 자금, 캐서린 Pagiatikis에 대한 NSERC을 (자연 과학 및 캐나다 공학 협의회)에 감사드립니다 수라 아부 Mallouh 및 프로토콜 LaVision의 리처드 Prevost에서, 기술 지원 Inc에 의해 테스트 프레드릭 파힘 그리고 DALSA 고속 카메라의 대출 몬트리올 대학의 가이 Cloutier.

1. 마이크로 칩 제작 첫 번째 단계는 마이크로을 만들거나 구입하는 것입니다. 마이크로 칩 물자를위한 많은 옵션이 있습니다. 선택한 가장 일반적인 재료 중 하나는 (PDMS) (디메틸 실록산) 폴리. 소프트 리소그래피 16,17,18를 통해 PDMS 제작에 방향에 많은 출판물이있다. PDMS 채널이 제작되면, 여러 가지 표면 처리 자연의 소수성을 취소 할 수있다. 산소 플라즈마 처리는 일반적인 옵션입니다. 저우, 엘리스, 그리고 Voelcker (2009) 표면 처리의 검토를주고 그들이 PDMS에 영향을 미치는 방법에 대해 설명합니다. 이러한 결과는 그러나 물이며, 혈액은 서로 다른 속성이 있습니다. 그 표면 처리 혈액 무엇을 의미하는지에 대한 연구는 피츠 등. (2012A)에 의해 수행되었습니다. 결과는 여기에 제시된 내용은 마이크로 칩의 표면과 유리 슬라이드 그들이 있었다45초에 대한 산소 플라즈마에 노출 된 후 단단히 영구 채권의 결과 함께 눌렀는지 모두에 결합. 2. 혈액 준비 <ol><li> 공인 시설에서 혈액 샘플을 수집합니다. 예를 들어 돼지 혈액 항응고제로 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 (EDTA)를 사용할 수 있습니다. 물을 4 ml의 1g EDTA (에틸렌 다이아 민 테트라 초산)를 추가하고 부드럽게 배 혼합, 전체 혈액의 1 L에 대한 솔루션을 추가합니다. </li></ol> 혈액 샘플을 채취 할 때, 그들이 RT 천천히 냉각 할 수 있습니다. 혈액 샘플은 신선하고, 이상적으로 그들은 혈액의 유변학 적 특성을 보존하기 위해 수집하는 하루 사용합니다. 샘플은 RT 한 번 냉동 될 수 있으며 항응고제없이하지만 전체 혈액은 냉장 후 사용할 수 없게됩니다. 항응고제에 따라 최대 사십이일에 대한 적혈구는 냉장 보관 할 수 있고, 전체 혈액 삼십오일에 대한 냉장 보관 할 수 있지만, 오염되지 않은 M에서 가능할 것이다edical 시설 21. 또한, 소 또는 돼지의 샘플 수집 방법에주의하고, 골수에 의한 오염을 방지. <ol start="2"><li> 10 분마다 3,000 rpm에서 3 배 혈액 샘플을 원심 분리기. 처음으로 원심 분리 한 후, 혈장과 버피 코트를 제거 버린다. 먼저 플라즈마를 제거하기 위해 일반적으로 가장 쉬운 방법입니다, 그리고 혼자 버피 코트를 제거하려면 다음 폐기 또는 향후 사용을 위해 보관하십시오. </li></ol> 혈액으로 다시 버피 코트를 혼합하지 않는만큼, 천천히 피펫을 소개합니다. 버피 코트를 제거한 후, 인산 20 mL를 넣어 (PBS) 식염수 버퍼와, 부드럽게 recentrifuge을 섞는다. 마지막 단계를 반복합니다. 세 번째 원심 분리 한 후, PBS 및 나머지 버피 코트를 제거 버린다. 그것은 당신이 혈액의 응집 특성을 유지하고자하는 경우 대신 PBS의 기본 플라즈마를 사용하는 것도 가능하다. 모든 버피 코트 또는 흰색을 혼합하지 있는지 확인플라즈마로 혈액 세포. <ol start="3"><li> 세척 적혈구 (적혈구) 가지고 원하는 농도 (hematocrits)에서 PBS 또는 플라즈마 일시 중지합니다. 의 microcentrifuge (CritSpin FisherSci, USA)와 hematocrits을 확인합니다. </li></ol> 10-20% 혈소판의 혈액이 40 75 % (생리 용적률)보다 더 쉽게 시각화 할 수 있어야한다. 미세 혈관에서 혈액은 일반적으로 매크로 순환의 절반 적혈구이므로, H = 20 15 적합합니다. <ol start="4"><li> 혈액 샘플에 원하는 농도에서 추적 입자를 형광 추가합니다. 일반적인 규칙은 미리 계산 될 수있다 상관 관계 창에서 10 입자를 가지고있다. </li></ol> 예를 들어, 입자의 30 μL는 비디오에서 묘사 셋업위한 혈액 용액 1 ㎖에 추가됩니다. 또한, 적혈구 자체는 찬란 태그 할 수 있습니다. <ol start="5"><li> 또한, 물과 독감 보정 용액을입자를 orescing. 그것은 뉴턴의 솔루션으로 시스템을 보정 할 필요가있을 것이다. </li></ol> 예를 들어, 100 μM의 규모에 채널 10X 목표를 사용하는 경우, 적절한 농도는 증류수 15 ml의 혼합 입자의 300 μL입니다. 또 다른 옵션은 혈액의 매크로 점도에 가까운 3CP의 점도 증류수로 희석 글리세롤을 사용하는 것입니다. 3. μPIV 측정 <ol><li> 레이저 안전 : 온도와 습도를 확인하십시오. 적절한 레이저 안전 안경을 착용 할 것. 레이저 커튼을 닫거나 실험실 문 노출되지 않도록 보호되지 않는 사람들을 방지하는 방법에 대한에 레이저 기호를 켭니다. </li><li> 데이비스 소프트웨어와 절차는 비디오에 표시됩니다. 특정 시스템의 사용자 설명서를 참조하십시오 자세한 내용은합니다. </li><li> 데이터를 복용하기 전에, 카메라의 스케일 마이크로 미터를 사용하여 보정해야합니다. </li><li> 시스템의 적합성을 줄이기 위해 튜브의 최단를 사용D와 같은 15 또는 50 μL 해밀턴 기밀 주사기 가능한 작은 단단한 주사기. 시스템에 혈액이나 공기 흡입구의 누출을 줄이기 위해 주사기와 칩 튜브를 밀봉하십시오. 이것은 접착제, PDMS 또는 바셀린 (혈액을 오염되지 않도록주의)을 수행 할 수 있습니다. </li></ol> 마이크로 주사기의 양이 일반적으로 채울 양보다 훨씬 작기 때문에 추적 입자로 묶여 물을 마이크로 주사기를 채우려면 역류 메서드를 사용합니다. 우리 역류 방법은 보조 플라스틱 주사기를 사용하여 채널의 출력을 통해 함께 마이크로 주사기와 채널을 채우기 위해 구성되어 있습니다. 모든 미세 기포가 마이크로 주사기, 튜브 또는 아웃 될 때까지이를 위해 우선 마이크로 주사기 플런저를 제거한 다음 채널의 출구에 부착 된 고전적인 플라스틱 주사기를 사용하여 액체를 밀어 마이크로 주사기 밖으로 액체 흐름을 보자 칩은, 결국 플런저를 다시 넣어 플라스틱 주사기를 뺍니다. 존재 O미세 기포의 R 부재는 현미경으로 확인할 수 있습니다. <ol start="5"><li> 수평 배관을 달성하기 위해 주사기 펌프 수준입니다. 원하는 유량을 주사기 펌프를 프로그램입니다. </li></ol> 견고한 시스템이나 실제 유량을 수정하는 시스템의 준수 &quot;병목 효과&quot;와 같은 가능한 일시적인 효과를 인식해야합니다. 시스템의 특성 시간은 시스템의 재료와 크기의 함수로 추정 할 수있다. (제 2 호, pp 77-81, Tabeling, 2005) <ol start="6"><li> 현미경 스테이지에 마이크로 칩을 배치하고 펌프를 시작합니다. 중간 속도 프로파일에 시스템을 보정하고 DT의를 (펄스 이미지 사이의 시간) 보정 입자로 물을 사용합니다. </li></ol> 입자는 좋은 상관 관계를 11 프레임 사이의 5 ~ 10 픽셀을 이동해야합니다. 교정 할 때, 채널의 중간에 측정에주의해야합니다. 중간에 초점 평면은 가장가속도 8. 라운드 채널을 사용하는 경우 효과를 미행주의해야합니다. 샘플 이미지는 상단 이미지가 첫 번째 펄스이며 하단 이미지가 두 번째 펄스 반면, 펄스 카메라를 사용하여 그림 2에 표시됩니다. 그것은 밝은 점 (입자를 형광) 초점에서 가장이라는 그림에서 볼 수 있습니다. <ol start="7"><li> 선택 사항 : 다른 높이로 데이터를 취함으로써 3D 속도 프로파일은 하나의 이미지에 다른 벡터를 추가하여 재구성 할 수 있습니다. 비디오 프로세스의 자동화를 위해 개발 된 루틴을 제공합니다. </li><li> 피와 데이터를 찍을 때, 물과 동일한 방법으로 혈액의 원하는 수량과 주사기를 채우십시오. 원하는 유량을 주사기 펌프를 프로그램 및 원하는 데이터를 가져 가라. 획득 RAW 이미지의 예제는 그림 2 표시됩니다. 뿐만 아니라 적혈구 침강주의하십시오. 주사기를 채우는 모든 실행하거나 모든다른 실행은 RBC의 정착을 줄일 수 있습니다. </li><li> 영상을 획득 한 후, 교차 상관 관계 이미지 사이의 속도 벡터 필드를 얻기 위해 이미지 쌍에서 수행됩니다. 그것은 좋은 상관 관계를 가지고 좋은 이미지를 가지고하는 것이 중요합니다. 연관 전에 사전 처리는 배경 잡음을 제거 할 수 있습니다. </li></ol> 교차 상관 관계의 크기와의 상관 관계에 영향을 미치는 형태로 변화 될 수있다 인접한 이미지에서 창 사이를 수행합니다. 교차 상관 관계 후 이미지 후 처리는 오류 벡터 또는 이상 값을 제거 할 수 있습니다. 사용 가능한 다른 옵션과 정확도에 대한 자세한 설명은 피츠 등에서 찾을 수 있습니다. (2012b), 혈액 최적의 처리가 창 길이 연장과 &quot;이미지 중복&quot;의 방법을 발견하고 흐름에 부합 된 곳 . 이러한 작업은 MATLAB과 같은, 또는 시스템의 소프트웨어 패키지 내 프로그램에서 수동으로 수행 할 수 있습니다.<html> 소프트웨어가 중요하지 않습니다, 작업 뒤에 수학보다 중요하며, 각 작업은 최종 속도 프로파일의 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 결과 벡터는 평균, 대표 속도 프로파일을 얻기 위해 순간 속도 분포를 구하여 시간에 다시 평균 할 채널을 통해 공간을 평균 할 수 있습니다. Kloosterman 등. (2011) 피사계 심도가 큰 μPIV 측정의 오류에 대한 설명을 제공합니다. 여기에 제시된 데이터 처리의 오류에 대한 논의는 고속 측정을 위해 펄스 측정 및 Chayer 등. (2012)에 대한 피츠 하였다. (2012b)에서 찾을 수 있습니다. 속도 프로파일의 예는 그림 3과 그림 4에 제시되어있다. 그림 3은 H에서 RBC의 10 μL / 시간 흐름의 중심선에 대해 하나의 속도 프로파일 140 μm의 폭 넓은 채널 = 10을 제공합니다. 십t &quot;&gt;이 단일 프로파일이 속도 프로파일을 얻을 수있는 채널을 통해 상호 벡터를 평균하여 달성하고 대표적인 측정을 얻으려면 시간 평균입니다.이 경우에는 100 쌍의 시야에 걸쳐 시간을 평균 하였다. 30 μL / HR의 프로그램 유량 100 μm의 사각 채널에서 물 교정 흐름 찍은 3D 복원 프로필의 예는 그림 4에서 발견된다. 그림 4에서, 프로파일은 1 ㎛ 간격으로 측정됩니다. <ol start="10"><li> 선택 사항 : 셋업 묘사 고속 이미지를 전환 카메라 (및 데이터 수집 시스템)에 의해 동일한 조건에서 수행 할 수 있습니다. 이 채널의 세포가없는 층을 시각화 및 집계를 정량화하는 데 유용 할 수 있습니다. 데이터 분석 (Chayer 외., 2012) 약간 다릅니다. </li></ol> 과 및 RBC 집계없이 흰색 빛 이미지의 예는 prese입니다H = 20 그림 5 nted. 상단 이미지를 집계 RBC의 능력을 제거하는 PBS,에 H = 20 1 μL / 시간에 보여줍니다. 아래 이미지는 0.5 μL / HR에서 기본 플라즈마 H = 20입니다. 아래 그림에서 집합이 표시됩니다. <ol start="11"><li> 측정이 완료되었을 때 안전하게 시스템을 종료합니다. 레이저 전원이 완전히 종료 될 때까지 적절한 레이저 안전 절차를 사용합니다. </li></ol>

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	<li>Santiago, J. G., Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+particle+image+velocimetry+system+for+microfluidics.">A particle image velocimetry system for microfluidics.</a> Experiments in Fluids. 25, 316-319 (1998).</li><li>Sugii, Y., Okamoto, K., Nishio, S., Nakano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Velocity+Measurement+in+Micro+Tube+by+Highly+Accurate+PIV+Technique.">Evaluation of Velocity Measurement in Micro Tube by Highly Accurate PIV Technique.</a> , 1-5 (2001).</li><li>Park, J. S., Choi, C. K., Kihm, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+sliced+micro-PIV+using+confocal+laser+scanning+microscopy+(CLSM).">Optically sliced micro-PIV using confocal laser scanning microscopy (CLSM).</a> Exp. Fluids. 37 (1), 105-119 (2004).</li><li>King, M. R., Bansal, D., Kim, M. B., Sarelius, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+hematocrit+and+leukocyte+adherence+on+flow+direction+in+the+microcirculation.">The effect of hematocrit and leukocyte adherence on flow direction in the microcirculation.</a> Ann. of Biomed. Eng. 32 (6), 803-814 (2004).</li><li>Lima, R., Wada, S., Tsubota, K., Yamaguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confocal+micro-PIV+measurements+of+three-dimensional+profiles+of+cell+suspension+flow+in+a+square+microchannel.">Confocal micro-PIV measurements of three-dimensional profiles of cell suspension flow in a square microchannel.</a> Meas. Sci. Tech. 17 (4), 797-808 (2006).</li><li>Wereley, S. T., Santiago, J. G., Chiu, R., Meinhart, C. D., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-resolution+particle+image+velocimetry.">Micro-resolution particle image velocimetry.</a> Micro- and Nanofabricated Structures and Devices for Biomedical Environmental Applications. 3258, 122-133 (1998).</li><li>Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Gray, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+illumination+for+two-dimensional+particle+image+velocimetry.">Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry.</a> Measurement Science and Technology. 11, 809-814 (2000).</li><li>Chayer, B., Pitts, K. L., Cloutier, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Velocity+measurement+accuracy+in+optical+microhemodynamics:+experiment+and+simulation.">Velocity measurement accuracy in optical microhemodynamics: experiment and simulation.</a> Physiological Measurement. , (2012).</li><li>Tabeling, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to Microfluidics. , (2005).</li><li>Olson, M. G., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Out-of-focus+effects+on+particle+image+visibility+and+correlation+in+microscopic+particle+image+velocimetry.">Out-of-focus effects on particle image visibility and correlation in microscopic particle image velocimetry.</a> Experiments in Fluids. 29, S166-S174 (2000).</li><li>Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+micro-particle+image+velocimetry+techniques.">Recent advances in micro-particle image velocimetry techniques.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 42, 557-576 (2010).</li><li>Williams, S. J., Park, C., Wereley, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+and+applications+on+microfluidic+velocimetry.">Advances and applications on microfluidic velocimetry.</a> Microfluid. Nanofluid. 8 (6), 709-726 (2010).</li><li>Chiu, J. J., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+disturbed+flow+on+vascular+endothelium:+Pathophysiological+basis+and+clinical+perspectives.">Effects of disturbed flow on vascular endothelium: Pathophysiological basis and clinical perspectives.</a> Physiol. Rev. 91 (1), 327-387 (2011).</li><li>Secomb, T. W., Pries, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+microcirculation:+Physiology+at+the+mesoscale.">The microcirculation: Physiology at the mesoscale.</a> J. Physiol. 589 (5), 1047-1052 (2011).</li><li>Popel, A. S., Johnson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcirculation+and+hemorheology.">Microcirculation and hemorheology.</a> Annual Review of Fluid Mechancis. 37, 43-69 (2005).</li><li>Xia, Y. N., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Angewandte Chemie International Edition England. 37, 551-577 (1998).</li><li>Whitesides, G. M., Stroock, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+methods+for+microfluidics.">Flexible methods for microfluidics.</a> Physics Today. , 42-48 (2001).</li><li>Sia, S. K., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+fabricated+of+poly(dimethylsiloxane)+for+biological+studies.">Microfluidic devices fabricated of poly(dimethylsiloxane) for biological studies.</a> Electrophoresis. 24, 3563-3576 (2003).</li><li>Zhou, J., Ellis, A. V., Voelcker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+PDMS+surface+modifications+for+microfluidic+devices.">Recent developments in PDMS surface modifications for microfluidic devices.</a> Electrophoresis. 31, 2-16 (2009).</li><li>Pitts, K. L., Abu-Mallouh, S., Fenech, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+angle+study+of+blood+dilutions+on+common+microchip+materials.">Contact angle study of blood dilutions on common microchip materials.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. , (2012).</li><li>Hovav, T., Yedgar, S., Manny, N., Barshtein, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alteration+of+red+blood+cell+aggregability+and+shape+during+blood+storage.">Alteration of red blood cell aggregability and shape during blood storage.</a> Transfusion. 39, 277-281 (1999).</li><li>Pitts, K. L., Mehri, R., Mavriplis, C., Fenech, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-particle+image+velocimetry+measurement+of+blood+flow:+validation+and+analysis+of+data+pre-processing+and+processing+methods.">Micro-particle image velocimetry measurement of blood flow: validation and analysis of data pre-processing and processing methods.</a> Measurement Science and Technology. 23, 105302 (2012).</li><li>Kloosterman, A., Poelma, C., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+rate+estimation+in+large+depth-of-field+micro-PIV.">Flow rate estimation in large depth-of-field micro-PIV.</a> Exp. Fluids. 50 (6), 1587-1599 (2011).</li><li>Goldsmith, H. L., Skalak, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamics.">Hemodynamics.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 7, 213-247 (1975).</li></ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

미세 혈관의 규모 혈류 측정 μPIV를 사용하여 관련 생물 의학 기계 및 화학 공학 프로세스의 큰 숫자에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 에 대한 계정에 핵심 요소 중 일부는 RBC 자체 형광 마이크로 입자의 RBC, 집계 또는 운동의 집계 및 변형성, 그리고 채널 RBC의 정착의 밀도이다. 이들 모두는 위에 뻗어 일반적인 지침을 준수하는 경우에 대해 설명 할 수 있습니다. 이 시스템을 사용하는 좋은 ?...

인간의 몸은 혈액과 조직 사이의 주요 교류 사이트입니다 직경이 50 μm의와 많은 혈관을 포함하고 있습니다. 이러한 혈관에서 혈액 흐름의 연구는 측정의 규모와 혈액의 유체 속성을 모두에 의해 상당한 도전을 나타냅니다. 압력 구배, 벽에서의 전단 및 소동맥과 소정맥의 속도 프로파일 등이 측정은 생리적 반응과 연결된 중요한 요소입니다. 이러한 측정 문제를 해결하기 위해 전례없는 기회를, 미세 혈관을 공부하고이 다중 스케일 문제를 해결하기 위해 마이크로 스케일에서 새로운 실험 기술 덕분에 지금있다. 마이크로 입자 영상 속도계 (μPIV)은 상호 관계를 통해 마이크로 혈액 흐름의 속도 프로파일을 평가하는 데 사용되는 입자 기반 유동 가시화 기술입니다. 첫 번째 산티아고 등.에 의해 개발 μPIV는, hemorheology와 함께 사용되었습니다Sugii 등 이후 연구. 2001 년에 100 μm의 라운드 유리 튜브 1,2 혈액 흐름을 측정하는 기법을 사용합니다. μPIV 존재하는 다양한 방법. 고속 카메라는 적혈구 (적혈구)의 움직임을 연관하는 데 사용될 수 있으며, 펄스 이미지는 추적 입자의 움직임을 연관하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 옵션 중 하나는 응용 프로그램에 따라 수직 또는 거꾸로 현미경과 결합 할 수 있습니다. 두 경우 모두 결과는 2D 속도 프로파일입니다. 또 다른 방법은 2D 및 3D 프로파일을 달성하기 위해 공 촛점 현미경을 사용하는 것입니다. 이 방법은 혈액 3,4,5에 적용되었습니다. 매크로 PIV와 비교할 때 마이크로 스케일 PIV는 여러 가지 합병증을 가지고 있습니다. 매크로 PIV에 데이터가 빛의 장을 통해 하나의 평면으로 제한 할 수 있지만, 마이크로 스케일 볼륨 조명에 필요합니다. 적혈구 자체가 C에 비해 큰만큼 볼륨 조명, 마이크로 혈액 흐름의 이미징을위한 더 큰 문제hannels 및 추적 입자로 적혈구를 사용하여 크게 교차 상관 관계 결과 6,7,8의 정확성을 줄일 수 상관의 깊이 (DOC)로 연결됩니다. 1 μm의 추적 입자와 DOC가 6.7 ㎛ 인 반면 추적기로 RBC와 40 μm의 높이 채널 Wereley 등. (1998) DOC에 이어, 8.8 μm의 수 있습니다. 채널 높이와 배율을 변경할 때이 차이는 더 두드러집니다. 또한, 적혈구는 불투명하고, 흐름 적혈구의 농도를 증가 시키면 영상의 어려움이 발생합니다. 가장 작은 입자를 사용하는 경우 첫 번째 산티아고 하였다. (1998)에 의해 사용되는 형광 추적 입자, 포커스 아웃 입자의 영향을 감소하는 도구로 주장되었다. 1 ㎛ 직경의 형광을 사용하여 레이저와 결합 된 미립자는 마이크로 혈류 영상 10 초점 문제의 깊이를 줄일 수있는 하나 방법입니다. μPIV 절반의 상태를 몇 가지 현재 리뷰가 있습니다혈액의 흐름 연구 11,12에 μPIV의 중요성을 강조 각각의 hnology는. 혈액 μPIV를 사용할 때 몇 가지 중요한 사항을 고려해야합니다. 마이크로 수준에서 미세 혈관의 규모는 혈액이 뉴턴 유체 (플라즈마)에 떠있는 유연한 적혈구 (적혈구), 대형 백혈구, 혈소판 및 다른 단백질의 현탁액이기 때문에, 균일 한 유체로 간주 할 수 없습니다 . 여기에서 측정 된 속도 프로파일은 마이크로 혈액 흐름의 특정 특성을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. microhemorheology에서 중요한 요인은 혈액의 흐름 속도, 속도 프로파일의 형태, 용기의 벽 전단 응력이다. 미세 혈관은 신체의 영양 교환을위한 사이트이기 때문에이 정보는 임상 적 의미를 가지고 있으며,이 교환은 전단에 따라 다릅니다. 미세 혈관 연구의 상태에 대한 몇 가지 현재 검토 연구뿐만 아니라, 13가14,15. 여기에 제시된 것은 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 마이크로 혈액의 흐름 μPIV 측정을위한 프로토콜입니다. PDMS 채널 프로토콜의 제 1의 소스에 따라 자체적으로 제작 하였다. 돼지의 혈액 샘플은 공인 도살장에서 얻은 프로토콜의 2 절에 따라 정리 하였다. 모든 데이터는 프로토콜의 3 항에 명시된 LaVision MITAS μPIV 시스템을 사용하여 얻은 것입니다. YAG 레이저 (뉴 웨이브 리서치, USA)와 CCD 카메라 (이미지 강렬한, Lavision) 프로그램 트리거 유닛, 3 축에서 이동 무대와 결합 형광 현미경, 컴퓨터에 의해 제어 : 셋업 다코타의 구성 고속 카메라 (DALSA 1M150, 네덜란드) 외에 적혈구 자체의 시각화를 위해 추가되었습니다. 두 카메라 2 포트에 광 상자 (혈구에 의해 정의, 독일)에 연결되어 있습니다. 혈액 흐름의 생체 측정에서 일반적으로 직립 현미경은 적혈구에게를 추적하는 데 사용됩니다mselves, 생체 응용 프로그램에서 일반적으로 거꾸로 현미경을 추적 입자를 추적하는 데 사용하는 동안. 셋업이 독특한 이중에서, 광학 상자는 두 추적기가 거꾸로 현미경을 사용하여 이미지를 만들 수 있습니다. 혈액 정밀 주사기 펌프 (Nexus3000, Chemyx 주식, USA)를 통해 마이크로 칩에 도입되었다. 시스템의 다이어그램은 그림의 상단 부분은 PDMS의 제조 40 μm의 사각 채널에서 140 μm의를 나타냅니다 그림 1과 같이하고 아래 부분은 모두 카메라, 레이저, 주사기 펌프 등 전체 시스템을 나타냅니다 현미경. 현재 μPIV 세트 업 가능, 일반적으로 독점 소프트웨어와 함께, TSI, DANTEC 역학 및 LaVision 있습니다. 표준 상호 상관 알고리즘은 MATLAB 등 다양한 소프트웨어 옵션을 통해 달성 될 수있다. 소프트웨어는 대화 상자가 수학적으로 사용 될 것입니다에 해당 무엇을 이해하는 열쇠 없습니다R 훨씬 더. 이 프로토콜 데이비스, LaVision의 독점 소프트웨어 나 MATLAB을 활용하고 있습니다. 프로토콜은 특정 소프트웨어 아니지만, 메뉴 옵션은 다른 소프트웨어 패키지에서 다른 장소에있을 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>poly(dimethylsiloxane) (PDMS), &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; Sylgard-184</td><td>Dow-Corning</td><td>3097358-1004</td><td></td></tr><tr><td>ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E9884-100G</td><td></td></tr><tr><td>poshpate buffered saline (PBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P5368-10PAK</td><td></td></tr><tr><td>fluorescing micro particles</td><td>Microgenics/FisherSci</td><td>R900</td><td></td></tr><tr><td>glycerol (OPTIONAL)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G6279-500 ml</td><td></td></tr><tr><td>microcentrifuge, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; CritSpin</td><td>FisherSci</td><td>22-269-291</td><td></td></tr><tr><td>syringe, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; 50 &amp;mu;l Gastight</td><td>Hamilton</td><td>80965</td><td></td></tr><tr><td>camera, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; Imager Intense, high speed</td><td>LaVision, Dalsa</td><td>Imager Intense</td><td></td></tr><tr><td>microscope, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; MITAS</td><td>LaVision</td><td>MITAS</td><td></td></tr><tr><td>Nd:YAG laser</td><td>New Wave Research</td><td>Solo-II</td><td></td></tr><tr><td>syringe pump, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; Nexus3000</td><td>Chemyx, Inc.</td><td>Nexus-3000</td><td></td></tr><tr><td>flexible tubing, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; Tygon</td><td>FisherSci</td><td>14-169-1A</td><td></td></tr><tr><td>data processing software, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; DaVis</td><td>LaVision</td><td>DaVis</td><td></td></tr><tr><td>centrifuge, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; Thermo Scientific CL2</td><td>Thermo Scientific</td><td>004260F</td><td></td></tr></tbody></table>

micro-particle image velocimetry for velocity profile measurements of micro blood flows

마이크로 입자 영상 속도계 (μPIV)은 혈액 흐름에 파종 마이크로 입자의 쌍 이미지를 시각화하는 데 사용됩니다. 이미지는 정확한 속도 프로파일을 제공하는 교차 상관 관계이다. 프로토콜은 마이크로 혈액의 흐름 μPIV 측정에 표시됩니다. 미세 혈관의 규모, 혈액은 혈장, 뉴턴 유체에 떠있는 유연한 입자의 현탁액이기 때문에, 균일 한 유체로 간주 할 수 없습니다. 전단 속도, 최대 속도, 속도 프로파일 형태, 유량이 측정에서 파생 될 수 있습니다. 같은 초점 깊이 입자 농도 및 시스템 적합성과 같은 몇 가지 중요한 매개 변수는 다양한 hematocrits 및 유동 조건에 대한 예제와 대표 결과와 함께 정확하고 유용한 데이터를 보장하기 위해 제공됩니다.

모든 그림에서, 흐름은 원시 이미지 및 계산 된 속도 프로파일에서 위쪽 왼쪽에서 오른쪽으로있다. 혈소판 H = 10 10 μL / 시간에서 흐르는에서 혈액으로 얻은 원시 데이터의 예는 그림 2에 표시됩니다. 원시 데이터 속도 프로파일을 달성하기 위해 모든 데이터 처리를하지 않고 상호 연관 될 수 있습니다. 사전 처리 및 데이터 처리 방법의 영향 피츠, 외., (2012b)에 의해 설명되어 있...

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Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

마이크로 입자 영상 속도계 (μPIV)의 정확한 속도 프로파일을주고 간 상관 관계 혈액 흐름에 파종 마이크로 입자의 쌍 이미지를 시각화하는 데 사용됩니다. 임상 응용을 가지고 각각의 전단 속도, 최대 속도, 속도 프로파일 형태, 유량, 이러한 측정에서 파생 될 수 있습니다.

마이크로 혈액 흐름의 속도 분포 측정을위한 마이크로 입자 이미지 유속계

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

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17.2K 조회수.  University of Ottawa. 마이크로 입자 영상 속도계 (μPIV)의 정확한 속도 프로파일을주고 간 상관 관계 혈액 흐름에 파종 마이크로 입자의 쌍 이미지를 시각화하는 데 사용됩니다. 임상 응용을 가지고 각각의 전단 속도, 최대 속도, 속도 프로파일 형태, 유량, 이러한 측정에서 파생 될 수 있습니다.

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Echo Particle Image Velocimetry

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 Consequently, a prerequisite for understanding, predicting, and controlling fluid flows is the capability to measure the velocity field with adequate spatial and temporal resolution.2 For velocity measurements in optically opaque fluids or through optically opaque geometries, echo particle image velocimetry (EPIV) is an attractive diagnostic technique to generate "instantaneous" two-dimensional fields of velocity.3,4,5,6 In this paper, the operating protocol for an EPIV system built by integrating a commercial medical ultrasound machine7 with a PC running commercial particle image velocimetry (PIV) software8 is described, and validation measurements in Hagen-Poiseuille (i.e., laminar pipe) flow are reported.
For the EPIV measurements, a phased array probe connected to the medical ultrasound machine is used to generate a two-dimensional ultrasound image by pulsing the piezoelectric probe elements at different times. Each probe element transmits an ultrasound pulse into the fluid, and tracer particles in the fluid (either naturally occurring or seeded) reflect ultrasound echoes back to the probe where they are recorded. The amplitude of the reflected ultrasound waves and their time delay relative to transmission are used to create what is known as B-mode (brightness mode) two-dimensional ultrasound images. Specifically, the time delay is used to determine the position of the scatterer in the fluid and the amplitude is used to assign intensity to the scatterer. The time required to obtain a single B-mode image, t, is determined by the time it take to pulse all the elements of the phased array probe. For acquiring multiple B-mode images, the frame rate of the system in frames per second (fps) = 1/&delta;t. (See 9 for a review of ultrasound imaging.)
For a typical EPIV experiment, the frame rate is between 20-60 fps, depending on flow conditions, and 100-1000 B-mode images of the spatial distribution of the tracer particles in the flow are acquired. Once acquired, the B-mode ultrasound images are transmitted via an ethernet connection to the PC running the PIV commercial software. Using the PIV software, tracer particle displacement fields, D(x,y)[pixels], (where x and y denote horizontal and vertical spatial position in the ultrasound image, respectively) are acquired by applying cross correlation algorithms to successive ultrasound B-mode images.10 The velocity fields, u(x,y)[m/s], are determined from the displacements fields, knowing the time step between image pairs, &Delta;T[s], and the image magnification, M[meter/pixel], i.e., u(x,y) = MD(x,y)/&Delta;T. The time step between images &Delta;T = 1/fps + D(x,y)/B, where B[pixels/s] is the time it takes for the ultrasound probe to sweep across the image width. In the present study, M = 77[&mu;m/pixel], fps = 49.5[1/s], and B = 25,047[pixels/s]. Once acquired, the velocity fields can be analyzed to compute flow quantities of interest.

An echo particle image velocimetry (EPIV) system capable of acquiring two-dimensional fields of velocity in optically opaque fluids or through optically opaque geometries is described, and validation measurements in pipe flow are reported.

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

연구

공학

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The complex nature of these flows may be studied using particle image velocimetry (PIV), a laser-based imaging technique for optically accessible flows. Though many forms of PIV exist that extend the technique beyond the original planar two-component velocity measurement capabilities, the basic PIV system consists of a light source (laser), a camera, tracer particles, and analysis algorithms. The imaging and recording parameters, the light source, and the algorithms are adjusted to optimize the recording for the flow of interest and obtain valid velocity data. 
Common PIV investigations measure two-component velocities in a plane at a few frames per second. However, recent developments in instrumentation have facilitated high-frame rate (&gt; 1 kHz) measurements capable of resolving transient flows with high temporal resolution. Therefore, high-frame rate measurements have enabled investigations on the evolution of the structure and dynamics of highly transient flows. These investigations play a critical role in understanding the fundamental physics of complex flows.
A detailed description for performing high-resolution, high-speed planar PIV to study a transient flow near the surface of a flat plate is presented here. Details for adjusting the parameter constraints such as image and recording properties, the laser sheet properties, and processing algorithms to adapt PIV for any flow of interest are included.

A procedure for studying transient flows near boundaries using high-resolution, high-speed particle image velocimetry (PIV) is described here. PIV is a non-intrusive measurement technique applicable to any optically accessible flow by optimizing several parameter constraints such as the image and recording properties, the laser sheet properties, and analysis algorithms.

표면 근처 고속 입자 이미지 유속계

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

An Analog Macroscopic Technique for Studying Molecular Hydrodynamic Processes in Dense Gases and Liquids

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a standard fluid dynamic diagnostic, particle image velocimetry (PIV), to measure: i) velocities of individual particles (grains), extant on short, grain-collision time-scales, ii) velocities of systems of particles, on both short collision-time- and long, continuum-flow-time-scales, iii) collective hydrodynamic modes known to exist in dense molecular fluids, and iv) short- and long-time-scale velocity autocorrelation functions, central to understanding particle-scale dynamics in strongly interacting, dense fluid systems. The basic system is composed of an imaging system, light source, vibrational sensors, vibrational system with a known media, and PIV and analysis software. Required experimental measurements and an outline of the theoretical tools needed when using the analog technique to study molecular-scale hydrodynamic processes are highlighted. The proposed technique provides a relatively straightforward alternative to photonic and neutron beam scattering methods traditionally used in molecular hydrodynamic studies.

An experimentally accessible analog method for studying molecular hydrodynamic processes in dense fluids is presented. The technique uses particle image velocimetry of vibrated, high-restitution grain piles and allows direct, macroscopic observation of dynamical processes known and predicted to exist in strongly interacting, high density gases and liquids.

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a ...

Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation

Blood, as a non-Newtonian biofluid, represents the focus of numerous studies in the hemorheology field. Blood constituents include red blood cells, white blood cells and platelets that are suspended in blood plasma. Due to the abundance of the RBCs (40% to 45% of the blood volume), their behavior dictates the rheological behavior of blood especially in the microcirculation. At very low shear rates, RBCs are seen to assemble and form entities called aggregates, which causes the non-Newtonian behavior of blood. It is important to understand the conditions of the aggregates formation to comprehend the blood rheology in microcirculation. The protocol described here details the experimental procedure to determine quantitatively the RBC aggregates in microcirculation under constant shear rate, based on image processing. For this purpose, RBC-suspensions are tested and analyzed in 120 x 60 &#181;m poly-dimethyl-siloxane (PDMS) microchannels. The RBC-suspensions are entrained using a second fluid in order to obtain a linear velocity profile within the blood layer and thus achieve a wide range of constant shear rates. The shear rate is determined using a micro Particle Image Velocimetry (&#181;PIV) system, while RBC aggregates are visualized using a high speed camera. The videos captured of the RBC aggregates are analyzed using image processing techniques in order to determine the aggregate sizes based on the images intensities.

The protocol described details an experimental procedure to quantify Red Blood Cell (RBC) aggregates under a controlled and constant shear rate, based on image processing techniques. The goal of this protocol is to relate RBC aggregate sizes to the corresponding shear rate in a controlled microfluidic environment.

적혈구 집계 동적 조사를위한 미세 유체 제어 환경

Blood, as a non-Newtonian biofluid, represents the focus of numerous studies in the hemorheology field. Blood constituents include red blood cells, white ...

생체공학

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Intravital Video Microscopy Measurements of Retinal Blood Flow in Mice

Alterations in retinal blood flow can contribute to, or be a consequence of, ocular disease and visual dysfunction. Therefore, quantitation of altered perfusion can aid research into the mechanisms of retinal pathologies. Intravital video microscopy of fluorescent tracers can be used to measure vascular diameters and bloodstream velocities of the retinal vasculature, specifically the arterioles branching from the central retinal artery and of the venules leading into the central retinal vein. Blood flow rates can be calculated from the diameters and velocities, with the summation of arteriolar flow, and separately venular flow, providing values of total retinal blood flow. This paper and associated video describe the methods for applying this technique to mice, which includes 1) the preparation of the eye for intravital microscopy of the anesthetized animal, 2) the intravenous infusion of fluorescent microspheres to measure bloodstream velocity, 3) the intravenous infusion of a high molecular weight fluorescent dextran, to aid the microscopic visualization of the retinal microvasculature, 4) the use of a digital microscope camera to obtain videos of the perfused retina, and 5) the use of image processing software to analyze the video. The same techniques can be used for measuring retinal blood flow rates in rats.

Intravital microscopy can be used in animals to visualize and measure retinal vascular diameters, bloodstream velocities, and total retinal blood flow.

Alterations in retinal blood flow can contribute to, or be a consequence of, ocular disease and visual dysfunction. Therefore, quantitation of altered ...

의학

A Microfluidic Model of Biomimetically Breathing Pulmonary Acinar Airways

Quantifying respiratory flow characteristics in the pulmonary acinar depths and how they influence inhaled aerosol transport is critical towards optimizing drug inhalation techniques as well as predicting deposition patterns of potentially toxic airborne particles in the pulmonary alveoli. Here, soft-lithography techniques are used to fabricate complex acinar-like airway structures at the truthful anatomical length-scales that reproduce physiological acinar flow phenomena in an optically accessible system. The microfluidic device features 5 generations of bifurcating alveolated ducts with periodically expanding and contracting walls. Wall actuation is achieved by altering the pressure inside water-filled chambers surrounding the thin PDMS acinar channel walls both from the sides and the top of the device. In contrast to common multilayer microfluidic devices, where the stacking of several PDMS molds is required, a simple method is presented to fabricate the top chamber by embedding the barrel section of a syringe into the PDMS mold. This novel microfluidic setup delivers physiological breathing motions which in turn give rise to characteristic acinar air-flows. In the current study, micro particle image velocimetry (&#181;PIV) with liquid suspended particles was used to quantify such air flows based on hydrodynamic similarity matching. The good agreement between &#181;PIV results and expected acinar flow phenomena suggest that the microfluidic platform may serve in the near future as an attractive in vitro tool to investigate directly airborne representative particle transport and deposition in the acinar regions of the lungs.

Soft-lithography was utilized to produce a representative true-scale model of pulmonary alveolated airways that expand and contract periodically, mimicking physiological breathing motion. This platform recreates respiratory acinar flows on a chip, and is anticipated to facilitate experimental investigation of inhaled aerosol dynamics and deposition in the pulmonary acinus.

폐 선포 항공 호흡 Biomimetically의 미세 유체 모델

Quantifying respiratory flow characteristics in the pulmonary acinar depths and how they influence inhaled aerosol transport is critical towards ...

Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro

Particle image velocimetry (PIV) is used in a wide variety of fields, due to the opportunity it provides for precisely visualizing and quantifying flows across a large spatiotemporal range. However, its implementation typically requires the use of expensive and specialized instrumentation, which limits its broader utility. Moreover, within the field of bioengineering, in vitro flow visualization studies are also often further limited by the high cost of commercially sourced tissue phantoms that recapitulate desired anatomical structures, particularly for those that span the mesoscale regime (i.e., submillimeter to millimeter length scales). Herein, we present a simplified experimental protocol developed to address these limitations, the key elements of which include 1) a relatively low-cost method for fabricating mesoscale tissue phantoms using 3-D printing and silicone casting, and 2) an open-source image analysis and processing framework that reduces the demand upon the instrumentation for measuring mesoscale flows (i.e., velocities up to tens of millimeters/second). Collectively, this lowers the barrier to entry for nonexperts, by leveraging resources already at the disposal of many bioengineering researchers. We demonstratethe applicability of this protocol within the context of neurovascular flow characterization; however, it is expected to be relevant to a broader range of mesoscale applications in bioengineering and beyond.

Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro

Here we present simplified methods for fabricating transparent neurovascular phantoms and characterizing the flow therein. We highlight several important parameters and demonstrate their relationship to field accuracy.

Meso 스케일 입자 이미지 Velocimetry 혈관 흐름에서 체 외에서 의 연구

Particle image velocimetry (PIV) is used in a wide variety of fields, due to the opportunity it provides for precisely visualizing and quantifying flows ...

Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow in Microvasculature

Changes in blood flow velocity and distribution are vital in maintaining tissue and organ perfusion in response to varying cellular needs. Further, appearance of defects in microcirculation can be a primary indicator in the development of multiple pathologies. Advances in optical imaging have made intravital microscopy (IVM) a practical approach, permitting imaging at the cellular and subcellular level in live animals at high-speed over time. Yet, despite the importance of maintaining adequate tissue perfusion, spatial and temporal variability in capillary flow is seldom documented. In the standard approach, a small number of capillary segments are chosen for imaging over a limited time. To comprehensively quantify capillary flow in an unbiased way we developed Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow (STAFF), a macro for FIJI open-source&#160;image analysis software. Using high-speed image sequences of full fields of blood flow within capillaries, STAFF produces&#160;images that represent motion over time called kymographs for every time interval for every vascular segment. From the kymographs STAFF calculates velocities from the distance that red blood cells move over time, and outputs the velocity data as a sequence of color-coded spatial maps for visualization and tabular output for quantitative analyses. In normal mouse livers, STAFF analyses quantified profound differences in flow velocity between pericentral and periportal regions within lobules. Even more unexpected are the differences in flow velocity seen between sinusoids&#160;that are side by side and fluctuations seen within individual vascular segments over seconds. STAFF is a powerful new tool capable of providing novel insights by enabling measurement of the complex spatiotemporal dynamics of capillary flow.

To quantify microvascular flow from high speed capillary flow image sequences, we developed STAFF (Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow) software. Across the full image field and over time, STAFF evaluates flow velocities and generates a sequence of color-coded spatial maps for visualization and tabular output for quantitative analyses.

마이크로 혈관 구조에서 필드 와이즈 흐름의 공간 시간 분석

Changes in blood flow velocity and distribution are vital in maintaining tissue and organ perfusion in response to varying cellular needs. Further, ...

Blood Flow Imaging with Ultrafast Doppler

The pulsed-Doppler effect is the main technique used in clinical echography to assess blood flow. Applied with conventional focused ultrasound Doppler modes, it has several limits. Firstly, a finely tuned signal filtering operation is needed to distinguish blood flows from surrounding moving tissues. Secondly, the operator must choose between localizing the blood flows or quantifying them. In the last two decades, ultrasound imaging has undergone a paradigm shift with the emergence of ultrafast ultrasound using unfocused waves. In addition to a hundredfold increase in framerate (up to 10000 Hz), this new technique also breaks the conventional quantification/localization trade-off, offering a complete blood flow mapping of the field of view and a simultaneous access to fine velocities measurements at the single-pixel level (down to 50 &#181;m). This data continuity in both spatial and temporal dimensions strongly improves the tissue/blood filtering process, which results in an increase sensitivity to small blood flow velocities (down to 1 mm/s). In this method paper, we aim to introduce the concept of ultrafast Doppler as well as its main parameters. Firstly, we summarize the physical principles of unfocused wave imaging. Then, we present the Doppler signal processing main steps. Particularly, we explain the practical implementation of the critical tissue/blood flow separation algorithms and on the extraction of velocities from these filtered data. This theoretical description is supplemented by in vitro experiences. A tissue phantom embedding a canal with flowing blood-mimicking fluid is imaged with a research programmable ultrasound system. A blood flow image is obtained and the flow characteristics are displayed for several pixels in the canal. Finally, a review of in vivo applications is proposed, showing examples in several organs such as carotids, kidney, thyroid, brain and heart.

This protocol shows how to apply ultrafast ultrasound Doppler imaging to quantify blood flows. After a 1 s long acquisition, the experimenter has access to a movie of the full field of view with axial velocity values for each pixel every &#8776;0.3 ms (depending on the ultrasound time of flight).

The pulsed-Doppler effect is the main technique used in clinical echography to assess blood flow. Applied with conventional focused ultrasound Doppler ...