Steel reinforced composite silicone membranes and its integration to microfluidic oxygenators for high performance gas exchange
Notice bibliographique
Résumé
Respiratory distress syndrome (RDS) is one of the main causes of fatality in newborn infants, particularly in neonates with low birth-weight. Commercial extracorporeal oxygenators have been used for low-birth-weight neonates in neonatal intensive care units. However, these oxygenators require high blood volumes to prime. In the last decade, microfluidics oxygenators using enriched oxygen have been developed for this purpose. Some of these oxygenators use thin polydimethylsiloxane (PDMS) membranes to facilitate gas exchange between the blood flowing in the microchannels and the ambient air outside. However, PDMS is elastic and the thin membranes exhibit significant deformation and delamination under pressure which alters the architecture of the devices causing poor oxygenation or device failure. Therefore, an alternate membrane with high stability, low deformation under pressure, and high gas exchange was desired. In this paper, we present a novel composite membrane consisting of an ultra-thin stainless-steel mesh embedded in PDMS, designed specifically for a microfluidic single oxygenator unit (SOU). In comparison to homogeneous PDMS membranes, this composite membrane demonstrated high stability, low deformation under pressure, and high gas exchange. In addition, a new design for oxygenator with sloping profile and tapered inlet configuration has been introduced to achieve the same gas exchange at lower pressure drops. SOUs were tested by bovine blood to evaluate gas exchange properties. Among all tested SOUs, the flat design SOU with composite membrane has the highest oxygen exchange of 40.32 ml/min m2. The superior performance of the new device with composite membrane was demonstrated by constructing a lung assist device (LAD) with a low priming volume of 10 ml. The LAD was achieved by the oxygen uptake of 0.48–0.90 ml/min and the CO2 release of 1.05–2.27 ml/min at blood flow rates ranging between 8 and 48 ml/min. This LAD was shown to increase the oxygen saturation level by 25% at the low pressure drop of 29 mm Hg. Finally, a piglet was used to test the gas exchange capacity of the LAD in vivo. The animal experiment results were in accordance with in-vitro results, which shows that the LAD is capable of providing sufficient gas exchange at a blood flow rate of ∼24 ml/min.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».