Computational study of turbulent gas-powder mixture flow in a novel pneumatic hemostatic delivery system
Notice bibliographique
Résumé
Upper gastrointestinal bleeding (UGIB) is a life-threatening condition affecting approximately 150 per 100,000 adults in Canada and 170 per 100,000 in the U.S., with mortality rates between 5% and 30%. Traditional treatments, including mechanical, thermal, and injection therapies, have limitations such as technical difficulty, reduced efficacy in hard-to-reach areas, and risks of tissue trauma. Hemostatic powders have emerged as promising alternatives, providing minimally invasive bleeding control. Among them, CounterFlow, a dry powder formulation containing calcium carbonate, thrombin, and tranexamic acid (TXA), enhances coagulation and stabilizes clots. However, its cohesive nature impairs flowability through narrow catheters, increasing the risk of clogging during endoscopic delivery.To address this issue, a novel pneumatic conveying system inspired by cyclone-separator designs was developed for efficient CounterFlow powder delivery. The system comprises a cyclone mixing chamber, an oscillatory sieve, a pressure regulator, a solenoid valve, and an Arduino microcontroller. The cyclone chamber generates a strong swirling gas flow to mix and suspend the powder uniformly, while the oscillatory sieve prevents agglomeration and regulates the powder’s mass flow rate. Computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to analyze the turbulent flow dynamics and to improve the system’s performance.Using ANSYS Fluent, simulations modeled the gas-powder mixture flow through the cyclone device, with a time-dependent solver capturing the oscillatory sieve’s motion. The discrete phase method (DPM) tracked powder particles, providing insights into suspension behavior, swirling flow, and pressure distribution. Key parameters, including sieve oscillation frequency and gas flow rate, were analyzed to enhance performance.The results demonstrated that the swirling gas flow effectively suspends the powder, preventing sedimentation and reducing clogging risks near the cyclone outlet. However, potential clogging risks were identified, leading to iterative design refinements. Adjustments to the conical chamber geometry improved powder dispersion and reduced flow stagnation. These enhancements resulted in a final prototype capable of delivering CounterFlow powder with a stable and continuous flow suitable for clinical use.This research highlights the critical role of numerical simulations in improvement of medical devices for hemostatic powder delivery. By addressing CounterFlow delivery challenges, this study contributes to safer and more effective endoscopic treatments for UGIB.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».