Prihlásenie

Iveta Jancigová: Modelovanie elastických objektov v tekutine s aplikáciami v biomedicíne (dizertacná práca) – Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta riadenia a informatiky, Katedra softvérových technológií – Školitel: doc. Mgr. Ivan Cimrák, Dr. – Stupen odbornej kvalifikácie: philosophiae doctor v odbore Aplikovaná informatika - EDIS Žilina, apríl 2015 - 117 strán. Mikrofluidika je výskumná oblast, ktorá sa v poslednej dobe rapídne rozvíja a má mnohé aplikácie v biomedicíne. Jednou z týchto aplikácií sú mikrofluidické zariadenia schopné zachytávat zriedkavo sa vyskytujúce bunky z krvných vzoriek (napríklad cirkulujúce rakovinové bunky). Dalšie príklady zahrnajú analýzu tokov s chorými bunkami alebo separáciu rôznych typov buniek zo zmesí. Na optimalizáciu dizajnu takýchto zariadení je potrebné mat dobrý model buniek plávajúcich v krvnej plazme alebo inej biologickej tekutine. Táto práca popisuje taký model a metódy, akými ho vyvíjame. Výpoctový model je plne 3D s obojsmerným prepojením tekutiny a vnorených elastických objektov. Je schopný popisovat fyzikálne deformácie aj v detailných simuláciách malého poctu objetov, aj vo velkých simuláciách s niekolkotisíc bunkami. Implementácia výpoctového modelu je verejne dostupná ako súcast open source vedeckého výpoctového balíka ESPResSo. Táto práca dalej popisuje: validáciu a kalibráciu modelu; novú metódu zachovávania lokálnej plochy elastickej membrány; nový robustný algoritmus pre kolízie membrán, ktorý správne reaguje aj v prípade, že sa membrány z dôvodu numerických chýb prekryjú; porovnanie rôznych metód inicializácie hustých suspenzií a simulacnú štúdiu, ktorá ilustruje možnosti modelu a jeho užitocnost pri budúcej optimalizácii mikrofluidických zariadení. Kľúčové slová: strunové modely, elastické objekty, mikro-toky, počítačová simulácia

Iveta Jancigová: Modeling elastic objects in fluid flow with biomedical applications (Dissertation thesis) – The University of Žilina, Faculty of Management Science and Informatics, Department of Software Technologies – Supervisor: doc. Mgr. Ivan Cimrák, Dr. – Qualification level: Doctor of Philosophy in Applied Informatics – EDIS Žilina, April 2015 - 117 pages. Microfluidics is a rapidly developing research field that has various applications in biomedicine. For example, microfluidic devices can be used to capture rare cells from blood samples, to analyze flows with various diseased cells or to perform separation tasks. In order to optimize the design of these devices, a good working model of cells traveling in blood plasma or other biological fluids is needed. This thesis describes such model and approaches taken towards its development. It is a full 3D computational model with two-way coupling of fluid and immersed objects. The model is capable of resolving elastic deformations based on physical principles both in detailed simulations of single or few objects and in large simulations of up to thousands of cells. The implementation of this computational model is now publicly available as part of an open source scientific package ESPResSo. This work also describes the procedures used for validation and calibration of the model, novel approach to preservation of local area of the membrane, new membrane collision algorithm capable of resolving intersecting membranes, comparison of various seeding approaches for dense suspensions and a simulation study that illustrates model capabilities and its usefulness in the future optimization of microfluidic devices. Keywords: spring network models, elastic objects, microfluidics, computer simulation