кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Современные исследования в области биоинженерии требуют разработки искусственных питающих систем (ИПС) для органов-на-чипе, способных эффективно доставлять питательные вещества и кислород к клеточным структурам. Одной из ключевых проблем является моделирование сосудистых сетей, обеспечивающих жизнеспособность тканей in vitro. В данной работе предложено решение на основе фрактальных геометрических моделей, имитирующих кровеносную систему живых организмов. Исследование фокусируется на двумерных фрактальных деревьях, параметры которых (углы ветвления, глубина зоны проницаемости, коэффициенты подобия) оптимизируются для максимизации эффективности питания (F). Разработаны параметрические модели в CAD-системе КОМПАС 3D и специализированная программа «Фрактальная ИПС v1.18», позволяющая автоматизировать расчёты. Показано, что наилучшие результаты достигаются при углах ветвления от 90° до 180°, а также при вариативном подборе параметров R и j, что позволяет увеличить F до 70%. Результаты работы могут быть применены не только в биоинженерии, но и в микроэлектронике (системы охлаждения) и агротехнике (ирригационные системы). Перспективным направлением дальнейших исследований является переход к трёхмерным моделям и алгоритмам многопараметрической оптимизации.
Modern bioengineering research requires the development artificial nutrient supply systems (ANSS) for organs-on-a-chip capable of efficiently delivering nutrients and oxygen to cellular structures. One of the key problems is the modeling of vascular networks that ensure the viability of tissues in vitro. In this paper, a solution based on fractal geometric models simulating the circulatory system of living organisms is proposed. The research focuses on two-dimensional fractal trees, the parameters of which (branching angles, depth of the permeability zone, similarity coefficients) are optimized to maximize power efficiency (F). Parametric models have been developed in the COMPASS 3D CAD system and a specialized program "Fractal IPS v1.18", which allows automating calculations. It is shown that the best results are achieved at branching angles from 90° to 180°, as well as with variable selection of parameters R and j, which allows increasing F up to 70%. The results of the work can be applied not only in bioengineering, but also in microelectronics (cooling systems) and agrotechnics (irrigation systems). A promising area of further research is the transition to three-dimensional models and multiparametric optimization algorithms.