Μηχανική εσωτερικών και εξωτερικών βιολογικών ροών: Υπενθύμιση βασικών εννοιών ρευστομηχανικής, ασκούμενες δυνάμεις (πίεση, ιξώδες και αδρανειακές δυνάμεις), τύποι ροών και ρευστών, κινηματική και δυναμική ρευστών, εξίσωση συνέχειας και εξισώσεις Navier-Stokes, εξίσωση Bernoulli και εφαρμογές, διάκριση εσωτερικών και εξωτερικών ροών και παραδείγματα από βιολογικά συστήματα

Ρεολογία βιολογικών ρευστών: Ιξώδες, Νευτώνεια και μη-Νευτώνεια ρευστά, ελαστικά και ιξωδοελαστικά ρευστά, σύνθετες ροές και βασικά ρεολογικά μοντέλα, αίμα και μοντέλα αίματος, υδρογέλες και τύποι τους, βιοϊατρικές εφαρμογές, ροές σωματιδίων, κύτταρα σε ροή και ροή σε κύτταρα, κυτταρικές αλληλεπιδράσεις και μεταφορά, ρεομετρία και βασικές πειραματικές τεχνικές μέτρησης ρεολογικών ιδιοτήτων, εισαγωγή στη θεωρία λίπανσης (lubrication theory)

Εσωτερική ροή και εφαρμογές: Ροή σε στενά κανάλια, διακλαδώσεις και καμπύλο σωλήνα, εξίσωση Hagen-Poiseuille, μέθοδοι οπτικοποίησης και ανάλυσης ροϊκών πεδίων, προφίλ ταχύτητας και διατμητικές τάσεις

Ροή αίματος: Μάκρο- και μικροκυκλοφορία αίματος, κυματομορφές αρτηριακής πίεσης, καρδιακό έργο, ενέργεια, αριθμός Womersley, αγγειακή αντίσταση και αδράνεια, ελαστικότητα αγγειακών τοιχωμάτων, παλμώδης ροή, σχέση πίεσης-όγκου, μοντέλα Windkessel, ανάλυση παλμικού κύματος, ανάλυση Fourier κυματομορφής ροής, ανάκλαση κύματος σε αγγεία, κλασματικό απόθεμα ροής (FFR), δυναμική ερυθρών αιμοσφαιρίων και κυττάρων του αίματος, ασθένειες κυκλοφορικού (καρδιαγγειακές ασθένειες, αθηροσκλήρωση κ.α.), ροή υποβοηθούμενη με ιατρικές συσκευές (στεντ, εξωσωματική καρδιακή συσκευή, αιμοδιάλυση – τεχνητός νεφρός κ.α.)

Αναπνευστικές ροές: Μηχανική του αναπνευστικού συστήματος, πνεύμονες και κύκλος αναπνοής, όγκος και διαφορά πίεσης, όγκοι και χωρητικότητες πνευμόνων, ανταλλαγή αερίων και επίδραση στο κυκλοφορικό σύστημα, αντίσταση αεραγωγών, πνευμονική κυψελίδα, αναπνοή σε άλλα έμβια όντα, αναπνευστικές ασθένειες (εμφύσημα, πνευμονική ίνωση κ.α.), ιατρικές συσκευές (τεχνητός πνεύμονας), φώνηση, ομιλία και μηχανική αεραγωγών, μηχανική όσφρησης

Άλλες εσωτερικές βιολογικές ροές: Μηχανική ροής λεμφικού συστήματος και αλληλεπιδράσεις ρευστού-στερεού, ενδοφθάλμια ροή, ροή εγκεφαλονωτιαίου υγρού, ροές στο έσω αυτί (περιλέμφος και ενδόλεμφος), ροές στο πεπτικό και ουροποιητικό σύστημα, σύνδεση με σχετικές ιατρικές ασθένειες και βασικές ιατρικές εφαρμογές, ροή σε φυτά με αγγειακό αγωγό σύστημα (τραχεόφυτα)

Μηχανική εξωτερικών ροών: υδρόβια και αέρια πρόωση, ζωή μέσα σε κινούμενο ρευστό. Οριακό στρώμα και βασικές έννοιες εξωτερικών ροών, ζωή σε χαμηλούς αριθμούς Reynolds, δυναμική ροής γύρω από κινούμενους έμβιους οργανισμούς και μικροοργανισμούς (ανθρώπους, ζώα, φυτά, κολυμβητές και κολυμβητικά ζώα, κωπηλάτες, ψάρια, χταπόδια, έντομα, πτηνά, μικροοργανισμούς, κ.α.), αλληλεπιδράσεις κολυμβητή-επιφάνειας, κύματα και πίδακες, μεταφορά και έλεγχος, μικροκολυμβητές σε ενεργά υγρά (π.χ. cilia-driven flows), εύκαμπτοι κολυμβητές (π.χ. σπερματοζωάρια), εξισώσεις πρόβλεψης αποτελεσματικής κίνησης, πτήση εντόμων και πτηνών: δυναμική και έλεγχος κίνησης φτερών, οπισθέλκουσα δύναμη και επίδραση της μορφολογίας

Βιολογικές ροές στη βιοϊατρική τεχνολογία και τη βιομιμητική: μέθοδοι οπτικοποίησης και ανάλυσης ροϊκών πεδίων, τεχνικές μέτρησης, ρεόμετρα και τεχνικές χαρακτηρισμού βιολογικών ρευστών, ροές σε βιοϊατρικές συσκευές, σχεδιασμός και ανάλυση ιατρικών συσκευών με βάση τις αρχές της ρευστομηχανικής

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία:

– Biofluid mechanics: analysis and applications, Grotberg, J.B., Cambridge University Press, 2021

– ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΡΕΥΣΤΩΝ, RUBENSTEIN/YIN/FRAME, 3η Έκδοση,  Εκδόσεις Fountas, 2024

– Biofluid mechanics: an Introduction to fluid mechanics, macrocirculation, and microcirculation, Rubenstein D., Yin W., Frame M.D., 2nd Edition, Elsevier, 2015

– The mechanics of the circulation, Caro C.G., Pedley T.J., Schroter R.C., Seed W A., 2nd edition, Cambridge University Press, 2012

– The fluid mechanics of large blood vessels, Pedley T.J., Cambridge University Press, 1980,

– McDonald’s blood flow in arteries: theoretical, experimental and clinical principles, Vlachopoulos C., O’Rourke M., Nichols W.W., Taylor & Francis, 2011

– Snapshots of hemodynamics: an aid for clinical research and graduate education, Westerhof N., Stergiopulos N., Noble M.I.M., Springer, 2010

– Life in Moving Fluids: The Physical Biology of Flow, Vogel S., Princeton University Press, 1996

– ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ (BIOENGINEERING): ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΑΡΧΕΣ, ANN SATERBAK, KA-YIU SAN, LARRY V. MCINTIRE, 2η Έκδοση, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, 2020

– ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ, J.D. Humphrey,S.L.O’Rourke, 2η Έκδοση, Εκδόσεις FOUNTAS, 2017

– Αιμοδυναμική των αγγειακών παθήσεων, Κατσαμούρης Αστέριος Ν., Χατζηνικολάου Νικόλαος Σ., 1η Έκδοση, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΣΤΑΜΟΥΛΗ ΑΕ, 2001

– Ηλεκτρομηχανική των βιολογικών ρευστών, Κουτσούρης Δ.Δ., Μπαρμπουνάκη Σ., Χαρίτου, 1η Έκδοση, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε, 2004

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

Επιλεγμένα επιστημονικά άρθρα (articles) και ανασκοπήσεις (reviews)

Ελληνική και Αγγλική

Διαλέξεις