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真实人体上呼吸道规范模型流场PIV实验研究
  • ISSN号:1004-7220
  • 期刊名称:医用生物力学
  • 时间:2013.6.6
  • 页码:316-320
  • 分类:R318.01[医药卫生—生物医学工程;医药卫生—基础医学]
  • 作者机构:[1]军事医学科学院, [2]卫生装备研究所, [3]国家生物防护装备工程技术研究中心,天津300161, [4]总后勤部军交运输研究所,天津300161
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(31070832).
  • 相关项目:呼吸流涡结构演化、压力和剪应力循环变动以及与气溶胶扩散转捩关系研究
中文摘要:

目的研究上呼吸道模型内气流组织形式,深入认识上呼吸道内气流运动特性,为分析气溶胶任人体卜呼n发道内的扩散、转捩以及沉积模式提供科学依据。方法采用粒子图像测速(particle image velocimetry.PIV)技术对真实人体上呼吸道模型内流场进仃了实验研究,歼针埘L1腔、咽腔和气管等不同位置对气流状态进干亍了分析、,结果气流任舌苔上部和口腔中部速度较高,到咽部时,由于截面积的变小而导致气流速度增大,在声门处气流速度达到最大(10.24m/s),且在气管内呈前高后低分布;向在涡量分布方面,气流任卢门部位产生强烈的喷射,致使气管内部速度梯度增加,在声门的前后壁面形成两个涡量集中区,并导致气管前壁面的涡量值要明显高丁后壁面,结论PIV是研究人体上呼吸道内气流组织形式的一种有效方法,对于探索有毒气溶胶对人体的危害和吸入药物气溶胶的治疗效果以及研究呼吸系统的发病机理有着重要的意义。

英文摘要:

Objective To investigate the airflow distribution mode in human upper respiratory tract model for un- derstanding the characteristics of the airflow in human upper respiratory tract, and provide scientific basis for ana- lyzing the diffusion, transition and deposition patterns of aerosol in human upper respiratory tract. Methods PIV ( particle image velocimetry)technology was adopted to study flow fields of the real human upper respiratory tract model. The airflow state in oral cavity, pharynx and trachea was analyzed. Results The flow velocity was rela- tively high at the upper tongue coating and in the middle of the oral cavity; when the airflow reached the pharynx, the velocity was increased rapidly due to the reduction of sectional area; the maximum velocity (10.24 m/s) ap- peared in the glottis, and the velocity in the anterior wall was higher than that in the posterior wall of the trachea; as the airflow injected at the glottis, the velocity gradient was increased, and the vorticity was concentrated at the anterior and posterior wall of the glottis, resulting in a significantly higher vorticity value at anterior wall of the tra- chea than that at the posterior wall. Conclusions PIV technology is an effective way to investigate the airflow dis- tribution mode in human upper respiratory tract, and it is of great importance for exploring the harm of toxic aero- sol to human body and the therapeutic effect of inhalation drug aerosol, as well as for researching the pathogene- sis of respiratory system.

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期刊信息
  • 《医用生物力学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:戴尅戎
  • 地址:上海市制造局路639号
  • 邮编:200011
  • 邮箱:shengwulixue@163.com
  • 电话:021-53315397
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-7220
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1624/R
  • 邮发代号:4-633
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:4565