Semirealistický segmentový model plic pro studie transportu aerosolu

Semi-realistic segmental model of human lungs for aerosol transport studies

functional specimen

Tvar vnitřní geometrie modelu vychází z dat geometrie realistického modelu, který byl vytvořen na OTTP, FSI v Brně. Tento model se skládá z ústní dutiny, hrtanu, trachey a bronchiálního stromu do sedmé generace větvení. Zjednodušený model umožňuje oproti realistickému modelu snadnější přístup pro optické metody měření pohybu částic. Bylo provedeno zjednodušení geometrie, které umožní zachovat základní tvary modelu, zajistí shodu průtočných charakteristik a současně umožní snadný přístup pro laserová měření. Nově navržený zjednodušený model reprezentuje horní dýchací trakt od ústní dutiny do třetí až čtvrté generace větvení bronchiálního stromu. Model se skládá z realistické geometrie ústní dutiny a hrtanu, trachey a 17 větví, jejichž geometrie je zjednodušena na tvar válce, a 8 bifurkací, které byly vytvořeny s ohledem k úhlům větvení na realistickém modelu.

A geometry of realistic airway model was simplified to increase feasibility of the model for optical measurements. The so called semi-realistic optically transparent model was developed for optical measurements of flow velocity and in situ particle size and also for deposition measurements. The model has cylindrical airways made of thin-walled glass; the glass tubes were connected with bifurcation segments made by rapid prototyping. Initially, cross-sectional contours were obtained for a few cross-sections of each branch of interest using the software package Rhinoceros. The centers of the contours were interpolated using splines. The length of spline defined the length of an idealized straight branch. Diameters of glass tubes were calculated from the known volumes of realistic branches and their lengths. Bifurcations were created by following procedure: (1) The bifurcation angles were preserved, (2) The axis of parent/progeny branches corresponded to spline curves derived in the previous step, (3) Circles around each bifurcation were created perpendicular to appropriate branch axis. These circles formed bifurcation inlets and outlets. The bifurcations were manually simplified from the realistic bifurcations, (4) The bifurcation tubes were connected by sockets in the bifurcation with o-ring grooves. The bifurcations were equipped by lugs to be attached to a frame.

17.08.2011

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně, Technická 2, Brno 616 69, místnost A2/310

http://ottp.fme.vutbr.cz/vysledkyVyzkumu/