Detail projektu

Experimentální studie dynamiky proudění, transportu a depozice aerosolů v postupně se větvících minikanálech

Období řešení: 01.01.2007 — 31.12.2009 Financování: Vnitřní projekty VUT

O projektu

Projekt řeší problematiku dynamiky proudění vzduchu a aerosolů v postupně se větvících minikanálech, které představují dýchací trakt člověka. Experimentálně bude řešeno proudění v režimu jak stacionárním, tak v režimu vdech/výdech pro různé průtoky vzduchu, frekvenci dýchání a záplavový objem. Model dýchacího traktu bude tvořen horními extratorakálními vzduchovými cestami a tracheo-bronchiální oblasti až do 6. generace větvení. Jeden model bude vyroben technologií Rapid Prototyping ze snímků z počítačové tomografie, převedených do 3D modelu. Druhý model byl získán od spolupracujícího pracoviště Lovelace Respiratory Research Institute v Albuquerque v USA. Model je vyroben ze silikonové pryže a k dispozici je rovněž primární voskový model na výrobu replik. Aerosoly budou generovány kondenzačním generátorem v rozsahu 0.1 až 12 mikronů. Zdroj oscilujícího průtoku vzduchu bude zajišťovat pístový Scotch Yoke mechanismus, generující sinusový průběh vdechu a výdechu.

Popis anglicky
Project will focus on fluid dynamics of air and aerosols in successively bifurcating airways that represent a human respiratory tract. Research will be performed in the stationary as well as oscillatory regimes of inhalation/exhalation for several flow rates, frequency and tidal volume. The model will consist of extrathoracic region and tracheo-bronchial tree down to 6th generation. One model will be fabricated by Rapid Prototyping from 3D scans acquired form CT. The second model was obtained from Lovelace Respiratory Research Institute in Albuquerque, USA. This model is a silicon rubber model and available is also the primary wax model to made several replicas. Aerosol will be generated from Condensation generator in the range from 0.1 to 12 microns. As a source of oscillatory fluid flow, Scotch Yoke mechanism will be manufactured which generates sinusoidal inhalation/exhalation.

Klíčová slova
dynamika proudění, aerosoly, minikanály, bifurkace, dýchací trakt člověka

Klíčová slova anglicky
fluid dynamics; aerosols; minichannels; bifurcations; human respiratory tract

Označení

GA101/07/0862

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.
- hlavní řešitel (01.01.2007 - 31.12.2009)

Útvary

EÚ-odbor termomechaniky a techniky prostředí
- příjemce (01.01.2007 - 31.12.2009)

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty
- plně financující (01.01.2007 - 31.12.2009)

Výsledky

JEDELSKÝ, J.; KOŠNER, J.; JÍCHA, M. Experimental setup for research into aerosol deposition in human airways. In Conference Proceedings of Inernational Conference "Experimental Fluid Mechanics 2007". Liberec: TU Liberec, 2007. p. 23-26. ISBN: 978-80-7372-273-9.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. Particle Motion in a Realistic Human Airway Model under Steady and Cyclic Flows. In 24th SYMPOSIUM ON ANEMOMETRY, PROCEEDINGS. 1. Praha: Institute of Hydrodynamics ASCR, 2010. p. 57-63. ISBN: 978-80-87117-07-1.
Detail

LÍZAL, F. Vliv stavu prostředí na dýchací trakt člověka - Sylabus ke vzdělávacímu semináři. Brno: Odbor termomechaniky a techniky prostředí EÚ FSI VUT v Brně, 2009. s. 1-8.
Detail

LÍZAL, F. Vliv stavu prostředí na dýchací trakt člověka. Brno: Odbor termomechaniky a techniky prostředí EÚ FSI VUT v Brně, 2009. s. 1-36.
Detail

LÍZAL, F.; JEDELSKÝ, J.; JÍCHA, M. Experimental Study of Aerosol Transport in Transparent Human Airways Model. Helsinki, Finland: International Aerosol Conference 2010 Helsinki, 2010. p. 1 (1 s.).
Detail

ELCNER, J.; LÍZAL, F.; FORMAN, M.; JÍCHA, M. Numerická simulace proudění v realistickém modelu horních cest dýchacích. In XXIX. Setkání kateder mechaniky tekutin a termomechaniky. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2010. s. 49-52. ISBN: 978-80-248-2244-0.
Detail

KOŠNER, J.; LÍZAL, F.; JEDELSKÝ, J.; JÍCHA, M. Výzkum proudění v modelu lidských plic. In Aplikácia experimentálnych a numerických metód v mechanike tekutín. Žilinská univerzita, Žilina: EDIS, 2008. s. 43-47. ISBN: 978-80-8070-825-2.
Detail

LÍZAL, F.; JEDELSKÝ, J.; JÍCHA, M. Studium transportu částic v realistickém modelu plic. In Colloquium Fluid Dynamics 2008 Proceedings. Praha: Institute of Thermomechanics AS CR, 2008. s. 39-40. ISBN: 978-80-87012-14-7.
Detail

KOŠNER, J.; LÍZAL, F.; JEDELSKÝ, J.; HAMPEL, U.; BERGMANN, R. Výzkum depozice částic v modelu lidských plic pomocí metody PET. In Colloquium Fluid Dynamics 2008 Proceedings. 2008. s. 31-32. ISBN: 978-80-87012-14-7.
Detail

MAUDER, T.; JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F. STATISTICAL APPROACH TO AEROSOL TRANSPORT EVALUATION UNDER CYCLIC CONDITIONS. In Sborník konference. Praha: ÚT AV ČR, 2009. p. 31-32. ISBN: 978-80-87012-21-5.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. Flow distribution and velocity profiles in realistic human airway model. In Sborník XXIII. Sympozia o anemometrii. Praha: Institute of Hydrodynamics ASCR, 2009. p. 1-9. ISBN: 978-80-87117-06-4.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. Realistic transparent human airway model: flow distribution and aerosol transport under steady and unsteady flows. In Proceedings of 20th International Symposium on Transport Phenomena. Victoria BC: 2009. p. 1-7. ISBN: 978-1-55058-404-2.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. AEROSOL TRANSPORT IN REALISTIC HUMAN AIRWAY MODEL. In SBORNÍK KONFERENCE ČeskÉ aerosolovÉ společnostI. Čejkovice: Vysoké učení technické v Brně, 2009. p. 61-66. ISBN: 978-80-86186-20-7.
Detail

LÍZAL, F.; ELCNER, J.; JEDELSKÝ, J.; JÍCHA, M. EXPERIMENTAL STUDY OF AEROSOL DEPOSITION IN A REALISTIC MODEL OF THE LUNG. In XXIX. mezinárodní konference Setkání kateder mechaniky tekutin a termomechaniky. Rožnov pod Radhoštěm: VŠB - TU Ostrava, 2010. p. 175-178. ISBN: 978-80-248-2244-0.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. STUDY OF CYCLIC AND STEADY PARTICLE MOTION IN A REALISTIC HUMAN AIRWAY MODEL USING PHASE-DOPPLER ANEMOMETRY. In International conference Experimental Fluid Mechanics 2010 Conference Proceedings Volume 1. EPJ Web of Conferences. 1. Liberec: Technical University of Liberec, 2010. p. 252-262. ISBN: 978-80-7372-670-6. ISSN: 2100-014X.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. SOME ASPECTS OF PARTICLE MOTION UNDER CYCLIC FLOW IN REALISTIC HUMAN AIRWAY MODEL. In Proceedings of the 21st International Symposium on Transport Phenomena, Kaohsiung, Taiwan. 1. Taiwan: National Kaoshiung University of Applied Sciencies, 2010. p. 1-8. ISBN: 978-986-6184-25-3.
Detail

ELCNER, J.; FORMAN, M.; JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M. Numerical simulation of air flow in a realistic model of the human upper airways. In International conference Experimental Fluid Mechanics 2010 Conference Proceedings Volume 1. Liberec: Technical university of Liberec, 2010. p. 115-119. ISBN: 978-80-7372-670-6.
Detail

ELCNER, J.; LÍZAL, F.; FORMAN, M.; JÍCHA, M. NUMERICAL SIMULATION OF AIR FLOW IN REALISTIC MODEL OF HUMAN UPPER AIRWAYS. Transaction of the VŠB-Technical university of Ostrava, Mechanical series, 2011, vol. LVI, no. 3/2010, p. 55-59. ISSN: 1210-0471.
Detail

LÍZAL, F.; JEDELSKÝ, J.; POKORNÝ, J.; JÍCHA, M.; ŠTĚTINA, J. Study of Air Flow in Simplified Transparent Airway Model. Strojárstvo/Strojírenství, 2009, vol. 2009, no. mimořádné, p. 159-160. ISSN: 1335-2938.
Detail

LÍZAL, F.; ELCNER, J.; JEDELSKÝ, J.; JÍCHA, M. EXPERIMENTAL STUDY OF AEROSOL DEPOSITION IN A REALISTIC LUNG MODEL. Transaction of the VŠB-Technical university of Ostrava, Mechanical series, 2011, vol. LVI, no. 3/2010, p. 109-114. ISSN: 1210-0471.
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M.; ŠTĚTINA, J.; KOŠNER, J. Study of aerosol transport and air flow in transparent human airways model. EAC 2009. Karlsruhe: 2009. p. 1 (1 s.).
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; JÍCHA, M.; KRŠEK, P.; ŠTĚTINA, J.; KOŠNER, J. Experimental model of human airways for flow, particle transport and deposition study. Sborník z European aerosol conference. Thessaloniki, Greace. 2008. 1. Thessaloniki, Greace: Hellenic Associacion for Aerosol Research, 2008. p. 1 (1 s.).
Detail

JEDELSKÝ, J.; LÍZAL, F.; ELCNER, J.; JÍCHA, M.; Vysoké učení technické, Brno, CZ: Model části dýchacího traktu člověka pro studium depozice aerosolu a způsob jeho výroby. 21102, užitný vzor. Praha (2010)
Detail

JEDELSKÝ, J.; JÍCHA, M.; ELCNER, J.; LÍZAL, F.; Vysoké učení technické, Brno, CZ: Model části dýchacího traktu člověka pro studium depozice aerosolu a způsob jeho výroby. 302640, patent. Praha (2011)
Detail

LÍZAL, F.; JEDELSKÝ, J.: model plic Brno1; Realistický transparentní model lidských plic. A2/310. URL: http://ottp.fme.vutbr.cz/vysledkyVyzkumu/. (funkční vzorek)
Detail

LÍZAL, F.; ELCNER, J.; JEDELSKÝ, J.: model plic Brno 2; Realistický segmentový model plic pro depoziční studie. Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně, Technická 2, Brno 616 69, místnost A2/310. URL: http://ottp.fme.vutbr.cz/vysledkyVyzkumu/. (funkční vzorek)
Detail