不稳定的沉积亚微米带电粒子在人类呼吸道

m . Chitra¹,美国Radhakrishnan²

Thiruvalluvar大学数学系副教授Vellore 115年- 632年,印度泰米尔纳德邦,
Thiruvalluvar大学研究学者,数学系Vellore 115年- 632年,印度泰米尔纳德邦,

文摘

气溶胶粒子所携带的静电电荷大大增强了它们的沉积的航空公司。电气化通常发生在气溶胶生成过程。它一直怀疑单极电荷由粒子可能有重大的沉积效率粒子在人体呼吸道的呼吸。带电粒子的沉积气管通过自己的分析研究了空间电荷,当带电粒子的数密度足够大,这样可能是一个光滑函数给出了泊松方程,当带电粒子的数密度很小,因此只有形象力是很重要的。这两种方法已经应用于数学模型通过使用韦贝尔,对称模型在人类呼吸道。带电粒子的平均数量密度在人类空气的方式在不同的电荷分布进行分析。结果表明,静电分散只会导致一个小影响气管沉积,主要作用是由于力的形象

关键字

分岔、亚微米气溶胶,呼吸系统。

我的介绍。

当粒子与呼吸系统吸入他们存款一起沉淀颗粒大小形状和电荷呼吸吸入流量等条件,呼气流量。电气化通常发生在气溶胶生成过程。它一直怀疑单极带电的粒子可能显著影响粒子的沉积效率在人类气管呼吸。当粒子1μm被认为是对粒子沉积电荷的重要性。吸入空气和颗粒流路径,从气管alveolac囊,曾经在肺部沉积颗粒保留不同时期根据其化学性质及其位置在肺内。

增强沉积由于电荷的粒子,是首先提出了威尔逊和科尔(1947),从那时起,沉积电荷的带电粒子的作用在理论上研究了呼吸在物理肺模型Melandri et al (1975)。最近的系统测量Melandri et al(1975)然而表明这一效应很重要的亚微米与微米粒子携带单极几百级的电子。由于结果不敏感粒子密度但强烈依赖于粒子电荷,它们进一步推断,观察到的变化主要是由静电引起的降水造成粒子之间的形象力和wall.Wilson(1947)是第一个研究带电粒子的沉积与参考圆管气溶胶在人类肺癌的关系。他认为沉积时的情况是由于静电沉积和被忽视的沉积由其他机制。结果表明,沉积是独立于管的直径,但只取决于气溶胶的总时间在每个管花了。在人类呼吸系统而有针对性的drug-aerosol交付已讨论了Kleinstreuer et al (2008)。

二世。客观的

在本文中,我们检查问题分析只考虑亚微米粒子布朗扩散是唯一的地方,其他重要的沉积机制负责人类气管。带电粒子的沉积气管通过自己的分析研究了空间电荷,当带电粒子的数密度C足够大,所以可能一个¯害怕害怕一个½¯½是一个光滑函数由泊松方程,当带电粒子的数密度很小,所以只有形象力是很重要的。这两种方法已经应用于数学模型通过使用韦贝尔,对称模型在人类呼吸道。带电粒子的平均数量密度在人类空气的方式在不同的电荷分布进行分析。结果表明,静电分散只会导致一个小影响气管沉积,主要作用是由于图像粒子上的力。

三世。粒子沉积机制和子微米带电粒子分布

在吸入,进入的空气必须谈判一系列的方向变化,因为它从鼻子或嘴巴向下流动通过肺的气道分支系统。每一次空气粒子的动量变化方向需要保持他们预先设定的轨迹,这可能会导致他们对气道表面的影响。最终的结果是一些粒子的沉积表面附近的空气,这称为惯性压紧。嵌入的最大沉积发生在咽喉,第一个气管分叉和在其他分支,在较小的程度上。亚微米粒子在空气中进行随机布朗运动与气体分子的碰撞造成的。

的预期程度的位移粒子的布朗运动随粒径减小,粒子密度无关。气溶胶粒子的电荷在三种方式可能影响其行为,

1。它将由电场偏转。

2。与其他粒子改变凝固和交互。

3所示。粒子是神经表面形象力量所吸引。

4所示。因为微不足道的电场存在的空域内呼吸系统,这将作为一个法拉第笼。首先要考虑的并不适用。第二个因素对密集的气溶胶可能是重要的。当带电粒子靠近墙壁的航空公司。一般来说,颗粒具有高电迁移可以增强呼吸道沉积即使没有外部应用领域交叉于胸前。的静电增强粒子沉积,当它发生时,主要发生在人类气管。在粒子,大多数环境气溶胶已经达到电荷平衡和相对较低的水平。因此,由于电荷沉积通常是小相比机械沉积的机制。微粒子沉积在大型航空公司(例子组织、口腔和上层气管支气管的航空公司)在吸入结果主要来自压紧,二次流对流和湍流扩散。 However, enhanced deposition can be observed mostly around the glottis and the sidewalls of the upper trachea due to inertial impaction arising from the laryngeal jet and secondary flows (Xi and Longest 2007,and Zhang et al2005).

吸气流量,吸入粒子大小和几何特征(包括气管环)可能显著影响沉积模式(谎言等2007;Russo et al 2008张和芬利2005)。

四、数学公式

气管沉积的一个简单的计算,我们可以假设人类气管气道的几何对称的长圆柱管。此外,气管的气流是假定有一个平的速度剖面。后来的假设意味着沉积从空气流经管与给定的通过时间等于静止空气的沉积在相同的时间间隔。

考虑系统的带电粒子大小一致的悬浮在空中,与均匀粒子密度C0,突然在一个长圆柱管的半径与刚性墙。空间电荷的粒子,每个带有电荷“q”,创建系统中的非零电位。

诉的方法解决方案

案例(i):如果数密度,C颗粒很大,他们的空间电荷形成一个连续和潜在φ是一个光滑函数由PoissonA¢s方程。

六、结果与讨论

在人类呼吸道吸入粒子的沉积是最重要的基本交通现象的理解和剂量学健康影响研究,考虑有毒或治疗粒子。粒子被认为是直径0.33μm单元密度。每个携带电荷的29个电子。粒子浓度在嘴里是1 * 105个粒子/立方厘米

(i),当带电粒子的数密度C大图1显示平均带电粒子数密度的增加减少分布Q2,关于时间和对称的变体。(2),当电荷粒子的数密度C相比,非常小,由于图像粒子上的力,图2显示的意思是带电粒子的数密度的增加减少电荷分布第四季度的时间与对称的变体。运输和沉积粒子的基本假设是气溶胶是球形的,非国米表演和存款与气道表面接触。雷竞技网页版微米粒子沉积不均匀很高浓度上呼吸道。

七世。结论

空中灰尘通常被吸入进入人体。最危险的粒子是可呼吸的大小。当吸入他们可以到达肺气囊.Dust吸入到肺呼吸系统可存入,引起局部刺激和如果他们溶于体液可能溶解在肺癌和通过直接进入血液。他们意味着有毒物质在尘土中可以旅行到其他的起源和原因可能更严重的影响,鼻塞,流鼻涕,痰,咳嗽和呼吸困难。当铅尘达到循环系统,它作用于肝脏,肾脏和中枢神经系统

引用

威尔逊和科尔,”增强沉积的粒子由于电荷,卷2,(1983),页271 - 276。
Melandri et al,”沉积电荷粒子的人类的航空公司”,卷14日问题5,(1983),页657 - 669。
威尔逊,“带电粒子沉积的圆管,参照气溶胶在人类肺癌的关系”,卷2,问题2(1947),页271 - 276。
Znang.Z。et al,“比较微观和纳米大小的粒子口供在人类上呼吸道模式”,气溶胶科学学报,36(2),(2005),页211 - 233。
Xi.J.et。艾尔,“运输和沉积micro-aerosols现实和口腔气管”的简化模型,生物医学Engg年鉴》35(4),(2007),页560 - 581
Kleinstreuer et al,“Drug-aerosol交付在人类呼吸系统”,年度生物医学Eng牧师。2008;10:195 - 200