对人类鼻腔气道中微月球尘埃沉积的数值分析
Xinguang Cui1, Wei Song1, Yuan Xue2
1School of Aerospace Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei, China.
Journal of hazardous materials
|October 4, 2023
概括
吸入月球尘埃 (LD) 对宇航员构成健康风险. 这项研究揭示了微型LD颗粒大小和呼吸速率如何影响鼻气道和肺部的沉积,为保护措施提供了信息.
科学领域:
- 航空航天医学 航空航天医学
- 环境健康 环境健康
- 计算流体动力学的流体动力学.
背景情况:
- 月球尘埃 (LD) 的毒性是已知的宇航员健康危害.
- 微型LD在人类鼻腔气道中的沉积模式尚不清楚.
- 对微型LD沉积的实验研究具有挑战性.
研究的目的:
- 为了研究微LD在人类鼻腔气道中的沉积特征.
- 了解LD大小和灵感流速对沉积的影响.
- 为评估健康风险和制定宇航员保护策略提供数据.
主要方法:
- 使用数值模拟来建模微型LD沉积.
- 该研究分析了基于LD粒子大小的沉积分数.
- 灵感流速有所变化,以模拟不同的宇航员活动水平.
主要成果:
- 大于4微米的LD颗粒主要以40L/分钟的速度沉积在鼻腔中.
- 低于8微米的LD颗粒更有可能以15L/分钟的速度到达肺叶.
- 右上肺叶显示较高的沉积率 (高达31%),右至左肺沉积率达到3.0.
结论:
- 鼻腔气道中的微LD沉积受到颗粒大小和宇航员活动 (呼吸率) 的显著影响.
- 数学模型可以预测上呼吸道和整个肺部的LD沉积,但对于支气管和肺叶的LD沉积不那么准确.
- 这些发现对于评估月球尘埃对宇航员健康的风险和设计有效的对策至关重要.
