Porous particle-laden turbulent and laminar oscillating and steady flow in multiple branching
Project goals
In the frame of the submitted proposal, experimental research “in vitro” will be conducted of transport and deposition of large porous particles in realistic models of multiple branching respiratory tract including mouth/throat and trachea in oscillating and steady laminar and turbulent regime, i.e. at full breathing cycle and at steady inspiration. Over the past decade, it is documented a sharply increased medical treatment using inhaled pharmaceutical aerosols. To ensure the efficiency of this mode of medication, it is necessary that aerosols don’t end their life in early stages of the tracheobronchial tree. Particles must have an appropriate shape and density. In some clinical studies, increased deposition efficiency was proved of large porous particles with density appr. 0.1 g/cm3. In the project, transport and deposition of standard and large porous particles of various characteristics in individual segments of the respiratory tract will be studied using appropriate methods (PDA, fluorometrie) as well as the influence of turbulence generated in upper airways on the deposition in the individual bifurcations. Also, technology to fabricate physical models of respiratory tract will be improved and in collaboration with PET Centre of Masaryk Oncology Institute in Brno, Positron Emission Tomografie will be tested for studies of deposition.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 14 (SGA02011GA-ST)
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrství
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P105-11-1339
Alternative language
Project name in Czech
Oscilační a ustálené turbulentní a laminární proudění s porézními částicemi v mnohočetných větveních
Annotation in Czech
V rámci předkládaného projektu bude realizován experimentální „in vitro” výzkum transportu a depozice velkých porézních částic v realistických modelech mnohočetně větveného dýchacího traktu včetně ústní dutiny a trachey v oscilačním a ustáleném laminárním a turbulentním režimu, tj. jak při plném dýchacím cyklu tak při ustáleném vdechu. V posledním desetiletí je dokumentován výrazný nárůst léčby pomocí inhalovaných farmaceutických aerosolů. Aby byla zajištěna účinnost tohoto způsobu léčby, je nutné, aby aerosoly neskončili svůj „život“ v prvních stupních tracheobronchiálního stromu. Částice proto musí mít vhodný tvar a velikost. V některých klinických studiích byla prokázána zvýšená účinnost depozice tzv. velkých porézních částic s hustotou řádu 0.1 g/cm3. V projektu bude studován transport a depozice standardních a velkých porézních částic různých charakteristik v jednotlivých částech modelu dýchacího traktu vhodnými metodami (PDA, fluorometrie) a vliv turbulence generované v horních dýchacích cestách na depozici v jednotlivých bifurkacích. Bude zdokonalena technologie výroby fyzikálního modelu dýchacího traktu a ve spolupráci s PET centrem Masarykova onkologického ústavu v Brně testována metoda Positron Emission Tomografie na studium depozice.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project results correspond with its goals and suggest their fulfilment. The principal contribution is in the development of computational models of human respiratory tracts verified experimentally. Collaboration with foreign partners and active contribution of students should be mentioned. Results were presented mainly in terms of publications. Potential continuation of research is evident.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2011
Realization period - end
Apr 7, 2016
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP17-GA0-GA-U/03:1
Data delivery date
Jun 28, 2017
Finance
Total approved costs
5,495 thou. CZK
Public financial support
5,495 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 495 CZK thou.
Public support
5 495 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BK - Liquid mechanics
Solution period
01. 01. 2011 - 07. 04. 2016