远端肺细支气管中气溶胶沉积的实验研究

微米级颗粒的沉积在气象学及诸多工程应用中具有重要意义，例如气体管道中的粉尘沉积、发动机尾气中的碳沉积、设计高效的空气净化系统，以及评估吸入药物或大气污染物的沉积以确定其对人类健康的影响。尽管现有关于直管内沉积的文献已相当成熟，但针对模拟肺部颗粒动力学的微毛细管在宽雷诺数范围内沉积的实验研究仍属空白。大气污染物和雾化药物在肺部的沉积取决于多种生物因素，如流动特性、肺部形态、呼吸模式、颗粒特性、沉积机制等。更复杂的是，每一次呼吸在肺部的不同区域均表现出跨越宽雷诺数范围的流动。本研究在与第7至第23级分支代相关的直径的仿生细支气管中，实验研究了雾化气溶胶在一个呼吸周期内所表现出的整个雷诺数范围内的沉积。气溶胶流体中负载了硼掺杂碳量子点作为荧光团。使用超声雾化器生成该混合流体的气溶胶，产生平均直径为6.5$\mu$m的液滴。使用荧光分光光度计测量沉积在细支气管壁上的气溶胶量。最后，提出了一个普适的细支气管尺度沉积模型，该模型可构成肺部尺度气溶胶沉积预测的基本构建模块。