A carbon monoxide transport model of the human respiratory system applied to urban atmosphere exposure analysis

Neto, Cyro Albuquerque; Yanagihara, Jurandir Itizo; Turri, Fabio

doi:10.1590/s1678-58782008000300011

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“…(17) and (18) [21], which analyzed how the power of breathing was influenced by ventilation. Pressure-volume curves of the lung were plotted for different subjects and different values of ventilation.…”

Section: Figure 3: Representation Of the Adopted Control Volumementioning

confidence: 99%

“…Acclimatization periods are also taken into account by means of hemoglobin concentration. Two models are employed to supply the basic data to the exergy analyses: Ferreira and Yanagihara [14] thermal model of the human body and Albuquerque, Yanagihara and Turri [18] model of the respiratory system. To evaluate the exergy performance of the body as a whole, the model of Mady et al [7] and Mady and Oliveira Junior [19] are adopted.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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The effect of altitude and intensity of physical activity on the exergy efficiency of respiratory system

Henriques¹,

Mady²,

Neto³

et al. 2014

Int. J. Thermo

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The effect of altitude on exercise performance of lowlanders has long been discussed, but it is still unclear whether the performance reduction is related to inefficiency of the respiratory system, body tissues or both. In the present work, exergy analysis was applied to the human body in order to compare its exergy efficiency under basal conditions and during physical activity at sea level and high altitudes for different periods of acclimatization. Two control volumes were analyzed: respiratory system and human body as a whole. Data concerning mass and energy balances of the body and respiratory system were obtained from models available in the literature, which were modified based on medical literature to simulate the responses to physical activity at high altitude for different periods of acclimatization. The results indicated that the respiratory system exergy efficiency is reduced at high altitudes and under physical activity, while exergy efficiency of the body increases for both parameters, which may indicate that the discomfort reported at high altitudes is mostly related to the respiratory system than to the other ones. Concerning the acclimatization period, its influence was more pronounced on the respiratory system.

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Section: Figure 3: Representation Of the Adopted Control Volumementioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

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The effect of altitude and intensity of physical activity on the exergy efficiency of respiratory system

Henriques¹,

Mady²,

Neto³

et al. 2014

Int. J. Thermo

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“…O presente trabalho tem como base o modelo do sistema respiratório de Albuquerque-Neto, Yanagihara e Turri (2008) e o modelo do sistema térmico de Ferreira e Yanagihara (2009). Ambos são modelos recentes, que consideram diversos aspectos importantes desenvolvidos ao longo da história.…”

Section: Modelosunclassified

“…No modelo do sistema respiratório de Albuquerque-Neto, Yanagihara e Turri (2008), o corpo humano foi representado por compartimentos sanguíneos (arterial, venoso, capilares pulmonares e teciduais), compartimentos teciduais (muscular e não muscular) e por um compartimento alveolar. As equações geradas a partir de balanços de massa determinam a concentração de O 2 , CO 2 e CO em cada compartimento ao longo do tempo.…”

Section: Modelosunclassified

“…Modelos do sistema respiratório com bases fisiológicas também foram aplicados para verificar o comportamento do gás monóxido de carbono (CO) no corpo humano. Os mais completos são os de Sharan e Selvakumar (1999), Bruce e Bruce (2003), Stuhmiller e Stuhmiller (2005) e Albuquerque-Neto, Yanagihara e Turri (2008) 2 . Este último é a principal referência no desenvolvimento da parte respiratória do presente trabalho.…”

Section: Primeiros Modelos Da Ventilaçãounclassified

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Modelo integrado dos sistemas térmico e respiratório do corpo humano.

Neto¹

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AgradecimentosAo Jurandir Itizo Yanagihara, pela orientação. Ao Maurício Silva Ferreira e ao Fábio Turri, autores das principais referências deste trabalho. Ao Fernando Fernandes Chaves e ao Leandro de Moraes, pela otimização do programa computacional. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pelo suporte ao projeto. ResumoO objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático dos sistemas térmico e respiratório humanos que permita, a partir das condições do ambiente e do nível de atividade física, determinar a distribuição da temperatura e das concentrações de oxigênio e dióxido de carbono ao longo do corpo. No modelo representou-se o corpo humano dividido em quinze segmentos: cabeça, pescoço, tronco, braços, antebraços, mãos, coxas, pernas e pés. Cada segmento contém um compartimento arterial e um compartimento venoso, os quais representam os grandes vasos. O sangue nos pequenos vasos foi considerado juntamente com os tecidos -músculo, gordura, pele, osso, cérebro, pulmão, coração e vísceras. Os gases -O 2 e CO 2 -são transportados pelo sangue e armazenados nos tecidos, dissolvidos e reagidos quimicamente. Nos tecidos ocorre metabolismo, que consome oxigênio e produz dióxido de carbono e calor. A pele troca calor com o ambiente por condução, convecção, radiação e evaporação. O trato respiratório o faz pela ventilação, por convecção e evaporação. Nos pulmões ocorre transferência de massa, por difusão entre um compartimento alveolar e diversos compartimentos capilares pulmonares. Para modelar o transporte de massa e o transporte de calor nos tecidos foram usadas duas formas distintas. No caso da transferência de massa, os tecidos foram representados por compartimentos nos segmentos modelados. No caso da transferência de calor, foram representados por camadas nos segmentos, sendo que estes ora têm a geometria de um cilindro (seção transversal circular), ora a de um paralelogramo -no caso das mãos e dos pés. O sistema regulador do corpo humano foi divido em quatro formas de atuação: metabolismo, circulação, ventilação e sudorese. O metabolismo varia com o calafrio (que depende da temperatura corporal) e a atividade física; a circulação depende da concentração dos gases no corpo, da temperatura e do metabolismo; a ventilação, da concentração dos gases; a sudorese, da temperatura. Para solucionar as equações diferenciais do modelo foram usados métodos numéricos implícitos. As equações diferenciais parciais foram discretizadas pelo método dos volumes finitos. Comparações com trabalhos experimentais encontrados na literatura mostraram que o modelo é adequado para representar variações climáticas, exposições a quantidades reduzidas de oxigênio e elevadas de dióxido de carbono, e situações de exercício físico. Outros resultados gerados pelo modelo demonstraram que acidentes de descompressão tornam-se mais severos quando associados à queda da temperatura ambiente, por causa do aumento do consumo de O 2 pelo calafrio. Este também aumenta o risco de uma intoxicação por CO 2 , devido ao...

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Exergy Analysis and Human Body Behavior

Oliveira

2012

Exergy

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A carbon monoxide transport model of the human respiratory system applied to urban atmosphere exposure analysis

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The effect of altitude and intensity of physical activity on the exergy efficiency of respiratory system

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Modelo integrado dos sistemas térmico e respiratório do corpo humano.

Exergy Analysis and Human Body Behavior

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