Étude expérimentale du dépôt de particules sphériques et fibreuses dans un modèle des voies respiratoires
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Abstract EN:
This work fits into a research program on the deposit of fibrous particles in a pulmonary pattern with several branching. The first step consisted in elaborating a manufacturing method of a bronchial pattern according to WEIBEL's one. For the aeraulic study, we undertook to carefully study the characteristics of the outflow in inspiratory and expiratory phases for the instantaneous flows usually used in pulmonary ventilation. A DISA anemometric line allowed us to draw not only the speed profiles but also cards of turbulence rates. In the following step, we elaborated a method of measurement of compact particles deposit. The measures of deposit permitted to check and improve the laws of deposit by sedimentation and impact proposed in the literature. From a local deposit point of view, we have shown that these mechanisms of particles stops usually used in aerosol physics are not sufficient. This problem was settled starting from the quantitative description of the outflow and communing these mechanisms with a contribution due to the local turbulence of the outflow. In case of fibres, the measures of weight and fractional outputs show that the deposit is favoured for the weak flows, contrarily to speric particles. Moreover, the deposit probability is a complex function of the geometrical characteristics of the fibre.
Abstract FR:
Ce travail s'inscrit dans un programme de recherche sur le dépôt des particules fibreuses dans un modèle pulmonaire à plusieurs embranchements. La première étape a consisté en une mise au point d'une méthode de fabrication d'un modèle bronchique suivant celui de WEIBEL. Pour l'étude aéraulique, nous avons entrepris d'examiner en détail les caractéristiques de l'écoulement en phase inspiratoire et expiratoire pour les débits instantanés rencontrés couramment en ventilation pulmonaire ; une chaîne anémométrique DISA nous a permis de tracer non seulement les profils de vitesse, mais encore les cartes des taux de turbulence. Dans l'étape suivante, nous avons mis au point la méthodologie pour la mesure du dépôt des particules compactes. Les mesures de dépôt ont permis de vérifier et d'affiner les lois de dépôt par sédimentation et par impact proposées dans la littérature. Du point de vue dépôt local, nous avons montré que ces mécanismes d'arrêt des particules généralement utilisés en physique des aérosols ne sont pas suffisants. Ce problème a été solutionné en partant de la description quantitative de l'écoulement et d'associer à ces mécanismes une contribution due à la turbulence locale de l'écoulement. Dans le cas des fibres, les mesures de rendements pondéraux et fractionnels montrent que le dépôt est favorisé pour les faibles débits contrairement aux particules sphériques. De plus, la probabilité de dépôt est une fonction complexe des caractéristiques géométriques de la fibre.