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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2005.tde-07112005-011012
Document
Author
Full name
Cyro Albuquerque Neto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2005
Supervisor
Committee
Yanagihara, Jurandir Itizo (President)
Ferreira, Maurício Silva
Pimenta, Marcos de Mattos
Title in Portuguese
Um modelo do transporte de monóxido de carbono no sistema respiratório do corpo humano.
Keywords in Portuguese
bioengenharia
modelagem sistema respiratório
poluição atmosférica
Abstract in Portuguese
Esse trabalho trata da análise do transporte de monóxido de carbono no corpo humano. O monóxido de carbono é um gás incolor, inodoro e insípido, sendo a principal causa das mortes acidentais por intoxicação. É o poluente lançado em maior quantidade na atmosfera. Quando inspirado, ocupa lugares destinados ao transporte de oxigênio, com afinidade cerca de 250 vezes maior. O oxigênio é utilizado pelos tecidos no processo de geração de energia. Sua falta pode causar danos à saúde. Concentrações altas de monóxido de carbono podem resultar em acidentes fatais. Para analisar o transporte de monóxido de carbono, foi desenvolvido um modelo matemático do sistema respiratório, considerando as trocas dos gases monóxido de carbono, oxigênio e dióxido de carbono. O modelo possibilita analisar a distribuição de monóxido de carbono no corpo humano, dependendo das condições do ar inspirado, em regime transitório. É definido pela separação dos locais onde os gases estão presentes em compartimentos. São esses os alvéolos, os capilares pulmonares, o sangue arterial, o sangue venoso, os tecidos e os capilares teciduais. No equacionamento, utilizou-se princípios de conservação de massa. O transporte dos gases no sangue e nos tecidos é representado por equações com bases empíricas, incluindo a influência de um gás sobre o outro. No final, alguns resultados de simulações do modelo são apresentados e discutidos. A validação foi feita comparando os resultados do modelo com dados experimentais de exposição controlada ao monóxido de carbono. A coerência entre os resultados foi excelente. Após a validação o modelo foi utilizado para prever a concentração de CO no corpo humano após exposição a alguns ambientes típicos. Entre esses, tem-se a análise dos critérios de qualidade de ar para o monóxido de carbono, que mostraram ser adequados. Outra aplicação são situações típicas de incêndio, onde o aumento de dióxido de carbono e a diminuição de oxigênio mostraram acelerar a absorção de monóxido de carbono pelo corpo humano.
Title in English
A model of the carbon monoxide transport in the respiratory system of the human body.
Keywords in English
atmospheric pollution
bioengineering
model respiratory system
Abstract in English
This work is about the transport of carbon monoxide in the human body. The carbon monoxide is a colorless, odourless and tasteless gas and the main cause of accidental deaths for poisoning. It is responsible for the biggest amount of pollutant launched in the atmosphere. When inspired, it occupies places destined to the oxygen transport, with affinity about 250 times bigger. The oxygen is used by the tissues in the process of energy generation. Its lack can cause damages to the health. High concentrations of carbon monoxide can result in fatal accidents. To analyze the transport of carbon monoxide, a mathematical model of the respiratory system was developed, considering the exchanges of the gases carbon monoxide, oxygen and carbon dioxide. With this model, it is possible to analyze the transient distribution of carbon monoxide in the human body, depending on the conditions of the inspired air. It is defined by the separation of the places where the gases are present in compartments. These are the alveoli, the pulmonary capillaries, the arterial blood, the venous blood, the tissues and the tissues capillaries. The equations were defined by principles of mass conservation. The transport of these gases in blood and tissues are represented by empiric based equations, including the influence between them. Some model’s simulation results are presented and discussed at the end. The validation was done comparing the model’s results with experimental data of controlled exposition to carbon monoxide. The agreement between the results was excellent. After that, the model was used to some typical situation. One of them is about the verification of the quality air criteria for carbon monoxide, showing to be adequate. Other application are typical fire situations, where the carbon dioxide rising and oxygen reduction showed to accelerate the absorption of carbon monoxide by the human body.
 
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Publishing Date
2006-05-18
 
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