توسعه یک مدل چندبخشی برای ارزیابی شرایط حرارتی بدن انسان با اصلاح سیستم گردش خون

Abstract

مدلسازی تأثیر سیستم گردش خون بدن متشکل از رگ‌ها و مویرگ‌های فراوان بر شرایط حرارتی بدن، پیچیدگی‌های زیادی داشته‌ که باعث شده دربسیاری از مدلهای تنظیم حرار‌ت بدن با فرضیات بسیار ساده‌کننده و غیردقیق، درنظرگرفته‌شود. مدل چندبخشی مبتنی‌بر حسگرهای‌حرارتیMSTB، خون را به صورت یک نقطه با ظرفیت‌حرارتی مشخص فرض کرده که با دمای یکسان و از طریق یک سیستم گردش خون ساده با اندام‌ها تبادل‌حرارت دارد. این فرضیه باعث خطای زیاد در ارزیابی دمای برخی از اندام‌ها می‌شود. لذا در این مقاله با اصلاح سیستم گردش خون، تشریح نحوه و ترتیب گردش خون در اندام‌ها و درنظرگرفتن حسگرهای‌پوستی مدل چندبخشیJOSTB با تقسیم بدن به 17بخش، 3لایه و عروق (سیاهرگ-سرخرگ) معرفی‌شده‌است. همچنین معادلات انتقال جرم و حرارت و موضعی‌سازی‌شده پنس برای تعیین دمای بافت بخش‌های مختلف بدن همراه با شرایط مرزی مناسب بیان‌شده‌است. نتایج اعتبارسنجی مدل‌جدید با مدلMSTB و نتایج آزمایشگاهی نشان‌می‌دهد که مدل جدید دمای بخش‌های مختلف را با دقت قابل‌قبولی پیش‌بینی می‌کند. به طوریکه متوسط خطا برای تخمین دمای پوست بخش‌های مختلف در شرایط دمایی محیطی گسترده ( ℃10-50) برای مدل‌هایMSTB و JOSTB به‌ترتیب برابر ℃3/2 و ℃1/1 است.