[发明专利]人类呼吸道飞沫的计算机模拟

说明书

本申请涉及人类呼吸道飞沫的计算机模拟。描述了模拟人类呼吸事件的计算机辅助技术。该计算机辅助技术访问包括人的呼吸道的一部分的模型，该模型将呼吸道建模为容积区域，将呼吸事件引发到该容积区域中，该呼吸事件在所访问的模型中在建模的呼吸道内部的深度处起源，在表示在呼吸道内阈值深度处模型的面积的入口边界条件下模拟呼吸事件的元素在容积区域内的移动，该元素表示呼吸事件的颗粒，并且从模拟中获得呼吸事件的颗粒的轨迹的表示。

背景技术

当人类呼吸、说话、唱歌、咳嗽、打喷嚏等时会排出人类呼吸道飞沫。预测这些颗粒如何扩散到周围环境中的能力有助于制定保持社交距离的指导、做出设计改变以改善空气质量并降低感染风险，以及生产有效的个人防护装备。

发明内容

根据一个方面，一种由一个或多个计算机系统执行的计算机实现的方法包括访问包括人的呼吸道的一部分的模型，该模型将呼吸道建模为容积区域；将呼吸事件引发到该容积区域中，该呼吸事件在所访问的模型中在建模的呼吸道内部的深度处起源；在表示在呼吸道内阈值深度处模型的面积的入口边界条件下模拟呼吸事件的元素在容积区域内的移动，其中该元素表示呼吸事件的颗粒；以及从模拟中获得呼吸事件的颗粒的轨迹的表示。

计算机实现的方法的实施例可以包括以下特征或本文公开的其它特征中的任何一个或多个。

呼吸道的表示包括咽部的模型。呼吸道的表示包括咽部的口咽区域的模型。引发发生在表示咽部的口咽区域的区域处，并且模拟还包括模拟呼吸事件的从咽部的口咽区域通过口腔并从人的嘴流出的流体流动。引发发生在表示咽部的咽喉区域的区域处，并且模拟还包括模拟呼吸事件的从咽部的咽喉区域通过口咽区域、口腔并从人的嘴流出的流体流动。所模拟的呼吸事件是咳嗽。

根据附加方面，一种计算机系统包括一个或多个处理器设备、耦合到该一个或多个处理器设备的存储器、存储用于进行人类呼吸事件的流体模拟的可执行计算机指令的存储装置，指令配置一个或多个处理器以执行以下操作：访问包括人的呼吸道的一部分的模型，该模型将呼吸道建模为容积区域；将呼吸事件引发到该容积区域中，该呼吸事件在所访问的模型中在建模的呼吸道内部的深度处起源；在表示在呼吸道内阈值深度处模型的面积的入口边界条件下模拟呼吸事件的元素在容积区域内的移动，其中该元素表示呼吸事件的颗粒；以及从模拟中获得呼吸事件的颗粒的轨迹的表示。

计算机系统的实施例可以包括以下特征或本文公开的其它特征中的任何一个或多个。

呼吸道的表示包括咽部的模型。呼吸道的表示包括咽部的口咽区域的模型。引发发生在表示咽部的口咽区域的区域处，并且用于模拟的指令还包括用于模拟呼吸事件的从咽部的口咽区域通过口腔并从人的嘴流出的流体流动的指令。该系统还被配置为在表示咽部的咽喉区域的区域处引发，并且模拟还被配置为模拟呼吸事件的从咽部的咽喉区域通过口咽区域、口腔并从人的嘴流出的流体流动。呼吸事件是咳嗽。

根据附加方面，一种有形地存储在计算机可读非暂态存储设备上的计算机程序产品，该存储设备存储模拟人类呼吸事件的可执行计算机指令，所述指令用于使计算系统：访问包括人的呼吸道的一部分的模型，该模型将呼吸道建模为容积区域；将呼吸事件引发到该容积区域中，该呼吸事件在所访问的模型中在建模的呼吸道内部的深度处起源；在表示在呼吸道内阈值深度处模型的面积的入口边界条件下模拟呼吸事件的元素在容积区域内的移动，其中该元素表示呼吸事件的颗粒；以及从模拟中获得呼吸事件的颗粒的轨迹的表示。

计算机程序产品的实施例可以包括以下特征或本文公开的其它特征中的任何一个或多个。

呼吸道的表示包括咽部的模型。呼吸道的表示包括咽部的口咽区域的模型。用于引发的指令发生在表示咽部的口咽区域的区域处，并且指令还包括用于模拟呼吸事件的从咽部的口咽区域通过口腔并从人的嘴流出的流体流动的指令。指令还包括用于在表示咽部的咽喉区域的区域处引发的指令，并且用于模拟的指令还包括用于模拟呼吸事件的从咽部的咽喉区域通过口咽区域、口腔并从人的嘴流出的流体流动的指令。所模拟的呼吸事件是咳嗽。