GOALI: Microscale fundamentals of sweat evaporation

GOALI:汗液蒸发的微观基础

基本信息

  • 批准号:
    2214152
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-08-01 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Sweating is important to human thermoregulation, thermal comfort, illness diagnosis, and hygiene product development. However, little is known about how droplets emerge and evaporate from our sweat glands. The scale of these phenomena is in-between molecular processes that drive sweat generation revealed by biochemists and macroscopic sweat rate measurements performed by physiologists. Engineers have studied evaporation across all these length scales but only in non-biological settings. This work will use three advanced imaging techniques to provide a unique view of droplets during various sweating stages. To identify the main physical mechanisms underlying sweat evaporation, high-resolution photographs and videos will be interpreted with theoretical modeling and additional experimentation with artificial sweating surfaces. These research outcomes will potentially impact diverse fields ranging from medical diagnostic development to energy-efficient building design. In addition, the work will inform the industrial partner how to more realistically mimic sweating using a thermal manikin. These devices are often used in apparel development and to optimize airflow for human thermal comfort in buildings and vehicles. The project will foster the academia-industry partnership with various joint activities and engage with the broader public through multimedia platforms and campus events. To systematically understand the role of various thermofluidic factors in different sweat evaporation modes, the project team proposes a two-pronged transdisciplinary approach that merges physiological and engineering perspectives. First, a new method will be developed to integrate ventilated capsule sweat rate measurements used routinely in physiology with multimodal imaging. Specifically, the team will use fast macro videography, mid-wave infrared thermography, and optical coherence tomography. A suite of non-invasive methods will be used to simultaneously measure sweat evaporation rate and visualize the corresponding microscale sweat dynamics at three skin sites. The team will study these processes under neutral, moderate, and strong thermal stimuli that will be asserted to induce out-of-pore, dropwise, and filmwise sweating modes. Second, the contributions of various factors to sweat evaporation through experimentation and modeling will be explored employing the same method but with artificial sweating surfaces with gradually increasing complexity. This knowledge will enable the formulation of reduced-order models of the out-of-pore, dropwise, and filmwise modes. In addition, imaging sweating onset and drying phases will deepen understanding of biological processes, including how sweat traverses through the duct to the skin and what happens to sweat on the surface once its secretion stops.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
出汗对于人体体温调节、热舒适、疾病诊断和卫生产品开发很重要。然而,人们对液滴如何从我们的汗腺中产生和蒸发知之甚少。这些现象的规模介于生物化学家揭示的驱动出汗的分子过程和生理学家进行的宏观出汗率测量之间。工程师们研究了所有这些长度尺度的蒸发,但仅限于非生物环境。这项工作将使用三种先进的成像技术来提供各个出汗阶段液滴的独特视图。为了确定汗液蒸发的主要物理机制,将通过理论模型和人工出汗表面的额外实验来解释高分辨率照片和视频。这些研究成果将可能影响从医疗诊断开发到节能建筑设计等各个领域。此外,这项工作还将告知工业合作伙伴如何使用热人体模型更真实地模拟出汗。这些设备通常用于服装开发,并优化气流以提高建筑物和车辆中的人体热舒适度。该项目将通过各种联合活动促进学术界与工业界的伙伴关系,并通过多媒体平台和校园活动与更广泛的公众互动。为了系统地了解各种热流体因素在不同汗液蒸发模式中的作用,项目团队提出了一种融合生理学和工程学视角的双管齐下的跨学科方法。首先,将开发一种新方法,将生理学中常规使用的通气胶囊出汗率测量与多模态成像相结合。具体来说,该团队将使用快速宏观摄像、中波红外热成像和光学相干断层扫描。将使用一套非侵入性方法同时测量汗液蒸发率并可视化三个皮肤部位相应的微尺度汗液动态。该团队将在中性、中等和强烈的热刺激下研究这些过程,据称这些热刺激会诱导出毛孔、滴状和薄膜状出汗模式。其次,将通过实验和建模探索各种因素对汗液蒸发的贡献,采用相同的方法,但使用逐渐增加复杂性的人工出汗表面。这些知识将使得能够制定出孔外、滴状和膜状模式的降阶模型。此外,对出汗开始和干燥阶段进行成像将加深对生物过程的理解,包括汗液如何通过导管到达皮肤,以及汗液停止分泌后表面会发生什么情况。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为是值得的通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估来获得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Konrad Rykaczewski其他文献

Characterization of human extreme heat exposure using an outdoor thermal manikin.
使用户外热人体模型表征人体极端高温暴露。
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2024.171525
  • 发表时间:
    2024-03-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ankit Joshi;Shrisudha Viswanathan;Ankush K Jaiswal;Kambiz Sadeghi;Lyle Bartels;Rajan M Jain;Gokul Pathikonda;Jennifer K Vanos;Ariane Middel;Konrad Rykaczewski
  • 通讯作者:
    Konrad Rykaczewski
How droplets nucleate and grow on liquids and liquid impregnated surfaces
  • DOI:
    10.1039/c4sm01424c
  • 发表时间:
    2014-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Sushant Anand;Konrad Rykaczewski;Srinivas Bengaluru Subramanyam;Daniel Beysens;Kripa K. Varanasi
  • 通讯作者:
    Kripa K. Varanasi
Fundamentals of soft thermofluidic system design
  • DOI:
    10.1039/d0sm00504e
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Praveen Kotagama;Kenneth C. Manning;Konrad Rykaczewski
  • 通讯作者:
    Konrad Rykaczewski
Design and characterization of a single channel two-liquid capacitor and its application to hyperelastic strain sensing
  • DOI:
    10.1039/c4lc01341g
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Shanliangzi Liu;Xiaoda Sun;Owen J. Hildreth;Konrad Rykaczewski
  • 通讯作者:
    Konrad Rykaczewski
Water permeation and corrosion resistance of single- and two-component hydrophobic polysiloxane barrier coatings
单组分和双组分疏水性聚硅氧烷阻隔涂料的耐水渗透性和耐腐蚀性
  • DOI:
    10.1007/s11998-017-9918-5
  • 发表时间:
    2017-04-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Xiaoda Sun;S. Turnage;E. Iezzi;Y. Yang;B. Chang;N. C. Muthegowda;S. Balijepalli;Nicholas Dhuyvetter;Liping Wang;K. Solanki;Konrad Rykaczewski
  • 通讯作者:
    Konrad Rykaczewski

Konrad Rykaczewski的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Konrad Rykaczewski', 18)}}的其他基金

LEAP-HI: Dynamic Sensing and Computational Approaches to Assess Individual-level Heat Risk Across Diverse Populations
LEAP-HI:动态传感和计算方法来评估不同人群的个体水平热风险
  • 批准号:
    2152468
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
MRI: Acquisition of a High Heat Compatible System for Interdisciplinary Research and Education on Human Thermal Exposure and Safety in Hot Climates
MRI:获取高热兼容系统,用于炎热气候下人体热暴露和安全的跨学科研究和教育
  • 批准号:
    2117917
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Scalable Manufacturing Enabled by Highly Tunable Multiphase Liquid Metal Pastes with Solid and Fluid Capsule Additives
合作研究:通过高度可调的多相液态金属浆料与固体和流体胶囊添加剂实现可扩展制造
  • 批准号:
    2032415
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Fundamentals of soft heat exchangers
EAGER:软热交换器的基础知识
  • 批准号:
    1724452
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

基于微量铌和稀土协同处理制备高性能超级双相不锈钢的基础研究
  • 批准号:
    52374334
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于现代监测的湘西惹迷洞MIS2阶段石笋碳同位素和微量元素记录重建研究
  • 批准号:
    42371164
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微量元素钒调控能量代谢用于监控结直肠癌治疗及转移抑制的机制研究
  • 批准号:
    62305121
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
夏日哈木矿床硫化物熔离-演化过程研究:来自贱金属矿物微量元素和多硫同位素的约束
  • 批准号:
    42302078
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
微量肝癌组织肿瘤新抗原高效稳定深度覆盖鉴定技术研究
  • 批准号:
    32371503
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

金ナノ粒子高秩序二次元配列体を用いたSERSイムノアッセイによる極微量生体分子の定量
使用高度有序的二维金纳米颗粒阵列通过 SERS 免疫测定对超痕量生物分子进行定量
  • 批准号:
    24K08186
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
量子微細構造における動的核スピン分極の空間相関の創発・制御・検出
量子精细结构中动态核自旋极化空间相关性的出现、控制和检测
  • 批准号:
    24K06912
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
ガスハイドレート形成から読み解く、氷星間塵の表面構造への微量吸着分子の影響
从气体水合物的形成中了解痕量吸附分子对冰冷星际尘埃表面结构的影响
  • 批准号:
    24KJ0547
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Multi-Scale Experimental and Computational Investigation of Microscale Origins of Ductile Failure
延性破坏微观起源的多尺度实验和计算研究
  • 批准号:
    2334678
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Standard Grant
微量元素Nano-Compositeを応用した象牙質再石灰化・再生を革新する組織接着性材の創成
使用微量元素纳米复合材料创建组织粘附材料,彻底改变牙本质再矿化和再生
  • 批准号:
    24K12951
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了