WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 135 | 136 || 138 | 139 |   ...   | 140 |

Фактический диаметр капилляра определяется на измерительном микроскопе, а длина — фотографическим способом. Образцы крови перед измерением стабилизируются цитратом натрия в соотношении 1:9. Капилляр перед началом измерения промывают водой, а затем спиртом, раствором аммиака и эфиром. Для построения кривой течения крови при помощи измерительного гемостата создают различные перепады давления на концах капил­ляра в диапазоне от 10 до 300 мм вод. ст. и при каждом из них определяют объемный расход крови. Зная перепады давлений и соответствующие им величины объемного расхода, можно рассчитать значение эквивалентного градиента скорости и эквивалентной вязкости крови. Описанное устройство может быть использовано для определения пластичности крови путем измерения статического предельного напряжения сдвига, которое определяют по критической величине давления, необходимого для смещения столбика крови в капилляре:

0 = APR 21 ' где 0 — статическое предельное напряжение сдвига.

Из классической реологии известно, что значения предельного статического напряже­ния сдвига, получаемые таким способом, инвариантны в широких пределах [Фукс Г.И., 1956].

Определение предела текучести, между тем, — один из наиболее сложных вопросов реометрии. Рис. 10.18 иллюстрирует возможность отыскания по меньшей мере трех значений данного реологического параметра для одной и той же кривой течения.

Три классических способа определения предела текучести детально описаны R.

Houwink еще в 1937 г., но единства взглядов на то, какой из них позволяет определить истинное значение этого пара­метра, пока нет. Предел текучести iaQ есть не что иное, как статическое предельное напряже­ние сдвига 0, т.е.

минимальное напряжение, при достижении которого фактически начина­ется течение.

Слово «фактически» в данном случае подразумевает наличие начала течения и ниже определенного значения tjj, но это течение не позволяет зарегистрировать разрешаю­щая способность используемого реометра [Фукс Г.И., 1956]. По существу, статическое пре­дельное напряжение сдвига численно равно отрезку оси напряжений, отсекаемому продол­жением криволинейного участка кривой течения.

Столь же часто используется на практике понятие динамического предела текучести хъй. Он определяется как отрезок, отсекаемый на оси напряжения продолжением прямолинейного участка кривой течения. Найденный таким образом предел текучести служит теоретическим пределом текучести жидкости типа Шве­дова—Бингама, графиком которой является прямолинейный отрезок кривой течения реаль­ной среды и его продолжение до оси напряжений. Если учесть, что, согласно классическим представлениям, с превышением предела текучести структура среды полностью «разрушает­ся» и начинается течение, то становится ясным, почему этот параметр применительно к Г—] I— / N Рис. 10.19. Конфигурации рабочих частей капиллярного (а) и основных типов (б) ротационных реометров.

крови с определенными поправками используется как показатель агрегации ее форменных элементов [Григорьянц Р. А. и др., 1978].

Реже, чем два предыдущих способа, используется определение текучести как напряже­ния сдвига, начиная с которого зависимость между скоростью деформации и напряжением сдвига становится линейной хс0. Это так называемый условный предел текучести.

Разница между пределами текучести, определяемыми по трем рассмотренным методи­кам, весьма значительна и, по нашим данным, может достигать 30—40 %.

Характерно, что по мере возрастания гематокритного числа значения пределов текучести, определенные разны­ми способами, отличаются друг от друга в большей степени. Существенно, что статическое предельное напряжение сдвига определяется экспериментальным путем, а динамический и условный пределы текучести находятся путем графических построений. Наш многолетний опыт определения предела текучести различными способами показывает, что статическое предельное напряжение сдвига — показатель, наиболее пригодный для практического ис­пользования. Это обусловлено тем, что его величина определяется с наименьшей погреш­ностью измерения и физически он вполне оправдан.

Наибольшей популярностью для определения вязкости в настоящее время пользуются ротационные реометры. С их помощью получено большинство данных о реологических свойствах крови. Основные отличия ротационных приборов: 1) в них устанавливается непо­средственная связь между скоростью деформации и напряжением сдвига; 2) создается значи­тельно более однородное, чем в капиллярных вискозиметрах, поле деформаций и напряже­ний; 3) возможность исследовать упругие деформации и временные эффекты.



Любой ротационный реометр состоит из двух основных узлов — неподвижного (стато­ра) и подвижного (ротора). В зазор между этими узлами помещают исследуемый образец крови. При вращении ротора со строго фиксированной скоростью крутящий момент переда­ется через исследуемый образец статору, который в свою очередь связан с регистратором крутящего момента. Изменяя скорость вращения ротора (тем самым в отличие от капилляр­ного реометра задаются вполне определенные величины скорости деформации), фиксируют соответствующие изменения крутящих моментов.

Ротационные вискозиметры отличаются друг от друга конфигурацией рабочих узлов (рис. 10.19). Основным отличием приборов с разной формой ротора и статора является раз­личная степень однородности создаваемого поля напряжений. Так, например, в соосноцилиндрическом вискозиметре никогда не удастся достичь такого однородного сдвига, как в реометре типа «конус—плоскость». Это обусловлено конструктивными трудностями. Деле­ние на ротор и статор весьма условно, так как существуют измерители крутящего момента, основанные на том, что при его возникновении момент вращения мгновенно компенсирует ся электромагнитами с целью удержать «ротор» на месте, а регистрируется напряжение на обмотках удерживающих электромагнитов, пропорциональное моменту кручения. При этом как ротор, так и статор остаются неподвижными.

В приборе типа «конус—плоскость» зазор между ротором и статором гораздо меньше, чем в соосноцилиндрическом, что дает возможность пользоваться сравнительно небольшим количеством крови для исследования, облегчает соблюдение условия изотермичности иссле­дуемого образца.

Таким образом, оба типа вискозиметров (капиллярные и ротационные) могут быть ус­ловно классифицированы по двум основным признакам: по степени неоднородности созда­ваемого поля напряжения и по количеству конструктивных трудностей, которые приходится преодолевать при создании прибора.

Проиллюстрируем основные реологические соотношения для ротационных реометров на примере соосноцилиндрического с высотой стакана статора п, радиусами ротора и стато­ра Rp и R<. соответственно.

Статор испытывает крутящий момент:

М = F К, где М — крутящий момент (нм), a Rc — длина плеча, равная радиусу стакана статора.

F = 2я R, Oi; М = 2я Rc2 xji\ tCT М Скорость сдвига определяется из соотношения где ф — угловая скорость.

Соотношение размеров ротора и статора определяется величиной При достаточно небольшом зазоре величина а очень мала.

тогда после подстановки получаем:

2ср Из этого соотношения следует важный практический вывод: у можно регулировать, из­меняя угловую скорость ф и зазор между соосными цилиндрами d = r<. — Rp.

Исходя из соотношений, полученных для х„ и у, можно перейти в общем виде к выраже­нию для вязкости:

4>/а где величины а и 2я R^ h — постоянные для данного прибора, ф — регулируемая величина, а М — регистрируемый параметр.

Между тем ротационные реометры имеют определенные недостатки. Основной причи­ной погрешностей ротационной реометрии являются концевые эффекты вблизи торцов ци­линдров, которые полностью устранить весьма трудно. Кроме того, необходимо учитывать тепловыделения, возникающие в исследуемом образце. Образующееся тепло не уноси~тся потоком крови, как это происходит в капиллярных приборах, и может внести существенную ошибку в результаты измерений.

Представляется, что правильнее было бы не противопоставлять два описанных типа ре нии комплексного реологического анализа [Смольский Б.М. и др., 1570].

Результаты реометрии крови не могут быть оценены одним значением вязкости, без учета ее зависимости от скорости деформации. Наиболее полная реологическая информация содержится в кривой течения или вязкости, поэтому анализу обычно подвергаются отдель­ные параметры этих кривых, чаще кривой вязкости. Наибольший интерес представляют за­висимость вязкости от градиента скорости и степень отклонения крови от ньютоновского поведения, которая характеризуется степенью кривизны зависимости т| ~ f(y). На практике целесообразно использовать наиболее простые критерии оценки текучести свойств крови.





Известно, что по результатам рутинной реометрии для крови, как и других нелинейновязкопластичных материалов (псевдопластичных), на кривой течения могут быть выделены три участка: области наименьшей и наибольшей асимптотической вязкости и область ано­мальной вязкости. М. Reiner (1963) предложил для оценки текучих свойств неньютоновских жидкостей два критерия, которые с успехом можно использовать в гемореологии:

Лотн = Л max Л inin где Л,„ах и Лтт ~~ соответственно коэффициенты наибольшей и наименьшей асимптотической вязкости;

л Лтах — Лтт АТ\ =, 7тах ~ 7i«iii где Утах и Уш1п ~ значения скорости деформации, при которых наблюдается т|1пах и r|min; Ах\ — градиент снижения вязкости.

Применительно к крови для получения Дг| используют следующие соотношения:

., _ ЛЮ ~ Л ISO _ ЛЮ~ Л 7i<;n — Yin где л 10 и Л150 ~" вязкость крови при скоростях деформации 10 с 'и 150 с ¦ соответственно; у150 и у10 — градиенты скорости 150 с"1 и 10 с"1;

А „ Л1 ~ ^70 _ Л1 ~ Л 69 ' 770 где г|, и т)70 — вязкость крови при скоростях деформации 1,0 с ' и 70 с ' соответственно; у,, у70 — значения градиентов скорости 1 с"1 и 70 с"1.

Показатель Дг|" мы использовали нами при обработке данных, полученных с помощью ротационного соосноцилиндрического вискозиметра. Другим способом характеристики не­линейного участка кривой вязкости или течения крови в целом является его параметричес­кое описание. Участок переменной вязкости, который удается выявить при реометрии крови, удовлетворительно аппроксимируется, например, степенной зависимостью. Это озна­чает, что в координатах lgx ~ lgy или lgri ~ lgy участок переменной вязкости превращается в прямую линию.

Реологическими параметрами при этом являются пик, причем параметр п является мерой нелинейности кривой течения.

Учитывая, что реологические параметры крови в значительной мере зависят от величи­ны гематокритного числа, заслуживает внимания рассмотрение так называемых стабилизи­рованных или приведенных реологических характеристик.

Целью введения этих характерис­тик является получение показателей вязкости, инвариантных по отношению к гематокритному числу. В.А. Аграненко (1980), В.А.

Аграненко и соавт. (1981) предлагают стабилизиро­ванный показатель предела текучести или, как они его называют, коэффициент агрегации:

А = ¦со (Н 7) или А = (Н 5)3 ' где А — коэффициент агрегации, н/м2; т0 — предел текучести. Аналогичный показатель ис­пользовали Р.А. Григорьянц и соавт. (1978). Эти же авторы для исключения влияния гематокритного числа на вязкость крови используют показатель структурной вязкости:

Р = In тц Н или р = Н где р — показатель структурной вязкости, Пас; т], — коэффициент вязкости при скорости деформации 1с"1.

Систему «приведенных» показателей широко применяют в классической реологии.

Общий алгоритм расчета приведенных показателей имеет следующий вид [Фукс Г.И., 1956; Цветков В.Н. и др., 1965] • Расчет относительной вязкости г\°:

где Т1 — вязкость исследуемого образца при данной скорости деформации; ti0 — вяз­кость известной ньютоновской жидкости (обычно воды).

Расчет удельной или специфической вязкости г|°:

Расчет логарифмической вязкости г)?:

где In tj° — натуральный логарифм относительной вязкости; С — процентная кон­центрация суспензии.

Расчет приведенной или приведенной удельной вязкости г|°:

Смысл показателя заключается в том, что при отсутствии эффекта взаимодействия между частицами дисперсной фазы он является функцией величины этих частиц и не зависит от их концентрации.

Расчет характеристической или истинной внутренней вязкости раствора, содержащего взаимодействующие частицы г\°5:

° ' '/с) ¦ или = limTi4 = lim (^ С»0 С> Символ С > 0 означает, что имеется в виду экстраполяция данного отношения на ну­левую концентрацию. Такой показатель целесообразно рассчитывать в том случае, если имеет место взаимодействие между частицами.

Расчет характеристической логарифмической вязкости т)°:

Pages:     | 1 |   ...   | 135 | 136 || 138 | 139 |   ...   | 140 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.