Лекция 5.

Биореология.

Биореология - раздел физики, изучающий течение биоло-гических жидкостей, обладающих вязкостью и пластичных.

В предыдущей лекции мы отметили, что у большинства жидкостей коэффициент вязкости зависит от природы жидкости и от температуры. Эти жидкости называются ньютоновскими жидкостями.

У некоторых жидкостей, преимущественно высокомолекулярных, коэффициент вязкости зависит не только от температуры и природы жидкости, но и от режима течения, градиента скорости, давления и др. факторов. Такие жидкости называются неньютоновскими. В качестве примера неньютоновских жидкостей кровь. Это пластичная, вязкая жидкость. Она относится к неньютоновским жидкостям из-за своего состава: кровь – это суспензия форменных элементов в белковом растворе- плазме.

В биореологии из-за пластичности жидкостей формула Ньютона записывается в иной форме

.

Это связано с тем, что высокомолекулярные вещества образуют крупные агрегаты и их следует рассматривать как сплошные среды. Например, кровь образует агрегаты в виде монетных столбиков из эритроцитов. В расчет принимаются только

эритроциты, т.к.

эритроцитов в крови в 50 раз больше, чем тромбоцитов и лейкоцитов. Поэтому реологические свойства кро-

Рис. 5.1

ви определяются толь-ко концентрацией и.

механическими свойствами эритроцитов. Как видно из рисунка при движении крови наблюдается деформация сдвига. Поэтому формулу Ньютона преобразуют в формулу, похожую на закон Гука, описывающий деформацию твердых тел.

В уравнении (5.1) - напряжение сдвига,- скорость сдвига.

Кривые течения – графики зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига.

На рис. 5.2 кривая 1 соответствует ньютоновской жидкости. Видим, что ньютоновская жидкость начинает течь при самых небольших скоростях сдвига. Кривая 2 соответствует неньютоновской жидкости, т.е. вязко-пластичной жидкости. Здесь жидкость начинает течь только при

Рис. 5.2

. предел

текучести. Это связано с тем, что для приведения в движение агрегатов – монетных столбиков нужны дополнительные усилия в сравнении с ньютоновскими жидкостями.

Зависимость коэффициента вязкости крови от различных физических факторов.

1. от градиента скорости (скорости сдвига)

1 –эффективная вязкость,

2 – коэффициент вязкости ньюто-новской жидкости (взяли равный кажущейся вязкости крови – предельной вязкости).

Рис. 5.3

Из графика видно, что с увеличением скорости сдвига, т.е. с увеличением , эффективная вязкость крови резко падает и при γ > 100 с^-1 вязкость крови становится равной некоторому предельному значению, остающемуся далее неизменным как у ньютоновской жидкости. Это происходит оттого, что агрегаты эритроцитов с увеличением градиента скорости распадаются, следовательно, кровь находится под напряжением .

Предельное значение вязкости крови называют кажущейся вязкостью.

2) От гематокритного показателя (гематокрита) ,

т.е. от концентрации эритроцитов в крови:

С увеличением гематокритного показателя вязкость крови падает, т.к. увеличивается число комплексов и увеличиваются их раз

меры.

Рис. 5.4