§ 9.4. Методы определения вязкости жидкости. Клинический метод определения вязкости крови

Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметри­ей, а приборы, используемые для таких целей, — вискозиметрами. Рассмотрим наиболее распространенные методы вискозиметрии.

Капиллярный метод основан на формуле Пуазейля и заключает­ся в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений.

Капиллярный вискозиметр применяется для определения вяз­кости крови.

Капиллярными вискозиметрами измеряют вязкость от значений 10^-5 Па*с, свойственных газам, до значений 10⁴ Па*с, характерных для консистентных смазок.

Метод падающего шарика используется в вискозиметрах, осно­ванных на законе Стокса. Из формулы (9.15) находим η=2(p-p_ж)*r2g/(9υ₀)

Таким образом, зная величины, входящие в правую часть этой формулы, и измеряя скорость равномерного падения шарика, мож­но найти вязкость данной жидкости.

Предел измерений вискозиметров с движущимся шариком сос­тавляет 6*10⁴ - 250 Па*с.

Применяются также ротационные вискозиметры, в которых жидкость находится в зазоре между двумя соосными телами, на­пример цилиндрами. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость измеряется по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора.

С помощью ротационных вискозиметров определяют вязкость жидкостей в интервале 1 – 10⁵ Па*с, т.е. смазочных масел, расплав­ленных силикатов и металлов, высоковязких лаков и клеев, глинис­тых растворов и т.п.

В ротационных вискозиметрах можно менять градиент скорости, задавая разные угловые скорости вращения ротора. Это позволяет измерять вязкость при разных градиентах и установить зависи­мость η= f(dυ/dх), которая характерна для неньютоновских жид­костей.

В настоящее время в клинике для определения вязкости крови используют вискозиметр Гесса с двумя капиллярами. Схема его устройства дана на рис. 9.7, в. Два одинаковых капилляра 0161 и 02&2 соединены с двумя трубочками 1 и 2. Посредством резиновой груши или втягивая воздух ртом через наконечник 3, поочередно благодаря тройнику с краном 4 заполняют капилляр a₁b₁ и трубоч­ку 1 до- отметки 0 дистиллированной водой, а капилляр а^Ь^ и трубочку 2 до отметки 0 — исследуемой кровью. После этого теми же способами одновременно перемещают обе жидкости до тех пор, пока кровь не достигнет цифры 1, а вода — другой отметки в своей трубке. Так как условия протекания воды и крови одинаковы, то объемы наполнения трубок 1 и 2 будут различными вследствие того, что вязкости этих жидкостей неодинаковы. Хотя кровь и является неньютоновской жидкостью, используем с некоторым приближением формулу Пуазейля (9.8) и запишем очевидную про­порцию: Q_в/Q_к= η_к/η_в (9.16)

Учитывая, что общий объем V жидкости при равномерном ее течении связан с Q формулой V — Qt, где t — время, вместо (9.16) получаем V_в:V_к = η_к/η_в

где V_к — объем крови в трубке 2 от отметки 0 до отметки 1; V_в -объем воды в трубке 1 от отметки 0 до отметки, полученной при измерении; щ_к и щ_ъ — соответственно вязкость крови и воды. Отно­шение вязкости крови и вязкости воды при той же температуре называют относительной вязкостью крови.

В вискозиметре Гесса объем крови всегда одинаков, а объем воды отсчитывают по делениям на трубке 1, поэтому непосредст­венно получают значение относительной вязкости крови. Для удобства отсчета сечения трубок 1 и 2 делают различными так, что, несмотря на разные объемы крови и воды, их уровни в трубках будут примерно одинаковы.

Вязкость крови человека в норме 4-5 мПа-с, при патологии колеблется от 1,7-22,9 мПа-с, что сказывается на скорости оседа­ния эритроцитов (СОЭ). Венозная кровь обладает несколько боль­шей вязкостью, чем артериальная. При тяжелой физической работе увеличивается вязкость крови. Некоторые инфекционные заболевания увелич.вязкость, др.же, напр., брюш.тиф и туберкулез – умен.