Эффект Фарнюса – Линдквиста - Fåhræus–Lindqvist effect

Эффект Fåhræus-Линдквист / е ɑː г eɪ . ə ы л ɪ п д к v ɪ с т / описывает , как вязкость жидкости, в данном случае крови , изменяется с диаметром трубы он проходит через. В частности, наблюдается « уменьшение вязкости при уменьшении диаметра трубки » (хотя только при диаметре трубки от 10 до 300 микрометров). Это связано с тем, что эритроциты перемещаются к центру сосуда, оставляя только плазму около стенки сосуда.

История

Эффект был впервые задокументирован немецкой группой в 1930 году. Вскоре после этого, в 1931 году, о нем независимо сообщили шведские ученые Робин Фореус и Торстен Линдквист, в честь которых обычно называют эффект. Роберт (Робин) Санно Фореус, шведский патолог и гематолог , родился 15 октября 1888 года в Стокгольме . Он умер 18 сентября 1968 года в Упсале , Швеция . Йохан Торстен Линдквист, шведский врач , родился в 1906 году и умер в 2007 году. Фарсус и Линдквист опубликовали свою статью в American Journal of Physiology в 1931 году, описывающую эффект. Их исследование явилось важным шагом вперед в понимании гемодинамики, что имело широкое значение для изучения физиологии человека . Они проталкивали кровь через тонкие стеклянные капиллярные трубки, соединяющие два резервуара. Диаметр капилляров был менее 250 мкм, и эксперименты проводились при достаточно высоких скоростях сдвига (≥100 1 / с), так что подобный поток в большой трубке был бы фактически ньютоновским . После поправки на входные эффекты они представили свои данные в терминах эффективной вязкости , полученной путем подгонки измеренного перепада давления и объемного расхода к уравнению Хагена – Пуазейля для трубы радиуса R

${\ Displaystyle \ Q = {\ гидроразрыва {\ pi R ^ {4} \ Delta P} {8 \ mu _ {e} L}}}$

куда:

${\ displaystyle Q}$это объемная скорость потока

${\ displaystyle \ Delta P}$это падение давления через капилляр

${\ displaystyle L}$ длина капилляра

${\ displaystyle \ mu _ {e}}$эффективная вязкость

${\ displaystyle R}$это радиус

${\ displaystyle \ pi}$ математическая константа

Хотя уравнение Хагена – Пуазейля справедливо только для ньютоновской жидкости , подгонка экспериментальных данных к этому уравнению обеспечивает удобный метод характеристики гидравлического сопротивления одним числом, а именно . В общем, это будет зависеть от тестируемой жидкости , диаметра капилляра и скорости потока (или падения давления). Однако для данной жидкости и фиксированного перепада давления данные можно сравнивать между капиллярами разного диаметра . Фахреус и Линдквист заметили две необычные особенности своих данных. Во- первых, уменьшается с уменьшением радиуса капилляров, R . Это уменьшение было наиболее выраженным для диаметров капилляров <0,5 мм. Во-вторых, гематокрит пробирки (т.е. средний гематокрит в капилляре) всегда был меньше гематокрита в резервуаре для подачи. Отношение этих двух гематокритов, относительный гематокрит трубки , определяется как ${\ displaystyle \ mu _ {e}}$${\ displaystyle \ mu _ {e}}$${\ displaystyle \ mu _ {e}}$${\ displaystyle H_ {R}}$

${\ displaystyle \ mathrm {H_ {R}} = {{\ mbox {гематокрит пробирки}} \ over {\ mbox {гематокрит резервуара корма}}}}$

Объяснение явлений

Эти изначально сбивающие с толку результаты можно объяснить концепцией слоя , свободного от плазматических клеток , тонкого слоя, прилегающего к стенке капилляра, который обеднен эритроцитами . Поскольку бесклеточный слой беден эритроцитами, его эффективная вязкость ниже, чем у цельной крови . Таким образом, этот слой снижает сопротивление потоку внутри капилляра . В результате эффективная вязкость ниже, чем у цельной крови. Поскольку бесклеточный слой очень тонкий (примерно 3 мкм), этот эффект незначителен в капиллярах с большим диаметром. Это объяснение, хотя и является точным, в конечном итоге неудовлетворительно, поскольку оно не дает ответа на фундаментальный вопрос о том, почему существует слой, свободный от плазменных ячеек. Фактически есть два фактора, которые способствуют формированию бесклеточного слоя.

1. Для частиц, текущих по трубке, существует чистая гидродинамическая сила, которая стремится подтолкнуть частицы к центру капилляра . Это упоминается как эффект Сегре-Зильберберга , хотя названный эффект относится к разбавленным суспензиям и может не действовать в случае концентрированных смесей. Есть также эффекты, связанные с деформируемостью красных кровяных телец, которые могут увеличивать эту силу.
2. Понятно, что красные кровяные тельца не могут проходить через стенку капилляров , а это означает, что центры красных кровяных телец должны лежать, по крайней мере, на половину толщины эритроцитов от стенки. Это означает, что в среднем около центра капилляра будет больше эритроцитов, чем очень близко к стенке.

Модель бесклеточного маргинального слоя - это математическая модель, которая пытается математически объяснить эффект Фердюса-Линдквиста.

Смотрите также

• Модель бесклеточного маргинального слоя
• Эффект Фореуса
• Вязкость крови
• гемодинамика

использованная литература

дальнейшее чтение