Reologiczne właściwości cieczy

Podobne dokumenty
Reologiczne właściwości cieczy

modele ciał doskonałych

Reologiczne właściwości cieczy. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Reologiczne właściwości cieczy. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Właściwości reologiczne

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

Prędkości cieczy w rurce są odwrotnie proporcjonalne do powierzchni przekrojów rurki.

Płyny newtonowskie (1.1.1) RYS. 1.1

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Sprawozdanie. z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Współczesne Materiały Inżynierskie. Temat ćwiczenia

Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

POMIAR LEPKOŚCI WYZNACZANIE ŚREDNIEJ MASY CZĄSTECZKOWEJ

MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

Układ krążenia krwi. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka Biofizyka 1

Ćw. M 12 Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa i za pomocą wiskozymetru Ostwalda.

ĆWICZENIE NR 1 POMIARY LEPKOŚCI PŁYNÓW REOLOGICZNYCH

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

(J. Wasilewski, T. Kiljański)

Pomiar ciśnienia krwi metodą osłuchową Korotkowa

Ćwiczenie I: WPŁYW STĘŻENIA I TEMPERATURY NA LEPKOŚĆ ROZTWORÓW

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Wyznaczanie gęstości i lepkości cieczy

Mechanika płynów : laboratorium / Jerzy Sawicki. Bydgoszcz, Spis treści. Wykaz waŝniejszych oznaczeń 8 Przedmowa

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

12 K A TEDRA FIZYKI STOSOWANEJ P R A C O W N I A F I Z Y K I

RHEOTEST Medingen Reometr rotacyjny RHEOTEST RN oraz lepkościomierz kapilarny RHEOTEST LK Zastosowanie w chemii polimerowej

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE CIECZY NIENIUTONOWSKICH

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

[ ] ρ m. Wykłady z Hydrauliki - dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS WYKŁAD WPROWADZENIE 1.1. Definicje wstępne

WYDZIAŁ LABORATORIUM FIZYCZNE

LABORATORIUM REOLOGICZNE PODSTAWY TECHNOLOGII POLIMERÓW ĆWICZENIE NR 3 WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE POLIMERÓW (OZNACZANIE KRZYWEJ PŁYNIĘCIA)

J. Szantyr Wykład 10 Stan naprężenia w płynie

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

RHEOTEST Medingen Reometr RHEOTEST RN: Zakres zastosowań Smary

Właściwości reologiczne materiałów dr inż. Anna Krztoń-Maziopa (lab 411 Gmach Chemii)

Gęstość i ciśnienie. Gęstość płynu jest równa. Gęstość jest wielkością skalarną; jej jednostką w układzie SI jest [kg/m 3 ]

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

Zjawiska w sąsiedztwie krawędzi stożka Ustawienie stożka pomiarowego w stosunku do płytki REOMETRY KAPILARNE...

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SPRĘŻYSTOŚĆ MATERIAŁ. Właściwości materiałów. Właściwości materiałów

dn dt C= d ( pv ) = d dt dt (nrt )= kt Przepływ gazu Pompowanie przez przewód o przewodności G zbiornik przewód pompa C A , p 1 , S , p 2 , S E C B

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Reologia w technologii farmaceutycznej

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów nieniutonowskich

J. Szantyr Wyklad nr 6 Przepływy laminarne i turbulentne

Aerodynamika i mechanika lotu

Nieustalony wypływ cieczy ze zbiornika przewodami o różnej średnicy i długości

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

ĆWICZENIE 1 LEPKOŚĆ. Przybory i odczynniki. pręcik szklany. dwie zlewki na 250 ml. Wstęp

Spis treści. Wprowadzenie... 9

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów. Rodzaje przepływów.

1.10 Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Poiseuille a(m15)

Parametry reologiczne hydrożeli a dostępność farmaceutyczna substancji leczniczych na przykładzie modelowej postaci leku o działaniu przeciwzapalnym

Właściwości reologiczne materiałów dr inż. Anna Krztoń-Maziopa (lab 411 Gmach Chemii)

Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Höpplera (M8)

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Przepływy laminarne - zadania

WIROWANIE. 1. Wprowadzenie

możliwie jak najniższą lepkość oraz / lub niską granicę płynięcia brak lub bardzo mały udział sprężystości we właściwościach przepływowych

SPRAWDZENIE PRAWA HOOKE'A, WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA, WSPÓŁCZYNNIKA POISSONA, MODUŁU SZTYWNOŚCI I ŚCIŚLIWOŚCI DLA MIKROGUMY.

Ocena ryzyka sercowo naczyniowego w praktyce Katedra i Zakład Lekarza Rodzinnego Collegium Medicum w Bydgoszczy UMK w Toruniu

RHEOTEST Medingen Reometr RHEOTEST RN - Artykuły farmaceutyczne i kosmetyczne.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA ROK SZKOLNY 2017/ ) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych

J. Szantyr Wykład 4 Podstawy teorii przepływów turbulentnych Zjawisko występowania dwóch różnych rodzajów przepływów, czyli laminarnego i

STATYKA I DYNAMIKA PŁYNÓW (CIECZE I GAZY)

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA OPORU LINIOWEGO PRZEPŁYWU LAMINARNEGO

Wyznaczanie modułu sztywności metodą Gaussa

Wykład 12. Anna Ptaszek. 16 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 12.

Świat fizyki Gimnazjum Rozkład materiału - WYMAGANIA KLASA I

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Pomiar współczynnika lepkości wody. Badanie funkcji wykładniczej.

WYKONUJEMY POMIARY. Ocenę DOSTATECZNĄ otrzymuje uczeń, który :

WYZNACZANIE ŚREDNIEJ MASY MOLOWEJ POLIMERU METODĄ WISKOZYMETRYCZNĄ

Termodynamika. Część 12. Procesy transportu. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

Zasady dynamiki Newtona. WPROWADZENIE DO MECHANIKI PŁYNÓW

PRACA Pracą mechaniczną nazywamy iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia, które nastąpiło zgodnie ze zwrotem działającej siły.

Oleje smarowe - wyznaczanie charakterystyki reologicznej

J. Szantyr Wykład nr 20 Warstwy przyścienne i ślady 2

FIZYKA KLASA 7 Rozkład materiału dla klasy 7 szkoły podstawowej (2 godz. w cyklu nauczania)

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

Stany skupienia materii

Transkrypt:

Reologiczne właściwości cieczy Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego Biomechaniczna przyczyna miażdżycy Jarosław Wasilewski, Tomasz Kiljański

Reologiczne właściwości cieczy Reologia nauka zajmująca się badaniem zależności pomiędzy odkształceniami ciał a siłami wywołującymi te odkształcenia. Rozróżniamy trzy podstawowe rodzaje odkształceń: sprężyste plastyczne przepływ Reologia uwzględnia odkształcenia występujące pod wpływem naprężeń stycznych i normalnych: naprężenia styczne -skierowane zgodnie z kierunkiem przepływu i wynikają z lepkiego oporu płynu. naprężenia normalne - skierowane prostopadle do kierunku ścinania i powodują rozciąganie cieczy. Reologia zatem bada zmianę wzajemnego położenia elementów danej cieczy podczas jej przepływu np. zwieszonych w osoczu krwinek względem siebie. 2

Reologiczne właściwości cieczy Ciała rzeczywiste : ciała stałe stabilne uporządkowanie struktury wewnętrznej (sieć krystalograficzna), na działanie sił odkształcających reagują wyłącznie P Ł Y N Y siłą sprężystości, tarcie wewnętrzne pomijamy ciecze mniejsze uporządkowanie cząsteczek, odległości międzycząsteczkowe małe, mogą się przesuwać względem siebie, im większe siły spójności (kohezji) tym większe tarcie wewnętrzne lepkość gazy odległości międzycząsteczkowe większe - mniejsza lepkość. Przepływ proces ścinania płynów y- odkształcenie spowodowane przez ścinanie v śc prędkość ścinania 3

Reologiczne właściwości cieczy Prędkość ścinania jest funkcją naprężenia stycznego t : v śc = f(t) Naprężenie ścinające wywołujące ruch cieczy: gdzie: F- siła styczna powodująca ruch cieczy S- powierzchnia, na którą działa siła F Jeżeli naprężenie ścinające t jest proporcjonalne do gradientu prędkości cieczy, wówczas ogólne równanie reologiczne przybiera postać równania Newtona: 4

Reologiczne właściwości cieczy Współczynnik proporcjonalności h - dynamiczna lepkość newtonowska. Liczbowo jest on równy sile stycznej działającej na jednostkę powierzchni warstewek cieczy, które znajdują się w jednostkowej od siebie odległości i poruszają się względem siebie z prędkością różniącą się o jednostkę. Współczynnik h jest równy jedności, gdy siła 1 N przypadająca na 1 m² powierzchni cieczy spowoduje różnicę prędkości 1 m/s między dwiema warstewkami cieczy odległymi od siebie o 1 m. Ciecze stosujące się do równania Newtona są nazywane cieczami newtonowskimi. 5

Reologiczne właściwości cieczy Dla płynów newtonowskich tj. czysto lepkich (gazy, woda, oleje roślinne i inne płyny zawierające proste molekuły) krzywa płynięcia jest linią prostą, a lepkość jest stała. t = f(g) a > a 1 h = f(g) = const h A > h B 6

Reologiczne właściwości cieczy Jednostki lepkości Lepkość wyrażona w jednostkach lepkość bezwzględna Lepkość dynamiczna w układzie CGS - poise (puaz) ciecz ma lepkość 1P, gdy dwie jej warstwy o powierzchni 1 cm 2, oddalone od siebie o 1 cm, poruszają się z prędkością 1 cm/s pod wpływem siły 1 dyny w układzie SI paskalosekunda Pa s 1 Pa s = 10 P 7

Reologiczne właściwości cieczy Lepkość kinematyczna ν- stosunek lepkości dynamicznej η do gęstości płynu ρ w układzie CGS stokes St ciecz ma lepkość 1 St, jeżeli jej gęstość jest równa 1 g/cm 3 i do wzajemnego przesunięcia z prędkością 1 cm/s dwóch jej warstw o powierzchni 1 cm 2 trzeba użyć siły 1 dyny. w układzie SI - m 2 /s; 1 m 2 /s = 10 4 St 8

Reologiczne właściwości cieczy Lepkość względna - stosunek lepkości dynamicznej badanej cieczy do lepkości cieczy wzorcowej (najczęściej wody): Wielkość bezwymiarowa wyznaczana poprzez porównanie czasu wypływu danej cieczy do czasu wypływu cieczy wzorcowej w ściśle znormalizowanych warunkach pomiaru. Stosuje się jednostki umowne: stopień Englera, E (Polska i większość krajów europejskich) stopień Barbiego, B (Francja) sekunda Redwooda, RI (Wielka Brytania) sekunda Saybolta, SUS (USA). 9

Reologiczne właściwości cieczy Wpływ temperatury na lepkość Zależność lepkości od temperatury podaje równanie Arrheniusa Guzmana: gdzie: A stała charakterystyczna dla danej cieczy, zależna od ciężaru cząsteczkowego oraz objętości molowej E - energię aktywacji przepływu lepkiego T temperatura K 10

Reologiczne właściwości cieczy Pomiary lepkości Wiskozymetry - są to przyrządy porównawcze - pozwalają na porównanie lepkości badanej cieczy z lepkością cieczy wzorcowej; nie dokonują pomiarów bezwzględnych; głównie do cieczy newtonowskich: wiskozymetry kapilarne - Ostwalda, Harknessa wiskozymetry kulkowe Hoepplera 11

Reologiczne właściwości cieczy Reometry - realizują najprostsze przepływy określone równaniami lub ich przybliżeniami (dla określonego modelu mechanicznego cieczy). Pomiary lepkości wykonuje się dla najprostszych przypadków, dla których można ściśle określić zależność między naprężeniem stycznym i szybkością ścinania (są to przepływy wiskozymetryczne): reometry kapilarne przetłacza się badaną ciecz przez rurki o idealnie gładkiej powierzchni wewnętrznej (przepływ powinien ustalony, laminarny i w stałej temperaturze). reometry rotacyjne - ścinanie następuje w wyniku obrotów elementu układu pomiarowego najczęściej między dwoma powierzchniami, z których jedna jest ruchoma; w szczelinie między nimi znajduje się badany płyn 12

Reologiczne właściwości cieczy Schemat reometru kapilarnego z: a) regulowaną szybkością ścinania b) regulowanym naprężeniem stycznym Podstawowe układy pomiarowe reometrów rotacyjnych a - koncentryczny cylinder, b - stożek-płytka, c - równoległe płytki 13

Reologiczne właściwości cieczy Liczba Reynoldsa Przepływ laminarny - wszystkie cząstki płynu poruszają się po torach równoległych do siebie (przesuwanie warstw płynu względem siebie). Podczas przepływu płynu przez przewód o przekroju kołowym w warunkach jednostajnego przepływu laminarnego profil prędkości ma kształt paraboli; w osi przewodu v=v max 14

Reologiczne właściwości cieczy Przepływ laminarny przez rurkę o promieniu r opisuje wzór Hagena-Poiseuille a: Q strumień objętościowy DP różnica ciśnień r promień przewodu L długość przewodu Przepływ burzliwy - po przekroczeniu wartości v gr zależnej od rodzaju płynu i rodzaju przewodu cząstki płynu wykonują ruchy chaotyczne o różnych kierunkach prędkości. 15

Reologiczne właściwości cieczy Liczba Reynoldsa - kryterium stateczności ruchu płynów pozwala oszacować występujący podczas ruchu płynu stosunek sił czynnych (sił bezwładności) do sił biernych związanych z tarciem wewnętrznym w płynie przejawiającym się w postaci lepkości. d średnica przewodu v średnia prędkość przepływu r - gęstość płynu h lepkość płynu Re wartości niemianowane Re < 2300 przepływ laminarny Re > 3000 przepływ burzliwy 2300 < Re < 3000 przepływ przejściowy 16

Reologiczne właściwości cieczy Podział cieczy nienewtonowskich Płyny rzeczywiste tworzące strukturę wewnętrzną, np. koloidy, pełna krew nie spełniają prostej proporcjonalności naprężenia stycznego z prędkością ścinania. Lepkość nie jest stała - zależy od prędkości ścinania, 17

Reologiczne właściwości cieczy Podział cieczy nienewtonowskich ciecze binghamowskie posiadające granicę płynięcia; pod wpływem małych sił (gdy naprężenia ścinające nie przekraczają granicy płynięcia t 0 ) ciecz zachowuje się jak ciało sprężyste, po przekroczeniu t 0 ciecz przybiera cechy cieczy newtonowskiej (farby olejne, pasta do zębów, tusz w drukarkach) ciecze pseudoplastyczne w miarę narastania prędkości ścinania, lepkość cieczy zmniejsza się ciecz rozrzedzona ścinaniem (roztwory polimerów, zawiesiny cząstek niesymetrycznych) ciecze dylatacyjne w miarę narastania prędkości ścinania, lepkość cieczy zwiększa się ciecz zagęszczona ścinaniem (stężone zawiesiny, zol PCV) 18

Reologiczne właściwości cieczy Podział cieczy nienewtonowskich cd. ciecze tiksotropowe - przy stałej prędkości ścinania lepkość cieczy zmniejsza się aż do ustalenia się stanu równowagi ciecz rozrzedzana ścinaniem (przejście żelu w zol) ciecze reopeksyjne (antytiksotropowe) - przy stałej prędkości ścinania lepkość cieczy zwiększa się aż do ustalenia się stanu równowagi ciecz zagęszczona ścinaniem (zawiesina gipsu) ciecze lepkosprężyste wykazują cechy cieczy, jak i ciał stałych (smoła) 19

Reologiczne właściwości cieczy Podział cieczy nienewtonowskich krzywe płynięcia A ciecz newtonowska, B ciecz dylatacyjna, C- ciecz pseudoplastyczna, D ciecz binghamowska, E ciecz tiksotropowa, F ciecz reopeksyjna 20

Reologiczne właściwości cieczy Lepkość cieczy nienewtonowskich Lepkość pozorna (strukturalna) zmienna wartość, zależna nie tylko od temperatury i ciśnienia, lecz również od prędkości ścinania; krzywa płynięcia nie jest prostoliniowa. Lepkość pozorna, płynów które nie mają granicy płynięcia 1 newtonowski, 2 - pseudoplastyczny (rozrzedzany ścinaniem), 3 - dylatacyjny (zagęszczany ścinaniem). Pomiar lepkości pozornej reometry rotacyjne 21

Hemoreologia Hemoreologia nauka zajmująca się zagadnieniem płynięcia i deformacji krwi w układzie krwionośnym; dotyczy krwi pełnej, osocza oraz elementów morfotycznych, zwłaszcza erytrocytów. 22

Hemoreologia Pod względem fizykochemicznym krew jest wieloskładnikową i wielofazową mieszaniną dyspersyjną, w której fazą zwartą jest osocze, a rozproszoną krwinki czerwone i białe oraz płytki krwi. Największy udział przypada na erytrocyty, które charakteryzują się także największymi wymiarami. Średnia zawartość cząstek morfotycznych (hematokryt) wynosi 40 45%, co pozwala zakwalifikować krew jako układ dyspersyjny o wysokim stężeniu fazy rozproszonej. Faza zwarta - osocze - rozcieńczony roztwór elektrolitów, lipidów i białek, z których najważniejsze to fibrynogen, globuliny i albuminy. 23

Hemoreologia Krew jest płynem nienewtonowskim rozrzedzonym ścinaniem- pseudoplastycznym i częściowo tiksotropowym. Przy małych prędkościach ścinania krwinki czerwone przy udziale fibrynogenu, tworzą agregaty. Przy większych prędkościach agregaty zostają rozbite, pojawia się osiowa orientacja krwinek i wydłużenie ich kształtu zgodnie z kierunkiem przepływu elongacja (odkształcenie podłużne) 24

Hemoreologia Właściwości tiksotropowe krwi związane są z tworzeniem się i rozpadaniem agregatów krwinek czerwonych. Agregacja zależy od: czynników zewnętrznych - stężenia fibrynogenu, ph, temperatury krwi czynników wewnętrznych kształt, właściwości błony komórkowej, odkształcalność, powierzchniowy ładunek elektryczny 25

Hemoreologia Agregacja krwinek determinuje lepkość krwi przy małych prędkościach ścinania (< 40-50 s -1 tworzą się agregaty). Wzrost agregacji stwierdzono m.in.: w przewlekłej chorobie wieńcowej, w ostrych zespołach wieńcowych, przy udarze mózgu, w cukrzycy, u kobiet w okresie menopauzy u osób obciążonych jednocześnie kilkoma czynnikami ryzyka 26

Hemoreologia Lepkość krwi Zależność lepkości krwi pełnej od prędkości ścinania 27

Hemoreologia Lepkość krwi zależność od składników krwi Największy udział: - hematokryt - erytrocyty - lepkość osocza (głównie fibrynogen) 28

Hemoreologia Wpływ hematokrytu Przy dużych prędkościach ścinania liniowe zwiększenie hematokrytu powoduje wykładniczy wzrost lepkości krwi: wzrost hematokrytu z 0,2 do 0,4 wzrost lepkości o ok. 100% wzrost z 0,4 do 0,6 wzrost lepkości dwukrotny w stosunku do hematokrytu przy wartości 0,4 Przy małych prędkościach ścinania wzrost hematokrytu powoduje wzrost lepkości w większym stopniu: przy hematokrycie 0,5 lepkość jest 9-krotnie większa niż przy hematokrycie 0,2 29

Hemoreologia Wpływ hematokrytu Lepkość skorygowana - dla hematokrytu 45% oblicza się wg wzoru: gdzie: η Sk lepkość skorygowana dla hematokrytu 45% η k - zmierzona lepkość krwi pełnej η o - zmierzona lepkość osocza H - hematokryt próbki badanej U osób zdrowych lepkość skorygowana w temp. 37 C dla prędkości ścinania: 0.05 s -1-60.1 cp, a dla 0.5 s -1-25.7 cp 30

Hemoreologia Lepkość efektywna krwi Hematokryt w obrębie układu krążenia nie jest wielkością stałą. Jego wartość zmniejsza się przy przepływie przez coraz to węższe naczynia spadek lepkości krwi przy przepływie przez kapilary o średnicy poniżej 300 mm efektywna lepkość krwi. Zjawisko opisane przez Fåhraeusa i Lindqvista 31

Hemoreologia Lepkość efektywna krwi Zjawisko zbierania osocza (sieciowy efekt Fåhraeusa) - warstwa osocza przy ścianie jest szeroka (efekt osiowej akumulacji krwinek), co powoduje zbieranie osocza przez boczne odgałęzienia. W wyniku powtórzenia tego zjawiska następuje dodatkowe obniżenie wartości hematokrytu. 32

Hemoreologia Wpływ fibrynogenu Fibrynogen cechuje się szczególnym powinowactwem do błony komórkowej krwinek czerwonych, przyczyniając się do agregacji erytrocytów. Przy dużych prędkościach ścinania fibrynogen praktycznie nie wpływa na lepkość pozorną krwi (agregaty rozbite, krwinki zorientowane zgodnie z kierunkiem przepływu i wydłużone). Przy małych prędkościach ścinania wzrost fibrynogenu zwiększa lepkość (krwinki tracą wydłużony kształt, następuje rulonizacja) 33

Hemoreologia Wpływ temperatury na lepkość krwi Lepkość w zakresie temperatur od: 37 C do 27 C zwiększa się liniowo o ok. 2%/1 < 27 C wzrost jest większy Czynnikiem zwiększającym lepkość krwi w niskiej temperaturze jest mniejsza podatność agregatów erytrocytarnych na rozbicie. Zależność lepkości od temperatury ma implikacje kliniczne, np. podczas zabiegów kardiochirurgicznych wykonywanych w hipotermii (dodatkowo krążenie pozaustrojowe zmniejsza odkształcalność krwinek czerwonych, czemu towarzyszy nasilenie syntezy białek ostrej fazy i zwiększenie agregacji erytrocytów) 34

Hemoreologia Równania reologiczne Określają zależności pomiędzy naprężeniem ścinającym, odkształceniem i czasem prędkością ścinania. W hemoreologii wykorzystuje się modele: Cassona: Quemady: Pal a: 35

Zaburzenia lepkości a choroby krwi związane z patologiczną liczbą erytrocytów lub ich nieprawidłową budową: erytrocytoza pierwotna i wtórna sferocytoza anemia sierpowata hemoglobinopatie związane z układem białokrwinkowym przebiegające ze wzrostem liczby leukocytów we krwi oraz w chorobach cechujących się znacznym wzrostem stężenia białek wielkocząsteczkowych: hipergammaglobulinemia, gammapatia monoklonalna - szpiczak, makroglobulinemia Waldenströma 36

Marek Rajzer i wsp. Znaczenie zjawiska lepkości krwi w patogenezie nadciśnienia tętniczego ww.nt.viamedica.pl, 2007, 11, 1-11 Zaburzenia lepkości krwi a schorzenia układu sercowo-naczyniowego Nadciśnienie tętnicze podwyższona lepkość krwi (różnica istotna począwszy od prędkości ścinania 90 s 1 i narasta dla wyższych prędkości ścinania). wzrost lepkości krwi u pacjentów z nadciśnieniem II i III stopnia związany z podwyższonym hematokrytem i zredukowaną objętością osocza (układ krążenia kompensuje następowy krwi wzrostem ciśnienia przepływu) małe i umiarkowane zwiększenie hematokrytu powodowało spadek ciśnienia tętniczego; dalszy wzrost hematokrytu (powyżej 19% w stosunku do wartości wyjściowej) skutkował wzrostem ciśnienia tętniczego podwyższona lepkość zarówno osocza, jak i krwi pełnej u chorych z nadciśnieniem tętniczym związana jest z podwyższonym stężeniem fibrynogenu fibrynogen, oprócz bezpośredniego wpływu na lepkość osocza, odgrywa znaczącą rolę w procesie agregacji erytrocytów, a ta jest pozytywnie skorelowana z ciężkością nadciśnienia tętniczego - wzmożona agregacja i spadek odkształcalności erytrocytów prowadzą do ograniczenia perfuzji i zmniejszenia wymiany tlenowej w mikrokrążeniu. 37

Zaburzenia lepkości krwi a schorzenia układu sercowo-naczyniowego Miażdżyca, choroba niedokrwienna serca, zawał serca wzrost lepkości krwi pełnej zmienione właściwości agregacyjne erytrocytów, zmniejszenie ich odkształcalności zaobserwowano związek podwyższonej lepkości krwi ze stopniem zaawansowania zmian w tętnicach obwodowych i szyjnych oraz podwyższonym ryzykiem sercowo-naczyniowym Udar mózgu niedokrwienny i krwotoczny stan hipowolemii z redukcją objętości osocza u osób starszych, zwłaszcza z podwyższonym hematokrytem (sprzyja udarom niedokrwiennym) nadlepkość w strefie niedokrwionej, spowodowana zwolnionym przepływem, uczestniczy w patogenezie kolejnych mikrozawałów i w rozszerzaniu się martwicy; zwiększona lepkość krwi charakteryzuje wczesny okres (do 3 dni) udaru niedokrwiennego 38

Zaburzenia lepkości krwi a schorzenia układu sercowo-naczyniowego Hiperinsulinemia i cukrzyca zwiększona agregacja erytrocytów i innych makromolekuł zmniejszona odkształcalność błon erytrocytów cukrzyca typu 1 - zwiększony hematokryt i agregacja erytrocytów przy prawidłowej lepkości krwi są wczesnym zjawiskiem i zależą od poziomu glikemii cukrzyca typu 2 - wzrost lepkości krwi wiąże się z zaburzeniami metabolicznymi towarzyszącymi insulinooporności Hipertriglicerydemia wzrost całkowitej lepkości związany z wysokim stężeniem triglicerydów Hipercholesterolemia i niskie wartości frakcji HDL wzrost lepkości osocza przy wysokim stężeniu LDL i VLDL zmniejszenie lepkości osocza przy wysokim stężeniu frakcji HDL 39

Metody oddziaływania na lepkość krwi 1. Działanie na objętość krwi - hemodylucja, wymiana osocza, plazmafereza, blokery wapniowe. 2. Działanie na zlepność erytrocytów - hemodylucja, plazmafereza, wymiana osocza, leki przeciwzapalne, leki zmniejszające stężenie fibrynogenu i białek kaskady krzepnięcia, statyny, inhibitory enzymu konwertującego. 3. Działanie na interakcję między krwią i śródbłonkiem - leki przeciwpłytkowe, ketanseryna, buflomedil, naftidrofuryl, statyny, inhibitory enzymu konwertującego, antagoniści receptora angiotensyny AT1. 4. Działanie na odkształcalność błon erytrocytów - pentoksyfilina, insulina, cinnaryzyna, antagoniści wapnia, statyny i inne leki hipolipemizujace, inhibitory enzymu konwertującego. Plasmapheresis 40