Ma’ruza - 1 Mavzu: Bioreologiya

Reja: Suyuqlik va gazlarning asosiy xossasi – yopishqoqlik. Nyuton formulasi, yopishqoqlik koeffitsenti va uning o’lchov birliklari. Nyuton va nonyuton suyuqliklari. 3. Puazeyl qonuni.Gagen –Puazeyl formulasi. Gidravlik qarshilik. 4. Laminar va turbulent oqimlar. Reynolds soni. 5. Sirt taranglik, kapillyarlik. Laplas formulasi. Jyuren formulasi .Gaz emboliyasi. 6. Yurakning ishi va quvvati.

Bioreologiya Odam organizmini ko’p qismini suyuqliklar tashkil etadi, shuning uchun suyuqlikning xossalari biologiya va tibbiyotda katta qiziqish uyg’otadi. Reologiya – bu fizikaning suyuqliklarning oqimini va qoldiq deformatsiyasini o’rganuvchi bo’limidir Bioreologiya – biofizikaning biologik suyuqliklar(qon)ning oqimini, to’qimalar, mushaklar, suyak va qon oquvchi tomirlar deformatsiyasini o’rganuvchi bo’limidir

Organ va to’qimalarning reologik xossalarini o’rganish diagnostika usullarining: reografiya, reokardiografiya, reopulmonografiya, reoensefalografiya asosini tashkil etadi. ► Yopishqoqlik yoki ichki ishqalanish deb, suyuqlik va gazlarning ayrim parallel qatlamlariing bir-biriga urinma kuch bilan ta’siriga aytiladi !

Frenkel qonuniga asosan Temperatura ortishi bilan yopishqoqlik koeffitsienti eksponensial qonun bo’yicha kamayadi: Frenkel qonuniga asosan Bu bog’lanishning grafigi η Т Bu yerda ηт – ma’lum temperaturadagi yopishqoqlik koeffitsenti, A – const, e –natural logarifm asosi, Wa – aktivlik energiyasi, k = 1,38 * 10-23 J/K Bolsman doimiysi). Temperatura ortishi bilan molekulalar orasidagi masofa ortadi, η – kamayadi. Konsentratsiya ortishi bilan molekulalar orasidagi masofa kamayadi, shuning uchun ular orasidagi bog’lanish ortadi va yopishqoqlik ham ortadi

Yopishqoqlik molekulalar orasidagi o’zaro bog’lanisga asoslanadi Yopishqoqlik molekulalar orasidagi o’zaro bog’lanisga asoslanadi. Ichki ishqalanish kuchi esa Nyuton qonuni orqali ifodalanadi: Bundan η ni o’lchov birliklarini topamiz: ( SI ) (1) ( SGS ) Bu yerda η – yopishqoqlik koeffitsenti, ∆v/x – tezlik gradiyenti, S – qatlamlar yuzasi (1) formuladan η ni topsak : 1 2

Tezlik gradiyenti deb,qatlamlar orasidagi tezlik o’zgarishini ular orasidagi masofaga nisbatiga aytiladi. Ko’pgina suyuqliklarning yopishqoqligi tezlik gradiyentiga bog’liq bo’lmaydi,faqat ularning tabiatiga va temperaturasiga bog’liq bo’ladi. Bunday suyuqliklar (suv, past molekulali organik moddalar) nyuton suyuqliklari deyiladi. Ayrim suyuqliklarning (polimerlar, suspenziya va emulsiyalar) yopishqoqligi ularning oqish sharoitiga, bosimiga va tezlik gradiyentiga bog’liq bo’ladi. Bunday suyuqliklar nonyuton suyuqliklari deyiladi. Qonni uning shakliy elementlari bilan – nonyuton suyuqligi deyish mumkin. Chunki u plazma to’qimasining suspenziyasidir. Ammo qonning yopishqoqligi kichik bo’lgani uchun uni nyuton suyuqligi ham deyish mumkin.

Sitoplazmaning yopishqoqligi 2-50mPa Sitoplazmaning yopishqoqligi 2-50mPa*s oralig’ida aniqlanadi va hujayra siklining davriga bog’liq bo’ladi. Temperatura 40-50°Cga oshganda va 12-15°C ga tushganda sitoplazmaning yopishqoqligi oshadi. Qonning yopishqoqligi erkaklarda normal holda 4,3-5,3 Puaz (0,43-0,53 Pa*s). Ayollarda esa 3,9-4,9 Puaz (0,39-0,49 Pa*s) bo’ladi. Patologik holatlarda qonning yopishqoqligi anemiya kasalligida 2-3 Puazgacha kamaysa, og’ir infeksion kasalliklar va politsitemiya kasalliklarida, 12-20 Puazga ortib ketadi.

Puazeyl qonuni.Gagen-Puazeyl formulasi.Gidravlik qarshilik Yopishqoqolik-suyuqlikning naydagi o’rtacha oqish tezligini kamaytiradi.(Puazeyl qonuni) bu yerda ∆P/l – bosim gradiyenti, r – nay radiusi. ∆t vaqt ichida oqib o’tayotgan suyuqlik hajmi. Bu yerda S – nayning ko’ndalang kesim yuzasi, V ni o’rniga qiymatini qo’ysak:: Gagen-Puazeyl fo’rmulasi

Gagen -Puazeyl formulasida Shunday qilib, naydan oqib o’tayotgan suyuqlikning hajmi radiusning to’rtinchi darajasi, bosim gradiyenti va vaqtga to’g’ri proporsional va yopishqoqlik koeffitsentiga teskari proporsionaldir. Gagen -Puazeyl formulasida Laminar oqim deb, bir-biri bilan aralashmasdan har xil tezlikda harakatlanuvchi qatlamlar oqimiga aytiladi. Turbulent oqim deb suyuqlik qatlamlarrining bir-biri bilan aralashib, katta tezlikda oqishiga aytiladi. kattalikni gidravlik qarshilik deyiladi. Nayning radiusi kichiklashgan sari undagi suyuqlik katta qarshilikka uchraydi. Masalan: nay radiusi ikki marta kamaysa gidravlik qarshilik 16 marta ortadi. Turbulent oqim, uyurmali oqim xarakteriga ega bo’lib, shovqin bilan kuzatiladi. Bunday oqim nay kesimining o’zgarish joyida, tarmoqlangan qismida zarrlangan joylarida kuzatiladi.

p – zichlik, v – oqim tezligi, D – nayning diametri. Oqim xarakterini ifodalash uchun Reynolds soni degan kattalik kiritiladi ! м p – zichlik, v – oqim tezligi, D – nayning diametri. v= η/p – kinematik yopishqoqlik. Uning o’lchov birligi m2/s (SI) va sm2/s=stoks (SGS); 1stoks=10-4m2/s. Laminar oqim turbulent oqimga o’tadigan holatdagi Reynolds soni kritik holat deyiladi. Silliq naylar uchun Rekrit≈2300.

Sirt taranglik Suyuqlik molekulalari suyuqlikning ichki hajmiga tortiladi. Shuning uchun suyuqlikning sirti tarang holga keladi,uni sirt taranglik deyiladi. Bu sirt molekulalarining o’zaro bog’lanishi tufayli yuzaga keladi. Sirt taranglik sirt taranglik koeffisenti bilan xarakterlanadi. Sirt taranglik koeffisenti son jihatdan sirtni chegaralab turuvchi kontur uzunligiga ta’sir etuvchi sirt taranglik kuchiga teng. Sirt taranglik koeffisentiga yana quydagicha ta’rif berish mumkin:Sirt taranglik koeffisenti son jixatdan mоlekulalarning sirtni xosil qilish uchun sarflaydigan ishini shu sirt yuzasiga nisbatiga teng : Temperatura ortishi bilan molekulalar orasidagi masofa ortadi va ular orasidagi bog’lanish kamayadi, sirt taranglik koeffisenti kamayadi. Sirt taranglik koeffisenti va temperatura orasidagi bog’lanish quyidagicha ifodalanadi:

Kapillayarlik Suyuqlik ingichka kapilyar naylarda menisk hosil qilib ko’tarilishi yoki pasayishi hodisasiga kapillyarlik deyiladi. Suyuqlikning erkin sirti kapillyar naylarda botiq yoki qavariq sferik shaklda bo’lishi mumkin. Kapilyarlik hodisasi sirt taranglik hodisasiga asoslangan, bunda menisk ostidagi bosim suyuqlikning ustidagi gaz yoki bug’ning bosimidan p ga farq qiladi. ∆p – meniskning ko’tarilishi yoki pasayishiga sabab bo’ladi va u Laplas formulasi yordamida ifodalanadi Bu yerda “+” meniskning qavariqligini belgilaydi va ho’llanmaydigan suyuqlik deyiladi. “-” ishora meniskning botiqligini va suyuqlikni ho’llaydiganligini ifodalaydi. R – menisk radiusining egriligi deyiladi.

Kapillyar naylarda suyuqlik ustining balandligi: Jyuren formulasi Ho’llovchi suyuqliklar deb, shunday suyuqliklarga aytiladiki, bunda suyuqlik va idish devori molekulalari orasidagi o’zaro tortishish kuchi suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchidan katta bo’ladi. Aks holda ho’llanmaydigan suyuqliklar deyiladi. Menisska o’tqazilgan urinma bilan idish devori kesishiganda hosil bo’ladigan burchak ho’llaydigan suyuqliklar uchun o’tkir bo’ladi. Ho’llanmaydigan suyuqliklar uchun esa o’tmas bo’ladi.

Gaz emboliyasi Agar kichik diametrli qon tomiriga havo pufakchasi kirib qolsa, uning ikki tomonida menisk hosil bo’ladi. Natijada qo’shimcha bosim ostidagi havo pufakchasi qon harakatini to’sib qo’yadi. Bu hodisa havo emboliyasi deyiladi. Agar havo pufakchasi (masalan bosim keskin o’zgarganda, chuqurlikdan yuqoriga chiqqanda)qonda azot gazi hosil bo’lishi qon xarakatini to’xtab qo’yadi bu xodisaga gaz emboliyasi deyiladi.

Yurakning ishi va quvvati Yurakning ishi Ayu chap qorincha bilan o’ng qorincha bajargan ishning yig’indisiga teng: Ayu=Ach+Ao’ng . Chap qorincha bajargan ish bosim kuchini yengishga va kinetik energiyagaga yani qonga tezlik berishga sarflanadi: Yurakning quvvati 1sistolik davr uchun: 1

εeyuk – yurakning elektr yurituvchi kuchi – yurak analogi; T – to’g’rilagich (yarim o’tkazgichli diod) – yurak klapanlari analogi; C – kondensator – katta sig’imli qon tomirlari (aorta, arteriyalar) analogi; R – rezistor – mayda qon-tomirlar (kapillyarlar) analogi