Эффект Фарнюса – Линдквиста - Fåhræus–Lindqvist effect

Не путать с Эффект Фореуса.

В Эффект Фарнюса – Линдквиста /жɑːˈрeɪ.əsˈлɪпdkvɪsт/^[1] описывает, как вязкость жидкости, в данном случае кровь, меняется с диаметр трубки, через которую он проходит. В частности, есть 'уменьшение вязкости по мере увеличения диаметра трубки уменьшается ' (хотя только с диаметром трубки от 10 до 300 микрометров). Это потому что эритроциты перейти к центру сосуда, оставив только плазма у стенки сосуда.

История

Эффект был впервые задокументирован немецкой группой в 1930 году.^[2] Вскоре после этого, в 1931 году, об этом независимо друг от друга сообщили шведские ученые Робин Фореус и Торстен Линдквист, в честь которых обычно называют эффект. Роберт (Робин) Санно Форсус был швед патолог и гематолог родился 15 октября 1888 г. в г. Стокгольм. Умер 18 сентября 1968 г. в г. Упсала, Швеция. Йохан Торстен Линдквист был швед врач, который родился в 1906 году и умер в 2007 году.^[3] Фарсус и Линдквист опубликовали свою статью в Американский журнал физиологии в 1931 г., описывая эффект.^[4] Их исследование явилось важным шагом вперед в понимании гемодинамика что имело широкое значение для изучения человеческого физиология.Они заставили кровь через штраф стекло капилляр трубки, соединяющие два резервуара. Капиллярный диаметры были менее 250 мкм, а эксперименты проводились при достаточно высоких скорость сдвига (≥100 1 / с), так что аналогичный поток в большой трубе будет эффективно Ньютоновский. После корректировки входных эффектов они представили свои данные с точки зрения эффективного вязкость, полученное путем подгонки измеренного падения давления и объемного расхода к Уравнение Хагена – Пуазейля для трубы радиуса р

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

куда:

${\displaystyle Q}$ это объемный расход

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

${\displaystyle L}$ это длина капилляра

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

${\displaystyle R}$ это радиус

${\displaystyle \pi }$ математическая константа

Хотя Уравнение Хагена – Пуазейля действительно только для Ньютоновская жидкость, примерка экспериментальные данные к этому уравнению обеспечивает удобный метод характеризации сопротивление потоку одним числом, а именно ${\displaystyle \mu _{e}}$. В целом, ${\displaystyle \mu _{e}}$ будет зависеть от жидкость тестируется, капилляр диаметр и скорость потока (или падение давления). Однако для данной жидкости и фиксированного падение давления, данные можно сравнивать между капиллярами разных диаметр.^[5]Фахреус и Линдквист заметили две необычные особенности своих данных. Первый, ${\displaystyle \mu _{e}}$ уменьшается с уменьшением радиуса капилляра, р. Это уменьшение было наиболее выраженным для капилляров диаметром <0,5 мм. Во-вторых, трубка гематокрит (т. е. средний гематокрит в капилляре) всегда было меньше гематокрит в резервуаре для корма. Соотношение этих двух гематокритов в пробирке относительно гематокрит, ${\displaystyle H_{R}}$, определяется как

${\displaystyle \mathrm {H_{R}} ={{\mbox{tube hematocrit}} \over {\mbox{feed reservoir hematocrit}}}}$

Объяснение явлений

Эти изначально запутанные результаты можно объяснить концепцией слой без плазматических клеток, тонкий слой, прилегающий к капилляр стена, истощенная красные кровяные тельца. Поскольку бесклеточный слой беден эритроцитами, его эффективная вязкость ниже, чем у цельная кровь. Таким образом, этот слой снижает сопротивление потоку внутри капилляр, с чистым эффектом, что эффективная вязкость меньше, чем для цельной крови. Поскольку бесклеточный слой очень тонкий (примерно 3 мкм), этот эффект незначителен для капилляров большого диаметра. Это объяснение, хотя и является точным, в конечном итоге неудовлетворительно, поскольку оно не дает ответа на фундаментальный вопрос о том, почему плазматические клетки не содержат клеток. слой существует. Фактически существует два фактора, которые способствуют формированию бесклеточного слоя.

1. Для частиц, текущих в трубке, есть сетка гидродинамический сила, которая стремится подтолкнуть частицы к центру капилляр. Это цитируется 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 красные кровяные тельца это могло бы увеличить эту силу.
2. Ясно, что красные кровяные тельца не может пройти через капилляр стены, из чего следует, что центры красные кровяные тельца должен лгать хотя бы один эритроцит на пол-толщины от стены. Это означает, что в среднем будет больше красные кровяные тельца недалеко от центра капилляр чем совсем рядом со стеной.

Модель бесклеточного маргинального слоя это математическая модель который пытается математически объяснить эффект Фернюса – Линдквиста.

Смотрите также

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

Рекомендации

1. [1]
2. Martini P, Pierach A, Scheryer E. Die Strömung des Blutes in engen Gefäβen. Eine Abweichung vom Poiseuille'schen Gesetz. Deutsches Archiv für klinische Medizin 1930; 169: 212–222.
3. Ли Уэйт, Джерри Файн (2007). Прикладная механика биожидкостей. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-147217-7.
4. Fahraeus R, Lindqvist T (1931) Вязкость крови в узких капиллярных трубках. Американский журнал физиологии 96: 562–568.
5. Этье, К. Росс; Симмонс, Крейг А. (2007). Введение в биомеханику: от клеток к организмам (Реприн. С исправлениями под ред.). Кембридж [u.a.]: Cambridge Univ. Нажмите. ISBN  0-521-84112-7.

дальнейшее чтение

• Шмидт, Ланг (Hrsg.): Physiologie des Menschen: Mit Pathophysiologie (С. 623). Спрингер, Берлин; 30. Auflage 2007. ISBN  978-3-540-32908-4 (на немецком)