УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРОВИ
BLOOD FLOWMETRE

Изобретение относится к устройствам для измерения реологических свойств жидкостей, в частности для определения вязких и упругих свойств, и может найти широкое применение в клинической практике для определения реологических характеристик крови.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ротационный вискозиметр крови (А.с. №1821129, МПК A61B 5/00, G01N 11/14, опубл. 15.06.1993), содержащий неподвижный термостатируемый наружный цилиндр; внутренний цилиндр; блок, обеспечивающий вращение внутреннего цилиндра; аналого-цифровой преобразователь (АЦП); блок индикации. Вискозиметр предназначен для определения вязкости крови при различных скоростях сдвига в стационарном режиме деформирования.
Недостатком данного устройства является невозможность измерения упругих свойств исследуемой среды, которые наиболее ярко проявляются в динамических или переходных режимах деформирования.
Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей устройства, заключающаяся в регистрации динамических режимов деформирования и предстационарных участков на кривых развития касательных напряжений во времени при ступенчатом изменении скорости сдвига с одного значения на другое.
Для достижения указанного технического результата устройство, содержащее неподвижный наружный цилиндр, внутренний свободно плавающий цилиндр, термостат, блок вращения внутреннего цилиндра, статор с обмотками, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, дополнительно содержит компьютер со звуковой картой, работающей в дуплексном режиме, позволяющем одновременно принимать и выдавать электрические сигналы, не связанные между собой, лежащие в области звуковых частот, и модулятор, связывающий аналого-цифровой преобразователь с компьютером, при этом первый вход модулятора соединен с выходом АЦП, второй вход модулятора - с выходом звуковой карты, формирующим несущий сигнал модуляции, а выход модулятора соединен с входом звуковой карты, передающим модулированный сигнал в компьютер.
Отличительными признаками предлагаемого устройства являются компьютер со звуковой стереофонической картой, работающей в дуплексном режиме, позволяющем одновременно принимать и выдавать электрические сигналы, не связанные между собой, лежащие в области звуковых частот, и модулятор, связывающий аналого-цифровой преобразователь с компьютером, при этом первый вход модулятора соединен с выходом АЦП, второй вход модулятора - с выходом звуковой карты, формирующим несущий сигнал модуляции, а выход модулятора соединен с входом звуковой карты, передающим модулированный сигнал в компьютер.
Предлагаемое техническое решение позволяет фиксировать рост отношения касательного напряжения к скорости сдвига в переходном процессе при ступенчатом уменьшения скорости сдвига; спад отношения касательного напряжения к скорости сдвига в переходном процессе при ступенчатом увеличения скорости сдвига и тем самым определять вязкость и время релаксации (время, в течение которого касательное напряжение в жидкости изменяется на 1/3 от первоначального значения) испытуемой крови, что может быть использовано при проведении экспресс-анализа крови.
-1
-1
-1
-1
Сущность изобретения поясняется фиг.1, где изображена блок-схема предлагаемого устройства, фиг.2, где показан во времени рост отношения касательного напряжения к скорости сдвига при изменении скорости сдвига с 220 сек до 20 сек, фиг.3, где показан во времени спад отношения касательного напряжения к скорости сдвига при изменении скорости сдвига с 20 сек до 220 сек.
Устройство состоит из неподвижного наружного цилиндра 1, внутреннего свободно плавающего цилиндра 2, помещенных в термостат 5, блока 4, обеспечивающего вращение внутреннего цилиндра через обмотки статора 3, аналого-цифрового преобразователя 6, блока индикации 7 и дополнительно оснащено компьютером 10 со звуковой картой 9, работающей в дуплексном режиме, позволяющей одновременно принимать и выдавать электрические сигналы, не связанные между собой, лежащие в области звуковых частот, и модулятором 8, связывающим аналого-цифровой преобразователь 6 с компьютером 10, при этом первый вход модулятора 8 соединен с выходом АЦП 6, второй вход модулятора 8 - с выходом звуковой карты 9, формирующим несущий сигнал модуляции, а выход модулятора 8 соединен с входом звуковой карты 9, передающим модулированный сигнал в компьютер 10.
Устройство работает следующим образом: кровь помещается в зазор между неподвижным наружным цилиндром 1 и внутренним свободно плавающим цилиндром 2. Цилиндры с кровью термостатируются термостатом 5. Запускается блок 4 вращения внутреннего цилиндра через обмотки статора 3. Сигнал с выхода АЦП 6 поступает на первый вход модулятора 8. На второй вход модулятора 8 подается сигнал несущей частоты модуляции, лежащий в области звуковых частот, с выхода звуковой карты 9 компьютера 10. С выхода модулятора 8 модулированный сигнал поступает на вход звуковой карты 9, передающей этот сигнал в компьютер 10 для записи файла данных. Предлагаемое устройство позволяет регистрировать и заносить в файл данных экспериментальные точки с высокой частотой (порядка несущей частоты), что позволяет регистрировать изменяющийся во времени сигнал.
Для регистрации динамических режимов течения крови блоком 4 вращения внутреннего цилиндра устанавливается начальная скорость сдвига в жидкости. Установившийся режим при этой скорости определяется по блоку индикации 7. Затем блоком 4 вращения внутреннего цилиндра устанавливается конечная скорость сдвига. Установившийся режим в этом случае также определяется по блоку индикации 7. Регистрация изменения модулированного сигнала со звуковой карты 9 происходит непрерывно от изменения начальной скорости сдвига до установившегося режима на конечной скорости сдвига. При этом формируется файл данных в компьютере 10.
Пример
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Определяли вязкость и время релаксации крови двух пациентов. Кровь помещали в рабочий узел устройства, термостатировали до 37°С и подвергали деформированию с постоянной скоростью сдвига 20 сек. Затем скорость сдвига увеличивалась до 220 сек. Процесс изменения отношения касательного напряжения к скорости сдвига регистрировался в файле данных и после компьютерной обработки получали график, представленный на фиг.2. После установившегося режима на заданной скорости 220 сек скорость сдвига уменьшалась до 20 сек. Процесс изменения отношения касательного напряжения к скорости сдвига регистрировался в файле данных, и после компьютерной обработки получали график, представленный на фиг.3. В результате проведенных испытаний были получены следующие результаты: вязкость крови при скорости сдвига 20 сек составили 8,1 мПа·сек и 8,25 первого и второго пациентов соответственно и при скорости сдвига 220 сек - 5,05 мПа·сек и 5,1 первого и второго пациентов соответственно. Время релаксации оказалось равным 3,2 сек и 4 сек первого и второго пациентов соответственно. При замере только вязких показателей разницы в качестве крови практически не наблюдается, в то же время во времени релаксации она значительна, что несет дополнительную информацию о состоянии крови пациентов.
Благодаря добавленным блокам предлагаемое устройство позволяет записывать развитие касательного напряжения во времени и тем самым рассчитывать вязкость и время релаксации исследуемого материала. Это позволяет проводить экспресс-анализ маловязких упруговязких сред, в частности это устройство особенно эффективно при проведении клинических исследований крови. Предлагаемое устройство значительно расширяет технические возможности и область использования серийно выпускаемого и широко используемого в клинике ротационного вискозиметра крови.