生物流變特性測(cè)試方法及應(yīng)用研究.pdf

1、流變學(xué)是研究非牛頓流體在應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等條件下與時(shí)間因素有關(guān)的變形和流動(dòng)的科學(xué),是介于物理、力學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物和工程技術(shù)之間的一門(mén)邊緣交叉學(xué)科。在自然界和工程技術(shù)界,粘彈性流體、粘塑性流體、血液以及絕大多數(shù)生物流體的流動(dòng)都呈現(xiàn)出非牛頓流體性態(tài),非牛頓流體的流變性質(zhì)、流體流動(dòng)與變形的力學(xué)分析、流體的本構(gòu)方程、物質(zhì)參數(shù)與函數(shù)的測(cè)量、流體粘溫性能、流動(dòng)曲線(xiàn)、凝固性、粘彈性、觸變性等一系列流變學(xué)特性指標(biāo)的測(cè)試丞待解決。尤其在生物流變學(xué)領(lǐng)域,血液

2、流動(dòng)動(dòng)力學(xué),血液細(xì)胞的變形規(guī)律,血液和其他體液、各種軟、硬組織的力學(xué)性能,各種生物流體的流變特性與疾病的關(guān)系等生物流變學(xué)特性測(cè)試問(wèn)題被相繼提出,血液流變學(xué)、細(xì)胞流變學(xué)以及血液凝固過(guò)程中的流變機(jī)理和參數(shù)測(cè)量已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。本論文圍繞“血液流變、細(xì)胞流變以及血液凝固過(guò)程中的流變特性測(cè)試方法”等科研項(xiàng)目,開(kāi)展生物流變學(xué)特性測(cè)試方法與系統(tǒng)應(yīng)用研究。
　　論文首先全面綜述了流變學(xué)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了非牛頓流體流變學(xué)研究領(lǐng)域的分類(lèi)及研究

3、的重要意義,詳細(xì)分析了血液流變學(xué)、細(xì)胞流變學(xué)、血液凝固過(guò)程中的流變機(jī)理和參數(shù)測(cè)量等生物流變學(xué)特性測(cè)試的研究?jī)?nèi)容,闡明了生物流變學(xué)與心腦血管疾病、惡性腫瘤及糖尿病等多種疾病的關(guān)系以及生物流變學(xué)在血液流動(dòng)狀態(tài)下對(duì)止血、凝血及血栓形成中的生理、病理作用及臨床意義。
　　其次以流變學(xué)的研究對(duì)象和研究方法為基礎(chǔ),全面闡述了非牛頓流體流變學(xué)測(cè)量理論,對(duì)非牛頓流體流動(dòng)與變形進(jìn)行了力學(xué)分析,推導(dǎo)出非牛頓流體流動(dòng)的基本微分方程,構(gòu)建了純粘性非牛頓流

4、體的本構(gòu)方程,分析了非牛頓流體的典型流動(dòng)以及流體粘彈性與觸變性等流變性質(zhì),重點(diǎn)研究了穩(wěn)態(tài)剪切流場(chǎng)的主要流變學(xué)參數(shù)和小振幅振蕩流場(chǎng)與流體粘彈性的流變學(xué)參數(shù)表征方法。
　　針對(duì)生物流變學(xué)特性測(cè)試研究,提出了穩(wěn)態(tài)剪切速度衰減血流變測(cè)試方法、基于激光衍射和散射技術(shù)的細(xì)胞形態(tài)、變形與聚集等細(xì)胞流變學(xué)特性測(cè)試方法以及基于小振幅振蕩流場(chǎng)的雙磁路磁珠振蕩法、光學(xué)散射測(cè)量法和發(fā)色底物測(cè)量法的等血液凝固過(guò)程中的流變特性測(cè)試方法,解決了生物流變學(xué)領(lǐng)域的

5、血液流動(dòng)性、細(xì)胞變形性、細(xì)胞聚集性以及血液凝固性等一系列生物流體流變學(xué)特性測(cè)試技術(shù)與方法。
　　提出了基于穩(wěn)態(tài)剪切流場(chǎng)、拉伸流場(chǎng)和小振幅振蕩流場(chǎng)的生物流變學(xué)特性測(cè)試特性模型,建立了高靈敏度、高可靠性的庫(kù)特式生物流體流變學(xué)特性測(cè)試系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)建模平臺(tái),采用應(yīng)力驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)頻率掃描、小振幅振蕩和強(qiáng)迫振蕩四種模式實(shí)現(xiàn)生物流體流變學(xué)特性測(cè)試及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)建模。
　　論文對(duì)提出的穩(wěn)態(tài)剪切速度衰減血流變測(cè)試方法和激光衍射細(xì)胞流變學(xué)特性測(cè)試方

6、法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,針對(duì)目前非牛頓流體流變特性測(cè)試儀器無(wú)法標(biāo)定以及測(cè)試結(jié)果無(wú)法溯源等問(wèn)題,研制了一種穩(wěn)定可靠的非牛頓流體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),提出了非牛頓流體標(biāo)定方法。
　　完成了基于穩(wěn)態(tài)剪切速度衰減測(cè)試方法的血流變測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用研究。系統(tǒng)采用提出的速度衰減法錐板測(cè)試技術(shù)實(shí)現(xiàn)全量程、逐點(diǎn)掃描、快速、穩(wěn)態(tài)的血流變特性測(cè)量,具有自動(dòng)加樣、自動(dòng)混勻、自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)清洗、液面感應(yīng)等先進(jìn)功能,具有非牛頓流體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定和校準(zhǔn)功能。
　　完成了基于雙磁