基于粘彈性模型的血液潤滑性能研究.pdf

1、人工心臟、人工心肺機(jī)等人工器官的研制和使用過程中機(jī)械部件的磨損嚴(yán)重影響著其壽命和可靠性，良好的潤滑不僅可以減小人工器官的磨損，延長其使用壽命，還可以保證病人的生命安全，提高生活質(zhì)量。利用患者自身血液作為這類人工器官的潤滑劑，可解決上述難題。血液是具有生理活性的流體，其組分復(fù)雜，流動性特殊，這就使得血液潤滑帶來優(yōu)越性的同時(shí)也帶來了一定的難度，加之以往對血液的研究主要集中在生理和病理等臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將其作為機(jī)械部件的潤滑劑是前人所未作過的嘗

2、試性探索研究。 在血液流變學(xué)的基礎(chǔ)上，探討血液的各理化指標(biāo)，結(jié)合血液的特殊流變性，利用線性粘彈性模型-Maxwell流變模型來描述血液的宏觀的非牛頓流體特征和血細(xì)胞的微觀粘彈性特征。在此模型的基礎(chǔ)上，從微觀和宏觀兩個(gè)方面對血液的潤滑特性進(jìn)行研究。 本文針對血液的特殊性，分析討論了影響血液潤滑的因素-紅細(xì)胞的聚集、變形、組分變化、摩擦界面的表面性能及溫度變化等因素。針對血液潤滑的特殊性，提出了評價(jià)血潤滑性能的判定指標(biāo)：(1

3、)生物相容的指標(biāo)一血栓；(2)生理限制的指標(biāo)一溶血；(3)反映潤滑性能的能承載能力；(4)溫度限制。 材料的表面性能決定了血細(xì)胞在摩擦界面的吸附特征及潤滑過程中的表現(xiàn)。血細(xì)胞在材料表面的吸附會對血液的潤滑性能產(chǎn)生影響。本文利用原子力顯微鏡研究了吸附在鈦合金表面和云母表面的紅細(xì)胞形態(tài)變化。從微觀細(xì)胞力學(xué)的角度探討在潤滑過程血細(xì)胞的吸附特性和微觀力學(xué)行為，在細(xì)胞力學(xué)的基礎(chǔ)上建立了血細(xì)胞的粘附模型?；谒⒌恼掣侥Ｐ?，從微摩擦的角度

4、探討血細(xì)胞的微摩擦機(jī)理，首次利用原子力顯微鏡研究生物細(xì)胞表面的微摩擦力及摩擦系數(shù)，從微觀上研究血液的潤滑提供了條件。 針對血液粘彈性的特征，從分析血液組分出發(fā)，研究了紅細(xì)胞比積的變化對血液粘彈性及潤滑性能的影響，對不同紅細(xì)胞比積的血液的承載能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞的比積大小影響著血液的承載能力，紅細(xì)胞比積越大，血液的承載能力越強(qiáng)。結(jié)合宏觀摩擦實(shí)驗(yàn)，對原來建立的血液宏觀粘彈性模型進(jìn)行了修正，并在此基礎(chǔ)上建立了紅細(xì)胞比積和血液