Чижевский, Александр Леонидович - Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Загадка "монетных столбиков" Чижевский электрические магнитные свойства эритроцитов
Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:
Можно искать по нескольким полям одновременно:
Логически операторы
По умолчанию используется оператор AND
.
Оператор AND
означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:
исследование разработка
Оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:
исследование OR разработка
Оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:
исследование NOT разработка
Тип поиска
При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":
$ исследование $ развития
Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:
исследование*
Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:
" исследование и разработка"
Поиск по синонимам
Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "#
" перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.
# исследование
Группировка
Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:
Приблизительный поиск слова
Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~ " в конце слова из фразы. Например:
бром~
При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:
бром~1
По умолчанию допускается 2 правки.
Критерий близости
Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду "~ " в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:
" исследование разработка"~2
Релевантность выражений
Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак "^
" в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным.
Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение.
Например, в данном выражении слово "исследование" в четыре раза релевантнее слова "разработка":
исследование^4 разработка
По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.
Поиск в интервале
Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO
.
Будет произведена лексикографическая сортировка.
Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.
Данный урок рекомендуется проводить в специализированных (биолого-химических или медицинских) классах после прохождения тем «Кровь» и «Кровообращение» по биологии и «Движение жидкостей и газов» и «Уравнение Бернулли» по физике.
Цели урока: познакомить учащихся со структурным анализом движущейся крови, дать представление о тромбогемморагическом синдроме.
Оборудование и материалы: плакаты «Схема динамики кровотока и кинематики эритроцитов», «Схема поступательного и вращательного движения радиально-кольцевых систем эритроцитов в кровотоке», «Схема движения эритроцитов («монетных столбиков») в артериальном сосуде»; одна из модификаций электроэффлювиальной люстры А.Л. Чижевского. (Возможна замена плакатов на пленки и кодоскоп, а вместо электроэффлювиальной люстры можно продемонстрировать ее фотографию.)
ХОД УРОКА
Учитель биологии. Сегодня мы с вами познакомимся со структурным анализом движущейся крови. Но сначала вспомним, что нам известно о системе кровообращения. Для этого вам надо ответить на следующие вопросы.
1. Какие форменные элементы крови вы знаете?
2. Какими свойствами обладают эритроциты человека?
3. Какова взаимосвязь крови, лимфы и тканевой жидкости?
4. Что вы знаете о значении кровообращения?
5. Каковы строение и функции органов системы кровообращения?
6. Как происходит движение крови по сосудам?
Давно было известно, что эритроциты в образцах крови склонны слипаться и образовывать структуры, напоминающие столбики монет. Такие «монетные столбики» образуют одинаковые по размерам эритроциты. Считалось, что эритроциты образуют «монетные столбики» только вне кровеносных сосудов (например, на предметном стекле, в капле крови, в растворе) под влиянием встряхивания, изменения температуры, при длительном хранении и т.п.
Эритроциты отдают тканям кислород, а из тканей в кровь поступает углекислота
Однако в 1951 г. выдающийся российский ученый Александр Леонидович Чижевский экспериментально доказал, что «монетные столбики» эритроцитов образуются и в движущейся по сосудам крови здоровых людей и животных (рис. 1). Проведенные им математические расчеты подтвердили, что такие структуры образуются вполне закономерно. Это свойство эритроцитов называется «феноменом Чижевского».
Рис. 1. Схема динамики кровотока и кинематики эритроцитов
Оказалось, что ориентация «монетных столбиков» и скорость их движения зависят от строения и свойств сосудов, а также от состояния организма. «Монетные столбики» из эритроцитов малого диаметра быстро движутся в потоке крови вблизи оси сосуда, а столбики из крупных эритроцитов располагаются ближе к стенкам сосуда и перемещаются гораздо медленнее. Схема поступательного и вращательного движения радиально-кольцевых систем эритроцитов в кровотоке представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема поступательного и вращательного движения радиально-кольцевых систем эритроцитов в кровотоке
Учитель физики.
Для того чтобы в
движущейся крови эритроциты могли образовать
структуры в виде «монетных столбиков», нужно,
чтобы эритроциты были одного диаметра, чтобы
между ними возникали силы, сближающие их друг с
другом вогнутыми сторонами, и чтобы эритроциты в
столбиках фиксировались на всем протяжении
«монетного столбика» по его геометрической оси.
Образованию «монетных столбиков» способствует
также отрицательный заряд на поверхности
эритроцитов, который создает между ними
равномерное электростатическое отталкивание.
Для того, чтобы разобраться в физической природе
образования структур из эритроцитов, надо
вспомнить некоторые физические законы и явления.
Ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы.
1. Как зависит скорость течения жидкости в трубе от площади ее поперечного сечения?
2. В чем состоит закон Бернулли?
3. Каковы особенности движения вращающегося цилиндра или мяча?
В токе крови эритроциты движутся не
только поступательно, но и вращаются вокруг
собственной оси. Поскольку эритроциты несут
некоторый заряд, то это порождает конвекционные
токи и ведет к появлению магнитных полей. Кроме
сил электрического и магнитного взаимодействия
в потоке крови действуют гидродинамические силы,
которые описываются законом Бернулли. Скорость
кровотока падает от центра сосуда к его стенкам,
поэтому между точками, удаленными от оси течения
на разные расстояния, возникает перепад
давлений, причем силы направлены от периферии к
оси. Таким образом, феномен Чижевского можно
отнести к области электрогемодинамики.
В крупных сосудах А.Л. Чижевский допускал
разнообразие пространственного положения
«монетных столбиков». При переходе в менее
крупные сосуды движение «монетных столбиков»
упорядочивается, систематизируется и
приобретает строго закономерный характер.
Чижевский предложил три схемы движения
эритроцитов по кровеносному сосуду (рис. 3,
а–в).
Согласно первой схеме (а) каждый эритроцит в
потоке плазмы движется своей плоской стороной
перпендикулярно к направлению движения потока
плазмы. Согласно второй схеме (б) эритроцит
расположен по касательной к слоям плазмы,
движущимся с разными скоростями вдоль
кровеносного русла. Согласно третьей схеме (в)
эритроцит расположен своей торцевой стороной
перпендикулярно к слоям плазмы, образуя
радиально-кольцевую систему.
Рис. 3. Схема движения («монетных столбиков») эритроцитов в артериальном сосуде
Учитель биологии.
В истории
гематологии открытию структуры движущейся крови
придается огромное значение.
Чижевский полагал, что при заболеваниях
пространственная структура движущейся крови
нарушается, т.к. изменение заряда эритроцитов и
их количества в крови немедленно отражается на
их расположении в кровотоке.
В 1962–1988 гг. группа врачей под руководством
М.С. Мачабели, используя идеи А.Л. Чижевского
в области электрогемодинамики, разработала
теорию тромбогеморрагического синдрома (ТГС),
являющегося одним из ярких примеров нарушения
пространственной структуры движущейся крови.
Авторы этой теории в 1990 г. были удостоены
Государственной премии Грузии.
ТГС – это комплекс симптомов, сопровождающий
патологию и экстремальные воздействия,
обусловленный универсальным и неспецифическим
свойством крови, лимфы, тканевой жидкости
обратимо и необратимо сгущаться и расслаиваться
на компоненты различного агрегатного состояния.
При различных болезнях, хирургическом
вмешательстве или экстремальных воздействиях
(облучении, ожогах, отравлениях, сдавлениях
тканей и др.) клетки поврежденных тканей
теряют отрицательные заряды. Это является
«спусковым механизмом» для целой серии
процессов как в самих клетках, так и на уровне
тканей, органов и всего организма. Нарушается
перенос (транспорт) ионов в клетках, питание
тканей, изменяется структура крови, развивается
кислородное голодание.
Из поврежденных клеток высвобождаются так
называемые коагуляционно-литические вещества,
воздействующие на межтканевую жидкость, лимфу,
кровь, другие клетки. Кровь расслаивается на
жидкие и густые части. Микросгустки фибрина в
густой части крови могут образовывать тромбы в
сосудах и приводить к множественным тромбозам.
Более жидкая часть крови, лишенная фибрина,
теряет способность к свертыванию, поэтому
одновременно с тромбозами могут возникать и
множественные кровотечения – геморрагии. Далее
развиваются тяжелая дисфункция и дистрофия
органов, в плазме крови снижается содержание
факторов свертывания крови, наблюдается
интоксикация продуктами белкового распада.
Как же можно воспрепятствовать развитию ТГС? Для
этого надо восстановить отрицательный заряд на
поверхностях поврежденных клеток.
Восстановлению отрицательного заряда
способствуют различные доноры электронов:
высокомолекулярный гепарин, витамин C,
отрицательно заряженные аэроионы.
Отрицательные аэроионы позволяет получать
электроэффлювиальная люстра А.Л. Чижевского
(См. «Биология», № /2003).
Вопросы по уроку
1. Что такое «феномен Чижевского»?
2. От чего зависят ориентация и скорость движения «монетных столбиков» эритроцитов?
3. Как образуются «монетные столбики» эритроцитов?
4. Как располагаются «монетные столбики» в сосудах разных диаметров?
5. Какие вы знаете схемы движения эритроцитов по кровеносному сосуду?
6. Что такое ТГС?
7. Как предотвратить развитие ТГС?
Литература
Баркаган З.С. Тромбогемморагический синдром // БМЭ, 3-е изд. – М.: Советская энциклопедия, 1988. – Т. 29.
Мачабели М.С. Чижевского феномен // БМЭ, 3-е изд. – М.: Советская энциклопедия, 1986. Т. 27.
Чижевский А.Л. Структурный анализ движущейся крови. – М.: Изд-во АН СССР, 1959.
Кровь созидается в костном мозгу человека. Здесь непрерывно формируются элементы крови, ее клетки — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
В кроветворении принимают участие также селезенка и лимфатические узлы.
«Монетные столбики», наблюдаемые в микроскоп: 1 — эритроциты; 2 — лейкоциты; 3 — другие элементы крови.
Жизнь кровяных клеток непродолжительна. Эритроциты живут 80—120 дней, лейкоциты — всего 10—12 дней. Но на смену погибшим, распавшимся клеткам непрерывно поступают новые. Кроветворение регулируется нервной системой. Оно зависит также от присутствия в организме витаминов и многих других веществ. В каждом из нас циркулирует около 5—6 л крови, что составляет примерно 1/11 - 1/13 веса взрослого человека. Кровь состоит не только из так называемых форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). Эти кровяные клетки движутся в жидкой плазме крови.
Эритроциты — мельчайшие красные кровяные тельца поперечником 7—8 микрон — при рассматривании в микроскоп выглядят круглыми, вдавленными с обеих сторон дисками. В объеме крови размером с булавочную головку содержится около 5 миллионов эритроцитов. Лейкоцитов гораздо меньше — на каждые 700 эритроцитов приходится примерно всего 1 лейкоцит.
Состав эритроцитов сложный. Это прежде всего гемоглобин — белковое железосодержащее вещество, придающее крови характерный красный цвет. Кроме того, в состав эритроцитов входят витамины, ферменты и различные соли.
Если каплю крови нанести на предметное стекло микроскопа, поле зрения заполнится огромным количеством эритроцитов. Но вот любопытно — некоторые эритроциты разбросаны не хаотично, а напоминают наполовину рассыпавшиеся столбики из монет. Может быть, эти «монетные столбики» отражают какую-нибудь структурную особенность крови? Или эритроциты сложились в цепочки случайно?
Загадка «монетных столбиков», долгое время мучившая медиков, была объяснена А. Л. Чижевским. В 1959 году издательство Академии наук СССР опубликовало первый том его монографии «Структурный анализ движущейся крови» (второй том готовится к печати). Значение этой работы трудно переоценить. Она была высоко оценена академиком А. Н. Опариным, членом-корреспондентом АН СССР Г. М. Франком, профессором П. А. Коржуевым и другими видными советскими учеными. По мнению гематологов, то, что сделал А. Л. Чижевский, равноценно открытию Гарвеем (XVIII век) кровообращения. Стоит заметить, что к анализу движущейся крови А. Л. Чижевский применил все наиболее совершенные методы современной математики и физики. Суть же этой работы, ее главные идеи и результаты доступны каждому. Подчеркнем, что все, о чем сейчас пойдет речь, было не только теоретически обосновано А. Л. Чижевским, но и проверено им на тысячах лабораторных опытов.
Прежде считалось, что эритроциты в потоке крови движутся совершенно хаотично. Чижевский доказал, что это ire так. Внутри кровеносных сосудов эритроциты образуют стройные кольца, плоскость которых перпендикулярна к оси сосуда. На рисунке изображен в разрезе кровеносный сосуд. Черные, сплюснутые в середине тельца — эритроциты (тоже в разрезе). Все эти концентрические кольца эритроцитов погружены в жидкую, заполняющую весь сосуд плазму крови.
Каждый эритроцит подобен крошечному колесику. Он устанавливается в сосуде так, чтобы быть наилучше обтекаемым плазмой крови, то есть вдоль потока, параллельно стенке сосуда. Слева и справа от него жидкие слои плазмы, как вода в потоке, движутся с разной скоростью — чем ближе к стенке сосуда, тем медленнее. Разница в скоростях «закручивает» эритроцит, и он катится вдоль сосуда. Но что заставляет эритроциты соединяться в кольца, а эти кольца сохранять свою стройность?
При трении о плазму крови и по другим причинам эритроциты приобретают электрические заряды. Когда же эритроцит вращается, эти заряды образуют круговой ток, в результате чего возникает магнитное поле. Значит, каждый эритроцит — это микроскопически маленький магнитик. При этом эритроциты обращены один к другому одноименными полюсами и между ними существует отталкивание. Но ведь каждый эритроцит отталкивает своего соседа, поэтому эритроцитное кольцо в целом оказывается упругим, устойчивым. Этому способствуют не только электрические и магнитные силы, но и силы гидродинамические, возникающие в движущемся потоке крови.
Прогоняя под давлением кровь по тонкостенным стеклянным капиллярам, Л. Л. Чижевский на этой модели в микроскоп увидел наглядное подтверждение своей теории — стройные кольца эритроцитов, вращение этих телец и другие предсказанные теорией явления. Кольца эритроцитов движутся в сосуде с разной скоростью — чем ближе к оси сосуда, тем быстрее. При разветвлении сосудов кольца на мгновения разрушаются, но затем почти немедленно восстанавливаются и продолжают свое стройное движение. Что касается лейкоцитов, то они хаотично перекатываются по периферии кровотока, у стенок сосуда. Все эти движения управляются и контролируются нервной системой.
Так движется кровь в сосудах здорового человека. Если же человек серьезно болен, эритроцитные кольца становятся неупругими. Такие внешние воздействия, как, скажем, резкие колебания магнитного поля Земли (магнитные бури) могут «расшатать» кольца настолько, что эритроциты соприкоснутся, склеятся, образуют тромб. Ну, а последствия тромба, то есть закупорки сосудов, могут быть самыми плачевными.
Опытные врачи давно подметили, что полное отсутствие «монетных столбиков» в крови, взятой на анализ, является симптомом серьезного заболевания (например, это случается при сильном малокровии). Наоборот, в пробах крови совершенно здорового человека непременно присутствуют «монетные столбики» — остатки разрушенных эритроцитных колец.
Динамическая гематология — так можно назвать новый раздел медицины, созданный трудами А. Л. Чижевского. Его последователи и ученики, в частности доктор физико-математических наук В. И. Данилов, продолжают изучение особенностей движущейся крови. Тут еще есть много неясного.
Часто сравнивают сердце с насосом. Но это сравнение неудачно. Если бы сердце действовало только как насос, оно было бы размером с голову. Меньшее сердце не смогло бы протолкнуть кровь сквозь тончайшие кровеносные сосуды. А оно проталкивает, и притом регулярно на протяжении десятилетий. Значит, здесь принимают участие еще какие-то силы. Надо считать сердце человека не только насосом, но и генератором электрического и магнитного полей — такова точка зрения последователей А. Л. Чижевского. Тогда сердце, как магнитный генератор, формирует из эритроцитов «магнитные нити» крови. А эти нити, имея очень малый коэффициент трения, легко проходят сквозь тончайшие кровеносные сосуды. Предварительные расчеты подтверждают эту смелую гипотезу.
Если и считать сердце «пламенным мотором», то «мотором» сложным, сочетающим в себе качества и насоса, п двигателя, и электрогенератора. Электрические и магнитные силы, создаваемые организмом человека, очень слабы, но это нисколько не снижает их роли в жизни человека. Если от таких слабых сил зависит наше здоровье и жизнь, то тем понятнее становятся воздействия на человека колебаний магнитного поля Земли и солнечных излучений. Ведь напряженность магнитного поля сердца составляет десятимиллионные доли эрстеда, тогда как колебания при магнитных бурях в сотни тысяч раз больше.
Полезная модель относится к физике, а также к медицине и биологии и может быть использована для определения и регистрации электрических и магнитных свойств эритроцитов. Недостатком известных устройств является невысокая точность. Предлагается устройство для определения электрических и магнитных свойств эритроцитов крови, содержащее электроды и регистрирующее устройство, причем, электроды выполнены в виде инъекционных игл, покрытых электрически изолирующим материалом и связаны через усилитель с регистратором электрических сигналов.
Полезная модель относится к физике, а также к медицине и биологии и может быть использована для определения и регистрации электрических и магнитных свойств эритроцитов.
Известны способы и устройства для определения и регистрации: -количества эритроцитов в гемолизированной крови до шести месяцев от времени взятия крови на исследование (патенты РФ №№2.100.807, 2.225.616; ЕР №0536658; Справочник по клиническим лабораторным методам исследования. Под ред. Е.А. Кост. - М.: Медицина. 1975. с.22 и 23 и другие);
Консервированной эритроцитарной массы перед трансфузией (патент РФ №2.157.219; Кушер P.M. Коррекция нарушения биофизических свойств эритроцитов консервированной эритроцитарной массы с помощью гемосорбентов. Биомеханика на защите жизни и здоровья человека. Тезисы докладов. - Н.Новгород, 1992, с.142 и 143 и другие);
Электрического пробоя мембран эритроцитов при контакте с излучаемым объектом (патент РФ №2.083.983, 001 №33/11, 1997 и другие); -показателей содержания К+ и Na+ в плазме и эритроцитах, показателей СОЭ и рН крови (патент РФ №2.056.637, 001 №33.48, 1996 и другие);
Сингенных эритроцитов, которые подвергали магнитно-лазерному облучению in vitro в течение 30, 60 или 120 с (патент РФ №2.084.896, 001 №33/49, 1997 и другие);
Деформируемости эритроцитов (авт. свид. СССР №1.377.111; патенты РФ №№2.052.194, 2.155.607, 2.197.726; патент США №4.457.915; Васильев А.П. Определение индекса деформируемости эритроцитов. Лабораторное дело, 1991, №9, с.44-46 и другие);
Изменения физико-химических свойств эритроцитов под влиянием 3-адреноблокатора пропранола (обзидана, анаприлина), добавляемого in vitro в исследуемую цитратную кровь (патент РФ №2.120.632, 001 №33/48, 1998; Соминский В.Н. и др. Повышение осмотический резистентности эритроцитов под влиянием пропранола. - Лабораторное дело, 1981, №9, с.525-527 и др.);
Светящихся эритроцитов, которые свидетельствуют о наличии в организме злокачественных образований (патент РФ №2.037.152, 001 №33/48, 1995; Говалль В.И. и др. Снижение содержания малых лимфоцитов в крови больных со злокачественными костными опухолями. Вопросы онкологии, 1987, т.33, №9, с.51 и другие);
Изменения поверхностного заряда эритроцитов (патент №2.027.188, 001 №33/49, 1995 и др.);
Электрических и магнитных свойств эритроцитов (Чижевский А.Л.
Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Киев, Наукова думка, 1973, с.72-78 и другие).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для реализации способа определения электрических и магнитных свойств эритроцитов (Чижевский А.Л. Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Киев. Наукова думка, 1973, с.72-78), который и выбран в качестве прототипа.
Устройство содержит электроды и регистрирующее приспособление.
Известно, что живые клетки под действием внешнего электрического поля перемещаются в сторону положительного электрода. На основании этого А.Л.Чижевским в конце 50-х годов была рассчитана приблизительная величина электрического заряда эритроцита человека и высказана гипотеза о том, что потоки движущихся по сосудам эритроцитов представляют собой конвекционные электрические токи.
Однако эта гипотеза не была подтверждена экспериментально, т.е. устройство не позволяло точно проводить экспериментальное исследование.
Технической задачей полезной модели является повышение точности экспериментального исследования электрических и магнитных свойств эритроцитов.
Поставленная задача решается тем, что устройство для определения электрических и магнитных свойств эритроцитов крови содержит электроды и регистрирующее устройство, причем, электроды выполнены в виде инъекционных игл, покрытых электрически изолирующим материалом и связаны с усилителем и регистратором электрических сигналов.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
Устройство содержит электроды (1, 2) и регистрирующее устройство (3), причем, электроды (1, 2) выполнены в виде инъекционных игл, покрытых электрически изолирующим материалом (4) и связаны через усилитель (5) с регистратором электрических сигналов (3).
Устройство реализуется следующим образом.
Иглы (1, 2) насаживают на шприцы, заполняют два шприца-электрода 0,9% изотоническим раствором хлорида натрия, вводят шприцы-электроды (1, 2) в артериальное и венозное русла кровообращения, подтягивают "на себя" поршни шприцов до появления крови в цилиндрах шприцов, что свидетельствует о том, что их иглы находятся в просветах сосудов и обеспечивают надежный электрический контакт между кровью в сосудах и внутренней поверхностью инъекционных игл, шприцы - электроды (1, 2) подключают через усилитель сигналов (5) к вольтметру (3) и измеряют разность потенциалов между артериальной и венозной кровью, при этом металлическую иглу каждого шприца заранее покрывают изолирующим лаком (4), что исключает электрический контакт иглы с тканями интимы стенки сосуда в месте вкола, к дистальной части иглы припаивают медный провод, посредством контакта, с которым через усилитель (5) на вход измерительного прибора (3) передают электрический потенциал внутренней среды сосуда.
При движении эритроцитов в кровеносных сосудах наблюдается эффект Бернулли, в результате чего скорость движения плазмы является функцией расстояния от геометрической оси сосуда. Изменение скорости движения
плазмы по ортогональному сечению сосуда имеет максимум у геометрической его оси. Разность скоростей движения отдельных слоев плазмы ориентирует эритроциты ортогонально к поперечному сечению сосуда и радиально к его стенкам, создавая значительную разность гидродинамических усилий, приложенных к диаметрально противоположным точкам эритроцита, центр которого находится между геометрической осью и стенкой сосуда.
Гидродинамические усилия, испытываемые эритроцитом при его движении в плазме, стремятся переместить его по радиусу сосуда в направлении к его геометрической оси и тем самым сблизить его с эритроцитами, находящимися на более близких к оси концентрических окружностях. Этим усилиям противодействуют силы электростатического отталкивания, действующие между отдельными эритроцитами, расположенными в разных концентрических кольцах, экваториальная плоскость которых совпадает. Силы электростатического отталкивания, возрастая с квадратом уменьшения расстояния между эритроцитами, создают надежный электростатический распор между отдельными концентрически расположенными кольцами эритроцитов и стабилизируют их расположение при движении в плазме, предохраняя тем самым отдельные эритроциты от взаимного соприкосновения, что имеет кардинальное физиологическое значение.
Гидродинамические усилия, стремясь передвинуть отдельные эритроциты в направлении к оси сосуда, сжимают кольца эритроцитов, чем могут уменьшить диаметр этих колец. Уменьшение диаметра колец влечет за собой уменьшение расстояний между соседними эритроцитами данного кольца, что, в свою очередь, вызывает быстрое возрастание электростатических сил отталкивания, противодействующих гидродинамическим силам, стремящимся сжать кольца.
Силы магнитного притяжения, действующие между отдельными эритроцитами внутри колец, также возрастают, но в меньшей мере, чем электростатические. Величина данных магнитных сил несколько меньше электростатических. Они примерно уравниваются лишь при значительном числе оборотов эритроцитов.
Взаимодействие эритроцитов в крови, в отличие от взаимодействия заряженных мицелл в растворах обычных электролитов, имеет свою специфику. Эта специфика вытекает из следующих обстоятельств:
1) эритроциты находятся в крови в сравнительно очень большой концентрации, занимая до 36% общего объема крови;
2) эритроциты по размерам значительно превосходят объемы заряженных частиц и имеют специфическую форму, отличную от шарообразной;
3) эритроциты, по сравнению с их размерами, расположены очень близко относительно друг друга на расстояниях, составляющих всего примерно 15% их собственных размеров;
4) эритроциты при своем движении по сосудам располагаются в виде упорядоченной радиально-кольцевой модели, т.е. представляют в движущейся крови упорядоченную структуру.
Для экспериментального подтверждения электрических и магнитных
свойств эритроцитов были разработаны и изготовлены оригинальные шприцы-электроды. За основу были взяты шприцы "Fraxiparine" емкостью 3 мл фирмы "LOOK" с иглой диаметром 0,4 мм, модифицированные следующим образом: металлическая игла шприца покрыта изолирующим лаком, что исключило электрический контакт иглы с тканями интимы стенки сосуда в месте вкола. К дистальной части иглы заранее был припаян медный провод диаметром 0,08 мм, посредством контакта, с которым на вход измерительного прибора передавался электрический потенциал внутренней среды сосуда. В качестве изолирующего лака использовался лак "Color trend" фирмы "Evon cosmetics", Великобритания. Шприц заполнялся 0,9% изотоническим раствором хлорида натрия, после введения иглы в сосуд поршень шприца подтягивали "на себя" до появления крови в цилиндре шприца, что позволяло визуально убедиться, что игла находится в просвете сосуда, и обеспечивало надежный электрический контакт между кровью в сосуде и внутренней (неизолированной) поверхностью инъекционной иглы.
В качестве измерительного прибора использовался "Вольтметр универсальный В7-16" №8881, 1982 года выпуска, заводской номер У 100387. Погрешность измерения до эксперимента на животном составляла 0,01-0,02 В;
при погружении обоих шприцев - электродов, подключенных к вольтметру, в сосуд с изотоническим раствором хлорида натрия, контактная разность потенциалов составила 0,05 В.
Эксперимент проводился на кролике породы "Шиншилла" весом 3,1 кг. Шприц-электрод, введенный в просвет артерии левого уха кролика, был подключен к положительному входу вольтметра "В7-16", шприц-электрод, введенный в просвет вены правого уха животного - к отрицательному входу.
Появление крови в цилиндрах шприцев-электродов после подтягивания поршней свидетельствовало о том, что их иглы находятся в просветах сосудов (кровь, соответственно, была разного цвета: в левом - алая, артериальная, в правом - более темная, венозная). Произведено восемнадцать измерений разности потенциалов между артериальной и венозной кровью животного.
Измерения проводились через примерно одинаковые интервалы времени с таким расчетом, чтобы по прошествии интервала под измерительными электродами оказалась новая порция крови.
Среднее значение разности потенциалов между артериальным и венозным руслом кролика по данным восемнадцати измерений составляет - 0,88±0,01В с доверительным интервалом, равным 0,95, что более чем в 10 раз превышает погрешность измерения. Колебания разности потенциалов обусловлены динамикой кровообращения как дискретного процесса.
После выведения животного из опыта посредством ингаляции паров эфира была вскрыта брюшная полость и через 30 минут после остановки сердца кролика в просвет брюшного отдела аорты и верхней полой вены были введены шприцы-электроды. При этом было зафиксировано наличие разности потенциалов - 0,5 В между артериальным и венозным руслами.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает экспериментальное доказательство наличия электрической разности потенциалов между артериальной и венозной кровью величиной -
0,88В; после выведения животного из опыта через 30 мин после остановки сердца кролика зафиксирована разность потенциалов между артериальным и венозным руслом - 0,5В.
Причиной возникновения электрической разности потенциалов между артериальной и венозной кровью, вероятно, является наличие асимметрии активного ионного транспорта со стороны эндотельных клеток, приводящий к повышенному выведению положительных ионов в интерстициальную жидкость по сравнению с выведением их в просвет кровеносного сосуда.
Формула полезной модели
Устройство для определения электрических и магнитных свойств эритроцитов крови, содержащее электроды и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде инъекционных игл, покрытых электрически изолирующим материалом и связаны через усилитель с регистратором электрических сигналов.
