Ультразвуковий флоуметр. Ламінарний плин крові в судинах

Приладом, який має ті ж переваги, що й електромагнітний флоуметр, є ультразвуковий флоуметр, вражаючі дії яких засновані на ефекті Доплера. На малюнку показаний мініатюрний п`єзоелектричний кристал, з одного кінця вмонтований в флоуметріческій датчик. Кристал, підключений до відповідного електронного апарату, генерує ультразвукові хвилі частотою кілька сотень тисяч герц. Ультразвукова хвиля поширюється вздовж судини з потоком крові. При цьому частина звуку відбивається від еритроцитів поточної крові і повертається до п`єзоелектричного кристалу. Відбиті хвилі мають меншу частоту, ніж основна хвиля, бо еритроцити рухаються в напрямку від кристала.

Цей ефект і називають ефектом Допплера. (Це той же ефект, який можна помітити, коли поїзд, що прибував, проходячи повз станцію, видає гудок. Коли поїзд віддаляється, частота звуку різко знижується в порівнянні з частотою звуку поїзда, що прибуває. З цієї ж причини гудок удаляющегося від вас поїзда сприймається як звук набагато нижчий, ніж гудок поїзда, що наближається.)

Що стосується ультразвукового флоуметрія, показаного на малюнку, то звукова хвиля високої частоти в якийсь момент переривається, потім відбита хвиля меншою частоти надходить назад до п`єзокристалами і посилюється за допомогою електронного пристрою. Інша частина апарату порівнює частоту основної звукової хвилі і відбитої, визначаючи швидкість руху крові.

ультразвуковий флоуметр здатний реєструвати швидкі пульсові коливання кровотоку в кровоносних судинах так само, як і електромагнітний прилад.

Ламінарний плин крові в судинах

якщо кров з постійною швидкістю тече вздовж довгого судини, що має гладку внутрішню поверхню, характер перебігу крові - шаруватий, причому кожен шар крові при русі перебуває на одному і тому ж відстані від стінки судини. Таким чином, центральна порція крові завжди протікає в центрі кровоносної судини уздовж його поздовжньої осі. Такий тип руху крові називають ламінарним (або шаруватим) перебігом на противагу турбулентному течією, під час якого кров рухається в посудині в усіх напрямках, постійно змішуючись (про це буде сказано далі).

параболічний профіль розподілу швидкостей під час ламінарного течії. Під час ламінарного течії крові швидкість її руху в центрі судини виявляється набагато більшою, ніж швидкість руху поблизу стінки судини. У посудині на малюнку міститься дві рідини: одна пофарбована в червоний колір, інша - безбарвна. Якщо рідини починають текти, то через 1 сек між ними утворюється параболічна межа, як показано на малюнку. При цьому шар рідини, прилегла до стінки судини, майже неподвіжен- наступний шар рідини просувається на мале расстояніе- порція рідини, що знаходиться в центральній частині судини, просувається на велику відстань. Таким чином, формується параболічний профіль розподілу швидкостей.

Причина такого розподілу швидкостей наступна: молекули рідини, торкаючись до стінки судини, ледь рухаються, тому що вони «прилипають» до судинної стінки. Наступний шар молекул «прилипає» до попереднього, третій шар - до другого, четвертий - до третього і т.д. Отже, рідина в центральній частині судини може рухатися з великою швидкістю, тому що між нею і судинною стінкою знаходяться багато шарів молекул, що ковзають щодо один одного. При цьому кожен шар рідини, розташований ближче до центру, рухається з більшою швидкістю, ніж зовнішній шар, розташований ближче до стінки.