7/26/2019 Biomehanika disanja

1/21

Boylov zakon

Eksperiment: istovremena izotermna promjena

pritiska i volumena plina

R. Boyl 1662

J. Mariot 1676

7/26/2019 Biomehanika disanja

2/21

Boylov zakon

izvod iz molekularno-kinetike teorije topline

7/26/2019 Biomehanika disanja

3/21

POVRINSKA NAPETOST

3

koeficijent povrinskog napona t

(naprezanje)

.A

S

F

l

Kvaenje i nekvaenje

staklo

vazduh

F1F2

F3

A

F1F2

F3

Astaklo

vazduh

Tenost kvasi podlogu Tenost ne kvasi podlogu

FFF=F c321

3

21

cos F

FF=

7/26/2019 Biomehanika disanja

4/21

Laplaceov zakonprimjena u medicini

4

R

F

p1

p2

Dejstvo pritiska na sfernu povrinu

21 2 2F=p pR=

2p=

R

1 2

1 1p= +

R R

Primjer 2. Naprezanje u zidovima krvnih sudova

Krvni sud

P(mmHg) P(kPa) R(cm) (N/m)

Aorta i velike

arterije

100 13 1,3 170

Male arterije 90 12 0,5 60Arteriole 60 8 1,5 x 10-2 1,2

Kapilare 30 4 4 x 10-4 0,016

Venule 20 2,6 1 x 10-3 0,026

Vene 15 2 2 x 10-2 0,4

Vena kava 10 1,3 1,6 21

Primjer 1. Pritisak krvi u lijevom ventrukulu

Lijevi ventrikul se moe posmatrati kao sferna

upljina zatvorena membranom. Naprezanje u

membrani je veetoje dijametar upljinevei.

7/26/2019 Biomehanika disanja

5/21

5

Primjer 3. Formiranje aneurizme

Mada se aneurizme mogu

javiti du itavog vasku-

larnog stabla, najveibroj se

javlja na cerebralnim

arterijama i abdominalnoj

aorti. Na cerebralnim

arterijama javljaju se dva

tipa: fuziformni

(vretenastog oblika) i

sakularni(loptastog oblika).

patogeneza aneurizma

rast i remodeliranje

pucanje

stabilizovanje

zdrav krvni sud

komplikacije

pucanje

ateroskleroza

novo ispupenje

7/26/2019 Biomehanika disanja

6/21

6

Primer 4.Plinska embolija

(b)(a)R11 2

R2

pm

p

vkrvi

1 2

p = pm

vkrvi= 0

Oblik embolusa (zranog mjehura) u krvnom sudu kroz koji protie krv (a); u uzanom

krvnom sudu dolazi do zaepljenja (b).

1 2

2 2

mpR R

7/26/2019 Biomehanika disanja

7/21

Rastvorljivost plinova u tekuinama-

Henryev zakon

Pri sobnoj temperaturii pritisku 101325 Pa u 1L vode rastvori se 19mL zraka.

Eksperiment:

Sa povienjem temperature koliina

rastvorenog zraka se smanjuje! Pri povienju pritiska dva puta- rastvorljivost

zraka se povea dva puta

20 C

7/26/2019 Biomehanika disanja

8/21

Henryev zakon

Pri konstantnoj temperaturi parcijalni pritisak

jedne od komponenti rastvora plinske faze koja je

u ravnotei sa rastvorom, proporcionalan je

koncentraciji date komponente u rastvoru (u

aproksimaciji razblaenih rastvora)

Ili, kratko:

Rastvorljivost plina u u tekuini proporcionalna je

parijalnom pritisku tog plina.

7/26/2019 Biomehanika disanja

9/21

Henryev zakon

Rastvorljivost veine plinova u vodi ne razlikuje se

od rastvorljivosti zraka u vodi.

Izuzetak su spojevi koji se hemijski spajaju s vodom

ili jako disociraju na jone:

Njihova rastvorljivost u vodi: 1713 mL/L pri

temperaturi

2 2CO, SO, N

0 C

7/26/2019 Biomehanika disanja

10/21

Primjer 1

rastvorljivost zraka u vodi

Zrak: 79% , 21%

Rastvorljivost duika 23,54a kisika: 48,89

pri

Raun:

Sastav rastvorenog zraka je: 64,4% duika i 35,6%

kisika

2N 2O

0Ci 101325P

-1mL L

7/26/2019 Biomehanika disanja

11/21

Biomehanika disanja

Vanjsko disanje- ventilacija plua

Postupak razmjene zraka izmeu vanjskesredine i alveola

Zadatak biofizike disanja:odrediti rad dinih

miia, pritisak u raznim dijelovima dinogaparata, volumen plua,kretanje vazduha

7/26/2019 Biomehanika disanja

12/21

Biomehanika disanja

Pri udisanju se poveava zapremina grudne upljine. Bojl-Mariotov zakon:

PV=const

Ako se volumen povea opet imamo

P1V1=constIz V1>V => P1

7/26/2019 Biomehanika disanja

13/21

Biomehanika disanja

Iz V1>V => P1

7/26/2019 Biomehanika disanja

14/21

Biomehanika disanja

Iz V1 P1>P

Obrnut proces se odvija pri izdisanju, daklezapremina grudnog koa se smanjuje te dolazi

do poveanja pritiska i strujanja vazduha u

suprotnom smeru.

7/26/2019 Biomehanika disanja

15/21

Biomehanika disanja- udisaj

Zbog elastinosti lpua pritisak u plenrnoj

upljini je nii nego u alveolama

Pleuralni pritisak je manji od alveolarnog za

pritisak koji nastaje elastinim razvlaenjemplua

pl alv elp p p

7/26/2019 Biomehanika disanja

16/21

Biomehanika disanja- udisaj

Pleuralni pritisak je manji od atmosferskog zapritisak koji nastaje elastinim razvlaenjem

grudnog koa.

Konvencija: atmosferski pritisak je nula, pa je

pleuralni pritisak negativan

pl at elp p p

7/26/2019 Biomehanika disanja

17/21

Biomehanika disanja- udisaj

Kao mjera disanja slui volumna brzina strujanja

zraka

Rje aerodinamiki otpor koji nastaje trenjem

zraka o dine puteve

at al

V V

p pdV p

dt R R

7/26/2019 Biomehanika disanja

18/21

Udisaj

Za vrijeme udisaja dini miii moraju savladati sljedee sile:

elastini otpor grudnog koa

Elastini otpor plua

Dinamiki/viskozni otpor svih tkiva koja se pomjeraju priudisaju

Otpor dinih puteva

Teinu dijela grudnog koa koji se premjeta

Sile uvjetovane inercijom premjetenih masa

7/26/2019 Biomehanika disanja

19/21

Biomehanika disanja- izdisaj

Smanjenje volumena grudne upljine dovodi

do povienja pleuralnog pritiska. Zbog pojave

elastinih sila razvlaenja plua vazduh se u

alveolama sabija, pritisak mu je vii od

atmosferskog i zrak izlazi napolje.

7/26/2019 Biomehanika disanja

20/21

Otpor disanju

Pritisak potreban da se savlada trenje meu

stjenkama traheobrahijalnog drveta i zranih

struja, kao i unutar struje zraka:

4 25

8

4

l dV l dp

dt dtr r

7/26/2019 Biomehanika disanja

21/21

Rad disanja

Rad koji izvre svi miii pri disanju, savlaujui sveotpore pri ventilaciji plua.

-pritisak pod kojim se nalazi sistem za disanje

-prirast volumena sistema u aktu disanjaUkupni rad se odreuje metodom

pletizmografije.

2

1

A pdV

p

dV