红细胞类似于两面凹下去的圆盘,其直径为7um,厚度为2um。几乎整个红细胞的重量由血红蛋白组成,血红蛋白被一层薄细胞膜(血浆膜)所包裹[40,41]c血红蛋白本身是一种球状蛋白质。其有与氧气结合的能力,因此将氧气从肺部运输到体内各组织成为了红细胞的主要功能。然而细胞膜具有电惰性。由于膜非常薄从而会导致较高的特征薄膜电容,其值为0.8uF/cm2至uF'/cm2[42]。在低频条件下,血液阻抗可以通过红细胞周围的血浆电阻来表征。红细胞本

身的电阻较低。然而,红细胞较低的阻值并未有助于在低频条件下电流的传导,这是因为具有绝缘特性的细胞膜。在更高的频率条件下,细胞壁的电阻抗将减小,从而降低了血液的阻抗。当进一步增加频率时,血液阻抗将继续减小到某一值,即是血浆和红细胞细胞内液电阻的混合值。

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   上述电学特性可以通过三元“宏模型”来进行建模,如图4。夕a所示。在这一模型中,Rp代表了血浆电阻的宏观影响,Cm是细胞壁电容以及Ri是血红蛋白电阻。在本章参考文献[躬]中,研究者发现在非常高的频率下,其他影响(例如水的电容)也会改变血液的阻抗。在低频条件下(r<⒛kHz),当采用电极来测量血液阻抗时,所谓的极化阻抗zc也需要考虑进去(见图4。”b)[43]。这些极化阻抗相当复杂,从而使得阻抗测量变得极其困难。幸运的是,极化现象仅在低频范围内对测量有影响。对于中频范围的间接黏度测量以忽略极化现象,因此图4.”所示的三元模型是有效的。由于血液具有非牛顿流体特性,因此三元模型中的电阻和电容值均与切变速率有关。从而阻抗测量应该与心跳的T波同步。而且,在有机体内的测量系统中,测量结果仅对瞬态切变速率有效,因此要求数据测量速度要尽可能快。

   在下一节中我们将首先介绍有机体内血液分析系统的技术细节。然后,在4.5.3节中,我们将讨论电学参数与流变(流动)特性的关系、同时切变速率、血液流动和黏度的关系也将进行更加详细的论述。