Диссертация (1144795), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Внастоящем разделе приводятся результаты экспериментов, в которых исследовалась зависимость секторного угла от начальной концентрации солив каплях белково-солевых МЖ.211На Рисунках 4.30 и 4.31 показаны фрагменты фаций капель белковосолевых МЖ для начальных концентраций соли, соответственно, 0.1 и10%. Для малой концентрации характерно глубокое проникновение радиальных трещин к центру капли (Рисунок 4.30д − е).абвгдеРисунок 4.30 ‒ Фрагменты формирующихся структур фаций белково-солевойМЖ. Интервал времени (между а – е) − 5 мин. Концентрация NaCl – 0.1%.Время высыхания 30 мин. х12С ростом концентрации растворенных веществ по мере дегидратациикапли глубина проникновения трещин заметно падает; одновременноуменьшается секторный угол.
Можно также заметить, что величина θm,оставаясь постоянной в рамках данной начальной концентрации соли,уменьшается с увеличением концентрации растворенных веществ.212абвгдеРисунок 4.31 ‒ Фрагменты формирующихся фаций капли белково-солевойМЖ. Интервал времени (между а – е) − 5 мин. Концентрация NaCl – 10%.Время высыхания 35 мин.
х12Следует отметить, что для всех концентраций соли интегральнаяструктура фаций (Рисунки 4.30 и 4.31) имеет общее свойство, характерноедля капель всех белково-солевых МЖ ‒ наличие краевой белковой зоны ицентральной солевой, что связано с большим различием коэффициентовдиффузии соли и белка.Для определения секторного угла была разработана специальная программа, вычисляющая пространственный одномерный спектр вдоль дугивнутри изображения фации. Дуга задавалась интерактивно путем указаниядвух ее точек на экранном изображении (радиус изображения известен по213определению).
На Рисунках 4.30 и 4.31 дуги, вдоль которых производилосьсканирование, выделены белым цветом.Количественную оценку углового распределения трещин производили по положению максимума спектральной плотности угла θm, которуюотсчитывали вдоль дугообразной траектории сканирования. Дуга задавалась интерактивно путем указания двух ее точек на экранном изображении(радиус изображения известен по определению).
Уменьшение числа трещин можно объяснить влиянием промежуточной зоны, разделяющей зонудревовидных солевых структур и белка, препятствующей появлению радиальных трещин и развитию их внутрь фации. Подобный эффект можетбыть связан с изменением одного или нескольких регулирующих компонентов.На Рисунках 4.30 и 4.31 видно, как с ростом концентрации соли граница промежуточной зоны приближается к периферии, а число трещинуменьшается. При малой концентрации соли (2%) средний радиус промежуточного кольца равен 0.08 см, при средней (4%) – 0.2 см и при относительно высокой (10%) – 0.22 см.В данном случае интегральный эффект от вариации солевой добавкиоказывается сходным с тем, который обнаружен в фациях СК лиц, имеющих различные патологические отклонения.
В этой связи эмпирическиезависимости типа (4.8) могут оказываться полезными в оценке патогенныхконцентраций отдельных компонентов.Величина угла θm определялась по положению максимума спектральной плотности освещенности изображения капли в функции угловогоположения на окружности.
Отличительные особенности спектров – сравнительно узкий главный максимум на малых концентрациях и появлениелокальных широких максимумов на высоких концентрациях – сохранялсядля фаций всех исследуемых растворов. Это означает, что для низких концентраций соли (1 − 2 %) периодичность выражена наиболее четко, приэтом пиковое значение спектра, соответствующее периоду повторения214трещин, существенно превышая уровень фоновых флуктуаций. С ростомконцентрации пик периодичности становился менее выраженным.
Абсциссы пиков равны углам θm.Суммарная характеристика по всем опытам (зависимость секторногоугла от концентрации соли) приведена на Рисунке 4.32. Полученная криваяблизка к экспоненте с показателем, который практически линейно зависитот концентрации:m exp 2.18 0.18 C 0.008C 2 8.85 e 0.18C(4.8)θm, градm a beC d 0.37 0.84 eC 4.13Рисунок 4.32 ‒ Зависимость секторного угла θm от концентрации солиС, % в раствореФорма собственно капли и её структурных элементов определяет выбор основного параметра, позволяющего строить критерии идентификацииустойчивых признаков – индикаторов патологических состояний.
В качестве такого параметра выбраны пространственные масштабы (линейные иугловые). Для их количественной оценки разработаны математическиепрограммы с использованием вэйвлетных и спектральных преобразований,обеспечивающие выделение доминантных масштабов в изображениях фаций. Разработанные алгоритмы расчета позволили дополнить и уточнитьэмпирическую модель структурной изменчивости радиально-аркадныхструктур в фациях белково-солевых МЖ, в которой базовой характеристи-215кой является функция чувствительности секторного угла θm в зависимостиот концентрации С. По результатам проведенных модельных экспериментов функция чувствительности найдена в виде падающей экспоненты с показателем, линейно зависящим от концентрации. Согласно (4.8) чувствительность секторного угла к концентрации соли равна:d m 1.6 exp( 0.18C ) ,dCгде C выражается в процентах.S(4.9)Зависимости типа (4.9) могут служить для количественной оценкиконцентрации примесей, ответственных за патологические состояния, и,соответственно, использоваться для диагностики.
Характер зависимостиуказывает на повышенную чувствительность деталей структуры к малымизменениям концентраций примесей, что обосновывает применение метода для обнаружения начальных стадий накопления определенных веществв формирующихся фациях взятых образцов БЖ.Дополнительно была проведена проверка влияния размеров образцана свойства структуры сетки трещин. В Таблице 4.2 приведены значениямасштабов трех капель яичного белка, объемы которых находятся в соотношении 1:2:3.Характерные масштабы сетки трещин, полученные при непосредственном измерении, согласуются с данными спектрального анализа (Рисунок 4.29). Расстояние между радиальными трещинами на краю каплирастет с увеличением ее диаметра, т.е.
характерный угловой размер сеткименяется незначительно.Влияние концентрации белка в растворе (концентрация соли 2%.) наструктуру фации иллюстрирует Таблица 4.3. В первом столбце таблицыприведены параметры капли диаметром 10 мм, полученной из тщательноперемешанной и отстоянной для выхода пузырьков газа смеси 30 мл чистого яичного белка и 5 мл воды. Во втором столбце капля диаметром 13мм получена из смеси 30 мл чистого яичного белка и 10 мл воды, в третьем216– капля диаметром 11 мм получена из смеси 30 мл чистого яичного белка20 мл воды.Таблица 4.2 ‒ Структура трещин фаций раствора чистого яичного белка взависимости от диаметра каплиВид фацийПараметрыфацииСредний диаметр капли, ммСреднее расстояниемежду трещинами, ммМинимальное расстояние между трещинамина краю капли, ммМаксимальное расстояние между трещинами на краю капли, ммКоличество длинныхрадиальных трещин89.7110.520.620.570.30.30.250.880.920.82484961Данные Таблицы 4.2 показывают, что относительное среднее расстояние между радиальными трещинами уменьшается пропорционально снижению концентрации белка.
При этом минимальное расстояние сохраняется (0.2 мм), а максимальное – монотонно уменьшается с 0.7 мм до 0.5 мм,радиальные линии частично теряют свою прямолинейную форму, а поперечные – располагаются более хаотично. Картина свидетельствует о возможности возникновения нескольких областей формирования трещин разной геометрии и нескольких центров, к которым они направлены. При высоких концентрациях большинство трещин ориентировано по нормали кКЛ капли.С уменьшением концентрации растворенных веществ по мере дегидратации капли росло и число длинных радиальных трещин и более коротких отрезков. Во всех случаях на краю капли формируется валик с регулярными радиальными трещинами.217Таблица 4.3 ‒ Структура трещин фаций разбавленного раствора яичногобелка и NaCl (концентрация соли 2%.) в зависимости от диаметра каплиВид фацийПараметрыфацииСредний диаметркапли, ммСреднее расстояниемежду трещинами, ммМинимальное расстояние между трещинами на краю капли, ммМаксимальное расстояние между трещинами на краю капли, ммКоличество длинныхрадиальных трещин1013110.390.430.330.20.20.20.710.630.58195104Картины фаций смеси 30 мл белка и 20 мл 10% раствора повареннойсоли представлены на Рисунке 4.33.
Во всех случаях на периферии образуется чистое белковое кольцо с сетью мелких трещин. Множественные мелкие кубические кристаллы соли располагаются неравномерно и образуютаналог радиальной структуры. Их скопления прорисовывают крупныетрещины. Вдоль некоторых трещин образуются подобия дендритныхструктур. Несмотря на различие в деталях структуры фаций, несколькосвойств являются общими. Сравнительно однородная ноздреватая структура вытесняется из внутреннего кольца на периферию капли, которая покрыта сетью мелких трещин. Кристаллы соли концентрируются вдольтрещин.На данном этапе представляется целесообразным исследование упорядоченных структур, имеющих четко выраженный характерный пространственный масштаб, которому можно поставить в соответствие наиболее значимые параметры процесса дегидратации-осаждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
