1. No category

19/01/15 Transportfenomen i
människokroppen
Introduktion
Ingrid Svensson
Medicin och
Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
2015-01-19
Fokus:
transportprocesser på organnivå med
kopplingar till cellnivå
Kursansvariga:
•  Johan Revstedt, professor, Strömningteknik
•  Ingrid Svensson, lektor, Biomedicinskteknik
Fritt ur kursplanen:
Syfte
•  Kursen avser att ge er grundläggande kunskaper om
utvalda transportfenomen och hur dessa styr
människokroppens funktion.
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Kursmål
Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten
•  förstå hur ekvationerna för konserverande av massa,
rörelsemängd och energi uttrycks på integral- respektive
differentialform
•  förstå vilka antaganden som leder till Bernoulli's ekvation
•  förstå skillnaden mellan laminär och turbulent strömning och hur
deformerbara väggar och pulserande tryck påverkar flöden
•  förstå hur värme genereras, leds och överförs i människokroppen
•  förstå skillnaden mellan Newtonska och icke-Newtonska fluider
och vad detta innebär för flöden i människokroppen
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
1 19/01/15 Diffusion
Slumpmässiga
rörelser
(”random walk”)
Diffusionskoefficienten,
Dij
https://www.youtube.com/watch?v=Bz02z4GSS0k
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Exempel på diffusionskoefficienter
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Konvektion
•  Bulkrörelser hos gaser och vätskor, ex.
värmeströmning eller rörelsemängd (mŸv)
•  Konvektion av rörelsemängd orsakas av krafter, ex.
tyngdkraft, tryck, skjuvkrafter (blodflöde, flöde i
ledvätska)
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
2 19/01/15 Materialparametrar som dyker upp vid
konvektion
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Rel. mellan flöden och gradienter för
molekylär transport
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Relation mellan tröghets- och viskösa
krafter
•  Reynolds tal:
Stationärt,
laminärt flöde
Osborne Reynolds,
1842-1912
Turbolent flöde
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
3 19/01/15 Relativ betydelse av konvektion resp.
diffusion
•  Peclet tal:
Pe << 1 : diffusion snabbare
Pe stort: konvektion snabbare
Jean Claude Eugéne Peclét
1793-1857
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Storleksordningar i människokroppen
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Transport inom celler
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
4 19/01/15 Cellmembran
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Transcellulär transport
Exempel:
i tarmväggen
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Fysiologiska transportsystemet
• 
• 
• 
• 
• 
Kardiovaskulära cirkulationssystemet
Respirationssystemet, uppgift 1.5
Matsmältningssystemet
Levern
Njurarna, uppgift 1.7
}
uppgift 1,2, 1.3
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
5 19/01/15 Kardiovaskulära cirkulationssystemet
•  Hjärtat
•  Blodkärl
•  Blod
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Hjärtat
CO: Cardiac output; hjärtminutvolym
SV: Stroke volume; slagvolym
HR: Heart rate; puls
CO = SV x HR
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Blodflöde vid olika aktivitet
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
6 19/01/15 Respirationssystemet
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Näsa
Struphuvud (larynx)
Luftstrupe (trachea)
Lungor
Kapillärbädd
Nervsystemet
Diafragman
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Löslighetskurvor
Uppgift 1.2
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Uppgift 1.2
The solubility of oxygen in plasma at 37°C is 1.4×10-6 mol
L-1 mmHg-1. The heme concentration in red blood cells is
0.0203 mol L-1 = 4CHb. The blood volume fraction
(hematocrit) is typically 0.45 for men and 0.40 for
women.
Determine the fraction of oxygen in solution and that
bound to hemoglobin in atrerial and venous blood. For
simplicity, assume that the solubility in reed blood cells
equals the solubility in plasma.
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
7 19/01/15 Gasutbytet i lungan
lungartär
lungven
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Uppgift 1.3
Compare the amount of oxygen taken up by blood and
the amount of carbon dioxide released by the blood as
blood passes through the lung capillaries.
The difference in carbondioxide (at standard temperature
and pressure) between arteries and veins in the lung is
2.27 cm3 per 100 cm3 for plasma carbon dioxide and
1.98 cm3 per 100 cm3 for red-blood-cell carbon dioxide.
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Matsmältningssystemet
• 
• 
• 
• 
• 
Munhålan
Matsmältningskanalen
Lever
Gallblåsa
Bukspottskörtel
Matsmältningskanalen:
•  Matstrupe (esophagus)
•  Magsäcken
•  Tunn- och tjock tarm
•  Ändtarm
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
8 19/01/15 Levern
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Levern, forts.
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Njurarna
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
9 19/01/15 Njurarna, forts.
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Atheroscleros
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Cancer
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
10 19/01/15 Konstgjorda organ
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
Idag:
•  Introduktion och översikt
•  Definitioner: diffusion, konvektion, Reynolds tal, Peclet
tal
•  Transport inom celler och över cellmembran
•  Transcellulär transport (epitelceller)
•  Exempel på fysiologiska transportsystem:
kardiovaskulära cirkulationssystemet,
respirationssystemet, matspjälkningssystemet, levern,
njurarna
•  Atheroscleros, cancerbehandling, konstgjorda organ
Obs!
Om du vill spara tid:
1.4, 1.5 och 1.8 Kursivt
Medicin och Teknik/ Introduktion till Medicin och Teknik/ 2011-11-16
11