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フォーレウス・リンドクヴィスト効果（/ f ɑː ˈ r eɪ . ə s ˈ l ɪ n d k v ɪ s t / ）またはシグマ効果[1]は、血液の粘度が、血液が通過する血管の直径に応じてどのように変化するかを説明します。特に、血管の直径が減少するにつれて粘度が低下しますが、10〜300マイクロメートルの小さな直径（主に毛細血管）でのみ低下します。これは、赤血球が血管の中心に移動し、血管の壁の近くには 血漿だけが残るためです。
歴史
この効果は1930年にドイツのグループによって初めて文書化されました。 [2] その後まもなく、1931年にスウェーデンの科学者ロビン・フォーレウスとトルステン・リンドクヴィストによって独立して報告され、この効果は一般にこの2人にちなんで名付けられています。ロバート（ロビン）・サンノ・フォーレウスはスウェーデンの病理学者および血液学者であり、1888年10月15日にストックホルムで生まれました。彼は1968年9月18日にスウェーデンのウプサラで亡くなりました。ヨハン・トルステン・リンドクヴィストはスウェーデンの医師であり、1906年に生まれ、2007年に亡くなりました。 [3]フォーレウスとリンドクヴィストは1931年にアメリカ生理学雑誌にこの効果に関する論文を発表しました。 [4]彼らの研究は血行動態の理解における重要な進歩であり、人間の生理学の研究に広範囲にわたる影響を及ぼしました。彼らは、2つのリザーバーを連結する細いガラス毛細管に血液を流した。毛細管の直径は250μm未満で、実験は十分に高いせん断速度（≥100 1/s）で行われたため、大きなチューブ内の同様の流れは実質的にニュートン流体となる。入口効果を補正した後、彼らは、測定された圧力降下と体積流量を半径Rのチューブのハーゲン・ポアズイユ方程式に当てはめて導出した有効粘度でデータを提示した。
どこ：
ハーゲン・ポアズイユの式はニュートン流体に対してのみ有効ですが、実験データをこの式に当てはめると、流れ抵抗をという単一の数値で特徴付ける便利な方法が得られます。一般に、はテスト対象の流体、毛細管の直径、および流量 (または圧力降下)によって異なります。ただし、特定の流体と固定の圧力降下に対して、異なる直径の毛細管間でデータを比較することができます。[5] Fahræus と Lindqvist は、データの 2 つの異常な特徴に気付きました。第 1 に、 は毛細管半径Rの減少とともに減少します。この減少は、毛細管直径が 0.5mm 未満の場合に最も顕著でした。第 2 に、チューブのヘマトクリット(つまり、毛細管内の平均ヘマトクリット) は常にフィード リザーバーのヘマトクリットよりも低くなります。これら 2 つのヘマトクリットの比、つまりチューブの相対ヘマトクリット、は次のように定義されます 。
現象の説明
フォーレウス・リンドクヴィスト効果は、血漿の無細胞層によって引き起こされます。毛細血管壁に隣接するこの薄い層には赤血球が存在しないため、その有効粘度は全血よりも低くなります。そのため、無細胞層は毛細血管内の流れ抵抗を減らし、毛細血管内の有効粘度を全血の粘度よりも低くします。 [6]無細胞層は非常に薄い（約3μm）ため、直径が大きい毛細血管ではこの効果は重要ではありません。
この説明は正確ではあるものの、なぜ無細胞層が存在するのかという根本的な疑問に答えていないため、最終的には満足のいくものではありません。無細胞層の形成を促進する要因は 2 つあります。
- 管内を流れる粒子には、粒子を毛細管の中心に押しやろうとする正味の流体力が働く。これはセグレ・シルバーバーグ効果と呼ばれているが、この効果は希薄懸濁液に関係しており、濃縮混合物の場合は作用しない可能性がある。また、赤血球の変形性に関連する効果もあり、これがこの力を増大させる可能性がある。
- 赤血球が毛細血管の壁を通過できないことは明らかであり、これは赤血球の中心が壁から少なくとも赤血球 1 個分の半分の厚さ分離れた位置にある必要があることを意味します。つまり、平均すると、毛細血管の中心付近の赤血球のほうが壁のすぐ近くよりも多くなります。
無細胞辺縁層モデルは、Fåhræus-Lindqvist 効果を数学的に説明しようとする 数学モデルです。
参照
参考文献
- ^ “ファーレウス・リンドクヴィスト効果”. 2019年10月7日。
- ^ マティーニ P、ピラック A、シェリエ E (1930)。 「Die Strömung des Blutes in engen Gefäβen. Eine Abweichung vom Poiseuille'schen Gesetz」。Deutsches Archiv für klinische Medizin。169 : 212–222。
- ^ Waite L, Fine J (2007).応用生体流体力学. ニューヨーク: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-147217-3。
- ^ Fahraeus R, Lindqvist T (1931) 細い毛細管内の血液の粘度。アメリカ生理学誌96:562–568。
- ^ Ethier CR、Simmons CA (2007)。バイオメカニクス入門：細胞から生物まで（訂正版再版）。ケンブリッジ[ua]：ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-84112-2。
- ^ Ascolese M、Farina A、Fasano A（2019年12月）。「小血管におけるFåhræus-Lindqvist効果：心臓にどのように役立つのか？」Journal of Biological Physics。45（4）：379–394。doi ：10.1007 /s10867-019-09534-4。PMC 6917688。PMID 31792778。
さらに読む
- シュミット L 編(2007)。Physiologie des Menschen: Mit Pathophysiologie (ドイツ語) (第 30 版)。ベルリン：シュプリンガー。 p. 623.ISBN 978-3-540-32908-4。