Biophysics · 20.03

ベルヌーイの法則と血漿スキミング

Bernoulli’s law; plasma skimming

🧠 理想定常流ideal steady flow理想定常流（ideal steady flow）ideal steady flow（理想定常流）では圧力エネルギー・運動エネルギーkinetic energy運動エネルギー（kinetic energy）kinetic energy（運動エネルギー）・位置エネルギーpotential energy位置エネルギー（potential energy）potential energy（位置エネルギー）の和が一定である。同じ高さでは流速上昇に伴い静圧static pressure静圧（static pressure）static pressure（静圧）が低下する。

流体の三つのエネルギー

ベルヌーイ式Bernoulli's equationベルヌーイ式（Bernoulli's equation）Bernoulli's equation（ベルヌーイ式）は圧力エネルギー、運動エネルギーkinetic energy運動エネルギー（kinetic energy）kinetic energy（運動エネルギー）、位置エネルギーpotential energy位置エネルギー（potential energy）potential energy（位置エネルギー）の保存を流線上で表す。非粘性viscosity粘性（viscosity）viscosity（粘性）・非圧縮compaction圧縮（compaction）compaction（圧縮）・定常という仮定が必要で、狭窄部の圧力低下を説明できるが粘性viscosity粘性（viscosity）viscosity（粘性）損失は含まない。

ベルヌーイの法則と血漿スキミングを表す式

p+\frac{1}{2}\rho v^2+\rho gh=constant

各項は圧力と同じ単位Paをもち、流線上で粘性viscosity粘性（viscosity）viscosity（粘性）損失や外部仕事external work外部仕事（external work）external work（外部仕事）がない場合に一定となる。

圧力と流速の交換

ベンチュリVenturiベンチュリ（Venturi）Venturi（ベンチュリ）効果は狭窄部などの圧力変化を説明する。

flowchart TD
  A["流体の三つのエネルギー"] --> B
  B["圧力と流速の交換"] --> C
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Venturi'>ベンチュリ</span>効果は狭窄部などの圧力変化を説明する"] --> D
  D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='viscosity'>粘性</span>損失と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='plasma skimming'>血漿スキミング</span>"]

粘性損失と血漿スキミング

連続の式により狭窄部で流速が上がると、理想流体ではベルヌーイBernoulliベルヌーイ（Bernoulli）Bernoulli（ベルヌーイ）の法則に従って同じ高さの静圧static pressure静圧（static pressure）static pressure（静圧）が低下する。ただし実際の血流では粘性viscosity粘性（viscosity）viscosity（粘性）散逸dissipate散逸（dissipate）dissipate（散逸）があるため、圧力回復は完全ではない。このずれは実在流体の粘性viscosity粘性（viscosity）viscosity（粘性）を加えて考える。

血漿スキミングplasma skimming血漿スキミング（plasma skimming）plasma skimming（血漿スキミング）は分岐で血球と血漿の分配が偏る現象である。血管分岐で赤血球が中心流へ偏る血漿スキミングplasma skimming血漿スキミング（plasma skimming）plasma skimming（血漿スキミング）は粒子を含む微小循環の現象であり、理想流体のベルヌーイBernoulliベルヌーイ（Bernoulli）Bernoulli（ベルヌーイ）則そのものからは導けない。

まとめ

理想定常流ideal steady flow理想定常流（ideal steady flow）ideal steady flow（理想定常流）では圧力エネルギー・運動エネルギーkinetic energy運動エネルギー（kinetic energy）kinetic energy（運動エネルギー）・位置エネルギーpotential energy位置エネルギー（potential energy）potential energy（位置エネルギー）の和が一定である。同じ高さでは流速上昇に伴い静圧static pressure静圧（static pressure）static pressure（静圧）が低下する。
ベンチュリVenturiベンチュリ（Venturi）Venturi（ベンチュリ）効果は狭窄部などの圧力変化を説明する。
血漿スキミングplasma skimming血漿スキミング（plasma skimming）plasma skimming（血漿スキミング）は分岐で血球と血漿の分配が偏る現象である。