【はじめに】

まず、医療の現場では、レイノルズ数を気にする人は、一人もいません。さらに、必要性もすごく低いです(笑)。なのになぜ、このブログを書こうと、思ったかというと、僕自身が、ただただ好きなだけです。

臨床工学技士は「流体」を扱う機会がとても多いです。人工呼吸器では、空気という流体を扱い、人工心肺、補助循環、血液浄化など血液という流体を扱っています。流体の性質や挙動などを扱う分野に流体力学があります。その中のレイノルズ数は、流体が「層流」または「乱流」で、流れているかどうかを調べるものです。

 

【レイノルズ数とは】

まず、層流と乱流ってどんな流れ方について、

層流と乱流


層流では流線が平行線で、乱流では流線が乱れ交わりあっています。これらの違いは、単に「別々の流体だから」ではありません。

水道の水もゆっくり流すと綺麗に流れ落ちますが、蛇口をさらに開くと、流量が増し、水がぐちゃぐちゃになって出てきます。

 

これらの違いには、流体の持っているエネルギーがかかわってきます。そのエネルギー量を計算するのが「レイノルズ数」です。

まず式を簡単に言葉で書きます。


レイノルズ数算出式

レイノルズ数は無次元(単位が無い)です。

レイノルズ数が上がっていくと層流から乱流に変わります。その乱流になる値を臨界レイノルズ数といい、諸説ありますが約2000が臨界レイノルズ数と考えてもいいと思います。

 

L:特定の長さとは、いろんな場面によって変わってきますが、この場合「管の直径」でよいかと思います。ってことは、Lは「流体のあばれる広さ」って考えもできますね。

 

ほかに層流と乱流の違いには、速度分布の違いがあります。

層流と乱流②

層流の場合、速度分布は管軸部(管の中心部)で最大流速の放物線状になっています。

乱流の場合、管壁にごく近い部分を除き、ほぼ一様な速度分布になっています。

 

この速度分布は、集軸効果効果)の説明の時に必要になってきますので、頭の片隅に入れててください。

 

【ヒトの体循環のレイノルズ数】

 

血管とレイノルズ数


乱流なのは上行大動脈ぐらいですね。あと血流は拍動流なので、レイノルズ数にどのような影響を与えるかも考えないといけないですね。いろんな文献を調べてみます。

 

【参考資料】

(1)臨床工学ライブラリーシリーズ 生体物性/医用機械工学

(2)臨床工学ライブラリーシリーズ 新版エッセンシャル解剖・生理学

(3)日本生理学会 教育講座:血液のレオロジーと生理機能 1回:血行力学の基礎と血液粘度前田 信治