FBT®︎の原理

流体力学を活用したボディケアFBT®︎をご存じない方は、まずはこちらをご覧ください。

このページではFBT®︎の原理をご紹介します。

はじめに

こんにちは、FBT®︎開発者の原田将孝です。

FBT®︎は血液の流れを効率よく促進させるために流体力学を活用して体系化させた技術です。

FBT®︎の開発にあたり参考にした文献は後述しますが、偉人たちが体系化した学問の上に、このFBT®︎という技術が成り立っていることを最初に申し上げたいと思います。

中でも愛媛大学の前田信治教授、東京医科歯科大学の神野耕太郎名誉教授による血液のレオロジーに関する文献には、毛細血管内における血液の流れを理解する上で大変参考にさせて頂きました。

またFBT®︎の基礎技術には足圧ストレッチ系リンパマッサージ師のゲーリー中山先生が開発したフットボディセラピー®︎を参考にしております。

ゲーリー中山先生とは2013年にお会いし、2年の歳月をご一緒させて頂きました。

当時は右も左も分からない私に施術に向き合う姿勢や足圧療法の基本的な動作を丁寧にかつ厳しくご指導頂きました。

改めてこの場をお借りして感謝申し上げます。

さて早速FBT®︎の原理についてご説明しますが、詳しく理解するためには大学卒業程度の機械工学に関する知識が必要です。

【法則の説明】という項目は興味のある方のみご覧ください。

このページではFBT®︎の原理の概要を理解することに重点を置いてご説明します。

FBT®︎の原理1:血管が細くなると血流は速くなる(連続の式)

【法則の説明】

※分かりづらい場合は【法則の解説】をお読み下さい。

連続の式とは、一つの細い流菅において、その任意の直交断面Sで、密度(ρ)が一定のとき、流体が流れる速度をvとすると、「vS=一定」が成り立つ、ことを言います。(文献5)

【法則の解説】

分かりやすく表現すると「血管が細くなると流速は速くなる」ということです。この現象を理解するために水道の蛇口に取り付けられたホースを例に考えてみます。

水道の蛇口を開くと毎秒一定の水量がホースから流れ出します。このときホースの先端を摘み、ホースの断面積を小さくすると、水は勢いよく流れ出します。

ホースから流れ出す水量は同じですが、ホースの断面積が小さくなったため、ホースの先端から流れ出す水の流れは速くなっています。これが連続の式です。

血液は流れる血液量が同じとき、血管が細くなるほど流速は速くなります。この法則はFBT®︎の最も基本的な原理です。

FBT®︎の原理2:血流が速くなると血液はサラサラになる(血液粘度のズリ速度依存性)

【法則の説明】

※分かりづらい場合は【法則の解説】をお読み下さい。

血液の粘度を支配する要因(①赤血球の量、②血漿の粘度、③赤血球の変形現象、④赤血球の集合現象)は4つあり、そのうち血液粘度のズリ速度依存性を示す要因は主に③と④になります。(文献1)

③赤血球の変形現象について

赤血球の変形現象とは、高ズリ速度領域において赤血球が受動的に変形する現象のことです。

赤血球が変形することで流線の乱れが小さくなり、流体力学的な有効容積が小さくなって流動抵抗が減少し、血液の粘度が減少します。

また赤血球が老化などで硬くなると流線を攪乱するため血液の粘度は増加します。

④赤血球の集合現象について

赤血球の集合現象とは、低ズリ速度領域において赤血球と高分子の血漿タンパク質との相互作用によって赤血球同士が接着する状態を言います。

集合体が形成されると、流体力学的に有効容積が大きくなり、流線を大きく乱して流動抵抗が増加するため血液の粘度は増加します。

そのため高分子タンパク質を除いて赤血球集合が起こらない状態にすれば(例えば赤血球を生理食塩水に浮遊すれば)血液の粘度は減少します。

③赤血球の変形現象はズリ応力に依存した現象でしたが、④赤血球の集合現象は緩慢な流れのもとで時間の経過と共に起こる現象です。生体では、ズリ速度の異なる動脈、毛細血管、 静脈の領域において、血液の粘度は大きく異なります。

【法則の解説】

分かりやすく表現すると「血流が速くなると血液はサラサラになる」ということです。

血液は赤血球、白血球、血漿、血小板などで構成されています。このうち赤血球は血流が速くなるほど、細長く変形し、血管内を通りやすい形状に変わります。

そのため流れの抵抗が減少し、血液はサラサラ(血液の粘度が低い)の状態になります。これが赤血球の変形現象です。

また赤血球は血流がゆっくりな環境にいると徐々に赤血球同士が接着し始めます。さらに時間が経過すればするほど赤血球同士の接着が進み、集合体を形成します。

そのため流れの抵抗が増加し、血液はドロドロ(血液の粘度が高い)の状態になります。これが赤血球の集合現象です。

上記2つの現象から分かることは、「血流が速くなるほど血液はサラサラになる」ということです。この法則をFBT®︎では応用しています。

FBT®︎の原理3:ある太さ以下の血管内では血流が速くなると低圧になる(Bernoulliの定理)

【法則の説明】

※分かりづらい場合は【法則の解説】をお読み下さい。

Bernoulliの定理とは、完全流体が流れているとき、一つの流線の任意の一点での圧をp、流速をv、流体の密度をρ、高さをhとすると、定常流では、「p+ ρv2 +ρgh=一定」が成り立つ、ことを言います。

ここでBernoulliの定理は完全流体で成り立つため、粘性流体である血液の流れに適用できるのか、という問題が発生します。

一般的に粘性流動の場合は流れに伴い損失エネルギ ーが発生しますが、これは理論的にも実験的にも、流速、粘性に依存することがわかっています。

しかし血液の粘性はそれほど大きくなく、末梢動脈内での血流速度は20cm/sec以下と比較的小さいので、これらを考慮すると中等大以下の血管内における血流で損失エネルギーはそれほど大きくなく、かつ近似的に定常流とみなせば、Bernoulliの定理が適用できます。(文献5)

【法則の解説】

分かりやすく表現すると「ある太さ以下の血管内では血流が速くなると低圧になる」ということです。低圧になると周辺にある血液が集まってくるため、血行が促進されます。

この法則をFBT®︎では応用しています。

FBT®︎の原理4:毛細血管の血管網では血流の速い血管に赤血球が流れやすい(Network Fahraeus 効果)

【法則の説明】

※分かりづらい場合は【法則の解説】をお読み下さい。

微小血管網では、血管が次々と分岐し、赤血球と血漿は各分岐血管に分配されます。

この分岐血管の管径が同じでも流速に差があるとき、赤血球は 流速の速い微小血管の方に流れ込みやすく、その結果、流速の速い血管側のヘマトクリットが増加し、流速の遅い血管側のヘマトクリットが減少します。この現象をnetwork Fahraeus効果と呼びます。

この効果は血管の分岐部を通過しながら末梢へ行くほど顕著になります。またこの現象は赤血球の変形能とも密接に関係しており、流速が速くなると赤血球の変形が促進されるので、赤血球の排除は弱められ、流速が低下すると、赤血球は排除されやすくなります。(文献3)

【法則の解説】

分かりやすく表現すると「毛細血管の血管網では血流の速い血管に赤血球が流れやすい」ということです。つまり毛細血管では血流を速くすれば、その血管に赤血球が流れやすくなります。この法則をFBT®︎では応用しています。

参考文献

1) 前田信治(2004)「血行力学の基礎と血液粘度」,『日生誌』66(7)(8),pp.234-244,日本生理学会.

2) 前田信治(2004)「血液粘度に影響する要因と解析」,『日生誌』66(9),pp.287-297,日本生理学会.

3) 前田信治(2004)「血液の微小循環と酸素の輸送」,『日生誌』66(10),pp.327-336,日本生理学会.

4) 前田信治(2004)「血液の非ニュートン性と血流」,『日本バイオレオロジー学会誌』18(1),pp.3-11,日本バイオレオロジー学会.

5) 神野耕太郎(2006)「生理学序説:生理をどう捉えるか」,『日生誌』68(12),pp.429-443,日本生理学会.

6) 村上雅憲ほか(2021)「囊状腹部大動脈瘤の成長過程における血流変化に関する流体力学解析」,『脈管学』61(2),pp.3-10,日本脈管学会.

7) ロジャー・M・エノーカ(2017)『ニューロメカニクス:身体運動の科学的基盤』(鈴木秀次ほか訳)西村書店.

8) Vladimir M.Zatsiorskyほか(2014)『骨格筋のバイオメカニクス:筋繊維から運動協調性まで』(関屋曻ほか訳)ナップ.

9) Vladimir M.Zatsiorsky(1999)『身体動作の運動学』(鳥居俊ほか訳)ナップ.

10) S.フリッツ(2010)『スポーツマッサージ:運動・フィットネス・リハビリテーションのケア』(大谷素明ほか訳)西村書店.

11) 矢野忠編(2012)『鍼灸療法技術ガイドI:鍼灸臨床の場で必ず役立つ実践のすべて』文光堂.

12) 矢野忠編(2012)『鍼灸療法技術ガイドII:鍼灸臨床の場で必ず役立つ実践のすべて』文光堂.

FBT®︎開発者の経歴

原田将孝 山梨県生まれ

2011年 静岡大学工学部機械工学科 卒業

2013年 静岡大学大学院工学研究科機械工学専攻 修了

2014年 FBT®︎開業

2016年 ゴルフパファーマンス千葉店内にFBT®︎サロン開業

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