逆熱流交換: 温度差が徐々に減少し、かつては熱い流れと冷たい流れが逆の温度差で流れ出ることに注目してください。入ってくる熱い流れは、出て行く冷たい流れになり、その逆も同様です。

向流交換とは、互いに反対方向に流れる二つの流体物体間で何らかの特性（通常は熱または化学物質）が移動するメカニズムです。流体物体は液体、気体、さらには固体粉末、あるいはそれらの任意の組み合わせです。例えば、蒸留塔では、蒸気が下降する液体を通り抜けて上昇し、熱と物質の両方を交換します。これは自然界で発生し、産業や工学分野でも模倣されています。これは、向流装置を用いた交換の一種です。

得られる熱または物質移動の最大量は、並流（平行）交換よりも向流交換の方が高くなります。これは、向流交換では温度差または勾配（通常は温度差または濃度差）が徐々に減少していくためです。並流交換では、初期の勾配は高くなりますが、すぐに低下するため、無駄なポテンシャルが発生します。例えば、隣の図では、加熱される流体（上部から排出）の温度は、加熱に使用された冷却された流体（下部から排出）の温度よりも高くなっています。並流交換または平行交換では、加熱された流体と冷却された流体は互いに近づくことしかできません。その結果、同様の条件下では、並流交換よりも向流交換の方が多くの熱または物質移動を達成できます。

回路またはループ内に設置された向流交換は、流動する液体の濃度、熱、またはその他の特性を高めるために使用できます。具体的には、回路を流れる流入流体と流出流体の間に緩衝液を配置し、流出流体のチューブに能動輸送ポンプを備えたループ内に設置されたシステムは、向流マルチプライヤーと呼ばれ、多数の小型ポンプの相乗効果によって緩衝液の濃度を徐々に高めることができます。

流入する流体と流出する流体が互いに接触するその他の向流交換回路は、溶解した物質の高濃度を保持するため、または熱を保持するため、あるいはシステム内のあるポイントで熱または濃度を外部に蓄積できるようにするために使用されます。

向流交換回路またはループは、自然界、特に生物系において広く見られます。脊椎動物では、これはrete mirabile（奇網）と呼ばれ、これは元々、魚の鰓にある水中から酸素を吸収する器官の名前です。これは産業システムでも模倣されています。向流交換は、化学工学 熱力学や製造プロセスにおける重要な概念であり、例えばテンサイの根からスクロースを抽出する際に用いられます。

向流増殖は、これに似ていますが異なる概念で、液体がループ状に移動し、その後、中間領域を挟んで反対方向に長い距離移動します。ループにつながるチューブは、受動的に熱（または冷却）または溶媒濃度の勾配を形成し、一方、戻り側のチューブは、その全域にわたって一定の小さなポンプ作用を維持します。これにより、ループに向かって熱または濃度が徐々に高まります。向流増殖は、腎臓[1]をはじめ、多くの生物器官で確認されています。

現在の3つの交換システム

向流交換システムの3つのトポロジー

向流交換と並流交換は、流体のある流れから別の流れへ、障壁を越えて流体の性質を伝達する2つのメカニズムです。障壁は、両者の間で一方向の流れを可能にします。伝達される性質には、熱、化学物質の濃度、あるいは流れの他の性質などがあります。

熱を伝達する場合は、2 本のチューブの間に熱伝導膜を使用し、化学物質の濃度を伝達する場合は半透膜を使用します。

並流フロー - 半移動

上図と下図は、それぞれ並流交換システムと向流交換システムの作用と効果の比較を示しています。どちらの図でも、赤色は青色よりも高い値（例えば温度）を持ち、チャネル内を輸送される物質は赤色から青色へと流れると仮定（および表示）されています。効果的な交換が行われるためには、チャネルは連続している必要があります（つまり、チャネル間に隙間があってはなりません）。

並流交換メカニズムでは、2 つの流体が同じ方向に流れます。

並流交換と向流交換のメカニズムの図に示されているように、並流交換システムでは交換器の長さにわたって勾配が変動します。2本のチューブに等しい流量が流れる場合、この交換方法では、交換器の長さに関わらず、一方の流れから他方の流れへ物質の半分しか移動できません。

それぞれの河川の性質が、反対側の河川の入口条件に50%近づくように変化した場合、平衡点に達し、勾配がゼロになった時点で交換は停止します。流量が不均等な場合、平衡条件は流量の多い河川の条件にいくらか近づきます。

並流の例

並流および向流熱交換

並流熱交換器は、並流熱交換機構の一例です。2本のチューブに同じ方向に液体が流れています。1本目は60℃（140℉）の高温で、もう1本は20℃（68℉）の低温です。熱伝導膜または開口部によって、2つの流れの間で熱伝達が行われます。

熱い流体が冷たい流体を温め、冷たい流体が温かい流体を冷やします。その結果、熱平衡が達成されます。つまり、両方の流体の温度は最終的にほぼ同じ 40 °C (104 °F) になり、元の 2 つの温度 (20 °C (68 °F) と 60 °C (140 °F)) のちょうど中間になります。入力端では 40 °C (104 °F) という大きな温度差があり、多くの熱が伝達されます。出力端では温度差が非常に小さく (両方とも 40 °C (104 °F) かそれに近い温度)、熱伝達はほとんどないか、まったくありません。液体がチューブから出る前に両方のチューブが同じ温度になる平衡に達した場合、チューブの残りの長さに沿ってそれ以上の熱伝達は達成されません。

同様の例として、並流濃度交換があります。このシステムは 2 本のチューブで構成され、1 本には塩水（濃縮塩水）が、もう 1 本には淡水（低濃度の塩分）が入っています。そして、浸透圧プロセスにより、2 本の間を水だけが通過できる半透膜があります。淡水の流れから多くの水分子が通過して塩水を希釈しますが、淡水の塩分濃度は常に増加します（水は流れから出ますが、塩分はこの流れから出ないため）。この状態は、両方の流れが同様の希釈度、つまり元の 2 つの希釈度の中間付近の濃度に達するまで続きます。それが起こると、両方の希釈度が同程度になり、浸透圧もなくなるため、2 本のチューブの間の流れはなくなります。

向流フロー - ほぼ完全な移行

スパイラル向​​流熱交換の概略図

向流では、2 つの流れが反対方向に移動します。

2本のチューブに液体が反対方向に流れ、一方のチューブからもう一方のチューブへ特性が伝達されます。例えば、高温の液体の流れから低温の液体の流れへ熱が伝達したり、高濃度の液体の流れから低濃度の流れへ溶解した溶質の濃度が伝達したりします。

向流交換システムは、接触長全体にわたって2つの流れの間の勾配をほぼ一定に保つことができます。接触長が十分に長く、流量が十分に低ければ、ほぼすべての特性が伝達されます。そのため、例えば熱交換の場合、流出する液体は流入する液体の熱とほぼ同じ温度になります。

向流の例

向流熱交換器では、熱い流体は冷たくなり、冷たい流体は熱くなります。

この例では、60℃（140°F）の温水が上部のパイプに入ります。この温水は、すでに加熱されている下部のパイプ内の水を約60℃（140°F）まで温めます。わずかではありますが、依然として存在する熱差があり、少量の熱が伝達されるため、下部のパイプから出る水の温度は60℃（140°F）近くになります。給水される温水は最高温度の60℃（140°F）に達し、下部のパイプから出る水の温度もほぼその温度に達していますが、完全には達していないため、上部のパイプの水は下部のパイプの水の温度をほぼそれと同じ温度まで温めることができます。冷たい端、つまり上部のパイプからの水の出口では、下部のパイプに流入する冷水がまだ 20 °C (68 °F) と冷たいため、上部のパイプで冷却された温水から最後の熱を抽出して、その温度を冷たい入力流体のレベル (21 °C (70 °F)) 近くまで下げることができます。

その結果、温水を受け取っていた上側のパイプからは20℃（68℉）の冷水が排出され、冷水を受け取っていた下側のパイプからは60℃（140℉）近くの温水が排出されるようになりました。つまり、ほとんどの熱が移動したことになります。

より高い移行結果を得るための条件

逆流交換を実装するシステムでは、2 つの流れが何らかの意味で「等しい」場合にのみ、ほぼ完全な転送が可能になります。

物質濃度の移動を最大化するには、溶媒と溶液の流量を等しくする必要があります。熱伝達を最大化するには、各流れの平均比熱容量と質量流量を等しくする必要があります。2つの流れが等しくない場合、例えば熱が水から空気へ、あるいはその逆方向に伝達される場合、並流交換システムと同様に、適切に伝達されない物質の蓄積により、勾配に変化が生じることが予想されます。[2]

生物系における逆流交換

奇跡の網= RM

向流交換は、生物系において様々な目的で広く利用されています。例えば、魚類は鰓でこの機構を利用して周囲の水から血液へ酸素を輸送し、鳥類は脚の血管の間に向流熱交換器を設けて体内の熱を集中させます。脊椎動物では、このタイプの器官は奇網（rete mirabile ）と呼ばれています（元々は魚類の鰓にある器官の名称です）。哺乳類の腎臓は、向流交換を利用して尿から水分を除去し、窒素性老廃物の排出に必要な水分を体内に保持します（向流乗数を参照）。

逆流増殖ループ

逆流乗算ループ図

向流増幅ループとは、流体がループ内を流れるシステムであり、入口と出口では溶解物質の濃度が同程度に低く、ループの遠端ではその物質の濃度が高くなっています。入口チューブと出口チューブの間にある緩衝液が、濃縮された物質を受け取ります。入口チューブと出口チューブは互いに接触しません。

このシステムでは、流入管内の先端に向かって濃度が自然に高まるようにし（たとえば、入力パイプからバッファー流体への水の浸透を利用する）、ループから出る際に非常に小さな勾配に逆らってのみポンプする多数の能動輸送ポンプを使用することで、出力パイプ内の濃度を元の濃度に戻すことで、徐々に高濃度を蓄積することができます。

低濃度から始まる流入液は半透膜を通過し、緩やかな勾配で浸透圧によって緩衝液へと水が浸透します。ループ内では濃度が徐々に上昇し、ループ先端で最高濃度に達します。

理論的には、熱交換用の同様のシステムが存在するか、構築される可能性があります。

画像に示されている例では、水は299 mg/L（NaCl / H 2 O）で流入します。この例では、水は小さな浸透圧により300 mg/L（NaCl / H 2 O）で緩衝液を通過します。ループをさらに進むと、チューブから緩衝液へと水が流れ続け、チューブ内のNaCl濃度は徐々に上昇し、先端では1199 mg/Lに達します。2本のチューブの間にある緩衝液の濃度は徐々に上昇し、常に流入する液体の濃度をわずかに上回り、この例では1200 mg/Lに達します。これは、後ほど説明するように、戻り側のチューブのポンプ作用によって調整されます。

ループの先端では、流入チューブの塩分濃度（NaCl）が最も高く、この例では1199 mg/L、緩衝液では1200 mg/Lです。返送チューブには能動輸送ポンプが備えられており、チューブ内の塩分濃度より最大200 mg/L高い濃度差で緩衝液へ送り出します。したがって、緩衝液の濃度が1000 mg/Lの地点では、チューブ内の塩分濃度は800 mg/Lとなり、送り出す必要があるのは200 mg/Lのみです。これはラインのどの地点でも同じであり、ループの出口でも200 mg/Lのみを送出すれば十分です。

実際には、これは徐々に増幅する効果と見なすことができます。そのため、この現象は「向流増幅」、メカニズムは「向流増幅」と呼ばれます。しかし、現在の工学用語では、向流増幅とは、プロセス全体にわたって濃度または熱のわずかな差が一定に保たれ、徐々に最大値に達するため、わずかなポンプ操作のみで済むプロセスを指します。出力パイプで高い濃度を得ることが目的であれば、緩衝液は必要ありません。[3]

腎臓では

ネフロンイオンフロー図
ネフロンイオンフロー図
ヘンレ係蹄（グレイの解剖学の本）

腎臓の重要な部分であるヘンレ係蹄内の流体回路は、腎臓から排出されるネフロン（尿素を徐々に濃縮する過程で液体を運ぶ尿細管）における能動輸送を利用して、腎臓内で尿の濃度を徐々に高めることを可能にします。能動輸送ポンプは、向流倍増機構により、一定かつ緩やかな濃度勾配を克服するだけで済みます。[4]

ネフロンに入った液体からループを出るまでに、様々な物質が通過します（ネフロンフロー図を参照）。流れの順序は以下のとおりです。

  • 腎小体：液体はボーマン嚢からネフロン系に入ります。[5]
  • 近位尿細管：その後、太い下行脚で尿素が再吸収される。[6]浸透圧によってネフロンから水分が除去され（グルコースやその他のイオンは能動輸送によって排出され）、ネフロン内の濃度が徐々に上昇する。[7]
  • ヘンレ係蹄下行：液体は細い下行脚から太い上行脚へと通過する。浸透圧によって水は絶えず放出される。[8] [要出典]徐々に浸透圧濃度が上昇し、係蹄先端では1200 mOsmに達するが、膜を挟んだ差は小さく一定に保たれる。
例えば、細い下行脚の内側のある部分では液体の濃度が 400 mOsm であるのに対し、外側では 401 です。下行脚をさらに進むと、内側の濃度は 500 ですが、外側では 501 となり、内側と外側の濃度は徐々に増加しますが、膜全体で 1 mOsm の一定の差が保たれます。[引用が必要]
  • ヘンレ上昇ループ：ループの先端（または「曲がり」）を過ぎると、液体は細い 上昇肢を流れます。[9] [引用が必要]塩（ナトリウムNa +と塩化物Cl -イオン）が液体から汲み出されます[10] [引用が必要]徐々に排出液の濃度を下げますが、向流倍増機構を使用することで、常に一定の小さな浸透圧差に逆らって汲み上げます。
例えば、湾曲部に近い部分のポンプは、上昇枝内側の1000 mOsmから外側の1200 mOsmまで、200 mOsmの濃度で液体を送り出します。細い上昇枝をさらに上ったポンプは、400 mOsmから600 mOsmの液体に送り出します。つまり、内側から外側への濃度差は200 mOsmのままですが、液体の流れが進むにつれて、内側と外側の両方の濃度は徐々に減少していきます。
液体は、細い上昇肢を出て太い上昇肢を通過するときに最終的に100 mOsmの低濃度に達する[11]
  • 遠位尿細管：ヘンレ係蹄を離れると、太い上行脚は必要に応じて再吸収し、ネフロン内の濃度を再び高めることができる。[12]
  • 集合管：集合管は、再吸収が行われない場合は100mOsm、再吸収が行われる場合は300mOsm以上の濃度の液体を受け取ります。集合管は、必要に応じて、遠位尿細管と同じイオンを徐々に排出し、ヘンレ係蹄の上行脚と同じ勾配を用いて、同じ濃度に達することで、濃度を上昇させ続けることができます。[13]
  • 尿管: 液体の尿は尿管へ排出されます。
  • 同じ原理が人工腎臓装置内の血液透析にも使用されています。

歴史

当初、向流交換メカニズムとその特性は、1951年にヴェルナー・クーン教授と元学生2名によって提唱され、彼らは哺乳類の腎臓のヘンレ係蹄に見られるメカニズムを向流乗算器と呼びました[14]そして、1958年にカール・W・ゴットシャルク教授によって実験結果で確認されました[15]。この理論は、綿密な研究によってネフロンの両側の液体に浸透圧の差がほとんどないことが示された1年後に認められました[16] 。 当時の腎臓生理学の権威であるホーマー・スミスは、向流濃縮モデルに8年間反対していましたが、1959年に譲歩しました[17]。それ以来、生物系で多くの同様のメカニズムが発見されていますが、その中で最も有名なのは魚類の奇網です。

生物における熱の向流交換

人間の腕への動脈と深部静脈の血液供給。表在静脈（皮下静脈）は図示されていない。深部静脈は動脈を取り囲んでおり、その結果生じる逆流によって体温が失われることなく、手は大幅に冷却される。逆流によって体温は短絡される。[18] [19]

寒い気候では、鳥類や哺乳類の四肢への血流は寒冷な環境条件にさらされると減少し、動脈に沿って存在する深部静脈（venae comitantesを形成）を経由して体幹に戻ります。[19] [20] [21]これは、動脈血の熱を体幹に戻る静脈血に直接短絡させる逆流交換システムとして機能し、寒い気候でも四肢からの熱損失を最小限に抑えます。[18] [19]四肢の皮下静脈はしっかりと収縮し、それによってこの経路を介した熱損失が削減され、四肢から戻る血液が四肢の中心部の逆流血流システムに強制的に送られます。定期的に手足を冷水や氷水に浸す鳥類や哺乳類は、手足への逆流血流システムが特に発達しており、手足が例えば鳥類の足根のように細い場合でも、体温を著しく失うことなく、長時間寒冷にさらすことができます。 [20]

オサガメやイルカなどの動物は、慣れていない冷たい水の中にいるとき、この CCHE メカニズムを使って、ひれ、尾ひれ、背びれからの熱の損失を防いでいます。このような CCHE システムは、最小限に絶縁された肢と細い流線型の突起から脂肪層を走る、動脈周囲静脈叢または venae comitantes の複雑なネットワークで構成されています。[20]各叢は、心臓からの温かい血液が入った中心動脈と、それを取り囲む体表からの冷たい血液が入った静脈の束で構成されています。これらの体液が互いのそばを流れることで、熱勾配が生まれ、その中で熱が体内に移動して保持されます。温かい動脈血は、その熱のほとんどを、体外から入ってくる冷たい静脈血に伝えます。こうして熱が体幹に戻って再循環し、熱が保持されます。動脈はこの交換でかなりの熱を放出するため、末梢表面での対流による熱損失は少なくなります。 [18]

もう一つの例は、雪の上を歩くホッキョクギツネの脚に見られます。脚は必然的に冷たいのですが、血液は体から熱をあまり失うことなく、脚に栄養を運ぶために循環することができます。脚では動脈と静脈が近いため熱交換が行われ、血液が下方に流れるにつれて冷たくなり、雪にあまり熱を奪われません。（冷たい）血液が脚から静脈を通って上方に流れ戻る際、反対方向に流れる血液から熱を奪い、温かい状態で胴体に戻ります。これにより、キツネは雪に熱を奪われることなく、快適な体温を維持できます。このシステムは非常に効率的で、ホッキョクギツネは気温が−70℃（−94℉）まで下がるまで震え始めません。

海鳥と砂漠鳥の水保全のための逆流交換

海鳥や砂漠鳥は、鼻孔の近くに塩腺を持っていることが分かっています。この塩腺は塩水を濃縮し、後に海へ「くしゃみ」のように排出します。これにより、これらの鳥は淡水資源を探すことなく海水を飲むことができます。また、この塩腺は、海で餌を探して食事をしたり、泳いだり、潜ったりする際に体内に取り込んだ余分な塩分を排出する役割も担っています。腎臓は、このような量と濃度の塩分を排出することができません。[22] [23]

塩分分泌腺は、ペリカン、ミズナギドリ、アホウドリ、カモメ、アジサシなどの海鳥に確認されています。また、ナミビアのダチョウなどの砂漠の鳥にも確認されており、脱水症状や飲料水の不足により塩分濃度が上昇しています。

海鳥の塩腺は嘴の上にあり、嘴の上にある主管につながっています。嘴にある2つの小さな鼻孔から水を吹き出して、塩腺を空にします。塩腺には2つの向流機構が働いています。

a. 逆流増殖機構を備えた塩抽出システム。塩分は血液の「細静脈」（小静脈）から腺管へと能動的に送り出されます。管内の液体は血液よりも塩分濃度が高いにもかかわらず、流れは逆流交換されるように調整されるため、高濃度の塩分を含む血液は、腺管が出て主管に接続する場所の近くからシステムに入ります。したがって、腺全体にわたって、ATPを動力源とする能動輸送によって血液から塩分を含んだ液体へと塩分を押し出すために必要な勾配はわずかです。

b. 腺への血液供給システムは、腺の血液中の塩分濃度を高く保ち、塩分が血液システムに戻らないようにするための逆流交換ループ機構に設定されています。

これらの腺は塩分を効率的に除去するため、鳥は陸地から数百マイル離れた場所からでも塩水を飲むことができます。[24] [25]

産業と科学研究における逆流の交流

英国のハーデンデール石灰工場では、高温に達するために向流窯を使用しています

向流クロマトグラフィーは、2種類の混ざらない液体間で、向流または並流を用いて分析対象物を分別分配する分離法です。[26]クレイグの向流分配（CCD）から派生した用語であり、最も広く使用されている略語は向流クロマトグラフィー（CCC）です。 [27]特に流体力学的CCC装置を使用する場合によく用いられます。分配クロマトグラフィーという用語はほぼ同義語であり、主に静水圧CCC装置で使用されます。

  • 石油精製などの化学物質の蒸留は、多孔板を備えた塔やカラムで行われます。低沸点留分からの蒸気は、多孔板の穴から上昇し、下方に流れる高沸点留分と接触します。塔の各段で低沸点留分の濃度は「ストリップ」されるにつれて増加します。低沸点留分は塔の上部から、高沸点留分は下部から抜き出されます。段内でのプロセスは、熱伝達と物質移動の組み合わせです。熱は「リボイラー」と呼ばれる下部で供給され、冷却は上部のコンデンサーで行われます。
液液抽出における向流
向流炉（キルン）熱交換
  • 石灰は向流炉で製造することができ、低コストで低温燃焼の燃料を用いて高温に達することができます。歴史的に、これは日本人によって特定のタイプの穴窯で開発されました。窯は段階的に築かれ、燃料に流入する新鮮な空気は下方に流れ、煙と熱は上方に押し出されます。熱は窯から逃げることなく、流入する空気に再び伝わり、ゆっくりと3,000℃（5,430℉）以上まで上昇します。
セメント向流ロータリーキルン
  • セメントは、向流窯を使用して製造することができます。向流窯では、熱がセメント内を通過し、排気が組み合わされ、入ってくる空気の流れが 2 つに沿って通過し、熱を吸収して炉内に保持し、最終的に高温に達します。
  • ガス化：有機物または化石物質からメタンと一酸化炭素を生成するプロセスは、穴窯と同様の方法で構築される向流固定床（「上昇気流」）ガス化装置を使用して実行できるため、より厳しい条件に耐える必要がありますが、より高い効率に達します。
  • 原子力発電所では、発電所から排出される水にウランの微量粒子さえも含まれていてはなりません。一部の施設では、ウランを完全に除去した水を抽出するために、向流デカンテーション（CCD）が用いられています。
遠心抽出器の第1段階として描かれた交換流デカンテーション
  • Zippe 型遠心分離機は、上昇対流と下降対流の間の逆流乗算を使用して、カスケードに必要な段数を減らします。
  • 一部の遠心抽出器では、目的の物質を高率に抽出するために、向流交換機構が使用されています。
  • 一部のプロテインスキマー（海水プールや養魚池の有機物を除去するために使用される装置）は、逆流技術を使用しています。
  • 逆流プロセスは、小動物の行動を研究したり、遺伝子変異によって行動が変化した個体を分離したりするためにも使用されています。[28] [29] [30]

参照

参考文献

  1. ^ 腎臓では、向流交換システムと向流増殖システムの両方が発見されている。後者はヘンレ係蹄に、前者は直腸血管に見つかっている。
  2. ^ 比熱容量は、質量を基準として、関係する温度範囲で平均して計算する必要があります。これは熱力学の第二法則と一致しています。
  3. ^ Hsuan Jung Huang, Peixin He, Faulkner Larry R (1986). 「超微小電極用電流増幅装置」.分析化学. 58 (13): 2889– 2891. doi :10.1021/ac00126a070.{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  4. ^ コロラド大学のウェブサイトのWayback Machineで 2011-06-06 アーカイブされた逆流乗算器のアニメーションを参照してください。
  5. ^ 糸球体に通じる血管である輸入細動脈から始まり、濾過された血液は糸球体を取り囲むボーマン嚢内のネフロンに送られます。（血液は輸出細動脈を通って糸球体から出ていきます。）
  6. ^ ボーマン嚢からの液体は太い下行脚に到達します。尿素は、四肢ネフロン内の低浸透圧（300 mOsm ）で再吸収される可能性があります。太い下行脚における尿素吸収はサルタンによって阻害され、乳酸とケトン体によって触媒されます。
  7. ^ グルコース、アミノ酸、様々なイオン、有機物が下肢から排出され、ネフロンにおける濃度が徐々に上昇する。ドーパミンは太い下行脚からの分泌を抑制し、アンジオテンシンIIはそれを触媒する。
  8. ^ 細い下行脚の半透膜はイオンや大きな溶解分子の通過を許さない。
  9. ^ 上行脚の薄い膜は水を含むいかなる物質も自由に通過できない。
  10. ^ フロセミドは細い上行脚からの塩分分泌を阻害し、アルドステロンは分泌を触媒します。
  11. ^ ネフロンから出た水または浸透圧濃度の非常に低い液体は、尿細管周囲毛細血管で再吸収され、血液に戻ります。
  12. ^ 再吸収と濃度上昇は、カリウム（K +）と水素（H + ）陽イオンを任意に吸収し、水を放出するとともに、カルシウム（Ca +）と塩（Na +およびCl -イオン）を継続的に排出することによって行われます。カルシウムイオンと塩イオンの分泌による繰り返しの濃縮は、チアジドによって阻害され、抗利尿ホルモンとアルドステロンによって触媒されます。
  13. ^ 心房性ナトリウム利尿ペプチドとウロジラチンは集合管からの水、塩分、カルシウムの分泌を阻害し、抗利尿ホルモンとアルドステロンはそれを触媒します。
  14. ^ オリジナルの講義は1951年にドイツ語で出版されました。帝国時代のユダヤ人科学者に関する書籍によると、クーンは既に1940年代初頭にこのメカニズムを理論化し研究していました。これは、当時二人の学生助手のうちの一人であったバート・ハージタイ教授のコメントを付したオリジナルの講義の翻訳版が2001年に出版されたことで確認されました。ハージタイ教授は次のように述べています。「バーゼルに定住する前、クーンはキールで遠心分離機による同位体分離という非常に基礎的な研究を行っていました。この研究を通して、彼は向流が極めて小さな単一効果を有意な分離へと増幅させる効果に魅了されました。」 (米国腎臓学会誌ウェブサイト)
  15. ^ Gottschalk, CW ; Mylle, M. (1958)、「哺乳類のネフロンが逆流増殖システムとして機能するという証拠」、Science、128 (3324): 594、Bibcode :1958Sci...128..594G、doi :10.1126/science.128.3324.594、PMID  13580223、S2CID  44770468。
  16. ^ Gottschalk, CW ; Mylle, M. (1959)、「哺乳類の尿濃縮機構に関するマイクロパンクチャー研究：逆流仮説の証拠」、American Journal of Physiology、196 (4): 927– 936、doi :10.1152/ajplegacy.1959.196.4.927、PMID  13637248尿濃縮機構の歴史については、国際腎臓学会誌「腎臓」の記事も参照のこと。ゴットシャルク教授は、腎臓の逆流倍増作用の理論が受け入れられる前の激しい議論について指摘している。
  17. ^ スミス、ホーマーW.「腎尿細管におけるナトリウムと水の運命」ニューヨーク医学アカデミー35:293–316、1959年。
  18. ^ abc Schmidt-Nielsen, Knut (1981). 「動物における逆流システム」. Scientific American . 244 (5月): 118–128 . Bibcode :1981SciAm.244e.118S. doi :10.1038/scientificamerican0581-118. PMID  7233149.
  19. ^ abc ウィリアムズ, ピーター・L.; ワーウィック, ロジャー; ダイソン, メアリー; バニスター, ローレンス・H. (1989).グレイの解剖学（第37版）. エディンバラ: チャーチル・リビングストン. pp.  691– 692, 791, 10011– 10012. ISBN 0443-041776。
  20. ^ abc Scholander, PF (1957). 「素晴らしいネット」. Scientific American . 196 (4月): 96–110 . Bibcode :1957SciAm.196d..96S. doi :10.1038/scientificamerican0457-96.
  21. ^ ギルロイ, アン・M.; マクファーソン, ブライアン・R.; ロス, ローレンス・M. (2008). 『解剖学アトラス』 シュトゥットガルト: ティーメ・メディカル・パブリッシャーズ. pp. 318, 349. ISBN 978-1-60406-062-1。
  22. ^ Schmidt-Nielsen, Knut; Fange, Ragnar (1958年7月). 「ブラウンペリカンの塩腺の機能」. The Auk . 75 (3): 282– 289. doi : 10.2307/4081974 . ISSN  0004-8038. JSTOR  4081974.
  23. ^ Schmidt-Nielsen, Knut (1959). 「塩腺」 . Scientific American . 200 (1): 109– 119. Bibcode :1959SciAm.200a.109S. doi :10.1038/scientificamerican0159-109. ISSN  0036-8733. JSTOR  24944892. PMID  13624738.
  24. ^ プロクター・ノーブルS.; リンチ・パトリックJ. (1993). 『鳥類学マニュアル』イェール大学出版局.
  25. ^ Ritchison, Gary. 「鳥類の浸透圧調節」。2019年12月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月16日閲覧。
  26. ^ “TheLiquidPhase”. 2008年9月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月16日閲覧。
  27. ^ 「向流クロマトグラフィー」イリノイ大学シカゴ校. 2011年4月16日閲覧。
  28. ^ Benzer Seymour (1967). 「向流分布法によって単離されたショウジョウバエの行動変異体」(PDF) . Proceedings of the National Academy of Sciences USA . 58 (3): 1112– 1119. Bibcode :1967PNAS...58.1112B. doi : 10.1073/pnas.58.3.1112 . PMC 335755. PMID  16578662 . 
  29. ^ Dusenbery David B (1973). 「向流分離：小型水生生物の行動を研究するための新しい方法」. Proceedings of the National Academy of Sciences USA . 70 (5): 1349– 1352. Bibcode :1973PNAS...70.1349D. doi : 10.1073/pnas.70.5.1349 . PMC 433494. PMID  4514305 . 
  30. ^ Dusenbery David B., Sheridan Robert E., Russell Richard L. (1975). 「線虫Caenorhabditis elegansの走化性欠損変異体」. Genetics . 80 (2): 297– 309. doi :10.1093/genetics/80.2.297. PMC 1213328. PMID  1132687 . {{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  • コロラド大学による逆流乗数アニメーション。
  • 冬眠中に呼吸しながら体から熱が逃げないように、逆流熱交換を利用しているゾウアザラシについての研究。
  • 取り外し可能な逆流交換モジュールを備えたスノーマスクの特許。これにより、息を吐くときにマスクから熱が逃げるのを防ぎます。