そのすべての神秘的な力について、心は非常に単純なものです。 それはポンプ、つまり血液の流入、流出です。 そして、それはコピーするのをそれほど難しくしませんでした。
しかし、肺は別の問題です。 誰もあなたに「あなたの肺に従う」ことや「恥ずかしい」「壊れた肺」を嘆くことを勧めないでしょう。 それは一つの複雑な器官だからです。
ピッツバーグ大学の生物工学研究者兼教授であるウィリアム・フェダーシュピールと同様、これを理解している人はほとんどいません。 過去20年ほどの間、彼は人工肺の設計に取り組んできました。 それは挑戦でした、と彼は認めています。
「肺不全のある患者向けの技術は、心不全のある人向けの技術よりもはるかに遅れています」と彼は言います。 「それは非常に単純な事実に帰着します：心臓がする流量で血液を送り出すことができる小さなポンプを設計するのは非常に簡単です。
「しかし、肺は、大気と肺を流れる血液との間でガスを交換するための素晴らしい器官です。 人間の肺ができることに近づくことができる技術はありません。」
バックパックの肺
とはいえ、Federspielと彼の研究チームは近づいています。 彼らはすでに「呼吸透析」と呼ばれるものを実行し、患者の血液から二酸化炭素を除去するヘモラン呼吸補助システム（RAS）と呼ばれる装置を発明しました。 ALung Technologiesと呼ばれるピッツバーグの新興企業Federspielによって生産されており、今年後半または2018年初頭に米国の臨床試験で試験を受ける可能性があります。すでに欧州、カナダ、オーストラリアでの使用が承認されています。
今、彼らは特許を申請したはるかに小さな装置で前進しているが、これは人の血液中の酸素レベルを上げるように設計されたものだけだ。 また、今年の初め、研究者は国立衛生研究所（NIH）から235万ドルの助成金を受けて、子供用の人工肺のバージョンを開発しました。
簡単に言えば、Federspielの最新の研究は、体外で機能するが、バックパックやホルスターに入れて持ち運べるほど小さい機械的な肺の精製に焦点を当てています。 喉の頸静脈に挿入されたカニューレまたはチューブを介して、心臓に血液を運ぶ大静脈である患者の大静脈に接続されます。 彼または彼女はまだ携帯用タンクから酸素を呼吸する必要があります。
フェダーシュピールは、これにより、患者はベッドに閉じ込められるのではなく、病院でより機動性を持たせることができると述べています。 患者が動き回ることができない場合、筋肉が弱くなり、深刻な肺感染から回復する可能性が低下するため、それは重要です。 このデバイスは、嚢胞性線維症の人など、肺移植を待っている患者に特に有益であると考えられています。
「現時点では、これらのシステムのいずれかを使用して病院を離れることはできません。ただし、少なくとも病院内では、立ち上がって歩き回ることができます」
血の呪い
人間の肺を再構築する上で、最近他のブレークスルーがありました。 昨年、ニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所の科学者たちは、肺のように機能するポリマー製の小型デバイスを作成し、テスト目的で薬物、毒素、その他の環境要素に対する臓器の反応を模倣するように設計されていると発表しました。
チェコ共和国では、ブルノ工科大学の科学者たちは、喘息やその他の慢性的な肺の問題などの状態をシミュレートできる3Dプリント版の肺を開発し、医師がより正確に治療できるようになると述べました肺の状態を治療します。
ただし、これらのプロジェクトはどちらも、研究者が状態と治療についてさらに学ぶことを支援することを目的としています。 。
血液酸素レベルを上げるように設計された新しいデバイスは、二酸化炭素を下げるマシンよりも重い血流をサポートする必要があります。 そのため、Federspielが指摘しているように、人工の表面を流れるときに血液によく起こること、つまり血栓に対処するという課題に直面しています。
それはすべて、肺機能の鍵である洗練されたガス交換と、それがデバイス内でどのように模倣されるかに関係しています。 「（デバイス内の）ガス交換ユニットは、人間の髪の毛の約2倍の太さのポリマーチューブで構成されています」と彼は説明します。 「それらはガス透過性であるため、これらのチューブの外側を血液が流れると、チューブの内側を100％の酸素が流れます。 拡散により酸素が血液中に移動し、二酸化炭素が血液からデバイスを流れるガス流に移動します。」
問題は、通過する血液が比較的大きな人工表面と接触し、血餅が形成される可能性が高くなることです。 このような肺装置を患者の体内に埋め込むことを検討するのが現時点では現実的でない大きな理由です。 彼らはおそらく数ヶ月ごとに交換する必要があります。
Federspiel氏によると、最近、彼のチームは羊で5日間、問題なく新しいデバイスをテストできました。 羊は、心臓血管系が人間に似ているために使用されます。 しかし、彼と彼のチームは会社と協力して、凝固を大幅に減らすことを期待する特別なコーティングを開発しています。 それはまた、医師が患者が服用する必要がある抗凝固薬のレベルを大幅に下げることを可能にします。
次のステップは、デバイスの結果をコーティングありとコーティングなしの両方で比較する30日間の動物試験です。 彼は、人間の臨床試験はまだ4〜5年先であると推定しています。
しかし、Federspielは、人間の肺と同様に機能するデバイスを作成するための意図的なペースに妨げられていません。 彼はそれがどれほど厳しいものであるかをよく知っています。
「人工肺はまだ人間の肺のように機能しなければなりません」と彼は言います。 「これについて話をするとき、私が最初に言うことは、肺は信じられないほどの器官です。」
