kfujitoの徒然（ｂｙ浮沈子）

究極のＣＣＲ


以前に書いたことと重複があるかもしれない。

最近、それをチェックすることすら億劫になっている。

（脳が潜る）
http://kfujito2.asablo.jp/blog/2012/11/20/6638846

「哺乳類は、母体の中で羊水に浮かんでいる。ガス交換や栄養補給は胎盤を介して、へその緒から行い（究極のＣＣＲである）、進化の足跡を辿る形態変化を遂げて人間の形になる。」

哺乳類は、概ね母親の胎内で育つ（カモノハシはどーする？）。

（カモノハシ）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%A2%E3%83%8E%E3%83%8F%E3%82%B7

「繁殖形態は哺乳類では非常に珍しい卵生で、巣穴の中で1回に1-3個の卵を産む。」

まあ、「概ね」ということで。

胎盤を通じて酸素と二酸化炭素を交換するほか、栄養の補給と老廃物の除去も行う（尿は腎臓の形成後は羊水の中に排出されますが、老廃物は含まれません：後述）。

（羊水）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8A%E6%B0%B4

「発生の進んだ胚では羊水を嚥下する運動が観察される。」

ははあ、そういう趣味の人って、やっぱ根源的な嗜好なんだな。

まあ、どうでもいいんですが。

（羊水とは）
http://ameblo.jp/sanfujin/entry-10941987708.html

「羊水の産生ですが、妊娠の16週前後までは羊水量のほとんどが卵膜および胎盤からの分泌に依存しております。その後、徐々に胎児の尿に由来する羊水が増えてきて、妊娠18週以降はほとんどが胎児尿に由来することが分かっています。おおむね80％が胎児尿由来、20％が卵膜および胎盤からの分泌と言われています。」

「ちなみに胎児尿は生後の尿と違って、尿中に老廃物が含まれていません。胎児から出る老廃物は臍帯を通じてお母さんに運ばれ、お母さんから排出されます。つまり胎児の腎臓は老廃物を濾過する作用が機能していないことになります。この機能は生後に始動します。」

このページは、産科の先生によるもので、なかなか勉強になる。

まあ、羊水の方は、とりあえずダイビングネタとしてはこのくらいでいいかな。

で、自前の肺とか機能していないので、胎盤を通じて血液中のガス交換とかを行うわけだ。

これこそ、究極のリブリーザーだな。

もちろん、妊娠中はダイビングは禁忌だが、仮に妊婦がダイビングして窒素酔いになったら、胎児もそうなるんだろうか。

そもそも、クジラとか、大深度潜水する哺乳類は、その辺はどうしているんだろうか。

妊娠中は、潜水禁止とかいうわけにはいかないだろうし（まあ、当然ですが）。

誤解の無いように書いておくが、息堪え潜水でも、減圧症になる可能性はある。

大深度下において胸腔内で肺が縮んでいるということが分かっており、その分体積が減って窒素分圧も高くなっているということで、血液を通して組織内に窒素が蓄積する。

殆どのアプネアでは、スクーバダイビングでは考えられない速度で浮上するわけで、一気に気泡化した窒素でいちころであるな。

胎児の窒素酔いとかについては、思いつきで書いているので、ちゃんと調べて、機会があれば、また書く。

（胎盤）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%83%8E%E7%9B%A4

「胎盤は、母体由来の基底脱落膜と胎児由来の絨毛膜有毛部とから構成されている。」

なんのことやら・・・。

「注意すべきことは、母体の血液と胎児の血液とは直接混合していないことである。酸素・栄養分・老廃物などの物質交換は血漿を介して行われている。このため、母体と胎児の血液型が異なっていても、異型輸血のような凝血は起こらない構造になっている。」

「このことから、胎児から見ると胎盤は羊膜の外側にあるが、胎児側の臓器とも言える。」

人間は、生まれながらにして（生まれる前から？）ＣＣＲユーザーであるわけだ。

「産後の胎盤の利用：
胎盤食はカニバリズムだとして敬遠する動きも強い。」

胎盤を食う話は、初めて知ったな。

「クロイツフェルト・ヤコブ病、HIV、肝炎ウイルスなどに感染することを防止する目的で、プラセンタ注射を受けた患者が、日本赤十字社が実施している献血に参加することはできない。」

さて、われらが究極のＣＣＲである胎盤の構造を見ると、母体からの血液のプール（絨毛間腔）の中を、胎児側の絨毛がゆらゆらと漂っている感じだ。

母体の血液は、胎児にとっては外部に当たる。

したがって、物理的にも化学的にも生物学的にも、絨毛の選択透過性が極めて重要になってくるわけだな。

母体側血液と、胎児側血液という、液相同士での接触なので、肺胞壁を通してガス交換を行うよりも効率的なんだろうか。

母体側から見れば、胎盤は絨毛から先（胎児ですな）がブラックボックスになった臓器のようなもので、酸素を奪われ、二酸化炭素を受け取り、栄養も持っていかれて、老廃物まで押し付けられるという、いいことなんて全然無い組織である。

おかあさん、ご苦労様。

こうして、酸素を受け取り、二酸化炭素を除去するという究極のＣＣＲが出来上がっているわけだ。

胎盤には、ホルモンの産生（妊娠の継続に寄与）や、胎児に対する免疫の支援もある（たまに、垂直感染とかもしちゃいますが）。

至れり尽くせりだな。

卵で生みっぱなしのことが多い水中生物と異なり、有胎盤類は子育てが丁寧なのだとつくづく感じる。

卵にしたって、孵化する前は、栄養とかを供給しているわけだから、生みっぱなしといっても、それなりの配慮はある。

呼吸については、卵の表面からガス交換を行っているので、卵だからといって馬鹿にしたものではない。

産み落とされてからは、肺で呼吸を始め、口から栄養を摂って、出すもの出すという脱ＣＣＲ（オープンサーキット？）の世界になっていくのだが、そのうちにダイビングなんかを始めて、おまけにＣＣＲなんかに嵌って、元の生活に戻っていくのだ（って、そういうことかあ？）。

ＣＣＲは、胎児との関係では、ガス交換に限っていえば、絨毛間腔のようなもんだな。

そこには、酸素リッチな環境と、二酸化炭素を運び出してくれる仕掛けがあり、心臓をバクバクさせるだけでガス交換を行ってくれるわけだ。

２３世紀くらいになると、人工心肺を水中に持ち込んで、シャント（臍の緒でも可！）を形成したダイバーが、カチッと回路に繋ぐだけで、心臓も呼吸も止めたまま、ダイビングできるようになるかもしれない。

ちょっと痛そうだけど。

ＰＡＤＩのダイブマスターのテキストには、心臓をケアしようとか、もっともらしいことが書いてあるが、あと１００年も経ったら、随分野蛮なことが書かれていたんだね、と笑い話になるかもしれない。

水中環境で循環器系に負担が掛かるなら、機械で代替しましょう！、というわけだな。

そうまでして、環境圧潜水したいかどうかは、また別の話になる。

中耳（サイナスや消化管も）と肺に液体を満たしておけば、このシャント経由での呼吸（ガス交換）で、何千メートルという水深でも環境圧で潜れるようになる（マスククリアはどーする？）。

従来の肺胞を通じて行うガス交換では、元々、気体を出し入れする肺にとっては物理的な負担が大きくて無理なことが分かってきた。

血液にダイレクトに酸素ぶち込んで、二酸化炭素引っぺがして、何なら栄養も老廃物も交換して、人工胎盤方式のＣＣＲを開発すれば、太平洋横断や、世界一周も夢ではない（皮膚の方の問題が出てくるな）。

もちろん、ＣＣＲ側では引き出した血液中に酸素を溶け込ませる仕掛けや、二酸化炭素を除去する仕掛け、栄養供給から老廃物の分離（人工腎臓）など、ありとあらゆる仕掛けが必要だろうし、水深４０００ｍ位の暗闇でも安全に潜水できるような水中ＧＰＳや体温維持機能も必要になってくる。

それを、背中の黄色い箱（インスピかあ？）に押し込んで、１００万円くらいで売り出してくれるといいんだがなあ。

究極のＣＣＲ２


ＣＣＲは、構造的にいえば、循環するガスを吸うということになる。

機能的には二酸化炭素を除去して、酸素を加えるということだ。

我々がこうして陸上で空気（２１パーセントのナイトロックス）を吸っているのも、考えてみればＣＣＲのようなものである。

地球の大気圏というクローズ（？）されたシステムである。

他の惑星には、こんな有難い仕掛けは無い。

近いところだけ見ても、金星なんか行ったら、二酸化炭素ばっかしだし、火星はそもそもガスが希薄だ。

（金星）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%91%E6%98%9F

「大気の性質：
大気圧 9,321.9 kPa
二酸化炭素 約96.5%
窒素 約3.5%
二酸化硫黄 0.015%
水蒸気 0.002%
一酸化炭素 0.0017%
アルゴン 0.007%
ヘリウム 0.0012%
ネオン .0007%
硫化カルボニル わずか
塩化水素 わずか
フッ化水素 わずか」

（火星）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%81%AB%E6%98%9F

「大気の性質：
大気圧 0.7-0.9 kPa
平均気温 −43℃
（−130℃ + 0℃にも満たない）
二酸化炭素 95.32%
窒素 2.7%
アルゴン 1.6%
酸素 0.13%
一酸化炭素 0.07%
水蒸気 0.03%
ネオン・クリプトン・キセノン・オゾン 微量」

酸素をこれだけ多く含んでいる大気は、地球だけである。

（地球）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83

「大気の性質
大気圧 101.325 kPa
平均気温 15℃（-70℃～+55℃）
窒素 78.08%（体積比）
酸素 20.95%（体積比）
アルゴン 0.93%（体積比）
二酸化炭素 0.038%（体積比）
水蒸気 約1%（気候により変動）」

この途方も無く大きいリブリーザーは、植物の光合成に依存して駆動される。

人工的にはこの仕掛けを実用化するところまではいっていないようだ。

（世界で最も効率よく人工光合成 東芝が技術発表）
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20141127/k10013517321000.html

１．５パーセントで大騒ぎしているが、じゃあ、実際の植物はどのくらいよ？。

（光合成の効率はどのぐらいか？）
http://www.photosynthesis.jp/faq/faq1-12.html

「当たった光のエネルギーに対して、植物の有機物の燃焼のエネルギーの割合を出すと、人工的に最適条件で植物を育てても5%以下だ、と言われています。」

（太陽光エネルギーの利用とその限界）
http://www.d7.dion.ne.jp/~shinri/solar_energy.html

「光合成によって炭水化物に変換される太陽光エネルギーは、①反射や透過などによる損失、②光合成に使われる波長領域が狭く、さらに太陽光の最大エネルギー波長から外れていることによる損失、③植物自身の呼吸による消費、などを考慮すると、最大6％程度と見積もられている。実際の光合成効率が最も高いのはイネ、トウモロコシ、サトウキビなどで、最適な生育条件では最大5%に達するという。」

そんなもんか・・・。

なあんだ、大したことないじゃん！。

しかし、このエコシステムが優れているのは、太陽の光さえあれば、いくらでも酸素を生成したり二酸化炭素を除去したりすることが出来るということになるということだ。

当局の規制を逃れて（！？）酸素の調達に苦労したり、モレキュラーからバカ高い水酸化カルシウムの顆粒を買ったりしなくてもいいのだ。

技術開発が進んで、高い効率で人工光合成が出来るようになれば、光さえあれば酸素を生成し、二酸化炭素を吸収するユニットができる。

東芝のシステムだと、一酸化炭素が出来るらしいので、Ｏリングの管理は重要だな。

まあいい。

もう少し改良が必要と思われるが、光合成は、そもそもが炭化水素を生成するプロセスなので、化学プラントを合体して、栄養（炭水化物）も補給できるようにしてもらいたい。

ボタンを押すと、マウスピースからペースト状の栄養が出てくるというわけだな。

プレーン、チーズ味、フルーツ味、チョコレート味、メープル味に加えて、コーヒー味というのも作ってもらいたい（カロリーメイトかよ！）。

（カロリーメイト：製品情報）
http://www.otsuka.co.jp/cmt/product.php

ゼリータイプには、アップル味というのもある！。

まあ、どうでもいいんですが。

このシステムの問題は、光合成に依存しているので、水深が深くなると使えないということだ。

もちろん、電子を供給してやれればいいだけなので、バッテリーに依存した大深度潜水用のユニットも作成可能である。

ゆくゆくは、原子力電池を積んで、有り余る電力を武器に、水中を我が物顔に泳ぎまわれるようになるだろう（遮蔽とかどーする？）。

ＣＣＲの機能については、光合成由来のシステムの問題点として、水深によってＰＯ２が変化してしまうということがある。

水中では、そこんとこを調節してやらなければならない。

光合成に依存するこのＣＣＲは、メカ的な実現可能性はともかく、通常の肺呼吸や、消化管を用いた栄養摂取など、直接血液にぶち込んだりするよりは痛くない感じがいい。

例によって、込み込み１００万円くらいでポセイドン辺りから出してくれるといいな。

今は型式がセブン（se7en）だが、その頃はいくつくらいになっているんだろうか？（e11evenとかあ？）。