呼吸する – あなたの周りの空気は、およそ78%の窒素、21%の酸素、そして1%のアルゴンです。 一生の間に、あなたはこの生命を育む混合物を672,768,000回吸い込んで吐き出すことになります。
しかし、あなたは今まで、液体を呼吸することができるかどうか疑問に思ったことがありますか？ ジェームズ・キャメロン監督の深海アクション映画『アビス』で有名ですが、SF小説ではこの可能性が繰り返し描かれてきました。
実際、できますし、すでに実現しています。
方法を解明する前に、なぜ私たちが水や牛乳の中で呼吸できないかを理解するのに役立つかもしれません。 それは、それらの物質と空気との物理的な違いよりも、溶存酸素が十分に含まれていないという事実のほうがはるかに重要なのです。 私たちの肺は空気中の酸素を取り込むことで機能していますが、ほとんどの液体には酸素があまり含まれていないため、十分な酸素を取り込むことができないのです。 しかし、スポンジのように酸素を吸い込むものもあります。
液体呼吸の研究は1900年代初頭にさかのぼりますが、1940年代のマンハッタン計画でパーフルオロカーボン (PFC) が初めて合成されると、本格的に動き出しました。 反応性の高いウラン化合物の攻撃に耐えられる物質を探していた科学者たちは、PFCに行き着いた。 炭素とフッ素のみからなるこの化合物は、無色・無臭で人体への影響もない。 さらに、溶存ガスに非常に溶けやすく、血液よりも多くの酸素と二酸化炭素を取り込むことができる。 この好奇心を満たすために行われた初期の研究の1つで、研究者はマウスと猫をPFCの中に沈め、数週間は問題なく呼吸していることを発見しました。 しかし、長期間の暴露により肺に障害が発生した。おそらく、二酸化炭素の排出が阻害され、効果的に息を吐くことができなくなったためと思われる。 その後の研究で、この悪影響を解消するには、機械的換気が必要であることがわかった。
以前の動物実験の教訓を生かして、1989年にテンプル大学医学部の医師たちは、液体呼吸が、他のすべての治療が失敗した重度の呼吸困難に苦しむ未熟児を助けることができるかどうかを疑問に思いました。 そこで、3人の被験者の肺を部分的にPFCで満たし、その結果、赤ちゃんの状態がいくらか改善されたことを確認しました。 しかし、3人とも最終的には死亡した。
7年後、洗練された液体呼吸技術を用いた別のチームが、生存が期待できない重度の呼吸困難に陥った未熟児13人にPFC液体呼吸を試みた。 液体呼吸は、肺胞を安定させ、新生児の肺の表面張力を低下させることで、大多数の乳児に改善をもたらしました。 つまり、赤ちゃんの肺はまだガス環境には慣れておらず、PFCが子宮内の羊水と外気との間を取り持ったのです。
液体換気は、肺疾患を持つ重篤な成人にも試みられ、成功しました。 新生児の肺を安定させるだけでなく、医学的な実験でも明確な利点は見つかっていません。 仮に液体呼吸ができれば、潜水士が潜水病にかかるのを防いだり、宇宙飛行士がGフォースで肺を傷つけられるのを防いだりすることができるだろう。 また、酸素と二酸化炭素の交換を適切に行うために、特別に調整された機械式人工呼吸器も必要になるでしょう。
要するに、液体の呼吸は可能ですが、次のディナーパーティーでゲストに好印象を与えるためには、試みない方が良いでしょう。