生体のあらゆる器官や組織の機能代行を可能にする人工臓器。医学と工学の共同研究分野を「医工学」または「医療工学」といいます。医工学では、人工臓器の研究開発が活発に進められています。もの造りが得意な日本では、古くから全身のありとあらゆる人工臓器が研究開発されてきました。その中心となる日本人工臓器学会は、人工臓器に関する世界最大の学術団体となっており、日本の医工学は世界に誇れる技術があります。生体のあらゆる器官や組織の機能の全部あるいは一部を、人工物を用いて代行する装置や組織などをいいます。体内に埋め込まれて半永久的に使用されるもの(埋め込み型)や、体外に装置を備えて臓器機能を一時的に代行するもの(外付け型)があります。埋め込み型の例では、心臓の拍動をコントロールするペースメーカーや、眼球内の水晶体に代わって用いられる人工水晶体、膝や股関節などに挿入する人工関節などは実用化され、よく知られています。外付け型の例では、心臓手術の際に血液を体外で循環させる装置は人工心臓や人工心肺にあたり、腎不全の治療で行われる血液透析の装置は人工腎臓にあたります。臓器機能の低下や損失は、ときに生命を脅かすこともあります。「一つの部品が壊れたくらいで、死ぬ必要はない。医工学でさまざまな人工臓器が創れたら、命も助かりQOLも向上する。山家(やんべ)智之教授です。東北大学では現在、さまざまな人工臓器の研究開発が進められています。人工食道や人工括約筋の研究開発があります。食道がんの治療では、がんの部分を含めた食道を切除し、切除した部分は胃を吊り上げたり小腸の一部を移植して、食道再建を行います。この手術にはとても難しい技術が必要です。人工食道を用いれば手術はもっと簡単にでき、高齢者でも、心臓や肺の機能が低下している人でも手術が可能になります。この人工食道に人工括約筋を付加することで、噛んだ食物を胃に送り込む動き(飲み込む機能)を代行することができます。食道がんと診断された時点で、すでに食道切除が手遅れのケースが多いのも食道がんの特徴です。その場合は、内視鏡だけで挿入可能な「超食道ステント」(筒状の器具)を食道に留置し、体外からエネルギーを送るシステムを使って、飲み込む機能を創り出すことも可能です。人工臓器に比べ、研究開発が遅れぎみであった脳神経系においても、最近ではさまざまなアプローチが始まっています。いった五感機能をもつ人工感覚器の研究開発が進められています。「整形外科領域では、例えば車いすの方向を頭で考えただけで指示することも可能になっている時代です。人工脳や人工神経の研究開発が進んでいるので、脳神経をインターネットにつなぐことも、脳神経系の情報処理を代行してもらって記憶力をフォローしてもらうことも不可能ではありません」と山家教授。脳神経系へ電極をつけて失明した目を見えるようにしたり、てんかんを制御する人工臓器も研究開発されています。人工臓器は、病気やけが、加齢に伴う臓器機能の低下や不全を補填または代行することで、人々の生命を救うことも、QOLを大幅に向上することもできるとして期待されています。その一方で、未知の世界への挑戦でもあるため、倫理的な課題も伴います。これをどのような方向性で生かしていくか、医工学分野の関係者だけではなく、社会全体としての合意形成を行いながら進めていく必要があります」とした上で、身体とは何か、人間とは何か、人類とは何か、そしてどのような健康が望ましいのか、どのような未来社会が望ましいのか、人々はどのような幸せを求めているのかなど、生きるということの根源的なテーマを皆で一緒に考えたいと述べました。実用化済み、研究開発中。心臓手術の際にガス交換を行うために用いられる装置です。心臓の左心室で拍出された血液は動脈から全身に巡り、臓器や組織に酸素を供給した後、二酸化炭素を取り込み静脈に集められて心臓の右心房に戻ります。右心室から肺へ拍出され、呼気から二酸化炭素を体外に排出するのです。心臓の手術中は心臓の動きを止めるために、心臓につながる動脈や静脈にチューブを入れて、心臓内の血液を体外に抜きます。この血液は人工肺の装置でガス交換され、ポンプを使って体内に送り出されます。材料上に生体細胞を培養し、バイオハイブリッド型人工臓器として生体に生着させることで、生理機能を回復するものです。ティッシュエンジニアリング(組織工学)と呼ばれる分野で、細胞シートはすでに実用化されています。本人から小片の皮膚を採取し、コラーゲンからなる人工基材の上で培養した細胞シートは人工皮膚として、熱傷を負った部分に移植することができます。(細胞)、人工素材と生体由来素材の組み合わせなど、さまざまな人工血管の研究開発が進められています。腹部大動脈瘤の治療として、カテーテルという細い管を介して、ステントグラフトという小さな金属の筒を動脈瘤の部分に挿入する方法は、医療現場ですでに行われています。このステントグラフトも人工血管です。収縮して、血液を全身に送り出しています。このポンプ機能を代行するのが人工心臓です。半永久的に人工心臓を使用できることが最終目的ですが、現在のところ課題が多く、ドナー提供者が見つかり、移植手術ができるまでのつなぎの期間に用いる「ブリッジ使用」としての補助心臓(心臓は残して、左心室の機能を補う人工心臓を用いる)が主流となっています。血液に乗って体内から集められた老廃物や過剰な水分を排出したり、血液が酸性に傾かないようにコントロールしている臓器です。腎不全になると生命の危険があるため、腎臓の代行をする装置で血液を浄化する必要があります。血液濾過を同時に行う「血液透析濾過」があります。化学工場」といわれる肝臓は、わかっているだけでも500種類以上の代謝を行っており、複雑な肝臓の機能を人工的な装置で代行することは困難です。そこで肝細胞と人工装置を組み合わせた「バイオハイブリッド型」の人工肝臓の研究開発が、現在の主流になっています。分泌されるインスリンというホルモンは、血液中のブドウ糖濃度(血糖値)を下げる働きをします。インスリンの分泌量が不足すると、血糖値が上昇し、その状態が続くと糖尿病へと進んでしまいます。してインスリンの自己注射が行われていますが、人工膵臓を用いることで長期的に厳格な血糖コントロールが可能になります。携帯型人工膵臓の開発に続き、体内にシステムを埋め込む「埋め込み型人工膵臓」の研究開発が進められています。おいて循環器科の医師として勤務。医学部および大学病院兼任。主な著書に『人体はすべて機械化できる?』ほか。体の不調には隠れた意味がある?私達は、日頃から「症状」を嫌い、それを取り除くことに躍起になっています。頭痛、腹痛、アレルギー、不眠等々、体の症状から心の症状まで、薬やその他の対症療法を使い、「症状」を悪者と捉え、打ち負かそうとして戦います。機能回復を目的として、生物の再生や修復の仕組みを利用した医療を「再生医療」といいます。続きを読む乱れがちな生活のリズム-体内時計を整える5つのテクニック私たちの体には、意識しなくてもきまった周期で体の働きを変動させる「生体リズム」が備わっています。続きを読むテアニンテアニンとはお茶に含まれるうまみ成分。お茶の成分では、ダイエット効果や抗酸化作用があるカテキンがよく知られていますが、カテキンはお茶の渋み成分です。務めるアンチエイジングの第一人者。生活のリズムを整えるコツ東日本大震災による夏の電力不足対策で節電が課題となる中、「サマータイム」という言葉をよく耳にするようになりました。ポンプ体操1.足を肩幅に広げてまっすぐ立ち、頭の後ろで手を組む。しゃがみきる手前までお尻を下げて、1秒間その姿勢をキープ2.膝が完全に伸びる手前までゆっくり立ち上がり、1の体勢にゆっくりと戻る。続きを読む選ぶならどの「あったかインナー」?冬の強い味方は、素材を知って賢く選ぶ今や冬の定番「あったかインナー」、いろいろな種類がありますね。素材?効果?長時間直接肌に触れるものだから、より暖かくて肌に良い物を着たいですね。「あったかインナー」についてお伝えします。続きを読む山崎教授の「ファイトケミカルを摂りなさい!」いま、なぜファイトケミカルに注目すべきなのか?食品と健康の話題になると、これまでは糖質、タンパク質、脂質、ビタミン、ミネラルの栄養素に、食物繊維をプラスした6大栄養素をもって語られるのが一般的でした。続きを読むAPPS夏に向けて紫外線対策は始めていますか?いま注目なのが、進化したビタミンCコスメです。掲載情報の著作権は提供基企業等に帰属します。※本サイトのコラム、ニュース、記事、病気詳細などで掲載されている写真はイメージです。