ファンタジー映画の「人間が水の中でも呼吸できる世界」憧れるなぁ！
私も海の中で生活してみたい！！！
水中の世界は憧れるよね！
実は、もうすぐ、人間が水中の中で呼吸ができるようになるかもしれないっていう技術があるんだ。
今日の授業は、そんな画期的な技術について紹介するよ！
よろしくねぇ～！！
こんにちは、Yum@です！
突然ですが皆さんは「崖の上のポニョ」に出てくる水没した世界に行ってみたいな～と思ったことはありませんか？
今回は技術が確立されれば、水中都市が実現するかもしれない、Amphibioという機器の技術について紹介します。
実現すると、50kgくらいする重い装備を身に着けずにダイビングが楽しめるようになります。
海のアクティビティをもっと気軽に楽しめるというだけでなく、救命活動にも大きく役に立つことでしょう。
ぜひ水中都市での生活を想像しながら読み進めていってください！
-この記事の内容-
・Amphibioの概要
・Amphibioのメカニズム
・エラ呼吸、プラストロン呼吸のメカニズム
AMPHIBIO（アンフィビオ）
AMPHIBIO（アンフィビオ）：概要
こちらの動画で紹介されている装置がAMPHIBIO（アンフィビオ）です。
実はAMPHIBIOは日本人の亀井潤さんが開発しています。
東北大学在学中の2011年に東日本大震災を経験した亀井さんは、水没した都市でも呼吸ができる未来に思いを馳せたそうです。
とてもスタイリッシュなデザインで、これをつけて海に潜ってみたいですね！！
AMPHIBIOは水中でエラ呼吸ができるというような説明がされていますが、厳密には「プラストロン呼吸」という呼吸法を原理にしています。
※プラストロン呼吸法については下で説明します。
AMPHIBIO（アンフィビオ）：実際の性能
AMPHIBIOはプラストロン呼吸を実現するために、多孔質で、撥水性のある素材を使い3Dプリンターで作られています。
この動画はAMPHIBIOの酸素供給の実験の様子です。
動画からAMPHIBIOが水中の酸素を集める機能を果たしていることがわかります。
詳しい素材などはわかりませんが、AMPHIBIOは水圧に対しては耐久性がないらしく、水深10mまでの使用を考えているそうです。
また、スキューバダイビングの持続時間にはまだまだ届かないとのことです。
2021年4月21日のミラツクの記事によると、AMPHIBIOはまだ開発中の段階であり、開発から得られたものを、まずはスポーツウェアやウォータースポーツに活かしているそうです。
実現には、もう少し時間がかかりそうです。
しかし、この技術が確立されたら、水中で呼吸できるので海が怖さがかなり減りますし、日本人として誇らしいですね！！
AMPHIBIOのメカニズムを理解しよう
ここからは、AMPHIBIOのメカニズムとして利用されている、「プラストロン呼吸」について解説します。
エラ呼吸とプラストロン呼吸の違いについて、ぜひ理解しましょう！
エラ呼吸のメカニズム
まずは、エラ呼吸のメカニズムを見ていきます。
エラの中には毛細血管がびっしりと並んでいて、その毛細血管から体の二酸化炭素を出して水に溶かします。
同じ場所で水中の酸素を毛細血管の中に入れるという仕組みになっています。
二酸化炭素は水に溶けやすいので、ガス交換は肺呼吸よりもエラ呼吸のほうが優れていると思いがちですが、水中の酸素の量は大気の30分の１程度ということを考えると何とも言えません。
そのため、えらの中の毛細血管は、動物の腸のじゅう毛と同じように表面積を増やし、より多くの酸素を吸収できるようにすることでその欠点を補っています。
生物の呼吸のメカニズムは世の中で2番目に複雑な化学反応と言われるよ。
一番目は植物の光合成！！
プラストロン呼吸のメカニズム
プラストロン呼吸とは体表の撥水性の高い密生した毛に、薄い空気の膜を保持して、そこで二酸化炭素と水中の中の酸素のやり取りをする呼吸法のことです。
代表的な生き物はマツモムシがあげられます。
この薄い空気膜はガスボンベの役割ではなく二酸化炭素と酸素の交換膜となります。
そのため時間がたって減る心配はありません。
もうちょっと踏み込んだ説明をすると、空気の薄膜中の二酸化炭素の濃度が上がると二酸化炭素の分圧が増え、ヘンリーの法則により二酸化炭素がより水中に溶け込みます。
逆に薄膜中の酸素の濃度が減ると酸素の分圧が下がるので、ヘンリーの法則により水中に溶け込んでいる酸素が薄膜中に出てきます。
このような原理で呼吸が成立します。
※分圧とは「各成分気体が単独で混合気体の体積を占めるときの圧力」のこと。（齋藤烈 藤島昭 啓林館 「化学 改訂版」p56より引用）
例えば、一対一で酸素と二酸化炭素を混ぜてその混合気体の圧力が2Paの時、酸素と二酸化炭素の分圧はそれぞれ1Paとなります。
※ヘンリーの法則とは「一定温度で、溶解度の小さい気体が一定量の溶媒に溶けるとき、気体の溶解量はその気体の分圧に比例する」という法則。（齋藤烈 藤島昭 啓林館 「化学 改訂版」p56より引用）
したがって空気を補充しなくてもよいので、魚のようにずっと水の中に潜っていることができる上にえらという器官がいらないということが大きな特徴です。
空気の膜をつくるわけなので、それを保持することが難しいです。
まとめ
-AMPHIBIOの特徴-
・プラストロン呼吸をメカニズムにする酸素供給装置
・現在は開発中
・開発者は日本人の亀井潤さん
-エラ呼吸とプラストロン呼吸-
・エラ呼吸は血管を媒介者とした呼吸法
・プラストロン呼吸は空気膜を媒介者とした呼吸法
開発者の亀井潤さんは他にも、人の呼吸で作ったアクセサリや電子タトゥーなど面白いモノを作っています。
本人のブログから作品が見れます。
それでは！！
今日も最高の1日にしていこう！！
See you soon ！！
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