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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
인공 인간 장기. 발명과 생산의 역사
현대 의료 기술을 사용하면 질병에 걸린 인간 장기를 완전히 또는 부분적으로 대체할 수 있습니다. 전자 심장 박동기, 난청으로 고통받는 사람들을 위한 음향 증폭기, 특수 플라스틱으로 만든 렌즈 등은 의학에서 기술을 사용하는 몇 가지 예일 뿐입니다. 인체의 생체 전류에 반응하는 소형 전원 공급 장치로 구동되는 생체 보철 장치도 널리 보급되고 있습니다.
심장, 폐 또는 신장에서 수행되는 가장 복잡한 수술 중 "인공 순환 장치", "인공 폐", "인공 심장", "인공 신장"이 의사에게 귀중한 도움을 제공합니다. 기관은 잠시 동안 작업을 중단할 수 있습니다. "인공 폐"는 분당 40-50회의 빈도로 부분적으로 공기를 전달하는 맥동 펌프입니다. 일반 피스톤은 이에 적합하지 않습니다. 마찰 부품 또는 씰의 재료 입자가 공기 흐름에 들어갈 수 있습니다. 여기 및 기타 유사한 장치에서는 골판지 금속 또는 플라스틱 벨로우즈가 사용됩니다. 정화되고 필요한 온도가 되면 공기가 기관지에 직접 공급됩니다. "심폐 기계"도 비슷합니다. 그 호스는 외과적으로 혈관에 연결되어 있습니다. 심장의 기능을 기계적 아날로그로 대체하려는 첫 번째 시도는 이미 1812년에 이루어졌습니다. 그러나 지금까지 제조된 많은 기기 중에서 완전히 만족스러운 의사는 없습니다. 국내 과학자와 디자이너는 "검색"이라는 일반 이름으로 여러 모델을 개발했습니다. 정위 위치에 이식하도록 설계된 XNUMX개의 챔버 주머니형 심실 보철물입니다. 이 모델은 각각 인공 심실과 인공 심방으로 구성된 왼쪽과 오른쪽 절반을 구분합니다. 인공심실의 구성 요소는 본체, 작업실, 입구 및 출구 밸브입니다. 심실 하우징은 레이어링에 의해 실리콘 고무로 만들어집니다. 매트릭스는 액체 폴리머에 담그고 제거하고 건조하는 등 매트릭스 표면에 다층 심장 살이 생성될 때까지 계속 반복됩니다. 작업실은 몸체와 모양이 비슷합니다. 라텍스 고무로 만든 다음 실리콘으로 만들었습니다. 작업실의 설계 특징은 능동 섹션과 수동 섹션이 구별되는 다른 벽 두께입니다. 디자인은 활성 섹션의 전체 장력에도 불구하고 챔버 작업 표면의 반대쪽 벽이 서로 닿지 않도록 설계되어 혈액 세포의 손상을 제거합니다. 러시아 디자이너 Alexander Drobyshev는 모든 어려움에도 불구하고 외국 모델보다 훨씬 저렴한 새로운 현대식 Poisk 디자인을 계속 만들고 있습니다. 오늘날 최고의 외국 시스템 중 하나인 "인공 심장" "Novakor"는 400만 달러입니다. 그녀와 함께 집에서 일년 내내 수술을 기다릴 수 있습니다. "Novakor" 가방에는 두 개의 플라스틱 심실이 있습니다. 별도의 트롤리에는 외부 서비스가 있습니다. 제어 컴퓨터, 제어 모니터는 의사 앞에서 진료소에 남아 있습니다. 환자와 함께 집에서 - 전원 공급 장치, 주전원에서 교체 및 재충전되는 충전식 배터리. 환자의 임무는 배터리 충전량을 나타내는 램프의 녹색 표시기를 따르는 것입니다. "인공 신장"장치는 꽤 오랫동안 작동해 왔으며 의사가 성공적으로 사용하고 있습니다. 1837년에 반투막을 통한 용액의 이동 과정을 연구하는 동안 T. Grechen은 "투석"(그리스 투석 - 분리)이라는 용어를 처음으로 사용하고 사용했습니다. 그러나 1912 년에만이 방법을 기반으로 미국에서 장치가 건설되었으며 저자의 도움으로 실험에서 동물의 혈액에서 살리실산을 제거했습니다. 그들이 "인공 신장"이라고 부르는 장치에서 콜로디온 튜브는 동물의 혈액이 흐르는 반투막으로 사용되었으며 외부에서는 등장성 염화나트륨 용액으로 세척되었습니다. 그러나 J. Abel이 사용한 콜로디온은 다소 연약한 물질임이 밝혀졌고, 이후 다른 저자들은 투석을 위해 새의 창자, 물고기의 부레, 송아지의 복막, 갈대, 종이와 같은 다른 투석 물질을 시도했습니다. . 혈액 응고를 방지하기 위해 의료용 거머리의 침샘 분비에 포함되는 폴리펩타이드인 히루딘을 사용했습니다. 이 두 가지 발견은 신장 외 정화 분야의 모든 후속 개발의 원형이었습니다. 이 영역의 개선 사항이 무엇이든 원칙은 동일하게 유지됩니다. 어쨌든 "인공 신장"에는 다음 요소가 포함됩니다. 한쪽에는 혈액이 흐르는 반투막, 다른쪽에는 식염수가 있습니다. 혈액 응고를 방지하기 위해 항응고제가 사용됩니다 - 혈액 응고를 줄이는 의약 물질. 이 경우 이온, 요소, 크레아티닌, 포도당 및 기타 분자량이 작은 물질의 저분자 화합물 농도가 동일합니다. 막의 다공성이 증가함에 따라 더 높은 분자량을 가진 물질의 이동이 발생합니다. 이 과정에 혈액 측면의 과도한 정수압 또는 세척 용액 측면의 음압을 추가하면 이동 과정에 물의 이동 - 대류 물질 이동이 수반됩니다. 삼투압은 또한 투석액에 삼투 활성 물질을 추가하여 물을 이동시키는 데 사용할 수 있습니다. 대부분의 경우 포도당이 이러한 목적으로 사용되었으며 과당 및 기타 설탕은 덜 자주 사용되었으며 다른 화학적 기원의 제품은 더욱 드물게 사용되었습니다. 동시에 포도당을 대량으로 도입하면 실제로 현저한 탈수 효과를 얻을 수 있지만 투석액의 포도당 농도를 특정 값 이상으로 높이는 것은 합병증의 가능성으로 인해 권장되지 않습니다. 마지막으로, 막 플러싱 용액(투석액)을 완전히 버리고 혈액의 액체 부분인 물과 분자량이 넓은 물질의 막을 통해 출구를 얻을 수 있습니다. 1925년 J. Haas는 최초의 인간 투석을 수행했으며 1928년에는 헤파린도 사용했습니다. 히루딘을 장기간 사용하면 독성 효과와 관련이 있고 혈액 응고에 미치는 영향이 불안정했기 때문입니다. 헤파린은 1926년 H. Nehels와 R. Lim의 실험에서 처음으로 투석에 사용되었습니다. 위에 열거한 재료는 반투막을 만드는 기초로 거의 사용되지 않는 것으로 판명되어 다른 재료에 대한 탐색이 계속되었고, 1938년 셀로판은 혈액 투석에 처음으로 사용되었으며 이후 몇 년 동안 주요 원료로 남게 되었습니다. 오랜 시간 동안 반투막의 생산. 광범위한 임상 용도에 적합한 최초의 "인공 신장" 장치는 W. Kolff와 H. Burke에 의해 1943년에 만들어졌습니다. 그런 다음 이러한 장치가 개선되었습니다. 동시에, 이 분야의 기술적 사상의 발전은 처음에는 투석기의 수정과 관련하여 더 큰 범위로, 그리고 최근에 와서야 장치 자체에 큰 영향을 미치기 시작했습니다. 그 결과 셀로판 튜브를 사용하는 이른바 코일 투석기와 평막을 사용하는 평면 평행 투석기의 두 가지 주요 유형이 나타났습니다. 1960년에 F. Keel은 폴리프로필렌 플레이트가 있는 평면 평행 투석기의 매우 성공적인 버전을 설계했으며 수년에 걸쳐 이러한 유형의 투석기와 그 변형이 전 세계적으로 퍼져 다른 모든 유형 중에서 선두 자리를 차지했습니다. 투석기의. 그런 다음 더 효율적인 혈액 투석기를 만들고 혈액 투석 기술을 단순화하는 과정이 두 가지 주요 방향으로 발전했습니다. 단일 사용 투석기가 시간이 지남에 따라 지배적 인 위치를 차지하는 투석기 자체 설계 및 반투막으로 새로운 재료 사용 . 투석기는 "인공 신장"의 심장이므로 화학자와 엔지니어의 주요 노력은 항상 전체 장치의 복잡한 시스템에서 이 특정 연결을 개선하는 것을 목표로 했습니다. 그러나 기술적 사상은 장치 자체를 무시하지 않았습니다. 1960년대에, 투석액이 농축액으로부터 준비되는 소위 중앙 시스템, 즉 "인공 신장" 장치를 사용하는 아이디어가 떠올랐습니다. 환자의 혈액 내 농도. "배수" 투석과 재순환 기술의 조합은 예를 들어 미국 회사 Travenol에 의해 많은 "인공 신장" 기계에 사용되었습니다. 이 경우 투석액이 들어 있는 별도의 용기에 약 8리터의 투석액을 고속으로 순환시키고 그 안에 매분 250ml의 새로운 용액을 첨가하고 동일한 양을 하수구에 버렸다. 처음에는 단순 수돗물을 혈액투석에 사용하다가 오염, 특히 미생물에 의한 오염으로 증류수를 사용하려 했으나 비용이 많이 들고 비효율적이었다. 이 문제는 기계적 불순물, 철 및 그 산화물, 규소 및 기타 요소, 물의 경도를 제거하기 위한 이온 교환 수지 및 수돗물 설치를 위한 필터를 포함하는 수돗물 준비를 위한 특수 시스템을 만든 후 근본적으로 해결되었습니다. 이른바 "역삼투". "인공 신장" 장치의 모니터링 시스템을 개선하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 따라서 투석액의 온도를 지속적으로 모니터링하는 것 외에도 특수 센서의 도움을 받아 투석액의 화학 성분을 지속적으로 모니터링하기 시작했습니다. 증가함에 따라 증가합니다. 그 후 이온 선택 유량 센서는 이온 농도를 지속적으로 모니터링하는 "인공 신장" 장치에 사용되기 시작했습니다. 반면에 컴퓨터는 추가 컨테이너에서 누락된 요소를 도입하여 프로세스를 제어하거나 피드백 원리를 사용하여 비율을 변경할 수 있게 했습니다. 투석 중 한외여과의 값은 막의 품질에 달려 있을 뿐만 아니라 모든 경우에 막횡단 압력이 결정적인 요소이므로 압력 센서는 모니터에 널리 사용됩니다. 투석액의 희석 정도, 입구의 압력 값 그리고 투석기의 출구. 컴퓨터를 사용하는 현대 기술로 한외여과 공정을 프로그래밍할 수 있습니다. 투석기를 떠나 혈액은 에어 트랩을 통해 환자의 정맥으로 들어가므로 대략적인 혈류량, 혈액이 응고되는 경향을 육안으로 판단할 수 있습니다. 공기 색전증을 방지하기 위해 이러한 트랩에는 공기 덕트가 장착되어 있어 공기 덕트의 혈액 수준을 조절합니다. 현재 많은 기기에서 에어트랩에 초음파 또는 광전 검출기를 장착하여 트랩의 혈액 수치가 일정 수준 이하로 떨어지면 자동으로 정맥 라인을 차단합니다. 최근 과학자들은 시력을 완전히 또는 부분적으로 잃은 사람들을 돕는 장치를 만들었습니다. 예를 들어, 기적의 고글은 연구 개발 회사인 Rehabilitation에서 이전에는 군사 업무에만 사용되었던 기술을 기반으로 개발되었습니다. 야간 투시경과 마찬가지로 이 장치는 적외선 위치의 원리로 작동합니다. 안경의 검은색 무광택 렌즈는 실제로 플렉시 유리판이며 그 사이에 소형 위치 장치가 포함되어 있습니다. 전체 로케이터와 안경테의 무게는 약 50g으로 일반 안경과 거의 같습니다. 그리고 그들은 시력을위한 안경처럼 엄격하게 개별적으로 선택되어 편리하고 아름답습니다. "렌즈"는 직접적인 기능을 수행할 뿐만 아니라 눈의 결손도 커버합니다. XNUMX가지 옵션 중에서 모든 사람이 자신에게 가장 적합한 것을 선택할 수 있습니다. 안경을 사용하는 것은 전혀 어렵지 않습니다. 안경을 쓰고 전원을 켜야 합니다. 이들에게 에너지원은 담뱃갑만한 납작한 배터리다. 여기에서 블록에는 발전기도 배치됩니다. 장애물을 만난 후 방출 된 신호는 되돌아 와서 "수신 렌즈"에 포착됩니다. 수신 된 임펄스는 임계 값 신호와 비교하여 증폭되며 장애물이 있으면 즉시 부저가 울립니다. 사람이 가까이 올수록 더 커집니다. 장치의 범위는 두 가지 범위 중 하나를 사용하여 조정할 수 있습니다. 전자 망막 생성 작업은 NASA의 미국 전문가와 Johns Hopkins University의 Main Center에서 성공적으로 수행되고 있습니다. 처음에는 아직 시력이 조금 남아 있는 사람들을 도우려고 했습니다. Young Technician 잡지의 S. Grigoriev와 E. Rogov는 "텔레비전은 렌즈 대신 설치되어 있지만 시각 장애인을 위해 내장된 장치를 사용하여 그림을 디코딩합니다. 컴퓨터에서.이러한 장치는 특별한 기적을 일으키지 않으며 맹인을 만들지 않지만 전문가는 말하지만 사람이 여전히 가지고있는 시각 능력을 최대한 활용하고 방향을 용이하게합니다. 예를 들어, 사람에게 망막의 적어도 일부가 남아 있는 경우 컴퓨터는 최소한 나머지 주변 영역의 도움으로 사람이 환경을 볼 수 있는 방식으로 이미지를 "분할"합니다. 개발자에 따르면 이러한 시스템은 시각 장애로 고통받는 약 2,5만 명의 사람들을 도울 것입니다. 그러나 망막이 거의 완전히 상실된 사람들은 어떻습니까? 그들을 위해 듀크 대학교(노스캐롤라이나) 안과 센터의 과학자들은 전자 망막 이식 수술을 마스터하고 있습니다. 피부 아래에 특수 전극을 이식하여 신경에 연결하면 영상을 뇌로 전달합니다. 시각 장애인은 경기장, 기차역 및 공항에 설치된 디스플레이 보드와 매우 유사한 개별 발광 점으로 구성된 그림을 봅니다. "스코어보드"의 이미지는 스펙터클 프레임에 장착된 소형 텔레비전 카메라에 의해 다시 생성됩니다. 그리고 마지막으로 오늘날 과학의 마지막 단어는 현대 마이크로기술의 방법을 사용하여 손상된 망막에 새로운 민감한 센터를 만들려는 시도입니다. Rost Propet 교수와 그의 동료들은 현재 노스캐롤라이나에서 그러한 작업에 참여하고 있습니다. NASA 전문가들과 함께 그들은 눈에 직접 이식되는 하위 전자 망막의 첫 번째 샘플을 만들었습니다. 교수는 "당연히 우리 환자들은 렘브란트의 그림을 감상할 수 없을 것"이라며 "그러나 여전히 문이 어디에 있고 창문이 있는지, 도로 표지판과 간판은 구별할 수 있을 것"이라고 말했다. 저자: Musskiy S.A.
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