Funktioner ved vejrtrækning under forskellige forhold. Det er muligt at trække vejret under vandet

MOSKVA, 25. december – RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Siden Fonden for Avanceret Forskning (APF) godkendte projektet i 2016 flydende vejrtrækning, offentligheden er meget interesseret i hans succeser. En nylig demonstration af denne teknologis muligheder sprængte bogstaveligt talt internettet i luften. Ved et møde mellem vicepremierminister Dmitry Rogozin og den serbiske præsident Aleksandar Vucic blev en gravhund nedsænket i to minutter i et akvarium med en speciel væske mættet med ilt. Efter proceduren er hunden ifølge vicestatsministeren i live og har det godt. Hvad var denne væske?

"Forskere har syntetiseret stoffer, der ikke findes i naturen - perfluorcarboner, hvori de intermolekylære kræfter er så små, at de betragtes som noget mellemliggende mellem en væske og en gas. De opløser ilt 18-20 gange mere end vand," siger Doctor of Medicinske Videnskaber Evgeniy Mayevsky, professor, leder af energilaboratoriet biologiske systemer Institut for Teoretisk og Eksperimentel Biofysik ved Det Russiske Videnskabsakademi, en af ​​skaberne af perftoran, det såkaldte blå blod. Han har arbejdet med medicinske anvendelser af perfluorcarboner siden 1979.

Ved et partialtryk på én atmosfære opløses kun 2,3 milliliter ilt i 100 milliliter vand. Under samme forhold kan perfluorcarboner indeholde op til 50 milliliter ilt. Dette gør dem potentielt åndbare.

"For eksempel, når man dykker til en dybde, stiger trykket for hver 10. meter med mindst én atmosfære. Som følge heraf, ribben og lungerne vil skrumpe i en sådan grad, at det bliver umuligt at trække vejret i gasmiljøet. Og hvis der er gasførende væske i lungerne, er det essentielt højere tæthed end luft og endda vand, vil de kunne fungere. Ilt kan opløses i perfluorcarboner uden indblanding af nitrogen, som er rigeligt i luften, og hvis opløsning i væv er en af ​​de væsentligste årsager til trykfaldssyge, når man stiger op fra dybden,” fortsætter Mayevsky.

Ilt kommer ind i blodet fra væsken, der fylder lungerne. Kuldioxid båret af blodet kan også opløses i det.

Princippet om flydende vejrtrækning er perfekt mestret af fisk. Deres gæller tillader en kolossal mængde vand at passere gennem dem, optager ilten, der er opløst der, og frigiver det til blodet. En person har ikke gæller, og al gasudveksling sker gennem lungerne, hvis overfladeareal er cirka 45 gange større end kroppens overfladeareal. For at flytte luft gennem dem indånder og ånder vi ud. Åndedrætsmusklerne hjælper os med dette. Da perfluorcarboner er tættere end luft, er det meget problematisk at trække vejret på overflader med deres hjælp.

"Dette er videnskaben og kunsten at udvælge sådanne perfluorcarboner for at lette arbejdet i åndedrætsmusklerne og forhindre skader på lungerne. Meget afhænger af varigheden af ​​processen med at indånde væske, om den sker kraftigt eller spontant," konkluderer forskeren. .

Der er dog ingen grundlæggende hindringer for, at en person kan indånde væske. Evgeniy Mayevsky mener, at russiske videnskabsmænd vil bringe den demonstrerede teknologi til praktisk ansøgning i de næste par år.

Fra intensiv pleje til redning af ubåde

Forskere begyndte at overveje perfluorcarboner som et alternativ til åndedrætsgasblandinger i midten af ​​forrige århundrede. I 1962 udgav den hollandske forsker Johannes Kylstra "Of Mice as Fish", som beskriver et eksperiment med en gnaver placeret i en iltet saltvandsopløsning ved et tryk på 160 atmosfærer. Dyret forblev i live i 18 timer. Så begyndte Kylstra at eksperimentere med perfluorcarboner, og allerede i 1966, på Cleveland Children's Hospital (USA), forsøgte fysiolog Leland C. Clark at bruge dem til at forbedre vejrtrækningen hos nyfødte med cystisk fibrose. Dette er en genetisk lidelse, hvor en baby er født med underudviklede lunger og dens alveoler kollapser, hvilket forhindrer vejrtrækning. Sådanne patienters lunger vaskes med saltvandsopløsning mættet med ilt. Clark besluttede, at det ville være bedre at gøre dette med en iltholdig væske. Denne forsker gjorde efterfølgende meget for udviklingen af ​​flydende vejrtrækning.

© 20th Century Fox Film CorporationStill fra filmen "The Abyss"

© 20th Century Fox Film Corporation

I begyndelsen af ​​1970'erne blev USSR interesseret i at "ånde" væske, hovedsagelig takket være lederen af ​​laboratoriet ved Leningrad Research Institute of Blood Transfusion, Zoya Aleksandrovna Chaplygina. Dette institut blev en af ​​lederne i projektet for at skabe bloderstatninger - oxygenbærere baseret på perfluorcarbonemulsioner og opløsninger af modificeret hæmoglobin.

Felix Beloyartsev og Khalid Khapiy arbejdede aktivt på brugen af ​​disse stoffer til vask af lungerne på Institute of Cardiovascular Surgery.

"I vores eksperimenter led lungerne af små dyr noget, men de overlevede alle," husker Evgeniy Mayevsky.

Åndedrætssystemet ved hjælp af væske blev udviklet på et lukket emne på institutter i Leningrad og Moskva, og siden 2008 - ved Institut for Aerohydrodynamik ved Samara State Aerospace University. Der lavede de en kapsel af typen "Havfrue" for at øve flydende vejrtrækning i tilfælde af en nødredning af ubådsfolk fra store dybder. Siden 2015 er udviklingen blevet testet i Sevastopol på Terek-temaet, støttet af fonden.

Arven fra atomprojektet

Perfluorcarboner (perfluorcarboner) er organiske forbindelser, hvor alle brintatomer er erstattet af fluoratomer. Dette understreges af det latinske præfiks "per-", der betyder fuldstændighed, integritet. Disse stoffer findes ikke i naturen. De forsøgte at syntetisere dem igen slutningen af ​​XIXårhundreder, men det lykkedes for alvor først efter Anden Verdenskrig, hvor de var nødvendige for atomindustrien. Deres produktion i USSR blev etableret af akademiker Ivan Lyudvigovich Knunyants, grundlægger af laboratoriet for organofluorforbindelser hos INEOS RAS.

"Perfluorcarboner blev brugt i teknologien til fremstilling af beriget uran. I USSR var deres største udvikler Statens Institut anvendt kemi i Leningrad. I øjeblikket produceres de i Kirovo-Chepetsk og Perm,” siger Mayevsky.

Udvendigt ligner flydende perfluorcarboner vand, men er mærkbart tættere. De reagerer ikke med alkalier og syrer, oxiderer ikke og nedbrydes ved temperaturer over 600 grader. Faktisk betragtes de som kemisk inerte forbindelser. På grund af disse egenskaber bruges perfluorcarbonmaterialer i intensiv pleje og regenerativ medicin.

"Der er sådan en operation - bronkial lavage, når en person under anæstesi skylles ud af den ene lunge og derefter den anden. I begyndelsen af ​​80'erne kom vi sammen med Volgograd-kirurgen A.P. Savin til den konklusion, at det er bedre at gøre denne procedure med perfluorcarbon i form af en emulsion,” - Evgeniy Mayevsky giver et eksempel.

Disse stoffer bruges aktivt i oftalmologi, til at fremskynde sårheling og til diagnosticering af sygdomme, herunder kræft. I de sidste år NMR-diagnosemetode ved hjælp af perfluorcarboner er under udvikling i udlandet. I vores land udføres disse undersøgelser med succes af et team af forskere fra Moskva State University. M. V. Lomonosov under ledelse af akademiker Alexey Khokhlov, INEOS, ITEB RAS og IIP (Serpukhov).

Det skal også nævnes, at disse stoffer bruges til at fremstille olier og smøremidler til systemer, der opererer ved høje temperaturer, herunder jetmotorer.

Dmitry Rogozin viste den serbiske præsident Aleksandar Vucic den seneste russiske udvikling. Blandt dem er væskeåndingsprojektet. For Vučić blev der gennemført en demonstration på en gravhund, som blev placeret i en tank med væske, og i løbet af få sekunder i de nye omgivelser begyndte den at trække vejret. Dette system vil hjælpe med at trække vejret for søfolk på et sunket skib eller mennesker med forbrændinger i lungerne. Hvordan er det overhovedet muligt at indånde væske?

Dette er blot en af ​​de udviklinger, der blev skabt med bistand fra den etablerede statslige Fond for Avanceret Forskning. Han har specialiseret sig i banebrydende forskning inden for forskellige områder af videnskab og teknologi.

For at gøre det klart, hvorfor opdagelsen kaldes et reelt gennembrud. Tilbage i slutningen af ​​80'erne blev flydende vejrtrækning betragtet som science fiction. Den blev brugt af karaktererne i den amerikanske instruktør James Camerons film "The Abyss". Og selv i filmen blev det kaldt en eksperimentel udvikling.

De har i lang tid forsøgt at lære mennesker og dyr at indånde væsker. De første eksperimenter i 60'erne var mislykkede; forsøgsmusene levede meget kort. Teknikken med væskeventilation er kun blevet testet på mennesker én gang i USA for at redde for tidligt fødte børn. Ingen af ​​de tre babyer kunne dog genoplives.

På det tidspunkt blev perftoran brugt til at levere ilt til lungerne; det bruges også som bloderstatning. Hovedproblemet var, at denne væske ikke kunne renses tilstrækkeligt. Kuldioxid opløstes ikke godt i det, og for langvarig vejrtrækning var det nødvendigt tvungen ventilation lunger. I hvile måtte en mand med gennemsnitlig bygning og gennemsnitlig højde passere gennem sig selv 5 liter væske i minuttet og under belastning - 10 liter i minuttet. Lungerne er ikke egnede til sådanne belastninger. Vores forskere formåede at løse dette problem.

"Problemet i disse år var, at væsken, der var beregnet til vejrtrækning, ikke kunne renses tilstrækkeligt. Og som følge heraf forårsagede de biprodukter, der var opløselige deri, under højt tryk en toksisk virkning. I halvfjerdserne var disse hovedsageligt perfluoran, de er ret giftige "Nu er det derivater af perfluordecaliner. Det er stoffer, der bruges i den kosmetiske industri som en fremragende bærer af lægemidler og andre stoffer gennem huden ind i kroppen for at mætte huden, herunder med ilt," sagde lederen. af afdelingen for kemisk, biologisk og medicinsk forskning ved Foundation for Advanced Research Fedor Arsenyev.

Mulighederne, som den nuværende opdagelse af russiske videnskabsmænd giver, er ekstremt høje. En af dem er kampen mod overbelastning. Væsken fordeler belastningen jævnt i alle retninger. Derfor er en person placeret i det i stand til at modstå meget mere høje belastninger end bare en mand i en rumdragt. Deres tolerance kan stige flere gange, væsentligt over 20 G, som nu betragtes som grænsen for den menneskelige krop.

Når det er nedsænket i vand, øges trykket på en person med én atmosfære for hver 10. meter. Derfor bruges der på store dybder meget omfangsrige dragter. Når en persons lunger ikke er fyldt med luft, men med væske, afbalancerer trykket inde i kroppen det ydre tryk, og personen kan dykke til store dybder uden særlige dragter. I dette tilfælde er blodet ikke mættet med nitrogen og helium, og derfor er langvarig dekompression ikke påkrævet, når den stiger til overfladen.

"Opdagelsen vil hjælpe ubådsbesætninger med at flygte direkte uden involvering af redningsstyrker eller specielle apparater - det er, hvad der sker på skibe, dette tiden løber for en dag - hvad skete der med Kursk. På store dybder, ved hjælp af disse flydende blandinger, kan ubådsskibe nemt rejse sig levende og godt fra store dybder,” sagde den pensionerede kaptajn 1. rang, vicechefredaktør for det russiske forsvarsministeriums magasin ”Warrior of Russia” Vasily Dandykin.

russisk udvikling vil finde ansøgning ikke kun i forsvarsindustrien. Det kan også bruges til at hjælpe for tidligt fødte børn og mennesker med luftvejsforbrændinger.

Den russiske fond for avanceret forskning tester flydende åndedrætsteknologi for ubådsfartøjer på hunde, rapporterer med henvisning til lederen af ​​fonden, Vitaly Davydov.

”I et af hans laboratorier arbejdes der med væskeånding. Indtil videre udføres der forsøg på hunde. I vores nærvær blev en rød gravhund nedsænket i en stor kolbe med vand med forsiden nedad. Det ser ud til, hvorfor håne et dyr, det vil kvæles nu. Men nej. Hun sad under vand i 15 minutter. Og rekorden er på 30 minutter. Utrolig. Det viser sig, at hundens lunger blev fyldt med iltet væske, hvilket gav hende evnen til at trække vejret under vandet. Da de trak hende ud, var hun lidt sløv – de siger, at det skyldtes hypotermi (og jeg tror, ​​hvem kunne godt tænke sig at hænge ud under vand i en krukke foran alle), men efter et par minutter blev hun helt sig selv. "Snart vil der blive udført eksperimenter på mennesker," sagde RG-korrespondent Igor Chernyak.

"Alt dette lignede det fantastiske plot i den berømte film "The Abyss", hvor en person kunne gå ned til store dybder i en rumdragt, hvis hjelm var fyldt med væske. Ubådsmanden åndede det. Nu er det her ikke længere fantasi,” skriver han.

Ifølge korrespondenten "indebærer flydende vejrtrækningsteknologi at fylde lungerne med en speciel væske mættet med ilt, som trænger ind i blodet."

”Fonden for Avanceret Forskning godkendte implementeringen af ​​et unikt projekt, arbejdet udføres af Arbejdsmedicinsk Forskningsinstitut. Det er planen at skabe en speciel rumdragt, som ikke kun vil være nyttig for ubådsfarere, men også for piloter og astronauter,” rapporterer han.

Davydov fortalte korrespondenten, at der er blevet skabt en speciel kapsel til hunde, som er nedsænket i et hydrokammer med højt blodtryk. "På dette øjeblik hunde kan trække vejret i mere end en halv time i op til 500 meters dybde uden sundhedsmæssige konsekvenser. "Alle testhunde overlevede og har det godt efter langvarig væskeånding," sagde lederen af ​​fonden.

Avisen skriver videre: ”De færreste ved, at der allerede er udført forsøg med væskeånding på mennesker i vores land. De gav fantastiske resultater. Aquanauter indåndede væske i en dybde på en halv kilometer eller mere. Men folket lærte aldrig om deres helte.

I 1980'erne udviklede USSR og begyndte at implementere et seriøst program til at redde mennesker i dybden.

Særlige redningsubåde blev designet og endda sat i drift. Mulighederne for menneskelig tilpasning til dybder på hundreder af meter blev undersøgt. Desuden skulle akvanauten ikke være i en tung dykkerdragt, men i en let, isoleret våddragt med dykkerudstyr bag ryggen; hans bevægelser var ikke begrænset af noget.

Fordi menneskelige legeme består næsten udelukkende af vand, så er det frygtelige tryk i dybden i sig selv ikke farligt for det. Kroppen skal bare være forberedt på det ved at øge trykket i trykkammeret til den nødvendige værdi. hovedproblemet i en anden. Hvordan trækker man vejret ved et tryk på snesevis af atmosfærer? Frisk luft bliver gift for kroppen. Det skal fortyndes i specielt fremstillede gasblandinger, normalt nitrogen-helium-ilt.

Deres opskrift - proportionerne af forskellige gasser - er den største hemmelighed i alle lande, hvor lignende forskning er i gang. Men på meget store dybder hjælper heliumblandinger ikke. Lungerne skal fyldes med væske for at forhindre dem i at briste. Hvad er den væske, der, når den først er i lungerne, ikke fører til kvælning, men overfører ilt til kroppen gennem alveolerne - et mysterium af hemmeligheder.

Derfor blev alt arbejde med akvanauter i USSR og derefter i Rusland udført under overskriften "tophemmeligt".

Der er dog ret pålidelige oplysninger om, at der i slutningen af ​​1980'erne var en dybhavsakvastation i Sortehavet, hvor testubåde levede og arbejdede. De gik ud på havet, kun klædt i våddragter, med dykkerudstyr på ryggen og arbejdede på dybder på 300 til 500 meter. En speciel gasblanding blev under tryk tilført deres lunger.

Det blev antaget, at hvis en ubåd var i nød og lå på bunden, så ville en redningsubåd blive sendt til den. Aquanauts vil blive forberedt på forhånd til arbejde i den passende dybde.

Det sværeste er at kunne tåle at fylde lungerne med væske og simpelthen ikke dø af frygt.

Og når redningsubåden nærmer sig katastrofestedet, vil dykkere i let udstyr gå ud i havet, undersøge nødbåden og hjælpe med at evakuere besætningen ved hjælp af specielle dybhavsfartøjer.

Det var ikke muligt at fuldføre disse værker på grund af Sovjetunionens sammenbrud. Men dem, der arbejdede i dybden, blev stadig tildelt stjernerne i Heroes of the Soviet Union."

For nylig godkendte det videnskabelige og tekniske råd for statens fond for avanceret forskning et "projekt til at skabe en teknologi til redning af ubådsfartøjer ved fri opstigning ved hjælp af metoden til flydende vejrtrækning," hvis implementering skal udføres af Moskva Institut for Beskæftigelse Medicin (i skrivende stund var instituttets ledelse ikke tilgængelig for kommentarer). "Attic" besluttede at finde ud af, hvad der gemmer sig bag den mystiske sætning "flydende vejrtrækning."

Flydende vejrtrækning er mest imponerende demonstreret i James Camerons film The Abyss.

Sandt nok er eksperimenter i denne form aldrig blevet udført på mennesker før. Men generelt er videnskabsmænd ikke meget ringere end Cameron med hensyn til forskning i dette spørgsmål.

Mus er som fisk

Den første, der viste, at pattedyr i princippet ikke kan få ilt fra en blanding af gasser, men fra en væske, var Johannes Kylstra fra Duke University Medical Center (USA). Sammen med sine kolleger udgav han i 1962 værket "Of mice as fish" i tidsskriftet Transaktioner fra American Society for Artificial Internal Organs.

Kylstra og hans kolleger nedsænkede mus i en saltvandsopløsning. For at opløse en mængde ilt, der er tilstrækkelig til at trække vejret, "drev" forskerne gassen ind i væsken under tryk på op til 160 atmosfærer - som i en dybde på 1,5 kilometer. Musene overlevede i disse eksperimenter, men ikke ret længe: der var ilt nok i væsken, men processen med at trække vejret, trække ind og skubbe væske ud fra lungerne krævede for stor indsats.

"Substance Joe"

Det blev klart, at det var nødvendigt at vælge en væske, hvori oxygen ville opløses meget bedre end i vand. To typer væsker havde de nødvendige egenskaber: silikoneolier og flydende perfluorcarboner. Efter eksperimenter af Leland Clark, en biokemiker fra Medicin skole University of Alabama, i midten af ​​1960'erne blev det opdaget, at begge typer væsker kunne bruges til at levere ilt til lungerne. I eksperimenter blev mus og katte fuldstændig nedsænket i både perfluorcarboner og silikoneolier. Det sidste viste sig dog at være giftigt – forsøgsdyrene døde kort efter forsøget. Men perfluorcarboner viste sig at være ret egnede til brug.

Perfluorcarboner blev først syntetiseret under Manhattan-projektet for at skabe atombombe: videnskabsmænd ledte efter stoffer, der ikke ville blive ødelagt, når de interagerer med uranforbindelser, og de passerede under kodenavn"Joes ting" De er meget velegnede til flydende vejrtrækning: "Joe-stoffer" interagerer ikke med levende væv og opløser perfekt gasser, herunder ilt og kuldioxid, når atmosfærisk tryk og normal menneskelig kropstemperatur.

Kylstra og hans kolleger forskede i flydende vejrtrækningsteknologi på jagt efter en teknologi, der ville give folk mulighed for at dykke og overflade uden frygt for at udvikle trykfaldssyge. En hurtig opstigning fra store dybder med tilførsel af komprimeret gas er meget farlig: gasser opløses bedre i væsker under tryk, så når dykkeren stiger op, danner gasser opløst i blodet, især nitrogen, bobler, der beskadiger blodårer. Resultatet kan være trist, endda fatalt.

I 1977 afleverede Kylstra en rapport til US Navy Department, hvori han skrev, at ifølge hans beregninger kunne en rask person modtage påkrævet beløb oxygen ved anvendelse af perfluorcarboner, og de kan derfor potentielt bruges i stedet for komprimeret gas. Forskeren påpegede, at denne mulighed åbner nye muligheder for at redde ubåde fra store områder.

Eksperimenter på mennesker

I praksis blev væskeåndingsteknikken, på det tidspunkt kaldet væskeventilation, kun brugt hos mennesker én gang, i 1989. Så brugte Thomas Shaffer, en børnelæge ved Temple University Medical School (USA), og hans kolleger denne metode til at redde for tidligt fødte børn. Lungerne hos et foster i livmoderen er fyldt med væske, og når en person bliver født og begynder at indånde luft, forhindres lungevævet i at hænge sammen resten af ​​livet af en blanding af stoffer, der kaldes pulmonalt overfladeaktivt middel. Hos for tidligt fødte børn har den ikke tid til at samle sig ind den rigtige mængde, og vejrtrækningen kræver meget stor indsats, som kan være dødelig. På det tidspunkt reddede flydende ventilation af spædbørn imidlertid ikke: alle tre patienter døde snart, men denne triste kendsgerning blev tilskrevet andre årsager og ikke til metodens ufuldkommenhed.

Flere eksperimenter med total væskeventilation af lungerne, som denne teknologi kaldes videnskabeligt, er ikke blevet udført på mennesker. Men i 1990'erne modificerede forskerne metoden og eksperimenterede med delvis væskeventilation, hvor lungerne ikke er helt fyldt med væske, på patienter med svær inflammatorisk lungesygdom. De første resultater så opmuntrende ud, men i sidste ende nåede det ikke klinisk anvendelse - det viste sig, at konventionel ventilation af lungerne med luft ikke virker værre.

Fiktionspatent

I øjeblikket er forskere vendt tilbage til ideen om at bruge fuld væskeventilation. Det fantastiske billede af en dykkerdragt, hvor en person vil indånde væske i stedet for en speciel blanding af gasser, er dog langt fra virkeligheden, selvom det vækker fantasien hos offentligheden og opfindernes sind.

I 2008 patenterede den pensionerede amerikanske kirurg Arnold Lande således en dykkerdragt ved hjælp af væskeventilationsteknologi. I stedet for komprimeret gas foreslog han at bruge perfluorcarboner og fjerne overskydende kuldioxid, der ville dannes i blodet ved hjælp af kunstige gæller "fast" direkte ind i dykkerens lårbensvene. Opfindelsen fik en vis berømmelse efter en publikation skrev om den Den uafhængige.

Ifølge Philippe Micheau, en væskeventilationsspecialist ved University of Sherbrooke i Canada, ser Landes projekt tvivlsomt ud. ”I vores forsøg (Michaud og hans kolleger udfører forsøg på lam og kaniner med sunde og beskadigede lunger - note fra Attic) med total flydende respiration, er dyrene under bedøvelse og bevæger sig ikke. Derfor kan vi organisere normal gasudveksling: ilttilførsel og -fjernelse carbondioxid. For mennesker under fysisk aktivitet, såsom svømning og dykning, vil levering af ilt og fjernelse af kuldioxid være et problem, da produktionen af ​​kuldioxid under sådanne forhold er højere end normalt,” kommenterede Michaud. Forskeren bemærkede også, at teknologien til fiksering af "kunstige gæller" i lårbensvenen er ukendt for ham.

Hovedproblemet med "væske vejrtrækning"

Desuden anser Michaud selve ideen om "væskeånding" for tvivlsom, da menneskelige muskler ikke er tilpasset til at "ånde" væske, men effektivt system Der er endnu ikke udviklet pumper, der kan hjælpe med at pumpe og pumpe væske ud af en persons lunger, når han bevæger sig og udfører noget arbejde.

"Det må jeg konkludere moderne scene Med teknologiens udvikling er det umuligt at udvikle en dykkerdragt ved hjælp af væskeventilationsmetoden,” mener forskeren.

Imidlertid bliver anvendelsen af ​​denne teknologi fortsat udforsket til andre, mere realistiske formål. For eksempel, for at hjælpe druknede mennesker, vask lungerne under forskellige sygdomme eller et hurtigt fald i kropstemperaturen (bruges i tilfælde af genoplivning under hjertestop hos voksne og nyfødte med hypoxisk-iskæmisk hjerneskade).

Dette er sandsynligvis allerede en kliché i science fiction: et bestemt tyktflydende stof kommer meget hurtigt ind i en dragt eller en kapsel, og hovedperson pludselig opdager han, hvor hurtigt han mister den resterende luft fra sine egne lunger, og hans indre er fyldt med en usædvanlig væske af en nuance, der spænder fra lymfe til blod. Til sidst går han endda i panik, men tager et par instinktive slurke, eller rettere suk, og bliver overrasket over at opdage, at han kan indånde denne eksotiske blanding, som om han åndede almindelig luft.

Er vi så langt fra at realisere ideen om flydende vejrtrækning? Er det muligt at indånde en flydende blanding, og er der et reelt behov for dette? Der er tre lovende måder at bruge denne teknologi på: medicin, dykning til store dybder og astronautik.

Trykket på dykkerens krop stiger for hver tiende meter pr. atmosfære. På grund af et kraftigt fald i trykket kan dekompressionssyge begynde, hvor manifestationer af gasser opløst i blodet begynder at koge i bobler. Også hvornår højt blodtryk Ilt- og narkotisk nitrogenforgiftning er mulig. Alt dette bekæmpes ved brug af specielle åndedrætsblandinger, men de giver ingen garantier, men reducerer kun sandsynligheden ubehagelige konsekvenser. Selvfølgelig kan du bruge dykkerdragter, der holder trykket på dykkerens krop og hans åndedrætsblanding ved præcis én atmosfære, men de er til gengæld store, omfangsrige, gør bevægelse vanskelig og er også meget dyre.

Væskeånding kunne give en tredje løsning på dette problem, samtidig med at mobiliteten af ​​fleksible våddragter og de lave risici ved stive trykdragter bevares. Åndedrætsvæske mætter, i modsætning til dyre åndedrætsblandinger, ikke kroppen med helium eller nitrogen, så der er heller ikke behov for langsom dekompression for at undgå trykfaldssyge.

Inden for medicin kan flydende vejrtrækning bruges til behandling af for tidligt fødte børn for at undgå beskadigelse af de underudviklede bronkier i lungerne ved tryk, volumen og iltkoncentration af luft fra kunstige lungeventilationsanordninger. Udvælgelsen og testningen af ​​forskellige blandinger for at sikre overlevelsen af ​​et for tidligt foster begyndte allerede i 90'erne. Det er muligt at bruge en flydende blanding til fuldstændige stop eller delvise vejrtrækningsbesvær.

Rumflyvning involverer høje overbelastninger, og væsker fordeler trykket jævnt. Hvis en person er nedsænket i en væske, vil trykket under overbelastning gå til hele hans krop og ikke til specifikke understøtninger (stolerygge, sikkerhedsseler). Dette princip blev brugt til at skabe Libelle-overbelastningsdragten, som er en stiv rumdragt fyldt med vand, som gør det muligt for piloten at opretholde bevidsthed og ydeevne selv ved overbelastning over 10 g.

Denne metode er begrænset af forskellen i vævstætheder i den menneskelige krop og den anvendte nedsænkningsvæske, så grænsen er 15-20 g. Men du kan gå længere og fylde lungerne med en væske tæt på vand. En astronaut helt nedsænket i væske og åndende væske vil mærke virkningen af ​​ekstremt høje g-kræfter relativt svagt, da kræfterne i væsken er fordelt jævnt i alle retninger, men effekten vil stadig være pga. forskellige tætheder væv i hans krop. Grænsen vil stadig være, men den vil være høj.

De første forsøg med væskeånding blev udført i 60'erne af forrige århundrede på laboratoriemus og rotter, som blev tvunget til at inhalere en saltvandsopløsning med højt indhold opløst ilt. Denne primitive blanding tillod dyrene at overleve i en vis tid, men den kunne ikke fjerne kuldioxid, så dyrenes lunger blev uopretteligt beskadiget.

Senere begyndte arbejdet med perfluorcarboner, og deres første resultater var meget bedre end resultaterne af eksperimenter med saltvandsopløsning. Perfluorcarboner er organiske stoffer, hvor alle brintatomer er erstattet af fluoratomer. Perfluorcarbonforbindelser har evnen til at opløse både ilt og kuldioxid, de er meget inerte, farveløse, gennemsigtige, kan ikke beskadige lungevæv og absorberes ikke af kroppen.

Siden da er vejrtrækningsvæsker blevet forbedret, den mest avancerede løsning til dato hedder perflubron eller "Liquivent" (kommercielt navn). Denne olielignende gennemsigtige væske med en densitet dobbelt så stor som vand har mange brugbare egenskaber: den kan transportere dobbelt så meget ilt som almindelig luft, har lav temperatur kogning, derfor udføres dens endelige fjernelse fra lungerne efter brug ved fordampning. Alveolerne, under påvirkning af denne væske, åbner sig bedre, og stoffet får adgang til deres indhold, dette forbedrer udvekslingen af ​​gasser.

Lungerne kan fyldes helt med væske, dette vil kræve en membranoxygenator, et varmeelement og tvungen ventilation. Men i klinisk praksis gør de oftest ikke dette, men bruger flydende vejrtrækning i kombination med konventionel gasventilation, fylder lungerne med perflubron kun delvist, cirka 40% af det samlede volumen.

Stillet fra filmen The Abyss, 1989

Hvad forhindrer os i at bruge flydende vejrtrækning? Åndedrætsvæsken er tyktflydende og fjerner ikke kuldioxid godt, så tvungen ventilation vil være påkrævet. For at fjerne kuldioxid fra almindelig person at veje 70 kg vil kræve et flow på 5 liter i minuttet eller mere, og det er meget i betragtning af væskers høje viskositet. På fysisk aktivitet den nødvendige mængde flow vil kun stige, og det er usandsynligt, at en person vil være i stand til at flytte 10 liter væske i minuttet. Vores lunger er simpelthen ikke designet til at indånde væske og er ikke i stand til selv at pumpe sådanne mængder.

Brug positive egenskaber vejrtrækningsvæsker i luftfart og astronautik kan også for evigt forblive en drøm - væsken i lungerne til en skal have samme tæthed som vand, og perflubron er dobbelt så tung som den.

Ja, vores lunger er teknisk set i stand til at "ånde" en vis iltrig blanding, men desværre kan vi indtil videre kun gøre dette i et par minutter, da vores lunger ikke er stærke nok til at cirkulere luftvejsblandingen i lange perioder med tid. Situationen kan ændre sig i fremtiden; det eneste, der er tilbage, er at vende vores håb til forskere på dette område.