Çeşitli koşullarda nefes almanın özellikleri. Su altında nefes almak mümkün

MOSKOVA, 25 Aralık – RIA Novosti, Tatyana Pichugina.İleri Araştırma Vakfı'nın (APF) projeyi 2016 yılında onaylamasından bu yana sıvı solunumu Halk onun başarılarıyla yakından ilgileniyor. Bu teknolojinin yeteneklerinin yakın zamanda sergilenmesi, kelimenin tam anlamıyla interneti havaya uçurdu. Başbakan Yardımcısı Dmitry Rogozin ile Sırbistan Cumhurbaşkanı Aleksandar Vucic arasındaki toplantıda, daksund iki dakika boyunca oksijenle doyurulmuş özel bir sıvıyla dolu bir akvaryuma daldırıldı. Başbakan Yardımcısı'nın açıklamasına göre, işlem sonrasında köpek hayatta ve iyi durumda. Bu sıvı neydi?

Doktor, "Bilim insanları doğada bulunmayan maddeleri sentezlediler; moleküller arası kuvvetlerin çok küçük olduğu ve sıvı ile gaz arasında bir ara madde olarak kabul edildiği perflorokarbonlar. Oksijeni sudan 18-20 kat daha fazla çözüyorlar" diyor. Tıp Bilimleri Evgeniy Mayevsky, profesör, enerji laboratuvarı başkanı biyolojik sistemler Mavi kan olarak adlandırılan perftoranın yaratıcılarından biri olan Rusya Bilimler Akademisi Teorik ve Deneysel Biyofizik Enstitüsü. 1979'dan beri perflorokarbonların tıbbi uygulamaları üzerinde çalışmaktadır.

Bir atmosferlik kısmi basınçta, 100 mililitre suda yalnızca 2,3 mililitre oksijen çözünür. Aynı koşullar altında perflorokarbonlar 50 mililitreye kadar oksijen içerebilir. Bu onları potansiyel olarak nefes alabilir hale getirir.

"Örneğin derinliğe dalıldığında basınç her 10 metrede en az bir atmosfer artıyor. Sonuç olarak, göğüs kafesi akciğerler o kadar küçülecek ki gaz ortamında nefes almak imkansız hale gelecektir. Akciğerlerde gaz taşıyan sıvı varsa mutlaka gereklidir. daha yüksek yoğunluk havadan ve hatta sudan daha fazla çalışabilecekler. Oksijen, havada bol miktarda bulunan ve dokularda çözünmesi derinlikten yükselirken dekompresyon hastalığının en önemli nedenlerinden biri olan nitrojen karışımı olmadan perflorokarbonlarda çözülebilir," diye devam ediyor Mayevsky.

Oksijen, akciğerleri dolduran sıvıdan kana girecektir. Kanın taşıdığı karbondioksit de içinde çözünebilir.

Sıvı nefes alma prensibi balıklar tarafından mükemmel bir şekilde yönetilmektedir. Solungaçları muazzam miktarda suyun içlerinden geçmesine izin verir, orada çözünen oksijeni alıp kana verir. Bir kişinin solungaçları yoktur ve tüm gaz değişimi, yüzey alanı vücut yüzey alanından yaklaşık 45 kat daha büyük olan akciğerler aracılığıyla gerçekleşir. Havayı içlerinden geçirmek için nefes alırız ve nefes veririz. Solunum kasları bu konuda bize yardımcı olur. Perflorokarbonlar havadan daha yoğun olduğundan yüzeylerde onların yardımıyla nefes almak çok sorunludur.

Araştırmacı şu sonuca varıyor: "Bu, solunum kaslarının çalışmasını kolaylaştırmak ve akciğerlere zarar gelmesini önlemek için bu tür perflorokarbonları seçme bilimi ve sanatıdır. Çoğu şey, sıvının solunması sürecinin süresine, bunun zorla mı yoksa kendiliğinden mi gerçekleştiğine bağlıdır." .

Ancak kişinin sıvı solumasının önünde hiçbir temel engel yoktur. Evgeniy Mayevsky, Rus bilim adamlarının gösterilen teknolojiyi Türkiye'ye getireceğine inanıyor pratik uygulama gelecek birkaç yıl içinde.

Yoğun bakımdan denizaltıları kurtarmaya

Bilim insanları geçen yüzyılın ortalarında perflorokarbonları solunan gaz karışımlarına alternatif olarak düşünmeye başladılar. 1962'de Hollandalı araştırmacı Johannes Kylstra, 160 atmosfer basınçta oksijenli tuzlu su çözeltisine yerleştirilen bir kemirgenle yapılan deneyi anlatan "Balık Gibi Fareler" kitabını yayınladı. Hayvan 18 saat boyunca hayatta kaldı. Daha sonra Kylstra perflorokarbonlarla deneyler yapmaya başladı ve 1966'da Cleveland Çocuk Hastanesi'nde (ABD) fizyolog Leland C. Clark bunları kistik fibrozlu yenidoğanların nefes almasını iyileştirmek için kullanmaya çalıştı. Bu, bir bebeğin az gelişmiş akciğerlerle doğduğu ve alveollerinin çökerek nefes almayı engellediği genetik bir hastalıktır. Bu tür hastaların akciğerleri oksijenle doyurulmuş salin solüsyonu ile yıkanır. Clark bunu oksijen içeren bir sıvıyla yapmanın daha iyi olacağına karar verdi. Bu araştırmacı daha sonra sıvı solunumun geliştirilmesi için çok şey yaptı.

© 20th Century Fox Film Şirketi"Uçurum" filminden bir kare

© 20th Century Fox Film Şirketi

1970'lerin başında SSCB, büyük ölçüde Leningrad Kan Transfüzyonu Araştırma Enstitüsü laboratuvarı başkanı Zoya Aleksandrovna Chaplygina sayesinde sıvının "solunması" ile ilgilenmeye başladı. Bu enstitü, perflorokarbon emülsiyonlarına dayalı oksijen taşıyıcıları ve değiştirilmiş hemoglobin çözeltileri olan kan ikameleri oluşturma projesinin liderlerinden biri oldu.

Felix Beloyartsev ve Khalid Khapiy, Kalp Damar Cerrahisi Enstitüsü'nde bu maddelerin akciğerleri yıkamak için kullanımı üzerinde aktif olarak çalıştı.

Evgeniy Mayevsky, "Deneylerimizde küçük hayvanların akciğerleri biraz acı çekti ama hepsi hayatta kaldı" diye anımsıyor.

Sıvı kullanan solunum sistemi, Leningrad ve Moskova'daki enstitülerde ve 2008'den beri Samara Devlet Havacılık ve Uzay Üniversitesi Aerohidrodinamik Bölümü'nde kapalı bir konu üzerinde geliştirildi. Orada, denizaltıların büyük derinliklerden acil kurtarılması durumunda sıvı soluma alıştırması yapmak için "Denizkızı" tipinde bir kapsül yaptılar. Geliştirme, 2015 yılından bu yana Fon tarafından desteklenen Terek temasıyla Sevastopol'da test ediliyor.

Atom projesinin mirası

Perflorokarbonlar (perflorokarbonlar) organik bileşikler, tüm hidrojen atomlarının yerini flor atomları alır. Bu, tamlık, bütünlük anlamına gelen Latince “per-” ön ekiyle vurgulanmaktadır. Bu maddeler doğada bulunmaz. Onları tekrar sentezlemeye çalıştılar XIX sonu yüzyıllar boyunca, ancak gerçekten ancak II. Dünya Savaşı'ndan sonra, nükleer endüstri için onlara ihtiyaç duyulduğunda başarılı oldu. SSCB'deki üretimleri, INEOS RAS'taki organoflor bileşikleri laboratuvarının kurucusu Akademisyen Ivan Lyudvigovich Knunyants tarafından kuruldu.

"Zenginleştirilmiş uranyum üretme teknolojisinde perflorokarbonlar kullanıldı. SSCB'de en büyük geliştiricileri Devlet Enstitüsü Leningrad'da uygulamalı kimya. Şu anda Kirovo-Chepetsk ve Perm'de üretiliyorlar” diyor Mayevsky.

Dışarıdan bakıldığında sıvı perflorokarbonlar suya benzer ancak belirgin şekilde daha yoğundur. Alkalilerle ve asitlerle reaksiyona girmezler, oksitlenmezler ve 600 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ayrışırlar. Aslında kimyasal olarak inert bileşikler olarak kabul edilirler. Bu özelliklerinden dolayı perflorokarbon malzemeler yoğun bakım ve rejeneratif tıpta kullanılmaktadır.

“Böyle bir operasyon var - anestezi altındaki bir kişinin bir akciğeri ve sonra diğerini yıkadığı bronş lavajı. 80'lerin başında Volgograd cerrahı A.P. Savin ile birlikte bunu yapmanın daha iyi olduğu sonucuna vardık. Bu prosedür, emülsiyon formunda perflorokarbonla gerçekleştirilir,” - Evgeniy Mayevsky bir örnek veriyor.

Bu maddeler oftalmolojide, yara iyileşmesini hızlandırmak için ve kanser dahil hastalıkların teşhisinde aktif olarak kullanılmaktadır. İÇİNDE son yıllar Perflorokarbonları kullanan NMR teşhis yöntemi yurt dışında geliştirilmektedir. Ülkemizde bu çalışmalar Moskova Devlet Üniversitesi'nden bilim adamlarından oluşan bir ekip tarafından başarıyla yürütülmektedir. M. V. Lomonosov, Akademisyen Alexey Khokhlov, INEOS, ITEB RAS ve IIP (Serpukhov) liderliğinde.

Bu maddelerin jet motorları da dahil olmak üzere yüksek sıcaklıklarda çalışan sistemlere yönelik yağlar ve madeni yağların yapımında kullanıldığını da belirtmek gerekir.

Dmitry Rogozin, Sırbistan Cumhurbaşkanı Aleksandar Vucic'e Rusya'daki son gelişmeleri gösterdi. Bunların arasında sıvı nefes alma projesi de var. Vučić için, bir sıvı tankına yerleştirilen daksund üzerinde bir gösteri gerçekleştirildi ve yeni ortamda birkaç saniye içinde nefes almaya başladı. Bu sistem, batık bir gemide bulunan denizcilerin veya ciğerlerinde yanık olan kişilerin nefes almasına yardımcı olacak. Sıvıyı solumak nasıl mümkün olabilir?

Bu, kurulan devlet İleri Araştırma Vakfı'nın yardımıyla yaratılan gelişmelerden sadece bir tanesi. Bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarında çığır açan araştırmalarda uzmanlaşmıştır.

Keşfin neden gerçek bir atılım olarak adlandırıldığını açıklığa kavuşturmak için. 80'lerin sonlarında sıvı nefes almanın bilim kurgu olduğu düşünülüyordu. Amerikalı yönetmen James Cameron'un "The Abyss" filmindeki karakterler tarafından kullanılmıştı. Ve filmde bile buna deneysel bir gelişme deniyordu.

Uzun zamandır insanlara ve hayvanlara sıvı solumayı öğretmeye çalışıyorlar. 60'lı yıllardaki ilk deneyler başarısız oldu; deney fareleri çok kısa yaşadı. Sıvı ventilasyon tekniği, prematüre bebekleri kurtarmak için Amerika Birleşik Devletleri'nde insanlarda yalnızca bir kez test edildi. Ancak üç bebekten hiçbiri hayata döndürülemedi.

O zamanlar perftoran akciğerlere oksijen taşımak için kullanılıyordu; aynı zamanda kan yerine de kullanılıyordu. Asıl sorun bu sıvının yeterince arıtılamamasıydı. Karbondioksit içinde iyi çözünmüyordu ve uzun süreli nefes almak için gerekliydi cebri havalandırma akciğerler. Dinlenme sırasında, ortalama yapılı ve ortalama boydaki bir adamın, dakikada 5 litre ve yük altında - dakikada 10 litre sıvıyı kendi içinden geçirmesi gerekiyordu. Akciğerler bu tür yüklere uygun değildir. Araştırmacılarımız bu sorunu çözmeyi başardılar.

“O yılların sorunu, solunması amaçlanan sıvının yeterince arıtılamaması ve bunun sonucunda da yüksek basınç altında çözünen yan ürünlerin toksik etki yaratmasıydı. oldukça zehirlidirler. "Bunlar perflorodekalin türevleridir. Bunlar kozmetik endüstrisinde tıbbi ve diğer maddelerin cilt yoluyla vücuda mükemmel bir taşıyıcısı olarak kullanılan ve cildi oksijen de dahil olmak üzere doyuran maddelerdir" dedi. İleri Araştırma Vakfı'nın kimyasal, biyolojik ve tıbbi araştırma departmanından Dr.

Rus bilim adamlarının mevcut keşiflerinin sağladığı fırsatlar son derece yüksektir. Bunlardan biri aşırı yüklenmelere karşı mücadeledir. Sıvı, yükü her yöne eşit olarak dağıtır. Bu nedenle içine yerleştirilen kişi çok daha fazlasına dayanabilir yüksek yükler uzay giysisi giymiş bir adamdan başka bir şey değil. Toleransları birkaç kat artabilir ve artık insan vücudu için sınır olarak kabul edilen 20 G'yi önemli ölçüde aşabilir.

Suya daldırıldığında kişi üzerindeki basınç her 10 metrede bir atmosfer artar. Bu nedenle büyük derinliklerde çok hacimli elbiseler kullanılır. Kişinin akciğerleri havayla değil sıvıyla dolduğunda, vücut içindeki basınç dış basıncı dengeler ve kişi özel kıyafetlere ihtiyaç duymadan çok derinlere dalış yapabilir. Bu durumda kan nitrojen ve helyuma doygun değildir ve bu nedenle yüzeye çıkarken uzun süreli dekompresyon gerekli değildir.

"Keşif, denizaltı mürettebatının, kurtarma kuvvetleri veya özel aparatların müdahalesi olmadan doğrudan kaçmasına yardımcı olacak; gemilerde olan budur, bu Zaman akıyor bir günlüğüne - Kursk'a ne oldu. Rusya Savunma Bakanlığı'nın "Rusya Savaşçısı" dergisinin genel yayın yönetmeni yardımcısı Vasily Dandykin, emekli kaptan 1. rütbe, "Büyük derinliklerde, bu sıvı karışımları kullanarak denizaltılar büyük derinliklerden kolayca canlı ve iyi bir şekilde yükselebilirler" dedi.

Rus gelişimi uygulama bulacak sadece savunma sanayinde değil. Ayrıca prematüre bebeklere ve solunum yolu yanıkları olan kişilere yardım etmek için de kullanılabilir.

Vakfın başkanı Vitaly Davydov'a göre, Rusya İleri Araştırma Vakfı, denizaltıcılar için köpekler üzerinde sıvı solunum teknolojisini test ediyor.

“Laboratuvarlarından birinde sıvı solunumu üzerine çalışmalar sürüyor. Şimdilik köpekler üzerinde deneyler yapılıyor. Bizim huzurumuzda, kırmızı bir daksund büyük bir su şişesine yüzü aşağı bakacak şekilde batırılmıştı. Öyle görünüyor ki, neden bir hayvanla dalga geçiyorsunuz, şimdi boğulacak. Ama hayır. 15 dakika boyunca suyun altında kaldı. Ve rekor 30 dakika. İnanılmaz. Köpeğin akciğerlerinin oksijenli sıvıyla dolu olduğu ve bu sıvının ona su altında nefes alma yeteneği kazandırdığı ortaya çıktı. Onu dışarı çıkardıklarında biraz uyuşuktu - bunun hipotermiden kaynaklandığını söylüyorlar (ve sanırım kim herkesin önünde bir kavanozun içinde su altında takılmak ister), ama birkaç dakika sonra tamamen kendine geldi. RG muhabiri Igor Chernyak, "Yakında insanlar üzerinde deneyler yapılacak" dedi.

“Bütün bunlar, bir kişinin kaskı sıvıyla dolu bir uzay giysisi içinde büyük derinliklere inebildiği ünlü “The Abyss” filminin fantastik olay örgüsüne benziyordu. Denizaltı onu soludu. Artık bu bir fantezi değil” diye yazıyor.

Muhabirin ifadesine göre, "sıvı solunum teknolojisi, akciğerlerin kana nüfuz eden, oksijenle doyurulmuş özel bir sıvıyla doldurulmasını içeriyor."

“İleri Araştırma Vakfı benzersiz bir projenin uygulanmasını onayladı, çalışma Mesleki Tıp Araştırma Enstitüsü tarafından yürütülüyor. Sadece denizaltıcıların değil, pilotların ve astronotların da işine yarayacak özel bir uzay giysisi yaratılması planlanıyor” diye konuştu.

Davydov muhabire, köpekler için özel bir kapsülün yaratıldığını ve bu kapsülün bir hidro hazneye daldırıldığını söyledi. yüksek tansiyon. "Açık şu an köpekler 500 metreye kadar derinlikte yarım saatten fazla nefes alabilirler ve sağlık açısından herhangi bir sonuç doğurmazlar. Vakfın başkanı, "Test köpeklerinin tümü hayatta kaldı ve uzun süreli sıvı solumasından sonra kendilerini iyi hissediyorlar" dedi.

Gazete ayrıca şunları yazıyor: “Ülkemizde insanlar üzerinde sıvı soluma deneylerinin zaten yapıldığını çok az kişi biliyor. Harika sonuçlar verdiler. Aquanaut'lar yarım kilometre veya daha fazla derinlikte sıvı soludu. Ancak insanlar kahramanlarını asla öğrenemediler.

1980'lerde SSCB, insanları derinlemesine kurtarmak için ciddi bir program geliştirdi ve uygulamaya başladı.

Özel kurtarma denizaltıları tasarlandı ve hatta işletmeye alındı. İnsanın yüzlerce metre derinliğe uyum sağlama olanakları araştırıldı. Dahası, aquanaut'un ağır bir dalış kıyafeti içinde değil, arkasında tüplü teçhizat bulunan hafif, yalıtımlı bir dalış elbisesi içinde bu kadar derinde olması gerekiyordu; hareketleri hiçbir şey tarafından kısıtlanmıyordu.

Çünkü insan vücudu neredeyse tamamen sudan oluşuyorsa, derinlerdeki korkunç basınç onun için tehlikeli değildir. Basınç odasındaki basıncı gerekli değere çıkararak vücudun buna hazırlanması yeterlidir. ana problem farklı bir şekilde. Onlarca atmosferlik basınçta nasıl nefes alınır? Temiz hava vücut için zehir olur. Genellikle nitrojen-helyum-oksijen olmak üzere özel hazırlanmış gaz karışımlarında seyreltilmesi gerekir.

Tarifleri - çeşitli gazların oranları - benzer araştırmaların devam ettiği tüm ülkelerde en büyük sırdır. Ancak çok büyük derinliklerde helyum karışımlarının faydası olmuyor. Akciğerlerin yırtılmasını önlemek için sıvıyla doldurulması gerekir. Akciğerlere girdiğinde boğulmaya yol açmayan, ancak oksijeni alveoller yoluyla vücuda ileten sıvı nedir - sırların gizemi.

Bu nedenle SSCB'de ve ardından Rusya'da su altı uzmanlarıyla yapılan tüm çalışmalar "çok gizli" başlığı altında gerçekleştirildi.

Ancak 1980'lerin sonlarında Karadeniz'de test denizaltılarının yaşadığı ve çalıştığı bir derin deniz su istasyonunun bulunduğuna dair oldukça güvenilir bilgiler var. Sadece wetsuit giyerek, sırtlarında tüplü dalış kıyafetleriyle denize açıldılar ve 300 ila 500 metre derinliklerde çalıştılar. Akciğerlerine basınç altında özel bir gaz karışımı verildi.

Bir denizaltı tehlikedeyse ve altta yatıyorsa, ona bir kurtarma denizaltısının gönderileceği varsayıldı. Aquanaut'lar uygun derinlikte çalışmaya önceden hazırlanacaktır.

En zor şey ciğerlerinizi sıvıyla doldurmaya dayanabilmek ve korkudan ölmemektir.

Kurtarma denizaltısı felaket bölgesine yaklaştığında hafif ekipmanlı dalgıçlar okyanusa çıkacak, acil durum botunu inceleyecek ve özel derin deniz araçları kullanarak mürettebatın tahliyesine yardımcı olacak.

SSCB'nin çöküşü nedeniyle bu çalışmaların tamamlanması mümkün olmadı. Ancak derinlemesine çalışanlara hâlâ Sovyetler Birliği Kahramanları yıldızları veriliyordu.”

Son zamanlarda, Devlet İleri Araştırma Vakfı Bilimsel ve Teknik Konseyi, uygulaması Moskova Mesleki Enstitüsü tarafından gerçekleştirilmesi gereken "sıvı solunum yöntemini kullanarak denizaltıları serbest yükselişle kurtarmak için bir teknoloji oluşturma projesini" onayladı. Tıp (bu yazının yazıldığı sırada enstitü yönetimi yorumlara açık değildi). "Attic", gizemli "sıvı nefes alma" ifadesinin arkasında neyin saklı olduğunu bulmaya karar verdi.

Sıvı nefes alma en etkileyici şekilde James Cameron'un The Abyss filminde gösterilmiştir.

Doğru, bu formdaki deneyler daha önce insanlar üzerinde hiç yapılmamıştı. Ancak genel olarak bilim adamları bu konudaki araştırmalar açısından Cameron'dan pek de aşağı değiller.

Fareler balık gibidir

Memelilerin prensipte oksijeni gaz karışımından değil, sıvıdan elde edebildiğini gösteren ilk kişi Duke Üniversitesi Tıp Merkezi'nden (ABD) Johannes Kylstra oldu. 1962'de meslektaşlarıyla birlikte "Balık Gibi Fareler" adlı eserini dergide yayınladı. Amerikan Yapay İç Organlar Derneği'nin İşlemleri.

Kylstra ve meslektaşları fareleri tuzlu su çözeltisine batırdılar. Araştırmacılar, içinde nefes almaya yetecek miktarda oksijeni çözmek için gazı, 1,5 kilometre derinlikte, 160 atmosfere kadar basınç altında sıvıya "sürdüler". Fareler bu deneylerde hayatta kaldı, ancak çok uzun sürmedi: Sıvıda yeterli oksijen vardı, ancak nefes alma, sıvıyı akciğerlere çekme ve dışarı itme süreci çok fazla çaba gerektiriyordu.

"Madde Joe"

Oksijenin sudan çok daha iyi çözüneceği bir sıvının seçilmesi gerektiği ortaya çıktı. İki tür sıvı gerekli özelliklere sahipti: silikon yağları ve sıvı perflorokarbonlar. Biyokimyacı Leland Clark'ın deneylerinden sonra Tıp Okulu Alabama Üniversitesi, 1960'ların ortalarında akciğerlere oksijen taşımak için her iki sıvı türünün de kullanılabileceğini keşfetti. Deneylerde fareler ve kediler hem perflorokarbonlara hem de silikon yağlarına tamamen daldırıldı. Ancak ikincisinin zehirli olduğu ortaya çıktı; deney hayvanları deneyden kısa süre sonra öldü. Ancak perflorokarbonların kullanıma oldukça uygun olduğu ortaya çıktı.

Perflorokarbonlar ilk olarak Manhattan Projesi sırasında sentezlendi. atom bombası: bilim adamları uranyum bileşikleriyle etkileşime girdiğinde yok olmayacak maddeler arıyorlardı ve kod adı"Joe'nun eşyaları" Sıvı solunumu için çok uygundurlar: "Joe maddeleri" canlı dokularla etkileşime girmez ve oksijen ve karbondioksit de dahil olmak üzere gazları mükemmel şekilde çözer. atmosferik basınç ve normal insan vücut sıcaklığı.

Kylstra ve meslektaşları, insanların dekompresyon hastalığına yakalanma korkusu olmadan dalmalarına ve yüzeye çıkmalarına olanak sağlayacak bir teknoloji arayışı içinde sıvı solunum teknolojisini araştırdılar. Sıkıştırılmış gaz kaynağıyla büyük derinliklerden hızlı bir yükseliş çok tehlikelidir: Gazlar basınç altındaki sıvılarda daha iyi çözünür, böylece dalgıç yükseldikçe kanda çözünen gazlar, özellikle nitrojen, hasara neden olan kabarcıklar oluşturur. kan damarları. Sonuç üzücü, hatta ölümcül olabilir.

1977'de Kylstra, ABD Deniz Kuvvetleri Bakanlığı'na, hesaplamalarına göre sağlıklı bir kişinin alabileceğini yazdığı bir rapor sundu. Gerekli miktar perflorokarbonlar kullanıldığında oksijen ve buna göre sıkıştırılmış gaz yerine potansiyel olarak kullanılabilirler. Bilim adamı, bu olasılığın denizaltıları geniş alanlardan kurtarmak için yeni fırsatlar açtığına dikkat çekti.

İnsanlar üzerinde deneyler

Uygulamada, o zamana kadar sıvı havalandırma olarak adlandırılan sıvı solunum tekniği, insanlarda yalnızca bir kez, 1989'da kullanıldı. Daha sonra Temple Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde (ABD) çocuk doktoru olan Thomas Shaffer ve meslektaşları, prematüre bebekleri kurtarmak için bu yöntemi kullandılar. Rahimdeki fetüsün akciğerleri sıvıyla doludur ve kişi doğup hava solumaya başladığında, akciğer dokusunun ömrünün geri kalanı boyunca birbirine yapışması, pulmoner yüzey aktif madde adı verilen bir madde karışımı tarafından engellenir. Prematüre bebeklerde birikmeye zamanı yoktur. doğru miktar ve nefes almak çok büyük bir çaba gerektirir ve bu ölümcül olabilir. Ancak o zamanlar bebeklerin sıvı ventilasyonu kurtarmadı: üç hasta da kısa sürede öldü, ancak bu üzücü gerçek, yöntemin kusurluluğuna değil, başka nedenlere bağlandı.

Bu teknolojinin bilimsel olarak adlandırıldığı şekliyle akciğerlerin toplam sıvı ventilasyonuna ilişkin daha fazla deney insanlar üzerinde yapılmamıştır. Ancak 1990'larda araştırmacılar yöntemi değiştirdiler ve ciddi inflamatuar akciğer hastalığı olan hastalarda akciğerlerin tamamen sıvıyla dolmadığı kısmi sıvı ventilasyonu denediler. İlk sonuçlar cesaret verici görünüyordu, ancak sonuçta klinik uygulamaya ulaşamadı - akciğerlerin havayla geleneksel ventilasyonunun daha da kötü olmadığı ortaya çıktı.

Kurgu patenti

Şu anda araştırmacılar tam sıvı havalandırma kullanma fikrine geri döndüler. Ancak insanın özel bir gaz karışımı yerine sıvı soluyacağı dalgıç kıyafetinin fantastik tablosu, halkın hayal gücünü ve mucitlerin zihnini heyecanlandırsa da gerçeklikten uzaktır.

Böylece, 2008 yılında emekli Amerikalı cerrah Arnold Lande, sıvı havalandırma teknolojisini kullanan bir dalgıç kıyafetinin patentini aldı. Sıkıştırılmış gaz yerine perflorokarbon kullanmayı ve dalgıcın uyluk damarına doğrudan "yapışmış" yapay solungaçlar kullanarak kanda oluşacak fazla karbondioksitin uzaklaştırılmasını önerdi. Buluş, bir yayının onun hakkında yazmasından sonra biraz ün kazandı Bağımsız.

Kanada'daki Sherbrooke Üniversitesi'nde sıvı havalandırma uzmanı olan Philippe Micheau'ya göre Lande'nin projesi şüpheli görünüyor. "Tam sıvı solunumu ile ilgili deneylerimizde (Michaud ve meslektaşları sağlıklı ve hasarlı akciğerlere sahip kuzular ve tavşanlar üzerinde deneyler yapıyorlar - Attic'ten not) hayvanlar anestezi altında ve hareket etmiyorlar. Bu nedenle normal gaz değişimini organize edebiliriz: oksijen iletimi ve uzaklaştırılması karbon dioksit. Yüzme ve dalış gibi fiziksel aktiviteler sırasında insanlar için oksijenin sağlanması ve karbondioksitin uzaklaştırılması sorun olacaktır çünkü bu tür koşullarda karbondioksit üretimi normalden daha yüksektir," diye yorumladı Michaud. Bilim adamı ayrıca femoral damardaki "yapay solungaçları" sabitleme teknolojisinin kendisi tarafından bilinmediğini de belirtti.

“Sıvı nefes almanın” temel sorunu

Dahası, Michaud "sıvı nefes alma" fikrinin şüpheli olduğunu düşünüyor çünkü insan kasları sıvıyı "solumak" için uyarlanmadı, ancak verimli sistem Bir kişinin hareket ettiğinde ve bazı işler yaptığında sıvının akciğerlerden dışarı pompalanmasına ve dışarı pompalanmasına yardımcı olacak pompalar henüz geliştirilmemiştir.

"Şu sonuca varmalıyım modern sahne Teknolojinin gelişmesiyle birlikte sıvı havalandırma yöntemini kullanarak dalgıç kıyafeti geliştirmek artık imkansız” diye düşünüyor araştırmacı.

Ancak bu teknolojinin uygulaması daha gerçekçi amaçlar için araştırılmaya devam ediyor. Örneğin boğulan insanlara yardım etmek için akciğerleri yıkayın. çeşitli hastalıklar veya vücut ısısında hızlı bir düşüş (yetişkinlerde ve hipoksik-iskemik beyin hasarı olan yenidoğanlarda kalp durması sırasında resüsitasyon vakalarında kullanılır).

Bu muhtemelen bilim kurguda zaten bir klişedir: belirli bir viskoz madde çok hızlı bir şekilde bir elbisenin veya kapsülün içine girer ve ana karakter birdenbire ciğerlerinde kalan havayı ne kadar çabuk kaybettiğini ve içinin lenften kana kadar sıra dışı bir sıvıyla dolduğunu keşfeder. Sonunda paniğe kapılır ama içgüdüsel olarak birkaç yudum alır, daha doğrusu iç çeker ve bu egzotik karışımı sanki sıradan havayı solurmuş gibi soluyabildiğini keşfettiğinde şaşırır.

Sıvı nefesi alma fikrinin farkına varmaktan bu kadar mı uzaktayız? Sıvı bir karışımı solumak mümkün mü ve buna gerçekten ihtiyaç var mı? Bu teknolojiyi kullanmanın üç umut verici yolu vardır: tıp, büyük derinliklere dalış ve uzay bilimi.

Dalgıcın vücudundaki basınç atmosfer başına her on metrede bir artar. Basınçtaki keskin bir düşüş nedeniyle, kanda çözünen gazların tezahürlerinin kabarcıklar halinde kaynamaya başladığı dekompresyon hastalığı başlayabilir. Ayrıca ne zaman yüksek tansiyon Oksijen ve narkotik nitrojen zehirlenmesi mümkündür. Tüm bunlarla özel solunum karışımları kullanılarak mücadele edilir, ancak bunlar herhangi bir garanti vermez, yalnızca olasılığı azaltır hoş olmayan sonuçlar. Elbette dalgıcın vücudundaki baskıyı ve nefes alma karışımını tam olarak bir atmosferde koruyan dalgıç kıyafetleri kullanabilirsiniz, ancak bunlar da büyük, hacimli, hareketi zorlaştıran ve aynı zamanda çok pahalıdır.

Sıvı soluma, esnek wetsuits'in hareket kabiliyetini ve sert basınçlı giysilerin düşük risklerini korurken bu soruna üçüncü bir çözüm sağlayabilir. Solunum sıvısı, pahalı solunum karışımlarının aksine vücudu helyum veya nitrojenle doyurmaz, dolayısıyla dekompresyon hastalığından kaçınmak için yavaş dekompresyona da gerek yoktur.

Tıpta, yapay akciğer havalandırma cihazlarından gelen havanın basıncı, hacmi ve oksijen konsantrasyonunun akciğerlerin az gelişmiş bronşlarına zarar vermesini önlemek için prematüre bebeklerin tedavisinde sıvı solunum kullanılabilir. Prematüre bir fetüsün hayatta kalmasını sağlamak için çeşitli karışımların seçimi ve test edilmesi 90'lı yıllarda başlamıştır. Tam durmalar veya kısmi nefes alma güçlükleri için sıvı karışımı kullanmak mümkündür.

Uzay uçuşu yüksek düzeyde aşırı yükleme gerektirir ve sıvılar basıncı eşit şekilde dağıtır. Bir kişi bir sıvıya batırılırsa, aşırı yük sırasında basınç belirli desteklere (sandalye arkalıkları, emniyet kemerleri) değil tüm vücuduna gidecektir. Bu prensip, pilotun 10 gramın üzerindeki aşırı yüklerde bile bilincini ve performansını korumasını sağlayan, suyla dolu sert bir uzay giysisi olan Libelle aşırı yük giysisini oluşturmak için kullanıldı.

Bu yöntem, insan vücudunun doku yoğunlukları ve kullanılan daldırma sıvısı arasındaki farklılık nedeniyle sınırlıdır, dolayısıyla sınır 15-20 g'dır. Ancak daha da ileri giderek akciğerleri suya yakın yoğunlukta bir sıvıyla doldurabilirsiniz. Tamamen sıvıya ve nefes alan sıvıya batırılmış bir astronot, sıvıdaki kuvvetler her yöne eşit olarak dağıtıldığından, son derece yüksek g-kuvvetlerinin etkisini nispeten zayıf bir şekilde hissedecektir, ancak etki yine de şunlardan kaynaklanmaktadır: çeşitli yoğunluklar vücudunun dokuları. Limit yine kalacak ama yüksek olacak.

Sıvı solunumu ile ilgili ilk deneyler geçen yüzyılın 60'lı yıllarında, bir salin solüsyonunu solumaya zorlanan laboratuvar fareleri ve sıçanları üzerinde gerçekleştirildi. yüksek içerikÇözünmüş oksijen. Bu ilkel karışım, hayvanların belirli bir süre hayatta kalmasını sağladı ancak karbondioksiti gideremediğinden, hayvanların akciğerleri onarılamayacak derecede hasar gördü.

Daha sonra perflorokarbonlarla çalışmalar başladı ve bunların ilk sonuçları, tuzlu su çözeltisiyle yapılan deneylerin sonuçlarından çok daha iyiydi. Perflorokarbonlar, tüm hidrojen atomlarının flor atomları ile değiştirildiği organik maddelerdir. Perflorokarbon bileşikleri hem oksijeni hem de karbondioksiti çözme özelliğine sahiptir, çok inerttir, renksizdir, şeffaftır, akciğer dokusuna zarar veremez ve vücut tarafından emilmez.

O zamandan bu yana solunum sıvıları geliştirildi ve bugüne kadarki en gelişmiş çözüme perflubron veya "Liquivent" (ticari adı) adı verildi. Yoğunluğu suyun iki katı olan bu yağa benzer şeffaf sıvının birçok özelliği vardır. yararlı nitelikler: Sıradan havaya göre iki kat daha fazla oksijen taşıyabilir, düşük sıcaklık kaynatılır, bu nedenle kullanımdan sonra akciğerlerden nihai olarak uzaklaştırılması buharlaştırma yoluyla gerçekleştirilir. Bu sıvının etkisi altındaki alveoller daha iyi açılır ve madde içeriklerine erişir, bu da gaz değişimini artırır.

Akciğerler tamamen sıvıyla dolabilir; bu, bir membran oksijenatörü, bir ısıtma elemanı ve cebri havalandırma gerektirir. Ancak klinik uygulamada, çoğu zaman bunu yapmazlar, ancak sıvı solunumu geleneksel gaz ventilasyonuyla birlikte kullanırlar, akciğerleri yalnızca kısmen perflubronla, toplam hacmin yaklaşık% 40'ı ile doldururlar.

1989 yapımı The Abyss filminden bir kare

Sıvı solunumu kullanmamızı engelleyen nedir? Solunum sıvısı viskozdur ve karbondioksiti iyi bir şekilde uzaklaştıramaz, bu nedenle cebri havalandırma gerekli olacaktır. Karbondioksiti ortamdan uzaklaştırmak için sıradan insan 70 kilogram ağırlığındaki bir sıvı için dakikada 5 litre veya daha fazla akış gerekir ve bu, sıvıların yüksek viskozitesi göz önüne alındığında çok fazla bir rakamdır. Şu tarihte: fiziksel aktivite gerekli akış miktarı yalnızca artacaktır ve bir kişinin dakikada 10 litre sıvıyı hareket ettirmesi pek olası değildir. Akciğerlerimiz sıvıyı solumak için tasarlanmamıştır ve bu hacimleri kendileri pompalayamazlar.

Kullanım olumlu özellikler Havacılık ve uzay bilimlerinde solunum sıvıları da sonsuza dek bir rüya olarak kalabilir - aşırı yüke karşı koruma kıyafeti için akciğerlerdeki sıvının su yoğunluğunda olması gerekir ve perflubron bundan iki kat daha ağırdır.

Evet, akciğerlerimiz teknik olarak oksijen açısından zengin belirli bir karışımı "soluma" kapasitesine sahiptir, ancak ne yazık ki, akciğerlerimiz solunum karışımını uzun süre boyunca dolaştıracak kadar güçlü olmadığı için bunu şu ana kadar yalnızca birkaç dakika yapabildik. zaman. Gelecekte durum değişebilir; geriye sadece umudumuzu bu alandaki araştırmacılara çevirmek kalıyor.