"Šķidruma elpošana" pagaidām piemērota tikai suņiem. Elpojiet šķidrumu: Krievijas zinātnieki ir padarījuši daiļliteratūru par realitāti

Zinātniskie pētījumi neapstājies ne dienu, progress turpinās, dodot cilvēcei arvien jaunus atklājumus. Simtiem zinātnieku un viņu palīgu strādā dzīvo būtņu izpētes un neparastu vielu sintezēšanas jomā. Veselas nodaļas eksperimentē, pārbauda dažādas teorijas, un dažkārt atklājumi pārsteidz iztēli – galu galā tas, par ko varēja tikai sapņot, var kļūt par realitāti. Viņi attīsta idejas, un jautājumi par cilvēka sasalšanu kriokamerā ar sekojošu atkausēšanu gadsimta laikā vai par spēju elpot šķidrumu viņiem nav tikai fantastisks stāsts. Viņu smagais darbs var īstenot šīs fantāzijas.

Zinātniekus jau sen uztrauc jautājums: vai cilvēks var elpot šķidrumu?

Vai cilvēkam nepieciešama šķidruma elpošana

Netaupiet ne spēkus, ne laiku, ne skaidrā naudāšādiem pētījumiem. Un viens no šiem jautājumiem, kas jau gadu desmitiem satrauc apgaismotākos prātus, ir šāds – vai cilvēkam ir iespējama šķidruma elpošana? Vai plaušas spēs uzņemt skābekli nevis no speciāla šķidruma? Tiem, kuri šaubās par šāda veida elpošanas patieso nepieciešamību, varam dot vismaz 3 daudzsološie virzieni kur tas labi noderēs cilvēkam. Ja, protams, viņi var to īstenot.

• Pirmais virziens ir niršana lieli dziļumi. Kā zināms, niršanas laikā ūdenslīdējs piedzīvo spiediena darbību ūdens vide kas ir 800 reižu blīvāks par gaisu. Un tas palielinās par 1 atmosfēru ik pēc 10 metriem dziļumā. Šāds straujš spiediena pieaugums ir pilns ar ļoti nepatīkamu efektu - asinīs izšķīdušās gāzes sāk vārīties burbuļu veidā. Šo parādību sauc par "kesona slimību", tā bieži skar tos, kuri ir aktīvi iesaistīti. Tāpat, peldoties dziļos ūdeņos, pastāv risks saindēties ar skābekli vai slāpekli, jo šādos apstākļos šīs mums vitāli svarīgās gāzes kļūst ļoti toksiskas. Lai ar to kaut kā cīnītos, viņi izmanto vai nu īpašus elpojošus maisījumus, vai stingrus skafandrus, kas uztur sevī spiedienu 1 atmosfēru. Bet, ja būtu iespējama šķidruma elpošana, tas kļūtu par trešo, vieglāko problēmas risinājumu, jo elpceļu šķidrums nepiesātina organismu ar slāpekli un inertajām gāzēm, un nav nepieciešama ilgstoša dekompresija.
• Otrs lietošanas veids ir zāles. Elpošanas šķidrumu lietošana tajā varētu glābt priekšlaicīgi dzimušu bērnu dzīvības, jo viņu bronhi ir nepietiekami attīstīti un ventilatori tos var viegli sabojāt. Kā zināms, dzemdē embrija plaušas ir piepildītas ar šķidrumu un līdz dzimšanas brīdim tajā uzkrājas plaušu virsmaktīvā viela – vielu maisījums, kas neļauj audiem salipt kopā, elpojot gaisu. Bet ar agrīnām dzemdībām elpošana no bērna prasa pārāk daudz spēka, un tas var būt letāls.

Vēsturei ir precedents kopējās šķidruma ventilācijas izmantošanai, un tas aizsākās 1989. gadā. To piemēroja T.Šefers, kurš strādāja par pediatru Templas universitātē (ASV), glābjot no nāves priekšlaicīgi dzimušus bērnus. Diemžēl mēģinājums bija neveiksmīgs, trīs mazie pacienti neizdzīvoja, taču ir vērts pieminēt, ka nāves cēlonis bija citi cēloņi, nevis pati šķidruma elpošanas metode.

Kopš tā laika pilnībā ventilētas cilvēka plaušas nav uzdrošinājušās, bet 90. gados pacienti ar smagu iekaisumu tika pakļauti daļējai šķidruma ventilācijai. Šajā gadījumā plaušas ir tikai daļēji piepildītas. Diemžēl metodes efektivitāte bija pretrunīga, jo parastā gaisa ventilācija darbojās tikpat labi.

• Pielietojums astronautikā. Ar pašreizējo tehnoloģiju līmeni astronauts lidojuma laikā piedzīvo g-spēkus līdz 10 g. Pēc šī sliekšņa nav iespējams saglabāt ne tikai darba spējas, bet arī apziņu. Jā, un slodze uz ķermeni ir nevienmērīga, un gar atbalsta punktu, ko var izslēgt, iegremdējot šķidrumā, spiediens vienādi izkliedēsies uz visiem ķermeņa punktiem. Šis princips ir pamatā stingrā Libelle skafandra dizainam, kas piepildīts ar ūdeni un ļauj palielināt ierobežojumu līdz 15-20 g, un pat tad, jo cilvēka audu blīvums ir ierobežots. Un, ja astronauts ir ne tikai iegremdēts šķidrumā, bet arī viņa plaušas ir piepildītas ar to, tad viņam būs iespējams viegli izturēt ārkārtējas pārslodzes, kas pārsniedz 20 g atzīmi. Protams, nav bezgalīgs, taču slieksnis būs ļoti augsts, ja tiks izpildīts viens nosacījums – šķidrumam plaušās un ap ķermeni ir jābūt vienādam ar ūdens blīvumu.

Šķidruma elpošanas izcelsme un attīstība

Pirmie eksperimenti aizsākās pagājušā gadsimta 60. gados. Esiet pirmais, kas piedzīvo jaunas tehnoloģijas šķidruma elpošana laboratorijas peles un žurkas bija spiestas elpot nevis gaisu, bet gan sāls šķīdumu, kas atradās zem 160 atmosfēru spiediena. Un viņi elpoja! Taču radās problēma, kas liedza viņiem ilgstoši izdzīvot šādā vidē – šķidrums neļāva izvadīt ogļskābo gāzi.

Taču eksperimenti ar to neapstājās. Tālāk tika uzsākti pētījumi par organiskām vielām, kuru ūdeņraža atomi tika aizstāti ar fluora atomiem – tā sauktajiem perfluorogļūdeņražiem. Rezultāti bija daudz labāki nekā senajam un primitīvajam šķidrumam, jo ​​perfluorogļūdeņradis ir inerts, organismā neuzsūcas un lieliski šķīdina skābekli un ūdeņradi. Bet tas bija tālu no pilnības, un pētījumi šajā virzienā turpinājās.

Tagad labākais sasniegums šajā jomā ir perflubrons (komerciālais nosaukums - "Liquivent"). Šī šķidruma īpašības ir pārsteidzošas:

1. Šim šķidrumam nonākot plaušās, alveolas atveras labāk un uzlabojas gāzu apmaiņa.
2. Šis šķidrums var pārvadāt 2 reizes vairāk skābekļa nekā gaiss.
3. Zemā viršanas temperatūra ļauj to iztvaicējot izņemt no plaušām.

Bet mūsu plaušas nav paredzētas pilnīgi šķidrai elpošanai. Ja jūs tos pilnībā piepildāt ar perflubronu, jums būs nepieciešams membrānas oksigenators, sildelements un gaisa ventilācija. Un neaizmirstiet, ka šis maisījums ir 2 reizes biezāks par ūdeni. Tāpēc tiek izmantota jaukta ventilācija, kurā plaušas tiek piepildītas ar šķidrumu tikai par 40%.

Bet kāpēc mēs nevaram elpot šķidrumu? Tas viss ir oglekļa dioksīda dēļ, kas šķidrā vidē tiek noņemts ļoti slikti. Cilvēkam, kas sver 70 kg, ik minūti ir jāizbrauc cauri 5 litri maisījuma, un tas ir mierīgā stāvoklī. Tāpēc, lai gan mūsu plaušas tehniski spēj iegūt skābekli no šķidrumiem, tās ir pārāk vājas. Tāpēc var tikai cerēt uz turpmākiem pētījumiem.

ūdens kā gaiss

Lai beidzot pasaulei lepni paziņotu - "Tagad cilvēks var elpot zem ūdens!" - Zinātnieki dažkārt izstrādāja pārsteidzošas ierīces. Tātad 1976. gadā Amerikas bioķīmiķi radīja brīnumierīci, kas spēj atjaunot skābekli no ūdens un nodrošināt to nirējam. Ar pietiekamu akumulatora ietilpību nirējs varētu palikt un elpot dziļumā gandrīz bezgalīgi.

Viss sākās ar faktu, ka zinātnieki sāka pētījumus, pamatojoties uz faktu, ka hemoglobīns vienlīdz labi piegādā gaisu gan no žaunām, gan no plaušām. Viņi izmantoja savas venozās asinis, kas sajauktas ar poliuretānu – tās tika iegremdētas ūdenī un šis šķidrums uzsūca skābekli, kas dāsni tiek izšķīdināts ūdenī. Tālāk asinis tika aizstātas ar īpašu materiālu, un rezultātā tika iegūta ierīce, kas darbojās kā jebkuras zivs parastās žaunas. Izgudrojuma liktenis ir šāds: to iegādājās noteikta kompānija, par to iztērējot 1 miljonu dolāru, un kopš tā laika par ierīci nekas nav dzirdēts. Un, protams, viņš nenonāca pārdošanā.

Bet tas tā nav galvenais mērķis zinātnieki. Viņu sapnis nav elpošanas ierīce, viņi vēlas iemācīt pašam cilvēkam elpot šķidrumu. Un mēģinājumi īstenot šo sapni nav atmesti līdz šim. Piemēram, viens no pētniecības institūtiem Krievijā veica šķidruma elpošanas testus brīvprātīgajam ar iedzimtu patoloģiju - balsenes neesamību. Un tas nozīmēja, ka viņam vienkārši nebija ķermeņa reakcijas uz šķidrumu, kurā mazāko ūdens pilienu uz bronhiem pavada rīkles gredzena saspiešana un nosmakšana. Tā kā viņam šī muskuļa vienkārši nebija, eksperiments bija veiksmīgs. Viņa plaušās tika ieliets šķidrums, ko viņš visu eksperimenta laiku ar vēdera kustību palīdzību maisīja, pēc tam mierīgi un droši izsūknēja. Raksturīgi, ka šķidruma sāls sastāvs atbilda asins sāls sastāvam. To var uzskatīt par veiksmi, un zinātnieki apgalvo, ka drīzumā atradīs šķidras elpošanas metodi, kas pieejama cilvēkiem bez patoloģijām.

Tātad mīts vai realitāte?

Neskatoties uz vīrieša spītību, kurš kaislīgi vēlas iekarot visu iespējamās vides biotopi, daba pati joprojām izlemj, kur dzīvot. Ak, lai cik daudz laika tiktu veltīts pētniecībai, lai cik miljoni tiktu iztērēti, diez vai cilvēkam ir lemts elpot zem ūdens, kā arī uz sauszemes. cilvēki un Jūras dzīvība Protams, viņiem ir daudz kopīga, taču atšķirību joprojām ir daudz vairāk. Abinieku cilvēks nebūtu izturējis okeāna apstākļus, un, ja viņam būtu izdevies pielāgoties, ceļš atpakaļ uz sauszemi viņam būtu slēgts. Un tāpat kā ar akvalangistiem, amfībijas cilvēki devās uz pludmali ūdens tērpos. Un tāpēc, lai ko arī runātu entuziasti, zinātnieku spriedums joprojām ir stingrs un neapmierinošs - cilvēka ilgs mūžs zem ūdens nav iespējams, šajā ziņā nav saprātīgi iet pret mātes dabu, un visi mēģinājumi elpot šķidrumā ir lemti. uz neveiksmi.

Bet nevajag izmisumā. Lai arī jūras dibens nekad nekļūs par mūsu mājām, mums ir visi virsbūves mehānismi un tehniskās iespējas, lai tajā būtu bieži viesi. Tātad, vai ir tā vērts skumt? Galu galā šīs vides cilvēks jau zināmā mērā ir iekarojis, un tagad viņa priekšā atrodas kosmosa bezdibenis.

Un pagaidām varam ar pārliecību teikt, ka okeāna dzīles mums būs lieliska darba vieta. Bet neatlaidība var novest pie ļoti plānas reālas elpošanas līnijas zem ūdens, ir tikai jāstrādā pie šīs problēmas risināšanas. Un kāda būs atbilde uz jautājumu, vai mainīt zemes civilizāciju uz zemūdens, ir atkarīgs tikai no paša cilvēka.

Saskaņā ar fonda vadītāja Vitālija Davidova teikto, Krievijas Padziļināto pētījumu fonds nirējiem izmēģina šķidrās elpošanas tehnoloģiju suņiem.

“Vienā no viņa laboratorijām notiek darbs pie šķidruma elpošanas. Kamēr eksperimenti tiek veikti ar suņiem. Pie mums sarkanais taksis tika iegremdēts lielā kolbā ar ūdeni, ar seju uz leju. Šķiet, kāpēc ņirgāties par dzīvnieku, tagad tas aizrīsies. Nē. Viņa sēdēja zem ūdens 15 minūtes. Rekords ir 30 minūtes. Neticami. Izrādās, ka suņa plaušas bija piepildītas ar skābekli saturošu šķidrumu, kas ļāva viņai elpot zem ūdens. Kad viņi viņu izvilka, viņa bija nedaudz letarģiska - viņi saka, ka hipotermijas dēļ (un es domāju, kam gan patīk turēties zem ūdens burkā visu acu priekšā), bet pēc dažām minūtēm viņa kļuva pavisam pati. Drīzumā tiks veikti eksperimenti ar cilvēkiem, ”sacīja RG korespondents Igors Čerņaks.

“Tas viss šķita kā fantāzijas stāsts. slavenā filma"Abyss", kur cilvēks varēja nolaisties lielā dziļumā skafandrā, kura ķivere bija piepildīta ar šķidrumu. Zemūdenes kuģis elpoja ar to. Tagad tā vairs nav fantāzija,” viņš raksta.

Pēc korespondenta teiktā, "šķidruma elpošanas tehnoloģija ietver plaušu piepildīšanu ar īpašu ar skābekli piesātinātu šķidrumu, kas iekļūst asinīs".

“Padziļinātās pētniecības fonds apstiprināja unikāla projekta realizāciju, darbu veic Arodmedicīnas zinātniskais institūts. Plānots izveidot īpašu uzvalku, kas noderēs ne tikai zemūdenes jūrniekiem, bet arī pilotiem, kā arī astronautiem,” viņš stāsta.

Davidovs korespondentam pastāstīja, ka suņiem izveidota īpaša kapsula, kas iegremdēta hidrokamerā ar augsts asinsspiediens. "Uz Šis brīdis suņi var elpot bez sekām veselībai vairāk nekā pusstundu dziļumā līdz 500 metriem. "Visi testa suņi izdzīvoja un jūtas labi pēc ilgstošas ​​šķidruma elpošanas," sacīja fonda vadītājs.

Tālāk laikraksts raksta: “Reti kurš zina, ka mūsu valstī jau ir veikti eksperimenti par šķidruma elpošanu ar cilvēkiem. Deva pārsteidzošus rezultātus. Akvanauti ieelpoja šķidrumu puskilometra vai vairāk dziļumā. To tikai cilvēki nezināja par saviem varoņiem.

80. gados PSRS izstrādāja un sāka īstenot nopietnu programmu cilvēku glābšanai dziļumā.

Izstrādāja un pat pasūtīja īpašu glābšanu zemūdenes. Tika pētītas cilvēka adaptācijas iespējas simtiem metru dziļumā. Turklāt akvanautam tādā dziļumā vajadzēja atrasties nevis smagā ūdenslīdēja tērpā, bet gan vieglā izolētā hidrotērpā ar akvalangistu aiz muguras, viņa kustības nekas netraucēja.

Ciktāl cilvēka ķermenis gandrīz pilnībā sastāv no ūdens, tad briesmīgais spiediens dziļumā pats par sevi viņam nav bīstams. Ķermenis tam vienkārši jāsagatavo, palielinot spiedienu spiediena kamerā līdz vajadzīgajai vērtībai. galvenā problēma citā. Kā elpot pie desmitiem atmosfēru spiediena? Svaigs gaiss kļūst par inde ķermenim. Tas jāatšķaida speciāli sagatavotos gāzu maisījumos, parasti slāpekļa-hēlija-skābekļa maisījumos.

Viņu recepte - dažādu gāzu proporcijas - ir visvairāk liels noslēpums visās valstīs, kur notiek līdzīgi pētījumi. Bet par ļoti liels dziļums un hēlija maisījumi neglābj. Plaušas ir jāaizpilda ar šķidrumu, lai tās neplīst. Kas ir šķidrums, kas, nonācis plaušās, neizraisa nosmakšanu, bet gan caur alveolām pārnes skābekli uz ķermeni – noslēpums no noslēpumiem.

Tāpēc viss darbs ar akvanautiem PSRS un pēc tam Krievijā tika veikts zem sadaļas "slepens".

Neskatoties uz to, ir diezgan ticama informācija, ka 80. gadu beigās Melnajā jūrā atradās dziļūdens akva stacija, kurā dzīvoja un strādāja izmēģinājuma zemūdenes. Viņi devās jūrā, ģērbušies tikai hidrotērpos, ar akvalangistu mugurā un strādāja 300 līdz 500 metru dziļumā. Viņu plaušās zem spiediena tika ievadīts īpašs gāzu maisījums.

Tika pieņemts, ka, ja zemūdene nonāks nelaimē un nogrimtu dibenā, tad uz to tiks nosūtīta glābšanas zemūdene. Akvanauti būs iepriekš sagatavoti darbam atbilstošā dziļumā.

Grūtākais ir izturēt plaušu piepildīšanos ar šķidrumu un vienkārši nenomirt no bailēm.

Un, kad glābšanas zemūdene tuvosies katastrofas vietai, ūdenslīdēji vieglā ekipējumā izies okeānā, apskatīs avārijas laivu un ar īpašu dziļūdens zemūdens kuģu palīdzību palīdzēs evakuēt apkalpi.

Tos darbus nebija iespējams pabeigt PSRS sabrukuma dēļ. Tomēr tiem, kas strādāja padziļināti, joprojām izdevās piešķirt Padomju Savienības varoņu zvaigznes.

Tā, iespējams, ir zinātniskās fantastikas klišeja: uzvalkā vai kapsulā ļoti ātri nokļūst noteikta viskoza viela, un galvenais varonis pēkšņi pats atklāj, cik ātri viņš zaudē pārējo gaisu no savām plaušām, un viņa iekšpusi piepilda neparasts šķidrums, kas nokrāsa no limfas līdz asinīm. Beigās viņš pat krīt panikā, bet iemalko dažus instinktīvus malkus, pareizāk sakot, nopūšas, un pārsteigts konstatē, ka šo eksotisko maisījumu var elpot tā, it kā elpotu parastu gaisu.

Vai mēs esam tik tālu no idejas par šķidruma elpošanu realizācijas? Vai ir iespējams elpot šķidru maisījumu, un vai tas tiešām ir vajadzīgs? Šīs tehnoloģijas izmantošanai ir trīs daudzsološi veidi: medicīna, niršana lielos dziļumos un astronautika.

Spiediens uz ūdenslīdēja ķermeni ar katriem desmit metriem palielinās par vienu atmosfēru. Krasā spiediena pazemināšanās dēļ var sākties dekompresijas slimība, ar kuras izpausmēm asinīs izšķīdušās gāzes sāk vārīties ar burbuļiem. Arī plkst augstspiediena iespējama saindēšanās ar skābekli un narkotisko slāpekli. Tas viss tiek apkarots, izmantojot īpašus elpceļu maisījumus, taču tie nedod nekādas garantijas, bet tikai samazina nepatīkamo seku iespējamību. Protams, var izmantot nirēja tērpus, kas uztur spiedienu uz ūdenslīdēja ķermeni un viņa elpošanas maisījumu tieši vienā atmosfērā, taču tie savukārt ir lieli, apjomīgi, apgrūtina kustību un arī ļoti dārgi.

Šķidruma elpošana varētu nodrošināt trešo šīs problēmas risinājumu, vienlaikus saglabājot elastīgo hidrotērpu mobilitāti un zemo risku, kas saistīts ar stingru uzvalku. Elpošanas šķidrums, atšķirībā no dārgiem elpošanas maisījumiem, nepiesātina organismu ar hēliju vai slāpekli, tāpēc nav nepieciešama arī lēna dekompresija, lai izvairītos no dekompresijas slimības.

Medicīnā šķidro elpošanu var izmantot priekšlaikus dzimušu bērnu ārstēšanā, lai izvairītos no plaušu mazattīstīto bronhu bojājumiem spiediena, tilpuma un skābekļa koncentrācijas dēļ ventilatoru gaisā. Jau 90. gados sākās dažādu maisījumu atlase un testēšana priekšlaikus dzimuša augļa izdzīvošanas nodrošināšanai. Ir iespējams izmantot šķidru maisījumu ar pilnīgu apstāšanos vai daļēju elpošanas mazspēju.

Kosmosa lidojums ir saistīts ar lielām pārslodzēm, un šķidrumi vienmērīgi sadala spiedienu. Ja cilvēks ir iegremdēts šķidrumā, tad pārslodzes laikā spiediens nonāks uz visu viņa ķermeni, nevis uz konkrētiem balstiem (krēslu atzveltnes, drošības jostas). Šis princips tika izmantots, lai izveidotu Libelle g-suit, kas ir stingrs ar ūdeni pildīts skafandrs, kas ļauj pilotam palikt pie samaņas un efektīvas pat pie g-spēkiem virs 10 g.

Šo metodi ierobežo blīvuma atšķirība starp cilvēka ķermeņa audiem un izmantoto iegremdēšanas šķidrumu, tāpēc ierobežojums ir 15-20 g. Bet jūs varat iet tālāk un piepildīt plaušas ar šķidrumu, kura blīvums ir tuvu ūdenim. Kosmonauts, kas ir pilnībā iegremdēts šķidrumā un elpojošs šķidrums, salīdzinoši maz sajutīs ārkārtīgi lielu g spēku ietekmi, jo šķidrumā spēki ir vienmērīgi sadalīti visos virzienos, taču efekts joprojām būs saistīts ar viņa ķermeņa audu dažādo blīvumu. . Limits joprojām paliks, bet tas būs augsts.

Pirmie eksperimenti par šķidruma elpošanu tika veikti pagājušā gadsimta 60. gados ar laboratorijas pelēm un žurkām, kuras bija spiestas ieelpot sāls šķīdumu ar augsts saturs izšķīdis skābeklis. Šis primitīvais maisījums ļāva dzīvniekiem izdzīvot noteiktu laiku, taču tas nespēja izvadīt oglekļa dioksīdu, tāpēc dzīvnieku plaušas tika neatgriezeniski bojātas.

Vēlāk sākās darbs ar perfluorogļūdeņražiem, un to pirmie rezultāti bija daudz labāki. labākus rezultātus sāls šķīduma eksperimenti. Perfluorogļūdeņraži ir organisko vielu, kurā visi ūdeņraža atomi ir aizstāti ar fluora atomiem. Perfluorogļūdeņraža savienojumiem piemīt spēja izšķīdināt gan skābekli, gan oglekļa dioksīdu, tie ir ļoti inerti, bezkrāsaini, caurspīdīgi, nevar izraisīt plaušu audu bojājumus un organismā tos neuzsūc.

Kopš tā laika elpošanas šķidrumi ir uzlaboti, līdz šim vismodernākais risinājums tiek saukts par perflubronu vai "Liquivent" (komerciālais nosaukums). Šim eļļai līdzīgajam caurspīdīgam šķidrumam, kura blīvums ir divreiz lielāks par ūdens blīvumu, ir daudz noderīgas īpašības: tas spēj pārvadāt divreiz vairāk skābekļa nekā parastais gaiss zema temperatūra vārot, tāpēc pēc lietošanas tā galīgo izņemšanu no plaušām veic iztvaicējot. Šī šķidruma ietekmē labāk atveras alveolas, un viela piekļūst to saturam, kas uzlabo gāzu apmaiņu.

Plaušas var pilnībā piepildīties ar šķidrumu, kam būs nepieciešams membrānas oksigenators, sildelements un piespiedu ventilācija. Bet iekšā klīniskā prakse visbiežāk viņi to nedara, bet izmanto šķidruma elpošanu kombinācijā ar parasto gāzes ventilāciju, ar perflubronu plaušas piepildot tikai daļēji, aptuveni 40% no kopējā tilpuma.

Kadrs no filmas The Abyss, 1989

Kas mums neļauj izmantot šķidruma elpošanu? Elpošanas šķidrums ir viskozs un slikti izvada oglekļa dioksīdu, tāpēc būs nepieciešama plaušu piespiedu ventilācija. Lai noņemtu oglekļa dioksīdu no parasts cilvēks kas sver 70 kilogramus, būs nepieciešama plūsma 5 litri minūtē vai vairāk, un tas ir daudz, ņemot vērā šķidrumu augsto viskozitāti. Plkst fiziskā aktivitāte nepieciešamais plūsmas apjoms tikai palielināsies, un maz ticams, ka cilvēks spēs izkustināt 10 litrus šķidruma minūtē. Mūsu plaušas vienkārši nav paredzētas šķidruma elpošanai un nespēj pašas sūknēt šādus apjomus.

Lietošana pozitīvas iezīmes Elpošanas šķidrumi aviācijā un astronautikā arī var uz visiem laikiem palikt sapnis - šķidrumam plaušās g-tērpam jābūt ar ūdens blīvumu, un perflubrons ir divreiz smagāks.

Jā, mūsu plaušas tehniski spēj "elpot" noteiktu ar skābekli bagātu maisījumu, bet diemžēl šobrīd mēs to varam darīt tikai dažas minūtes, jo mūsu plaušas nav pietiekami spēcīgas, lai ilgstoši cirkulētu elpojošo maisījumu. . Nākotnē situācija var mainīties, atliek tikai vērst cerības uz šīs jomas pētniekiem.

2017. gada 28. decembris

Kopš Padziļināto pētījumu fonds (FPI) 2016. gadā apstiprināja šķidrās elpošanas projektu, sabiedrība ir ļoti ieinteresēta tā panākumos. Nesenā šīs tehnoloģijas iespēju demonstrācija burtiski uzspridzināja internetu. Premjerministra vietnieka Dmitrija Rogozina un Serbijas prezidenta Aleksandra Vučiča tikšanās reizē taksis uz divām minūtēm tika iegremdēts akvārijā ar īpašu ar skābekli piesātinātu šķidrumu. Pēc procedūras suns, pēc vicepremjera teiktā, ir dzīvs un vesels.

Man personīgi, protams, nav skaidrs, kāpēc suni žēlotāju pūļi sociālajos tīklos nesteidzas sargāt, piemēram, peles un trušus, kas institūtos parasti mirst pa partijām. Un tas ir arī interesanti, viņuprāt, piemēram, karaliene ir arī nežēlīga un bezsirdīga - viņš cilvēces labā ziedoja vairāk nekā vienu suni. Un šeit, a. Labi, mēs par to vispār nerunājam.

Kas bija šis šķidrums? Vai šķidrumu var elpot? Un kā klājas šajā zinātniskās pētniecības jomā?

Lai būtu skaidrs, kāpēc atklājumu sauc par īstu izrāvienu. 80. gadu beigās tika apsvērta šķidruma elpošana zinātniskā fantastika. To izmantoja amerikāņu režisora ​​Džeimsa Kamerona filmas "The Abyss" varoņi. Un pat attēlā to sauca par eksperimentālo izstrādi.

Jau sen ir mēģināts iemācīt cilvēkiem un dzīvniekiem elpot šķidrumu. Pirmie eksperimenti 60. gados bija neveiksmīgi, eksperimentālās peles nedzīvoja ļoti ilgi. Cilvēkiem šķidrās plaušu ventilācijas tehnika tika pārbaudīta tikai vienu reizi Amerikas Savienotajās Valstīs, lai glābtu priekšlaicīgi dzimušus bērnus. Tomēr nevienu no trim mazuļiem neizdevās atdzīvināt.

Tad perftorānu izmantoja skābekļa piegādei plaušās, to izmanto arī kā asins aizstājēju. Galvenā problēma bija tā, ka šo šķidrumu nevarēja pietiekami attīrīt. Oglekļa dioksīds tajā bija slikti izšķīdis, un ilgstošai elpošanai bija nepieciešama plaušu piespiedu ventilācija. Vidējas miesas būves un vidēja auguma vīrietim miera stāvoklī bija jāizlaiž cauri 5 litri šķidruma minūtē, ar slodzi - 10 litri minūtē. Plaušas nav pielāgotas šādām slodzēm. Mūsu pētniekiem izdevās atrisināt šo problēmu.

Šķidruma elpošana, plaušu šķidruma ventilācija - elpošana ar šķidruma palīdzību, kas labi šķīdina skābekli. Uz Šis brīdis tika veikti tikai daži šādu tehnoloģiju eksperimenti.

Šķidruma elpošana ietver plaušu piepildīšanu ar šķidrumu, kas piesātināts ar izšķīdušu skābekli, kas iekļūst asinīs. Šim nolūkam par vispiemērotākajām vielām tiek uzskatīti perfluorogļūdeņraža savienojumi, kas labi šķīdina skābekli un oglekļa dioksīdu, ir ar zemu virsmas spraigumu, ir ļoti inerti un organismā netiek metabolizēti.

Plaušu daļēja šķidruma ventilācija pašlaik tiek pētīta dažādu elpošanas traucējumu klīniskajos pētījumos. Ir izstrādātas vairākas plaušu šķidruma ventilācijas metodes, tostarp ventilācija ar perfluorogļūdeņražu tvaiku un aerosolu palīdzību.

Plaušu pilnīga šķidruma ventilācija sastāv no pilnīgas plaušu piepildīšanas ar šķidrumu. Eksperimenti par pilnīgu plaušu šķidruma ventilāciju tika veikti ar dzīvniekiem pagājušā gadsimta 70. un 80. gados PSRS un ASV. Piemēram, 1975. gadā Sirds un asinsvadu ķirurģijas institūtā. A. N. Bakuleva, profesors F. F. Belojarcevs, pirmo reizi valstī veica darbu pie ilgstošas ​​ekstrapulmonālās oksigenācijas, izmantojot fluorogļūdeņraža oksigenatorus, un pie gāzveida vides aizstāšanas plaušās ar šķidru perfluorogļūdeņradi. Tomēr šie eksperimenti vēl nav atstājuši šo posmu. Tas ir saistīts ar faktu, ka pētītajiem savienojumiem, kas piemēroti plaušu šķidruma ventilācijai, ir vairāki trūkumi, kas būtiski ierobežo to pielietojamību. Jo īpaši netika atrastas metodes, kuras varētu izmantot nepārtraukti.

Tiek pieņemts, ka šķidro elpošanu var izmantot dziļūdens niršanā, kosmosa lidojumos, kā vienu no līdzekļiem noteiktu slimību kompleksajā terapijā.

Krievijas Federācijā Andrejs Viktorovičs Filippenko, zinātnieks, ārsts, tehnoloģiju izstrādātājs un šķidruma elpošanas aparāta izgudrotājs, nodarbojas ar eksperimentiem un attīstību šķidruma elpošanas jomā. Zinātnieka attīstība ir zināma gan Krievijā, gan ārzemēs. Filippenko ir aktīvs doktora grāda speciālists šķidruma elpošanas, plaušu patofizioloģijas, atjaunojošās medicīnas, farmakoloģisko testu un medicīnas ierīču izstrādes jomā. Sagatavojis vairāk nekā 20 zinātniskus un tehniskus ziņojumus un publicējis aptuveni 30 zinātniskie raksti krievu valodā un ārzemju prese. Viņš ir uzstājies daudzās konferencēs par šķidruma elpošanu un glābšanu uz zemūdenes, tostarp Krievijā, Vācijā, Beļģijā, Zviedrijā, Lielbritānijā un Spānijā. Viņam ir autortiesību sertifikāti dekompresijas gāzes burbuļu ultraskaņas lokalizācijas metodei uc 2014. gadā Andrejs Viktorovičs Filippenko parakstīja līgumu ar Advanced Research Foundation, darbs ar kuru ilga līdz 2016. gadam.

"Zinātnieki ir sintezējuši dabā neesošas vielas – perfluorogļūdeņražus, kuros starpmolekulārie spēki ir tik mazi, ka tiek uzskatīti par kaut ko starpposmu starp šķidrumu un gāzi. Tie izšķīdina sevī skābekli 18-20 reizes vairāk nekā ūdens," stāsta. medicīnas zinātņu doktors Jevgeņijs Majevskis, profesors, Krievijas Zinātņu akadēmijas Teorētiskās un eksperimentālās biofizikas institūta Bioloģisko sistēmu enerģētikas laboratorijas vadītājs, viens no perftorāna, tā saukto zilo asiņu, radītājiem. Viņš ir strādājis ar perfluorogļūdeņražu pielietojumu medicīnā kopš 1979. gada.

Plkst daļējs spiediens Vienā atmosfērā 100 mililitros ūdens izšķīst tikai 2,3 mililitri skābekļa. Tādos pašos apstākļos perfluorogļūdeņraži var saturēt līdz 50 mililitriem skābekļa. Tas padara tos potenciāli elpojošus.

"Piemēram, nirstot dziļumā ik pēc 10 metriem, spiediens palielinās vismaz par vienu atmosfēru. Rezultātā ribu būris un plaušas saruks tiktāl, ka gāzveida vidē kļūs neiespējami elpot. Un, ja plaušās ir gāzi nesošs šķidrums, kas ir daudz blīvāks par gaisu un pat ūdeni, tad tās spēs funkcionēt. Skābeklis var izšķīdināt perfluorogļūdeņražos bez slāpekļa piejaukuma, kas ir daudz gaisā un kura izšķīšana audos ir viens no būtiskākajiem dekompresijas slimības cēloņiem, paceļoties no dziļuma,” turpina Maevskis.

Skābeklis nonāks asinīs no šķidruma, kas piepilda plaušas. Tas var arī izšķīdināt asinīs pārvadāto oglekļa dioksīdu.

Šķidruma elpošanas principu lieliski pārvalda zivis. Viņu žaunas izlaiž cauri sev milzīgu ūdens daudzumu, atņem tur izšķīdušo skābekli un nodod to asinīm. Cilvēkam nav žaunu, un visa gāzu apmaiņa notiek caur plaušām, kuru virsmas laukums ir aptuveni 45 reizes lielāks par ķermeņa virsmu. Lai caur tiem izvadītu gaisu, mēs ieelpojam un izelpojam. Elpošanas muskuļi mums palīdz šajā jautājumā. Tā kā perfluorogļūdeņraži ir blīvāki par gaisu, elpošana uz virsmas ar to palīdzību ir ļoti problemātiska.

"Šī ir zinātne un māksla izvēlēties šādus perfluorogļūdeņražus, lai atvieglotu elpošanas muskuļu darbu un novērstu plaušu bojājumus. Daudz kas ir atkarīgs no šķidruma ieelpošanas procesa ilguma, no tā, vai tas notiek piespiedu kārtā vai spontāni," secina pētnieks. .

Tomēr nav būtisku šķēršļu, lai cilvēks varētu elpot šķidrumu. Jevgeņijs Majevskis uzskata, ka Krievijas zinātnieki demonstrēs tehnoloģiju praktisks pielietojums tuvākajos gados.

No reanimācijas līdz zemūdeņu glābšanai

Zinātnieki perfluorogļūdeņražus sāka uzskatīt par alternatīvu elpošanas gāzu maisījumiem pagājušā gadsimta vidū. 1962. gadā tika publicēts holandiešu pētnieka Johannesa Kilstras (Johannes Kylstra) raksts "Of mice as fish", kurā aprakstīts eksperiments ar grauzēju, kas ievietots skābekli saturošā sāls šķīdumā 160 atmosfēru spiedienā. Dzīvnieks palika dzīvs 18 stundas. Tad Kilstra sāka eksperimentēt ar perfluorogļūdeņražiem, un jau 1966. gadā Klīvlendas Bērnu slimnīcā (ASV) fiziologs Lelands Klārks mēģināja tos izmantot, lai uzlabotu elpošanu jaundzimušajiem ar cistisko fibrozi. Šī ir ģenētiska slimība, kurā bērns piedzimst ar nepietiekami attīstītām plaušām, viņa alveolām sabrūk, kas traucē elpot. Šādu pacientu plaušas tiek izskalotas ar skābekli saturošu fizioloģisko šķīdumu. Klārks nolēma, ka labāk to darīt ar skābekli saturošu šķidrumu. Šis pētnieks vēlāk daudz darīja, lai attīstītu šķidruma elpošanu.

70. gadu sākumā PSRS sāka interesēties par šķidruma "elpošanu", galvenokārt pateicoties Ļeņingradas Asins pārliešanas pētniecības institūta laboratorijas vadītājai Zojai Aleksandrovnai Čapļiginai. Šis institūts kļuva par vienu no līderiem projektā, lai radītu asins aizstājējus – skābekļa nesējus uz perfluorogļūdeņražu emulsijām un modificētiem hemoglobīna šķīdumiem.

Sirds un asinsvadu ķirurģijas institūtā Fēlikss Belojarsevs un Khalids Khapiy aktīvi strādāja pie šo vielu izmantošanas plaušu mazgāšanai.

“Mūsu eksperimentos mazo dzīvnieku plaušas nedaudz cieta, taču viņi visi izdzīvoja,” atceras Jevgeņijs Mayevskis.

Elpošanas sistēma ar šķidruma palīdzību tika izstrādāta slēgtā tēmā Ļeņingradas un Maskavas institūtos, bet kopš 2008. gada - Samaras Valsts Aviācijas un kosmosa universitātes Aerohidrodinamikas katedrā. Viņi izgatavoja "Nāras" tipa kapsulu šķidruma elpošanas praktizēšanai, nirēju ārkārtas glābšanas gadījumā no liela dziļuma. Kopš 2015. gada izstrāde tika pārbaudīta Sevastopolē par Terek tēmu, ko atbalsta FPI.

Kodolprojekta mantojums

Perfluorogļūdeņraži (perfluorogļūdeņraži) ir organiski savienojumi, kuros visi ūdeņraža atomi ir aizstāti ar fluora atomiem. To uzsver latīņu prefikss "per-", kas nozīmē pilnīgumu, integritāti. Šīs vielas dabā nav atrodamas. Tos mēģināja sintezēt XIX beigas gadsimtā, bet pa īstam izdevās tikai pēc Otrā pasaules kara, kad tie bija nepieciešami kodolrūpniecībai. To ražošanu PSRS izveidoja akadēmiķis Ivans Ludvigovičs Knunjants, Krievijas Zinātņu akadēmijas Ekonomikas institūta fluororganisko savienojumu laboratorijas dibinātājs.

"Perfluorogļūdeņraži tika izmantoti bagātināta urāna iegūšanas tehnoloģijā. PSRS lielākais to izstrādātājs bija Valsts institūts lietišķā ķīmija Ļeņingradā. Pašlaik tie tiek ražoti Kirovā-Čepeckā un Permā," stāsta Mayevskis.

Ārēji šķidrie perfluorogļūdeņraži izskatās kā ūdens, taču ir ievērojami blīvāki. Tie nereaģē ar sārmiem un skābēm, neoksidējas un sadalās temperatūrā virs 600 grādiem. Faktiski tos uzskata par ķīmiskiem inerti savienojumi. Pateicoties šīm īpašībām, perfluoroglekļa materiālus izmanto reanimācijā un reģeneratīvajā medicīnā.

"Ir tāda operācija - bronhu skalošana, kad anestēzijā esošajam cilvēkam mazgā vienu plaušu, tad otru. 80. gadu sākumā kopā ar Volgogradas ķirurgu A. P. Savinu nonācām pie secinājuma, ka šo procedūru vislabāk var veikt ar perfluorogļūdeņradis emulsijas veidā,” piemēru sniedz Jevgeņijs Majevskis.

Šīs vielas aktīvi izmanto oftalmoloģijā, brūču dzīšanas paātrināšanai, slimību, tostarp vēža, diagnostikā. AT pēdējie gadiārvalstīs tiek izstrādāta KMR diagnostikas metode, izmantojot perfluorogļūdeņražus. Mūsu valstī šos pētījumus veiksmīgi veic Maskavas Valsts universitātes zinātnieku komanda. M. V. Lomonosovs akadēmiķa Alekseja Hohlova vadībā, INEOS, ITEB RAS un IEP (Serpuhovs).

Nevar nepieminēt faktu, ka no šīm vielām ražo eļļas, smērvielas sistēmām, kas darbojas apstākļos augsta temperatūra ieskaitot reaktīvos dzinējus.

Avoti:

Krievijas Padziļināto pētījumu fonds ir sācis testēt šķidrās elpošanas tehnoloģijas ūdenslīdējiem uz suņiem.

Par to runāja fonda ģenerāldirektora vietnieks Vitālijs Davidovs. Pēc viņa teiktā, jau notiek pilna mēroga pārbaudes.

Vienā no viņa laboratorijām notiek darbs pie šķidruma elpošanas. Kamēr eksperimenti tiek veikti ar suņiem. Pie mums sarkanais taksis tika iegremdēts lielā kolbā ar ūdeni, ar seju uz leju. Šķiet, kāpēc ņirgāties par dzīvnieku, tagad tas aizrīsies. Nē. Viņa sēdēja zem ūdens 15 minūtes. Rekords ir 30 minūtes. Neticami. Izrādās, ka suņa plaušas bija piepildītas ar skābekli saturošu šķidrumu, kas ļāva viņai elpot zem ūdens. Kad viņi viņu izvilka, viņa bija nedaudz letarģiska - viņi saka, ka hipotermijas dēļ (un es domāju, kam gan patīk turēties zem ūdens burkā visu acu priekšā), bet pēc dažām minūtēm viņa kļuva pavisam pati. Drīzumā tiks veikti eksperimenti ar cilvēkiem, saka žurnālists. Krievu laikraksts" Igors Čerņaks, kurš kļuva par aculiecinieku neparastiem pārbaudījumiem.

Tas viss bija līdzīgs slavenās filmas "Abyss" fantastiskajam sižetam, kur cilvēks varēja nolaisties lielā dziļumā skafandrā, kura ķivere bija piepildīta ar šķidrumu. Zemūdenes kuģis elpoja ar to. Tagad tā vairs nav fantāzija.

Šķidruma elpošanas tehnoloģija ietver plaušu piepildīšanu ar īpašu ar skābekli piesātinātu šķidrumu, kas iekļūst asinīs. Padziļinātās pētniecības fonds apstiprināja unikāla projekta realizāciju, darbu veic Arodmedicīnas pētniecības institūts. Plānots izveidot īpašu uzvalku, kas noderēs ne tikai zemūdenēs, bet arī pilotiem un astronautiem.

Kā TASS korespondentam pastāstīja Vitālijs Davidovs, suņiem tika izveidota īpaša kapsula, kas tika iegremdēta augstspiediena hidrokamerā. Šobrīd suņi bez sekām veselībai var elpot vairāk nekā pusstundu līdz 500 metru dziļumā. "Visi testa suņi izdzīvoja un jūtas labi pēc ilgstošas ​​šķidruma elpošanas," apliecināja FPI vadītāja vietnieks.

Tikai daži cilvēki zina, ka mūsu valstī jau ir veikti eksperimenti par šķidruma elpošanu. Deva pārsteidzošus rezultātus. Akvanauti ieelpoja šķidrumu puskilometra vai vairāk dziļumā. To tikai cilvēki nezināja par saviem varoņiem.

80. gados PSRS izstrādāja un sāka īstenot nopietnu programmu cilvēku glābšanai dziļumā.

Tika izstrādātas un pat nodotas ekspluatācijā īpašas glābšanas zemūdenes. Tika pētītas cilvēka adaptācijas iespējas simtiem metru dziļumā. Turklāt akvanautam tādā dziļumā vajadzēja atrasties nevis smagā ūdenslīdēja tērpā, bet gan vieglā izolētā hidrotērpā ar akvalangistu aiz muguras, viņa kustības nekas netraucēja.

Tā kā cilvēka ķermenis gandrīz pilnībā sastāv no ūdens, briesmīgais spiediens dziļumā pats par sevi viņam nav bīstams. Ķermenis tam vienkārši jāsagatavo, palielinot spiedienu spiediena kamerā līdz vajadzīgajai vērtībai. Galvenā problēma ir citur. Kā elpot pie desmitiem atmosfēru spiediena? Tīrs gaiss kļūst par indes ķermeni. Tas jāatšķaida speciāli sagatavotos gāzu maisījumos, parasti slāpekļa-hēlija-skābekļa maisījumos.

To recepte – dažādu gāzu proporcijas – ir lielākais noslēpums visās valstīs, kur notiek līdzīgi pētījumi. Bet ļoti lielā dziļumā hēlija maisījumi neglābj. Plaušas ir jāaizpilda ar šķidrumu, lai tās neplīst. Kas ir šķidrums, kas, nonācis plaušās, neizraisa nosmakšanu, bet gan caur alveolām pārnes skābekli uz ķermeni – noslēpums no noslēpumiem.

Tāpēc viss darbs ar akvanautiem PSRS un pēc tam Krievijā tika veikts zem sadaļas "slepens".

Neskatoties uz to, ir diezgan ticama informācija, ka 80. gadu beigās Melnajā jūrā atradās dziļūdens ūdens stacija, kurā dzīvoja un strādāja izmēģinājuma zemūdenes. Viņi devās jūrā, ģērbušies tikai hidrotērpos, ar akvalangistu mugurā un strādāja 300 līdz 500 metru dziļumā. Viņu plaušās zem spiediena tika ievadīts īpašs gāzu maisījums.

Tika pieņemts, ka, ja zemūdene nonāks nelaimē un nogrimtu dibenā, tad uz to tiks nosūtīta glābšanas zemūdene. Akvanauti būs iepriekš sagatavoti darbam atbilstošā dziļumā.

Grūtākais ir izturēt plaušu piepildīšanos ar šķidrumu un vienkārši nenomirt no bailēm.

Un, kad glābšanas zemūdene tuvosies katastrofas vietai, ūdenslīdēji vieglā ekipējumā izies okeānā, apskatīs avārijas laivu un ar īpašu dziļūdens zemūdens kuģu palīdzību palīdzēs evakuēt apkalpi.

Tos darbus nebija iespējams pabeigt PSRS sabrukuma dēļ. Tomēr tiem, kas strādāja padziļināti, joprojām izdevās piešķirt Padomju Savienības varoņu zvaigznes.

Iespējams, vēl interesantāki pētījumi mūsu laikā tika turpināti pie Sanktpēterburgas uz kāda no Jūras spēku pētniecības institūta bāzes.

Arī tur tika veikti eksperimenti ar gāzu maisījumiem dziļūdens pētījumiem. Bet, pats galvenais, varbūt pirmo reizi pasaulē cilvēki tur iemācījās elpot šķidrumu.

Pēc savas unikalitātes šie darbi bija daudz sarežģītāki nekā, piemēram, astronautu sagatavošana lidojumiem uz Mēnesi. Testētāji tika pakļauti milzīgam fiziskam un psiholoģiskam stresam.

Pirmkārt, akvanautu ķermenis gaisa spiediena kamerā tika pielāgots vairāku simtu metru dziļumam. Tad viņi pārcēlās uz kameru, kas bija piepildīta ar šķidrumu, kur turpināja nirt dziļumā, viņi saka, gandrīz kilometru.

Grūtākais, pēc to domām, kuriem vēl bija iespēja sarunāties ar akvanautiem, pēc viņu domām, bija izturēt plaušu piepildīšanos ar šķidrumu un vienkārši nenomirt no bailēm. Šeit nav runa par gļēvulību. Bailes no aizrīšanās ir dabiska ķermeņa reakcija. Jebkas var notikt. Plaušu vai smadzeņu asinsvadu spazmas, pat sirdslēkme.

Kad cilvēks saprata, ka šķidrums plaušās nenes nāvi, bet dāvā dzīvību lielā dziļumā, radās absolūti īpašas, patiesi fantastiskas sajūtas. Bet par tiem zina tikai tie, kuri ir piedzīvojuši šādu iegremdēšanu.

Diemžēl savā nozīmīgumā apbrīnojamais darbs tika pārtraukts elementāra iemesla dēļ - finanšu trūkuma dēļ. Varoņiem-akvanautiem tika piešķirts Krievijas varoņu tituls un viņi aizgāja pensijā. Zemūdeņu vārdi ir klasificēti līdz šai dienai.

Lai gan viņus vajadzēja pagodināt kā pirmos astronauti, jo viņi bruģēja ceļu uz Zemes dziļo hidrotelpu.

Tagad eksperimenti par šķidruma elpošanu ir atsākti, tie tiek veikti ar suņiem, galvenokārt taksiem. Viņi arī piedzīvo stresu.

Bet pētnieki viņus apžēlo. Parasti pēc zemūdens eksperimentiem viņi aizved tos uz dzīvi savās mājās, kur tiek pabaroti ar gardumu, pieķeršanās un rūpes.