"การหายใจด้วยของเหลว" เหมาะสำหรับสุนัขเท่านั้น หายใจลึก ๆ

ผมดูมา8รอบแล้ว. และทุกครั้งที่ทำเพื่อความบันเทิงเท่านั้นและ พล็อตเรื่องน่าสนใจด้วยเกมการแสดงที่น่าทึ่งซึ่งตามคำให้การของทีมงานภาพยนตร์ทำให้นักแสดงในบทบาทหลักหมดลงอย่างมาก

และใน ครั้งสุดท้ายฉันตระหนักว่าหนังเรื่องนี้มีอะไรมากกว่านั้น

ตลอดทั้งเรื่อง เราจะเล่าถึงการหายใจในของเหลว สิ่งที่เราเริ่มในครรภ์สามารถดำเนินต่อไปได้ สิ่งสำคัญคือสถานการณ์

มุมมองทั้ง 7 สำหรับฉันภาพยนตร์เรื่องนี้เป็นเพียงแฟนตาซีเกมแห่งจินตนาการของผู้เขียนบทหรือผู้กำกับ ในฉากหนึ่ง มีการแสดงเมาส์หายใจด้วยของเหลวพิเศษ ในอีกมุมหนึ่ง บาดา (ตัวละครของเอ็ด แฮร์ริส) อยู่ในชุดอวกาศที่เต็มไปด้วยของเหลวชนิดเดียวกัน เขาถูกส่งไปยังที่ลึกซึ่งไม่มีใครเคยไป เติมปอดของเขาด้วย "น้ำพิเศษ" เพราะออกซิเจนในร่างกายมนุษย์ที่ระดับความลึกดังกล่าวไม่มีอะไรทำ

หลังจากพัฒนาอุปกรณ์ดำน้ำประมาณหกสิบปีที่แล้ว Jacques Yves Cousteau ชาวฝรั่งเศสได้แนะนำคำว่า "น้ำ" และ "ปอด" เป็นชื่อของมัน อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการเติมน้ำให้เต็มปอดอย่างสมบูรณ์ (ในรูปแบบของสารละลายเกลือน้ำ) กลายเป็นที่รู้จักจากการตีพิมพ์ของ Kylstra J. "A Mouse Like a Fish" - ครั้งแรกในการหายใจด้วยของเหลวซึ่งพูดถึงเรื่องนี้ แนวคิดในการช่วยเหลือเรือดำน้ำ เขาเป็นคนแรกที่ลงไปที่ระดับความลึก 1,000 ม. บนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบก (หนู) และแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนไปใช้การหายใจด้วยของเหลวช่วยป้องกันความตายจากการเกิดก๊าซจากการบีบอัดได้อย่างสมบูรณ์ ในสหภาพโซเวียตสิ่งนี้ได้รับการยืนยันในระหว่างการช่วยหายใจของปอดเทียม (ALV) ด้วยของเหลวของสุนัขภายใต้เงื่อนไขของการเลียนแบบการดำน้ำลึก 1,000 ม.

ระบบหายใจด้วยของเหลวทั้งหมดใช้สูตรเพอร์ฟลูออโรคาร์บอน Perflubron เป็นของเหลวใสและเป็นน้ำมันที่มีความหนาแน่นต่ำ มันมีออกซิเจนมากกว่าอากาศ เนื่องจากของเหลวนี้เฉื่อยจึงไม่เป็นอันตรายต่อปอด เนื่องจากมีจุดเดือดต่ำมาก จึงสามารถขับออกจากปอดได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย

มีผู้ผลิตของเหลวเหล่านี้เพียงไม่กี่รายในตลาดโลกเนื่องจากการพัฒนาเป็นผลพลอยได้ " โครงการนิวเคลียร์". ของเหลวคุณภาพทางการแพทย์เป็นที่รู้จักจากบริษัทระดับโลกเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น: DuPont (USA), ICI and F2 (Great Britain), Elf-Atochem (France) ของเหลว Perfluorocarbon ซึ่งได้รับการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่สถาบันเคมีประยุกต์แห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ปัจจุบันเป็นผู้นำด้านการแพทย์และความงาม

ในรัสเซียอย่างจริงจังและปราศจากการหัวเราะคิกคักในห้องสูบบุหรี่ พวกเขาคิดเกี่ยวกับหัวข้อของการขึ้นอย่างอิสระผ่านระบบพิเศษของการหายใจด้วยของเหลวหลังจากนั้น

นับตั้งแต่การก่อตั้งสหพันธรัฐรัสเซีย การพัฒนาวิธีการหายใจด้วยของเหลวเพื่อช่วยชีวิตเรือดำน้ำ ตลอดจนการเตรียมการทดสอบอาสาสมัครในปี 2550 ได้เกิดขึ้นและดำเนินการโดยไม่มีเงินช่วยเหลือ โดยค่าใช้จ่ายของ AVF โดยร่วมมือกับเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก มหาวิทยาลัยการแพทย์แห่งรัฐปีเตอร์สเบิร์ก ไอพี Pavlov และองค์กรอื่น ๆ

ปัจจุบัน มีอุปกรณ์ดำน้ำลึกพิเศษที่เป็นโครงการภายใต้แนวคิดของผู้เขียนเรื่องการช่วยเหลือเรือดำน้ำอย่างรวดเร็ว มันขึ้นอยู่กับ คุณสมบัติพิเศษนักดำน้ำที่รวดเร็วและทนทาน (ต่อแรงกดดัน) ของการหายใจด้วยของเหลว

Arnold Lande อดีตศัลยแพทย์และปัจจุบันเกษียณอายุนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน ได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับชุดประดาน้ำที่ติดตั้งกระบอกสูบของของเหลวที่อุดมด้วยออกซิเจนพิเศษ ที่เรียกว่า "อากาศเหลว" มาจากกระบอกสูบไปยังหมวกของนักประดาน้ำ เติมพื้นที่ทั้งหมดรอบศีรษะ แทนที่อากาศจากปอด ช่องจมูกและหู ทำให้ปอดของมนุษย์อิ่มตัวด้วยออกซิเจนที่เพียงพอ ในทางกลับกัน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจ ออกไปด้วยความช่วยเหลือของเหงือกชนิดหนึ่งที่ติดอยู่กับเส้นเลือดตีบของนักประดาน้ำ นั่นคือกระบวนการหายใจนั้นไม่จำเป็น - ออกซิเจนเข้าสู่เลือดทางปอดและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเลือดโดยตรง จริงอยู่ว่าของเหลวที่อัดแน่นที่สุดนี้จะถูกส่งไปยังกระบอกสูบได้อย่างไรยังไม่ชัดเจนนัก ... ;

มีข้อมูลว่าการทดลองการหายใจในของเหลวนั้นกำลังดำเนินการด้วยอานุภาพและหลัก และในรัสเซียด้วย

ในภาพยนตร์เรื่อง "The Abyss" แน่นอนว่าไม่มีนักแสดงคนใดที่หายใจ "น้ำพิเศษ" และในฉากหนึ่งอนุญาตให้มีวงกบเล็ก ๆ แต่น่าจดจำมากเมื่อ Bud ลงมาที่ความลึกฟองสบู่ที่ทุจริตก็ออกมาจากปากของเขา .. ซึ่งไม่ควรอยู่ในสภาวะของการหายใจด้วยของเหลว

นักแสดงเอ็ดแฮร์ริสซึ่งเล่นบทบาทหลักอย่างใดอย่างหนึ่งในบทบาทของบัดต้องดึงทางออกจากฉากเนื่องจากการร้องไห้โดยไม่สมัครใจ .. ขั้นตอนการสร้างภาพยนตร์เรื่องนี้เหน็ดเหนื่อย คาเมรอนต้องการความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษ

ดูหนัง. หายใจเข้าออกอย่างอิสระแล้วจอดข้างถนนเพื่อถ่ายรูปผีเสื้อ

ขอขอบคุณที่เปิดให้เข้าถึงข้อมูลบางส่วน สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Natural Sciences, Ph.D.เอ.วี.ฟิลิปเพนโก.

เมื่อเร็ว ๆ นี้สภาวิทยาศาสตร์และเทคนิคแห่งมูลนิธิแห่งรัฐเพื่อการศึกษาขั้นสูงได้อนุมัติ "โครงการเพื่อสร้างเทคโนโลยีสำหรับการช่วยเหลือเรือดำน้ำโดยการขึ้นฟรีโดยใช้วิธีการหายใจด้วยของเหลว" ซึ่งควรดำเนินการโดยสถาบันอาชีวเวชศาสตร์มอสโก (ในขณะนั้น ทางฝ่ายบริหารของสถาบันไม่สามารถแสดงความคิดเห็นได้) "ห้องใต้หลังคา" ตัดสินใจค้นหาสิ่งที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังวลีลึกลับ "ลมหายใจเหลว"

การหายใจด้วยของเหลวแสดงให้เห็นได้อย่างน่าประทับใจที่สุดในภาพยนตร์เรื่อง The Abyss ของเจมส์ คาเมรอน

จริงอยู่ ในรูปแบบนี้ การทดลองกับมนุษย์ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน แต่โดยทั่วไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ด้อยกว่าคาเมรอนมากนักในแง่ของการศึกษาประเด็นนี้

หนูเหมือนปลา

คนแรกที่แสดงให้เห็นว่าโดยหลักการแล้วสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถรับออกซิเจนไม่ได้จากส่วนผสมของก๊าซ แต่จากของเหลวคือ Johannes Kylstra จาก ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยดุ๊ก (สหรัฐอเมริกา) ร่วมกับเพื่อนร่วมงาน ในปี พ.ศ. 2505 เขาได้ตีพิมพ์ผลงาน "หนูอย่างปลา" (ของหนูเป็นปลา) ในวารสาร ธุรกรรมของ American Society สำหรับอวัยวะภายในเทียม.

คิลสตราและเพื่อนร่วมงานจุ่มหนูลงในน้ำเกลือ เพื่อที่จะละลายออกซิเจนให้เพียงพอสำหรับการหายใจ นักวิจัยได้ "ขับ" แก๊สให้เป็นของเหลวภายใต้ความกดดันสูงถึง 160 บรรยากาศ - ที่ความลึก 1.5 กิโลเมตร หนูในการทดลองเหล่านี้รอดชีวิตได้ แต่ไม่นานนัก: มีออกซิเจนเพียงพอในของเหลว แต่กระบวนการของการหายใจ การดึงของเหลวเข้าและผลักของเหลวออกจากปอดนั้นต้องใช้ความพยายามมากเกินไป

"สารโจ"

เป็นที่ชัดเจนว่าจำเป็นต้องเลือกของเหลวที่ออกซิเจนจะละลายได้ดีกว่าในน้ำมาก ของเหลวสองประเภทมีคุณสมบัติที่ต้องการ ได้แก่ น้ำมันซิลิโคนและเปอร์ฟลูออโรคาร์บอนเหลว หลังจากการทดลองโดย Leland Clark นักชีวเคมีที่ University of Alabama School of Medicine ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 พบว่าของเหลวทั้งสองประเภทสามารถนำมาใช้ในการส่งออกซิเจนไปยังปอดได้ ในการทดลอง หนูและแมวจุ่มลงในทั้งเพอร์ฟลูออโรคาร์บอนและน้ำมันซิลิโคน อย่างไรก็ตาม หลังกลายเป็นพิษ - สัตว์ทดลองตายไม่นานหลังจากการทดลอง แต่เพอร์ฟลูออโรคาร์บอนกลับกลายเป็นว่าค่อนข้างเหมาะสมสำหรับการใช้งาน

Perfluorocarbons ถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกระหว่างโครงการแมนฮัตตันเพื่อสร้าง ระเบิดปรมาณู: นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาสารที่จะไม่ถูกทำลายเมื่อทำปฏิกิริยากับสารประกอบยูเรเนียมและพวกมันก็ผ่านพ้นไป รหัสชื่อของโจ้. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหายใจด้วยของเหลว: “สารโจ” ไม่ทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและละลายก๊าซได้อย่างสมบูรณ์ รวมถึงออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความดันบรรยากาศและ อุณหภูมิปกติร่างกายมนุษย์.

Kilstra และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทำการวิจัยเทคโนโลยีการหายใจด้วยของเหลวเพื่อค้นหาเทคโนโลยีที่จะช่วยให้ผู้คนสามารถดำน้ำและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำโดยไม่ต้องกลัวว่าจะเกิดการโค้งงอ การขึ้นอย่างรวดเร็วจากระดับความลึกมากด้วยการจ่ายก๊าซอัดเป็นสิ่งที่อันตรายมาก: ก๊าซจะละลายได้ดีขึ้นในของเหลวภายใต้ความกดดัน ดังนั้นในขณะที่นักประดาน้ำขึ้นไป ก๊าซที่ละลายในเลือด โดยเฉพาะไนโตรเจน จะก่อตัวเป็นฟองที่ทำลายหลอดเลือด ผลที่ได้อาจเป็นเรื่องน่าเศร้าถึงกับเสียชีวิตได้

ในปีพ.ศ. 2520 คิลสตราได้ส่งความคิดเห็นต่อกระทรวงกองทัพเรือสหรัฐฯ โดยเขาเขียนว่าตามการคำนวณของเขา บุคคลที่มีสุขภาพดีสามารถรับออกซิเจนในปริมาณที่ต้องการได้โดยใช้เพอร์ฟลูออโรคาร์บอน และด้วยเหตุนี้ จึงอาจใช้สารเหล่านี้แทน ก๊าซอัด นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าโอกาสดังกล่าวเปิดโอกาสใหม่ในการช่วยเหลือเรือดำน้ำจากเรือดำน้ำขนาดใหญ่

การทดลองกับมนุษย์

ในทางปฏิบัติ เทคนิคการหายใจด้วยของเหลวซึ่งในขณะนั้นเรียกว่าการช่วยหายใจด้วยของเหลวของปอด ถูกนำไปใช้กับมนุษย์เพียงครั้งเดียวในปี 1989 จากนั้น Thomas Shaffer กุมารแพทย์จาก Temple University School of Medicine (USA) และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้วิธีนี้เพื่อช่วยทารกที่คลอดก่อนกำหนด ปอดของทารกในครรภ์เต็มไปด้วยของเหลว และเมื่อบุคคลเกิดและเริ่มหายใจเอาอากาศ ส่วนผสมของสารที่เรียกว่าสารลดแรงตึงผิวในปอดไม่อนุญาตให้เนื้อเยื่อปอดเกาะติดกันไปตลอดชีวิต ในทารกที่คลอดก่อนกำหนดไม่มีเวลาสะสมในปริมาณที่เหมาะสมและการหายใจต้องใช้ความพยายามอย่างมากซึ่งเต็มไปด้วย ผลร้ายแรง. อย่างไรก็ตาม ในเวลานั้นการระบายอากาศของทารกด้วยของเหลวไม่ได้ช่วยไว้: ผู้ป่วยทั้งสามเสียชีวิตในไม่ช้า แต่ข้อเท็จจริงที่น่าเศร้านี้มาจากสาเหตุอื่น ไม่ใช่ความไม่สมบูรณ์ของวิธีการ

การทดลองเพิ่มเติมเกี่ยวกับการระบายอากาศทั้งหมดของปอดเนื่องจากเทคโนโลยีนี้เรียกว่าทางวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ดำเนินการกับมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ในทศวรรษ 1990 นักวิจัยได้ปรับเปลี่ยนวิธีการและทดลองกับการระบายอากาศบางส่วน ซึ่งปอดไม่ได้เต็มไปด้วยของเหลวทั้งหมด ในผู้ป่วยที่ปอดอักเสบอย่างรุนแรง ผลลัพธ์แรกดูมีกำลังใจ แต่สุดท้ายก็ไปไม่ถึงการใช้งานทางคลินิก ปรากฎว่าการระบายอากาศแบบธรรมดาของปอดด้วยอากาศก็ใช้ได้เช่นกัน

สิทธิบัตรนิยาย

ขณะนี้นักวิจัยได้กลับมาใช้แนวคิดเรื่องการใช้การระบายอากาศแบบเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตาม ภาพที่สวยงามของชุดดำน้ำที่บุคคลจะหายใจด้วยของเหลวแทนที่จะเป็นส่วนผสมพิเศษของก๊าซนั้นอยู่ห่างไกลจากความเป็นจริง แม้ว่ามันจะสร้างความตื่นเต้นให้กับจินตนาการของสาธารณชนและจิตใจของนักประดิษฐ์

ดังนั้นในปี 2551 ศัลยแพทย์ชาวอเมริกันที่เกษียณอายุ Arnold Lande ได้จดสิทธิบัตรชุดดำน้ำโดยใช้เทคโนโลยีการระบายอากาศด้วยของเหลว แทนที่จะใช้ก๊าซอัด เขาเสนอให้ใช้เพอร์ฟลูออโรคาร์บอน และควรกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ที่มากเกินไปที่จะก่อตัวในเลือดโดยใช้เหงือกเทียม "ติด" ลงในเส้นเลือดดำของนักประดาน้ำโดยตรง การประดิษฐ์นี้ได้รับความอื้อฉาวหลังจากสิ่งพิมพ์เขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ อิสระ.

Philippe Micheau ผู้เชี่ยวชาญด้านการระบายอากาศของของเหลวที่มหาวิทยาลัย Sherbrooke ในแคนาดากล่าว โครงการของ Lande ดูน่าสงสัย “ในการทดลองของเรา (Michot และเพื่อนร่วมงานของเขาทำการทดลองกับลูกแกะและกระต่ายที่มีปอดแข็งแรงและเสียหาย - ประมาณ "ห้องใต้หลังคา") เมื่อหายใจด้วยของเหลวทั้งหมด สัตว์เหล่านี้อยู่ภายใต้การดมยาสลบและไม่เคลื่อนไหว ดังนั้นเราจึงสามารถจัดระเบียบการแลกเปลี่ยนก๊าซตามปกติ: การส่งออกซิเจนและการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับคนที่ออกกำลังกาย เช่น ว่ายน้ำและดำน้ำ การส่งออกซิเจนและการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นปัญหา เนื่องจากการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะดังกล่าวจะสูงกว่าปกติ” Michaud กล่าว นักวิทยาศาสตร์ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าเทคโนโลยีการตรึง "เหงือกเทียม" ในเส้นเลือดดำนั้นไม่เป็นที่รู้จักสำหรับเขา

ปัญหาหลักของ "การหายใจเหลว"

นอกจากนี้ Michaud ยังพิจารณาถึงแนวคิดของ "การหายใจด้วยของเหลว" อย่างน่าสงสัย เนื่องจากกล้ามเนื้อของมนุษย์ไม่ได้ถูกปรับให้เข้ากับ "การหายใจ" ด้วยของเหลว แต่เป็นระบบปั๊มที่มีประสิทธิภาพซึ่งจะช่วยสูบและสูบของเหลวออกจากปอดของบุคคลเมื่อเขาเคลื่อนไหว และทำงานบางอย่างยังไม่ได้รับการพัฒนา

“ฉันต้องสรุปว่า เวทีปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีเป็นไปไม่ได้ที่จะพัฒนาชุดดำน้ำโดยใช้วิธีการระบายอากาศด้วยของเหลว” นักวิจัยเชื่อ

อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ยังคงมีการสำรวจต่อไปเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ ที่สมจริงยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น เพื่อช่วยผู้จมน้ำ ล้างปอดในกรณีที่มีโรคต่างๆ หรือเพื่อลดอุณหภูมิของร่างกายอย่างรวดเร็ว (ใช้ในกรณีของการช่วยชีวิตในระหว่างภาวะหัวใจหยุดเต้นในผู้ใหญ่และทารกแรกเกิดที่สมองถูกทำลายจากการขาดออกซิเจนและขาดเลือด)

ระบบหายใจด้วยของเหลวได้รับการพัฒนาโดยมูลนิธิเพื่อการศึกษาขั้นสูง (FPI) จะช่วยให้นักดำน้ำลอยตัวขึ้นสู่ผิวน้ำได้อย่างรวดเร็วโดยไม่เจ็บป่วยจากแรงกดทับ หุ่นยนต์มานุษยวิทยา Fedor จะเข้าร่วมในการทดสอบยานอวกาศรัสเซียลำใหม่และสามารถช่วย Rosatom ในการรีไซเคิล กากนิวเคลียร์. เรือดำน้ำความลึกสุดขั้วจะทำการทดสอบที่ด้านล่างของร่องลึกบาดาลมาเรียนา Vitaly Davydov ประธานสภาวิทยาศาสตร์และเทคนิคของกองทุน บอกกับ Izvestiya เกี่ยวกับโครงการของ FPI

- กองทุนได้ดำเนินโครงการไปแล้วกี่โครงการ และโครงการใดที่คุณต้องการเน้นย้ำ

ที่ ระยะต่างๆเรามีโครงการที่กำลังดำเนินการอยู่ประมาณ 50 โครงการ เสร็จไปอีก 25 ผลลัพธ์ที่ได้จะถูกโอนหรือโอนไปยังลูกค้า มีการสร้างผู้สาธิตเทคโนโลยีแล้วได้รับผลลัพธ์ของกิจกรรมทางปัญญาประมาณ 400 รายการ หัวข้อต่างๆ ตั้งแต่การดำน้ำจนถึงก้นร่องลึกบาดาลมาเรียนา ไปจนถึงอวกาศ

ในโครงการที่ดำเนินการแล้ว เราสามารถตั้งชื่อได้ เช่น การทดสอบเครื่องยนต์ระเบิดจรวดที่ประสบความสำเร็จในปีที่แล้วร่วมกับองค์กรชั้นนำในการสร้างเครื่องยนต์จรวด NPO Energomash ในเวลาเดียวกัน เป็นครั้งแรกในโลก ที่มูลนิธิได้รับโหมดการทำงานที่เสถียรของเครื่องจุดชนวนระเบิดเครื่องยนต์ไอพ่น หากสิ่งแรกมีไว้สำหรับเทคโนโลยีอวกาศ อย่างที่สองมีไว้สำหรับการบิน ไฮเปอร์โซนิก เครื่องบินการใช้ระบบดังกล่าวจะประสบปัญหามากมาย ตัวอย่างเช่น กับ อุณหภูมิสูง. กองทุนพบวิธีแก้ปัญหาเหล่านี้โดยใช้ผลของการปล่อยความร้อน - การแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า อันที่จริง เราได้รับกระแสไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่ระบบของอุปกรณ์ และในขณะเดียวกันก็ทำให้องค์ประกอบของเฟรมเครื่องบินและเครื่องยนต์เย็นลง

- หนึ่งในโครงการที่มีชื่อเสียงที่สุดของมูลนิธิคือหุ่นยนต์ Fedor เสร็จแล้วหรอ?

– ใช่ งานกับ Fedor เสร็จเรียบร้อยแล้ว ขณะนี้ผลลัพธ์กำลังถูกส่งไปยังกระทรวงสถานการณ์ฉุกเฉิน ยิ่งไปกว่านั้น กลายเป็นว่าพวกเขาสนใจไม่เพียงแต่ในกระทรวงสถานการณ์ฉุกเฉินเท่านั้น แต่ยังสนใจในกระทรวงอื่นๆ รวมถึงองค์กรของรัฐด้วย หลายคนคงเคยได้ยินว่าเทคโนโลยีของ Fedor จะถูกนำมาใช้โดย Roscosmosเพื่อสร้างหุ่นยนต์ทดสอบที่จะบินด้วยคนรัสเซียคนใหม่ ยานอวกาศ"สหพันธ์". Rosatom แสดงความสนใจอย่างมากในหุ่นยนต์ เขาต้องการเทคโนโลยีที่ให้ความสามารถในการทำงานในสภาวะที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ ตัวอย่างเช่น เมื่อกำจัดกากนิวเคลียร์

- สามารถใช้ Fedor เพื่อช่วยเหลือลูกเรือใต้น้ำเพื่อสำรวจเรือที่จมได้หรือไม่?

เทคโนโลยีที่ได้รับระหว่างการสร้าง Fedor สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ กองทุนดำเนินการหลายโครงการที่เกี่ยวข้องกับยานพาหนะที่ไม่มีคนอยู่ใต้น้ำ และโดยหลักการแล้ว เทคโนโลยีหุ่นยนต์มานุษยวิทยาสามารถรวมเข้ากับเทคโนโลยีเหล่านี้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, มีการวางแผนที่จะสร้างยานพาหนะใต้น้ำสำหรับการทำงานที่ระดับความลึกสุดขีด เราตั้งใจจะทดสอบมันใน ร่องลึกบาดาลมาเรียนา. ในเวลาเดียวกัน มันไม่ง่ายเลยที่จะจมลงสู่ก้นบึ้งเหมือนรุ่นก่อนของเรา แต่เพื่อให้มีความเป็นไปได้ที่จะเคลื่อนที่ในพื้นที่ใกล้ด้านล่างและทำการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ยังไม่มีใครทำเช่นนี้

ในสหรัฐอเมริกา มีการพัฒนาหุ่นยนต์สี่ขาสำหรับขนส่งสินค้า BigDog มีการพัฒนาที่คล้ายคลึงกันใน FPI หรือไม่?

ส่วนแท่นเดินสำหรับบรรทุกสินค้าหรือเครื่องกระสุนปืน กองทุนไม่ดำเนินการดังกล่าว แต่องค์กรบางแห่งที่เราร่วมมือด้วยตามความคิดริเริ่มของพวกเขาเองได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาดังกล่าว คำถามที่ว่าหุ่นยนต์ดังกล่าวมีความจำเป็นในสนามรบหรือไม่ยังคงเปิดอยู่ ในกรณีส่วนใหญ่ การใช้ล้อเลื่อนหรือยานพาหนะติดตามจะทำกำไรได้มากกว่า

- มีการสร้างแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ใดบ้างที่ FPI นอกเหนือจาก Fedor

เราพัฒนาแพลตฟอร์มทั้งหมดเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ คือ พื้นดิน อากาศ และ หุ่นยนต์ทางทะเล. ปฏิบัติงานสอดแนม ขนส่งสินค้า และสามารถดำเนินการได้ การต่อสู้. หนึ่งในงานในพื้นที่นี้คือการกำหนดลักษณะและการพัฒนาวิธีการใช้โดรนรวมถึงแบบกลุ่ม ฉันคิดว่าหากทุกอย่างดำเนินไปในจังหวะเดียวกัน ในอนาคตอันใกล้นี้จะมีการขยายการใช้โดรนอย่างมีนัยสำคัญ รวมถึงการแก้ภารกิจการต่อสู้ด้วย

- FPI พัฒนา ดาวเทียมบรรยากาศ"นกฮูก" - เครื่องบินไฟฟ้าขนาดใหญ่ การทดสอบของเขาเป็นอย่างไรบ้าง?

-ทดลองสาธิต ยานยนต์ไร้คนขับ“นกฮูก” เสร็จแล้ว เที่ยวบินยาวเกิดขึ้นที่ระดับความสูงประมาณ 20,000 เมตร น่าเสียดายที่อุปกรณ์ตกลงไปในพื้นที่ที่มีความปั่นป่วนรุนแรงและได้รับความเสียหายอย่างร้ายแรง แต่เมื่อถึงเวลานั้น เราได้รับข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว เราจึงมั่นใจทั้งแนวโน้มของทิศทางของการวิจัยเองและความถูกต้องของตัวเลือกที่เลือก โซลูชั่นที่สร้างสรรค์ . ประสบการณ์ที่ได้รับจะนำไปใช้ในการสร้างและทดสอบอุปกรณ์ขนาดเต็ม

องค์กร "Roskosmos" NPO พวกเขา Lavochkina กำลังดำเนินการพัฒนาที่คล้ายกัน - สร้างดาวเทียม "Aist" ในบรรยากาศ คุณติดตามการพัฒนาของคู่แข่งหรือไม่?

เรารับทราบผลงานเหล่านี้แล้ว เรายังคงติดต่อกับนักพัฒนาของ Aist นี่ไม่เกี่ยวกับการแข่งขัน แต่เกี่ยวกับความเกื้อกูลกัน

สามารถใช้อุปกรณ์ดังกล่าวใน โซนอาร์กติกที่ซึ่งไม่มีการสื่อสารและโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการขึ้นและลงบ่อยครั้ง?

ต้องคำนึงว่าในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง และยิ่งกว่านั้นในตอนกลางคืนขั้วโลก "ดาวเทียมบรรยากาศ" อาจไม่ได้รับพลังงานที่จำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่ สิ่งนี้จำกัดการใช้งาน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการสาธิตเทคโนโลยีการหายใจด้วยของเหลวแก่สาธารณชน - ดัชชุนด์ถูกแช่อยู่ในของเหลวที่อุดมด้วยออกซิเจนพิเศษ การสาธิต "จมน้ำ" ทำให้เกิดกระแสการประท้วง ทิศทางนี้จะดำเนินการต่อไปหรือไม่?

-ทำงานเกี่ยวกับการหายใจของเหลวต่อไป จากการพัฒนาของเรา เราสามารถช่วยชีวิตได้หลายพันคน และ เรากำลังพูดถึงไม่เพียง แต่เกี่ยวกับเรือดำน้ำที่ต้องขอบคุณการหายใจด้วยของเหลวจะสามารถขึ้นสู่ผิวน้ำได้อย่างรวดเร็วโดยไม่มีผลกระทบในรูปแบบของการเจ็บป่วยจากการบีบอัด มี ทั้งสายโรคและการบาดเจ็บของปอดในการรักษาซึ่งเป็นไปได้ที่จะประสบความสำเร็จด้วยความช่วยเหลือของการหายใจด้วยของเหลว มีแนวโน้มที่น่าสนใจสำหรับการใช้เทคโนโลยีการหายใจด้วยของเหลวเพื่อทำให้ร่างกายเย็นลงอย่างรวดเร็วเมื่อจำเป็นต้องชะลอกระบวนการที่เกิดขึ้นตอนนี้ทำได้โดยการระบายความร้อนจากภายนอกหรือโดยการแนะนำสารละลายพิเศษเข้าไปในเลือด คุณสามารถทำเช่นเดียวกัน แต่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยการเติมปอดด้วยส่วนผสมของระบบทางเดินหายใจที่ระบายความร้อนด้วยความเย็น

Anton Tonshin หัวหน้าห้องปฏิบัติการ FPI สำหรับการสร้างการหายใจด้วยของเหลว โดยมีดัชชุนด์ชื่อ Nicholas ด้วยความช่วยเหลือจากนักวิทยาศาสตร์จาก Advanced Research Foundation (FPI) ได้ศึกษาความเป็นไปได้ของการหายใจด้วยของเหลว

ควรสังเกตว่าไม่มีอันตรายต่อสุขภาพของสัตว์ที่เข้าร่วมในการทดลองเหล่านี้ "ผู้ทดลอง" ทั้งหมดยังมีชีวิตอยู่บางส่วนถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการซึ่งมีการตรวจสอบสภาพ หลายคนกลายเป็นสัตว์เลี้ยงสำหรับพนักงาน แต่ผู้เชี่ยวชาญของเราคอยตรวจสอบสภาพของพวกมันเป็นระยะ ผลจากการสังเกตแสดงว่าขาดเรียน ผลเสียการหายใจของเหลว เทคโนโลยีได้รับการปรับปรุง และเราได้ก้าวไปสู่การสร้างอุปกรณ์พิเศษสำหรับการใช้งานจริง

- เมื่อไหร่ที่คุณจะเริ่มศึกษาการหายใจของเหลวในมนุษย์?

ในทางทฤษฎี เราพร้อมแล้วสำหรับการทดลองดังกล่าว แต่เพื่อเริ่มต้น อย่างน้อยก็จำเป็นต้องสร้างและหาอุปกรณ์ที่เหมาะสม

ครั้งหนึ่ง FPI ได้พัฒนาแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับการออกแบบอุปกรณ์ต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อแทนที่ซอฟต์แวร์ต่างประเทศ มันถูกใช้ที่ไหนสักแห่ง?

การทำงานเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นหนึ่งเดียวสำหรับซอฟต์แวร์ทางวิศวกรรมของรัสเซีย "Gerbarium" เสร็จสมบูรณ์แล้ว ขณะนี้กำลังพิจารณาปัญหาการใช้งานใน Rosatom และ Roskosmos - สำหรับการออกแบบตัวอย่างที่มีแนวโน้มของผลิตภัณฑ์ของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์รวมถึงเทคโนโลยีจรวดและอวกาศ

- กองทุนทำงานในด้านเทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมหรือไม่?

-ใช่ กองทุนกำลังทำงานดังกล่าว - โดยเฉพาะร่วมกับ KamAZ ห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่งของเราได้สร้างต้นแบบแว่นตาความเป็นจริงเสริมที่ควบคุมการประกอบชิ้นส่วนต่างๆ สำหรับรถยนต์ โปรแกรมจะบอกคุณว่าต้องใช้ส่วนใดและจะติดตั้งที่ไหน หากผู้ปฏิบัติงานดำเนินการที่ไม่ถูกต้อง เช่น เบี่ยงเบนไปจากลำดับการประกอบผลิตภัณฑ์ที่กำหนดไว้หรือติดตั้งส่วนประกอบไม่ถูกต้อง จะมีเสียงแจ้งเตือนเกี่ยวกับขั้นตอนที่ไม่ถูกต้อง และข้อมูลเกี่ยวกับข้อผิดพลาดจะแสดงบนแว่นตาในกรณีนี้ ข้อเท็จจริงของการกระทำที่ไม่ถูกต้องหรือแม้กระทั่งความพยายามของพวกเขาจะถูกบันทึกไว้ในวารสารอิเล็กทรอนิกส์ เป็นผลให้ควรสร้างระบบที่ไม่รวมความเป็นไปได้ของการประกอบที่ไม่ถูกต้อง ในอนาคต เราตั้งใจที่จะพัฒนาระบบนี้ในทิศทางของการย่อขนาด เพื่อแทนที่แว่นตาด้วยอุปกรณ์ขั้นสูง

โอกาสของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในขณะนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมและความปลอดภัยของข้อมูล - ด้วยการเข้ารหัสควอนตัม FPI พัฒนาพื้นที่เหล่านี้หรือไม่?

มูลนิธิเกี่ยวข้องกับประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัม การสร้างฐานองค์ประกอบที่เหมาะสม สำหรับการสื่อสารควอนตัม ทุกคนคุ้นเคยกับประสบการณ์ของเพื่อนร่วมงานชาวจีน แต่เราไม่ได้ยืนนิ่ง

ย้อนกลับไปในฤดูใบไม้ร่วงปี 2559 FPI และ Rostelecom ได้ให้ข้อมูลควอนตัมผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสงระหว่าง Noginsk และ Pavlovsky Posad การทดลองประสบความสำเร็จ วันนี้คุณสามารถคุยโทรศัพท์ควอนตัมได้แล้ว คุณสมบัติที่สำคัญการส่งข้อมูลควอนตัมเป็นไปไม่ได้ที่จะสกัดกั้น

ในระหว่างการทดลองข้างต้น การสื่อสารควอนตัมถูกจัดเตรียมไว้ที่ระยะทางประมาณ 30 กม. ในทางเทคนิคแล้ว ไม่มีปัญหาในการใช้งานกับ ช่วงที่ยาวขึ้น. เรากำลังเตรียมพร้อมที่จะดำเนินการเซสชั่นการสื่อสารผ่านช่องทางบรรยากาศ เรากำลังดำเนินการทดลองเกี่ยวกับการสื่อสารควอนตัมจากอวกาศโดยใช้ศักยภาพของสถานีอวกาศนานาชาติ

เห็นได้ชัดว่าชีวิตบนโลกของเราเกิดขึ้นในน้ำ - ในสภาพแวดล้อมที่ออกซิเจนสำรองหายากมาก ที่ความดันบรรยากาศ ปริมาณออกซิเจนในอากาศที่ระดับน้ำทะเลเท่ากับ 200 มิลลิลิตรต่อลิตร และออกซิเจนน้อยกว่าเจ็ดมิลลิลิตรจะละลายในน้ำผิวดินหนึ่งลิตร

ชาวโลกคนแรกของเราที่ได้ปรับตัวเข้ากับ สิ่งแวดล้อมทางน้ำ, หายใจด้วยเหงือก , จุดประสงค์ในการสกัด จำนวนเงินสูงสุดออกซิเจนจากน้ำ

ในระหว่างการวิวัฒนาการ สัตว์ต่างๆ ได้เข้าใจบรรยากาศของแผ่นดินที่อุดมด้วยออกซิเจน และเริ่มหายใจด้วยปอดของพวกมัน การทำงานของอวัยวะระบบทางเดินหายใจยังคงเหมือนเดิม

ทั้งในปอดและเหงือก ออกซิเจนจะแทรกซึมผ่านเยื่อบางๆ จาก สิ่งแวดล้อมเข้าสู่หลอดเลือดและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดสู่สิ่งแวดล้อม ดังนั้นกระบวนการเดียวกันนี้จึงเกิดขึ้นในเหงือกและในปอด สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม: สัตว์ที่มีปอดจะสามารถหายใจในสภาพแวดล้อมทางน้ำได้หรือไม่ถ้ามีออกซิเจนเพียงพอ?

คำตอบสำหรับคำถามนี้สมควรได้รับความสนใจจากหลายสาเหตุ อันดับแรก เราสามารถหาสาเหตุได้ว่าทำไม อวัยวะระบบทางเดินหายใจสัตว์บกมีโครงสร้างแตกต่างจากอวัยวะที่เกี่ยวข้องของสัตว์น้ำมาก

นอกจากนี้ คำตอบสำหรับคำถามนี้มีความสนใจในทางปฏิบัติอย่างแท้จริง หากผู้ที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นพิเศษสามารถหายใจในสภาพแวดล้อมทางน้ำได้ สิ่งนี้จะช่วยให้ทั้งการสำรวจความลึกของมหาสมุทรและการเดินทางไปยังดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล ทั้งหมดนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการตั้งค่าการทดลองจำนวนมากเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของการหายใจของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกด้วยน้ำ

ปัญหาการหายใจทางน้ำ

การทดลองดำเนินการในห้องปฏิบัติการของประเทศเนเธอร์แลนด์และสหรัฐอเมริกา น้ำหายใจเกี่ยวข้องกับปัญหาหลักสองประการ มีคนกล่าวไปแล้ว: ที่ความดันบรรยากาศปกติออกซิเจนละลายในน้ำน้อยเกินไป

ปัญหาที่สองคือน้ำและเลือดเป็นของเหลวที่มีคุณสมบัติทางสรีรวิทยาต่างกันมาก เมื่อ "สูดดม" น้ำสามารถทำลายเนื้อเยื่อปอดและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างร้ายแรงในปริมาตรและองค์ประกอบของของเหลวในร่างกาย

สมมติว่าเราได้เตรียมสารละลายไอโซโทนิกพิเศษ ซึ่งองค์ประกอบของเกลือจะเหมือนกับในพลาสมาในเลือด ภายใต้ความดันสูง สารละลายจะอิ่มตัวด้วยออกซิเจน (ความเข้มข้นจะใกล้เคียงกับในอากาศ) สัตว์จะสามารถหายใจด้วยสารละลายดังกล่าวได้หรือไม่?

การทดลองดังกล่าวครั้งแรกได้ดำเนินการที่มหาวิทยาลัยไลเดน ผ่านช่องลมที่คล้ายกับเรือชูชีพของเรือดำน้ำ หนูเหล่านี้ถูกนำเข้าไปในห้องที่เต็มไปด้วยสารละลายที่เตรียมไว้เป็นพิเศษซึ่งถูกอัดแรงดันด้วยออกซิเจน สามารถสังเกตพฤติกรรมของหนูได้ผ่านผนังโปร่งใสของห้อง

ในช่วงแรกๆ สัตว์พยายามจะขึ้นไปบนผิวน้ำ แต่ตะแกรงลวดป้องกันพวกมันไว้ หลังจากความตื่นเต้นครั้งแรก หนูก็สงบลงและดูเหมือนจะไม่ทรมานมากในสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกัน พวกเขาทำการหายใจช้า ๆ เป็นจังหวะ เห็นได้ชัดว่าหายใจเข้าและหายใจออกของเหลว บางคนอาศัยอยู่ในสภาพเช่นนี้เป็นเวลาหลายชั่วโมง

ปัญหาหลักของการหายใจน้ำ

หลังจากการทดลองหลายครั้ง เป็นที่ชัดเจนว่าปัจจัยชี้ขาดที่กำหนดอายุขัยของหนูไม่ใช่การขาดออกซิเจน (ซึ่งสามารถใส่เข้าไปในสารละลายในปริมาณที่ต้องการได้โดยการเพิ่มแรงดันบางส่วน) แต่เป็นความยากลำบากในการขับคาร์บอน ไดออกไซด์ออกจากร่างกายเท่าที่จำเป็น

หนูเมาส์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด - 18 ชั่วโมง - อยู่ในสารละลายซึ่งเติมบัฟเฟอร์อินทรีย์จำนวนเล็กน้อย ทริส(ไฮดรอกซีเมทิล)อะมิโนมีเทน หลังช่วยลดผลกระทบจากการสะสมคาร์บอนไดออกไซด์ในสัตว์ การลดอุณหภูมิของสารละลายลงเหลือ 20°C (ประมาณครึ่งหนึ่งของอุณหภูมิร่างกายปกติของเมาส์) ก็มีส่วนในการยืดอายุการใช้งานเช่นกัน

ในกรณีนี้เกิดจากกระบวนการเผาผลาญที่ช้าลงโดยทั่วไป

โดยปกติ อากาศ 1 ลิตรที่สัตว์หายใจออกจะมีคาร์บอนไดออกไซด์ 50 มิลลิลิตร สิ่งอื่น ๆ ทั้งหมดเท่าเทียมกัน (อุณหภูมิ ความดันบางส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์) ก๊าซนี้เพียง 30 มิลลิลิตรเท่านั้นที่ละลายในสารละลายน้ำเกลือหนึ่งลิตรที่มีองค์ประกอบเกลือกับเลือดเหมือนกัน

ซึ่งหมายความว่าเพื่อปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่ต้องการ สัตว์ต้องสูดดมน้ำมากเป็นสองเท่าของอากาศ (แต่การสูบของเหลวผ่านหลอดลมต้องใช้พลังงานมากกว่า 36 เท่า เนื่องจากความหนืดของน้ำสูงกว่าความหนืดของอากาศ 36 เท่า)

จากสิ่งนี้ เป็นที่ชัดเจนว่าแม้ในกรณีที่ไม่มีการเคลื่อนไหวของของเหลวในปอดอย่างปั่นป่วน น้ำในการหายใจก็ต้องการพลังงานมากกว่าอากาศหายใจถึง 60 เท่า

ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่สัตว์ทดลองค่อยๆ อ่อนแรงลง และจากนั้น - เนื่องจากความอ่อนล้าและการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ในร่างกาย - การหายใจหยุดลง

ผลการทดลอง

จากการทดลองที่ดำเนินการ เป็นไปไม่ได้ที่จะตัดสินว่าออกซิเจนเข้าสู่ปอดมากแค่ไหน ความอิ่มตัวของเลือดในเลือดแดง และระดับการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดของสัตว์เป็นเท่าใด เราค่อยๆ เข้าใกล้ชุดของการทดลองขั้นสูงขึ้นเรื่อยๆ

พวกเขาถูกนำออกไปในสุนัขในห้องขนาดใหญ่พร้อมกับ อุปกรณ์เพิ่มเติม. ห้องนี้เต็มไปด้วยอากาศที่ความดัน 5 บรรยากาศ นอกจากนี้ยังมีอ่างน้ำเกลืออิ่มตัวด้วยออกซิเจน สัตว์ทดลองถูกแช่อยู่ในนั้น ก่อนการทดลอง เพื่อลดความต้องการออกซิเจนในร่างกาย สุนัขทั้งหมดได้รับการดมยาสลบและทำให้เย็นลงถึง 32°C

ในระหว่างการดำน้ำ สุนัขได้เคลื่อนไหวทางเดินหายใจอย่างรุนแรง หยดน้ำที่พุ่งขึ้นจากผิวน้ำแสดงให้เห็นชัดเจนว่าเธอกำลังสูบฉีดสารละลายผ่านปอด ในตอนท้ายของการทดลอง สุนัขถูกดึงออกจากอ่าง น้ำถูกขับออกจากปอด และเติมอากาศเข้าไป จากสัตว์ทดลองทั้ง 6 ตัว มี 1 ตัวรอดชีวิต สุนัขหายใจในน้ำเป็นเวลา 24 นาที

ผลการทดลองสามารถกำหนดได้ดังนี้ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สัตว์ที่หายใจเอาอากาศเข้าไปสามารถหายใจเอาน้ำได้ในระยะเวลาหนึ่ง ข้อเสียเปรียบหลักของการหายใจทางน้ำคือการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ในร่างกาย

ในระหว่างการทดลอง ความดันโลหิตของสุนัขที่รอดตายค่อนข้างน้อยกว่าปกติ แต่ยังคงที่ ชีพจรและการหายใจช้าแต่สม่ำเสมอ เลือดแดงอิ่มตัวด้วยออกซิเจน ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดค่อยๆ เพิ่มขึ้น

ซึ่งหมายความว่ากิจกรรมการหายใจที่แข็งแรงของสุนัขไม่เพียงพอที่จะขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ที่จำเป็นออกจากร่างกาย

ชุดทดลองการหายใจทางน้ำชุดใหม่

ในนิวยอร์ก มหาวิทยาลัยของรัฐฉันยังคงทำงานกับ Herman Raan, Edward H. Lanfear และ Charles W. Paganelli ที่ ซีรีส์ใหม่ในการทดลอง มีการใช้อุปกรณ์ที่ทำให้สามารถรับข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนก๊าซที่เกิดขึ้นในปอดของสุนัขเมื่อหายใจด้วยของเหลว เมื่อก่อน สัตว์เหล่านี้หายใจเอาน้ำเกลืออิ่มตัวด้วยออกซิเจนที่ความดัน 5 บรรยากาศ

องค์ประกอบของก๊าซของของเหลวที่หายใจเข้าและหายใจออกถูกกำหนดที่ทางเข้าและทางออกของสารละลายจากปอดของสุนัข ของเหลวที่อุดมด้วยออกซิเจนเข้าไปในร่างกายของสุนัขที่ดมยาสลบผ่านท่อยางที่สอดเข้าไปในหลอดลม การไหลถูกควบคุมโดยปั๊มวาล์ว

เมื่อสูดดมแต่ละครั้งสารละลายจะไหลเข้าสู่ปอดภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงและในระหว่างการหายใจออกของเหลวตามหลักการเดียวกันจะเข้าสู่เครื่องรับพิเศษ ปริมาณออกซิเจนที่ดูดซึมในปอดและปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาถูกกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่างค่าที่สอดคล้องกันใน ปริมาณเท่ากันของเหลวที่หายใจเข้าและหายใจออก

สัตว์ไม่ถูกทำให้เย็นลง ปรากฎว่าภายใต้สภาวะเหล่านี้ สุนัขจะดึงออกซิเจนออกจากน้ำในปริมาณที่เท่ากันซึ่งปกติแล้วจะดึงออกจากอากาศ ตามที่คาดไว้ สัตว์เหล่านี้หายใจออกได้ไม่มากพอ ดังนั้นปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดจึงค่อยๆ เพิ่มขึ้น

ในตอนท้ายของการทดลอง ซึ่งใช้เวลานานถึงสี่สิบห้านาที น้ำถูกขับออกจากปอดของสุนัขผ่านรูพิเศษในหลอดลม ปอดถูกล้างด้วยอากาศหลายส่วน ไม่ได้ดำเนินการตามขั้นตอนเพิ่มเติมสำหรับ "การฟื้นฟู" สุนัขหกในสิบหกตัวรอดชีวิตจากการทดลองนี้โดยไม่มีผลลัพธ์ที่ชัดเจน

ปฏิสัมพันธ์ของสามองค์ประกอบ

การหายใจของทั้งปลาและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีพื้นฐานมาจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนขององค์ประกอบสามประการ:

1) ความต้องการของร่างกายในการแลกเปลี่ยนก๊าซ

2) คุณสมบัติทางกายภาพสิ่งแวดล้อมและ

3) โครงสร้างระบบทางเดินหายใจ

เพื่อให้เหนือกว่าการประเมินโดยสัญชาตญาณอย่างหมดจดถึงความสำคัญของโครงสร้างของอวัยวะในกระบวนการปรับตัว จำเป็นต้องเข้าใจปฏิสัมพันธ์ทั้งหมดเหล่านี้อย่างถูกต้อง เห็นได้ชัดว่าควรถามคำถามดังกล่าว โมเลกุลออกซิเจนได้รับจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่กระแสเลือดได้อย่างไร? เส้นทางที่แน่นอนของเธอคืออะไร? การตอบคำถามเหล่านี้ยากกว่าที่คุณคิด

เมื่อหน้าอกขยายออก อากาศ (หรือน้ำ) จะเข้าสู่ปอดของสัตว์ จะเกิดอะไรขึ้นกับของเหลวที่เข้าไปในถุงลมปอดบริเวณชายแดน? ลองดูปรากฏการณ์นี้ด้วยตัวอย่างง่ายๆ

หากหมึกจำนวนเล็กน้อยถูกฉีดช้าๆ ผ่านเข็มเข้าไปในกระบอกฉีดยาที่เติมน้ำบางส่วน หมึกจะก่อตัวเป็นกระแสบางๆ ที่กึ่งกลางของภาชนะก่อน หลังจากที่ "การหายใจเข้า" หยุดลง หมึกจะค่อยๆ กระจายไปทั่วปริมาตรน้ำทั้งหมด

หากหมึกถูกฉีดอย่างรวดเร็วเพื่อให้การไหลปั่นป่วน แน่นอน การผสมจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นมาก จากข้อมูลที่ได้รับและยังคำนึงถึงขนาดของหลอดลมด้วย สรุปได้ว่าอากาศที่หายใจเข้าหรือการไหลของน้ำจะเข้าสู่ถุงลมอย่างช้าๆ โดยไม่มีความปั่นป่วน

ดังนั้น จึงสันนิษฐานได้ว่าเมื่อหายใจเข้า อากาศบริสุทธิ์(หรือน้ำ) โมเลกุลของออกซิเจนจะรวมตัวกันที่ศูนย์กลางของถุงลม (alveoli) ก่อน ตอนนี้พวกเขาต้องเอาชนะระยะทางที่สำคัญด้วยการแพร่กระจายก่อนที่จะไปถึงกำแพงที่พวกมันเข้าสู่กระแสเลือด

ระยะห่างเหล่านี้มากกว่าความหนาของเยื่อหุ้มที่แยกอากาศออกจากเลือดในปอดหลายเท่า ถ้าตัวกลางที่หายใจเข้าคืออากาศ สิ่งนี้ไม่ สำคัญไฉน: ออกซิเจนมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วถุงลมในเสี้ยววินาที

ความเร็วของการแพร่กระจายของก๊าซในน้ำนั้นน้อยกว่าในอากาศ 6,000 เท่า ดังนั้นเมื่อหายใจทางน้ำจึงมีความแตกต่าง แรงกดดันบางส่วนออกซิเจนในภาคกลางและรอบนอก เนื่องจากอัตราการแพร่ของก๊าซต่ำ ความดันออกซิเจนที่อยู่ตรงกลางถุงลมจะสูงขึ้นในแต่ละรอบการหายใจมากกว่าที่ผนัง ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ออกจากเลือดจะอยู่ใกล้ผนังถุงลมมากกว่าตรงกลาง

การแลกเปลี่ยนก๊าซในปอด

ข้อกำหนดเบื้องต้นทางทฤษฎีเหล่านี้เกิดขึ้นบนพื้นฐานของการศึกษา องค์ประกอบของก๊าซของเหลวที่หายใจออกระหว่างการทดลองกับสุนัข น้ำที่ไหลออกจากปอดของสุนัขถูกเก็บเป็นท่อยาว

ปรากฎว่าในน้ำส่วนแรกซึ่งเห็นได้ชัดว่ามาจากส่วนกลางของถุงลมนั้นมีออกซิเจนมากกว่าส่วนสุดท้ายซึ่งมาจากผนัง ในระหว่างการหายใจของสุนัขขึ้นไปในอากาศ ไม่พบความแตกต่างที่ประเมินค่าได้ในองค์ประกอบของอากาศที่หายใจออกช่วงแรกและช่วงสุดท้าย

เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าการแลกเปลี่ยนก๊าซที่เกิดขึ้นในปอดของสุนัขเมื่อหายใจด้วยน้ำนั้นคล้ายกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในหยดน้ำธรรมดาเมื่อมีการแลกเปลี่ยนบนพื้นผิว: ออกซิเจน - คาร์บอนไดออกไซด์ จากการเปรียบเทียบนี้ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของปอดได้ถูกสร้างขึ้น และเลือกทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งมิลลิเมตรให้เป็นหน่วยการทำงาน

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าปอดประกอบด้วยเซลล์แลกเปลี่ยนก๊าซทรงกลมประมาณครึ่งล้านเซลล์ ซึ่งการถ่ายโอนก๊าซทำได้โดยการแพร่กระจายเท่านั้น จำนวนและขนาดที่คำนวณได้ของเซลล์เหล่านี้ใกล้เคียงกับจำนวนและขนาดของโครงสร้างปอดที่เรียกว่า "primary lobules" (lobules) อย่างใกล้ชิด

เห็นได้ชัดว่า lobules เหล่านี้เป็นหน่วยการทำงานหลักของปอด ในทำนองเดียวกัน ด้วยการมีส่วนร่วมของข้อมูลทางกายวิภาค จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเหงือกของปลา ซึ่งหน่วยแลกเปลี่ยนก๊าซหลักจะมีรูปร่างแตกต่างกันตามลําดับ

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทำให้สามารถวาดเส้นแบ่งระหว่างอวัยวะระบบทางเดินหายใจของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและปลาได้อย่างชัดเจน ปรากฎว่าสิ่งสำคัญอยู่ในโครงสร้างทางเรขาคณิตของเซลล์ทางเดินหายใจ สิ่งนี้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อศึกษาการพึ่งพาอาศัยกันซึ่งเชื่อมโยงความต้องการการแลกเปลี่ยนก๊าซของปลากับคุณสมบัติของสิ่งแวดล้อมกับรูปร่างของอวัยวะระบบทางเดินหายใจของปลา

สมการที่แสดงการพึ่งพาอาศัยกันนี้รวมถึงปริมาณต่างๆ เช่น ความพร้อมใช้ของออกซิเจน กล่าวคือ ความเข้มข้น อัตราการแพร่กระจาย และความสามารถในการละลายในสิ่งแวดล้อมของสัตว์

ปริมาตรของอากาศหรือน้ำที่หายใจเข้าไป จำนวนและขนาดของเซลล์แลกเปลี่ยนก๊าซ ปริมาณออกซิเจนที่พวกมันดูดซึม และสุดท้ายคือความดันของออกซิเจนในเลือดแดง สมมุติว่าปลาไม่มีเหงือกเป็นอวัยวะในระบบทางเดินหายใจ แต่มีปอด

แทนที่ข้อมูลจริงของการแลกเปลี่ยนก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการหายใจของปลาเป็นสมการ เราพบว่าปลาที่มีปอดจะไม่สามารถอยู่ในน้ำได้ เนื่องจากการคำนวณแสดงให้เห็นว่าไม่มีออกซิเจนในเลือดแดงของปลาโดยสมบูรณ์ แบบอย่าง.

ซึ่งหมายความว่ามีข้อผิดพลาดในการสันนิษฐาน กล่าวคือ รูปแบบที่เลือกของเซลล์แลกเปลี่ยนก๊าซกลายเป็นที่ไม่ถูกต้อง ปลาอาศัยอยู่ในน้ำด้วยเหงือกซึ่งประกอบด้วยแผ่นแบนบางและหนาแน่น ในโครงสร้างดังกล่าว ตรงกันข้ามกับเซลล์ทรงกลมของปอด ไม่มีปัญหาการแพร่กระจายของก๊าซ

สัตว์ที่มีอวัยวะระบบทางเดินหายใจคล้ายปอดสามารถอยู่รอดในน้ำได้ก็ต่อเมื่อความต้องการออกซิเจนต่ำมาก ลองเอาปลิงทะเลเป็นตัวอย่าง

เหงือกทำให้ปลาสามารถอาศัยอยู่ในน้ำได้ และเหงือกเดียวกันนี้ไม่อนุญาตให้พวกมันอยู่นอกน้ำ ในอากาศจะยุบตัวลงภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง แรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสานระหว่างอากาศกับน้ำทำให้แผ่นเหงือกที่ยึดแน่นติดกัน

พื้นที่ทั้งหมดของเหงือกที่สามารถแลกเปลี่ยนก๊าซได้ลดลงมากจนปลาไม่สามารถหายใจได้แม้ว่าจะมีออกซิเจนในอากาศมากมายก็ตาม ถุงลมของปอดได้รับการปกป้องจากการถูกทำลายประการแรกโดยหน้าอกและประการที่สองโดยสารเปียกที่ปล่อยออกมาในปอดซึ่งช่วยลดแรงตึงผิวได้อย่างมาก

การหายใจของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำ

การศึกษากระบวนการหายใจของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำจึงเป็นข้อมูลใหม่เกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของการหายใจโดยทั่วไป ในทางกลับกัน มีการสันนิษฐานที่แท้จริงว่าบุคคลสามารถทำได้โดยไม่มีผลกระทบที่เป็นอันตราย เวลา จำกัดหายใจของเหลว ซึ่งจะช่วยให้นักดำน้ำสามารถลงลึกลงไปในมหาสมุทรได้ลึกกว่าตอนนี้

อันตรายหลักของการดำน้ำลึกเกี่ยวข้องกับแรงดันน้ำบน หน้าอกและปอด เป็นผลให้ความดันของก๊าซในปอดเพิ่มขึ้นและก๊าซบางชนิดเข้าสู่กระแสเลือดซึ่งนำไปสู่ผลร้ายแรง ที่ความดันสูง ก๊าซส่วนใหญ่เป็นพิษต่อร่างกาย

ดังนั้น ไนโตรเจนที่เข้าสู่กระแสเลือดของนักประดาน้ำทำให้เกิดอาการมึนเมาที่ระดับความลึก 30 เมตร และแทบจะทำให้เขาหยุดเคลื่อนไหวที่ระดับความลึก 90 เมตร เนื่องจากการดมยาสลบด้วยไนโตรเจน (ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้ก๊าซหายาก เช่น ฮีเลียม ซึ่งไม่เป็นพิษแม้ในระดับความเข้มข้นสูงมาก)

นอกจากนี้ หากนักประดาน้ำกลับจากความลึกสู่ผิวน้ำเร็วเกินไป ก๊าซที่ละลายในเลือดและเนื้อเยื่อจะถูกปล่อยออกมาในรูปของฟองอากาศ ทำให้เกิดอาการป่วยจากการบีบอัด

อันตรายนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากนักประดาน้ำไม่หายใจเอาอากาศ แต่เป็นของเหลวที่อุดมด้วยออกซิเจน ของเหลวในปอดจะทนต่อแรงกดดันจากภายนอกและปริมาตรของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว นักประดาน้ำที่ลงไปที่ความลึกหลายร้อยเมตร จะสามารถกลับขึ้นสู่ผิวน้ำได้อย่างรวดเร็วโดยไม่มีผลกระทบใดๆ

เพื่อพิสูจน์ว่าการเจ็บป่วยจากการบีบอัดไม่เกิดขึ้นเมื่อหายใจด้วยน้ำ การทดลองต่อไปนี้ได้ดำเนินการในห้องปฏิบัติการของฉัน ในการทดลองกับหนูที่หายใจด้วยของเหลว ความดันบรรยากาศ 30 ชั้นถูกทำให้เป็นบรรยากาศเดียวกันเป็นเวลาสามวินาที ไม่มีอาการของโรค ระดับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันนี้เทียบเท่ากับผลของการยกตัวจากระดับความลึก 910 เมตร ที่ความเร็ว 1,100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

คนสามารถหายใจเอาน้ำได้

การหายใจด้วยของเหลวอาจเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ในระหว่างการเดินทางในอวกาศในอนาคต เมื่อกลับมาจากดาวเคราะห์ที่ห่างไกล เช่น จากดาวพฤหัสบดี จะมีความจำเป็นในการเร่งความเร็วอย่างมาก ช่วยให้คุณออกจากโซนดึงดูดของโลกได้ การเร่งความเร็วเหล่านี้ยิ่งใหญ่กว่าที่ร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปอดที่เปราะบางได้ง่าย สามารถทนต่อได้

แต่น้ำหนักที่เท่ากันจะเป็นที่ยอมรับได้หากปอดเต็มไปด้วยของเหลว และร่างกายของนักบินอวกาศถูกแช่ในของเหลวที่มีความหนาแน่นเท่ากับเลือด เช่นเดียวกับที่ทารกในครรภ์จุ่มลงในน้ำคร่ำในครรภ์มารดา

นักสรีรวิทยาชาวอิตาลี Rudolf Margaria, T. Gualterotti และ D. Spinelli ได้ทำการทดลองดังกล่าวขึ้นในปี 1958 กระบอกเหล็กบรรจุหนูที่ตั้งครรภ์ถูกโยนจาก ความสูงต่างกันบนฐานตะกั่ว จุดประสงค์ของการทดลองคือเพื่อทดสอบว่าทารกในครรภ์จะรอดจากการชะลอตัวที่รุนแรงและผลกระทบจากการลงจอดหรือไม่ อัตราการชะลอตัวคำนวณจากความลึกของการเยื้องของกระบอกสูบไปยังฐานตะกั่ว

สัตว์เหล่านั้นตายทันทีระหว่างการทดลอง การชันสูตรพลิกศพพบว่าปอดได้รับความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม เอ็มบริโอที่ผ่าตัดแล้วยังมีชีวิตอยู่และพัฒนาได้ตามปกติ ทารกในครรภ์ได้รับการคุ้มครองโดยของเหลวในมดลูกสามารถทนต่อการเร่งความเร็วเชิงลบได้มากถึง 10,000 กรัม

หลังจากการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าสัตว์บกสามารถหายใจด้วยของเหลวได้ ก็มีเหตุผลที่จะสันนิษฐานถึงความเป็นไปได้ดังกล่าวสำหรับมนุษย์ ขณะนี้เรามีหลักฐานโดยตรงสนับสนุนข้อสันนิษฐานนี้ ตัวอย่างเช่น เรากำลังใช้วิธีการใหม่ในการรักษาโรคปอดบางชนิด

วิธีการประกอบด้วยการล้างปอดหนึ่งข้างด้วยน้ำเกลือที่เอาออก การปลดปล่อยทางพยาธิวิทยาจากถุงลมและหลอดลม ปอดที่สองขณะหายใจเอาก๊าซออกซิเจน

ความสำเร็จของการดำเนินการนี้เป็นแรงบันดาลใจให้เราตั้งค่าการทดลองโดย Francis D. Faleichik นักประดาน้ำผู้กล้าหาญที่อาสาสมัครใจ

ภายใต้การดมยาสลบสอดสายสวนคู่เข้าไปในหลอดลมของเขาซึ่งแต่ละท่อไปถึงปอด ที่อุณหภูมิร่างกายปกติ อากาศในปอดหนึ่งข้างจะถูกแทนที่ด้วยสารละลาย 0.9% เกลือแกง. “วัฏจักรการหายใจ” ประกอบด้วยการนำน้ำเกลือเข้าสู่ปอดแล้วเอาออก

วัฏจักรนี้ทำซ้ำเจ็ดครั้ง โดยใช้สารละลาย 500 มิลลิลิตรต่อ "ลมหายใจ" แต่ละครั้ง Faleychik ซึ่งมีสติสัมปชัญญะอย่างเต็มที่ในระหว่างขั้นตอนทั้งหมด กล่าวว่าเขาไม่ได้สังเกตเห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างแสง อากาศที่หายใจ และแสงและน้ำที่หายใจ นอกจากนี้เขายังไม่รู้สึกไม่สบายในระหว่างการเข้าและออกจากการไหลของของเหลวจากปอด

แน่นอนว่าการทดลองนี้ยังห่างไกลจากการพยายามหายใจด้วยปอดทั้งสองข้างในน้ำมาก แต่แสดงให้เห็นว่าการเติมน้ำเกลือลงในปอดของบุคคลนั้นหากทำตามขั้นตอนอย่างถูกต้องจะไม่ทำให้เนื้อเยื่อเสียหายและ ไม่ก่อให้เกิดความรู้สึกอันไม่พึงประสงค์

ปัญหาการหายใจของน้ำที่ยากที่สุด

น่าจะมากที่สุด ปัญหาหนักใจการแก้ไขเกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากปอดเมื่อหายใจเอาน้ำ ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ความหนืดของน้ำจะอยู่ที่ 36-40 เท่าของความหนืดของอากาศ ซึ่งหมายความว่าปอดจะสูบน้ำช้ากว่าอากาศอย่างน้อยสี่สิบเท่า

กล่าวอีกนัยหนึ่ง นักประดาน้ำรุ่นเยาว์ที่มีสุขภาพดีที่สามารถหายใจเอาอากาศเข้าไป 200 ลิตรต่อนาทีสามารถหายใจเอาน้ำได้เพียง 5 ลิตรต่อนาทีเท่านั้น เห็นได้ชัดว่าการหายใจเช่นนี้ คาร์บอนไดออกไซด์จะไม่ถูกปล่อยออกมาในปริมาณที่เพียงพอ แม้ว่าบุคคลนั้นจะแช่อยู่ในน้ำโดยสมบูรณ์ก็ตาม

ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้ตัวกลางที่คาร์บอนไดออกไซด์ละลายได้ดีกว่าในน้ำหรือไม่? ในฟลูออโรคาร์บอนสังเคราะห์เหลวบางชนิด คาร์บอนไดออกไซด์จะละลายมากกว่าในน้ำ 3 เท่า และออกซิเจน - 30 เท่า Leland S. Clark และ Frank Gollan แสดงให้เห็นว่าหนูสามารถอาศัยอยู่ในฟลูออไรด์คาร์บอนเหลวที่มีออกซิเจนได้ที่ความดันบรรยากาศ

คาร์บอนฟลูออไรด์ไม่เพียงมีออกซิเจนมากกว่าน้ำเท่านั้น แต่อัตราการแพร่ของก๊าซยังสูงขึ้นสี่เท่าในตัวกลางนี้ อย่างไรก็ตาม แม้ที่นี่ ปัญหาเล็ก ๆ ก็ยังเป็นอุปสรรค ปริมาณงานของเหลวในปอด: ฟลูออโรคาร์บอนมีความหนืดมากกว่าน้ำเกลือ

แปลจากภาษาอังกฤษโดย N. Poznanskaya

นี่อาจเป็นความคิดโบราณ นิยายวิทยาศาสตร์: สารหนืดบางชนิดเข้าชุดหรือแคปซูลเร็วมาก และ ตัวเอกทันใดนั้นก็พบว่าตัวเองสูญเสียอากาศที่เหลือจากปอดของตัวเองได้เร็วเพียงใด และภายในของเขาเต็มไปด้วยของเหลวสีผิดปกติจากน้ำเหลืองสู่เลือด ในท้ายที่สุด เขาถึงกับตื่นตระหนก แต่จิบตามสัญชาตญาณเล็กน้อย หรือถอนหายใจ และรู้สึกประหลาดใจที่พบว่าเขาสามารถหายใจเอาส่วนผสมที่แปลกใหม่นี้เข้าไปได้ราวกับว่าเขากำลังสูดอากาศธรรมดา

เราห่างไกลจากการตระหนักถึงแนวคิดเรื่องการหายใจของของเหลวหรือไม่? เป็นไปได้ไหมที่จะหายใจเอาส่วนผสมที่เป็นของเหลว และมีความจำเป็นจริงๆ สำหรับสิ่งนี้?
มีสามวิธีที่มีแนวโน้มที่ดีในการใช้เทคโนโลยีนี้ ได้แก่ การแพทย์ การดำน้ำลึก และอวกาศ

แรงกดดันต่อร่างกายของนักประดาน้ำจะเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 เมตรต่อ 1 บรรยากาศ เนื่องจากความดันลดลงอย่างรวดเร็ว อาการเจ็บป่วยจากการบีบอัดสามารถเริ่มต้นได้ โดยอาการที่ก๊าซที่ละลายในเลือดเริ่มเดือดด้วยฟองอากาศ ยังที่ ความดันสูงพิษของออกซิเจนและไนโตรเจนที่เป็นยาเสพติดได้ ทั้งหมดนี้ต่อสู้กับการใช้สารผสมระบบทางเดินหายใจแบบพิเศษ แต่ไม่ได้ให้การรับประกันใด ๆ แต่ลดโอกาสเกิดผลที่ไม่พึงประสงค์เท่านั้น แน่นอน คุณสามารถใช้ชุดประดาน้ำที่รักษาแรงกดดันต่อร่างกายของนักประดาน้ำและการหายใจของเขาให้อยู่ในบรรยากาศเดียวกันได้ แต่กลับกลายเป็นชุดที่ใหญ่ เทอะทะ ทำให้เคลื่อนไหวยาก และมีราคาแพงมากด้วย

การหายใจด้วยของเหลวสามารถให้แนวทางที่สามสำหรับปัญหานี้ในขณะที่ยังคงความคล่องตัวของชุดเวทสูทแบบยืดหยุ่นและความเสี่ยงต่ำของชุดแบบแข็ง สารช่วยหายใจซึ่งแตกต่างจากการหายใจแบบผสมที่มีราคาแพง ไม่ได้ทำให้ร่างกายอิ่มตัวด้วยฮีเลียมหรือไนโตรเจน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคลายการบีบอัดอย่างช้าๆ เพื่อหลีกเลี่ยงอาการเจ็บป่วยจากการบีบอัด

ในทางการแพทย์ การหายใจด้วยของเหลวสามารถใช้ในการรักษาทารกที่คลอดก่อนกำหนดได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อหลอดลมที่ด้อยพัฒนาของปอดจากความดัน ปริมาตร และความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศของเครื่องช่วยหายใจ การคัดเลือกและการทดสอบสารผสมต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าการอยู่รอดของทารกในครรภ์ได้เริ่มขึ้นแล้วในทศวรรษที่ 90 เป็นไปได้ที่จะใช้ส่วนผสมของเหลวที่มีการหยุดสมบูรณ์หรือหายใจไม่เพียงพอบางส่วน

การบินในอวกาศเกี่ยวข้องกับการบรรทุกเกินพิกัด และของเหลวจะกระจายแรงดันอย่างเท่าเทียมกัน หากบุคคลถูกแช่ในของเหลว ในระหว่างที่รับน้ำหนักเกิน แรงกดจะไปที่ร่างกายทั้งหมดของเขาและไม่ใช่ส่วนรองรับเฉพาะ (พนักเก้าอี้ เข็มขัดนิรภัย) หลักการนี้ใช้เพื่อสร้าง Libelle g-suit ซึ่งเป็นชุดอวกาศที่แข็งกระด้างซึ่งเต็มไปด้วยน้ำ ซึ่งช่วยให้นักบินยังคงมีสติสัมปชัญญะและมีประสิทธิภาพแม้ในแรง g ที่สูงกว่า 10 ก.

วิธีนี้จำกัดโดยความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์กับของเหลวที่แช่ ดังนั้นขีดจำกัดคือ 15-20 กรัม แต่คุณสามารถไปต่อและเติมปอดด้วยของเหลวที่มีความหนาแน่นใกล้เคียงกับน้ำ นักบินอวกาศที่แช่อยู่ในของเหลวอย่างสมบูรณ์และของเหลวที่หายใจได้จะรู้สึกถึงผลกระทบจากแรง g ที่สูงมาก เนื่องจากแรงในของเหลวมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง แต่ผลจะยังคงเกิดจากความหนาแน่นของเนื้อเยื่อร่างกายต่างกัน . ขีด จำกัด จะยังคงอยู่ แต่จะสูง

การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการหายใจด้วยของเหลวได้ดำเนินการในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมากับหนูทดลองและหนูทดลองซึ่งถูกบังคับให้สูดดมสารละลายน้ำเกลือที่มีปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำสูง ส่วนผสมดั้งเดิมนี้ช่วยให้สัตว์สามารถอยู่รอดได้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แต่ไม่สามารถกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ ดังนั้นปอดของสัตว์จึงได้รับความเสียหายอย่างไม่สามารถแก้ไขได้

ต่อมา งานเริ่มต้นด้วยเพอร์ฟลูออโรคาร์บอน และผลลัพธ์แรกของพวกเขาดีกว่าการทดลองน้ำเกลือมาก เปอร์ฟลูออโรคาร์บอนคือ อินทรียฺวัตถุซึ่งอะตอมไฮโดรเจนทั้งหมดจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมฟลูออรีน สารประกอบ Perfluorocarbon มีความสามารถในการละลายทั้งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นสารเฉื่อยมาก ไม่มีสี โปร่งใส ไม่สามารถทำลายเนื้อเยื่อปอดและร่างกายไม่ดูดซึม

ตั้งแต่นั้นมา ของเหลวในการหายใจก็ได้รับการปรับปรุง ขั้นสูงสุด ช่วงเวลานี้สารละลายนี้เรียกว่า perflubron หรือ "Liquivent" (ชื่อทางการค้า) ของเหลวใสคล้ายน้ำมันนี้มีความหนาแน่นสองเท่าของน้ำมีจำนวนมาก คุณสมบัติที่มีประโยชน์: สามารถบรรทุกออกซิเจนได้มากเป็นสองเท่าของอากาศทั่วไป อุณหภูมิต่ำเดือดดังนั้นหลังการใช้งานการกำจัดขั้นสุดท้ายออกจากปอดจะดำเนินการโดยการระเหย ถุงลมภายใต้อิทธิพลของของเหลวนี้เปิดได้ดีขึ้นและสารเข้าถึงเนื้อหาได้ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ปอดสามารถเติมของเหลวได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะต้องใช้เครื่องให้ออกซิเจนแบบเมมเบรน องค์ประกอบความร้อน และการระบายอากาศแบบบังคับ แต่ในทางปฏิบัติทางคลินิกส่วนใหญ่มักไม่ทำเช่นนี้ แต่ใช้การหายใจด้วยของเหลวร่วมกับการช่วยหายใจด้วยแก๊สแบบธรรมดา เติมปอดด้วยเพอร์ฟลูบรอนเพียงบางส่วนเท่านั้น ประมาณ 40% ของปริมาตรทั้งหมด

เฟรมจากภาพยนตร์เรื่อง The Abyss, 1989

อะไรทำให้เราไม่สามารถหายใจด้วยของเหลวได้? ของเหลวช่วยหายใจมีความหนืดและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้ไม่ดี จึงต้องมีการระบายอากาศที่ปอด เพื่อขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจาก คนธรรมดาน้ำหนัก 70 กิโลกรัมจะต้องไหล 5 ลิตรต่อนาทีขึ้นไปและนี่เป็นจำนวนมากเนื่องจากของเหลวมีความหนืดสูง ที่ การออกกำลังกายปริมาณการไหลที่ต้องการจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น และไม่น่าเป็นไปได้ที่บุคคลจะสามารถเคลื่อนย้ายของเหลวได้ 10 ลิตรต่อนาที ปอดของเราไม่ได้ถูกออกแบบมาให้หายใจเป็นของเหลว และไม่สามารถสูบฉีดปริมาตรดังกล่าวได้ด้วยตัวเอง

การใช้งาน ลักษณะเชิงบวกของเหลวช่วยหายใจในการบินและอวกาศอาจยังคงเป็นความฝันตลอดไป - ของเหลวในปอดสำหรับ g-suit ต้องมีความหนาแน่นของน้ำ และ perflubron นั้นหนักเป็นสองเท่า

ใช่ ปอดของเราสามารถ "หายใจ" ส่วนผสมที่อุดมด้วยออกซิเจนในทางเทคนิคได้ แต่น่าเสียดายที่เราสามารถทำได้เพียงไม่กี่นาทีในขณะนี้ เนื่องจากปอดของเราไม่แข็งแรงพอที่จะหมุนเวียนส่วนผสมของการหายใจเป็นเวลานาน . สถานการณ์อาจเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคต เหลือเพียงความหวังของเราให้นักวิจัยในพื้นที่นี้