"Sıvı solunum" şu ana kadar sadece köpekler için uygundur. Sıvıyı soluyun: Rus bilim adamları kurguyu gerçeğe dönüştürdü

Bilimsel araştırma bir gün durmayın, ilerleme devam ediyor, insanlığa daha fazla yeni keşifler veriyor. Yüzlerce bilim insanı ve yardımcıları, canlıları inceleme ve olağandışı maddeleri sentezleme alanında çalışıyor. Tüm departmanlar deneyler yapıyor, çeşitli teorileri test ediyor ve bazen keşifler hayal gücünü şaşırtıyor - sonuçta, sadece hayal edilebilecek şey gerçek olabilir. Fikirler geliştirirler ve bir insanı bir kriyo-odada dondurma ve ardından bir asırda çözdürme veya sıvıyı soluma yeteneği hakkında sorular onlar için sadece fantastik bir hikaye değildir. Onların sıkı çalışması bu fantezileri gerçeğe dönüştürebilir.

Bilim adamları uzun zamandır şu soruyla ilgileniyorlar: Bir kişi sıvı soluyabilir mi?

Bir kişinin sıvı solumaya ihtiyacı var mı?

Güç yok, zaman yok, hayır peşin böyle bir araştırma için. Ve on yıllardır en aydınlanmış zihinleri endişelendiren bu sorulardan biri şudur: Bir insan için sıvı soluma mümkün müdür? Akciğerler özel bir sıvıdan değil oksijeni emebilecek mi? Bu tür nefes almanın gerçek ihtiyacından şüphe duyanlar için en az 3 tane verebiliriz. umut verici yönler bir kişiye iyi durumda hizmet edeceği yer. Tabii uygulayabilirlerse.

• İlk yön içine dalıyor büyük derinlikler. Bildiğiniz gibi dalgıç dalış yaparken basınç hareketini yaşar. su ortamı havadan 800 kat daha yoğundur. Ve her 10 metre derinlikte 1 atmosfer artar. Basınçtaki böylesine keskin bir artış, çok hoş olmayan bir etki ile doludur - kanda çözünen gazlar, kabarcıklar şeklinde kaynamaya başlar. Bu fenomene "keson hastalığı" denir, genellikle aktif olarak katılanları etkiler. Ayrıca derin sularda yüzerken oksijen veya nitrojen zehirlenmesi riski vardır, çünkü bu gibi durumlarda bizim için hayati önem taşıyan bu gazlar çok zehirli hale gelir. Bununla bir şekilde savaşmak için ya özel solunum karışımları ya da kendi içlerinde 1 atmosferlik bir basınç sağlayan katı uzay giysileri kullanırlar. Ancak sıvı solunumu mümkün olsaydı, sorunun üçüncü, en kolay çözümü olurdu, çünkü solunum sıvısı vücudu nitrojen ve inert gazlarla doyurmaz ve uzun süreli dekompresyona gerek yoktur.
• İkinci uygulama yolu ilaçtır. İçinde solunum sıvılarının kullanılması prematüre bebeklerin hayatlarını kurtarabilir çünkü bronşları az gelişmiştir ve solunum cihazları onlara kolayca zarar verebilir. Bildiğiniz gibi, rahimde, embriyonun akciğerleri sıvı ile doldurulur ve doğum sırasında, hava solurken dokuların birbirine yapışmasına izin vermeyen bir madde karışımı olan pulmoner yüzey aktif madde biriktirir. Ancak erken doğumda nefes almak bebekten çok fazla güç gerektirir ve bu ölümcül olabilir.

Tarihte toplam sıvı ventilasyonu kullanımı için bir emsal vardır ve 1989 yılına kadar uzanır. Prematüre bebekleri ölümden kurtaran Temple Üniversitesi'nde (ABD) çocuk doktoru olarak çalışan T. Shaffer tarafından uygulandı. Ne yazık ki girişim başarısız oldu, üç küçük hasta hayatta kalamadı, ancak ölümlerin sıvı solunum yönteminin kendisinden değil başka nedenlerden kaynaklandığını belirtmekte fayda var.

O zamandan beri, tamamen havalandırılmış insan akciğerleri cesaret edemedi, ancak 90'larda şiddetli inflamasyonu olan hastalar kısmi sıvı ventilasyonuna maruz kaldı. Bu durumda, akciğerler sadece kısmen doldurulur. Ne yazık ki, geleneksel havalandırma da aynı şekilde çalıştığından, yöntemin etkinliği tartışmalıydı.

• Astronotikte uygulama. Mevcut teknoloji seviyesi ile bir astronot, uçuş sırasında 10 g'a kadar g-kuvvetleri yaşar. Bu eşikten sonra sadece çalışma kapasitesini değil, bilinci de sürdürmek imkansızdır. Evet ve vücut üzerindeki yük eşit değildir ve bir sıvıya daldırıldığında hariç tutulabilecek dayanak noktası boyunca basınç vücudun tüm noktalarına eşit olarak yayılacaktır. Bu ilke, suyla doldurulmuş ve sınırın 15-20 g'a çıkarılmasına izin veren ve o zaman bile insan dokularının yoğunluğunun sınırlandırılması nedeniyle sert Libelle uzay giysisinin tasarımının temelini oluşturur. Ve eğer astronot yalnızca sıvıya daldırılmazsa, aynı zamanda akciğerlerle de doldurulursa, o zaman 20 g'ın çok ötesinde aşırı aşırı yüklenmelere kolayca dayanması mümkün olacaktır. Elbette sonsuz değil, ancak bir koşul yerine getirildiğinde eşik çok yüksek olacaktır - akciğerlerdeki ve vücudun etrafındaki sıvının yoğunluğu suya eşit olmalıdır.

Sıvı solunumun kökeni ve gelişimi

İlk deneyler, geçen yüzyılın 60'larına kadar uzanıyor. Gelişen teknolojiyi ilk deneyimleyen siz olun sıvı solunum laboratuvar fareleri ve sıçanları, havayı değil, 160 atmosferlik bir basınç altında olan tuzlu su solüsyonunu solumaya zorlandı. Ve nefes aldılar! Ancak böyle bir ortamda uzun süre hayatta kalmalarını engelleyen bir sorun vardı - sıvı karbondioksitin uzaklaştırılmasına izin vermiyordu.

Ancak deneyler burada bitmedi. Ayrıca, hidrojen atomları flor atomları ile değiştirilen organik maddeler üzerinde araştırmalar başladı - sözde perflorokarbonlar. Sonuçlar eski ve ilkel sıvının sonuçlarından çok daha iyiydi, çünkü perflorokarbon hareketsizdir, vücut tarafından emilmez ve oksijeni ve hidrojeni mükemmel şekilde çözer. Ama mükemmellikten uzaktı ve bu yönde araştırmalar devam etti.

Şimdi bu alandaki en iyi başarı perflubron'dur (ticari adı - "Liquivent"). Bu sıvının özellikleri şaşırtıcı:

1. Bu sıvı akciğerlere girdiğinde alveoller daha iyi açılır ve gaz değişimi düzelir.
2. Bu sıvı havaya göre 2 kat daha fazla oksijen taşıyabilir.
3. Düşük kaynama noktası, buharlaşarak akciğerlerden atılmasını sağlar.

Ancak ciğerlerimiz tamamen sıvı solunum için tasarlanmamıştır. Bunları tamamen perflubron ile doldurursanız, bir membran oksijenatöre, bir ısıtma elemanına ve havalandırmaya ihtiyacınız olacaktır. Ve bu karışımın sudan 2 kat daha kalın olduğunu unutmayın. Bu nedenle, akciğerlerin sadece% 40 oranında sıvı ile doldurulduğu karışık ventilasyon kullanılır.

Ama neden sıvı soluyamıyoruz? Hepsi, sıvı bir ortamda çok zayıf bir şekilde uzaklaştırılan karbon dioksit nedeniyle. 70 kg ağırlığındaki bir kişi her dakika 5 litre karışımı kendi içinden geçirmelidir ve bu sakin bir durumdur. Bu nedenle, ciğerlerimiz teknik olarak sıvılardan oksijen alma kapasitesine sahip olsa da, çok zayıftır. Bu nedenle, yalnızca gelecekteki araştırmalar için umut edilebilir.

hava gibi su

Sonunda dünyaya gururla duyurmak için - "Artık bir insan su altında nefes alabilir!" - bilim adamları bazen harika cihazlar geliştirdiler. Böylece 1976'da Amerika'dan biyokimyacılar sudan oksijeni yeniden üretebilen ve onu bir dalgıç için sağlayabilen mucizevi bir cihaz yarattılar. Yeterli pil kapasitesi ile bir dalgıç, neredeyse süresiz olarak derinlikte kalabilir ve nefes alabilir.

Her şey, bilim adamlarının, hemoglobinin hem solungaçlardan hem de akciğerlerden eşit derecede hava ilettiği gerçeğine dayanarak araştırmaya başlamasıyla başladı. Poliüretanla karıştırılmış kendi venöz kanlarını kullandılar - suya daldırıldı ve bu sıvı, suda cömertçe çözünen oksijeni emdi. Ayrıca, kanın yerini özel bir malzeme aldı ve sonuç olarak, herhangi bir balığın olağan solungaçları gibi davranan bir cihaz elde edildi. Buluşun kaderi şudur: belirli bir şirket tarafından satın alındı, 1 milyon dolar harcadı ve o zamandan beri cihaz hakkında hiçbir şey duyulmadı. Ve elbette satışa çıkmadı.

Ama bu değil Ana hedef Bilim insanları. Rüyaları bir solunum cihazı değil, kişiye sıvı solumasını öğretmek istiyorlar. Ve bu hayali gerçekleştirme girişimleri bugüne kadar terk edilmedi. Bu nedenle, örneğin Rusya'daki araştırma enstitülerinden biri, doğuştan patolojisi olan bir gönüllü üzerinde sıvı solunum testleri yaptı - gırtlak yokluğu. Ve bu, vücudun bronşlardaki en küçük su damlasına faringeal halkanın sıkışması ve boğulma eşlik ettiği sıvıya tepki göstermediği anlamına geliyordu. Bu kas olmadığı için deney başarılı oldu. Deney boyunca karın hareketlerinin yardımıyla karıştırdığı sıvı akciğerlerine döküldü, ardından sakin ve güvenli bir şekilde dışarı pompalandı. Karakteristik olarak, sıvının tuz bileşimi, kanın tuz bileşimine karşılık geldi. Bu bir başarı olarak kabul edilebilir ve bilim adamları, yakında patolojisi olmayan insanlara uygun bir sıvı solunum yöntemi bulacaklarını iddia ediyorlar.

Yani efsane mi gerçek mi?

Tutkuyla her şeyi fethetmek isteyen bir adamın inatçılığına rağmen olası ortamlar habitatlar, doğanın kendisi hala nerede yaşayacağına karar veriyor. Ne yazık ki, araştırmaya ne kadar zaman harcanırsa, kaç milyon harcanırsa harcansın, bir insanın karada olduğu kadar su altında da nefes alması olası değildir. insanlar ve Deniz yaşamı Tabii ki, çok ortak noktaları var, ancak yine de çok daha fazla fark var. Amfibi adam okyanusun koşullarına dayanamazdı ve uyum sağlamayı başarsaydı, karaya giden yol ona kapalı olurdu. Ve tüplü dalgıçlarda olduğu gibi, amfibi insanlar sahile su kıyafetleriyle giderdi. Ve bu nedenle, meraklıların ne dediği önemli değil, bilim adamlarının kararı hala sağlam ve hayal kırıklığı yaratıyor - bir kişinin su altında uzun bir ömrü imkansız, bu konuda ana doğaya karşı çıkmak mantıksız ve tüm sıvı soluma girişimleri mahkum edildi. başarısızlığa.

Ama umutsuzluğa kapılmayın. Denizin dibi hiçbir zaman evimiz olmayacak olsa da, üzerinde sık sık misafir olmak için vücudun tüm mekanizmalarına ve teknik imkanlara sahibiz. Peki üzülmeye değer mi? Ne de olsa bu ortamlar insan tarafından bir dereceye kadar fethedildi ve şimdi önünde uzayın uçurumları uzanıyor.

Ve şimdilik, okyanusun derinliklerinin bizim için mükemmel bir iş yeri olacağını güvenle söyleyebiliriz. Ancak azim, su altında çok ince bir gerçek nefes alma çizgisine yol açabilir, kişinin yalnızca bu sorunu çözmek için çalışması gerekir. Ve kara uygarlığının sualtına dönüştürülüp dönüştürülmeyeceği sorusunun cevabı sadece kişinin kendisine bağlıdır.

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

"Laboratuvarlarından birinde sıvı soluma çalışmaları devam ediyor. Köpekler üzerinde deneyler yapılırken. Bizimle, kırmızı bir dachshund yüzü aşağı bakacak şekilde büyük bir şişeye daldırıldı. Görünüşe göre, neden hayvanla alay ediyorsun, şimdi boğulacak. Hayır. 15 dakika su altında oturdu. Rekor 30 dakika. İnanılmaz. Köpeğin ciğerlerinin oksijenli bir sıvıyla dolu olduğu ortaya çıktı, bu da onun su altında nefes almasını mümkün kıldı. Onu dışarı çıkardıklarında biraz uyuşuktu - diyorlar ki, hipotermi nedeniyle (ve bence kim herkesin önünde bir kavanozda su altında kalmayı sever), ama birkaç dakika sonra oldukça kendine geldi. Yakında insanlar üzerinde deneyler yapılacak ”diyor RG muhabiri Igor Chernyak.

“Hepsi bir fantezi hikayesi gibi geldi. ünlü film Bir kişinin, kaskı sıvı ile doldurulmuş bir uzay giysisi içinde büyük bir derinliğe inebileceği "Uçurum". Denizaltı onunla nefes aldı. Artık fantezi değil” diye yazıyor.

Muhabire göre, "sıvı solunum teknolojisi, akciğerlerin kana nüfuz eden oksijenle doymuş özel bir sıvıyla doldurulmasını içerir."

“İleri Araştırma Vakfı benzersiz bir projenin uygulanmasını onayladı, çalışma Mesleki Tıp Araştırma Enstitüsü tarafından yürütülüyor. Sadece denizaltılar için değil, pilotlar ve astronotlar için de faydalı olacak özel bir takım elbise oluşturulması planlanıyor” diyor.

Davydov muhabire, köpekler için su haznesine daldırılan özel bir kapsül oluşturulduğunu söyledi. yüksek tansiyon. "Üzerinde şu an Köpekler, 500 metreye kadar derinlikte yarım saatten fazla sağlığa zarar vermeden nefes alabilir. Vakfın başkanı, "Tüm test köpekleri hayatta kaldı ve uzun süreli sıvı soluma sonrasında kendilerini iyi hissediyorlar" dedi.

Ayrıca gazete şunları yazıyor: “Ülkemizde insanlar üzerinde sıvı soluma deneyleri yapıldığını çok az kişi biliyor. Harika sonuçlar verdi. Aquanauts, sıvıyı yarım kilometre veya daha fazla derinlikte soludu. Bu sadece kahramanları hakkında insanların bilmediği şeydi.

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

Tasarlanmış ve hatta devreye alınmış özel kurtarma denizaltılar. İnsanların yüzlerce metrelik derinliklere uyum sağlama olasılıkları araştırıldı. Dahası, aquanotun böyle bir derinlikte olması gerekiyordu, ağır bir dalgıç kıyafeti içinde değil, arkasında tüplü teçhizatı olan hafif yalıtımlı bir dalgıç giysisi içinde, hareketleri hiçbir şey tarafından kısıtlanmadı.

kadarıyla insan vücudu neredeyse tamamen sudan oluşur, o zaman derinlikteki korkunç basınç onun için tehlikeli değildir. Basınç odasındaki basıncı gerekli değere yükselterek gövde basitçe buna hazırlanmalıdır. ana problem farklı bir şekilde. Onlarca atmosfer basıncında nasıl nefes alınır? Temiz hava vücuda zehir olur. Genellikle nitrojen-helyum-oksijen olmak üzere özel hazırlanmış gaz karışımlarında seyreltilmelidir.

Tarifleri - çeşitli gazların oranları - en çok büyük sır benzer çalışmaların devam ettiği tüm ülkelerde. Ama çok için büyük derinlik ve helyum karışımları tasarruf etmez. Akciğerlerin patlamaması için sıvı ile doldurulması gerekir. Akciğerlerde bir kez boğulmaya yol açmayan, ancak alveollerden vücuda oksijen aktaran bir sıvı nedir - sırlardan bir sır.

Bu nedenle SSCB'de ve daha sonra Rusya'da sualtılarla yapılan tüm çalışmalar "çok gizli" başlığı altında gerçekleştirildi.

Bununla birlikte, 1980'lerin sonlarında Karadeniz'de test denizaltılarının yaşadığı ve çalıştığı bir derin su su istasyonu olduğuna dair oldukça güvenilir bilgiler var. Sadece dalış kıyafetleri giymiş, sırtlarında scuba teçhizatı ile denize açıldılar ve 300 ila 500 metre derinliklerde çalıştılar. Akciğerlerine basınç altında özel bir gaz karışımı verildi.

Denizaltı tehlikedeyse ve dibe batarsa, ona bir kurtarma denizaltısı gönderileceği varsayıldı. Aquanotlar uygun derinlikte çalışmak için önceden hazırlanacaktır.

En zoru, ciğerlerin sıvıyla dolmasına dayanabilmek ve korkudan ölmemektir.

Kurtarma denizaltısı felaket bölgesine yaklaştığında, hafif ekipmanlı dalgıçlar okyanusa çıkacak, acil durum botunu denetleyecek ve özel derin deniz dalgıçlarının yardımıyla mürettebatın tahliyesine yardımcı olacak.

SSCB'nin dağılması nedeniyle bu çalışmaları tamamlamak mümkün olmadı. Ancak, derinlemesine çalışanlar hala Sovyetler Birliği Kahramanlarının yıldızlarını almayı başardılar.

Bu muhtemelen bilimkurguda bir klişedir: belirli bir kıvamlı madde bir giysiye veya kapsüle çok hızlı bir şekilde girer ve kahraman aniden kendi ciğerlerindeki havanın geri kalanını ne kadar çabuk kaybettiğini keşfeder ve içi lenften kana kadar alışılmadık bir gölge sıvısıyla dolar. Sonunda paniğe kapılır, ancak içgüdüsel olarak birkaç yudum alır, daha doğrusu iç çeker ve bu egzotik karışımı sıradan bir havayı teneffüs ediyormuş gibi soluyabildiğini görünce şaşırır.

Sıvı solunum fikrini gerçekleştirmekten çok mu uzağız? Sıvı karışımı solumak mümkün müdür ve buna gerçekten ihtiyaç var mı? Bu teknolojiyi kullanmanın umut verici üç yolu vardır: tıp, büyük derinliklere dalış ve astronot.

Bir dalgıcın vücudundaki basınç her on metrede bir atmosfer artar. Basınçtaki keskin bir düşüş nedeniyle, kanda çözünen gazların kabarcıklarla kaynamaya başladığı belirtilerle dekompresyon hastalığı başlayabilir. Ayrıca yüksek basınç olası oksijen ve narkotik nitrojen zehirlenmesi. Bütün bunlar, özel solunum karışımlarının kullanımıyla gerçekleştirilir, ancak herhangi bir garanti vermezler, ancak yalnızca hoş olmayan sonuçların olasılığını azaltırlar. Elbette, dalgıcın vücudundaki basıncı ve nefes alma karışımını tek bir atmosferde tutan dalgıç kıyafetlerini kullanabilirsiniz, ancak bunlar sırasıyla büyük, hacimlidir, hareketi zorlaştırır ve aynı zamanda çok pahalıdır.

Sıvı soluma, elastik dalgıç giysilerinin hareketliliğini ve sert giysilerin düşük risklerini korurken, bu soruna üçüncü bir çözüm sağlayabilir. Solunum sıvısı, pahalı solunum karışımlarının aksine, vücudu helyum veya nitrojenle doyurmaz, bu nedenle dekompresyon hastalığından kaçınmak için yavaş dekompresyona da gerek yoktur.

Tıpta, ventilatörlerin havasındaki basınç, hacim ve oksijen konsantrasyonunun akciğerlerin az gelişmiş bronşlarına zarar vermemesi için prematüre bebeklerin tedavisinde sıvı solunum kullanılabilir. Prematüre bir fetüsün hayatta kalmasını sağlamak için çeşitli karışımların seçimi ve test edilmesi 90'lı yıllarda başladı. Tam durma veya kısmi solunum yetmezliği olan bir sıvı karışımı kullanmak mümkündür.

Uzay uçuşu büyük aşırı yüklenmelerle ilişkilidir ve sıvılar basıncı eşit olarak dağıtır. Bir kişi bir sıvıya batırılırsa, aşırı yüklenmeler sırasında, basınç belirli desteklere (koltuk arkalıkları, emniyet kemerleri) değil tüm vücuduna gider. Bu prensip, pilotun 10 g'ın üzerindeki g-kuvvetlerinde bile bilinçli ve verimli kalmasını sağlayan, suyla dolu katı bir uzay giysisi olan Libelle g-suit'i yaratmak için kullanıldı.

Bu yöntem, insan vücut dokusu ve kullanılan daldırma sıvısı arasındaki yoğunluk farkı ile sınırlıdır, bu nedenle sınır 15-20 gr'dır. Ancak daha ileri gidebilir ve ciğerleri suya yakın bir sıvıyla doldurabilirsiniz. Tamamen sıvıya daldırılmış ve nefes alan sıvıya batırılmış bir astronot, sıvıdaki kuvvetler her yöne eşit olarak dağıldığından, aşırı yüksek g-kuvvetlerinin etkisini nispeten az hissedecektir, ancak etki yine de vücut dokularının farklı yoğunluğu nedeniyle olacaktır. . Limit yine de kalacak, ancak yüksek olacak.

Sıvı soluma ile ilgili ilk deneyler, geçen yüzyılın 60'larında, bir tuzlu su çözeltisini solumaya zorlanan laboratuvar fareleri ve sıçanları üzerinde gerçekleştirildi. yüksek içerikÇözünmüş oksijen. Bu ilkel karışım, hayvanların belirli bir süre hayatta kalmalarını sağladı, ancak karbondioksiti uzaklaştıramadı, bu nedenle hayvanların akciğerleri onarılamaz şekilde hasar gördü.

Daha sonra perflorokarbonlarla çalışmalar başladı ve ilk sonuçları çok daha iyiydi. daha iyi sonuçlar tuz çözeltisi deneyleri. Perflorokarbonlar organik madde, tüm hidrojen atomlarının flor atomları ile değiştirildiği. Perflorokarbon bileşikleri hem oksijeni hem de karbondioksiti çözme özelliğine sahiptir, çok inerttir, renksizdir, şeffaftır, akciğer dokusuna zarar vermez ve vücut tarafından emilmez.

O zamandan beri solunum sıvıları geliştirildi, bugüne kadarki en gelişmiş çözüm perflubron veya "Liquivent" (ticari isim) olarak adlandırılıyor. Yoğunluğu suyun iki katı olan bu yağa benzer şeffaf sıvının birçok özelliği vardır. faydalı nitelikler: Normal havaya göre iki kat daha fazla oksijen taşıyabilir, düşük sıcaklık kaynatılır, bu nedenle kullanımdan sonra akciğerlerden nihai olarak çıkarılması buharlaşma ile gerçekleştirilir. Bu sıvının etkisi altında alveoller daha iyi açılır ve madde içeriğine ulaşır, bu da gaz alışverişini iyileştirir.

Akciğerler, bir membran oksijenatör, bir ısıtma elemanı ve cebri havalandırma gerektiren sıvı ile tamamen dolabilir. Ama içinde klinik uygulamaçoğu zaman bunu yapmazlar, ancak geleneksel gaz ventilasyonu ile birlikte sıvı solunumu kullanırlar, akciğerleri perflubron ile sadece kısmen, toplam hacmin yaklaşık %40'ını doldururlar.

The Abyss, 1989 filminden kare

Sıvı solunumu kullanmamızı engelleyen nedir? Solunum sıvısı viskozdur ve karbondioksiti zayıf bir şekilde uzaklaştırır, bu nedenle akciğerlerin zorla havalandırılması gerekecektir. Karbondioksiti çıkarmak için sıradan insan 70 kilogram ağırlığında, dakikada 5 litre veya daha fazla bir akış gerekli olacaktır ve sıvıların yüksek viskozitesi göz önüne alındığında bu çok fazladır. saat fiziksel aktivite gereken akış miktarı yalnızca artacaktır ve bir kişinin dakikada 10 litre sıvı taşıması pek olası değildir. Akciğerlerimiz sıvı solumak için tasarlanmamıştır ve bu hacimleri kendi başlarına pompalayamazlar.

kullanım olumlu özellikler havacılık ve uzay bilimlerinde solunum sıvıları da sonsuza kadar bir rüya olarak kalabilir - bir g-suit için akciğerlerdeki sıvı su yoğunluğuna sahip olmalıdır ve perflubron iki kat daha ağırdır.

Evet, ciğerlerimiz teknik olarak oksijence zengin belirli bir karışımı "soluyabilir", ancak ne yazık ki şu anda bunu yalnızca birkaç dakika için yapabiliyoruz, çünkü akciğerlerimiz solunum karışımını uzun süre dolaştıracak kadar güçlü değil. . Durum gelecekte değişebilir, sadece bu alandaki araştırmacılara umutlarımızı çevirmek için kalır.

28 Aralık 2017

Foundation for Advanced Study (FPI) 2016 yılında sıvı soluma projesini onayladığından, halk projenin başarısıyla yakından ilgilendi. Bu teknolojinin yeteneklerinin yakın tarihli bir gösterimi, interneti kelimenin tam anlamıyla havaya uçurdu. Başbakan Yardımcısı Dmitry Rogozin ile Sırbistan Cumhurbaşkanı Aleksandar Vucic arasında yapılan görüşmede dachshund, oksijenle doyurulmuş özel bir sıvı içeren bir akvaryuma iki dakika daldırıldı. İşlemden sonra, Başbakan Yardımcısına göre köpek hayatta ve iyi durumda.

Kişisel olarak, elbette, sosyal ağlarda köpeğe acıyanların kalabalığının, örneğin genellikle enstitülerde gruplar halinde ölen fareleri ve tavşanları korumak için neden acele etmediğini açık değil. Ve ayrıca ilginçtir, örneğin Kraliçe'nin de acımasız ve kalpsiz olduğunu düşünürler - insanlığın yararına birden fazla köpek bağışladı. Ve burada, A. Tamam, bundan hiç bahsetmiyoruz.

Bu sıvı neydi? Sıvı solunabilir mi? Ve bu bilimsel araştırma alanındaki işler nasıl?

Keşfin neden gerçek bir atılım olarak adlandırıldığını netleştirmek için. 80'lerin sonlarında sıvı solunumu düşünülüyordu. bilimkurgu. Filmin kahramanları tarafından Amerikalı yönetmen James Cameron "The Abyss" tarafından kullanıldı. Ve resimde bile buna deneysel geliştirme deniyordu.

Uzun zamandır insanlara ve hayvanlara sıvı solumayı öğretmeye çalışılıyor. 60'lı yıllardaki ilk deneyler başarısız oldu, deney fareleri çok uzun yaşamadı. İnsanlarda, sıvı akciğer ventilasyonu tekniği, prematüre bebekleri kurtarmak için Amerika Birleşik Devletleri'nde yalnızca bir kez test edildi. Ancak üç bebekten hiçbiri hayata döndürülemedi.

Daha sonra akciğerlere oksijen vermek için perftoran kullanıldı, aynı zamanda kan ikamesi olarak da kullanıldı. Asıl sorun bu sıvının yeterince saflaştırılamamış olmasıydı. Karbondioksit içinde zayıf bir şekilde çözüldü ve uzun süreli solunum için akciğerlerin zorla havalandırılması gerekiyordu. Dinlenirken, ortalama yükseklikte bir adam, dakikada 10 litre yüklerle dakikada 5 litre sıvıdan geçmek zorunda kaldı. Akciğerler bu tür yükler için uyarlanmamıştır. Araştırmacılarımız bu sorunu çözmeyi başardı.

Sıvı solunumu, akciğerlerin sıvı havalandırması - oksijeni iyi çözen bir sıvı yardımıyla solunum. Üzerinde şu an bu tür teknolojilerin sadece birkaç deneyi yapıldı.

Sıvı solunum, akciğerleri kana nüfuz eden çözünmüş oksijenle doymuş sıvı ile doldurmayı içerir. Bu amaç için en uygun maddeler oksijen ve karbondioksiti iyi çözen, yüzey gerilimi düşük, oldukça inert olan ve vücutta metabolize olmayan perflorokarbon bileşikleri olarak kabul edilir.

Akciğerlerin kısmi sıvı ventilasyonu şu anda çeşitli solunum bozuklukları için klinik deneyler altındadır. Perflorokarbonların buharlarını ve aerosollerini kullanan ventilasyon dahil olmak üzere akciğerlerin sıvı ventilasyonunun çeşitli yöntemleri geliştirilmiştir.

Akciğerlerin tam sıvı ventilasyonu, akciğerlerin sıvı ile tamamen doldurulmasından oluşur. Akciğerlerin tam sıvı ventilasyonuna ilişkin deneyler, 1970'lerde ve 1980'lerde SSCB ve ABD'de hayvanlar üzerinde yapıldı. Örneğin, 1975'te Kalp Damar Cerrahisi Enstitüsü'nde. A. N. Bakuleva, Profesör F. F. Beloyartsev, ülkede ilk kez, florokarbon oksijenatörleri kullanarak uzun süreli ekstrapulmoner oksijenasyon ve akciğerlerdeki gazlı ortamı sıvı perflorokarbon ile değiştirme üzerine çalışmalar yaptı. Ancak bu deneyler henüz bu aşamadan ayrılmamıştır. Bunun nedeni, akciğerlerin sıvı ventilasyonuna uygun çalışılan bileşiklerin, uygulanabilirliklerini önemli ölçüde sınırlayan bir takım dezavantajlara sahip olmasıdır. Özellikle sürekli uygulanabilecek hiçbir yöntem bulunamadı.

Sıvı solunumun, derin deniz dalışlarında, uzay uçuşlarında, belirli hastalıkların karmaşık tedavisindeki araçlardan biri olarak kullanılabileceği varsayılmaktadır.

Rusya Federasyonu'nda, bir bilim adamı, doktor, teknoloji geliştiricisi ve Sıvı Solunum cihazının mucidi olan Andrey Viktorovich Filippenko, sıvı solunumu alanında deneyler ve gelişmeler yapmaktadır. Bilim insanının gelişmeleri hem Rusya'da hem de yurtdışında biliniyor. Filippenko, sıvı solunumu, akciğer patofizyolojisi, restoratif tıp, farmakolojik testler ve tıbbi cihaz geliştirme alanlarında aktif bir MD Doktora uzmanıdır. 20'den fazla bilimsel ve teknik rapor üretti ve yaklaşık 30'u yayınladı. bilimsel makaleler Rusça ve yabancı basın. Rusya, Almanya, Belçika, İsveç, Büyük Britanya ve İspanya da dahil olmak üzere sıvı solunum ve denizaltı kurtarma konusunda çok sayıda konferansta konuştu. Dekompresyon gaz kabarcıklarının ultrasonik konumu vb. Yöntemi için telif hakkı sertifikalarına sahiptir. 2014 yılında Andrey Viktorovich Filippenko, 2016 yılına kadar süren İleri Araştırma Vakfı ile bir anlaşma imzaladı.

"Bilim adamları doğada olmayan maddeleri sentezlediler - moleküller arası kuvvetlerin o kadar küçük olduğu ve bir sıvı ile bir gaz arasında bir ara madde olarak kabul edildikleri perflorokarbonlar. Oksijeni kendi içlerinde sudan 18-20 kat daha fazla çözüyorlar" diyor. tıp bilimleri doktoru Evgeny Mayevsky, Profesör, Rusya Bilimler Akademisi Teorik ve Deneysel Biyofizik Enstitüsü'nde Biyolojik Sistemlerin Enerji Laboratuvarı Başkanı, perftoran'ın yaratıcılarından biri, sözde mavi kan. 1979'dan beri perflorokarbonların tıbbi uygulamaları üzerinde çalışıyor.

saat kısmi basıncı 100 mililitre suda bir atmosferde sadece 2,3 mililitre oksijen çözünür. Aynı koşullar altında, perflorokarbonlar 50 mililitreye kadar oksijen içerebilir. Bu onları potansiyel olarak nefes alabilir hale getirir.

"Örneğin, her 10 metrede bir derinliğe dalarken, basınç en az bir atmosfer artar. Sonuç olarak, göğüs kafesi ve akciğerler o kadar küçülür ki gazlı bir ortamda nefes almak imkansız hale gelir. Ve akciğerlerde havadan ve hatta sudan çok daha yoğun gaz taşıyan bir sıvı varsa, o zaman işlev görebilirler. Oksijen, havada bol miktarda bulunan ve dokularda çözünmesi, derinden yukarı çıkarken dekompresyon hastalığının en önemli nedenlerinden biri olan nitrojen ile karışmadan perflorokarbonlarda çözülebilir” diye devam ediyor Maevsky.

Oksijen, akciğerleri dolduran sıvıdan kana girer. Ayrıca kanda taşınan karbondioksiti de çözebilir.

Sıvı solunum prensibi balıklar tarafından mükemmel bir şekilde yönetilir. Solungaçları muazzam bir su hacmini kendi içinden geçirir, orada çözünen oksijeni alıp kana verir. İnsanın solungaçları yoktur ve tüm gaz alışverişi, yüzey alanı vücudun yüzey alanının yaklaşık 45 katı olan akciğerler yoluyla gerçekleşir. Havayı içlerinden geçirmek için nefes alır ve nefes veririz. Solunum kasları bu konuda bize yardımcı olur. Perflorokarbonlar havadan daha yoğun olduklarından, yüzeyde onların yardımıyla nefes almak çok problemlidir.

Araştırmacı, "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." .

Bununla birlikte, bir kişinin sıvı soluması için temel bir engel yoktur. Evgeny Mayevsky, Rus bilim adamlarının gösterilen teknolojiyi dünyaya getireceğine inanıyor. pratik uygulama gelecek birkaç yıl içinde.

Canlandırmadan denizaltıların kurtarılmasına

Bilim adamları, geçen yüzyılın ortalarında nefes alan gaz karışımlarına bir alternatif olarak perflorokarbonları düşünmeye başladılar. 1962'de Hollandalı araştırmacı Johannes Kylstra, 160 atmosferlik bir basınçta oksijenli bir tuzlu su çözeltisine yerleştirilmiş bir kemirgenle yapılan bir deneyi anlatan "Balık olarak fareler hakkında" bir makale yayınladı. Hayvan 18 saat canlı kaldı. Daha sonra Kilstra perflorokarbonlarla deneyler yapmaya başladı ve 1966'da Cleveland Çocuk Hastanesi'nde (ABD) fizyolog Leland C. Clark bunları kistik fibrozlu yenidoğanların solunumunu iyileştirmek için kullanmaya çalıştı. Bu, bir çocuğun az gelişmiş akciğerlerle doğduğu, alveollerinin nefes almasını engelleyen alveollerinin çöktüğü genetik bir hastalıktır. Bu tür hastaların akciğerleri oksijenli tuzlu su ile yıkanır. Clark, oksijen içeren bir sıvıyla yapmanın daha iyi olduğuna karar verdi. Bu araştırmacı daha sonra sıvı solunumunun gelişimi için çok şey yaptı.

1970'lerin başında, SSCB, büyük ölçüde Leningrad Kan Transfüzyonu Araştırma Enstitüsü laboratuvarının başkanı Zoya Aleksandrovna Chaplygina nedeniyle "solunum" sıvısıyla ilgilenmeye başladı. Bu enstitü, kan ikameleri yaratma projesinde liderlerden biri oldu - perflorokarbon emülsiyonlarına dayanan oksijen taşıyıcıları ve modifiye hemoglobin çözeltileri.

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

Evgeny Mayevsky, "Deneylerimizde küçük hayvanların akciğerleri biraz acı çekti, ancak hepsi hayatta kaldı" diye hatırlıyor.

Sıvı yardımıyla solunum sistemi, Leningrad ve Moskova enstitülerinde ve 2008'den beri - Samara Devlet Havacılık ve Uzay Üniversitesi Aerohidrodinamik Bölümü'nde kapalı bir konuda geliştirildi. Dalgıçların büyük derinliklerden acil olarak kurtarılması durumunda sıvı solunumu uygulamak için "Denizkızı" tipinde bir kapsül yaptılar. 2015'ten beri geliştirme, FPI tarafından desteklenen Terek teması üzerinde Sivastopol'da test edilmiştir.

Nükleer projenin mirası

Perflorokarbonlar (perflorokarbonlar), tüm hidrojen atomlarının flor atomlarıyla değiştirildiği organik bileşiklerdir. Bu, eksiksizlik, bütünlük anlamına gelen Latince "per-" öneki ile vurgulanır. Bu maddeler doğada bulunmaz. içinde sentezlenmeye çalışıldı. geç XIX yüzyılda, ancak nükleer endüstri için ihtiyaç duyulduğunda ancak II. Dünya Savaşı'ndan sonra gerçekten başarılı oldu. SSCB'deki üretimleri, Rusya Bilimler Akademisi Ekonomi Enstitüsü'nde organoflor bileşikleri laboratuvarının kurucusu Akademisyen Ivan Ludwigovich Knunyants tarafından kuruldu.

"Zenginleştirilmiş uranyum elde etme 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, sıvı perflorokarbonlar suya benzer, ancak gözle görülür şekilde daha yoğundur. Alkaliler ve asitlerle reaksiyona girmezler, oksitlenmezler, 600 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda bozunmazlar. Aslında, kimyasal olarak kabul edilirler. atıl bileşikler. Bu özelliklerinden dolayı perflorokarbon malzemeler resüsitasyon ve rejeneratif tıpta kullanılmaktadır.

"Böyle bir operasyon var - bronşiyal lavaj, anestezi altındaki bir kişi bir akciğerle ve sonra diğeriyle yıkandığında. 80'lerin başında, Volgograd cerrahı A.P. Savin ile birlikte, bu prosedürün en iyi şekilde yapıldığı sonucuna vardık. bir emülsiyon şeklinde perflorokarbon," - Evgeny Mayevsky bir örnek veriyor.

Bu maddeler, oftalmolojide, yara iyileşmesini hızlandırmak için, kanser dahil hastalıkların teşhisinde aktif olarak kullanılmaktadır. AT son yıllar perflorokarbonları kullanan NMR teşhis yöntemi yurtdışında geliştirilmektedir. Ülkemizde bu çalışmalar Moskova Devlet Üniversitesi'nden bir bilim insanı ekibi tarafından başarıyla yürütülmektedir. Akademisyen Alexei Khokhlov, INEOS, ITEB RAS ve IEP (Serpukhov) rehberliğinde M. V. Lomonosov.

Bu maddelerin, koşullar altında çalışan sistemler için yağlar, yağlayıcılar yapmak için kullanıldığı gerçeğinden bahsetmemek mümkün değil. yüksek sıcaklıklar jet motorları dahil.

Kaynaklar:

Rusya İleri Araştırmalar Vakfı, köpekler üzerinde dalgıçlar için sıvı solunum teknolojisini test etmeye başladı.

Fon Genel Müdür Yardımcısı Vitaly Davydov bu konuda konuştu. Ona göre, tam ölçekli testler zaten devam ediyor.

Laboratuvarlarından birinde sıvı solunumu üzerinde çalışmalar devam ediyor. Köpekler üzerinde deneyler yapılırken. Bizimle, kırmızı bir dachshund yüzü aşağı bakacak şekilde büyük bir şişeye daldırıldı. Görünüşe göre, neden hayvanla alay ediyorsun, şimdi boğulacak. Hayır. 15 dakika su altında oturdu. Rekor 30 dakika. İnanılmaz. Köpeğin ciğerlerinin oksijenli bir sıvıyla dolu olduğu ortaya çıktı, bu da onun su altında nefes almasını mümkün kıldı. Onu dışarı çıkardıklarında biraz uyuşuktu - diyorlar ki, hipotermi nedeniyle (ve bence kim herkesin önünde bir kavanozda su altında kalmayı sever), ama birkaç dakika sonra oldukça kendine geldi. Yakında insanlar üzerinde deneyler yapılacak, - diyor gazeteci " Rus gazetesi Olağandışı testlere tanık olan Igor Chernyak.

Bütün bunlar, bir kişinin kaskı sıvı ile doldurulmuş bir uzay giysisinde büyük bir derinliğe inebileceği ünlü "Abyss" filminin fantastik planına benziyordu. Denizaltı onunla nefes aldı. Şimdi artık fantezi değil.

Sıvı solunum teknolojisi, akciğerleri kana nüfuz eden oksijenle doymuş özel bir sıvı ile doldurmayı içerir. İleri Araştırma Vakfı benzersiz bir projenin uygulanmasını onayladı, çalışmalar Mesleki Tıp Araştırma Enstitüsü tarafından yürütülüyor. Sadece denizaltılar için değil, pilotlar ve astronotlar için de faydalı olacak özel bir takım elbise oluşturulması planlanıyor.

Vitaly Davydov'un bir TASS muhabirine söylediği gibi, köpekler için yüksek basınçlı bir hidro-odaya daldırılan özel bir kapsül oluşturuldu. Şu anda köpekler, 500 metreye kadar derinlikte yarım saatten fazla sağlığa zarar vermeden nefes alabilir. FPI başkan yardımcısı, "Tüm test köpekleri hayatta kaldı ve uzun süreli sıvı solumasından sonra kendilerini iyi hissediyorlar" dedi.

Çok az insan, sıvı soluma deneylerinin ülkemizde zaten insanlar üzerinde yapıldığını biliyor. Harika sonuçlar verdi. Aquanauts, sıvıyı yarım kilometre veya daha fazla derinlikte soludu. Bu sadece kahramanları hakkında insanların bilmediği şeydi.

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

Özel kurtarma denizaltıları tasarlandı ve hatta devreye alındı. İnsanların yüzlerce metrelik derinliklere uyum sağlama olasılıkları araştırıldı. Dahası, aquanotun böyle bir derinlikte olması gerekiyordu, ağır bir dalgıç kıyafeti içinde değil, arkasında tüplü teçhizatı olan hafif yalıtımlı bir dalgıç giysisi içinde, hareketleri hiçbir şey tarafından kısıtlanmadı.

İnsan vücudu neredeyse tamamen sudan oluştuğu için, derinlikteki korkunç basınç kendisi için tehlikeli değildir. Basınç odasındaki basıncı gerekli değere yükselterek gövde basitçe buna hazırlanmalıdır. Asıl sorun başka yerde. Onlarca atmosfer basıncında nasıl nefes alınır? Temiz hava vücut için zehir olur. Genellikle nitrojen-helyum-oksijen olmak üzere özel hazırlanmış gaz karışımlarında seyreltilmelidir.

Tarifleri - çeşitli gazların oranları - benzer çalışmaların yapıldığı tüm ülkelerde en büyük sırdır. Ancak çok büyük derinliklerde helyum karışımları tasarruf etmez. Akciğerlerin patlamaması için sıvı ile doldurulması gerekir. Akciğerlerde bir kez boğulmaya yol açmayan, ancak alveollerden vücuda oksijen aktaran bir sıvı nedir - sırlardan bir sır.

Bu nedenle SSCB'de ve daha sonra Rusya'da sualtılarla yapılan tüm çalışmalar "çok gizli" başlığı altında gerçekleştirildi.

Bununla birlikte, 1980'lerin sonlarında Karadeniz'de test denizaltılarının yaşadığı ve çalıştığı bir derin deniz su istasyonu olduğuna dair oldukça güvenilir bilgiler var. Sadece dalış kıyafetleri giymiş, sırtlarında scuba teçhizatı ile denize açıldılar ve 300 ila 500 metre derinliklerde çalıştılar. Akciğerlerine basınç altında özel bir gaz karışımı verildi.

Denizaltı tehlikedeyse ve dibe batarsa, ona bir kurtarma denizaltısı gönderileceği varsayıldı. Aquanotlar uygun derinlikte çalışmak için önceden hazırlanacaktır.

En zoru, ciğerlerin sıvıyla dolmasına dayanabilmek ve korkudan ölmemektir.

Kurtarma denizaltısı felaket bölgesine yaklaştığında, hafif ekipmanlı dalgıçlar okyanusa çıkacak, acil durum botunu denetleyecek ve özel derin deniz dalgıçlarının yardımıyla mürettebatın tahliyesine yardımcı olacak.

SSCB'nin dağılması nedeniyle bu çalışmaları tamamlamak mümkün olmadı. Ancak, derinlemesine çalışanlar hala Sovyetler Birliği Kahramanlarının yıldızlarını almayı başardılar.

Muhtemelen, Deniz Araştırma Enstitülerinden biri temelinde St. Petersburg yakınlarındaki zamanımızda daha da ilginç çalışmalar devam etti.

Orada da derin deniz araştırmaları için gaz karışımları üzerinde deneyler yapıldı. Ama en önemlisi, belki de dünyada ilk kez oradaki insanlar sıvı solumayı öğrendi.

Özgünlüklerinde, bu işler, diyelim ki, aya uçuşlar için astronotların hazırlanmasından çok daha karmaşıktı. Testçiler muazzam fiziksel ve psikolojik strese maruz kaldılar.

İlk olarak, bir hava basıncı odasındaki aquanotların gövdesi birkaç yüz metre derinliğe uyarlandı. Sonra sıvıyla dolu bir odaya girdiler ve neredeyse bir kilometrelik derinliklere dalmaya devam ettiklerini söylüyorlar.

Hala aquanotlarla konuşma şansı olanlara göre en zor kısım, onlara göre ciğerlerin sıvı ile dolmasına dayanmak ve sadece korkudan ölmemekti. Bu korkaklıkla ilgili değil. Boğulma korkusu vücudun doğal bir tepkisidir. Herşey olabilir. Akciğerlerin veya beyin damarlarının spazmı, hatta kalp krizi.

Bir kişi, akciğerlerdeki sıvının ölüm getirmediğini, ancak çok derin bir yaşam bahşettiğini anladığında, kesinlikle özel, gerçekten fantastik duygular ortaya çıktı. Ancak sadece böyle bir daldırma deneyimi yaşayanlar onları bilir.

Ne yazık ki, önemi şaşırtıcı olan iş, temel bir nedenden dolayı durduruldu - mali yetersizlik nedeniyle. Kahramanlar-aquanotlara Rusya Kahramanları unvanı verildi ve emekli oldu. Denizaltıların isimleri bu güne kadar sınıflandırılmıştır.

Her ne kadar ilk astronotlar olarak onurlandırılmaları gerekirdi, çünkü onlar Dünya'nın derin hidro uzayına giden yolu açtılar.

Şimdi sıvı solunumu ile ilgili deneyler yeniden başlatıldı, köpekler, özellikle dachshundlar üzerinde yürütülüyor. Ayrıca stres yaşarlar.

Ancak araştırmacılar onlara acıyor. Kural olarak, sualtı deneylerinden sonra onları evlerine götürürler, burada nefis beslendikleri, sevgi ve özenle çevrilidirler.