"Sıvı solunum" şu ana kadar sadece köpekler için uygundur. Derin nefes

Kesinlikle 8 kere izledim. Ve her seferinde sadece eğlence amaçlı yaptım ve ilginç arsa film ekibinin ifadesine göre, ana rollerin sanatçılarını büyük ölçüde tüketen inanılmaz bir oyunculuk oyunu ile.

Ve son kez Bu filmin bir özelliği daha olduğunu anladım.

Film boyunca sıvı solumaktan bahsediyoruz. Anne karnında başladığımız şey devam edebilir. Ana şey durum.

7 izlemenin tamamı benim için film sadece bir fanteziydi, senarist ya da yönetmenin hayal gücünün bir oyunuydu. Bir sahnede, özel bir sıvıyı soluyan bir fare gösterilmektedir. Diğerinde, Bada (Ed Harris'in karakteri) aynı sıvıyla dolu bir uzay giysisi içinde. Kimsenin olmadığı bir derinliğe gönderilir, ciğerlerini "özel su" ile doldurur, çünkü bu derinliklerde insan vücudundaki oksijenin hiçbir ilgisi yoktur.

Yaklaşık altmış yıl önce scuba teçhizatı geliştiren Fransız Jacques Yves Cousteau, ismine "su" ve "akciğer" terimlerini getirdi. Bununla birlikte, akciğerleri suyla (su-tuz çözeltisi şeklinde) tamamen doldurma teknolojisi, Kylstra J. "Balık Gibi Bir Fare" nin yayınlanmasıyla bilinir hale geldi - sıvı solunumunda ilk, böyle bir şeyden bahseden dalgıçları kurtarma fikri. Kara memelilerinde (fareler) 1000 m derinliğe inen ilk kişiydi ve sıvı solunuma geçişin dekompresyon gazı oluşumundan ölümü tamamen önlediğini gösterdi. SSCB'de bu, 1000 m'lik dalış inişlerinin taklidi koşulları altında köpeklerin sıvısıyla yapay akciğer ventilasyonu (ALV) sırasında doğrulandı.

Tüm sıvı solunum sistemi, perflorokarbon formülüne dayanmaktadır. Perflubron, düşük yoğunluklu berrak, yağlı bir sıvıdır. Havadan daha fazla oksijen içerir. Bu sıvı inert olduğu için akciğerlere zarar vermez. Kaynama noktası çok düşük olduğu için akciğerlerden hızlı ve kolay bir şekilde atılır;

Geliştirmeleri bir yan ürün olduğu için dünya pazarında bu sıvıların birkaç üreticisi var " nükleer projeler". Tıbbi kalitede sıvılar sadece birkaç dünya şirketinden bilinmektedir: DuPont (ABD), ICI ve F2 (Büyük Britanya), Elf-Atochem (Fransa). St. Petersburg Uygulamalı Kimya Enstitüsü'nde teknolojik olarak geliştirilen perflorokarbon sıvıları, şimdi tıp ve kozmetolojide liderdir;

Rusya'da, sigara odasında ciddi ve kıkırdamadan, özel bir sıvı solunum sistemi aracılığıyla serbest çıkış konusunu düşündüler;

Rusya Federasyonu'nun kuruluşundan bu yana, denizaltıları kurtarmak için sıvı solunum yönteminin geliştirilmesi ve 2007'de gönüllü testlerinin hazırlanması, St. Petersburg Devlet Tıp Üniversitesi. I.P. Pavlov ve diğer kuruluşlar;

Şu anda, yazarın denizaltıların hızlı kurtarılması konsepti çerçevesinde bir proje olarak özel bir derin deniz dalış aparatı bulunmaktadır. dayanmaktadır benzersiz özellikler sıvı solunumunun hızlı ve dirençli (basınca) dalgıçları;

Eski bir cerrah ve şimdi emekli Amerikalı mucit olan Arnold Lande, oksijenle zenginleştirilmiş özel bir sıvı silindiri ile donatılmış bir dalgıç giysisi için patent başvurusunda bulundu. Sözde "sıvı hava" bir silindirden dalgıcın kaskına verilir, başın etrafındaki tüm alanı doldurur, akciğerlerden, nazofarenksten ve kulaklardan gelen havayı değiştirir, insan akciğerlerini yeterli oksijenle doyurur. Buna karşılık, solunum sırasında açığa çıkan karbondioksit, dalgıcın femoral damarına bağlı bir tür solungaç yardımıyla dışarı atılır. Yani, solunum sürecinin kendisi basitçe gerekli değildir - oksijen kana akciğerlerden girer ve karbondioksit doğrudan kandan çıkarılır. Doğru, bu en sıkıştırılamaz sıvının silindirden nasıl sağlanacağı henüz tam olarak belli değil ...;

Sıvılarda nefes alma ile ilgili deneylerin güçlü ve ana ile yapıldığı bilgisi var. Ve Rusya'da da;

"Abyss" filminde, elbette, oyuncuların hiçbiri "özel su" solumadı. Ve sahnelerden birinde, Bud derinliğe indiğinde, ağzından hain bir kabarcık çıkıyor, .. sıvı solunum koşullarında olmamalıdır;

Ana rollerden biri olan Bud rolünü oynayan aktör Ed Harris, istemsiz ağlama krizi nedeniyle bir şekilde çekimlerden çıkmak zorunda kaldı.. Filmi yapma süreci çok yorucuydu. Cameron olağanüstü güvenilirlik istedi.

Film izle. Serbestçe nefes alın ve sadece kelebeklerin fotoğraflarını çekmek için yolun kenarına çekin.

Bazı verilere açık erişim için teşekkür ederiz Rusya Doğa Bilimleri Akademisi Sorumlu Üyesi, Ph.D.A.V. Filippenko.

Son zamanlarda, Devlet İleri Araştırmalar Vakfı Bilimsel ve Teknik Konseyi, Moskova Mesleki Tıp Enstitüsü tarafından uygulanması gereken “sıvı solunum yöntemini kullanarak denizaltıları serbest çıkış yoluyla kurtarmak için bir teknoloji yaratma projesini” onayladı (o sırada). Enstitünün yönetimi yorum yapmak için uygun değildi). "Attic", gizemli "sıvı nefes" ifadesinin arkasında neyin gizlendiğini bulmaya karar verdi.

Sıvı solunum en etkileyici şekilde James Cameron'ın The Abyss'inde gösterilir.

Doğru, bu formda, insanlar üzerinde deneyler hiç yapılmadı. Ancak genel olarak, bilim adamları bu konunun incelenmesi açısından Cameron'dan çok daha aşağı değildir.

balık gibi fareler

Memelilerin prensipte oksijeni bir gaz karışımından değil, bir sıvıdan elde edebildiğini gösteren ilk kişi, Johannes Kylstra idi. sağlık Merkezi Duke Üniversitesi (ABD). Meslektaşları ile birlikte, 1962'de dergide "Balık olarak fareler" (Balık olarak fareler) adlı eseri yayınladı. Amerikan Yapay İç Organlar Derneği'nin İşlemleri.

Kilstra ve meslektaşları, fareleri tuzlu suya daldırdı. İçinde nefes almak için yeterli oksijeni çözmek için, araştırmacılar gazı 160 atmosfere kadar basınç altında bir sıvıya "sürdüler" - 1,5 kilometre derinlikte. Fareler bu deneylerde hayatta kaldı, ancak çok uzun sürmedi: sıvıda yeterli oksijen vardı, ancak nefes alma, sıvıyı çekme ve akciğerlerden dışarı itme süreci çok fazla çaba gerektiriyordu.

"Madde Joe"

Oksijenin sudan çok daha iyi çözüleceği bir sıvı seçmenin gerekli olduğu anlaşıldı. İki tür sıvı gerekli özelliklere sahipti: silikon yağları ve sıvı perflorokarbonlar. 1960'ların ortalarında Alabama Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde biyokimyacı olan Leland Clark tarafından yapılan deneylerden sonra, akciğerlere oksijen vermek için her iki sıvı türünün de kullanılabileceği bulundu. Deneylerde, fareler ve kediler hem perflorokarbonlara hem de silikon yağlarına tamamen daldırıldı. Bununla birlikte, ikincisi toksik olduğu ortaya çıktı - deney hayvanları deneyden kısa bir süre sonra öldü. Ancak perflorokarbonların kullanım için oldukça uygun olduğu ortaya çıktı.

Perflorokarbonlar ilk olarak Manhattan Projesi sırasında sentezlendi. atom bombası: bilim adamları, uranyum bileşikleri ile etkileşime girdiğinde yok olmayacak maddeler arıyorlardı ve altına geçtiler. kod adı Joe'nun eşyaları. Sıvı solunum için çok uygundurlar: “Joe maddeleri” canlı dokularla etkileşime girmez ve atmosfer basıncında oksijen ve karbondioksit dahil gazları mükemmel şekilde çözer ve normal sıcaklık insan vücudu.

Kilstra ve meslektaşları, insanların bükülme korkusu olmadan yüzeye dalmalarını ve yüzmelerini sağlayacak bir teknoloji arayışında sıvı solunum teknolojisini araştırıyorlar. Sıkıştırılmış gaz kaynağı ile büyük derinliklerden hızlı çıkış çok tehlikelidir: gazlar basınç altındaki sıvılarda daha iyi çözünür, böylece dalgıç yükselirken kanda çözünen gazlar, özellikle nitrojen, kan damarlarına zarar veren kabarcıklar oluşturur. Sonuç üzücü, hatta ölümcül olabilir.

1977'de Kilstra, ABD Deniz Kuvvetleri Departmanına, hesaplamalarına göre, sağlıklı bir kişinin perflorokarbonlar kullanarak gerekli miktarda oksijen alabileceğini ve buna göre potansiyel olarak yerine kullanılabileceğini yazdığı bir görüş sundu. sıkıştırılmış gaz. Bilim adamı, böyle bir fırsatın denizaltıları büyük olanlardan kurtarmak için yeni umutlar açtığına dikkat çekti.

İnsanlar üzerinde deneyler

Pratikte, o zamanlar akciğerlerin sıvı ventilasyonu olarak adlandırılan sıvı soluma tekniği, 1989'da insanlara yalnızca bir kez uygulandı. Daha sonra Temple Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde (ABD) bir çocuk doktoru olan Thomas Shaffer ve meslektaşları bu yöntemi prematüre bebekleri kurtarmak için kullandı. Rahimdeki fetüsün akciğerleri sıvı ile doldurulur ve bir kişi doğup hava solumaya başladığında, pulmoner yüzey aktif madde adı verilen maddelerin bir karışımı, akciğer dokularının ömür boyu birbirine yapışmasına izin vermez. Prematüre bebeklerde, doğru miktarda birikmek için zamanı yoktur ve nefes almak çok büyük çabalar gerektirir, bu da zorluklarla doludur. ölümcül sonuç. Bununla birlikte, o zaman, bebeklerin sıvı ventilasyonu kurtarmadı: üç hasta da yakında öldü, ancak bu üzücü gerçek, yöntemin kusuruna değil, başka nedenlere bağlandı.

Bu teknolojinin bilimsel olarak adlandırıldığı gibi, akciğerlerin toplam sıvı ventilasyonu ile ilgili daha fazla deney insanlar üzerinde yapılmamıştır. Bununla birlikte, 1990'larda, araştırmacılar yöntemi değiştirdiler ve şiddetli akciğer iltihabı olan hastalarda akciğerlerin tamamen sıvı ile dolmadığı kısmi sıvı ventilasyonu ile deneyler yaptılar. İlk sonuçlar cesaret verici görünüyordu, ancak sonunda klinik uygulamaya ulaşmadı - akciğerlerin hava ile normal ventilasyonunun da işe yaradığı ortaya çıktı.

kurgu patenti

Araştırmacılar şimdi tam sıvı havalandırma kullanma fikrine geri döndüler. Bununla birlikte, bir kişinin özel bir gaz karışımı yerine sıvıyı soluyacağı bir dalgıç giysisinin fantastik resmi, halkın hayal gücünü ve mucitlerin zihinlerini heyecanlandırsa da gerçeklikten uzaktır.

Böylece, 2008'de emekli Amerikalı cerrah Arnold Lande, sıvı havalandırma teknolojisini kullanan bir dalgıç giysisinin patentini aldı. Sıkıştırılmış gaz yerine, perflorokarbonların kullanılmasını önerdi ve kanda oluşacak fazla karbondioksitin, doğrudan dalgıcın femoral damarına "sıkışmış" yapay solungaçlar kullanılarak çıkarılması gerektiğini önerdi. Buluş, hakkında yazılan bir yayından sonra biraz ün kazandı. Bağımsız.

Kanada'daki Sherbrooke Üniversitesi'nde sıvı havalandırma uzmanı olan Philippe Micheau'ya göre, Lande'nin projesi şüpheli görünüyor. “Deneylerimizde (Michot ve meslektaşları, sağlıklı ve hasarlı akciğerleri olan kuzular ve tavşanlar üzerinde deneyler yapıyorlar - yaklaşık Tavan Arası) toplam sıvı solunumu üzerine, hayvanlar anestezi altında ve hareket etmiyorlar. Bu nedenle, normal gaz alışverişini organize edebiliriz: oksijen verilmesi ve karbondioksitin uzaklaştırılması. Yüzme ve dalış gibi fiziksel aktiviteler sırasında insanlar için oksijenin verilmesi ve karbondioksitin uzaklaştırılması sorun olacaktır, çünkü bu tür koşullarda karbondioksit üretimi normalden daha fazla olacaktır” diye yorum yaptı Michaud. Bilim adamı ayrıca femoral damardaki "yapay solungaçları" sabitleme teknolojisinin kendisi tarafından bilinmediğini kaydetti.

"Sıvı nefes almanın" ana sorunu

Dahası, Michaud "sıvı nefes alma" fikrini şüpheli görüyor, çünkü insan kasları sıvı ile "nefes almak" için uyarlanmamıştır, ancak hareket ettiğinde bir kişinin ciğerlerinden sıvıyı pompalamaya ve pompalamaya yardımcı olacak etkili bir pompa sistemidir. ve bazı işler yapar, henüz geliştirilmemiştir.

"Şu sonuca varmalıyım şimdiki aşama teknolojinin gelişmesiyle, sıvı havalandırma yöntemini kullanarak bir dalgıç giysisi geliştirmek imkansız ”diyor araştırmacı.

Bununla birlikte, bu teknolojinin uygulanması, daha gerçekçi amaçlar için keşfedilmeye devam ediyor. Örneğin boğulanlara yardım etmek, çeşitli hastalıklarda akciğerleri yıkamak veya vücut ısısını hızla düşürmek için (yetişkinlerde ve hipoksik-iskemik beyin hasarı olan yenidoğanlarda kalp durması sırasında canlandırma vakalarında kullanılır).

Foundation for Advanced Study (FPI) tarafından geliştirilen sıvı solunum sistemi, dalgıçların dekompresyon hastalığı olmadan hızla yüzeye çıkmasına yardımcı olacak. Antropomorfik robot Fedor, yeni bir Rus uzay aracının testlerinde yer alacak ve Rosatom'a geri dönüşümde yardımcı olabilir. nükleer atık. Mariana Çukuru'nun dibinde aşırı derinliğe sahip bir dalgıç test edilecek. Fonun Bilimsel ve Teknik Konseyi Başkanı Vitaly Davydov, Izvestiya'ya FPI'nin projelerini anlattı.

- Fon tarafından kaç proje hayata geçirildi ve bunlardan hangisini öne çıkarmak istersiniz?

AT Farklı aşamalar Devam eden 50 civarında projemiz var. 25 tane daha tamamlandı. Elde edilen sonuçlar müşterilere aktarılır veya aktarılır. Teknoloji göstericileri oluşturuldu, yaklaşık 400 entelektüel faaliyet sonucu alındı. Dalıştan Mariana Çukuru'nun dibine ve uzaya kadar çeşitli konular.

Uygulanan projelerden biri, örneğin, önde gelen roket motoru inşa kuruluşu NPO Energomash ile birlikte geçen yıl başarıyla gerçekleştirilen bir roket patlatma motorunun testleri sayılabilir. Aynı zamanda, dünyada ilk kez, vakıf bir patlama jet motoru patlatıcısının kararlı bir çalışma modunu aldı. Birincisi uzay teknolojisine yönelikse, ikincisi havacılık içindir. hipersonik uçaklar bu tür sistemlerin kullanılması birçok sorunla karşı karşıya kalacaktır. örneğin, ile yüksek sıcaklıklar. Fon, termal emisyonun etkisini - termal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesini kullanarak bu sorunlara bir çözüm buldu. Aslında, aparat sistemlerine güç sağlamak ve aynı zamanda gövde ve motorun elemanlarını soğutmak için elektrik alıyoruz.

- Vakfın en ünlü projelerinden biri Fedor robotudur. Bitti mi?

– Evet, Fedor üzerindeki çalışmalar tamamlandı. Sonuçlar şu anda Acil Durumlar Bakanlığı'na teslim ediliyor. Üstelik sadece Acil Durumlar Bakanlığı ile değil, diğer bakanlıklar ve devlet kurumlarıyla da ilgilendikleri ortaya çıktı. Birçoğu muhtemelen Fedor'un teknolojilerinin Roscosmos tarafından kullanılacağını duymuştur. yeni bir Rus insanlı üzerinde uçacak bir test robotu oluşturmak için uzay gemisi"Federasyon". Rosatom robota büyük ilgi gösterdi. İnsanlar için tehlikeli koşullarda çalışma yeteneği sağlayan teknolojilere ihtiyacı var. Örneğin, nükleer atıkları bertaraf ederken.

- Fedor, denizaltı ekiplerini kurtarmak, batık gemileri araştırmak için kullanılabilir mi?

Fedor'un oluşturulması sırasında elde edilen teknolojiler çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Fon, su altında ıssız araçlarla ilgili bir dizi proje yürütüyor. Prensip olarak, antropomorfik robot teknolojileri bunlara entegre edilebilir. Özellikle, aşırı derinliklerde operasyon için bir sualtı aracı oluşturulması planlanmaktadır. içinde test etmeyi düşünüyoruz. Mariana Çukuru. Aynı zamanda seleflerimiz gibi dibe batmak kolay değil, dibe yakın bölgede hareket etme ve bilimsel araştırma yapma imkanı sağlamak. Bunu henüz kimse yapmadı.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, BigDog ürünlerini taşımak için dört ayaklı bir robot geliştiriliyor. FPI'da da benzer gelişmeler yaşanıyor mu?

Yük veya mühimmat taşımak için yürüyüş platformlarına gelince, fon bu tür çalışmaları yapmaz. Ancak işbirliği yaptığımız bazı kuruluşlar kendi inisiyatifleriyle bu tür gelişmelere giriştiler. Savaş alanında böyle bir robota ihtiyaç olup olmadığı sorusu hala yanıtsız kalıyor. Çoğu durumda tekerlekli veya paletli araçlar kullanmak daha karlı.

- FPI'da Fedor dışında hangi robotik platformlar oluşturuluyor?

Çeşitli amaçlar için bir dizi platform geliştiriyoruz. Bunlar; yer, hava ve deniz robotları. Keşif görevlerinin yerine getirilmesi, mal taşımacılığının yanı sıra yürütme kabiliyetine sahip savaş. Bu alandaki çalışma alanlarından biri, grup olanlar da dahil olmak üzere dronları kullanma yöntemlerinin görünümünü ve gelişimini belirlemektir. Her şey aynı hızda devam ederse, yakın gelecekte savaş görevlerini çözmek de dahil olmak üzere dronların kullanımında önemli bir genişleme olacağını düşünüyorum.

- FPI gelişir atmosferik uydu"Baykuş" - büyük bir elektrikli uçak. Testleri nasıl gidiyor?

-gösterici denemeler insansız araç"Baykuş" tamamlandı. Yaklaşık 20 bin metre yükseklikte uzun bir uçuş gerçekleşti, maalesef cihaz güçlü bir türbülans bölgesine düştü ve ciddi şekilde hasar gördü. Ancak o zamana kadar gerekli tüm verileri zaten almıştık, hem araştırmanın yönünün beklentilerine hem de seçilenlerin doğruluğuna ikna olduk. yapıcı çözümler . Kazanılan deneyim, tam boyutlu bir aparatın oluşturulması ve test edilmesinde kullanılacaktır.

Kurumsal "Roskosmos" NPO onları. Lavochkina benzer bir gelişme yürütüyor - atmosferik bir uydu "Aist" yaratıyor. Rakiplerin gelişimini takip ediyor musunuz?

Bu çalışmaların farkındayız, Aist'in geliştiricileri ile iletişim halindeyiz. Bu rekabetle ilgili değil, tamamlayıcılıkla ilgili.

Bu tür cihazlar kullanılabilir mi? kutup bölgesi Sık kalkış ve inişler için iletişim ve altyapının olmadığı yerler?

İlkbahar ve sonbaharda ve hatta kutup gecesi boyunca “atmosferik uydunun” pilleri şarj etmek için gerekli enerjiyi alamayacağı akılda tutulmalıdır. Bu, uygulamasını sınırlar.

Son zamanlarda, halka sıvı solunum teknolojileri gösterildi - dachshundlar oksijen açısından zengin özel bir sıvıya daldırıldı. "Boğulma" eylemi bir protesto dalgasına neden oldu. Bundan sonra da bu yönde çalışmalar devam edecek mi?

-Sıvı solunum ile ilgili çalışmalar devam ediyor. Gelişimimize dayanarak, binlerce hayat kurtarılabilir. Ve Konuşuyoruz sadece sıvı solunum sayesinde, dekompresyon hastalığı şeklinde sonuç vermeden hızla yüzeye çıkabilen denizaltılar hakkında değil. Orada bütün çizgi sıvı solunum yardımı ile tedavide başarıya ulaşmanın mümkün olduğu akciğer hastalıkları ve yaralanmaları. İçinde meydana gelen süreçleri yavaşlatmak gerektiğinde vücudun hızlı soğuması için sıvı solunum teknolojisinin kullanılması için ilginç beklentiler vardır.Şimdi bu, harici soğutma ile veya kana özel bir solüsyon verilerek yapılır. Akciğerleri soğutulmuş bir solunum karışımıyla doldurarak aynısını ancak daha etkili bir şekilde yapabilirsiniz.

FPI'nin sıvı solunum yaratma laboratuvarı başkanı Anton Tonshin, Nicholas adlı bir dachshund ile, Advanced Research Foundation'dan (FPI) bilim adamlarının yardımıyla sıvı solunum olanaklarını inceledi.

Unutulmamalıdır ki bu deneylere katılan hayvanların sağlığına herhangi bir zararı yoktur. Tüm "deneyciler" yaşıyor. Bazıları, durumlarının izlendiği laboratuvarda tutulur. Birçoğu çalışanlar için evcil hayvan haline geldi, ancak durumları da uzmanlarımız tarafından periyodik olarak izleniyor. Gözlemlerin sonuçları yokluğu gösteriyor Olumsuz sonuçlar sıvı solunum Teknoloji üzerinde çalışıldı ve pratik uygulaması için özel cihazların yaratılmasına geçtik.

- İnsanlarda sıvı solunumu incelemeye ne zaman başlayacaksınız?

Teorik olarak, bu tür deneylere hazırız, ancak onları başlatmak için en azından uygun ekipmanı oluşturmak ve çalışmak gerekiyor.

Bir zamanlar FPI, yabancı yazılımların yerini almak üzere tasarlanmış çeşitli ekipmanların tasarımı için bir yazılım platformu geliştirdi. Bir yerde kullanılıyor mu?

Rus mühendislik yazılımı "Gerbarium" için birleşik bir ortam yaratma çalışmaları gerçekten tamamlandı. Şimdi, Rosatom ve Roskosmos'ta kullanımı konusu - nükleer endüstrinin umut verici ürün örneklerinin yanı sıra roket ve uzay teknolojisinin tasarımı için düşünülüyor.

- Fon, artırılmış gerçeklik teknolojileri alanında çalışıyor mu?

-Evet, fon bu tür çalışmaları yürütüyor - özellikle KamAZ ile birlikte. Laboratuvarlarımızdan biri, bir arabanın bileşenlerinin montajı üzerinde kontrol sağlayan bir artırılmış gerçeklik gözlüğü prototipi yarattı. Program size hangi parçayı alacağınızı ve nereye kuracağınızı söyler. Operatör yanlış eylemler gerçekleştirirse, örneğin, ürünün belirlenmiş montaj sırasından saparsa veya elemanlarını yanlış takarsa, yanlış adım hakkında sesli bir bildirim duyulur ve hatayla ilgili bilgiler gözlüklerde görüntülenir. Bu durumda, yanlış eylemlerin ve hatta girişimlerinin gerçeği elektronik dergiye kaydedilir. Sonuç olarak, hatalı montaj olasılığını ortadan kaldıran bir sistem oluşturulmalıdır. Gelecekte bu sistemi minyatürleştirme yönünde geliştirmeyi, gözlüklerin yerini daha gelişmiş cihazlarla değiştirmeyi amaçlıyoruz.

Bilgisayar teknolojisinin beklentileri şimdi kuantum bilgisayarların gelişimi ve bilgi güvenliği ile - kuantum kriptografisi ile ilişkilidir. FPI bu alanları geliştiriyor mu?

Vakıf, uygun bir element tabanının yaratılması olan kuantum hesaplama ile ilgili konularla ilgilenir. Kuantum iletişimine gelince, herkes Çinli meslektaşların deneyimlerine aşinadır. Ama yerimizde durmuyoruz.

2016 sonbaharında FPI ve Rostelecom, Noginsk ve Pavlovsky Posad arasında bir fiber optik kablo üzerinden kuantum bilgi aktarımı sağladı. Deney başarılı oldu. Bugün zaten bir kuantum telefonda konuşabilirsiniz. Önemli bir özellik bilginin kuantum iletimi, müdahalesinin imkansızlığıdır.

Yukarıdaki deney sırasında, yaklaşık 30 km'lik bir mesafede kuantum iletişimi sağlandı. Teknik olarak, onu uygulamak için herhangi bir sorun yok daha uzun menzil. Atmosferik kanal üzerinden bir iletişim oturumu yapmaya hazırlanıyoruz. Uluslararası Uzay İstasyonunun potansiyelini kullanarak uzaydan kuantum iletişimi üzerine bir deney olasılığı üzerinde çalışıyoruz.

Gezegenimizdeki yaşam, görünüşe göre suda, oksijen rezervlerinin çok az olduğu bir ortamda ortaya çıktı. Atmosferik basınçta, deniz seviyesindeki havanın oksijen içeriği litre başına 200 mililitredir ve bir litre yüzey suyunda yedi mililitreden az oksijen çözülür.

Adapte olan gezegenimizin ilk sakinleri su ortamı, amacı çıkarmak olan solungaçlarla nefes aldı en yüksek miktar sudan oksijen.

Evrim sürecinde hayvanlar, oksijen açısından zengin kara atmosferine hakim oldular ve ciğerleriyle nefes almaya başladılar. Solunum organlarının işlevleri aynı kaldı.

Oksijen hem akciğerlerde hem de solungaçlarda ince zarlardan geçer. çevre kan damarlarına girer ve kandan çevreye karbondioksit salınır. Böylece solungaçlarda ve akciğerlerde aynı işlemler gerçekleşir. Bu şu soruyu gündeme getiriyor: Akciğerleri olan bir hayvan, yeterli oksijen içeriyorsa, su ortamında nefes alabilir mi?

Bu sorunun cevabı birkaç nedenden dolayı dikkati hak ediyor. İlk önce, nedenini bulabiliriz solunum organları kara hayvanları, su hayvanlarının karşılık gelen organlarından yapı olarak çok farklıdır.

Ek olarak, bu sorunun cevabı tamamen pratik ilgidir. Özel olarak eğitilmiş bir kişi su ortamında nefes alabilirse, bu okyanusun derinliklerini keşfetmeyi ve uzak gezegenlere seyahat etmeyi kolaylaştıracaktır. Bütün bunlar, kara memelilerinin su ile soluma olasılığını incelemek için bir dizi deney kurmak için temel teşkil etti.

Su solunum problemleri

Deneyler Hollanda ve ABD laboratuvarlarında yapıldı. Solunum suyu iki ana problemle ilişkilidir. Birinden daha önce bahsedilmiştir: Normal atmosfer basıncında, suda çok az oksijen çözülür.

İkinci problem ise su ve kanın çok farklı fizyolojik özelliklere sahip sıvılar olmasıdır. "Solunduğunda", su akciğer dokusuna zarar verebilir ve vücuttaki sıvıların hacminde ve bileşiminde ölümcül değişikliklere neden olabilir.

Tuzların bileşiminin kan plazmasındakiyle aynı olduğu özel bir izotonik çözelti hazırladığımızı varsayalım. Yüksek basınç altında, çözelti oksijen ile doyurulur (konsantrasyonu yaklaşık olarak havadakiyle aynıdır). Hayvan böyle bir solüsyonda nefes alabilecek mi?

Bu tür ilk deneyler Leiden Üniversitesi'nde yapıldı. Bir denizaltının cankurtaran botuna benzer bir hava kilidi aracılığıyla, fareler, oksijenle basınçlandırılmış, özel olarak hazırlanmış bir solüsyonla dolu bir odaya yerleştirildi. Odanın şeffaf duvarları sayesinde farelerin davranışlarını gözlemlemek mümkün oldu.

İlk dakikalarda hayvanlar yüzeye çıkmaya çalıştı ama tel örgü onları engelledi. İlk heyecandan sonra fareler sakinleşti ve benzer bir durumda pek acı çekmedi. Yavaş, ritmik nefes alma hareketleri yaptılar, görünüşe göre sıvıyı soludular ve soludular. Bazıları saatlerce bu koşullarda yaşadı.

Suyu solumanın ana zorluğu

Bir dizi deneyden sonra, farelerin ömrünü belirleyen belirleyici faktörün oksijen eksikliği (kısmi basıncını artırarak çözeltiye istenen herhangi bir miktarda dahil edilebilir) değil, karbonu dışarı atmanın zorluğu olduğu ortaya çıktı. vücuttan gerekli dereceye kadar dioksit.

En uzun süre - 18 saat - yaşayan fare, az miktarda bir organik tamponun, tris(hidroksimetil)aminometan'ın eklendiği bir çözelti içindeydi. İkincisi, hayvanlarda karbondioksit birikiminin olumsuz etkisini en aza indirir. Çözeltinin sıcaklığının 20°C'ye düşürülmesi (bir farenin normal vücut sıcaklığının yaklaşık yarısı kadar) ömrün uzamasına da katkıda bulunmuştur.

Bu durumda, bunun nedeni metabolik süreçlerdeki genel bir yavaşlamaydı.

Tipik olarak, bir hayvan tarafından solunan bir litre hava, 50 mililitre karbondioksit içerir. Diğer her şey eşit olduğunda (sıcaklık, karbondioksitin kısmi basıncı), bu gazın sadece 30 mililitresi, tuz bileşiminde kanla aynı olan bir litre tuzlu su çözeltisinde çözülür.

Bu, gerekli miktarda karbondioksiti serbest bırakmak için hayvanın havanın iki katı kadar su soluması gerektiği anlamına gelir. (Fakat bronş damarlarından sıvı pompalamak 36 kat daha fazla enerji gerektirir, çünkü suyun viskozitesi havanın viskozitesinden 36 kat daha fazladır.)

Buradan anlaşılacağı gibi, akciğerlerde sıvının türbülanslı hareketi olmasa bile, su solumak havayı solumaktan 60 kat daha fazla enerji gerektirir.

Bu nedenle, deney hayvanlarının yavaş yavaş zayıflaması ve daha sonra - bitkinlik ve vücutta karbondioksit birikmesi nedeniyle - nefes almanın durması şaşırtıcı değildir.

deney sonuçları

Yapılan deneylere dayanarak, akciğerlere ne kadar oksijen girdiğini, arter kanında ne kadar doymuş olduğunu ve hayvanların kanındaki karbondioksit birikiminin derecesini yargılamak imkansızdı. Yavaş yavaş, bir dizi daha gelişmiş deneye yaklaştık.

ile donatılmış büyük bir odada köpekler üzerinde gerçekleştirildi. ek ekipman. Oda, 5 atmosferlik bir basınçta hava ile dolduruldu. Oksijenle doyurulmuş bir tuzlu su banyosu da vardı. İçine bir deney hayvanı daldırıldı. Deneyden önce, toplam vücut oksijen ihtiyacını azaltmak için köpeklere anestezi uygulandı ve 32°C'ye soğutuldu.

Dalış sırasında köpek şiddetli solunum hareketleri yaptı. Yüzeyden yükselen su damlaları, solüsyonu ciğerlerine pompaladığını açıkça gösteriyordu. Deneyin sonunda köpek banyodan çıkarıldı, ciğerlerindeki su alındı ​​ve tekrar hava ile dolduruldu. Test edilen altı hayvandan biri hayatta kaldı. Köpek 24 dakika suda nefes aldı.

Deneyin sonuçları şu şekilde formüle edilebilir: Belirli koşullar altında hava soluyan hayvanlar sınırlı bir süre su soluyabilir. Su solumanın ana dezavantajı, vücutta karbondioksit birikmesidir.

Deney sırasında, hayatta kalan köpeğin kan basıncı normalden biraz daha düşüktü ama sabit kaldı; nabız ve solunum yavaş ama düzenliydi, arteriyel kan oksijenle doymuştu. Kandaki karbondioksit içeriği yavaş yavaş arttı.

Bu, köpeğin güçlü solunum aktivitesinin vücuttan gerekli miktarda karbondioksiti çıkarmak için yetersiz olduğu anlamına geliyordu.

Yeni bir dizi su soluma deneyi

New York'ta Devlet Üniversitesi Herman Raan, Edward H. Lanfear ve Charles W. Paganelli ile çalışmaya devam ettim. AT yeni seri Deneylerde, sıvı solurken bir köpeğin akciğerlerinde meydana gelen gaz değişimi hakkında spesifik veriler elde etmeyi mümkün kılan cihazlar kullanıldı. Daha önce olduğu gibi, hayvanlar 5 atmosferlik bir basınçta oksijenle doyurulmuş bir salin solüsyonu soludular.

Solunan ve solunan sıvının gaz bileşimi, solüsyonun köpeklerin akciğerlerinden giriş ve çıkışında belirlendi. Oksijen açısından zengin sıvı, anestezi uygulanmış köpeğin vücuduna trakeaya yerleştirilen kauçuk bir tüp aracılığıyla girdi. Akış, bir valf pompası tarafından düzenlendi.

Her inhalasyonda, çözelti yerçekiminin etkisi altında akciğerlere aktı ve ekshalasyon sırasında sıvı, aynı prensibe göre özel bir alıcıya girdi. Akciğerlerde emilen oksijen miktarı ve salınan karbondioksit miktarı, akciğerlerde karşılık gelen değerler arasındaki fark olarak belirlendi. eşit hacimler solunan ve solunan sıvı.

Hayvanlar soğutulmadı. Bu koşullar altında, köpeğin sudan genellikle havadan aldığı kadar oksijen çıkardığı ortaya çıktı. Beklendiği gibi, hayvanlar yeterince karbondioksit vermediler, bu nedenle kandaki karbondioksit içeriği yavaş yavaş arttı.

Kırk beş dakika kadar süren deneyin sonunda, trakeadaki özel bir delikten köpeğin ciğerlerinden su alındı. Akciğerler birkaç kısım hava ile temizlendi. "Canlandırma" için ek prosedürler gerçekleştirilmedi. On altı köpekten altısı, deneyden hiçbir belirgin sonuç almadan kurtuldu.

Üç elementin etkileşimi

Hem balıkların hem de memelilerin solunumu, üç unsurun karmaşık etkileşimine dayanır:

1) gaz değişimi için vücudun ihtiyaçları,

2) fiziksel özelliklerçevre ve

3) solunum sisteminin yapısı.

Adaptasyon sürecinde organların yapısının öneminin tamamen sezgisel bir değerlendirmesinin üzerine çıkmak için, tüm bu etkileşimleri doğru bir şekilde anlamak gerekir. Bu tür soruların sorulması gerektiği açıktır. Oksijen molekülü ortamdan kana nasıl geçer? Onun kesin yolu nedir? Bu soruları yanıtlamak sanıldığından çok daha zordur.

Göğüs genişlediğinde, hava (veya su) hayvanın akciğerlerine girer. Akciğerlerin sınır hava keselerine giren sıvıya ne olur? Bu fenomene basit bir örnekle bakalım.

Kısmen suyla doldurulmuş bir şırıngaya bir iğne aracılığıyla az miktarda mürekkep yavaşça enjekte edilirse, önce kabın ortasında ince bir akış oluştururlar. "Solunum" durduktan sonra, mürekkep yavaş yavaş tüm su hacmine yayılır.

Mürekkep, akış türbülanslı olacak şekilde hızlı bir şekilde enjekte edilirse, karıştırma elbette çok daha hızlı gerçekleşir. Elde edilen verilere dayanarak ve bronş tüplerinin boyutu da dikkate alınarak, solunan hava veya su akışının türbülans olmadan hava keselerine yavaşça girdiği sonucuna varılabilir.

Bu nedenle, solunduğunda varsayılabilir. temiz hava(veya su) oksijen molekülleri önce hava keseciklerinin (alveoller) merkezinde yoğunlaşacaktır. Şimdi kana girdikleri duvarlara ulaşmadan önce difüzyonla önemli mesafeleri aşmaları gerekiyor.

Bu mesafeler, akciğerlerdeki havayı kandan ayıran zarların kalınlığından kat kat fazladır. Solunacak ortam hava ise, bu çok önemli: oksijen, alveoller boyunca saniyenin milyonda biri kadar bir sürede eşit olarak dağılır.

Gazların sudaki yayılma hızı, havadakinden 6 bin kat daha azdır. Bu nedenle, suyu solurken, bir fark vardır. kısmi basınçlar merkezi ve periferik bölgelerde oksijen. Gazların difüzyon hızının düşük olması nedeniyle, alveollerin merkezindeki oksijen basıncı, her solunum döngüsünde duvarlardakinden daha yüksek olur. Kandan ayrılan karbondioksit konsantrasyonu, alveollerin duvarlarının yakınında, merkezden daha fazladır.

Akciğerlerde gaz değişimi

Bu teorik önkoşullar, çalışmanın temelinde ortaya çıktı. gaz bileşimi köpekler üzerinde yapılan deneyler sırasında solunan sıvı. Köpeğin ciğerlerinden akan su uzun bir tüpte toplandı.

Görünüşe göre alveollerin orta kısmından gelen suyun ilk kısmında, duvarlardan gelen son kısımdan daha fazla oksijen olduğu ortaya çıktı. Köpeklerin havada solunması sırasında, solunan havanın ilk ve son kısımlarının bileşimlerinde kayda değer bir fark gözlenmedi.

Bir köpeğin suyu solurken akciğerlerinde meydana gelen gaz değişiminin, yüzeyinde bir değişim gerçekleştirildiğinde basit bir su damlasında meydana gelen sürece çok benzediğini belirtmek ilginçtir: oksijen - karbondioksit. Bu benzetmeye dayanarak, akciğerlerin matematiksel bir modeli oluşturuldu ve işlevsel bir birim olarak yaklaşık bir milimetre çapında bir küre seçildi.

Hesaplama, akciğerlerin, gaz transferinin yalnızca difüzyonla gerçekleştirildiği bu küresel gaz değişim hücrelerinin yaklaşık yarım milyonunu oluşturduğunu gösterdi. Bu hücrelerin hesaplanan sayısı ve boyutu, "birincil lobüller" (lobüller) olarak adlandırılan belirli akciğer yapılarının sayısı ve boyutuyla yakından eşleşir.

Görünüşe göre, bu lobüller akciğerlerin ana fonksiyonel birimleridir. Benzer şekilde, anatomik verilerin dahil edilmesiyle, birincil gaz değişim birimleri buna bağlı olarak farklı bir şekle sahip olacak olan balık solungaçlarının matematiksel bir modelini oluşturmak mümkündür.

Matematiksel modellerin oluşturulması, memelilerin ve balıkların solunum organları arasında net bir çizgi çizmeyi mümkün kıldı. Ana şeyin solunum hücrelerinin geometrik yapısında yattığı ortaya çıktı. Bu, özellikle balığın gaz alışverişi ihtiyacını ve çevrenin özelliklerini balığın solunum organlarının şekliyle ilişkilendiren bağımlılığı incelerken ortaya çıkar.

Bu bağımlılığı ifade eden denklem, oksijenin mevcudiyeti, yani konsantrasyonu, difüzyon hızı ve hayvanın ortamındaki çözünürlüğü gibi miktarları içerir.

Solunan hava veya suyun hacmi, gaz değişim hücrelerinin sayısı ve boyutu, onlar tarafından emilen oksijen miktarı ve son olarak arter kanındaki oksijen basıncı. Balıkların solunum organları olarak solungaçları değil, akciğerleri olduğunu varsayalım.

Balığın solunumu sırasında meydana gelen gaz değişiminin gerçek verilerini denklemde yerine koyarsak, akciğerleri olan bir balığın suda yaşayamayacağını buluruz, çünkü hesaplama balığınızın arteriyel kanında tamamen oksijen yokluğunu gösterir. modeli.

Bu, varsayımda bir hata olduğu anlamına gelir, yani: gaz değişim hücresinin seçilen formunun yanlış olduğu ortaya çıktı. Balıklar, yassı, ince, yoğun şekilde paketlenmiş plakalardan oluşan solungaçlar sayesinde suda yaşarlar. Böyle bir yapıda - akciğerlerin küresel hücrelerinin aksine - gazların difüzyonu sorunu yoktur.

Akciğer benzeri solunum organları olan bir hayvan, ancak oksijen ihtiyacı çok düşükse suda yaşayabilir. Örnek olarak deniz hıyarını ele alalım.

Solungaçlar balıklara suda yaşama yeteneği verir ve aynı solungaçlar onların su dışında var olmasına izin vermez. Havada, yerçekimi etkisi altında çökerler. Hava-su ara yüzeyindeki yüzey gerilimi, sıkıca paketlenmiş solungaç plakalarının birbirine yapışmasına neden olur.

Gaz değişimi için mevcut olan solungaçların toplam alanı o kadar küçülür ki, havadaki oksijen bolluğuna rağmen balıklar nefes alamaz. Akciğerlerin alveolleri, ilk olarak göğüs tarafından ve ikinci olarak, akciğerlerde salınan ve yüzey gerilimini önemli ölçüde azaltan bir ıslatıcı madde ile tahribattan korunur.

Memelilerin suda solunumu

Memelilerin suda solunum süreçlerinin incelenmesi, genel olarak solunumun temel ilkeleri hakkında yeni bilgiler verdi. Öte yandan, bir kişinin zararlı sonuçlar olmadan yapabileceği gerçek bir varsayım vardı. sınırlı zaman sıvıyı soluyun. Bu, dalgıçların okyanusun şimdikinden çok daha derinlerine inmelerini sağlayacaktır.

Derin dalışın ana tehlikesi, su basıncı ile ilişkilidir. göğüs ve akciğerler. Sonuç olarak, akciğerlerdeki gazların basıncı yükselir ve gazların bir kısmı kan dolaşımına girerek ciddi sonuçlara yol açar. Yüksek basınçlarda, çoğu gaz vücut için toksiktir.

Böylece dalgıcın kanına giren nitrojen, zaten 30 metre derinlikte zehirlenmeye neden olur ve sonuçta nitrojen anestezisi nedeniyle dalgıcın 90 metre derinlikte hareketsiz kalmasına neden olur. (Bu sorun, helyum gibi çok yüksek konsantrasyonlarda bile toksik olmayan nadir gazlar kullanılarak çözülebilir.)

Ayrıca dalgıç derinden yüzeye çok hızlı dönerse kanda ve dokularda çözünen gazlar kabarcıklar halinde salınarak dekompresyon hastalığına neden olur.

Bu tehlike, dalgıç havayı değil oksijenle zenginleştirilmiş bir sıvıyı soluduğunda önlenebilir. Akciğerlerdeki sıvı, önemli bir dış basınca dayanacak ve hacmi pratikte değişmeyecektir. Bu koşullar altında, birkaç yüz metre derinliğe inen bir dalgıç, herhangi bir sonuç olmadan hızla yüzeye geri dönebilecektir.

Su solunduğunda dekompresyon hastalığının oluşmadığını kanıtlamak için laboratuvarımda aşağıdaki deneyler yapıldı. Sıvı soluyan bir fare ile yapılan deneylerde, üç saniye boyunca bir atmosfere 30 atmosferlik bir basınç getirildi. Hastalığın hiçbir belirtisi yoktu. Bu basınç değişikliği derecesi, saatte 1100 kilometre hızla 910 metre derinlikten kaldırma etkisine eşdeğerdir.

Bir kişi su soluyabilir

Sıvı solunum, gelecekteki uzay yolculuğu sırasında insanlar için faydalı olabilir. Uzak gezegenlerden, örneğin Jüpiter'den dönerken, gezegenin çekim bölgesinden ayrılmanıza izin veren büyük ivmelere ihtiyaç duyulacaktır. Bu hızlanmalar, insan vücudunun, özellikle de kolayca savunmasız olan akciğerlerin dayanabileceğinden çok daha fazladır.

Ancak akciğerler sıvıyla doldurulursa ve astronotun vücudu, tıpkı bir fetüsün anne rahmindeki amniyotik sıvıya daldırılması gibi, kanın yoğunluğuna eşit bir sıvıya daldırılırsa, aynı yükler oldukça kabul edilebilir hale gelecektir.

İtalyan fizyologlar Rudolf Margaria, T. Gualterotti ve D. Spinelli 1958'de böyle bir deney yaptılar. Hamile fareleri içeren çelik silindir dışarı atıldı. farklı yükseklikler kurşun bazında. Deneyin amacı, fetüsün sert yavaşlama ve inişin etkisinden sağ çıkıp çıkamayacağını test etmekti. Yavaşlama hızı, silindirin kurşun tabanına girinti derinliğinden hesaplandı.

Hayvanlar deney sırasında hemen öldüler. Otopsiler önemli akciğer hasarı gösterdi. Ancak cerrahi olarak serbest bırakılan embriyolar canlıydı ve normal şekilde gelişti. Rahim sıvısı tarafından korunan fetüs, 10 bin g'a kadar negatif ivmelere dayanabilir.

Kara hayvanlarının sıvı soluyabildiğini gösteren deneylerden sonra, insanlar için böyle bir olasılığı varsaymak mantıklıdır. Şimdi bu varsayımın lehine bazı doğrudan kanıtlarımız var. Örneğin bazı akciğer hastalıklarının tedavisi için artık yeni bir yöntem kullanıyoruz.

Yöntem, bir akciğeri temizleyen tuzlu bir solüsyonla yıkamaktan ibarettir. patolojik akıntı alveoller ve bronşlardan. ikinci akciğer oksijen gazı solurken.

Bu operasyonun başarısı, cesur bir derin dalgıç olan Francis D. Faleichik'in gönüllü olduğu bir deney kurmamız için bize ilham verdi.

Anestezi altında nefes borusuna her biri akciğerlere ulaşan çift kateter yerleştirildi. Normal vücut sıcaklığında, bir akciğerdeki hava %0,9'luk bir solüsyonla değiştirildi. sofra tuzu. "Solunum döngüsü", akciğere bir tuzlu su çözeltisinin verilmesini ve ardından çıkarılmasını içeriyordu.

Döngü, her "nefes" için 500 mililitre solüsyon alınarak yedi kez tekrarlandı. Tüm işlem boyunca bilinci tamamen açık olan Faleychik, ışık soluyan hava ile ışık soluyan su arasında önemli bir fark görmediğini söyledi. Ayrıca akciğerden sıvı akışının giriş ve çıkışı sırasında rahatsızlık yaşamadı.

Elbette bu deney, her iki akciğeri de suda nefes alıp verme işlemini gerçekleştirmeye çalışmaktan henüz çok uzaktır, ancak bir kişinin akciğerlerini salinle doldurmanın, eğer işlem doğru yapılırsa, ciddi doku hasarına yol açmadığını ve ciddi doku hasarına yol açmadığını göstermiştir. hoş olmayan duyumlar üretmez.

Suyu solumanın en zor sorunu

Muhtemelen en zor problemçözülmesi gereken, su solurken akciğerlerden karbondioksit salınımı ile ilişkilidir. Daha önce de söylediğimiz gibi, suyun viskozitesi, havanın viskozitesinin yaklaşık 36-40 katıdır. Bu, akciğerlerin suyu havadan en az kırk kat daha yavaş pompalayacağı anlamına gelir.

Yani dakikada 200 litre hava soluyabilen sağlıklı bir genç dalgıç, dakikada ancak 5 litre su soluyabilir. Böyle bir nefes alma ile kişi tamamen suya daldırılsa bile yeterli miktarda karbondioksit salınımı olmayacağı oldukça açıktır.

Bu sorun, karbondioksitin sudakinden daha iyi çözüldüğü bir ortam kullanılarak çözülebilir mi? Bazı sıvılaştırılmış sentetik florokarbonlarda, karbon dioksit, örneğin sudakinden üç kat daha fazla ve oksijen - otuz kat daha fazla çözünür. Leland S. Clark ve Frank Gollan, bir farenin atmosfer basıncında oksijen içeren sıvı karbon florürde yaşayabileceğini gösterdi.

Karbon florür sudan daha fazla oksijen içermekle kalmaz, aynı zamanda bu ortamda gaz difüzyon hızı da dört kat daha yüksektir. Ancak, burada bile küçük sorun bir engel olmaya devam ediyor. verim akciğerler yoluyla sıvılar: Florokarbonlar tuzlu sudan bile daha viskozdur.

N. Poznanskaya tarafından İngilizce'den çeviri.

Bu muhtemelen bir klişe bilimkurgu: bir miktar viskoz madde 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 solunum elastik dalış kıyafetlerinin hareketliliğini ve sert kıyafetlerin 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 solunum ile ilgili ilk deneyler, geçen yüzyılın 60'larında, yüksek miktarda çözünmüş oksijen içeren bir tuzlu su çözeltisini solumaya zorlanan laboratuvar fareleri ve sıçanları üzerinde gerçekleştirildi. Bu ilkel karışım, hayvanların belirli bir süre hayatta kalmalarını sağladı, ancak karbondioksiti uzaklaştıramadı, bu nedenle hayvanların akciğerleri onarılamaz şekilde hasar gördü.

Daha sonra perflorokarbonlarla çalışma başladı ve ilk sonuçları tuzlu su deneylerinden çok daha iyiydi. 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, en gelişmiş şu ançözüm perflubron veya "Liquivent" (ticari ad) olarak adlandırılır. 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. Ancak klinik uygulamada, çoğu 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 ciğerlerimiz solunum karışımını uzun süre dolaştıracak kadar güçlü değil. . Durum gelecekte değişebilir, sadece bu alandaki araştırmacılara umutlarımızı çevirmek için kalır.