Toto je pravdepodobne klišé v sci-fi: istá viskózna látka sa veľmi rýchlo dostane do obleku alebo kapsuly a hlavný hrdina zrazu sám zistí, ako rýchlo stráca zvyšok vzduchu z vlastných pľúc a jeho vnútro sa naplní nezvyčajná tekutina odtieňa od lymfy po krv. V závere dokonca spanikári, no pár inštinktívnych dúškov si dá, či skôr povzdychne a s prekvapením zistí, že túto exotickú zmes dokáže dýchať, ako keby dýchal obyčajný vzduch.
Sme tak ďaleko od realizácie myšlienky dýchania tekutín? Je možné dýchať tekutú zmes a je to skutočne potrebné?
Existujú tri sľubné spôsoby využitia tejto technológie: medicína, potápanie do veľkých hĺbok a astronautika.
Tlak na telo potápača sa zvyšuje s každých desať metrov o jednu atmosféru. V dôsledku prudkého poklesu tlaku môže začať dekompresná choroba, s prejavmi ktorej plyny rozpustené v krvi začnú vrieť bublinami. Pri vysokom tlaku je tiež možná otrava kyslíkom a narkotickým dusíkom. To všetko sa bojuje s použitím špeciálnych respiračných zmesí, ale nedávajú žiadne záruky, ale iba znižujú pravdepodobnosť nepríjemných následkov. Samozrejme, môžete použiť potápačské obleky, ktoré udržujú tlak na telo potápača a jeho dýchaciu zmes presne na jednu atmosféru, ale zase sú veľké, neskladné, sťažujú pohyb a navyše sú veľmi drahé.
Kvapalné dýchanie by mohlo poskytnúť tretie riešenie tohto problému pri zachovaní pohyblivosti elastických neoprénových oblekov a nízkeho rizika pevných oblekov. Dýchacia tekutina na rozdiel od drahých dýchacích zmesí nenasýti telo héliom ani dusíkom, takže nie je potrebná ani pomalá dekompresia, aby sa predišlo dekompresnej chorobe. 
V medicíne sa môže kvapalné dýchanie použiť pri liečbe predčasne narodených detí, aby sa predišlo poškodeniu nedostatočne vyvinutých priedušiek pľúc tlakom, objemom a koncentráciou kyslíka vo vzduchu ventilátorov. S výberom a testovaním rôznych zmesí na zabezpečenie prežitia nedonoseného plodu sa začalo už v 90. rokoch. Je možné použiť tekutú zmes s úplnými zastávkami alebo čiastočnými respiračnými insuficienciami.
Vesmírny let je spojený s veľkým preťažením a kvapaliny rozdeľujú tlak rovnomerne. Ak je človek ponorený do kvapaliny, potom počas preťaženia tlak prejde na celé jeho telo a nie na špecifické podpery (operadlá stoličiek, bezpečnostné pásy). Tento princíp bol použitý na vytvorenie Libelle g-suit, čo je pevný skafander naplnený vodou, ktorý umožňuje pilotovi zostať pri vedomí a efektívnosti aj pri g-silách nad 10 g.
Táto metóda je limitovaná rozdielom hustoty medzi tkanivom ľudského tela a použitou imerznou tekutinou, preto je limit 15-20g. Ale môžete ísť ďalej a naplniť pľúca tekutinou, ktorá má hustotu blízkou vode. Astronaut úplne ponorený do kvapaliny a dýchajúci kvapalinu pocíti relatívne málo účinok extrémne vysokých g-síl, pretože sily v kvapaline sú rozložené rovnomerne vo všetkých smeroch, ale účinok bude stále spôsobený odlišnou hustotou jeho telesných tkanív. . Hranica stále zostane, ale bude vysoká.
Prvé pokusy s kvapalinovým dýchaním sa uskutočnili v 60. rokoch minulého storočia na laboratórnych myšiach a potkanoch, ktoré boli nútené inhalovať fyziologický roztok s vysokým obsahom rozpusteného kyslíka. Táto primitívna zmes umožňovala zvieratám prežiť určitý čas, ale nedokázala odstrániť oxid uhličitý, takže pľúca zvierat boli nenávratne poškodené.
Neskôr sa začalo pracovať s perfluórovanými uhľovodíkmi a ich prvé výsledky boli oveľa lepšie ako pri pokusoch so soľankou. Perfluórované uhľovodíky sú organické látky, v ktorých sú všetky atómy vodíka nahradené atómami fluóru. Perfluorokarbónové zlúčeniny majú schopnosť rozpúšťať kyslík aj oxid uhličitý, sú veľmi inertné, bezfarebné, priehľadné, nemôžu poškodiť pľúcne tkanivo a telo ich nevstrebáva.
Odvtedy sa dýchacie tekutiny zdokonaľovali, doteraz najpokročilejšie riešenie sa nazýva perflubron alebo „Liquivent“ (komerčný názov). Táto olejovitá priehľadná kvapalina s dvojnásobnou hustotou ako voda má mnoho užitočných vlastností: dokáže prenášať dvakrát toľko kyslíka ako obyčajný vzduch, má nízky bod varu, takže po použití sa jej konečné odstránenie z pľúc vykonáva odparením. . Alveoly pod vplyvom tejto kvapaliny sa lepšie otvárajú a látka sa dostáva k ich obsahu, čo zlepšuje výmenu plynov.
Pľúca sa môžu úplne naplniť tekutinou, čo si bude vyžadovať membránový oxygenátor, vykurovacie teleso a nútenú ventiláciu. Ale v klinickej praxi to najčastejšie nerobia, ale používajú kvapalinové dýchanie v kombinácii s konvenčnou plynovou ventiláciou, pričom plnia pľúca perflubrónom len čiastočne, približne 40% celkového objemu.
Rám z filmu Priepasť, 1989
Čo nám bráni používať tekuté dýchanie? Dýchacia tekutina je viskózna a zle odstraňuje oxid uhličitý, takže bude potrebná nútená ventilácia pľúc. Odstránenie oxidu uhličitého z typickej osoby s hmotnosťou 70 kilogramov by vyžadovalo prietok 5 litrov za minútu alebo viac, a to je veľa vzhľadom na vysokú viskozitu kvapalín. S fyzickou námahou sa množstvo potrebného prietoku len zvýši a je nepravdepodobné, že človek bude schopný presunúť 10 litrov tekutín za minútu. Naše pľúca jednoducho nie sú konštruované na dýchanie tekutín a nie sú schopné samé pumpovať také objemy.
Používanie pozitívnych vlastností dýchacej tekutiny v letectve a astronautike môže tiež navždy zostať snom - tekutina v pľúcach pre g-suit musí mať hustotu vody a perflubron je dvakrát ťažší.
Áno, naše pľúca sú technicky schopné „vdýchnuť“ určitú zmes bohatú na kyslík, ale bohužiaľ to môžeme urobiť len na pár minút, pretože naše pľúca nie sú dostatočne silné na to, aby cirkulovali dýchaciu zmes dlhší čas. . Situácia sa môže v budúcnosti zmeniť, zostáva len obrátiť naše nádeje na výskumníkov v tejto oblasti.
Pri výstupe na hory v dôsledku poklesu atmosférického tlaku klesá parciálny tlak kyslíka v alveolárnom priestore. Keď tento tlak klesne pod 50 mmHg . čl. (5 km nadmorská výška), neprispôsobený človek potrebuje dýchať zmes plynov, v ktorej je zvýšený obsah kyslíka. Vo výške 9 km parciálny tlak v alveolárnom vzduchu klesne na 30 mm Hg. . čl., a takýto stav je prakticky nemožné vydržať. Preto sa používa inhalácia 100% kyslíka. V tomto prípade je pri danom barometrickom tlaku parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu 140 mm Hg. . Art., čo vytvára veľké príležitosti na výmenu plynu. V nadmorskej výške 12 km pri vdychovaní bežného vzduchu je alveolárny tlak 16 mm Hg. . čl. (smrť), pri vdýchnutí čistého kyslíka - iba 60 mm Hg . Art., t.j., stále môžete dýchať, ale je to už nebezpečné. V tomto prípade je možné dodať čistý kyslík pod tlakom a zabezpečiť dýchanie pri výstupe do výšky 18 km. Ďalší výstup je možný len v skafandroch.
Dýchanie pod vodou vo veľkých hĺbkach
Pri spúšťaní pod vodu sa zvyšuje atmosférický tlak. Napríklad v hĺbke 10 m je tlak 2 atmosféry, v hĺbke 20 m - 3 atmosféry atď. V tomto prípade sa parciálny tlak plynov v alveolárnom vzduchu zvýši 2 a 3 krát.
To hrozí vysokým rozpustením kyslíka. Ale jeho prebytok nie je pre telo o nič menej škodlivý ako jeho nedostatok. Jedným zo spôsobov, ako znížiť toto nebezpečenstvo, je preto použitie zmesi plynov, v ktorej je znížené percento kyslíka. Napríklad v hĺbke 40 m dávajú zmes obsahujúcu 5% kyslíka, v hĺbke 100 m - 2%.
Druhý problém je vplyv dusíka. Keď sa parciálny tlak dusíka zvyšuje, vedie to k zvýšenému rozpúšťaniu dusíka v krvi a spôsobuje narkotický stav. Preto sa začína od hĺbky 60 m , zmes dusík-kyslík sa nahradí zmesou helio-kyslík. Hélium je menej toxické. Narkoticky začína pôsobiť až v hĺbke 200 – 300 m. . V súčasnosti prebieha výskum využitia zmesí vodík-kyslík na prevádzku v hĺbkach až 2 km, keďže vodík je veľmi ľahký plyn.
Tretí problém potápačské operácie - to je dekompresia. Ak rýchlo stúpate z hĺbky, tak plyny rozpustené v krvi vrie a spôsobujú plynovú embóliu – upchatie ciev. Preto je potrebná postupná dekompresia. Napríklad lezenie z hĺbky 300 m vyžaduje 2 týždne dekompresie.
Ichthyanders medzi nami. Ruskí vedci začali testovať technológiu dýchania tekutín v ponorkách. V súčasnosti prebiehajú pokusy na psoch. Rekord v dýchaní tekutiny je už 30 minút. Ako sa oživujú zázraky z románov a filmov, zistil korešpondent Vesti FM Sergey Gololobov.
pozorovanie experimentu. Jazvečíky sú ponorené do kúpeľa s tekutinou tvárou nadol. Prekvapivo sa pes neudusil, ale začal dýchať tú istú tekutinu. Kŕčovito, trhavo to prehĺta. Ale dýchala. Po 15 minútach ju vytiahli. Pes bol letargický, pravdepodobnejšie z podchladenia, ale čo je najdôležitejšie, živý. A po chvíli sa vrátila do svojej obvyklej hravej nálady. Zázrak. Niečo podobné bolo zobrazené v slávnom hollywoodskom filme „Abyss“ v roku 1989. Tam sa do banky s vodou naliali nejaké prísady a tam sa spustil biely potkan. A všetko je natočené prirodzene. A potkan skutočne dýchal údajne pod vodou.
A trik tejto epizódy z filmu "The Abyss" je v tom, že potkan nedýchal vodu ako takú, ale nejakú špeciálnu tekutinu. Práve na tom je založená technológia kvapalinového dýchania. Za najvhodnejšie látky na tento účel sa považujú perfluorokarbónové zlúčeniny. Dobre v sebe rozpúšťajú kyslík a oxid uhličitý a neškodia telu. To znamená, že živé bytosti nevdychujú vodu, ale tie isté tekuté uhlíky. Prečo to ľudia potrebujú, povedal pneumológ, vedúci vedeckej témy o tekutom dýchaní od osemdesiatych rokov. Andrej Filippenko.
"Je to potrebné na záchranu ponoriek." Pri vysokom tlaku, ak majú v pľúcach kvapalinu, ak z tejto kvapaliny extrahujú kyslík, potom sa budú môcť dostať von vo veľkej hĺbke a rýchlo, bez akýchkoľvek problémov s dekompresiou, vystúpiť na povrch.
Je známe, že výstup z veľkých hĺbok trvá potápačom a ponorkám hodiny. Ak rýchlo vystúpite na hladinu, potom vás dostihne dekompresná choroba. Bubliny dusíka, ktoré sa dostávajú do krvného obehu s dýchacou zmesou, sa v dôsledku prudkého poklesu tlaku varia a ničia krvné cievy. Ak používate prístroj so špeciálnou dýchacou tekutinou, tieto problémy nevzniknú, vysvetľuje Andrej Filippenko.
„Fluorokarbónová kvapalina je takpovediac nosičom dusík-kyslík, teda nosičom. Ale na rozdiel od dusíka, ktorý prechádza do tkaniva tela pri vysokom tlaku, v hĺbke a kvôli tomu dochádza k ohybovej chorobe, tu to tak nie je. To znamená, že nie je dôvod na dekompresnú chorobu. Nedochádza k presýteniu tela inertným plynom. To znamená, že neexistuje žiadny zásadný dôvod pre bubliny.“
Experimenty s kvapalinovým dýchaním sa aktívne uskutočňujú od 60. rokov v Sovietskom zväze a USA. Záležitosť však nezašla ďalej ako k pokusom na zvieratách. Po rozpade Únie naše vedecké hľadanie v tomto smere vyšlo naprázdno. Veľmi silný vývoj však zostal. A teraz sa rozhodlo použiť ich novým spôsobom, hovorí Andrej Filippenko.
„Skvelý základ v technológii dýchania tekutín a tekutín. A plus ešte máme následky týchto tekutín. Pretože všetky fluórované uhľovodíky vstreknuté do krvi, a takúto látku používame už 25 rokov, vychádzajú cez pľúca. To znamená, že poznáme aj dôsledky vplyvu zavedenia perfluórovaných uhľovodíkov na telo. Američania či Francúzi, Angličania takéto údaje nemajú.
Nedávno ruskí vedci vytvorili špeciálnu kapsulu pre psov, ktorá bola ponorená do tlakovej hydrokomory. A teraz môžu psy dýchať bez zdravotných následkov viac ako pol hodiny v hĺbke až pol kilometra. A čoskoro sa plánuje prejsť na experimenty na ľuďoch. Najhoršie je, samozrejme, prinútiť sa vdýchnuť tekutinu, uvažuje prezident Konfederácie podvodných aktivít Ruska. Valentin Stashevsky:
„Keď vdýchnete vodu, je to len nočná mora. To znamená prvý spôsob, ako sa utopiť. Tak to bolo pre všetky historické predchádzajúce udalosti. Zadusíte sa hneď, ako sa voda dostane do dýchacích ciest a podobne.
Napriek tomu tí, ktorí sa chcú skutočne utopiť, no zároveň začnú dýchať ako obojživelník, no, alebo Sadko, máme, pozn. Andrej Filippenko.
„Sú dobrovoľníci. Hneď si ale ujasnime, že dobrovoľníkmi tu môžu byť len tí ľudia, ktorí veľmi dobre rozumejú tomu, čo sa môže stať. To znamená, že to môžu byť v skutočnosti len tí lekári, ktorí urobili veľa tekutého dýchania. Toto sú tí v našom tíme. A nie sám. Musíte si všetko správne zorganizovať."
Teraz sa práca na kvapalinovom dýchaní presunula do Výskumného ústavu pracovného lekárstva. Hlavným cieľom výskumu je vytvorenie špeciálneho obleku, ktorý bude užitočný nielen pre ponorky, ale aj pre pilotov a astronautov. Ale opakujeme, hovoríme o dýchaní špeciálnych tekutín. Dýchajte priamo s vodou, ako ichtyander, kým nie je človeku k dispozícii.
Vedecký výskum sa nezastaví ani na jeden deň, pokrok ide ďalej a prináša ľudstvu stále nové a nové objavy. V oblasti štúdia živých bytostí a syntézy neobvyklých látok pracujú stovky vedcov a ich asistentov. Celé oddelenia experimentujú, skúšajú rôzne teórie a niekedy objavy ohromujú fantáziu – veď to, o čom sa dalo len snívať, sa môže stať skutočnosťou. Rozvíjajú nápady a otázky o zmrazení človeka v kryokomore s následným rozmrazením o storočie či o schopnosti dýchať tekutinu nie sú pre nich len fantastickým príbehom. Ich tvrdá práca môže tieto fantázie naplniť.
Vedci sa už dlho zaujímajú o otázku: môže človek dýchať tekutinu?
Potrebuje človek tekuté dýchanie
Na takýto výskum sa nešetrí ani úsilie, ani čas, ani peniaze. A jedna z týchto otázok, ktoré znepokojujú tie najosvietenejšie mysle už desaťročia, je nasledovná – je pre človeka možné tekuté dýchanie? Budú pľúca schopné absorbovať kyslík nie zo špeciálnej tekutiny? Pre tých, ktorí pochybujú o skutočnej potrebe tohto typu dýchania, môžeme uviesť aspoň 3 sľubné oblasti, kde to človeku dobre poslúži. Ak to, samozrejme, dokážu zrealizovať.
- Prvým smerom je potápanie do veľkých hĺbok. Ako viete, pri potápaní potápač zažíva tlak vodného prostredia, ktoré je 800-krát hustejšie ako vzduch. A zvyšuje sa o 1 atmosféru každých 10 metrov hĺbky. Takéto prudké zvýšenie tlaku je spojené s veľmi nepríjemným účinkom - plyny rozpustené v krvi začnú vrieť vo forme bublín. Tento jav sa nazýva „kesónová choroba“, často postihuje tých, ktorí sa na ňom aktívne podieľajú. Pri plávaní v hlbokých vodách tiež existuje riziko otravy kyslíkom alebo dusíkom, pretože v takýchto podmienkach sa tieto pre nás životne dôležité plyny stávajú veľmi jedovatými. Aby s tým nejako bojovali, používajú buď špeciálne dýchacie zmesi alebo pevné skafandre, ktoré v sebe udržiavajú tlak 1 atmosféry. Ak by však bolo možné kvapalinové dýchanie, stalo by sa tretím, najjednoduchším riešením problému, pretože dýchacia kvapalina nenasýti telo dusíkom a inertnými plynmi a nie je potrebná dlhá dekompresia.
- Druhým spôsobom aplikácie je medicína. Použitie dýchacích tekutín v nej by mohlo zachrániť život predčasne narodených detí, pretože ich priedušky sú nedostatočne vyvinuté a ventilátory ich môžu ľahko poškodiť. Ako viete, v maternici sú pľúca embrya naplnené tekutinou a v čase narodenia sa v ňom hromadí pľúcna povrchovo aktívna látka - zmes látok, ktoré nedovoľujú, aby sa tkanivá pri dýchaní vzduchu zlepili. Ale pri skorom pôrode vyžaduje dýchanie od dieťaťa príliš veľa sily a to môže byť smrteľné.
História má precedens pre použitie úplnej tekutinovej ventilácie a siaha až do roku 1989. Aplikoval ho T. Shaffer, ktorý pôsobil ako pediater na Temple University (USA) a zachraňoval predčasne narodené deti pred smrťou. Žiaľ, pokus bol neúspešný, traja malí pacienti neprežili, ale stojí za zmienku, že úmrtia boli spôsobené inými príčinami, a nie samotnou metódou dýchania pomocou tekutín.
Odvtedy sa plne ventilované ľudské pľúca neodvážili, ale v 90. rokoch boli pacienti s ťažkým zápalom podrobení čiastočnej kvapalinovej ventilácii. V tomto prípade sú pľúca naplnené len čiastočne. Bohužiaľ, účinnosť metódy bola kontroverzná, pretože konvenčná ventilácia vzduchu fungovala rovnako dobre.
- Aplikácia v kozmonautike. So súčasnou úrovňou technológie zažije astronaut počas letu g-silu až 10 g. Po tejto hranici nie je možné udržať nielen pracovnú kapacitu, ale ani vedomie. Áno, a zaťaženie tela je nerovnomerné a pozdĺž otočného bodu, ktorý je možné vylúčiť pri ponorení do kvapaliny, sa tlak rozšíri rovnomerne na všetky body tela. Tento princíp je základom konštrukcie pevného skafandru Libelle, naplneného vodou a umožňujúceho zvýšenie limitu na 15-20 g, a to aj z dôvodu obmedzenia hustoty ľudských tkanív. A ak je astronaut nielen ponorený do kvapaliny, ale sú ňou naplnené aj jeho pľúca, potom bude možné bez problémov znášať extrémne preťaženie ďaleko za hranicou 20 g. Nie je to samozrejme nekonečné, ale prah bude veľmi vysoký, ak je splnená jedna podmienka - kvapalina v pľúcach a okolo tela musí mať rovnakú hustotu ako voda.
Vznik a vývoj tekutého dýchania
Úplne prvé experimenty sa datujú do 60. rokov minulého storočia. Ako prví testovali vznikajúcu technológiu kvapalinového dýchania laboratórne myši a potkany, nútené dýchať nie vzduch, ale fyziologický roztok, ktorý bol pod tlakom 160 atmosfér. A dýchali! No vyskytol sa problém, ktorý im v takomto prostredí bránil dlhodobo prežiť – kvapalina neumožňovala odstrániť oxid uhličitý.
Ale experimenty tam neskončili. Ďalej sa začal výskum organických látok, ktorých atómy vodíka boli nahradené atómami fluóru – takzvané perfluórované uhľovodíky. Výsledky boli oveľa lepšie ako pri starodávnej a primitívnej tekutine, pretože perfluórovaný uhľovodík je inertný, telo ho neabsorbuje a dokonale rozpúšťa kyslík a vodík. K dokonalosti to ale malo ďaleko a výskum v tomto smere pokračoval.
Teraz je najlepším úspechom v tejto oblasti perflubron (komerčný názov - "Liquivent"). Vlastnosti tejto kvapaliny sú úžasné:
- Alveoly sa lepšie otvárajú, keď sa táto tekutina dostane do pľúc a zlepšuje sa výmena plynov.
- Táto kvapalina môže niesť 2-krát viac kyslíka v porovnaní so vzduchom.
- Nízky bod varu umožňuje jeho odstránenie z pľúc odparovaním.
Ale naše pľúca nie sú určené na úplne tekuté dýchanie. Ak ich úplne naplníte perflubronom, budete potrebovať membránový oxygenátor, výhrevné teleso a vetranie vzduchu. A nezabudnite, že táto zmes je 2x hustejšia ako voda. Preto sa používa zmiešaná ventilácia, pri ktorej sú pľúca naplnené tekutinou len na 40 %.
Ale prečo nemôžeme dýchať tekutinu? Všetko kvôli oxidu uhličitému, ktorý sa v kvapalnom médiu veľmi zle odstraňuje. Človek s hmotnosťou 70 kg musí prehnať každú minútu 5 litrov zmesi, a to v pokojnom stave. Preto, aj keď sú naše pľúca technicky schopné extrahovať kyslík z tekutín, sú príliš slabé. Ostáva teda len dúfať v budúci výskum.
voda ako vzduch
Aby konečne svetu hrdo oznámili - "Teraz môže človek dýchať pod vodou!" - vedci niekedy vyvinuli úžasné zariadenia. A tak v roku 1976 biochemici z Ameriky vytvorili zázračné zariadenie schopné regenerovať kyslík z vody a poskytnúť ho potápačovi. S dostatočnou kapacitou batérie mohol potápač zostať a dýchať v hĺbke takmer neobmedzene.
Všetko to začalo tým, že vedci začali výskum založený na skutočnosti, že hemoglobín dodáva vzduch rovnako dobre zo žiabrov aj z pľúc. Používali vlastnú žilovú krv zmiešanú s polyuretánom – ponorili ju do vody a táto tekutina absorbovala kyslík, ktorý je štedro rozpustený vo vode. Ďalej bola krv nahradená špeciálnym materiálom a výsledkom bolo zariadenie, ktoré fungovalo ako obvyklé žiabre akejkoľvek ryby. Osud vynálezu je takýto: získala ho istá spoločnosť, ktorá naň minula 1 milión dolárov, a odvtedy o zariadení nebolo nič počuť. A, samozrejme, nešiel do predaja.
To ale nie je hlavným cieľom vedcov. Ich snom nie je dýchací prístroj, chcú samotného človeka naučiť dýchať tekutinu. A pokusy o uskutočnenie tohto sna doteraz neboli opustené. Napríklad jeden z výskumných ústavov v Rusku vykonal testy tekutého dýchania na dobrovoľníkovi s vrodenou patológiou - absenciou hrtana. A to znamenalo, že jednoducho nemal reakciu tela na tekutinu, v ktorej je najmenšia kvapka vody na prieduškách sprevádzaná stlačením hltanového kruhu a udusením. Keďže tento sval jednoducho nemal, experiment bol úspešný. Do pľúc sa mu naliala tekutina, ktorú počas celého experimentu premiešaval pomocou brušných pohybov, potom ju pokojne a bezpečne odčerpal. Je charakteristické, že zloženie soli tekutiny zodpovedalo zloženiu soli v krvi. To možno považovať za úspech a vedci tvrdia, že čoskoro nájdu metódu tekutého dýchania dostupnú aj ľuďom bez patológií.
Takže mýtus alebo realita?
Napriek tvrdohlavosti človeka, ktorý chce vášnivo dobyť všetky možné biotopy, príroda sama stále rozhoduje o tom, kde bude žiť. Bohužiaľ, bez ohľadu na to, koľko času sa venuje výskumu, bez ohľadu na to, koľko miliónov sa minie, je nepravdepodobné, že človek je predurčený dýchať pod vodou aj na súši. Ľudia a morský život majú, samozrejme, veľa spoločného, ale stále existuje oveľa viac rozdielov. Obojživelník by podmienky oceánu nezniesol a ak by sa dokázal prispôsobiť, cesta späť na pevninu by bola pre neho uzavretá. A rovnako ako v prípade potápačov, aj obojživelníci chodili na pláž vo vodných oblekoch. A preto, bez ohľadu na to, čo hovoria nadšenci, verdikt vedcov je stále pevný a sklamaný - dlhý život človeka pod vodou je nemožný, v tomto ohľade je nerozumné ísť proti matke prírode a všetky pokusy o tekuté dýchanie sú odsúdené na zánik. k neúspechu.
Ale nezúfajte. Aj keď sa morské dno nikdy nestane naším domovom, máme všetky mechanizmy tela a technické možnosti na to, aby sme na ňom mohli byť častými hosťami. Takže stojí za to byť smutný? Veď tieto prostredia si už človek do istej miery podmanil a teraz pred ním ležia priepasti vesmíru.
A zatiaľ môžeme s istotou povedať, že hlbiny oceánu budú pre nás vynikajúcim pracoviskom. Ale vytrvalosť môže viesť k veľmi tenkej čiare skutočného dýchania pod vodou, na vyriešení tohto problému sa musí len pracovať. A aká bude odpoveď na otázku, či zmeniť suchozemskú civilizáciu na podvodnú, závisí len od človeka samotného.
Foto: RIA Novosti
Sergej Pjatakov
Muž budúcnosti sa bude môcť potápať do veľkých hĺbok, ale bude sa musieť naučiť dýchať tekutinu.
Kvapalné dýchanie alebo dýchanie pomocou kvapaliny, ktorá dobre rozpúšťa kyslík, je už dlho utkvelou predstavou vedcov na celom svete. Prístroj „obojživelník“ je schopný zachrániť životy potápačov a ponoriek, táto technológia sa dá využiť v medicíne a v budúcnosti poslúži pri dlhodobých vesmírnych letoch pri skúmaní iných planét. Skutočný vývoj na vytvorení kvapalného dýchacieho prístroja sa uskutočnil v rokoch 1970 - 1980 v ZSSR a USA, potom sa uskutočnili experimenty na zvieratách, ale nedosiahol sa veľký úspech. Ako sľubná a realistická táto technológia zostáva, pochopil korešpondent Sovershenno Sekretno.
Treba poznamenať, že tekuté dýchanie na prvý pohľad vyzerá ako fantastická fikcia, ale v skutočnosti má úplne vedecký základ a pod túto myšlienku bol vložený vážny teoretický základ. Namiesto kyslíka vedci navrhujú použiť špeciálne chemické zlúčeniny, ktoré sú schopné veľmi dobre rozpúšťať kyslík a oxid uhličitý.
TEKUTÉ DÝCHANIE ZACHRÁNI POtápača PRED OCHORENÍM Z LUKU
Viceadmirál, hrdina socialistickej práce, doktor technických vied, profesor, riadny člen Ruskej akadémie prírodných vied, predseda Výboru pre špeciálne operácie pod vodou pri vláde Ruskej federácie v rokoch 1992-1994, Tengiz Borisov povedal prísnemu tajnému, že experimenty s kvapalinovým dýchaním prebiehajú už niekoľko desaťročí.
„V súčasnosti je človek obmedzený vo svojich schopnostiach – potápač, v ktorého dýchacích fľašiach je obyčajný vzduch, sa môže bez ohrozenia zdravia ponoriť do hĺbky 60 metrov. Vo výnimočných prípadoch najskúsenejší plavci dosiahli 90 metrov, ďalej je ľudské telo vystavené toxickým účinkom dusíka. Potom, čo sa objavili špeciálne zmesi plynov obsahujúce hélium, v ktorých je udržiavaný malý konštantný tlak kyslíka a nie je tam žiadny dusík, bolo možné potápať sa až do 300 metrov v pevných oblekoch, a to je limit.
Hlavným nepriateľom potápačov je dekompresná choroba: pri výstupe z veľkej hĺbky v dôsledku rýchleho poklesu tlaku vdychovanej dýchacej zmesi začnú rýchlo vystupovať plyny, ktoré sa rozpúšťajú v krvi, ako keby sa zatriasla fľaša šampanského a víno vo vnútri penilo. Plyny ničia steny buniek a ciev, upchávajú kapiláry, blokujú prietok krvi, následky sú strašné – v ťažkej forme môže dekompresná choroba viesť k paralýze alebo smrti.
Aby sme sa posunuli ďalej do hĺbky, sú potrebné nové technológie. A dnes je princíp tekutého dýchania považovaný za najsľubnejší. Táto metóda by mala prekonať hlavné problémy potápačov: počas zostupu a výstupu sa vyrieši problém stláčania, nedôjde k stláčaniu hrudníka, pretože kvapaliny sú prakticky nestlačiteľné.
Aj keď sa vytvoria špeciálne tekuté zmesi, bude potrebné vyvinúť metódy na aplikáciu tekutého dýchania. Na to, aby si človek naplnil pľúca viskóznou látkou, bude musieť prekonať najťažší psychický odpor tela. Boli uskutočnené experimenty na ľuďoch: pri pokuse naplniť pľúca človek nedobrovoľne spustí reflexy, hrtan sa začne zmenšovať a pľúca sa prekrývajú.
Človek má na vodu vrodenú reakciu – stačí, aby kvapka padla na citlivé bunky priedušiek, keďže prstencový sval stláča hrdlo, dochádza ku kŕčom a následne k uduseniu. Špeciálna tekutina síce nemôže ublížiť, no telo to odmieta pochopiť a mozog dáva príkaz na odpor. Na záver, nemenej nepríjemný postup, keď sa táto tekutina musí odstrániť z pľúc. Ale ak sa nájde riešenie, bude to vážny prielom – potom budú potápači schopní pracovať vo veľmi veľkých hĺbkach.
Predpokladá sa využitie tejto technológie na vojenské účely, na prieskum ropných a plynových polí a údržbu hlbokomorských vrtov, ako aj na zdvíhanie cenností z lodí potopených vo veľkých hĺbkach. Dnes je vo svete niekoľko vývojov, ktoré nám umožňujú dúfať, že táto technológia získa vstupenku do budúcnosti.“
PRI PRÁCI AMERICKÝCH NEONATOLÓGOV POMOHOL VÝSKUM
Američania sa obrátili k myšlienke dýchania tekutín v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. A azda ich najväčším úspechom je registrovaný patent na potápačský oblek vybavený valcom so špeciálnou kvapalinou obohatenou kyslíkom. Takzvaný tekutý vzduch, ktorý je podľa autorovej predstavy privádzaný z valca do potápačskej prilby, vypĺňa celý priestor okolo hlavy, vytláča vzduch z pľúc, nosohltanových dutín a uší, čím saturuje ľudské pľúca dostatkom kyslíka. . Mala vytvoriť dýchaciu kvapalinu na báze perfluórovaných uhľovodíkov, v ktorej sa dokáže rozpustiť potrebné množstvo plynu.
Oxid uhličitý, ktorý sa uvoľňuje pri dýchaní, sa zase musel vylučovať pomocou akéhosi analógu žiabrov pripevnených k potápačovej stehennej žile. Výsledkom je, že kyslík vstupuje do krvi cez pľúca a oxid uhličitý sa odstraňuje priamo z krvi. Je pravda, že na používanie takéhoto systému sa človek bude musieť naučiť, ako sa zaobísť bez použitia hlavných funkcií dýchacieho systému - inhalácií a výdychov.
Prvé pokusy súvisiace s dýchaním pomocou tekutiny uskutočnili Američania v 60. rokoch minulého storočia. Boli vykonané na hlodavcoch. Vedci vykonali úplnú náhradu krvi potkanov emulziou s vysokou koncentráciou tekutého kyslíka. Zvieratá mohli nejaký čas dýchať tekutinu, ale ich telo nedokázalo odstrániť oxid uhličitý, čo po krátkom čase viedlo k zničeniu pľúc. V nasledujúcich rokoch sa vzorec zdokonalil.
Jedným z najúspešnejších vývojov bola kvapalina používaná v LiquiVent, lieku určenom na liečbu závažných problémov s dýchaním u predčasne narodených novorodencov. Svojou konzistenciou je to číra olejovitá kvapalina nízkej hustoty, ktorá obsahuje viac kyslíka ako vzduch. Keďže je táto kvapalina inertná, nepoškodzuje pľúca, pretože má veľmi nízky bod varu a rýchlo a ľahko sa z pľúc odstraňuje.
Táto látka láka špecialistov aj preto, že je bez farby, bez zápachu a netoxická – takmer ako vzduch. Táto kvapalina obsahuje oveľa viac ako vzduch, množstvo kyslíka na jednotku objemu. Počas nasledujúcich experimentov žili myši a mačky, ponorené do okysličenej perfluorokarbónovej kvapaliny, niekoľko dní. Počas experimentov sa však ukázalo aj to, že jemné pľúca cicavcov sú na neustále nasávanie a odčerpávanie tekutiny zle prispôsobené – vzduch ňou teda dokážu nahradiť len veľmi krátko.
Myšlienku tekutého dýchacieho systému dnes vo svojej praxi využívajú neonatológovia, ktorí podobné technológie využívajú pri starostlivosti o predčasne narodené deti už viac ako 20 rokov. V tomto odvetví medicíny sa široko používa tekuté dýchanie. Táto metóda sa používa na záchranu novorodencov. Pľúcne tkanivo takýchto detí nie je pri narodení úplne vytvorené, preto je dýchací systém pomocou špeciálnych zariadení nasýtený roztokom obsahujúcim kyslík na báze perfluórovaných uhľovodíkov. Nie je náhoda, že americkí experimentátori určite zahŕňajú lekárov tohto profilu do zloženia skupín na vytvorenie tekutého dýchania.
VEĽKÉ Cicavce sa NIKDY NENAUČILI DÝCHAŤ TEKUTINU
Následne, vďaka zlepšeniu dýchacej tekutiny, bolo možné dosiahnuť mnohohodinové tekuté dýchanie u malých laboratórnych zvierat - myší a potkanov a u šteniatok psov. Vedci však čelili novému problému – dosiahnuť udržateľné tekuté dýchanie u veľkých laboratórnych zvierat (dospelých psov, ktorých priemer priedušnice a štruktúra pľúc sú blízke ľuďom) sa nepodarilo. Dospelí psi nevydržali viac ako 10-20 minút a zomreli na pľúcnu insuficienciu. Prechod na umelú ventiláciu s tekutými pľúcami pomocou klinického vybavenia zlepšil výkon, ale vývojári neuvažujú o dodatočnom vybavení pre dýchacie zariadenia.
Aby človek mohol dýchať tekutinu, musí vykonávať dve hlavné funkcie: dodávať kyslík do pľúc a odstraňovať oxid uhličitý. Túto vlastnosť má kyslík, ktorý človek vdychuje, a niekoľko ďalších plynov, a ako vedci dokázali, podobné funkcie sú schopné vykonávať aj niektoré kvapaliny. Neúspešné experimenty s kvapalinovým dýchaním majú zároveň vysvetlenie: ľudské pľúca vnímajú a odstraňujú kvapalinu oveľa ťažšie ako vzduch, takže proces nahradenia oxidu uhličitého kyslíkom nastáva s veľkým spomalením.
Ľudské pľúca sú totiž technicky schopné „vdýchnuť“ určitú tekutú zmes bohatú na kyslík, ale len na niekoľko minút. Za predpokladu, že sa tekuté dýchanie rozšíri, potom chorí ľudia používajúci tekutý vzduch na lekárske účely budú musieť neustále používať ďalšie zariadenia, v skutočnosti nosiť ventilátor na stimuláciu dýchania. Potápači, ktorí už pod vodou zažívajú veľké nepohodlie, budú musieť nosiť ďalšie vybavenie, zatiaľ čo dýchanie tekutiny počas dlhých a hlbokých ponorov nebude jednoduché.
V USA JE PATENTOVANÝ POTÁPAČSKÝ OBLEK VYUŽÍVAJÚCI PRINCÍP TEKUTÉHO DÝCHANIA
V RUSKU MOŽNO ZAŽILI NA ČLOVEKU
Aj Sovietsky zväz mal programy na dýchanie tekutín. V jednom zo sovietskych výskumných ústavov boli dosiahnuté významné výsledky pri implementácii kvapalinového dýchania. Vyvinuli sa špeciálne zariadenia, robili sa pokusy na zvieratách a dosiahli sa určité výsledky. Myši a psy skutočne dýchali tekutinu a dosť dlho. Existujú informácie, že v roku 1991 sa mali uskutočniť prvé pokusy na dobrovoľníkoch. Treba poznamenať, že v Sovietskom zväze tieto programy nemali komerčné zameranie a súviseli výlučne s vojenským vývojom.
Preto boli z dôvodu ukončenia financovania všetky práce utlmené, neskôr úplne zastavené. Nedávno sa však podarilo oživiť niektoré projekty. Ako sa „Prísne tajné“ podarilo zistiť, v jednom z ruských obranných výskumných ústavov sa uskutočnil experiment s dobrovoľníkom, ktorému bol v dôsledku chirurgického zákroku odstránený hrtan z dôvodu nebezpečnej patológie (preto bol prstencový sval chýba, čo umožnilo úspešne vykonať experiment).
Muža naliali špeciálnym roztokom najprv do pľúc a potom ho ponorili pod vodu v špeciálne vyrobenej maske. Po experimente mu tekutinu z pľúc bezbolestne vypumpovali. Ruskí odborníci, povzbudení týmto úspechom, tvrdia, že v budúcnosti budú môcť obyčajní ľudia s normálnym hrdlom dýchať pod vodou, pretože prekonanie reflexnej reakcie tela na tekutinu je celkom realistické.
Člen korešpondent Ruskej akadémie prírodných vied, kandidát lekárskych vied Andrey Filippenko, ktorý dlhodobo pracuje na projekte tekutého dýchania, pre Top Secret povedal, že v súčasnosti sa o tomto vývoji nedá povedať prakticky nič z dôvodu ich uzavretia. prírody.
„Dnes sa tento vývoj uskutočňuje tak v záujme armády, ako aj v civilnej sfére. Existuje mnoho technologických ťažkostí, ktoré brzdia pokrok týchto projektov. V súčasnosti táto technológia funguje výlučne v laboratóriu a je úplne nevhodná na použitie v reálnych podmienkach. Napríklad vo veľkých hĺbkach. Táto technológia nefunguje dobre nielen v Rusku, ale ani v zahraničí. Aby sme sa mohli posunúť vpred, je potrebné zlepšiť veľa technológií, vrátane tých, ktoré súvisia s prekonávaním veľkého tlaku.“
TEKUTÉ DÝCHANIE MÔŽE BYŤ POŽADOVANÉ VO VESMÍRE A Z PONOROK
V Sovietskom zväze bola myšlienka medziplanetárneho letu zvažovaná naraz. Keďže vesmírny let je spojený s veľkým preťažením astronautov, analyzovali sa možnosti, ako ich znížiť. Okrem iného bola navrhnutá možnosť ponorenia vesmírnych cestujúcich do kvapaliny. Ak je človek ponorený do vodného roztoku, potom sa pri preťažení tlak rozloží rovnomerne po celom tele. Tento princíp bol použitý na vytvorenie anti-g obleku, ktorý sa používa v nemeckom letectve. Výrobca - nemecko-švajčiarska spoločnosť AutoflugLibelle - nahradila vzduchové vankúše hermetickými nádobami s kvapalinou. Oblek je teda pevný skafander naplnený vodou. To umožňuje pilotovi udržať vedomie a výkon aj pri obrovských (nad 10 g) g-silách.
Využitie pozitívnych vlastností dýchacej tekutiny v letectve a astronautike však môže zostať navždy snom – látka na anti-g oblek musí mať hustotu vody a jediná dnes fungujúca fluorokarbónová tekutina je dvakrát ťažšia. Ak sa myšlienka úspešne zrealizuje, astronaut ponorený do tekutého média a dýchajúci pevný kyslík prakticky nepocíti účinok extrémne vysokých g-síl, keďže sily budú rozložené rovnomerne do všetkých smerov.
Niet pochýb o tom, že technológiu tekutého dýchania potrebujú predovšetkým ponorky. Akokoľvek paradoxne to znie, v súčasnosti neexistujú spoľahlivé spôsoby, ako zachrániť ľudí v núdzi vo veľkých hĺbkach. Nielen u nás, ale na celom svete už mnoho rokov prakticky neboli vyvinuté metódy a techniky na záchranu ľudí v núdzi vo veľkých hĺbkach. To, že prostriedky núdzovej záchrany posádok sú beznádejne zastarané a potrebujú skorú modernizáciu, ukázala tragédia ponorky Kursk.
Ponorka bola vybavená zariadením, ktoré malo pomôcť dostať sa z nej v prípade havárie, no vyskakovacia záchranná komora bola výbuchom poškodená a nedala sa použiť. Navyše pre každého člena tímu bola zabezpečená individuálna záchranná technika na plný úväzok, ktorá umožňovala únik z hĺbky až 120 metrov. Niekoľko minút potrebných na zdvíhanie môže osoba v tomto zariadení dýchať zmes kyslíka a hélia. Ale ani tieto prostriedky ľudia nemohli použiť. Okrem iného je to spôsobené tým, že na ponorke nie sú uložené héliové fľaše, pretože pri vysokej koncentrácii vo vzduchu môže tento plyn spôsobiť zadusenie a stav nedostatku kyslíka.
To je veľká nevýhoda jednotlivých zariadení. Záchranári museli valce odovzdať členom tímu vonku, cez poklopy plavebnej komory. Treba poznamenať, že všetko toto vybavenie bolo vyvinuté už v roku 1959 a odvtedy sa nijako nezmenilo. A dnes nie sú žiadne alternatívy v dohľade. Možno aj preto sa hovorí o využití tekutého dýchania pri námornej záchrane ako o najsľubnejšej metóde budúcnosti.
