تنفس مایع. نفس عمیق

سیستم تنفس مایع در حال توسعه توسط بنیاد مطالعات پیشرفته (FPI) به غواصان کمک می کند تا بدون بیماری فشار زدایی سریع به سطح بروند. ربات انسان‌ساز فدور در آزمایش‌های یک فضاپیمای جدید روسیه شرکت می‌کند و می‌تواند به Rosatom در دفع زباله‌های هسته‌ای کمک کند. یک شناور با عمق بسیار زیاد در پایین ترانشه ماریانا آزمایش خواهد شد. ویتالی داویدوف، رئیس شورای علمی و فنی صندوق، در مورد پروژه های FPI به ایزوستیا گفت.

- چند پروژه توسط صندوق اجرا شده است و دوست دارید کدام یک را برجسته کنید؟

حدود 50 پروژه در مراحل مختلف اجرا داریم. 25 مورد دیگر تکمیل شد. نتایج به دست آمده به مشتریان منتقل یا منتقل می شود. تظاهرکنندگان فناوری ایجاد شده اند، حدود 400 نتیجه از فعالیت های فکری دریافت شده است. طیف وسیعی از موضوعات - از غواصی تا پایین ترانشه ماریانا تا فضا.

از پروژه های اجرا شده می توان به عنوان مثال آزمایشات یک موتور انفجاری راکتی را نام برد که در سال گذشته با موفقیت شرکت موتورسازی موتور موشک NPO Energomash انجام شد. در همان زمان، برای اولین بار در جهان، این بنیاد یک حالت عملکرد پایدار یک چاشنی موتور جت انفجاری را دریافت کرد. اگر اولی برای فناوری فضایی در نظر گرفته شده است، دومی برای هوانوردی است. هواپیماهای مافوق صوت با استفاده از چنین سیستم هایی با مشکلات زیادی مواجه خواهند شد. به عنوان مثال، با درجه حرارت بالا. صندوق با استفاده از اثر انتشار حرارتی - تبدیل انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی - راه حلی برای این مشکلات پیدا کرد. در واقع، ما برای تامین انرژی سیستم های دستگاه و در عین حال خنک کردن عناصر بدنه هواپیما و موتور، برق دریافت می کنیم.

- یکی از مهمترین پروژه های معروففوندا - ربات فدور. تموم شد؟

– بله، کار روی فدور به پایان رسیده است. نتایج در حال حاضر به وزارت شرایط اضطراری تحویل داده شده است. علاوه بر این، معلوم شد که آنها نه تنها به وزارت شرایط اضطراری، بلکه به وزارتخانه های دیگر و همچنین شرکت های دولتی علاقه مند هستند. احتمالاً بسیاری شنیده‌اند که فناوری‌های فدور توسط Roscosmos استفاده خواهد شدبرای ایجاد یک ربات آزمایشی که روی یک سرنشین جدید روسی پرواز می کند سفینه فضایی"فدراسیون". Rosatom علاقه زیادی به ربات نشان داد. او به فناوری هایی نیاز دارد که توانایی کار در شرایط خطرناک برای انسان را فراهم کند. به عنوان مثال، هنگام دفع زباله های هسته ای.

- آیا می توان از فدور برای نجات خدمه زیردریایی، برای بررسی کشتی های غرق شده استفاده کرد؟

فن آوری های به دست آمده در طول ایجاد Fedor را می توان برای اهداف مختلف استفاده کرد. این صندوق تعدادی از پروژه های مربوط به وسایل نقلیه خالی از سکنه زیر آب را اجرا می کند. و در اصل، فناوری های ربات انسان نما می توانند در آنها ادغام شوند. به خصوص، برنامه ریزی شده است که یک وسیله نقلیه زیر آب برای عملیات در اعماق شدید ایجاد شود. ما قصد داریم آن را در آن تست کنیم سنگر ماریانا. در عین حال، فرو رفتن به پایین مانند پیشینیان ما آسان نیست، اما امکان حرکت در ناحیه نزدیک به پایین و انجام دادن تحقیق علمی. هنوز کسی این کار را نکرده است.

در ایالات متحده، یک ربات چهار پا برای حمل و نقل کالا BigDog در حال توسعه است. آیا پیشرفت های مشابهی در FPI انجام می شود؟

در مورد سکوهای پیاده روی برای حمل بار یا مهمات، صندوق چنین کاری را انجام نمی دهد. اما برخی از سازمان هایی که ما با آنها همکاری می کنیم به ابتکار خودشان دست به چنین تحولاتی زدند. این سوال که آیا چنین رباتی در میدان نبرد مورد نیاز است یا خیر همچنان باز است. در بیشتر موارد استفاده از وسایل نقلیه چرخدار یا ردیاب سود بیشتری دارد.

- علاوه بر فدور چه پلتفرم های رباتیکی در FPI ایجاد می شود؟

ما طیف وسیعی از سیستم عامل ها را برای اهداف مختلف توسعه می دهیم. اینها ربات های زمینی، هوایی و دریایی هستند. انجام وظایف شناسایی، حمل و نقل کالا و همچنین توانایی انجام زد و خورد. یکی از زمینه های کاری در این زمینه تعیین شکل ظاهری و توسعه روش های استفاده از پهپادها از جمله گروهی است. من فکر می کنم که اگر همه چیز با همان سرعت پیش برود، در آینده نزدیک گسترش قابل توجهی در استفاده از پهپادها از جمله برای حل ماموریت های جنگی وجود خواهد داشت.

- FPI در حال توسعه یک ماهواره جوی "جغد" - یک هواپیمای الکتریکی بزرگ است. آزمایشاتش چطور پیش میره؟

-آزمایش نمایشگر هواپیمای بدون سرنشین Sova به پایان رسید. یک پرواز طولانی در ارتفاع حدود 20 هزار متری انجام شد که متأسفانه دستگاه در منطقه تلاطم شدید سقوط کرد و آسیب جدی دید. اما در این زمان ما قبلاً تمام داده های لازم را دریافت کرده بودیم ، هم از چشم انداز جهت گیری تحقیقات و هم درستی راه حل های طراحی انتخاب شده متقاعد شده بودیم.. از تجربیات به دست آمده در ساخت و آزمایش یک دستگاه با اندازه کامل استفاده خواهد شد.

شرکت "Roskosmos" NPO آنها. Lavochkina در حال انجام یک توسعه مشابه - ایجاد یک ماهواره جوی "Aist". آیا پیشرفت رقبا را دنبال می کنید؟

ما از این آثار آگاه هستیم، با توسعه دهندگان Aist در تماس هستیم. این در مورد رقابت نیست، بلکه در مورد مکمل است.

آیا می توان از چنین دستگاه هایی در منطقه قطب شمال استفاده کرد که هیچ گونه ارتباط و زیرساختی برای برخاستن و فرود مکرر وجود ندارد؟

باید در نظر داشت که در بهار و پاییز و حتی بیشتر در طول شب قطبی، "ماهواره جوی" ممکن است انرژی لازم برای شارژ باتری ها را دریافت نکند. این امر کاربرد آن را محدود می کند.

اخیراً فن‌آوری‌های تنفس مایع به عموم مردم نشان داده شده است - داش‌ها در یک مایع غنی از اکسیژن ویژه غوطه‌ور می‌شوند. تظاهرات "غرق شدگی" موجی از اعتراضات را به همراه داشت. آیا بعد از این هم کار در این راستا ادامه خواهد داشت؟

-کار روی تنفس مایع ادامه دارد. بر اساس توسعه ما، جان هزاران نفر را می توان نجات داد. و ما داریم صحبت می کنیمنه تنها در مورد زیردریایی ها، که به لطف تنفس مایع، می توانند به سرعت بدون عواقب در قالب بیماری رفع فشار به سطح بروند. تعدادی از بیماری ها و آسیب های ریوی وجود دارد که می توان با تنفس مایع با موفقیت درمان کرد. چشم اندازهای جالبی برای استفاده از فناوری تنفس مایع برای خنک کردن سریع بدن وجود دارد، زمانی که لازم است فرآیندهای رخ داده در آن کاهش یابد.اکنون این کار با خنک کردن خارجی یا با وارد کردن محلول مخصوص به خون انجام می شود. شما می توانید همین کار را انجام دهید، اما به طور موثرتری، با پر کردن ریه ها با مخلوط تنفسی خنک شده.

آنتون تونشین، رئیس آزمایشگاه FPI برای ایجاد تنفس مایع، با یک داشوند به نام نیکلاس، که با کمک آن دانشمندان از بنیاد تحقیقات پیشرفته (FPI) امکانات تنفس مایع را مورد مطالعه قرار دادند.

لازم به ذکر است که برای سلامت حیوانات شرکت کننده در این آزمایشات هیچ آسیبی وجود ندارد. همه "آزمایشگران" زنده هستند.برخی از آنها در آزمایشگاه نگهداری می شوند و در آنجا وضعیت آنها کنترل می شود. بسیاری از آنها به حیوانات خانگی برای کارمندان تبدیل شده اند، اما وضعیت آنها نیز به صورت دوره ای توسط متخصصان ما نظارت می شود. نتایج مشاهدات نشان دهنده غیبت است پیامدهای منفیتنفس مایع این فناوری کار شده است و ما به سمت ایجاد دستگاه های ویژه برای اجرای عملی آن حرکت کرده ایم.

- از چه زمانی مطالعه تنفس مایع در انسان را شروع می کنید؟

از نظر تئوری، ما برای چنین آزمایشاتی آماده هستیم، اما برای شروع آنها، لازم است حداقلتجهیزات مناسب را ایجاد و کار کنید.

در یک زمان، FPI یک پلت فرم نرم افزاری برای طراحی تجهیزات مختلف ایجاد کرد که برای جایگزینی نرم افزارهای خارجی طراحی شده بود. جایی استفاده میشه؟

کار بر روی ایجاد یک محیط یکپارچه برای نرم افزار مهندسی روسی "Gerbarium" در واقع به پایان رسیده است. اکنون موضوع استفاده از آن در Rosatom و Roskosmos - برای طراحی نمونه های امیدوارکننده از محصولات صنعت هسته ای و همچنین فناوری موشکی و فضایی در نظر گرفته شده است.

- آیا صندوق در حوزه فناوری های واقعیت افزوده فعالیت می کند؟

-بله، صندوق چنین کاری را انجام می دهد - به ویژه، همراه با KamAZ. یکی از آزمایشگاه های ما نمونه اولیه ای از عینک های واقعیت افزوده را ایجاد کرده است که کنترل مونتاژ اجزای خودرو را فراهم می کند. این برنامه به شما می گوید که چه قسمتی را بردارید و کجا آن را نصب کنید. اگر اپراتور اقدامات نادرستی انجام دهد، به عنوان مثال، از ترتیب تعیین شده مونتاژ محصول منحرف شود یا عناصر آن را به اشتباه نصب کند، یک اعلان صوتی در مورد مرحله اشتباه به صدا در می آید و اطلاعات مربوط به خطا روی عینک نمایش داده می شود.در عین حال، واقعیت اقدامات نادرست یا حتی تلاش آنها در ثبت می شود مجله الکترونیکی. در نتیجه باید سیستمی ایجاد شود که امکان مونتاژ نادرست را حذف کند. در آینده قصد داریم این سیستم را در جهت کوچک سازی توسعه دهیم تا دستگاه های پیشرفته تری را جایگزین عینک کنیم.

چشم انداز علوم کامپیوتراکنون با توسعه کامپیوترهای کوانتومی و امنیت اطلاعات - با رمزنگاری کوانتومی مرتبط است. آیا FPI این مناطق را توسعه می دهد؟

این بنیاد با مسائل مربوط به محاسبات کوانتومی، ایجاد یک پایه عنصر مناسب سروکار دارد. در مورد ارتباطات کوانتومی، همه با تجربیات همکاران چینی آشنا هستند. اما ما هنوز ایستاده نیستیم.

در پاییز 2016، FPI و Rostelecom انتقال اطلاعات کوانتومی را از طریق کابل فیبر نوری بین Noginsk و Pavlovsky Posad فراهم کردند. آزمایش موفقیت آمیز بود. امروز می توانید با تلفن کوانتومی صحبت کنید. یکی از ویژگی های مهم انتقال اطلاعات کوانتومی عدم امکان رهگیری آن است.

در جریان آزمایش فوق، ارتباط کوانتومی در فاصله حدود 30 کیلومتری فراهم شد. از نظر فنی، هیچ مشکلی برای اجرای آن در محدوده بزرگتر وجود ندارد. ما در حال آماده شدن برای برگزاری یک جلسه ارتباطی از طریق کانال جوی هستیم. ما در حال کار بر روی امکان آزمایشی بر روی ارتباطات کوانتومی از فضا با استفاده از پتانسیل ایستگاه فضایی بین‌المللی هستیم.

مسکو، 25 دسامبر - ریانووستی، تاتیانا پیچوگینا.از زمانی که بنیاد مطالعات پیشرفته (FPI) پروژه تنفس مایع را در سال 2016 تایید کرد، عموم مردم علاقه زیادی به موفقیت آن داشتند. نمایش اخیر از قابلیت های این فناوری به معنای واقعی کلمه اینترنت را منفجر کرد. در جلسه ای بین دیمیتری روگوزین، معاون نخست وزیر و الکساندر ووچیچ، رئیس جمهور صربستان، این سگ را به مدت دو دقیقه در یک آکواریوم با مایع مخصوص اشباع شده از اکسیژن غوطه ور کردند. پس از انجام این عمل، سگ به گفته معاون نخست وزیر، زنده و سالم است. این مایع چی بود؟

دانشمندان می‌گویند: "دانشمندان موادی را سنتز کرده‌اند که در طبیعت وجود ندارند - پرفلوئوروکربن‌ها، که در آن‌ها نیروهای بین مولکولی آنقدر کوچک هستند که چیزی حدواسط بین مایع و گاز در نظر گرفته می‌شوند. آنها 18 تا 20 برابر بیشتر از آب اکسیژن را در خود حل می‌کنند." دکترای علوم پزشکی اوگنی مایوسکی، پروفسور، رئیس آزمایشگاه انرژی سیستم های بیولوژیکی در موسسه بیوفیزیک نظری و تجربی آکادمی علوم روسیه، یکی از خالقان پرفتوران، به اصطلاح خون آبی. او از سال 1979 روی کاربردهای پزشکی پرفلوئوروکربن ها کار کرده است.

در فشار جزئی یک جو، تنها 2.3 میلی لیتر اکسیژن در 100 میلی لیتر آب حل می شود. در شرایط مشابه، پرفلوئوروکربن ها می توانند تا 50 میلی لیتر اکسیژن داشته باشند. این باعث می شود آنها به طور بالقوه تنفس کنند.

به عنوان مثال، هنگام غواصی در عمق هر 10 متر، فشار حداقل یک اتمسفر افزایش می یابد، در نتیجه، سینه و ریه ها به حدی کوچک می شوند که تنفس در یک محیط گازی غیرممکن می شود. یک گاز حامل مایع در ریه ها وجود دارد، ضروری است تراکم بیشترنسبت به هوا و حتی آب، آنها قادر به عملکرد خواهند بود. مایوسکی ادامه می‌دهد: اکسیژن را می‌توان در پرفلوئوروکربن‌ها بدون مخلوط نیتروژن حل کرد، نیتروژنی که در هوا فراوان است و انحلال آن در بافت‌ها یکی از مهم‌ترین علل بیماری رفع فشار هنگام بالا رفتن از عمق است.

اکسیژن از مایعی که ریه ها را پر می کند وارد خون می شود. همچنین می تواند دی اکسید کربن موجود در خون را حل کند.

اصل تنفس مایع توسط ماهی کاملاً تسلط یافته است. آبشش‌های آن‌ها حجم عظیمی از آب را از خود عبور می‌دهند، اکسیژن محلول را می‌گیرند و به خون می‌دهند. انسان فاقد آبشش است و تمام تبادلات گازی از طریق ریه ها صورت می گیرد که مساحت سطح آن حدود 45 برابر سطح بدن است. برای هدایت هوا از طریق آنها، دم و بازدم می کنیم. ماهیچه های تنفسی در این امر به ما کمک می کنند. از آنجایی که پرفلوئوروکربن ها متراکم تر از هوا هستند، تنفس روی سطح با کمک آنها بسیار مشکل ساز است.

این محقق در پایان می‌گوید: "این علم و هنر انتخاب چنین پرفلوئوروکربن‌هایی برای تسهیل کار عضلات تنفسی و جلوگیری از آسیب به ریه‌ها است. تا حد زیادی به مدت زمان فرآیند تنفس مایع بستگی دارد، به این که به شدت یا خود به خود اتفاق بیفتد." .

با این حال، هیچ مانع اساسی برای تنفس مایع توسط فرد وجود ندارد. اوگنی مایوسکی معتقد است که دانشمندان روسی این فناوری را به نمایش خواهند گذاشت کاربرد عملیدر چند سال آینده

از احیا تا نجات زیردریایی ها

دانشمندان در اواسط قرن گذشته شروع به در نظر گرفتن پرفلوئوروکربن ها به عنوان جایگزینی برای مخلوط گازهای تنفسی کردند. در سال 1962، Johannes Kylstra، محقق هلندی، کتاب «موش‌ها به‌عنوان ماهی» را منتشر کرد که آزمایشی را با یک جونده توصیف می‌کند که در محلول نمکی اکسیژن دار با فشار 160 اتمسفر قرار داده شده است. این حیوان به مدت 18 ساعت زنده ماند. سپس Kilstra شروع به آزمایش پرفلوئوروکربن ها کرد و در سال 1966 در بیمارستان کودکان کلیولند (ایالات متحده آمریکا)، فیزیولوژیست Leland C. Clark سعی کرد از آنها برای بهبود تنفس نوزادان مبتلا به فیبروز کیستیک استفاده کند. این یک بیماری ژنتیکی است که در آن کودکی با ریه های توسعه نیافته به دنیا می آید، آلوئول او فرو می ریزد که مانع از تنفس می شود. ریه های چنین بیمارانی با سرم نمکی اکسیژن دار شستشو داده می شود. کلارک تصمیم گرفت که بهتر است این کار را با یک مایع حاوی اکسیژن انجام دهد. این محقق متعاقباً کارهای زیادی برای توسعه تنفس مایع انجام داد.

در اوایل دهه 1970، اتحاد جماهیر شوروی به "تنفس" مایع علاقه مند شد، که عمدتا به دلیل رئیس آزمایشگاه موسسه تحقیقاتی انتقال خون لنینگراد، زویا الکساندرونا چاپلیگینا بود. این موسسه یکی از رهبران پروژه ایجاد جایگزین های خون - حامل های اکسیژن بر اساس امولسیون های پرفلوئوروکربن ها و محلول های هموگلوبین اصلاح شده است.

فلیکس بلوارتسف و خالد خاپی فعالانه روی استفاده از این مواد برای شستن ریه ها در موسسه جراحی قلب و عروق کار کردند.

اوگنی مایوسکی به یاد می آورد: "در آزمایش های ما، ریه های حیوانات کوچک تا حدودی آسیب دیدند، اما همه آنها زنده ماندند."

سیستم تنفسی با کمک مایع در یک موضوع بسته در موسسات لنینگراد و مسکو و از سال 2008 - در گروه آیرودینامیک دانشگاه هوافضای دولتی سامارا توسعه یافت. آنها کپسولی از نوع "پری دریایی" برای تمرین تنفس مایع در صورت نجات اضطراری غواصان از اعماق زیاد ساختند. از سال 2015، توسعه در سواستوپل با موضوع Terek آزمایش شده است که توسط FPI پشتیبانی می شود.

میراث پروژه هسته ای

پرفلوئوروکربن ها (پرفلوئوروکربن ها) ترکیبات آلی هستند که در آن تمام اتم های هیدروژن با اتم های فلوئور جایگزین می شوند. این با پیشوند لاتین "per-" به معنای کامل بودن، یکپارچگی تاکید می شود. این مواد در طبیعت یافت نمی شوند. سعی شد در آنها سنتز شوند اواخر نوزدهمقرن، اما واقعا تنها پس از جنگ جهانی دوم، زمانی که آنها برای صنعت هسته ای مورد نیاز بودند، موفق شدند. تولید آنها در اتحاد جماهیر شوروی توسط آکادمیک ایوان لودویگوویچ کنونیانتز، بنیانگذار آزمایشگاه ترکیبات آلی فلوئور در مؤسسه اقتصاد آکادمی علوم روسیه تأسیس شد.

پرفلوئوروکربن ها در فناوری به دست آوردن اورانیوم غنی شده استفاده می شدند. در اتحاد جماهیر شوروی، بزرگترین توسعه دهنده آنها موسسه دولتیشیمی کاربردی در لنینگراد مایوسکی می گوید در حال حاضر آنها در Kirovo-Chepetsk و Perm تولید می شوند.

از نظر خارجی، پرفلوئوروکربن های مایع شبیه آب هستند، اما به طور قابل توجهی متراکم تر هستند. آنها با قلیاها و اسیدها واکنش نمی دهند، اکسید نمی شوند و در دمای بالای 600 درجه تجزیه می شوند. در واقع، آنها از نظر شیمیایی ترکیبات بی اثر در نظر گرفته می شوند. با توجه به این خواص، از مواد پرفلوئوروکربن در احیا و پزشکی احیا کننده استفاده می شود.

"چنین عملی وجود دارد - شستشوی برونش، زمانی که یک فرد تحت بیهوشی با یک ریه و سپس دیگری شسته می شود. در اوایل دهه 80، همراه با جراح ولگوگراد A.P. Savin، به این نتیجه رسیدیم که این روش بهتر است با انجام شود. پرفلوئوروکربن به شکل امولسیون،" - اوگنی مایفسکی مثالی ارائه می دهد.

این مواد به طور فعال در چشم پزشکی، برای تسریع بهبود زخم، در تشخیص بیماری ها از جمله سرطان استفاده می شود. AT سال های گذشتهروش تشخیص NMR با استفاده از پرفلوئوروکربن ها در خارج از کشور در حال توسعه است. در کشور ما، این مطالعات با موفقیت توسط تیمی از دانشمندان دانشگاه دولتی مسکو انجام می شود. M. V. Lomonosov تحت هدایت آکادمیک الکسی خوخلوف، INEOS، ITEB RAS و IEP (Serpukhov).

غیرممکن است به این واقعیت اشاره نکنیم که از این مواد برای ساخت روغن ها، روان کننده های سیستم هایی که در دماهای بالا کار می کنند، از جمله موتورهای جت استفاده می شود.

این احتمالا یک کلیشه است علمی تخیلی: مقداری ماده چسبناک خیلی سریع وارد کت و شلوار یا کپسول می شود و شخصیت اصلیناگهان متوجه می‌شود که با چه سرعتی بقیه هوای ریه‌هایش را از دست می‌دهد و درونش با مایعی غیرمعمول از لنف تا خون پر می‌شود. در پایان، او حتی وحشت می کند، اما چند جرعه غریزی می نوشد، یا بهتر است بگوییم آه می کشد، و با تعجب متوجه می شود که می تواند این مخلوط عجیب و غریب را طوری تنفس کند که گویی در حال تنفس هوای معمولی است.

آیا تا این حد تا تحقق ایده تنفس مایع فاصله داریم؟ آیا امکان تنفس مخلوط مایع وجود دارد و آیا واقعاً به این نیاز وجود دارد؟
سه راه امیدوارکننده برای استفاده از این فناوری وجود دارد: پزشکی، غواصی در اعماق زیاد و فضانوردی.

فشار روی بدن غواص با هر ده متر یک جو افزایش می یابد. به دلیل کاهش شدید فشار، بیماری رفع فشار می تواند شروع شود، که با تظاهرات آن گازهای حل شده در خون با حباب شروع به جوشیدن می کنند. همچنین در فشار بالا، مسمومیت با اکسیژن و نیتروژن مواد مخدر امکان پذیر است. همه اینها با استفاده از مخلوط های تنفسی ویژه مبارزه می شود، اما آنها هیچ تضمینی نمی دهند، بلکه فقط احتمال عواقب ناخوشایند را کاهش می دهند. البته می‌توانید از لباس‌های غواصی استفاده کنید که فشار را روی بدن غواص و مخلوط تنفسی او دقیقاً در یک جو نگه می‌دارند، اما آنها به نوبه خود بزرگ، حجیم، حرکت را دشوار می‌کنند و همچنین بسیار گران هستند.

تنفس مایع می تواند راه حل سومی را برای این مشکل ارائه دهد و در عین حال تحرک لباس های مرطوب الاستیک و خطرات پایین لباس های سفت را حفظ کند. مایع تنفسی، برخلاف مخلوط‌های تنفسی گران‌قیمت، بدن را با هلیوم یا نیتروژن اشباع نمی‌کند، بنابراین برای جلوگیری از بیماری رفع فشار نیز نیازی به برداشت آهسته فشار نیست.

در پزشکی تنفس مایعمی تواند در درمان نوزادان نارس استفاده شود تا از آسیب به نایژه های توسعه نیافته ریه ها توسط فشار، حجم و غلظت اکسیژن در هوای ونتیلاتورها جلوگیری شود. انتخاب و آزمایش مخلوط های مختلف برای اطمینان از بقای یک جنین نارس از دهه 90 شروع شد. می توان از مخلوط مایع با توقف کامل یا نارسایی های تنفسی جزئی استفاده کرد.

پرواز فضایی با اضافه بارهای زیاد همراه است و مایعات فشار را به طور مساوی توزیع می کنند. اگر فردی در مایع غوطه ور شود، در هنگام بارگذاری بیش از حد، فشار به کل بدن او می رود، نه تکیه گاه های خاص (پشتی صندلی، کمربند ایمنی). از این اصل برای ایجاد لباس فضایی لیبل استفاده شد، که یک لباس فضایی سفت و سخت پر از آب است که به خلبان اجازه می دهد حتی در نیروهای g بالای 10 گرم هوشیار و کارآمد بماند.

این روش با اختلاف چگالی بین بافت بدن انسان و مایع غوطه‌وری مورد استفاده محدود می‌شود، بنابراین حد مجاز 15-20 گرم است. اما می توانید جلوتر رفته و ریه ها را با مایعی نزدیک به آب پر کنید. فضانوردی که به طور کامل در مایع و مایع تنفسی غوطه ور است، تأثیر نیروهای g بسیار بالا را نسبتاً کم احساس می کند، زیرا نیروهای موجود در مایع به طور مساوی در همه جهات توزیع می شوند، اما این تأثیر همچنان به دلیل چگالی متفاوتبافت های بدن او محدودیت همچنان باقی خواهد ماند، اما بالا خواهد بود.

اولین آزمایش‌ها روی تنفس مایع در دهه 60 قرن گذشته بر روی موش‌ها و موش‌های آزمایشگاهی انجام شد که مجبور به استنشاق محلول نمکی با محتوای بالای اکسیژن محلول شدند. این مخلوط اولیه به حیوانات اجازه می داد برای مدت معینی زنده بمانند، اما نمی توانست دی اکسید کربن را حذف کند، بنابراین ریه های حیوانات به طور جبران ناپذیری آسیب دید.

بعداً کار با پرفلوئوروکربن ها آغاز شد و اولین نتایج آنها بسیار بهتر از آزمایش های آب نمک بود. پرفلوئوروکربن ها هستند مواد آلی، که در آن تمام اتم های هیدروژن با اتم های فلوئور جایگزین می شوند. ترکیبات پرفلوئوروکربن توانایی حل کردن اکسیژن و دی اکسید کربن را دارند، بسیار بی اثر، بی رنگ، شفاف هستند، نمی توانند به بافت ریه آسیب برسانند و توسط بدن جذب نمی شوند.

از آن زمان، مایعات تنفسی بهبود یافته است، پیشرفته ترین راه حل تا به امروز Perflubron یا "Liquivent" (نام تجاری) نامیده می شود. این مایع شفاف روغن مانند با چگالی دو برابر آب دارای خواص مفید بسیاری است: می تواند دو برابر هوای معمولی اکسیژن حمل کند، نقطه جوش پایینی دارد، بنابراین پس از استفاده، حذف نهایی آن از ریه ها با تبخیر انجام می شود. . آلوئول ها تحت تأثیر این مایع بهتر باز می شوند و ماده به محتویات آنها دسترسی پیدا می کند و این باعث بهبود تبادل گازها می شود.

ریه‌ها می‌توانند کاملاً با مایع پر شوند، که به یک اکسیژن‌دهنده غشایی، یک عنصر گرمایشی و تهویه اجباری نیاز دارد. اما در عمل بالینی، اغلب آنها این کار را انجام نمی دهند، بلکه از تنفس مایع در ترکیب با تهویه گاز معمولی استفاده می کنند و ریه ها را با پرفلوبرون فقط تا حدی پر می کنند، تقریباً 40٪ از حجم کل.

فریم از فیلم The Abyss محصول 1989

چه چیزی ما را از استفاده از تنفس مایع باز می دارد؟ مایع تنفسی چسبناک است و دی اکسید کربن را ضعیف حذف می کند، بنابراین تهویه اجباری ریه ها مورد نیاز است. برای حذف دی اکسید کربن از آدم عادیبا وزن 70 کیلوگرم، جریان 5 لیتر در دقیقه یا بیشتر مورد نیاز است و با توجه به ویسکوزیته بالای مایعات، این مقدار زیادی است. در فعالیت بدنیمقدار جریان مورد نیاز فقط افزایش می یابد و بعید است که فرد بتواند 10 لیتر مایع را در دقیقه جابجا کند. ریه های ما به سادگی برای تنفس مایع طراحی نشده اند و قادر به پمپاژ چنین حجم هایی به تنهایی نیستند.

استفاده صفات مثبتتنفس مایعات در هوانوردی و فضانوردی نیز ممکن است برای همیشه یک رویا باقی بماند - مایع موجود در ریه برای لباس گرم باید چگالی آب داشته باشد و پرفلوبرون دو برابر سنگین تر است.

بله، ریه‌های ما از نظر فنی قادر به تنفس یک مخلوط غنی از اکسیژن هستند، اما متأسفانه در حال حاضر فقط برای چند دقیقه می‌توانیم این کار را انجام دهیم، زیرا ریه‌های ما به اندازه کافی قوی نیستند که مخلوط تنفسی را برای مدت طولانی به گردش درآورند. . ممکن است وضعیت در آینده تغییر کند، تنها می‌ماند که امیدمان را به محققان این حوزه معطوف کنیم.

دیمیتری روگوزین به الکساندر ووچیچ رئیس جمهور صربستان آخرین تحولات روسیه را نشان داد. از جمله آنها پروژه تنفس مایع است. برای ووچیچ، یک تظاهرات بر روی یک داششوندی که در یک مخزن مایع قرار داده شده بود، انجام شد و پس از چند ثانیه در یک محیط جدید، او شروع به نفس کشیدن کرد. این سیستم به ملوانان در یک کشتی غرق شده یا افرادی که دچار سوختگی ریه شده اند کمک می کند نفس بکشند. چگونه می توان حتی مایع را تنفس کرد؟

این تنها یکی از پیشرفت هایی است که با کمک صندوق دولتی ایجاد شده برای تحقیقات پیشرفته ایجاد شده است. او در زمینه‌های مختلف علم و فناوری در تحقیقات پیشرو تخصص دارد.

برای اینکه روشن شود چرا این کشف یک پیشرفت واقعی نامیده می شود. در اواخر دهه 80، تنفس مایع به عنوان یک داستان علمی تخیلی در نظر گرفته می شد. قهرمانان فیلم جیمز کامرون کارگردان آمریکایی «The Abyss» از آن استفاده کردند. و حتی در تصویر آن را توسعه تجربی نامیدند.

مدتهاست سعی شده است که به انسان و حیوانات تنفس مایعات آموزش داده شود. اولین آزمایش ها در دهه 60 ناموفق بود، موش های آزمایشی عمر زیادی نداشتند. در انسان، تکنیک تهویه مایع ریه تنها یک بار در ایالات متحده آزمایش شد تا نوزادان نارس را نجات دهد. با این حال، هیچ یک از این سه نوزاد را نمی توان احیا کرد.

سپس از پرفتوران برای رساندن اکسیژن به ریه ها استفاده شد، همچنین از آن به عنوان جایگزین خون استفاده می شود. مشکل اصلی این بود که این مایع به اندازه کافی تصفیه نمی شد. دی اکسید کربن ضعیف در آن حل شده بود و برای تنفس طولانی مدت نیاز به تهویه اجباری ریه ها بود. در حالت استراحت، یک مرد با ساختار متوسط قد متوسط باید 5 لیتر مایع در دقیقه از خود عبور می داد، با بار - 10 لیتر در دقیقه. ریه ها برای چنین بارهایی سازگار نیستند. محققان ما موفق به حل این مشکل شدند.

مشکل آن سالها این بود که مایعی که برای تنفس در نظر گرفته شده بود به اندازه کافی تمیز نمی شد و در نتیجه تحت فشار زیاد مواد جانبی محلول در آن اثر سمی ایجاد می کرد. در دهه هفتاد اینها عمدتاً پرفتوران بودند. اینها موادی هستند که در صنعت آرایشی و بهداشتی به عنوان یک حامل عالی از مواد دارویی و سایر مواد از طریق پوست به بدن برای اشباع کردن پوست از جمله اکسیژن استفاده می شود. هدایت تحقیقات شیمیایی، بیولوژیکی و پزشکی در بنیاد تحقیقات پیشرفته فدور آرسنیف.

فرصت های ارائه شده توسط کشف فعلی دانشمندان روسی بسیار زیاد است. یکی از آنها مبارزه با اضافه بار است. سیال به طور مساوی بار را در تمام جهات توزیع می کند. بنابراین، فردی که در آن قرار می گیرد، می تواند بارهای بسیار بالاتری را نسبت به فردی که فقط در لباس فضایی پوشیده است، تحمل کند. تحمل آنها می تواند چندین بار افزایش یابد و به طور قابل توجهی از 20 گرم فراتر رود که اکنون حد بدن انسان در نظر گرفته می شود.

هنگامی که در آب غوطه ور می شود، هر 10 متر فشار بر روی انسان یک اتمسفر افزایش می یابد. بنابراین کت و شلوارهای بسیار حجیم در اعماق زیاد استفاده می شود. زمانی که ریه های فرد از هوا پر نمی شود، بلکه از مایع پر می شود، فشار داخل بدن فشار خارجی را متعادل می کند و فرد می تواند بدون لباس مخصوص به اعماق زیاد شیرجه بزند. در این حالت خون با نیتروژن و هلیوم اشباع نشده است، بنابراین در هنگام صعود به سطح نیازی به رفع فشار طولانی مدت نیست.

"باز شدن به خدمه کمک می کند تا مستقیما فرار کنند زیردریایی هابدون دخالت نیروهای امدادی، دستگاه های ویژه - این چیزی است که در کشتی ها اتفاق می افتد، این زمان اجرا می شودبرای یک روز - چه اتفاقی برای کورسک افتاد. واسیلی دندیکین، کاپیتان بازنشسته درجه یک، معاون سردبیر مجله وزارت دفاع، گفت: در اعماق زیاد، با استفاده از این مخلوط مایع، زیردریایی ها ممکن است زنده و سالم از اعماق بزرگ بلند شوند. فدراسیون روسیه "جنگجو روسیه".

توسعه روسیه نه تنها در صنعت دفاعی کاربرد دارد. همچنین می تواند برای کمک به نوزادان نارس و افرادی که در مجاری تنفسی خود دچار سوختگی شده اند استفاده شود.

این احتمالاً یک کلیشه در داستان های علمی تخیلی است: یک ماده چسبناک خاص خیلی سریع وارد یک کت و شلوار یا کپسول می شود و شخصیت اصلی ناگهان متوجه می شود که چقدر سریع بقیه هوای ریه های خود را از دست می دهد و درونش پر می شود. مایع غیر معمول سایه از لنف تا خون. در پایان، او حتی وحشت می کند، اما چند جرعه غریزی می نوشد، یا بهتر است بگوییم آه می کشد، و با تعجب متوجه می شود که می تواند این مخلوط عجیب و غریب را طوری تنفس کند که گویی در حال تنفس هوای معمولی است.

آیا تا این حد تا تحقق ایده تنفس مایع فاصله داریم؟ آیا امکان تنفس مخلوط مایع وجود دارد و آیا واقعاً به این نیاز وجود دارد؟ سه راه امیدوارکننده برای استفاده از این فناوری وجود دارد: پزشکی، غواصی در اعماق زیاد و فضانوردی.

در پزشکی می توان از تنفس مایع در درمان نوزادان نارس استفاده کرد تا از آسیب به نایژه های توسعه نیافته ریه ها در اثر فشار، حجم و غلظت اکسیژن در هوای ونتیلاتورها جلوگیری شود. انتخاب و آزمایش مخلوط های مختلف برای اطمینان از بقای یک جنین نارس از دهه 90 شروع شد. می توان از مخلوط مایع با توقف کامل یا نارسایی های تنفسی جزئی استفاده کرد.

این روش با اختلاف چگالی بین بافت بدن انسان و مایع غوطه‌وری مورد استفاده محدود می‌شود، بنابراین حد مجاز 15-20 گرم است. اما می توانید جلوتر رفته و ریه ها را با مایعی نزدیک به آب پر کنید. فضانوردی که به طور کامل در مایع و مایع تنفسی غوطه ور شده باشد، تأثیر نیروهای g بسیار بالا را نسبتاً کم احساس می کند، زیرا نیروهای موجود در مایع به طور مساوی در همه جهات توزیع می شوند، اما این تأثیر همچنان به دلیل چگالی متفاوت بافت های بدن او خواهد بود. . محدودیت همچنان باقی خواهد ماند، اما بالا خواهد بود.

بعداً کار با پرفلوئوروکربن ها آغاز شد و اولین نتایج آنها بسیار بهتر از آزمایش های آب نمک بود. پرفلوئوروکربن ها مواد آلی هستند که در آنها تمام اتم های هیدروژن با اتم های فلوئور جایگزین می شوند. ترکیبات پرفلوئوروکربن توانایی حل کردن اکسیژن و دی اکسید کربن را دارند، بسیار بی اثر، بی رنگ، شفاف هستند، نمی توانند به بافت ریه آسیب برسانند و توسط بدن جذب نمی شوند.

فریم از فیلم The Abyss محصول 1989

چه چیزی ما را از استفاده از تنفس مایع باز می دارد؟ مایع تنفسی چسبناک است و دی اکسید کربن را ضعیف حذف می کند، بنابراین تهویه اجباری ریه ها مورد نیاز است. برای حذف دی اکسید کربن از یک فرد معمولی با وزن 70 کیلوگرم نیاز به جریان 5 لیتر در دقیقه یا بیشتر است و این مقدار با توجه به ویسکوزیته بالای مایعات بسیار زیاد است. با فعالیت بدنی، مقدار جریان مورد نیاز فقط افزایش می یابد و بعید است که فرد بتواند 10 لیتر مایع را در دقیقه جابجا کند. ریه های ما به سادگی برای تنفس مایع طراحی نشده اند و قادر به پمپاژ چنین حجم هایی به تنهایی نیستند.

استفاده از ویژگی‌های مثبت مایع تنفسی در هوانوردی و فضانوردی نیز ممکن است برای همیشه یک رویا باقی بماند - مایع موجود در ریه‌ها برای لباس گرم باید چگالی آب داشته باشد و پرفلوبرون دو برابر سنگین‌تر است.