Tečnost za disanje. Duboko disanje

“Nije sve tako jednostavno kao što se danas predstavlja. Jadni pas." Ovim rečima stručnjaci komentarišu eksperiment koji je Dmitrij Rogozin demonstrirao predsedniku Srbije kao primer najnovijih naučnih dostignuća u Rusiji: pas je mogao da udiše ne vazduh, već tečnost. Šta je ovo tehnologija i može li pomoći ruskoj vojsci?

Tokom sastanka u Moskvi sa predsednikom Srbije Aleksandrom Vučićem u utorak, potpredsednik Vlade Dmitrij Rogozin predstavio je niz najnovijih dostignuća Ruske fondacije za napredna istraživanja (APF). Rogozin je napomenuo da bi srpski gost mogao da bude odveden u neko ogromno industrijsko preduzeće, ali je mnogo interesantnije „pokazati upravo sutra gde mi težimo“. Ovaj jedinstveni projekat postao je vrhunac programa tečno disanje, koji je prvi put javno prikazan.

Kako je objasnio rukovodilac projekta, pomorski doktor Fjodor Arsenjev, zadatak ovog izuma je da spase posadu podmornice koja tone. Kao što znate, sa dubine ispod 100 metara nemoguće je brzo izići na površinu zbog dekompresijska bolest. Kako bi se to izbjeglo, na podmornicu će biti moguće staviti uređaj s "tečnošću bez dušika", kako prenosi TASS. U ovom slučaju, pluća osobe se neće stisnuti, što će mu omogućiti da se brzo podigne na površinu i pobjegne.

Ispred srpskog predsednika u poseban rezervoar sa tečnošću smešten je pas jazavčar. U roku od nekoliko minuta se udobno smjestila i počela sama da "diše" tečnost. Potom je laboratorijsko osoblje izvadilo psa iz akvarijuma, osušilo ga peškirom, a predsednik Srbije je lično mogao da se uveri da je pas dobro. Vučić je pomazio psa i priznao da je bio veoma impresioniran.

San "čovjeka amfibije"

„Tečno disanje je kao medicinska tehnologija uključuje ventilaciju pluća ne zrakom, već tekućinom zasićenom kisikom. U okviru projekta rješava se naučni zadatak proučavanja karakteristika utjecaja različitih supstanci koje nose kisik na razmjenu plinova i druge funkcije ćelija, tkiva i organa sisara”, PR odjel Fondacije za napredne Istraživanje (APF) je rečeno za list VZGLYAD.

Jedan od pravaca je formiranje medicinskih i bioloških osnova tehnologije za samoevakuaciju podmorničara sa velikih dubina na površinu, napominju iz Fonda, ali tehnologija generalno može značajno unaprijediti ljudsko istraživanje do sada neistraženih dubina mora i oceana. Tvrdi se da će ovaj razvoj biti potreban i u medicini - na primjer, pomoći će prijevremeno rođenim bebama ili osobama koje su zadobile opekotine. respiratornog trakta, naći će primenu u liječenju bronhoopstruktivnih, infektivnih i drugih teških bolesti.

Treba napomenuti da tečno disanje na prvi pogled izgleda kao fantastičan izum, ali zapravo jeste naučne osnove, a ova ideja ima ozbiljnu teorijsku osnovu. Umjesto kiseonika, naučnici predlažu upotrebu specijalnog hemijska jedinjenja, koji su sposobni da dobro otapaju kiseonik i ugljični dioksid.

"Tečno disanje" je dugo bila fiksacija naučnika širom svijeta. Uređaj "čovjek amfibija" sposoban je spasiti ronioce i podmorničare, a u budućnosti će biti koristan u dugotrajnim svemirskim letovima. Razvoj je proveden 1970-1980-ih u SSSR-u i SAD-u, eksperimenti su izvedeni na životinjama, ali veliki uspjeh nije postignut.

Dopisni član Ruske akademije prirodnih nauka, kandidat medicinske nauke Andrei Filippenko, koji je dugo radio na projektu tečnog disanja, ranije je priznao za novine “Top Secret” da se gotovo ništa ne može reći o razvoju događaja zbog njihove tajnosti. Ali tragedija podmornice Kursk pokazala je da su sredstva hitnog spašavanja posada beznadežno zastarjela i da im je potrebna hitna modernizacija.

Podsjetimo, ranije se izvještavalo o drugim hrabrim projektima Fonda, posebno da je riječ o „konstruktoru“ za stvaranje aviona budućnosti.

Gore bi trebala biti hitna pomoć

„Tehnologija se usavršavala decenijama, ali za to su potrebni veoma dobro obučeni ljudi. Kada se ova tečnost ulije u pluća osobe, automatski će se pokrenuti instinkt samoodržanja, grčevi blokiraju grlo, a tijelo se opire svom snagom. To se obično radi pod medicinskim nadzorom. Na ljudima su takvi eksperimenti izvedeni u izolovanim slučajevima, ali uglavnom su testirani na životinjama”, objasnio je za list VZGLJAD šef Komiteta ruske vlade za podvodni rad. posebne namjene 1992–1994, doktor tehničkih nauka, profesor, viceadmiral Tengiz Borisov.

„U larinks se po pravilu ubacuje posebna cev uz pomoć koje se pluća polako pune ovom tečnošću“, rekao je Borisov i dodao:

– Istovremeno, tijelo se opire na sve moguće načine, potrebni su nam lijekovi koji blokiraju grčeve, potrebni su nam anestetici. Nije sve tako jednostavno kao što se danas predstavlja. Jadni pas."

“Ako osoba izađe iz podmornice, zaista će izbjeći dekompresijsku bolest, ali u svakom slučaju, podmorničari neće moći sami sebe spasiti. Potrebni su vam: a) izuzetno kompetentni ljudi na podmornici, b) na vrhu bi trebalo da bude, ugrubo rečeno, ekipa za reanimaciju koja će ispumpati ovu tečnost iz čoveka i naterati ga da diše na uobičajen način“, dodao je stručnjak.

“Mislim da je u medicini ovu tehnologiju mnogo lakše implementirati i primijeniti u bolničkom okruženju, kada su u blizini specijalisti i veliki broj potrebnu opremu. Ali spašavanje posade potopljene podmornice takvim metodama u doglednoj budućnosti je krajnje malo vjerovatno”, zaključio je Borisov.

Ovo je vjerovatno već kliše u naučnoj fantastici: određena viskozna supstanca vrlo brzo ulazi u odijelo ili kapsulu, i glavni lik iznenada otkriva kako brzo gubi preostali zrak iz vlastitih pluća, a unutrašnjost mu je ispunjena neobičnom tekućinom nijanse koja se kreće od limfe do krvi. Na kraju se čak i uspaniči, ali otpije nekoliko instinktivnih gutljaja, odnosno uzdahne, i iznenađeno otkrije da može udisati ovu egzotičnu mješavinu kao da udiše običan zrak.

Jesmo li tako daleko od realizacije ideje o tečnom disanju? Da li je moguće udisati tečnu smjesu i postoji li stvarna potreba za tim? Postoje tri obećavajuća načina za korištenje ove tehnologije: medicina, ronjenje na velike dubine i astronautika.

Pritisak na tijelo ronioca raste sa svakih deset metara po atmosferi. Zbog naglog pada tlaka može početi dekompresijska bolest, u kojoj manifestacije plinova otopljenih u krvi počinju ključati u mjehurićima. Takođe kada visok krvni pritisak kiseonik i narkotika su mogući trovanje dušikom. Sve se to bori korištenjem posebnih mješavina za disanje, ali one ne daju nikakva jamstva, već samo smanjuju vjerojatnost neugodnih posljedica. Naravno, možete koristiti ronilačka odijela koja održavaju pritisak na tijelo ronioca i njegovu disajnu mješavinu na točno jednoj atmosferi, ali ona su, pak, velika, glomazna, otežavaju kretanje, a također su i vrlo skupa.

Tečno disanje moglo bi pružiti treće rješenje za ovaj problem uz održavanje mobilnosti fleksibilnih odijela i niskog rizika od krutih odijela pod pritiskom. Tečnost za disanje, za razliku od skupih smeša za disanje, ne zasićuje telo helijumom ili azotom, tako da takođe nema potrebe za sporom dekompresijom kako bi se izbegla dekompresijska bolest.

U medicini se tečno disanje može koristiti u liječenju prijevremeno rođenih beba kako bi se izbjeglo oštećenje nerazvijenih bronhija pluća pritiskom, zapreminom i koncentracijom kisika zraka iz uređaja za umjetnu ventilaciju pluća. Odaberite i probajte razne mešavine kako bi se osiguralo preživljavanje prijevremenog fetusa počelo je već 90-ih godina. Moguće je koristiti tečnu mješavinu za potpune zastoje ili djelomične poteškoće s disanjem.

Let u svemir uključuje velika preopterećenja, a tekućine ravnomjerno raspoređuju pritisak. Ako je osoba uronjena u tečnost, tada će tokom preopterećenja pritisak ići na cijelo njegovo tijelo, a ne na određene oslonce (naslone stolice, sigurnosni pojasevi). Ovaj princip je korišten za kreiranje Libelle odijela za preopterećenje, koje je kruto svemirsko odijelo ispunjeno vodom, koje omogućava pilotu da zadrži svijest i performanse čak i pri preopterećenjima iznad 10 g.

Ova metoda je ograničena razlikom u gustoći tkiva ljudskog tijela i korištene imerzione tekućine, pa je granica 15-20 g. Ali možete ići dalje i napuniti pluća tečnošću koja je po gustini bliska vodi. Astronaut potpuno uronjen u tečnost i tečnost koja diše će relativno malo osetiti efekte ekstremno visokih g-sila, budući da su sile u tečnosti ravnomerno raspoređene u svim pravcima, ali će efekat i dalje biti posledica različite gustine tkiva njegovo telo. Granica će i dalje ostati, ali će biti visoka.

Prvi eksperimenti tečnog disanja izvedeni su 60-ih godina prošlog stoljeća na laboratorijskim miševima i pacovima, koji su bili prisiljeni udisati fiziološki rastvor With visokog sadržaja rastvorenog kiseonika. Ova primitivna mješavina je omogućila životinjama da prežive određeno vrijeme, ali nije mogla ukloniti ugljični dioksid, pa su pluća životinja nepopravljivo oštećena.

Kasnije se počelo raditi s perfluorougljicima, a njihovi prvi rezultati su bili daleko bolje rezultate eksperimenti sa fiziološki rastvor. Perfluorougljici su organske tvari u kojima su svi atomi vodika zamijenjeni atomima fluora. Perfluorougljični spojevi imaju sposobnost rastvaranja kisika i ugljičnog dioksida, vrlo su inertni, bezbojni, prozirni, ne mogu oštetiti plućno tkivo i ne apsorbiraju se u tijelu.

Od tada su tečnosti za disanje poboljšane, najnaprednije ovog trenutka otopina se zove perflubron ili "Liquivent" (komercijalni naziv). Ovo nalik na ulje bistra tečnost sa duplo većom gustinom od vode ima mnogo korisnih kvaliteta: može da nosi duplo više kiseonika od običnog vazduha niske temperature kuhanjem, dakle, nakon upotrebe, njegovo konačno uklanjanje iz pluća vrši se isparavanjem. Alveole se pod uticajem te tečnosti bolje otvaraju, a supstanca dobija pristup njihovom sadržaju, što poboljšava razmenu gasova.

Pluća se mogu potpuno napuniti tekućinom, za to će biti potreban membranski oksigenator, grijaći element i prisilna ventilacija. Ali unutra kliničku praksu najčešće to ne rade, već koriste tečno disanje u kombinaciji sa konvencionalnom ventilacijom gasom, puneći pluća perflubronom samo djelomično, otprilike 40% ukupnog volumena.

Snimka iz filma The Abyss, 1989

Šta nas sprečava da koristimo tečno disanje? Tečnost za disanje je viskozna i ne uklanja dobro ugljen-dioksid, pa će biti potrebna prisilna ventilacija. Za uklanjanje ugljen-dioksid od obicna osoba težine 70 kilograma zahtijevat će protok od 5 litara u minuti ili više, a to je mnogo s obzirom na visoku viskoznost tekućina. At fizička aktivnost količina potrebnog protoka će se samo povećati i malo je vjerovatno da će osoba moći premjestiti 10 litara tekućine u minuti. Naša pluća jednostavno nisu dizajnirana da udišu tečnost i nisu u stanju sama da pumpaju takve količine.

Upotreba pozitivne osobine tečnosti za disanje u avijaciji i astronautici mogu zauvijek ostati san - tekućina u plućima za zaštitno odijelo od preopterećenja mora imati gustinu vode, a perflubron je dvostruko teži od njega.

Da, naša pluća su tehnički sposobna da "dišu" određenu mješavinu bogatu kisikom, ali, nažalost, za sada to možemo učiniti samo nekoliko minuta, budući da naša pluća nisu dovoljno jaka da cirkulišu respiratornu smjesu u dugim periodima vrijeme. Situacija se može promijeniti u budućnosti, ostaje nam samo da svoje nade usmjerimo na istraživače u ovoj oblasti.

Ruska fondacija za napredna istraživanja počela je da testira tehnologiju tečnog disanja za podmorničare na psima.

O tome je govorio zamjenik generalnog direktora Fondacije Vitalij Davidov. Prema njegovim riječima, kompletna ispitivanja su već u toku.

U jednoj od njegovih laboratorija u toku je rad na disanju tečnosti. Za sada se provode eksperimenti na psima. U našem prisustvu, crveni jazavčar je bio uronjen u veliku pljosku s vodom, licem nadole. Čini se, zašto se rugati životinji, ona će se sada ugušiti. Ali ne. Sedela je pod vodom 15 minuta. A rekord je 30 minuta. Nevjerovatno. Ispostavilo se da su se pluća psa napunila oksigeniranom tečnošću, što joj je dalo mogućnost da diše pod vodom. Kada su je izvukli, bila je malo letargična - kažu da je to od hipotermije (a mislim ko bi da se mota pod vodom u tegli pred svima), ali posle par minuta se smirila. Uskoro će se vršiti eksperimenti na ljudima, kaže novinar." Ruske novine„Igor Černjak, koji je prisustvovao neobičnim testovima.

Sve je to bilo slično fantastičnoj radnji poznatog filma "The Abyss", gdje se čovjek mogao spustiti na velike dubine u svemirskom odijelu, čiji je šlem bio napunjen tekućinom. Podmorničar ga je udahnuo. Sada ovo više nije fantazija.

Tehnologija tečnog disanja uključuje punjenje pluća posebnom tekućinom zasićenom kisikom, koja prodire u krv. Fondacija za napredna istraživanja odobrila je realizaciju jedinstvenog projekta, posao izvodi Istraživački institut medicine rada. Planira se stvaranje posebnog svemirskog odijela koje će biti korisno ne samo za podmorničare, već i za pilote i astronaute.

Kako je Vitalij Davidov rekao dopisniku TASS-a, za pse je napravljena posebna kapsula, koja je bila uronjena u hidrokomoru sa visok krvni pritisak. U ovom trenutku psi mogu disati više od pola sata na dubini do 500 metara bez zdravstvenih posljedica. “Svi testni psi su preživjeli i osjećaju se dobro nakon dužeg tečnog disanja”, uvjeravao je zamjenik šefa FPI-a.

Malo ljudi zna da su eksperimenti tečnog disanja na ljudima već rađeni u našoj zemlji. Dali su neverovatne rezultate. Akvanauti su udisali tečnost na dubini od pola kilometra ili više. Ali narod nikada nije saznao za svoje heroje.

1980-ih godina SSSR je razvio i počeo provoditi ozbiljan program za spašavanje ljudi na dubini.

Osmišljene su i čak puštene u rad specijalne spasilačke podmornice. Proučavane su mogućnosti ljudske adaptacije na stotine metara dubine. Štoviše, akvanaut je morao biti na takvoj dubini, ne u teškom ronilačkom odijelu, već u laganom, izoliranom mokrom odijelu sa ronilačkom opremom iza leđa; njegove pokrete ništa nije sputavalo.

Zbog ljudsko tijelo sastoji se gotovo u potpunosti od vode, tada strašni pritisak na dubini sam po sebi nije opasan za njega. Tijelo se samo treba pripremiti za to povećanjem tlaka u tlačnoj komori na potrebnu vrijednost. Glavni problem je drugačiji. Kako disati pod pritiskom od desetine atmosfera? Svježi zrak postaje otrov za organizam. Mora se razblažiti u posebno pripremljenim gasnim mešavinama, obično azot-helijum-kiseonik.

Njihova receptura - proporcije raznih gasova - najveća je tajna u svim zemljama u kojima se slična istraživanja provode. Ali na vrlo velikim dubinama mješavine helijuma ne pomažu. Pluća moraju biti napunjena tekućinom kako bi se spriječilo njihovo pucanje. Koja je to tečnost koja, jednom u plućima, ne dovodi do gušenja, već prenosi kiseonik u organizam kroz alveole – misterija tajni.

Zbog toga se sav rad sa akvanautima u SSSR-u, a potom i u Rusiji, odvijao pod nazivom „strogo poverljivo“.

Ipak, postoje prilično pouzdane informacije da je krajem osamdesetih godina prošlog stoljeća u Crnom moru postojala dubokomorska akvastanica u kojoj su živjeli i radili probni podmornici. Izlazili su na more, obučeni samo u mokra odijela, sa ronilačkom opremom na leđima i radili na dubinama od 300 do 500 metara. U njihova pluća je pod pritiskom dovedena posebna gasna mešavina.

Pretpostavljalo se da ako je podmornica u nevolji i leži na dnu, tada će na nju biti poslana spasilačka podmornica. Akvanauti će biti unaprijed pripremljeni za rad na odgovarajućoj dubini.

Najteže je izdržati punjenje pluća tekućinom i jednostavno ne umreti od straha

A kada se spasilačka podmornica približi mjestu katastrofe, ronioci u lakoj opremi izaći će u okean, pregledati čamac za hitne slučajeve i pomoći u evakuaciji posade pomoću specijalnih dubokomorskih vozila.

Te radove nije bilo moguće završiti zbog raspada SSSR-a. Međutim, oni koji su radili na dubini i dalje su nagrađeni zvijezdama Heroja Sovjetskog Saveza.

Vjerovatno su još zanimljivija istraživanja nastavljena u naše vrijeme u blizini Sankt Peterburga na bazi jednog od istraživačkih instituta mornarice.

I tamo su vođeni eksperimenti na mješavinama plinova za istraživanje dubokog mora. Ali, najvažnije je da su ljudi tamo možda prvi put u svijetu naučili da udišu tečnost.

Po svojoj posebnosti, ti radovi su bili mnogo složeniji od, recimo, priprema astronauta za letove na Mesec. Testeri su bili podvrgnuti ogromnom fizičkom i psihičkom stresu.

Prvo je tijelo akvanauta u vazdušnoj komori prilagođeno dubini od nekoliko stotina metara. Zatim su se preselili u komoru napunjenu tečnošću, gde je zaron nastavljen do dubine za koju se kaže da je bila skoro kilometar.

Najteže je, kako kažu oni koji su imali priliku da komuniciraju sa akvanautima, izdržati punjenje pluća tečnošću i jednostavno ne umreti od straha. Ovo ne znači kukavičluk. Strah od gušenja je prirodna reakcija organizma. Svasta se moze dogoditi. Spazam pluća ili cerebralnih sudova, čak i srčani udar.

Kada je osoba shvatila da tečnost u plućima ne donosi smrt, već daje život na velikim dubinama, pojavile su se potpuno posebne, zaista fantastične senzacije. Ali za njih znaju samo oni koji su doživjeli takav zaron.

Avaj, posao, neverovatan po svom značaju, prekinut je iz jednostavnog razloga - zbog nedostatka finansija. Heroji akvanauta dobili su titulu heroja Rusije i poslali ih u penziju. Imena podmorničara su tajna do danas.

Iako ih treba počastiti kao prve kosmonaute, jer su prokrčili put u duboki hidroprostor Zemlje.

Sada su nastavljeni eksperimenti s tečnim disanjem, koji se provode na psima, uglavnom jazavčarima. Oni takođe doživljavaju stres.

Ali istraživačima ih je žao. U pravilu se nakon podvodnih eksperimenata odvode u svoj dom, gdje ih hrane ukusnom hranom i okružuju ljubavlju i brigom.

Naučna istraživanja ne prestaju ni jednog dana, napredak se nastavlja, dajući čovječanstvu sve više i više novih otkrića. Stotine naučnika i njihovih asistenata rade na polju proučavanja živih bića i sinteze neobičnih supstanci. Čitava odjeljenja provode eksperimente, provjeravaju različite teorije, a ponekad otkrića zadivljuju maštu - uostalom, ono o čemu se samo sanjalo može postati stvarnost. Razvijaju ideje, a pitanja o zamrzavanju osobe u kriokomori i potom odleđivanju nakon jednog stoljeća, ili o mogućnosti udisanja tekućine, za njih nisu samo fantastičan zaplet. Njihov naporan rad može ove fantazije pretvoriti u stvarnost.

Naučnici su dugo bili zabrinuti pitanjem: može li osoba udisati tečnost?

Da li je osobi potrebno tečno disanje?

Ne štede truda, vremena, ne gotovina za takva istraživanja. A jedno od ovih pitanja koje decenijama zabrinjava najprosvećenije umove je sledeće - da li je moguće disanje tečnosti za ljude? Hoće li pluća moći apsorbirati kisik ne iz posebne tekućine? Za one koji sumnjaju u stvarnu potrebu za ovom vrstom disanja, možemo navesti barem 3 obećavajuća područja u kojima će dobro poslužiti osobi. Ako, naravno, to mogu implementirati.

• Prvi pravac je ronjenje na velike dubine. Kao što znate, prilikom ronjenja, ronilac doživljava pritisak vodene sredine, koja je 800 puta gušća od vazduha. I povećava se za 1 atmosferu na svakih 10 metara dubine. Tako naglo povećanje pritiska prepuna je vrlo neprijatan efekat- gasovi rastvoreni u krvi počinju da ključaju u obliku mehurića. Ova pojava se naziva "kesonska bolest" i često pogađa one koji se aktivno bave sportom. Takođe, tokom plivanja u dubokom moru postoji opasnost od trovanja kiseonikom ili azotom, jer u takvim uslovima ovi vitalni gasovi postaju veoma toksični. Kako bi se nekako izborili s tim, koriste ili posebne mješavine za disanje ili tvrda svemirska odijela koja održavaju pritisak od 1 atmosfere unutra. Ali da je tečno disanje moguće, bilo bi to treće, najlakše rješenje problema, jer tečnost za disanje ne zasićuje tijelo dušikom i inertnim plinovima i nema potrebe za dugom dekompresijom.
• Drugi način primjene je lijek. Upotreba tečnosti za disanje u njemu mogla bi spasiti živote prijevremeno rođenih beba, jer su im bronhi nedovoljno razvijeni i uređaji za umjetnu ventilaciju pluća mogu ih lako oštetiti. Kao što je poznato, u maternici su pluća embriona ispunjena tečnošću i do rođenja akumulira plućni surfaktant - mješavinu supstanci koja sprečava da se tkiva zalijepe pri udisanju zraka. Ali kod prijevremenog porođaja, disanje zahtijeva previše napora od bebe i to može rezultirati smrću.

Postoji istorijski presedan za upotrebu metode totalne tečne ventilacije pluća, a datira još od 1989. godine. Koristio ga je T. Shaffer, koji je radio kao pedijatar na Univerzitetu Temple (SAD), spašavajući prijevremeno rođene bebe od smrti. Nažalost, pokušaj je bio neuspješan, tri mala pacijenta nisu preživjela, ali vrijedi spomenuti da su smrti uzrokovane drugim razlozima, a ne samom metodom tečnog disanja.

Od tada se nisu usuđivali da potpuno ventiliraju pluća osobe, ali su 90-ih pacijenti sa teški oblik upale su bile podvrgnute parcijalnoj tečnoj ventilaciji. U ovom slučaju, pluća su samo djelimično ispunjena. Nažalost, učinkovitost metode bila je kontroverzna, jer konvencionalna ventilacija zraka nije radila ništa lošije.

• Primjena u astronautici. Uz trenutni nivo tehnologije, astronaut tokom leta doživljava preopterećenja koja dostižu 10 g. Nakon ovog praga nemoguće je održati ne samo radnu sposobnost, već i svijest. I opterećenje na tijelu je neravnomjerno, a na potpornim točkama, koje se mogu eliminirati kada se urone u tekućinu, pritisak će se ravnomjerno raspodijeliti na sve točke tijela. Ovaj princip je osnova za dizajn Libelle tvrdog svemirskog odijela, napunjenog vodom i koji omogućava povećanje granice na 15–20 g, pa čak i tada zbog ograničene gustine ljudskog tkiva. A ako astronauta ne samo uronite u tekućinu, već i njome ispunite njegova pluća, tada će mu biti moguće lako izdržati ekstremna preopterećenja daleko iznad granice od 20 g. Ne beskonačan, naravno, ali prag će biti veoma visok ako je ispunjen jedan uslov - tečnost u plućima i oko tela mora biti jednaka gustini vode.

Nastanak i razvoj tečnog disanja

Prvi eksperimenti datiraju iz 60-ih godina prošlog veka. Prvi koji su testirali novu tehnologiju tečnog disanja bili su laboratorijski miševi i pacovi, prisiljeni da ne udišu zrak, već fiziološki rastvor, koji je bio pod pritiskom od 160 atmosfera. I disali su! Ali postojao je problem koji im nije dozvolio da dugo prežive u takvom okruženju - tekućina nije dopuštala da se ukloni ugljični dioksid.

Ali eksperimenti tu nisu stali. Zatim su počeli provoditi istraživanja organskih tvari čiji su atomi vodika zamijenjeni atomima fluora - takozvani perfluorougljikohidrati. Rezultati su bili mnogo bolji od onih kod drevne i primitivne tečnosti, jer je perfluorougljenik inertan, tijelo ga ne apsorbira i savršeno otapa kisik i vodonik. Ali to je bilo daleko od savršenstva i istraživanja u ovom pravcu su se nastavila.

Sada najviše najbolje dostignuće u ovoj oblasti je perflubron (komercijalni naziv - “Liquivent”). Svojstva ove tečnosti su neverovatna:

1. Alveole se bolje otvaraju kada ova tečnost uđe u pluća i poboljšava se izmjena gasova.
2. Ova tečnost može da nosi 2 puta više kiseonika u odnosu na vazduh.
3. Niska tačka ključanja omogućava da se ukloni iz pluća isparavanjem.

Ali naša pluća nisu dizajnirana za potpuno tečno disanje. Ako ih potpuno napunite perflubronom, trebat će vam membranski oksigenator, grijaći element i ventilacija zraka. I ne zaboravite da je ova smjesa 2 puta gušća od vode. Stoga se koristi mješovita ventilacija, u kojoj su pluća ispunjena tekućinom za samo 40%.

Ali zašto ne možemo da udišemo tečnost? Sve je to zbog ugljičnog dioksida koji se vrlo slabo uklanja u tečnom okruženju. Osoba teška 70 kg mora provući kroz sebe 5 litara mješavine svake minute, i to je sa mirno stanje. Stoga, iako su naša pluća tehnički sposobna da izvlače kisik iz tekućina, ona su preslaba. Stoga se možemo samo nadati budućim istraživanjima.

Voda je kao vazduh

Kako bi konačno s ponosom objavio svijetu - "Sada čovjek može disati pod vodom!" - Naučnici su ponekad razvijali neverovatne uređaje. Tako su 1976. godine biohemičari iz Amerike stvorili čudesni uređaj sposoban da regeneriše kiseonik iz vode i pruži ga roniocu. Uz dovoljan kapacitet baterije, ronilac bi mogao ostati i disati na dubini gotovo neograničeno.

Sve je počelo kada su naučnici započeli istraživanje zasnovano na činjenici da hemoglobin podjednako dobro isporučuje vazduh i iz škrga i iz pluća. Koristili su svoje deoksigenirana krv, pomiješan sa poliuretanom - bio je uronjen u vodu i ova tekućina je apsorbirala kisik, koji je obilno otopljen u vodi. Zatim je krv zamijenjena posebnim materijalom i rezultat je bio uređaj koji je djelovao kao obične škrge bilo koje ribe. Sudbina izuma je sljedeća: nabavila ga je određena kompanija, potrošivši na njega milion dolara i od tada se ništa nije čulo o uređaju. I, naravno, nije pušten u prodaju.

Ali to nije glavni cilj naučnika. Njihov san nije uređaj za disanje, oni žele da nauče samu osobu da udiše tečnost. A pokušaji da se ovaj san ostvari još uvijek nisu napušteni. Tako je jedan od ruskih istraživačkih instituta, na primjer, proveo testove tečnog disanja na dobrovoljcu koji je kongenitalna patologija- odsustvo larinksa. A to je značilo da jednostavno nije imao reakciju tijela na tekućinu, u kojoj je i najmanja kap vode na bronhima praćena kompresijom ždrijelnog prstena i gušenjem. Pošto jednostavno nije imao ovaj mišić, eksperiment je bio uspješan. U pluća mu je sipana tečnost koju je mešao tokom eksperimenta pokretima stomaka, nakon čega je mirno i bezbedno ispumpana. Karakteristično je da je sastav soli tečnosti odgovarao sastavu soli krvi. Ovo se može smatrati uspjehom, a naučnici tvrde da će uskoro pronaći metodu tečnog disanja koja je dostupna ljudima bez patologija.

Dakle, mit ili stvarnost?

Uprkos upornosti čovjeka, koji strastveno želi da osvoji sva moguća staništa, priroda ipak odlučuje gdje će živjeti. Avaj, koliko god vremena bilo utrošeno na istraživanje, koliko god miliona potrošeno, malo je vjerovatno da je čovjeku predodređeno da diše pod vodom kao i na kopnu. Ljudi i život marinca, naravno, imaju mnogo toga zajedničkog, ali ima još mnogo više razlika. Čovjek vodozemac ne bi izdržao uslove okeana, a da je uspio da se prilagodi, put do kopna bio bi mu zatvoren. I baš kao ronioci sa ronilačkom opremom, amfibijci bi izašli na plažu u vodenim odijelima. I stoga, bez obzira što kažu entuzijasti, presuda naučnika je i dalje čvrsta i razočaravajuća - dugotrajan ljudski život pod vodom je nemoguć, ići protiv majke prirode u tom smislu je nerazumno, a svi pokušaji tečnog disanja osuđeni su na neuspjeh.

Ali nemojte se obeshrabriti. Iako morsko dno nikada neće postati naš dom, imamo sve mehanizme tijela i tehničke mogućnosti, kako bi tamo bili česti gosti. Dakle, vredi li biti tužan zbog ovoga? Uostalom, te sredine je čovjek u određenoj mjeri već osvojio, a sada su pred njim ponori svemira.

I za sada možemo sa sigurnošću reći da će dubine okeana postati divno radno mjesto za nas. Ali upornost može dovesti do vrlo tanke linije stvarnog disanja pod vodom, ako samo radite na rješavanju ovog problema. A kakav će biti odgovor na pitanje da li promijeniti kopnenu civilizaciju u podvodnu ovisi samo o samoj osobi.

Sistem tekućeg disanja koji je razvila Fondacija za napredna istraživanja (APF) pomoći će podmorničarima da se brzo izdignu na površinu bez dekompresijske bolesti. Antropomorfni robot Fedor učestvovat će u testiranju nove ruske svemirske letjelice i možda će pomoći Rosatomu u odlaganju nuklearnog otpada. Na dnu Marijanske brazde će se testirati podmornica ekstremne dubine. Vitalij Davidov, predsednik naučno-tehničkog saveta fondacije, rekao je za Izvestije o projektima Fonda.

- Koliko projekata je fondacija realizovala i koje biste od njih posebno istakli?

IN različite faze Imamo oko 50 projekata u toku. Završeno je još 25. Dobijeni rezultati se prenose ili prenose na kupce. Stvoreni su demonstratori tehnologije, dobijeno je oko 400 rezultata intelektualne aktivnosti. Raspon tema kreće se od ronjenja do dna Marijanskog rova ​​do svemira.

Među realizovanim projektima možemo navesti, na primer, ispitivanja raketnog detonacionog motora koja su uspešno obavljena prošle godine zajedno sa vodećim proizvodnim preduzećem za raketne motore NPO Energomaš. Istovremeno, po prvi put u svijetu, fondacija je dobila stabilan režim rada za demonstrator detonacionog motora koji diše zrak. Ako je prvi namijenjen svemirskoj tehnologiji, onda je drugi za avijaciju. Hypersonic avioni, korišćenje ovakvih sistema će se suočiti sa mnogim problemima. Na primjer, sa visoke temperature. Rješenje za ove probleme Fondacija je pronašla korištenjem efekta toplotne emisije – pretvaranja toplotne energije u električnu. U stvari, mi primamo električnu energiju za napajanje sistema uređaja i istovremeno hlađenje elemenata okvira aviona i motora.

- Jedan od najpoznatijih projekata Fondacije je robot Fedor. Da li je njegovo stvaranje završeno?

– Da, rad na Fedoru je završen. Rezultati se sada prenose Ministarstvu za vanredne situacije. Štaviše, pokazalo se da su oni od interesa ne samo za Ministarstvo za vanredne situacije, već i za druga ministarstva, ali i državne korporacije. Mnogi su vjerovatno čuli da će Fedorove tehnologije koristiti Roskosmos stvoriti probnog robota koji će letjeti na novom ruskom sa posadom svemirski brod"Federacija". Rosatom je pokazao veliko interesovanje za robota. Potrebne su mu tehnologije koje omogućavaju rad u uslovima opasnim za ljude. Na primjer, prilikom odlaganja nuklearnog otpada.

- Da li je moguće koristiti Fedora za spašavanje posada podmornica i ispitivanje potopljenih brodova?

Tehnologije dobijene tokom stvaranja Fedora mogu se koristiti u različite svrhe. Fondacija realizuje niz projekata vezanih za podvodna nenaseljena vozila. I u principu, antropomorfne robotske tehnologije mogu se integrirati u njih. posebno, Planirano je stvaranje podvodnog vozila za rad na ekstremnim dubinama. Namjeravamo da ga testiramo u Marijanskom rovu. U isto vrijeme, ne samo da potone na dno, kao naši prethodnici, već pruža mogućnost kretanja u području blizu dna i ponašanja naučno istraživanje. Ovo niko do sada nije uradio.

U SAD-u se razvija četveronožni robot za transport tereta BigDog. Da li su u toku slična dešavanja u Fondu?

Što se tiče platformi za hodanje za nošenje tereta ili municije, fondacija ne izvodi takve radove. Ali neke organizacije sa kojima sarađujemo proaktivno su se uključile u slične razvoje. Pitanje da li je takav robot potreban na bojnom polju ostaje otvoreno. U većini slučajeva isplativije je koristiti vozila na kotačima ili gusjenicama.

- Koje robotske platforme se kreiraju u FPI, osim Fedora?

Razvijamo čitav niz platformi za razne namjene. To su kopneni, vazdušni i morski roboti. Obavlja izviđačke zadatke, prevozi teret, a sposoban je i za vođenje borbenih dejstava. Jedno od područja rada u ovoj oblasti je utvrđivanje izgleda i metoda testiranja upotrebe dronova, uključujući i grupne. Mislim da će, ako se sve nastavi istim tempom, u bliskoj budućnosti doći do značajne ekspanzije upotrebe dronova, uključujući i borbene zadatke.

- FPI razvija atmosferski satelit "Sova" - veliki električni avion. Kako idu njegova suđenja?

-Testiranje demonstratora bespilotne letjelice Sova je završeno. Dug let se dogodio na visini od oko 20 hiljada m. Nažalost, uređaj je pao u zonu jakih turbulencija i primio ozbiljne štete. Ali do tada smo već dobili sve potrebne podatke, bili smo uvjereni kako u obećavajuću prirodu samog istraživačkog smjera tako i u ispravnost odabranih dizajnerskih rješenja. Stečeno iskustvo će se koristiti za kreiranje i testiranje uređaja pune veličine.

Preduzeće "Roscosmos" NPO nazvano po. Lavočkina provodi sličan razvoj - stvara atmosferski satelit "Aist". Da li pratite razvoj konkurencije?

Svjesni smo ovih radova i ostajemo u kontaktu sa programerima Aist-a. Ne radi se o konkurenciji, već o međusobnoj komplementarnosti.

Mogu li se takvi uređaji koristiti u arktičkoj zoni, gdje nema komunikacije i infrastrukture za česta polijetanja i slijetanja?

Mora se uzeti u obzir da u proljeće i jesen, a još više tokom polarne noći, "atmosferski satelit" možda jednostavno neće primiti energiju potrebnu za punjenje baterija. Ovo ograničava njegovu upotrebu.

Nedavno su javnosti demonstrirane tehnologije tečnog disanja - uranjanje jazavčara u posebnu tekućinu zasićenu kisikom. Demonstracije "davljenja" izazvale su talas protesta. Hoće li se nakon ovoga nastaviti rad u ovom pravcu?

-Rad na tečnom disanju se nastavlja. Na osnovu našeg razvoja, hiljade života se mogu spasiti. I ne govorimo samo o podmorničarima, koji će zahvaljujući tečnom disanju moći brzo da se izdignu na površinu bez posljedica u vidu dekompresijske bolesti. Postoji niz plućnih bolesti i povreda koje se mogu uspješno liječiti tečnim disanjem. Zanimljivi izgledi za korištenje tehnologije tečnog disanja za brzo hlađenje tijelo kada je potrebno usporiti procese koji se u njemu odvijaju. Sada se to radi vanjskim hlađenjem ili ubrizgavanjem posebne otopine u krv. Možete učiniti istu stvar, ali efikasnije, tako što ćete napuniti pluća ohlađenom mješavinom za disanje.

Šef FPI laboratorije za stvaranje tečnog disanja, Anton Tonshin, sa jazavičarom po imenu Nicholas, uz pomoć kojeg su naučnici iz Fondacije za napredna istraživanja (FPI) proučavali mogućnosti tečnog disanja

Treba napomenuti da nema štete po zdravlje životinja koje sudjeluju u ovim eksperimentima. Svi "eksperimentatori" su živi. Neki od njih se čuvaju u laboratoriji gdje se prati njihovo stanje. Mnogi su postali kućni ljubimci zaposlenih, ali njihovo stanje povremeno prate i naši stručnjaci. Rezultati posmatranja ukazuju na odsustvo negativne posljedice tečno disanje. Tehnologija je dokazana, te smo prešli na izradu posebnih uređaja za njenu praktičnu primjenu.

- Kada ćete preći na istraživanje tečnog disanja kod ljudi?

Teoretski, mi smo spremni za takve eksperimente, ali da ih započnemo potrebno je najmanje kreirati i testirati odgovarajuću opremu.

Svojevremeno je FPI razvio softversku platformu za dizajniranje različite opreme, dizajniranu da zamijeni strani softver. Da li se koristi negde?

Rad na stvaranju jedinstvenog okruženja za ruski inženjerski softver „Herbarium“ je zaista završen. Sada se razmatra pitanje njegove upotrebe u Rosatomu i Roscosmosu - za dizajn obećavajućih uzoraka proizvoda nuklearna industrija, kao i raketna i svemirska tehnologija.

- Da li fond radi u oblasti tehnologija proširene stvarnosti?

-Da, fond obavlja takve poslove - posebno zajedno sa KamAZ-om. Jedna od naših laboratorija napravila je prototip naočara proširene stvarnosti koje omogućavaju kontrolu nad sklapanjem komponenti za automobil. Program vam govori koji dio trebate uzeti i gdje da ga instalirate. Ako operater izvrši pogrešne radnje, na primjer, odstupi od utvrđenog redoslijeda sastavljanja proizvoda ili nepravilno instalira njegove elemente, oglašava se zvučno upozorenje o pogrešnom koraku, a informacija o grešci se prikazuje na naočalama.Štaviše, to je činjenica pogrešne radnje ili se čak njihov pokušaj zapisuje u elektronski dnevnik. Kao rezultat toga, mora se stvoriti sistem koji eliminira mogućnost neispravne montaže. U budućnosti namjeravamo ovaj sistem razvijati u pravcu minijaturizacije i zamijeniti naočare naprednijim uređajima.

Izgledi kompjuterska tehnologija sada se povezuje s razvojem kvantnih kompjutera, a sigurnost informacija sa kvantnom kriptografijom. Da li FPI razvija ove oblasti?

Fondacija se bavi pitanjima vezanim za kvantno računanje i stvaranje odgovarajuće baze elemenata. Što se tiče kvantnih komunikacija, svi slušaju o iskustvima svojih kineskih kolega. Ali ne stojimo mirno.

Još u jesen 2016. godine, FPI i Rostelecom su omogućili kvantni prenos informacija putem optičkog kabla između Noginska i Pavlovskog Posada. Eksperiment je bio uspješan. Danas već možete razgovarati na kvantnom telefonu. Važna karakteristika kvantni prijenos informacija je nemogućnost njihovog presretanja.

Tokom pomenutog eksperimenta, kvantna komunikacija je obezbeđena na udaljenosti od oko 30 km. Tehnički, nema problema u implementaciji u većem dometu. Pripremamo se za održavanje komunikacijske sesije putem atmosferskog kanala. Istražujemo mogućnost eksperimenta o kvantnoj komunikaciji iz svemira koristeći potencijal Međunarodne svemirske stanice.