Tekućina za disanje. Duboko disanje

“Nije sve tako jednostavno kako se danas predstavlja. Jadan pas." Tim riječima stručnjaci komentiraju eksperiment koji je Dmitrij Rogozin demonstrirao predsjedniku Srbije kao primjer najnovijih znanstvenih dostignuća u Rusiji: pas nije mogao udisati zrak, već tekućinu. Kakva je to tehnologija i može li pomoći ruskoj vojsci?

Tijekom sastanka u Moskvi sa srbijanskim predsjednikom Aleksandrom Vučićem u utorak, potpredsjednik vlade Dmitrij Rogozin predstavio je niz najnovijih dostignuća Ruske zaklade za napredna istraživanja (APF). Rogozin je napomenuo da se srbijanskog gosta može odvesti u neko ogromno industrijsko poduzeće, ali je puno zanimljivije "sutrašnjici pokazati kuda stremimo". Ovaj jedinstveni projekt postao je vrhunac programa disanje tekućine, koji je prvi put javno prikazan.

Kako je objasnio voditelj projekta, mornarički liječnik Fjodor Arsenjev, zadatak ovog izuma je spasiti posadu podmornice koja tone. Kao što znate, s dubine ispod 100 metara nemoguće je brzo izaći na površinu zbog dekompresijska bolest. Kako bi se to izbjeglo, na podmornicu će biti moguće postaviti uređaj s "tekućinom bez dušika", prenosi TASS. U tom se slučaju pluća osobe neće stisnuti, što će mu omogućiti da se brzo podigne na površinu i pobjegne.

Ispred srbijanskog predsjednika pas jazavčar stavljen je u poseban spremnik s tekućinom. U roku od nekoliko minuta udobno se smjestila i počela sama "disati" tekućinu. Poslije toga osoblje laboratorije izvadilo je psa iz spremnika, osušilo ga ručnikom, a srbijanski predsjednik se osobno uvjerio da je pas dobro. Vučić je pomazio psa i priznao da ga se jako dojmio.

San o "čovjeku vodozemcu"

„Tekuće disanje je kao medicinska tehnologija uključuje ventilaciju pluća ne zrakom, već tekućinom zasićenom kisikom. U okviru projekta rješava se znanstvena zadaća proučavanja karakteristika utjecaja različitih tvari koje prenose kisik na izmjenu plinova i druge funkcije stanica, tkiva i organa sisavaca”, priopćio je PR odjel Zaklade za napredne Istraživanje (APF) rekao je za novine VZGLYAD.

Jedan od pravaca je formiranje medicinsko-bioloških temelja tehnologije za samoevakuaciju podmorničara s velikih dubina na površinu, napominju u Fondu, no tehnologija općenito može značajno unaprijediti ljudsko istraživanje dosad neistraženih morskih i oceanskih dubina. Tvrdi se da će ovaj razvoj također biti potreban u medicini - na primjer, pomoći će prijevremeno rođenim bebama ili osobama koje su pretrpjele opekline. dišni put, naći će primjenu u liječenju bronhoopstruktivnih, zaraznih i drugih teških bolesti.

Valja napomenuti da disanje tekućinom na prvi pogled izgleda kao fantastičan izum, ali zapravo jest znanstvena osnova, a ova ideja ima ozbiljnu teorijsku osnovu. Umjesto kisika, znanstvenici predlažu korištenje posebnih kemijski spojevi, koji su sposobni dobro otopiti kisik i ugljični dioksid.

"Tekuće disanje" dugo je bilo fiksacija znanstvenika diljem svijeta. Uređaj “čovjek amfibija” sposoban je spašavati ronioce i podmorničare, au budućnosti će biti koristan u dugotrajnim svemirskim letovima. Razvoj je proveden 1970-1980-ih u SSSR-u i SAD-u, eksperimenti su provedeni na životinjama, ali veliki uspjeh nije postignut.

Dopisni član Ruske akademije prirodnih znanosti, kandidat medicinske znanosti Andrei Filippenko, koji je dugo radio na projektu disanja tekućine, ranije je priznao novinama "Top Secret" da se gotovo ništa ne može reći o razvoju događaja zbog njihove tajnosti. Ali tragedija podmornice Kursk pokazala je da su sredstva za hitno spašavanje posada beznadno zastarjela i trebaju hitnu modernizaciju.

Podsjetimo, ranije je objavljeno o drugim hrabrim projektima Fonda, posebno o "konstruktoru" za stvaranje zrakoplova budućnosti.

Gore bi trebala čekati hitna pomoć

“Tehnologija se usavršavala desetljećima, ali za to su potrebni vrlo dobro obučeni ljudi. Kada se ova tekućina ulije u pluća osobe, automatski će se aktivirati instinkt samoodržanja, grčevi začepe grlo, a tijelo se opire svom snagom. To se obično radi pod liječničkim nadzorom. Na ljudima su takvi pokusi provedeni u izoliranim slučajevima, ali uglavnom su testirani na životinjama”, objasnio je za VZGLYAD čelnik ruskog Vladinog odbora za podvodne radove. posebne namjene 1992–1994, doktor tehničkih znanosti, profesor, viceadmiral Tengiz Borisov.

“U pravilu se u grkljan uvodi posebna cijev uz pomoć koje se pluća polako pune tom tekućinom”, rekao je Borisov i dodao:

– Pritom se tijelo opire na sve moguće načine, trebaju nam lijekovi koji blokiraju grčeve, trebaju nam anestetici. Nije sve tako jednostavno kako se danas predstavlja. Jadan pas."

“Ako čovjek izađe iz podmornice, doista će izbjeći dekompresijsku bolest, ali u svakom slučaju podmorničari se neće moći spasiti. Potrebni su vam: a) izuzetno kompetentni ljudi na podmornici, b) na vrhu bi trebala čekati, grubo rečeno, reanimacijska ekipa koja će ispumpati tu tekućinu iz čovjeka i natjerati ga da diše na uobičajeni način“, dodao je stručnjak.

„Mislim da je ovu tehnologiju u medicini puno lakše implementirati i primijeniti u bolničkom okruženju, kada su u blizini stručnjaci i veliki broj potrebna oprema. Ali spašavanje posade potonule podmornice takvim metodama u dogledno vrijeme vrlo je malo vjerojatno”, zaključio je Borisov.

Ovo je vjerojatno već klišej u znanstvenoj fantastici: određena viskozna tvar 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 od limfe do krvi. Na kraju ga čak i uhvati panika, ali otpije nekoliko instinktivnih gutljaja, točnije uzdaha, i iznenađeno otkrije da ovu egzotičnu mješavinu može udisati kao da udiše običan zrak.

Jesmo li tako daleko od realizacije ideje o disanju tekućinom? Je li moguće udisati tekuću smjesu i postoji li stvarna potreba za tim? Tri su obećavajuća načina korištenja ove tehnologije: medicina, ronjenje na velike dubine i astronautika.

Pritisak na tijelo ronioca raste sa svakih deset metara po atmosferi. Zbog oštrog pada tlaka može započeti dekompresijska bolest, u kojoj manifestacije plinova otopljenih u krvi počinju kuhati u mjehurićima. Također kada visoki krvni tlak mogući su kisik i narkotik trovanje dušikom. Sve se to bori korištenjem posebnih mješavina za disanje, ali ne daju nikakva jamstva, već samo smanjuju vjerojatnost neugodnih posljedica. Naravno, možete koristiti ronilačka odijela koja održavaju pritisak na tijelo ronioca i njegovu disajnu smjesu na točno jednoj atmosferi, ali ona su pak velika, glomazna, otežavaju kretanje, a uz to su i vrlo skupa.

Tekuće disanje moglo bi pružiti treće rješenje za ovaj problem uz zadržavanje mobilnosti fleksibilnih ronilačkih odijela i niske rizike krutih tlačnih odijela. Tekućina za disanje, za razliku od skupih smjesa za disanje, ne zasićuje tijelo helijem ili dušikom, pa također nema potrebe za sporom dekompresijom kako bi se izbjegla dekompresijska bolest.

U medicini se disanje tekućinom može koristiti u liječenju nedonoščadi kako bi se izbjeglo oštećenje nerazvijenih bronha pluća tlakom, volumenom i koncentracijom kisika u zraku iz uređaja za umjetnu ventilaciju pluća. Odaberite i isprobajte razne smjese kako bi se osiguralo preživljavanje prijevremeno rođenog fetusa počelo je već 90-ih godina. Moguće je koristiti tekuću mješavinu za potpune zastoje ili djelomične poteškoće s disanjem.

Svemirski let uključuje velika preopterećenja, a tekućine ravnomjerno raspoređuju pritisak. Ako je osoba uronjena u tekućinu, tada će tijekom preopterećenja pritisak ići na cijelo tijelo, a ne na određene oslonce (naslone stolica, pojaseve). Ovaj princip korišten je za izradu Libelle preopterećenog odijela, koje je kruto svemirsko odijelo napunjeno vodom, što omogućava pilotu da zadrži svijest i performanse čak i pri preopterećenjima iznad 10 g.

Ova metoda ograničena je razlikom u gustoći tkiva ljudskog tijela i korištene imerzijske tekućine, pa je granica 15-20 g. Ali možete ići dalje i napuniti pluća tekućinom koja je po gustoći bliska vodi. Astronaut potpuno uronjen u tekućinu i tekućinu koja diše relativno će malo osjetiti učinke ekstremno visokih g-sila, budući da su sile u tekućini ravnomjerno raspoređene u svim smjerovima, no učinak će ipak biti posljedica različite gustoće tkiva njegovo tijelo. Limit će i dalje ostati, ali će biti visok.

Prvi pokusi disanja tekućinom provedeni su 60-ih godina prošlog stoljeća na laboratorijskim miševima i štakorima koji su bili prisiljeni udisati slana otopina S visok sadržaj otopljeni kisik. Ova primitivna smjesa omogućila je životinjama da prežive određeno vrijeme, ali nije mogla ukloniti ugljični dioksid, pa su pluća životinja bila nepopravljivo oštećena.

Kasnije se počelo raditi s perfluorougljicima, a njihovi prvi rezultati bili su daleko bolje rezultate pokusi sa slana otopina. Perfluorougljici su organske tvari u kojima su svi atomi vodika zamijenjeni atomima fluora. Perfluorougljični spojevi imaju sposobnost otapanja i kisika i ugljičnog dioksida, vrlo su inertni, bezbojni, prozirni, ne mogu oštetiti plućno tkivo i tijelo ih ne apsorbira.

Od tada su tekućine za disanje poboljšane, najnaprednije ovaj trenutak otopina se zove perflubron ili "Liquivent" (komercijalni naziv). Ovo poput ulja bistra tekućina s gustoćom dvostruko većom od vode ima mnogo korisne kvalitete: može prenijeti dvostruko više kisika od običnog zraka niske temperature prokuhavanje, stoga se nakon upotrebe njegovo konačno uklanjanje iz pluća provodi isparavanjem. Alveole se pod utjecajem ove tekućine bolje otvaraju, a tvar dobiva pristup njihovom sadržaju, što poboljšava razmjenu plinova.

Pluća se mogu u potpunosti ispuniti tekućinom, to će zahtijevati membranski oksigenator, grijaći element i prisilnu ventilaciju. Ali u klinička praksa najčešće to ne čine, već koriste disanje tekućinom u kombinaciji s konvencionalnom plinskom ventilacijom, ispunjavajući pluća perflubronom samo djelomično, otprilike 40% ukupnog volumena.

Kadar iz filma Bezdan, 1989

Što nas sprječava da koristimo disanje tekućinom? Tekućina za disanje je viskozna i ne uklanja dobro ugljikov dioksid, pa će biti potrebna prisilna ventilacija. Za uklanjanje ugljični dioksid iz obična osoba težine 70 kilograma zahtijevat će protok od 5 litara u minuti ili više, a to je puno s obzirom na visoku viskoznost tekućina. Na tjelesna aktivnost potrebna količina protoka samo će se povećati, a malo je vjerojatno da će osoba moći premjestiti 10 litara tekućine u minuti. Naša pluća jednostavno nisu dizajnirana za udisanje tekućine i nisu u stanju sama pumpati takve količine.

Korištenje pozitivne osobine tekućine za disanje u zrakoplovstvu i astronautici također mogu zauvijek ostati san - tekućina u plućima za odijelo za zaštitu od preopterećenja mora imati gustoću vode, a perflubron je dvostruko teži od nje.

Da, naša su pluća tehnički sposobna "udisati" određenu smjesu bogatu kisikom, ali, nažalost, za sada to možemo činiti samo nekoliko minuta, budući da naša pluća nisu dovoljno jaka da cirkuliraju respiratornu smjesu dulje vrijeme. vrijeme. Situacija bi se u budućnosti mogla promijeniti, preostaje samo okrenuti nade istraživačima ovog područja.

Ruska zaklada za napredna istraživanja započela je testiranje tehnologije disanja tekućinom za podmorničare na psima.

O tome je govorio zamjenik glavnog direktora Zaklade Vitaly Davydov. Prema njegovim riječima, testovi u punom opsegu već su u tijeku.

U jednom od njegovih laboratorija radi se na disanju tekućinom. Za sada se pokusi provode na psima. U našoj prisutnosti, crveni jazavčar bio je uronjen u veliku bocu vode, licem prema dolje. Čini se, zašto se rugati životinji, sada će se ugušiti. Ali ne. Sjedila je pod vodom 15 minuta. A rekord je 30 minuta. Nevjerojatan. Ispostavilo se da su se pluća psa napunila oksigeniranom tekućinom, što joj je dalo mogućnost disanja pod vodom. Kad su je izvukli, bila je malo letargična - kažu da je to zbog hipotermije (a ja mislim tko bi se volio motati pod vodom u tegli pred svima), ali nakon par minuta postala je sasvim pri sebi. Uskoro će se eksperimenti provoditi na ljudima, kaže novinar." ruske novine“Igor Chernyak, koji je svjedočio neobičnim testovima.

Sve je to bilo slično fantastičnom zapletu poznatog filma "Bezdan", gdje se osoba mogla spustiti na velike dubine u svemirskom odijelu, čija je kaciga bila napunjena tekućinom. Podmorničar ga je udahnuo. Sada ovo više nije fantazija.

Tehnologija disanja tekućinom uključuje punjenje pluća posebnom tekućinom zasićenom kisikom, koja prodire u krv. Zaklada za napredna istraživanja odobrila je provedbu jedinstvenog projekta, čiji je nositelj Istraživački institut za medicinu rada. Planira se izraditi posebno svemirsko odijelo koje će biti korisno ne samo podmorničarima, već i pilotima i astronautima.

Kako je Vitalij Davydov rekao dopisniku TASS-a, za pse je stvorena posebna kapsula koja je uronjena u hidrokomoru s visoki krvni tlak. U ovom trenutku psi mogu disati više od pola sata na dubini do 500 metara bez zdravstvenih posljedica. "Svi pokusni psi su preživjeli i osjećaju se dobro nakon produljenog udisanja tekućine", uvjerio je zamjenik voditelja FPI-ja.

Malo ljudi zna da su kod nas već rađeni pokusi udisanja tekućine na ljudima. Dali su nevjerojatne rezultate. Akvanauti su udisali tekućinu na dubini od pola kilometra ili više. Ali narod nikada nije saznao za svoje heroje.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća SSSR je razvio i počeo provoditi ozbiljan program spašavanja ljudi na dubini.

Dizajnirane su i čak puštene u pogon specijalne podmornice za spašavanje. Proučavane su mogućnosti prilagodbe čovjeka na dubine od stotina metara. Štoviše, akvanaut je morao biti na takvoj dubini ne u teškom ronilačkom odijelu, već u laganom, izoliranom ronilačkom odijelu s opremom za ronjenje iza leđa; njegovi pokreti nisu bili ničim ograničeni.

Jer ljudsko tijelo sastoji se gotovo u potpunosti od vode, onda strahoviti pritisak na dubini sam po sebi nije opasan za nju. Tijelo samo treba pripremiti na to povećanjem tlaka u tlačnoj komori na potrebnu vrijednost. Glavni problem je drugačiji. Kako disati pri tlaku od nekoliko desetaka atmosfera? Svježi zrak postaje otrov za tijelo. Mora se razrijediti u posebno pripremljenim plinskim smjesama, obično dušik-helij-kisik.

Njihov recept - omjeri raznih plinova - najveća je tajna u svim zemljama u kojima se provode slična istraživanja. Ali na vrlo velikim dubinama smjese helija ne pomažu. Pluća moraju biti ispunjena tekućinom kako bi se spriječilo njihovo pucanje. Koja je tekućina koja, jednom u plućima, ne dovodi do gušenja, već prenosi kisik u tijelo kroz alveole - misterij nad tajnama.

Zbog toga je sav rad s akvanautima u SSSR-u, a potom i u Rusiji, bio pod oznakom "strogo povjerljivo".

Ipak, postoje prilično pouzdani podaci da je krajem 1980-ih u Crnom moru postojala duboka akvastacija u kojoj su živjeli i radili probni podmorničari. Na more su izlazili samo u ronilačka odijela, s ronilačkom opremom na leđima, a radili su na dubinama od 300 do 500 metara. Posebna plinska smjesa bila je dovedena pod pritiskom u njihova pluća.

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

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

A kada se podmornica za spašavanje približi mjestu katastrofe, ronioci u lakoj opremi izaći će u ocean, ispitati brod za hitne slučajeve i pomoći u evakuaciji posade pomoću posebnih dubokovodnih 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.

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

I tamo su se provodili pokusi na plinskim smjesama za dubinska istraživanja. No, što je najvažnije, možda prvi put u svijetu ljudi su tamo naučili udisati tekućinu.

Ti su radovi po svojoj jedinstvenosti bili mnogo složeniji od, recimo, pripreme astronauta za letove na Mjesec. Ispitivači su bili podvrgnuti ogromnom fizičkom i psihičkom stresu.

Najprije je tijelo akvanauta u zračnoj tlačnoj komori prilagođeno dubini od nekoliko stotina metara. Zatim su prešli u komoru ispunjenu tekućinom, gdje su nastavili ronjenje do dubine od gotovo kilometar.

Najteže je, kažu oni koji su imali priliku komunicirati s akvanautima, bilo izdržati punjenje pluća tekućinom i jednostavno ne umrijeti od straha. Ovo ne znači kukavičluk. Strah od gušenja prirodna je reakcija tijela. Svašta se može dogoditi. Spazam pluća ili moždanih žila, čak i srčani udar.

Kad je čovjek shvatio da tekućina u plućima ne donosi smrt, već daje život na velikim dubinama, nastaju sasvim posebni, doista fantastični osjećaji. Ali za njih znaju samo oni koji su doživjeli takvo ronjenje.

Nažalost, posao, nevjerojatan po svom značaju, zaustavljen je iz jednostavnog razloga - zbog nedostatka financijskih sredstava. Akvanauti heroji dobili su titulu Heroja Rusije i poslani su u mirovinu. Imena podmorničara su do danas tajna.

Iako ih treba poštovati kao prve kozmonaute, jer su oni utrli put u duboki hidroprostor Zemlje.

Sada su nastavljeni pokusi s disanjem tekućine, provode se na psima, uglavnom na jazavčarima. Oni također doživljavaju stres.

No, istraživačima ih je žao. U pravilu, nakon podvodnih eksperimenata odvode ih da žive u svom domu, gdje ih hrane ukusnom hranom i okružuju ljubavlju i brigom.

Znanstveno istraživanje ne prestaje ni na dan, napredak se nastavlja, dajući čovječanstvu sve više i više novih otkrića. Stotine znanstvenika i njihovih pomoćnika rade na području proučavanja živih bića i sintetiziranja neobičnih tvari. Cijeli odjeli provode eksperimente, testiraju razne teorije, a ponekad otkrića zadivljuju maštu - na kraju krajeva, ono o čemu se može samo sanjati može postati stvarnost. Razvijaju ideje, a pitanja o zamrzavanju osobe u kriokomori i odmrzavanju nakon jednog stoljeća ili o mogućnosti udisanja tekućine za njih nisu samo fantastičan zaplet. Njihov naporan rad može te fantazije pretvoriti u stvarnost.

Znanstvenici se dugo bave pitanjem: može li osoba udisati tekućinu?

Treba li osoba disanje tekućinom?

Ne štede truda, vremena, ne unovčiti za takva istraživanja. A jedno od tih pitanja koje već desetljećima zabrinjava najprosvijećenije umove jest sljedeće – je li disanje tekućine moguće 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 gdje će čovjeku dobro poslužiti. Ako ga, naravno, mogu provesti.

• Prvi smjer je ronjenje na velike dubine. Kao što znate, prilikom ronjenja ronilac doživljava pritisak vodenog okoliša koji je 800 puta gušći od zraka. I povećava se za 1 atmosferu svakih 10 metara dubine. Takav nagli porast tlaka prepun je vrlo neugodan učinak- plinovi otopljeni u krvi počinju ključati u obliku mjehurića. Ova pojava se naziva "kesonska bolest" i često pogađa one koji se aktivno bave sportom. Također, tijekom dubinskog plivanja postoji opasnost od trovanja kisikom ili dušikom, jer u takvim uvjetima ti vitalni plinovi postaju vrlo otrovni. Kako bi se nekako borili protiv toga, koriste ili posebne smjese za disanje ili tvrda svemirska odijela koja održavaju pritisak od 1 atmosfere unutra. Ali kad bi bilo moguće disati tekućinom, to bi bilo treće, najlakše rješenje problema, jer disanje tekućine ne zasićuje tijelo dušikom i inertnim plinovima, te nema potrebe za dugom dekompresijom.
• Drugi način primjene je lijek. Korištenje tekućine za disanje u njemu moglo bi spasiti živote nedonoščadi, jer su njihovi bronhi nerazvijeni i uređaji za umjetnu ventilaciju pluća mogu ih lako oštetiti. Kao što je poznato, u maternici su pluća embrija ispunjena tekućinom i do trenutka rođenja nakuplja plućni surfaktant - mješavinu tvari koje sprječavaju lijepljenje tkiva prilikom udisanja zraka. Ali kod preranog poroda, disanje od bebe zahtijeva previše napora i to može rezultirati smrću.

Za korištenje metode totalne tekućinske ventilacije pluća postoji povijesni presedan, a datira još iz 1989. godine. Koristio ga je T. Shaffer, koji je radio kao pedijatar na Sveučilištu Temple (SAD), spašavajući prerano 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 disanja tekućinom.

Od tada se nisu usuđivali u potpunosti ventilirati nečija pluća, ali 90-ih godina prošlog stoljeća pacijenti s teški oblik upale su podvrgnute djelomičnoj tekućinskoj ventilaciji. U tom slučaju, pluća su samo djelomično ispunjena. Nažalost, učinkovitost metode bila je kontroverzna, jer konvencionalna ventilacija zraka nije radila ništa lošije.

• Primjena u astronautici. S trenutnom razinom tehnologije, astronaut tijekom leta doživljava preopterećenja koja dosežu 10 g. Nakon ovog praga nemoguće je održati ne samo radnu sposobnost, već i svijest. I opterećenje na tijelu je neravnomjerno, a na točkama oslonca, koje se mogu eliminirati kada su uronjene u tekućinu, pritisak će se ravnomjerno rasporediti na sve točke tijela. Ovaj princip je osnova za dizajn tvrdog svemirskog odijela Libelle, punjenog vodom i dopuštajuće povećanje granice na 15-20 g, pa čak i tada zbog ograničene gustoće ljudskog tkiva. A ako astronauta ne samo uronite u tekućinu, već mu njome napunite i pluća, tada će moći lako izdržati ekstremna preopterećenja daleko iznad oznake od 20 g. Ne beskonačan, naravno, ali će prag biti vrlo visok ako je ispunjen jedan uvjet - tekućina u plućima i oko tijela mora biti jednake gustoće vodi.

Postanak i razvoj disanja tekućinom

Prvi eksperimenti datiraju iz 60-ih godina prošlog stoljeća. Prvi koji su testirali novu tehnologiju disanja tekućinom bili su laboratorijski miševi i štakori, prisiljeni udisati ne zrak, već slana otopina, koji je bio pod pritiskom od 160 atmosfera. I disali su! Ali postojao je problem koji im nije dopuštao da dugo prežive u takvom okruženju - tekućina nije dopuštala uklanjanje ugljičnog dioksida.

No eksperimenti tu nisu stali. Zatim su počeli provoditi istraživanja organskih tvari čiji su atomi vodika zamijenjeni atomima fluora - takozvanih perfluorougljika. Rezultati su bili puno bolji od onih s drevnom i primitivnom tekućinom, jer je perfluorougljik inertan, tijelo ga ne apsorbira i savršeno otapa kisik i vodik. Ali to je bilo daleko od savršenstva i istraživanja u tom smjeru su nastavljena.

Sada najviše najbolje postignuće u ovom području je perflubron (komercijalni naziv - “Liquivent”). Svojstva ove tekućine su nevjerojatna:

1. Alveole se bolje otvaraju kada ova tekućina uđe u pluća i izmjena plinova se poboljšava.
2. Ova tekućina može nositi 2 puta više kisika u usporedbi sa zrakom.
3. Nisko vrelište omogućuje njegovo uklanjanje iz pluća isparavanjem.

Ali naša pluća nisu dizajnirana za potpuno tekuće disanje. Ako ih potpuno napunite perflubronom, trebat će vam membranski oksigenator, grijač 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 samo 40%.

Ali zašto ne možemo udisati tekućinu? Sve je to zbog ugljičnog dioksida, koji se vrlo slabo uklanja u tekućem okruženju. Osoba teška 70 kg mora svake minute kroz sebe propustiti 5 litara smjese, a to je sa mirno stanje. Stoga, iako su naša pluća tehnički sposobna izdvojiti kisik iz tekućina, ona su preslaba. Stoga se možemo samo nadati budućim istraživanjima.

Voda je poput zraka

Kako bismo konačno ponosno objavili svijetu - "Sada čovjek može disati pod vodom!" - Znanstvenici su ponekad razvijali nevjerojatne uređaje. Tako su 1976. američki biokemičari stvorili čudesni uređaj koji je sposoban regenerirati kisik iz vode i dati ga roniocu. Uz dovoljan kapacitet baterije, ronilac bi mogao ostati i disati na dubini gotovo neograničeno.

Sve je počelo kada su znanstvenici započeli istraživanje temeljeno na činjenici da hemoglobin podjednako dobro dovodi zrak i iz škrga i iz pluća. Koristili su svoje deoksigenirana krv, pomiješan s poliuretanom - bio je uronjen u vodu i ta je tekućina apsorbirala kisik, koji je bio izdašno 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: kupila ga je određena tvrtka, potrošivši na njega milijun dolara, a od tada se ništa nije čulo o uređaju. I, naravno, nije išao u prodaju.

Ali to nije glavni cilj znanstvenika. Njihov san nije uređaj za disanje, oni žele naučiti osobu da udiše tekućinu. A pokušaji da se taj san ostvari još uvijek nisu napušteni. Tako je jedan od ruskih istraživačkih instituta, na primjer, proveo testove disanja tekućine na dobrovoljcu koji je imao kongenitalna patologija- odsutnost grkljana. A to je značilo da jednostavno nije imao tjelesnu reakciju na tekućinu, u kojoj je i najmanja kap vode na bronhima popraćena kompresijom faringealnog prstena i gušenjem. Budući da jednostavno nije imao taj mišić, eksperiment je bio uspješan. U pluća mu je ulivena tekućina koju je tijekom eksperimenta miješao trbušnim pokretima, nakon čega je mirno i sigurno ispumpana. Karakteristično je da je sastav soli tekućine odgovarao sastavu soli krvi. To se može smatrati uspjehom, a znanstvenici tvrde da će uskoro pronaći metodu tekućeg disanja koja je dostupna i osobama bez patologija.

Dakle, mit ili stvarnost?

Unatoč upornosti čovjeka, koji žarko želi osvojiti sva moguća staništa, priroda ipak sama odlučuje gdje će živjeti. Jao, koliko god vremena potrošili na istraživanje, koliko god milijuna potrošili, malo je vjerojatno da je čovjeku suđeno disati pod vodom kao i na kopnu. Ljudi i Život u moru, naravno, imaju mnogo toga zajedničkog, ali ipak postoji mnogo više razlika. Čovjek vodozemac ne bi izdržao uvjete oceana, a da se uspio prilagoditi, put natrag na kopno bio bi mu zatvoren. I kao ronioci s ronilačkom opremom, vodozemci bi izlazili na plažu u vodenim odijelima. I stoga, bez obzira na to što entuzijasti kažu, presuda znanstvenika je i dalje čvrsta i razočaravajuća - dugoročni ljudski život pod vodom je nemoguć, protiviti se majci prirodi u tom smislu je nerazumno, a svi pokušaji udisanja tekućine 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. Pa je li zbog ovoga vrijedno biti tužan? Uostalom, te je sredine čovjek u određenoj mjeri već osvojio, a sada su pred njim ponori svemira.

I za sada možemo sa sigurnošću reći da će dubine oceana postati prekrasno 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 treba li zemaljsku civilizaciju promijeniti u podvodnu ovisi samo o samoj osobi.

Tekući sustav disanja koji razvija Zaklada za napredna istraživanja (APF) pomoći će podmorničarima da se brzo izdignu na površinu bez dekompresijske bolesti. Antropomorfni robot Fedor sudjelovat će u testiranju nove ruske svemirske letjelice i mogao bi pomoći Rosatomu u zbrinjavanju nuklearnog otpada. Na dnu Marijanske brazde testirat će se podmornica ekstremne dubine. Vitaly Davydov, predsjednik znanstvenog i tehničkog vijeća Zaklade, rekao je Izvestiji o projektima Fonda.

- Koliko je zaklada realizirala projekata i koje biste posebno istaknuli?

U različite faze Imamo oko 50 projekata u tijeku. Još 25 je dovršeno. Dobiveni rezultati se prenose ili prenose na kupce. Stvoreni su tehnološki demonstratori, dobiveno je oko 400 rezultata intelektualne aktivnosti. Raspon tema kreće se od ronjenja na dno Marijanske brazde do svemira.

Među provedenim projektima možemo spomenuti, na primjer, testove raketnog detonacijskog motora uspješno provedene prošle godine zajedno s vodećim poduzećem za proizvodnju raketnih motora NPO Energomash. Istodobno, po prvi put u svijetu, temelj je dobio stabilan način rada za demonstrator detonacijskog motora za disanje zraka. Ako je prvi namijenjen svemirskoj tehnici, onda je drugi zrakoplovstvu. Hipersoničan zrakoplovi, korištenje takvih sustava će se suočiti s mnogim problemima. Na primjer, sa visoke temperature. Rješenje za te probleme Zaklada je pronašla korištenjem efekta toplinske emisije – pretvaranja toplinske energije u električnu. Zapravo, dobivamo električnu energiju za napajanje sustava uređaja i istovremeno hlađenje elemenata konstrukcije zrakoplova i motora.

- Jedan od najpoznatijih projekata Zaklade je robot Fedor. Je li njegova izrada završena?

– Da, rad na Fedoru je završen. Rezultati se sada prenose Ministarstvu za izvanredna stanja. Štoviše, pokazalo se da su bili zanimljivi ne samo Ministarstvu za hitne situacije, već i drugim ministarstvima, kao i državnim korporacijama. Mnogi su vjerojatno čuli da će Roscosmos koristiti Fedorove tehnologije stvoriti testni robot koji će letjeti na novom ruskom pilotu svemirski brod"Federacija". Rosatom je pokazao veliko zanimanje za robota. Potrebne su mu tehnologije koje omogućuju rad u uvjetima opasnim za ljude. Na primjer, kod odlaganja nuklearnog otpada.

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

Tehnologije dobivene tijekom stvaranja Fedora mogu se koristiti u različite svrhe. Zaklada provodi niz projekata vezanih uz podvodna nenaseljena vozila. I načelno, tehnologije antropomorfnih robota mogu se integrirati u njih. Posebno, Planira se stvoriti podvodno vozilo za rad na ekstremnim dubinama. Namjeravamo ga testirati u Marijanskoj brazdi. U isto vrijeme, ne samo potonuti na dno, kao naši prethodnici, već pružiti mogućnost kretanja u području blizu dna i ponašanja znanstveno istraživanje. Nitko to dosad nije učinio.

U SAD-u se razvija četveronožni robot za prijevoz tereta BigDog. U tijeku su slična događanja u Fondu?

Što se tiče pješačkih platformi za nošenje tereta ili streljiva, zaklada ne obavlja takav posao. Ali neke organizacije s kojima surađujemo proaktivno su se uključile u sličan razvoj. Ostaje otvoreno pitanje je li takav robot potreban na bojnom polju. U većini slučajeva isplativije je koristiti vozila na kotačima ili gusjenicama.

- Koje robotske platforme se stvaraju na FPI-u, osim Fedora?

Razvijamo cijeli niz platformi za razne namjene. To su zemaljski, zračni i pomorski roboti. Obavljanje izvidničkih zadaća, prijevoz tereta, a također sposoban za vođenje borbenih operacija. Jedno od područja rada u ovom području je utvrđivanje izgleda i načina ispitivanja dronova, uključujući i skupne. Mislim da će, ako se sve nastavi istim tempom, u skoroj budućnosti doći do značajne ekspanzije u upotrebi bespilotnih letjelica, uključujući i borbene misije.

- FPI razvija atmosferski satelit "Sova" - veliki električni zrakoplov. Kako napreduju njegova suđenja?

-Završeno je testiranje demonstratora bespilotne letjelice Sova. Dugi let odvijao se na visini od oko 20 tisuća m. Nažalost, uređaj je pao u zonu jake turbulencije i primio ozbiljno oštećenje. Ali do tada smo već dobili sve potrebne podatke, bili smo uvjereni kako u obećavajuću prirodu samog smjera istraživanja, tako iu ispravnost odabranih dizajnerskih rješenja. Stečeno iskustvo koristit će se za izradu i testiranje uređaja pune veličine.

Poduzeće "Roscosmos" NPO nazvano po. Lavočkina provodi sličan razvoj - stvara atmosferski satelit "Aist". Pratite li razvoj svojih konkurenata?

Svjesni smo ovih radova i održavamo kontakt s programerima Aista. Ovdje nije riječ o konkurenciji, već o međusobnom nadopunjavanju.

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 tijekom polarne noći, "atmosferski satelit" možda jednostavno neće dobiti energiju potrebnu za punjenje baterija. To ograničava njegovu upotrebu.

Nedavno su javnosti demonstrirane tehnologije disanja tekućinom - uranjanje jazavčara u posebnu tekućinu zasićenu kisikom. Demonstracije "utapanja" izazvale su val prosvjeda. Hoće li se rad u tom smjeru nastaviti i nakon ovoga?

-Rad na disanju tekućinom se nastavlja. Na temelju našeg razvoja mogu se spasiti tisuće života. I ne govorimo samo o podmorničarima, koji će zahvaljujući disanju tekućinom moći brzo izroniti na površinu bez posljedica u obliku dekompresijske bolesti. Postoji niz plućnih bolesti i ozljeda koje se mogu uspješno liječiti disanjem tekućinom. Zanimljivi izgledi za korištenje tehnologije disanja tekućine 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 učinkovitije, tako da napunite pluća ohlađenom smjesom za disanje.

Voditelj FPI laboratorija za stvaranje tekućeg disanja Anton Tonshin s jazavčarem Nicholasom uz pomoć kojeg su znanstvenici Zaklade za napredna istraživanja (FPI) proučavali mogućnosti tekućeg disanja

Treba napomenuti da nema štete za zdravlje životinja koje sudjeluju u ovim pokusima. Svi "eksperimentatori" su živi. Neki od njih su zadržani u laboratoriju gdje se prati njihovo stanje. Mnogi su postali ljubimci zaposlenika, ali njihovo stanje povremeno prate i naši stručnjaci. Rezultati promatranja ukazuju na odsutnost negativne posljedice tekuće disanje. Tehnologija je dokazana, a mi smo prešli na izradu posebnih uređaja za njezinu praktičnu primjenu.

- Kada ćete prijeći na istraživanje disanja tekućine kod ljudi?

Teoretski, spremni smo za takve eksperimente, ali da bismo ih pokrenuli, potrebno je barem izraditi i testirati odgovarajuću opremu.

Svojedobno je FPI razvio softversku platformu za projektiranje različite opreme, dizajniranu da zamijeni strani softver. Koristi li se negdje?

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

- Radi li fond u području tehnologija proširene stvarnosti?

-Da, fond obavlja takav posao - posebno, zajedno s KamAZ-om. Jedan od naših laboratorija izradio je prototip naočala za proširenu stvarnost koje omogućuju kontrolu nad sastavljanjem komponenti za automobil. Program vam govori koji dio trebate uzeti i gdje ga instalirati. Ako operater izvodi pogrešne radnje, na primjer, odstupa od utvrđenog redoslijeda sastavljanja proizvoda ili pogrešno instalira njegove elemente, oglašava se zvučno upozorenje o netočnom koraku, a informacije o pogrešci prikazuju se na naočalama.Štoviše, to je činjenica pogrešne radnje ili se čak njihov pokušaj bilježi u elektroničkom dnevniku. Kao rezultat toga, mora se stvoriti sustav koji eliminira mogućnost netočne montaže. U budućnosti namjeravamo razvijati ovaj sustav u smjeru minijaturizacije i zamijeniti naočale naprednijim uređajima.

Izgledi računalna tehnologija danas se povezuje s razvojem kvantnih računala, a informacijska sigurnost s kvantnom kriptografijom. Razvija li FPI ova područja?

Zaklada se bavi pitanjima kvantnog računalstva i stvaranjem odgovarajuće baze elemenata. Što se tiče kvantnih komunikacija, svi slušaju o iskustvima kineskih kolega. Ali ne stojimo na mjestu.

Još u jesen 2016. FPI i Rostelecom osigurali su kvantni prijenos informacija putem optičkog kabela između Noginska i Pavlovskog Posada. Eksperiment je bio uspješan. Već danas možete razgovarati na kvantni telefon. Važna značajka kvantni prijenos informacije je nemogućnost njenog presretanja.

Tijekom spomenutog eksperimenta osigurana je kvantna komunikacija na udaljenosti od oko 30 km. Tehnički, nema problema u implementaciji na većem dometu. Pripremamo se za komunikaciju putem atmosferskog kanala. Istražujemo mogućnost eksperimenta o kvantnoj komunikaciji iz svemira koristeći potencijal Međunarodne svemirske postaje.