Подводные дыхательные аппараты на перфторуглеродах

Вроде в 80...90-х годах прошлого века велись такие разработки. Интересно, что сейчас творится в этой области?
По идее, такие аппараты могут позволить человеку погружаться на глубины порядка километров. При давлениях, отвечающих 3-5 км вроде начинают деформироваться мышечные ткани.
В интернете практически все ссылки на перфторуглероды относятся только к переливанию крови при проведении хирургических операций (например http://www.medline.ru/public/art/tom1/art1.phtml), а по использованию этих соединений для дыхания под водой я ничего не нашел.

Перфторуглероды, помимо газотранспортных свойств, обладают и биологической активностью других типов. Пока влияние ПФУ на чел. организм не будет исследовано в достаточной мере, заставлять человека дышать этой хренью несколько неосмотрительно К тому же применение того же перфторана, как кровезаменителя имеет более насущное практическое значение. Опять же замена крови на перфторан есть мера в известном смысле крайняя.

Еще:
"этот эксперимент был повторен на мышах, хотя в наших опытах они не выдерживали столь длительного пребывания под слоем жидкости. Перфторуглероды в два раза тяжелее воды и в 1000 раз тяжелее воздуха, поэтому диафрагма легких мыши не может долго переносить такую нагрузку. "
взято с Охрана труда. Физиология

Был такой впечатляющий опыт, когда мышей сажали в банку с кислородонасыщенным перфтораном и они действительно дышали жидкостью. Но вот о дальнейшей их судьбе обычно умаливали. После этого опыта мышки дохли от пневомнии. В отличие от рыбьих жабр, легкие соверенно не приспособлены к тому, чтобы внутрь них заливалась жидкость. Кстати спасенные утопленники, наглотавшиеся воды в легкие, тоже по этой же причине обычно заболевают тяжелой пневмонией и достаточно часто умирают от нее. Так что идея красивая, но увы, при кажущейся близости успеха на самом деле малоосуществимая.

..... Кстати спасенные утопленники, наглотавшиеся воды в легкие, тоже по этой же причине обычно заболевают тяжелой пневмонией и достаточно часто умирают от нее. Так что идея красивая, но увы, при кажущейся близости успеха на самом деле малоосуществимая.

 

Я не стал бы называть РДСВ - пневмонией У утопленников вид поражения легких сильно зависит от того в какой воде (морская, океанская, пресная, степень загрязнения) произошло утопление и от вида утопления (истинное, косвенное, синкопэ)
Перфторуглеродное жидкостное дыхание сегодня часто используют в медицине в виде лаважа легких - промывания бронхиальной системы, что особенно важно при синдроме Мендельсона -биче всей экстренной и акушерской анестезии,и при запущенных случаях астматического статуса.

Суть происходящего при жидкостном дыхании - смывание сурфактанта с поверхности альвеол, с последующим их спадением и возникновением шунта справо-налево. Сейчас стали делать искусственный сурфактант, даже отработали методики его введения(ультразвуковой аэрозоль). Есть мысли вводить сурфактант прямо в раствор, для создания равновесия. Утомление дых.мышц можно решить принудительной циркуляцией ака Ж-ИВЛ

Так, что все возможно, но разработки требуют большого времени(из за неэтичности опытов над людьми )

Ник

Вроде на глубинах около км газообмен может идти уже через кожу. Интересно что у свободных ныряльщиков на сотню метров легкие уже спадаются, происходит что-то вроде гидроторакса.
Если в плевр полость залить воду то останется заполнить только верхние дых пути. Прада неясно, как долго легкие могут быть в спавшемся виде.

в принципе можно вводить раствор не в легкие,
а подкожно ( два шунта - на ввод и на вывод ) :o ....

в принципе можно вводить раствор не в легкие,
а подкожно ( два шунта - на ввод и на вывод ) :o ....

 

На большой глубине протыкать кожу не надо - присоска (для каждой глубины определенной площади в нее подается определенное количество чистого кислорода. Проблема как убрать со2.

Еще:
"этот эксперимент был повторен на мышах, хотя в наших опытах они не выдерживали столь длительного пребывания под слоем жидкости. Перфторуглероды в два раза тяжелее воды и в 1000 раз тяжелее воздуха, поэтому диафрагма легких мыши не может долго переносить такую нагрузку. "
взято с Охрана труда. Физиология

 

Этим опытам на мышах уже лет сорок, с тех пор многое должно измениться. Разумеется, омывание легких должно быть принудительным, возможно, с использованием специальных имплантов (типа пары трубок ). Правда, опытов по влиянию внешнего давления на растворимость газов в перфторане и других смесях перфторуглеродов вроде не было и не исключено возникновение кессоной болезни с кислородом или углекислым газом (азота практически нет).

Перфторуглероды, помимо газотранспортных свойств, обладают и биологической активностью других типов...

 

Вот этим врядли, хотя можно и ксенон считать биологически активным.

... Правда, опытов по влиянию внешнего давления на растворимость газов в перфторане и других смесях перфторуглеродов вроде не было ...

 

Ну почему же, опыты по растворимости газов в перфторуглеродах давным-давно проведены. Другое дело кессонка, ИМХО, исследования есть, но результаты засекречены.

Перфторуглероды нужны для дыхания жидкостью при нормальном давлении. Уже при трех атмосферах обычный физраствор прекрасно справляется. При этом дыхание как таковое не требуется - достаточно обеспечить рециркуляцию раствора.
Особых проблем с отводом углекислоты в следствии ее высококой растворимости нет, наоборот придется бороться с чрезмерно быстрым ее вымыванием.
Заполнять легкие увы необходимо принципиально иначе не добится гидростатического равновесия.
Единственная принципиальная проблема на сегодня - вытряхивание жидкости после использования - иначе действительно пневмония.
А так видимо никому особо глубины не нужны

.... и не исключено возникновение кессоной болезни с кислородом или углекислым газом

 

От кислорода кессонки не будет - кислород потребляется тканями. От углекислоты - ну это уж очень крутой подъем должен быть СО₂ прекрасно растворим и очень быстро выводиться (например в АИКе для вывода углекислого газа достаточно пропустить через мембрану всего 300млмин крови) так что кессонки от углекислоты не будет - акванавта скорее разорвет баротравма

Ник

Вот этим врядли, хотя можно и ксенон считать биологически активным.Ну почему же, опыты по растворимости газов в перфторуглеродах давным-давно проведены. Другое дело кессонка, ИМХО, исследования есть, но результаты засекречены.

 

Увы при повышенном давлении инертные газы действительно биологически активны. Кстати - вспомните про ксеноновый наркоз даже при обычном давлении ;D
А по кессонке все принципиальные исследования были закончены в начале прошлого века ;D

От кислорода кессонки не будет - кислород потребляется тканями. От углекислоты - ну это уж очень крутой подъем должен быть СО₂ прекрасно растворим и очень быстро выводиться (например в АИКе для вывода углекислого газа достаточно пропустить через мембрану всего 300млмин крови) так что кессонки от углекислоты не будет - акванавта скорее разорвет баротравма

Ник

 

В случае такого дыхания имеются два типа растворителей, в легких - неполярный, с малой диэлектрической проницаемостью, а в капиллярах - полярный, с высокой диэлектрической проницаемостью (кровь). Соответственно, в перфторуглеродах растворимость углекислого газа ниже, чем в крови, азота и кислорода - наоборот (По принципу "подобное в подобном").
Следовательно, при повышении давления возможно образование пузырьков углекислого газа в жидкости, заполняющей легкие, за счет различия этих растворимостей, разумеется при условии насыщения растворов СО₂, что, скорее всего не будет достигнуто.

Оно и не может быть достигнуто. В этом случае прекратится отвод углекислого газа из крови и клиенту через минуту-другую настанет каюк.

Еще конечно интересно, сколько времени человек может протянуть (без тяжких последствий) с жидкостью в легких, даже если проблемы тепло- и газообмена решены и жидкость малоподвижна (механически не нагружает)...
А то вот придурочный дядечка в аквариум с морской водой залез и 177 часов там просидел... http://lenta.ru/news/2006/05/09/blaine/
Говорят, с кожей у него уже проблемы. А легкие куда чувствительнее...

А еще интересно, при каких давлениях вода сжимаема хотя бы на процент... Череп жесткий - либо лопнет по швам, либо пострадают нервы/сосуды, проходящие через естественные дырки, когда их начнет вдавливать в полость.

В случае такого дыхания имеются два типа растворителей, в легких - неполярный, с малой диэлектрической проницаемостью, а в капиллярах - полярный, с высокой диэлектрической проницаемостью (кровь). Соответственно, в перфторуглеродах растворимость углекислого газа ниже, чем в крови, азота и кислорода - наоборот (По принципу "подобное в подобном").
Следовательно, при повышении давления возможно образование пузырьков углекислого газа в жидкости, заполняющей легкие, за счет различия этих растворимостей, разумеется при условии насыщения растворов СО₂, что, скорее всего не будет достигнуто.

 

в качестве исскуственной крови используют
водную перфторановую эмульсию , т.е. СО2
будет растворятся в водной основе .....

в качестве исскуственной крови используют водную перфторановую эмульсию , т.е. СО2
будет растворятся в водной основе .....

 

Нет. При нормальном давлении именно перфторэмульсия переносит СО₂. Но при повышении давления - СО₂ таки да, будет переноситься уже просто водичкой
Правда растворимость СО₂ в перфторане примерно в 200 раз выше, чем кислорода. Поэтому перфторан не может полностью обеспечить килородный транспорт, зато транспорт СО₂ на 100%

Ник

Проблемы с допустимой продолжительностью "жидкостного" дыхания могут сильно затруднить его применение для сверхглубоких погружений, но ведь на них свет клином не сошёлся - как насчёт... космоса?
Наверное, обеспечить "жидкостное" дыхание в течениие нескольких минут не так сложно.

Засовываем космонавтов в ванны - и резко расширяем коридор входа, и плевать на возможность баллистического спуска, и возвращаясь с Луны можно без проблем врезаться прямо в атмосферу в один заход (в данной ситуации смайлик означает не высунутый язык, а то, что автор облизывается ;D)


AleX413

А еще интересно, при каких давлениях вода сжимаема хотя бы на процент...

 

При очень, ну очень больших Сжимаемость воды так мала, что если бы её не было, глубина океана (примем - 11 км) изменилась бы всего на 50 м.
Можно не переживать по этому поводу.

ИМХО, сама идея "дышать жидкостью через лёгкие" ошибочна... Не предназначены они для этого...
Если станет вопрос о длительном пребывании в толще вод - то надо использовать иные схемы кислородообмена ("исскуственные жабры"), а лёгкие заполнять инертной безопасной жидкостью...
Сейчас этот вопрос неактуален - работы на глубине запросто осуществряются телеуправляемыми роботами - но если станет вопрос о строительстве подводных городов - то решение достаточно быстро будет найдено.

AleX413:

Еще конечно интересно, сколько времени человек может протянуть (без тяжких последствий) с жидкостью в легких, даже если проблемы тепло- и газообмена решены и жидкость малоподвижна (механически не нагружает)...
А то вот придурочный дядечка в аквариум с морской водой залез и 177 часов там просидел... Lenta.ru: Из жизни: Спасателям пришлось доставать фокусника из "аквариума"
Говорят, с кожей у него уже проблемы. А легкие куда чувствительнее...

 

Морской водой лёгкие заполнять конечно нежизненно... И даже кожу от неё придётся изолировать гермоплёнкой...

AleX413:

А еще интересно, при каких давлениях вода сжимаема хотя бы на процент... Череп жесткий - либо лопнет по швам, либо пострадают нервы/сосуды, проходящие через естественные дырки, когда их начнет вдавливать в полость

 

Это как раз не проблема - в организме есть механизмы уравнивания давлений. Хотя они работают не очень быстро, это есть...

Fakir:

Засовываем космонавтов в ванны - и резко расширяем коридор входа, и плевать на возможность баллистического спуска, и возвращаясь с Луны можно без проблем врезаться прямо в атмосферу в один заход (в данной ситуации смайлик означает не высунутый язык, а то, что автор облизывается )

 

А лишняя пара тонн веса как?

ИМХО, сама идея "дышать жидкостью через лёгкие" ошибочна... Не предназначены они для этого...
Если станет вопрос о длительном пребывании в толще вод - то надо использовать иные схемы кислородообмена ("исскуственные жабры"), а лёгкие заполнять инертной безопасной жидкостью...
Сейчас этот вопрос неактуален -...

 

Так я недаром начал про физраствор - человек ведь по сути и есть мембраны залитые физраствором ;D
При давлениях выше двух атмосфер дышать можно хоть кожей - специальные жабры не нужны. Опятьже сам по себе физраствор - точнее искуственная плазма, достаточно инертен и для кожи и для слизистых.
Вот действительно инертную жидкость подобрать - это былобы хорошо - но сложно.
А так согласен основное - вопрос неактуален. >:(

А лишняя пара тонн веса как?

 

Ну почему если ванна, то обязательно чугунная на кубометр? ;D
пять литров в легкие, двадцать на заливку в облегающем ложементе - за глаза!

сейчас при лечении например туберкулеза
делают исскуственный пневмоторакс на
одно легкое - вводят воздух или жидкость
в плевральную полость и оно спадается ... ::)

А смотреть как? Оптика глаза предполагает воздух, иначе не фокусируется... А еще надо заполнять и другие полости - гайморовы, внутреннее ухо... А значит слуха тоже не будет. И накукуй нам слепой и глухой водолаз?

А смотреть как? Оптика глаза предполагает воздух, иначе не фокусируется... А еще надо заполнять и другие полости - гайморовы, внутреннее ухо... А значит слуха тоже не будет. И накукуй нам слепой и глухой водолаз?

 

Я хоть и любитель, но могу уверенно заявить, что смотреть без проблем ;D Просто подобрать очки :o
А звук прекрасно распространяется и при залитых ушах. Будут конечно искажения - но это не принципиально.