Können Menschen atmen Flüssigkeit?
Tiefes Wasser und den ungeschützten menschlichen Körper nicht gut zusammen spielen – wie bei allen. Aber was, wenn gab es ein Weg, um die körpereigene chemische Einschränkungen, ein Mittel zur Tieftauchen ohne Kurven oder langwierige Dekompression? Eigentlich gibt es. Und wir haben fast herausgefunden, wie man es tun, ohne uns dabei zu töten.
Die Gefahren der Tiefe
Die empfohlene absoluten Grenzwert für Sporttaucher ist nur 130 Fuß und technische Tauchgänge mit Trimix Talsohle bei 330. Selbst dann hast du weniger als fünf Minuten in Tiefe vor überwachten Dekompression zu vermeiden, die Kurven (das nicht unheimlich Wort für wenn Stickstoff in das Gewebe unter dem massiven Druck der Wassersäule, auflöst wird ausgeworfen in den Blutkreislauf beim Aufstieg und Sie sterben an einer Gehirn-Embolie) erfordern. Interessant ist auch, sobald Ihr Körper seine Farbsättigungsgrenze Stickstoff trifft, es spielt keine Rolle wenn Sie unten für eine Stunde oder einen Monat bleiben; Ihre Dekompressionszeit maxes effektiv.
Diese Technik, bekannt als Sättigungstauchens, ist wie Erholung Taucher arbeiten an der K-141-Kursk Stunden 300 Fuß unterhalb des Meeresspiegels (inmitten von 10 Atmosphären Druck) verbringen konnten und wie die Crew in Den Abgrund in der Lage, ihre Aufgaben zu erledigen waren.
Air Liquide
Vielleicht ist die am besten erinnerte Szene aus 1989 Sci-Fi-Klassiker The Abyss , wenn Ed Harris Charakter hat, einen flüssigkeitsgefüllte Taucheranzug anzuziehen um in Mariana Trench hinabsteigen. Er und versuche, was scheint heißen Schinken Wasser zu sein, um zu verhindern, dass der umgebende Druck knallend seine Lungen zu atmen wie blutige Ballons. Stellt sich heraus, diese Szene ist näher an Wissenschaftstatsache als Science Fiction.
Die Substanz ist ein Perfluorocarbon (PFC), eine synthetische Flüssigkeit fluorierten Kohlenwasserstoff – klar, geruchlos, chemisch und biologisch inert, mit einer niedrigen Oberflächenspannung und hohe Tragfähigkeit der O2/CO2. PFC halten können drei Mal so viel wie der Sauerstoff und vier Mal das Kohlendioxid als menschliches Blut. Sie fungieren auch als sehr effiziente Wärmetauschern. PFC wird dadurch ideal für den Einsatz als liquid Ventilation (LV) Medium für medizinische Anwendungen.
Erforschung von liquid Ventilation (wenn Sie eine Sauerstoff-reiche Flüssigkeit statt Luft atmen) und PFC begann unmittelbar nach dem Ende des ersten Weltkrieges, als Ärzte, die Behandlung von Giftgas-Inhalation zu studieren Anwendung Salzlösungen begann um zu testen, Themen (in diesem Fall, Hunde) Lunge. PFC selbst wurden in den frühen 1940er Jahren als Teil des Manhattan-Projekts entwickelt. Sie wurden genannt "Joe's Stuff."
Jedoch war es nicht bis in die 1960er, die das Feld wirklich zog. Es war der Höhepunkt des Kalten Krieges und das US-Militär suchte nach einer Möglichkeit, erhöhen die Flucht Tiefe aus den zahlreichen u-Boote, die es rund um den Globus bei Ausfall eines katastrophalen Systeme geparkt hatte. Im Jahr 1962 Dr. Johannes A. Kylstra und sein Team von der Duke University hat gezeigt, dass Mäuse konditioniert werden könnte, zu atmen ein sauerstoffreiches Kochsalzlösung unter Druck zu 160 Atmosphären (oder 1 Meile unter dem Meeresspiegel), obwohl sie nur wenige Minuten später vom Respiratorische Azidose (Kohlendioxid-Vergiftung) gestorben. Das System war bei weitem nicht perfekt, aber gezeigt, dass solch eine Technik war in der Tat möglich, wenn auch noch nicht plausibel.
Spätere Experimente von Leland C. Clark, Jr. und Frank Gollan zeigten, dass Mäuse PFC unter normalen atmosphärischen Bedingungen atmen konnte, Ratten bis zu 20 Stunden unter Wasser bleiben könnten und Katzen konnte die letzten Wochen. Ihrer Studie beschäftigt auch Silikonöle als Alternative zur PFC, aber wie sich herausstellt, Silikonöl ist wirklich giftig für Säugetiere (aber erst nach Rückkehr zu normaler Atemluft). PFC sind derzeit das einzig akzeptable liquid Ventilation Medium die, dem wir kennen.
1989 begann Studien am Menschen in Philadelphia. Mehrere Nahtod-Kleinkinder leiden unter schwerer Atemnot waren verwaltet insgesamt flüssiger Lüftung – komplett füllt die Lungen mit PFC Fluid Vs zu ihrer funktionellen Restkapazität zu füllen – und zeigte einige bemerkenswerte physiologischen Verbesserungen, einschließlich der Lungencompliance und Gasaustausch. Und das wäre nur der Trick.
Während der normalen Entwicklung sind den Fötus Lungen füllten sich mit Fruchtwasser und, sobald sie geboren sind, eine Chemikalie, die als Tensid verhindert, dass die Lunge kollabiert. Frühgeborene, haben jedoch noch nicht entwickelt genug Tensid um zu verhindern, dass ihre Lungen Faltung in sich selbst, so wenn sie plötzlich eine Gasatmosphäre ausgesetzt sind, sie kämpfen nur zu atmen.
Die Philadelphia-Prüfungen gerichtet zu sehen, ob flüssige Belüftung könnte genau Bedingungen innerhalb der Gebärmutter neu, als eine künstliche Tenside fungieren und der Neo-Radix Stress abzubauen. Während die Bemühungen waren nicht genug, um Leben zu retten, die Lunge Leistungsverbesserungen blieb auch nach dem Entfernen des Ventilators, und bewiesen, dass liquid Ventilation eine potente Therapie für Frühgeborene.
Die letzte Hürde
Trotz seiner relativen Erfolg während der Philadelphia Versuche bleibt insgesamt flüssiger Belüftung (TLV) sehr viel ein experimentelles Verfahren. Um präzise und sicher die Bände der PFC fließt in und aus einem Patienten Lunge kontrollieren, TLV-Systeme erfordern eine Membrane Oxygenator, eine Heizung und eine Reihe von Pumpen, die PFC zu liefern – im Wesentlichen eine dedizierte flüssiger Ventilator. Leider hat ein solches Gerät noch zu machen, über das Prototypenstadium.
Partiellen Liquid Ventilation (PLV), füllt auf der anderen Seite nur etwa 40 Prozent der Lunge des Patienten mit PFC, mit der restlichen Kapazität gefüllt mit dem Flugzeug von einem konventionellen Gas-Ventilator. Dies bedeutet, dass PLV mit vorhandenen FDA-zugelassene Geräte verwendet werden kann und kann zur Behandlung von akuten Lungen-Verletzungen sowie Frühchen. Die PFC hilft Schmutz von Alveolen (beispielsweise von Rauchvergiftung) zu vertreiben, verstopften Wege öffnen und transportieren Sauerstoff tiefer in die Lunge vor dem Zusammenbruch zu schützen und Folgeschäden zu minimieren.
Aber wir haben nicht noch die Fragen, die Kylstras Mäuse getötet überwinden. Die hohe Viskosität des PFC verhindert das Radfahren durch die Lunge effizient genug CO2 auszutreiben und Respiratorische Azidose verhindern. Müsste man die Flüssigkeit mit einer Rate von 5 Liter pro Minute, um einen ruhenden Stoffwechsel Standard entsprechen Zyklus, 10 Liter pro Minute für jede Art von Aktivität und die menschliche Lunge sind einfach nicht stark genug für eine solche Aufgabe.
Das heißt, hätte Der Abgrund ein bisschen genauer, wenn Ed Harris hatte die Durchführung eines Ventilators mit ihm. Aber selbst dann er wahrscheinlich würde nicht habe es sehr lange. [Wikipedia - Science Daily - How Stuff Works - Nationales Institut für Gesundheit - Kansas University Medical Center - British Journal of Anästhesisten]