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美医生发明新型潜水服 像鱼一样呼吸液态氧(图)

http://www.kexue.com 2011-06-14 09:51:41 新浪科技  发表评论


新型潜水服

  据英国《独立报》报道,事实证明,人类很擅长学习其他动物的自然本能,现在我们已经学会像鸟儿一样自由飞翔、像猴子一样攀爬和像鼹鼠一样挖洞,但是至今鱼类仍是我们无法超越的动物。人类借助水肺能在水下呼吸,却无法潜到很深的地方。由于无法克服这种局限性,目前在70米以下的深水中潜水仍很危险,只有少数专家才能做到。超深潜水具有致命危险,目前在月球表面行走的总人数,也比借助水肺潜到240米水下的人多。

  找到深海潜水方法

  现在美国一位发明家认为他找到了解决这个问题的办法——让人类像鱼一样呼吸液体,就能轻松潜入深海。美国退休心肺医生阿诺德·兰德已经为一种新型潜水服申请了专利,人们借助这种潜水装置可以呼吸“液态空气(liquid air)”,一种含有丰富氧分子的特殊溶液。人们通常以为吸入液体会窒息死亡,但是他认为人的肺完全有能力从液体里摄取氧气。79岁的发明家兰德家住美国密苏里州圣路易斯,他解释说:“穿上这种潜水服后,首先你要学会克服吸入液体后产生的作呕感,这样你就能像呼吸空气一样自如吸入氧化液体了。”

  兰德对一种可让潜水人员吸入含氧量很高的碳氟化合物(PFCs)的潜水服进行了研究,碳氟化合物是一种可以溶解大量气体的液体。密封头盔里包含的这种液体将取代肺、鼻孔和耳朵里的所有空气。它通过附着在股静脉的人造腮“过滤”血液里的二氧化碳。通过摄取液体里的氧气,潜水人员不用再担心会患上减压病,这种情况通常具有致命危险,我们在深水处由于受压过大,氮气会溶入血液,当我们突然浮出水面时,氮气就会大量释放出来,引起减压病。克服这个问题后,潜水人员或许就能潜入更深处。

  液体通气技术

  液体通气(Liquid ventilation)听起来可能像是科幻故事里的情节,它在詹姆斯·卡梅隆1989年执导的科幻影片《深渊(The Abyss)》里起着重要作用,但是少数美国顶级医院已经采用这项技术救治早产婴儿。不足28周出生的婴儿很难正常呼吸,这是因为他们的肺还没发育健全,突然离开子宫里的液态环境后,他们无法及时适应外界环境,吸入气态空气。发育不成熟的肺泡(为血液供氧的组织)缺少至关重要的表面活性物质,在我们呼气时,这种物质能防止微小肺泡粘贴在一起。

  医生对含氧量很高的碳氟化合物进行试验,也取得了类似成功。美国特拉华州的儿科专家托马斯·沙弗尔教授自20世纪70年代末开始研究液态呼吸方式。工作早期他花很多时间用各种动物对氧化碳氟化合物进行试验。把老鼠放入这种氧化液体后,它本能地立刻拼命挣扎起来。它会尽量避免尖叫,因为它认为那样会吸入液体,让它窒息死亡。当我们溺水时,有段时间我们避免呼吸液体的本能会被进行最后一次呼吸的本能所取代。这是为了获得氧气而不顾一切的最后一搏。如果我们身陷其中的液体所含的氧分子恰巧从这种溶液里进入到我们的血液里,我们的性命就能保住。溺水时,并不是水而是我们无法从水里获得氧气杀害了我们。20世纪90年代中期,沙弗尔和其他一些医生开始采用液体通气技术救治早产儿,而且取得惊人成效。

  目前潜水常用方法

  沙弗尔解释说:“我见到的大部分早产儿的幸存率都不超过5%,但是当我们采用液体通气技术后,有60%的儿童健康存活下来。”然而,由于长期缺少投资,目前该技术还十分罕见。他说:“液体通气方法并未被广泛采用,因为医药公司在这方面提供的资助很少。早产儿不会说话,他们无法带来经济利益,因此没人愿意投资。不过这种方法确实有效。从生理学上来说,液体通气技术是非常可行的。”

  不过近期墨西哥湾发生的石油泄漏事故,可能会改变这种缺少投资的局面。尽管医药公司不愿意对液体呼吸方法进行研究,但是“深水地平线”事件已经重新燃起人们对如何让潜水人员安全下潜到极深处的问题产生兴趣。现在潜水人员能在海洋深处长时间工作的唯一方法,就是采用遥控船或潜艇,或者采用饱和潜水法,这是一项极其复杂的技术,潜水人员必须借助加压舱,用数周时间才能上升到水面。采用饱和潜水法最深能下潜701米。采用水肺设备最深只能下潜318米,这项纪录是南非潜水人员努诺·戈麦斯在2005年创下的。他用14分钟下潜318米,然后用12小时重返水面。

  这些方法之所以要缓慢上升,是因为我们在水下需要依靠压缩气体进行呼吸。几十亿吨海水施加的重压,会导致氮和氦等气体溶解在我们的血液里,这就如同二氧化碳溶解在瓶装苏打里。上升就如同打开苏打瓶盖,溶液释放出来的气体会进入我们体内。如果我们不缓慢上升,给身体留出足够时间排除这些气体,我们就将一命呜呼。

  特种部队进行试验

  兰德最近把有关这项专利的论文递交给在威尼斯举行的应用仿生学和生物力学国际会议。他说:“你拥有的这种液体可以根据个人需要注入大量氧气。”

  沙弗尔以前曾在深水处对动物和碳氟化合物进行试验,他发现这项技术确实有用。他说:“我曾亲自把哺乳动物放在1000英尺(304.8米)的模拟深度,然后立刻给它们降压,结果它们并未患上减压病。”据传闻,20世纪80年代早期美国特种部队也对液体通气技术进行了试验,沙弗尔表示,他遇到的一位前特种部队成员后来改行做了医生,这个人以前就曾参与该试验。他解释说:“这位儿科医生从未向外界透露他们为何要进行这项试验。除了潜入深海,我不知道他们还想做什么。”

  由于液体比空气的粘滞性更大,因此更难呼吸。据传一些特种部队成员为了迫使液体进入和流出肺部,导致肋骨出现应力性骨折(Stress Fracture)。但是兰德采用了胸甲,这是一种按照老式盔甲命名的通气装置,它会给横膈膜施压,使它更容易呼吸液体。现在一切具备只欠东风,他只要找到愿意检测这一想法的开发者和人类豚鼠,就能进行下一步试验了。他说:“我相信会有人愿意这么做。我们已经登上海拔最高的山、成功把人类送入太空。现在是时候寻找探索深海的方法了。”(孝文)

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