万书网 > 散文 > 迷人的液体 > 神奇的“液下呼吸”

神奇的“液下呼吸”




寻找血液替代物的历史非常悠久。失血是导致死亡的主要原因,唯一能让更多血液流入人体的方法就是输血。但是要想成功输血,并不是任何血液都可以使用。人类的血型并不完全相同,只有血型相配,才能成功地将血液从一个人的体内转移到另一个人身上。一位名叫卡尔·兰德施泰纳(Karl  Landsteiner)的科学家在20世纪初发现了血型,并将其分类为A、B、O和AB型。1930年,他因此获得了诺贝尔奖。10年后,第二次世界大战的巨大伤亡人数促成了世界上第一个血库的建立。

但是,由于捐献血液与病患的血液匹配问题带来了巨大挑战,科学家们一直致力于寻找一种可靠的合成血液以消除血型匹配的必要性,并减轻血库的供应压力。在1854年,有些医生曾用牛奶获得了一定程度上的成功,但是从未在整个医疗机构普及。有些人还试着使用从动物体内提取的血浆,随后发现这么做是有毒的。1883年,一种被称为林格液的物质被开发出来,这是一种由钠、钾及钙盐组成的溶液,至今仍被使用,但只是作为血液体积的膨胀剂,并不是真正的血液替代品。

然而,直到全氟化合物出现,人们才真正开始相信,有可能创造出可靠的人造血液。1966年,美国两位医学科学家小利兰·C·克拉克(Leland  C.  Clark)和弗兰克·高兰(Frank  Gollan)开始研究大鼠吸入液态全氟化合物后的反应。他们发现,即使完全浸没在液态的全氟化合物中,老鼠也能呼吸,被移出溶液之后还能继续呼吸,从而很高效地由鱼类从全氟化合物液体中获取氧气的状态,过渡到哺乳动物从空气中获取氧气的状态。这种所谓的“液下呼吸”好像可行,不仅因为老鼠的肺部可以获取溶解在全氟化合物中的氧气,也因为这种液体能吸收老鼠呼出的所有二氧化碳。进一步的研究表明,老鼠可以“液下呼吸”几个小时,而研究还在继续,最终的目的是弄清楚人类如何进行“液下呼吸”。20世纪90年代,科学家们进行了第一次人体实验,肺部有疾病的患者应邀进行液下呼吸,在肺部用药中填充了全氟化合物。这种疗法似乎有效果,但是就目前来说,还是会产生副作用。

没有人十分确定这种奇怪的技术可能会带来什么后果,但是如果全氟化合物以某种方式变得流行起来,我们就需要找出它们潜在的环境影响。全世界都在设法保护臭氧层,禁止使用含有氟氯烃的液体,并用对环境危害更小的液体去替代它们。如今,冰箱里的制冷剂很可能用的是丁烷,这是一种高度易燃的液体,如果它从你冰箱的背面泄漏,可能会很危险。但是,它仍然比爱因斯坦时代所用的液体更安全,对地球来说也是一种更好的选择。这层由臭氧构成的防晒保护层太珍贵了,可不能再被氟氯烃破坏了。

对于冰箱而言,使用丁烷的风险或许不值一提,但是对于飞机工程师来说,这种风险还是太大了。如今,液态制冷剂并没有用于飞机空调系统。相反,空气实际上是从飞机外部被吸入的,通过一系列压缩与膨胀循环来冷却飞机内部,毕竟飞机外部的气温很低。但这样做的缺点是,当飞机位于停机坪上时,空调就不能很好地工作,因为地面上的空气更为温暖。所以,当你被困在停机坪上等待起飞的时候,除了在延误航班里“享受”,你还可能会汗流浃背。

不过,飞机的空调系统不只是调节温度和湿度,还可以平衡机舱内的气压。在4万英尺的高空,舱外的空气没有足够的氧气可供人们轻松呼吸,或者说压根儿没有。所以,舱内的气压比舱外高出很多,这就使得机身的蒙皮基本上和气球处于相同的应力状态,导致飞机出现膨胀,而膨胀会产生裂纹。为了将裂纹形成的概率降到最低,空调系统便做出妥协:压力被设置得足够高,可以让人们正常呼吸,但是又不能太高,免得飞机的蒙皮承受过大的压力。当飞机降落的时候,空调系统会用泵将更多的空气充入舱内,以平衡地面上的压力水平,所以你的耳内会感到“嗡嗡”作响。

飞机并没有携带液氧用于应急。如果座舱内出现失压现象,乘客上方的行李架会掉落氧气面罩,为你提供由化学氧发生器制造出来的氧气。它们通过化学反应产生氧气,因此非常紧凑、轻便,这是飞机上可携带物品的基本特征。我从来没有在飞机上遇到氧气面罩启用的状况,而我对隐藏这些系统的设计方式十分感兴趣。当我正在研究头顶上的行李架想弄清楚它的工作原理时,乘务员恰好有些着急地向我侧过身来。他递给我一张卡片。一开始我还很困惑,但紧接着就意识到,我们一定是接近旧金山了,是时候填写我的海关申报表了。为此,我需要另外一种液体——墨水。