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首先 ， 我们来分析一下为什么正常情况下在水中不能呼吸 。 原因很简单 。 主要有两个方面 ， 需氧量的差异和呼吸器官的差异 。 哺乳动物属于温血动物 ， 需要不断消耗能量来维持体温 ， 而鱼类等通过鳃呼吸的动物是变温动物 ， 对氧气的需求量比我们小 。 空气中含有约21%的氧气 ， 而异丙肾上腺素和水中的氧气含量几乎是1/20 。
那为什么鱼会在空气中窒息而死呢？在鱼的呼吸器官的鳃上 ， 你可以看到纤细的鳃 。 当鱼在水中游动时 ， 鳃会伸展开来 ， 与水流充分接触 ， 过滤掉氧气 。 但是在空气中 ， 干燥的鳃丝会粘在一起 ， 就像我们的气管壁粘在一起一样 ， 很难自然呼吸 。
为什么婴儿可以吸入羊水？婴儿不是从羊水中获得氧气 ， 而是通过脐带和胎盘从母亲的血液中获得氧气 。 那我们就吸入全身的液氧吧 。 太舒服了 。 这个也不行 ， 更何况氧气浓度超过40%的时候 ， 可能会引起中毒 。 只是为了保持氧气液态 ， 你需要零下183摄氏度以下的低温 ， 足以把你冻成人体冰棍 。 大多数液体 ， 在常温常压下 ， 溶氧能力较弱 ， 单独携氧是不够的 。 这种液体还需要能够溶解呼吸产生的二氧化碳 ， 并把它们送出去 。 这就是呼吸循环的实现 。 大家熟悉的硅油就有这样罕见的特性 。
【科技冷知识：你绝对不知道，人待在这种液体里居然不会窒息！】科学家还发现吸入肺部的硅油对人体有害 ， 所以只能排除 。 我们还有其他液体可以选择吗？幸运的是 ， 我们还有另外一个选择 ， 碳氟化合物 ， 它是碳氢化合物中的氢原子被氟、氯、溴或碘取代后形成的一种有机惰性化合物 。 氟碳化合物 ， 常温下的溶氧能力可以达到血液中三钡的水平 ， 更不用说二氧化碳了 。 而且它的化学结构非常稳定 ， 不容易发生反应 。 它是一种无色、无味、无毒的产品 。
但是 ， 在一开始 ， 这个东西并不是为了让人们体验液体呼吸的新鲜而合成的 。 其背景是硬核 。 它诞生于20世纪40年代美国的曼哈顿计划(你懂的) 。 当时 ， 科学家试图找到一种惰性物质来冷却核反应堆中的六氟化釉 ， 因为后者非常活泼 ， 可以与任何人产生火花 。 后来 ， 科学家发现了诚实的氟碳化合物 ， 发明了大规模生产氟碳化合物的技术 。 听起来很棒 。 氟碳化合物能让人呼吸顺畅吗？
在应用于人体之前 ， 我们必须在动物身上做实验 。 结果 ， 他们将老鼠浸入含氧的碳氟化合物液体中 。 因为碳氟化合物的密度是水的两倍 ， 所以老鼠必须被固定 。 结果 ， 老鼠在氟碳液体中成功存活了20个小时 。 不幸的是 ， 在这个过程中 ， 实验动物的肺部受到了损伤 ， 因为氟碳化合物毕竟是一种高密度液体 ， 其粘度远高于空气 ， 但扩散速度较慢 ， 最终 ， 会造成高碳酸血症 。 这也提醒科学家 ， 在实际应用中 ， 需要配合辅助通风设备 ， 用泵循环液体 ， 及时排除二氧化碳 。 我觉得我们人类经历一次液体呼吸 ， 把一种不熟悉的液体泵到肺里 ， 是很可怕的 。 这项技术对我们意味着什么？碳氟化合物的另一个重要特征是其低表面张力 。 在正常肺泡的内表面 ， 有一层非常薄的液膜 ， 主要由脂蛋白组成 。 它的存在降低了肺泡的表面张力 ， 使肺泡保持正常大小 。 而氟碳 ， 此时可以作为替代的表面活性剂来稳定肺泡 。 氟碳真的能帮助这些早产儿吗？至于医务人员 ， 改进的液体呼吸技术应用于13名早产儿 ， 他们也因严重呼吸窘迫综合征而濒临死亡 ， 正如预期的那样 。 大多数婴儿的呼吸状况有所改善 ， 四个月后 ， 其中八个仍然活着 。 除了新生儿 ， 这项技术还成功帮助了一些患有严重肺部疾病的成年人 。 然而 ， 目前液体通气技术的实际应用仅限于部分液体通气 。
氟碳化合物不仅可以用于改善呼吸 ， 还可以作为药物输送载体 ， 因为它对人体相对友好 ， 不会被人体吸收 。 因为它是不透射线的 ， 所以也被用作CT扫描成像的造影剂 。 氟碳化合物也是一种良好的冷却剂 ， 可以实现器官和组织的快速冷却 ， 以延缓急性损伤的发生 ， 减少后遗症 。 由于其出色的冷却和保温性能 ， 也在工业领域大显身手 。
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