魚可以用鰓呼吸,人類可以製造人工鰓在水下自由活動嗎?

2021-01-15 星辰大海路上的種花家

天上飛和水裡遊是人類的夢想,儘管我們都實現了,但並不能做到「自由」,因為還被束縛在各種條件中,當然翼裝飛行算一種,但這是屬於勇敢者的遊戲!水裡遊呢?能像魚兒一樣自由遊來遊去嗎?

當然水中自由的條件呼吸是少不了的,一般的情況就是帶上輕裝潛水具,然後背上壓縮空氣瓶進行水下活動!但事實上魚兒在水裡是可以自由呼吸的,因為水中有溶解氧,而魚的血液與氧氣交換的「肺」就是它的鰓,維持它生命最重要的工具就是我殺魚時必須清理的那部分!

硬骨魚的鰓和人類的肺功能是一樣的,水流從魚的口部進入有魚鰓流出的時候水流與血流方向相反,逆流交換將二氧化碳帶走,水流中溶解氧則通過交換進入血液循環到魚全身!在2016年時有個叫Triton的眾籌項目,目的就是製造出一個能在水下自由呼吸的人工鰓,因為人體不可能改變自身血液中氧的交換方式,因此人工鰓和魚鰓在具體功能上還是很大區別的!

因為人類仍然用肺交換氧氣與二氧化碳,所以人工鰓必須從將水中的溶解氧提取成氣體狀態,然後儲存供人類呼吸!那麼這個人工鰓需要多大的氧氣供應量呢?一個成年人在休息狀態大約每天消耗約600-800g,這個數值差異會很大,跟體型新陳代謝以跟人體狀態影響都很大,不過我們可以參考一下!水中的溶解氧比例大約為0.0091克/升

那麼一個成年人每分鐘需要消耗約:0.417克

需要過濾總共約:45.8L水才能得到人類維持最低活動需要呼吸的下限!

這這明顯就是一個水泵了,而如果要得到比較好的體驗,那麼其所需要的呼吸量會大大增加,我們並不擔心這個腮達不到要求,但這個電池實在夠嗆,因為從圖示的比例看起來,電池容量不可能太大,也許僅能維持部分時間,但這僅僅是數學計算而已,而水中的溶解氧並不均勻,看起來似乎還要掛上一個壓縮空氣瓶來解決這個問題!

但這樣就解決所有問題了嗎?並沒有!

1.純氧中毒!另一個問題是從水裡溶解氧中提取的屬於純氧,人長時間呼吸純氧會造成氧中毒,如果要按比例加入氮氣的話必須要用一個壓縮氣瓶!

2.維持比較低壓力的純氧呼吸時間可以堅持更久一些,但即使實現也需要限制使用時間,說到這裡大家也許會發現一個問題,即如果要自由自在的水下工作,那麼可能要帶上一個壓縮氣瓶補充氮氣

3.而氮氣呼吸並不能在水下太深,30M水下氮氣呼吸超過1小時即有可能產生麻醉作用,因此如果要更深的話必須攜帶氦氣瓶補充!

您是不是有一種問題層出不窮的感覺?畢竟人的身體結構適合在一個大氣壓中工作與生活,水下高壓環境下我們人類並不是太適應,如果要強行要在水下工作的話,那麼請安規程來,畢竟身體健康還是第一位!

因此Triton的眾籌項目要獲得成功非常困難,即使實現也存在各種各樣的限制,當然噱頭還是不錯的,比如短時間的淺水下遊玩那可能是個不錯的選擇,其實還不如設計一套高壓微型潛水裝具,能堅持個十幾分鐘也就差不多了,成本低,見效快,攜帶方便!

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