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女性潜水和水温等问题
热度 6 孙学军 2013-4-18 13:20
段老师的文章对女性潜水作了非常好的科普介绍，借这个机会，给有兴趣的老师科普一下关于潜水和水温的有关问题。段老师的文章对很好地解释了男性潜水会出现一种疾病低温去势，确实男性的睾丸对温度十分的敏感，一般温度保持在 34 度，比人体正常温度低 4 度，许多人知道温度过高会导致男性不育，温度过低同样会造成男性不育。 现代的潜水作业已经解决了低温的问题，因此男性成为潜水员，特别是职业潜水员的主要组成性别。 低温对潜水的影响，是潜水技术中一个非常关键的问题，当然潜水更重要的问题是呼吸问题，但低温是潜水过程中第二个影响人体生理功能的最重要因素，此外，浮力、听觉和视觉也是比较重要的问题。为什么潜水容易导致体温的丢失，这比较容易理解，因为水的比热比空气大，人泡在冷水中体温经过扩散作用丢失是非常快的，我们都有穿潮湿衣服不保暖的生活经历，虽然潜水要比穿潮湿衣服问题严重地多，但其中道理是一样的。 随着潜水技术和医学研究的发展，人们早已就解决了对付低温的各种手段。最简单的就是穿上潜水服，潜水服有干式和湿式两大类，都有比较好的保暖作用，干式的可以穿厚一些解决问题，湿式的也不错，湿式潜水服主要是采用不容易透水的服装，限制热量经过水直接和周围冷水的交换，潜水员穿着潜水服，似乎是在温暖水中，是比较舒服的。但是这种服装的效果是相对的，湿式潜水服也比非潜水时散热增加，因此一般情况下，水温太低也不可以长时间潜水使用。普通的干式潜水服同样不能解决长时间潜水低温的问题。随着潜水技术的进步，潜水时间越来越长，深度越来越大，在大深度长时间的潜水中，对保护潜水员热量丧失提出了新的要求。而且，随着深度增大，潜水呼吸气体不能继续使用氮气，因为氮气高压下有很强的麻醉作用，呼吸阻力也非常大，必须换为氢气或氦气，这两种气体又因为传热系数大，比热大而进一步提高潜水员散热的速度。在这种情况下，就必须给潜水员进行额外加热，加热的方法有用热水服和电加热服，也有通过加热潜水呼吸气体的方法。最近有美国学者发明出一种使用氢化物和氢气相互转化吸热和散热的原理，制造出氢气保暖服。 潜水体温保护是大深度潜水技术中的核心问题，是非常重要的。如果大家对人如何在海底生活的问题, 就是关于大深度潜水医学的问题, 我将专门介绍饱和潜水技术.
个人分类: 潜水医学|7775 次阅读|8 个评论
枫叶潜水为那般?
热度 2 xucq45 2013-3-12 19:44
细心的网友会发现：在科学网一贯比较活跃的博友枫叶红，最近一段时间几乎不见了踪影。他到哪潜水去了？ 的确如此，科学网是我喜欢光顾的乐园，平均1-2天就发表1篇博文，和大家交流。 然而这一段时间实在太忙了，不仅开学头两周几乎天天有课，而且找我看标书的人络绎不绝。也许我在科学网发表了许多有关如何撰写国家自然科学基金标书的博文，也许去年找我审阅的申请书中标率偏高，今年登门拜访的人更多。前一阶段还好，零零星星的。也许离上传的日子越来越近，近10天来登门讨教的人越来越多。有的是自己来，更多的是导师带着自己的学生一块来。 我是一位年过花甲的教师，依然战斗在科研和教学的第一线。年纪大的人都有这样的体会，如果能被别人“利用”，心里会很高兴，说明自己还能为社会服务，还有存在的价值。看着一张张期待和信任的目光，我不忍心让他（她）们失望，决心利用一切可以利用的时间尽量的满足朋友们的要求。往常每天早晨我都要打乒乓球来锻炼身体，现在也临时取消了。不仅白天面谈，而且晚上用QQ讨论，直到晚上11-12点。每天大概接待3-4人，每份标书平均讨论2-3个小时。每当我看见来访人带着微笑离开的时候，尽管有些疲劳，内心还是充满了快乐和喜悦。 记得有位临床的博导告别时说：“徐老师：谢谢您！不管这次能否中标，我们都要感谢您，我们从您这学到了很多东西。”其实，讨论标书的过程是互相交流和学习的过程。在这个过程中，我从每位来访者的身上也学到许多知识，开阔了眼界，加深了对临床需求的理解。 现在基本告一段落，用一首小诗表达自己的心情和体会： 枫叶潜水为那般 枫叶潜水为那般？披星戴月标书看， 讨论之中互学习，视野开阔灵感添。 期盼目光笑脸还，发挥余热心甘甜， 廉颇虽老还有用，漫山枫红壮秋天。 （吉宗祥摄）
个人分类: 诗歌抒情|3272 次阅读|4 个评论
谨此开篇
热度 1 lcguo 2013-3-9 23:17
　　 在科学网潜水近两年，一篇博文都没贡献过，实在有些不像话，于是动笔写一篇。 　　 从小就对长篇累牍的东东有心理阴影；除了四大名著和文献 paper ，所读的文字希望能短则短：白话文不错，文言文优先；电报文最佳，甲骨文……就免了。本开篇也尽量言简意赅，以免惹看官们不耐烦。 　　在这里基本以看为主，观赏的多是大牛的博客；一些 Science 做得不错的人， taste 也经历了几重的潜移默化，仿佛咖啡中的 Kopi Luwak ，分外与众不同。 　　至于其他牛人的博客，走过路过也会看过，鲜花若有必奉，板砖定藏不拍——腕力不够，准头欠佳，若拍轻或拍歪，不如不拍。 　　至于本人的博客，绝对奉行鲁迅先生的一句名言：“写不出的时候不硬写。”
2042 次阅读|1 个评论
一直在网络中潜水正式开博
zhangjunsdut 2013-1-16 14:05
其实写博文是一件有难度的问题，那是因为写出一篇“好的博文”需要博主多才多艺，如知识面广、写作有一定的技巧等。但是在科学网上写博文更多的是能把自己的科研工作展示出来。作为一种个人知识的积累过程的记录，我这个潜水者也正式开播了。。。 近期要回家了，可以看到孩子和父母了。但是又担心自己的工作进程被打乱，所以强制制定个人短期工作计划，尽力而为 1月20-1月26 把最近看过的关于微博信息传播的文献综述上博。 1月27-2月2 把最近看过的信息传播的文献综述上博。
个人分类: 科研计划|2183 次阅读|0 个评论
【九卦连环掌】科学网人才对对碰：四大潜水高手
热度 15 陈安博士 2012-11-23 04:48
【Blog主人按：很久很久之后，当俺回忆起科学网生涯来，俺希望自己觉得最为骄傲的事情至少有以下几件：1，曾经批评Sweeper；2，帮杨晓虹改文章；3，喝破几个伪“导师”；4，点化一些年轻人。如果再多扯点，还可以有5，应急管理广科普；6，管理机制新设计；7，游记写上千万字；8，朋友交了一火车；9，唱歌压倒曹大侠；10，摄影超过李和吴（这个可能性基本没有）。今天趁着评述潜水高手，俺把第一件事说它一说。】 　　1，原科学网名“金庸”，科学网改版后改名为Sweeper（扫地僧）是科学网无形中的第一高手。 　　其实这个第一应该算上所有实名和匿名的人，他都无愧第一高手。 　　Sweeper读各类书等都甚多，而且绝对是自然科学出身，所以是高手中的高手。我自己读书就够多的了，觉得就数量而言应该在科学网实名人士中数第一，但是，自己分析，还是不如Sweeper读得多。 　　他老人家看问题看人都是入木三分。 　　俺老人家批评过他一次，嘿嘿，现在想来还回味悠长。 　　那次，他老人家看到伟大的饶教授写了一篇极其弱智的博文，可能怕又有一批年轻人被这位伟大导师误导，他在文后留了一段评述。其实，当时我一眼就注意到那篇博文的弱智性了，但是认为应该是智商80以上的科学家伙都能看出来，所以，觉得完全不需要出手。 　　俺对Sweeper的高级马屁式批评是：这么篇烂文章，连我都懒得理会，因为知道一定会有一堆人批驳，咋你老人家竟然亲自出马来理会他呢。 　　Sweeper闻言羞愧而退。我估计，这应该是他唯一看完博文不辨水准就慌着评论的一回。 　　Sweeper有次把一篇完整的评论发到了新语丝，那也是他神龙见首不见尾的一次露面，好像取名C14（记得不确切了）。 2，qiongjiaoshou穷教授 　　评论也每每有精彩之处，但是由于评论过短过频繁，所以，虽然总能遇到，但是对科学网的影响还有待提高。 3，laokanke老看客 　　留下的评论水平参差不齐，看扫地僧的评论，我每每都觉很有收获，但是laokanke的评论则似段誉的六脉神剑，偶有神奇之处，但是多数时候又极平平，甚至偏左，让我觉得有点奇怪，莫非与年龄有关？ 4，小宝宝888 　　这可能比Sweeper混科学网的时间都久，每次出来必有棒棒糖相随，玩特色能成为特殊标记，也是一件很神奇的事情。所以，坚持一个东西最难，但是坚持下来了，不管坚持的是什么，都有一席之地，可位列《神人传》中。 　　不过小宝宝的评论少及博文内容，所以，还未显露过多神通，猜测也许还是个玩性大的年轻人。 　　YC也曾是潜水高手，后来浮出水面，近距离了，神秘感就没了，感觉似乎水平也低了（这肯定是错觉，仔细想，她的文笔在科学女人里肯定在前三名，也许竟然是第一呢） 　　应该还有，但是我一时没有想起来，以后再论。 _____________________________________________ 　　科学网潜水高手多多，肯定还有一些懒得发言的，但是看问题会极其透彻的，这些人也许出于说了也没有用的消极想法不愿浮出水面，而更倾向于潜水。 　　象俺们这般张牙舞爪的博主，虽然有时候也能有些见解和观点不错的，写作能力也还要得，但是比起他们来怎么都会有浅薄的感觉，没辙。
个人分类: 人论|5735 次阅读|45 个评论
“蛟龙”载人潜水、“神九”载人飞天的几个电动力学问题
热度 17 等离子体科学 2012-6-28 16:17
这是从 吴老师的力学问题 来的。 当然，力学问题也有点问题： 1.“ 由于有压载铁，潜水器才能成为负浮力”——“ 潜水器”成为“力”，这是语法问题，不讨论。但是“负浮力”一说值得商榷。浮力是向上的，那么负浮力就是向下的了？怎么产生的？ 实际情况是，如果在潜水器外边加压载铁，浮力只会增加（因为总体积增加，所以排开的水的体积也增加）。但是所受的重力也会增加。因为浮力等于物体排开水的重量即与物体体积相等的水所受的重力（但方向相反），所以如果密度比水大的物体，所受重力一定大于浮力。所以加上压载铁尽管增加了浮力，但是增加的重力更大。总的效果是增加了方向向下的、重力和浮力的合力。 2.加了压载铁，“ 加速度还可大于重力加速度”— —从传说中伽利略的比萨斜塔实验那时起人们就知道，无论加了什么，重力加速度都不变。 变的是重力和浮力产生的合力所对应的加速度。 主要想说的是电动力学问题。 吴老师说：“ 如果‘蛟龙’也将声波转换为电磁波传送、接收，则因电磁波在海水中的传播速度也远小于在太空和大气中的，也会有较大的延迟。 ” 实际情况是，光学电磁波（速度每秒30万公里）在海水里传播速度不会变化太多。但是会衰减很快。 其实人们早就在琢磨潜艇是否可以用无线电通讯——这是世界难题，真正的尖端科学。 抄一段笔者几年前的博文： 世界大国的威慑打击力量，特别是第二次打击力量，核潜艇是一个关键的组成部分。而潜艇的长距离水下通讯以及对周围目标的长距离侦测，一直是难以解决的尖端问题。 人类相互之间的通信联络和对周围世界的认识，离不开波。在地球环境这样的“介质”中，主要就是声波和电磁波。所谓眼观六路、耳听八方，就是利用眼睛对在物体上反射（或发射）的可见光接受和耳朵对声波的感知。但是要实现远距离的快速通讯，还是要靠电磁波。古代的烽火台和现在的各种“无线”通讯手段都是依靠电磁波的长距离、弱衰减的快速传播。有线的通讯手段也是在导体或光介质中传播电磁波（或者电磁波通过模式转换而成的静电波）。 但是在水下（特别是海水中），电磁波衰减得很厉害。这主要是水（特别是海水）是弱电离、强碰撞的。不同频率的电磁波在这样的介质中会激发带电粒子不同的振荡模式。而这些振荡因为与水分子的热碰撞而很快衰减。越是高频的电磁波，越容易激发带电粒子的高频振荡模式，使得电磁波在水中的衰减长度越短。有人把这种现象比做金属对电磁场的屏蔽效应。但它们在物理上不一样。后者主要是因为其很高的截止频率（这个问题我们以后有机会再详细说），而电磁波在海水中的衰减与前几年大家谈论的等离子体隐身的原理类似。 正因为海水的这个特性，潜艇的水下通讯和侦测主要靠声纳。但是声波在水中也很难传得远。特别是岸基的指挥系统如何同远在地球另一半的核潜艇进行通信联络？这是各国海军、特别是核大国海军面临的一大难题。 还有一个问题： 神九的通信问题。 神九可以用微波通信，没问题。因为大气对电磁波的吸收可以忽略。但是也不是总没问题。这几天神九要回来了。路上会有问题——就是大家熟知的“黑障”。 “黑障”问题和海水对电磁波的吸收问题是两种问题。但是相互联系。笔者写过一篇《 金属为什么多是亮晶晶的？ 》，也是相同的问题：光学电磁波在等离子体中的传播问题。 也抄一段相关的在下面： 只要学过大四的等离子体物理（电动力学里也会讲），就知道：光学电磁波在（均匀、非磁化）等离子体中的色散关系是： w 2 =( w pe ) 2 +k 2 c 2 。这里 w pe 是“等离子体频率”，即等离子体受到高频电磁扰动后自由电子振荡的频率。这个频率由 ( w pe ) 2 =4 p ne 2 /m e 给出。其中的圆周率 p 、电子电荷 e 与质量 m e 都是基本自然常数，所以实际上 w pe 只与等离子体中自由电子密度的平方根成正比。固体金属里的自由电子密度大约是 10 22 -10 23 /cm 3 ，对应的等离子体频率 w pe 大约在 10 16 Hz的范围 ，在紫外的频谱区。所以一般的固体金属对整个可见光谱（～ 10 14 Hz ）都是“截止”的。 “黑障”问题就是典型的截止问题：航天器在返回大气层时与大气的高速相对运动会产生高温，造成大气分子电离，在航天器周围产生高密度的等离子体。因为等离子体的截止频率与密度的平方根成正比，所以这种高密度等离子体的截止频率超过了微波通信的频率，导致通信的“截止”——微波波段的电磁波无法穿透这层包裹航天器的等离子体。 而海水对电磁波的吸收则是因为电磁波激发的游离电子的高频振荡与海水中水分子间的碰撞。（上面已经说过。） 这些都是非常有意思的等离子体物理问题。 还有就是吴老师提到的轨道变化（因为速度减小引起的，或者航天器任务需要的变轨）。 这种变化需要在轨动力。目前我国航天器的在轨动力都是化学推进器提供的。但是化学推进器的比冲（单位推力产生的动量）很低（300秒），效率也不高。所以航天器要带大量的推进剂（一般占发射重量的70%）上天（想象一下你开的宝马或者桑塔纳70%的载重能力要用来装汽油）。更先进的推进器是电推进器。除了一些特殊用途的微推进，电推进主要是等离子体推进。这里面的等离子体物理问题也是非常有意思的。以后有时间会详细说说。
个人分类: 学海无涯|7140 次阅读|45 个评论
博客开张
ebob 2012-3-14 11:29
科学网潜水了很久，很喜欢这里的气氛。 今天终于注册了一个账号。 希望能和各位老师同学分享自己的科研感悟和心得。。
2050 次阅读|0 个评论
氢气治疗潜水减压病
孙学军 2011-6-14 00:46
氢气治疗潜水减压病 Protective effect of hydrogen-rich saline on decompression sickness in rats..pdf Protective Effect of Hydrogen-Rich Saline on Decompression Sickness in Rats 氢气具有抗氧化应激的作用，而氧化应激在潜水减压病中发挥重要作用（几乎没有什么疾病与氧化没有有关）。本研究为验证氢气生理盐水是否具有预防潜水减压病的作用。研究方法： SD 大鼠 300-310 克制备减压病模型。减压前 24 和 12 小时、减压时和减压后分别腹腔注射 0.86mM 氢气生理盐水 10ml/kg （按照气体脱饱和理论， 24 和 12 小时的作用应该非常小）。结果发现，氢气盐水能显著降低减压病发病率（ from 67.57 to 35.14% ）。肺支气管肺泡灌洗液蛋白含量明显 下降（ from 0.33 +/- 0.05 to 0.14 +/- 0.01 mg /ml ， MPO 活性明显下降（ from 0.86 +/- 0.16 to 0.44 +/- 0.13 U/g ），肺组织 MDA 和 8-OHdG 明显下降。脊髓 MDA 明显下降。组织学改变显示氢气盐水能降低减压病组织损伤。结论：氢气盐水对潜水减压病可能具有治疗作用。 本研究具有重要意义：氢气本身就可用于潜水作业，既然氢气具有预防潜水减压病的作用，不仅对人们理解氢气潜水的意义，而且对氢气在其他类型潜水作业中都具有重要意义。例如在空气潜水前或减压过程或减压结束后，都可以适当给潜水员呼吸或饮用一定氢气或水。对大深度饱和潜水，更可以直接把氢气作为一种呼吸气体直接使用。 Introduction: Hydrogen (H-2) has been reported to be effective in the treatment of oxidative injury, which plays an important role in the process of decompression sickness (DCS). This study was designed to test whether H-2-rich saline (saline saturated with molecular hydrogen) protected rats against DCS. Methods: Models of DCS were induced in male Sprague-Dawley rats weighing 300-310 g. H-2-rich (0.86 mmol . L-1) saline was administered intraperitoneally (10 ml . kg(-1)) at 24 h, 12 h, immediately before compression, and right after fast decompression. Results: H-2-rich saline significantly decreased the incidence of DCS from 67.57 to 35.14% and partially counteracted the increases in the total concentration of protein in the bronchoalveolar lavage from 0.33 +/- 0.05 to 0.14 +/- 0.01 mg . ml(-1) (mean +/- SD; P 0.05), myeloperoxidase activity from 0.86 +/- 0.16 to 0.44 +/- 0.13 U/g, levels of malondialdehyde (MDA) from 0.80 +/- 0.10 to 0.48 +/- 0.05 nmol . mg(-1), 8-hydroxydeoxyguanosine from 253.7 +/- 9.3 to 191.2 +/- 4.8 pg . mg(-1) in the lungs, and MDA level from 1.77 +/- 0.20 to 0.87 +/- 0.23 nmol . mg(-1) in the spinal cord in rat DCS models. The histopathology results also showed that H-2-rich saline ameliorated DCS injuries. Discussion: It is concluded that H-2-rich saline may have a protective effect against DCS, possibly due to its antioxidant action.
个人分类: 潜水医学|5826 次阅读|0 个评论
今天开始潜水
zjzhang 2011-5-14 18:56
今天开始今年的潜水，已经半年没碰过了。真是不适应。 一下去，动一下，腰就痛了。幸好过会就没了。 游到一半，感觉气就不顺，肺活量又回到原来的水平。 看来真好跑步与游泳共同进步了。 贵在坚持！不坚持真的就生疏啦。
个人分类: 文学|1962 次阅读|0 个评论
潜水了这久，终于决定上来踩踩
quiet1016 2011-3-29 16:52
潜水了这久，终于决定上来踩踩！
2385 次阅读|0 个评论
氢气用于潜水的研究历史
孙学军 2011-3-14 12:33
续接上篇《 氢气生物学安全性 》补充资料 法国著名化学家拉瓦锡是最早命名氢，也是最早研究氢的生理作用的科学家。早在 1789 年，拉瓦锡和塞奎因曾经将氢作为呼吸介质进行动物实验研究。实验中，拉瓦锡等把豚鼠放入钟形玻璃容器内，使容器中维持生命的氮和氧保持一定量，然后添加氢，豚鼠在容器内呼吸氢氮氧三元混合气，历时 8-10 h ，未发现氢给机体带来任何不利影响。 1937 年，英国 Case 和小 Haldane 把氢作为潜水呼吸气进行人体实验研究。他们把人暴露于 1.1 MPa 压力下，呼吸氢氧混合气 5 min ，未发现明显的生理变化； 1941 年前苏联 Lazarev 等把小鼠加压到 9.1 MPa（相当900米海底） ，呼吸氢氮氧混合气，停留 3 min ，尔后经过约 1 h 的减压，获得成功。这些早期研究初步证明，人和动物呼吸氢氧是安全的。 在美国等开展氦氧潜水实验的早期阶段，由于当时许多国家很难获得足够的氦，潜水员曾尝试其他包括氢混合气的潜水研究，其中最著名的例子是瑞典工程师 Arne Zetterstrom 进行的氢氧混合气潜水实验。 氢氧混合气具有爆炸性，但在氧浓度低于 4% 时爆炸不会发生。 常压下， 4% 的氧浓度无法维持生命，但在 30 m 水下，即使4%的浓度氧分压也可以升高到 16 kPa，就可以维持机体氧气的需要 。 1944 年， Zetterstrom 发明了安全配制氢氧混合气的方法，可将空气转换成低于 4% 氧的氢氧混合气并能避免发生爆炸。利用这种方法，他配制了氢氧混合气，并应用到潜水中。在 30 m 深度， Zetterstrom 先用含氧 4% 的氮氧混合气代替空气，然后用同比例的氢氧混合气代替氮氧混合气，采用这种技术，他成功下潜到 110 m 。在这个深度，他变得异常兴奋，而且发生了明显的语音改变，甚至无法与水面进行电话通讯。 1945 年 8 月 7 日 ，为了证明氢氧潜水技术在援救潜艇上能发挥重要作用， Zetterstrom 成功进行了 161 m 的现场氢氧潜水。由于无现成的氢氧潜水减压表， Zetterstrom 根据自己的计算把第一停留站确定为 50 m 。不幸地是，由于错误理解他来自水下的指令，水面支持人员未让他在 50 m 停留，而是直接将他拉到水面，因为无法及时更换高分压氧的呼吸气，导致发生缺氧和严重的减压病， Zetterstrom 为此献出了生命。尽管他死亡的直接原因不是呼吸氢氧，但这次事故直接导致此后多年氢氧潜水研究被中断。 1960 年起，美、英、法、苏和瑞典等国再次相继开展氢氧潜水有关的动物实验。尤其是 20 世纪 60 年代末至 70 年代初，氢取代氦作为深海潜水用呼吸气体再次受到广泛重视。这期间的氢氧潜水研究，动物实验达到约 1 000 m 深度，暴露时间达到 24 h 。人体实验深度也达到 60 m 深度，暴露时间 10 ~ 20 min 。 70 年代， Edel 等进行氢氧模拟潜水实验，除研究氢氧对机体的影响外，还包括氢氧潜水的安全操作程序、减压方案和呼吸气体转换技术等问题。这个阶段最大的收获是发现氢能有效预防高压神经综合症（ HPNS这个东东以后再介绍） 。 随着海洋开发的不断推进，人们需要更大深度的潜水作业，推动了氢氧潜水研究的深入。在世界范围内，法国在氢氧潜水研究中一直居于领先地位。 80 年代初，法国 COMEX 公司开始实施以氢为主体的深海混合气 HYDRA( 水螅，含氢的意思 ) 潜水计划，包括动物、人体模拟和现场实验，由安全性、医学生理学和潜水设备研制等三部分组成。先后进行了 HYDRA IIIVII 模拟实验，从 75  90 m 氢氧常规潜水到 520 m 氢氧饱和潜水，其中， HYDRA V 首次用氢进行 4.6 MPa 饱和潜水，潜水员完成了机械连接、水下切割和操作等潜水作业任务。 1983 年 6 月，法国 COMEX 公司开始执行 HYDRA 计划。 1983 年由潜水员兼公司总裁 Deulaze 领导，在位于马赛附近海域进行了 91 m 的 HYDRA III 潜水实验，呼吸混合气组成是氢 95% 氧 5% ，未发现氢麻醉作用，体热散失效应类似于氦，呼吸阻力低于氦。 1983 年 11 月又进行了 300 m HYDRA IV 人体模拟实验，受试者 6 人 (2 名医生， 3 名职业潜水员， 1 名工程师 ) ，呼吸氢氦氧三元混合气，比例分别为 74:24:2 。心理学检查发现，视觉反应时间、计算能力、记忆力等效应均小于 80 m 空气潜水，且小于 98:2 ，深度为 240 m 的氢氧潜水。呼吸 98:2 氢氧混合气时， 180 m 深度开始出现麻醉，与氮麻醉情况不同，氢麻醉的主要表现为幻觉，麻醉程度也低于氮麻醉。氢氧潜水时心率变化小于氦氧潜水。氢潜水人体模拟实验后，血、尿、神经系统和呼吸功能方面等指标均未发现异常。同时进行了动物氢氧潜水实验， 40 只小鼠在 600 m 深度暴露 40 h ，减至常压后，心、肝和肺等组织学检查未发现异常改变。 1985 年 5 月， Deulaze 等实施了 HYDRA V 实验，受试者分为 2 组，每组 3 人，暴露深度为 450 m ，这次实验不仅研究了氢的生理作用，还测试了潜水员水下作业能力，同时实验还系统研究了混合气中各种气体比例的问题。结果发现，氢氦氧最佳比例为 54:45:1 ，并发现作业过程中呼吸顺畅，未出现加压性关节痛。 这些系列实验研究进一步证实，氢对机体无损伤作用， 同时确立了氢混合气的最佳安全配制比例标准。 1986 年 11 月， Fructus 等实施了 520 m HYDRA VI 模拟潜水实施， 8 名潜水员参加，在水温为 4 ℃ 的模拟舱内进行了 25 次模拟作业。实验重点对 BOS 型头盔式潜水呼吸器等潜水装具进行了测试。 1988 年 2 月， COMEX 公司在地中海进行了 HYDRA VIII 现场氢氧混合气饱和潜水实验。 6 名潜水员参加。 2 月 21 日 开始加压， 28 日到达 520 m 深度，此后 5~6 d ， 6 名潜水员分别在 520 m 海底进行了多次潜水作业实验。 1989 年 9 月， COMEX 公司又进行了 HYDRA IX 300 m 停留 14 d 氢氧饱和潜水模拟实验。实验目的包括 : ⑴使用氢氧的最小和最大深度限度；⑵长期 (49 d) 高压氢环境暴露对人体生理功能的影响，⑶长期在压力舱内 (73 d) 幽禁、隔绝对人的精神行为的影响。完成潜水医学、神经生理、心理、通气和心血管功能、生化、热和体液平衡、减压程序和潜水专家系统等。 20 世纪 90 年代， COMEX 公司又相继进行了 680 m 饱和巡潜 701 m (HYDRA X) 和 750 m (HYDRA XI) 人体模拟氢氧饱和潜水实验， 750 m 是目前人类高压暴露的最大深度记录。目前 COMEX 已经实施了 HYDRA XII 实验，深度为 210 m ，潜水员在此深度下进行 28 次潜水，其中 4 次为氦氧潜水， 4 次为氢氦氧潜水。实验时，在船上饱和舱内，潜水员呼吸氦氧混合气，在海底作业时呼吸氢氧混合气。实验探讨了现有设备用于氢氧潜水时的可行性和水下呼吸气体转换时闭式呼吸系统 ( 由氦混合气转换为氢混合气 ) 的情况。每次潜水持续 2~6 h ，呼吸氢氧混合气时，潜水员思维分析能力和作业能力均正常。实验结果证明，在中或大深度潜水中氢是一种最佳呼吸介质，“舱内用氦—舱外用氢”（在船上饱和舱内，潜水员呼吸标准的氦混合气；在海底作业时，他们呼吸氢混合气）的新颖潜水技术是完全可行的。采用这项新技术，原来所有能实施氦氧混合气大深度潜水作业系统只需简单改装，即可使用氢作为呼吸介质。 在 HYDRA 计划中， Gardette 还用 110 只小鼠进行了实验，实验采用氢氦氧混合气，在 2 000 m 条件下连续暴露 12 d( 含加减压时间 ) ，获得成功。发现用氢氧对小鼠加压时，加压到 1 800 m 时出现 HPNS ，而使用氢氦氧混合气时小鼠状态良好。 近年来，氢氧潜水逐渐引起许多国家的密切关注。美国海军研究了高压氢对人体的生理作用，认为氢对机体无害，同时还认为氢不仅能够有效减少高压呼吸阻力，也可以减轻 HPNS 。美国科学家还开展了一项与氢氧潜水有关的特殊实验课题：氢氧潜水的生物学减压方法。产甲烷细菌是一种能把 CO2 和氢转变成甲烷和水的细菌，能够迅速降低体内的氢分压，应用这个原理加快氢氧潜水减压，据 Kayar (1998) 报道，用大鼠进行实验发现，在动物肠道注入甲烷细菌能有效缩短减压时间，而且能降低减压病的发病率。更为重要的是，进一步研究发现，这种细菌属于正常肠道细菌，正常情况就能在一定程度缩短减压时间。如果在将来潜水作业中设法实现这种技术，可能进一步缩短潜水减压时间，这可能是将来潜水医学研究中的一个重要方向。
个人分类: 潜水医学|10260 次阅读|0 个评论
教学方法的选择与体会
热度 2 孙学军 2011-3-13 16:38
【摘要】 《潜水医学》是一门涉及海洋资源开发的一门应用性、交叉性、综合性学科。多年来，我们在潜水医学教学中，取得一些成绩和经验。本文从教学方法选择上，结合我们的教学实践和教学，主要对讲授、启发式、对比和自身体验等教学方法进行总结。 【关键词】 潜水医学；教学法；教学经验 潜水医学是研究人在水下所发生的生理、病理反应及其防治措施的一门多专业交叉的边缘性、综合性学科；是当今海洋资源开发和海疆权益维护所不可缺少的一门应用性学科。我校《潜水医学》课程教学，经过 40多 年的积累，从无到有、从粗略到完备，目前形成自己明显的教学特色。作为为《潜水医学》课程的教员，我们就自己从事潜水医学教学过程中有关教学方法的选择与点滴体会，进行回顾和总结，以抛砖引玉。 一、讲授法教学 讲授法是课堂教学最常用的方法之一，其优点在于能在有限的教学时间内系统地传授知识，把教员本人的学习心得和治学经验传授给学员，并能在教学内容上抓住要领，突出重点，使讲课内容少而精，做到深入浅出、系统连贯、层次分明、条理清楚。在相同的时间内，学员从教员讲授中获得的信息量远远大于自己看书获得的信息量。潜水医学中“惰性气体在体内的运行规律”，是潜水医学最核心的基础理论，该内容不涉及很多新进展，而且因其内容枯燥，名词概念繁多，需要教员精心讲授，学员才能理解接受。如靠学员自学，不但会影响教学进度，还会影响学员对最基本概念的理解和把握，因此宜以“讲授法”为主，同时辅以其它方法。本人在上课过程中，以“讲授法”为主，在最后总结过程时，适当使用“启发式”，比如我们可启发学员探求“安全减压”的方法，取得了非常满意的教学效果。正确运用讲授法，要求教员必须认真组织教学，使教学环节紧密相连，同时要保证内容的科学性、正确性。首先教员要深刻理解教学大纲的精神，认真钻研教材，然后对教材内容进行“剖析”，明确哪些是重点，哪些是难点，哪些地方可以设疑，哪些内容枯燥乏味，在此基础上对教学内容进行独特的自我设计。使教学内容从平面转向立体，重点突出，难点易解。在讲授过程中，必须与板书、专业外语、教具紧密结合，使讲授内容清晰、系统、形象、生动。尤其灵活使用多媒体课件，可使教学中用语言难以描述清楚的生理过程通过课件而形象、生动、具体地呈现在学员面前，加深学员对这些知识点的理解。 二、启发式教学 潜水医学的内容是经过实验验证和在此基础上形成的理论组成的，根据潜水医学的特点，采用启发式、问题式教学方法可取得事半功倍的效果。在这一教学过程中，要求教员不仅潜心钻研教材，而且需要系统查阅有关的参考资料，在把握学员知识水平和对知识的理解能力的基础上，对本堂课要提出哪些问题，如何和何时提出问题进行精心设计。例如，氧中毒是潜水医学中特有的疾病，到目前为止，尚没有完全明确其发病机制，但关于该疾病的学说很多，在讲述发病机制或进行该疾病的动物实验前，可以设问，如何研究氧中毒？急性氧中毒动物为什么会出现癫痫发作？这样既调动了学员学习的积极性，又启发了实验设计的思路。又如讲授完惰性气体饱和与脱饱和规律和减压病的发病机理后，提问学员如何治疗减压病？学员经过思考后，一般能够回答：重新加压，这正是减压病的治疗原则。总之，在潜水医学教学中灵活运用启发式教学方法，对于提高教学质量具有不可忽视的积极作用。 三、对比法教学 对同一章节或关联章节的并列内容采用对比的方式讲授，比单独分别讲授效果好如：同是体内产生气泡，减压病与肺气压伤产生气泡的原理是不同的，可以把这两者放在一起进行比较；同是脂水容比的学说，可以解释氮麻醉和高压神经综合征，这两个完全不同的疾病，在进行讲解的过程中，可以比较这两个疾病的特点。 每一章的内容讲完后，可进行概括性的总结，使学员对所学内容有一个总的轮廓，形成一个整体概念。在总结中要重视图表、表格的作用，图表和表格能使人一目了然，把知识系统化、条理化，加强知识间纵横联系。分类比较知识要点，让学员理清内容梗概，分辨易混的内容，突破记忆难关。例如减压病气泡形成的过程使用动画流程图，潜水高气压对机体的影响使用图表，都简洁明了地总结了相关的理论知识，便于学员理解、掌握和记忆。 四、自身体验法教学 潜水医学是一门实践性非常强的学科，许多知识来自人们的现场工作经验，因此在进行该课程教学过程中，也应该考虑这个特点，适当提高学员自身体验。例如高气压试验、水下环境对机体影响等内容为全部由学员亲身体验（如学员参加“加压锻炼”至相当于水下 30 m 深），终身难忘； 潜艇脱险训练也采用学员亲身体验。这些内容的开设，使学员从一个旁观者转变成一个参与者，学员对课堂学到的内容产生了更大的兴趣，起到事半功倍的效果。 教学实践证明，教员越是善于适时运用相应的教学方法，就越能激发学员的学习兴趣，有助于学员知识的获得和能力的培养，而学员学习兴趣越浓厚．获得的知识越多．其学习效果也就越好，从而提高教学质量。但是，教学方法毕竟是手段，不是目的，教学真正目的是让学员掌握好知识，掌握学习知识的方法。作为教员，在教学实践过程中，不应该盲目使用，必须结合自身特点和专业知识，做到融会贯通，才能在具体的教学过程中，发挥最佳效果。 参考文献 1 吴凡：讲授式教学的目标定位和教学境界 . 空军工程大学学报 . 2005, 5(1) ： 103-105 2 郭波 ， 许桂莲 ， 邹强 ，等：启发式教学在研究生医学免疫学教学中的一点思考 . 中华医学研究 杂志 .2004,4(3) ： 283-284 3 王若菲 ：“正常心肌电生理及其特性”的对比法教学 . 中华临床新医学 .2004,4(3) ： 226-226
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潜水病
热度 1 孙学军 2011-3-13 11:14
我们一般容易把减压病简单地认为是潜水病，实际潜水疾病包括许多类型，减压病只是其中最特殊的一种类型。 前面介绍了减压病发现的历史，科学家在预防潜水后发生减压病，需要按照一定程序出水的做法。那么现在我们需要明确一下定义，什么是潜水减压病（decompression disease,DCS）。 当机体所处环境气压快速大幅度降低时，溶解于体内的气体超过了过饱和极限，以至从溶解状态释出，形成气泡而引起的疾病，称为减压病。 如果简单理解，那就是因为环境压降低导致身体内出现气泡的疾病。 从这个定义中，细心的人会发现，即使不潜水，也可以有减压，也有可能发生减压病。那种从常压变成低压出现的减压病是航空减压病。我们这里主要介绍潜水减压病。 我们现在要仔细分析一下这个定义，发生减压病的第一个条件是身体需要溶解有一定水平的惰性气体如氮气，这个条件是内因。另一个是外界环境压力下降幅度，这个是外因。这两个条件必须都符合，并达到超过过饱和极限的临界，身体内就会产生气泡，就会产生减压病。 这里再谈谈什么是过饱和极限，这个需要了解一个定律，那就是关于气体在液体中溶解的亨利定律，所谓亨利定律是指“ 气体可以溶解在液体中，特定气体在液体中的溶解数量，与温度有关。当温度确定时，特定气体在特定液体中的可溶解数量与接触液体的该气体分压和该气体在该液体中溶解系数的乘积成正比。” 我们可以这样理解，由于人体组织的主要成分是水，当潜水员下潜过程中，随着深度增大，其组织中溶解的气体会逐渐增多；当潜水员上升出水过程中，溶解在组织中的气体会被释放出来。 关于过饱和，可以借用溶液的过饱和来解释，化学溶液有一种是饱和溶液，例如氯化钠饱和溶液，当温度下降的时候，即使溶解的量超过溶解度，也不一定就会析出晶体。这种超过饱和度的溶液就是过饱和溶液。气体也有这样的过饱和溶液。过饱和有一个限度，也就是说有个比例，超过某一个比例，气体就会析出变成气泡。这个就是过饱和系数。根据大量的经验，英国生理学家发现这个系数大概是２。就是说身体的某一个气体张力只要不超过环境压的２倍，就不会出现气泡。当然这也只能是在某一种情况，在更复杂的条件下，这个系数也是会发生变化的。因此不能单纯使用这个规律。 总之，减压病就是身体因减压出现气泡的疾病。类似于啤酒瓶打开的状态。大家可自己体会这是怎么样的情况。 关于人类是如何发现这个疾病是气泡引起的，也有许多曲折的历史。 1 ５ 0 多年前，减压病尚未被人们所认识，许多优秀潜水员为此失去了生命。人们对于潜水员所表现出来的一些症状和体征无法从根本上认识，最早对相应的症状和体征的描述，在很大程度上带有迷信色彩，诸如：“中邪”、“见鬼”、“报应”等等。随着人们对这一疾病认识的深入，对减压病症状和体征的描述就变得比较客观，如 屈肢症 (bends) ，气哽 (chokes) ，潜水眩晕症 (staggers) 等。 1857 年 Hoppe 对因减压病死亡的潜水员进行了病理解剖，发现潜水员血管中有大量气泡， 因此认为上述症状的出现可能与气泡有关。这一发现给气泡是潜水减压病的原因奠定了重要基础。 1878 年，法国科学家 Paul Bert ，用动物实验方法对这一疾病进行深入研究 ，他将动物暴露于高气压下，然后迅速减压，结果这些动物出现各种减压病的表现，并且，在发生减压病的动物血管及心腔内总会发现有气泡；若放慢减压速度，气泡数量就会明显减少。他对气泡的成分进行分析，发现： 82% ～ 84% 是氮气， CO2 占 15.2% ～ 15.9% ， O2 仅占 2% 左右 。根据这些实验研究资料，他在《气压—实验生理学研究》一书中，科学地解释了气泡产生的原因，即由于减压速度太快，使溶入体内的氮气释放出，以致形成气泡，引发疾病，而上述不同的表现，是因为气泡的数量或存在的部位不同造成的。从而为 气泡致病理论 奠定了基础，“减压病”这一概念也是他首先提出的。 1890 年 Moir 首先用加压舱把患者再加压成功地治愈了人类减压病 ，进一步支持了气泡学说。 1900 年 Heller 等对因潜水减压病的死者尸检，发现其心腔、血管及不同组织中均有气泡存在，同时观察到气泡栓塞和压迫造成的局部充血、梗塞和坏死等病理变化。 在上述科学研究基础上， 1907 年 Haldane 提出了比较合理的饱和、过饱和理论，根据其理论制定了各种减压表和治疗表，使潜水减压病发病率明显得到控制，同时使大量减压病患者因及时得到 Haldane 制定的加压治疗表的治疗，绝大多数都避免了死亡或伤残，有的甚至获得了痊愈。到此时，减压病的病因是气泡才为世界所公认。 1968 年， Spencer 首次用多普勒超声探测仪直接探测到减压病患者体内的气泡信号，进行了加压治疗后，原有症状体征消失，气泡信号也不再存在。这为减压病的病因是气泡增加了新的实验依据。因此，我们先才有充分的证据得出一个结论，即气泡是造成减压病的直接原因。
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[转载]为什么潜水必须逐级减压
zqhero 2011-3-13 09:05
为什么潜水必须逐级减压 精选 已有 659 次阅读 2011-3-12 12:14 | 个人分类: 潜水医学 | 系统分类: 科普集锦 | 关键词:office style 潜水 上次文章中提到在 19 世纪中叶，随着潜水技术的提高，人们逐渐在潜水实践中发现了减压病。但当时人们并不清楚为什么会产生这样的疾病， 60 年代未（ de Mericout ）知道这种得病主要由于上升太快； 70 年代初（ Bucquoy ）也知道了上升太快会引起体内气泡形成。 1878 年法国著名科学家 Paul Bert 发现，如果环境压力减压太快引起体内气泡，其主要成分是氮气。他认为氮气在高压下溶于体内后，减压过快时来不及由肺部扩散排出体外，而在体内形成气泡。据此，他提出：在压缩空气中逗留后，必须缓慢减压，使溶解的氮气得以从容扩散出去不至于在体内形成气泡。但他也未提出明确的实施办法。 为了找到一种安全高效的减压方法，即可预防减压病的发生，又有较高的潜水（高气压）作业效率，许多潜水医学工作者进行了长期的探讨和摸索。到 1890 年 von Schrotter 等提出并开始实施了缓慢减压的具体方法：下潜和上升都缓慢地等速进行。他们对于当时空气通风式潜水认为每分钟上升 0.5 m （即每上升 10 m 用 20 min ）的减压速度是安全的；后来，又有人认为每分钟上升 0.4 m （即每上升 10 m 用 25 min ）才安全。这样的方法就是所谓的“等速减压（ uniform decompression ）。 使用等速减压法后，比盲目地快速出水要安全得多，但下潜与上升费时太多，降低了潜水（高气压）作业效率；而且发现这种方法并不能完全避免减压病的发生。因此等速减压方法的安全性高效性均不尽人意。 1907 ～ 1908 年， J ． S ． Haldane 在系统调查和实验研究的基础上，提出了新的理论和更加有效的减压方法，即阶段减压法（ stage decompression ）。有关此法的理论和实践，不但使潜水减压病的发病率比以前更显著地降低，而且为此后的理论和实践开辟了先河。其基本规律和概念，至今仍被遵守和运用，尤其在常规的空气通风式潜水中。 关于减压的问题，我们需要了解一些概念。首先要了解潜水惰性气体，空气中的氮就是一种惰性气体，这与化学上的惰性气体概念不同。当人体暴露在高压环境中，压缩空气中的惰性气体会逐渐溶解在血液中，血液中的惰性气体又进一步溶解在组织中。这样一个过程是需要一定时间才能达到平衡，一般情况下，需要 10 多个小时才能达到平衡。因此在短时间内，身体内的惰性气体是按照一定规律上升的。人们根据气体扩散的原理和血液循环的知识推算出这种上升的规律是符合指数规律的。也就是说上升的速度是逐渐变慢的。 显然，潜水时间越长，体内惰性气体溶解的量越多。当体内惰性气体的量达到一定水平后，在返回水面逐渐上升过程，周围环境压力逐渐下降，体内的惰性气体就需要按照物理学定律向外界扩散。如果上升速度太快，例如直接回到水面。那么就会出现类似我们打开一个啤酒瓶的情况，组织和血液中的惰性气体可以在局部生成气泡，就会产生减压病。 Haldane 在系统调查和实验研究的基础上，发现一个重要现象。他们发现只要潜水深度不超过 12 米，这个深度下无论潜水时间多长，即使直接出水也几乎没有人发生减压病。他们从这个现象中推测，体内惰性气体是周围环境压力的 2-2.2 倍（这个就是过饱和安全系数），不会有减压病的危险。那么按照这样的推测，如果在 30 米（ 4 个大气压）水中潜水无论时间再长，直接上升到 10 米（ 2 个大气压）是安全的，在 10 米的深度下，停留一段时间，体内的惰性气体会逐渐释放出来，达到平衡后，就可以直接出水了。 当然，实际潜水的时候，例如在10米这个深度，不需要等到完全平衡，只要体内惰性气体减少一部分，例如从4个大气压降低到3个大气压，就可以上升到5米（1.5个大气压），这样作不仅可以尽快回到水面，而且由于周围环境压力下降可加快体内惰性气体的安全释放。另外 即使在深度达到 30 米，只要时间不太长（7小时以内，实际也远少于这个时间），体内的实际惰性气体并没有达到最多，经过计算，如果体内惰性气体只溶解到3个大气压， 可能直接上升到 5 米（1.5个大气压）进行停留，都是安全的。 经过详细的理论计算，按照在安全的前提下，减少水下停留的时间的原则，潜水医学家把各种深度和时间的潜水都制定了比较安全的减压程序。这些程序汇总成表格，就是减压表。现在这些减压表可以做成计算机软件，可以让潜水员在水下使用。
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为什么潜水必须逐级减压
热度 8 孙学军 2011-3-12 12:14
上次文章中提到在 19 世纪中叶，随着潜水技术的提高，人们逐渐在潜水实践中发现了减压病。但当时人们并不清楚为什么会产生这样的疾病， 60 年代未（ de Mericout ）知道这种得病主要由于上升太快； 70 年代初（ Bucquoy ）也知道了上升太快会引起体内气泡形成。 1878 年法国著名科学家 Paul Bert 发现，如果环境压力减压太快引起体内气泡，其主要成分是氮气。他认为氮气在高压下溶于体内后，减压过快时来不及由肺部扩散排出体外，而在体内形成气泡。据此，他提出：在压缩空气中逗留后，必须缓慢减压，使溶解的氮气得以从容扩散出去不至于在体内形成气泡。但他也未提出明确的实施办法。 为了找到一种安全高效的减压方法，即可预防减压病的发生，又有较高的潜水（高气压）作业效率，许多潜水医学工作者进行了长期的探讨和摸索。到 1890 年 von Schrotter 等提出并开始实施了缓慢减压的具体方法：下潜和上升都缓慢地等速进行。他们对于当时空气通风式潜水认为每分钟上升 0.5 m （即每上升 10 m 用 20 min ）的减压速度是安全的；后来，又有人认为每分钟上升 0.4 m （即每上升 10 m 用 25 min ）才安全。这样的方法就是所谓的“等速减压（ uniform decompression ）。 使用等速减压法后，比盲目地快速出水要安全得多，但下潜与上升费时太多，降低了潜水（高气压）作业效率；而且发现这种方法并不能完全避免减压病的发生。因此等速减压方法的安全性高效性均不尽人意。 1907 ～ 1908 年， J ． S ． Haldane 在系统调查和实验研究的基础上，提出了新的理论和更加有效的减压方法，即阶段减压法（ stage decompression ）。有关此法的理论和实践，不但使潜水减压病的发病率比以前更显著地降低，而且为此后的理论和实践开辟了先河。其基本规律和概念，至今仍被遵守和运用，尤其在常规的空气通风式潜水中。 关于减压的问题，我们需要了解一些概念。首先要了解潜水惰性气体，空气中的氮就是一种惰性气体，这与化学上的惰性气体概念不同。当人体暴露在高压环境中，压缩空气中的惰性气体会逐渐溶解在血液中，血液中的惰性气体又进一步溶解在组织中。这样一个过程是需要一定时间才能达到平衡，一般情况下，需要 10 多个小时才能达到平衡。因此在短时间内，身体内的惰性气体是按照一定规律上升的。人们根据气体扩散的原理和血液循环的知识推算出这种上升的规律是符合指数规律的。也就是说上升的速度是逐渐变慢的。 显然，潜水时间越长，体内惰性气体溶解的量越多。当体内惰性气体的量达到一定水平后，在返回水面逐渐上升过程，周围环境压力逐渐下降，体内的惰性气体就需要按照物理学定律向外界扩散。如果上升速度太快，例如直接回到水面。那么就会出现类似我们打开一个啤酒瓶的情况，组织和血液中的惰性气体可以在局部生成气泡，就会产生减压病。 Haldane 在系统调查和实验研究的基础上，发现一个重要现象。他们发现只要潜水深度不超过 12 米，这个深度下无论潜水时间多长，即使直接出水也几乎没有人发生减压病。他们从这个现象中推测，体内惰性气体是周围环境压力的 2-2.2 倍（这个就是过饱和安全系数），不会有减压病的危险。那么按照这样的推测，如果在 30 米（ 4 个大气压）水中潜水无论时间再长，直接上升到 10 米（ 2 个大气压）是安全的，在 10 米的深度下，停留一段时间，体内的惰性气体会逐渐释放出来，达到平衡后，就可以直接出水了。 当然，实际潜水的时候，例如在10米这个深度，不需要等到完全平衡，只要体内惰性气体减少一部分，例如从4个大气压降低到3个大气压，就可以上升到5米（1.5个大气压），这样作不仅可以尽快回到水面，而且由于周围环境压力下降可加快体内惰性气体的安全释放。另外 即使在深度达到 30 米，只要时间不太长（7小时以内，实际也远少于这个时间），体内的实际惰性气体并没有达到最多，经过计算，如果体内惰性气体只溶解到3个大气压， 可能直接上升到 5 米（1.5个大气压）进行停留，都是安全的。 经过详细的理论计算，按照在安全的前提下，减少水下停留的时间的原则，潜水医学家把各种深度和时间的潜水都制定了比较安全的减压程序。这些程序汇总成表格，就是减压表。现在这些减压表可以做成计算机软件，可以让潜水员在水下使用。
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潜水历史和潜水病的发现
热度 7 孙学军 2011-3-10 13:07
潜水历史和潜水病的发现
我在科学网从没有写过潜水医学的文章，主要是因为把主要精力放在氢气生物学效应方面的宣传上，目前来看效果不错。最近一年写了一些关于研究生培养和科研规律方面的杂文。最近有一点闲心，觉得应该写一些潜水医学方面的文章 。 先谈谈历史吧， 我们一般将潜水减压病称为潜水病。为了让大家对减压病有一个相对全面的了解，需要介绍一下潜水历史。 潜水这个事情似乎与许多人没有关系，实际上是一种错误的认识。我们在游泳的时候，经常有人会扎猛子，其实扎猛子就是潜水的一种类型，而且扎猛子是一种非常危险的事情，将来我会 专门另写一篇文章给大家分析 这个问题，暂且不表。既然扎猛子是一种潜水，那么潜水的历史就悠久了。根据考证，人类自有文字记载，就有潜水活动。 据考古发掘所见推测，在美索不达米亚时代，就有潜水采集珍珠的记载。中文的“泳”字，意思就是 扎猛子，在我们古代有一本著名的著作《诗经》，有这样的诗句“汉水广矣，不可泳思”，说明哪个时代就有这个事情了。 扎猛子从严格意义上还不能算潜水，因为扎猛子不能解决人在水中持续呼吸的问题，至少不能算现代意义上的潜水，真正意义的潜水要提一个比较著名的人物，这个人名字如雷贯耳，就是 天文学家哈雷 。为了解决水下连续呼吸的问题，当时人们使用了一种很聪明的办法，就是采用一种很简单的潜水方式，简单说，就是用大浴缸把自己扣在河底。 1690 年，哈雷（ Edmund Halley ）进一步改进了潜水方式，这个时候已经有了专门潜水浴缸（潜水钟），钟内空气可通过水面吊下的重空气桶连续补充（图 1 ）。在这个系统的早期实验阶段，他曾经和四名伙伴在泰晤士河 20 米 水下停留了约 1.5 小时 。 1716 年，哈雷使用进一步改进的潜水钟在水下 20 米 持续停留了 4 小时。 图 1 哈雷和潜水钟 后来，人们觉得用这么个大钟潜水不方便，既然潜水的主要问题是解决呼吸问题，那么只要能给头部供应空气就可以了，沿着这个思路，人们就设计出一个很小潜水钟，小到只需要把头罩进去就可以，这样的小型潜水钟实际就演变成了潜水头盔。这个时候，人们掌握了一个重要技术，就是可以把空气加压的技术，可以从水面把空气持续地通过管道给水下人员供应压缩空气。 至此，现代意义的潜水方式就诞生了。在这个过程中，不得不水一个德国铜匠叫希比（ Augustus Siebe ）。他是世界上第一个实用性潜水装具的发明人。希比对潜水装具的主要贡献是对潜水装具进行改进。希比将头盔与防水服在衣领处密封连接起来，并安装了一个排气阀（图 2 ）。希比潜水装具是标准空气通风式重潜水装具的鼻祖。 图 2 希比潜水服和头盔 希比发明了潜水服带来了潜水技术的革命，过去人们潜水深度都比较小，很少能超过 20 米 ，时间也比较短（这个很关键）。希比的潜水服能让人们很容易超过这个深度和时间的限制。也直接导致了一个人为疾病的产生，那就是潜水减压病。因为潜水减压病发生需要两个重要条件，一是人体内要溶解足够多的氮气，氮气是靠呼吸高压空气的时候溶解在血液中，这需要足够时间和压力。这就需要在水下停留足够多的时间。二是从一定深度下达到足够快的速度上升。希比的发明不小心提供了这两个条件。于是发生了以下这个故事。 1840 年，在英国朴次茅斯港外一个重要军用锚地，英国皇家工程部队负责打捞英国海军战列舰皇家乔治号的残骸。当时，已经有多种潜水装具可供选用。工程指挥官帕斯里决定利用这次绝佳机遇，正式检验评估希比潜水装具。 当帕斯里上校的打捞工程结束后，在一官方历史学家的记录中，谈到了下述内容：“所有经验丰富的潜水员都遭受风湿病与感冒的反复侵袭。”这些潜水员一天工作 6-7 小时，作业深度多为 20 -25 米 。帕斯里与其他人都没有意识到这些症状的真正意义。这些所谓的风湿病症状实际上代表潜水减压病的首次发现。 从此以后，经过半个世纪的研究，以英国海军为代表的一批科学家，特别是呼吸生理学家 John Scott Haldane (1892-1964) 终于弄清楚潜水减压病的发病原因。是因为在高压下呼吸高压空气后，溶解在血液和组织中的氮气，当环境压力快速降低时，这些气体不能顺利经过循环呼吸释放到体外，在局部形成了气泡，导致一系列临床表现的一种潜水疾病。也建立了通过有步骤分阶段减压避免潜水减压病的方法，和采用加压舱治疗潜水减压病的方案。为限制篇幅，关于减压病的细节将来有时间再写。 关于潜水减压病的科普书（中英文） Appendix.A.pdf Appendix.B.pdf 目 录.doc breathing_apparatus.pdf chapter1.pdf chapter2.pdf chapter3.pdf chapter4.pdf chapter5.pdf chapter6.pdf chapter7.pdf chapter8.pdf chapter9.pdf chapterx10.pdf 附录B 计算表和计算公式.doc 第一章潜水物理学.doc 第二章 潜水气压伤.doc 第三章空气潜水.doc 第四章呼吸气体的毒性.doc 第五章 潜水高气压环境对心肺功能的影响.doc 第六章 潜水环境的不利因素.doc 第七章 潜水减压病.doc 第八章 潜水减压病的预防.doc 第九章 潜水减压病的治疗.doc 目 录.doc
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我和方舟子：大象的鼻子为什么那么长
热度 7 smallland 2011-2-22 19:09
方舟子说，大象的长鼻子是因为潜水呼吸的功能而进化（看底下的原文），它的祖先也是生活在水边，善于游泳和潜水。对此观点，深以为不妥，提一点不同的意见。 咋看起来，那么长的鼻子潜水时好像有用，但这仍可能是“借用”，而不是原始的进化动力。关于进化过程中的“借用”，就先不多说了，譬如羽毛和飞翔功能，看看我最近的 另一片文章 吧。 为什么说是借用呢？你想想，在水边生活，善于游泳的动物很多，它们都能“很快”适应，就是一个憋气问题。具体怎么憋，我就不清楚了。人经过训练，憋几分钟也没问题，要进化出这样的本领，不需要太长的时间。 始祖象，大象的近亲或祖先，既然善于游泳，肯定就已经会憋气了，有“必要”再进化出一根长长的鼻子？生物进化是没有方向的，不是预先设计好了的，要进化“潜水管”功能的鼻子，如果只有1公分或几公分长，起不到什么关键作用。如果只有几公分，那个游泳的家伙也不敢放肆的呼吸，一旦不小心潜深了一点，岂不呛坏了肺？既然从一开始就没有潜水的实用功能，怎么还会继续“疯狂”地延长呢？从进化逻辑看，“潜水”论是不成立的。看看始祖象的照片，也看不出鼻子有潜水的功能。 所以，大象的长鼻子不是在水中进化出来的，相反，是脱离了水中生活在陆地上进化出来的。这个过程，肯定有我们不清楚的偶然因素，很可能是伴随着巨大的身体一起进化的。那样巨大的身躯，要么进化出像恐龙一样的长脖子，要么进化出类似功能的机构，否则为了喝地上的一点水，吃地上的一口草，都要低下头，是很困难的。看看长颈鹿，脖子够长的，喝点水多费劲。大象如果没有长长的鼻子，想喝水就要趴下了。当然，进化成犀牛河马一样的低矮身材似乎也可以，但大象没走这条路线。 那么，大象为什么“非要”长得如此巨大？性选择！ 大象不是靠暴力和强奸征服母象群，而是靠雄性之间的斗争，同时，母象群也选择身材巨大的雄性。为了和别的动物竞争，没必要长的那么大。 如果长鼻子在日常生活中有用，能提高生存的机会，就不能排除原始的母象喜欢长鼻子雄性的可能性。自然选择有用的机构常常进化成性选择的指标，这一现象在动物界比比皆是。其实人类的鼻子也有类似的情形，如果寒冷地带的大鼻子有点好处，就不排除女人喜欢高鼻子男人的可能性。白种人中，你仔细看看，鼻骨的根基处有”故意“抬高的意思。也就是说，白种人鼻子的”地基“就比我们高，这就是性选择中的”欺骗“现象。 如果人类某个种族也进化出更长的鼻子，那肯定是性选择的结果，而不是当潜水员的需要，尽管最长鼻子的家伙可能真的适合潜水（开玩笑）。 ============================================================ 严肃点：我对方先生是很尊重的，尊重他的胆量和勇气。他的打假跟王海打假差不多，对社会总是有贡献，不管他自己得到了什么，不管他本人的目的是什么。我相信被惹恼的人，或多或少跟”假“会有关系，否则也不会恼。 方先生写的科普，我几乎没看过，因为今天看了 李先生质疑大象为什么不长毛 ，想起来关注一下方的科普。本文仅仅是关于大象鼻子的问题，与别的问题无关。 ============================================================ 方舟子的原文： http://blog.sina.com.cn/s/blog_474068790100j9cn.html 大象的鼻子为什么那么长？ (2010-05-19 20:49:18) 现存的三种大象（亚洲象、非洲丛林象和非洲森林象）自己组成了哺乳动物的一个目——长鼻目，那条长长的鼻子是大象最引人注目的特征。大象的鼻子就像人的手一样有用，大象用它来抓住食物送到嘴里吃，用它吸水（一次能吸14升）喝或冲澡，用它当武器鞭打或抛掷敌人，用它擦眼睛，用它向情敌示威，用它相互爱护、打招呼，比如两头大象见面时会相互握鼻子，就像人见面握手一样…… 长鼻子当然是从短鼻子进化来的。根据自然选择学说，大象祖先的鼻子变得越来越长，是因为长鼻子对它们的生存有优势。那么，大象的长鼻子有上述这么多的用处，究竟哪一个是促进它进化的关键呢？ 大象的鼻子还有一个平时不会用到的作用。大象有时要横渡河流或湖泊，这时它会在河底或湖底走，即使河水、湖水很深，深到把它淹没了，也难不倒它，因为它可以把鼻子伸到水面上呼吸，就像一根通气管。其实大象也是游泳高手，能游几个小时，本来不必用这么笨的方法过河，这似乎反映了它的某种本能。大象即使在游泳时，也喜欢高举着鼻子。据推测，尼斯湖“水怪”就是一头在游泳的马戏团大象，它高举的鼻子被当成了怪物的头和脖子。 如果我们人也给自己装一个像象鼻子那么长的通气管，是不是也能像大象那样潜那么深呢？一头非洲象的肩高可以超过4米，但它被水淹没时，它的肺底部距离水面大约是2米，在这个深度要承受大约150毫米汞柱（mmHg）的水压。那里的血管的血压必须比这还高，不然就没法把血液灌注给其他组织了。但是肺通过长鼻子通到了水面，肺泡的压力接近大气压，是0 mmHg。这样，在肺的底部，压力从0 mmHg突然增加到大于150 mmHg。 裹着两层薄膜，叫做胸膜。里面那层膜紧贴在肺上，叫脏胸膜。外面那层贴附在胸腔内面，叫壁胸膜。两层膜之间是一个密闭的腔隙，叫胸膜腔。胸膜腔里有一些浆液，起到润滑作用，减少呼吸时的摩擦。胸膜只是薄薄的一层细胞，厚度只有30微米，里面有毛细血管，在水深2米时血压超过了150 mmHg。而胸膜腔的压力接近大气压。也就是说，此时胸膜毛细血管的压力一边是0 mmHg，一边是150 mmHg，血管将会破裂！即使给我们人安一个长鼻子，也没法像大象那样潜水，否则会导致内出血。 那么为什么大象安然无恙呢？早在1681年，都柏林一位医生在解剖一头被烧死的大象时，发现有一点很奇怪：看不到大象有胸膜腔。以后的研究也证实了，在大象的两层胸膜之间，充满了结缔组织，只不过这些结缔组织比较松散，所以呼吸时还是能够滑动。大象的胸膜也由厚实的结缔组织组成，厚达500微米。胸膜里的毛细血管被厚厚的结缔组织保护起来了。这样就避免了大象潜水呼吸时发生血管破裂。同样，为了避免在潜水呼吸时导致肺部下面的横隔膜破裂，大象的横隔膜非常厚，厚达3厘米，比其他哺乳动物的厚得多。 如果对大象来说，潜水呼吸只是像现在这样偶尔为之，值得对身体构造如此大动干戈吗？在大象进化的早期，潜水呼吸必定对它们的生存极为重要，重要到它们的身体结构必须出现相应的变化才能繁衍下去。大象的祖先很可能是生活在水中的。 我们怎么知道大象的祖先是怎么生活的呢？一种办法是把大象和其他哺乳动物进行比较，看哪一种和它的亲缘关系最近。通过比较基因序列，人们发现和大象最接近的是生活在水中的海牛目动物（包括三种海牛和儒艮）。大象的一些 肺的表面上包裹着两层薄膜，叫做胸膜。里面那层膜紧贴在肺上，叫脏胸膜。外面那层贴附在胸腔内面，叫壁胸膜。两层膜之间是一个密闭的腔隙，叫胸膜腔。胸膜腔里有一些浆液，起到润滑作用，减少呼吸时的摩擦。胸膜只是薄薄的一层细胞，厚度只有30微米，里面有毛细血管，在水深2米时血压超过了150 mmHg。而胸膜腔的压力接近大气压。也就是说，此时胸膜毛细血管的压力一边是0 mmHg，一边是150 mmHg，血管将会破裂！即使给我们人安一个长鼻子，也没法像大象那样潜水，否则会导致内出血。 那么为什么大象安然无恙呢？早在1681年，都柏林一位医生在解剖一头被烧死的大象时，发现有一点很奇怪：看不到大象有胸膜腔。以后的研究也证实了，在大象的两层胸膜之间，充满了结缔组织，只不过这些结缔组织比较松散，所以呼吸时还是能够滑动。大象的胸膜也由厚实的结缔组织组成，厚达500微米。胸膜里的毛细血管被厚厚的结缔组织保护起来了。这样就避免了大象潜水呼吸时发生血管破裂。同样，为了避免在潜水呼吸时导致肺部下面的横隔膜破裂，大象的横隔膜非常厚，厚达3厘米，比其他哺乳动物的厚得多。 如果对大象来说，潜水呼吸只是像现在这样偶尔为之，值得对身体构造如此大动干戈吗？在大象进化的早期，潜水呼吸必定对它们的生存极为重要，重要到它们的身体结构必须出现相应的变化才能繁衍下去。大象的祖先很可能是生活在水中的。 我们怎么知道大象的祖先是怎么生活的呢？一种办法是把大象和其他哺乳动物进行比较，看哪一种和它的亲缘关系最近。通过比较基因序列，人们发现和大象最接近的是生活在水中的海牛目动物（包括三种海牛和儒艮）。大象的一些解剖结构和它的发育过程也和海牛目动物很像，都是水生动物的特征。 另一种办法是找到大象祖先的化石。已经发现的古象化石有400多种，其中最古老的是生活在大约5千万年前的莫湖象，也叫始祖象。始祖象像猪那么大，形状像现在分布在东南亚和美洲的貘，有一个向前突出的鼻子。貘生活在热带丛林的河流和沼泽中，善于游泳和潜水。始祖象的化石是在埃及北部的沙漠中发现的，但是在几千万年前那里覆盖着亚热带雨林和沼泽。有很多证据表明始祖象就生活在河流或沼泽中，以水生植物为食。和始祖象差不多同时的其他古象也是如此。以后随着气候变化，森林消失，河流、沼泽干涸了，才迫使大象改为到陆地生活，但祖先的遗产则继承了下来。 大象的鼻子为什么那么长？这个问题的答案有点出乎意料，但是很合理：为了能潜水呼吸。长鼻子其他对现在的大象更有用的功能，都是后来衍生出来的。 （《中国青年报》2010.5.19）
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前苏联LPL潜水飞机
lixie6110532 2008-10-21 12:34
1934 年， B.P. 乌沙可夫开始设想一种飞机和潜艇的结合兵器。 1936 年，军事科研检查委员会（ NIVK ）比较欣赏这个创意，于是允许他继续设计，次年组建了乌沙可夫为首的设计小组。 1938 年，经过反复设计和修改，完成了这种飞行潜艇或是潜水飞机的方案，這就是 LPL 项目。 LPL 是一种用于打击敌人水面舰艇，基地巡逻，雷场维护和舰队护卫的潜水飞机，它能在空中飞行，发现目标后凭借高速占领有利的伏击位置，然后水上降落并潜入水下，接近和攻击敌人。 LPL 有三台 1200 马力的发动机，它能以时速 200 公里 飞行，但是由于水下是靠蓄电池航行，所以只能有 2-3 节的航速，而且水下活动最多不过 5 -6 海里 。 设计中 LPL 的一种作战方式就是在白天接近敌人港口，在空中侦察，寻找有利的航道，然后降落到水面。天黑后 LPL 将航行到敌港附近，然后潜入水下，渗透并袭击敌人港口。 LPL 有 3 名乘员，但是他们有 2 个驾驶舱，飞行用的前部飞行舱和脊背上高耸的航海舱。 LPL 可携带 2 枚 457mm 鱼雷和 2 挺防卫机枪。鱼雷挂载在机腹，这是水下发射的潜艇用鱼雷，不知道可不可以投掷。 LPL 的一些其他数据，起飞重量 15000kg ，航程 800km ，潜深 45m ，最多可以在水下停留 48 小时。
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