Минимальное давление перенасыщения. Кавитация in vitro
Почти 100 лет проводятся погружения водолазов и исследования в этой области, а механизмы декомпрессии еще полностью не поняты и разработка декомпрессионных методов еще идёт по пути проб и ошибок. Тем не менее накопленный опыт сделал профессию водолаза реальной и достаточно безопасной. В данной главе рассмотрены физические и биологические принципы, которые, как считают, важны для понимания процесса декомпрессии; дан обзор современной практики проведения декомпрессии, как она осуществляется согласно ряду водолазных справочников; обсуждены проблемы разработки режимов декомпрессии. Представлен метод расчета режимов и описаны серии экспериментов по проведению декомпрессии.
С самых первых дней проведения исследований по декомпрессии предполагали, что нерастворенный газ служит причиной болезни декомпрессии, хотя были предложены также и другие механизмы ее развития. До сих пор газовые пузырьки считают наиболее вероятной причиной болезни декомпрессии, но в настоящее время известно, что они наряду с механическим оказывают и физиологический эффект, который может быть равным или даже более опасным и сохраняться в течение длительного времени.
Тенденция к образованию в жидкости газовых пузырьков или микрополостей, обусловлена величиной давления перенасыщения (АР), которую определяют как разность между совокупностью напряжений компонентов растворенного газа (EPi) и барометрическим давлением (Рв).
Минимальная величина давления перенасыщения, необходимая для образования по крайней мере хотя бы одного газового пузырька, известна как порог перенасыщения.
Считают, что существует два основных механизма возникновения кавитации. Schoenbein в 1837 г. предположил, что пузырьки образуются из ранее существовавших в жидкости газовых мельчайших полостей, известных в настоящее время как газовые зародыши. Doring высказал в 1937 г. мнение о первоначальном образовании газовых пузырьков из микроскопических пустот, образованных круговым движением молекул. По-видимому, оба этих механизма обоснованы, но для первоначального образования газовых зародышей необходима более высокая степень перенасыщения, чем имеющая место при проведении подводных погружений. С другой стороны, газовые зародыши превращаются в пузырьки при перенасыщении, составляющем всего 0,21 кгс/см2. Ниже будут рассмотрены результаты исследований, подтверждающих существование газовых зародышей.
Кавитация in vitro
Приложение гидростатического давления к воде или желатину, особенно с высокой скоростью компрессии, уменьшает число газовых пузырьков, формирующихся при последующей декомпрессии. Считают, что это происходит из-за частичного растворения газовых зародышей во время компрессии. Применение гидростатического давления используют в настоящее время как специфическую пробу на газовые зародыши.
Фильтрация желатина до компрессии также снижает последующее развитие в нем кавитации. Фильтр с радиусом пор 0,45 мкм наполовину уменьшает уровень образования газовых пузырьков и увеличивает порог давления перенасыщения с 1,5 до 2,5 кгс/см2. Фильтр с радиусом пор 0,18 мкм уменьшает уровень образования газовых пузырьков почти в 10 раз и повышает порог давления перенасыщения до 6 кгс/см2.
Для объяснения наблюдаемых явлений Jount и соавт. (1979) предположили, что газовые зародыши соединяются с частицами, имеющими размеры такого же порядка. Размер каждого отдельного зародыша определяет критический уровень перенасыщения жидкости, при котором этот зародыш превращается в газовый пузырек. По мере увеличения перенасыщенности жидкости газом в процесс вовлекаются более мелкие газовые зародыши, что ведет к образованию большого числа пузырьков.
