«Респирационные калориметры для изучения дыхательного газообмена и энергетических превращений у человека»

Аппарат опирается на четыре тяжелые железные ножки. К этим ножкам прикреплены два швеллера, на которых покоится конструктивный каркас камеры калориметра. Метод разделения внешних асбестовых панелей показан на схеме. Чтобы обеспечить освещение камеры, внешняя стенка перед стеклянными окнами сделана из стекла, а не из асбеста. Передняя секция внешнего кожуха может быть легко снята для введения пациента.

В этой камере невозможно взвесить кровать и постельные принадлежности, и поэтому данный калориметр нельзя использовать для точного определения влаги, испаряемой с легких и кожи испытуемого, поскольку здесь (как и почти в любой форме респирационной камеры) абсолютно невозможно различить количество воды, испаренной с постельных принадлежностей, и воды, испаренной с легких и кожи испытуемого. В калориметре со стулом весовые устройства позволяют взвешивать стул, одежду и т. д. и, таким образом, распределять общее количество испаренной воды между потерями со стула, мебели и тела человека. Ввиду того, что воду, испаряемую с кожи и легких, определить не удалось, вся внутренняя часть камеры калориметра с кроватью была покрыта белой эмалевой краской, что придает ей светлый вид и делает ее гораздо более привлекательной для новых пациентов. Лампа накаливания, расположенная над головой спереди, очень хорошо освещает камеру, и, по правде говоря, пищевой шлюз расположен так, что можно лежать на койке и фактически смотреть наружу через одно из окон лаборатории.

Fig. 26.—Cross-section of bed calorimeter, showing part of steel construction, also copper and zinc walls, food-aperture, and wall and air-resistance thermometers. Cross-section of opening, cross-section of panels of insulating asbestos, and supports of calorimeter itself are also indicated.

В отношении этого калориметра были приняты особые меры предосторожности, чтобы сделать его максимально комфортным и привлекательным для новых и, возможно, встревоженных пациентов. Покраска стен, несомненно, приводит к конденсации большего или меньшего количества влаги, так как краска, безусловно, поглощает больше влаги, чем металлическая поверхность меди. Однако основная ценность определения воды, испаренной внутри камеры во время эксперимента, заключается не в изучении испарения воды как такового, а в том, что для испарения воды требуется определенное количество тепла, и, очевидно, точное измерение теплопродукции должно включать измерение количества испаренной воды. Что касается измерения тепла, то не имеет значения, испаряется ли вода с легких или кожи испытуемого, или с одежды, постельных принадлежностей или стен камеры; поскольку на каждый грамм воды, испаренной внутри камеры, из любого источника, должно было быть поглощено 0,586 калории тепла.

Аппарат в усовершенствованном виде очень чувствителен. Пребывание в камере не вызывает дискомфорта; на самом деле, в эксперименте, проведенном в январе 1909 года, испытуемый оставался внутри камеры в течение 30 часов. С пациентами-мужчинами не возникает трудностей при сборе мочи. Никаких приспособлений для дефекации не предусмотрено, поэтому в длительных экспериментах мы обычно опорожняем нижний отдел кишечника с помощью клизмы, чтобы как можно дольше отсрочить необходимость дефекации. Ни в одном из проведенных до сих пор экспериментов мы не сталкивались с трудностями, связанными с необходимостью удаления пациента из-за потребности в дефекации в тесных условиях. Весьма вероятно, что для большинства больных пациентов эксперименты не будут длиться более 8–10 часов, и, следовательно, аппарат в данной конструкции должен давать весьма удовлетворительные результаты.

При тестировании аппарата методом электрической проверки было установлено, что он чрезвычайно точен. Когда испытание проводилось со сжиганием спирта, как описано далее, было обнаружено, что большое количество влаги, по-видимому, удерживаемое белой эмалевой краской на стенах, искажает определение воды в течение нескольких часов после начала эксперимента, и только после нескольких часов непрерывной вентиляции содержание влаги в воздухе снижается до достаточно низкого уровня, чтобы установить равновесие между влагой, сконденсировавшейся на поверхности, и влагой в воздухе, и, таким образом, чтобы измеренное количество влаги в сосудах с серной кислотой было равно количеству влаги, образовавшейся при сжигании спирта. Следовательно, практически во всех экспериментах с алкогольной проверкой, особенно кратковременных, с этим калориметром значения для воды неизменно несколько завышены. Сравнение экспериментов с алкогольной проверкой, проведенных с калориметрами с кроватью и со стулом, проливает интересный свет на способность краски поглощать влагу и еще раз подчеркивает необходимость избегать использования гигроскопичных материалов внутри аппарата, в котором должны проводиться точные определения влаги, выделяемой телом.

Детали калориметра с кроватью лучше показаны на рис. 4. Отверстие спереди здесь удалено, и четко видна деревянная направляющая, по которой скользит рама, поддерживающая койку. Компенсатор давления (см. стр. 71) в частично растянутом состоянии показан подключенным к трубке входящего воздуха, а на верхней части калориметра, соединенный с компенсатором давления, находится манометр Зондена. На полу справа видна катушка сопротивления, используемая для электрических испытаний (см. стр. 50). Ряд соединений внутри камеры слева выполнен электрическими проводами или резиновыми трубками. Из пяти соединений, выходящих через отверстие, слева направо мы имеем: во-первых, резиновое соединение с пневмографом, затем трубку для соединения со стетоскопом, затем электрический термометр сопротивления, телефон и, наконец, кнопку для вызова звонком. Соединения для пневмографа и стетоскопа выполнены с приборами, находящимися снаружи на столе слева от калориметра с кроватью.

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА.

Хотя можно произвольно контролировать температуру калориметра путем увеличения или уменьшения количества отводимого тепла и тем самым точно компенсировать тепло, выделяемое испытуемым, при этом гидротермический эквивалент самой системы составляет около 20 калорий, с другой стороны, тело испытуемого может претерпевать заметные изменения температуры и тем самым влиять на измерение теплопродукции в заметной степени; ибо если тепло теряется организмом из-за падения температуры тела или накапливается, как показывает повышение температуры, очевидно, что тепло, выработанное за данный период, не будет равно теплу, отведенному и измеренному водяным потоком и скрытой теплотой испаренной воды. Поэтому для проведения точных измерений теплопродукции, в отличие от теплоотдачи, мы должны с большой точностью знать гидротермический эквивалент тела и изменения температуры тела. Самым удовлетворительным методом определения гидротермического эквивалента тела, известным в настоящее время, является принятие удельной теплоемкости тела равной 0,83 [14]. Этот коэффициент, конечно, будет значительно варьироваться в зависимости от веса тканей тела и доли жира, воды и мышечной ткани, присутствующих в нем, но для общих целей в настоящее время нельзя использовать ничего лучшего. Исходя из веса испытуемого и этого коэффициента, можно рассчитать гидротермический эквивалент тела. Остается, таким образом, с большой точностью определить температуру тела.

Рано осознав важность получения точных температур тела в исследованиях такого рода, мы провели ряд исследований, опубликованных в других местах [15], касающихся температуры тела в связи с экспериментами с респирационным калориметром. Вскоре выяснилось, что обычный ртутный клинический термометр не лучше всего подходит для наиболее точных наблюдений за температурой тела, и был использован специальный тип термометра, использующий метод электрического сопротивления. Однако во многих экспериментах с новыми испытуемыми непрактично усложнять эксперимент, прося их вставить электрический ректальный термометр, и поэтому мы были вынуждены прибегнуть к обычному клиническому термометру с измерением температуры во рту, хотя в нескольких случаях измерения проводились в подмышечной впадине и прямой кишке. Для достижения наилучших результатов используется электрический ректальный термометр. Этот аппарат позволяет проводить непрерывное измерение температуры тела глубоко в прямой кишке, незаметно для испытуемого и в течение неопределенного периода времени, причем термометр необходимо извлекать только для дефекации.

В результате этих наблюдений вскоре было обнаружено, что температура тела не является постоянной от часа к часу, а значительно колеблется и претерпевает более или менее регулярный ритм с минимумом между 3 и 5 часами утра и максимумом около 5 часов вечера. В ряде экспериментов, где использовался ртутный термометр под языком, а полученные таким образом наблюдения сравнивались с записями термометра сопротивления, было обнаружено, что при осторожном обращении и избегании мышечной активности, дыхания ртом и питья горячей или холодной жидкости можно получить довольно равномерное согласие между ними. Такие сравнения, сделанные на лаборантах, не могут быть воспроизведены с обычным испытуемым.

Предполагается, что колебания температуры, измеренные ректальным термометром, также справедливы для средней температуры всего тела, но данные по этому вопросу, к сожалению, не так полны, как хотелось бы. В более раннем отчете об исследованиях такого рода несколько экспериментов по сравнению измерений термометром сопротивления глубоко в прямой кишке и в хорошо закрытой подмышечной впадине показали отчетливую тенденцию кривых оставаться параллельными. В настоящее время очень необходимо исследование топографического распределения температуры тела и, в частности, хода колебаний в разных частях тела. Серия электрических термометров сопротивления, помещенных в разные точки толстой кишки, в разные точки желудочного зонда, в хорошо закрытую подмышечную впадину, возможно, прикрепленных к поверхности тела, а у женщин — во влагалище, должна дать очень точную картину распределения температуры тела и, аналогично, указать на пропорциональность колебаний в разных частях тела. Однако до завершения такого исследования необходимо исходить из того, что колебания температуры тела, измеренные электрическим ректальным термометром, являются истинной мерой средней температуры всего тела. Действительно, именно на этом предположении нам необходимо вносить поправки на тепло, потерянное организмом или накопленное в нем. Поэтому мы обычно рассчитываем гидротермический эквивалент, умножая вес тела на удельную теплоемкость тела, обычно принимаемую за 0,83, а затем вносим поправку на колебания температуры тела.

Если учесть, что для испытуемого весом 70 кг разница в температуре в 1° C приведет к разнице в измерении тепла примерно в 60 калорий, легко понять, что важность знания точной температуры тела невозможно переоценить; действительно, вся проблема сравнения прямой и непрямой калориметрии более или менее зависит именно от этого момента, и остается горячо надеяться, что вскоре будут проведены столь необходимые наблюдения за температурой тела.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С КАЛОРИМЕТРОМ.

После обеспечения подходящего аппарата для отвода тепла, выделяемого внутри камеры, и для предотвращения потери тепла путем поддержания адиабатических условий стен, все еще необходимо продемонстрировать способность калориметра точно измерять известные количества тепла. Для этого мы пропускаем электрический ток известного напряжения через катушку сопротивления и таким образом выделяем тепло внутри респирационной камеры. Хотя, несомненно, использование стандартного сопротивления и потенциометра является наиболее точным методом измерения токов такого рода, до сих пор мы основывали наши эксперименты на измерениях, сделанных с помощью чрезвычайно точных портативных вольтметров и миллиамперметров Weston. Благодаря любезности одного из наших бывших сотрудников, г-на С. К. Динсмора, в настоящее время работающего в компании Weston Electrical Instrument Company, мы смогли получить два особенно точных прибора. Миллиамперметр настроен так, чтобы давать максимальный ток 1,5 ампера, а вольтметр показывает от нуля до 150 вольт. Постоянный ток, подаваемый в здание, пропускается через переменное сопротивление для регулировки незначительных колебаний напряжения, а затем через миллиамперметр в манганиновую катушку сопротивления внутри камеры, имеющую сопротивление 84,2 Ом. Два вывода от клемм манганиновой катушки соединяются с вольтметром снаружи камеры, и, следовательно, падение потенциала можно измерять очень точно и так часто, как это необходимо. Ток, подаваемый в здание, удивительно стабилен, но для более точных экспериментов требуется небольшая степень ручной регулировки.

Преимущество электрического метода контроля аппарата заключается в том, что измерения могут быть выполнены очень точно, быстро и за короткие промежутки времени. При проведении экспериментов такого рода мы обычно сначала помещаем катушку сопротивления в калориметр и выполняем соединения. Затем через катушку пропускается ток, и одновременно начинается подача воды через систему поглощения тепла, и весь калориметр как можно скорее приводится в состояние температурного равновесия. Когда температура воздуха и стенок становится постоянной, а система термопар — в равновесии, отмечается точное время и водяной поток направляется в измеритель. В конце одного часа, обычной продолжительности периода, водяной поток отводится от измерителя, измеритель взвешивается, а средняя разность температур воды получается путем усреднения результатов всех разностей температур, отмеченных в течение часа. Обычно во время эксперимента такого рода записи температуры воды делаются каждые 4 минуты; иногда, когда колебания несколько больше обычных, записи делаются каждые 2 минуты.

Расчет тепла, выделенного в аппарате, производится по формуле C × E × t × 0,2385 = калории, в которой C равно току в амперах, E — электродвижущей силе, а t — времени в секундах. Это дает тепло, выраженное в калориях при 15° C. Эту процедуру мы выполняли в результате рекомендации доктора Э. Б. Розы из Национального бюро стандартов. Чтобы перевести значения в 20°, единицу, обычно используемую в калориметрических работах, необходимо было умножить на отношение удельной теплоемкости воды при 15° к удельной теплоемкости воды при 20°. Предполагая, что удельная теплоемкость воды при 20° равна 1, удельная теплоемкость при 15° равна 1,001 [16].

Из многих электрических контрольных испытаний, проведенных с этим типом аппарата, здесь достаточно привести лишь одно, в ожидании специального рассмотрения метода контроля калориметра в готовящейся к публикации работе. Электрический контрольный эксперимент с калориметром со стулом был проведен 4 января 1909 года и продолжался 6 часов. Вольтметр и миллиамперметр считывались каждые несколько минут, вода, собранная в водяном счетчике, тщательно взвешивалась, а разности температур, измеренные на двух ртутных термометрах, записывались каждые 4 минуты.

Тепло, выделенное во время эксперимента, можно рассчитать по данным следующим образом: средний ток = 1,293 ампера; средняя ЭДС = 109,15 вольт; время = 21 600 секунд; коэффициент, используемый для перевода ватт-секунд в калории = 0,2385. (1,293 × 109,15 × 21600 × 0,2385) × 1,001 = 727,8 калории произведено.

В течение 6 часов через поглощающую систему прошло 237,63 килограмма воды.

Среднее повышение температуры составило 3,04° C, общее количество отведенного тепла составило, следовательно, (237,63 × 3,04) × 1,0024 [17] = 724,1 калории.

Таким образом, за 6 часов внутри аппарата выделилось примерно на 3,7 калории больше тепла, чем было измерено водяным потоком, что составляет расхождение около 0,5 процента.

При идеальных условиях манипуляции отвод тепла из калориметра должен происходить с такой скоростью, чтобы точно компенсировать тепло, выделяемое катушкой сопротивления. При этих условиях, следовательно, из калориметра не должно извлекаться и им не должно накапливаться тепло, и его температура должна оставаться постоянной на протяжении всего эксперимента. На практике этого очень трудно достичь, и во время длительного эксперимента, да и во время короткого экспериментального периода, возникают незначительные колебания температуры выше и ниже начальной. Если в камере калориметра было накоплено определенное количество тепла или оно было извлечено из нее, следует внести поправки на изменения температуры камеры. Такие поправки невозможны без надлежащего определения гидротермического эквивалента. Был проведен ряд экспериментов по определению этого гидротермического эквивалента, и результаты записаны далее, вместе с обсуждением характера экспериментов. В результате этих экспериментов удалось внести поправку на незначительные изменения температуры в калориметре.

Интересно отметить, что эти колебания невелики, и поэтому в определении гидротермического эквивалента может быть значительная ошибка, не влияющая особенно на поправки, применяемые в обычном электрическом контрольном испытании. Самая большая трудность, с которой пришлось столкнуться при использовании калориметра как средства измерения тепла, заключалась в обеспечении средней температуры входящей воды. Разность температур между массой воды, протекающей по трубам, и внешней стенкой трубы в лучшем случае значительна. Использование стеклянных трубок с вакуумной рубашкой значительно минимизировало потерю тепла через эту трубку, но желательно, чтобы баллон термометра был помещен точно в центр водяной трубки, иначе будет получено слишком высокое показание температуры. Когда принимаются надлежащие меры предосторожности для получения правильного показания температуры, результаты оказываются весьма удовлетворительными.

При тестировании обоих калориметров большое количество электрических контрольных экспериментов привело к выводу, что расхождения в результатах неизменно были связаны не с потерей тепла через стенки калориметра, а с ошибочным измерением температуры водяного потока.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА КАЛОРИМЕТРА.

Хотя температурный контроль калориметра таков, что в целом средняя температура изменяется лишь на несколько сотых градуса между началом и концом экспериментального периода, при чрезвычайно точной работе необходимо знать количество тепла, которое поглощается при любом повышении температуры. Другими словами, определение гидротермического эквивалента является существенным.

Подавляющее большинство методов определения гидротермического эквивалента материалов сразу исключается, если принять во внимание природу используемого здесь калориметра. Очевидно, что при нагреве камеры существуют два источника тепла: во-первых, тепло внутри камеры; во-вторых, тепло во внешних стенках. Как было описано ранее, цинковая стенка произвольно нагревается так, чтобы ее температурные колебания точно следовали за колебаниями внутренней стенки, поэтому вычислить гидротермический эквивалент по весу металла невозможно. Однако с помощью электрических контрольных экспериментов метод определения гидротермического эквивалента находится под рукой. Общая схема заключается в следующем.

Во время электрического контрольного эксперимента, когда тепловое равновесие полностью установлено и тепло, отводимое водяным потоком, точно уравновешивает тепло, генерируемое в катушке сопротивления внутри камеры, температуре калориметра позволяют медленно повышаться путем повышения температуры входящей воды и, таким образом, отвода меньшего количества тепла. В то же время принимаются все меры для поддержания адиабатического состояния металлических стенок. Поскольку в этот период температура повышается, необходимо нагревать воздух во внешних пространствах с помощью электрического тока. Этим методом можно повысить температуру калориметра на 1 градус или более за 2 часа и установить тепловое равновесие на более высоком уровне. Затем эксперимент продолжается в течение 2 часов на этом уровне, а в следующие 2 часа температуре постепенно позволяют падать путем снижения температуры входящей воды, так что отводится больше тепла, чем генерируется, при этом также принимаются меры для поддержания адиабатичности стенок. При этих условиях тепло, отводимое водяным потоком в период повышения температуры, значительно меньше того, которое фактически выделяется электрическим током, и разница представляет собой количество тепла, поглощенного калориметром в период повышения температуры. И наоборот, в период, когда температура падает, происходит значительное увеличение количества тепла, отводимого водяным потоком, по сравнению с тем, которое генерируется в катушке сопротивления, и разница точно представляет собой количество тепла, отданного калориметром во время падения температуры. Таким образом, можно измерить способность калориметра поглощать тепло во время повышения температуры и количество тепла, теряемого им во время охлаждения. Был проведен ряд таких экспериментов с обоими калориметрами, и было обнаружено, что гидротермический эквивалент калориметра с кроватью составляет около 21 килограмма. Для калориметра со стулом была найдена несколько меньшая цифра, т. е. 19,5 килограмма.

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ РЕСПИРАЦИОННОГО АППАРАТА.

Этот аппарат разработан во многом по принципу аппарата Рено-Рейзе, в том смысле, что существует ограниченный объем воздуха, в котором находится испытуемый и который очищается при прохождении через сосуды, содержащие поглотители воды и углекислого газа. Свежий кислород добавляется к этому потоку воздуха, а затем он возвращается в камеру для дыхания. Этот принцип, чтобы быть точным для определений кислорода, требует абсолютно герметичной системы, и, следовательно, при строительстве камеры и принадлежностей были приняты особые меры предосторожности.

ПРОВЕРКА КАМЕРЫ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ.

Как уже предполагалось, стенки изготовлены из максимально возможных листов меди с минимальным количеством швов и возможностей для утечки. При проверке аппарата на утечки принимаются величайшие меры предосторожности. Применяется небольшое давление воздуха и отмечаются изменения высоты чувствительного манометра. В случаях явной утечки все возможные источники утечки проверяются мыльной пеной, когда в камере создается небольшое давление. В качестве последнего средства, которое в конечном итоге оказалось лучшим методом проверки, помощник заходит внутрь камеры, она герметично закрывается, и создается небольшое пониженное давление. Затем вокруг стенок камеры разливается эфир, и запах эфира вскоре становится заметным внутри камеры, если есть утечка. Многие утечки, которые не удалось обнаружить с помощью мыльной пены, можно легко обнаружить этим методом.

ВЕНТИЛЯЦИЯ КАМЕРЫ.

Особенностями респирационной камеры являются система вентиляционных труб и отверстия для дополнительной аппаратуры для поглощения воды и углекислого газа. Воздух, поступающий в камеру, абсолютно сухой и направляется в верхнюю часть камеры непосредственно над головой испытуемого. Влага, выделяемая легкими и кожей, и выдыхаемые газы имеют тенденцию легко смешиваться с этим сухим воздухом по мере его опускания, и конечная смесь газов отводится через отверстие в нижней части камеры спереди. При этих условиях, следовательно, мы считаем, что достигаем максимального перемешивания газов. Однако даже при такой системе вентиляции мы не считаем, что теоретически достигается наилучшее смешивание газов, и внутри камеры используется электрический вентилятор. В экспериментах, где наблюдается значительная регулярность в продукции углекислого газа и потреблении кислорода, система очень быстро достигает состояния равновесия, и, хотя анализ выходящего воздуха не обязательно точно представляет фактический состав воздуха внутри камеры, он, очевидно, представляет в той же степени от часа к часу состояние равновесия, которое обычно поддерживается в течение всего 6-часового эксперимента.

Внутренняя часть камеры и все приспособления изготовлены из металла, за исключением стула, на котором сидит испытуемый. Он сделан из твердого дерева, хорошо покрыт шеллаком и, следовательно, непористый. С помощью этого калориметра желательно проводить исследования относительно выделения влаги, и, следовательно, необходимо избегать использования всех материалов гигроскопического характера. Хотя стул можно время от времени взвешивать с большой точностью и получать его изменения в весе, очевидно невозможно, в любом типе эксперимента, проведенном до сих пор, дифференцировать воду, испаренную с легких и кожи человека, и воду с его одежды. Последующие эксперименты с металлическим стулом, с минимальной одеждой, с тканью разной текстуры, без одежды, с промасленной кожей и различными другими модификациями, влияющими на испарение воды с тела человека, несомненно, прольют более определенный свет на вопрос выделения воды через кожу. В настоящее время, однако, мы прибегаем к использованию деревянного стула, полагаясь на его изменения в весе, отмеченные весами, чтобы помочь нам распределить испаренную воду между человеком, его одеждой и стулом.

Стенки камеры полужесткие. Из-за калориметрических особенностей этого аппарата непрактично использовать тяжелую котельную сталь или тяжелые металлические стенки, так как инерционность изменений температуры, масса металла и его относительно большой гидротермический эквивалент серьезно мешали бы чувствительности аппарата как калориметра. Поэтому мы используем медные стенки с достаточной степенью жесткости, прикрепленные к прочной опоре из конструкционной стали; и для всех практических целей аппарат можно считать имеющим постоянный объем. Особенно это касается того случая, когда учитывается, что давление внутри камеры во время эксперимента никогда не отклоняется от атмосферного давления более чем на несколько миллиметров водяного столба. Поэтому из измерений этой камеры можно с достаточной точностью вычислить абсолютный объем. Видимый объем был рассчитан как 1347 литров.

ОТВЕРСТИЯ В КАМЕРЕ.

Для связи с внутренней частью камеры, поддержания вентиляционного воздушного потока и обеспечения прохождения потока воды для системы теплопоглотителя и большого количества электрических соединений потребовался ряд отверстий через стенки камеры. Большая важность поддержания этой камеры абсолютно герметичной делает необходимым минимизировать количество этих отверстий, максимально уменьшить их размер и принять дополнительные меры предосторожности для обеспечения их закрытия во время эксперимента. Самым большим отверстием, очевидно, является люк в верхней части, через который входит испытуемый, показанный пунктиром на рис. 7. Хотя входить в камеру таким образом несколько неудобно, вход сверху обладает многими преимуществами. Он легко закрывается и герметизируется горячим воском, и утечка случается редко. Люк сконструирован точно по тому же плану, что и остальная часть калориметра, имея двойные стенки из меди и цинка, систему термопар, нагревательные провода и соединения, а также охлаждающие трубки. Когда он закрыт и загерметизирован, а соединения выполнены с охлаждающими трубками и нагревательными проводами, он выглядит не иначе, чем любая другая часть калориметра.

Следующее по величине отверстие — это проем для подачи пищи, представляющий собой большую, слегка сплющенную трубку из листовой меди, что придает ей овальную форму, закрытую люком, подобным тем, что используются на судах. Дверца люка состоит из тяжелой латунной рамы с толстым стеклянным окном и может быть плотно закрыта с помощью резиновой прокладки и двух винтов-барашков. Снаружи используется аналогичный люк, снабженный трубкой, диаметр которой несколько больше, чем у трубки, соединенной с внутренним люком. Кольцевое пространство между этими трубками заполнено пневматической прокладкой, которую можно надуть, обеспечив тем самым герметичность. Когда одна дверца закрыта, а другая открыта, предметы можно помещать в камеру и извлекать из нее без значительного перемещения воздуха из камеры в помещение или снаружи в камеру.

Воздушные трубки, проходящие через стенку калориметра, представляют собой стандартные 1-дюймовые трубы. Изоляция от медной стенки обеспечивается резиновой пробкой, через которую проходит трубка; пробка плотно вставлена в латунную втулку, прочно припаянную к медной стенке. Это подробно показано на рис. 25, где N — латунная втулка, а M — резиновая пробка, через которую проходит воздушная трубка. Соединение абсолютно герметично, а теплопотери из камеры минимальны благодаря изоляции резиновой пробкой M. Водяной поток входит в камеру и выходит из нее через две трубки, изолированные в двух аналогичных латунных втулках, припаянных к медной и цинковой стенкам. Изоляция между водяной трубкой и латунной втулкой была предметом многочисленных экспериментов и обсуждается на стр. 24. Наилучшая изоляция была достигнута с помощью стеклянной трубки с вакуумной рубашкой, хотя специальные трубки из твердой резины, окружающие электрические термометры сопротивления, также оказались весьма эффективными изоляторами в калориметре для кровати.

Ряд небольших латунных трубок диаметром от 10 до 15 миллиметров припаян к медной стенке вблизи водяных трубок. Они используются для электрических соединений, а также для подключения манометра, стетоскопа и пневмографа. Все эти отверстия тщательно проверяются и перед использованием доказывают свою абсолютную герметичность.

В куполе калориметра, непосредственно над головой испытуемого, находится отверстие для весового аппарата. Оно состоит из трубки из твердой резины, имеющей резьбу на одном конце и ввинченной в латунный фланец, прочно припаянный к медной стенке (рис. 9). Когда аппарат не используется, в это отверстие вставляется сплошная резиновая пробка на латунном стержне, обеспечивающая герметичность. Во время взвешивания тонкая резиновая диафрагма предотвращает утечку воздуха через это отверстие. Утечка тепла через трубку для взвешивания минимизируется за счет того, что эта трубка изготовлена из твердой резины.

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК.

Fig. 27.—Diagram of ventilation of respiration calorimeter. The air is taken out at lower right-hand corner and forced by the blower through the apparatus for absorbing water and carbon dioxide. It returns to the calorimeter at the top. Oxygen can be introduced into the chamber itself as need is shown by the tension equalizer.

Вентиляционный воздушный поток отрегулирован таким образом, что воздух, покидающий камеру, проходит через очистители, где удаляются водяной пар и углекислый газ, а затем, после обогащения свежим кислородом, возвращается в камеру для повторного использования. Общая схема респираторного аппарата показана на рис. 27. Воздух, выходящий из камеры, содержит углекислый газ, водяной пар и исходное количество азота, а также имеет некоторый дефицит кислорода. Для очистки воздуха его необходимо пропустить через поглотители углекислоты и водяного пара, поэтому для проталкивания газа через эти очистительные сосуды требуется определенное давление. Это давление создается небольшим ротационным нагнетателем, который был подробно описан ранее. Воздух последовательно принудительно пропускается через серную кислоту, натронную или поташную известь и снова через серную кислоту. В конечном итоге он направляется обратно в респираторную камеру, будучи очищенным от углекислого газа и воды, но с дефицитом кислорода. В камеру подается чистый кислород для восполнения дефицита, и таким образом регенерированный воздух снова вдыхается испытуемым.

НАГНЕТАТЕЛЬ.

Ротационный нагнетатель, используемый в этих экспериментах для поддержания вентиляционного потока воздуха, показал себя с наилучшей стороны. Это так называемый нагнетатель прямого вытеснения, способный создавать значительное давление на выходе и разрежение в несколько дюймов ртутного столба на входе. При скорости 230 оборотов в минуту он подает воздух под давлением 43 миллиметра ртутного столба, прогоняя его через очистительные сосуды со скоростью 75 литров в минуту. Эта скорость вентиляции была установлена как удовлетворительная для всех экспериментов и является постоянной. При давлении 43 миллиметра ртутного столба существует вероятность утечки воздуха из соединений нагнетателя, поэтому, чтобы немедленно заметить это, система нагнетателя погружена в бак, наполненный тяжелым смазочным маслом. Однако соединения выполнены настолько качественно, что утечки случаются редко, а если они и происходят, то небольшое подтягивание сальника на валу снова делает аппарат герметичным.

ПОГЛОТИТЕЛИ ВОДЯНОГО ПАРА.

Задача поглощения от 25 до 40 граммов водяного пара в час из потока воздуха, движущегося со скоростью 75 литров в минуту, и обеспечения при этом практически полной сухости воздуха была решена с помощью описанного здесь аппарата. Первые попытки достичь этого результата включали использование эмалированных железных кастрюль для супового бульона, оснащенных специальными эмалированными железными крышками и закрытых резиновыми прокладками. Для предварительных экспериментов и нескольких опытов с участием человека они оказались удовлетворительными, но, несмотря на их устойчивость к воздействию серной кислоты, было обнаружено, что они не так хороши, как хотелось бы для постоянных экспериментов из года в год. Тогда прибегли к специальной форме глазурованной химической керамики, причем использовали тип, который обычно отлично зарекомендовал себя на производственных предприятиях.

Эта особая форма поглотителей создавала много трудностей при изготовлении, но механические проблемы были преодолены благодаря мастерству гончара, и ряд таких сосудов был поставлен компанией Charles Graham Chemical Pottery Works. И здесь эти сосуды служили нашим целям в течение нескольких месяцев, но, к сожалению, использованная глазурь не покрывала их полностью, и происходила небольшая, хотя и постоянная, утечка серной кислоты через пористые стенки. Чтобы преодолеть эту трудность, внутреннюю поверхность сосудов после длительного промывания для удаления кислоты и тщательной просушки покрывали горячим парафином. Парафинированные поглотители продолжали работать удовлетворительно, но вскоре стало ясно, что для постоянного использования необходимо что-то более надежное. После бесчисленных испытаний с глазурованными сосудами из различных видов керамики и стекла были достигнуты договоренности с Королевским фарфоровым заводом в Берлине о формовке и изготовлении этих поглотителей из их высокопрочного фарфора. Результат до сих пор не оставляет желать лучшего для сосуда такого назначения. Ряд таких поглотителей был изготовлен и постоянно использовался в течение года, не вызывая никаких нареканий.

На рис. 28 показано устройство внутренней части аппарата. Воздух входит через одно отверстие в верхней части, проходит вниз по изогнутой трубке и попадает в ряд «розеток», состоящих из перевернутых круглых блюдец с отверстиями по краям. Положение отверстий таково, что когда сосуд заполнен серной кислотой на одну четверть или одну треть, воздух должен пройти через кислоту трижды. Для предотвращения разбрызгивания к отверстию, через которое воздух выходит из поглотителя, прикреплено небольшое чашеобразное устройство с отверстиями, а для заполнения сосуда кислотой у одного из краев сделано небольшое отверстие. Спецификации требовали, чтобы аппарат был абсолютно герметичным при давлении более 1 метра водяного столба, и отсутствие пористости в этих сосудах при таких условиях подтверждается тем фактом, что такое давление удерживается неопределенно долго. Внутренняя и внешняя поверхности обильно покрыты глазурью. Видимого воздействия серной кислоты на сосуды нет, и небольшое повышение температуры, возникающее в результате поглощения водяного пара при прохождении воздуха, по-видимому, не оказывает вредного воздействия.

Fig. 28.—Cross-section of sulphuric-acid absorber. The air enters at the top of the right-hand opening, descends to the bottom of the absorber, and then passes through three concentric rings, which are covered with acid, and it finally passes out at the left-hand opening. Beneath the left-hand opening is a cup arrangement for preventing the acid being carried mechanically out through the opening. The opening for filling and emptying the absorber is shown midway between the two large openings.

Сосуды без наполнителя и без резиновых колен весят 11,5 килограмма; со специальными коленами и муфтами, прикрепленными для соединения с вентиляционной системой, пустые поглотители весят 13,4 килограмма; а заполненные серной кислотой они весят 19 килограммов. Многократные испытания показали, что 5,5 килограмма серной кислоты удаляют водяной пар из потока воздуха, проходящего через поглотители со скоростью 75 литров в минуту, не пропуская заметного количества пара, пока не будет поглощено 500 граммов воды. При такой степени насыщения небольшое постоянное количество влаги избегает поглощения в кислоте, и, следовательно, второй поглотитель начинает прибавлять в весе. Эксперименты показывают, что первый сосуд может поглотить 1500 граммов воды, прежде чем второй прибавит 5 граммов. На самом деле было признано более выгодным использовать только один поглотитель и заменять его, как только он прибавит 400 граммов, что обеспечивает достаточный запас прочности и исключает опасность потери воды.

БАКИ С ПОТАШНОЙ ИЗВЕСТЬЮ.

Проблема поглощения водяного пара из столь быстрого потока воздуха уступает по важности только проблеме поглощения углекислого газа из такого же потока. Все эксперименты с гидроксидом калия в виде палочек или в растворе не дали желаемых результатов, и использование натронной извести дополнило все другие формы поглощения углекислого газа. В последнее время мы используем поташную известь, заменяя в формуле едкий натр на едкое кали, и полученные результаты, если не лучше, то по крайней мере не менее удовлетворительны, чем при использовании натронной извести.

Поташная известь изготавливается следующим образом: 1 килограмм измельченного технического гидроксида калия растворяют в 550–650 кубических сантиметрах воды и медленно добавляют 1 килограмм измельченной негашеной извести. Количество используемой воды варьируется в зависимости от содержания влаги в поташе. Содержание влаги в разных бочках с поташем различается, поэтому при вскрытии бочки мы экспериментально определяем количество воды, которое необходимо использовать. После того как смесь приготовлена таким образом, ей следует дать остыть, прежде чем проверять, достаточно ли в ней воды; это определяется на ощупь и по тому, как она растирается в руке. Не рекомендуется готовить большое количество за один раз, поскольку мы обнаружили, что если приготовить большое количество, разбить его на мелкие частицы и хранить в контейнере, оно имеет тенденцию слеживаться, что затрудняет его последующее использование.

Велся учет прироста веса бака, наполненного поташной известью, в ходе серии экспериментов, где использовались три посеребренных бака. Этот бак устанавливался в начале системы, и когда он начинал терять вес, его заменяли. Суммарный прирост веса составил 400 граммов. Исходя из опыта работы с другими баками, где определялась потеря влаги, весьма вероятно, что из реагента испарилось не менее 200 граммов воды, и, таким образом, общее количество поглощенного углекислого газа должно было составлять около 600 граммов. В настоящее время наш метод заключается не в том, чтобы позволить бакам набрать определенный вес, а в том, чтобы во время 4- или 5-часовых экспериментов, в которых каждый бак может использоваться 2 или 3 часа, устанавливать новый бак с каждой стороны системы поглотителей (см. стр. 66) в начале каждого эксперимента. Это обеспечивает одинаковую поглотительную способность с обеих сторон системы поглощения, так что остаточное количество углекислого газа в камере от периода к периоду не претерпевает очень заметных изменений. Этот метод был признан наилучшим, потому что если один бак оставить на день дольше другого, то из-за неравной эффективности поглотителей в аппарате неизбежно будут чередоваться повышение и понижение количества остаточного углекислого газа.

Эти баки ежедневно относят в подвал, где только первая секция извлекается и заменяется свежей поташной известью. Таким образом, три четверти содержимого бака используются многократно, в то время как первая четверть обновляется каждый день. Поташная известь оказалась непрактичной для U-образных трубок, поскольку в ней, в отличие от натронной извести, нельзя увидеть побеление реагента в месте поглощения углекислого газа.

Важность поддержания некоторой влажности натронной или поташной извести для обеспечения максимальной эффективности поглощения углекислого газа делает необходимым поглощение влаги, которую сухой воздух захватывает при прохождении через бак с поташной известью. Следовательно, в систему помещается второй сосуд с серной кислотой, чтобы принимать воздух сразу после того, как он выходит из бака с поташной известью. Очевидно, что количество воды, поглощаемой здесь, намного меньше, чем в первом кислотном поглотителе, и поэтому один и тот же поглотитель можно использовать для большего числа экспериментов.

ВЕСЫ ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ.

Полное удаление водяного пара и углекислого газа из потока воздуха, движущегося со скоростью 75 литров в минуту, требует использования больших и несколько громоздких сосудов, в которые помещается поглощающий материал. Это особенно касается сосудов, содержащих довольно большие количества серной кислоты, необходимые для осушки воздуха. В течение часа из камеры обычно удаляется около 25 граммов водяного пара и от 20 до 30 граммов углекислого газа. Это требует взвешивания поглотителей с точностью до 0,25 грамма, если желательна точность в 1 процент. Поглотители с серной кислотой весят около 18 килограммов в заполненном состоянии. Чтобы взвесить этот сосуд и точно измерить увеличение веса из-за поглощения воды с точностью менее 1 процента, мы используем весы, показанные на рис. 29. Эти весы применялись в ряде других манипуляций в связи с респирационным калориметром и вспомогательным аппаратом, и данный тип весов не оставляет желать лучшего как прибор, способный нести тяжелую нагрузку с замечательной чувствительностью.

Весы жестко установлены на раме, состоящей из четырех вертикальных стальных угольников, закрепленных сверху на прочном деревянном основании. Две тяжелые деревянные балки проходят вдоль всей длины стола и служат прочной базой, к которой привинчена стойка весов. Весы окружены стеклянным футляром для предотвращения ошибок из-за воздушных потоков (см. рис. 2). Чашка весов недостаточно велика, чтобы позволить взвесить поглотитель, поэтому предусмотрена возможность подвешивания его на стальном или латунном стержне к одному из плеч коромысла. Этот стержень проходит через отверстие в дне футляра весов, а его нижний конец снабжен трубкой с крючками на обоих концах. Поскольку используется увеличение веса, а не абсолютный вес поглотителя, большая часть веса компенсируется свинцовыми противовесами, подвешенными над чашкой на правом плече коромысла. Остаток веса добирается латунными гирями, помещенными на чашку.

Fig. 29.—Balance for weighing absorbers, showing general type of balance and case surrounding it, with counterpoise and weights upon right-hand pan. A sulphuric-acid absorber is suspended in position ready for weighing. Elevator with compressed-air system is shown in lower part of case.

Для подвешивания этого тяжелого поглотителя был сконструирован небольшой подъемник, чтобы сосуд можно было поднимать с помощью поршня, работающего на сжатом воздухе. Этот поршень расположен в вертикальном положении справа от подъемника и соединен с системой подачи сжатого воздуха здания. Давление составляет около 25 фунтов на квадратный дюйм, а диаметр цилиндра — 2,5 дюйма, что обеспечивает достаточную мощность для подъема и опускания подъемника с грузом. Поворачивая трехходовой клапан на конце трубы подачи сжатого воздуха так, чтобы воздух устремлялся в цилиндр над поршнем, поршень опускается к основанию цилиндра, и подъемник тем самым поднимается. Давление сжатого воздуха удерживает подъемник в этом положении, пока крючки регулируются на поглотителе. Поворачивая трехходовой клапан так, чтобы открыть выхлоп, ведущий к верхней части цилиндра, в атмосферу, вес подъемника вытесняет воздух, и он вскоре опускается в положение, показанное на рисунке. Затем можно произвести взвешивание, пока поглотитель свободно висит в воздухе. После взвешивания подъемник снова поднимается, крючки освобождаются, и поворотом клапана подъемник с грузом безопасно опускается.

Размер отверстий труб в цилиндре отрегулирован таким образом, что движение подъемника происходит плавно и умеренно, независимо от того, поднимается он или опускается, что позволяет избежать резких толчков, которые могли бы привести к повреждению поглотителей. С помощью этой системы можно взвешивать поглотители с точностью до 0,1 грамма, и, если бы это было необходимо, погрешность, вероятно, можно было бы уменьшить до 0,05 грамма. На весах такого типа, описанных в другом месте, можно было получить результаты с точностью до 0,02 грамма. Однако для всех практических целей мы не используем весы для взвешивания поглотителей с точностью выше 0,10 грамма. При попытке достичь точности не выше этой нет необходимости опускать стеклянную дверцу футляра весов или закрывать две дверцы отсека, в котором находится подъемник, так как слабые воздушные потоки не влияют на точность взвешивания, когда требуется чувствительность лишь в 0,1 грамма.

ОЧИСТКА ВОЗДУШНОГО ПОТОКА С ПОМОЩЬЮ БИКАРБОНАТА НАТРИЯ.

Как и следовало ожидать, прохождение такого большого объема воздуха через серную кислоту в столь относительно малом пространстве приводит к появлению слабого кислотного запаха в воздушном потоке, выходящем из этого поглотителя. Количество вещества, покидающего поглотитель таким образом, не поддается взвешиванию, как показали повторные испытания, но, тем не менее, существует достаточно раздражающий кислотный запах, делающий воздух очень неприятным для последующего дыхания. Было обнаружено, что этот запах можно полностью устранить, пропуская воздух через бак, содержащий вату и сухой бикарбонат натрия. Этот бак не взвешивается, и, действительно, после многих дней использования в его весе не происходит заметных изменений.

КЛАПАНЫ.

Чтобы разделить эксперименты на периоды длительностью 1 или 2 часа, необходимо в конце каждого периода переключать воздушный поток с одного набора очистителей на другой, чтобы взвесить использованный набор и измерить количество поглощенного углекислого газа и водяного пара. Условия, при которых производятся эти переключения с одной системы на другую и которые требуют абсолютно газонепроницаемого закрытия, были подробно обсуждены в другом месте. Достаточно сказать здесь, что подавляющее большинство механических клапанов не подойдет для этой цели, поскольку необходимо иметь давление около 40 миллиметров ртутного столба с одной стороны клапана на входе в систему поглотителей и атмосферное давление с другой. Должен использоваться клапан с внутренним диаметром не менее 25 миллиметров, и обеспечить плотное закрытие такой большой площади при частом открывании и закрывании сложно. После экспериментов с большим количеством клапанов для ранних аппаратов был выбран клапан специальной конструкции, использующий механическое уплотнение, погруженное в ртуть. Возможность загрязнения воздушного потока парами ртути была должным образом рассмотрена и отмечена в описании этого аппарата. Только два года спустя начали возникать трудности, и несколько человек серьезно отравились, находясь внутри камеры. Обсуждение этого вопроса было представлено в другом месте. В то время ртутные клапаны использовались как на входе, так и на выходе системы поглотителей, хотя, по правде говоря, когда воздух покидает последний поглотитель и возвращается в респираторную камеру, давление лишь немного превышает атмосферное. Следовательно, на выходе механические клапаны были заменены ртутными, и симптомы отравления исчезли. При создании новых калориметров казалось желательным, по возможности, избежать использования ртути. Нам повезло найти механический клапан, который идеально соответствовал этому условию. Эти клапаны, которые очень хорошо сконструированы, никогда не давали сбоев в обеспечении полной герметичности при всех возможных испытаниях и используются на выходе и входе системы поглотителей. Их качество изготовления первоклассное, и клапан несколько дороже обычных механических клапанов. Они используются в аппарате уже год и неизменно доказывают свою абсолютную герметичность. Их легко достать, ими гораздо проще манипулировать, и они гораздо менее громоздки, чем ртутные клапаны, использовавшиеся ранее.

МУФТЫ.

На протяжении всего процесса создания респираторного аппарата и его различных частей постоянно учитывалось, что малейшая утечка будет катастрофической для точного определения кислорода. В любой точке, где давление выше или ниже атмосферного, необходимо принимать особые меры предосторожности. Ни в одной точке всего аппарата не требуется быть более осторожным, чем с муфтами, которые соединяют различные системы поглотителей друг с другом и с клапанами; ведь эти муфты открываются и закрываются каждый час или два и поэтому подвергаются значительным нагрузкам в разных точках. Если они не герметичны, эксперимент провален в том, что касается определения кислорода. Для различных частей системы поглотителей мы полагались на оригинальный тип муфт, использовавшихся в ранних аппаратах. Между мужской и женской частями муфты помещается резиновая прокладка, и соединение можно сделать очень плотным. Фактически, после того как поглотители установлены на место, они неизменно подвергаются суровым испытаниям на герметичность.

Для соединения трубопровода между калориметром и системой поглощения мы используем обычные дюймовые шланговые муфты, прочно затянутые с помощью гаечного ключа и разбираемые только при необходимости перехода от одной камеры калориметра к другой.

СТОЛ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ.

Очистительный аппарат для воздушного потока компактно и удобно размещен на прочно сконструированном столе, который можно по желанию перемещать по лаборатории. Специальная форма роликов на нижней части ножек стола позволяет перемещать его по лаборатории, а завинчивание ручных винтов позволяет прочно зафиксировать стол на полу.

Детали стола показаны на рис. 30. (См. также рис. 4, стр. 4.) Воздух, поступающий из калориметра, проходит в направлении стрелки вниз через 3/4-дюймовую трубку в нагнетатель, который погружен в масло в железном ящике F. Нагнетатель приводится в действие электродвигателем, закрепленным на небольшой полке слева от стола. Воздух, покидающий нагнетатель, поднимается в направлении стрелки к клапанной системе H, где он может быть направлен в один из двух параллельных наборов очистителей; после прохождения через эти очистители (сосуд с серной кислотой 2, контейнер с поташной известью K и сосуд с серной кислотой 1) он проходит через бак с бикарбонатом натрия G к дублирующей клапанной системе на столе. Оттуда он проходит через трубку вдоль верхней части стола и поднимается по вертикальной трубке к шланговому соединению, которое соединено с камерой калориметра.

Электродвигатель снабжен выключателем на одной из ножек стола и регулирующим реостатом, который позволяет изменять скорость двигателя и, следовательно, вентиляцию, создаваемую нагнетателем. Нагнетатель хорошо смазан, и, поскольку масло постепенно уносится с воздухом, небольшой краник в нижней части тройника после нагнетателя позволяет время от времени сливать накопившееся масло. Воздух, входящий в клапанную систему в H, проходит через крестовину, два плеча которой соединены с двумя клапанами «white star». Верхняя часть крестовины соединена с небольшой резиновой трубкой и ртутным манометром D, который также служит клапаном для пропускания определенного количества воздуха через ряд U-образных трубок для периодического анализа воздуха. Предполагается, что воздух, забираемый в точке H, имеет по существу тот же состав, что и воздух внутри камеры, — предположение, которое может быть не совсем верным, но, несомненно, полученная таким образом проба постоянно пропорциональна среднему составу, который колеблется лишь медленно. Обычно трубопровод, ведущий от левого плеча трубки D, остается открытым для воздуха, и, следовательно, разница в уровне ртути в двух плечах D указывает давление в системе. Оно обычно составляет около 40–50 миллиметров ртутного столба.

Fig. 30.—Diagram of absorber table. 1 and 2 contain sulphuric acid; K contains potash-lime; G, sodium bicarbonate can; F, rotary blower for maintaining air-current; H, valves for closing either side; and D, mercury manometer and valve for diverting air to U-tubes on table. Air leaves A, passes through the meter, and then through drying tower B and through C to ingoing air-pipe. At the left is the regulating rheostat and motor and snap-switch. General direction of ventilation is indicated by arrows.

Стол поглотителей с U-образными трубками и счетчиком для анализа остаточного воздуха показан на переднем плане на рис. 2. Два белых фарфоровых сосуда с посеребренным баком между ними находятся на средней полке. Бак с бикарбонатом натрия для удаления следов кислотных паров подключен в вертикальном положении, в то время как двигатель, управляющий реостат и нагнетатель поддерживаются ножками возле пола. Две резиновые трубки, ведущие от стола, могут использоваться для соединения аппарата либо с калориметром-кроватью, либо с калориметром-стулом. На рис. 4 аппарат показан соединенным с калориметром-кроватью, но чуть выше самой нижней точки резиновой трубки сзади можно увидеть муфту для одной из трубок, ведущих от калориметра-стула. Другая находится непосредственно под ней и слева от нее.

ПОДАЧА КИСЛОРОДА.

Остаточный воздух внутри камеры составляет около 1300 литров и содержит около 250 литров кислорода. Следовательно, видно, что в 8-часовом эксперименте испытуемый мог бы легко прожить все это время на количестве кислорода, уже присутствующем в остаточном воздухе. Было неоднократно показано, что до тех пор, пока процент кислорода не упадет примерно до 11, или примерно до половины нормы, никаких нарушений в дыхательном газообмене не происходит, и поэтому около 125 литров кислорода были бы доступны для дыхания, даже если бы кислород не подавался вовсе. Поскольку испытуемый в состоянии покоя потребляет около 14–15 литров в час, количества, первоначально присутствующего в камере, легко хватило бы на 8-часовой эксперимент. Более того, трудности, связанные с точным анализом газа и особенно с расчетом общего количества кислорода, таковы, что удовлетворительное определение потребления кислорода этим методом было бы невозможно. Кроме того, из нашего предыдущего опыта длительных экспериментов продолжительностью от 10 дней до 2 недель было установлено, что кислород можно легко подавать в систему, а количество поданного таким образом кислорода можно точно определить. Следовательно, даже в этих коротких экспериментах мы придерживаемся первоначальной практики подачи кислорода в воздух и фиксации количества добавленного таким образом газа.

Подача кислорода ранее осуществлялась из небольших стальных баллонов с сильно сжатым газом. Этот газ производился методом кальций-манганата и представлял собой высокую степень чистоты для коммерческого кислорода. В последнее время мы используем кислород высокой чистоты, полученный из жидкого воздуха. Поскольку этот кислород очень чист и гораздо дешевле химически приготовленного кислорода, были приняты широкие меры для его постоянного использования. Вместо использования небольших баллонов емкостью 10 кубических футов и присоединения к ним очистительных устройств в виде U-образных трубок с натронной известью и трубки для сушки серной кислотой, мы теперь используем большие баллоны, и мы обнаружили, что кислород из жидкого воздуха практически свободен от углекислого газа и водяного пара, причем присутствующие количества совершенно незначительны в таких экспериментах, как эти. Следовательно, никакие очистительные приспособления не считаются необходимыми, и кислород подается непосредственно из баллона. Баллоны, содержащие 100 кубических футов (2830 литров) под давлением 120 атмосфер, снабжены плотно закрывающимися клапанами и весят в полностью заряженном состоянии 57 килограммов.