Скорость воздушного потока
Если бы воздух, попадающий в легкие во время вдоха и выходящий из них во время выдоха, имел постоянную скорость, а время, затрачиваемое на вдох и выдох, было бы одинаковым, то при минутном, объеме дыхания, равном 60 л, скорость воздушного потока при каждом вдохе и выдохе достигла бы 120 л/мин. Дыхание человека не является столь простым и в данную схему не укладывается.
В 1949 г. Proctor и Hardy провели непрерывную регистрацию скорости воздушного потока во время дыхания человека. Ими было показано, что скорость воздушного потока при осуществлении дыхательного цикла очень напоминает синусную кривую (рис. 5).
Ранее уже говорилось о том, что скорость дыхательного потока при графическом изображении повторяет синусную кривую. Это положение полностью справедливо только для кривой, характеризующей фазу вдоха. Что же касается фазы выдоха, то в данном случае эта кривая несколько уплощена и удлинена. Причина того, что фаза выдоха несколько затягивается, заложена в природе эластических сил, которые по мере возвращения грудной клетки к состоянию покоя становятся менее выраженными.
Для измерения характера движений грудной клетки и скорости дыхательного потока в распоряжении исследователей имеется много методов, включая следующие:
1. Использование для определения движений грудной клетки простого пневмографа, или стетографа, который представляет собой гофрированную резиновую трубку, обернутую вокруг грудной клетки или живота и соединенную с регистрирующим устройством.
2. Использование для определения скорости дыхательного потока проволочного анемометра, одной из составных частей которого является нагреваемая электричеством проволока, расположенная перед носом или ртом испытуемого. Воздушный поток охлаждает проволоку. При этом в проволоке происходит изменение сопротивления, которое может быть зарегистрировано. Интенсивность охлаждения проволоки при этом, зависит от скорости воздушного потока.
3. Регистрация давления. Для измерения скорости воздушного потока при дыхании могут быть приспособлены различные виды высокочувствительных манометров, которые устанавливаются на пути движения воздуха по воздухоносным путям и соответствующим образом калибруются.
Эти и другие методы описаны в ряде монографий и статей, посвященных физиологии дыхания; некоторые из них приведены в списке литературы в конце главы.
Следует отметить, что все эти приборы должны быть специально приспособлены как для работы под давлением, так и для работы под водой. Вследствие того что давление изменяет внутренний объем любого воздухосодержащего прибора, простые пневмографы для этой работы не могут быть использованы.
Один из простых методов изучения дыхания человека был разработан в физиологической лаборатории Британских военно-морских сил. Суть его сводится к использованию велосипедной камеры с клапаном, вмонтированной в эластичный резиновый пояс. Длина петли этой камеры, заполненной ртутью, вполне достаточна, чтобы опоясать грудь или живот испытуемого. Открытые концы этой камеры соединены с проволочными электродами, которые в свою очередь с помощью длинного кабеля подсоединены к гальванометру. Пояс, в который вмонтирована петля велосипедной камеры, неплотно закрепляется вокруг груди или живота испытуемого. Для одновременной регистрации движений живота и груди в процессе дыхания может быть использована пара таких приспособлений. Кабели, отходящие от этого устройства, ведут к гальванометру, усилителю, стабилизатору и, наконец, к чернильному самописцу. Благодаря движениям грудной клетки или живота сопротивление ртути в резиновой трубке изменяется, что отражается в свою очередь на результатах показаний чернильного самописца. На рис. 6 представлен такой тип регистрации движений грудной клетки человека, находящегося в подводном колоколе на глубине 25 м с выступающей над уровнем воды в колоколе головой. Обратите внимание на отклонения от основной линии, характеризующей дыхание в состоянии покоя.
Этот метод дает нам представление о дыхательных движениях живота или грудной клетки. При наличии определенного опыта устройство, использованное при проведении настоящих исследований, может быть прокалибровано с помощью спирометра, что даст нам возможность регистрировать изменения объема дыхания.
Во многих физиологических лабораториях при изучении дыхания используются более тонкие и точные методы исследований. Так, например, в настоящее время имеются миниатюрные датчики скорости воздушного потока, которые позволяют точно, определять разницу в давлениях по обе стороны тонкой диафрагмы, установленной на вдыхательной и выдыхательной сторонах шлангов загубника обычного дыхательного аппарата. Наличие такого оборудования дает возможность определить характеристику воздушного потока при использовании подводных, дыхательных аппаратов всех типов.
Смотрите также
Механика дыхания
Скорость воздушного потока
Сопротивление дыханию
Мертвое пространство
Максимальная вентиляция легких
Гипервентиляция
Регуляция дыхания
Диффузия газов