बहुत गहराई तक साँस लेना। पानी के अंदर आसानी से सांस लेना

पहाड़ों पर चढ़ते समय, वायुमंडलीय दबाव में गिरावट के कारण वायुकोशीय स्थान में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम हो जाता है। जब यह दबाव 50 mmHg से नीचे चला जाता है . कला। (5 किमी की ऊंचाई), एक गैर-अनुकूलित व्यक्ति को गैस मिश्रण में सांस लेने की आवश्यकता होती है जिसमें ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ जाती है। 9 किमी की ऊंचाई पर, वायुकोशीय वायु में आंशिक दबाव 30 मिमी एचजी तक गिर जाता है। . कला।, और ऐसी स्थिति का सामना करना व्यावहारिक रूप से असंभव है। इसलिए, 100% ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, किसी दिए गए बैरोमीटर के दबाव पर, वायुकोशीय वायु में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव 140 मिमी एचजी है। . कला।, जो गैस विनिमय के लिए बेहतरीन अवसर पैदा करती है। 12 किमी की ऊंचाई पर, जब साधारण हवा अंदर ली जाती है, तो वायुकोशीय दबाव 16 मिमी एचजी होता है। . कला। (मृत्यु), जब शुद्ध ऑक्सीजन अंदर ली जाती है - केवल 60 मिमी एचजी . कला।, यानी, आप अभी भी सांस ले सकते हैं, लेकिन यह पहले से ही खतरनाक है। इस मामले में, दबाव में शुद्ध ऑक्सीजन की आपूर्ति करना और 18 किमी की ऊंचाई पर चढ़ने पर सांस लेना सुनिश्चित करना संभव है। आगे की चढ़ाई केवल स्पेससूट में ही संभव है।

अत्यधिक गहराई में पानी के अंदर सांस लेना

पानी के नीचे गिराने पर वायुमंडलीय दबाव बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, 10 मीटर की गहराई पर दबाव 2 वायुमंडल है, 20 मीटर की गहराई पर - 3 वायुमंडल, आदि। इस मामले में, वायुकोशीय वायु में गैसों का आंशिक दबाव क्रमशः 2 और 3 गुना बढ़ जाता है।

इससे ऑक्सीजन के उच्च विघटन का खतरा है। लेकिन इसकी अधिकता शरीर के लिए इसकी कमी से कम हानिकारक नहीं है। इसलिए, इस खतरे को कम करने का एक तरीका गैस मिश्रण का उपयोग करना है जिसमें ऑक्सीजन का प्रतिशत कम हो जाए। उदाहरण के लिए, 40 मीटर की गहराई पर वे 5% ऑक्सीजन युक्त मिश्रण देते हैं, 100 मीटर की गहराई पर - 2%।

दूसरी समस्यानाइट्रोजन का प्रभाव है. जब नाइट्रोजन का आंशिक दबाव बढ़ता है, तो इससे रक्त में नाइट्रोजन का विघटन बढ़ जाता है और मादक अवस्था उत्पन्न हो जाती है। इसलिए, 60 मीटर की गहराई से शुरू करें , नाइट्रोजन-ऑक्सीजन मिश्रण को हेलियो-ऑक्सीजन मिश्रण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। हीलियम कम विषैला होता है। 200-300 मीटर की गहराई पर ही इसका मादक प्रभाव शुरू हो जाता है। . वर्तमान में 2 किमी तक की गहराई पर ऑपरेशन के लिए हाइड्रोजन-ऑक्सीजन मिश्रण के उपयोग पर शोध चल रहा है, क्योंकि हाइड्रोजन एक बहुत हल्की गैस है।

तीसरी समस्याडाइविंग ऑपरेशन - यह डीकंप्रेसन है। यदि आप जल्दी से गहराई से उठते हैं, तो रक्त में घुली गैसें उबल जाती हैं और गैस एम्बोलिज्म - रक्त वाहिकाओं में रुकावट का कारण बनती हैं। इसलिए, क्रमिक डीकंप्रेसन की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, 300 मीटर की गहराई से चढ़ने के लिए 2 सप्ताह के डीकंप्रेसन की आवश्यकता होती है।

सामान्य मानव जीवन के साथ-साथ अधिकांश जीवित जीवों के लिए, ऑक्सीजन आवश्यक है। चयापचय के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन कार्बन परमाणुओं से जुड़ती है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड) बनता है। शरीर और पर्यावरण के बीच इन गैसों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करने वाली प्रक्रियाओं की समग्रता को श्वसन कहा जाता है।

मानव शरीर को ऑक्सीजन की आपूर्तिऔर शरीर से कार्बन डाइऑक्साइड का निष्कासन श्वसन प्रणाली द्वारा प्रदान किया जाता है। इसमें वायुमार्ग और फेफड़े शामिल हैं। ऊपरी श्वसन पथ में नासिका मार्ग, ग्रसनी और स्वरयंत्र शामिल हैं। इसके अलावा, हवा श्वासनली में प्रवेश करती है, जो दो मुख्य ब्रांकाई में विभाजित होती है। ब्रांकाई, लगातार द्विभाजित और पतली होती जा रही है, फेफड़ों के तथाकथित ब्रोन्कियल पेड़ का निर्माण करती है। प्रत्येक ब्रोन्किओल (ब्रांकाई की सबसे पतली शाखा) एल्वियोली के साथ समाप्त होती है, जिसमें वायु और रक्त के बीच गैस का आदान-प्रदान होता है। मनुष्यों में एल्वियोली की कुल संख्या लगभग 700 मिलियन है, और उनकी कुल सतह 90-100 एम2 है।

श्वसन तंत्र की संरचना.

वायुकोष की सतह को छोड़कर, श्वसन पथ की सतह गैसों के लिए अभेद्य है, इसलिए वायुमार्ग के अंदर के स्थान को मृत स्थान कहा जाता है। पुरुषों में इसकी मात्रा औसतन लगभग 150 मिली, महिलाओं में -100 मिली होती है।

साँस लेने के दौरान डायाफ्राम और इंटरकोस्टल मांसपेशियों द्वारा खींचे जाने पर बने नकारात्मक दबाव के कारण हवा फेफड़ों में प्रवेश करती है। सामान्य श्वास में, केवल साँस लेना सक्रिय होता है, प्रेरणा प्रदान करने वाली मांसपेशियों की छूट के कारण साँस छोड़ना निष्क्रिय रूप से होता है। केवल जबरन सांस लेने के साथ, साँस छोड़ने वाली मांसपेशियों को काम में शामिल किया जाता है, जिससे छाती के अतिरिक्त संपीड़न के परिणामस्वरूप फेफड़ों की मात्रा में अधिकतम कमी आती है।

साँस लेने की प्रक्रिया

सांस लेने की आवृत्ति और गहराई शारीरिक गतिविधि पर निर्भर करती है। तो, आराम के समय, एक वयस्क 12-24 श्वसन चक्र करता है, जो 6-10 एल/मिनट की सीमा में फेफड़ों को वेंटिलेशन प्रदान करता है। कड़ी मेहनत करते समय, श्वसन दर 60 चक्र प्रति मिनट तक बढ़ सकती है, और फुफ्फुसीय वेंटिलेशन की मात्रा 50-100 एल / मिनट तक पहुंच सकती है। शांत श्वास के दौरान श्वास की गहराई (या ज्वारीय मात्रा) आमतौर पर फेफड़ों की कुल क्षमता का एक छोटा सा हिस्सा होती है। फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में वृद्धि के साथ, श्वसन और निःश्वसन आरक्षित मात्रा के कारण ज्वारीय मात्रा में वृद्धि हो सकती है। यदि हम सबसे गहरी सांस और अधिकतम साँस छोड़ने के बीच अंतर को ठीक करते हैं, तो हमें फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता (वीसी) का मूल्य मिलता है, जिसमें केवल अवशिष्ट मात्रा शामिल नहीं होती है, जिसे केवल तभी हटाया जाता है जब फेफड़े पूरी तरह से ढह जाते हैं।

सांस लेने की आवृत्ति और गहराई का नियमन रिफ्लेक्सिव रूप से होता है और यह रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन की मात्रा और रक्त के पीएच पर निर्भर करता है। श्वसन की प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाला मुख्य उत्तेजना रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर है (रक्त पीएच मान भी इस पैरामीटर से जुड़ा हुआ है): CO2 एकाग्रता जितनी अधिक होगी, फुफ्फुसीय वेंटिलेशन उतना ही अधिक होगा। ऑक्सीजन की मात्रा कम होने से फेफड़ों का वेंटिलेशन कुछ हद तक प्रभावित होता है। यह रक्त हीमोग्लोबिन के लिए ऑक्सीजन बंधन की विशिष्टता के कारण है। फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में एक महत्वपूर्ण प्रतिपूरक वृद्धि रक्त में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में 12-10 kPa से नीचे की गिरावट के बाद ही होती है।

पानी के नीचे गोता लगाने से सांस लेने की प्रक्रिया पर क्या प्रभाव पड़ता है?? पहले स्नोर्कल के साथ तैराकी की स्थिति पर विचार करें। कुछ सेंटीमीटर पानी में डूबे रहने पर भी ट्यूब के माध्यम से सांस लेना अधिक कठिन हो जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि श्वास प्रतिरोध बढ़ जाता है: सबसे पहले, गोता लगाते समय, श्वास नली की मात्रा से मृत स्थान बढ़ जाता है, और दूसरी बात, सांस लेने के लिए श्वसन की मांसपेशियों को बढ़े हुए हाइड्रोस्टेटिक दबाव पर काबू पाने के लिए मजबूर होना पड़ता है। 1 मीटर की गहराई पर, एक व्यक्ति एक ट्यूब के माध्यम से 30 सेकंड से अधिक समय तक सांस नहीं ले सकता है, और बड़ी गहराई पर, सांस लेना लगभग असंभव है, मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण कि श्वसन की मांसपेशियां पानी के स्तंभ के दबाव को दूर नहीं कर पाती हैं। सतह से एक सांस. 30-37 सेमी लंबी श्वास नलियाँ सर्वोत्तम मानी जाती हैं। लंबी श्वास नलिकाओं के उपयोग से हृदय और फेफड़ों की समस्याएं हो सकती हैं।

एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता जो श्वास को प्रभावित करती है वह है नली का व्यास। ट्यूब के छोटे व्यास के साथ, पर्याप्त हवा प्रवेश नहीं करती है, खासकर यदि कुछ काम करना आवश्यक हो जाता है (उदाहरण के लिए, जल्दी से तैरना), और बड़े व्यास के साथ, मृत स्थान की मात्रा काफी बढ़ जाती है, जिससे सांस लेना भी बहुत मुश्किल हो जाता है . ट्यूब के व्यास के लिए इष्टतम मान 18-20 मिमी हैं। गैर-मानक ट्यूब लंबाई या व्यास के उपयोग से अनैच्छिक हाइपरवेंटिलेशन हो सकता है।

स्व-निहित श्वास तंत्र में तैरते समयसाँस लेने में मुख्य कठिनाइयाँ साँस लेने और छोड़ने के प्रतिरोध में वृद्धि से भी जुड़ी हैं। तथाकथित दबाव केंद्र और श्वास मशीन के बॉक्स के बीच की दूरी श्वास प्रतिरोध में वृद्धि पर सबसे कम प्रभाव डालती है। "दबाव केंद्र" की स्थापना 1965 में जेरेट द्वारा की गई थी। यह गले की गुहा से 19 सेमी नीचे और 7 सेमी पीछे है। श्वास तंत्र के विभिन्न मॉडलों को विकसित करते समय, इसे हमेशा ध्यान में रखा जाता है और श्वास यंत्र के बॉक्स को यथासंभव इस बिंदु के करीब रखा जाता है। श्वास प्रतिरोध में वृद्धि को प्रभावित करने वाला दूसरा कारक अतिरिक्त मृत स्थान की मात्रा है। यह मोटी नालीदार ट्यूबों वाले उपकरणों में विशेष रूप से बड़ा होता है। श्वसन मिश्रण के दबाव को कम करने के लिए सिस्टम में विभिन्न वाल्वों, झिल्लियों और स्प्रिंग्स का कुल प्रतिरोध भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। और अंतिम कारक बढ़ती गहराई के साथ दबाव में वृद्धि के कारण गैस घनत्व में वृद्धि है।

नियामकों के आधुनिक मॉडलों में, डिजाइनर तथाकथित संतुलित श्वास ऑटोमेटन बनाकर बढ़े हुए श्वास प्रतिरोध के प्रभावों को कम करने का प्रयास करते हैं। लेकिन शौकिया गोताखोरों के पास अभी भी सांस लेने की प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाने वाले कुछ पुराने मॉडल के उपकरण हैं। ऐसे उपकरण, विशेष रूप से, प्रसिद्ध AVM-1 और AVM-1m हैं। इन उपकरणों में सांस लेने से ऊर्जा की अधिक खपत होती है, इसलिए इन्हें कठिन शारीरिक कार्य करने और 20 मीटर से अधिक की गहराई तक लंबे गोता लगाने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

स्व-निहित श्वास तंत्र के साथ तैरते समय सर्वोत्तम प्रकार की श्वासधीमी और गहरी सांस लेने पर विचार करना चाहिए। अनुशंसित आवृत्ति 14-17 साँस प्रति मिनट है। साँस लेने की इस प्रकृति के साथ, श्वसन की मांसपेशियों के न्यूनतम काम के साथ पर्याप्त गैस विनिमय सुनिश्चित होता है, और हृदय प्रणाली की गतिविधि को सुविधाजनक बनाया जाता है। तेजी से सांस लेने से हृदय के लिए काम करना मुश्किल हो जाता है और उस पर अधिक भार पड़ जाता है।

श्वसन तंत्र की कार्यप्रणाली और गहराई में विसर्जन की दर को प्रभावित करता है। दबाव (संपीड़न) में तेजी से वृद्धि के साथ, फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता कम हो जाती है, धीमी गति से बढ़ने पर, यह व्यावहारिक रूप से नहीं बदलता है। वीसी में कमी कई कारणों से है. सबसे पहले, जब गहराई में डुबोया जाता है, तो बाहरी दबाव की भरपाई के लिए रक्त की एक अतिरिक्त मात्रा फेफड़ों में चली जाती है, और, जाहिर है, तेजी से संपीड़न के दौरान, कुछ ब्रोन्किओल्स "सूजी हुई" रक्त वाहिकाओं द्वारा जकड़ लिए जाते हैं; यह प्रभाव गैस के घनत्व में तेजी से वृद्धि के साथ जुड़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप फेफड़ों के कुछ क्षेत्रों में हवा का अवरोध हो जाता है ( हवाई जाल होते हैं»). « हवाई जाल»बेहद खतरनाक हैं, क्योंकि वे निरंतर गोताखोरी के दौरान और चढ़ाई के दौरान फेफड़ों के बैरोट्रॉमा के जोखिम को काफी बढ़ा देते हैं, खासकर अगर चढ़ाई मोड और गति का पालन नहीं किया जाता है। अक्सर, ऐसे "जाल" गोताखोरों द्वारा बनाए जाते हैं जो एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में पानी के नीचे होते हैं। गोताखोर की ऊर्ध्वाधर स्थिति से जुड़ी एक और बारीकियां है। यह ऊर्ध्वाधर स्थिति में गैस विनिमय की विषमता है: गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, रक्त फेफड़ों के निचले हिस्सों में प्रवेश करता है, और गैस मिश्रण ऊपरी हिस्से में जमा हो जाता है, रक्त में समाप्त हो जाता है। यदि गोताखोर नीचे की ओर क्षैतिज स्थिति में पानी के नीचे है, तो वायुकोशीय वेंटिलेशन का सापेक्ष मूल्य उसकी ऊर्ध्वाधर स्थिति की तुलना में काफी बढ़ जाता है, गैस विनिमय और धमनी रक्त की ऑक्सीजन संतृप्ति में सुधार होता है।

डीकंप्रेसन के दौरान और उसके कुछ समय बाद, फेफड़ों में रक्त का प्रवाह बढ़ने के कारण वीसी भी कम हो जाता है।

श्वसन तंत्र पर नकारात्मक प्रभाव डालता हैऔर तथ्य यह है कि सिलेंडरों से आने वाली हवा आमतौर पर ठंडी होती है और इसमें लगभग कोई नमी नहीं होती है। ठंडी गैस के साँस लेने से श्वसन संबंधी विकार हो सकते हैं, जो श्वसन मांसपेशियों के कांपने, छाती में दर्द, नाक, श्वासनली और ब्रांकाई के श्लेष्म झिल्ली के स्राव में वृद्धि और सांस लेने में कठिनाई से प्रकट होते हैं। ठंडे पानी में तैरते समय, बलगम स्राव की समस्या विशेष रूप से बढ़ जाती है: मध्य कान गुहा में दबाव को बराबर करने के लिए आवश्यक निगलने की क्रिया कठिन होती है। और इस तथ्य के कारण कि आने वाली हवा में व्यावहारिक रूप से कोई नमी नहीं होती है, आंखों, नाक, श्वासनली और ब्रांकाई के श्लेष्म झिल्ली में जलन विकसित हो सकती है। यहां एक कष्टदायक कारक शरीर का ठंडा होना भी है।

जीवन को बनाए रखने के लिए, एक ओर, जीवित जीव की कोशिकाओं द्वारा ऑक्सीजन का निरंतर अवशोषण और दूसरी ओर, ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनने वाले कार्बन डाइऑक्साइड को हटाना आवश्यक है। ये दो समानांतर प्रक्रियाएं सांस लेने का सार बनाती हैं।

अत्यधिक संगठित बहुकोशिकीय जानवरों में, श्वसन विशेष अंगों - फेफड़ों द्वारा प्रदान किया जाता है।

मानव फेफड़े में 0.2 मिमी व्यास वाले एल्वियोली के कई व्यक्तिगत छोटे फुफ्फुसीय पुटिकाएं होती हैं। लेकिन चूंकि उनकी संख्या बहुत बड़ी है (लगभग 700 मिलियन), कुल सतह महत्वपूर्ण है और 90 मीटर 2 के बराबर है।

एल्वियोली सबसे पतली रक्त वाहिकाओं - केशिकाओं - के नेटवर्क से घनी रूप से जुड़ी हुई हैं। फुफ्फुसीय पुटिका और केशिका की दीवार की मोटाई केवल 0.004 मिमी है।

इस प्रकार, फेफड़ों की केशिकाओं के माध्यम से बहने वाला रक्त एल्वियोली में हवा के बेहद निकट संपर्क में आता है, जहां गैस विनिमय होता है।

वायुमंडलीय वायु वायुमार्ग से गुजरते हुए फुफ्फुसीय पुटिकाओं में प्रवेश करती है।

वायुमार्ग तथाकथित स्वरयंत्र से उस बिंदु पर शुरू होता है जहां ग्रसनी अन्नप्रणाली में गुजरती है। स्वरयंत्र के बाद एक श्वासनली होती है - लगभग 20 मिमी व्यास वाली एक श्वासनली, जिसकी दीवारों में कार्टिलाजिनस वलय होते हैं (चित्र 7)।

चावल। 7. ऊपरी श्वसन पथ:
1 - नाक गुहा: 2 - मौखिक गुहा; 3 - अन्नप्रणाली; 4 - स्वरयंत्र और श्वासनली (श्वासनली); 5 - एपिग्लॉटिस

श्वासनली छाती गुहा में गुजरती है, जहां यह दो बड़ी ब्रांकाई में विभाजित होती है - दाएं और बाएं, जिस पर दाएं और बाएं फेफड़े लटकते हैं। फेफड़े में प्रवेश करते हुए, ब्रोन्कस शाखाएं, इसकी शाखाएं (मध्यम और छोटी ब्रांकाई) धीरे-धीरे पतली हो जाती हैं और अंत में, सबसे पतली टर्मिनल शाखाओं - ब्रोन्किओल्स में गुजरती हैं, जिस पर एल्वियोली बैठती है।

बाहर, फेफड़े एक चिकनी, थोड़ी नम झिल्ली - फुस्फुस से ढके होते हैं। बिल्कुल वही खोल छाती गुहा की दीवार के अंदर को कवर करता है, जो किनारों से पसलियों और इंटरकोस्टल मांसपेशियों द्वारा और नीचे से डायाफ्राम या पेक्टोरल मांसपेशियों द्वारा बनता है।

आम तौर पर, फेफड़े छाती की दीवारों से जुड़े नहीं होते हैं, वे केवल उनके खिलाफ कसकर दबाए जाते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि फुफ्फुस गुहाओं (फेफड़ों और छाती की दीवारों की फुफ्फुस झिल्ली के बीच) में कोई हवा नहीं है, जो संकीर्ण अंतराल का प्रतिनिधित्व करती है। फेफड़ों के अंदर, एल्वियोली में, हवा हमेशा वायुमंडल के साथ संचार करती रहती है, इसलिए फेफड़ों में (औसतन) वायुमंडलीय दबाव होता है। यह फेफड़ों को छाती की दीवारों पर इतनी ताकत से दबाता है कि फेफड़े खुद को उनसे अलग नहीं कर पाते हैं और छाती के विस्तार या संकुचन के साथ निष्क्रिय रूप से उनका अनुसरण करते हैं।

रक्त, एल्वियोली की वाहिकाओं के माध्यम से निरंतर परिसंचरण करते हुए, ऑक्सीजन ग्रहण करता है और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) छोड़ता है। इसलिए, उचित गैस विनिमय के लिए, यह आवश्यक है कि फेफड़ों में हवा में आवश्यक मात्रा में ऑक्सीजन हो और सीओ 2 (कार्बन डाइऑक्साइड) के साथ अतिप्रवाह न हो। यह फेफड़ों में हवा के निरंतर आंशिक नवीनीकरण द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। जब आप सांस लेते हैं, तो ताजी वायुमंडलीय हवा फेफड़ों में प्रवेश करती है, और जब आप सांस छोड़ते हैं, तो पहले से उपयोग की गई हवा बाहर निकल जाती है।

साँस लेना निम्न प्रकार से होता है। साँस लेने के दौरान, श्वसन मांसपेशियों के प्रयास से छाती का विस्तार होता है। फेफड़े, निष्क्रिय रूप से छाती का अनुसरण करते हुए, श्वसन पथ के माध्यम से हवा खींचते हैं। तब छाती, अपनी लोच के कारण, आयतन में कम हो जाती है, फेफड़े सिकुड़ जाते हैं और अतिरिक्त हवा को वायुमंडल में धकेल देते हैं। एक उच्छवास होता है. शांत श्वास के दौरान, प्रत्येक सांस के दौरान 500 मिलीलीटर हवा मानव फेफड़ों में प्रवेश करती है। वह उतनी ही मात्रा में साँस छोड़ता है। इस वायु को श्वसन कहते हैं। लेकिन अगर सामान्य सांस के बाद गहरी सांस लें तो 1500-3000 मिलीलीटर हवा फेफड़ों में प्रवेश कर जाएगी। इसे अतिरिक्त कहा जाता है. इसके अलावा, सामान्य समाप्ति के बाद गहरी साँस छोड़ने के साथ, तथाकथित आरक्षित हवा के 1000-2500 मिलीलीटर तक फेफड़ों से निकाला जा सकता है। हालाँकि, उसके बाद लगभग 1000-1200 मिलीलीटर अवशिष्ट वायु फेफड़ों में रह जाती है।

श्वसन, अतिरिक्त और आरक्षित वायु की मात्रा के योग को फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता कहा जाता है। इसे एक विशेष उपकरण - स्पाइरोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है। अलग-अलग लोगों में फेफड़ों की जीवन क्षमता 3000 से 6000-7000 मिली तक होती है।

गोताखोरों के लिए उच्च जीवन क्षमता आवश्यक है। फेफड़ों की क्षमता जितनी बड़ी होगी, गोताखोर उतना ही अधिक पानी के भीतर रह सकता है।

श्वास को विशेष तंत्रिका कोशिकाओं द्वारा नियंत्रित किया जाता है - तथाकथित श्वसन केंद्र, जो मेडुला ऑबोंगटा में वासोमोटर केंद्र के बगल में स्थित है।

श्वसन केंद्र रक्त में अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति बहुत संवेदनशील होता है। रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की वृद्धि श्वसन केंद्र को परेशान करती है और सांस लेने की गति तेज कर देती है। इसके विपरीत, रक्त या वायुकोशीय वायु में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में तेज कमी से 1-1.5 मिनट के लिए अल्पकालिक श्वसन गिरफ्तारी (एपनिया) हो जाती है।

साँस कुछ हद तक इच्छाशक्ति के नियंत्रण में है। एक स्वस्थ व्यक्ति स्वेच्छा से 45-60 सेकंड तक अपनी सांस रोक सकता है।

शरीर में गैस विनिमय की अवधारणा(बाहरी और आंतरिक श्वास)। बाहरी श्वसन बाहरी हवा और मानव रक्त के बीच गैस विनिमय प्रदान करता है, रक्त को ऑक्सीजन से संतृप्त करता है और उसमें से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाता है। आंतरिक श्वसन शरीर के रक्त और ऊतकों के बीच गैसों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करता है।

फेफड़ों और ऊतकों में गैसों का आदान-प्रदान वायुकोशीय वायु, रक्त और ऊतकों में गैसों के आंशिक दबाव में अंतर के परिणामस्वरूप होता है। फेफड़ों में प्रवेश करने वाले शिरापरक रक्त में ऑक्सीजन की कमी और कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा अधिक होती है। इसमें ऑक्सीजन का आंशिक दबाव (60-76 मिमी एचजी) वायुकोशीय वायु (100-110 मिमी एचजी) की तुलना में बहुत कम है, और ऑक्सीजन वायुकोश से रक्त में स्वतंत्र रूप से प्रवेश करती है। दूसरी ओर, शिरापरक रक्त (48 मिमी एचजी) में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव वायुकोशीय वायु (41.8 मिमी एचजी) की तुलना में अधिक होता है, जिसके कारण कार्बन डाइऑक्साइड रक्त छोड़कर वायुकोश में चला जाता है, जहां से इसे हटा दिया जाता है। साँस छोड़ने के दौरान. शरीर के ऊतकों में, यह प्रक्रिया अलग तरह से होती है: रक्त से ऑक्सीजन कोशिकाओं में प्रवेश करती है, और रक्त कार्बन डाइऑक्साइड से संतृप्त होता है, एक गैस जो ऊतकों में अधिक मात्रा में पाई जाती है।

वायुमंडलीय वायु, रक्त और शरीर के ऊतकों में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दबाव के बीच संबंध तालिका से देखा जा सकता है (आंशिक दबाव के मान मिमी एचजी में व्यक्त किए गए हैं)।

इसमें यह जोड़ा जाना चाहिए कि रक्त या ऊतकों में कार्बन डाइऑक्साइड का उच्च प्रतिशत हीमोग्लोबिन ऑक्साइड के हीमोग्लोबिन और शुद्ध ऑक्सीजन में अपघटन में योगदान देता है, और उच्च ऑक्सीजन सामग्री फेफड़ों के माध्यम से रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने में योगदान करती है।

पानी के अंदर सांस लेने की विशेषताएं. हम पहले से ही जानते हैं कि कोई व्यक्ति सांस लेने के लिए पानी में घुली ऑक्सीजन का उपयोग नहीं कर सकता, क्योंकि उसके फेफड़ों को केवल गैसीय ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।

पानी के नीचे जीव की महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करने के लिए श्वसन मिश्रण को फेफड़ों तक व्यवस्थित रूप से पहुंचाना आवश्यक है।

इसे तीन तरीकों से किया जा सकता है: एक श्वास नली के माध्यम से, स्व-निहित श्वास तंत्र का उपयोग करके और पानी की सतह से इन्सुलेशन उपकरणों (सूट, स्नानागार, घर) तक हवा की आपूर्ति का उपयोग करके। इन रास्तों की अपनी-अपनी विशेषताएँ हैं। यह लंबे समय से ज्ञात है कि, पानी के नीचे रहते हुए, आप 1 मीटर से अधिक की गहराई पर एक ट्यूब के माध्यम से सांस ले सकते हैं।

अधिक गहराई पर, श्वसन मांसपेशियाँ पानी के स्तंभ के अतिरिक्त प्रतिरोध को दूर नहीं कर पाती हैं, जो छाती पर दबाव डालता है। इसलिए, पानी के भीतर तैरने के लिए 0.4 मीटर से अधिक लंबी श्वास नलियों का उपयोग नहीं किया जाता है।

लेकिन ऐसी ट्यूब के साथ भी, सांस लेने का प्रतिरोध अभी भी काफी बड़ा है, इसके अलावा, सांस में प्रवेश करने वाली हवा में ऑक्सीजन कुछ हद तक कम हो जाती है और इसमें कार्बन डाइऑक्साइड की थोड़ी अधिक मात्रा होती है, जिससे श्वसन केंद्र में उत्तेजना होती है, जो मध्यम में व्यक्त की जाती है। सांस की तकलीफ (श्वसन दर एक मिनट में 5-7 सांस तक बढ़ जाती है)।

गहराई पर सामान्य श्वास सुनिश्चित करने के लिए, फेफड़ों को ऐसे दबाव पर हवा की आपूर्ति करना आवश्यक है जो दी गई गहराई पर दबाव के अनुरूप हो और छाती पर बाहरी पानी के दबाव को संतुलित कर सके।

ऑक्सीजन सूट में, श्वास मिश्रण को फेफड़ों में प्रवेश करने से पहले, श्वास बैग में, सीधे पर्यावरण के दबाव से आवश्यक डिग्री तक संपीड़ित किया जाता है।

एक स्व-निहित संपीड़ित वायु श्वास तंत्र में, यह कार्य एक विशेष तंत्र द्वारा किया जाता है। साथ ही, श्वास प्रतिरोध की कुछ सीमाओं का पालन करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसका एक महत्वपूर्ण मूल्य मानव कार्डियोवैस्कुलर प्रणाली पर नकारात्मक प्रभाव डालता है, श्वसन मांसपेशियों की थकान का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर सक्षम नहीं होता है आवश्यक श्वास व्यवस्था बनाए रखें।

फुफ्फुसीय-स्वचालित उपकरणों में, सांस लेने का प्रतिरोध अभी भी काफी बड़ा है। इसके मूल्य का अनुमान श्वसन मांसपेशियों के प्रयास के कारण लगाया जाता है, जो फेफड़ों, वायुमार्ग, साँस लेने की नली और फुफ्फुसीय ऑटोमेटन की उपझिल्ली गुहा में एक वैक्यूम बनाता है। वायुमंडलीय दबाव की स्थितियों के साथ-साथ पानी में स्कूबा गोताखोर की ऊर्ध्वाधर स्थिति में, जब फेफड़े की मशीन फेफड़ों के "केंद्र" के साथ समान स्तर पर होती है, तो प्रेरणा पर सांस लेने का प्रतिरोध लगभग 50 मिमी पानी होता है . कला। क्षैतिज स्कूबा डाइविंग में, जिसकी फेफड़े की मशीन पीठ के पीछे सिलेंडर पर स्थित होती है, फेफड़े की मशीन की झिल्ली और गोताखोर की छाती पर पानी के दबाव के बीच का अंतर लगभग 300 मिमी पानी होता है। कला।

इसलिए, साँस लेना प्रतिरोध 350 मिमी पानी तक पहुँच जाता है। कला। सांस लेने की प्रतिरोधक क्षमता को कम करने के लिए, नए प्रकार के स्कूबा गियर में दूसरे कमी चरण को माउथपीस में रखा जाता है।

हवादार उपकरणों में, जहां हवा को सतह से एक नली के माध्यम से आपूर्ति की जाती है, इसे विशेष डाइविंग पंप या कंप्रेसर का उपयोग करके संपीड़ित किया जाता है, और संपीड़न की डिग्री गोता की गहराई के लिए आनुपातिक होनी चाहिए। इस मामले में दबाव मान को पंप और डाइविंग नली के बीच स्थापित दबाव गेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

एक व्यापक राय है कि हमारे पूर्वज, शत्रुता के दौरान एक चरम स्थिति की स्थिति में, ट्यूब जैसे सबसे सरल उपकरणों का उपयोग करके, लंबे समय तक पानी में डूबे रहकर सफलतापूर्वक सांस ले सकते थे, और विसर्जन की गहराई को माना जाता था। मीटर, समय - घंटों में, ट्यूब - एक साधारण ईख (उदाहरण के लिए, पानी की बाधा को गुप्त रूप से पार करना, उत्पीड़न से भागना, आदि)।

यह मानते हुए कि हमारा व्यक्ति एक रचनात्मक व्यक्ति है, जो कुछ भी ज्ञात या सुना जाता है वह व्यवहार में तुरंत सत्यापित होना चाहता है, हम विशेष परिस्थितियों में सांस लेने से जुड़ी संभावित त्रुटियों के बारे में चेतावनी देने के लिए खुद को बाध्य मानते हैं। यह विशेष रूप से तात्कालिक साधनों का उपयोग करके पानी के नीचे सांस लेने की संभावना के कारण है। ऐसी जांच शुरू करने से पहले, विशेष रूप से 1 मीटर से अधिक की गहराई पर, किसी को प्रक्रिया की भौतिकी को स्पष्ट रूप से समझना चाहिए।

ध्यान दें कि तात्कालिक साधनों का उपयोग करके पानी के नीचे और 1 मीटर से अधिक की गहराई पर सांस लेने की संभावना का एक व्यावहारिक परीक्षण, एक नियम के रूप में, बहुत बुरी तरह से समाप्त होता है: "प्रयोगकर्ता" गंभीर संचार संबंधी विकारों के साथ लंबे समय तक अस्पताल के बिस्तर पर रहते हैं . "अनुभवी" लोगों की कहानियाँ, स्नोर्कल के साथ मास्क में तैरने का उनका अपना अनुभव (यदि कोई हो) या होने वाली शारीरिक प्रक्रियाओं की स्पष्ट समझ के बिना किसी अन्य चाचा के स्नोर्कल के साथ मास्क में तैरने के अनुभव पर निर्भरता इस दौरान हैं जानलेवा!

क्यों? इसके कई कारण हैं.

1. पानी के नीचे सांस लेने को सुनिश्चित करने के लिए, एक तात्कालिक वस्तु जिसके माध्यम से सांस ली जाती है, उसमें कम से कम एक मार्ग अनुभाग होना चाहिए जो सांस लेने के कार्य के लिए आवश्यक मात्रा में फेफड़ों में हवा के प्रवाह को सुनिश्चित करता है, और दूसरी तरफ पानी की सतह से ऊपर रहें, भले ही वह उत्तेजित हो - दूसरी ओर, क्योंकि साँस लेने के दौरान फेफड़ों में प्रवेश करने वाले पानी के प्रभाव पर टिप्पणी की आवश्यकता नहीं है।

2. जब शरीर को पानी में डुबोया जाता है तो उसके अंदर और बाहर काम करने वाले दबावों की असमानता, सभी आगामी परिणामों के साथ।

एक सोफे पर लेटे हुए और वायुमंडलीय वायु दबाव के प्रभाव में एक व्यक्ति (चित्र 2.10 में चित्र देखें) पर वायु दबाव (बाहर और अंदर) की परस्पर क्रिया के आरेख पर विचार करें।

जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, आंतरिक फुफ्फुस गुहा वायुमंडलीय के बराबर दबाव में है, जबकि शरीर की पूरी बाहरी सतह (छाती सहित) भी वायुमंडलीय के बराबर दबाव में है, अर्थात। 1 केजीएफ/सेमी 2.

इस प्रकार, हम मानव शरीर पर कार्य करने वाले आंतरिक और बाहरी दबाव की समानता के बारे में बात कर सकते हैं, और इसलिए, हस्तक्षेप की अनुपस्थिति (सामान्य मामले में) जो वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में सामान्य रक्त परिसंचरण को रोकती है।

किसी व्यक्ति पर हवा के दबाव (बाहर और अंदर) की परस्पर क्रिया की एक पूरी तरह से अलग तस्वीर तब होती है जब वह वायुमंडल से जुड़ी एक ट्यूब के माध्यम से सांस लेने के साथ पानी के नीचे डूब जाता है (चित्र 2.11 में चित्र देखें)।

इस मामले में, अंदर से, फेफड़ों की तरफ से, हवा को एक वायुमंडल के बल से दबाया जाता है (यानी, वही 1 किग्रा / सेमी 2), और शरीर के बाहर (छाती सहित) दबाया जाता है:

एक वायुमंडल के समान बल वाली वायु (1 किग्रा/सेमी 2);

पानी का एक स्तंभ जिसकी ऊंचाई विसर्जन की गहराई के बराबर होती है।

इस मामले में क्या होता है?

1. तो, विसर्जन की गहराई पर, उदाहरण के लिए, पानी की सतह से 50 सेमी के बराबर, छाती बाहर से अतिरिक्त दबाव में होती है, जो विसर्जन की गहराई के बराबर ऊंचाई वाले पानी के स्तंभ द्वारा बनाई जाती है, यानी। इस मामले में, 50 सेमी पानी का स्तंभ, या 50 जीएफ/सेमी 2 (5 केजीएफ/डीएम 2)। इससे सांस लेना स्पष्ट रूप से कठिन हो जाता है, क्योंकि। छाती के क्षेत्र को ध्यान में रखते हुए, ऐसी स्थितियाँ बनती हैं जब किसी को पहले से ही उन स्थितियों के बराबर सांस लेनी पड़ती है जब छाती पर 15-20 किलोग्राम का भार पड़ता है।

लेकिन ये ऐसी परिस्थितियों में सांस लेने की क्रिया के साथ आने वाली पूरी तरह से शारीरिक कठिनाइयां हैं।

2. यह केवल ये विशुद्ध शारीरिक कठिनाइयाँ नहीं हैं। संचार संबंधी विकारों की अभिव्यक्ति कहीं अधिक खतरनाक और अधिक गंभीर है। पानी के एक स्तंभ द्वारा निर्मित और शरीर की पूरी सतह पर कार्य करने वाले अतिरिक्त दबाव के प्रभाव में, रक्त शरीर के उन हिस्सों से बाहर निकल जाता है जहां दबाव अधिक होता है (पैर, पेट की गुहा), कम दबाव वाले क्षेत्रों में - छाती और सिर. शरीर के इन हिस्सों में रक्त से बहने वाली वाहिकाएँ हृदय और महाधमनी से रक्त के सामान्य बहिर्वाह को रोकती हैं: उत्तरार्द्ध अतिरिक्त रक्त से अत्यधिक फैलता है, और परिणामस्वरूप - यदि मृत्यु नहीं, तो एक गंभीर बीमारी।

ऑस्ट्रियाई चिकित्सक आर. स्टाइग्लर द्वारा किए गए प्रायोगिक अध्ययन और उनके द्वारा बाथिंग, स्विमिंग एंड डाइविंग (वियना) पुस्तक में वर्णित उपरोक्त की पूरी तरह से पुष्टि की गई है। उन्होंने खुद पर प्रयोग किए, अपने शरीर और सिर को मुंह से निकलने वाली ट्यूब से पानी में डुबोया।

प्रयोगों के परिणाम तालिका 2 में प्रस्तुत किए गए हैं।

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पानी के अंदर सांस लेने की विशेषताएं

हम पहले से ही जानते हैं कि पानी में मौजूद घुलनशील ऑक्सीजन का उपयोग मनुष्य सांस लेने के लिए नहीं कर सकता, क्योंकि फेफड़ों को केवल गैसीय ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। पानी के नीचे शरीर की महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करने के लिए फेफड़ों तक व्यवस्थित रूप से पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीजन पहुंचाना आवश्यक है। इसे निम्नलिखित तरीकों से किया जा सकता है:

एक श्वास नली के माध्यम से;

स्व-निहित श्वास तंत्र का उपयोग करना;

पानी की सतह से स्पेससूट, बाथिसकैप, कॉस्ट्यू-प्रकार के घरों आदि तक आपूर्ति;

पनडुब्बियों में पुनर्जनन (पुनर्प्राप्ति) द्वारा।

ये सभी तरीके किसी व्यक्ति के लिए प्राकृतिक नहीं हैं और इनकी अपनी-अपनी विशेषताएं हैं।

एक ट्यूब के माध्यम से सांस लेना. यह ज्ञात है कि एक मीटर से अधिक की गहराई पर पानी के नीचे होने पर, आप एक ट्यूब के माध्यम से सांस ले सकते हैं। अधिक गहराई पर, श्वसन मांसपेशियाँ, जैसा कि हम जानते हैं, साँस लेने और छोड़ने दोनों के दौरान बनने वाले अतिरिक्त प्रतिरोध को दूर नहीं कर सकती हैं। व्यवहार में, पानी के नीचे तैरने के लिए 0.4 मीटर से अधिक लंबी श्वास नलिकाओं का उपयोग नहीं किया जाता है।

स्व-निहित तंत्र में श्वास लेना। काफी गहराई पर सामान्य श्वास सुनिश्चित करने के लिए, फेफड़ों को ऐसे दबाव में हवा की आपूर्ति करना आवश्यक है जो छाती पर बाहरी पानी के दबाव को संतुलित कर सके।

ऑक्सीजन सूट में, श्वास मिश्रण को फेफड़ों में प्रवेश करने से पहले परिवेशीय दबाव द्वारा सीधे श्वास बैग में वांछित डिग्री तक संपीड़ित किया जाता है।

एक स्व-निहित संपीड़ित वायु श्वास उपकरण में, यह कार्य एक फेफड़े की मशीन द्वारा किया जाता है।

इस मामले में, श्वास प्रतिरोध की कुछ सीमाओं का पालन करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसकी एक महत्वपूर्ण मात्रा मानव हृदय प्रणाली पर नकारात्मक प्रभाव डालती है, श्वसन की मांसपेशियों की थकान का कारण बनती है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर सक्षम नहीं हो पाता है। आवश्यक श्वास व्यवस्था बनाए रखें।

फुफ्फुसीय-स्वचालित उपकरणों में, सांस लेने का प्रतिरोध अभी भी काफी बड़ा है। इसके मूल्य का अनुमान मुखपत्र के पास, यानी मानव मुंह के तत्काल आसपास के उपकरण की गैस-संचालन प्रणाली में अधिकतम दुर्लभता से लगाया जाता है।

घरेलू स्कूबा गियर में हवा में, यह नगण्य है और लगभग 40-60 मिमी पानी के बराबर है। कला। हालाँकि, पानी के नीचे, प्रतिरोध, विशेष रूप से साँस लेना की शुरुआत में, काफी बढ़ जाता है और 200-330 मिमी पानी तक पहुँच जाता है। कला। (जब तैराक क्षैतिज स्थिति में हो)।

श्वसन प्रतिरोध इस पर निर्भर करता है:

क) किसी व्यक्ति के फेफड़ों के संबंध में फेफड़े की मशीन के स्थान से;

बी) ऑटोमेटन के यांत्रिक प्रतिरोध के मूल्य पर, जो श्वसन की मांसपेशियों द्वारा दूर किया जाता है। यह स्प्रिंग्स का बल, वाल्वों पर पिछला दबाव, अक्षीय जोड़ों में घर्षण बल आदि है;

ग) इनलेट और आउटलेट होसेस की लंबाई, उनकी आंतरिक सतह की प्रकृति, माउथपीस का आकार और उसमें वाल्वों की उपस्थिति।

कुल श्वास प्रतिरोध में से, अधिकांश प्रतिरोध फुफ्फुसीय ऑटोमेटन के स्थान पर निर्भर करता है, अर्थात, ऑटोमेटन और छाती की झिल्ली पर दबाव के अंतर पर। इस अंतर को कम करने के लिए, फेफड़े की मशीन को सामने, तैराक की छाती के स्तर पर, पेट पर और मुखपत्र के पास रखा जाता है।

वर्तमान में, फुफ्फुसीय ऑटोमेटा के डिजाइन भी हैं, जिसमें श्वसन प्रतिरोध के मूल्य में कमी विभिन्न प्रकार के प्रतिपूरक उपकरणों द्वारा प्राप्त की जाती है, फुफ्फुसीय ऑटोमेटन और होसेस के कक्ष की मात्रा में कमी होती है।