בעת טיפוס על הרים, עקב ירידה בלחץ האטמוספרי, יורד הלחץ החלקי של החמצן בחלל המכתשית. כאשר לחץ זה יורד מתחת ל-50 מ"מ כספית . אומנות. (5 ק"מ גובה), אדם לא מותאם צריך לנשום תערובת גז שבה תכולת החמצן מוגברת. בגובה 9 ק"מ יורד הלחץ החלקי באוויר המכתשית ל-30 מ"מ כספית. . אמנות, וזה כמעט בלתי אפשרי לעמוד במצב כזה. לכן משתמשים בשאיפה של 100% חמצן. במקרה זה, בלחץ ברומטרי נתון, הלחץ החלקי של החמצן באוויר המכתשית הוא 140 מ"מ כספית. . אמנות, שיוצר הזדמנויות נהדרות להחלפת גז. בגובה של 12 ק"מ, כאשר שואפים אוויר רגיל, לחץ המכתשית הוא 16 מ"מ כספית. . אומנות. (מוות), כאשר שואפים חמצן טהור - רק 60 מ"מ כספית . אמנות, כלומר, אתה עדיין יכול לנשום, אבל זה כבר מסוכן. במקרה זה, ניתן לספק חמצן טהור בלחץ ולהקפיד על נשימה בעלייה לגובה 18 ק"מ. עלייה נוספת אפשרית רק בחליפות חלל.
נושם מתחת למים בעומקים גדולים
כאשר מורידים אותו מתחת למים, הלחץ האטמוספרי עולה. לדוגמה, בעומק של 10 מ', הלחץ הוא 2 אטמוספרות, בעומק של 20 מ' - 3 אטמוספרות וכו 'במקרה זה, הלחץ החלקי של גזים באוויר המכתשית גדל פי 2 ו -3 בהתאמה.
זה מאיים עם פירוק גבוה של חמצן. אבל העודף שלו מזיק לגוף לא פחות מהמחסור בו. לכן, אחת הדרכים להפחית סכנה זו היא שימוש בתערובת גז שבה אחוז החמצן מופחת. לדוגמה, בעומק של 40 מ' הם נותנים תערובת המכילה 5% חמצן, בעומק של 100 מ' - 2%.
בעיה שניההיא השפעת החנקן. כאשר הלחץ החלקי של החנקן עולה, הדבר מוביל להתמוססות מוגברת של החנקן בדם וגורם למצב נרקוטי. לכן, החל מעומק של 60 מ' , תערובת החנקן-חמצן מוחלפת בתערובת הליו-חמצן. הליום פחות רעיל. זה מתחיל להיות בעל השפעה נרקוטית רק בעומק של 200-300 מ'. . כיום מתבצע מחקר על השימוש בתערובות מימן-חמצן לפעולה בעומקים של עד 2 ק"מ, שכן מימן הוא גז קל מאוד.
בעיה שלישיתפעולות צלילה - זהו דקומפרסיה. אם אתה עולה במהירות מעומק, אז הגזים המומסים בדם רותחים וגורמים לתסחיף גזים - חסימה של כלי דם. לכן, נדרשת דקומפרסיה הדרגתית. לדוגמה, טיפוס מעומק של 300 מ' דורש שבועיים של דקומפרסיה.
לחיי אדם נורמליים, כמו גם לרוב המוחלט של האורגניזמים החיים, יש צורך בחמצן. כתוצאה מחילוף החומרים, חמצן נקשר לאטומי פחמן, ויוצר פחמן דו חמצני (פחמן דו חמצני). מכלול התהליכים המבטיחים את חילופי הגזים הללו בין הגוף לסביבה נקראים נשימה.
אספקת חמצן לגוף האדםוהסרת פחמן דו חמצני מהגוף מסופקת על ידי מערכת הנשימה. הוא מורכב מדרכי הנשימה והריאות. דרכי הנשימה העליונות כוללות את מעברי האף, הלוע והגרון. יתר על כן, האוויר נכנס לקנה הנשימה, המחולק לשני סימפונות עיקריים. הסמפונות, המתפצלים כל הזמן והופכים דקים יותר, יוצרים את מה שנקרא עץ הסימפונות של הריאות. כל ברונכיולה (ההסתעפות הדקה ביותר של הסמפונות) מסתיימת באלבוליות, שבהן מתרחש חילופי גזים בין אוויר לדם. המספר הכולל של alveoli בבני אדם הוא כ-700 מיליון, והשטח הכולל שלהם הוא 90-100 מ"ר.
מבנה מערכת הנשימה.
פני השטח של דרכי הנשימה, למעט פני השטח של המכתשים, אטומים לגזים, ולכן החלל בתוך דרכי הנשימה נקרא חלל מת. נפחו אצל גברים הוא בממוצע כ-150 מ"ל, בנשים -100 מ"ל.
אוויר נכנס לריאות עקב הלחץ השלילי שנוצר כאשר הן נמתחות על ידי הסרעפת והשרירים הבין צלעיים במהלך השאיפה. בנשימה רגילה רק השאיפה פעילה, הנשיפה מתרחשת באופן פסיבי, עקב הרפיית השרירים המספקים השראה. רק בנשימה מאולצת, שרירי הנשיפה כלולים בעבודה, ומספקים, כתוצאה מדחיסה נוספת של החזה, את ההפחתה המקסימלית בנפח הריאות.
תהליך נשימה
תדירות ועומק הנשימה תלויים בפעילות גופנית. אז, במנוחה, מבוגר מבצע 12-24 מחזורי נשימה, ומספק אוורור של הריאות בטווח של 6-10 ליטר / דקה. בעת ביצוע עבודה קשה, קצב הנשימה יכול לעלות עד 60 מחזורים לדקה, וכמות האוורור הריאתי יכולה להגיע ל-50-100 ליטר לדקה. עומק הנשימה (או נפח הגאות) במהלך נשימה שקטה הוא בדרך כלל חלק קטן מקיבולת הריאות הכוללת. עם עלייה באוורור ריאתי, נפח הגאות והשפל עשוי לגדול עקב נפחי השאיפה והנשיפה. אם נתקן את ההבדל בין הנשימה העמוקה ביותר לנשיפה המקסימלית, אז נקבל את ערך היכולת החיונית של הריאות (VC), שאינה כוללת רק את הנפח השיורי, אשר מוסר רק כאשר הריאות קורסות לחלוטין.
ויסות תדירות ועומק הנשימה מתרחש באופן רפלקסיבי ותלוי בכמות הפחמן הדו חמצני והחמצן בדם וב-pH של הדם. הגירוי העיקרי השולט בתהליך הנשימה הוא רמת הפחמן הדו-חמצני בדם (גם ערך ה-pH בדם קשור לפרמטר זה): ככל שריכוז ה-CO2 גבוה יותר, כך האוורור הריאתי גדול יותר. הפחתת כמות החמצן משפיעה על אוורור הריאות במידה פחותה. זה נובע מהספציפיות של קשירת חמצן להמוגלובין בדם. עלייה מפצה משמעותית באוורור ריאתי מתרחשת רק לאחר ירידה בלחץ החלקי של החמצן בדם מתחת ל-12-10 kPa.
כיצד צלילה מתחת למים משפיעה על תהליך הנשימה?? שקול תחילה את המצב של שחייה עם שנורקל. הנשימה דרך צינור הופכת לקשה הרבה יותר אפילו כשהיא שקועה כמה סנטימטרים. זאת בשל העובדה שהתנגדות הנשימה עולה: ראשית, בעת צלילה, השטח המת גדל בנפח צינור הנשימה, ושנית, על מנת לקחת נשימה, נאלצים שרירי הנשימה להתגבר על הלחץ ההידרוסטטי המוגבר. בעומק של 1 מ', אדם יכול לנשום דרך צינור לא יותר מ-30 שניות, ובעומק גדול, נשימה כמעט בלתי אפשרית, בעיקר בגלל העובדה ששרירי הנשימה לא יכולים להתגבר על הלחץ של עמוד המים לקחת נשימה מפני השטח. צינורות נשימה באורך 30-37 ס"מ נחשבים לאופטימליים. השימוש בצינורות נשימה ארוכים יותר עלול להוביל לבעיות לב וריאות.
מאפיין חשוב נוסף המשפיע על הנשימה הוא קוטר הצינור. עם קוטר קטן של הצינור, לא נכנס מספיק אוויר, במיוחד אם יש צורך לבצע עבודה כלשהי (לדוגמה, לשחות במהירות), ובקוטר גדול, נפח השטח המת גדל משמעותית, מה שגם מקשה מאוד על הנשימה. . הערכים האופטימליים לקוטר הצינור הם 18-20 מ"מ. השימוש באורך או קוטר צינור לא סטנדרטיים עלול להוביל להיפרונטילציה לא רצונית.
כאשר שוחים במכשיר נשימה עצמאיקשיי הנשימה העיקריים קשורים גם להתנגדות מוגברת לשאיפה ולנשיפה. למרחק בין מה שנקרא מרכז הלחץ לבין הקופסה של מכונת הנשימה יש את ההשפעה הפחותה על העלייה בהתנגדות הנשימה. "מרכז הלחץ" הוקם על ידי ג'ארט בשנת 1965. הוא נמצא 19 ס"מ מתחת ו-7 ס"מ אחורי לחלל הצוואר. כאשר מפתחים דגמים שונים של מכשירי נשימה, זה תמיד נלקח בחשבון והקופסה של מכונת הנשימה ממוקמת קרוב ככל האפשר לנקודה זו. הגורם השני המשפיע על העלייה בהתנגדות הנשימה הוא כמות השטח המת הנוסף. הוא גדול במיוחד במכשירים עם צינורות גליים עבים. תפקיד חשוב ממלא גם ההתנגדות הכוללת של שסתומים, ממברנות וקפיצים שונים במערכת להפחתת הלחץ של תערובת הנשימה. והגורם האחרון הוא העלייה בצפיפות הגז עקב עליית הלחץ עם הגדלת העומק.
בדגמים מודרניים של רגולטורים, מעצבים שואפים למזער את ההשפעות של התנגדות מוגברת לנשימה על ידי יצירת מה שנקרא אוטומטי נשימה מאוזנת. אבל לצוללנים חובבים יש עדיין לא מעט מכשירים מדגם ישן עם התנגדות נשימה מוגברת. מכשירים כאלה, במיוחד, הם AVM-1 ו-AVM-1m האגדיים. נשימה במכשירים אלו מביאה לצריכת אנרגיה גבוהה ולכן לא מומלץ לבצע עבודה פיזית קשה ולבצע צלילות ארוכות לעומק של יותר מ-20 מ'.
סוג נשימה אופטימלי בעת שחייה עם מכשיר נשימה עצמאייש לשקול נשימה איטית ועמוקה. התדירות המומלצת היא 14-17 נשימות לדקה. עם אופי זה של נשימה, חילופי גזים מספקים מובטחים עם עבודה מינימלית של שרירי הנשימה, ומקלה על הפעילות של מערכת הלב וכלי הדם. נשימה מהירה מקשה על הלב לעבוד ומובילה לעומס יתר שלו.
משפיע על תפקוד מערכת הנשימה וקצב הטבילה לעומק. עם עלייה מהירה בלחץ (דחיסה), הקיבולת החיונית של הריאות יורדת, עם עלייה איטית היא כמעט ואינה משתנה. הירידה ב-VC נובעת מכמה סיבות. ראשית, כאשר טבילה לעומק, נפח נוסף של דם זוהר לתוך הריאות כדי לפצות על הלחץ החיצוני, וככל הנראה, במהלך דחיסה מהירה, חלק מהברונכיולים נדחסים על ידי כלי דם "נפוחים"; השפעה זו משולבת עם עלייה מהירה בצפיפות הגז, וכתוצאה מכך לחסימת אוויר באזורים מסוימים של הריאות ( מתרחשות מלכודות אוויר»). « מלכודות אוויר» מסוכנים ביותר, מכיוון שהם מגבירים באופן משמעותי את הסיכון לברוטראומה של הריאות הן במהלך צלילה מתמשכת והן במהלך העלייה, במיוחד אם לא נצפו מצב העלייה והמהירות. לרוב, "מלכודות" כאלה נוצרות על ידי צוללנים שנמצאים מתחת למים במצב אנכי. יש ניואנס נוסף הקשור למיקום האנכי של הצולל. זוהי ההטרוגניות של חילופי גזים במצב אנכי: בהשפעת כוח הכבידה, הדם נכנס לחלקים התחתונים של הריאות, ותערובת הגז מצטברת בחלק העליון, מדולדלת בדם. אם הצולל נמצא מתחת למים במצב אופקי עם הפנים כלפי מטה, הערך היחסי של אוורור מכתשית עולה באופן משמעותי בהשוואה למיקומו האנכי, חילופי הגזים וריווי החמצן בדם העורקי משתפרים.
במהלך דקומפרסיה וזמן מה לאחריו, VC מופחת גם עקב זרימת דם מוגברת לריאות.
משפיע לרעה על מערכת הנשימהוהעובדה שהאוויר המגיע מהצילינדרים בדרך כלל קר וכמעט ואינו מכיל לחות. שאיפת גז קר עלולה לגרום להפרעות בדרכי הנשימה, המתבטאות ברעד של שרירי הנשימה, כאבים בחזה, הפרשה מוגברת של ריריות האף, קנה הנשימה והסמפונות וקשיי נשימה. בשחייה במים קרים, בעיית הפרשת הריר מחמירה במיוחד: תנועות הבליעה הדרושות להשוואת הלחץ בחלל האוזן התיכונה קשות. ובשל העובדה שהאוויר הנכנס כמעט ואינו מכיל לחות, עלול להתפתח גירוי של הריריות של העיניים, האף, קנה הנשימה והסמפונות. גורם מחמיר כאן הוא גם קירור הגוף.
כדי לשמור על החיים יש צורך מצד אחד בספיגה מתמשכת של חמצן על ידי תאי אורגניזם חי ומצד שני בסילוק פחמן דו חמצני הנוצר כתוצאה מתהליכי חמצון. שני תהליכים מקבילים אלו מהווים את מהות הנשימה.
בחיות רב-תאיות מאורגנות מאוד, הנשימה מסופקת על ידי איברים מיוחדים - הריאות.
הריאות האנושיות מורכבות מהרבה שלפוחיות ריאות קטנות בודדות של alveoli בקוטר של 0.2 מ"מ. אבל מכיוון שמספרם גדול מאוד (כ-700 מיליון), השטח הכולל משמעותי ומסתכם ב-90 מ"ר.
המכשכים קלועים בצמה צפופה עם רשת של כלי הדם הדקים ביותר - נימים. לדופן שלפוחית הריאה והנימי יחד יש עובי של 0.004 מ"מ בלבד.
לפיכך, הדם הזורם דרך נימי הריאות בא במגע הדוק ביותר עם האוויר שבאלוואלי, שם מתרחשת חילופי גזים.
אוויר אטמוספרי נכנס לשלפוחית הריאה, עובר דרך דרכי הנשימה.
דרכי הנשימה הנכונות מתחילות במה שנקרא הגרון בנקודה שבה הלוע עובר לוושט. אחרי הגרון מופיעה קנה נשימה - קנה הנשימה בקוטר של כ-20 מ"מ, שבדפנות יש טבעות סחוסיות (איור 7).
אורז. 7. דרכי נשימה עליונות:
1 - חלל האף: 2 - חלל הפה; 3 - ושט; 4 - הגרון וקנה הנשימה (קנה הנשימה); 5 - אפיגלוטיס
קנה הנשימה עובר לחלל החזה, שם הוא מתחלק לשני סימפונות גדולים - ימין ושמאל, שעליהם תלויות הריאה הימנית והשמאלית. בכניסה לריאה, מסתעפים הסמפונות, ענפיו (סמפונות בינוניים וקטנים) מתדלדלים בהדרגה ולבסוף עוברים לענפים הסופיים הדקיקים ביותר - הסמפונות, שעליהם יושבים המכתשים.
בחוץ, הריאות מכוסות בקרום חלק ולח מעט - הצדר. אותה מעטפת בדיוק מכסה את פנים הדופן של חלל החזה, שנוצרה מהצדדים על ידי הצלעות והשרירים הבין-צלעיים, ומלמטה על ידי הסרעפת או שריר החזה.
בדרך כלל, הריאות אינן מתמזגות עם דפנות החזה, הן רק נלחצות בחוזקה כלפיהן. הסיבה לכך היא שאין אוויר בחללי הצדר (בין קרומי הצדר של הריאות ודפנות החזה), המייצגים פערים צרים. בתוך הריאות, במכתשות, יש תמיד אוויר המתקשר עם האטמוספירה, ולכן יש (בממוצע) לחץ אטמוספרי בריאות. הוא לוחץ את הריאות אל דפנות בית החזה בעוצמה כזו שהריאות אינן יכולות לקרוע את עצמן מהן ולעקוב אחריהם באופן פסיבי, עם התרחבות או התכווצות בית החזה.
דם, שיוצר זרימת דם מתמשכת דרך כלי האלבוליים, לוכד חמצן ומשחרר פחמן דו חמצני (CO 2). לכן, לחילופי גזים תקינים, יש צורך שהאוויר בריאות יכיל את כמות החמצן הדרושה ולא יעלה על גדותיו ב-CO 2 (פחמן דו חמצני). זה מובטח על ידי חידוש חלקי מתמיד של האוויר בריאות. כאשר אתה שואף, אוויר אטמוספרי טרי נכנס לריאות, וכאשר אתה נושף, האוויר שכבר נעשה בו שימוש מוסר.
הנשימה מתרחשת בדרך הבאה. במהלך השאיפה, בית החזה מתרחב במאמץ של שרירי הנשימה. הריאות, עוקבות באופן פסיבי אחר בית החזה, שואבות אוויר דרך דרכי הנשימה. ואז בית החזה, עקב גמישותו, יורד בנפחו, הריאות מתכווצות ודוחפות את עודפי האוויר לאטמוספירה. יש נשיפה. במהלך נשימה שקטה, 500 מ"ל של אוויר חודר לריאות האדם בכל נשימה. הוא נושף את אותה כמות. אוויר זה נקרא נשימה. אבל אם, לאחר נשימה רגילה, תנשום עמוק, אז עוד 1500-3000 מ"ל של אוויר ייכנסו לריאות. זה נקרא אקסטרה. בנוסף, בנשיפה עמוקה לאחר תפוגה רגילה, ניתן להוציא מהריאות עד 1000-2500 מ"ל של מה שנקרא אוויר מילואים. עם זאת, לאחר מכן, נותרו כ-1000-1200 מ"ל שאריות אוויר בריאות.
סכום הנפח של אוויר נשימתי, נוסף ואוויר מילואים נקרא היכולת החיונית של הריאות. הוא נמדד באמצעות מכשיר מיוחד - ספירומטר. אצל אנשים שונים, הקיבולת החיונית של הריאות נעה בין 3000 ל-6000-7000 מ"ל.
יכולת חיונית גבוהה חיונית לצוללנים. ככל שקיבולת הריאה גדולה יותר, כך הצולל יכול להיות יותר מתחת למים.
הנשימה מווסתת על ידי תאי עצב מיוחדים - מה שנקרא מרכז הנשימה, שנמצא בסמוך למרכז הווזומוטורי ב-medulla oblongata.
מרכז הנשימה רגיש מאוד לעודף פחמן דו חמצני בדם. עלייה בפחמן דו חמצני בדם מגרה את מרכז הנשימה ומאיצה את הנשימה. לעומת זאת, ירידה חדה בתכולת הפחמן הדו חמצני בדם או באוויר המכתשית גורמת להפסקת נשימה קצרת טווח (דום נשימה) למשך 1-1.5 דקות.
הנשימה נמצאת בשליטה מסוימת של הרצון. אדם בריא יכול מרצונו לעצור את נשימתו למשך 45-60 שניות.
הרעיון של חילופי גזים בגוף(נשימה חיצונית ופנימית). נשימה חיצונית מספקת חילופי גזים בין האוויר החיצוני לדם האדם, מרווה את הדם בחמצן ומסירה ממנו פחמן דו חמצני. נשימה פנימית מבטיחה חילופי גזים בין הדם לרקמות הגוף.
חילופי הגזים בריאות וברקמות מתרחשים כתוצאה מהבדל בלחצים החלקיים של גזים באוויר המכתשי, בדם וברקמות. דם ורידי הנכנס לריאות דל בחמצן ועשיר בפחמן דו חמצני. הלחץ החלקי של החמצן בו (60-76 מ"מ כספית) נמוך בהרבה מאשר באוויר המכתשית (100-110 מ"מ כספית), והחמצן עובר בחופשיות מהאלוואולי לדם. מצד שני, הלחץ החלקי של פחמן דו חמצני בדם ורידי (48 מ"מ כספית) גבוה יותר מאשר באוויר המכתשית (41.8 מ"מ כספית), מה שגורם לפחמן דו חמצני לעזוב את הדם ולעבור אל המכתשיות, משם הוא מוסר. במהלך הנשיפה. ברקמות הגוף תהליך זה מתרחש אחרת: חמצן מהדם חודר לתאים, והדם רווי בפחמן דו חמצני, גז שנמצא בעודף ברקמות.
ניתן לראות מהטבלה את הקשר בין הלחצים החלקיים של חמצן ופחמן דו חמצני באוויר האטמוספרי, בדם וברקמות הגוף (ערכי הלחצים החלקיים מבוטאים במ"מ כספית).
לכך יש להוסיף שאחוז גבוה של פחמן דו חמצני בדם או ברקמות תורם לפירוק ההמוגלובין תחמוצת להמוגלובין ולחמצן טהור, ותכולת חמצן גבוהה תורמת לסילוק הפחמן הדו חמצני מהדם דרך הריאות.
תכונות של נשימה מתחת למים. אנו כבר יודעים שאדם אינו יכול להשתמש בחמצן המומס במים לנשימה, שכן ריאותיו זקוקות רק לחמצן גזי.
כדי להבטיח את הפעילות החיונית של האורגניזם מתחת למים, יש צורך להעביר באופן שיטתי את תערובת הנשימה לריאות.
ניתן לעשות זאת בשלוש דרכים: דרך צינור נשימה, שימוש במכשירי נשימה עצמאיים ואספקת אוויר מפני השטח של המים למכשירי בידוד (חליפות, אמבטיות, בתים). לנתיבים אלה מאפיינים משלהם. זה זמן רב ידוע כי בהיותך מתחת למים אתה יכול לנשום דרך צינור בעומק של לא יותר מ 1 מ'.
בעומקים גדולים יותר, שרירי הנשימה אינם יכולים להתגבר על ההתנגדות הנוספת של עמוד המים, הלוחץ על החזה. לכן, לשחייה מתחת למים, נעשה שימוש בצינורות נשימה שאינם עולים על 0.4 מ'.
אבל גם עם צינור כזה, התנגדות הנשימה עדיין גדולה למדי, חוץ מזה, האוויר הנכנס לנשימה מדולדל מעט בחמצן ויש בו עודף קל של פחמן דו חמצני, מה שמוביל לעירור של מרכז הנשימה, שמתבטא בבינוני. קוצר נשימה (קצב הנשימה עולה ב-5-7 נשימות בדקה).
כדי להבטיח נשימה תקינה בעומק, יש צורך לספק אוויר לריאות בלחץ שיתאים ללחץ בעומק נתון ויכול לאזן את לחץ המים החיצוני על בית החזה.
בחליפת חמצן, תערובת הנשימה נדחסת לדרגה הנדרשת לפני הכניסה לריאות, בשק הנשימה, ישירות בלחץ הסביבה.
במכשיר נשימה אויר דחוס עצמאי, פונקציה זו מבוצעת על ידי מנגנון מיוחד. יחד עם זאת, חשוב להקפיד על גבולות מסוימים של התנגדות הנשימה, שכן ערך משמעותי שלה משפיע לרעה על מערכת הלב וכלי הדם האנושית, גורם לעייפות של שרירי הנשימה, וכתוצאה מכך הגוף אינו מסוגל לשמור על משטר הנשימה הדרוש.
במכשירים ריאתיים-אוטומטיים, ההתנגדות לנשימה עדיין גדולה למדי. ערכו מוערך בגלל המאמץ של שרירי הנשימה, היוצר ואקום בריאות, בדרכי הנשימה, בצינור השאיפה ובחלל התת-ממברני של האוטומט הריאתי. בתנאי לחץ אטמוספרי, כמו גם במצב אנכי של הצולל במים, כאשר מכונת הריאות נמצאת באותה רמה עם "מרכז" הריאות, התנגדות הנשימה בהשראה היא כ-50 מ"מ מים. . אומנות. בצלילה אופקית, שמכונת הריאות שלה ממוקמת מאחורי הגב על גלילים, ההבדל בין לחץ המים על קרום מכונת הריאות ובין חזה הצולל הוא כ-300 מ"מ מים. אומנות.
לכן, עמידות השאיפה מגיעה ל-350 מ"מ של מים. אומנות. כדי להפחית את התנגדות הנשימה, שלב ההפחתה השני בסוגים חדשים של ציוד צלילה ממוקם בפיה.
בציוד מאוורר, בו מכניסים אוויר דרך צינור מהמשטח, הוא נדחס באמצעות משאבות צלילה או מדחסים מיוחדים, ומידת הדחיסה חייבת להיות פרופורציונלית לעומק הצלילה. ערך הלחץ במקרה זה נשלט על ידי מד לחץ המותקן בין המשאבה לצינור הצלילה.
קיימת דעה רווחת כי אבותינו, במקרה של מצב קיצוני במהלך הלחימה, יכלו לנשום בהצלחה באמצעות המכשירים הפשוטים ביותר כגון צינור, טבילה במים לאורך זמן, ועומק הטבילה נמדד כביכול ב מטרים, זמן - בשעות, הצינור - אגמון פשוט (למשל חצייה סמויה של מחסום מים, בריחה מרדיפות וכו').
בהתחשב בכך שהאדם שלנו הוא דמות יצירתית, כל מה שידוע או נשמע מבקש לאמת באופן מיידי בפועל, אנו רואים את עצמנו מחויבים להתריע על טעויות אפשריות הקשורות לנשימה בתנאים מיוחדים. זאת בעיקר בשל האפשרות לנשום מתחת למים באמצעים מאולתרים. לפני שמתחילים בבדיקות כאלה, במיוחד בעומקים של יותר ממטר אחד, יש להבין בבירור את הפיזיקה של התהליך.
שימו לב שבדיקה מעשית לאפשרות לנשום מתחת למים באמצעים מאולתרים, ובעומקים של יותר ממטר, ככלל, מסתיימת רע מאוד: "נסיינים" מגיעים למיטת בית חולים במשך זמן רב עם הפרעות חמורות במחזור הדם. . סיפוריהם של "מנוסים", החוויה שלהם בשחייה במסכה עם שנורקל (אם יש) או הסתמכות על חווית השחייה במסכה עם שנורקל של דוד אחר ללא הבנה ברורה של התהליכים הפיזיים המתרחשים במהלך זה הם קטלניים!
למה? ישנן מספר סיבות.
1. כדי להבטיח נשימה מתחת למים, חפץ מאולתר שדרכו מתבצעת הנשימה חייב להיות בעל קטע מעבר המבטיח זרימת אוויר לריאות בנפח הנדרש לפעולת הנשימה, מחד גיסא, ועליו. להיות מעל פני המים, גם כשהם מתסיסים - מצד שני, כי ההשפעה של מים שנכנסים לריאות במהלך הנשימה אינה דורשת הערה.
2. אי השוויון בלחצים הפועלים בתוך הגוף ומחוצה לו כאשר הוא טבילה במים, על כל ההשלכות הנובעות מכך.
שקול תרשים של האינטראקציה של לחץ האוויר (בחוץ ובפנים) על אדם (ראה תרשים באיור 2.10.), שוכב על ספה ותחת השפעת לחץ אוויר אטמוספרי.
כפי שניתן לראות מהתרשים, חלל הצדר הפנימי נמצא בלחץ השווה לאטמוספרי, בעוד שכל פני הגוף החיצוניים (כולל בית החזה) נמצאים גם הם בלחץ השווה לאטמוספרי, כלומר. 1 ק"ג / ס"מ 2.
לפיכך, אנו יכולים לדבר על השוויון של לחץ פנימי וחיצוני הפועל על גוף האדם, ולכן, היעדר (במקרה הכללי) של הפרעות המונעות זרימת דם תקינה בהשפעת לחץ אטמוספרי.
תמונה שונה לחלוטין של האינטראקציה של לחץ האוויר (בחוץ ובפנים) על אדם מתרחשת כאשר הוא טובל מתחת למים עם נשימה דרך צינור המחובר לאטמוספירה (ראה תרשים באיור 2.11.).
במקרה זה, מבפנים, מהצד של הריאות, אוויר נלחץ בכוח של אטמוספירה אחת (כלומר, אותו 1 kgf / cm 2), ומחוץ לגוף (כולל החזה) נלחץ:
אוויר עם אותו כוח של אטמוספירה אחת (1 kgf / cm 2);
עמוד מים שגובהו שווה לעומק הטבילה.
מה קורה במקרה הזה?
1. אז בעומק טבילה, למשל, השווה ל-50 ס"מ מפני המים, החזה נמצא בלחץ עודף מבחוץ, שנוצר על ידי עמוד מים בגובה שווה לעומק הטבילה, כלומר. במקרה זה, 50 ס"מ של עמוד מים, או 50 gf / cm 2 (5 kgf / dm 2). זה מקשה באופן ניכר על הנשימה, כי. בהתחשב באזור החזה, נוצרים תנאים שבהם צריך לנשום כבר בתנאים שווים לאלה שבהם עומס של 15-20 ק"ג לוחץ על החזה.
אבל אלו הם קשיים פיזיים בלבד המלווים את פעולת הנשימה בתנאים כאלה.
2. זה לא רק הקשיים הפיזיים האלה. הרבה יותר מסוכן וחמור הוא הביטוי של הפרעות במחזור הדם. בהשפעת לחץ עודף שנוצר על ידי עמוד מים ופועל על כל פני הגוף, דם נדחף החוצה מחלקי הגוף שבהם הלחץ גבוה יותר (רגליים, חלל בטן), באזורים עם לחץ נמוך יותר - לתוך החזה והראש. הכלים העולים על גדותיהם בדם בחלקים אלה בגוף מונעים את יציאת הדם הרגילה מהלב ומאבי העורקים: האחרונים מתרחבים בצורה מוגזמת מעודף דם, וכתוצאה מכך - אם לא מוות, אז מחלה קשה.
מחקרים ניסיוניים שנעשו על ידי הרופא האוסטרי ר' שטיגלר ומתוארים על ידו בספר רחצה, שחייה וצלילה (וינה) אישרו לחלוטין את האמור לעיל. הוא ערך ניסויים בעצמו, טביל את גופו וראשו במים כשצינור יוצא מפיו.
תוצאות הניסויים מוצגות בטבלה 2.
דיג חנית
תכונות של נשימה מתחת למים
אנו כבר יודעים שהחמצן המומס הקיים במים אינו יכול לשמש בני אדם לנשימה, שכן הריאות זקוקות רק לחמצן גזי. כדי להבטיח את הפעילות החיונית של הגוף מתחת למים, יש צורך לספק באופן שיטתי כמות מספקת של חמצן לריאות. ניתן לעשות זאת בדרכים הבאות:
דרך צינור נשימה;
שימוש במכשירי נשימה עצמאיים;
אספקה מפני השטח של המים לחליפות חלל, אמבטיות, בתים מסוג קוסטו וכו';
על ידי התחדשות (התאוששות) בצוללות.
כל הדרכים הללו אינן טבעיות לאדם ויש להן מאפיינים משלהן.
נשימה דרך צינור. זה ידוע שבהיותך מתחת למים בעומק של לא יותר ממטר, אתה יכול לנשום דרך צינור. בעומקים גדולים יותר, שרירי הנשימה, כידוע, אינם יכולים להתגבר על ההתנגדות הנוספת שנוצרת הן בשאיפה והן בנשיפה. בפועל, צינורות נשימה באורך של לא יותר מ-0.4 מ' משמשים לשחייה מתחת למים.
נשימה במכשיר עצמאי. כדי להבטיח נשימה תקינה בעומק ניכר, יש צורך באספקת אוויר לריאות בלחץ שיכול לאזן את לחץ המים החיצוני על בית החזה.
בחליפת חמצן, תערובת הנשימה נדחסת לדרגה הרצויה בשק הנשימה ישירות על ידי לחץ הסביבה לפני הכניסה לריאות.
במכשיר נשימה אויר דחוס עצמאי, פונקציה זו מבוצעת על ידי מכונת ריאות.
במקרה זה, חשוב במיוחד להקפיד על גבולות מסוימים של התנגדות הנשימה, שכן כמות משמעותית ממנה משפיעה לרעה על מערכת הלב וכלי הדם האנושית, גורמת לעייפות של שרירי הנשימה, וכתוצאה מכך הגוף אינו מסוגל לשמור על משטר הנשימה הדרוש.
במכשירים ריאתיים-אוטומטיים, ההתנגדות לנשימה עדיין גדולה למדי. ערכו מוערך לפי הנדירות המקסימלית במערכת מוליכת הגז של המכשיר ליד הפיה, כלומר, בסביבה הקרובה של הפה האנושי.
בציוד צלילה ביתי באוויר, הוא חסר חשיבות ושווה בערך 40-60 מ"מ מים. אומנות. אולם מתחת למים ההתנגדות, בעיקר בתחילת השאיפה, עולה משמעותית ומגיעה ל-200-330 מ"מ מים. אומנות. (כאשר השחיין במצב אופקי).
התנגדות הנשימה תלויה ב:
א) ממיקום מכונת הריאות ביחס לריאות של אדם;
ב) על ערך ההתנגדות המכנית של האוטומט, שעליה מתגברים שרירי הנשימה. זהו כוח הקפיצים, הלחץ האחורי על השסתומים, כוח החיכוך במפרקים הציריים וכו';
ג) אורך צינורות הכניסה והיציאה, אופי פני השטח הפנימיים שלהם, גודל הפיה והימצאות שסתומים בה.
מכלל התנגדות הנשימה, רוב ההתנגדות תלויה במיקום האוטומט הריאתי, כלומר בהפרש הלחץ על קרום האוטומט ובית החזה. כדי לצמצם את ההבדל הזה, ממקמים את מכונת הריאות מלפנים, בגובה החזה של השחיין, על הבטן וליד הפיה.
נכון לעכשיו, ישנם גם עיצובים של אוטומטים ריאתיים, שבהם ירידה בערך התנגדות הנשימה מושגת על ידי סוגים שונים של מכשירים מפצים, ירידה בנפח החדר של האוטומט הריאתי וצינורות.