Kopiant į kalnus dėl atmosferos slėgio kritimo sumažėja dalinis deguonies slėgis alveolių erdvėje. Kai šis slėgis nukrenta žemiau 50 mmHg . Art. (5 km aukštyje), neprisitaikęs žmogus turi kvėpuoti dujų mišiniu, kuriame yra padidintas deguonies kiekis. 9 km aukštyje dalinis slėgis alveoliniame ore nukrenta iki 30 mm Hg. . Art., o atlaikyti tokią būseną praktiškai neįmanoma. Todėl naudojamas 100% deguonies įkvėpimas. Šiuo atveju, esant tam tikram barometriniam slėgiui, dalinis deguonies slėgis alveoliniame ore yra 140 mm Hg. . Art., kuris sukuria puikias galimybes dujų mainams. 12 km aukštyje, įkvepiant įprastą orą, alveolinis slėgis yra 16 mm Hg. . Art. (mirtis), įkvėpus gryno deguonies – tik 60 mm Hg . Art., t.y., dar galite kvėpuoti, bet tai jau pavojinga. Tokiu atveju galima tiekti gryną deguonį esant slėgiui ir užtikrinti kvėpavimą kylant į 18 km aukštį. Tolesnis pakilimas galimas tik su skafandrais.
Kvėpavimas po vandeniu dideliame gylyje
Nuleidus po vandeniu atmosferos slėgis padidėja. Pavyzdžiui, 10 m gylyje slėgis yra 2 atmosferos, 20 m gylyje - 3 atmosferos ir tt Šiuo atveju dalinis dujų slėgis alveoliniame ore padidėja atitinkamai 2 ir 3 kartus.
Tai gresia dideliu deguonies ištirpimu. Tačiau jo perteklius yra ne mažiau kenksmingas organizmui nei jo trūkumas. Todėl vienas iš būdų sumažinti šį pavojų – naudoti dujų mišinį, kuriame sumažinamas deguonies procentas. Pavyzdžiui, 40 m gylyje jie duoda mišinį, kuriame yra 5% deguonies, 100 m gylyje - 2%.
Antra problema yra azoto įtaka. Kai padidėja dalinis azoto slėgis, tai padidina azoto tirpimą kraujyje ir sukelia narkotinę būseną. Todėl pradedant nuo 60 m gylio , azoto-deguonies mišinys pakeičiamas helio-deguonies mišiniu. Helis yra mažiau toksiškas. Narkotiškai jis pradeda veikti tik 200-300 m gylyje. . Šiuo metu atliekami vandenilio ir deguonies mišinių naudojimo iki 2 km gylyje tyrimai, nes vandenilis yra labai lengvos dujos.
Trečia problema nardymo operacijos – tai dekompresija. Jei greitai kylate iš gilumos, tada kraujyje ištirpusios dujos užverda ir sukelia dujų emboliją – kraujagyslių užsikimšimą. Todėl reikia laipsniško dekompresijos. Pavyzdžiui, kopiant iš 300 m gylio reikia 2 savaičių dekompresijos.
Normaliam žmogaus, kaip ir daugumai gyvų organizmų, gyvenimui būtinas deguonis. Dėl metabolizmo deguonis jungiasi su anglies atomais, sudarydamas anglies dioksidą (anglies dioksidą). Kvėpavimu vadinama procesų visuma, užtikrinanti šių dujų mainus tarp kūno ir aplinkos.
Žmogaus kūno aprūpinimas deguonimi o anglies dioksido pašalinimą iš organizmo užtikrina kvėpavimo sistema. Jį sudaro kvėpavimo takai ir plaučiai. Viršutiniai kvėpavimo takai apima nosies kanalus, ryklę ir gerklas. Toliau oras patenka į trachėją, kuri yra padalinta į du pagrindinius bronchus. Nuolat išsišakoję ir plonėjantys bronchai sudaro vadinamąjį plaučių bronchų medį. Kiekviena bronchiolė (ploniausia bronchų šaka) baigiasi alveolėmis, kuriose vyksta dujų mainai tarp oro ir kraujo. Bendras žmonių alveolių skaičius yra apie 700 mln., o bendras jų paviršius – 90-100 m2.
Kvėpavimo sistemos struktūra.
Kvėpavimo takų paviršius, išskyrus alveolių paviršių, yra nepralaidus dujoms, todėl kvėpavimo takų viduje esanti erdvė vadinama negyvąja erdve. Jo tūris vyrams vidutiniškai siekia apie 150 ml, moterims -100 ml.
Oras į plaučius patenka dėl neigiamo slėgio, susidarančio juos tempiant diafragma ir tarpšonkauliniai raumenys įkvėpimo metu. Esant normaliam kvėpavimui, aktyvus tik įkvėpimas, iškvėpimas vyksta pasyviai, dėl įkvėpimą teikiančių raumenų atsipalaidavimo. Tik esant priverstiniam kvėpavimui, iškvėpimo raumenys įtraukiami į darbą, todėl dėl papildomo krūtinės ląstos suspaudimo maksimaliai sumažėja plaučių tūris.
Kvėpavimo procesas
Kvėpavimo dažnis ir gylis priklauso nuo fizinio aktyvumo. Taigi ramybės būsenoje suaugęs žmogus atlieka 12–24 kvėpavimo ciklus, užtikrindamas plaučių ventiliaciją 6–10 l/min. Atliekant sunkų darbą, kvėpavimo dažnis gali padidėti iki 60 ciklų per minutę, o plaučių ventiliacijos kiekis gali siekti 50-100 l/min. Kvėpavimo gylis (arba potvynio tūris) ramaus kvėpavimo metu paprastai sudaro nedidelę viso plaučių talpos dalį. Padidėjus plaučių ventiliacijai, kvėpavimo tūris gali padidėti dėl rezervinio įkvėpimo ir iškvėpimo tūrio. Jei fiksuojame skirtumą tarp giliausio įkvėpimo ir maksimalaus iškvėpimo, tai gauname plaučių gyvybinės talpos (VC) reikšmę, į kurią neįeina tik liekamasis tūris, kuris pašalinamas tik visiškai subliūvus plaučiams.
Kvėpavimo dažnio ir gylio reguliavimas vyksta refleksiškai ir priklauso nuo anglies dvideginio ir deguonies kiekio kraujyje bei nuo kraujo pH. Pagrindinis stimulas, kontroliuojantis kvėpavimo procesą, yra anglies dvideginio kiekis kraujyje (su šiuo parametru siejama ir kraujo pH vertė): kuo didesnė CO2 koncentracija, tuo didesnė plaučių ventiliacija. Deguonies kiekio mažinimas mažiau paveikia plaučių ventiliaciją. Taip yra dėl deguonies prisijungimo prie kraujo hemoglobino specifiškumo. Žymus kompensacinis plaučių ventiliacijos padidėjimas atsiranda tik tada, kai dalinis deguonies slėgis kraujyje sumažėja žemiau 12-10 kPa.
Kaip nardymas po vandeniu veikia kvėpavimo procesą?? Pirmiausia apsvarstykite plaukimo su vamzdeliu situaciją. Kvėpavimas pro vamzdelį tampa daug sunkesnis net ir panardinus kelis centimetrus. Taip yra dėl to, kad didėja kvėpavimo pasipriešinimas: pirma, nardant negyva erdvė padidėja kvėpavimo vamzdelio tūriu, antra, norint atsikvėpti, kvėpavimo raumenys yra priversti įveikti padidėjusį hidrostatinį slėgį. 1 m gylyje žmogus gali kvėpuoti per vamzdelį ne ilgiau kaip 30 s, o dideliame gylyje kvėpuoti beveik neįmanoma, visų pirma dėl to, kad kvėpavimo raumenys negali įveikti vandens stulpelio slėgio. kvėpavimas nuo paviršiaus. Optimaliais laikomi 30-37 cm ilgio kvėpavimo vamzdeliai.Naudojant ilgesnius kvėpavimo vamzdelius, gali kilti širdies ir plaučių problemų.
Kita svarbi charakteristika, kuri turi įtakos kvėpavimui, yra vamzdžio skersmuo. Esant mažam vamzdžio skersmeniui, nepatenka pakankamai oro, ypač jei reikia atlikti kokį nors darbą (pavyzdžiui, greitai plaukti), o esant dideliam skersmeniui, negyvos erdvės tūris žymiai padidėja, todėl labai apsunkinamas kvėpavimas. . Optimalios vamzdžio skersmens vertės yra 18-20 mm. Nestandartinio ilgio ar skersmens vamzdelio naudojimas gali sukelti nevalingą hiperventiliaciją.
Plaukiant autonominiame kvėpavimo aparate pagrindiniai kvėpavimo sunkumai taip pat susiję su padidėjusiu atsparumu įkvėpimui ir iškvėpimui. Atstumas tarp vadinamojo slėgio centro ir kvėpavimo aparato dėžutės turi mažiausiai įtakos kvėpavimo pasipriešinimo padidėjimui. „Slėgio centrą“ 1965 m. įkūrė Jarrett. Jis yra 19 cm žemiau ir 7 cm už jungo ertmės. Kuriant įvairius kvėpavimo aparatų modelius, visada atsižvelgiama į tai ir automatinio kvėpavimo aparato dėžė pastatoma kuo arčiau šio taško. Antras veiksnys, turintis įtakos kvėpavimo pasipriešinimo padidėjimui, yra papildomos negyvos erdvės kiekis. Jis ypač didelis aparatuose su storais gofruotais vamzdžiais. Taip pat svarbų vaidmenį atlieka bendras įvairių vožtuvų, membranų ir spyruoklių pasipriešinimas kvėpavimo takų mišinio slėgio mažinimo sistemoje. Ir paskutinis veiksnys yra dujų tankio padidėjimas dėl slėgio padidėjimo didėjant gyliui.
Šiuolaikiniuose reguliatorių modeliuose dizaineriai siekia kuo labiau sumažinti padidėjusio kvėpavimo pasipriešinimo poveikį, sukurdami vadinamuosius subalansuoto kvėpavimo automatus. Tačiau narai mėgėjai vis dar turi nemažai senų modelių prietaisų su padidintu kvėpavimo pasipriešinimu. Tokie įrenginiai visų pirma yra legendiniai AVM-1 ir AVM-1m. Kvėpuojant šiais prietaisais sunaudojama daug energijos, todėl nerekomenduojama dirbti sunkaus fizinio darbo ir ilgai nardyti į didesnį nei 20 m gylį.
Optimalus kvėpavimo būdas plaukiant su autonominiu kvėpavimo aparatu reikia atsižvelgti į lėtą ir gilų kvėpavimą. Rekomenduojamas įkvėpimų dažnis yra 14-17 per minutę. Esant tokiam kvėpavimo pobūdžiui, minimaliai dirbant kvėpavimo raumenims užtikrinama pakankama dujų apykaita, palengvinama širdies ir kraujagyslių sistemos veikla. Greitas kvėpavimas apsunkina širdies darbą ir sukelia jos perkrovą.
Įtakoja kvėpavimo sistemos funkcionavimą ir panardinimo į gylį greitį. Sparčiai didėjant slėgiui (suspaudimui), plaučių gyvybinė talpa mažėja, o esant lėtai – praktiškai nekinta. VC sumažėjo dėl kelių priežasčių. Pirma, panardinus į gylį, į plaučius patenka papildomas kiekis kraujo, kuris kompensuoja išorinį spaudimą, ir, matyt, greito suspaudimo metu kai kuriuos bronchus suspaudžia „ištinusios“ kraujagyslės; šis poveikis derinamas su sparčiu dujų tankio padidėjimu, dėl kurio kai kuriose plaučių vietose užsikemša oras ( atsiranda oro spąstų»). « oro gaudyklės» yra itin pavojingi, nes žymiai padidina plaučių barotraumos riziką tiek toliau nardant, tiek kylant, ypač jei nesilaikoma pakilimo režimo ir greičio. Dažniausiai tokius „spąstus“ formuoja narai, kurie yra po vandeniu vertikalioje padėtyje. Yra dar vienas niuansas, susijęs su vertikalia naro padėtimi. Tai yra dujų mainų nevienalytiškumas vertikalioje padėtyje: veikiamas gravitacijos, kraujas patenka į apatines plaučių dalis, o dujų mišinys kaupiasi viršutiniuose, išeikvotas kraujyje. Jei naras yra po vandeniu horizontalioje padėtyje veidu žemyn, santykinė alveolių ventiliacijos vertė žymiai padidėja, palyginti su jo vertikalia padėtimi, pagerėja dujų mainai ir arterinio kraujo prisotinimas deguonimi.
Dekompresijos metu ir kurį laiką po jos VC taip pat sumažėja dėl padidėjusio kraujo tekėjimo į plaučius.
Neigiamai veikia kvėpavimo sistemą ir tai, kad iš cilindrų sklindantis oras dažniausiai būna šaltas ir jame beveik nėra drėgmės. Įkvėpus šaltų dujų, gali atsirasti kvėpavimo sutrikimų, pasireiškiančių kvėpavimo raumenų drebėjimu, krūtinės skausmu, padidėjusia nosies, trachėjos ir bronchų gleivinės sekrecija, pasunkėjusiu kvėpavimu. Plaukiant šaltame vandenyje ypač paaštrėja gleivių išsiskyrimo problema: apsunkinami rijimo judesiai, būtini slėgiui vidurinės ausies ertmėje išlyginti. O dėl to, kad įeinančiame ore praktiškai nėra drėgmės, gali atsirasti akių, nosies, trachėjos, bronchų gleivinės dirginimas. Sunkinantis veiksnys čia taip pat yra kūno vėsinimas.
Norint išlaikyti gyvybę, būtina, viena vertus, nuolatinis deguonies įsisavinimas gyvo organizmo ląstelėse ir, kita vertus, anglies dioksido, susidariusio dėl oksidacijos procesų, pašalinimas. Šie du lygiagretūs procesai sudaro kvėpavimo esmę.
Labai organizuotiems daugialąsčiams gyvūnams kvėpavimą užtikrina specialūs organai – plaučiai.
Žmogaus plaučiai susideda iš daugybės atskirų mažų 0,2 mm skersmens alveolių plaučių pūslelių. Tačiau kadangi jų skaičius yra labai didelis (apie 700 milijonų), bendras plotas yra reikšmingas ir siekia 90 m 2.
Alveolės yra tankiai supintos ploniausių kraujagyslių – kapiliarų tinklu. Plaučių pūslelės ir kapiliaro sienelės storis kartu yra tik 0,004 mm.
Taigi, plaučių kapiliarais tekantis kraujas itin glaudžiai kontaktuoja su alveolėse esančiu oru, kur vyksta dujų mainai.
Atmosferos oras patenka į plaučių pūsleles, praeina per kvėpavimo takus.
Tikrieji kvėpavimo takai prasideda nuo vadinamųjų gerklų toje vietoje, kur ryklė pereina į stemplę. Po gerklų seka trachėja – apie 20 mm skersmens trachėja, kurios „sienelėse yra kremzliniai žiedai (7 pav.).
Ryžiai. 7. Viršutiniai kvėpavimo takai:
1 - nosies ertmė: 2 - burnos ertmė; 3 - stemplė; 4 - gerklos ir trachėja; 5 - antgerklis
Trachėja pereina į krūtinės ertmę, kur dalijasi į du didelius bronchus – dešinįjį ir kairįjį, ant kurių kabo dešinysis ir kairysis plaučiai. Patekęs į plaučius, bronchas išsišakoja, jo šakos (vidutiniai ir mažieji bronchai) palaipsniui plonėja ir galiausiai pereina į ploniausias galines šakas – bronchioles, ant kurių sėdi alveolės.
Išorėje plaučiai yra padengti lygia, šiek tiek drėgna membrana - pleura. Lygiai toks pat apvalkalas dengia vidinę krūtinės ertmės sienelės pusę, kurią iš šonų suformuoja šonkauliai ir tarpšonkauliniai raumenys, o iš apačios – diafragma arba krūtinės raumuo.
Paprastai plaučiai nėra susilieję su krūtinės sienelėmis, jie tik stipriai prispaudžiami prie jų. Taip yra todėl, kad pleuros ertmėse (tarp plaučių pleuros membranų ir krūtinės ląstos sienelių), kurios sudaro siaurus tarpus, nėra oro. Plaučių viduje, alveolėse, visada su atmosfera bendrauja oras, todėl plaučiuose yra (vidutiniškai) atmosferos slėgis. Jis spaudžia plaučius prie krūtinės ląstos sienelių tokia jėga, kad plaučiai negali nuo jų atsiplėšti ir pasyviai juos sekti, plečiantis ar susitraukiant krūtinei.
Kraujas, nuolat cirkuliuodamas per alveolių kraujagysles, sulaiko deguonį ir išskiria anglies dioksidą (CO 2). Todėl norint tinkamai keistis dujomis, būtina, kad plaučių ore būtų reikiamas kiekis deguonies ir neperpildytų CO 2 (anglies dioksido). Tai užtikrina nuolatinis dalinis oro atnaujinimas plaučiuose. Įkvepiant į plaučius patenka šviežias atmosferos oras, o iškvepiant pasišalina jau panaudotas oras.
Kvėpavimas vyksta tokiu būdu. Įkvėpimo metu krūtinė plečiasi kvėpavimo raumenų pastangomis. Plaučiai, pasyviai sekdami krūtinę, siurbia orą per kvėpavimo takus. Tada krūtinės ląsta dėl savo elastingumo mažėja, plaučiai susitraukia ir išstumia oro perteklių į atmosferą. Yra iškvėpimas. Ramaus kvėpavimo metu į žmogaus plaučius per kiekvieną įkvėpimą patenka 500 ml oro. Jis iškvepia tiek pat. Šis oras vadinamas kvėpavimo takus. Bet jei po įprasto įkvėpimo giliai įkvėpsite, tada į plaučius pateks dar 1500-3000 ml oro. Tai vadinama papildoma. Be to, giliai iškvėpus po normalaus iškvėpimo iš plaučių galima pašalinti iki 1000-2500 ml vadinamojo rezervinio oro. Tačiau po to plaučiuose lieka apie 1000-1200 ml likutinio oro.
Kvėpavimo, papildomo ir rezervinio oro tūrio suma vadinama gyvybine plaučių talpa. Jis matuojamas specialiu prietaisu – spirometru. Skirtingiems žmonėms gyvybinė plaučių talpa svyruoja nuo 3000 iki 6000-7000 ml.
Didelis gyvybinis pajėgumas yra būtinas narams. Kuo didesnė plaučių talpa, tuo daugiau naras gali būti po vandeniu.
Kvėpavimą reguliuoja specialios nervinės ląstelės – vadinamasis kvėpavimo centras, kuris yra šalia vazomotorinio centro pailgosiose smegenyse.
Kvėpavimo centras yra labai jautrus anglies dioksido pertekliui kraujyje. Padidėjęs anglies dioksido kiekis kraujyje dirgina kvėpavimo centrą ir pagreitina kvėpavimą. Ir atvirkščiai, staigus anglies dioksido kiekio kraujyje ar alveolių ore sumažėjimas sukelia trumpalaikį kvėpavimo sustojimą (apnėją) 1-1,5 minutės.
Kvėpavimas yra šiek tiek kontroliuojamas valios. Sveikas žmogus savo noru gali sulaikyti kvėpavimą 45-60 sekundžių.
Dujų mainų organizme samprata(išorinis ir vidinis kvėpavimas). Išorinis kvėpavimas užtikrina dujų mainus tarp išorinio oro ir žmogaus kraujo, prisotina kraują deguonimi ir pašalina iš jo anglies dvideginį. Vidinis kvėpavimas užtikrina dujų mainus tarp kraujo ir kūno audinių.
Dujų mainai plaučiuose ir audiniuose vyksta dėl dalinio dujų slėgio skirtumo alveolių ore, kraujyje ir audiniuose. Veninis kraujas, patenkantis į plaučius, yra skurdus deguonies ir daug anglies dioksido. Dalinis deguonies slėgis jame (60-76 mm Hg) yra daug mažesnis nei alveolių ore (100-110 mm Hg), o deguonis laisvai patenka iš alveolių į kraują. Kita vertus, dalinis anglies dioksido slėgis veniniame kraujyje (48 mm Hg) yra didesnis nei alveolių ore (41,8 mm Hg), todėl anglies dioksidas palieka kraują ir patenka į alveoles, iš kurių pasišalina. iškvėpimo metu. Kūno audiniuose šis procesas vyksta skirtingai: deguonis iš kraujo patenka į ląsteles, o kraujas prisotinamas anglies dvideginio – dujų, kurių audiniuose randama per daug.
Deguonies ir anglies dioksido dalinio slėgio santykis atmosferos ore, kraujyje ir kūno audiniuose matomas iš lentelės (dalinio slėgio vertės išreiškiamos mm Hg).
Prie to reikėtų pridurti, kad didelis anglies dioksido procentas kraujyje arba audiniuose prisideda prie hemoglobino oksido skilimo į hemoglobiną ir gryną deguonį, o didelis deguonies kiekis prisideda prie anglies dioksido pašalinimo iš kraujo per plaučius.
Kvėpavimo po vandeniu ypatybės. Jau žinome, kad žmogus negali panaudoti vandenyje ištirpusio deguonies kvėpavimui, nes jo plaučiams reikia tik dujinio deguonies.
Norint užtikrinti gyvybinę organizmo veiklą po vandeniu, būtina sistemingai tiekti kvėpavimo mišinį į plaučius.
Tai galima padaryti trimis būdais: per kvėpavimo vamzdelį, naudojant autonominį kvėpavimo aparatą ir oro tiekimą iš vandens paviršiaus į izoliacinius įrenginius (kostiumus, batiskafus, namus). Šie keliai turi savo ypatybes. Jau seniai žinoma, kad būdami po vandeniu galite kvėpuoti per vamzdelį ne didesniame kaip 1 m gylyje.
Didesniame gylyje kvėpavimo raumenys negali įveikti papildomo vandens stulpelio pasipriešinimo, kuris spaudžia krūtinę. Todėl plaukimui po vandeniu naudojami ne ilgesni kaip 0,4 m kvėpavimo vamzdeliai.
Bet net ir naudojant tokį vamzdelį, kvėpavimo pasipriešinimas vis dar yra gana didelis, be to, oras, patenkantis į kvėpavimą, yra šiek tiek išeikvotas deguonies ir turi nedidelį anglies dioksido perteklių, o tai sukelia kvėpavimo centro sužadinimą, kuris išreiškiamas vidutiniu dusulys (kvėpavimo dažnis padidėja 5-7 įkvėpimais per minutę).
Norint užtikrinti normalų kvėpavimą gylyje, būtina tiekti orą į plaučius tokiu slėgiu, kuris atitiktų slėgį tam tikrame gylyje ir galėtų subalansuoti išorinį vandens slėgį krūtinėje.
Deguonies kostiume kvėpavimo mišinys iki patekimo į plaučius, kvėpavimo maišelyje, suspaudžiamas iki reikiamo laipsnio tiesiogiai veikiant aplinkos slėgiui.
Autonominiame suslėgto oro kvėpavimo aparate šią funkciją atlieka specialus mechanizmas. Kartu svarbu laikytis tam tikrų kvėpavimo pasipriešinimo ribų, nes didelė jo vertė neigiamai veikia žmogaus širdies ir kraujagyslių sistemą, sukelia kvėpavimo raumenų nuovargį, dėl ko organizmas nepajėgia. išlaikyti reikiamą kvėpavimo režimą.
Plaučių automatiniuose prietaisuose pasipriešinimas kvėpavimui vis dar gana didelis. Jo vertė įvertinta dėl kvėpavimo raumenų pastangų, kurios sukuria vakuumą plaučiuose, kvėpavimo takuose, inhaliaciniame vamzdelyje ir plaučių automato pomembraninėje ertmėje. Esant atmosferos slėgiui, taip pat esant vertikaliai naro padėčiai vandenyje, kai plaučių aparatas yra viename lygyje su plaučių „centru“, kvėpavimo pasipriešinimas įkvėpus yra apie 50 mm vandens. . Art. Horizontalaus nardymo metu, kurio plaučių aparatas yra už nugaros ant cilindrų, vandens slėgio skirtumas ant plaučių mašinos membranos ir naro krūtinės yra apie 300 mm vandens. Art.
Todėl atsparumas įkvėpus siekia 350 mm vandens. Art. Siekiant sumažinti kvėpavimo pasipriešinimą, antroji mažinimo pakopa naujo tipo akvalango įrankiuose įdedama į kandiklį.
Vėdinamuose įrenginiuose, kur oras tiekiamas per žarną nuo paviršiaus, jis suspaudžiamas naudojant specialius nardymo siurblius arba kompresorius, o suspaudimo laipsnis turi būti proporcingas nardymo gyliui. Slėgio vertė šiuo atveju valdoma manometru, sumontuotu tarp siurblio ir nardymo žarnos.
Plačiai paplitusi nuomonė, kad mūsų protėviai, susidarius ekstremaliai situacijai karo veiksmų metu, galėjo sėkmingai kvėpuoti naudodamiesi paprasčiausiais prietaisais, tokiais kaip vamzdis, ilgą laiką panirę į vandenį, o panardinimo gylis buvo matuojamas metrai, laikas - valandomis, vamzdis - paprasta nendrė (pavyzdžiui, slaptas vandens barjero perėjimas, bėgimas nuo persekiojimo ir pan.).
Atsižvelgiant į tai, kad mūsų žmogus yra kūrybinga figūra, viskas, kas žinoma ar girdima, yra nedelsiant patikrinta praktikoje, manome, kad esame įpareigoti įspėti apie galimas klaidas, susijusias su kvėpavimu ypatingomis sąlygomis. Taip yra ypač dėl galimybės kvėpuoti po vandeniu improvizuotomis priemonėmis. Prieš pradedant tokius patikrinimus, ypač didesniame nei 1 metro gylyje, reikia aiškiai suprasti proceso fiziką.
Atkreipkite dėmesį, kad praktinis išbandymas dėl galimybės kvėpuoti po vandeniu improvizuotomis priemonėmis ir didesniame nei 1 metro gylyje, kaip taisyklė, baigiasi labai blogai: „eksperimentuotojai“ ilgam atsiduria ligoninės lovoje su rimtais kraujotakos sutrikimais. . „Patyrusių“ pasakojimai, jų pačių patirtis plaukiant su kauke su vamzdeliu (jei yra) arba pasikliaujimas kokio nors kito dėdės plaukimo su kauke su vamzdeliu, aiškaus supratimo apie vykstančius fizinius procesus patirtimi. per tai yra mirtini!
Kodėl? Yra keletas priežasčių.
1. Kad būtų užtikrintas kvėpavimas po vandeniu, improvizuotame objekte, per kurį kvėpuojama, turi būti bent praėjimo dalis, užtikrinanti kvėpavimo veiksmui reikalingo tūrio oro patekimą į plaučius, viena vertus, būti virš vandens paviršiaus, net kai jis susijaudinęs – kita vertus, nes vandens patekimo į plaučius poveikis kvėpuojant komentuoti nereikia.
2. Slėgių, veikiančių kūno viduje ir išorėje, nelygybė, kai jis panardinamas į vandenį, su visomis iš to išplaukiančiomis pasekmėmis.
Apsvarstykite oro slėgio (išorėje ir viduje) sąveikos diagramą žmogui (žr. diagramą 2.10 pav.), Gulintį ant sofos ir veikiant atmosferos oro slėgiui.
Kaip matyti iš diagramos, vidinėje pleuros ertmėje slėgis lygus atmosferiniam, o visame išoriniame kūno paviršiuje (įskaitant krūtinę) taip pat slėgis lygus atmosferiniam, t.y. 1 kgf / cm2.
Taigi galime kalbėti apie žmogaus organizmą veikiančio vidinio ir išorinio slėgio lygybę, taigi ir apie trukdžių nebuvimą (bendruoju atveju), kurie trukdo normaliai kraujotakai veikiant atmosferos slėgiui.
Visiškai kitoks oro slėgio (išorėje ir viduje) sąveikos vaizdas žmogui susidaro, kai jis panardinamas po vandeniu kvėpuojant per vamzdelį, sujungtą su atmosfera (žr. schemą 2.11 pav.).
Tokiu atveju iš vidaus, iš plaučių šono, oras spaudžiamas vienos atmosferos jėga (t. y. ta pačia 1 kgf / cm 2), o kūno išorėje (įskaitant krūtinę):
Oras su ta pačia vienos atmosferos jėga (1 kgf / cm 2);
Vandens stulpelis, kurio aukštis lygus panardinimo gyliui.
Kas atsitinka šiuo atveju?
1. Taigi, esant panardinimo gyliui, pavyzdžiui, lygiam 50 cm nuo vandens paviršiaus, krūtinės ląsta patiria perteklinį slėgį iš išorės, kurį sukuria vandens stulpelis, kurio aukštis lygus panardinimo gyliui, t.y. šiuo atveju 50 cm vandens stulpelio arba 50 gf / cm 2 (5 kgf / dm 2). Tai pastebimai apsunkina kvėpavimą, nes. atsižvelgiant į krūtinės ląstos plotą, susidaro sąlygos, kai kvėpuoti tenka jau tokiomis sąlygomis, kaip ir tuomet, kai krūtinę slegia 15–20 kg apkrova.
Tačiau tai yra grynai fiziniai sunkumai, lydintys kvėpavimą tokiomis sąlygomis.
2. Tai ne tik šie grynai fiziniai sunkumai. Daug pavojingesnis ir rimtesnis yra kraujotakos sutrikimų pasireiškimas. Perteklinio slėgio, kurį sukuria vandens stulpelis ir veikia visą kūno paviršių, įtakoje, kraujas išstumiamas iš kūno vietų, kuriose slėgis didesnis (kojų, pilvo ertmės), mažesnio slėgio srityse – į. krūtinę ir galvą. Šiose kūno vietose krauju perpildytos kraujagyslės neleidžia normaliai nutekėti kraujui iš širdies ir aortos: pastarosios nepaprastai išsiplečia nuo kraujo pertekliaus ir dėl to - jei ne mirtis, tai rimta liga.
Eksperimentiniai austrų gydytojo R. Stieglerio atlikti ir knygoje „Maudymasis, plaukimas ir nardymas“ (Viena) aprašyti tyrimai visiškai patvirtino tai, kas išdėstyta pirmiau. Jis atliko eksperimentus su savimi, panardindamas kūną ir galvą į vandenį vamzdeliu, vedančiu iš burnos.
Eksperimentų rezultatai pateikti 2 lentelėje.
PANDINĖ ŽVEJYBA
Kvėpavimo po vandeniu ypatybės
Jau žinome, kad vandenyje ištirpusio deguonies žmogus negali panaudoti kvėpavimui, nes plaučiams reikia tik dujinio deguonies. Norint užtikrinti gyvybinę organizmo veiklą po vandeniu, būtina sistemingai tiekti į plaučius pakankamą kiekį deguonies. Tai galima padaryti šiais būdais:
Per kvėpavimo vamzdelį;
Naudoti autonominį kvėpavimo aparatą;
Tiekimas iš vandens paviršiaus į skafandrus, batiskafus, Kusto tipo namus ir kt .;
Regeneracijos (atkūrimo) būdu povandeniniuose laivuose.
Visi šie būdai nėra natūralūs žmogui ir turi savo ypatybes.
Kvėpavimas per vamzdelį. Yra žinoma, kad būdamas po vandeniu ne daugiau kaip metro gylyje, galite kvėpuoti per vamzdelį. Didesniame gylyje kvėpavimo raumenys, kaip žinome, negali įveikti papildomo pasipriešinimo, kuris susidaro tiek įkvėpus, tiek iškvepiant. Praktikoje plaukimui po vandeniu naudojami ne ilgesni kaip 0,4 m kvėpavimo vamzdeliai.
Kvėpavimas uždarame aparate. Norint užtikrinti normalų kvėpavimą dideliame gylyje, būtina tiekti orą į plaučius tokiu slėgiu, kuris galėtų subalansuoti išorinį vandens slėgį krūtinėje.
Deguonies kostiume kvėpuojantis mišinys iki patekimo į plaučius suspaudžiamas iki pageidaujamo laipsnio kvėpavimo maišelyje tiesiogiai veikiant aplinkos slėgiui.
Autonominiame suslėgto oro kvėpavimo aparate šią funkciją atlieka plaučių aparatas.
Šiuo atveju ypač svarbu laikytis tam tikrų kvėpavimo pasipriešinimo ribų, nes didelis jo kiekis neigiamai veikia žmogaus širdies ir kraujagyslių sistemą, sukelia kvėpavimo raumenų nuovargį, dėl ko organizmas nepajėgia. išlaikyti reikiamą kvėpavimo režimą.
Plaučių automatiniuose prietaisuose pasipriešinimas kvėpavimui vis dar gana didelis. Jo vertė apskaičiuojama pagal maksimalų retėjimą dujoms laidžioje aparato sistemoje prie kandiklio, t.y., šalia žmogaus burnos.
Buitinėje akvalango aprangoje ore jis yra nereikšmingas ir prilygsta maždaug 40-60 mm vandens. Art. Tačiau po vandeniu pasipriešinimas, ypač įkvėpimo pradžioje, gerokai padidėja ir siekia 200-330 mm vandens. Art. (kai plaukikas yra horizontalioje padėtyje).
Kvėpavimo pasipriešinimas priklauso nuo:
a) nuo plaučių aparato vietos žmogaus plaučių atžvilgiu;
b) apie automato mechaninio pasipriešinimo vertę, kurią įveikia kvėpavimo raumenys. Tai spyruoklių jėga, priešslėgis vožtuvams, trinties jėga ašinėse jungtyse ir kt.;
c) įleidimo ir išleidimo žarnų ilgis, jų vidinio paviršiaus pobūdis, kandiklio dydis ir vožtuvų buvimas jame.
Iš bendro kvėpavimo pasipriešinimo didžioji dalis pasipriešinimo priklauso nuo plaučių automato vietos, t.y. nuo slėgio skirtumo automato ir krūtinės membranoje. Siekiant sumažinti šį skirtumą, plaučių aparatas dedamas priešais, plaukiko krūtinės lygyje, ant skrandžio ir šalia kandiklio.
Šiuo metu yra ir plaučių automatų konstrukcijų, kuriose kvėpavimo pasipriešinimo vertės sumažėjimas pasiekiamas įvairiais kompensaciniais prietaisais, sumažėja plaučių automato ir žarnų kameros tūris.