Визначення кількості повітря в легенях (спірометрія) c Cobra SMARTsense

Легені

Цей експеримент знайомить учнів зі спірометрією. У рамках цього експерименту учні мають визначити життєву ємність своїх легень, порівняти результати зі своїми однокласниками та обговорити причини різних показників життєвих можливостей легень. Слід зазначити, що ефект, якого можна досягти за допомогою тренувань для збільшення життєвої ємності легень є відносно невеликим порівняно із визначеним об'ємом організму людини. Найважливішим фактором, що визначає об'єм легень, є тип статури та вік. Наприклад, у високих людей об'єм легенів зазвичай більший, ніж у невисоких людей (див. Експеримент P8001269). Максимального об'єму легені людини досягають приблизно у 20 років, але з віком об'єм легень зменшується.

попередні знання

Зазвичай розрізняють два типи дихання: "нормальне" і "примусове". Дихання, яке відбувається неусвідомлено, коли тіло не перебуває під навантаженням, називається нормальним. У цьому експерименті нормальний тип дихання використовується для визначення дихального об'єму (об’єму повітря, яке вдихається і видихається під час спокійного дихання) (AZV), а примусовий тип дихання - для визначення інспіраторного (резервного об'єму вдиху) (IRV) і резервного об'єму видиху (ERV).

Цей експеримент можна комбінувати з експериментом P8001169, у якому вимірюється життєва ємність легень людини. Якщо немає можливості виконати обидва експерименти, можна попросити одного або двох учнів провести ці експерименти паралельно на одному занятті. Слід зазначити, що визначена в цьому експерименті життєва ємність легень відрізняється від безпосередньо виміряної в експерименті P8001169.

попередні знання

Переконайтеся в тому, що випробовувані проводять експерименти в положенні стоячи. Це важливо для створення однакових умов під час проведення експерименту. Легені людини поводяться по-різному з точки зору їхнього об'єму в положенні сидячи, ніж у положенні стоячи. Це гарантує порівнянність результатів.

Для визначення різних параметрів легень поясніть учасникам дослідження, наскільки глибоко вони мають вдихати та видихати повітря.

Принцип

Інформація про метод вимірювання: при вдуванні в отвір спірометра обертається коліщатко, яке з'єднується з світловим бар'єром. За числом обертів цього колесика пристрій розраховує об'єм повітря, що видихається, у літрах [л]. Ця технологія вимірювання також використовується в медичній діагностиці.

Мета навчання

Учні мають познайомитися з принципами спірометрії та визначити життєву ємність своїх легень, а потім порівняти результат з показниками інших однокласників. Необхідно також обговорити причини різних показників життєвих можливостей легень учасників досліджень.

Завдання

1. Визначте свій дихальний об'єм (AZV).
2. Визначте резервний об'єм видиху (ERV).
3. Визначте свій резервний об'єм вдиху (IRV).

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Крім того, з гігієнічних міркувань, переконайтеся, що кожен учасник експерименту використовує свій загубник з фільтром (нову запаковану картонну трубку).

Прилад, що використовується, не є медичним вимірювальним приладом. Вимірювані параметри дають уявлення про спірометрію. Відхилення результатів вимірювань між учасниками експерименту або приведеними прикладами не повинні розглядатися як патологія в медичному сенсі. Медична експертиза може бути отримана тільки в рамках повного обстеження легень, проведеного лікарем.

Легкі

Легені - це орган, який служить для видихання вуглекислого газу () і вдихання кисню () . Легені розширюються під час скорочення діафрагми. Так повітря з навколишнього середовища потрапляє в легені. Коли діафрагма розслабляється, легені знову скорочуються, і повітря пасивно видихається.

У цьому експерименті необхідно визначити життєвий об'єм легень, тобто кількість повітря, яке вони можуть вдихнути. Для цих вимірювань використовується спірометр. Спірометри часто використовуються в медицині, оскільки з їх допомогою можна визначити порушення функції легень.

Максимальний об'єм повітря, яке видихається після максимального вдиху називається життєвою ємністю легень (VC). Життєва ємність легень складається з дихального об'єму (AZV) + резервного об'єму вдиху (IRV) + резервного об'єму видиху (ERV):

VC = AZV + IRV + ERV.

AZV:Об'єм повітря, яке вдихається і видихається без зусилля.
IRV:Об'єм, який можна вдихнути додатково після звичайного вдиху (через зусилля).
ERV:Обсяг, який можна видихнути додатково після звичайного видиху (через зусилля).
Залишковий об'єм:Кількість повітря для дихання, яка завжди залишається в легенях під час вентиляції повітря (близько 1,2 л).

Використання спірометра

1. Визначте свій дихальний об'єм (AZV).
2. Визначте резервний об'єм видиху (ERV).
3. Визначте свій резервний об'єм вдиху (IRV).

Спірометр із правильно встановленим загубником (мундштуком)

Дістаньте загубник (мундштук) з фільтром з упаковки і коротким легким обертальним рухом вставте його в отвір спірометра. Переконайтеся, що кожен фільтр використовується тільки однією людиною.

Після цього пристрій має виглядати так, як показано на фото зліва.

Відображення даних вимірювань для визначення дихального об'єму (AZV)

Вимірювання 1 (AZV):Зробіть звичайний вдих стоячи і затримайте дихання.

• Помістіть загубник спірометра так, щоб Ваші губи його повністю притискали. За необхідності затисніть ніс, щоб повітря не виходило через ніс.
• Почніть вимірювання.
• Виміряйте нормальний об'єм видиху як дихальний об'єм (AZV) в літрах.
• Зупиніть і збережіть вимірювання після того, як видихнете повітря.

Видображення даних вимірювань для визначення резервного об'єму видиху (ERV)

Вимірювання 2 (ERV):Встаньте і видихніть так глибоко, як Ви могли б видихнути без зусиль.

Потім покладіть загубник спірометра в рот, як описано у вимірюванні 1.

• Почніть вимірювання.
• Тепер видихніть повітря, що залишилося, "видавлюючи" його з легень, наскільки це можливо.
• Виміряйте об'єм повітря, що видихається, як резервний об'єм видиху (ERV) у літрах.
• Зупиніть і збережіть вимірювання після того, як видихнете повітря.

Відображення даних вимірювань для визначення резервного об'єму вдиху (IRV)

Вимірювання 3 (IRV): Встаньте і вдихніть якомога глибше без зусиль і затримайте дихання.

Потім покладіть загубник спірометра в рот, як описано у вимірюванні 1.

• Почніть вимірювання.
• Тепер вдихніть повітря, "втягуючи" його якомога глибше.
• Виміряйте об'єм, який Ви вдихнули з зусиллям, як резервний об'єм вдиху (IRV) у літрах.
• Зупиніть і збережіть вимірювання після того, як вдихнете повітря.

Дані вимірювань для визначення дихального об'єму (AZV)

Дані вимірювань для визначення резервного об'єму видиху ERV

Дані вимірювань для визначення резервного об'єму видиху IRV

Легкі

полярний ведмідь