ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
духе (независимо от парциального давления кислорода). Величина
р
а
= 5,3 кПа и практически не зависит ни от интенсивно-
сти физической нагрузки, ни от изменения атмосферного давления.
При испытаниях ИДА необходимо знать, изменяются ли параметры вентиляционной функции легких при естественном
дыхании человека в условиях различного атмосферного давления, но при одной и той же физической нагрузке. Можно пред-
положить, что при дыхании разреженным воздухом в высокогорной местности человек будет вдыхать больше воздуха, что-
бы компенсировать недостаток кислорода и наоборот, при эксплуатации, например, в глубокой шахте, где вдыхание плотно-
го воздуха в какой-то мере затруднено, он будет ограничивать объем вдоха. Ответ на этот вопрос базируется на физиологи-
ческой закономерности
р
а
= const и на условии о постоянстве физической нагрузки и выделении одной и той же массы диок-
сида углерода в единицу времени.
В соответствии с законом для смеси идеальных газов масса диоксида углерода, который находится в альвеолярном про-
странстве легких, имеющем в некоторый момент дыхательного цикла геометрический объем
V
а
, распространяется по всему
этому объему так, как если бы в смеси не было других газов. Уравнение ее состояния
р
а
V
a
= const. Поскольку парциальное
давление диоксида углерода постоянно и не зависит от атмосферного давления (
р
а
= const), то для удовлетворения уравнения
состояния геометрический альвеолярный объем также должен быть постоянным:
V
a
= const. Данный вывод справедлив для
каждого момента дыхательного цикла. Следовательно, изменение общего геометрического объема альвеол при каждом ды-
хательном цикле (или в течение 1 мин) не зависит от атмосферного давления и определяется лишь массой диоксида углеро-
да, поступившего в легкие в течение этого времени.
Значение данного вывода заключается в том, что при испытании ИДА на стендах-имитаторах дыхания нет необходимо-
сти в изменении рабочего объема поршневого или мембранного насоса в зависимости от атмосферного давления.
Тепловлагообмен
, происходящий в легких, определяется температурно-влажностными параметрами вдыхаемого возду-
ха, т.е. микроклиматом окружающей среды или дыхательного аппарата, и описывается следующими уравнениями:
(
)
вдвыдлмк
7,16 hhwq −ρ=
; (12)
(
)
вдвыдлвл
ddwm −ρ=
, (13)
где
q
мк
– тепловой поток, отводимый из организма человека через органы дыхания, Вт; ρ – плотность воздуха, кг/дм
3
;
h
вд
,
h
выд
– удельная энтальпия соответственно вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, кДж/кг;
m
вл
– расход влаги из легких, г/мин;
d
вд
,
d
выд
– содержание влаги в 1 кг соответственно вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, г.
В ИДА с химически связанным кислородом удельная энтальпия вдыхаемого воздуха может быть выше, чем выдыхае-
мого. В этом случае происходит поступление тепла в организм через органы дыхания (величина
q
мк
становится отрицатель-
ной). Равенство удельных энтальпий соответствует нейтральному теплообмену.
Энергозатраты организма, исходя из значения калорического эквивалента кислорода (при стандартных физических усло-
виях СУ):
дыхэ
350350 KwwP
cs
==
. (14)
Из изложенного следует, что дыхание человека характеризуется восьмью параметрами: потреблением кислорода в еди-
ницу времени
w
s
при относительном объеме
s
o
; выделением диоксида углерода в таком же выражении, т.е.
w
c
и
с
о
; дыхатель-
ным коэффициентом
K
дых
; легочной вентиляцией
w
л
; частотой дыхания
n
и дыхательным объемом
V
д
. Их взаимосвязь опи-
сывается уравнениями (3) и (9) – (11). Совокупность взаимосвязанных значений указанных параметров называется дыха-
тельным режимом. Из восьми параметров четыре являются определяющими (
w
c
,
w
л
,
K
дых
и
n
). Главный из них – выделение
диоксида углерода
w
c
, характеризующее уровень энергетического обмена в организме.
Предложенная система режимов была реализована в свое время для испытаний дыхательных аппаратов для горнорабо-
чих и горноспасателей еще в СССР [2]. Она позволяла проводить как приемку серийной продукции, так и исследовательские
работы при создании новых дыхательных аппаратов. Практически дыхательные режимы реализуются при испытаниях ИДА
на установке «Искусственные легкие».
Во всем диапазоне дыхания человека существует множество дыхательных режимов. При изучении внешнего дыхания
человека для инженерных расчетов и оценки дыхательных аппаратов для горнорабочих и горноспасателей в свое время была
принята дискретная система дыхательных режимов, включающая 15 энергетических уровней дыхания [2]. Каждый из таких
режимов имеет порядковый номер и отличается от соседнего по главному определяющему параметру – выделению ди-
оксида углерода – на 0,2 дм
3
/мин Так, для режима № 1 выделение диоксида углерода составляет 0,2 дм
3
/мин, для режима №
5 – 1 дм
3
/мин, а для режима № 15 – 3 дм
3
/мин.
Значения
w
л
,
K
дых
и
n
для каждого из 15 режимов определены при анализе экспериментальных данных, полученных
разными авторами, которые изучали изменение дыхательной функции человека при различном физическом напряжении.
Работы проводились при обычном атмосферном давлении, которое следует считать равным 99,3 кПа, а все объемы газов, в
том числе легочные (
V
д
,
w
л
), приведены при стандартных физических условиях (СУ). При таких же условиях эти данные
использованы для построения системы дыхательных режимов. Были определены усредненные, наиболее часто встречаю-
щиеся значения
w
л
,
K
дых
и
n
, соответствующие каждому уровню
w
c
, а также их отклонения в большую или меньшую сторо-
ну. Для
w
л
и
K
дых
была принята линейная зависимость от
w
c
. Закономерность изменения частоты дыхания в экспериментах
была нечеткой, поэтому для упрощения имитации внешнего дыхания на стендах принято ступенчатое изменение ее через
5 мин
–1
.
Полученная система дыхательных режимов приведена в табл. 5, в которой даны либо численные значения, либо форму-
лы для вычисления трех параметров (
w
л
,
K
дых
и
n
) каждого режима. Значения же остальных параметров определяются по
приведенным выше формулам. Из таблицы видно, что для каждого дыхательного режима возможны семь комбинаций зна-
чений
w
л
,
K
дых
и
n
. Одна из них соответствует основному, усредненному, значению – это основной дыхательный режим. Ос-
тальные шесть комбинаций соответствуют увеличенному или уменьшенному значению одного из трех параметров – это до-
полнительные дыхательные режимы. Таким образом, система содержит 15 основных и 90 дополнительных дыхательных ре-
жимов, охватывающих диапазон дыхания человека как по энергетическому уровню, так и по индивидуальным отклонениям
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- …
- следующая ›
- последняя »
