Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Функции дыхательной системы

2. Анатомия

2.1 Воздухоносные пути

2.1.1 Легкие

2.1.2 Плевра

2.1.3 Кровеносные сосуды легких

2.1.4 Дыхательные мышцы

3. Легочная вентиляция

3.1 Дыхательные движения

4. Дыхательные движения. Акты вдоха и выдоха

4.1 Типы дыхания

4.2 Глубина и частота дыхания

4.3 Жизненная емкость легких

5. Газообмен в легких

5.1 Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

5.2 Газообмен в легких

5.3 Связывание кислорода кровью

5.4 Связывание углекислого газа кровью

6. Возрастные особенности дыхания человека

6.1 Дыхание плода

6.2 Дыхание новорожденного

6.3 Механизм акта дыхания у новорожденного

6.4 Изменение с возрастом типа дыхания

6.5 Изменение с возрастом ритма и частоты дыхания

6.6 Изменение с возрастом величины дыхательного и минутного объемов легких, их жизненной емкости

7. Гигиенические требования к воздушной среде учебных заведений

7.1 Микроклимат школьных помещений

7.2 Естественная вентиляция

7.3 Искусственная вентиляция

Библиография



1. Функции дыхательной системы

Кислород находится в окружающем нас воздухе.

Он может проникнуть сквозь кожу, но лишь в небольших количествах, совершенно недостаточных для поддержания жизни. Существует легенда об итальянских детях, которых для участия в религиозной процессии покрасили золотой краской; история дальше повествует, что все они умерли от удушья, потому что “кожа не могла дышать”. На основании научных данных смерть от удушья здесь совершенно исключена, так как поглощение кислорода через кожу едва измеримо, а выделение двуокиси углерода составляет менее 1% от его выделения через легкие. Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система. Транспорт газов и других необходимых организму веществ осуществляется с помощью кровеносной системы. Функция дыхательной системы сводится лишь к тому, чтобы снабжать кровь достаточным количеством кислорода и удалять из нее углекислый газ.

Химическое восстановление молекулярного кислорода с образованием воды служит для млекопитающих основным источником энергии. Без нее жизнь не может продолжаться дольше нескольких секунд.

Восстановлению кислорода сопутствует образование CO2. Кислород входящий в CO2 не происходит непосредственно из молекулярного кислорода. Использование O2 и образование CO2 связаны между собой промежуточными метаболическими реакциями; теоретически каждая из них длятся некоторое время.

Обмен O2 и CO2 между организмом и средой называется дыханием. У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов.

1. Обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как "легочную вентиляцию".

2. Обмен газов между альвеолами легких и кровью (легочное дыхание).

3. Обмен газов между кровью и тканями. Наконец, газы переходят внутри ткани к местам потребления (для O2) и от мест образования (для CO2) (клеточное дыхание). Выпадение любого из этих четырех процессов приводят к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.



2. Анатомия

Дыхательная система человека состоит из тканей и органов, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. К воздухоносным путям относятся: нос, полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. Легкие состоят из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения. К элементам костно-мышечной системы, связанным с дыханием, относятся ребра, межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы.

2.1 Воздухоносные пути

Нос и полость носа служат проводящими каналами для воздуха, в которых он нагревается, увлажняется и фильтруется. В полости носа заключены также обонятельные рецепторы.

Рис. 1



Наружная часть носа образована треугольным костно-хрящевым остовом, который покрыт кожей; два овальных отверстия на нижней поверхности - ноздри -открываются каждое в клиновидную полость носа. Эти полости разделены перегородкой. Три легких губчатых завитка (раковины) выдаются из боковых стенок ноздрей, частично разделяя полости на четыре незамкнутых прохода (носовые ходы). Полость носа выстлана богато васкуляризованной слизистой оболочкой. Многочисленные жесткие волоски, а также снабженные ресничками эпителиальные и бокаловидные клетки служат для очистки вдыхаемого воздуха от твердых частиц. В верхней части полости лежат обонятельные клетки.

Гортань лежит между трахеей и корнем языка. Полость гортани разделена двумя складками слизистой оболочки, не полностью сходящимися по средней линии. Пространство между этими складками - голосовая щель - защищено пластинкой волокнистого хряща - надгортанником (рис. 2 ). По краям голосовой щели в слизистой оболочке лежат фиброзные эластичные связки, которые называются нижними, или истинными, голосовыми складками (связками). Над ними находятся ложные голосовые складки, которые защищают истинные голосовые складки и сохраняют их влажными; они помогают также задерживать дыхание, а при глотании препятствуют попаданию пищи в гортань. (рис. 1 )



Рис. 2

Специализированные мышцы натягивают и расслабляют истинные и ложные голосовые складки. Эти мышцы играют важную роль при фонации, а также препятствуют попаданию каких-либо частиц в дыхательные пути.

Трахея начинается у нижнего конца гортани (рис. 3) и спускается в грудную полость, где делится на правый и левый бронхи; стенка ее образована соединительной тканью и хрящом. У большинства млекопитающих хрящи образуют неполные кольца. Части, примыкающие к пищеводу, замещены фиброзной связкой. Правый бронх обычно короче и шире левого. Войдя в легкие, главные бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки (бронхиолы), самые мелкие из которых - онечные бронхиолы - являются последним элементом воздухоносных путей. От гортани до конечных бронхиол трубки выстланы мерцательным эпителием.



Рис. 3

2.1.1 Легкие

В целом легкие имеют вид губчатых, пористых конусовидных образований, лежащих о обеих половинах грудной полости.

Наименьший структурный элемент легкого - долька (рис.4 .)состоит из конечной бронхиолы, ведущей в легочную бронхиолу и альвеолярный мешок. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешка образуют углубления - альвеолы. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50-100 раз превышает поверхность тела. Относительная величина поверхности, через которую в легких происходит газообмен, больше у животных с высокой активностью и подвижностью. Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальных клеток и окружены легочными капиллярами. Внутренняя поверхность альвеолы покрыта поверхностно-активным веществом сурфактантом.



Рис.4

Как полагают, сурфактант является продуктом секреции гранулярных клеток. Отдельная альвеола, тесно соприкасающаяся с соседними структурами, имеет форму неправильного многогранника и приблизительные размеры до 250 мкм. Принято считать, что общая поверхность альвеол, через которую осуществляется газообмен, экспоненциально зависит от веса тела. С возрастом отмечается уменьшение площади поверхности альвеол.

2.1.2 Плевра

Каждое легкое окружено мешком - плеврой (рис.5).



Рис.5

Наружный (париетальный) листок плевры примыкает внутренней поверхности грудной стенки и диафрагме, внутренний (висцеральный) покрывает легкое. Щель между листками называется плевральной полостью. При движении грудной клетки внутренний листок обычно легко скользит по наружному. Давление в плевральной полости всегда меньше атмосферного (отрицательное). В условиях покоя внутриплевральное давление у человека в среднем на 4,5 торр ниже атмосферного (-4,5 торр). Межплевральное пространство между легкими называется средостением; в нем находятся трахея, зобная железа (тимус) и сердце с большими сосудами, лимфатические узлы и пищевод.

2.1.3 Кровеносные сосуды легких

Легочная артерия несет кровь от правого желудочка сердца, она делится на правую и левую ветви, которые направляются к легким. Эти артерии ветвятся, следуя за бронхами, снабжают крупные структуры легкого и образуют капилляры, оплетающие стенки альвеол (рис. 4).

Воздух в альвеоле отделен от крови в капилляре:

1) стенкой альвеолы,

2) стенкой капилляра;

3) и в некоторых случаях промежуточным слоем между ними.

Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые в конце концов соединяются и образуют легочные вены, доставляющие кровь в левое предсердие.

Бронхиальные артерии большого круга тоже приносят кровь к легким, а именно снабжают бронхи и бронхиолы, лимфатические узлы, стенки кровеносных сосудов и плевру. Большая часть этой крови оттекает в бронхиальные вены, а оттуда-в непарную (справа) и в полунепарную (слева). Очень небольшое количество артериальной бронхиальной крови поступает в легочные вены.

2.1.4 Дыхательные мышцы

Дыхательные мышцы - это те мышцы, сокращения которых изменяют объем грудной клетки. Мышцы, направляющиеся от головы, шеи, рук и некоторых верхних грудных и нижних шейных позвонков, а также наружные межреберные мышцы, соединяющие ребро с ребром, приподнимают ребра и увеличивают объем грудной клетки. Диафрагма- мышечно-сухожильная пластина, прикрепленная к позвонкам, ребрам и грудине, - отделяет грудную полость от брюшной. Это главная мышца, участвующая в нормальном вдохе. При усиленном вдохе сокращаются дополнительные группы мышц. При усиленном выдохе действуют мышцы, прикрепленные между ребрами (внутренние межреберные мышцы), к ребрам и нижним грудным и верхним поясничным позвонкам, а также мышцы брюшной полости; они опускают ребра и прижимают брюшные органы к расслабившейся диафрагме, уменьшая таким образом емкость грудной клетки.



3. Легочная вентиляция

Пока внутриплевральное давление остается ниже атмосферного, размеры легких точно следуют за размерами грудной полости. Движения легких совершаются в результате сокращения дыхательных мышц в сочетании с движением частей грудной стенки и диафрагмы.

3.1 Дыхательные движения

Расслабление всех связанных с дыханием мышц придает грудной клетке положение пассивного выдоха. Соответствующая мышечная активность может перевести это положение во вдох или же усилить выдох.

Вдох создается расширением грудной полости и всегда является активным процессом. Благодаря своему сочленению с юпозвонками ребра движутся вверх и наружу, увеличивая расстояние от позвоночника до грудины, а также боковые размеры грудной полости (реберный или грудной тип дыхания). (Рис.5.1)



(Схематическое изображение грудной клетки, какие движения совершаются при дыхании.)

(Изменение положение передней стенки тела при дыхании)

Рис. 5.1

Сокращение диафрагмы меняет ее форму из куполообразной в более плоскую, что увеличивает размеры грудной полости в продольном направлении (диафрагмальный или брюшной тип дыхания). Обычно главную роль во вдохе играет диафрагмальное дыхание. Поскольку люди - существа двуногие, при каждом движении ребер и грудины меняется центр тяжести тела и возникает необходимость приспособить к этому разные мышцы.

При спокойном дыхании у человека обычно достаточно эластических свойств и веса переместившихся тканей, чтобы вернуть их в положение, предшествующее вдоху. Таким образом, выдох в покое происходит пассивно вследствие постепенного снижения активности мышц, создающих условие для вдоха. Активный выдох может возникнуть вследствие сокращения внутренних межреберных мышц в дополнение к другим мышечным группам, которые опускают ребра, уменьшают поперечные размеры грудной полости и расстояние между грудиной и позвоночником. Активный выдох может также произойти вследствие сокращения брюшных мышц, которое прижимает внутренности к расслабленной диафрагме и уменьшает продольный размер грудной полости.

Расширение легкого снижает (на время) общее внутрилегочное (альвеолярное) давление. Оно равно атмосферному, когда воздух не движется, а голосовая щель открыта. Оно ниже атмосферного, пока легкие не наполнятся при вдохе, и выше атмосферного при выдохе. Внутриплевральное давление тоже меняется на протяжении дыхательного движения; но оно всегда ниже атмосферного (т. е. всегда отрицательное).



4. Дыхательные движения. Акты вдоха и выдоха

Благодаря ритмически совершающимся актам вдоха и выдоха происходит обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, находящимся в легочных пузырьках. В легких нет мышечной ткани, поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.

При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма. Межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону, объем грудной клетки при этом увеличивается. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается, это также ведет к увеличению объема грудной клетки. В глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Легкие, находясь в герметически закрытой грудной клетке, пассивны и следуют во время вдоха и выдоха за ее движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует и отрицательное давление в грудной полости: отрицательным называют давление ниже атмосферного. Во время вдоха давление в грудной полости ниже атмосферного на 9-12 мм рт. ст., а во время выдоха - на 2-6 мм рт. ст.

В ходе развития грудная клетка растет быстрее, чем легкие, поэтому легкие постоянно (даже при выдохе) растянуты. Растянутая эластичная ткань легких стремится сжаться. Сила, с которой ткань легкого сжимается, противодействует атмосферному давлению. Вокруг легких, в плевральной полости, создается давление, равное атмосферному минус эластическая тяга легких. Таким образом вокруг легких создается отрицательное давление. За счет него в плевральной полости легкие следуют за расширившейся грудной клеткой; легкие при этом растягиваются. В растянутом легком давление становится ниже атмосферного, благодаря чему атмосферный воздух через дыхательные пути устремляется в легкие. Чем больше увеличивается при вдохе объем грудной клетки, тем больше растягиваются легкие и тем глубже вдох.

При расслаблении дыхательных мышц ребра опускаются до исходного положения, купол диафрагмы приподнимается, объем грудной клетки и легких уменьшается и воздух выдыхается наружу. В глубоком выдохе принимают участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы.

4.1 Типы дыхания

У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и весь плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. Поэтому у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Такой тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. Дыхание грудных детей теперь становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального.

В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса начинает преобладать грудной тип дыхания, и к 7 годам он становится выраженным.

В 7-8 лет начинаются половые отличия в типе дыхания: у мальчиков преобладающим становится брюшной тип дыхания, у девочек - грудной. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14-17 годам.

4.2 Глубина и частота дыхания

Своеобразие строения грудной клетки и малая выносливость дыхательных мышц делают дыхательные движения у детей менее глубокими и частыми. Взрослый же человек делает в среднем 15-17 дыхательных движений в минуту; за один вдох при спокойном дыхании он вдыхает 500 мл воздуха. При мышечной работе дыхание учащается в 2-3 раза. У тренированных людей при одной и той же работе объем легочной вентиляции постепенно увеличивается, так как дыхание становится более редким и глубоким. При глубоком дыхании альвеолярный воздух вентилируется на 80-90 %. Это обеспечивает большую диффузию газов через альвеолы. При неглубоком и частом дыхании вентиляция альвеолярного воздуха значительно меньше и относительно большая часть вдыхаемого воздуха остается в так называемом мертвом пространстве - в носоглотке, ротовой полости, трахее, бронхах. Таким образом, у тренированных людей кровь в большей степени насыщается кислородом, чем у людей нетренированных.

Глубина дыхания характеризуется объемом воздуха, поступающим в легкие за один вдох, - дыхательным воздухом. Дыхание новорожденного частое и поверхностное, при этом его частота подвержена значительным колебаниям: 48-63 дыхательных цикла в минуту во время сна. Частота дыхательных движений в минуту во время бодрствования составляет: 50-60 - у детей первого года жизни; 35-40 - у детей 1-2 лет; 25-35 - у детей 2-4 лет; 23-26 - у детей 4-6 лет. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания - до 18-20 раз в минуту.

Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию. Объем дыхательного воздуха у ребенка составляет: 30 мл - в 1 месяц; 70 мл - в 1 год; 156 мл - в 6 лет; 230 мл - в 10 лет; 300 мл - в 14 лет.

За счет большой частоты дыхания у детей значительно выше, чем у взрослых, минутный объем дыхания (в пересчете на 1 кг массы). Минутным объемом дыхания называют количество воздуха, которое человек вдыхает за 1 мин. Он определяется произведением величины дыхательного воздуха на число дыхательных движений в 1 мин.

Минутный объем дыхания составляет:

- 650-700 мл воздуха - у новорожденного;

- 2600-2700 мл - к концу первого года жизни;

- 3500 мл - к 6 годам;

- 4300 мл - к 10 годам;

- 4900 мл - в 14 лет;

- 5000-6000 мл - у взрослого человека.

4.3 Жизненная емкость легких

В покое взрослый человек может вдохнуть и выдохнуть около 500 мл воздуха, при усиленном дыхании - еще около 1500 мл воздуха. Наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после глубокого вдоха, называют жизненной емкостью легких.

Жизненная емкость легких меняется с возрастом, зависит от пола, степени развития грудной клетки, дыхательных мышц. Как правило, она больше у мужчин, чем у женщин; у спортсменов больше, чем у нетренированных людей. Например, у штангистов жизненная емкость легких составляет около 4000 мл, у футболистов - 4200 мл, у гимнастов - 4300, у пловцов - 4900, у гребцов - 5500 мл и более.

Так как измерение жизненной емкости легких требует активного и сознательного участия исследуемого, то она может быть определена у ребенка только после 4-5 лет.

К 16-17 годам жизненная емкость легких достигает величин, характерных для взрослого человека.



5. Газообмен в легких

дыхательный лёгкие воздухоносный газообмен альвеола

5.1 Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

Вентиляция легких осуществляется благодаря вдоху и выдоху. Тем самым в альвеолах поддерживается относительно постоянный газовый состав. Человек дышит атмосферным воздухом с содержанием кислорода (20,9 %) и содержанием углекислого газа (0,03 %), а выдыхает воздух, в котором кислорода 16,3 %, углекислого газа - 4 %. В альвеолярном воздухе кислорода - 14,2 %, углекислого газа - 5,2 %. Повышенное содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе объясняется тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания и в воздухоносных путях.

У детей более низкая эффективность легочной вентиляции выражается в ином газовом составе как выдыхаемого, так и альвеолярного воздуха. Чем моложе ребенок, тем больше процент кислорода и тем меньше процент углекислого газа в выдыхаемом и альвеолярном воздухе, т. е. кислород используется детским организмом менее эффективно. Поэтому детям для потребления одного и того же объема кислорода и выделения одного и того же объема углекислого газа нужно гораздо чаще совершать дыхательные акты.

5.2 Газообмен в легких

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие.

Движение газов обеспечивает диффузия. Согласно законам диффузии газ распространяется из среды с высоким парциальным давлением в среду с меньшим давлением. Парциальное давление - это часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем выше его парциальное давление. Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение», соответствующий термину «парциальное давление», применяемому для свободных газов.

В легких газообмен совершается между воздухом, содержащимся в альвеолах, и кровью. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и стенки капилляров очень тонкие. Для осуществления газообмена определяющими условиями являются площадь поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. Легкие идеально соответствуют этим требованиям: при глубоком вдохе альвеолы растягиваются и их поверхность достигает 100-150 кв. м (не менее велика и поверхность капилляров в легких), существует достаточная разница парциального давления газов альвеолярного воздуха и напряжения этих газов в венозной крови.

5.3 Связывание кислорода кровью

В крови кислород соединяется с гемоглобином, образуя нестабильное соединение - оксигемоглобин, 1 г которого способен связать 1,34 куб. см кислорода. Количество образующегося оксигемоглобина прямо пропорционально парциальному давлению кислорода. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода равняется 100-110 мм рт. ст. При этих условиях 97 % гемоглобина крови связывается с кислородом.

В виде оксигемоглобина кислород от легких переносится кровью к тканям. Здесь парциальное давление кислорода низкое, и оксигемоглобин диссоциирует, высвобождая кислород, что обеспечивает снабжение тканей кислородом.

Наличие в воздухе или тканях углекислого газа уменьшает способность гемоглобина связывать кислород.



5.4 Связывание углекислого газа кровью

Углекислый газ переносится кровью в химических соединениях гидрокарбоната натрия и гидрокарбоната калия. Часть его транспортируется гемоглобином.

В капиллярах тканей, где напряжение углекислого газа высокое, происходит образование угольной кислоты и карбоксигемоглобина. В легких карбоангидраза, содержащаяся в эритроцитах, способствует дегидратации, что приводит к вытеснению углекислого газа из крови.

Газообмен в легких у детей тесно связан с регуляцией кислотно-щелочного равновесия. У детей дыхательный центр очень чутко реагирует на малейшие изменения рН-реакции крови. Поэтому даже при незначительных сдвигах равновесия в сторону подкисления у детей возникает одышка. По мере развития диффузионная способность легких увеличивается из-за увеличения суммарной поверхности альвеол.

Потребность организма в кислороде и выделение углекислого газа зависит от уровня окислительных процессов, протекающих в организме. С возрастом этот уровень снижается, а значит, величина газообмена на 1 кг массы по мере роста ребенка уменьшается.



6. Возрастные особенности дыхания человека

6.1 Дыхание плода

Дыхательные движения у плода возникают задолго до рождения. Стимулом для их возникновения является уменьшение содержания кислорода в крови плода.

Дыхательные движения плода заключаются в небольшом расширении грудной клетки, которое сменяется более длительным спадением, а затем еще более длительной паузой. При вдохе легкие не расправляются, а только возникает небольшое отрицательное давление в плевральной щели, которое отсутствует в момент спадения грудной клетки. Значение дыхательных движений плода заключается в том, что они способствуют увеличению скорости движения крови по сосудам и ее притоку к сердцу. А это приводит к улучшению кровоснабжения плода и снабжения тканей кислородом. Кроме того, дыхательные движения плода рассматриваются как форма тренировки функции легких.

6.2 Дыхание новорожденного

Возникновение первого вдоха новорожденного обусловлено рядом причин. После перевязки пупочного канатика у новорожденного прекращается плацентарный обмен газов между кровью плода и матери. Это приводит к увеличению содержания в крови углекислого газа, раздражающего клетки дыхательного центра и вызывающего возникновение ритмического дыхания.

Причиной возникновения первого вдоха новорожденного является изменение условий его существования. Действие различных факторов внешней среды на все рецепторы поверхности тела становится тем раздражителем, который рефлекторно способствует возникновению вдоха. Особенно мощным фактором является раздражение кожных рецепторов.

Первый вдох новорожденного особенно труден. При его осуществлении преодолевается упругость легочной ткани, которая увеличена за счет сил поверхностного натяжения стенок спавшихся альвеол и бронхов. Уменьшению сил поверхностного натяжения способствует образовавшийся в альвеолах сурфактант. Считают, что для растяжения легких необходимо определенное изменение формы грудной клетки с возрастом, соответствие силы сокращения дыхательных мышц и растяжимости легочной ткани. Если мышцы слабы, растяжения легких не произойдет, и дыхательные движения не возникнут.

После возникновения первых 1 - 3 дыхательных движений легкие полностью расправляются и равномерно наполняются воздухом. Во время первого вдоха давление воздуха в легких становится равным атмосферному и легкие растягиваются до такой степени, что листки висцеральной и париетальной плевры соприкасаются между собой.

Грудная клетка растет быстрее, чем легкие, поэтому в плевральной полости возникает отрицательное давление, и создаются условия для постоянного растяжения легких. Создание отрицательного давления в плевральной полости и поддержание его на постоянном уровне зависит и от свойств плевральной ткани. Она обладает высокой всасывательной способностью. Поэтому газ, введенный в плевральную полость и уменьшивший в ней отрицательное давление, быстро всасывается, и отрицательное давление в ней снова восстанавливается.

6.3 Механизм акта дыхания у новорожденного

Особенности дыхания ребенка связаны со строением и развитием его грудной клетки. У новорожденного грудная клетка имеет пирамидальную форму, к 3 годам она становится конусообразной, а к 12 годам -почти такой же, как и у взрослого. Верхние ребра, рукоятка грудины, ключицы и весь плечевой пояс у новорожденного расположены высоко. Все ребра лежат почти горизонтально, дыхательная мускулатура слаба. В связи с таким строением грудная клетка принимает незначительное участие в акте дыхания. Оно осуществляется в основном за счет опускания диафрагмы.

У новорожденных эластичная диафрагма, ее сухожильная часть занимает малую площадь, а мышечная - большую. По мере развития мышечная часть диафрагмы увеличивается еще больше. Она начинает атрофироваться с 60-летнего возраста, и взамен ее увеличивается сухожильная часть.

Поскольку у грудных детей в основном диафрагмальное дыхание, то во время вдоха должно преодолеваться сопротивление внутренних органов, находящихся в брюшной полости. Кроме того, при дыхании приходится преодолевать упругость легочной ткани, которая у новорожденных еще велика и уменьшается с возрастом. Приходится преодолевать также бронхиальное сопротивление, которое у детей значительно больше, чем у взрослых. А поэтому работа, затрачиваемая на дыхание, у детей значительно больше по сравнению со взрослыми.

6.4 Изменение с возрастом типа дыхания

Диафрагмальное дыхание сохраняется вплоть до второй половины первого года жизни. По мере роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. При этом у грудных детей наступает смешанное дыхание (грудобрюшное), причем более сильная подвижность грудной клетки наблюдаются в ее нижних отделах. В связи с развитием плечевого пояса (3 - 7 лет) начинает преобладать грудное дыхание. С 8 - 10 лет возникают половые различия в типе дыхания: у мальчиков устанавливается преимущественно диафрагмальный тип дыхания, а у девочек - грудной.

6.5 Изменение с возрастом ритма и частоты дыхания

У новорожденных и грудных детей дыхание аритмичное. Аритмичность выражается в том, что глубокое дыхание сменяется поверхностным, паузы между вдохами и выдохами неравномерны. Продолжительность вдоха и выдоха у детей короче, чем у взрослых: вдох равен 0,5 - 0,6 с (у взрослых - 0,98 - 2,82 с), а выдох - 0,7 - 1 с (у взрослых - от 1,62 до 5,75с). Уже с момента рождения устанавливается такое же, как и у взрослых, соотношение между вдохом и выдохом: вдох короче выдоха.

Частота дыхательных движений у детей уменьшается с возрастом. У плода она колеблется в пределах 46 - 64 в минуту. До 8 лет частота дыханий (ЧД) у мальчиков больше, чем у девочек. К периоду полового созревания ЧД у девочек становится больше, и это соотношение сохраняется в течение всей жизни. К 14 - 15-летнему возрасту ч. д. приближается к величине у взрослого человека.

Частота дыхания у детей значительно больше, чем у взрослых, изменяется под влиянием различных воздействий. Она увеличивается при психическом возбуждении, небольших физических упражнениях, незначительном повышении температуры тела и среды.

6.6 Изменение с возрастом величины дыхательного и минутного объемов легких, их жизненной емкости

Жизненная емкость легких, дыхательный и минутный объемы у детей с возрастом постепенно увеличиваются в связи с ростом и развитием грудной клетки и легких.

У новорожденного ребенка легкие мало эластичны и относительно велики. Во время вдоха их объем увеличивается незначительно, всего на 10 - 15 мм. Обеспечение организма ребенка кислородом происходит за счет увеличения частоты дыхания. Дыхательный объем легких увеличивается с возрастом вместе с уменьшением частоты дыхания.

С возрастом абсолютная величина МОД увеличивается, но относительный МОД (отношение МОД к массе тела) уменьшается. У новорожденных и детей первого года жизни он в два раза больше, чем у взрослых. Это связано с тем, что у детей при одинаковом относительном дыхательном объеме частота дыханий в несколько раз больше, чем у взрослых. В связи с этим легочная вентиляция на 1 кг массы тела у детей больше (у новорожденных она равна 400 мл, в 5 - 6-летнем возрасте она составляет 210, в 7-летнем - 160, в 8 - 10-летнем - 150, 11 - 13-летнем - 130 - 145, 14-летних - 125,а у 15 - 17-летних - 110). Благодаря этому обеспечивается большая потребность растущего организма в О².

Величина ЖЕЛ увеличивается с возрастом в связи с ростом грудной клетки и легких. У ребенка 5 - 6 лет она равна 710--800мл, в 14 - 16 лет - 2500 - 2600 мл. С 18 до 25 лет жизненная емкость легких является максимальной, а после 35 - 40 лет уменьшается. Величина жизненной емкости легких колеблется в зависимости от возраста, роста, типа дыхания, пола (у девочек на 100 - 200 мл меньше, чем у мальчиков).

У детей при физической работе дыхание изменяется своеобразно. Во время нагрузки увеличивается ЧД и почти не меняется ДО. Такое дыхание неэкономно и не может обеспечить длительное выполнение работы. Легочная вентиляция у детей при выполнении физической работы увеличивается в 2 - 7 раз, а при больших нагрузках (беге на средние дистанции) почти в 20раз. У девочек при выполнении максимальной работы потребление кислорода меньше, чем у мальчиков, особенно в 8 - 9 лет и в 16 - 18. Все это следует учитывать при занятиях физическим трудом и спортом с детьми различного возраста.

Физиологии наиболее важные газы - O2, CO2, N2. Они присутствуют в атмосферном воздухе в пропорциях указанных в табл. 1.

Кроме того, атмосфера содержит водяные пары в сильно варьирующих количествах.

Табл. 1

Компонент	Содержание, %
Кислород Двуокись углерода Азот Аргон	20,95 0,03 78,09 0,93

С точки зрения медицины при недостаточном снабжении тканей кислородом возникает гипоксия. Краткое изложение разных причин гипоксии может служить и сокращенным обзором всех дыхательных процессов.

Ниже в каждом пункте указаны нарушения одного или более процессов. Систематизация их позволяет рассматривать все эти явления одновременно.

I. недостаточный транспорт О2 кровью (аноксемическая гипоксия) (содержание О2 в артериальной крови большого круга понижено).

А. Сниженное РO2:

1) недостаток О2 во вдыхаемом воздухе;

2) снижение легочной вентиляции;

3) снижение газообмена между альвеолами и кровью;

4) смешивание крови большого и малого круга,

Б. Нормальное РO2:

1) снижение содержания гемоглобина (анемия);

2) нарушение способности гемоглобина присоединять O2

II. Недостаточный транспорт крови (гипокинетическая гипоксия).

А. Недостаточное кровоснабжение:

1) во всей сердечнососудистой системе (сердечная недостаточность)

2) местное (закупорка отдельных артерий),

Б. Нарушение оттока крови;

1) закупорка определенных вен;

В. Недостаточное снабжение кровью при возросшей потребности.

III. Неспособность ткани использовать поступающий О2 (гистотоксическая гипоксия).



7. Гигиенические требования к воздушной среде учебных заведений

Гигиенические свойства воздушной среды определяются не только ее химическим составом, но и физическим состоянием: температурой, влажностью, давлением, подвижностью, напряжением электрического поля атмосферы, солнечной радиацией и др. Для нормальной жизнедеятельности человека огромное значение имеет постоянство температуры тела и окружающей среды, что оказывает влияние на равновесие процессов теплообразования и теплоотдачи.

Высокая температура окружающего воздуха затрудняет отдачу тепла, что приводит к повышению температуры тела. При этом учащаются пульс и дыхание, нарастает утомляемость, падает работоспособность. Также затрудняет теплоотдачу и усиливает потоотделение пребывание человека в условиях повышенной относительной влажности. При низких температурах наблюдается большая теплопотеря, что может привести к переохлаждению организма. При повышенной влажности воздуха и низкой температуре опасность переохлаждения и простудных заболеваний значительно повышается. Кроме того, потеря тепла организмом зависит от скорости движения воздуха и самого организма (езда на открытой машине, велосипеде и т. д.).

Электрическое и магнитное поля атмосферы также влияют на человека. Например, отрицательные электрочастицы воздуха положительно действуют на организм (снимают утомляемость, повышают работоспособность), а положительные ионы, наоборот, угнетают дыхание и т. д. Отрицательные ионы воздуха более подвижны, и их называют легкими, положительные - менее подвижны, поэтому их называют тяжелыми. В чистом воздухе преобладают легкие ионы, а по мере его загрязнения они оседают на пылинках, капельках воды, переходя в тяжелые. Поэтому воздух становится теплым, спертым и душным.

В воздухе содержатся примеси разного происхождения: пыль, дым, различные газы. Все это отрицательно сказывается на здоровье людей, животных и жизнедеятельности растений.

Кроме пыли, в воздухе содержатся и микроорганизмы - бактерии, споры, плесневые грибки и др. Их особенно много в закрытых помещениях.

7.1 Микроклимат школьных помещений

Микроклиматом называют совокупность физико-химических и биологических свойств воздушной среды. Для школы эту среду составляют ее помещения, для города - его территория и т. д. Гигиенически нормальный воздух в школе - важное условие успеваемости и работоспособности учеников. При длительном пребывании в классе или кабинете 35-40 учеников воздух перестает отвечать гигиеническим требованиям. Изменяются его химический состав, физические свойства и бактериальная загрязненность. Все эти показатели резко возрастают к концу уроков.

Косвенным показателем загрязнения воздуха в закрытых помещениях является содержание углекислого газа. Предельно допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа в школьных помещениях составляет 0,1 %, но уже при меньшей его концентрации (0,08 %) у детей младших возрастов наблюдается снижение уровня внимания и сосредоточенности.

Наиболее благоприятными условиями в классе являются температура 16-18 °C и относительная влажность 30-60 %. При этих нормах дольше всего сохраняется работоспособность и хорошее самочувствие учащихся. При этом разница температуры воздуха по вертикали и горизонтали класса не должна превышать 2-3 °C, а скорость движения воздуха - 0,1-0,2 м/с.

В спортивном зале, рекреационных помещениях, мастерских температура воздуха должна поддерживаться на уровне 14-15 °C. Расчетные нормы объема воздуха на одного ученика в классе (так называемый воздушный куб) обычно не превышают 4,5-6 куб. м. Но, чтобы в воздухе класса в течение урока концентрация углекислого газа не превышала 0,1 %, ребенку 10-12 лет требуется около 16 куб. м воздуха. В возрасте 14-16 лет потребность в нем увеличивается до 25-26 куб. м. Эта величина названа объемом вентиляции: чем старше ученик, тем она больше. Для обеспечения указанного объема необходима трехкратная смена воздуха, что достигается вентиляцией (проветриванием) помещения.

7.2 Естественная вентиляция

Приток наружного воздуха в помещение ввиду разности температуры и давления через поры и щели в строительном материале или через специально проделанные проемы называют естественной вентиляцией. Для проветривания классных комнат по такому типу используют форточки и фрамуги. Последние имеют преимущество перед форточками, так как наружный воздух через открытую фрамугу поступает сначала вверх, к потолку, где согревается и теплым опускается вниз. При этом находящиеся в помещении люди не переохлаждаются и ощущают приток свежего воздуха. Фрамуги можно оставлять открытыми во время занятий даже зимой.

Площадь открытых форточек или фрамуг не должна быть меньше 1/50 площади пола класса - это так называемый коэффициент проветривания. Проветривание классных комнат должно проводиться регулярно, после каждого урока. Наиболее эффективным является сквозное проветривание, когда во время перемены одновременно открываются форточки (или окна) и двери класса. Сквозное проветривание позволяет за 5 мин снизить концентрацию СО2 до нормы, уменьшить влажность, количество микроорганизмов и улучшить ионный состав воздуха. Однако при таком проветривании в помещении не должно быть детей.

Особое внимание уделяется проветриванию кабинетов, химических, физических и биологических лабораторий, где после проведения опытов могут оставаться ядовитые газы и пары.

7.3 Искусственная вентиляция

Это вентиляция приточная, вытяжная и приточно-вытяжная (смешанная) с естественным или механическим побуждением. Такая вентиляция устанавливается чаще всего там, где необходимо удаление отработанного воздуха и газов, образующихся при проведении опытов. Ее называют принудительной вентиляцией, так как воздух выводится наружу с помощью специальных вытяжных каналов, которые имеют несколько отверстий под потолком комнаты. Воздух из помещений направляется на чердак и по трубам выводится наружу, где для усиления тока воздуха в вытяжных каналах устанавливают тепловые побудители движения воздуха - дефлекторы или электрические вентиляторы. Устройство этого вида вентиляции предусматривается во время строительства зданий.

Вытяжная вентиляция особенно хорошо должна действовать в уборных, гардеробах, буфете, чтобы воздух и запахи этих помещений не проникали в классы и другие основные и служебные помещения.



Библиография

1. Н.П. Наумов, Н.Н. Карташов “Зоология позвоночных”

2. К. Шмидт-Ниельсен “Физиология животных” (перевод с английского М.Д. Гроздовой)

3. “Основы Физиологии” под редакцией П. Стерки перевод с английского Н.Ю. Алексеенко.

Размещено на Allbest.ru

...