Чтобы иметь представление о работоспособности наших легких, о том, насколько хорошо они могут обслуживать наш организм, измеряют вместимость легких и то давление и разрежение, которое могут дать легкие при выдохе и вдохе.
При обычном дыхании в наполнении легких воздухом и последующем выдыхании участвует не весь об'ем легких. Взрослый человек в среднем вдыхает и выдыхает около полулитра воздуха. Вслед за нормальным вдыханием можно еще втянуть в свои легкие об'ем "добавочного" воздуха, в три раза больший — около полутора литров. Точно также после спокойного, нормального выдоха человек может вытолкнуть из своих легких такой же об'ем (1½ л.) "запасного" воздуха. И, однако, весь воздух из своих легких человек удалить не может, и после наибольшего выдоха в легких все же остается еще около литра "остаточного" воздуха. Конечно, все эти цифры взяты "средние", и у каждого человека они будут меняться в зависимости от роста, возраста, состояния легких и проч.
Сумма нормального вдыхаемого количества воздуха, "добавочиого" и "запасного", составляет так наз "жизненную емкость", и для определения ее служат особые приборы или "спирометры".
Мы здесь и рассмотрим, как можно очень простыми средствами построить себе подобный прибор, который будет работать ничуть не хуже покупного. Немножко уменья и внимательности в работе, совсем немного материала, и у нас будет спирометр, годящийся любому кружку для физкультуры.
Из белой жести, цинка или оцинкованного железа делается кубическая коробка без дна со сторонами в 18 см. Это будет "воздушная" коробка. Кто немножко знаком с жестяницкими работами, тот без труда изготовит ее сам. Емкость ее при такой величине равна 5832 кб. см, т.-е. она вполне достаточна для измерения "жизненной емкости". В средине верхней плоскости воздушной коробки, противоположной открытой стороне, надо вырезать круглое отверстие в два сантиметра диаметром и над ним припаять соответствующей величины крышку (рис. 1, А). В эту крышку сбоку впаивается кусок трубки (D), через который в коробку будет поступать из легких воздух, а сверху прямой кусок проволоки (С)толщиной 2,5-3 мм и длиной около 23 см с ушком на одном конце. Для вдувания воздуха на трубку (D) надевают достаточной длины резиновую трубку со стеклянным наконечником.
Теперь надо сделать вторую "водяную" коробку такой же формы, но со сторонами в 20 см. Первая коробка должна свободно в нее входить, не цепляясь стенками. В дне "водяной" коробки укрепляется прямая трубка (В), открытая с обоих концов, длиной в 20 см, с таким просветом, чтобы проволока С в нем свободно двигалась. Эта трубка впаивается в дно и, кроме того, укрепляется небольшим кружком из жести (S), выколоченным в форме конуса, который основанием припаивается к дну коробки, а срезанной вершиной охватывает трубку. Таким образом, трубка (В) будет укреплена неподвижно и достаточно прочно. Проволока С должна в ней ходить, как поршень в насосе, для этого ее конец надо обмотать ватой и хорошо смазать вазелином или салом. Однако, это двнжение должно быть по возможности легким; не надо наматывать вату слишком толсто. Теперь, если мы вставим поршень С в трубку В, то воздушная коробка будет сохранять определенное направление при вдвигании ее в водяную, не будет болтаться. Нам остается еще сделать подставку для водяной коробки по размеру ее дна из доски толшиной в 2,5-3 см. В средине ее надо прорезать отверстие для конца трубки В, чтобы воздух мог беспрепятственно входить и выходить из нее при перемещениях поршня С. К этой подставке прикрепляем шурупами две стойки из нетолстой доски (1,5 см), шириной сантиметров в 5 и высотой в 45 см. Вверху стойки соединяются (между собою) такой же перекладиной длиной см. 28. В ней укрепляются два небольших блока. Один блок надо укрепить так, чтобы проходящий через него шнур находился как раз над срединой нашего прибора и, следовательно, над ушком проволоки С. Другой блок ставится снаружи стойки, на которой будут у нас шкала и указатель. При устройстве блоков, надо обратить особенное внимание на то, чтобы они вращались, по возможности, с наименьшим трением и, конечно, были бы правильно установлены так, как говорилось выше. Лучше всего их выточить из металла, но можно воспользоваться и крепким деревом.
Теперь, если мы вставим одну коробку в другую, в большую коробку нальем воды как раз столько, чтобы ее уровень дошел до дна воздушной коробки, привяжем к ушку проволоки С шнур и, перекинув его через блоки, на другом конце прикрепим гирю, равную весу воздушной коробки, то, при вдувании воздуха через трубку Д, воздушная коробка будет подниматься, а противовес опускаться. Мы знаем об'ем нашей коробки, можем узнать, сколько поместится в ней воздуха при под'еме ее на 0,5 см., 1 см. и т. д., и можем поэтому построить соответственную шкалу, которую и укрепим на стойке так, чтобы ее нуль был как раз на одной высоте с нижним краем противовеса в то время, когда воздушная коробка вся заполнена водой. Для удобства отсчитывания сделаем себе из жести, твердой бумаги или тонкого картона указатель так, как показано на рисунках. Он должен при под'еме воздушной коробки с легким трением передвигаться по про волоке W под тяжестью опускающегося противовеса.
На этом и закончим изготовление нашего спирометра. При тщательном исполнении такой прибор может работать достаточно хорошо, а обойдется он очень недорого.
Еще более просто сделать "пневматометр", — прибор для измерения давления и разрежения, которые способны производить наши легкие или, правильнее, мускулы, участвующие в дыхании. Он будет представлять собой обыкновенный ртутный открытый манометр, приспособленный для наших целей.
Мы знаем, что атмосферное давление уравновешивается весом столба ртути в 76 см высотой. Вес такого столба при площади сечения в один кв. сантиметр равен 1033 г или, с округлением, одному килограмму, а, следовательно, каждый сантиметр такого столба уравновешивает давление в 1033 г : 76 = 13,6 г на кв. см.
Главная часть нашего прибора — стеклянная трубка в полметра длиной. Площадь ее сечения должна быть известна; лучше всего, если она равна 1 кв. см или 0,5 кв. см. Во всяком случае определить ее достаточно точно не представит никаких затруднений. На расстоянии 20-22 см от конца надо нашу трубку U-образно согнуть, воспользовавшись для этого пламенем бензиновой или спиртовой горелки или примуса.
Тем, кто никогда не имел дела со стеклянными трубками, можно сделать несколько практических указаний в этом направлении. Чтобы разрезать трубку, надо острым напильником с мелкой насечкой сделать надрез в нужном месте, а затем трубка легко разламывается в руках. При сгибании нагревать надо постепенно и притом все время поворачивая трубку в пламени, чтобы она размягчалась равномерно со всех сторон, иначе изгиб выйдет смятый. Сгибание производят, не вынимая трубки из пламени, и нагрев ее до красного каления. Согнутой должным образом трубке дают постепенно остыть, поддерживая над пламенем, иначе она лопнет. Острые края на концах можно или оплавить или отшлифовать на наждачной шкурке.
Оба колена нашей трубки должны быть по возможности параллельны друг другу. Конец более длинного колена на расстоянии в 5 см сгибается под углом около 45°. К нему резиновой трубкой присоединяются небольшая банка, плотно закрытая резиновой пробкой с двумя трубками и играющая роль запасного резервуара для сглаживания резких скачков в давлении, что было бы при непосредственном вдувании воздуха в U-образную трубку. Вторая трубка этой банки соединена с наконечником для вдувания воздуха. Все эти соединения, конечно, должны быть плотно пригнаны, чтобы не пропускать воздуха.
Теперь сделаем подставку прибора из куска доски толщиной в 2,5 см так, как показано на рисунке, соединим стеклянные части и укрепим их на подставке. В U-образную трубку нальем ртути почти до половины высоты трубки. Понятно, что в обоих коленах она будет на одном уровне. Остается только сделать шкалу, поль- зуясь тем, что говорилось выше. Ее можно выразить или давлением в граммах на кв. см или в долях высоты ртутного столба, уравновешивающего давлением атмосферы, разделив, напр., 76 см на 100 частей. Шкалу надо сделать к обоим коленам трубки, чтобы можно было определить как давление, так и разрежение, которое способны произвести легкие. Нуль шкалы должен быть на уровне ртути в трубках при атмосферном давлении.
Если теперь мы будем через наконечник вдувать легкими воздух, в правом колене ртуть опустится, в левом на такую же высоту поднимается, и мы можем по нашей шкале с достаточной точностью определить произведенное легкими давление. Подобно этому, при втягивании воздуха в себя, опустится ртуть в левом колене, а в правом поднимется, и мы узнаем то разрежение, которое способны дать наши легкие. Между прочим, более правильные результаты получатся при вдувании и выкачивании воздуха не ртом, а через нос. В противном случае показания прибора увеличиваются за счет работы мускулов щек, которые в дыхательных движениях никакого участия не принимают.
Помощью этих двух простых приборов мы можем получить необходимые данные о емкости наших легких и силе мышц, участвующих в дыхании.
П. Леонтьев.