Взятие пробы и определение состава альвеолярного воздуха

Альвеолярный воздух – часть выдыхаемого воздуха, достигшая полости перфузируемых альвеол. Состав альвеолярного воздуха поддерживается на постоянном уровне благодаря легочной вентиляции и кровотоку через легочные капилляры. Вместе с тем, при некоторых состояниях организма состав альвеолярного воздуха может изменяться. Это наблюдается при адаптации к гипоксии, развитии метаболического ацидоза, произвольной гипервентиляции (снижается парциальное давление СО₂), при сужении бронхов в результате патологических процессов, выполнении тяжелой физической нагрузки (повышение парциального давления СО₂ и снижение О₂) и др.

Задача 1 Взятие пробы альвеолярного воздуха

При выдохе альвеолярный воздух смешивается с воздухом мертвого пространства, поэтому в смешанном выдыхаемом воздухе содержание углекислого газа меньше, а кислорода больше, чем в альвеолярном воздухе. Для получения чистого альвеолярного воздуха испытуемый должен выдохнуть воздух, оставшийся в легких после спокойного выдоха, чтобы заполнить объем мертвого пространства альвеолярным воздухом. Последняя порция выдыхаемого воздуха по составу соответствует альвеолярному воздуху. Собирать выдыхаемый воздух можно в стеклянные газоприемники или резиновые герметические емкости. (В стеклянных газоприемниках состав воздуха сохраняется неограниченно долго, в резиновых емкостях – не более 1,5–2 ч из-за диффузии СО₂ через резину.)

Для работы необходимы: длинная (около 1,5 м) стеклянная трубка (трубка Пристли), штатив, газоприемник, напорный сосуд с затворной жидкостью (подкисленной дистиллированной водой), вата, спирт, носовой зажим, загубник, резиновые камеры с зажимами, газоанализаторы О₂ и СО₂.

Объект исследования – человек.

П

Рис. 60. Установка для взятия

проб альвеолярного воздуха:

1 – трубка Пристли; 2 – загубник; 3 – отвод альвеолярного воздуха; 4, 6 – зажимы; 5 – газоприемник; 7 – напорный сосуд с затворной

жидкостью

роведение работы. Собирают установку, как показано на рис. 60. Заполняют газоприемник затворной жидкостью, закрывают верхний край газоприемника и опускают напорный сосуд до уровня нижнего крана газоприемника. Испытуемый накладывает зажим на нос, берет в рот загубник, после нормального выдоха делает быстрый дополнительный выдох в трубку и задерживает дыхание, не выпуская изо рта загубник. В это время открывают верхний и нижний краны газоприемника, затворная жидкость из него вытекает в напорный сосуд, а газоприемник заполняется последней порцией выдыхаемо-го воздуха, т. е. аль-веолярным воздухом. Можно вместо трубки Пристли и газоприемника использовать обыкновенные резиновые камеры. В этом случае обследуемый на фоне нормального спокойного дыхания делает глубокий выдох, последнюю порцию которого собирают в специальную резиновую камеру. Это и есть альвеолярный воздух.

Задача 2

Определение состава альвеолярного воздуха

Для определения химического состава воздуха используют разные типы газоанализаторов. Наиболее простым является химический анализатор Орса (рис. 61). Принцип его действия основан на поглощении СО₂ раствором щелочи и О₂ – восстановленной медью.

Р

Рис. 61. Газовый анализатор Орса:

1 – напорный сосуд; 2 – мерная бюретка; 3 – сосуд с раствором щелочи; 4 – сосуд с раствором пирогаллоловой кислоты

абота электронных газоанализаторов основана на физических принципах и выгодно отличается от химических методов непрерывностью процесса измерения и быстродействием. Наиболее распространенными анализаторами кислорода являются приборы, в которых используют парамагнитные свойства кислорода, т. е. его способность изменять ха-рактеристики магнитного поля пропорционально парциальному давлению кислорода.

Измерение количества кислорода в газе может быть осуществлено и полярографическим методом, в котором измеряют величину тока, протекающего через раствор, где происходит восстановление кислорода. Величина максимального тока пропорциональна диффузии кислорода, а значит, его парциальному давлению.

Наиболее разработанным и употребляемым в полярографии является электрод Кларка, который состоит из платинового катода и хлорсеребряного анода в растворе КС1. От анализируемой газовой смеси электрод отделяет полипропиленовая мембрана, проницаемая только для молекул кислорода. Кислород, диффундируя через мембрану в раствор КСl, изменяет силу тока, проходящего через электрод, пропорционально парциальному давлению кислорода.

Парциальное давление СО₂ можно определять по способности диоксида углерода при растворении в электролите изменять рН раствора.

Самым точным методом определения О₂ и СО₂ в газовой смеси является масс-спектрография, с помощью которой анализируемый газ подвергается ионизации в специальной ионизационной камере и проходит через электрическое и магнитное поля. Здесь по траектории ионов определяются их заряд и атомная масса.

Для работы необходимы: аппарат Орса, пробы альвеолярного воздуха.

Проведение работы. К входному крану аппарата Оpca подсоединяют пробу с анализируемым альвеолярным воздухом, соединяют ее с мерной бюреткой, которая заполнена затворной жидкостью (3%-ный раствор H₂SO₄, подкрашенный индикатором), и, опуская напорный сосуд, заполняют мерную бюретку газом объемом 100 см³. Перекрывают кран, соединяющий бюретку с пробой газа. Открывают кран, который соединяет сосуд, содержащий 33%-ный раствор КОН, с мерной бюреткой. Поднимая и опуская напорный сосуд, заполняют мерную бюретку затворной жидкостью, при этом анализируемый газ переходит в сосуд со щелочью. Диоксид углерода, контактируя с КОН, вступает в химическую реакцию и переходит в раствор. После 8–10 подобных манипуляций отсоединяют мерную бюретку от сосуда со щелочью и определяют количество оставшегося газа. Объем поглощенного газа равен процентному содержанию диоксида углерода в анализируемой пробе. Аналогичным образом измеряют количество кислорода. Соединяют мерную бюретку с сосудом, содержащим медь в растворе NH₄Cl, с 25%-ным раствором аммиака и дистиллированной воды в соотношении 0,5:0,25:0,25.

Оставшуюся пробу газа пропускают через бюретку с восстановленной медью. При этом кислород вступает в химическую реакцию с восстановленной медью и поглощается из пробы газа. Повторив процедуру 15–20 раз, определяют объем оставшегося газа. Разница в начальном и конечном объемах за вычетом СО₂ равна процентному содержанию О₂ в анализируемой газовой смеси.

Результаты работы и их оформление. Результаты исследования альвеолярного воздуха занесите в таблицу, предварительно вычислив их парциальное давление по формуле (СО₂, %  Бд):100, где Бд – барометрическое давление, мм рт. ст.

Газ	Парциальное давление альвеолярного воздуха
	полученные значения		должные значения мм рт. ст.
	%	мм рт. ст
О2			104–108
СО2			38–40