Медицинская часть. 
Конструкции кислородных концентраторов

Дыхание

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выведение углекислого газа.

В организме человека запасы кислорода ограничены, поэтому организм нуждается в непрерывном поступлении кислорода из окружающей среды. Так же постоянно и непрерывно из организма должен удаляться углекислый газ, который всегда образуется в процессе обмена веществ.

Дыхание человека включает следующие процессы:

• 1) вентиляция легких — обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом;
• 2) обмен газов в легких (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения);
• 3) транспорт газов кровью — кислорода от легких к тканям; углекислого газа — от клеток к легким;
• 4) обмен газов в тканях (между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей);
• 5) биологическое окисление в митохондриях клеток.

Первая и вторая стадии вместе называются легочным, или внешним, дыханием. Четвертая и пятая — тканевым, или внутренним, дыханием.

Газообмен в легких

Непременным условием нормального газообмена является нормальный процесс диффузии кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров через альвеолокапиллярные мембраны, а углекислого газа в обратном направлении.

Рисунок 1 — Альвеолярный газообмен Процесс диффузии кислорода возможен в результате разности Р_О2 в альвеолах и в крови легочных капилляров. В норме Р_О2 в альвеолярном воздухе составляет 100−110 мм рт. ст., а в венозной крови легочных капилляров — 40 мм рт. ст. Диффузионная способность легких в отношении кислорода определяется количеством кислорода, которое переходит за 1 минуту из альвеол в кровь легочных капилляров на каждый мм рт. ст. разности Р_О2 по обе стороны альвеолокапиллярной мембраны. При нормальной диффузионной способности легких из альвеол в кровь могут диффундировать в 1 минуту 6 л кислорода, в то время как необходимое поглощение кислорода в покое составляет около 300 мл/мин.

Диффузионная способность углекислого газа приблизительно в 25 раз больше, чем кислорода, поэтому недостаточности диффузии углекислого газа практически не бывает.

Газообмен, также, зависит не только от абсолютной величины альвеолярной вентиляции, но и от соотношения между вентиляцией и легочным кровотоком (V_A/Q).

У здорового взрослого человека отношение вентиляция/кровоток составляет 4/5, т.к. альвеолярная вентиляция равна приблизительно 4 л/мин, а легочный кровоток — 5 л/мин. Даже у здорового человека при спонтанном дыхании сотни миллионов альвеол, составляющих легкое, вентилируются неравномерно: в любой момент одни группы альвеол и целые участки легкого вентилируются меньше, а другие — больше.

Рисунок 2 — Структура газообмена Неравномерность распределения относится и к легочному кровотоку. Было установлено, что в любой момент времени кровь поступает только в часть легочных капилляров. У здорового взрослого человека в состоянии покоя объем крови в легких и кровоток распределяются не равномерно, а под действием силы тяжести. Таким образом, в различных положениях тела больший объем кровотока поступает в соответствующие нижележащие участки легких. Однако также распределяется и дыхательный объем, поэтому в состоянии покоя и в положении стоя вентиляция и кровоток соответствуют друг другу в определенных частях легких.