මිනිසාගේ ශ්වසන පද්ධතිය හා වාතනය
ඒකකය 5 · සත්ත්ව ව්‍යුහය හා ක්‍රියාකාරිත්වය
ශ්වසන මාර්ගය, පෙණහලුවල හා වායු කෝෂයේ ව්‍යුහය, හුස්ම ගැනීමේ යාන්ත්‍රණය, පෙණහලු පරිමා හා වාතනය පාලනය.
ශ්වසන මාර්ගය
වාතය ගමන් කරන්නේ:
- නාසික කුහරය: රෝම හා ශ්ලේෂ්මය දූවිලි හා ක්ෂුද්‍රජීවීන් අල්ලා ගනී; ඝන රුධිර සැපයුම වාතය උණුසුම් කරන අතර තෙත් ආස්තරය වාතය තෙත් කරයි.
- ග්‍රසනිය හා ස්වරාලය: ස්වරාලය (හඬ පෙට්ටිය) ස්වර තන්තු අඩංගු වන අතර ගිල දැමීමේදී එපිග්ලෝටිස් එය වසයි.
- ශ්වසන නාලය: C හැඩති කාටිලේජ වළලුවලින් විවෘතව තබා ඇති සෙන්ටිමීටර 12ක් පමණ දිග නළයකි (විවෘත කොටස අන්නනාලය දෙසට පිහිටන බැවින් ආහාරවලට ගමන් කළ හැකිය). එහි ආස්තරය ගොබ්ලට් සෛල සහිත සිලියා සහිත අපිච්ඡදයයි: ශ්ලේෂ්මය දූවිලි හා බැක්ටීරියා අල්ලා ගන්නා අතර සිලියා එය උගුර දක්වා ඉහළට ඇදගෙන යයි (ශ්ලේෂ්ම-සිලියා චලනය (mucociliary escalator)).
- බ්‍රොන්කස්: එක් එක් පෙණහලුවට එක බැගින් ශාඛා දෙකක්, කාටිලේජ වළලු සහිත.
- බ්‍රොන්කයෝල: කාටිලේජ නැති නමුත් (ඇදුමේදී මෙන්) ඒවා පටු කළ හැකි සුමට පේශි සහිත කුඩා ශාඛිත නළ. ඒවා වායු කෝෂ මල්ලවල අවසන් වේ.
- වායු කෝෂ: හුවමාරු පෘෂ්ඨය.
පෙණහලු ඉළ ඇටවලින් ආරක්ෂා වී වක්ෂ කුහරයේ පිහිටන අතර ඒවා අතර තුනී ප්ලූරා තරල ස්ථරයක් සහිත ප්ලූරා පටල දෙකකින් ආවරණය වී ඇත; එයින් ඒවාට ඝර්ෂණයෙන් තොරව ලිස්සා යාමට ඉඩ ලැබෙන අතර පෙණහලු උරස් බිත්තියට එරෙහිව අල්ලා තබයි.
වායු කෝෂය
සෑම වායු කෝෂයක්ම 0.2 mm පමණ පළල වේ. බිත්තිය ප්‍රත්‍යාස්ථ තන්තු සහිත ඉතා තුනී පැතලි අපිච්ඡද සෛල තනි ස්ථරයක් වන අතර එයින් වටා බිත්තිද සෛල එකක් ඝන කේශනාලිකා ජාලයක් ඇත. වාතය හා රුධිරය අතර දුර 0.5 µm පමණක් වේ. වායු කෝෂ සෛල (II වර්ගය) ජල පටලයේ පෘෂ්ඨ ආතතිය අඩු කර ප්‍රශ්වාසයේදී වායු කෝෂ කඩා වැටීම වළක්වන ෆොස්ෆොලිපිඩ් හා ප්‍රෝටීන් මිශ්‍රණයක් වන සර්ෆැක්ටන්ට් ස්‍රාවය කරයි. වායු කෝෂවල ඇති මහා භක්ෂක දූවිලි හා බැක්ටීරියා ඉවත් කරයි.
| අනුවර්තනය | හේතුව |
|---|---|
| වායු කෝෂ මිලියන 300ක් පමණ (70 m² පමණ) | විශාල පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය |
| බිත්තිය සෛල එකක් ඝන (0.5 µm පමණ) | කෙටි විසරණ මාර්ගය |
| කේශනාලිකා ජාලය | O₂ ඉවත් කර CO₂ ගෙන ඒමෙන් බෑවුම් අනුක්‍රමණය පවත්වයි |
| සර්ෆැක්ටන්ට් සහිත තෙත් ආස්තරය | වායු දියවේ; කඩා වැටීම වළක්වයි |
| හුස්ම ගැනීමෙන් වාතනය | වාතය අලුත් කර ඉහළ O₂ සාන්ද්‍රණය පවත්වයි |
| ප්‍රත්‍යාස්ථ තන්තු | ආපසු හැකිලීම; වාතය පිටතට තල්ලු කිරීමට උපකාරී වේ |
වායු සංයුතිය (ආසන්න): ආශ්වාස වාතයේ O₂ 21%, CO₂ 0.04%; ප්‍රශ්වාස වාතයේ O₂ 16%, CO₂ 4%. වායු කෝෂයේ O₂ ආංශික පීඩනය 13 kPa පමණ වන අතර පටකවලින් පැමිණෙන රුධිරයේ 5 kPa පමණ වේ; CO₂ සඳහා එය වායු කෝෂ වාතයේ 5.3 kPa පමණ ද පැමිණෙන රුධිරයේ 6 kPa පමණ ද වේ. එබැවින් O₂ රුධිරයට ද CO₂ ඉවතට ද විසරණය වේ.
වාතනය
පෙණහලු තුළ පීඩනය වායුගෝලීය පීඩනයට වඩා අඩු හෝ වැඩි වීමෙන් වාතය ගමන් කරයි (බොයිල්ගේ නියමය: පරිමාව හා පීඩනය ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ).
| ආශ්වාසය (සක්‍රිය) | ප්‍රශ්වාසය (සාමාන්‍ය: නිෂ්ක්‍රීය) | |
|---|---|---|
| බාහිර අන්තර්පර්ශුක පේශි | හැකිලේ: ඉළ ඇට ඉහළට හා පිටතට | ලිහිල් වේ: ඉළ ඇට පහළට හා ඇතුළට |
| මහාප්‍රාචීරය | හැකිලී, පැතලි වී පහළට | ලිහිල් වී නැවත ගෝලාකාර හැඩයට |
| වක්ෂයේ පරිමාව | වැඩි වේ | අඩු වේ |
| පෙණහලු තුළ පීඩනය | වායුගෝලීයට වඩා අඩු | වායුගෝලීයට වඩා වැඩි |
| වාත ගලනය | පෙණහලු තුළට | පෙණහලුවලින් පිටතට |
බලහත්කාර ප්‍රශ්වාසයේදී (ව්‍යායාම, කැස්ස) අභ්‍යන්තර අන්තර්පර්ශුක පේශි ඉළ ඇට පහළට අදින අතර උදර පේශි මහාප්‍රාචීරය ඉහළට තල්ලු කරයි. පෙණහලුවල ප්‍රත්‍යාස්ථ පටක ආපසු හැකිලී වාතය පිටතට තල්ලු කිරීමට උපකාරී වේ.
පෙණහලු පරිමා
ස්පයිරෝමීටරයක් හුස්ම ගැනීම සටහන් කරයි.
| පරිමාව | අර්ථය | ආසන්න අගය |
|---|---|---|
| ශ්වාස පරිමාව | සාමාන්‍ය හුස්මකදී ඇතුළට හෝ පිටතට යන වාතය | 500 cm³ |
| ආශ්වාස සංචිත පරිමාව | සාමාන්‍ය හුස්මකට පසු ඇතුළට ගත හැකි අමතර වාතය | 3000 cm³ |
| ප්‍රශ්වාස සංචිත පරිමාව | සාමාන්‍ය හුස්මකට පසු පිටතට දැමිය හැකි අමතර වාතය | 1100 cm³ |
| ජීවන ධාරිතාව | ගැඹුරුතම ආශ්වාසයෙන් පසු පිටතට දැමිය හැකි උපරිම වාතය (IRV + TV + ERV) | 4500 cm³ |
| අවශේෂ පරිමාව | සෑම විටම පෙණහලුවල ඉතිරි වන වාතය | 1200 cm³ |
| මුළු පෙණහලු ධාරිතාව | ජීවන ධාරිතාව + අවශේෂ පරිමාව | 5700 cm³ |
හුස්ම ගැනීමේ වේගය විවේකයේදී විනාඩියකට 12-16 කි. වාතන වේගය (විනාඩියකට cm³) = ශ්වාස පරිමාව × හුස්ම ගැනීමේ වේගය.
හුස්ම ගැනීම පාලනය
මස්තිෂ්ක මජ්ජාවේ (medulla oblongata) ශ්වසන මධ්‍යස්ථානය (පොන්ස් සමඟ) මහාප්‍රාචීරය හා අන්තර්පර්ශුක පේශි හැකිලීමට සලසන රිද්මයානුකූල ආවේග රටාවක් තත්පර 4කට වරක් පමණ ජනනය කරයි. මස්තිෂ්ක මජ්ජාවේ හා කැරොටිඩ් හා මහා ධමනි දේහවල ඇති රසායනික ග්‍රාහක CO₂ සාන්ද්‍රණය ඉහළ යාම (H⁺ ලෙස හෝ රුධිර pH අඩු වීම) හා, ඊට අඩුවෙන්, O₂ විශාල ලෙස අඩු වීම හඳුනා ගනී. එවිට මධ්‍යස්ථානය හුස්ම ගැනීමේ වේගය හා ගැඹුර වැඩි කර වැඩි CO₂ ප්‍රමාණයක් ඉවත් කරයි. ව්‍යායාමයේදී CO₂ නිෂ්පාදනය වැඩි වන බැවින් හුස්ම ගැනීම වේගවත් වේ. පෙණහලුවල ඇදීම් ග්‍රාහක අධික පිම්බීම වළක්වයි (හෙරින්-බ්‍රුවර් ප්‍රතීකය). අපට කෙටි කාලයක් ස්වේච්ඡාවෙන් හුස්ම ගැනීම පාලනය කළ හැකි නමුත් දිගු කාලයක් නොහැකිය: CO₂ එක්රැස් වී හුස්ම ගැනීමට බල කරයි.
Exam tip: හුස්ම ගැනීම පීඩන හා පරිමා වෙනස්කම් ලෙස ඉදිරිපත් කරන්න; හුස්ම ගැනීමේ ප්‍රධාන උත්තේජකය ඔක්සිජන් නොව CO₂ සාන්ද්‍රණය බව මතක තබා ගන්න. සුලභ වැරැද්ද නම් පෙණහලු "වාතය උරා ගැනීම නිසා" පිම්බෙන බව කීමයි.