呼吸系统的建模与仿真
实验教学设计“人体的呼吸运动模拟实验”教学设计
“人体的呼吸运动模拟实验”教学设计教学目标:(一)知识目标1、初步掌握人体吸入和呼出气体时胸廓的变化。
2、在模拟呼吸运动实验的基础上，理清胸廓的变化与人体完成呼吸的关系。
(二)能力目标1、初步学会分析胸廓运动与呼吸的关系，并在小组讨论、交流过程中，培养学生的自主合作、探究学习的能力。
2、培养学生提出问题、分析问题、解决问题能力以及语言表达能力和归纳能力。
(三)情感目标通过自己设计完成探究实验，提高学习生物学的兴趣。
重点: 指导学生通过感受呼吸、模拟实验和观察，了解人体呼吸系统的各部分结构的功能。
难点: 通过实验和分析，理解人体呼吸运动的原理。
实验类型:学生实验探究实验教学过程:(一)导入新课设置情境，提出问题:请学生双手轻触自己胸部下侧的肋骨处，感受自己在吸气和呼气时，胸廓发生了什么变化，那么，是什么力量使胸廓运动的呢,(二)新课展开1、作出假设教师做屈肘、伸肘动作，引导学生作出假设:胸廓容积变化的原因是由于肌肉的收缩和舒张。
2、展示人体呼吸运动模式图探究呼吸运动时胸廓容积变化的原因:设疑:(1)呼吸运动时，主要是哪些肌肉的收缩、舒张引起胸廓容积的变化,(2)在呼吸肌收缩和舒张时，肋骨和膈的位置发生什么变化,胸廓容积发生了什么变化,(3)随着胸廓容积的变化，肺的容积发生怎样的变化,是肺容积的变化导致了气体的吸入和呼出的关系吗,13、学生分组实验:利用人体模拟实验装置探究“肺容积的变化与吸气和呼气的关系”实验准备:剪去底部的透明大可乐饮料瓶，打孔橡皮塞，三叉玻璃管，两个小气球，一个大气球，橡皮筋，气筒方法步骤:(一)、将两个小气球(模拟左右肺)分别套在三叉玻璃管(模拟气管、支气管)的两个叉口，再将分叉的玻璃管由无底饮料瓶的底端伸出瓶口，用软胶塞固定在瓶口，最后用橡皮筋将大气球剪开把气球皮(模拟膈肌)固定在无底的饮料瓶底端。
此时封闭的饮料瓶就当做是胸腔。
(二)、用气筒往此装置内打气，模拟人的吸气过程。
生物医学工程中的仿真和建模技术
生物医学工程中的仿真和建模技术生物医学工程是一门涵盖生物学、医学、工程学等多学科交叉的领域，其目的是应用工程学的原理和方法研究和解决生物医学领域的问题，从而改善人们的生命质量。
仿真和建模技术是生物医学工程领域中非常重要的组成部分，可以帮助研究人员更好地理解人体和疾病等相关问题，同时也能够指导医疗设备的开发和医疗诊断的设计。
一、仿真技术在生物医学工程中的应用仿真技术是利用计算机技术对某一系统进行计算机模拟，以达到实现虚拟系统和真实系统之间的交互。
在生物医学工程领域，仿真技术可以用来构建生理系统模型，以及设计和测试各种医疗设备。
1、生理系统模型的建立生理系统是内部复杂的机理可控系统，如何研究这些系统是医学研究者的长期追求。
而生物仿真技术的优势在于能够真正模拟系统内部的生物过程，为生理系统的研究提供了有力的支持。
基于仿真技术，生理模型可以被根据实验室的数据进行简化或调整，以模拟人体机体的生理状态，从而预测和检测一系列生理问题。
生理系统的仿真有助于医师进行临床分析和实践，为生理学的深入研究和医学治疗提供了技术基础和理论支持。
2、医疗设备的设计和测试医疗设备的研发需要涉及各种生理系统的不同方面，如心血管、神经和呼吸等系统，因此需要有计算机模型对这些系统进行仿真。
同时，仿真技术也可以用来设计和测试新型医疗设备，比如心脏起搏器、人工血管等。
和传统的实验方法相比，利用仿真技术设计和测试医疗设备更加安全和准确，能够大大减少实验环境的成本和时间。
此外，仿真技术能够模拟各种可能的情况，这使得研究人员可以获取更全面的结果，帮助改进和完善医疗设备。
二、建模技术在生物医学工程中的应用建模技术是将某一系统的信息整合并转换成计算机可以处理的形式，从而方便分析和验证。
在生物医学领域中，建模技术可以帮助研究人员了解和模拟各种生物系统和疾病的机理，从而指导医疗设备领域的发展。
1、细胞和分子模型医学科学可以很成功地应用建模技术以研究合成各种药物的酶的三维结构、细胞内的信号转导及代谢过程、以及分子间之间的相互作用等生物学问题。
[生物学]生物系统建模与仿真题目综合-精品文档
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根据质量守恒定律，血液中药物变化量等于该时刻药物进入血液速率与从血液排泄出去的速率之差，得：由于静脉推注时输入f10=D δ(t) 得：求解此微分方程，得：那么，药物血药浓度为：三、计算题6.在标准状况下，常人进行一次有效呼吸约吸入500ml 空气，其中氧含量约为21%，二氧化碳含量为0.03%，经过一次气体交换呼出气体中氧含量变为15%，二氧化碳量占20%。
试求：呼出气体容量E V 、耗氧量2Q V 及二氧化碳产生量2CO V 解：呼出气体容量 E V =+-2O I V V 2CO V 其中耗氧量 2Q V =IICO E ECO V F V F ..22-（其中F.为气体含量百分比）其中吸入气体中二氧化碳量很少，在计算中可忽略不计，所以可得二氧化碳产生量为 2CO V =E ECO V V .2由已知数据代入以上三式得：⎪⎩⎪⎨⎧=-⨯=+-=E CO E O CO O E V V V V V V V 2.015.050021.05002222101011)()(f t x k dtt dx +-=⎪⎩⎪⎨⎧=-=+Dx t x k dt t dx )0()()(11011tk Det x 01)(1-=t k eVDt C 011)(-=可解得： ⎪⎩⎪⎨⎧===m l V m l v m l V co o E 5.12195.1360722（2）（心电正问题）是研究心脏电兴奋在不同的心脏状态下是如何传播及形成体表电位的；（心电逆问题）是指从体表电位分布推断心脏内的电活动进程即求取心电源的分布。
计算题主动脉模型中，有3个胸主动脉段内含有气囊，故在这三段的建模中，其容积下限设定为该段内气囊的瞬时体积。
由于气囊的介入，在这三个胸主动脉段内产生血流等效粘滞阻力和惯性项。
那么血流等效粘滞阻力和惯性项的计算公式是什么？ L n =L 0/(+)R n =R 0/[1.333r b +0.667式中和分别为第n 段主动脉和其内气囊的半径。
生物实验模拟肺的呼吸原理
生物实验模拟肺的呼吸原理
生物实验中可以通过以下方法模拟肺的呼吸原理:
1. 准备器材
两个塑料瓶连接为腔体,橡皮管连接至瓶口。
另需支架、橡皮膜、Weights等。
2. 模拟肺活量
用橡皮膜盖住一个塑料瓶口作为“肺”,另一个瓶代表气管。
改变橡皮膜面积来模拟肺活量的大小变化。
3. 模拟吸气过程
在“肺”瓶上压Weights,橡皮膜向内凹陷,“气管”瓶内的空气被吸入,气压下降,模拟吸气过程。
4. 模拟呼气过程
释放“肺”瓶上的Weights,橡皮膜向外鼓出,“气管”瓶内空气被排出,模拟呼气。
5. 观察气压变化
“气管”瓶口接压力传感器,可以测量吸气呼气时瓶内气压的变化曲线。
6. 改变“肺活量”
使用不同面积的橡皮膜,观察对呼吸气压变化的影响。
7. 加入二氧化碳释放装置
模拟肺泡对血液中二氧化碳的释放,观察气体组成变化。
8. 改变呼吸频率
调整压Weights的频率,观察对气压变化的影响。
9. 模拟呼吸道疾病
如加入阻力装置增大气流阻力,模拟呼吸道疾病。
10. 模拟肺活量测定
测量橡皮膜在不同展开程度时“气管”瓶内排出空气的体积。
通过调整实验设备的参数,可以模拟不同的呼吸生理过程,帮助学生直观理解肺的呼吸原理。
但仍有差异,不能等同于人体呼吸。
人体模拟呼吸实验报告
一、实验目的1. 通过模拟人体呼吸实验，了解呼吸运动的基本原理和过程。
2. 观察和分析膈肌、肺、胸廓在呼吸过程中的变化。
3. 掌握呼吸运动与气体交换的关系。
二、实验原理人体呼吸运动是通过呼吸肌的收缩和舒张，造成胸廓有规律的扩大与缩小来实现的。
吸气时，膈肌与肋间肌收缩，引起胸腔前后、左右及上下径均增大，膈肌顶部下降，胸廓的容积扩大，肺随之扩张，造成肺内气压减小，小于外界大气压，外界气体进入肺内，形成主动的吸气运动；呼气时，膈肌和肋间外肌舒张，肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位，膈肌顶部升高，结果胸廓容积缩小，肺也随之回缩，造成肺内气压大于外界气压，肺内气体排出肺，形成被动的呼气运动。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：模拟呼吸实验装置（包括气管、肺、胸廓、膈肌等）、气球、玻璃管等。
2. 实验仪器：秒表、刻度尺、记录纸等。
四、实验步骤1. 将模拟呼吸实验装置组装好，确保各部件连接紧密。
2. 观察实验装置，了解各部件的功能和作用。
3. 用手向下拉模拟膈肌，观察胸廓容积的变化，记录肺的变化情况。
4. 重复步骤3，观察并记录膈肌舒张时胸廓容积和肺的变化情况。
5. 在实验过程中，观察并记录肺内气压的变化情况。
6. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 当膈肌收缩时，胸廓容积扩大，肺随之扩张，肺内气压降低，外界气体进入肺内，完成吸气动作。
2. 当膈肌舒张时，胸廓容积缩小，肺也随之回缩，肺内气压升高，肺内气体排出，完成呼气动作。
3. 通过实验，可以直观地观察到呼吸运动的过程，以及膈肌、肺、胸廓在呼吸过程中的变化。
六、实验结论1. 呼吸运动是通过呼吸肌的收缩和舒张，造成胸廓有规律的扩大与缩小来实现的。
2. 膈肌和肋间肌在呼吸运动中起着重要作用，它们的收缩和舒张直接影响胸廓容积和肺内气压的变化。
3. 呼吸运动是实现肺与外界环境气体交换的重要过程。
七、实验体会1. 通过本次实验，加深了对呼吸运动基本原理和过程的理解。
人体呼吸系统物理建模与仿真
Ｌ Ｂ仿真 ， 出呼吸系统 中气体 的实时变化 。 Ａ 得
１模 型 的 建 立
１１ 呼 吸 道 模 型 ．上
上呼吸道模型 中包括 鼻腔 、 、 咽 喉器官 。在该子模型 中 ， 由硬 都
组织 器官组成 ， 地 较坚硬 ， 吸过 程中弹性形 变小 ， 流 阻力 ， 质 呼 气 弹
性形变都很接近 ， 并且较小。 因此可 以近似 的看作整个 上呼吸道模 型起着导气的作用 ， 几乎不发生弹性 形变。其压力值可 以忽 略不计 。 所 以将上述几个气管构成一个子模 型。
（ ｆｒ ａｉｎＥ ｇｎｅｉｇＣ ｌ ｇ Ｇ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ａｍａｅｔ ａ ｉ ｒ ｔ Ｇ ａ ｇｈ ｕ １０ ０Ｃ ｉａ） Ｉ ｏｍ ｔ ｎ ｉｅｒ ｏｌ ｅ ｕｎ Ｄ ｎ ｈｒ ｃｕｉ ｌＵｎｖ ｓｙ，ｕ ｎｚｏ ５ ０ ０ ，ｈｎ ｎ ｏ ｎ ｅ ｃ ｅｉ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｅ ｓ ｆ ｍａ ｈ ｍａ ｉ ｓ ｈ ｓｃ ｎ ｔ ｅ ｃ ｅ ｅ ａ ｄ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｋ ｏ ｅ ｇ ｓ ａ ｐ ｉ ｄ ｔ ｈ ｓｏｏ ｙ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ ｔｃ ，ｐ ｙ ｉｓ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｓ ｉｎｃ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｗｌｄ ｅ ｉ ｐ ｌｅ ｏ ｐ ｙ ｉｌ ｇ ．Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｙ ｔ ｍ ｆ ｅ ｒ ｓ ｉａ ｏ ｙ ｓ ｓ ｅ ｏ Ｒｅ ｐ ｒ ｔｒ ｐ ｙ ｉｌ ｇ ｓｍｕ ａｉｎ ｎｏ ｐ ｙ ｉａ ｍｏ ｅ，ｕ ｅ ｔ Ｋｉｃ ｈ ｆ ａ ｓ ｉａ ｏ ｙ ｈ ｓｏｏ ｙ ｉ ｌｔ ｉｔ ａ ｈ ｓｃ ｌ ｏ ｄ ｌ ｓｄ ｏ ｒｈ ｏｆＳ ｌｗ ｓｌｅ ｏｖ ｄ，ａ ｄ ｓｄ ｉ ｌｔｏ ＭＡＴＬ ｎ ｕ ｅ Ｓｍｕａｉｎ ＡＢ． Ａｃ ｅ ｓ ｏ ｅ ｌ ｔｍｅ ｃ ｓ ｔ ｒａ — ｉ
呼吸原理的模型制作方法
呼吸原理的模型制作方法
制作呼吸原理模型的方法如下：
1. 准备材料：需要的材料包括一个透明的塑料瓶（大小适中），一段柔软的橡胶管，一个塑料管，一个胶水和一些水。
2. 准备瓶子：将塑料瓶的底部剪掉，确保底部有一个开口。
3. 安装管道：将橡胶管的一端连接到塑料瓶的开口处，确保其紧密密封。
将另一端连接到塑料管上，以便呼吸模型的气流进出。
4. 制作肺部模型：在塑料瓶中加入一些水，然后用胶水将橡胶管连接到塑料瓶的底部。
这样，当塑料瓶被压缩时，水会被挤压出来，模拟人体肺部的呼吸过程。
5. 测试模型：将嘴唇紧密贴合到塑料管的一端，用手指轻轻压住瓶子，然后慢慢松开。
你会发现，当你轻轻压住塑料瓶时，模型中的水会被挤压出来，当你松开压力时，水会重新进入塑料瓶，模拟呼吸过程。
这样，你就制作出一个简单的呼吸原理模型了。
你可以用它来演示和解释人体呼吸的原理和过程。
肺呼吸的模型演示
肺呼吸的模型演示
13级生物科学姓名：廖招胜学号：************
模型介绍
原理：呼吸系统的功能是吸入氧气，排出二氧化碳，呼吸过程是由三个相互衔接并且同时进行的环节来完成的，包括肺通气、肺换气和血液与组织细胞之间的气体交换。
一是外界空气与肺泡之间以及肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换，这称为外呼吸；二是气体在血液中的运输，通过血液中的运行，一方面把肺部摄取的氧及时运送到组织细胞，另一方面又把组织细胞产生的二氧化碳运送到肺毛细血管以便排出体外；三是血液与组织细胞之间的气体交换。
当人体吸气时，膈肌和肋间肌收缩，胸廓扩张，膈顶下降，胸腔内负压减小，外界富含氧气的新鲜空气经气道进入肺泡内，氧气透过肺泡壁进入毛细血管内，而毛细血管内由组织新陈代谢而产生的二氧化碳进入到肺泡内。
人体呼气时，膈肌及肋间肌松弛，胸廓依靠弹性回收，二氧化碳便经气道排出体外。
这样一吸一呼，便构成了一次呼吸，人体正是依靠不停地呼吸运动进行气体交换，满足机体新陈代谢的需要，而使生命得以维持。
橡皮膜代表膈，两个气球代表肺，玻璃瓶代表胸廓。
用手向下拉橡皮膜，使膈顶部下降，代表膈肌收缩，松开橡皮膜，使膈顶部回升，代表膈肌舒张。
总结：膈肌收缩，膈顶部下降，使胸廓上下径增大；膈肌舒张，膈顶部回升，是胸廓的上下径缩小。
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2.气体的分子量和溶解度 气体扩散的速度与该气体分子量的平方 根成反比。 如果扩散发生于气相和液相之间，气体 的扩散速率还与气体的溶解度有关。溶 解度指的是某种气体在单位分压下，能 溶解于单位容积液体中的ml数。
3.温度 扩散速率与温度成正比。 4.扩散距离和扩散面积 气体的扩散速率与扩散距离成反比， 与扩散面积成正比。
2.化学感受性呼吸反射
化学因素是指动脉血或脑脊液中的O2、 CO2和H+。 机体通过呼吸调节血液中的O2、CO2和H+ 的水平，动脉血中的O2、CO2和H+水平的 变化又能通过化学感受器反射性地调节 呼吸运动，从而维持着内环境中这些因 素的相对稳定。
3.防御性呼吸反射
呼吸道粘膜受刺激时，引起的一些对人体有保 护作用的呼吸反射，称为防御性呼吸反射。 咳嗽反射：感受器位于喉、气管和支气管的粘 膜，能接受机械的或化学的刺激，兴奋传入延 髓，从而引发一系列反射效应。咳嗽时先短促 或深吸气，接着声门紧闭，呼气肌强烈收缩， 肺内压和胸膜腔内压急剧上升，然后声门突然 打开，由于气压差极大，气体便以极高的速度 从肺内冲出，将呼吸道内异物或分泌物排出。
3.防御性呼吸反射
喷嚏反射：喷嚏反射是因鼻粘膜受刺激 而引起，其动作与咳嗽反射类似，呼出 气主要从鼻腔喷出，以清除鼻腔中的异 物。
7.2 呼吸气体方程及其应用
呼吸气体方程
在标准状况（0°C，760mmHg）下，有 效腔呼吸气体的基本方程可用下列三个 方程表达： （1）呼出气体的容量VE等于吸入气体 容量VI减去耗氧量VO2加上二氧化碳产生 量VCO2：
2.非弹性阻力
非弹性阻力包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻 力。 惯性阻力是指气流在发动、变速、换向时，因 气流和组织的惯性所遇到的阻力。 粘滞阻力是指呼吸时，胸廓、肺等组织移位发 生摩擦形成的阻力，与移位的速度成正比。 气道阻力是指气体通过呼吸道时，气体分子间 及气体分子与气道管道之间的摩擦力。气道阻 力约占非弹性阻力的80%～90%。
三、呼吸运动的调节
（一）呼吸中枢
呼吸中枢是指中枢神经系统内产生和调 节呼吸运动的神经细胞群。 呼吸中枢广泛分布在大脑皮层、间脑、 脑桥、延髓和脊髓等各级部位，它们在 呼吸节律的产生和调节中所起的作用不 同，正常节律性呼吸运动是在各级呼吸 中枢的相互配合下实现的。
（二）呼吸的反射性调节
中枢神经系统接受各种感受器传入冲动 ，实现对呼吸运动调节的过程，称为呼 吸的反射性调节。主要包括机械和化学 两类感受器的反射性调节。
肺泡表面活性物质的生理意义
有助维持大小肺泡的容积相对稳定。 降低肺泡表面张力。 降低吸气阻力，有利于肺的扩张，减少 吸气作功。
（2）胸廓弹性阻力
胸廓的弹性阻力来自于胸廓的弹性组 织。 胸廓是一个双向弹性体，其弹性回缩 力的方向因胸廓所处的位置而改变。
（3）肺和胸廓的顺应性
由于胸廓和肺的弹性阻力不易测定，习 惯上以顺应性来表示胸廓和肺的弹性阻 力大小。顺应性（compliance）是指在 外力作用下，弹性组织扩张的难易程度 。容易扩张即顺应性大，不易扩张则顺 应性小，它与弹性阻力呈反比关系。
肺泡内的压力称为肺内压。在呼吸运动 Nhomakorabea程中，肺内压随胸腔容积的变化而改 肺内压 变。
胸膜腔内压
3．呼吸时胸膜腔内压的变化
胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压，可用 连接检压计的针头刺入胸膜腔内直接测 定，也可用测定食管内压来间接反映胸 膜腔内压力的变化。 测量表明，胸膜腔内压通常低于大气压 ，为负压。平静呼吸过程中，胸膜腔内 压始终是负压，习惯上称为胸膜腔负压 ，或简称胸内负压。
呼吸运动的形式
平静呼吸和用力呼吸 人体在安静时，平稳而均匀的自然呼吸 ，称平静呼吸，每分钟约为12～18次。 此时吸气是主动的，而呼气是被动的过 程。 当进行运动时，或者吸入气中CO2含量 增加或O2含量减少时，呼吸运动将加深 、加快，这种形式的呼吸运动称为用力 呼吸或深呼吸，这时吸气和呼气都是主 动的。
一、肺通气的原理
肺通气是指肺与外界环境之间的气体交 换过程。 实现肺通气的器官包括呼吸道、肺泡和 胸廓等。 要实现肺通气取决于两方面因素的相互 作用：一是推动气体流动的动力；另一 个是阻碍气体流动的阻力。只有前者克 服后者，建立肺泡与外界环境之间的压 力差，才能实现肺通气。
（一）肺通气的动力
呼吸运动的形式
腹式呼吸和胸式呼吸 以膈肌舒缩为主的呼吸运动，主要表现 为腹壁明显的起伏，称为腹式呼吸。 以肋间外肌舒缩引起胸骨和肋骨运动（ 胸廓运动）为主的呼吸运动，主要表现 为胸廓的扩大和缩小称为胸式呼吸。 正常成人呼吸大多是胸式呼吸和腹式呼 吸同时存在，称为混合式呼吸。
2．呼吸时肺内压的变化
肺牵张感受器反射的意义是阻止吸气过 深过长，促使吸气转为呼气，与脑桥呼 吸调整中枢共同调节着呼吸频率与深度 。
（2）呼吸肌本体感受性反射
由呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的 反射性呼吸变化，称呼吸肌本体感受性 反射。 呼吸肌通过本体感受器反射，可使呼吸 增强，但在平静呼吸时，这一反射活动 不明显。 呼吸肌本体感受器反射的意义在于随着 呼吸肌负荷的增加而相应地加强呼吸运 动，这在克服气道阻力上有重要作用。
（四）肺容量
两项或两项以上的肺容积相加，为肺容 量。 1．深吸气量： 深吸气量 = 潮气量 + 补吸气量，即平静 呼气末作最大吸气所能吸入的气体量。 2．功能余气量： 功能余气量 = 补呼气量 + 余气量，即平 静呼气末肺内存留的气体量。
（四）肺容量
3．肺活量： 肺活量 = 潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量，即最大 吸气后从肺内所能呼出的最大气体量。肺活量反映 了肺一次通气的最大能力。 4．时间肺活量： 测肺活量时让受试者以最快速度呼气，分别测定第1 sec、2 sec、3 sec末所呼出的气体量，计算其所占 肺活量的百分比，分别称为第1 sec、2 sec、3 sec 的时间肺活量。正常成年人各为83%、96%和99%。时 间肺活量能反映肺通气阻力的变化。阻塞性肺疾病 患者肺活量可能正常，但时间肺活量显著降低。 5．肺总容量： 肺总容量 = 潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量 + 余 气量，即肺所能容纳的最大气体量。
根据物理学原理： P=2T/R (P肺内压、R半径、T表面张力 ) 依此公式，如果大小肺泡表面张力一样，则大 肺泡因半径大，肺泡内压就小；小肺泡因半径 小，肺泡内压就大。 而正常人的肺是由大小不等的肺泡构成，肺内 的大小肺泡又是彼此连通的，若按此公式推导 ，气体将从小肺泡不断流入大肺泡，结果使大 肺泡膨胀，小肺泡萎缩，肺泡将失去稳定性。 但是，这种情况在正常人是不会出现的。因为 肺泡内尚存在一种可降低肺泡表面张力的特殊 物质，即肺泡表面活性物质。
VE VI VO2 VCO2
(7 1)
呼吸气体方程
（2）耗氧量等于吸入气体的氧容量减 去呼出气体的氧容量：
（三）肺容积
1．潮气量：每次呼吸时吸入或呼出的气体量 。正常成年人平静呼吸时平均为500 mL。 2．补吸气量：平静吸气末再尽力吸气所能吸 入的气体量。正常成年人约为1500－2000 mL。 3．补呼气量：平静呼气末再尽力呼气所能呼 出的气体量。正常成年人约为900－1200 mL 。 4．余气量：最大呼气末尚存留于肺中不能呼 出的气体量。正常成年人约为1000－1500 mL。只能用间接方法测定。
肺通气的直接动力是大气与肺泡气之间 的压力差。 肺通气的原动力是呼吸肌收缩和舒张引 起的节律性呼吸运动。
1．呼吸运动
呼吸肌收缩和舒张引起胸廓节律性
扩大和缩小称为呼吸运动，包括吸 气运动和呼气运动。 参与呼吸运动的肌肉，称为呼吸肌 。
吸气肌：使胸廓扩大，产生吸气运动的
肌肉，主要有膈肌和肋间外肌； 呼气肌：使胸廓缩小，产生呼气运动的 肌肉，主要有肋间内肌和腹壁肌群。
为何平静呼气末胸膜腔内压仍为负？
这是因为在生长发育过程中，胸廓的生长速 度比肺快，胸廓的自然容积大于肺的自然容 积，所以从胎儿一出生的第一次呼吸开始， 肺便被充气而始终处于扩张状态，不能回复 到原来的最小状态，胸膜腔负压即告形成并 逐渐加大。
综上所述，肺与外界大气之间的压力差 ，是实现肺通气的直接动力。而呼吸肌 的舒缩是肺通气的原动力。
二、 肺换气和组织换气
（一）气体交换的原理
气体分子总是由分压高处向分压低处移 动，直至气体分子分布均匀为止，这一 过程称为扩散。 肺换气和组织换气就是以扩散方式进行 的。单位时间内气体分子扩散的量为气 体扩散速率，它受下列因素的影响： 1.气体的分压差 2.气体的分子量和溶解度 3.温度 4.扩散距离和扩散面积
（二）肺换气过程
肺泡气的PO2>静脉血的PO2 肺泡气的PCO2<静脉血的PCO2 来自肺动脉的静脉血流经肺毛细血管时 ，在分压差的推动下，O2由肺泡扩散入 血液，CO2则由静脉血扩散入肺泡，完 成肺换气过程，结果使静脉血变成含O2 较多、CO2较少的动脉血。
（三）组织换气
在组织部位，由于细胞代谢不断消耗O2 ，同时产生CO2，故组织内PO2较动脉血 的PO2低，而PCO2较动脉血的PCO2高，当 动脉血流经组织毛细血管时，在分压差 的推动下，O2由血液扩散入组织细胞， CO2则从组织细胞扩散入血液，完成组 织换气。结果使动脉血变成了含O2较少 、含CO2较多的静脉血。
第七章 呼吸系统的建模与仿真
主要内容
7.1 呼吸系统的生理功能 7.2 呼吸气体方程及其应用
7.1 呼吸系统的生理功能