肺活量計(jì)的優(yōu)化改進(jìn)

黃春木

肺活量是指在不限時(shí)間的情況下，一次最大吸氣后再盡最大能力所呼出的氣體量。肺活量是反映人體生長發(fā)育水平的重要機(jī)能指標(biāo)之一，《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》要求，肺活量是小學(xué)五、六年級及初中、高中、大學(xué)各年級學(xué)生的必測項(xiàng)目。因此，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用肺活量計(jì)，準(zhǔn)確測量肺活量是一項(xiàng)重要的技能。但是，精密的肺活量計(jì)的售價(jià)幾百元到幾千元，一般學(xué)校的教學(xué)儀器中沒有配備精密肺活量計(jì)?，F(xiàn)行小學(xué)科學(xué)課配備的簡易型肺活量計(jì)存在不足，在使用中既不方便操作，也易產(chǎn)生誤差。

一、現(xiàn)行裝備存在的不足

現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)課裝備的肺活量計(jì)為單開口圓柱體塑料筒，容積為5 500 mL，配塑料軟管及氣嘴。這種肺活量計(jì)在使用過程中存在以下不足：

（1）圓柱體塑料筒裝滿水后重5 500 g，四年級學(xué)生捧起裝滿水的圓柱體塑料筒已經(jīng)非常吃力了，要將瓶體倒放在水槽中就顯得非常困難，一不小心就堵不住進(jìn)水口，導(dǎo)致水灑出來，塑料筒內(nèi)進(jìn)入空氣，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）由于圓柱體塑料筒為單開口設(shè)計(jì)，沒有密封裝置，需使用者用手堵住開口，而四年級學(xué)生手掌相對較小，造成密封不嚴(yán)，加上裝滿水后塑料瓶裝整體較重，倒放時(shí)極易進(jìn)空氣，影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）從水中將導(dǎo)管伸入塑料瓶的操作也很不方便。

二、改進(jìn)方案

改進(jìn)的關(guān)鍵在于將進(jìn)氣方向從原先的底部伸入進(jìn)氣管進(jìn)氣改為從頂部進(jìn)氣，省去將裝滿水的塑料筒堵住開口并倒轉(zhuǎn)浸入水的操作，既便于操作又能有效避免進(jìn)入空氣導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

1.所需材料

小學(xué)科學(xué)課裝備的單開口圓柱體塑料筒肺活量計(jì)；廢自行車胎氣門；約60 cm長的塑料軟管（要跟自行車胎氣門匹配）；用廢自行車胎剪幾個(gè)墊圈；塑料桶（比肺活量計(jì)的塑料筒略高）。

2.制作氣嘴

在塑料筒上方中央用電烙鐵燙一個(gè)大小與廢自行車胎氣門相當(dāng)?shù)男《?，把用廢自行車胎剪的墊圈套在氣門上，從里向外穿出小洞，再套上軟墊圈、金屬墊圈后用扳手?jǐn)Q緊。

3.制作吹嘴

將一根長約8cm的直玻璃管，一端稍拉細(xì)（便于套入塑料管），將兩端截面熔燒光滑。為便于連續(xù)測試，要多準(zhǔn)備幾個(gè)吹嘴。也可以購買專用的氣嘴，它可以比較嚴(yán)密地扣在口唇周圍，不易漏氣。

4.使用方法

（1）在水桶中裝適量的水（以能稍沒過塑料筒，露出氣嘴為宜）。

（2）將塑料筒慢慢浸入水中（不能太快，否則氣嘴出氣不及，桶內(nèi)的水會(huì)溢出來）。當(dāng)塑料筒浸沒在水中后，在氣嘴上套上塑料軟管，另一端插上玻璃吹嘴。

（3）測量時(shí)，被測者手持吹嘴，站立深深吸氣至最大限度，雙唇緊含玻璃吹嘴，徐徐向瓶內(nèi)吹氣，不要讓氣外漏。隨著吹氣，塑料筒會(huì)慢慢升起，這時(shí)要用手輕輕扶住塑料筒，保持筒身豎直。到不能再吹時(shí)，用手堵住吹嘴管口，沿水面位置讀取刻度所對應(yīng)的值，這個(gè)值就是所測得的肺活量。

（4）如果要讓不同人測量，要更換玻璃吹嘴，換下的玻璃吹嘴要清洗干凈并消毒后，才能供其他人使用。

5.創(chuàng)新設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

（1）頂部進(jìn)氣設(shè)計(jì)，無需裝滿水后將瓶體倒放在水槽，便于操作。

（2）浸沒在水中后再在氣嘴上套上塑料軟管，筒內(nèi)不留空氣，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

（3）不需要裝水后再從水中向瓶內(nèi)伸入吹氣管，使用方便。

三、自制簡易肺活量計(jì)

為培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，彌補(bǔ)教學(xué)儀器的不足，可以自制簡易肺活量計(jì)。根據(jù)《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》要求，肺活量是小學(xué)五、六年級及初中、高中、大學(xué)各年級學(xué)生的必測項(xiàng)目，自制簡易肺活量計(jì)也可讓學(xué)生在家中長時(shí)間監(jiān)測自己肺活量情況，從中體驗(yàn)自己的成長變化，分析年齡、自身健康情況及參加體育鍛煉對肺活量的影響，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

自制簡易肺活量計(jì)用透明塑料瓶（可選用5升食用油桶）代替裝備中塑料筒，其他材料同上。制作要點(diǎn)：

（1）將塑料瓶清洗干凈后晾干，剪去瓶底。

（2）將塑料瓶倒放在水平桌面上，用量杯量100 mL水倒入塑料瓶中，待水面平靜后，用記號筆畫出一條1 cm長的橫線與水面水平重疊；再倒入100 mL水，重復(fù)以上操作，直到水面接近瓶底，只是在第5條、第10條、第15條……刻度處用1.5 cm長的橫線。倒轉(zhuǎn)塑料瓶，從瓶口往瓶底在1.5 cm的橫線上標(biāo)注500 mL、1 000 mL、1 500 mL、2 000 mL、2 500 mL等數(shù)值。

（3）在塑料瓶上方靠近瓶口處燙一個(gè)小洞，同上法安裝氣嘴，套上塑料軟管。

使用時(shí)，在水桶中裝滿水，擰開塑料瓶蓋，將塑料瓶浸沒在水中后把蓋擰緊。

測試時(shí)使用方法同上。

總之，測量肺活量時(shí)先把外筒注滿水，再把內(nèi)筒輕輕放入外筒內(nèi)，把有刻度的面對準(zhǔn)觀察者，然后讓學(xué)生吸足氣，將嘴放在進(jìn)氣管上的漏斗上盡量將肺中的氣吹入進(jìn)氣管中，通過外筒的出氣管使內(nèi)筒徐徐上升，到吹完氣后將膠管捏住，浮筒便會(huì)停在某一個(gè)高度既不上升、又不下降，可通過刻度線看到浮筒上標(biāo)出的毫升數(shù)（mL）即為該學(xué)生的肺活量。