นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 249

ปีที่ 52 ฉบับที่ 249 กรกฎาคม - สิงหาคม 2567 59 จ ากภาพ 1 ต่ายนำ �ภาพสองภาพจากหนังสือเรียนมารวมกันให้ กลายเป็นภาพเดียวเพื่อทำ �ให้ดูง่ายและสะดวกมากขึ้น จากภาพจะ พบว่าการหายใจนั้น ปอดจะไม่สามารถหดตัวและขยายตัวได้ด้วยตัว ของปอดเอง เพราะปอดไม่ได้มีกล้ามเนื้อที่หนาและแข็งแรงมากพอที่จะบังคับ ให้ตัวปอดเองหดตัวและขยายตัวได้ ปอดถูกออกแบบมาให้มีลักษณะ ของโครงสร้างเป็นถุงลมขนาดเล็กและบางๆ จำ �นวนมากเกาะติดรวมกันอยู่ เพื่อประโยชน์ในการแลกเปลี่ยนแก๊สในสภาพที่ต้องอาศัยความชื้นจากไอน้ำ � ในปอดเป็นตัวช่วยด้วย โอ๊ะ! แล้วปอดขยายตัวและหดตัวได้เพราะอะไร คำ �ตอบก็คือ กะบังลม! กะบังลมเป็นกล้ามเนื้อหลักที่ถูกใช้ในกระบวนการ หายใจ การหดตัวและคลายตัวของกะบังลมจะช่วยทำ �ให้เกิดความแตกต่าง ของแรงดันภายในปอดกับแรงดันอากาศภายนอก โดยเมื่อกล้ามเนื้อ กะบังลมหดตัวก็จะลดตัวต่ำ �ลงมาทำ �ให้ปริมาตรในช่องอกเพิ่มมากขึ้น ร่วมด้วย ช่วยกันกับการทำ �งานของกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงที่ช่วยยกกระดูกซี่โครง ให้สูงขึ้น และเมื่อปริมาตรเพิ่มมากขึ้นก็จะส่งผลทำ �ให้แรงดันภายในช่องอก ลดลงต่ำ �กว่าแรงดันอากาศภายนอกร่างกาย ทำ �ให้อากาศภายนอก ร่างกายไหลเข้ามาในปอดได้ เรียกว่า หายใจ (เอาอากาศ) เข้า (มาในปอด) (ภาพ 1 ซ้าย) และเมื่อหายใจออก กล้ามเนื้อกะบังลมจะคลายตัวทำ �ให้ลอยตัว สูงขึ้นมีลักษณะเป็นโดม เป็นผลทำ �ให้ปริมาตรในช่องอกลดลง พร้อมๆ กับ การทำ �งานของกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงที่ทำ �ให้กระดูกซี่โครงลดตัวต่ำ �ลงมา ทำ �ให้เกิดการอัดแน่นของอากาศภายในช่องอก เป็นผลทำ �ให้แรงดันอากาศ ภายในช่องอกเพิ่มสูงขึ้น และสูงมากกว่าแรงดันอากาศภายนอกร่างกาย ทำ �ให้อากาศภายในปอดไหลออกมาภายนอกได้ เรียกว่า หายใจ (เอาอากาศ) ออก (มาจากในปอด) (ภาพ 1 ขวา) สรุปก็คือ ถ้ากล้ามเนื้อกะบังลมพูดได้ ก็คงจะกระซิบบอกกับปอด ว่า “ถ้าขาดฉัน แล้วเธอจะรู้สึก” ความแตกต่างของความดันภายในช่องอกที่ เป็นผลมาจากการทำ �งานหลักๆ ของกล้ามเนื้อกะบังลมนี้เอง ที่ทำ �ให้เกิด ภาพ 1 แสดงการทำ �งานของปอด กล้ามเนื้อกระบังลม และปริมาณแก๊สที่เกิดขึ้นขณะหายใจเข้าและหายใจออก Q U I Z สวัสดีผู้อ่านที่รัก ในวันที่ “น้ำ �มาปลากินมด น้ำ �ไม่ลดคนจะอดตาย” ต่ายขอเป็น กำ �ลังใจให้ทุกคนที่กำ �ลังเผชิญกับอุทกภัยในครั้งนี้ และอีกหลายคนที่กำ �ลังตั้งรับกับ อุทกภัยที่กำ �ลังเกิดขึ้นในหลายๆ จังหวัดของไทย ฉบับนี้ต่ายจะมาชวนคุยเรื่อง ปอด ของเรา ข้อมูลจากหนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐาน วิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เล่ม 1 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 หน่วยที่ 3 ร่างกายมนุษย์ บทที่ 1 ระบบอวัยวะ ในร่างกายของเราและไล่ไปเรื่อยๆจะพบว่าปอดของเราอยู่ในเรื่องระบบหายใจนั่นเอง คุณๆ จะเห็นภาพคล้ายๆ แบบนี้ ต่าย แสนซน การดันอากาศเข้า (หายใจเข้า) และดันอากาศออก (หายใจออก) นั่นเอง ทีนี้คุณๆ ลองตามมาดูกันที่อัตราส่วนของปริมาณแก๊สหลักๆ ในลมหายใจเข้า และลมหายใจออก เนื่องจากอากาศเป็นสารละลายในสถานะแก๊สที่มี แก๊สไนโตรเจนที่เป็นตัวละลาย (Solvent) ในลมหายใจเข้าและออก ปริมาณแก๊สไนโตรเจนจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ คือมี 78% เท่าเดิม แต่แก๊ส ออกซิเจน 21% และคาร์บอนไดออกไซด์ 0.04% ที่หายใจเข้าออกซิเจนจะถูก นำ �ไปใช้ และเมื่อหายใจออกจะเหลือแก๊สออกซิเจนออกมาแค่ 16% และมี แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากการทำ �งานของเซลล์ต่างๆ ถูกกำ �จัด ออกมาจากร่างกายเพิ่มเป็น 4% รวมทั้งปริมาณไอน้ำ �ที่ออกมาจากปอดก็จะมี มากกว่าไอน้ำ �จากในอากาศ เราทดลองเพื่อให้เห็นภาพได้ง่ายและชัดเจน โดยการนำ �กระดาษชำ �ระบางๆ มาแปะไว้ที่รูจมูก แปะ! นะจ๊ะ ห้ามปั้น เป็นก้อนๆ ไปอุดรูจมูกโดยเด็ดขาด! เพราะทำ �ให้ตายเนื่องจากขาดอากาศ หายใจได้ สักพักจะพบว่ากระดาษแผ่นนั้นชื้น ถ้านานอีกนิดก็จะถึงกับ แฉะเลยทีเดียว และกระดาษที่ชื้นและแฉะของแต่ละคนก็ห้ามส่งต่อให้ คนอื่นจับหรือสัมผัสโดยเด็ดขาดจ้า เพราะมีโรคจากเชื้อไวรัสหลายชนิด ที่ติดต่อผ่านทางระบบทางเดินหายใจ ถ้าไปสัมผัสกระดาษชำ �ระที่เปียกชื้น ของผู้ป่วยก็จะเป็นสาเหตุให้ติดโรคชนิดนั้นๆ ได้! จากความรู้พื้นฐานที่ต่ายเล่ามา ได้นำ �ไปสู่การสร้าง “ตัวรับรู้ ลมหายใจแบบสวมใส่ได้ หรือเซ็นเซอร์ตรวจลมหายใจแบบสวมใส่ได้ (Wearable Breath Sensor)” ที่ใช้สำ �หรับการติดตามตรวจสอบดูแลสุขภาพ ที่น่าสนใจก็คือ ตัวชี้วัดทางชีวภาพจากลมหายใจ (Respiratory Biomarkers) ที่มีการวิจัยและพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและมีการใช้ตัวชี้วัดทางชีวภาพ (Biomarker) ที่หลากหลาย ร่วมกับการตรวจวัดการไหลของอากาศ (Airflow) อุณหภูมิ (Temperature) และความชื้น (Humidity) โดยเซ็นเซอร์นี้จะมี ความสามารถในการตรวจจับสารประกอบหลากหลายขนิดที่ออกมากับ ลมหายใจ เช่น สารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยได้ (Volatile Organic Compounds หรือ VOCs) หรือสารประกอบอินทรีย์กึ่งระเหย (Semi-Volatile Organic Compounds หรือ SVOCs) โปรตีน ลิพิด DNA แบคทีเรีย และไวรัส ทำ �ให้สามารถตรวจวินิจฉัยสภาวะทางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาที่เกี่ยวข้อง กับสุขภาพร่างกายได้หลากหลายมาก (ภาพ 2) นอกจากนี้ ยังมีการนำ �เทคโนโลยี เช่น การใช้เทคโนโลยีที่สามารถ เชื่อมต่อสิ่งต่างๆ กับอินเทอร์เน็ตเพื่อทำ �ให้สามารถแบ่งปันข้อมูลกันได้ (Internet of Things หรือ IoT) และเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) ร่วมกับความก้าวหน้าในด้านวัสดุศาสตร์ (Material Science) นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แบบอ่อนนุ่ม (Soft Electronics เป็นแผงวงจรที่สามารถยืดได้โดยไม่สูญเสีย