Modelluntersuchungen zum Austausch der Atemgase

Summary

The time constant and transient function for the O₂ uptake of the blood, under conditions similar to those in the lung capillary, are examined by means of experiments on models. In the process, blood lamellas, consisting of a single layer of erythrocytes with a plasma layer on both sides, are exposed to sudden changes in the O₂ and CO₂ partial pressures. Some of the lamellas are placed between two cellophane membranes, each only a few microns thick, in order to determine the influence of a resistance to diffusion on the O₂ uptake process.

The experiments show that:

• 1. During the O₂ uptake process under “normoxia conditions”, half of the saturation change in the erythrocyte takes place within 0.02 sec, and under “hypoxia conditions”, within 0.09 sec. The actual O₂ saturation times in the lung, however, are extended to about 1.3 times by the alveolar-capillary membrane. Taking this factor into consideration, an alveolar contact time of 0.26 sec between the erythrocyte and gas phase, is obtained, if an ${\text{Ac'D}}_{{\text{O}}_{\text{2}} }$ of 6 mm Hg in the “hypoxia range” is assumed.

• 2. The O₂ saturation process of the blood lamellas with membranes connected in series follows an exponential function. This exponential shape of the O₂ uptake provides a basis for the simple calculation of the O₂ diffusing capacity.

Zusammenfassung

In Modellversuchen werden der Zeitbedarf und die Übergangsfunktion für die O₂-Aufnahme des Blutes unter den Bedingungen in der Lungencapillare untersucht. Dabei werden Blutlamellen, bestehend aus einer einlagigen Erythrocytenschicht und beidseitigem Plasmarand, einem plötzlichen Wechsel der O₂- und CO₂-Partialdrücke ausgesetzt. Ein Teil der Lamellen ist zwischen zwei, wenige Mikron dicken Cellophanmembranen gelagert, um den Einfluß eines Diffusionshindernisses auf den O₂-Aufnahmemodus der Erythrocyten zu erfassen. Die Untersuchungen ergeben:

• 1. Bei der O₂-Aufnahme unter „Normoxiebedingungen“ erfolgt die Hälfte der Sättigungsänderung im Erythrocyten in 0,02 sec, unter „Hypoxiebedingungen“ in 0,09 sec. Die tatsächlichen O₂-Aufsättigungszeiten in der Lunge sind jedoch wegen Verzögerung durch die vorgeschaltete alveolo-capilläre Membran um etwa das 1,3 fache verlängert. Unter Berücksichtigung dieses Faktors läßt sich bei einer angenommenen ${\text{Ac'D}}_{{\text{O}}_{\text{2}} }$ von 6 mm Hg im „Hypoxiebereich“ eine alveoläre Kontaktzeit zwischen Erythrocyt und Gasphase von 0,26 sec berechnen.

• 2. Der O₂-Aufsättigungsmodus der Blutlamellen mit vorgeschalteter Membran folgt einer Exponentialfunktion. Die Kenntnis dieses exponentiellen Verlaufs der O₂-Aufnahme liefert die Grundlage für eine einfache Berechnung der O₂-Diffusionskapazität.