肺活量计的优化改进

黄春木

肺活量是指在不限时间的情况下，一次最大吸气后再尽最大能力所呼出的气体量。肺活量是反映人体生长发育水平的重要机能指标之一，《国家学生体质健康标准》要求，肺活量是小学五、六年级及初中、高中、大学各年级学生的必测项目。因此，指导学生学会使用肺活量计，准确测量肺活量是一项重要的技能。但是，精密的肺活量计的售价几百元到几千元，一般学校的教学仪器中没有配备精密肺活量计。现行小学科学课配备的简易型肺活量计存在不足，在使用中既不方便操作，也易产生误差。

一、现行装备存在的不足

现行小学科学课装备的肺活量计为单开口圆柱体塑料筒，容积为5 500 mL，配塑料软管及气嘴。这种肺活量计在使用过程中存在以下不足：

（1）圆柱体塑料筒装满水后重5 500 g，四年级学生捧起装满水的圆柱体塑料筒已经非常吃力了，要将瓶体倒放在水槽中就显得非常困难，一不小心就堵不住进水口，导致水洒出来，塑料筒内进入空气，影响数据的准确性。

（2）由于圆柱体塑料筒为单开口设计，没有密封装置，需使用者用手堵住开口，而四年级学生手掌相对较小，造成密封不严，加上装满水后塑料瓶装整体较重，倒放时极易进空气，影响测量数据的准确性。

（3）从水中将导管伸入塑料瓶的操作也很不方便。

二、改进方案

改进的关键在于将进气方向从原先的底部伸入进气管进气改为从顶部进气，省去将装满水的塑料筒堵住开口并倒转浸入水的操作，既便于操作又能有效避免进入空气导致数据不准确的现象。

1.所需材料

小学科学课装备的单开口圆柱体塑料筒肺活量计；废自行车胎气门；约60 cm长的塑料软管（要跟自行车胎气门匹配）；用废自行车胎剪几个垫圈；塑料桶（比肺活量计的塑料筒略高）。

2.制作气嘴

在塑料筒上方中央用电烙铁烫一个大小与废自行车胎气门相当的小洞，把用废自行车胎剪的垫圈套在气门上，从里向外穿出小洞，再套上软垫圈、金属垫圈后用扳手拧紧。

3.制作吹嘴

将一根长约8cm的直玻璃管，一端稍拉细（便于套入塑料管），将两端截面熔烧光滑。为便于连续测试，要多准备几个吹嘴。也可以购买专用的气嘴，它可以比较严密地扣在口唇周围，不易漏气。

4.使用方法

（1）在水桶中裝适量的水（以能稍没过塑料筒，露出气嘴为宜）。

（2）将塑料筒慢慢浸入水中（不能太快，否则气嘴出气不及，桶内的水会溢出来）。当塑料筒浸没在水中后，在气嘴上套上塑料软管，另一端插上玻璃吹嘴。

（3）测量时，被测者手持吹嘴，站立深深吸气至最大限度，双唇紧含玻璃吹嘴，徐徐向瓶内吹气，不要让气外漏。随着吹气，塑料筒会慢慢升起，这时要用手轻轻扶住塑料筒，保持筒身竖直。到不能再吹时，用手堵住吹嘴管口，沿水面位置读取刻度所对应的值，这个值就是所测得的肺活量。

（4）如果要让不同人测量，要更换玻璃吹嘴，换下的玻璃吹嘴要清洗干净并消毒后，才能供其他人使用。

5.创新设计优点

（1）顶部进气设计，无需装满水后将瓶体倒放在水槽，便于操作。

（2）浸没在水中后再在气嘴上套上塑料软管，筒内不留空气，数据更准确。

（3）不需要装水后再从水中向瓶内伸入吹气管，使用方便。

三、自制简易肺活量计

为培养学生动手操作能力，弥补教学仪器的不足，可以自制简易肺活量计。根据《国家学生体质健康标准》要求，肺活量是小学五、六年级及初中、高中、大学各年级学生的必测项目，自制简易肺活量计也可让学生在家中长时间监测自己肺活量情况，从中体验自己的成长变化，分析年龄、自身健康情况及参加体育锻炼对肺活量的影响，从而激发学生学习科学的兴趣，提高学生的科学素养，促进学生的全面发展。

自制简易肺活量计用透明塑料瓶（可选用5升食用油桶）代替装备中塑料筒，其他材料同上。制作要点：

（1）将塑料瓶清洗干净后晾干，剪去瓶底。

（2）将塑料瓶倒放在水平桌面上，用量杯量100 mL水倒入塑料瓶中，待水面平静后，用记号笔画出一条1 cm长的横线与水面水平重叠；再倒入100 mL水，重复以上操作，直到水面接近瓶底，只是在第5条、第10条、第15条……刻度处用1.5 cm长的横线。倒转塑料瓶，从瓶口往瓶底在1.5 cm的横线上标注500 mL、1 000 mL、1 500 mL、2 000 mL、2 500 mL等数值。

（3）在塑料瓶上方靠近瓶口处烫一个小洞，同上法安装气嘴，套上塑料软管。

使用时，在水桶中装满水，拧开塑料瓶盖，将塑料瓶浸没在水中后把盖拧紧。

测试时使用方法同上。

总之，测量肺活量时先把外筒注满水，再把内筒轻轻放入外筒内，把有刻度的面对准观察者，然后让学生吸足气，将嘴放在进气管上的漏斗上尽量将肺中的气吹入进气管中，通过外筒的出气管使内筒徐徐上升，到吹完气后将胶管捏住，浮筒便会停在某一个高度既不上升、又不下降，可通过刻度线看到浮筒上标出的毫升数（mL）即为该学生的肺活量。