श्वसनमापी

स्पाइरोमीटर फेफड़ों द्वारा प्रेरित और समाप्त हुई हवा की मात्रा को मापने के लिए एक उपकरण है। एक स्पाइरोमीटर वेंटिलेशन, फेफड़ों के अंदर और बाहर हवा की गति को मापता है। स्पाइरोग्राम दो अलग-अलग प्रकार के असामान्य वेंटिलेशन पैटर्न, अवरोधक और प्रतिबंधात्मक की पहचान करेगा। विभिन्न प्रकार के स्पाइरोमीटर हैं जो माप के लिए कई अलग-अलग तरीकों का उपयोग करते हैं (दबाव ट्रांसड्यूसर, अल्ट्रासोनिक, वॉटर गेज)।

पल्मोनरी फंक्शन टेस्ट
स्पाइरोमीटर बुनियादी पल्मोनरी फंक्शन टेस्ट (पीएफटी) के लिए इस्तेमाल होने वाला मुख्य उपकरण है। फेफड़ों के रोग जैसे दमा, ब्रोंकाइटिस और वातस्फीति को परीक्षणों से बाहर रखा जा सकता है। इसके अलावा, एक स्पाइरोमीटर का उपयोग अक्सर सांस की तकलीफ का कारण खोजने, फेफड़ों के कार्य पर दूषित पदार्थों के प्रभाव का आकलन करने, दवा के प्रभाव और रोग उपचार के लिए प्रगति का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।

परीक्षण के कारण

 * कुछ प्रकार के फेफड़ों के रोग का निदान करें (जैसे कि COVID-19, ब्रोंकाइटिस और वातस्फीति)
 * सांस फूलने के कारण का पता लगाएं
 * उपाय करें कि क्या काम पर रसायनों के संपर्क में आने से फेफड़े की कार्यक्षमता प्रभावित होती है
 * किसी की ऑपरेशन  होने से पहले फेफड़ों की कार्यक्षमता की जांच करें
 * दवा के प्रभाव का आकलन करें
 * रोग उपचार में प्रगति को मापें

प्रारंभिक विकास
फेफड़े की मात्रा को मापने का सबसे पहला प्रयास 129-200 ईस्वी की अवधि के लिए किया जा सकता है। गैलेन, एक रोमन चिकित्सक और दार्शनिक, ने मानव वेंटिलेशन पर एक बड़ा प्रयोग किया। उन्होंने एक बच्चे को मूत्राशय से अंदर और बाहर सांस लेने को कहा और पाया कि आयतन नहीं बदला। प्रयोग अनिर्णायक साबित हुआ।


 * 1681, बोरेली ने एक सांस में प्रेरित हवा की मात्रा को मापने की कोशिश की। उन्होंने आंशिक रूप से पानी से भरी एक बेलनाकार ट्यूब को इकट्ठा किया, जिसमें एक खुला जल स्रोत सिलेंडर के नीचे प्रवेश कर रहा था। उन्होंने अपने नथुने को बंद कर लिया, सिलेंडर के शीर्ष पर एक आउटलेट के माध्यम से साँस ली और पानी द्वारा विस्थापित हवा की मात्रा को मापा। आजकल, फेफड़ों की मात्रा के मापदंडों को निर्धारित करने में यह तकनीक बहुत महत्वपूर्ण है।

उन्नीसवीं सदी

 * 1813, केंटिश, ई. ने फुफ्फुसीय फेफड़े की मात्रा पर रोगों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक साधारण पल्मोमीटर का उपयोग किया। उन्होंने पानी में खड़े एक उल्टे अंशांकित बेल जार का उपयोग किया, जिसमें एक नल द्वारा नियंत्रित बेल जार के शीर्ष पर एक आउटलेट था। हवा की मात्रा को पिंट्स की इकाइयों में मापा गया था। * 1831, ठकराह, सी. टी. ने केंटिश के समान एक पल्मोमीटर का वर्णन किया। उन्होंने डिवाइस को नीचे से प्रवेश करने के लिए हवा के लिए एक उद्घाटन के साथ बेल जार के रूप में चित्रित किया। दबाव के लिए कोई सुधार नहीं था। इसलिए, स्पाइरोमीटर ने न केवल श्वसन मात्रा को मापा, बल्कि श्वसन की मांसपेशियों की ताकत भी मापी।
 * 1845, विएर्ड्ट ने अपनी पुस्तक फिजियोलॉजी डेस एथमेन्स मिट बेसोन्डरर रक्सिच्ट औफ डाई ऑशेडुंग डेर कोहलेनसौरे में समाप्ति की मात्रा को सटीक रूप से मापने में उनकी रुचि पर चर्चा की। उन्होंने अपने एक्सपिरेटर का उपयोग करके अन्य वॉल्यूम पैरामीटरों के सटीक माप भी पूरे किए। उनके द्वारा वर्णित कुछ मापदंडों का आज उपयोग किया जाता है, जिसमें फेफड़े की मात्रा और महत्वपूर्ण क्षमता शामिल हैं। * 1846 जॉन हचिंसन (सर्जन) नामक सर्जन द्वारा महत्वपूर्ण क्षमता को मापने वाला वाटर स्पिरोमीटर विकसित किया गया था। उन्होंने पानी में उल्टे एक कैलिब्रेटेड बेल का आविष्कार किया, जिसका उपयोग किसी व्यक्ति द्वारा छोड़ी गई हवा की मात्रा को पकड़ने के लिए किया जाता था। हचिंसन ने अपने जल स्पाइरोमीटर और 4,000 से अधिक विषयों से लिए गए मापों के बारे में अपना पेपर प्रकाशित किया, महत्वपूर्ण क्षमता और ऊंचाई के बीच सीधा संबंध और महत्वपूर्ण क्षमता और उम्र के बीच व्युत्क्रम संबंध का वर्णन करना। उन्होंने यह भी दिखाया कि महत्वपूर्ण क्षमता किसी भी ऊंचाई पर वजन से संबंधित नहीं होती है। हचिंसन को महत्वपूर्ण क्षमता का आविष्कारक माना जाता है क्योंकि उन्होंने पाया कि ऊंचाई के प्रत्येक इंच के साथ महत्वपूर्ण क्षमता में आठ घन इंच की वृद्धि हुई है। उन्होंने अपनी मशीन का उपयोग समयपूर्व मृत्यु दर की भविष्यवाणी के लिए भी किया। उन्होंने 'महत्वपूर्ण क्षमता' शब्द गढ़ा, जिसे फ्रामिंघम अध्ययन द्वारा हृदय रोग के लिए एक शक्तिशाली पूर्वानुमान के रूप में दावा किया गया था। उनका मानना ​​था कि जीवन बीमा बेचने वाली कंपनियों के लिए बीमांकिक भविष्यवाणियों के लिए उनकी मशीन का उपयोग किया जाना चाहिए।
 * 1854 डॉ. एम. एल्टन विंट्रिच ने एक स्पाइरोमीटर विकसित किया, जो हचिंसन की तुलना में उपयोग करना आसान था। उन्होंने 4,000 विषयों के साथ एक प्रयोग किया और निष्कर्ष निकाला कि महत्वपूर्ण क्षमता को प्रभावित करने वाले तीन पैरामीटर हैं: ऊंचाई, वजन और उम्र। उनके प्रयोग ने हचिंसन के अध्ययन के समान परिणाम उत्पन्न किए।
 * 1859 ई. में स्मिथ ने पोर्टेबल स्पाइरोमीटर विकसित किया, जिसका उपयोग वे गैस चयापचय को मापने के लिए करते थे।
 * 1866 हेनरी हाइड साल्टर (1823-1871) ने वायु की मात्रा प्राप्त करते समय समय रिकॉर्ड करने के लिए स्पाइरोमीटर में एक kymograph जोड़ा।
 * 1879 गैड जे ने न्यूमैटोग्राफ नामक एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें एक मशीन का वर्णन किया गया था जो फेफड़ों की मात्रा में परिवर्तन की रिकॉर्डिंग की अनुमति देता है।

बीसवीं सदी

 * 1902, ब्रॉडी टी. जी. ड्राई-बोल्ड वेज स्पाइरोमीटर का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे
 * 1904 Tissot ने क्लोज-सर्किट स्पाइरोमीटर पेश किया
 * 1939 कॉम्पटन एस.डी. ने नाजी जर्मनी द्वारा उपयोग के लिए लंगोमीटर विकसित किया
 * 1959 राइट बी.एम. और मैककेरो सी.बी. ने पीक फ्लो मीटर पेश किया
 * 1969 डुबोइस ए.बी. और वैन डे वोएस्टीजेन के.पी. ने पूरे शरीर के plethysmograph  का उपयोग करके मनुष्यों पर प्रयोग किया
 * 1974 कैंपबेल एट अल। एक सस्ता और हल्का संस्करण विकसित करते हुए, पिछले पीक फ्लो मीटर को परिष्कृत किया

स्पिरोमेट्री की व्याख्या
यहां तक ​​​​कि संख्यात्मक सटीकता के साथ जो एक स्पिरोमीटर प्रदान कर सकता है, फुफ्फुसीय कार्य का निर्धारण सामान्य से असामान्य को अलग करने पर निर्भर करता है। फेफड़ों के कार्य के मापन लोगों, व्यक्तियों और स्पाइरोमीटर उपकरणों के समूहों के भीतर और उनके बीच भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, फेफड़े की क्षमता अस्थायी रूप से भिन्न हो सकती है, एक व्यक्ति के जीवनकाल में बढ़ती और फिर घटती है। नतीजतन, सामान्य क्या होता है, इसके बारे में विचार परिवर्तनशीलता के स्रोतों के बारे में किसी की समझ पर आधारित होते हैं और व्याख्या के लिए छोड़े जा सकते हैं।

परंपरागत रूप से, भिन्नता के स्रोतों को असतत श्रेणियों में समझा गया है, जैसे आयु, ऊंचाई, वजन, लिंग, भौगोलिक क्षेत्र (ऊंचाई), और जाति या जातीयता। फुफ्फुसीय कार्य के उचित निदान और सटीक मूल्यांकन को सक्षम करने के लिए इन स्रोतों को मानकीकृत करने के लिए बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में वैश्विक प्रयास किए गए थे। हालाँकि, इस तरह की विविधताओं के कारणों को समझने के बजाय, फेफड़ों की क्षमता में देखे गए अंतरों से निपटने के लिए प्राथमिक दृष्टिकोण उनके लिए सही रहा है। तुलनात्मक जनसंख्या अध्ययनों के परिणामों का उपयोग करते हुए, विशेषताओं को अनुभवजन्य रूप से एक सुधार कारक में एक साथ रखा जाता है। इस संख्या का उपयोग तब एक व्यक्तिगत 'संदर्भ मूल्य' बनाने के लिए किया जाता है जो परिभाषित करता है कि एक व्यक्ति के लिए क्या सामान्य माना जाता है। इस प्रकार चिकित्सक इस अनुमानित मूल्य से प्रतिशत विचलन का पता लगा सकते हैं, जिसे 'अनुमानित प्रतिशत' के रूप में जाना जाता है और यह निर्धारित करता है कि किसी के फेफड़ों का कार्य असामान्य रूप से खराब या उत्कृष्ट है या नहीं। विशेष रूप से, 'रेस करेक्शन' या 'एथनिक एडजस्टमेंट' को प्रभावी ढंग से कंप्यूटर-प्रोग्राम किया गया है जो आधुनिक स्पाइरोमीटर में है। पूर्वकल्पित धारणा है कि 'श्वेत' लोगों में अधिक फुफ्फुसीय कार्य होता है, जो स्पाइरोमीटर माप व्याख्या में अंतर्निहित है और केवल इस चिकित्सा नस्लवाद के माध्यम से प्रबलित किया गया है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, स्पाइरोमीटर 'काले' के रूप में पहचाने जाने वालों के लिए 10-15% और 'एशियाई' के रूप में पहचाने जाने वालों के लिए 4-6% के सुधार कारकों का उपयोग करते हैं।

मानक दिशानिर्देश
1960 में, यूरोपियन कम्युनिटी फॉर कोल एंड स्टील (ECCS) ने पहली बार स्पिरोमेट्री के लिए दिशानिर्देशों की सिफारिश की। संगठन ने 1971 में स्पिरोमेट्रिक सूचकांकों, अवशिष्ट आयतन, कुल फेफड़ों की क्षमता और कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता जैसे मापदंडों के लिए अनुमानित मूल्यों को प्रकाशित किया। अमेरिकन थोरैसिक सोसाइटी / यूरोपियन रेस्पिरेटरी सोसाइटी भी उपलब्ध होने पर नस्ल-विशिष्ट संदर्भ मूल्यों की सिफारिश करती है। आज भी, नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ की स्पिरोमेट्री ट्रेनिंग गाइड जो सेंटर फॉर डिजीज कंट्रोल एंड प्रिवेंशन की वेबसाइट से जुड़ी है, सामान्य स्पिरोमेट्री के चरण चार में रेस करेक्शन और रेस-विशिष्ट संदर्भ मूल्य के उपयोग को नोट करती है।

प्रेरणा
परिवर्तनशीलता के स्रोतों के संदर्भ मूल्यों और असतत वर्गीकरण का उपयोग एंथ्रोपोमेट्री और महत्वपूर्ण क्षमता के विचारों से प्रेरित है। अध्ययनों ने एंथ्रोपोमेट्रिक चर और फेफड़े के कार्य मापदंडों के बीच संबंधों को विशेष रूप से देखा है।

निहितार्थ
इस प्रकार संदर्भ मूल्यों का उपयोग अब तक जाति और जातीयता के सामाजिक लेबलिंग के लिए जिम्मेदार नहीं है। अक्सर, निर्धारण एक व्यवसायी द्वारा व्यक्तिपरक या चुपचाप आरोपित होते हैं। संदर्भ मूल्यों का उपयोग करने की एक और चिंता गलत निदान है। युद्ध के बीच की अवधि में ब्रिटेन में खनिकों के मुआवजे के प्रबंधन और नियंत्रण में यह एक महत्वपूर्ण कारक था। इस राजनीतिक रूप से भरे हुए संदर्भ में, जिसमें नई एक्स-रे तकनीक पर पूरी तरह से भरोसा नहीं किया जा सकता था, स्पाइरोमीटर ने संख्यात्मक शब्दों में श्वसन रोग के सुरक्षित साक्ष्य का प्रतिनिधित्व किया जिसका उपयोग जटिल मुआवजा नेटवर्क में किया जा सकता है। महत्वपूर्ण क्षमता के मूल्यांकन ने चिकित्सा के अलावा जीवन के अन्य क्षेत्रों को भी प्रभावित किया है, जिसमें जीवन बीमा आवेदकों का मूल्यांकन और तपेदिक का निदान शामिल है।

लिंग के संबंध में, कुछ जनसंख्या अध्ययनों ने संकेत दिया है कि लिंग के आधार पर कोई अंतर नहीं है। विशेष रूप से, 1929 से भारत में महत्वपूर्ण क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए स्पाइरोमीटर का उपयोग किया गया है, जो पुरुषों (21.8 एमएल/सेमी) और महिलाओं (18 एमएल/सेमी) के बीच सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर दर्ज करता है। इसके अतिरिक्त, 1990 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा दोनों में लगभग आधे पल्मोनरी प्रशिक्षण कार्यक्रमों को नस्ल और जातीयता के लिए समायोजित किया गया। स्पाइरोमीटर ने 'जाति सुधार' और 'जातीय समायोजन' की धारणाओं को लोकप्रिय बनाया, जिसने सुझाव दिया कि काले व्यक्तियों के फेफड़े सफेद व्यक्तियों की तुलना में कमजोर होते हैं। उदाहरण के लिए, थॉमस जेफरसन ने अलग-अलग जातियों के बीच भौतिक अंतरों को नोट किया जैसे 'फुफ्फुसीय उपकरण की संरचना में अंतर', जिसने काले व्यक्तियों को 'गोरों की तुलना में गर्मी के प्रति अधिक सहिष्णु और ठंड के प्रति कम' बना दिया।' जेफरसन के सिद्धांतों ने यू.एस. में दक्षिणी वृक्षारोपण पर कृषि श्रम के लिए अश्वेतों की प्राकृतिक कंडीशनिंग पर अटकलों को प्रोत्साहित किया। सैमुअल कार्टराईट, एक दासता समर्थक और वृक्षारोपण के मालिक, ने स्पाइरोमीटर का उपयोग यह दावा करने के लिए किया कि गोरे लोगों की तुलना में काले लोगों ने कम ऑक्सीजन का सेवन किया। नस्लीय 'विशेषताओं' के अलावा उन्होंने न्यू ऑरलियन्स मेडिकल एंड सर्जिकल जर्नल में रखा, जिसमें श्वसन प्रणाली में नस्लीय अंतर और श्रम पर उनके निहितार्थ का वर्णन किया गया था। दक्षिण अफ़्रीकी अध्ययनों ने नस्लीय और वर्ग मतभेदों को संबोधित करने के लिए स्पाइरोमीटर का भी उपयोग किया। यूस्टेस एच. क्लुवर ने यूनिवर्सिटी ऑफ विटवाटर्सरैंड में महत्वपूर्ण क्षमता मापन अनुसंधान किया और पाया कि गरीब गोरे लोगों में शारीरिक अयोग्यता थी लेकिन यह आनुवांशिकी के बजाय पर्यावरणीय मुद्दों के लिए जिम्मेदार था। इन अध्ययनों का उपयोग करते हुए, क्लुवर ने द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान विज्ञान की उन्नति के लिए दक्षिण अफ़्रीकी संघ से तर्क दिया कि पोषण और शारीरिक प्रशिक्षण कार्यक्रमों दोनों में सुधार करने से धन पैदा करने और युद्ध जीतने में मदद मिल सकती है क्योंकि सभी जातियों में व्यक्तियों की कार्य क्षमता में वृद्धि हुई थी क्योंकि उनका श्रम था इन सिरों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। जातिवाद और स्पाइरोमीटर इन अध्ययनों में फिर से जुड़ गए जब गरीब सफेद रंगरूटों पर शारीरिक प्रशिक्षण के प्रभावों पर और शोध किया गया; महत्वपूर्ण क्षमता के अध्ययन से पता चला है कि 'गरीब-गोरे जैविक रूप से स्वस्थ हैं और उन्हें एक मूल्यवान नागरिक बनाया जा सकता है' लेकिन अश्वेत दक्षिण अफ्रीकियों के परिणाम पर कोई टिप्पणी नहीं की गई।

संयुक्त राज्य अमेरिका और दक्षिण अफ्रीका से परे, स्पाइरोमीटर का उपयोग 1920 के दशक में भारत में नस्लीय अध्ययन में किया गया था। शोधकर्ताओं ने पाया कि भारतीयों की जीवन शक्ति पश्चिमी लोगों की तुलना में कम थी।

व्याख्या बदलना
कई लोगों ने सवाल किया है कि क्या मौजूदा मानक पर्याप्त और सटीक हैं। जैसे-जैसे एक बहुजातीय समाज विकसित होता है, नस्लीय और जातीय उत्पत्ति एक कारक के रूप में उपयोग करने के लिए अधिक से अधिक समस्याग्रस्त हो जाती है। एक गरीब देश में जातीयता को पोषण और जन्मस्थान की कमी से जोड़ने वाले विचार अमान्य हो जाते हैं क्योंकि लोग अमीर देशों में प्रवास करते हैं या पैदा हो सकते हैं।

पूरे शरीर का प्लेथिस्मोग्राफ
इस प्रकार का स्पाइरोमीटर अन्य पारंपरिक स्पाइरोमीटर की तुलना में फेफड़े के आयतन के घटकों के लिए अधिक सटीक माप देता है। माप लेने पर एक व्यक्ति एक छोटी सी जगह में बंद होता है।

न्यूमोटाचोमीटर
यह स्पाइरोमीटर महीन जाल में दबाव के अंतर का पता लगाकर गैसों के प्रवाह की दर को मापता है। इस स्पाइरोमीटर का एक फायदा यह है कि प्रयोग के दौरान विषय ताजी हवा में सांस ले सकता है।

पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक स्पाइरोमीटर
इलेक्ट्रॉनिक स्पाइरोमीटर विकसित किए गए हैं जो ठीक जाल या चलती भागों की आवश्यकता के बिना एक चैनल में एयरफ्लो दरों की गणना करते हैं। वे अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर जैसी तकनीकों के साथ या चैनल में दबाव के अंतर को मापकर एयरफ्लो की गति को मापकर संचालित होते हैं। प्रवाह माप के लिए पवनचक्की या प्रवाह वाल्व जैसे गतिमान भागों से जुड़ी गति और प्रतिरोध त्रुटियों को समाप्त करके इन स्पाइरोमीटर में अधिक सटीकता होती है। वे पूरी तरह से डिस्पोजेबल वायु प्रवाह चैनलों की अनुमति देकर बेहतर स्वच्छता की भी अनुमति देते हैं।

प्रोत्साहन स्पाइरोमीटर
यह स्पाइरोमीटर विशेष रूप से किसी के फेफड़ों के कार्य में सुधार को प्रोत्साहित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

पीक फ्लो मीटर
यह उपकरण यह मापने के लिए उपयोगी है कि किसी व्यक्ति के फेफड़े कितनी अच्छी तरह हवा निकालते हैं।

विंडमिल-टाइप स्पाइरोमीटर
इस प्रकार के स्पाइरोमीटर का उपयोग विशेष रूप से पानी का उपयोग किए बिना मजबूर महत्वपूर्ण क्षमता को मापने के लिए किया जाता है; इसकी व्यापक माप 1000 मिली से 7000 मिली तक है। यह पारंपरिक पानी की टंकी के प्रकार के स्पाइरोमीटर की तुलना में अधिक पोर्टेबल और हल्का है। एक घूर्णन डिस्क की उपस्थिति के कारण माप लेते समय इस स्पाइरोमीटर को क्षैतिज रूप से रखा जाना चाहिए।

यह भी देखें

 * स्पिरोमेट्री
 * श्वसन प्रणाली
 * फेफड़े की मात्रा
 * फिजिकल थेरेपी#कार्डियोपल्मोनरी फिजियोथेरेपी

अग्रिम पठन

 * Lundy Braun, Breathing Race into the Machine: The Surprising Career of the Spirometer from Plantation to Genetics. Minneapolis, MN: University of Minnesota Press, 2014.

Spirometer