文　何春林 杜振發(fā) 祖連娥

人體血液循環(huán)演示儀的制作

文何春林 杜振發(fā) 祖連娥

一、創(chuàng)新演示儀的目的

血液在心臟和血管組成的封閉管道內(nèi)進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)只是一個(gè)過(guò)程，而血液循環(huán)可以不斷地將氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)送到組織細(xì)胞，同時(shí)把組織細(xì)胞產(chǎn)生的二氧化碳等廢物及時(shí)的運(yùn)走，從而保證了身體細(xì)胞正常的生理活動(dòng)。這一過(guò)程既復(fù)雜，又抽象，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)儀器，既能演示人體心臟的跳動(dòng)，又能演示血液的循環(huán)，關(guān)鍵的是形象的顯示出血液在組織細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)交換這一教學(xué)難點(diǎn)，演示效果大大增強(qiáng)。

二、制作用品及設(shè)計(jì)思路

1.用品

單向閥、鹽水瓶、輸液軟管、鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、紫色石蕊溶液、無(wú)色酚酞試液等。

2.設(shè)計(jì)思路

(1)用單向閥作為房室瓣和動(dòng)脈瓣；用靜脈滴注軟管作為血管。

(2)用四個(gè)塑料鹽水瓶制作心臟。

(3)用酸堿指示劑，通過(guò)與酸堿反應(yīng)時(shí)顏色的變化，揭示血液在組織細(xì)胞內(nèi)的交換。

(4)制作偏心輪(或傳動(dòng)杠桿)，通過(guò)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)(或杠桿連動(dòng))擠壓心臟，演示心臟的跳動(dòng)。

詳細(xì)的草圖如圖1所示。

圖1　設(shè)計(jì)草圖

三、制作過(guò)程

1.心臟制作

取4個(gè)250 cm的塑料鹽水瓶，用單向閥兩兩黏合，最后黏合在一起(如圖2所示)。注：務(wù)必注意單向閥的流向。

圖2　心臟制作示意圖

2.肺部毛細(xì)血管網(wǎng)和全身毛細(xì)血管網(wǎng)的制作

(1)將注射器軟管盤(pán)成環(huán)狀，底部固定，環(huán)的上半部打孔，內(nèi)徑為1.5 mm左右。

(2)將環(huán)狀軟管從鹽水瓶口放入瓶?jī)?nèi)，將軟管從鹽水瓶?jī)蓚?cè)打孔拉出，用無(wú)影膠粘合密封(如圖3所示)。

圖3　肺部和全身毛細(xì)血管網(wǎng)制作

(3)連接

在左側(cè)下部的鹽水瓶上安裝進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y，相當(dāng)于靜脈瓣。在右側(cè)下部的鹽水瓶上安裝出液?jiǎn)蜗蜷y，相當(dāng)于動(dòng)脈瓣。鹽水瓶中間的單向閥相當(dāng)于房室瓣。

用輸液軟管代表血管，按照血液循環(huán)的方式連接心臟與肺部毛細(xì)血管網(wǎng)和全身毛細(xì)血管網(wǎng)，形成人體血液循環(huán)系統(tǒng)(如圖4所示)。

圖4　演示儀組裝示意圖

淺藍(lán)色代表肺動(dòng)脈；深藍(lán)色代表腔靜脈；粉紅色代表肺靜脈；紅色代表主動(dòng)脈。

3.指示劑的配置

(1)靜脈血指示劑配置

取480 ml純凈水，加入5 ml石蕊試液和15 ml飽和酚酞試液，制成靜脈血指示劑。

(2)動(dòng)脈血脈血指示劑

取480 ml純凈水，加入10 ml石蕊試液、5 ml飽和酚酞試液、5 ml氫氧化鈉溶液，制成動(dòng)脈血指示劑。

(3)肺部毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)指示劑配置

取480 ml純凈水，加入20 ml氫氧化鈉溶液，制成肺部毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)指示劑。

(4)全身毛細(xì)血管網(wǎng)指示劑配置

取480 ml純凈水，加入20 ml鹽酸溶液，制成全身毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)指示劑。

4.驅(qū)動(dòng)杠桿制作

利用鋼管和鋼片制作一套驅(qū)動(dòng)杠桿，長(zhǎng)度為24 cm，固定軸距離下部10 cm。(如圖5、6所示)

圖5　驅(qū)動(dòng)杠桿制作

圖6 驅(qū)動(dòng)杠桿安裝位置

5.心臟搏動(dòng)演示儀

用硬紙板剪出兩片心形的紙片，大小略小于四個(gè)鹽水瓶。

重疊后在上部中間連接，下端開(kāi)放。(如圖7所示)

圖7　心臟搏動(dòng)演示片

6.演示儀安裝盒的制作

演示儀安裝盒的制作尺寸：(30×60×10)cm。

制作材料：寶麗板、木板，亞克力板

(1)先用木板釘好框架，用寶麗板制作盒面。

(2)盒內(nèi)填充厚度為6 cm左右泡沫板，根據(jù)演示儀的尺寸與形狀切割安放孔。

(3)根據(jù)盒體尺寸制作演示儀面板，根據(jù)演示儀的具體位置，在面板上打出血管穿出孔，割出心臟、肺部毛細(xì)血管網(wǎng)和全身毛細(xì)血管網(wǎng)觀察窗。

圖8　演示儀安裝盒制作

圖9　安裝示意圖

四、儀器組裝

(1)將驅(qū)動(dòng)杠桿安裝到相應(yīng)的位置。

(2)將演示儀安放在泡沫板內(nèi)，用膠帶固定。

(3)將面板覆蓋在布面并固定。

(4)心臟搏動(dòng)演示儀連接到杠桿上。

(5)將指示劑注入相應(yīng)的鹽水瓶?jī)?nèi)。

五、反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程

(1)靜脈血是石蕊與酚酞的混合液，呈現(xiàn)淡紫色。

(2)動(dòng)脈血是石蕊、酚酞、氫氧化鈉的混合溶液，呈現(xiàn)鮮紅色。

(3)擠壓心臟，靜脈血由右心房進(jìn)入右心室，然后進(jìn)入肺部毛細(xì)血管網(wǎng)，酚酞與過(guò)量的氫氧化鈉溶液完全反應(yīng)，呈現(xiàn)鮮紅色，靜脈血變成動(dòng)脈血。

(4)動(dòng)脈血由左心房進(jìn)入左心室，然后進(jìn)入全身毛細(xì)血管網(wǎng)，動(dòng)脈血中的氫氧化鈉溶液與過(guò)量的鹽酸完全反應(yīng)，溶液呈酸性，鮮紅色褪去，溶液恢復(fù)紫紅色，動(dòng)脈血變成靜脈血，經(jīng)體靜脈進(jìn)入右心房。

(5)擴(kuò)張心臟，動(dòng)脈血經(jīng)肺靜脈進(jìn)入左心房；靜脈血經(jīng)體靜脈進(jìn)入右心房。

圖10　人體血液循環(huán)課堂教學(xué)

六、創(chuàng)新點(diǎn)及意義

(1)利用酸堿指示劑演示了靜脈血與動(dòng)脈血的變化過(guò)程。

(2)一套實(shí)驗(yàn)儀器，既能演示人體心臟的跳動(dòng)和血液的循環(huán)，又能揭示血液在組織細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)交換。

(3)制作簡(jiǎn)單，操作方便，現(xiàn)象明顯。

作者信息

何春林，本科，中教一級(jí)。山東省壽光市侯鎮(zhèn)二中，262724

杜振發(fā)，本科，中教高級(jí)。山東省壽光市教研室，262700

祖連娥，本科，中教一級(jí)。山東省壽光市侯鎮(zhèn)二中，262724