श्वसन तंत्र : शरीराच्या परिसरातील हवेतून ऑक्सिजन वायूचे ग्रहण करणे आणि हवेत कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूचे उत्सर्जन करणे या कार्यासाठी विकसित झालेल्या इंद्रिय प्रणालीस श्वसन तंत्र असे म्हणतात. नाक व तोंडापासून सुरू होणारा श्वसनमार्ग, फुप्फुसे, छातीचा पिंजरा आणि श्वसनक्रियेवर नियंत्रण ठेवणारे मेंदूतील केंद्र यांचा समावेश श्वसन तंत्रात होतो.

श्वास आत घेणे आणि बाहेर सोडणे एवढ्यापुरतीच श्वसनाची क्रिया मर्यादित नसते. जैवरासायनिक आणि कोशिकीय (पेशींच्या) पातळीवर श्वसन ही सर्व प्राण्यांमध्ये अत्यावश्यक अशी अनेक रासायनिक प्रक्रियांची साखळी असते. कोशिकेच्या जीवनासाठी आवश्यक अशी ऊर्जा पोषक द्रव्यांच्या चयापचयातून (शरीरात सतत घडणाऱ्या रासायनिक व भौतिक घडामोडींतून) प्राप्त करून घेण्यासाठी (कार्बोहायड्रेटे, प्रथिने आणि वसा द्रव्ये यांच्या विघटनाच्या प्रक्रियेतून) ऑक्सिजनाचा वापर केला जातो. मोठया प्रमाणात उर्जेचा समावेश असलेले – ‘उच्च ऊर्जामय’ – फॉस्फेट बंध धारण करणारे ॲडिनोसीस ट्रायफॉस्फेट (एटीपी) रेणू निर्माण करण्यासाठी ऑक्सिजन उपयुक्त ठरतो. ऑक्सिजनशिवाय म्हणजेच अवायुजीवी परिस्थितीमध्येही अशी निर्मिती काही प्रक्रियांमध्ये होऊ शकते परंतु अशा प्रकारची ऊर्जानिर्मिती फारच अल्प असल्याने त्या प्रक्रिया अकार्यक्षम ठरतात. ऑक्सीजनाच्या मदतीने जे एटीपी निर्माण होते त्यातील ऊर्जेचा वापर विविध कार्यांसाठी होतो. उदा., विश्रामी पातळीवर चयापचय चालू ठेवणे, कोशिकापटलातून आरपार रेणूंची व इलेक्ट्रोलयी अणुसमूहांची हालचाल (विसरण) घडवून आणणे, स्नायूंची व कोशिकांपासून बाहेर डोकावणाऱ्या केसलांची (केसासारख्या आखूड, सूक्ष्म प्रवर्धांची) हालचाल घडविणे आणि उष्णता निर्माण करून शरीराचे तापमान स्थिर ठेवणे, शरीरातील सर्व कोशिकांची एकत्रित गरज पुरविण्यासाठी आवश्यक असा ऑक्सिजन ग्रहण करण्याचे काम श्वसन तंत्र करते. सर्व प्रकारच्या नवीन रेणूंची निर्मिती करण्यासाठी ऊर्जेची आवश्यकता असल्यामुळे कोशिका व ऊतकांची (समान रचना व कार्य असणाऱ्या कोशिकासमूहांची) नव-निर्मिती व त्यामुळे होणारी शरीराची वाढ यांसाठीही श्वसन तंत्र सतत साहाय्य करीत असते. [ जीवरसायनशास्त्र].

श्वसन तंत्राची उत्क्रांती(क्रमविकास) : अमीबासारख्या एककोशिकी प्राण्यांपासून पृष्ठवंशी (पाठीचा कणा असलेल्या) प्राण्यांमधील ⇨मत्स्यवर्गापर्यंत सर्व जीव बव्हंशी पाण्यातच राहणारे असल्यामुळे पाण्यात विरघळलेला ऑक्सिजन गहण करणाऱ्या यंत्रणा त्यांच्यात विकसित झालेल्या आढळतात. एककोशिकी प्राण्यांमध्ये संपूर्ण बाह्य पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ प्राण्याच्या एकंदर घनफळाच्या आणि वजनाच्या मानाने भरपूर असते. साध्या ⇨विसरण क्रियेने पुरेसा ऑक्सिजन आत प्रवेश करून श्वसनाशी संबंधित एंझाइमे जेथे असतात,त्या कोशिकांगा पर्यंत(मायटोकाँड्रियापर्यंत) सहज पोहोचू शकतो. ऑक्सिजनाची गरज कमी असलेल्या व चिखलासारख्या ओलसर परिसरातील गांडुळासारख्या प्राण्यांतही अशीच परिस्थिती असते. संरक्षणासाठी विशेष बदल होऊन विसरणास अडथळा आणणारी जाड त्वचा विकसित झालेल्या जलचरांमध्येही काही विशेष त्वचाक्षेत्रे [श्वसनासाठी उपयोगी अशा प्रकारची त्वचाक्षेत्रे ⟶त्वचा] टिकून राहिलेली आढळतात.

केवळ बाह्य पृष्ठभागाचा उपयोग पुरेसा होत नसल्याने प्राण्यांच्या आतील भागांत जसजशा पोकळ्या निर्माण होऊ लागल्या, तसा त्यांचा उपयोग पोषणाबरोबरच वायुविनिमयासाठीही होऊ लागला. आत येणाऱ्या पाण्याने निर्माण होणारा अंतर्गत परिसर हाही ऑक्सिजनाच्या विसरणासाठी उपलब्ध होऊ लागला. यातूनच पुढे मृदुकाय प्राणी, कवचधारी वर्ग आणि मत्स्य यांमध्ये ⇨क्लोम या श्वसनेंद्रियांची निर्मिती झाली. पाण्याचा प्रवाह ज्यांच्यावरून संथपणे वाहत राहील अशी विसरणासाठी मुबलक क्षेत्रफळ उपलब्ध करून देणारी आणि विपुल रक्तपुरवठा असलेली अनेक सूक्ष्म क्लोम इंद्रिये क्लोमांमध्ये असतात. त्यांनी गहण केलेला वायू रक्तात प्रवेश करतो व शरीरातील सर्व कोशिकांपर्यंत पोहोचविला जातो. अभिसरणाची अत्यंत प्राथमिक अवस्थेतील यंत्रणा या प्राण्यांमध्ये आढळते. पाण्याचा प्रवाह खेळता ठेवण्यासाठी पाणी आत घेणे व बाहेर टाकणे या क्रिया करणाऱ्या इंद्रियांमध्ये विविधता दिसून येते.

मांसल पर असलेल्या एका उपवर्गातील मासे आयुष्याचा काही काळ पाणी आटल्यामुळे अर्धशुष्क परिसरात काढत असावेत. या विपरीत परिस्थितीमुळे हवेतील ऑक्सिजन घेणे भाग पडून हळूहळू फुप्फुसांची निर्मिती झाली असावी असे मानले जाते. ⇨फुप्फुसमीन या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या या माशांमध्ये क्लोम आणि फुप्फुसे अशी दुहेरी श्वसन प्रणाली असल्याने त्यांचे पुढे बेडकासारख्या उभयचर प्राण्यांत रूपांतर झाले [⟶ बेडूक]. सुमारे ४० कोटी वर्षांपूर्वी पृष्ठवंशी प्राण्यांचे पाण्यातून जमिनीवर स्थलांतर होण्याच्या दृष्टीने हा एक महत्त्वाचा टप्पा ठरला. बेडकांमध्ये क्लोमांचा लोप झाला परंतु ओलसर त्वचेमधून श्वसनाचे कार्य चालू राहिले. या प्राण्यांमध्ये फुप्फुसाची हालचाल घडवून आणणारे छातीच्या पिंजऱ्याचे स्नायू आणि मध्यपटल (छाती व पोट यांचे विभाजन करणारा पडदा) नसल्यामुळे खालच्या जबड्याच्या भागातील (हनुवटीची जागा) स्नायूंची हालचाल श्वसनास मदत करते. शरीराची दीर्घकाळ होणारी हालचाल (उदा., पळणे, चालणे) आणि फुप्फुसांवाटे श्वसन या दोन्ही क्रिया एकाच वेळी समाधानकारकपणे करणे अशा प्रकारच्या प्राण्यांना कठिण जाते. जमिनीवर चालणारे प्राणी अधिक उत्क्रांत झाल्यावर सस्तन प्राण्यांच्या निर्मितीबरोबरच मध्यपटलाची रचना होऊ लागली व त्यामुळे फुप्फुसांच्या हालचालींची कार्यक्षमता वाढली. बरगड्यांच्या हालचालींसाठी लागोपाठच्या दोन बरगड्यांमधील जागेत स्नायूंचा विकास होऊन सध्याच्या मानवी श्वसन तंत्राची शारीरिक रचना जवळजवळ पूर्ण झाली. नरवानर गण आणि द्विपाद मानव यांच्या शारीरिक हालचालींना अनुसरून पुढे झालेले बदल त्यामानाने गौण स्वरूपाचे म्हणता येतील.

रचना : श्वसनमार्गाचा वरचा भाग : नाकपुड्या, नाकाचा आतील भाग, घसा [⟶ ग्रसनी] आणि ⇨स्वरयंत्र यांचा समावेश असलेल्या या भागात वातावरणातील हवा आत घेऊन तिच्यवर प्रारंभिक संस्कार केले जातात. ⇨नाकाच्या मध्यभागी असलेला उभा पडदा आणि त्याच्या दोन्ही बाजूंस असलेली पोकळ जागा यांच्यावर विपुल रक्तपुरवठा असलेले श्लेष्मल पटल असते. पोकळीच्या दोन्ही बाजूंस भित्तीकेतून पटलाच्या दिशेने डोकावणारी हाडांची तीन प्रवर्धके असतात. त्यामुळे सु. १६० चौ. सेंमी. इतका पृष्ठभाग उपलब्ध होतो. या विपुल वाहिनीमय पृष्ठभागावरून वाहणारी हवा सतत उष्ण आणि दमट होत राहते. नाकपुडीमधील केस व हवेच्या मार्गात असलेलेनाकातील उंचसखल भाग यांच्यात सर्व मोठे कण अडकून बसल्यामुळे सु. ६ मायक्रॉनपेक्षा (१ मायक्रॉन = एक दशलक्षांश मी.) लहान आकारमानाचे कणच श्वसनमार्गाच्या खालच्या भागात प्रवेश करू शकतात. केसल अधिस्तराने आच्छादित नाकाच्या आतील भागात अडकलेले सर्व कण केसलांच्या अविरत हालचालींमुळे घशातून अन्ननलिकेकडे ढकलले जातात. अशाच प्रकारच्या हालचालींनी स्वरयंत्रापासून खालील श्वसनमार्गात अडकलेले कण (१ ते ६ मायक्रॉन आकारमानाचे) वर ढकलले जातात किंवा खोकून वर फेकले जातात. गंथीच्या द्रावात अडकलेले असे सर्व कण श्वसनमार्गातून दूर करण्यासाठी गिळणे, थुंकणे किंवा शिंकणे या क्रिया घडून येतात. परिणामतः श्वसनमार्गाच्या खालच्या भागातील हवा नेहमी स्वच्छ गाळलेली, शरीराच्या उष्णतामानाइतकीच उष्ण आणि जवळजवळ पूर्णपणे बाष्पसंपृक्त असते. अन्ननलिका ज्यावेळी घशात घातलेले अन्न ग्रहण करते त्यावेळी म्हणजेच घास गिळताना स्वरयंत्राच्या वरच्या तोंडाला असलेली एक मांसल झडप (अधिस्वरद्वार) श्वसनमार्ग वर ओढला गेल्यामुळे बंद होते. श्वसनमार्गात अन्न किंवा द्रव पदार्थ जाण्याची शक्यता या हालचालींमुळे टळू शकते.


 श्वसनमार्गाचा खालचा भाग : स्वरयंत्राच्या खालच्या टोकापासून श्वासनाल सुरू होऊन शेवट डाव्या व उजव्या फुप्फुसांकडे जाणाऱ्या दोन श्वसनींमध्ये होतो. डावे फुप्फुस आकारमानाने थोडे लहान व दोन खंडांचे असल्यामुळे त्यातील श्वसनीचे दोन उपशाखांमध्ये विभाजन होते उजव्या श्वसनीचे विभाजन तीन खंडांमध्ये प्रवेश करणाऱ्या तीन उपशाखांमध्ये होते. प्रत्येक खंडात ही विभाजन- उपविभाजनाची क्रिया २० ते २५ वेळा होऊन  श्वसनमार्गाचा पूर्ण वृक्ष तयार होतो. सर्वांत लहान शाखा सु. ०.५ ते १.० मिमी. व्यासाच्या असतात. श्वसनिका या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या प्रत्येक अंतिम उपशाखेस दहाबारा वायुकोश द्राक्षाच्या घडाप्रमाणे जोडलेले असतात. त्यांच्याभोवती असलेल्या सूक्ष्म रक्तवाहिन्यांच्या जाळ्यामुळे वायुकोशातील हवेचा रक्तातील वायूंशी सुकरपणे विनिमय होतो. श्वसनमार्गाचे आकारमान नलिका न दबता टिकून राहावे यासाठी श्वासनालात लवचिक अशा कूर्चा [⟶ उपास्थि] विकसित झालेल्या असतात. परिघाचा सु. ५/६ भाग ही कूर्चेची कडी व्यापतात. यांशिवाय श्वासनालाचे संकोचन-विस्फारण घडविणारे अरेखित स्नायू आणि केसल अधिस्तराचे अस्तर व श्लेष्मल गंथी यांचा समावेश रचनेत आढळतो. शाखांमध्ये कूर्चेचे प्रमाण हळूहळू घटत जाऊन श्वसनिकांमध्ये मुख्यतः अरेखित स्नायू व लवचिक पटलांचीच संरचना दिसते. सुमारे ०.५ ते१.० मायकॉनाचे अतिसूक्ष्म कण सोडल्यास बाकी सर्व कणांना श्लेष्मल गंथींच्या स्रावात अडकल्यामुळे केसलांच्या हालचालीने श्वसनिकांमधून वर ढकलले जाते. मधूनमधून खोकण्याच्या क्रियेने ते घशात फेकले जातात.

फुप्फुसांच्या बाहेरील पृष्ठभाग व छातीचा पिंजरा : श्वसनमार्गाची श्वसनीपासून पुढची सर्व रचना घट्टपणे एकत्र आलेली असते. तिच्याभोवती परिफुप्फुसीय पटलाचे आवरण असते. हेच आवरण संपूर्ण फुप्फुस आच्छादून छातीच्या पिंजऱ्याच्या आतील बाजूसही आलेले असते. या आवरणाच्या दोन स्तरांमधील जागेत परिफुप्फुसीय द्रवाचा पातळ थर असल्यामुळे फुप्फुसाची छातीच्या आत सुलभ हालचाल होत असते. छातीच्या आकुंचन-प्रसरणाची हालचाल होत असतानाच फुप्फुसांचीही तशीच परिवर्तने घडून येतात. त्यामुळे नैसर्गिक अवस्थेत परिफुप्फुसीय पोकळी कधीही रिकामी नसते.

पुढील बाजूस उरोस्थी, दोन्ही बाजूंनी बरगड्या आणि मागे पाठीच्या कण्यातील मणके व त्यांमधील कूर्चाऊतक यांनी छातीच्या पिंजऱ्याचा अस्थिमय भाग तयार होतो. पहिल्या सात बरगड्या पूर्णपणे उरोस्थीपर्यंत पुढे येऊन पोहोचतात. प्रत्येक बरगडीचा सर्वांत पुढचा भाग कास्थिमय (कूर्चेचा) असतो. त्यामुळे छातीच्या पिंजऱ्यास लवचिकपणा व स्थितिस्थापकता प्राप्त होते. आठ ते दहा क्रमांकांच्या बरगड्या उरोस्थीपर्यंत पोहोचत नाहीत. त्यांची कूर्चामय टोके अनुकमे सात ते नऊ कमांकाच्या म्हणजेच प्रत्येक त्याच्या वरच्या बरगडीला येऊन मिळतात. अशा जोडणीमुळे छातीच्या पिंजऱ्याची खालची कड एखादया कमानीसारखी दिसते. शेवटच्या दोन बरगड्या (क्र.११ व१२) फार आखूड असतात व त्यांची टोके मोकळीच असतात (तरत्या बरगड्या).

अस्थि-कास्थिमय पिंजऱ्याच्या तळाशी छाती व उदर यांना विभक्त करणारे स्नायुमय मध्यपटल असते. त्याचे तंतू पिंजऱ्याच्या खालच्या कडेच्या परिघापासून निघून छातीच्या पोकळीत वर जाऊन एकमेकांना मिळतात. श्वास पूर्ण बाहेर सोडलेल्या स्थितीत मध्यपटल घुमटासारखे दिसते. त्याचे आकुंचन होऊ लागल्यावर घुमटाचा आकार हळूहळू सपाट होऊन छातीच्या पोकळीची (परिफुप्फुसीय गुहांची) उंची वाढू लागते व फुप्फुसांमध्ये हवा भरू लागते. फुप्फुसांचा तळ खाली ओढला जाण्याची ही क्रिया म्हणजेच अंतःश्वसन पूर्ण झाल्यावर पटलांचे आकुंचन थांबते. ते थांबताच छातीच्या पिंजऱ्याची आणि फुप्फुसांची स्थितिस्थापकता व उदरातील इंद्रियांचा दाब यामुळे शिथिल मध्यपटल परत वर ढकलले जाते आणि फुप्फुसे हवा बाहेर टाकतात. विश्रांत अवस्थेत दर मिनिटाला सु.१५ वेळा ही श्वसन आवर्तने घडून येतात. प्रत्येक श्वसनात सु. ५०० मिलि. हवेची आतबाहेर हालचाल होते.

दोन बरगड्यांच्या मधल्या जागेत रेखित स्नायूंचे दोन स्तर असतात. आंतरापर्शुकीय नावाच्या या स्नायूंचा बाह्य स्तर वरून खाली जाताना पुढच्या बाजूस (उरोस्थीच्या दिशेने) वळलेला असतो. त्याच्या आकुंचनाने बरगड्या वर उचलल्या जाऊन व छातीचा पुढचा भाग अधिक पुढे येऊन पिंजऱ्याचा अग्रपश्च व्यास (उरोस्थीपासून मणक्यापर्यंतचे अंतर) जवळजवळ २० प्रतिशत वाढतो. अंतःश्वसनास मदत करणारी ही हालचाल व्यायाम करताना किंवा विश्रांत अवस्थेपेक्षा अधिक श्वसनाची गरज भासल्यास, तसेच जाणीवपूर्वक श्वसन करताना (उदा., ‘श्वास आत घ्या’ असे सांगितल्यावर) घडून येते. मानेतील आणि पाठीमागील काही स्नायूंचेही साहाय्य उरोस्थी आणि बरगड्या वर उचलण्यासाठी होत असते. श्वास बाहेर सोडताना आंतरापर्शुकीय स्नायूंचा आतला स्तर-ज्याचे तंतू बाह्य स्तरातील तंतूंशी काटकोन करतात-कार्यान्वित होतो. पोटाचे स्नायू छातीचा पिंजरा खाली ओढण्यास मदत करतात, तसेच छातीच्या हाडांची व फुप्फुसांची स्थितीस्थापताही श्वसनमार्ग पूर्ववत होण्यास कारणीभूत ठरते. प्रयत्नपूर्वक केलेल्या दीर्घ श्वसनात सु. ३ लि.पर्यंत हवा अंतःश्वसनाने फुप्फुसामध्ये घेता येते. [⟶ छाती फुप्फुस बरगडी].

रक्तवाहिन्या : हृदयाच्या उजव्या कर्णिकेत (अलिंद गुहेत) सर्व शरीरातून जे अशुद्ध रक्त नीलांवाटे येऊन पोहोचते, ते हृदयाच्या स्पंदनामुळे प्रथम उजव्या जवनिकेत (निलय गुहेत) आणि तेथून फुप्फुसरोहिणीत प्रवेश करते. सुमारे ५ सेंमी. अंतरानंतर या रोहिणीचे डाव्या व उजव्या शाखांमध्ये विभाजन होऊन त्या शाखा फुप्फुसांमध्ये प्रवेश करतात व फुप्फुसांच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये आपल्या शाखोपशाखांव्दारे रक्तपुरवठा करतात. दर मिनिटास सु. ५ लि. रकित यी मार्गाने फुप्फुसांमध्ये  प्रवेश करते. डाव्या निलयातून महारोहिणीत  येणाऱ्या रक्ताच्या घनफळाइतके हे प्रमाण असले, तरी त्याचा दाब महारोहिणीतील रक्तापेक्षा (१२०/८० मिमी. पारा) बराच कमी असतो (२५/८ मिमी. पारा). कारण उजव्या निलयाची जाडी व स्नायूंची प्रक्षेपणक्षमता डाव्यापेक्षा कमी असते.  तसेच महारोहिणीच्या मानाने फुप्फुसरोहिणीच्या भित्तिका बऱ्याच पातळ आणि अधिक लवचिक व समावेशनक्षम (दाब वाढल्यास ताणल्या जाऊन अधिक रक्त धारण करू शकणाऱ्या) असतात. शरीरातील एकूण रक्ताच्या (५ लि.) सु. ९ टक्के रक्त (४५० मिली.) कोणत्याही एका क्षणी फुप्फुसीय वाहिन्यांमध्ये असते. त्यापैकी ७० मिली. वायुकोशांमधील कोशिकांमध्ये, १९० मिलि. रोहिण्यांमध्ये आणि तितकेच फुप्फुसीय नीलांच्या जाळ्यामध्ये असते. वायुकोशांमध्ये ऑक्सिजनग्रहण आणि कार्बन डाय-ऑक्साइड उत्सर्जन करून शुद्ध झालेले रक्त निलांवाटे डाव्या अलिंदात प्रवेश करते. शुद्धीकरणासाठी फुप्फुसात येणाऱ्या रक्ताखेरीज काही रक्त महारोहिणीच्या शाखांकडून श्वसनमार्गाच्या श्वसनी आणि तिच्या शाखा व श्वसनिका आणि फुप्फुसांतील संयोजी ऊतकाच्या पोषणासाठी येत असते, हे रक्त हृदयाकडे परत जाताना (अशुद्ध स्वरूपात) उजव्या अलिंदामध्ये न जाता डाव्या अलिंदात प्रवेश करते. [⟶ रक्त रक्ताभिसरण तंत्र].


 शरीरातील इतर सर्व क्षेत्रांप्रमाणेच फुप्फुसांमध्ये लसीका वाहिन्यांचे जाळे आढळते [⟶ लसीका तंत्र]. संयोजी ऊतक आणि अंतिम श्वसनिकांपासून सुरू होऊन वा वाहिन्या फुप्फुसाच्या नाभिकेच्या दिशेने (श्वसनी व मोठया रक्तवाहिन्या ज्या ठिकाणी फुप्फुसात प्रवेश करतात त्या दिशेने) लसीका द्रव्याचा प्रवाह नेतात. तेथे लसीका गंथी असतात. सर्व द्रव अखेरीस छातीमधील उजव्या महावाहिनीत सोडला जातो. वायुकोशापर्यंत पोहोचलेल्या हवेतील सूक्ष्म कणांपैकी जे कण केसलांच्या हालचालींनी वर ढकलले जात नाहीत त्यांना भक्षिकोशिका गिळतात, विघटन करतात व लसीका द्रवात आणतात. अशा कणांचे प्रमाण अधिक असेल किंवा विघटन होणे शक्य नसेल, तेव्हा (उदा., खाणकामगार किंवा धुळीशी संबंध येणारे इतर व्यावसायिक यांच्यामध्ये) लसीका गंथींची वाढ झालेली आढळते. कोशिकांमधून गळून बाहेर येणारी रक्तप्रथिने किंवा फुप्फुसांच्या विकारामुळे नष्ट होणारे (उदा., क्षयरोगात) ऊतक यांचाही निचरा अशाच प्रकारे लसीका द्रवातून होत असतो. [⟶ लसीका तंत्रे].

तंत्रिका : (मज्जा). श्वसन तंत्रातील विविध संवेदना, हालचाली आणि ⇨प्रतिक्षेपी क्रिया कार्यान्वित होण्यासाठी बऱ्याच प्रकारच्या तंत्रिकांचा सहभाग प्राप्त होत असतो. नाक आणि घशातील संवेदना नवव्या मस्तिष्क (जिव्हागसनी) तंत्रिकेतून जातात. धुळीचे कण, त्रासदायक वायू आणि श्लेष्मल पटलातील गंथींचा अतिस्राव यांना बाहेर फेकण्याच्या दृष्टीने शिंकण्याची क्रिया घडवून आणण्यासाठी या संवेदना उपयुक्त असतात. स्वरयंत्रापासून खाली पूर्ण श्वसनमार्गात संवेदनावहनाचे कार्य दहाव्या मस्तिष्क (प्राणेशा) तंत्रिकेच्या शाखांकडून होत असते. खोकण्याची प्रतिक्षेपी क्रिया उत्तेजित करून या संवेदना श्वसनमार्गाचे सर्व भाग स्वच्छ ठेवतात. स्वरयंत्र, श्वासनालाचा विभाजनबिंदू यांसारखे काही भाग इतरांपेक्षा अधिक संवेदनशील असतात. त्यांच्यामुळे प्रतिक्षेपी श्वसनमार्गाचे तीव संकोचन आणि श्लेष्मल स्रावाची विपुल निर्मिती होऊन श्वसनास अडथळा होऊ शकतो. उदा., ईथरसारख्या द्रवाने असंवेदन करण्याची क्रिया करताना किंवा श्वासनालात रबरी नळी सरकविताना होणारा त्रास.

श्वसनमार्गाचे संकोचन घडविणारे तंत्रिका तंतू (मज्जातंतू) दहाव्या तंत्रिकेच्या शाखांमधून येतात व ते परानुकंपी तंत्राचा एक भाग असतात. याउलट श्वासनलिका विस्फारून श्वास घेणे सुलभ करणारे तंतू अनुकंपी स्वायत्त तंत्रिका तंत्राचा भाग असतात. व्यायाम घडत असताना श्वसनाची खोली वाढविण्यासाठी असे विस्फारण उपयुक्त ठरते.

श्वसनातील सर्वांत महत्त्वाच्या हालचाली म्हणजेच मध्यपटलाचे आकुंचन व आंतरकर्शुकीय स्नायूंचे आकुंचन होय. मानेतील दुसऱ्या ते चौथ्या मेरूरज्जुखंडांपासून निघणारी मध्यपटल तंत्रिका ही मध्यपटलाचे स्नायू उत्तेजित करते. त्यामुळे मानेला झालेल्या दुखापतीत पटलाचा पक्षाघात होण्याची शक्यता असते. मेरूरज्जूमधून निघणाऱ्या वक्षपातळी १ ते१२ खंडांतील मेरूतंत्रिका छातीमध्ये१ ते१२ क्रमांकांच्या बरगड्यांच्या सान्निध्यात पाठीकडून उरोस्थीकडे प्रवास करतात व मार्गातील स्नायुतंतूंना उत्तेजित करतात. परिफुप्फुसीय गुहेच्या बाह्य स्तरालाही त्यांच्याकडून तंत्रिका तंतू जातात. ते संवेदना गहण करणारे असतात. परिफुप्फुसीय विकारांमध्ये या संवेदी तंत्रिका उत्तेजित होतात आणि छातीच्या पृष्ठभागावरून वेदना निर्माण झाल्यासारखे वाटते. [⟶मेरूरज्जु].

मध्यपटल तंत्रिकेच्या उद्दीपनामुळे पटलाचे जोरदार आकुंचन होऊन उचकी लागते. स्वरयंत्रातील ध्वनिरज्जूंचे संकोचनही त्याच वेळी होत असल्याने उचकीचा आवाज निर्माण होतो. उचकी लागण्याच्या प्रतिक्षेपी कियेचा संवेदी भाग (ज्यामुळे ही क्रिया सुरू होते) पटलाच्या पृष्ठभागावर, परिफुप्फुसीय गुहेत, श्वसन यंत्रणेत, इतरत्र कोठे तरी किंवा मेंदूच्या ऊतकातच असू शकतो [⟶ उचकी]. ओकारी होण्याच्या कियेतही पटलाचे जोरदार आकुंचन होत असते परंतु त्याबरोबरच दीर्घ अंतःश्वसन, नाक आणि स्वरयंत्राच्या संरक्षक हालचाली, अन्ननलिकेची व्दारे उघडणे आणि पोटाच्या स्नायूंचे जोरदार आकुंचन यांसारख्या अनेक हालचाली घडत असल्यामुळे सहभागी होणाऱ्या तंत्रिकांची संख्या बरीच मोठी असते उदा., मस्तिष्क तंत्रिका ५, ७, ९,१०,१२ मेरूतंत्रिका (वक्षीय)१ ते१२ आणि मध्यपटल तंत्रिका [⟶ तंत्रिका तंत्र].  

विश्रांत अवस्थेतील आणि प्रेरित श्वसनामधील हवेच्या हालचालींची व्याप्ती : (१) वेला आयतन (विश्रांत श्वसन), (२) प्रेरित निःश्वसन (निःश्वसन धारकता), (३) प्रेरित अंतःश्वसन (अंतःश्वसन धारकता), (४) प्रदीर्घ श्वसन धारकता.श्वसनकियेत घडून येणारा वायूंचा विनिमय : फुप्फुसांच्या हालचालींमुळे वातावरणातील हवा श्वसनमार्ग पार करून वायुकोशांपर्यंत पोहोचते. हवेच्या या प्रवाहाचे मापन केल्यास श्वसन तंत्राच्या कार्यक्षमतेची माहिती देणारी काही उपयुक्त परिमाणे आपल्याला मिळतात (पहा आकृती). त्यांचा उल्लेख ‘आकारमान (किंवा आयतन) मिलीलिटर’ या शब्दांत केला जातो. 

वेला आयतन किंवा आवेग आकारमान : विश्रांत अवस्थेत संथपणे श्वसन चालू असताना दर श्वासाबरोबर आतबाहेर होणाऱ्या हवेचे आकारमान प्रौढ पुरूषात सु. ५०० मिलि. असते.

अक्रिय अवकाश किंवा निश्चेष्ट अवकाश : वेला आयतनापैकी सु. १५० मिलि. हवा नाकापासून श्वसनिकांच्या शाखोपशाखांपर्यंतच्या मार्गातच अडकून पडते. या क्षेत्रात वायूंचा विनिमय होत नसल्यामुळे हवेचा हा अंश शारीरीय किंवा रचनात्मक अक्रिय अवकाश म्हणून ओळखला जातो. यांखेरीज फुप्फुसाच्या काही भागांमध्ये वायुकोशांना रक्ताचा पुरवठा अपुरा पडत असेल (उदा., फुप्फुसाचा अगदी वरच्या टोकाचा भाग किंवा विकारजन्य बदलांमुळे निर्माण झालेली एखादया भागातील रक्तप्रवाहाची कमतरता), तर अशा क्षेत्रांमध्येही विनिमय असमाधानकारक होत असतो. यामुळे अक्रिय अवकाशात जी भर पडते तिला क्रियात्मक अक्रिय अवकाश म्हणतात. ही भर दीर्घकाळ टिकणारी आणि विस्तृत असल्यास शरीराच्या एकूण कार्यक्षमतेवर तिचा विपरीत परिणाम होऊ शकतो.


 अंतःश्वास संचय : नेहमीच्या अंतःश्वसनानंतर विशेष प्रयत्न करून आत घेता येणारी हवा सु. ३,००० मिलि. असते. अशाच प्रकारे नेहमीच्या उच्छ्वसनानंतर प्रयत्नपूर्वक बाहेर टाकलेल्या हवेस निःश्वसनी संचय आयतन (सु.१,१०० मिलि.) म्हणतात.

प्रेरित अंतःश्वसनी आयतन आणि प्रेरित निःश्वसनी आयतन : वर दिलेल्या वेला आयतनात अनुकमे अंतःश्वसनी व निःश्वसनी संचित आयतने मिळवून ही परिमाणे मिळतात. अनुकमे ५००+३,००० = ३,५०० आणि ५००+१,१०० = १,६०० मिलि. या परिमाणांना अंतःश्वसनी व निःश्वसनी धारकता (धारिता) किंवा क्षमता असेही म्हणतात. शारीरिक परिश्रमाच्या प्रसंगी श्वसन तंत्रातील यंत्रणा (फुप्फुसे व स्नायू) किती कार्य करू शकतात, याचे अनुमान ही परिमाणे देतात.

प्रदीर्घ श्वसनधारकता : श्वास प्रथम पूर्णपणे प्रयत्नपूर्वक आत घेऊन नंतर पूर्णपणे जास्तीत जास्त प्रयत्नाने बाहेर सोडला असता जे निःश्वसनी आयतन मिळते त्याचे मापन ३,०००+५००+१,१०० = ४,६०० मिलि. हे परिमाण सर्वाधिक वापरात असते. श्वसनमापक या उपकरणाने वर दिलेली सर्व परिमाणे नोंदता येतात.

अवशिष्ट आयतन : प्रयत्नपूर्वक निःश्वसनानंतरही फुप्फुसांमध्ये सु.१,२०० मिलि.मध्ये हवा शिल्ल्क राहते. प्रदीर्घ श्वसनधारकतेमध्ये (४,६०० मिलि. मध्ये) हे आयतन मिळविल्यास फुप्फुसांची एकूण क्षमता मिळते (४,६००+१,२०० = ५,८०० मिलि.). ही क्षमता म्हणजे फुप्फुसांच्या विस्तारणाची कमाल मर्यादा असते.

श्वसनमार्गातील हवेच्या प्रमुख घटक वायूंचे प्रमाण

हवेचा नमुना

नायट्रोजन

बाष्प

ऑक्सिजन

कार्बन डाय-

-ऑक्साइड

वातावरण (सस.वर)

श्वसनीत प्रवेश करणारी हवा

वायुकोशातील हवा

श्वसनीतून बाहेर पडणारी हवा फुप्फुसीय रोहिणी (अशुद्ध रक्त)

फुप्फुसीय नीला

(शुद्ध रक्त)

५९७.५१

५६३.४०

५६९.००

५६६.००

– 

३.८०

४७.००

४७.००

४७.००

– 

१५८.३९

१४९.३०

१०४.००

१२०.००

४०.००

१०४.००

०.३०

०.३०

४०.००

२७.००

४५.००

४०.००

[ आकडे आंशिक दाब मिमी. पारा स्तंभ दर्शवितात. रक्तातील वायू फक्त विनिमयशीलच घेतले आहेत.सस.वर-समुद्रसपाटीवर.]

वर वर्णन केलेल्या सर्व परिमाणांची मूल्ये स्त्रियांमध्ये आणि किरकोळ शरीरयष्टीच्या व्यक्तींमध्ये २५ ते ३० प्रतिशत कमी असू शकतात. धिप्पाड व्यक्ती आणि बलिष्ठ क्रीडापटूंमध्ये ती अधिक असतात.

श्वसनमार्गात प्रवेश करणाऱ्या हवेत ऑक्सिजन (२०.८४ %), कार्बन डाय-ऑक्साइड (०.०४ %), नायट्रोजन (७८.६२ %) व बाष्प (०.५० %) हे महत्त्वाचे घटक वायू असतात. वायूंच्या मिश्रणामध्ये प्रत्येक वायूचे रेणू सर्व दिशांना मुक्तपणे संचार करीत असतात. त्यामुळे प्रत्येक वायू सर्व दिशांना आपल्या संहतीच्या प्रमाणानुसार आपला दाब निर्माण करीत असतो. कोणत्याही ठिकाणी मोजलेला एकूण दाब सर्व घटक वायूंच्या दाबाच्या बेरजेइतका असतो. या गुणधर्मामुळे मिश्रणातील प्रत्येक घटकाचे प्रमाण व्यक्त करण्यासाठी त्याच्या दाबाचा उल्लेख करण्याची पद्धत वापरता येते. समुद्रसपाटीच्या पातळीवर वातावरणाचा एकूण दाब पाऱ्याच्या ७६० मिमी. उंचीच्या स्तंभाइतका असल्यामुळे घटक वायूंचा दाब पुढीलप्रमाणे : ऑक्सिजन १५८.३९ मिमी. कार्बन डाय-ऑक्साइड ०.३० मिमी. नायट्रोजन ५९७.५१ मिमी. बाष्प ३.८ मिमी. एवढा देतात.

नाकातून किंवा तोंडातून श्वसनमार्गात प्रवेश करणाऱ्या हवेचा ओलसरपणा वाढल्यामुळे या दाबांमध्ये थोडा फरक पडून वायुकोशांत पोहोचणाऱ्या हवेत ऑक्सिजन व नायट्रोजन यांचे प्रमाण काहीसे कमी आढळते. तसेच प्रत्येक नि:श्वासाबरोबर श्वसनमार्गातील (अक्रिय अवकाशातील) हवा वायुकोशांतून वर येणाऱ्या हवेबरोबर मिसळत असल्याने स्वरयंत्रातून जसे खाली जावे तसे ऑक्सिजनाचे प्रमाण कमी व कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण अधिक होत जाते. वायुकोशांतील हवेत नायट्रोजन व बाष्पाच्या प्रमाणात विशेष बदल झालेला दिसत नाही परंतु ऑक्सिजन१०४ मिमी. व कार्बन डाय-ऑक्साइड ४० मिमी. असे आढळतात. या हवेचा रक्तातील वायूंशी विनिमय होतो.

वायुकोशांतील हवा आणि फुप्फुसीय रोहिणीतून कोशिकांमध्ये येणारे रक्त यांच्यामध्ये केवळ एका अतितलम पटलाचाच अडथळा असतो. हे पटल फक्त दोन-तीन कोशिकांच्या थरांचे आणि त्यांच्यामधील आंतर-कोशिकीय पदार्थाचे असते. त्याची सरासरी जाडी ०.६ मायकोमीटर आणि एकूण क्षेत्रफळाची व्याप्ती सु. ७० चौ. मी. असते. वायूंचे रेणू हे पटल विसरणकियेने सहज पार करून अधिक संहतीच्या स्थळापासून कमी संहतीच्या दिशेने प्रवास करतात. केशिकावाहिनीतील रक्तात वायुकोशांच्या तुलनेने ऑक्सिजन कमी (४० मिमी.) आणि कार्बन डाय-ऑक्साइड अधिक (४५ मिमी.) असतो. साहजिकपणे ऑक्सिजनाचा प्रवास रक्ताच्या दिशेने (१०४ ⟶ ४०) आणि कार्बन डाय-ऑक्साइडाचा प्रवास त्याच्या उलट वायुकोशांच्या दिशेने (४५ ⟶ ४०) होतो. केशवाहिनीमधील रक्त फुप्फुसीय नीलेत पोहोचेपर्यंत हा विनिमय पूर्ण होऊन परीणामतः रक्तात ऑक्सिजन १०४ मिमी. व कार्बन डाय-ऑक्साइड ४० मिमी. अशी स्थिती निर्माण होते. हे रक्त (शुद्ध रक्त) हृदयात पोहोचते तेव्हा डाव्या कर्णिकेत श्वसनाच्या नीलांद्वारा येणारे रक्तही त्यात मिसळते. त्यामुळे ऑक्सिजनाचे प्रमाण थोडे कमी होऊन ते ९५ मिमी.पर्यंत खाली येऊ शकते. अशा रीतीने डाव्या जवनिकेत आणि तेथून महारोहिणीच्या शाखांमार्गे सबंध शरीरभर पसरणारे शुद्ध रक्त ऑक्सिजन ९५ मिमी. व कार्बन डाय-ऑक्साइड ४० मिमी. असा दाब दाखविते.


 शरीरातील सर्व सजीव ऊतकांमध्ये स्थानिक चयापचयी प्रक्रिया आणि कोशिकांमधील श्वसनक्रियेमुळे ऑक्सिजनाचे प्रमाण कमी व कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण अधिक असते. याचा परिणाम म्हणजे ऊतकांच्या समीप असलेल्या केशिकावाहिन्यांमधील रक्त आणि ऊतकजल यांच्यात या वायूंचा विनिमय घडून येतो. ऑक्सिजन ऊतकाच्या दिशेने व कार्बन डाय-ऑक्साइड रक्ताकडे असा प्रवास येथे होतो. ऊतकांमधून बाहेर येणाऱ्या नीलांमध्ये या विनिमयामुळे ऑक्सिजन ४० मिमी. व कार्बन डाय-ऑक्साइड ४५ मिमी. असे प्रमाण निर्माण होते. हे रक्त (अशुद्घ रक्त) फुप्फुसांकडे -हृदयात उजव्या कर्णिका व जवनिकांमार्गे येऊन पोहोचते आणि वायुविनिमयाचे चक्र चालू राहते. ऊतकांमधील ऊतकद्रव आणि कोशिकांचा अंतर्भाग यांच्यातही अशाच विसरण क्रियेने वायुविनिमय होत राहतो. या सर्व विनिमयांमध्ये कार्बन डाय-ऑक्साइडाचा विसरणाचा वेग ऑक्सिजनाच्या जवळजवळ २० पट जास्त असल्यामुळे दाबांमधील फरक (उतार) कमी असूनही – केवळ ५ मिमी. असूनही – पुरेसा विनिमय अल्प काळात होऊ शकतो.

रक्तातील वायूंचे अभिसरण : वायुकोशांतून रक्तात आलेला ऑक्सिजन किंवा ऊतकांमधून रक्तात येणारा कार्बन डाय-ऑक्साइड हे वायू काही प्रमाणात जलविद्राव्य (पाण्यात विरघळणारे) असल्यामुळे रक्तद्रवामध्ये विरघळलेल्या स्वरूपात राहू शकतात परंतु तेवढे प्रमाण अपुरे असल्यामुळे अभिसरणासाठी विशेष यंत्रणा विकसित झालेल्या आहेत.

ऑक्सिजनाच्या अभिसरणासाठी हीमोग्लोबिन हे तांबडया कोशिकांमध्ये असणारे द्रव्य उपयुक्त ठरते. साध्या विद्रावापेक्षा रक्ताची ऑक्सिजनधारकता ३० ते१०० पट वाढविणारे हे द्रव्य जवळजवळ ९७% ऑक्सिजनाचे अभिसरण करू शकते. उर्वरित ३% ऑक्सिजन रक्तद्रवात विरघळलेला असतो. उच्च दाबाने ऑक्सिजनाचा पुरवठा करून हे प्रमाण वाढविता येते परंतु अधिक विरघळलेला ऑक्सिजन फार मोठया प्रमाणात ऊतकांमध्ये गेल्यास त्याचे दुष्परिणाम होण्याची शक्यता असते. हीमोग्लोबिनाच्या संपर्कात येणारा ऑक्सिजन शिथिल अशा बंधनाने जोडला जातो. हीमोग्लोबिनाच्या प्रत्येक रेणूला ऑक्सिजनाचे चार रेणू (आठ अणू) ग्रहण करण्याची क्षमता असते. हीमोग्लोबिनाच्या रेणूमधील लोहाच्या प्रत्येक अणूशी ऑक्सिजनाचा एक रेणू त्याच्या रेणवीय स्वरूपातच बद्ध होत असल्यामुळे हे बंधन व आवश्यक तेव्हा विमोचन या दोन्ही क्रिया सुलभपणे होतात.

हीमोग्लोबिनाची ऑक्सिजन धारण करण्याची क्षमता आणि त्याचे विमोचन करण्याची सुलभता हे गुणधर्म पूर्णपणे वापरण्याची आवश्यकता विश्रांत अवस्थेत भासत नाही. त्यामुळे ऑक्सिजन अभिसरणात विपुल राखीव क्षमता उपलब्ध असते. व्यायाम, वाढलेले तापमान, कार्बन डाय-ऑक्साइडाची वाढलेली निर्मिती (चयापचयातील वृद्धीमुळे) आणि रक्तातील वाढलेली अम्लता यांसारख्या शारीरिक बदलांच्या प्रसंगी ही राखीव क्षमता उपयोगी पडते. ऑक्सिजन हीमोग्लोबिनाशी ज्या स्थानी (लोहाच्या अणूवर) बद्ध होतो, त्याच ठिकाणी कार्बन मोनॉक्साइड हा वायू सु.२५० पट आसक्तीने बद्ध होऊ शकतो. हा विषारी परिणाम वातावरणात कार्बन मोनॉक्साइडाचे प्रमाण ०.१% इतक्या स्वल्प मात्रेत असताना मारक ठरू शकते. शुद्ध ऑक्सिजनाचा त्वरित वापर करूनच कार्बन मोनॉक्साइडाचे हे बंधन दूर करणे शक्य होते.

कार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या अभिसरणात ऑक्सिजनाप्रमाणेच काही भाग (सु. ७ %) रक्तात विरघळलेल्या स्वरूपात ऊतकांकडून फुप्फुसांकडे जातो. बाकीचा सर्व वायू रक्तातील तांबड्या कोशिकांच्या आत प्रवेश करतो. तेथील पाण्याच्या रेणूंबरोबर प्रक्रिया झाल्यामुळे या वायूपासून कार्‌बॉनिक अम्ल (H2CO3) तयार होते व त्याचे विघटन होऊन हायड्रोजन (H+) आणि बायकार्बोनेट (HC3) आयन (विद्युत् भारित अणू व अणुगट) निर्माण होतात. या दोन्ही प्रक्रियांना साहाय्य करणारे कार्‌बॉनिक ॲनहायड्रेज हे एंझाइम कोशिकेत असल्यामुळे प्रक्रियांची गती सु. ५,००० पट वाढते व आयनांची निर्मिती होण्यास केवळ काही मिलिसेकंदाचा काळ पुरेसा असतो. या आयनांपैकी बायकार्बोनेट आयन तांबड्या कोशिकांतून बाहेर पडून रक्तद्रवात येतात व हायड्रोजन आयन कोशिकेतील हीमोग्लोबिनाला मिळतात. कोशिकेत प्रवेश करणाऱ्या वायूचा काही भागही (सु. २०%) थेट हीमोग्लोबिनाला रासायनिक प्रकियेने जोडला जातो. त्यातून कार्बमायनोहीमोग्लोबिन (CO2Hb) निर्माण होते अशाच प्रकारे काही भाग रक्तद्रवातील प्रथिनांशी प्रक्रिया करतो परंतु कार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या अधिकांश (७०%) अभिसरणाचे कार्य बायकार्बोनेट आयनांच्या माध्यमातून होत असते. रक्ताची अम्लअल्कता संतुलित ठेवण्याच्या कार्यातही या आयनांचा मोठा वाटा असतो. कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे विसरण आणि आयनीभवनाशी संबंधित सर्व प्रक्रिया अत्यंत वेगाने होत असल्यामुळे त्याचे अभिसरण यशस्वीपणे घडून येत असते व रक्ताच्या अम्लतेमध्येही फारसा बदल होत नाही. ऑक्सिजन आणि कार्बन डाय-ऑक्साइड या वायूंच्या संहतीचा एकमेकांच्या विनिमयावर (फुप्फुसांत तसेच ऊतकांत) अनुकूल असा पूरक परिणाम होत असतो, असे दिसून येते. बोर परिणाम व हाल्डेन परिणाम या नावांनी या पूरक क्रिया ओळखल्या जातात.

श्वसनक्रियेचे नियंत्रण : वातावरणात उपलब्ध असलेला ऑक्सिजन आणि शरीरातील विविध ऊतकांच्या चयापचयासाठी त्याची आवश्यकता, तसेच कार्बन डाय-ऑक्साइड व अम्लता (हायड्रोजन आयनांची संहती) यांची चयापचयी निर्मिती व त्यांचे उत्सर्जनाचे वेग या सर्वांचा मेळ घालण्यासाठी श्वसनाचा वेग व खोली यांमध्ये सतत बदल घडून येत असतात. या बदलांमुळे रक्तातील या तीन घटकांचे प्रमाण स्थिर ठेवण्यास मदत होते. तंत्रिका तंत्राच्या लंबमज्जा या भागात चौथ्या मस्तिष्कविवराच्या तळाशी असलेल्या श्वसनकेंद्र या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या कोशिकासमुच्च्यात हे नियंत्रणाचे कार्य घडत असते. नवव्या आणि दहाव्या मस्तिष्क तंत्रिकांचे तंतू या केंद्राला श्वसन तंत्राकडून संवेदना पुरवितात. लंबमज्जेच्या पृष्ठभागाच्या किंचित खाली हायड्रोजन आयनांना संवेदनशील अशा कोशिकांचा एक गट आढळतो. रसायनसंवेदी क्षेत्र रक्तातील कार्बन डाय-ऑक्साइड लंबमज्जेत प्रवेश करून तेथील पाण्याशी प्रक्रिया करून हायड्रोजन आयनांची निर्मिती करू शकतो. या हायड्रोजन आयनांचा रसायनसंवेदी क्षेत्रावर परिणाम झाल्यावर क्षेत्रातून तंत्रिका आवेग निर्माण होतात व ते श्वसनकेंद्रात पोहोचतात.


 श्वसनकेंद्रातील तंत्रिका कोशिकांचे तीन-चार स्वतंत्र गट आढळतात. त्यांच्यापैकी एक गट उत्स्फूर्तपणे अंतःश्वसनाच्या हालचालींस प्रेरणा देणारे आवेग निर्माण करीत असतो. विश्रांत अवस्थेत सु. तीन सेकंद हे आवेग हळूहळू वाढत जातात. त्यामुळे एकदम आचके न देता संथपणे अंतःश्वसन होते. नंतर सु. दोन सेकंद आवेग पूर्ण थांबतात. तेवढ्या काळात छातीच्या पिंजऱ्याच्या लवचिकपणामुळे आपोआप निःश्वसन होते. त्यानंतर पुन्हा अंतःश्वसनी आवेग सुरू, असे हे चक सुरू राहते. ही आवेग निर्मिती उत्क्रांतीच्या प्रकियेतील सर्वांत आदिम असावी. तंत्रिकांचे इतर गट या निर्मितीत बदल घडवून आणतात. एक गट आवेगांचा काळ कमी करून (३ सेकंदांपेक्षा कमी) अंतःश्वसन अधिक उथळ, परंतु अधिक वारंवार श्वसन अशी स्थिती निर्माण करतो, तर दुसरा याच्या उलट परिणाम घडवितो. रक्तातील कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण वाढल्यास किंवा अम्लता वाढल्यास रसायनसंवेदी क्षेत्रामार्फत श्वसनाचा वेग त्वरित वाढविण्याची क्रिया घडवून आणण्यास किंवा उलट परिस्थितीत ती कमी करण्यास तंत्रिकांचे हे अन्य गट कारणीभूत असतात. कार्बन डाय-ऑक्साइडामुळे होणारा परिणाम त्वरित असला, तरी तो दीर्घकालीन नसतो. दोन-तीन दिवसांनी तो कमी होतो. उदा., उंच डोंगराळ प्रदेशात वास्तव्य किंवा गिर्यारोहणाचा एखादा टप्पा पूर्ण करून तेथे विश्रांती घेणे. रक्तातील ऑक्सिजनाचे प्रमाण कमी झाल्यास त्याचा श्वसनकेंद्राचे थेट उद्दीपन करणारा परिणाम होत नाही, हे वैशिष्ट्य लक्षात घेतले पाहिजे. त्यामुळे श्वसनाच्या उद्दीपनात कार्बन डाय-ऑक्साइड हाच महत्त्वाचा घटक ठरतो.

श्वसनकेंद्राचे कार्य केवळ थेट परिणामांनीच नियंत्रित होत नाही. परिघीय रक्तवाहिन्यांमध्ये आणखी एक यंत्रणा त्यासाठी उपलब्ध असते. रसायनसंवेदी ग्राहींच्याच आधारे ही यंत्रणा कार्य करते. मानेतील ग्रीवारोहिणीचे विभाजनस्थळी आणि महारोहिणीच्या कमानदार भागात हे रसायनगाही आढळतात. ⇨ग्रीवा पिंड आणि महारोहिणीपिंड या नावांनी ओळखल्या जाणाऱ्या या सूक्ष्म इंद्रियांना विपुल रक्तपुरवठा करणाऱ्या विशेष रोहिण्या असतात. तसेच जिव्हाग्रसनी (नववी तंत्रिका) व प्राणेशा (दहावी तंत्रिका) या तंत्रिकांच्या मार्गे त्या श्वसनकेंद्रास संदेश पाठवितात. रक्तातील ऑक्सिजनाच्या प्रमाणातील बदल (ऑक्सिजन-न्यूनता) या ग्राहींना त्वरित उद्दीपित करतो आणि श्वसनकेंद्राकडे त्यांनी पाठविलेल्या संदेशांमुळे प्रतिक्षेपी बदल त्वरित घडून येतात. कार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या वाढलेल्या प्रमाणाचे संवेदन त्यामानाने कमी तीवतेने (थेट संवदेनाच्या सातपट कमी) परंतु अधिक वेगाने (थेट संवेदनापेक्षा पाचपट जलद) होते. त्यामुळे व्यायामाच्या प्रारंभापासूनच श्वसनाचा वेग वाढविण्यास मदत होते. मेंदूतील परिघीय रोहिणीमधील एकूण रासायनी संवेदकांच्या मदतीने श्वसनकेंद्र शरीरातील ऑक्सिजन – कार्बन डाय-ऑक्साइड चयापचयातील वाढ वीसपट झाली, तरी योग्य तो प्रतिसाद देऊ शकते. श्वसनी आणि श्वसनिकांमध्ये ताणगाही असतात. जोराच्या अंतःश्वसनामुळे ते कार्यान्वित होतात. त्यामुळे श्वसनकेंद्राचे प्रतिक्षेपी अवसादन होऊन अंतःश्वसन थांबते आणि अतिरिक्त ताणामुळे फुप्फुसांना (वायुकोश आणि परिफुप्फुसीय पटलास) इजा होणे टळू शकते.

श्वसनकेंद्र आणि रसायनगाही पिंड यांच्याशिवाय इतर ठिकाणांहून श्वसनकियेवर थोडा परिणाम होऊ शकतो. उदा., जाणीवपूर्वक स्वेच्छेने केलेले श्वसन किंवा दीर्घकाळ धरून ठेवलेला श्वास. अशा क्रियांमध्ये प्रमस्तिष्कातून निघणारे संदेश श्वसनकेंद्राला पूर्णपणे टाळून मज्जारज्जूकडे येतात व तेथून स्नायूंकडे जातात. प्रशिक्षित क्रीडापटूंमध्ये रक्तातील वायूंच्या दाबामध्ये फारसा फरक न पडताही श्वसनात आवश्यक तो बदल (फुप्फुसीय वायुवीजनातील वाढ) व्यायामाच्या सुरूवातीसच होऊ लागतो. याचे कारण शारीरिक व्यायामाचा प्रारंभ होताच मस्तिष्काकडून श्वसनकेंद्राकडे उत्तेजक संदेश येत असावेत, असे समजले जाते. तसेच शारीरिक हालचालीस सुरूवात होताच स्नायूंमधील व अस्थिबंधांमधील अवस्थानसंवेदी ग्राही जे संदेश मेंदूकडे पाठवितात, त्यांचाही श्वसनकेंद्रावर उत्तेजक प्रभाव पडत असावा. [⟶ मेंदू].

श्वसन तंत्राच्या कार्याचे मापन : निरोगी व्यक्तीमधील श्वसन तंत्रीय क्षमता आणि आजारी व्यक्तीमध्ये कार्यक्षमतेत होणारी घट यांच्या मापनासाठी पुढील विविध चाचण्या उपयुक्त ठरतात.

श्वासमापन : श्वासमापक उपकरणात अंतःश्वसन आणि निःश्वसन करून व्यक्तीच्या विश्रांत अवस्थेतील श्वसनासंबंधी पूर्वी उल्लेख केलेली सर्व परिमाणे आणि त्यांचा आलेख मिळतात. व्यायाम करताना असा आलेख काढल्यास श्वसनाच्या वाढत्या वेगाबरोबर फुप्फुसीय वायुवीजनात पडणारा फरक काढता येतो. दर मिनिटाला होणारे वायुवीजन काढण्यासाठी उपयुक्त सूत्र असे आहे.

फुप्फुसीय वायुवीजन = (वेला आकारमान – अक्रिय आकारमान) x श्वसन वेग प्रतिमिनिट

उदा., विश्रांत अवस्थेत (५०० मिलि.-१५० मिलि.) x १५ = ५,२५० म्हणजेच ५.२५ लिटर/मिनिट इतकी हवा फुप्फुसे घेतात. व्यायाम करताना हे प्रमाण वाढून २० लिटर/मिनिट अथवा अधिक होऊ शकते.

श्वसनमार्गाच्या विकारांमुळे (उदा., दमा, दीर्घकालिक श्वासनलिका- दाह) हवेच्या हालचालीस-विशेषतः निःश्वसनास-अडथळा निर्माण होतो. त्याचे मापन करण्यासाठी श्वसनाच्या हालचालीच्या विविध भागांमध्ये हवेचा वेग मोजता येतो. निःश्वसनात निर्माण होऊ शकणारा अधिकतम वेग सु. ४०० लिटर प्रतिमिनिट असतो. श्वसनमार्गात अडथळा झाल्यामुळे किंवा फुप्फुसे आणि छातीच्या पिंजऱ्याची स्थितिस्थापकता कमी झाल्यामुळे व स्नायूंच्या अशक्तपणामुळे हा वेग केवळ १०० ते १५० लिटर प्रतिमिनिट इतका कमी होऊ शकतो (प्रत्येक नि:श्वासात हा अधिकतम वेग काही मिलिसेकंद टिकतो हे लक्षात घ्यावे).

दीर्घ श्वास घेऊन तो जोरात बाहेर सोडल्यास एकूण नि:श्वासाच्या (प्रदीर्घ श्वसनधारकतेच्या) किती टक्के हवा पहिल्या सेकंदात बाहेर पडते याचे मापनही एक उपयुक्त परिमाण [पहिल्या सेकंदातील प्रेरित निःश्वसनी आकारमान (आयतन)] आहे. निरोगी व्यक्तीत हे प्रमाण ८०% असते. वर उल्लेखिलेल्या विकारांत ते ४०% अथवा त्याहून कमी होऊ शकते.

हवेतील ऑक्सिजनह्रकार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या वायुकोशांतील विनिमयाचे मापन : श्वसनमार्गातील वायुकोशांपर्यंतच्या विविध टप्प्यांमधील हवेचे नमुने घेऊन त्यांतील वायूंचे प्रमाण मोजणे सहज शक्य असते परंतु फुप्फुसीय रोहिणीच्या वायुकोशांतील शाखांमधील (केशिकांमधील) रक्ताचा नमुना मिळविणे कठिण असते. त्यामुळे ऑक्सिजनाच्या विसरणाचा वेग काढण्यासाठी कार्बन मोनॉक्साइडाची पद्धत वापरली जाते. निरोगी व्यक्तीमध्ये या वायूचे रक्तातील प्रमाण शून्य असल्यामुळे अत्यल्प प्रमाणात हवेत मिसळलेल्या वायूचे वायुकोशांतील प्रमाण कमी होण्याचा वेग या पद्धतीत मोजला जातो. ऑक्सिजनाच्या विसरणाच्या ०.८१ (सु. /) पट वेगाने कार्बन मोनॉक्साइडाचे विसरण होत असल्याने अप्रत्यक्ष पद्धतीने यावरून ऑक्सिजन विसरणाचा वेग काढता येतो.


 रक्तातील वायूंचे प्रमाण व हायड्रोजन आयनसंहती (अम्लता) यांचे मापन : हे सूक्ष्म विद्युत् अग्र वापरून करता येते. केवळ एक थेंब रक्त वापरून ही मापने त्वरित करणे आता शक्य झाले आहे. श्वसनाची व वायु-अभिसरणाची कार्यक्षमता अजमावण्यासाठी या चाचण्या उपयुक्त असतात.

स्वरयंत्रदर्शक आणि श्वसनीदर्शक : श्वसनमार्गाची आतून पाहणी करण्यासाठी यांसारख्या उपकरणांची मदत घेता येते. परिफुप्फुसीय पटलाचे विकार आणि त्यामुळे छातीत साठणारा द्रव यांच्या तपासणीसाठी उरोछिद्रण करून नमुना घेता येतो. तसेच द्रव काढून टाकून फुप्फुसांवर पडणारा दाबही कमी करता येतो. यांखेरीज इतरत्र उपयोगात असलेल्या तंत्रांचा अवलंब प्रतिमानिर्मितीसाठी श्वसन तंत्रातही केला जातो. उदा., क्ष-किरण चित्रण, कमवीक्षण, स्वनातीत चित्रण, चुंबकीय अनुस्पंदन, श्वसनीदर्शन, वाहिनीदर्शन, किरणोत्सर्गी समस्थानिक कमवीक्षण, ऊतकपरीक्षण इत्यादी.

श्वसन तंत्राचे विकार : शरीराबाहेर वातावरणाशी थेट संपर्क अविरतपणे येत असल्याने श्वसन तंत्राला अनेक आव्हानांशी सामना करावा लागतो. हवेतील तापमानाचे मोठे चढ-उतार, सूक्ष्मजंतू, धुळीचे कण, व्यवसायानुसार परिसरात आढळणाऱ्या रसायनांच्या वाफा आणि घनरूपातील प्रदूषण, धूमपानातील कर्कजनक द्रव्ये, विविध प्रकारचे अधिहर्षताजनक (ॲलर्जीजनक) ⇨प्रतिजन इत्यादींमुळे निरनिराळे लहानमोठे विकार सतत संभवू शकतात. त्यांची लक्षणे अनेकदा समान असतात. हृदय आणि रक्तवाहिन्यांमधील बदलांमुळे अभिसरणातील बदलही अनेकदा अशीच लक्षणे निर्माण करतात. त्यामुळे पुढील काही लक्षणांचा उद्‌भव होऊन ती दीर्घकाळ टिकून राहिल्यास श्वसन तंत्राच्या विकारांची शंका घ्यावी लागते : खोकला, कफाची निर्मिती, कफात रक्त आढळणे, विश्रांत अवस्थेत धाप लागणे, श्रम केल्यावर श्वास घेण्यास त्रास होणे, छातीत टोचल्यासारखे दुखणे, श्वास घेताना घशात किंवा छातीत घरघर आवाज येणे, श्वास सोडण्यास वेळ लागणे व शिट्टी वाजल्यासारखा आवाज होणे, हातापायांची बोटे व ओठ निळे पडणे, श्वसनाच्या त्रासाबरोबरच मानसिक गोंधळ उडणे किंवा ग्लानी येणे आणि श्वसनाच्या हालचालींत किंवा छातीच्या आकारमानात सहज लक्षात येण्यासारखे बदल जाणवणे.

अशी शंका जाणवल्यास साध्या उपरूग्ण तपासणीतही (उदा., बोटांनी ठोकून पाहणे किंवा स्टेथॉस्कोपने ऐकणे) बऱ्याच विकारांचे प्राथमिक निदान होऊ शकते. काही महत्त्वाचे किंवा वारंवार आढळणारे विकार येथे दिलेले आहेत.

श्वासनलिकादाह : या विकारात जंतुसंकामण किंवा हवेतील उपद्रवकारी क्षोभकारक घटकांमुळे श्वसनमार्गाच्या खालच्या भागाचा दाह होतो. श्लेष्मल गंथींच्या स्रावात वाढ होऊन खोकला येऊ लागतो. कधीकधी तो कोरडा, अनुत्पादक असू शकतो. बव्हंशी सर्व लक्षणे साध्या उपायांनी (कासनाशक औषधे, वाफेचा उपचार इ.) काही दिवसांत नाहीशी होतात. दीर्घकाळ टिकणाऱ्या श्वासनलिकादाहामुळे एखादया श्वसनिकेत स्राव साठून अडथळा निर्माण होऊ शकतो. असा अडथळा संपूर्ण असल्यास त्याच्या पलीकडील भागातील वायुकोशांमधील हवा रक्तात पूर्णपणे शोषली जाऊन वायुकोश दबतात. फुप्फुसाचा काही भाग त्यामुळे निष्क्रिय आणि कठिण होतो. तीव श्वासनलिकादाहात जंतुसंकामण फार आकमक असल्यास काही भागांत ते श्वसनिकांच्या समीपच्या फुप्फुसात पसरून फुप्फुसशोथ होऊ शकतो परंतु तो मर्यादित श्वसनीफुप्फुसशोथ या प्रकारचा असतो.

खंडफुप्फुसशोथ : हा प्रामुख्याने वायुकोशांचा संकामणजन्य विकार असतो. फुप्फुसगोलाणू अथवा अन्य जंतूंमुळे वायुकोश विनिमयाचे कार्य करू शकत नाहीत. शोथजन्य द्रवामुळे फुप्फुसाच्या एखादया खंडातील सर्व वायुकोश पूर्णपणे भरलेले असतात. काही दिवसांनी या द्रवाचे घनीभवन होऊन फुप्फुसाचा विकारग्र स्त भाग यकृतासारखा कठिण होतो. प्रतिरक्षा तंत्रातील [⟶ रोगप्रतिकारक्षमता] विविध कोशिकांच्या कार्यक्षमतेनुसार हळूहळू घनीभूत भागाचे शोषण होऊन वायुकोश पूर्वस्थितीस येतात. विविध प्रतिजैविकांच्या (अँटिबायॉटिक पदार्थांच्या) परिणामकारक वापरामुळे आता हा विकार तितकासा गंभीर नसतो. श्वसनाचा वाढलेला वेग, ताप आणि ऑक्सिजनाची कमतरता यांमुळे लहान मुलांमध्ये चिंताजनक परिस्थिती निर्माण होऊ शकते.

श्वसनीजन्य दमा : या विकाराला ⇨ॲलर्जी, आनुवंशिकता, जंतु-संकामण आणि मन:स्थिती अशी मिश्रपार्श्वभूमी कारणीभूत ठरते. श्वसनिकांच्या आकुंचनामुळे व दाट श्लेष्मल स्रावामुळे श्वसनमार्गात अडथळे निर्माण होतात. विशिष्ट हवामानात दम्याचा विकार बळावलेला आढळतो. श्वसनीविस्फारक औषधांच्या गोळ्या, द्रवमिश्रणे आणि तोंडावाटे घ्यायचे फवारे यांसारख्या उपायांनी त्वरित आराम मिळतो [⟶ दमा]. ॲलर्जीवरील अनेक प्रकारच्या औषधांपैकी हिस्टामीन किंवा तत्सम द्रव्यांची निर्मिती आणि विमोचन यांना प्रतिबंध करणारी औषधे आता या रूग्णांना अधिक साहाय्यक ठरत आहेत. दीर्घकाळ निःश्वसनास अडथळा आल्याने रूग्णांमध्ये कधीकधी वातस्फीती ही विकृती आढळते. जंतुसंकामण, अडथळे, क्षोभक पदार्थ (उदा., धूम्रपान) या सर्वांच्या एकत्र घातकतेमुळे वायुकोशांच्या भित्तिका नष्ट होऊन ते मोठे आणि अकार्यक्षम होतात. अडकलेल्या हवेने फुप्फुसांचे (व छातीचे) आकारमान मोठे होते पण वायुमार्गातील अडथळे आणि इतर विकृतीजन्य बदलांमुळे फुप्फुसीय वायुवीजन कमी होते. अनेकदा वायुकोशांच्या ऊतकांचा नाश झाल्यामुळे श्वसनिकांचा आधार कमी होऊन त्या दबतात व अडथळ्यात भर पडून वातस्फीती अधिक गंभीर होते.


 फुप्फुसाचा क्षयरोग : हा विकार दीर्घकाळ सुप्त अवस्थेत राहू शकतो. क्षयाचे जंतू फुप्फुसांत श्वासावाटे शिरून एखादया भागात वाढू लागले की, प्रतिरक्षा तंत्राकडून एका विशिष्ट प्रतिक्रियेस प्रारंभ होतो. तो मर्यादित ऊतकसमुच्चय अलग करण्यासाठी त्याच्याभोवती तंतुमय ऊतकांचा कोश तयार होऊ लागतो. बऱ्याच रूग्णांमध्ये हा प्रयत्न यशस्वी होऊन विकार पसरत नाही परंतु इतरांमध्ये जंतूंची वाढ होऊन फुप्फुसाचे उतक नष्ट झाल्यामुळे लहानशी गोलाकार पोकळी तयार होते. सौम्य खोकला, अशक्तपणा, रात्री किंचित ताप येऊन तो उतरताना पुष्कळ घाम येणे यांसारखी लक्षणे क्षयाचा संशय घेण्यास पुरेशी असतात. प्रथम अत्यल्प असलेला स्राव (थुंकी) हळूहळू वाढून त्यात क्षयाचे जंतू आढळतात निदान झाल्यावर त्वरीत क्षयविरोधी औषधयोजना सुरू झाल्यास सु. दोन महिन्यांत श्वसनमार्गाचा स्राव जंतुमुक्त होतो. त्यामुळे रोगाचा प्रसार होण्याची शक्यता राहत नाही. वेळीच उपाय न केल्यास फुप्फुसाच्या इतर भागांमध्ये रोग पसरून फुप्फुसांची (श्वसनक्षमतेची निर्देशक) सर्व आकारमाने घटू लागतात. क्ष-किरण चित्रणात सुरूवातीस एक अगर दोन पाकळ्या दिसतात परंतु नंतर सर्व फुप्फुसछाया वेगळी दिसू लागते. काही रूग्णांत परिफुप्फुसीय पटलास बाधा होऊन पोकळीत द्रव आढळतो. रोगग्रस्त भाग रक्तवाहिनीच्या संपर्कात येऊन थुंकीवाटे रक्त पडण्याची शक्यताही असते. [⟶ परिफुप्फुस क्षयरोग].

दीर्घकालीन श्वासनलिकादाह : यामुळे काही रूग्णांमध्ये श्वसनीचे ऊतक कमजोर होऊन ठिकठिकाणी विस्फारित होतात. त्यात विपुल प्रमाणात स्राव निर्माण होऊन जंतुसंक्रामणास वाव मिळतो. स्राव साठू न देण्यासाठी उपाययोजना करावी लागते. रचनात्मक बदल कायमचे अपरिवर्तनीय झाल्यास शस्त्रक्रियेचा अवलंब करावा लागतो. प्रारंभी फुप्फुसांत जंतुसंक्रामण झालेल्या काही विकारांचे रूपांतर फुप्फुसीय विद्रधीमध्ये (गळूमध्ये) होणेही शक्य असते.

या विकारांशिवाय श्वसन तंत्राचे पुढील काही विकार आहेत : नवजात अर्भकाचे श्वसनीविस्फारण न होणे, परिफुप्फुसशोथ किंवा परिफुप्फुसीय द्रवसंचय, श्वसनीजन्य कर्करोग, फुप्फुसीय रक्तवाहीनीमध्ये रक्ताची गुठळी होऊन प्रवाहात अडथळा येणे (फुप्फुसीय आंतरकीलन), छातीला झालेल्या खोल जखमेमुळे परिफुप्फुसीय गुहेत हवा शिरल्यास वातवक्ष निर्माण होऊन त्याच्या दाबामुळे फुप्फुस दबणे व श्वसनाची खोली कमी होणे.

विविध औदयोगिक कामगार आणि शेतमजूर यांच्या श्वसनातून स्थानिक पर्यावरणातील सूक्ष्मकण, तंतू, रासायनिक द्रव्यांच्या वाफा फुप्फुसांत प्रवेश करीत असतात. त्यांचा परिणाम ॲलर्जीजन्य प्रतिक्रिया आणि दीर्घकालिक क्षोभ निर्माण करण्यात येतो. तसेच तंतुमय ऊतकांची निर्मिती होऊन श्वसनाची कार्यक्षमता कमी होते. काही घटक कर्करोगाच्या निर्मितीस प्रेरणा देतात वा मदत करतात. या सर्व विकारांची लक्षणे दम्यासारखी किंवा क्षयरोगासारखी असू शकतात. या सर्व विकारांची लक्षणे दम्यासारखी किंवा क्षयरोगासारखी असू शकतात. यांतील काही उदयोग असे : कोळशाच्या खाणी, सिलिका व काच उदयोग. ॲस्बेस्टस तंतुनिर्मिती कथिल, पोलाद, बेरिलियम कारखाने ज्यूट, कापूस, कृत्रीम तंतू धागा यांचे वस्त्रोद्योग वितळजोड दगडाच्या खाणी व सिमेंट कारखाने. [ ⟶ व्यवसायजन्य रोग].

पहा : अभिशोषण ऑक्सिजन – न्यूनता औषधिकि याविज्ञान क्लोम खोकला ग्रसनी गीवा पिंड छाती दमा धूमपान नवजात अर्भक नाक फुप्फुस बरगडी रक्त रक्तारूण श्वसन, कृत्रिम श्वसन निर्देशांक श्वसन साहाय्यक स्वरयंत्र क्षयरोग.

संदर्भ : 1. Berkow, R. The merk manual of Medical Information, New Jersey, 1997.

             2. Guyton, A. C. Hall, J. E. Textbook of Medical Physiology, Philadelphia, 1996.

             3. Leff, A. R. Schumacker, P. T. Repriratory Physiology : Basics and Applications, Philadelphia, 1993.

             4. Murray, J. F. Nadel, J. A. Textbook of Repriratory Medicine, Philadelphia, 1994.

श्रोत्री, दि. शं.

Close Menu