Frekuensi dan Volume Udara Pernapasan
A. Frekuensi Pernapasan
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan di otak, sedangkan aktivitas saraf pernapasan dirangsang oleh stimulus [rangsangan] dari karbon dioksida [CO2]. Pada umumnya, manusia mampu bernapas antara 15–18 kali setiap menitnya. Frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut.
a. Umur
Bayi dan balita memiliki frekuensi bernapas lebih banyak dibanding orang dewasa. Hal itu disebabkan volume paru-paru yang relatif kecil dan sel-sel tubuh sedang berkembang sehingga membutuhkan banyak oksigen. Orang tua juga memiliki frekuensi napas lebih banyak karena kontraksi otot-otot dada dan diafragma tidak sebaik saat masih muda, sehingga udara pernapasan lebih sedikit.
b. Jenis Kelamin
Frekuensi pernapasan wanita pada umumnya lebih banyak daripada laki-laki. Hal ini disebabkan wanita pada umumnya memiliki volume paru-paru lebih kecil dari laki-laki sehingga frekuensi bernapasnya lebih banyak.
c. Suhu Tubuh
Semakin tinggi suhu tubuh, semakin cepat frekuensi pernapasannya. Hal ini berhubungan erat dengan peningkatan proses metabolisme tubuh.
d. Posisi Tubuh
Posisi tubuh sangat berpengaruh terhadap frekuensi pernapasan. Pada tubuh yang berdiri, otot-otot kaki akan berkontraksi sehingga diperlukan tenaga untuk menjaga tubuh tetap tegak berdiri. Untuk itu diperlukan banyak O2 dan diproduksi banyak CO2. Pada posisi tubuh berdiri, frekuensi pernapasannya meningkat.
Pada posisi duduk atau tiduran, beban berat tubuh disangga oleh sebagian besar bagian tubuh sehingga terjadi penyebaran beban. Hal ini mengakibatkan jumlah energi yang diperlukan untuk menyangga tubuh tidak terlalu besar sehingga frekuensi pernapasannya juga rendah.
e. Kegiatan Tubuh
Orang yang banyak melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi dibandingkan dengan orang yang tidak melakukan kegiatan [santai/tidur]. Oleh karena itu, tubuh memerlukan lebih banyak oksigen untuk oksidasi biologi dan lebih banyak memproduksi zat sisa. Tubuh perlu meningkatkan frekuensi pernapasan agar dapat menyediakan oksigen yang lebih banyak. .
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang ada di otak dan disebut medula oblongata. Sebaliknya, saraf pernapasan ini juga dipacu oleh kadar karbon dioksida yang ada di dalam darah. Kita dapat menahan napas sementara waktu, tetapi bila kadar karbon dioksida dalam darah naik maka akan timbul rangsangan untuk segera menghirup udara pernapasan dalam-dalam. Ketika darah melalui alveolus, kandungan karbon dioksidanya sama dengan di alveolus.
Darah kemudian mencapai medula oblongata yang mengandung sel-sel yang sangat peka terhadap konsentrasi karbon dioksida dalam darah. Jika kandungan karbon dioksida ini naik di atas normal, medula oblongata menanggapinya dengan meningkatkan banyaknya impuls saraf dan laju impuls saraf yang mengontrol aksi otot-otot pernapasan [otot diafragma dan otot interkosta].
Akibatnya ialah peningkatan pertukaran udara dalam paru-paru yang mengembalikan konsentrasi karbon dioksida dalam alveolus dengan cepat dan kemudian mengembalikan konsentrasi karbon dioksida darah ke konsentrasi normal.
Seberapa banyak jumlah udara yang dapat masuk ke dalam tubuh kita ? Berikut ini akan dijelaskan mengenai volume udara pernapasan.
B. Volume Udara Pernapasan
| Respirometer |
Volume udara pernapasan dapat diukur menggunakan respirometer atau spirometry. Secara garis besar, volume udara pernapasan dapat dibedakan menjadi enam sebagai berikut.
a. Volume tidal [tidal volume], yaitu volume udara pernapasan [inspirasi] biasa, yang besarnya lebih kurang 500 cc [cm3] atau 500 mL.
b. Volume cadangan inspirasi [inspiratory reserve volume] atau udara komplementer, yaitu volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal setelah bernapas [inspirasi] biasa, yang besarnya lebih kurang 1.500 cc [cm3] atau 1.500 mL.
c. Volume cadangan ekspirasi [expiratory reserve volume] atau udara suplementer, yaitu volume udara yang masih dapatdikeluarkan secara maksimal setelah mengeluarkan napas[ekspirasi] biasa, yang besarnya lebih kurang 1.500 cc [cm3] atau 1.500 mL.
d. Volume sisa/residu [residual volume], yaitu volume udara yang masih tersisa di dalam paru-paru setelah mengeluarkan napas [ekspirasi] maksimal, yang besarnya lebih kurang 1.000 cc [cm3] atau 1.000 mL.
e. Kapasitas vital [vital capacity], yaitu volume udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi semaksimal mungkin juga, yang besarnya lebih kurang 3.500 cc [cm3] atau 3.500 mL. Jadi, kapasitas vital adalah jumlah dari volume tidal + volume cadangan inspirasi + volume cadangan ekspirasi.
f. Volume total paru-paru [total lung volume], yaitu volume udara yang dapat ditampung paru-paru semaksimal mungkin, yang besarnya lebih kurang 4.500 cc [cm3] atau 4.500 mL. Jadi, volume total paru-paru adalah jumlah dari volume sisa + kapasitas vital.
Dalam keadaan biasa, manusia mengisap dan mengeluarkan udara pernapasan kurang lebih 500 cc. Bila setengah liter ini telah diembuskan, maka dengan mengerutkan otot perut kuat-kuat, masih dapat mengembuskan satu setengah liter udara cadangan di dalam paru-paru.
Sebaliknya, sesudah menghirup udara setengah liter, kita masih dapat menghirup kuat-kuat satu setengah liter udara lagi. Jadi, jumlah udara yang terdapat dalam sistem pernapasan yaitu antara setengah dan tiga setengah liter. Jumlah udara pernapasan sekian itu dapat dimanfaatkan secara teratur oleh para olahragawan yang terlatih.
Meskipun ada 500 cc udara yang dapat kita hirup dalam keadaan biasa, tetapi hanya 350 cc yang dapat sampai di gelembung paru-paru, sedangkan yang 150 cc lainnya hanya sampai di saluran pernapasan saja.
Demikianlah Materi Frekuensi dan Volume Udara Pernapasan, semoga bermanfaat.
Thinkstockphotos
Ilustrasi
KOMPAS.com - Paru-paru berjumlah sepasang dan terletak di dalam rongga dada kiri dan kanan.
Paru-paru kanan memiliki tiga lobus [gelambir], sedangkan paru-paru kiri memiliki dua lobus.
Di dalam paru-paru terdapat kurang lebih 300 juta buah alveolus. Bagian terluar dari paru-paru dibungkus oleh selaput pleura untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika bernapas.
Kapasitas paru-paru
Dilansir dalam buku Herbal Penyembuhan Gangguan Sistem Pernapasan [2010] karya Joko Suryo, udara yang masuk dan keluar saat berlangsungnya pernapasan disebut udara pernapasan atau volume udara tidal.
Volume udara tidal pada orang dewasa bisa mencapai 500 mililiter. Jika manusia menarik napas dalam-dalam, volume udara yang didapat mencapai 1.500 mililiter. Udara tersebut dinamakan udara komplementer.
Jika manusia mengembuskan napas dengan kuat, volume udara yang dikeluarkan sekitar 1.500 mililiter. Udara ini dinamakan udara suplementer.
Baca juga: Saluran Pernapasan dan Bagiannya
Meski manusia mengeluarkan napas sekuat-kuatnya, masih ada sisa udara dalam paru-paru sebanyak 1.500 mililiter. Udara sisa ini dinamakan udara residu.
Selain menghirup melalui hidung, manusia juga bisa menghirup melalui mulut. Bernapas dengan hidung tentu lebih sehat dibandingkan dengan mulut.
Hal ini karena udara yang masuk melalui hidung disaring terlebih dahulu oleh rambut-rambut yang ada di dalam hidung.
Proses pernapasan
Berikut proses pernapasan pada manusia:
Kenaikan udara pernapasan [volume tidal] berbanding terbalik dengan frekuensi pernapasan, karena dibutuhkan waktu lebih lama bagi tubuh untuk menjenuhkan karbondioksida di aveolus ataupun menjenuhkan oksigen di plasma ketimbang volume normal yang lebih kecil. Akibatnya, kenaikan volume menyebabkan frekuensi pernapasan akan lebih jarang. Sebagai contoh, pengambilan dan penghembusan napas pendek frekuensinya lebih sering, sementara napas panjang lebih jarang.
Bila volume udara pernapasan terlalu kecil maka pengikatan oksigen di alveolus tidak maksimal, sebab tidak semua udara pernapasan bisa sampai di paru-paru.
Kenaikan udara pernapasan [volume tidal] berbanding terbalik dengan frekuensi pernapasan, karena dibutuhkan waktu lebih lama bagi tubuh untuk menjenuhkan karbondioksida di aveolus ataupun menjenuhkan oksigen di plasma ketimbang volume normal yang lebih kecil. Akibatnya, kenaikan volume menyebabkan frekuensi pernapasan akan lebih jarang. Sebagai contoh, pengambilan dan penghembusan napas pendek frekuensinya lebih sering, sementara napas panjang lebih jarang.