Již více než 100 let se vědci a inženýři aktivně podílejí na konstrukci autonomních dýchacích přístrojů.
Dvě řady autonomních dýchacích přístrojů jsou široce používány při hašení požárů, s otevřeným okruhem a rebreathery. V otevřeném systému je každý vydechnutý dech vypuštěn do atmosféry. Rebreather nebo zařízení s uzavřeným okruhem obnovuje dech uživatele, odstraňuje oxid uhličitý a zvyšuje kyslík. Díky své účinnosti jsou rebreathery lehké, malé a mají dlouhou životnost.
Dýchací systém s otevřeným okruhem se skládá ze zařízení pro přívod vzduchu, redukčního ventilu/požadačního ventilu, výdechového ventilu a masky. Přívod vzduchu v systému s otevřeným okruhem je obvykle stlačený vzduch. Objem vzduchu na nádech je dodáván přes redukční ventil/požadační ventil a po vdechnutí je vypouštěn do okolní atmosféry.
Všechny rebreathery obsahují dýchací vak jako rezervoár pro dech uživatele. Protože rebreather odstraňuje oxid uhličitý produkovaný uživatelem a doplňuje kyslík, který spotřebovává, je vdechovaný plyn téměř 100% kyslík.
Poskytuje tři návrhy zařízení pro náhradu kyslíku a odstranění oxidu uhličitého: chemický kyslík, kryogenní a stlačený kyslík.
Zařízení typu chemického kyslíku používá chemicky generovaný zdroj kyslíku. Voda vydechovaná uživatelem aktivuje superoxidový filtr, uvolňuje kyslík a tvoří alkalické soli. Tento kyslík se dostane k uživateli přes rebreather vak. Alkálie produkovaná touto chemickou reakcí odstraňuje další vydechovaný oxid uhličitý a přidává více kyslíku. Protože tuto reakci nelze přesně řídit, je zařízení navrženo tak, aby produkovalo více kyslíku, než je potřeba pro metabolismus. Tento přebytečný kyslík je vypouštěn do okolního vzduchu přes vypouštěcí ventil.
Hlavní výhodou této jednoduché konstrukce zařízení jsou nízké počáteční náklady. Existují však určité nevýhody. Spuštění chemické reakce při nízkých teplotách je obtížné a někdy nemožné. Jednotková cena chemických patron je vysoká. Co tento problém komplikuje, je to, že jakmile chemická reakce začne, nelze ji přerušit. Bez ohledu na potřebu musí být celá chemická náplň použita nebo zlikvidována.
V nízkoteplotních uzavřených systémech se používá kapalný kyslík. V tomto velmi složitém systému se vydechovaný oxid uhličitý odstraňuje zmrazováním a nízkoteplotní zářič zajišťuje kapalný kyslík, jehož část vstupuje do dýchacího vaku. Tento extrémně složitý a drahý systém nikdy nedosáhl komerčního úspěchu. Nicméně skladování kryogenního plynu bylo široce používáno v otevřených systémech.
Třetím typem systému uzavřeného okruhu je konstrukce se stlačeným kyslíkem. Při tomto typu rebreatheru prochází kyslík uložený v láhvi přes redukční ventil do dýchacího vaku, ze kterého je vdechováno potřebné množství kyslíku.
Vydechovaný plyn prochází absorbérem oxidu uhličitého. Zde je oxid uhličitý v dechu uživatele odstraněn a nespotřebovaný kyslík proudí do dýchacího vaku. Je přidán čerstvý kyslík a aktualizovaný dýchací plyn je dodáván uživateli a pokračuje v cirkulaci. Jednoduchost, robustnost a nízké náklady na opětovné použití takových zařízení učinily respirátory se stlačeným kyslíkem populární po mnoho let.
V roce 1853 navrhl profesor Schwann dýchací přístroj se stlačeným kyslíkem pro soutěž pořádanou Belgickou akademií věd. Zdá se, že Schwann si jako první uvědomil potenciál rebreatherů používaných v dolech a hasičských sborech. Na přelomu století Bernhard Draeger z Lübecku v Německu navrhl a vyrobil rebreather. V roce 1907 zakoupila společnost Boston and Montana Smelting and Refining Company pět rebreatherů Draeger, což byla první zařízení používaná v zemi. Rebreathery jsou široce používány v hasičských službách již více než 25 let.
Za posledních 70 let bylo provedeno mnoho vylepšení rebreatherů. Díky přísným předpisům a kontrolám NIOSH a MESA jsou dnešní zařízení spolehlivější než kdy dříve.
Čas odeslání: prosinec-03-2021
