برای بیش از 100 سال، دانشمندان و مهندسان به طور فعال در طراحی دستگاه تنفسی مستقل مشارکت داشته اند.
دو سری از دستگاه های تنفسی مستقل به طور گسترده در آتش نشانی، مدار باز و تنفس مجدد استفاده می شود. در یک سیستم باز، هر نفس بازدم شده به جو تخلیه می شود. دستگاه تنفس مجدد یا مدار بسته تنفس کاربر را بازیابی می کند، دی اکسید کربن را حذف می کند و اکسیژن را افزایش می دهد. با توجه به کارایی، تنفس مجدد از نظر وزن سبک، اندازه کوچک و ماندگاری طولانی است.
سیستم تنفسی مدار باز شامل یک دستگاه تامین هوا، یک دریچه کاهنده فشار/تقاضا، یک دریچه بازدم و یک ماسک است. منبع هوا در سیستم مدار باز معمولاً هوای فشرده است. حجم هوا در هر تنفس از طریق دریچه کاهنده فشار/تقاضا تامین می شود و پس از استنشاق به اتمسفر محیط تخلیه می شود.
همه ریبرترها دارای کیسه تنفسی به عنوان مخزن تنفس کاربر هستند. از آنجایی که تنفس مجدد دی اکسید کربن تولید شده توسط کاربر را حذف می کند و اکسیژن مصرفی او را دوباره پر می کند، گاز تنفس شده تقریباً 100٪ اکسیژن است.
سه طرح تجهیزات برای جایگزینی اکسیژن و حذف دی اکسید کربن ارائه می دهد: اکسیژن شیمیایی، اکسیژن برودتی و اکسیژن فشرده.
دستگاه نوع اکسیژن شیمیایی از منبع اکسیژن تولید شده شیمیایی استفاده می کند. آبی که توسط کاربر بازدم می شود، فیلتر سوپراکسید را فعال می کند و اکسیژن آزاد می کند و نمک های قلیایی تشکیل می دهد. این اکسیژن از طریق کیسه تنفس مجدد به دست کاربر می رسد. قلیایی تولید شده توسط این واکنش شیمیایی دی اکسید کربن بازدمی بعدی را حذف می کند و اکسیژن بیشتری به آن اضافه می کند. از آنجایی که این واکنش را نمی توان به طور دقیق کنترل کرد، دستگاه به گونه ای طراحی شده است که اکسیژن بیشتری از آنچه برای متابولیسم لازم است تولید کند. این اکسیژن اضافی از طریق دریچه تخلیه به هوای محیط تخلیه می شود.
مزیت اصلی این طراحی ساده تجهیزات، هزینه اولیه کم است. با این حال، برخی از معایب وجود دارد. شروع یک واکنش شیمیایی در دماهای پایین دشوار و گاهی غیرممکن است. هزینه واحد کارتریج های شیمیایی بالاست. چیزی که این مشکل را پیچیده تر می کند این است که وقتی یک واکنش شیمیایی شروع می شود، نمی توان آن را قطع کرد. صرف نظر از نیاز، کل بار شیمیایی باید استفاده یا دور ریخته شود.
در سیستم های بسته با دمای پایین از اکسیژن مایع استفاده می شود. در این سیستم بسیار پیچیده، دی اکسید کربن بازدمی با انجماد خارج می شود و رادیاتور با دمای پایین توسط اکسیژن مایع تامین می شود که مقداری از آن وارد کیسه تنفسی می شود. این سیستم بسیار پیچیده و گران هرگز به موفقیت تجاری دست نیافته است. با این حال، ذخیره سازی گاز برودتی به طور گسترده در سیستم های باز استفاده شده است.
نوع سوم سیستم مدار بسته، طراحی اکسیژن فشرده است. در این نوع تنفس مجدد، اکسیژن ذخیره شده در سیلندر از طریق کاهنده فشار وارد کیسه تنفسی می شود که میزان اکسیژن مورد نیاز از آن استنشاق می شود.
گاز بازدمی از جاذب دی اکسید کربن عبور می کند. در اینجا دی اکسید کربن موجود در تنفس کاربر حذف می شود و اکسیژن استفاده نشده به داخل کیسه تنفسی جریان می یابد. اکسیژن تازه اضافه می شود و گاز تنفسی به روز شده به کاربر تحویل داده می شود و به گردش خود ادامه می دهد. سادگی، استحکام و هزینه کم استفاده مجدد از این دستگاه‌ها، ماسک‌های اکسیژن فشرده را برای سال‌ها محبوب کرده است.
در سال 1853، پروفسور شوان یک دستگاه تنفس اکسیژن فشرده برای مسابقه ای که توسط آکادمی علوم بلژیک برگزار شد، طراحی کرد. به نظر می رسد شوان اولین کسی است که به پتانسیل تنفس مجدد مورد استفاده در معادن و آتش نشانی پی برد. در آغاز قرن، برنهارد دراگر از لوبک آلمان یک دستگاه تنفس مجدد طراحی و ساخت. در سال 1907، شرکت ذوب و پالایش بوستون و مونتانا، پنج دستگاه تنفس مجدد Draeger را خریداری کرد که اولین دستگاه های مورد استفاده در کشور بودند. بیش از 25 سال است که Rebreathers به طور گسترده در خدمات آتش نشانی استفاده می شود.
در 70 سال گذشته، پیشرفت های زیادی در تنفس مجدد انجام شده است. از طریق مقررات و کنترل های سختگیرانه NIOSH و MESA، دستگاه های امروزی بیش از هر زمان دیگری قابل اعتماد هستند.
زمان ارسال: دسامبر-03-2021
