Selama lebih dari 100 tahun, para ilmuwan dan insinyur telah terlibat aktif dalam perancangan alat bantu pernapasan mandiri.
Dua rangkaian alat bantu pernapasan mandiri banyak digunakan dalam pemadaman kebakaran, sirkuit terbuka, dan pernafasan ulang. Dalam sistem terbuka, setiap hembusan napas dibuang ke atmosfer. Perangkat pernapasan ulang atau sirkuit tertutup memulihkan pernapasan pengguna, menghilangkan karbon dioksida, dan meningkatkan oksigen. Karena efisiensinya, rebreather ringan, berukuran kecil, dan tahan lama.
Sistem pernapasan sirkuit terbuka terdiri dari alat penyuplai udara, katup peredam/permintaan tekanan, katup pernafasan, dan masker. Suplai udara pada sistem sirkuit terbuka biasanya berupa udara bertekanan. Volume udara per napas disuplai melalui peredam tekanan/katup permintaan, dan dibuang ke atmosfer sekitar setelah dihirup.
Semua rebreather dilengkapi dengan kantong pernapasan sebagai reservoir napas penggunanya. Karena pernafasan ulang menghilangkan karbon dioksida yang dihasilkan oleh pengguna dan mengisi kembali oksigen yang dikonsumsi, gas yang dihirup hampir 100% oksigen.
Menyediakan tiga desain peralatan untuk penggantian oksigen dan penghilangan karbon dioksida: oksigen kimia, kriogenik, dan oksigen terkompresi.
Perangkat jenis oksigen kimia menggunakan sumber oksigen yang dihasilkan secara kimia. Air yang dihembuskan pengguna mengaktifkan filter superoksida, melepaskan oksigen dan membentuk garam alkali. Oksigen ini sampai ke pengguna melalui kantong pernapasan ulang. Alkali yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini menghilangkan karbon dioksida yang dihembuskan berikutnya dan menambah lebih banyak oksigen. Karena reaksi ini tidak dapat dikontrol secara akurat, perangkat ini dirancang untuk menghasilkan lebih banyak oksigen daripada yang dibutuhkan untuk metabolisme. Kelebihan oksigen ini dibuang ke udara sekitar melalui katup pelepasan.
Keuntungan utama dari desain peralatan sederhana ini adalah biaya awal yang rendah. Namun, ada beberapa kelemahan. Memulai reaksi kimia pada suhu rendah sulit dan terkadang tidak mungkin. Biaya satuan kartrid kimia tinggi. Yang membuat masalah ini semakin rumit adalah ketika reaksi kimia dimulai, reaksi tersebut tidak dapat dihentikan. Terlepas dari kebutuhannya, seluruh muatan kimia harus digunakan atau dibuang.
Dalam sistem tertutup suhu rendah, oksigen cair digunakan. Dalam sistem yang sangat kompleks ini, karbon dioksida yang dihembuskan dihilangkan melalui pembekuan, dan radiator suhu rendah disediakan oleh oksigen cair, beberapa di antaranya masuk ke kantong pernapasan. Sistem yang sangat kompleks dan mahal ini tidak pernah mencapai kesuksesan komersial. Namun, penyimpanan gas kriogenik telah banyak digunakan dalam sistem terbuka.
Tipe ketiga dari sistem sirkuit tertutup adalah desain oksigen terkompresi. Dalam jenis rebreather ini, oksigen yang disimpan dalam silinder melewati peredam tekanan ke dalam kantong pernapasan, dari mana jumlah oksigen yang dibutuhkan dihirup.
Gas yang dihembuskan melewati penyerap karbon dioksida. Di sini, karbon dioksida dalam napas pengguna dikeluarkan, dan oksigen yang tidak terpakai dialirkan ke dalam kantong pernapasan. Oksigen segar ditambahkan, dan gas pernapasan yang diperbarui dikirimkan ke pengguna dan terus bersirkulasi. Kesederhanaan, ketahanan, dan rendahnya biaya penggunaan kembali perangkat tersebut telah menjadikan respirator oksigen terkompresi populer selama bertahun-tahun.
Pada tahun 1853, Profesor Schwann merancang respirator oksigen terkompresi untuk kompetisi yang diadakan oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Belgia. Schwann tampaknya menjadi orang pertama yang menyadari potensi rebreather yang digunakan di pertambangan dan pemadam kebakaran. Pada pergantian abad, Bernhard Draeger dari Lübeck, Jerman merancang dan memproduksi rebreather. Pada tahun 1907, Perusahaan Peleburan dan Pemurnian Boston dan Montana membeli lima alat pernafasan Draeger, yang merupakan perangkat pertama yang digunakan di negara tersebut. Rebreather telah banyak digunakan dalam pemadam kebakaran selama lebih dari 25 tahun.
Dalam 70 tahun terakhir, banyak perbaikan telah dilakukan pada rebreather. Melalui peraturan dan kontrol ketat NIOSH dan MESA, perangkat masa kini menjadi lebih andal dari sebelumnya.
Waktu posting: 03-Des-2021
