100년 이상 동안 과학자와 엔지니어들은 자급식 호흡 장치 설계에 적극적으로 참여해 왔습니다.
두 가지 시리즈의 자급식 호흡 장치가 소방, 개방 회로 및 재호흡기에 널리 사용됩니다. 개방형 시스템에서는 내쉬는 숨이 대기 중으로 배출됩니다. 재호흡기 또는 폐쇄 회로 장치는 사용자의 호흡을 회복하고 이산화탄소를 제거하며 산소를 증가시킵니다. 효율성으로 인해 재호흡기는 무게가 가볍고, 크기가 작으며, 오래 지속됩니다.
개방형 호흡 시스템은 공기 공급 장치, 감압기/요구 밸브, 호기 밸브 및 마스크로 구성됩니다. 개방형 회로 시스템의 공기 공급은 일반적으로 압축 공기입니다. 1회 호흡당 공기량은 감압/요구 밸브를 통해 공급되며, 흡입된 후 대기 중으로 배출됩니다.
모든 재호흡기에는 사용자의 호흡을 저장하는 호흡 주머니가 포함되어 있습니다. 재호흡기는 사용자가 생성한 이산화탄소를 제거하고 사용자가 소비한 산소를 보충하기 때문에 호흡하는 가스는 거의 100% 산소입니다.
산소 교체 및 이산화탄소 제거를 위한 세 가지 장비 설계(화학적 산소, 극저온 및 압축 산소)를 제공합니다.
화학적 산소 방식 장치는 화학적으로 생성된 산소 공급원을 사용합니다. 사용자가 내쉬는 물은 과산화물 필터를 활성화하여 산소를 방출하고 알칼리성 염을 형성합니다. 이 산소는 재호흡기 백을 통해 사용자에게 도달합니다. 이 화학 반응에 의해 생성된 알칼리는 다음에 내쉬는 이산화탄소를 제거하고 더 많은 산소를 추가합니다. 이 반응은 정확하게 제어할 수 없기 때문에 이 장치는 대사에 필요한 것보다 더 많은 산소를 생성하도록 설계되었습니다. 이 과잉 산소는 배출 밸브를 통해 주변 공기로 배출됩니다.
이 간단한 장비 설계의 가장 큰 장점은 초기 비용이 저렴하다는 것입니다. 그러나 몇 가지 단점이 있습니다. 저온에서 화학 반응을 시작하는 것은 어렵고 때로는 불가능합니다. 화학 카트리지의 단가가 높습니다. 이 문제를 더욱 복잡하게 만드는 것은 화학 반응이 일단 시작되면 중단할 수 없다는 것입니다. 필요에 관계없이 전체 화학 충전물을 사용하거나 폐기해야 합니다.
저온 폐쇄 시스템에서는 액체 산소가 사용됩니다. 이 매우 복잡한 시스템에서 내쉬는 이산화탄소는 냉동을 통해 제거되고 저온 라디에이터는 액체 산소에 의해 제공되며 그 중 일부는 호흡 주머니로 들어갑니다. 이 극도로 복잡하고 비용이 많이 드는 시스템은 상업적인 성공을 거두지 못했습니다. 그러나 극저온 가스 저장은 개방형 시스템에서 널리 사용되었습니다.
세 번째 유형의 폐쇄 회로 시스템은 압축 산소 설계입니다. 이러한 유형의 재호흡기에서는 실린더에 저장된 산소가 감압기를 통과하여 호흡 백으로 들어가 필요한 양의 산소가 흡입됩니다.
호기된 가스는 이산화탄소 흡수 장치를 통과합니다. 여기서 사용자의 호흡 속 이산화탄소는 제거되고, 사용하지 않은 산소는 호흡백으로 유입됩니다. 신선한 산소가 추가되고 업데이트된 호흡 가스가 사용자에게 전달되어 계속 순환됩니다. 이러한 장치의 단순성, 견고성 및 저렴한 재사용 비용으로 인해 압축 산소 호흡기는 수년 동안 인기를 끌었습니다.
1853년 Schwann 교수는 벨기에 과학 아카데미가 개최한 대회를 위해 압축 산소 호흡기를 설계했습니다. Schwann은 광산과 소방서에서 사용되는 재호흡기의 잠재력을 가장 먼저 깨달은 것으로 보입니다. 세기가 바뀌면서 독일 Lübeck의 Bernhard Draeger가 재호흡기를 설계하고 제조했습니다. 1907년에 Boston and Montana Smelting and Refining Company는 미국에서 사용된 최초의 장치인 Draeger 재호흡기 5개를 구입했습니다. 수중호흡기는 25년 이상 소방서에서 널리 사용되어 왔습니다.
지난 70년 동안 재호흡기에 많은 개선이 이루어졌습니다. NIOSH 및 MESA의 엄격한 규정과 통제를 통해 오늘날의 장치는 그 어느 때보다 더 안정적입니다.
게시 시간: 2021년 12월 3일
