Selama lebih daripada 100 tahun, saintis dan jurutera telah terlibat secara aktif dalam reka bentuk alat pernafasan serba lengkap.
Dua siri alat pernafasan serba lengkap digunakan secara meluas dalam memadam kebakaran, litar terbuka dan pernafasan semula. Dalam sistem terbuka, setiap nafas yang dihembus dilepaskan ke atmosfera. Peranti pernafasan semula atau litar tertutup memulihkan nafas pengguna, mengeluarkan karbon dioksida dan meningkatkan oksigen. Disebabkan kecekapannya, rebreather adalah ringan, bersaiz kecil dan tahan lama.
Sistem pernafasan litar terbuka terdiri daripada peranti bekalan udara, pengurang tekanan/injap permintaan, injap hembusan nafas dan topeng. Bekalan udara dalam sistem litar terbuka biasanya adalah udara termampat. Isipadu udara setiap nafas dibekalkan melalui pengurang tekanan/injap permintaan, dan dilepaskan ke dalam suasana ambien selepas disedut.
Semua pernafasan semula termasuk beg pernafasan sebagai takungan untuk nafas pengguna. Kerana rebreather mengeluarkan karbon dioksida yang dihasilkan oleh pengguna dan menambah oksigen yang dia makan, gas yang dihirup adalah hampir 100% oksigen.
Menyediakan tiga reka bentuk peralatan untuk penggantian oksigen dan penyingkiran karbon dioksida: oksigen kimia, kriogenik dan oksigen termampat.
Peranti jenis oksigen kimia menggunakan sumber oksigen yang dihasilkan secara kimia. Air yang dihembus oleh pengguna mengaktifkan penapis superoksida, membebaskan oksigen dan membentuk garam beralkali. Oksigen ini sampai kepada pengguna melalui beg pernafasan semula. Alkali yang dihasilkan oleh tindak balas kimia ini mengeluarkan karbon dioksida yang dihembus seterusnya dan menambah lebih banyak oksigen. Oleh kerana tindak balas ini tidak dapat dikawal dengan tepat, peranti ini direka untuk menghasilkan lebih banyak oksigen daripada yang diperlukan untuk metabolisme. Oksigen berlebihan ini dilepaskan ke udara ambien melalui injap nyahcas.
Kelebihan utama reka bentuk peralatan ringkas ini ialah kos permulaan yang rendah. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kelemahan. Memulakan tindak balas kimia pada suhu rendah adalah sukar dan kadangkala mustahil. Kos unit kartrij kimia adalah tinggi. Apa yang menjadikan masalah ini lebih rumit ialah apabila tindak balas kimia bermula, ia tidak boleh diganggu. Tanpa mengira keperluan, keseluruhan cas kimia mesti digunakan atau dibuang.
Dalam sistem tertutup suhu rendah, oksigen cecair digunakan. Dalam sistem yang sangat kompleks ini, karbon dioksida yang dihembus dikeluarkan dengan membekukan, dan radiator suhu rendah disediakan oleh oksigen cecair, sebahagian daripadanya memasuki beg pernafasan. Sistem yang sangat kompleks dan mahal ini tidak pernah mencapai kejayaan komersial. Walau bagaimanapun, penyimpanan gas kriogenik telah digunakan secara meluas dalam sistem terbuka.
Jenis ketiga sistem litar tertutup ialah reka bentuk oksigen termampat. Dalam jenis pernafasan semula ini, oksigen yang disimpan dalam silinder melalui pengurang tekanan ke dalam beg pernafasan, dari mana jumlah oksigen yang diperlukan disedut.
Gas yang dihembus melalui penyerap karbon dioksida. Di sini, karbon dioksida dalam nafas pengguna dikeluarkan, dan oksigen yang tidak digunakan mengalir ke dalam beg pernafasan. Oksigen segar ditambah, dan gas pernafasan yang dikemas kini dihantar kepada pengguna dan terus beredar. Kesederhanaan, keteguhan dan kos rendah penggunaan semula peranti sedemikian telah menjadikan alat pernafasan oksigen termampat popular selama bertahun-tahun.
Pada tahun 1853, Profesor Schwann mereka bentuk alat pernafasan oksigen termampat untuk pertandingan yang diadakan oleh Akademi Sains Belgium. Schwann nampaknya menjadi orang pertama yang menyedari potensi rebreathers yang digunakan di lombong dan jabatan bomba. Pada permulaan abad ini, Bernhard Draeger dari Lübeck, Jerman mereka bentuk dan mengeluarkan rebreather. Pada tahun 1907, Syarikat Peleburan dan Penapisan Boston dan Montana membeli lima alat pernafasan semula Draeger, yang merupakan peranti pertama yang digunakan di negara ini. Rebreathers telah digunakan secara meluas dalam perkhidmatan bomba selama lebih daripada 25 tahun.
Dalam tempoh 70 tahun yang lalu, banyak penambahbaikan telah dibuat untuk rebreathers. Melalui peraturan dan kawalan ketat NIOSH dan MESA, peranti hari ini lebih dipercayai berbanding sebelum ini.
Masa siaran: Dis-03-2021
