Al meer dan 100 jaar zijn wetenschappers en ingenieurs actief betrokken bij het ontwerp van onafhankelijke ademhalingsapparatuur.
Twee series onafhankelijke ademhalingsapparatuur worden veel gebruikt bij brandbestrijding, open circuit en rebreathers. In een open systeem wordt elke uitgeademde ademhaling in de atmosfeer geloosd. Een rebreather of een apparaat met gesloten circuit herstelt de adem van de gebruiker, verwijdert kooldioxide en verhoogt de zuurstof. Vanwege hun efficiëntie zijn rebreathers licht van gewicht, klein van formaat en gaan lang mee.
Het open-circuit beademingssysteem bestaat uit een luchttoevoerapparaat, een drukregelaar/vraagventiel, een uitademventiel en een masker. De luchttoevoer in een open circuitsysteem bestaat doorgaans uit perslucht. Het luchtvolume per ademhaling wordt toegevoerd via de drukregelaar/vraagklep en na inademing afgevoerd naar de omgevingsatmosfeer.
Alle rebreathers bevatten een ademhalingszak als reservoir voor de adem van de gebruiker. Omdat de rebreather de door de gebruiker geproduceerde kooldioxide verwijdert en de zuurstof die hij verbruikt aanvult, bestaat het ingeademde gas bijna voor 100% uit zuurstof.
Biedt drie apparatuurontwerpen voor zuurstofvervanging en koolstofdioxideverwijdering: chemische zuurstof, cryogene en gecomprimeerde zuurstof.
Het apparaat van het chemische zuurstoftype maakt gebruik van een chemisch gegenereerde zuurstofbron. Het door de gebruiker uitgeademde water activeert het superoxidefilter, waardoor zuurstof vrijkomt en alkalische zouten worden gevormd. Deze zuurstof bereikt de gebruiker via de rebreatherzak. De alkali die door deze chemische reactie wordt geproduceerd, verwijdert het volgende uitgeademde kooldioxide en voegt meer zuurstof toe. Omdat deze reactie niet nauwkeurig kan worden gecontroleerd, is het apparaat ontworpen om meer zuurstof te produceren dan nodig is voor de stofwisseling. Deze overtollige zuurstof wordt via de afvoerklep afgevoerd naar de omgevingslucht.
Het belangrijkste voordeel van dit eenvoudige apparatuurontwerp zijn de lage initiële kosten. Er zijn echter enkele nadelen. Het starten van een chemische reactie bij lage temperaturen is moeilijk en soms onmogelijk. De eenheidskosten van chemische cartridges zijn hoog. Wat dit probleem ingewikkelder maakt, is dat zodra een chemische reactie op gang komt, deze niet meer kan worden onderbroken. Ongeacht de noodzaak moet de volledige chemische lading worden gebruikt of weggegooid.
In gesloten systemen op lage temperatuur wordt vloeibare zuurstof gebruikt. In dit zeer complexe systeem wordt de uitgeademde kooldioxide verwijderd door bevriezing, en wordt de lagetemperatuurradiator voorzien van vloeibare zuurstof, waarvan een deel de ademhalingszak binnendringt. Dit uiterst complexe en dure systeem heeft nooit commercieel succes geboekt. Cryogene gasopslag wordt echter op grote schaal gebruikt in open systemen.
Het derde type gesloten circuitsysteem is het ontwerp met gecomprimeerde zuurstof. Bij dit type rebreather stroomt de in de cilinder opgeslagen zuurstof via de drukregelaar in de beademingszak, van waaruit de benodigde hoeveelheid zuurstof wordt ingeademd.
Het uitgeademde gas passeert de kooldioxide-absorber. Hierbij wordt de kooldioxide uit de adem van de gebruiker verwijderd en stroomt de ongebruikte zuurstof in de beademingszak. Er wordt verse zuurstof toegevoegd en het bijgewerkte ademgas wordt aan de gebruiker afgeleverd en blijft circuleren. De eenvoud, robuustheid en lage kosten van hergebruik van dergelijke apparaten hebben ademhalingstoestellen met gecomprimeerde zuurstof al vele jaren populair gemaakt.
In 1853 ontwierp professor Schwann een ademhalingstoestel met gecomprimeerde zuurstof voor een wedstrijd van de Belgische Academie van Wetenschappen. Schwann lijkt de eerste te zijn die het potentieel beseft van rebreathers die in mijnen en brandweerkorpsen worden gebruikt. Rond de eeuwwisseling ontwierp en vervaardigde Bernhard Draeger uit Lübeck, Duitsland een rebreather. In 1907 kocht de Boston and Montana Smelting and Refining Company vijf Draeger-rebreathers, de eerste apparaten die in het land werden gebruikt. Rebreathers worden al meer dan 25 jaar op grote schaal gebruikt bij de brandweer.
In de afgelopen 70 jaar zijn er veel verbeteringen aangebracht aan rebreathers. Door de strikte regelgeving en controles van NIOSH en MESA zijn de apparaten van vandaag betrouwbaarder dan ooit.
Posttijd: 03-dec-2021
