เป็นเวลากว่า 100 ปีที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการออกแบบเครื่องช่วยหายใจแบบมีถังอากาศในตัว
เครื่องช่วยหายใจแบบมีถังอากาศในตัวสองซีรีส์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการดับเพลิง วงจรเปิด และเครื่องช่วยหายใจ ในระบบเปิด ลมหายใจออกแต่ละครั้งจะถูกระบายออกสู่ชั้นบรรยากาศ เครื่องช่วยหายใจหรืออุปกรณ์วงจรปิดช่วยฟื้นคืนลมหายใจของผู้ใช้ ขจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และเพิ่มออกซิเจน ด้วยประสิทธิภาพ เครื่องช่วยหายใจจึงมีน้ำหนักเบา ขนาดเล็ก และใช้งานได้ยาวนาน
ระบบหายใจแบบวงจรเปิดประกอบด้วยอุปกรณ์จ่ายอากาศ วาล์วลด/ลดแรงดัน วาล์วหายใจออก และหน้ากาก การจ่ายอากาศในระบบวงจรเปิดมักจะเป็นอากาศอัด ปริมาตรอากาศต่อลมหายใจจะถูกส่งผ่านวาล์วลด/ลดแรงดัน และระบายออกสู่บรรยากาศโดยรอบหลังจากสูดดม
อุปกรณ์ช่วยหายใจทั้งหมดจะมีถุงช่วยหายใจเพื่อกักเก็บลมหายใจของผู้ใช้ เนื่องจากเครื่องช่วยหายใจจะกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ผู้ใช้สร้างขึ้นและเติมออกซิเจนที่เขาใช้ ก๊าซที่หายใจเข้าไปจึงมีออกซิเจนเกือบ 100%
มีการออกแบบอุปกรณ์สามแบบสำหรับการทดแทนออกซิเจนและการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์: ออกซิเจนเคมี ออกซิเจนแช่แข็ง และออกซิเจนอัด
อุปกรณ์ประเภทออกซิเจนทางเคมีใช้แหล่งออกซิเจนที่สร้างขึ้นทางเคมี น้ำที่ผู้ใช้หายใจออกจะเปิดใช้งานตัวกรองซูเปอร์ออกไซด์ ปล่อยออกซิเจนและสร้างเกลืออัลคาไลน์ ออกซิเจนนี้จะเข้าถึงผู้ใช้ผ่านถุงช่วยหายใจ อัลคาไลที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีนี้จะขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ที่หายใจออกครั้งต่อไปและเพิ่มออกซิเจนมากขึ้น เนื่องจากไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยานี้ได้อย่างแม่นยำ อุปกรณ์จึงได้รับการออกแบบให้ผลิตออกซิเจนมากกว่าที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญ ออกซิเจนส่วนเกินนี้จะถูกปล่อยออกสู่อากาศโดยรอบผ่านทางวาล์วระบาย
ข้อได้เปรียบหลักของการออกแบบอุปกรณ์ที่เรียบง่ายนี้คือต้นทุนเริ่มต้นที่ต่ำ อย่างไรก็ตามมีข้อเสียอยู่บ้าง การเริ่มปฏิกิริยาเคมีที่อุณหภูมิต่ำเป็นเรื่องยากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ ต้นทุนต่อหน่วยของตลับเคมีอยู่ในระดับสูง สิ่งที่ทำให้ปัญหานี้ซับซ้อนมากขึ้นคือเมื่อปฏิกิริยาเคมีเริ่มต้นขึ้น ปฏิกิริยานั้นไม่สามารถถูกรบกวนได้ ไม่ว่าจะจำเป็นก็ตาม ต้องใช้หรือทิ้งประจุเคมีทั้งหมด
ในระบบปิดอุณหภูมิต่ำจะใช้ออกซิเจนเหลว ในระบบที่ซับซ้อนมากนี้ คาร์บอนไดออกไซด์ที่หายใจออกจะถูกกำจัดออกไปโดยการแช่แข็ง และออกซิเจนเหลวจะจ่ายให้กับหม้อน้ำอุณหภูมิต่ำ ซึ่งบางส่วนจะเข้าสู่ถุงหายใจ ระบบที่ซับซ้อนและมีราคาแพงอย่างยิ่งนี้ไม่เคยประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์เลย อย่างไรก็ตาม การจัดเก็บก๊าซแช่แข็งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบเปิด
ระบบวงจรปิดประเภทที่สามคือการออกแบบออกซิเจนอัด ในเครื่องช่วยหายใจชนิดนี้ ออกซิเจนที่เก็บไว้ในกระบอกสูบจะผ่านตัวลดแรงดันเข้าไปในถุงช่วยหายใจ จากนั้นจึงสูดออกซิเจนตามปริมาณที่ต้องการ
ก๊าซที่หายใจออกจะผ่านตัวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ ในกรณีนี้ คาร์บอนไดออกไซด์ในลมหายใจของผู้ใช้จะถูกกำจัดออก และออกซิเจนที่ไม่ได้ใช้จะไหลเข้าไปในถุงช่วยหายใจ มีการเติมออกซิเจนบริสุทธิ์ และก๊าซหายใจที่ได้รับการปรับปรุงจะถูกส่งไปยังผู้ใช้และยังคงหมุนเวียนต่อไป ความเรียบง่าย ความทนทาน และต้นทุนต่ำของการนำอุปกรณ์ดังกล่าวกลับมาใช้ใหม่ ทำให้เครื่องช่วยหายใจแบบออกซิเจนอัดได้รับความนิยมมานานหลายปี
ในปีพ.ศ. 2396 ศาสตราจารย์ชวานน์ได้ออกแบบเครื่องช่วยหายใจแบบออกซิเจนแบบอัดสำหรับการแข่งขันที่จัดขึ้นโดย Belgian Academy of Sciences Schwann ดูเหมือนจะเป็นคนแรกที่ตระหนักถึงศักยภาพของเครื่องช่วยหายใจที่ใช้ในเหมืองและแผนกดับเพลิง ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษ Bernhard Draeger จากเมือง Lübeck ประเทศเยอรมนี ออกแบบและผลิตเครื่องช่วยหายใจ ในปี 1907 บริษัทโรงถลุงแร่และการกลั่นน้ำมันในบอสตันและมอนแทนาได้ซื้อเครื่องช่วยหายใจ Draeger จำนวน 5 เครื่อง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ชิ้นแรกที่ใช้ในประเทศ เครื่องช่วยหายใจถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหน่วยดับเพลิงมานานกว่า 25 ปี
ในช่วง 70 ปีที่ผ่านมา มีการปรับปรุงหลายอย่างกับเครื่องช่วยหายใจ ด้วยกฎระเบียบและการควบคุมที่เข้มงวดของ NIOSH และ MESA อุปกรณ์ในปัจจุบันจึงมีความน่าเชื่อถือมากกว่าที่เคย
เวลาโพสต์: Dec-03-2021
