Trong hơn 100 năm, các nhà khoa học và kỹ sư đã tích cực tham gia vào việc thiết kế thiết bị thở khép kín.
Hai dòng thiết bị thở khép kín được sử dụng rộng rãi trong chữa cháy, mạch hở và máy thở lại. Trong một hệ thống mở, mỗi hơi thở ra đều được thải vào khí quyển. Một máy thở lại hoặc thiết bị mạch kín sẽ phục hồi hơi thở của người dùng, loại bỏ carbon dioxide và tăng lượng oxy. Do tính hiệu quả của chúng, máy thở lại có trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ và tuổi thọ lâu dài.
Hệ thống thở mạch hở bao gồm một thiết bị cung cấp không khí, van giảm áp/nhu cầu, van thở ra và mặt nạ. Nguồn cung cấp không khí trong hệ thống mạch hở thường là khí nén. Thể tích không khí trên mỗi hơi thở được cung cấp thông qua van giảm áp/van yêu cầu và thải ra môi trường xung quanh sau khi hít vào.
Tất cả các dụng cụ thở lại đều có túi thở làm nơi chứa hơi thở của người dùng. Bởi vì máy thở lại sẽ loại bỏ carbon dioxide do người dùng tạo ra và bổ sung lượng oxy mà anh ta tiêu thụ nên khí thở gần như là oxy 100%.
Cung cấp ba thiết kế thiết bị để thay thế oxy và loại bỏ carbon dioxide: oxy hóa học, oxy đông lạnh và oxy nén.
Thiết bị loại oxy hóa học sử dụng nguồn oxy được tạo ra bằng hóa học. Nước do người dùng thở ra sẽ kích hoạt bộ lọc superoxide, giải phóng oxy và tạo thành muối kiềm. Lượng oxy này đến tay người dùng thông qua túi tái thở. Chất kiềm được tạo ra bởi phản ứng hóa học này sẽ loại bỏ lượng carbon dioxide thở ra tiếp theo và bổ sung thêm oxy. Vì phản ứng này không thể được kiểm soát chính xác nên thiết bị được thiết kế để tạo ra nhiều oxy hơn mức cần thiết cho quá trình trao đổi chất. Lượng oxy dư thừa này được thải vào không khí xung quanh thông qua van xả.
Ưu điểm chính của thiết kế thiết bị đơn giản này là chi phí ban đầu thấp. Tuy nhiên, có một số nhược điểm. Bắt đầu một phản ứng hóa học ở nhiệt độ thấp là điều khó khăn và đôi khi là không thể. Đơn giá của hộp mực hóa chất cao. Điều khiến vấn đề này trở nên phức tạp hơn là một khi phản ứng hóa học đã bắt đầu thì nó không thể bị gián đoạn. Bất kể nhu cầu, toàn bộ lượng hóa chất phải được sử dụng hoặc loại bỏ.
Trong các hệ thống khép kín ở nhiệt độ thấp, oxy lỏng được sử dụng. Trong hệ thống rất phức tạp này, carbon dioxide thở ra được loại bỏ bằng cách đóng băng và bộ tản nhiệt ở nhiệt độ thấp được cung cấp oxy lỏng, một số trong đó đi vào túi thở. Hệ thống cực kỳ phức tạp và đắt tiền này chưa bao giờ đạt được thành công về mặt thương mại. Tuy nhiên, việc lưu trữ khí đông lạnh đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống mở.
Loại hệ thống mạch kín thứ ba là thiết kế oxy nén. Ở loại máy thở lại này, lượng oxy dự trữ trong bình sẽ đi qua bộ giảm áp vào túi thở, từ đó lượng oxy cần thiết sẽ được hít vào.
Khí thở ra đi qua bộ hấp thụ carbon dioxide. Tại đây, carbon dioxide trong hơi thở của người dùng được loại bỏ và lượng oxy không được sử dụng sẽ chảy vào túi thở. Oxy tươi được thêm vào và khí thở cập nhật được cung cấp cho người dùng và tiếp tục lưu thông. Sự đơn giản, chắc chắn và chi phí tái sử dụng thấp của những thiết bị như vậy đã khiến mặt nạ thở oxy nén trở nên phổ biến trong nhiều năm.
Năm 1853, Giáo sư Schwann đã thiết kế mặt nạ thở oxy nén cho một cuộc thi do Viện Hàn lâm Khoa học Bỉ tổ chức. Schwann dường như là người đầu tiên nhận ra tiềm năng của máy thở tái sinh được sử dụng trong các mỏ và sở cứu hỏa. Vào đầu thế kỷ này, Bernhard Draeger ở Lübeck, Đức đã thiết kế và sản xuất một máy tái tạo hơi thở. Năm 1907, Công ty Luyện kim và Tinh chế Boston và Montana đã mua 5 máy tái sinh Draeger, đây là những thiết bị đầu tiên được sử dụng ở nước này. Rebreathers đã được sử dụng rộng rãi trong các dịch vụ chữa cháy trong hơn 25 năm.
Trong 70 năm qua, nhiều cải tiến đã được thực hiện đối với máy thở lại. Thông qua các quy định và kiểm soát nghiêm ngặt của NIOSH và MESA, các thiết bị ngày nay đáng tin cậy hơn bao giờ hết.
Thời gian đăng: Dec-03-2021
