Hengityskaasu on kaasumaisten kemiallisten alkuaineiden ja hengitykseen käytettyjen yhdisteiden seos . Ilma on yleisin ja ainoa luonnollinen hengityskaasu. Mutta muita kaasujen tai puhtaan hapen seoksia käytetään myös hengityslaitteissa ja suljetuissa elinympäristöissä, kuten sukellusvarusteissa , pinnalla toimivissa sukellusvarusteissa, painekammioissa , korkealla vuorikiipeilyssä, sukellusveneissä , painepuvuissa , avaruusaluksissa , elämää ylläpitävissä lääkinnällisissä laitteissa ja ensiavussa , sekä anestesiakoneet [1] [2] [3] .
Happi on tärkeä komponentti missä tahansa hengityskaasussa, jonka osapaine on 0,16–1,60 bar ilmakehän paineessa. Happi on yleensä ainoa metabolisesti aktiivinen komponentti, ellei kaasu ole anestesiaseos. Osa hengityskaasun hapesta kuluu aineenvaihduntaprosesseissa, kun taas inertit komponentit pysyvät muuttumattomina ja toimivat ensisijaisesti laimentamassa happea sopivaan pitoisuuteen ja tunnetaan siksi myös laimennuskaasuina. Siten useimmat hengityskaasut ovat hapen ja yhden tai useamman inertin kaasun seosta [1] [3] . Ylipainekäyttöön tarkoitetut hengityskaasut on kehitetty parantamaan tavallisen ilman suorituskykyä vähentämällä dekompressiotaudin riskiä , lyhentämällä dekompression kestoa , vähentämällä typpimyrkytystä tai mahdollistamalla turvallisemman syvänmeren sukelluksen [1] [3] .
Ylipainesovelluksiin tarkoitetulla turvallisella hengityskaasulla on neljä pääominaisuutta:
Menetelmiä, joilla sukellussylinterit täytetään muilla kaasuilla kuin ilmalla, kutsutaan kaasusekoitukseksi [5] [6] .
Hengityskaasut, jotka on tarkoitettu käytettäväksi normaalin ilmanpaineen alapuolella ympäristön paineissa, ovat tyypillisesti puhdasta happea tai hapella rikastettua ilmaa, joka tarjoaa riittävästi happea elämän ja tajunnan ylläpitämiseksi tai korkeamman harjoittelutason aikaansaamiseksi kuin ilmalla olisi mahdollista. Lisähappea tarjotaan yleensä puhtaana kaasuna, joka lisätään hengitysilmaan hengittämällä tai elämää ylläpitävän järjestelmän kautta.
Seuraavia yleisiä hengityskaasuja käytetään sukeltamiseen:
Kaasu | Symboli | Tyypilliset hartioiden värit | ilmapallo olkapää | Neliönmuotoinen yläkehys/ venttiilin päätykehys |
---|---|---|---|---|
lääketieteellistä happea | O2_ _ | Valkoinen | Valkoinen | |
Hapen ja heliumin seokset (Heliox) |
O2 / Hän | Ruskeat ja valkoiset neljännekset tai raidat |
Ruskeat ja valkoiset lyhyet (8 tuumaa (20 cm)) vuorottelevat raidat | |
Hapen, heliumin ja typen seokset (Trimix) |
O2 / He/ N2 | Mustat, valkoiset ja ruskeat neljännekset tai raidat |
Mustat, valkoiset ja ruskeat lyhyet (8 tuumaa (20 cm)) vuorottelevat raidat | |
Hapen ja typen seokset (Nitrox), mukaan lukien ilma |
N 2 /O 2 | Mustavalkoiset neljännekset tai raidat |
Mustavalkoiset lyhyet (8 tuumaa (20 cm)) vuorottelevat raidat |
Hengitysilma on ympäristön ilmaa, jonka puhtausstandardi soveltuu ihmisen hengittämiseen määritellyssä sovelluksessa. Ylipainesovelluksissa epäpuhtauksien osapaine kasvaa suhteessa absoluuttiseen paineeseen, ja se on rajoitettava turvalliseen formulaatioon sen syvyydelle tai painealueelle, jolla sitä käytetään.
Sukellushengityskaasut luokitellaan happiosuuden mukaan. Viranomaisten asettamat rajat voivat poiketa hieman, koska vaikutukset vaihtelevat vähitellen pitoisuuden ja ihmisen organismien mukaan eivätkä ole tarkasti ennakoitavissa.
Normoksinen jossa happipitoisuus ei juurikaan poikkea ilman happipitoisuudesta ja varmistaa jatkuvan turvallisen käytön ilmanpaineessa. Hyperoksinen tai rikastettu hapella joissa happipitoisuus ylittää ilmakehän pitoisuudet, tyypillisesti tasolle, jolla on mitattavissa oleva fysiologinen vaikutus pitkäaikaisessa käytössä, ja joskus tarvitaan erityisiä käsittelymenetelmiä lisääntyneen palovaaran vuoksi. Aiheeseen liittyviä riskejä ovat happimyrkyllisyys syvyydessä ja tulipalossa, erityisesti hengityslaitteissa. hypoksinen jos happipitoisuus on pienempi kuin ilma, yleensä siinä määrin, että on olemassa merkittävä riski mitattavissa olevasta fysiologisesta vaikutuksesta lyhyellä aikavälillä. Välitön riski on yleensä vamma, joka johtuu pinnalla tai sen lähellä olevasta hypoksiasta.Sukellushengityskaasut sekoitetaan pienestä määrästä komponenttikaasuja, jotka antavat seokselle erityisiä ominaisuuksia, joita ei ole ilmakehän ilmassa.
HappiJokaisessa hengitysseoksessa on oltava happea (O 2 ) [1] [2] [3] . Tämä johtuu siitä, että se on välttämätöntä ihmiskehon aineenvaihduntaprosessille, joka ylläpitää elämää. Ihmiskeho ei voi varastoida happea myöhempää käyttöä varten, kuten se tekee ruoan kanssa. Jos elimistö ei saa happea yli muutaman minuutin ajan, se johtaa tajunnan menetykseen ja kuolemaan. Kehon kudokset ja elimet (erityisesti sydän ja aivot) vaurioituvat, jos ne ovat hapenpuutteessa yli neljä minuuttia.
Sukellussylinterin täyttäminen puhtaalla hapella maksaa noin viisi kertaa enemmän kuin sen täyttäminen paineilmalla. Koska happi tukee palamista ja aiheuttaa ruostetta sukellussylintereissä , sitä on käsiteltävä varoen, erityisesti kaasuja sekoitettaessa [5] [6] .
Happea on perinteisesti tuotettu jakotislaamalla nestemäistä ilmaa, mutta sitä tuotetaan yhä enemmän ei-kryogeenisillä tekniikoilla , kuten painevaihteluadsorptio (PSA) ja tyhjiöheilahdusadsorptio (VSA) [18] .
Hengityskaasuseoksen happikomponentin osuutta käytetään joskus seoksen nimeämisessä:
Happifraktio määrittää suurimman syvyyden, jossa seosta voidaan turvallisesti käyttää happimyrkytyksen välttämiseksi . Tätä syvyyttä kutsutaan maksimikäyttösyvyydeksi [1] [3] [7] [10] .
Happipitoisuus kaasuseoksessa riippuu seoksen suhteesta ja paineesta. Se ilmaistaan hapen osapaineena (P O 2 ) [1] [3] [7] [10] .
Minkä tahansa seoksen kaasukomponentin osapaine lasketaan seuraavasti:
osapaine = absoluuttinen kokonaispaine × kaasukomponentin tilavuusosuusHappikomponentin osalta
P O 2 \u003d P × F O 2missä:
P O 2 = hapen osapaine P = kokonaispaine F O 2 = happipitoisuuden tilavuusosuusHapen pienin turvallinen osapaine hengitysseoksessa on yleensä 16 kPa (0,16 bar). Tämän osittaisen paineen alapuolella sukeltaja voi olla vaarassa menettää tajuntansa ja kuolla hypoksian vuoksi riippuen tekijöistä, kuten yksilöllisestä fysiologiasta ja harjoittelustasosta. Kun hypoksinen seos hengitetään matalassa vedessä, sen PO 2 -taso ei välttämättä ole tarpeeksi korkea pitämään sukeltaja tajuissaan. Tästä syystä normoksisia tai hyperoksisia "kuljetusseoksia" käytetään keskisyvyyksillä sukelluksen "pohja-" ja "dekompressio"-vaiheiden välillä.
PO 2 :n suurin turvallinen taso hengityselinten seoksessa riippuu altistumisajasta, fyysisen aktiivisuuden tasosta ja käytettävien hengityslaitteiden turvallisuudesta. Yleensä se on 100 kPa (1 bar) - 160 kPa (1,6 bar); alle kolmen tunnin sukelluksissa yleensä katsotaan 140 kPa (1,4 bar), vaikka Yhdysvaltain laivaston tiedetään sallivan sukellukset P O 2 :lla aina 180 kPa:n (1,8 baariin) asti [1] [2] [3] [7 ] [10] . Korkeilla PO 2 -tasoilla tai pidemmällä altistuksella sukeltaja voi saada happimyrkytyksen, mikä voi johtaa kouristukseen [1] [2] . Jokaisella kaasulla on maksimityösyvyys, joka määräytyy sen happipitoisuuden perusteella [1] [2] [3] [7] [10] . Terapeuttisessa rekompressiossa ja ylipainehappihoidossa käytetään yleisesti 2,8 baarin osapainetta, mutta hukkumisvaaraa ei ole, jos henkilö menettää tajuntansa äkillisesti [2] . Pidemmillä jaksoilla, kuten kyllästyssukelluksella, 0,4 baarin paine voidaan ylläpitää useita viikkoja.
Happianalysaattoreita käytetään mittaamaan hapen osapainetta kaasuseoksessa [5] .
Divox on suunniteltu hengittämään sukellukseen sopivaa happea. Alankomaissa puhdasta hengityshappea pidetään lääkkeenä, toisin kuin teollista happea, jota käytetään hitsauksessa ja jota saa vain reseptillä . Sukellusalan tavaramerkki Divox -hapen hengittämistä varten kiertää tiukat lääketieteellistä happea koskevat määräykset, mikä helpottaa sukeltajien hapen saamista hengityskaasun sekoittamiseen. Useimmissa maissa lääketieteellisen hapen ja teollisuushapen puhtaudessa ei ole eroa, koska ne valmistetaan samoilla menetelmillä ja valmistajilla, mutta niillä on erilaiset etiketit ja täytteet. Suurin ero näiden kahden välillä on se, että lääketieteellisen hapen jälki on paljon laajempi, jotta on helpompi tunnistaa "erän" tai happierän tarkka tuotantojälki puhtausongelmien sattuessa. Lentohappi on samanlainen kuin lääketieteellinen happi, mutta sillä voi olla alhaisempi kosteuspitoisuus [5] .
TyppiTyppi (N 2 ) on kaksiatominen kaasu ja ilman pääkomponentti , halvin ja yleisin sukeltamiseen käytettävä hengityskaasuseos. Se aiheuttaa sukeltajalle typpimyrkytyksen , joten sen käyttö rajoittuu matalampiin sukelluksiin. Typpi voi aiheuttaa dekompressiotautia [1] [2] [3] [19] .
Vastaavaa ilmansyvyyttä käytetään arvioimaan nitroksi (happi/typpi) -seoksen dekompressiovaatimuksia. Vastaavaa narkoottista syvyyttä käytetään trimixin (happi/helium/typpi-seos) narkoottisen aktiivisuuden arvioimiseen . Monet sukeltajat pitävät 30 metriin (100 jalkaan) sukeltamisen aiheuttamaa anestesian tasoa ilmaa hengittäessä miellyttävänä maksimina [1] [2] [3] [20] [21] .
Kaasuseoksessa oleva typpi saadaan lähes aina lisäämällä seokseen ilmaa.
HeliumHelium (He) on inertti kaasu, joka on vähemmän huumaava kuin typpi vastaavassa paineessa (ei ole todellisuudessa todisteita heliumista johtuvasta narkoosista), ja sen tiheys on paljon pienempi, joten se sopii paremmin syvemmille sukelluksille kuin typpi [1 ] [3] . Helium pystyy yhtä lailla aiheuttamaan dekompressiotautia . Korkeassa paineessa helium aiheuttaa myös korkeapainehermoston oireyhtymän, joka on keskushermoston ärsytysoireyhtymä, joka on jollain tavalla anestesian vastakohta [1] [2] [3] [22] .
Heliumilla täyttäminen on huomattavasti kalliimpaa kuin ilmalla täyttö heliumin hinnasta ja seoksen sekoitus- ja puristuskustannuksista johtuen.
Helium ei sovellu kuivapuvun puhaltamiseen huonojen lämmöneristysominaisuuksiensa vuoksi - verrattuna ilmaan, jota pidetään hyvänä eristäjänä, heliumilla on kuusinkertainen lämmönjohtavuus [23] . Heliumin alhainen molekyylipaino (monatomisen heliumin molekyylipaino = 4 verrattuna diatomisen typen molekyylipainoon = 28) lisää hengittäjän äänen sointia, mikä voi vaikeuttaa kommunikaatiota [1] [3] [24] . Tämä johtuu siitä, että äänen nopeus on nopeampi alhaisemman molekyylipainon kaasussa, mikä lisää äänihuulten resonanssitaajuutta [1] [24] . Helium vuotaa vaurioituneista tai viallisista venttiileistä nopeammin kuin muut kaasut, koska heliumatomit ovat pienempiä, jolloin ne kulkevat pienempien tiivistysaukkojen läpi .
Heliumia löytyy merkittäviä määriä vain maakaasussa , josta se uutetaan alhaisissa lämpötiloissa jakotislauksella.
NeonNeon (Ne) on inertti kaasu, jota joskus käytetään kaupallisessa syväsukelluksessa, mutta erittäin kallis [1] [3] [11] [16] . Kuten helium, se on vähemmän huumaava kuin typpi, mutta toisin kuin helium, se ei vääristä sukeltajan ääntä. Heliumiin verrattuna neonilla on erinomaiset lämmöneristysominaisuudet [25] .
VetyVetyä (H 2 ) on käytetty syväsukelluskaasuseoksissa, mutta se on erittäin räjähtävää, kun se sekoitetaan yli 4-5 % happea (esim. hengityskaasuseoksissa olevaa happea) [1] [3] [11] [13] . Tämä rajoittaa vedyn käyttöä syväsukelluksessa ja vaatii monimutkaisia protokollia sen varmistamiseksi, että ylimääräinen happi poistetaan hengityslaitteista ennen vedyn hengittämistä. Kuten helium, se nostaa sukeltajan äänen sointia. Sukelluskaasuna käytettyä vedyn ja hapen seosta kutsutaan joskus nimellä Hydrox . Seoksia, jotka sisältävät sekä vetyä että heliumia laimentimina, kutsutaan nimellä Hydreliox.
Monet kaasut eivät sovellu käytettäväksi sukellushengityskaasuissa [6] [26] . Tässä on osittainen luettelo kaasuista, joita tavallisesti esiintyy sukellusympäristöissä:
ArgonArgon (Ar) on inertti kaasu, joka on huumaavampi kuin typpi, eikä siksi yleensä sovellu hengityskaasuseokseksi sukeltamiseen [27] . Argoxia käytetään dekompressiotutkimuksiin [1] [3] [28] [29] . Argonin hyvien lämmöneristysominaisuuksien vuoksi sitä käyttävät joskus sukeltajat, jotka käyttävät heliumia pääasiallisena hengityskaasuseoksenaan kuivapukujen puhaltamiseen. Argon on kalliimpaa kuin ilma tai happi, mutta paljon halvempaa kuin helium. Argon on luonnonilman komponentti ja muodostaa 0,934 % maapallon ilmakehän tilavuudesta [30] .
HiilidioksidiHiilidioksidia (CO 2 ) muodostuu ihmiskehon aineenvaihdunnan seurauksena ja se voi aiheuttaa hiilidioksidimyrkytyksen [26] [31] [32] . Kun hengityskaasuseos kierrätetään uudelleenhengitys- tai elämää ylläpitävässä järjestelmässä , hiilidioksidi poistetaan pesureilla ennen kaasun uudelleenkäyttöä .
HiilimonoksidiHiilimonoksidi (CO) on erittäin myrkyllinen kaasu, joka kilpailee hiilidioksidin kanssa sitoutumisesta hemoglobiiniin ja häiritsee siten hapen kuljetusta veressä (katso hiilimonoksidimyrkytys ). Se muodostuu yleensä epätäydellisen palamisen seurauksena [1] [2] [6] [26] . Neljä yleistä lähdettä ovat:
Hiilimonoksidia vältetään yleensä niin pitkälle kuin mahdollista sijoittamalla imuaukko saastumattomaan ilmaan, suodattamalla hiukkaset imuilmasta, käyttämällä sopivaa kompressorirakennetta ja asianmukaisia voiteluaineita sekä varmistamalla, että käyttölämpötilat eivät ole liian korkeita. Jos jäännösriski on liiallinen, korkeapainesuodattimessa voidaan käyttää hopkaliittikatalyyttiä hiilimonoksidin muuttamiseksi hiilidioksidiksi, joka on paljon vähemmän myrkyllistä.
HiilivedytHiilivetyjä (C x H y ) on kompressorin voiteluaineissa ja polttoaineissa . Ne voivat päästä sukellussylintereihin saastumisen, vuodon tai epätäydellisen palamisen seurauksena ilmanottoaukon lähellä [2] [5] [6] [26] [33] .
Sukellussylinterissä tapahtuvan kaasun puristusprosessin aikana kaasusta poistetaan kosteutta [6] [26] . Tämä on hyvä säiliön korroosion estämiseen , mutta tarkoittaa, että sukeltaja hengittää erittäin kuivaa kaasua. Kuiva kaasu imee kosteutta ulos sukeltajan keuhkoista veden alla, mikä edistää kuivumista , jonka uskotaan myös olevan altistava dekompressiotaudin riskitekijä . Tämä on epämukavaa suun ja kurkun kuivuuden vuoksi ja tekee sukeltajasta janoisen. Tämä ongelma vähenee uudelleenhengityksessä, koska hiilidioksidia poistava natronkalkkireaktio palauttaa kosteutta myös hengityskaasuseokseen [9] ja uloshengitetyn kaasun suhteellinen kosteus ja lämpötila ovat suhteellisen korkeat ja kumulatiivinen vaikutus johtuu uudelleenhengitys [35] . Kuumissa ilmastoissa avoimen piirin sukellus voi nopeuttaa kuivumisen aiheuttamaa lämmön kulumista. Toinen kosteuspitoisuuden ongelma on kosteuden taipumus tiivistyä, kun kaasun paine laskee sen kulkiessa säätimen läpi; tämä yhdistettynä äkilliseen lämpötilan laskuun, joka johtuu myös paineen alenemisesta, voi saada kosteuden jähmettymään jääksi. Säätimen jäätyminen voi aiheuttaa liikkuvien osien tarttumisen ja vahingoittaa säädintä. Tämä on yksi syy, miksi sukellussäätimet on yleensä valmistettu messingistä ja kromattu (suojaamiseksi). Messinki, jolla on hyvät lämmönjohtavuusominaisuudet, siirtää nopeasti lämpöä ympäröivästä vedestä kylmään, vastapuristettuun ilmaan, mikä auttaa estämään jäätymistä.
Kaasuseokset on yleensä analysoitava joko sekoituksen aikana tai sen jälkeen laadunvalvontatarkoituksiin. Tämä on erityisen tärkeää hengitettäessä kaasuseoksia, joiden virheet voivat vaikuttaa loppukäyttäjän terveyteen ja turvallisuuteen. Suurin osa kaasuista, joita voi olla sukellussylintereissä, on vaikea havaita, koska ne ovat värittömiä, hajuttomia ja mauttomia. Joillekin kaasuille on olemassa elektronisia antureita, kuten happianalysaattoreita, helium-analysaattoreita, hiilimonoksidi- ja hiilidioksidiantureita [ 2] [5] [6] . Happianalysaattoreita löytyy yleensä veden alla uudelleenhengittäjästä [ 9] . Happi- ja helium-analysaattoreita käytetään usein pinnalla kaasun sekoittumisen aikana määrittämään hapen tai heliumin prosenttiosuutta hengityskaasuseoksessa [5] . Kemiallisia ja muita kaasunilmaisumenetelmiä ei usein käytetä virkistyssukelluksessa, mutta niitä käytetään ajoittain testaamaan sukellusilmakompressoreista tulevan paineistetun hengitysilman laatua [5] .
Hengityskaasun laatustandardit ovat kansallisten ja kansainvälisten organisaatioiden julkaisemia ja niitä voidaan soveltaa lainsäädännön mukaisesti. Isossa-Britanniassa terveys- ja turvallisuusviranomainen ilmoittaa, että sukelluskaasuvaatimukset perustuvat BS EN 12021:2014 -standardiin. Tekniset tiedot on lueteltu hapen kanssa yhteensopivalle ilmalle, nitroksisekoituksille, jotka on valmistettu lisäämällä happea, poistamalla typpeä tai sekoittamalla typpeä ja happea, helium-happiseoksia (heliox), helium-typpi-happiseoksia (trimix) ja puhdasta happea, kuten järjestelmille, joissa on avoin piiri ja regenerointijärjestelmiin sekä korkean ja matalan paineen syöttämiseen (yli ja alle 40 bar) [36] .
Happipitoisuus vaihtelee käyttösyvyyden mukaan, mutta toleranssi riippuu kaasufraktioalueesta ja on ±0,25 % alle 10 % tilavuusprosentin happifraktioille, ±0,5 % jakeille 10 % ja 20 % välillä ja ±1 % osuudelle. yli 20 prosenttia [36] .
Vesipitoisuutta rajoittavat säätöventtiilien jäätymisen ja suojapintojen korroosion riski – korkeampi kosteus ei ole fysiologinen ongelma – ja se on yleensä kastepistetekijä [36] .
Muita määriteltyjä epäpuhtauksia ovat hiilidioksidi, hiilimonoksidi, öljy ja haihtuvat hiilivedyt, jotka rajoittuvat myrkyllisiin vaikutuksiin. Muut mahdolliset epäpuhtaudet tulisi analysoida riskiarvioinnin perusteella, ja myös kontaminanttien testaustiheys perustuu riskinarviointiin [36] .
Australiassa hengitysilman laatu on määritelty Australian standardissa 2299.1, jakso 3.13 Breathing Gas Quality [37] .
Sukellushengityskaasusekoitus on kaasupullojen täyttämistä kaasuilla, jotka eivät sisällä ilmaa hengityskaasuissa.
Sylintereiden täyttäminen kaasuseoksella on vaarallista sekä säiliöalukselle että sukeltajalle. Täytön aikana on olemassa tulipalon vaara hapen käytöstä ja räjähdysvaara korkeapainekaasujen käytöstä. Seoksen koostumuksen tulee olla turvallinen suunnitellun sukelluksen syvyyteen ja kestoon nähden. Jos happipitoisuus on liian alhainen, sukeltaja voi menettää tajuntansa hypoksian vuoksi , ja jos se on liian korkea, sukeltaja voi kärsiä happimyrkytyksestä . Inerttien kaasujen, kuten typen ja heliumin pitoisuudet suunnitellaan ja tarkistetaan typpimyrkytysten ja paineenalennustautien välttämiseksi.
Käytettyjä menetelmiä ovat jaksoittainen sekoitus osapaineella tai massaosuuksilla sekä jatkuvat sekoitusprosessit. Valmiiden seosten koostumus analysoidaan käyttäjän turvallisuuden varmistamiseksi. Kaasusekoittimia voidaan vaatia lain mukaan osoittamaan pätevyyttä, kun ne täyttävät muiden puolesta.
Liiallinen hengityskaasutiheys voi lisätä hengitystyötä sietämättömälle tasolle ja johtaa hiilidioksidin pidättymiseen alhaisemmilla tiheyksillä [4] . Heliumia käytetään komponenttina vähentämään tiheyttä sekä vähentämään anestesian syvyydessä. Osapaineen tavoin kaasuseoksen tiheys on verrannollinen ainesosien kaasujen tilavuusosuuteen ja absoluuttiseen paineeseen. Ihanteelliset kaasulakit ovat melko tarkkoja kaasuille sisäänhengitetyssä paineessa.
Kaasuseoksen tiheys tietyssä lämpötilassa ja paineessa voidaan laskea seuraavasti:
ρ m = (ρ 1 V 1 + ρ 2 V 2 + .. + ρ n V n ) / (V 1 + V 2 + … + V n )missä
ρ m = kaasuseoksen tiheys ρ 1 … ρ n = kunkin komponentin tiheys V 1 … V n = kunkin kaasun osatilavuus [38]Koska kunkin kaasun kaasuosuus F i (tilavuusosuus) voidaan ilmaista muodossa V i / (V 1 + V 2 + ... + V n )
vaihtamalla
ρ m = (ρ 1 F 1 + ρ 2 F 2 + .. + ρ n F n )Hengityskaasuseoksia, jotka on tarkoitettu käytettäväksi alennetuissa ympäristön paineissa, käytetään korkealla lennolla paineistamattomissa lentokoneissa , avaruuslennoissa , erityisesti painepuvuissa , ja korkealla vuorikiipeilyssä . Kaikissa näissä tapauksissa keskitytään riittävän hapen osapaineen varmistamiseen. Joissakin tapauksissa hengityskaasuseokseen lisätään happea riittävän pitoisuuden saavuttamiseksi, kun taas toisissa tapauksissa hengityskaasuseos voi koostua kokonaan puhtaasta tai lähes puhtaasta hapesta. Suljetun silmukan järjestelmillä voidaan säästää hengityskaasuseosta, jota voi olla rajoitettu määrä - vuorikiipeilyssä käyttäjän tulee kuljettaa mukanaan lisähappea ja avaruuslennolla massan nostaminen kiertoradalle on erittäin korkea. .
Hengityskaasuseosten muiden kuin ilman lääketieteellisiin käyttötarkoituksiin kuuluvat happiterapia ja anestesia.
Happi on välttämätöntä normaalille soluaineenvaihdunnalle [ 39] . Ilma sisältää yleensä 21 tilavuusprosenttia happea [40] . Yleensä tämä riittää, mutta joissain tapauksissa kudosten hapen saanti häiriintyy.
Määritelmä ja lääketieteellinen käyttöHappiterapia , joka tunnetaan myös nimellä lisähape, on hapen käyttöä terapeuttisena aineena [41] . Näitä voivat olla alhaiset veren happipitoisuudet , hiilimonoksidimyrkytys , klusteripäänsärky ja riittävän hapen ylläpitäminen inhaloitavien anestesia-aineiden annon aikana. [42] . Pitkäaikainen happihoito on usein hyödyllistä ihmisille, joilla on kroonisesti alhainen happitaso, kuten vaikea COPD tai kystinen fibroosi [43] [41] . Happea voidaan antaa useilla tavoilla, mukaan lukien nenäkanyylin, hengityssuojaimen kautta ja painekammion sisällä [44] [45] .
Sivuvaikutukset ja mekanismiSuuret happipitoisuudet voivat aiheuttaa happimyrkytyksen , kuten keuhkovaurion, tai johtaa hengitysvajeeseen alttiilla ihmisillä [42] [40] . Se voi myös kuivata nenää ja lisätä tupakoitsijoiden tulipalon vaaraa [41] . Suositeltu tavoitehappisaturaatio riippuu hoidettavasta tilasta [41] . Useimmissa tapauksissa suositellaan 94-98 % saturaatiota, kun taas niille, joilla on hiilidioksidiretentioriski , 88-92 % saturaatio on edullinen, ja hiilimonoksidimyrkyllisyydessä tai sydämenpysähdyksessä kyllästymisen tulisi olla mahdollisimman korkea [41] .
Historia ja kulttuuriHapen käyttö lääketieteessä on yleistynyt noin vuodesta 1917 [46] [47] . Se on WHO:n välttämättömien lääkkeiden luettelossa , turvallisin ja tehokkain terveydenhuoltojärjestelmässä tarvittava lääke [48] . Kodin hapen hinta on noin 150 dollaria kuukaudessa Brasiliassa ja 400 dollaria kuukaudessa Yhdysvalloissa [43] . Kodin happea voidaan toimittaa joko happisäiliöillä tai happikonsentraattorilla [41] . Hapen uskotaan olevan yleisin hoitomuoto, jota käytetään sairaaloissa kehittyneissä maissa [49] [41] .
Yleisin tapa anestesiaan on käyttää inhaloitavia yleisanestesiaa. Jokaisella niistä on oma tehonsa, joka riippuu sen liukoisuudesta öljyyn. Tämä suhde on olemassa, koska lääkkeet sitoutuvat suoraan keskushermoston proteiinien onteloihin, vaikka useita teorioita yleisanesteettisesta vaikutuksesta on kuvattu. Inhalaatiopuudutusaineiden uskotaan vaikuttavan keskushermoston eri osiin. Esimerkiksi inhaloitavien anestesia-aineiden immobilisoiva vaikutus ilmenee selkäytimelle altistumisen seurauksena , kun taas sedaatio, hypnoosi ja muistinmenetys vaikuttavat aivoalueisiin [50] .
Inhalaatiopuudutusaine on kemiallinen yhdiste, jolla on yleisanesteettisia ominaisuuksia ja joka voidaan antaa inhalaatiolla. Merkittävän nykyajan kliinisesti kiinnostavia aineita ovat haihtuvat anesteetit, kuten isofluraani , sevofluraani ja desfluraani, sekä anestesiakaasut, kuten typpioksiduuli ja ksenoni .
JohdantoAnestesialääkärit (termi, joka sisältää anestesiologit , sairaanhoitaja-anestesiologit ja anestesialääkärin avustajat) antavat anestesiakaasuja anestesianaamion, kurkunpään maskin hengitysteiden tai anestesiahöyrystimeen ja anestesiakoneeseen yhdistetyn henkitorviputken kautta . Anestesian antamisen tukena käytetään anestesiakonetta tai anestesiakonetta tai Boyle-konetta . Yleisin kehittyneissä maissa käytetty anestesiakonetyyppi on jatkuva anestesiakone, joka on suunniteltu tarjoamaan tarkkaa ja jatkuvaa lääketieteellisten kaasujen (kuten happi ja typpioksiduuli ) syöttöä, johon on sekoitettu tarkka pitoisuus anestesiahöyryä (kuten isofluraania ) . ja toimitus potilaalle turvallisella paineella ja virtauksella. Nykyaikaisia laitteita ovat hengityskoneet , imulaitteet ja potilasvalvontalaitteet . Uloshengityskaasu johdetaan pesurin läpi hiilidioksidin poistamiseksi, ja anestesiahöyryjä ja happea täydennetään tarpeen mukaan ennen kuin seos palautetaan potilaalle.