in de duikindustrie wordt de prestaties van ademhalingsapparatuur vaak aangeduid als ademhalingswerk. In deze context betekent het in het algemeen het werk van een gemiddelde enkele adem genomen door het gespecificeerde apparaat voor bepaalde omstandigheden van omgevingsdruk, onderwateromgeving, debiet tijdens de ademhalingscyclus, en gasmengsel – onderwaterduikers kunnen zuurstofrijk ademgas inademen om het risico van decompressieziekte te verminderen, of gassen die helium bevatten om narcotische effecten te verminderen. Helium heeft ook het effect van het verminderen van het werk van de ademhaling door het verminderen van de dichtheid van het mengsel, hoewel de viscositeit van helium is fractioneel groter dan stikstof. Er bestaan normen voor deze omstandigheden en om nuttige vergelijkingen tussen ademhalingsapparatuur te kunnen maken, moeten deze volgens dezelfde norm worden getest.
Standards for testing underwater breathing apparatusEdit
- EN 250: 2014. Ademhalingsapparatuur-Open-circuit onafhankelijke perslucht duikapparatuur-eisen, testen, markering.
- EN 14143: 2013. Ademhalingsapparatuur. En 15333 -1: 2008 COR 2009-ademhalingsapparatuur-met open circuit navelstreng geleverde Compressed Gas duikapparatuur-deel 1: Vraagapparatuur.
- BS 8547: 2016 definieert eisen voor verbruiksregelaars die moeten worden gebruikt op diepten van meer dan 50 m.
variaties en beheer van het werk van de ademhaling
factoren die het werk van de ademhaling van een onderwaterademhalingsapparaat beïnvloeden zijn onder meer dichtheid en viscositeit van het gas, debiet, scheurdruk (het drukverschil dat nodig is om de verbruiksklep te openen) en tegendruk over uitlaatkleppen.
het werk van de ademhaling van een duiker heeft zowel een fysiologische component als een apparatuurcomponent. voor een bepaald ademgasmengsel neemt de dichtheid toe met een toename in diepte. Een hogere gasdichtheid vereist meer inspanning om het gas te versnellen in de overgang tussen inademing en uitademing. Om het werk van de ademhaling te minimaliseren kan de stroomsnelheid worden verminderd, maar dit zal de RMV verminderen, tenzij de diepte van de ademhaling wordt verhoogd om te compenseren. Langzame diepe ademhaling verbetert de efficiëntie van de ademhaling door het verhogen van de gas turnover in de alveoli, en inspanning moet worden beperkt om de gasoverdracht mogelijk uit de RMV die comfortabel kan worden gehandhaafd gedurende lange periodes. Het overschrijden van deze maximale continue inspanning kan leiden tot koolstofdioxide opbouw, die kan leiden tot versnelde ademhaling, met verhoogde turbulentie, wat leidt tot een lagere efficiëntie, verminderde RMV en hogere werk van de ademhaling in een positieve feedback lus. Op extreme dieptes kan dit zelfs bij relatief lage niveaus van inspanning gebeuren, en het kan moeilijk of onmogelijk zijn om de cyclus te doorbreken. De resulterende stress kan een oorzaak van paniek zijn als de perceptie is van een onvoldoende gasvoorziening als gevolg van kooldioxide opbouw, hoewel oxygenatie voldoende kan zijn.
negatieve statische longbelasting verhoogt het ademhalingswerk en kan variëren afhankelijk van de relatieve diepte van het regelmembraan naar de longen in open circuit apparatuur, en de relatieve diepte van de tegenlaag naar de longen in een rebreather.
Gasdichtheid bij omgevingsdruk is een beperkende factor voor het vermogen van een duiker om koolstofdioxide op diepte effectief te elimineren bij een bepaald ademhalingswerk. Bij verhoogde omgevingsdruk veroorzaakt de verhoogde gasdichtheid van de ademhaling een grotere luchtwegweerstand. Maximale inspanningsventilatie en maximale vrijwillige ventilatie worden verminderd als functie van de dichtheid, die voor een bepaald gasmengsel evenredig is met de druk. Maximale vrijwillige ventilatie wordt benaderd door een vierkantswortelfunctie van de gasdichtheid. De uitademingsstroom wordt beperkt door de inspanningsonafhankelijke turbulente stroom. Zodra dit gebeurt zijn verdere pogingen om de stroomsnelheid te verhogen actief contraproductief en dragen bij aan verdere accumulatie van kooldioxide. De effecten van negatieve statische longbelasting worden versterkt door een verhoogde gasdichtheid.
om het risico op hypercapnie te verminderen, kunnen duikers een ademhalingspatroon aannemen dat langzamer en dieper is dan normaal in plaats van snel en ondiep, aangezien dit een maximale gasuitwisseling per eenheid inspanning oplevert door turbulentie en dode ruimte effecten te minimaliseren.
kooldioxide retentie en toxiciteitdit
kooldioxide is een product van celmetabolisme dat wordt geëlimineerd door gasuitwisseling in de longen tijdens de ademhaling. De productiesnelheid is variabel met inspanning, maar er is een basisminimum. Als de eliminatiesnelheid lager is dan de productiesnelheid, zullen de niveaus toenemen en symptomen van toxiciteit veroorzaken, zoals hoofdpijn, kortademigheid en mentale stoornissen, uiteindelijk verlies van bewustzijn, wat kan leiden tot verdrinking. Bij het duiken zijn er factoren die de productie van kooldioxide (inspanning) verhogen, en factoren die de eliminatie kunnen belemmeren, waardoor duikers bijzonder kwetsbaar zijn voor koolstofdioxidetoxiciteit.
zuurstof wordt verbruikt en kooldioxide wordt geproduceerd in dezelfde hoeveelheden onder water als aan de oppervlakte voor dezelfde hoeveelheid werk, maar de ademhaling vereist werk, en het werk van de ademhaling kan veel groter zijn onder water, en het werk van de ademhaling is vergelijkbaar met andere vormen van werk bij de productie van kooldioxide.
het vermogen van een duiker om te reageren op een toename van het ademhalingswerk is beperkt. Naarmate het werk van de ademhaling toeneemt, verhoogt de extra kooldioxide die bij dit werk wordt geproduceerd de behoefte aan een hogere eliminatiesnelheid, die evenredig is aan de ventilatie, in het geval van verwaarloosbare kooldioxide in de geïnspireerde lucht.
De productie van kooldioxide door de weefsels is een eenvoudige functie van weefselmetabolisme en zuurstofverbruik. Hoe meer werk in een weefsel, hoe meer zuurstof zal worden verbruikt en hoe meer kooldioxide zal worden geproduceerd. De verwijdering van kooldioxide in de alveolen hangt af van de partiële drukgradiënt voor de diffusie van kooldioxide tussen bloed en het alveolaire gas. Deze gradiënt wordt gehandhaafd door tijdens de ademhaling kooldioxide uit de alveoli te spoelen, wat afhankelijk is van het vervangen van lucht in de alveoli door meer kooldioxide door lucht met minder kooldioxide. Hoe meer lucht in en uit de alveoli tijdens de ademhaling, hoe meer kooldioxide wordt gespoeld uit, en hoe groter de drukgradiënt tussen het veneuze bloed en alveolaire gas dat kooldioxide diffusie drijft uit het bloed. Het behoud van de juiste kooldioxideniveaus is sterk afhankelijk van adequate longventilatie, en er zijn meerdere aspecten van duiken die kunnen interfereren met adequate ventilatie van de longen.
meting van de prestaties van onderwaterademhalingsapparaten edit
De ANSTI-machine wordt gebruikt voor het automatisch testen van onderwaterademhalingsapparaten.