i dykindustrin kallas andningsapparatens prestanda ofta som andningsarbete. I detta sammanhang betyder det i allmänhet arbetet med ett genomsnittligt enda andetag som tas genom den angivna apparaten för givna förhållanden för omgivningstryck, undervattensmiljö, flödeshastighet under andningscykeln och gasblandning – undervattensdykare kan andas syrerik andningsgas för att minska risken för dekompressionssjukdom eller gaser som innehåller helium för att minska narkotiska effekter. Helium har också effekten av att minska andningsarbetet genom att minska blandningens densitet, även om Heliums viskositet är fraktionellt större än kväve. Standarder för dessa förhållanden finns och för att göra användbara jämförelser mellan andningsapparater måste de testas enligt samma standard.
standarder för testning av andningsapparaterredigera
- EN 250: 2014. Andningsutrustning-öppen krets fristående tryckluftsdykningsapparat-krav, testning, märkning.
- EN 14143:2013. Andningsutrustning. Fristående dykapparat för återandning
- EN 15333 -1: 2008 COR 2009 – andningsutrustning-med öppen Navelströms medföljande Dykapparat för komprimerad Gas-Del 1: Efterfrågan Apparater.
- BS 8547: 2016 definierar krav för efterfrågeregulatorer som ska användas vid djup som överstiger 50 m.
variationer och hantering av andningsarbetet
faktorer som påverkar andningsarbetet hos en andningsapparat under vattnet inkluderar gasens densitet och viskositet, flödeshastigheter, spricktryck (tryckskillnaden som krävs för att öppna efterfrågeventilen) och mottryck över avgasventiler.
andningsarbetet hos en dykare har en fysiologisk komponent såväl som utrustningskomponenten. för en given andningsgasblandning ökar densiteten med en ökning i djupet. En högre gastäthet kräver mer ansträngning för att accelerera gasen i övergången mellan inandning och utandning. För att minimera andningsarbetet kan flödeshastigheten minskas, men detta kommer att minska RMV om inte andningsdjupet ökas för att kompensera. Långsam djup andning förbättrar andningseffektiviteten genom att öka gasomsättningen i alveolerna, och ansträngningen måste begränsas för att matcha den möjliga gasöverföringen från RMV som bekvämt kan bibehållas under långa perioder. Överskridande av denna maximala kontinuerliga ansträngning kan leda till koldioxiduppbyggnad, vilket kan orsaka accelererad andningsfrekvens, med ökad turbulens, vilket leder till lägre effektivitet, minskad RMV och högre andningsarbete i en positiv återkopplingsslinga. Vid extrema djup kan detta inträffa även vid relativt låga nivåer av ansträngning, och det kan vara svårt eller omöjligt att bryta cykeln. Den resulterande stressen kan vara en orsak till panik eftersom uppfattningen är otillräcklig gasförsörjning på grund av koldioxiduppbyggnad, men syresättning kan vara tillräcklig.
negativ statisk lungbelastning ökar andningsarbetet och kan variera beroende på det relativa djupet av regulatormembranet till lungorna i öppen kretsutrustning och det relativa djupet av motlung till lungorna i en rebreather.
gastäthet vid omgivningstryck är en begränsande faktor för en dykares förmåga att effektivt eliminera koldioxid på djupet för ett givet andningsarbete. Vid ökat omgivningstryck orsakar den ökade andningsgasdensiteten större luftvägsmotstånd. Maximal träningsventilation och maximal frivillig ventilation reduceras som en funktion av densitet, vilket för en given gasblandning är proportionell mot trycket. Maximal frivillig ventilation approximeras av en kvadratrotfunktion av gastäthet. Utandningsflödeshastigheten begränsas av ansträngningsoberoende turbulent flöde. När detta inträffar är ytterligare försök att öka flödeshastigheten aktivt kontraproduktiva och bidrar till ytterligare ackumulering av koldioxid. Effekterna av negativ statisk lungbelastning förstärks av ökad gastäthet.för att minska risken för hyperkapni kan dykare anta ett andningsmönster som är långsammare och djupare än normalt snarare än snabbt och grunt, eftersom detta ger maximal gasutbyte per enhet ansträngning genom att minimera turbulens och döda rymdeffekter.
Koldioxidretention och toxicitetedit
koldioxid är en produkt av cellmetabolism som elimineras genom gasutbyte i lungorna under andning. Produktionshastigheten är variabel med ansträngning, men det finns ett grundläggande minimum. Om elimineringshastigheten är mindre än produktionshastigheten kommer nivåerna att öka och ge symtom på toxicitet som huvudvärk, andnöd och psykisk försämring, så småningom medvetslöshet, vilket kan leda till drunkning. Vid dykning finns faktorer som ökar koldioxidproduktionen (ansträngning) och faktorer som kan försämra eliminering, vilket gör dykare särskilt utsatta för koldioxidtoxicitet.
syre förbrukas och koldioxid produceras i samma mängder under vattnet som vid ytan för samma mängd arbete, men andning kräver arbete, och andningsarbetet kan vara mycket större under vattnet och andningsarbetet liknar andra former av arbete vid produktion av koldioxid.
en dykares förmåga att reagera på ökningar i andningsarbetet är begränsad. När andningsarbetet ökar ökar den extra koldioxidproduktionen i detta arbete behovet av högre elimineringshastighet, vilket är proportionellt mot ventilationen, vid försumbar koldioxid i den inspirerade luften.
koldioxidproduktion av vävnaderna är en enkel funktion av vävnadsmetabolism och syreförbrukning. Ju mer arbete som görs i en vävnad, desto mer syre kommer att konsumeras och desto mer koldioxid kommer att produceras. Koldioxidavlägsnande i alveolerna beror på partialtrycksgradienten för koldioxiddiffusion mellan blod och den alveolära gasen. Denna gradient upprätthålls genom att spola koldioxid ut ur alveolerna under andningen, vilket beror på att luften i alveolerna ersätts med mer koldioxid med luft med mindre koldioxid. Ju mer luft som flyttas in och ut ur alveolerna under andningen, desto mer koldioxid spolas ut och desto större tryckgradient mellan venöst blod och alveolär gas som driver koldioxiddiffusion från blodet. Underhåll av rätt koldioxidnivåer är kritiskt beroende av tillräcklig lungventilation, och det finns flera aspekter av dykning som kan störa tillräcklig ventilation av lungorna.
mätning av andningsapparatens prestanda
ansti-maskinen används för automatiserad testning av andningsapparaten under vattnet.