Изолирующий респиратор

Дата публикации: 
17.07.2014

респиратор

Кислород играет ключевую роль в живых организмов . По этой причине большинство людей считают что кислород абсолютно безопасен для здоровья человека.

И действительно, как показывают многочисленные проведённые медицинские исследования, что свободное разовое дыхание высокой концентрацией кислорода в течение короткого времени не вызывает серьезных функциональных изменений в организма человека. Однако систематическом вдыхание кислорода может быть опасно для человека. Одной из-за отраслей где используется высокие концентрации кислорода для дыхания является горнодобывающая (самоспасатели для шахтеров).Кроме того, используемые в настоящий момент в шахтах изолирующие респираторы для  дыхания формирующие особые условия для дыхания, негативно действующие  на все системы организма человека. Одним из главных недостатков подобных устройств яаляется большой вес таких устройств (что само по себе создает определённые проблемы для дыхания человека).

Массааппарата, являясь дополнительной нагрузкой на организм человека, снижает интенсивность работы и значительно увеличивает энергозатраты. При дыхании в изолирующем респираторе при нормальной и высокой температуре окружающей среды интенсивность работы повышается на 36 % по сравнению со свободным дыханием кислородом и на 20 % — при дыхании воздухом без респиратора.

Сопротивление дыханию, создаваемое респиратором, невелико и составляет в среднем 200 Па (20 мм вод. ст.) с пиковыми повышениями при особенно тяжелой работе до 330 Па (33 мм вод. ст.). Это сопротивление, хотя и повышает продолжительность вдоха на 40 %, выдоха на 31 % и всего дыхательного цикла на 35 % и несколько изменяет скорость потока газовой смеси, заметно не отражается на функциональном состоянии организма и хорошо переносится респираторщиками, в редких случаях воспринимается ими как неприятное ощущение.

Вдыхаемая газовая смесь содержит примесь углекислого газа, появляющегося за счет проскока его через известковый поглотитель, особенно в конце срока защитного действия респиратора. Результаты многочисленных испытаний респираторов показали, что объемная доля углекислого газа во вдыхаемой газовой смеси составляет доли процента и лишь при исключительно тяжелой работе может кратковременно превышать 1 %, что соответствует допустимым нормам и находится ниже той величины, которая может вызвать дополнительные реакции организма. Возникающее при этом небольшое повышение частоты сердечных сокращений в целом рассматривается не как отрицательно действующий, а как благоприятный фактор.

Основную массу кислородного изолирующего респиратора составляют стальной кислородный баллон (30-35 % массы респиратора), кислородно-распределительный узел, дыхательные шланги, маска, корпус с подвесной системой. В настоящее время технологии позволяют стальные баллоны заменить композитными, массой около килограмма.

В существующих конструкциях изолирующих респираторов совершенно не учитывается такой немаловажный фактор, как влажность вдыхаемой смеси. При поглощении углекислого газа в известковом поглотителе одна молекула газа выделяет одну молекулу воды в дыхательный мешок респиратора и теплоту, которая используется для ее испарения и нагрева вдыхаемой газовой смеси.

Большая масса респиратора, сопротивление дыханию, температура вдыхаемой смеси и другие факторы служат дополнительной нагрузкой на организм, усиливают функционирование дыхательной системы и изменяют как внешнее дыхание, так и газообмен.

После 4-часовой работы в респираторе снижается жизненная емкость легких и значительно увеличивается форсированная жизненная емкость легких по сравнению со свободным дыханием кислородом. Специфические особенности дыхания в респираторе снижают скорость потока форсированного выдоха.

Несмотря на то, что при дыхании кислородом легочная вентиляция под влиянием физического труда ухудшается по сравнению с дыханием воздухом, при дыхании в респираторе она резко возрастает, что в основном обусловлено повышенными энергозатратами, вызванными массой респиратора. При этом с увеличением потребления кислорода резко повышаются кислородный пульс и коэффициент использования кислорода, но значительно снижается экономичность дыхания и увеличивается выделение углекислого газа (см. таблицу).

Важную роль в снижении устойчивости человека к кислородной интоксикации играет температура окружающей среды. В условиях высоких температур изменения большинства показателей внешнего дыхания усиливаются. Так, жизненная емкость легких, форсированная жизненная емкость легких и скорость потока при форсированном выдохе значительно снижаются. Неприятные ощущения, некоторое затруднение дыхания и повышенная температура вдыхаемой газовой смеси интенсивно снижают глубину дыхания. Это отражается на легочной вентиляции, которая хотя и становится большей, чем при свободном дыхании кислородом, но заметно уменьшается по сравнению с дыханием при нормальной температуре, соответственно снижаются потребление кислорода и выделение углекислого газа, а также кислородный пульс. При этом несколько уменьшаются коэффициент использования кислорода и экономичность дыхания.

В конструкциях респираторов Р-30, Р-ЗОМ предусмотрены ледяные холодильники для охлаждения вдыхаемой воздушной смеси, но, как правило, они снаряжаются ими только при горноспасательных работах в условиях высокой температуры. Это ошибочное мнение сложилось из-за неудовлетворительной охлаждающей способности холодильника, который функционирует всего около 2 ч вместо необходимых 4 ч. Но и эту возможность командному составу нельзя упускать, когда решается вопрос о здоровье респираторщиков.

Отравление в результате вдыхания кислорода под давлением происходит постепенно и невидимо для глаз, поэтому не вызывает беспокойства у командиров, руководителей металлургических и горных предприятий.

Работа в изолирующем респираторе, даже в условиях нормальной температуры окружающей среды (по сравнению с работой без респиратора), оказывает заметное влияние на все функции сердечно-сосудистой системы, дыхательную, кровеносную, нервно-мышечную системы, на терморегуляцию организма.

Для снижения токсического действия кислорода и перекисного окисления липидов в организме, вызывающих различные ферментные и другие биохимические изменения, а также разрушения клеток тканей, рекомендуется применение антиоксидантов инактивирующих свободные радикалы кислорода, ответственные за эти изменения. Перечень средств, способных снизить токсические действия кислорода и повысить биологическую устойчивость человека довольно широк. Наиболее эффективные и доступные препараты — витамин Е, рутин и аскорбиновая кислота. Для профилактики системы дыхания после работы в респираторе рекомендуется сразу по возвращении в подразделение сделать ингаляцию растворами, увлажняющими слизистую оболочку верхних дыхательных путей.

Для предупреждения отравлений респираторщиков кислородом, содержащимся в изолирующем респираторе, необходимо уже сегодня принять ряд организационных мер:

  • уменьшить массу изолирующего кислородного респиратора путем замены стальных баллонов на композитные, как это сделано в горноспасательных частях, обслуживающих горнорудные предприятия;
  • снаряжать охлаждающим элементом холодильник кислородного респиратора при каждом включении;
  • разработать хладагент для изолирующего кислородного респиратора со сроком защитного действия не менее 4 ч;
  • создать воздушный аппарат со сроком защитного действия не менее 4ч. Тогда горноспасатели и газоспасатели смогут кислородные респираторы заменить на воздушные;
  • приступить к разработке или модернизации изолирующего кислородного аппарата, учитывающей все требования по предупреждению кислородного отравления горноспасателей (газоспасателей);
  • обязать медицинских работников горноспасательных подразделений для сокращения межсменного отдыха и ускорения восстановления нарушенных функций, внедрить восстановительный комплекс, включающий прием питательных смесей, напитков, поливитаминов, гидропроцедур и т.д.

Выполнение этих мероприятий потребует некоторых финансовых затрат, но здоровье людей стоит потраченных средств.

 

Показатели

Дыхание воздухом

Дыхание 1 00 %-ным кислородом в рес­пираторе, размещенном на стенде

Дыхание в респи­раторе Р-30

Жизненная емкость легких, мл

-75

+83

-67

Форсированная жизненная емкость легких, мл

-150

+300

+400

Скорость потока форсированного выдоха, мл/с

+50

+300

-170

Объем дыхания, л/мин

+18,51

+16,31

+25,11

Потребление кислорода, л/мин

+1,06

+0,937

+1,346

Выделение углекислого газа, л/мин

+0,904

+0,862

+1,105

Кислородный пульс, мл/уд

+7,87

+6,99

+10,95

Коэффициент использования кислорода, мл/мин

+11,7

+ 11,98

+14,04

Экономичность дыхания, л/мин

-5,09

-21,00

-12,11

 

респиратор для угольной шахты