低圧減圧とは、周囲の気圧が海面気圧の通常範囲を下回る状態を指します。高度減圧は、保護されていない状態で高所に上昇した際に自然に発生する低圧減圧の一種です。一方、その他の低圧減圧は、加圧服や加圧された区画、乗り物、居住空間の加圧状態が意図的または偶発的に解除された場合、あるいは低圧チャンバー内の圧力が低下した場合などに発生します。これらの減圧は制御されている場合と制御されていない場合があります。
高地減圧は、より低い高度での飽和からの減圧、または、高地に住んでいる人が低地へ短時間旅行して戻ってくる場合の、より低い高度への旅行からの減圧、あるいは、ダイビング減圧の特殊なケースである、高地でのダイビングからの減圧として発生する可能性があります。[ 1 ]
減圧は、ガスで満たされた空間や液体、特に溶解ガスを含む液体に物理的な影響を及ぼします。減圧の生理学的影響は、これらの物理的影響と、それに伴う生体組織への影響によるものであり、主に気泡の形成と成長、ガスで満たされた空間の膨張、および損傷した組織における有害反応の結果として生じます。圧力低下による気泡の形成と成長は、ヘンリーの法則で説明されるように溶解ガスの溶解度の低下、過飽和液体における気泡の核生成と成長、または圧力が液体の温度における蒸気圧を下回ったときの液体の沸騰によって生じる可能性があります。
減圧速度と圧力差は、発生する可能性のある損傷の種類と結果の重症度に影響を与えます。気圧外傷は急速な減圧で発生しやすく、減圧症は大きな圧力低下で発生しやすいですが、両方とも同時に発生する可能性があります。低酸素症のリスクは、主に減圧後の酸素分圧に依存します。
高地での減圧によって生じる主な生理学的影響は 3 つあります。海面気圧よりも高い圧力にさらされた後の減圧によって引き起こされるものと同様の、組織内での気泡形成による減圧症、ガスで満たされた空間の過膨張による気圧外傷、そして高地の空気中の酸素分圧が自然に低いことによる低酸素症の症状である高山病です。高地では、より重篤で、場合によっては致命的な低酸素症が発生します。減圧症と気圧外傷は、減圧症の一側面と考えられています。[ 2 ]
海面から15,000 フィート (4,600 m)を超える高度へ酸素を事前に吸入せずに急激に移動すると、静脈ガス気泡が発生する可能性があり、約21,200 フィート (6,500 m)で症状が現れる確率は 5% で、この高度では静脈気泡が発生する確率は 50% 以上になります。22,500フィート (6,900 m)では静脈気泡の発生率は 70% を超え、DCS の発生率は 55% になります。[ 3 ]これらの影響は、より緩やかな減圧、または減圧前および減圧中に高濃度の酸素を事前に吸入して減圧前に組織から窒素を排出することで予防または遅延させることができます。[ 4 ]
高地減圧症は飽和高度に戻ると治まることが多いが、高濃度の酸素による治療が必要な場合もあり、通常は地表気圧で100%の酸素を使用する。より重症の場合は、高圧酸素療法が必要となる場合がある。[ 5 ]健康な人が18,000フィート(5,500m ) 以下の高度で高地減圧症を発症したという証拠はほとんどないが、[ 6 ]最近の潜水後に十分な残留不活性ガスが組織に蓄積された水中ダイバーでは、より低い高度でも発症する可能性がある。[ 1 ]
気圧外傷は、体内または体と接触しているガス空間と周囲のガスまたは液体との間の圧力差によって引き起こされる身体組織の物理的損傷です。[ 7 ] [ 8 ]初期の損傷は通常、閉鎖空間内のガスの膨張による直接的な、または組織を通して静水圧的に伝達される圧力差による、張力またはせん断による組織の過伸展が原因です。組織の破裂は、最初の外傷部位を通して局所組織または循環へのガスの侵入によって複雑化することがあり、遠隔部位での循環の閉塞を引き起こしたり、その存在によって臓器の正常な機能を妨げたりする可能性があります。
減圧は意図的なものと制御不能なものに分けられます。意図的な減圧には、制御された非加圧状態での高度上昇が含まれます。制御不能な減圧とは、航空機の客室や高圧チャンバーなどの密閉システムの圧力が計画外に低下することであり、通常は人為的ミス、材料疲労、エンジニアリング上の欠陥、または衝撃によって発生し、圧力容器が低圧の周囲環境に放出されたり、全く加圧されなかったりします。[ 9 ] [ 10 ]
このような減圧は、爆発的、急速、または緩慢に分類される可能性がある。[ 10 ]
高山病は、急性高山病(AMS)、高地病、低気圧症、またはソローチェとも呼ばれ、酸素分圧の低下と過換気による血液二酸化炭素分圧の低下から生じる呼吸性アルカローシスへの急性曝露によって引き起こされる、高地が人間に及ぼす病理学的影響である。 [ 11 ]高山病は主に低酸素症の結果である。高山病は、一定の範囲内で酸素を補給することで予防および治療することができる。
アームストロング限界より上では、大気圧が十分に低いため、露出した水は人間の通常の体温で沸騰します。高度約 50,000 フィート (15 km) 以上では、有効な意識時間は9 ~ 12 秒です。意識喪失は低酸素症によるもので、60 ~ 90 秒以内に圧力が回復しない限り、心血管系および神経系の機能に一連の変化が生じ、最終的には死に至ります。[ 2 ]地球上では、アームストロング限界は海抜18 ~ 19 km (11 ~ 12 mi; 59,000 ~ 62,000フィート)付近にあり、[ 2 ] [ 12 ]それ以上では大気圧が 0.0618 atm (6.3 kPa、47 mmHg、または約 1 psi ) を下回ります。米国標準大気モデルでは、アームストロング圧力は高度63,000 フィート (19,202 m)に設定されています。
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この記事には、連邦航空局の「高度減圧症(PDF)」からのパブリックドメインの資料が含まれています。