
高地呼吸装置とは、周囲の大気中の酸素分圧が作業を行うのに不十分であったり、長期または短期にわたって意識や生命を維持するのに不十分な高度において、人がより効果的に呼吸できるようにする呼吸装置のことである。
高地用呼吸器セットは、いくつかの方法で種類別に分類できます。
呼吸器インターフェースは、呼吸装置が呼吸ガスをユーザーへ送り込み、またユーザーから排出するための供給システムです。通常は、フェイスピース、フード、またはヘルメットのいずれかが使用されます。
どのユニットも複数のタイプに属している。
高地呼吸装置は、自然大気の酸素含有量が身体活動、意識、または生命を維持するのに不十分であるが、気圧が十分であるため加圧スーツを必要としない、非加圧(周囲圧力)航空および登山活動で使用される。[ 1 ]
この用途では、再呼吸装置と開放回路装置の両方が使用されており、装置によって純酸素または補助酸素が供給されます。周囲の空気は通常、低い周囲圧力のために低圧であるため、どちらの方向へのわずかな漏れも、通常は効率とガス耐性にしか影響しません。[ 1 ]
標高1,500~3,500メートル(4,900~11,500フィート)の高地では、酸素分圧の低下による生理学的影響があり、運動能力の低下や呼吸数の増加などが含まれます。動脈血酸素飽和度は健康な人では一般的に90%以上ですが、動脈血酸素分圧は低下します。[ 2 ]
高度が非常に高い場合、3,500~5,500メートル(11,500~18,000フィート)では、動脈血酸素飽和度が90%を下回り、動脈血酸素分圧が低下するため、運動中や睡眠中に極度の低酸素血症が発生する可能性があり、高山肺水腫が発生することもあります。この範囲では、重度の高山病がよく見られます。[ 2 ]
標高5,500メートル(18,000フィート)を超える極度の高地では、著しい低酸素症、低炭酸症、アルカローシスが予想され、生理機能が徐々に悪化し、順応を超えます。そのため、この高度範囲には人間の居住はありません。[ 2 ]
これより上の領域では、常圧下での100%酸素では不十分であり、吸入可能な酸素圧を確保するためには何らかの加圧が必要となる。選択肢としては、加圧服を用いた部分加圧と、宇宙服を用いた完全加圧がある。
海抜0メートルから約3,000メートル(10,000フィート)までの地域は、生理的に効率的なゾーンとして知られており、酸素濃度は通常、人間が酸素補給なしで活動できるほど高く、高地減圧症はまれである。
生理機能不全ゾーンは、 3,600 m (12,000フィート)から約15,000 m (50,000フィート)まで広がっています。このゾーンでは、低酸素症、閉じ込めガス減圧症(体内に閉じ込められたガスが膨張する)、および発生ガス減圧症 (窒素などの溶解ガスが組織内に形成される、すなわち減圧症) のリスクが高まります。[ 3 ]約4,300 m (14,000フィート)より上では、下層大気で利用可能な酸素に近づけるために酸素が豊富な呼吸混合ガスが必要であり、 [ 4 ] 12,000 m (40,000フィート)より上では、陽圧下で酸素を供給する必要があります。15,000 m (49,000フィート)を超えると、肺が二酸化炭素を排出する際の圧力 (約87 mmHg、11.6 kPa ) が外気圧を超えるため、呼吸は不可能になります。19,000 m (62,000フィート)を超えると、アームストロング限界として知られ、喉や肺に露出した体液が通常の体温で沸騰し始めるため、加圧服が必要になります。一般的に、3,000 m (10,000フィート)相当の高度を維持するために 100% 酸素が使用されます。
死の地帯の高度は8,000メートル(26,000フィート)以上である。
人々は、高地に十分な時間滞在すれば、 5,200~5,500メートル(17,000~18,000フィート)の高度に順応することができるが、高地救助活動では、救助隊を迅速に展開する必要があり、順応に必要な時間は確保できないため、約3,700メートル(12,000フィート)以上では酸素呼吸装置が必要となる。[ 5 ]
航空においては、一般的に高度順応の機会はなく、呼吸装置の必要性は、搭乗者が海面または海面付近で飛行を開始することを前提としている。
海面と同等の酸素分圧は、100%酸素を使用すれば高度10,000メートル(34,000フィート)で維持できます。12,000メートル(40,000フィート)以上では、100%酸素による陽圧呼吸が不可欠です。陽圧がない場合、13,000メートル(43,000フィート)以上の高度に非常に短時間さらされただけでも意識を失うからです。[ 6 ]酸素節約装置は、100%未満の酸素で周囲圧力呼吸が可能な低高度でのガス使用効率を向上させるために、開放回路呼吸装置と併用できます。
高度が十分に高い場合、順応後であっても、空気中の酸素分圧は有用な作業や意識を維持するのに不十分であり、さらに高い高度では人間の生命を維持することは不可能です。低酸素症が問題となる高度では、周囲圧力で酸素含有量の高いガスを呼吸することが有効な解決策となります。加圧された航空機の客室と同等の高度(約8000フィート)を提供するのに十分な補助酸素は多くの用途で十分ですが、海面相当(約0.21バールの酸素分圧 )のような高濃度であれば、有酸素運動能力を高めることができます。これとバランスを取る必要があるのは、酸素を節約し、呼吸装置を使用する人の重量を最小限に抑えることです。
登山や救助活動のように、ユーザーが補助酸素供給装置を携行し、かつ比較的長時間にわたって相当な作業を行う必要がある場合、酸素利用効率と呼吸装置の信頼性がより重要となり、これらの特性と携行重量との間にはトレードオフが生じる。
吸入酸素分圧を海面気圧相当値、または周囲の大気圧よりも高い任意の固定値まで下げるために必要な補助酸素量は、高度の関数であり、高度の上昇に伴い気圧低下に正比例して増加します。実際に使用される補助酸素量は、運動量に応じて変化する呼吸分時換気量にも比例します。
山頂まで全てのシリンダーの重量を運ぶことを避けるため、1 つ以上のシリンダーをルート沿いに隠し、帰路で回収することができる。これは、最大 18 時間かかる可能性のある山頂アタックの日の酸素供給を運ぶために 2 つ以上のシリンダーを使用することを意味し、満タンのシリンダーで約 6 時間持続することが現実的な選択となる。[ 7 ]単一のシリンダーを使用する場合は、この戦略は不可能である。
登山用呼吸装置は、自然に低酸素状態にある環境において、大気中の酸素よりも高濃度の酸素を供給する。軽量で、極寒の中でも信頼性が高く、体温で水蒸気が飽和した呼気から付着した霜で窒息しないことが求められる。[ 8 ]
化学的に生成された酸素と圧縮ガス酸素の両方が実験的な閉回路酸素登山システムで使用されていますが、機器の信頼性が高いため、比較的無駄が多いものの、主に開回路が使用されています。[ 9 ] [ 5 ] ユーザーが貯蔵酸素を携行しなければならない高地登山では、セットの持続時間を最大化するために、開回路需要または閉回路が使用される場合があります。[ 10 ]
純酸素を呼吸すると、血液中の酸素分圧が上昇します。エベレスト山頂で純酸素を呼吸する登山者は、 海面で空気を呼吸するよりも動脈血酸素分圧が高くなります。これにより、高地でより大きな身体的努力をすることができます。再呼吸器の二酸化炭素吸収反応は発熱反応であり、使用中にスクラバーの内容物が凍結するのを防ぎ、使用者からの熱損失を減らすのに役立ちますが、使用していない期間には凍結する可能性があります。[ 9 ]
非与圧航空機と高高度パラシュート降下は登山と似た要件と作業環境を持つが、重量はそれほど問題にならない。[ 10 ]
閉鎖回路システムでは、未使用の酸素はすべて保持されて再呼吸されるため、利用率はほぼ100%ですが、高度の上昇に伴う膨張や呼吸回路からの偶発的な漏れにより、若干の損失が生じる可能性があります。
酸素圧が長時間にわたって約0.5バールを超えると、肺酸素中毒のリスクがある。これは、大気圧が海面の約半分である5500メートル以下の高度で起こりうる。[ 11 ]
酸素使用効率の点では、閉回路式酸素再呼吸器が最も効率的ですが、比較的かさばり、二酸化炭素吸収剤の使用が必要です。二酸化炭素吸収剤は酸素供給量に見合う量であるか、定期的に交換する必要があります。酸素供給が途絶えた場合、ループが適切にパージされていなかったり、周囲の空気で汚染されたりすると、ループガスは周囲の大気よりも低酸素状態になる可能性があります。酸素モニタリングがない場合、ユーザーは酸素濃度の低下に気づかない可能性があります。[ 10 ]
再呼吸器のもう一つの潜在的な利点は、二酸化炭素除去反応が発熱反応であり、十分に断熱されていれば呼吸回路内のガスを温かく保つことができる点です。また、湿度も維持されるため、脱水症状を軽減できます。一方、欠点としては、スクラバーの重量と、回路内で湿気が凝縮して凍結し、ガス通路を塞いでスクラバーが機能しなくなるという問題があります。スクラバーが凍結した場合は、反応を再開する前に解凍する必要があり、反応が十分に進行する温度まで温めるのに時間がかかります。
希釈式需要調整器は、第二次世界大戦中に高高度飛行用に開発されました。[ 5 ]希釈式需要調整器は、調整器のオリフィスを通してマスク内に外気を吸い込み、同時に調整器の需要弁を通して純酸素を供給します。航空用途では、外気オリフィスのサイズはアネロイド弁操作器によって制御され、大気圧に直接比例します。[ 12 ]高度が上がると圧力が低下し、オリフィスが小さくなるため、使用者にはより高い割合の酸素が供給されます。正しく校正されている場合、混合気中の酸素分圧は、 海面の0.21バールに近い値でほぼ一定に保たれます。このシステムは、外気と貯蔵酸素の組み合わせを効率的に利用します。[ 12 ]アネロイドバルブ操作器の機能は、地上での使用においては、よりシンプルで軽量かつ頑丈な手動操作式オリフィスセレクタノブで代替でき、より軽量で信頼性が高く、効率はやや劣るものの、ユーザーによる適切な選択を必要とする段階的な濃度範囲を提供します。また、ユーザーが混合比を手動で調整して個人のニーズに合わせることも可能です。手動で選択するため、飛行にはあまり適しておらず、高度を急激に変化させない歩行者により適しています。[ 12 ]オリフィスとレギュレーターを通過する流量は吸入流量に敏感であり、吸入流量が高いときにやや高い酸素分圧を提供するように設計することができ、これにより、より高い運動を補償するのに役立ちます。[ 13 ]
ボトル入り酸素(より広義には高圧圧縮酸素、医療用酸素、航空用酸素とも呼ばれる)は、小型で持ち運び可能な高圧貯蔵シリンダーに充填された酸素である。航空用途では、シリンダーの重量は通常重要ではなく、材質の選択は購入価格や耐用年数といった経済的な考慮事項によって左右される。一方、登山用途では、多くの利用者が登山に必要な量のガスを充填できる最小限の重量であれば多少高価でも構わないと考えており、そのため高圧フィラメント巻きシリンダーが好まれる傾向がある。
電力使用に制限がなく、固定された場所で作業を行う場合、酸素濃縮器が効果的な解決策となる可能性があります。[ 14 ]酸素濃縮器は、ガス供給源(通常は外気)から窒素を選択的に除去して酸素を濃縮し、酸素が豊富な生成ガス流を供給する装置です。これらは工業用および酸素療法用の医療機器としても使用されています。[ 15 ]一般的に使用されている2つの方法は、圧力スイング吸着と膜ガス分離です。これらは、補助酸素を高濃度にする必要がない場合に最も効率的です。
圧力スイング吸着式酸素濃縮器は、分子ふるいを使用してガスを吸着し、高圧下で大気中の窒素をゼオライト鉱物に急速に圧力スイング吸着する原理で動作します。このタイプの吸着システムは、機能的には窒素スクラバーであり、他の大気ガスは通過し、酸素が主要なガスとして残ります。[ 16 ]膜を介したガス分離も圧力駆動プロセスであり、駆動力は原料の入口と製品の出口の圧力差です。このプロセスで使用される膜は一般的に非多孔質層であるため、膜を通してガスがひどく漏れることはありません。膜の性能は透過性と選択性に依存します。透過性は透過物質のサイズに影響されます。ガス分子が大きいほど拡散係数は低くなります。膜ガス分離装置は通常、ガスを膜モジュールに送り込み、目的のガスは拡散率と溶解度の違いに基づいて分離されます。[ 17 ]
パルス投与(間欠流量またはオンデマンドとも呼ばれる)携帯型酸素濃縮器は最小のユニットで、重量はわずか2.3キログラム(5ポンド)です。小型であるため、ユーザーは治療で得られたエネルギーを持ち運びに費やすことが少なくなります。このユニットは、各呼吸の開始時に一定量の酸素濃縮空気(ボーラス)を投与します。これは、生理学的死腔を超えた肺のガス交換領域に到達する可能性が最も高い呼吸の部分です。酸素を効率的に使用できることが、ユニットをコンパクトに保つための鍵となります。[ 18 ]
液体酸素は分子状酸素の液体形態です。密度は1リットルあたり1.141キログラム(71.2ポンド/立方フィート)で、液体水よりわずかに密度が高く、1バール(15psi )での凝固点が54.36 K(-218.79 ℃、-361.82 °F)、沸点が90.19 K(-182.96 ℃、-297.33 °F)の極低温です。液体酸素の膨張比は1:861 [ 19 ] [ 20 ]で、このため、一部の民間航空機や軍用航空機で持ち運び可能な呼吸用酸素源として使用されています。[ 21 ]


化学酸素発生器は、化学反応によって酸素を放出する装置である。酸素源は通常、無機スーパーオキシド[ 22 ]、塩素酸塩、または過塩素酸塩であり、オゾニドも有望な酸素源群である。発生器は通常、撃針で点火され、化学反応は通常発熱反応であるため、発生器は火災の危険性がある。ソ連の宇宙計画の初期の有人ミッションでは、酸素源として過酸化カリウムが使用された。
商用航空機は、客室の気圧低下時に乗客を保護するために緊急酸素を供給します。操縦室の乗務員には通常、圧縮酸素ボンベから酸素が供給されます。酸化剤のコアは塩素酸ナトリウム(Na Cl O 3)で、5%未満の過酸化バリウム(Ba O 2)と1%未満の過塩素酸カリウム(K Cl O 4)が混合されています。雷管内の爆薬は、スチフニン酸鉛とテトラゼン爆薬の混合物です。化学反応は発熱反応であり、キャニスターの外側の温度は260 °C(500 °F)に達します。12~22分間酸素を生成します。[ 23 ] [ 24 ]
用途に応じて、さまざまな航空酸素システムと供給方法が利用可能です。酸素源としては、化学酸素発生器、高圧携帯型ガス酸素貯蔵システム(ガスボンベ)、機内酸素発生システム(酸素濃縮器)、または液体酸素システムなどがあります。[ 4 ]
化学的酸素発生装置は、加圧キャビン内の乗客のための緊急酸素供給システムとして、大型商用航空機で一般的に使用されています。このシステムは軽量で、通常は分散型システムとして設計されており、航空機が緊急降下している間、約10分間の補助酸素を供給します。このシステムは一度作動すると停止できず、使用後は毎回再装填する必要があります。[ 4 ]
機内酸素発生システム(OBOGS)は、エンジンから圧縮空気を抽出し、酸素濃縮器を使用して窒素を除去することで酸素濃度を高め、キャビン内の圧力と温度に供給量を調整します。エンジンが作動している間は、常に新鮮なガスを生成しています。[ 4 ]
液体酸素(LOX)は、高圧ガス貯蔵よりも軽量でスペースも少なくて済むため、一部のジェット機で使用されています。[ 4 ]
固定式保護呼吸器(PBE)は飛行乗務員が使用するために設置され、少なくとも1台の携帯式ユニットが乗務員が使用できるよう操縦室またはその近くに用意されていなければならない。飛行中にアクセス可能な区画での消火活動のために、乗務員が使用できる追加の携帯式保護呼吸器も用意されていなければならない。装備は、飛行中にその区域にいる可能性のある乗務員の最大人数分用意されていなければならない。[ 25 ]
PBEは、飛行甲板での任務中または消火活動中に、使用者を煙、二酸化炭素、その他の有害ガスから保護するものでなければならず、目、鼻、口を覆うマスク(全面マスク)または鼻と口を覆うマスク(鼻マスク)に加えて、追加の眼保護具を備えている必要がある。フェイスピースは、他の乗組員との効果的な通信と無線機器の使用を可能にするものでなければならない。眼保護具は、眼鏡の着用を可能にし、視力に悪影響を与えないものでなければならない。[ 25 ]
装置は、連続流または需要システムにより、キャビン高度8,000フィートで毎分30リットルの呼吸量で少なくとも15分間、すべての使用者に呼吸ガスを供給しなければならず、局所環境の酸素含有量を大幅に増加させてはならない。[ 25 ]

航空機用緊急酸素システムまたはエアマスクは、与圧式商用航空機に装備された緊急装備であり、客室与圧システムが故障し、客室高度が安全レベルを超えた場合に使用することを目的としています。これは、乗客の座席付近やトイレ、ギャレーなどのエリア付近の収納部に保管された複数の黄色の酸素マスクと、中央集中型の高圧酸素ボンベや分散型の化学酸素発生器などの酸素源で構成されています。
高所登山、特にエベレストやその他の8000メートル級の山に登る際には、通常携帯式酸素ボンベの使用が必須となるが、一部の登山家、特にアルパインスタイルの登山家は、意図的に酸素ボンベを使用せずにエベレストに登頂した例もある(例えば、 1978年のラインホルト・メスナーの登頂など)。酸素ボンベは開放式(補助式)と閉鎖式があり、1953年のイギリスのエベレスト遠征隊は両方のタイプを使用した。
航空用呼吸装置と登山用呼吸装置が使用される基本的な条件にはかなりの類似性があるものの、装備をそのまま転用することは一般的に不可能なほどの違いがある。主な考慮事項の1つは、航空士とは異なり、登山者は装備が故障した場合に安全な高度まで迅速に降下できないため、信頼性がなければならないということである。もう1つは、登山者が呼吸装置を自分で携行しなければならないため、補助酸素を呼吸することによって得られる利点が、装備の余分な大きさや重量を携行することによる不利益を上回らなければならないということである。その他の要件としては、呼吸の追加作業が少ないこと、装備が低温で機能すること、熱と水分の保持が望ましいことなどが挙げられる。登山の高度範囲も限られており、加圧の要件はない。[ 26 ]
理論的に利用可能な供給システムは、シンプルで信頼性が高いが極めて無駄が多いリザーバーなしの定流量システム、ユーザーの需要に合わせて調整すれば単純な定流量よりも効率的で、比較的シンプルで信頼性も高いリザーバー付き定流量システム、ユーザーの需要に自動的に従うがデッドスペースで吸入ガスの大部分を無駄にするデマンドバルブシステム、デッドスペースでのガスの無駄が少ないが信頼性の問題を引き起こす比較的複雑な制御システムに依存するパルス投与デマンドシステム、または非常に効率的だがかさばって重く、常時使用していないときは凍結しやすい二酸化炭素スクラバーを必要とする閉回路システムである。[ 26 ]リザーバーマスクを使用した定流量システムは、比較的信頼性が高いため主に使用されている。

Poisk 社が製造する一般的なシステムでは、20 ℃ で 260 バールまで充填された 3 つの高圧複合シリンダーを使用します。シリンダーの寸法は、長さ19 インチ (480 mm)、直径4.25 インチ (108 mm)、重量は2.7 キログラム (6.0ポンド)未満です。毎分 2 リットルの流量で、シリンダーはそれぞれ約 6.5 時間持ちます。[ 7 ]内部容積 (水容量) は、Poisk 社によって 3 ~ 4 リットルとされています。[ 27 ] [ 28 ] 2 種類の呼吸マスクが使用されます。1 つは登山用、もう 1 つは休憩および睡眠用で、熱および湿度交換器が含まれています。これらのマスクは、接触圧力の問題を軽減するために、顔のさまざまな皮膚の部分に密着します。どちらのタイプのマスクもリザーバーバッグを使用しており、現在の呼吸速度に合わせて流量を適切に設定することで、吸気終了時にリザーバーバッグが完全に収縮し、呼気終了時に完全に膨張するようにすれば、酸素消費量を節約できます。予備部品キットを使用すれば、現場でのユーザーによるメンテナンスも可能です。概略図は部分再呼吸マスクのタイプを示しています。[ 28 ]
ポイスクレギュレーターは、毎分1~4リットルの範囲で毎分0.25リットル刻みで調整可能な定流量装置です。質量は0.35kgです 。[ 7 ]
Summitシステムは、鼻カニューラ付きの小型マスクを使用し、吸入開始時の圧力低下によって作動するパルスで酸素を供給しました。これはガス使用効率の良いシステムで、運搬するガスの量も少なくて済みますが、低温では長持ちしない電子機器とバッテリーに依存しています。また、再呼吸マスクシステムよりもかさばらず、視界を遮ることも少ないです[ 27 ] 。このシステムは信頼性に欠けることが判明し、Summitは定流量システムに戻しました。シリコンカニューラは医療部品として今でも入手可能です。[ 29 ]
2023年に販売されたサミット酸素システムは、毎分0.5リットル刻みで最大毎分4リットルまで調整可能な定流量レギュレーターを使用しています。革新的な点は、流量セレクターが供給ホース上にあり、簡単に手が届くため、現在の運動量に合わせてより頻繁に調整される可能性が高く、それによって酸素をより効率的に使用できることです。使用されるシリンダーは、満タン時の質量が3.89 kgの4リットル300バールです。外気吸入弁は、リザーバー内の酸素を吸入するまで外気の吸入を防ぎ、排気弁は、生理的死腔 にあったときのように二酸化炭素が非常に少ない呼気の開始時に呼気ガスをリザーバーバッグに迂回させるのに十分な背圧を提供します。[ 30 ]

イギリスの遠征隊はすべて、先駆的な登山家ジョージ・フィンチ、ノエル・オデル、ピーター・ロイドが提唱した開放式酸素装置を使用した。開放式酸素装置は、 1922年と1924年のイギリスのエベレスト遠征隊で試用された。 1921年の遠征隊が持参したボトル入り酸素は使用されなかった。ジョージ・フィンチが設計し、1922年と1924年に4本の酸素ボンベとともに使用された開放式酸素の運搬フレームは、32 ポンド(14.5kg )の重さだった。フィンチはジェフリー・ブルースとともに、 1922年にエベレスト山の27,250フィートに到達した。 [ 31 ]
登山家はそれぞれ2本のボンベしか携行しないこともあった。4本のボンベには合計960リットルの酸素が入っており、標準流量の毎分2リットルで8時間、毎分2.2リットルで7時間持続した。[ 32 ] 1924年のジョージ・マロリーとアンドリュー・アーヴィンによるエベレスト登頂は、エベレストで酸素を使用した最初の登頂試みだった。[ 31 ]マロリーとアーヴィンはそれぞれ2本のボンベを携行した。[ 32 ]
1938年のイギリスのエベレスト遠征隊は、閉回路式装置と開回路式装置の両方を試したが、閉回路式装置は成功しなかった。[ 33 ]
1953年、トム・ブルディロンとチャールズ・エバンスの最初の突撃隊は、ブルディロンと彼の父親が開発した閉鎖回路式酸素再呼吸器を使用し、前例のない速さで 山頂から90mの地点まで登ったが、スクラバーの再充填時に再呼吸器の1つが故障したため、山頂には到達できなかった。[ 34 ] [ 10 ] [ 35 ]彼らがこれほど速く登ることができたのは、再呼吸器から供給される純粋な酸素を呼吸することによる生理学的利点によるものとされている。他の登山家は1930年代から1950年代にかけて同様の装備を使用していたが、入手可能な再呼吸器は登山には重すぎ、不快であることが判明し、より軽量な開放回路式装備が開発され、閉鎖回路式はその後50年間無視された。[ 35 ]
ブルディロンとエバンスの2日後、エドモンド・ヒラリーとテンジン・ノルゲイの第2突撃隊が、大幅に改良された22 ポンドの開放回路連続流量システムを使用して山頂に到達した。[ 31 ]酸素セットを使用せずに山頂で10分間写真を撮った後、ヒラリーは「指がかなり不器用になり、動きが遅くなってきた」と述べた。[ 36 ]
ジョン・ハントは、実験的な閉鎖回路式を使用する 2 つの突撃隊は、使用者がより速い登攀速度を達成し、また一定の供給量でより広い範囲をカバーできる可能性がある(そのため、サウス コルのキャンプから山頂に到達できる可能性がある)にもかかわらず、危険すぎると考えた。そのため、彼は 1 つの閉鎖回路突撃に続いてすぐに開放回路突撃(必要に応じて 3 番目の突撃)を提案した。使用されたシリンダーは、800 リットルの酸素を保持するジュラルミン軽合金シリンダーまたは 1,400 リットルの酸素を保持する RAF 鋼線巻きシリンダー(いずれも 3,300 psi、227.5 bar または 22.75 MPa)であった。遠征隊は 8 組の閉鎖回路と 12 組の開放回路セットを持っていた。開放回路セットは、1 本の RAF シリンダーまたは 1、2、または 3 本のジュラルミンシリンダーを使用した。総重量は 28 ポンド、18 ポンド、29 1/2ポンド、または 41ポンド (12.7、8.2、13.4、または 18.6 kg) であった。[ 9 ] 21,500 フィート (6,600 m)以上の睡眠者は、1 分あたり 1 リットルの「夜間酸素」を使用し、アダプターを使用すれば、スイスが1952 年に残したDrägerwerk製のタンクからの酸素を使用することができた。[ 37 ]開放回路と閉鎖回路の両方のセットが凍結した。閉鎖回路のセットは、新しい冷たいソーダ石灰キャニスターを挿入したときに凍結した。[ 38 ]
生理学者のグリフィス・ピューも、寒さと高度の影響を研究するために1952年のイギリスのチョー・オユー遠征隊に参加していた。ピューとマイケル・ウォードは、1952年に標高20,000フィート(6,100メートル)のメンルン・ラで行われた実験に基づいて、1953年に以下の勧告を行った。[ 39 ]
彼らはまた、個人差が大きいことにも気付き、21,000 フィート (6,400 m)を超えることができない男性もいれば、おそらく例外的な男性だけが補助酸素なしで27,000 フィート (8,200 m)を超えることができ、遠征中に26,000 フィート (7,900 m)を超えることができる男性はほとんどいない。パフォーマンスは 1952 年以来予想されていたよりもやや優れており、主な効果は 1 日の作業量の増加と主観的状態が大幅に改善し、周囲の環境に対する認識が高まったことである。幸福感は酸素供給が停止されてから 1 時間以上続いた。ピューはまた、15,000 フィート (4,600 m)以上の高度に少なくとも 36 日間順応することと、閉鎖回路装置を使用することを推奨した。

アメリカ海軍の医師で登山家のトム・ホーンベインは、1963年のアメリカ遠征のためにメイタグ社が製造した海軍パイロット用の呼吸マスクのデザインを改良した。これは非再呼吸マスクで、定流量レギュレーターから酸素を蓄積するリザーバーバッグへの逆流を防ぐための逆止弁が1つあり、吸入開始時に酸素を供給する仕組みだった。2013年現在、この基本的なデザインはオープンサーキット登山用呼吸セットにまだ使用されている[ 31 ]。
1978年5月8日、 ラインホルト・メスナーとピーター・ハベラーは、酸素ボンベなしでエベレストに初登頂した。[ 40 ]メスナーは1986年までに、酸素ボンベなしで14座すべての「8000メートル峰」に登頂した。
1979年にエベレストでレイ・ジェネットとハンネローレ・シュマッツが死亡した原因の一つとして、酸素ボンベが尽きたことが挙げられた。 [ 41 ]
ロシアのメーカーであるポイスク社は、1982年以来、小型軽量のチタンとケブラー繊維でできた3.5kgのシリンダーを使用して呼吸装置を供給しており、毎分2リットルの流量で6時間の持続時間があり、毎分0.25リットル刻みで毎分4リットルまで調整可能なレギュレーターを備えています。[ 31 ]複数の小型シリンダーにより、保管が可能になります。
国際山岳ガイド協会は1991年に、毎分3リットルの酸素を10時間供給できる大型のシリンダーを選択した。[ 31 ]
21世紀までに、エベレスト山で普及した酸素システムの1つは、炭素繊維強化アルミニウム製のボンベを使用しており、3リットルの酸素ボンベは、3,000ポンド/平方インチ(210バール)で充填すると7ポンド(3.2kg)の重さになります。[ 42 ]
2003年、サミット・オキシジェンは、バッテリーを使用した電気制御による鼻カニューラと需要パルスシステムを備えた実験的なシステムを導入したが、流量が需要に不十分であったため、より伝統的な連続流部分再呼吸マスクシステムに戻った。[ 31 ]
TopOutマスクは、3M R6311呼吸器フェイスピースをベースに2004年に導入されました。[ 31 ] [ 43 ]
2013年時点でエベレスト登頂は6500回以上あったが、酸素ボンベなしでの登頂は100回未満だった。[ 31 ]
エベレストでは、呼吸装置の故障に関連した死亡事故が数多く発生している。2019年の遠征では、9つの呼吸装置が同じ日に故障したが、グループはすでに下山中で、装備を共有することで死者を免れた。故障の原因とメカニズムは公式には調査されていないが、目撃者によると、過去20年間で少なくとも21件の危険な呼吸装置の故障が発生しているという。酸素を使用した登山の総数は6500回を超えているため、これは生命維持に不可欠な装置の故障率が最初の推定で約0.5%であると考える必要がある。ニューヨーク・タイムズ紙は、装置のメンテナンスと再充填の慣行に疑問があると報じた。装置メーカーは、当然のことながら、自社施設以外で充填されたシリンダーについては責任を負わない。また、故障が工場充填によるものかどうかは記録されていない。分かっているのは、シリンダーはしばしば現地で再充填されているということである。報告されている故障モードには、シリンダーの漏れ、レギュレーターの故障、経験の浅い登山者による操作ミスなどがある。故障のほとんどはPoisk社の機器によるものと思われる。これは、Poisk社が圧倒的に最も普及しているブランドだからである。しかし、Summit Oxygen社のレギュレーターも故障したとの報告がある。Poisk社とSummit Oxygen社はどちらも品質面で概ね高い評価を得ている。ニューヨーク・タイムズの記事では、ネパールの業界における規制の欠如と機器のメンテナンス不良が問題の原因である可能性を示唆している。[ 44 ]