Loading article…
自給式呼吸器( SCBA ) は、ガスボンベから生命や健康に直ちに危険を及ぼす雰囲気で呼吸可能なガスを自律的に供給するために装着する呼吸器です。[ 1 ]これらは通常、消防や産業で使用されます。自給式という用語は、SCBA が呼吸ガスの遠隔供給(長いホースなど) に依存しないことを意味します。これらは産業用呼吸セットと呼ばれることもあります。一部のタイプは、圧縮空気呼吸器( CABA ) または単に呼吸器とも呼ばれます。非公式の名称には、エアパック、エアタンク、酸素ボンベ、または単にパックなどがあり、これらは主に消防で使用される用語です。水中での使用用に設計されている場合は、スキューバセット(自給式水中呼吸器)とも呼ばれます。
開放回路式SCBAは通常、高圧ガス貯蔵シリンダー（例えば、2,216～5,500 psi （15,280～37,920 kPa ）、約150～374気圧）、圧力調整器、および呼吸インターフェース（マウスピース、ハーフマスク、またはフルフェイスマスク）の3つの主要コンポーネントで構成され、フレーム付きキャリングハーネスに組み立てて取り付けられています。[ 2 ]
1800年代初頭に消防組織が発展し始めると、消防士が火災現場で発生する有害な煙や有毒ガスから身を守る必要があることがますます明らかになってきた。初期の試みとしては、消防士が長いひげを伸ばし、それを水に浸し、口呼吸をしながらひげを噛むというものがあった。その理論は、濡れたひげが煙のフィルターのような役割を果たすというものだった。その他の初期の試みとしては、フランスで設計された「アパラタス・アルディーニ」があり、これはアスベストと織り込まれたワイヤーでできたマスクで、着用者に少量のきれいな空気を閉じ込めて呼吸させようとしたものだった。さらに、イギリスで設計された密閉型のヘルメットもあり、ガラス板を通してきれいな空気を送り込み、呼吸時の結露を軽減していた。[ 5 ]
イギリスの厩舎で目撃した火災事故に触発され、チャールズとジョン・ディーンの兄弟は、1823年に煙が充満した場所で消防士が使用する「スモークヘルメット」を設計し、 特許を取得しました。[6] この装置は、銅製のヘルメットに柔軟な襟と衣服が取り付けられたものでした。ヘルメットの後ろに取り付けられた長い革製のホースは空気を供給するために使用され、当初の構想では二重のふいごを使ってポンプで空気を送り込むことになっていました。短いパイプから空気が排出され、さらに空気が送り込まれると、使用者は顔を通過する空気の流れから呼吸しました。衣服は革または気密布で作られ、ストラップで固定されていました。最初の実用的な潜水ヘルメットは、ロンドンのオーガスタス・シーベによって開発されました。[ 7 ]
初期の消防用呼吸装置はジェームズ・ブレイドウッドによって設計された。1825年頃、彼は消防車から新鮮な空気が供給される長いホースに接続されたマスクを発明した。通信用にマスクには笛も取り付けられていた。これはPASS （個人用警報安全システム）装置の最初の試みの1つと考えることができる。[ 5 ]
ポール・ハシャガンはまた、1863年にA.ラクールが「改良型呼吸装置」を開発し特許を取得したことを指摘している。このシステムは、着用者の背中に背負う2つのキャンバスとゴム製の風船のような袋から着用者に空気を供給する。一対のふいごによって、着用者はマウスピースに空気を送り込むことができる。消防士は、煙と熱からさらに保護するためにゴーグルと鼻栓も着用した。[ 5 ]
1800年代を通じて、ベルンハルト・ドレーガーが設計した閉回路式再呼吸器など、さまざまな人々によってSCBAに似た装置が開発されました。彼が開発した閉回路システムは、多くの消防署で使用されるだけでなく、最初の実用的なスキューバシステムの1つでもありました。[ 8 ]他の装置には、1920年に使用が承認され、MSAによって開発されたギブス[ 9 ]や、ロンドンに拠点を置くシーベ・ゴーマン社によって開発されたプロト[ 10 ]などがあります。
1900年代半ばから第二次世界大戦後にかけて、スコット・アビエーション社は消防活動専用のSCBAの開発に着手しました。スコット社が設計した最初のSCBAはエアパックと呼ばれ、1945年に発表されました。これは、今日私たちが知っている現代のSCBAの最初のバージョンです。 1900年代を通して宇宙開発競争が続く中、SCBAの技術は改良され続け、SCBAはより扱いやすくなり、消防士はより少ない重量でより多くの空気を運ぶことができるようになりました。[ 5 ]
閉回路式は、再呼吸器とも呼ばれ、[ 11 ]呼気ガスをろ過、補充、再循環させることで機能します。鉱山救助や長いトンネル内、大きな開放回路式空気ボンベでは狭すぎる通路を通る場合など、より長時間の呼吸ガス供給が必要な場合に使用されます。開放回路式SCBAが開発される前は、ほとんどの産業用呼吸器は、 Siebe Gorman Proto、Siebe Gorman Savox、Siebe Gorman Salvusなどの再呼吸器でした。現代の再呼吸式SCBAの例としては、 SEFAが挙げられます。
閉鎖回路式SCBAの持続時間は1～4時間程度です。閉鎖回路式SCBAシステムは負圧であるため、漏洩のリスクが高まります。[ 11 ]
NIOSHによると、閉鎖回路式SCBAには2種類あります。
使用による圧力上昇を軽減するため、唾液トラップ付きの圧力解放弁が付属しています。また、閉回路式SCBAは開放回路式SCBAよりも明らかに小型です。[ 11 ]
自給式自救装置も閉回路式SCBAであり、同じ原理で動作し、鉱山での緊急使用用に設計されており、約1時間持続する。[ 11 ]
ANSI Z88.2–2015 は、付属書 Aで SCBA に関する背景情報を提供しています。[ 12 ]これは 2015 年 3 月現在、最新で承認されています。[ 13 ]閉回路 SCBA は化学物質で二酸化炭素を除去します。Z88.2 では、そのような化学物質の一例として水酸化ナトリウムを挙げています。 [ 14 ]
規格によれば、「デマンドSCBA」とは、「吸気時にフェイスピースが陰圧になる」SCBAのことである。一方、吸気時にフェイスピースが陽圧になるSCBAは「圧力デマンドSCBA」である。閉鎖回路SCBAの種類に関わらず、Z88.2によれば、閉鎖回路SCBAの持続時間は「15分から4時間」である。[ 14 ]
開放回路式SCBAは空気を再循環させず、代わりに呼吸した空気を外部に排出します。30 CFR 11では使用できるガスに制限はありませんが（通常は圧縮空気が選択されます）、システムが外気にさらされるため、圧縮酸素の使用は許可されていません。使用時間は通常30～60分に制限されます。[ 15 ]
NIOSHによると、開放回路式SCBAには2種類ある。
NIOSHは、両方のSCBAタイプのフェイスピースは交換できないが、特定のSCBAは「デマンド」と「圧力デマンド」の両方の操作に切り替えることができると強調している。ただし、どちらのモードも異なるトレーニングが必要である。[ 15 ]
Z88.2–2015では、「開放回路式SCBAには全面フェイスピースまたは密着フードが装備されている」と述べられており、閉鎖回路式SCBAと同様に、圧力要求モードまたは要求モードで構成できます。開放回路式SCBAでは空気は再循環されません。[ 14 ]
Z88.2では、これらのSCBAは通常圧縮空気を使用するが、極低温空気または圧縮酸素も使用できると述べている。ただし、この規格では「実際の使用時間は通常、NIOSHの定格使用時間よりも短い」と警告している。圧縮空気を使用する場合は、Z88.2では「CGA G7.1–2011グレードD呼吸用空気」の使用が義務付けられている。[ 16 ]
開放回路式の工業用呼吸器は、ろ過された圧縮空気で満たされています。一般的な開放回路式システムには、2段階のレギュレーターがあります。第1段階では、最大300バールを超える貯蔵圧力を約10バールまで減圧し、マスクの第2段階に供給します。第2段階では、吸入時に圧力が低下すると、デマンドバルブを介して圧力が大気圧よりわずかに高くなるまで減圧されます。陽圧マスクでは、マスク内部の圧力が外部の周囲圧力よりわずかに高いときにデマンドバルブが閉じるように設定されているため、マスクが顔から外れたり、スカート部分から漏れたりすると、デマンドバルブが開いて空気が自由に流れるようになります。
開放回路式の救助用または消防用SCBAは、フェイスピースとも呼ばれるフルフェイスマスク、デマンドレギュレーター、エアシリンダー、圧力計（PASSデバイスが統合されている場合もある）、および調節可能なショルダーストラップとウエストベルトを備えたハーネスで構成されており、背中に装着できます。エアシリンダーは一般的に4リットル、6リットル、または6.8リットルですが、他のサイズも利用可能です。シリンダーの持続時間は、使用者の容積、圧力、および呼吸数から計算できます。計算式は、容積（リットル）×圧力（バール）/40（リットル/分）-10分（10分は安全マージンまたは予備時間）です。したがって、300バールの6リットルシリンダーの場合、6×300/40-10=35分の作業時間となります。着用者の体力と運動レベルは呼吸数に影響を与え、SCBAの実際の使用可能時間に変動をもたらします。
空気ボンベは、アルミニウム、鋼鉄、または複合構造（通常はガラス繊維または炭素繊維で覆われている）で作られています。複合ボンベは最も軽量であるため、消防署（英国では、以前は消防隊と呼ばれていた消防救助隊）に好まれていますが、寿命が最も短く、15年後には使用を中止する必要があります。空気ボンベは5年ごとに耐圧試験を受けなければなりません。長時間の運用中は、空になった空気ボンベを新しいものと迅速に交換し、カスケード貯蔵システムの大型タンクまたは現場に持ち込まれた空気圧縮機から再充填することができます。
脱出用SCBA（ESCBAとも呼ばれる）は、 IDLH状況からの脱出のみを目的としており、フードを装着すると連続フローモードで動作します。[ 17 ] [ 4 ] [ 18 ]通常、持続時間は3～10分に制限されています。[ 15 ]
42 CFR 84 は、 NIOSHが使用していた 30 CFR 11 呼吸器規制に取って代わるものです。2001 年以降、SCBA ハーネスの品質保証が義務付けられています。ラベルは、MSHA が鉱業用に承認された呼吸器を除き呼吸器の承認に関与しなくなったため、呼吸器のラベルからMSHA のエンブレムを削除するように更新されました。[ 19 ] [ 20 ]その結果、新しい SCBA には、SCBA が「鉱山での使用を意図している」かどうかを明記する必要があります。[ 21 ]
SCBAは通常、全面マスクが付属していますが、[ 17 ]需要モードまたは圧力需要モードでは、ハーフマスクまたはマウスピースが付属することもあります。ただし、1987年以降、マウスピースの使用は脱出時のみに限定されています。[ 4 ]
フードとヘルメットは連続フローモードのみに限定されており、避難専用のSCBAに加えてエアライン呼吸器にも使用されます。 [ 4 ] [ 18 ]
SCBAの主な用途分野は、消火活動と密閉空間での産業用途の2つです。 [ 22 ]
消防活動で使用されるSCBAの場合、メーカーは通常、コストよりも耐火性と軽量化を優先します。消防隊で使用されるSCBAには、 PASS（個人警報安全システム）などの他の機能も組み込まれています。これは、消防士が手動で作動させたり、一定時間動かずにいると、大きな警報を発する装置です。[ 23 ]その他の機能には、音声増幅器や携帯無線機へのBluetooth接続、デジタルヘッドアップディスプレイ、内蔵赤外線カメラ、ePAR（電子個人責任報告）システム、視点ビデオ録画[ 24 ] 、消防士が空気供給をより簡単に確認できるデジタルスクリーンなどがあります。[ 25 ]消防で使用されるすべての SCBA には、空気が少なくなると消防士に警告する振動アラート システム[ 24 ]と、両方の SCBA シリンダーの圧力を均等にすることで、トランスフィル ラインを介して消防士が他の SCBA に空気を供給または受け取ることができる UAC (ユニバーサル エア 接続) も付属しています。一部の SCBA には、両方の消防士が SCBA を接続して接続した状態で呼吸できるバディ ブリーザー セットアップも付属しています。[ 26 ]
SCBAは、鉱業、石油化学、化学、原子力産業など、さまざまな産業現場で使用されています。最も危険な状況下では、SCBAは気密スーツと併用されることがあり、除染作業にも役立ちます。産業現場、特に密閉空間では、使用者は加圧エアラインを通して空気を供給され、緊急脱出や除染のためにのみ圧縮空気ボンベを携行します。
米国とカナダでは、消防活動で使用されるSCBAは、米国防火協会（NFPA）が定めたNFPA規格1981に準拠する必要があります。SCBAに「1981 NFPA準拠」と表示されている場合、それは消防活動用に設計されています。この規格の現行版は2018年に発行されました。[ 28 ]これらの規格は5年ごとに改訂されます。同様に、米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、化学、生物、放射性物質、核物質（CBRN）環境で使用されることを目的としたSCBAの認証プログラムを実施しています。
欧州で使用するために供給されるSCBAは、個人用保護具指令（89/686/EEC）の要件を満たさなければなりません。実際には、これは通常、SCBAが欧州規格EN 137:2006の要件を満たさなければならないことを意味します。これには、SCBAの性能、必要な表示、および使用者に提供される情報に関する詳細な要件が含まれます。SCBAには、産業用タイプ1と消防用タイプ2の2つのクラスが認められています。この規格に適合するSCBAは、広範囲にわたる厳しい模擬運転条件下で、-30 ℃から+60 ℃までの温度範囲で確実に動作し、使用者を保護することが検証されています。
SCBAは個人用保護具として設計されていますが、その使用にはコストがかかります。ユニットの重量と呼吸仕事は、着用者の作業能力と敏捷性に影響を与え、フルフェイスマスクは、熱、煙、有毒ガスから顔と目を保護する一方で、周辺視野と周囲の認識を低下させます。重量とハーネスストラップは、一回換気量、換気量、酸素消費量を制限する可能性があり、同じ運動レベルを装備なしで行った場合と比較して心拍数が増加する可能性があります。重いSCBAの肩ハーネスストラップは、呼吸に影響を与える胸郭の自由な動きを制限する可能性があります。[ 29 ]
Scuba Edが呼び出されましたが、定義されていません (ヘルプ ページを参照してください)。Bevan 1996が呼び出されましたが、定義されていません (ヘルプ ページを参照してください)。