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ダイビングや減圧において、酸素ウィンドウとは動脈血中の酸素分圧（P O 2 ）と体組織のP O 2の差のことである。これは酸素の代謝消費によって引き起こされる。 [1]
説明
「酸素ウィンドウ」という用語は、1967 年にAlbert R. Behnkeによって初めて使用されました。 [2] Behnke は、 Momsenによる「部分圧空孔」（PPV）に関する初期の研究に言及しています。この研究では、酸素とヘリウムの部分圧を 2～3 ATAまで高め て、最大の PPV を作成しました。[3] [4] Behnke は、その後、LeMessurier とHills、および Hills がそれぞれ独自に観測した「等圧不活性ガス輸送」または「固有不飽和」について説明しています。[5] [6] [7] [8]は、同時に独立した観測を行いました。Van Liew らも同様の観測を行いましたが、当時は名前を付けていませんでした。[9]彼らの研究の臨床的重要性は、後に Sass によって示されました。[10]
減圧時の酸素ウィンドウ効果はダイビング医学のテキストに記載されており、その限界は1993年にVan Liewらによって検討された。[1] [11]
生きた動物が定常状態にあるとき、組織内の溶解ガスの分圧の合計は通常大気圧よりも低く、この現象は「酸素ウィンドウ」、「分圧空孔」または「固有不飽和」として知られています。[2] [7] [10] [12]これは、代謝によって組織内の O 2分圧が動脈血の値よりも低下し、ヘモグロビンによる O 2の結合によって組織と動脈血の間に比較的大きな P O 2差が生じるためです。CO 2の生成は通常、モル当たりの O 2消費量とほぼ同じですが、有効溶解度が高いためP CO 2はほとんど上昇しません。組織内の O 2と CO 2のレベルは血流に影響を与え、それによって溶解した不活性ガスの洗い流しに影響を与えますが、酸素ウィンドウの大きさは不活性ガスの洗い流しに直接影響しません。酸素ウィンドウは、気胸や減圧症（DCS）の泡など、体内のガス量の吸収傾向を示します。[9] DCS泡の場合、このウィンドウは、対象が定常状態にあるときの泡の収縮率の主要な要因であり、不活性ガスが組織に吸収または放出されるときに泡のダイナミクスを変更し、泡核が安定した泡に変化するのを防ぐ場合があります。[13]
— この一節はヴァン・リューの技術ノートから引用したものである: [11]
Van Liewらは、酸素ウィンドウを評価するために重要な測定について説明し、「既存の複雑な解剖学的および生理学的状況に対して利用可能な仮定を簡素化し、広範囲の曝露にわたって酸素ウィンドウの計算を提供します。」[11]
背景
酸素はダイビングの安全な減圧に必要な時間を短縮するために使用されますが、実際の結果と利点についてはさらなる研究が必要です。減圧はまだ正確な科学からは程遠く、ダイバーは深く潜る際には科学的知識ではなく個人的な経験に基づいて多くの決定を下さなければなりません。
テクニカル ダイビングでは、高 P O 2の減圧ガスを使用して酸素ウィンドウ効果を応用すると、減圧効率が向上し、減圧停止時間が短くなります。減圧時間を短縮することは、外洋で浅い深さで過ごす時間を減らす (水流やボートの交通などの危険を回避する) ために、またダイバーにかかる身体的ストレスを減らすために重要です。
機構
酸素ウィンドウは、不活性ガスの所定の濃度勾配におけるガス放出速度を増加させないが、総溶解ガス圧に依存する気泡形成および成長のリスクを軽減する。ガス放出速度の増加は、より大きな勾配を提供することによって達成される。所定の勾配における気泡形成のリスクが低いため、気泡形成の過度のリスクなしに勾配を増加させることができる。言い換えれば、酸素分圧が高いために酸素ウィンドウが大きくなると、ダイバーは同じリスクでより浅い停止でより速く減圧したり、同じ速度で同じ深度でより低いリスクで減圧したり、中程度の深度で中程度の速度で中程度のリスクで減圧したりすることができる。[14]
応用
100% 酸素の使用は、深度では酸素毒性があるため制限されます。P O 2が 1.6 bar (160 kPa) を超えると、けいれんを起こす可能性が高くなります。テクニカル ダイバーは、減圧スケジュールの一部のセクターで、高 P O 2の混合ガスを使用します。たとえば、21 メートル (69 フィート) から始まる減圧停止では、50%ナイトロックスが一般的な減圧ガスです。
スケジュールのどこに高 P O 2ガスを追加するかは、P O 2のどの限界が安全と認められるか、および追加効率のレベルに関するダイバーの意見によって異なります。多くのテクニカル ダイバーは、P O 2が高い場所では減圧停止を長くし、浅い減圧停止では勾配を押し上げることを選択しています。[引用が必要]
しかしながら、この延長がどのくらいの長さであるべきか、またどの程度の減圧効率が得られるかについては、まだ不明な点が多くあります。高 P O 2減圧停止の長さを議論する際には、少なくとも 4 つの減圧変数が関係します。
- 肺を通るガスの循環と排出に必要な時間。
- 酸素の血管収縮作用（血管のサイズを縮小）により、血管が収縮し始めるときの減圧効率が低下します。
- 重要な組織区画がガスの吸収ではなく放出を開始する閾値の深さ。
- 急性酸素毒性の累積効果。
参照
- 減圧（ダイビング） - 深度から浮上する際の圧力低下とその影響
- 高圧医療 – 周囲圧力を高めて行う医療
- テクニカルダイビング - 拡張スコープレクリエーションダイビング
参考文献
- ^ ab Tikuisis, Peter; Gerth, Wayne A (2003). 「減圧理論」。Brubakk , Alf O ; Neuman, Tom S (編)。Bennett and Elliott's Physiology and Medicine of Diving (第 5 版)。フィラデルフィア、米国: Saunders。pp. 425–7。ISBN 978-0-7020-2571-6。
- ^ ab Behnke, Albert R (1967). 「減圧の等圧（酸素ウィンドウ）原理」。サンディエゴの第3回海洋技術協会会議訳。海上への新たな推進。ワシントンDC：海洋技術協会。2008年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年6月19日閲覧。
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- ^ LeMessurier, DH; Hills, Brian A (1965). 「減圧症。トレス海峡でのダイビング技術に関する研究から生まれた熱力学的アプローチ」Hvalradets Skrifter . 48 : 54–84.
- ^ Hills, Brian A (1966). 「減圧症に対する熱力学的および運動学的アプローチ」.博士論文. アデレード、オーストラリア: 南オーストラリア州図書館委員会.
- ^ ab ヒルズ、ブライアン A (1977)。減圧症：予防と治療の生物物理学的基礎。第 1 巻。ニューヨーク、米国：ジョン ワイリー アンド サンズ。ISBN 978-0-471-99457-2。
- ^ Hills, Brian A (1978). 「減圧症の予防に対する基本的なアプローチ」. South Pacific Underwater Medicine Society Journal . 8 (4). ISSN 0813-1988. OCLC 16986801. 2008年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年6月19日閲覧。
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さらに読む
- Hills, BA ; LeMessurier, DH (1969). 「吸入ガスの圧力と組成に対する生体組織の不飽和度と減圧理論におけるその重要性」。臨床科学。36 (2): 185–95。PMID 5772098。
- Van Liew, HD (1976). 「気泡と組織内の不活性ガス分圧の変動」。海中生物医学研究。3 (補足)。ISSN 0093-5387。OCLC 2068005。2013 年4月15日時点のオリジナルからアーカイブ。 2008年4月23日閲覧。
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- Reinertsen, RE; Flook, V; Koteng, S; Brubakk, Alf O (1998). 「減圧中の酸素分圧と圧力低下率が中心ガス泡に与える影響」。応用生理学ジャーナル。84 ( 1): 351–356。doi : 10.1152 /jappl.1998.84.1.351。ISSN 0021-8987。OCLC 11603017。PMID 9451656 。
- Blatteau, Jean-Eric; Souraud, Jean-Baptiste; Gempp, Emmanuel; Boussuges, Alain (2006). 「ガス核、その起源、および気泡形成におけるその役割」。航空宇宙環境医学。77 (10): 1068–76。ISSN 0095-6562。PMID 17042253。2008年 4 月23日閲覧。
外部リンク
- 「ダイバーズアラートネットワーク（DAN）」 。 2007年6月15日閲覧。
- ブライアン、エディ。「酸素の窓」。グローバル・アンダーウォーター・エクスプローラーズ。2007年11月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年12月17日閲覧。詳しく書かれた良い記事
- ルビコン研究リポジトリ[奪取]