自給式呼吸装置

自給式呼吸装置
その他の名前	SCBA、圧縮空気呼吸器、呼吸装置
規制対象	国立労働安全衛生研究所、全米防火協会
規制	42 CFR 84、EN 137、NFPA 1981
NIOSHスケジュール	TC-13F
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自給式呼吸器（SCBA ）は、生命や健康に直ちに危険を及ぼす雰囲気の中で、ガスボンベから呼吸可能なガスを自律的に供給するために着用される呼吸器である。^{[1]これらは通常、}消防や産業で使用されている。自給式という用語は、SCBAが呼吸用ガスの遠隔供給（長いホースなど経由）に依存しないことを意味する。これらは、産業用呼吸セットと呼ばれることもある。タイプによっては、圧縮空気呼吸器（CABA）または単に呼吸器（BA）と呼ばれることもある。非公式の名前には、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、主に消防で使用される用語である。水中で使用するよう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） とも呼ばれる。

オープンサーキットSCBAは通常、高圧ガス貯蔵シリンダー（例：2,216～5,500psi（15,280～37,920kPa）、約150～374気圧）、圧力レギュレーター、呼吸インターフェース（マウスピース、ハーフマスク、フルフェイスマスクのいずれか）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ーハーネスに取り付けられています。^[2]

自給式呼吸器は、開放型、閉鎖型、^[3]または連続流型の3つのカテゴリのいずれかに分類されます。^[4]

1800 年代初頭に消防隊が発達し始めると、消火活動中に発生する危険な煙や有毒ガスから消防士を保護する必要があることが次第に明らかになりました。^{[誰によると? ]}最も初期の試みは、消防士が長いあごひげを伸ばし、それを水に浸し、口で呼吸しながらあごひげを噛むというものでした。この背後にある理論は、濡れたあご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でした。その他の初期の試みには、フランス製の「アパラタス アルディーニ」がありました。これは、アスベストと編み込み金網でできたマスクで、使用者に少量のきれいな空気を閉じ込めて呼吸させるものでした。また、イギリス製の密閉式ヘルメットは、呼吸時の結露を減らすためにガラス板を通してきれいな空気を送り込むものでした。^[5]

SCBA の最初の本格的な試みは、ジェームズ・ブレイドウッドという男によるものでした。1825年頃、彼は長いホースに繋がれたマスクを発明しました^{[検証失敗] 。このホースは}消防車に接続されていました。消防士は、空気ラインを介して新鮮な空気に接続された建物内に入ります。通信用のホイッスルもマスクに取り付けられていました。これは、 PASSまたは個人警報安全システム デバイスの最初の試みの 1 つであると考えられます。^{[検証失敗] [5]}

ポール・ハシャガンは、1863年にA・ラクールが「改良型呼吸装置」を開発し、特許を取得したとも記している。このシステムは、着用者が背負う2つのキャンバスとゴムの風船のような袋から空気を供給した。そして、一対のふいごで、着用者はマウスピースに空気を送り込むことができた。消防士は、煙と熱からさらに身を守るために、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リブリーザーなど、SCBAに似た他の装置が様々な人々によって開発されました^{[検証​​に失敗]}。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ただけでなく、最初に機能したSCUBAシステムの1つでもありました。^{[矛盾] [6]}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^[7]や、ドイツ人のジーベ・ゴーマンによって開発されたプロト^[8]などがあります。

1900年代半ば、第二次世界大戦後、スコット・アビエーションは消防用に特別に設計されたSCBAの開発を開始しました。スコットが設計した最初のSCBAはエアパックと呼ばれ、1945年に導入されました。これは、今日知られている現代のSCBAの最初のバージョンでした。宇宙開発競争が1900年代を通して続く中、SCBA技術は改善を続け、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]

閉回路型はリブリーザーとも呼ばれ、^[9]呼気ガスを濾過、補充、再循環させることで作動します。鉱山救助や長いトンネル内、大きな開回路空気ボンベが通れないほど狭い通路を通る場合など、呼吸用ガスを長時間供給する必要がある場合に使用されます。開回路SCBAが開発される前は、産業用呼吸セットのほとんどは、Siebe Gorman Proto、Siebe Gorman Savox、Siebe Gorman Salvusなどのリブリーザーでした。^{[要出典]現代のリブリーザーSCBAの例としては、} SEFAが挙げられます。

閉回路SCBAの持続時間は1～4時間程度です。閉回路SCBAシステムは負圧なので、漏れのリスクが高まります。^[9]

NIOSHによると、閉回路 SCBA には 2 つのタイプがあります。

• 圧縮酸素を使用します。
• 酸素発生固体を使用します。これは、吐き出された水と二酸化炭素を含む超酸化カリウムの化学反応です。装置を起動するには、塩素酸塩キャンドルを点火する必要があります。

使用による圧力上昇を抑えるため、唾液トラップ付きの圧力逃し弁が装備されている。また、閉回路型SCBAは開回路型SCBAよりもかなり小型である。^[9]

自己完結型自己救助装置も閉回路SCBAであり、同じ原理で動作し、鉱山での緊急使用のために設計されており、約1時間持続します。^[9]

オープンサーキットSCBAは空気を再循環させず、代わりに呼吸した空気を外に排出します。30 CFR 11は使用できるガスを制限していませんが（通常は圧縮空気が選択されますが）、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。持続時間は通常30〜60分に制限されています。^[10]

NIOSH によると、オープン サーキット SCBA には 2 つのタイプがあります。

• 需要: メインバルブからレギュレータへの 2000 psi、さらに故障時のバイパスバルブ、2 段階レギュレータで圧力を 50 ～ 100 psi に下げます。
• 圧力デマンド: デマンドに似ていますが、ダイヤフラム内にスプリングがあり、吸気バルブを開いたままにして、フェイスピースへの空気の流れを継続的に維持します。

NIOSHは、両タイプのSCBAのフェイスピースは交換できないことを強調していますが、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ます。ただし、両方のモードでは異なるトレーニングが必要です。^[10]

オープンサーキットの工業用呼吸セットには、濾過された圧縮空気が充填されています。一般的なオープンサーキット 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 bar を超える貯蔵圧力を約 10 bar に下げてマスクの第 2 段階に供給します。第 2 段階では、吸入時に圧力が下がると、デマンド バルブを介して大気圧よりわずかに高い圧力までさらに下げます。正圧マスクでは、マスク内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、スカートの周りで漏れたりすると、デマンド バルブが自由に流れます。^{[引用が必要]}

オープンサーキットの救助または消防用の SCBA には、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、エアシリンダー、圧力ゲージ ( PASS デバイスが組み込まれている場合もある)、および背中に装着できる調節可能なショルダーストラップとウエストベルトが付いたハーネスが装備されています。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、他のサイズも利用できます。シリンダーの耐久性は、ユーザーの容量、圧力、呼吸数から計算できます。式: 容量 (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)。したがって、300 バールの 6 リットルシリンダーの場合、動作時間は 6 × 300 / 40 - 10 = 35 分です。着用者の体力と運動レベルは呼吸数に影響し、SCBA の実際の使用可能時間は変わります。^[要出典]

空気ボンベは、アルミニウム、鋼、または複合構造（通常はガラスまたはカーボンファイバーで包まれている）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：消防救助サービス、以前は消防隊と呼ばれていました）で好まれていますが、寿命も最も短く、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年ごとに静水圧テストを受ける必要があります。^{[説明が必要]}長時間の作業中は、空の空気ボンベを新しいものと素早く交換し、カスケード式貯蔵システムのより大きなタンクまたは現場に持ち込まれた空気圧縮機^{から空気を補充することができます。 [出典が必要]}

脱出用SCBA（ESCBAとも呼ばれる）にはフードが付いており、脱出専用であり、連続流モードで作動する。^{[11] [4] [12]}

脱出専用のSCBAは、種類に関係なく、 IDLH状況からの脱出用に設計されており、通常は3〜10分に制限されています。^{[10] [説明が必要]}

42 CFR 84 は、 NIOSHが使用している 30 CFR 11 呼吸器規制に代わるものです。2001 年現在、SCBA ハーネスの品質保証が義務付けられています。MSHA は、鉱山用に承認された呼吸器を除き、呼吸器の承認には関与しなくなったため、ラベルが更新され、呼吸器ラベルからMSHA のエンブレムが削除されました。^{[13] [14]}その結果、新しい SCBA では、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。^[15]

SCBAには通常、フルフェイスマスクが付属していますが^[11]、デマンドモードまたはプレッシャーデマンド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年現在、マウスピースの使用は脱出時のみに制限されています。^[4]

フードとヘルメットは連続流モードのみに限定されており、脱出専用のSCBAに加えてエアライン呼吸器にも使用されます。 ^{[4] [12]}

SCBAの主な応用分野は、消防と閉鎖空間での産業用途の2つです。 ^[16]

消防で使用されるSCBAの場合、製造業者は通常、コストよりも耐火性と軽量化を優先します。消防隊が使用する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、消防士が手動で起動するか、一定時間動かなかった場合に大きな警報を発する装置です。^{[17] [非一次資料が必要]}その他の機能には、音声増幅器またはポータブルラジオへの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、^[18]および消防士が空気供給をより簡単に確認できるようにするデジタルスクリーンが含まれます。^{[19] [非一次情報源が必要]}消防隊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バイブレーションアラートシステム^[18]と、両方のSCBAシリンダーの圧力を均等にすることで、消防士がトランスフィルラインを介して他のSCBAに空気を与えたり受け取ったりできるようにするUAC（ユニバーサルエアコネクション）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、互いに接続したまま呼吸できるようにするバディブリーザーセットアップも付属しています。^[20]

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。最も危険な状況では、SCBAを気密服と併用して着用することができ、除染手順にも役立ちます。産業環境、特に閉鎖空間では、ユーザーは加圧エアラインを通じて空気を供給されることが多く、緊急脱出と除染のために圧縮空気ボンベのみを携帯します。^{[21] [循環参照]}

米国とカナダでは、消防で使用されるSCBAは、全米防火協会のNFPA規格1981で定められたガイドラインを満たしている必要があります。SCBAに「1981 NFPA準拠」というラベルが付いている場合は、消防用に設計されています。この規格の現在のバージョンは2018年に発行されました。^[23]これらの規格は5年ごとに改訂されます。同様に、国立労働安全衛生研究所（NIOSH）には、化学、生物、放射線、核（CBRN）環境での使用を目的としたSCBAの認証プログラムがあります。

ヨーロッパでの使用のために供給される SCBA は、個人用保護具指令 (89/686/EEC) の要件に準拠する必要があります。実際には、これは通常、SCBA が欧州規格 EN 137:2006 の要件に準拠する必要があることを意味します。これには、SCBA の性能、必要なマーキング、およびユーザー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。この規格に準拠する SCBA は、広範囲の厳しいシミュレートされた動作条件下で -30 °C から +60 °C まで確実に動作し、ユーザー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意図されているが、その使用にはコストがかかる。ユニットの重量と呼吸仕事量は着用者の作業能力と敏捷性に影響し、フルフェイスマスクは顔と目を熱、煙、有毒ガスから保護する一方で、周辺視野と周囲の認識を低下させる。重量とハーネスストラップは、潮流量、換気率、酸素消費量を制限し、装置なしの同じ運動レベルと比較して心拍数が増加する可能性がある。重い SCBA のショルダーハーネスストラップは、胸部の自由な動きを制限し、呼吸に影響を与える可能性がある。^[24]

• NIOSH、米国のSCBAの規制機関 – 米国連邦政府機関Pages displaying short descriptions of redirect targets
• 消防士死亡事故調査予防プログラム、消防士死亡事故の原因に関する NIOSH の調査
• 消防用語集
• 呼吸器 – 汚染物質の吸入からユーザーを保護するために着用する装置
• PASSデバイス（個人警報安全システム）、別名ADSU（自動遭難信号装置） - 消防士が遭難したときに警報を鳴らすために使用される装置
• スキューバ – 自給式水中呼吸装置
• スモークフード、別名短期空気供給（STAS） - 緊急時に煙の吸入からユーザーを保護する装置

ウィキメディア・コモンズには、自給式呼吸装置、30 CFR Part 11、42 CFR Part 84に関連するメディアがあります。

• CBRN SCBA 暫定ユーザー ガイドと承認済み CBRN SCBA のリスト (アーカイブ)
• CBRN SCBA 標準の開発と公開により、2002 年 6 月 3 日に米国 DHHS/CDC/NIOSH/NPPTL から CBRN 保護機能を備えた最初の NIOSH 認定 SCBA が提供されました (アーカイブ)
• 2気筒オープンサーキットSCBAの画像
• 地下鉱山での救助隊員の死亡
• 呼吸器装着による生理学的影響に関する研究RG Love らによる2014-05-13ウェイバックマシンにアーカイブ。産業医学研究所研究報告書 TM/94/05