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飽和潜水は、潜水士が作業深度に長時間留まることができる環境圧力潜水技術であり、その間、体組織は呼吸ガス混合物からの代謝的に不活性なガスで飽和します。飽和すると、水面圧力まで減圧するのに必要な時間は、長時間の曝露によって増加しません。潜水士は、数日から数週間の曝露の最後に、水面圧力まで一度減圧します。これにより、深度での生産的な作業時間と非生産的な減圧時間の比率が増加し、減圧によって潜水士が被る健康リスクが最小限に抑えられます。他の環境圧力潜水とは異なり、飽和潜水士は潜水深度にいる間だけ外部の環境圧力にさらされます。[ 1 ] [ 2 ]
飽和潜水でよく見られる極端な曝露は、周囲圧力潜水の生理学的影響をより顕著にし、潜水士の安全、健康、および全般的な幸福に重大な影響を与える傾向があります。減圧ストレス[ 3 ]、高圧神経症候群（HPNS）[ 2 ] 、圧迫性関節痛[4] 、減圧性骨壊死、酸素中毒[ 5 ]、不活性ガス麻酔[ 6 ] 、呼吸仕事量の増加[ 7 ]、および熱バランスの乱れ[ 8 ]など、周囲圧力潜水の短期および長期の生理学的影響のいくつかを管理する必要があります。
飽和潜水手順のほとんどは、すべての水面供給潜水に共通ですが、閉鎖ベルの使用、潜水制限、飽和減圧の使用に特有の手順がいくつかあります。 水面飽和システムは、閉鎖ベルでダイバーを作業現場まで運び、水面供給潜水器材を使用し、通常はオフショアプラットフォームまたは動的測位潜水支援船に設置されます。水中居住施設から作業するダイバーは、居住施設からの水面供給器材またはスキューバ器材を使用し、ウェットポーチから水にアクセスしますが、居住施設に減圧室が含まれていない限り、通常は閉鎖ベルで浮上する必要があります。[ 9 ]生命維持システムは、居住施設内、ベル内、水中の加圧下にある人員に呼吸ガス、空調、衛生を提供します。通信、消火、その他の緊急サービスもあります。[ 10 ]ベルサービスはベルアンビリカルを介して提供され、エクスカーションアンビリカルを介してダイバーに分配されます。[ 1 ] [ 10 ]緊急避難用の生命維持システムは、避難モジュールと一緒に移動する必要があるため、居住システムとは独立しています。[ 11 ]
飽和潜水は特殊な潜水方法であり、[ 12 ] 2015年に米国で雇用された3,300人の商業潜水士のうち、[ 13 ] 336人が飽和潜水士でした。[ 14 ]この活動は本質的に危険であるため、特別な訓練と認定が必要であり、リスクを管理するために一連の標準作業手順、緊急手順、およびさまざまな特殊機器が使用され、拡張潜水チームのすべてのメンバーによる一貫した正しいパフォーマンスが求められます。[ 6 ] [ 15 ]飽和潜水プロジェクトをサポートするために必要な比較的多くの熟練した人員要件、複雑なエンジニアリング、およびかさばる重い機器の組み合わせにより、これは高価な潜水方法になりますが、そうでなければ実用的ではない場所で直接人間の介入を可能にし、適用される場合は、他の選択肢が存在する場合、一般的に経済的に実行可能です。[ 16 ]
1938年12月22日、エドガー・エンドとマックス・ノールは、ウィスコンシン州ミルウォーキーの郡立救急病院の再圧施設で、水深101フィート（30.8メートル）の海水で27時間空気呼吸を行い、史上初の意図的な飽和潜水を行った。彼らの減圧は5時間続き、ノールは軽度の減圧症を発症したが、再圧によって回復した。[ 17 ]
アルバート・R・ベーンケは1942年に、血液や組織が不活性ガスで飽和するのに十分な時間、人間を高い周囲圧力にさらすというアイデアを提案した。 [ 18 ] [ 19 ] 1957年、ジョージ・F・ボンドは海軍潜水艦医学研究所でジェネシス計画を開始し、人間が実際にさまざまな呼吸ガスと高い環境圧力に長時間さらされても耐えられることを証明した。[ 18 ] [ 20 ]飽和が達成されると、減圧に必要な時間は深度と呼吸したガスによって決まり、それ以上の曝露によって増加しない。これが飽和潜水と米国海軍のマン・イン・ザ・シー計画の始まりだった。[ 21 ]最初の商業飽和潜水は1965年にウェスティングハウスによって、スミス・マウンテン・ダムの水深200フィート（61メートル）にある欠陥のあるゴミ除け網を交換するために 行われた。[ 17 ]同年、ジャック・クストーとダイバーのグループが水深100mで3週間、コンシェルフIII実験を行った。 [ 22 ]
ピーター・B・ベネットは、高圧神経症候群を解消する方法としてトリミックス呼吸ガスを発明したとされている。1981年、デューク大学医療センターで、ベネットはアトランティスIIIと呼ばれる実験を行った。この実験では、ボランティアを2250フィート（686メートル）の水圧にさらし、31日以上かけてゆっくりと大気圧まで減圧し、その過程で初期の深度相当圧力の世界記録を樹立した。後の実験であるアトランティスIVでは、ボランティアの1人が陶酔的な幻覚と軽躁病を経験したため問題が発生した。[ 23 ]
飽和潜水の初期の実験は、通常水上船舶によって支援される水中居住施設で行われることが多かったが、比較的外洋に面した海域では、悪天候時に現場を放棄できるという利点から、支援船に飽和潜水設備を設置することが奨励され、物流が簡素化された。[ 5 ]
商業飽和潜水の歴史は、沖合の石油・ガス採掘と密接に関係している。1960年代初頭、オランダのガス田が海底に広がっている可能性があるという前提で北海の探査が始まった。1969年にガルフタイド掘削リグがエコフィスク貯留層に到達したことでこれが証明され、1971年にはシェル石油がノルウェーとシェトランド諸島の間のブレント油田を発見した。この時から1990年代にかけて、業界は飽和潜水の手順と機器を、先駆的で実験的であり、安全記録がやや疑わしいものから、労働安全衛生が大幅に改善された成熟した産業へと発展させた。[ 24 ] [ 25 ]
最初の米国海軍飽和潜水手順は、1979年の米国海軍潜水マニュアル改訂版2に掲載されました。この手順では、減圧を開始するために上昇移動 を許可し、水深60メートルより深いところでは一定の減圧率を使用し、水深60メートルから水面までは減圧率を変化させました 。減圧は夜間停止と午後停止のために中断され、酸素分圧は火災危険区域より深いところでは一定でしたが、それ以降は酸素分率が制限されました。[ 5 ]
北海での掘削が始まった当時、ヨーロッパには潜水支援インフラがほとんどなく、高賃金がメキシコ湾の油田から潜水士を引き寄せ、彼らはカービー・モーガンの繊維強化樹脂製軽量ヘルメット、ダイビング・アンリミテッド・インターナショナルの温水スーツ、そして当時最先端のオフショア潜水手順であった米国海軍潜水マニュアルを導入した。研究開発資金は利用可能であり、新しい技術開発は欧州経済共同体によって支援された。大きな課題は、北海の一般的な深度範囲である100～180mに適した飽和潜水方法を開発することであった。[ 24 ]
初期の掘削段階では、潜水作業のほとんどは比較的短時間で、一般的にベルバウンス潜水に適していましたが、油田海底インフラの開発により、より長時間の潜水作業が必要となり、それに合わせて飽和潜水手順が開発されました。1982年までに、大量の浅いメンテナンス作業が必要になり、リグの保守のために空気潜水が増加しました。2017年までに、北海の潜水の約80%がヘリオックス飽和潜水で、残りの20%が浅い空気潜水になりました。[ 24 ]
減圧停止なしのエクスカーションダイブは、飽和貯蔵圧力の範囲内で上昇と下降の両方で実行でき、ダイバーに作業深度の範囲を与え、エクスカーション範囲を超えて作業が必要な場合は、ダイバーは貯蔵内で圧縮または減圧されて、変更された深度範囲に合わせることができます。米国海軍実験潜水部隊は、1974 年 2 月から 1976 年 6 月にかけてエクスカーションダイブに関するさらなる研究を行い、その結果は 1984 年の米国海軍潜水マニュアルに掲載されました。[ 24 ]これらの表では、減圧中に 0.35 ～ 0.4 bar の酸素分圧を使用し、減圧速度はかなり遅く、深度によって変化し、深度が減少するにつれて遅くなり、午前 0 時から 6 時間、午後 14 時から 2 時間の停止、火災リスクを減らすために上昇の最後の部分での酸素のガス分率制限が 22% に設定されています。この表では、上昇移動がなかった場合は潜水から戻った直後に減圧を開始することが許可されていた。上昇移動は気泡発生のリスクを高めることが分かっていたからである。[ 24 ]
同時に、商業潜水請負業者であるCompagnie maritime d'expertises (COMEX) は、酸素分圧を0.6～0.8バールと高くし、高いP O 2を利用するために上昇速度を速くする、やや異なる減圧手順を開発していた。夜間停止なしの連続減圧が使用され、エクスカーションが許可されていた。時間の経過とともに、特に浅い深度では、より低いP O 2とより遅い上昇速度を使用するように改訂された。競合するテーブルは競争上の優位性を得るために使用されていると考えられたため、1988年にノルウェー石油局はVal Hempleman [ 24 ]の下で飽和減圧の安全性に関する会議を組織し、1990年には北海のノルウェーセクターで使用される飽和テーブルを調和するための会議で5つの請負業者からの意見が使用された。 1999年にNORSOK U100規格が発行されました。これはいくつかの表の側面を使用した妥協案であり、使用において十分な保守性と良好な安全実績があることが証明されています。[ 24 ]
1980年代、イギリス海軍は飽和状態からの減圧に0.42バールの酸素分圧を使用していたが、これはアメリカ海軍の表の0.40バールよりわずかに高い値である。これにより減圧時間がわずかに短縮された。[ 26 ]
1981年にHMSエジンバラ号の水深256メートル（840フィート）で行われた金のサルベージは、ヘリウム回収システムの初の商業利用であり、持続的な商業飽和潜水における新たな深度記録を樹立した。[ 27 ]
ブラジルの油田における飽和減圧は、やや異なる道をたどり、当初は企業の表に基づいていましたが、1988年にブラジルが英国の保健安全庁と同様の独自の法律を制定しました。2004年に改正された法律は、COMEXの手順により近いものとなりました。[ 24 ]
ノルウェーの深海潜水契約以来、大規模な研究プロジェクトは行われておらず、それ以来、企業間を移動するフリーランスの人員の経験、請負業者間の合併や買収による変更、規制、業界標準、顧客の要求によるガイダンスに基づく累積的な経験的調整を通じて商業手順が進化してきた。[ 5 ] 2017年までに、システムは水深15メートルより深いときはチャンバーの酸素分圧が0.5バールに落ち着き、火災リスクを制限するために減圧終了時には22～23%に制限された。[ 24 ]
酸素、ヘリウム、水素の混合呼吸ガス（ハイドロレリオックス）は、高圧神経症候群の影響を軽減するために、極度の潜水圧で使用するために開発されました。1978年から1984年にかけて、ノースカロライナ州のデューク大学のダイバーグループが、陸上高圧チャンバーでの深度実験潜水であるアトランティスシリーズを実施しました。 [ 23 ] 1981年、686メートル（2251フィート）の極限深度テスト潜水中に、彼らは従来のヘリオックス混合ガスを呼吸するのに苦労し、震えや記憶喪失を経験しました。[ 23 ] [ 28 ]
1992年、フランスの海洋潜水請負業者Comex SAの3人のダイバーが同様の実験チャンバー潜水を行った際、(ハイドロレリオックス)ガス混合物が使用された。1992年11月18日、ダイバーが不眠と疲労に苦しんでいたため、Comexは675メートル海水(msw)(2215 fsw)の圧力で潜水を中止した。3人のダイバー全員が継続を希望したが、研究リーダーはチャンバーを650 msw(2133 fsw)まで減圧することにした。11月20日、Comexのダイバー、テオ・マヴロストモスは継続を許可されたが、701 msw(2300 fsw)で過ごしたのはわずか2時間だった。当初の予定では、この深度で4日半を過ごし、計画された作業を行う予定だった。[ 28 ]
飽和潜水は主に商業的な海洋潜水、科学潜水、海洋サルベージに応用され、時折軍事目的にも用いられる。[ 9 ] [ 6 ]
商業オフショア潜水（オフショア潜水と略されることもある）は、商業潜水の一分野であり、潜水士は、米国のメキシコ湾、英国とノルウェーの北海、ブラジル沿岸などの場所で、石油・ガス産業の探査・生産部門を支援するために働いています。この産業分野の仕事には、石油プラットフォームのメンテナンスや水中構造物の建設が含まれます。この文脈では、「オフショア」とは、潜水作業が国境や領海の外、多くの場合大陸棚の排他的経済水域で行われることを意味します。オフショア石油・ガス産業を支援する飽和潜水作業は、通常契約に基づいています。[ 29 ]
飽和潜水は、多くの深海域での海底作業の標準的な方法であり、減圧症のリスクを軽減しながら潜水士の時間をより効果的に活用できます。浅い水域では、水面指向型空気潜水がより一般的です。[ 3 ]海上サルベージや水中建設などの他の産業および軍事用途の飽和潜水も、作業の拠点として水面飽和システムを使用する可能性が高いですが、科学的な飽和潜水は水中居住施設から作業する可能性が高いです。[ 30 ] [ 9 ]
水中居住施設とは、人が長期間生活し、仕事、休息、食事、身だしなみ、睡眠など、24時間の基本的人間の機能のほとんどを実行できる水中構造物です。この文脈では、「居住施設」は一般的に狭義に、構造物の内部とすぐ外側、およびその備品を意味し、周囲の海洋環境は含まれません。初期の水中居住施設のほとんどは、空気、水、食料、電気、その他の資源の再生システムがありませんでした。しかし、最近の新しい水中居住施設では、これらの資源を手動で供給するのではなく、パイプを使用して供給したり、居住施設内で生成したりすることが可能になっています。[ 31 ]
科学的な飽和潜水は、水中居住施設から行われることが比較的多く、科学者は居住施設の周辺で多くの時間を過ごし、居住施設内で実験室作業を行うとともに、屋外で野外作業を行うことが想定されている。[ 9 ]
飽和潜水でよく見られる極端な曝露は、他の環境圧力潜水モードに共通する生理学的影響をより顕著にし、潜水士の安全、健康、および全体的な幸福に重大な影響を与える傾向があります。環境圧力潜水のいくつかの生理学的影響を管理する必要があります。[ 3 ] [ 23 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 2 ] [ 4 ] [ 8 ]
減圧症（DCS）は、潜水士が浮上する際の圧力低下の結果として体内に発生する不活性ガスの気泡によって引き起こされる、潜在的に致命的な状態です。減圧症を防ぐには、潜水士は浮上速度を制限し、体内の溶存ガスの濃度を十分に下げて気泡の形成と成長を防がなければなりません。減圧と呼ばれるこの手順は、潜水士が50メートル（160フィート）を超える深さで数分以上滞在する場合、数時間かかることがあります。潜水士が深度に長く留まるほど、不活性ガスが体組織に吸収され、減圧に必要な時間が急速に増加します。[ 33 ]これは、潜水士が深度で長時間作業する必要がある作業では問題となります。減圧に費やす時間が、有用な作業に費やす時間を大幅に上回る可能性があるためです。しかし、使用するガス吸入モデルにもよりますが、ある圧力下で約72時間経過すると、ダイバーの体内は不活性ガスで飽和し、それ以上のガス吸入は起こりません。その時点以降は、減圧時間を延長する必要はありません。飽和潜水は、この原理を利用して、ダイバーが数日から数週間、深度圧力を維持できる手段を提供します。その期間の終わりに、ダイバーは1回の飽和減圧を行う必要があります。これは、それぞれ長い減圧時間を必要とする複数の短い潜水を行うよりもはるかに効率的でリスクが低くなります。飽和居住空間または減圧室の制御された環境と比較的快適な環境で、1回の減圧をよりゆっくりと長く行うことで、1回の曝露中の減圧症のリスクがさらに低減されます。[ 3 ]
不活性ガス酔いは、深度潜水中に起こる可逆的な意識の変化です。これは、特定のガスが高分圧で麻酔作用を起こすことによって起こります。浅い潜水中に起こることもありますが、通常、30メートル（98フィート）未満の深度では顕著になりません。ヘリウムと恐らくネオンを除いて、呼吸可能なすべてのガスには麻酔作用がありますが、その程度は大きく異なります。[ 34 ] [ 35 ]深度が増すにつれて、精神障害は危険なものになる可能性があります。ダイバーは酔いの影響の一部に対処する方法を学ぶことができますが、耐性を身につけることは不可能です。酔いは、周囲圧力ダイバーすべてに影響を与える可能性がありますが、感受性は個人間および潜水ごとに大きく異なります。
窒素酔いは、浅い深度まで上昇することで数分以内に完全に解消され、長期的な影響はありません。より深い深度で潜水する場合、窒素酔いと酸素中毒が重大な危険因子となるため、トリミックスやヘリオックスなどの混合ガスが使用されます。これらの混合ガスは、呼吸ガスの不活性成分の一部または全部を非麻酔性のヘリウムに置き換えることで、窒素酔いを予防または軽減します。二酸化炭素中毒と不活性ガスによる窒素酔いの間には相乗効果があることは認識されていますが、完全には解明されていません。ガス密度による呼吸仕事量の増加が生じる状況では、この効果が悪化する傾向があります。[ 7 ]
呼吸仕事量 (WOB) は、呼吸ガスを吸入および呼出するために消費されるエネルギーです。[ 36 ]通常の安静状態では、呼吸仕事量は全身の酸素消費量の約 5% を占めます。呼吸装置、周囲圧力、または呼吸ガスの組成によって課されるガス流量の制約により、呼吸仕事量は大幅に増加する可能性があります。呼吸仕事量は、周囲圧力での水中潜水ではいくつかの要因によって影響を受けます。浸水による生理学的影響、周囲圧力と呼吸ガス混合物による物理的影響、およびガス供給システムの機械的影響があります。[ 37 ]
特定のガス混合物の密度は、呼吸可能な圧力範囲全体にわたって一定温度での絶対圧力に比例し、流れに対する抵抗は流速、密度、粘度の関数です。[ 37 ] 密度が約6g/リットルを超えると、ダイバーの運動耐性は著しく低下し、[ 38 ] 10g/リットルでは 限界に達します。この段階では、中程度の運動でも二酸化炭素の蓄積を引き起こす可能性があり、換気を増やすために必要な仕事は、換気の増加によって除去されるよりも多くの二酸化炭素を生成するため、換気を増やしても元に戻すことはできません。また、動的な気道の圧縮の影響で流れが詰まる可能性があります。この影響は、呼吸混合ガスにヘリウムなどの低密度ガスを使用して、合計密度を6g /リットル未満に保つことで遅らせることができます。[ 37 ]
過度の呼吸仕事の結果として二酸化炭素が蓄積すると、二酸化炭素中毒の直接的な症状が現れる可能性があり、高濃度の二酸化炭素による脳血管拡張によって脳への酸素供給量が増加するため、窒素酔いや中枢神経系酸素中毒との相乗効果が生じる。[ 37 ]
高圧神経症候群（HPNS）は、潜水士がヘリウムと酸素の混合ガスを呼吸しながら約500 フィート（150 m）より深く潜降すると発生する神経学的および生理学的潜水障害です。その影響は潜降速度と深度に依存し、潜降速度が遅いほど影響は軽減されます。[ 39 ] HPNS は将来の深海潜水における制限要因ですが、混合ガスに少量の窒素を使用することで軽減できます。[ 40 ]呼吸ガス中の水素も HPNS の影響を軽減するようですが、水素と酸素を含む混合ガスの管理に伴う火災や爆発の危険性のため、その効果は広く研究されていません。[ 41 ]チャンバーの温度が高すぎると HPNS の症状が悪化するという状況証拠がいくつかあります。[ 2 ]
圧迫性関節痛は、水中ダイバーが経験する、比較的高い圧縮率で高い周囲圧力にさらされることによって引き起こされる、関節の深い痛みです。痛みは膝、肩、指、背中、腰、首、または肋骨に発生する可能性があり、突然激しく発症し、関節のざらつき感を伴う場合があります。[ 4 ]発症は通常、海水深約60メートルで発生し、症状は深度、圧縮率、および個人の感受性によって異なります。強度は深度とともに増加し、運動によって悪化する可能性があります。圧迫性関節痛は一般的に深海潜水、特に飽和潜水の問題であり、十分な深度では、ゆっくりとした圧縮でも症状を引き起こす可能性があります。トリミックスを使用すると症状を軽減できます。[ 42 ]深度では時間の経過とともに自然に改善する可能性がありますが、これは予測不可能であり、痛みは減圧中も続く可能性があります。圧迫性関節痛は、減圧症とは容易に区別できます。なぜなら、圧迫性関節痛は潜降中に始まり、減圧開始前に存在し、減圧が低下するにつれて解消するからです。これは減圧症とは正反対です。痛みはダイバーの作業能力を制限するほど重度になる場合があり、また、潜降深度を制限することもあります。[ 4 ]
飽和潜水（より正確には、高圧への長期曝露）は、減圧中に形成される窒素気泡によって引き起こされる虚血性骨疾患の一種である無菌性骨壊死と関連しているが、すべてのダイバーが影響を受けるのか、それとも特に感受性の高いダイバーだけが影響を受けるのかはまだわかっていない。関節は骨壊死に対して最も脆弱である。高圧曝露、減圧手順、および骨壊死の関連性は完全には解明されていない。[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]
飽和潜水では、急性および慢性の酸素中毒が重大なリスクとなります。貯蔵呼吸ガスは、ダイバーを長期間（一度に約1か月）にわたって一定の酸素濃度に曝露するため、居住空間内のガスを長期的に許容できる分圧（一般的に約0.4バール）に維持する必要があります。この分圧は十分に許容され、低酸素症を引き起こすことなく、かなり大きな偶発的な変動を許容します。減圧中は分圧を上げることができますが、減圧には1週間以上かかる場合があるため、安全に許容できる増加は制限され、低圧では火災の危険性も考慮して酸素分圧が制限されます。[ 47 ] [ 6 ]
ベルとエクスカーションガスの組成は、計画された潜水プロファイルに適合する必要があります。作業期間中はより高い酸素分圧が許容される場合がありますが、保管に使用したガスと同じガスを使用する方が物流的に好ましい場合があります。緊急用ガスは酸素含有量が高くても構いません。かつては、推奨される緊急用酸素分圧は、メインガス供給で使用される酸素分圧よりもかなり高かったのです。[ 48 ] [ 49 ]
減圧ガスの選択は、不活性ガスのフラッシング効果と肺酸素毒性の回避とのバランスでもあり、減圧に必要な時間に基づくリスクとのバランスを取ることができます。減圧に必要な時間は、酸素分圧 AP O 2に影響されます。一部の表では、曝露が過度でない場合は 0.6 bar の A P O 2 が使用されていましたが、より深い曝露では減圧に時間がかかり、 P O 2を下げる必要があります。[ 5 ]オフショア飽和潜水請負業者の調査によると、2024 年の傾向は、減圧のために最大 0.53 bar、最小 0.49 bar で、モードが 0.5 bar でした。[ 5 ]
大気圧よりも高い圧力のガスへの、またガスを介した熱伝達は、高密度のガスほど熱容量が大きいため増加します。この効果は、麻酔や呼吸仕事量を減らし、酸素毒性を制限し、減圧を加速するために必要な呼吸ガスの組成の変化によっても変化します。ヘリウムは熱伝導率が高いため、ヘリウムベースの雰囲気中のダイバーは、ガスの温度が低すぎたり高すぎたりすると、急速に熱を失ったり得たりします。これらの効果により、飽和潜水環境における許容温度範囲が狭まります。[ 8 ]
温度と湿度が制御されている飽和居住区域、乾式ベル、および水中では、熱損失の状況が大きく異なります。[ 10 ]居住区域の温度は、貯蔵圧力に応じて、低体温症を防ぐために、通常85～93 °F（29～34 °C）の範囲で十分に高く維持する必要があります。[ 50 ]
肺胞は熱と湿度の伝達に非常に効果的です。吸入されたガスは、初期温度と湿度に関係なく、ガス交換に必要な時間内に体幹温度まで加熱され、飽和湿度まで加湿されます。開放回路呼吸システムでは、この熱と湿度は環境に放出されます。熱損失が熱産生を上回ると、体温が低下します。[ 8 ]運動は代謝プロセスによる熱産生を増加させますが、呼吸ガスが冷たく密度が高い場合、これらの代謝プロセスを支えるために呼吸するガスの量が増えることによる熱損失により、皮膚からの熱損失が最小限に抑えられていても、正味の熱損失が生じる可能性があります。[ 8 ]
水面供給のダイバーの場合、呼吸ガスへの熱損失は開放回路の緊急脱出に比べて少なくなります。これは、アンビリカルからの呼吸ガスは水温より著しく冷たくならないのに対し、第1段緊急脱出レギュレーターから供給されるガスは氷点下数度になる可能性があるためです。しかし、呼吸ガスの密度が高くなると、一定の呼吸量に対する熱容量が大きくなるため、熱損失は深度が深くなるにつれて大きくなります。呼吸前にガスを加熱すると、体幹からのこの熱損失が減少します。ヘリウム希釈剤を使用すると、密度が低いため熱容量が低くなり、このメカニズムによる熱損失が減少します。ヘリウムの高い熱伝導率は、この状況では関係ありません。[ 8 ]
飽和潜水士の肺機能の長期的な累積低下を示す証拠がいくつかあり、 [ 51 ]長期にわたる高酸素分圧への累積曝露は白内障の進行を加速させることに関連している。[ 32 ]減圧性骨壊死は、飽和状態での生活ではなく、減圧障害の結果であると考えられている。[ 52 ]
飽和潜水士は、飽和潜水中および飽和潜水後に発生する皮膚の発疹、外耳炎、水虫などの表層感染症に悩まされることが多い。これは、酸素分圧の上昇、および居住空間内の比較的高い温度と湿度が原因と考えられている。[ 53 ] [ 26 ]
飽和潜水は内皮機能障害や炎症性ストレスと関連していることが知られていますが、その後回復するため、飽和曝露の間に休息期間を設けることが重要です。現在の慣行は十分であるように思われ、61歳で飽和潜水医学検査に合格したダイバーもいますが、より確実な評価を可能にし、飽和潜水とバウンス潜水の影響と代替呼吸ガスの使用との間に相互作用があるかどうかを特定するために、さらなるデータが必要です。[ 5 ]
Imbert ら (2019) は飽和潜水士を対象に減圧後の影響について調査した。大多数の潜水士は、ほとんどの減圧中および減圧後に最大 10 日間頭痛と疲労を訴えたが、減圧前の状態に回復した。この影響は飽和および減圧中の酸素分圧の変化への順応によるもので、ヘマトクリット値とヘモグロビン濃度にわずかな変化が見られ、治療なしで可逆的であると思われる。回復のための時間を確保することは、曝露時間と水面休息時間の長さを制限する理由の 1 つです。[ 54 ]
飽和環境は、酸化還元恒常性、免疫機能、体液バランス、および血液学的変数を変化させることが報告されている。筋肉量の減少がしばしば報告されており、これはタンパク質合成の減少、基礎代謝の増加、および代謝燃料利用の変化に関連している可能性がある。狭い居住空間は、ダイバーが慣れ親しんだレベルの身体活動を維持する能力を低下させる可能性がある。[ 55 ]
飽和環境は生理学的および代謝的恒常性を阻害すると考えられており、飽和潜水には高エネルギー摂取が必要で、水中活動に応じて1日あたり体重1kgあたり44～52kcalと推定される。栄養は赤血球の産生とフリーラジカルの減少をサポートし、内因性抗酸化物質の貯蔵量をサポートする必要がある。十分な水分補給を維持し、水中作業に必要な炭水化物を十分に摂取する必要がある。[ 55 ]
飽和潜水では、プロのダイバーは一度に 50 msw (160 fsw) を超える圧力で数日間または数週間生活し、作業することができますが、水中居住施設からの科学作業にはより低い圧力が使用されています。このタイプの潜水は、作業の効率を高め、ダイバーの安全性を向上させます。[ 6 ]水中での作業後、彼らは作業深度とほぼ同じ圧力の、潜水支援船、石油プラットフォーム、またはその他の浮体式作業ステーション上またはそれらに接続された、乾燥した加圧居住施設で休息し、生活します。潜水チームは、作業期間の開始時に一度だけ水面圧力から圧縮され、数日または数週間の作業期間全体が終わった後に一度だけ水面圧力まで減圧されます。最初の圧縮と最後の減圧の間に、貯蔵深度は数回変更される場合があります。[ 5 ]貯蔵深度に基づいて、許容される安全な上昇および下降の制限があります。より深い深度への潜水では、貯蔵深度に戻る際に減圧が必要であり、より浅い深度への潜水も、潜水中の減圧症を避けるための減圧義務によって制限される。[ 6 ]飽和潜水に必要な潜水スキルのほとんどは、水面指向の水面供給潜水と同じである。他の人員は、潜水士を支援し、支援機器を監督および操作する。[ 12 ] [ 56 ] [ 57 ]
日常的または計画的な作業に水中遠隔操作機（ROV）や自律型水中機（AUV）の使用が増加しているため、飽和潜水は少なくなってきているが、複雑な手動操作を必要とする複雑な水中作業は、依然として深海飽和潜水士の専売特許である。[ 58 ]
飽和潜水チームには、最低限以下の人員が必要です。[ 59 ]
管轄区域によっては、潜水医療従事者が待機している場合もありますが、必ずしも現場にいるとは限りません。また、潜水医療技術者を現場に配置する必要がある会社もあります。実際に作業の各側面に積極的に従事する人員は通常、最低限必要な人数よりも多いです。最低限必要な人数は1日1シフト分であり、資産をより有効活用するために複数のシフトを使用する場合は、より多くの潜水チームスタッフが必要になります。2ダイバーベルは8時間シフトを3回行う6人のダイバーをサポートでき、3ダイバーベルは9人のダイバーをサポートできます。[ 59 ]飽和システムは、6人から24人の収容能力があると宣伝されています。最大のシステムは通常2つのベルを運用し、複数の貯蔵深度に構成できます。[ 60 ] [ 61 ]
貯蔵深度への圧縮（ブローダウンとも呼ばれる）[ 5 ]は、 HPNSおよび圧迫性関節痛のリスクを最小限に抑えるため、一般的に制限された速度で行われます[ 62 ]。ノルウェーの基準では、最大圧縮速度を1分あたり1mswとし、圧縮後潜水前に貯蔵深度で休息期間を設けることが規定されています[ 62 ]。2024年の研究で比較された法定手順と商業的に独自の手順の間で推奨される圧縮速度にはかなりのばらつきがありますが、いずれにも問題があるという重要な証拠はありません[ 2 ] 。初期システム雰囲気は一般的に大気圧の空気であり、約0.21 barの酸素と0.79 barの窒素です[ 6 ] 。
貯蔵深度（居住深度とも呼ばれる）は、飽和潜水艇の居住区画内の圧力、つまり飽和潜水士がロックアウト作業に従事していないときに生活する周囲圧力のことである。貯蔵深度の変更には圧縮または減圧が伴い、どちらも居住者にストレスを与えるため、潜水計画では居住深度の変更やエクスカーションへの曝露の必要性を最小限に抑え、関連するすべての安全上の考慮事項を考慮した上で、貯蔵深度は可能な限り作業深度に近づけるべきである。[ 62 ]
圧縮して保管深度まで潜水した後、一般的にはダイバーが作業潜水に投入される前に一定圧力で一定時間保持される。[ 5 ]
飽和潜水士の介入が必要な深度の範囲が、単一の貯水深度に基づく潜水には大きすぎる場合、居住区を異なる貯水深度のセクションに分割することで、より広い範囲の介入深度が可能になります。これはスピットレベル貯水と呼ばれます。異なる貯水深度を持つ居住区の各セクションは、他の深度に加圧されたセクションとは独立した移送室への独自のアクセスを備えている必要があります。ベルと移送室は、その時点でそれらを使用する潜水士に合わせて加圧されます。[ 63 ] [ 64 ]
居住室とベル内の高圧雰囲気は、ダイバーへの長期的な悪影響のリスクが許容範囲内に低く抑えられるように制御されています。飽和潜水のほとんどはヘリオックス混合ガスで行われ、居住エリアの酸素分圧は0.40～0.48バール（最も一般的には0.40～0.42バール[ 5 ]）に維持され、これは長期曝露の上限に近い値です。二酸化炭素はスクラバーカートリッジを通して再循環させることでチャンバーガスから除去されます。そのレベルは通常、最大0.005バールの分圧に制限され、これは水面当量の0.5%に相当します。残りの大部分はヘリウムで、少量の窒素と圧縮前のシステム内の空気からの微量の残留物が含まれています[ 6 ] 。これらの微量は、飽和期間中にガスが失われ、ヘリオックスに置き換えられるにつれて減少する傾向があります[ 5 ] 。臭気やその他の不純物は活性炭フィルターで除去される場合があります。湿度と温度も健康と快適性のために制御されます。[ 65 ]
ベル操作とロックアウトは、酸素分圧が 0.4 ～ 0.6 bar の間でも実行できますが、多くの場合、より高い酸素分圧、0.6 ～ 0.9 bar [ 66 ] (0.6 ～ 0.8 bar [ 5 ] ) を使用します。これにより、保持圧力からの逸脱による圧力変動の影響が軽減され、これらの圧力変化による気泡形成の可能性と量が減少します。緊急時には、酸素分圧 0.6 bar が 24 時間以上許容されますが、可能な限り回避されます。二酸化炭素も、限られた期間であればより高いレベルで許容されます。米国海軍の制限は、最大 4 時間で 0.02 bar です。窒素分圧は、圧縮前の初期空気含有量から 0.79 bar から始まりますが、ロック操作のためにシステムがガスを失うにつれて時間とともに減少する傾向があり、ヘリウムで補充されます。[ 6 ]
減圧前の保持時間中、酸素分圧を0.48～0.5バールまで上げて、より広い酸素ウィンドウを確保する。減圧中は、酸素分圧をこのレベルに維持し、酸素分率が21～24%に達するまで維持し、その後、浮上するまで一定の分率を維持して火災の危険性を低減する。[ 5 ]
水面飽和潜水施設から潜水士を展開するには、潜水士を居住エリアから水中作業場まで加圧状態で移送する必要があります。これは通常、人員移送カプセルとも呼ばれる密閉型潜水鐘を使用して行われ、このカプセルは居住移送室のロックフランジに固定され、圧力が居住移送室と等しくなってからカプセルに移送されます。その後、ロックドアが開いて潜水士がカプセルに入ることができます。潜水士はカプセルに入る前にスーツを着用し、潜水前チェックを完了します。カプセル内の圧力は、カプセルが降下している間に潜水士がロックアウトする深度に合わせて調整され、圧力の変化が作業を過度に遅らせることなくゆっくりと行われるようにします。[ 6 ]
ベルは、ガントリーまたはAフレーム、あるいはムーンプールを通して、船体またはプラットフォームの側面から展開されます。展開は通常、クランプウェイトを下ろすことから始まります。クランプウェイトとは、ガントリーから片側を下ってウェイトに取り付けられた一連の滑車を通って反対側を上ってガントリーに戻り、そこで固定されるケーブルから吊り下げられた大きなバラストウェイトです。ウェイトはケーブルの2つの部分の間で自由にぶら下がっており、その重さのために水平にぶら下がり、ケーブルに張力をかけます。ベルはケーブルの部分の間にぶら下がっており、両側にフェアリードがあり、ベルが降ろされたり上げられたりする際にケーブルに沿ってスライドします。ベルは上部に取り付けられたケーブルからぶら下がっています。ベルが降ろされると、フェアリードがクランプウェイトケーブルに沿ってベルを作業場所まで誘導します。[ 67 ]
ベルのアンビリカルケーブルは、潜水士のアンビリカルケーブルとは別になっており、潜水士のアンビリカルケーブルはベルの内側で接続されています。ベルのアンビリカルケーブルは大きなドラムまたはアンビリカルバスケットから展開され、使用中はほぼ垂直を保ち、回収時にはきれいに巻き取れるように、アンビリカルケーブルの張力を低く保ちつつ十分な張力を維持するように注意が払われます。[ 67 ]
ベルカーソルと呼ばれる装置を使用して、ベルが空中や水面近くの飛沫帯を通過する際の動きを誘導および制御することができます。水面近くの飛沫帯では、波によってベルが大きく動くことがあります。[ 67 ]
鐘が適切な深度に達したら、圧力の最終調整が行われ、最終チェックの後、監督者はダイバーに鐘から出るよう指示します。ハッチは鐘の底にあり、内部の圧力が周囲の水圧と釣り合っている場合にのみ開けることができます。ベルマンは、潜水中にハッチを通して作業ダイバーのアンビリカルケーブルを管理します。ダイバーが問題に遭遇し、援助が必要な場合は、ベルマンは鐘から出てダイバーのアンビリカルケーブルをたどってダイバーのところに行き、必要な援助を可能な限り提供します。各ダイバーは背負い式の緊急用ガスを携行しており、アンビリカルガスの供給が途絶えた場合でも鐘に安全に戻るのに十分な量であるはずです。[ 68 ] : 12 [ 69 ]
潜水士への呼吸ガスは、ベルのアンビリカルケーブルを通して水面から供給される。このシステムが故障した場合、ベルには船内ガス供給装置が搭載されており、ベルのガスパネルに接続され、関連するバルブを操作することで切り替えることができる。船内ガスは通常、容量50リットル以上の複数の貯蔵シリンダーに外部に搭載され、圧力調整器を介してガスパネルに接続されている。[ 68 ]： 12
ヘリウムは非常に効率的な熱伝達物質であり、周囲の水が冷たい場合、ダイバーは急速に体温を失う可能性があります。低体温症を防ぐために、飽和潜水では温水スーツが一般的に使用され、呼吸ガスの供給も加熱される場合があります。温水は水面で生成され、ベルのアンビリカル内の温水ラインを通してベルに送られ、その後、エクスカーションアンビリカルを通してダイバーに送られます。[ 59 ]： 10-8 アンビリカルには、ベルとヘルメットのライトへの電力供給、音声通信、閉回路ビデオカメラ用のケーブルもあります。場合によっては、高価なヘリウムを節約するために呼吸ガスが回収されます。これは、アンビリカル内の回収ホースを通して行われ、ヘルメットの回収バルブから排出された呼気ガスをアンビリカルを通して水面に戻します。水面では二酸化炭素が除去され、ガスは後で使用するために貯蔵シリンダーに加圧されます。 [ 10 ]
ロックイン（またはロックイン）とは、外部の周囲圧力から内部が加圧された空間へ移動するプロセスです。飽和潜水では、一般的に居住空間の内部圧力は外部よりもかなり高いため、中間区画としてエアロックが必要です。水中からベルにロックインする際は、圧力が等しいため、中間エアロックは必要ありません。反対のプロセスはロックアウト（またはロックアウト）と呼ばれ、内部が加圧された空間から周囲圧力の環境へ移動するプロセスです。[ 70 ]ダイバーが、外部の周囲圧力とは異なる内部圧力で、ある高圧チャンバーから別の高圧チャンバーへ移動する手順は、加圧下での移動と呼ばれます。[ 2 ] [ 6 ] [ 59 ]
ロックオン（またはロックオン）とは、ある加圧区画と別の加圧区画を気密に接続することであり、ロックオフ（またはロックオフ）とは、接続された2つの加圧区画を互いに分離することです。中間エアロックまたはトランクスペースが必要であり、シールが完了した後に周囲圧力から内部圧力に等しくなり、切断前に周囲に排気されます。[ 71 ]ベルランとは、加圧ベルがダイバーを乗せた移送室からロックオフされてから再びロックオンされるまでの時間であり、加圧移送は含まれません。[ 2 ]
飽和潜水士は様々な深度で作業する必要があるのが一般的ですが、飽和潜水システムは一度に 1 つまたは 2 つの貯蔵深度しか維持できません。潜水中に貯蔵深度から深度が変化することを貯蔵深度からのエクスカーションといい、潜水士は上方向（上昇エクスカーション）、下方向（下降エクスカーション）、または上下両方（混合エクスカーション）にエクスカーションを行うことができます。最大エクスカーション深度と最小エクスカーション深度の間の深度範囲をエクスカーション範囲またはエクスカーションウィンドウと呼びます。エクスカーションを行うと、潜水士に圧縮と減圧の両方のストレスがかかります。 [ 2 ]
潜水深度に基づいて特定の制限内で潜水を行うことができます。この場合、水面方向の潜水で水面圧力に戻る際に無停止制限があるのと同様に、貯留深度に戻る際に減圧停止義務を負うことはありません。許容される深度の変化は、両方向で同じである場合もあれば、下降よりも上昇の方が小さい場合もあります。潜水制限は一般的に、潜水シフトの標準時間制限である6～8時間の時間制限に基づいています。[ 72 ]潜水制限の発行者はそれぞれ、制限が有効な条件も指定しており、これらの条件は異なります。潜水前に、または潜水と減圧開始の間に、より長い安定化期間を必要とするものもあれば、連続潜水での潜水を許可するものもあります。[ 2 ]
これらの移動限界は、6～8 時間の最大移動で全ての組織のガス負荷が大幅に変化することを意味し、実験的研究では、静脈血と脳組織の両方が、上昇および下降移動限界の両方で完全なシフトの後、小さな無症状の気泡を発達させる可能性が高いことが示されています。これらの気泡は、貯蔵圧力と移動圧力の間の圧力比が比較的小さいため小さく、ダイバーがシフトに戻るまでに一般的に解消され、残留気泡は連続したシフトで蓄積されません。ただし、残留気泡が除去される前に減圧が開始されると、気泡が大きくなるリスクがあります。[ 72 ]気泡形成のリスクと量を最小限に抑えるため、移動中の上昇速度は制限されています。移動中の気泡形成は、その移動の上昇フェーズ中または上昇フェーズ後に始まります。[ 66 ] [ 1 ] [ 2 ]上昇は飽和からの減圧であり、海面から高度への上昇、または低圧減圧に類似し、その後初期圧力に戻ります。一方、下降は水面方向の潜水に類似し、その後非飽和減圧で初期圧力に戻ります。
内耳減圧症は、深度飽和潜水での減圧に伴う減圧症の症状としては比較的頻繁にみられるが、バウンス潜水からの減圧ではその頻度は非常に低い。[ 73 ]
以前の潜水制限後に減圧症がいくつか発生したため、米国海軍は1989年に、貯蔵深度36～1100フィートの実験データを使用して、貯蔵深度からの無制限の上昇潜水に関する経験式を導き出した。[ 74 ]
ここで、UEXD = 上方移動距離、 D1 = 移動前の貯留深度（fsw）です。
最大変動間の最小間隔は48時間と規定され、呼吸ガスの最小PO2は0.42ATAと規定された。 [ 74 ]
商業潜水請負業者は現場での経験に基づいて独自の潜水制限を設定しており、他の規制潜水表ではより保守的な制限が規定されている。入手可能なデータは、これらの手順のいずれも本質的に安全でない、または上昇潜水が下降潜水よりも本質的に危険であることを示すものではないが、[ 72 ]数学的モデルでは、減圧前の保持時間を短縮すると、大規模な潜水後の減圧症のリスクが高くなる可能性が高いことが示唆されている。[ 2 ]
ダイバーが約 6 m を超える深さで加圧ガスを呼吸する場合、酸素を無毒なレベルまで希釈するために、混合ガスに代謝的に不活性なガスが必要になります。これらのガスは体組織に無害に溶解しますが、減圧中に溶解から急速に抜け出すと、組織内に気泡を形成し、減圧症（「潜水病」）を引き起こす可能性があります。減圧症は有害で、場合によっては致命的な状態です。これを防ぐために、ダイバーは制御された減圧プロセスに従い、これらの不活性ガスが肺を通して安全に排出されるようにする必要があります。ただし、ダイバーの組織が特定のガス混合物と圧力に対して完全に飽和すると、それ以上の不活性ガスは蓄積されないため、それ以上の曝露に関係なく減圧時間は同じままです。[ 6 ] [ 3 ]
ダイバーが長期間加圧された状態で作業および生活し、その期間の終わりにのみ減圧される場合、減圧に伴うリスクはこの単一の曝露に限定されます。減圧は飽和潜水室の比較的安全で快適な環境で行われるため、非常に保守的なプロファイルで行われ、気泡の形成、成長、およびそれに伴う組織の損傷のリスクが最小限に抑えられます。これらの手順の結果、飽和潜水士は最も遅い組織で減圧症の症状を発症する可能性が高く[ 75 ] 、一方、バウンス潜水士はより速い組織で気泡が発生する可能性が高くなります[ 6 ] 。
飽和潜水はこの特性を利用し、潜水士が飽和状態を維持するようにしています。潜水士は水中にいないときは、加圧状態を維持する密閉された環境で生活します。これは、水中の常圧居住施設、または水面の飽和システムであり、加圧された居住区と水中の同等の深度との間の移動は、密閉された加圧潜水鐘を介して行われます。この状態は数週間維持され、潜水士は任務終了時に一度だけ水面圧力まで減圧されます。このように減圧回数を制限し、保守的な減圧スケジュールを使用することで、減圧症のリスクが大幅に軽減され、減圧に費やす総時間も最小限に抑えられます。飽和潜水士は通常、窒素酔いを防ぎ、呼吸仕事量を減らすためにヘリウムと酸素の混合ガスを呼吸しますが、浅い深度ではナイトロックス混合ガスを使用して飽和潜水を行うこともできます。同じ深度まで潜る際の生理学的および医学的側面は、飽和潜水とベルバウンス式周囲圧力潜水でほぼ同じか、問題が少ないが、飽和状態で長期間生活することによる医学的および心理的影響がある。[ 6 ]
商業飽和潜水手順の主な起源は、米国海軍、Comex、NORSOKの3つに分けられ、商業飽和潜水では、請負業者のニーズと業界の経験に応じて手順を経験的に適応させる傾向がありました。歴史や地域的な適応による違いはありますが、酸素の貯蔵分圧と比較的深い深度からの減圧率に関しては、概ね類似性が見られます。[ 5 ]
一般的に受け入れられている良い慣行のルールがいくつかあります。最終減圧は上昇移動で開始されません。安定期間、減圧前保持時間は、エクスカーションダイビングと減圧開始の間に使用され、その間に酸素濃度が貯蔵に使用される分圧から減圧に使用されるより高い分圧まで上昇します。また、ダイバーは減圧中に軽い運動を行うことが推奨されます。 [ 5 ]
飽和潜水からの減圧はゆっくりとしたプロセスです。減圧速度は通常、1時間あたり3～6 フィート（0.9～1.8 メートル）です。米国海軍のヘリオックス飽和減圧速度では、火災のリスクを制限するために、可能な限り酸素分圧を0.44～0.48気圧に維持する必要がありますが、体積比で23%を超えないようにする必要があります。[ 1 ]
実用上、減圧は毎分 1 fsw を超えない速度で 1 fsw ずつ増分して行われ、その後停止し、平均は表の上昇速度に準拠します。減圧は 24 時間のうち 16 時間行われ、残りの 8 時間は 2 つの休憩期間に分けられます。スケジュールに一般的に加えられるさらなる変更は、指定された速度で減圧を完了するのに理論的にかかる時間、つまり 80 分の間 4 fsw で停止し、その後毎分 1 fsw の速度で水面まで減圧を完了することです。これは、低い圧力差でドアシールが失われ、最後の 1 時間ほどのゆっくりとした減圧が失われる可能性を回避するために行われます。[ 1 ]
運用上の要件によっては、安全な潜水限界よりもさらに深い深度で作業を行う必要が生じる場合があります。複数回の減圧はダイバーに大きな生理的ストレスを与え、飽和潜水の利点を低下させると考えられているため、必要な場合は通常、次の3つのプロファイルタイプのいずれかに限定されます。
中間貯蔵深度への減圧は中間減圧と呼ばれる。[ 2 ]
現在使用されている減圧手順も、減圧障害を単独で引き起こす原因は見つかっていません。しかし、減圧障害によって生じた無症状の気泡が完全に消失する前に減圧を開始すると、リスクが著しく高くなるようです。気泡が存在する状態で減圧を開始することが、通常の飽和減圧中に予期せぬ減圧症が発生する多くのケースで重要な要因となっているようです。[ 72 ]ノルウェーの基準では、減圧障害の直後に減圧を行うことは認められていません。[ 62 ]
緊急減圧は、予期せぬ事態により時折必要となる。その性質上、前例が少なく、臨床試験も行われていないため、手順は状況に応じて調整される傾向がある。これまで使用され、効果があった手順では、減圧を促進するために以下のオプションの 1 つ以上を組み合わせて使用してきた。[ 76 ]
緊急時に飽和状態から減圧する最善の方法については、確信を持って分かっていることはほとんどありません。DMACの合意文書では、認識されているリスクのバランスに基づいて、可能な手順に関する暫定的なアドバイスが示されています。これらの手順は、経験や実験的研究によって裏付けられておらず、どちらもほとんどないため、せいぜい推測にすぎません。減圧症の症状のリスクは、減圧速度が増加するにつれて増加すると予想され、初期には痛みのみの症状が現れ、より深刻な症状は後になって、またはより高い減圧速度で発生します。[ 77 ]
米国海軍の加速飽和減圧表、デューク表、およびコメックス手順は、一般的な商業利用のスケジュールよりは速いものの、想定される緊急事態シナリオには不十分であると考えられた。[ 77 ]
推奨事項には、減圧前および減圧中に高酸素分圧を使用することが含まれ、実際の分圧は予測される減圧の総時間に応じて選択されます。脱水、ストレス、ガス汚染、閉じ込めなどの環境要因は、リスクに影響を与える可能性が高いと考えられます。水分を高いレベルで維持することが非常に重要であると考えられています。静脈内投与が適切な場合があります。[ 77 ]
緊急減圧は、利用可能なすべての予想時間を活用し、可能な限り最も遅い速度で、時間スケールに適した最高の酸素分圧を使用して計画する必要があります。チャンバーの環境制御は、温度をできるだけ厳密に維持し、ダイバーは循環を助けるために十分に動き回るべきですが、激しい運動は避けるべきです。状況が悪化したときにゆっくりと減圧を開始して減圧を加速するよりも、状況が変わった場合は減圧を遅くするか、停止して再加圧する方が、加速減圧では安全であると考えられています。[ 77 ]
潜水医学諮問委員会は、通常の状況下では、加圧と減圧を含む飽和潜水の期間は28日を超えてはならないこと、飽和曝露の間隔は一般的に前回の曝露の期間と等しく、累積曝露は12か月間で182日を超えてはならないことを推奨している。[ 78 ]飽和潜水と深層ガスバウンス潜水または空気潜水の間隔に関するガイダンスは少ない。[ 5 ]
飽和潜水システムとは、飽和潜水作業を支援するために必要な機器一式を統合し、設置したものです。これは水中居住施設の場合もあれば、商業潜水作業でより一般的に用いられるのは、業界で飽和潜水施設として知られる高圧居住施設複合体で、水面プラットフォーム上に組み立てられ、様々な水面支援機器によって支えられています。これらの機器の中には、他の水面供給式潜水作業にも共通して使用されるものもあれば、飽和潜水専用または主に飽和潜水専用のものもあります。機器の多くは生命維持装置に分類され、一部は緊急時や救助活動に必要となります。
基本構成要素には、潜水作業を行っていないダイバーのための居住空間、衛生設備、および居住者への物資供給手段が含まれます。また、加圧・減圧設備、減圧症治療設備、居住空間間の加圧移送設備、居住空間と作業場間の輸送モジュール、および緊急避難設備も備えています。各ユニットは配線ダクトで相互接続されており、エアロックドアで隔離することができます。
補助機器および支援機器には以下が含まれます。
沖合潜水の潜水深度記録は、1988年にComex SA産業深海潜水会社のプロ潜水士チーム（Th. Arnold、S. Icart、JG Marcel Auda、R. Peilho、P. Raude、L. Schneider）が、地中海で記録的な科学潜水中に水深534メートル（msw）（1752 fsw）でパイプライン接続作業を行った際に達成された。[ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]
実際の海洋石油産業の作業環境において、ブラジルのカンポス盆地では、DSV Stena Marianos（後にMermaid Commander（2006））のブラジル人飽和潜水士が、1990年2月に水深316メートル（1,037フィート）でペトロブラス向けのマニホールド設置作業を行った。リフトバッグの取り付けが失敗したため、機器は海底流によって水深328メートル（1,076フィート）まで運ばれ、ブラジル人潜水士のAdelson D'Araujo Santos Jr.が回収と設置を行った。[ 82 ]
1992年、コメックスSAのギリシャ人ダイバー、テオドロス・マヴロストモスは、陸上の高圧チャンバーで海水深701m （2,300フィート）を模擬した潜水に成功した。記録的な実験潜水を完了するのに43日かかり、呼吸ガスとして水素-ヘリウム-酸素混合ガスが使用された。[ 28 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ]
極めて深い場所へのプロの潜水作業の複雑さ、医学的問題、それに伴う高額な費用、そして沖合油田の掘削と生産における深海大気圧潜水服とROVの開発により、一部の用途では極めて深い場所での常圧有人介入の必要性が事実上なくなりました。[ 88 ]
飽和潜水の主な目的は、減圧症のリスクへの曝露を増やすことなく、潜水の有効作業時間を延長することです。また、可能な圧縮率の低下により、高圧神経症候群や圧迫性関節痛を軽減または回避できるため、より深い潜水が可能になるという二次的な利点もあります。高圧飽和条件下での生活に伴うその他のリスクとのトレードオフがあり、複雑なインフラストラクチャと必要な高価な機器や消耗品のため、経済的コストが高くなります。減圧症のリスクは、貯蔵深度に関連する減圧スケジュール期間中飽和環境に拘束されることによるリスクの増加と引き換えに軽減されます。飽和からの高圧避難は可能ですが、普遍的に利用できるわけではなく、ロジスティクス的に複雑です。避難システムを待機させておくには費用がかかります。[ 11 ]
注目すべき飽和潜水事故には以下のようなものがある。
最近の飽和減圧における減圧リスクを評価することは、データが一般的に入手できないため困難ですが、2000 年以降は非常にまれであることが知られており、一部の施術者は 10 年間で症例が 1 件も発生していません。初期の頃は 1% 程度でした。飽和減圧では、減圧の最終段階で関節痛の症状が発生する可能性が最も高いです。静脈ガス気泡は通常、症状のある DCS なしで検出されますが、これもまれになっています。[ 5 ]
通常の状態では、人体は酸素分圧が約 0.21 bar で正常に機能します。飽和状態では、偶発的な圧力低下の場合に大きな余裕を持たせるため、この値の約 2 倍の分圧が居住空間に設定されます。チャンバー内の圧力が 50% 低下しても意識を維持できるため、ダイバーは緊急事態に効果的に対応できます。実際にこのようなことが起こり、ダイバーは必要な内部バルブを閉じることができ、圧力は適切に回復しました。この分圧は長期許容上限に近づいているため、より高い分圧は、より緊急な必要性がある短時間の曝露にのみ使用できます。これは通常、ダイバーが水中にいるとき、特に貯蔵深度からの水中深度移動がある場合、および減圧の有効性が酸素ウィンドウに大きく依存する最終減圧中に該当します。[ 5 ]緊急減圧では、減圧症よりも軽度である可能性が高いため、一時的な肺損傷が発生するレベルまで分圧を上げることができます。[ 76 ]
飽和施設の閉鎖された、暖かく、湿潤で、高酸素状態の内部環境は、微生物の増殖とそれに伴う感染症、特に外耳道や軽度の軟部組織損傷を引き起こしやすい。潜在的な感染源としては、汚染された給水、食品、機器などが挙げられる。グラム陰性菌はよく問題となる。良好な個人衛生、チャンバーの適切な清掃と消毒、比較的低い湿度の維持によって、これらのリスクを軽減できる。定期的な微生物分析によって、清掃と消毒が効果的であることを確認できる。[ 65 ]
飽和潜水作業では、潜水士の健康へのリスクを最小限に抑えつつ、合理的に予見可能なあらゆる不測の事態から回復できなければなりません。起こりうる不測の事態の一つとして、居住空間からのガスの大幅な損失が挙げられます。再圧縮と制御された減圧を行うために十分なバックアップガスを用意する必要があります。呼気回収を行ったとしても、潜水士とベルガスの損失は避けられず、計画されたバックアップガスと緊急脱出用ガスの量は、作業深度と計画された潜水回数に基づいて決定されます。必要に応じて治療用ガスも必要であり、その量は潜水士の数と最大作業深度に基づいて決定されます。[ 89 ]
飽和潜水士の訓練は、一般的に飽和潜水士の訓練を行うために登録され、必要なインフラと設備を備えた商業潜水学校で行われます。[ 90 ] 飽和潜水士の訓練基準は少数の組織によって公表されており、国際的に同等性が認められています。訓練を開始するための前提条件は、一般的に、潜水士がすでに鐘潜水士として資格を有し、資格取得後、規定の潜水回数と潜水時間の経験を有していることです。[ 15 ]
飽和潜水士の訓練は、一般的に、有能で少なくとも中程度の経験を持つ水面潜水士から始まり、飽和潜水に必要な追加の知識とスキルに重点が置かれます。特殊な装備に関連する大きな追加の技術的要素があります。南アフリカ労働省クラスI潜水士の場合、追加の知識とスキルには以下が含まれます。[ 12 ]
飽和潜水士の生活環境と労働環境は独特です。要求事項は変化し、大きな違いがあります。潜水士は、仕事内容や同僚の変化に適応し、それを数週間も続けなければなりません。この職業の将来は不確実で、石油・ガス産業と密接に関係しています。契約に基づく労働環境と生活環境は単調になりがちですが、休息期間が挟まれています。家族との責任と、比較的孤立した状態での長期労働、そして少数の同僚との継続的な密接な関係との間で葛藤が生じます。この仕事は名誉があり、給与も良く、仕事の合間にはかなり長い休息期間があります。この職業には、精神的な持久力、柔軟性、そして適応力と学習意欲が必要です。個人的なルーティンを維持することは、精神的な健康を維持するのに役立つかもしれません。チームの質はメンバーに大きな影響を与える可能性があります。互いに良好な関係を築き、相互に信頼し合う能力は、安全、そして時には生存のために互いに依存し合うグループにおける協力と効率にとって重要です。ユーモアのセンスは有利だが、高リスクな環境のためか、比較的暗いユーモアになりがちである。[ 91 ]
沖合飽和潜水は、作業のためのツールとして開発されました。手順と機器は、特定の作業の需要を満たすように進化し、沖合石油採掘の開発期には、研究開発のための資金が利用可能でした。油田潜水作業が深度を増すにつれて、水面指向潜水の場合、作業中の生産時間と減圧時間の比率が低下し、全体的な非生産的で比較的リスクの高い減圧時間を削減することで費用対効果のバランスを改善できる可能性が、より経済的に魅力的になりました。[ 25 ]飽和潜水は、大きなコストがかかりますが、大きなメリットをもたらします。[ 16 ]観測クラスおよび作業クラスのROVの使用が飽和潜水に統合され、効率と安全性が向上しました。[ 92 ] [ 68 ]
初期投資には、特殊機器の購入と設置、およびシステムをサポートするために必要なインフラストラクチャが含まれます。システムの運用にかかる費用も高額で、現在の原油価格に大きく左右される、断続的に競争が激しく変動の激しい経済環境下での熟練した人材の人件費が含まれます。機器の安全性と効率性を維持し、変化するニーズや基準に適応できる十分な柔軟性を確保するためには、定期的なメンテナンス、そして時折の修理、交換、アップグレードが不可欠です。呼吸と加圧に適したガス混合物のコストは高く、ヘリウムの入手可能性は変動します。[ 16 ]
飽和システムを構築するために必要な多額の資本支出により、ハードウェアを可能な限り活用することが望ましいとされ、専門業者の利用が促進された。[ 25 ] [ 29 ]人為的ミスや機器の故障による致命的または深刻な結果がしばしば発生するため、健康と安全への懸念が重要となった。作業の多くがオフショアで行われるため、業界の自主規制が可能かつ望ましいものとなったが、利益のために過度に手抜きをし、競合他社が最も倫理に欠ける慣行に追随することを防ぐために、政府の介入が必要となる場合もあった。[ 16 ]
コストは高いものの、いくつかの魅力的なメリットがあり、特定の種類の業務においては投資を正当化できる。[ 16 ] 大きな利点は、業務効率の向上である。減圧時間を作業の最後に移動することで、生産的な作業時間が大幅に向上し、特に特定の作業に関する知識と経験が作業グループ内に保持される複雑なプロジェクトにおいて、作業員が作業に費やす時間を増やすことができる。[ 16 ]
制御された飽和居住環境は、ストレスが多く比較的不快ではあるものの、表面指向型の代替案よりもストレスや不快感が少なく、単一の緩やかな減圧による安全上の利点により、健康関連の危険やリスクが最小限に抑えられる。[ 16 ]
飽和潜水は、水面潜水では圧縮速度に健康上の制限があるため不可能な深度での作業も可能にする。[ 16 ]
2015年に米国で雇用された3,300人の商業ダイバーのうち、[ 13 ] 336人が飽和潜水士でした。[ 14 ]この活動は本質的に危険であるため、特別な訓練と認定が必要であり、リスクを管理するために一連の標準作業手順、緊急手順、およびさまざまな特殊機器が使用され、拡張された潜水チームのすべてのメンバーによる一貫した正しいパフォーマンスが求められます。[ 6 ] [ 15 ]飽和潜水プロジェクトをサポートするために必要な比較的多くの熟練した人員要件、複雑なエンジニアリング、かさばる重い機器の組み合わせにより、これは高価な潜水モードになりますが、そうでなければ実用的ではない場所で直接人間の介入を可能にし、適用される場合は、他の選択肢が存在する場合、一般的に経済的に実行可能です。[ 16 ]
フィクションにおける飽和潜水については、以下を参照のこと。
2019年、Netflixはドキュメンタリー「ラスト・ブレス」を公開した。この作品は、嵐の中で船のダイナミックポジショニングシステムが故障し、レッドアラートが発令された後、水面からの呼吸ガス供給なしで38分間生き延びた飽和潜水士クリス・レモンズの物語を描いている。2人の作業潜水士はベルに戻り始めたが、船は作業現場から漂流し、ベルを引きずり、彼のアンビリカルケーブルは負荷の下で引っかかって切断された。彼は脱出セットを使って作業現場に戻ることができたため、船のROVによって容易に発見されたが、ベルからの救助を試みるために船を元の位置に戻すのにかかる時間には、彼の脱出ガスは不十分だった。船上の支援クルーは彼が死亡したと推定したが、2人目の潜水士によって回収され、ベルの中で蘇生に成功した。彼の生存は、低体温症、救援ガス中の高酸素分圧、またはその組み合わせの結果であった可能性があると仮説が立てられている。ROVのビデオ映像には、彼が意識不明の状態で痙攣している様子が映っており、これは酸素中毒による失神と一致する。[ 93 ] [ 94 ]
飽和潜水請負業者：
規制機関、諮問機関、登録機関：
飽和潜水器材の製造業者：
飽和潜水を用いた主要プロジェクト
代替技術：