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トライミックスは、酸素、ヘリウム、窒素からなる呼吸ガスです。これは、深海商業潜水、テクニカルダイビング技術を用いた潜水の深度段階[ 1 ] [ 2 ]、および上級レクリエーションダイビング[ 3 ] [ 4 ]で使用されます。
ヘリウムは、深度での呼吸ガスの麻酔作用を軽減し、呼吸仕事量を減らすために、窒素の一部を代替するものとして含まれています。3種類のガスの混合物では、各ガスの割合を調整することで、さまざまな深度や目的に適した混合ガスを作成できます。酸素含有量は、毒性のリスクを制限するために深度に合わせて最適化でき、不活性成分は、窒素（安価だが麻酔作用がある）とヘリウム（麻酔作用がなく呼吸仕事量を減らすが、高価で熱損失が増加する可能性がある）の間でバランスが取れています。[ 5 ]
窒素含有量が0%のヘリウムと酸素の混合物は、一般にヘリオックスと呼ばれます。これは、商業潜水作業における呼吸ガスとして頻繁に使用され、高価なヘリウム成分を節約するためにリサイクルされることがよくあります。2成分ガスの分析は、3成分ガスの分析よりもはるかに簡単です。
トライミックスは、水中潜水用の常圧呼吸ガスとして使用されます。スキューバダイビングと水面供給式潜水の両方で、プロの潜水とレクリエーション潜水、水面指向潜水と飽和潜水に使用されています。最も一般的な用途は、レクリエーションテクニカルダイビングです。[ 6 ] [ 7 ]
オープンサーキットスキューバでは、2種類のトリミックスが一般的に使用されています。1つは、水面でのPO2が最低0.18のノルモキシックトリミックス、もう1つは、水面でのPO2が0.18未満のハイポキシックトリミックスです。[ 8 ] 「 19/30」などのノルモキシックミックスは、30～60m （100～200フィート）の深度範囲で使用されます。「10/50」などのハイポキシックミックスは、より深い潜水用として、底ガスとしてのみ使用され、 PO2が0.18バール未満の浅い深度では安全に呼吸できません。
トリミックス希釈液を使用する完全閉鎖回路リブリーザーでは、リブリーザーが特定の酸素分圧を維持するために自動的に酸素を追加するため、浅い水深では呼吸ループ内の混合液が高酸素（つまり、空気よりも酸素が多い、例えばエンリッチドエアナイトロックス）になることがあります。 [ 9 ]高酸素トリミックスは、減圧義務を軽減するために、開放回路スキューバでも使用されることがあります。[ 10 ]
呼吸混合ガスにヘリウムを加える主な理由は、窒素と酸素の割合を空気よりも低くして、深海潜水時に安全に呼吸できるようにするためです。[ 1 ]窒素酔いや深海でのガスのその他の生理的影響を軽減するには、窒素の割合を低くする必要があります。ヘリウムには麻酔作用はほとんどありません。[ 11 ]酸素の割合を低くすると、深海潜水時の酸素中毒のリスクが軽減されます。
ヘリウムの密度が低いため、深度での呼吸抵抗が軽減されます。 [ 1 ] [ 11 ]呼吸仕事は、水中呼吸装置での呼吸ガス混合物の使用を制限する可能性があります。深度が増すにつれて、呼吸仕事がダイバーの努力を上回る点に達する可能性があるからです。この点を超えると、二酸化炭素の蓄積により、最終的に重度で衰弱性の高炭酸ガス血症が発生し、これを迅速に修正しないと、ダイバーは呼吸を速めようとして呼吸仕事が悪化し、意識喪失と溺死の危険性が高まります。[ 12 ]
ヘリウムは分子量が小さいため、圧力の増減に伴って窒素よりも速やかに拡散によって組織に出入りします（これをオンガス化とオフガス化と呼びます）。溶解度が低いため、ヘリウムは窒素ほど組織に負荷をかけませんが、同時に、過飽和状態になった際に組織が保持できるヘリウムの量も窒素ほど多くはありません。つまり、ヘリウムは飽和と脱飽和が速いガスであり、これは飽和潜水では大きな利点となりますが、バウンス潜水ではオフガス化の速度増加がオンガス化の速度増加によってほぼ相殺されるため、その利点は小さくなります。
潜水深度が深い時に圧迫性関節痛に悩まされるダイバーもいるが、トリミックスは圧迫性関節痛の症状を回避または遅らせるのに役立つことが示されている。[ 13 ] [ 14 ]
ヘリウムは空気の6倍の速さで熱を伝導するため、ヘリウム呼吸ダイバーはドライスーツを膨らませるために別のガスを別途携行することが多い。これは、インフレーターガスとしてヘリウムを使用することで低体温症になるリスクを避けるためである。空気よりもアルゴンの方が好ましい。アルゴンは、空気よりも50%速く熱を伝導するため、ドライスーツのインフレーターにのみ接続された小型の別タンクに携行される。[ 15 ]ドライスーツ（浮力調整器と併用する場合）は、「スーツの圧迫」、つまりドライスーツのきつい折り目による皮膚の挟み込みによる損傷を避けるために、最低限の膨張が必要である。
ヘリウムは、周囲の圧力が上昇するにつれて、窒素よりも速く組織に拡散します（これをガス化と呼びます）。一部の組織への負荷が高くなる結果、一部の減圧アルゴリズムでは、空気を使用した同様の圧力曝露潜水よりも深い減圧停止が必要となり、ヘリウムは急速浮上後に溶液から分離して減圧症を引き起こす可能性が高くなります。[ 16 ]
生理的なデメリットに加えて、トライミックスの使用には経済的および物流上のデメリットもあります。ヘリウムの価格は2000年から2011年の間に51%以上上昇しました。[ 17 ]この価格上昇は、典型的なトライミックスダイビングで消費されるヘリウムの量が多いことから、クローズドサーキットダイバーよりもオープンサーキットダイバーに大きな影響を与えます。さらに、トライミックス充填には空気やナイトロックス充填よりも高価なヘリウム分析装置が必要なため、トライミックス充填ステーションは少なくなっています。トライミックス充填ステーションの相対的な不足により、ガスを必要とする深海ダイビングに必要な混合ガスを入手するために、かなり遠回りしなければならない場合があります。
呼吸ガス混合物の酸素含有量を下げると、酸素中毒が制限要因となる前の潜水の最大動作深度と潜水時間が長くなります。ほとんどのトライミックスダイバーは、作業酸素分圧 [PO 2 ] を 1.4 bar に制限し、深度、潜水時間、使用する呼吸システムの種類に応じて、PO 2 をさらに 1.3 bar または 1.2 bar まで下げることがあります。[ 1 ][ 2 ][ 18 ][ 19 ] オープンサーキットの場合、いくつかのレクリエーションおよびテクニカルダイビング認定機関は、潜水の活動セクターの最大酸素分圧を 1.4 bar、減圧停止の場合は 1.6 bar と推奨しており、[ 20 ]クローズドサーキットリブリーザーでの潜水の活動セクターの最大酸素分圧は 1.2 bar または 1.3 bar としています。減圧ガスとして使用するトライミックスの酸素分率を上げると、等圧対向拡散合併症のリスクを下げて減圧を加速できます。
トリミックスに窒素を保持すると、約130メートル（430フィート）を超える深さでヘリオックスを呼吸したときに発生する可能性のある高圧神経症候群の予防に貢献できます。[ 1 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]また、窒素はヘリウムよりもはるかに安価です。
トリミックスという用語は、ガスがヘリウム、窒素、酸素の 3 つの機能成分から構成されていることを意味します。窒素と酸素の全部または一部は通常空気から供給されるため、通常の空気の他の成分は一般的に無視されます。慣例として、混合ガスの組成は、酸素の割合、ヘリウムの割合、そして必要に応じて残りの窒素の割合の順に指定されます。たとえば、酸素 10%、ヘリウム 70%、窒素 20% からなる「トリミックス 10/70」またはトリミックス 10/70/20 という名の混合ガスは、100 メートル (330フィート)の潜水に適しています。高酸素トリミックスは、ヘリトロックス、トライオックス、または HOTx (高酸素トリミックス) と呼ばれることもあり、HOTx の「x」は混合ガス中のヘリウムの割合をパーセントで表します。[ 10 ]
基本的な用語である Trimix は、必要に応じて hypoxic、normaloxic、hyperoxic という用語で修正し、構成ガスの割合を示す通常の形式を用いることで、あらゆるガスの比率を記述するのに十分ですが、全米水中インストラクター協会(NAUI) は、高酸素 26/17 Trimix、つまり酸素 26%、ヘリウム 17%、窒素 57% に対して「ヘリトロックス」という用語を使用しています。ヘリトロックスはNitrox-I (EAN32) と同様の減圧停止を必要とし、最大動作深度は44 メートル (144フィート)で、麻酔深度は35 メートル (115フィート)に相当します。これにより、通常のレクリエーションダイビングの範囲全体で潜水が可能になり、空気と比較して減圧義務と麻酔効果が低下します。[ 24 ] GUEとUTDもこの深度範囲で高酸素トリミックスを推奨していますが、「TriOx」という用語を好んで使用しています。
潜水中に呼吸ガスとしてトリミックスを使用することをトリミックス潜水といい、混合ガス潜水（単にガス潜水と呼ばれることもある）のサブカテゴリーである。
トリミックスの混合ガスは、一般的にヘリウムと酸素を空気と混合して所望の比率と圧力にするものである。一般的に用いられる方法は2つある。
分圧混合は、酸素とヘリウムをダイビングシリンダーに注ぎ込み、ダイビング用空気圧縮機から空気を補充することによって行われます。正確な混合を確保するため、ヘリウムと酸素を移送するたびに混合ガスを冷却し、圧力を測定し、正しい圧力に達するまでさらにガスを注ぎ込みます。このプロセスには数時間かかることが多く、忙しい混合ステーションでは数日に及ぶこともあります。温度の影響を補正することは可能ですが、そのためにはシリンダー内の混合ガスの温度を正確に監視する必要があり、これは一般的には不可能です。[ 25 ]
「連続混合」と呼ばれる2番目の方法は、酸素とヘリウムをコンプレッサーの吸入空気に混合することによって行われます。[ 25 ]酸素とヘリウムは、流量計を使用するか、酸素添加後、ヘリウム添加前と添加後の酸素含有量を分析することによって吸入空気流の混合管に供給され、それに応じて酸素とヘリウムの流量が調整されます。コンプレッサーの高圧側では、レギュレーターまたはブリードオリフィスを使用してサンプル流量の圧力を下げ、トリミックスを分析します（好ましくはヘリウムと酸素の両方について）。これにより、吸入ガス流量の微調整を行うことができます。このようなシステムの利点は、ヘリウム供給タンクの圧力が、混合の分圧法で使用されるほど高くする必要がなく、潜水後に残留ガスを「補充」して最適な混合を行うことができることです。これは主にヘリウムのコストが高いため重要です。欠点としては、ヘリウムの圧縮熱が高いため、特に暑い天候ではコンプレッサーが過熱する可能性があることが挙げられます。分析装置に入るトリミックスの温度は、分析の信頼性を最大限に高めるために一定に保つ必要があり、分析装置は使用前に室温で校正する必要があります。混合管は非常にシンプルな装置であり、連続混合装置のDIYバージョンは、分析装置やコンプレッサーのコストに比べて比較的低コストで作成できます。[ 25 ] [ 26 ]
特定の混合ガスの比率は、計画された潜水に対して安全な最大作動深度と快適な等価麻酔深度が得られるように選択されます。トリミックスの混合ガスの安全限界は、一般的に、酸素の最大分圧(PO 2 —ドルトンの法則を参照) が 1.0 ～ 1.6 bar、最大等価麻酔深度が30 ～ 50 m (100 ～ 160 ft)であると認められています。100 m (330 ft)では、「12/52」の PO 2は1.3 bar、等価麻酔深度は43 m (141 ft)です。
理論的にはトリミックスはほぼあらゆるヘリウムと酸素の組み合わせで混合できますが、いくつかの「標準」混合比が開発されました（21/35、18/45、15/55など -命名規則を参照）。これらの混合比のほとんどは、まず一定圧力のヘリウムを空のシリンダーに注ぎ、次に32%ナイトロックスで混合比を補充することから始まりました。「標準」混合比が開発されたのは、3つの要因が同時に作用したためです。すなわち、混合比の等価麻酔深度（END）を約34メートル（112フィート）に維持したいという要望、潜水の最深部で酸素分圧を1.4 ATA以下に維持する必要があること、そして多くのダイビングショップが標準的な32%ナイトロックスを保管しており、混合が容易になるという事実です。[ 27 ]標準混合ガスを使用すると、残留混合ガスを使用してダイビング後にダイビングシリンダーを補充するのが比較的簡単になります。最後の充填からの残留ガスを補充するには、ヘリウムとバンクされたナイトロックスのみが必要です。これは、メンブレン分離システムまたはナイトロックス32出力用の連続混合セットを備えたコンプレッサーを使用することによっても適用できます。[ 28 ]
既知のナイトロックス混合ガスとヘリウムを混合する方法では、酸素分析計のみを使用して各ガスの割合を分析できます。最終混合ガス中の酸素の割合と初期ナイトロックス中の酸素の割合の比が最終混合ガス中のナイトロックスの割合を示すため、3つの成分の割合を簡単に計算できます。ナイトロックス-ヘリウム混合ガスの最大動作深度（MOD）におけるENDは、ナイトロックス単独のMODと等しいことが実証されています。[ 28 ]
ヘリアーは酸素、窒素、ヘリウムの混合物からなる呼吸ガスで、テクニカルダイビング技術を用いたダイビングの深層段階でよく使用されます。この用語は、シェック・エクスリー[ 29 ]によって初めて使用され、主にテクニカルダイビングインターナショナル（TDI）によって使用されています。
ヘリウムと空気から簡単に混合できるため、酸素と窒素の比率は21:79に固定され、残りは可変量のヘリウムで構成されています。必要なのは、必要な分圧のヘリウムを注入し、従来のコンプレッサーから空気を補充するだけなので、酸素含有量が変化するトリミックス混合物よりもはるかに簡単に混合できるため、「貧乏人のトリミックス」と呼ばれることもあります[29][ 30]。トリミックスを混合するために必要な圧力で純酸素を追加するという、より複雑で危険な手順は、ヘリウム空気を混合する際には不要です。
ヘリアー混合ガスは、ヘリウムとナイトロックス32を使用した標準的なトライミックス混合ガスに似ていますが、MODにおけるENDがより深くなっています。ヘリアー混合ガスは常に酸素濃度が21%未満であり、ヘリウム濃度が20%を超える混合ガスでは低酸素状態（酸素濃度17%未満）となります。
テクニカルダイバーのトレーニングおよび認定機関は、トリミックスダイビングの資格レベルを区別することがあります。通常、区別されるのは、ノーモキシックトリミックスとハイポキシックトリミックス（フルトリミックスとも呼ばれる）です。基本的な違いは、ハイポキシックトリミックスダイビングでは、ボトムミックスでダイビングを開始できないこと、および酸素中毒を避けるために潜降の最初の部分でトラベルミックスを使用する手順と、潜降中にガスを切り替える手順が、必要なスキルに追加されることです。より多様な混合ガスを使用した長時間の減圧も、手順を複雑にする可能性があります。クローズドサーキットリブリーザーダイビングでは、ハイポキシック希釈液を使用すると、ダイバーはループから呼吸しながら浅い深度で希釈液フラッシュを行うことができなくなり、より重要になる可能性のあるダイビングの最大深度でフラッシュが可能になります。
さらに、希釈剤（ヘリウムと窒素）のガス化を減らすために、ナイトロックスと同様の技術が開発され、「ハイパーオキシックトライミックス」または「高酸素トライミックス」と呼ばれ、少なくとも1つの形式ではHOTxと略されます。
アルゴン：0.016、空気：0.024、ヘリウム：0.142 W/mK
2000年のヘリウム価格は1トンあたり10500、2011年のヘリウム価格は1トンあたり15900。
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