呼吸设备。 呼吸生理学
照片：mil.ru
由于我没有在网站上找到有关自主呼吸系统的出版物，我决定稍微填补这个空白。
我将尽量避免描述特定设备的设计并给出一些数字。 本文的目的是回顾设备的一般原理及其创建的先决条件。
同时，在描述这些设备在人体中发生的过程时，也不能不引用一些数字。 出于同样的原因，有必要稍微接触一下人类呼吸的生理学。
基本上，当然，这将是一篇关于用于水下呼吸的设备的文章。 也就是说，随着外部压力的增加。 仅仅因为常压或减压呼吸器是水下航行器的简化版本。
出于同样的原因，我们将主要考虑水下潜水爱好者使用的设备。 完全适合业余爱好者，因为专业潜水员使用简单的开路设备，辅助设备确保他们达到大深度和潜水时间。 如下降车、压力室、特殊生理学家、支援小组等。
在这里，我将谈到压力增加对人体的影响问题，因为如果没有这一点，就很难解释呼吸器的一些设计特征，以及其中使用的气体混合物的成分。
一些缩写以减少文本中的字符数。
惰性气体是一种不参与体内化学过程的气体。
分压是包含在气体混合物中的气体压力的绝对值。 它通常与气体混合物的压力值一起表示。 计量单位是 ata。 1 ata = 1 个海平面大气压。
生理
所以，有点生理学。
呼吸的目的是用氧气使血液饱和，这对于确保身体的生理过程并从中去除二氧化碳是必不可少的，二氧化碳是这些过程的结果。
为了在人体内进行这种气体交换，提供了一个特殊的器官——肺。
肺的内表面衬有肺泡细胞。 通过这些细胞的膜，血液（溶解在其中的二氧化碳）进入肺中的空气，以及氧气从空气到血液的转变。
这里应该注意的是，肺泡气体交换是在血液中气体和肺部呼吸混合物中气体分压不同的条件下发生的。
也就是说，将空气作为呼吸混合物：0,79 atm 的氮气和 0,21 atm 的氧气（为了简化演示），肺泡另一侧的静脉血含有 0,06 atm 的氧气、0,059 atm 的二氧化碳和 0,78 atm 的 ATA氮气，作为气体交换的结果，我们获得含有 0,125 ATA 氧气、0,052 ATA 二氧化碳和相同 0,78 ATA 氮气的动脉血。
因此，从肺部呼出的 0,79 个大气压的氮气、0,17 个大气压的氧气和 0,04 个大气压的二氧化碳的气体的成分也会发生变化。
因此，在这种气体交换中，氮气是一种惰性气体，因为它在吸入和呼出的混合物中的量是相同的。 还有一个事实，即人体只能从空气中吸收 4% 的氧气。 这对于理解创建闭环呼吸器的先决条件很重要。
由于肺是一种位于体内的容器，必须保证气体循环，才能保证持续的气体交换。 也就是说，肺必须改变它们的体积。 增加——吸气——减少——呼气。 身体中有 2 个主要肌肉群对此负责：膜和外部肋间肌。
在这里，我想指出一个生理特征。
负责呼吸的受体，即诱导人吸气的受体，不会对血液中的氧气不足做出反应，而是对二氧化碳过多做出反应。 这是非常重要的一点。
事实上，即使血液中有足够的氧气供生命使用，一个人也会因二氧化碳浓度增加而窒息。 例如，以 100% 的氮气作为呼吸混合物，一个人会在不明白原因的情况下死去。
这很简单。
通过肺部循环的氮将清除血液中的二氧化碳。 但是氧气不会流入血液，人会死，之前因为缺氧而失去知觉。
因此，呼吸装置的任务是将可呼吸的混合物输送到肺部并从肺部排出废气。
在这种情况下，呼吸系统入口处的气体压力必须大致相当于环境压力。 事实上，如果压力非常高，则存在对呼吸系统造成损害的风险，这与如果以超过爆破强度的压力将气体供应到气球中的气球爆炸一样。
如果压力太低，那么负责呼吸的肌肉就无法产生用气体填充肺部所需的真空。 这就是为什么没有人制造长呼吸管的原因。
事实上，如果一个人在水深 1 米处，试图通过这样的管子吸气，那么他的肺将不得不克服 1/10 ata 的压力。 而这一刻，导致了两级呼吸器的出现。
而且，正是由于我们的肺部有限，就像一种泵，无论我们的蹦床鉴赏家和 Roscosmos 的负责人展示了什么，液体呼吸几乎是不可能的。
这结束了生理学并直接进入仪器。
仪器
目前，使用最广泛的呼吸器可分为两大类。
1. 开环设备，依次分为：
a) 单级；
b) 两阶段。
2. 封闭式装置。
在与编辑讨论的过程中，我决定完全不对封闭设备进行分类，因为几乎每个设备都有自己的特点。 因此，我将只给出第二组的主要或最常用的设备类型。
a) 带主动供气的半封闭装置（主动半封闭循环呼吸器 - ASCR）；
b) 被动供气的半封闭装置（被动半封闭循环呼吸器 - PSCR）；
c) 带有电子控制气体供应的封闭装置（电子闭环循环呼吸器 - ECCR）。
在此提及还有另一种类型的装置 - 手动闭环循环呼吸器 (MCCR) 是恰当的，但我不想将其单独作为一种单独的类型。 当我写电子设备时，我会解释为什么。
所以这是第一部分。
如果有人对这个话题感兴趣，那么就会有一个延续......
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