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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
職業の性質上、世界中の何百万人もの労働者が呼吸保護具 (RPD) を着用しています。 RPD は、フィルター装置、供給された呼吸可能なガス装置、水中呼吸装置 (UBA) から、緊急時に使用されるレスピレーター (自己完結型の自己救助者または SCSR) を逃れるために、かなり異なります。これらのデバイスの多くは、ユーザーに空気やその他の呼吸ガス混合物を供給することなく、空気中の汚染物質から保護します。したがって、ユーザーは微粒子やその他の空気中の毒素から保護されている可能性がありますが、海面で通常見られるものとは大幅に異なる周囲のガス混合物にさらされている可能性があります。ユーザーに呼吸用空気を供給する SCBA や UBA などの RPD は、誤動作したり、呼吸空間から二酸化炭素を適切に除去できなかったりする可能性があり、その結果、ユーザーは変化した呼吸ガス環境にさらされます。特殊なケースでは、RPD は、約 79% の窒素と 21% の酸素と追加の微量ガスの通常の大気ガス混合物とは大幅に異なる呼吸ガス混合物に着用者を意図的にさらします。これらの特別な状況は、航空、商用および軍事ダイビング、および臨床環境で発生します。
通常の大気とは異なる呼吸ガス混合物は、ほとんどの生理学的システムに重大な影響を与える可能性があります。高レベルまたは低レベルの酸素または二酸化炭素への曝露に対する生理学的反応の多くは、安全に作業する能力、危険な状況から逃れる能力、および環境の危険性について明確な判断を下す能力に大きな影響を与える可能性があります。さらに、呼吸ガス環境の変化は、深刻な場合、危険または致命的とさえなる可能性があります。したがって、呼吸ガスを監視および制御し、ユーザーが酸素と二酸化炭素の濃度または分圧の変動にさらされるのを制限することは、作業者の安全と健康にとって非常に重要です。
このドキュメントでは、地球の大気のガス組成について説明します。体内の二酸化炭素の起源としての代謝の基本的な生理学、呼吸生理学、および身体の細胞や組織への酸素の輸送。その後、二酸化炭素が組織から肺に運ばれ、体外に排出されます。呼吸の基本的な生理学に続いて、このドキュメントでは、変化した呼吸環境 (高酸素症、低酸素症) および血液中の過剰な二酸化炭素の影響 (高炭酸症) に対する生理学的反応について説明します。例は、関連する生物医学文献から与えられています。
最後に、人工呼吸器の使用に対する酸素と二酸化炭素の分圧/濃度の変化の影響を扱います。このドキュメントの内容は、呼吸環境の変化を最小限に抑え、RPD の使用による着用者への生理的影響を最小限に抑えることを目的として、RPD の研究開発を進めるための基礎となることを目的としています。これが達成できれば、職業によってRPDの着用が推奨されているすべての労働者の健康と安全が強化されます。
Introduction
Due to the nature of their occupations, millions of workers worldwide wear respiratory protective devices (RPD). RPD vary considerably, from filtering devices, supplied breathable gas devices, and underwater breathing apparatus (UBA), to escape respirators used in emergency situations (self-contained self-rescuer or SCSR). Many of these devices protect against airborne contaminants without supplying air or other breathing gas mixtures to the user. Therefore, the user might be protected from particulates or other airborne toxins but still be exposed to an ambient gas mixture that differs significantly from that which is normally found at sea level. RPD that supply breathing air to the user, such as an SCBA or UBA, can malfunction or not adequately remove carbon dioxide from the breathing space, thus exposing the user to an altered breathing gas environment. In special cases, RPD intentionally expose the wearer to breathing gas mixtures that significantly differ from the normal atmospheric gas mixture of approximately 79 % nitrogen and 21 % oxygen with additional trace gases. These special circumstances occur in aviation, commercial and military diving, and in clinical settings.
Breathing gas mixtures that differ from normal atmospheric can have significant effects on most physiological systems. Many of the physiological responses to exposure to high or low levels of either oxygen or carbon dioxide can have a profound effect on the ability to work safely, to escape from a dangerous situation, and to make clear judgements about the environmental dangers. In addition, alteration of the breathing gas environment can, if severe enough, be dangerous or even fatal. Therefore, monitoring and controlling the breathing gas, and limiting user exposure to variations in the concentration or partial pressure of oxygen and carbon dioxide, is crucial to the safety and health of the worker.
This document discusses the gas composition of the Earth's atmosphere; the basic physiology of metabolism as the origin of carbon dioxide in the body, respiratory physiology and the transport of oxygen to the cells and tissues of the body; and the subsequent transport of carbon dioxide from the tissues to the lungs for removal from the body. Following the basic physiology of respiration, this document addresses the physiological responses to altered breathing environments (hyperoxia, hypoxia) and to the effects of excess carbon dioxide in the blood (hypercarbia). Examples are given from the relevant biomedical literature.
Finally, it deals with the impact of altered partial pressures/concentrations of oxygen and carbon dioxide on respirator use. The content of this Document is intended to serve as the basis for advancing research and development of RPD with the aim of minimizing the changes in the breathing environment, thus minimizing the physiological impact of RPD use on the wearer. If this can be accomplished, the health and safety of all workers recommended by their occupation to wear RPD will be enhanced.