|
İstanbul
Tıp Fakültesi |
![]() |
||
|
|
|||
![]() |
|||
|
|
REBREATHER'LARIN GENEL ÇALIŞMA PRENSİPLERİ
Ozan Orçunus
Kelime anlamına bakarsak rebreather, "yeniden solunabilir hale getiren" anlamında kullanılabilir. Çalışma sistemi de bu anlam üzerine kurulmuştur. Ağzımızdan solunum sistemimize giriş yapan gaz karışımının (bunu hava diyerek sınırlamıyoruz, çünkü solunan karışım hava, nitrox, heliox, trimix gibi gaz karışımları da olabilir) metabolizmamızın çalışmasını sağladıktan ve tekrar solunum sistemi kullanılarak dışarıya atılmasından sonra bu atık gaz karışımında metabolizmanın ürettiği atık gazı filtre edip metabolizmanın kullandığı gazı bu karışıma ilave ederek tekrar solunabilir gaz karışımı haline getirilmesini sağlayan bir aygıttır. Dikkat edilirse bu tarifte en önemli kavram "tekrar solunabilir gaz karışımı" kavramıdır. 8-10 m'lerde kullanılan bir rebreather aygıtı ile 30 m de ve 80 m de kullanılan rebreather aygıtlarının içinde tekrar solunabilir gaz karışımı diye tarif ettiğimiz karışımların hepsi farklı karışımlardır. Kullanıldığı derinlikte dalgıcın soluduğu karışım aşağıda belirttiğimiz gaz karışımları da olabilir;
a) % 21 O2 - % 79 N2 Hava b) % 40 O2 - % 60 N2 Nitrox 40 (EAN40) c) % 30 O2 - % 70 N2 Nitrox 30 (EAN30) d) % 15 O2 - % 85 He Heliox 85/15 e) % 17 O2 - % 35 He - % 48 N2 Trimix 17/35/48
Yukarıdaki 5 değişik gaz karışımı sabit olmayıp dalışın derinliği, dip zamanı, amacı vs pek çok faktöre göre farklı karışımlarda olabilir. Açık devre scuba sistemi dediğimiz klasik dalış sistemimiz içerisinde sadece tüp, regülatör (1. ve 2. kademe), tüp basınç geyci bulunur. Bu sistemde tüp içerisindeki yüksek basınçlı hava regülatörün 1. kademesinde bulunulan derinlikteki ortam basıncı artı 8-9 bar gibi bir seviyeye indirilerek dalgıcın ağzında bulunan regülatörün 2. kademesine yollanır. Dalgıç ikinci kademeden solunum sistemine nefes alarak çektiği gaz karışımını metabolizmasında kullanır ve nefes vererek metabolizmasının çalışması neticesinde ürettiği karbondioksit ve kullanmadığı diğer gazları (bunlar ya metabolizmada hiç kullanılmayan helyum, azot gibi gazlardır ya da bir kısmının kullanıldığı oksijen gazıdır) yine solunum sisteminden ikinci kademe içine üfleyerek (nefes verme) dış ortama suyun içerisine bırakır. Bu sistem tamamen bir tüketim sistemidir yani suya verilen bu gazların tekrar solunabilmesi için bir işlem yapılmamıştır. Örneğin solunan gaz karışımı hava ise ve nefes alındığında % 21 oksijeni aldıysak metabolizmada bunun % 6'sını kullanıp kalan % 15 i dışarı atıyoruz (bu 1 atmosfer şartlarındaki yüzdedir, 30 m de 4 bar X 0,21 = 0,84 gibi bir oksijen alırsak bunun % 24 ünü kullanıp % 60 ını dışarı atarız). Bu büyük bir kayıptır çünkü sadece kullanılan % 6 lık oksijeni ilave edip metabolizmanın artık gaz olarak ürettiği karbondioksiti (CO2) süzebilseydik tüpümüzdeki hava karışımını daha uzun süre kullanabilecektik. İşte rebreather bize bu tasarrufu sağlıyor ve soluk verme ile solunum sistemimizden dışarı attığımız bu gaz karışımını dış ortama su içine değil dalgıcın sırtındaki rebreather aygıtı içerisindeki bir kapalı ortama alıyor ve bu kapalı ortam içerisinde karbondioksiti (CO2) kimyasal maddeler vasıtasıyla süzüp içerisine gereken gaz veya gaz karışımını ilave edip tekrar dalgıcın kullanımına sunuyor. Böylece dalgıç sualtında çok daha uzun süre kalabiliyor.
REBREATHER'LARIN KULLANIM ALANLARI :
B- BİLİMSEL ÇALIŞMA ALANINDA : Sualtında uzun zaman kalmayı gerektirecek mağara dalışlarında, toprak altı su rezervlerinin tespit ve değerlendirilmesi çalışmalarında tercih edilir. Sualtı canlılarının incelenmesi ve araştırılması çalışmalarında kullanılır.
REBREATHER ÇEŞİTLERİ :
Çalışma sistemlerine bağlı olarak rebreather'ları üç kategoride sınıflayabiliriz. a- Oksijen rebreather'ları b- Yarı kapalı rebreather'lar c- Kapalı devre rebreather'lar
Yukarıda belirtilen her üç tipin de kullanım alanlarına göre olumlu ve olumsuz yanları vardır. Genelde rebreather dizaynında sistem iki ana bölüm içerir. Birisi solunum çemberi sistemi, diğeri ağızlık (maps) sistemi. Özellikle solunum çemberinde soluk alınıp verildiğinde, karışımın içerisinde dolaştığı tüm bölüm sert, katı, esnek olmayan bir alan olsaydı dalgıcın nefes alıp vermesi imkansızlaşabilirdi. Bu nedenle solunum çemberi içinde alternatif akciğer yerine geçen esnek, içine soluk verildiğinde şişen, soluk alındığında daralan, kısaca hacmi değişebilen bir bölüm yerleştirilmiştir. Şayet bu alternatif akciğerin içerisine hiçbir müdahalede bulunmadan soluk verirsek ağzımızdan çıkan gaz karışımını tekrar soluk alarak solunum sistemimize ve dolayısıyla metabolizma işlemine dahil edersek içinde oksijen oranı düştüğü için hipoksia'nın ortaya çıkması ve bilahare soluk verirken ürettiğimiz karbondioksitin (CO2) solunması ile de hiperkapnia'nın meydana gelmesi sonucu dalgıç yaşam şartlarından uzaklaştığı için bilinç kaybı ve arkasından ölüm meydana gelecektir. İşte bu sorunun ortaya çıkmaması için solunum çemberi içerisinde bir (CO2) karbondioksit alıcı kimyasal madde olmalı ve solunum esnasında soluk verdiğimizde sisteme üflediğimiz karışımdaki CO2 bu kimyasal madde tarafından emilmelidir. Bu CO2 emici maddeye çeşitli adlar verilebilir, sodalime, HP Sodasorb, Sofnolime veya lithium hydroxide bunlardan değişik adlarla tanınan birkaç tanesidir. Bu kimyasal maddelerin ayrı ayrı CO2 emme miktarları vardır ve satılırken yaklaşık olarak kullanım zamanları belirtilmiştir. (Örneğin; 1 kg nın 20 m maksimum derinlikte aşırı iş yükü olmadan 2 saatlik bir solunum süresi içerisinde üretilen karbondioksiti emebileceği gibi) Bu kullanım süreleri oldukça yüksek emniyet paylı olup kullanım sürelerinin sonunda muhakkak bu kimyasal madde atılıp yerine yenisi konulmalıdır. Sistemde yer alan diğer bölüm oksijen ünitesidir bu ünite CO2 si emilmiş olan gaz karışımına oksijen enjekte ederek karışımı solunabilir hale getirir. Sistemin bir diğer ünitesi geri döndürmez valf sistemidir. İki farklı valftan biri solunum çemberine ağızlıktan (maps) girişte diğeri solunum çemberinden ağızlığa çıkıştadır. Nefes alındığında çıkış valfı açılıp giriş valfı kapanarak metabolizmayı çalıştıracak oksijen miktarına sahip CO2 siz karışımı solunum sistemimize emeriz, nefes verildiğinde ürettiğimiz CO2 ve yüzdesi azalmış O2 ile diğer metabolizmaca kullanılmayan gazları (azot, helyum vs) giriş valfı açılıp çıkış valfı kapanarak solunum çemberine CO2 si emilip oksijen ilave edilmesi için göndeririz. Bu tek yönlü giriş ve çıkış valfleri olmasaydı her soluk alış verişimizde sistemde karmaşık bir gaz hareketi olacak, metabolizmanın çalışması hayatın devamı için gerekli gaz karışımı istenen oranda olamayacaktı. Sistemde ağızlık bölümünde bulunan bir kapama valfı da herhangi bir nedenle ağızlığın ağızdan çıkması halinde tekrar ağıza alındığında suyu dış ortama tahliye etmeyi sağlar çünkü solunum çemberinden içeri girecek su karbondioksit emici kimyasal maddeye ulaşırsa insan hayatını tehlikeye atan zehirli bir gaz bileşiği çıkmasına sebep olur ve bu gazın solunması çok kısa bir sürede ölüme sebep verir. Solunum çemberi içerisinde rebreather'in türüne göre mekanik, pnomatik veya elektronik sistemlere göre çalışan oksijen ve/veya gaz karışımını sisteme belirli bir sabit veya değişken oranda veren püskürtme sistemleri vardır.
Oksijen rebreather'ı en basit olan sistemdir. Ana fikir; sistemde bulunan % 100 oksijen tüpünden bir püskürtme sistemi vasıtasıyla solunum çemberine dalgıcın metabolizmasında harcanan miktar kadar oksijenin verilmesi esasına dayanır. Bazı oksijen rebreather'larında solunum çemberine sabit miktarda oksijen verilir, bu miktar dalgıcın kullandığı ortalama oksijen yüzdesi, dakikadaki solunum (litre olarak) kapasitesi ve maksimum dalış derinliği faktörleri göz önünde bulundurularak tespit edilir. Dalgıcın metabolizmasındaki oksijen kullanım miktarının tahmini tespitinde dalgıcın iş yükü dolayısıyla harcadığı efor göz önüne alındığından sistem buna göre oksijen püskürtme miktarını belirlediğinde bu sabit miktar dalgıcın fazla efor sarf etmediği su içindeki zaman süresince dalgıcın soluduğu karışıma teorik olarak fazla miktarda oksijen yükleyecektir. Bu gibi durumlarda solunan karışımdaki oksijenin kısmi basıncının yüksek olması da bazı riskler doğurabilir, bunların içerisinde en tehlikelisi akut oksijen zehirlenmesidir. Bu şekilde saf oksijenin püskürtülen miktarının yukarıda belirtildiği yöntemle sabitlenmesi sistemine aktif ekleme mekanizması diyoruz. Bir diğer oksijen püskürtme sistemi de pasif ekleme mekanizmasıdır. Bu sistemde saf oksijen, solunum çemberine solunum hızı ve hacmine göre metabolizmanın ihtiyacı olan miktar kadar püskürtülür bu mekanizmada tetikleyici unsur rebreather içindeki esnek alternatif akciğerlerin dolup boşalma miktarına bağlı olarak bunlara yerleştirilen hassas algılayıcılarla alternatif akciğerlerin sönme (boşalma) miktarına göre sisteme oksijen püskürtülmesidir. Hızlı hareket eden dalgıç yüksek hacimde bir nefes alışla alternatif akciğeri tamamen boşaltıyorsa buna bağlı olan hassas algılayıcı dalgıcın yüksek miktarda gaz karışımı tükettiğini algılayarak oksijen tüpünü solunum çemberine bağlayan oksijen püskürtme mekanizmasını harekete geçirerek talep edilen oranda oksijeni sisteme püskürtür. Bu sistemin sakıncası, dalgıcın ihtiyacı olan hacimdeki gazı soluk alarak içine çekmesinden sonra sistem algılayıcıları çalışıp oksijen gönderdiğinden dalgıcın çektiği karışımda henüz gerekli oksijen yüzdesinin sağlanamamış olmasıdır. Bu nedenle hipoksia sorununun (oksijen azlığı) ortaya çıkması her an olası bir durumdur. Oksijen rebreather'larında derinlik limitlerine uyulması şarttır. Özelikle belirlenmiş olan maksimum derinlik sınırını aşmak son derecede tehlikelidir. Oksijen rebreather'larında güvenli maksimum derinlik sınırı 6 metredir. Bu sınırın aşılmasında merkezi sinir sistemi (CNS) oksijen zehirlenmesi riski ortaya çıktığı için daha derinlerde kullanılacak rebreather sistemleri saf oksijenden beslenme yerine nitrox veya heliox yada trimix gaz karışım tüplerinden yada oksijen, helyum, nitrojen gaz tüplerinden beslenir ve daha güvenlidir. Bu güvenli sisteme sahip rebreather'lara yarı kapalı ve kapalı devre rebreather'lar denilir.
Oksijen rebreat-her'larında solunum çemberine saf oksijen püskürtülerek solunuma uygun hale getirme işlemi, yarı kapalı rebreather'larda solunum çemberine gaz karışımı püskürtülerek yapılır. Yarı kapalı rebreather'ları gaz karışımını solunum çemberine püskürtme sistemlerine göre iki kategoriye ayırabiliriz. a- Aktif ilave sistemi ile çalışanlar. b- Pasif ilave sistemi ile çalışanlar. Bu iki kategori içerisinde en çok kullanılan, aktif ilave sistemi ile çalışan rebreather aygıtlarıdır. Bu sistemin solunum çemberine gaz karışımını püskürtme metodu aynen yukarıda anlatılmış olan oksijen rebreather'larında olduğu gibidir. İki rebreather arasındaki farkın en belirgin noktası oksijen rebreather'larında püskürtülenin saf oksijen, yarı kapalı rebreather'larda püskürtülenin gaz karışımı olmasıdır. Aktif ilave sistemi ile bu karışım önceden belirlenmiş sabit bir akış miktarı ile (debi) solunum çemberine ilave edilir. Bu miktar derinliğe bağlı olarak değiştirilmez fakat o rebreather'ların kullanılabileceği maksimum derinlik sınırı hiçbir zaman geçilmez. Aktif ilave sisteminde zamana bağlı olarak dakikada/litre ölçüsü ile önceden yapılan hesaplara göre belirlenen miktar aktif ilave sistemi üzerindeki ayar mekanizması yardımıyla sabitlenir. Bu sistemde ilave edilecek gaz karışımındaki oksijenin yüzdesi, yüzde yüz olmadığı için yarı kapalı rebreather'larla karışım oranını inilecek derinliğe uygun yüzdede ayarlayarak oksijen rebreather'larından daha derine dalış yapılabilir. Sisteme ilave edilen gaz karışımında oksijenin yanı sıra azot veya helyum gazı yada ikisi beraber oksijenle üçlü karışım bulunur, biz bu ilave sistemindeki gaz karışımını şu adlarla tarif edebiliriz. a- a- Nitrox (oksijen+azot) b- b- Heliox (oksijen+helyum) c- c- Trimix (oksijen-helyum+azot) Bunlardan hangisinin kullanılacağı, dalınacak maksimum derinliğe bağlı olarak kararlaştırılır ve bu karışımların yukarıda da anlatıldığı gibi yüzdeleri tespit edilir. Sistemin en önemli dezavantajı oksijen haricindeki karışımda bulunan azot ve helyum gazlarının metabolizma tarafından kullanılmadığı için solunum çemberine geri gönderilmesi ve böylece solunum çemberindeki azot ve/veya helyum gazlarının kısmi basıncının gittikçe artmasıdır. Bu artış, dalgıcın soluyacağı güvenli karışımın dengesini bozabileceği için belirli periyodlarla solunum çemberinden azot ve helyumun atılması gerekir fakat bu iki gaz rebreather'ların içinde oksijenle beraber olduğu için çemberin dışına gaz atışı sırasında azot ve/veya helyumla beraber oksijen de gidecektir. Bu takdirde sistemdeki oksijen miktarı da azalmış olacağından karışıma daha fazla oksijen ilave etmek yada solunum çemberi dışına fazla gaz atımını yapmadan önce oksijeni azot ve/veya helyumdan ayırmak gerekecektir. Bu ayırım yapılamazsa yukarıda da belirttiğimiz gibi solunum çemberindeki fazlalığı dış ortama verirken içinde bize gerekli olan oksijeni de atarak oksijenin kısmi basıncını azaltmış oluruz. Sualtında dalgıcın aktivitesini arttırması halinde soluma hızı da artacağı için gaz kullanımı ve metabolizmanın oksijen ihtiyacı da artacaktır. Bu gibi durumlarda aktif ilave sistemi, solunum çemberine gönderdiği oksijenli gaz karışım miktarını kendiliğinden arttırmayacağı için sistemdeki oksijen yüzdesi metabolizmanın ihtiyacını karşılayamayacak ve hipoxia (oksijen azlığı) ortaya çıkacaktır. Bu gibi durumları önleyebilmek için yarı kapalı rebreather'lara pasif ilave sistemi de konulabilir. Böylece dalgıcın solunum hızının artması halinde alternatif akciğerle irtibatlandırılmış olan hassas algılayıcılar önceden belirlenmiş olan iki değişik, dakikadaki soluma hacmine uygun ilave sisteminden birini seçerek solunum çemberine ilave edilen gaz karışımı miktarını arttırabilir. Bu arada periyodik olarak sistemde biriken fazla gaz karışımı da (metabolizmada kullanılmadığı için nefes verilmesi ile sisteme geri dönen azot ve/veya helyumun meydana getirdiği artış) rebreather'dan dış ortama (suya) verilir.
Kapalı devre regülatörler oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Buna bağlı olarak diğer tiplere göre hacim ve ağırlıkları da fazladır. Genellikle derin dalışa uygun olarak tasarlanmış ve derin dalışta karışım gaz kullanılan klasik scuba dalış takımlarına göre daha uzun dip zamanı yapmayı, daha az tüp ve gaz taşımayı sağlayan bir teknik dalış donanımıdırlar. Sistem içerisinde elektronik donanım ve muhtelif algılayıcılar ile oksijen yüzdesi ölçen aygıtların da bulunduğu karmaşık bir çalışma prensibine göre kullanılır. Özel bir eğitim sistemi ile kullanılması öğrenilir, bilgisayar sistemi ile kendi çalışma sistemini yönetir ve özel yazılımlar ile dalış öncesi rebreather'in gaz karışım sistemi programlanabilir. Kapalı devre rebreather'larda en belirgin farklılık solunum çemberine iki ayrı gaz tüpünden gaz püskürtülmesidir. Bunlardan biri saf oksijen tüpü diğeri karışım gaz tüpüdür. Karışım gaz tüpünde oksijen+azot(nitrox), oksijen+helyum(heliox) veya oksijen+helyum+azot (trimix) bulunur. Hangisinin seçileceği dalışın maksimum derinliğine, dip zamanına ve deko duruşlarına bağlı olarak kararlaştırılır. Genelde karışım gaz tüpünde, maksimum derinlikte rebreather'da bir arıza olursa bu derinlikte doğrudan solunabilecek bir gaz karışımı konulması güvenlik tedbiridir. Bu durumda sistem normal scuba sistemi gibi açık devre olarak çalışabilir. Sisteme bağlı bir regülatör 2. kademesini ağzına alan dalgıç bunu kullanır. Çıkışta bu gazların dalgıca sorun yaratacağı da unutulmamalıdır çünkü genelde karışım gaz tüpünde bulunan oksijenin yüzdesi yüzeye yaklaştıkça metabolizmanın ihtiyacı olan yüzdenin altına (% 21 den az) düşeceği için çıkışta hipoksiaya bağlı bilinç kaybı olabilir, ayrıca bu karışım ile dekompresyon duruşu da yapılamayacağı için dalgıç dekoya girmişse, dekompresyon hastalığı riski ortaya çıkar. Diğer bir önemli husus, kapalı devre rebreather'larda bulunan saf oksijenin ve karışım gazın solunum sistemine püskürtülmesini organize eden elektronik sistemdir. Bu sisteme bağlı olarak solunum çemberindeki gaz karışımının oksijen yüzdesini ölçen oksijen yüzdesi algılayıcıları ve buna bağlı olarak püskürtme sistemlerini açıp kapayan elektronik valf sistemleri bulunur. Elektronik sistemdeki bilgisayar komut bölümü önceden hazırlanan bilgisayar programları ile yönetilir. Sistemde oksijen kısmi basıncı yüzdesini her derinlikte o derinlik için programlanan değerlerde sabit tutmak için solunum çemberinde bulunan oksijen algılayıcıları ile sürekli ölçüm yapar.
REBREATHER KULLANIMININ RİSKLERİ :
Özellikle son 5 yılda kapalı devre rebreather'lar ticari dalgıçlık alanında yüzey destekli derin dalışlarda dalgıcın sırtında yedek hayat destek sistemi olarak kullanılır. Kuzey denizinde batan Rus nükleer denizaltısı Kursk'da yapılan kurtarma çalışmalarında 118 m derinlikte Norveçli ticari dalgıçlar yüzeyle olan irtibatlarının kesilip gaz ikmali yapılamaması ihtimaline karşı kurtarma operasyonu süresince sırtlarında kapalı devre rebreather sistemleri bulundurmuşlardır. Kapalı devre rebreather'larda her ne kadar solunum çemberinde nefesle verilen gaz karışımı da bulunduğu için karışımın ısıtılmasına gerek yok denilse de kullanılan helyum gazının çok düşük yoğunlukta ve iletken bir gaz olması nedeniyle uzun süreli solunması halinde dalgıcın solunum sistemi soğuyan gazdan rahatsız olabileceği için bazı derin su kapalı devre rebreather'larında solunum çemberindeki gaz karışımını ısıtan bir elektrikli devre bulunur. Diğer bir önemli husus rebreather'ların hangi türde olurlarsa olsunlar su içinde nötr yüzerlikte (gaz tüpleri ve karbondioksit filtre edici kimyasalları dolu halde) olarak dizayn edilmiş olmalarıdır. Bu şekilde dalgıcın en uygun ağırlık miktarı kullanarak dalış yapması sağlanır. Rebreather'larda ana gövdeden çıkan körüklü iki hortum dalgıcın ağzında bir maps sistemi ile birleştiği için başın sağ ve solundan arkaya bağlanan hortumların üzerine cüzi bir ağırlık monte edilerek bunların yüzer hale gelip dalgıcı rahatsız etmesi önlenmiştir. Özellikle ticari dalgıçların yedek hayat destek sistemi olarak kullandığı rebreather'lar yüzey destekli dalış yapan dalgıcın sert başlığına bağlıdır ve yüzeye bağlı olan hortumun kopması yada yüzeyden gaz akışının kesilmesi halinde ya otomatik olarak ya da dalgıcın elle müdahalesi ile çalışmaya başlar ve başlığın içerisine bulunulan derinliğin basıncına uygun oksijen parsiyel basıncında karışım gazı ayarlayarak bu karışımı başlığa verir.
|
|
||||
![]() |
||||||
|
|
||||||