呼吸ガスによる疾患
呼吸ガスによる疾患
- 呼吸は、気道などを通過するため抵抗が生じます。
- 抵抗は気体の密度に比例して大きくなります。
- 高圧下ではガスが圧縮され、密度が高くなり、抵抗は増加します。
- さらに潜水器による抵抗もこれに加わわります。
- 実際の潜水ではこれらの事から呼吸運動によって移動できる「呼吸ガスの量」は深度が増すにつれて減少します（換気できるガス量が少なくなる。）。・また、作業量が大きくなれば、必要な換気量も顕著に増加しますので、供給可能な呼吸量と必要な呼吸量に注意していなければなりません。
浸漬性肺水腫（しんしせいはいすいしゅ）
- 水につかることで、反射的に末梢血管が収縮し、収縮によって、心臓に戻る血液が増え、そのまま肺へと送られます。
- 肺と心臓の血液循環量が増えると、心臓から末梢組織への血液の量も増えますが、潜水によって末梢の血管が収縮しているため、心臓から末梢血管に血液を送り出すには、心臓に負担がかかります。
- 冷水による血管の収縮、潜水スーツの締め付け、過大な運動時にはさらに心臓への負担がかかり、そして、肺の毛細血管内の圧力が高くなります。
- 肺循環の血液量が増えている状態にうまく対応して心臓が機能しないと浸漬性肺水腫が進行します。
症状
- 呼吸が落ち着かない。息が弾む状態となり、呼吸回数や呼吸ガス消費量が多くなる。
- 水面への浮上に伴い、低酸素が進行し、呼吸困難感が強くなり、水面到達前後で意識を消失する。
- 息がぜいぜいと音がする。血が混じったようなピンク色の泡の多い痰が出る。
予防
- 減塩に努め、日ごろから、血圧と体重を管理する。
- 潜水当日の血圧測定で、上が１５０以上、あるいは下が９０以上ある場合は、潜水を取りやめる。
対処
- 心機能に予備力がなく、入水直後に呼吸が落ち着かない、呼吸違和感がある場合は潜水を取りやめる。
- 潜水作業中に運動量に関係なく、呼吸回数が増加し場合は潜水を中止し、浮上する。
- 浮上後も呼吸が落ち着かない場合は、リザーバー付き酸素マスクで、１５ℓ/分で酸素呼吸をさせる。
- 浮上で意識喪失した場合は、気道確保して、救急蘇生マスクで、酸素を１５ℓ/分の流量で接続して、２回吹き込んだ後、胸骨圧迫を３０回行い、救急隊装着まで継続する。
酸素中毒
- 通常よりも酸素分圧が高い（大きい）呼吸ガスを呼吸すると、酸素中毒といわれる毒性作用が現れます。酸素中毒は次の２つのタイプがあり、酸素分圧と時間に依存し、症状が現れる主なところは、脳（中枢神経）と肺です。
- 脳（中枢神経）に現れる場合は、急性で短時間で出現し、肺の場合はある程度の時間経過後出現します。
- 高圧則の一部改正により、潜水に酸素の使用が認められるようになり、水深４０ｍ以上の潜水では、混合ガス潜水が必須となった（空気潜水は水深４０ｍまでと規定されています。）ことから、酸素中毒について、作業管理及び健康管理が必要となりました。
急性酸素中毒としての中枢神経酸素中毒（脳酸素中毒）
症状
- 視野異常、耳鳴り、吐き気、筋肉の引きつれ（顔面）、気分の変調、めまいなどから、意識喪失、全身のけいれん発作などに至ります。
- 水中で意識喪失やけいれん発作がをおきれば致命的になりますので、中枢神経酸素中毒の予防が重要です。
中毒が出やすい状態
- 通常の大気圧下では発症しませんが、２ＡＴＡ（絶対気圧、約２００ｋＰａ）以上の酸素吸入で時間の経過とともに現れますので、酸素を使用する潜水や減圧、酸素再圧治療時に注意が必要です。
潜水における酸素中毒
- 中枢神経酸素中毒には、さまざまな要因がありますが、運動、水中、低水温に影響があり、水中であれば酸素分圧が１．３ＡＴＡ（約１３０ｋＰａ）を超えたときに症状が現れる可能性があります。
- 世界的には、１．４ＡＴＡ（約１４０ｋＰａ）から、１．６ＡＴＡ（約１６０ｋＰａ）前後に設定しているものが多く、スクーバ式では、けいれんによって、マウスピースがはずれ、動脈ガス塞栓症や溺水のおそれから、低めの１．４ＡＴＡとされ、ヘルメット・全面マスク式は、１．６ＡＴＡを上限の酸素分圧として設定されています。
- 高圧則の一部改正（第１５条）により、日本では、潜水作業中の酸素分圧の上限は、１６０ｋＰａ（１．６ＡＴＡ）であり、潜水者が溺水しないような措置が講じられている場合に２２０ｋＰａ（２．２ＡＴＡ）までと規定されています。
- 潜水様式によりこれらを勘案して、潜水計画を立てる必要があります。
- スクーバ式潜水の閉鎖式、半閉鎖循環式のリブリーザーを使用する潜水では、二酸化炭素吸収装置に不具合があると、二酸化炭素が上昇し、動脈血の二酸化炭素分圧が上昇すると、酸素中毒が発生しやすくなります。
- また、潜水呼吸ガスの消費を少なくするための意識的なスキップ・ブリージングも二酸化炭素分圧が上昇するため、酸素中毒になりやすい。
予防と対処
- 中枢神経系酸素中毒の耐性には、個人差に加えて、同一人においてもバラツキが極めて大きいので、発症の予測は困難です。
- そのため、分圧の高い酸素を呼吸している途中で、短時間だけ空気呼吸に変える「間欠的酸素呼吸（エアブレイク）を行うことで、発症時間までの時間が延長します。
- 高分圧の酸素を使用する水上減圧や減圧治療では、５分から１５分のエアブレイクが設けられています。
- 酸素中毒が現れた場合には、酸素分圧を下げて、あるいは酸素分圧が低い呼吸ガスに切り替えるなどの対処が必要となります。
慢性酸素中毒としての肺酸素中毒
症状
- １ＡＴＡ（約１００ｋＰａ）の酸素を１２時間以上呼吸すると肺酸素中毒の症状が現れます。
- 呼吸の不快感、前胸部の違和感、胸痛、咳、痰、呼吸困難、肺水腫などですが、致命的になることはありませんし、初期の肺酸素中毒では、高分圧の酸素の呼吸が終われば正常に戻ります。
肺に対する酸素の毒性の評価
- 「肺酸素毒性量単位」として、ＵＰＴＤという単位が用いられます（高圧則第１６条及び平成２６年厚生労働省告示第４５７号第２条参照。）。
ｔ（PO2 －50）0.83
UPTD＝ ーーーーーーーーーーーー
50
この式において、UPTD、ｔ及びPO2は、それぞれ次の値を表すものとします。
ただし、酸素分圧が５０ｋＰａを超えるばく露時に限られます。
１UPTD：酸素分圧１気圧下に１分間ばく露されたときの肺酸素毒性
ｔ：酸素ばく露時間（単位 分）
PO２：酸素分圧（単位 キロパスカル）
- 高圧則では、１日のばく露量を６００ＵＰＴＤ以下、１週間あたり（６日間）で２,５００ＵＰＴＤと規定されていますので、連日作業をする場合は、４００ＵＰＴＤが望ましいとされます。
- なお、５０ｋＰａ以下でも２週間以上の長期にわたるばく露で発症することもあります。
予防と対策
- 酸素分圧が１ＡＴＡ（約１００ｋＰａ）を超えて長時間潜水をする場合に該当するので、混合ガス潜水やリブリーザなどを使用する潜水時に注意が必要です。
- 致命傷になることはありませんが、初期症状の咳により、動脈ガス塞栓症を引き起こすこともあるために注意しなければなりません。
- 対処方法としては、中枢神経系酸素中毒と同じく、分圧の高い酸素を呼吸している途中で、短時間だけ空気呼吸に変える「間欠的酸素呼吸（エアブレイク）を行うことや酸素中毒が現れた場合には、酸素分圧を下げて、あるいは酸素分圧が低い呼吸ガスに切り替えるなどの対処が必要です。
その他の慢性酸素中毒
- 高分圧の酸素による長期にわたる連日の潜水で、視覚器に対する影響として一過性の近視になることがあります。
- そのほかにも臓器、倦怠感、頭痛、かぜに似た症状、手足の指先の感覚異常など影響がでる可能性があります。
低酸素症
- 呼吸ガスの中の酸素が欠乏して組織が低酸素状態になり、健全な生命活動が維持できなくなった状態を「低酸素症」といいます。
- 体内に炭酸ガス（二酸化炭素）が蓄積すると呼吸をしようとする刺激が発生して大きく早い呼吸となります。
- 意識的に過剰な換気を行うと炭酸ガスの蓄積がさがり、炭酸ガスがたまるまで呼吸を止めておくことができます。
- ですから、あらかじめ過剰な換気を行っておくことで、長い時間潜水しておくことができるようになります。
素潜りでの低酸素症
- 上記の理由から、素潜りの前に過剰な換気を行うことが多いですが、過剰な換気を行っても、体内の酸素の消費は行われ、酸素分圧が低下したり、低下しなくても酸素分圧の変化により、水面近くで低酸素症による意識消失が起こることがありますので、素潜り前の過剰な換気は絶対にしないようにします。
素潜り以外の低酸素症
- 空気潜水のスクーバ潜水では、空気の酸素分圧が、２１ｋＰａですので、低酸素症は通常は発生しません。
- ですが、長期間放置しておいたボンベ内の表面の酸化に酸素が使用され、酸素濃度が下がり、そのボンベを使用した場合などに発生することがあります。
- 混合ガスを使用する大深度潜水では、酸素中毒を防ぐために酸素濃度を低くした混合ガスを用いるが、このようなガスを誤って浅い深度で呼吸した場合に、酸素分圧が低いため、低酸素症になることがあります。
- また、ガススイッチ（混合ガスと空気との呼吸ガス交換）を行う潜水でも、高分圧の酸素から急に低分圧の酸素に切り替わることから発生することがあります。
- リブリーザーを用いた潜水では、炭酸ガス濃度を調整する機器の状態により、炭酸ガスが増加しないため、酸素分圧がさがり、発症することがありますので、単独では絶対に潜水しない、常にバディ潜水を行う必要があります。
症状
- 意識障害が突然現れ、溺水に至ることがあります。
一酸化炭素中毒
- 一酸化炭素は、酸素を運ぶ血中のヘモグロビンとの結合が酸素の２００倍以上とくっつきやすいため、充分な酸素を組織に供給することができなくなるため発症します。
- この異常は極めて低濃度の一酸化炭素で発生し、０.５％以下の濃度で死亡に至ります。
- 潜水における一酸化炭素中毒のほとんどが、呼吸ガスにコンプレッサーなどのエンジンの排気ガスが混入することによって生じます。
予防
- 一酸化炭素は、空気よりも少し軽い気体であり、燃焼排気ガスは温度が高く上昇しやすい性質も考慮します。
- エンジンの排気口とコンプレッサーの吸気口は充分距離を置いたり、風向きに気をつけます。
処置
- 高圧下での酸素呼吸療法が効果があります。リザーバーバック付酸素マスクを使用して、１５L/分で、酸素呼吸を行います。
炭酸ガス（二酸化炭素）中毒
- 体内の炭酸ガスが過剰になって正常な生体機能を維持できなくなった状態をいいいます。
症状
- 頭痛、めまい、体のほてり、呼吸困難、意識障害などです。
原因
- 原因としては、次の二つが考えられます。
- 一つ目は、炭酸ガスの排出が十分でない場合で、スクーバ式潜水で呼吸ガスの消費量を少なくする目的で、呼吸回数を故意に減らした場合（スキップ・ブリージング）や潜水中の作業量の増加による炭酸ガスの排出が十分でない場合などに発生します。
- 二つ目は、炭酸ガス濃度の多い呼吸ガスを呼吸した場合（ヘルメット式で充分な送気が行われなかった場合など）で、通常の空気中の炭酸ガス濃度は０.０４％ですが、呼気ガス中の濃度は４％前後なので、呼吸ガスを再呼吸するヘルメット式や全面マスク式などで装備の装着が不完全な場合など炭酸ガスの蓄積を招き発症します。
- また、リブリーザーを使用した潜水で炭酸ガス吸収装置の異常などによっても発症します。
- 炭酸ガス中毒を来たすと、酸素中毒や窒素酔い、減圧症にかかりやすくなります。
窒素酔い
- 空気や窒素混合ガス潜水では、深度４０ｍ前後から窒素の麻酔作用の一環として窒素酔いが出現します。
- 窒素酔いは、潜水直後に発症し、深度が浅くなれば症状は軽減します。
- アルコール飲用時と同じように、自信が増加し、注意力が低下するので、スクーバ式では、ガスの残圧などに気がつかず、エア切れを起こし致命的となったりします。
- 個人差が大きいので、浅い深度でも発症する場合があります。
予防法
- 一部改正高圧則（第１５条）では、窒素酔いによる危険性を避けるため、窒素分圧の限界を４００ｋＰａ（深度約４０ｍ）以下とするよう規定しています。
- このため、水深４０ｍ以上の深い潜水では、窒素分圧が低い混合ガスを使用したり、窒素の代わりにヘリウムなどの麻酔作用がない混合ガスを使用する混合ガス潜水を行うこととなります。
- なお、潜水経験、深い潜水を繰り返すことによって、窒素酔いにかかりにくくなるとされているところもありますが、客観的に実証されたわけではないので、ベテランダイバーでも注意が必要です。
- また、前日の飲酒や疲労、大きな作業量、不安等も窒素酔いの作用を強くするといわれているので注意が必要です。
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