열역학적 감압 모델

Thermodynamic model of decompression
열역학적 모델을 기반으로 한 감압 프로필과 동일한 깊이 및 하한 시간 동안 미국 해군 표 비교

열역학 모델은 용액에서 나오는 기포의 부피에 의해 감압이 제어되는 최초의 감압 모델 중 하나이다.이 모델에서 통증만 DCS를 단일 조직으로 모델링하는데, 이 조직에서는 가스 흡수 및 감압 시 기포 형성을 위해 확산이 제한되며 용존 기체와 자유 기체 사이의 부분 압력의 "상 등가교정"을 일으킨다.이 조직에서 가스를 제거하기 위한 구동 메커니즘은 선천적으로 불활성화되는데, 이 메커니즘은 부분 압력 공실 또는 산소 창이라고도 하며, 여기서 대사된 산소가 더 가용성 있는 이산화탄소로 대체된다.이 모델은 토레스 스트레이츠 섬 진주 다이버들이 경험적으로 개발한 감압 스케줄의 효과를 설명하기 위해 사용되었는데, 감압 스톱은 현재 해군 감압 스케줄보다 더 깊고 전체적인 감압 시간은 더 적게 사용했다.더 깊은 감압 스톱으로의 이러한 경향은 더 최근의 감압 모델의 특징이 되었다.[1]

개념

브라이언 A. 힐즈는 당시 문헌에서 자주 언급되었던 기존의 감압 가설을 분석하여 감압 모델링에 대한 포괄적인 이론적 접근방식의 세 가지 기본 특성을 확인하였다.[2]

  1. 관련된 조직의 수 및 구성
  2. 식별 가능한 증상 시작을 위한 메커니즘 및 제어 매개 변수
  3. 가스 운송 및 유통을 위한 수학적 모델.

Hills는 노출/깊이 변동에 대한 감압 증상 발생의 불연속성을 발견하지 못했으며, 이는 단일 임계 조직 또는 연속적인 범위의 조직이 관여하고 있으며, 기존의 지수 모드에서 무한 범위의 반을 가정하여 상관관계가 개선되지 않았음을 시사했다.L.[2]이후에 시험적 일을 마친 후 그는 잠수병의 급박한 더 가스의 양을 해결책(그 임계 체적 가설)에서 그것의 단순한 존재(로 supersaturation에 중요한 제한에 의해 결정되)보다 구분하여 표시할 가능성이 있고 재래식(Haldanian)sche을 의미할 것을 제안한 바.dules는 실제로 조직의 무증상 가스 단계를 치료하고 용액에서 가스의 분리를 막지 않는다.[3]

효율적인 감압은 총 상승 시간을 최소화하는 동시에 거품의 총 축적을 허용 가능한 비증상 임계값으로 제한한다.거품 성장과 제거의 물리학과 생리학은 거품이 매우 작을 때 거품을 제거하는 것이 더 효율적이라는 것을 나타낸다.거품 단계를 포함하는 모델은 용해된 위상 가스만을 고려하는 모델과 비교하여 거품 성장을 줄이고 조기 제거를 촉진하는 방법으로 더 느린 상승과 더 깊은 초기 감압 정지를 가진 감압 프로필을 생성했다.[4]

열역학 모델에 따르면, 외부 압력만으로 위상 분리를 방지할 수 있을 때(거품 형성) 아웃가스를 위한 최적의 구동력 조건이 충족된다.이 접근방식의 근본적인 차이는 절대적 주변압력과 각 기체의 감압 후 조직 내 부분 가스 장력의 총계를 거품 형성이 예상되는 한계점으로 동일시하는 것이다.[2]

모델은 산소 부분압의 대사 감소로 인한 조직 내 자연적인 불활성화가 거품 형성에 대한 완충제를 제공한다고 가정하고, 주변압력의 감소가 이 불활성화 값을 초과하지 않는다면 조직을 안전하게 압축 해제할 수 있다고 가정한다.분명히 불활성화를 증가시키는 어떤 방법이든 더 빠른 감압을 가능하게 할 것이다. 왜냐하면 거품 형성의 위험 없이 농도 구배가 더 커질 것이기 때문이다.[2]

산소 창, 부분 압력 공극 및 고유 불활성이라고 다양하게 알려진 자연 불활성화는 심도와 함께 증가하므로 더 큰 심도에서 주변 압력 차이가 가능하고 다이버 표면이 될수록 감소한다.이 모델은 더 느린 상승률과 더 깊은 첫 정지를 유도하지만, 제거해야 할 거품 단계 가스가 적기 때문에 얕은 정지를 더 짧게 한다.[2]

자연적인 불활성화 또한 호흡가스의 산소의 부분 압력이 증가함에 따라 증가한다.[5]

열역학 모델은 다음과 같은 가정을 바탕으로 한다.[6]

  • 감압병 증세를 가장 먼저 나타내는 조직형만 고려한다.다른, 비증상적인 조직은 문제를 일으키지 않기 때문에 무시된다.
  • 거품 핵의 형성은 조직 내에서, 그리고 다양한 수준의 과잉상태에서 무작위로 발생한다.
  • 일단 과포화 조직 내에 거품 핵이 형성되면, 조직 내의 용존 가스는 거품 내의 압력과 인접 조직의 농도 사이에 평형에 도달할 때까지 거품 표면을 통해 확산될 것이다.
  • 위상 등거리 교정은 몇 분 이내에 발생한다.
  • 일단 거품이 형성되면 결합하는 경향이 있어 조직과 신경을 압박하게 되고 결국 통증을 유발하게 된다.
  • 일단 거품이 형성되면 본질적인 비무성으로 인해 확산에 의해서만 제거된다.

버블 성장을 방지할 수 있을 정도로 높은 주변 압력을 유지해야 한다는 요건은 무증상 감압 시 거품이 형성되지 않는다고 가정하는 용해 단계 모델보다 훨씬 더 깊은 첫 정지로 이어진다.[6]

이 모델은 전통적인 용해 단계 모델에서 급진적인 변화였다.힐즈는 상당한 회의론에 부딪혔고 몇 년 동안 2단계 모델을 옹호한 후, 결국 다른 연구 분야로 눈을 돌렸다.결국, 다른 연구자들의 연구는 버블 모델에 대한 광범위한 수용을 얻을 수 있을 만큼 충분한 영향을 제공했고, 힐즈의 연구의 가치는 인정되었다.[6]

추가 개발

감압의 버블 모델은 이 모델로부터 논리적인 발전이다.임계 체적 기준은 조직에 축적된 총 가스상 부피가 임계값을 초과할 때마다 DCS의 징후나 증상이 나타난다고 가정한다.이러한 가정은 도플러 거품 감지 설문조사에 의해 뒷받침된다.이 접근방식의 결과는 주로 거품 형성이 감압 중에 실행적으로 피할 수 있는지 여부에 따라 사용되는 거품 형성과 성장 모델에 크게 좌우된다.[7]

이 접근방식은 실제 감압 프로파일 동안 살아있는 조직을 포함한 수용성 매체에 항상 존재하는 안정적인 미세 기포 핵의 성장이 있을 것으로 가정하는 감압 모델에 사용된다.[8]

다양한 투과성 모델

주요 기사:다양한 투과성 모델

가변 투과성 모델(VPM)은 D.E가 개발한 감압 알고리즘이다.전문가용 및 레크리에이션용 다이빙에 사용되는 욘트 및 다른 사용자.그것은 압력에 노출된 무생물계 및 생체내 시스템 모두에서 거품 형성과 성장의 실험실 관찰을 모형화하기 위해 개발되었다.[9]VPM은 미세한 거품핵이 항상 물을 포함하는 물과 조직 속에 존재한다고 가정한다.최대 잠수 깊이와 관련된 특정 "중요" 크기보다 큰 핵은 감압 중에 증가할 것이다.VPM은 외부 압력을 상대적으로 크게 유지하고 감압 시 영감을 받은 비활성 기체의 부분 압력을 낮게 유지함으로써 이러한 기포의 총량을 최소화하는데 목적이 있다.

경사로 버블 모델 감소

주요 기사: 경사로 버블 모델 감소

감소된 구배 버블 모델(RGBM)은 브루스 빈케 박사가 개발한 감압 알고리즘이다.가변 투과성 모델과 관련이 있지만, 다양한 투과성 모델의 젤-버블 모델을 거부한다는 점에서 개념적으로 다르다.[10][11]

그것은 여러 다이브 컴퓨터, 특히 수운토, 아크와리, 마레스, 하이드로 스페이스 엔지니어링,[10] 수중 기술 센터가 만든 컴퓨터에 사용된다.그것은 다음과 같은 가정에 의해 특징지어진다: 혈류 (퍼퓨전)는 확산에 의한 조직 가스 침투의 한계를 제공한다; 거품 씨앗의 크기의 기하급수적인 분포는 항상 존재하며, 큰 씨앗보다 더 작은 씨앗이 더 많다; 거품은 모든 압력 하에서 표면 경계를 가로지르는 가스 전달에 스며들 수 있다; 할단 티스.sue 칸막이는 가스 혼합물에 따라 1분에서 720분 사이의 하프타임으로 구성된다.[10]

참조

  1. ^ Doolette, DJ (2006). "A personal view of Brian Hills' contribution to decompression theory and practice". Journal of the South Pacific Underwater Medicine Society and the European Underwater and Baromedical Society.
  2. ^ a b c d e LeMessurier, D.H.; Hills, B.A. (1965). "Decompression Sickness. A thermodynamic approach arising from a study on Torres Strait diving techniques". Hvalradets Skrifter (48): 54–84.
  3. ^ Hills, B.A. (1970). "Limited Supersaturation versus Phase Equilibration in Predicting the Occurrence of Decompression Sickness". Clinical Science. 38 (2): 251–267. doi:10.1042/cs0380251. PMID 5416153.
  4. ^ Yount, David E.; Hoffman, DC (1984). Bachrach A.J.; Matzen, M.M. (eds.). "Decompression theory: a dynamic critical-volume hypothesis" (PDF). Underwater physiology VIII: Proceedings of the eighth symposium on underwater physiology. Bethesda: Undersea Medical Society. pp. 131–146. Retrieved 9 May 2016.
  5. ^ Van Liew, Hugh D; Conkin, J; Burkard, ME (1993). "The oxygen window and decompression bubbles: estimates and significance". Aviation, Space, and Environmental Medicine. 64 (9): 859–65. ISSN 0095-6562. PMID 8216150.
  6. ^ a b c Powell, Mark (2008). "Specific bubble models". Deco for Divers. Southend-on-Sea: Aquapress. ISBN 978-1-905492-07-7.
  7. ^ Yount, David E. (2002). "Decompression theory - Bubble models : Applying VPM to diving" (PDF). Diving Science. Deep Ocean Diving. p. 8. Retrieved 9 May 2016.
  8. ^ Wienke, BR (1989). "Tissue gas exchange models and decompression computations: a review". Undersea Biomedical Research. 16 (1): 53–89. PMID 2648656. Retrieved 7 March 2016.
  9. ^ Yount, DE (1991). "Gelatin, bubbles, and the bends". In: Hans-Jurgen, K; Harper Jr, DE (Eds.) International Pacifica Scientific Diving... 1991. Proceedings of the American Academy of Underwater Sciences Eleventh Annual Scientific Diving Symposium held 25–30 September 1991. University of Hawaii, Honolulu, Hawaii.
  10. ^ a b c Wienke, Bruce R; O’Leary, Timothy R (13 February 2002). "Reduced gradient bubble model: Diving algorithm, basis and comparisons" (PDF). Tampa, Florida: NAUI Technical Diving Operations. pp. 7–12. Retrieved 12 January 2010.
  11. ^ Campbell, Ernest S (30 April 2009). "Reduced gradient bubble model". Scubadoc's Diving Medicine. Retrieved 12 January 2010. – Bruce Wienke가 RGBM과 VPM의 차이점 설명

외부 링크