kfujitoの徒然（ｂｙ浮沈子）

ＣＣＲと生物


クローズド・サーキット・リブリーザー（ＣＣＲ）は、どこか生き物臭い。

えーと、前日にニンニク料理食って、においが呼吸回路に染みついて抜けないとか、そういう話ではないので、念のため。

吐いた息を循環させて、二酸化炭素を取り除き、消費された分の酸素を足すというのが、ＣＣＲの機能のコアな部分だ。

つまり、人間がその呼吸により産生する二酸化炭素を除去し、消費する酸素を加える。

表と裏との違いということで、これは、地球環境の中で光合成生物が行っていることと同じだ。

この機能を実現させるために、今は、とりあえず酸素センサーとか、ソフノライム（モレキュラー社の商品名）使ったりしているが、未来のＣＣＲでは、人工葉緑素を高輝度なＬＥＤで照らして、高効率な光合成によって達成するかもしれない（酸素センサーは、やっぱ必要かな）。

地球温暖化も、一気に解決だ。

現在は、そううまくはいかず、いろいろ苦労が絶えない。

二酸化炭素を化学反応によって除去するには、使い捨ての水酸化カルシウムが必要だし、反応する限界がきたら（来る前に！）交換しなければならない。

そっちは、全部取り除いてしまえばいいが、酸素はそうはいかない。

多すぎても、少なすぎても問題が起こる。

一定の値（分圧）を、常に維持しなければならない。

（恒常性）
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E5%B8%B8%E6%80%A7

「内部環境を一定の状態に保ちつづけようとする傾向のことである」

元々は、生物関係の用語だったが、最近は他でも使いまわされてるようだな。

浮沈子がＣＣＲでの浮力コントロールに悩んでいる頃（まあ、今でもそうですが）、動的平衡という状態についても調べた。

（動的平衡）
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8B%95%E7%9A%84%E5%B9%B3%E8%A1%A1

「物理学・化学などにおいて、互いに逆向きの過程が同じ速度で進行することにより、系全体としては時間変化せず平衡に達している状態」

「系と外界とはやはり平衡状態にあるか、または完全に隔離されている（孤立系）かである。」

よく似た概念に、定常状態というのがある。

（定常状態）
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%9A%E5%B8%B8%E7%8A%B6%E6%85%8B

「時間的に一定して変わらない状態」

系の内外での出入りが同じで、ある状態が保たれている。

（散逸構造）
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%A3%E9%80%B8%E6%A7%8B%E9%80%A0

「熱力学的に平衡でない状態にある開放系構造を指す。すなわち、エネルギーが散逸していく流れの中に自己組織化のもと発生する、定常的な構造である。」

「生命現象は定常開放系としてシステムが理解可能」

この辺りになると、完全にお手上げだが、系の外部とのエネルギーのやり取りがある。

ＣＣＲだって、熱的には平衡ではない（ソフノライムも、人間も、発熱反応）。

物質としても、閉じた系ではない。

酸素使うし、ソフノライムも替えなければならない。

それでも、短期的、局所的に見れば、一定の状態を保つ仕組みだ。

我々は、普段の生活の中では気付きにくいが、陸上では常に一定濃度（さらに、山登りとかしなければ、概ね一定分圧）の酸素を吸い、吐いた二酸化炭素は、どこかで吸収されたり固定化されて減少する。

水中では、そうはいかないので、人工的にそういう環境を作ってやらなければならない。

考えてみれば、オープンサーキットだって、同じことをやっているわけだ。

適切な酸素濃度に調製したタンクを、その深度に合わせて交換していけば、ＰＯ２を一定の範囲に収めることが出来るし。

二酸化炭素については、陸上と同じように、環境にぶちまけてしまえばいい。

人間が水中で呼吸するという、不埒なことを可能にするのに、手段はいろいろある。

生体との出入りの部分で、一定の範囲に収まっていればいい。

潜水器とその系の外部とのやりとりがどうであれ、吸入するガスの品質の維持と、吐出したガスの処分さえ行えればいいのだ。

ダイバーは、状況に応じて潜水器を選択すればいい。

吐いたガスをもう一度吸うには、リアルタイムでそれなりの管理が必要だし、タンクに詰めたガスを吸うだけなら、陸上でチェックし、水中では吸う深度とか、タンクの違いに気を付ければいいだけだ。

ＣＣＲは、再呼吸という方法を選択をした器械なので、一定時間、人間の呼吸環境を管理し続けなければならない（医療器械と同じです）。

吸うガスも、あらかじめ決められているわけではなく、リアルタイムに水中で調製する（ＰＯ２の設定はしますが）。

要するに、不安定なのだ。

それを可能にするには、人間自らがセンサーを頼りに制御するか、コンピューター殿にお任せするかということになる。

二酸化炭素の除去については、センサーを付けまくったからといって、何が出来るわけでもない。

頃合いかな、と思ったタイミングで、交換するしかない（メーカーの運用基準は守りましょう！）。

そうやって、動的に構築された人工環境の元、水中で呼吸しているわけだ。

考えてみれば、ヤバイ話だ。

酸素を供給するソレノイドバルブの故障、酸素センサーの不具合、制御・駆動関係のバッテリー切れ、呼吸回路内の水没、二酸化炭素除去剤のトラブル、人間側のありとあらゆるミス・・・。

もちろん、持ち込んでいる酸素やディリュエントだって有限だから、枯渇することだってある。

ＣＣＲダイビングを成立させるためには、これらのややっこしい話を、「全て」クリアしなければならない。

そうでなければ、水中での正常な呼吸を維持できない。

ＡＰＤは、インスピレーションシリーズに使っていた「バディ」というネーミングを止めてしまったが、ダイバーにとって、ＣＣＲのご機嫌を伺うというフィーリングからいえば、相棒というイメージは似合っていた。

生殺与奪に関わるという点では、それ以上かもしれない。

吐いた息を良きに計らって、再度、吸うことが出来るようにしてくれるだけだが、それが出来なくなれば死んでしまうわけだからな。

繰り返すが、水中という特殊な環境の中で、それに適した器材を選択するのは、ダイバーの役目だ。

トラブルに対応できるスキルを養い、代替手段を確保するのも同じである。

ＣＣＲは人を殺さない。

人が人を殺す。

概ね、自殺に近い感じだがな。

レクリエーショナルレベルでＣＣＲを使うことについては、そうでない場合（減圧したり、混合ガス使ったり）と比べて簡単だといわれている。

いやあ、それでも、十分ややっこしい。

そういう器材だと、しっかり認識して選択し、使っていく必要がある。

医療器械と同等以上の複雑さがあり、メンテナンスも徹底しなければならない。

手間がかかるのだ。

そういう点でも、生き物くさいといえるかもな・・・。