スキューバのしくみ

海洋生物画像ギャラリー 写真提供：NOAA / Dept。of Commerceスキューバダイバーになるには、10歳以上で、オープンウォーター認定コースを受講する必要があります。海洋生物の写真をもっと見る。

1943年、有名な海洋学者ジャッククストーは、エミールガニアンとともに、より一般的にはスキューバ（自給式水中呼吸器）と呼ばれるアクアラングを発明しました。）。スキューバはダイバーをより機動性のあるものにし、海の探検に革命をもたらしました。それ以来、スキューバテクノロジーの多くの進歩により、機器はより使いやすく、より安全で、より手頃な価格になり、多くの人々がこの魅力的な冒険を楽しむことができるようになりました。Professional Association of Diving Instructors（PADI）によると、毎年100万人近くがレクリエーションスキューバダイビングの認定を受けています。週末の外出で、沖合の難破船やサンゴ礁を探索したり、サメ、イルカ、クジラなどの生き物に会ったり、エキゾチックな場所へのダイビング休暇を長くしたりできます。

この記事では、水中の世界を見て、スキューバダイビング器材を調べ、あなたの体が水中環境にどのように反応するかを探ります。また、このスポーツに参加するために何をする必要があるかを知ることができます。

水中環境は人間にとって敵対的であり、呼吸、温度制御、視界、浮力に関してスキューバダイバーに独特の課題をもたらします。スキューバダイビングに必要な基本的な設備は、水中環境に対処することを可能にします。合計で、60〜75ポンド（27〜34 kg）の機器を水に出し入れします。

機器を詳しく見てみましょう。まず、温度と浮力を制御するために何が必要かを調べます。

1. ウェットスーツ、ドライスーツ、浮力制御
2. スキューバ呼吸器
3. ダイビングの物理学、生理学および危険
4. スキューバダイビングが体に及ぼす影響
5. スキューバ：追加機器
6. スキューバトレーニング

水中を暖かく保つために、ダイバーはウェットスーツまたはドライスーツのいずれかの断熱スーツを着用します。ウェットスーツは、スーツの絶縁ゴムとあなたの体の間に薄い水の層を閉じ込めます。あなたの体の熱は水を暖め、それはあなたを暖かく保ちます。ウェットスーツはぴったりとフィットする必要があります（緩いウェットスーツは常に冷水に漏れます）。ウェットスーツは、短い（腕と胴体のみをカバーする）または全身の長さで提供されます。

ウェットスーツとは対照的に、ドライスーツは二重壁の素材でできており、層間に断熱スペースがあります。首、手首、足首にぴったりとフィットし、水漏れを防ぎます。空気は水よりも断熱性が高く、下着を着用できるため、体を暖かく保ちます。

ウェットスーツとドライスーツのどちらを選択するかは、ダイビング中に遭遇する水温によって異なります。

• 素肌またはナイロンウェットスーツ-華氏82〜90度（摂氏28〜32度）
• ショートウェットスーツ-78〜90 F（25〜28 C）
• 全身ウェットスーツ-68〜85 F（20〜29 C）
• ドライスーツ-72F（22 C）未満

ウェットスーツとドライスーツには、手袋、ブーツ、ベスト、フードなどのアクセサリーもあります。

水中での浮力制御では、ダイビングプランで設定された事前に決定されたレベルで深度を制御することが重要です。そうするために、あなたはあなたの浮力、あなたにかかる水の上昇力を制御することができなければなりません。浮力は、物体の上部と下部の圧力差によって引き起こされます。これは、オブジェクトの重量と密度に関連しており、オブジェクトによって押しのけられた水の重量を決定します。

前面（左）と背面（右）を示す浮力制御装置

浮力を制御するために、ダイバーは浮力補償装置（BC）とも呼ばれる浮力制御装置（BCD）と鉛の重りを使用します。BCDは、コーティングされたゴム製ブラダーで構成されたベストであり、レギュレーターの最初のステージから直接、またはインフレーションチューブを介して口から、低圧の空気で膨張または収縮させることができます。BCDには通常、エアシリンダーを保持するためのバックパックタイプのハーネスがあり、フロントカラー、ベスト、バックマウントのスタイルがあります。BCDには、機器用のポケットがいくつか含まれています。

ウェットスーツ自体は浮力があるため、この浮力に対抗するためにウェイトを追加する必要があります。おもりは、ダイバーが着用する別々のベルトに取り付けることができます。おもりはBCDのポケットに挿入することもでき、一部の新しいBCDにはおもりベルトが組み込まれています。

スキューバ愛好家は、崖のダイビングが彼らの路地のすぐ上にあることに気付くことがよくあります。この大胆でエキサイティングなアドベンチャースポーツの詳細については、ディスカバリーチャンネルのフィアレスプラネットからのこの素晴らしいクリフダイビングの記事と見事なビデオをチェックしてください。

それでは、水中での呼吸を見てみましょう。

典型的なレクリエーションスキューバダイバーは、圧縮空気（78％窒素、21％酸素）またはナイトロックスと呼ばれる酸素が豊富な窒素-酸素の組み合わせ（64〜68％窒素、32〜36％酸素）のいずれかを呼吸します。ガスはあなたが背負っているシリンダーに含まれています。一般的なシリンダーはアルミニウム製で、重量は約31ポンド（14 kg）空で、80立方フィート（2,265 L）の空気を3000ポンド/平方インチ（psi）、つまり204気圧（ATM）で保持します。この量のガスは電話ブースをほぼ満たし、重量は約7ポンド（3.2 kg）になります。

スキューバガスボンベ

スキューバレギュレーター、第2段階（左）と第1段階（右）を示しています

高圧が肺に損傷を与えるため、タンクから直接呼吸することはできません。そのため、シリンダーにはレギュレーターが取り付けられています。レギュレーターは2つのことを行います。タンクからの圧力を安全なレベルまで下げて吸入することと、オンデマンドで空気を供給することです。これらのタスクを実行するために、規制当局には2つの段階があります。

• 第1段階-第1段階はシリンダーに取り付けられます。タンクからの圧力（3000psiまたは204ATM）を中間圧力（140psiまたは9.5ATM）に下げます。
• 第2ステージ-第2ステージは、ホースによって第1ステージに接続されています。圧力を中間圧力から周囲水圧（深さに応じて1〜5 ATMなど）に下げます。第2段階では、吸入した場合（通常の操作）または継続的に（緊急操作）のいずれかでのみ空気を供給します。

第1段階は、高圧チャンバーと中圧チャンバーで構成され、バルブとダイヤフラムの組み合わせ、または周囲の水圧と接触するピストンのいずれかによって互いに分離されています。高圧チャンバーはシリンダーから直接空気を受け取り、中圧チャンバーはダイヤフラムまたはピストンを介して周囲の水圧と接触します。システムは次のように動作します。

1. 吸入すると、中圧チャンバー内の圧力が周囲の水圧より低くなります。
2. 水圧が内側に押し出され、バルブまたはピストンが開きます。
3. オープンバルブは、高圧チャンバーと中圧チャンバーを接続します。
4. 空気は高圧室から中圧室に流れ込み、それによって中圧室の圧力が上昇します。
5. 中圧チャンバー内の圧力が周囲の水圧と等しくなると、バルブまたはピストンが閉じます。
6. もう一度吸入すると、このプロセスが繰り返されます。

通常、第1ステージには、第2ステージだけでなく、追加の第2ステージ、タンク圧力計、浮力制御装置（BCD-これについては後で詳しく説明します）などの他のデバイスにつながるホース付きのポートがいくつかあります。

規制当局の第2段階の内部

規制当局の第2段階は、次のもので構成されます。

• 周囲の水圧と接触する外側のゴム製ダイアフラムを備えたプラスチックチャンバー
• パージボタン
• 可動レバーに接続されている内部バルブ
• 排気バルブ
• マウスピース

第2ステージは、ホースによって第1ステージの中圧チャンバーに接続されています。これが第2段階の動作方法です。

1. 吸入すると、第2段階の圧力が周囲の水圧より低くなります。
2. 水圧がダイヤフラム膜を押し込み、レバーを動かします。
3. レバーの動きにより、インレットバルブが開きます。これにより、空気が第1段階から第2段階に流れ込み、マウスピースを通って肺に流れ込みます。
4. 息を吐くと、第2段階の圧力が周囲の水圧を超えて膜を押し出します。
5. メンブレンが離れ、レバーが通常の位置に戻り、インレットバルブが閉じます。
6. 増加した第2段階の圧力により、排気バルブが開き、呼気が第2段階から排出されます。
7. 再び吸入すると、排気バルブが閉じ、プロセスが繰り返されます。

レギュレーターは、さまざまなバルブやメンブレンの動きを妨げ、部品を腐食させる塩水、沈泥、破片を除去するために、ダイビングのたびに淡水で洗浄する必要があります。規制当局はまた、少なくとも年に1回はサービスを受ける必要があります。レギュレーターは最も重要な機器の1つであるため、多くのダイバーは、レギュレーターが正常に機能し、適切に保守されていることを確信できるように、（家賃ではなく）独自のレギュレーターを購入することを選択します。

呼吸装置の最後の部分は、緊急または代替の空気供給を含む付属品です。それらには次のものが含まれます。

• ポニータンク-これらはメインシリンダーにストラップで固定される小さなシリンダーです。ポニータンクには空気が入っており、独自のレギュレーターがあります。それらは、かなり深い深さからの上昇など、多くの緊急事態に十分な空気を提供します。
• スペアエアユニット-スペアエアユニットには、オン/オフバルブに直接組み込まれたレギュレーターがあります。軽量でBCDのポケットに入れて持ち運びできます。それはあなたが浅い深さから上昇することを可能にするのに十分な空気だけを提供するように設計されています。
• シュノーケル-これは、一端にマウスピースが付いた、小型のJ字型の軽量呼吸チューブです。マスクに付けます。水面にいるとき、シュノーケルはあなたがうつ伏せに泳いでいるときに外気を呼吸することを可能にし、それによってタンクの空気を節約します。

水中では、体は圧力と温度という2つの主要な問題に対処する必要があります。圧力は、血液や組織に溶ける窒素ガスと酸素ガスの量に影響を与えます。圧力は耳や副鼻腔にも影響します。水が体温を吸収する能力は、体温を低下させ、低体温症のリスクをもたらす可能性があります。

問題：圧力下の溶存ガス
私たちが呼吸する空気は、ほとんどが窒素（78％）と一部の酸素（21％）の混合物です。空気を吸い込むと、体は酸素を消費し、その一部を二酸化炭素に置き換え、窒素には何もしません。通常の大気圧では、血液や組織の体液部分に窒素と酸素が溶け込んでいます。あなたが水中に降りるにつれて、あなたの体への圧力が増加するので、より多くの窒素と酸素があなたの血液に溶けます。酸素の大部分は組織によって消費されますが、窒素は溶解したままです。窒素圧の上昇はあなたの体に2つの問題のある影響を及ぼします：窒素中毒と残留窒素。

まず、窒素分圧が高レベルに達すると、通常は約100フィート（30 m）以上の深さに達すると、窒素中毒と呼ばれる陶酔感を経験します。陶酔感は、歯科医や麻酔科医があなたに亜酸化窒素（笑いガス）を与えたときに経験するようなものです。窒素中毒はあなたの判断力を損ない、リラックスしたり眠くなったりする可能性があります。つまり、楽器やダイビング仲間を無視し始め、溺れることさえあります。麻酔は突然警告なしに起こりますが、圧力が下がると窒素が溶液から出始めるので、浅い深さまで上昇することで軽減できます。

第二に、組織内の過剰な窒素の量は、潜る深さとそれらの深さで過ごす時間に依存します。組織内の過剰な窒素である残留窒素を体から取り除く唯一の方法は、表面に上昇することです。これにより、圧力が解放され、窒素が溶液から出てきます。ゆっくりと上昇すると、窒素はゆっくりと溶液から出てきます。ただし、水面に到達した後もシステム内に残留窒素が残っているため、次のダイビングの前にリラックスして、再度ダイビングする前に残留窒素を取り除く時間を体に与える必要があります。

対照的に、あなたが急速に上昇する場合、窒素はあなたの血液から素早く出て、泡を形成します。炭酸飲料の缶を開けるようなものです。高圧ガスのヒスノイズが聞こえ、ガスによって引き起こされた気泡が溶液から急速に出てくるのがわかります。これはあなたの血液や組織で起こることです。減圧症または「曲がり」として知られる状態である窒素気泡がシステム内に形成されると、それらは小さな血管を塞ぎます。これは、心臓発作、脳卒中、肺の血管の破裂、関節痛につながる可能性があります（減圧症の最初の症状の1つは、手足の「うずき」感覚です）。

減圧症を回避する最善の方法は、ダイビングテーブルが提供する「減圧なし」の深度とボトムタイムを順守することにより、残留窒素を最小限に抑えることです。「減圧なし」の制限に違反した場合は、窒素がゆっくりとシステムから排出されるように、事前に設定された深さ（ダイビングテーブルで決定）でさまざまな時間、水中に長く留まる必要があります。限られた空気供給を扱っているため、これは問題を引き起こす可能性があります。減圧ガイドラインを無視すると、「曲がり」が発生し、減圧チャンバーに空輸し、緊急の病状で減圧する必要があります。それは生命を脅かす状況です。

圧力下の窒素について話しましたが、酸素はどうですか？

高圧酸素は、けいれん、発作、溺死を引き起こす可能性があります。酸素中毒は、警告なしに迅速に発生します。圧縮空気を呼吸しているほとんどのダイバーにとって、これは、水面下約212フィート（65 m）に達するまで発生しません。通常、「減圧なし」の制限よりも深くなります。ただし、ナイトロックスを呼吸しているダイバーの場合、ガス混合物の酸素分圧が高いため、酸素毒性は浅い深度で発生します。酸素中毒を回避するための最善のアドバイスは、深度制限を認識し、それに固執することです。

圧力下のガスに関する最後の注意事項：ダイビング中は常に肺に自由に出入りする必要があります。上昇中に息を止めると、内部のガスが膨張し、肺の循環を遮断したり（塞栓症）、肺を破裂させたり（気胸）する可能性があります。したがって、スキューバギアから呼吸している間は、絶対に息を止めないでください。

耳と副鼻腔
頭と頭蓋骨の中には、空間、骨自体の副鼻腔、外耳道の空気ポケットがあります。水中に降りると、水圧がこれらの空間の空気を圧迫し、頭と耳に圧迫感と痛みを引き起こします。鼻孔を閉じたり、鼻をやさしく吹いたりするなど、さまざまな方法でこれらの空間の圧力を均等にする必要があります。適切に均等化されていれば、副鼻腔は圧力の上昇に問題なく耐えることができます。ただし、風邪、インフルエンザ、またはアレルギーによって引き起こされる副鼻腔のうっ血は、圧力を均等にする能力を損ない、鼓膜に損傷を与える可能性があります。

低体温症体温
より低い水温は体から熱を引き出します。低体温症を避けるために、適切な熱保護（ウェットスーツまたはドライス​​ーツ）を用意することが重要です。震えは、体温の低下に対する体の反応であり、低体温症の最初の症状の1つです。震え始めたらダイビングを終了する必要があります。

その他のリスク水中での運動量の
増加は、倦怠感、脱水症状、腸または骨格筋のけいれんを引き起こす可能性があります。ダイバーは自分の物理的な限界を認識し、限界を押し上げてはなりません。

スキューバダイビングには多くのリスクが伴いますが、新しいダイバーは適切な教育とトレーニングを通じて危険を最小限に抑えることができます。オープンウォーター認定プログラムは、ダイビングの生理学、ダイビングの危険性、安全なダイビングの実践に重点を置いています。訓練を受けたダイバーは、健康上のリスクを最小限に抑えながら安全にスポーツを楽しむことができます。

ダイバーには、情報を提供する多数のゲージがあります。通常、彼らはシリンダー内の気圧を知らせるゲージ、深さを知らせるゲージ、そしてナビゲーション用のコンパスを持っています。これらのゲージは、多くの場合、BCDにクリップする単一のコンソールに配置されます。さらに、一部のダイバーは、深さと許容されるボトムタイムを追跡するために、手首にダイブコンピューターを携帯している場合もあります。ダイブコンピューターは、ダイブプランでプログラムされたバッテリー駆動の マイクロプロセッサーで構成されています。コンピューターは深度と時間を追跡し、ダイバーの許容ボトムタイムを1秒間に約200回計算します。

情報ゲージ（左）と手首に装着したダイブコンピューター（右）

視力と移動
ダイビングをするときは、マスクを着用して、水から鼻を見ることができるようにします。マスクは、片面プレートまたは両面プレートにすることができ、着用するダイバー向けにカスタマイズされた処方レンズで作成できます。眼鏡。

ダイバーのマスクとフィン

水中で簡単に泳ぐには、足にひれを付けます。フィンには、フルフィートとハーフフィートのデザインを含むさまざまなスタイルと色があります。

ダイブナイフ

アクセサリ
次のアクセサリを持ち運ぶこともできます。

• ダイブナイフ-機器が絡まった場合にダイバーが自由に切断するために使用する小さなナイフ
• ダイブスレートボード-書くための小さなボードで、ダイバーが互いに通信する必要がある場合に使用されます（一部のダイブボードは実際にはマグナドゥードルです）。
• ダイブライト-水中の物体を照らすための懐中電灯
• 安全フロート-水面に留まり、通過するボート乗りに水面下にダイバーがいることを警告するラインとダイブフラグが付いたフロート
• 信号装置-ホイッスルやエアホーンなどの装置。ダイバーがパートナーやダイビングボートから離れた場合に、水面で自分自身に注意を引くために使用します。

また、機器を修理するためのさまざまなアイテム、ダイビングの計画と記録のための本、怪我を治療するための応急処置キットを含むダイビングキットをボートに置いておくこともできます。

スキューバダイビングのトレーニングをするには、適度に体調が良い必要があります。トレーニングの前に健康診断と医師との話し合いを持っていても害はありません。最初のステップは、オープンウォーター認定コース（PADIまたはNAUI）を受講することです。このコースでは、10歳以上である必要があります。コースの内容：

オリエンテーション-スポーツの基本的な紹介を受ける

アカデミックトレーニング-ダイビングの生理学と危険性、スキューバ機器、安全性、ダイビングテーブルの使用、計画と緊急時の手順について学びます

限られた環境でのスキルトレーニング-プールやその他の限られた水域でダイビングスキルを練習する

• 水で満たされたマスクをクリアします
• レギュレーターが口から出てきたら、レギュレーターを回収します
• 水中で機器の着脱
• 中性浮力技術を実行する
• 適切な重み付けを確立する
• 制御された緊急上昇を行う
• バディの空気供給から呼吸する

オープンウォータースキル-オープンウォーター環境（川、採石場、湖、海）で同じスキルを示します。オープンウォータートレーニングの一環として、少なくとも4回のオープンウォーターダイビングを行います。

ダイビング器材をレンタルするには、オープンウォーター認定カードが必要です。認定を更新する必要はありませんが、長い間ダイビングをしていない認定ダイバーには、リフレッシャーコースをお勧めします。

オープンウォーター認定後、いくつかのレベルでさらにダイビングトレーニングを行うことを決定できます。

アマチュアレベル

• 上級訓練
• レスキューダイビング

• マスタートレーニング
• ダイブマスター
• インストラクター
• マスタースキューバトレーナー

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その他のすばらしいリンク

• NOAAダイビングサイト
• ダイビング医学オンライン
• クストー協会
• NAUIオンライン
• NewDiver Online：ダイビング情報を学ぶ