DUIKCOMPUTERS - HOE HET ZIT

DUIKCOMPUTERS - HOE HET ZIT
by S. Angelini, Ph.D.
Mares S.p.A.
Duikcomputer
• DUIKCOMPUTERS - HOE HET ZIT
Het decompressie-algoritme in een
duikcomputer is een poging om de effecten
van een duik op het lichamelijk lichaam met
behulp van wiskundige modellen te vertalen.
De opname en afgifte van stikstof worden
gesimuleerd aan de hand van een aantal
zogenoemde compartimenten - elk van
deze compartimenten staat voor een groep
weefsels in het lichaam. Er is bijvoorbeeld een
compartiment voor de spieren, één voor de
botten, enz.
De weefsels worden geïdentificeerd door
middel van hun halfwaardetijd1, een
variabele voor de snelheid waarmee stikstof
wordt opgenomen. Het Mares-algoritme is
gebaseerd op tien weefsels met de volgende
halfwaardetijden (in minuten): 2,5, 5, 10, 20,
30, 40, 60, 80, 120 en 240. Weefsels met korte
halfwaardetijden zijn de zogenoemde ‘snelle’
weefsels, weefsels met lange halfwaardetijden
zijn de ‘langzame weefsels’.
Elk weefsel wordt ook aangegeven met een
tweede parameter, de zogenoemde M-waarde2.
Deze waarde is de verhouding tussen de
maximale druk (ook spanning genoemd) ten
opzichte van een omgevingsdruk die een
bepaald weefsel kan verdragen. De term
waarmee de overmatige druk in een weefsel
ten opzichte van de omgevingsdruk wordt
aangegeven, is ‘oververzadiging’.
Waar het op neerkomt, is dat een
duikcomputer de opname en afgifte van
stikstof in elk weefsel bijhoudt op basis van
een tijd-/diepteprofiel en de halfwaardetijd
van elk weefsel. Het bepalende criterium
voor een veilige opstijging is dat geen enkel
weefsel de M-waarde tijdens de duik of bij
het bovenkomen overschrijdt. Indien aan
dit criterium niet wordt voldaan, wordt de
opstijging onderbroken voor één of meer
decompressiestops zodat de stikstof het
lichaam kan verlaten terwijl de duiker op
een diepte zit waar de druk nog wel aan het
criterium voldoet.
In dit artikel wordt beschreven hoe
de stikstofdruk (of weefselspanning)
zich tijdens een duik ontwikkelt en de
decompressieberekening beïnvloedt.
Hiervoor maken we gebruik van de nieuwe
weefselgrafiek in de Icon HD Net Ready 4.0,
die tijdens de duik de evolutie van de spanning
in elk weefsel ‘live’ volgt. Dezelfde evolutie
van de weefselspanning kan achteraf worden
bekeken op een pc of Mac (met respectievelijk
DiveOrganizer of DivesDiary) zodra u de
gegevens van de duik vanaf een compatibele
Mares duikcomputer heeft gedownload.
1
2
2
De tien weefsels worden weergegeven op een
horizontale as - de halfwaardetijden nemen
van links naar rechts toe. Elk weefsel wordt
weergegeven met twee verticale balken. De
hoogte van de linkerbalk staat voor de huidige
belasting op een bepaald moment. De hoogte
van de rechterbalk is de verwachte waarde
na opstijging naar de oppervlakte vanaf de
huidige diepte met een snelheid van 10 meter
per minuut. Dat is erg belangrijk omdat er
tijdens een opstijging nog steeds stikstof
wordt opgenomen. Daar moet uiteraard
rekening mee worden gehouden (wat voor
de hand ligt wanneer u zich bedenkt dat een
opstijging vanaf 40 meter minimaal 4 minuten
duurt, bijna tweemaal de halfwaardetijd
van het snelste weefsel en bijna de gehele
halfwaardetijd van het een na snelste weefsel).
Afhankelijk van de status van het weefsel op
een bepaald tijdstip kan de linkerbalk iets
hoger of lager zijn dan de rechterbalk. De
linkerbalk is hoger indien het weefsel tamelijk
verzadigd is met stikstof en de stikstof tijdens
de opstijging als gevolg van de afnemende
druk zal worden afgevoerd. De balk is lager
indien er nog maar weinig stikstof door het
weefsel is opgenomen en er ondanks de
afnemende druk tijdens de opstijging meer
stikstof zal worden opgenomen dan afgegeven
(elk weefsel zal uiteraard stikstof afgeven als
u maar dicht genoeg bij de oppervlakte bent).
Voor de langzame weefsels helemaal rechts
geldt overigens wel dat het verschil tijdens de
opstijging vanwege de lange halfwaardetijden
nauwelijks waarneembaar is en de twee
balken dezelfde hoogte hebben.
De verticale as van de grafiek wordt
genormaliseerd zodat de M-waarde voor elk
weefsel even hoog is. Vervolgens tekenen we
ter hoogte van deze waarde een horizontale lijn
over de volle breedte van de grafiek. Dit is de
nullijn, dus op 0 meter - aan de oppervlakte.
Zo kunt u de grafiek in één oogopslag
aflezen: als één of meer van de rechterbalken
tijdens de duik boven deze lijn uitsteekt,
wil dat zeggen dat het desbetreffende
weefsel wanneer u op dat moment naar de
oppervlakte opstijgt, niet langer aan het
bepalende criterium voldoet (de M-waarde
is overschreden). Dit houdt dan ook in dat u
verplicht een of meerdere decompressiestops
moet maken, dat wil zeggen dat u enige tijd
onder water moet blijven (op een diepte waar
de druk hoger is dan de omgevingsdruk aan
de oppervlakte en waar nog wordt voldaan
aan het bepalende criterium), zodat het
lichaam enige stikstof kan afgeven en de balk
weer onder de nullijn zakt. Met het oog op de
duidelijkheid wordt de blauwe rechterbalk
ROOD wanneer de nullijn wordt gepasseerd.
Een RODE rechterbalk wil dan ook zeggen dat
een decompressiestop verplicht is. Wanneer
er voldoende stikstof is afgegeven en de balk
weer onder de nullijn zakt, wordt de balk weer
BLAUW.
In de grafiek ziet u boven de nullijn nog een
tweede horizontale lijn - de 3 meter-lijn. Dit is
het bepalende criterium voor een diepte van
3 meter. Zoals we ook al zagen bij de nullijn,
De term halfwaardetijd wil zeggen dat binnen deze tijd de hoeveelheid stikstof in het weefsel met de helft afneemt. Tweemaal de halfwaardetijd
wil zeggen dat de waarde met 75% (50% van de resterende 50%) is afgenomen, driemaal met 87,5%, viermaal met 93,75%, vijfmaal met 96,75%
en zesmaal met 98,44%.
In het Mares RGBM-algoritme zijn M-waarden dynamisch en passen deze zich automatisch aan het profiel aan.
voldoet u als u nu zou opstijgen, al op 3 meter
niet aan het bepalende criterium wanneer een
rechterbalk boven de 3 meter-lijn komt. In
andere woorden, zodra de rechterbalk boven
deze lijn uitkomt, moeten we op 6 meter een
decompressiestop maken.3 Dergelijke lijnen
kunnen ook worden toegepast voor een stop
op 9 meter en dieper, maar om de grafiek
overzichtelijk te houden beperken we ons tot
deze twee lijnen.
lijntje IN de balk staat en het weefsel dus gas
afgeeft (partiële druk van het ingeademde gas
is lager dan de partiële druk in het weefsel), is
de balk zelf GROEN.
Aangezien de M-waarden niet voor elk weefsel
gelijk zijn (snellere weefsels kunnen een
grotere oververzadiging aan dan langzamere
weefsels) en de partiële stikstofdruk aan het
begin van de eerste duik 0,79 bar is (weefsels
zijn in balans met de atmosferische druk
op zeeniveau4), betekent dit dat de balken
links aan het begin van de eerste duik lager
zijn dan de balken rechts5. ‘Eerste duik’
wil in deze context zeggen dat het geen
herhalingsduik is - er is dus geen sprake van
reststikstof vanwege een eerdere duik. Alles
wat hieronder volgt, is ook van toepassing op
herhalingsduiken, uiteraard met het enige
verschil dat niet alle weefsels beginnen met
een ppN2 van 0,79 bar, maar hoger vanwege
de reststikstof van de vorige duik. De grafiek
laat goed zien dat tijdens een herhalingsduik
meer beperkingen gelden dan tijdens een
niet-herhalingsduik: indien er nog stikstof
van een eerdere duik in de weefsels aanwezig
is, bevinden de balken zich aan het begin van
de duik dichter bij de nullijn en is er minder
tijd beschikbaar voordat één van de balken de
limiet passeert.
Wij gaan uit van een duik naar 30 meter met
een duiktijd van 30 minuten en een vierkant
duikprofiel, omdat we zo de diverse aspecten
hierboven het best kunnen beschrijven. Wij
analyseren de verzadigingstoestand van alle
weefsels op 9 specifieke momenten tijdens de
duik. Dit doen we aan de hand van de grafieken
die Icon HD tijdens de duik zelf weergeeft. We
beginnen met de situatie zoals deze aan het
begin van de duik geldt (afbeelding 1). Alle
weefsels zitten ruim onder de nullijn en we
zien ook dat het v voor de partiële druk van het
ingeademde gas gelijk valt met de bovenkant
van elke balk (evenwicht bij atmosferische
omstandigheden). In geval van een nitroxduik
zou het lijntje in de balk vallen - wanneer u
nitrox aan de oppervlakte zou ademen, geeft u
stikstof af.
• VOORBEELD VAN DE
WEEFSELGRAFIEK VOOR EEN DUIK
MET EEN ‘VIERKANT’ PROFIEL
Afbeelding 2: Weefselspanning aan het eind
van de afdaling.
Voor elk weefsel wordt in de grafiek ook
een horizontaal lijntje getoond, dat over
de linkerbalk van elk weefsel heen wordt
geplaatst. De positie van dit lijntje langs de
verticale as is de partiële stikstofdruk in het
ingeademde as. Tijdens een duik ziet u dit
lijntje naarmate de diepte toeneemt/afneemt,
naar boven en naar beneden verschuiven. In
het geval van een gaswissel, bijvoorbeeld van
lucht naar 80% nitrox, zakt het lijntje flink naar
beneden.
De positie van dit lijntje langs de verticale as
speelt een belangrijke rol om te begrijpen
wat zich in de weefsels afspeelt - de afstand
tussen het lijntje en de bovenkant van de balk
is het verschil in partiële stikstofdruk in het
weefsel en het ingeademde gas, de drijvende
kracht achter de gasuitwisseling dus. Dit wordt
ook de drukgradiënt genoemd. Indien deze
twee waarden ver uit elkaar liggen, wordt er
veel gas opgenomen of afgegeven (binnen de
beperkingen van de halfwaardetijd). Indien
de twee waarden dicht bij elkaar liggen, is
het weefsel bijna in balans. Voor een betere
interpretatie van de grafiek is de balk zelf
GEEL wanneer het lijntje BOVEN de balk staat
en het weefsel dus gas opneemt (partiële
druk van het ingeademde gas is hoger dan
de partiële druk in het weefsel); wanneer het
zien ook dat de lijntjes van de stikstofdruk in
het ingeademde gas zich naar boven hebben
verplaatst - dit geeft aan dat het gas in de
weefsels wordt gedrukt met een snelheid die
in verhouding is met de afstand tussen elk
lijntje en de bovenkant van de balk.
Bij een constante diepte neemt de snelheid
waarmee een weefsel gas opneemt, in de loop
van de tijd steeds verder af, aangezien het
verschil in druk tussen het ingeademde gas
en de weefselverzadiging minder wordt. Dit
is ook in de grafiek te zien omdat het lijntje
van de ingeademde stikstofdruk op zijn plaats
blijft (de diepte is immers constant) en de
balk hoger wordt naarmate er stikstof wordt
opgenomen - de twee komen dichter bij elkaar.
Indien u lang genoeg op een constante diepte
blijft, bereikt de balk het lijntje6 en wordt er
geen gas meer overgedragen: het weefsel is
in balans (of verzadigd). In afbeelding 5 verder
naar onder zien we dat na 30 minuten op 30
meter de 2,5 en 5 minuten-weefsels inderdaad
verzadigd zijn, terwijl de langzamere weefsels
dat punt nog lang niet hebben bereikt.
Afbeelding 1: Weefselspanning aan het begin
van de duik.
In afbeelding 2 zien we de situatie aan het
eind van de afdaling: de balken zijn iets
hoger omdat er tijdens de anderhalve minuut
durende afdaling stikstof is opgenomen. We
In afbeelding 3 zien we de situatie bij minuut
18, net voordat de nultijd is verstreken: het
snelste weefsel is zo goed als verzadigd (het
lijntje en de bovenkant van de balk vallen
samen), terwijl er in de zeer langzame
weefsels nauwelijks iets is veranderd. Maar
wat hier het meest opvalt, is dat de rechterbalk
van het derde weefsel bijna de horizontale lijn
raakt. En zoals we in afbeelding 4 kunnen zien,
Gaat u duiken in een bergmeer, dan is de atmosferische druk lager dan op zeeniveau - de duikcomputer past dit automatisch aan. De
M-waarden voor dergelijke duiken veranderen ook en moeten handmatig worden aangepast: u moet de overeenkomstige hoogteklasse in de
duikcomputer selecteren.
5
Aangezien de M-waarde langs de verticale as voor alle weefsels gelijk is ingesteld, is de aanvankelijke hoogte van de balken de hoogte van de
nullijn gedeeld door de M-waarde van het weefsel zelf.
4
3
Duikcomputer
gaat het lijntje vervolgens over deze limiet
heen.
Afbeelding 4: Weefselspanning aan het begin
van een decompressieverplichting.
Afbeelding 3: Weefselspanning aan het eind
van de nultijd.
In afbeelding 4 is het derde weefsel de nullijn
gepasseerd. Zoals eerder uitgelegd betekent
dit dat dit weefsel indien er nu een opstijging
naar de oppervlakte wordt gemaakt met
een snelheid van 10 meter per minuut, niet
langer voldoet aan het bepalende criterium
en er dus nu sprake is van een verplichte
decompressiestop. Dit wordt duidelijk
aangegeven - de balk verandert van blauw
in rood. Wat ook interessant is, is dat de
linkerbalk van het tweede weefsel ook de
limiet is gepasseerd, maar dit weefsel zal
voldoende stikstof afgeven tijdens een normale
opstijging en nog altijd voldoen aan het
bepalende criterium.
We stijgen nu op naar de diepte van de
diepe stop (afb. 6): we zien dat de eerste
vier weefsels stikstof afgeven onder een
waarneembare gradiënt (afstand van de
bovenkant van de balk tot het lijntje). Het vijfde
weefsel neemt nog altijd stikstof op, maar heel
langzaam. Pas vanaf het zesde weefsel is er
een aanzienlijke gradiënt voor het opnemen
van stikstof. Dit is het 40 minuten-weefsel
- met een diepe stop van twee minuten zal
de verzadigingstoestand dan ook nauwelijks
veranderen. Maar tijdens de 2 minuten kunnen
de snelste (en ook meest gevoelige) weefsels
een flinke hoeveelheid stikstof afvoeren bij
een relatief hoge omgevingsdruk en kan de
vorming van microbellen worden beperkt.
We gaan nu kijken naar de situatie aan het
eind van de bodemtijd op 30 meter (afb. 5):
we zien dat 5 lijntjes niet aan het bepalende
criterium voldoen. Opvallend is dat de eerste
twee weefsels, nu beide verzadigd bij een
absolute druk van 4 bar, voldoende stikstof
afgeven tijdens de opstijging en dus niet in
strijd zijn met het bepalende criterium. In
andere woorden, in het geval van een duik naar
30 meter zullen de eerste twee weefsels nooit
de beperkende factor zijn. Ook zien we dat een
afname van de diepte met 0,5 meter voor de
eerste twee weefsels voldoende is om weer
stikstof af te geven - logisch want deze raakten
verzadigd op 30 meter diepte en de minste
daling van de druk zorgt ervoor dat het lijntje
weer onder de bovenkant van de balk zakt.
Afbeelding 6: Weefselspanning aan het begin
van een diepe stop.
Vanuit het perspectief van het algoritme is
een diepe stop tijdens de opstijging bij dit
profiel een voordeel. Dit wordt duidelijker in
afbeelding 7, waarin de weefselverzadiging
aan het einde van de diepe stop wordt getoond:
de groene balken zijn aanzienlijk lager, terwijl
de gele balken nauwelijks enige verandering
laten zien.
Afbeelding 5: Weefselspanning aan het begin
van de opstijging.
6
4
Het punt van drukbalans wordt asymptotisch bereikt, maar wij gaan er hier vanuit dat dit binnen 6 halfwaardetijden gebeurt.
• VOORBEELD VAN EEN
WEEFSELGRAFIEK VOOR EEN
DUIKPROFIEL MET EEN WISSEL
NAAR EEN DECOMPRESSIEGAS MET
EEN HOOG ZUURSTOFPERCENTAGE.
Afbeelding 8: Weefselspanning aan het begin
van de decostop.
In afbeelding 9 wordt de situatie aan het eind
van de decostop weergegeven: alle blauwe
balken zitten nu onder de limiet. Maar er is
geen veiligheidsmarge - de balken voldoen
krap aan het criterium voor een veilige
opstijging. Het is dan ook verstandig om altijd
een veiligheidsstop van 3-5 minuten te maken
op 3-5 meter, zelfs aan het eind van een
decompressieduik.
In de afbeeldingen 10 en 11 is sprake van
een echte duik waarbij een gaswissel van
lucht naar 80% nitrox werd uitgevoerd.
We zien de weefselspanning net voor
en net na de gaswissel. Het is duidelijk
waarom een decomengsel met een hoog
zuurstofpercentage gunstig is. De partiële
stikstofdruk in het ingeademde gas daalt
aanzienlijk en niet alleen geven twee extra
weefsels gas af in plaats van dat zij dit
opnemen, maar ook de drukgradiënt voor
de afgifte is aanzienlijk toegenomen in de
weefsels die al stikstof afgaven.
Afbeelding 7: Weefselspanning aan het einde
van een diepe stop.
We gaan door naar de diepte van de decostop
(afb. 8) en zien dat alle weefsels behalve het
langzaamste weefsel, stikstof afgeven en
5 weefsels nog altijd niet voldoen aan het
bepalende criterium.
Afbeelding 10: Weefselspanning net voor een
gaswissel
Afbeelding 9: Weefselspanning aan het eind
van de decostop.
5
Duikcomputer
Afbeelding 11: Weefselspanning net na een
gaswissel
In afbeelding 12 wordt voor dezelfde duik
de weefselverzadiging aan het eind van de
verplichte decompressiestop getoond en in
afbeelding 13 de weefselverzadiging 5 minuten
later. De balken worden kleiner en hoe verder
deze onder de onderste horizontale lijn
zakken, hoe veiliger het is.
Afbeelding 13: Weefselverzadiging 5 minuten
na het eind van de decoduik.
Mares S.p.A. - Salita Bonsen, 4 - 16035 RAPALLO - ITALIË - Tel. +39 01852011 - Fax +39 0185201470
www.mares.com
04/14 - Artbook 10337/14
Afbeelding 12: Weefselverzadiging aan het eind
van de decoduik.

Download Report