11 mrt 2020 | Verhaal

Veilig urenlang onzichtbaar duiken

Sportduiken is populair. Met de fles op de rug een uurtje kijken wat er onder water te zien is. Dat er daarbij belletjes ontstaan is niet erg. Een bijzondere groep duikers wil het anders: de tactische duikers van de Special Forces van de Koninklijke Marine. Ze willen lang zonder ontsnappende luchtbelletjes onder water blijven.

Thijs Wingelaar, duikarts bij de marine, heeft voor zijn promotieonderzoek in kaart gebracht hoe lang de kikvorsmannnen van de Marine veilig en onzichtbaar onder water kunnen blijven. Ze mogen daarbij dus geen spoor van belletjes achterlaten, anders is de vijand hen zo op het spoor. Hij verdedigde zijn proefschrift op dinsdag 10 maart. Om zijn onderzoek te begrijpen is een elementair lesje scuba-duiken van belang. Scuba is de afkorting voor self contained underwater breathing apparatus, de meeste hobbyduikers gebruiken deze methode. Ze hangen een fles met perslucht (zuurstof en stikstof) op hun rug en gaan maximaal een uurtje te water. Ze ademen lucht uit de fles in en de uitgeademde lucht baant zich een weg als luchtbellen naar boven. Simpel en goedkoop, de flessen worden gewoon met buitenlucht gevuld.

Thijs Wingelaar
Thijs Wingelaar

Zuurstof rebreather

Dat kan beter met een duikuitrusting die door het leven gaat als een ‘zuurstof rebreather’. De duiker gebruikt dan de uitgeademde lucht opnieuw. De ingeademde lucht bestaat bij een rebreather voor 100 procent uit zuurstof, de uitgeademde lucht voor 96 procent. Er wordt kooldioxide uitgeademd. De rebreather filtert het kooldioxide eruit en de rest gaat het duiksysteem weer in. De duiker kan veel langer onder water blijven en er ontsnappen geen bellen meer naar de oppervlakte. Een extra voordeel is dat duiken met pure zuurstof korte metten maakt met decompressieziekte (caissonziekte), de verplichte hersteltijd na een duik.

Longschade

Wingelaar heeft met zijn onderzoek bepaald hoe lang de marineduiker met pure zuurstof veilig onder water kan blijven. Het probleem is dat het inademen van pure zuurstof schadelijk is voor de longen. In de buitenlucht zit 21 procent, precies goed, het leven zoals wij dat kennen heeft zich hierop ingesteld, meer is niet wenselijk. Wingelaar heeft in zijn proefschrift onderzocht of een analyse van de uitgeademde lucht van een duiker, voorspelt of er schade aan de longen en het lichaam dreigt. Hij concludeert: “Zowel met moleculaire gasanalyse en een ‘elektronische neus’ (eNose) is in de uitgeademde lucht de giftigheid van zuurstof in de longen te meten na het duiken met zuurstofrijke mengsels. Dit lijkt vele malen nauwkeuriger dan de huidige methode.”

eNose

De moleculaire gasanalyse maakt het mogelijk om op moleculair niveau uit te splitsen welke stoffen in de uitgeademde lucht zitten. Dit is echter een kostbare en tijdrovende techniek. Daarom heeft Wingelaar ook een ‘elektronische neus’ (eNose) gebruikt, die in real-time mogelijk maakt de lucht te analyseren via patroonherkenning. Middels een complexe analysetechniek is Wingelaar erin geslaagd als eerste ter wereld de uitkomst van een eNose sensor te koppelen aan gegevens uit de moleculaire gasanalyse. Dit laatste is een grote stap voorwaarts in het analyseren van uitgeademde lucht. Zijn conclusies zijn relevant voor alle mensen die regelmatig worden blootgesteld aan hoge concentraties zuurstof, stelt de promovendus. In het ziekenhuis zijn dat patiënten die worden behandeld met ‘hyperbare zuurstoftherapie’, bijvoorbeeld bij slecht genezende wonden ten gevolge van suikerziekte of na bestraling. Het Amsterdam UMC heeft een zogenoemde hyperbare tank waarin deze patiënten een tijdje plaatsnemen. Buiten het ziekenhuis is dit onderzoek waardevol voor alle beroepsduikers die met verhoogde concentraties zuurstof duiken. Het proefschrift is hier te lezen.

Tekst: Marc van den Broek
Foto: Koninlijke Marine