Av Henry G. Wickes, Jr.
Vad kan vara farligt med en heliumfylld festballong, du frågar? När allt kommer omkring ska ballonger vara roliga, eller hur? Svaret kan överraska dig.
Allmänhetens medvetenhet
De flesta har helt enkelt inte den information som finns tillgänglig för att hjälpa dem att förstå faror som är förknippade med inandning av helium. För flera år sedan ombads jag att undersöka dödsfallet för en tonåring som dog när han andades in helium från ett ballongpåfyllningssystem. Under denna undersökning upptäckte jag den verkliga karaktären av dessa allvarliga – och potentiellt dödliga – faror. Diskussionen här är avsedd att hjälpa läsarna att fatta välgrundade beslut som kommer att förhindra framtida förlust av liv.
Inandning av helium från en ballong
En lite känd aspekt av inandning av helium är hur snabbt du kan förlora medvetandet på grund av kvävning (syrebrist). Under utbytet av gaser i den normala andningsprocessen absorberar blodflödet syre från luft i lungorna, medan koldioxid passerar från blodet till luften. När du håller andan saktar utbytet av gaser, eftersom ”gammal” luft i lungorna inte längre ersätts med ”frisk” luft.
Denna process slutar dock inte omedelbart. Någon tid kommer att gå innan du börjar uppleva allvarlig fysisk nöd. Till exempel skulle du sannolikt ha tid att plocka upp och lägga ner ett föremål, gå över ett rum eller hitta en stol och sitta ner innan du känner dig tvungen att andas igen.
Men när lungorna är fyllda med helium tar en annan process över. Syre avlägsnas faktiskt från blodflödet under utbytet av gaser. Beroende på hur helt syre ersätts med helium kan du förlora medvetandet snabbt och utan varning – du kan bokstavligen misslyckas medan du fortfarande står. Det vanliga resultatet är ett okontrollerat fall som kan orsaka allvarliga skador, även om normal andning återupptas.
Kommersiella ballongpåfyllningssystem
Heliumballongfyllningssystem har blivit populära de senaste åren, och finns ofta i stormarknader, partytillbehörsbutiker och sortimentbutiker. Systemet av ”kommersiellt” typ drivs vanligtvis av en butiksanställd snarare än av en kund. Ibland lånas eller leasas systemet ut till kunden – en metod som ledde till den dödsfall som nämnts tidigare. Ett typiskt kommersiellt system består av en heliumcylinder, avstängningsventil, tryckflödesregulator och tiltventil med ballongadapter.
Ett sådant system är utformat för att snabbt fylla ballonger. Vanligtvis levererar det en maximal heliumgasflöde på cirka fem kubikfot per minut (cfm). Maximalt flöde bestäms av tryck / flödesregulator och cylindertryck – normalt flera hundra pund per kvadrattum (psi).
Inandning av helium från ett kommersiellt system
Försök att andas in helium från ett kommersiellt heliumballongpåfyllningssystem utgör en större risk än att inhalera helium från en ballong. Utöver risken för att passera ut är risken för dödlig skada närvarande. Tyvärr har flera ungdomar dödats när de inhalerar helium f från ett sådant system.
Hur kan en frisk ung person dödas av ett till synes ofarligt ämne, frågar du? Efterdödsundersökningar av offer förklarar vad som händer, medan ingenjörsanalys förklarar hur.
Kemisk reaktion orsakar inte dödliga skador. Snarare är gasstrycket inuti lungorna det medel som kan döda omedelbart. Obduktioner visar att alveolerna (lungsäckarna) i lungorna har brutits. Döden följer omedelbart när offren bokstavligen drunknar i sitt eget blod. Under sådana omständigheter är kardiopulmonell återupplivning ingen nytta.
Gasflöde kontra lungkapacitet
Gasflödeshastighet på 5 cfm motsvarar 2,36 liter per sekund. Även om den individuella lungkapaciteten varierar är en rimlig uppskattning av den totala lungkapaciteten hos en vuxen kvinna 4,5 liter. Denna kapacitet används i beräkningarna som följer.
Enligt mänskliga fysiologiska referenser kan långvarig exponering för en skillnad på 30 millimeter (mm) kvicksilver mellan intrapulmonärt tryck och omgivande kroppstryck vara dödlig. Om trycket ökas till 80 till 100 mm förväntas omedelbar dödsfall. Ett tryck på 80 till 100 mm kvicksilver motsvarar 1,5 till 1,9 psi. För beräkningsändamål används ett mittintervallvärde på 1,7 psi (över atmosfärstryck) som kritiskt värde. Antag dessutom en styv behållare med en volym gas som måste tillsättas för att öka trycket med 1,7 psi.
Beräkningar visar att ytterligare volym som krävs är 0,52 liter. Den minsta tid som krävs för att lägga till denna mängd (därigenom öka trycket med 1,7 psi) från ett ballongpåfyllningssystem bestäms genom att dividera ytterligare volym (, 52 liter) med maximal flödeshastighet (2,36 liter per sekund). Resultatet är 0,22 sekunder.
Eftersom lungorna inte är en styv behållare kan den faktiska tiden för att nå 1,7 psi vara något längre än 0,22 sekunder. Beräkningar visar emellertid tydligt att med tanke på flödeshastigheten och trycket tillgängligt från ett heliumballongfyllningssystem kan mänskliga lungor övertryckas dödligt på en bråkdel av en sekund. Offren har helt enkelt inte tid att reagera.