皆さんこんにちは!
航空業界では、医学的な症状の一つに『低酸素症』というものがあります。
低酸素症というのは、体が生命活動を維持するために必要な酸素を十分に確保できていない状態のことを言います。
これがいかに危険であるのか?対策、有効な訓練はあるのでしょうか?
低酸素症のメカニズムと危険性
一言でいうと: 酸素が不足すると、特に脳や心臓といった酸素消費の多い臓器の機能が急速に低下し、命に関わる危険な状態になります。
主な原因(酸素が足りなくなる経路):
- 吸入酸素の不足(低酸素性):
- 空気中の酸素濃度が低い場合。(例:高山病、密閉空間、換気不足)
- 酸素運搬能力の低下(貧血性):
- 血液中の酸素を運ぶ成分(ヘモグロビン/赤血球)が足りない場合。(例:重度の貧血、一酸化炭素中毒)
- 血流の低下(循環器性):
- 心臓の働きが悪く、酸素を乗せた血液が全身にうまく送れない場合。(例:心不全、ショック状態)
- 細胞の酸素利用障害(組織中毒性):
- 酸素があっても、細胞がそれを利用できない場合。(例:シアン化物中毒)
初期症状と進行:
低酸素症は、特にパイロットの訓練などで重要視されており、異常を早期に認識し、適切な対処(酸素吸入など)を行うことが極めて重要です。
最後の防衛線を強化
NTSBは、2014年にカリブ海上空で迎撃されたTBM700の反応のない操縦士と操縦資格を持つ乗客の画像を検閲した。クレジット: NTSB/USAF航空州兵
2023年6月4日の午後、航空管制官は、首都上空34,000フィートで巡航飛行中の通信不能状
態のセスナ・サイテーションVを迎撃するために派遣された米空軍のF-16戦闘機から、
あまりにもよくある報告を受けたのです。機体自体は無事に見えるが、パイロットは座席に
崩れ落ちているという。パイロットと3人の乗客を乗せた双発ビジネスジェット機は、自動
操縦で飛行していたが、その後燃料切れとなり、バージニア州の田園地帯にほぼ垂直降下
しながら墜落。生存者はいませんでした。機体の与圧システムが原因不明で故障し、運航者
が予備の酸素補給を行っていなかったことから、高度関連の低酸素症が原因である可能性が高いとみられています。
9か月前の2022年9月4日、バルト海上空3万6000フィートで、フランスの戦闘機パイロ
ットが連絡不能のサイテーションIIを迎撃した際に、不気味なほど似た光景が繰り広げら
れました。ドイツの調査官によると、パイロットが撮影した写真には「無傷の機体と、左席
に搭乗した意識不明のパイロット」が写っていたとのことです。その後、ビジネスジェット
は燃料切れで墜落し、パイロットと乗客3人は全員死亡しました。ドイツ事故調査局
はまだ最終報告書を発表していませんが、与圧の問題による高度関連の低酸素症が主要な
要因となる可能性が高いでしょう。調査で撮影された迎撃写真には、パイロットの酸素
マスクが「使用されず、所定の位置にぶら下がっている」様子が写っていました。
メーカー各社は、常に存在する高高度低酸素症の脅威に対し、自動緊急降下モードや自動
着陸システムといった最新航空電子機器の技術的解決策によって対処するようになってい
るものの、従来の航空機の大部分は、他のあらゆる安全策が機能しなくなった場合の最後の
砦として、依然としてパイロットに頼っています。これは、民間パイロットがこの脅威に
対処するための十分な訓練を受けているかどうかという、古くからある疑問を再び浮上さ
せます。あらゆる兆候から見て、一般航空(ジェネアビ)のパイロットが18,000フィート
以上を飛行するますます高性能な航空機へと移行するにつれて、この問題への関心が高ま
っており、FAAが酸素補給を義務付ける高度以下の高度では、軽度の低酸素症でさえも有害
な影響をもたらすことをパイロット全体がより認識し始めています。
FAAのポータブル低酸素訓練施設。提供:FAA
サイテーションVの墜落事故は、この問題への関心を新たに引き起こした。その理由の一つ
は、この航空機が米国で最も安全な空域であるワシントンD.C.の真上を単独で飛行し、近く
のアンドルーズ統合基地から緊急発進した戦闘機が追跡中に超音速まで加速し、窓ガラスを揺さぶり神経を刺激したためです。
5月に発表された最終報告書において、NTSBは、テネシー州エリザベスタウンからニューヨ
ーク州ロングアイランドへの飛行の上昇段階で、操縦士が高度低酸素症により意識を失った
と推測しました。機体の減圧が急速だったのか、緩速だったのかは明らかではありません
でした。後者は、低酸素症の発現が緩やかであるため、より高度な注意を必要としました。
NTSBはこの墜落事故に関していかなる勧告も出していません。また、1999年にゴルフ選手
のペイン・スチュワートを乗せたリアジェット35便が墜落して以来、米国における低酸素症
関連の死亡を伴う一般航空機の事故についても勧告を出していません。
戦闘機のパイロットや航空管制官が反応のないパイロットにたどり着けないというおなじみ
の光景は、ジェット機やピストン機、与圧機や非与圧機など、10,000 フィート以上を巡航
するあらゆる種類の航空機で起こります。FAA は、12,500 フィート以上を 30 分以上
飛行する場合、および 14,000 フィート以上を飛行している場合は常時、パイロットに
酸素補給を義務付けています。図 1 (50 ページ) は、過去 20 年以上にわたるBCAによる
死亡事故件数を示しており、低酸素症が原因として特に指摘された、または疑われています。
BCAは、1999年10月(ペイン・スチュワート機墜落事故)以降、高高度における低酸素症
に関連する一般航空機の死亡事故を21件確認しました。これには、記事冒頭に掲載されて
いるTBM 700の操縦士と操縦資格を持つ乗客が2014年に死亡した事故も含まれます。
さらに、死亡事故の約90%は高度25,000フィート(約7,600メートル)以下で発生してお
り、FAAは高高度生理学と低酸素症に関する特別な地上訓練を義務付けています。
低酸素トレーニングのオプション
米軍とは異なり、FAA(連邦航空局)はパイロットに対し、高度チャンバー(低圧)または
酸素濃度を低下させた環境(常圧)において、高度関連の低酸素症への反応を定期的に体感
することを義務付けていません。例えば、海軍のE-2パイロットは、低酸素症を模擬する
ために酸素摂取量を減らすマスクを用いたフライトシミュレーターで、4年ごとに低酸素症
認識訓練を更新しています。FAAは2010年に、常圧、つまり「地上レベル」での低酸素症
訓練は、高度チャンバー訓練の「十分に忠実な代替手段」であると判断しました。
民間人は、オクラホマシティにあるFAAマイク・モンロニー航空センター、一部の大学、
サードパーティベンダーなど、全米各地の限られた場所で低圧および常圧訓練を受けること
ができます。エンブリー・リドル航空大学では、飛行生理学のコースの一つで常圧訓練を
必須としています。また、FAAは、毎月、全米各地の航空ショーやその他のイベントに
持ち込む、非常に人気のあるポータブル低酸素訓練装置(PROTE)を所有しています。
参加者は5人1組で無料の訓練を受け、パルスオキシメーターの酸素飽和度と低酸素症の症状との相関関係を学ぶことができます。
航空機タイプのクラブでは、サザン航空医学研究所などのサードパーティプロバイダーでの
トレーニングを会員に提供することがよくあります。
1999年のペイン・スチュワート墜落事故の後、NTSBの11の勧告の1つは、FAAに航空医
学および運用コミュニティを集め、民間パイロットに低酸素症の体験訓練を義務付けるかどうかを決定するよう求めました。
高高度飛行におけるFAAの特別訓練義務高度(25,000フィート)と、各航空機の巡航高度との関係を示しています。
この勧告の中心にあるのは、軍用パイロット同様、民間パイロットもテスト環境で低酸素症
に対する個々の独自の反応を経験することで、FAA 規制の修正を正当化するほどの利益を得られるかどうかの分析でした。
この訓練が世界中の軍パイロットに有効であることが証明されています。2018年に実施
された、4年ごとの高度試験で台湾軍パイロット341名を対象にした調査では、46名が飛行中の低酸素症を経験したと回答しました。
「参加者は、自身の低酸素症の症状、あるいは以前のチャンバー飛行中に経験した症状に
基づいて、これらの事象のほとんどを察知した」と著者らは記している。この研究は、
2021年にInternational Journal of Environmental Research and Public Health誌に掲載されました。
FAA が招集した航空医学委員会は 2001 年 7 月に最終報告書を発表し、規則を改正する必要はないと判断しました。
「20年間にわたる説得力のある事故データが不足していること、そしてビデオ、オンライ
ンコース、パイロットや航空業界団体によるプレゼンテーション、FAAが推進するプログラ
ムなどで補完された専門的なトレーニングが利用できることから、委員会は規制の変更は
正当化されず、推奨もされないという結論に至った」と委員会は結論付けました。
興味深いことに、この研究には、ボンバルディア社と NBAA 社によるビジネス航空パイロ
ットの 2 つの調査結果が含まれていましたが、どちらの調査でもパイロットに対する体験的
低酸素症トレーニングが強く好まれていることが示されました。
NTSBは最終的に航空医学委員会の立場に同意し、勧告を受け入れ可能なものとして終了しましょた。
楽しみにしている
しかし、20年以上経った今でも、航空機メーカーや航空電子機器メーカーがテクノロジー
ソリューションに多額の投資を続けていることからもわかるように、低酸素症関連の死亡事故の脅威は減っているようには見えません。
現在、ほとんどのビジネス航空OEMは、操縦室での無操作状態を検知すると作動する自動
降下モードと自動着陸モードを組み合わせた機能を提供しています。ガーミンの緊急降下
モード(EDM)は、ピストン駆動式航空機のCirrus SRシリーズを含む非与圧航空機で
利用可能で、高度14,900フィート以上で自動操縦時に操作状況の監視を開始します。
パイロットが一定時間飛行ディスプレイにキー入力を行わない場合、航空機はパイロット
にキーを押して応答させようとしますが、それができない場合は、12,500 フィートまで段階的に自動的に降下を開始します。
ガーミンは、シーラス社のハイエンド機、ビジョンジェット、パイパーM600およびM700、
キングエア200および300(後付け)、そしてダハーTBM940および960単発ターボプロ
ップ機において、論理的に次のステップである緊急降下モード(EDM)と自動着陸
(Autoland)を提供しています。コリンズ・エアロスペース、ハネウェル、タレスも、
様々なビジネス機向けに同様の緊急降下モードを提供しています。
航空機の規模とアップグレードのコストを考えると、これらの技術が高高度を飛行する一般
航空機で広く利用できるようになるまでには何年もかかるでしょう。つまり、パイロット
自身が今後も低酸素症に対する最後の防衛線となるということです。
一般航空における、操縦不能、エンジン故障、地形への制御飛行といったより大きな死亡
リスクに比べ、低酸素症による墜落の脅威は比較的小さいため、規制が変更される可能性は低いものの、改善の余地は大いにあるのです。
パルスオキシメーターの普及と、地上での低コスト技術の成熟により、低酸素症訓練にかか
る費用は変化しました。これにより、より広範な一般航空機パイロットが地上で低酸素症を
経験できる可能性が高まっています。しかし、そのような施設がいくつ存在するのか、その
場所、訓練の費用や利用可能性については、情報を集めた中央データベースがないため、明らかではありません。
短期的に可能なのは、パイロットに低酸素症の発生をNASAの航空安全報告システム
(ASRS)などのデータベースにもっと定期的に報告させ、業界が脅威の正確な状況を把握
できるようにすることです。現在、報告はほとんどないと、イースタンケンタッキー大学
航空学部長で同校航空センター事務局長のティモシー・ホルト博士は述べています。ホルト
博士は以前、エンブリー・リドル航空大学で一般航空パイロットの低酸素症体験に関する
研究を主導していました。AOPAなどの組織を通じてアンケートを送付し、344名のパイ
ロットが回答しましたが、その大半が何らかの形で低酸素症を経験していたのです。
その200名のパイロットのうち、航空管制官、飛行教官、航空医官、または医療検査官など
誰かにその出来事について話したのはわずか12名でした。「誰に報告すればいいのか分から
なかったのです」とホルト博士は述べています。低酸素症関連の事故に関する ASRS を
ざっと見てみると、平均して年間約 2 件の報告があり、その傾向は減少傾向にあることがわかります。
元海軍P-3およびMH-60Sの搭乗員兼教官であり、自家用パイロットでもあるホルト氏は、
BCAに対し、自身の研究結果から、低酸素症の脅威は依然として存在し、体験型教育によっ
てさらに改善できる可能性があることが示されたと語っています。ホルト氏は新たな職務においても、この研究を継続する予定です。
低酸素症が関係した主な航空事故の事例
1. ペイン・スチュワート機墜落事故(1999年)
2. ヘリオス航空 522便墜落事故(2005年)
3. その他の事例
- グライダーの高高度飛行事故(日本国内事例あり):
- グライダーは与圧されていないため、高高度を飛行する際は酸素ボンベの携帯が必須です。過去には、パイロットが酸素開閉弁を開けるのを失念した、あるいは酸素供給に異常があることに気づかず高高度を飛行し、低酸素症により意識不明となって墜落に至った事故が報告されています。
- 急減圧を伴う事故:
- サウスウエスト航空1380便事故(2018年):エンジン爆発の破片が窓を破壊し、急減圧が発生。窓側の乗客1名が上半身を吸い出されたことによる低酸素症が原因で死亡しました。
- 四川航空8633便事故(2018年):コックピットの窓が飛行中に破壊し、急減圧が発生しましたが、機長が驚異的な手動操縦技術で緊急着陸に成功。副操縦士は上半身が吸い出され、重度の凍傷や外傷を負いましたが、全員が生還しました。この場合も、急減圧により低酸素症の危険に晒されました。
事故からの重要な教訓
これらの事例は、飛行中の低酸素症が、単なる体調不良ではなく、飛行を司る人間を無力化する最も恐ろしい脅威の一つであることを示しています。
- 認識力の低下: 低酸素症の最大の問題は、症状が進行しても、パイロット自身が「すべて正常だ」「問題ない」という多幸感や誤った安心感を抱き、適切な対応を取れなくなる点です。
- チェックリストの重要性: ヘリオス航空の事例が示すように、基本的な与圧設定の確認といったヒューマンエラーが連鎖的に重大事故を引き起こします。
- 早期回復訓練(UPRT)の必要性: あなたが提案されているUPRTは、異常姿勢だけでなく、低酸素症などによる判断力低下状態からの回復操作(または自動操縦解除操作)を反射的に行えるようにするためにも、極めて重要な訓練と位置付けられます。
これらの事故教訓は、初期訓練段階でのUPRT訓練の強化と、酸素使用に関する意識の向上がいかに重要であるかを裏付けています。
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