جهاز إعادة التنفس للغوص

نظرًا لأن الأكسجين النقي سام عند استنشاقه تحت الضغط، فإن هيئات اعتماد الغواصين الترفيهيين تحدد عمق تخفيف الضغط بالأكسجين بحد أقصى 6 أمتار (20 قدمًا)، وقد تم توسيع هذا التقييد ليشمل أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين. في الماضي، كانت هذه الأجهزة تُستخدم على أعماق أكبر (تصل إلى 20 مترًا (66 قدمًا) )، لكن مثل هذه الغطسات كانت أكثر خطورة مما يُعتبر مقبولًا الآن. كما تُستخدم أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين أحيانًا عند تخفيف الضغط من غطسة عميقة بدائرة مفتوحة، حيث يساعد استنشاق الأكسجين النقي على انتشار النيتروجين خارج أنسجة الجسم بسرعة أكبر، وقد يكون استخدام جهاز إعادة التنفس أكثر ملاءمة لفترات التوقف الطويلة لتخفيف الضغط.  

قيود البحرية الأمريكية على استخدام أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين: ^{[ 16 ]}

• الحد الأقصى للتشغيل العادي هو 25 قدمًا (7.6 مترًا) لمدة 240 دقيقة. (ضغط _{الأكسجين =} 1.76 بار) 
• أقصى حد للعمل 50 قدمًا (15 مترًا) لمدة 10 دقائق. (ضغط _{الأكسجين =} 2.5 بار) 

لم تعد أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين شائعة الاستخدام في الغوص الترفيهي بسبب حد العمق الذي تفرضه سمية الأكسجين، ولكنها تستخدم على نطاق واسع في تطبيقات غواصي الهجوم العسكري حيث لا يلزم عمق أكبر، وذلك بسبب بساطتها وخفة وزنها وحجمها الصغير.

تستخدم أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة شبه المغلقة (SCRs) المستخدمة في الغوص نظام إضافة غاز نشط أو سلبي، وقد تكون أنظمة إضافة الغاز فيها مُعاوَضة للعمق. وتستخدم هذه الأجهزة غازًا مختلطًا يحتوي على نسبة أكسجين أعلى من خليط الغاز في الدائرة عند حالة الاستقرار. عادةً ما يُستخدم خليط غاز واحد فقط، ولكن من الممكن تغيير خليط الغاز أثناء الغوص لتوسيع نطاق العمق المتاح لبعض أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة شبه المغلقة. ^{[ 14 ]}

النطاق التشغيلي والقيود المفروضة على مراكز التحكم الاستراتيجية:

• تُقلل وحدات التحكم الإلكترونية ذات الإضافة السلبية غير المُعوضة للعمق من نطاق أعماق التشغيل الآمنة بما يتناسب عكسيًا مع زيادة مدة تحمل الغاز. ويمكن تعويض ذلك عن طريق تبديل الغاز، ولكن على حساب زيادة التعقيد وعدد نقاط الفشل المحتملة.
• توفر أجهزة الاختزال الانتقائي ذات التدفق الكتلي الثابت مزيجًا غازيًا غير متجانس مع تغير جهد الغواص. وهذا يحد أيضًا من نطاق عمق التشغيل الآمن ما لم تتم مراقبة تركيبة الغاز، بالإضافة إلى زيادة التعقيد ونقاط الضعف المحتملة.
• توفر إضافة الغاز النشط التي يتم التحكم فيها حسب الطلب مخاليط غازية موثوقة في جميع أنحاء نطاق عمق التشغيل المحتمل، ولا تتطلب مراقبة الأكسجين، ولكن على حساب المزيد من التعقيد الميكانيكي.
• توفر الإضافة السلبية المعوضة للعمق خليط غاز موثوق به على مدى نطاق عمق التشغيل المحتمل، والذي يتم تقليله بشكل طفيف فقط عن نطاق التشغيل ذي الدائرة المفتوحة للغاز المستخدم على حساب المزيد من التعقيد الميكانيكي.

يمكن التحكم في أجهزة إعادة التنفس للغوص ذات الدائرة المغلقة يدويًا أو إلكترونيًا، وتستخدم كلاً من الأكسجين النقي ومخفف الغاز المختلط القابل للتنفس. ^{[ 17 ]}

نطاق التشغيل وقيود أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة: تُقيّد هذه الأجهزة بشكل أساسي بالقيود الفسيولوجية للغواص، مثل أقصى عمق تشغيل لمزيج المخفف مع الحفاظ على القدرة على التنفس حتى السطح، مع إمكانية تجاوز ذلك بتغيير المخفف. يُعدّ جهد التنفس في الأعماق قيدًا، إذ توجد نقطة يتجاوز فيها جهد التنفس المطلوب لمواجهة معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون الأيضي قدرة الغواص، ما يؤدي إلى فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم، ويصبح فقدان الوعي والموت أمرًا لا مفر منه. يتأثر جهد التنفس بكثافة الغاز، لذا فإن استخدام مخفف غني بالهيليوم منخفض الكثافة يُمكن أن يزيد من نطاق العمق مع جهد تنفس مقبول لتكوين معين. كما يزداد جهد التنفس بفعل التدفق المضطرب ، الذي يتأثر بسرعة التدفق ( رقم رينولدز ). يُمكن تقليل جهد التنفس أو الحد منه إلى حد ما من خلال تصميم دائرة التنفس، ولكن توجد أيضًا حدود فسيولوجية، وقد يُشكّل جهد تدوير الغاز عبر حلقة التنفس وجهاز التنقية جزءًا كبيرًا من إجمالي جهد التنفس. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

تُصنّف بعض هيئات منح شهادات الغوص الترفيهي أجهزة إعادة التنفس ضمن فئة معينة تعتبرها مناسبة للغوص الترفيهي. هذه الأجهزة غير مناسبة للغوص مع تخفيف الضغط، وعند التحكم بها إلكترونيًا، لا تسمح للغواص بالقيام بغطسات تتطلب تخفيف ضغط إلزامي، مما يتيح الصعود الفوري في أي مرحلة من الغطسة المخطط لها دون التعرض لخطر الإصابة بمرض تخفيف الضغط. هذا القيد يقلل من الحاجة إلى حمل غاز احتياطي، والحاجة إلى مهارات الخروج من الجهاز مع الالتزام بتخفيف الضغط على مراحل. توفر هذه الفئة من الغوص باستخدام أجهزة إعادة التنفس فرصة لبيع دورات تدريبية وشهادات تُغفل جزءًا كبيرًا من المهارات الأكثر تعقيدًا وصعوبة، وتقلل من كمية المعدات التي يحتاجها الغواص. تشمل معايير PADI لأجهزة إعادة التنفس من الفئة "R" تنبيهات إلكترونية لفحوصات ما قبل الغوص، وتحكمًا تلقائيًا في نقطة الضبط، وتنبيهات الحالة، وشاشة عرض أمامية للتنبيهات، وصمامًا احتياطيًا، وعبوات غاز تنقية مُعبأة مسبقًا، ونظامًا لتقدير مدة عمل جهاز التنقية. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} في حين أن هذه القيود تجعل فئة أجهزة إعادة التنفس الترفيهية أقل خطورة بطبيعتها، إلا أنها لا تقلل المخاطر إلى نفس مستوى معدات الدائرة المفتوحة لنفس نمط الغوص. ^{[ 23 ]}

بدلة الغوص الجوية عبارة عن غواصة صغيرة مفصلية لشخص واحد، ذات شكل بشري تقريبًا، بمفاصل تسمح بالحركة تحت ضغط خارجي مع الحفاظ على ضغط داخلي يعادل ضغطًا جويًا واحدًا. يمكن تزويدها بغاز التنفس من السطح عبر خرطوم، ولكن سيتعين حينها تصريفه عائدًا إلى السطح للحفاظ على الضغط الداخلي أقل من الضغط الجوي المحيط، وهو أمر ممكن ولكنه يُشكل خطرًا على هيكل الغواصة في حال تلف الخراطيم، أو من خلال نظام إعادة تنفس مدمج في البدلة. نظرًا لوجود مشكلة مماثلة في تصريف الغاز الزائد، فإن الحل البسيط والفعال هو تعويض الأكسجين عند استهلاكه وإزالة ثاني أكسيد الكربون، دون أي تغيير في مكون الغاز الخامل، الذي يُعاد تدويره ببساطة. في الواقع، هو نظام بسيط لإعادة تنفس الأكسجين بدائرة مغلقة يُستخدم كنظام دعم للحياة . بما أن مصدر الطاقة عادةً ما يكون كافيًا للخدمات الأخرى، فإن تشغيل جهاز تنقية الغازات عبره لا يُشكل عادةً مشكلةً في الخدمة العادية، وهو أكثر راحةً للمشغل، إذ يُبقي منطقة الوجه خاليةً ويُسهّل التواصل الصوتي. ولأن الضغط الداخلي يُحافظ عليه عند ضغط جوي واحد، فلا يوجد خطر التسمم الحاد بالأكسجين. وتعتمد مدة التشغيل على سعة جهاز التنقية وإمداد الأكسجين. ويمكن تشغيل جهاز التنقية عن طريق تنفس الغواص، وهذا خيارٌ لجهاز إعادة تنفس احتياطي للطوارئ، والذي يُمكن تركيبه أيضًا على البدلة. ويتطلب نظام التنفس تقليل المساحة الميتة الميكانيكية باستخدام قطعة فم وجهاز رئة معاكسة لتشكيل حلقة مغلقة.

على الرغم من وجود عدة تصاميم مختلفة لأجهزة إعادة التنفس للغوص، إلا أن جميعها مزودة بخزان محكم الإغلاق لحفظ غاز التنفس عند الضغط الجوي المحيط، والذي يستنشقه الغواص ويزفره فيه. يتكون خزان غاز التنفس من عدة مكونات متصلة ببعضها بواسطة وصلات محكمة الإغلاق ضد الماء والهواء. يتنفس الغواص من خلال قطعة فموية أو قناع غوص كامل الوجه مزود بصمام إغلاق، وهو صمام الغوص/السطح، الذي يُغلق عندما لا يتنفس الغواص من الجهاز لمنع دخول الغاز إليه في حال وجود الجهاز في الماء. يتصل هذا الصمام بخرطوم تنفس واحد أو اثنين ينقلان الغاز المستنشق والزفير بين الغواص وجهاز التنفس المساعد أو كيس التنفس، الذي يتمدد لاستيعاب الغاز عندما لا يكون في رئتي الغواص. يحتوي الخزان أيضًا على جهاز تنقية يحتوي على مادة ماصة لإزالة ثاني أكسيد الكربون الذي يزفره الغواص. كما يوجد صمام واحد على الأقل يسمح بإضافة غاز، مثل الأكسجين، وغالبًا غاز مخفف، من حاوية تخزين الغاز، إلى الخزان. ^{[ 17 ]}

قد تتضمن الأنظمة صمامات تسمح بتنفيس الغاز، ومجسات لقياس الضغط الجزئي للأكسجين وربما ثاني أكسيد الكربون، ونظام مراقبة وتحكم. ويمكن تكرار المكونات الحيوية لضمان التكرار الهندسي. ^{[ 17 ]}

هناك نوعان أساسيان من تكوينات مرور الغاز: الحلقة والبندول.

يستخدم تصميم الحلقة دورانًا أحادي الاتجاه لغاز التنفس الذي يخرج عند الزفير من قطعة الفم، ويمر عبر صمام عدم الرجوع إلى خرطوم الزفير، ثم عبر الرئة المضادة وجهاز التنقية، ليعود إلى قطعة الفم عبر خرطوم الشهيق وصمام عدم الرجوع آخر عند الشهيق. ^{[ 17 ]}

يستخدم تصميم البندول تدفقًا ثنائي الاتجاه. يتدفق غاز الزفير من قطعة الفم عبر خرطوم واحد إلى جهاز التنقية، ثم إلى الرئة المضادة، وعند الشهيق يُسحب الغاز مرة أخرى عبر جهاز التنقية ونفس الخرطوم إلى قطعة الفم. يتميز نظام البندول ببساطة هيكله، ولكنه يحتوي بطبيعته على مساحة ميتة أكبر من الغاز غير المنقى في أنبوب الزفير والشهيق المشترك، والذي يُعاد تنفسه. توجد متطلبات متضاربة لتقليل حجم المساحة الميتة مع تقليل مقاومة تدفق الهواء في ممرات التنفس.

يحتوي جهاز إعادة التنفس البندولي على رئة مضادة واحدة فقط، تقع على الجانب البعيد من جهاز التنقية عن خرطوم التنفس الرئيسي. يقوم الغواص بنفخ الغاز الزفير عبر جهاز التنقية، ثم يسحبه مرة أخرى أثناء الشهيق. ويعتمد معدل تدفق الغاز عبر جهاز التنقية على معدل تنفس الغواص.

يمكن أن تكون الرئة المضادة المفردة في جهاز إعادة التنفس الحلقي إما رئة مضادة للزفير أو الشهيق، أو مثبتة بين علبتي تنقية منفصلتين. ^{[ 24 ]} إذا كانت رئة مضادة للزفير، فإنها تُنفخ عند الزفير، ولكن لا يتدفق أي غاز عبر جهاز التنقية حتى يبدأ الشهيق، وعندها يسحب الغواص الغاز بمعدل يُحدده معدل الشهيق. أما إذا كانت رئة مضادة للشهيق، فيجب على الغواص نفخ الغاز عبر جهاز التنقية أثناء الزفير، ولكنه يستنشق من رئة الشهيق الممتلئة، دون أي تدفق إضافي عبر جهاز التنقية. وإذا كانت بين علبتي تنقية منفصلتين، فيجب على الغواص نفخ الغاز عبر جهاز تنقية الزفير أثناء الزفير، وسحبه عبر جهاز تنقية الشهيق. في جميع هذه الحالات، لا يوجد حاجز، وتكون معدلات التدفق القصوى عالية نسبيًا، مما يعني أن مقاومة التدفق القصوى عالية نسبيًا، وقد تحدث في نصف دورة التنفس أو تتوزع بين النصفين، على غرار تصميم البندول، ولكن دون وجود مساحة ميتة كبيرة. ^{[ 24 ]}

يحتوي جهاز إعادة التنفس ذو الرئتين المضادتين على كيسين للتنفس، حيث يقوم غاز الزفير بنفخ كيس الزفير المضاد أثناء مروره عبر جهاز التنقية وبدء نفخ كيس الشهيق المضاد. وبحلول الوقت الذي يبدأ فيه الغواص بالشهيق، يكون كيس الشهيق المضاد قد كوّن مخزونًا من الحجم، مما يقلل مقاومة التدفق حيث يستمر الغاز في التدفق عبر جهاز التنقية أثناء الشهيق بمعدل أبطأ مما لو كان هناك كيس واحد فقط. هذا يقلل من جهد التنفس، ويزيد أيضًا من مدة بقاء الغاز في جهاز التنقية، حيث يتدفق عبره أثناء كل من الزفير والشهيق. تستخدم معظم أجهزة إعادة التنفس للغوص بالغازات المختلطة هذا التصميم. ^{[ 21 ]}

تحتوي العديد من أجهزة إعادة التنفس على مكوناتها الرئيسية داخل غلاف صلب للدعم والحماية و/أو لتحسين انسيابيتها. يجب أن يكون هذا الغلاف مزودًا بفتحات تهوية وتصريف كافية للسماح بدخول وخروج الماء أو الهواء المحيط بحرية، وذلك لمراعاة تغيرات الحجم أثناء انتفاخ وانكماش الرئة المضادة، ولمنع احتباس كميات كبيرة من الهواء الطافي عند غوص الغواص، ومن الماء عند خروجه إلى الهواء. ^{[ 17 ]}

يمكن تركيب المكونات على إطار أو داخل غلاف لتثبيتها معًا. في بعض الأحيان، يشكل هيكل علبة جهاز تنقية الغازات جزءًا من الإطار، خاصةً في التكوين الجانبي. لا يُعد موضع معظم الأجزاء حاسمًا للوظيفة، ولكن يجب وضع الرئتين المضادتين بحيث يكون مركز حجمهما على عمق مماثل لمركز حجم رئتي الغواص في معظم الأوقات تحت الماء، ويجب ألا تعيق أنابيب التنفس المتصلة بقطعة الفم حركة الغواص أكثر من اللازم، وأن تسمح بحرية حركة الرأس قدر الإمكان. ^{[ 17 ]}

غالباً ما كانت أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين المبكرة تُصنع بدون إطار أو غلاف، وتعتمد على الحزام والرئة المضادة القوية لتثبيت المكونات معاً.

يمكن ترتيب أجزاء جهاز إعادة التنفس للغوص (الرئة المضادة، والعلبة الماصة، وأسطوانة (أسطوانات) الغاز، والأنابيب والخراطيم التي تربطها) على جسم المستخدم بأربع طرق أساسية، حيث يؤثر موضع الرئة المضادة بشكل كبير على جهد التنفس.

أجهزة إعادة التنفس المثبتة على الصدر

يُعدّ تركيب جهاز إعادة التنفس على الصدر شائعًا نسبيًا في أجهزة إعادة التنفس العسكرية، والتي عادةً ما تكون صغيرة الحجم وخفيفة الوزن. يتيح هذا التركيب سهولة الوصول إلى مكونات الجهاز تحت الماء، ويترك الظهر حرًا لمعدات أخرى في العمليات البرمائية. يمكن فصل جهاز إعادة التنفس عن الحزام دون التأثير على الحمل على الظهر. أما أجهزة إعادة التنفس الأمامية، فيكون مركزها عادةً أسفل مركز الرئة بقليل، مما ينتج عنه تنفس بضغط إيجابي طفيف في معظم وضعيات الغواص.

أجهزة إعادة التنفس المثبتة على الجانب

يُتيح نظام إعادة التنفس الجانبي إمكانية الغوص في الأماكن الضيقة داخل الكهوف وحطام السفن، كما أنه مناسب لحمل جهاز إعادة تنفس احتياطي. يُمكن تركيب جهاز إعادة التنفس الجانبي كجهاز التنفس الرئيسي على أحد جانبي جسم الغواص، ويُمكن موازنته من حيث الوزن والديناميكية المائية بواسطة أسطوانة احتياطية كبيرة مُثبتة على الجانب الآخر. تتأثر أجهزة إعادة التنفس الجانبية بوضعية الغواص، مما قد يُغير جهد التنفس الهيدروستاتيكي بشكل أكبر من أجهزة إعادة التنفس المثبتة على الظهر أو الصدر، كما أن جهد التنفس المقاوم كبير نسبيًا نظرًا لخراطيم التنفس الطويلة والانحناءات المتعددة اللازمة لتركيب المكونات في تصميم طويل وضيق. حتى عام 2019، لم يجتاز أي جهاز إعادة تنفس جانبي اختبار CE لجهد التنفس. قد تكون أجهزة إعادة التنفس الجانبية أيضًا أكثر عرضة لتسرب الماء بشكل كبير بسبب عدم وجود وضعية مناسبة للرئة المضادة أثناء الزفير لتشكيل مصيدة ماء. ^{[ 19 ]}

تستخدم أجهزة إعادة التنفس الجانبية عادةً تصميمًا مكافئًا لأسطوانة الدائرة المفتوحة الجانبية، مما يحاكي انسيابية أسطوانة الدائرة المفتوحة الجانبية، ولكنه يعاني من مشاكل في تباين جهد التنفس الهيدروستاتيكي إذا لم يتم تركيب الجهاز وتثبيته بشكل مثالي. ولا يتم تحسين جهد التنفس إلا عند ضبط وضعية الغواص بشكل صحيح. ^{[ 24 ]}

جهاز KISS Sidewinder هو جهاز تنفس جانبي MCCR يقلل من هذه المشكلة عن طريق تثبيت علبتي تنقية صغيرتين نسبيًا على جانبي الغواص، متصلتين برئة مضادة واحدة سعة 8 لترات عبر ظهر الغواص، ويتم ارتداؤه مع حزام تنفس جانبي عادي. يُزعم أن هذا التكوين يوفر جهد تنفس جيد في معظم وضعيات الغواص. يتم حمل أسطوانة أكسجين عرضية صغيرة مثبتة على المؤخرة وأسطوانتي تخفيف/احتياط قياسيتين جانبيتين (عادةً اثنتين). ^{[ 24 ]}

تُستخدم هذه الأجهزة بشكل شبه حصري للغوص تحت الماء، نظرًا لحجمها الأكبر ووزنها الأثقل وتعقيدها مقارنةً بأجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة. يستخدمها الغواصون العسكريون والهواة لأنها توفر مدة غوص أطول من أجهزة الدائرة المفتوحة، كما أنها تتمتع بعمق تشغيل أقصى أكبر من أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة، وتتميز ببساطتها وانخفاض تكلفتها. لا تعتمد هذه الأجهزة على الإلكترونيات للتحكم في تركيبة الغاز، ولكنها قد تستخدم أنظمة مراقبة إلكترونية لتحسين السلامة وكفاءة عملية تخفيف الضغط. ويُطلق على هذه التقنية أيضًا اسم "موسع الغاز".

تُزوّد ​​أجهزة الدائرة شبه المغلقة عادةً بغاز تنفس واحد، مثل الهواء أو النيتروكس أو التريمكس، في كل مرة. يُضخ الغاز في الدائرة بمعدل ثابت لتعويض الأكسجين الذي يستهلكه الغواص منها. يجب تصريف الغاز الزائد باستمرار من الدائرة بكميات صغيرة لإفساح المجال لغاز جديد غني بالأكسجين. ولأن الأكسجين الموجود في الغاز المُصرّف لا يمكن فصله عن الغاز الخامل، فإن الدائرة شبه المغلقة تُهدر كلاً من الأكسجين والمكونات الخاملة. ^{[ 25 ]}

يجب استخدام خليط غازي ذي عمق تشغيل أقصى آمن لعمق الغوص المخطط له، والذي يوفر خليطًا قابلًا للتنفس على السطح، وإلا فسيكون من الضروري تغيير الخليط أثناء الغوص. ^{[ 17 ]}

مع ازدياد كمية الأكسجين التي يحتاجها الغواص مع ازدياد معدل العمل، يجب اختيار معدل حقن الغاز والتحكم فيه بعناية لمنع فقدان الوعي لدى الغواص نتيجة نقص الأكسجين . ^{[ 26 ]} يقلل معدل إضافة الغاز الأعلى من احتمالية نقص الأكسجين ولكنه يهدر كمية أكبر من الغاز.

دائرة جمع سلبية شبه مغلقة

يعمل هذا النوع من أجهزة إعادة التنفس على مبدأ إضافة غاز جديد لتعويض انخفاض حجم الهواء في دائرة التنفس. يتم تصريف جزء من الغاز المستنشق يتناسب بشكل ما مع استهلاك الأكسجين. عادةً ما يكون هذا الجزء نسبة ثابتة من تدفق التنفس، ولكن تم تطوير أنظمة أكثر تعقيدًا تُصرف ما يقارب نسبة معينة من معدل تدفق التنفس السطحي. تُوصف هذه الأنظمة بأنها أنظمة تعويض العمق أو أنظمة تعويض العمق الجزئي. يتم تفعيل إضافة الغاز عند انخفاض حجم الهواء في الرئة المقابلة، مما يُفعّل صمام الطلب.

يمكن تحقيق حالة بسيطة ذات نسبة تصريف ثابتة باستخدام رئتين مضادتين متحدتي المركز، حيث يتمدد الغاز الزفيري في كلتا الرئتين، وبينما يعود الغاز من المنفاخ الخارجي ذي الحجم الأكبر إلى الحلقة عند استنشاق الغواص للنفس التالي، يُفرغ المنفاخ الداخلي محتوياته إلى المحيط، مستخدمًا صمامات عدم الرجوع لضمان تدفق أحادي الاتجاه. وتعتمد كمية الغاز المُعالَجة خلال كل نفس على حجم المد والجزر لذلك النفس.

مع اقتراب نهاية الشهيق، ينضغط المنفاخ إلى أقصى حد، مما يُفعّل صمامًا إضافيًا، تمامًا كما يُفعّل غشاء منظم الضغط صمام الطلب ، لتعويض الغاز المُفرَغ من المنفاخ الداخلي. ولذلك، يميل هذا النوع من أجهزة إعادة التنفس إلى العمل عند حجم هواء أدنى.

تُفرغ أنظمة النسبة الثابتة عادةً ما بين 10% (1/10) و25% (1/4) من حجم كل نفس في الماء. ونتيجةً لذلك، تتراوح مدة تحمل الغاز من 10 إلى 4 أضعاف مدة تحمله في الدائرة المفتوحة، وتعتمد على معدل التنفس والعمق بنفس طريقة الدائرة المفتوحة. يعتمد تركيز الأكسجين في الدائرة المغلقة على نسبة التفريغ، وبدرجة أقل على معدل التنفس ومعدل عمل الغواص. ولأن جزءًا من الغاز يُعاد تدويره بعد التنفس، فإن تركيز الأكسجين سيكون دائمًا أقل من تركيز غاز التعويض، ولكنه قد يقترب منه بعد تنظيف الدائرة، لذا يُختار الغاز عادةً ليكون قابلاً للتنفس عند أقصى عمق، مما يسمح باستخدامه في حالات الطوارئ في الدائرة المفتوحة. يزداد تركيز الأكسجين في غاز الدائرة المغلقة مع العمق، لأن معدل استهلاك الأكسجين الأيضي يظل ثابتًا تقريبًا مع تغير العمق. وهذا عكس ما يحدث في جهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة، حيث يُتحكم في الضغط الجزئي للأكسجين ليكون ثابتًا تقريبًا ضمن حدود معينة طوال فترة الغوص. استُخدم نظام النسبة الثابتة في أجهزة إعادة التنفس DC55 و Halcyon RB80 . قد تُصاب أجهزة إعادة التنفس ذات الإضافة السلبية ذات نسب التفريغ المنخفضة بنقص الأكسجين بالقرب من السطح عند استخدام غاز إمداد ذي نسبة أكسجين متوسطة أو منخفضة، مما يستدعي تغيير الغازات بين الغوص العميق والضحل. ^{[ 27 ]}

تقوم أنظمة تعويض العمق بتفريغ جزء من حجم الهواء المتدفق للغواص، والذي يتناسب عكسيًا مع الضغط المطلق. عند السطح، تُفرغ هذه الأنظمة عادةً ما بين 20% (خُمس) و33% (ثلث) من كل نفس، ولكن هذه النسبة تتناقص مع العمق، وذلك للحفاظ على نسبة الأكسجين في الدائرة ثابتة تقريبًا وتقليل استهلاك الغاز. يُفرغ نظام تعويض العمق الكامل حجمًا من الغاز يتناسب عكسيًا مع الضغط، بحيث يكون الحجم المُفرغ عند عمق 90 مترًا (ضغط مطلق 10 بار) 10% من الحجم المُفرغ عند السطح. يوفر هذا النظام نسبة أكسجين ثابتة تقريبًا بغض النظر عن العمق، عند استخدامه مع نفس غاز التعويض، لأن معدل تفريغ الكتلة الفعال يظل ثابتًا.

تُعدّ أنظمة التعويض الجزئي للعمق حلاً وسطاً بين أنظمة النسبة الثابتة وأنظمة التعويض الكامل للعمق. فهي توفر نسبة تصريف عالية بالقرب من السطح، ولكن هذه النسبة ليست ثابتة كنسبة من حجم أو كتلة الغاز المُستنشق. يُعدّ حساب نسبة الأكسجين في الغاز أكثر صعوبة، ولكنها ستكون ضمن النطاق بين القيم الحدية لأنظمة النسبة الثابتة وأنظمة التعويض الكامل. يستخدم جهاز Halcyon PVR-BASC نظام منفاخ داخلي متغير الحجم للتعويض عن العمق.

دائرة جمع نشطة شبه مغلقة

يقوم نظام الإضافة النشط بإضافة غاز التغذية إلى دائرة التنفس، ويتم تصريف الغاز الزائد إلى البيئة. وتعمل هذه أجهزة إعادة التنفس عادةً بالقرب من أقصى حجم لها.

إضافة غاز بتدفق كتلة ثابت

يُعدّ نظام حقن الغاز ذي التدفق الكتلي الثابت، المعروف أيضًا بالتدفق الخانق ، النظام الأكثر شيوعًا لإضافة غاز التعويض في أجهزة إعادة التنفس شبه المغلقة. ويتحقق ذلك بسهولة باستخدام فتحة صوتية، فإذا كان انخفاض الضغط عبر الفتحة كافيًا لضمان التدفق الصوتي، فسيكون التدفق الكتلي لغاز معين مستقلًا عن الضغط في اتجاه التدفق. ^{[ 28 ]} ويعتمد التدفق الكتلي عبر الفتحة الصوتية على الضغط في اتجاه التدفق ومزيج الغاز، لذا يجب أن يظل الضغط في اتجاه التدفق ثابتًا ضمن نطاق عمق التشغيل لجهاز إعادة التنفس لتوفير مزيج يمكن التنبؤ به بشكل موثوق في دائرة التنفس، ويُستخدم منظم ضغط مُعدّل لا يتأثر بتغيرات الضغط المحيط. وتكون إضافة الغاز مستقلة عن استهلاك الأكسجين، وتعتمد نسبة الغاز في الدائرة بشكل كبير على جهد الغواص - إذ يُمكن أن يؤدي الجهد البدني المفرط إلى استنزاف الأكسجين بشكل خطير.

إضافة الغاز التي يتم التحكم فيها حسب الطلب

لم يُسوَّق سوى نموذج واحد يستخدم مبدأ التحكم في خليط الغاز هذا، وهو جهاز Interspiro DCSC . ويعتمد مبدأ عمله على إضافة كتلة من الأكسجين تتناسب مع حجم كل نفس. ويستند هذا النهج إلى افتراض أن معدل التنفس الحجمي للغواص يتناسب طرديًا مع استهلاك الأكسجين الأيضي، وهو ما تشير إليه الأدلة التجريبية بأنه قريب بما يكفي من الواقع. ^{[ 29 ]}

تتم إضافة الغاز النقي عن طريق التحكم في الضغط داخل حجرة الجرعات بما يتناسب مع حجم منفاخ الرئة المعاكسة. تُملأ حجرة الجرعات بالغاز النقي حتى يصل الضغط إلى مستوى يتناسب مع حجم المنفاخ، ويكون الضغط في أعلى مستوياته عندما يكون المنفاخ فارغًا. عند امتلاء المنفاخ أثناء الزفير، يُطلق الغاز من حجرة الجرعات إلى دائرة التنفس، بما يتناسب مع حجمه في المنفاخ أثناء الزفير، ويُطلق بالكامل عند امتلاء المنفاخ. يُصرّف الغاز الزائد إلى البيئة عبر صمام الضغط الزائد بعد امتلاء المنفاخ. ^{[ 29 ]}

والنتيجة هي إضافة كتلة من الغاز تتناسب مع حجم التهوية، ويكون جزء الأكسجين مستقرًا على مدى النطاق الطبيعي للجهد.

يتم ضبط حجم حجرة الجرعات وفقًا لمزيج غاز الإمداد المحدد، ويتغير عند تغيير الغاز. يستخدم جهاز DCSC مزيجين قياسيين من النيتروكس: 28% و46%. ^{[ 29 ]}

في عام 1912، قدمت شركة درايجرويرك الألمانية في لوبيك نسخة من بدلة الغوص القياسية التي تعتمد على جهاز إعادة تنفس الأكسجين لتزويدها بالغاز دون الحاجة إلى مصدر خارجي. يتكون النظام من خوذة غوص نحاسية وبدلة غوص ثقيلة قياسية مزودة بمجموعة أسطوانات وجهاز تنقية مثبتين على الظهر. يتم تدوير غاز التنفس بواسطة نظام حقن في الدائرة يعمل بالغاز المضاف. تم تطوير هذا النظام لاحقًا مع خوذة موديل 1915 "بوبيكوف" ونظام إعادة تنفس الأكسجين DM20 لأعماق تصل إلى 20  مترًا، وجهاز إعادة تنفس الغاز المختلط DM40 الذي يستخدم أسطوانة أكسجين وأسطوانة هواء لتزويد الغاز، مما ينتج خليط نيتروكس، لأعماق تصل إلى 40  مترًا. ^{[ 34 ]}

طوّرت البحرية الأمريكية نسخةً معدّلة من نظام مارك 5 للغوص باستخدام غاز الهيليوم والأكسجين. وقد استُخدمت هذه الأنظمة بنجاح خلال عملية إنقاذ طاقم وانتشال حطام الغواصة الأمريكية سكوالوس عام 1939. تعتمد خوذة مارك 5 مود 1 للغوص بالغاز المختلط (الهيليوم والأكسجين) التابعة للبحرية الأمريكية على خوذة مارك 5 القياسية، مع إضافة علبة تنقية مثبتة في الجزء الخلفي من الخوذة ونظام حقن غاز مدخل يُعيد تدوير غاز التنفس عبر علبة التنقية لإزالة ثاني أكسيد الكربون وبالتالي الحفاظ على الهيليوم. تستخدم خوذة الهيليوم نفس واقي الصدر المستخدم في خوذة مارك 5 القياسية، باستثناء نقل آلية القفل إلى الأمام، وعدم وجود صمام لعاب، ووجود وصلة كهربائية إضافية للملابس الداخلية المُدفأة، وفي الإصدارات اللاحقة، تم تركيب صمام عادم ثنائي أو ثلاثي المراحل لتقليل خطر غمر علبة التنقية. ^{[ 8 ]} يتم التحكم في إمداد الغاز للغواص بواسطة صمامين. يتحكم صمام "هوك" في تدفق الغاز عبر الحاقن إلى "المُستَشِف" الذي يُعيد تدوير الغاز من الخوذة عبر جهاز التنقية، ويُستخدم صمام التحكم الرئيسي في حالات الطوارئ لفتح الدائرة، وتنظيف الخوذة، ولتوفير غاز إضافي عند بذل مجهود كبير أو أثناء الهبوط. يبلغ معدل تدفق فوهة الحاقن 0.5 قدم مكعب في الدقيقة عند  ضغط يزيد 100 رطل لكل بوصة مربعة عن الضغط الجوي، مما يُؤدي إلى ضخ 11 ضعف حجم الغاز المحقون عبر جهاز التنقية. ^{[ 9 ]}

كان كلا النظامين شبه مغلقين ولم يراقبا الضغط الجزئي للأكسجين. واستخدم كلاهما نظام حقن لإعادة تدوير غاز التنفس ولم يزيدا من جهد التنفس.

ظهرت بعض تصاميم أجهزة إعادة التنفس (مثل جهاز أوكسيلايت) التي تحتوي على علبة امتصاص مملوءة بفوق أكسيد البوتاسيوم ، الذي يُطلق الأكسجين عند امتصاصه لثاني أكسيد الكربون: 4KO₂ ₊ 2CO₂ ₌ 2K₂CO₃ ₊ 3O₂ _{؛ وكان} مزودًا بأسطوانة أكسجين صغيرة جدًا لملء الدائرة في بداية الغوص. ^{[ 35 ]} يُعد هذا النظام خطيرًا بسبب التفاعل الشديد الحرارة الذي يحدث عند ملامسة الماء لفوق أكسيد البوتاسيوم. صُمم جهاز إعادة التنفس العسكري والبحري الروسي IDA71 للعمل بهذه الطريقة أو كجهاز إعادة تنفس عادي.

أظهرت الاختبارات التي أجريت على جهاز IDA71 في وحدة الغوص التجريبية التابعة للبحرية الأمريكية في مدينة بنما سيتي بولاية فلوريدا أن جهاز IDA71 يمكن أن يوفر وقت غوص أطول بشكل ملحوظ عند وجود الأكسجين الفائق في إحدى العبوات مقارنةً بعدم وجوده. ^{[ 35 ]}

يمكن تطبيق هذه التقنية على أجهزة إعادة التنفس التي تعمل بالأكسجين والغازات المختلطة، ويمكن استخدامها للغوص وتطبيقات أخرى.

يمكن استخدام مصدر الأكسجين السائل لأجهزة إعادة التنفس التي تعمل بالأكسجين أو الغازات المختلطة. عند استخدامه تحت الماء، يجب عزل خزان الأكسجين السائل جيدًا لمنع انتقال الحرارة من الماء. قد لا تكون الأجهزة الصناعية من هذا النوع مناسبة للغوص، كما قد لا تكون أجهزة الغوص من هذا النوع مناسبة للاستخدام خارج الماء نظرًا لاختلاف متطلبات انتقال الحرارة. يجب ملء خزان الأكسجين السائل في الجهاز مباشرةً قبل الاستخدام.

يتنفس الغواص من دائرة جهاز إعادة التنفس عبر قطعة فم تُمسك بالأسنان أو قناع أنفي فموي ، والذي قد يكون جزءًا من قناع وجه كامل أو خوذة غوص . تتصل قطعة الفم ببقية جهاز إعادة التنفس بواسطة خراطيم تنفس مرنة. عادةً ما تحتوي قطعة الفم في جهاز إعادة التنفس الخاص بالغوص على صمام إغلاق، وقد تتضمن صمام غوص/سطح أو صمام إنقاذ أو كليهما. في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة، عادةً ما تكون قطعة الفم هي المكان الذي تُركّب فيه صمامات عدم الرجوع الخاصة بالدائرة. ^{[ 17 ]}

صمام الإنقاذ

يُعرف صمام الغوص/السطح الذي يمكن تحويله لإغلاق الدائرة وفتح وصلة بصمام طلب الدائرة المفتوحة في الوقت نفسه بصمام الإنقاذ (BOV)، حيث تتمثل وظيفته في التحويل إلى نظام إنقاذ الدائرة المفتوحة دون الحاجة إلى إزالة قطعة الفم. وهو جهاز أمان مهم في حالة حدوث تسمم بثاني أكسيد الكربون . ^{[ 41 ]}

تُستخدم خراطيم مطاطية صناعية مرنة ومموجة لتوصيل فوهة جهاز التنفس ببقية دائرة التنفس، إذ تسمح هذه الخراطيم بحرية حركة رأس الغواص. صُممت هذه الخراطيم بشكل مموج لزيادة مرونتها مع الحفاظ على مقاومة عالية للانضغاط. كما صُممت لتوفير مقاومة منخفضة لتدفق غاز التنفس. يُستخدم خرطوم تنفس واحد في نظام البندول (الدفع والسحب)، وخرطومان في نظام الحلقة أحادية الاتجاه. ^{[ 17 ]} يمكن استخدام أوزان الخراطيم لتقليل الطفو الزائد.

الرئة المضادة جزء من الدائرة المصممة لتغيير حجمها بنفس مقدار حجم الهواء المتبادل للمستخدم أثناء التنفس. يسمح هذا للدائرة بالتمدد والانقباض مع تنفس المستخدم، مما يُبقي الحجم الكلي للغاز في الرئتين والدائرة ثابتًا طوال دورة التنفس. يجب أن يسمح حجم الرئة المضادة بأقصى حجم تنفس محتمل للمستخدم، ولكنه ليس بالضرورة أن يتطابق مع السعة الحيوية لجميع المستخدمين المحتملين. ^{[ 43 ] [ 17 ]}

تحت الماء، يؤثر موضع جهاز التنفس الاصطناعي - سواء على الصدر أو فوق الكتفين أو على الظهر - على الجهد الهيدروستاتيكي للتنفس . ويعود ذلك إلى فرق الضغط بين جهاز التنفس الاصطناعي ورئة الغواص الناتج عن المسافة الرأسية بينهما. ^{[ 43 ]}

يقضي الغواصون الترفيهيون والتقنيون والعديد من الغواصين المحترفين معظم وقتهم تحت الماء سابحين ووجههم لأسفل مع الحفاظ على وضعية أفقية. يجب أن تعمل أجهزة التنفس المضادة بكفاءة مع جهد تنفس منخفض في هذه الوضعية، ومع بقاء الغواص في وضعية مستقيمة.

• التركيب الأمامي: عندما تكون أفقية، يكون ضغطها الهيدروستاتيكي أعلى من ضغط رئتي الغواص. يسهل الشهيق، ويصعب الزفير.
• مثبتة على الظهر: عندما تكون أفقية، يكون ضغطها الهيدروستاتيكي أقل من ضغط رئتي الغواص. وتختلف هذه النسبة، إذ أن بعضها أقرب إلى الظهر من غيرها. يصعب الشهيق، ويسهل الزفير. ^{[ 17 ]}
• من فوق الكتف: يختلف الضغط الهيدروستاتيكي تبعًا لكمية الغاز الموجودة في الرئتين المضادتين، ويزداد مع ازدياد الحجم وتحرك الجزء السفلي من حيز الغاز إلى الأسفل. غالبًا ما يُلغي جهد التنفس المقاوم فوائد الوضعية الجيدة بالقرب من مركز الرئة. ^{[ 17 ]}

يمكن أن يؤثر تصميم الرئتين المضادتين أيضًا على انسيابية الغواص السباح بسبب موقع وشكل الرئتين المضادتين، إذا لم تكونا داخل غلاف.

يجب حماية جهاز إعادة التنفس الذي يستخدم رئتين مطاطيتين غير موجودتين في غلاف مغلق من أشعة الشمس عند عدم استخدامه، وذلك لمنع تلف المطاط بسبب الأشعة فوق البنفسجية .

يتم توجيه الغازات الزفيرية عبر جهاز التنقية الكيميائي، وهو عبارة عن علبة مملوءة بمادة ماصة مناسبة لثاني أكسيد الكربون مثل نوع من أنواع الجير الصودا ، والذي يزيل ثاني أكسيد الكربون من خليط الغازات ويترك الأكسجين والغازات الأخرى متاحة لإعادة التنفس. ^{[ 44 ]}

تُنتَج بعض المواد الكيميائية الماصة على شكل حبيبات لتطبيقات الغوص، مثل أتراسورب دايف، وسوفنوليم ، ودراغيرسورب ، وسوداسورب. وتستخدم أنظمة أخرى خرطوشة مُعبأة مسبقًا مصنوعة من ستارة بلاستيكية تفاعلية (RPC): ^{[ 45 ]} استُخدم مصطلح "ستارة بلاستيكية تفاعلية" في الأصل لوصف ستائر مايكروبور الماصة للاستخدام الطارئ في الغواصات من قِبَل البحرية الأمريكية، ومؤخرًا أصبح يُستخدم للإشارة إلى خراطيشها البلاستيكية التفاعلية، والتي يُزعم أنها تُوفر أداءً أفضل وأكثر موثوقية من نفس حجم المادة الماصة الحبيبية. ^{[ 46 ]}

يُزال ثاني أكسيد الكربون المار عبر مادة الامتصاص في جهاز التنقية عند تفاعله مع المادة الماصة داخل العبوة؛ وهذا التفاعل الكيميائي طارد للحرارة . يحدث معظم هذا التفاعل على طول "جبهة" تمتد عبر تدفق الغاز عبر الجير الصودي في العبوة. تتحرك هذه الجبهة عبر عبوة جهاز التنقية، من طرف إدخال الغاز إلى طرف إخراجه، مع استهلاك المكونات النشطة. تكون هذه الجبهة منطقة ذات سُمك يعتمد على حجم الحبيبات وتفاعليتها وسرعة تدفق الغاز، لأن ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغاز المار عبر العبوة يحتاج إلى وقت للوصول إلى سطح حبيبة المادة الماصة، ثم وقت آخر للتغلغل إلى داخل كل حبيبة مع استنفاد سطحها الخارجي. في النهاية، يصل الغاز المحتوي على ثاني أكسيد الكربون المتبقي إلى الطرف البعيد من العبوة، ويحدث ما يُعرف بـ"الاختراق". بعد ذلك، يميل محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغاز المُنقّى إلى الارتفاع مع انخفاض فعالية جهاز التنقية حتى يصبح محسوسًا للمستخدم، ثم يصبح التنفس فيه مستحيلاً. ^{[ 17 ]}

في الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس، تتراوح مدة التحمل الفعالة النموذجية لجهاز التنقية من نصف ساعة إلى عدة ساعات من التنفس، وذلك اعتمادًا على توزيع حجم الحبيبات وتكوين المادة الماصة، ودرجة الحرارة المحيطة، وحجم العلبة، ووقت بقاء الغاز في المادة الماصة، وإنتاج ثاني أكسيد الكربون من قبل الغواص.

أثناء الصعود، يتمدد الغاز في دائرة التنفس، ويجب أن يجد منفذًا للخروج قبل أن يتسبب فرق الضغط في إصابة الغواص أو تلف الدائرة. أبسط طريقة لذلك هي أن يسمح الغواص بخروج الغاز الزائد حول قطعة الفم أو عبر الأنف، ولكن صمام الضغط الزائد البسيط موثوق ويمكن ضبطه للتحكم في الضغط الزائد المسموح به. يُركّب صمام الضغط الزائد عادةً على الرئة المضادة، وفي أجهزة إعادة التنفس العسكرية للغوص، قد يُزوّد ​​بمشتت يساعد على إخفاء وجود الغواص عن طريق حجب صوت خروج الفقاعات، بتفتيتها إلى أحجام يصعب اكتشافها. كما يُقلل المشتت من ضوضاء الفقاعات. ^{[ 49 ] [ 43 ]}

تحتوي العديد من أجهزة إعادة التنفس على "مصائد مياه" في الرئتين المضادتين أو غلاف جهاز التنقية، لمنع دخول كميات كبيرة من الماء إلى وسائط التنقية في حال قام الغواص بإزالة قطعة الفم تحت الماء دون إغلاق الصمام، أو في حال ارتخاء شفتي الغواص وتسرب الماء إلى الداخل. ^{[ 43 ]} تحتوي بعض أجهزة إعادة التنفس على مضخات يدوية لإزالة الماء من مصائد المياه، وتقوم بعض أجهزة SCR الإضافية السلبية بضخ الماء تلقائيًا مع الغاز أثناء شوط العادم للرئة المضادة المزودة بمنفاخ. ^{[ 29 ] [ 50 ]} بينما تستخدم أجهزة أخرى الضغط الداخلي لطرد الماء عبر صمام التفريغ الذي يتم تجاوزه يدويًا عندما يكون في وضع منخفض. ^{[ 51 ]}

يجب أن يحتوي جهاز إعادة التنفس على مصدر للأكسجين لتعويض ما يستهلكه الغواص. وبحسب تصميم الجهاز، يكون مصدر الأكسجين إما أكسجينًا نقيًا أو خليطًا من غازات التنفس ، والذي يُخزن عادةً في أسطوانة غاز . وفي حالات نادرة، يُزود الأكسجين على شكل أكسجين سائل أو من خلال تفاعل كيميائي. ^{[ 17 ]}

صمامات إضافة الغاز

يجب إضافة الغاز إلى دائرة التنفس إذا أصبح الحجم صغيرًا جدًا أو إذا كان من الضروري تغيير تركيبة الغاز. ^{[ 17 ]}

صمام التخفيف التلقائي (ADV)

يؤدي هذا الصمام وظيفة مشابهة لصمام الطلب ذي الدائرة المفتوحة، وفي كثير من الحالات يستخدم آلية صمام الطلب ذي الدائرة المفتوحة المتوفر بكثرة. فهو يضيف الغاز إلى الدائرة إذا كان حجم الغاز فيها منخفضًا جدًا. وتُشغَّل هذه الآلية إما بواسطة غشاء مخصص كما هو الحال في المرحلة الثانية من جهاز الغوص، أو بواسطة الجزء العلوي من جهاز التنفس المضاد من نوع المنفاخ عند وصوله إلى نهاية مساره. ^{[ 43 ]}

الجمع اليدوي

تسمح أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة عادةً للغواص بإضافة الغاز يدويًا. في أجهزة إعادة التنفس التي تعمل بالأكسجين، يكون الغاز المُضاف هو الأكسجين فقط، أما في أجهزة إعادة التنفس التي تعمل بالغاز المختلط، فعادةً ما تحتوي على صمام إضافة يدوي منفصل للأكسجين والمخفف، حيث قد يكون أي منهما ضروريًا لتصحيح تركيبة خليط الدائرة ، إما كطريقة تشغيل قياسية لأجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم فيها يدويًا، أو كنظام احتياطي في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا. ^{[ 43 ]} تتم إضافة المخفف يدويًا أحيانًا عن طريق زر تنظيف موجود على صمام إضافة الغاز.

تدفق الكتلة الثابتة

تُستخدم إضافة الغاز بتدفق كتلة ثابت في أجهزة إعادة التنفس شبه المغلقة ذات الإضافة النشطة، حيث تكون الطريقة العادية للإضافة عند عمق ثابت، وفي العديد من أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة، حيث تكون الطريقة الأساسية لإضافة الأكسجين، بمعدل أقل من المعدل الأيضي المطلوب من قبل الغواص في حالة الراحة، ويتم تعويض الباقي بواسطة نظام التحكم من خلال صمام لولبي، أو يدويًا بواسطة الغواص.

يُمكن تحقيق تدفق كتلي ثابت عن طريق التدفق الصوتي عبر فتحة. يقتصر تدفق المائع القابل للانضغاط عبر الفتحة على التدفق بسرعة الصوت داخلها. يُمكن التحكم في ذلك من خلال ضغط المنبع وحجم الفتحة وشكلها، ولكن بمجرد أن يصل التدفق إلى سرعة الصوت داخل الفتحة، فإن أي انخفاض إضافي في ضغط المصب لا يؤثر على معدل التدفق. يتطلب هذا وجود مصدر غاز بضغط ثابت، ولا يعمل إلا على أعماق ذات ضغط محيط منخفض بما يكفي لتوفير التدفق الصوتي داخل الفتحة.

تُستخدم منظمات الضغط التي تكون مكونات التحكم الخاصة بها معزولة عن الضغط المحيط لتزويد الغاز بضغط مستقل عن العمق.

الجمع السلبي

في أجهزة إعادة التنفس شبه المغلقة ذات الإضافة السلبية، يُضاف الغاز عادةً بواسطة صمام طلب يُفعّل بواسطة منفاخ الرئة المعاكس عندما يكون المنفاخ فارغًا. هذه هي نفس حالة التفعيل لصمام التخفيف التلقائي في أي جهاز إعادة تنفس، ولكن آلية التشغيل الفعلية تختلف قليلاً. لا يحتاج جهاز إعادة التنفس ذو الإضافة السلبية من هذا النوع إلى صمام تخفيف تلقائي منفصل لأن صمام الإضافة السلبية يؤدي هذه الوظيفة بالفعل، مع ذلك، ولأغراض هندسية احتياطية، يمكن تركيب صمامَي طلب من هذا النوع، يعملان في وقت واحد. ^{[ 52 ] [ 53 ]}

صمامات يتم التحكم بها إلكترونياً (صمامات الملف اللولبي)

قد تحتوي أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي تعمل بالغاز المختلط والمتحكم بها إلكترونيًا على جزء من تغذية الأكسجين عبر فتحة ذات تدفق كتلي ثابت، ولكن يتم التحكم الدقيق في الضغط الجزئي بواسطة صمامات تعمل بالملفات اللولبية ويتم تشغيلها بواسطة دوائر التحكم. يتم فتح صمام الملف اللولبي تلقائيًا عند انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين في خليط الدائرة عن الحد الأدنى المحدد.

إذا تضررت فتحة تدفق الكتلة الثابتة ولم توفر التدفق الصحيح، فإن دائرة التحكم ستعوض ذلك عن طريق تشغيل صمام الملف اللولبي بشكل متكرر.

الغاز خارج السفينة

في بعض أجهزة إعادة التنفس المستخدمة في الغوص التقني، يُمكن توصيل مصدر غاز بديل بالجهاز، عادةً باستخدام نظام توصيل سريع رطب. وتُعد هذه الميزة شائعة في أجهزة إعادة التنفس الاحتياطية وغيرها من أجهزة إعادة التنفس الجانبية، حيث يُصمم الجهاز ليكون صغير الحجم قدر الإمكان، ويمكن تعليق مصدر الغاز على الجانب الآخر من الغواص لسهولة الاستخدام وتحقيق التوازن. كما تُتيح هذه الميزة إمكانية تزويد الغواص بكامل الغاز الذي يحمله عبر جهاز إعادة التنفس. ^{[ 54 ]}

تتمثل المتطلبات الأساسية للتحكم في خليط الغازات في دائرة التنفس لأي جهاز إعادة تنفس في إزالة ثاني أكسيد الكربون والحفاظ عليه عند مستوى مقبول، والحفاظ على الضغط الجزئي للأكسجين ضمن الحدود الآمنة. بالنسبة لأجهزة إعادة التنفس المستخدمة في ضغوط طبيعية أو منخفضة، يكفي توفير كمية كافية من الأكسجين، وهو ما يمكن تحقيقه بسهولة في جهاز إعادة التنفس بالأكسجين. أما التطبيقات التي تتطلب ضغطًا عاليًا، كما هو الحال في الغوص، فتتطلب أيضًا تحديد الحد الأقصى للضغط الجزئي للأكسجين لتجنب سمية الأكسجين ، وهي عملية أكثر تعقيدًا من الناحية التقنية، وقد تتطلب تخفيف الأكسجين بغاز خامل أيضيًا.

إذا لم يُضَف كمية كافية من الأكسجين، فقد يكون تركيزه في الدورة الدموية منخفضًا جدًا بحيث لا يكفي لدعم الحياة. عند البشر، عادةً ما يكون الدافع للتنفس ناتجًا عن تراكم ثاني أكسيد الكربون في الدم، وليس عن نقص الأكسجين. يمكن أن يُسبب نقص الأكسجين فقدان الوعي فجأةً ودون سابق إنذار، مما يؤدي إلى الوفاة. ^{[ 17 ]}

تعتمد الطريقة المستخدمة للتحكم في نطاق الضغط الجزئي للأكسجين في حلقة التنفس على نوع جهاز إعادة التنفس.

• في جهاز إعادة التنفس بالأكسجين، بمجرد تنظيف الحلقة جيدًا، يصبح الخليط ثابتًا بشكل فعال عند 100٪ أكسجين، ويكون الضغط الجزئي دالة للضغط المحيط فقط.
• في جهاز إعادة التنفس شبه المغلق، يعتمد مزيج الدائرة على مجموعة من العوامل:

• نوع نظام إضافة الغاز وإعداداته، بالإضافة إلى خليط الغاز المستخدم، والتي تتحكم في معدل إضافة الأكسجين.
• معدل العمل، وبالتالي معدل استهلاك الأكسجين، الذي يتحكم في معدل استنفاد الأكسجين، وبالتالي نسبة الأكسجين الناتجة.
• الضغط المحيط، حيث يتغير الضغط الجزئي بما يتناسب مع الضغط المحيط ونسبة الأكسجين.

• في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم بها يدويًا (MCCCR)، والمعروفة أيضًا بأجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتحكم بها الغواص (DCCCR)، يراقب الغواص مزيج الدائرة باستخدام مستشعر أكسجين واحد أو أكثر، ويتحكم في مزيج الغازات وحجمها في الدائرة عن طريق حقن الغازات المتاحة المناسبة فيها وتفريغها. في هذه الحالة، يحتاج الغواص إلى معرفة الضغط الجزئي للأكسجين في الدائرة وتصحيحه عند انحرافه عن القيمة المحددة. ومن الطرق الشائعة لزيادة الفترة الزمنية بين التصحيحات استخدام فتحة تدفق كتلي ثابتة مضبوطة على معدل استهلاك الأكسجين الأيضي للغواص أثناء الغوص في حالة الراحة، وذلك لإضافة الأكسجين بمعدل من غير المرجح أن يزيد الضغط الجزئي عند عمق ثابت.
• تحتوي معظم أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم فيها إلكترونياً (ECCCR) على مستشعرات أكسجين كهروكيميائية ودوائر تحكم إلكترونية، والتي تراقب ضغط الأكسجين الجزئي (ppO2 ₎ ، وتحقن المزيد من الأكسجين إذا لزم الأمر، وتصدر تحذيراً صوتياً أو مرئياً أو اهتزازياً للغواص إذا وصل ضغط الأكسجين الجزئي (ppO2 ₎ إلى مستويات عالية أو منخفضة بشكل خطير. ^{[ 17 ]}

يُتحكم عادةً بحجم الغاز في الدائرة بواسطة صمام تخفيف تلقائي يعمل بالضغط أو الحجم، وصمام لتخفيف الضغط الزائد. يعمل صمام التخفيف التلقائي بنفس مبدأ صمام الطلب لإضافة المُخفف عندما ينخفض ​​الضغط في الدائرة عن الضغط المحيط، كما هو الحال أثناء الهبوط أو عند فقدان الغاز من الدائرة. قد تحتوي المجموعة أيضًا على صمام إضافة يدوي، يُسمى أحيانًا صمام التجاوز. في بعض أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين القديمة، كان على المستخدم فتح وإغلاق صمام أسطوانة الأكسجين يدويًا لإعادة ملء الرئة المضادة كلما انخفض حجم الغاز. ^{[ 17 ]}

تتشابه المتطلبات الوظيفية لجهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة المُتحكم به إلكترونيًا إلى حد كبير مع وظائف وقدرات أجهزة كمبيوتر تخفيف الضغط المستخدمة في الغوص التقني، ويستخدم بعض مُصنّعي أجهزة إعادة التنفس مكونات أجهزة كمبيوتر الغوص التي أعادوا تغليفها كوحدات تحكم ومراقبة لأجهزة إعادة التنفس. ويمكن تعديل البرنامج لعرض قراءات خلايا الأكسجين المتعددة، والتحذيرات، والإنذارات، ومنطق التصويت، كما يمكن توصيل مكونات كمبيوتر الغوص مباشرةً بأجهزة التحكم في جهاز إعادة التنفس. ^{[ 57 ]}

نظام الاتصالات الذي تستخدمه شركة Shearwater Research للربط بين أجهزة كمبيوتر الغوص وأجهزة إعادة التنفس هو DiveCAN، والذي يتميز بمعيار اتصال مادي وبروتوكول اتصال يعتمد على ناقل CAN ، وهو معيار صناعي معترف به ومتعدد الاستخدامات وقوي ويستخدم على نطاق واسع . ^{[ 58 ]}

قد تختلف الأجهزة من الحد الأدنى للعمق والوقت وضغط الغاز المتبقي اللازم لجهاز إعادة التنفس بالأكسجين ذي الدائرة المغلقة أو جهاز إعادة التنفس بالنيتروكس شبه المغلق إلى وحدات تحكم إلكترونية زائدة مزودة بمستشعرات أكسجين متعددة، وأجهزة كمبيوتر مدمجة زائدة لإزالة الضغط، ومستشعرات مراقبة ثاني أكسيد الكربون، وشاشة عرض أمامية لأضواء التحذير والإنذار مع إنذار صوتي واهتزازي.

بعض المخاطر ناتجة عن طريقة عمل المعدات، بينما يرتبط البعض الآخر بالبيئة التي تُستخدم فيها المعدات.

أجهزة إعادة التنفس الخاصة بالغوص معرضة لبعض أنواع الأعطال التي لا يمكن أن تحدث في أجهزة التنفس الأخرى.

تشمل الطرق المتاحة لمراقبة حالة جهاز التنقية والتنبؤ بالاختراق الوشيك وتحديده ما يلي:

• تخطيط الغوص واستبدال المواد الماصة بشكل دوري. يتلقى الغواصون تدريباً على مراقبة وتخطيط مدة تعرض المادة الماصة في جهاز تنقية الغازات، واستبدالها ضمن المدة الزمنية الموصى بها. تُعد هذه الطريقة متحفظة للغاية، إذ لا يمكن التنبؤ بدقة بكمية ثاني أكسيد الكربون المُنتجة أثناء الغوص، كما أنها لا تُقاس. تميل توصيات الشركات المصنعة لفترات الاستبدال إلى مراعاة أسوأ الحالات لتقليل المخاطر، وهذا غير اقتصادي نسبياً في استخدام المواد الماصة.
• قد يُضاف إلى المادة الماصة صبغة مؤشرة يتغير لونها عند استهلاك المادة الفعالة. على سبيل المثال، كانت مادة ماصة لجهاز إعادة التنفس تُسمى "بروتوسورب" من إنتاج شركة سيبي جورمان تحتوي على صبغة مؤشرة حمراء، يُقال إنها تتحول إلى اللون الأبيض عند استنفاد المادة الماصة. مع وجود عبوة شفافة، يُمكن أن يُظهر ذلك موضع جبهة التفاعل. يُعد هذا مفيدًا عندما تكون العبوة مرئية للمستخدم، وهو أمر نادر الحدوث في معدات الغوص، حيث غالبًا ما تكون العبوة داخل جهاز التنفس المضاد أو في غلاف مثبت على الظهر. تم سحب الصبغة المؤشرة اللونية من استخدام أسطول البحرية الأمريكية في عام 1996 عندما اشتبه في أنها تُطلق مواد كيميائية في الدائرة. ^{[ 62 ]}
• مراقبة درجة الحرارة. بما أن التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون والجير الصودي طارد للحرارة، يمكن استخدام مجسات درجة الحرارة على طول جهاز التنقية لقياس موضع جبهة التفاعل، وبالتالي تقدير العمر المتبقي للجهاز. ^{[ 63 ] [ 64 ]}
• على الرغم من وجود أجهزة استشعار غاز ثاني أكسيد الكربون، إلا أنها غير فعّالة في التنبؤ بعمر جهاز تنقية الغازات المتبقي، لأنها تقيس تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغاز المُنقّى، وعادةً ما يبدأ تسرب الغاز من الجهاز بسرعة كبيرة. تُركّب هذه الأنظمة كأجهزة أمان لتنبيه الغواصين بضرورة الخروج من الدائرة فورًا.

تُعرف خاصية تحمل الأعطال بأنها القدرة التي تُمكّن النظام من مواصلة العمل بشكل سليم في حال تعطل بعض مكوناته. وإذا انخفضت جودة تشغيله ولو قليلاً، فإن هذا الانخفاض يتناسب طردياً مع شدة العطل، مقارنةً بنظام مصمم بشكل بدائي، حيث يمكن حتى لعطل بسيط أن يتسبب في انهيار كامل. وتكتسب خاصية تحمل الأعطال أهمية خاصة في الأنظمة عالية التوافر أو الأنظمة الحساسة للسلامة . وتُعرف القدرة على الحفاظ على وظائف النظام عند تعطل أجزاء منه بالتدهور التدريجي. ^{[ 65 ]}

جهاز إعادة التنفس بالأكسجين ذو الدائرة المغلقة الأساسي جهاز بسيط للغاية وموثوق ميكانيكيًا، ولكنه يعاني من قيود تشغيلية شديدة بسبب سمية الأكسجين. تتطلب طرق توسيع نطاق العمق بأمان استخدام خليط غاز تنفس متغير. تميل أجهزة إعادة التنفس شبه المغلقة إلى أن تكون غير فعالة في تخفيف الضغط، ولا يمكن التنبؤ بتركيب الغاز فيها بشكل كامل مقارنةً بجهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة المُتحكم به بدقة. لا يمكن مراقبة تركيب الغاز في حلقة التنفس إلا بواسطة أجهزة استشعار كهربائية، مما يجعل موثوقية نظام الاستشعار الإلكتروني تحت الماء من المكونات بالغة الأهمية للسلامة. ^{[ 5 ]}

لا توجد إحصائيات رسمية حول معدلات أعطال الإلكترونيات تحت الماء، ولكن من المرجح أن يكون الخطأ البشري أكثر شيوعًا من معدل خطأ أجهزة كمبيوتر الغوص الإلكترونية، التي تُعدّ المكون الأساسي لإلكترونيات التحكم في أجهزة إعادة التنفس، والتي تعالج المعلومات من مصادر متعددة ولديها خوارزمية للتحكم في صمام حقن الأكسجين. وقد ظلّت أجهزة كمبيوتر الغوص المغلقة موجودة لفترة كافية حتى أصبحت النماذج ذات الجودة الأفضل موثوقة ومتينة في تصميمها وبنائها. ^{[ 5 ]}

جهاز إعادة التنفس المُتحكم به إلكترونيًا نظام معقد. تستقبل وحدة التحكم مدخلات من عدة مستشعرات، وتقيّم البيانات، وتحسب الإجراء أو الإجراءات المناسبة التالية، وتُحدّث حالة النظام وتعرضها، ثم تُنفّذ الإجراءات، وفي بعض الحالات تستخدم التغذية الراجعة الآنية لتكييف إشارة التحكم. ^{[ 5 ]} تشمل المدخلات إشارات من واحد أو أكثر من مستشعرات الضغط والأكسجين ودرجة الحرارة، وساعة، وربما مستشعرات الهيليوم وثاني أكسيد الكربون. كما يوجد مصدر طاقة بطارية، وواجهة مستخدم على شكل شاشة عرض مرئية، وواجهة إدخال بيانات على شكل أزرار، وربما إنذارات صوتية واهتزازية. ^{[ 5 ]}

في نظام إعادة تدوير الغازات الإلكتروني المصغر (eCCR) ذي الحد الأدنى من الإمكانيات، يكون النظام شديد الحساسية. قد يؤدي عطل حرج واحد إلى إجراءات يدوية لاستعادة النظام أو إلى الحاجة إلى استخدام مصدر بديل لغاز التنفس. قد تكون لبعض الأعطال عواقب وخيمة إذا لم يتم اكتشافها ومعالجتها بسرعة. تشمل الأعطال الحرجة مصدر الطاقة، ومستشعر الأكسجين غير الاحتياطي، وصمامات الملف اللولبي، أو وحدة التحكم. ^{[ 5 ]}

تتميز المكونات الميكانيكية البحتة بمتانتها وموثوقيتها العالية، وتميل إلى التدهور دون حدوث أعطال كارثية، كما أنها ضخمة وثقيلة، لذا فقد تم التركيز عمومًا على تحسين قدرة تحمل الأعطال في أجهزة الاستشعار الإلكترونية وأنظمة التحكم. وقد شكلت أعطال خلايا الأكسجين مشكلة خاصة، ذات عواقب وخيمة متوقعة، ولذلك كان استخدام أنظمة التكرار المتعددة في مراقبة الضغط الجزئي للأكسجين مجالًا هامًا للتطوير بهدف تحسين الموثوقية. ومن المشكلات في هذا الصدد تكلفة أجهزة استشعار الأكسجين وقصر عمرها الافتراضي نسبيًا، بالإضافة إلى عدم القدرة على التنبؤ بوقت تعطلها ، وحساسيتها للبيئة المحيطة. ^{[ 5 ]}

للكشف التلقائي عن أعطال مستشعرات الأكسجين وتحديدها، إما أن تتم معايرة المستشعرات باستخدام غاز معروف، وهو أمر غير عملي في معظم الأوقات أثناء الغوص، ولكنه ممكن كاختبار عرضي عند الاشتباه في وجود عطل، أو يمكن مقارنة عدة خلايا مع افتراض أن الخلايا ذات المخرجات المتطابقة تقريبًا تعمل بشكل صحيح. يتطلب منطق التصويت هذا ثلاث خلايا على الأقل، وتزداد الموثوقية مع زيادة العدد. ^{[ 5 ]} ولدمج تكرار الخلايا مع تكرار دوائر المراقبة والتحكم والعرض، يجب أن تكون إشارات الخلايا متاحة لجميع دوائر المراقبة والتحكم في الظروف العادية. يمكن تحقيق ذلك من خلال مشاركة الإشارات في المرحلة التناظرية أو الرقمية - حيث يمكن تزويد مدخلات جميع وحدات المراقبة بجهد خرج الخلية، أو يمكن تزويد كل وحدة مراقبة بجهود بعض الخلايا، ومشاركة الإشارات الرقمية المعالجة. قد تُسهّل مشاركة الإشارات الرقمية عزل المكونات المعيبة في حالة حدوث دوائر قصر. الحد الأدنى لعدد الخلايا في هذا التصميم هو خليتان لكل وحدة مراقبة، مع وحدتي مراقبة للتكرار، وهو أكثر من الحد الأدنى المطلوب وهو ثلاث خلايا لقدرة منطق التصويت الأساسية. ^{[ 5 ]}

تتألف أجهزة إعادة التنفس المقاومة للأعطال من ثلاثة جوانب رئيسية: وجود مكونات مادية احتياطية، وبرمجيات قوية، ونظام لكشف الأعطال. البرمجيات معقدة وتتألف من عدة وحدات ذات مهام محددة، مثل قياس الضغط الجزئي للأكسجين، وقياس الضغط المحيط، والتحكم في حقن الأكسجين، وحساب حالة تخفيف الضغط، وواجهة المستخدم لعرض الحالة والمعلومات وإدخالات المستخدم. يمكن فصل مكونات واجهة المستخدم المادية عن وحدة التحكم والمراقبة، مما يسمح لنظام التحكم بمواصلة العمل حتى في حال تعطل واجهة المستخدم الحساسة نسبيًا. ^{[ 5 ]}

تشمل الخصائص التي من شأنها تحسين السلامة ما يلي: ^{[ 4 ]}

• إن التشغيل الآلي الكامل لنظام التحكم من شأنه أن يتجنب مجموعة من أخطاء المستخدم، شريطة أن يكون نظام التحكم موثوقًا به وقادرًا على تحمل الأعطال.
• من شأن نظام استشعار الأكسجين عالي الموثوقية أن يقلل من خطر نقص الأكسجة أو فرط الأكسجة في غاز التنفس.
• نظام استشعار الأكسجين الذي يمكنه اكتشاف أعطال المستشعرات بشكل موثوق وتحديد نمط العطل.
• أجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون التي يمكنها اكتشاف بداية عطل جهاز التنقية بشكل موثوق.
• جهد تنفس منخفض.

يجب أن تتوافق أجهزة إعادة التنفس للغوص مع معيار EN 14143: معدات التنفس - أجهزة الغوص ذاتية الاحتواء لإعادة التنفس، والتي يُشترط تصنيعها أو تسويقها بشكل قانوني في الاتحاد الأوروبي. يحدد المعيار الأوروبي EN 14143 متطلبات الأداء التي تهدف إلى ضمان التشغيل الآمن لجهاز إعادة التنفس للغوص. يبلغ الحد الأقصى للأعماق 6 أمتار لأجهزة إعادة التنفس التي تعمل بالأكسجين، و40 مترًا لأجهزة إعادة التنفس التي تعمل بالنيتروكس، و100 متر لأجهزة إعادة التنفس التي تستخدم غازات تنفس أساسها الهيليوم. يتراوح نطاق درجة حرارة الماء من 4  درجات مئوية إلى 34  درجة مئوية، ما لم يحدد المصنّع نطاقًا أوسع. ^{[ 66 ]}

تخضع أجهزة إعادة التنفس للغوص لتوجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن معدات الحماية الشخصية ، والتي تشترط الحصول على شهادة ضمان جودة المنتج واختبار أدائه من قبل جهة خارجية معتمدة ومحايدة. وهذه عملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً، مما قد يعيق الابتكار، ولكنها تُعتبر أيضًا عاملًا مهمًا في سلامة المنتج والحد من مسؤولية الشركة المصنعة. ^{[ 67 ]}

يُعدّ قياس الضغط الجزئي للأكسجين بدقة وموثوقية من أكثر العوامل إشكالية في سلامة الغوص باستخدام أجهزة إعادة التنفس. وقد تطورت أنظمة التحكم التي تستخدم هذه البيانات إلى حدٍّ جعلها قوية وموثوقة، كما أن استخدام نظام احتياطي مستقل يُحسّن الموثوقية لتُصبح مماثلة لأي مكون آخر. تكمن نقطة الضعف في أجهزة الاستشعار، فهي عُرضة لأنواع عديدة من الأعطال، بعضها خفيّ نسبيًا، إذ قد تجتاز الخلية معايرة الضغط الجوي الطبيعي ثم تتعطل عندما يكون الضغط الجزئي قريبًا من الحد الأعلى لنطاق التشغيل المقبول، وهو النطاق الذي يُحقق فيه الغوص بضغط جزئي ثابت أقصى فائدة. عندما أمكن تحديد السبب، تبيّن أن السبب الرئيسي للوفيات الناجمة عن أجهزة إعادة التنفس هو نقص الأكسجين، بنسبة 17% تقريبًا، مع افتراض وجود فرط الأكسجين في 4% إضافية من الحالات. إذا امتدت هذه النسب إلى نطاق الحالات غير المحددة، فمن المحتمل أن يكون محتوى الأكسجين غير المناسب مسؤولًا عن 30% من وفيات أجهزة إعادة التنفس. ^{[ 68 ]}

الطريقة القياسية لتحسين موثوقية مراقبة الأكسجين هي استخدام أجهزة استشعار متعددة احتياطية - أي ثلاثة أجهزة استشعار أو أكثر - واستخدام مدخلات البيانات المتعددة مع نظام منطق التصويت لمحاولة تحديد عطل أحد أجهزة الاستشعار في الوقت المناسب لإنهاء الغوص بشكل آمن ومتحكم فيه. يفترض منطق التصويت عادةً أنه إذا أعطى أحد أجهزة الاستشعار قراءة تختلف اختلافًا كبيرًا عن قراءتين أو أكثر من أجهزة الاستشعار الأخرى عند تعرضها لنفس البيئة، فإن القراءة الشاذة تكون خاطئة، ويُفترض أن مدخلات الأجهزة الأخرى دقيقة. لسوء الحظ، لا يكون هذا هو الحال دائمًا، فقد وُجدت حالات كان فيها جهاز الاستشعار الشاذ هو الأكثر دقة. وقد تبين أن موثوقية هذا النظام أقل مما كان متوقعًا في الأصل بسبب عدم كفاية الاستقلال الإحصائي لأجهزة الاستشعار الثلاثة، وأن النتائج ليست متناظرة - كما أن تأثيرات قراءات الضغط الجزئي المنخفضة أو المرتفعة الخاطئة تعتمد أيضًا على العمق. ^{[ 68 ]}

إذا أعطى مستشعر ما إشارة ثابتة نسبيًا مع استجابة ضئيلة لتغيرات العمق ودرجة الحرارة، وتغيرات تركيب الغاز نتيجة الاستخدام أو إضافة الغاز أو عدم اكتمال الخلط أو اضطراب الدائرة، فمن المحتمل أن المستشعر لا يستجيب بشكل صحيح. وعندما يتبع مستشعران نمط استجابة مماثل، فهذا مؤشر على احتمال وجود عطل في كليهما. يمكن للخوارزميات التي تتعقب إشارة المستشعر مقابل الإشارة المتوقعة مع مراعاة التغيرات المعروفة أن تشير إلى موثوقية المستشعرات. تُعرف هذه الطريقة لمراقبة المستشعرات باسم التحقق السلبي من المستشعر (PSV)، ويمكن استخدامها لتحسين موثوقية تقييم سلامة المستشعر، ويمكن استخدامها في نظام التحكم لاتخاذ قرارات أكثر موثوقية بشأن المستشعرات التي من المرجح أن تعطي إشارة موثوقة مقارنةً بمنطق التصويت القائم فقط على قيم معايرة المستشعرات. يُعد التحقق السلبي من المستشعر (PSV) تحسينًا لمنطق التصويت البسيط، ولكنه لا يزال عرضة للأخطاء المتعلقة بالاستقلال الإحصائي للمكونات. ^{[ 68 ]}

بدأ العمل الأولي على تصميم نظام التحقق التلقائي من المستشعرات، حيث يقوم نظام التحكم في جهاز إعادة التنفس بحقن غاز ذي تركيبة معروفة بشكل دوري في مستشعرات الأكسجين أثناء الغوص، ويستخدم الناتج لتحديد مدى صلاحية استجابة المستشعر بدقة وكفاءة تفوق قدرة الغواص البشري، وذلك في عام 2002، ثم جرى تطويره لاحقًا لاستخدامه في جهاز إعادة التنفس Poseidon/Cis-Lunar MK-VI. وقد تم تحسين نظام "التحقق النشط من المستشعرات" (ASV) هذا على مدار آلاف الساعات من الغوص التجريبي الميداني في ظروف متنوعة ^{[ 68 ] .}

أصبح نظام ASV أكثر تطورًا من التطبيق اليدوي في جهاز Cis-Lunar MK-5P. فهو يتجاوز مجرد مقارنة قيمة PO2 المقاسة _من المستشعر مع قيمة PO2 المحسوبة _للمخفف عند العمق الحالي. في تطبيقه في أجهزة إعادة التنفس Poseidon، يقوم الحاسوب تلقائيًا بحقن إما المخفف أو الأكسجين مباشرةً في مستشعر أكسجين أساسي واحد كل خمس دقائق أثناء الغوص. تأخذ الخوارزمية في الحسبان العمق الحالي، وFO2 _للغاز المحقون، ودرجة الحرارة المحيطة، ومدة حقن الغاز، وقيم معايرة المستشعر لتلك الغوصة، وذلك للتنبؤ بكيفية استجابة المستشعر خلال الثواني القليلة التالية بعد كل حقنة غاز، ثم تقارن ذلك بالنتائج المقاسة لتحديد مستوى الثقة في أداء المستشعر. ^{[ 68 ]}

يستطيع هذا النوع من اختبارات التحقق من صحة المستشعر تحديد عدة أنماط للأعطال من خلال رصد انحراف القيم المقاسة عن القيم المتوقعة مع تغيرات الضغط الجزئي المحسوب لغاز الاختبار، وهو قادر على كشف الأعطال الناتجة عن قراءات درجة الحرارة غير الصحيحة، أو إدخال قيمة FO2 غير الصحيحة _لتكثيف المخفف على مستشعر الأكسجين، أو وجود عطل في مستشعر الأكسجين، أو انقطاع إمداد غاز التحقق، وغيرها من الأسباب التي لا يمكن اكتشافها بواسطة منطق التصويت. ^{[ 68 ]}

تُعاير مستشعرات الأكسجين في معظم أجهزة إعادة التنفس على السطح قبل الغوص باستخدام الهواء أو الأكسجين النقي (100%) عند الضغط الجوي العادي. تُعد هذه نقاط معايرة موثوقة، ولكن قد يتجاوز نطاق الضغوط الجزئية التشغيلية هذه النقاط. إذا تمت معايرة المستشعرات لاستجابة خطية بين هذه الظروف، وتم استقراء الاستجابة، بالنسبة لنقاط الضبط التي تزيد عن 1 بار (وهو إجراء قياسي)، فيجب أن يعمل نظام التحكم خارج النطاق الذي تكون فيه الاستجابة خطية. من أكثر أسباب الأعطال شيوعًا هو أن تصبح الخلية محدودة التيار مع مرور الوقت. تتغير المعاوقة الداخلية مع استهلاك المصعد في التفاعل الذي يُنتج تيار الخرج، وتصبح الاستجابة غير خطية عند ضغوط جزئية أعلى للأكسجين. قد تُشير الإشارة إلى ضغط جزئي أقل ولا تزداد بشكل متناسب مع إضافة الأكسجين، مما يؤدي إلى حلقة ضغط جزئي للأكسجين قد ترتفع إلى مستويات خطيرة دون سابق إنذار. إحدى طرق التحقق من صحة المستشعرات عند ضغوط جزئية عالية هي تعريض المستشعر لضغط جزئي للأكسجين (PO₂) أعلى _من الحد الأعلى المحدد، وذلك بتعريضه للأكسجين النقي على عمق 6  أمتار، أو لضغط جزئي للأكسجين _يبلغ 1.6 بار أثناء الغوص، أو عند ضغط 1.6 بار أو أكثر في وعاء ضغط المعايرة. كلا الطريقتين معقدتان، وقد تتسبب طريقة التعريض للماء في ارتفاع مفاجئ في ضغط الأكسجين أثناء النزول. يستخدم نظام ASV معدل، يُسمى اختبار الخطية في ظروف فرط الأكسجين (HLT)، الأكسجين كغاز تنظيف على عمق 6 _أمتار  ، مما يسمح بالتحقق من خطية المستشعر حتى ضغط جزئي للأكسجين يبلغ 1.6 بار . في حال فشل _{الاختبار} ، يمكن خفض الحد الأدنى للقيمة المحددة تلقائيًا إلى النطاق الخطي الذي تم تحديده أثناء المعايرة. وقد ثبت أن مستشعرًا واحدًا مزودًا بنظامي PSV وASV أكثر موثوقية من ثلاثة مستشعرات مزودة بمنطق التصويت التقليدي. من المتوقع أن تتحسن فعالية خوارزميات التحقق من صحة الخلايا مع زيادة البيانات الميدانية التي تجمعها أنظمة التحكم في أجهزة إعادة التنفس. ^{[ 68 ]}

يُعدّ فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم أحد أكثر العوامل شيوعًا في وفيات الغوص باستخدام أجهزة إعادة التنفس. وينتج هذا عادةً عن فشل جهاز تنقية الغازات في إزالة ثاني أكسيد الكربون بالسرعة الكافية لإنتاجه، وقد يعود ذلك إلى عامل واحد أو مجموعة عوامل، منها: استخدام مواد امتصاص مستهلكة أو رطبة أو غير معبأة بشكل كافٍ، أو تصميم أو تجميع غير صحيح للعبوات، أو عدم توافق تصميم مادة الامتصاص مع تصميم العبوة، أو استخدام مادة امتصاص خارج نطاق تشغيلها. يؤدي ارتفاع الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدائرة إلى ارتفاع مستوياته في الدم والأنسجة، مما قد يُسبب مجموعة من الأعراض، بما في ذلك ضيق التنفس، وزيادة القابلية للتسمم بالأكسجين في الجهاز العصبي المركزي، والتشوش الذهني، وفقدان الوعي. ^{[ 68 ]}

تعتمد معظم تصميمات أجهزة إعادة التنفس على حدود زمنية متحفظة للغاية لمدة امتصاص الأكسجين، استنادًا إلى اختبارات تجريبية في ظروف باردة وأحمال عمل عالية وضغوط أعماق كبيرة. يشجع هذا التحفظ المفرط، الذي غالبًا ما يكون غير ضروري، الغواصين على إطالة مدة امتصاص الأكسجين، وهو ما ينجح بشكل جيد إلى أن يتوقف عن العمل، غالبًا دون سابق إنذار، مما قد يؤدي إلى عواقب وخيمة. تتمثل إحدى الطرق الأكثر تطورًا في تحديد حدود مدة امتصاص الأكسجين بناءً على استهلاك الأكسجين الأيضي، كمؤشر لإنتاج ثاني أكسيد الكربون الأيضي، وهو مستقر نسبيًا لدى معظم الأشخاص في معظم الأوقات، ويمكنه التعويض بشكل جيد عن التغيرات في الجهد المبذول ومعدل الأيض الأساسي، ولكنه لا يعوض بشكل موثوق عن تأثيرات العمق والضغط على وظيفة امتصاص الأكسجين. ^{[ 68 ]}

يتمثل أحد الأساليب المباشرة والتجريبية في الاستفادة من توليد الحرارة وارتفاع درجة حرارة المنطقة النشطة للمادة الماصة في جهاز التنقية. يمتص غاز التنفس كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون في المنطقة الأولى من المادة الماصة غير المستخدمة نسبيًا التي تصل إليها أثناء مروره عبر جهاز التنقية، وتتقدم هذه المنطقة النشطة نسبيًا عبر العلبة مع استنفاد المنطقة التي وصل إليها الغاز أولًا، ويحدث المزيد من التفاعل في المراحل اللاحقة. تكون جبهة التفاعل هذه عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة المادة الماصة المستهلكة، والمادة الماصة التي لم تتعرض بعد لمستويات عالية من ثاني أكسيد الكربون، وتتقدم الجبهة على طول جهاز التنقية حتى يصل جزء منها إلى نهاية المادة الماصة، ويتسرب الغاز غير المنقى إلى الجانب الآخر من الدائرة، وبعد ذلك يحدث ارتفاع ثابت وغير قابل للانعكاس في ثاني أكسيد الكربون المستنشق. ^{[ 68 ]} وقد طورت بعض الشركات المصنعة لأجهزة إعادة التنفس مجسات حرارية خطية تحدد موضع جبهة التفاعل، مما يسمح للمستخدم بتقدير المدة المتبقية للعلبة.

لا تستطيع أي من هذه الطرق الكشف عن تجاوز علبة الغاز، كما أنها لا تملك قدرة كبيرة على تحديد المواد الماصة المستهلكة تمامًا، أو وجود قنوات، أو سوء التعبئة، أو عدم ملاءمة المادة الماصة، ولكن يمكن القيام بذلك عن طريق قياس مباشر للضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في جانب الاستنشاق من الحلقة. ^{[ 68 ]}

يعود تاريخ البحث والتطوير في مجال مجسات ثاني أكسيد الكربون إلى أوائل التسعينيات على الأقل، عندما عملت شركتا Teledyne Analytical Instruments وCis-Lunar Development Laboratories على تطوير مجس لجهاز إعادة التنفس Cis-Lunar MK-III. كان هذا المجس دقيقًا في ظروف المختبر، ولكنه كان عرضة للرطوبة العالية والتكثيف في الميدان، مما تسبب في قراءات غير موثوقة، وهي مشكلة متكررة في قياس ثاني أكسيد الكربون في الوقت الفعلي. كما تسببت الضغوط العالية في مشاكل تتعلق بتعويض العمق. في عام 2009، أصدرت شركة VR Technologies مجسًا تجاريًا لثاني أكسيد الكربون _يستخدم أغشية كارهة للماء للحفاظ على جفاف المجسات دون تقليل تدفق الغاز إليها بشكل مفرط. ^{[ 68 ]}

منذ ذلك الحين، طرحت شركات تصنيع أخرى منتجاتها في السوق، لكنها لم تحظَ بانتشار واسع. فهي باهظة الثمن نسبيًا، وتعطي قراءات غير موثوقة في بعض الحالات، ولا يمكنها سوى اكتشاف أعطال جهاز التنقية، ولا تتنبأ بالمدة المتبقية. ويمكن الجمع بين قياس درجة الحرارة وقياس _ثاني أكسيد الكربون بعد جهاز التنقية لتوفير كل من التنبؤ بالعطل والإنذار المبكر، وذلك بتكلفة أعلى وتعقيد أكبر. ^{[ 68 ]}

قد يؤثر موضع المستشعر في الدائرة على حساسيته لمحتوى ثاني أكسيد الكربون الفعلي _في الغاز المستنشق. يُعاني قياس الغاز في فوهة الجهاز من مشاكل بسبب المساحة الميتة، كما أن تركيبه في خرطوم الاستنشاق بالقرب من الفوهة يجعله حساسًا للتسريبات الصغيرة في صمام فحص الاستنشاق، وقادرًا أيضًا على اكتشاف ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون _الناتج عن تسريبات كبيرة في صمام الفحص، مما قد يُسبب زيادة كبيرة في المساحة الميتة، وهو ما لا يُمكن اكتشافه إذا كان المستشعر في موضع أبعد في الدائرة. ^{[ 68 ]}

علاوة على ذلك، فإن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون _في الغاز المستنشق ليس السبب الوحيد لفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم. إذ يتأثر هذا الارتفاع أيضاً بجهد التنفس، ولياقة الغواص، وأنماط التهوية التنفسية، وعوامل سلوكية وفسيولوجية وميكانيكية أخرى. ويُعدّ قياس مستويات _ثاني أكسيد الكربون في كلٍّ من الغاز المستنشق والزفير خياراً أفضل ، ويتطلب ذلك أجهزة استشعار سريعة وموثوقة في الظروف الرطبة، وبأسعار معقولة ^{[ 68 ].}

بعد تأييد منتدى أجهزة إعادة التنفس 3 القوي لاستخدام قوائم التحقق المكتوبة لتحسين السلامة، قامت مختبرات تطوير سيس-لونار ببرمجة قائمة تحقق إلكترونية قبل الغوص في نظام تشغيل جهاز إعادة التنفس MK-5P، كوسيلة لمنع المستخدم من إهمال إجراء الفحوصات الموصى بها قبل الاستخدام. وقد اعتُبرت هذه الطريقة ناجحة، وتم تطبيقها في الأجيال اللاحقة من أجهزة إعادة التنفس Poseidon MK-VI وSE7EN، وطُوّرت لتشمل تشخيصات داخلية قوية للمكونات الإلكترونية الأساسية والبرمجيات، ومعايرة تلقائية لخلايا مستشعر الأكسجين عند الضغوط العادية. ويؤدي عدم إكمال قائمة التحقق بالكامل إلى ظهور مجموعة من الإنذارات إذا حاول المستخدم الغوص بالجهاز. ورغم أنها ليست مضمونة تمامًا - إذ لا تتم معايرة خلايا الأكسجين عند ضغوط التشغيل العالية - إلا أنها ترصد عددًا من الأخطاء الحرجة المتعلقة بالسلامة، وتُعلم الغواص بها. كما يسجل البرنامج الخطوات والبيانات من فحص ما قبل الغوص، وقد كان ذلك مفيدًا في تحليل الحوادث. تستغرق فحوصات ما قبل الغوص وقتًا أقل ولا تتطلب أي أوراق أو جهد من المستخدم في تسجيل البيانات. وقد ثبت أن هذا النظام يقلل المخاطر، وقد اعتمدته العديد من الشركات المصنعة. ^{[ 68 ]}

تُعدّ واجهة المستخدم لنظام التحكم في جهاز إعادة التنفس هي نقطة تبادل المعلومات بين الغواص ونظام التحكم الإلكتروني، وهي منطقةٌ تكثر فيها احتمالات الخطأ، سواءً في إدخال المستخدم أو في تفسير البيانات، وقد تكون لبعض هذه الأخطاء عواقب وخيمة أو مميتة. ويمكن تعويض المخاطر العالية المتأصلة للأعطال الميكانيكية نتيجةً للتعقيد الكبير من خلال توفير أنظمة احتياطية هندسية، سواءً في نظام التحكم أو في نظام إمداد غاز الطوارئ، بالإضافة إلى التدريب المناسب. ويمكن تحسين تصميم واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة (HMI) لتقليل مخاطر سوء الفهم والخطأ، ويمكن أن يركز التدريب على التفسير الصحيح للمعلومات والاستجابة المناسبة. تتكون واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة عادةً من عنصرين رئيسيين: شاشات العرض وأجهزة الإنذار، ويرتبط العديد من أجهزة الإنذار بمعلومات مرئية محددة. ^{[ 68 ]}

يتمثل أحد تحديات تصميم أجهزة الإنذار الفعّالة في ضمان عدم تشتيت انتباه الغواص بمعلومات غير ذات صلة، وعدم تشغيلها بسهولة بالغة، مما قد يُعوّد ​​الغواص على إهمالها، ورغم أنها قد تُلبي المتطلبات القانونية المتعلقة بالتحذيرات وأجهزة الإنذار، إلا أنها قد تجعل الجهاز أقل أمانًا من الناحية العملية. وتتمثل إحدى الاستراتيجيات لتجنب هذه المشكلة في استهداف حواس مختلفة - السمعية والبصرية واللمسية - أحيانًا بالاعتماد على اهتزازات تُرسل إلى قطعة الفم. ^{[ 68 ]}

تضمن الشاشة الفعّالة حصول المستخدم على المعلومات التي يحتاجها في الوقت المناسب، والمعلومات التي يرغب بها في الوقت المناسب، بشكل يسهل التعرف عليه وفهمه بوضوح. عند عرض كمّ هائل من المعلومات في أوقات التوتر، قد يشعر المستخدم بالارتباك أو يعجز عن تمييز المعلومات المفيدة في الوقت المناسب لاستخدامها بفعالية. وفي أوقات أخرى، قد تكون المعلومات الأكثر تفصيلاً مفيدة أو ضرورية لاتخاذ القرار الصحيح. ويمكن أن تساعد الشاشات المتعددة، أو العروض المتعددة على الشاشة نفسها، في حل هذه المشكلة. ^{[ 68 ]}

من المتوقع أن يصبح استخدام شاشات العرض الأمامية المتقدمة في أجهزة إعادة التنفس أكثر انتشارًا ^{[ 68 ]} ، حيث توفر هذه الشاشات نطاقًا أوسع من المعلومات باستخدام مجموعة من الأضواء الملونة أو شاشات عرض رسومية أو أبجدية رقمية أكثر تعقيدًا تظل مرئية بشكل محيطي للغواص في جميع الأوقات، ولا تتطلب سوى حركة العين لتصبح قابلة للقراءة بالكامل. ^{[ 68 ]}

تُعدّ مشكلة حجم معدات الإنقاذ اللازمة للعودة الآمنة إلى السطح من أي نقطة في الغوص بعد تعطل النظام الأساسي بشكل لا يمكن إصلاحه، من أبرز التحديات اللوجستية للغوصات الطويلة والعميقة باستخدام أجهزة إعادة التنفس. قد يصبح خيار الدائرة المفتوحة ضخمًا للغاية ويصعب التعامل معه، وعلى الرغم من أن خيار إعادة التنفس أكثر كفاءة وصغرًا، إلا أنه يواجه تحديات لوجستية خاصة به. ^{[ 68 ]}

يُعدّ الحفاظ على جاهزية نظام الإنقاذ ذي الدائرة المغلقة لأجهزة إعادة التنفس أحد أبرز تحديات التصميم في تطويره، وذلك لضمان جاهزية النظام للاستخدام في جميع الأعماق. يتطلب هذا توفير غاز قابل للتنفس مناسب للعمق، وإن لم يكن بالضرورة مُحسَّنًا، إذ يُمكن تعديل نسبة الغاز إلى القيمة المطلوبة بسرعة كبيرة بعد الإنقاذ، بالإضافة إلى حجم غاز ثابت نسبيًا، بحيث لا يُصبح التحكم في الطفو مُعقدًا. يجب أن يكون حجم النظام كبيرًا وسهل الاستخدام، وأن يكون الوصول إلى فوهة نظام الإنقاذ سهلًا وآمنًا. نظرًا لأن أجهزة إعادة التنفس المزودة بنظام الإنقاذ تُستخدم غالبًا في الغطسات التي تتطلب تخفيف ضغط كبير، يجب أن يُتيح نظام إدارة تخفيف الضغط إمكانية الانتقال إلى نظام الإنقاذ. في حال تضمين مراقبة الضغط الجزئي للأكسجين في الوقت الفعلي ضمن حسابات تخفيف الضغط، يجب أن يكون من الممكن نقل هذه الخاصية بين الوحدات دون التأثير على استقلاليتها. يجب ألا يُثقل كاهل الغواص بمهام إدارة الدائرتين، إذ يُعتبر الغواص العنصر الأقل موثوقية في العملية، وقد يتعرض لضغط كبير عند الحاجة إلى نظام الإنقاذ. ^{[ 68 ]}

تُعدّ البيانات المُسجّلة من غطسات أجهزة إعادة التنفس مفيدةً لتحليل الحوادث، واختبار وتطوير هذه الأجهزة، ولأغراض تدريب الغواصين. كما يُعدّ تسجيل بيانات الغطس بواسطة أجهزة الكمبيوتر المُدمجة لإزالة الضغط ذا قيمةٍ في أبحاث فعالية جداول إزالة الضغط. ويمكن أن يُوفّر تجميع هذه البيانات رؤىً حول أنماط الغوص بين مُستخدمي هذه الأجهزة، ويُساعد في تحليل المخاطر. ^{[ 68 ]}

شهدت أنظمة التحكم في أجهزة إعادة التنفس الإلكترونية تطورًا مستمرًا في سعة المعالجة والتخزين، بالتوازي مع ذلك، ازدادت قدرتها على جمع البيانات بدقة وتفصيل أكبر. ففي عام 1994، سجل نظام تسجيل البيانات Cis-Lunar Mk-IV بياناتٍ بمعدل عدة مئات من النقاط في الساعة الواحدة من وقت الغوص، وبحلول عام 1997، كان نظام Cis-Lunar Mk-5P يسجل أكثر من ألف نقطة في الساعة. وبحلول عام 2007، كان نظام Poseidon MK-VI Discovery يسجل ما بين 15000 و25000 نقطة في الساعة، وفي عام 2016، سجل نظام Poseidon SE7EN أكثر من ضعف هذه الكمية، بما يتماشى مع توصيات منتدى إعادة التنفس 3، والتي تنص على ما يلي: ^{[ 68 ]}

يوصي المنتدى بأن تتضمن جميع أجهزة إعادة التنفس أنظمة تسجيل بيانات تسجل المعايير الوظيفية ذات الصلة بالجهاز المحدد وبيانات الغوص، وتتيح تنزيل هذه البيانات. ويهدف هذا المنتدى إلى إعادة بناء تشخيصية للغوصات باستخدام أكبر عدد ممكن من المعايير ذات الصلة. ومن الأهداف المثالية دمج أنظمة تسجيل البيانات الاحتياطية، وتوحيد البيانات المراد جمعها قدر الإمكان ^{[ 68 ].}

بعض البيانات المسجلة خاصة بنموذج جهاز إعادة التنفس، ولا تصلح للتحليل العام، ولكن بعض البيانات مفيدة للتحليل الخارجي لفئة المستخدمين وممارسات الغوص، مما قد يحسن فهم السلوك وتحليل السلامة. ^{[ 68 ]}

• أكوا لانغ/لا سبيروتكنيك – شركة فرنسية لتصنيع أجهزة التنفس ومعدات الغوص 
  • نظام FROGS (نظام غاز الأكسجين كامل النطاق) - جهاز تنفس غوص مغلق الدائرة يعمل بالأكسجين - نموذج من أجهزة التنفس المغلقة الدائرة للأكسجين ، مصمم للعمليات المكثفة في المياه الضحلة وعمليات القوات الخاصة السرية، من إنتاج شركة AquaLung، ويُستخدم في فرنسا منذ أكتوبر 2002. ^{[ 69 ]} يمكن ارتداء الجهاز على الصدر، أو على الظهر باستخدام إطار محول. يتميز الجهاز بقدرة تحمل تصل إلى 4 ساعات عند درجة حرارة 4 درجات مئوية، وحجم تنفس دقيق يبلغ 40 لترًا في الدقيقة، وأسطوانة سعة 2.1 لتر وضغط 207 بار. يُصنع الجهاز بنسختين: مغناطيسية وغير مغناطيسية، ويمكن استخدام 2.6 كجم من مادة امتصاص حبيبية أو قطعة مصبوبة ماصة لثاني أكسيد الكربون. ^{[ 70 ] [ 71 ]}   
• درايجر – شركة ألمانية مصنعة لأجهزة التنفس 
  • جهاز التنفس بالأكسجين العسكري LAR-5 من شركة Drägerwerk 
  • جهاز إعادة التنفس بالأكسجين العسكري LAR-6 من إنتاج شركة Drägerwerk 
  • جهاز إعادة التنفس بالأكسجين العسكري LAR-V من إنتاج شركة Drägerwerk 
• وحدة لامبرتسن التنفسية البرمائية – جهاز إعادة تنفس الأكسجين للغوص ذو الدائرة المغلقة المبكرة 
• بوربويز - شركة أسترالية لتصنيع معدات الغوص 
  • جهاز إعادة التنفس (Porpoise) – جهاز إعادة التنفس بالأكسجين الأسترالي – جهاز إعادة التنفس بالأكسجين الخاص بتيد إلدريد . ^{[ 72 ]} 
• سيبي جورمان – شركة بريطانية لتصنيع معدات الغوص ومقاول الإنقاذ 
  • مارك 4 برمائي - جهاز إعادة تنفس الأكسجين العسكري البريطاني 
  • CDBA - نوع من أجهزة إعادة التنفس للغوص المستخدمة من قبل البحرية الملكية 
  • جهاز ديفيس للهروب المغمور – جهاز إعادة التنفس بالأكسجين – أحد أوائل أجهزة إعادة التنفس التي تم إنتاجها بكميات كبيرة. 
  • سالفوس – جهاز إعادة تنفس الأكسجين للإنقاذ الصناعي والمياه الضحلة 
  • كان جهاز إعادة التنفس "العالمي" مشتقًا للغوص الطويل من جهاز الهروب المغمور ديفيس ، وكان من المفترض استخدامه مع بدلة سلادن .
• IDA71 – جهاز إعادة تنفس عسكري روسي للاستخدام تحت الماء وعلى ارتفاعات عالية 
• جهاز التنفس بالأكسجين للخدمة الخاصة (SDBA) - وهو جهاز تنفس عسكري معاد تدويره - نوع من أجهزة التنفس بالأكسجين الخاصة بالغواصين. وله نسخة تعمل بالنيتروكس تسمى ONBA. 

• شركة AP Diving – شركة بريطانية مصنعة لمعدات الغوص تحت الماء 
  • سلسلة Inspiration - واحدة من أوائل أجهزة إعادة التنفس الإلكترونية ذات الدائرة المغلقة التي تم إنتاجها بكميات كبيرة لسوق الترفيه. ^{[ 73 ]}
• أكوا لانغ/لا سبيروتكنيك – شركة فرنسية لتصنيع أجهزة التنفس ومعدات الغوص 
  • DC55 ^{[ 27 ]}
• BioMarine – شركة أمريكية مصنعة لأجهزة إعادة التنفس للغوص ^{[ 74 ]} 
  • بيومارين سي سي آر 1000
  • جهاز إعادة التنفس العسكري BioMarine Mk-15
  • جهاز إعادة التنفس العسكري BioMarine Mk-16
• كارلتون لايف سبورت – شركة تابعة لشركة كوبام مقرها في دافنبورت، أيوا 
  • سيفا – مجموعة من أجهزة إعادة التنفس العسكرية، و 
  • فايبر – جهاز إعادة تنفس عسكري يعمل بالغازات المختلطة ذو دائرة مغلقة يتم التحكم فيها إلكترونيًا 
  • فايبر إي - من صنع شركة كارلتون ويورجنسن للدفاع
  • جهاز التنفس العسكري كارلتون CDBA من شركة كوبهام بي إل سي - جهاز تنفس غواص إزالة الألغام. 
• سيس-لونار – شركة مصنعة لأجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا للغوص 
• دايفكس – شركة اسكتلندية لتوفير معدات الغوص والخدمات ذات الصلة 
  • معدات دعم الحياة لغواصي إزالة الألغام ( CDLSE ) – جهاز إعادة تنفس إلكتروني ذو دائرة مغلقة يسمح بالغوص حتى عمق 60 مترًا (200 قدم) . ^{[ 75 ] [ 76 ]} 
• درايجر – شركة ألمانية مصنعة لأجهزة التنفس 
  • جهاز إعادة التنفس Dräger Dolphin - جهاز غوص ترفيهي ذو دائرة شبه مغلقة 
  • جهاز إعادة التنفس للغوص Dräger Ray ذو الدائرة شبه المغلقة 
• أنظمة الغوص هالسيون – شركة أمريكية مصنعة لمعدات الغوص ^{[ 77 ]} 
  • جهاز إعادة التنفس للغوص Halcyon PVR-BASC – جهاز إعادة تنفس للغوص ذو دائرة شبه مغلقة مع تعويض العمق وإضافة سلبية 
  • جهاز إعادة التنفس هالسيون RB80 – جهاز إعادة تنفس ذو دائرة شبه مغلقة مع إضافة سلبية غير معوضة للعمق 
  • جهاز هالسيون سيمبيوس للتثبيت على الصدر eCCR ^{[ 78 ]}
• IDA71 – جهاز إعادة تنفس عسكري روسي للاستخدام تحت الماء وعلى ارتفاعات عالية 
• جهاز إعادة التنفس للغوص Interspiro DCSC - جهاز عسكري شبه مغلق الدائرة يعمل بتقنية الإضافة السلبية 
• شركة جيتسام تكنولوجيز – مُصنِّعة لأجهزة إعادة التنفس اليدوية ذات الدائرة المغلقة – مُصنِّعة لأجهزة إعادة التنفس من علامة KISS التجارية  
  • كيس – شركة مصنعة لأجهزة إعادة التنفس بالغاز المختلط الترفيهية/التقنية – خط من أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي تعمل يدويًا والتي صممها في الأصل جوردون سميث . ^{[ 79 ]} وتم تصنيعها بواسطة شركة جيتسام تكنولوجيز، والتي استحوذت عليها لاحقًا مجموعة دارك ووتر (إكس ديب وبدلات الغوص الجافة سيل) ^{[ 78 ]} 
    • KISS Classic – جهاز إعادة تنفس ذو دائرة مغلقة يتم التحكم فيه يدويًا مثبت على الظهر – mCCR مثبت على الظهر ^{[ 80 ]} 
    • كيس سبيريت – جهاز إعادة تنفس خفيف الوزن مثبت على الظهر يتم التحكم فيه يدويًا بدائرة مغلقة – جهاز إعادة تنفس خفيف الوزن مثبت على الظهر mCCR ^{[ 80 ]} 
    • جهاز KISS Sidewinder – جهاز إعادة تنفس ذو دائرة مغلقة يتم التحكم فيه يدويًا ومثبت جانبيًا بشكل متناظر – جهاز mCCR خفيف الوزن مثبت جانبيًا ^{[ 80 ]} 
    • KISS Sidekick – جهاز إعادة تنفس ذو دائرة مغلقة أو شبه مغلقة يتم التحكم فيه يدويًا مثبت على الجانب – Sidemount SCR/mCCR ^{[ 80 ]} 
    • KISS GEM – جهاز إعادة تنفس شبه مغلق الدائرة مثبت على الظهر – جهاز SCR صغير الحجم مثبت على الظهر ^{[ 80 ]} 
• JJ CCR – جهاز إعادة تنفس للغوص التقني مصمم للسماح بتركيب أسطوانات كبيرة لتمكين حمل كميات أكبر من غاز الإنقاذ على إطار جهاز إعادة التنفس.
• أجهزة إعادة التنفس Divesoft Liberty، أجهزة إعادة التنفس للغوص التقني بالغاز المختلط، ذات التركيب الخلفي والجانبي. ^{[ 19 ] [ 81 ]}
• جهاز التنفس تحت الماء مارك 29 ^{[ 6 ]}
• أنظمة الغوص بوسيدون – شركة سويدية مصنعة لمعدات الغوص 
  • بوسيدون مارك 6 - أول جهاز تنفس مغلق الدائرة أوتوماتيكي بالكامل في العالم للاستخدام الترفيهي، يعتمد على تصميم سيس-لونار مارك 5 وتم تطويره لاحقًا إلى،
  • بوسيدون SE7EN .
• Prism 2 – يتميز بوجود جهاز تنقية شعاعي وخلايا أكسجين عالية التيار من وحدة البحرية MK15 مما يتيح استخدام مقياس تناظري لقراءة مستويات الأكسجين.
• سكوبا فورس
  • SF2 (جهاز إعادة التنفس) – جهاز إعادة التنفس خارج الجسم (ECCR) مثبت على الظهر أو الجانب مع رئة مضادة منفاخية. ^{[ 54 ]}
• سيبي جورمان – شركة بريطانية لتصنيع معدات الغوص ومقاول الإنقاذ 
  • جهاز التنفس Siebe Gorman CDBA - نوع من أجهزة إعادة التنفس للغوص المستخدمة من قبل البحرية الملكية - يُعرف أيضًا باسم CDMBA وSCBA وSCMBA وUBA 
  • نوع تم تقديمه في عام 1999 في البحرية البريطانية ، وهو تحديث لـ BioMarine/Carleton MK16: ^{[ 82 ]}
• تم تطوير بعض أجهزة إعادة التنفس العسكرية (على سبيل المثال جهاز إعادة التنفس MK-25 التابع للبحرية الأمريكية وجهاز إعادة التنفس MK-16 للغازات المختلطة)، وأجهزة إعادة التنفس Phibian CCS50 وCCS100، بواسطة شركة Oceanic .
• تستخدم وحدات البحرية الأمريكية الحالية من طراز Mark 16 Mod 2 (التخلص من الذخائر المتفجرة) و Mark 16 Mod 3 (الحرب البحرية الخاصة) نظام التحكم Mark V من شركة Juergensen Defense Corporation .
• جهاز Orca ECR هو تصميم CCR يحتوي على كل من مراقبة ثاني أكسيد الكربون والأكسجين ^{[ 83 ].}
• ميغالودون
• rEvo III
• O ₂ ptima CM

• 
  IDA-71 مع غطاء العلبة مفتوحًا لإظهار الجزء الداخلي
• 
  قناع IDA-71، وصمام DSV، وأنابيب التنفس
• 
  إلهام مع غلاف مفتوح يُظهر الداخل
• 
  أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة من ليبرتي
• 
  منظر خلفي لجهاز إعادة التنفس rEvo، الجانب الأيمن

• البحرية الأمريكية (1 ديسمبر 2016). دليل الغوص للبحرية الأمريكية، المراجعة 7، SS521-AG-PRO-010 0910-LP-115-1921 (ملف PDF) . واشنطن العاصمة: قيادة أنظمة البحرية الأمريكية.