الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس

في الأعماق الضحلة، لا يستخدم الغواص الذي يستخدم جهاز تنفس ذي دائرة مفتوحة عادةً سوى ربع الأكسجين الموجود في الهواء المستنشق، أي ما يعادل 4 إلى 5% من حجم الهواء المستنشق. أما الأكسجين المتبقي فيُزفر مع النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، أي ما يقارب 95% من الحجم. ومع ازدياد العمق، يُستهلك مقدار مماثل من الأكسجين، وهو ما يمثل نسبةً متناقصةً من الغاز المستنشق. ولأن جزءًا صغيرًا فقط من الأكسجين، ولا يُستهلك أي جزء تقريبًا من الغاز الخامل، يُستهلك، فإن كل زفير من جهاز غوص ذي دائرة مفتوحة يُمثل هدرًا لما لا يقل عن 95% من حجم الغاز الذي كان من الممكن استخدامه، والذي يجب تعويضه من مخزون غاز التنفس. ^{[ 7 ] [ 1 ]}

يحتفظ جهاز إعادة التنفس بمعظم الغاز الزفير لإعادة استخدامه، ولا يُطلقه مباشرةً إلى البيئة المحيطة. ^{[ 8 ] [ 9 ]} يُحتفظ بالغاز الخامل والأكسجين غير المُستخدَم لإعادة الاستخدام، ويُضيف جهاز إعادة التنفس غازًا لتعويض الأكسجين المُستخدَم، ويُزيل ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 8 ]} وبالتالي، يظل الغاز المُعاد تدويره في جهاز إعادة التنفس صالحًا للتنفس ويدعم الحياة، ولا يحتاج الغواص إلا لحمل جزء بسيط من الغاز الذي يحتاجه في نظام الدائرة المفتوحة. يتناسب هذا التوفير طرديًا مع الضغط المحيط، لذا فهو أكبر في الغطسات العميقة، ويُصبح ذا أهمية خاصة عند استخدام مخاليط باهظة الثمن تحتوي على الهيليوم كمُخفف للغاز الخامل. كما يُضيف جهاز إعادة التنفس غازًا لتعويض الانضغاط عند زيادة عمق الغوص، ويُفرّغ الغاز لمنع التمدد الزائد عند انخفاض العمق. ^{[ 7 ] [ 10 ] [ 1 ]}

بالمقارنة مع أجهزة الغوص ذات الدائرة المفتوحة، فإن أجهزة إعادة التنفس لها بعض العيوب، بما في ذلك التكلفة العالية، وتعقيد التشغيل والصيانة، وكثرة احتمالات تعطلها. فقد يُنتج جهاز إعادة التنفس المعطل خليط غاز يحتوي على كمية قليلة جدًا من الأكسجين لا تكفي لاستمرار الحياة، أو كمية كبيرة جدًا من الأكسجين قد تُسبب تشنجات، أو قد يسمح بتراكم ثاني أكسيد الكربون إلى مستويات خطيرة. يحاول بعض مصممي أجهزة إعادة التنفس حل هذه المشاكل من خلال مراقبة النظام باستخدام الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار وأنظمة الإنذار. إلا أن هذه الأنظمة مكلفة وعرضة للأعطال، وسوء التكوين، وسوء الاستخدام. ^{[ 17 ]}

• تقتصر أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين (ذات الدائرة المغلقة البسيطة) على نطاق عمق ضحل يبلغ حوالي 6  أمتار، وبعد ذلك يرتفع خطر التسمم الحاد بالأكسجين إلى مستويات غير مقبولة بسرعة كبيرة. ^{[ 6 ]}
• أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة شبه المغلقة أقل كفاءة من أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة، وهي أكثر تعقيدًا من الناحية الميكانيكية من أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المفتوحة للغوص أو الأكسجين. ^{[ 6 ]}
• أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة أكثر تعقيدًا من الناحية الميكانيكية، وتعتمد عمومًا على أجهزة إلكترونية وأنظمة تحكم لمراقبة والحفاظ على خليط غاز تنفس آمن. وهذا ما يجعلها أكثر تكلفة في الإنتاج، وأكثر تعقيدًا في الصيانة والاختبار، وأكثر حساسية لتسرب الماء إلى دوائرها الإلكترونية. ^{[ 6 ]}
• بحسب تعقيد جهاز إعادة التنفس، توجد أنماط أعطال أكثر من تلك الموجودة في أجهزة الغوص ذات الدائرة المفتوحة، والعديد من هذه الأنماط حرجة من حيث السلامة ولا يمكن للغواص اكتشافها بسهولة دون تدخل تقني. من أبرز عيوب جهاز إعادة التنفس أنه في حال حدوث عطل، قد يستمر توفر الغاز للتنفس، لكن الخليط المُوَفَّر قد لا يدعم الوعي، وقد لا يلاحظ المستخدم ذلك. أما في أجهزة الدائرة المفتوحة، فلا يحدث هذا النوع من الأعطال إلا إذا اختار الغواص غازًا غير مناسب، والنوع الأكثر شيوعًا من أعطال الدائرة المفتوحة، وهو انقطاع إمداد الغاز، يكون واضحًا على الفور، وتُتخذ خطوات تصحيحية فورية مثل تغيير مصدر الإمداد. ^{[ 6 ]}

قد يتطلب نظام الإنقاذ الاحتياطي في الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس أحيانًا من الغواص حمل كمية من أسطوانات الهواء تقارب ما يحمله غواص الدائرة المفتوحة، وذلك لتمكينه من إتمام عمليات تخفيف الضغط اللازمة في حال تعطل جهاز إعادة التنفس بشكل كامل. ^{[ 18 ]} يختار بعض غواصي إعادة التنفس عدم حمل كمية كافية من أسطوانات الهواء الاحتياطية للصعود الآمن باستخدام الدائرة المفتوحة، معتمدين بدلاً من ذلك على جهاز إعادة التنفس، لاعتقادهم بأن تعطل الجهاز بشكل نهائي أمر مستبعد للغاية. تُعرف هذه الممارسة باسم الغوص الجبلي ، وهي غير مستحبة عمومًا نظرًا لارتفاع خطر الوفاة المتوقع في حال تعطل جهاز إعادة التنفس. ^{[ 19 ]}

يُعدّ التحكم الدقيق في الطفو المحايد أحد الفروق الرئيسية بين الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس والغوص باستخدام جهاز سكوبا ذي الدائرة المفتوحة . فعندما يستنشق غواص الدائرة المفتوحة، يُخفّض منظم الضغط كمية من الغاز المضغوط بشدة من أسطوانته، ويدخل إلى الرئتين بحجم أكبر بكثير من حجمه في الأسطوانة. وهذا يعني أن الغواص يميل إلى الارتفاع قليلاً مع كل شهيق، والانخفاض قليلاً مع كل زفير. أما غواص الدائرة المفتوحة فلا يحدث له ذلك، لأنه يُدوّر حجمًا ثابتًا تقريبًا من الغاز بين رئتيه والرئة المضادة. ولا يُعتبر هذا ميزة أو عيبًا بحد ذاته، ولكنه يتطلب بعض التدريب للتأقلم مع هذا الاختلاف. ^{[ 10 ] [ 1 ]}

في الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس، تتراوح مدة التحمل الفعالة النموذجية لجهاز تنقية الغازات من نصف ساعة إلى عدة ساعات من التنفس، وذلك اعتمادًا على نوع وحجم جهاز التنقية، وخصائص الامتصاص، ودرجة الحرارة والضغط المحيطين، وآلية تشغيل جهاز إعادة التنفس، وكمية ثاني أكسيد الكربون التي ينتجها الغواص، والتي تعتمد بشكل أساسي على معدل عمله الأيضي . ^{[ 15 ]}

من الاحتياجات الأساسية لجهاز إعادة التنفس الحفاظ على الضغط الجزئي للأكسجين (${\displaystyle P_{O_{2}}}$قد يؤدي انخفاض مستوى الأكسجين في الدم (مسببًا نقص الأكسجة ) أو ارتفاعه (مسببًا تسمم الأكسجين ) إلى زيادة تركيزه في الدم. عند البشر، ينشأ الشعور بالحاجة إلى التنفس عادةً من ارتفاع مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم، وليس من نقص الأكسجين. إذا لم تتم إضافة كمية كافية من الأكسجين، فقد تنخفض نسبة الأكسجين في الدم إلى مستوى لا يسمح بالوعي، وفي النهاية إلى مستوى لا يسمح بالحياة. يؤدي نقص الأكسجة الحاد الناتج إلى فقدان الوعي المفاجئ دون سابق إنذار يُذكر. وهذا ما يجعل نقص الأكسجة خطرًا مميتًا على الغواصين الذين يستخدمون أجهزة إعادة التنفس. ^{[ 1 ]}

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

في جهاز إعادة التنفس بالأكسجين، بمجرد تنظيف الدائرة جيدًا، يصبح الخليط ثابتًا فعليًا عند نسبة أكسجين 100%، ويكون الضغط الجزئي دالةً للعمق فقط. في بعض أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين القديمة، كان على الغواص فتح وإغلاق صمام أسطوانة الأكسجين يدويًا لإعادة ملء الرئة المقابلة كلما انخفض حجم الأكسجين. في أجهزة أخرى، يُوفر تدفق أكسجين مستمر صغير بواسطة صمام تقييد التدفق، ولكن الجهاز مزود أيضًا بصمام تحويل يدوي للهبوط وعندما يتجاوز الاستهلاك الإمداد. في أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين الأكثر تطورًا، يتحكم الضغط في الرئة المقابلة بتدفق الأكسجين بواسطة صمام طلب يُضيف الغاز عندما تكون الكيس فارغة وينخفض ​​الضغط الداخلي عن الضغط المحيط.

في جهاز إعادة التنفس شبه المغلق، يعتمد مزيج الدائرة على مجموعة من العوامل:

• يتحكم نوع نظام إضافة الغاز وإعداداته، بالإضافة إلى خليط الغاز المستخدم، في معدل إضافة الأكسجين. وتُحدَّد نسبة الأكسجين بخليط الغاز، حيث يمكن أن تكون أقل من ذلك، ولكن لا يمكن أن تكون أعلى.
• معدل العمل، وبالتالي معدل استهلاك الأكسجين، الذي يتحكم في معدل استنفاد الأكسجين، وبالتالي نسبة الأكسجين الناتجة.
• العمق، الذي له التأثير المعتاد المتمثل في زيادة الضغط الجزئي بما يتناسب مع الضغط المحيط ونسبة الأكسجين.

في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم بها يدويًا، يتحكم الغواص في مزيج الغازات وحجمها داخل الدائرة عن طريق حقن الأكسجين وغازات التخفيف يدويًا، بالإضافة إلى تفريغ الهواء منها. تحتوي الدائرة على صمام لتخفيف الضغط لمنع التلف الناتج عن زيادة الضغط داخلها عند إغلاق صمام الفوهة.

تحتوي أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي يتم التحكم فيها إلكترونياً على مستشعرات أكسجين كهروكيميائية تراقب الضغط الجزئي للأكسجين، وأنظمة تحكم إلكترونية تقوم بحقن المزيد من الأكسجين للحفاظ على النقطة المحددة، وتصدر تحذيراً صوتياً أو مرئياً أو اهتزازياً للغواص إذا وصل الضغط الجزئي للأكسجين إلى مستويات عالية أو منخفضة بشكل خطير. ^{[ 1 ]}

يتم عادةً الحفاظ على حجم الغاز في دائرة كل من أجهزة إعادة تدوير الغاز المغلقة (SCRs) وأجهزة إعادة تدوير الغاز المغلقة (CCRs) بواسطة صمام تخفيف تلقائي يتم التحكم فيه بالضغط ، والذي يعمل على نفس مبدأ صمام الطلب، لإضافة المخفف عندما يؤدي الاستنشاق إلى انخفاض الضغط في الدائرة أثناء النزول أو إذا قام الغواص بإزالة الغاز من الدائرة عن طريق الزفير من خلال الأنف. ^{[ 1 ]}

يعتمد استمرار عمل الغاز على كمية الغاز المتاحة ونظام التحكم في الحقن للحفاظ على نقاط ضبط الضغط الجزئي للأكسجين. تشمل هذه الأنظمة التدفق الكتلي الثابت، والتحكم اليدوي، والتحكم الآلي عن طريق حقن الغاز عبر صمام لولبي. قد يتبع الحقن نموذج "التشغيل والإيقاف" أو "التباطؤ"، حيث يتم تنشيط الصمام وحقن الغاز حتى يصل إلى الحد الأعلى لنقطة الضبط، ثم يتم إيقافه حتى ينخفض ​​الضغط الجزئي إلى الحد الأدنى لنقطة الضبط، ثم يُعاد بدء الحقن. أو قد يتبع نماذج أكثر تعقيدًا مثل التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID)، حيث يتم التحكم في معدل الحقن مع مراعاة معدل الاستخدام الحالي والتغيرات التي تطرأ عليه. يمكن أن يتأثر استمرار عمل الغاز بنموذج التحكم المستخدم. ^{[ 15 ]}

سيستخدم الغواص الذي يعمل بحمل عمل ثابت خلال ظروف العمل الهوائية كمية ثابتة تقريبًا من الأكسجين${\displaystyle V_{O_{2}}}$كجزء من حجم التنفس الدقيق (RMV، أو${\displaystyle V_{E}}$تُعرف هذه النسبة بين التهوية الدقيقة وامتصاص الأكسجين بنسبة الاستخلاص.${\displaystyle K_{E}}$ويتراوح عادةً بين 17 و25، مع قيمة طبيعية تبلغ حوالي 20 لدى الأشخاص الأصحاء. وقد سُجلت قيم منخفضة تصل إلى 10 وقيم مرتفعة تصل إلى 30. ^{[ 21 ]} قد تُعزى هذه الاختلافات إلى النظام الغذائي للغواص، وحجم الفراغ الميت في جسمه ومعداته، وارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، أو زيادة جهد التنفس، ومستوى تحمل ثاني أكسيد الكربون.

${\displaystyle K_{E}={\frac {V_{E}}{V_{O_{2}}}}}$(≅20)

لذلك، يمكن وصف حجم الغاز في دائرة التنفس بأنه ثابت تقريبًا، ويجب أن تعادل إضافة الغاز النقي مجموع الحجم المُفرَغ، والأكسجين المُزال استقلابيًا، والتغير في الحجم الناتج عن تغير العمق (يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون المُضاف إلى الخليط بواسطة جهاز التنقية، وبالتالي لا يؤثر على المعادلة). ^{[ 20 ]}

تدفق الكتلة الثابتة

يُتحكم في الضغط الجزئي للأكسجين في نظام تدفق كتلي ثابت بواسطة معدل تدفق غاز التغذية عبر الفتحة واستهلاك الأكسجين من قِبل الغواص. في هذه الحالة، يساوي معدل التفريغ معدل التغذية مطروحًا منه استهلاك الأكسجين. ويتغير جزء الأكسجين في النظام.${\displaystyle dF_{O_{2}loop}}$يمكن وصف دائرة التنفس بالمعادلة التالية: ^{[ 20 ]}

$${\displaystyle V_{loop}\times dF_{O_{2}loop}=(Q_{feed}\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}-(Q_{feed}-V_{O_{2}})\times F_{O_{2}loop})dt}$$

أين:

${\displaystyle V_{loop}}$= حجم دائرة التنفس

${\displaystyle Q_{feed}}$= معدل تدفق الغاز النقي الذي يوفره الفتحة

${\displaystyle F_{O_{2}feed}}$= نسبة الأكسجين في غاز الإمداد

${\displaystyle V_{O_{2}}}$= معدل تدفق الأكسجين الذي يمتصه الغواص

وهذا يؤدي إلى المعادلة التفاضلية التالية:

$${\displaystyle {\frac {dF_{O_{2}loop}}{dt}}={\frac {(Q_{feed}\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}(t)-(Q_{feed}-V_{O_{2}})\times F_{O_{2}loop}(t))}{V_{loop}}}}$$

مع الحل:

$${\displaystyle F_{O_{2}loop}(t)={\frac {Q_{feed}\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{feed}-V_{O_{2}}}}+(F_{O_{2}loop}^{start}-{\frac {Q_{feed}\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{feed}-V_{O_{2}}}})\times e^{-{\frac {Q_{feed}-V_{O_{2}}}{V_{loop}}}t}}$$

والذي يتضمن حالة مستقرة ومصطلحًا عابرًا.

يُعدّ مصطلح الحالة المستقرة كافياً لمعظم الحسابات:

نسبة الأكسجين في حالة الاستقرار في دائرة التنفس،${\displaystyle F_{O_{2}loop}}$، ويمكن حسابها من الصيغة: ^{[ 20 ]}

$${\displaystyle F_{O_{2}loop}={\frac {(Q_{feed}\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}})}{(Q_{feed}-V_{O_{2}})}}}$$

أين:

${\displaystyle Q_{feed}}$= معدل تدفق الغاز النقي الذي يوفره الفتحة

${\displaystyle V_{O_{2}}}$= معدل تدفق الأكسجين الذي يمتصه الغواص

${\displaystyle F_{O_{2}feed}}$= نسبة الأكسجين في غاز الإمداد

في نظام وحدات متسق.

بما أن استهلاك الأكسجين متغير مستقل، فإن معدل تغذية ثابت سيعطي نطاقًا من نسب الأكسجين المحتملة لأي عمق معين. ولأغراض السلامة، يمكن تحديد هذا النطاق بحساب نسبة الأكسجين لأقصى وأدنى استهلاك للأكسجين، بالإضافة إلى المعدل المتوقع. ^{[ 20 ]}

الجمع السلبي

(غير معوض العمق، والمعروف أيضًا باسم العادم ذو الحجم المتغير (VVE) ^{[ 22 ]} )

يُتحكم في الضغط الجزئي للأكسجين في نظام الإضافة السلبية عن طريق معدل تنفس الغواص. يُضاف غاز التغذية بواسطة صمام يُشبه صمام الطلب ذي الدائرة المفتوحة، والذي يُفتح لتزويد الغاز عندما تكون الرئة المضادة فارغة. تعمل الصفيحة العلوية المتحركة للرئة المضادة كغشاء صمام الطلب لتشغيل الرافعة التي تفتح الصمام عندما يكون حجم الرئة المضادة منخفضًا. قد يكون الحجم منخفضًا لأن المنفاخ الداخلي قد فرغ جزءًا من الزفير السابق إلى البيئة، أو لأن زيادة العمق أدت إلى انضغاط المحتويات، أو مزيج من هذه الأسباب. كما أن الأكسجين الذي يستهلكه الغواص يُقلل تدريجيًا من حجم الغاز في الدائرة.

التغير في نسبة الأكسجين${\displaystyle dF_{O_{2}loop}}$يمكن وصف النظام بالمعادلة التالية: ^{[ 23 ]}

$${\displaystyle V_{loop}\times dF_{O_{2}loop}=((Q_{dump}+V_{O_{2}})\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}-Q_{dump}\times F_{O_{2}loop})dt}$$

أين:

${\displaystyle V_{loop}}$= حجم دائرة التنفس

${\displaystyle F_{O_{2}loop}}$= نسبة الأكسجين في خليط الغاز في دائرة التنفس

${\displaystyle Q_{dump}}$= تدفق الغاز المتدفق

${\displaystyle V_{O_{2}}}$= معدل امتصاص الأكسجين لدى الغواص

${\displaystyle F_{O_{2}feed}}$= نسبة الأكسجين في غاز التغذية

وهذا يؤدي إلى المعادلة التفاضلية التالية:

$${\displaystyle {\frac {dF_{O_{2}loop}}{dt}}={\frac {((Q_{dump}+V_{O_{2}})\times F_{O_{2}feed}(t)-V_{O_{2}}-Q_{dump}\times F_{O_{2}loop}(t))}{V_{loop}}}}$$

مع الحل:

$${\displaystyle F_{O_{2}loop}(t)={\frac {(Q_{dump}+V_{O_{2}})\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{dump}}}+(F_{O_{2}loop}^{start}-{\frac {(Q_{dump}+V_{O_{2}})\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{dump}}})\times e^{-{\frac {Q_{dump}}{V_{loop}}}t}}$$

والذي يتضمن حالة مستقرة ومصطلحًا عابرًا.

يُعدّ مصطلح الحالة المستقرة كافياً لمعظم الحسابات:

$${\displaystyle F_{O_{2}bag}(t)={\frac {(Q_{dump}+V_{O_{2}})\times F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{dump}}}}$$

نسبة الأكسجين في حالة الاستقرار في دائرة التنفس،${\displaystyle F_{O_{2}loop}}$، ويمكن حسابها من الصيغة: ^{[ 23 ]}$${\displaystyle F_{O_{2}loop}={\frac {(Q_{dump}+V_{O_{2}})F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{dump}}}}$$

أين:

${\displaystyle Q_{dump}}$= معدل تدفق الغاز الذي يتم تفريغه بواسطة المنفاخ المتحد المركز

${\displaystyle V_{O_{2}}}$= معدل تدفق الأكسجين الذي يمتصه الغواص

${\displaystyle F_{O_{2}feed}}$= نسبة الأكسجين في غاز الإمداد

في نظام وحدات متسق.

يرتبط حجم الغاز المتدفق بحجم الهواء الزفير في الدقيقة والضغط المحيط.${\displaystyle P_{amb}}$:

$${\displaystyle Q_{dump}=P_{amb}\times K_{bellows}\times V_{E}}$$

أين:

${\displaystyle K_{bellows}}$= نسبة المنفاخ – النسبة بين حجم الهواء الزفير في الرئتين المضادتين والكمية المتخلص منها.

${\displaystyle V_{E}}$= حجم التنفس الدقيق.

بالاستبدال:

$${\displaystyle Q_{dump}=P_{amb}\times K_{bellows}\times K_{E}\times V_{O_{2}}}$$

والتي يمكن إدخالها في معادلة الحالة المستقرة للحصول على:

$${\displaystyle F_{O_{2}loop}={\frac {(P_{amb}\times K_{bellows}\times K_{E}\times V_{O_{2}}+V_{O_{2}})F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{P_{amb}\times K_{bellows}\times K_{E}\times V_{O_{2}}}}}$$

والذي يتبسط إلى:

$${\displaystyle F_{O_{2}loop}={\frac {(P_{amb}\times K_{bellows}\times K_{E}+1)F_{O_{2}feed}-1}{P_{amb}\times K_{bellows}\times K_{E}}}}$$

في هذه الحالة، يرتبط استهلاك الأكسجين ومعدل التغذية ارتباطًا وثيقًا، ويكون تركيز الأكسجين في الحلقة مستقلًا عن امتصاص الأكسجين ومن المرجح أن يظل ضمن نطاقات دقيقة إلى حد ما من القيمة المحسوبة لعمق معين.

سيقترب جزء الأكسجين في الغاز الموجود في الدائرة من نسبة غاز التغذية بشكل أدق للحصول على عمق أكبر.

لا يأخذ الاشتقاق أعلاه في الحسبان فرق درجة الحرارة بين محتويات الرئتين عند 37  درجة مئوية ودائرة التنفس، والتي تكون عادةً عند درجة حرارة أقل. يُعطى معدل التهوية المرجعية (RMV) باللترات في الدقيقة عند درجة حرارة الجسم والضغط الجوي، واستهلاك الأكسجين باللترات القياسية في الدقيقة (STP)، والحجم الكلي للرئتين ودائرة التنفس باللترات الفعلية. ^{[ 22 ]} يمكن تصحيح ذلك باستخدام معادلة الحالة العامة للغازات لتوفير قيم لهذه المتغيرات عند درجة حرارة الغاز في الدائرة. يكون تأثير تصحيحات درجة الحرارة عمومًا قيمة أقل قليلاً لنسبة الأكسجين في غاز الدائرة. ^{[ 24 ]}

يعتمد معدل استهلاك الأكسجين (MOD) لجهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة للغاز المختلط عادةً على معدل استهلاك الأكسجين للمخفف، لأنه يمثل أنحف خليط يمكن ضمانه. بعد عملية شطف المخفف، يجب أن يكون الغاز قابلاً للتنفس، وهذا يحد من معدل استهلاك الأكسجين، ولكن من الممكن استخدام أكثر من خيار للمخفف، وتحويل الغاز إلى خليط منخفض الأكسجين للقطاع الأعمق من الغوص، وخليط طبيعي الأكسجين للقطاعات الأقل عمقًا.

تعتمد حسابات معدل التحلل (MOD) لأجهزة إعادة تدوير الغازات (SCRs) عادةً على معدل التحلل لغاز الإمداد بتركيزه الكامل، حيث يمكن استخدامه في حالات الطوارئ عند الوصول إلى عمق الغوص المخطط له، وهو يمثل أسوأ تقدير لسمية غاز الدائرة. يمكن أيضًا حساب معدل التحلل لغاز الدائرة كما هو محسوب، ولكن هذا يخضع لتغيرات لا يمكن التنبؤ بها بدقة دائمًا. يمكن استخدام القيم المحسوبة لغاز الدائرة لأنظمة الإضافة السلبية لحساب معدل التحلل أثناء العمل، وغاز الإمداد لحساب معدل التحلل في حالات الطوارئ نظرًا لثبات نسبة غاز الدائرة نسبيًا في أنظمة الإضافة السلبية، ومع ذلك، قد يكون تركيز غاز الدائرة أقرب إلى التركيز الكامل إذا بذل الغواص جهدًا كبيرًا وزادت التهوية عن نسبة الاستخراج الخطية.

بالإضافة إلى خطر الإصابة باضطرابات الغوص الأخرى التي يتعرض لها غواصو الدائرة المفتوحة، فإن غواصي أجهزة إعادة التنفس أكثر عرضة للمخاطر المرتبطة بشكل مباشر بفعالية وموثوقية تصميم وبناء أجهزة إعادة التنفس العامة والخاصة، وليس بالضرورة بمبادئ إعادة التنفس:

• فقدان الوعي المفاجئ نتيجة نقص الأكسجين الناجم عن انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين في الدائرة. ومن المشاكل الخاصة انخفاض الضغط المحيط الناتج عن مرحلة الصعود في الغوص، والذي قد يُقلل الضغط الجزئي للأكسجين إلى مستويات نقص الأكسجين، مما يؤدي إلى ما يُسمى أحيانًا بفقدان الوعي في المياه الضحلة . ^{[ 28 ]}
• تحدث النوبات نتيجة التسمم بالأكسجين بسبب ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين في الدائرة. قد ينتج هذا عن ارتفاع الضغط المحيط أثناء مرحلة الهبوط في الغوص، مما يرفع الضغط الجزئي للأكسجين إلى مستويات عالية جدًا. في أجهزة الدوائر المغلقة بالكامل، قد تصبح مستشعرات الأكسجين القديمة محدودة التيار، فتفشل في قياس الضغوط الجزئية العالية للأكسجين، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات الأكسجين بشكل خطير.
• قد يُسبب فرط ثاني أكسيد الكربون، الناتج عن خلل في تركيب جهاز التنقية أو عطل فيه أو عدم كفاءته، الشعور بالدوار والذعر والصداع وفرط التنفس . يجب تركيب جهاز التنقية بحيث لا يتسرب أي غاز زفير من خلاله، ويجب تعبئته وإحكام إغلاقه بشكل صحيح، كما أن قدرته على امتصاص ثاني أكسيد الكربون محدودة. ومن المشاكل الأخرى إنتاج الغواص لثاني أكسيد الكربون بمعدل أسرع مما يستطيع جهاز الامتصاص التعامل معه، كما يحدث أثناء بذل مجهود كبير، أو السباحة السريعة، أو بذل جهد تنفس عالٍ نتيجة العمق الزائد بالنسبة لتركيبة الدائرة ومزيج الغازات. يكمن الحل في تقليل الجهد المبذول والسماح لجهاز الامتصاص بالعمل بكفاءة. قد تنخفض كفاءة جهاز التنقية في الأعماق حيث يمنع التركيز المتزايد لجزيئات الغازات الأخرى، بسبب الضغط، وصول بعض جزيئات ثاني أكسيد الكربون إلى المكون النشط في جهاز التنقية قبل خروج الغاز من الجانب الآخر لمجموعة مواد الامتصاص. ^{[ 29 ]} كما أن انخفاض درجات الحرارة داخل جهاز التنقية يُبطئ من معدل التفاعل . يُعرف فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم على وجه الخصوص بتسببه في ضعف الإدراك حتى قبل ظهور الأعراض الأكثر وضوحًا، وقد يؤدي ذلك إلى تأخير عملية الإنقاذ إلى مرحلة قد لا يتمكن فيها الغواص من إزالة قطعة الفم لتغيير الغازات. ^{[ 30 ]}
• ينبغي على الغواص الحفاظ على تنفس مستمر لضمان تدفق غاز ثابت بمعدلات معتدلة فوق مادة امتصاص ثاني أكسيد الكربون، مما يُمكّن هذه المادة من العمل بأقصى كفاءة. كما يجب على الغواصين التخلص من أي عادات تنفس متقطع قد تكون اكتسبوها أثناء الغوص باستخدام أجهزة التنفس ذات الدائرة المفتوحة . في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة، يُسهم التنفس المعتدل المستمر في مزج الغاز، مانعًا تكون أحجام غنية بالأكسجين وأخرى فقيرة به داخل الدائرة، الأمر الذي قد يؤدي إلى قياسات غير دقيقة للضغط الجزئي للأكسجين، وبالتالي معلومات مضللة لنظام التحكم بالأكسجين. يؤدي انخفاض معدلات التدفق القصوى للتنفس العميق والمستمر إلى زيادة متوسط ​​زمن بقاء الغاز في جهاز التنقية، وزيادة الجهد المبذول في التنفس.
• يُشكل هذا المزيج "مزيجًا كاوياً" في الدائرة الكهربائية إذا لامس الماء الجير الصودا المستخدم في جهاز تنقية ثاني أكسيد الكربون . وعادةً ما ينتبه الغواص إلى ذلك من خلال طعم طباشيري في فمه. والحل الآمن هو الخروج من الجهاز والعودة إلى "الدائرة المفتوحة" وشطف الفم. ^{[ 31 ]}
• بدء تشغيل بطيء للمادة الكيميائية الماصة لثاني أكسيد الكربون عند درجات حرارة منخفضة. تُعدّ هذه مشكلة خاصة بجهاز التنفس الكيميائي Chemox، الذي يتطلب رطوبة الزفير لتنشيط فوق أكسيد البوتاسيوم وامتصاص ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 32 ]} يمكن توفير شمعة كلورات تُنتج كمية كافية من الأكسجين لتمكين زفير المستخدم من تنشيط النظام. ^{[ 32 ]}
• قد تتلوث حلقة التنفس بالجراثيم إذا لم يتم تنظيفها وتطهيرها بشكل كافٍ بين الاستخدامات أو بين المستخدمين. وقد تُصيب هذه الجراثيم المستخدمين اللاحقين. تتضمن كتيبات التشغيل تعليمات للتنظيف والتطهير تم اختبارها ولا تُلحق ضررًا كبيرًا بالجهاز، ولكنها ليست بالضرورة فعالة ضد جميع الجراثيم المحتملة.

لكل نوع من أنواع أجهزة إعادة التنفس قيود على نطاق التشغيل الآمن، ومخاطر محددة متأصلة في طريقة التشغيل، والتي تؤثر على نطاق التشغيل وإجراءات التشغيل.

إضافة نشطة SCR

تختلف أجهزة إعادة تدوير الغاز ذات الإضافة النشطة في تعقيدها، لكنها جميعًا تعمل بدائرة تنفس تكون عادةً قريبة من الحد الأقصى لسعتها. لذلك، في حال تعطل نظام إضافة الغاز، سيظل حجم الغاز في الدائرة كافيًا عمومًا دون أن يُنذر الغواص بنقص الأكسجين، ويكون خطر نقص الأكسجة مرتفعًا نسبيًا.

معدل تدفق الكتلة الثابت SCR

تُوفر إضافة تدفق كتلي ثابت للدائرة غازًا إضافيًا لا يتأثر بالعمق أو استهلاك الأكسجين الأيضي. إذا تم تجاهل الإضافة اللازمة لتعويض زيادة العمق، فإن قدرة تحمل الوحدة تكون ثابتة تقريبًا لتركيبة معينة من الفتحة وغاز الإمداد. مع ذلك، يتغير الضغط الجزئي للأكسجين تبعًا للاحتياجات الأيضية، وعادةً ما يكون هذا التغير قابلًا للتنبؤ ضمن حدود معينة. يعني التركيب غير المؤكد للغاز أنه عادةً ما يتم وضع تقديرات لأسوأ الحالات لكل من أقصى عمق تشغيل واعتبارات تخفيف الضغط. ما لم تتم مراقبة الغاز في الوقت الفعلي بواسطة حاسوب تخفيف الضغط مزود بمستشعر أكسجين، فإن هذه أجهزة إعادة التنفس لها نطاق عمق آمن أصغر من الدائرة المفتوحة عند استخدام نفس الغاز، مما يُعد عيبًا في تخفيف الضغط.

من المخاطر الخاصة بنظام قياس الغاز أنه في حال انسداد الفتحة جزئيًا أو كليًا، سينخفض ​​مستوى الأكسجين في الدائرة دون أن يدرك الغواص ذلك. قد يؤدي هذا إلى نقص الأكسجين وفقدان الوعي فجأة. يمكن التخفيف من هذه المخاطر بمراقبة الضغط الجزئي للأكسجين لحظيًا باستخدام مستشعر أكسجين، إلا أن ذلك يزيد من تعقيد الجهاز وتكلفته.

SCR يتم التحكم فيه حسب الطلب

يعتمد مبدأ التشغيل على إضافة كمية من الأكسجين تتناسب مع حجم التهوية. 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 تخفيف الضغط بعد امتلاء المنفاخ.

لا تعتمد الجرعة على العمق أو امتصاص الأكسجين. نسبة الجرعة ثابتة بمجرد اختيار الغاز، والاختلافات المتبقية في نسبة الأكسجين ناتجة عن اختلافات في نسبة الاستخلاص. يوفر هذا النظام نسبة أكسجين مستقرة نسبيًا، وهي تقريب معقول لدائرة مفتوحة لأغراض تخفيف الضغط وأقصى عمق تشغيل.

في حال انقطاع إمداد الغاز إلى آلية الجرعات فجأةً، سيتوقف تدفق الغاز، وسيستهلك الغواص الأكسجين الموجود في دائرة الغاز حتى يصبح ناقص الأكسجين ويفقد وعيه. ولمنع ذلك، يلزم وجود نظام يُنبه الغواص إلى انقطاع إمداد الغاز، ما يُلزمه باتخاذ الإجراءات اللازمة. ويمكن تحقيق ذلك بوسائل ميكانيكية بحتة.

إضافة سلبية SCR

Passive addition relies on inhalation by the diver to trigger gas addition when the volume of gas in the breathing loop is low. This will provide warning to the diver if the addition system stops working for any reason, as the discharge system will continue to empty the loop and the diver will have a decreasing volume of gas to breathe from. This will generally provide adequate warning before hypoxia is likely.

A concentric bellows counterlung controlled gas addition mechanism relies on the full contraction of the counterlung to inject fresh gas. This works well to maintain the loop volume during descent, but may not be effective during ascent if the gas expansion in the loop due to ambient pressure reduction is fast enough to prevent the bellows from sufficiently activating the addition valve. This effect can be counteracted by a sufficiently slow ascent or frequent pauses during ascent to allow inhalation at constant depth. The severity of risk also depends on the oxygen fraction of the supply gas and the bellows ratio.

Non-depth compensated PASCR

Gas extension for the non-depth compensated passive addition SCR is directly proportional to the bellows ratio – the proportion of gas that is discharged during each breath cycle. A small ratio means that the amount of gas added each cycle is small, and the gas is rebreathed more times, but it also means that more oxygen is removed from the loop gas mix, and at shallow depths the oxygen deficit compared to the supply gas concentration is large. A large bellows ratio adds a larger proportion of the breath volume as fresh gas, and this keeps the gas mix closer to supply composition at shallow depth, but uses the gas up faster.

The mechanism is mechanically simple and reliable, and not sensitive to blockage by small particles. It is more likely to leak than block, which would use gas faster, but not compromise the safety of the gas mixture. Oxygen fraction of the loop gas is considerably less than of the supply gas in shallow water, and only slightly less at deeper depths, so the safe depth range for a given supply gas is smaller than for open circuit, and the variation in oxygen concentration is also disadvantageous for decompression. Gas switching may compensate for this limitation at the expense of complexity of construction and operation. The ability to switch to open circuit in shallow depths is an option which can compensate for the reduction in oxygen content at those depth, at the expense of operational complexity and greatly increased gas use while on open circuit. This may be considered a relatively minor problem if the requirement for bailout gas is considered. The diver will be carrying the gas anyway, and using it for decompression at the end of a dive does not increase the volume requirement for dive planning.

تعتمد نسبة الأكسجين في الحلقة بشكل حاسم على دقة افتراض نسبة الاستخلاص. فإذا تم اختيار هذه النسبة بشكل خاطئ، فقد تختلف نسبة الأكسجين اختلافًا كبيرًا عن القيمة المحسوبة. وتتوفر معلومات قليلة جدًا حول تغير نسبة الاستخلاص في المراجع المتاحة بسهولة.

PASCR معوض العمق

يتناسب امتداد الغاز في جهاز إعادة التنفس السلبي ذي التعويض العمقي تقريبًا مع الاستهلاك الأيضي. ويُمثل حجم الغاز المُفرَغ من النظام، عند عمق مُحدد، نسبة ثابتة من حجم الغاز الذي يتنفسه الغواص، كما هو الحال في النظام غير المُعوَّض للعمق. إلا أن هذه النسبة تتغير عكسيًا مع الضغط المحيط - حيث تكون نسبة المنفاخ أعلى ما يمكن عند السطح، وتقل مع العمق. والنتيجة هي تصريف كمية من الغاز بنسبة كتلة ثابتة نسبيًا لاستهلاك الأكسجين، ويتم توفير نفس الكمية، في المتوسط، بواسطة صمام الإضافة، لتعويض حجم الدائرة عند حالة الاستقرار. وهذا يُشابه إلى حد كبير نظام إعادة التنفس الانتقائي المُتحكم فيه حسب الطلب من حيث تأثيره على نسبة الأكسجين في غاز الدائرة، والتي تظل ثابتة تقريبًا عند جميع الأعماق حيث يكون التعويض خطيًا، ولمستويات التمارين الهوائية. ويبدو أن القيود المفروضة على هذا النظام تكمن أساسًا في التعقيد الميكانيكي وحجم وكتلة المعدات. وتُحدَّد خطية التعويض العمقي بالاعتبارات الهيكلية، ودون عمق مُعين، يصبح التعويض أقل فعالية، ويتلاشى في النهاية. مع ذلك، لا يؤثر هذا بشكل كبير على نسبة الأكسجين، إذ أن التغيرات عند تلك الأعماق طفيفة أصلاً. وتُعدّ التركيزات الأعلى قليلاً في هذه الحالة أقرب إلى قيمة غاز الإمداد مقارنةً بما لو كان التعويض لا يزال فعالاً. يستطيع نظام PASCR المُعوَّض للعمق توفير غاز تنفس مطابق تقريباً لنظام الدائرة المفتوحة على نطاق واسع من الأعماق، مع نسبة أكسجين صغيرة وثابتة تقريباً في غاز التنفس، مما يُزيل أحد أهم عيوب النظام غير المُعوَّض، وإن كان ذلك على حساب زيادة التعقيد الميكانيكي.

غاز مختلط CCR

يُمكن لجهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة للغاز المختلط توفير مزيج غاز مُحسّن لأي عمق ومدة مُحددة، وذلك بدقة وكفاءة عاليتين في استخدام الغاز إلى أن يتعطل، وهناك عدة أسباب محتملة لهذا التعطل. يصعب على الغواص تحديد العديد من أسباب التعطل دون استخدام أجهزة استشعار وإنذار، وقد يؤدي بعضها إلى خفض نسبة الغاز في المزيج إلى نسبة غير صالحة للحياة. يُمكن إدارة هذه المشكلة من خلال مراقبة حالة النظام واتخاذ الإجراءات المناسبة عند انحرافها عن الحالة المطلوبة. نظرًا لأن تركيبة غاز الدائرة غير مستقرة بطبيعتها، فإن نظام تحكم مزود بتغذية راجعة ضروري. يجب قياس الضغط الجزئي للأكسجين، وهو الخاصية المراد التحكم بها، وتزويد نظام التحكم بالقيمة لاتخاذ الإجراءات التصحيحية. قد يكون نظام التحكم هو الغواص نفسه أو دائرة إلكترونية. أجهزة الاستشعار المستخدمة في القياس عُرضة للتعطل لأسباب مختلفة، لذا يلزم وجود أكثر من جهاز، بحيث إذا تعطل أحدها فجأة، يُمكن للغواص استخدام الأجهزة الأخرى لإنهاء الغوص بشكل مُتحكم فيه. ^{[ 10 ] [ 1 ]}

التحكم اليدوي في CCR

يعتمد جهاز إعادة التنفس ذو الدائرة المغلقة الذي يتم التحكم فيه يدويًا (MCCCR) على انتباه الغواص ومعرفته ومهارته للحفاظ على خليط الغاز بالتركيبة المطلوبة. ويعتمد على أجهزة استشعار كهروكيميائية وأجهزة مراقبة إلكترونية لتزويد الغواص بالمعلومات اللازمة لاتخاذ القرارات والإجراءات الصحيحة للتحكم في خليط الغاز. يجب على الغواص أن يكون على دراية بحالة النظام في جميع الأوقات، مما يزيد من عبء العمل، ولكن مع اكتساب الخبرة، يطور الغواص مهاراته في الحفاظ على الخليط ضمن الحدود المخطط لها، ويصبح مجهزًا جيدًا للتعامل مع الأعطال البسيطة. يبقى الغواص مدركًا لضرورة التحقق المستمر من حالة الجهاز، فهذا ضروري لبقائه على قيد الحياة.

CCR يتم التحكم فيه إلكترونيًا

يستخدم جهاز إعادة التنفس ذو الدائرة المغلقة المُتحكم به إلكترونيًا (ECCCR أو ECCR) دوائر إلكترونية لمراقبة حالة غاز الدائرة في الوقت الفعلي، وإجراء تعديلات للحفاظ عليه ضمن نطاقات دقيقة. وهو فعال للغاية في هذه الوظيفة عمومًا إلى أن يحدث خلل ما. عند حدوث خلل، يُفترض أن يُبلغ النظام الغواص بالعطل لاتخاذ الإجراء المناسب. قد يحدث عطلان خطيران قد لا يلاحظهما الغواص.

• لن يلاحظ الغواص انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين بشكل خطير (نقص الأكسجة)، ولكن إذا كانت هناك أجهزة استشعار أكسجين تعمل بشكل صحيح، فعادةً ما تلتقط ذلك. ^{[ 10 ]}
• من المرجح أن يتم إغفال الضغط الجزئي للأكسجين المرتفع بشكل خطير، حيث قد تعمل أجهزة الاستشعار المعيبة حتى مع التركيزات المنخفضة، ولكنها تعطي نتائج غير دقيقة عند الضغوط الجزئية العالية. ^{[ 10 ]}

تكمن إحدى المشكلات الخطيرة المرتبطة بتعطل مستشعرات الأكسجين في إشارة المستشعر إلى انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين، بينما يكون هذا الانخفاض في الواقع ناتجًا عن عطل في المستشعر نفسه. فإذا استجاب الغواص أو نظام التحكم لهذا الأمر بإضافة الأكسجين، فقد يتسبب ذلك في زيادة تركيز الأكسجين في الدم، مما قد يؤدي إلى حدوث تشنجات. ولتجنب ذلك، تُزود أجهزة التنفس ذات الدائرة المغلقة (ECCCRs) بمستشعرات متعددة، بحيث لا يؤدي تعطل خلية واحدة إلى عواقب وخيمة. وتُستخدم ثلاث أو أربع خلايا في الأنظمة التي تعتمد على منطق التصويت. ^{[ 4 ] [ 10 ]}

قد تتعطل دائرة التحكم بطرق معقدة. إذا لم يتم إجراء اختبارات شاملة لأنماط الأعطال، فلن يتمكن المستخدم من معرفة ما قد يحدث في حال تعطل الدائرة، وقد تُنتج بعض الأعطال عواقب غير متوقعة. وقد يكون للعطل الذي لا يُنبه المستخدم إلى المشكلة الصحيحة عواقب وخيمة. ^{[ 4 ]}

قد تتضمن أنظمة الإنذار الخاصة بمركز التحكم الإلكتروني في الحوادث (ECCCR) شاشات عرض وامضة على أجهزة الهاتف، ومصابيح LED وامضة على شاشات العرض الأمامية ، وأجهزة إنذار صوتية، وأجهزة إنذار اهتزازية. ^{[ 4 ] [ 10 ] [ 1 ]}

تتشابه العديد من أنماط الأعطال في معظم أنواع أجهزة إعادة التنفس الخاصة بالغوص، بينما لا يمكن أن تحدث أنماط أخرى إلا عند استخدام تقنية محددة في جهاز إعادة التنفس.

فشل في مراقبة الأكسجين

تُجرى مراقبة الضغط الجزئي للأكسجين في دائرة التنفس عادةً باستخدام خلايا كهروكيميائية، وهي حساسة للماء الموجود على سطح الخلية وفي الدائرة الكهربائية. كما أنها عرضة للتلف التدريجي نتيجة استهلاك المواد التفاعلية، وقد تفقد حساسيتها في الظروف الباردة. أي من هذه الأعطال قد يؤدي إلى قراءات غير دقيقة دون أي إنذار واضح. يجب اختبار الخلايا عند أعلى ضغط جزئي للأكسجين متاح، ويجب استبدالها بعد فترة استخدام وفترة صلاحية موصى بها من قبل الشركة المصنعة.

الوقاية: يقلل استخدام عدة مستشعرات أكسجين ذات دوائر مستقلة من خطر فقدان معلومات الضغط الجزئي للأكسجين. يستخدم جهاز إعادة تدوير الغازات ذو التحكم الإلكتروني عادةً ثلاثة أجهزة مراقبة أكسجين على الأقل لضمان تحديد الخلية المعطلة بدقة معقولة في حال تعطل أحدها. كما يقلل استخدام خلايا مستشعرات أكسجين ذات أعمار أو سجلات استخدام مختلفة من خطر تعطلها جميعًا في الوقت نفسه، ومن المرجح أن يساعد اختبار الخلايا قبل الغوص عند ضغط جزئي للأكسجين أعلى من قيمة الإنذار في تحديد الخلايا التي أوشكت على التعطل. ^{[ 10 ]}

إجراءات التخفيف: في حال تعطل نظام مراقبة الأكسجين، لا يمكن للغواص التأكد من أن محتويات جهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة (CCR) ستحافظ على وعيه. يُعدّ الخروج من الجهاز الخيار الآمن الوحيد. ^{[ 10 ]} تُعتبر مراقبة الأكسجين عادةً ميزة اختيارية في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة (SCR)، ولكنها قد تكون جزءًا من حسابات تخفيف الضغط في الوقت الفعلي. يعتمد الإجراء المناسب على الظروف، ولكن هذا لا يُشكّل خطرًا مباشرًا على الحياة.

إدارة فشل الخلايا في نظام التحكم الإلكتروني لإعادة التنفس

في حال استخدام أكثر من خلية استشعار أكسجين مستقلة إحصائيًا، فمن غير المرجح أن تتعطل أكثر من خلية في الوقت نفسه. إذا افترضنا تعطل خلية واحدة فقط، فإن مقارنة ثلاثة مخرجات أو أكثر، تمت معايرتها عند نقطتين، من المرجح أن تكشف الخلية المعطلة، بافتراض أن أي خليتين تُنتجان نفس المخرج صحيحتان، وأن الخلية التي تُنتج مخرجًا مختلفًا معيبة. عادةً ما يكون هذا الافتراض صحيحًا عمليًا، خاصةً إذا كان هناك اختلاف في تاريخ الخلايا المعنية. ^{[ 38 ]} يُعرف مفهوم مقارنة مخرجات ثلاث خلايا في نفس الموضع في الدائرة، والتحكم في خليط الغاز بناءً على متوسط ​​مخرجات الخليتين الأكثر تشابهًا في أي وقت، بمنطق التصويت، وهو أكثر موثوقية من التحكم القائم على خلية واحدة. إذا انحرفت مخرجات الخلية الثالثة بشكل كافٍ عن الخليتين الأخريين، يُطلق إنذار يشير إلى احتمال تعطل الخلية. إذا حدث هذا قبل الغوص، يُعتبر جهاز إعادة التنفس غير آمن، ويجب عدم استخدامه. أما إذا حدث أثناء الغوص، فهذا يشير إلى نظام تحكم غير موثوق، ويجب إلغاء الغوص. إن مواصلة الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس مع وجود إنذار عطل في إحدى الخلايا يزيد بشكل كبير من خطر حدوث عطل مميت في نظام التحكم. هذا النظام ليس موثوقًا تمامًا. وقد سُجّلت حالة واحدة على الأقل تعطلت فيها خليتان بشكل مماثل، وقام نظام التحكم باستبعاد الخلية السليمة المتبقية. ^{[ 39 ]}

إذا كان احتمال تعطل كل خلية مستقلاً إحصائياً عن الخلايا الأخرى، وكانت كل خلية بمفردها كافية للسماح بتشغيل جهاز إعادة التنفس بشكل آمن، فإن استخدام ثلاث خلايا احتياطية تماماً بالتوازي سيقلل من خطر التعطل بمقدار خمسة أو ستة أضعاف. ^{[ 39 ]}

يُغيّر منطق التصويت هذا الأمر بشكلٍ كبير. يجب ألا تتعطل أغلبية الخلايا لضمان التشغيل الآمن للوحدة. لتحديد ما إذا كانت الخلية تعمل بشكلٍ صحيح، يجب مقارنتها بالمخرج المتوقع. يتم ذلك بمقارنتها بمخرجات الخلايا الأخرى. في حالة خليتين، إذا اختلفت المخرجات، فلا بد أن تكون إحداهما على الأقل معيبة، ولكن لا يُعرف أيها. في هذه الحالة، يجب على السائق افتراض أن الوحدة غير آمنة والانسحاب بفتح الدائرة. مع ثلاث خلايا، إذا اختلفت جميعها ضمن هامش التفاوت المقبول، فيمكن اعتبارها جميعًا عاملة. إذا اختلفت اثنتان ضمن هامش التفاوت، ولم تختلف الثالثة، فيمكن اعتبار الخليتين اللتين تقع مخرجاتهما ضمن هامش التفاوت عاملتين، والثالثة معيبة. إذا لم تكن أي منها ضمن هامش التفاوت، فقد تكون جميعها معيبة، وإذا لم تكن إحداها معيبة، فلا توجد طريقة لتحديدها. ^{[ 39 ]}

باستخدام هذا المنطق، فإن التحسن في الموثوقية الناتج عن استخدام منطق التصويت، حيث يجب أن يعمل مستشعران على الأقل لكي يعمل النظام، يتضاءل بشكل كبير مقارنةً بالنسخة ذات التكرار الكامل. لا تتجاوز التحسينات رتبة أو رتبتين من حيث الحجم. وهذا يُعد تحسناً كبيراً مقارنةً بالمستشعر الواحد، إلا أن التحليل أعلاه افترض استقلالاً إحصائياً لفشل المستشعرات، وهو افتراض غير واقعي عموماً. ^{[ 39 ]}

تشمل العوامل التي تجعل مخرجات الخلية في جهاز إعادة التنفس تعتمد إحصائياً ما يلي: ^{[ 39 ]}

• غاز المعايرة المشترك - تتم معايرتها جميعًا معًا في فحص ما قبل الغوص باستخدام نفس المخفف وإمدادات الأكسجين.
• غالباً ما تكون أجهزة الاستشعار من نفس دفعة التصنيع - من المرجح أن تكون المكونات والمواد والعمليات متشابهة للغاية.
• غالباً ما يتم تركيب أجهزة الاستشعار معاً، ومنذ ذلك الحين تتعرض لنفس الظروف.${\displaystyle P_{O_{2}}}$وملف درجة الحرارة على مدى الفترة الزمنية اللاحقة.
• بيئة العمل الشائعة، لا سيما فيما يتعلق بدرجة الحرارة والرطوبة النسبية، حيث يتم تركيبها عادة على مقربة شديدة في الدائرة، لضمان قياسها لغازات مماثلة.
• أنظمة القياس الشائعة
• البرامج الثابتة المشتركة لمعالجة الإشارات

يمكن تقليل هذا الاعتماد الإحصائي والتخفيف من آثاره عن طريق: ^{[ 39 ]}

• باستخدام أجهزة استشعار من مصنعين أو دفعات مختلفة، بحيث لا يكون أي جهازين من نفس الدفعة
• تغيير أجهزة الاستشعار في أوقات مختلفة، بحيث يكون لكل منها تاريخ مختلف
• التأكد من صحة غازات المعايرة
• إضافة مستقل إحصائياً${\displaystyle P_{O_{2}}}$نظام القياس إلى الحلقة في مكان مختلف، باستخدام مستشعر من طراز مختلف، وباستخدام إلكترونيات وبرامج مختلفة لمعالجة الإشارة.
• معايرة هذا المستشعر باستخدام مصدر غاز مختلف عن المصادر الأخرى

تتمثل إحدى الطرق البديلة لتوفير التكرار في نظام التحكم في إعادة معايرة المستشعرات دوريًا أثناء الغوص عن طريق تعريضها لتدفق من المذيب أو الأكسجين أو كليهما في أوقات مختلفة، واستخدام المخرجات للتحقق مما إذا كانت الخلية تتفاعل بشكل مناسب مع الغاز المعروف عند العمق المعروف. تتميز هذه الطريقة بميزة إضافية تتمثل في إمكانية المعايرة عند ضغط جزئي للأكسجين أعلى من 1 بار. ^{[ 39 ]} يمكن تنفيذ هذا الإجراء تلقائيًا، إذا صُمم النظام للقيام بذلك، أو يمكن للغواص إجراء عملية شطف يدوية بالمذيب عند أي عمق يكون فيه المذيب قابلاً للتنفس لمقارنة أداء الخلية.${\displaystyle P_{O_{2}}}$القراءات مقابل قيمة معروفة${\displaystyle F_{O_{2}}}$والضغط المطلق للتحقق من القيم المعروضة. لا يقتصر هذا الاختبار على التحقق من صحة الخلية فحسب، فإذا لم يعرض المستشعر القيمة المتوقعة، فمن المحتمل أن يكون مستشعر الأكسجين أو مستشعر الضغط (العمق) أو خليط الغازات معطلاً.${\displaystyle F_{O_{2}}}$أو قد يكون أي مزيج من هذه العيوب معيباً. ونظراً لأن جميع هذه العيوب الثلاثة المحتملة قد تهدد الحياة، فإن الاختبار قوي للغاية. ^{[ 39 ]}

ارتفعت نسبة الوفيات الناجمة عن استخدام جهاز إعادة التنفس بين سكان الولايات المتحدة وكندا من حوالي 1% إلى 5% من إجمالي وفيات الغوص التي جمعتها شبكة تنبيه الغواصين خلال الفترة من 1998 إلى 2004. ^{[ 41 ]} وتركز التحقيقات في وفيات أجهزة إعادة التنفس على ثلاثة مجالات رئيسية: الجوانب الطبية، والمعدات، والإجراءات. ^{[ 41 ]}

تُشير شبكة تنبيه الغواصين (DAN) إلى وقوع ما بين 80 و100 حادث مميت لكل 500 ألف إلى مليون غواص نشط في الولايات المتحدة سنويًا. وتتشابه معدلات حوادث الغوص باستخدام الدوائر المفتوحة لدى كل من نادي الغوص البريطاني (BSAC) وشبكة تنبيه الغواصين (DAN)، على الرغم من أن غطسات نادي الغوص البريطاني (BSAC) تتضمن نسبة أعلى من الغطسات العميقة وغطسات تخفيف الضغط.

أظهر تحليلٌ أجرته منظمة "ديب لايف" لـ 164 حادثة مميتة متعلقة بأجهزة إعادة التنفس، تم توثيقها بين عامي 1994 وفبراير 2010، معدل حوادث مميتة يبلغ حادثة واحدة لكل 243 حادثة سنوياً، وذلك بافتراض متحفظ لنمو استخدام أجهزة إعادة التنفس بشكل خطي، وبمتوسط ​​حوالي 2500 مشارك نشط خلال تلك الفترة. وهذا معدل حوادث مميتة يزيد عن 100 ضعف معدل حوادث الغوص باستخدام أجهزة التنفس ذات الدائرة المفتوحة. وتشير الإحصائيات إلى أن اختيار المعدات له تأثير كبير على سلامة الغوص. ^{[ 42 ]}

أظهر تحليل إضافي لحالات الوفاة هذه المرتبطة بأجهزة إعادة التنفس ^{[ 43 ]} وجود أخطاء كبيرة في البيانات الأصلية. وتشير المراجعة إلى أن خطر الوفاة أثناء الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس يبلغ حوالي 5.33 حالة وفاة لكل 100,000 غطسة، أي ما يقارب عشرة أضعاف خطر الوفاة في الغوص باستخدام أجهزة التنفس ذات الدائرة المفتوحة أو ركوب الخيل، وخمسة أضعاف خطر الوفاة في القفز المظلي أو الطيران الشراعي، ولكنه يُعادل ثُمن خطر الوفاة في القفز المظلي من المرتفعات. لم يُلاحظ أي فرق يُعتد به إحصائيًا عند مقارنة أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة (MCCRs) بأجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المفتوحة (ECCRs) أو بين العلامات التجارية لأجهزة إعادة التنفس منذ عام 2005، إلا أن المعلومات الدقيقة حول أعداد الغواصين النشطين الذين يستخدمون أجهزة إعادة التنفس وعدد الوحدات التي باعتها كل شركة مصنعة غير متوفرة. كما خلصت الدراسة الاستقصائية إلى أن جزءًا كبيرًا من زيادة معدل الوفيات المرتبط باستخدام أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة (CCRs) قد يكون مرتبطًا باستخدامها على أعماق أكبر من المتوسط ​​للغوص الترفيهي، وبسلوكيات المستخدمين عالية الخطورة ، وأن تعقيد أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة يجعلها أكثر عرضة لأعطال المعدات من معدات أجهزة التنفس ذات الدائرة المفتوحة. ^{[ 43 ]}

يشترط معيار EN 14143 (2009) (أجهزة التنفس - أجهزة الغوص ذاتية إعادة التنفس [السلطة: الاتحاد الأوروبي وفقًا للتوجيه 89/686/EEC]) على المصنّعين إجراء تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها وحرجيتها (FMECA)، ولكن لا يُلزمهم بنشر النتائج، ولذلك يُبقي معظم المصنّعين تقاريرهم الخاصة بهذا التحليل سرية. كما يشترط معيار EN 14143 الامتثال لمعيار EN 61508. ووفقًا لتقرير Deep Life، فإن معظم مصنّعي أجهزة إعادة التنفس لا يطبقون هذا الشرط، مما يترتب عليه الآثار التالية: ^{[ 42 ]}

• لم يثبت أن أي جهاز إعادة تنفس موجود قادر على تحمل أسوأ حالات الفشل.
• لا يملك المستخدمون أي معلومات حول سلامة المعدات التي يستخدمونها.
• لا يمكن للجمهور فحص استنتاجات تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMECA) والطعن في الاستنتاجات المشكوك فيها.
• لا توجد بيانات عامة حول تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMECA) يمكن استخدامها لتطوير أنظمة أفضل.

يُظهر تحليل احتمالية فشل أنظمة الغوص ذات الدائرة المفتوحة أن استخدام نظام متوازي أو احتياطي يقلل المخاطر بشكل كبير يفوق بكثير تحسين موثوقية المكونات في نظام واحد حرج. ^{[ 44 ]} طُبقت تقنيات نمذجة المخاطر هذه على أجهزة إعادة تدوير الغاز المغلقة، وأشارت إلى خطر تعطل المعدات بنحو 23 ضعفًا مقارنةً بنظام الدائرة المفتوحة ذي الأسطوانتين الموصولتين بمجمع. ^{[ 43 ]} عند توفر إمداد كافٍ من غاز التنفس الاحتياطي في شكل نظام غوص ذي دائرة مفتوحة، يصبح خطر الفشل الميكانيكي لهذا النظام مُقاربًا لخطر الفشل في نظام الدائرة المفتوحة. مع ذلك، لا يُعوّض هذا عن سوء الصيانة وعدم كفاية فحوصات ما قبل الغوص، أو السلوكيات عالية الخطورة، أو الاستجابة غير الصحيحة للأعطال. ويبدو أن الخطأ البشري عامل رئيسي في وقوع الحوادث. ^{[ 43 ]}

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. ^{[ 4 ]}

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. ^{[ 4 ]} تشمل المدخلات واحدًا 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، وربما إنذارات صوتية واهتزازية. ^{[ 4 ]}

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، والصمام اللولبي، أو وحدة التحكم. ^{[ 4 ]}

تتميز المكونات الميكانيكية بمتانتها وموثوقيتها العالية، وتميل إلى التلف دون حدوث أعطال كارثية، كما أنها ضخمة وثقيلة، لذا فقد تم التركيز بشكل عام 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 احتياطية متعددة 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 أعطالها غير المتوقعة نسبيًا، وحساسيتها للبيئة المحيطة. ^{[ 4 ]}

To combine cell redundancy with monitoring circuit, control circuit and display redundancy, the cell signals should all be available to all monitoring and control circuits in normal conditions. This can be done by sharing signals at the analog or digital stage – the cell output voltage can be supplied to the input of all monitoring units, or the voltages of some cells can be supplied to each monitor, and the processed digital signals shared. The sharing of digital signals may allow easier isolation of defective components if short circuits occur. The minimum number of cells in this architecture is two per monitoring unit, with two monitoring units for redundancy, which is more than the minimum three for basic voting logic capability.^[4]

The three aspects of a fault tolerant rebreather are hardware redundancy, robust software and a fault detection system. The software is complex and comprises several modules with their own tasks, such as oxygen partial pressure measurement, ambient pressure measurement, Oxygen injection control, decompression status calculation and the user interface of status and information display and user inputs. It is possible to separate the user interface hardware from the control and monitoring unit, in a way that allows the control system to continue to operate if the relatively vulnerable user interface is compromised.^[4]

Diver's Alert Network found that the actual cause of death determined by a medical examiner was drowning in 94% of recreational/technical rebreather fatalities. A military rebreather accident study found that drowning following loss of consciousness only occurred in 5.5% of cases. This much lower incidence of drowning has largely been attributed to safety protocols which include the use of a mouthpiece retaining strap (MRS) to secure the airway. There may have been other significant contributory differences in the circumstances of the incidents, such as the proximity of a buddy, the decompression status of the divers and the distance to the surface.^[45]

A variety of options have been developed to reduce the risk of, and mitigate rebreather emergencies, which can be classified as equipment and procedural options.^[30]

تشير الإحصاءات التي جمعتها وحللتها منظمة DAN إلى أن متوسط ​​وفيات الغوص باستخدام أجهزة إعادة التنفس بلغ حوالي 20-25 حالة وفاة سنويًا خلال الفترة من 2013 إلى 2023، وهو أعلى بقليل من الفترة السابقة، ولكن في المقابل، ازداد عدد الغواصين الذين يستخدمون أجهزة إعادة التنفس. ويُقدّر عدد الشهادات الممنوحة سنويًا بما يتراوح بين 1400 و2300 شهادة، وقد شهدت صناعة تصنيع أجهزة إعادة التنفس نموًا ملحوظًا، على الرغم من عدم توفر بيانات دقيقة عن الإنتاج والمبيعات. ^{[ 49 ]}

تُعدّ الأحداث القلبية ونقص الأكسجة وفرط الأكسجة من الأسباب الرئيسية للوفاة حيثما أمكن التأكد من ذلك، وقد قُدّرت معدلات الوفيات بما يتراوح بين 1.8 و3.8 حالة وفاة لكل 100,000 غطسة أو ما يتراوح بين 1.2 و2.5 حالة وفاة لكل 100,000 ساعة غطس باستخدام أجهزة إعادة التنفس. ^{[ 49 ]}

البيانات محدودة، ويُفترض أنها أقل من الواقع، لا سيما من آسيا. ^{[ 49 ]}

قبل الاستخدام، يجب ملء علبة جهاز التنقية بالكمية المناسبة من المادة الماصة، واختبار الوحدة للتأكد من عدم وجود تسريبات. ^{[ 10 ]} عادةً ما يُجرى اختباران للتسريب. يُعرف هذان الاختباران عمومًا باختبار الضغط الموجب واختبار الضغط السالب، ويتحققان من إحكام غلق دائرة التنفس عند ضغط داخلي أقل أو أعلى قليلاً من الضغط الخارجي. يتحقق اختبار الضغط الموجب من عدم فقدان الوحدة للغاز أثناء الاستخدام، بينما يضمن اختبار الضغط السالب عدم تسرب الماء إلى دائرة التنفس حيث يمكن أن يؤدي إلى تلف مادة التنقية أو مستشعرات الأكسجين. ^{[ 10 ]}

يُعد اختبار ومعايرة مستشعرات الأكسجين جزءًا من الفحوصات التي تُجرى قبل الغوص أو الفحوصات اليومية لأجهزة إعادة التنفس التي تستخدمها. قد تحتوي أجهزة إعادة التنفس المُتحكَّم بها إلكترونيًا على روتين فحص تلقائي للمستشعرات، يقارن القراءات من جميع الخلايا باستخدام المُخفِّف والأكسجين النقي كغازات معايرة. ولذلك، عادةً ما تقتصر المعايرة على ضغط جزئي للأكسجين يبلغ 1 بار، وهو ليس الأمثل لأن نقاط الضبط عادةً ما تكون أعلى من 1 بار. ^{[ 10 ]} لإجراء المعايرة عند ضغط أعلى من 1 بار، يلزم وجود حجرة معايرة خاصة للخلايا، والتي يُفضَّل أن تختبر وتُعاير الخلايا عند ضغط يتراوح بين 1.6 و2 بار في الأكسجين النقي.

يُعدّ استنشاق الهواء المسبق للوحدة (عادةً لمدة ثلاث دقائق تقريبًا) قبل دخولها الماء إجراءً قياسيًا. يضمن ذلك حصول مادة جهاز التنقية على فرصة للتسخين إلى درجة حرارة التشغيل ، وعملها بشكل صحيح، والتحكم بدقة في الضغط الجزئي للأكسجين في جهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة. ^{[ 50 ]} وقد وُجد أن استنشاق الهواء المسبق غير موثوق به للتحقق من وظيفة جهاز التنقية. ^{[ 51 ]}

• 
  وعاء اختبار خلية الأكسجين عالي الضغط
• 
  التحضير للاستخدام  - ملء علبة جهاز التنظيف بالجير الصودا
• 
  اختبار تسرب الغمر على بندقية Mk16
• 
  اختبار الضغط الإيجابي قبل الغوص

قبل إزالة قطعة الفم من الفم، يجب إغلاق صمام الغوص/الصمام السطحي (أو تفعيل صمام الطوارئ) لمنع دخول الماء إلى الدائرة. ويجب عكس هذا الإجراء عند إعادة قطعة الفم. عادةً ما يكون تشغيل صمام الغوص/الصمام السطحي بيد واحدة عند تثبيت قطعة الفم بالأسنان، ولكنه يتطلب استخدام كلتا اليدين إذا لم تكن داخل الفم. لا توجد صمامات غوص آلية، فالغواص وحده هو من يستطيع منع دخول الماء.

يُعدّ الضغط الجزئي للأكسجين بالغ الأهمية في أجهزة إعادة تدوير الغازات المغلقة، ويتم رصده على فترات متقاربة، لا سيما في بداية الغوص، وأثناء النزول حيث قد تحدث زيادات مؤقتة نتيجةً للضغط، وأثناء الصعود حيث يكون خطر نقص الأكسجين في أعلى مستوياته. في أجهزة إعادة تدوير الغازات المغلقة المُتحكَّم بها إلكترونيًا، يتم ذلك بواسطة نظام التحكم، ويتم تنبيه الغواص عند انحراف الضغط عن القيمة المضبوطة بواسطة جهاز إنذار. قد يحتاج الغواص إلى تعديل الخليط يدويًا أو تقليل معدل تغيير العمق لمساعدة نظام الحقن على تصحيح الخليط.

يُعدّ تراكم ثاني أكسيد الكربون خطرًا جسيمًا، ومعظم أجهزة إعادة التنفس لا تحتوي على نظام إلكتروني لمراقبة ثاني أكسيد الكربون، وحتى إن وُجد، فهو ليس موثوقًا تمامًا. يجب على الغواص مراقبة مؤشرات هذه المشكلة باستمرار. ^{[ 50 ]} ينبغي على الغواص المرافق البقاء مع الغواص الذي يستخدم جهاز إعادة التنفس والمُكلّف باتخاذ إجراءات طارئة حتى يصعد الغواص إلى السطح بأمان، إذ يُرجّح أن يكون وجود الغواص المرافق ضروريًا في هذه اللحظة. ^{[ 30 ]}

تُعدّ عملية "تنظيف الدائرة بالمخفف" أو "تنظيف الدائرة" وسيلةً لاستعادة خليط الغاز في الدائرة مؤقتًا إلى نسبة أكسجين معروفة، وهي نسبة آمنة بشرط أن يكون المخفف آمنًا للتنفس عند العمق الحالي. تسمح هذه العملية للغواص بمقارنة قراءات خلية الأكسجين مع الضغط الجزئي المحسوب. تتضمن العملية تفريغ الدائرة وحقن المخفف في آنٍ واحد. يؤدي ذلك إلى طرد الخليط القديم واستبداله بغاز جديد بنسبة أكسجين معروفة. كما يُقلل تنظيف الدائرة بالمخفف من ثاني أكسيد الكربون فيها مؤقتًا، ولكن ليس لفترة طويلة إذا كان جهاز التنقية لا يعمل بشكل صحيح. ^{[ 10 ]}

تُحرر هذه العملية الغاز من داخل الدائرة إلى المحيط. وهذا ضروري لتقليل الضغط داخل الدائرة أثناء الصعود، وعادةً ما يُحرر الغاز الزائد تلقائيًا بواسطة صمام ضغط زائد زنبركي. أحيانًا يكون من المفيد تقليل حجم الغاز في الدائرة وهي غير ممتلئة، كما هو الحال عند إجراء عملية تنظيف بالمذيب. هناك طريقتان قياسيتان لتفريغ الغاز من الدائرة وهي غير ممتلئة: فتح صمام التفريغ يدويًا، والزفير من الأنف عند استخدام قناع نصف الوجه. كما يتسرب الغاز من الدائرة إذا أُزيلت قطعة الفم دون إغلاق صمام التفريغ، ولكن هذا قد يتسبب في امتلاء الدائرة بالغاز، وهو عطل خطير. ^{[ 10 ]}

بغض النظر عما إذا كان جهاز إعادة التنفس المعني مزودًا بخاصية حجز الماء المتسرب، فإن التدريب عليه يتضمن إجراءات لإزالة الماء الزائد. وتختلف طريقة الإزالة باختلاف تصميم الجهاز، إذ تتجمع المياه في أماكن متعددة داخل الدائرة، وذلك تبعًا لتفاصيل تصميم الدائرة ومكان تسرب الماء. وتركز هذه الإجراءات غالبًا على الماء المتسرب عبر قطعة الفم، نظرًا لشيوع هذه المشكلة.

أثناء النزول، ينضغط الغاز في الدائرة بفعل ازدياد الضغط الجوي المحيط، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين ما لم يُضَف مُخفِّف. وقد ينضغط الغاز لدرجة انهيار بنية الدائرة ما لم يُضَف غاز. يُستخدم صمام التخفيف التلقائي (ADV) لمنع التلف، وفي معظم الحالات يمنع أيضًا زيادة الضغط الجزئي للأكسجين. ويكون الخطر منخفضًا لأن تعطل صمام التخفيف التلقائي يكون واضحًا جدًا للغواص عند انخفاض حجم الدائرة. كما أن انخفاض حجم الدائرة يُقلل من الطفو، وهو ما يجب تصحيحه مع حجم مُعَوِّض الطفو ، وفي حال استخدامه، حجم بدلة الغوص الجافة . ^{[ 10 ]}

أثناء الصعود، يؤدي انخفاض الضغط المحيط إلى تمدد الغاز داخل جهاز التنفس الدائري، ويجب تصريف الغاز الزائد للسماح باستمرار التنفس الطبيعي ومنع تمزق الجهاز. يمكن القيام بذلك عن طريق السماح بتصريف الغاز الزائد عبر الأنف، أو حول قطعة الفم، أو من خلال صمام عدم رجوع الضغط الزائد (OPV) المُثبَّت على الجهاز لهذا الغرض. يُعد انخفاض الضغط الجزئي الناتج عن انخفاض الضغط خطرًا أكبر، فما لم يُضَف غاز غني بالأكسجين يدويًا أو بواسطة نظام التحكم، قد يصبح غاز الجهاز ناقص الأكسجين، مما يُعرِّض الغواص لخطر فقدان الوعي. عندما يعمل نظام التحكم في جهاز التنفس الدائري الإلكتروني (eCCR) بشكل صحيح، فإنه يحقن الكمية المناسبة من الأكسجين لتجنب هذه المشكلة، ولكن على غواصي جهاز التنفس الدائري اليدوي (mCCR) القيام بذلك يدويًا. ^{[ 10 ]}

في جهاز إعادة التنفس الاحتياطي، أو إذا تم إغلاق صمام تخفيف الضغط الاحتياطي، فإن صمام التخفيف التلقائي وصمام الضغط الزائد ضروريان لمنع تلف الدائرة أثناء الهبوط والصعود.

يختلف التحكم في الطفو باستخدام جهاز إعادة التنفس عن التحكم باستخدام الدائرة المفتوحة في جانبين. أولهما، أن التغير في كتلة الغواص أثناء الغوص يكون أقل، نظرًا لاستهلاك كمية أقل من الغاز، وثانيهما، أن التغير في الطفو خلال دورة التنفس يكون ضئيلاً، لذا فإن ضبط الطفو بدقة عن طريق التحكم في حجم الهواء في الرئتين لا يُجدي نفعًا. وهذا يتطلب أساليب إدارة مختلفة بعض الشيء، ويجب استخدام إما البدلة الجافة أو جهاز تعويض الطفو للتحكم في الطفو. ^{[ 10 ]}

يجب أن يكون مركز طفو الرئتين والرئتين المضادتين أقرب ما يمكن لتقليل جهد التنفس والحفاظ على وضعية جيدة، لذلك تُستخدم أوزان الضبط بشكل شائع لضبط جهاز إعادة التنفس بما يناسب الغواص. ^{[ 10 ]}

• فحص علامات التآكل والتلف، واستبدال المكونات التالفة والمتدهورة
• يتم شطفها بالماء العذب، ثم تصفيتها وتجفيفها وتخزينها في بيئة جيدة التهوية وباردة وجافة بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة.
• اتباع جدول الصيانة المخطط له. قد يشمل ذلك الصيانة من قبل وكلاء معتمدين، وقد يتطلب الشحن إلى الشركة المصنعة.
• التخلص من المواد الماصة المستهلكة
• تطهير الحلقة.
• استبدال حساسات الأكسجين.

أثناء وجود الغواص تحت الماء، قد يتعطل جهاز إعادة التنفس ولا يتمكن من توفير مزيج تنفس آمن طوال فترة الصعود إلى السطح. في هذه الحالة، يحتاج الغواص إلى مصدر تنفس بديل: نظام الطوارئ. ^{[ 52 ]}

على الرغم من أن بعض غواصي أجهزة إعادة التنفس - الذين يُطلق عليهم اسم " متسلقي الجبال " - لا يحملون معدات إنقاذ احتياطية، إلا أن استراتيجية الإنقاذ الاحتياطي تُصبح جزءًا أساسيًا من تخطيط الغوص، لا سيما في الغطسات الطويلة والعميقة في الغوص التقني . غالبًا ما تكون سعة جهاز الإنقاذ الاحتياطي هي العامل المحدد للغوصة المُخطط لها، وليس سعة جهاز إعادة التنفس. تشمل الظروف التي تستدعي استخدام الإنقاذ الاحتياطي حالات تسرب الهواء من الدائرة المغلقة، والتي قد تتضمن مزيجًا من المواد الكاوية ، وأعطال جهاز تنقية الغازات لأسباب أخرى، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في جزء الاستنشاق من الدائرة. أكثر من نصف الغواصين الذين شملهم استطلاع رأي قد تعرضوا لتسرب واحد على الأقل من مزيج المواد الكاوية، وهو حدث يجعل جهاز إعادة التنفس غير صالح للاستخدام حتى يتم تنظيفه وإعادة تعبئته، وبالتالي يتطلب استخدام الإنقاذ الاحتياطي بشكل عاجل. ^{[ 52 ] [ 31 ]}

توجد عدة أنواع من خطط الإنقاذ الممكنة:

• صمام طلب مفتوح الدائرة موصول بأسطوانة المخفف الخاصة بجهاز إعادة التنفس، يُعرف باسم صمام تخفيف الغازات الاحتياطي أو "التخفيف". على الرغم من أن هذا الخيار قد يتميز بسهولة تركيبه الدائم على جهاز إعادة التنفس وخفة وزنه، إلا أن كمية الغاز المخزنة داخل الجهاز عادةً ما تكون قليلة، وبالتالي تكون الحماية التي يوفرها منخفضة. مع ذلك، في بعض أجهزة إعادة التنفس، مثل جهاز JJ الذي يمكنه حمل أسطوانات أكبر، أو أي جهاز إعادة تنفس مزود بمخفف غازات خارجي، قد تكون هذه الكمية مجدية. ^{[ 53 ]}
• صمام طلب مفتوح الدائرة موصول بأسطوانة الأكسجين الخاصة بجهاز إعادة التنفس. يشبه هذا صمام تخفيف الضغط المفتوح الدائرة، إلا أنه لا يمكن استخدامه بأمان إلا في أعماق 6 أمتار (20 قدمًا) أو أقل بسبب خطر التسمم بالأكسجين. ^{[ 54 ]} 
• نظام دائرة مفتوحة مستقل. الأسطوانات الإضافية ثقيلة وكبيرة الحجم، لكن الأسطوانات الأكبر حجمًا تسمح للغواص بحمل كمية أكبر من الغاز، مما يوفر الحماية أثناء الصعود من الغطسات العميقة والطويلة. يجب اختيار مزيج غاز التنفس بعناية لضمان سلامته على جميع أعماق الصعود، وإلا سيلزم استخدام أكثر من مجموعة واحدة. في حالات الاختراقات الطويلة أو متطلبات تخفيف الضغط، قد يكون من الضروري حمل عدة أسطوانات احتياطية ذات دائرة مفتوحة لتوفير كمية كافية من الغاز. في مثل هذه الحالات، يمكن تحسين الخلطات المختارة لتناسب أسوأ سيناريو محتمل في المسار المخطط له. ^{[ 52 ]}
• نظام إعادة تنفس مستقل للطوارئ. ^{[ 4 ] [ 52 ]}
• نظام إعادة تنفس احتياطي متصل بقطعة فم جهاز إعادة التنفس الأساسي، يتم اختياره بواسطة صمام احتياطي. ^{[ 52 ]}

يعتمد نظام الإنقاذ المستخدم في غطسة معينة على خصائص الغطسة، ومؤهلات الغواص وتفضيلاته، وقواعد الممارسة إن وجدت، وتوافر الخيارات.

في جميع حالات الخروج من جهاز التنفس، يجب عزل دائرة إعادة التنفس عن الماء المحيط لتجنب غمرها بالماء وفقدان الغاز، مما قد يؤثر سلبًا على الطفو. وقد يكون من الضروري أيضًا إغلاق صمامات إمداد الغاز في الأسطوانات لمنع نظام التحكم المعطل أو صمام تخفيف الضغط المتدفق بحرية من الاستمرار في إضافة الغاز إلى الدائرة، الأمر الذي سيؤثر سلبًا على الطفو، وربما يجعل من المستحيل على الغواص البقاء على العمق المناسب لتخفيف الضغط.

صمام الإنقاذ

صمام الإنقاذ (BOV) هو صمام تحويل مُركّب على قطعة الفم لجهاز إعادة التنفس، مزود بآلية تشغيل يدوية للتبديل من دائرة مغلقة أساسية إلى دائرة إنقاذ، والتي قد تكون دائرة مفتوحة أو مغلقة لتزويد غاز التنفس يحملها الغواص. ^{[ 52 ]}

صمام إنقاذ ذو دائرة مفتوحة

يمكن لصمام الطوارئ (BOV) التحويل إلى صمام طلب دائرة مفتوحة مُثبَّت على قطعة فم جهاز إعادة التنفس، وذلك باستخدام آلية تشغيل يدوية للتحويل من الدائرة المغلقة إلى الدائرة المفتوحة. قد يحل وضع صمام طلب الدائرة المفتوحة محل حالة الإغلاق لصمام سطح الغوص (DSV)، حيث تُغلق دائرة التنفس بشكل فعال عند استخدام صمام الطوارئ. ^{[ 55 ]} يسمح هذا النوع من صمامات الطوارئ للغواص بالتحويل من الدائرة المغلقة إلى الدائرة المفتوحة دون الحاجة إلى تغيير قطعة الفم. وهذا يوفر الوقت في حالات الطوارئ، حيث يكون صمام طلب الطوارئ جاهزًا للاستخدام الفوري. يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية في حالات فرط ثنائي أكسيد الكربون الحاد ، عندما لا يستطيع الغواص حبس أنفاسه لفترة كافية لتغيير قطعة الفم. غالبًا ما يكون مصدر الغاز لصمام الطوارئ من أسطوانة التخفيف الموجودة على متن الجهاز، ولكن يمكن أيضًا توصيل غاز خارجي باستخدام وصلات سريعة. ^{[ 10 ]}

صمام إنقاذ ذو دائرة مغلقة

يمكن بدلاً من ذلك توفير صمام إنقاذ يقوم بالتحويل إلى نظام إنقاذ ذي دائرة مغلقة يحمله الغواص. ^{[ 52 ]}

As of 2016 there were three sets of rebreather standards for scientific diving in the US, those of the American Academy of Underwater Sciences (AAUS), National Park Service (NPS) and National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).^[59]

All three organisations require full scientific diver status with nitrox certification as prerequisite, NOAA requires certification to 130 feet (40 m) and 100 open water dive, while AAUS and NPS require 100 feet (30 m) and 50 open water dives. Each agency specifies stepwise certification to increasing depths, and certification is valid only for the rebreather type trained on, for environmental conditions similar to those during training. Classroom training includes theory review of topics included in open circuit training, and decompression and dive planning appropriate to the chosen unit. More technical topics include system design and operation, pre-dive setup and testing, post-dive break down and maintenance, oxygen exposure and decompression management, dive operations planning, problem recognition and management specific to the chosen unit. Practical skills training includes system calibration and operation checks, preparation and management of absorbent canisters, breathing loop assembly, non-return valve function and pressure checks, gas analysis, pre-breathing function assessment, buoyancy control, system monitoring during the dive, bailout procedures, and system user maintenance, and experience exposure by way of minimum hours of underwater time under supervised conditions.^[59]

The wreck of a Phoenician ship off the coast of Malta at a depth of about 110 metres (360 ft) has been partially excavated by divers using rebreather equipment, using techniques developed for the purpose to make the most effective use of time on site, which was restricted to 3 shifts of 12 minute each per day on site.^[48]

مجلس تدريب أجهزة إعادة التنفس هو منظمة تضم أعضاءً من وكالات تدريب الغوص الترفيهي/التقني التي تُدرّب غواصي أجهزة إعادة التنفس. وتتمثل مهمته في وضع معايير تدريبية تضمن اتساقًا معقولًا بين الوكالات، بحيث يحصل الغواصون على التدريب الكافي لضمان مستوى مقبول من المخاطر عند الغوص ضمن إرشادات المعيار التدريبي، وأن يكون هناك اعتراف متبادل بهذه المعايير بين وكالات التدريب. وينسق المجلس مع جمعية تعليم وسلامة أجهزة إعادة التنفس (RESA) عبر المجموعة المشتركة لمواءمة معايير صناعة أجهزة إعادة التنفس (CRISAG)، لكي يُقدّم كلٌ من مُصنّعي أجهزة إعادة التنفس ووكالات التدريب المدخلات اللازمة لوضع معايير تدريبية فعّالة. كما يتواصل المجلس مباشرةً مع المجموعة العاملة 1 - خدمات الغوص التابعة للجنة الفنية 228 (السياحة والخدمات ذات الصلة) التابعة للمنظمة الدولية للمعايير (ISO) لوضع معايير التدريب. ^{[ 60 ] [ 61 ]}

تُعدّ جمعية تعليم وسلامة أجهزة إعادة التنفس (RESA) منظمة غير ربحية تتألف بشكل رئيسي من مصنعي أجهزة إعادة التنفس، ولكن يمكن أن تكون منظمات أخرى مثل وكالات التدريب أعضاء داعمين. ^{[ 56 ]}

تأسست جمعية RESA للمساعدة في تحسين السلامة والتعليم في صناعة أجهزة إعادة التنفس. الأعضاء العاديون (ذوو حق التصويت) هم مصنعو أجهزة إعادة التنفس أو الأنظمة الفرعية الرئيسية. ^{[ 62 ]}

تُصدر المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) معايير التدريب الخاصة بها، وهي معايير دنيا. يمكن لوكالات تدريب الغوص اتباع هذه المعايير طالما استوفت جميع المتطلبات، ولها الحق في إضافة أي مواد تدريبية إضافية تراها مناسبة. تُحدد حدود كثافة الغاز للتدريب، بقيمة مفضلة تبلغ 5.2 غ/لتر وقيمة قصوى تبلغ 6.3 غ/لتر. وتُراعي هذه الحدود أيضًا حدود المواد المخدرة.

• ISO 24804 "خدمات الغوص الترفيهي - متطلبات تدريب غواصي إعادة التنفس الترفيهي - الغوص بدون تخفيف الضغط" ^{[ 56 ]}
• ISO 24805 "خدمات الغوص الترفيهي - متطلبات تدريب غواصي إعادة التنفس الترفيهي - الغوص لإزالة الضغط حتى 45 مترًا" ^{[ 56 ]}
• ISO 24806 "خدمات الغوص الترفيهي - متطلبات تدريب غواصي إعادة التنفس الترفيهي - الغوص لإزالة الضغط حتى 60 مترًا" ^{[ 56 ]}
• المعيار الدولي ISO 24807 "خدمات الغوص الترفيهي - متطلبات تدريب غواصي إعادة التنفس الترفيهي - الغوص لتخفيف الضغط حتى عمق 100 متر". لا يحدد هذا المعيار العمق الأقصى للغواصين بـ 100 متر، ولكن التدريب ليس مطلوبًا للغوص إلى ما دون 100 متر. ^{[ 56 ]}
• المعيار الدولي ISO 24808 "خدمات الغوص الترفيهي - متطلبات تدريب مدربي أجهزة إعادة التنفس الترفيهية" يتضمن أربعة أجزاء تتناول مستويات اعتماد المدربين لتدريب كل مستوى من مستويات الغواصين. ^{[ 56 ]}

تُعدّ مؤسسة EUF Certification International هيئة مستقلة للتحقق العالمي من وكالات تدريب أجهزة إعادة التنفس، ومقرها أوروبا، وهي تابعة لمنظمة المعايير النمساوية. وتُمنح الوكالات شهادات اعتماد لمدة خمس سنوات بين كل تجديد. ^{[ 56 ] [ 63 ]}

لن يكون لاعتماد معايير المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) تأثير كبير على محتوى الدورات التدريبية، حيث أن معظم الوكالات قد أدرجت بالفعل معظم المحتوى المطلوب، ولكن سيتعين على بعض الوكالات تعديل عدد الغطسات والأعماق المطلوبة للدورات المحددة. ^{[ 64 ]}

صُمم أول جهاز تنفس غوص عملي تجاريًا وبُني على يد مهندس الغوص هنري فلوس عام 1878، أثناء عمله لدى سيب جورمان في لندن. ^{[ 65 ]} يتكون جهاز التنفس المستقل الخاص به من قناع مطاطي متصل بكيس تنفس، مع ما يُقدر بنسبة 50-60% من الأكسجين المُزود من خزان نحاسي، وثاني أكسيد الكربون المُزال بتمريره عبر حزمة من خيوط الحبال المنقوعة في محلول من البوتاس الكاوي ، مما يُتيح مدة غوص تصل إلى حوالي ثلاث ساعات. اختبر فلوس جهازه عام 1879 بقضاء ساعة مغمورًا في خزان مياه، ثم بعد أسبوع بالغوص إلى عمق 5.5 متر (18 قدمًا) في المياه المفتوحة، حيث أُصيب إصابة طفيفة عندما سحبه مساعدوه فجأة إلى السطح. ^{[ 65 ] [ 66 ]} استُخدم هذا الجهاز لأول مرة في ظروف تشغيلية عام 1880 على يد ألكسندر لامبرت، كبير الغواصين في مشروع بناء نفق سيفرن ، الذي تمكن من قطع مسافة 300 متر (1000 قدم) في الظلام لإغلاق عدة أبواب مغمورة في النفق؛ وقد عجز الغواصون العاديون عن تحقيق ذلك بسبب المسافة الطويلة للغاية، وتعطل خراطيم إمداد الهواء لديهم بسبب الحطام المغمور، والتيارات المائية القوية في الأنفاق. ^{[ 65 ] [ 67 ]}  

واصل فليوس تطوير جهازه، مضيفًا منظمًا للطلب وخزانات قادرة على استيعاب كميات أكبر من الأكسجين بضغط أعلى. وفي عام 1910، قام السير روبرت ديفيس ، رئيس شركة سيب جورمان، بتطوير جهاز إعادة التنفس بالأكسجين ^{[ 65 ] [ 66 ]} باختراعه جهاز ديفيس للهروب من الغواصات ، وهو أول جهاز إعادة تنفس يُصنع بكميات كبيرة. ورغم أنه صُمم في الأساس كجهاز هروب طارئ لأطقم الغواصات ، إلا أنه سرعان ما استُخدم أيضًا للغوص ، كونه جهاز غوص عملي في المياه الضحلة مع قدرة تحمل تصل إلى ثلاثين دقيقة، وكجهاز تنفس صناعي . ^{[ 66 ]}

يتألف الجهاز من كيس مطاطي للتنفس/الطفو يحتوي على عبوة من هيدروكسيد الباريوم لامتصاص ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الزفير، وفي جيب أسفل الكيس، أسطوانة ضغط فولاذية تحتوي على حوالي 56 لترًا (2.0 قدم مكعب ) من الأكسجين بضغط 120 بارًا (1700 رطل لكل بوصة مربعة) ، مزودة بصمام تحكم ومتصلة بكيس التنفس . يسمح فتح صمام الأسطوانة بدخول الأكسجين إلى الكيس عند الضغط الجوي المحيط. كما يشتمل الجهاز على كيس طفو احتياطي في مقدمته للمساعدة في إبقاء المستخدم طافيًا. بعد تطويره من قبل ديفيس عام 1927، اعتمدت البحرية الملكية جهاز DSEA . ^{[ 68 ]}   

In 1911 Dräger of Lübeck tested a self-contained semi-closed rebreather system for standard diving equipment, which used an injector system to circulate the breathing gas through the scrubber and breathing loop, which included the full interior of the helmet. This was put into service soon thereafter and was available in two versions, an oxygen rebreather DM20 for depths shallower than 20 m, and a nitrox rebreather DM40 for depths up to 40 m. It was possible to minimise the work of breathing and use a helmet without a mouthpiece because the gas was pneumatically circulated.^[69] The US Navy developed a variant of the Mark V system for heliox diving. These were successfully used during the rescue of the crew and salvage of the USS Squalus in 1939. The US Navy Mark V Mod 1 heliox mixed gas helmet is based on the standard Mark V Helmet, with a scrubber canister mounted on the back of the helmet and an inlet gas injection system which recirculates the breathing gas through the scrubber to remove carbon dioxide and thereby conserve helium.^[70] The gas supply at the diver was controlled by two valves. The "Hoke valve" controlled flow through the injector to the "aspirator" which circulated gas from the helmet through the scrubber, and the main control valve used for bailout to open circuit, flushing the helmet, and for extra gas when working hard or descending. Flow rate of the injector nozzle was nominally 0.5 cubic foot per minute at 100 psi above ambient pressure, which would blow 11 times the volume of the injected gas through the scrubber.^[71]

خلال ثلاثينيات القرن العشرين وطوال الحرب العالمية الثانية ، طوّر البريطانيون والإيطاليون والألمان أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين واستخدموها على نطاق واسع لتجهيز أولى فرق الضفادع البشرية . وقد عدّل البريطانيون جهاز ديفيس للهروب من الغواصات، بينما عدّل الألمان أجهزة درايغر للهروب من الغواصات، لاستخدامها مع فرق الضفادع البشرية خلال الحرب. ^{[ 72 ]} وطوّر الإيطاليون أجهزة مماثلة لغواصي القتال التابعين للأسطول العاشر للغواصات ، ولا سيما جهاز بيريللي ARO . ^{[ 73 ]} وفي الولايات المتحدة، اخترع الرائد كريستيان ج. لامبرتسن جهاز إعادة تنفس بالأكسجين للسباحة الحرة تحت الماء عام 1939، وقد اعتمده مكتب الخدمات الاستراتيجية . ^{[ 74 ]} في عام 1952، حصل على براءة اختراع لتعديل جهازه، وأطلق عليه هذه المرة اسم SCUBA (اختصار لعبارة "جهاز تنفس تحت الماء ذاتي الاحتواء")، ^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]} والذي أصبح فيما بعد المصطلح الإنجليزي الشائع لأجهزة التنفس المستقلة للغوص، ثم للدلالة على النشاط الذي يستخدم هذه الأجهزة. ^{[ 79 ]} بعد الحرب العالمية الثانية، استمر غواصو الجيش في استخدام أجهزة إعادة التنفس لأنها لا تُنتج فقاعات قد تكشف عن وجود الغواصين. إلا أن النسبة العالية من الأكسجين المستخدمة في هذه الأنظمة المبكرة لأجهزة إعادة التنفس حدّت من العمق الذي يمكن استخدامها فيه بسبب خطر التشنجات الناجمة عن التسمم الحاد بالأكسجين . ^{[ 80 ]}

في بدايات الغوص التقني (أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات تقريبًا)، كان هناك اهتمام كبير بتقنية أجهزة إعادة التنفس بالغاز المختلط، إذ بدا أنها توفر فترات غوص أطول بكثير، والتي يمكن في أنظمة الدائرة المغلقة أن تكون مستقلة إلى حد كبير عن العمق. كما بدت مفيدة لتقليل الحاجة إلى تخفيف الضغط وتحسينه، على الرغم من أن التعقيد الكامل لتحقيق أنظمة وإجراءات آمنة بشكل مقبول لم يكن واضحًا في ذلك الوقت، ولم تكن التقنية المطلوبة متاحة بسهولة. نشرت مجلة الغوص التقني "أكواكوربس" أول تقرير لها عن أجهزة إعادة التنفس في عددها الثاني في يونيو 1990، وتناولت معظم الأعداد اللاحقة الموضوع، بما في ذلك عدد كامل في يناير 1993. ^{[ 81 ]}

في مايو 1994، عُقد أول منتدى لأجهزة إعادة التنفس في كي ويست، فلوريدا، بتنظيم من مايكل ميندونو وتريسي روبينيت ، وحضره ضيوفٌ من بينهم الدكتور إدوارد د. ثالمان ، باحث فسيولوجيا الغوص في البحرية الأمريكية، ومطور جداول تخفيف الضغط بالغازات المختلطة التابعة للبحرية الأمريكية، والمخترع آلان كراسبرغ ، الذي أنجز أعمال تطويرية هامة على أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة بالغازات المختلطة. وضمّ الحضور، البالغ عددهم 90 شخصًا، خمسة مصنّعين لأجهزة إعادة التنفس، وعدة وكالات تدريب، وممثلين عن مجتمعات الغوص الترفيهي والعسكري والتجاري. وأقرّ المنتدى بوجود سوق لأجهزة إعادة التنفس الترفيهية، ولكن دون وجود معروض منها. وكان المجتمع العسكري هو الوحيد الذي يستخدم أجهزة إعادة التنفس بنجاح في ذلك الوقت، وكان نجاحه يعتمد على الاستخدام المنضبط والدعم الفني الممتاز. أما الغوص التجاري فقد رفضها لكونها معقدة للغاية وغير موثوقة. كان من الواضح أيضاً أن متطلبات التدريب على الغوص باستخدام أجهزة إعادة التنفس ستكون أكثر تعقيداً من متطلبات الغوص باستخدام الدوائر المفتوحة، وأن أجهزة إعادة التنفس شبه المغلقة ستكون على الأرجح أسهل في دخول سوق الغوص الترفيهي نظراً لبساطتها النسبية وانخفاض تكلفتها، وأنه على عكس ردة الفعل الأولية تجاه النيتروكس، لم يكن هناك قلق كبير من أن هذه التقنية غير مناسبة للغوص الترفيهي - فقد أشار كارل شريفز، مدير التطوير التقني في PADI ، إلى أن PADI ستوفر التدريب عندما تصبح التقنية جاهزة. وعلى الرغم من استمرار ورش العمل الخاصة بأجهزة إعادة التنفس وتجارب الغوص في المؤتمرات السنوية اللاحقة، إلا أن توفر هذه الأجهزة فعلياً كان بطيئاً. ^{[ 81 ]}

طرحت شركة درايغر جهاز إعادة تنفس شبه مغلق الدائرة مصممًا للغواصين الترفيهيين يُدعى أتلانتس عام 1995. وكانت الشركة قد راكمت خبرة في تصميم وتصنيع أجهزة إعادة التنفس تعود إلى عام 1912، وكانت من كبرى الشركات المصنعة لأجهزة إعادة التنفس العسكرية، مما ساهم في تعزيز مصداقيتها. وفي اليابان، سوّقت شركة غراند بلو وحدة أخرى شبه مغلقة للغواصين الترفيهيين تُدعى فيينو . ^{[ 81 ]}

عُقد منتدى أجهزة إعادة التنفس 2.0 في ريدوندو بيتش، كاليفورنيا، في سبتمبر 1996، ونُشرت وقائعه من قِبل شركة علوم وتكنولوجيا الغوص (DSAT)، التابعة لمنظمة PADI. في ذلك الوقت، أفادت شركة درايجر ببيعها حوالي 850 جهاز إعادة تنفس من طراز أتلانتس شبه المغلق، وقُدّر أن ما يصل إلى 3000 جهاز من طراز فيينو قد بيع في اليابان. وكانت البحرية البريطانية والأمريكية آنذاك أكبر مستخدمي أجهزة إعادة التنفس بالغاز المختلط، حيث قُدّر عدد الوحدات العاملة منها بحوالي 240 وحدة. وقُدّر عدد وحدات الغاز المختلط المستخدمة من قِبل مجتمع الغوص التقني، وخاصةً من قِبل فرق الاستكشاف وصانعي الأفلام، بما يتراوح بين 25 و50 وحدة. وقد رصد المنتدى اهتمامًا واسعًا بأجهزة إعادة التنفس الترفيهية، وأقرّ بوجود مخاطر معقدة. في تلك المرحلة، لم يكن هناك تدريب موحد، ونُصحت الوكالات بالعمل مع الشركات المصنعة لتطوير استجابات فعّالة لحالات الأعطال، ونُصح المدربون بامتلاك أو الوصول إلى النماذج التي يخططون لتقديم التدريب عليها. ^{[ 81 ]}

في ذلك الوقت، كانت جداول تخفيف الضغط التابعة للبحرية الأمريكية عند ضغط جزئي ثابت للأكسجين (0.7 ضغط جوي ₎ هي الوحيدة التي تم التحقق من صحتها لغازي النيتروكس والهيليوكس، ولم يكن واضحًا ما إذا كانت إعادة برمجة الخوارزميات الحالية لاستخدام ضغط الأكسجين _الذي توفره أجهزة إعادة التنفس ستكون فعالة. تضمنت بعض التوصيات التي نشرها المنتدى إجراء اختبارات من جهات خارجية لضمان الجودة، واستخدام أقنعة الوجه الكاملة أو أحزمة تثبيت قطعة الفم، والالتزام بنظام الرفيق، وضبط الحد الأقصى لضغط الأكسجين _{عند 1.3 ضغط جوي. كما تم الإقرار بأن تطوير واستخدام أجهزة مراقبة ثاني} أكسيد الكربون على متن السفن ، والتي لم تكن متوفرة آنذاك، سيساهم في تحسين السلامة. ^{[ 81 ]}

في عام 1996، بدأت شركة Cis-Lunar Development Labs ببيع جهاز إعادة التنفس MK-IV. وبعد حوالي عام (1997)، بدأت شركة Ambient Pressure Diving في المملكة المتحدة ببيع جهاز إعادة التنفس Inspiration ذي الدائرة المغلقة الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا، ثم تبعته شركة Jetsam Technologies بجهاز KISS . ^{[ 81 ]}

بحلول عام 1998، استخدم غواص الكهوف الفرنسي أوليفييه إيسلر جهاز إعادة التنفس شبه المغلق RI 2000 ذو التكرار الكامل في عملية إعادة إحياء منطقة دو دو كولي في فرنسا. ^{[ 81 ]}

ارتفعت التوصية بشأن الحد الأقصى لضغط الأكسجين الجزئي (PO2 ₎  التي يدعمها مجتمع الغوص التقني إلى 1.4 ضغط جوي للغوص العملي و1.6  ضغط جوي للغوص التخفيفي، ويعود ذلك جزئيًا إلى نصيحة أخصائي فسيولوجيا الغوص الدكتور بيل هاميلتون ، وجزئيًا إلى التجارب المُرضية. كان من المتوقع أن تكون السلامة التحدي الأكبر أمام قبول أجهزة إعادة التنفس، وقد ثبتت صحة ذلك. فقد سُجلت 200 حالة وفاة بسبب أجهزة إعادة التنفس في جميع أنحاء العالم بين عامي 1998 و2012، وهو العام الذي عُقد فيه المنتدى الثالث لأجهزة إعادة التنفس: حوالي 10 حالات وفاة سنويًا بين عامي 1998 و2005، وحوالي 20 حالة وفاة سنويًا من عام 2006 إلى عام 2012، وهو ما يُمثل خطرًا أكبر بخمس إلى عشر مرات من الغوص باستخدام أجهزة التنفس ذات الدائرة المفتوحة. وتشير الأدلة إلى أن السلامة استمرت في التحسن منذ عام 2012. ^{[ 81 ]}

بعض التواريخ:

• 1967 – الرئة الإلكترونية ^{[ 82 ]}
• 1987 – نظام فريد الخاص بـ بيل ستون ^{[ 82 ]}
• 1994 – منتدى إعادة التنفس (1) ^{[ 82 ]}
• بدأت مجلة AquaCorps ^{[ 82 ]}
• ورشة عمل النيتروكس ^{[ 82 ]}
• 1993 – مؤتمر تيك ^{[ 82 ]}
• 1995 – درايجر أتلانتس ^{[ 82 ]}
• 1996 – منتدى أجهزة إعادة التنفس 2.0، شركتان مصنعتان لأجهزة إعادة التنفس متاحة للجمهور: أتلانتس وفيينو ^{[ 82 ]}
• 1997 – إلهام صديق AP. ^{[ 82 ]}
• Cis Lunar Mk5، KISS Classic، Innerspace MEG، Halcyon RB80 ^{[ 82 ]}
• 2012 – منتدى إعادة التنفس 3، 12 مصنعًا ^{[ 82 ]}
• 2022 – 23 شركة مصنعة، أكثر من 40 طرازًا ^{[ 82 ]}
• 2023 – منتدى إعادة التنفس 4 ^{[ 82 ]}

يُعدّ الغواصون التكتيكيون (الضفادع البشرية) المستخدمين الرئيسيين لأجهزة إعادة التنفس بالأكسجين، وفي الأعمال التي تتطلب أعماقًا أكبر، مثل غوص إزالة الألغام ، حيث تُعدّ سهولة الحركة وانخفاض البصمة المغناطيسية والصوتية من الأمور المهمة، يُمكن استخدام أجهزة إعادة التنفس ذات الغاز المختلط (SCRs) وأجهزة إعادة التنفس ذات الغاز المختلط (CCRs). عادةً ما تُوحّد كل جهة عسكرية تُوظّف غواصين يستخدمون أجهزة إعادة التنفس عددًا محدودًا من الطرازات المناسبة لاستخدامها، وذلك لتبسيط الخدمات اللوجستية والتدريب. ^{[ 57 ]}

كما تستخدم البحرية الأمريكية أجهزة إعادة التنفس لمجموعات الإنقاذ بالتشبع (JFD Divex COBRA و JFD Divex MK IV Secondary Life Support (SCR)) ^{[ 57 ]}

تم استخدام أكبر مجموعة متنوعة وعدد من وحدات الغاز المختلط في تطبيقات الغوص التقني، ^{[ 82 ]}

في وقت انعقاد منتدى أجهزة إعادة التنفس الثالث (2011)، كانت هناك ثلاث وكالات تدريب نشطة في مجال الغوص الترفيهي والتقني باستخدام أجهزة إعادة التنفس. وبحلول منتدى أجهزة إعادة التنفس الرابع (2023)، ارتفع العدد إلى ثماني وكالات: (BSAC، FFESSM، GUE، IANTD، PADI، RAID، SSI، وTDI). وخلال هذه الفترة، ارتفع إجمالي عدد الشهادات الممنوحة سنويًا من 3545 شهادة في عام 2012 إلى 5156 شهادة في عام 2022. وتشمل هذه الأرقام شهادات متعددة للعديد من الغواصين، بمستويات مهارة مختلفة، ولفئات ووحدات مختلفة من أجهزة إعادة التنفس. وكان متوسط ​​العمر عند الحصول على الشهادة حوالي 42 عامًا، مع ذروة في الفئة العمرية من 50 إلى 59 عامًا، ويُعتقد أن ذلك مرتبط بتوفر الدخل المتاح للإنفاق. ^{[ 56 ]}

لم تحظ أجهزة إعادة التنفس بشعبية كبيرة في الغوص الترفيهي، على الرغم من تصميم وتسويق بعض النماذج خصيصاً لهذا الغرض. ^{[ 82 ]}

استخدم الباحثون البيولوجيون أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة منذ أواخر الستينيات، وتوسع نطاق استخدامها في العلوم البحرية منذ مطلع القرن. ^{[ 83 ]}

بين عامي 1998 و2013، أبلغ نحو 52 عضواً من أعضاء الجمعية الأمريكية للغواصين المحترفين (AAUS) عن 10988 غطسة باستخدام أجهزة إعادة التنفس، بإجمالي مدة بلغت حوالي 9915 ساعة. وسُجلت حالة واحدة لكل من مرض تخفيف الضغط، والوذمة الرئوية الناتجة عن الغمر مجهولة السبب، ونقص الأكسجة المرتبط بهذه الغطسات. ^{[ 84 ]}

خلال هذه الفترة، سجّل أعضاء الجمعية الأمريكية للغواصين المحترفين (AAUS) 1,675,350 غطسة بدائرة مفتوحة، بإجمالي وقت غطس بلغ 1,148,783 ساعة. يُمثّل عدد غطسات إعادة التنفس حوالي 0.7% من إجمالي عدد الغطسات، وحوالي 0.9% من وقت الغطس تحت الماء المُسجّل للغطسات بدائرة مفتوحة، إلا أن عدد ومدة غطسات إعادة التنفس شهدت نموًا مطردًا نسبيًا خلال هذه الفترة. تم الإبلاغ عن 17 نموذجًا من أجهزة إعادة التنفس، بما في ذلك أجهزة إعادة التنفس بالأكسجين وأجهزة إعادة التنفس بالغازات المختلطة. كانت 52% من الغطسات لأغراض علمية تشغيلية، و48% لأغراض التدريب. تطلّبت 23% من الغطسات توقفات لتخفيف الضغط. خلال هذه الفترة، لوحظ ارتفاع عام في عدد الغطسات العميقة التي تتجاوز 191 قدمًا (58 مترًا) باستخدام أجهزة إعادة التنفس، وانخفاض في عدد الغطسات العميقة باستخدام الدائرة المفتوحة. ^{[ 84 ]} 

توفر أجهزة إعادة التنفس مزايا محددة لأبحاث الأحياء تحت الماء، لا سيما في التطبيقات التي تعتمد على مراقبين غير ملحوظين أو على اتباع نهج خفي تجاه الحياة البرية بهدف أسرها أو وسمها، والأبحاث التي تتطلب فترات طويلة تحت الماء، أو عمليات في بيئات عميقة نسبيًا (أكثر من 50 مترًا) ، خاصة في المواقع النائية التي تواجه صعوبات لوجستية. وقد تباطأت العديد من المؤسسات العلمية في تبني تقنية إعادة التنفس، إلا أن التطورات في هذه التقنية تُسهم في توسيع نطاق استخدامها. ^{[ 83 ]} 

كان والتر ستارك من أوائل مستخدمي أجهزة إعادة التنفس في مجال العلوم، حيث اخترع أول جهاز إعادة تنفس مغلق الدائرة يتم التحكم فيه إلكترونيًا لاستخدامه في الأبحاث البيولوجية تحت الماء، وسرعان ما تبع ذلك استخدامه في مشروع تيكتايت 2 للأبحاث البيولوجية أثناء الرحلات الاستكشافية من الموئل المغمور. وبحلول منتصف ثمانينيات القرن العشرين، تزامن الاهتمام بتطبيق أجهزة إعادة التنفس في استكشاف الكهوف العلمي مع نشاط الاستكشاف للهواة الذي أصبح يُعرف بالغوص التقني، وبدأ صانعا الأفلام تحت الماء هوارد هول وبوب كرانستون في استخدام أجهزة إعادة التنفس للاقتراب من الحياة البحرية تحت الماء مع تقليل مخاطر التأثير على سلوكها. ^{[ 83 ]}

في منتصف إلى أواخر التسعينيات، أصبحت أجهزة إعادة التنفس متاحة بسهولة أكبر من قبل العديد من الشركات المصنعة، وبدأ المجتمع العلمي في استخدامها بشكل متكرر، لا سيما عندما كانت مزاياها اللوجستية أكثر وضوحًا. ^{[ 83 ]}

من أهم مزايا أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة في الغوص البحثي البيولوجي، انعدام الضوضاء والتشويش البصري الناتج عن فقاعات الغاز الزفيري، والتي من المعروف أنها تؤثر سلبًا على سلوك الحيوانات. وقد أثبتت هذه الميزة فعاليتها بشكل خاص عندما يحتاج الغواص إلى الاقتراب من حيوانات مثل ثعالب البحر أو الإمساك بها، كما سهّلت بشكل كبير تسجيل أصوات الحيوانات. يقلل استخدام أجهزة إعادة التنفس من مشاكل الغطسات المتعددة وعمليات تخفيف الضغط، إذ يسمح للغواصين بإجراء غطسة واحدة طويلة المدة دون الحاجة إلى العودة إلى السطح أو الشاطئ بين الغطسات، لا سيما عند الرغبة في المراقبة المستمرة. تتيح القدرة على الحفاظ على ضغط جزئي ثابت للأكسجين فترات غطس أطول بكثير في أعماق متوسطة دون الحاجة إلى تخفيف الضغط، كما يمكن أن تكفي غطسة واحدة متعددة المستويات بدلاً من عدة غطسات ذات دائرة مفتوحة كانت مطلوبة سابقًا. في بعض الأحيان، يمكن تعويض التكاليف الرأسمالية للمعدات والتدريب بسرعة من خلال الكفاءة المحسّنة لإنجاز المهمة في غطسة واحدة في يوم واحد. يمكن تحقيق وفورات كبيرة في تكلفة مخفف الهيليوم للغوص العميق، خاصة في المواقع النائية حيث قد تكون تكلفة الهيليوم عشرة أضعاف تكلفتها في المناطق الصناعية. ^{[ 83 ]}

تتيح الغواصات البحثية الوصول المباشر إلى البيئات العميقة، لكن تكلفة تشغيلها أعلى بكثير من تكلفة أجهزة إعادة التنفس، كما أنها تقتصر على المناطق التي تُستخدم فيها هذه الغواصات بشكل فعلي، وذلك بسبب المتطلبات اللوجستية وتكلفة تشغيل سفن الدعم. كذلك، فهي محدودة القدرة على استكشاف هياكل الشعاب المرجانية المعقدة وأخذ عينات منها وتوثيقها، وذلك بسبب حجمها الكبير ومحدودية قدرتها على المناورة والحركة. ^{[ 83 ]}

أدت التطورات في أجهزة إعادة التنفس ذات الدائرة المغلقة التي تعمل بالغاز المختلط والمتحكم بها إلكترونيًا إلى توسيع نطاق الغوص العلمي تحت الضغط الجوي المحيط منذ منتصف التسعينيات. وقد بدأ العديد من الباحثين في البحث عن البيانات وجمعها من مواقع كانت سابقًا غير متاحة. وتعمل برامج الغوص العلمي على إنشاء وتطوير مرافق غوص تقنية لتمكين علماء البحار من الوصول الآمن إلى هذه المناطق. وتتطلب طبيعة هذا النطاق الموسع للغوص تعديل الإجراءات وتكييفها لضمان عمليات آمنة. وهذا يستلزم إلى حد كبير مستوى عالٍ من الكفاءة في تشغيل جهاز إعادة التنفس، بحيث يمتلك الغواص قدرة فائضة كافية لإنجاز المهمة العلمية بنجاح دون المساس بالسلامة. ويتطلب ذلك مستوى عالٍ من الكفاءة كشرط لإكمال التدريب الأولي والحفاظ على هذه الكفاءة من خلال ممارسة أنشطة غوص مناسبة وكافية، أو من خلال دورات تدريبية تنشيطية وغطسات تحضيرية بعد فترة من التوقف عن العمل. وقد أوصي باستخدام قوائم مراجعة معتمدة مؤسسيًا لإعداد المعدات وتخطيط الغوص كوسيلة لتقليل الأخطاء وضمان اتباع جميع الخطوات الأساسية. ^{[ 85 ]}

في الغوص العلمي، يكون الهدف الأساسي عادةً هو المهمة المخطط لها للغوص، ويُعدّ الغوص الوسيلة الأكثر فعالية للوصول إلى موقع العمل العلمي والعودة منه. في البيئة تحت الماء، يجب أن تُعطى أنظمة دعم الحياة الأولوية القصوى على جميع الاعتبارات الأخرى، وقد يؤدي إهمالها إلى نتائج كارثية. تتميز أجهزة الدائرة المفتوحة ببساطتها ومتانتها وموثوقيتها، ولا تتطلب سوى القليل من الإدارة باستثناء مراقبة حالة الغاز وتخفيف الضغط. أما مع أجهزة إعادة التنفس، فيكون خليط الغاز ديناميكيًا، وتُعدّ مراقبة الجهاز والتحكم فيه، عند الضرورة، أمرًا بالغ الأهمية. وقد يلزم إجراء تعديلات إجرائية للحفاظ على مستوى مماثل من السلامة. ^{[ 86 ]}

إن التباين الكبير في أنظمة التحكم بين مختلف أنواع أجهزة إعادة التنفس الإلكترونية، وفي بعض الحالات بين طرازاتها، يجعل من غير الواقعي توقع القدرة على الحفاظ على إلمام تلقائي بالعديد من الوحدات، بالإضافة إلى امتلاك القدرة الكافية لأداء المهمة العلمية بفعالية إلى جانب إدارة جهاز إعادة التنفس. وكلما زادت تعقيدات الغوص والعمل العلمي، زادت المخاطر. إلى جانب ضمان إجراء اختبارات كافية قبل الغوص للتأكد من سلامة عمل الجهاز، يُقترح وجود عضو في الفريق أقل ارتباطًا بالجانب العلمي، ولكنه يتمتع بمهارة عالية في استخدام جهاز إعادة التنفس، لمراقبة الغواص العامل أو غواصين عاملين ومعداتهما، كوسيلة لتقليل مخاطر عدم ملاحظة أي عطل أو تجاهله. كما يمكن لغواص الدعم هذا تخفيف عبء العمل على الباحث من خلال حمل بعض المعدات العلمية. ^{[ 86 ]}

كان نظام التنفس المُغلق (Lockout Breathing System) جهاز تنفس تجاريًا للغوص، يُستخدم في بحر الشمال للغوص من غواصة ذات جرس مغلق. كان الغواص يحمل حقيبة ظهر خفيفة مزودة بجهاز تنفس مضاد وجهاز تنقية ثاني أكسيد الكربون، يتم تزويدهما عبر كابل. كان أقصى عمق تشغيل للنظام 300 متر تحت سطح البحر، وكان يستعيد ما يصل إلى 92% من الغاز. صُمم جهاز التنقية ليعمل لمدة غوص تصل إلى 4 ساعات. يحتوي النظام على أجهزة إنذار لارتفاع وانخفاض الضغط الجزئي للأكسجين، ويمكن للغواص اللجوء إلى مصدر إمداد حر في حالات الطوارئ. استُخدم النظام مع خوذة الفقاعة LAMA التي اخترعها إيف لو ماسون عام 1976. ^{[ 87 ]}

جهاز DIVEX COBRA (جهاز إعادة التنفس الاحتياطي المدمج) هو نظام إعادة تنفس للطوارئ مصمم للاستخدام كجهاز إنقاذ للغوص التشبعي حتى عمق 450 مترًا. وهو حاصل على شهادة المطابقة الأوروبية (CE) وفقًا لمعيار NORSOK U101 (معدات التنفس للغوص) ومعيار EN14143 (جهاز إعادة التنفس الذاتي). ويُزعم أن جهد التنفس فيه منخفض. يعمل جهاز إعادة التنفس شبه المغلق ميكانيكيًا بالكامل، ويتمتع بفترة تشغيل تصل إلى 45 دقيقة باستخدام غاز ذاتي التزويد من أسطوانتين مثبتتين داخل الغلاف، ويتم تفعيله بلفة واحدة لصمام التحكم. ^{[ 88 ]}

فريق الغوص المختلط هو فريق ثنائي يستخدم فيه الغواصان أنماط غوص مختلفة في نفس الغطسة، كأن يستخدم أحدهما دائرة مفتوحة والآخر جهاز إعادة التنفس. أما الغوص المختلط باستخدام أجهزة إعادة التنفس فيشير إلى استخدام أنواع أو طرازات مختلفة من أجهزة إعادة التنفس في نفس الغطسة. ^{[ 89 ]}

توجد بعض أنواع الغوص ومهامه التي قد لا تُجدي فيها الأوضاع المختلطة نفعًا بسبب اختلاف متطلبات أوقات الغوص، وتخفيف الضغط، وتخطيط الغاز، إلا أن هذه المشكلة أقل حدة في نطاق واسع من العمليات. ومع ذلك، من الضروري أن يكون كلا عضوي الفريق قادرين على مساعدة بعضهما البعض في حالات الطوارئ، الأمر الذي يتطلب القدرة على تحديد المشكلات، والمعرفة والمهارات والمعدات اللازمة للاستجابة المناسبة. ويشمل ذلك معرفة إجراءات الطوارئ المناسبة لمعدات الغواص الآخر. يلزم توفير بعض التدريب والتوجيه، وينبغي تغطية الإجراءات المناسبة في دليل العمليات. وتنطبق اعتبارات مماثلة على الغوص باستخدام منصات مختلطة، ولكن بدرجة أقل. ^{[ 89 ]}