ダイビングリブリーザー

ダイビングリブリーザー

完全閉鎖回路の電子リブリーザー ( AP Diving Inspiration)
頭字語	CCUBA（閉回路式水中呼吸装置）、CCR（閉回路式リブリーザー）、SCR（半閉回路式リブリーザー）
用途	呼吸セット
関連商品	リブリーザー

ダイビングリブリーザーは、ダイバーの呼気中の二酸化炭素を吸収して、呼吸ごとに、ほとんど使用されなかった酸素含有量と、使用されなかった不活性含有量（存在する場合）を再呼吸（リサイクル）できるようにする水中呼吸装置です。ダイバーによって代謝された量を補充するために酸素が追加されます。これは、吐き出されたガスが環境中に直接排出されるオープン サーキット呼吸装置とは異なります。目的は、限られたガス供給の呼吸持続時間を延長することと、潜水兵による秘密の軍事使用や水中生物の観察のために、オープン サーキット システムによって生成される気泡を除去することです。ダイビング リブリーザーは、一般的にユーザーが携帯するユニットであると理解されているため、自己完結型の水中呼吸装置（スキューバ）の一種です。ダイバーが携帯する半密閉式リブリーザーは、ガス エクステンダーと呼ばれることもあります。同じ技術が水中や水上に設置されている場合は、生命維持システムと呼ばれることが多いです。

ダイビング リブリーザー技術は、呼吸ガスの供給が限られている場合や、呼吸ガスが特別に濃縮されている場合、またはヘリウム希釈剤などの高価な成分が含まれている場合に使用できます。ダイビング リブリーザーは、一次ガス供給と緊急ガス供給に使用できます。同様の技術は、潜水艦、潜水艇、水中および表面飽和居住区の生命維持システム、および飽和潜水で使用される大量のヘリウムを回収するガス回収システムで使用されています。

呼吸ガスのリサイクルには、技術的な複雑さと追加の危険が伴いますが、これは特定の用途と使用されるリブリーザーの種類によって異なります。質量と容積は、状況に応じて同等のオープン サーキット スキューバよりも大きくなったり小さくなったりする場合があります。電子制御ダイビング リブリーザーは、プログラム可能な上限と下限、または設定ポイントの間で酸素分圧を自動的に維持し、減圧コンピューターと統合してダイバーの減圧状態を監視し、ダイビングプロファイルを記録します。

ダイビングリブリーザーは、ダイバーが携行する呼吸ガスの量が限られているスキューバダイビングの用途に一般的に使用されますが、水面供給ダイビングのガス増量装置やスキューバダイビングまたは水面供給ダイビングのベイルアウトシステムとしても使用されることがあります。^{[1]深海ヘリオックスダイビングに使用される} ガス回収システムは、飽和潜水 生命維持システムと同様にリブリーザーと同様の技術を使用していますが、これらの用途では、ダイバーはガスリサイクル装置を携行しません。^[2] 大気圧潜水服にも、生命維持システムの一部として呼吸ガスをリサイクルするリブリーザー技術が搭載されています。^[3]

リブリーザーは通常、オープンサーキットスキューバよりも使用が複雑で、潜在的な故障点も多くあります。そのため、安全に使用するには、より高いレベルのスキル、注意力、状況認識が必要です。これは通常、システムの理解、入念なメンテナンス、操作と障害回復の実践的なスキルの過剰学習から得られます。フォールトトレラント設計により、リブリーザーが故障して直ちにユーザーを危険にさらす可能性が低くなり、ダイバーの作業負荷が軽減され、オペレーターのエラーのリスクが低下する可能性があります。^{[4] [5]}

半閉鎖式リブリーザーの技術は、主にヘリウムの使用量を減らすために、ダイバーが携行する水上供給ガス延長装置にも使用されています。一部の装置は、搭載されたベイルアウトシリンダーを使用した緊急ガス供給としても機能します。米国海軍のMK29リブリーザーは、支援船上の元の混合ガス貯蔵フットプリントを維持しながら、フライアウェイ混合ガスシステムの潜水操作の継続時間を5倍に延長できます。^[6]ソ連のIDA-72半閉鎖式リブリーザーは、水上供給で4時間のスクラバー耐久性があり、搭載ガスで200mのベイルアウト耐久性が40分です。^[7]米国海軍のMark V Mod 1ヘリオックス混合ガスヘルメットには、ヘルメットの背面にスクラバーキャニスターが取り付けられており、吸入ガス注入システムが呼吸ガスをスクラバーに再循環させて二酸化炭素を除去し、ヘリウムを節約します。^[8]インジェクターノズルは、噴射されたガスの11倍の量をスクラバーに吹き込みます。^[9]

実用的なリブリーザーを製作する最初の試みは、工業用金属加工の進歩により高圧ガス貯蔵シリンダーが可能になったときに作られた単純な酸素リブリーザーでした。1878 年以降、リブリーザーは、呼吸できない雰囲気での産業や消防活動、高高度での作業、潜水艦からの脱出、そして時には水中での水泳に使用されましたが、水中で作業する通常の方法は、標準的な潜水服を着用し、オープン サーキットの水面から供給される空気を呼吸することでした。

(ドレーガーとマークVヘリウムヘルメット)

イタリアのDecima Flottiglia MAS は、最初の戦闘潜水部隊で、1938 年に設立され、1940 年に活動を開始しました。第二次世界大戦では、軍事関連でのリブリーザー ダイビングの使用が大幅に拡大しました。第二次世界大戦中および戦後、軍隊では、純酸素で許可されているよりも深く潜る必要性が生じました。これにより、少なくとも英国では、ダイビング酸素リブリーザー (現在「ナイトロックス」と呼ばれるもの) のいくつかの単純な定流量「混合リブリーザー」派生型が設計されました。SCBA ( Swimmer Canoeist's Breathing Apparatus ) から派生した SCMBA と、ガス供給シリンダーを追加したSiebe Gorman CDBAから派生した CDMBA です。このようなセットでダイビングする前に、ダイバーは、ダイビングの最大深度または作業深度、および体が酸素供給をどのくらいの速さで消費するかを知っておく必要があり、それらに基づいてリブリーザーのガス流量を何に設定するかを計算しなければなりませんでした。^{[出典が必要]}

自動スポーツ用ナイトロックスリブリーザーの現代化以前の長い期間、主に米国にいくつかのスポーツ用酸素ダイビングクラブがありました。^{[要説明] [要出典]}

最終的に冷戦が終結し、1989年に共産主義圏 が崩壊したため、戦闘ダイバーによる破壊工作の危険性は減少し、西側諸国の軍隊が民間のリブリーザーの特許を要求する理由が減り、 ppO2センサーを備えた自動および半自動のレクリエーションダイビングリブリーザーが登場し始めました。^[要出典]

人が呼吸すると、体は酸素を消費し、二酸化炭素を生成します。基礎代謝には、約 6 L/分の呼吸速度から約 0.25 L/分の酸素が必要であり、健康で一生懸命働いている人の場合、95 L/分の速度で換気しても、代謝される酸素は約 4 L/分しかありません^{[10]代謝される酸素は、通常、通常の}大気圧での吸入量の約 4%～5% 、または海面で利用可能な酸素の約 20%です。海面での呼気中には、およそ 13.5%～16% の酸素が含まれています^[11]

呼吸ガスの酸素分率が高いほど酸素の無駄遣いがさらに進み、水中でのダイビングでは深度による呼吸ガスの圧縮により、吐き出したガスの再循環がさらに望ましくなり、開放回路のガスのさらに多くの割合が無駄になります。同じガスを再呼吸し続けると、意識を維持できなくなり、最終的には生命を維持できないレベルまで酸素が枯渇するため、必要な酸素濃度を維持するために、酸素を含むガスを循環呼吸ガスに追加する必要があります。^{[12] [13]}

しかし、二酸化炭素を除去せずにこれを行った場合、二酸化炭素はリサイクルガス中に急速に蓄積し、ほぼ即座に軽度の呼吸困難を引き起こし、急速に高炭酸ガス血症、つまり二酸化炭素毒性の次の段階に発展します。代謝産物の二酸化炭素（CO2）を除去するには、通常、高い換気率が必要です_。呼吸反射は酸素濃度ではなく、血液中の二酸化炭素濃度によって引き起こされるため、吸入ガス中の二酸化炭素の蓄積がわずかでもすぐに耐えられなくなります。人が吐き出した呼吸ガスを直接再呼吸しようとすると、すぐに激しい窒息感を感じるため、再呼吸者は二酸化炭素スクラバーと呼ばれる部品で二酸化炭素を化学的に除去する必要があります。^{[12] [13]}

代謝による使用量を補うために十分な酸素を追加し、二酸化炭素を除去し、ガスを再呼吸することで、容積の大部分が保存されます。上昇中にガスが膨張して放出される際にわずかな損失があり、下降中にガスが圧縮されるため、容積を補うために追加のガスが必要になります。^[12]

ダイビングでは、圧力下での呼吸の物理的および生理学的影響により要件が複雑になるため、最も多様なタイプのリブリーザーが使用されます。また、特定の用途と利用可能な予算に応じて、幅広いエンジニアリング オプションを利用できます。ダイビング リブリーザーは、安全が重要な 生命維持装置です。故障モードによっては、ダイバーが警告なしに死亡する可能性があり、他の故障モードでは、生存のために即時の適切な対応が必要になる場合があります。

一般的な運用要件は次のとおりです。

• 防水性と耐腐食性を備えた構造
• バラスト後の浮力は中性浮力にほぼ近い
• 許容できるほど流線型で、水泳時の抵抗を最小限に抑える
• あらゆるダイバー姿勢および全動作深度範囲において呼吸仕事量が少ない
• ユニットはダイバーのトリムとバランスに悪影響を与えないはずです
• ハーネスの簡単かつ迅速な取り外しとダイバーからのユニットの取り外し
• 制御および調整コンポーネントのアクセシビリティ
• ダイバーへの重要な情報の明確なフィードバック
• 重大な単一障害モードがない – ユーザーは、外部からの支援なしに、合理的に予測可能な単一の障害に対処できる必要があります。

特別なアプリケーションでは次のものも必要になる場合があります:

• 低ノイズ信号
• 気泡の放出が少ない/気泡が小さい
• 低い電磁波シグネチャ
• 頑丈な構造
• 空気中の軽量
• 通常操作のための追加タスク負荷が最小限

純酸素は加圧下で吸入すると有毒であるため、レクリエーションダイバーの認定機関は酸素減圧を最大深度 6 メートル (20 フィート) までに制限しており、この制限は酸素リブリーザーにも適用されています。^{[出典が必要]}過去にはより深い深度 ( 最大 20 メートル (66 フィート) ) で使用されていましたが^{[出典が必要]、}そのようなダイビングは現在許容されるよりも危険でした。酸素リブリーザーは、深いオープンサーキットダイビングからの減圧時にも使用されることがあります^{[出典が必要]} 。これは、純酸素を呼吸すると窒素が体組織からより急速に拡散するのを助けるためであり、リブリーザーの使用は減圧停止が長い場合はより便利な場合があるためです。

米海軍による酸素再呼吸器の使用に関する制限：^[15]

• 通常の動作限界は 25 フィート (7.6 m)、240 分です。(P _{O 2} = 1.76 bar)
• 最大作業限界は50フィート（15メートル）で10分間です。（P _{O 2} = 2.5バール）

酸素リブリーザーは、酸素毒性による深度制限のため、レクリエーションダイビングでは一般的に使用されなくなりましたが、そのシンプルさ、軽量、コンパクトなサイズのため、より深い深度を必要としない軍事攻撃用スイマーの用途では広く使用されています。

ダイビングに使用される半閉回路式リブリーザー（SCR）は、能動的または受動的なガス添加を使用し、ガス添加システムは深度補正されることがあります。定常ループガス混合物よりも酸素分率の高い混合供給ガスを使用します。通常は1種類のガス混合物のみが使用されますが、一部のSCRでは、ダイビング中にガス混合物を切り替えて、使用可能な深度範囲を拡張することができます。^[13]

SCR の運用範囲と制限:

• 深度補正なしのパッシブ追加 SCR は、ガス耐久性の延長に反比例して動作深度の安全範囲を縮小します。これは、複雑さと潜在的な障害ポイントの増加を犠牲にして、ガスの切り替えによって補正できます。
• 定質量流量 SCR は、ダイバーの運動量の変化に応じて一定ではないガス混合物を提供します。これにより、ガス組成を監視しない限り、安全な操作深度範囲も制限され、複雑さが増し、潜在的な故障箇所が増えるという問題も生じます。
• 需要制御のアクティブガス添加により、潜在的な動作深度範囲全体にわたって信頼性の高いガス混合物が提供され、酸素の監視は不要になりますが、機械的な複雑さが増すというデメリットがあります。
• 深度補正パッシブ追加により、潜在的な動作深度範囲にわたって信頼性の高いガス混合物が提供されます。この範囲は、使用中のガスの開回路動作範囲からわずかに減少するだけですが、機械的な複雑さが増します。

閉回路式潜水リブリーザーは手動または電子的に制御され、純酸素と呼吸可能な混合ガス希釈剤の両方を使用します。^[16]

CCR の運用範囲と制限: 閉回路リブリーザーは、主にダイバーの生理学的限界によって制限されます。たとえば、水面まで呼吸可能な状態で希釈剤ミックスの最大動作深度などですが、これは希釈剤を切り替えることで回避できます。深度での呼吸仕事量は制約となる可能性があります。これは、代謝による二酸化炭素生成速度に対抗するために必要な呼吸努力がダイバーの仕事量を超えるポイントがあり、それを超えると高炭酸ガス血症が増加して苦痛が生じ、意識を失い、死に至ることが避けられないためです。呼吸仕事量はガス密度の影響を受けるため、低密度のヘリウムを多く含む希釈剤を使用すると、特定の構成で許容できる呼吸仕事量で深度の範囲を広げることができます。WoB は乱流によっても増加しますが、乱流は流速 (レイノルズ数) の影響を受けます。呼吸回路の設計によってある程度は呼吸仕事量を軽減または制限できますが、生理学的限界もあり、呼吸ループとスクラバーを通ってガスを循環させる仕事量が全呼吸仕事量の大部分を占める場合があります。^{[17] [18]}

一部のレクリエーション ダイバー認定機関は、レクリエーション ダイビングに適しているとみなすリブリーザーのクラスを区別しています。これらのリブリーザーは減圧ダイビングには適しておらず、電子制御されている場合は、ダイバーが強制減圧を伴うダイビングを行うことを許可しません。そのため、計画されたダイビングのどの時点でも、症状のある減圧症を発症する過度のリスクなしに、即時浮上することができます。この制限により、オフボードのベイルアウト ガスを携帯する必要性が減り、段階的な減圧義務を伴うベイルアウトのスキルの必要性が減ります。このクラスのリブリーザー ダイビングは、より複雑で困難なスキルの大部分を省略し、ダイバーが携帯する必要のある機器の量を減らすトレーニングと認定を販売する機会を提供します。PADIの「R」クラスのリブリーザーの基準には、ダイビング前のチェックのための電子プロンプト、自動セットポイント制御、ステータス警告、警告用のヘッドアップディスプレイ、ベイルアウトバルブ、事前にパックされたスクラバーキャニスター、およびスクラバー持続時間を推定するシステムが含まれています。^{[19] [20] [21]}これらの制約により、レクリエーションクラスのリブリーザーは本質的に危険性が低くなりますが、同じダイビングプロファイルのオープンサーキット機器と同じレベルまでリスクを軽減することはできません。^[22]

気圧潜水服は、ほぼ擬人化された形状をした小型の一人乗りの関節式潜水艇で、手足の関節により外圧下で関節運動が可能で、内部圧力を 1 気圧に維持できる。呼吸用ガスは水面から臍の緒で供給できるが、その後は内部圧力を外部大気圧より低く維持するために水面に排出しなければならない。これは可能だが臍の緒ホースが破損したり、スーツに組み込まれたリブリーザー システムから排出されたりする場合には耐圧殻破損の危険がある。余分なガスを排出する際にも同様の問題があるため、シンプルで効率的な解決策は、消費されるにつれて酸素を補充し、二酸化炭素を洗い流すことである。不活性ガス成分は変化せず、単に再循環する。実際には、生命維持システムとして使用されるシンプルな閉回路酸素リブリーザー装置である。通常、他のサービス用に十分な電源が供給されているため、スクラバーを通した動力循環は通常のサービスでは問題にならず、顔の領域をクリアに保ち、音声通信を容易にするため、オペレーターにとってより快適です。内部圧力は 1 気圧に維持されるため、急性酸素中毒のリスクはありません。耐久性はスクラバーの容量と酸素供給量によって異なります。スクラバーを通した循環はダイバーの呼吸によって動力を得ることができ、これは緊急バックアップ リブリーザーのオプションであり、スーツに取り付けることもできます。呼吸駆動システムでは、マウスピースとカウンターラングを使用して閉ループを形成し、 機械的デッド スペースを減らす必要があります。

ダイビング用リブリーザーにはさまざまな設計バリエーションがあるが、どのタイプにも、ダイバーが吸入および吐き出す大気圧の呼吸ガスを収容する気密リザーバーがある。呼吸ガスリザーバーは、防水および気密ジョイントで接続された複数のコンポーネントで構成される。ダイバーは、マウスピースまたはフルフェイスのダイビングマスクで呼吸する。ダイビング/サーフェスバルブは、ダイバーが呼吸していないときは閉じられ、水中にある場合に浸水を防ぐ。これは、ダイバーとカウンターラングまたは呼吸バッグの間で吸入および吐き出されたガスを導く 1 本または 2 本の呼吸ホースに接続され、カウンターラングまたは呼吸バッグは、ダイバーの肺にガスがないときはガスを収容するために拡張する。リザーバーには、ダイバーが吐き出した二酸化炭素を除去するための吸収材が入ったスクラバーも含まれる。また、少なくとも 1 つのバルブがあり、酸素などのガス、および多くの場合は希釈ガスをガス貯蔵容器からリザーバーに追加できる。^[16]

ガスを排出するためのバルブ、酸素と二酸化炭素の分圧を測定するセンサー、監視および制御システムが設置される可能性がある。重要なコンポーネントは、エンジニアリングの冗長性のために重複している可能性がある。^[16]

基本的なガス通路構成には、ループと振り子の 2 つがあります。

ループ構成では、呼気時にマウスピースから出た呼吸ガスが逆止弁を通過して呼気ホースに入り、次にカウンターラングとスクラバーを通過して、ダイバーが吸入すると吸入ホースと別の逆止弁を通ってマウスピースに戻るという一方向の循環が採用されています。^[16]

振り子構成では、双方向の流れが使用されます。吐き出されたガスはマウスピースから 1 本のホースを通ってスクラバーに流れ、カウンターラングに流れ込みます。吸入すると、ガスはスクラバーと同じホースを通ってマウスピースに戻ります。振り子システムは構造的に単純ですが、呼気と吸入を組み合わせたチューブ内に、再呼吸されるスクラバーされていないガスのデッド スペースが大きくなります。デッド スペースの容量を最小限に抑えながら、呼吸経路の流れ抵抗を最小限に抑えるという相反する要件があります。

振り子式リブリーザーには、スクラバーの呼吸ホースの反対側にカウンターラングが 1 つだけあります。ダイバーはスクラバーを通して吐き出したガスを吹き込み、吸うときに吸い込みます。スクラバーを通るガスの流量は、ダイバーの呼吸速度によって決まります。

ループ式リブリーザーのシングルカウンターラングは、呼気カウンターラングまたは吸気カウンターラングにすることも、分割スクラバーキャニスターの間に取り付けることもできます。^[23]呼気カウンターラングの場合は、呼気時に膨張しますが、吸気が始まるまでガスはスクラバーに流れず、吸気が始まると、ダイバーは吸気速度によって強制される速度でガスを吸い込みます。吸気カウンターラングの場合は、ダイバーは呼気中にスクラバーにガスを吹き込む必要がありますが、吸気は完全な吸気カウンターラングから行い、スクラバーにそれ以上ガスが流れることはありません。分割スクラバーの間にある場合は、ダイバーは呼気中に呼気スクラバーにガスを吹き込み、吸気スクラバーでガスを吸い込みます。これらすべてのケースではバッファがなく、ピークフローレートは比較的高いため、ピークフロー抵抗は比較的高く、呼吸サイクルの半分にある場合もあれば、振り子構成に類似して両半分に分割される場合もありますが、大きなデッドスペースはありません。^[23]

ツインカウンターラングリブリーザーには呼吸バッグが2つ付いており、吐き出されたガスはスクラバーを通過し始め、吸気カウンターラングを膨らませ始めると同時に、呼気カウンターラングを膨らませます。ダイバーが吸い込み始める頃には、吸気カウンターラングにボリュームバッファーが蓄積されているため、カウンターラングが1つしかない場合よりも遅い速度でガスがスクラバーを通過し続けるため、流量抵抗が少なくなります。これにより呼吸仕事量が減り、また、呼気と吸気の両方でスクラバーを通過するため、スクラバー内のガスの滞留時間も長くなります。ほとんどの混合ガスダイビングリブリーザーはこの配置を採用しています。^[20]

多くのリブリーザーは、サポート、保護、流線型化のため、主要部品をハードケースに収めています。このケースは、カウンターラングが膨張したり収縮したりするときに容積が変化できるように、またダイバーが潜るときの浮力のある空気やダイバーが空気中に浮上するときに大量の水が閉じ込められないように、周囲の水や空気が自由に出入りできるように、十分な通気と排水が必要です。^[16]

コンポーネントは、フレームに取り付けるか、ケース内に取り付けて固定します。スクラバーキャニスターの構造がフレームワークの一部を形成することもあります。特にサイドマウント構成の場合です。ほとんどの部品の位置は機能に重要ではありませんが、カウンターラングは、水中にいる間はほとんどの場合、容積の重心がダイバーの肺の重心と同じ深さになるように配置する必要があります。また、マウスピースへの呼吸チューブは、ダイバーの邪魔にならないようにし、頭をできるだけ自由に動かせるようにする必要があります。^[16]

初期の酸素再呼吸器はフレームやケースなしで作られることが多く、ハーネスと強力なカウンターラングによって部品を固定していました。

ダイビングリブリーザーの部品（カウンターラング、吸収缶、ガスシリンダー、それらをつなぐチューブとホース）は、着用者の体に 4 つの基本的な方法で配置できますが、カウンターラングの位置は呼吸の仕事量に大きな影響を与えます。

バックマウントは、よりかさばって重いユニットでよく使用されます。これは、水中で重量を支えるのに適しており、水中で作業するためにダイバーの前面を空けておくのに便利です。バックマウントでは通常、背中または肩越しのカウンターラングを使用します。これは、ダイバーの最も一般的な姿勢で肺の上にある重心を持ち、わずかな陰圧呼吸をもたらします。

胸部に取り付けるタイプは、軍用酸素リブリーザーでは比較的一般的で、通常は比較的コンパクトで軽量です。これにより、水中のコンポーネントに簡単に手が届き、水陸両用作戦では背中を他の装備用に空けておくことができます。リブリーザーは、背中の負荷を妨げずに、一般的なハーネスから取り外すことができます。フロント マウントのカウンターラングは、通常、肺の重心よりわずかに下側に重心があり、ダイバーの一般的な姿勢のほとんどで 、わずかに陽圧の呼吸になります。

サイドマウントは、洞窟や難破船ダイビングの厳しい制限を突き抜ける薄型設計を可能にし、ベイルアウト リブリーザーの持ち運びにも便利です。主な呼吸装置としてのサイドマウント リブリーザーは、ダイバーの体の片側に取り付けることができ、反対側に取り付けられた大型のベイルアウト シリンダー サイドによって重量と流体力学的にバランスをとることができます。サイドマウント リブリーザーはダイバーの姿勢に敏感で、背中や胸に取り付ける場合よりも広い範囲で静水圧呼吸仕事量を変える可能性があります。また、長い呼吸ホースと、細長い形式にコンポーネントを収めるために必要な複数の曲げのため、抵抗呼吸仕事量も比較的大きくなります。2019 年現在、サイドマウント リブリーザーで呼吸仕事量の CE テストに合格したものはありません。サイドマウント リブリーザーは、ウォーター トラップを形成するのに便利な呼気カウンターラング ポジションがないため、主要なループの浸水の影響をより受けやすい可能性があります。^[18]

サイドマウントリブリーザーは通常、サイドマウントオープンサーキットシリンダーと同等のフォームファクターを使用しており、サイドマウントシリンダーの流線型を模倣していますが、ユニットが完璧に装備および取り付けられていない場合、静水圧呼吸仕事量の変動の問題が生じます。呼吸仕事量は、ダイバーが正しくトリムされた場合にのみ最適化されます。^[23]

KISS サイドワインダーは、ダイバーの両側に比較的小型のスクラバーキャニスターを 2 つ取り付け、ダイバーの背中に 1 つの 8 リットルのカウンターラングで接続し、通常のサイドマウントハーネスで装着することで、この問題を軽減するサイドマウント MCCR です。この構成は、ほとんどのダイバーの姿勢で良好な呼吸運動を提供すると言われています。小型のバットマウント横向き酸素ボンベと、標準的なサイドマウント希釈剤/ベイルアウトボンベ (通常 2 つ) が搭載されています。^[23]

リブリーザーは、主に高圧下での使用を目的としたダイビング用リブリーザーと、海面での通常の大気圧よりわずかに高い圧力から高高度や宇宙での大幅に低い周囲圧力までの範囲で使用されるその他のリブリーザーに分類できます。ダイビング用リブリーザーは、高圧酸素毒性を回避するための複雑な問題に対処する必要があることがよくありますが、常圧および低圧アプリケーションでは、周囲圧力が十分であれば、使用中に酸素分圧を監視する必要がない、比較的単純な酸素リブリーザー技術を使用できます。

酸素リブリーザー以外のリブリーザーはすべて混合ガスリブリーザーとみなすことができます。これらは、供給ガスが酸素と不活性希釈剤（通常は窒素とヘリウム）を含む呼吸可能な混合物であり、酸素が消費されると、ループ内の呼吸可能な酸素分圧を維持するのに十分な混合物が追加されることで補充される半閉回路リブリーザーと、2つの並列ガス供給が使用される閉回路リブリーザーに分類できます。1つは希釈剤でガスの大部分を供給し、リサイクルされ、もう1つは代謝によって消費される酸素です。^[13]

これらは、クローズド サーキット酸素リブリーザーよりもかさばり、重く、複雑であるため、水中ダイビングにのみほぼ独占的に使用されます。軍やレクリエーション ダイバーがこれを使用するのは、オープン サーキットよりも水中での持続時間が長く、酸素リブリーザーよりも最大動作深度が深く、かなりシンプルで安価であるためです。ガス組成の制御に電子機器は使用しませんが、安全性の向上と減圧の効率化のために電子監視を使用する場合があります。この技術の別名は「ガス エクステンダー」です。

半閉回路装置は、通常、空気、ナイトロックス、トライミックスなどの呼吸ガスを一度に 1 つ供給します。ガスは一定速度でループに注入され、ダイバーがループから消費した酸素を補充します。余分なガスは、新鮮で酸素が豊富なガスのためのスペースを確保するために、ループから少量ずつ絶えず排出する必要があります。排出されたガスの酸素は不活性ガスから分離できないため、半閉回路では酸素と不活性成分の両方が無駄になります。^[24]

計画されている潜水の深さに対して安全な最大作動深度を持ち、水面で呼吸可能な混合物を提供するガス混合物を使用する必要があります。そうでない場合は、潜水中に混合物を変更する必要があります。^[16]

ダイバーが必要とする酸素の量は作業量とともに増加するため、低酸素症によるダイバーの意識喪失を防ぐために、ガス注入速度を慎重に選択し、制御する必要があります。^[25]ガス注入速度が速いほど低酸素症の可能性は低くなりますが、より多くのガスが無駄になります。

このタイプのリブリーザーは、呼吸回路の容積減少を補うために新鮮なガスを追加するという原理で機能します。呼吸したガスの一部は、酸素消費量に比例して排出されます。一般的には呼吸流量の固定容積分ですが、表面呼吸流量との比率に近いものを排出するより複雑なシステムが開発されています。これらは、深度補償型または部分深度補償型システムと呼ばれます。ガスの追加は、デマンド バルブを作動させる低対肺容積によって開始されます。

固定比率排出の単純なケースは、同心ベローズカウンターラングによって実現できます。この場合、吐き出されたガスが両方のカウンターラングを膨張させ、ダイバーが次の呼吸を吸うときに、より大きな容量の外側ベローズがループに排出される一方で、内側ベローズは逆止弁を使用してその内容物を周囲に排出し、一方向の流れを確保します。各呼吸中に処理される量は、その呼吸の潮汐量によって異なります。

吸入の終わりに近づくと、ベローズは底まで下がり、レギュレータのダイヤフラムがデマンドバルブを作動させるのとほぼ同じように、追加バルブを作動させて、内部ベローズから排出されたガスを補充します。したがって、このタイプのリブリーザーは、最小限の容量で動作する傾向があります。

固定比率システムでは通常、呼吸ごとに 10% (1/10) から 25% (1/4) の量が船外に排出されます。その結果、ガスの耐久性はオープン サーキットの 10 倍から 4 倍になり、オープン サーキットの場合と同様に呼吸速度と深度に依存します。ループ内の酸素分率は排出率に依存し、ダイバーの呼吸速度と作業速度にも多少依存します。呼吸後にガスがリサイクルされるため、酸素分率は常に補給ガスよりも低くなりますが、ループ フラッシュ後は補給ガスに近似できるため、通常、最大深度で呼吸可能なガスが選択され、オープン サーキットのベイルアウトに使用できます。ループ ガスの酸素分率は深度とともに増加します。これは、深度の変化に対して代謝酸素使用量の質量率がほぼ一定であるためです。これは、酸素分圧がダイビング中、制限内でほぼ同じになるように制御されるクローズド サーキット リブリーザーで行われることとは逆の傾向です。固定比率システムはDC55とハルシオンRB80リブリーザーで使用されています。排出比率の小さいパッシブ追加リブリーザーでは、中程度または低い酸素分率の供給ガスを使用すると水面近くで低酸素状態になる可能性があり、深い潜水と浅い潜水でガスを切り替える必要があります。^[26]

深度補正システムは、ダイバーの潮汐容積の一部を排出しますが、これは絶対圧力に反比例して変化します。水面では、通常、1 回の呼吸の 20% (1/5) から 33% (1/3) の間で排出されますが、これは深度とともに減少し、ループ内の酸素分率をほぼ一定に保ち、ガス消費量を減らします。完全な深度補正システムは、圧力に反比例してガス量を排出するため、90 メートルの深さ (10 bar 絶対圧力) で排出される量は、表面排出量の 10% になります。このシステムは、同じ補給ガスを使用する場合、有効質量排出量が一定であるため、深度に関係なくほぼ一定の酸素分率を提供します。

部分的深度補正システムは、固定比率システムと深度補正システムの中間に位置します。表面近くでは高い排出比率を提供しますが、排出比率は呼吸量または質量の割合として固定されていません。ガス酸素分率は計算がより困難ですが、固定比率システムと完全補正システムの制限値の間になります。Halcyon PVR-BASC は、可変容量の内部ベローズ システムを使用して深度を補正します。

アクティブ添加システムにより、供給ガスが呼吸回路に追加され、余分なガスは環境に排出されます。これらのリブリーザーは、最大容量近くで動作する傾向があります。

半閉鎖式リブリーザーにおける補給ガスの能動的な追加方法として最も一般的なのは、定質量流量インジェクター（チョークフローとも呼ばれる）の使用である。これはソニックオリフィスを使用することで簡単に実現できる。オリフィス上の圧力降下がソニックフローを確保するのに十分であれば、特定のガスの質量流量は下流圧力に依存しないからである。^[27]ソニックオリフィスを通る質量流量は上流圧力とガス混合物の関数であるため、リブリーザーの作動深度範囲で呼吸回路内に確実に予測可能な混合物を提供するためには上流圧力が一定に保たれなければならず、周囲圧力の変化に影響されない改良型レギュレーターが使用される。ガスの追加は酸素の使用量とは無関係であり、ループ内のガス分率はダイバーの運動に大きく依存する。過度の身体的運動によって酸素が危険なほど枯渇する可能性がある。

このガス混合制御原理を採用したモデルは、現在市販されているのはInterspiro DCSCのみです。動作原理は、呼吸量に比例した量の酸素を追加することです。このアプローチは、ダイバーの容積呼吸速度が代謝酸素消費量に正比例するという仮定に基づいており、実験的証拠はこれが十分に近いことを示しています。^[28]

新鮮ガスの添加は、カウンターラングベローズの容積に比例して投与チャンバー内の圧力を制御することによって行われます。投与チャンバーはベローズの容積に比例した圧力で新鮮ガスで満たされ、ベローズが空の位置にあるときに圧力が最も高くなります。呼気中にベローズが満たされると、呼気中のベローズの容積に比例して投与チャンバーから呼吸回路にガスが放出され、ベローズがいっぱいになると完全に放出されます。ベローズがいっぱいになると、余分なガスは過圧弁を通って環境に排出されます。^[28]

その結果、換気量に比例したガス量が追加され、通常の運動範囲で酸素分率が安定します。

投与チャンバーの容積は特定の供給ガス混合物に合わせて調整されており、ガスが変更されると容積も変更されます。DCSCは28%と46%の2つの標準ナイトロックス混合物を使用します。^[28]

これは最も初期のタイプのリブリーザーであり、 20世紀初頭から海軍や機雷救助で広く使用されていました。酸素リブリーザーは驚くほどシンプルな設計で、オープンサーキットスキューバよりも前に発明されました。酸素のみを供給するため、使用前にパージして二酸化炭素を除去する以外にガス混合物を制御する必要がありません。^[29]

一部のリブリーザー、例えばSiebe Gorman Salvusでは、酸素ボンベに2つの酸素供給機構が並列に備わっている。1つは定流量で、もう1つはバイパスバルブと呼ばれる手動のオンオフバルブである。どちらもカウンターラングに酸素を供給する。^[30]第2段階は必要なく、ボンベバルブでガスのオン/オフを切り替えることができる。

USN Mk25 UBAなどの他の機種では、カウンターラングのデマンドバルブを介して自動的に酸素が供給され、カウンターラングが空になってもダイバーが吸入を続けるといつでもガスが追加されます。また、開回路デマンドバルブのパージボタンに相当するデマンドバルブを作動させるボタンによって手動で酸素を追加することもできます。^[15]

シンプルな酸素再呼吸器の中には、自動供給システムがなく、手動供給バルブのみを備えているものもあり、ダイバーは酸素量が快適なレベル以下に減ると、定期的にバルブを操作して呼吸バッグに酸素を補充する必要がありました。これはタスク負荷ですが、ダイバーは補充の必要性に気づかないままでいることはできません。ループ内の容積を制御することで、浮力も制御できます。

軍隊、写真撮影、レクリエーションダイバーは、長時間の潜水が可能で気泡が発生しないため、クローズドサーキットリブリーザーを使用しています。^[31]クローズドサーキットリブリーザーは、ループに2種類の呼吸ガスを供給します。1つは純酸素で、もう1つは空気、ナイトロックス、ヘリオックス、トライミックスなどの希釈ガスです。^[32]

閉回路式リブリーザーの主な機能は、ループ内の酸素分圧を制御し、危険なほど低くなったり高くなったりした場合にダイバーに警告することです。酸素濃度が低すぎると低酸素症になり、意識を失い、最終的には死に至ります。酸素濃度が高すぎると高酸素症になり、酸素中毒に至ります。酸素中毒は、水中で起こるとダイバーがマウスピースを失う原因となる痙攣を引き起こし、溺死につながる可能性があります。モニタリング システムは、酸素に敏感な電気ガルバニック燃料電池を使用して、ループ内の酸素分圧を測定します。ループ内の酸素分圧は、通常、固定値の妥当な許容範囲内で制御できます。この設定点は、計画されたダイビング プロファイルの減圧要件を最小限に抑えながら、長期および急性酸素中毒の両方の許容可能なリスクを提供するように選択されます。^[32]

手動制御の閉回路リブリーザーでは、ダイバーがガスの混合を制御します。ダイバーは希釈ガスまたは酸素を追加することで混合を手動で制御できます。希釈ガスを追加すると、ループガスの混合が酸素に偏りすぎるのを防ぐことができ、酸素を追加すると酸素濃度が高くなります。

全自動閉回路システムでは、制御システムがループ内の酸素分圧が必要なレベルを下回ったことを検出すると、電子制御ソレノイドバルブがループ内に酸素を注入します。電子制御CCRは、制御システムに障害が発生した場合に手動制御に切り替えることができます。^[32]

降下中の圧縮を補うためのガスの追加は、通常、自動希釈弁によって行われます。^[16]

1912年、ドイツのリューベックにあるドレーゲルベルク社は、酸素リブリーザーからのガス供給のみで地上からの供給は行わない、標準潜水服のバージョンを発表しました。このシステムでは、銅製の潜水ヘルメットと、背中にボンベとスクラバーを取り付けた標準の大型潜水服を使用しました。呼吸ガスは、追加されたガスで駆動するループ内のインジェクターシステムを使用して循環しました。これは、モデル1915「ブビコップ」ヘルメットと、深さ20メートルまでのDM20酸素リブリーザーシステム、および深さ40メートルまでのナイトロックス混合物を生成する酸素ボンベと空気ボンベを使用してガス供給を行うDM40混合ガスリブリーザーでさらに発展しました。^[33]

アメリカ海軍は、ヘリオックス潜水用にマークVシステムの派生型を開発した。これらは、 1939年のUSSスクアラスの乗組員救助と引き揚げの際に効果的に使用された。アメリカ海軍のマークV Mod 1ヘリオックス混合ガスヘルメットは、標準のマークVヘルメットをベースにしており、ヘルメットの背面にスクラバーキャニスターが取り付けられ、吸入ガス注入システムがスクラバーを通して呼吸ガスを再循環させて二酸化炭素を除去し、ヘリウムを節約する。ヘリウムヘルメットは、標準のマークVと同じ胸当てを使用するが、ロック機構が前面に移動され、吐き出し口がなく、加熱下着用の追加電気接続があり、後期型ではスクラバーの浸水リスクを減らすために2段階または3段階の排気バルブが取り付けられた。^[8]ダイバーへのガス供給は2つのバルブで制御された。 「ホークバルブ」は、インジェクターから「アスピレーター」への流れを制御し、ヘルメットからスクラバーにガスを循環させ、メインコントロールバルブは回路を開くための脱出、ヘルメットの洗浄、激しい作業や降下時の追加のガスに使用されました。インジェクターノズルの流量は、周囲圧力より100psi高い圧力で毎分0.5立方フィートで、スクラバーを通じて注入されたガスの11倍の量を吹き飛ばします。^[9]

これらのシステムは両方とも半閉鎖型で、酸素分圧を監視しませんでした。どちらも呼吸ガスを再循環させるインジェクター システムを使用しており、呼吸作業は増加しませんでした。

リブリーザーの設計には、二酸化炭素を吸収しながら酸素を放出する超酸化カリウムを充填した吸収缶を備えたもの（例：オキシライト）がいくつかある。4KO ₂ + 2CO ₂ = 2K ₂ CO ₃ + 3O ₂。潜水開始時にループを満たすための非常に小さな酸素ボンベが付属していた。^[34]このシステムは、超酸化カリウムに水が付着すると爆発的に高温になる反応が起こるため危険である。ロシアの軍用および海軍用のIDA71リブリーザーは、このモードで、または通常のリブリーザーとして動作するように設計された。

フロリダ州パナマシティにあるアメリカ海軍実験潜水部隊で行われたIDA71のテストでは、キャニスターの1つにスーパーオキシドを入れた場合、IDA71がない場合よりも潜水時間が大幅に長くなることが示されました。^[34]

この技術は酸素と混合ガスの両方の再呼吸器に適用でき、ダイビングやその他の用途に使用できます。

液体酸素供給は、酸素または混合ガス再呼吸器に使用できます。水中で使用する場合、液体酸素容器は水からの熱伝導に対して十分に断熱されていなければなりません。このタイプの工業用セットはダイビングには適さない可能性があり、このタイプのダイビングセットは熱伝導要件の矛盾により水外での使用には適さない可能性があります。セットの液体酸素タンクは、使用直前に充填する必要があります。

極低温再呼吸器は、使用された酸素を補充するために液体酸素が蒸発するときに発生する低温によって「スノーボックス」内で二酸化炭素を凍結させることによって二酸化炭素を除去します。

S-1000と呼ばれる極低温再呼吸器のプロトタイプは、Sub-Marine Systems Corporationによって製造されました。持続時間は6時間で、最大潜水深度は200メートル（660フィート）でした。ppO2は、液体酸素の温度を制御し、液体上の酸素ガスの平衡圧力を制御することで、電子機器なしで_0.2〜2バール（3〜30psi）の範囲で設定できました。希釈剤は、潜水深度に応じて窒素またはヘリウムのいずれかでした。酸素の部分圧は温度によって制御されました。温度は、液体窒素が沸騰する圧力を制御することで制御され、調整可能な圧力リリーフバルブによって制御されました。窒素圧力リリーフバルブ以外の制御バルブは必要ありませんでした。低温は、ループから1時間あたり最大230グラムの二酸化炭素を凍結するためにも使用されました。二酸化炭素は-43.3℃以下で気体状態から凍結するため、1分あたり2リットルの酸素消費量に相当します。作業負荷が高く酸素の消費が早い場合は、通常のスクラバーが必要でした。冷却ユニットからの窒素放出圧力の設定にすべて従うため電子機器は不要で、液体窒素の蒸発による冷却により液体窒素がなくなるまで一定の温度が維持されました。ループガス流は対向流熱交換器を通過し、スノーボックス（極低温スクラバー）に向かうガスを冷却することで、ダイバーに戻るガスを再加熱しました。最初のプロトタイプであるS-600Gは1967年10月に完成し、浅瀬でテストされました。S1000は1969年に発表されましたが、^{[35] [36]}システムは販売されませんでした。^[37]

極低温再呼吸装置は1980年から1990年にかけてソビエトの海洋学で広く使用されていた。 ^{[37] [38] [39]}

ダイバーは、フルフェイスマスクやダイビングヘルメットの一部であるバイトグリップマウスピースまたは口鼻マスクを介してリブリーザー回路から呼吸します。マウスピースは、フレキシブルな呼吸ホースによってリブリーザーの残りの部分に接続されています。ダイビングリブリーザーのマウスピースには通常、遮断弁が含まれ、ダイビング/サーフェスバルブまたはベイルアウトバルブ、またはその両方が組み込まれている場合があります。ループ構成のリブリーザーでは、マウスピースには通常、ループの逆止弁が取り付けられています。 ^[16]

ダイブ/サーフェスバルブ（DSV）は、マウスピースに付いているバルブで、ループと周囲の空気を切り替えることができます。これは、ダイバーが大気を呼吸できるように水面でループを閉じるために使用されます。また、マウスピースを口から外したときにループが浸水しないように、水中でループを隔離するためにも使用できます。^[16]

ループを閉じると同時に開回路デマンドバルブへの接続を開くように切り替えることができる潜水/水面バルブは、マウスピースを外すことなく開回路ベイルアウトに切り替える機能があるため、ベイルアウトバルブ（BOV）と呼ばれています。二酸化炭素中毒が発生した場合の重要な安全装置です。^[40]

マウスピース保持ストラップ（MRS）は、欧州リブリーザー規格EN14143:2013に従い、EUと英国で販売されるリブリーザーに必須の設計機能である安全装置です。マウスピース保持ストラップは、フルフェイスマスクの代替として、意識不明のリブリーザーダイバーの気道を保護するのに効果的であることが、数年にわたる海軍の経験で証明されています。この配置は、調整可能または自動調整可能で、マウスピースをユーザーの口にしっかりと快適に保持し、密閉性を維持する必要があります。MRSは、ダイビング中の顎へのストレスも軽減します。^[41]

柔軟な波形合成ゴムホースは、ダイバーの頭を自由に動かすことができるため、マウスピースを呼吸回路の残りの部分に接続するために使用されています。これらのホースは波形になっており、高い耐圧性を保ちながら柔軟性を高めています。ホースは呼吸ガスの流れに対する抵抗を低くするように設計されています。1本の呼吸ホースは振り子（プッシュプル）構成に使用され、2本のホースは一方向ループ構成に使用されます。^[16]過度の浮力を減らすためにホースウェイトが使用される場合があります。

カウンターラングはループの一部で、呼吸時に使用者の一回換気量と同じ量だけ容積が変化するように設計されています。これにより、使用者が呼吸するとループが膨張したり収縮したりし、肺とループ内のガスの総量は呼吸サイクル全体を通じて一定に保たれます。カウンターラングの容積は、使用者の最大呼吸量に対応できるものでなければなりませんが、一般的にすべての使用者の肺活量と一致する必要はありません。^{[42] [16]}

水中では、カウンターラングの位置（胸の上、肩の上、背中）が呼吸の静水圧仕事量に影響を及ぼします。これは、カウンターラングとダイバーの肺の間の垂直距離によって生じる圧力差によるものです。^[42]

レクリエーション ダイバー、テクニカル ダイバー、および多くのプロ ダイバーは、水中でほとんどの時間をうつ伏せで水平に泳いで過ごします。この姿勢で、ダイバーが直立している状態では、呼吸の負担が少なく、カウンターラングがうまく機能するはずです。

• フロントマウント: 水平にすると、ダイバーの肺よりも高い静水圧がかかります。息を吸い込むのは簡単ですが、息を吐くのは難しくなります。
• 背中に装着する場合：水平に装着すると、ダイバーの肺よりも静水圧が低くなります。背中に近いものもあれば、そうでないものもあるため、その量は異なります。息を吸い込むのは難しく、吐き出すのは簡単です。^[16]
• 肩越し：静水圧は、カウンターラング内のガス量によって変化し、容積が増加し、ガス空間の最も低い部分が下方に移動すると増加します。呼吸の抵抗により、肺の重心に近い適切な位置で呼吸を行うことによる利点が打ち消されてしまうことがよくあります。^[16]

カウンターラングがケース内にない場合、カウンターラングの位置と形状によって、 水泳中のダイバーの流線形に影響を与えることもあります。

密閉ケースに入っていないゴム製のカウンターラングを使用するリブリーザーは、紫外線によるゴムの劣化を防ぐために、使用していないときは日光から保護する必要があります。

ほとんどの受動追加型半閉鎖式ダイビングリブリーザーは、呼気ガスの一定容積を除去し、カウンターラングの容積低下によって作動するデマンドバルブからの新鮮な供給ガスと置き換えることでガス混合物を制御します。

これは、同心ベローズ カウンターラングを使用して行われます。カウンターラングは、上部と下部が硬いベローズとして構成され、側壁を形成する柔軟な波形膜があります。内部には 2 つ目の小さなベローズがあり、これもカウンターラングの硬い上部と下部の表面に接続されています。そのため、硬い表面が互いに近づいたり離れたりすると、内側と外側のベローズの容積が同じ割合で変化します。

吐き出されたガスはカウンターラングを膨張させ、その一部は内側のベローズに流れ込みます。吸気時には、ダイバーは外側のカウンターラングからのみ呼吸します。内側のベローズからの戻りは逆止弁によってブロックされます。内側のベローズは、外部環境に通じる別の逆止弁にも接続されており、内側のベローズからのガスは、吸い込んだ息の量の一定の割合で回路から排出されます。カウンターラングの量が十分に減少して、硬いカバーが供給ガス要求弁を作動させると、ダイバーがその吸入を終えるまでガスが追加されます。

吐き出されたガスは化学スクラバー（ソーダ石灰のような適切な二酸化炭素吸収剤が入った容器）に送られ、ガス混合物から二酸化炭素が除去され、酸素と他のガスが再呼吸のために残されます。^[43]

吸収性化学物質の中には、Atrasorb Dive、 Sofnolime、Dragersorb、Sodasorbなど、ダイビング用途向けに粒状で製造されているものもあります。その他のシステムでは、パッケージ済みの反応性プラスチックカーテン（RPC）ベースのカートリッジを使用します。 ^[44]反応性プラスチックカーテンという用語は、もともと米国海軍が緊急用潜水艦で使用するマイクロポアの吸収性カーテンを表すために使用されていましたが、最近ではRPCは反応性プラスチックカートリッジを指すために使用され、同量の粒状吸収材よりも優れた信頼性の高い性能を発揮すると主張されています。^[45]

スクラバー吸収剤を通過する二酸化炭素は、キャニスター内の吸収剤と反応して除去されます。この化学反応は発熱反応です。この反応のほとんどは、キャニスター内のソーダ石灰を通過するガスの流れを横切る領域である「前線」に沿って発生します。この前線は、反応によって有効成分が消費されるにつれて、スクラバーキャニスター内をガス入力端からガス出力端まで移動します。この前線は、キャニスターを通過するガス内の二酸化炭素が吸収剤粒子の表面に到達するのに時間がかかり、粒子の外側が消耗するにつれて各吸収剤粒子の内部に浸透するのに時間がかかるため、粒子のサイズ、反応性、ガス流速に応じて厚さが異なるゾーンになります。最終的に、二酸化炭素が残っているガスがキャニスターの遠端に到達し、「突破」が発生します。その後、スクラバーの有効性が低下するにつれて、スクラバー処理されたガスの二酸化炭素含有量が上昇する傾向があり、ユーザーがそれを感じるようになり、呼吸できなくなります。^[16]

リブリーザー ダイビングでは、吸収剤の粒度分布と組成、周囲温度、キャニスターのサイズ、吸収剤内のガスの滞留時間、ダイバーによる二酸化炭素の生成に応じて、スクラバーの一般的な有効持続時間は 30 分から数時間の呼吸になります。

スクラバーの設計とサイズは、大きさ、消耗品のコスト、呼吸の労力の間で妥協点を見出します。大きさは、ユニットのサイズと必要なバラスト重量に影響し、ダイビングのロジスティクスに影響します。呼吸の労力は、より深いところでは安全上非常に重要であり、ダイバーの利用可能な有酸素運動能力のかなりの部分を占める可能性があり、ダイバーの限界を超えると手に負えないものになる可能性があります。

通常の配置は単一のスクラバーですが、並列に取り付けられたスクラバーを持つIDA71（一部の用途では、スクラバーの1つに二酸化炭素の代わりに酸素を生成するスーパーオキシドタイプの吸収剤を充填することができます）や、呼吸サイクル中に横方向の浮力シフトが発生しないようにスクラバーの間に背中に取り付けられた単一のカウンターラングを備えたスクラバーを直列に取り付けたKISSサイドワインダーなど、2つのスクラバーを備えた構成も使用されています。^[46]

スクラバーのガス流路は軸方向で、ガスが一方の端から流入し、もう一方の端から流出する場合と、放射状で、ガスがスクラバーの中心から周辺へ（通常は）またはその逆に流れる場合があります。^[47]スクラバーの一部の早期の破過を最小限に抑えるために、流路の長さは一定である必要があります。このため、放射状の設計では長さと直径の比が可変の円筒形になり、軸方向のスクラバーでは流れ（長さ）軸に沿って断面形状がほぼ一定になります。

吸着剤の粒径分布は、充填されたキャニスターの多孔度に影響します。粒径分布が広いほど、多孔度は低くなります。均一な大きさの（よく分級された）ほぼ球形の粒子の場合、多孔度は約 32% ですが、標準偏差が大きく分級が不十分な粒径の場合は 12% 未満になります。この場合は、小さな粒子が大きな粒子の間の空間の多くを占めます。低多孔度では、同じスクラバーキャニスターで同じ体積流量を得るために、より高い流速が必要です。流量が高いと、摩擦抵抗が高くなり、滞留時間（滞留時間）が短くなります。抵抗が高いと呼吸仕事が大きくなり、滞留時間が短いと、吸着剤の反対側からの二酸化炭素の突破が早くなり、キャニスターの持続時間が短くなります。^[47]

スクラバー吸収剤（吸着剤）の反応速度は、低温ではガス分子の運動エネルギーが低いため、反応物質と接触するまでの平均時間が短くなり（アレニウスの式）、反応速度が低下します。吸着反応により熱が放出され、周囲の冷たい水がキャニスターの壁を通して熱を吸収するため、反応前線は入口端から出口端まで移動して吸着剤を加熱し、熱は軸流キャニスターの側面にある壁を通して失われます。二酸化炭素は、吸収される前に吸着剤のより冷たい部分をさらに通過するため、最初に壁に沿って突破する傾向があります。実際には、1.7°Cの水中で理論的なキャニスター耐久性の約50%で突破が発生します。この影響は、吸収剤と接触するキャニスターの壁を断熱することで軽減できます^[47]

浮上中、呼吸回路内のガスは膨張するため、圧力差によってダイバーが負傷したり、ループが損傷したりする前に、何らかの方法でガスを逃がす必要がある。これを行う最も簡単な方法は、ダイバーがマウスピースの周りや鼻から余分なガスを逃がすことだが、単純な過圧弁は信頼性が高く、許容される過圧を制御するように調整できる。過圧弁は通常、カウンターラングに取り付けられており、軍用ダイビングリブリーザーではディフューザーが取り付けられていることがある。これは、気泡を検知されにくいサイズに砕くことで、気泡の放出をマスキングし、ダイバーの存在を隠すのに役立つ。ディフューザーは気泡の騒音も軽減する。^{[48] [42]}

多くのリブリーザーにはカウンターラングまたはスクラバーケースに「ウォータートラップ」が備わっており、ダイバーが水中でバルブを閉じずにマウスピースを外した場合や、ダイバーの唇が緩んで水が漏れた場合に、大量の水がスクラバーメディアに入るのを防ぎます。^[42]一部のリブリーザーにはウォータートラップから水を取り除く手動ポンプがあり、いくつかのパッシブ追加SCRはベローズカウンターラングの排気行程中にガスと一緒に水を自動的に排出します。^{[28] [49]}その他のリブリーザーは、手動でオーバーライドされたダンプバルブが低い位置にあるときに内部圧力を使用して水を排出します。^[50]

リブリーザーには、ダイバーが消費した酸素を補給するための酸素源が必要です。リブリーザーの設計の種類に応じて、酸素源は純酸素または呼吸ガス混合物のいずれかになります。ほとんどの場合、これらはガスボンベに保管されます。いくつかのケースでは、酸素は液体酸素として、または化学反応によって供給されます。^[16]

純酸素は 6 メートルより深いレクリエーション ダイビングでは安全ではないと考えられているため、より深い場所での使用に適した閉回路式リブリーザーには希釈ガスのシリンダーも付いています。この希釈ガス シリンダーには、圧縮空気、またはナイトロックス、トライミックス、ヘリオックスなどの他のダイビング ガス ミックスを充填できます。希釈剤は、呼吸する酸素の割合を減らし、リブリーザーの最大動作深度を増加します。希釈剤は通常、純窒素やヘリウムなどの酸素を含まないガスではなく、呼吸可能なため、緊急時には既知の組成の呼吸可能なガスでループをフラッシュしたり、緊急用ガスとして使用したりできます。希釈ガスは、ダイバーによって一般に希釈剤、希釈剤、または単に「dil」と呼ばれます。^[16]希釈ガスの組成はガスの密度にも影響し、それによって深度での呼吸仕事量にも影響します。^[17]

容積が小さくなりすぎた場合やガス組成を変更する必要がある場合は、呼吸ループにガスを追加する必要があります。^[16]

これはオープンサーキットデマンドバルブと同様の機能を持ち、多くの場合、一般的に入手可能なオープンサーキットデマンドバルブの機構を利用している。回路内の容積が低すぎる場合に回路にガスを追加する。この機構は、スキューバダイビングのセカンドステージのように専用のダイヤフラムによって操作されるか、ベローズ型カウンターラングの上部が移動範囲の底部に到達することによって操作される。^[42]

閉回路式リブリーザーでは通常、ダイバーが手動でガスを追加できます。酸素リブリーザーでは酸素のみですが、混合ガスリブリーザーには通常、酸素と希釈剤用の別々の手動追加バルブがあります。これは、手動制御のCCRの標準的な操作方法として、または電子制御のCCRのバックアップシステムとして、ループ混合物^{の組成を修正する必要がある場合があるためです。 [42]}希釈剤の手動追加は、ADVのパージボタンによって行われる場合があります。

定質量流量ガス添加は、アクティブ添加半閉鎖式リブリーザーで使用され、一定深度での通常の添加方法となっています。また、多くの閉鎖回路リブリーザーでは、酸素添加の主な方法であり、安静時のダイバーの代謝必要量よりも少ない速度で添加され、残りはソレノイドバルブを介して制御システムによって、またはダイバーによって手動で補充されます。

一定の質量流量は、オリフィスを通る音速流によって実現されます。圧縮性流体のオリフィスを通る流量は、オリフィス内の音速の流量に制限されます。これは上流圧力とオリフィスのサイズと形状によって制御できますが、オリフィス内で流量が音速に達すると、下流圧力をさらに下げても流量には影響しません。これには一定圧力のガス源が必要であり、オリフィス内で音速流を実現できるほど周囲圧力が低い深さでのみ機能します。

制御コンポーネントが周囲圧力から分離されたレギュレータは、深度に依存しない圧力でガスを供給するために使用されます。

受動添加型半閉鎖式リブリーザーでは、通常、ベローズが空のときにベローズのカウンターラングによって作動するデマンド型バルブによってガスが追加されます。これは、あらゆるリブリーザーの自動希釈弁と同じ作動条件ですが、実際のトリガー機構は若干異なります。このタイプの受動添加型リブリーザーでは、受動添加弁が既にこの機能を果たしているため、別のADVは必要ありませんが、エンジニアリングの冗長性のために、同時に作動する2つのデマンド弁を取り付けることができます。^{[51] [52]}

電子制御式閉回路混合ガス再呼吸器では、一定質量流量オリフィスによって酸素供給の一部が提供される場合がありますが、部分圧の微調整は制御回路によって作動するソレノイド作動バルブによって行われます。ループ ミックスの酸素部分圧が下限設定点を下回ると、ソレノイド バルブが時間指定で開きます。

定質量流量オリフィスが損傷し、正しい流量が得られない場合、制御回路はソレノイドバルブをより頻繁に作動させることで補正します。

一部のテクニカルダイビング用リブリーザーでは、ウェットクイックコネクトシステムを使用して、代替ガス供給源をリブリーザーに接続することができます。これは通常、ベイルアウトリブリーザーやその他のサイドマウントリブリーザーの特徴であり、リブリーザーユニットは意図的に可能な限りコンパクトに保たれ、利便性とバランスのためにガス供給源をダイバーの反対側に吊り下げることができます。この機能により、ダイバーが運ぶガスのすべてをリブリーザー経由で供給することもできます。^[53]

ベイルアウトガスとベイルアウト手順は密接に関連しています。手順はガス供給構成に適したものでなければなりません。ベイルアウトリブリーザーを携行している場合でも、オープンサーキットへの最初のベイルアウトが最初のステップとなることがよくあります。これは、ベイルアウトリブリーザーがシンプルで堅牢であり、ベイルアウトリブリーザーを使用できるように準備するのにある程度の時間が必要であるためです。^[54] ベイルアウトガスの供給は、必要な減圧を含め、計画されたダイビングのどの時点からでも安全に水面に戻るのに十分なものでなければなりません。そのため、ベイルアウトシリンダーを2本携行し、希釈シリンダーを最初のベイルアウトとして使用して、他のガスを使用できる深度まで到達することは珍しくありません。深いダイビングや長い侵入では、オープンサーキットベイルアウトはリブリーザーよりも重くかさばりやすいため、ダイビングによってはベイルアウトリブリーザーの方が実用的なオプションです。^[55]

あらゆるリブリーザー用途の呼吸回路におけるガス混合物の制御に関する基本的な要件は、二酸化炭素を除去して許容レベルに維持し、酸素分圧を安全限度内に維持することです。常圧または低圧で使用するリブリーザーの場合、これには十分な酸素があることだけが必要であり、これは酸素リブリーザーで簡単に達成できます。ダイビングなどの高圧用途では、酸素毒性を避けるために酸素の最大分圧を制限する必要もありますが、これは技術的に複雑なプロセスであり、代謝的に不活性なガスで酸素を希釈する必要がある場合があります。

十分な酸素が追加されない場合、ループ内の酸素濃度が低すぎて生命を維持できない可能性があります。人間の場合、呼吸したいという衝動は通常、酸素不足ではなく、血液中の二酸化炭素の蓄積によって引き起こされます。低酸素症は、ほとんどまたはまったく警告なしに失神を引き起こし、その後死に至る可能性があります。^[16]

呼吸ループ内の酸素分圧の範囲を制御する方法は、リブリーザーの種類によって異なります。

• 酸素再呼吸器では、ループが完全にフラッシュされると、混合物は実質的に 100% 酸素で静止し、部分圧は周囲圧力のみの関数になります。
• 半閉鎖型リブリーザーでは、ループミックスはいくつかの要因の組み合わせによって決まります。

• ガス添加システムの種類とその設定、および使用中のガス混合物の組み合わせにより、添加される酸素の速度が制御されます。
• 仕事率、つまり酸素消費率が決まり、それが酸素枯渇率を制御し、結果として生じる酸素分率が決まります。
• 周囲圧力は、部分圧力が周囲圧力と酸素分率に比例して変化するためです。

• 手動制御閉回路リブリーザー (MCCCR) はダイバー制御閉回路リブリーザー (DCCCR) とも呼ばれ、ダイバーは 1 つ以上の酸素センサーを使用してループの混合を監視し、適切な利用可能なガスをループに注入し、ループを排気することで、ループ内のガス混合と量を制御します。このアプリケーションでは、ダイバーはループ内の酸素分圧を把握し、設定点からずれたときに修正する必要があります。修正の間隔を長くする一般的な方法は、ダイバーのリラックスした潜水代謝酸素消費率に設定された定質量流量オリフィスを使用して、一定深度で分圧が上昇しない速度で酸素を追加することです。
• ほとんどの電子制御式閉回路式リブリーザー（ECCCR）には電気ガルバニック酸素センサーと電子制御回路があり、ppO2を監視し_{、必要に応じて酸素を追加注入し、 ppO2が}危険なレベルに達したり低くなったりすると、ダイバーに音、視覚、振動による警告を発します。^[16]

ループ内の容積は通常、圧力または容積によって作動する自動希釈弁と過圧リリーフ弁によって制御される。自動希釈弁はデマンド弁と同じ原理で動作し、降下中やループからガスが失われた場合など、ループ内の圧力が周囲圧力よりも低下したときに希釈剤を追加する。セットには、バイパスと呼ばれる手動追加弁が付いている場合もある。初期の酸素再呼吸器の中には、容積が少なくなるたびに、ユーザーが酸素ボンベの弁を手動で開閉してカウンターラングを補充する必要があったものもあった。^[16]

計測機器は、閉回路酸素リブリーザーまたは半閉回路ナイトロックスリブリーザーに必要な最小深度、時間、および残りのガス圧から、複数の酸素センサー、冗長統合減圧コンピューター、二酸化炭素監視センサー、および音と振動アラームを備えた警告灯と警報灯のヘッドアップディスプレイを備えた冗長電子コントローラーまで多岐にわたります。

いくつかの故障に対しては警報が提供される場合があります。警報は電子的に制御され、センサーからの入力と制御回路による処理に依存します。これには次のものが含まれます。^[16]

• 制御システムの故障。
• 1 つ以上のセンサーの故障。
• ループ内の酸素分圧が低い。
• ループ内の酸素分圧が高い。
• 酸素供給システム内に純酸素以外のガスが存在する。（異常）
• ループ内の二酸化炭素濃度が高い。（異常）
• スクラバーのブレークスルーが間近に迫っている（異例）

警報表示: ^[16]

• 可視（デジタル画面表示、点滅するLED）
• 可聴（ブザーまたはトーンジェネレーター）
• 触覚（振動）
• コントロール パネル ディスプレイ (通常は測定パラメータの値とステータスをデジタル表示し、点滅またはフラッシュ表示する場合が多い)
• ヘッドアップ ディスプレイ (通常は色分けされた LED ディスプレイで、点滅速度によって詳細な情報を提供する場合もあります。)

リブリーザーのアラームが鳴った場合、ガスの混合比が設定値から外れている可能性が高い。リブリーザー ループ内のガスがすぐに意識を保つのに適さなくなる危険性が高い。一般的な対応としては、希釈ガスをループに追加することである。これは呼吸可能であることが知られている。これにより、二酸化炭素濃度が高い場合にも濃度が下がる。^[16]

• 問題を特定せずにループから呼吸しながら浮上すると、低酸素症によるブラックアウトのリスクが高まる可能性があります。
• 酸素分圧が不明な場合、リブリーザーの呼吸能力を信頼できないため、ダイバーは警告なしに意識を失うリスクを減らすためにすぐに開回路に脱出する必要があります^[56]

呼吸仕事量とは、呼吸するために必要な努力のことである。呼吸仕事量の一部は固有の生理学的要因によるものであり、一部は外部呼吸器の機構によるものであり、一部は呼吸ガスの特性によるものである。呼吸仕事量が多いと、ダイバーの体内に二酸化炭素が蓄積し、ダイバーが有効な身体的努力を行う能力が低下する可能性がある。極端な場合には、呼吸仕事量がダイバーの有酸素運動能力を超え、致命的な結果をもたらす可能性がある。^[17]

リブリーザーの呼吸仕事量には、2 つの主な要素があります。抵抗呼吸仕事量は、ガス通路の流量制限によって呼吸ガスの流れに抵抗が生じるために生じるもので、外部動力換気がないすべての用途で発生します。静水圧呼吸仕事量はダイビング用途にのみ適用され、ダイバーの肺とリブリーザーのカウンターラング間の圧力差によって生じます。この圧力差は、通常、肺とカウンターラング間の深さの差によって生じる静水圧差によって生じますが、ベローズ カウンターラングの可動側にバラストを充填することで修正できます。^[28]

呼吸抵抗仕事量は、曲がり、波状、流れの方向の変化、バルブのクラッキング圧力、スクラバー媒体を通過する流れなどによる流れの制限と、慣性と粘性によるガスの流れの抵抗の合計です。慣性と粘性は密度によって影響を受け、密度は分子量と圧力の関数です。リブリーザーの設計は、特にスクラバー、カウンターラング、呼吸ホースの設計によって、流れ抵抗の機械的側面を制限することができます。ダイビングリブリーザーは、ガス混合物の選択と深度による呼吸仕事量の変動の影響を受けます。ヘリウム含有量は呼吸仕事量を減らし、深度が深くなると呼吸仕事量は増加します。呼吸仕事量は、スクラバー媒体の過度の湿潤（通常は呼吸ループの漏れによる）、または小さすぎる吸収剤の使用によっても増加する可能性があります。^[17]

20世紀初頭にドレーゲルヴェルク社が開発した半閉鎖式リブリーザーシステムは、酸素やナイトロックスを使用する標準潜水服用のスキューバガス供給源として、また1930年代に深海潜水用に開発された米海軍のマークVヘリオックスヘルメットに採用されたシステムでは、インジェクターシステムを使用してヘルメットとスクラバーを通して呼吸ガスを循環させ、追加されたガスがループガスを巻き込み、ヘルメット内のダイバーの周囲に洗浄されたガスの流れを作り出し、外部の死腔と呼吸抵抗仕事を排除したが、高呼吸率には適していなかった。^[57]

リブリーザー装置に特有の安全上の問題があり、ダイビング用リブリーザーではより深刻になる傾向があります。これらの問題に対処する方法は、工学的アプローチと運用的アプローチに分類できます。これらの問題に対する工学的解決策の開発は現在も進行中で、比較的急速に進んでいますが、適切な技術が手頃な価格で入手できるかどうかに依存しており、酸素分圧測定の信頼性など、一部の工学的問題は比較的解決が困難でした。^[58]スクラバーのブレークスルー監視やガス混合物の自動制御などの他の問題は、21 世紀に大幅に進歩しましたが、比較的コストがかかり続けています。呼吸仕事量も改善の余地があるもう 1 つの問題であり、スクラバーを通るガスの循環はほぼ常にダイバーの肺によって駆動されるため、許容される最大操作深度に厳しい制限を与えます。フォールト トレラント設計は、故障を生き延びるのに役立ちます。^[5]

危険の一部は機器の動作方法に起因するものですが、その他の危険は機器が使用される環境に関連しています。

自動ガス追加をトリガーせずに呼吸できるだけの不活性ガスを含むリブリーザーでは、低酸素症が発生する可能性があります。

酸素再呼吸器では、使用開始時にループが十分にパージされていない場合にこれが発生する可能性があります。ユニットから呼吸しながらパージを行う必要があります。これにより、ユーザーの肺からの不活性ガスもシステムから除去されます。

呼吸ループ内で危険なほど高い酸素分圧が発生する理由はいくつかあります。

• 酸素リブリーザーまたは半閉鎖式リブリーザーを使用して最大動作深度より下に潜降します。
• ループ混合を設定点の許容範囲内で正しく維持できない。これは、次の原因が考えられます。
  • 酸素センサーの故障: セルが電流制限に失敗すると、実際よりも低い分圧が記録され、制御システムは酸素を継続的に注入して修正を試みる場合があります。
  • 投票ロジックエラー システム内に3つ以上の酸素セルがある場合、投票ロジックは最も類似した出力を持つ2つが正しいと想定します。これは当てはまらない場合があります。ほぼ同じ履歴を持つ2つのセルが同時に同じように故障し、投票ロジックが残りの正常に機能するセルを却下し、致命的な結果を招いたケースがあります。^[55]
  • 電源故障
  • CCR の計画深度に対して酸素分率が高すぎる希釈剤の使用。この場合、希釈剤のフラッシュではループ内に呼吸可能なガスは生成されません。

スクラバー媒体が欠落していたり​​、適切に充填されていなかったり、不十分であったり、または使い果たされていたりすると、二酸化炭素が蓄積します。通常の人体は二酸化炭素分圧にかなり敏感で、蓄積は使用者によって気付かれます。しかし、スクラバーを再充填できるまで、別の呼吸ガス供給源に変更する以外に、この問題を修正する方法はほとんどありません。効果のないスクラバーでリブリーザーを長期間使用し続けることは不可能です。濃度が有毒になり、使用者が極度の呼吸困難を経験し、意識を失い、死亡するからです。これらの問題が発生する速度は、回路の容量と使用者の代謝率によって異なります。

二酸化炭素の蓄積は、運動と呼吸の仕事の組み合わせが使用者の能力を超えた場合にも発生する可能性があります。使用者が運動を十分に減らすことができない場合にこれが発生すると、修正が不可能になる可能性があります。この場合、二酸化炭素を除去できないのはスクラバーではなく、回路の摩擦抵抗に逆らってスクラバーを通じてガスを効率的に循環させることができないダイバーの能力の問題です。これは、呼吸ガスの密度が著しく上昇する深度でのダイビングリブリーザーの場合、またはスクラバー内の水がガスの流れを妨げる場合に発生する可能性が高くなります。^[17]

酸素分圧が高いと火災の危険性が大幅に高まり、大気中で自己消火する多くの物質が高酸素濃度では継続的に燃焼します。これは、発火の危険性が比較的低いダイビングよりも、救助や消火などの地上での用途でより危険です。

ループからの浸水がスクラバーに達すると、二酸化炭素吸収材のアルカリ成分が水と混ざり、「腐食性カクテル」を引き起こす可能性があります。この混合物は腐食性があり、粘膜や皮膚に化学火傷を引き起こす可能性があります。この混合物は一般に液体または水っぽいスラリーで、チョークのような苦味があります。そのため、ダイバーは呼吸ガスの代替源に切り替え、すぐに水で口をよくすすぐ必要があります。最近のダイビング用リブリーザー吸収材の中には、濡れても「腐食性カクテル」を生成しないよう設計されているものもあります。^{[引用が必要]}

ダイビング用リブリーザーは、他の呼吸装置では発生しないいくつかの故障モードの影響を受けやすいです。

「ブレークスルー」という用語は、スクラバーがループ内を循環するガスから十分な二酸化炭素を除去し続けることができなくなることを意味します。これは、スクラバーを長時間使用しすぎると必然的に発生しますが、状況によっては早期に発生することもあります。スクラバーが故障したり、効率が低下したりする原因はいくつかあります。

• 「一般的なブレークスルー」では、有効成分が完全に消費されます。スクラバーの設計とダイバーの作業負荷に応じて、これは徐々に進行し、ダイバーが問題に気付いて制御された脱出を回路を開くことができるようになる場合もあれば、比較的突然に発生し、緊急または非常時の対応が引き起こされる場合もあります。
• 吸収剤のバイパス。吸収剤の顆粒は、吐き出されたガスがすべてソーダ石灰の表面と接触するように密に詰める必要があります。また、キャニスターは、吸収剤の顆粒間または顆粒とキャニスターの壁の間に、ガスが吸収剤とバイパスして接触する可能性のある空間や隙間がないように設計する必要があります。スクラバーのバイパスを防ぐO リングやスペーサーなどのシールがないか、正しく取り付けられていない場合、またはスクラバー キャニスターが不適切に詰められていたり取り付けられていたりする場合、吐き出されたガスが吸収剤をバイパスして、スクラバーの効果が低下します。この故障モードは、吸収剤がキャニスター内に沈降して空隙を形成する「トンネル現象」とも呼ばれます。バイパスにより、予期しない早期の突破が発生します。
• ガス混合物が深海で圧力を受けると、ガス分子はより密集し、二酸化炭素分子の衝突間の平均経路は短くなるため、分子は吸収面に到達するまで自由に動き回ることができず、より長い滞留時間が必要になります。この影響により、深海潜水用のスクラバーは、浅瀬用、産業用、または高高度用リブリーザーに必要なサイズよりも大きくする必要があります。
• 二酸化炭素吸収剤は、漏れた水と混ざると、腐食性のカクテルを生成する可能性があります。吸収剤が過度に濡れると、二酸化炭素の除去速度が低下し、腐食性の液体がダイバーに届かなくても、早期の突破を引き起こす可能性があります。呼吸の労力も増加する可能性があります。現代のダイビング用リブリーザー吸収剤の多くは、濡れてもこの腐食性の液体を生成しないように設計されています。^{[説明が必要]}
• 潜水準備中の氷点下の水面状態では、二酸化炭素を吸収する発熱反応が一時停止している間に湿式スクラバーの化学物質が凍結し、二酸化炭素がスクラバーの材料に到達できなくなるため、再度使用したときに反応が遅くなります。

呼吸ループの浸水は、ループ内の低い位置でガスが漏れ、内部のガス圧が外部の水圧よりも低くなることで発生することがあります。これが発生する最も一般的な原因の 1 つは、ダイブ/サーフェス バルブを閉じるかベイルアウトに切り替える前に、マウスピースがダイバーの口から外れたり取り外されたりすることです。これは、偶発的な衝撃や瞬間的な不注意によって発生することがあります。ループのレイアウトとリブリーザーの水中姿勢に応じて、浸水する水の量は異なり、呼吸ループの空気通路に水が移動する距離も異なります。リブリーザーの一部のモデルでは、中程度の量の水がカウンターラングまたはスクラバー ハウジングの低い位置に閉じ込められ、スクラバー内の吸収剤に到達できなくなります。一部のリブリーザーには、このようにして閉じ込められた水を排出するシステムがあり、ハルシオンRB80やインタースピロDCSC ^[28]のように通気弁から自動的に排出するか、小型ポンプを使用して手動で排出します。

リブリーザーには、ガス漏れが問題を引き起こす可能性のある場所がいくつかあります。高圧および中圧コンポーネント、および周囲圧力よりわずかに高い圧力のループから漏れが発生する可能性があります。システムの完全性への影響は、漏れの重大度によって異なります。少量のガスが失われた場合、残りのダイビング中は漏れが許容される可能性がありますが、原因によっては漏れが深刻になり、場合によっては壊滅的な状態になることがあります。

• 電気ガルバニック酸素センサーの故障。
• 投票ロジックの失敗
• ディスプレイの故障

酸素モニタリングが失敗すると、呼吸ガス中の酸素分圧が不正確になる可能性があります。その結果、低酸素症、高酸素症、誤った減圧情報などが発生し、これら 3 つはすべて生命を脅かす可能性があります。

• 定常質量流量オリフィスの詰まり: CCR では、CMF 酸素注入オリフィスが詰まると、手動またはソレノイド バルブ注入の頻度が増加しますが、これは緊急事態というよりは不便です。アクティブ追加 SCR では、ガス注入の不備に気付かないと、混合物が低酸素状態になります。ループ内の酸素分圧を監視する機器があれば、ダイバーは手動注入で補正するか、鼻から息を吐いてガスを環境に放出することで ADV を介して自動注入を強制することができます。
• インジェクター制御回路の故障:– 酸素注入の制御回路が故障すると、通常の故障モードでは酸素注入バルブが閉じます。対策を講じないと、呼吸ガスが低酸素状態になり、致命的な結果を招く可能性があります。もう 1 つの故障モードは、注入バルブが開いたままになり、ループ内のガス混合物がますます高酸素状態になり、酸素中毒の危険をもたらす可能性があるモードです。可用性の損失を防ぐには、2 つの基本的なアプローチが可能です。冗長性のある独立した制御システムを使用するか、単一のシステムが故障するリスクを受け入れ、故障時にはダイバーが手動でガス混合物を制御する責任を負います。どちらの方法も、信頼性の高い酸素モニタリングが継続して行われることに依存しています。ほとんど (おそらくすべて) の電子制御 CCR には、手動注入オーバーライド機能があります。電子注入が失敗した場合、酸素モニタリングが引き続き確実に機能していれば、ユーザーはガス混合物を手動で制御できます。通常、ダイバーに故障を警告するアラームが提供されます。
• 自動希釈バルブの故障:– ADV はオープン サーキット デマンド バルブと同じ技術で、適切に保守されていれば一般に非常に信頼性が高いです。故障モードには 2 つあり、バルブが開いたままになるフリー フローと、バルブが開かないという可能性は低い故障です。希釈液は通常、計画されたダイビングのすべてまたはほとんどの深度で呼吸できるように選択されるため、通常すぐに危険になることはありません。しかし、フリー フローでは希釈液が急速に使い果たされるため、すぐに修正しないとダイバーはダイビングを中止して脱出する必要があります。バルブが閉じてしまった場合にダイバーがガスを追加するために使用できる手動希釈液バルブがある場合があります。

スクラバーの状態を監視し、差し迫ったブレークスルーを予測および特定するために使用できる方法は次のとおりです。

• ダイビングの計画と定期的な交換。ダイバーは、スクラバー内の吸収材の露出時間を監視および計画し、推奨された時間制限内に交換するように訓練されています。ダイビング中に実際に生成される二酸化炭素は正確に予測できず、測定もされないため、この方法は必然的に非常に保守的です。メーカーの交換周期の推奨事項は、リスクを軽減するために最悪のケースを許容する傾向があり、これは吸収材の使用において比較的非経済的です。
• 活性成分が消費されると色が変わる指示染料が吸収剤に含まれている場合がある。例えば、シーベ・ゴーマン社が供給する「プロトソーブ」と呼ばれる再呼吸吸収剤には赤色の指示染料が含まれていたが、吸収剤がなくなると白色に変わると言われている。透明な容器では、反応前線の位置がわかる。これは、容器が使用者に見える場合に有用であるが、ダイビング用具では容器がカウンターラング内または背中に取り付けられたケース内にあることが多いため、容器が使用者に見えることはほとんどない。色指示染料は、回路に化学物質を放出する疑いがあったため、1996年に米海軍艦隊での使用が中止された。 ^[59]
• 温度監視。二酸化炭素とソーダ石灰の反応は発熱反応であるため、スクラバーの長さに沿って温度センサーを設置することで反応前線の位置を測定し、スクラバーの残存寿命を推定することができる。^{[60] [61]}
• 二酸化炭素ガスセンサーは存在するが、スクラバーの残りの耐久性を予測するツールとしては役に立たない。なぜなら、スクラバーガス中の二酸化炭素を測定するためであり、スクラバーの突破は一般に非常に急速に起こるからである。このようなシステムは、ダイバーにループからすぐに脱出するよう警告するための安全装置として装備されている。^{[引用が必要]}

フォールトトレランスとは、システムの一部のコンポーネントに障害が発生した場合でも、システムが正常に動作し続けることができる特性のことです。動作品質が低下する場合、その低下は障害の重大度に比例します。一方、単純に設計されたシステムでは、小さな障害でも完全な機能停止につながる可能性があります。フォールトトレランスは、高可用性システムや安全性が重要なシステムでは特に重要です。システムの一部が機能停止した場合でも機能を維持する能力は、グレースフルデグラデーションと呼ばれます。^[62]

基本的な閉回路酸素リブリーザーは非常にシンプルで機械的に信頼性の高い装置ですが、酸素毒性のために厳しい動作制限があります。安全に深度範囲を拡張する方法には、可変呼吸ガス混合物が必要です。半閉鎖型リブリーザーは減圧に効率が悪い傾向があり、正確に制御された閉回路リブリーザーと比較してガス組成を完全に予測することはできません。呼吸ループ内のガス組成の監視は電気センサーによってのみ実行できるため、電子センシングシステムの水中信頼性は安全上重要なコンポーネントのカテゴリに入ります。^[5]

水中電子機器の故障率に関する正式な統計はないが、リブリーザー制御電子機器の基本コンポーネントである電子ダイビングコンピュータのエラー率よりも人為的エラーのほうが多いと思われる。電子ダイビングコンピュータは複数の情報源からの情報を処理し、酸素注入ソレノイドを制御するアルゴリズムを備えている。密閉されたダイビングコンピュータパッケージは、より高品質のモデルが信頼性が高く、設計と構造が堅牢になるほど長い間使用されてきた。^[5]

電子制御リブリーザーは複雑なシステムです。制御ユニットは複数のセンサーからの入力を受け取り、データを評価し、適切な次のアクションを計算し、システムの状態と表示を更新し、場合によってはリアルタイムフィードバックを使用して制御信号を適応させます。^[5]入力には、1つまたは複数の圧力、酸素、温度センサー、時計、および場合によってはヘリウムおよび二酸化炭素センサーからの信号が含まれます。また、バッテリー電源、視覚ディスプレイ形式のユーザーインターフェイス、ボタンスイッチ形式のユーザー入力インターフェイス、および場合によっては音声および振動アラームもあります。^[5]

最小限のeCCRでは、システムは非常に脆弱です。重大な障害が1つ発生すると、障害回復のための手動手順が必要になるか、代替の呼吸ガス供給への脱出が必要になります。一部の障害は、すぐに気付かず対処しないと致命的な結果を招く可能性があります。重大な障害には、電源、非冗長酸素センサー、ソレノイドバルブ、または制御ユニットが含まれます。^[5]

純粋に機械的な部品は比較的堅牢で信頼性が高く、壊滅的な劣化は起こらない傾向があり、かさばって重いため、電子センサーと制御システムは、一般的に耐障害性の向上が求められる部品となっています。酸素セルの故障は特に問題であり、深刻な結果をもたらすことが予想されます。そのため、酸素分圧モニタリングにおける多重冗長性の使用は、信頼性向上のための重要な開発分野となっています。この点で問題となるのは、酸素センサーのコストと比較的短い寿命、故障までの時間の予測の難しさ、環境に対する敏感さです。^[5]

酸素センサーの故障を自動的に検出して特定するには、既知のガスでセンサーを較正する必要があります。これはダイビング中はほとんどの場合非常に不便ですが、故障が疑われる場合の臨時テストとしては可能です。または、複数のセルを比較して、ほぼ同一の出力を持つセルは正常に機能していると想定することもできます。この投票ロジックには最低 3 つのセルが必要で、数が増えるほど信頼性が高まります。^[5]セルの冗長性と監視回路、制御回路、ディスプレイの冗長性を組み合わせるには、通常の状態ですべての監視および制御回路でセル信号をすべて利用できるようにする必要があります。これは、アナログまたはデジタル ステージで信号を共有することで実現できます。セル出力電圧をすべての監視ユニットの入力に供給するか、一部のセルの電圧を各モニターに供給して、処理されたデジタル信号を共有することができます。デジタル信号を共有することで、短絡が発生した場合に欠陥のあるコンポーネントを簡単に分離できます。このアーキテクチャの最小セル数は監視ユニットあたり 2 個で、冗長性のために 2 つの監視ユニットを使用します。これは、基本的な投票ロジック機能の最小 3 個よりも多くなっています。^[5]

フォールトトレラントリブリーザーの3つの側面は、ハードウェアの冗長性、堅牢なソフトウェア、および障害検出システムです。ソフトウェアは複雑で、酸素分圧測定、周囲圧力測定、酸素注入制御、減圧状態の計算、状態と情報の表示とユーザー入力のユーザーインターフェイスなど、独自のタスクを持つ複数のモジュールで構成されています。ユーザーインターフェイスハードウェアを制御および監視ユニットから分離して、比較的脆弱なユーザーインターフェイスが侵害された場合でも制御システムが動作し続けるようにすることができます。^[5]

安全性を向上させる特性としては以下が挙げられる: ^[4]

• 制御システムが信頼性が高く、フォールト トレランスを備えている限り、制御システムを完全に自動化することで、さまざまなユーザー エラーを回避できます。
• 信頼性の高い酸素センサーシステムは、低酸素症や高酸素呼吸ガスのリスクを軽減します。
• センサーの故障を確実に検出し、故障モードを特定できる酸素センサーシステム。
• スクラバーの故障の始まりを確実に検出できる二酸化炭素センサー。
• 呼吸の労力が少ない。

リブリーザーはオープンサーキットスキューバよりも使用が複雑で、故障の可能性のあるポイントも多くあります。そのため、安全に使用するには、より高いレベルのスキル、注意力、状況認識が必要です。これは通常、システムの理解、入念なメンテナンス、操作と障害回復の実践的なスキルの習得から得られます。フォールトトレラント設計により、リブリーザーが故障して直ちにユーザーを危険にさらす可能性が低くなり、ダイバーの作業負荷が軽減され、オペレーターのエラーのリスクが軽減されます。

リブリーザー技術は、特に水中洞窟探検におけるレクリエーション用ダイビング機器の市場拡大に牽引されて、大幅に進歩しました。革新には次のものがあります。

• ベイルアウトバルブ - ループのマウスピースに取り付けられた装置で、ベイルアウトデマンドバルブに接続され、ダイバーがマウスピースを口から外すことなく、ループまたはデマンドバルブのいずれからでもガスを供給するように切り替えることができます。二酸化炭素中毒が発生した場合に重要な安全装置です。^[40]
• 閉回路救済^[63]
• 能動的および受動的な酸素センサーの検証。^[63]
• 高酸素直線性テスト^[63]
• 統合型減圧コンピュータ- リブリーザーの酸素センサーからダイブコンピュータへの入力により、ダイバーは実際の酸素分圧を利用して減圧に最適なスケジュールを生成することができます。^[63]
• ガス統合減圧コンピュータ - ダイバーは、1つまたは複数の酸素セルでリアルタイムに測定された実際のガス混合物を利用して、リアルタイムで減圧スケジュールを生成することができます。 ^[63]
• 二酸化炭素スクラバー寿命監視システム - 温度センサーがソーダ石灰の反応の進行を監視し、スクラバーがいつ消耗するかを示します。^[60]
• 二酸化炭素濃度監視システム – スクラバー下流の再ブリーザーループ内の二酸化炭素濃度を検出するガス検知セルと解釈用電子機器。^[63]
• 深度によって自動的に選択される複数の設定点 - 電子式リブリーザー制御システムは、作業潜水中の酸素曝露を制限するために選択可能な制限深度の上下の設定点を変更するようにプログラムすることができますが、制限深度を超える減圧中には制限を上げて減圧を加速します。^[63]
• 自動化されたダイビング前チェックリストとシステムチェック。^[63]
• ステータスとアラームを表示するヘッドアップディスプレイ。^[63]
• データロギング^[63]
• サイドマウントリブリーザー

正確で信頼性の高い酸素分圧測定は、リブリーザーダイビングの安全性において最も問題となる要素の 1 つです。このデータを使用する制御システムは、堅牢で信頼性の高いレベルまで開発されており、独立したバックアップを使用することで、信頼性は他のコンポーネントとほぼ同程度に向上します。最も弱い点はセンサーです。センサーはいくつかの故障モードに陥りやすく、その一部は比較的潜行性が高く、セルは常圧較正を通過しても、分圧が許容動作範囲の上限に近づくと故障することがあります。この範囲は、一定分圧ダイビングが最大のメリットを発揮する範囲でもあります。原因を推測できる場合、リブリーザーによる死亡の主な原因は低酸素症で、約 17% を占め、高酸素症は 4% のケースで推定されています。これらの傾向が不明なケースの範囲にまで及ぶ場合、不適切な酸素含有量がリブリーザーによる死亡の 30% に関係している可能性があります。^[63]

酸素モニタリングの信頼性を向上させる標​​準的な方法は、多重冗長性（3 つ以上のセンサーの使用）と、投票ロジック システムによる複数のデータ入力を使用して、制御された安全なダイビング終了を行うために、センサーの故障を適時に特定することです。投票ロジックでは通常、同じ環境にさらされたときに 1 つのセンサーが他の 2 つ以上のセンサーと大幅に異なる読み取り値を生成する場合、外れ値は故障しており、他のセンサーの入力は正確であると想定されます。残念ながら、これは常に当てはまるわけではなく、外れ値のセンサーが最も正確であったケースもありました。このシステムの信頼性は、3 つのセンサーの十分な統計的独立性の欠如により当初の予想よりも低く、結果は対称的ではないことが示されています。つまり、低または高分圧の読み取り値の誤りの影響は、深度にも依存します。^[63]

センサーが、深度や温度の変化、使用、ガスの追加、不完全な混合、ループ乱流によるガス組成の変化にほとんど反応せず、比較的静的な出力をする場合、センサーが正しく反応していない可能性があり、2 つのセンサーが同様の反応パターンを示す場合、これは両方とも欠陥がある可能性があるという警告です。既知の変化を考慮に入れた予想出力に対してセンサー出力を追跡するアルゴリズムは、センサーの信頼性を示すことができます。このセンサー監視方法はパッシブ センサー検証 (PSV) と呼ばれ、センサーの完全性評価の信頼性を向上させるために使用できます。また、センサーのキャリブレーション値のみに基づく投票ロジックと比較して、どのセンサーが信頼できる出力を出す可能性が高いかについて、制御システムでより信頼性の高い決定を下すために使用できます。PSV は単純な投票ロジックの改善ですが、コンポーネントの統計的独立性に関連するエラーの影響を受けやすいままです。^[63]

自動センサー検証システムの設計の初期作業は2002年に開始され、ポセイドン/シス・ルナMK-VIリブリーザーで使用できるようにさらに開発されました。この「アクティブセンサー検証」（ASV）システムは、さまざまな条件下での何千時間ものフィールドテストダイビングを通じて改良されてきました^{[63] 。}

ASV システムは、Cis-Lunar MK-5P の手動実装よりも洗練されています。センサーから測定された PO _{2値と現在の深度での希釈液の計算された PO 2}値を比較するだけではありません。ポセイドン リブリーザーの実装では、コンピューターが潜水中に 5 分ごとに希釈液または酸素のいずれかを単一のプライマリ酸素センサーに直接自動的に注入します。アルゴリズムは、現在の深度、注入されたガスの FO ₂、周囲温度、ガス注入の持続時間、およびその潜水のセンサーの較正値を考慮して、各ガス注入後の次の数秒間にセンサーがどのように反応するかを予測し、それを測定結果と比較して、正しいセンサー性能の信頼レベルを生成します。^[63]

このタイプのセンサー検証テストでは、テストガスの計算された分圧の変化によって測定値が予想値からどのように逸脱するかによって、いくつかの障害モードを特定することができ、温度の読み取り値の誤り、酸素センサー上の希釈剤凝縮のFO2の誤った入力_、酸素センサーの欠陥、検証ガス供給の失敗、および投票ロジックでは検出されないその他の理由による障害を検出することができます。^[63]

ほとんどのリブリーザーの酸素センサーは、潜水前に水面で空気または通常の大気圧の 100% 酸素を使用して較正されます。これらは信頼性の高い較正ポイントですが、動作可能な分圧の範囲はこれらの較正ポイントを超える場合があり、センサーがこれらの条件間で線形応答するように較正され、応答が外挿される場合、1 bar を超える設定ポイント (標準的な方法) では、制御システムは応答が線形であることがわかっている範囲外で動作する必要があります。最も一般的な障害モードの 1 つは、セルが古くなるにつれて電流制限されるようになることです。出力電流を生成する反応によってアノードが消費されると内部インピーダンスが変化し、酸素分圧が高くなると応答が非線形になります。信号はより低い分圧を示し、酸素が追加されても比例して増加しないため、ループ酸素分圧が発生し、警告なしに危険なレベルまで増加する可能性があります。高い分圧でセンサーを検証する方法としては、潜水中に 1.6 bar の PO ₂で6 m の深さで純酸素にさらすか、校正圧力ポットで 1.6 bar 以上にすることで、上限設定値よりも高い PO 2 にセンサーをさらす方法があります_。これらの方法は両方とも面倒で、水中法では潜降中に PO ₂が急上昇する可能性があります。酸素を使用する ASV システムのバリエーションである高酸素直線性テスト (HLT) では、6 m で酸素をフラッシング ガスとして使用し、センサーが 1.6 bar PO 2 に直線性がある_かどうかを確認できます。直線性に問題がある場合は、校正中に確立された直線範囲内に自動的に設定値を下げます。PSV と ASV を備えた単一のセンサーは、従来の投票ロジックを備えた 3 つのセンサーよりも信頼性が高いことが示されています。セル検証アルゴリズムの有効性は、リブリーザー制御システムによって収集されるフィールド データが増えるにつれて向上すると予想されます。^[63]

高炭酸ガス血症は、リブリーザーダイビングの死亡事故の最も一般的な要因の1つとして特定されています。これは通常、スクラバーが二酸化炭素を生成したのと同じ速さで除去できなかった結果であり、使用済み、湿っている、または適切に梱包されていない吸収材、不適切な設計または組み立てられたキャニスター、吸収材とキャニスターの設計の不一致、または動作範囲を超えて使用された吸収材のいずれか、またはそれらの組み合わせによって引き起こされる可能性があります。ループ内の二酸化炭素分圧が高くなると、血液と組織内の二酸化炭素レベルが上昇し、呼吸困難、中枢神経系酸素毒性に対する感受性の増加、見当識障害、意識喪失など、さまざまな症状を引き起こす可能性があります。^[63]

リブリーザーの設計の多くは、寒冷条件、高負荷、高深度圧力を用いた実験的テストに基づいて、吸収持続時間について非常に保守的な時間制限に依存してきました。通常、不必要に高い保守性は、ダイバーが吸収持続時間を延ばすことを奨励し、それは十分に機能しますが、多くの場合予告なしに機能しなくなり、深刻な結果をもたらす可能性があります。より洗練された方法は、吸収持続時間の制限を代謝酸素消費量に基づいて決定することです。これは代謝二酸化炭素生成量の代理として使用されます。代謝酸素消費量はほとんどの人にとってほとんどの場合かなり安定しており、運動と基礎代謝の変動をかなりうまく補うことができますが、吸収機能に対する深度と圧力の影響を確実に補うことはできません。^[63]

より直接的で経験的なアプローチは、スクラバー内の吸収剤の活性ゾーンの熱生成と温度上昇を利用することである。呼吸ガスがスクラバーを通過する際に到達する比較的未使用の吸収剤の最初のゾーンによってより多くの二酸化炭素が吸収され、この比較的活性なゾーンは、ガスが最初に到達したゾーンが使い果たされるにつれてキャニスター内を進み、さらに進むにつれてより多くの反応が起こる。この反応前線は、使用済みの吸収剤や、まだ高濃度の二酸化炭素にさらされていない吸収剤よりも温度が高く、前線はスクラバーに沿って進み、その一部が吸収剤の端に到達し、未洗浄のガスがループの反対側に突破し、その後、吸入二酸化炭素がほぼ一定かつ不可逆的に増加する。^[63]一部のリブリーザー製造業者は、反応前線の位置を特定する線形温度プローブを開発しており、これによりユーザーはキャニスターの残り時間を推定できる。

これらの方法はいずれもキャニスターバイパスを検出することはできず、完全に使用された吸収剤、チャネリング、不適切な充填、不適切な吸収材を特定する能力はほとんどありませんが、ループの吸入側の二酸化炭素分圧を直接測定することでこれを行うことができます。^[63]

二酸化炭素センサーの研究開発は、テレダイン・アナリティカル・インスツルメンツとシス・ルナ開発研究所がシス・ルナMK-IIIリブリーザー用のセンサーに取り組んでいた1990年代初頭まで遡ります。このセンサーは実験室環境では正確でしたが、現場では高湿度や結露の影響を受けやすく、読み取り値の信頼性が低く、リアルタイムの二酸化炭素測定で繰り返し問題となっていました。また、高圧は深度補正にも問題を引き起こしました。2009年にVRテクノロジーズは、センサーへのガスの流れを過度に減らすことなくセンサーを乾燥状態に保つために疎水性膜を使用した商用CO2センサーをリリースしました_。 [ ^63]

それ以来、他のメーカーも自社製品を市場に投入してきたが、広く普及していない。これらの製品は比較的高価で、状況によっては信頼性の低い測定値しか出ず、スクラバーの故障しか検出できず、残存寿命を予測できない。温度測定とスクラバー後のCO2測定を組み合わせることで、_予測と故障警告の両方を行うことができるが、コストと複雑さが増す。^[63]

ループ内のセンサーの配置は、吸入ガスの実際のCO2含有量に対する感度に影響を与える可能性があります。マウスピース内のガスを測定するとデッドスペースのために問題が生じますが、マウスピース近くの吸入ホースに取り付けると、センサーは吸入チェックバルブの小さな漏れに敏感になります。また、チェックバルブの大きな漏れによる高CO2も検出できます_。デッドスペースの大きな増加を引き起こすため、センサーがループの上流にあると検出されません。^[63]

_{さらに、吸入ガス中のCO2}濃度の上昇は、高炭酸ガス血症の原因の1つに過ぎません。呼吸仕事量、ダイバーの体力、呼吸換気パターン、その他の行動、生理学的、機械的要因によっても影響を受けます。より良い選択肢は、吸入CO2濃度と呼気CO2濃度の両方を測定することです_が、これには、湿潤状態でも高速かつ信頼性が高く、比較的安価なセンサーが必要です^[63]

リブリーザーフォーラム 3 が安全性向上のために書面によるチェックリストの使用を強く支持したことを受けて、Cis-Lunar Development Laboratories は、使用前に推奨されているチェックをユーザーが怠らないようにするための方法として、MK-5P リブリーザーのオペレーティング システムに電子的なダイビング前チェックリストをプログラムしました。これは成功とみなされ、後継の Poseidon MK-VI および SE7EN リブリーザーに実装され、コア電子部品とソフトウェアの堅牢な内部診断、および常圧での酸素センサー セルの自動較正を組み込むように開発されました。チェックリスト全体を完了しないと、ユーザーがユニットを使用してダイビングしようとすると、さまざまなアラームが発生します。完全に確実というわけではありませんが (酸素セルは高圧作業圧力で較正されていません)、安全上重要なエラーがいくつか検出され、ダイバーに通知されます。ソフトウェアはダイビング前チェックの手順とデータも記録するため、これは事故分析に役立っています。ダイビング前のチェックも時間がかかりませんし、紙やユーザーのログ記録も必要ありません。このシステムはリスクを軽減することが実証されており、いくつかのメーカーが採用しています。^[63]

リブリーザー制御システムのユーザーインターフェースは、ダイバーと電子制御システムの間で情報が交換される場所であり、ユーザー入力とデータ解釈の両方でエラーが発生する可能性のある領域であり、その一部は深刻または致命的な結果をもたらす可能性があります。複雑性が高いため機械的故障のリスクが本質的に高くなりますが、制御システムとベイルアウトガス供給の両方のエンジニアリング冗長性と適切なトレーニングによって補うことができます。ヒューマンマシンインターフェース（HMI）の設計を改善して誤解やエラーのリスクを軽減し、情報の正しい解釈と適切な対応に焦点を当てたトレーニングを行うことができます。HMIには通常、ディスプレイとアラームの2つの主要コンポーネントがあり、アラームの多くは特定の視覚情報に関連付けられています。^[63]

効果的なアラームを設計する上での課題は、無関係な情報にダイバーが気を取られないようにすることと、アラームが簡単に作動しないようにすることです。アラームが簡単に作動すると、ダイバーが注意を怠ることに慣れてしまい、警告やアラームに関する法的要件を満たす可能性はありますが、機器の機能的に安全性が低下する可能性があります。この問題を回避するための1つの戦略は、マウスピースへの振動出力に基づいて、聴覚、視覚、触覚など、さまざまな感覚をターゲットにすることです。^[63]

効果的なディスプレイは、ユーザーが必要なときに必要な情報、欲しいときに欲しい情報を、すぐに認識され明確に理解できる形で提供することを保証します。ストレスがたまっているときに情報が多すぎると、ユーザーは混乱したり、有用な情報を効果的に使用するために間に合うように区別できなかったりする可能性があります。また、正しい判断を下すには、より詳細な情報が役立つ場合や必要な場合もあります。複数のディスプレイ、または同じディスプレイに複数のビューを表示すると、この問題が解決します。^[63]

リブリーザーディスプレイのトレンドとして今後さらに普及すると予測されているのは、高度なヘッドアップディスプレイの使用である^。これは、ダイバーが常に周辺視認できる色とりどりのライトや、より複雑なグラフィックや英数字のディスプレイを使用することで、より広範囲の情報を提供することができ、目を動かすだけで完全に読み取ることができる。^[63]

長時間・深海でのリブリーザーダイビングにおける大きな物流上の問題は、プライマリーシステムが回復不能な故障を起こした後、ダイビング中のどの地点からでも安全に水面に戻るために持ち運ばなければならない緊急脱出用具の量である。オープンサーキットオプションは非常にかさばり、扱いにくいものになる可能性があり、リブリーザーオプションはよりコンパクトで効率的であるが、独自の物流上の課題を抱えている。^[63]

リブリーザー用閉回路ベイルアウト システムの開発における主な設計上の課題の 1 つは、ベイルアウト セットをあらゆる深度で使用できる状態に維持することです。これは、その深度で呼吸可能なガス (必ずしも最適化されている必要はありません。ベイルアウト後に混合ガスを急速に設定点に戻すことができるため) と、浮力制御が過度に複雑にならないようにガス量が過度に変化しないことを意味しています。システムの大部分は管理可能でなければならず、ベイルアウト セットのマウスピースは簡単にアクセスでき、かつ安全でなければなりません。ベイルアウト リブリーザーは、大規模な減圧義務を伴うダイビングで使用される可能性が高いため、ベイルアウトへの切り替えは減圧管理システムによって対応される必要があります。酸素分圧のリアルタイム監視が減圧計算に含まれている場合、ユニットの独立性を損なうことなく、この機能をユニット間で転送できる必要があります。ダイバーは操作の中で最も信頼性の低い部分であると認識されており、ベイルアウトが必要になったときに大きなストレスを受ける可能性があるため、2つのループを管理する際のダイバーのタスク負荷は過度であってはなりません。^[63]

リブリーザーダイビングから記録されたデータは、事故分析、リブリーザーのテストと開発、ダイバーの教育目的に役立ちます。統合された減圧コンピュータによるダイビングプロファイルの記録は、減圧スケジュールの有効性の研究にも役立ちます。このようなデータを集約することで、ユーザー全体のダイビングパターンに関する洞察が得られ、リスク分析に役立ちます。^[63]

電子式リブリーザーの制御システムは、処理能力と記憶容量が継続的に向上しており、それと並行して、より細分性と精度の高いデータ取得能力も向上しています。1994年には、Cis-Lunar Mk-IVデータロギングシステムは、潜水時間1時間あたり数百ポイントのデータを記録し、1997年にはCis-Lunar Mk-5Pが1時間あたり1,000ポイント以上を記録しました。2007年には、ポセイドンMK-VIディスカバリーが1時間あたり15,000～25,000ポイントを記録し、2016年にはポセイドンSE7ENがその2倍以上の量を記録しました。これは、リブリーザーフォーラム3の推奨事項と一致しています。^[63]

フォーラムは、すべてのリブリーザーに、特定のユニットに関連する機能パラメータとダイビングデータを記録し、これらのデータをダウンロードできるデータロギングシステムを組み込むことを推奨しています。可能な限り多くの関連パラメータを使用してダイビングの診断再構成を行うことが、このイニシアチブの目標です。理想的な目標は、データロギングシステムに冗長性を組み込み、可能な限り収集されるデータを標準化することです^[63]

記録されたデータの一部はリブリーザーモデルに特有のものであり、一般的な分析には適していませんが、一部のデータはユーザー人口やダイビングの実践に関する外部分析に役立ち、行動の理解や安全性の分析を向上させることができます。^[63]

酸素リブリーザー

• Aqua Lung/La Spirotechnique  – 呼吸器とダイビング機器を製造するフランスの会社
  • FROGS (Full Range Oxygen Gas System)  – 閉回路酸素ダイビングリブリーザー –集中的な浅瀬作業や特殊部隊の秘密作戦用の閉回路酸素リブリーザーのモデルで、アクアラング社製。フランスでは2002年10月から使用されている。 ^[64]この装置は胸に装着することも、アダプターフレームを使用して背中に装着することもできる。このスクラバーは4°Cで約4時間持続し、毎分40リットルの呼吸量と2.1リットル207バールのシリンダーを備えている。非磁性と磁性のバージョンがあり、2.6kgの粒状吸着剤または成型二酸化炭素吸収インサートのいずれかを使用できる。^{[65] [66]}
• ドレーガー – ドイツの呼吸器メーカー
  • LAR-5  – Drägerwerk 社製軍用酸素テブリーザー
  • LAR-6  – Drägerwerk 社製軍用酸素リブリーザー
  • LAR-V  – Drägerwerk 社製軍用酸素リブリーザー
• ランバートセン水陸両用呼吸ユニット – 初期の閉鎖回路酸素潜水リブリーザー
• ポーパス – オーストラリアのスキューバダイビングメーカー
  • ポーパス（リブリーザー）  - オーストラリアの酸素リブリーザー -テッド・エルドレッドの酸素リブリーザー。^[67]
• シーベ・ゴーマン – イギリスのダイビング機器メーカーおよびサルベージ請負業者
  • マークIV水陸両用車 – イギリス軍の酸素再呼吸装置
  • CDBA  – イギリス海軍が使用する潜水用リブリーザーの一種
  • デイビス潜水脱出装置 – 浅瀬での潜水にも使用される初期の潜水艦脱出用酸素リブリーザー。 – 量産された最初のリブリーザーの 1 つ。^[要出典]
  • Salvus  – 産業救助および浅水酸素リブリーザー
  • 「ユニバーサル」リブリーザーは、デイビス潜水脱出装置の長距離潜水用派生型で、スレイデンスーツと併用されることを意図していた。^[要出典]
• IDA71  – 水中および高高度での使用に適したロシア軍用リブリーザー
• SDBA  – 特殊任務用酸素呼吸装置、軍用リブリーザー。 – フロッグマンの酸素リブリーザーの一種。ONBAと呼ばれるナイトロックス版がある。^{[引用が必要]}

混合ガスリブリーザー

• AP ダイビング – 英国の水中ダイビング機器メーカー
  • インスピレーションシリーズ – レクリエーション市場向けに大量生産された最初の電子閉回路リブリーザーの1つ。^[68]
• Aqua Lung/La Spirotechnique  – 呼吸器とダイビング機器を製造するフランスの会社
  • DC55 ^[26]
• バイオマリン – ダイビングリブリーザーを製造するアメリカの企業^[69]
  • バイオマリン CCR 1000
  • バイオマリンMk-15軍用リブリーザー
  • バイオマリンMk-16軍用リブリーザー
• カールトン ライフ サポート – アイオワ州ダベンポートに拠点を置くコブハムの子会社
  • シヴァ – 軍用リブリーザーの範囲 軍用リブリーザー、および
  • ヴァイパー – 電子制御式閉回路混合ガス軍用リブリーザー
  • ヴァイパーE – カールトン・アンド・ユルゲンセン・ディフェンス・コーポレーション製^[要出典]
  • Carleton CDBA  – Cobham plc 製の軍用リブリーザー – クリアランス ダイバーの呼吸装置。
• Cis-Lunar  – スキューバダイビング用の電子制御式閉回路リブリーザーのメーカー
• Divex  – ダイビング機器および関連サービスを提供するスコットランドの企業。
  • クリアランスダイバーズ生命維持装置（CDLSE） - 60メートル（200フィート）までの潜水を可能にする電子閉回路リブリーザー。^{[70] [71]}
• ドレーガー – ドイツの呼吸器メーカー
  • Dräger Dolphin  – 半閉鎖回路レクリエーションダイビングリブリーザー
  • Dräger Ray  – セミクローズドサーキットダイビングリブリーザー
• ハルシオンダイブシステムズ – アメリカのダイビング機器メーカー^[72]
  • Halcyon PVR-BASC  – 半閉回路深度補正パッシブ追加ダイビングリブリーザー
  • ハルシオン RB80  – 非深度補正パッシブ追加型セミクローズドサーキットリブリーザー
• IDA71  – 水中および高高度での使用に適したロシア軍用リブリーザー
• Interspiro DCSC  – 軍用半閉回路パッシブ追加ダイビングリブリーザー
• ジェットサムテクノロジーズ – 手動閉回路リブリーザーのメーカー
  • KISS  – 手動閉回路混合ガスリブリーザー –ゴードン・スミスが設計した手動操作閉回路リブリーザーのシリーズ。^[73]
  • KISS サイドワインダー
• JJ CCR – 大型シリンダーを搭載できるように設計されたテクニカルダイビング用リブリーザーで、リブリーザーフレームに大量のベイルアウトガスを搭載できます。^[要出典]
• ダイブソフトリバティ リブリーザー 背中と側面に取り付ける混合ガステクニカルダイビングリブリーザー。 ^{[18] [74]}
• マーク29水中呼吸装置^[6]
• ポセイドン ダイビング システムズ – スウェーデンのダイビング機器メーカー
  • ポセイドンMkVI – レクリエーション用として世界初の完全自動閉回路リブリーザー^{[要出典]、}Cis-Lunar MK5の設計に基づいて開発され、さらに、
  • ポセイドン SE7EN。^[要出典]
• プリズム 2 – ラジアル スクラバーと海軍 MK15 ​​ユニットの高電流酸素セルを備え、アナログ ゲージで酸素レベルを読み取ることができるのが特徴。^[要出典]
• スキューバフォース
  • SF2（リブリーザー） - ベローズカウンターラングを備えたバックマウントまたはサイドマウントECCR。^[53]
• シーベ・ゴーマン – イギリスのダイビング機器メーカーおよびサルベージ請負業者
  • Siebe Gorman CDBA  – 英国海軍が使用するダイビングリブリーザーのタイプ – CDMBA、SCBA、SCMBA、UBA とも呼ばれる
  • 1999年にイギリス海軍に導入されたタイプで、バイオマリン/カールトンMK16の改良型である。^[75]

• いくつかの軍用リブリーザー（例えば、米海軍のMK-25やMK-16混合ガスリブリーザー）や、フィビアンCCS50およびCCS100リブリーザーは、オーシャニック社によって開発されました。^[要出典]
• 現在のアメリカ海軍のマーク 16 Mod 2 (爆発物処理) およびマーク 16 Mod 3 (海軍特殊戦) ユニットは、Juergensen Defense Corporation のマーク V 制御システムを使用しています。^{[引用が必要]}
• オルカECRは二酸化炭素と酸素の両方をモニタリングするCCR設計である^[76]
• メガロドン^[要出典]
• rEvo III ^[要出典]
• O ₂ ptima CM ^[要出典]

• 
  IDA-71 のケースの蓋を開けて内部を見せた状態
• 
  IDA-71マスク、DSV、呼吸ホース
• 
  ケースを開けて内部を見せたインスピレーション
• 
  リバティ閉回路リブリーザー
• 
  rEvo リブリーザー背面図、右側面

• 二酸化炭素スクラバー – 循環ガスから二酸化炭素を吸収する装置
• 脱出用呼吸器、別名脱出セット – 危険な環境から脱出するためのガスを供給する自給式呼吸器
• 一次生命維持システム、別名ポータブル生命維持システム – 宇宙服用の生命維持装置
• リブリーザー – 呼吸ガスをリサイクルする携帯型装置
• リブリーザーダイビング – 自給式呼吸ガスリサイクル装置を使用した水中ダイビング
• 自給式呼吸装置（SCBA） - 使用者が携行する呼吸ガス供給システム。（再呼吸器を含む水上専用（産業用）呼吸セット）

• 米海軍（2016 年 12 月 1 日）。米国海軍潜水マニュアル改訂版 7 SS521-AG-PRO-010 0910-LP-115-1921 （PDF）。ワシントン D.C.：米国海軍海上システム司令部。

• ウィキメディア・コモンズのダイビングリブリーザーに関連するメディア