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水中潜水の人体生理学とは、水中環境が人間の周囲圧力潜水士に及ぼす生理学的影響、および息止め潜水中と適切な呼吸ガス供給源からの周囲圧力での呼吸中の両方における水中活動への適応を指します。したがって、これは一般的にフリーダイビングまたは水中呼吸装置を使用する人間の周囲圧力潜水士に限定される生理学的影響の範囲を含みます。潜水士に影響を与える要因はいくつかあり、浸水、水への曝露、息止め持久力の限界、周囲圧力の変動、高周囲圧力での呼吸ガスの影響、呼吸装置の使用によって引き起こされる影響、感覚障害などが含まれます。これらすべてが潜水士のパフォーマンスと安全性に影響を与える可能性があります。[ 1 ]
浸水は体液バランス、循環、呼吸仕事量に影響を与えます。[ 2 ] [ 3 ]冷水にさらされると、有害な冷水ショック反応[ 4 ] [ 5 ] 、有益な潜水反射、および過剰な体温喪失を引き起こす可能性があります。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]息止め時間は、酸素貯蔵量、二酸化炭素濃度の上昇に対する反応、および溺死のリスクが高い低酸素性失神のリスクによって制限されます。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
周囲圧力の大きな変化や急激な変化は、気圧外傷として知られる損傷を引き起こす可能性があります。[ 1 ] [ 13 ]加圧下での呼吸にはいくつかの影響があります。代謝的に不活性なガスは組織に吸収され、麻酔作用やその他の望ましくない影響をもたらす可能性があり、減圧中に気泡の形成を避けるためにゆっくりと放出する必要があります。[ 14 ]代謝的に活性なガスは、その濃度に比例してより大きな影響を及ぼし、その濃度は分圧に比例し、汚染物質の場合は絶対周囲圧力に比例して増加します。[ 1 ]
呼吸仕事は、呼吸ガスの密度の増加、呼吸装置の人工物、水中での姿勢による静水圧の変化によって増加します。水中環境は感覚入力にも影響を与え、それが安全性や深度での効果的な活動能力に影響を与える可能性があります。[ 2 ]
人体が水に浸かると、循環、腎臓系、体液バランス、呼吸に影響を及ぼします。これは、水の外部静水圧が血液の内部静水圧に抵抗することによって生じます。これにより、四肢の血管外組織から胸腔に血液が移動し、 [ 2 ]浸水利尿として知られる体液の損失が、浸水直後の水分補給された被験者の血液移動を補償します。[ 3 ] [ 2 ]頭部を水から出す浸水による身体への静水圧は、陰圧呼吸を引き起こし、血液移動に寄与します。[ 3 ]
血液の移動により、呼吸器系と心臓系の負荷が増加します。一回拍出量は、浸水や周囲圧力の変化によって大きく影響を受けませんが、心拍数の低下により、特に息止め潜水時の潜水反射により、心拍出量全体が減少します。[ 2 ]直立姿勢では、静水圧による腹部の頭側への変位により肺容量が減少し、肺容量の減少により気道内の空気の流れに対する抵抗が著しく増加します。[ 3 ]肺水腫と肺血流量および圧力の増加の間には関連性があるようで、これが毛細血管の充血を引き起こします。これは、浸水または水中での高強度運動中に発生する可能性があります。 [ 2 ]胸部の周囲圧力と呼吸ガス供給圧力との間の静水圧差による負の静的肺負荷は、肺軟組織のコンプライアンスの低下を引き起こし、呼吸仕事量の増加につながる可能性があります。[ 15 ]
冷水ショック反応は、生物が突然の寒さ、特に冷水にさらされたときの生理的反応であり、薄い氷を踏み抜いて落ちるなど、非常に冷たい水に浸かることによる一般的な死因です。 [ 5 ]冷たさによる即時のショックは不随意の吸入を引き起こし、水中では溺死につながる可能性があります。冷水は血管収縮により心臓発作を引き起こすこともあります。[ 4 ]心臓は体全体に同じ量の血液を送り出すためにより多くの働きをしなければならず、心臓病患者の場合、この追加の負荷により心臓が停止する可能性があります。氷水に落ちた後の最初の1分間の衝撃を生き延びた人は、溺死しない限り少なくとも30分間は生存できます。しかし、体が「重要でない」筋肉への血流を保護的に遮断するため、10分後には浮いているなどの有用な作業を行う能力が大幅に低下します。[ 5 ]
潜水反射は、基本的な恒常性反射を凌駕する浸水に対する反応であり、すべての空気呼吸脊椎動物に見られる。[ 6 ] [ 7 ]酸素貯蔵を優先的に心臓と脳に分配することで呼吸を最適化し、長時間水中にとどまることを可能にする。アザラシ[17]、カワウソ、イルカ、マスクラット[18]などの水生哺乳類で強く現れるが、人間を含む他の哺乳類にも存在する。ペンギンなどの潜水鳥類も同様の潜水反射を持っている。[ 6 ]潜水反射は、特に顔を冷やして息を止めることで引き起こされる。[ 6 ] [ 19 ]最も顕著な影響は心血管系に現れ、末梢血管収縮、脈拍数の低下、酸素を節約するための生命維持器官への血液の再分配、脾臓に貯蔵されている赤血球の放出、そしてヒトでは心拍リズムの不規則性を示す。[ 6 ]水生哺乳類は、潜水中に酸素を節約するための生理学的適応を進化させてきたが、無呼吸、徐脈、血管収縮は、神経反応として陸生哺乳類と共通している。[ 7 ]
低体温症は、体が吸収および産生する熱よりも放散する熱が多い場合に起こる体温の低下です。[ 20 ]臨床的低体温症は、中心体温が35 °C（95 °F）を下回る場合に発生します。[ 21 ]熱損失は、冷水での水泳やダイビングの大きな制限です。[ 8 ]痛みやしびれによる指の器用さの低下は、一般的な安全性と作業能力を低下させ、結果として他の怪我のリスクを高めます。[ 8 ] [ 9 ]合理的な意思決定能力の低下は、他の危険によるリスクを高め、冷えた筋肉の筋力低下は、日常的な状況と緊急事態の両方を管理する能力にも影響します。組織温度の低下と末梢灌流の低下は、不活性ガスの溶解度と吸入および排出速度に影響を与え、それによって減圧ストレスとリスクに影響します。[ 21 ]体温は空気中よりも水中でずっと速く失われるため、屋外の気温としてはかなり妥当な水温でも、防護が不十分なダイバーでは低体温症を引き起こす可能性があるが、それが直接的な臨床的死因となることはめったにない。[ 8 ]
外耳道が冷水に長時間さらされると、外骨腫の成長を誘発する可能性がある。[ 21 ]
非凍結性寒冷障害（NFCI）は、凍結融解による損傷がない局所的な寒冷障害の一種です。組織損傷は、実際に凍結することなく低温に長時間さらされることによって引き起こされます。[ 22 ] NFCIは、微小血管内皮損傷、うっ滞、血管閉塞 によって引き起こされ、末梢神経障害を特徴とします。[ 23 ] [ 24 ] NFCIは一般的に、氷点よりわずかに高い温度にさらされている手や足に発生し、多くの場合、濡れています。[ 23 ]
ダイバーの体温状態は減圧ストレスとリスクに大きな影響を与え、安全性の観点からは、体温の快適さよりも重要です。体温が高い状態でのガス吸入は、体温が低い状態よりも速く、ガス排出も同様です。これは、主に表層組織で感知される温度知覚に対する灌流の違いによるものです。潜水のガス吸入フェーズ中に快適さを保つために体温を維持すると、比較的高い組織ガス負荷を引き起こす可能性があります。また、減圧中に体温が低下すると、冷えた組織の灌流が低下し、おそらく冷えた組織におけるガスの溶解度が高くなるため、ガスの排出が遅くなる可能性があります。[ 21 ]
空気呼吸動物の息止め潜水は、新鮮な呼吸ガス源（通常は水面の空気）に戻るまで利用可能な酸素で潜水を行う生理的能力によって制限されます。この内部酸素供給が枯渇すると、動物は循環中の二酸化炭素の蓄積によって呼吸したいという衝動が強くなり、続いて中枢神経系の低酸素症により意識を失います。これが水中で起こると、溺死します。[ 25 ]息止め潜水の深さは、硬い壁で囲まれた内部気室の容積が呼吸の圧縮ガスで満たされ、柔らかい空間が外部圧力で潰れると動物では制限されます。深く潜ることができる動物は、内部気室が大きく潰れても害を受けず、潜水中に不活性ガスを吸収しないように潜水前に積極的に息を吐き出すことがあります。[ 26 ]
息止め失神は、息止め潜水の終盤に脳低酸素症によって意識を失う状態であり、必ずしも呼吸を急ぐ必要性を感じておらず、他に明らかな医学的疾患がない場合に起こります。潜水直前の過呼吸、浮上時の圧力低下、またはこれらの組み合わせによって誘発されることがあります。被害者は、息止め潜水の経験者で、体力があり、泳ぎが強く、以前に問題が起きたことがない人であることが多いです。[ 13 ] [ 12 ] [ 11 ]
潜水中に意識を失ったり、灰色になったりしたダイバーやスイマーは、短時間のうちに救助され蘇生されない限り、通常は溺死します。 [ 27 ]フリーダイビングの意識喪失は死亡率が高く、主に40歳未満の男性に発生しますが、一般的には回避可能です。リスクを定量化することはできませんが、過呼吸のレベルに関わらず明らかに増加します。[ 10 ]
フリーダイビングのブラックアウトは、一定深度、深度からの浮上時、または深度からの浮上後の水面など、あらゆるダイビングプロファイルで発生する可能性があり、ダイビングプロファイルと意識を失う深度に応じて、いくつかの用語で表現されることがあります。浅いダイビング中のブラックアウトは、深いダイビングからの浮上中のブラックアウトとは異なり、深水ブラックアウトは深度からの浮上時の減圧によって引き起こされるのに対し、浅水ブラックアウトは過換気後の低炭酸ガス血症の結果です。[ 11 ] [ 28 ]
意識を維持できる最小の組織および静脈酸素分圧は約20 ミリメートル水銀柱 (27 mbar)です。[ 29 ]これは肺では約30 ミリメートル水銀柱 (40 mbar)に相当します。 [ 30 ]脳機能には約 46 ml/分の酸素が必要です。これは最小の動脈酸素分圧 ( 脳血流量868ml/分で水銀柱29mm（39mbar ）の圧力。 [ 29 ]
過換気は血液中の二酸化炭素を枯渇させ（低炭酸ガス血症）、呼吸性アルカローシス（pHの上昇）を引き起こし、酸素-ヘモグロビン解離曲線を左にシフトさせます。これにより静脈血酸素分圧が低下し、低酸素症が悪化します。[ 29 ]通常の換気による息止めは通常、（CO2から）90%以上の飽和度で解除され、低酸素症からは程遠い状態になります。低酸素症は呼吸駆動を引き起こしますが、高炭酸ガス性呼吸駆動ほど強くはありません。[ 31 ]これは高地医学で研究されており、低気圧のため高炭酸ガス血症を伴わずに低酸素症が発生します。[ 30 ]高炭酸ガス性呼吸駆動と低酸素性呼吸駆動のバランスには遺伝的変動があり、低酸素トレーニングによって変化させることができます。これらの変動は、予測リスクを確実に推定できないことを意味しますが、潜水前の過換気は明確なリスクを伴います。[ 10 ]
フリーダイビングにおける失神には3つの異なるメカニズムがある：[ 32 ]
持続時間誘発性低酸素症は、代謝活動によって酸素分圧が十分に低下し、意識喪失を引き起こすほど長く呼吸が停止したときに発生します。これは、酸素をより速く消費する運動や、血液中の二酸化炭素レベルを低下させ、結果として酸素ヘモグロビン親和性を高めて潜水の終わりに脳組織への酸素供給を減少させ（ボーア効果）、呼吸衝動を抑制して失神するまで呼吸を止めやすくする過換気によって加速されます。これはどの深度でも起こり得ます。[ 33 ] [ 32 ]
虚血性低酸素症は、過換気後の二酸化炭素濃度低下による脳血管収縮、または舌咽腔への空気注入（肺パッキング）による心臓への圧力上昇（これにより全身の血流が減少する可能性がある）、あるいはその両方によって脳への血流が減少することによって引き起こされます。脳が血液供給量よりも多くの酸素を消費した場合、脳酸素分圧は意識を維持するために必要なレベルを下回ることがあります。このタイプのブラックアウトは、潜水の初期に発生する可能性が高いです。[ 32 ] [ 34 ]
上昇誘発性低酸素症は、上昇時に周囲の圧力が低下することによる酸素分圧の低下によって引き起こされます。圧力のかかった深度での酸素分圧は意識を維持するのに十分かもしれませんが、それはその深度でのみであり、その上の浅い水域や水面の低圧では十分ではありません。[ 35 ] [ 32 ] [ 34 ]
浮上時の失神メカニズムは、過換気誘発性低炭酸ガス血症による失神とは異なり、必ずしも過換気に続くものではありません。[ 11 ] [ 28 ]しかし、過換気はリスクを悪化させ、両者の間に明確な境界線はありません。浅水失神は、過換気と無呼吸の後、陸上でも非常に浅い水で発生する可能性がありますが、深いフリーダイビングの浮上段階ではその影響ははるかに危険になります。浅水失神と深水失神という用語にはかなりの混乱があり、さまざまなウォータースポーツ界で、異なるものを指すために使用されたり、互換的に使用されたりしています。たとえば、浅水失神は、通常、ダイバーが浅い深度まで浮上するときに失神が発生するため、浮上時の失神を説明するために使用されています。[ 33 ] [ 35 ] [ 36 ]
最近のフリーダイバーに関する研究（2021年）では、専門的な潜水哺乳類の無呼吸潜水に特徴的な脳血行動態の変化が示されています。一部のダイバーは、潜水の終わりに静脈血量が著しく増加することも示しました。場合によっては、測定された動脈酸素飽和値は、25%という極端な値でかなりの動脈脱酸素化を示しました。潜水哺乳類と同様の心拍数の変化の大きさと変化のパターンが記録され、1分間に40拍未満の心拍数での心波形の変化は、血管コンプライアンスの低下を示唆する変化と関連していました。[ 37 ]
ダイバーに作用する周囲圧力には、大気圧と水圧（静水圧）の 2 つの要素があります。 水中で 10 メートル (33 フィート) 潜ると、周囲圧力は海面での大気圧とほぼ等しい量だけ増加します。したがって、水面から 水深 10 メートル (33 フィート) まで潜ると、ダイバーにかかる圧力は 2 倍になります。この圧力変化により、ガスで満たされた空間の体積は半分になります。ボイルの法則は、ガス空間の体積とガス内の圧力の関係を説明しています。 [ 1 ] [ 38 ]
気圧外傷は、体内または体と接触しているガス空間と周囲のガスまたは流体との間の圧力差によって引き起こされる身体組織の物理的損傷です。 [ 13 ]これは通常、ダイバーが上昇または下降するときのように、生物が周囲の圧力の大幅な変化にさらされたときに発生します。ダイビング中に気圧外傷を引き起こす圧力差は、静水圧の変化です。[ 1 ]
初期の損傷は通常、閉鎖空間内のガスの膨張による直接的な、または組織を通して静水圧的に伝達される圧力差による張力またはせん断による組織の過伸展が原因です。組織の破裂は、最初の外傷部位から局所組織または循環系へのガスの侵入によって複雑化する可能性があり、遠隔部位での循環の閉塞を引き起こしたり、その存在によって臓器の正常な機能を妨げたりする可能性があります。[ 13 ]気圧外傷は一般的に、副鼻腔または中耳への影響、減圧症（DCS）、肺過圧損傷、および外部圧迫による損傷として現れます。[ 13 ]
潜降時の気圧外傷は、潜水士と接触している閉鎖空間内のガスの体積の自由な変化が妨げられることによって組織とガス空間の間に圧力差が生じ、この圧力差による不均衡な力が組織の変形を引き起こし、細胞破裂につながる。[ 13 ]
上昇時の気圧外傷は、ダイバーと接触している閉鎖空間内のガスの体積の自由な変化が妨げられた場合にも発生します。この場合、圧力差によって周囲の組織に張力が生じ、その張力が組織の引張強度を超えます。組織の破裂に加えて、過圧によってガスが組織内に侵入し、さらに循環系を介して広範囲に広がる可能性があります。[ 13 ]この上昇時の肺気圧外傷（PBt）は、肺過膨張症候群（POIS）、肺過圧損傷（LOP）、肺破裂とも呼ばれます。結果として生じる損傷には、動脈ガス塞栓症、気胸、縦隔気腫、間質性気腫、皮下気腫などがありますが、通常はすべて同時に発生するわけではありません。[ 38 ]
水中呼吸装置で深度でガスを呼吸すると、肺には大気圧よりも高い圧力のガスが含まれます。そのため、フリーダイバーは10メートル（33 フィート）まで潜って息を吐かずに安全に浮上できます。これは、肺内のガスが大気圧で吸入されているためです。一方、 10メートルで深く息を吸い込み、息を吐かずに浮上するダイバーは、肺に大気圧の2倍の量のガスが含まれるため、生命を脅かす肺損傷を起こす可能性が非常に高くなります。[ 13 ] [ 38 ]
高圧環境の爆発的な減圧は、重度の気圧外傷を引き起こし、それに続いて重度の減圧気泡の形成やその他の関連する損傷を引き起こす可能性があります。バイフォード・ドルフィン号の事故はその一例です。[ 39 ]
圧迫性関節痛は、比較的高い圧縮速度で高い周囲圧力にさらされることによって引き起こされる関節の痛みです。膝、肩、指、背中、腰、首、肋骨の奥深くのうずくような痛みとして記録されています。痛みは突然激しく発症し、関節のざらつき感を伴うことがあります。[ 40 ]発症は通常、海水深約60メートルで起こり、症状は深度、圧縮速度、個人の感受性によって異なります。強度は深度とともに増加し、運動によって悪化することがあります。圧迫性関節痛は一般的に深海潜水、特に飽和潜水の問題であり、十分な深度ではゆっくりとした圧縮でも症状を引き起こす可能性があります。Peter B. Bennettらは、トリミックスの使用が症状を軽減できることを示しました。[ 41 ]減圧により長期的な影響なく解消します。[ 42 ]
周囲圧力での呼吸ガスの供給は潜水時間を大幅に延長できるが、この技術的解決策から生じる可能性のある他の問題もある。代謝的に不活性なガスの吸収は時間と圧力の関数として増加し、これらは溶解状態で存在することによって、窒素酔いや高圧神経症候群などの望ましくない影響をすぐに引き起こす可能性があり[ 43 ] [ 44 ] 、また減圧中に組織内で溶解から離脱する際に問題を引き起こす可能性がある[ 45 ] 。
代謝活性ガスの濃度が増加すると、他の問題も発生します。これらは、高分圧での酸素の毒性作用[ 46 ]から、過度の呼吸仕事と死腔の増加による二酸化炭素の蓄積[ 47 ]、高圧での濃度増加による呼吸ガス中の汚染物質の毒性作用の悪化[ 48 ]、恒常性を維持するための換気制御への影響[ 49 ]まで多岐にわたります。
これらの問題の一つは、呼吸ガスの不活性成分が血液に溶解し、加圧下で高濃度で他の組織に運ばれることです。そして、圧力が下がると、濃度が十分に高い場合、このガスが静脈血を含む組織内で気泡を形成し、減圧症、いわゆる「潜水病」と呼ばれる損傷を引き起こす可能性があります。この問題は、ガスが溶解したまま排出されるように十分にゆっくりと減圧すること[ 45 ]、および形成された気泡が小さく、症状を引き起こさない程度に少ないうちに除去することによって対処できます[ 50 ] 。
減圧の生理学には、生体組織におけるガスの溶解度、分圧と濃度勾配、拡散、バルク輸送、気泡力学の複雑な相互作用が関係している。[ 51 ]ガスは周囲圧力で呼吸され、その一部は血液や他の体液に溶解する。不活性ガスは、組織に溶解したガスが肺内のガスと平衡状態になるまで（ 「飽和潜水」を参照）、または周囲圧力が低下して組織に溶解した不活性ガスの濃度が平衡状態よりも高くなり、再び拡散し始めるまで、取り込まれ続ける。[ 45 ]
液体への気体の吸収は、特定の液体における特定の気体の溶解度、分圧で通常測定される気体の濃度、および温度に依存します。 [ 45 ]減圧理論の研究では、組織に溶解した気体の挙動が調査され、時間の経過に伴う圧力の変化に対してモデル化されます。[ 52 ]溶解した気体の分布は、溶媒のバルクフローがない拡散、または溶媒（血液）がダイバーの体の周りを循環し、気体が低濃度の局所領域に拡散できる灌流によって行われる場合があります。呼吸ガスの特定の分圧で十分な時間が経過すると、組織内の濃度は、溶解度、拡散速度、および灌流に応じて、安定または飽和します。呼吸ガス中の不活性ガスの濃度が組織の濃度よりも低下すると、ガスが組織から呼吸ガスに戻る傾向があります。これは脱ガスとして知られており、減圧中に周囲の圧力の低下または呼吸ガスの変化によって肺内の不活性ガスの分圧が低下するときに発生します。[ 45 ]
特定の組織内のガスの総濃度は、圧力とガスの組成の履歴に依存します。平衡状態では、酸素が組織内で代謝され、生成された二酸化炭素ははるかに溶解度が高いため、溶解ガスの総濃度は周囲圧力よりも低くなります。しかし、周囲圧力が低下すると、圧力低下の速度が拡散と灌流によってガスが除去される速度を超える可能性があり、濃度が高くなりすぎると、過飽和組織内で気泡形成が起こる段階に達する可能性があります。気泡内のガスの圧力が、周囲圧力と気泡と液体の界面からの表面張力の合計外部圧力を超えると、気泡は成長し、この成長は組織に損傷を与える可能性があります。この損傷によって引き起こされる症状は減圧症として知られています。[ 45 ]
拡散と灌流の実際の速度、および特定の組織におけるガスの溶解度は一般には知られておらず、大きく変動します。しかし、実際の状況を多かれ少なかれ近似する数学モデルが提案されており、これらのモデルは、特定の圧力曝露プロファイルに対して症状のある気泡形成が発生する可能性が高いかどうかを予測するために使用されます。[ 52 ]
ヘリウムと恐らくネオンを除いて、呼吸可能なすべてのガスは、圧力下で麻酔作用を示すが、その程度は大きく異なる。[ 43 ] [ 14 ]麻酔作用は、酩酊（アルコール中毒）や亜酸化窒素吸入 に似た状態を引き起こす。浅い潜水中に発生する可能性があるが、通常、約30メートル（100フィート）未満の深さでは顕著にならない。[ 53 ] [ 54 ]
脂溶性の高いガスほどその影響は一貫して大きく、この2つの特性がメカニズム的に関連しているという確かな証拠がある。[ 43 ]深度が増すにつれて、精神障害は危険なものになる可能性がある。ダイバーは窒素酔いの影響の一部に対処することを学ぶことができるが、耐性を身につけることは不可能である。窒素酔いはすべてのダイバーに影響を与えるが、感受性は潜水ごと、個人間で大きく異なる。[ 55 ]
窒素酔いは、浅い深度に浮上することで数分以内に完全に解消され、長期的な影響はないようです。したがって、外洋でのダイビング中に窒素酔いが発生しても、ダイバーが症状を認識し、浮上して対処できる限り、深刻な問題になることはめったにありません。知覚を変える作用があるため、窒素酔いの発生を認識するのは難しい場合があります。[ 56 ] [ 57 ]最も良性の場合、窒素酔いは不安の軽減、つまり環境に対する平穏と支配感をもたらします。これらの効果は、さまざまな濃度の亜酸化窒素と本質的に同じです。また、アルコールや大麻、ジアゼパムやアルプラゾラムなどのよく知られたベンゾジアゼピン系薬物 の効果にも似ています（ただし、それほど類似していません）。[ 58 ]このような効果は、認識されずに対処されないままの差し迫った危険を引き起こさない限り、有害ではありません。いったん安定すると、その影響は一般的に一定の深度で同じままであり、ダイバーがさらに深く潜ると悪化するだけです。[ 59 ]
麻酔の最も危険な側面は、判断力、マルチタスク能力、協調性の低下、意思決定能力と集中力の喪失です。その他の影響には、めまいや視覚または聴覚の障害が含まれます。この症候群は、ダイバー個人やその病歴または個人的な経歴に応じて、高揚感、めまい、極度の不安、抑うつ、または妄想を引き起こす可能性があります。より深刻な場合、ダイバーは過信を感じ、通常の安全なダイビング手順を無視する可能性があります。[ 60 ]反応時間の増加や認知機能のエラーの増加によって示されるように、精神活動が遅くなることは、ダイバーが事故を誤って処理するリスクを高める影響です。[ 61 ]麻酔は、寒さの不快感と震えの両方の知覚を低下させ、それによって体温の産生に影響を与え、結果として冷水中で体温がより速く低下し、進行中の問題に対する認識が低下します。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]
窒素酔いの管理は、浅い深度まで浮上するだけでよく、数分以内にその影響は消えます。[ 64 ]合併症やその他の症状が現れた場合は、浮上が常に正しい初期対応です。問題が続く場合は、潜水を中止する必要があります。他の症状で緊急の援助が必要でない限り、減圧スケジュールは引き続き実行できます。[ 65 ]
窒素酔いを避ける最も簡単な方法は、ダイバーが潜水深度を制限することです。窒素酔いは深度が増すにつれて重症化するため、浅い深度にとどまることで深刻な窒素酔いを避けることができます。ほとんどのレクリエーションダイバー認定機関は、基本ダイバーを18メートル（60フィート）までの深度までしか認定しませんが、この深度では窒素酔いは大きなリスクにはなりません。空気で30メートル（100フィート）までの認定を受けるには通常、追加のトレーニングが必要で、このトレーニングには窒素酔い、その影響、および対処法についての講義が含まれます。一部のダイバートレーニング機関は、レクリエーションダイバーが40メートル（130フィート）の深度まで潜れるようにするための専門的なトレーニングを提供しており、多くの場合、さらなる理論と、厳重な監督下での深海潜水の実践で構成されています。[ 66 ]レクリエーション深度を超える潜水訓練を行うスキューバ組織は、平均的なダイバーに深度で過度の窒素酔いを引き起こすガスを使用した潜水を禁止し、ヘリウムには麻酔作用がないため、空気中の窒素の一部または全部の代わりにヘリウムを含む他の呼吸ガス混合物（トリミックスやヘリオックスなど）の使用を強く推奨している。 [ 43 ] [ 67 ]これらのガスの使用はテクニカルダイビングの一部であり、さらなる訓練と認定が必要である。[ 68 ]商業的な水面供給潜水では、空気で通常50メートルの深度に達することがあるが、ダイバーは水面から監視され、気道はフルフェイスマスクまたはヘルメットで保護されている。[ 69 ]
検査の結果、すべてのダイバーが窒素酔いの影響を受けることがわかっていますが、影響の程度は人によって異なります。主観的な障害に対処する方法を学ぶことで、ダイバーによっては他の人よりもうまく対処できる場合もありますが、根本的な行動上の影響は残ります。[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]これらの影響は、ダイバーが酔いを感じていないと感じていても、実際には影響を受けている可能性があるため、特に危険です。[ 56 ]
高圧神経症候群（HPNS）は、ヘリウムを含む呼吸ガスを使用してダイバーが約500フィート（150メートル）より深く潜降した際に発生する神経学的および生理学的潜水障害です。経験する影響とその重症度は、潜降速度、深度、およびヘリウムの割合によって異なります。[ 44 ]
HPNSの症状には、振戦、ミオクローヌス性痙攣、眠気、脳波の変化[ 73 ] 、視覚障害、吐き気、めまい、精神機能の低下[ 44 ]などがある。[ 74 ] HPNSには2つの要素があり、1つは圧縮速度によるもので、もう1つは絶対圧力によるものである。圧縮の影響は、毎分数メートルを超える速度で500フィート（150メートル）より下に潜降すると発生する可能性があるが、圧力が安定すると数時間以内に減少する。深度の影響は、 1,000フィート（300メートル）を超える深度で顕著になり、その深度での滞在時間に関係なく残る[ 44 ] 。ダイバーのHPNSに対する感受性は個人によって大きく異なるが、同じダイバーによる異なる潜水間ではほとんど変化がない[ 44 ] 。
HPNSを完全に予防することはできない可能性が高いが、症状の発現を遅らせたり変化させたりする効果的な方法がある。[ 44 ] [ 75 ]圧縮速度を遅くしたり、圧縮に停止を追加したりすることで、パフォーマンスの初期低下を大幅に防ぐことができることがわかっている[ 44 ] [ 76 ]。また、ヘリウムと酸素の混合ガスに窒素や水素などの他のガスを含めると、 神経学的影響が抑制される[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] 。
人間の生理機能は、海面付近の大気圧条件に適応するように進化している。大気圧が著しく高い場合、ガスの種類や分圧によって毒性作用が変化する可能性があり、呼吸ガス中の汚染物質の毒性作用は、その濃度に依存し、濃度は分圧に比例するため、深度にも比例する。[ 80 ] [ 81 ]
酸素分圧の上昇を吸入すると、体組織に酸素が過剰になる高酸素症を引き起こします。身体への影響は、曝露の種類によって異なります。中枢神経系の毒性は、大気圧よりも高い酸素分圧に短時間曝露することで生じます。肺毒性は、高圧酸素療法中に酸素濃度の上昇に長時間曝露することで生じる可能性があります。症状には、見当識障害、呼吸困難、近視などの視覚の変化が含まれる場合があります。正常値を超える酸素分圧に長時間曝露したり、非常に高い分圧に短時間曝露したりすると、細胞膜の酸化損傷、肺胞の虚脱、網膜剥離、発作を引き起こす可能性があります。酸素毒性は、酸素濃度の上昇への曝露を減らすことで管理されます。研究によると、長期的には、ほとんどの種類の酸素毒性から確実に回復できることが示されています。[ 82 ]
酸素分圧が通常より高い状態で呼吸する分野、例えば圧縮呼吸ガスを使用した水中潜水などでは、高酸素症の影響を回避するためのプロトコルが存在する。これらのプロトコルにより、酸素中毒による発作はますます稀になっている。[ 83 ]
中枢神経系の酸素中毒は、視覚の変化（特に視野狭窄）、耳鳴り（耳鳴症）、吐き気、けいれん（特に顔面）、行動の変化（易怒性、不安、混乱）、めまいなどの症状として現れます。これに続いて、2つの段階からなる強直間代発作が起こることがあります。数秒間の激しい筋肉の収縮（強直期）に続き、筋肉の弛緩と収縮が交互に起こる急速な痙攣によってけいれん性の痙攣（間代期）が起こります。発作は意識不明の状態（発作後状態）で終わります。[ 84 ] [ 46 ]発作の開始は、呼吸ガス中の酸素分圧と曝露時間に依存します。しかし、発作開始前の曝露時間は予測不可能であり、テストでは個人間および同じ個人でも日によって大きなばらつきがあることが示されています。[ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]さらに、水中浸漬、寒冷への曝露、運動などの多くの外的要因は、中枢神経系の症状の発現までの時間を短縮します。[ 87 ]耐性の低下は、二酸化炭素の保持と密接に関連しています。[ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]
肺毒性の症状は、肺につながる気道で始まり、肺に広がる炎症によって引き起こされます。[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]これは、吸入時の軽いむず痒さとして始まり、頻繁な咳へと進行します。[ 91 ]酸素分圧の上昇した空気を吸い続けると、吸入時の軽い灼熱感とともに、制御不能な咳と時折の息切れが経験されます。[ 91 ]一般的に、肺が保持できる空気の量（肺活量）が減少し、呼気機能と肺の弾力性に変化が生じます。[ 93 ] [ 94 ] 0.5 bar (50 kPa)を超える酸素への曝露が断続的であれば、肺が回復し、毒性の発症が遅れます。[ 95 ]
ダイバーの通常の呼吸では、肺胞換気低下と不十分な二酸化炭素排出（高炭酸ガス血症）が生じます。[ 1 ]米国海軍実験潜水部隊のEH Lanphier による実験的研究は、次のことを示しています。[ 1 ]
ダイバーがシュノーケル、フルフェイスダイビングマスク、ダイビングヘルメットなどの機械的なデッドスペースのある装置に息を吐き出し、その後デッドスペースから息を吸い込むと、二酸化炭素は完全に排出されない。 [ 47 ]
閉鎖回路または半閉鎖回路リブリーザー潜水では、呼気中の二酸化炭素は呼吸システムから除去する必要があり、通常はソーダ石灰などのCO2に対する親和性の高い固体化学物質を含むスクラバーによって除去されます。[ 89 ]システムから除去されない場合、吸入濃度の上昇を引き起こし、これはスクラバーの突破として知られています。ダイバーがより高いレベルの運動を行うと、代謝活動の上昇により、より多くの二酸化炭素が生成されます。呼吸ガスの密度は深度で高くなるため、吸気と呼気に必要な労力（呼吸仕事）が増加し、呼吸がより困難で非効率的になります。[ 1 ]ガス密度が高いと、肺内のガスの混合効率も低下し、生理学的死腔が実質的に増加します。[ 47 ]呼吸仕事は、利用可能なすべてのエネルギーを呼吸に費やさなければならない点に達することがあります。この点を超えると、二酸化炭素は生成される速度で排出されなくなります。[ 15 ]
ダイバーは意図的に低換気を行うことがあります。これは「スキップブリージング」として知られています。スキップブリージングは、オープンサーキットスキューバを使用する際に呼吸ガスを節約するための議論のあるテクニックで、吸気と呼気の間に短時間息を止めたり保持したりすること（つまり、呼吸を「スキップ」すること）から成ります。これにより、呼吸ガス中の利用可能な酸素がより多く消費されますが、肺胞ガス中の二酸化炭素濃度が上昇し、循環からの排出が遅くなります。[ 101 ] スキップブリージングは、特にリブリーザーでは逆効果です。リブリーザーでは、呼吸によってガスが「ループ」内を循環し、二酸化炭素が除去されます。呼気ガスはリサイクルされるため、スキップブリージングは酸素消費量を減らしません。[ 102 ]
初期の高炭酸ガス血症の症状と兆候には、皮膚の紅潮、脈拍の亢進、頻呼吸、呼吸困難、筋肉のけいれん、神経活動の低下、頭痛、錯乱、嗜眠、心拍出量の増加、動脈血圧の上昇、不整脈を起こしやすい傾向などがあります。[ 103 ] [ 104 ]重度の高炭酸ガス血症では、症状は見当識障害、パニック、過換気、けいれん、意識不明、そして最終的には死へと進行します。[ 105 ] [ 106 ]
高炭酸ガス血症は、中枢神経系の酸素中毒性痙攣のリスクを高める要因とも考えられている。[ 15 ]
汚染物質の毒性は一般的に濃度と曝露量（投与量）の関数であり、したがってその影響は周囲圧力とともに増大する。その結果、高圧呼吸ガスは、通常の地表圧力での使用と比較して、毒性汚染物質の許容限度を比例的に低く設定する必要がある。許容濃度は、影響が累積的であるかどうか、および許容長期曝露の閾値があるかどうかによっても影響を受ける。[ 80 ] [ 81 ]
水中潜水で問題となる呼吸ガス汚染物質には、圧縮プロセスによって混入する可能性のある二酸化炭素、一酸化炭素、揮発性炭化水素、および主にオフショア石油産業で問題となる硫化水素などがある。 [ 107 ] [ 48 ]
深度（一般的に約65m以下 ）での酸素中毒を避けるために選択された呼吸ガスは、表面気圧または浅い深度では低酸素状態になる可能性がある。このような混合ガスで浮上中に意識を失う前に生理的な警告がない可能性がある。[ 108 ]
肺の内部と呼吸ガス供給部との間の静水圧差、周囲圧力による呼吸ガス密度の増加、および呼吸速度の増加による流れ抵抗の増加はすべて、呼吸仕事量の増加と呼吸筋の疲労を引き起こす可能性があります。[ 2 ] 呼吸仕事量の増加は、二酸化炭素に対する耐性の増加によって部分的に補償される可能性があり、最終的には呼吸性アシドーシスにつながる可能性があります。水中呼吸装置の呼吸仕事量に影響を与える要因には、ガスの密度と粘度、流量、開弁圧力（需要弁を開くのに必要な圧力差）、および排気弁にかかる背圧が含まれます。[ 109 ]
供給されるガスと肺の周囲圧力との間のわずかな圧力変動は許容されます。これは、水中でのダイバーのトリム、デマンドバルブを操作するダイヤフラムの位置、リブリーザー内のカウンターラングの位置、排気バルブのクラッキング圧力と流量抵抗、または排気バルブを通して呼吸装置に汚染水が漏れるリスクを軽減することを目的としたフルフェイスマスクまたはヘルメット内の意図的な過圧によって発生する可能性があります。供給される圧力差の一貫した変動は、装置の呼吸仕事に影響を与えません。グラフ全体が上下にシフトするだけで、囲まれた領域は変化しません。しかし、吸気と呼気に必要な努力は通常とは明らかに異なり、過度の場合は呼吸が困難または不可能になる可能性があります。胸部の周囲圧力が口での呼吸ガス供給圧力よりも高い負の静的肺負荷は、肺軟部組織のコンプライアンスの低下により呼吸仕事を増加させる可能性があります。フリーフローシステムは、制御された排気流を可能にするために、頭部に対して本質的に正圧で動作しますが、直立したダイバーの肺には必ずしもそうではありません。シュノーケル呼吸は、泳者の肺が少なくとも部分的に水面下にあるため、本質的に負圧呼吸です。[ 15 ]
陰圧呼吸は肺胞内の血液とガスの圧力差を増大させるため、潜水中の肺水腫のリスク上昇と関連があるようです。[ 110 ]この効果は運動中に顕著になります。同じ効果により、リブリーザーダイバーの副鼻腔うっ血が増加する可能性があります。[ 111 ]
生理学において、死腔とは、気道内に留まるか、灌流されていない、または灌流が不十分な肺胞に到達するため、ガス交換に関与しない吸入空気量のことです。言い換えれば、一回の呼吸で吸入される空気のすべてが酸素と二酸化炭素の交換に利用できるわけではありません。哺乳類は肺で呼吸し、気道内に留まる吸入空気の一部はガス交換が行われないため無駄になります。人間の場合、安静時の呼吸の約3分の1では、酸素と二酸化炭素のレベルに変化がありません。[ 112 ]
呼吸器内のデッドスペースとは、呼吸ガスが使用者の吸気と呼気の両方向を流れる必要がある装置内の空間であり、同じ量の使用可能な空気または呼吸ガスを得るために必要な呼吸努力が増加し、浅い呼吸による二酸化炭素の蓄積のリスクがある。これは事実上、生理学的デッドスペースの外部拡張である。[ 112 ]
機械的なデッドスペースは、以下のような設計上の工夫によって低減できます。
水中では、水を通過する光が距離とともに急速に減衰するため、自然光のレベルが低くなり、物が見えにくくなります。また、物体と観察者の間の光の散乱によってぼやけ、コントラストも低下します。これらの効果は、光の波長、水の色、濁度によって異なります。脊椎動物の目は通常、水中視覚または空気視覚に最適化されており、人間の目もその例です。空気に最適化された目の視力は、空気と水が直接接触すると、空気と水の屈折率の違いによって著しく悪影響を受けます。角膜と水の間に空気層を設けることでこれを補うことができますが、スケールと距離の歪みという副作用があります。人工照明は、近距離の照明を改善するのに効果的です。[ 115 ]
立体視力、つまり異なる物体の相対的な距離を判断する能力は、水中では著しく低下し、これは視野の影響を受けます。ヘルメットの小さなビューポートによって視野が狭くなると、立体視力が大幅に低下し、それに伴って手と目の協調性も失われます。[ 115 ]
澄んだ水中でのごく近距離では、マスクの平面レンズによる屈折による拡大のため、距離は過小評価されるが、腕の届く範囲を超える遠距離では、濁度の影響を受けて距離は過大評価される傾向がある。水中では、相対的および絶対的な奥行き知覚の両方が低下する。コントラストの低下により過大評価が生じ、拡大効果により近距離では過小評価が生じる。[ 115 ]
ダイバーは、これらの歪みを補正することを学ぶことで、これらの影響にかなり適応することができる。[ 115 ]
ダイバーのマスクやヘルメットのフェイスプレートの光学的歪み効果により、頭を動かすと静止している物体が動いているように見える。[ 116 ]
水は空気とは異なる音響特性を持っています。水中音源からの音は、音響特性が似ているため、水と接触している体組織を比較的自由に伝わります。頭部が水にさらされると、音の大部分は中耳や鼓膜とは独立して蝸牛に到達しますが、一部は中耳を介して伝達されます。[ 117 ]
骨伝導は、頭部が水に接触しているとき（ヘルメットの中ではないとき）の水中聴覚において重要な役割を果たしますが、[ 117 ] [ 118 ]ダイバーの耳が濡れている場合、水中での人間の聴覚は空気中よりも感度が低くなります。[ 117 ]
音は水中では空気中よりも約4.5倍速く伝わり、[ 117 ] 体組織内でも同様に速く伝わるため、音が左右の内耳に到達する間隔は空気中よりもはるかに短くなり、脳はその間隔を区別しにくくなる。これが音源の方向の特定につながる。[ 119 ]ある程度の音源定位は可能だが、困難である。[ 117 ]
中耳を迂回すると、耳の周波数感度にも影響します。[ 117 ]音は界面を通過する際に密度や弾性の変化（音響インピーダンスの不一致）に比例して反射されるため、硬いヘルメットで頭を覆うと、水中で発生する音が大幅に減衰する可能性があります。 [ 120 ]内部の遮音材は、騒音レベルをさらに低減する可能性があります。[ 117 ]
水中での周波数感度も空気中とは大きく異なり、水中では聴覚閾値が常に高いものの、大きく偏っている。[ 117 ]湿性伝導の周波数感度に基づいて騒音の危険性を評価するための水中騒音重み付けスケールが利用可能である。[ 117 ]
ダイバーの難聴はよく知られた問題であり、多くの要因があり、その1つが騒音への曝露です。[ 117 ]オープンサーキットダイバーは、吸気時にレギュレーターを通る空気の流れと呼気時に気泡音によって高いレベルの呼吸音を発生させます。[ 117 ]主な騒音源は排気気泡であり、95 dB(A)を超えることがあります。音声通信とフリーフロー除湿は、通信が聞き取れるよう に背景音より約15 dB高い必要があるため、これらのレベルを100 dB(A)以上に押し上げます。[ 117 ]フリーフローヘルメットの騒音レベルは、一般的にデマンドシステムよりも高く、除湿騒音レベルと同程度です。[ 117 ]リブリーザーとリクレームシステムは、ほとんどの場合気泡音がないため、はるかに静かです。ヘッドギアの種類は、伝送がウェットかドライかによって、騒音感度と騒音ハザードに影響します。[ 117 ]水中での人間の聴覚は、空気中よりも耳が濡れていると感度が低く、ネオプレンフードは大幅な減衰を提供します。ヘルメットを装着しているときの感度は、呼吸ガスやチャンバー内の雰囲気の組成や圧力によって聴覚感度が大きく影響を受けないため、地表の空気中と似ています。[ 117 ]
ダイバーの触覚知覚は、環境保護スーツと低温によって損なわれる可能性がある。不安定性、器材、中性浮力、そして水の慣性効果と粘性効果による動きへの抵抗が組み合わさって、ダイバーの動きを阻害する。寒さは感覚機能と運動機能の低下を引き起こし、認知活動を妨げ、混乱させる。大きな力や精密な力を発揮する能力も低下する。[ 121 ]： Ch.5D
平衡感覚とバランスは、前庭機能と、視覚、感覚器官、皮膚感覚、運動感覚、そして時には聴覚からの二次的な入力に依存しており、これらの情報は中枢神経系によって処理され、平衡感覚をもたらします。水中では、これらの入力の一部が欠如または減少する可能性があり、残りの手がかりがより重要になります。入力が矛盾すると、めまいや方向感覚の喪失を引き起こす可能性があります。このような状況下では、前庭感覚は、迅速かつ複雑で正確な動きに不可欠であると考えられています。[ 121 ]： Ch.5C
運動感覚、固有受容感覚、および器官感覚は、ダイバーが自身の位置と動きを認識するための感覚フィードバックの主要な部分であり、前庭感覚および視覚入力と連携して、ダイバーが水中での身体的な平衡とバランスを効果的に維持することを可能にする。[ 121 ]： Ch.5D
中性浮力の水中では、運動感覚、固有受容感覚、および器官感覚によって受け取る位置の手がかりは減少するか、または消失する。この効果は、ダイバースーツやその他の装備によって悪化する可能性がある。[ 121 ]： Ch.5D
味覚と嗅覚は、水中でのダイバーにとってそれほど重要ではないが、飽和潜水を行うダイバーにとっては、居住チャンバー内ではより重要となる。長時間加圧状態に置かれると、味覚と嗅覚の閾値がわずかに低下するという証拠がある。[ 121 ]： Ch.5D
陸生系統から海に戻ってきた空気呼吸をする海洋脊椎動物は、ウミヘビ、ウミガメ、ウミイグアナ、イリエワニ、ペンギン、鰭脚類、クジラ類、ラッコ、マナティー、ジュゴンなど、多様なグループです。ほとんどの潜水脊椎動物は、比較的浅い場所で短時間潜水します。ウミヘビ、ワニ、ウミイグアナは沿岸水域でのみ潜水し、10メートルより深く潜ることはめったにありませんが、これらのグループはどちらも、より深く、より長く潜水することができます。コウテイペンギンは、 400～500メートルの深さまで4～5分間定期的に潜水し、8～12分間潜水することが多く、最大で約22分間の持久力があります。ゾウアザラシは2～8ヶ月間海に滞在し、継続的に潜水し、時間の90%を水中で過ごし、1回の潜水平均は20分で、潜水間の水面滞在時間は3分未満です。最大潜水時間は約2時間で、通常は300～600mの深さで餌を食べますが、1600mを超える深さまで潜ることもあります。アカボウクジラは、 835～1070mの深さで餌を求めて定期的に潜水し、約50分間潜水していることがわかっています。記録されている最大深度は1888m 、最大潜水時間は85分です。[ 122 ]
潜水して餌を摂る空気呼吸をする海洋脊椎動物は、深海での圧力の影響と餌を見つけて捕獲する必要性に対処しなければなりません。潜水への適応は、これら 2 つの要件に関連しています。圧力への適応は、ガスで満たされた空洞への圧力の機械的影響、圧力下でのガスの溶解度の変化、および圧力が代謝に直接及ぼす可能性のある影響に対処する必要があります。一方、息止め能力への適応には、代謝、灌流、二酸化炭素耐性、および酸素貯蔵能力の変更が含まれます。[ 122 ]
ほとんどの海洋哺乳類は通常、好気性潜水限界内で潜水します。これは、水面または水面付近での回復期間を最小限に抑え、水中で過ごす合計時間を長くするためです。しかし、一部のクジラ類を含むいくつかの種は、嫌気性代謝を必要とする期間にわたって定期的に潜水し、その結果、大きな酸素負債が発生し、潜水の間に長い回復期間が必要になります。[ 123 ]
潜水する脊椎動物は、体内の組織に蓄えられる酸素の量を増やしています。この酸素貯蔵は、肺の空気中の酸素、血液中のヘモグロビンに蓄えられた酸素、筋肉組織中のミオグロビンに蓄えられた酸素の3つの成分から構成されています。潜水する脊椎動物の筋肉と血液は、陸生動物よりもヘモグロビンとミオグロビンの濃度が高くなっています。潜水する脊椎動物の運動筋におけるミオグロビン濃度は、陸生の近縁種よりも最大30倍も高くなっています。ヘモグロビンは、陸生動物と比較して、血液量が相対的に多いことと、血液中の赤血球の割合が高いことの両方によって増加しています。最も高い値は、最も深く長く潜水する哺乳類に見られます。血液量は一般的に体重に比例して大きく、血液中のヘモグロビン含有量は、脾臓に蓄えられた赤血球から潜水中に増加することができます。[ 122 ]
体の大きさは潜水能力に影響を与える要因です。体質量が大きいほど代謝率は相対的に低くなりますが、酸素貯蔵量は体質量に正比例するため、他の条件が同じであれば、大型の動物はより長く潜水できるはずです。泳ぎの効率も潜水能力に影響します。抵抗が少なく推進効率が高いほど、同じ潜水に必要なエネルギーが少なくなります。バーストとグライドの移動もエネルギー消費を最小限に抑えるためによく用いられ、上昇または下降の一部を推進するために正または負の浮力を利用する場合があります。[ 122 ]
ダイビングが人体に及ぼす影響、ダイビング活動中に発生する可能性のある合理的に予測可能な傷害のメカニズム、およびそのような傷害が発生した場合に必要な対応を理解するには、解剖学と生理学の基礎知識が必要です。ダイビングの生理学はプロのダイバーの入門レベルのトレーニングの一部ですが、レクリエーションダイバーの場合は、認定機関によっては特定の認定に必要な最低限の知識しか提供しないため、異なる場合があります。トレーニング提供者と認定機関によって範囲と詳細レベルは異なる場合があり、通常は高校レベルの詳細度です。一般的に必要とされるサブトピックの一部を以下に示します。[ 124 ]
潜水が人体に及ぼす影響と潜水傷害のメカニズムを適切に理解するために必要な基礎生理学の側面。[ 124 ]
商業ダイバーおよび一部のレクリエーションダイバーの認定に適した応急処置技術を十分に理解するために必要な基本的な生理学の側面。（ほとんど同じシステムですが、応急処置に必要なより実践的な詳細があります）[ 124 ]
に二酸化炭素が徐々に蓄積する可能性がある。
