リブリーザーダイビング

リブリーザーダイビングとは、水中呼吸装置の一種であるダイビングリブリーザーを使用して行う水中ダイビングのことです。リブリーザーは、ダイバーが吐き出した呼吸ガスを、使用した酸素を補充し、代謝産物である二酸化炭素を除去した後、再循環させる装置です。リブリーザーダイビングは、レクリエーションダイバー、軍事ダイバー、科学ダイバーによって、オープンサーキットスキューバよりも利点があり、水面からの呼吸ガスの供給が現実的でない用途で行われています。リブリーザーダイビングの主な利点は、ガスの持続時間が長いこと、騒音レベルが低いこと、気泡が発生しないことです。^[¹^]

リブリーザーは一般的にスキューバダイビングに使用されますが、水面供給式潜水の緊急脱出システムにも時折使用されます。深海ヘリオックス潜水に使用されるガス回収システムは、飽和潜水用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、ガスリサイクル装置はダイバーが携行しません。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ためのリブリーザー技術が搭載されていますが、この記事では、ダイバーが携行するリブリーザーを使用した大気圧潜水の手順について説明します。^[²^]^[³^]

リブリーザーは一般的にオープンサーキットスキューバよりも操作が複雑で、故障の可能性のある箇所も多いため、安全に利用するには、より高いレベルのスキル、注意、状況認識が必要となります。これは通常、システムの理解、入念なメンテナンス、操作と故障復旧の実践的なスキルの習得によって得られます。耐故障設計により、リブリーザーが使用者を直ちに危険にさらすような故障を起こす可能性が低くなり、ダイバーの作業負荷が軽減されるため、オペレーターエラーのリスクも低下する可能性があります。^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

コンセプト

リブリーザーダイビングは、水中環境で周囲圧力の呼吸ガス供給にダイビングリブリーザーを使用する水中ダイビングのモードです。 ^[⁶^]

開回路との比較

基本原則

浅い深度では、開放回路式呼吸装置を使用するダイバーは通常、吸い込んだ空気中の酸素の約4分の1、つまり吸入量の約4〜5%しか使用しません。残りの酸素は窒素と二酸化炭素とともに吐き出され、これは吸入量の約95%に相当します。ダイバーが深く潜るにつれて、ほぼ同じ量の酸素が使用されますが、これは吸入ガスのごく一部に過ぎません。酸素のごく一部しか消費されず、不活性ガスはほとんど消費されないため、開放回路式スキューバ器材からの吐息は、潜在的に有用なガス量の少なくとも95%を無駄にすることになり、これは呼吸ガス供給から補充する必要があります。^{[ 7 ]}^{[ 1 ]}

リブリーザーは、呼気の大部分を再利用のために保持し、周囲にすぐには放出しません。^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}不活性ガスと未使用の酸素は再利用のために保持され、リブリーザーは消費された酸素を補充するためにガスを追加し、二酸化炭素を除去します。^{[ 8 ]}このように、リブリーザー内で再循環されるガスは呼吸可能であり、生命を維持するため、ダイバーは開放回路システムに必要なガスのほんの一部だけを携行すればよいのです。節約は周囲の圧力に比例するため、より深い潜水ほど大きくなり、特にヘリウムを含む高価な混合ガスを不活性ガス希釈剤として使用する場合に顕著です。リブリーザーはまた、潜水深度が増加すると圧縮を補償するためにガスを追加し、深度が減少すると過膨張を防ぐためにガスを排出します。^{[ 7 ]}^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

利点

効率面での利点

リブリーザーがオープンサーキット呼吸器よりも優れている主な利点は、ガスの経済的な使用です。オープンサーキットスキューバでは、ダイバーが息を吐くと、呼吸した空気のすべてが周囲の水中に排出されます。圧縮空気で満たされたシリンダーを備えたオープンサーキットスキューバシステムから吸い込んだ呼吸には、約21% ^{[ 11 ]}の酸素が含まれています。その呼吸を周囲の環境に吐き出すと、ダイバーが大気圧のときに酸素濃度は15～16%の範囲になります。^{[ 11 ]}これにより、使用可能な酸素の使用量は約25%となり、残りの75%は失われます。呼吸ガスの残りの79%（主に窒素）は不活性であるため、オープンサーキットスキューバのダイバーはシリンダーの内容物の約5%しか使用しません。^{[ 1 ]}

水深が深くなると、リブリーザーのこの利点はさらに顕著になります。ダイバーの代謝率は周囲の圧力（つまり水深）に依存しないため、酸素消費率は水深によって変化しません。二酸化炭素の生成量も代謝率に依存するため変化しません。これは、吸入ガスの密度が圧力とともに増加し、呼吸量がほぼ一定であるため、消費ガスの量が水深とともに増加するオープンサーキットとは大きく異なります。^{[ 1 ]}

実現可能性の利点

開放回路式スキューバ器材を使用した非常に長いまたは深い潜水は、ダイバーが携行できる潜水シリンダーの数と重量に制限があるため、実現不可能な場合があります。リブリーザーのガス消費の経済性は、呼吸する混合ガスにヘリウムなどの高価なガスが含まれている場合にも役立ちます。^{[ 6 ]}一定深度での通常の使用では、酸素のみが消費されます。不活性ガスの少量が、主に浮上時に膨張してガスが排出されることにより、1回の潜水中に失われます。たとえば、閉鎖回路式リブリーザーのダイバーは、理論的には、潜水の全深度に達した後、希釈ガスをそれ以上消費する必要はありません。浮上時には希釈ガスは追加されませんが、ループ内のガスの大部分は膨張して排出されるときに失われます。したがって、非常に少量のトリミックスで多くの潜水が可能です。3リットル（公称容量 19立方フィート）の希釈ガスシリンダーで、 40メートル（130フィート）の潜水を8回行うことができます。^[¹^]

その他の利点

上昇時を除き、閉鎖回路式リブリーザーは通常の動作中に気泡を発生させず、開放回路式スキューバに比べて気泡音もガス音もはるかに少ない。[ ^{11 ]これ}により、軍事ダイバーは身を隠すことができ、海洋生物学や水中写真撮影に従事するダイバーは海洋生物を驚かせることなく、より近づくことができる。^{[ 12 ]}
気泡がないことで、沈没船の閉鎖されたエリアに潜水士がゆっくりと空気を満たさずに入ることができ、錆びを加速させることを防げる。また、天井に気泡によって剥がれ落ちて視界を低下させる可能性のある緩い物質がある場合、洞窟潜水においても利点となる。^{[ 13 ]}
完全閉鎖回路リブリーザーは、呼吸混合ガス中の不活性ガスの割合を最適化するために使用でき、特定のほぼ一定の比較的高い酸素分圧を維持することによって、ダイバーの減圧要求を最小限に抑えることができます。 $P_{O_{2}}$ ）あらゆる深度において。^{[ 14 ]}
リブリーザーループ内の呼吸ガスは、オープンサーキット機器の乾燥した冷たいガスよりも暖かく湿っているため、長時間の潜水でも呼吸が楽になり、ダイバーの脱水や冷えを軽減します。^{[ 15 ]}^{[ 14 ]}
多くのリブリーザーには酸素センサーのシステムがあり、ダイバーまたは制御回路が酸素分圧を調整できます。これは、より深い潜水の終わりにダイバーが減圧中に酸素分圧を上げることができ、減圧時間を短縮できるため、劇的な利点をもたらします。酸素分圧が有毒レベルに設定されないように注意する必要があります。研究によると、酸素分圧が1.6バールの場合、長時間曝露すると急性中毒症状を引き起こす可能性があります。^{[ 16 ]}
潜水中の質量損失は、使用するガスの量が大幅に少なくなるため減少し、一定深度での浮力は潜水中にあまり変化せず、ガス消費を補うために必要なバラスト重量も少なくて済みます。^{[ 14 ]}

デメリット

オープンサーキットスキューバと比較すると、リブリーザーには、コスト、操作とメンテナンスの複雑さ、故障に至るより重大な経路など、いくつかの欠点があります。リブリーザーが故障すると、生命を維持するには酸素が少なすぎる、痙攣を引き起こす可能性があるほど酸素が多すぎる、または二酸化炭素が危険なレベルまで蓄積する可能性があるガス混合物を供給する可能性があります。一部のリブリーザー設計者は、電子機器、センサー、および警報システムでシステムを監視することによってこれらの問題を解決しようとしています。これらは高価であり、故障、不適切な構成、および誤用に対して脆弱です。^{[ 17 ]}

酸素再呼吸器（単純な閉鎖回路）は、約6mの浅い深度範囲に限定されており、それを超えると急性酸素中毒のリスクが非常に急速に許容できないレベルまで上昇します。^[⁶^]
半閉鎖式再呼吸器は閉鎖式よりも効率が悪く、開放式スキューバ器材や酸素再呼吸器よりも機械的に複雑である。^{[ 6 ]}
閉回路式再呼吸器はさらに機械的に複雑で、一般的に電子計測器と制御システムを使用して安全な呼吸ガス混合物を監視および維持します。そのため、製造コストが高く、保守とテストがより複雑になり、回路が濡れると影響を受けやすくなります。^{[ 6 ]}
リブリーザーの複雑さによっては、オープンサーキットスキューバよりも故障モードが多く、これらの故障モードのいくつかは安全上重要であり、技術的な介入なしにはダイバーが容易に認識できない。リブリーザーの大きな欠点は、故障によって呼吸用のガスは引き続き供給される可能性があるが、供給される混合ガスが意識を維持できない可能性があり、それが使用者には明らかにならない可能性があることである。オープンサーキットでは、この種の故障はダイバーが不適切なガスを選択した場合にのみ発生し、最も一般的なオープンサーキットの故障であるガス供給の不足はすぐに明らかになり、代替供給源への変更などの是正措置が直ちに講じられる。^{[ 6 ]}

リブリーザー潜水の緊急脱出要件では、リブリーザーが完全に故障した場合にダイバーが必要な減圧停止を完了できるように、オープンサーキットダイバーとほぼ同じ量のシリンダーを携行する必要がある場合がある。 ^[¹⁸^]一部のリブリーザーダイバーは、安全な浮上のためにオープンサーキット呼吸に必要な緊急脱出用シリンダーを携行せず、リブリーザーに頼ることを選択する。これは、回復不能なリブリーザーの故障は非常に起こりにくいと考えているためである。この方法はアルピニズムまたはアルピニスト潜水として知られており、リブリーザーが故障した場合の死亡リスクが極めて高いと認識されているため、一般的には推奨されていない。^[¹⁹^]

その他の相違点

リブリーザーダイビングとオープンサーキットスキューバダイビングの大きな違いは、中性浮力の精密な制御にあります。オープンサーキットスキューバダイバーが息を吸い込むと、シリンダー内の高圧ガスがレギュレーターによって減圧され、シリンダー内よりもはるかに大きな容積で肺に入ります。つまり、ダイバーは息を吸うたびにわずかに上昇し、息を吐くたびにわずかに沈む傾向があります。リブリーザーダイバーの場合は、肺とカウンターラングの間でほぼ一定量のガスが循環しているため、このようなことは起こりません。これは特に利点でも欠点でもありませんが、この違いに慣れるにはある程度の練習が必要です。^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

関数

リブリーザーは、呼気から二酸化炭素を除去し、使用した酸素を補充し、ダイバーが吸入できるように周囲圧力で再生ガスを供給することで機能します。^{[ 1 ]}

スクラバーの耐久性

リブリーザーダイビングでは、スクラバーの典型的な有効持続時間は、スクラバーの種類とサイズ、吸収特性、周囲の温度と圧力、リブリーザーの動作メカニズム、ダイバーによって生成される二酸化炭素の量（主にダイバーの代謝作業率に依存する）に応じて、30分から数時間の呼吸となる。^{[ 15 ]}

ミックスをコントロールする

リブリーザーの基本的なニーズは、酸素分圧を維持することです（ $P_{O_{2}}$ 混合気中の酸素濃度が低すぎると（低酸素症を引き起こす）、高すぎると（酸素中毒を引き起こす）なります。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濃度が高いことによって引き起こされます。十分な酸素が供給されない場合、ループ内の酸素濃度が意識を維持するには低くなり、最終的には生命を維持するには低くなりすぎます。その結果、深刻な低酸素症が発生し、ほとんどまたは全く警告なしに突然意識を失います。このため、低酸素症はリブリーザーダイバーにとって致命的な危険となります。^{[ 1 ]}

呼吸ループ内の酸素分圧範囲を制御する方法は、再呼吸器の種類によって異なります。

酸素リブリーザーでは、ループが完全に洗浄されると、混合気は実質的に酸素100%で静止状態となり、分圧は深度のみに依存します。初期の酸素リブリーザーの中には、酸素ボンベの容量が少なくなるたびに、ダイバーが手動でバルブを開閉してカウンターラングに酸素を補充しなければならないものもありました。また、流量制限バルブによって少量の酸素が連続的に供給されるものもありますが、潜降時や消費量が供給量を上回る場合に備え、手動バイパスバルブも備えています。より高度な酸素リブリーザーでは、カウンターラング内の圧力によって酸素流量が制御され、バッグが空になり内部圧力が周囲圧力を下回ると、デマンドバルブによってガスが追加されます。

半閉鎖式リブリーザーでは、ループ混合は複数の要因の組み合わせによって決まります。

酸素添加速度は、ガス添加システムの種類とその設定、および使用するガス混合物によって制御されます。酸素濃度はガス混合物によって制限され、低くすることはできますが、高くすることはできません。
作業速度、ひいては酸素消費速度が、酸素枯渇速度を制御し、結果として生じる酸素濃度を決定する。
水深は、通常、周囲の圧力と酸素濃度に比例して分圧を増加させる効果を持つ。

手動制御式閉鎖回路リブリーザーでは、ダイバーは酸素ガスと希釈ガスをループに手動で注入し、ループをベントすることで、ループ内のガスの混合比と容量を制御します。ループには、マウスピースバルブが閉じているときにループ内の過圧による損傷を防ぐための圧力リリーフバルブが備えられています。

ナークド・アット・90社 – ディープパースート先進電子式リブリーザーコントローラー

電子制御式閉回路リブリーザーには、酸素分圧を監視する電気ガルバニック酸素センサーと、設定値を維持するために酸素を注入し、酸素分圧が危険なほど高いまたは低いレベルに達した場合にダイバーに音、視覚、または振動による警告を発する電子制御システムが備わっています。^{[ 1 ]}

SCRとCCRの両方のループ内の容量は通常、圧力制御式の自動希釈弁によって維持されます。この弁は、降下中に吸入によってループ内の圧力が低下した場合、またはダイバーが鼻から息を吐き出してループからガスを取り除いた場合に希釈液を追加するという、需要弁と同じ原理で動作します。^{[ 1 ]}

設定値

セットポイント（または設定値）とは、リブリーザーループ内の酸素の所望の分圧に対する工場出荷時に設定された、またはユーザーがプログラム可能な制限値のことです。酸素センサーによって測定された実際の酸素分圧のフィードバックは、セットポイントと比較され、上限および下限セットポイントの制限から逸脱した場合、制御システムはソレノイドバルブを作動させてループに酸素または希釈ガスを追加し、酸素含有量がセットポイントの制限内に戻るまで修正します。通常、ユーザーは注入バルブを手動で作動させることでガスの追加をオーバーライドできます。^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

一部の制御システムでは、深度に応じて設定値を切り替えることができるため、潜水の主要部分には一対の設定値を選択し、限界深度を超える加速減圧には、通常はより高圧の別の一対の設定値を選択できます。切り替えは浮上中に自動的に行われますが、高圧の設定値は一般的に下降中および潜水の主要部分には望ましくないため、浮上前にはアクティブになりません。^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

深部セクターの設定値は、予想される潜水時間中に酸素中毒のリスクを低く保ちつつ、減圧義務を最小限に抑えるように選択されます。短い潜水の場合は約 1.4 bar、非常に長い潜水の場合は 1.0 bar までの値を使用できますが、1.2 ～ 1.3 bar は一般的な妥協値としてよく使用されます (米国海軍のリブリーザー表を参照)。減圧設定値は、酸素中毒のリスクを低く保ちつつ、不活性ガスの排出を加速するために、やや高めに設定される傾向があります。予想される減圧時間に応じて、一般的に 1.4 ～ 1.6 bar の値が選択されます。^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

ガス耐性

ガスの持続時間は、利用可能なガスの量と、酸素分圧設定値を維持するための注入制御システムに依存します。これには、定質量流量、手動制御、および電磁弁を介してガスを注入する自動制御が含まれます。注入は、「バンバン」、「オンオフ」、または「ヒステリシス」モデルに従う場合があります。これは、バルブが作動し、ガスが上限設定値に達するまで注入され、分圧が下限設定値まで低下するまで非作動になり、再び注入が開始されます。または、比例積分微分（PID）制御などのより複雑なモデルに従う場合もあり、このモデルでは、現在の使用率と使用率の変化を考慮して注入率が制御されます。ガスの持続時間は、使用される制御モデルによって影響を受ける可能性があります。^{[ 15 ]}

ループミックスの計算

閉鎖回路リブリーザーでは、呼吸ループのガス混合比は既知（100%酸素）であるか、ダイバーまたは制御回路によって設定された範囲内で監視および制御されますが、ガス混合比が潜水前の設定とダイバーの運動量に依存するセミクローズドリブリーザーの場合は、潜水中のガス組成の可能な範囲を計算する必要があります。計算はガス添加モードに依存します。^{[ 20 ]}

半閉鎖式再呼吸器内の酸素分圧

有酸素運動条件下で一定の作業負荷を維持しているダイバーは、ほぼ一定量の酸素を消費する。 $V_{O_{2}}$ 呼吸分時量（RMV）の割合として、または $V_{E}$ この分時換気量と酸素摂取量の比率は抽出率である。 $K_{E}$ 通常は17～25の範囲にあり、健康な人間の正常値は約20です。10という低い値や30という高い値が測定されたこともあります。^{[ 21 ]}変動は、ダイバーの食事、ダイバーと器材のデッドスペース、二酸化炭素レベルの上昇、呼吸仕事量の増加、二酸化炭素耐性によって引き起こされる可能性があります。

K_{E}={\frac {V_{E}}{V_{O_{2}}}}

（約20）

したがって、呼吸回路内のガスの体積はほぼ一定と表現でき、新鮮なガスの添加は、排出された体積、代謝によって除去された酸素、および深度の変化による体積変化の合計と釣り合わなければなりません（混合物に添加された代謝二酸化炭素はスクラバーによって除去されるため、方程式には影響しません）。^{[ 20 ]}

定質量流量

定質量流量システムにおける酸素分圧は、オリフィスを通過する供給ガスの流量とダイバーの酸素消費量によって制御されます。この場合、排出流量は供給流量から酸素消費量を差し引いた値に等しくなります。酸素分圧の変化は $dF_O_2ループ$ 呼吸回路は、次の式で表すことができます。^{[ 20 ]}

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

どこ：

V_{loop}

＝呼吸回路の容積

Q_{feed}

＝オリフィスから供給される新鮮ガスの流量

F_{O_{2}フィード}

＝供給ガス中の酸素分率

V_{O_{2}}

＝ダイバーの酸素摂取流量

これにより、次の微分方程式が得られます。

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

解決策付き：

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

これは定常状態項と過渡状態項から構成される。

定常状態項はほとんどの計算において十分である。

呼吸回路内の定常状態の酸素分率、 $F_{O_{2}loop}$ は、次の式から計算できます。^{[ 20 ]}

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

どこ：

Q_{feed}

＝オリフィスから供給される新鮮ガスの流量

V_{O_{2}}

＝ダイバーの酸素摂取流量

F_{O_{2}フィード}

＝供給ガス中の酸素分率

一貫した単位系において。

酸素消費量は独立変数であるため、一定の供給速度では、任意の深度における酸素分率の範囲が決まります。安全上の理由から、最大および最小酸素消費量と予想される速度の酸素分率を計算することで、その範囲を決定できます。^{[ 20 ]}

受動付加

（深度補正なし、可変容積排気（VVE）とも呼ばれる^{[ 22 ]}）

受動式酸素供給システムにおける酸素分圧は、ダイバーの呼吸速度によって制御されます。供給ガスは、開放回路式デマンドバルブと同様の機能を持つバルブによって供給されます。このバルブは、カウンターラングが空になると開いてガスを供給します。カウンターラングの可動式上部プレートは、デマンドバルブのダイヤフラムのように機能し、カウンターラングの容積が少ないときにバルブを開くレバーを操作します。容積が少ない原因としては、内部ベローズが前回の呼吸の一部を環境に排出した場合、水深の増加によって内容物が圧縮された場合、またはこれらの原因の組み合わせなどが考えられます。ダイバーが使用する酸素も、ループ内のガスの容積を徐々に減少させます。

酸素分率の変化 $dF_O_2ループ$ システム内では、次の式で表すことができます。^{[ 23 ]}

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

どこ：

V_{loop}

＝呼吸回路の容積

F_{O_{2}loop}

＝呼吸回路内の混合ガス中の酸素分率

Q_{dump}

＝排出ガスの流れ

V_{O_{2}}

＝ダイバーの酸素摂取量

F_{O_{2}フィード}

＝供給ガス中の酸素分率

これにより、次の微分方程式が得られます。

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

解決策付き：

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

これは定常状態項と過渡状態項から構成される。

定常状態項はほとんどの計算において十分である。

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

呼吸回路内の定常状態の酸素分率、 $F_{O_{2}loop}$ は、次の式から計算できます。^{[ 23 ]} $F_{O_{2}loop}={\frac {(Q_{dump}+V_{O_{2}})F_{O_{2}feed}-V_{O_{2}}}{Q_{dump}}}$

どこ：

Q_{dump}

＝同心ベローズから排出されるガスの流量

V_{O_{2}}

＝ダイバーの酸素摂取流量

F_{O_{2}フィード}

＝供給ガス中の酸素分率

一貫した単位系において。

排出されるガスの量は、呼気分時量と周囲圧力に関係しており、 $P_{amb}$ :

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

どこ：

\displaystyle K_{bellows}}

= ベローズ比 – カウンターラング内の呼気量と排出される量の比率。

V_{E}

＝呼吸分時量

代入により：

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

これを定常状態方程式に代入すると、次の式が得られる。

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

つまり、以下のように簡略化できます。

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

この場合、酸素消費量と供給速度は密接に関連しており、ループ内の酸素濃度は酸素吸収量とは無関係で、特定の深度における計算値のかなり近い許容範囲内に留まる可能性が高い。

回路内のガスの酸素分率は、水深が深くなるほど供給ガスの酸素分率に近くなる。

上記の導出では、37 °C の肺内容物と呼吸ループの温度差は考慮されていません。呼吸ループは通常、それよりも低い温度になります。RMV は体温と周囲圧力でのリットル/分、酸素消費量は標準リットル/分 (STP)、肺と呼吸ループの総容積は実際のリットルで表されます。^{[ 22 ]}これは、一般気体状態方程式を使用して、回路内のガスの温度でのこれらの変数の値を提供することで補正できます。温度補正の効果は、一般的にループガスの酸素分率がわずかに低くなることです。^{[ 24 ]}

最大作業深度

閉鎖回路式混合ガスリブリーザーのMOD（最大酸素摂取量）は、通常、希釈ガスのMODに基づいて決定されます。これは、希釈ガスが保証できる最も希薄な混合ガスであるためです。希釈ガスをフラッシュした後、ガスは呼吸可能な状態である必要があり、これがMODを制限する要因となりますが、希釈ガスには複数の選択肢を用意し、潜水の深い部分では低酸素混合ガスに、浅い部分では常酸素混合ガスに切り替えることが可能です。

SCRのMOD計算は通常、フル濃度の供給ガスのMODに基づいて行われます。これは、計画された潜水深度での脱出に使用でき、ループガスの毒性の最悪ケースの推定値となるためです。計算されたループガスについてもMOD計算を行うことができますが、これは必ずしも正確に予測できるとは限らない変動の影響を受けます。受動添加システムのループガスの計算値は、受動添加システムではループ分率が比較的安定しているため、作業中のMOD計算や緊急時のMODの供給ガスに使用できる可能性がありますが、ダイバーが激しく作業し、換気量が線形抽出率を超えて増加すると、ループガスの濃度はフル濃度に近づく可能性があります。

安全性

潜水安全に関する一般的な原則、すなわち、潜水士は外部の援助なしに重大なリスクを伴う生命を脅かす単一の器材故障に対処できなければならないという原則は、リブリーザー潜水にも当てはまります。故障からの回復後、潜水士がもはや対処できない単一点故障モードのリスクが高い危険な状態に陥った場合、潜水は中止されるべきです。^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}

リブリーザーは構造と機能が複雑なため、機械的または電気的な故障のリスクが本質的に高いが、重要な部品の冗長性を提供する優れた設計と、故障時に必要な減圧を含む十分な代替呼吸ガス供給を携行することで、このリスクを軽減できる。耐障害性設計、ヒューマンマシンインターフェースエラーのリスクを最小限に抑える設計、およびこの分野を扱う手順に関する適切なトレーニングは、死亡率の低減に役立つ可能性がある。^{[ 5 ]}^{[ 4 ]}

リブリーザー潜水の安全上の問題の中には、トレーニングで対処できるものもあれば、テクニカルダイバーの安全文化を変える必要があるものもある。大きな安全上の問題は、多くのダイバーが器材に慣れてくると油断し、器材の組み立てや使用準備の際に潜水前のチェックリストを怠り始めることである。これらの手順は、すべてのリブリーザー訓練プログラムに公式に含まれている。潜水後のメンテナンスを怠る傾向もあり、一部のダイバーは、システムに冗長性が設計されていることを知っているため、ユニットに機能上の問題があることを承知の上で潜水する。この冗長性は、重大な故障箇所を排除することで、水中での故障が発生した場合に潜水を安全に終了できるようにすることを目的としている。すでに故障しているユニットで潜水するということは、そのユニットに単一の重大な故障箇所が存在することを意味し、クリティカルパス上の他の部品が故障した場合、生命を脅かす緊急事態を引き起こす可能性がある。リスクは桁違いに増加する可能性がある。^{[ 27 ]}

危険

開放回路式潜水士がさらされる他の潜水障害のリスクに加えて、リブリーザー式潜水士は、リブリーザーの原理そのものではなく、汎用および特定用途のリブリーザーの設計と構造の有効性と信頼性に直接関連する危険にもさらされることが多い。

ループ内の酸素分圧が低すぎるために起こる低酸素症による突然の失神。特に問題となるのは、潜水の浮上段階で周囲圧力が低下することで、酸素分圧が低酸素レベルまで低下し、浅水失神と呼ばれる状態を引き起こすことがある。^{[ 28 ]}
ループ内の酸素分圧が高すぎるために起こる酸素中毒による発作。これは、潜水降下段階における周囲圧力の上昇によって酸素分圧が上昇し、高酸素状態になることが原因である。完全閉鎖回路の装置では、経年劣化した酸素センサーが「電流制限」状態になり、高酸素分圧を測定できなくなることで、危険なほど高い酸素濃度となる可能性がある。
スクラバーの構成が間違っている、故障している、または効率が悪いために二酸化炭素が過剰になると、見当識障害、パニック、頭痛、過呼吸などの症状が現れることがあります。スクラバーは、呼気が迂回しないように構成する必要があり、正しく充填および密封する必要があり、二酸化炭素の吸収能力には限りがあります。もう 1 つの問題は、ダイバーが吸収剤が処理できる速度よりも速く二酸化炭素を生成することです。たとえば、激しい運動、速い水泳、またはループ構成とガス混合物の組み合わせに対して深度が高すぎるために呼吸が激しくなる場合などです。この解決策は、努力を減らして吸収剤が追いつくのを待つことです。深度では、圧力によって他のガス分子の濃度が増加するため、二酸化炭素分子の一部が吸収剤スタックの反対側からガスが出てくる前にスクラバーの有効成分に到達できなくなるため、スクラバーの効率が低下する可能性があります。^[²⁹^]スクラバー内の低温も反応速度を遅くします。特に高炭酸ガス血症は、より明らかな症状が現れるずっと前から認知機能障害を引き起こすことが知られており、これによりダイバーがマウスピースを外してガスを切り替えることができなくなる段階まで救出が遅れる可能性がある。^[³⁰^]
ダイバーは、二酸化炭素吸収剤の上を一定の流量で中程度の流速でガスが流れるように、常に呼吸を続ける必要があります。そうすることで、吸収剤が最も効果的に機能します。ダイバーは、オープンサーキットスキューバで潜水中に身についた可能性のある、呼吸を飛ばす癖をなくす必要があります。クローズドサーキットリブリーザーでは、一定の中程度の呼吸はガスを混合する効果もあり、ループ内に酸素が豊富な容積と酸素が乏しい容積が発生するのを防ぎます。これにより、酸素分圧の測定値が不正確になり、結果として酸素制御システムに誤った情報が伝わる可能性があります。深く安定した呼吸の最大流量が低下すると、スクラバー内の平均滞留時間と呼吸抵抗仕事の両方が増加します。
二酸化炭素スクラバーに使用されているソーダ石灰に水が接触すると、ループ内に「腐食性のカクテル」が発生します。通常、ダイバーは口の中にチョークのような味がすることでこれに気づきます。安全な対応は、「オープンサーキット」に脱出し、口をすすぐことです。^[³¹^]
二酸化炭素吸収化学物質の低温での起動が遅い。これは、過酸化カリウムと二酸化炭素吸収を活性化するために呼吸水分を必要とするケモックス化学再呼吸器に特有の問題である。^{[ 32 ]}塩素酸塩キャンドルを提供することで、使用者の呼吸によってシステムを活性化させるのに十分な酸素を生成できる。^{[ 32 ]}
呼吸ループは、使用間または使用者間で十分に洗浄・消毒されない場合、病原体に汚染される可能性があります。これらの病原体は、次の使用者に感染する可能性があります。取扱説明書には、テスト済みで機器に過度の損傷を与えない洗浄・消毒方法が記載されていますが、すべての病原体に対して必ずしも有効とは限りません。

再呼吸器の種類に内在する限界

各タイプの再呼吸器には、安全な作動範囲に制限があり、また作動方法に固有の危険性があり、それらが作動範囲と作動手順に影響を与える。

酸素再呼吸器

酸素リブリーザーは、その構造が単純なため、シンプルで信頼性が高い。潜水開始時にループを適切にフラッシングし、正しいガスを使用すれば、ガスの混合比は既知で信頼性が高い。浸水、漏れ、ガス切れ、スクラバーの破綻以外に機能上の問題が発生することはほとんどなく、これらはすべて使用者にとって明らかであり、減圧症のリスクもないため、外洋では緊急時の自由浮上が常に選択肢となる。酸素リブリーザーの重大な制限は、酸素毒性の考慮から、最大作動深度が非常に浅いことである。^[³³^]

活性添加SCR

能動式ガス添加型SCRは構造が様々ですが、いずれも呼吸ループを備えており、通常は容量の上限付近で動作します。そのため、ガス添加システムが故障した場合、ループ内のガス量は一般的に十分な量を維持するため、ダイバーは酸素が枯渇していることに気づかず、低酸素症のリスクが比較的高くなります。

定質量流量SCR

一定の質量流量添加により、ループには深度や代謝酸素消費量とは無関係なガスが供給されます。深度増加を補うための添加を無視すれば、オリフィスと供給ガスの組み合わせによっては、装置の耐久性は基本的に一定になります。ただし、酸素分圧は代謝要求に応じて変化し、これは一般的に一定の範囲内でしか予測できません。ガスの組成が不確実であるため、最大動作深度と減圧に関する考慮事項の両方について、通常は最悪のケースを想定した推定が行われます。酸素センサーを備えた減圧コンピューターでガスをリアルタイムで監視しない限り、これらのリブリーザーは同じガスを使用したオープンサーキットよりも安全な深度範囲が狭く、減圧には不利になります。

ガス流量計システムの特有の危険性として、オリフィスが部分的に、あるいは完全に閉塞した場合、潜水士が問題に気づかないうちに、ループ内のガスから酸素が枯渇してしまうことが挙げられます。これは、警告なしに低酸素症や意識喪失を引き起こす可能性があります。酸素センサーを用いて分圧をリアルタイムで監視することで、この問題を軽減できますが、装置の複雑さとコストが増加します。

需要制御型SCR

作動原理は、換気量に比例した量の酸素を供給します。新鮮ガスの供給は、カウンターラングベローズの容積に比例した圧力を投与チャンバー内で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ま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大になります。呼気中にベローズが満たされると、呼気中のベローズ内の容積に比例した量のガスが投与チャンバーから呼吸回路に放出され、ベローズが満杯になると完全に放出されます。ベローズが満杯になった後、余剰ガスは過圧弁を通して環境に排出されます。

投与量は深度や酸素摂取量に依存しません。ガスが選択されると投与比率は一定となり、酸素分率の変動は抽出比率の変動によるものです。このシステムは比較的安定した酸素分率を提供し、減圧や最大潜水深度における開放回路の酸素分率を合理的に近似します。

投与機構へのガス供給が予告なく停止した場合、ガスの供給が停止し、潜水士はループガス中の酸素を使い果たし、低酸素状態になって意識を失うことになる。これを防ぐためには、供給ガスの供給が停止したことを潜水士に警告し、適切な対応を取らせるシステムが必要である。これは純粋に機械的な方法で実現できる。

受動付加SCR

受動式ガス添加は、呼吸ループ内のガス量が少なくなった際に、ダイバーの吸入によってガス添加が開始される仕組みです。何らかの理由で添加システムが停止した場合、排出システムがループ内のガスを排出し続けるため、ダイバーが呼吸できるガス量が徐々に減少し、ダイバーに警告を発することができます。これにより、低酸素症になる前に十分な警告が得られるのが一般的です。

同心円状のベローズ式カウンターラング制御ガス添加機構は、カウンターラングの完全な収縮によって新鮮なガスを注入する仕組みです。これは降下中のループ容積を維持するのに効果的ですが、上昇中は、周囲圧力の低下によるループ内のガス膨張が速すぎてベローズが添加弁を十分に作動させられない場合、効果を発揮しない可能性があります。この影響は、上昇速度を十分に遅くするか、上昇中に頻繁に一時停止して一定の深度で吸入できるようにすることで軽減できます。リスクの程度は、供給ガスの酸素分率とベローズ比にも左右されます。

深度補正なしPASCR

深度補正機能のないパッシブ添加式SCRにおけるガス供給量は、ベローズ比（各呼吸サイクル中に排出されるガスの割合）に正比例します。ベローズ比が小さいと、各サイクルで追加されるガスの量が少なくなり、ガスの再呼吸回数が増えますが、同時にループガス混合物から除去される酸素量も多くなり、浅い深度では供給ガス濃度に対する酸素不足が大きくなります。ベローズ比が大きいと、呼吸量に占める新鮮ガスの割合が大きくなり、浅い深度でもガス混合物が供給ガス組成に近くなりますが、ガスの消費速度が速くなります。

この機構は機械的にシンプルで信頼性が高く、微粒子による詰まりの影響を受けにくい。詰まりよりも漏れる可能性が高く、ガスの消費速度は速くなるが、混合ガスの安全性は損なわれない。浅い水深ではループガスの酸素分率が供給ガスよりもかなり低く、深い水深でもわずかに低いだけなので、特定の供給ガスの安全な深度範囲はオープンサーキットの場合よりも狭く、酸素濃度の変動は減圧にも不利となる。ガス切り替えは、構造と操作の複雑さを犠牲にして、この制限を補うことができる。浅い水深でオープンサーキットに切り替える機能は、その深度での酸素含有量の減少を補うことができる選択肢だが、操作の複雑さとオープンサーキット中のガス消費量の大幅な増加を犠牲にする。予備ガスの必要性を考慮すれば、これは比較的軽微な問題と考えられるかもしれない。ダイバーはいずれにせよガスを携行しており、ダイビングの最後に減圧のために使用しても、ダイビング計画に必要な容量は増加しない。

ループ酸素分率は、抽出率の正確な仮定に大きく依存する。この仮定が誤っていると、酸素分率は計算値と大きく異なる可能性がある。抽出率の変動に関する情報は、容易に入手できる文献にはほとんど見当たらない。

深度補正PASCR

深度補償型パッシブ添加リブリーザーのガス膨張量は、代謝使用量にほぼ比例します。システムによって排出されるガスの量は、特定の深度において、深度補償なしのシステムの場合と同様に、ダイバーが呼吸する量の一定の割合となります。ただし、この比率は周囲圧力に反比例して変化します。ベローズ比は水面で最大となり、深度とともに減少します。その結果、酸素使用量に対してほぼ一定の質量比のガスが排出され、平均して同量のガスが添加弁から供給され、定常状態でのループ容積が補充されます。これは、需要制御型SCRがループガスの酸素分率に及ぼす影響と非常によく似ています。酸素分率は、補償が線形となるすべての深度、および有酸素運動レベルでほぼ一定に保たれます。このシステムの制限は、主に装置の機械的な複雑さ、大きさ、および質量にあるようです。深度補償の線形性は構造上の制約によって制限され、ある深度以下では補償効果が低下し、最終的には消失します。しかし、これらの深度における変化は既に小さいため、これは酸素濃度に大きな影響を与えません。この場合、わずかに高い濃度は、補償がまだ有効であった場合よりも供給ガスの値に少し近くなります。深度補償型PASCRは、広い深度範囲にわたって開放回路とほぼ同じ呼吸ガスを供給でき、呼吸ガス中の酸素濃度は小さくほぼ一定であるため、機械的な複雑さを犠牲にして、補償なしシステムの主要な制約を解消できます。

混合ガスCCR

混合ガス閉鎖回路リブリーザーは、任意の深度と時間に対して最適化されたガス混合物を提供でき、故障するまで非常に高い精度とガス使用効率でこれを実現します。故障の仕方はいくつかあります。多くの故障モードは、センサーやアラームを使用しない限りダイバーが容易に特定できず、いくつかの故障モードでは、ガス混合物が生命維持に適さないレベルまで低下する可能性があります。この問題は、システムの状況を監視し、意図した状態から逸脱したときに適切な措置を講じることで管理できます。ループガスの組成は本質的に不安定であるため、フィードバックを備えた制御システムが必要です。制御対象特性である酸素分圧を測定し、その値を制御システムに提供して修正措置を講じる必要があります。制御システムは、ダイバー自身または電子回路である場合があります。測定センサーはさまざまな理由で故障する可能性があるため、複数のセンサーが必要です。これにより、1つが警告なしに故障した場合でも、ダイバーは他のセンサーを使用して制御された潜水を終了できます。^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

手動制御式CCR

手動制御式閉回路リブリーザー（MCCCRまたはMCCR）は、ガス混合物を所望の組成に維持するために、ダイバーの注意、知識、および技能に依存しています。ダイバーは、電気化学センサーと電子監視装置から必要な情報を得て、ガス混合物を制御するために必要な判断を下し、適切な行動をとることができます。ダイバーは常にシステムの状況を把握する必要があり、これは作業負荷を増加させますが、経験を積むにつれて、ダイバーは混合比を計画された範囲内に維持する技能を習得し、維持することができ、軽微な故障に対処する能力も高まります。ダイバーは、生存のために常に機器の状態を確認する必要があることを認識しています。

電子制御式CCR

電子制御式閉回路リブリーザー（ECCCRまたはECCR）は、電子回路を使用してループガスの状態をリアルタイムで監視し、狭い許容範囲内に収まるように調整します。通常、この機能は非常に効果的ですが、何らかの不具合が発生すると、システムはダイバーに不具合を通知し、適切な措置を講じられるようにする必要があります。ダイバーが気づかない可能性のある重大な不具合が2つ発生する可能性があります。

危険なほど低い酸素分圧（低酸素症）はダイバーには気づかれないが、酸素センサーが機能していれば、通常はそれを検知するだろう。^{[ 10 ]}
危険なほど高い酸素分圧は見逃される可能性が高く、欠陥のあるセンサーは低濃度では機能するものの、高分圧では不正確な結果を示すことがある。^{[ 10 ]}

酸素センサーの故障で厄介な問題は、実際には酸素分圧が低いのではなく、センサーの故障によって低い酸素分圧が示される場合です。ダイバーや制御システムがこれに反応して酸素を追加すると、過酸素ガスが発生し、痙攣を引き起こす可能性があります。これを避けるために、ECCCRには複数のセンサーが取り付けられており、単一のセルの故障が致命的な結果にならないようになっています。投票ロジックを使用するシステムでは、3つまたは4つのセルが使用されます。^{[ 4 ]}^{[ 10 ]}

制御回路は複雑な形で故障する可能性があります。故障モードの広範なテストが行われない場合、回路が故障した場合に何が起こるかをユーザーは知ることができず、一部の故障は予期しない結果をもたらす可能性があります。正しい問題をユーザーに警告しない故障は、致命的な結果をもたらす可能性があります。^{[ 4 ]}

ECCCR警報システムには、受話器の点滅表示、ヘッドアップディスプレイの点滅LED 、可聴警報、振動警報が含まれる場合があります。^{[ 4 ]}^{[ 10 ]}^{[ 1 ]}

故障モード

いくつかの故障モードはほとんどのタイプの潜水用リブリーザーに共通しており、その他の故障モードはリブリーザーに特定の技術が使用されている場合にのみ発生する。

スクラバーの故障

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考えられます。

スクラバーキャニスターの梱包または構成が不適切であるため、呼気ガスが吸収剤を迂回して漏れ出している。
- 吸収剤は、呼気ガスがすべて顆粒と密着するようにしっかりと詰め込む必要があり、ループは、ガスが吸収剤との接触を迂回するような、吸収剤と容器壁の間の隙間や空隙を避けるように設計されています。吸収剤が緩く詰められていると沈下する可能性があり、場合によっては、吸収剤の中または周囲に空気の経路が形成されることがあり、これは「トンネル現象」または「チャネリング現象」として知られています。^{[ 10 ]}
- Oリングなどのシールや、スクラバーのバイパスを防ぐスペーサーのいずれかが清掃、潤滑、または適切に取り付けられていない場合、ガスがスクラバーをバイパスしたり、回路に水が混入したりする可能性があります。一部のリブリーザーは、呼吸ガスがスクラバーを通過することを保証するために必要なすべてのコンポーネント、または吸収剤が取り付けられていない状態で組み立てられている場合があり、組み立て後に目視で確認する方法もありません。
有効成分の枯渇（「突破」）。ガスがスクラバーを通過する際に生成される二酸化炭素と同じ速度で二酸化炭素を除去するのに十分な有効成分が残っていない場合、ループ内で濃度が上昇し始めます。これは、反応前線が吸収剤の遠端に達したときに発生します。これは、どのスクラバーでも長期間使用すると発生します。^{[ 10 ]}
部分的、一時的、または条件付きの突破口：
- 滞留時間が不十分な場合、スクラバー通過中に二酸化炭素がすべて除去されるわけではありません。その結果、吸入ガス中の二酸化炭素分圧がわずかに上昇する可能性があります。これは許容範囲内かもしれませんが、吸収剤の容量が消費されるにつれて、時間とともに上昇していくと考えられます。
- 深度による圧力下では、混合ガス中の構成分子が近接するため、二酸化炭素分子が吸収剤に到達するまで自由に動き回ることが難しくなります。この影響により、より深い潜水では、より長い滞留時間を確保するために、浅水用または工業用酸素リブリーザーよりも大型のスクラバーが必要となります。
- 低温ではスクラバーの反応が遅くなり、滞留時間が短すぎると二酸化炭素を十分に除去できない可能性があります。滞留時間は流速、つまり呼吸速度の関数であり、呼吸速度はダイバーの運動量とそれに伴う二酸化炭素の代謝生成量に大きく依存します。激しい運動と低温の組み合わせは、高温と低運動量では適切に機能するスクラバーで部分的な突破を引き起こす可能性があり、この影響は吸収剤が消費されるにつれて大きくなります。^{[ 15 ]}
氷点下の環境では、リブリーザーを使用していないときに湿ったスクラバー薬品が凍結する可能性があり、そのため、温まるまで二酸化炭素がスクラバー材に到達しなくなる。
スクラバーが浸水すると「腐食性カクテル」が発生することがあります。二酸化炭素吸収材は腐食性があり、目や皮膚に火傷を引き起こす可能性があります。腐食性カクテルとは、スクラバーが浸水した際に発生する水と吸収材の混合物です。チョークのような味のする水っぽい液体が生成されるため、ダイバーは別の呼吸ガス源に切り替え、口を水でゆすぐ必要があります。多くの最新のダイビング用リブリーザーの吸収材は、濡れても「カクテル」が発生しないように設計されています。吸収材に余分な水分があると、呼吸ループを通るガスの流れに対する抵抗が増加し、呼吸仕事量が増加する可能性もあります。
呼吸ループを通る過剰な流れ抵抗は、必要な呼吸仕事量がダイバーの能力を超えた場合に呼吸が不十分になり、二酸化炭素が蓄積するほど呼吸速度を低下させる可能性があります。これは、ガス密度、ループの形状、およびスクラバーカートリッジ内の流れ抵抗によって影響を受けます。スクラバーは二酸化炭素を適切に除去できますが、流量が制限されすぎて、ダイバーが利用可能な努力に対してループを通して呼吸ガスを効果的に循環させることができない場合があります。これが技術的にスクラバー設計の失敗なのか、吸収材の選択の失敗なのか、呼吸ガスの選択の失敗なのか、またはリブリーザーシステム全体の失敗なのかは、解釈の余地があります。^{[ 34 ]}

結果: 呼吸ガスから二酸化炭素を除去できないと、二酸化炭素が蓄積し、高炭酸ガス血症を引き起こします。これは、ダイバーが脱出するのに十分な警告があるほど、数分かけて徐々に起こる場合もあれば、二酸化炭素の分圧が比例して増加する急激な深度の増加に伴って数秒で起こる場合もあり、その場合、症状の発現が非常に急激かつ極端であるため、ダイバーは呼吸を十分に制御できず、DSVを閉じて取り外し、脱出用レギュレーターに交換することができません。この問題は、マウスピースを取り外さずにループ回路とオープン回路を切り替えることができる、リブリーザーのマウスピースに組み込まれた脱出用バルブを使用することで軽減できます。^{[ 34 ]}

防止：

ソーダ石灰に、有効成分が消費された後にソーダ石灰の色が変わる指示染料を添加する方法が用いられることがある。例えば、シーベ・ゴーマン社が供給する「プロトソルブ」と呼ばれるリブリーザー用吸収剤には赤い染料が使われており、吸収剤が使い果たされると白くなるとされていた。この色指示染料は、回路内に化学物質を放出する恐れがあるとして、1996年に米海軍艦隊での使用が中止された。^{[ 35 ]}透明な容器を使用すれば、反応前線の位置を示すことができる。これは乾燥した開放環境では有用だが、次のようなダイビング器材には適さない。
- 容器を開けて中を覗こうとすると、水が溢れ出てしまうだろう。
- ボンベは通常、使用者の視界に入らない場所、例えば呼吸バッグの中、バックパックの箱の中、あるいはダイバーのすぐ後ろなどに置かれています。
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使用して反応前線の位置を測定し、それによってスクラバーの予測寿命を測定できます。これはセンサーのラインに沿ってのみ測定するため、バイパスやチャネリングを検出することはできません。^{[ 36 ]}^{[ 37 ]}
製造元または認証機関によるスクラバーの稼働時間制限の試験、および推奨吸収剤に対する当該装置の稼働時間制限。これらの制限値は、合理的に予測可能な運動量に基づき、ほとんどのダイバーにとって保守的な値となる。
潜水士の訓練。潜水士は、スクラバー内の吸収剤の曝露時間を計画・監視し、推奨される時間制限内に交換するよう訓練されます。潜水士はスクラバーの曝露状況を監視し、必要に応じて交換しなければなりません。
潜水前の点検。潜水前にユニットを「プレブリージング」し、スクラバーが二酸化炭素を除去していること、および二酸化炭素濃度が継続的に上昇していないことを十分に確認する必要があります。このテストは、二酸化炭素濃度の上昇を感知するダイバーの感度に依存していますが、これは信頼性に欠けることが知られています。
二酸化炭素ガスセンサーは存在するが、水中でのスクラバー寿命監視ツールとしては役に立たない。なぜなら、スクラバーの破綻は通常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直ちに脱出するよう警告するための、不可欠な安全装置として使用されるべきである。
スクラバーは、反応前線全体が一度に容器の端に到達するのではなく、徐々に到達するように設計・製造することができる。これにより、二酸化炭素濃度の上昇が緩やかになり、ダイバーは警告を受け、影響が深刻になる前に脱出することができる。

緩和策：スクラバーの破綻やその他の故障に対する適切な手順は、水中では問題を修正する手段がないため、脱出することです。スクラバーの破綻は二酸化炭素中毒（高炭酸ガス血症）を引き起こし、一般的に強い、あるいは絶望的な呼吸衝動の症状が現れます。ダイバーが二酸化炭素濃度の低い呼吸ガスに速やかに切り替えないと、呼吸衝動によって、切り替えに必要な短い時間でさえマウスピースを外せなくなる可能性があります。潜水/水面バルブに組み込まれた、またはフルフェイスマスクに接続された脱出バルブは、この困難を軽減します。^{[ 10 ]}

酸素モニタリングの失敗

呼吸回路内の酸素分圧モニタリングは、一般的に電気化学セルを用いて行われますが、これらのセルはセル表面や回路内の水分に敏感です。また、反応性物質の消耗により徐々に劣化し、低温条件下では感度が低下する可能性があります。これらのいずれの故障モードも、明らかな警告なしに不正確な測定値につながる可能性があります。セルは、使用可能な最高酸素分圧でテストし、製造元が推奨する使用期間および保管期間経過後に交換する必要があります。

予防策：独立した回路を備えた複数の酸素センサーは、酸素分圧に関する情報が失われるリスクを低減します。電子制御式CCRは、通常、最低3つの酸素モニターを使用して、1つが故障した場合でも、故障したセルを合理的な信頼性で特定できるようにします。異なる使用年数または履歴の酸素センサーセルを使用することで、すべてが同時に故障するリスクを低減し、警報値を超える酸素分圧での潜水前にセルをテストすることで、故障が近いセルを特定できる可能性が高くなります。^{[ 10 ]}

緩和策: 酸素モニタリングが失敗した場合、ダイバーは混合ガスCCRリブリーザーの内容物が意識を維持できるかどうか確信が持てません。脱出が唯一安全な選択肢です。^{[ 10 ]}酸素モニタリングは一般的にSCRのオプション機能ですが、リアルタイム減圧計算の一部となる場合があります。適切な対応は状況によって異なりますが、これは直ちに生命を脅かす事態ではありません。

電子式リブリーザー制御システムにおけるセル故障の管理

統計的に独立した酸素センサーセルが複数使用されている場合、一度に複数のセルが故障する可能性は低い。1つのセルのみが故障すると仮定すると、2つのポイントで校正された3つ以上の出力を比較することで、同じ出力を生成する2つのセルは正しく、異なる出力を生成するセルは不良であると仮定することにより、故障したセルを検出できる可能性が高い。この仮定は、特に関係するセルの履歴に何らかの違いがある場合、実際には通常正しい。^{[ 38 ]}ループ内の同じ場所で3つのセルの出力を比較し、任意の時点で最も類似した出力を持つ2つの平均出力に基づいてガス混合物を制御する概念は、投票ロジックとして知られており、単一のセルに基づく制御よりも信頼性が高い。3番目のセルの出力が他の2つから十分に乖離すると、アラームが鳴り、セルの故障の可能性を示す。これが潜水前に発生した場合、リブリーザーは安全でないとみなされ、使用すべきではない。潜水中に発生した場合は、制御システムが信頼できないことを示しているため、潜水を中止すべきである。セルアラームが故障した状態でリブリーザーを使用して潜水を続けると、致命的なループ制御の故障のリスクが大幅に増加します。このシステムは完全に信頼できるものではありません。少なくとも1件の事例では、2つのセルが同様に故障し、制御システムが残りの正常なセルを除外したと報告されています。^{[ 39 ]}

各セルの故障確率が統計的に互いに独立しており、各セル単独でも再呼吸器の安全な機能を可能にするのに十分であれば、3 つの完全冗長セルを並列に使用することで、故障のリスクを 5 桁または 6 桁低減できる。^{[ 39 ]}

投票ロジックによって状況は大きく変わります。ユニットが安全に機能するためには、セルの過半数が故障してはなりません。セルが正しく機能しているかどうかを判断するには、期待される出力と比較する必要があります。これは、他のセルの出力と比較することによって行われます。2つのセルの場合、出力が異なると、少なくとも1つは間違っているはずですが、どちらが間違っているかはわかりません。このような場合、ダイバーはユニットが安全でないと判断し、オープンサーキットに脱出する必要があります。3つのセルの場合、すべてが許容範囲内で異なる場合は、すべてが機能しているとみなされます。2つが許容範囲内で異なり、3つ目が許容範囲外の場合は、許容範囲内の2つは機能しており、3つ目は故障しているとみなされます。どれも互いに許容範囲内にない場合は、すべてが故障している可能性があり、1つでもそうでない場合は、それを特定する方法はありません。^{[ 39 ]}

この論理を用いると、システムが機能するために少なくとも 2 つのセンサーが機能する必要がある投票ロジックの使用によって得られる信頼性の向上は、完全冗長バージョンと比較して大幅に減少します。改善は 1 ～ 2 桁程度です。これは単一センサーに比べて大きな改善となりますが、上記の分析ではセンサーの故障が統計的に独立していると仮定していますが、これは一般的には現実的ではありません。^{[ 39 ]}

リブリーザーの細胞出力が統計的に依存する要因には以下が含まれます。^{[ 39 ]}

共通校正ガス – これらはすべて、潜水前の点検時に同じ希釈ガスと酸素供給源を使用して一緒に校正されます。
センサーは多くの場合、同じ製造ロットで生産されているため、部品、材料、製造工程は非常に類似している可能性が高い。
センサーはしばしば一緒に設置され、その後同じものにさらされています $P_{O_{2}}$ そして、その後の時間経過に伴う温度変化。
測定対象となるガスが類似していることを保証するため、通常はループ内で非常に近い位置に設置され、温度や相対湿度などの共通の作業環境が重要となる。
一般的な測定システム
信号処理用の共通ファームウェア

この統計的依存性は、以下の方法で最小限に抑え、緩和することができます。^{[ 39 ]}

異なるメーカーまたはロットのセンサーを使用することで、同じロットのセンサーが2つと存在しないようにする。
センサーを異なる時期に交換したため、それぞれ異なる履歴を持つ。
校正ガスが正しいことを確認する
統計的に独立した $P_{O_{2}}$ 測定システムを別の場所に設置し、異なるモデルのセンサーを使用し、信号処理に異なる電子機器とソフトウェアを使用する。
他のセンサーとは異なるガス源を使用してこのセンサーを校正する

制御システムに冗長性を持たせる別の方法として、潜水中に希釈液または酸素、あるいはその両方を異なるタイミングでセンサーに流し込み、出力を用いてセルが既知の深度における既知のガスに適切に反応しているかどうかを確認することで、センサーを定期的に再校正する方法がある。この方法には、1バールよりも高い酸素分圧で校正できるという利点もある。^{[ 39 ]}この手順は、システムがそのように設計されている場合は自動的に実行できるが、ダイバーは希釈液が呼吸可能な任意の深度で希釈液のフラッシュを手動で行い、セルを比較することもできる。 $P_{O_{2}}$ 既知の値に対する読み取り値 $F_{O_{2}}$ 表示値を検証するために絶対圧力も測定します。このテストはセルを検証するだけでなく、センサーが期待値を表示しない場合は、酸素センサー、圧力センサー（深度）、またはガス混合物に問題がある可能性があります。 $F_{O_{2}}$ 、またはこれらの組み合わせのいずれかに不具合がある可能性があります。これら3つの不具合はすべて生命を脅かす可能性があるため、このテストは非常に強力です。^{[ 39 ]}

ガス噴射制御回路の故障

酸素注入制御回路が故障した場合、通常は酸素注入バルブが閉じた状態になります。適切な処置を講じなければ、呼吸ガスは低酸素状態となり、致命的な結果を招く可能性があります。別の故障形態としては、注入バルブが開いたままになる場合があり、その場合、回路内のガス混合気は次第に高酸素状態となり、酸素中毒の危険性があります。

予防策としては、大きく分けて2つのアプローチが考えられます。冗長な独立制御システムを使用するか、あるいは単一システムの故障リスクを受け入れ、故障時にはダイバーが手動でガス混合比を制御する責任を負うかのいずれかです。

対策：ほとんどの（おそらくすべての）電子制御式CCRには、手動注入オーバーライド機能が備わっています。電子注入が故障した場合、酸素モニタリングが正常に機能している限り、ユーザーはガス混合比を手動で制御できます。通常、故障をダイバーに警告するためのアラームが備えられています。

ループフラッド

スクラバー材料が水浸しになると、ループの呼吸抵抗は3倍以上になる可能性がある。^{[ 40 ]} スクラバーによる二酸化炭素の吸収には反応に必要な一定量の湿度があるが、過剰な湿度は吸収を低下させ、突破を加速させる可能性がある。

予防策：潜水前の漏れチェックと丁寧な組み立ては、接続部からの漏れを防ぎ、損傷を検出する上で重要です。この目的のために最も重要なのは負圧テストです。このテストでは、呼吸ループ内の圧力が周囲圧力よりわずかに低い状態を数分間維持し、シールがループ内への漏れを防ぐことを確認します。潜水／水面バルブの使用には注意が必要であり、マウスピースからの浸水を防ぎます。水中ではマウスピースを口から外すときは、このバルブを必ず閉じてください。

対策：通常、ダイバーは呼吸抵抗の増加、水の音、二酸化炭素の蓄積、場合によっては浮力の低下によって浸水に気づきます。腐食性のカクテルは通常、かなり広範囲の浸水の兆候であり、スクラバー材に微粒子が多数含まれている場合、または比較的溶解性の高い吸収材が使用されている場合にのみ発生します。一部のリブリーザーには、マウスピースから入ってきた水がスクラバーまで到達するのを防ぐウォータートラップがあり、場合によっては潜水中にループから水を除去するメカニズムがあります。吸収媒体の種類、または保護膜のおかげで、スクラバーは水の影響をほとんど受けません。万策尽きてループが安全な機能を超えて浸水した場合、ダイバーは脱出してオープンサーキットに切り替えることができます。

ガス漏れ

適切に組み立てられ、良好な状態にあるリブリーザーは、上昇中の換気などの機能的な考慮事項によって必要とされる場合、または半閉鎖型リブリーザーでのガスの追加を補償または制御するために必要な場合を除き、呼吸回路から環境にガスを漏らすことはないはずです。^{[ 10 ]}

予防：再呼吸器の使用前準備には、シールチェックと組み立て後の漏れチェックが含まれます。正圧テストでは、組み立てられたユニットが短時間、わずかな内部正圧を維持できるかどうかを確認します。これは、ループからガスが漏れていないことを示しています。ソフトコンポーネントの点検と交換により、コンポーネントの故障前に損傷を検出できます。^{[ 10 ]}

軽減策: 軽微なガス漏れはそれ自体は深刻な問題ではありませんが、多くの場合、損傷や不適切な組み立ての兆候であり、後にさらに深刻な問題に発展する可能性があります。製造元の取扱説明書では、通常、使用者は機器を使用する前に漏れの原因を特定し、それを修正する必要があります。潜水中に発生した漏れは、潜水チームが原因とリスクを評価しますが、水中では対処できることはあまりありません。軽微な漏れは許容される場合もあれば、深刻度と潜水状況に応じて潜水が中止される場合もあります。重大な漏れの場合は、脱出が必要になる場合があります。^{[ 10 ]}

CMF開口部閉塞

定流量オリフィスの閉塞は、このタイプの半閉鎖式リブリーザーにおける最も危険な故障の一つであり、供給ガスの供給を制限し、低酸素ループガス状態を引き起こし、ダイバーが意識を失い、溺死または乾性窒息に至る危険性が高い。

予防策：潜水前または潜水日ごとにCMFオリフィスの点検と流量テストを行うことで、オリフィスが腐食で詰まるのを防ぐことができます。また、上流側のマイクロフィルターでオリフィスを塞ぐほど大きな粒子を捕捉することで、潜水中にガス供給中の異物による閉塞のリスクを大幅に低減できます。一部のリブリーザーは2つのオリフィスを使用していますが、これは通常、少なくとも1つが機能し続けることを保証し、ガスが致命的な低酸素状態になる可能性を低くするためです。

対策：酸素濃度を監視し、ダイバーが供給ガスの供給に問題があると判断した場合、手動でガスを追加するか、鼻から外部に息を吐き出すことで自動希釈弁を作動させ、ループ内のガス量を人為的に減らすことが可能です。強制的にガスを追加することで酸素濃度は上昇しますが、この問題は潜水中に修正できないため、潜水は中止する必要があります。この危険性は、CMF SCRにおける酸素分圧モニタリングの必要性を最も強く示すものです。

リスク

米国およびカナダ居住者におけるリブリーザーの使用に関連する死亡の割合は、1998年から2004年にかけてダイバーズアラートネットワークが収集したダイビング死亡事故全体の約1％から5％に増加した。 ^{[ 41 ]}リブリーザーによる死亡事故の調査は、医療、機器、手順の3つの主要な分野に焦点を当てている。^{[ 41 ]}

ダイバーズ・アラート・ネットワーク（DAN）の報告によると、米国では年間50万～100万人のスキューバダイバーに対し、80～100件の死亡事故が発生している。英国水中クラブ（BSAC）とDANのオープンサーキット潜水事故率は非常に似ているが、BSACの潜水では深度潜水や減圧潜水の割合が高い。

Deep Lifeが1994年から2010年2月までに記録した164件のリブリーザー死亡事故の分析によると、リブリーザー使用の直線的増加と、その期間の平均アクティブ参加者数約2500人という保守的な仮定に基づくと、死亡事故率は年間243件に1件である。これは、オープンサーキットスキューバの100倍以上の死亡事故率である。統計は、器材の選択がダイビングの安全性に劇的な影響を与えることを示している。^{[ 42 ]}

リブリーザーによる死亡事故のさらなる分析^{[ 43 ]}では、元のデータに重大な不正確さがあることが判明しました。レビューによると、リブリーザーでのダイビング中の死亡リスクは10万回のダイビングあたり約5.33人で、オープンサーキットスキューバや乗馬のリスクの約10倍、スカイダイビングやハンググライダーのリスクの5倍ですが、ベースジャンプのリスクの8分の1です。2005年以降、MCCRとECCRを比較した場合、またはリブリーザーのブランド間で有意な差は見つかりませんでしたが、アクティブなリブリーザーダイバーの数と各メーカーが販売したユニットの数に関する正確な情報は入手できません。この調査では、CCRの使用に伴う死亡率の増加の多くは、レクリエーションダイビングの平均深度を超える深度での使用と、使用者の高リスク行動に関連している可能性があり、CCRの複雑さがOC機器よりも機器の故障を起こしやすいことも結論付けています。^{[ 43 ]}

EN 14143 (2009) (呼吸器装置 - 自給式再呼吸潜水装置 [権限: 指令 89/686/EEC に基づく欧州連合]) では、製造業者に故障モード、影響、および重要度分析(FMECA) の実施を義務付けていますが、結果を公表する義務はないため、ほとんどの製造業者は FMECA レポートを非公開にしています。EN 14143 では、EN 61508への準拠も義務付けています。Deep Life レポートによると、ほとんどの再呼吸装置製造業者はこれを実装しておらず、次のような影響があります。^{[ 42 ]}

既存の再呼吸装置はいずれも、最悪の故障シナリオに耐えられることが証明されていない。
ユーザーは、自分が使用する機器の安全性に関する情報を一切持っていない。
一般市民はFMECAの結論を検証したり、疑わしい結論に異議を唱えたりすることができない。
より良いシステムを開発するために利用できる、公開されているFMECAデータは存在しない。

オープンサーキットスキューバの確率故障ツリーの分析によると、並列または冗長システムの使用は、単一の重要システムのコンポーネントの信頼性を向上させるよりも、リスクを大幅に低減します。^{[ 44 ]}これらのリスクモデリング技術はCCRに適用され、マニホールドツインシリンダーオープンサーキットセットの約23倍の機器故障リスクを示しました。^{[ 43 ]}オープンサーキットスキューバの形で十分な冗長呼吸ガス供給が利用可能であれば、組み合わせの機械的故障リスクはオープンサーキットのそれと同程度になります。これは、不十分なメンテナンスと不十分な潜水前チェック、高リスク行動、または故障に対する不適切な対応を補償するものではありません。人的ミスは事故の主な原因であるようです。^{[ 43 ]}

水中電子機器の故障率に関する正式な統計はないが、複数の情報源から情報を処理し、酸素注入ソレノイドを制御するアルゴリズムを備えた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ブコンピュータのエラー率よりも、人間のエラーの方が頻繁に発生している可能性が高い。密閉型ダイブコンピュータパッケージは、より高品質のモデルが設計と構造において信頼性と堅牢性を備えるようになるまで十分に長い間使用されてきた。^{[ 4 ]}

電子制御式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入力を受け取り、データを評価し、適切な次の動作を計算し、システムの状態を更新して表示し、動作を実行します。場合によっては、リアルタイムのフィードバックを使用して制御信号を調整します。^{[ 4 ]}入力には、圧力、酸素、温度センサーの1つ以上、時計、場合によってはヘリウムと二酸化炭素センサーが含まれます。また、バッテリー電源、視覚表示の形式のユーザーインターフェース、場合によっては音声および振動アラームもあります。^{[ 4 ]}

最小限のeCCRでは、システムは非常に脆弱です。重大な故障が1つ発生すると、故障復旧のための手動手順が必要になったり、代替の呼吸ガス供給源に切り替えたりする必要が生じます。一部の故障は、発見されて迅速に対処されないと、致命的な結果を招く可能性があります。重大な故障には、電源、冗長性のない酸素センサー、ソレノイド、または制御ユニットが含まれます。^{[ 4 ]}

機械部品は比較的頑丈で信頼性が高く、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、電子センサーや制御システムは一般的に耐故障性の向上が求められてきた部品である。酸素セルの故障は特に問題であり、予想通り深刻な結果を招くため、酸素分圧監視における多重冗長性の使用は、信頼性を向上させるための重要な開発分野となっている。この点における問題は、酸素センサーのコストと比較的短い寿命、比較的予測不可能な故障、および環境に対する感度である。^{[ 4 ]}

セル冗長性を監視回路、制御回路、および表示冗長性と組み合わせるには、通常の状態ではすべてのセル信号がすべての監視回路および制御回路で利用可能である必要があります。これは、アナログまたはデジタル段階で信号を共有することによって実現できます。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に供給し、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より簡単に分離できます。このアーキテクチャにおける最小セル数は、監視ユニットごとに2つで、冗長性のために2つの監視ユニットがあり、これは基本的な投票ロジック機能に必要な最小セル数3よりも多いです。^{[ 4 ]}

耐障害性リブリーザーの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、および故障検出システムです。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、減圧状態計算、状態および情報表示とユーザー入力のユーザーインターフェースなど、それぞれ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。比較的脆弱なユーザーインターフェースが侵害された場合でも制御システムが動作を継続できるように、ユーザーインターフェースのハードウェアを制御および監視ユニットから分離することが可能です。^{[ 4 ]}

ダイバーズ・アラート・ネットワークは、レクリエーション/テクニカルリブリーザーによる死亡事故の94%で、検死官によって実際の死因が溺死であると判断されたことを発見した。軍のリブリーザー事故調査では、意識喪失後の溺死は5.5%のケースでしか発生していないことがわかった。この溺死の発生率の低さは、気道を確保するためのマウスピース保持ストラップ（MRS）の使用を含む安全プロトコルに大きく起因している。事故の状況には、バディとの距離、ダイバーの減圧状態、水面までの距離など、他にも重要な要因の違いがあった可能性がある。^{[ 45 ]}

緩和

再呼吸器の緊急事態のリスクを軽減し、緩和するために、さまざまな選択肢が開発されており、これらは機器と手順の選択肢に分類できます。^{[ 30 ]}

装備オプション

マウスピース保持ストラップ：これは、ダイバーが意識を失った場合にマウスピースが口から落ちるのを防ぎ、溺れるリスクを軽減することを目的としています。リブリーザー訓練協議会は、マウスピース保持ストラップの使用を推奨する安全ガイダンスノートを発行しました。マウスピース保持ストラップは、欧州リブリーザー規格EN14143:2013に従い、EUおよび英国で販売されるリブリーザーの必須設計機能でもあります。この装置は、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、ダイバーが水中で痙攣を起こしたり意識を失ったりした場合に水の浸入を最小限に抑える必要があります。^{[ 45 ]}^{[ 30 ]}

フルフェイスマスク：マウスピース固定ストラップよりも気道の確保は確実ですが、緊急時の避難には特別な準備が必要となる場合があります。

脱出弁：マウスピースを外さずにダイバーが開放回路に脱出できる脱出弁は、高炭酸ガス血症の際にリスクを軽減します。マウスピースを外さずに開放回路に切り替えることができるため、素早く対応でき、気道が保護されていない状態で吸入する可能性を排除できます。このガスは、機内希釈ガスまたは機外脱出用シリンダーから供給できますが、ガス供給は深度に適したものでなければなりません。マウスピースと同様に、脱出弁はフルフェイスマスクに取り付けられていない限り、マウスピース保持ストラップでしっかりと固定する必要があります。クイックコネクターが付属している場合、救助者はマウスピースを装着したまま意識不明のダイバーに適したガスを接続できますが、クイックコネクターは流量制限となるため、開放回路要求弁の性能が低下します。そのため、使用者が想定する最大深度で適切に機能することを確認するためにテストする必要があります。ダイバーがDSVを遮断して別の緊急用デマンドバルブを挿入できない、またはしたくない高炭酸ガス血症の事故では、二酸化炭素濃度が高いときに緊急用バルブも非常に役立ちます。これは深刻な問題であり、高炭酸ガス血症のフィードバックループに入ると、継続的かつ急速に呼吸する必要性が高まり、回復が不可能になる場合があります。場合によっては、希釈液のフラッシュで二酸化炭素濃度を十分に下げて切り替えることができるかもしれません。^{[ 30 ]}

二酸化炭素モニタリング：2024年現在、呼吸ループ内の二酸化炭素を検出またはモニタリングする基本的な方法は2つあります。どちらも完全に満足できるものではありません。温度ステッチはスクラバー内の反応フロントの進行を監視しますが、センサーのライン上のみであり、必ずしも突破が発生するラインとは限りません。^{[ 29 ]}^{[ 30 ]} もう1つの方法は、電子センサーを使用してループ内のポイントで二酸化炭素分圧を測定することです。この技術の問題の1つは、センサーが水にも敏感で、偽陽性を示す可能性があることです。もう1つの問題は、ループ内の二酸化炭素が常に高炭酸ガス血症の正確な指標ではないことです。スクラバー処理されたガスが仕様内であっても、ダイバーは呼吸仕事量が多いために高濃度の二酸化炭素を蓄積している可能性があります。この問題を検出できる呼気終末ピーク二酸化炭素の測定は、まだ（2023年）利用できません。^{[ 46 ]}

アラーム：可聴アラーム、視覚アラーム、触覚アラームが利用できる場合があります。通常、デフォルトは視覚アラームで、可聴ブザーや触覚バイブレーターのオプションがあります。ヘッドアップディスプレイが利用できる場合もあり、バディが見やすい位置にヘッドアップディスプレイが配置されている場合もあります。^{[ 30 ]}

手順オプション

チェックリスト: ある程度、電子チェックリストはeCCRの起動手順に不可欠な部分になりつつありますが、潜水前の準備の大部分とは依然として切り離されています。チェックリストを使用する際には、各チェック項目を確認することが重要です。たとえば、ガス供給バルブが開いていることを確認するには、ゲージ圧力を確認するだけでは不十分です。バルブがその後閉じられた場合でも、ゲージ圧力は記録されるからです。圧力を解放するバルブを操作すると、圧力が低下するか、ガスがいくらか失われても圧力が一定のままになるかがわかります。^{[ 30 ]}^{[ 47 ]}^{[ 48 ]}

統計

DANが収集・分析した統計によると、2013年から2023年の期間におけるリブリーザー潜水による死亡事故は年間平均20～25件で、前期間より若干多いものの、リブリーザー潜水を行うダイバーの数も増加している。年間1400～2300件の認定が推定されており、リブリーザー製造業界は大幅に成長しているが、正確な生産量や販売量は不明である。^{[ 49 ]}

心臓疾患、低酸素症、高酸素症は、確実な情報が得られている限りでは主な死因であり、死亡率は10万回の潜水につき1.8～3.8人、またはリブリーザー使用時の10万潜水時間につき1.2～2.5人と推定されている。^{[ 49 ]}

データは限られており、特にアジアからは報告が不足していると考えられている。^{[ 49 ]}

人口統計

標準作業手順

特定のリブリーザーモデルを使用するために必要な手順は、通常、そのリブリーザーの操作マニュアルとトレーニングプログラムに詳しく記載されていますが、すべてのタイプまたはほとんどのタイプに共通する一般的な手順がいくつかあります。

アセンブリおよびプレダイブ機能テスト

使用前に、スクラバーキャニスターに適切な量の吸収材を充填し、ユニットの漏れをテストする必要があります。^{[ 10 ]} 通常、2つの漏れテストが実施されます。これらは一般に正圧テストと負圧テストとして知られており、呼吸ループが外部よりわずかに低い圧力と高い圧力で気密であるかどうかをテストします。正圧テストは、ユニットが使用中にガスを失わないことを確認し、負圧テストは、スクラバー媒体や酸素センサーを劣化させる可能性のある水が呼吸ループに漏れないことを保証します。^{[ 10 ]}

酸素センサーのテストと校正は、それらを使用するリブリーザーの潜水前または日常のチェックの一部です。電子制御リブリーザーには、希釈ガスと純酸素を校正ガスとして使用してすべてのセルの読み取り値を比較する自動センサーチェックルーチンがある場合があります。したがって、校正は通常、酸素分圧1バールに制限されますが、設定値は通常1バール以上であるため、これは最適ではありません。^{[ 10 ]} 1バール以上で校正するには、専用のセル校正チャンバーが必要であり、好ましくは純酸素中で1.6～2バールでセルをテストおよび校正できます。

水に入る直前にユニットを（通常約3分間）プレブリージングすることは標準的な手順です。これにより、スクラバー材料が動作温度まで温まり、正しく機能し、閉鎖回路リブリーザー内の酸素分圧が正しく制御されることが保証されます。^{[ 50 ]}プレブリージングはスクラバー機能の確認には信頼できないことがわかっています。^{[ 51 ]}

高圧酸素セル試験ポット
使用準備 – スクラバー容器にソーダ石灰を充填する
Mk16の浸水漏れテスト
潜水前陽圧テスト

ループの浸水を防ぐ

マウスピースを口から外す前に、ループ内に水が浸入するのを防ぐため、潜水/水面バルブを閉じる（または緊急脱出バルブを作動させる）必要があります。マウスピースを再び装着する際は、この操作を逆に行う必要があります。マウスピースを歯で咥えている場合は、通常、DSVまたはBOVの操作は片手で行えますが、口に入れていない場合は通常、両手で操作する必要があります。自動式のDSVは存在せず、浸水を防ぐことができるのはダイバー自身だけです。

酸素モニタリング

CCR（クローズドサーキュラーリフティング）では酸素分圧が非常に重要であり、特に潜水開始時、圧縮による一時的な上昇が発生する可能性のある下降時、低酸素症のリスクが最も高い浮上時など、頻繁に監視されます。電子制御式CCRでは、これは制御システムによって行われ、設定値からの逸脱はアラームでダイバーに警告されます。ダイバーは、混合比を手動で調整したり、深度変化率を下げたりして、注入システムが混合比を修正できるようにする必要がある場合があります。

二酸化炭素のモニタリング

二酸化炭素の蓄積も深刻な危険であり、ほとんどのリブリーザーには電子式二酸化炭素モニターがなく、搭載されている場合でも完全に信頼できるものではありません。ダイバーは常にこの問題の兆候に注意しなければなりません。^{[ 50 ]}バディダイバーは、緊急措置を取る必要のあるリブリーザーダイバーが安全に浮上するまで一緒にいるべきです。なぜなら、この時こそバディが最も必要とされる可能性が高いからです。^{[ 30 ]}

希釈液フラッシュ

「希釈液フラッシュ」または「ループのフラッシング」手順は、ループ内のガス混合物を、現在の深度で安全に呼吸できる希釈液であれば安全であることがわかっている既知の酸素分率に一時的に戻す方法です。これにより、ダイバーは酸素セルの読み取り値を既知の計算された分圧と比較することができます。この手順では、ループをベントしながら希釈液を注入します。これにより、古い混合ガスが洗い流され、既知の酸素分率の新しいガスに置き換えられます。希釈液フラッシュはループ内の二酸化炭素も一時的に減少させますが、スクラバーが正しく機能していない場合は長くは続きません。^{[ 10 ]}

ループの通気

この手順では、ループ内のガスを周囲に放出します。これは上昇時にループ内の圧力を下げるために必要であり、余分なガスは通常、スプリング式の過圧弁によって自動的に放出されます。希釈液のフラッシュを行うときのように、ループが満杯でないときにループ内の容量を減らすことが役立つ場合もあります。ループが満杯でないときにガスを排出する標準的な方法は 2 つあります。ダンプバルブを手動で開く方法と、ハーフマスクを使用している場合に鼻から息を吐き出す方法です。マウスピースを DSV を閉じずに取り外すと、ループからガスが漏れますが、ループが浸水する可能性があり、これは重大な故障です。^{[ 10 ]}

ループの排水

問題のリブリーザーに水の侵入を捕捉する機能があるかどうかに関わらず、リブリーザーの訓練では余分な水を除去する手順が必ず含まれます。その方法は、ループの構造の詳細や水の侵入経路によって水が溜まる場所が多岐にわたるため、ユニットの具体的な設計によって異なります。これらの手順は主に、マウスピースから侵入する水に対処するものです。これはよくある問題だからです。

登り下り

潜降中、ループ内のガスは周囲の過圧の上昇によって圧縮され、希釈剤を追加しない限り酸素分圧が上昇します。ガスが圧縮されすぎてループ構造が崩壊する可能性もあります。自動希釈弁（ADV）は損傷を防ぐために使用され、ほとんどの場合、過剰な酸素分圧も防止します。ループ容積が減少するとダイバーにADVの故障がすぐにわかるため、リスクは低いです。ループ容積の減少は浮力も減少させるため、浮力調整器の容積、およびドライスーツを使用している場合はドライスーツの容積とともに修正する必要があります。^{[ 10 ]}

上昇中、周囲圧力の低下によりループ内のガスが膨張し、通常の呼吸を継続しループの破裂を防ぐために余分なガスを排出する必要があります。これは、余分なガスを鼻、マウスピースの周囲、またはこの目的のためにループに取り付けられた過圧逆止弁（OPV）を通して排出することによって行うことができます。より深刻な危険は、圧力の低下による分圧の低下であり、酸素リッチガスを手動または制御システムによって追加しない限り、ループガスが低酸素状態になり、ダイバーが意識を失う危険性があります。eCCRの制御システムが正しく機能している場合、この問題を回避するために適切な量の酸素を注入しますが、mCCRダイバーはこれを手動で行う必要があります。^{[ 10 ]}

緊急用リブリーザー、または緊急時にDSVが閉じられている場合、降下および上昇中にループが損傷するのを防ぐために、自動希釈弁と過圧弁が必要です。

浮力制御

リブリーザーによる浮力制御は、オープンサーキットとは2つの点で異なります。潜水中のダイバーの質量の変化は、使用するガスが少ないため小さく、呼吸サイクル中の浮力の変化はごくわずかであるため、肺の容積を制御することによる微調整による浮力調整は機能しません。そのため、少し異なる管理技術が必要となり、浮力制御にはドライスーツまたは浮力調整装置のいずれかを使用する必要があります。^{[ 10 ]}

トリム

呼吸仕事量を減らし、トリムを良好に保つためには、肺とカウンターラングの浮力中心が可能な限り近くなければならないため、リブリーザーをダイバーに合わせて設定するためにトリムウェイトが一般的に使用されます。^{[ 10 ]}

ダイビング後の点検、清掃、メンテナンス

摩耗や損傷の兆候を点検し、損傷または劣化している部品を交換する。
真水ですすぎ、水気を切り、乾燥させた後、直射日光を避け、風通しの良い涼しく乾燥した場所に保管してください。
計画されたメンテナンススケジュールに従って実施します。これには、認定代理店によるサービスが含まれる場合があり、製造元への送付が必要となる場合もあります。
使用済み吸収材の処分
ループの消毒。
酸素センサーの交換。

緊急時の手順

考えられる故障モードごとに、それに対応する対処法が定められています。発生確率が高い、あるいは深刻な結果を招く可能性のある故障モードには、効果が実証されている緊急手順が定められており、ダイバーは適切な訓練を受けたとみなされるためには、これらの手順を習得する必要があります。また、有能であるとみなされるためには、ストレス下でも確実にこれらの手順を実行できなければなりません。リブリーザー潜水における緊急手順の多くは、オープンサーキット式スキューバ潜水の手順と同一、あるいは類似しています。

救済措置

ダイバーが水中にいる間に、リブリーザーが故障し、水面への浮上中に安全な呼吸混合ガスを提供できなくなる可能性があります。この場合、ダイバーは代替の呼吸源、つまりベイルアウトシステムを必要とします。^{[ 52 ]}

「アルピニスト」と呼ばれる一部のリブリーザーダイバーは救援器材を携行していませんが、特にテクニカルダイビングの長時間の潜水やより深い潜水では、救援戦略が潜水計画の重要な部分となります。多くの場合、計画された潜水はリブリーザーの容量ではなく、救援器材の容量によって制限されます。救援が必要となる状況には、腐食性カクテルを含む可能性のあるループ浸水や、その他の理由によるスクラバーの故障（ループの吸入部分で二酸化炭素濃度が高くなる）などがあります。調査対象となったダイバーの半数以上が、少なくとも1回の腐食性カクテルを経験しており、この事象が発生すると、リブリーザーは洗浄および再梱包されるまで使用できなくなり、緊急に救援が必要となります。^{[ 52 ]}^{[ 31 ]}

救済策にはいくつかの種類がある。

リブリーザーの希釈液シリンダーに接続された開放回路の需要弁は、希釈液への緊急脱出弁または「ダイラウト」と呼ばれます。このオプションは、リブリーザーに恒久的に取り付けられ、重くないという利点がありますが、リブリーザーに搭載されるガスの量は通常少ないため、提供される保護は低くなります。ただし、JJ のようにより大きなオンボードシリンダーを搭載できるリブリーザーや、オフボード希釈液を備えたリブリーザーでは、その量は実行可能です。^{[ 53 ]}
リブリーザーの酸素ボンベに接続されたオープンサーキットデマンドバルブ。これはオープンサーキット希釈剤ベイルアウトに似ていますが、酸素中毒のリスクがあるため、6メートル（20フィート）以下の深さでのみ安全に使用できます。^[⁵⁴^]
独立したオープンサーキットシステム。追加のシリンダーは重くて扱いにくいですが、大型シリンダーを使用することで、ダイバーはより多くのガスを携行でき、より深く長い潜水からの浮上時の保護が得られます。呼吸ガスの混合比は、浮上中のすべての深度で安全になるように慎重に選択する必要があり、そうしないと複数のセットが必要になります。長時間の潜水や減圧義務がある場合は、十分なガスを供給するために複数のオープンサーキットの緊急用シリンダーを携行する必要がある場合があります。そのような場合、選択された混合比は、計画されたプロファイルの最悪のケースの状況に合わせて最適化される可能性があります。^{[ 52 ]}
独立した緊急用再呼吸システム。^{[ 4 ]}^{[ 52 ]}
救援用リブリーザーシステムは、救援弁によって選択され、主リブリーザーのマウスピースに接続されています。^{[ 52 ]}

特定のダイビングで使用される緊急脱出システムは、ダイビングプロファイル、ダイバーの資格と好み、該当する場合は行動規範、および利用可能な選択肢によって異なります。

脱出する際は、リブリーザーのループが周囲の水から隔離され、浸水やループガスの損失を防ぎ、浮力への影響を最小限に抑える必要があります。また、制御システムの不具合やADV（自動減圧弁）のガス漏れによってループにガスが供給され続けるのを防ぐため、シリンダーのガス供給弁を閉じる必要がある場合もあります。ガスが供給され続けると浮力に悪影響を及ぼし、ダイバーが減圧に必要な深度を維持することが困難になる可能性があるためです。

救済弁

ベイルアウトバルブ（BOV）は、リブリーザーのマウスピースに取り付けられた切り替えバルブで、手動操作機構により、プライマリークローズドサーキットからベイルアウト（ダイバーが携行するオープンサーキットまたはクローズドサーキットの呼吸ガス供給）に切り替えることができる。^{[ 52 ]}

開回路脱出弁

救援弁 (BOV) は、手動操作機構で閉回路から開回路に切り替えることができる、リブリーザーのマウスピースに取り付けられた開回路要求弁に切り替えることができます。開回路要求弁を選択する位置は、救援時に呼吸ループが効果的に密閉されるため、潜水面弁 (DSV) の閉状態の代わりとなる場合があります。^{[ 55 ]}このタイプの救援弁を使用すると、ダイバーはマウスピースを交換することなく閉回路から開回路に切り替えることができます。救援要求弁がすぐに使用できる状態になっているため、緊急時に時間を節約できます。これは、ダイバーがマウスピースを交換するのに十分な時間息を止めることができない場合、重度の急性高炭酸ガス血症の状況で重要になります。 BOV へのガス供給は、多くの場合、船上の希釈ガスボンベから行われますが、クイックコネクタを使用して船外ガスを配管する手配をすることもできます。^{[ 10 ]}

閉回路式緊急脱出弁

代替として、ダイバーが携行する閉回路式救命システムに切り替える救命弁を設けることもできる。^{[ 52 ]}

回路を開放するための救済措置

問題の原因や解決の可否が不明な場合は、一般的に開回路への緊急脱出が有効な選択肢と考えられています。緊急脱出の手順は、リブリーザーの構造やダイバーが選択した緊急脱出装置の詳細によって異なります。いくつかの方法が考えられます。

マウスピースの緊急脱出バルブを開放回路に切り替えることで、緊急脱出が可能になります。これは簡単に行え、ダイバーが高炭酸ガス血症の状態でも、息を止める必要がないため効果的です。手順は簡単で、ほとんどの場合、マウスピースアセンブリのバルブハンドルを90度回転させるだけで済みます。
フルフェイスマスクに既に接続されている緊急用デマンドバルブを開くか、場合によっては鼻呼吸を行うことで、開放回路に切り替えます。この場合もマウスピースを取り外す必要はありません。デマンドバルブ用のセカンダリーポートを備えた適切なモデルのフルフェイスマスクが必要です。この手順では、開放回路デマンドバルブの供給バルブを開き、通常はリブリーザーの潜水/水面バルブを閉じる必要があります。
DSVを閉じてリブリーザーのマウスピースを別のデマンドバルブに交換することで、回路を開放状態に切り替えます。これは簡単な手順ですが、マウスピースを交換する際にダイバーが息を止める必要があり、高炭酸ガス血症の場合には不可能な場合があります。

オープンサーキット式救援ガスは一般的に使用されており、操作は比較的簡単で分かりやすく、機械的にも信頼性が高いが、長くて複雑な潜水計画に必要なガスの量を正確に見積もるのは比較的難しい。非常に長い潜水や深い潜水に十分なオープンサーキット式救援ガスを携行するロジスティクスは課題となる可能性がある。入手可能な統計によると、救援ガスの量が不十分なために死亡するケースは非常に少ない。^{[ 52 ]}

チーム救済

チームメンバー間で分配された救援ガスの使用は救援戦略として使用できますが、通常は1人のダイバーの救助しか提供しません。同じダイビングで2人目のダイバーもリブリーザーの故障を経験する確率は低いため、これはチームにとって許容できるリスクと見なされる可能性があります。これは、レクリエーションダイバーが、すぐに安全に水面に浮上できない状況で、緊急ガスをバディに頼る状況と似ています。このシステムでは、ダイバーは決して自給自足できず、ダイバーがグループから離れると、グループ全員の緊急ガス供給が利用できなくなります。^{[ 53 ]}

再呼吸器への緊急脱出

開放回路への脱出の代替手段として、メインのリブリーザーのマウスピースのDSVを閉じて、独立した脱出用リブリーザーセットのマウスピースに切り替えることで、リブリーザーへの脱出を行う方法がある。これは開放回路への脱出ではないが、水面に到達するのに十分な開放回路ガスの量が多すぎる場合や、2つ目のリブリーザーの方がかさばらない場合に、物流上の利点がある。脱出用リブリーザーを準備している間、ダイバーが希釈ガスで開放回路に脱出する中間段階があるかもしれない。^{[ 4 ]}^{[ 53 ]}

長時間潜水における閉鎖回路スキューバの潜在能力を最大限に引き出すには、同等の緊急脱出システムが必要である。2つのバックマウントリブリーザー、バックマウントとサイドマウント、および2つのサイドマウントリブリーザーを使用した構成が開発、テストされ、さまざまな状況で実用的であることがわかっている。水中では修正できないタイプのエラーもあるため、適切かつ完全な準備と潜水前のテストが不可欠である。^{[ 53 ]}

緊急脱出用リブリーザーへの即時切り替えに頼るのは一般的に安全ではありません。ループから呼吸する前にループをチェックする必要があり、不適切な内部圧力や酸素分圧のために非常に危険な緊急脱出ループの状態があります。予備的な開放回路への緊急脱出により、ダイバーは緊急脱出ループの状態を制御しながら評価し、現在の深度で安全に呼吸するために必要な調整を行う時間を得ることができます。^{[ 53 ]}

ダイバーが救援用リブリーザーを使用していない間は、ループの内部圧力に関するフィードバックが得られません。ループの内部圧力は周囲圧力よりも低い場合も高い場合もありますが、すべてのバルブが正しく設定され、正常に動作しており、潜水中に意図せずまたは偶発的に変更されていない限り、ADVと過圧ダンプによって自動的に修正されるはずです。^{[ 53 ]}潜降中、特にボトムセクターでは、救援用ループの状態を確認することが賢明であり、浮上中はループから余分なガスを排出する必要があります。これらのチェック中は、マウスピースを口から外す前に閉じることで、どちらのループも浸水させないことが非常に重要です。^{[ 53 ]}

救援用リブリーザーは、ダイバーが水面に戻る際に必要となる可能性のある姿勢の範囲で呼吸仕事量が許容範囲内になるように配置する必要があります。そのためには、カウンターラングがダイバーの胸の深さにある必要があります。^{[ 53 ]}

救済ソフトウェア

CCRの電子制御装置の中には、ループを使用していないときに作動させ続けることができないものがあり、それが実現可能かどうかに関わらず、設定値を達成しようとします。この機能を目的としたリブリーザーには、ソレノイドをスタンバイ状態にするものの、ループ混合気を監視および表示する緊急脱出設定があります。緊急脱出リブリーザーを効果的かつ安全に使用するにはかなりの練習が必要であり、ダイバーに高いレベルの作業負荷を与えます。^{[ 53 ]}

緊急用リブリーザーの構成

左右対称：

背面に取り付けられたプライマリーとベイルアウト：一般的に、類似または同一のユニットが共通のフレーム上に並べて取り付けられます。この配置により、一体型ベイルアウトバルブを備えた共通のマウスピースに簡単に取り付けることができます。^{[ 52 ]}
側面に取り付けられた主弁と予備弁。通常は同一のユニットで、左右に1つずつ取り付けられる。比較的単純だが、単一のマウスピースに予備弁と組み合わせるのは容易ではない。^{[ 52 ]}

非対称:

背面に取り付けられたプライマリ、側面に取り付けられたベイルアウト^{[ 52 ]}
背部に装着された主砲、胸部に装着された救援砲^{[ 52 ]}

トレーニング

リブリーザーの使用に関するトレーニングには、2 つの要素があります。1 つは、リブリーザーのクラスに関する一般的なトレーニングで、動作原理と一般的な手順が含まれます。もう 1 つは、リブリーザーのモデルに関する特定のトレーニングで、準備、テスト、ユーザーによるメンテナンスとトラブルシューティングの詳細、およびリブリーザーのモデルに固有の通常の操作手順と緊急手順の詳細を網羅します。あるモデルから別のモデルへのクロスオーバートレーニングは、機器の設計と操作が類似している場合、一般的には 2 番目の側面のみを必要とします。^{[ 56 ]}

軍事組織は通常、少数のモデルしか使用しません。一般的には、攻撃潜水員には酸素再呼吸器、掃海潜水作業には混合ガス再呼吸器が使用され、これにより訓練と兵站の要件が簡素化されます。^{[ 57 ]}

レクリエーション目的のリブリーザーダイビングは一般的にテクニカルダイビングに分類され、そのトレーニングはテクニカルダイバー認定機関によって提供されます。科学ダイビングコミュニティにおけるリブリーザーの使用頻度は、通常、独自の社内トレーニングを正当化するほど高くないため、科学ダイバーのリブリーザーに関するトレーニングも、通常はこれらのテクニカルダイバートレーニング機関によって行われます。

レクリエーションダイビングや科学ダイビングの用途では、はるかに幅広いモデルが利用されており、テクニカルダイビングのトレーニング機関は、登録インストラクターのスキルに応じて、任意の数のリブリーザーの認定を発行することができます。ほとんどのレクリエーション用リブリーザーメーカーは、自社の機器のトレーニングはメーカーが提供するトレーニングに基づいていることを要求しており、つまり、インストラクターのトレーナーは通常、メーカーによって認定されています。^{[ 56 ]}

2015年2月のリブリーザーと科学潜水ワークショップの合意勧告では、科学リブリーザーダイバーは、最低12時間の潜水時間で年間最低12回の潜水を行うことでリブリーザー潜水の資格を維持すべきであり、これは一部の活動には不十分かもしれないとされた。また、ダイバーのトレーニングには、反応のないリブリーザーダイバーの管理を含めるべきだと勧告された。^{[ 58 ]}

2023年現在、安定したトレーニングがまだ開発されていない機器に関する主要な新開発がいくつかあります。サイドマウントリブリーザーは、胸部マウントCCR、特に緊急リブリーザー手順に比べて比較的進んだ状態にあり、これらはまだ比較的急速に発展しているため、トレーニング基準を開発することが困難です。^{[ 56 ]}

科学潜水士養成訓練

2016年現在、米国では科学潜水用のリブリーザー規格が3種類あり、米国水中科学アカデミー（AAUS）、国立公園局（NPS）、米国海洋大気庁（NOAA）の規格である。^{[ 59 ]}

3 つの組織すべてにおいて、ナイトロックス認定を前提条件として完全な科学ダイバーの資格が必要であり、NOAA では130 フィート (40 m)までの認定と 100 回のオープンウォーターダイブが必要であり、AAUS と NPS では100 フィート (30 m)までの認定と 50 回のオープンウォーターダイブが必要です。各機関は段階的に深度を増していく認定を規定しており、認定はトレーニングを受けたリブリーザーの種類と、トレーニング中と同様の環境条件に対してのみ有効です。教室でのトレーニングには、オープンサーキットトレーニングに含まれるトピックの理論の復習、選択したユニットに適した減圧とダイブプランニングが含まれます。より技術的なトピックには、システム設計と操作、ダイブ前のセットアップとテスト、ダイブ後の分解とメンテナンス、酸素曝露と減圧管理、ダイブオペレーションプランニング、選択したユニットに特有の問題の認識と管理が含まれます。実技訓練には、システムの校正と動作確認、吸収容器の準備と管理、呼吸ループの組み立て、逆止弁の機能と圧力の確認、ガス分析、呼吸前の機能評価、浮力制御、潜水中のシステム監視、緊急脱出手順、システム使用者メンテナンス、および監督下での最低水中時間による経験が含まれます。^[⁵⁹^]

マルタ沖の水深約110メートル（360フィート）にあるフェニキア船の残骸は、再呼吸装置を使用するダイバーによって部分的に発掘された。現場での作業時間は1日あたり12分間の3シフトに制限されていたが、この目的のために開発された技術を用いて、現場での時間を最大限に活用した。^[⁴⁸^]

リブリーザー訓練評議会

リブリーザー訓練評議会は、レクリエーション/テクニカルダイバー訓練機関のメンバーで構成される組織で、リブリーザーダイバーの訓練を行っています。その役割は、訓練基準を作成し、訓練機関間で合理的な一貫性を確保することで、ダイバーが訓練基準のガイドラインに従って潜水する際に許容できるレベルのリスクを確保するのに十分な訓練を受けられるようにすること、そして訓練機関間でこれらの基準が相互に認められるようにすることです。彼らは、合同リブリーザー産業基準整合グループ（CRISAG）を通じてリブリーザー教育安全協会（RESA）と連携し、リブリーザー製造業者と訓練機関の両方が効果的な訓練基準を作成するために必要な情報を提供できるようにしています。また、訓練基準を作成するために、ISO技術委員会228（観光および関連サービス）のワーキンググループ1（潜水サービス）と直接連絡を取っています。^{[ 60 ]}^{[ 61 ]}

再呼吸器教育安全協会

再呼吸器教育安全協会（RESA）は、主に再呼吸器メーカーで構成される非営利団体ですが、トレーニング機関などの他の組織も支援会員になることができます。^{[ 56 ]}

RESAは、リブリーザー業界の安全性と教育の向上を支援するために設立されました。正会員（投票権を持つ会員）は、リブリーザーまたは重要なサブシステムの製造業者です。^{[ 62 ]}

ISOトレーニング規格

ISOトレーニング規格は、国際標準化機構（ISO）によって発行される最低基準です。ダイバー養成機関は、すべての要件を満たしていればこの規格に従うことができ、必要に応じて追加のコース教材を追加することもできます。トレーニングではガス密度の制限値が規定されており、推奨値は5.2g/L、最大値は6.3g/Lです。これらの制限値は、麻酔薬の許容濃度にも効果的に対応しています。

ISO 24804「レクリエーションダイビングサービス－レクリエーションリブリーザーダイバーのトレーニングの要求事項－無減圧ダイビング」^{[ 56 ]}
ISO 24805「レクリエーションダイビングサービス－レクリエーションリブリーザーダイバーのトレーニングの要求事項－45mまでの減圧ダイビング」^{[ 56 ]}
ISO 24806「レクリエーションダイビングサービス－レクリエーションリブリーザーダイバー訓練の要求事項－60mまでの減圧潜水」^{[ 56 ]}
ISO 24807「レクリエーションダイビングサービス－レクリエーションリブリーザーダイバー訓練の要件－100mまでの減圧潜水」これはダイバーの最大深度を100mに制限するものではなく、100mより深い潜水訓練は要求されていない。^{[ 56 ]}
ISO 24808「レクリエーションダイビングサービス - レクリエーションリブリーザーインストラクタートレーニングの要件」この規格には、各ダイバーレベルのトレーニングのためのインストラクター認定レベルを扱う4つのパートがあります。^{[ 56 ]}

EUF Certification Internationalは、ヨーロッパに拠点を置き、オーストリア規格協会と提携している、リブリーザー訓練機関の世界的な認証を行う独立機関です。機関は更新まで5年間認証されます。^{[ 56 ]}^{[ 63 ]}

ISO規格の採用は、ほとんどの機関が既に必要な内容の大部分を含めているため、トレーニングコースの内容に大きな影響を与えることはないだろうが、一部の機関は特定のコースに必要な潜水回数と深度を調整する必要があるだろう。^{[ 64 ]}

歴史

初期の展開

商業的に実用的な最初のスキューバリブリーザーは、ロンドンのシーベ・ゴーマンで働いていた潜水技師のヘンリー・フルースによって1878年に設計・製造されました。 ^[⁶⁵^]彼の自給式呼吸装置は、ゴムマスクと呼吸バッグで構成され、銅タンクから推定50～60%の酸素が供給され、二酸化炭素は苛性カリ溶液に浸したロープ糸の束を通すことで除去され、このシステムにより最大約3時間の潜水が可能でした。フルースは1879年に水槽に1時間潜水して装置をテストし、1週間後には外洋で5.5メートル（18フィート）の深さまで潜水しましたが、その際に助手たちが急に彼を水面に引き上げたため、軽い怪我を負いました。^[⁶⁵^]^[⁶⁶^]この装置は、1880 年にセヴァーントンネル建設プロジェクトの主任潜水士であったアレクサンダーランバートによって初めて実用的に使用され、暗闇の中を1,000 フィート (300 m)移動してトンネル内のいくつかの水没した水門を閉じることができました。これは、非常に長い距離のため、空気供給ホースが水中の瓦礫で絡まり、作業場内の強い水流のため、通常の潜水士の最善の努力をも打ち砕いていました。^[⁶⁵^]^[⁶⁷^]

フルースは装置を継続的に改良し、需要調整器と、より高い圧力でより多くの酸素を保持できるタンクを追加した。シーベ・ゴーマンの責任者であるロバート・デイビス卿は、1910年にデイビス潜水脱出装置を発明し、酸素再呼吸装置を改良した^{[ 65 ]}^{[ 66 ]} 。これは量産された最初の再呼吸装置である。主に潜水艦乗組員の緊急脱出装置として意図されていたが、すぐに潜水にも使用されるようになり、30分間の持続時間を持つ便利な浅水潜水装置として、また産業用呼吸装置としても使用されるようになった^[⁶⁶^]。

この装置は、呼気中の二酸化炭素を吸収する水酸化バリウムの容器が入ったゴム製の呼吸/浮力バッグと、バッグの下端のポケットに、120バール（1,700psi ）の圧力で約56リットル（2.0立方フィート）の酸素を貯蔵する鋼鉄製の圧力シリンダーで構成されており、このシリンダーには制御弁が備え付けられ、呼吸バッグに接続されていた。シリンダーの弁を開くと、周囲圧力で酸素がバッグに供給された。この装置には、着用者が浮力を保つのを助けるために、前面に緊急浮力バッグも含まれていた。1927年にデイビスによってさらに改良された後、DSEAは英国海軍に採用された。^[⁶⁸^]

1911年、リューベックのドレーガー社は、標準的な潜水装備用の自己完結型半閉鎖式リブリーザーシステムをテストした。このシステムは、インジェクターシステムを使用して呼吸ガスをスクラバーと呼吸ループ（ヘルメットの内部全体を含む）に循環させた。これはその後すぐに実用化され、20m未満の深度用の酸素リブリーザーDM20と、40mまでの深度用のナイトロックスリブリーザーDM40の2つのバージョンが用意された。ガスが空気圧で循環するため、呼吸の労力を最小限に抑え、マウスピースなしでヘルメットを使用することが可能だった。^{[ 69 ]} 米海軍は、ヘリオックス潜水用にMark Vシステムの派生型を開発した。これらは、1939 年のUSS Squalus の乗組員の救助とサルベージの際に成功裏に使用されました。US Navy Mark V Mod 1 ヘリオックス混合ガスヘルメットは、標準のMark 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、吸気ガス噴射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、それによってヘリウムを節約します。^{[ 70 ]}ダイバーへのガス供給は 2 つのバルブで制御されました。「ホークバルブ」は、インジェクターから「アスピレーター」への流量を制御し、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、回路を開放してヘルメットを洗浄したり、激しい作業や潜降時に追加のガスを供給するために使用されました。インジェクターノズルの流量は、周囲圧力より 100 psi 高い圧力で公称 0.5 立方フィート/分であり、これはスクラバーを通して噴射されるガスの 11 倍の体積を吹き出すことになります。^{[ 71 ]}

第二次世界大戦時代

1930年代から第二次世界大戦中にかけて、イギリス、イタリア、ドイツは酸素再呼吸器を開発し、最初のフロッグマンに装備するために広く使用した。イギリスはデイビス潜水脱出装置を、ドイツはドレーガー潜水艦脱出再呼吸器を、戦争中のフロッグマン用に改良した。^{[ 72 ]}イタリアは、特にピレリAROなど、第10艦隊MASの戦闘水泳員向けに同様の再呼吸器を開発した。^[⁷³^]アメリカでは、クリスチャン・J・ランバーツェン少佐が1939年に水中自由遊泳酸素再呼吸器を発明し、戦略情報局に採用された。^[⁷⁴^] 1952年、彼は自身の装置の改良版を特許取得し、今度はSCUBA（「自給式水中呼吸装置」の頭文字）と名付けた。^[⁷⁵^]^[⁷⁶^]^[⁷⁷^]^[⁷⁸^]これは後にダイビング用の自律呼吸装置の一般的な英語名となり、さらに後にはその装置を使用する活動を指すようになった。^[⁷⁹^]第二次世界大戦後、軍の潜水兵は、潜水者の存在を知らせる泡を作らないリブリーザーを使い続けた。これらの初期のリブリーザーシステムで使用される酸素の割合が高かったため、急性酸素中毒による痙攣のリスクから、使用できる深度が制限された。^[⁸⁰^]

テクニカルダイビング時代

テクニカルダイビングの黎明期（概ね1980年代後半から1990年代初頭）には、混合ガスリブリーザー技術に大きな関心が寄せられていました。これは、閉回路システムでは深度にほとんど依存しない、大幅に長い潜水時間を提供できると思われたためです。また、減圧義務を最小限に抑え、減圧を最適化するのにも役立つように思われましたが、当時、許容できる安全なシステムと手順を実現することの複雑さはまだ明らかになっておらず、必要な技術もまだ容易に入手できませんでした。テクニカルダイビング雑誌「アクアコープス」は、1990年6月の第2号で初めてリブリーザーについて報じ、その後もほとんどの号でこのトピックが取り上げられ、1993年1月号ではまるまる1号がリブリーザー特集されました。^{[ 81 ]}

1994年5月、フロリダ州キーウェストで、マイケル・メンドゥーノとトレイシー・ロビネットが主催する第1回リブリーザーフォーラムが開催された。ゲストには、米海軍の潜水生理学研究者であり、米海軍の混合ガス減圧表の開発者でもあるエドワード・D・タルマン博士や、閉回路式混合ガスリブリーザーの開発に大きく貢献した発明家アラン・クラスバーグなどがいた。90名の参加者には、リブリーザーメーカー5社、複数のトレーニング機関、レクリエーション、軍事、商業潜水コミュニティの代表者が含まれていた。フォーラムでは、レクリエーション用リブリーザーの市場は存在するものの、供給が不足していることが認識された。当時、リブリーザーをうまく活用していたのは軍隊だけであり、その成功は規律ある使用と非常に優れた技術サポートに依存していた。商業潜水では、複雑すぎて信頼性に欠けるとして、リブリーザーは採用されていなかった。リブリーザーダイビングのトレーニング要件はオープンサーキットよりも複雑になること、セミクローズドリブリーザーは比較的シンプルでコストが低いためレクリエーションダイビング市場に導入しやすいこと、そしてナイトロックスに対する最初の反応とは異なり、この技術がレクリエーションダイビングには不適切であるという大きな懸念はなさそうであることも明らかでした。PADIの技術開発ディレクターであるカール・シュリーブスは、技術が準備できたらPADIがトレーニングを提供すると述べていました。その後も年次会議でリブリーザーのワークショップや試乗が続けられましたが、実際のリブリーザーの入手可能性はなかなか実現しませんでした。^{[ 81 ]}

ドレーガーは1995年にレクリエーションダイバー向けに設計されたセミクローズドサーキットリブリーザー「アトランティス」を発表した。同社は1912年からリブリーザーの設計と製造の経験を蓄積しており、軍用リブリーザーの大手メーカーであったため、信頼性が高まった。日本では、グランブルーがレクリエーション用のセミクローズドユニット「フィエノ」を販売していた。^{[ 81 ]}

リブリーザーフォーラム2.0は1996年9月にカリフォルニア州レドンドビーチで開催され、議事録はPADIの子会社であるダイビングサイエンスアンドテクノロジー（DSAT）によって出版された。当時、ドレーガーはアトランティスセミクローズドリブリーザーを約850台販売したと報告しており、日本ではフィエノが最大3000台販売された可能性があると推定されていた。当時、混合ガスリブリーザーの最大のユーザーは英国海軍と米国海軍で、約240台が運用されていたと推定されている。テクニカルダイビングコミュニティでは、主に探査チームや映画制作者によって、25台から50台程度の混合ガスリブリーザーが使用されていると推定されていた。フォーラムでは、レクリエーション用リブリーザーへの関心が広く高まっていることが確認され、複雑なリスクが存在することも認識された。この段階では標準化された訓練はなく、機関は製造業者と協力して故障モードに対する効果的な対応策を開発するよう助言され、インストラクターは訓練を提供する予定のモデルを所有するか、またはアクセスできるようにするよう助言された。^{[ 81 ]}

この時点では、米海軍の0.7気圧一定PO2減圧表のみが_ナイトロックスとヘリオックスに対して検証されており、既存のアルゴリズムを再プログラムして再呼吸器から供給されるPO2を使用することが効果的かどうかは明らかではなかった_。フォーラムで発表された推奨事項には、品質保証のための第三者によるテスト、フルフェイスマスクまたはマウスピース保持ストラップの使用、バディシステムの遵守、および最大PO2_設定値1.3気圧が含まれていた。また、当時利用できなかった機内CO2モニターの開発と使用が安全性の向上に貢献することも認識されていた_。^{[ 81 ]}

1996年、Cis-Lunar Development LabsはMK-IVリブリーザーを販売していた。約1年後（1997年）、英国のAmbient Pressure Divingが電子制御式閉回路リブリーザーInspirationの販売を開始し、続いてJetsam TechnologiesのKISSが販売された。^{[ 81 ]}

1998年までに、フランスの洞窟ダイバーであるオリヴィエ・イスラーは、フランスのドゥー・ド・コリー湧水地で、完全冗長型のRI 2000セミクローズド・リブリーザーを使用した。^{[ 81 ]}

テクニカルダイビングコミュニティが支持する最大PO2の推奨値は、その後、作業潜水では1.4気圧、減圧では1.6気圧に上昇したが_、これは部分的にはダイビング生理学者のビル・ハミルトン博士の助言によるものであり、部分的には満足のいく経験によるものである。安全性はリブリーザーの普及に対する最大の課題になると予測されていたが、これは真実であることが証明された。第3回リブリーザーフォーラムが開催された2012年までの1998年から200年の間に、世界中で200件のリブリーザーによる死亡事故が報告された。1998年から2005年までは年間約10件、2006年から2012年までは年間約20件であり、これはオープンサーキットスキューバの5～10倍のリスクである。証拠は、2012年以降、安全性が継続的に改善されていることを示唆している。^{[ 81 ]}

いくつかの日付：

1967年 – エレクトロラング^{[ 82 ]}
1987年 –ビル・ストーンのFREDシステム^{[ 82 ]}
1994 – リブリーザーフォーラム (1) ^{[ 82 ]}
AquaCorpsジャーナルが始まりました^{[ 82 ]}
ナイトロックスワークショップ^{[ 82 ]}
1993 – テックカンファレンス^{[ 82 ]}
1995年 – ドラガー・アトランティス^{[ 82 ]}
1996年 – リブリーザーフォーラム2.0、一般向けにリブリーザーを製造しているメーカーは2社：アトランティスとフィエノ^{[ 82 ]}
1997年 – APバディインスピレーション。^{[ 82 ]}
Cis Lunar Mk5、KISS Classic、Innerspace MEG、Halcyon RB80 ^{[ 82 ]}
2012 – リブリーザーフォーラム 3、メーカー 12 社^{[ 82 ]}
2022年 – 23のメーカー、40以上のモデル^{[ 82 ]}
2023 – リブリーザーフォーラム 4 ^{[ 82 ]}

アプリケーション

リブリーザーは、技術潜水、レクリエーション潜水、科学潜水、軍事潜水など、幅広い分野で利用されています。商業潜水においては、特にヘリウム回収システムやガスエクステンダーとして、また閉鎖式潜水鐘の緊急脱出装置として、水面供給式潜水装置と組み合わせて使用されることもあります。

軍事潜水

戦術潜水員（フロッグマン）は酸素リブリーザーの主な使用者であり、機動性と低磁気・低音響特性が重要な掃海潜水などのより深い作業では、混合ガスSCRおよびCCRが使用されることがある。リブリーザーダイバーを配備する各軍種は、通常、兵站と訓練を簡素化するために、使用に適した少数のモデルに標準化している。^{[ 57 ]}

米海軍は飽和救命装置（JFD Divex COBRAおよびJFD Divex MK IV Secondary Life Support（SCR））にも再呼吸器を使用している^{[ 57 ] 。}

テクニカルダイビング

最も多様で数の多い混合ガスユニットはテクニカルダイビング用途で使用されており、^{[ 82 ]}

リブリーザーフォーラム3（2011年）の時点では、レクリエーション/テクニカルリブリーザーのトレーニング機関は3つしか活動していませんでした。リブリーザーフォーラム4（2023年）の時点では、8つ（BSAC、FFESSM、GUE、IANTD、PADI、RAID、SSI、TDI）に増えていました。この間、年間認定総数は2012年の3545から2022年には5156に増加しました。これらの数字には、さまざまなスキルレベル、さまざまなリブリーザークラスおよびユニットの多くのダイバーによる複数の認定が含まれています。認定時の平均年齢は約42歳で、50～59歳がピークで、これは可処分所得の有無に関連していると考えられます。^{[ 56 ]}

レクリエーションダイビング

リブリーザーはレクリエーションダイビングではあまり普及していないが、その目的のために特別に設計され販売されているモデルもいくつかある。^{[ 82 ]}

科学調査および考古学調査のための潜水

生物学研究者は1960年代後半から閉鎖回路式再呼吸器を使用しており、海洋科学におけるその応用範囲は21世紀に入ってから拡大している。^{[ 83 ]}

1998年から2013年の間に、AAUSの約52の組織メンバーが合計約9,915時間にわたる10,988回のリブリーザー潜水を報告した。これらの潜水に関連して、減圧症、特発性浸水性肺水腫、低酸素症がそれぞれ1件ずつ発生した。^{[ 84 ]}

この期間中、AAUS会員によって1,675,350回のオープンサーキット潜水が行われ、潜水時間は1,148,783時間でした。リブリーザー潜水の数は、総数の約0.7%、OC潜水で記録された水中時間の約0.9%ですが、リブリーザー潜水の回数と期間は、この期間を通じてかなり一貫して増加しています。酸素リブリーザーと混合ガスリブリーザーを含む17種類のリブリーザーモデルが報告されました。潜水の52%は運用科学目的、48%はトレーニング目的でした。潜水の23%は減圧停止が必要でした。この期間中、リブリーザーによる191フィート（58m ）を超える深潜水の数は全体的に増加し、オープンサーキットによる深潜水の数は減少しました。^[⁸⁴^]

リブリーザーは、水中生物学研究、特に目立たない観察者を必要とする用途や、野生生物の捕獲や標識付けのためにステルスアプローチを必要とする用途、長時間の水中作業を必要とする研究、または比較的深い（50メートル（160フィート）以上）環境での作業、特に物流上の困難を伴う遠隔地での作業において、特有の利点を提供する。多くの科学機関はリブリーザー技術の採用に消極的であったが、リブリーザー技術の発展により、その受け入れが拡大している。^[⁸³^]

科学目的でリブリーザーを初期に使用した人物の一人にウォルター・スタークがおり、彼は海底生物学研究で使用するための最初の電子制御式閉回路リブリーザーを発明した。その後すぐに、水中居住施設からの外出中の生物学研究のためにテクタイトIIプロジェクトで使用された。1980年代半ばまでに、科学的な洞窟探検へのリブリーザーの応用への関心は、テクニカルダイビングとして知られるようになったアマチュア探検活動と一致し、水中映画制作者のハワード・ホールとボブ・クランストンは、行動に影響を与えるリスクを少なくして水中の海洋生物に近づくためにリブリーザーを使用し始めた。^{[ 83 ]}

1990年代半ばから後半にかけて、再呼吸器は複数のメーカーから入手しやすくなり、科学界では特に物流上の利点が最も顕著な分野で、より頻繁に使用されるようになった。^{[ 83 ]}

生物調査ダイビングにおける閉鎖回路式リブリーザーの大きな利点は、呼気中のガス泡による騒音や視覚的な妨害がないことです。これらのガス泡は動物の行動に悪影響を及ぼすことが知られています。これは、ダイバーがラッコなどの動物に接近したり捕獲したりする必要がある場合に特に効果的であり、動物の鳴き声の記録を大幅に容易にします。リブリーザーを使用することで、特に継続的な観察が望ましい場合、ダイバーは複数のダイビングの間に水面や岸に戻る必要なく、1回の長時間のダイビングを行うことができるため、複数回のダイビングと減圧の問題が軽減されます。一定の酸素分圧を維持できるため、減圧義務を負うことなく中深度域でより長い潜水時間を確保でき、以前は複数の開放回路式ダイビングが必要だった場合でも、1回のマルチレベルダイビングで十分になります。機器とトレーニングへの初期投資は、1回のダイビングで1日で作業を完了できる効率性の向上によって、迅速に相殺される場合もあります。特に遠隔地では、ヘリウムのコストが工業地帯の10倍にもなる場合があるため、より深い潜水ではヘリウム希釈剤のコストを大幅に節約できる可能性がある。^{[ 83 ]}

調査用潜水艇はより深い環境に直接アクセスできるが、運用コストはリブリーザーよりもはるかに高く、支援船の運用に必要な物流上の要件とコストのため、そのような潜水艇が活発に使用されている地域に限定される。また、かさばり、操縦性や器用さの制限により、複雑なサンゴ礁構造の探査、サンプリング、記録を行う能力も制限される。^{[ 83 ]}

電子制御式閉回路混合ガスリブリーザーの開発により、1990年代半ば以降、周囲圧力下での科学潜水の範囲が拡大しました。さまざまな研究関係者が、これまでアクセスできなかった場所からデータを探し、取得し始めました。科学潜水プログラムでは、海洋科学者がこれらの地域に安全にアクセスできるように、テクニカルダイビング施設を設立および開発してきました。この広範囲にわたる潜水曝露の性質上、許容可能な安全な運用を確保するために手順を修正および適応させる必要があります。これは、リブリーザー装置の操作に関する高度な能力をダイバーが持つことを意味し、安全性を損なうことなく科学的作業を成功裏に実行できるように十分な余剰容量を確保する必要があります。これには、初期訓練を完了し、十分な適切な潜水活動、または活動休止期間後の再訓練とワークアップ潜水によってこの能力を維持するための条件として、高度な能力が必要です。エラーを減らし、すべての重要な手順が確実に実行されるようにする方法として、機関が承認したチェックリストを使用して、機器の準備と潜水計画を行うことが推奨されています。^{[ 85 ]}

科学潜水では、通常、潜水の計画された作業が主な目的であり、潜水は科学作業を行う場所への往復に最も効果的な手段です。水中環境では、生命維持は必然的に他のすべての考慮事項よりも優先されなければならず、怠ると致命的な結果を招く可能性があります。オープンサーキット装置はシンプルで頑丈で信頼性が高く、ガスと減圧状態の監視以外にほとんど管理を必要としません。リブリーザーでは、ガスの混合比は動的であり、監視と必要に応じて装置の制御が極めて重要です。同様のレベルの安全性を維持するために、手順の変更が必要になる場合があります。^{[ 86 ]}

電子制御式リブリーザーのメーカー間、場合によってはモデル間で制御システムにかなりのばらつきがあるため、複数のユニットに反射的に慣れ親しむことができ、リブリーザーの管理に加えて科学的作業を効果的に行う十分な能力も持つことは非現実的であり、ダイビングが複雑になればなるほど、また科学的作業が複雑になればなるほど、リスクは大きくなります。機器が正しく機能していることを確認するために適切な潜水前テストを確保することに加えて、科学にあまり関与せず、リブリーザーに非常に熟練したチームメンバーが作業ダイバーまたは2人の作業ダイバーとその機器を監視することが、故障が見過ごされたり無視されたりするリスクを減らす方法として提案されています。この安全支援ダイバーは、科学機器の一部を運ぶことで研究者の作業負荷を軽減することもできます。^{[ 86 ]}

商業潜水

ロックアウト呼吸システムは、北海で閉鎖式潜水鐘またはロックアウト潜水艇からの潜水に使用された商用潜水用リブリーザーでした。ダイバーは、アンビリカルケーブルを通して供給されるカウンターラングと二酸化炭素スクラバーを備えた軽量バックパックを背負っていました。このシステムの最大動作深度は300mswで、ガスの最大92%を回収できました。スクラバーは最大4時間の潜水時間に対応していました。酸素分圧の高低に対するアラームがあり、ダイバーは緊急時にフリーフロー供給に脱出することができました。このシステムは、 1976年にイヴ・ル・マッソンによって発明されたLAMAバブルヘルメットで使用されました。^[⁸⁷^]

DIVEX COBRA（コンパクト緊急脱出再呼吸装置）は、最大水深450mswまでの飽和潜水用の緊急脱出装置として使用することを目的とした緊急再呼吸システムです。NORSOK U101（潜水呼吸器）およびEN14143（自給式再呼吸装置）のCE認証を取得しています。呼吸仕事量は少ないとされています。半閉鎖式再呼吸装置は完全に機械式で、ケーシング内に取り付けられた2本のシリンダーから供給される自給式ガスを使用して45分間稼働し、制御弁を1回転させるだけで作動します。^{[ 88 ]}

混合モードおよび混合プラットフォームダイビング

混合モード潜水チームとは、1人のダイバーがオープンサーキット、もう1人がリブリーザーを使用するなど、同じ潜水で異なる潜水モードを使用するバディチームのことです。混合プラットフォームリブリーザー潜水とは、同じ潜水で異なるメーカーまたはモデルのリブリーザーを使用することを指します。^{[ 89 ]}

潜水プロファイルやタスクの中には、潜水時間、減圧、ガス計画の要件が互換性がないため、混合モードがうまく機能しないものもありますが、この問題がはるかに少ない作業も数多くあります。ただし、緊急時にはチームの両方の担当者が互いに助け合うことができなければなりません。そのためには、問題を認識する能力と、適切に対応するための知識、スキル、および装備が必要です。これには、もう一方のダイバーの装備に適した緊急手順に関する知識も含まれます。ある程度の訓練とブリーフィングが必要であり、適切な手順は運用マニュアルに記載されるべきです。混合プラットフォーム潜水にも同様の考慮事項が適用されますが、程度は低くなります。^{[ 89 ]}

参考文献

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情報源

外部リンク

リブリーザー式スキューバダイビング- リブリーザーに関する詳細情報
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