เครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำ

เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดอิเล็กทรอนิกส์ ( AP Diving Inspiration)
คำย่อ	CCUBA (อุปกรณ์หายใจใต้น้ำแบบวงจรปิด); CCR (เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิด); SCR (เครื่องช่วยหายใจแบบกึ่งวงจรปิด)
การใช้งาน	ชุดหายใจ
รายการที่เกี่ยวข้อง	อุปกรณ์เดวิส , อุปกรณ์ช่วยหายใจแบบพกพา , ฮู้ดสำหรับหนีภัย

เครื่องช่วยหายใจแบบรี เบรทเตอร์เป็นอุปกรณ์ช่วยหายใจที่ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากลมหายใจที่ผู้ใช้หายใจออกเพื่อให้สามารถนำออกซิเจนและสารเฉื่อยที่เหลืออยู่ (ถ้ามี) กลับมาหายใจใหม่ได้ โดยจะเติมออกซิเจนเข้าไปเพื่อชดเชยปริมาณที่ผู้ใช้เผาผลาญไป ซึ่งแตกต่างจากเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรเปิดที่ปล่อยก๊าซที่หายใจออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยตรง จุดประสงค์ของเครื่องช่วยหายใจแบบรีเบรทเตอร์คือเพื่อยืดระยะเวลาการหายใจด้วยปริมาณก๊าซที่มีจำกัด และยังช่วยลดฟองอากาศที่อาจเกิดขึ้นในระบบวงจรเปิด ข้อดีข้อหลังนี้มีประโยชน์สำหรับการปฏิบัติการทางทหารลับๆ ของหน่วยมนุษย์กบรวมถึงการสังเกตสัตว์ป่าใต้น้ำโดยไม่ถูกรบกวน โดยทั่วไปแล้ว รีเบรทเตอร์หมายถึงอุปกรณ์พกพาที่ผู้ใช้พกติดตัว หากใช้เทคโนโลยีเดียวกันนี้กับยานพาหนะหรือการติดตั้งแบบอยู่กับที่ มักจะเรียกว่าระบบ ช่วยชีวิต

เทคโนโลยีรีเบรเธอร์อาจถูกนำมาใช้ในกรณีที่ ปริมาณ ก๊าซหายใจมีจำกัด เช่น ใต้น้ำ ในอวกาศ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นพิษหรือมีออกซิเจนต่ำ (เช่น ในการดับเพลิง) การกู้ภัยในเหมือง การปฏิบัติงานในที่สูง หรือในกรณีที่ก๊าซหายใจมีความเข้มข้นเป็นพิเศษหรือมีส่วนประกอบที่มีราคาแพง เช่น สารเจือจางฮีเลียมหรือก๊าซดมยาสลบ

เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิด (Rebreather) ถูกนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมหลายอย่าง เช่น ใต้น้ำ เครื่องช่วยหายใจใต้น้ำแบบวงจรปิดเป็นอุปกรณ์ช่วยหายใจใต้น้ำแบบพกพาที่มีระบบจ่ายก๊าซทั้งแบบหลักและแบบฉุกเฉิน บนบกใช้ในงานอุตสาหกรรมที่มีก๊าซพิษหรือขาดออกซิเจนงานดับเพลิงที่นักดับเพลิงอาจต้องปฏิบัติงานในบรรยากาศที่เป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพเป็นเวลานานระบบช่วยหายใจในโรงพยาบาลสำหรับการดมยาสลบเพื่อจ่ายก๊าซดมยาสลบในความเข้มข้นที่ควบคุมได้โดยไม่ปนเปื้อนอากาศที่เจ้าหน้าที่หายใจ และในที่สูงที่มีความดันย่อยของออกซิเจนต่ำ ใช้สำหรับการปีนเขาในที่สูง ในด้านอวกาศมีการใช้งานในเครื่องบินที่ไม่มีความดันอากาศและสำหรับการกระโดดร่มในที่สูง และเหนือชั้นบรรยากาศของโลกในชุดอวกาศสำหรับกิจกรรมนอกยานอวกาศ เทคโนโลยีที่คล้ายกันนี้ถูกนำมาใช้ในระบบช่วยชีวิตในเรือดำน้ำ เรือดำน้ำขนาดเล็กชุดดำน้ำในชั้นบรรยากาศ ที่อยู่ อาศัยใต้น้ำและบนผิวน้ำยานอวกาศ และสถานีอวกาศ รวมถึงในระบบการนำก๊าซกลับมาใช้ใหม่เพื่อกู้คืนฮีเลียมปริมาณมากที่ใช้ในการดำน้ำแบบอิ่มตัว

การหมุนเวียนก๊าซหายใจกลับมาใช้ใหม่นั้นมีต้นทุนด้านความซับซ้อนทางเทคโนโลยีและอันตรายเฉพาะบางประการ ซึ่งบางส่วนขึ้นอยู่กับการใช้งานและประเภทของเครื่องช่วยหายใจที่ใช้ มวลและปริมาตรอาจมากกว่าหรือน้อยกว่าระบบวงจรเปิด ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ เครื่องช่วยหายใจดำน้ำแบบควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์อาจรักษาระดับความดันย่อยของออกซิเจนให้อยู่ระหว่างขีดจำกัดบนและล่างที่ตั้งโปรแกรมได้ หรือจุดตั้งค่า และสามารถบูรณาการเข้ากับคอมพิวเตอร์คำนวณการลดความดันเพื่อตรวจสอบสถานะการลดความดันของนักดำน้ำและบันทึกข้อมูลการดำน้ำได้

ขณะที่คนเราหายใจ ร่างกายจะใช้ออกซิเจนและผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ การเผา ผลาญพื้นฐานต้องการออกซิเจนประมาณ 0.25 ลิตร/นาที จากอัตราการหายใจประมาณ 6 ลิตร/นาที และคนที่มีสุขภาพดีที่ทำงานหนักอาจหายใจได้ในอัตรา 95 ลิตร/นาที แต่จะเผาผลาญออกซิเจนได้เพียงประมาณ 4 ลิตร/นาที^{[ 1 ]}โดยทั่วไปแล้ว ออกซิเจนที่เผาผลาญได้จะคิดเป็นประมาณ 4% ถึง 5% ของปริมาตรอากาศที่หายใจเข้าที่ความดันบรรยากาศ ปกติ หรือประมาณ 20% ของออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศที่ระดับน้ำทะเลอากาศที่หายใจออกที่ระดับน้ำทะเลมีออกซิเจนประมาณ 13.5% ถึง 16% ^{[ 2 ]}

สถานการณ์จะยิ่งสิ้นเปลืองออกซิเจนมากขึ้นเมื่อสัดส่วนออกซิเจนในก๊าซหายใจสูงขึ้น และในการดำน้ำใต้น้ำ การอัดก๊าซหายใจเนื่องจากความลึกทำให้การหมุนเวียนก๊าซที่หายใจออกกลับมาใช้ใหม่มีความเหมาะสมยิ่งขึ้น เนื่องจากก๊าซในวงจรเปิดจะสูญเสียไปในสัดส่วนที่มากขึ้น การหายใจเอาก๊าซเดิมซ้ำๆ จะทำให้ออกซิเจนหมดไปจนถึงระดับที่ไม่สามารถรักษาสติสัมปชัญญะได้ และในที่สุดก็จะไม่สามารถดำรงชีวิตได้ ดังนั้นจึงต้องเติมก๊าซที่มีออกซิเจนลงในก๊าซหายใจเพื่อรักษาระดับความเข้มข้นของออกซิเจนให้ได้ตามที่ต้องการ^{[ 3 ]}

อย่างไรก็ตาม หากทำเช่นนี้โดยไม่กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกไป คาร์บอนไดออกไซด์จะสะสมในก๊าซที่นำกลับมาใช้ใหม่อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดภาวะหายใจลำบากเล็กน้อยในทันที และพัฒนาไปสู่ภาวะไฮเปอร์แคปเนียหรือพิษจากคาร์บอนไดออกไซด์อย่างรวดเร็ว อัตราการระบายอากาศที่สูงมักจำเป็นเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งเป็นผลผลิตจากการเผาผลาญ ปฏิกิริยา_การหายใจถูกกระตุ้นโดยความเข้มข้นของ CO2 _ในเลือด ไม่ใช่ความเข้มข้นของออกซิเจน ดังนั้นแม้การสะสมของ CO2 เพียงเล็กน้อย_ในก๊าซที่สูดดมเข้าไปก็จะกลายเป็นสิ่งที่ทนไม่ได้อย่างรวดเร็ว หากบุคคลพยายามหายใจเอาก๊าซที่หายใจออกกลับเข้าไปโดยตรง พวกเขาจะรู้สึกหายใจไม่ออก อย่างรุนแรงในไม่ช้า ดังนั้นเครื่องหายใจแบบวนซ้ำจึงต้องกำจัด CO2 _ในส่วนประกอบที่เรียกว่าเครื่องกรองคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 4 ]}

โดยการเติมออกซิเจนให้เพียงพอเพื่อชดเชยการใช้ในกระบวนการเผาผลาญ การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ และการหายใจเอาแก๊สกลับเข้าไปใหม่ ปริมาตรส่วนใหญ่จึงถูกรักษาไว้^{[ 4 ]}

ความทนทานของเครื่องหายใจวนซ้ำ ซึ่งหมายถึงระยะเวลาที่สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยและสะดวกสบายนั้น ขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนที่จ่ายตามอัตราการใช้ออกซิเจนของผู้ใช้ และความสามารถของเครื่องกรองในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ตามอัตราที่ผู้ใช้ผลิตขึ้น ตัวแปรเหล่านี้มีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลผลิตจากการใช้ออกซิเจนในกระบวนการเผาผลาญแม้ว่าจะไม่ใช่ผลผลิตเพียงอย่างเดียวก็ตาม สิ่งนี้เป็นอิสระจากความลึก ยกเว้นงานการหายใจที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซที่เพิ่มขึ้น^{[ 4 ]}

มีระบบควบคุมการไหลของก๊าซหายใจภายในเครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำอยู่สองแบบพื้นฐาน ได้แก่ ระบบลูกตุ้มและระบบวงจรปิด

ในระบบแบบลูกตุ้ม ผู้ใช้จะสูดก๊าซจากปอดเทียมผ่านท่อหายใจ และก๊าซที่หายใจออกจะไหลกลับไปยังปอดเทียมโดยไหลผ่านท่อเดียวกันนั้น ตัวกรองมักจะอยู่ระหว่างท่อหายใจและถุงปอดเทียม และการไหลของก๊าซจะเป็นแบบสองทิศทาง ทางเดินการไหลทั้งหมดระหว่างผู้ใช้และสารดูดซับในตัวกรองเป็นปริมาตรที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซ – ปริมาตรที่บรรจุก๊าซซึ่งถูกหายใจกลับเข้าไปใหม่โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ จากเครื่องช่วยหายใจ ปริมาตรของปริมาตรที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซจะเพิ่มขึ้นเมื่อสารดูดซับลดลง ปริมาตรของท่อหายใจต้องมีขนาดเล็กที่สุดเพื่อจำกัดปริมาตรที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ในการกำหนดค่าแบบวงจร ผู้ใช้จะสูดก๊าซผ่านท่อหนึ่ง และหายใจออกผ่านท่อที่สอง ก๊าซที่หายใจออกจะไหลเข้าสู่เครื่องกรองจากด้านหนึ่ง และออกทางอีกด้านหนึ่ง อาจมีปอดสำรองขนาดใหญ่หนึ่งอันอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของเครื่องกรอง หรือปอดสำรองขนาดเล็กสองอัน อันละข้างของเครื่องกรอง การไหลเป็นไปในทิศทางเดียว โดยบังคับด้วยวาล์วกันกลับ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในท่อหายใจตรงจุดที่เชื่อมต่อกับปากเป่า เฉพาะทางเดินของการไหลในปากเป่าก่อนการแยกท่อหายใจเข้าและหายใจออกเท่านั้นที่เป็นพื้นที่ว่างเปล่า และปริมาตรของท่อจะไม่มีผลต่อสิ่งนี้^{[ 6 ]}

มีส่วนประกอบบางอย่างที่พบได้ทั่วไปในเครื่องช่วยหายใจแบบพกพาเกือบทุกรุ่น ส่วนประกอบเหล่านี้ได้แก่ ส่วนประกอบปริมาตรการหายใจที่ความดันบรรยากาศ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าวงจรการหายใจในเครื่องช่วยหายใจแบบไหลเวียน และระบบจ่ายและควบคุมก๊าซเสริม

ถุงเก็บก๊าซ (counterlung) เป็นถุงที่ทำจากวัสดุที่แข็งแรงและยืดหยุ่นได้ มีลักษณะปิดสนิท ทำหน้าที่กักเก็บปริมาตรของก๊าซที่หายใจออกจนกว่าจะหายใจเข้าอีกครั้ง อาจมีถุงเก็บก๊าซเพียงถุงเดียว หรืออาจมีถุงเก็บก๊าซอยู่ด้านละถุงของเครื่องกรองอากาศ ซึ่งช่วยให้การไหลของก๊าซผ่านเครื่องกรองอากาศมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ลดภาระการหายใจและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกรองอากาศโดยการรักษาระยะเวลาการคงอยู่ ของก๊าซให้คงที่มาก ขึ้น

เครื่องดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นภาชนะที่บรรจุวัสดุดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเบสที่แข็งแรงโดยก๊าซที่หายใจออกจะผ่านเข้าไปเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ วัสดุดูดซับอาจเป็นเม็ดหรืออยู่ในรูปของตลับขึ้นรูป^{[ 7 ]}วัสดุดูดซับแบบเม็ดอาจผลิตได้โดยการบดก้อนปูนขาวและคัดแยกเม็ดตามขนาด หรือโดยการขึ้นรูปเม็ดให้มีขนาดและรูปร่างที่สม่ำเสมอ^{[ 8 ]}การไหลของก๊าซผ่านเครื่องดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อาจเป็นทิศทางเดียวในเครื่องช่วยหายใจแบบวนรอบ หรือทั้งสองทิศทางในเครื่องช่วยหายใจแบบลูกตุ้ม โดยทั่วไปกระป๋องดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะมีทางเข้าด้านหนึ่งและทางออกอีกด้านหนึ่ง

สารดูดซับทั่วไปคือโซดาไลม์ซึ่งประกอบด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH) ₂และโซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH ส่วนประกอบหลักของโซดาไลม์คือแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งมีราคาค่อนข้างถูกและหาได้ง่าย อาจมีส่วนประกอบอื่นๆ อยู่ในสารดูดซับ โซเดียมไฮดรอกไซด์ถูกเติมเพื่อเร่งปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ สารเคมีอื่นๆ อาจถูกเติมเพื่อป้องกันผลิตภัณฑ์การสลายตัวที่ไม่พึงประสงค์เมื่อใช้กับยาสลบแบบสูดดมที่มีฮาโลเจนมาตรฐาน อาจมีการรวมตัว บ่งชี้เพื่อแสดงเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำของโซดาไลม์และก่อตัวเป็นกรดคาร์บอนิก เปลี่ยนค่า pH จากเบสเป็นกรด เนื่องจากการเปลี่ยนสีแสดงว่าสารดูดซับถึงจุดอิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์และต้องเปลี่ยน^{[ 8 ]}

คาร์บอนไดออกไซด์รวมตัวกับน้ำหรือไอน้ำเพื่อสร้างกรดคาร์บอนิกอ่อนๆ: CO ₂ + H ₂ O –> H ₂ CO ₃ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างคาร์บอเนตและน้ำในปฏิกิริยาคายความร้อน^{[ 6 ]}ในปฏิกิริยาขั้นกลาง กรดคาร์บอนิกจะทำปฏิกิริยาคายความร้อนกับโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างโซเดียมคาร์บอเนตและน้ำ: H ₂ CO ₃ + 2NaOH –> Na ₂ CO ₃ + 2H ₂ O + ความร้อน ในปฏิกิริยาสุดท้าย โซเดียมคาร์บอเนตจะทำปฏิกิริยากับปูนขาว (แคลเซียมไฮดรอกไซด์) เพื่อสร้างแคลเซียมคาร์บอเนตและโซเดียมไฮดรอกไซด์: Na ₂ CO ₃ + Ca(OH) ₂ –> CaCO ₃ + 2NaOH จากนั้นโซเดียมไฮดรอกไซด์จะพร้อมทำปฏิกิริยากับกรดคาร์บอนิกเพิ่มเติม^{[ 8 ]}สารดูดซับนี้ 100 กรัม (3.5 ออนซ์) สามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 15 ถึง 25 ลิตร (0.53 ถึง 0.88 ลูกบาศก์ฟุต) ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน^{[ 6 ] [ 8 ]}กระบวนการนี้ยังทำให้อากาศร้อนและชื้น ซึ่งเป็นสิ่งพึงประสงค์สำหรับการดำน้ำในน้ำเย็น หรือการปีนเขาในที่สูง แต่ไม่เหมาะสำหรับการทำงานในสภาพแวดล้อมที่ร้อน

อาจใช้ปฏิกิริยาอื่น ๆ ในสถานการณ์พิเศษลิเธียมไฮดรอกไซด์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งลิเธียมเปอร์ออกไซด์อาจใช้ในกรณีที่มวลต่ำมีความสำคัญ เช่น ในสถานีอวกาศและชุดอวกาศ ลิเธียมเปอร์ออกไซด์ยังช่วยเติมออกซิเจนในระหว่างปฏิกิริยาการขัดถูอีกด้วย^{[ 9 ]}

อีกวิธีหนึ่งในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ที่ใช้ในเครื่องช่วยหายใจแบบพกพาคือการแช่แข็ง ซึ่งสามารถทำได้ในเครื่องช่วยหายใจแบบไครโอเจนิกที่ใช้ออกซิเจนเหลว ออกซิเจนเหลวจะดูดซับความร้อนจากคาร์บอนไดออกไซด์ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อเปลี่ยนออกซิเจนให้เป็นก๊าซ ซึ่งเพียงพอที่จะแช่แข็งคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้ยังทำให้ก๊าซเย็นลง ซึ่งบางครั้งก็เป็นสิ่งที่พึงประสงค์ แต่ก็ไม่ใช่เสมอไป

สายยางหายใจหรือบางครั้งเรียกว่าท่อหายใจในเครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำเป็นท่ออ่อนสำหรับให้ก๊าซหายใจไหลผ่านที่ความดันบรรยากาศ โดยจะแตกต่างจากสายยางแรงดันต่ำ แรงดันปานกลาง และแรงดันสูง ซึ่งอาจเป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ช่วยหายใจแบบวนซ้ำเช่นกัน สายยางเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้างพอที่จะลดความต้านทานการไหลที่ความดันบรรยากาศในช่วงการทำงานของอุปกรณ์ โดยทั่วไปจะมีหน้าตัดเป็นวงกลม และอาจมีร่องเพื่อให้ศีรษะของผู้ใช้เคลื่อนไหวได้โดยที่ท่อไม่ยุบตัวตรงรอยพับ^{[ 6 ]}

ปลายแต่ละด้านมีการเชื่อมต่อที่แน่นหนากับส่วนประกอบที่อยู่ติดกัน และอาจมีวาล์วทางเดียวเพื่อรักษาการไหลเวียนของก๊าซให้ถูกต้องในระบบวงจร ขึ้นอยู่กับการใช้งาน อาจทำจากพอลิเมอร์ที่ยืดหยุ่น อีลาสโตเมอร์อีลาสโตเมอร์เสริมด้วยเส้นใยหรือผ้า หรืออีลาสโตเมอร์ที่หุ้มด้วยผ้าทอเพื่อเสริมแรงหรือต้านทานการเสียดสี หากชั้นผ้าทอถูกยึดติดกับพื้นผิวด้านนอก จะช่วยปกป้องยางจากความเสียหายจากการขูดขีด แต่ทำให้การล้างสิ่งปนเปื้อนออกทำได้ยากขึ้น^{[ 6 ]}ท่อหายใจโดยทั่วไปมีร่องสองประเภท ร่องวงแหวนดังที่แสดงในภาพ มีข้อดีคือซ่อมแซมได้ง่ายกว่าในกรณีที่ฉีกขาดหรือมีรู ในขณะที่ร่องเกลียวช่วยให้ระบายน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพหลังการทำความสะอาด^{[ 10 ]}

สายหายใจมักจะยาวพอที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์กับศีรษะของผู้ใช้ในทุกท่าทางของศีรษะ แต่ไม่ควรยาวเกินความจำเป็น เพราะจะทำให้มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น เกิดแรงต้านทางไฮโดรไดนามิกเสี่ยงต่อการเกี่ยวติดกับสิ่งต่างๆ หรือมีพื้นที่ว่างเปล่า มากเกินไป ในเครื่องช่วยหายใจแบบลูกตุ้ม สายหายใจสามารถผูกติดกับไหล่ของนักดำน้ำหรือถ่วงน้ำหนักเพื่อให้ลอยตัวได้อย่างสมดุล เพื่อลดภาระที่กระทำต่อปากหายใจ

มีการจัดเตรียมอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ปากเป่าที่มีที่ยึดสำหรับกัดหน้ากากครอบปากและจมูกหน้ากากครอบทั้งหน้าหรือหมวกนิรภัยแบบปิดสนิท เพื่อให้ผู้ใช้สามารถหายใจจากอุปกรณ์ได้โดยไม่ต้องใช้มือ

อุปกรณ์เก็บออกซิเจน ซึ่งโดยปกติจะเป็นก๊าซอัดในถังแรงดันสูง แต่บางครั้งก็เป็นออกซิเจนเหลวจะจ่ายออกซิเจนในรูปก๊าซเข้าสู่ปริมาตรการหายใจที่ความดันบรรยากาศโดยรอบอย่างต่อเนื่อง หรือเมื่อผู้ใช้ใช้งานวาล์วเพิ่มออกซิเจน หรือผ่านวาล์วควบคุมในเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจน เมื่อปริมาตรของก๊าซในวงจรการหายใจลดลงและความดันลดลง หรือในเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ก๊าซผสมที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ หลังจากเซ็นเซอร์ตรวจพบความดันย่อยของออกซิเจนไม่เพียงพอ และสั่งการให้วาล์วโซลินอยด์ทำงาน

วาล์วมีความจำเป็นในการควบคุมการไหลของก๊าซในปริมาตรการหายใจ และการป้อนก๊าซจากภาชนะจัดเก็บ ซึ่งได้แก่:

• วาล์วกันกลับในวงจรการหายใจของเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิด ซึ่งบังคับให้มีการไหลไปในทิศทางเดียวเพื่อลดพื้นที่ว่างเปล่าให้น้อยที่สุด
• วาล์วสำหรับดำน้ำ/ขึ้นสู่ผิวน้ำในเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำ ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่ปริมาตรการหายใจเมื่อถอดปากเป่าออก หรือเมื่อผู้ใช้เลือกที่จะหายใจอากาศโดยรอบบนผิวน้ำ
• วาล์วจ่ายก๊าซ รวมถึงวาล์วถังก๊าซ เพื่อให้ก๊าซแรงดันสูงไหลจากถังได้ ผู้ใช้สามารถควบคุมวาล์วด้วยตนเองเพื่อจ่ายก๊าซเติมโดยตรง หรืออาจจ่ายก๊าซไปยังตัวควบคุมแรงดัน ซึ่งจะลดแรงดันลงเหลือไม่กี่บาร์เหนือแรงดันบรรยากาศ และจ่ายก๊าซแรงดันระดับกลางนี้ไปยังระบบจ่ายก๊าซ ซึ่งอาจประกอบด้วยส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างดังต่อไปนี้:
  • วาล์วป้อนอาหารแบบควบคุมด้วยมือ
  • วาล์วแบบรูเปิดหรือวาล์วเข็มที่มีอัตราการไหลคงที่ เพื่อจ่ายสารป้อนอย่างต่อเนื่อง
  • วาล์วควบคุมปริมาณก๊าซ ซึ่งจะเติมก๊าซโดยอัตโนมัติเมื่อปริมาตรของปอดเทียมต่ำเกินไป และความดันในปริมาตรการหายใจลดลงต่ำกว่าความดันบรรยากาศ
• วาล์วระบายแรงดันเกิน ใช้สำหรับระบายก๊าซส่วนเกิน โดยส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ช่วยหายใจใต้น้ำเพื่อชดเชยการขยายตัวระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำ ก๊าซส่วนเกินอาจถูกระบายออกทางขอบซีลของหน้ากากดำน้ำแบบเต็มหน้า หรือทางจมูกเมื่อใช้ท่อหายใจ

อาจใช้เซ็นเซอร์ออกซิเจนเพื่อตรวจสอบความดันย่อยของออกซิเจนในเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ก๊าซผสม เพื่อให้แน่ใจว่าความดันย่อยของออกซิเจนไม่เกินขีดจำกัดที่ปลอดภัย แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่ใช้กับเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนเพียงอย่างเดียว เนื่องจากปริมาณออกซิเจนคงที่ที่ 100% และความดันย่อยของออกซิเจนจะเปลี่ยนแปลงไปตามความดันแวดล้อมเท่านั้น

เครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจรสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลัก คือ เครื่องช่วยหายใจสำหรับดำน้ำ ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาวะความดันสูง และเครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจรอื่นๆ ที่ใช้ในสภาวะความดันตั้งแต่สูงกว่าความดันบรรยากาศปกติที่ระดับน้ำทะเลเล็กน้อย ไปจนถึงความดันบรรยากาศที่ต่ำกว่ามากในระดับความสูงและในอวกาศ เครื่องช่วยหายใจสำหรับดำน้ำมักต้องจัดการกับความซับซ้อนของการหลีกเลี่ยงพิษจากออกซิเจนในสภาวะความดันสูง ในขณะที่การใช้งานในสภาวะความดันปกติและความดันต่ำสามารถใช้เทคโนโลยีเครื่องช่วยหายใจออกซิเจนที่ค่อนข้างง่ายกว่า โดยไม่จำเป็นต้องตรวจสอบความดันย่อยของออกซิเจนระหว่างการใช้งาน ตราบใดที่ความดันบรรยากาศเพียงพอ

นอกจากนี้ เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดยังสามารถแบ่งย่อยตามหลักการทำงานได้อีกสองประเภท คือ เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิด และเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดกึ่งปิด

• เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิด : เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดจะเติมออกซิเจนเข้าไปในก๊าซในวงจรเพื่อชดเชยออกซิเจนที่ใช้ไปในกระบวนการเผาผลาญ กระบวนการเหล่านี้ไม่ได้ใช้ก๊าซเจือจาง ดังนั้นจึงไม่มีการเติมก๊าซเจือจางเว้นแต่ปริมาตรของวงจรจะลดลงด้วยเหตุผลอื่น เช่น การระบายก๊าซโดยเจตนา การล้าง หรือการเปลี่ยนแปลงความดันบรรยากาศ ก๊าซจะถูกระบายออกจากวงจรเมื่อก๊าซขยายตัวระหว่างการลดความดัน หรือเมื่อมีการเติมก๊าซมากเกินไป
• เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดกึ่งสมบูรณ์หรือที่เรียกว่าเครื่องขยายก๊าซ: เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดกึ่งสมบูรณ์จะระบายก๊าซในวงจรออกเกือบตลอดเวลา หรือเติมก๊าซเข้าไปในวงจรอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการไหลเข้าของสารเจือจางและออกซิเจนเพื่อชดเชยปริมาตร นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศยังจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงจำนวน (มวล) ของก๊าซในวงจรเพื่อรักษาระดับปริมาตรการทำงาน

นี่คือเครื่องช่วยหายใจแบบแรกสุดและมักใช้โดยกองทัพเรือสำหรับการหลบหนีจากเรือดำน้ำและงานดำน้ำในน้ำตื้น สำหรับการกู้ภัยทุ่นระเบิด การปีนเขาและการบินในที่สูง และในการใช้งานทางอุตสาหกรรมตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เครื่องช่วยหายใจออกซิเจนนั้นเรียบง่ายและเชื่อถือได้ทางกลไกอย่างน่าทึ่ง และถูกคิดค้นขึ้นก่อนอุปกรณ์ดำน้ำแบบวงจรเปิด พวกมันจ่ายเฉพาะออกซิเจน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องควบคุมองค์ประกอบของก๊าซอื่นนอกจากการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 11 ]}

ในเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนบางชนิด ถังออกซิเจนจะมีกลไกการจ่ายออกซิเจนแบบขนาน กลไกหนึ่งเป็นแบบไหลคงที่อีกกลไกหนึ่งเป็นวาล์วเปิด-ปิดแบบแมนนวลที่เรียกว่าวาล์วบายพาส ทั้งสองแบบจะจ่ายออกซิเจนเข้าไปในท่อเดียวกันซึ่งจ่ายไปยังปอดสำรอง^{[ 12 ]}บางชนิดจ่ายออกซิเจนผ่านวาล์วควบคุมความต้องการบนปอดสำรอง ซึ่งจะเติมก๊าซเมื่อใดก็ตามที่ปอดสำรองว่างเปล่าและนักดำน้ำยังคงหายใจเข้า ออกซิเจนยังสามารถเติมได้ด้วยตนเองโดยการกดปุ่มเพื่อเปิดใช้งานวาล์วควบคุมความต้องการ^{[ 13 ]}เครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนอย่างง่ายบางชนิดไม่มีระบบจ่ายอัตโนมัติ แต่มีเพียงวาล์วป้อนแบบแมนนวล และนักดำน้ำต้องใช้งานวาล์วเป็นระยะเพื่อเติมถุงหายใจเมื่อปริมาณออกซิเจนลดลงต่ำกว่าระดับที่รู้สึกสบาย

เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดทั้งหมด ยกเว้นเครื่องช่วยหายใจที่ใช้เฉพาะออกซิเจน อาจถือได้ว่าเป็นเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ก๊าซผสม เนื่องจากก๊าซที่ใช้หายใจเป็นส่วนผสมของออกซิเจนและก๊าซเจือจางที่ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเมตาบอลิซึม สามารถแบ่งออกเป็นแบบวงจรปิดกึ่งสมบูรณ์ ซึ่งก๊าซที่จ่ายเป็นส่วนผสมที่หายใจได้ ประกอบด้วยออกซิเจนและก๊าซเจือจางเฉื่อย โดยปกติคือไนโตรเจนและฮีเลียม และจะเติมส่วนผสมเพิ่มเมื่อออกซิเจนถูกใช้ไป จนเพียงพอต่อการรักษาระดับความดันย่อยของออกซิเจนในวงจรให้อยู่ในระดับที่หายใจได้ และแบบวงจรปิด ซึ่งใช้แหล่งจ่ายก๊าซสองแหล่งคู่ขนานกัน คือ ก๊าซเจือจาง ซึ่งเป็นก๊าซหลักและถูกนำกลับมาใช้ใหม่ และออกซิเจน ซึ่งถูกใช้ไปในกระบวนการเมตาบอลิซึม คาร์บอนไดออกไซด์ถือเป็นของเสีย และในเครื่องช่วยหายใจที่ทำงานได้อย่างถูกต้อง จะถูกกำจัดออกไปอย่างมีประสิทธิภาพเมื่อก๊าซผ่านเครื่องกรอง

มีการออกแบบเครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำอยู่บ้าง (เช่น Oxylite) ซึ่งใช้โพแทสเซียมซูเปอร์ออกไซด์ เป็นสาร ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ โดยจะปล่อยออกซิเจนออกมาเมื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์: 4KO2 ₊ 2CO2 ₌ 2K2CO3 ₊ 3O2 _ต้องใช้ถังออกซิเจนขนาดเล็กเพื่อเติมและไล่อากาศออกจากวงจรเมื่อเริ่มใช้งาน^{[ 14 ]} _{เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้กับเครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำทั้งแบบออกซิเจนและแบบผสมก๊าซ และสามารถใช้สำหรับการดำน้ำและการใช้งานอื่นๆ โพแทสเซียม ซู}เปอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับน้ำเหลว ปล่อยความร้อนและออกซิเจนออกมาจำนวนมาก ทำให้เกิดอันตรายจากไฟไหม้ ดังนั้นการใช้งานที่ประสบความสำเร็จมากกว่าจึงอยู่ในชุดอวกาศ การดับเพลิง และการกู้ภัยในเหมือง^{[ 15 ]}

สามารถใช้แหล่งจ่ายออกซิเจนเหลวสำหรับเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนหรือก๊าซผสมได้ หากใช้ใต้น้ำ ภาชนะบรรจุออกซิเจนเหลวต้องมีการหุ้มฉนวนอย่างดีเพื่อป้องกันการถ่ายเทความร้อนจากน้ำ ชุดอุปกรณ์อุตสาหกรรมประเภทนี้อาจไม่เหมาะสำหรับการดำน้ำ และชุดอุปกรณ์ดำน้ำประเภทนี้อาจไม่เหมาะสำหรับการใช้งานนอกน้ำเนื่องจากข้อกำหนดการถ่ายเทความร้อนที่ขัดแย้งกัน ถังออกซิเจนเหลวของชุดอุปกรณ์ต้องเติมทันทีก่อนใช้งาน ตัวอย่างของประเภทนี้ได้แก่:

• แอโรฟอร์ของแบล็กเก็ตต์
• แอโรล็อกซ์^{[ 16 ]}

เครื่องช่วยหายใจแบบไครโอเจนิกจะกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์โดยการแช่แข็งใน "กล่องหิมะ" ด้วยอุณหภูมิต่ำที่เกิดจากการระเหยของออกซิเจนเหลวเพื่อแทนที่ออกซิเจนที่ใช้ไป

• ใต้น้ำ – ในฐานะอุปกรณ์หายใจแบบมีตัวกลางซึ่งบางครั้งเรียกว่า " สกูบา แบบวงจรปิด " ตรงข้ามกับ "สกูบาแบบวงจรเปิด" ที่นักดำน้ำหายใจเอาแก๊สหายใจออกสู่น้ำโดยรอบ^{[ 17 ]} อุปกรณ์ ดำน้ำที่จ่ายแก๊สจากผิวน้ำอาจรวมเทคโนโลยีรีเบรทเตอร์ไว้ด้วย ไม่ว่าจะเป็นระบบกู้คืนแก๊สโดยที่แก๊สหายใจที่จ่ายจากผิวน้ำจะถูกส่งกลับและกรองที่ผิวน้ำ หรือเป็นเครื่องขยายแก๊สที่นักดำน้ำพกติดตัว^{[ 18 ] [ 19 ]} รีเบรทเตอร์ยังอาจใช้เป็น ระบบช่วยชีวิตนักดำน้ำแบบมีตัวกลางสำหรับทั้งการดำน้ำแบบสกูบาหรือการดำน้ำที่จ่ายแก๊สจากผิวน้ำ^{[ 20 ]}
• การกู้ภัยในเหมืองแร่และการใช้งานในอุตสาหกรรม อื่นๆ ที่อาจมีก๊าซพิษหรือขาดออกซิเจน
• การดับเพลิงซึ่งบุคลากรอาจต้องปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพในระยะเวลานานกว่าที่อุปกรณ์ช่วยหายใจแบบพก พา (SCBA) สามารถจ่ายอากาศได้
• ยานอวกาศที่มีลูกเรือและชุดอวกาศ – อวกาศภายนอก นั้น โดยพื้นฐานแล้วเป็นสุญญากาศที่ปราศจากออกซิเจนซึ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิต
• การปีนเขาหิมาลัยหรือการปีนเขาในที่สูง ความสูงจะลดความดันย่อยของออกซิเจนในอากาศโดยรอบ ซึ่งลดความสามารถของนักปีนเขาในการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดสำหรับการปีนเขาเป็นชุดออกซิเจนแบบวงจรปิดที่ให้ความดันย่อยของออกซิเจนที่สูงกว่าอากาศโดยรอบแก่นักปีนเขา^{[ 21 ]}
• ระบบช่วยหายใจสำหรับการดม ยาสลบทางการแพทย์– เพื่อจ่ายก๊าซดมยาสลบในความเข้มข้นที่ควบคุมได้แก่ผู้ป่วยโดยไม่ปนเปื้อนอากาศที่บุคลากรทางการแพทย์หายใจ และเพื่อประหยัดก๊าซดมยาสลบ
• ระบบช่วยชีวิตของเรือดำน้ำที่อยู่อาศัยใต้น้ำและระบบดำน้ำแบบอิ่มตัว ใช้ระบบ กรองอากาศที่ทำงานบนหลักการเดียวกับเครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำ

สิ่งนี้อาจเปรียบเทียบได้กับการใช้งานอุปกรณ์ช่วยหายใจแบบวงจรเปิดบางกรณี:

• ระบบเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนที่ใช้เป็นหลักในผู้ป่วยทางการแพทย์ นักปีนเขาในที่สูง และระบบฉุกเฉินของเครื่องบินพาณิชย์ ซึ่งผู้ใช้จะหายใจเอาอากาศโดยรอบที่เพิ่มความเข้มข้นด้วยการเติมออกซิเจนบริสุทธิ์เข้าไป
• อุปกรณ์ช่วยหายใจแบบวงจรเปิดที่ใช้โดยนักดับเพลิง นักดำน้ำ และนักปีนเขาบางกลุ่ม ซึ่งจะจ่ายก๊าซใหม่สำหรับการหายใจแต่ละครั้ง แล้วปล่อยก๊าซนั้นออกสู่สิ่งแวดล้อม
• หน้ากากป้องกันแก๊สพิษและเครื่องช่วยหายใจ ซึ่งกรองสารปนเปื้อนจากอากาศโดยรอบก่อนที่จะสูดดมเข้าไป

อุปกรณ์หายใจวน (rebreather) ที่ใช้กันมากที่สุดคืออุปกรณ์ที่ใช้ในการดำน้ำ เนื่องจากผลกระทบจากการหายใจภายใต้ความดันทำให้ข้อกำหนดต่างๆ ซับซ้อนขึ้น และมีตัวเลือกมากมายให้เลือกใช้ ขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะและงบประมาณที่มีอยู่ อุปกรณ์หายใจวนสำหรับดำน้ำเป็นอุปกรณ์ช่วยชีวิตที่สำคัญต่อความปลอดภัย – การทำงานผิดพลาด บางอย่าง อาจทำให้ผู้ดำน้ำเสียชีวิตได้โดยไม่มีสัญญาณเตือนล่วงหน้า ในขณะที่บางอย่างอาจต้องได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสมทันทีเพื่อความอยู่รอด

ระบบกู้คืนฮีเลียม (หรือระบบดึง-ผลัก) ใช้สำหรับกู้คืนก๊าซหายใจที่มีฮีเลียมเป็นส่วนประกอบหลักหลังจากการใช้งานโดยนักดำน้ำ เมื่อวิธีนี้ประหยัดกว่าการปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมในระบบวงจรเปิด ก๊าซที่กู้คืนได้จะถูกส่งผ่านระบบขัดเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ กรองเพื่อกำจัดกลิ่น และอัดความดันลงในภาชนะจัดเก็บ ซึ่งอาจผสมกับออกซิเจนในสัดส่วนที่ต้องการเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ ไม่ว่าจะทันทีหรือในภายหลัง

ระบบช่วยชีวิตจะจัดหาก๊าซหายใจและบริการอื่นๆ เพื่อช่วยชีวิตบุคลากรภายใต้ความดันในห้องพักและกระดิ่งดำน้ำแบบปิด ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบดังต่อไปนี้: ^{[ 22 ]}

• อุปกรณ์จ่าย กระจาย และรีไซเคิลก๊าซหายใจ: เครื่องดักจับก๊าซ, ตัวกรอง, เครื่องเพิ่มแรงดัน, คอมเพรสเซอร์, เครื่องผสม, เครื่องตรวจสอบ และสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บ
• ระบบควบคุมสภาพอากาศภายในห้อง – ควบคุมอุณหภูมิและความชื้น รวมถึงการกรองก๊าซ
• อุปกรณ์วัด ควบคุม ตรวจสอบ และสื่อสาร
• ระบบดับเพลิง
• ระบบสุขาภิบาล

ระบบช่วยชีวิตสำหรับระฆังจะจัดหาและตรวจสอบการจ่ายก๊าซหายใจหลัก และสถานีควบคุมจะตรวจสอบการใช้งานและการสื่อสารกับนักดำน้ำ การจ่ายก๊าซหลัก พลังงาน และการสื่อสารไปยังระฆังจะทำผ่านสายเคเบิลของระฆัง ซึ่งประกอบด้วยท่อและสายไฟฟ้าจำนวนมากที่บิดเข้าด้วยกันและใช้งานเป็นหน่วยเดียว^{[ 23 ]}ซึ่งจะขยายไปยังนักดำน้ำผ่านสายเคเบิลของนักดำน้ำ^{[ 22 ]}

ระบบสนับสนุนการดำรงชีวิตในที่พักจะรักษาสภาพแวดล้อมภายในห้องให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้เพื่อสุขภาพและความสะดวกสบายของผู้พักอาศัย อุณหภูมิ ความชื้น คุณภาพก๊าซหายใจ ระบบสุขอนามัย และการทำงานของอุปกรณ์จะได้รับการตรวจสอบและควบคุม^{[ 23 ]}

ชุดดำน้ำแบบปรับความดันบรรยากาศเป็นชุดดำน้ำขนาดเล็กสำหรับคนเดียว มีรูปร่างคล้ายมนุษย์ โดยมีข้อต่อที่แขนขาซึ่งช่วยให้สามารถเคลื่อนไหวได้ภายใต้แรงดันภายนอก ในขณะที่รักษาความดันภายในไว้ที่ 1 บรรยากาศ การจ่ายก๊าซหายใจอาจมาจากสายส่งผ่านผิวน้ำ หรือจากเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดที่ติดตั้งอยู่บนชุด นอกจากนี้ยังอาจติดตั้งเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดสำหรับจ่ายก๊าซฉุกเฉินไว้กับชุดที่มีทั้งการจ่ายก๊าซจากผิวน้ำหรือจากเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดเป็นก๊าซหายใจหลัก เนื่องจากความดันภายในถูกรักษาไว้ที่ 1 บรรยากาศ จึงไม่มีความเสี่ยงต่อภาวะพิษจากออกซิเจนเฉียบพลัน นี่เป็นการใช้งานสำหรับการดำน้ำใต้น้ำ แต่มีความคล้ายคลึงกับการใช้งานในอุตสาหกรรมมากกว่าเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดสำหรับดำน้ำแบบปรับความดันบรรยากาศ

เกณฑ์การออกแบบที่แตกต่างกันจะใช้กับ เครื่องช่วยหายใจแบบปิด วงจร (SCBA)ที่ใช้เฉพาะบนบก:

• ส่วนประกอบต่างๆ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศโดยรอบ สามารถติดตั้งถุงลมเสริมเพื่อความสะดวกสบายได้
• การทำให้ก๊าซในวงจรการหายใจเย็นลงอาจเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา เนื่องจากสารดูดซับจะสร้างความร้อนเมื่อทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ และการทำให้ก๊าซร้อนขึ้นนั้นไม่เป็นที่พึงปรารถนาในสถานการณ์อุตสาหกรรมที่ร้อน เช่น การดับเพลิงและเหมืองลึก^{[ 24 ]}
• ในบางกรณี ภาชนะดูดซับอาจอาศัยแรงโน้มถ่วงในการป้องกันการไหลย้อนกลับ
• หากใช้หน้ากากแบบเต็มหน้า อาจมีช่องมองที่ออกแบบมาเพื่อความสะดวกหรือเพื่อเพิ่มขอบเขตการมองเห็น และไม่จำเป็นต้องแบนและขนานกันเพื่อป้องกันการบิดเบือนภาพเมื่ออยู่ใต้น้ำ^{[ 24 ]}
• ใน เครื่องช่วยหายใจ ดับเพลิงต้องคำนึงถึงการทำให้ชุดนั้นทนไฟได้ในระดับที่เหมาะสมและป้องกันความร้อนและการกระแทกจากเศษวัสดุ^{[ 24 ]}
• อาจไม่จำเป็นต้องทิ้งชุดอุปกรณ์อย่างรวดเร็ว และสายรัดของอุปกรณ์อาจไม่จำเป็นต้องปลดล็อคอย่างรวดเร็ว
• การลอยตัวไม่ใช่สิ่งที่ต้องพิจารณา แต่น้ำหนักอาจเป็นปัจจัยสำคัญ การออกแบบตามหลักสรีรศาสตร์ที่ดีเพื่อความสะดวกในการพกพา ความสบาย และความสมดุลเป็นสิ่งสำคัญในกรณีที่ต้องสวมใส่อุปกรณ์ในพื้นที่จำกัด ขณะปีนป่ายและคลานผ่านช่องว่างเล็กๆ^{[ 24 ]}
• อาจใช้ระบบแรงดันปอดแบบสปริงเพื่อเพิ่มแรงดันบวกเล็กน้อยในวงจรการหายใจ เพื่อป้องกันการเข้าของก๊าซที่เป็นอันตรายหากการปิดผนึกหน้ากากไม่สมบูรณ์^{[ 24 ]}
• ไม่มีข้อจำกัดใดๆ อันเนื่องมาจากผลกระทบทางสรีรวิทยาของการหายใจภายใต้แรงดัน ไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนผสมของก๊าซที่ซับซ้อน โดยทั่วไปแล้วสามารถใช้เครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนซ้ำได้ ซึ่งทำให้การออกแบบง่ายขึ้นอย่างมาก และกลไกมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น
• อาจมีการติดตั้งระบบที่อนุญาตให้ผู้ใช้เข้าถึงน้ำดื่มจากถุงได้ สามารถใช้วาล์วแบบกัดเพื่อควบคุมการไหลได้^{[ 24 ]}
• อาจมีการติดตั้งระบบสื่อสารด้วยเสียงวิทยุ^{[ 24 ]}
• อาจใช้ระบบการไหลของมวลคงที่เพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายก๊าซสดขั้นต่ำ โดยมีวาล์วควบคุมความต้องการเพื่อเติมก๊าซหากวงจรว่างเปล่า^{[ 24 ]}
• โดยปกติแล้วปริมาณก๊าซและระยะเวลาการดูดซับจะตรงกันเพื่อประสิทธิภาพ^{[ 24 ]}
• อาจจำเป็นต้องมีฉนวนสำหรับวงจรการหายใจเพื่อใช้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียส ซึ่งการแข็งตัวของสารดูดซับจะลดประสิทธิภาพลง^{[ 24 ]}
• อาจมีการจัดเตรียมกับดักน้ำเพื่อรวบรวมน้ำที่ควบแน่นจากปฏิกิริยาการดูดซับและจากผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม^{[ 24 ]}
• ฟังก์ชันการตรวจสอบอาจรวมถึง: ^{[ 24 ]}
  • แรงดันกระบอกสูบ (แบบอนาล็อกและแบบดิจิทัล)
  • ระยะเวลาใช้งานที่เหลือโดยประมาณก่อนที่ระบบเตือนแรงดันต่ำจะทำงาน
  • การแสดงอุณหภูมิ
  • การบันทึกสัญญาณเตือนอัตโนมัติ
• สัญญาณเตือนทางแสงและ/หรือเสียงอาจจัดเตรียมไว้สำหรับ: ^{[ 24 ]}
  • แรงดันแก๊สในถังต่ำ
  • สัญญาณเตือนดังขึ้นเนื่องจากผู้ใช้ไม่มีการเคลื่อนไหว
  • สัญญาณเตือนภัยที่ถูกกดใช้งานด้วยตนเอง

เครื่องช่วยหายใจแบบปิดสำหรับนักปีนเขาให้ปริมาณออกซิเจนที่ความเข้มข้นสูงกว่าที่มีอยู่ในอากาศในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำตามธรรมชาติ จำเป็นต้องมีน้ำหนักเบาและเชื่อถือได้ในสภาพอากาศหนาวจัด รวมถึงป้องกันการอุดตันจากน้ำแข็งเกาะ^{[ 25 ]}ปัญหาอัตราความล้มเหลวของระบบที่สูงเนื่องจากความหนาวจัดยังไม่ได้รับการแก้ไข การหายใจเอาออกซิเจนบริสุทธิ์ส่งผลให้ความดันย่อยของออกซิเจนในเลือดสูงขึ้น นักปีนเขาที่หายใจเอาออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ยอดเขาเอเวอเรสต์จะมีความดันย่อยของออกซิเจนมากกว่าการหายใจเอาอากาศที่ระดับน้ำทะเล ส่งผลให้สามารถออกแรงทางกายภาพได้มากขึ้นที่ระดับความสูง ปฏิกิริยาคายความร้อนช่วยป้องกันไม่ให้สารในเครื่องกรองแข็งตัว และช่วยลดการสูญเสียความร้อนจากผู้ใช้

มีการใช้ออกซิเจนทั้งแบบเคมีและแบบก๊าซอัดในระบบออกซิเจนแบบวงจรปิดในการทดลอง โดยครั้งแรกใช้บนยอดเขาเอเวอเรสต์ในปี 1938คณะสำรวจในปี 1953 ใช้ ระบบออกซิเจนแบบวงจรปิด ที่พัฒนาโดย ทอม บูร์ดิลลอนและบิดาของเขาสำหรับทีมจู่โจมชุดแรกของบูร์ดิลลอนและอีแวนส์โดยใช้ถังออกซิเจนอัด "ดูรัล" ขนาด 800 ลิตรหนึ่งถังและกระป๋องโซดาไลม์ (ทีมจู่โจมชุดที่สอง (ที่ประสบความสำเร็จ) ของฮิลลารีและเทนซิงใช้ระบบแบบวงจรเปิด) ^{[ 26 ]}

ข้อกำหนดและสภาพแวดล้อมการทำงานคล้ายคลึงกับการปีนเขา แต่เรื่องน้ำหนักไม่ใช่ปัญหาใหญ่ เครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจร IDA71 ของโซเวียต ยังผลิตในรุ่นสำหรับใช้งานในที่สูง ซึ่งทำงานเหมือนเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจน

เครื่องดมยาสลบสามารถกำหนดค่าเป็นเครื่องหายใจวนเพื่อจ่ายออกซิเจนและก๊าซดมยาสลบให้กับผู้ป่วยระหว่างการผ่าตัดหรือขั้นตอนอื่น ๆ ที่ต้องใช้การระงับความรู้สึก มีสารดูดซับอยู่ในเครื่องเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากวงจร^{[ 27 ]}

สามารถใช้ระบบวงจรแบบกึ่งปิดและแบบปิดสนิทสำหรับเครื่องดมยาสลบได้ และมีการใช้ระบบการไหลแบบสองทิศทางแบบผลัก-ดึง (ลูกตุ้ม) และระบบวงจรแบบทิศทางเดียว^{[ 28 ]}วงจรการหายใจของเครื่องที่กำหนดค่าแบบวงจรจะมีวาล์วแบบทิศทางเดียวสองตัว เพื่อให้เฉพาะก๊าซที่ผ่านการกรองแล้วไหลไปยังผู้ป่วย ในขณะที่ก๊าซที่หายใจออกจะไหลกลับไปยังเครื่อง^{[ 27 ]}

เครื่องดมยาสลบยังสามารถจ่ายก๊าซให้กับผู้ป่วยที่ใช้เครื่องช่วยหายใจซึ่งไม่สามารถหายใจเองได้^{[ 29 ]}ระบบกำจัดก๊าซเสียจะกำจัดก๊าซใดๆ ออกจากห้องผ่าตัดเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนสิ่งแวดล้อม^{[ 30 ]}

หน้าที่อย่างหนึ่งของชุดอวกาศคือการส่งก๊าซหายใจให้แก่ผู้สวมใส่ ซึ่งสามารถทำได้ผ่านสายส่งจากระบบช่วยชีวิตของยานอวกาศหรือที่อยู่อาศัย หรือจากระบบช่วยชีวิตหลักที่ติดตั้งอยู่บนชุด ทั้งสองระบบนี้ใช้เทคโนโลยีรีเบรทเตอร์ เนื่องจากทั้งสองระบบจะกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซหายใจและเติมออกซิเจนเพื่อชดเชยออกซิเจนที่ผู้สวมใส่ใช้ไป ชุดอวกาศมักใช้รีเบรทเตอร์ออกซิเจน เนื่องจากช่วยลดความดันภายในชุด ทำให้ผู้สวมใส่เคลื่อนไหวได้สะดวกขึ้น

เรือดำน้ำที่อยู่อาศัยใต้น้ำ ที่หลบภัยระเบิดสถานีอวกาศและพื้นที่อยู่อาศัยอื่นๆ ที่มีผู้คนอาศัยอยู่หลายคนในระยะปานกลางถึงระยะยาว โดยมีปริมาณก๊าซจำกัดนั้น ในทางทฤษฎีแล้วเทียบเท่ากับเครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิด แต่โดยทั่วไปแล้วจะอาศัยการหมุนเวียนก๊าซหายใจด้วยกลไกผ่านตัวกรองอากาศ

อุปกรณ์รีเบรทเตอร์มีปัญหาด้านความปลอดภัยหลายประการ และปัญหาเหล่านี้มักรุนแรงมากขึ้นในรีเบรทเตอร์สำหรับดำน้ำ

อันตรายบางอย่างเกิดจากวิธีการทำงานของอุปกรณ์ ในขณะที่บางอย่างเกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่ใช้อุปกรณ์ เนื่องจากเครื่องช่วยหายใจแบบปิดมักใช้ในสถานที่ที่ไม่มีบรรยากาศที่หายใจได้

ภาวะขาดออกซิเจนสามารถเกิดขึ้นได้ในเครื่องช่วยหายใจแบบปิดทุกชนิดที่มีก๊าซเฉื่อยเพียงพอที่จะช่วยให้หายใจได้โดยไม่ต้องกระตุ้นการเติมก๊าซอัตโนมัติ

ในเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนวนซ้ำ ปัญหานี้อาจเกิดขึ้นได้หากไม่ได้ไล่ก๊าซออกจากระบบอย่างเพียงพอในตอนเริ่มต้นใช้งาน การไล่ก๊าซคือการแทนที่ก๊าซเดิมด้วยก๊าซใหม่ และอาจต้องทำซ้ำหลายครั้งเพื่อกำจัดก๊าซเฉื่อยออกไปให้หมด การไล่ก๊าซควรทำในขณะที่หายใจออกจากเครื่อง เพื่อให้ก๊าซเฉื่อยในปอดและเนื้อเยื่อของร่างกายผู้ใช้ที่เข้าไปในระบบถูกกำจัดออกจากระบบไปด้วย

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะสะสมตัวหากไม่มีตัวกลางในระบบกรองอากาศ บรรจุไม่ถูกต้อง ไม่เพียงพอ หรือหมดสภาพ ร่างกายมนุษย์ปกติค่อนข้างไวต่อความดันย่อยของคาร์บอนไดออกไซด์ และผู้ใช้จะสังเกตเห็นการสะสมตัว อย่างไรก็ตาม มักไม่มีอะไรมากนักที่สามารถทำได้เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นอกจากเปลี่ยนไปใช้ก๊าซหายใจชนิดอื่นจนกว่าจะสามารถบรรจุตัวกรองอากาศใหม่ได้ การใช้เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดที่มีตัวกรองอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องนั้นเป็นไปไม่ได้ในระยะยาว เนื่องจากระดับก๊าซจะกลายเป็นพิษ และผู้ใช้จะประสบกับภาวะหายใจลำบากอย่างรุนแรง ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การหมดสติและเสียชีวิต อัตราการเกิดปัญหาเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปริมาตรของวงจรและอัตราการเผาผลาญของร่างกายของผู้ใช้ในขณะนั้น

การสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์อาจเกิดขึ้นได้เมื่อการออกแรงและการหายใจเกินขีดความสามารถของผู้ใช้ หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้นและผู้ใช้ไม่สามารถลดการออกแรงได้เพียงพอ การแก้ไขอาจเป็นไปไม่ได้ ปัญหานี้มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นกับอุปกรณ์หายใจใต้น้ำแบบปิดที่ระดับความลึกซึ่งความหนาแน่นของก๊าซหายใจสูงขึ้นอย่างมาก^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}ทางออกเดียวคือการระบายลมหายใจที่ออกมานอกระบบปิด ดังนั้นจึงไม่ต้องนำออกซิเจนกลับมาใช้ใหม่ และทำให้ต้องใช้ส่วนผสมของก๊าซมากขึ้น แต่วิธีนี้ไม่ใช่ทางเลือกในทุกสาขาการใช้งาน

เครื่องช่วยหายใจแบบอุตสาหกรรมมักใช้ในสถานที่ที่มีอากาศแวดล้อมปนเปื้อนและอาจเป็นพิษ ในระหว่างการหายใจเข้า บางส่วนของวงจรจะมีแรงดันต่ำกว่าแรงดันบรรยากาศภายนอกเล็กน้อย และหากวงจรไม่ปิดสนิท ก๊าซภายนอกอาจรั่วไหลเข้ามาได้ ปัญหานี้เกิดขึ้นโดยเฉพาะบริเวณขอบของหน้ากากแบบเต็มหน้า ซึ่งขอบยางของหน้ากากต้องแนบสนิทกับใบหน้าของผู้ใช้

ความดันย่อยของออกซิเจนที่สูงมากจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้อย่างมาก และวัสดุหลายชนิดที่ดับเองได้ในอากาศปกติจะลุกไหม้อย่างต่อเนื่องในสภาวะที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนสูง อันตรายนี้จะส่งผลเสียมากกว่าในการใช้งานบนบก เช่น การกู้ภัยและการดับเพลิง มากกว่าการดำน้ำ ซึ่งความเสี่ยงต่อการติดไฟค่อนข้างต่ำ

เกิดจากน้ำท่วมขังในวงจรที่ไปถึงกระป๋องดูดซับ ดังนั้นจึงใช้ได้เฉพาะกับการใช้งานแบบจุ่มน้ำเท่านั้น

คำว่า "การทะลุทะลวง" หมายถึงความล้มเหลวของเครื่องดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซที่หมุนเวียนอยู่ในระบบอย่างเพียงพอ ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หากใช้งานเครื่องดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นานเกินไป แต่ในบางกรณีอาจเกิดขึ้นก่อนกำหนดได้ มีหลายวิธีที่เครื่องดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อาจล้มเหลวหรือมีประสิทธิภาพลดลง:

• การใช้สารออกฤทธิ์จนหมดในลักษณะ "การรั่วไหลทั่วไป" ขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องกรองอากาศและปริมาณงานของผู้ใช้ การรั่วไหลอาจเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป ทำให้ผู้ใช้รับรู้ถึงปัญหาได้ทันเวลาเพื่อออกจากระบบหรือหนีไปยังวงจรเปิด หรืออาจเกิดขึ้นอย่างฉับพลัน ทำให้ต้องมีการตอบสนองอย่างเร่งด่วนหรือฉุกเฉิน
• การรั่วซึมของสารดูดซับ เม็ดสารดูดซับต้องถูกบรรจุอย่างแน่นหนาเพื่อให้ก๊าซที่หายใจออกมาทั้งหมดสัมผัสกับพื้นผิวของโซดาไลม์ และกระป๋องได้รับการออกแบบมาเพื่อหลีกเลี่ยงช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างเม็ดสารดูดซับหรือระหว่างเม็ดสารดูดซับกับผนังกระป๋อง ซึ่งจะทำให้ก๊าซรั่วซึมผ่านการสัมผัสกับสารดูดซับ หากไม่มีซีลใดๆ เช่นโอริงหรือตัวเว้นระยะที่ป้องกันการรั่วซึมของเครื่องดักจับก๊าซ หรือติดตั้งไม่ถูกต้อง หรือหากกระป๋องดักจับก๊าซถูกบรรจุหรือติดตั้งไม่ถูกต้อง อาจทำให้ก๊าซที่หายใจออกมารั่วซึมผ่านสารดูดซับได้ และเครื่องดักจับก๊าซจะมีประสิทธิภาพลดลง โหมดความล้มเหลวนี้เรียกอีกอย่างว่า "การเกิดโพรง" เมื่อสารดูดซับตกตะกอนและก่อตัวเป็นช่องว่างภายในกระป๋อง การรั่วซึมจะทำให้เกิดการรั่วไหลก่อนกำหนดโดยไม่คาดคิด
• เมื่อส่วนผสมของก๊าซอยู่ภายใต้ความดันที่ระดับความลึก โมเลกุลของก๊าซจะอัดแน่นกันมากขึ้น และระยะทางเฉลี่ยระหว่างการชนกันของโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์จะสั้นลง ทำให้พวกมันไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาเพื่อไปถึงพื้นผิวดูดซับได้อย่างอิสระ และต้องใช้เวลานานขึ้นในการดูดซับ เนื่องจากผลกระทบนี้ เครื่องกรองอากาศจึงต้องมีขนาดใหญ่กว่าที่จำเป็นสำหรับการดำน้ำลึก เมื่อเทียบกับเครื่องช่วยหายใจแบบปิดที่ใช้ในน้ำตื้น อุตสาหกรรม หรือระดับความสูง
• สารดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์มีฤทธิ์กัดกร่อนและอาจทำให้เกิดแผลไหม้ต่อดวงตา เยื่อบุ และผิวหนังได้ เมื่อระบบหายใจแบบรีเบรทเตอร์เกิดการท่วม จะเกิดการผสมกันระหว่างน้ำและสารดูดซับ ซึ่งขึ้นอยู่กับสารเคมีที่ใช้ อาจทำให้เกิดรสชาติฝาดหรือความรู้สึกแสบร้อนหากน้ำที่ปนเปื้อนเข้าไปถึงปากกระบอกหายใจ ซึ่งนักดำน้ำควรเปลี่ยนไปใช้แหล่งก๊าซหายใจ อื่น และล้างปากด้วยน้ำ นักดำน้ำที่ใช้รีเบรทเตอร์รู้จักกันในชื่อ "ค็อกเทลกัดกร่อน " การเปียกชุ่มมากเกินไปของสารดูดซับยังลดอัตราการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์และอาจทำให้เกิดการรั่วไหลก่อนกำหนดได้ แม้ว่าจะไม่มีของเหลวกัดกร่อนไปถึงตัวนักดำน้ำก็ตาม การหายใจอาจต้องใช้แรงมากขึ้นด้วย สารดูดซับของรีเบรทเตอร์ดำน้ำสมัยใหม่หลายชนิดได้รับการออกแบบมาเพื่อไม่ให้เกิดของเหลวกัดกร่อนนี้หากเปียกน้ำ
• ในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง (โดยเฉพาะการปีนเขา) สารเคมีในระบบดักจับก๊าซแบบเปียกอาจแข็งตัวได้เมื่อมีการเปลี่ยนถังออกซิเจน ในขณะที่ปฏิกิริยาคายความร้อนของการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์หยุดชะงักลง ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์ไม่สามารถเข้าถึงวัสดุในระบบดักจับก๊าซได้ และทำให้ปฏิกิริยาช้าลงเมื่อนำกลับมาใช้ใหม่

• อาจเกิดภาวะน้ำท่วมปริมาตรความดันบรรยากาศภายในเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำได้
• การรั่วไหลของก๊าซเข้าหรือออกจากปริมาตรที่มีความดันบรรยากาศโดยรอบสามารถเกิดขึ้นได้ เนื่องจากปริมาตรของก๊าซที่สูญเสียหรือได้รับเข้าไปนั้นมีแนวโน้มที่จะน้อยมาก จึงมีความสำคัญมากที่สุดเมื่อสภาพแวดล้อมโดยรอบมีก๊าซพิษหรือควันพิษ
• การทำงานผิดพลาดในการตรวจสอบปริมาณออกซิเจนอาจส่งผลให้ความดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซหายใจไม่ถูกต้อง ปัญหานี้เกี่ยวข้องเฉพาะกับเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ก๊าซผสมที่ใช้ในการดำน้ำเท่านั้น
• การทำงานผิดพลาดของระบบฉีดก๊าซนั้นเป็นปัญหาหลักของเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำแบบใช้ก๊าซผสม โดยทั่วไปแล้วระบบฉีดก๊าซของเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำที่ใช้ออกซิเจนนั้นมีความแข็งแรงทนทานและเชื่อถือได้ และสามารถแก้ไขได้ด้วยตนเองหากเกิดความผิดพลาด และความผิดพลาดในรูปแบบนี้สามารถระบุได้จากปริมาณก๊าซที่ไม่เหมาะสมในปริมาตรความดันบรรยากาศของเครื่องช่วยหายใจ

ประมาณปี ค.ศ. 1620 คอร์เนลิส เดร็บเบลค้นพบว่าการให้ความร้อนแก่เกลือไนเตรต ( โพแทสเซียมไนเตรต ) จะทำให้เกิดออกซิเจน^{[ 34 ]}

เครื่องช่วยหายใจแบบพื้นฐานเครื่องแรกที่ใช้ การดูดซับ คาร์บอนไดออกไซด์ได้รับการจดสิทธิบัตรในฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1808 โดยPierre-Marie Touboulicจากเมืองเบรสต์ช่างเครื่องใน กองทัพเรือจักรวรรดิ น โปเลียน การออกแบบเครื่องช่วยหายใจในยุคแรกนี้ทำงานร่วมกับถังเก็บออกซิเจน โดยออกซิเจนจะถูกส่งมาเรื่อยๆ โดยนักดำน้ำและไหลเวียนในวงจรปิดผ่านฟองน้ำที่แช่ในน้ำปูนขาวซึ่งเป็นสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ^{[ 35 ] [ 36 ]} Touboulic เรียกสิ่งประดิษฐ์ของเขาว่าIchtioandre (ภาษากรีกแปลว่า 'มนุษย์ปลา') ^{[ 37 ]}ไม่มีหลักฐานว่ามีการผลิตต้นแบบขึ้นมา

^{เครื่อง ช่วย}หายใจต้นแบบถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2492 โดยPierre Aimable De Saint Simon Sicard [ ^{38 ]}

ในปี พ.ศ. 2496 ศาสตราจารย์ T. Schwann ได้นำเสนอเครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำที่สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งเบลเยียม [ ^{39 ] [ 36 ] เครื่อง}ดังกล่าวมีถังออกซิเจนขนาดใหญ่ที่ติดตั้งด้านหลัง โดยมีแรงดันใช้งานประมาณ 13.3 บาร์ และมีตัวกรองสองตัวที่บรรจุฟองน้ำชุบสารละลายโซดาไฟ^{[ 36 ]}

อุปกรณ์ดำน้ำแบบวงจรปิดที่ใช้งานได้จริงเชิงพาณิชย์ชิ้นแรกได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นโดยวิศวกรดำน้ำHenry Fleussในปี 1878 ขณะทำงานให้กับSiebe Gormanในลอนดอน^{[ 40 ] [ 12 ]}อุปกรณ์หายใจแบบพกพาของเขาประกอบด้วยหน้ากากยางที่เชื่อมต่อกับถุงหายใจ โดยมีออกซิเจน (ประมาณ) 50–60% จ่ายจากถังทองแดงและคาร์บอนไดออกไซด์_ที่ถูกกรองโดยเส้นใยเชือกที่แช่ในสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ระบบนี้สามารถใช้งานได้นานประมาณสามชั่วโมง_[ ^{12 ] [ 41 ] Fleuss}ทดสอบอุปกรณ์ของเขาในปี 1879 โดยใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงอยู่ใต้น้ำในถังน้ำ จากนั้นหนึ่งสัปดาห์ต่อมาโดยการดำน้ำที่ความลึก 5.5 เมตรในทะเลเปิด ซึ่งในครั้งนั้นเขาได้รับบาดเจ็บเล็กน้อยเมื่อผู้ช่วยของเขาดึงเขาขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างกะทันหัน

อุปกรณ์ของเขาถูกนำไปใช้งานจริงครั้งแรกในปี พ.ศ. 2423 โดยอเล็กซานเดอร์ แลมเบิร์ต หัวหน้านักดำน้ำใน โครงการก่อสร้าง อุโมงค์เซเวิร์นซึ่งสามารถเดินทางได้ 1,000 ฟุตในความมืดเพื่อปิด ประตูระบาย น้ำ ที่จมอยู่ใต้น้ำหลายบาน ในอุโมงค์ ซึ่งความพยายามที่ดีที่สุดของเขาด้วยชุดดำน้ำมาตรฐาน นั้นล้มเหลว เนื่องจากอันตรายจากท่อจ่ายอากาศที่อาจติดขัดกับเศษซากที่จมอยู่ใต้น้ำ และกระแสน้ำที่แรงในบริเวณที่ทำงาน^{[ 12 ]}ในปี พ.ศ. 2423 ฟลัสใช้เครื่องช่วยหายใจแบบวนซ้ำเพื่อตรวจสอบเหมืองถ่านหินซีแฮมในสหราชอาณาจักรหลังจากเกิดการระเบิดของแก๊ส^{[ 36 ]}

Fleuss และ Siebe Gorban ได้พัฒนาอุปกรณ์ช่วยหายใจ Protoสำหรับการกู้ภัยเหมืองแร่ในปี พ.ศ. 2454 ^{[ 36 ]}

เฟลสได้ปรับปรุงอุปกรณ์ของเขาอย่างต่อเนื่อง โดยเพิ่มตัวควบคุมความต้องการและถังที่สามารถบรรจุออกซิเจนได้มากขึ้นที่ความดันสูงขึ้น เซอร์โรเบิร์ต เดวิสหัวหน้าของSiebe Gormanได้ปรับปรุงเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนในปี 1910 ^{[ 12 ] [ 41 ]}ด้วยการประดิษฐ์อุปกรณ์หลบหนีใต้น้ำของเดวิส ซึ่งเป็นเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ ออกซิเจน ที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกที่ผลิตในปริมาณมาก แม้ว่าจะมีจุดประสงค์หลักเพื่อใช้เป็นอุปกรณ์หลบหนีฉุกเฉินสำหรับลูกเรือเรือดำน้ำ แต่ ในไม่ช้าก็ถูกนำไปใช้ใน การดำน้ำ ด้วย เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ดำน้ำในน้ำตื้นที่สะดวกและใช้งานได้นานถึงสามสิบนาที^{[ 41 ]}และเป็นชุดหายใจสำหรับงานอุตสาหกรรม

อุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยถุงหายใจ/ลอยตัวทำจากยางซึ่งบรรจุกระป๋องแบเรียมไฮดรอกไซด์เพื่อกำจัดCO2 _ที่ หายใจออกมา และในช่องที่ปลายด้านล่างของถุงจะมีกระบอกแรงดันเหล็กบรรจุออกซิเจน ประมาณ 56 ลิตร ที่ความดัน 120 บาร์ กระบอกนี้มีวาล์วควบคุมและเชื่อมต่อกับถุงหายใจการเปิดวาล์วของกระบอกจะปล่อยออกซิเจนเข้าไปในถุงและเพิ่มแรงดันให้เท่ากับแรงดันน้ำโดยรอบ อุปกรณ์นี้ยังรวมถึงถุงลอยตัวฉุกเฉินที่ด้านหน้าเพื่อช่วยให้ผู้สวมใส่ลอยตัวได้ DSEA ได้รับการนำไปใช้โดยกองทัพเรืออังกฤษหลังจากการพัฒนาเพิ่มเติมโดยเดวิสในปี 1927 ^{[ 42 ]}เครื่องช่วยหายใจออกซิเจนแบบอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นSiebe Gorman SalvusและSiebe Gorman Protoซึ่งทั้งสองแบบถูกคิดค้นขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1900 ได้รับการพัฒนามาจากอุปกรณ์นี้

ศาสตราจารย์ Georges Jaubert คิดค้นสารประกอบทางเคมี Oxylithe ในปี 1907 ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของโซเดียมเปอร์ออกไซด์ (Na₂O₂ ₎หรือโซเดียมซูเปอร์ออกไซด์ (NaO₂ ₎เมื่อมันดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในเครื่องขัดของเครื่องช่วยหายใจ มันจะปล่อยออกซิเจนออกมา สารประกอบนี้ถูกนำมาใช้ในการออกแบบเครื่องช่วยหายใจเป็นครั้งแรกโดยกัปตัน SS Hall และดร. O. Rees แห่งราช_นาวีในปี 1909 แม้ว่าจะมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นอุปกรณ์หลบหนีจากเรือดำน้ำ แต่ราชนาวีก็ไม่เคยยอมรับ และถูกนำไปใช้สำหรับการดำน้ำในน้ำตื้นแทน^{[ 41 ]}

ในปี พ.ศ. 2455 บริษัทDräger ของเยอรมนี เริ่มผลิตชุดดำน้ำมาตรฐานรุ่นของตนเองจำนวนมากโดยใช้เครื่องช่วยหายใจ อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการคิดค้นขึ้นเมื่อหลายปีก่อนโดย Hermann Stelzner วิศวกรของบริษัท Dräger ^{[ 43 ]}เพื่อการกู้ภัยในเหมือง^{[ 44 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1930 หลังจากเกิดอุบัติเหตุร้ายแรงหลายครั้งในช่วงทศวรรษ 1920 กองทัพเรือสหรัฐฯเริ่มติดตั้งเครื่องช่วยหายใจแบบดั้งเดิมที่เรียกว่า"ปอดมอมเซน" ให้กับเรือดำน้ำชั้น พอร์พอยส์และแซลมอนซึ่งใช้งานมาจนถึงทศวรรษ 1960

ในช่วงทศวรรษ 1930 นักตกปลาด้วยฉมวกชาวอิตาลีเริ่มใช้เครื่องช่วยหายใจแบบเดวิสโดยผู้ผลิตชาวอิตาลีได้รับใบอนุญาตจากผู้ถือสิทธิบัตรชาวอังกฤษให้ผลิตเครื่องดังกล่าว การปฏิบัติเช่นนี้ได้รับความสนใจจากกองทัพเรืออิตาลีใน ไม่ช้า ซึ่งได้พัฒนาแบบจำลองที่ได้รับการปรับปรุงอย่างกว้างขวางโดยTeseo TeseiและAngelo Belloni ซึ่งหน่วยมนุษย์กบ Decima Flottiglia MASของกองทัพเรือได้นำไปใช้และได้ผลลัพธ์ที่ดีในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง^{[ 41 ]}

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเครื่องช่วยหายใจของนักดำน้ำชาวอิตาลีที่ถูกยึดได้มีอิทธิพลต่อการออกแบบเครื่องช่วยหายใจของอังกฤษให้ดีขึ้น^{[ 41 ]}ชุดช่วยหายใจของนักดำน้ำชาวอังกฤษหลายชุดใช้ถังออกซิเจนสำหรับนักบินที่กู้มาจาก เครื่องบิน ของกองทัพอากาศ เยอรมันที่ถูกยิงตก ชุดช่วยหายใจรุ่นแรกๆ เหล่านี้อาจได้รับการดัดแปลงมา จาก อุปกรณ์หลบหนีใต้น้ำของเดวิสหน้ากากแบบเต็มหน้าของพวกเขานั้นเป็นแบบที่ออกแบบมาสำหรับSiebe Gorman Salvusแต่ในการปฏิบัติการในภายหลังได้มีการใช้การออกแบบที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดหน้ากากแบบเต็มหน้าที่มีช่องมองขนาดใหญ่ช่องเดียว ในตอนแรกเป็นทรงกลมหรือวงรี และต่อมาเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า (ส่วนใหญ่แบน แต่ด้านข้างโค้งกลับเพื่อให้มองเห็นด้านข้างได้ดีขึ้น) เครื่องช่วยหายใจของนักดำน้ำชาวอังกฤษในยุคแรกๆ มีปอดสำรองรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าอยู่บนหน้าอกเหมือนกับเครื่องช่วยหายใจของนักดำน้ำชาวอิตาลี แต่การออกแบบในภายหลังมีร่องสี่เหลี่ยมที่ด้านบนของปอดสำรองเพื่อให้สามารถยื่นขึ้นไปทางไหล่ได้มากขึ้น ด้านหน้ามีปลอกคอยางที่ยึดรอบกระป๋องดูดซับ^{[ 41 ]}นักดำน้ำของกองทัพอังกฤษบางคนใช้ชุดดำน้ำหนาเทอะทะที่เรียกว่าชุดสเลเดนซึ่งมีแบบหนึ่งที่มีแผ่นปิดหน้าแบบพับขึ้นสำหรับดวงตาทั้งสองข้างเพื่อให้ผู้ใช้สามารถใช้กล้องส่องทางไกลส่องตาได้เมื่ออยู่บนผิวน้ำ

เครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจรของ Dräger โดยเฉพาะรุ่น DM20 และ DM40 ถูกใช้โดยนักดำน้ำสวมหมวกและหน่วยมนุษย์กบ ของเยอรมัน ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจรสำหรับกองทัพเรือสหรัฐฯได้รับการพัฒนาโดย ดร. คริสเตียน เจ. แลมเบิร์ตเซนสำหรับการทำสงครามใต้น้ำ^{[ 45 ] [ 46 ]}แลมเบิร์ตเซนได้จัดหลักสูตรเครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจรออกซิเจนครั้งแรกในสหรัฐอเมริกาสำหรับหน่วยทางทะเลของสำนักงานบริการยุทธศาสตร์ ที่ โรงเรียนนายทหารเรือเมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม 1943 ^{[ 46 ] [ 47 ]}

ในช่วง สงครามโลกครั้งที่สองและหลังจากนั้นกองทัพมีความต้องการที่จะดำน้ำได้ลึกกว่าที่ออกซิเจนบริสุทธิ์จะทำได้ จึงเกิดการออกแบบเครื่องช่วยหายใจแบบผสม (mixture rebreather) ที่มีอัตราการไหลคงที่อย่างง่ายๆ ขึ้นมา โดยเฉพาะในสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นการดัดแปลงมาจากเครื่องช่วยหายใจสำหรับดำน้ำที่ใช้ออกซิเจนอย่างเดียว (หรือที่ปัจจุบันเรียกว่า " ไนตร็อกซ์ ") เช่น SCMBA จาก SCBA ( Swimmer Canoeist's Breathing Apparatus ) และ CDMBA จากSiebe Gorman CDBAโดยการเพิ่มถังแก๊สสำรองเข้าไป ก่อนดำน้ำด้วยอุปกรณ์ดังกล่าว นักดำน้ำต้องทราบความลึกสูงสุดหรือความลึกที่ใช้งานได้จริงของการดำน้ำ และอัตราการใช้ออกซิเจนของร่างกาย จากนั้นจึงคำนวณอัตราการไหลของแก๊สในเครื่องช่วยหายใจให้เหมาะสม

ฮันส์ ฮาสส์ผู้บุกเบิกการดำน้ำใช้ เครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจน ของเดรเกอร์ในต้นทศวรรษ 1940 สำหรับการถ่ายทำภาพยนตร์ใต้น้ำ

เนื่องจากความสำคัญทางทหารของเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำ ซึ่งเห็นได้ชัดเจนในระหว่างการรบทางทะเลในสงครามโลกครั้งที่สองรัฐบาลส่วนใหญ่จึงลังเลที่จะนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในวงกว้าง ในสหราชอาณาจักร การใช้เครื่องช่วยหายใจใต้น้ำสำหรับพลเรือนนั้นน้อยมาก และBSACได้ห้ามสมาชิกใช้เครื่องช่วยหายใจใต้น้ำอย่างเป็นทางการ บริษัทPirelliและCressi-Sub ของอิตาลี ในตอนแรกต่างก็จำหน่ายเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำสำหรับกีฬาดำน้ำ แต่หลังจากนั้นไม่นานก็เลิกผลิตรุ่นเหล่านั้นไป เครื่องช่วยหายใจใต้น้ำที่ทำเองบางส่วนถูกใช้โดยนักดำน้ำในถ้ำเพื่อเข้าไปในโพรง ถ้ำ

นักปีนเขาส่วนใหญ่ใช้อุปกรณ์ออกซิเจนแบบวงจรเปิด แต่คณะสำรวจเอเวอเรสต์ในปี 1953ใช้ทั้งอุปกรณ์ออกซิเจนแบบวงจรปิดและวงจรเปิด (ดูออกซิเจนบรรจุขวด )

ในที่สุดสงครามเย็นก็สิ้นสุดลง และในปี 1989 กลุ่มประเทศคอมมิวนิสต์ก็ล่มสลายส่งผลให้ความเสี่ยงจากการก่อวินาศกรรมโดยนักดำน้ำรบนั้นลดลง และกองทัพตะวันตกก็มีเหตุผลน้อยลงที่จะยึดสิทธิบัตร เครื่องช่วยหายใจใต้น้ำสำหรับพลเรือน และเครื่องช่วยหายใจใต้น้ำแบบอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติสำหรับนักดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจที่มีเซ็นเซอร์วัดความดันออกซิเจนก็เริ่มปรากฏขึ้น

งานอุตสาหกรรม/กู้ภัย:

•  เครื่องช่วยหายใจแบบวงจรปิดกึ่งอัตโนมัติBlackett's Aerophor – Nitrox พร้อมถังเก็บก๊าซเหลว ผลิตในประเทศอังกฤษตั้งแต่ปี 1910 เป็นต้นมา สำหรับใช้ในการกู้ภัย ในเหมืองและงานอุตสาหกรรมอื่นๆ
• ความปลอดภัยของเซเบอร์
  • SEFA (Selected Elevated Flow Apparatus) – อุปกรณ์ช่วยหายใจด้วยออกซิเจนแบบอุตสาหกรรม ซึ่งเดิมผลิตโดย Sabre Safety มีระยะเวลาใช้งาน 2 ชั่วโมงต่อการเติมออกซิเจนหนึ่งครั้ง
• Siebe Gorman  – ผู้ผลิตอุปกรณ์ดำน้ำและผู้รับเหมางานกู้ภัยจากประเทศอังกฤษ
  • Savox เป็นเครื่องช่วยหายใจแบบใช้ออกซิเจนซ้ำที่มีระยะเวลาใช้งาน 45 นาที ไม่มีตัวเรือนแข็งและสวมไว้ด้านหน้าลำตัว^{[ 16 ]}
  • Siebe Gorman Salvus  – อุปกรณ์กู้ภัยทางอุตสาหกรรมและเครื่องช่วยหายใจออกซิเจนในน้ำตื้น
  •  ชุดอุปกรณ์ช่วยชีวิตฉุกเฉินสำหรับงานอุตสาหกรรมSiebe Gorman Proto
• IDA71  – อุปกรณ์ช่วยหายใจใต้น้ำและบนที่สูงสำหรับใช้ในกองทัพรัสเซีย

คนอื่น:

• เครื่องดักจับคาร์บอนไดออกไซด์  – อุปกรณ์ที่ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซหมุนเวียน
• ชุดอุปกรณ์หนีภัย  – อุปกรณ์ช่วยหายใจแบบพกพาที่ให้ก๊าซเพื่อใช้ในการหนีออกจากสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย
• ระบบช่วยชีวิตขั้นพื้นฐานหรือที่รู้จักกันในชื่อ ระบบช่วยชีวิตแบบพกพา – อุปกรณ์ช่วยชีวิตสำหรับชุดอวกาศ
• อุปกรณ์ช่วยหายใจแบบพกพา ( SCBA ) – เครื่องช่วยหายใจที่จ่ายก๊าซให้ผู้ใช้พกพาติดตัว (ชุดช่วยหายใจสำหรับใช้บนพื้นผิวเท่านั้น (สำหรับงานอุตสาหกรรม) รวมถึงชุดช่วยหายใจแบบวนซ้ำ)

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องช่วยหายใจแบบปิดวงจร (Rebreathers)ใน Wikimedia Commons
• ระบบการหายใจสำหรับการดมยาสลบ
• เอกสารหมายเลข NIOSH Docket # 123 เรื่อง "การประเมินข้อจำกัดและข้อควรระวังของ NIOSH สำหรับการใช้งาน SCBA แบบวงจรปิดแรงดันบวกอย่างปลอดภัย" สามารถดูได้ที่web.archive.org