循环气体中氧的补充需要依据人的耗氧量来计算。一般常压条件下，人的氧耗普遍认为最低是 0.25 L/min。由于潜水员在水下活动，涉及水环境和高气压环境对耗氧量的影响，在呼吸器的设计中应该采用装置工况下的人的耗氧量。不同个体的耗氧量差别也较大。高气压条件下的劳动强度与耗氧量存在明确的的关系。通常在计算时，将最低耗氧量定为潜水员在呼吸器最大工作深度静息时的平均耗氧量。根据数学模型，可以确定预置富氧混合气最大氧百分比浓度。在此还需要确定潜水员呼吸气体中的最大氧分压参数。在开放式呼吸器中，按生理学要求，允许氧分压一般上限为 1.8 ata。不过由于考虑氧的毒性作用，近年来氧分压上限有下降趋势，商业潜水中，较容易接受 1.5 ata，休闲潜水中甚至限制在 1.4 ata 以内，但不能低于1.2ata。氧分压直接关系到减压负荷。因此，在设计半闭式潜水呼吸器时，应在充分考虑人体生理学的基础上，针对设计的呼吸器作业目的需求，平衡氧分压降低的风险和益处，慎重确定。从数学模型可见，潜水员的最大耗氧量决定了半闭式呼吸器给潜水员提供的呼吸气体的最低氧分压。后者决定了供气流量。最大氧耗取决于潜水员在水下的劳动强度。由于人体的差异和水下高气压环境下作业强度确定的困难，这个参数的确定是非常难的。这是针对一个平均体格和健康的潜水员来确定的，也被潜水医学领域普遍接受。但是许多文献表明，不同人群的最大耗氧量存在很大的差异。例如，在优秀的运动员中，最大氧耗可以维持在 7 L/min9。另外，文献报道呼吸功能中的 MVV 和MBC 在高压下均有降低，如在 45m 深度下约降低 50% 。这也将影响氧耗的计算和估计。在给定的供气流量和供气氧百分比浓度条件下，如果潜水员的劳动强度过大，导致氧耗增加，就可导致呼吸气体中氧分压和百分比浓度减低，当百分比浓度低于 21% 时，必然会给减压带来更大的风险，进一步减低甚至有缺氧的危险。当然，如果存在这样的危险估计时，潜水员可以间歇性用鼻子呼气，使得排气量增加，从而增加供气流量，保证循环气体的更新率。这个风险规避措施需要在潜水员训练中解决。使用半闭式呼吸器潜水时，控制潜水员吸入气中的氧分压是避免潜水员发生缺氧症和氧中毒的关键。因此，设计半闭式潜水呼吸器时，根据设计要求，计算呼吸器最适宜的供气氧浓度及供气流量是最首要的任务之一，有利于保证潜水的安全并提高作业工效。