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ダイビングマスク（ハーフマスク、フリーダイビングマスク、シュノーケリングマスク、スキューバマスクとも呼ばれる）は、スキューバダイバー、水中ホッケー選手、水中ラグビー選手、フリーダイバー、シュノーケラーなど、水中ダイバーが水中をはっきりと見ることができるダイビング器材です。[1][2] 水面供給ダイバーは通常、フルフェイスマスクまたはダイビングヘルメットを使用しますが、一部のシステムではハーフマスクが使用される場合があります。[ 2 ]人間の目が通常の環境である空気ではなく水に直接触れると、目に入った光は異なる角度で屈折し、目は網膜に光を焦点を合わせることができません。目の前に空気の空間を設けることで、目はほぼ正常に焦点を合わせることができます。マスク内の空気の空間の形状は、焦点を合わせる能力にわずかに影響します。焦点調節障害のある人が正常な視界を得られるように、視窓の内側に矯正レンズを取り付けたり、マスクの内側にコンタクトレンズを装着したりすることができる。
ダイバーが潜降すると、周囲の気圧が上昇するため、マスクスクイーズと呼ばれる気圧外傷を避けるために、マスク内の気圧を外部の周囲気圧と等しくする必要があります。これは、鼻からマスク内に十分な空気を流し込んで気圧差を解消することで行われ、そのためには鼻がマスクの空気空間に含まれる必要があります。浮上時の気圧調整は、マスク内の余分な空気がシールから容易に漏れ出すため、自動的に行われます。
様々な形状のビューポートと内部容積が用意されており、それぞれのデザインは一般的に顔の形によってフィット感が異なります。マスクの適切な機能には、快適なフィット感とゴム製スカートの縁の確実な密閉が重要です。ダイビングマスクに関する国内外の規格は、マスクが適切な品質で製造されていることを保証する手段となります。
光線はある媒質から別の媒質へ進む際に屈折します。屈折の度合いは、2つの媒質の屈折率によって決まります。ある媒質が特定の曲面形状をしている場合、それはレンズとして機能します。眼の角膜、眼球液、水晶体は一体となってレンズ系を形成し、網膜上に像を結像させます。私たちの目は空気中での視覚に適応しています。しかし、水は角膜とほぼ同じ屈折率（どちらも約1.33）を持つため、水に浸かると角膜の焦点を合わせる機能が事実上失われます。目が水中にある場合、網膜上に像を結像させる代わりに、網膜のはるか後方に像を結像させるため、遠視によって像が極端にぼやけてしまいます。[ 3 ]
平らなダイビングマスクを装着することで、人間は水中でもはっきりと見ることができる。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]スキューバマスクの平らな窓は、空気の層によって目と周囲の水を隔てている。水から平らな平行な窓に入った光線は、窓の素材自体の中で方向をほとんど変えない。[ 3 ]しかし、これらの光線が窓から出て、平らな窓と目の間の空気空間に入ると、屈折がかなり顕著になる。視界の経路は、水槽で飼育されている魚を見るのと似たような方法で屈折（曲がる）する。[ 6 ]
マスクに入射する光の屈折により、水中では物体が約 34% 大きく、25% 近く見える。また、糸巻き型歪みと横色収差も目立つ。ダイバーがきれいな水中に潜ると、水はカラーフィルターとして働き、水中に入射する太陽光の可視スペクトルの赤色端を除去し、青色端のみを残す。水深と透明度によっては、最終的には太陽光が完全に遮断され、ダイバーは水中を見るために人工光源に頼らなければならない。[ 3 ] [ 7 ]
ダイビングマスクには大きく分けて2種類あります。ハーフマスクは目と鼻を覆うもので、フルフェイスマスクは目、鼻、口を覆うため、呼吸装置の一部も含まれています。ここではハーフマスクについて説明します。[ 8 ]： 4-17
ダイビングマスクには、耐久性のある強化ガラス製のフェイスプレートが1枚、または目の前に2枚のレンズがある場合があります。これらは比較的硬いプラスチックまたは金属のフレームで支えられている場合もあれば、「フレームレス」と呼ばれる構造でスカートの縁に永久的に接着されている場合もあります。フリーダイビングマスクの場合、水深に伴う圧力の変化を均等にするために必要な呼吸量を最小限に抑えるために内部容積を小さくする必要があるため、レンズはポリカーボネートプラスチックで作られている場合があります。最高のスキューバマスクはしっかりと密閉されています。通常、フレームとレンズを支え、ダイバーの顔との間に水密シールを作るために、合成ゴムまたはシリコーンエラストマーの「スカート」があります。 [ 1 ] [ 8 ]： 4-17スカートの素材は、ほぼ透明、半透明、または不透明の場合があります。ほぼ透明なスカートは、多少歪みはあるものの、より広い周辺視野を提供し、一部のダイバーの閉所恐怖症を軽減する可能性がありますが、場合によっては側面から入る光が気を散らす内部反射を引き起こすことがあります。スカートは通常、ノーズポケットによって鼻を覆い、潜降中にマスク内に空気を吐き出して内部圧力を均等化し、顔の密閉された部分の気圧外傷を回避できるようにします。 [ 9 ]鼻を覆うマスクの部分は、着用者が中耳の圧力を均等化しながら鼻孔を塞ぐことができるようにする必要があります。すべてのダイビングマスクには、位置を固定するための手段があり、通常はスカートと同様の素材のエラストマーストラップ[ 1 ]ですが、ベルクロストラップ付きの拡張ネオプレンパッドが使用されることもあります。マスクストラップは通常、安定性と快適性を高めるために、後頭部で幅が広くなっているか、上下のストラップに分かれています。[ 8 ]： 4-17
一部のマスクには、鼻の下に水を排出するための逆止弁が付いていたが、必要性も信頼性も低く、しばしば漏れるため、現在では一般的ではない。[ 8 ]： 4-17
ダイビングマスクに関する国内および国際規格は 9 つ存在することが知られています。英国規格BS 4532:1969 (1977 年改正)；[ 10 ]ソ連およびCIS規格GOST 20568:1975 (有効)；[ 11 ]ドイツ規格DIN 7877:1980；[ 12 ]ポーランド産業規格BN-82/8444-17.01 (有効)；[ 13 ]米国国家規格ANSI Z87.11:1985 (有効)；[ 14 ]オーストリア規格ÖNORM S 4225:1988；[ 15 ]中国国家規格CNS 12497:1989 (有効)；[ 16 ]中国国家規格CNS 12498:1989 (有効)；[ 17 ]および欧州規格EN 16805:2015 (有効)。[ 18 ]
ダイビングマスクには、視力矯正が必要なダイバーのために度付きレンズを取り付けることができます。 [ 19 ]矯正レンズは片面が平らに研磨され、マスクレンズの内側に光学的に接着されます。これにより、水面の上と下で同じ量の矯正が得られます。この用途には二焦点レンズも利用可能です。一部のマスクは取り外し可能なレンズで作られており、装着可能なさまざまな標準矯正レンズが利用可能です。マスクの内側に貼り付けることができるプラスチック製の粘着レンズは、マスクが長時間浸水すると剥がれる可能性があります。コンタクトレンズはマスクやヘルメットの下に着用できますが、乱流でマスクが外れると紛失するリスクがあります。[ 7 ] [ 20 ]
マスクは、スカートの周囲全体が快適かつ効果的に密閉され、水中での使用中に鼻や額を圧迫することなく良好な視界を提供する場合に、フィット感が良いとみなされます。内部容積が小さいことは、フリーダイバーにとっては、耳抜きのために無駄になる呼吸が少なくなるため、またスキューバダイバーにとっては、浮力によって鼻の下が圧迫される傾向が少なくなり、不快感がすぐに軽減されるため、望ましいと考えられています。[ 21 ]
ダイバーは、ストラップを使わずにマスクを顔に当て、鼻から軽く息を吸い込むことで、マスクが顔にフィットしているかどうかをテストできます。マスクがストラップなしで顔に留まる場合は、空気が吸い込まれておらず、スカートがマスク全体にわたって顔の皮膚に十分に密着していることを示しています。最適な密閉性を確保するには、髪の毛がシールの端の下に入り込まないようにする必要があります。髪の毛が入り込むと、水がマスク内に漏れる経路となる可能性があるからです。これは、顔の下部の毛よりも額の生え際でより問題になります。上部から水が流れ込むと目に入りやすい一方、下部に溜まった水は鼻から少量の空気を吐き出すことで簡単に排出できるからです。ほとんどのひげを生やしたダイバーは、わずかな水漏れを難なく、不便なく、また口ひげに油を塗ることなく対処する方法を身につけています。快適なフィット感に影響を与えるその他の要因としては、ノーズポケットに鼻が十分に収まるスペースがあること、硬いマスクフレームと鼻梁が接触していないこと、額に過度の圧力がかかっていないことなどが挙げられます。また、マスクのレンズと顔の間には、まつげが瞬き時にガラスに目立って接触しないように十分なスペースを確保する必要がある。[ 22 ]
ストラップはダイバーの頭に合わせて調整できます。緩すぎると効果的な密閉が得られず、マスクが簡単に外れる可能性があり、きつすぎると不快感や痛みが生じる可能性があります。ストラップを後頭部に正しく配置することで、外れるリスクが軽減され、クリアリングが容易になります。[ 23 ]
マスクを装着した状態で水に入る場合、ダイバーは水の衝撃でマスクがずれたり外れたりしないように手動で防ぐ必要があるかもしれません。あるいは、ダイバーはマスクを外した状態で水に入り、その後マスクを装着するか、マスクに速い水の流れが生じない入水方法を用いることができます。水から上がったときや水面にいるときにマスクを額に押し上げると、マスクが落下したり外れたりするリスクが高まります。[ 23 ]
ガラス面の結露によるマスクの曇りを防ぐため、多くのダイバーは使用前に乾いたマスクに唾を吐き、唾液をプレートの内側に広げ、少量の水で洗い流します。唾液の残留物により、結露がガラス面を濡らし、液滴ではなく連続した膜を形成します。唾液を使った方法の代替として使用できる市販製品もあり、中にはより効果的で長持ちするものもあります。[ 24 ]
標準的なメンテナンスは、毎日使用後に内側と外側をきれいな真水ですすぎ、保管する前に直射日光を避けて乾燥させることです。紫外線はスカートとフレームの合成素材を劣化させます。適切にメンテナンスされたマスクは数年間使用できます。ストラップは最も負荷のかかる部品であり、最初に故障することが多いですが、通常は交換可能です。使用前にストラップにひび割れや破れがないか点検することで、ダイビング中の故障リスクを軽減できます。[ 23 ]： 56
水中でのマスクの着脱と再装着、および洗浄は、浸水や漏れ、マスクの脱落にパニックにならずに対処できるように、すべてのダイバーが習得しなければならない基本的なスキルです。 [ 21 ]
マスク内に水が漏れるのはよくあることで、不快だったり視界を妨げたりするため、ダイバーは水を迅速かつ効果的に除去する必要があります。漏れの原因としては、装着不良やフィット感の悪さ、頭髪や顔の毛からの漏れ、顔の筋肉の動きによる一時的な漏れ、外部の物体がマスクに衝突して一時的に変形したり、漏れの原因となるように動いたり、極端な場合にはダイバーの頭から完全に外れてしまうことなどが挙げられます。[ 8 ]： 6-13
目と鼻を覆うハーフマスクと、口も覆うフルフェイスマスクでは、クリアリングの方法が異なります。マスクにパージバルブがあり、ストラップの張力が適切な場合、ダイバーはバルブが最も低い位置になるように頭を傾け、鼻から息を吐き出します。マスクがダイバーの顔にしっかりフィットし、ストラップが正しく装着されていれば、鼻から息を吐き出すことで、通常はスカートの下端に沿って水が排出されます。ダイバーが横向きになった場合は、密閉性を高めるためにマスクの上部を顔に押し付ける必要があるかもしれません。フィット感が完璧でない場合、またはストラップの位置が低すぎる場合は、頭を直立させた状態で、額に対する上端の接触圧力が不十分となり、密閉性を維持できない可能性があります。[ 8 ]： 6-13
上昇および下降中の圧力変化は、ダイバーおよび潜水器材内のガス空間に影響を与える可能性があります。圧力の変化は、ガス空間と環境との間に圧力差を生じさせ、可能であればガスが膨張または圧縮されます。圧力を均衡させるためにガスの膨張または圧縮を拘束すると、過膨張または圧迫により周囲の材料または組織に損傷を与える可能性があります。マスクなどの一部のガス空間は、上昇中に膨張すると余分なガスを自動的に放出しますが、下降時の圧縮中に均衡化する必要があります。[ 21 ]
マスクの気圧調整は、あらゆる潜水において必須のスキルです。鼻を覆わないゴーグルは気圧調整ができず、潜水には適していません。マスクの気圧調整は、鼻から十分な空気を吐き出して内部の圧力を均等にすることで行います。余分な空気はスカートの周りから漏れ出ます。中耳と内耳の気圧外傷を防ぐためには、耳抜き（または耳抜き）が必要です。ダイバーによっては、気圧調整のテクニックの一部として鼻孔をつまんで閉じる必要がある場合があり、マスクスカートの設計ではこれを考慮する必要があります。[ 21 ]
コンペンセイターは、ダイビングマスクの着用者が耳の気圧を調整する際に鼻孔をつまむことができるようにするための、外部または内部の鼻固定装置です。外部鼻固定装置はマスクの前面に位置し、中空の弾性鼻腔を備えています。内部鼻固定装置はマスクの下部に成形されており、外側に指をかけるためのくぼみ、内側に中空の弾性突起があり、それらの間に鼻を収めるための隙間があります。
初期の潜水マスクは、通常は楕円形だが、円形、または角が丸みを帯びたほぼ長方形または三角形の一枚のガラスまたは透明プラスチックで作られていた。 [ 25 ] 1950年代後半から1960年代初頭にかけて、180度の視界を謳う複数のレンズまたはラップアラウンドレンズを備えたモデルもあった。また、鼻の両側の下部のスカートにくぼみがあり、そこに親指と人差し指を入れて鼻をつまみ、バルサルバ法で耳抜きをするように設計されているものもあった。この設計は、窓を顔に近づけることでマスク内の空気量を減らし、マスククリアを容易にすることで改良された。窓には鼻の周りにフィットする切り欠きがあり、スカートのゴムまたはシリコン素材で覆われている。これにより、耳抜きの際に鼻をつまみやすくなる。[ 21 ]
さらに発展したのが、両目にそれぞれ1つずつ窓があるマスクです。このタイプのマスクは、1つの窓があるタイプよりも窓が顔に近く、そのためダイバーがクリアしたり平衡したりする内部容積が少なくなり、浮力も低くなります。このようなタイプはしばしば「低容量マスク」と呼ばれます。[ 21 ]水中ホッケーの競技では、安全のためにこのタイプのツインレンズマスクの使用が義務付けられています。この競技ではアイスホッケーのパックに似た重い鉛のパックを使用しますが、熟練したプレーヤーはパスをする際にパックを底からかなり高く弾くことができ、他のプレーヤーとのパックの偶発的な接触につながる可能性があります。パックがシングルレンズマスクのレンズに当たると、ガラスが割れて開口部を通過し、顔や目に当たる可能性がありますが、ツインレンズマスクでは、ガラスが割れてもフレームがパックのそれ以上の通過を防ぎます。[ 26 ]
近年の技術革新により、より複雑な設計が生み出され、追加機能の提供が図られている。
水中視覚を強化するための機器には、他にも種類があります。
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