ガスマスク

ガスマスク
ガスマスク
	ガスマスクキャニスター付きのフルフェイスエラストマー呼吸器を着用した2人
その他の名前	ガスヘルメット、ガスマスク、ガスマスクキャニスター
規制対象	国立労働安全衛生研究所、アメリカ規格協会
規制	42 CFR 84、ANSI Z88.7-2001、EN 14387
NIOSHスケジュール	TC-14G（キャニスターのみ）
	[Wikidataで編集]

ガスマスクは、着用者が空気中の汚染物質や有毒ガスを吸い込まないように保護するために使用される個人用保護具です。マスクは鼻と口を覆う密閉カバーを形成しますが、目や顔の他の脆弱な軟組織も覆う場合があります。ほとんどのガスマスクは呼吸器でもありますが、ガスマスクという言葉は軍事装備（野戦防護マスクなど）を指すためによく使用され、この記事で使用されている範囲はこれに該当します。ガスマスクは、使用者が化学物質を摂取または吸入することを防ぎ、使用者の目との接触を防ぐだけです（多くの化学物質は目との接触によって影響を受けます）。ほとんどの複合ガスマスクフィルターは、生物学的または化学的状況で約8時間持続します。特定の化学物質に対するフィルターは最大20時間持続します。^[^要出典^]

空気中の有毒物質は、ガス状（塩素やマスタードガスなど）の場合もあれば、粒子状（生物兵器など）の場合もあります。多くのフィルターは、両方のタイプからの保護を提供します。

最初のガスマスクは、視界を確保するために主にガラス、雲母、セルロースアセテートでできた円形レンズを使用していました。ガラスと雲母は非常に脆く、頻繁に交換する必要がありました。後に、トリプレックスレンズスタイル（セルロースアセテートレンズをガラスレンズで挟んだもの） ^[1]がより人気を博し、プレーンなセルロースアセテートと並んで1930年代まで標準となりました。パノラマレンズは1930年代まで人気がありませんでした。しかし、戦時中にも使用されていた例がいくつかあります^{[説明が必要]}（オーストリア=ハンガリー15M）。後に、より強力なポリカーボネートが使用されるようになりました。

マスクによっては、吸気口に 1 つまたは 2 つのコンパクトな空気フィルター容器がねじ込まれているものもあれば、ホースを介してガスマスクに接続された大型の空気ろ過容器を備えたものもあります。この容器は、新鮮な空気 (酸素ボンベ) の代替供給が供給される空気供給式呼吸器と混同されることがあります。

歴史と発展

初期の呼吸装置

ポピュラーメカニクスによると、「一般的なスポンジは古代ギリシャでガスマスクとして使用されていました...」^[2] 1785年に、ジャンフランソワピラトルドロジエは呼吸器を発明しました。

原始的な呼吸器の例は、鉱山労働者によって使用され、 1799年にプロイセンで鉱山技師として働いていたアレクサンダー・フォン・フンボルトによって導入されました。^[3]現代のガスマスクの前身は、1847年にルイス・P・ハスレットによって発明されました。これは、鼻とマウスピースからの呼吸、球根状のフィルターからの空気の吸入、そして空気を大気中に吐き出すための通気口を含む装置でした。^[4]First Factsには、「現代タイプに似たガスマスク」がケンタッキー州ルイビルのルイス・フェクティック・ハスレットによって特許取得され、1849年6月12日に特許を取得したことが記載されています。 ^[5]ハスレットに発行された米国特許番号6,529 ^{[6] は}、空気から粉塵を濾過する最初の「吸入器または肺保護器」について説明していました。

初期のバージョンは、1854年にスコットランドの化学者ジョン・ステンハウスによって作られました^[7]。また、1870年代には物理学者ジョン・ティンダルによって作られました^{[8] 。別の初期のデザインは、1912年に}ギャレット・モーガンによって発明され、1914年に特許を取得した「安全フードと煙プロテクター」です。これは、綿のフードと2本のホースが床まで垂れ下がったシンプルな装置で、着用者は床にあるより安全な空気を吸うことができました。さらに、空気をよりよく濾過するために、ホースの端に湿ったスポンジが挿入されていました^[9]^{[10] 。}

第一次世界大戦

第一次世界大戦では、化学兵器が大量に使用されたため、両陣営で初めてガスマスクの大量生産が必要になった。ドイツ軍は1915年4月22日、ベルギーの第二次イーペルの戦いで連合軍に対して初めて毒ガスを使用し、成功した^。[11]直ちに行われた対応として、モスリンで包んだ脱脂綿が5月1日までに部隊に支給された。その後、ジョン・スコット・ホールデンが発明したブラック・ベール・レスピレーターが使用された。これは、吸収液に浸した綿パッドを黒い綿のベールで口に固定するものだった。^[12]

ブラック・ベール呼吸器の改良を目指して、クルーニー・マクファーソンは化学吸収性布で頭全体を覆うマスクを考案した。50.5cm×48cm（19.9インチ×18.9インチ）のキャンバス地のフードに塩素吸収剤を塗布し、透明な雲母の接眼レンズを取り付けたものである。^[13]^[14]マクファーソンは1915年5月10日にイギリス陸軍省対ガス部にアイデアを提示し、その後すぐに試作品が開発された。^[15]このデザインはイギリス軍に採用され、 1915年6月にイギリス煙幕フードとして導入された。マクファーソンは陸軍省の有毒ガス防護委員会に任命された。^[16]彼のヘルメット（PHヘルメット）のさらなる反復には、ホスゲン、ジホスゲン、クロロピクリンなどの他の呼吸器系有毒ガスに対抗するため、より精巧な吸着化合物が後に追加された。 1915年の夏から秋にかけて、エドワード・ハリソン、バートラム・ランバート、ジョン・サッドが大型ボックス呼吸器を開発した。^[17]^[^{より適切な情報源が必要}^]このキャニスターガスマスクは、ホースで吸収材が入ったブリキ缶を備えており、1916年2月に配布が開始された。コンパクトバージョンの小型ボックス呼吸器は、1916年8月から普遍的に配布された。^[^{出典が必要}^]

第一次世界大戦の最初のガスマスクでは、木炭が毒ガスをよく吸収することが最初に発見されました。1918年頃、ココナッツ、栗、セイヨウトチノキ、桃の種など、さまざまな果物や木の実の殻や種から作られた木炭が木炭よりもはるかに優れた性能を発揮することがわかりました。これらの廃棄物は、戦争遂行を支援するためにリサイクルプログラムで一般から収集されました。^[18]

世界で最初の効果的なろ過活性炭ガスマスクは、1915年にロシアの化学者ニコライ・ゼリンスキーによって発明されました。^[19]

また、第一次世界大戦では、犬が前線で頻繁に使用されたため、犬が着用するように訓練された特別なタイプのガスマスクが開発されました。^[20]第一次世界大戦中とその後、前線近くで活動するさまざまな騎馬部隊の馬用に他のガスマスクが開発されました。^[21]アメリカでは、アメリカ軍だけでなく連合軍の兵士のために何千ものガスマスクが製造されました。鉱山安全機器が主な製造元でした。このマスクは後に産業界で広く使用されました。^[22]

第二次世界大戦

イギリスの防毒マスク（軽量）は、1943年にイギリス人によって開発されました。^[23]プラスチックとゴムのような素材で作られており、第一次世界大戦のガスマスクに比べて重量とかさばりが大幅に軽減され、ユーザーの顔にぴったりと快適にフィットしました。主な改良点は、ホースで接続された独立したフィルターキャニスターを、ガスマスクの側面にねじ込まれた簡単に交換できるフィルターキャニスターに置き換えたことです。また、交換可能なプラスチックレンズが付いていました。^[要出典]

現代のマスク

それ以来、ガスマスクの開発は戦争における化学剤の開発を反映し、核時代のますます致命的な脅威、生物兵器、放射性粉塵に対する防御の必要性を満たしてきました。しかし、びらん剤や神経剤など、皮膚との接触や浸透によって害を及ぼす物質に対しては、ガスマスクだけでは十分な保護とは言えず、大気との接触から保護するために完全な防護服を着用する必要があります。民間防衛や個人保護の理由から、核、生物、化学 ( NBC )物質による攻撃の有害な影響から保護してくれると信じている個人がガスマスクを購入することがよくありますが、これは部分的にしか真実ではありません。ガスマスクは呼吸吸収に対してのみ保護するからです。ほとんどの軍用ガスマスクはすべての NBC 物質から保護できるように設計されていますが、それらの物質 (より重い) に対して耐性のあるフィルターキャニスターや、暴動鎮圧剤と煙に対してのみ耐性のあるフィルターキャニスター (より軽く、訓練目的で使用されることが多い) を備えています。暴動鎮圧剤に対する防御のみを目的としており、NBC 状況には対応していない軽量マスクもあります。^[要出典]

徹底した訓練とガスマスクやその他の防護具の利用可能性により、化学兵器による攻撃による死傷者を出す影響を無効にすることはできますが、完全な防護具での活動が強いられる部隊は、任務を遂行する効率が低下し、疲れやすく、それらの兵器による攻撃の脅威によって心理的に影響を受ける可能性があります。冷戦中は、戦場では常にNBCの脅威があることは避けられないと考えられていたため、部隊は完全に機能し続けることができる防護を必要としていました。そのため、防護具、特にガスマスクは、ユーザーの快適性の向上と他の機器（給水装置から人工呼吸器、通信システムなど）との互換性に関する革新を取り入れて進化してきました。

イラン・イラク戦争（1980～88年）の間、イラクはドイツやフランスなどの欧州諸国の支援を受けて化学兵器計画を開発し^[24]、イラン人とイラクのクルド人に対して大規模に使用した。イランは化学戦争に備えていなかった。1984年、イランは韓国と東ドイツからガスマスクを受け取ったが、韓国のマスクは東アジア以外の人々の顔には適さず、フィルターはわずか15分しか持たず、東ドイツから購入した5,000枚のマスクはガスマスクではなくスプレー塗装ゴーグルであることが判明した。1986年になっても、イランの外交官はヨーロッパを訪れ、活性炭やフィルターのモデルを購入し、国内で防御装備を生産していた。1988年4月、イランはイランのヤサ工場でガスマスクの国内生産を開始した^{[25] 。}

建設の原則

吸収は（通常はより大きな）物体または基質に引き込まれるプロセスであり、吸着は表面上に沈着するプロセスです。これは、粒子状およびガス状の両方の危険物質の除去に使用できます。何らかの反応が起こる場合もありますが、必ずしも起こるわけではありません。この方法は、引力電荷によって機能する場合があります。たとえば、対象の粒子が正に帯電している場合は、負に帯電した基質を使用できます。基質の例には、活性炭、ゼオライトなどがあります。この効果は非常に単純で非常に効果的です。たとえば、火災から逃げるときに湿った布で口と鼻を覆うなどです。この方法は、燃焼によって生成された粒子を捕捉するのに効果的ですが、有毒な可能性のある有害ガスや、生存に必要な酸素を置き換える有害ガスをろ過することはできません。

米海軍MCU-2/Pガスマスクシステム。
フランス軍が使用するガスマスク。フィルターカートリッジはフレキシブルホースで接続されています。
アメリカのM17ガスマスクを装備したギリシャ歩兵

古いガスマスクの安全性

ガスマスクの耐用年数は、フィルターの吸収能力によって制限されます。フィルターは、有害な化学物質で飽和すると保護機能を失い、密封されていても時間の経過とともに劣化します。ほとんどのガスマスクは、空気取り入れ口に密封キャップが付いており、通常の空気中の湿気や汚染物質にさらされてフィルターが劣化するのを防ぐために、真空密封された袋に保管されています。第二次世界大戦で使用された未使用のガスマスクフィルターは、着用者をまったく保護しない可能性があり、フィルターの化学組成が長期間変化するため、着用すると有害となる可能性があります。^[要出典]

第二次世界大戦とソ連の冷戦時代のガスマスクフィルターには、クリソタイルアスベストやクロシドライトアスベストが含まれていた。^[26]^[27]^[28]当時は有害であるとは知られていなかった。これらの物質がフィルターにどれくらいの期間使用されていたかは確実には分かっていない。

通常、40 mm の接続部を使用するマスクは、比較的新しい設計です。ゴムは時間とともに劣化するため、箱入りの未使用の「最新型」マスクはひび割れて漏れることがあります。米国の C2 キャニスター (黒) には六価クロムが含まれています。米国陸軍化学部隊の研究では、フィルター内のレベルは許容範囲内であることがわかりましたが、発がん性物質であるため、使用時には注意が必要です。^[29]

使用

現代のマスクは、通常、さまざまなサイズの弾性ポリマーで作られています。さまざまな調整可能なストラップが付いており、締めることでぴったりとフィットします。重要なのは、マスクが口の近くのフィルターカートリッジに直接、またはフレキシブルホースを介して接続されていることです。一部のモデルには、ウォーターボトルに接続できる飲用チューブが付いています。必要なユーザー向けに、矯正レンズインサートも用意されています。

マスクは通常、使用前にフィットテストが行われます。マスクを装着した後、さまざまなチャレンジエージェントでテストされることがよくあります。イソアミルアセテート、合成バナナ香料、樟脳は、無害なチャレンジエージェントとしてよく使用されます。軍隊では、マスクの有効性に対するユーザーの信頼を高めるために、チャンバー内でCN、CS、塩化スズなどの催涙ガスが使用されることがあります。 ^[32]

欠点

ガスマスクの防護にはいくつかの欠点がある。一般的なガスマスクの着用者は呼吸するために余分な努力をしなければならないし、フェイスピースと使用者の顔の間にデッドスペースがあるため、吐き出した空気の一部が再吸入される。二酸化炭素への曝露は、 OEL（8時間勤務で0.5％/立方メートルあたり9グラム、15分間の曝露で1.4％/立方メートルあたり27グラム）^[^33]を何倍も超える可能性がある：ガスマスクとエラストマー製呼吸器では最大2.6％^[34]）^[35]；[36]長期使用の場合、頭痛^[37] 、皮膚炎、ニキビ^[38]が現れる可能性がある。英国HSEの教科書では、空気供給なし（ PAPRではない）の呼吸器の使用を1時間に制限することを推奨している。^[39]

反応と交換

この原理は、人体に有害な物質は通常、空気よりも反応性が高いというものです。この分離方法では、一般的に反応性の高い物質 (酸など) を何らかの形でコーティングするか、固体材料で支えます。合成樹脂がその一例です。合成樹脂は、異なる特性を持つ異なる原子群(通常、官能基と呼ばれる) で作成できます。したがって、樹脂は特定の毒性グループに合わせて調整できます。反応性物質が樹脂と接触すると、樹脂と結合して空気流から除去されます。また、この場所でより害の少ない物質と交換されることもあります。

粗雑ではあったが、ハイポヘルメットは塹壕にいるイギリス軍兵士にとって、毒ガス攻撃の際に少なくともある程度の保護を提供する暫定的な手段であった。数か月が経過し、毒ガスがより頻繁に使用されるようになると、より洗練されたガスマスクが開発され、導入された。ガスマスクの設計には、主に 2 つの難点がある。

ユーザーは、さまざまな種類の有毒物質にさらされる可能性があります。軍人は、特にさまざまな有毒ガスにさらされる傾向があります。ただし、マスクが特定の用途（工場内の特定の有毒物質からの保護など）向けである場合は、設計をはるかに簡単にしてコストを抑えることができます。
時間の経過とともに保護機能は弱まります。フィルターは詰まり、吸収基質は満たされ、反応性フィルターは反応物質を使い果たします。したがって、ユーザーは限られた時間だけ保護機能を維持でき、その後はマスクのフィルター装置を交換するか、新しいマスクを使用する必要があります。

原始的な呼吸器は、1799年にアレクサンダー・フォン・フンボルトによって地下鉱山用に設計された。
第一次世界大戦中に西部戦線と東部戦線で使用されたさまざまなガスマスク
1939年のフィンランドの民間ガスマスク。このマスクは第二次世界大戦中に配布されました。
ガスマスクを着けた母親と赤ちゃん、1941年

参照

注記

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さらに読む

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外部リンク

仕組み - ガスマスク Science.com
ガスマスクの歴史 2020-03-26にWayback Machineでアーカイブinventors.about.com、About、Inc. 2024年3月3日12:47に更新
呼吸器ファクトシート
NIOSH NPPTL
NIOSH MultiVapor 画期的濃縮プログラム
- NIOSH GasRemove (ベータ版)
化学カートリッジの交換のためのOSHA数学モデルツール

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