| 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型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 | アメリカ国立規格協会 |
| 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) |




ガスマスクは、空気中の汚染物質や有毒ガスの吸入から着用者を保護するために使用される個人用保護具です。マスクは鼻と口を密閉するだけでなく、目や顔の他の脆弱な軟部組織も覆うことができます。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)を指すことが多く、この記事ではその範囲で使用されています。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ぎます(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。[ 1 ]
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、両方のタイプの物質から保護します。
第一次世界大戦中に開発された近代的なガスマスクは、視界を確保するためにガラス、雲母、またはセルロースアセテート製の円形レンズを備えていました。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、セルロースアセテート製のレンズをガラス製のレンズで挟んだトリプレックスレンズ[ 2 ]が普及し、1930年代まで、普通のセルロースアセテート製レンズと並んで標準レンズとなりました。パノラマレンズは1930年代まで普及しませんでした。その後、より強度の高い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濾過容器を備えたものもあります。この空気濾過容器は、代替の新鮮な空気 (酸素ボンベ) が供給される給気式呼吸器と混同されることがあります。
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...」[ 3 ] 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年にアレクサンダー・フォン・フンボルトがプロイセンで鉱山技師として働いていたときに導入しました。[ 4 ]現代のガスマスクの前身は、1847年にルイス・P・ハズレットによって発明されました。これは、鼻とマウスピースで呼吸し、球根状のフィルターで空気を吸い込み、空気を大気中に吐き出すための通気口を備えた装置でした。[ 5 ] 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・ハズ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。 [ 6 ]ハズレットに発行された米国特許番号6,529 [ 7 ]は、空気から粉塵をろ過する最初の「吸入器または肺保護器」について説明していました。
初期のものは、 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、そして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。[9 ]もう一つの初期の設計は、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「安全フードと煙よけ」です。これは綿製のフードと2本のホースからなるシンプルな装置で、ホースは床まで垂らされており、着用者はそこで得られるより安全な空気を呼吸することができました。さらに、空気をよりよく濾過するために、ホースの先端には湿らせたスポンジが挿入されていました。[ 10 ] [ 11 ]

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となった。 1915年4月22日、ベルギーの第二次イーペルの戦いでドイツ軍は連合軍に対して初めて毒ガスを使用し、成功した。 [ 12 ]直ちに行われた対応として、5月1日までにモスリンで包んだ脱脂綿が部隊に支給された。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・レスピレーターが登場した。これは吸収液を浸した綿パッドで、黒い綿のベールで口を覆って固定するタイプだった。[ 13 ]
ブラック・ベール呼吸器を改良しようと、クルーニー・マクファーソンは頭全体にフィットする化学吸収布製のマスクを作成した。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薬品を塗布し、透明な雲母の接眼レンズを取り付けたものである。[ 14 ] [ 15 ]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出し、その後すぐに試作品が開発された。[ 16 ]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毒ガスに対する防護委員会に任命された。[ 17 ]彼の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・サッドは大型箱型呼吸器を開発しました。このガスマスクは、吸収材を詰めたブリキ缶をホースで接続した構造で、1916年2月から配備が開始されました。小型版である小型箱型呼吸器は、1916年8月から全軍に配備されました。
第一次世界大戦の最初のガスマスクでは、木炭が毒ガスの吸収性に優れていることが最初に発見されました。1918年頃、ココナッツ、クリ、セイヨウトチノキ、桃の種など、様々な果物や木の実の殻や種子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発見されました。これらの廃棄物は、戦争遂行を支援するため、リサイクルプログラムを通じて一般市民から回収されました。[ 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 ]


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殊なガスマスクが開発されました。[ 20 ]第一次世界大戦中およびその後も、前線付近で活動する様々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も数千個のガスマスクが製造されました。鉱山安全装置社が主要生産者でした。このマスクは後に産業界で広く使用されました。[ 22 ]

英国製軽量防毒マスクは、1943年にイギリス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嵩が大幅に軽減され、着用者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、ホースで接続されていた別体のフィルターキャニスターを、ガスマスクの側面にねじ込むことで簡単に交換できるフィルターキャニスターに交換したことです。また、交換可能なプラスチックレンズが採用されました。[ 24 ]
ガスマスクの開発は、戦争における化学兵器の発展を反映し、核時代における生物兵器や放射性粉塵といった、ますます恐ろしい脅威に対する防護のニーズに応えてきました。しかし、びらん剤や神経剤など、皮膚への接触や貫通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防護力がなく、大気との接触を防ぐだけでなく、完全な防護服を着用する必要があります。民間防衛や個人防衛の観点から、核兵器、生物兵器、化学兵器( NBC )による攻撃の有害な影響からガスマスクを購入する人は少なくありませんが、これは部分的にしか真実ではありません。ガスマスクは呼吸器からの吸収のみを保護するからです。ほとんどの軍用ガスマスクは、すべてのNBC物質から防護できるように設計されていますが、これらの物質(より重いもの)に対して耐性のあるフィルターキャニスター、または暴動鎮圧剤と煙のみに対して耐性のあるフィルターキャニスター(より軽いもので、訓練によく使用されます)を備えています。暴動鎮圧剤のみを対象とし、NBC状況には対応しない軽量マスクもあります。
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って化学兵器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、完全な防護具での作戦を強いられる部隊は任務遂行の効率が低下し、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、ユーザーの快適性を高め、他の装備(給水器から人工呼吸器チューブ、通信システムなど)との互換性を向上させるという点で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[ 25 ]、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。イランは化学戦への備えができていなかった。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、韓国製のマスクは東アジア人以外の顔には合わず、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5000枚のマスクはガスマスクではなくスプレー塗装用ゴーグルであることが判明した。1986年になっても、イランの外交官は欧州を訪問し、活性炭やフィルターのモデルを購入し、国内で防護具を生産していた。1988年4月、イランはヤサ工場でガスマスクの国内生産を開始した[ 26 ] 。

吸収とは(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、吸着とは表面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、必ずしも起こる必要はなく、この方法は電荷の引力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、活性炭やゼオライトなどがあります。この効果は非常に単純かつ非常に効果的であり、たとえば火災から逃げる際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ガスや生存に必要な酸素を置き換える可能性のあるガスをろ過することはできません。
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。フィルターは有害化学物質で飽和すると防護機能を失い、密閉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、吸気口に密閉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ることによるフィルターの劣化を防ぐため、真空密封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、着用者を全く防護しない可能性があり、フィルターの化学組成が長期間にわたって変化するため、着用すると有害となる可能性があります。[ 27 ]
第二次世界大戦およびソ連冷戦期のガスマスクフィルターには、クリソタイルアスベストまたはクロシドライトアスベストが含まれていた。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]当時は有害性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。
一般的に、40mm口径のマスクは比較的新しい設計です。ゴムは経年劣化するため、箱詰めされた未使用の「最新型」マスクはひび割れや漏れが生じる可能性があります。US C2キャニスター(黒)には六価クロムが含まれています。米陸軍化学部隊の研究では、フィルター内の濃度は許容範囲内であるとされていますが、発がん性物質であるため、使用には注意が必要です。[ 31 ]
フィルターは毒性化合物に応じて選択される。[ 32 ]各フィルタータイプは特定の危険から保護し、色分けされている。
| EUクラス、カラー | アメリカカラー[ 33 ] | 危険 |
|---|---|---|
| AX、ブラウン | 黒 | 低沸点(≤65℃)有機化合物 |
| A、茶色 | 高沸点(>65℃)有機化合物 | |
| B、グレー | (多くの) | 無機ガス(硫化水素、塩素、シアン化水素) |
| E、黄色 | 白 | 酸性ガス(二酸化硫黄と塩化水素) |
| K、緑 | 緑 | アンモニアとアミン |
| CO、黒 | 青 | 一酸化炭素 |
| Hg、赤 | 該当なし | 水銀蒸気 |
| リアクター、オレンジ | マゼンタ | 放射性粒子(ヨウ素とヨウ化メチル) |
| P、白 | 紫、オレンジ、または青緑 | 粒子 |
多くの場合、有害物質はミスト状であるため、粒子フィルターが備え付けられることが多い。これは、化学吸着装置に入る前に粒子フィルターで捕捉できるためである。欧州や、ロシアやオーストラリアなど同様の規則を持つ地域では、フィルターの種類にその性能を示す接尾辞番号が付けられている。非粒子性有害物質についてはレベル「1」が想定され、より高いレベルを示すために「2」が使用される。粒子(P)については、常に3つのレベルが番号とともに示される。[ 32 ]米国では、粒子部分のみがNIOSHの空気濾過等級によってさらに分類されている。[ 33 ]
複数の危険から保護できるフィルターの種類は、欧州規格の記号を連結して表記されます。例として、ABEK、ABEK-P3、ABEK-HgP3などがあります。[ 32 ] A2B2E2K2-P3は、入手可能なフィルターの最高等級です。米国では、オリーブ色の全く異なる「マルチ/CBRN」フィルタークラスが使用されています。[ 33 ]
着用者の快適性を向上させるため、空気ポンプを用いて濾過を補助する場合があります。空気の濾過は、まず十分な酸素が存在する場合にのみ可能です。したがって、窒息性物質を取り扱う場合、換気が不十分な場合、あるいは危険性が不明な場合は、濾過は不可能であり、スキューバダイビングのように、加圧ボトルから ( SCBAシステムを用いて)空気を供給する必要があります。

現代のマスクは、通常、様々なサイズの弾性ポリマーで作られています。様々な調整可能なストラップが付いており、しっかりと締めることでフィット感を確保できます。重要なのは、マスクが口元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料チューブが付いています。必要に応じて、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、様々なチャレンジガスによるテストが行わ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、樟脳などは、無害なチャレンジガスとしてよく使用されます。軍隊では、CN、CS、塩化スズなどの催涙ガスをチャンバー内で使用することで、マスクの有効性に対する使用者の信頼を高めることがあります。[ 34 ]
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ず、また、面体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%容積%/1立方メートルあたり9グラム、15分間の曝露で1.4%/1立方メートルあたり27グラム)[ 35 ]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%[ 36 ])[ 37 ]、長期使用では頭痛[ 38 ] 、皮膚炎、ニキビ[ 39 ]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。[ 40 ]
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性質を利用しています。この分離方法では、一般的に反応性の高い物質(例えば酸)を何らかの形でコーティングするか、固体材料で支持します。一例として合成樹脂が挙げられます。合成樹脂は、異なる特性を持つ異なる原子群(通常は官能基と呼ばれます)で作られます。したがって、特定の毒性グループに合わせて樹脂を調整することができます。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、この反応場で、より有害性の低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潜む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防護を提供した、いわば応急処置だった。数ヶ月が経ち、毒ガスの使用頻度が高まるにつれ、より洗練されたガスマスクが開発・導入された。ガスマスクの設計には、主に2つの難点があった。
彼はフードをアメリカ海軍に販売し、陸軍は第一次世界大戦でそれを使用した。