防衛者フィルター付き加湿器システムは、一つのケース、一つの第一ウールフェルト、一つの高分子活性炭、一つの分子シーブ、そして一つの第二ウールフェルトを含み、これらの第一ウールフェルト、高分子活性炭、分子シーブ、そして第二ウールフェルトはその順番でケースの内部に設置されています。 その特徴は次の通りです：このフィルターモジュールは、純水、フィルター処理された水、またはRO逆浸透水に浸すことで分子シーブが水分を吸収します。高圧空気ボトルからの空気が一方の端からボディに注入され、第一の羊毛フェルトと高分子活性炭を通過すると、分子シーブからの水蒸気が第二の羊毛フェルトによって第二のレギュレーターに導かれます。これにより、空気のフィルタリングと加湿が同時に達成されます。

この活性炭は、多孔性の炭素含有物であり、高度に発達した孔構造を持っています。炭素以外にも、わずかな水素、窒素、酸素、灰分が含まれており、その構造は炭素が形成した六員環の積み重ねです。 六員環の炭素の不規則な配置により、活性炭は多孔体積と高い表面積の特性を持っています。 活性炭は無臭で、味もなく、水や有機溶剤には溶けません。 非常に大きな微細孔の容積は約0.6〜 0.8 ml/g、比表面積は約500〜1,500 m2/gで、有機高分子物質に対する吸着力が非常に強く、液相中の微量成分、色素、臭気物質などの除去能力が高いです。 高い発達した孔構造を持ち、非常に優れた吸着剤です。活性炭1グラムあたりの吸着面積は、8つのテニスコートに相当し、物理的吸着力と化学的吸着力によって吸着作用が実現されます。 この分子ふるいは、ゲルフィルトレーションとも呼ばれ、排除クロマトグラフィー、ゲルクロマトグラフィー、または分子ふるいクロマトグラフィーとも呼ばれます。これは、1960年以降に開発された技術です。 ゲルは、コロイド溶液が凝固してできる固体物質であり、内部には網状の細孔があります。球状ゲル内の細孔を利用して、分子がゲル充填の管柱を通過する際に、大きな分子はゲルの細孔に入ることができず、ゲルと管柱の間の隙間を通過するだけで、すぐに管柱から流れ出ることができます。一方、より小さな分子はゲル内の細孔に入るため、管柱内に滞在する時間が長くなります。これにより、異なる分子の大きさを区別することができ、既知の分子の大きさと比較して分子量を決定することもできます。 一般的な状況では、ゲルは成分を吸着しません。分離したい物質はすべて洗い流されます。これがゲルクロマトグラフィー法と他のクロマトグラフィー法との違いです。 つまり、その分子シーブは、特定の孔径範囲を持つ多孔質ゲルを固定相として利用し、混合物中の各成分を分子の大きさによって分離するクロマトグラフィー技術であると言えます。 分子篩効果を持つ物質は多くあります。例えば、パーライト、アガロース、アガロース糖、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、デキストランゲルなどです。 ポリグルコースゲルは最も広く使用され、商品名はsephadexで、多数のモデルがあり、G10からG200まであります。その主な使用範囲は：（1）各種の抗原と抗体の分級分離；（2）複合体中の小分子物質の除去、例えば塩分、蛍光物質、遊離の放射性同位元素、および加水分解されたタンパク質の断片の除去；（3） 血清中の免疫複合体を分析する；（4）分子量を測定する。 ゲルの原理は、それ自体が表面電荷を持たない多孔質物質であり、多成分の試料溶液がゲル内を移動するとき、その分子量の違いにより速度が異なります。バッファ液で洗浄するとき、大きな分子量の物質はゲルの孔に入ることができず、ゲルの間をほぼ垂直に下降します。一方、小さな分子量の物質はゲルの孔に入り、「迂回」します。これにより、分子量の大小に応じて、ゲルカラムから順次流出し、分離を達成します。 デキストランとも呼ばれるポリデキストロースは、その長い鎖がトリクロロエポキシプロパンという架橋剤で架橋されています。 ポリグルカンゲルは高い吸水性と大きな架橋度を持ち、吸水性が低い場合は架橋度が小さくなります。 商品名をSephadexGと表記し、G値が小さいほど架橋度が大きく、吸水性が小さくなります。G値が大きいほど架橋度が小さく、吸水性が大きくなります。両者は反比例の関係にあり、G値は吸水量の約10倍です。 このように、ベッドの体積に基づいて、グルコサミンゲルの粉末の量を推定することができます。 つまり、粒子が細かいほど流速が遅くなり、分離効果が向上します。

その中で、Sephadex1の種類と特徴は以下の通りです：

G25、G50には4つの粒子サイズがあります:

1.粗い（100〜300μm）、

2.中程度（50〜150μm）、

3.細かい（20〜80μm）、および

4.超細かい（10〜40μm）です。

G75〜G200にはさらに2つの粒子サイズがあります:

1.中程度（40〜120μm）、および

2.超細かい（10〜40μm）です。

つまり、粒子が細かいほど流速が遅くなり、分離効果が向上します。

したがって、この作品では、ダイビング用のフィルター加湿器に使用される分子篩は、粒子のサイズに応じて少なくとも4つの異なるフィルターモジュールのグレードに色で区別することができます。もちろん、色によって異なる価格帯も区別することができ、ユーザーに適切な選択と交換を提供します。

いわゆる分子篩は、ゼオライト（Zeolites）とも呼ばれ、単一の孔径を持つ多孔質材料で、主にケイ素、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、亜鉛、ビスマスなどの四面体配位原子の結晶酸化物で構成されています。これらは特定の液体やガスを吸着することができます。そのため、一般的な化学実験室や工業界では、乾燥剤として、または製品の精製材料としてよく使用されます。 その作用原理は、分子シーブの特殊な単一孔径構造を利用し、分子のサイズを選別します。孔のサイズより小さい分子だけが結晶の孔に入ることができます。目標とする分子が孔に入ると、その分子シーブ内の金属イオンが極性の大きい分子に作用力（ファンデルワールス力や静電力など）を発生させ、目標とする分子を吸着し、純化の効果を達成します。 水の吸収能力を例にすると、この分子篩は自身の重量の20％以上の水を吸収することができます。また、使用済みの分子篩334は適切な条件（加熱または電子レンジ）で不純物や水分を除去することで、繰り返し使用することができます。これは非常に優れた環境に優しい浄化媒体です。

本作品に使用される潜水用フィルター加湿器の分子篩は、精密で単一の微細な孔を持つ材料であり、気体や液体の吸着に使用されます。 十分小さい分子は孔を通じて吸着されることができますが、より大きな分子はできません。例えば、水分子は通過できますが、それよりも大きな分子は通過できません。 したがって、分子ふるいは自身の重量の20％以上の水分を吸着することができ、空気を通して水分を吸い込んだ分子ふるいは、加湿器の最適な媒体として使用することができます。 したがって、この創造的なスキューバダイビングタンク用のフィルター加湿器は、その特性を利用して、フィルターモジュールを純水、ろ過水、またはRO逆浸透水に浸し、そのケーシング内の分子シーブが水分を吸収する。高圧空気タンクの空気がそのカバーの一端から注入され、そのフィルターネットで初期の不純物をろ過し、さらにそのフィルターの第一の羊毛フェルトとその高分子活性炭がその分子シーブの水蒸気をその第二の羊毛フェルトと一緒にその呼吸器のマウスピースに導く。これにより、空気をろ過し、加湿する目的を同時に達成します。

フィルターの保護効率分類:

アメリカ国立労働安全衛生研究所(NIOSH)粉塵防護の新しい基準42CFR841995年6月8日に公表(フィルター分類に基づいて)

Nシリーズ：非油性浮遊粒子の保護、無制限。N95、N99、N100。

Rシリーズ：非油性浮遊粒子および汗や油性浮遊粒子の保護、8時間の制限。R95、R99、R100。

Pシリーズ：非油性浮遊粒子および汗油性浮遊粒子の防護 無期限一部の粒子物質は油性のキャリアを持っており、これらの物質が静電性のない不織布に付着すると、電気特性が低下し、微小な粉塵が透過するため、油性エアロゾルを防ぐためには特殊な静電処理が必要です。 P95、P99、P100。

欧州EN149規格：

EUFFP保護性能フィルター素材等級分けと保護効果

EUの呼吸保護具の検証では、防塵フィルター材をP1、P2、P3の3つの等級に分け、簡易型フィルター材はFFP1、FFP2、FFP3の3つの等級に分けられます。

粒子の不規則な運動の軌跡図

一般的な綿フィルター材料:

この種類のフィルターマスクは、一般的な健康製品の小売店で最も簡単に見つけることができます。このフィルターマスクは追加の処理を受けていないため、その繊維構造の孔はかなり大きい（約1マイクロメートル）ため、空気感染する病原体を効果的に防ぐことはできません。 また、一般的マスクは、人間の呼吸系に比較的容易に入り込む塵に対しては保護効果がありませんが、大きな粒子の塵に対しては一部の阻止効果があります。 このマスクは保温や顔の汚れや鼻の汚れを防ぐために使用できますが、細菌の侵入を防ぐためには使用できません。 ただし、検査結果によると、一般的なマスクは100ナノメートル（nm）未満のウイルスに対して一定の阻止効果があるようです。

活性炭フィルター:

活性炭は多孔性の構造を持っています。 そのフィルター層の主な機能は、有機ガス、悪臭分子、有毒な粉塵を吸着することであり、粉塵をフィルタリングするためのものではなく、殺菌機能はありません。 また、活性炭の使用には制限があります。すべての細孔が埋まると、効果がなくなります。この場合、活性炭フィルターを交換する必要がありますが、いつ飽和点に達するかは判断が難しいです。 活性炭はウイルス粒子をフィルターマスクの表面に引き寄せますが、ウイルスを「殺す」ことはできません。したがって、使用済みの活性炭マスクの表面に手、目、鼻、または口が偶然触れると、まだ病気が感染する可能性があります。

医療用フィルター材料:

医療用フィルターマスクは、主に医師の飛沫が患者に影響を与えないようにするために使用されます。粒子状の有害物質を吸入しないようにするための機能設計ではありません。効果は綿糸マスクや布製プリントマスクよりも優れていますが、最大でも70％の効果しかありません。このようなフィルターマテリアルで細菌を阻止する効果は非常に限定的かもしれません。 標準的な外科用フィルターマスクは三層構造で、外側の層は塵や水を防ぐ機能があり、飛沫がマスクの内部に侵入するのを防ぎます。中間の層はフィルタリング機能があり、5マイクロメートル以上の粒子を90％以上阻止します。口と鼻に近い層は湿気を吸収するためのものです。

帯電フィルターメディア:

このフィルターマスクの主要な製造業者による提供されたデータによると、帯電フィルターの機能は主に呼吸の便利さにあり、フィルタリングではありません。このマスクの実際のフィルタリング効果は、帯電フィルターの下にあるカーボンにあります。そのフィルタリングメカニズムは、活性炭マスクと同じかもしれません。これは、活性炭マスクと同じ使用制限があることを意味します。また、「付着抵抗フィルター材料」と呼ばれる層もあり、マスクの寿命を延ばし、快適さを増加させる役割があります。さまざまなマスクのフィルタリング効果は異なる場合がありますが、すべてのタイプのマスクは、空気中の異なる粒径の不純物のフィルタリング効率を示すU字型の曲線を示しています。これは、一般の人々が異なるフィルターマテリアルの粒子除去効率を比較するための図であり、大きな粒径と小さな粒径の粒子はフィルタリングされやすいことを意味します。一方、異なるタイプのフィルターマテリアルには、フィルタリングが最も困難な粒径値があります。空気中の粒子は連続的に高速かつ不規則にランダムに移動するため、粒子同士の衝突の機会が増え、移動軌跡が不規則になります。このような不規則な移動やジャンプは、微粒子とフィルターマテリアルの接触機会を著しく増加させます。粒子の不規則な移動軌跡によって、大きな粒径の不純物はフィルタリングされやすくなるのは理にかなっていますが、非常に小さな粒径の不純物もマスクを通じて比較的簡単にフィルタリングされます。粉塵のフィルタリング方法については、フィルタリング理論によれば、粉塵のフィルタリングには主に5つのメカニズムがあります。

粉塵のフィルタリング方法:

 <ブラウン運動拡散> 1827年、イギリスの植物学者ロバート・ブラウン（Robert Brown）は、一般的な顕微鏡を使用して水面に浮かぶ花粉粒を観察したところ、これらの花粉粒が連続的で速く、不規則なランダムな動きをすることを発見しました。このような動きはブラウン運動と呼ばれています。微小な粒子は空気中で空気に衝突されて激しい曲がりくねった運動をします。この効果は、粒子が小さいほど顕著です。周囲の空気中（立方センチメートルあたり約1019個の気体分子または粒子）のすべての粒子は、かなり高速で運動しているため、粒子同士の衝突の機会が増え、その運動経路は不規則な移動や跳躍を示します。このような不規則な移動や跳躍は、微粒子とフィルター材料の接触機会を著しく増加させるため、粒子が小さいほどその効果は強くなります。

<インターセプト> インターセプトの基本的な原理は、インターセプトされる粒子の粒子径の大きさに基づいて効果的に分離することで、この効果は基本的にフィルター材の孔の大きさによって異なります。濾材の細孔より粒子径が大きいと濾材の表面で詰まってしまうため、粒子が大きいほど濾過効果は高くなります。

<慣性衝突> 慣性は粒子自体の運動の持続的な性質であり、気体とその中に浮遊している粒子が同じ速度でフィルター布またはフィルター材に衝突する場合、気体はフィルター材の孔に従って流れ方向を変え、この時、より大きな粒子は慣性により、依然として元の流れ方向を維持し、したがってフィルター材に衝突して、ろ過機能を果たす。この効果においては、粒子が大きいほど、ろ過効果がより良くなります。

<重力引きつけ> 粒子の重力引きつけ効果は万有引力と同じで、より大きな粒子ほど効果が大きいです。

<靜電吸引> 氣体中の粒子とフィルター繊維との間の静電吸引力は、粒子が小さいほど明確になります。この現象は静電集塵技術（器）と同様であり、小さな粒子の収集効果（90％）も同様です。基本的に、気体中の粒子の運動は、気体の流れ方向と周囲の電場の影響を受けます。このことから、流れる気体中で静電気力で粒子を捕集しようとすると、上記の慣性力に打ち勝つ必要があることが分かりますが、粒子径が大きい粒子ほど慣性力が気体の流れから逃げてしまう可能性があるため、静電気引力の影響を受けるため、小さな粒子ほど静電集塵の方が効率的です。さらに、気体中の極小の微粒に対しては、ブラウン運動に頼らずにフィルターに衝突する機会を増やす必要もなく、静電力によって引き寄せられることがあります。これにより、フィルターの微小な粒子の除去能力も向上します。

気体と粒子の混合ガスの例: