防衛者過濾加濕系統包括：一殼體、一第一羊毛氈、一高分子活性碳、一分子篩、以及一第二羊毛氈，且該第一羊毛氈、該高分子活性碳、該分子篩、以及該第二羊毛氈係依序設置於該殼體之內。其特色在於：該過濾模組係經由浸入純水或過濾水或RO逆滲透水使其該分子篩吸飽水份，當該高壓空氣瓶之空氣由該套體之一端注入經過該過濾模組之該第一羊毛氈以及該高分子活性碳會將該分子篩中的水氣經由該第二羊毛氈一併帶入於該第二調節器，藉此同時達到將空氣予以過濾以及加濕的目的。

該高分子活性碳 (activated carbon) 是一種多孔性的含碳物質，它具有高度發展的孔隙構造，其組成物質除了碳元素外，尚含有少量的氫、氮、氧及灰份，其結構則為碳形成的六環物堆積而成。由於六環碳的不規則排列，造成了活性碳多微孔體積及高表面積的特性。活性碳無臭、無味，不溶於水和有機溶劑。甚大的微孔容積約0.6~0.8 ml/g，比表面積約 500 ~ 1,500 m2 /g，對有機高分子物質有很強的吸附力，而對於液相中的微量成分、色素、臭氣物質等具有高度的去除能力。具有高度發展的孔隙構造，是一種極優良的吸附劑，每克活性碳的吸附面積更相當於八個網球場之多，而其吸附作用是藉由物理性吸附力與化學性吸附力達成。該分子篩又稱為凝膠過濾法（gel filtration）也稱為排阻層析（exclusion chromatography）、凝膠層析（gel chromatography）或分子篩層析（molecular sieve chromatography），它是在1960年後發展出來的技術。凝膠是由膠體溶液凝結而成的固體物質，內部具有網狀篩孔，利用球狀凝膠內的篩孔，使分子流過填充凝膠的管柱時，大分子無法進入凝膠篩孔，而只流經凝膠及管柱間的孔隙，很快就可以流出管柱，較小的分子因為進入凝膠內的篩孔，故在管柱內的停留時間較長，由此區分大小不同的分子，亦可與已知大小的分子作比較而定出一分子的分子量。一般狀況下，凝膠不會吸附成份，所有欲分離物質都會被洗出，這是凝膠層析法與其它層析法不同的地方。也就是說，該分子篩是利用有一定孔徑範圍的多孔凝膠作為固定相，對混合物中各組分按分子大小進行分離的層析技術。具有分子篩作用的物質很多，如浮石、瓊脂、瓊脂糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝膠等。以葡聚糖凝膠套用最廣，商品名是sephadex型號很多，從G10到G200，它的主要套用範圍是:（1）分級分離各種抗原與抗體；（2）去掉復合物中的小分子物質，如除鹽、熒光素和遊離的放射性同位素以及水解的蛋白質碎片；（3）分析血清中的免疫復合物；（4）分子量的測定。凝膠的原理其本身是一種多孔性的不帶表面電荷的物質，當帶有多種成分的樣品溶液在凝膠內運動時，由於它們的分子量不同而表現出速度的快慢，在緩沖液洗脫時，分子量大的物質不能進入凝膠孔內，而在凝膠間幾乎是垂直的向下運動，而分子量小的物質則進入凝膠孔內進行"繞道"運行，這樣就可以按分子量的大小，先後流出凝膠柱，達到分離的目的。葡聚糖又名右旋糖酐，在它們的長鏈間以三氯環氧丙烷交聯劑交聯而成。葡聚糖凝膠具有很強的吸水性，交聯度大，吸水性小，相反交聯度小，吸水性大。商品名以SephadexG表示，G值越小，交聯度越大，吸水性越小，G值越大，交聯度越小，吸水性就越大，二者呈反比關係，G值大約為吸水量的10倍。由此可以根據床體積而估算出葡聚糖凝膠幹粉的用量。也就是說，顆粒越細，流速越慢，分離效果越好。

其中，Sephadex1的種類與特徵如下：

G25、G50有四種顆粒型號:

1.粗(100&micro~300&micro)、

2.中(50&micro~150&micro)、

3.細(20&micro~80&micro) 、以及

4.超細(10&micro~40&micro)。

G75~G200又有兩種顆粒型號:

1.中(40&micro~120&micro) 、以及

2.超細(10&micro~40&micro)。

也就是說，顆粒越細，流速越慢，分離效果越好。

因此，本創作潛水氣瓶用的過濾加濕器所使用之該分子篩可依照顆粒大小不同以顏色至少可區分成四種不同的該過濾模組等級，當然也可依照顏色區分不同之高低售價，提供使用者進行合適的選擇替換。

所謂分子篩也可以稱之為合成沸石 (Zeolites)，是一種具有單一孔徑的多孔材質，主要由矽、鋁、鎵、鍺、鋅、鈹等等四面體配位的原子之結晶氧化物所構成，可以吸附特定的液體或氣體；因此在一般的化學實驗室及工業界都是很常見可作為乾燥劑使用或作為純化產物的材料。其作用原理是利用分子篩的特殊單一孔徑結構，對分子尺寸進行篩選，只有小於孔洞尺寸的分子可以進入晶體的孔洞中；當目標分子進入孔洞中，又因為該分子篩中的金屬離子對於極性大的分子產生作用力（凡德瓦耳力或靜電力等等），將目標分子吸附住，而達到純化的效果。以除水（儲水）能力為例，該分子篩大約可以吸收約本身重量的 20% 以上的水；且使用過的分子篩334再以適當條件(加熱或微波)除去雜質或水分，便可繼續重複使用，是相當好且環保的純化介質。

本創作潛水氣瓶用的過濾加濕器所使用之該分子篩是一種包含有精確和單一的微小孔洞的材料，可用於吸附氣體或液體。足夠小的分子可以通過孔道被吸附，而更大的分子則不能，例如，一個水分子小到可以通過但比它大一點的分子就不行。因此，一個分子篩能吸附高達其自身重量20%以上的水份，令空氣通過吸飽水份之該分子篩可加濕其空氣中之水氣，用以作為加濕器最好的媒介。所以，本創作潛水氣瓶用的過濾加濕器運用其特色，將該過濾模組係經由浸入純水或過濾水或RO逆滲透水使該殼體內之該分子篩吸飽水份後，當高壓空氣瓶之空氣經由該套體之一端注入經過該濾網初步的過濾雜質進一步灌入該過濾器之該第一羊毛氈以及該高分子活性碳會將該分子篩中的水氣經由該第二羊毛氈一併帶入於該呼吸器咬嘴，藉此同時達到將空氣予以過濾以及加濕的目的。

濾材的防護效率分類:

美國國家職業安全與健康研究院(NIOSH)粉塵類呼吸防護新標準42CFR841995年6月8日公佈(根據濾料分類)

N系列：防護非油性懸浮顆粒 無時限。N95、N99 、N100。

R系列：防護非油性懸浮顆粒及汗油性懸浮顆粒 時限八小時。R95、R99、R100。

P系列：防護非油性懸浮顆粒及汗油性懸浮顆粒 無時限有些顆粒物的載體是有油性時，而這些物質附在靜電無紡布上會降低電性，使細小粉塵穿透，因此對於防含油氣溶膠的濾料要經過特殊的靜電處理，以達到防細小粉塵的目的。P95、P99、P100。

歐盟EN149標準：

歐盟FFP防護性濾材的分級與防護效率

歐盟的呼吸防護具驗證，將防塵濾材質分成P1、P2及 P3三級，簡易型濾材分為FFP1、FFP2與FFP3三級。

粒子不規則運動軌跡圖

一般棉紗濾材:

這種濾材口罩是在一般銷售大眾健康產品的零售商店中最容易找到的濾材口罩，因為這種濾材口罩沒有經過額外的處理，其纖維結構的孔隙相當大（約1微米），所以無法有效阻止經空氣傳染的病原。此外，一般的口罩對於比較容易進入人類呼吸系統的灰塵，並沒有防護的效果，但對於顆粒大的灰塵，還是有一些阻絕的作用。這種口罩可以作為保暖、避免灰頭土臉與鼻孔骯髒等用途，但是不可作為防止病菌侵入之用。不過檢測顯示，一般口罩對粒徑小於100奈米（nm）的病毒，似乎仍 有一定的阻絕效果。

活性碳濾材:

活性碳具有多孔隙的結構。其過濾層的主要功用在於吸附有機氣體、具惡臭的分子及毒性粉塵，並非用於過濾粉塵，不具殺菌的功能。再者，活性碳的使用還有一項限制，一旦所有的細孔都被填滿， 便失去效用，此時必須置換活性碳濾材，但何時到達飽合點並不太容易判斷。活性碳會將病毒粒子吸引到濾材口罩表面，但是卻無法「殺死病毒」，因此，手、眼、鼻或嘴意外接觸到使用過的活性碳口罩表面，依然有可能導致疾病的傳染。

醫療用濾材:

醫療用濾材口罩主要是為了避免醫生的飛沫影響病人，功能設計並不是要免於吸入粒狀有害物，其效果雖然比棉紗口罩及布質印花口罩好，但是頂多也只有70％的效果，拿這樣的濾材來阻絕病菌，效果可能非常有限。標準的外科醫療用濾材口罩分三層，外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進入濾材口罩裡面，中層有過濾作用可擋住90％以上的5微米顆粒，近口鼻的一層作為吸濕之用。

帶電濾材濾材:

根據這種濾材口罩主要生產廠商所提供的資料顯示，帶電濾材的功用主要在於便利呼吸，而不在於過濾。這種口罩實際有過濾作用的，是位於帶電濾材下一層的碳。其過濾機制可能與活性碳口罩相同，這表示它與活性碳口罩有相同的使用限制。其中還有一層所謂的「附著電阻過濾材質」，其作用在於延長口罩的壽命及增加舒適度。不同的口罩的過濾效果有所不同，不過各型口罩過濾空氣中不同粒徑雜質的過濾效率，皆呈現出U-型的曲線。這代表了一般大眾認不同濾材對於粒狀物濾除效率的比較圖粒徑大的與粒徑小的顆粒都比較容易被過濾，反倒是不同型式的濾材都有一個最不易過濾的粒徑值。空氣中粒子連續快速而不規則的隨機移動，因而增加了粒子之間的碰撞機會，使其運動軌跡呈現不規則的移動或跳動，這種不規則的移動或跳動顯著提升微粒與濾材接觸的機會。粒子不規則運動軌跡為顆粒越大的雜質，被過濾掉的可能性越大是有道理的，但是粒徑很小的雜質，也是相當容易經由口罩被過濾掉。過濾粉塵的方式以過濾理論而言，粉塵的過濾主要有五種機制：

過濾粉塵的方式:

 <布朗運動擴散>  1827年，英國植物學家勞伯‧布朗 （Robert Brown）利用一般的顯微鏡觀察懸在水面上的花粉粒時，發現這些花粉粒會做連續快速而不規則的隨機移動，這種移動稱為布朗運動（Brownian motion）。微小顆粒在空氣中會被空氣撞擊而作激烈的曲折運動，此一效應對越小的粒子越明顯。因為四周空氣中（每立方公分約有1019個氣體分子或粒子）的所有粒子都以相當快的速率在運動，因而增加了粒子之間的碰撞機會，使其運動軌跡呈現不規則的移動或跳動，這種不規則的移動或跳動顯著地提升微粒與濾材接觸的機會，因此其效應對於越小的粒子，也就越強。

<攔截> 攔截的基本原理便是依據被攔截粒子的粒徑大小做有效的分離，所以此一效應基本上隨著濾材孔 洞的大小而有所不同。若是粒子的粒徑大於濾材的孔 洞，則會被阻絕於濾材表面，所以對越大的粒子，其過 濾效果越好。

<慣性撞擊> 慣性是粒子本身運動的持續性質，若 是氣體與懸浮其中的粒子以相同的速度撞擊濾布或濾 材，氣體會隨著濾材中的孔洞而改變其流動方向，此時 較大的粒子會因為慣性，導致其依然維持在原本的流動 方向，因而撞擊到濾材上，達到過濾的功能。對於此一 效應而言，越大的粒子，過濾效果越好。

<引力吸引> 粒子的引力吸引效應跟萬有引力一 樣，因此對越大的粒子，效果越好。

<靜電吸引> 氣體中的粒子與濾材纖維間的靜電吸 引力，也是對越小越輕的粒子越明顯，此一現象也與靜電 集塵技術（器）類似，對於細小粒子的收集效果（90％） 相同。基本上粒子在氣體中的運動受到氣體的流動方向 及周圍電場對其作用力的影響。 由此可知，若是希望在一流動的氣體中以靜電力來 收集粒子，就必須克服上述的慣性作用力，然而粒徑較大的粒子其慣性力既然可以擺脫氣體 的流動，當然也比較不受靜電吸引力 的影響，所以靜電集塵對越小的粒子 效率越高。此外，對於極小的微粒在 氣體中甚至不需要靠布朗運動來增加 撞擊到濾材的機會，就可以被靜電力 所吸引，這也增加了濾材對於微小顆粒的過濾能力。

氣體與粒子混和氣體圖例: