防毒面具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

(4)聲學(xué)系統(tǒng):防毒面具的聲學(xué)系統(tǒng)即通話系統(tǒng)。為保證佩帶防毒面具后能夠清晰、準(zhǔn)確地進(jìn)   行通話聯(lián)絡(luò)，外軍在防毒面具的嘴部前方均設(shè)置有結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良的通話器。這是一種無源通話器，其要求是傳聲清晰無失真。通話器按聲波傳輸?shù)姆绞娇梢苑譃閮煞N。一種是依靠薄膜振動(dòng)將聲波傳出的薄膜型通話器，薄膜材料主要有滌綸薄膜、氯化丁基膠薄膜和不銹鋼薄膜等，如美國(guó)M40型、瑞士SM3/SM90型防毒面具。另一種是以呼氣閥作為通話器，利用呼出氣流將聲波傳出，如英國(guó)S10型和FM12型防毒面具等。實(shí)際上，前一種結(jié)構(gòu)的通話器也可利用呼氣閥進(jìn)行傳聲，呼氣流對(duì)傳聲有較明顯地增強(qiáng)作用。

在面罩面頰處設(shè)置輔助通話器的這些防毒面具，可與軍用通信器材的拾音器相連，解決了防毒面具與通信器材匹配的問題。

在如美國(guó)MCU-2/P型的一些防毒面具中，則直接將拾音器接口設(shè)置在面罩通話膜內(nèi)側(cè)，面罩外側(cè)也設(shè)置有通信器材的接口，以減少傳聲的失真，提高清晰度和可懂度。

盡管如此，防毒面具仍然對(duì)人員的語言通信能力造成了妨礙，有時(shí)其后果則很嚴(yán)重。作為一個(gè)整體的、包括麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、濾波電路和放大電路的電聲通話器則成為解決這一問題的主要手段。比如，由美國(guó)AudioPack Sound Systems公司研制的VPU電聲放大器不需對(duì)防毒面具做任何修改即可安裝于美國(guó)和其他一些國(guó)家的防毒面具通話器外面。該電聲放大器用9V電池驅(qū)動(dòng)，輸出功率為2W，距離為lm時(shí)的聲強(qiáng)為86 dB，有效作用距離可達(dá)75m，重量?jī)H170g左右。

然而，以往的技術(shù)方案總是圍繞著如何將人口腔中發(fā)出的語音無失真、低衰減甚至加以放大地傳輸出去。新的解決方案則利用人的頭部來作為聲音的來源，將拾音器放置在人的頸部、頭骨頂部或耳部，通過外接口連接到對(duì)講機(jī)或其他單兵通信裝置上，形成頸部、頭骨或耳部發(fā)射式通信系統(tǒng)，可發(fā)出高清晰音質(zhì)，不受外界雜音的干擾。這種技術(shù)方案不僅可以完全擺脫防毒面具對(duì)人員聲音傳輸?shù)募s束，而且可以采用先進(jìn)的無線數(shù)字通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)近、中、遠(yuǎn)距離通信。

(5)固定系統(tǒng):對(duì)防毒面具系統(tǒng)的使用可靠性有至關(guān)重要的影響。防毒面具的固定系統(tǒng)應(yīng)保證士兵經(jīng)過訓(xùn)練后能夠快捷地佩帶防毒面具，一般要求為不大于9s，達(dá)到一次佩帶氣密合格。固定系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為頭盔式、頭帶式和網(wǎng)罩式3種。頭盔式面罩的主體與頭頂部分連在一起，具有佩帶方便、佩帶后穩(wěn)定性和氣密性好等特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是對(duì)頭面部的壓痛較大，影響聽力，且對(duì)人員面型的尺寸變異范圍適應(yīng)性差，滿足全體人員面型所需要的面罩規(guī)格較多。原蘇聯(lián)的防毒面具多采用頭盔式面罩。頭帶式面罩是用頭帶或頭罩將面罩固定在人員的面部，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)人員頭型和尺寸的適應(yīng)性強(qiáng)，面罩規(guī)格少，不影響聽力，缺點(diǎn)是佩帶相對(duì)較復(fù)雜，增加了對(duì)密合框的壓力。

網(wǎng)狀頭罩則綜合了上述兩種固定系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。美英等西方國(guó)家的防毒面具多采用頭帶式和網(wǎng)罩式固定系統(tǒng)。

(6)飲水系統(tǒng):防毒面具飲水系統(tǒng)的作用是為了保持士兵體力效能，防止脫水。在通常狀態(tài)下，當(dāng)不必利用汗的蒸發(fā)制冷作用作為降低體溫的主要方法時(shí)，每天攝取大約兒水即可達(dá)到人體生理水平衡。在非常狀態(tài)，當(dāng)穿著核生化個(gè)人防護(hù)裝備時(shí)，人體溫度上升，人體水損失的主要途徑是汗。出汗的速度取決于許多因素，包括氣候、工作效率、服裝絕熱性和水蒸氣的滲透性。然而，人體的生理脫水作用的范圍是有限的，從296^6960研究表明，在戰(zhàn)斗條件下著個(gè)人防護(hù)裝備的人員每天飲水需要量為7. 5 L/人//d，在炎熱條件下，所需飲水量為15 L/人//d。因此，各國(guó)的防毒面具均設(shè)置有可在染毒環(huán)境中安全地飲用水或流質(zhì)食品的飲水器。

(7)其他:一些國(guó)家對(duì)防毒面具內(nèi)可維修的零部件進(jìn)行了顏色編碼，如美國(guó)XM50型和芬蘭M95型防毒面具。將防毒面具的呼吸閥片等可更換部件制成與面罩主體不同的顏色，以方便防毒面具的使用和維修。

1.2.2濾毒罐

美國(guó)在1980年研制新型防毒面具時(shí)，對(duì)防毒面具的防護(hù)能力提出了明確要求，即防毒面具的過濾系統(tǒng)在戰(zhàn)斗條件下能防G類、窒息性、糜爛性毒劑襲擊至少巧次，防血液性毒劑襲擊至少2次。確定一次化學(xué)襲擊的暴露劑量為20000 mg·m i n/m3(等于在1000 mg/ m3濃度下暴露20 min)。這一規(guī)定后為NATO及其他許多國(guó)家所普遍接受。

傳統(tǒng)的軍用防毒面具提供對(duì)毒劑和生物戰(zhàn)劑威脅的防護(hù)，不提供對(duì)工業(yè)毒物的防護(hù)。為適應(yīng)在城市環(huán)境中部隊(duì)的反恐作戰(zhàn)要求，需要考慮對(duì)可能面臨的工業(yè)毒物威脅的防護(hù)。美國(guó)XM50型防毒面具和芬蘭M95型防暴式防毒面具滿足上述新的要求。研究表明，當(dāng)工業(yè)毒物沸點(diǎn)高于65 0C ,且體積濃度低于0. 5%時(shí)，傳統(tǒng)軍用濾毒罐可以獲得滿意的防護(hù)效果;而對(duì)于低沸點(diǎn)毒物防護(hù)效果可能較差，必須專門進(jìn)行評(píng)價(jià)。

美國(guó)XM50型濾毒罐的一個(gè)獨(dú)特之處在于其所謂的“濾毒罐失效指示器”，通過嵌入濾毒罐內(nèi)變色片的顏色變化來提示是否需要更換濾毒罐。

(1)吸附劑:目前濾毒罐內(nèi)廣泛使用的吸附劑是浸漬活性炭，其吸附特性不僅取決于活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，而且決定于它的化學(xué)組成。

20世紀(jì)40年代研制成功的浸漬銅、鉻、銀的ASC型浸漬炭具有優(yōu)良的吸附性能，廣泛應(yīng)用于各種防護(hù)裝備中。雖然ASC型浸漬炭對(duì)多種毒劑具有良好的初始防護(hù)性能，但存在存放過程中因吸濕而導(dǎo)致對(duì)氯化氰防護(hù)性能大幅下降的問題。這一問題直到1983年使用TEDA(三乙烯二胺)后得到解決。

ASC型浸漬炭中鉻元素以六價(jià)鉻的形式存在，對(duì)人體具有較大危害，在生產(chǎn)中對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為解決這一問題，20世紀(jì)80年代開始研究無鉻浸漬炭，利用鋅和鋁作為鉻的替代物，綜合防護(hù)性能基本達(dá)到ASC/TEDA浸漬炭的水平，是一種環(huán)保型的新型浸漬炭。美國(guó)研制了ASZMT型無鉻浸漬炭。美國(guó)職業(yè)安全和健康署從1990年開始，已不再為使用含鉻吸附劑的防毒面具簽發(fā)使用許可證。20世紀(jì)90年代以來，美國(guó)、加拿大、意大利等國(guó)的濾毒罐產(chǎn)品中，無鉻型浸漬炭已取代了大部分含鉻浸漬炭。

全氟異丁烯(Perfluoroisobutene，簡(jiǎn)寫為PFIB)急性毒性約為光氣的10倍，毒作用帶窄，且能穿透防毒面具濾毒罐，危險(xiǎn)性大。從1990年代以來，加拿大開始研究對(duì)PFIB有較好防護(hù)性能的PP浸漬炭(Penetrate Protection Carbon,簡(jiǎn)稱PP炭)。

(2)過濾材料:過濾材料應(yīng)滿足下列要求:過濾效率高;氣流阻力小;抗張強(qiáng)度大;具有防水、抗菌性能。目前濾毒罐上應(yīng)用的過濾材料主要是多組分玻璃纖維過濾紙。

由于氦一氖氣體激光光源的使用，20世紀(jì)80年代研制出了激光粒子計(jì)數(shù)器。激光光源的散射強(qiáng)度比普通白熾燈光源高100倍以上，因此激光粒子計(jì)數(shù)器可以測(cè)定普通粒子計(jì)數(shù)器所不能測(cè)量的粒徑為0.3um以下的微粒。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果改變了過去普遍認(rèn)為對(duì)粒徑為0.3um的微粒捕集效率最低的觀點(diǎn)，證實(shí)了過濾材料的過濾效率隨著粒徑的減小而下降的客觀事實(shí)，至少到O.lum是這樣。因而提出了用O.lum的微粒進(jìn)行透過率檢驗(yàn)，并重視新的更高過濾級(jí)別的ULPA(超低空氣透過率)過濾紙和相關(guān)器材的研制。

按照美國(guó)C1ass5000 ULPA過濾材料技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定，MPPS(最易穿透粒徑)為0.12um，日本同類產(chǎn)品中的規(guī)定為O. 1O } mo

(3)罐體結(jié)構(gòu):上世紀(jì)末，各國(guó)在濾毒罐的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化方面做了大量的工作，主要是將濾毒罐的罐徑接口結(jié)構(gòu)和尺寸統(tǒng)一為NATO標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口，取得了明顯的成績(jī)，提高了防毒面具的通用性，為在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下就近更換其他型號(hào)或其他國(guó)家的濾毒罐提供了方便，減輕了對(duì)后勤供應(yīng)的依賴和壓力。

然而，目前出現(xiàn)了新的動(dòng)向。美國(guó)在研制XM50型防毒面具時(shí)，認(rèn)為安裝在面頰處的NATO標(biāo)準(zhǔn)濾毒罐存在缺陷，雖便于更換，但扭矩過大，影響動(dòng)態(tài)氣密和視野。美國(guó)在設(shè)計(jì)XM50型濾毒罐時(shí)，借鑒了美國(guó)M17型系列防毒面具和NATO標(biāo)準(zhǔn)濾毒罐的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)的濾毒罐，為前小后大的梯形結(jié)構(gòu)，濾毒罐緊貼腮部，不影響視野，并具有較好的動(dòng)態(tài)氣密性。英國(guó)在研制GSR型通用防毒面具時(shí)顯然也受到了美國(guó)這一設(shè)計(jì)理念的影響。

2防毒面具的發(fā)展趨勢(shì)

(1)進(jìn)一步改進(jìn)防毒面具總體結(jié)構(gòu)

防毒面具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)兼顧防護(hù)性能和使用性能，使得防毒面具整體既結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、外形美觀，并統(tǒng)籌考慮過濾系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)、氣流系統(tǒng)、固定系統(tǒng)和其他輔助功能   的設(shè)計(jì)。在面罩設(shè)計(jì)中，罩體主體外形應(yīng)盡可能地貼近于人臉輪廓，以利于光學(xué)系統(tǒng)和聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高防毒面具的視野，便于軍用光學(xué)觀瞄器材和通信器材的匹配使用，降低呼吸阻力，減小面罩的幾何有害空間;在進(jìn)一步深入研究人頭面型特征結(jié)構(gòu)和尺寸的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出氣密性和舒適性更好，適合更廣大群體的新結(jié)構(gòu)密合框。同時(shí)，設(shè)計(jì)新型的集多種功能于一體的整體功能部件，以盡可能減少面罩上的開孔數(shù)量，增加防毒面具的可靠性。

(2)增加防毒面具的功能

為適應(yīng)未來反恐戰(zhàn)斗的需要，防毒面具不僅能有效地防護(hù)毒劑、生物戰(zhàn)劑，也應(yīng)有效地防護(hù)工業(yè)毒物。

防毒面具應(yīng)增加對(duì)激光和彈片的防護(hù)功能。美國(guó)曾明確地將對(duì)激光和彈片的防護(hù)要求列入了M40型防毒面具的改進(jìn)計(jì)劃中。

單兵通信系統(tǒng)采用骨傳導(dǎo)通信技術(shù)，使用高靈敏度的震動(dòng)感應(yīng)麥克風(fēng)，能夠?qū)㈩^骨內(nèi)部的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字化的音頻信號(hào)通過清晰的音量轉(zhuǎn)換后傳達(dá)到傳感器，可使整個(gè)部隊(duì)進(jìn)行低聲通話，增強(qiáng)部隊(duì)的通信隱蔽性。與士兵系統(tǒng)的綜合頭盔子系統(tǒng)((IHAS)的頭盔顯示器所運(yùn)用的彩屏技術(shù)相結(jié)合，具有多條通信通道，可實(shí)現(xiàn)超視距通信，使防毒面具的聲學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由通話向通信的提升。

(3)應(yīng)用新材料

材料在防毒面具的技術(shù)開發(fā)中起著決定性的基礎(chǔ)作用，新型浸漬炭、新型過濾材料、新的防毒橡膠材料配方研究工作仍在繼續(xù)進(jìn)行著。無鉻炭、PP炭、ULPA過濾紙、防毒合成橡膠、成型為整體結(jié)構(gòu)的浸漬炭、浸漬炭一過濾紙合一的新型吸附一過濾材料將逐漸廣泛地應(yīng)用于新型防護(hù)裝備上。

防毒面具還應(yīng)進(jìn)行抗菌設(shè)計(jì)，對(duì)于罩體、阻水罩、呼吸氣閥，特別是飲水器等微生物易滯留、生長(zhǎng)的部位采用抗菌塑料、抗菌橡膠制造。

(4)防毒面具的通用化和系列化發(fā)展

各軍兵種裝備通用的防毒面具，對(duì)特殊需要采用專用零部件予以解決。北京天一消防檢測(cè)公司《防毒面具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)》文/李小銀