(57)【要約】  濾過装置（１００、３００）は、気体の入口（１０４、３０４、５０４）と出口（１０６、３０６、５０６）とを有する流体不浸透性ハウジング（１０２、３０２、５０２）を含み、ハウジング内には、少なくとも１種の金属含浸剤を含有している表面積拡大化基材の第１の濾材（１１８、５１８）粒子（１２０、３２０、５２０）と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む第２の濾材（１２２、５２２）粒子（１２４、３２４、５２４）と、を含有する。第１の濾材粒子又は第２の濾材粒子は、アミン官能性物質を更に含有する。本装置は、様々な有害気体が含まれる大気中で使用されることができ、第１の濾材粒子のみ又は第２の濾材粒子のみを含有する装置と比較して、本装置は、二酸化窒素、硫化水素、アンモニア、及びホルムアルデヒドの破過時間において特に有用な向上を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）気体の入口と出口とを有する流体不浸透性ハウジングと、
ｂ）前記ハウジング内に配置された、少なくとも１種の金属含浸剤を含む表面積拡大化基材を含む複数の第１の濾材粒子と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２の濾材粒子と、を含み、
前記第１の濾材粒子又は前記第２の濾材粒子が、アミン官能性物質、及び銀又は銀の化合物を更に含む、濾過装置。
【請求項２】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子が、前記ハウジング内に、異なる第１の層及び第２の層で配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の層と前記第２の層とが互いに接触する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子が、前記ハウジング内に、前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子を含有する混合層で配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の濾材粒子が含浸炭素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の濾材粒子が酸化亜鉛を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の濾材粒子が水酸化亜鉛を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の濾材粒子が、１つ又は２つ以上のコバルト化合物を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子の両方が、アミン官能性物質を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記アミン官能性物質がトリエチレンジアミンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子の両方が、銀又は銀の化合物を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子が、８０：２０〜１０：９０の重量比である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子が、６０：４０〜３０：７０の重量比であり、前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子がそれぞれ、約１〜約５重量％のアミン官能性物質を含み、前記第１の濾材粒子又は前記第２の濾材粒子が、約０．０１〜１重量％の銀又は銀の化合物を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
人工呼吸器と、請求項１に記載の少なくとも１つの濾過装置とを備える、個人用呼吸保護装置。
【請求項１５】
前記人工呼吸器が、受動型空気浄化人工呼吸器又は非電動式人工呼吸器を含む、請求項１４に記載の個人用呼吸保護装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の濾過装置を備える、集団用保護装置。
【請求項１７】
ａ）気体の入口と出口とを有する流体不浸透性ハウジングを準備するステップと、
ｂ）前記ハウジング内に、少なくとも１種の金属含浸剤を含む表面積拡大化基材を含む複数の第１の濾材粒子と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２の濾材粒子とを配置するステップと、を含み、
前記第１の濾材粒子又は前記第２の濾材粒子が、アミン官能性物質、及び銀又は銀の化合物を更に含む、濾過装置を製造する方法。
【請求項１８】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子を、前記ハウジング内に、異なる第１の層及び第２の層で配置するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１層と前記第２の層とが互いに接触する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子を、前記ハウジング内に、前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子を含有する混合層で配置するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の濾材粒子が含浸炭素を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の濾材粒子が酸化亜鉛を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の濾材粒子が水酸化亜鉛を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の濾材粒子が、１つ又は２つ以上のコバルト化合物を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子の両方が、アミン官能性物質を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
前記アミン官能性物質がトリエチレンジアミンを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子の両方が、銀又は銀の化合物を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子が、８０：２０〜１０：９０の重量比である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子が、６０：４０〜３０：７０の重量比であり、前記第１の濾材粒子及び前記第２の濾材粒子がそれぞれ、約１〜約５重量％のアミン官能性物質を含み、前記第１の濾材粒子又は前記第２の濾材粒子が、約０．０１〜１重量％の銀又は銀の化合物を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本発明は、Ｕ．Ｓ．Ａｒｍｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｍｍａｎｄ（ＲＤＥＣＯＭ）により授与された契約第Ｗ９１１ＳＲ−０９−Ｃ−００３７号の下に、アメリカ合衆国政府の支援で為されたものである。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、呼吸空気から汚染物質を除去するために使用される濾材に関する。
【背景技術】
【０００３】
活性炭、アルミナ、ゼオライトなどのような、表面積拡大化基材粒子が空気濾過に広く使用されているが、それはこれらが空気から広範囲の汚染物質を除去できるからである。これらの物質の高度多孔質構造は、濾過目的に非常に好適な大表面積を提供する。活性炭の場合、多孔性により、製造の「活性化」段階の間、制御された酸化がもたらされる。
【０００４】
そのような炭素が空気から汚染物質を除去する能力は、一般に、直接吸着が関与し、気体状分子と炭素表面との間の分子規模での相互作用に依存する。この相互作用の程度は、炭素の物理的及び化学的表面特性、気体状化合物の分子形状及びサイズ、濾過される気体流中の気体状化合物の濃度、炭素床中での滞留時間、温度、圧力、並びに他の化学物質の存在を含む要因に依存し得る。経験則として、単一の汚染物質についての吸着の程度は主に沸点に依存する。概して、沸点が高いほど、炭素の化学物質を除去する能力は大きい。
【０００５】
したがって、含浸されていない炭素は、単独では、空気からの低沸点気体（反応気体を含める）又は蒸気の除去に対して大きな能力を有さない。向上した汚染物質除去能力を提供するために化学物質が炭素に組み込まれる処理が考案されてきている。これらの処理は通常、「含浸」法として既知であり、そのような処理の結果が「含浸された」炭素である。
【０００６】
Ｍ４０、Ｍ４２、Ｍ５０、及びＭ５１  Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ（ＣＢ）Ｊｏｉｎｔ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｍａｓｋ（ＪＳＧＰＭ）を含むアメリカ軍の化学的及び生物学的個人保護装置は、典型的には、含浸炭素が充填された取り替え可能なキャニスター／フィルター組立体を用いる。キャニスター／フィルター組立体は、例えば、Ｆｉｅｌｄ  Ｍ５０及びＣｏｍｂａｔ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｍ５１  ＪＳＧＰＭで使用されるＭ６１取り替え可能なキャニスター／フィルター組立体用にアメリカ陸軍Ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ  Ｎｏ．Ｗ９１１ＳＲ−１１−Ｒ−０００２に追加された仕様ＰＲＦ−ＥＡ−Ｃ−２２５１に説明されるように、様々な気体に対して特定の最小時間、破過からの保護を提供することが要求される。同様に、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ  Ｓａｆｅｔｙ  ａｎｄ  Ｈｅａｌｔｈ（ＮＩＯＳＨ）は、化学、生物、放射性物質、及び核兵器（ＣＢＲＮ）作用物質からの人工呼吸器及び呼吸保護の基準を設けている。作業用及び脱出用タイプのフィルター用のＮＩＯＳＨ  ＣＢＲＮ基準は、典型的には、認可された装置が、生物学的微粒子及び他の微粒子を除去するだけでなく、有毒化合物ファミリーを代表するために選択された列挙された１０の気体を除去することが要求される。ＮＩＯＳＨ指定の１０の気体とは、二酸化硫黄（ＳＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、ホルムアルデヒド（Ｈ２ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、塩化シアン（ＣｌＣＮ、又はＣＫ）、ホスゲン（ＣＯＣｌ２）、シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）、二酸化窒素（ＮＯ２）及びホスフィン（ＰＨ３）である。典型的には、アメリカ軍又はＮＩＯＳＨの基準を満たすフィルターは、そのような気体の全てを除去可能な炭素を用いて、又は列挙されたクラスの化合物の全てを集団的に除去する炭素の層を用いて、構成されてきた。通常、列挙された気体のうちの１つは、粒状の吸着剤材料の量を増やす必要性を高める。現在の炭素技術において、この気体は、多くの場合アンモニア又は二酸化硫黄である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
標的気体に対する保護の提供に関して、現在の軍用及び産業用の取り替え可能なキャニスター／フィルター組立体の性能を向上させることは、非常に望ましい。該当する基準は、多くの場合、設計基準ではなく性能基準であるが、それでもなお、キャニスター／フィルターの全体的な容積及び深さを最小限にすることは望ましい。最小限にすることで、ユーザの視野を保つのに役立ち、キャニスター／フィルター組立体の重量を制限し、着用時のユーザの首の筋肉に及ぼし得てこの力を制限する。
【０００８】
本発明者らは、典型的なキャニスター／フィルター組立体中の現在の全含浸炭素の充填を、新規の濾材の組み合わせで取り替えることによって、有用な性能の向上が得られ得ることを発見した。したがって、本発明は、一態様では、
ａ）気体の入口と出口とを有する流体不浸透性ハウジングと、
ｂ）ハウジング内に配置された、少なくとも１種の金属含浸剤を含む表面積拡大化基材を含む複数の第１の濾材粒子と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２の濾材粒子と、を含み、
第１の濾材粒子又は第２の濾材粒子が、アミン官能性物質、及び銀又は銀の化合物を更に含む、濾過装置を提供する。
【０００９】
そのような装置の好ましい実施形態では、第１の濾材粒子及び第２の濾材粒子は、異なる層、すなわち、少なくとも１種の金属含浸剤を含む表面積拡大化基材を含む複数の第１の濾材粒子を含む第１の層と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２の濾材粒子を含む第２の層として存在する。
【００１０】
本発明は、別の態様では、
ａ）気体の入口と出口とを有する流体不浸透性ハウジングを準備するステップと、
ｂ）ハウジング内に、少なくとも１種の金属含浸剤を含む表面積拡大化基材を含む複数の第１の濾材粒子と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２の濾材粒子とを配置するステップと、を含み、
第１の濾材粒子又は第２の濾材粒子が、アミン官能性物質、及び銀又は銀の化合物を更に含む、濾過装置を提供する。
【００１１】
そのような方法の好ましい実施形態は、ハウジング内の第１の濾材粒子及び第２の濾材粒子を、異なる層、すなわち、少なくとも１種の金属含浸剤を含む表面積拡大化基材を含む複数の第１の濾材粒子を含む第１の層と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２の濾材粒子を含む第２の層として配置するステップを伴う。
【００１２】
開示される濾過装置及び方法は、個人又は集団の保護に使用されてもよく、軍事用途及び非軍事用途の両方に使用されてもよい。例えば、開示される方法は、個人用呼吸保護装置（受動型空気浄化人工呼吸器又は非電動式人工呼吸器、並びに電動式空気人工呼吸器を含む）を製造するために使用されてもよく、また建物、タンク、テント、船舶、及び、人が住む、働く、又は集まる他の場所の集団用保護装置（ＨＶＡＣフィルター及び車両フィルターを含む）を製造するために使用されてもよい。開示される濾過装置及び方法は、二酸化窒素、硫化水素、アンモニア、及びホルムアルデヒドの破過時間において特に有用な向上を提供する。好ましい実施形態では、取り替え可能なキャニスター／フィルターの二酸化窒素、硫化水素、及びホルムアルデヒドの破過時間は、同じ内容積を有するが、第１の濾材粒子のみで充填、又は第２の濾材粒子のみで充填されたキャニスター／フィルターに観察された破過時間と比較して、相乗的に向上した。
【００１３】
本発明のこれら及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかし、決して、上記要約は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間に補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示による例示的な濾過装置の概略断面図である。
【図２】本開示による例示的な濾過装置を含む、例示的な個人用人工呼吸器の斜視図である。
【図３】本開示による別の例示的な濾過装置の概略横断面図である。
【図４】本開示による例示的な濾過装置を含む、別の例示的な個人用人工呼吸器の斜視図である。
【図５】本開示による例示的な集団用保護装置の、部分的に断面の概略図である。
【図６】第１の濾材粒子のみで充填、第２の濾材粒子のみで充填、又は第１の濾材粒子及び第２の濾材粒子が等しい深さの層（圧縮前）で充填された、キャニスター／フィルターハウジングのいくつかの標的気体に対する性能を比較したグラフである。
【００１５】
様々な図面において、類似参照記号は類似要素を表す。図の要素は必ずしも一定の縮尺ではない。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
用語「アミノ官能性物質」とは、孤立電子対を有する少なくとも１つの窒素原子を含む物質を意味する。より好ましくは、用語「アミン官能性物質」とは、３つの部分に結合された窒素を含み、これらの部分の少なくとも１つが水素ではない有機物質を意味する。窒素に結合されたこのような部分の２つ以上が、同一の環状構造に属する員であってもよい。
【００１７】
用語「塩基」とは、新しい化合物を形成するためにプロトン（すなわち、水素イオン）と組み合わせることができるあらゆる物質を意味する。水溶性塩基は、水溶液中で７．０超のｐＨを生じる。
【００１８】
粒子物質に関して使用されるとき、用語「表面積拡大化基材」とは、粒子が、元素金属又は金属塩などの少なくとも１種の金属含浸剤で含浸されることができるように、粒子の表面が、表面中のあらゆる孔を含め、（好ましくは、微視的なレベルで）十分に大きい、不規則である、あるいは回旋状である粒子を意味する。
【００１９】
用語「濾材」とは、１つ又は２つ以上の汚染物質を、流れる気体流から除去するために用いることができる、構造（例えば、粒子充填床）又は物品（例えば、不織布ウェブ）を意味する。
【００２０】
含浸剤に関して使用されるとき、用語「濾過効力」とは、含浸剤を組み込む濾材が、含浸剤を含まないことを除いて同一である濾材と比べて、流れる気体流から目的の汚染物質を除去する能力がより大きいことを意味する。好ましい実施形態では、濾過効力とは、含浸剤が、米国又は他の場所において適用される軍用規格、又は米国のＮＩＯＳＨ規格、欧州のＣＥＮ規格、若しくは他の場所における同様の規格など、適用される非軍用規格などの所望の政府規制に沿って、指定された汚染物質からの濾過防御を提供できることを意味する。含浸剤は、単独の場合、又は、１つ若しくは２つ以上の他の含浸剤と組み合わせて使用される場合のどちらでも、このような濾過効力を有し得る。
【００２１】
濾材のハウジングに関して使用されるとき、用語「流体不浸透性」とは、そのような濾材が使用前に早期に汚染されることなく、申し分なく保管されることを可能にするように、液体及び気体に十分に不浸透性である構造又は物質（そのようなハウジング用の気体入口又は出口以外の）を指す。
【００２２】
金属化合物に関して使用されるとき、用語「（水）酸化物」は、そのような金属の酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物を集合的に指す。例えば、用語、（水）酸化亜鉛は、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、及びオキシ水酸化亜鉛を指す。
【００２３】
用語「含浸剤」とは、濾材基材を含浸させるために使用される物質を意味する。
【００２４】
用語「含浸」とは、物質又はその種を、物理的に、化学的に、又はイオン的に濾材基材の上又は中に供給されるようにすることを意味する。いくつかの実施形態では、含浸は、流体が、多孔質固体の孔に浸透することができる、又は非平坦である固体の表面をコーティングすることができるような方法で、多孔質固体又は非平坦である固体を流体と接触させることを含んでもよい。
【００２５】
用語「物質」とは、分子性物質又はイオン性物質を意味する。
【００２６】
濾過装置に関して使用されるとき、用語「多孔質」とは、個人用呼吸装置に入る気体を濾過するために、又は、人が住む、働く、若しくは集まる場所に入る気体を濾過するために使用可能であるように、気体に十分に浸透性である構造又は物品を指す。
【００２７】
用語「種」とは、化学的に識別可能な原子、イオン、分子、ラジカル、又は他の化合物を意味する。
【００２８】
用語「基材」とは、流れる気体流から１つ又は２つ以上の汚染物質を除去するのを助けるために使用される少なくとも１つの化学物質又は他の物質を担持するために使用される、通常は固体粒子又は顆粒である、固体（典型的には）又は場合によっては半固体の物質を意味する。基材はまた、基材の表面積特性を拡大する孔又は表面質感を含むことが好ましい。
【００２９】
図１を参照すると、開示される濾過装置１００が断面で概略的に示される。装置１００は、流体不浸透性ハウジング１０２と、気体（例えば、空気）入口１０４と、好適なマウント（例えば、ねじ切りマウント）１０８を装備した差込部の形態での気体（例えば、空気）出口１０６とを有する取り替え可能なカートリッジの形態である。濾過システム１１０は、ハウジング１０２の内部１１２に配置される。穿孔保持部１１４及び１１６は、少なくとも１種の金属含浸剤を含有する表面積拡大化基材の第１の濾材粒子１２０を含有する第１の充填床１１８と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛の第２の濾材粒子１２４を含有する第２の充填床１２２とを圧縮的に捕える。第１の濾材粒子１２０、第２の濾材粒子１２４、又は第１の濾材粒子１２０と第２の濾材粒子１２４との両方はまた、アミン官能性物質を含有する（図１に図示されず）。更に、第１の濾材粒子１２０、第２の濾材粒子１２４、又は第１の濾材粒子１２０と第２の濾材粒子１２４との両方はまた、銀又は銀の化合物を含有する（同様に図１に図示されず）。微粒子フィルター１２６は、ハウジング１０２内の保持部１１６と入口１０４との間に位置決めされている。フィルター１２６は、例えば、メルトブローンポリプロピレンなどの好適な不織布材料から、又は多孔質高分子フィルムから作られてもよく、図１の実施形態に示されるような（例えば、並列又は放射状に配置されたひだで）ひだ付きフィルター、平坦フィルター、又は当業者に周知であろう他の形態を含む様々な形態を有してもよい。フィルター１２６は、入口１０４を通って運ばれた固体粒子を除去し、固体粒子が床１２２若しくは１１８、又はユーザの肺に進入するのを防ぐ。床１１８及び１２２中の小さい接続された孔（図１では識別されない）は、周囲空気又は他の流体が、入口１０４から出口１０６へ、そして個人用人工呼吸器（図１に図示されず）の中に通過するのを（例えば、流れるのを）可能にする。粒子１２０及び１２４は、そのような流体中にある汚染物質及び他の潜在的に危険な物質を吸収する。
【００３０】
床１１８及び１２２並びに粒子１２０及び１２４の「第１」及び「第２」の指定は、単なる標識の便宜上使用され、粒子１２０及び１２４が、床１１８及び１２２を形成するために、ハウジング１０２に加えられてもよい通常の順序を指す。したがって、「第１」及び「第２」の指定は、図１の実施形態で流れる気体が通常粒子１２０及び１２４に接触するであろう時間系列を指すのではなく、事実、実際に流れる気体が接触する順序の反対である。
【００３１】
図２は、例示的な呼吸保護装置２００の斜視図が示され、装置に本開示による例示的なキャニスター／フィルター組立体が組み込まれ得る。装置２００は、少なくともユーザ２０６の鼻及び口に近接する内部２０４と、ユーザ２０６の頭皮及び首部分を覆うフード２０７と、を備えた顔面部分２０２を有する。装置２００はまた、ユーザ２０６に、顔面部分２０２の内部２０４に濾過され汚染が除去された空気を供給するために、入口２０８とキャニスター／フィルター組立体２１０とマニホールド２１１とを通過する流体（例えば、空気）取り入れ経路を有する。呼気は、顔面部分２０２の内部２０４から出口２１２を通って強制的に出されてもよい。入口２０８と出口２１２とは、通常、互いに流体連通している。呼吸保護装置２００は、例えば、フルフェイス型若しくはフード型避難用人工呼吸器、又は電動式空気浄化人工呼吸器など、図１に示されるもの以外の様々な形態を有してもよい。そのような装置の構造に関する更なる詳細は、当業者に周知であろう。
【００３２】
図３は、流体不浸透性ハウジング３０２と、孔３０５が集団的に気体（例えば、空気）入口を提供する穿孔カバー３０４と、好適なマウント（例えば、差込マウント）３０８を装備した差込部の形態での気体（例えば、空気）出口３０６と、を有する取り替え可能なカートリッジの形態で、開示されるキャニスター／フィルター装置３００の概略横断面図を示す。濾材粒子の混合充填床の形態の濾過システム３１０は、ハウジング３０２の内部３１２に配置される。ハウジング３０２及びカバー３０４は、図３に概略的に図示されるように、少なくとも１種の金属含浸剤を含有している表面積拡大化基材の第１の濾材粒子３２０（図３に丸形で示される）と、均一に混合された、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛の第２の濾材粒子３２４（図３に三角形で示される）と、を含む床３１０を圧縮的に捕える。第１の濾材粒子３２０、第２の濾材粒子３２４、又は、第１の濾材粒子３２０と第２の濾材粒子３２４との両方はまた、アミン官能性物質を含有する（図３に図示されず）。更に、第１の濾材粒子３２０、第２の濾材粒子３２４、又は第１の濾材粒子３２０と第２の濾材粒子３２４との両方はまた、銀又は銀の化合物を含有する（同様に図３に図示されず）。開口部３０５を通ってキャニスター／フィルター装置３００に進入する周囲空気は、濾材３２０及び３２４を通過し、（そこで、空気中の潜在的に危険な物質は、濾材３２０及び３２４によって吸収される、さもなければ処理される）、次に、出口３０６を経てキャニスター／フィルター装置３００を出るであろう。図３に示される実施形態では、支持体３３２に取り付けられた任意の吸気弁３３０は、キャニスター／フィルター装置３００を通る逆流を防ぐ。逆流は、吸気弁又は他の空気流制御装置を、出口３０６を通過する通常の空気流に関して上流又は下流の他所に備えることなどの当業者に周知であろう他の方法を用いて、防止することができる。
【００３３】
差込式出口３０６及び差込フランジ３０８は、キャニスター／フィルター装置３００が、図４に示される個人保護用の実例として例示的な呼吸装置４００のような呼吸保護装置に取り替え可能に取り付けられることを可能にする。装置４００は、米国特許第５，０６２，４２１号（Ｂｕｒｎｓ  ｅｔ  ａｌ．）及び米国特許出願公開第２００６／００９６９１１  Ａ１号（Ｂｒｅｙ  ｅｔ  ａｌ．‘９１１）に示されるような、いわゆるハーフマスクである。装置４００は、比較的薄く堅い構造部材、すなわち挿入部４０４の周りに挿入成形することができる、柔軟で従順なフェイスピース４０２を備える。挿入物４０４は、要素３００を装置４００の頬の部位に取り外し可能に取り付けるために、呼気弁４０６及び埋め込まれた差込ネジ付き開口部（図４に図示されず）を備える。調整可能なヘッドバンド４０８及びネックストラップ４１０は、装置４００が着用者の鼻及び口を覆って確実に着用されることを可能にする。そのような装置の構造に関する更なる詳細は、当業者に周知であろう。
【００３４】
図５は、ハウジング５０２と、多孔質エキスパンド金属支持体５０８又は５１０にそれぞれ近接する気体入口側５０４及び気体出口側５０６と、ひだ付き微粒子フィルター５１２と、内部支持体５１４と、少なくとも１種の金属含浸剤を含有している表面積拡大化基材の第１の濾材粒子５２０を含有する第１の床５１８（支持体５１０に近接した）と、表面積拡大化水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛の第２の濾材粒子５２４を含有する第２の床５２２（内部支持体５１４に近接した）と、を含む濾過システム５１６と、を有する集団用保護装置５００を示す。第１の濾材粒子５２０、第２の濾材粒子５２４、又は第１の濾材粒子５２０と第２の濾材粒子５２４との両方はまた、アミン官能性物質を含有する（図５に図示されず）。更に、第１の濾材粒子５２０、第２の濾材粒子５２４、又は第１の濾材粒子５２０と第２の濾材粒子５２４との両方はまた、銀又は銀の化合物を含有する（同様に図５に図示されず）。装置５００は、例えば空気処理装置（例えば、ＨＶＡＣ装置）に取り付けられ、人が住む、働く、又は集まる屋内又は屋外の広い空間の微粒子の濾過及び汚染物質の除去を提供することができる。
【００３５】
様々な流体不浸透性ハウジングが、開示される濾過装置に用いられ得る。ハウジングは、好ましくは、第１の媒体粒子及び第２の濾材粒子を単一の封入された内部空間内に、第１の媒体粒子及び第２の媒体粒子又はそれらの第１の床及び第２の床が、その空間内に、充填された又は少なくとも軽く圧縮された形態で互いに接触した状態で、含有する。ハウジングはまた、そのような空間内に、１つ又は２つ以上の収容本体、保持プレート、ライナー、圧縮パッド、スクリム、又は、第１の媒体粒子及び第２の媒体粒子若しくはそれらの第１の床及び第２の床がそのように充填された若しくは少なくとも軽く圧縮された形態を維持するのを助ける他の要素を含有してもよい。第１の媒体粒子及び第２の媒体粒子がそれぞれ第１の床及び第２の床の中に収容されるとき、床は、ハウジング内で互いに接触してもよく、あるいは、低流動抵抗多孔質セパレーター、又はそれ自体が第１の床及び第２の床と接触する他の要素によって、分離されてもよい。例示的なハウジングは、ポリアミド、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリオレフィン及びポリエステルを含む熱可塑性樹脂又は熱硬化性ポリマー又は共重合体；ゴムを含むエラストマー材料；鋼及びアルミニウムを含む金属；適切にコーティングされた紙又はコーティングされた厚紙；それらの組み合わせ；及び当業者に周知であろう他の物質から作られてもよい。同様に、気体入口及び気体出口は、キャニスター／フィルターの迅速かつ確実な取り付け、取り外し、及び取り替えを促進するように適切なロックマウント又は他の仕掛けが気体出口の設計又はハウジングに頻繁に含まれることが当業者に周知であろう。ハウジングは、接着剤、溶接、又はハウジングに収容された第１及び第２の濾材粒子にアクセスするためには組み立てられたハウジングを破壊することが必要となる他の技法など、いたずら防止の構造を使用して、好ましくは、恒久的に組み立てられる。好適なハウジングに関する更なる詳細は、当業者に周知であろう。
【００３６】
様々な第１の濾材粒子が用いられてもよい。そのような粒子の代表的な例としては、活性炭、沸石、アルミナ、シリカ、触媒担体、これらの組み合わせなどが挙げられる。Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）方法及びＩＳＯ  ９２７７：１９９５に記載の手順を使用して測定されるとき、例示的な第１の濾材粒子は好ましくは、少なくとも約３０ｍ２／ｇ、より典型的には少なくとも約５００ｍ２／ｇ〜２０００ｍ２／ｇ、最も好ましくは約９００ｍ２／ｇ〜約１５００ｍ２／ｇの表面積を有する。第１の濾材粒子は任意の広範囲の粒径を有してもよく、一般に、最小メッシュサイズ、最大メッシュサイズ、又はメッシュサイズの範囲を用いて表わされる。メッシュサイズの範囲の典型的な表現は、「ａｘｂ」によって与えられ、ここで、「ａ」は、粒子の実質的に全てが通過して落ちるメッシュ密度を指し、「ｂ」は、粒子の実質的に全てを保持するように十分に高いメッシュ密度を指す。例えば、１２×３０のメッシュサイズは、粒子の実質的に全てが、１インチあたり１２ワイヤ（１センチメートルあたり４．７ワイヤ）のメッシュ密度を有するメッシュを通過して落ち、かつ粒子の実質的に全てが、１インチあたり３０ワイヤ（１センチメートルあたり１２のワイヤ）の密度を有するメッシュ密度によって保持されることを意味する。１２×３０のメッシュサイズによって特徴づけられるフィルター粒子は、直径が約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍの範囲の粒子の集団を含む。
【００３７】
基材粒子に適切なメッシュサイズを選択することは、密度と空気流動抵抗に対する濾過容量とのバランスをとることに関連する。一般に、より細かいメッシュサイズ（例えば、より小さい粒子）は、濾材のより大きな利用を提供するだけでなく、空気流動抵抗も大きい傾向がある。これらの懸念のバランスをとると、ａとｂとの差は一般には約５〜約３０の範囲であるという条件で、「ａ」は典型的には５〜２０の範囲であり、「ｂ」は典型的には１５〜約４０の範囲である。特定のメッシュサイズの範囲としては、例えば、１２×２０、１２×３０、及び１２×４０が挙げられ得る。
【００３８】
第１の濾材粒子は、少なくとも１種の金属含浸剤を組み込む。好適な含浸剤としては、金属、金属塩、及び第１の濾材粒子中に所望の金属含浸剤（好ましくは、金属又は（水）酸化金属）を提供する他の金属化合物が挙げられる。例示的な含浸剤としては、金属、又はＣｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｉを含有する金属化合物、これらの組み合わせなどが挙げられる。発癌性の可能性のある金属含浸剤（例えば、Ｃｒの６価の形態を含有する、Ｃｒ（ＶＩ）オキシド）、又は発癌性の可能性のある金属含浸剤に潜在的に変換され得る他の原子価状態の金属含浸剤（例えば、Ｃｒの３価の形態を含有する、Ｃｒ（ＩＩＩ）オキシド）は、好ましくは、検出可能な量で存在しない。含浸剤は、金属の形態であってもよいが、より典型的には塩、酸化物、炭酸塩などとして含浸される。
【００３９】
特定の金属含浸剤、又は金属含浸剤の混合物の選択は、様々な金属含浸剤のそれぞれが、特定の大気汚染物からの保護を提供する傾向を有する可能性があるので、濾過能力の所望の範囲に依存する。例えば、Ｃｕ化合物は、空気流からＨＣＮ、Ｈ２Ｓ、酸性気体などの多くの気体を濾過するのに役立つ傾向がある。したがって、開示される第１の濾材粒子は、含浸される粒子の全重量に基づいて、１種又は２種以上の銅含有含浸剤を約０．１〜約１５重量％含んでもよい。この同じ基準（含浸される粒子の全重量に基づいた含浸剤の重量）が、以下で説明する他の含浸剤の重量に使用される。更なる例として、Ｍｏ、Ｖ、及びＷ含浸剤は、Ｃｕ含浸剤と組み合わせて使用されたとき、シアン化水素などの気体を空気流から濾過するのに役立つ。したがって、開示される第１の濾材粒子はまた、例えば、Ｍｏ、Ｖ、又はＷ等の１種又は２種以上の含浸剤を約０．１〜約１０重量％含んでもよい。
【００４０】
様々な形態のＺｎは、空気流からＨＣＮ、シアン及びＮＨ３を濾過するのに役立つ傾向がある。したがって、開示される第１の濾材粒子は、１種又は２種以上のＺｎ含有含浸剤を約１〜約２０重量％含んでもよい。
【００４１】
Ａｇは、空気流からヒ素ガスを濾過するのに役立つ傾向がある。Ａｇは、触媒的に機能し、通常、濾過作用中に消費されない。したがって、開示される第１の濾材粒子は、１種又は２種以上のＡｇ含有含浸剤を比較的小さな触媒量、例えば、約０．０１〜１重量％、好ましくは０．１重量％含んでもよい。
【００４２】
Ｎｉ及びＣｏ含浸剤はそれぞれ独立して、空気流からＨＣＮを濾過するのに役立つ。したがって、開示される第１の濾材粒子は、１種又は２種以上のＮｉ含有含浸剤又はＣｏ含有含浸剤を約０．１〜約１５重量％含んでもよい。
【００４３】
上述の金属含浸剤に加えて、開示される第１の濾材粒子は、必要に応じて、１種又は２種以上の他の種類の含浸剤を含有してもよい。例えば、含浸溶液中のアンモニア又はアンモニウム塩が、第１の濾材粒子の製造中の金属、金属化合物、又はその前駆体の溶解度を改善するのに役立つだけでなく、また、そのような塩の残りの吸着量も、空気流から酸性気体を除去するのに役立つ。硫酸塩は、濾材の使用中のｐＨを制御するのに役立つと考えられる。硫酸アンモニウムは、例えば、炭素などの基材上に含浸され、１４５℃で乾燥されたときに、酸性硫酸塩を形成する。酸性硫酸塩は、アンモニアと反応するのに十分酸性で、空気流又は他の気体の流れからアンモニアの除去を促進する。含浸及び乾燥を通して、強酸性アンモニウム塩は、乾燥プロセス中に、形成されている他の（例えば、より塩基性の）含浸剤を破損させることなく、炭素を含浸させ得る。これは、得られた含浸炭素を含有するキャニスター／フィルターのアンモニアの耐用年数の向上をもたらし得る。したがって、開示される第１の濾材粒子は、約０．１〜約１０重量％、好ましくは約２．５〜約４．５重量％の硫酸を含んでもよい。
【００４４】
水分は、有利なことに、空気流から酸性気体を除去するのに役立つ。したがって、開示される第１の濾材粒子は、約１５重量まで、好ましくは約３〜約１２重量％の水を含んでもよい。
【００４５】
含浸剤は、当業者に周知であろう技法を用いて、第１の濾材粒子に組み込まれてもよい。含浸剤は、典型的には、溶液処理、昇華処理、流動床処理などによって含浸される。そのような処理の代表的な技法は、例えば、米国特許第５，０６３，１９６号（Ｄｏｕｇｈｔｙ  ｅｔ  ａｌ．‘１９６）、同第５，１４５，８２０号（Ｌｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）、同第５，４９２，８８２号（Ｄｏｕｇｈｔｙ  ｅｔ  ａｌ．‘８８２）、同第５，７９２，７２０号（Ｒｏ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第６，３４４，０７１  Ｂ１号（Ｓｍｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許出願公開第２０１０／００４７１４２  Ａ１号（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第２０１１／０３０８５２４  Ａ１号（Ｂｒｅｙ  ｅｔ  ａｌ．‘５２４）、国際公開出願第２０１２／１００１１３  Ａ１号（Ｓｃｏｔｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）．）、並びにＭａｈｌｅ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｒｏｌｅ  ｏｆ  ＴＥＤＡ  ａｓ  ａｎ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｉｍｐｒｅｇｎａｎｔ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｃｙａｎｏｇｅｎ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｆｒｏｍ  Ａｉｒ  Ｓｔｒｅａｍｓ：Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｗｉｔｈ  Ｃｕ（ＩＩ）」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．，１１４，ｐｐ．２００８３〜２００９０（２０１０）に説明されている。典型的には、含浸剤は、第１の濾材粒子基材上に吸着される、あるいは堆積されるので、第１の濾材粒子中に個別の分離した粒子として存在しないであろう。
【００４６】
上述したように、第１又は第２の濾材粒子は、アミン官能性物質を含有する。好ましくは、少なくとも第１の濾材粒子がそのような物質を含有し、より好ましくは、第１の濾材粒子及び第２の濾材粒子の両方がそのような物質を含有する。アミンは、空気流から、塩化シアン（ＣＫ）、臭化メチル、及びヨウ化メチルなどの気体を除去し得る、又は除去するのに役立ち得る。広範囲のアミン官能性物質が、第１の濾材粒子中に有利に組み込まれ得る。好適なアミンは、モノマー、オリゴマー又はポリマーであってよい。好ましいアミンは、室温で固体又は液体であり、好ましいアミンとしては、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、トリエチルアミン（ＴＥＡ）、キヌクリジン（ＱＵＩＮ）、ピリジン、ピリジン−４−カルボン酸（Ｐ４ＣＡ）などのピリジンカルボン酸、これらの組み合わせなどが挙げられる。ＴＥＤＡが特に好ましい。
【００４７】
組み込まれるアミンの量は、広い範囲で変動してよい。一般に、あまりにも少量しか使用されない場合、得られた媒体のＣＫ寿命が所望の破過時間以下となり得る。ある程度の含浸濃度を超えると、更に多くのアミンを使用しても、追加的な効果はほとんど観察され得ない。これらの懸念のバランスをとると、第１の濾材粒子は、第１の濾材粒子の全重量に基づいて、アミン官能性物質を、好ましくは約０．５〜約１５重量％、より好ましくは約１〜約１０重量％、最も好ましくは約１〜約５重量％含有する。アミンを第１の濾材粒子中に組み込む代表的な技法は、例えば、上述のＤｏｕｇｈｔｙ  ｅｔ  ａｌ．‘１９６、Ｌｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．、Ｄｏｕｇｈｔｙ  ｅｔ  ａｌ．‘８８２、Ｒｏ  ｅｔ  ａｌ．、Ｓｍｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．、Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．、Ｂｒｅｙ  ｅｔ  ａｌ．‘５２４及びＳｃｏｔｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．の特許又は特許出願、並びにＭａｈｌｅ  ｅｔ  ａｌ．の文献に説明されている。
【００４８】
また上述したように、第１の濾材粒子又は第２の濾材粒子は、銀又は銀の化合物を含有する。好ましくは、少なくとも第１の濾材粒子が銀又は銀の化合物を含有し、より好ましくは、第１の濾材粒子及び第２の濾材粒子の両方が銀又は銀の化合物を含有する。第１の濾材粒子中に銀又は銀の化合物（例えば、酸化銀）を含有させることは、空気流からヒ素ガスを濾過するのに役立ち得る。銀は、触媒的に機能し、通常、濾過作用中に消費されない。したがって、第１の濾材粒子は、好ましくは、１種又は２種以上のＡｕ含有含浸剤を比較的小さな触媒量、例えば、約０．０１〜１重量％、好ましくは０．１重量％含んでもよい。
【００４９】
広域の濾過性能のために、第１の濾材粒子は好ましくは、活性炭を含む。好ましい実施形態では、第１の濾材粒子は、約６〜約１３重量％のＣｕ含有含浸剤、０〜約１０重量％のＺｎ含有含浸剤、約１〜約４重量％のＭｏ含有含浸剤、約１〜約５重量％のアミン官能性物質、及び約０．０１〜１重量％の１種又は２種以上のＡｇ含有含浸剤で含浸された活性炭基材を含む。更に、好ましい第１の濾材粒子は、Ｃｕ含有含浸剤，Ｚｎ含有含浸剤、及びＭｏ含有含浸剤で含浸された活性炭基材、アミン官能性物質、及びＡｇ含有含浸剤を含み、更に、約２．５〜約４．５重量％の硫酸塩、又は約１〜約２５重量％の水を含む。別のクラスの好ましい第１の濾材粒子は、約１〜約１０重量％の亜鉛含有含浸剤（例えば、ＺｎＣｌ２）及び、必要に応じて、約１〜約１５重量％、好ましくは、約９〜約１２重量％の範囲の水分と、約１〜約５重量％のアミン官能性物質、及び０．１〜約１重量％のＡｇ含有含浸剤とで含浸された活性炭基材を含む。
【００５０】
第１の濾材粒子を作るために、多くの市販の物質が、そのまま使用されるか、又は変更されてもよい。例示的なそのような物質としては、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣＡＬＧＯＮ（商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ  Ｃａｒｂｏｎ（ＵＲＣ）粒子、及びＣＡＬＧＯＮ  「ＡＳＺＭ−ＴＥＤＡ」粒子が挙げられる。Ｊａｃｏｂｉ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｐｉｃａ  ＤｉｖｉｓｉｏｎからのＰＩＣＡ（商標）ＮＡＣＡＲ−ＢのようなＴＥＤＡでのみ含浸された活性炭もまた、第１の濾材粒子の補助剤として使用されてもよく、又は第１の濾材粒子を作る出発物質として使用されてもよい。同様に、Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．から１２Ｘ２０メッシュＫＵＲＡＲＡＹ（商標）ＧＧ炭素として入手可能なココナッツ炭素などの含浸されていない活性炭もまた、第１の濾材粒子の補助剤として使用されてもよく、又は第１の濾材粒子を作る出発物質として使用されてもよい。
【００５１】
様々な第２の濾材粒子が使用されてもよい。例示的な第２の濾材粒子は、上述のＢＥＴ方法を用いて測定されるとき、好ましくは、少なくとも約３０ｍ２／ｇ、より典型的には約１００ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇ、最も好ましくは約２００ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇの表面積を有する。第２の濾材粒子中の水酸化ジルコニウム基材は、例えば、Ｘ線結晶構造解析を使用して決定されるとき、典型的には、非晶質である。第２の濾材粒子の表面積は、か焼、及び当業者に周知であろう他の技法を用いて変更され得る。高温（例えば、空気中で３５０℃以上の温度）におけるか焼は、水酸基の損失、及び水酸化ジルコニウムの結晶性酸化ジルコニウムへの少なくとも部分的な変換を生じさせ得る。
【００５２】
第２の濾材粒子は、任意の広範囲の粒径を有してもよく、例えば、約１マイクロメートル〜約５０マイクロメートル、又は約１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの平均粒径を有してもよい。第２の濾材の粒径もまた、最小メッシュサイズ、最大メッシュサイズ、又は第１の濾材粒子に関して上述したようなメッシュサイズの範囲を用いて表わされてもよい。
【００５３】
第２の濾材粒子を作るために、多くの市販の物質が、そのまま使用されるか、又は変更されてもよい。例示的な拡大された表面積の水酸化ジルコニウム粒子としては、Ｇｕｉｌｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（例えば、ＺＡＲＢＯＮ（商標）分子濾過媒体として）、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．（例えば、製品番号４６４１７１として）、及びＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．（例えば、製品番号ＸＺＯ  ６３１、ＸＺＯ  ８８０、ＸＺＯ  １２４７、ＸＺＯ  １５０１／０３、ＸＺＯ  １５０１／０６及びＸＺＯ  １５０１／０９として）から入手可能なものが挙げられる。ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販のＣｅ、Ｌａ、Ｙ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓ、又はＷの水酸化物又は酸化物でドープされた多様なＸＺＯシリーズ水酸化ジルコニウム、及びＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から実験的に利用可能なＦｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｂ、Ｎｂ、Ｌｉ又はＳｎの水酸化物又は酸化物でドープされた多様な水酸化ジルコニウムなど、多種多様なドープされた水酸化ジルコニウムもまた使用され得る。拡大された表面積の水酸化ジルコニウム粒子に関する更なる情報は、例えば、Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ａｓ  ａ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ｄｉｏｘｉｄｅ」、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，４８，ｐｐ．１６９４〜９８（２００９）；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｙａｎｏｇｅｎ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，４９，ｐｐ．１１１８２〜８７；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．，１１５，ｐｐ．９６４４〜５０（２０１１）；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｃｈｌｏｒｉｎｅ  Ｇａｓｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｓｔｒｅａｍｓ  ｏｆ  Ａｉｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｄｉａ」、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，５１，ｐｐ．２６７５〜８１（２０１２）；Ｂａｎｄｏｓｚ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＶＸ，ＧＤ，ａｎｄ  ＨＤ  ｗｉｔｈ  Ｚｒ（ＯＨ）４：Ｎｅａｒ  Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＶＸ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．，１１６，ｐｐ．１１６０６〜１４（２０１２）；及び同時係属中の２０１０年１０月２８日出願の米国特許出願第（代理人整理番号ＤＡＭ  ７２３−１０）号に見ることができる。
【００５４】
第２の濾材粒子はまた、（水）酸化亜鉛を含む。第２の濾材粒子中に（水）酸化亜鉛を含有させることは、空気流からＨＣＮ、シアン、及びＮＨ３を濾過するのに役立ち得る。（水）酸化亜鉛は、従来の粒子混合技法を使用して第２の濾材粒子に加えられてもよく、又は第１の濾材粒子に関して上記で説明したような含浸技術を使用して第２の濾材粒子中に形成されてもよい。開示される第２の濾材粒子は、好ましくは、約１〜約２０重量％の（水）酸化亜鉛を含む。
【００５５】
上述したように、第１又は第２の濾材粒子は、アミン官能性物質を含有する。第２の濾材粒子に使用される例示的なアミン官能性物質は、第１の濾材粒子に関して上記で説明したようなものを含む。第２の濾材粒子にアミン官能性物質を加える技法は、例えば、上述のＰｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｙａｎｏｇｅｎ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」及び「Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｃｈｌｏｒｉｎｅ  Ｇａｓｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｓｔｒｅａｍｓ  ｏｆ  Ａｉｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｄｉａ」と題する論文に説明されている。好ましいアミン官能性物質及び量としては、第１の濾材粒子に関して上述したようなものが挙げられる。例えば、第２の濾材粒子は、好ましくは、約１〜約５重量％のアミン官能性物質を含み、ＴＥＤＡが特に好ましいアミンである。
【００５６】
また上述したように、第１又は第２の濾材粒子は、銀又は銀の化合物を含有する。第２の濾材粒子中に銀又は銀の化合物（例えば、酸化銀）を含有させることは、空気流からヒ素ガスを濾過するのに役立ち得る。銀又は銀の化合物は、従来の粒子混合技法を使用して第２の濾材粒子に加えられてもよく、又は第１の濾材粒子に関して上記で説明したような含浸技術を使用して第２の濾材粒子中に形成されてもよい。第２の濾材粒子は、比較的少量の銀、例えば、約０．０１〜１重量％のＡｇを含んでもよい。
【００５７】
開示される第２の濾材粒子は、第１の濾材粒子に関して上記で説明したようなものを含む追加の含浸剤を含有してもよい。そのような追加の含浸剤の好ましい量は経験的に判明されてもよく、始点として第１の濾材粒子に関して上述の対応する好ましい量に類似するであろう。
【００５８】
開示される第１及び第２の濾材粒子は、必要に応じて、第１及び第２の濾材粒子以外の補助剤が含有されてもよい。例示的なそのような補助剤としては、未処理の炭素、未処理の水酸化ジルコニウム、酸性吸着剤、酸含浸吸着剤、上述のＷｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．の出願に説明される触媒及び他の濾過剤、上述のＳｃｏｔｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．の出願に説明されるＭｇ又はＣａ含有層、及び当業者に周知であろう他の物質が挙げられる。
【００５９】
第１及び第２の濾材粒子は、様々な相対比でハウジング内に組み合わせられてもよい。一般に、選ばれる比率は、開示されるキャニスター／フィルターが使用され得る大気中に見出し得る、予想される気体（単数又は複数）に少なくとも部分的に基づいて、経験的に選択されてもよい。第１及び第２の濾材粒子の好適な重量比は、例えば、第１及び第２の濾材粒子のそれぞれの重量に基づいて、約８０：２０〜約１０：９０、約７０：３０〜約２０：８０、約６０：４０〜約３０：７０、又は約３０：７０〜約４０：６０の範囲であり得る。第１及び第２の濾材粒子が別個の床に存在するとき、第１の床と第２の床との好適な容積比（及び、同等の横断面積床、深さ比率の場合）は、例えば、第１の床及び第２の床それぞれの容積又は床の深さに基づいて、約９０：１０〜約１０：９０、約８０：２０〜約２０：８０、約７０：３０〜約３０：７０、又は約６０：４０〜約４０：６０の範囲であり得る。追加の床（例えば、第３又は第４の床）が、必要に応じて、特定の用途に用いられてもよく、そのような場合、上述した床の比率は、必要に応じて、経験的に調整されてもよい。
【００６０】
開示される床は、様々な形態、形状、及びサイズを有してもよい。例えば、個人保護用装置で使用するキャニスター／フィルターでは、床は、例えば、図１に示されるように概ね平面であってもよく、又は、例えば、米国特許第８，２６２，７８２  Ｂ２号（Ｓｃｈｌａｅｃｈｔｅｒ）に示されるように湾曲状であってもよい。単一の取り替え可能な個人保護用装置のキャニスター／フィルターの第１及び第２の濾床の全体的な容積は、例えば、約１０〜約１，０００ｃｍ３、約２５〜約７５０ｃｍ３、又は約５０〜約５００ｃｍ３の範囲であってもよく、より大きい容積は、典型的には、電動式空気浄化人工呼吸器、又はキャニスター／フィルターがユーザの呼吸通路に関して離れて位置する（例えば、ユーザのベルト付近）他の装置用により適しており、小さい容積は、典型的には、非電動式人工呼吸器、又はキャニスター／フィルターがユーザの呼吸通路の近く（例えば、ユーザの頬の部位付近）に位置する他の装置用により適している。集団用保護装置で使用されるように設計された取り替え可能なキャニスター／フィルター装置では、床の形状及び厚さ、床の比率（２つ以上の床を有する装置の場合）、並びに装置及び床（単数又は複数）の容積は、選ばれた用途に依存して大きく異なり得る。
【００６１】
開示されるキャニスター／フィルターは、当業者に周知である方法を使用して組み立てられることができる。第１及び第２の濾材粒子の混合又は床は、例えば、英国特許第６０６，８６７号（Ｈａｒｒｉｓ）に説明されるスノーストーム充填法を使用して、又は上述のＳｃｈｌａｅｃｈｔｅｒの特許に説明される振動充填法を使用して、ハウジングに置かれてもよい。ハウジングは、図１に示されるような微粒子フィルターを含んでもよく、又は当業者に周知であろう取り外し可能な微粒子フィルターと嵌合するように設計されてもよい。上述のように、第１及び第２の濾材粒子の混合又は床は、収容本体、保持プレート、ライナー、圧縮パッド、スクリムなどが挙げられるが、これらに限定されない適切な構造部品を使用して、ハウジング内に保持されてもよい。
【００６２】
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照して説明され、特に指示がない限り、部及び割合は全て、重量を基準とする。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
気体入口、気体出口、及び試験装置と嵌合するように設計されたマウントを有する二体式のキャニスター／フィルターのハウジングを、熱可塑性樹脂から上部と下部とで成形した。下部には気体出口とマウントが含まれ、上部には気体入口が含まれた。ハウジングの下部の内部にぴったりとフィットするような形状に作られた内部多孔質の第１及び第２の圧縮プレートも同じく、熱可塑性樹脂から成形した。第１の圧縮プレートを、それぞれのハウジングの底に挿入し、続いて、下表１に示す積層型濾材粒子床（単数又は複数）をスノーストーム充填法で加えた。次に、第２の圧縮プレートを、それぞれのハウジングの底に挿入し、続いて、ひだ付き不織布ポリプロピレン微粒子フィルターを第２の圧縮プレートとハウジングの上部との間に位置決めした。キャニスター／フィルターの上部と下部とを密閉し、濾材粒子床（単数又は複数）を圧縮させ、恒久的に共に接着した。床（単数又は複数）は、圧縮後、約８５ｃｍ３の全体的な容積を有した。実験１は、前述のＭ６１キャニスター／フィルターのハウジングに用いられた炭素と同じであると考えられる、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣＡＬＧＯＮ  ＡＳＺＭ−ＴＥＤＡ含浸炭素粒子で全体が作られた単一濾床を使った。実験２は、７０〜９５重量％の水酸化ジルコニウム、１０〜３０重量％の水酸化亜鉛、０〜１５重量％の水、１０重量％までのＴＥＤＡ、及び１〜５重量％のコバルト水酸化物を含有するＧｕｉｌｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓからの「Ｃｏ−ＺＺＴ」粒子で全体が作られた単一濾床を使った。実験３は、２６．６４ｇのＣＡＬＧＯＮ  ＡＳＺＭ−ＴＥＤＡ含浸炭素粒子の第１の濾床を気体出口の最も近くに用い、５３．９２ｇのＣｏ−ＺＺＴ水酸化ジルコニウム粒子の第２の濾床を炭素粒子床の上（すなわち、炭素粒子床と気体入口との間）に充填した。これは、第１フィルター粒子と第２のフィルター粒子との重量比３３：６７、及び圧縮前の第１の床と第２の床との容積（又は深さ）比率５０：５０に相当する。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
組み立てたキャニスター／フィルター装置を、前述の仕様ＰＲＦ−ＥＡ−Ｃ−２２５１による破過時間を決定するために、Ａｂｅｒｄｅｅｎ  Ｐｒｏｖｉｎｇ  ＧｒｏｕｎｄのＥｄｇｅｗｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ（ＭＤ）にて１１の標的気体に対して評価を行った。結果は、実験１のそれぞれ別個の気体の破過時間に「１」の値を代入することで基準化し、実験１の破過時間と比較した実験２と実験３のそれぞれ別個の気体の相対的な破過時間に基づいて記録した。結果は、下表２に記載され、図６にグラフで示される。破過気体は、ＣＫ（塩化シアン）、ＡＣ（シアン化水素）、ＮＣＣＮ（シアン）、Ｃｌ２（塩素）、ＮＯ２（二酸化窒素）、Ｈ２Ｓ（硫化水素）、ＳＯ２（二酸化硫黄）、ＮＨ３（アンモニア）、ＤＭＭＰ（メチルホスホン酸ジメチル）、ＳＡ（アルシン）及びＨ２ＣＯ（ホルムアルデヒド）として識別される。ＡＣ（シアン化水素）及びシアンの破過時間は、装置がＡＣで曝露されたときに測定され、他の気体は別々に評価を行った。
【００６６】
【表２】
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【００６７】
表２及び図６に示されるように、実験３の濾過装置は、実験１で使用した全炭素濾過装置と比較して、ほとんどの気体に対して、概ね匹敵する又は向上した破過時間、場合によっては著しく向上した破過時間を提供した。実験１で使用した全炭素濾過装置及び実験２で使用した全水酸化ジルコニウム濾過装置と比較して、二酸化窒素、硫化水素、及びホルムアルデヒドの性能に相乗的な向上が得られた。性能の減少がアルシンに対して観測されたが、これは、追加の銀を炭素層又は水酸化ジルコニウム層に加えることによって、改善する又は排除することができる。
【００６８】
本発明から逸脱することなく、本発明の様々な修正及び変更が当業者には明らかであろう。本発明は、説明を目的として本出願に記載されるものに限定されるべきものではない。全ての列挙された特許、特許文献、及び刊行物（実施例で使用された原料及び成分用の化学物質安全性データシート、技術データシート、及び製品パンフレットを含む）の完全な開示は、それぞれが個々に組み込まれたかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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