人間が、故意に別種の感染を受けることで病気を軽減しようとした最初の例は、天然痘である。紀元前1000年頃には、インドで人痘法が実践され、天然痘患者の膿を健康人に接種し、軽度の発症を起こさせて免疫を得る方法が行なわれていた。この人痘法は18世紀前半にイギリス、次いでアメリカにももたらされた。 1718年、メアリー・ワートリー・モンターギュは、症状の軽い天然痘から採取した液体を接種させるトルコ人の習慣について書き、また自らの子供に同様の接種を施している。イギリスの医師エドワード・ジェンナーは、牛痘ワクチンを人間の天然痘に対する免疫生成に利用できるかに関して、1796年までの数年間に少なくとも6人に試験を行っている。この6人は、身元不明のイングランド人(1771年ごろ)、ミセス・ゼベル(ドイツ人、1772年ごろ)、ミスター・ジェンセン(ドイツ人、1770年ごろ)、ベンジャミン・ジェスティ(イングランド人、1774年)、ミセス・レンダール(イングランド人、1782年ごろ)、ピーター・プレット(ドイツ人、1791年)である。予防接種(vaccination)の語が最初に使われたのは1796年、エドワード・ジェンナーによってである。この後ルイ・パスツールが微生物学の先進的研究によって予防接種の概念をさらに進歩させた。予防接種(Vaccination 「牛」を意味するラテン語vaccaより)の命名の由来は、最初のワクチン(vaccine)が牛に感染する牛痘ウイルスで、天然痘よりも症状が軽く、治りにくく致死性の天然痘に対してある程度の免疫をつけるものであったからだ。種痘の試みに対しては、倫理・政治・安全性・宗教などをめぐっての論争(en:Vaccine controversy)はその初期からあった。初期の成功と義務化によって、予防接種は広範囲にわたって受け入れられ、また大規模な予防接種キャンペーンが実施されたことで、多くの地域にわたって多数の病気の発病が激減したと評価されている。
予防接種（よぼうせっしゅ、英: vaccination）とは、病気に対する免疫をつけるために抗原物質（ワクチン）を投与（接種）すること。接種により原体の感染による発病、障害、死亡を防いだり和らげたりすることができる。さらに伝染病の抑止に最も簡便かつ効果的で、コストパフォーマンスの高い予防医学である。日本における予防接種法では、「疾病に対して免疫の効果を得させるため、疾病の予防に有効であることが確認されているワクチンを、人体に注射し、又は接種すること」と定義されている（予防接種法2条1項）。 接種で投与される物質は、生きているが毒性を弱めた状態の病原体(細菌・ウイルス)の場合もあれば、死んだり不活性化された状態の病原体の場合も、タンパク質などの精製物質の場合もある。WHOによれば現在の世界では、予防接種により200-300万人の死を回避しているとしているという。しかしさらに接種率が向上すれば、加えて150万人の死を回避できるという。
本形式の設計上、特に重要な意味を持っていたのが、チャーチウォードによって白紙状態から設計され、後にNo.1形(Type No.1)と命名された、標準規格ボイラーである。チャーチウォードは、本形式の量産設計の前に製造された合計4両の試作車、特にNo.171までの3両でボイラーの燃焼効率について最適解を得るため、様々な設計を試み、最終的にアメリカ流のベルペア式火室が印象的な円錐形（コニカル）ワゴントップボイラーをもって一応の完成とした。このボイラーは車両限界の厳しい制限の中で極力大きな直径の缶胴を実現することに注力して設計された。そのため蒸気ドームさえ搭載されず、缶胴上にはクラック弁による注水機構を搭載するのみ、とシンプルな外観となっている。もっとも、そのシンプルさに反してこのボイラーは単式2気筒の本形式や2800形では有り余るほどの蒸気発生能力を備え、続く単式4気筒のより強力な急行旅客列車用機関車であるスター級 (Star Class) にもそのまま採用された。さらに、チャーチウォードの後任CMEであるチャールズ・コレット (在任期間 ： 1922年 - 1941年)の下で本形式の設計をほぼそのまま流用して設計された単式2気筒の貨客機である4900形（ホール級）や、コレットの後任でありGWR最後のCMEとなったフレデリック・ホークスワース（在任期間 : 1941年 - 1947年）がホール級を改良した6959形（改ホール級）などにもこのNo.1形ボイラーは採用され続け、GWRの標準型蒸気機関車用ボイラーとして40年以上にわたって新製蒸気機関車に搭載されるという、異例の長期生産実績を残した。この間、1910年には過熱装置の搭載で更に性能が向上、コレットやホークスワースの時代にも、連装ブラストノズルの採用をはじめとする煙室部の設計変更による通風性能の向上や過熱装置の設計見直しなどによる燃焼効率や熱効率の改善が追求され続けた。また、このNo.1形の設計を基本としつつ目的に応じたスケールダウンモデルが複数設計され、No.2形 (Type No.2) やNo.3形 (Type No.3) 、あるいはNo.4形 (Type No.4) など、チャーチウォードのCME在任期間中に設計された機関車各種に集中的に搭載されている。さらに、スター級の強化版である4073形（カースル級）のために設計されたNo.7形やNo.8形、6000形（キング級）用のNo.12形、それにGWRとして最後の新規設計された蒸気機関車用ボイラーであるNo.15形（1000形（カウンティ級）など、コレットとホークスワースがCMEの時代に設計された新型高性能ボイラーも全てNo.1形の設計を基に拡大・改良されており、このNo.1形は名実ともに改軌以降のGWRを代表する傑作ボイラーであったと言える。加えてこのNo.1形の設計の要諦は、コレットがCMEの時代にGWRからロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道（LMS）へ移籍し同社CMEとなったウィリアム・ステニアー (Sir William Arthur Stanier F.R.S.) によってLMSへ伝えられ、使用する石炭の品質差などの事情から火室部の設計こそ大きく異なっていたものの、ステニアーが手がけた、ターボモーティブをはじめとする、LMSが国有化されるまでの間に製造された一連の同社向け蒸気機関車用ボイラーの設計にも大きな影響を与えている。