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  早在黑死病橫掃歐洲各地時,瘟疫醫生就配戴了功能類似防毒面具的護具,這個面具眼睛處裝有玻璃護目鏡,前端鳥嘴狀構造裝有龍涎香、蜜蜂花、留蘭香葉、樟腦、丁香、鴉片酊、沒藥、玫瑰花瓣以及蘇合香等芳香物質,具有殺菌隔離疾病作用,可以說是防毒面具的前身。  而現代的防毒面具是伴隨著化學武器的殺戮而誕生的。在第一次世界大戰早期,對於毒氣的防護還沒有很好的辦法,防護措施十分簡陋;加拿大軍隊在同德軍作戰時,就在氯氣彈襲來時在衣服上小便,然後用浸著尿液的衣服捂住口鼻來避免吸入氯氣。1912年,一個非洲裔美國人Garrett A. Morgan發明了一種防毒面具,並在1914年獲得專利,但防護能力依舊很有限,主要用來阻擋煙霧的刺激。

  防毒面具主要用來阻斷經呼吸道產生毒性的毒氣,如氯化氰(CK)、氯化苦(PS)等;對於生物毒劑的防護,也有一定的作用。在《禁止化學武器公約》生效後,防毒面具的需求曾一度降低;但隨著全球反恐行動的加強,潛在的化學襲擊的威脅依舊存在,防毒面具依舊是化學防護的重要器材,在各國的軍隊中都有相當的裝備量。  此外,在有毒有害氣體環境下工作的人群也在使用防毒面具作為防護;但一般民用防毒面具的結構沒有軍用的複雜,各項指標也不如軍用的嚴格。針對民用的化學防護,設計出更多的外觀,來適應不同人群的需要。

  防毒面具的構造主要分成兩個部分:過濾器和呼吸器。

  過濾器的主要部分是一個濾毒罐。毒氣經罐內多孔物質吸附而失去毒效。考察防毒面具的防護能力主要是看過濾器的防護時間、空氣流阻力和氣凝膠過濾效率。  濾毒罐一般為圓柱形,由金屬或塑料製成,表面多塗以防鹼漆。內部有一層濾煙層,用於濾去煙霧顆粒,過濾元件有濾紙、玻璃纖維或其他合成材料。裝填層內是經過處理的活性炭,用來針對不同的毒氣進行吸附。  過濾器是通過螺口與呼吸器連線,螺紋的標準有NATO標準、中歐標準和中國標準。  為了保證貯存其中過濾器不致失效,在濾毒罐與空氣接觸部位有塑料蓋密封。也曾有研發阻塞劑,針對先施放阻,先破壞瀘毒罐後,再放化學武器

  呼吸器是直接佩戴在人的面部,與過濾器相聯接的部分。呼吸器可脫離過濾器使用,在一定情況下僅作為保證呼吸、補給氧氣的裝置。  對於呼吸器的防護能力,主要保證對呼吸道和面板刺激的物質無法與人接觸,通常要保證面罩材料的化學惰性。對呼吸器的考察指標有吸氣阻力和呼氣阻力,還要有儘量少的著佩時間。
防毒面具能讓佩戴者免於吸入空氣中的汙染物和有毒氣體,完全覆蓋其鼻和口部,以至於眼睛和麵部其他脆弱的軟組織。一些防毒面具具備呼吸器,常用於軍事用途(如戰場防護面具)。防毒面具的濾毒罐在生化環境下,功效一般可持續72小時。