手作りマスク用の素材、フィルター効率が高いのは？

手作りマスク用に入手しやすい素材のエアロゾルに対するフィルター効率について、米アルゴンヌ国立研究所などの研究チームが実験結果を発表している(ニュースリリース、 論文、 Mashableの記事、 SlashGearの記事)。

新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)では症状の出ない感染者も多いことが判明し、これまで呼吸器感染性ウイルスの予防にマスクの使用を推奨していなかった米疾病予防センター(CDC)も同一世帯でない人との濃厚接触が避けられない場面で布製手作りマスクの使用を推奨している。CDCはマスクの作り方を紹介する記事で目の細かいコットンの生地を使うように説明しているが、素材によるフィルター効率についてはあまりわかっていなかった。

実験では手作りマスクによく使われるキルティング用コットン(80 TPI、縦糸と横糸の合計が1平方インチ当たり80本)のほか、より目の細かい600 TPIのコットンやキルティング生地(120 TPIのコットン2枚で中綿: コットン90%+ポリエステル5%+その他の繊維5%を挟んだもの)、フランネル(コットン65%+ポリエステル35%)、シフォン(ポリエステル90%+スパンデックス10%)、100%シルクなどの素材を使用。複数枚重ねや複数素材の組み合わせ、N95防護マスクやサージカルマスクを使用したデータも含まれる。

実験装置はエアロゾル発生装置で発生させた塩化ナトリウムのエアロゾルを混合室で空気と混ぜ、混合室の外側とをつなぐPVCパイプの混合室側にフィルター(マスク素材)を取り付けてブロワーで混合気を吹き付けるというもの。フィルターの両側で採取したエアロゾル粒子数に加え、呼吸しやすさを確認するため圧力差も測定している。混合気の流量は安静時を想定した1.2 CFM(立方フィート/分)と高活動時を想定した3.2 CFMの2段階。マスクがフィットしない状態を想定してパイプに2つの穴(直径0.635 cm)を開けた実験も行っている。

80 TPIコットンでは2枚重ねでも50%未満のフィルター効率しか得られなかったが、2枚重ねの600 TPIコットンや2枚重ねのシフォン、4枚重ねのシルクではサージカルマスクを一部上回るフィルター効率が得られている。600 TPIコットンにシフォン/シルク/フランネルをそれぞれ組み合わせた3種のハイブリッドタイプでは、いずれもフィルター効率が粒子サイズ300 nm以下で80%以上、300 nm以上で90%以上となり、300 nm以下ではN95防護マスクを上回っている。特にコットン+シフォンでフィルター効率が高かったようだ。また、キルティング生地でもハイブリッドに近いフィルター効率が得られたという。目の細かい生地のマスクは息苦しそうだが、呼吸しやすさには問題なかったとのこと。

ハイブリッドやキルティングでのフィルター効率が高いのは、目の細かいコットンによる機械的なフィルタリングとシフォン/シルク/フランネル/中綿の静電気による吸着が組み合わされた結果と考えられる。そのため、目の粗い素材は推奨されないとのこと。一方、パイプに穴をあけた状態の実験ではフィルター効率が50%以上低下する。実際にマスクがフィットしない状態を再現できているかどうかは不明だが、マスクを手作りする場合は素材の選択に加え、顔にフィットさせることも重要となる。

吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

どれだけ通さないかっていうルールだと、目の詰まった素材が有利になるのでは？
吸気・排気抵抗が少なく、かつ飛沫やウイルスを通さない素材が求められる

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

そのとおり。
単にウィルスや飛沫やミストなどの微粒子を通さないだけなら、鉄仮面が最強なわけだが、そうはならないのは、口を覆う部分の通気性が高くないと、脇のほうから空気が出入りしているだけでフィルタリングの意味がない。
あるマスクの通気性を調べたければ、両手の指を広げて親指同士と人差し指同士をくっつけたた水滴型？ひし形？を作って、その形のままマスクをした上から鼻と口を囲んで空気が漏れないように抑えてみて、呼吸のしやすさを調べてみると良い。
抵抗があるようなら、そのマスクをして呼吸をした際には、それなりに脇から空気が漏れている。

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

一時有名だった、HK Maskでのフィルタ性能と抵抗の数字が乗ってる。
https://tokusengai.com/_ct/17354379 [tokusengai.com]

キッチンペーパー1枚で捕集率はそこそこだけど、吸気抵抗が37mmh20=360Paもある。
アメリカのN95規格の基準である343Paを超えてる。
ちなみにN95規格の吸気抵抗は緩すぎで、日本やEUの規格は100Pa以下だし、実際のN95規格の製品も100Pa以下が多い。

今回論文でテストしてる布系は、上記の紙なんかよりはずっとましなんだろうけど。
論文見てもdifferential pressure (ΔP)と言う数字しかなく、N95マスク含めてどれもこれも2-3Paと言う数字で良く分からない。

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

もともとこういったマスク規格は、産業用や手術用の防塵マスクみたいなのを基準に決められたんでしょ？
バンドで締め付けてぴったり顔に密着させるのが前提

一般向けの衛生用マスクむけの規格じゃない
むかしのN95にこだわらず、一般向けの使い捨て衛生用マスク向け規格作ればいいのに

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

鉄仮面って口のところがすっかすかで、ミストや飛沫も通し放題なイメージが
（多分ジャギ様と二代目スケバン刑事のせい）

#論点はそこじゃない

Re:

[Anonymous Coward]

マスクでこんな大騒ぎするくらいなら、口部分だけのフェイスガードとかのが良い気がしてくるな。
今のマスクより安そう。
洗うのが面倒という問題があるが。

Re:

[Anonymous Coward]

マスクの機能を「着用者から飛ぶ飛沫を止める」一点に絞るなら
飛沫の重量次第では口元だけのフェイスシールドみたいな透明の奴でも同じだよな

Re:

[Anonymous Coward]

フェスシールドの場合、
自分の出した飛沫が乾いたら臭そうな気がする。

Re:上野さんが穿いた黒タイツは臭い

[Anonymous Coward]

臭いとか言うなよ。
自分のではなくて、神推しのアイドルの飛沫だと思い込んだら
フレーバーな芳香剤になる！

たぶん、、、、おそらく。

Re:

[Anonymous Coward]

どのマスクでも同じ

Re:

[Anonymous Coward]

食品加工なんかで良く使われてる、ブレスシールドって奴ですね。
サージカルマスクだと表情が見えなくなるから、ある程度収束した後は接客業にはブレスシールドの方がいいかもしれない。

Re:

[Anonymous Coward]

自分への感染を防ぐ　おでこからアゴまであるフェイスシールド
他人への感染を防ぐ　マスク

両方をするのがいいのでは？

健康的なジェイソン

[Technobose (6861)]

フェィスシールド＋マスクで、
ホッケーマスクの下にサージカルマスクをしている健康マニアのジェイソンを想像してしまった。

//"Why Japanese People always wear Mask? "と叫びながらチェーンソーを振り回してるのな・・。

Re:

[Anonymous Coward]

いっそのこと医療用のはマスク＋フェイスシールドじゃなくて、フルフェイスヘルメット型にできないのかな？
感染者の飛沫浴びても外だけ次亜塩素酸で拭き取ればいいし、
バッテリー駆動のポンプでフィルター通して強制換気してやれば、吸気抵抗も関係ないし。
マスクも消費せず、フィルターだけ交換すればいいと思うんですけど、そういうのはないんですかね？

Re:

[Anonymous Coward]

あるよ。「〜だけ消毒すれば良い」というわけにはいかないので無駄だから使われてない。
韓国は初期に多少使ってた。

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

抵抗を落としたければナウシカマスクとかクトゥルフマスクとか面積増やせばいいんよ
給排気を別経路にし難いペスト医のやつは却下

Re:

[Anonymous Coward]

子供の頃ホース咥えてお風呂の潜ったりして忍者ごっこしてたけど、
イメージでは永遠に潜っていられるはずが すぐ苦しくなったよな。

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

ホースの長さによるだろ。
シュノーケルのように短くないと、呼気がホースの外にはいしホースの中の酸素を消費するだけ。

Re:

[Anonymous Coward]

そこで伏龍ですよ

Re:

[Anonymous Coward]

それは肺に水圧が掛かるからだろ。

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Anonymous Coward]

それだとブクブク泡が立って見つかってしまうだろ

Re:

[Anonymous Coward]

ナイロンやウールを重ねてたら静電気により吸着できそうだけど、薄手のウールってきいたことないな。
ナイロンならいけるか。

Re:吸気や排気の抵抗は？

[Suzuno (48093)]

ナイロンならストッキングとかタイツのがいいのかな。
縫い込むのが難しそうだけど。

Re:

[Anonymous Coward]

難しいならば頭からかぶる方式も。

Re:

[Anonymous Coward]

変態仮面のマスクって割と合理的なんじゃね？と思った。

Re:

[Anonymous Coward]

そのために穴開きの実験もやってるようだけど、そのデータはN95とサージカルマスク,Cotton/Silk2Lのしか無さそう。
データのまとめ方が？だけど、Gapがあるという前提だとN95が一番効果がないというふうにみえる。（まあ、全部横から抜けるだろうからね）
S2とS3とを比べると、Cotton/Silkもそこそこの性能。

Re:

[Anonymous Coward]

一方、政府謹製品は
https://dot.asahi.com/wa/2020042800016.html?page=3 [asahi.com]

Re:

[Anonymous Coward]

この前の記事のコメント欄で「脇から抜けるなんて信じたくないからソースを出せ」とかバカなこと言ってたバカがいたが
正しく着けないとむしろN95の性能のせいで普通のマスク未満になるってソースが勝手に来るとは思わなかった

Re:

[Anonymous Coward]

医療用とかガスマスクみたいな構成にして密度が高いけれど面積の広いフィルターを用いるようにすれば良いと思うんだがどうだろう。

80 TPIコットン

[Anonymous Coward]

使用されたエアロゾルのサイズは10nm(0.01um)～6um。
飛沫のサイズは、5um以上だからスケールが違うけど、

80 TPIコットン(レースカーテンみたいなもの？)は、
umオーダーの粒子のフィルター効率も50%以下
(0.3umでは50%を超えているが)だから、

細かい飛沫は漏れてしまう(マスク着用者から、
ウイルスが広がることを防げない)可能性があるということ？

Re:

[Anonymous Coward]

マスクは静電気の力で、ウイルス等吸着させるので、ある程度目が大きくてもよい

Re:

[Anonymous Coward]

コロナウイルスは直径0.1μmなので「ウイルス自体をフィルターする」ことはそもそも不可能で
代わりに飛沫対策をするわけだがその飛沫の直径が何μm以上なのかは別途専門家による検討が必要だろう

Re:

[Anonymous Coward]

理屈は色々あるけど、実際の効果の方を知りたい。

日本では見かけがとても重要

[Anonymous Coward]

もともと着用率の高かった日本でも国民全員が着けるように圧力がかかったり
政府も1世帯に2枚の割合で配布を開始してますが
某知事の手作りマスクの柄やデザインが注目の的であることからもわかるように
日本でのマスク着用の意味は所詮は「だてマスク」なのですよ

だから布マスクでも良いしましてやフィルター効率なんてどうだっていい
ただ着けているかどうか、それだけが重要なのです

Re:

[Anonymous Coward]

同感。これからの季節なるべく暑くないやつを調達したい
正直フィルター機能なんてどーでもいい

Re:日本では見かけがとても重要

[jerry_fish (32739)]

水着素材のマスクなんか如何でしょうか？
多分、綿とかポリウレタンより蒸れないと思います。
催事みたいな感じで1枚800円で売ってましたが、
探せばネットで出てくるかもしれません。

--
☆大きい羊は美しい☆

Re:

[Anonymous Coward]

布で口を覆うなんて乾燥してる冬だからできる。
これからの時期すぐにマスクが蒸れてびしょびしょになるよね。
そうそう予備を持ち歩くわけにもいかないし、そんな目の細かいのなんて使ってられない。

Re:

[Anonymous Coward]

正直ハンカチマスクで良いんじゃない？
不織布マスクよりも明らかに蒸れるけど、吸水性がある分だけ蒸れた後の快適性は高い。

Re:日本では見かけがとても重要

[Technobose (6861)]

古くなったワイシャツをバラしてマスクを作ってみたんだけど、意外といい感じ。
布地を一枚だけで作ると、フィルター効果は期待できないけど、生地の特性上、顔へのフィット感は良いですね。
しかし、妻がフィルター交換式を作るとか言って、ティッシュを入れるポケットのある形（記事が三重位）にしたら、結構息が苦しい。

ワイシャツの生地って、フランネルという生地になるのかな。

Re:

[Anonymous Coward]

> 600 TPIコットンにシフォン/シルク/フランネルをそれぞれ組み合わせた3種のハイブリッドタイプでは、
> いずれもフィルター効率が粒子サイズ300 nm以下で80%以上、300 nm以上で90%以上となり、300 nm以下
> ではN95防護マスクを上回っている。

コロナ対策に限った話なら、ハンカチマスクを工夫すればN95と同じ効果が得られるっぽいな
むしろ不織布マスクよりも良く出来た手縫いマスクの方が効果が高い可能性すらある
それで快適性が高いなら最早コロナ対策においてサージカルマスクとは何だったのかと

Re:

[Anonymous Coward]

説明しても分かりたくない人には分からないんだね
N95でも素人が使えば感染予防には「だてマスク」未満の効果しかないが
「だてマスク」でも感染拡大予防には何の遜色なく効果的って話なんだが

Re:

[Anonymous Coward]

じゃあガ×ダムやアイ×ンマ×みたいなマスクをつけるのはどうだろう

5V動作のファンで空気を送れば、吸気抵抗？何それとか言えるかもだ

マスクをしているアピールも出来る

Re:

[Anonymous Coward]

ダース・ベイダー「こーほー」

Re:

[Anonymous Coward]

おもおかなの？
(個人の感想です)

Re:

[Anonymous Coward]

文句だけじゃアレなので、もうちょっと。

アベノマスクは絶妙だった、今となっては。最初見た時はこれでどうやって…と思ったけど。
幾分かはマスク需要の抑制に役だったと思う。直接的、間接的に。

あのマスクは自分が小さい頃からあった恐竜的なヤツだけど、あれ小さいよね。今こそメーカーはリノベするべきだと思う。
ちょっと大きくするとか、形を工夫するとか。そうすれば、今よりマシな藁を手にする事ができる。

Re:

[Anonymous Coward]

単にマスクの作り方とかを紹介するだけで良かった気が。
466億円もかける必要ない。
しかも、当初は受注した企業の名前を明かすのすら拒むってね。

世論に対するイメージ対策ばかりやるのはやめろ。

Re:

[Anonymous Coward]

ほなら馬鹿には見えないマスク着けときますわ

Re:

[Anonymous Coward]

見えないのに着けられるの？
無くさない？？

Re:

[Anonymous Coward]

やってる感が大事

あいつマスク
　┣してない
　┃┗他人への配慮がー
　┃
　┗してる
　　┣キレイ
　　┃┗買い占めている
　　┃　┗ジジババがー
　　┃
　　┗汚い
　　　┣何度も洗濯してヨレヨレになってる
　　　┗ケバ立っている

Re:

[Anonymous Coward]

バカは面倒事起こすだけなんだから口開くなよ