バルブ付きフェイスマスクとフェイスシールドは快適さは向上しますが、保護力は低下します

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顔を覆うものは何もないよりはマシですが、透明なプラスチック製のシールドや呼気弁付きのマスクは、大きな粒子の噴出を許し、着用者をより多くの細菌にさらす可能性があります。

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タラ・パーカー・ポープ著

フェイスシールドとバルブ付きマスク（多くの人が布製フェイスカバーよりも快適だと考える2つの選択肢）は、通常のマスクよりもウイルス粒子をブロックする効果が低いようであることが、新しい研究で示された。

アメリカ疾病予防管理センターはすでに、通気口やバルブを備えた透明なプラスチックのフェイスシールドやマスクは、ウイルス粒子を適切にブロックできない懸念があるため、推奨されないと述べていた。しかし、レーザーを使用して咳の経路を照射するこの新しい研究は、大きな粒子のプルームがフェイスシールドや通気口付きマスクの後ろからどのように逃げるかを示す驚くべき視覚的なデモンストレーションを提供します。

「これらの視覚化は、一般の人々が何が起こっているのかを見て理解するのに非常に強力だと思います」と、バージニア工科大学の土木および環境工学の教授で、浮遊粒子を研究しているが、研究には関与していないリンジー・マー氏は述べた。

このニュースは、通常のフェイスマスクの代替品を探している人にとっては残念なことだろう。特に教師や生徒はフェイスシールドを好むことがよくあります。その理由は、フェイスシールドは長時間着用しても快適で、簡単に掃除でき、声を消したり表情を隠さないためコミュニケーションが容易になるからです。バルブ付きマスクは、細菌の侵入を防ぎながら息を逃がすように設計された一方向通気孔を備えており、より通気性が高く、マスクがすぐに湿るのを防ぐことができます。

しかし、ジャーナル「流体の物理学」に掲載された新しい研究は、フェイスシールドだけと通気口付きマスクだけでは大きな粒子の噴流が逃げ、周囲の人を危険にさらす可能性があることを示しています。また、この研究では、シールドやマスクが着用者に提供する保護レベルについては具体的に調査していませんが、シールドやマスクを使用している人は、通常のマスクを着用している場合よりも暴露に対して脆弱である可能性があることを示唆しています。バルブ付きマスクは特に懸念されており、研究者らが使用した非医療用通気マスクの一部にはバルブに欠陥があり、一部の人がマスクのバルブを開いた状態、つまり大きな穴を開けたまま歩き回っている可能性があることを示唆している。

研究を実施するために、フロリダアトランティック大学の科学者たちは、さまざまなフェイスカバーを取り付けた中空のプラスチック製ヘッドを使用しました。彼らは、グリセリンと蒸留水の気化した混合物をヘッドからポンプで送り込み、咳やくしゃみをシミュレートし、レーザーを使用してプルームの経路を照射しました。

2つの別々の研究で、研究者らは、最良のマスクでも一部の粒子は逃がしてしまうことを示した。ゴールドスタンダードマスクであるN95を使用したテストのビデオでは、フィット感の悪い鼻筋の周囲から粒子が噴出しているのが確認できる。（他の研究では、小さな粒子の95パーセントを濾過するはずのN95マスクは、フィット感が不適切な場合、その濾過能力の約3分の1が失われることが示されています。）とはいえ、研究者らは、N95マスク、布製マスク、紙のような医療用マスクは、マスクはすべてかなりの量の粒子をブロックし、社会的距離を実践している地域社会の一般的な人に適切な保護を提供すると思われます。

しかし、中空の頭に透明なプラスチックのフェイスシールドやバルブ付きマスクを装着した場合、結果はそれほど期待できるものではありませんでした。フェイスシールドは模擬咳による最初の飛沫をうまくブロックしたが、レーザー照射により、エアロゾル化した粒子のプルームがシールドの下から渦を巻いて飛び出すことが示された。

「マスクはフィルターとして機能し、私たちが排出する飛沫やその他の粒子を実際に捕らえます」とフロリダ・アトランティック大学海洋・機械工学部の助教授で、この研究の筆頭著者であるシッダールタ・ヴェルマ氏は語る。「シールドではそれができません。飛沫が大きい場合はプラスチック製のシールドで阻止されます。しかし、飛沫が10ミクロン以下のエアロゾルサイズであれば、シールドの側面または底部から逃げるだけです。」追い出されたものはすべて部屋中にばらまかれる可能性が非常に高いです。」

バルブ付きの標準的な N95 マスクをテストしたところ、大きな粒子の雲もバルブから逃げましたが、ベントはプルームを下に向けました。バルブ付きの標準 N95 マスクは、ほこりやその他の粒子の吸入を防ぐために建設作業員や塗装業者によってよく使用され、労働安全衛生局が設定した基準を満たしています。それでも、バルブ付きマスクは着用者の細菌を逃がしてしまうため、無菌の医療環境では使用できません。パンデミック中、バルブ付きマスクの模造品が多数市場に出回ったが、バルブは本物に見えても、実際には機能しない。

作動するバルブを備えたマスクでは、マスク内の圧力により小さなディスクが強制的に開いて空気が排出されますが、吸入するとディスクが穴にしっかりとフィットし、空気が入り込まなくなります。」呼気弁を通って逃げます」と研究の共著者であり同大学海洋機械工学部の学部長であるマンハール・R・ダナク氏は語った。「そして、N95 以外の市販マスクの一部では、バルブが単なる表面上のものに見えました。品質が低かったために機能しませんでした。したがって、ディスクは基本的に私たちが期待するように出入りしませんでした」。」

この研究により、研究者らはさまざまなマスクやフェイスシールドの相対的な有効性を比較することができたが、使用された方法では漏れ出た粒子の体積やサイズを定量化することはできなかった。

この研究がフェイスシールドに関する最終決定となる可能性は低い。 2014年の研究は、フェイスシールドが着用者に追加の保護を提供するという証拠としてよく引用されていますが、その研究でさえその利点は限定的であると結論付けています。フェイスシールドは着用者を大きな咳の飛沫から保護する一方で、小さな咳やエアロゾルに対してはあまり効果がありませんでした。そして咳の後、より大きな粒子が地面に沈降し、エアロゾルが部屋中に拡散したため、フェイスシールドはエアロゾル吸入をわずか 23% 減らしただけでした。

「フェイスシールドは、医療従事者の大きな感染性エアロゾル粒子への短期曝露を大幅に減らすことができますが、より小さな粒子はより長く空中に留まり、フェイスシールドの周りを流れて吸入されやすくなります」と研究者らは書いており、医療従事者にとっては次のように付け加えた。、フェイスシールドはマスクの代わりとしてではなく、マスクに加えて着用する必要があります。

スイスでは保健当局が、ホテル内でのコロナウイルスの発生により、フェイスシールドを着用している従業員が感染したようだが、従来のマスクを着用している従業員は保護されているようだと警告した。

マー博士は、自身の研究室での研究でも、病気の蔓延に重要な役割を果たすと考えられているエアロゾル化粒子に対して、フェイスシールドがほとんど防御できないことを示していると述べた。「もしそうなら、おそらく5％の保護を提供します」と彼女は言いました。「私たちが懸念している粒子サイズに関しては、ほとんど問題はありません。」

フェイスシールドは咳やくしゃみによる大きな飛沫はブロックしますが、小さな粒子は空気の流れに巻き込まれ、プラスチックに当たることはなく、プラスチックの下に滑り込みます。「空気はフェイスシールドを通過することができません。空気は曲がってシールドの周りを回らなければなりません」とマー博士は言う。「エアロゾルはシールドの周りの空気の流れに沿って流れます。飛び散ることはありません。」

人によっては、フェイスシールドが依然として最良の選択肢である可能性があります。たとえば、発達障害のある子供は、マスクよりもフェイスシールドを使用する傾向がある可能性があります。透明なプラスチックのフェイスシールドは、聴覚障害のある人とコミュニケーションをとる必要がある介護者にも役立つ可能性があります。この調査結果は、布製マスクやサージカルマスクの方がより多くの保護効果があることを示唆しているが、専門家は、どんな顔を覆っても何もしないよりはマシで、フェイスシールドは大きな咳やくしゃみの一部が周囲の人々に飛び散るのを防ぐだろうと述べている。

ほとんどの人にとって、鼻から顎の下まで顔を覆う、少なくとも 2 層の布マスクが最適な選択肢です。マスクとフェイスシールドを組み合わせると、さらなる保護が得られ、室内で他の人と日常的に接触する人にとっては役立つかもしれません。

「良質な自家製マスクは非常に効果的です」とヴェルマ博士は言う。「快適であれば、長時間着用しても大丈夫です。シールドのみやバルブ付きのマスクは絶対に避けてください。」

タラ・パーカー・ポープは、受賞歴のあるタイムズ紙の消費者向け健康サイトの創設編集者です。彼女は、ビデオシリーズ「Life, Interrupted」で 2013 年にエミー賞を受賞し、「For Better: The Science of a Good Wedding」の著者でもあります。 @taraparkerpope

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