新型コロナウイルス感染症に最適なマスクは何ですか

コロラド州立大学機械工学助教授

Christian L'Orange は、世界保健機関からの有償検査や資金提供など、検査用マスクの検査と評価に関連する資金を受けています。

コロラド州立大学は、The Conversation US のメンバーとして資金を提供しています。

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アメリカ疾病予防管理センターは、過去 2 年間にマスクと人工呼吸器に関するガイドラインを何度も変更しており、2022 年 1 月 14 日に最新の更新を行っています。更新では、布製のフェイスカバーは外傷からの保護が最も低いと述べています。サージカルマスクやN95スタイルマスクと比較したコロナウイルス。 クリスチャン・ロランジュさんは機械エンジニアで、パンデミックが始まって以来、コロラド州でマスクの性能をテストしてきた。 彼は、CDC の新しいガイドラインと、優れたマスクを作るための科学について説明します。

CDCは現在、「フィット感があり、継続的に着用できる、可能な限り保護力の高いマスクを着用する」ことを推奨しています。 それでは、問題は、どのタイプのマスクが、吸い込む空気を濾過することによってあなたにとって、そしてあなたの周囲の人たちにとって、吐き出す空気を濾過することによって最善の保護を提供するかということです。

CDC の更新されたガイドラインは、保護の階層を明確に示しています。「緩く織られた布製品は最小限の保護を提供し、細かく織られた層状の製品はより多くの保護を提供し、よくフィットする使い捨てサージカル マスクと KN95 はさらにより多くの保護を提供し、よくフィットする NIOSH 承認の製品は保護を提供します」マスク（N95 を含む）は最高レベルの保護を提供します。」

パフォーマンスの観点からは、N95 マスクと KN95 マスクが最良の選択肢です。 サプライチェーンの制限により、CDCはパンデミックの初期に人々にN95を着用しないよう推奨しましたが、現在ではN95は簡単に入手できるため、最大限の保護が必要な場合は最初の選択肢となるはずです。

新しいガイドラインの最大の変更点は布マスクに関するものです。 CDC の以前のガイダンスでは、一部の布製マスクは許容可能なレベルの保護を提供できるとされていました。 新しいガイドラインでは、布製マスクが少量の防御効果を提供できることは依然として認められていますが、それらは束の中で一番下に置かれています。

マスクの有効性、つまりマスクが着用者にどの程度の保護を提供するかは、2 つの主要な要素の組み合わせによって決まります。 まず、材料には粒子を捕捉する能力があります。 2 番目の要素は、マスクの周囲から漏れる吸気または呼気の割合、つまりマスクがどれだけフィットするかです。

ほとんどのマスク素材は、小さな繊維が絡み合った網目と考えることができます。 マスクを通過する粒子は、それらの繊維のいずれかに物理的に接触すると停止します。 N95、KN95、およびサージカル マスクは、空気から粒子を効果的に除去する目的で作られています。 それらの繊維は通常、メルトブローンプラスチック、多くの場合ポリプロピレンで作られており、ストランドは非常に小さく、多くの場合直径が 1000 分の 4 インチ (10 マイクロメートル) 未満、つまり人間の髪の毛の幅の約 3 分の 1 です。 これらの小さな繊維は、粒子を濾過して収集するためにマスク内に大きな表面積を作り出します。 N95、KN95、およびサージカルマスクに使用される材料の具体的な構造と厚さはさまざまですが、使用されるフィルター媒体は多くの場合非常に似ています。

これらの繊維は非常に密に詰まっているため、粒子が通過しなければならない隙間は非常に小さくなります。 その結果、粒子がマスクを通過するときに最終的に繊維に触れて付着する可能性が高くなります。 これらのポリプロピレン素材は静電気を帯びていることが多く、粒子を引き寄せて捕捉するのに役立ちます。

布マスクは通常、綿やポリエステルなどの一般的な織物素材で作られています。 多くの場合、繊維は大きく、密度が低いため、粒子は材料を容易に通過できます。 層を追加することで効果は得られますが、層を重ねると利益は減少し、布マスクの性能は、たとえ複数の層を重ねたとしても、通常はサージカル マスクや N95 の性能には匹敵しません。

マスクの効果を決めるもう 1 つの主要な要素はフィット感です。 たとえマスクに使用されている素材が完璧で、マスクを通過する空気からすべての粒子が除去されたとしても、マスクが保護できるのは、マスクが漏れない場合のみです。

息を吸ったり吐いたりするとき、空気は常に最も抵抗の少ない経路を通ります。 マスクと人の顔の間に隙間がある場合、すべての息のかなりの部分がその隙間から漏れ出し、マスクによる保護は比較的不十分になります。

布製マスクのデザインの多くは、密閉性が不十分です。 マスクは顔に押し付けられるほど硬くなく、マスクが顔に触れない隙間があり、適切なシールを形成するのに十分なほどしっかりと肌に締め付けることはできません。

しかし、漏れはすべてのマスクにとって懸念事項です。 サージカルマスクに使用されている素材は非常に効果的ですが、多くの場合、側面が束になって折れ曲がっています。 これらの隙間は、空気や粒子が漏れやすい経路となります。 サージカルマスクを結んで押し込むか、サージカルマスクの上に布マスクを着用すると、漏れを大幅に減らすことができます。

N95 マスクもこの問題の影響を受けないわけではありません。 ノーズクリップが顔にしっかりと押し付けられていないと、マスクから漏れが発生します。 N95 がユニークなのは、N95 認証プロセスの特定の要件が、マスクが良好なシールを形成できることを確認していることです。

マスクがどのように機能するかの仕組みは、おそらく omicron の場合でも他の亜種と何ら変わりません。 違いは、ミクロンのバリアントは以前のバリアントよりも感染しやすいことです。 この感染力の高さにより、コロナウイルスに感染したり拡散したりする可能性を制限するために、高品質のマスクを着用し、正しく着用することがさらに重要になります。

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残念なことに、良いマスクを作る属性は、まさにマスクを不快にし、あまりスタイリッシュではないものにします。 布マスクが快適で軽く、まるで何も着けていないように感じる場合、おそらくあなたや他の人をコロナウイルスから守るのにあまり役に立っていません。 高品質でフィット感の高い N95 または KN95 が提供する保護機能は最高です。 サージカルマスクは粒子をフィルタリングするのに非常に効果的ですが、正しくフィットさせるのは難しい場合があり、サージカルマスクが提供する全体的な保護には疑問が生じます。 他に選択肢がある場合は、布マスクは最後の選択にすべきです。