新型コロナウイルス感染経路としての鼻腔と、マスクの防御効果とそのメカニズム(2021.5.2作成)

Cheeman M.D.,Ph.D. @kakeashi_ashika

N95の意義については、ここのサイトの図が最も、非医療職の方にも分かりやすいと思います。med.saraya.com/kansen/ppe/kai…… そして3mcompany.jp/3M/ja_JP/medic…… にあるように0.3μm粒子を静電気的に捕捉することが重要です。この静電気的な働きが品質の差であり、ブランド物のアドバンテージです。 pic.twitter.com/BsWfpdmyXp

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コメントで御紹介いただいた動画がN95マスクの特殊性について非常にわかりやすく説明してくれているのでリツイで御紹介。 NewYorkTimesの動的サイトよりも良いと思う。spider webの表現は秀逸。 twitter.com/tossact/status…

toss ★緊急事態条項はトロイの木馬、憲法停止ウイルス！ @tossact

@kakeashi_ashika 一般の人向け　つ　N95マスクの驚異的な物理学 youtu.be/eAdanPfQdCA @YouTubeより （日本語字幕選択できる）

2020-10-26 06:41:31

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マスクの話題を始めてしまったので、マスクに関する過去ツイ再掲その1。 N95の対応パーティクルサイズと静電捕捉について再掲。ウイルス粒子は非常に小さいので、静電捕捉に依存する。 twitter.com/kakeashi_ashik…

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マスクに関する過去ツイ再掲その2。 昨年11月に御紹介いただいた動画を再度お勧めしておく。英語だが日本語字幕付き。 一般の不織布マスクN95マスクも、この静電捕捉でウイルスの透過を阻止している。 twitter.com/kakeashi_ashik…

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マスクに関する情報その3。 米国医師会雑誌の論文を、見やすくまとめて下さったもの。一連のスレッドを参照いただければ、N95でなくとも不織布マスクをリークなく装着することで「かなりイイ線」までいくことがわかる。 twitter.com/Hiroshi_Tsuji/…

Hiroshi Tsuji, MD, PhD, MPH🌏産業医 @Hiroshi_Tsuji

医療用マスクはそのまま着用だと38.5%しか捕集しなかったが、ゴム紐を耳前でループさせるだけで60.3%にUP、その他工夫では最大80.2％までUP。簡単な工夫で医療用マスクの捕集機能上げる事ができた。 院内クラスター対策に今すぐにでも、医療用マスクのゴム紐を耳手前でループさせたほうがいい。 pic.twitter.com/mnULW6lxsN

2020-12-12 13:01:09

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2020年11月のOne Earth誌から、不織布の帯電性についての技術的論文。かのCell Pressからこのような雑誌が出るようになったことに多角化の波を感じる。 ①図版をみていくだけでも分かりやすいので、眺めるだけでもどうぞ。 cell.com/one-earth/pdf/… pic.twitter.com/Fe2rjN8zXU

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②市販されているマスクをイソプロピルアルコールに浸漬して帯電を取り除くと格段にフィルタ性能が落ちる。 pic.twitter.com/dXbnAXl7bR

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③図版の上半分はmeltblow製法。溶けた素材を空間に噴射して綿菓子のように絡め取る。 下半分はelectro spinning。これは次世代技術。リンク先には動画がたくさんあって面白い。 interestingengineering.com/you-can-electr… pic.twitter.com/8cxkgKtYSW

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④市販されている普通の不織布マスクも医療用N95も、捕捉性能は素材の帯電性に依る。フィルタの素材は負に帯電するPPかPE。 Cov2ウイルス粒子は必ずしも正帯電ではない（pHによって正負両側に振れうる？）らしいが、負に帯電する素材で実際に効果が出ていると理解しておきたい。 pic.twitter.com/JdAO3a8QLw

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⑤これを踏まえると、Fig.6cにあるようにneutralもしくは正帯電寄りの綿や絹はウイルス防御という目的においては性能が劣ることになる。 なお、方々で言われているように、ウレタンマスクは感染制御にほぼ無意味であるばかりか、それで会話や密接が許されるという独善を生む害悪のもとであると考える

日付切取線 @krtr_date

✄------------ 5/2(日) ------------✄

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1週間あいてしまったが、前回の論文紹介には続きがあった。あの程度で終わってしまっては情報としては凡庸である。 ⑥前回は素材の話を先に持ってきたが、もうひとつの重要な観点は線維径である。 Fig.3Aはマイクロファイバーとナノファイバーのサイズ感。 pic.twitter.com/cnIiIf87yU

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⑦線維径を理解するために、2004年の線維学会誌からの資料。 ナノファイバーは100nm以下、マイクロファイバーは1000nm = 1μmから数μm。後者は眼鏡拭きや衣料品に使用されている。 当然のことながら、細いほど表面積を稼ぐことができる。 jstage.jst.go.jp/article/fiber/… pic.twitter.com/eCqZbo7gSC

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⑧元の論文に戻ってFig.3Bは線維径と捕集物質のサイズによるQuality factorとの相関。これは捕集効率η（マスクの性能を表すBFEとかPFE）と圧力損失ΔPで規定される。 グラフの黒丸がナノファイバー。0.1μmサイズのウイルスに対してはマイクロファイバーよりも「空気を通す割にしっかり捕集する」。 pic.twitter.com/2TiatX0JoM

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⑨その理由として考えられるのはふたつ。 ひとつは、Fig.3Cの10本の青矢印でに模式的に示される気流は、径の大きいマイクロファイバーでは直進できない割合が増えるため抵抗が大きくなる。 もうひとつは、ナノファイバーを細かく配置することで、線維の近傍を通過する気流が増える。 pic.twitter.com/avOGRxYNVT

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⑩ここまでの内容から、ウイルス捕捉目的のマスクには【帯電しやすくかつ細い線維】が最善であることは明らか。 ウレタンや綿は論外。ナイロンやポリエステルでもマイクロファイバー紡績糸は太すぎる。【不織布以外のマスクで満員電車は「経路不明」などではなく立派な感染経路】だと考える。

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補足情報として東大生産技術研究所の成果発表。 N95マスクのPP層の表裏（番号3と4）は負に帯電。それが煮沸などの再生処理で失われるが、ヴァンデグラフ起電機でリチャージできるという話。 バリバリに復活する。使用前の新品マスクの性能向上に使えそう。製品化来るかな？ iis.u-tokyo.ac.jp/ja/news/3444/ pic.twitter.com/S2mjY2f0XM

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紹介した文献に加えて、リチャージの研究が行われていることからも分かるように、不織布マスクを【マイナス帯電状態で】使用することが重要。 アパレルやスポーツ用品メーカーから、紡績糸の外層に不織布を挟んだ製品が出ているが、洗濯を繰り返して帯電を失えばウイルス対策の意味をなさない。

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帯電性の強いマスク素材として注目しているのが東レの取れミクロン。 従来の不織布では線維内の配向分極がランダムであったが、これを一方向に整える技術によって周囲に電界を形成できるようになった。（続く torayfinechemicals.com/products/kino/… pic.twitter.com/j5pDDsqhv5

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承前）クリーンルーム作業者のための使い捨て帽子や、使い捨てマスクが既に製品化されている。 また、紡績糸の外層の間がポケットになっていてフィルタを挿入できるマスクには、トレミクロンのシートを通販で購入して毎日交換すれば効果が高いだろう。

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取れミクロン（誤変換ワラウ あ、そうそう。グラフに示された、圧力損失の少なさにも注目ね。

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マスクマニア、未明の暴走が止まらない。 お次は形状の話。呼気吸気がすべてフィルタを通過することが理想的である。 上方（目の下）、側方（頬）、下方（顎）からのリークが問題になるが、なかでも鼻梁のために凹凸の大きい上方からのリークが問題になる。（続く