それらのマスクの中には何が入っているのでしょうか？

May 26, 2023

手作りマスクはパンデミックの永続的なシンボルの1つとなった。 しかし、それらは医療グレードの人工呼吸器や外科用マスクとどの程度優れているのでしょうか?

あなたが思っているよりも効果があり、吐く息によって実際にパフォーマンスが向上する可能性があります。

これは、マスクに息を吹き込むときに顔に付着する条件を模倣した条件下で、さまざまな生地が粒子を濾過する能力を調べた結果の結論です。 この研究は、国立標準技術研究所（NIST）とスミソニアン博物館保存研究所の科学者によって行われた。

パンデミックが始まったとき、NISTの科学者チームは、さまざまな布マスク素材が粒子をどれだけうまく濾過できるかを研究し始めた。 しかし、彼らの初期の研究では、しっかりと織られた綿生地が最も効率的に濾過できることが示されましたが、研究は乾燥した空気の研究室で行われ、マスクの濾過能力を測定するためのパンデミック前の標準を使用していました。

「これらの手法には、私が考える現実世界の状況が組み込まれていません」と、この研究を主導したNISTの研究科学者クリストファー・ザンマイスター氏は言う。 そこで彼と彼の同僚はアプローチを変えました。 ACS Applied Nano Materials 誌に掲載された研究では、相対湿度 99% で新たな測定を行いました。 これは人間の呼気によって発生する湿度に似ています。

科学者らは32種類の異なる布をテストし、それぞれの2層の布見本を加湿してから、人間の息に含まれるのとほぼ同じサイズの塩の粒子を含む空気を吐き出すパイプの前に置いた。 次に、通過した粒子の数を数えました。

コットンが加湿されると、乾燥しているときよりもはるかに多くの粒子が濾過されます。 テスト中に、綿 100% フランネル織物の濾過効率が 12% から 45% に増加しました。

「粒子がマスクの湿気の多い環境に入ると、粒子は膨張して濾過しやすくなります」とザングマイスター氏は説明する。 「それはとても意外でした。」

研究チームは、綿とポリの混紡であっても、合成繊維では同じ効果が見られませんでした。 合成繊維は水をはじくため、綿ほど呼吸を吸収せず、湿気の多い環境下でも濾過能力が上昇しませんでした。 N95 と医療処置用マスクは、湿気の多い環境でも乾燥した環境でも同様に機能しました。

さまざまな布の電子顕微鏡画像から、綿のフィルターが合成繊維より優れているもう一つの理由が明らかになりました。 ポリエステル素材は一貫したパターンで織られていますが、コットン フランネルの繊維は顕微鏡で見ると無秩序に見えます。 研究者らは、通過する粒子は、予測可能なパターンを持つ繊維よりも、組織化されていない繊維の 1 つに衝突して付着する可能性が高いため、より優れたフィルターになると考えています。

画像は、新型コロナウイルス感染症（covid-19）の原因となるコロナウイルスから人々を守る布地の奇妙な美しさを示している。

研究者らは、マスクを選ぶ際に考慮すべきは素材だけではないと警告する。 マスクがしっかりと密着していないと効果が得られません。

ザングマイスターさんは、この仕事のおかげで、パンデミックを阻止するためのツールとしての質素な綿マスクの価値を理解することができたと語った。 「2層構造のシンプルな綿製マスクに息を吹き込むと、少なくとも単層のサージカルマスクと同じくらい効果があります」と彼は言う。 「それはさらに良いかもしれません。」

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