慶應大学理工学部の奥田知明教授は、様々な素材のマスクを使って実験を行い、空気中の粒子を除去する効果を検証した。(引用：タイムアウト東京4月16日)
昨今の状況によりマスクに関する話題は絶えませんが、その中でもマスクの素材によるウィルスをブロックする性能の差については様々な議論があります。不織布マスクのウィルス補集率は布マスクよりも優れていることは確かですが、不織布マスクは売り切れていることが多く、政府から支給されるマスクも布マスクです。さらに単に布マスクといっても生地の種類や厚さによってウィルスの補集率が変わることは容易に想像できます。
そんな中、慶應大学理工学部の奥田知明教授は、粒子数を測定できる装置を使ってマスクが捕捉できる粒子の測定を行い、Youtubeで実験の結果を公開する試みを行っています。様々な角度からマスクの効果を検証し、現在までに８本の動画が公開されていますが、どれも実験的にマスクの性能を評価していて興味深い内容になっています。基本的な手順はどの動画でも同じで、空気中の粒子の数を粒径別に測定できる装置を使ってマスクを通過する粒子の数とバックグラウンドを測定し補集率を算出しています。
素材による粒子補集率の違い
マスク、ペーパータオル、床掃除用ごみ吸着シート、ハンカチ、マフラーで粒子の捕集率の違いを比べています。ペーパータオルやハンカチでも何層かに重ねるとマスク並みの捕集率があるということが示されています。布マスクは無意味であるという意見もありますが、この実験により少なくともマスクと同等の粒子の捕集する能力は持っていることがわかります。クッキングペーパーをマスクの中に挟むと効果が増すことも合理的であると証明されていますが、厚手でフワフワしたクッキングペーパーは捕集する能力が低いことが驚きです。
マスクからの漏れの確認
マスクのわきからどれだけ漏れているのかも検証されています。人間の顔の形は三次元の曲線であり、いくら密着させてもマスクのわきから漏れてしまうことが確認できます。先生自ら顔に両面テープを張って実験してもあまり効果がなく、「けっこう粒子とれないものですね」と空笑いされているのが印象的です。マスクの密着度を向上させる商品の検証では一定の効果が示されており、マスクを着用する習慣ができたからこそ、より効果的にするためにこのような商品が普及されればと思います。また、N95マスクの効果は絶大で圧倒的な捕集能力が証明されています。一方でマスクが人間が吐き出す空気からは粒子をある程度捕集できていて、ウィルスにかかった時にマスクをつけることの意義はやはり大きいようです。
マスクを洗濯した時の影響
使い捨てマスクを洗って再利用する試みも行われているため、先生が自宅で洗濯し効果を検証されています。結果、小さい粒子の捕集率が低下したため、洗って繰り返し使う際には、キッチンペーパーを入れることをお勧めしています。
先生のご専門は環境化学であり、PM2.5といった微小な粒子に関連する研究を行っていて、最近では地下鉄駅構内のPM2.5が高いことを報告しています。そのため粒子のスペシャリストとして、マスクのフィルター能力を検証する実験を行ったようです。
マスクを通過する粒子の計測には、レーザの散乱光を使って調べる気中パーティクルカウンターと、荷電された粒子の移動度によって粒子径の分布を測定する走査型移動度粒径測定装置が使われています。
実験で使われている気中パーティクルカウンター（出典：リオン株式会社）
実験で使われている走査型移動度粒径測定装置（出典：東京ダイレック株式会社）
マスクの漏れについては、専用の装置を使って確認しています。どちらの装置でもマスクを着用した状態の内外の粒子数を同時に測定してどれだけの粒子がマスクを通過しているのかを測定しています。
労研式マスクフィッティングテスター MT-05U型（出典：SIBATA）
PORTACOUNT RESPIRATOR FIT TESTER 8048 KIT（出典：TSI）
布やペーパータオルの捕集効果が示されており不織布以外のマスクでも一定の効果があることが言えます。しかしながら人間が吸い込む空気をフィルターする能力は高いとは言えず、マスクが感染の予防にならないこともこの実験から証明されています。そのため、コロナウィルス感染拡大を食い止める策としては人の接触を最小限にすることが最も効果的であることは確かです。マスク以外にもいろいろな保護具がありますが、代替を使用してまでも効果があるのかは気になるところであり、何らかの実験的な評価によって効果が確認され、正しく使われるようになることを期待します。
