[スポンサーリンク]

ケムステニュース

新型コロナウイルスをブロックする「N95マスクの95って一体何?」などN95マスクの秘密が一発で分かるムービーが登場

[スポンサーリンク]

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の発生以来、マスクが世界的に注目を集めるようになり、当初はマスクの効果に懐疑的だったWHOでさえその効果を認めるようになりました。そこで、マスクの中でも特に高性能であるN95マスクがウイルスや粉じんをブロックする原理について、YouTubeで物理関連のムービーを多数公開しているminutephysicsチャンネルが分かりやすく解説しています。  (引用:Gigazine6月19日)

ここ一週間で新たに判明した感染者の数は増え、メディアは暑い夏にマスクを着けるか着けないかについて活発に取り上げられていますが、いまだに「不織布マスク=完全ではない、N95マスク=性能が高く予防に適している」というN95を日常的に装着することの非現実性をぼやかしたまま、高性能を強調している番組が見受けられます。一方ネット上では、科学的に正しくN95マスクの性能を解説している記事はたくさんあり、今回はその一つのYoutube動画を紹介します。

これは、YouTubeで物理関連のムービーを多数公開しているminutephysicsチャンネルに投稿された動画で、N95マスクの性能と定義、正しい使い方について説明しています。

まずN95マスクがウィルスを捕捉する原理ですが、1)慣性衝突、2)拡散、3)静電引力と三つの効果によってマスクの中にウィルスがマスク内に入ってくるのを防いでいます。1)と2)の効果は、不織布マスクでも有していて、先日紹介した慶應大学理工学部の奥田知明教授の動画でも触れられています。一方、3)はN95マスクのみが有している効果で、正に帯電した繊維が粒子を静電引力で吸着させる仕組みです。

N95マスクが利用する3つの原則の図、この図では4つの原理で説明しているが、Internal impactionとInterceptionは共に慣性衝突に分類される。(出典:CDC)

繊維を帯電させるには、エレクトロスピニング(電界紡糸)という特殊な製法を使う必要があり、これにより数nmの直径でかつ、正に帯電した繊維が製造されます。

実験室でのエレクトロスピニング法のデモ

この方法は、不織布の製造ほど大量生産に向いていないため、N95マスクは医療や工業といった限られた用途でしか使われていません。ただし、ナノファイバーの応用用途は広がっていて各社、生産効率の高い製造方法の開発を進めているようです。

次にN95の定義の紹介ですが、N95マスクは、アメリカの国立労働安全衛生研究所(National Institute of Occupational Safety and Healt, NIOSH)が定めた呼吸器防護規格( 42 CFR Part 84 Respiratory Protective Devices)のN95クラスに適合していることを示しています。95の意味は、直径0.3 μmのエアロゾル化した粒子(NaClかフタル酸ジオクチル:DOP)を95%捕捉できるからであり、頭のNは耐油性がないことを示しています。NIOSHの規格ではほかの種類もあり、95より捕集能力が高い99や100、耐油性を持つRクラスやや防油性があるPクラスのマスクもあります。

42 CFR Part 84によるマスクの分類

日本には固有の規格があり、防じんマスクは下記の性能区分に分けられます。NaClは防油性がない場合の試験粒子であり日本のSはNIOSHのNに相当します。

防じんマスクの性能の区分

規格は違っていても性能評価方法は一緒なので、N95は、RS2やDS2と同等の性能を持つと言えます(NIOSHでは使い捨てか取り換え式かの区別はありません。)。より高性能なN100マスクも販売されていますが、石綿やダイオキシン、インジウムといった人体への影響度の高い物質の微粒子が蔓延する中で作業を行うときのみに使うマスクのようです。筆者はN95マスクを使って金属を取り扱う作業の経験がありますが、なかなか息苦しくこれを装着して生活することは不可能だと思いました。そのためN95マスクよりも2倍呼吸に必要な圧力が高いN100マスクを装着して生活することは、もってのほかだと思います。

3MのP100マスク(出典:3M)

そもそも、直径0.3 μmのエアロゾル化した粒子を95%しか捕捉できないからといって、ウィルスといった小さな粒子も95%しか捕捉できないわけではなく、一番捕捉しにくい0.3μmの粒子で性能を評価しているだけであり、より小さい粒子についてはより高い効率の捕集能力を有しています。

粒子径による捕捉するための効果と効率の違い(出典:CDC)

動画の最後には、N95の正しい使い方が示されていて、顔にフィットしないと効果が得られないことと、水やアルコール、漂白剤で洗うとマスクの捕集能力が弱くなるので洗って繰り返し使うことは推奨されていないことを説明しています。

話は動画の内容から外れますが、不織布マスクが品切れ状態から脱した後、粗悪品のマスクが流通していることが問題になりました。不織布マスクにはN95といった性能を示す規格はありませんが、医療用マスクとしての規格、ASTM F2100-19が存在します。規格では、下記のような基準でレベル1から3までの基準があり、高いレベルほど、微粒子の透過率が低く液体の耐圧が高いと言えます。この規格をクリアしているマスクをドラックストアで見たことはありませんが、日本でも適合しているマスクが製造されているようです。

  1. 細菌濾過率(%):細菌を含む、平均約3μmの粒子が濾過された率を示します。
  2. 微粒子濾過率(%):平均約0.1μmの微粒子が濾過された率を示します。
  3. 呼気抵抗(㎜H2O/㎝2):呼吸のしやすさを示します。
  4. 血液不浸透性(㎜Hg):液体(血液)が飛散した場合、どの程度の圧力にまで耐えうるかを示します。
  5. 延燃性:電気メスを使用する手術室などにおいて、炎の広がりにくさを示します。
    クラス1~3まで3段階に分かれ、数値が小さいほど燃えにくいことを表します。

ASTM F2100-19によるパフォーマンスの定義

 

ASTM F2100-11 Level 1に適合したマスク、箱の右下に明記されている(出典:職業慣性制御研究会)

現在はドラックストアに行けば、いろいろなマスクが売られていますが、粒子の透過率を担保するような性能についての記載は少なく、むしろ着け心地が良いといった科学的でないアピールが目立っている印象を受けます。原理的には、息が苦しい=粒子の透過率が低い/呼吸しやすい=粒子の透過率が高いという関係であり、その中でどちらの性能を適度にあることを示すには上記のような透過率や呼気抵抗といった値で示されるべきだと思います。値でなくて性能を一言で示すなら、上記の規格を活用することも一つの方法だと考えられ、質の悪いマスクを排除する目的でこの規格をマスクメーカー各社が導入すべきだと思います。何かものを購入するときパッケージの甘い言葉に惑わされますが、車の燃費や家庭用エアコンの省エネ度合いなど、数で性能を示す商品も存在するわけであり、何かの値によって自分の目的に合った商品を選択できるような風潮に社会全体でなれば、誰もが科学的な基礎知識で判断できるようになるのではないでしょうか。

関連書籍

[amazonjs asin=”486104765X” locale=”JP” title=”ナノファイバーの製造・加工技術と応用事例”] [amazonjs asin=”4532321891″ locale=”JP” title=”100年成長企業のマネジメント 3Mに学ぶ戦略駆動力の経営”]

関連リンク

Avatar photo

Zeolinite

投稿者の記事一覧

ただの会社員です。某企業で化学製品の商品開発に携わっています。社内でのデータサイエンスの普及とDX促進が個人的な野望です。

関連記事

  1. 万有製薬、つくば研究所を閉鎖
  2. Arena/エーザイ 抗肥満薬ロルカセリンがFDA承認取得
  3. DIC岡里帆の新作CMが公開
  4. 女優・吉岡里帆さんが、化学大好きキャラ「DIC岡里帆(ディーアイ…
  5. ガ求愛行動:性フェロモンを解明 東大など
  6. 秋の褒章2013-化学
  7. 富大工学部実験研究棟で火事
  8. 炭素ボールに穴、水素入れ閉じ込め 「分子手術」成功

注目情報

ピックアップ記事

  1. 浦野 泰照 Yasuteru Urano
  2. 水分子のふしぎ — 四面体性が生む水の特異性 —
  3. リヒャルト・エルンスト Richard R. Ernst
  4. 高硬度なのに高速に生分解する超分子バイオプラスチックのはなし
  5. 【25卒 化学業界企業合同説明会 8/29(火)・30(水)・9/5(火)・6(水) Zoomウェビナー開催!】化学系学生のための就活
  6. SigmaAldrichフッ素化合物30%OFFキャンペーン
  7. ポリセオナミド :海綿由来の天然物の生合成
  8. ヘテロ原子を組み込んだ歪シクロアルキン簡便合成法の開発
  9. 計算化学:汎関数って何?
  10. 果たして作ったモデルはどのくらいよいのだろうか【化学徒の機械学習】

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2020年7月
月 火 水 木 金 土 日
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

注目情報

最新記事

2026年ノーベル化学賞ケムステ予想当選者発表!

2026年のノーベル化学賞は、「不斉有機合成における非線形効果および自己触媒作用の発…

第64回ケムステVシンポ「データとともに進化する未来の化学」を開催します!

第64回ケムステVシンポの会告を致します。産業技術総合研究所主催の化学シンポジウムシリーズ(…

品質工学とマテリアルズ・インフォマティクス ― 両技術の概要と連携事例

開催概要材料開発やものづくりの現場では、探索すべき組成やプロセス条件が増えるほど組み合わせが爆発…

大学院留学してよかったこと, 悪かったこと【英語, 経済面, オーバードクターに関するお話】

海外の大学で、その大学に籍を置く大学 (院) 生として留学することは「学位留学」と呼ばれたりします。…

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP