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空気・飛沫感染予防用の N95 マスクの実 質的な有効性の検証とその
Departmental Bulletin Paper / 紀要論文
空気・飛沫感染予防用の N95 マスクの実
質的な有効性の検証とその有効性改善策
The verification of the actual effectiveness of N95 mask for
the prevention of air and droplet-infection and the
improvement of its effectiveness
榊, 宏之; 大村, 佳之; 松浦, 信男; 河田, 敏勝; 落合, 穣; 山田, 知美; 臧,
黎清; 西村, 訓弘
Sakaki, Hiroyuki; Omura, Yoshiyuki; Matsuura, Nobuo; Kawada, Toshikatsu; Ochiai, Yutaka; Yamada, Tomomi; Zang,
Liqing; Nishimura, Norihiro
三重大学社会連携研究センター研究報告. 2010, 18, p. 57-60.
http://hdl.handle.net/10076/11447
空気 ･
飛沫感染予防用のN95マスクの実質的な有効性の検証
とその有効性改善策
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三重大学大学院医学系研究科生命 医科学専攻環境社会 医学講座 トランスレーショナル 医科学
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現在､N-95マスクは空気 ･
飛沫感染する結核菌や､インフルエンザ感染対策用として用いられ重要な役割を担
っている｡しかしながら､臨床 的なニーズを充足できていない点も有しており､その一つとして､近年その感染拡大
が社会 問題 となっているインフルエンザの感染対策 に対するN95マスクのフェイスフイット性 が挙 げられている｡ま
た､メーカー毎 にサイズ､構造 にもばらつきがあり､実際のパンデミックの際に個々人 に対して最適なフェイスフイット
性のマスクを提供することに困難を極めることが指摘されている｡本研究では､マスクのサイズと､その構造 に着 目し､
人の体格 ､顔の形状などを検討することで､より多くの人 にフイットする最適サイズを検討すると共に､人の呼吸を利
用し理論的にフイット性を高めるマスクの構造 について検討を行った 検討結果を基 に､外周の隙間からの吸込み
｡
を防止する構造のマスクを考案し､その試作品を作製した｡試作マスクは､体格 ､顔の形状が異なる幅広い対象者
に対してフイット性 が高く､感染防御 に有効であることが確認 され､この結果から､N95マスクを改良した試作マスク
の構造原理を基 に開発を進めることで､パンデミックの際にも 1サイズでより多くの人 にフイット性の高いマスクの創
出が可能であることが示唆された｡
粒子を95%遮蔽できる能力を有しているが (
N
はじめに
.3〃m
N95マスクはウイルスの大きさが約 0
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hにて証 明)､そのサイズ､構造は各メーカ
∼0.6〃m とされていることから､N95マスクの
ーによりまちまちである｡このため､市販されて
0.
3〃m の粒子を9
フィルター効果の規格は､｢
いるいずれのN95マスクであっても､体格､性
5%以上遮蔽する｣と定められており､N95マス
別､顔の形状が異なる多種多様な個 々人の顔
クは､ウイルスの空気 ･
飛沫感染 に対して予防
に普遍的にフイットし､隙間無く全ての呼気が
効果があるとされている｡
フィルターを通して呼吸されているとは言いが
呼吸に伴い吸入される空気の100%がN9
たく､各個人 にとってはN95マスクであれ ばど
5マスクのフィルターを通して体 内に取り込ま
れでも感染予防に有効であるとは言いがたく､
れるのであれ ば､ウイルス感染 に対する予防
自分の顔の形状 に最適な製 品を選択すること
効果がかなり高くなると考えられるが､実際に
が必要となっている｡
は､N95マスクは多くのメーカーから製造 ･
販
以上のような現状を考慮 し､著者 らは現在
売されており､フィルター性能は全て0.3〃の
最も標準的に用いられている N95マスクを対
- 5
7-
研究成 果報 告
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象 としてフイット性 のテストを行 うと共 に､各メー
カーのマスクの構 造や サイズの実測を行 うこと
で形状 とフイット性 の関連性 について考察を行
った 考 察 の結果 を基 に､幅広 い人 を対象 に
｡
ク本 体 は､オリジナル成型 により作製した
｡
ト3.装着フイット性 能 に関する比較試験
現在 ､最も使 われている市販 品の N95マス
ク(
3M 社製 のカッ 型 N95マスクのスモール
プ
フイット性 を有する形状 とサイズのマスクを新た
に考案 し､その試 作 品を作成 した｡さらに試 作
品 に対 してもフイット性 試 験 を行 い､標 準 品と
の比較 を行 うことで､新 考案 した試 作 品マスク
が従 来 品 に対 して高い性 能 を有することを確
サイズ､レギラーサイズの 2種類)を多数 の人
に装 着 させ フィッティングテスター (
MT-20)で
3〃m
呼気 の漏 れ試 験 を呼気 中に含 まれる 0.
∼0.
5〃m径粒 子の漏れ率を計測することで行
った さらに新 考案 のオリジナル N95マスクで
｡
認 した｡試 作 品は幅広 い体格 ､顔 の形状 の被
験者 に対 してフイット性 が高く､本試 作 品を基
に製 品化 を進 めることで､パ ンデミックの際 に
ほとんどの人 を対象 に適 用 できる普遍 的なマ
も同様 の漏れ試験を MT-20フィッティングテス
ター にて測 定 し､標 準 品とのフイット性 の比較
を行 うことで､新 考案 のN95型マスクの感染 防
御 能 について評価 を行った
｡
スクが構築できる可能性 が示唆された｡
2
.結果
1
.方法
2
-1
.顔 サイズの調査結果
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.顔 サイズと既 存マスクの調査
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0名 ､女性 1
06名 を対象 として､顔サ
イズの測定を行い､体格 と顔サイズの差がどの
程度あるのかを実測することで､個人 間での顔
男性 11
0名 ､女性 1
06名 を対象 として､顔サ
イズ (
頭 高 と頭 幅)の測 定を行 い､頭 高の測 定
結果 を表 1
､頭 幅の測定結果を表 2に示 した｡
表 1.頭 高 に関する調査結果
サイズの分散 について考察を行った また､複
｡
数 の企 業から入 手 した市販 品マスクについて
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形状の測定を行った｡
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人数
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.新考案マスクの設計と試 作
既存マスクの構 造 にお ける問題 点の洗い出し
を行 い､既 存メーカー の問題 点を解 消する構
造理論 に基 づ くマスク(
新 考案 マスク)の基礎
設計を実施 した｡
素材 を取り付 けたマスク(
新考案マスク)を試作
した｡試 作では､膜 素材 として､メル トブロー不
織布 ､スパンレース不織布 ､スパンボンド､パラ
レルスパ ンレース､シリコンゴムについて比較
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次 に､基本設 計 に基づいて､マスク周辺の顔
との接 地面 に排気弁 と同じような効果を与える
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上記調 査 で収集 したデ ータ群 を題 材 として
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体型別 の分布 状態を把握するために､各表で
は身長別 に測 定値 (
平均値 )を表記した｡この
結果 ､男性 ､女性 ともに身長 差 によって頭 高と
頭 幅 が大きく異 なることはなく､ほぼ一定であ
ることが明らかとなった さらに､男女 間での差
｡
試 験 を行 い､最適 なものを選 定した｡尚､マス
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異もほとんどなく､最大でも4%程度 の差異で
っていることが分かった また､接地面の広い
あることが明らかとなった
構 造 にしているマスクの方 が当然フイット性 ､
｡
｡
以上の結果から､顔サイズには体型 による差
すなわち漏れ率が少ないこともMT-20フィッテ
異はほとんどないことが明らかとなり､全体の平
ィングテスターを用いた漏れ試験によって確認
均値 的な構造のマスク形状 (
本体構造)が､ほ
した
ぼ全ての人に対してフイットする可能性が示唆
｡
以上の観察から､フイット性を高くする工夫と
しては接 地面を広くする工夫 以外 はなされて
された｡
｡
品マスクの内寸 (
縦､横 ､対角線 ､高さ)
値を一
覧した｡
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2-2.既存マスクの調査結果
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表 3.カッ 型 N9
5マスク市販 品の実測値
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市販 されている既存マスクを購入 し､その形
状の測定を行った 写真 1には各マスクの写真
｡
2
-3.フイット性を向上させる構造の考察
顔サイズが男女共 に大きな差が認 められな
を羅列した｡
かったことから､1種類 のサイズでほぼ全ての
人の顔を対象 にフイットさせることできると推察
した｡この考えに立ち､顔の実測値の結果と各
社から販売されている市販 品の実寸値を総合
的に考察することで､3M 社から市販されてい
る S サイズとレギラーサイズの中間的なサイズ
が｢
汎用性サイズとなる可能性がある｣と判断し､
5マスク
写真 1.市販されているカップ型 N9
5マスクの
写真 1に示した市販 品カッ 型 N9
プ
接地面を見ると､下段右側 の 2種類 は内側 に
大きくヒダっけることで接地面を広くしているが､
大半は5mm程度の接地面となっており､ゴム
で後方から引っ張り押し当てるような構造 にな
縦:
110mm､横 :
120mm､対角線長 115m
m(
全て内寸)をマスク本体の最適サイズと決
定した｡
次 に接 地面 における空気漏れを防ぐことに
ついて考察を行い､呼吸に着 目することでマス
クの周辺の接地面に排気弁と同じような効果を
示す素材 を取り付 けることを考案 した｡即ち､
-5
9-
研究成 果報 告
いないことが明確 となった 表 3には､各市販
表 2.頭幅に関する調査結果
マスク周辺 にヒダ上の素材を取り付けることで､
能を持つことが確認された｡また､除去性能に
排気の際にはマスク周辺から呼気が抜 けやす
個人差が認められなかったことから､1サイズ
くまた､吸気の際にはマスク周辺の隙間を顔の
でも被験者の全てに対して高いフイット性を示
表 面 に張り付 けさせることで隙間を埋 めること
すことが確認された｡
ができると考え､このような構造 の接地面を持
つマスクの開発 を試み､写真 2に示す試作 品
爪
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を作成した.
1尚､空気漏れを防ぐためにマスク
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周辺 に取り付 けた膜 の素材 には､パラレルス
パンレースが最適であると判断し､採用した｡
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図 1.市販 品と新考案マスクの性能比較
写真 2.試作した新考案マスク
以上の検討から､新考案マスクに付与した
2-4.フイット性能装着比較試験
体型 (
顔の形状)が異なる 9人のモニターを
｢
膜構造 ｣が､呼気吸引時には顔 に密着するこ
対象として 2種類の3M社製マスクと新考案マ
とで粒子 除去フィルターとして機能するため､
スクを実際に装着させ､各マスク装着時におけ
新考案マスクが装着者の顔形状の影響を受け
る漏れ率をMT-20フィッティングテスターで
ず に安定的 に高い粒 子 除去機 能を実現する
測定し､結果を図 1に示した｡市販 品である3
ことが明確 となった
M 社製の標準サイズ･
カッ 型 N95マスク
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参考文献
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)の場合では､漏れ率
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標準偏差 28.
31
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)
)では
カッ 型 N95マスク(
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ST人材寸法データベース
日本人人体寸法データベース 1
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漏れ率が 11% から78% と分散し､平均値が
謝辞
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標準偏差 20.
85)であった これに対
謝辞 今 回の実証試験､実地測定及び論文作成 に
｡
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n)では､漏れ率
あたり､多大なるご協力を賜 りました三重大学 医学系
が 5% から31% の範囲にあり､平均値が
研 究科トランスレーショナル 医科学の諸先生方 ､また
1
5.
90% (
標準偏差 9.
51
)であった 以上から､
学生の皆さんに対し厚く御礼 申し上げます｡
｡
新考案マスクが市販 品に比較して高い除去性
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