OMFI Loading おしゃれ布マスク・ファッション化計【OMFI】

おしゃれ布マスク・ファッション化計画- OMNI Official Website-

OMFI Top

― おしゃれ布マスク・ファッション化計画 ―

Tips on Masks マスクの豆知識 

マスクの性能や機能、マスクの効果や限界をよりよく理解することで、より安全により安心に、おしゃれ布マスクを楽しめるように。マスクの機能性と捕集できる粒子について、さらに布マスクの性能テスト結果のご紹介、マスク関連の専門用語を解説しています。

  • Particle Sizes粒子サイズ比較

    Measurement Units計測単位

    ミリメートル
    マイクロメートル
    ナノメートル

    様々な粒子のサイズ比較/PMについて。

  • Coth Facemasks布マスクの可能性

    Oshare Masksおしゃれマスク

    家庭用
    日常使用
    おしゃれ用

    布マスクのフィルター性能・有用性。

  • Q & A専門用語の解説

    Terms質問と回答

    質問
    疑問
    専門用語

    よくある質問や専門用語の解説。

Particle Sizes

粒子サイズ

マスク性能を計測する際に、フィルターの性能を確認します。フィルターの性能は、ろ過捕集率としてテストされますが、そのろ過捕集率を計る目安になるのが、ろ過捕集対象の微粒子のサイズです。その微粒子のサイズを微粒子径といい、どれくらいの大きさの粒子をろ過捕集できたかがマスク性能に大きく関わってきます。

  • Measurement UnitsThree Major Units for Measurement
  • 粒子のサイズ

    <粒子の単位>

    粒子のサイズ計測では、ミリメートル(mm)、マイクロメートル/ミクロン(μm)、ナノメートル(nm)の単位が使用される。

    • 1mm(ミリメートル)=1000μm(マイクロメートル)
    • 1μm(マイクロメートル/ミクロン)=1000nm(ナノメートル)
  • Particle Sizes (1)Comparsion of Particle Sizes
  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・サージカルマスクイメージ
  • Particle Sizes (2)Comparsion of Particle Sizes
  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・サージカルマスクイメージ
  • PM 2.5Particulate Matter 2.5μm
  • PM 2.5

    <PMについて>

    PM2.5のPM(Particulate Matter)とは粒子状物質のことを意味し、粒子汚染(Particle Pollution)とも言われている。その粒子状物質は固体や液体、埃、泥、煤、煙、水滴、金属、酸や無機化合物、有機化学物質や生物学的物質など、様々な大きさ、様々な形状、様々な性質、様々な組成、の物質を含む。この粒子上物質のサイズ(粒径)を表現する際にμm (マイクロメーター)またはnm(ナノメートル)の単位が利用されるが、この場合の粒径というのは実際の粒子の直径ではなく、空気動力学径※1と呼ばれる単位を意味する。

    <PM10について>

    PM(粒子状物質)の中で、特に粒径10μm以下の粒子状物質を粗粒子(Coarse Particles)といい、PM10※2と呼ばれている。粒径10μm以下の粗粒子は、鼻や喉から肺に入り、肺だけではなく心臓や他の深刻な健康被害をもたらすと言われている。花粉(スギ花粉:20μm)などの粒径10μmよりも大きい粒子は、肺には入らないため、健康被害を及ぼす粒子汚染としてはそれほど取り沙汰されないが、目や鼻や喉などに刺激は与え得る。

    <PM2.5について>

    PM(粒子状物質)の中で、特に粒径2.5μm以下の粒子状物質を微粒子(Fine Particles)、超微粒子/ナノ粒子(Ultrafine Particles/Nano Particles:0.1μm以下)といい、PM2.5と呼ばれている。この2.5μm以下の微粒子は粒子表面に様々な有害な成分が吸収・吸着されていること、呼吸器系の奥深くまで侵入し、付着するため、人体の健康への影響が大きいと考えられている。

    1997年7月に米国では粒子汚染の健康被害を予防するために環境基準が制定され、2006年10月にはWTO(世界保健機関)は微小粒子状物質の環境目標値に関するガイドラインを設定、日本でも2009年9月に PM2.5に関する「微小粒子状物質に係る環境基準」が告示されている。

    ※1 空気動力学径を含む粒子径については当ページ内「粒子の計測」以降を参照。
    ※2 PM10という表記は、粗粒子(10μm以下)、微粒子(2.5μm以下)、超微粒子(0.1μm以下)を包括した名称。

    参照元:
    ※CDC:"Particle Pollution"
    ※EPA:"Particle Pollution and Your Patients' Health"
    ※環境省:"微小粒子状物質健康影響評価検討会報告書"
    ※環境再生保全機構:"微小粒子状物質(PM2.5)の環境基準設定"

  • DropletsDroplets Transmission
  • 飛沫について

    <飛沫について>

    飛沫(droplet)の粒子サイズは>0.5μmと言及されることが多く、その重さによって拡散距離は1-2mぐらいで浮遊時間はそれほど長くはないとされている。飛沫とは、飛沫核と呼ばれるさらに小さな粒子の周りに水分や唾液が付着したもので、飛沫の中心をなす飛沫核の大きさは<0.5μmと考えられる。そのため飛沫核は飛沫に比べ、浮遊時間、拡散距離も飛沫より大きな数値になることが考えられる。実際、飛沫による感染は、飛沫感染、飛沫核による感染は空気感染として、感染経路としては異なるものと考えられている。つまり、人体から排出されるものは、飛沫だけではなく、飛沫核も含めて考えていくことが必要である。

    <飛沫とインフルエンザウイルス>

    飛沫に関していえば、その大きさや分布は、排気速度、排気圧、飛沫粘度など様々な状況が複雑に影響し合うことで、多様化する。例えば、会話や歌唱などの日常活動によって、咳、くしゃみなどの人体反応によって、健康体か何らかのウイルスに感染している状態なのかの健康状態によって飛沫サイズ、飛沫数や飛沫の拡散範囲が変わってくるのである。

    ある研究によると、くしゃみによって粒子径0.5-12μmの40,000もの数の飛沫が拡散すると報告されている。また他の研究では、38人のインフルエンザ陽性患者の咳によって採取された飛沫を調べたところ、32人(84%)の飛沫にインフルエンザのウイルス(RNA)が確認された。そのウイルスが確認された飛沫の中で、35%が4μm以上、23%が1-4μm、42%が1μm以下であった。

    インフルエンザの飛沫感染については、飛沫の粒子径0.5μmと考えるだけではなく、その粒子に含まれている飛沫核となり得るインフルエンザウイルス0.1μmの空気感染にも意識を向けなければならないだろう。

    参照元:
    ※CDC:"Measurements of influenza virus RNA in cough-generated aerosols."
    ※阪大学大学院医学系研究科・医学部:"感染経路別病原体"
    ※BMC:"Cough aerosol in healthy participants: fundamental knowledge to optimize droplet-spread infectious respiratory disease management"
    PNAS:"Infectious virus in exhaled breath of symptomatic seasonal influenza cases from a college community"

Cloth Facemasks

布マスク

布マスクは、使い捨てマスクと異なり、手入れをすることでTシャツなどのように継続的に使用できるエコアイテムです。布マスクに関する便利な情報や豆知識で、おしゃれ布マスクのファッション化を楽しんでいきましょう。

  • Filtering TestPore Size/Thread Pitch

    おしゃれ布マスク・ファッション化計画・サージカルマスクイメージ

  • 布素材のフィルター効率テスト

    <布素材の検証>

    コットンガーゼを含む布製のフェイスマスクの使用目的は、主に飛沫の拡散予防と言われている。しかし、飛沫対策としてだけではない、感染予防としての効果に対しては、情報が非常に少ない。そこで、様々な粒径の粒子に対して、いくつかの布素材のろ過捕集能力の検証を行ったレポート「布マスクで使用される素材のフィルター効率」を報告する。

    <試験粒子>
    • Group-1:0.01-0.3μm
    • Group-2:0.3-6μm
    <試験対象>
    • フィルター効率(FE):ろ過前濃度(X)とろ過後濃度(Y)の比較
    • ろ過効率計算式:FE(%)=(X-Y)/X×100
    • 呼気抵抗(ΔP):呼吸のしやすさ(Pa※1
    <試験様式>
    • 気流量:目安として運動していない時の呼吸状態(1.2CFM※2
    • 測定時間:1分
    • 気流漏れ:漏れ有(フィルター面積0.5-2%の穴有)
    <試験素材>
    • コットンキルト:二層120TPIコットン(中綿:綿90%、ポリエステル5%、他5%)
    • コットン(80TPI※3:綿100%(目が粗い)
    • コットン(600TPI):綿100%(目が細かい)
    • フランネル:綿65%、ポリエステル35%
    • シフォン:ポリエステル90%、スパンデックス10%
    • シルク:シルク100%

    ※1 Pa(pascal):圧力の単位。ニュートン毎平方メートルとも呼ばれる。
    ※2 CFM(cubic feet per minute):気流量の単位。1.2CFM≒0.1m/s≒~35 L/min
    ※3 TPI(threads per inch):一インチ当たりの糸数。数値が多いほど糸数が多く、より目の詰まった素材(ガーゼの目安:60-80TPI)。

    参照元:
    ※ASC:"Aerosol Filtration Efficiency of Common Fabrics Used in Respiratory Cloth Masks"
    ※ASC:"Supporting Information"

  • Particle SizesFine/Ultrafine Particles
  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・サージカルマスクイメージ
  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・サージカルマスクイメージ
  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・サージカルマスクイメージ
  • 粒子:0.01-0.3μm
    フィルター効率
    Group-1
    (%)

    (%)
    Group-2
    フィルター効率
    粒子:0.3-6μm

  • フィルター効率(FE: Filter Efficiency)

    Filtering Efficiency

    FE(%)=(X-Y)/X×100

    フィルター効率(ろ過捕集率)とは、粒子をどれだけ効率的に遮断できるかの割合。フィルターを通す前のエアロゾルの粒子濃度とフィルターをとしたエアロゾルの微粒子濃度を比較することで計算される。

  • N95レスピレーター
    呼気抵抗:2.2(Pa)

    85

    99.9

    (%)

  • サージカルマスク
    呼気抵抗:2.5(Pa)

    76

    99.6

    (%)

  • コットン(80TPI)
    呼気抵抗:2.2(Pa)

    9

    13

    (%)

  • コットン(600TPI)
    呼気抵抗:2.5(Pa)

    79

    98.4

    (%)

  • シフォン
    呼気抵抗:2.7(Pa)

    67

    73

    (%)

  • フランネル
    呼気抵抗:2.2(Pa)

    57

    44

    (%)

  • シルク
    呼気抵抗:2.5(Pa)

    54

    56

    (%)

  • 2層コットン(80TPI)
    呼気抵抗:2.5(Pa)

    38

    49

    (%)

  • 2層コットン(600TPI)
    呼気抵抗:2.5(Pa)

    82

    99.5

    (%)

  • 2層シフォン
    呼気抵抗:3(Pa)

    83

    90

    (%)

  • 2層シルク
    呼気抵抗:2.7(Pa)

    65

    65

    (%)

  • 4層シルク
    呼気抵抗:2.7(Pa)

    86

    88

    (%)

  • メカニカルフィルター
    0.3μm以上に有効

    メカニカルフィルターとは、繊維/素材構造の力学的作用による捕集能力を持つフィルター。ある程度の大きさ(0.3μm以上)の粒子に効果的な捕集能力を持つ。これは粒子自体の重さから生じる慣性衝突(Inertial impaction)、遮断/さえぎり(interception)、重力沈降(sedimentation)などの微粒子の特性を利用して能率的にろ過捕集するフィルターで、繊維の網目が細かく、空孔率が低い(空孔サイズが小さい)素材。コットン(600 TPI)などがこれに当たる。

  • 静電フィルター
    0.3μm以下に有効

    静電フィルターとは、静電引力の効果を備えた素材。この検証レポート内で指摘されていることではあるが、シルク、シフォン、フランネルなどは適度な静電気放電の特性を有しており、この特性により静電引力の効果が生じる。この効果によって、より小さい粒子のろ過捕集対しての有効性が観察されている。テスト結果からも4層シルクは特に粒径0.3μm以下の粒子を(0.3μm以上の粒子数量以上に)効果的に捕集している。

布素材
ハイブリッド
おしゃれ布マスク・ファッション化計画・不織布イメージ

  • コットンキルト
    呼気抵抗:2.7(Pa)

    96

    96.1

    (%)

  • コットン/シフォン
    呼気抵抗:3(Pa)

    97

    99.2

    (%)

  • コットン/シルク
    呼気抵抗:3(Pa)

    94

    98.5

    (%)

  • コットン/フランネル
    呼気抵抗:3(Pa)

    95

    96

    (%)

より小さい粒子を効率的に捕集する素材とより大きい粒子に向いている素材では、その素材の持つ機能性が異なる。その異なる機能性の相乗効果をテストしたものが重ね合わせたものがハイブリッドのテストである。コットンキルト(中綿入り)、コットン/シフォン、コットン/シルク、コットン/フランネルどれをとっても、試験粒子径全体に対して高い捕集効果が見て取れる。

  • 粒子:0.01-0.3μm
    フィルター効率
    Group-1
    (%)

    (%)
    Group-2
    フィルター効率
    粒子:0.3-6μm

  • 気流漏れ(密着度)

    Gap Test

    Area 0.05-2%

    マスクのフィット性(密着度)は、フィルター効率に大きな影響を及ぼす。完全なフィルターと0.05-2%の穴を開けた素材でフィルター効率の違いを計測する。

  • N95
    気流漏れ:無

    85

    99.9

    (%)

  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・不織布イメージ
  • N95
    気流漏れ:有

    34

    12

    (%)

  • サージカルマスク
    気流漏れ:無

    76

    99.6

    (%)

  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・不織布イメージ
  • サージカルマスク
    気流漏れ:有

    50

    44

    (%)

  • コットン/シルク
    気流漏れ:無

    94

    98.5

    (%)

  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・不織布イメージ
  • コットン/シルク
    気流漏れ:有

    37

    32

    (%)

マスクのフィット性(密着度)が損なわれている場合、例えばフィルター面積の1%の穴が開いている場合では60%以上のフィルター効率低下が確認されている。また穴の大きさが0.5から2%へ拡大していくにつれて、フィルター効率が下がる傾向があることも確認されている。マスクのフィルター性能と同様に、マスクのフィット性にも注意を払う必要があることがわかる。

  • おしゃれ布マスク・ファッション化計画・不織布イメージ
  • +αの提案

    Disposable

    Inner Filter

    布マスクのフィルター性能を高めるための取替え式インナーフィルター装着のススメ。布マスクのインナーに使い捨て高性能フィルターを装着することで、フィルター効率を高めるとともに、フィルター性能の保持が可能。捕集された粒子の集積のためにフィルター性能は低下していくが、取替え式フィルターを装着することで、衛生面でも、機能面でもマスクの効果が期待できる。

  • 粒子径0.3μm以上の粒子捕集効果
    メカニカルフィルター

    繊維/素材構造の力学的作用による捕集能力を持つフィルター。粒子自体の重さから生じる「慣性衝突(Inertial impaction)※1」「遮断/さえぎり(interception)※2」「重力沈降(sedimentation)※3」などの性質を利用して能率的にろ過捕集できる繊維がこれにあたる。粒子自体にある程度の重さがないとこの粒子特性が表れない。単層繊維濾過理論およびFDAでは0.3μm以上の粗粒子(Coarse Particles)に効果的としている。

    ※1 慣性衝突(Inertial impaction):運動しているエアロゾルは慣性を持っているため、流れの急速な方向変化についていけず、フィルター繊維に衝突してしまう。
    ※2 遮断/さえぎり(interception):フィルター繊維によって方向を変えられた気流に乗って流れる粒子がより細かなフィルター繊維の空孔(粒子半径以内)により遮断され捕集される。
    ※3 重力沈降(sedimentation):大きな粒子径の(重い)粒子は、自らの重力の影響を受け、気流から外れフィルター繊維上に沈降し捕集される。

    参照元:
    ※ J Occup Environ Hyg.:"WHAT DOES RESPIRATOR CERTIFICATION TELL US ABOUT FILTRATION OF ULTRAFINE PARTICLES?"
    ※ J Occup Environ Hyg.:"Filtration Performance of NIOSH-Approved N95 and P100 Filtering Facepiece Respirators Against 4 to 30 Nanometer-Size Nanoparticles"
    ※ 日本粉体工業技術協会:"粉体技術者のための粉体入門講座"

  • 粒子径0.3μm以下の微粒子捕集効果
    静電フィルター

    帯電加工技術により、静電気力が付与された素材を用いた静電気的な捕集作用のあるフィルター。フィルター繊維を電気的に+/-に帯電させ、静電気の引力で粒子を引き寄せ捕集する。このフィルターは、帯電した繊維の静電気力により粒子を捕集させるため、繊維の物理的な捕集作用に加え、静電気力による捕集能力が向上されている。そのため、通気性を悪化(繊維の直径を太くしたり、繊維の網目を細かくしたりする物理的操作)させること無く捕集率を高めることができる。専門的には、差圧を上昇させずに空気が流れるため、捕集効率を維持したまま通気性が維持されるフィルター。粒子径0.3μm以下の微粒子(Fine Particles)を効果的に捕集する。

    ※呼気とは、フィルターに空気が通過するとき、空気の流れが妨げられることで生じる抵抗。この抵抗によってフィルタ通過前(上流)の圧力とフィルタ通過後(下流)の圧力に差が生じる。その差を差圧といわれ、呼気抵抗を示す指標とされる。差圧が低いと通気性が良く、高いと通気性は悪くある。

    参照元:
    ※ J Occup Environ Hyg.:"WHAT DOES RESPIRATOR CERTIFICATION TELL US ABOUT FILTRATION OF ULTRAFINE PARTICLES?"
    ※ J Occup Environ Hyg.:"Filtration Performance of NIOSH-Approved N95 and P100 Filtering Facepiece Respirators Against 4 to 30 Nanometer-Size Nanoparticles"
    ※ 日本粉体工業技術協会:"粉体技術者のための粉体入門講座"

  • 臭い成分などのナノ粒子吸着効果
    活性炭フィルター

    活性炭とは、石炭や、ヤシ殻などの炭素物質を原料とし、人工的に加工された微細孔を持つ炭素。表面張力によって活性炭に施された微細孔の中(細孔の表面)に、粒子が引き付けられ固定されることを吸着(adsorption)といい、気体や液体に含まれる不純物を細孔に吸着させ除去することができる。この吸着性を活性化(強化)した炭が活性炭で、この活性炭を利用して作られたフィルターが活性炭フィルターである。

    活性炭の加工プロセスに応じて細孔サイズや細孔数が調整できるため、捕集対象の粒子サイズに応じて柔軟に用途が調整できる。また、その反面、捕集粒子と細孔サイズの適合性が求められるため、粒子サイズと細孔サイズが合わない場合は捕集は難しくなる。主に活性炭フィルターは、臭い成分や自然のまたは人口の有機化合物、有害ガス成分などの分子成分であるナノ粒子(Nano/Ultrafine Particles)の捕集に適応されることが多く、大きな粒子には向かない。空気洗浄フィルターやレスピレーターマスクのフィルターとして活用されている。

    ※細孔(さいこう)とは微細な空孔(void-hole:空の穴)つまり微細な穴のこと。

    参照元:
    ※ Wikipedia:"Activated carbon"
    ※ Wikipedia:"Air purifier"
    ※ Wikipedia:"Adsorption"

- Points -
マスク性能判断基準
  • 布素材のフィルター性能

    <ポイント>

    各素材によりフィルター性能が異なるが一般的には、布マスクには目の細かいコットンが、粒子対象を選ばず高いフィルター性能が確認できており、最も推奨できる素材である。

  • 生地フュージョン

    <ポイント>

    メカニカルフィルターの属性を有する素材と静電フィルターの特性を持つ素材を融合(重ね合わす)ことで、フィルター性能が向上される。

  • 布マスクのフィット性

    <ポイント>

    マスクの気流漏れがフィルター効果を著しく下げるため、布製のマスクもできるだけ顔の形にフィットされるマスク形状の選定する必要がある。呼気漏れが起こりやすい箇所(顔との密着性が弱い箇所)は鼻と頬の隙間部分のため、ノーズワイヤーにてフィット性を高めることが推奨される。

  • 取替え式インナーフィルター

    <ポイント>

    高性能インナーフィルターを装着することで、マスク全体としてより高いフィルター性能が確保されることが予想される。インナーフィルター用のポケット付きマスクが利便性が高い。

Q & A

用語の解説

マスクの名称や認証基準、マスクの性能について様々な言葉が専門用語が使用されております。またマスクの機能性を検証するための様々なテストが行われております。マスクをよりよく理解するために、専門用語を解説しております。またマスク性能のテストの結果についてのOMFI独自の疑問や解釈を説明しています。