マスクで感染リスクを最小限に

コロナ感染リスクを経路別に数値化

近畿大学環境医学・行動科学教室准教授の東賢一氏らの研究チームは、医療現場における新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)への感染リスクを「空気感染」「飛沫感染」「接触感染」の経路別に推算するモデルを構築。患者と医療従事者が近接する状況下で、SARS-CoV-2感染リスクへの寄与率の数値化に成功した。その結果、主な感染経路は飛沫感染だが、接触感染や空気感染の可能性もあることが明らかとなった(Environ Int2020; 147: 106338)。

サージカルマスクやフェースシールドなど感染対策の効果も算出

東氏らは、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)入院患者のケアに当たる医療従事者の感染リスクについて、経路別に評価するモデルを構築。シミュレーションにより感染リスクを算出した。

想定した感染経路、患者と近接時(0.6m間隔)

  • @患者の呼吸による飛沫核を直接吸入する空気感染
  • A患者の咳による飛沫核を直接吸入する空気感染
  • B患者の飛沫を直接吸入する飛沫感染
  • C患者の飛沫が顔の粘膜に直接付着する飛沫感染
  • D患者の飛沫が付近にある物体の表面に付着し、手指を介して顔の粘膜にウイルスが付着する接触感染
  • E手指に直接患者の飛沫が付着し、手指を介して顔の粘膜にウイルスが付着する接触感染

医療従事者が1日にCOVID-19患者1人と中程度の接触(1分間の接触を20回)をした場合と、長時間の接触(10分間の接触を6回、そのうち会話を30分間)をした場合の感染リスクについて、手洗いの頻度別に試算した。

また、医療従事者がサージカルマスクを着用、フェースシールドを着用、両方を着用した場合および、患者がサージカルマスクを着用、サージカルマスクを着用し、換気回数を1時間当たり2回から6回に増やした場合の感染リスクについてもシミュレーションを行った。

感染リスクの6〜8割が飛沫感染

全体の経路の感染リスクに対する各経路の寄与率を求めたところ、Cの飛沫感染が寄与率60〜86%と最も高かった。次いでDの接触感染の順で9〜32%だった。なお、接触時間が長く手洗いの頻度が少ない場合は、中程度の接触時間で手洗いの頻度が多い場合に比べて接触感染の寄与率が高くなった。

さらに、患者の唾液中のウイルス濃度が高くなると、空気感染リスクの寄与率は上昇。まれなケースとして、患者の唾液中のウイルスが極めて高濃度で下気道における感染リスクを高く見積もった場合、@とAの飛沫核による空気感染リスクの寄与率は5〜27%まで上昇した(図)。


SARS-CoV-2感染リスクに対する経路別寄与率

(近畿大学プレスリリース)

また、感染リスクは医療従事者がサージカルマスクを着用した場合は63〜64%、フェースシールドを着用した場合は97〜98%、両方を着用した場合は99.9%以上いずれも低減できることが判明した。

一方、感染リスクは患者がサージカルマスクを着用した場合は99.99%以上低減し、サージカルマスクを着用した上で換気回数を毎時2回から6回に増やした場合は、さらにその半分以下になることも試算された。

研究チームは「以上から、SARS-CoV-2感染予防においては、医療現場では医療従事者がサージカルマスクやフェースシールドを着用することの有用性および患者がサージカルマスクを着用し、換気を適正に保つことの重要性が示された」と結論。今回の研究成果について「接客を伴う飲食や介護現場など、人と人とが近接する場面での感染対策に応用されることを期待している」と付言している。

長距離のエアロゾル感染

新型コロナウイルスは主に近距離でのエアロゾル感染と接触感染ですが、長距離のエアロゾル感染もあります。

実際に生きているウイルスを放出させてどれくらいマスクが感染を防御するかをみた研究があります。

それによると、新型コロナウイルスに感染した人がマスクをしていないと、周りの人がマスクをしていても、普通のふせんしのサージカルマスクでは、感染者が普通に呼吸している時にはきだされた生きているウイルスの53%も吸い込んでしまいます。

その点感染者がマスクをしていると、無のマスクでさえ、86%の生きているウイルスが阻止されます。

感染者と接触する人もどちらも、みんながマスクをすることが大切です。

しかしながら、マスクには限界があるので、マスクをしているから感染しないと安心せずにやはり、3密を避けることが大事だと思います。

マスクの着用について

福井県では、徹底した積極的疫学調査を行い、濃厚接触者に加えて、接触可能性がある人にも幅広くPCR検査を実施。

その結果、2021年4月のCOVID-19陽性者のうち84.6%が「マスクなし」で感染していた。

「マスクなし」感染の内訳は、「飲食あり」が67.8%で、マスクを外し、飲食をする場面の感染リスクが高いことが改めて明らかになった。

一定の場面で「マスク着用あり」の場合は、「マスク着用なし」と比較して陽性率が減少するエビデンスが得られている(資料は、厚労省のホームページ)。

会食時を含め会話の際にマスクの着用を徹底することは重要。

引き続き、職場や学校を含め、日常生活の様々な場面で、マスクの正しい着用等基本的な感染予防対策を行うこと。

広島のデータは、2020年2月から5月にかけて県内で実施された積極的疫学調査J-SPEEDデータ(n=1434)に基づく。さまざまな場面でマスクの有無で感染リスク低減効果がみられた。

ウレタンマスクはNG?広まる“不織布”推奨の動き

新型コロナ“第3波”による感染拡大が続くなか、改めて注目されているのが「マスクの素材」です。

各地の病院では、不織布マスクの着用が推奨されています。先日、行われた東京・杉並区の成人式では、会場内での不織布マスクの着用が求められていました。

一般的にマスクといえば、不織布マスクに、ウレタン素材のマスク、さらに布製マスクがあります。

マスク素材別の粒子除去性能の比較グラフと性のうちは以下の通りです。ウレタンマスクの素材である「ポリウレタン」は5μm(マイクロメートル)以下の粒子だと、除去率は1%以下。ほぼ効果がないことがわかります。


下記のグラフでは、N95マスクが一番飛沫を減少させ、次にサージカルマスクが効果高いことがわかります。

去年、公表されたスーパーコンピューター「富岳」によるシミュレーションの映像では、不織布のマスクはせきをしてもほとんど飛沫(ひまつ)が飛ばないのに対し、布やウレタンのマスクは細かい飛沫が前方に多く飛散しているのが分かります。

このシミュレーションでは、不織布マスクは吐き出した飛沫を80%カットするのに対し、ウレタンマスクは50%ほどのカットにとどまりました。

飛沫に対するマスクやシールドの効果

専門家は「場面に応じたマスク選びが必要」

広がる不織布マスクの着用を求める声について、専門家は、あくまで場面に応じたマスク選びが必要だと指摘します。

聖路加国際大学の大西一成准教授は、「あまり人のいない公園で、一人でジョギングするような場合、ウレタンマスクを着けてジョギングをすることは考えられるが、一方で人がいる時に、飛沫を飛ばす可能性があるマスクを着けていると、他の人が見た場合、不快な思いをされるというのはあり得る話だと思う。マスクの種類とマスクの機能を知ったうえで使い分けるということ。お互いがそれをできないと、マスクを使った感染対策にならない」と話していました。

二重マスクを勧める理由

コロナ対策、二重マスクの効果はタイトに正しく着けた不織布マスク1枚と同等と理研が発表している。

だが、市販の不織布のサージカルマスクをタイトフィットでつける必要がある。不織布マスクのタイトフィットなんて普通の人が毎日、日常生活を送るうえでなんて無理!

その点、米国疾病予防管理センター(CDC)の二重マスクを勧める話は私たちも日常的に実践できそうです。

CDCが2021年2月10日に発表したところによると、不織布マスクのルーズフィット状態からウレタンマスクで二重にして1枚目をフィットさせると飛沫捕集効果は89%となり二重にすることで20%の性能向上が得られたと発表しています。

参考文献@

コロナ対策、二重マスクの効果は正しく着けた不織布マスク1枚と同等/理研

新型コロナウイルス対策に加え、この時期は花粉症に悩まされる人も多い中、われわれの暮らしの必需品となったマスクの使い方には、人によってさまざまな工夫が見られる。

理化学研究所などの研究チームが3月4日、マスクによる感染予防について、スーパーコンピューター「富岳」を使った行った検証結果を公表した。

それによると、いわゆる「二重マスク」は、ある程度の性能向上が期待できるものの、その効果は不織布マスク1枚を正しく装着した場合と大きく変わらないことがわかった。

研究チームは、4種のマスク(布、不織布、ウレタン、N95)について、それぞれの装着方法と組み合わせ(二重マスク)による飛沫予防効果を「富岳」で計算した。

このうち不織布マスクについて、鼻の金具(ノーズフィッター)を鼻の形に沿って変形させ、目元はおおむねマスクと接触している状態(タイトフィット)での飛沫捕集効果が85%だったのに対し、ノーズフィッターの折り曲げが緩く隙間がある状態(フィット)では、同効果は81%、ノーズフィッターを折り曲げずにそのまま装着した状態(ルーズフィット)では、同効果が69%まで低下した。

次に、不織布マスクのルーズフィット状態からウレタンマスクで二重にして1枚目をフィットさせると、飛沫捕集効果は89%となり、二重にすることで20%の性能向上が得られた。

ただし、1枚目からフィットさせていた状態と比較すると、8%の性能向上にとどまり、タイトフィット状態と比べると、わずか4%程度の性能向上という計算になる。

本研究チームリーダーの坪倉 誠氏(神戸大学教授)は、「マスクを二重にしても性能が単純に足し算になるわけではない。フィルタ性能が向上する分、顔やマスク間の隙間から漏れが発生する。

結果的に、性能の良いマスクを1枚、タイトに装着することとあまり性能は変わらない」と述べている。

参考文献A

新型コロナ予防、マスク二重着用の有効性は?/CDC

不織布マスク(サージカルマスク)の上から布マスクを着用することで密着度が高まり、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)感染の予防により効果的である可能性が実験で示された。

米国疾病予防管理センター(CDC)が2021年2月10日に発表した。

不織布マスクや布マスクはN95マスクと比較すると密着性が低く、マスクの端、とくに左右両端から空気が漏れる可能性がある。

そこでCDCではシミュレーション実験により、不織布マスクの効果を改善するための2つの方法を評価した。

1つは上から布マスクを重ねることで、もう1つはひもに結び目、タックを作る(余分な素材を顔の近くに折込んで平らにする)ことによる密着度の向上である。

咳をした場合の状況をシミュレーションし、発生者と曝露者の各組合せが評価された。

シミュレーションには、エラストマー製ヘッドフォーム(発生者と曝露者)が使用され、発生者側のマウスピースから発生されたエアロゾル(<10μm [SARS-CoV-2の感染に最も重要であると考えられるサイズ])に対する効果が評価された。

各手法について、15分間×3回の実験が行われた。

結び目等のない不織布マスクだけを着用した場合、シミュレートされた咳からの粒子の42.0%を遮断し(標準偏差[SD]:6.70)、布製マスクだけでは44.3%を遮断した(SD:14.0)のに対し、不織布マスクの上に布製マスクを重ねた場合(二重マスク)は92.5%を遮断した(SD:1.9)。

また、発生者が二重マスクをした場合、不織布マスクに結び目等を作り密着度を高めた場合に、マスクをしていない曝露者の累積曝露量は両者がマスクをしていない場合と比較してそれぞれ82.2%(SD:0.16)および62.9%(SD:0.08)削減された。

逆に発生者がマスクをしておらず、曝露者が二重マスクをした場合、不織布マスクに結び目等を作り密着度を高めた場合には、曝露者の累積曝露量はそれぞれ83.0%(SD:0.15)および64.5%(SD:0.03)削減された。

発生者と曝露者の両者が、二重マスクをした場合、不織布マスクに結び目等を作りマスクの密着度を高めた場合には、曝露者の累積曝露量はそれぞれ96.4%(SD:0.02)および95.9%(SD:0.02)削減された。

CDCでは今回の結果について、実験室レベルの検討であること等の限界に触れたうえで、マスク自体の性能にかかわらず、その密着性を高めることで効率が上昇する可能性があるとしている。

布の上に布、不織布マスクの上に不織布マスク、または布の上に不織布マスクなど、マスクの他の組み合わせについては検討されていないことについても指摘している。

また、小さな子どもや髭のある男性などには一般化できない可能性もあり、一部の着用者では呼吸を妨げたり、周辺視野を妨害したりする可能性があるため、注意が必要であるとしている。

参考動画

マスク等の効果について



スーパーコンピュータ「富岳」記者勉強会 室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とその対策(1)



スーパーコンピュータ「富岳」記者勉強会 室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とその対策(2)



スーパーコンピュータ「富岳」記者勉強会 室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とその対策(3)



「富岳」で4人席の飛沫を検証 理化学研



新型コロナウイルス感染症対策「飛沫感染防止」編(30秒ver.)



ダブルマスクはシングルよりも本当に優れていますか?

CNBCのコンテッサ・ブルワーは、パンデミック中に着用しているマスクを倍増または3倍にする有効性について報告しています。

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