飛沫やエアロゾルの飛散の様子を可視化し有効な感染対策を提案　～「富岳」による新型コロナウイルス対策その1

最初に行ったことは、マスクによる飛散防止効果とフェースシールドによる感染防止効果の評価です。通常、マスクを着用していない場合に咳をすると、飛沫・エアロゾルは秒速10メートルで空気中に飛び散ります。

それに対し、不織布マスク、綿製手作りマスク、ポリエステル製手作りマスクという素材の異なる3種類のマスクについて、飛沫・エアロゾルの飛散の仕方をシミュレーションし、マスクによる飛散抑制効果を評価しました。

図1が、シミュレーション結果です。まず、素材の種類に限らず、マスクにより多く飛散が抑制されている一方で、マスクの隙間やマスクを透過して漏れ出た飛沫・エアロゾルがあることがわかりました。

次に、それぞれマスクの種類による違いを評価し、不織布マスクが約8割、手作りマスクが約7割の飛散を抑制できていることが明らかとなりました。特に不織布マスクはフィルター性能が高く、マスクを透過した粒径50ミクロン（1ミクロンは1000分の1ミリ）以上の飛沫はほとんどありませんでした。これは、空気中で飛沫によって発生するエアロゾルの抑制効果も意味しています。

一方で、不織布マスクはフィルター性能が高い分、手作りマスクに比べて隙間から漏れる量が多く、性能を高めるためには、マスクを密着させることが有効であることが確認されました。

また、手作りマスクに関しては、綿製よりもポリエステル製の方がフィルター性能が高いこと、一方で、綿製の方がマスクを透過する飛沫の量が多い分、隙間から漏れる量が少ないことがわかりました。

以上の結果から、素材の種類にかかわらず、マスクは7割以上の飛沫・エアロゾルの飛散を抑制しており、改めて、感染予防に非常に有効であることが確認されました。また、綿製のマスクは、他の2種類に比べてフィルター性能が若干落ちるものの、その分、呼吸がしやすいことから、夏場や運動中は綿製のマスクを着用するなど、時と場合に応じて使い分けるとよいことがわかりました。

一方、フェースシールドに関しては、シミュレーション結果から、粒径50ミクロン以上の飛沫はフェースシールドに付着するため飛散を抑制できる一方、粒径が5～10ミクロンの飛沫に関してはほとんどが横から漏れてしまうため、小さな飛沫の防止効果は低いことが確認されました。そのため、小さな飛沫に対する感染対策としては、換気などを併用する必要があることが明らかとなりました。

加えて、咳などを通じて飛沫・エアロゾルを顔に浴びた場合についても、シミュレーションしました。その結果、50ミクロン以上の飛沫は、鼻腔や口腔に付着して留まる一方、20ミクロン以下の微小な飛沫・エアロゾルは、鼻腔や口腔には付着せず、そのまま、咽頭、気管を通って体内に侵入するという結果を得ました。このことからも、マスクの着用に加え、エアロゾル対策としての換気の重要性が再確認されました。