SARS-CoV-2の拡散を遅らせるために使用される布マスク材料によるナノスケールエアロゾルのろ過効率

Filtration Efficiencies of Nanoscale Aerosol by Cloth Mask Materials Used to Slow the Spread of SARS-CoV-2.

• Christopher D Zangmeister
• James G Radney
• Edward P Vicenzi
• Jamie L Weaver

抄録

SARS-CoV-2ウイルスからの保護を目的とした布マスク（直径100±10nm）に使用される32種類の布素材（綿14種類、羊毛1種類、合成繊維9種類、合成繊維混紡4種類、合成繊維と綿の混紡4種類）について、ろ過効率（Δ）、差圧（Δ）、品質係数（Δ）、および構造パラメータを測定した。サージカルマスクとN95呼吸器を含む7つのポリプロピレンベースの繊維フィルター材料も測定した。追加の測定は、布マスクの構造方法を模倣するために、天然、合成、または天然と合成の混合物の多層および混合材料の両方のサンプルで実施されました。材料はマイクロイメージングされ、粒子移動度の直径が50～825 nmの間で選択されたサイズのNaClエアロゾルに対してテストされました。最高性能の上位5つのサンプルのうち3つは、高～中程度の糸数の綿100％で織られたものであり、残りの2つは中程度の糸数の合成繊維で織られたものであった。最近発表された研究とは対照的に、混合材料を利用したサンプルは、成分のために個々の製品と比較したときに測定値に有意な差を示さなかった。およびΔは、軽量フランネルの布層の数に応じて単調に増加し、多層布マスクは、通気性（すなわちΔ）によって決定される最大値でナノメートルサイズのエアロゾルからの保護を提供する可能性があることを示唆しています。

Filtration efficiency (), differential pressure (Δ), quality factor (), and construction parameters were measured for 32 cloth materials (14 cotton, 1 wool, 9 synthetic, 4 synthetic blends, and 4 synthetic/cotton blends) used in cloth masks intended for protection from the SARS-CoV-2 virus (diameter 100 ± 10 nm). Seven polypropylene-based fiber filter materials were also measured including surgical masks and N95 respirators. Additional measurements were performed on both multilayered and mixed-material samples of natural, synthetic, or natural-synthetic blends to mimic cloth mask construction methods. Materials were microimaged and tested against size selected NaCl aerosol with particle mobility diameters between 50 and 825 nm. Three of the top five best performing samples were woven 100% cotton with high to moderate yarn counts, and the other two were woven synthetics of moderate yarn counts. In contrast to recently published studies, samples utilizing mixed materials did not exhibit a significant difference in the measured when compared to the product of the individual for the components. The and Δ increased monotonically with the number of cloth layers for a lightweight flannel, suggesting that multilayered cloth masks may offer increased protection from nanometer-sized aerosol with a maximum dictated by breathability (i.e., Δ).