Feature特集

粒子状物質の曝露防止のための呼吸用保護具

産業医科大学 産業生態科学研究所 労働衛生工学 教授

明星 敏彦

はじめに感染もしばしば報告される。

建築物の衛生管理の作業，例えば貯水槽などの清掃

粒子状物質を見る場合，もっとも重要な因子は粒子のでは高圧洗浄が一般的であるため飛散した汚れを含ん大きさ，粒子径である。球形でないものも多いが，スギだ水滴を吸引し，レジオネラ症に罹患するおそれもあ

花粉は 20 µm 程度，黄砂はピーク粒径で 3 〜 5 µm，細り，保護具の着用が必要となる。一般の清掃作業や空菌では 0.5 〜 10 µm，ウイルスでは 0.02 〜 0.25 µm と調用ダクトの清掃においても飛散した埃の吸引防止の幅広い 1)。PM2.5 粒子は燃焼生成物由来の粒子で実質ためマスクを着用して作業することが多い。作業者の的にサブミクロン粒子である。レジオネラ属菌は 2 〜

健康確保を目的として労働安全衛生規則では第 593 条

5µm の桿菌で鞭毛を持っている。細菌，ウイルスまたに有害物質が発散する場所での業務や病原体による汚カビ胞子や花粉で粒子径はそれぞれ異なるが，生物粒染のおそれの著しい業務などでは呼吸用保護具の備え子は種によって大きさが揃っていることが，一般の粒などが規定されている。規則では「適切な保護具」と子状物質と比べた特徴で，これは呼吸用保護具のろ過あるが，実際に選択・使用している保護具が適切かど捕集性能の選択に応用できる。

うかは振り返ってみる必要がある。本稿では，固体や液体の浮遊する粒子状物質に対応する呼吸用保護具にマスクの規格ついての選択・使用での判断として考える項目，対象マスクとして読者が思い浮かべるものも何種類かあ

粒子の特性，対する保護具のフィルタの性能，着用時るので，本稿では図 1 の左のような不織布を加工したの呼吸保護の有効性について紹介する。

四角い折り目のあるものをマスクとし，ほかのマスクはそれぞれの名称で示す。業界団体である全国衛生材

粒子状物質の種類とその特徴

料工業連合会のマスクの表示・広告自主基準では「天建築物の衛生管理で関係すると思われる粒子状物質
は，冬から春にかけてのインフルエンザウイルス，花粉，黄砂と浮遊粒子状物質（PM2.5）があげられる。著者は，福岡県北九州市で生活しており，PM2.5 など大陸の大気汚染の影響を以前暮らした関東より感じる。
黄砂の出現も多く，これがバックグラウンドのエアロゾルとなって，作業環境中の粉じん（浮遊粒子状物質）を測定評価することが困難な日もある。また春先は花粉症の季節で，最近は花粉もスギ，ヒノキなど樹種を特定しての予測に至っている。風邪やインフルエンザ，最近の風疹などウイルス感染による病気も空気を通して感染するといわれている。室内環境の視点からは，レジオネラ症のようにミストエアロゾルによる呼吸器Environment and Building Services No.165

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図１

マスクと防じんマスク

粒子状物質の曝露防止のための呼吸用保護具

然繊維・化学繊維の織編物または不織布等を主な本体

クの規格 4) とその相互関係を図式化して示した。N95

材料として，口と鼻を覆う形状で，花粉，ホコリなどマスクは世界的に広く知られ，日本でも医療現場ではの粒子が体内に侵入するのを抑制，また風邪などの咳N95 マスクが信頼され，東南アジアなど国によってはやクシャミの飛沫が体内外に侵入，飛散するのを抑制

カップ型のマスクの一般名称として十分な捕集性能がすることを目的に使用される，医薬品医療機器等法にないものも N95 と呼ばれている。N95 マスクを初め該当しない衛生用品を言う。
」と定義している。エアて着用された方はマスクに比べてとても息苦しいとい

ロゾルの捕集性能について特に規定はないが，表示すう感想をもつ。

る場合は，試験機関や試験方法を明示することとあ

防じんマスクは，日米とも捕集効率試験において，る。このマスクは，医療現場などで使用されているも個数基準平均径が 0.1µm 程度の塩化ナトリウム粒子の（サージカルマスク）が広く社会で使用されるようを試験エアロゾルとして捕集効率を測定し，粉じん負になった。

荷量が累積 100mg（米国では 200mg）になるまで捕産業用の呼吸用保護具として，粉じん作業をする労集効率が規定の効率を割らないことを条件としてい働者をじん肺から守るための防じんマスクがある。防る。RS2 と DS2 および N95 はそれぞれの認証機関で，じんマスクには取り換え式と使い捨て式があり，同じ捕集効率 95% 以上（区分２）を保つことを確認してく図 1 の右に使い捨て式防じんマスクの例を示す。こいる。細かい議論になってしまうが，N95 は捕集効率

れは厚生労働大臣から指定されている登録機関（産業が優先であり，一方，DS2 は通気抵抗の上限設定が厳安全技術協会）がろ過捕集効率などの性能を試験し，しい。捕集効率を高くすると通気抵抗も高くなるので，合格標章のあるものを指す。溶接作業など労働安全衛

この N95 と DS2 の両方の規格に合致している製品も生法に指定された作業では，この検定合格した防じんあるが，両方を満たすことはフィルタの設計上は難しマスクを使用することが義務付けられている。

い点がある。日本の防じんマスクでは性能区分として，医療現場では，ほかに N95 マスクといわれるマス

RS1 と DS1 の捕集効率 80 % 以上（区分１），RS3 とクが，結核患者など感染制御の必要な場所で用いられDS3 の捕集効率 99.9 % 以上（区分３）がある。塩化ている。新型インフルエンザの流行した 2009 年春や，ナトリウム粒子のほか，フタル酸ジオクチル粒子（オPM2.5 粒子でもマスクで捕集性能に不安であれば N95

イルミストの代替）を用いる性能試験と区分もある（図マスクの使用というコメントがあった。実は N95 マ2 参照）。

スクは米国の国立労働安全衛生研究所（US NIOSH）マスクに対して同様の方法で捕集効率測定を行ったが認証している防じんマスクの性能区分で，日本の防結果が，新型インフルエンザの流行した 2009 年に国じんマスクの取り換え式の区分 RS2 と使い捨て式の区民生活センターの商品テストの報告

分 DS2 に対応する。図 2 の左に日本の防じんマスク（http://www.kokusen.go.jp/test/data/s_test/2)

3)の規格 ，中に米国の規格 ，右に欧州の防じんマス

図2n-20091118_1.html）

日本 2)、米国 3)、欧州 4) における防じんマスクの規格とその区分
太枠は N95 と相当する区分−7−

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図３

マスクと防じんマスクの内部構造として示されている。結果として，N95 相当のろ過捕スクを切断してみると４層の不織布からなっている。

集性能のあるマスク，N95 と誤解するような表記ながその中間の２層は厚みは異なるがマスクの中間の不織布ら下回る性能の商品もあった。また１枚あたり 100 円と似ている。この部分を顕微鏡で撮影したものが図 4 で，を切るマスクは捕集効率が価格とともに低くなる傾向

エアロゾル粒子を主に静電気力で捕集するエアフィルがあるが，それ以上の値段の製品では性能は変わらなタの役割を果たす。

かったことが興味深い。

静電気力により粒子を捕集する静電フィルタについ医療用のマスクのための生物粒子に対する捕集性能ては木村 6) がまとめている。静電フィルタには異種の試験として米国では黄色ブドウ球菌のミスト（粒子径物質（繊維と粒子，または繊維と繊維）を混合・機械3µm ほど）を用いた捕集効率試験の規格や同じく生物的に帯電させるタイプとポリエステルやポリプロピレ粒子代替のポリスチレンラテックス（PSL）標準粒子（粒ンの繊維にエレクトレットと呼ばれる半永久電気分極5)が示されている。

を与えるタイプがある。代表的な静電フィルタとして国内でも同等の試験を行う試験機関があり，マスク包メルトブロー式不織布エレクトレットフィルタがあげ

装にこの細菌ろ過効率（BFE）性能を表示している場られる。これはポリマーを溶融紡糸するときにノズル合がある。に高電圧を印加し帯電処理する方法で，電荷を帯びた子径 0.1 〜 5µm）を使った試験規格

溶融繊維が徐冷されエレクトレット状態となる。メル
マスクの構造トブロー式不織布エレクトレットフィルタは，大量生マスクを鋏で切断するとその構造がわかる。図 1 の産が可能で廉価であるためマスクや使い捨て式防じんマスクは図 3 のように３層の不織布からなり，すべてマスクに広く使用されている。マスクメーカーはこの異なる素材でできている。同様に使い捨て式防じんマフィルタの原反を購入し，マスクに加工している。
エアフィルタは粒子を篩の目のように遮って捕集していると広く誤解されているが，図 3 でもわかるようにエアフィルタの内部はかなり疎（空間が 90 % 以上）
でエアロゾル粒子は一本のフィルタ繊維の表面に静電気力などで捕集される。捕集されなかった粒子は次の繊維で同様のことを繰り返すので，フィルタの厚み（含まれる繊維の本数）が最終的にろ過捕集効率を決める。
図 3 に示すマスクと使い捨て式防じんマスクではフィルタの素材は似ているが厚みが大きく異なっていた。
マスクの粒子捕集性能

図４

フィルタの捕集性能測定装置を試験するための標準

マスクのろ過材の顕微鏡写真

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繊維層フィルタ（ろ紙状）について，粒径別の通過率−8−粒子状物質の曝露防止のための呼吸用保護具

図５

標準繊維層フィルタ（HE1021）の粒子径別通過率

図６２銘柄のマスク（サージカルマスク）の粒子径別通過率

マスクと顔との間の漏れ率（= 100 －捕集効率 %）を著者が測定した結果を図 52に示す。フィルタの表面積は 100cm で吸引空気量は以上からマスクと使い捨て式防じんマスクの違いは図に示すように少し異なるが，二酸化チタンナノ粒子静電フィルタの厚みだけと思われるかもしれないが，のエアロゾルと粒子径の揃った PSL 粒子を用いて測定マスクと使い捨て式防じんマスクの違いは形状から２した結果で，ナノサイズからミクロンサイズまでの通点挙げられる。ひとつは，マスクはバンドを耳殻にか過率をカバーしている。このフィルタはサブミクロンけるが，防じんマスクは後頭部で２本のバンドで固定に最大通過率を持ち，大粒子もナノ粒子も捕集されやしていること（図 7 参照），もうひとつは使い捨て式すい典型的な繊維層フィルタの性能である。このフィ防じんマスクは型崩れしないように形状を保持しておルタも含め防じんマスクのナノからサブミクロンの粒り，写真のものでは内側の皮膚に当たる層がカップ型

7)で報告の形状を保持していることである。防じんマスクを使している。一般に，1 µm より大きな粒子は慣性効果用する場合，正しく着用できているか確認する漏れ試で，0.1 µm より小さな粒子は拡散効果で捕集される。

験装置があり，粉じん作業者の教育などで使用されてしかし，もっとも通過しやすい粒子の粒径はフィルタいる。漏れ試験装置を用いた経験では防じんマスクもと通過流速によって異なり，静電気による粒子捕集をバンドでしっかり固定しなければ漏れは大きいが，耳組み込んだフィルタ（上述のマスクや防じんマスク）

掛けのマスクでは防じんマスクのようなしっかりしたでは，しばしばナノサイズの粒径でもっとも高い通過固定は難しい。

子に対する粒径別の捕集効率については既報率を示す。これについては金岡ら

8)，Kim ら9)がフィルタと粒子の荷電状態を制御して実験的理論的研究を行っており，無帯電の粒子では最も通過しやすい粒径は 0.05µm 程度であることを報告している。
細菌などの生物粒子はミクロンサイズであり，0.6から 3 µm の PSL 粒子で２種類のマスクの通過率を測定した結果を図 6 に示す。図 5 と同じく 1 µm と 3 µmの粒子径では通過率が桁違いに異なることがわかる。
マスク１と２の違いは不明だが通気抵抗はマスク２の方が１に比べ 2 倍ほど高く，両者は図 3 に示す外層や内層にも違いがあることが考えられる。

図７

マスクと防じんマスクのしめひもの構造の違い

漏れ率測定結果マスクの漏れ試験装置（柴田科学㈱ MT-03）を用いて，マスクの着用時の漏れを着用教育の経験のない−9−

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図８ １０人の着用者によるマスクと防じんマスクの漏れ率測定結果
漏れ率は柴田科学㈱ MT-03 により測定した。マスクは日を改めて再度測定した。

10 名の被験者で行った結果を図 8 に示す。室内にあれるように表示すること。
」とある。マスクに接するる浮遊粉じん（0.3 〜 0.5 µm）を用いてマスク内外の顔の形状は複雑で，フィルタを通らずこの接顔部から粉じん濃度の比から漏れ率を与える装置で，マスクと空気が流入する（漏れる）とマスク着用の効果はない。

防じんマスク（DS2）を用い，マスク正面にサンプリ特に小鼻が見えるような着用（図 7）ではフィルタのング管を取り付けて測定を行った。結果は図のように捕集効率の如何に係らず全く効果はない。前述の国民マスクでは 2 日間に亘って試みたが漏れ率の減少は限生活センターの商品テストの報告でも平均の漏れ率は定的であった。図 6 からは 10 〜 20％ほどの漏れま40% 以上あった。防じんマスクも同様にフィルタの捕ではフィルタ性能から想定されるが，そのレベルまで集効率が，直ちに呼吸保護の能力とはならない。

達しなかった。一方，
防じんマスクでは同一型式であってもほとんど全員が漏れのない状態を見つけることができた。

呼吸用保護具の防護係数
呼吸用保護具の目的は，保護具内部の空気に含まれ先のマスクの表示・広告自主基準では「本表示がフィる有害物質が管理濃度などの規制値を上回らないこと

ルタ部の捕集効率の数値表示であって，マスク全体のである。そのためには，図 9 に示すような濃度倍率と性能を表すものではないことが消費者に明確に認識さ防護係数を考える必要がある。

図9

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呼吸用保護具の防護係数と作業環境の濃度倍率− 10 −

粒子状物質の曝露防止のための呼吸用保護具

濃度倍率：呼吸用保護具を使用する環境の状態を示するフィルタを選択する。また呼吸用保護具には当たす指標であり，環境中に存在する有害物質の最悪の場らないが飛沫を浴びる恐れのある作業では透明樹脂の合における濃度の，管理濃度や許容濃度など曝露限界バイザー（ヘルメット取り付け）や耐化学薬品用や耐濃度に対する比率である。有害性の高い（管理濃度ま生物粒子用の保護衣などを合わせて用いるとよい。
2003 年の SARS（重症急性呼吸器症候群）や 2009

たは許容濃度が低い）粒子状物質では濃度倍率は大き

年の新型インフルエンザ（N1H1 型）の感染爆発ではな値となる。
防護係数：呼吸用保護具の防護性能を表す指標であ

医療関係者だけでなく一般でも感染防止にマスクを使り，環境中に存在する有害物質の保護具への漏れ率（密用することがあった。マスクの着用が感染防止に有効

着の良否による面体等と顔の隙間からの漏れと，ろ過かどうか議論になるが，堀井の著書 11) を読む限りマ式保護具の場合はろ材からの漏れの和である全漏れ

スクの客観的な有効性は見当たらなかった。そこでは率）の逆数である。保護具を個別に計測して決定する

引用されていなかったが，2003 年の SARS 流行時に10)

香港で医療関係者の感染に関する調査 12) において，非ことも可能であるが，指定防護係数として JIS 規格で与えられているものを使用してもよい（図 10 参照）。

感染者 241 名でマスクないし N95 マスクを着用して防じんマスクではフィルタのろ過効率が 99.9 %（区分いた者は 143 名と 60 % であったが，感染者 13 名中３）であっても期待できる防護係数は 10（指定防護にマスクまたは N95 マスクを着用していた例はなかっ係数）といわれている。呼吸用保護具には能力に違いたという結果に筆者は少し希望を持っている。しかし，があり，マスクであればなんでも良い訳でないことだ

そのためには医療関係者並みにマスクや N95 マスク

けはご記憶いただければと思う。

をきちんと着用しなければならない。

まとめ

引用文献

好ましくないエアロゾルを遮るため日本ではマスク
11)１）エアロゾル用語集：日本エアロゾル学会編 (2004)．

。驚くことにマスクの上に防２）防じんマスクの規格及び防毒マスクの規格の一部

じんマスクを着用するという話を聞いたりする。粒子を改正する告示 ( 平成 12 年労働省告示第 88 号 )状物質では，1µm 以上が主の粉じんやミスト，1 µm（2000）．

がしばしば用いられる

以下が主の溶接ヒュームや煙，各種の生物粒子によっ

３）N ational Institute for Occupational Safety andてまず呼吸用保護具とその使用状況を分類する。次にHealth (1995): 42 CFR part 84 respiratory

有害性によって防護係数を考えて保護具の型式を選定

protective devices; final rules and notice.

する。濃度や固体粒子，オイルミスト粒子などに対応

図 10４）欧 州 規 格 (2000): Respiratory protective devices

呼吸用保護具の種類とその指定防護係数 10)− 11 −

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Feature
特集- particle filters - requirements, testing, marking.
European Standard EN 143.
   欧 州規格 (2001): Respiratory protective devicesfiltering half masks to protect against particlesrequirements, testing, marking. EuropeanStandard EN 149５）米 国 材 料 試 験 協 会 規 格

ASTM F2101 - 14

Standard Test Method for Evaluating the Bacterial
Filtration Efficiency (BFE) of Medical Face
Mask Materials, Using a Biological Aerosol of
Staphylococcus aureus．
   米 国 材 料 試 験 協 会 規 格

ASTM F2299 /F2299M - 03(2017) Standard Test Method for
Determining the Initial Efficiency of Materials
Used in Medical Face Masks to Penetration byParticulates Using Latex Spheres．
６）木村一志：静電フィルタの機能と応用 , 繊維と工業（SEN-I GAKKAISHI）51(8)332-339, (1995).
７）明星敏彦

他：防じんマスクのナノ粒子に対する捕集性能 . J UOEH 33(2):163-171, (2011).
８）K anaoka C. et al.: Effect of charging state ofparticles on electret filtration. Aerosol Sci.
Technol, 7: 1-13, (1987).
９）K im J.C. et al.: Initial collection performanceof resin wool filters and estimation of charge
density. Aerosol Sci Technol 39: 501-508, (2005).
10）日 本工業規格

JIS T8150 呼吸用保護具の選択，使用および保守管理方法(2006).

11）堀井光俊：マスクと日本人

秀明出版会 (2012).

12）S eto W.H. et al.: Effectiveness of precautions
against droplets and contact in preventionof nosocomial transmission of severe acuterespiratory syndrome (SARS) Lancet 361: 15191520, (2003).

Environment and Building Services No.165− 12 −

!

一目で分かる！
専門用語

N95 マスクとは
産業医科大学 産業生態科学研究所 労働衛生工学 教授

明星 敏彦

米国労働安全衛生研究所（US-NIOSH）が性能検定測定した捕集効率の瞬間値が 95％以上を保持するこをしている防じんマスクの性能区分の一つで区分の中と。また吸気抵抗は流速 85 L/min で 343 Pa（35mmでは粒子ろ過捕集効率の低いタイプ。粉じん作業だけ水柱）以下，排気抵抗は 245 Pa（25mm 水柱）以下

でなく結核の感染防止など医療現場でも使用されてであること。

いる。防じんマスクの規格は ISO で統一されておら因みに日本の防じんマスクの規格（労働安全衛生法，ず，欧州規格では P2 または FFP2 が，日本の規格で機械等検定規則）では取替え式（RS2）と使い捨て式

は RS2 または DS2 が対応する。N95 の表示は写真の（DS2）で少し規定が異なり，以下のような試験法であようなロゴがあり，また当該の防じんマスクは日本のる。試験は塩化ナトリウムの試験エアロゾル（個数基検定 DS2 も合格している（写真参照）。

準中位径 0.06 から 0.10 µm の間，幾何標準偏差は 1.8

N95 区分の試験は，塩化ナトリウムの試験エアロゾ以下）を流速 85 L/min で 100 mg になるまで流入させ，ル（個数基準中位径 0.075 ± 0.020 µm，幾何標準偏その間に光散乱方式の粉じん計で測定した捕集効率の差は 1.86 以下）を流速 85 L/min で 200 ± 5 mg に瞬間値が 95％以上を保持すること。吸気抵抗は流速なるまで流入させ，その間に光散乱方式の粉じん計で40 L/min で 80 Pa（RS2）以下，排気抵抗は 70 Pa（DS2排気弁有）以下であること（両規格の違いを太字で示した）。

排気弁（防じんマスク正面から）
防じんマスクの標章（防じんマスク上から）− 13 −

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