マスクの性能と効果
はじめに
前にマスクの話を書いてから１ヶ月以上が経過しました。その間，様子を見ている限り「多くのお医者さんはエアロゾルについて十分な知識なくマスクの性能について語っているらしい」ということがわかってきました。専門外だから仕方ないことですが「専門外だからよく知らない」という認識が足りないのは，あまりよくないことと思います。
下記の投稿を見て，概ね同意ですが，少し自分の考えを補足したくなりましたので，マスクの性能と効果について「わかっていること」と「わかっていないこと」の線引きを試みたいと思います。たぶん今年これについていろんな測定をする人が出てくるでしょうから，来年はだいぶ状況が変わってくると思います。
https://m.facebook.com/photo.php?fbid=2712641875529171&id=100003501555708&set=p.2712641875529171
「マスクにはどのくらい効果があるのか」問題の分割
マスクは「ないよりマシ」なのか。そして，ガーゼを含む布マスクと使い捨てマスクの性能はどのくらい違うのか。単純なようでそうでもない。少し分割しましょう。
マスクの効果は，
- 体外から入ってくる粒子の捕集
- 体内から出ていく飛沫の捕集
- 手から顔への汚染の抑制
があるみたいですね。３は今回初めて知ったので，おそらく医療分野，自分の専門外だろうと思います。１と２は仕組みは同じですが，流れの方向が逆方向なのと，捕集する粒子の大きさがかなり違います。湿度も違いますし，流速が同じでなければ，そのへんも影響ありそうです。
１と２，つまり「マスクで粒子を除去する性能」は「(a)ろ材の捕集性能」と「(b)漏れ率」で決まります。マスクには，ろ材と呼ばれるフィルター部分がありますが，すべての空気がそこを通るわけではありません。上下，あるいは左右はあてているだけですから，漏れているのはすぐに想像がつくと思います。
(a)ろ材の捕集性能
ろ材の捕集性能は自分の専門内で，基本的な物理法則の組み合わせで説明できます。流体力学の基礎が必要なので，高校レベルでは少し足りません。単一繊維捕集効率がどうやって決まっているのか。そして，単一繊維捕集効率から対数透過則を経て捕集効率を求める過程を知っていれば，ひととおりのことがわかっていると言え，そうでなければ不十分というのが，自分の認識する境界線です。
「フィルターの捕集する仕組み」で得られる大事なことがふたつあります。ひとつは「捕集効率は粒子の大きさで違う」ということと「気流の速さでも違う」ということです。お医者さんがよく言う「繊維と繊維の隙間が空きすぎているから取れない」という説明は，的外れです。高効率フィルタの代名詞，HEPAフィルタの空隙率は95%程度あり，低い性能のフィルタとあまりかわりません。
では，ガーゼと不織布でどのくらい違うのか。自分は普通の使い捨てマスク（不織布）を測ったことがありますが，箱に「99%以上捕集」と書いてあるろ材は，測定した流速と粒子径の全範囲で99%以上取れましたので，常識的な使用の範囲では，その数字を信じてよさそうです。ガーゼは測ったことがありませんが，慶應義塾大学の奥田知明先生がハンカチとペーパータオルを測定され，YouTubeで公開されていますね。ハンカチで半分，ペーパータオルのほうがそれより上というところでしょうか。
奥田先生の動画はこちらです。
(b)漏れ率
労働安全衛生を考えるとき「防じんマスク」は粉じんから作業者の生命に守る「呼吸用保護具」です。しかしろ材の捕集効率はあまり気にされません。なぜなら，防じんマスクの最大のリスクはつけ方次第で10%を超える「装着時の漏れ」であり，ろ材を通り抜ける1%未満の粒子の影響は，漏れに隠れて見えないからです。N95マスクのろ材の捕集効率は99%以上あり，95%ではありません。つけ方には地味にノウハウが必要で，漏れ率にはいろんな姿勢で測定するやり方が決まっています。
結局どのくらい取れるのか
不織布のマスクなら，これは漏れ率で決まります。これを測定するのはこれは自分で実際に測定したので言えますが「99%以上捕集する」と書かれたマスクのろ材の周りをシール（もれないように容器に密着）して，エアロゾルを通しますと，たしかに99%以上捕集しますが，装着して測定すると（これもやってみました）半分は取れるかなというところでした。
ガーゼマスクはまだ測定したことがありません。これは正直予測が難しい。ガーゼの捕集効率は低いですが，つけ方によっては漏れ率が低いかもしれないです。だから「測った」という方以外はあてにならないですね。大きな飛沫はある程度止めるかもしれませんが，大粒子の捕集効率は，これまた測定の難しいところです。まだ誰も測定したことないんじゃないかな。
ここまでの知識から「ないよりはマシ」を否定できる人はほとんどいないんじゃないかなというのが自分の解釈です。
WHOの見解は
「WHOはあらゆる意味でマスクを否定している」という話を聞きますが，誰もその理由を書きません。「ないよりマシ」を否定するWHOはどんな理由でそう言っているのだろうと思って，見てきました。
https://www.who.int/docs/default-source/documents/advice-on-the-use-of-masks-2019-ncov.pdf
自分が見つけたのはこれです。マスクだけではダメですよということと，使い方を誤るとよくないですよと書いてある。「ないよりマシ」であることは否定されていません。
おわりに
WHOはマスクを否定しているのかどうか，というのが出発点でした。そうでないということはわかりましたが，ここまで考えてみると，マスクの性能について考えることはとても多い。呼吸では流速も湿度も温度も粒子径も粒子濃度も変化しますから，正確な測定はとても難しく，測定結果も少ない。そしてお医者さんを始め，いろんな方が案外マスクについてよく知らないし，考えてもいないという背景が浮かび上がってきました。医療従事者は，マスクを過信してはいけないし，マスクを介した接触感染についてもっと過敏であるべきなのでしょうね。一般の方は「どんなマスクだろうと，ないよりマシ」でつけてよいと思います。たとえ半分しか取れなくても，社会の中での効果は大きいでしょう。どのくらい大きいと言えるのか，また気になりますけど。
エアロゾル感染
エアロゾルは専門ですが，感染は専門外です。お医者さんは感染が専門で，エアロゾルはたぶん専門外なんでしょう。
エアロゾルというマイナーな分野が表に出るのは，うれしいことでもあります。下記のとおり「空気感染」ですむところをわざわざ「エアロゾル感染」として広めたのは，どこかの学会の誰かが陰謀でもしたんじゃないかと思うくらいです。
自分の認識では「空気感染」と「エアロゾル感染」は同じです。というか「エアロゾル」という言葉を知っているのならそれを使うべきで「空気感染」という言葉が不正確ですが，ふつう「空気感染」しか聞かないですね。「空気」の組成について話をするとき，その中に浮いているチリとススのことは考えないでしょう。今のところ細菌やウイルスは気体ではないから，ただの空気で何かが感染することもありません。つまり「空気感染」とはもともと「エアロゾル感染」を指していると考えるのが妥当と思います。
呼気に含まれる粒子，チリやススや細菌やウイルスは，重力に引かれて下に落ちますが，その速度は密度と大きさによって違っており「終末沈降速度」という名前で検索すれば，ざっくりと計算することができることがわかります。いわゆる飛沫はでかいので，目に見える速度で落ちますが，飛沫が乾けばより小さな粒子になり，落ちる速度が遅くなり，長い間空気中を漂うことになるのはPM2.5と同じです。細菌の大部分は乾燥にあまり強くないので「飛沫感染するが空気感染しない」と言われます。結核菌は乾燥に強い細菌だったので空気感染するとされたのですね。ウイルスについて，はっきりした情報がありませんが「乾燥には強ければ空気感染する」ことになります。
そして，いわゆる普通のマスクは，それがどんな素晴らしいろ材を使っていたとしても，横からダダ漏れしています。マスクの付け方にもよりますけど，半分くらいは漏れているんじゃないかな。いわゆる防じんマスクは，ろ材の性能はたいして変わりませんが，漏れを極力防ぐような形をしています。もっとも，N95マスクだろうと上手につけなければ，また顔の形と合っていなければ，漏れることに変わりはありません。漏れを一般の方が測定できる手段があるとよいのですが，なかなかありません。ろ材の性能より漏れのほうがはるかに大きな影響を持つので，フィルタの目をどうこう論じるのは無意味です。飛沫はほぼまっすぐ飛び，まっすぐ落ちますので漏れの影響は小さいですが，乾燥した粒子は，だだ漏れです。
ウイルスを一粒吸ったら必ず感染するというものでもないでしょうから，半分でも取れないよりはマシです。加湿はのどの粘膜を保護し，ウイルスに効果があるようですから，除去性能が低くても効果は期待できると考えます。
ppmという単位
水質の分野で，ppmという「単位」がよく出てきます。しかも，mg/Lと等価であるという書き方をされます。
これは，とてもわかりにくい話です。だいたい，無次元の割合，百万分率を示す記号でしかないppmが，なぜ質量／体積という単位と等価になるのか。ちょっと頭を使えば水1mLは1mgに等価で，そこから，水でいうところのppmがppmv（体積比）ではなく質量比であることもわかるのですが，その単位変換過程を省略無しで説明したサイトは…自分が探した限りでは，まだ見つかっていません。他の方も混乱しがちだからか，質問サイトへの投稿をいくつか見かけます。
水の分野では「水の密度はほぼ一定」で，そして「水中の汚染物質の質量は全体の質量に影響を与えない程度に少なく」が成り立つためでしょう。ところが，空気では，密度は一定ではないし，汚染物質は成分と状態で密度がだいぶ変わる。だから，ガス状の汚染物質と粒子状の汚染物質を同じ単位で書くこともあまりしない。何より，水質のppm（質量基準）と大気質のppm（体積基準）の基準にする次元が違うということにびっくりしました。
mg/Lをppmと等価とするという方針は，シンプルで実用的ですが，百万分率がどうしてそうなるのか，をていねいに理解しておきたいと感じました。でないと，空気の話をするときに，わけがわからなくなります。
サイクロン掃除機
昔，サイクロン掃除機が欲しくて，ひとつ入手したことがあります。サイクロンとは名ばかりの大きな筒にフィルターがついているだけのカップで，フィルターは頻繁に目詰りし，吸引力はすぐに落ち，高いだけでした。三年ほど我慢してから，紙パック掃除機にしました。紙パックのほうが安いし吸引力も強いし，捨てるのも楽です。
しかし，サイクロンはかつて大気汚染を技術的に乗り越える際に大きな役割を果たし，今でもいろんな工場で使われている集塵装置の代表的な形式のひとつで，きちんと設計すればそんなに性能の低い技術ではありません。円周に沿って導入した気流を旋回させ，中のチリは遠心力で壁面に接触した後に重力ですべり落ちる，実によくできたアイデアです。小さなチリは遠心力が小さくなるため，旋回流の半径を小さくし，気流の速度を大きくするため，小さなサイクロンを並列にしたマルチサイクロンという形にする必要があり，ダイソンの掃除機はマルチサイクロンを素直に製品にしたものです。
あれから十年以上が経ち，思うところがあって，家電量販店でサイクロン掃除機について調べてきました。いまは東芝の高級機種もマルチサイクロンを使っているようですが，それ以外の「すべてのサイクロン掃除機」はでかいカップにでかいプリーツ（屏風折り）フィルターをつけたサイクロンとは呼べない製品でした。でかいサイクロンの底には大きなゴミだけがたまり，フィルターにはサイクロンで取れない細かいホコリが詰まりやすくなるので，フィルターの使い方としてもよくありませんし，サイクロンのゴミ捨てとフィルターの掃除の両方をしなければならないのは非効率的。紙パック単独のほうがはるかに手入れが楽です。
空気清浄機といい，掃除機といい，どうも日本の家電製品は小手先の便利さでごまかしている印象が強いです。（空気清浄機については，また今度調べます）東芝のマルチサイクロン掃除機「バーティカルトルネード」と，実質ただのカップでしかない「デュアルトルネード」は，ほとんど同じ見た目なのに，中身はまったく別物です。わかってないお客さんは「同じトルネードならデュアルが安い」と考えて買い，その後気づくでしょう。そんな売り方でいいのでしょうか。
東芝の上級機種は，ダイソンの真似をしつつダイソンを安くて高性能のものを作った。新しいものは生み出せていませんが，日本メーカーの態度としては正しいと思います。他の方向性としては，ハイブリッドで勝てないマツダがディーゼルで攻めたように，「すごい紙パック掃除機」とかでしょうか。もっとがんばって欲しいです。
DropboxをSDカードなどの外付けデバイスに置く
いまどきのPCだと内蔵記憶装置がSSDなどになり，Dropboxの有料プラン100GBの同期領域を確保するのが難しくなってきました。そこで，DropboxPortableAHKを検討していましたが，ちょうどそのタイミングで本家Dropboxがこの使い方ができないように仕様変更したようです。
もともと，シンボリックリンクを使って外付けデバイスに容量を確保するというやり方があったのですが，シンボリックリンクへDropboxの「場所」を移動させようとすると，外付けデバイス（リムーバブルメディアだったかも）はダメというようなメッセージが出て，許してくれません。
ググってもなかなかうまい方法が見つからなかったのですが，いろいろ試した結果，プリミティブな方法で解決できたので，メモしておきます。やりかたは簡単。普通にDropboxをインストールしたあと，Dropboxのタスクトレイアイコンを右クリックしていったん終了します。Dropboxが記憶領域に指定している「場所」のフォルダ（だいたいDropboxという名前）をいったん削除し，Windowsのコマンドラインからあらためて同じ「場所」のシンボリックリンクを作成します。そのあと，DropboxまたはPCを再起動するだけ。このあと，もちろん同期完了までには容量に応じて時間がかかります。自分の場合，最長２～３日かかるので，電源ONでネットにつないでほったらかしておける状況を作ります。
つまり，Dropboxは設定画面では「場所」が外付けデバイスかどうかチェックしているが，起動時にはチェックしていないということなのでしょう。この穴がふさがれたら，また考えますが，これ以外の方法（仮想ドライブを作ったりするフリーソフトを試した）はことごとく失敗したので，有料サービスをやめるかもしれません。
自分のPCでは，あまり使わないSDカードドライブに，大枚はたいて大容量のSDカードを突っ込み，とりあえずこれで，全データ持ち歩きができるようになりました。
2016年6月5日追記
その後自分で何回か入れなおす機会があったのですが，「Windowsのコマンドラインからあらためて同じ「場所」のシンボリックリンクを作成します。」が思い出せなくていちいち検索していました。面倒なので，ここに書いておきます。何度かDropboxPortableAHKも試しましたが，うまくいきませんでした。
- cmd を検索。現れた「コマンドプロンプト」の上で右クリックし「管理者として実行」する。
- もともとのDropboxディレクトリの削除。
- rmdir C:\Users\ユーザ名\Dropbox ・・・はなぜかうまくいかないのでマウス操作でゴミ箱へ。
- 任意の場所にDropboxのフォルダを作成。下の例ではDドライブ直下にDropboxフォルダを作っています。
- シンボリックリンクの作成。mklink /D C:\Users\ユーザ名\Dropbox D:\Dropbox ・・・「C:\Users\ユーザ名\Dropbox <<===>> D:\Dropbox のシンボリックリンクが作成されました」が現れたら成功。
- プログラムメニューとかからDropboxを起動。
2021年10月28日修正
その後も何回か入れています。今日Veracryptで暗号化したドライブにフォルダを作ってシンボリックリンクを作ってDropboxアプリを起動したところ，実体（この場合D:\Dropbox）がなかったのでエラーになりました。その過程を書いてないことに気づいたので，上の４のところを修正しました。
半径と直径
先日，大学の同窓会があり，恩師Eにお会い出来ました。
そのときに，エアロゾルでよく使うStokes数の話をしました。
集じんなどの計算では，Stokes数はReynolds数と同じで，代表寸法は直径（繊維の直径）を取るのが普通だと思っていましたが，以前査読で「なぜ半径でないのか」という指摘を受けました。
Aerosol Technologyを参照すると，なるほど半径で書いてあります。確かAerosol Measurementでもそうなっていたような。しかし恩師Oの論文を見ると直径で定義してあり，混乱したので聞いてみたところ「無次元数の代表寸法は『代表寸法』でしかないので，それがどこの寸法かというのは個別に定義されるべき」という（うろ覚えですが）お話でした。
恩師Oの論文はもちろん英語でも出ていたので，それを引用して，問題なく通りましたが，同じ言葉で定義されるものが複数あるのは混乱のもとです。そこで恩師Eに聞いてみたところ「物理屋さんはね・・・理論計算などでは半径のほうが扱いやすいから」とのことでした。たしかに，理論式だと２という数字がどこかに入ってしまいます。しかし，実験では半径は直接測定できませんので，直径のほうが代表寸法としてしっくりきます。これは，工学と理学の文化の違いなのかもしれないと思いました。
恩師E，ぜひご健在のうちに教科書を書いて欲しいものです。エアロゾルに関する日本語の教科書には，どうにもしっくりくるものがありません。
