東京工業大学(物質理工学院 材料系 宮内雅浩教授)、奈良県立医科大学(微生物感染症学講座 中野竜一准教授)、神奈川県立産業技術総合研究所(研究開発部 抗菌・抗ウイルス研究グループ)の研究グループは世界で初めて可視光応答形光触媒材料(CuxO/TiO2)による新型コロナウイルスの不活化を確認しました。その不活化条件を実験的に明示することにより、光触媒による抗ウイルス効果を学問的に示しました。
引用元: 東工大ニュース

最近では、某社光触媒(成分:Cu×Ag×TiO2×Nafion)をプラスチック板に加工した後、新型コロナウィルスに接触させると30分で99.916%の感染価が減少したと発表されています。

両者に共通するのは、光触媒に「銅」が組み合わされていることです。

銅の効果

銅がもたらす新型コロナウイルスへの影響

銅は、古くから強力な殺菌効果があることで知られており、上の図のように、銅の表面では新型コロナウイルスの生存期間が極端に短くなることが世界中で証明されています。
銅と光触媒を組み合わせることにより、強力な抗菌・抗ウイルス作用が生まるようです。
その理由の一つに、光触媒が銅のイオン化を早めるからと考えられています。

しかしながら、これまでも光触媒は、新型コロナウイルスと同様の構造を持つインフルエンザウイルスでの有用性は認められているため、鉄道や映画館などでは新型コロナウイルスの接触感染の予防を期待した対策として光触媒コーティングが採用されるなど注目されていました。
これまで、新型コロナウイルスの予防方法が確立していない中で、インフルエンザウイルスの予防方法が注目されていた理由は次の通りです。

新型コロナウイルスはインフルエンザウイルスと同じ外膜を持つ

新型コロナウイルス
実は、新型コロナウィルスとインフルエンザウィルスの両者はどちらもエンベロープウィルスと言われます。
ウィルスの遺伝物質は、カプシドという殻に覆われており、ウィルスによっては、カプシドをさらにエンベロープという物で覆われています。エンベロープで覆われているウィルスをエンベロープウィルス、覆われていないウィルスをノンエンベロープウィルスと言われます。細菌は、その単体で分裂をして増殖をしますが、ウィルスは、それ単体では増殖はできず、他の細胞に取りつくことで増殖をします。カプシドを覆っているエンベロープは、ウィルスが他の細胞に取り付く際に重要な役割を持っています。
新型コロナウイルスのエンベロープから出ている蛋白は王冠の形をしており、コロナウィルスとは王冠(clown)のギリシャ語colonaが語源ですが、新型コロナウィルスはエンベロープから出ている蛋白が他の細胞と結び付きます。カプシドを覆っているエンベロープはウィルスが他の細胞に取り付く際に重要な役割を持っているのです。

石鹸に含まれる界面活性剤やアルコールは、この他の細胞に取りつく際に重要なエンベロープを壊すことがわかっており
新型コロナウィルスとインフルエンザウィルスには有効な予防方法と言われています。

これまで光触媒の新型コロナウイルスでの実証データがない中、同様の構造を持つインフルエンザウイルスでの有効性について注目がされていた理由は、
光触媒作用により発生した活性酸素が、インフルエンザウイルスの外膜(エンベロープあるいはカプシド)を酸化分解することで、抗ウイルス効果を発揮することが分かっていたためです。

参考:独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所
動物感染ウイルスを用いた抗ウイルス性能評価試験

光触媒について

しかしながら、光触媒には様々な製品が出回っています。
成分が明確に表示され、ウイルスに対する有効性が証明されているものから、光触媒とだけ謳われて、成分や有効性データについては全くわからないものまで様々です。
例えば、同じ光触媒でも、光触媒の含有量が少なければ、十分な酸化分解作用は期待できません。
また、光触媒は粉ですので、光触媒を基材に吸着させるバインダー成分が重要です。
シリカバインダーでは、凹凸面がなければ吸着しないため、適切な下地処理を行わなければ、すぐに光触媒が剥がれてしまい効果が期待できません。

当社が採用している光触媒は、「銅」「銀」「光触媒(酸化チタン)」「Nafion」を組み合わせています。
(成分:Cu×Ag×TiO2×Nafion)

一般的な光触媒製品による感染症対策は、光触媒による酸化分解作用に頼りますので、暗所では十分な効果が期待できません。
当社が採用している光触媒は、銅イオンと銀イオンにより暗所でも抗菌効果を持続することができます。
また、バインダー(光触媒の粉を基材にくっつける糊のようなもの)にイオン交換樹脂である「Nafin」を採用しているため、発生した銅イオンと銀イオンがNafion膜中に拡がって強力な抗菌作用を発揮します。Nafionは、高層ビルでも採用されるほど強力な接着力、伸縮性、耐摩耗性のあり、基材に凹凸がなくても下地処理なくコーティングすることができます。

抗菌試験(大腸菌)

抗菌試験(大腸菌)

上の写真の黒いブツブツが残留大腸菌ですが、Nafionを使用しているのといないのでは抗菌効果はまったく異なることが分かります。

一般に、新型コロナウイルスの感染経路は、「飛沫感染」と「接触感染」と言われています。

アリゾナ大学が行った感染症の実験では、オフィスのドアノブに擬ウイルスを付けたところ、4時間以内に社員の半数にウイルスが付着したと報告しています。

菌やウイルスは、「物から人」へと瞬く間に拡がっていくため、光触媒コーティングは、間接接触感染を予防方法として非常に有効な手段と言えます。

カウンターテーブルの抗菌

カウンターテーブルの抗菌

こちらは飲食店様の抗菌コーティング施工の様子です。

テーブルの金属銅微粒子

テーブルの金属銅微粒子

コーティングしたテーブルを顕微鏡で拡大してみると、写真の様に金属銅微粒子が付着しているのが分かります。
銅と光触媒による感染症対策を実施している事例です。

抗菌済ステッカー

抗菌済ステッカー

施工後は、SNSやホームページで告知したり、店舗内に抗菌済みステッカーを貼ることによって、来店顧客の安心をしてもらうことができます。

以前より、光触媒は、さまざまなウィルスが存在する病院の院内感染の予防に活躍しています。
ある実験では、手術室の壁、天井、床を光触媒加工したタイルにしたところ空中浮遊菌の数が激減したとのことです。
空気の流れによってウイルスが光触媒コーティングした壁や天井に触れ、光に当たることで菌やウィルスが酸化分解されるからだと考えられます。

しかしながら、室内を全面的に光触媒コーティングを行うとその分だけ予算も必要となります。
間接接触感染を予防することに絞ることで予算の範囲内で光触媒コーティングを行うことができます。
当社では、効果と安全性の実証データが豊富な光触媒コーティングを予算や企業の目的に合わせた提案を行っています。

当社の光触媒コーティングについて

光触媒コーティングを職場や施設、店舗で実施することで、働く人の様々な感染症のリスクを低減することができ、欠員による生産性の低下を予防することが期待できます。
また、店舗や施設では、光触媒コーティングを実施したことをSNSやホームページ、店頭でPRすることで、来店顧客の安心し来店をしてもらうことができます。

最近では、鉄道や映画館、飲食店なども光触媒コーティングを取り入れています。

以下では、新型コロナウイルス対策として光触媒コーティングを取り入れた事例を抜粋しています。

JR西日本は22日、車両に抗菌加工する作業の様子を報道陣に公開した。新型コロナウイルスへの効果が期待できる抗菌材を車内全体に吹き付ける。緊急事態宣言の解除を受けて関西でも鉄道の利用者増が予想され、利用者の安心感を高める。

抗菌加工は在来線すべての約5200両で実施。まず京阪神エリアを走る約3600両を対象に6月から始め、9月末までに終える。1両あたり2~3時間かけ、車両の内部の壁や座席、手すりなどに抗菌材をまんべんなく吹き付ける。効果は3~5年程度持続するという。
引用元: 日本経済新聞

阪急阪神ホールディングス傘下の阪急電鉄と阪神電気鉄道は、保有する全車両を抗ウイルス、抗菌加工すると発表した。新型コロナウイルスへの対応として、乗客に安心して利用してもらうため。両社で保有する1600両超で9月末までに加工を実施する。

阪急電鉄ではニチリンケミカル(大阪市)とYOOコーポレーション(大阪府藤井寺市)、アヴァンティ(大阪市)の抗菌剤を路線によって使い分ける。長期的な効果を確認する狙い。阪神電鉄ではブレス(大阪市)の抗菌剤を使う。

引用元:日本経済新聞

JR西日本岡山支社は21日、新型コロナウイルス対策の一環で、岡山県と広島県備後地域を走る在来線車両内の抗菌処理作業を始めた。水分や酸素と反応して菌やウイルスを無害化する触媒を採用し、12月末までに同支社所属の在来線の電車・気動車全346両に噴霧する。1回の施工で3~5年ほど効果が持続するといい、安心して利用してもらえるようにする。

同日、岡山電車区(岡山市)で作業を報道陣に公開した。噴霧するニチリンケミカル(大阪市)の抗菌剤は、既にJR西の関西地区の通勤車両や大阪メトロなどが採用している。インフルエンザウイルスやノロウイルスに似たネコカリシウイルスへの効果が確認されており、新型コロナへの効果も期待できるという。

つり革や手すりなど車内の床以外の大半に噴霧し、作業済み車両はステッカーで知らせる。作業は1両当たり約2時間かかり、1日2~3両ペースで進めるとしている。

引用元: 日本経済新聞

近畿日本鉄道は8日、ケーブルカーやロープウエーを含む全車両に抗ウイルス・抗菌加工をすると発表した。新型コロナウイルスの脅威が続くなか乗客に安心して利用してもらうための措置。6月下旬~9月末に約1900車両で実施する。効果の持続性などを検証し、今後の加工の頻度などを決める。新型コロナと同じ膜構造(エンベロープ)を持つインフルエンザウイルスなどへの効果が認められているYOOコーポレーション(大阪府藤井寺市)の溶剤を使う。
引用元:日本経済新聞

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新型コロナに期待される光触媒コーティングとは?

光触媒コーティング

前述のように、これまで光触媒コーティングが、新型コロナに期待されている理由は、新型コロナと同じエンペローブウィルスであるインフルエンザウィルスでの効果が認められているからです。光触媒作用により発生した活性酸素種が、インフルエンザウイルスの外膜(エンベロープあるいはカプシド)を酸化分解することで、抗ウイルス効果を発揮することが分かっています。

ここからは、光触媒コーティングとは、どのようなものかをご説明します

光触媒コーティングとは

光触媒の仕組み

光触媒は光が当たると周囲の有機物を酸化分解する

光触媒とは、光(紫外線)が当たると、電子が飛び出し、電子が飛び出した穴(正孔)は、水中にあるOH-(水酸化物イオン)などから電子を奪います。
電子を奪われたOH-は、不安定な状態で強力な酸化力を持つOHラジカルと呼ばれるものになり、近くの有機物から電子を奪い、自分自身が安定になろうとします。電子を奪われた有機物は結合を分断され、最終的には二酸化炭素や水となり大気中に発散していきます

細菌やウイルスも有機物なので酸化分解する

細菌やウイルスも有機物であるため、光触媒コーティングをした表面に細菌やウイルスが付着して、光(紫外線)が当たると、前述のような電子の移動によって酸化分解、無害化されます。
従来の殺菌剤と異なることは、電子の移動によって酸化分解される仕組みであるため、薬剤のように使い続けることで細菌やウイルスに抗体ができることが、その仕組み上、考えられないことです。

オフィスや店舗をまるごと光触媒コーティング

働く職場の壁や天井、床、什器などをまるごと光触媒でコーティングすることで、光のチカラで、菌やウイルスを酸化分解してくれるため、接触感染のリスクを低減することができます。
働く人やお客様に安心して利用してもらうために光触媒コーティングが注目されています。

光触媒コーティングはどこも同じではない

光触媒コーティングは、用いる光触媒、コーティング方法は業者によって違います。

光触媒には、酸化チタン光触媒、酸化タングステン光触媒などがありますが、室内の光では、光触媒の効果が発揮されにくいため、室内の灯りや暗所でも抗菌作用があるように、白金や銀イオン、銅イオンなどを加えられていることが一般的です。

酸化チタンは、従来よりある光触媒で多くの業者で使用されています。
酸化チタンは食品添加物に指定されていますが、本来白く濁っている物質であるため、濃度が高いほど用途が限られてしまうデメリットがあります。
酸化タングステンは、光触媒では安全性の高い物質ですが食品添加物ではありません。無色透明であるため、光触媒として非常に利用しやすいメリットがあります。
本来、酸化タングステンは、酸化チタンよりも触媒効果が低いと言われていますが、白金を加えることで、非常に高い触媒効果をもつようになると言われてます。

燻蒸でコーティングする

ボックスのような機械を室内に設置して、霧状のミクロンレベルの粒子を噴霧し、室内に充満させてコーティングする方法です。

メリット
 施工が楽

デメリット
 濃度調整ができない
 人の手でULV噴霧しない場合は、空気の対流に任せるため光触媒が細かな場所に行きわたらない

吹き付けてコーティングする

メリット
 人が目視で吹き付けてコーティングしていくため、確実

デメリット
 技量が必要

光触媒コーティングの業者を選ぶときの注意点

光触媒コーティングを行っている業者は様々です。
本業がハウスクリーニング業者、塗装業者、害虫駆除業者である業者やフランチャイズ店などがあります。

ハウスクリーニング業者はお掃除のプロです。光触媒コーティングは埃などで汚れていると、接着せずにすぐに剥がれてしまい効果が続きません。
その点、施工業者に掃除までを任せるのであれば、ハウスクリーニング業者だと一石二鳥です。

塗装業者さんは、塗装のプロですので、コーテイングに強いはずです。
規定の薬剤量を均一にコーテイングすることで、菌やウイルスだけでなく、消臭や防汚効果も期待できます。

害虫駆除業者も様々ですが、
害虫を完全に駆除して、再侵入を防止するためには、動線を的確に把握した上で適切な薬剤を選んで散布をする必要があります。
全ての虫が一匹もいなくなるほど大量に薬剤を散布することは居住者や安全や環境への悪影響があるため、的確な判断が必要になります。
この点で、細菌やウイルスなどの感染症対策において害虫駆除業者の経験が生かされます。
そのため、コロナウィルスなどの消毒現場では、害虫駆除(ペストコントロール)業者に声がかかります。
ちなみに、当社は害虫駆除業者による光触媒コーティングです。

最後に、フランチャイズ店ですが、加盟金を支払えば、誰でも溶剤を購入して施工ができるため様々です。

光触媒の抗菌、抗ウイルス効果は分かりにくいため、目的を理解した上でしっかりとした施工を行ってくれる業者に依頼をしましょう。

尚、多くの業者は、施工後に光触媒の効果が分かるようにATPふき取り検査を行います。
光触媒の成分にアルコールなど除菌効果のある成分が含まれている場合には、
作業直後よりも数日時間を置いた後の検査の方が光触媒としての効果の程度がわかります。

さいごに

新型コロナウィルスに関する当社の光触媒コーティングの考え方ですが、実証データがないため、効果についてはわかりません。
しかし、光触媒は、有機物を分解する仕組みであり、同じエンペローブ型のインフルエンザウィルスにおいては効果が実証されているため、
新型コロナウィルスにおいての効果は期待ができるものと考えております。

私たちの身の周りには細菌、ウイルス、真菌(カビ、酵母等)など目に見えない多くの微生物が存在します。その中で、感染症を引き起こす微生物を「病原体」と言い、病原体の微生物が人の体に侵入することで発症する疾患のことを感染症といいますが、
職場や店舗などの人がよく触れるドアノブやボタンなどに光触媒でコーティングすることで、様々な感染症の接触感染のリスク低減が期待できます。
また、天井や壁紙などに光触媒コーティングを行うと、空気の対流によって壁などに付着したウィルスや細菌が酸化分解されるため、空中浮遊菌の数の減少が期待できます。

光触媒コーティングは、感染症対策の1つとして有効な手段でありますが、光触媒による感染症予防を最大にするためには、基材によって適切な下処理を行い適切に塗付施工を行うことが必要だと考えます。
例えば、単に空間を噴霧するタイプの施工では、頻繁に接触する部位や基材によって適切な塗付処理ができないため、感染予防対策として最大の効果を得ることは難しいでしょう。
光触媒は、抗ウィルスが実証されていますが、全ての光触媒製品が同じというわけではありません。

当社の光触媒コーティングについて

光触媒コーティングの効果の実証例

ウイルスの数は1時間で4桁減少、99.99%のウイルスを不活化

これまで困難だった光触媒での抗ウイルス効果の実証に成功
NEDOが実施した「循環社会構築型光触媒産業創成プロジェクト」において、東京大学と助成先各社は、新しい原理に基づいた光触媒材料開発を実施。銅系化合物酸化チタン材料で従来よりもさらに優れた抗菌効果に加え、これまでは実現困難とされていた抗ウイルス性能に優れた新しい光触媒材料を開発しました。

開発した光触媒材料は、光が当たらない暗所でも抗ウイルス効果を発揮し、ウイルスの数は1時間で4桁減少、99.99%のウイルスを不活化することができ、可視光を照射したところ、1時間で7桁以上のウイルスを不活化することを確認しました。また、同材料を適用した空港および病院での実証試験により、その効果の実証にも成功しました。
 この成果により、住宅建材関連市場や医療関連市場をはじめ、環境対応素材を必要とする様々な製品市場等での事業展開が期待されます。
引用元: 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

「光触媒酸化チタン微粒子溶液の黄色ブドウ球菌に対する殺菌効果」論文抜粋

TiO2の光触媒殺菌活性を示すTiO2微粒子の0.5%水溶液を用いて,黄色ブドウ球菌に対する光触媒抗菌効果を証明できたことから,各種感染症の発生予防法,および有効な治療法の1つとして期待できる。
引用元: 第23回 日本整形外科学会基礎学術集会より

参考:光触媒の「抗ウイルス」の定義

光触媒工業会において、「(光触媒の)抗ウイルス」とは、「光触媒の表面において、ウイルスの活性(感染能)を抑制する状態」をいう。
・光触媒の抗ウイルスの効果は、指標となるバクテリオファージQβ(NBRC 20012)への効果を評価したものであり、ウイルス全般への効果を期待できるが、全てのウイルスあるいは特定のウイルスに対する効果を保証するものではない。
・病気の予防や治療効果を示すものではない。
・光触媒の抗ウイルスの効果は光触媒の表面で発現するものであり、空間への
直接の効果を示すものではない。
引用元: 光触媒工業

当社の光触媒コーティングについて