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
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。
最近では、弊社取り扱いの光触媒（成分：Cu×Ag×TiO2×Nafion）も、某公立大学研究室が行った試験環境下では、試験開始後１０分以内に新型コロナウィルスの99.99%の感染価が減少したと報告されています。
これらに共通するのは、光触媒の他にも「銅」が組み合わされていることです。
銅がもたらす新型コロナウイルスへの影響
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。
現在は、酸化チタンと銅を掛け合わせた光触媒製品での新型コロナウイルスの不活化が学問的に示されていますが、
光触媒コーティングで感染症対策を行う際には実環境を考えた施工を行わなければ、持続的な殺菌効果が期待できません。
光触媒コーティングは実環境を考えた施工でなければ意味なし
右面は光触媒がすぐに剝がれてしまいます。
左は光触媒が塗膜となっていますが、右は光触媒の粉が面にのっているだけです。
光触媒自体は粉ですので、そのまま塗付してもすぐに剥がれてしまいます。したがって、光触媒を基材に接着させる糊のようなもの「バインダー」が必要となります。
また、多くの光触媒コーティング剤では、成分のほとんどは「水」です。上の写真は光触媒をプラスチック面に刷毛で塗った直後ですが、一般的な光触媒製品のバインダーでは水を弾くプラスティックなどの素材上では、写真右側のように基材面に接着できず、指でこすると光触媒がすぐに剝がれてしまいます。
例えば、撥水性のある「床」やドアノブ、照明スイッチ、椅子やテーブル、玩具などに光触媒を塗付しても、バインダー性能と施工方法の組み合わせが誤っていれば光触媒の効果が持続しません。
試験時に塗付面に光触媒の粉がのっていれば試験上では光触媒自体の効果があることになりますが、実環境を考えて基材に接着される施工を行わなければ、光触媒の粉はすぐに剥がれてしまうため、施工自体の意味がなく無駄なお金を支払うことになります。
光触媒で新型コロナウイルスなどの感染症対策をご検討の場合には、ウイルスなどの試験データだけでなく、「実環境を考えた施工であるか」ということが重要です。
当社で取り扱っている光触媒に、某大学機関の試験環境下では、アルファ型の新型コロナウイルスを10分で不活化している非常に優れた製品がありますが、
このような殺菌性能に優れた光触媒製品であっても、何も考えずにやみくもに噴霧するだけだと、接着面の素材と室内環境によっては感染症対策として全く意味をないこともあります。
そうならないためにも感染症対策に光触媒を活用する目的を持つことが大切だと考えています。
デルタ株が猛威を振るった第5波の新型コロナウイルス感染拡大時では、私たちは昼夜、新型コロナウイルスの陽性者が発生したオフィスなどで消毒が必要な現場を駆け回っていましたが、
これまでの感染現場とは明らかに傾向が異なり、複数名の感染者が発生している消毒現場が全体の半数を超えていました。
私たちが消毒を行った現場でクラスターとなっているオフィスに共通していたのは、換気の悪いオフィス環境であったことでした。
新型コロナウイルスの感染経路は「接触感染」と「飛沫感染」と言われてきましたが、第5波の色々な感染現場を見る中で、エアロゾル感染を否定することはできず、エアロゾル感染を疑うざるを得ませんでした。
換気の悪いオフィス内での感染対策
そこで、換気の悪いオフィス内の感染対策として、光触媒を活用することにしました。
上の写真は、床に落下するウイルスや空気中を浮遊するウイルスを分解することを目的にタイルカーペットに光触媒を塗布しているところです。
光触媒の菌やウイルスの殺菌には光の照度などが影響しますが、この光触媒製品は、オフィス内の室内光であれば十分な殺菌効果が発揮されます。
カーペット素材は、この光触媒のバインダー（接着性能）との相性も良いため持続的な殺菌効果が可能であり、頻繫に消毒を行う面でもないため、感染リスクを低減できるものと考えました。
また、当社では新型コロナ感染症宿泊療養施設での特殊業務を行っていることもあり、スタッフの安全対策として光触媒を活用しました。
療養施設で働くスタッフの安全対策で光触媒を塗布している様子
このように、感染症対策に光触媒を活用する時には、どのような感染リスクを低減するのかという目的持つことと、
殺菌効果を持続させるためにどのようにメンテナンスを行うのかを考えることが大切だと考えています。
この記事の監修
高い殺菌効果のある高性能光触媒「nfe2」や「酸化タングステン光触媒×プラチナ」、「金属成分を含まない光触媒」を取り扱い、環境に合った光触媒製品を用いた感染症対策の提案を行っている。また、企業や病院、行政機関からの依頼で感染症現場の第一線でも活動している。
光触媒によるウイルス不活化の原理
これまでも光触媒は、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。
新型コロナウイルスの予防方法が確立していない当初でも、光触媒コーティング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
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光触媒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
このように光触媒の有効活用は感染症対策に効果的となることがありますが、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。
同じ光触媒と謳われるものでも、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持続できません。その為、光触媒がコーティングされるように下地処理を行う必要があります。
また、光触媒の殺菌作用には強い酸化力を持つ OH ラジカルが関係します。
OHラジカルを生成には、湿度と温度が関係すると言われていますので、
室内の湿度・温度の環境コントロールを行うと光触媒による殺菌効果を高めることができます。
http://www.naro.affrc.go.jp/org/karc/qnoken/yoshi/no76/76-p101.pdf
感染症対策での光触媒の活用事例
病室入口ドアの抗菌
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。
入口ドアノブにウイルスが付着した場合には、短時間でオフィス内全体に拡がると言われていますので、
出入口での手指の除菌と小まめなノブの消毒に加えて、抗ウイルス機能のある光触媒をコーティングしておくことは、有効な感染症対策だと考えています。
高齢者が生活をする施設で除菌漏れの起こりやすい手摺などに光触媒をコーティングしておくことも行っています。
施工前後の落下菌測定
光触媒加工した壁などに空気の対流で付着した菌は分解されるため空気中に浮遊する菌を減少することが知られています。
換気が難しい場所や、換気量が少ない場所の壁や天井に光触媒をコーティングしておくことで、施設内の感染症の予防に役立てます。
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。
当社が実施する落下菌検査や空中浮遊菌検査でも菌数の激減を確認しております。
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。
感染源となりやすいトイレの床に銅による抗菌コートを行うことで、菌の繁殖を抑え、感染症予防に役立てることが期待できます。
テーブルの金属銅微粒子
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
テーブルPOP
店舗であれば、光触媒の施工後は、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。
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
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が、新型コロナに期待された理由は、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ということは既にお伝えしました。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。
当社が第一線で採用している光触媒製品では、光触媒に加えて、２種類の金属微粒子が含まれており、
バインダー性能となっているイオン交換膜が銅と銀のイオン化を促進して、膜中に拡がるため、極めて高い殺菌効果があります。
某大学研究室の試験環境下で、新型コロナウイルスの感染価が10分以内に99.99%減少したのは、
光触媒効果だけではなく、金属イオンの殺菌力が加えられたためであると考えています。
光触媒にも様々な製品がありますので、目的と環境を考えた製品を選ぶと良いでしょう。
さいごに、光触媒コーティングとは、どのようなものかをまとめます。
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。
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。
光触媒のコーティング方法
スプレーガンでコーティングする
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、確実である
コーティングする素材を考えた光触媒製品を選ぶことができる
デメリット
ムラがとならないための技量が必要
物の移動や養生、下地処理などに時間を要することがある
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
バルサンのように燻蒸するだけなので施工自体は楽
デメリット
光触媒自体は粉であるため、基材とバインダー性能（糊のようなもの）が適切でなければ、光触媒がすぐに剥がれて効果が持続しない。
空気の対流に任せるため光触媒がまんべんなく塗布されるとは限らない
濃度調整ができない
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、
最近では、
加盟金を支払うと、簡単に開業して施工を行うことができますので、
光触媒の知識やコーティングする技術がない業者である可能性もあります。
弊社も光触媒コーティング事業を始めたばかりの時、
光触媒製品の卸売業者の誤った知識を鵜吞みにして、意味のない施工を行ってしまったこともあります。
シングルナノだから、樹脂だから、どんな素材でも接着する
そのような説明を受けましたが、
本当に効果があるのかを独自に検証した結果、
素材によっては光触媒が剥がれてしまうことに気付きました。
弊社では、光触媒製品の特長を理解した上で、クライアント先の事業環境を前提として
どのようにして製品を感染症対策に活用できるかを考える必要があると考えています。
新型コロナウイルスの感染経路は、「接触感染」「飛沫感染」、換気の悪い場所での「エアロゾル感染」と言われます。
つまり、光触媒が感染症の全てを解決してくれるのではありませんので、
光触媒をどのように活用できるのかを考えて、環境によっては代替となるものを提案する必要があると考えます。
弊社は、新型コロナウイルスのクラスターが発生したオフィスや教育施設、工場での消毒を行ってきた業者で、
新型コロナウイルス患者入院病棟や新型コロナ感染症宿泊療養施設での業務も行っています。
「光触媒」を感染症対策に有効に活用したいとお考えの方はご相談ください。
この記事の監修
高い殺菌効果のある高性能光触媒「nfe2」や「酸化タングステン光触媒×プラチナ」、「金属成分を含まない光触媒」を取り扱い、環境に合った光触媒製品を用いた感染症対策の提案を行っている。また、企業や病院、行政機関からの依頼で感染症現場の第一線でも活動している。
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