オゾンとラジカルで空気を消毒しましょう。

プラズマボール

小型プラズマ発生装置

　このブログでは何回もプラズマについて書いて来ましたが、もう一度プラズマとは何かについて紹介し、その効果についても紹介したいと思います。

　まずはじめにプラズマとはあるエネルギーによって原子を構成する電子がその軌道から飛び出して元素としてのバランスが取れなくなっている状態と言うことが出来ます。ただしく表現するならプラズマ状態と言うのが正解だと思います。

　そして、ここで外部に飛び出した自由電子は不安定なために安定しようとして他のものと反応する（くっつく）という行動に出ます。あるいは電子が一つ足りなくなった原子核は他のものから電子を奪う行動に出るのです。このような仕組みでプラズマ状態になった物質は活発に動くことによって、外部に影響を与えて行くのです。この自由になった電子や原子核を自由ラジカルと呼びます。

　大気圧バリア放電により発生する放電現象は周囲の大気に含まれる成分をプラズマ状態へと変化させて行くのです。地球上の大気は約８０％が窒素２０％が酸素から出来ています。従いまして、プラズマ状態へと変化して行くのもこの２つの成分が中心になります。

　今回は新型コロナウイルスにも関係するので、プラズマ状態になった成分の中で殺菌に関する成分についてご紹介しておきます。

　まずは、オゾン（O3）について紹介します。

　オゾンは酸素（O2）と酸素原子（O）によって構成されている物質です。
　オゾン分子（O3）は、きわめて反応性の高い物質（いろいろなものにくっつきやすい）であり、時間とともに安定した酸素（O2）に戻ろうとする性質をもっています。反応後は残留物を出さないので、環境に負荷を与えないきわめて安全な物質ということが出来ます。

　そして、この反応性の高さがウイルスをはじめとして細菌等を死滅させる効果を持っているのです。O原子が他の物質にくっつくことを酸化すると言いますが、細菌やウイルスにもくっついて、ウイルスの外膜（エンベローブ）や細菌の細胞膜を破壊してしまいます。

　現在では、多くの病院でオゾンによる殺菌システムが導入されており、手術室や病室の消毒だけでなく、今後院内感染の防止のためにも導入が進んでいくものと考えられます。さらに、新型コロナウイルスの感染防止という観点から、老人施設や学校、集会所等の人が多く集まる場所にも導入が進んでいくものと考えられます。

　次は水酸基（OH）ラジカルです。

　こちらは大気中の水蒸気や水に反応して発生するラジカルです。オゾンよりも反応性が高いためにすぐに他の物質と反応してしまうのでその寿命は短いですが、酸化力は

オゾンよりも高く、ウイルスや細菌に対する攻撃力も優れています。こちらも反応したあとは水（H2O)に戻りますから、環境への負荷はありません。

　現代人にとっては初めての経験となる新型コロナウイルスですが、多くの病院や研究機関で導入が進んでいる大気圧バリア放電による殺菌というシステムならば、見えない敵に対して、物理的に攻撃を加えることで対抗出来ると考えています。

携帯できるプラズマ脱臭・除菌装置

携帯型プラズマ発生器

携帯型プラズマ発生器２

　プラズマの持つ脱臭や殺菌の機能を持ち運びできるようにしてほしいという要望が多くなって来ましたので、電池で駆動できるプラズマ発生器の開発に取り組みました。

　写真でおわかりいただけるように、アルミの筒の中に大気圧バリア放電プラズマ素子を組み込みました。

　これによって、多くのご希望をいただいていた車の室内、家庭内でも玄関や押入れと言うような電源が取りにくいような場所でのご使用が可能になりました。

　今回の開発に際して課題にあがってきたのは、新型コロナウイルスの予防策として利良したいということでした。実際の効果の科学的なデータということになると、もう少しデータ取得に時間がかかると思いますが、プラズマが本来持っている放電による各種ラジカルの発生とオゾンの発生によって、インフルエンザ等の他のコロナウイルスに対しては効果の確認が出来ているものがあり、新型コロナウイルスに対しても同等の効果が期待できると考えています。オゾンやOHラジカルの殺菌効果については多くのサイトで詳しく証明されていますのでそちらを参考になさって下さい。

　特に今回注目しているのは、車という密閉された空間の除菌は注目すべき用途だと考えています。

　また、ウイルスは靴の底について運ばれるということが言われています。そういう意味においては外部からウイルスが侵入する入口となる玄関での除菌も注目すべき課題だと考えます。

ナノ粒子シリカのプラズマ表面処理

フュームドシリカを水の上に分散１

　プラズマの金属表面処理や樹脂表面処理について何度か紹介して来ましたが、今回径が１０ナノ程度のフュームドシリカの表面処理を行ってみました。上の写真のように水の表面にフュームドシリカを分散させて撹拌を行うとフュームドシリカは水に入り込むことなく表面に薄い膜を作ります。これを拡大して見ると下の写真のように膜を作っているのがわかります。また、今回の実験では写真で撮りやすいように水にはメチレンブルーを０．１％添加して色をつけてあります。

フュームドシリカを水の上に分散２

　この状態のシリカにプラズマを照射してみます。照射後に撹拌してみると下の写真のようになりました。

プラズマ照射後のフュームドシリカ１

　きれいに広がっていた膜の存在は見られず、中央部分に結晶状態のようなシリカの塊が現れました。また、水の色の変化からもわかるように表面にあった膜は見られなくなっていました。これを拡大してみると

プラズマ照射後のフュームドシリカ２

　

写真では分かりづらいと思いますが、小さな塊になったシリカが水中に溶け込んでいるのがわかります。

 

　プラズマ照射前はどんなに撹拌をしても水に溶け込むことななかったフュームドシリカですが、プラズマ照射によって水に溶け込むようになりました。おそらくフュームドシリカの表面に何らかの変化が起きてフュームドシリカが親水化しているものと思われます。

手指消毒剤は接触感染の重要な防波堤

手指消毒剤

　コロナウイルスの猛威が日に日に明らかになってきています。

　そんな中でスーパーマーケットを筆頭に各所に手指消毒剤がおかれているのですが、あまり使われている姿を見かけません。おそらく接触感染という事実を正しく理解していない人が多いのが原因ではないかと思います。そこで、具体例を挙げながら手指消毒剤の重要性について書いてみます。

　コロナウイルスは飛沫感染と言われていますが、マスクをしていれば飛沫がそのまま口や鼻から入って来ることは可能性が低いと考えられます。怖いのは飛沫が飛び散って付いてしまった物体に手で触り、その手で他の物に触ることでもともとは飛沫がついていなかった物もウイルスに汚染されてしまうことです。

　一例をあげるならば、保菌者が電車の中でくしゃみをすることでウイルスがつり革に付着するようなことは多いと考えられます。そしてその汚染されたつり革を触った人の手もウイルスに汚染されることになってしまうのです。そのようにして手を汚染されてしまった方が帰りがけにスーパーマーケットに寄ったとします。もし、そこで入り口で手指消毒剤を使えば手についたウイルスは除去されることになって、そこでウイルスによる汚染はリセットされます。しかし、入り口で手指消毒剤を使わないとウイルスに汚染された手で商品を触ることになります。触った商品を持ち帰ればよいのですが、触った商品を商品棚に戻すことで、次にその商品に触れた人の手もウイルスに汚染されてしまうことになります。あるいは、汚染された商品をレジでカウントする人の手もウイルスに汚染されてしまい、汚染された手で他の人の商品もカウントすれば、カウントした他の人の商品もすべて汚染してしまうことになるのです。このようにして無限大にウイルス汚染が広がって行く結果になってしまいます。汚染された手で、口、鼻、眼を触ることで感染する確率は高くなってしまいます。

　スーパーマーケットを例に挙げましたが、エスカレータの手すり、階段のてすり、銀行のATMや駅の券売機等人の手が触れることが多い物も同じ理由で感染を広げる大きな原因になる可能性が高いのです。

　これがまさに接触感染という状況です。

　これを防ぐのは入り口で手指消毒剤を使うことです。各所においてある手指消毒剤は無意味に置いてあるわけではなく、接触感染を断ち切る重要な切り札になることを理解して欲しいと思います。無意味に置いてあるのではないから、みつけたら積極的に利用して欲しいと思います。

　自分の手は大丈夫だではなく、自分の手は汚染されているんだ・自分の手を感染源にしてはいけないと意識を変えることで大きな防波堤が出来ることを理解して欲しいと思います。ほんのちょっとした一手間が大きな効果をもたらします。

なぜプラズマはウイルスや細菌を殺すのか？

細菌のイメージ

　今までプラズマの様々な効果を紹介してきましたが、もう一歩踏み込んでそれぞれの効果はどのような理論により発生していると考えられているのかを書いていきたいと思います。

　はじめは、新型コロナウイルスが緊急性を要する話題になっていることもありますから、プラズマの殺菌作用はどのようにして行われていると考えられているのかを紹介します。

　以前からプラズマ放電が起きると周囲にある酸素や窒素などを分解してラジカルになると書いてきました。ラジカルとは、原子の状態のひとつで、通常は 2個1組で軌道上を回転しているはずの電子が何らかの条件によって 1つしかなくなっている状態のことを指します。プラズマの場合は放電という現象によって発生します。

　このような状態ですから、ラジカルな原子は、電気的に非常に不安的であり、周りの原子や分子から欠けた電子を奪おうとするため、きわめて反応性が強いという性質を持っています。不安定で反応性に富む短寿命の中間体なので、かなりの速さで他の非ラジカル種と結合をして元の化合物を分解し、別の化合物を生成します。

　そのような状況で発生するラジカルの一つにヒドロキシラジカルと呼ばれるものがあり、水酸基に対応するもので、プラズマ放電で空気中の酸素分子と水分子を電離させて生じる陽イオン（H＋）と陰イオン（O2－）のそれぞれの周囲に水分子が付着したものです。これがウイルスや細菌の表面に付くと、化学反応により酸化力の強い、活性酸素の一種であるヒドロキシル・ラジカル（OHラジカル）に変化します。ヒドロキシラジカルはウイルスや細菌の表面のタンパク質から水素を抜き取って分解（酸化分解）することでウイルスや細菌を死滅させると考えられています。

　これが、プラズマの殺菌効果の仕組みになりますが、新型コロナウイルスに関しても、大気圧バリア放電を用いての実験が始まっているようです。しかし、新型コロナウイルスに関して言えば、短い時間で相当な台数が必要になるのは明らかで、低コストで短時間でシステムを構築可能な弊社のシステムが最適なシステムであると考えています。

コロナウイルスに関する独り言

コロナウイルス

　新型コロナウイルスは世界を巻き込む大問題になり恐怖感だけを煽るような報道がなされていますが、私の考えもちょっとだけ書いておこうと思います。

　そもそも、私はコロナウイルスであると言うことからインフルエンザウイルスの変異したものであると考えています。症状から考えてもこの考えは正解だと思います。

　そもそも、この問題を考える上ではインフルエンザという病気を正しく理解しておくが大切だと思います。正直インフルエンザって何と言われて、正確にこたえられる人がどれだけいるのでしょうか。この際だからインフルエンザの定義から考えてみたいと思います。

　インフルエンザとは、インフルエンザウイルスに感染して起こる感染症（感冒）を指すとされています。インフルエンザウイルスは、A型、B型、C型、D型の4種類に分けられます。主にヒトに流行を起こすのは、A型とB型のウイルスです。A型はヒト以外にも、ブタ、ウマなどの哺乳類やカモ、ニワトリなどの鳥類に感染します。一方、B型とC型は主にヒトへのみ、D型は家畜へのみ感染します。A型インフルエンザウイルスの大きさは80～120nm（1nmは1ｍmの100万分の1）で、ウイルス表面からタンパク質がスパイクのように突き出ています。まさにこれがコロナウイルスの名前の由来となっています。

　A型インフルエンザウイルスは、ウイルス表面から突き出たタンパク質のうち、重要なタンパク質であるヘマグルチニン（H1～H16の16種類）と、ノイラミニダーゼ（N1～N9の9種類）の組み合わせによって、144通りの亜型に分類されます。これらの亜型はすべて、カモなどの水禽（すいきん）から見つかっています。さらに、ヘマグルチニンH17、H18やノイラミニダーゼN10、N11がコウモリから見つかっています。例えば、ヘマグルチニンがH1で、ノイラミニダーゼがN1であれば、A（H1N1）亜型というように呼ばれます。亜型ごとに感染後に体内の免疫反応を引き起こす抗原としての性質（抗原性）が異なるため、以前に同じ亜型のインフルエンザにかかったことがあっても、その年に流行している亜型に合致する免疫を持っていないとインフルエンザにかかります。

　A型・B型インフルエンザの流行には季節性があり（この部分が新型コロナウイルスと違っているのかと考えています）、国内では例年12月～3月に流行し、短期間で多くの人に感染が拡がります。例年の季節性インフルエンザの感染者数は国内で推定約1,000万人とされます。

　インフルエンザでは、咳やのどの痛みなどの呼吸器の症状だけでなく、高熱、全身のだるさ（倦怠感）、食欲不振などの全身症状が強く、しばしば、頭痛や関節痛・筋肉痛など呼吸器以外の症状を伴います。
合併症として、気管支炎、肺炎、中耳炎などがみられます。

重大な合併症には急性脳症（インフルエンザ脳症）や重症肺炎があります。

　ここまで書けばわかるとおもいますが、インフルエンザの症状と新型コロナウイルスとの違いってどこにあるのでしょうか？

　メディアは不必要に危機感を煽っていますが、私は例年のインフルエンザに対する基本的な対応策を取っていれば十分に対応できる感染症だと考えています。

　今年の特徴として、マスクをして殺菌処理をしっかり行うと言うことが功を奏してい

る事によって、例年よりもインフルエンザによる感染の報告例が少なくなっています。例年なら冬季に話題になる「インフルエンザによる学級閉鎖」などのニュースが少なくなっていると感じるのは気のせいでしょうか？

新型コロナウイルスと対決

コロナウイルス対策のマスク

　いよいよ日本でも、新型コロナウイルスが身近な脅威になってきました。

　おそらく、プラズマ発生装置は相当に効果を発揮してくれると考えていますが、これをテストしてくれる機関は今すぐにはみつかりません。

　そこで身を持ってテストしてみます。仕事場・自宅すべての部屋にプラズマ発生装置を設置してみました。感染ルートもわからないウイルスに対してはこんな地道なテスト方法しかみつかりません。それでも、何が効果があるかわからない世界においては一つの道標になるのではないでしょうか。