JP2013106561A

JP2013106561A - 家畜・家禽用敷料及び家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法

Info

Publication number: JP2013106561A
Application number: JP2011254061A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ogawa; 敏雄小川
Original assignee: NISHIKI SHIZAI CO Ltd
Current assignee: NISHIKI SHIZAI CO Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-06-06

Abstract

【課題】家畜や家禽に対するウイルス感染を有効に予防できる家畜・家禽用敷料及び家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法を提供する。
【解決手段】本発明の家畜・家禽用敷料は、家畜や家禽の飼育舎の床や該飼育舎の周囲に敷設される敷料であって、多孔構造を有する無機酸化物から成る粒子２の表面及び細孔に、光触媒機能を有する微粒子３が担持されてなる砂状粒子（光触媒合成砂１）から構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鳥インフルエンザウイルスや口蹄疫ウイルス等のウイルス感染を防止する家畜・家禽用敷料及び家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法に関する。

豚や牛等の家畜や鶏やアヒル等の家禽を飼育舎で飼育する者にとって、ウイルスや微生物等の病原体による感染を防止することは重要な課題の一つである。特に、近年、日本でも発生した口蹄疫ウイルスや高病原性鳥インフルエンザウイルスのように感染力の強い病原体の場合は、飼育舎内の一部の家畜や家禽が感染すると、同じ飼育舎内の他の家畜や家禽に急激に感染が拡大し、家畜や家禽の大量死を引き起こす。また、感染の更なる拡大を防止するために、感染が確認された飼育舎だけでなく、その周囲にある別の飼育舎で飼育されている家畜や家禽をも殺処分するという対策が取られることもあり、多大な経済的損失をもたらす。

そこで、家畜や家禽の飼育舎における病原体による感染を予防したり感染拡大を防止したりするための様々な試みがなされている。
その一つに、二酸化チタンの光触媒作用を利用した感染防止方法が提案されている(特許文献１参照)。特許文献１に記載の方法は、シリカやゼオライト等の多孔構造の無機酸化物を粒子状に形成し、この粒子の表面や細孔に二酸化チタン等の光触媒の微粒子を担持させた浄化剤を飼育舎の地表に散布することにより、飼育舎内の細菌やウイルスを分解し、死滅させるというものである。

特開2001-19954号公報

しかしながら、特許文献１には、二酸化チタンに光が当たると活性酸素種が生成され、この活性酸素種の強力な殺菌力により病原菌が酸化・分解されると記載されているだけであり、具体的な実験結果は開示されていない。従って、特許文献１に記載の浄化剤が実際に抗ウイルス活性を有するかは必ずしも明らかではない。

本発明が解決しようとする課題は、家畜や家禽に対するウイルス感染を有効に予防できる家畜・家禽用敷料及び家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法を提供することである。

本願発明者は、二酸化チタン等の光触媒が有する抗菌作用や殺菌作用に着目し、砂場における大腸菌や黄色ブドウ球菌の増殖を防止する光触媒合成砂を開発してきた。この光触媒合成砂は、シリカ（二酸化ケイ素、ＳｉＯ_２）を粒子状に成形し、このシリカ粒子の表面に二酸化チタンを担持させたもので、学校や公園等の砂場の砂として利用した場合に大腸菌や黄色ブドウ球菌に対する抗菌作用、殺菌作用を有することは既に実証されている。
本発明は、本願発明者の更なる研究開発により、光触媒合成砂が鳥インフルエンザウイルスや口蹄疫ウイルス等のウイルスに対して分解・死滅作用を有することが見いだされたことから、成されたものである。

具体的には、本発明に係る家畜・家禽用敷料は、家畜や家禽の飼育舎の床や該飼育舎の周囲に敷設される敷料であって、多孔構造を有する無機酸化物から成る粒子の表面及び細孔に、光触媒機能を有する微粒子が担持されてなる砂状粒子から構成されていることを特徴とする。

前記光触媒機能を有する微粒子が、二酸化チタンの微粒子又は二酸化チタンと金属酸化物からなる微粒子、或いは、二酸化タングステンの微粒子又は二酸化タングステンと金属酸化物から成る微粒子であることが望ましい。

また、光触媒機能を有する微粒子は、無機酸化物粒子の表面及び細孔の全体に均一に担持されていることが望ましい。光触媒機能を有する微粒子の大きさや形状は適宜選択できるが、小さいほど無機酸化物粒子の表面や細孔に均一に担持させることができる。また、無機酸化物粒子の直径が小さいほど、その体積に対する表面積の割合が大きくなり、無機酸化物粒子に対する光触媒微粒子の体積比が大きくなるため、家畜・家禽用敷料の抗ウイルス作用、殺ウイルス作用の増加が見込まれる。一方、無機酸化物粒子の直径が小さいと、つまり、家畜・家禽用敷料を構成する砂状粒子の直径が小さいと、該砂状粒子一粒当たりの重量が軽くなり飛散しやすくなり、取り扱いが面倒になる。そこで、砂状粒子は、直径が0.1mm〜5mmであることが好ましい。また光触媒機能を有する微粒子の直径は0.001μm〜0.1μmであることが好ましく、無機酸化物粒子の直径は0.1mm〜5mmであることが好ましい。

また、本発明に係る家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法は、上述の家畜・家禽用敷料を家畜・家禽用飼育舎の床に敷設し、前記家畜・家禽用敷料に光が照射されるようにしたことを特徴とする。
家畜・家禽用敷料に照射される光は太陽光でも良いが、飼育舎に太陽光を取り入れるための採光窓が設けられていない場合、或いは、採光窓からの光が飼育舎の床に敷設された家畜・家禽用敷料に照射されない場合には、光照射装置を用いて前記家畜・家禽用敷料に光を照射するようにしても良い。この場合、前記家畜・家禽用敷料に照射される光が紫外光であれば、なお良い。

本発明の家畜・家禽用敷料を家畜や家禽の飼育舎の床の上や飼育舎の周囲の地表に敷設することにより、飼育舎内で鳥インフルエンザウイルスや口蹄疫ウイルス等のウイルスが発生したり、ウイルスによる感染が拡大したりすることを防止できる。

本発明の一実施例に係る光触媒合成砂の構成を模式的に示す図。鳥インフルエンザウイルスの残存感染価を示す表。鳥インフルエンザウイルスの残存感染価を示す棒グラフ。イヌ回虫卵殺滅効果試験の判定基準を示す写真。イヌ回虫卵殺滅効果試験の結果を示す表。抗菌・殺菌試験を実施した公園の砂場の環境条件及び光触媒合成砂の散布量を示す表。抗菌・殺菌試験の検体採取日を示す表。抗菌・殺菌試験の結果を示すグラフ。抗菌・殺菌試験の結果を示す別のグラフ。

図１に本発明の一実施例に係る敷料を構成する光触媒合成砂を示す。この光触媒合成砂１（本発明の砂状粒子に相当）は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２、シリカ）から成る多孔構造を有する粒子２と、その表面全体及び粒子２の細孔に高密度状態で担持された二酸化チタンの微粒子３から成る。粒子２の形状は球状、立方体状、直方体状等適宜のものを選択できる。また、二酸化チタンの微粒子３の形状は、針状、球状等、適宜のものを選択できる。上記の光触媒合成砂１は特開2011−5389号公報に開示されているような通常の製造方法で製造することができる。光触媒合成砂１の大きさは適宜の大きさに調整することができるが、本実施例では直径1mmの粗粒子と直径0.1mmの細粒子を用意した。

このような光触媒合成砂１は、鶏舎や豚舎、牛舎、厩舎等、様々な家畜や家禽の飼育舎の床に敷設することにより使用される。敷設する量（厚み）は家畜や家禽の種類、飼育数などの条件に応じて適宜設定すれば良い。
以下、本実施例に係る光触媒合成砂１の機能に関する各種の試験について説明する。

＜試験１：光触媒合成砂の鳥インフルエンザウイルス不活化試験＞
本実施例に係る光触媒合成砂の抗インフルエンザウイルス活性の有無を調べた。本試験に用いた材料及び試験方法は次の通りである。なお、この試験１は、長浜バイオ大学バイオサイエンス学部遺伝子生命化学コース微生物研究室の伊藤正恵教授に委託し実施されたものである。
［1］材料
・ウイルス：鳥インフルエンザウイルス A/R/Hok/1/2004 (H5N1)
・細胞：イヌ腎臓由来のMadin-Darby canine kidney(MDCK)細胞
5%ウシ胎児血清（FBS）を添加したDulbecco's modified Eagle Medium（DMEM）を用い、37℃で培養した。

［2］試験方法
粗粒子及び細粒子の光触媒合成砂１をそれぞれ0.5gずつ、鳥インフルエンザウイルス液（1x10⁶CIU/ml）0.5mlと混合してブラックライト蛍光ランプ（1.0mW/cm²）の15cm下のところに設置し、室温（20℃）で2時間紫外線照射した。10,000rpm、4℃で5分間遠心後、上清を採取して試験検体とした。また、ウイルス液のみを同様に処理したものを対照検体とした。なお、上述の「CIU」はウイルス感染価の単位で、感染性ウイルス１粒子に相当する。

試験検体及び対象検体を、96穴プレートに培養した MDCK 細胞の単層培養に接種し、15時間培養後、1%パラホルムアルデヒドで１時間固定し、1%TritonX-100で15分間処理した。その後、A 型インフルエンザウイルス N蛋白に対するマウス抗体を一次抗体、FITC 標識抗マウスIgG ヤギ抗体を二次抗体とする間接蛍光抗体法により試験検体及び対象検体を染色し、感染細胞数を数えることでウイルス感染価を求めた。
また、紫外線照射なしで室温（20℃）に2時間放置した検体についても同様にウイルス感染価を求めた。図２及び図３に各検体のウイルス感染価（％）を表及び棒グラフにて示す。なお、図２及び図３において、ウイルス感染価（％）は、もとのウイルス液の感染価を100%としたときの残存活性を示す。

図２及び図３から、本実施例に係る光触媒合成砂１は粗粒子及び細粒子のいずれであっても、紫外線照射により優れた鳥インフルエンザウイルスの不活化作用を有することがわかる。

次に、本実施例に係る光触媒合成砂１を飼育舎の敷料として用いた場合の家畜や家禽に及ぼす悪影響を調べるためにいくつかの試験を行った。なお、以下の試験２及び試験３は財団法人日本食品分析センターへの委託により実施した試験である。
＜試験２：光触媒合成砂のマウスを用いた急性経口毒性試験＞
［1］試験方法
本実施例に係る光触媒合成砂を媒体として、OECD Guidelines for the Testings of Chemicals 401 (1987)に準拠し、マウスを用いた急性毒性試験（限度試験）を行った。
試験群に与える検体は、本実施例に係る光触媒合成砂１（ここでは、直径0.1mmの細粒子を用いた。)を綿実油に混合することにより調整し、対象群に与える検体（対象検体）は溶媒対照（綿実油）とした。
試験群の雌雄マウスには2,000mg/kgの用量の検体を単回投与し、対照群の雌雄マウスには綿実油を試験群と同量だけ単回経口投与した。

[2]評価
投与後7日及び14日に各マウスの体重測定を実施した。
[3]結果
試験群、対照群のいずれにおいても、雌雄マウス共に投与当日に下痢が見られたが、投与後１日で下痢は回復し、その後、異常は見られなかった。下痢は、綿実油の大量投与によるものと思われた。
また、投与後7日及び14日の体重測定では、試験群、対照群の間で体重増加に差が見られなかった。
なお、各群共に、観察期間中の死亡例はなかった。

＜試験３：ウサギを用いた皮膚一次刺激性試験＞
［1］試験方法
本実施例に係る光触媒合成砂を検体として、OECD Guidelines for the Testings of Chemicals 401 (1992)に準拠し、ウサギを用いた皮膚一次刺激性試験を行った。
検体には本実施例に係る光触媒合成砂（直径0.1mmの細粒子)を用い、これをウサギ3匹の無傷皮膚及び有傷皮膚に４時間閉鎖貼付した後の状態を観察した。

[2}結果
ウサギの皮膚から検体を除去後、１時間で全てのウサギの皮膚に非常に軽度な紅斑が見られたが、全て24時間で消失した。以上の結果から、Federal Register(1972)に準拠して求めた一次刺激性インデックス（P.I.I.）は「0.3」となり、ウサギを用いた皮膚一次刺激性において検体は「無刺激性」の範疇に入るものと判定された。

上記光触媒合成砂１を家畜用或いは家禽用飼育舎の床等に敷設した場合、該合成砂１を家畜や家禽が食べてしまう可能性がある。また、飼育舎内で飼育されている家畜や家禽が床に寝そべることにより該家畜や家禽の皮膚に光触媒合成砂１が付着するおそれがある。試験２及び試験３の結果から、家畜や家禽が光触媒合成砂１を食しても、あるいは家畜や家禽の皮膚に光触媒合成砂１が付着しても、家畜や家禽にほとんど悪影響を及ぼすことが無いため、本実施例の家畜用・家禽用敷料は非常に安全性に優れていることが分かった。

＜試験４：イヌ回虫卵殺滅効果試験＞
本試験４及び以下の試験５は、本実施例に係る光触媒合成砂１のウイルス感染症以外の病気に対する作用、効果を調べるために行った試験である。この試験４は大阪市立大学医学部医動物学研究所の宇仁茂彦講師への委託により実施した。
[1]試験方法
大阪市動物管理センターで保護されたイヌより、イヌ回虫雌成虫を採取し、その子宮末端部よりイヌ回虫卵を取り出し、１％フォルマリン水中で2週間培養し、幼虫形成卵を得、この幼虫形成卵を試験に用いた。
本実施例に係る光触媒合成砂１（直径0.1mmの細粒子）を直径5cmのプラスチックシャーレに入れ、イオン交換樹脂による精製水5mlを加えた。これを恒温インキュベータ（２５℃）内に設置した紫外線照射装置（ブラックライト蛍光ランプ２本、1.0mW/cm²）の15cm下に置き、該シャーレ内にイヌ回虫卵を加えて実験を行った。実験は次の３種類行った。

実験Ａ：イヌ回虫卵を加える前に12時間、光触媒合成砂１を含むシャーレを恒温インキュベータ内の紫外線照射装置の下に置き、紫外線を照射した。その後、500個のイヌ回虫卵をシャーレ内に入れ、紫外線照射装置下において実験を行った。
実験Ｂ：対照実験として、光触媒合成砂１を加えていない精製水のみのシャーレに500個のイヌ回虫卵を加えて該シャーレを紫外線照射装置下に置き、実験を行った。
実験Ｃ：対照テストとして、インキュベータの外に精製水を入れたシャーレを置き、500個のイヌ回虫卵を加えて実験を行った。この実験Ｃでは紫外線を照射していない。

実験開始から3日、7日、14日目に、シャーレから少数のイヌ回虫卵をピペットで採取し、これらイヌ回虫卵を精製水の入ったシャーレに入れて洗浄した後、さらに1％次亜塩素酸ナトリウム液で洗浄して、二酸化チタン、酸化亜鉛の付着しているタンパク膜を除去した。その後、イヌ回虫卵を顕微鏡（×200）で観察し、イヌ回虫卵の内部の幼虫の形態の変化を調べた。形態は次の４段階に分け、それぞれの段階のイヌ回虫卵をカウントした。
段階１：幼虫が内部で動いている虫卵（正常形態）
段階２：幼虫は動いていないが、幼虫の内部構造が段階１と同じである虫卵（これも正常形態であると判定、図４の（ａ）に示す写真参照）
段階３：幼虫の内部の黄卵顆粒に変性が見られる虫卵。更に次の２群に分けた。
段階３ａ：正常幼虫に似ているが、小さい顆粒を形成しているもの（図４の（ｂ）に示す写真参照）
段階３ｂ：大顆粒、凝集体を形成し、ほとんど死滅していると考えられるもの（図４の（ｃ）に示す写真参照）
段階４：卵内の幼虫が崩壊している虫卵（図４の（ｄ）に示す写真参照）

[2]結果
実験開始3日目において、少し変性した虫卵が出現し、7日目では変性虫卵の数が増加した。14日目の結果を図５に示す。図５に示すように、実験開始後14日目において、実験A〜Cの間に顕著な差が見られた。即ち、実験Aにおいて、イヌ回虫卵は虫卵内の幼虫に大きい変性（大顆粒形成）が見られた。また、ほとんど死滅したもの、及び幼虫の崩壊した虫卵が多く見られた。
一方、実験Ｂでは、ほとんど正常の幼虫と同じであるが、詳細に観察すると、小さい変性（小顆粒形成）を起こしているものが見られた。実験Ｃでは幼虫の変性はほとんど見られなかった。
以上の結果から、弱い紫外線下において、或いは光触媒合成砂の存在下において、虫卵内の幼虫を大きく変性させ、死滅させることができることが分かった。

＜試験５：抗菌・殺菌試験＞
この試験５は、財団法人日本食品分析センターに委託して実施したものであり、環境条件の異なる大阪府下の4箇所の公園の砂場に本実施例に係る光触媒合成砂１を散布し、その抗菌、殺菌効果を調べたものである。
各公園の砂場の大きさ、光触媒合成砂１の散布量、環境条件を図６に示す。
[1]試験方法
砂場の上部を平坦に均すとともにおおまかな異物を撤去し、各砂場から検体(砂)を採取した。検体は、砂場表層と表面から150mm下の下層の各層から採取した。
その後、図６に記載した散布量の光触媒合成砂１を各公園の砂場の上に均一に散布し、通常通り砂場を開放した。散布後1ヶ月〜9ヶ月が経過した時点において、砂場の表層及び下層から検体を採取し、これら検体について大腸菌検査を実施した。検体採取日を図７に、大腸菌検査の結果を図８及び図９に示す。なお、Ｃ公園については、面積が広いため、Ｐ１〜Ｐ３の3箇所から検体を採取した。

[2] 結果
Ａ公園では、光触媒合成砂１の散布前と比べると散布後1ヶ月の砂場表層から採取した検体中の大腸菌数が減少した。その他の公園ではほとんど変化がなかった。
いずれの公園においても、散布後3ヶ月に砂場表層及び砂場下層から採取した検体に含まれる大腸菌数は少なかった。これは、散布後3ヶ月の時期が冬季であり、外気温が低かったからだと思われる。
散布後6〜8ヶ月後は、気温（25〜34℃）、湿度共に高く、いずれの公園においても大腸菌の数が増加する傾向にあったが、光触媒合成砂１を散布しなかったＤ公園に比べて、光触媒合成砂１を散布したＡ〜Ｃ公園における大腸菌の発生を少なく抑えることができた。これは、砂場の表層及び下層のいずれから採取した検体でも同じ結果であった。

砂場の大腸菌の発生数は、砂場の環境条件・住民の使用頻度・動物の侵入度合い等によりばらつきが生じるものの、図８を見る限りは光触媒合成砂１の散布量が多いＡ公園においてより高い大腸菌の抗菌・殺菌効果が得られた。
また、図９に示すように、砂場の下層から採取した検体においても、砂場の表面に散布した光触媒合成砂１の作用により大腸菌の発生が抑えられており、子どもが砂遊びをする深さ（15cm）の安全性が確保できることが分かった。

なお、今回は鳥インフルエンザウイルスに対する光触媒合成砂１の作用効果を調べる試験しか実施できなかったが、口蹄疫ウイルスについても同様の作用効果が得られるものと思われる。また、無機酸化物の粒子に担持させる光触媒機能を有する微粒子は、二酸化チタンの微粒子の他、二酸化チタンと金属酸化物からなる微粒子、二酸化タングステンの微粒子、二酸化タングステンと金属酸化物から成る微粒子でも良い。

１…光触媒合成砂
２…二酸化ケイ素の粒子
３…二酸化チタンの微粒子

Claims

家畜や家禽の飼育舎の床や該飼育舎の周囲に敷設される敷料であって、
多孔構造を有する無機酸化物の粒子の表面及び細孔に、光触媒機能を有する微粒子が担持されてなる砂状粒子から構成されていることを特徴とする家畜・家禽用敷料。
前記光触媒機能を有する微粒子が、二酸化チタンの微粒子又は二酸化チタンと金属酸化物からなる微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の家畜・家禽用敷料。
前記光触媒機能を有する微粒子が、二酸化タングステンの微粒子又は二酸化タングステンと金属酸化物から成る微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の家畜・家禽用敷料。
前記砂状粒子は、直径が0.1mm〜5mmであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の家畜・家禽用敷料。
請求項１〜４のいずれかに記載の家畜・家禽用敷料を、家畜・家禽用飼育舎の床に敷設することを特徴とする家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法。
家畜・家禽用飼育舎の床に敷設された家畜・家禽用敷料に光照射装置により紫外光を照射することを特徴とする請求項５に記載の家畜・家禽用飼育舎におけるウイルス感染の防止方法。