JP2020138952A - ヨウ素担持活性炭 - Google Patents

Abstract

【課題】活性炭に担持させるヨウ素の活性な状態を保持するとともに抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることが可能なヨウ素担持活性炭を提供する。【解決手段】活性炭にヨウ素を添着することでヨウ素担持活性炭を製造する方法であって、賦活後にアルカリ成分が残留した前記活性炭に対し、前記ヨウ素の添着時にヨウ素イオン又はヨウ素酸イオンが生成されないように予め酸処理することによって当該アルカリ成分を除去した上で、前記ヨウ素が空中に放出又は水中に溶出しないように、かつウイルス、真菌及び一部の芽胞菌を除く細菌類を前記ヨウ素で不活化すべく前記活性炭へ吸着可能に、元素状ヨウ素の状態で前記活性炭に添着する、ことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、活性炭にヨウ素を添着することで抗菌性及び抗ウイルス性を持たせたヨウ素担持活性炭に関する。

活性炭は、大部分が炭素（Ｃ）からなる多孔質の物質であり、細孔に他のものを吸着させる性質を有する。活性炭は、木材、石炭又はやし殻などを炭化させ、水蒸気などで賦活することで、多数の細孔が形成される。活性炭は、脱臭や水質浄化又は有害物質の吸着などに利用され、加熱することで吸着したものを放出させて再利用することもできる。特許文献１に記載されているように、汚染された水にヨウ素を添加して殺菌し、その後、ヨウ素を活性炭に吸着させて回収する発明も開示されている。

また、ヨウ素（Ｉ_２）は、ハロゲン元素の一つであり、強い殺菌力を有する。ヨウ素はアルコールには比較的よく溶け、エタノールに溶かしたヨードチンキも強い殺菌力を有する消毒薬である。ただ、ヨードチンキは生体への刺激が強いため、ポリビニルピロリドンとヨウ素を混合して生体への影響を弱くしたポビドンヨードがうがい薬などに使用されている。

なお、ヨウ素は、ヨウ化カリウム（ＫＩ）水溶液又はヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）水溶液に溶解させると、三ヨウ化物イオン（Ｉ_３ ⁻）の状態になるので、そこに活性炭を含浸することで、活性炭の細孔に担持させることが可能である。

ヨウ素系消毒薬は、ウイルス、真菌、及び一部の芽胞菌を除く細菌（結核菌や一般細菌）などの微生物類に対して消毒効果があり、塩素系と同等の効力を有する中水準消毒薬である。しかしながら、ヨウ素系消毒薬は、（鳥）インフルエンザウイルスなどを殺菌する際に生体まで傷付けるおそれがある。そのため、ヨウ素系消毒薬を使用する場合、生体に対して非侵襲で殺菌する消毒薬であることが望まれる。

鳥インフルエンザは、鳥インフルエンザウイルスの感染により起きる鳥類の感染症である。鶏などの家禽類に感染すると非常に高い病原性を示す高病原性鳥インフルエンザ（ＨＰＡＩ）は、養鶏産業の脅威となっている。Ｈ５Ｎ１亜型ウイルスなどで人間への感染も報告されており、今のところ人間に感染する危険性は低いものの、人間に感染する能力を有するウイルスに変異することが懸念されている。そのため、ウイルスを不活化して感染力を失わせる方法なども研究されており、特許文献２、３に記載されているように、燻液で鳥インフルエンザウイルスを不活化する発明も開示されている。

鳥インフルエンザ等の家畜伝染病の消毒方法としては、消石灰液（１０％）を消毒薬として使用することが定められている。鳥インフルエンザ発生時には、これに従って防疫及び消毒に消石灰が使用されている。特許文献４に記載されているように、水酸化カルシウム（消石灰）を配合した水溶液でノロウイルスを不活化する発明も開示されている。

消石灰すなわち水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）は、固体は白い粉であり、運動場のライン引きや畑に撒かれていたが、目に入ると失明のおそれなど危険であることが指摘されている。また、水酸化カルシウムは、二酸化炭素（ＣＯ_２）と反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）になると消毒効果を失うので、散布してすぐはウイルス等の伝染を防止することができるが、長期に渡り予防することはできないと考えられる。

消石灰を使用した消毒剤における侵襲性と持続性の問題を解決するために、発明者らは、一部の芽胞菌を除く微生物類を生体には非侵襲で殺菌するヨード活性炭（ヨウ素担持活性炭）の発明、及びウイルスや細菌類を不活化する効果が長時間持続する抗菌・抗ウイルス剤の発明について特許出願している（特許文献５、６）。

特許第４３６８１４６号公報 特許第５２３６３３９号公報 特許第５５０７７１８号公報 特許第５７６３５４６号公報 特願２０１７−１０２７６２号 特願２０１８−０３２３０２号

しかしながら、水蒸気で賦活した活性炭はアルカリ性を示すため、ヨウ素を添着させるときにヨウ素イオン又はヨウ素酸イオンが生成されやすく、活性炭から溶出してしまう性質を有しているため、抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることが困難である。

また、ヨウ素担持活性炭を様々なものに混合して抗菌・抗ウイルス効果を持たせることが検討されているが、アルカリ成分を含有する物質に混ぜると活性炭の表面においてヨウ素の活性な状態が抑制され、抗菌・抗ウイルス効果を得られない場合がある。

そこで、本発明は、活性炭に担持させるヨウ素の活性な状態を保持するとともに抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることが可能なヨウ素担持活性炭を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明であるヨウ素担持活性炭の製造方法は、活性炭にヨウ素を添着することでヨウ素担持活性炭を製造する方法であって、賦活後にアルカリ成分が残留した前記活性炭に対し、前記ヨウ素の添着時にヨウ素イオン又はヨウ素酸イオンが生成されないように予め酸処理することによって当該アルカリ成分を除去した上で、前記ヨウ素が空中に放出又は水中に溶出しないように、かつウイルス、真菌及び一部の芽胞菌を除く細菌類を前記ヨウ素で不活化すべく前記活性炭へ吸着可能に、元素状ヨウ素の状態で前記活性炭に添着する、ことを特徴とする。

また、前記ヨウ素担持活性炭の製造方法は、ヨウ素イオン又はヨウ素酸イオンの状態にならないように、前記ヨウ素を昇華させて前記活性炭の細孔に吸着させることにより、元素状ヨウ素の状態で前記活性炭に気相で添着する、ことを特徴とする。

また、本発明であるヨウ素担持活性炭は、前記方法によって製造された、ことを特徴とする。

また、本発明である抗菌・抗ウイルス剤は、前記ヨウ素担持活性炭が、吸湿性を有する水硬性無機物又はそれが混合された珪藻土に添加された抗菌・抗ウイルス剤であって、前記水硬性無機物のアルカリ成分によってウイルス、真菌及び一部の芽胞菌を除く細菌類の不活化が阻害されないように、前記活性炭は、前記ヨウ素が添着される前に予め酸処理が施される、ことを特徴とする。

また、前記抗菌・抗ウイルス剤は、前記水硬性無機物を心材とし、外殻に散在する前記ヨウ素担持活性炭の一部が当該心材に埋没することなく当該外殻に露出するように造粒される、ことを特徴とする。

また、本発明である内装材は、前記抗菌・抗ウイルス剤が使用された、ことを特徴とする。

本発明によれば、活性炭に担持させるヨウ素の活性な状態を保持するとともに抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることができる。ヨウ素を添着させる前に活性炭を酸処理しておくことで、活性炭に元素状ヨウ素を担持させることができる。活性炭からヨウ素が空気中に放出されず、かつ水中に溶出されないので、生体には非侵襲で、抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることができる。アルカリ成分を含有する物質にヨウ素担持活性炭を混ぜたとしても、活性炭の表面においてヨウ素の活性な状態が抑制されず、抗菌・抗ウイルス効果を十分に得ることができる。

本発明であるヨウ素担持活性炭の殺菌原理を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の製造方法を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭に担持させるヨウ素の化学形態を示す電位−ｐＨ図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭にヨウ素を担持させる前に酸処理を行い、その後ヨウ素を添着する処理を説明する図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の殺菌力について実験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の抗菌性について実験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の侵襲性について実験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭をケイ酸カルシウムに混合したときの抗菌性について実験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭を珪藻土に混合したときの抗菌性について実験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭を珪藻土に混合したときの防カビ性について実験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭のウイルス不活化能について試験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭のウイルス不活化能について試験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭のウイルス不活化効果の持続性について、消石灰と比較試験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の消毒効果の持続性について試験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の消毒効果の持続性について試験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭の酸処理した場合のウイルス不活化能について試験した結果を示す図である。 本発明であるヨウ素担持活性炭を混合した造粒物を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

まず、本発明であるヨウ素担持活性炭について説明する。図１は、ヨウ素担持活性炭の殺菌原理を示す図である。図２は、ヨウ素担持活性炭の製造方法を示す図である。図３は、ヨウ素担持活性炭に担持させるヨウ素の化学形態を示す電位−ｐＨ図である。図４は、ヨウ素担持活性炭にヨウ素を担持させる前に酸処理を行い、その後ヨウ素を添着する処理を説明する図である。

図１に示すように、ヨウ素担持活性炭１００は、活性炭３００の細孔にヨウ素４００を担持させることにより、活性炭３００が吸着した微生物類２００をヨウ素４００によって不活化させる。

微生物類２００は、ウイルス、真菌（菌類）及び細菌類などである。ウイルスは、大きさが約５０ナノメートル（ｎｍ）程度であり、（鳥）インフルエンザウイルスやノロウイルスやエボラ出血熱ウイルスや口蹄疫ウイルスやヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）などがある。なお、ウイルスは定義上生物とは言えないが、微生物類２００に含まれるものとする。真菌（カビ）は、大きさが約５マイクロメートル（μｍ）程度の菌類であり、白癬菌などがある。細菌類は、大きさが約１マイクロメートル（μｍ）程度であり、枯草菌や納豆菌など耐久性の高い芽胞菌や、結核菌や大腸菌やコレラ菌やサルモネラ菌などその他の一般細菌がある。

ヨウ素担持活性炭１００は、活性炭３００が担持しているヨウ素４００を人や動物等の生体へ侵襲させることなく、活性炭３００の細孔が吸着した微生物類２００をヨウ素４００によって不活化する。なお、不活化は、微生物類２００を死滅させ、感染力を失わせることである。具体的には、ヨウ素カチオンが生体内のタンパク質のアミノ酸残基であるシステインを酸化し、チロシンやヒスチジンをヨウ素化することでタンパク質を変質させる。不活化には、滅菌（ウイルス）、殺菌（ウイルス）、消毒、除菌（ウイルス）又は抗菌（ウイルス）等することを含むものとする。すなわち、ヨウ素４００は、消毒薬や抗菌・抗ウイルス剤などとして機能する。

例えば、消毒薬には、ほとんどの芽胞菌まで効果のある高水準消毒薬、結核菌とほとんどの真菌とウイルスにも効果がある中水準消毒薬、及びほとんどの一般細菌といくつかの真菌とウイルスに効果がある低水準消毒薬がある。消毒薬に対する抵抗性は、強い方から芽胞菌、ウイルス、結核菌、一般細菌の順である。ヨウ素４００は中水準消毒薬であり、ヨウ素４００に対して耐久性のある一部の芽胞菌などを除く微生物類２００に対して効果を有する。

活性炭３００は、やし殻、木材、石炭又は石油系の原料を炭化させ賦活することで多数の細孔を形成させたものであり、破砕して粉末状にしたものや、球状など粒状に成型したものがある。活性炭３００には、１グラムあたり１５００ミリグラム（ｍｇ／ｇ）程度までヨウ素４００を吸着可能である。例えば、ヨウ素吸着性能が１５００ｍｇ／ｇ以下のヤシ殻活性炭や、１２００〜１３５０ｍｇ／ｇの球状活性炭などがある。なお、木炭の場合は３００〜４００ｍｇ／ｇである。

また、活性炭３００は、細孔の入口が狭く深めの穴が多いものや、細孔の入口が広く浅めの穴が多いものがある。細孔には、直径２ナノメートル（ｎｍ）以下のミクロ孔、直径２〜５０ナノメートル（ｎｍ）のメソ孔、及び直径５０ナノメートル（ｎｍ）以上のマクロ孔があるが、平均が１〜５ナノメートル（ｎｍ）であることが好ましい。また、比表面積が１グラムあたり３００〜２０００平方メートル（ｍ^２／ｇ）であることが好ましい。

図２に示すように、活性炭３００の製造方法の例としては、まず、木材、石炭又はやし殻などの原料５００を粉砕するなど予め処理しやすい形状や大きさに加工し、その原料５００を約７００〜８００℃で酸素を遮断して加熱することにより炭化５１０させる。そして、約９００〜１０００℃で水蒸気（Ｈ_２Ｏ）等と反応させて賦活５２０し、不純物を取り除いて大きさを揃えるなど精製する。賦活により活性炭３００に多数の細孔が形成され、吸着力が飛躍的に増大する。

その後、活性炭３００に酸処理５３０等のｐＨ調整を行った上で、活性炭３００の細孔に（元素状）ヨウ素４００を添着することで、ヨウ素担持活性炭１００を製造する。ヨウ素担持活性炭１００は、ケイ酸カルシウム等の水硬性無機物や珪藻土などと混合し、造粒物５５０にして消毒剤などとして利用される。さらに、建物の壁材などに添加して、抗菌性・抗ウイルス性を持たせた内装材５６０として利用される。

ヨウ素４００を活性炭３００に担持させる方法としては、まず、ヨウ素単体（Ｉ_２）をヨウ化カリウム（ＫＩ）水溶液又はヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）水溶液に溶解して三ヨウ化物イオン（Ｉ_３ ⁻）の状態にする。そこに活性炭３００を含浸することで、活性炭３００の細孔にヨウ素４００が吸着され安定保持される。

三ヨウ化物イオン［⁻Ｉ＝Ｉ^＋−Ｉ⁻］は、ヨウ素単体（⁻Ｉ＝Ｉ^＋）とヨウ化物イオン（Ｉ⁻）により生成されたポリヨウ化物であり、複数結合したヨウ素４００が活性炭３００の触媒作用により、活性励起状態である元素状ヨウ素（⁻Ｉ＝Ｉ^＋⇔^＋Ｉ＝Ｉ⁻）の状態で活性炭３００に担持される。

また、ヨウ素４００は常温、常圧で固体であるが、昇華性もあることから、ヨウ素４００を気化させたヨウ素ガスを活性炭３００に吸着させても良い。ヨウ素ガスは、原子間の結合が比較的弱いことから、高温で解離して単原子分子となることもあり、元素状ヨウ素（Ｉ）の状態で活性炭３００に担持される。

元素状ヨウ素は、活性炭３００の細孔表面において、２〜３次元のマルチボンドのネットワークが形成された状態となる。元素状ヨウ素は、ヨウ素単体に紫外線を照射する等によって生成されるラジカル（^＊Ｉ）と同様であり、化学的活性度の高い状態である。活性炭３００の疎水性、親油性、さらに触媒特性を利用することにより、元素状ヨウ素が安定した状態で活性炭３００に保持される。元素状ヨウ素には、ヨウ素４００の単原子分子だけでなくヨウ素単体を含むものとする。

ヨウ素４００は、活性炭３００の細孔において、ファンデルワールス力（分子間力結合）により分子吸着（共有結合）される。さらに、元素状ヨウ素の場合、複数の単原子分子がネットワーク状にマルチボンド（多重結合）することにより物理的・化学的に強く結合される。そのため、元素状ヨウ素は、化学的な活性度を長時間保ちながら、空気中に放出せず且つ水中にも溶出しない状態で、活性炭３００に担持される。

ヨウ素４００の沸点は１８４℃であり、沸点以上でヨウ素４００が活性炭３００から揮発離脱する。使用済みの活性炭３００からヨウ素４００などを揮発させ、また賦活から繰り返してヨウ素４００を添着させれば、ヨウ素担持活性炭１００として再利用可能である。活性炭３００の細孔の閉塞や極端な還元作用が無い限り、ヨウ素４００の殺菌力は持続する。なお、ヨウ素４００には刺激臭があるが、活性炭３００に担持された状態では、無味・無臭である。

ヨウ素４００は、ヨウ素単体（Ｉ_２）や元素状ヨウ素（^＊Ｉ）の状態であれば殺菌力がかなり強いが、ヨウ素イオン（Ｉ⁻）の状態であると殺菌力が無くなる。また、三ヨウ化物イオン（Ｉ_３ ⁻）やヨウ素酸イオン（ＩＯ_３ ⁻）や過ヨウ素酸イオン（ＩＯ_４ ⁻）等の状態であると殺菌力は保持されるが、水溶性であるため水に溶解して拡散すればその殺菌力は減損する。そのため、ヨウ素４００には、ヨウ素イオン（ヨウ化物イオン）、三ヨウ化物イオン及び（過）ヨウ素酸イオンの状態は含まないものとする。

図３に示すように、電位が還元状態である領域６００では、ヨウ素イオンの状態になるため抗菌・抗ウイルスの効果がない。また、電位が極端な酸化状態である領域６１０では、ヨウ素酸イオン等の状態になるため酸化力（抗菌・抗ウイルスの効果）は強いが、水溶性であるため効果が長く持続しない。

図中、太線で囲んだ三角形状の灰色の領域６２０においては、ｐＨ（水素イオン濃度）が中性から酸性であれば元素状ヨウ素の状態が維持され、酸化力（抗菌・抗ウイルスの効果）もあり、水にも溶けにくいため効果が長く持続する。なお、ｐＨがアルカリ性になるとヨウ素酸イオン又はヨウ素イオンの状態になるため効果の持続性が期待できない。

活性炭３００の賦活には、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ_２）等の薬品を用いる方法と、原料を炭化して水蒸気で細孔を形成させる方法などがあるが（図２参照）、薬品賦活法には環境問題や腐食性などの問題があることから、水蒸気賦活法が多く利用されている。

図４（ａ）に示すように、水蒸気賦活法の場合、原料に含まれるアルカリ金属（ナトリウムやカリウム等）及びアルカリ土類金属（マグネシウムやカルシウム等）の灰分が残留するため、賦活後の活性炭３００はアルカリ性（ｐＨ９〜１０程度）を示す。具体的には、原料である炭素（Ｃ）に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が結合し、炭素表面に結合した水蒸気の分解により水素（Ｈ_２）が放出されると、炭素表面に留まった酸素（Ｏ）により一酸化炭素（ＣＯ）が生成されることで反応（賦活）が進行する。そして、残留するアルカリ成分４１０により活性炭３００はアルカリ性となる。

アルカリ性となった活性炭３００にヨウ素４００を添着させても抗菌・抗ウイルスの効果が弱いので、図４（ｂ）に示すように、ヨウ素４００を添着させる前に、塩酸、硫酸又は硝酸などの無機酸でアルカリ成分４１０を中和溶解させて活性炭３００から除去する。そして、図４（ｃ）に示すように、活性炭３００にヨウ素４００を添着させれば、活性炭３００からヨウ素４００の溶脱が抑制されるとともに、抗菌・抗ウイルスの効果が高い元素状ヨウ素の状態で活性炭３００にヨウ素４００が担持される。

ヨウ素担持活性炭１００は、低濃度（２〜５％程度）の酸、アルコール、有機溶剤に対しては耐久性が強いが、高濃度のアルカリ、アルコール、有機溶剤、還元剤に対しては耐久性が弱い。また、ヨウ素担持活性炭１００におけるヨウ素４００の溶出性は、空気中に放出又は水中に溶出せず、水への溶解性は、ヨウ素イオン（Ｉ⁻）として０．０５％以下であり、ヨウ素単体（Ｉ_２）として０．０５％以下である。

また、ヨウ素担持活性炭１００は、金属腐食性が僅かであり、塩素に比べ低い。ヨウ素担持活性炭１００は、海水中でｐＨ５程度（酸性）であり、海水に７００日浸漬したステンレス鋼耐食性試験においても、ｐＨの変化は少なく、金属腐食性も少ない結果が出ている。すなわち、ヨウ素担持活性炭１００の活性は、長時間持続するにもかかわらず、金属に対する腐食性が少ない。

ヨウ素担持活性炭１００にはヨウ素４００が安定的に保持されており、ヨウ素担持活性炭１００から放出や溶出されるものはないので、周囲にあるものには影響を与えることなく、ヨウ素担持活性炭１００に吸着されたウイルス等だけをヨウ素４００によって不活化させる。すなわち、人間や動物などの生体に対して非侵襲であり、ウイルス等の微生物類２００を受動的に不活化する。

活性炭３００におけるヨウ素４００の担持量は、活性炭３００の吸着能力とヨウ素４００の不活化力とのバランスにより調整する。１グラムあたり１５００ミリグラム（ｍｇ／ｇ）以下のヨウ素４００を担持可能な活性炭３００に対して、ヨウ素４００の不活化力と、活性炭３００がウイルス等を吸着する能力とから、ヨウ素４００の担持量を決めれば良い。

例えば、１００ｇの活性炭３００に対し、３０ｇのヨウ素４００が担持された場合、活性炭３００の残る吸着可能表面積の割合は約８０％程度であり、また、ヨウ素４００による不活化力の割合は約２０％程度となる。ヨウ素４００の殺菌力は強く、その飽和担持量に対し２０％程度であっても十分な不活化力を有する。ヨウ素４００が少なくても不活化力が期待できる場合は、ヨウ素４００の担持率を低くして、ウイルス等の吸着能力を上げれば良い。

ヨウ素４００の担持量を少なくして、活性炭３００の吸着能力が充分に残っている状態にしても良いし、ヨウ素４００の担持量を多くして、強い不活化効果のある状態にしても良い。ただし、ヨウ素４００の担持量が多すぎると、ヨウ素担持活性炭１００にウイルス等を吸着可能な表面積の割合が少なくなる。なお、鳥インフルエンザウイルスを不活化させる場合の担持量は、１００〜５００ｍｇ／ｇ程度が好ましい。

例えば、鳥インフルエンザ等のウイルス２００に感染した鳥類に、ヨウ素担持活性炭１００として、ヨウ素４００を担持させた活性炭３００を混合した飼料を食べさせ、鳥類の体内でウイルス２００を不活化させ、それを排泄物と共に排出させれば良い。生体に非侵襲で鳥インフルエンザウイルスを不活化すれば、ウイルスの感染拡大を抑制又は防止することができ、大量の鳥類を殺処分したり、焼却又は埋却したりすることを減らす効果が期待される。

次に、本発明であるヨウ素担持活性炭を混合した造粒物や内装材について説明する。ヨウ素担持活性炭１００は、吸湿性を有する水硬性無機物又はそれが混合された珪藻土に添加しても良い。水硬性無機物としては、ケイ酸カルシウム、セメント、石膏、石灰、炭酸カルシウム等がある。ケイ酸カルシウムは、酸化カルシウム、二酸化ケイ素、水などが結合した組成物であり、石灰石と珪藻土などから得られる。珪藻土は、二酸化ケイ素を主成分とする珪藻の殻である。珪藻土を主体とする壁材は、被塗物との密着性や、塗装後のひび割れ防止対策として、水硬性無機物を添加することが好ましい。

ヨウ素担持活性炭１００を混合した水硬性無機物は、ペースト状にして壁材などの内装材に噴霧したり、造粒して内装材に埋設したりすれば良い。例えば、造粒物にする場合、水硬性無機物を心材とし、外殻に散在するヨウ素担持活性炭１００の一部が当該心材に埋没することなく外殻に露出するように造粒される。また、内装材にする場合、水硬性無機物を主材とし、表層に散在するヨウ素担持活性炭１００の一部が当該主材に埋没することなく表層に露出するように成形される。ヨウ素担持活性炭１００によって内装材に抗菌・抗ウイルスの効果を持たせることが可能となる。

ヨウ素担持活性炭１００は、活性炭３００の賦活後に残留したアルカリ成分によって効果が阻害されないように、ヨウ素４００が添着される前に予め酸処理が施されている。さらに、水硬性無機物は吸湿性があることから、水硬性無機物のアルカリ成分によっても、ヨウ素担持活性炭１００の効果を抑制されない。仮に抑制されたとしても抗菌・抗ウイルスの効果が十分に発揮されるほど元素状ヨウ素が活性化されている。なお、酸性が強いほど元素状ヨウ素は活性な状態が維持される。

次に、本発明であるヨウ素担持活性炭の有効性について説明する。図５は、ヨウ素担持活性炭の殺菌力について実験した結果を示す図である。図６は、ヨウ素担持活性炭の抗菌性について実験した結果を示す図である。図７は、ヨウ素担持活性炭の侵襲性について実験した結果を示す図である。なお、（元素状）ヨウ素を担持させた活性炭のことをヨード活性炭と言うこととし、（ＩｏｄＡＣ）と表記する。

図５（ａ）において、（Ｒｅｆ）は、大腸菌の検査等に用いられるブリリアントグリン乳糖ブイヨン（ＢＧＬＢ）培地の培養液に何も入れない場合、（ＡＣ）は、ヨウ素を担持していない活性炭を入れた場合、（ＩｏｄＡＣ）は、ヨード活性炭を入れた場合の結果である。また、図５（ｂ）において、（ｐｒｅ−ＩｏｄＡＣ）は、培養液に鳥餌の煮汁中にヨード活性炭を６時間浸漬した後に水洗いしたものを入れた場合の結果である。なお、培養液の成分は、牛胆汁末、乳糖、ペプトン及びブリリアントグリン等である。

図５（ａ）に示すように、３０〜３５℃で２７時間保管した後、（Ｒｅｆ）及び（ＡＣ）では大腸菌が増殖して培養液は濁ったが、（ＩｏｄＡＣ）では培養液は透明な状態が維持され、（ＩｏｄＡＣ）の強い殺菌力が認められる。また、図５（ｂ）に示すように、３０〜３５℃で２６時間保管した後、（ｐｒｅ−ＩｏｄＡＣ）でも培養液は透明な状態が維持され、（ＩｏｄＡＣ）の強い殺菌力が維持されている。

図６においては、（ＡＣ）は、生菌数測定用培地として一般的に使用される標準寒天培地にヨウ素を担持していない活性炭を入れた場合、（ＩｏｄＡＣ）は、ヨード活性炭を入れた場合の結果を示す。３０〜３５℃で２２時間保管した後、（ＡＣ）では周りに細菌類が増殖しており、（ＩｏｄＡＣ）では周りに細菌類の増殖が抑制されたことを示す阻止円（ハロー）が出来ており、（ＩｏｄＡＣ）の抗菌性が認められる。

図７において、（ヨードＩ_２）は、鶏砂嚢にヨウ素を接触させた場合、（ＩｏｄＡＣ）は、ヨード活性炭を接触させた場合の結果を示す。常温で８時間置いた後、（ヨードＩ_２）では接触部位にヨウ素の侵襲による反応が生じているが、（ＩｏｄＡＣ）では接触部位に何の反応もなく、侵襲性がないことが分かる。

ヨウ素担持活性炭は、活性炭が担持しているヨウ素によって一部の芽胞菌を除く微生物類を死滅させるが、人間や動物などの生体に対して非侵襲で安全性があるため、受動的な不活化剤として様々な用途に応用可能である。

次に、本発明であるヨウ素担持活性炭における酸処理の有無による効果について説明する。図８は、ヨウ素担持活性炭をケイ酸カルシウムに混合したときの抗菌性について実験した結果を示す図である。図９は、ヨウ素担持活性炭を珪藻土に混合したときの抗菌性について実験した結果を示す図である。図１０は、ヨウ素担持活性炭を珪藻土に混合したときの防カビ性について実験した結果を示す図である。

図８では、ケイ酸カルシウム粉末と、塩酸で酸処理を施した後に元素状ヨウ素を担持させたヨード活性炭（ヨウ素３０％含有）とを、ビーカー内で均一に混練し、直径１ｃｍ程度の錠剤状に成形して試料とする。標準寒天培地を固化させた表面に大腸菌溶液を綿棒にて塗布し、その上に試料を静置して３７℃で２４時間培養後のハロー（発育阻止帯）の状態を観察した。

図８（ａ）に示すように、酸処理を施していない場合、ケイ酸カルシウム８０％でヨード活性炭２０％、ケイ酸カルシウム５０％でヨード活性炭５０％のいずれのケースにおいても試料の周りに阻止円はなく、抗菌性が認められないことが分かる。また、図８（ｂ）に示すように、酸処理を施した場合、ケイ酸カルシウム７５％でヨード活性炭２５％、ケイ酸カルシウム５０％でヨード活性炭５０％のいずれのケースにおいても試料の周りに阻止円があり、抗菌性が確認されたことが分かる。

図９では、珪藻土をペースト状にしたものと、塩酸で酸処理を施した後に元素状ヨウ素を担持させたヨード活性炭（ヨウ素３０％含有）とを、ビーカー内で均一に混練し、直径１ｃｍ程度の錠剤状に成形して試料とする。標準寒天培地を固化させた表面に大腸菌溶液を綿棒にて塗布し、その上に試料を静置して３７℃で２４時間培養後のハロー（発育阻止帯）の状態を観察した。

図９（ａ）に示すように、酸処理を施していない場合、珪藻土５０％でヨード活性炭５０％において試料の周りに阻止円はなく、抗菌性が認められないことが分かる。また、図９（ｂ）に示すように、酸処理を施した場合、珪藻土５０％でヨード活性炭５０％において試料の周りに阻止円があり、抗菌性が確認されたことが分かる。

図１０では、建物の内装材である化粧ボード上に、珪藻土のみを塗り付けた場合と、ヨード活性炭を混合した珪藻土を塗り付けた場合とを用意し、その表面全体に黒コウジカビを噴霧して湿度９０％以上で温度２５度前後に維持した空間に静置し、４ヶ月後の経過を観察した。

図１０（ａ）に示すように、珪藻土のみの場合は周りからカビが侵襲して覆われ始めているが、図１０（ｂ）に示すように、ヨード活性炭を混合した珪藻土の場合はカビの侵襲を阻止している。

続いて、本発明であるヨウ素担持活性炭のウイルス不活化能について試験した結果を示す。図１１、１２は、ヨウ素担持活性炭のウイルス不活化能について試験した結果を示す図である。図１３は、ヨウ素担持活性炭のウイルス不活化効果の持続性について、消石灰と比較試験した結果を示す図である。図１４は、ヨウ素担持活性炭の消毒効果の持続性について試験した結果を示す図である。図１５は、ヨウ素担持活性炭の消毒効果の持続性について試験した結果を示す図である。

なお、活性炭として、（ＡＣ）は、粒径が０．２５〜０．５ｍｍのヤシ殻活性炭を用いており、（ＢＡＣ）は、粒度が０．４ｍｍ以下の球状活性炭を用いている。（ＩｏｄＡＣ）は、元素状ヨウ素を担持させた（ヤシ殻）活性炭であり、（ＩｏｄＢＡＣ）は、元素状ヨウ素を担持させた球状活性炭である。

また、活性炭は、重量の１０〜５０％、好ましくは３０％程度のヨウ素を担持させれば良い。なお、１００ｇの活性炭に３０ｇ（重量の３０％）の元素状ヨウ素を担持させたものを（ＩｏｄＡＣ−３０）のように表記する。

鳥インフルエンザウイルスを１０日齢発育鶏卵（ＳＰＦ有精卵）の尿膜腔内に接種し、３５℃にて２日間培養した後、尿膜腔液を採取したものをウイルス液とした。なお、ウイルス液は、５０％発育鶏卵感染価（ＥＩＤ_５０）を算出して用いる。また、ウイルス株は、１９８３年に島根県に飛来したコハクチョウの糞便から分離したＨ５亜型低病原性鳥インフルエンザウイルスＡ／ｓｗａｎ／Ｓｈｉｍａｎｅ／４９９／８３（Ｈ５Ｎ３）株であり、ヒナで累代継代することにより高病原性を獲得することが確認されている。

まず、乾燥した（ＡＣ）、（ＩｏｄＡＣ−３０）及び（ＩｏｄＢＡＣ−３０）を１５ｍＬ又は５０ｍＬチューブに測り取り、比重が１になるように、（ＡＣ）及び（ＩｏｄＡＣ−３０）には重量の１．３倍量の滅菌蒸留水をそれぞれ添加し、（ＩｏｄＢＡＣ−３０）には重量の０．６７倍量の滅菌蒸留水を添加し混合した。

次に、ウイルス液をＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）にて、約１０^７．５ＥＩＤ_５０／０．２ｍＬに調製した。

次に、（ＡＣ）、（ＩｏｄＡＣ−３０）又は（ＩｏｄＢＡＣ−３０）とウイルス液とを［１：１０］、［１：２０］、［１：４０］又は［１：１００］の比率で混合し、「室温にて２分間、１０分間又は１時間静置して反応」又は「室温にて１０分間又は１時間連続撹拌して反応」させた。

次に、反応した液をＰＢＳにて１０倍段階で希釈し、希釈段階ごとに３個の１０日発育鶏卵尿膜腔内に０．２ｍＬ宛接種し、３５℃で２日間培養した。

次に、尿膜腔液を採取し、０．５％鶏赤血球浮遊液と反応させ、赤血球の凝集によりウイルス増殖の有無を判定した。なお、残存ウイルス力価（ｌｏｇ_１０ＥＩＤ_５０／０．２ｍＬ）は、Ｒｅｅｄ ａｎｄ Ｍｕｅｎｃｈの方法によりＥＩＤ_５０を算出することにより得たものであり、少ないほどウイルスが不活化されたことを示す。

図１１（ａ）に示すように、（ＩｏｄＡＣ−３０）と［１０倍量］のウイルス液との反応では、「静置２分間の反応」で残存ウイルス力価を約１０００分の１に減少させ、「静置１０分間の反応」で残存ウイルス力価を約１万分の１に減少させ、「静置１時間の反応」で約１００万分の１に減少させた。

図１１（ｂ）に示すように、（ＩｏｄＡＣ−３０）と［２０倍量］のウイルス液との反応では、「静置１０分間の反応」で残存ウイルス力価を約１００分の１に減少させた。

図１２（ａ）に示すように、（ＩｏｄＡＣ−３０）と［２０倍量］及び［４０倍量］のウイルス液との反応では、「連続撹拌１時間の反応」で残存ウイルス力価を大きく減少させた。

図１２（ｂ）に示すように、（ＩｏｄＡＣ−３０）は、［４０倍量］のウイルス液に対し、「連続撹拌１０分間の反応」で残存ウイルス力価を検出限界以下に減少させ、［１００倍量］のウイルス液に対し、「連続撹拌１０分間の反応」で残存ウイルス力価を約３００分の１に減少させた。また、（ＩｏｄＢＡＣ−３０）は、［４０倍量］のウイルス液に対し、「連続撹拌１０分間の反応」で残存ウイルス力価を約３００分の１に減少させ、［１００倍量］のウイルス液に対し、「連続撹拌１０分間の反応」で残存ウイルス力価を約１０分の１に減少させた。

（ＩｏｄＡＣ−３０）及び（ＩｏｄＢＡＣ−３０）は、鳥インフルエンザウイルスに対して、連続撹拌により継続して接触させることで不活化効果を示し、特に（ＩｏｄＡＣ−３０）の効果が高いことが確認された。

さらに、ウイルス不活化効果の持続性について、消石灰とヨード活性炭とを比較する。消石灰（水酸化カルシウム）は、その水溶液（石灰水）が強いアルカリ性を示し、酸性化した河川や土壌の中和剤や殺菌剤などに用いられる。なお、鳥インフルエンザウイルスの防疫対策として、消石灰が用いられることもある。

予め、消石灰及び（ＩｏｄＡＣ−３０）をそれぞれ３７．５ｇ、５００ｇ／ｍ^２の密度で均一に紙製ウエスの上に散布した後、２日ごとに２ｍｍの降雨量相当の水を噴霧し、降水処理の翌日まで大気に曝露した。

消石灰に関しては、３日目、５日目、７日目、９日目及び２８日目にサンプルを採取し、それぞれ１５ｍＬチューブに２００ｍｇ測り取って、ＰＢＳを３．８ｍＬ加えて混合した後、２０００ｒｐｍで２分間遠心分離した。上清の２ｍＬを新しい１５ｍＬチューブに採取し、反応時の最終濃度を２．５％とした。

（ＩｏｄＡＣ−３０）に関しては、１０日目及び２８日目にサンプルを採取し、それぞれ１５ｍＬチューブに１００ｍｇ測り取って、ＰＢＳを１．９ｍＬ加え、反応時の最終濃度を２．５％とした。

鳥インフルエンザウイルスＡ／ｓｗａｎ／Ｓｈｉｍａｎｅ／４９９／８３（Ｈ５Ｎ３）株を１０日齢発育鶏卵（ＳＰＦ有精卵）の尿膜腔内に接種し、３５℃にて２日間培養した後、尿膜腔液を採取したものをウイルス液とした。なお、ウイルス液は、５０％発育鶏卵感染価（ＥＩＤ_５０）を算出し、ＰＢＳにて、約１０^７．５ＥＩＤ_５０／０．２ｍＬに調製して用いる。

まず、上記の消石灰及び（ＩｏｄＡＣ−３０）をそれぞれ等量のウイルス液と混合し、室温にて１０分間反応させた。なお、（ＩｏｄＡＣ−３０）については、連続撹拌して反応させた。また、陰性対照として、ＰＢＳとウイルス液を同様に混合し、室温にて１０分間反応させた。

次に、反応した液をＰＢＳにて１０倍段階で希釈し、希釈段階ごとに３個の１０日発育鶏卵尿膜腔内に０．２ｍＬ宛接種し、３５℃で２日間培養した。

次に、尿膜腔液を採取し、０．５％鶏赤血球浮遊液と反応させ、赤血球の凝集によりウイルス増殖の有無を判定した。なお、残存ウイルス力価は、Ｒｅｅｄ ａｎｄ Ｍｕｅｎｃｈの方法によりＥＩＤ_５０を算出することにより得たものである。

図１３（ａ）に示すように、消石灰の場合、第１回目の試験結果から、降水処理・大気曝露の３日目（３ｄ）までは、未使用消石灰（０ｄ）同様に残存ウイルス力価を約１０万分の１以下にまで減少させたが、２８日目（２８ｄ）では、抗ウイルス作用が消滅した。

また、第２回から第５回を見ると、５日目（５ｄ）では、鳥インフルエンザウイルスの不活化効果は安定せず、７日目（７ｄ）以降、抗ウイルス作用を示さないことが判明した。

図１３（ｂ）に示すように、（ＩｏｄＡＣ−３０）の場合、１０日目及び２８日目においても、共に残存ウイルス力価を検出限界以下まで大幅に減少させた。

さらに、消石灰とヨード活性炭のｐＨ（水素イオン指数）と抗菌性についても比較する。ｐＨについては、消石灰及び（ＩｏｄＡＣ−３０）の各サンプル約０．５ｇに水１０ｍＬを加えて測定した。

図１４（ａ）に示すように、消石灰の場合、約１０日頃から大きなｐＨ変化（アルカリ性から中性へ低下）が見られたが、それに対し、（ＩｏｄＡＣ−３０）の場合、ｐＨ変化が少なかった（酸性のまま）。

抗菌性については、まず、ＢＧＬＢ溶液６００ｍＬに土壌（大腸菌）１２．４２ｇを加えて加温撹拌した後、２０００ｒｐｍで５分間遠心分離して液体培地とした。

各サンプルを５０ｍＬ試験管に厚さ２〜３ｍｍ程度分取して液体培地３０ｍＬと混合し、３６℃で４３時間培養したとき、消石灰の場合、濁りが大きく抗菌性が低かったのに対し、（ＩｏｄＡＣ−３０）の場合、濁りがほとんど無く抗菌性があることが確認された。

次に、標準寒天培地の表面に大腸菌群を増殖させたＢＧＬＢ液体培地を均一に塗布し、そこに各サンプルを約８〜１５ｍｍφの大きさで置いてから３６℃で培養し、１〜２日放置後の阻止円の大きさ（ハロー幅）を測定した。

図１４（ｂ）に示すように、消石灰の場合、１日目はハロー幅が１．５ｍｍ程度の小さな阻止円があったが、２〜３日で阻止円が消失している。それに対し、（ＩｏｄＡＣ−３０）の場合、ハロー幅が３．５ｍｍ程度の大きな阻止円が２０日以上維持され、抗菌性が持続していることが確認された。

消石灰は、降水・大気曝露の条件下でウイルス不活化能が１週間も持続しなかったのに対し、（ＩｏｄＡＣ−３０）は、撹拌してウイルス液と作用させることで、その卓越したウイルス不活化能が約１ヶ月間ほとんど低下しないことが判明し、本発明であるヨウ素担持活性炭が極めて優れた消毒剤であることが明らかとなった。

図１５に示すように、ウイルス力価に関しても、消石灰は３〜５日で抗ウイルス能力が消失したのに対し、（ＩｏｄＡＣ−３０）は抗ウイルス能力が２０日以上低下しなかった。すなわち、経時的な抗ウイルス性も、抗菌性の結果と同様の傾向を示すことが確認された。

次に、ウイルス不活化能についても、ヨウ素担持活性炭における酸処理の有無による効果について説明する。図１６は、ヨウ素担持活性炭の酸処理した場合のウイルス不活化能について試験した結果を示す図である。図１７は、ヨウ素担持活性炭を混合した造粒物を示す図である。

試験サンプルとして、（４）重量の４０％の活性炭（粒径２５０〜５００μｍ）を混合した珪藻土、（５）重量の４０％のヨード活性炭（粒径２５０〜５００μｍ、重量の３０％のヨウ素を担持）を混合した珪藻土、（６）重量の４０％のヨード活性炭（粒径６μｍ、重量の３０％のヨウ素を担持）を混合した珪藻土、（７）重量の３０％の活性炭を混合したケイ酸カルシウム造粒物、（８）重量の３０％のヨード活性炭を混合したケイ酸カルシウム造粒物、（９）重量の５０％のヨード活性炭を混合したケイ酸カルシウム造粒物（図１７参照）を使用する。

試験サンプル（４）〜（９）について、それぞれの重量の半量のウイルス液を混合し、室温にて１０分間反応させた。その後、ＳＣＤＬＰ培地を加え、１０倍希釈し、反応を終了させた。ＰＢＳにて１０倍段階希釈し、希釈段階ごとに３個の１０日齢発育鶏卵尿膜腔内に０．２ｍＬ宛接種し、３５℃で２日間培養した。培養後、尿膜腔液を採取し、０．５％鶏赤血球浮遊液と反応させ、赤血球の凝集によりウイルスの増殖の有無を判定した。なお、内装材である壁材に使用される珪藻土及びケイ酸カルシウム造粒物は、吸水性があまり無いため、液量を減らしてサンプルの重量の半量のウイルス液と反応させている。

図１６に示すように、試験サンプル（５）（６）のヨード活性炭を含んだ珪藻土においては、残存ウイルス力価を約５万分の１以下に減少させ、試験サンプル（８）（９）のヨード活性炭を含んだケイ酸カルシウムにおいては、１００万分の１〜５００万分の１以下に減少させており、残存ウイルス力価を検出限界以下に減少させたことが分かる。

本発明によれば、活性炭に担持させるヨウ素の活性な状態を保持するとともに抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることができる。ヨウ素を添着させる前に活性炭を酸処理しておくことで、活性炭に元素状ヨウ素を担持させることができる。活性炭からヨウ素が空気中に放出されず、かつ水中に溶出されないので、生体には非侵襲で、抗菌・抗ウイルス効果を長時間持続させることができる。アルカリ成分を含有する物質にヨウ素担持活性炭を混ぜたとしても、活性炭の表面においてヨウ素の活性な状態が抑制されず、抗菌・抗ウイルス効果を十分に得ることができる。

以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。例えば、本発明は、人以外の動物の感染症を予防又は治療する方法に適用することができる。また、ヨウ素を担持させた活性炭と芽胞菌を併用しても良い。例えば、芽胞菌である納豆菌を担持させた活性炭と併用したときに、納豆菌を生存させたまま他の細菌類やウイルスを殺菌するので、納豆菌によって鳥類の腸内免疫力を向上させる効果も期待できる。さらに、鳥類の生息する湖沼等にヨウ素を担持させた活性炭と納豆菌を担持させた活性炭を撒くことにより、アオコや悪臭を改善する効果が期待できる。

１００：ヨウ素担持活性炭
２００：微生物類
３００：活性炭
４００：ヨウ素
４１０：アルカリ成分
５００：原料
５１０：炭化
５２０：賦活
５３０：酸処理
５４０：ヨウ素添着
５５０：造粒物
５６０：内装材
６００：領域（ヨウ素イオン）
６１０：領域（ヨウ素酸イオン）
６２０：領域（元素状ヨウ素）

Claims (6)

1. 活性炭にヨウ素を添着することでヨウ素担持活性炭を製造する方法であって、
   賦活後にアルカリ成分が残留した前記活性炭に対し、前記ヨウ素の添着時にヨウ素イオン又はヨウ素酸イオンが生成されないように予め酸処理することによって当該アルカリ成分を除去した上で、前記ヨウ素が空中に放出又は水中に溶出しないように、かつウイルス、真菌及び一部の芽胞菌を除く細菌類を前記ヨウ素で不活化すべく前記活性炭へ吸着可能に、元素状ヨウ素の状態で前記活性炭に添着する、
   ことを特徴とするヨウ素担持活性炭の製造方法。
2. ヨウ素イオン又はヨウ素酸イオンの状態にならないように、前記ヨウ素を昇華させて前記活性炭の細孔に吸着させることにより、元素状ヨウ素の状態で前記活性炭に気相で添着する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヨウ素担持活性炭の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法によって製造された、
   ことを特徴とするヨウ素担持活性炭。
4. 請求項３に記載のヨウ素担持活性炭が、吸湿性を有する水硬性無機物又はそれが混合された珪藻土に添加された抗菌・抗ウイルス剤であって、
   前記水硬性無機物のアルカリ成分によってウイルス、真菌及び一部の芽胞菌を除く細菌類の不活化が阻害されないように、
   前記活性炭は、前記ヨウ素が添着される前に予め酸処理が施される、
   ことを特徴とする抗菌・抗ウイルス剤。
5. 前記水硬性無機物を心材とし、外殻に散在する前記ヨウ素担持活性炭の一部が当該心材に埋没することなく当該外殻に露出するように造粒される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の抗菌・抗ウイルス剤。
6. 請求項４又は５に記載の抗菌・抗ウイルス剤が使用された、
   ことを特徴とする内装材。

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