JP2021178308A - Virus adsorption removal sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はウイルスを不活化するべく、木質系炭素材を用いた、ウイルス感染予防に鑑みたウイルス吸着除去シートに関する。より詳しくはインフルエンザウイルス、新型コロナウイルスなどのエンベロープ持つウイルスの感染を予防するために有効な木質炭素材を用いた、感染予防ウイルス吸着除去シートに関する。 The present invention relates to a virus adsorption removal sheet in view of virus infection prevention using a wood-based carbon material in order to inactivate a virus. More specifically, the present invention relates to an infection prevention virus adsorption removal sheet using a wood carbon material effective for preventing infection with enveloped viruses such as influenza virus and new coronavirus.
本発明は感染症予防に関するウイルス吸着除去シート、基台となる各種不織布と木質炭素を密着融合させた、感染症予防ウイルス吸着除去シートに関する。The present invention relates to a virus adsorption / removal sheet for infectious disease prevention, and an infectious disease prevention virus adsorption / removal sheet in which various base non-woven fabrics and wood carbon are closely fused.
炭素材は、一般的に使用されるものとして、木炭や活性炭が使用されている、無数の細孔を持ち、広範囲な化学物質ダイオキシンやポリ塩化ビフェニール（ＰＣＢ）の吸着などに用いられている。 The carbon material has innumerable pores and is used for adsorbing a wide range of chemical substances such as dioxin and polychlorinated biphenyl (PCB), in which charcoal and activated carbon are generally used.
この両物質の形状は縦が１ｎｍ、横が０．３ｎｍ、高さが０．１２ｎｍの超微粒子立方体であり、アンモニア等はさらに小さい分子サイズである。木炭や活性炭の主要細孔は、２．０ｎｍ超微細なウルトラミクロ孔やミクロ孔であり、上記化学物質などを対象とした空気清浄器、水質浄化機、脱臭剤などの広範囲で使用されている。 The shapes of these two substances are ultrafine particle cubes having a length of 1 nm, a width of 0.3 nm, and a height of 0.12 nm, and ammonia and the like have a smaller molecular size. The main pores of charcoal and activated carbon are ultra-fine ultra-micro pores and micro-pores of 2.0 nm, which are widely used in air purifiers, water purifiers, deodorants, etc. for the above chemical substances. ..
しかしながら、炭素や、活性炭、木質系炭素の持つ多孔質細孔材料が、ウイルスに対してどのような特性を示すかについて現在まで、まったく研究報告がされていないのが現実である。 However, the reality is that no research reports have been made so far on the characteristics of the porous pore materials of carbon, activated carbon, and wood-based carbon against viruses.
通称インフルエンザウイルス、新型コロナウイルスは５０ｎｍ〜２００ｎｍの大きさであり、両ウイルスとも抗原性の違いからＡ型、Ｂ型、Ｃ型、新型と大別している。
古くはスペインかぜ（Ｈ１Ｎ１Ａ型）から、重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）や、中東呼吸器症候群（ＭＥＲＳ）そして新型コロナウイルス（ＣＯＶＩＤ−１９）と進化し続けている現状である。Commonly known as influenza virus and new type coronavirus have a size of 50 nm to 200 nm, and both viruses are roughly classified into type A, type B, type C, and new type due to the difference in antigenicity.
In the olden days, the Spanish flu (H1N1A type) has continued to evolve from severe acute respiratory syndrome (SARS), Middle East respiratory syndrome (MERS) and the new coronavirus (COVID-19).
２００９年にこれまで検出されたことのなかった、豚インフルエンザウイルスにより、弱毒性から強毒性へと変異することが確認され、近い将来、新型のウイルスが出現し世界的な流行（パンデミック）が起こることが予想されていた。 In 2009, the swine flu virus, which had never been detected before, was confirmed to mutate from attenuated to highly virulent, and in the near future, a new virus will emerge and a global pandemic will occur. Was expected.
以上のような状況から、インフルエンザウイルス、新型コロナウイルスの感染流行を予防、防止するために様々な取り組みが行なわれている。先ずインフルエンザ治療薬（オセタミビル）や、ザナミビル、タミフルなどが開発されている。ノイラミニダーゼという蛋白質を阻害することにより、インフルエンザウイルスが感染細胞から、正常なエンベローブ形成して出てくるのを阻害するものである、その他様々な治療薬が開発されてきたが、新しいウイルスには効果がない場合もあるなど、経済的負担も大きいという問題も挙げられている。 Under the above circumstances, various efforts are being made to prevent and prevent the epidemic of influenza virus and new coronavirus. First, influenza drugs (osetamivir), zanamivir, and Tamiflu have been developed. Various other therapeutic agents have been developed that inhibit the influenza virus from forming normal envelopes from infected cells by inhibiting a protein called neuraminidase, but they are effective against new viruses. There is also a problem that the financial burden is large, such as the case where there is no virus.
また簡便なウイルスの感染予防策として、手洗い、うがい、口や鼻を覆うマスクの使用が広く行なわれ、抗菌マスクやフィルター等も種々提案されている。濾材の一つにクエン酸等のヒドロキシ酸を含有させた物、マスク基材に銀ゼオライトと、ピリミジン塩基類などの配合物を固定した物、繊維からなるフィルター構成材にカテキンと酸化チタンの、酸素の一部を窒素で置換した光触媒を含ませた物などが実存するが、いずれもウイルス防止作用を有するものではなく、コスト的にも非常に高い物であり、また実用的なレベルでの使用が困難で満足できるものが得られていない。 Further, as a simple preventive measure against virus infection, hand washing, gargling, and masks covering the mouth and nose are widely used, and various antibacterial masks and filters have been proposed. One of the filter media contains a hydroxy acid such as citric acid, a mask substrate with a mixture of silver zeolite and pyrimidine bases fixed, and a filter constituent material consisting of fibers of catechin and titanium oxide. There are existing products containing a photocatalyst in which a part of oxygen is replaced with nitrogen, but none of them has a virus-preventing effect, is extremely expensive in terms of cost, and is at a practical level. It is difficult to use and no satisfactory product has been obtained.
古くから活性炭や木炭は、様々な有害物質である化学物質等の吸着材として利用されてきていた、活性炭や木炭の持つ多孔質細孔構造と分布が、吸着において有効であることは数多く報告されている。しかし活性炭や木炭などの多孔質物質がウイルスに対してどのような働きをするかは現在まで報告が上がっていない。 It has been reported that activated carbon and charcoal have been used as adsorbents for various harmful substances such as chemical substances for a long time, and that the porous pore structure and distribution of activated carbon and charcoal are effective in adsorption. ing. However, it has not been reported so far how porous substances such as activated carbon and charcoal work against viruses.
本発明は、以上のような状況に鑑み、低コストで簡便に使用することが出来、かつ高い確率においてウイルスを吸着除去することが出来る、木質炭素材と各種繊維素材をはじめとする新規素材との一体化が形成されることにより、高効率な、ウイルス２次感染予防に有用な、ウイルス吸着除去シートを提供する事を目的とするものである。 In view of the above circumstances, the present invention includes new materials such as wood carbon material and various fiber materials, which can be easily used at low cost and can adsorb and remove viruses with high probability. It is an object of the present invention to provide a highly efficient virus adsorption removal sheet useful for prevention of secondary virus infection.
本発明は、上記のような課題を解決すべく、鋭意研究し、ウイルスを吸着除去することのできる材料と、素材について種々検討した結果、特定の種類の木材を、一定の条件下において還流炭化処理して得られた木質炭素が存在することを知った（特許文献参照）。 As a result of diligent research and various studies on materials capable of adsorbing and removing viruses in order to solve the above-mentioned problems, the present invention recirculates carbonized a specific type of wood under certain conditions. I learned that the wood carbon obtained by the treatment exists (see the patent document).
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく、ウイルスを吸着除去することのできる、優れた性質を有する、ナラ、カシ、マツ、スギ、クヌギ、からなる群から選ばれる木材を、還流炭化して得られた、炭素質材料の有効な活性成分と特定し、各種繊維素材、新規素材と一体形成することにより、本発明を完成するに至った、また各種繊維、新規素材を特定するものではなく広範囲な素材との融合が可能である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have selected wood selected from the group consisting of oak, oak, pine, cedar, and oak, which have excellent properties and can adsorb and remove viruses. The present invention was completed by identifying it as an effective active ingredient of a carbonaceous material obtained by reflux carbonization and integrally forming it with various fiber materials and new materials, and also specifying various fibers and new materials. It is possible to combine with a wide range of materials.
また吸着除去材としての木質炭素材には、２０μｍから２００μｍの無数のマクロ、ミクロの多孔質細孔を有している、木質炭素質材を静電気感応力により吸着除去膜槽を成膜させたウイルス吸着除去シートである。 In addition, the wood carbon material as the adsorption removal material has innumerable macro and micro porous pores of 20 μm to 200 μm, and the wood carbon material has an adsorption removal film tank formed by electrostatic stress. It is a virus adsorption removal sheet.
その無数に存在する多孔質細孔は、酸性化学官能基／塩基生化学官能基を有している、ウイルスは無数の空孔に吸着され、ウイルス表面に存在するタンパク質を物理的捕捉、及び化学的融合を起こすことにより、ウイルスを効率よく吸着、固定、除去することを特徴とする木質炭素膜を有する層を、１層以上備えた吸着除去シート。 The innumerable porous pores have acidic chemical functional groups / basic biochemical functional groups, the virus is adsorbed by innumerable pores, and the proteins present on the surface of the virus are physically trapped and chemically captured. An adsorption removal sheet provided with one or more layers having a woody carbon film, which is characterized by efficiently adsorbing, fixing, and removing viruses by causing a target fusion.
従来から提案されている、有機酸や抗菌素材を含有させた様々な吸着除去材が出ているが、未だ十分に満足の得られる吸着除去効果が得られるものではなかった、しかし本発明のウイルス吸着除去シートは簡単に、かつ、低コストで、エンベローブを持つウイルスに対しても、大きな物理的捕捉、化学的融合を起こし２次感染リスクを激減させる事のできる、高効率で低コストのウイルスを吸着除去シートを提供することが出来る。 Various adsorption-removing materials containing organic acids and antibacterial materials, which have been proposed conventionally, have been released, but the adsorption-removing effect that is sufficiently satisfactory has not yet been obtained, but the virus of the present invention has not been obtained. The adsorption removal sheet is a highly efficient and low-cost virus that can easily and inexpensively cause large physical capture and chemical fusion even for viruses with envelopes and drastically reduce the risk of secondary infection. It is possible to provide an adsorption removal sheet.
Ａ ガーゼ Ｅ バイオ分解不織布
Ｂ 織物 Ｇ 吸着面
Ｃ 不織布 Ｈ 各種不織布
Ｄ 生分解不織布A Gauze E Biodegradable non-woven fabric B Woven fabric G Adsorption surface C Non-woven fabric H Various non-woven fabrics D Biodegradable non-woven fabric
以下本発明の具体的形態について図面を用いて説明する。
本発明のウイルス吸着除去シートは、様々な基材、図１のＡからＥ及び図２、Ｆとの対応による実施が可能であるため、以下に示す、実施形態の例示記載に限定するものではない。本ウイルス吸着除去シートは、一定の条件下で還流炭化させた木質炭素を用いる事により、無数のマクロ、ミクロの多孔質細孔を持ち、広範囲な種類の化学物質に対しても極めて強い吸着力と還元力を持っていることは古くから知られている。その吸着力、還元力は炭素質材料のもつ無数の多孔質細孔の大きさ、容量、比表面積、及び物理化学的性状に密接に相関されている。Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Since the virus adsorption removal sheet of the present invention can be carried out in correspondence with various base materials, A to E of FIG. 1 and FIGS. 2 and F, it is not limited to the exemplary description of the embodiment shown below. No. This virus adsorption removal sheet has innumerable macro and micro porous pores by using wood carbon reflux-carbonized under certain conditions, and has extremely strong adsorption power even for a wide variety of chemical substances. It has been known for a long time that it has a reducing power. Its adsorptive power and reducing power are closely correlated with the size, capacity, specific surface area, and physicochemical properties of the innumerable porous pores of the carbonaceous material.
本発明の、ウイルス吸着除去シートに使用する木質炭素は、物理吸着では主としてファンデルワールズ力と呼ばれる静電気現象で吸着する物であり、吸着力は比較的に小さい。これに対して、化学吸着は吸着する側の木質炭素材と吸着される側の物質との間にある種の化学反応、或いはこれに近い反応が起こり、大きな吸着力が発生し簡単に解離することは出来ない。 The woody carbon used in the virus adsorption removal sheet of the present invention is mainly adsorbed by an electrostatic phenomenon called van der Waals force in physical adsorption, and the adsorption force is relatively small. On the other hand, in chemical adsorption, a certain kind of chemical reaction or a reaction close to this occurs between the woody carbon material on the adsorption side and the substance on the adsorption side, and a large adsorption force is generated and easily dissociates. I can't do that.
たとえば木炭中に、カルボキシル基などの酸性化学官能基を持つのは、アンモニアなどの塩酸性物質と直ちに化学反応を起こし強力に吸着する。一方木炭中に、カルボニル基などの塩基生化学官能基を持つのは、酢酸等の酸性物質と直ちに反応し吸着固定する。また脂質等の中性物質は物理吸着により吸着固定することが出来る。 For example, if charcoal has an acidic chemical functional group such as a carboxyl group, it immediately causes a chemical reaction with a hydrochloric acid substance such as ammonia and strongly adsorbs it. On the other hand, charcoal having a basic biochemical functional group such as a carbonyl group immediately reacts with an acidic substance such as acetic acid and is adsorbed and fixed. In addition, neutral substances such as lipids can be adsorbed and fixed by physical adsorption.
この様に木質炭素は現在問題となっている環境汚染物質、ダイオキシンやＰＣＢの分子形態の超微小分子に対しても２０μｍ〜６０μｍの木質炭素の持つ、マクロ、ミクロ孔が、ダイオキシン、ＰＣＢを吸着固定している。 In this way, wood carbon has macro and micropores of 20 μm to 60 μm of wood carbon, which are the environmental pollutants that are currently a problem, even for ultra-small molecules in the molecular form of dioxins and PCBs. It is adsorbed and fixed.
本発明が対象としている、ウイルス吸着除去シートに焦点を当てたものは皆無に等しい、すでに記載したように、新型インフルエンザや新型コロナウイルスは５０ｎｍ〜２００ｎｍの球体をしており、その体積はダイオキシンの２，２００万倍〜７，５００万倍にもなる大きさである。 There is almost no focus on the virus adsorption removal sheet, which is the subject of the present invention. As already mentioned, the new influenza and the new coronavirus have spheres of 50 nm to 200 nm, and their volumes are dioxin. It is 22 to 75 million times larger.
本発明のウイルス吸着除去シートに使用する木質炭素材は、粉状態、若しくは粒状態の物とし使用する。粉状態の場合は、吸着性能や圧力損失を考慮し、その粒子径は２０μｍ〜２００μｍ程度の物からなるが、５００μｍまでの物でもかまわない。粒状態の場合はその粒径が０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度の物が好ましい、これらの木質炭素材の粉状態、粒状態を種々の、特許請求項１の基材となる材料に成膜担持させる事により、面積当たり１０兆個のウイルス吸着除去が可能となる。 The wood carbon material used for the virus adsorption removal sheet of the present invention is used as a powder or grain. In the case of a powder state, the particle size is about 20 μm to 200 μm in consideration of adsorption performance and pressure loss, but the particle size may be up to 500 μm. In the case of a grain state, a material having a particle size of about 0.1 mm to 5 mm is preferable. This makes it possible to remove 10 trillion viruses per area.
本発明のウイルス吸着除去シートの基材、図１は、単数枚から複数枚のＡガーゼ、Ｂ織物、Ｃ不織布、Ｄ生分解樹脂不織布、Ｅバイオ分解樹脂不織布からなる。また図２は、木質炭素を図１の各種基材となる、上記からなる基材１枚に、木質炭素を担持させたウイルス吸着除去面を持つ、Ｆ、木質炭素シートである。 The base material of the virus adsorption removing sheet of the present invention, FIG. 1, comprises one to a plurality of A gauze, B woven fabric, C non-woven fabric, D biodegradable resin non-woven fabric, and E biodegradable resin non-woven fabric. Further, FIG. 2 is an F, wood carbon sheet having a virus adsorption removing surface on which wood carbon is supported on one base material made of the above, which is the various base materials of FIG. 1.
本発明の実施形態において、ウイルス吸着除去シート、図１は、シート基材である、Ａ、ガーゼ、Ｂ，織物、Ｃ，不織布、Ｄ，生分解樹脂不織布、Ｅ，バイオ分解樹脂不織布の中の１枚に、木質炭素の持つ、無数の空孔をそのままの状態で、各基材と密着融合することが大きな問題であったが、本発明研究者は鋭意工夫し課題の克服に当たり、ウイルス吸着除去シートが可能となった。 In the embodiment of the present invention, the virus adsorption removing sheet, FIG. 1, is among the sheet base materials A, gauze, B, woven fabric, C, non-woven fabric, D, biodegradable resin non-woven fabric, E, biodegradable resin non-woven fabric. It was a big problem that the innumerable pores of woody carbon were adhered and fused with each base material on one sheet, but the researcher of the present invention devised diligently to overcome the problem and adsorbed the virus. A removal sheet is now possible.
本実施形態、図１の、Ａ〜Ｆに示す、ウイルス吸着除去シート基材に、静電感応現象を応用するため、図１に示すＡ〜Ｆの基材を金属板台に乗せる。金属板第にアースを施し、放電電極の負極を通じさせておくと、金属板上の基材本体は静電感応現象により、正に帯電する。また基材表面に密着融合させる木質炭素材の入った金属容器には、３０００ボルトから数千ボルトの電圧をかけておき、その結果発生する、酸素アニオンはイオン化され、木質炭素材に電荷を持たせる、電荷を持った木質炭素は、電気力線に沿って図２のＦ、吸着面及び図３のＧ木質炭素シート基材断面表面に向けてイオン電流が発生し木質炭素膜が形成、成膜される。 In order to apply the electrostatic sensitivity phenomenon to the virus adsorption removing sheet base material shown in FIGS. 1 to 1 in the present embodiment, the base materials A to F shown in FIG. 1 are placed on a metal plate stand. When the metal plate is grounded and passed through the negative electrode of the discharge electrode, the base material body on the metal plate is positively charged by the electrostatic sensitivity phenomenon. In addition, a voltage of 3000 to several thousand volts is applied to the metal container containing the wood carbon material that is closely fused to the surface of the base material, and the oxygen anion generated as a result is ionized and the wood carbon material has an electric charge. The charged wood carbon is formed by generating an ion current along the electric lines of force toward the F, adsorption surface in FIG. 2 and the cross-sectional surface of the G wood carbon sheet substrate in FIG. Be filmed.
本発明は、上記の静電気感応力現象を利用することにより、木質炭素を帯電させ電荷を持たせることにより、静電気力の働きを利用し、電気力線に沿ったかたちで基材に向かって進み密着融合される。本方式により、基材に対して木質炭素材の成膜が数μｍから希望に応じた膜厚の調整も可能となる。本方式の静電気力により木質炭素同士を密着させることなく、反発させることにより基材図１に示すＡ〜Ｆの表面に製膜される。成膜率は、使用木質炭素１ｇに対して成膜炭素は、質量比に換算すると９７％の高成膜率となる。 The present invention utilizes the above-mentioned electrostatic stress phenomenon to charge wood carbon and give it an electric charge, thereby utilizing the action of electrostatic force and advancing toward the base material along the lines of electric force. It is closely fused. With this method, it is possible to adjust the film thickness of the wood carbon material from several μm to the base material as desired. The electrostatic force of this method causes the wood carbons to repel each other without being brought into close contact with each other, thereby forming a film on the surfaces A to F shown in FIG. The film formation rate is as high as 97% in terms of mass ratio with respect to 1 g of wood carbon used.
本実施形態により示す図２、Ｆ及び、図３Ｇ、断面に製膜される木質炭素膜厚は、紛体及び流体の粒径２００μｍを基準とするが、成膜において２００μｍの膜厚を限定するものではない。ウイルス吸着除去試験の結果では粒径２０μｍ〜６０μｍの粒径が吸着除去率では１００．００％の吸着除去能率との結果が出ている、この範疇において成膜効率９７％の静電感応方式による、木質炭素成膜することにより、感染予防率が非常に高く、かつ、生産コスト面でも非常に安価なウイルス吸着除去シートが提供できる。 The wood carbon film thickness formed in FIGS. 2 and 3G and FIG. 3G shown by the present embodiment is based on the particle size of the powder and the fluid of 200 μm, but limits the film thickness of 200 μm in the film formation. is not it. As a result of the virus adsorption removal test, the particle size of 20 μm to 60 μm is 100.00% of the adsorption removal efficiency. In this category, the film formation efficiency is 97% by the electrostatic sensitivity method. By forming a woody carbon film, it is possible to provide a virus adsorption removal sheet having a very high infection prevention rate and a very low production cost.
本発明のウイルス吸着除去シートは、シート自体の通気性を維持したまま、低コストで効率よく空気中のエンベローブを持つ新型インフルエンザ、新型コロナなどのウイルスを吸着除去できるため、感染症予防の観点から極めて有用である。と共に、産業界においても化学物質の体内侵入を防御することも含め、日常の生活作業空間おいても、手袋、防御服、隔離カーテン等、衛生上あらゆる面での、広範囲にわたる応用利用が可能である。 The virus adsorption removal sheet of the present invention can adsorb and remove viruses such as new influenza and new corona that have envelopes in the air at low cost and efficiently while maintaining the air permeability of the sheet itself, and thus from the viewpoint of preventing infectious diseases. Extremely useful. At the same time, it can be widely applied and used in all aspects of hygiene such as gloves, protective clothing, isolation curtains, etc. in the daily living work space, including preventing the invasion of chemical substances in the industrial world. be.
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