JP6138441B2 - 浮遊ウイルス除去ユニット - Google Patents
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Description
無機材料で形成され、前記抗ウイルス性を有する粒子が表面に固定される無機粒子と、
前記無機粒子を固定する基材と、をさらに備えることを特徴とする第1から第4の発明のいずれか1つに記載のウイルス除去ユニット。
第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット200の断面の模式図である。浮遊ウイルス除去ユニット200は、ウイルス不活化部としての抗ウイルス性フィルタ100と、印加電極11と、接地電極12と、誘電体13と、電源14と、を備える。印加電極11と接地電極12と誘電体13と電源14は、プラズマを発生させるプラズマ発生部として機能する。この本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット200は、詳細は後述するが、まず浮遊ウイルス除去ユニット200に流通させたガスなどの気体中に含まれるウイルスを抗ウイルス性フィルタ100によって捕捉し、不活化する。そして、プラズマ発生部によって発生されるプラズマにより、抗ウイルス性フィルタ100において不活化されたウイルスを、分解除去することができる。なお、印加電極11と接地電極12のいずれか一方が第1の電極であり、他方が第2の電極である。また、他の実施形態において印加電極11と接地電極12がそれぞれ複数組み合わせられる場合にも、いずれか一方の種類の複数の電極それぞれが第1の電極であり、他方の種類の複数の電極それぞれが第2の電極である。
次に第2実施形態を説明する。第2実施形態は、第1実施形態で説明した抗ウイルス性フィルタ100の変形例である。
次に、第3実施形態を説明する。第3実施形態は、抗ウイルス性フィルタ100の変形例である。図4は、本実施形態の抗ウイルス性フィルタ100の断面図である。なお、上述した実施形態と共通する構成については同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態の抗ウイルス性フィルタ100は、抗ウイルス性粒子2が担持された無機粒子4が、図1に示した浮游ウイルス除去ユニット200の印加電極11と誘電体13の間のプラズマ発生空間に充填されて構成されるものである。つまり、無機粒子4同士の隙間がフィルタとして機能し、無機粒子4の隙間を通るガス中のウイルスを、無機粒子4の表面の抗ウイルス性粒子2によって不活化する。従って、抗ウイルス性粒子2が、フィルタ部1などの基材に固定されていない点が、上述した実施形態と異なる。
抗ウイルス性粒子2は、第1実施形態と同様であり説明を省略する。
次に、第4実施形態を説明する。図5は、本実施形態の抗ウイルス性フィルタ100の断面図である。なお、上述した実施形態と共通する構成については同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第5実施形態を説明する。図6は、本実施形態の抗ウイルス性フィルタ100の断面図である。なお、上述した実施形態と共通する構成については同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第6実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態で説明した浮遊ウイルス除去ユニットの変形例である。図7は、本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット300の構成を示す模式図である。図7では、電極(11や12)や抗ウイルス性フィルタ100などの積層状態をわかりやすく示すために、浮遊ウイルス除去ユニット300を分解斜視図で示している。
次に、第7実施形態を説明する。図8は、本実施形態の一例である浮遊ウイルス除去ユニット400の断面の一部を模式的に表した図である。本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット400は、無声放電によりプラズマを発生させる。
次に、第8実施形態を説明する。本実施形態は、浮遊ウイルス除去ユニットの変形例である。図9は、本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット500の構成を示す模式図である。図10は、図9に示した浮游ウイルス除去ユニット500の断面図である。なお、図9は、構造をわかりやすく示すために、浮游ウイルス除去ユニット500を分解した分解斜視図を示している。浮遊ウイルス除去ユニット500は、プレートまたはシート状の誘電体13の片面に印加電極11、反対の片面に接地電極12が設置され、誘電体13の両面で放電する特徴をもっている。
次に、第9実施形態を説明する。本実施形態は、浮遊ウイルス除去ユニットの変形例である。図11は、本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット600の構成を示す模式図である。本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット600は、第8実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット500を複数積層したものである。浮遊ウイルス除去ユニット500が複数積層されているため、ウイルス除去効果が大きく、多量のガスを処理することができる。
次に、第10実施形態を説明する。本実施形態は、浮遊ウイルス除去ユニットの変形例である。図12は、本実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット700の構成を示す図である。
例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
無機微粒子として、不飽和結合部を有するシランモノマーであるメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM-503)を通常の方法により脱水縮合させ表面に共有結合させた酸化ジルコニウム粒子(日本電工株式会社製、PCS)100gを、900gのエタノールにプレ分散後、ビーズミルにて解砕・分散し、粒子分散液を得た。得られた粒子分散液の平均粒子径は105nmであった。なお、本明細書でいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。得られた粒子分散液は固形分濃度が1質量%になるようにエタノールを加えて調整した。
1.0mmφの多数の孔が形成されたパンチングアルミニウム板(JISH1050材)を50℃に加温した5質量%水酸化ナトリウム水溶液に30秒間浸漬した後、流水中で水洗し、余剰分のアルカリを3質量%硝酸水溶液に浸漬して除去した。次に、炭酸ナトリウム200g/lとフッ化ナトリウム10g/lを含む20℃の水溶液に浸漬し、対極にカーボン電極を用いて150Vの直流電圧を印加することでアルミニウム板表面にγ−アルミナ被膜を形成した。その後、10mmol/lのHAuCl4・4H2Oの水溶液にγ−アルミナ被覆アルミニウム板を浸漬し、γ−アルミナ被膜にHAuCl4を吸着させた。次に、HAuCl4を吸着させたγ−アルミナ被膜形成アルミニウム板を水素化ホウ素ナトリウム3質量%含む水溶液に浸漬することで、抗ウイルス性粒子として金ナノ粒子を表面に担持した無機微粒子を固定した抗ウイルス性金属粒子担持フィルタを得た。得られたフィルタの表面を超分解能電界放出型走査電子顕微鏡で観察したところ、平均粒子径5.8nmの金が担持されてあった。
38μmのチタン線材(トーホーテック株式会社製)で織った200メッシュのスクリーンを炭酸ナトリウム200g/l含む20℃の水溶液に浸漬し、対極にカーボン電極を用いて170Vの直流電圧を印加することで、ルチル型とアナターゼ型の混晶体からなる白色の酸化被膜を形成した。次に、市販の金コロイド溶液(田中貴金属工業株式会社製、Auコロイド溶液SC)をスプレーにて酸化被膜を形成したチタニウムメッシュに塗布し、120℃、30分間加熱乾燥することで、抗ウイルス性粒子として金ナノ粒子を表面に担持した無機微粒子を固定した抗ウイルス性金属粒子担持フィルタを得た。得られたフィルタの表面を超分解能電界放出型走査電子顕微鏡で観察したところ、平均粒子径40.0nmの金が担持されてあった。
ジルコニア粉末0.7gと、酢酸パラジウム粉末1.4mgを乳鉢で混合した後、メタノール70g中に加えた。さらにそこに塩酸14μLを加え、ホモジナイザーにて20,000rpm、5分間攪拌することで、パラジウム担持用溶液を作製した。この溶液にアルミナ織物を浸漬し、浸漬したアルミナ織物に対して70℃で20分間、前乾燥を行った。その後、前乾燥を行ったアルミナ織物を酸素雰囲気下で210℃にて4時間熱処理を行い、抗ウイルス性粒子として酸化パラジウム粒子を表面に担持した無機微粒子を固定した抗ウイルス性粒子担持フィルタを得た。得られたフィルタの表面を超分解能電界放出型走査電子顕微鏡で観察したところ、平均粒子径32.0nmの酸化パラジウムが担持されてあった。
印加電極と対向電極で挟まれた試験空間(10 cm×10 cm×1 mm)に上記の抗ウイルス性粒子担持フィルタを挿入した。なお、印加電極と接地電極(対向電極)は試験空間側がマイカで覆われている。印加電極には交流電源、対向電極はアースに接続し、電圧を付与することで抗ウイルス性粒子担持フィルタにプラズマを照射する装置として、図1の浮遊ウイルス除去ユニットを用いた。
浮遊ウイルス除去ユニットの抗ウイルス性能の評価は、MDCK細胞を用いて培養したインフルエンザウイルス(influenza A/北九州/159/93(H3N2))を用いた。
実施例1と同様だが、プラズマを照射しない場合を比較例1とした。すなわち、抗ウイルス粒子によるウイルス不活化作用だけを評価する比較例である。
実施例1で用いた抗ウイルス性金属粒子担持フィルタにおいて、金ナノ粒子を担持しない(つまり、抗ウイルス粒子がない状態のもの)こと以外は、実施例1と同様の条件で作成し、プラズマを照射し比較例2とした。
比較例2と同様に、金属ナノ粒子担持フィルタに金ナノ粒子を担持せず(抗ウイルス粒子がない状態のもの)、プラズマを照射しない場合を比較例3とした。
実施例4と同様だが、プラズマを照射しない場合を比較例4とした。すなわち、抗ウイルス性粒子によるウイルス不活化作用だけを評価する比較例である。
(抗ウイルス性粒子担持フィルタの作成)
無機微粒子として、酸化ジルコニウム粒子(日本電工株式会社製、PCS)100gを、900gのエタノールにプレ分散後、ビーズミルにて解砕・分散し、粒子分散液を得た。得られた粒子分散液の平均粒子径は105nmであった。なお、本明細書でいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。得られた粒子分散液は固形分濃度が3質量%になるようにエタノールを加えて調整した。
浮遊ウイルス除去ユニットの抗ウイルス性能の評価は、MDCK細胞を用いて培養したインフルエンザウイルス(influenza A/北九州/159/93(H3N2))を用いた。
実施例5と同様だが、抗ウイルス性粒子担持フィルタに抗ウイルス性粒子である金ナノ粒子ではなく、白金ナノ粒子を担持したものを実施例とした。白金ナノ粒子を固定した抗ウイルス性粒子担持フィルタの作成は以下のように行った。
上記、アルミナ繊維織物を、アルミナゾル水溶液(日産化学工業)を希釈して作製した2%水溶液に浸漬し、乾燥を行ったものを大気中1200℃で2時間焼成した。次に、その織物に対して、ジニトロジアミン白金溶液をスプレーした。このとき、織物重量に対して、白金が1.5質量%となるように溶液濃度を調整した。スプレー後、110℃で予備乾燥した後、450℃で4時間焼成することで、白金粒子を固定した抗ウイルス性粒子担持フィルタを得た。得られたフィルタの表面を超分解能電界放出型走査電子顕微鏡で観察したところ、平均粒子径3.1nmの白金が担持されてあった。
実施例5と同様だが、抗ウイルス性粒子担持フィルタに金粒子ではなく、酸化セリウム粒子を無機微粒子としての酸化ジルコニウム粒子には担持せず、直接アルミナ繊維織物に固定したものを実施例7とした。酸化セリウムを固定した抗ウイルス性ナノ粒子担持フィルタの作成は以下のように行った。
実施例5と同様だが、プラズマを照射しない場合を比較例5とした。すなわち、抗ウイルス粒子によるウイルス不活化作用だけを評価する比較例である。
実施例6と同様だが、プラズマを照射しない場合を比較例6とした。
実施例7と同様だが、プラズマを照射しない場合を比較例7とした。
200 浮遊ウイルス除去ユニット
300 他の実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット
400 他の実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット
500 他の実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット
600 他の実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット
700 他の実施形態の浮遊ウイルス除去ユニット
1 抗ウイルス性フィルタ本体
2 抗ウイルス性を有するナノ粒子
3 無機微粒子
4 無機粒子
5 シランモノマーまたはそのオリゴマー
6 化学結合
7 シランカップリング剤
8 放電空間
11 印加電極
12 接地電極
13 誘電体
14 電源
30 複合抗ウイルス微粒子
70 カップリング層
Claims (8)
- ガスに含まれるウイルスを除去するウイルス除去ユニットであって、
少なくとも第1の電極と第2の電極と誘電体とを備え、前記第1の電極と前記第2の電極の間に周波数が5kHz以上20kHz以下の交流の電圧を印加して放電を発生させることによりプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部によって発生したプラズマが存在する空間内に配置される、抗ウイルス性を有する粒子であるAuを含むウイルス不活化部であって、前記抗ウイルス性を有する粒子が表面に固定される無機粒子と、前記無機粒子を固定する基材と、を備えるウイルス不活化部と、
を備えることを特徴とするウイルス除去ユニット。 - ガスに含まれるウイルスを除去するウイルス除去ユニットであって、
少なくとも第1の電極と第2の電極と誘電体とを備え、前記第1の電極と前記第2の電極の間に周波数が1kHz以上20kHz以下の交流の電圧を印加して放電を発生させることによりプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部によって発生したプラズマが存在する空間内に配置される、抗ウイルス性を有する粒子であるPtを含むウイルス不活化部であって、前記抗ウイルス性を有する粒子が表面に固定される無機粒子と、前記無機粒子を固定する基材と、を備えるウイルス不活化部と、
を備えることを特徴とするウイルス除去ユニット。 - ガスに含まれるウイルスを除去するウイルス除去ユニットであって、
少なくとも第1の電極と第2の電極と誘電体とを備え、前記第1の電極と前記第2の電極の間に周波数が3kHz以上20kHz以下の交流の電圧を印加して放電を発生させることによりプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部によって発生したプラズマが存在する空間内に配置される、抗ウイルス性を有する粒子であるCeO 2 を含むウイルス不活化部であって、前記抗ウイルス性を有する粒子を固定する基材を備えるウイルス不活化部と、
を備えることを特徴とするウイルス除去ユニット。 - ウイルスを除去する処理対象のガスを供給するガス供給部をさらに備え、
前記プラズマ発生部の前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体と、前記ウイルス不活化部とが、前記ガス供給部から供給される処理対象のガスの流れ方向に並べて配置され、それぞれ前記ガスの流れ方向に通気性を有し、
前記ウイルス不活化部は、前記放電の放電空間内、および、前記放電空間に対して前記ガスの流れ方向における下流側の位置の少なくともいずれか一方に配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載のウイルス除去ユニット。 - ウイルスを除去する処理対象のガスを供給するガス供給部をさらに備え、
前記プラズマ発生部の前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体と、前記ウイルス不活化部とが、前記ガス供給部から供給される処理対象のガスの流れ方向に直交する方向に並べて配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載のウイルス除去ユニット。 - 前記基材は、少なくとも前記抗ウイルス性を有する粒子が固定される部分が無機材料であることを特徴とする請求項3に記載のウイルス除去ユニット。
- 前記ウイルス不活化部は、前記第1の電極、前記第2の電極および前記誘電体の少なくともいずれかの表面に形成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載のウイルス除去ユニット。
- 前記プラズマが、沿面放電、あるいは無声放電の少なくともいずれかによって生成されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載のウイルス除去ユニット。
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