【マスク除菌装置】 

細菌トレテーラ

新型コロナウイルスに対して効果のある「不織布マスク」の再利用を提案します!

トレテーラの蚊捕獲機能を「不織布マスク」の除菌に応用

【開発のきっかけ】

2020年2月

深刻な使い捨てマスク不足に直面

 

新型コロナウイルスの蔓延で世界中、なかなか手に入らない不織布マスク(使い捨てマスク)を除菌できたら? 

「不織布マスクの除菌でお困りではありませんか?」


‐数年前、頑張って自社ブランド製品を作りました。光で害虫を捕まえる捕虫器です。ブランド名「トレテーラ」(上の写真)

このトレテーラ、飛翔虫だけでなく蚊も捕れるように内部で二酸化炭素を発生させました。その発生源が光触媒


目に優しい紫外線UV-A自体とUV-A照射による酸化チタン光触媒反応がウイルスや菌に対して不活性化の効果があります。


しかし、開口の大きなトレテーラでは温度の低い冬場などは光触媒反応が期待しにくい。


光触媒反応のため、より小さい閉鎖空間が必要。温度検査を実施 しながら試行錯誤。トレテーラを改良しました。

不織布マスクを入れるのにピッタリの大きさのものができました。


マスク除菌装置 細菌トレテーラ

【マスク除菌のための3要素」


①蛍光灯ブラックライト(紫外線)

②光触媒発生体・OHラジカル粒

③保温のための閉鎖空間

 

光触媒は日本発の世界に誇れる除菌技術

①蛍光灯ブラックライト(紫外線UV-A)

紫外線

細菌トレテーラで使用する蛍光灯ブラックライトは太陽光の紫外線とほぼ同じ(上図)。紫外線は電磁波の長短の違いで10nm~380nmまでUV-C~UV-Aの3つに分かれます。地表に到着するのはUV-BとUV-Aの2つ。違いはエネルギーの大きさです。波長が短くなるほどエネルギーが大きい。エネルギーが大きいほど人体に対しては有害です。例えば、殺菌灯の中心波長はUV-Cにあります。 





日光消毒と紫外線

日光消毒とも言われる布団や洗濯物の天日干しの除菌効果については古くから経験的に知られています。その除菌力は太陽光に含まれる紫外線に起因します。地表に届く紫外線の95%はUV-Aです。波長の短いUV-BはビタミンDを体内で生成するために必要な紫外線ですがエネルギーが大きく浴びつづけると白内障や皮膚がんを招き危険です。蛍光灯ブラックライトはUV-Aを放射します。

マスクは安全に除菌したい

マスクに付着する細菌やウイルスをただ殺せばいいのであれば、殺菌灯があります。地表には届かない、オゾン層に吸収されるUV-Cの放射線です。食品などの殺菌に使われる殺菌灯は253.7nmの殺菌線を出します。僅か60秒の照射で細菌を不活性化させることができます。凄いパワーですが人体に対して危険です。


殺菌効果曲線

それに比べてシャーレの中の黄色ブドウ球菌に太陽光を照射した実験では不活性化に64分かかっています。知見によると殺菌線はUV-Aの1600倍の殺菌力があります。(上図参照)しかしながら、強力な殺菌力があっても照射面しか殺菌されません。波長が短く内部や裏側など殺菌されない部分が残ります。そうであれば時間をかけても安全な方を選びたいですね。

蛍光灯ブラックライト

細菌トレテーラに組入れた4Wの蛍光灯ブラックライトは太陽光の紫外線に含まれるUV-Aを照射します。細菌やウイルスの細胞(核酸)へ損傷を与えて不活性化させます。


FL4BLBの分光図

ブラックライトは安全にマスクを除菌するために使用しますが、以下の目的でも使用します。
(1)光触媒発生体に紫外線を照射する
(2)低い室温でも光触媒反応を起こすための熱源にする

②酸化チタン光触媒反応とOHラジカル粒の補完効果

光触媒発生体に紫外線を照射

細菌トレテーラは紫外線UV-Aだけでなく、それの照射による光触媒反応でウイルスや菌を不活性化します。上の写真にある白いブロックが酸化チタン光触媒発生体です。

活性酸素の生成

この酸化チタンにUV-Aを照射すると紫外線エネルギーが吸収され電子(-)が飛び出し、抜けた正孔(+)が水蒸気中の水酸化合物から電子を奪い、活性酸素(OHラジカル)を生成します。電子を奪われた活性酸素は細菌やウイルス等からH水素を奪います。

活性酸素の強い酸化力

この活性酸素がその強い酸化力で細菌、ウイルス、悪臭成分から水素(H)を奪って二酸化炭素と水に分解します。この除菌力は細菌の種類を問わず作用するから凄い。


・OHラジカル粒

また、薬剤を使わないから耐性菌が生まれない。しかし、光触媒による活性酸素生成には限界があります。

そこで、・OHラジカル粒を組込みました。



・OHラジカルの補完効果

・OHラジカル粒は光触媒反応を補完。微生物の水素を奪って分解します。この補完効果で酸化力を発揮します。


光触媒反応の温度について

光触媒反応の温度試験では25℃ > 5℃という結果がでています。これは低温では空気中の飽和水蒸気量が低下して光触媒による活性酸素生成も減ることを意味します。普通であれば冬の低い温度では除菌力が下がります。

③保温閉鎖空間の実現

光触媒には温熱が必要

そこで、光触媒反応には冬の低い温度を上昇させるために熱源が必要です。そう熱源は発熱する蛍光灯・ブラックライトです。紫外線も照射できて一石二鳥。


保温閉鎖空間

そして、光触媒反応が起こるように温度を上昇させるための保温空間をつくりました。それが細菌トレテーラです。

弊社での温度試験  室温+7℃

室温8℃~24℃で、遮光カバーを用いた内部温度は7℃程度上昇する。ランプガードに接触した状態においては、13℃程度にて推移した。

この結果、細菌トレテーラにおいて、保温閉鎖空間を実現できました。内部で低温による空気中の飽和水蒸気量の低下はなく、ランプ点灯状態にて光触媒反応は普通に起きます。

【進化する細菌トレテーラ】

従来の細菌トレテーラ

新型 細菌トレテーラ

仕切りを入れて、仕切り直し!

従来は細菌トレテーラの底部にあるブロック(光触媒発生体)により、スマホなど長いモノを入れるには深さに余裕がありませんでした。

これを改善するためにブロックを取り除く必要があります。しかし、ブロックは大切な光触媒発生体です。

そこで仕切り板に光触媒発生体を収める方法を思い付きました。

【スマホも除菌】

これならブロックが紫外線を正面から浴びる形になり、より強力な光触媒反応も期待できます。一石二鳥です。

従来品でのスマホの入れ具合です。