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喋るだけでも飛んでしまう「飛沫」を防ぐ。抗ウイルス空気清浄機 フォトンクリーナー

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ストーリー

  1. 喋るだけでも飛んでしまう「飛沫」を防ぐ。人と人の間の抗ウイルス空気清浄機
  2. 大阪府立大学 秋吉優史 准教授が開発。数多くの医療機関で実証実験済みの製品がアップグレード
  3. 板金加工の技術を持つ西田技巧社が小型・軽量化に成功。どこでも置けて、どこへでも持ち運べる

咳やくしゃみの飛沫リスクはよく知られていますが、会話の中でも飛沫リスクが大きくあることを知っていますか?目には見えないけれど、空気中にはウイルスや菌が浮遊していて、いつの間にか呼吸と一緒に吸い込んでしまうことも…。『フォトンクリーナー』は人と人との間の漂う空気を吸い込み、飛沫やエアロゾルに含まれるウイルスや菌を除去する製品。ご自宅やカフェのテーブルや、会議室、お店のレジなど主に対面での様々なシーンで使える 今までの衛生対策にプラスアルファの新しい選択肢 です。

大阪府立大学で放射線研究センターで紫外線、光触媒による抗菌・抗ウイルス対策を研究する秋吉優史 准教授とファンの設計開発と板金加工を事業とする日本随一の技術を持つ西田技巧が手を合わせ開発されました。安全な可視光線に反応する高性能な光触媒を使用しており、日本全国の医療機関に導入・実証実験済みのプロトタイプを改良したアップグレード製品になります

* 全てのウイルス・菌を除去できるものではありません。
* ご利用環境により異なります。

一般的な空気清浄機は例えば、サイズの目安が20㎡なら30分に1回20㎡の部屋中の空気が綺麗になる程度。これでは常に会話が飛び交う対面での会話や、打ち合わせには不向きです。フォトンクリーナーはテーブル1つ分に特化し、テーブル上の空気を吸い込みウイルスや菌を除去します。

一辺 9cmの手のひらサイズ。フォトンクリーナーは小さく持ち運べるのでいつもそばに置くことができます。「飛沫」を防ぐための空気清浄機なので、できるだけ早く空気を清浄するために口に近い場所、テーブルに置けるサイズまで小型化しました。12㎠、重さも約360gと小さく軽量でカバンに入れて持ち運びできるサイズ。自宅でも会社でも、お店でも。身近にあると安心ですよね。

『フォトンクリーナー』は人と人とのコミュニケーションの場所での使用を想定しています。「吸引力があること」はもちろんですが「静音で会話の邪魔をしないこと」も重要なことだと考えています。この2つを叶える安心で静かなファンを採用しています。

ウイルスは目に見えないので、理解し辛いものですが、簡単に言うと生物由来の有機物。有機物の特徴は炭素(C)を含むものです。『フォトンクリーナー』はウイルスが有機物という事に着目し、活性酸素による化学変化を起こす事で除去します。活性酸素に触れさせることで、ガーゼなどの網状のフィルターでは堰き止めることができない0.1マイクロメートル程度など小さな有機物でも除去できます。

光触媒は、太陽電池のように光が当たると電気のエネルギーを発生させます。この電気エネルギーによって強力な酸化力を持つ活性酸素を発生させます。活性酸素は百万分の1秒ほどのごく短い時間で消えてしまいますが、その際に様々なウイルスや菌を除去します。

フォトンクリーナーのファンで吸い込まれた飛沫は、光触媒を付けたフィルターでキャッチされます。このフィルターは強力なLEDの光で照らされていて、光触媒の力で酸化・除去されています。

光触媒は、目に入ると危険な紫外線を当てる必要がありましたが、フォトンクリーナーは安全な可視光線を使用しても高い性能を発揮する酸化タングステン系の光触媒を採用しています。

フォトンクリーナーの「光触媒」はウイルス、細菌、花粉、VOC(揮発性有機化合物)、臭いのもととなる成分などの「有機物」を酸化・除去していきます。どれだけの有機物がその空間に含まれるかは環境次第であり、一概に言えません。上記のエビデンスの通り、代表的な有機物の一つである、ホルムアルデヒドを酸化・除去する力を持っています。

フォトンクリーナー使用光触媒フィルター / ホルムアルデヒド除去性能

※ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の原因となる有機物のガスです。
※また上記は45Lのボックス内での実験結果で広い部屋での結果とは異なります。

フォトンクリーナーが着目したのは人と人の間を守る、という発想です。
一般論として、ウイルスはくしゃみなどから直接飛び散る、飛沫のほかに、飛沫が乾燥して飛沫核(飛沫が蒸発して空中を浮遊しているもの)といった状態で空中を浮遊しています。その感染リスクを下げようというのがフォトンクリーナーの狙いです。

直径 0.1μm 程度の大きさのウイルスは、一つの重さはわずか百万分の 0.5μg しかありません。フォトンクリーナーの使用実験では1時間で 0.7 mg/m3 程度濃度が下がりましたので、45Lでは 30μg程度の ホルムアルデヒドが除去されたことになります。
もちろん、ウイルスとホルムアルデヒドは違う物質で反応のしやすさも異なりますが、単純に重さだけで比較すると、6000万個分に相当します。
1回のくしゃみでまき散らされるウイルスはおよそ200万個程度と言われており、普通に会話している環境では、ウイルスの量はずっと少なくなります。

商品仕様
サイズ:95mm(幅)×95mm(奥行) ×106mm(高さ)
重量:約360g
電源:USB 5V/1A 5W (USB充電器5V/2A ACアダプタ 同梱)
目安となる適用スペース:約1m3
本体カラー:ホワイトとブラックの2色。お部屋やお店の雰囲気や好みに合わせてお選びください

Q. フォトンクリーナーの機能はどのようなものでしょうか?

「光 = Photon」には様々な力があります。植物は光合成によって、水と二酸化炭素から、有機物と酸素を作り出します。太陽電池は、半導体に生じた電気的なエネルギーを電線を通じて取りだして、発電を行う事が出来ます。そして光触媒は、小さな結晶の中に生じた電気的なエネルギーを電流としてでは無く、「活性酸素」等の化学的な力に変えて、様々な有機物を酸化・除去します。

フォトンクリーナー」はこの光触媒に光をあてるLEDとファンを利用して空気中の飛沫などを吸い込み、その中の様々な有機物を酸化、除去してきれいな空気として送り出す、そんな空気清浄機です。

Q. 普段の研究とフォトンクリーナーの機能はどのようなところで活きていますか?

本業の方でずっと放射線教育に携わっており、その中で「高性能ペルチェ冷却式霧箱」と言う物を開発して、製造・販売を行っていました。この製品は、パソコン用のパーツや、100均で買える物などを利用して、極限までコストを下げて開発を行っており、様々なもの作りのツールとノウハウが蓄積されていました。冷却用のファンやLEDモジュールはその辺に沢山転がっていましたから、「光触媒」のパワーを知ってから、構想3日、製作1日で試作機を作り上げることが出来ました。

その後、医療機関への無償提供や、一般市民の皆様による実証試験で700台以上を手作りで提供してきました。少しずつ改良を加えてきましたが、日本医療研究開発機構 (AMED) ウイルス等感染症対策技術開発事業(実証・改良研究支援)既に開発・上市されている機器等(空気清浄機、UV殺菌装置、素材等)によるウイルス等感染症対策への有効性の確認を行う研究支援」*において、紫外線による不活化技術と合わせて本製品の開発に関する研究が採択され、定量的評価などが可能となりました。

*課題名「感染症指定医療機関に於けるUV-C殺菌灯及び可視光応答光触媒を用いた感染リスク低減に関する研究開発」
課題番号 JP20he0922001

Q. フォトンクリーナーを開発する上で大切にした点は?

飛沫、エアロゾル対策を行う上で重要なことは、とにかくユーザーの近くに設置することです。強力なファンで吸い込んで広い範囲をカバーしようとすれば、逆にウイルスなどをまき散らしてしまうことにもなりかねません。一つ一つのユニットはそれほど高性能で無くても、多数のユニットによってネットワークを形成して広い面積をカバーする、若しくは一対一で向かい合う窓口などで「人と人との間」に設置する、と言うイメージです。

通常の光触媒は、目に見える可視光線では十分な効果を発揮せず、紫外線(UV-A)と組み合わせて利用されます。そうすると紫外線が外に漏れないようにする必要がありますが、空気はきちんと通す必要があるため、構造が制限されます。

ですので、フォトンクリーナーは目に見える可視光線でも高い性能を発揮する光触媒と、目に見える光の LED を組み合わせました。

Q. これからフォトンクリーナーに期待することは?

一人一人の感染率が少し下がるだけでも、社会全体で連鎖的に感染するパンデミックを押さえる力はとても大きな物になります。この製品だけで安全を保証できる物では無く、過信は禁物ですが、出来ること、可能性の有る事を積み上げていくことが重要です。フォトンクリーナーからこぼれる光が、希望の光となることを、期待しています。

(左から)
株式会社西田技巧
西田 裕幸社長
http://nishidagiko.co.jp/

大阪府立大学 研究推進機構 放射線研究センター
及び 工学研究科 量子放射線系専攻
秋吉 優史 准教授
http://bigbird.riast.osakafu-u.ac.jp/~akiyoshi/Works/index.htm

Q:光触媒はどの程度の期間使用可能でしょうか?
A:光触媒は反応に関与しても光触媒自身は変化しないので、半永久的に使用可能です。しかし光触媒を担持しているフィルターは、使用に伴い埃や油などにより目詰まりします。レストラン客席オフィスなどの清浄な環境での利用を想定しているため、埃や油が多い場所での利用はお控え下さい。上面のフィルターに埃が詰まった場合は、ブラシ付きの掃除機などで優しく取り除くようにして下さい。(フィルターに担持された三酸化タングステン光触媒粒子は直径20ナノメートル程度で、簡単には吸引されたりしません)

Q:どの程度の範囲の飛沫に対して効果があるのでしょうか?
A:フォトンクリーナーから半径1m程の範囲の煙が吸い込まれていくことが確認しておりますので、直径2m程度の範囲としています。※エアロゾルの飛散は2m程度と言われています。

Q:出ている光は紫外線など有害な物では無いのでしょうか?
A:一般的な照明に使用されている可視光のLEDと同じですので人体には無害です。紫外線(UV-A) の量について検査していおりますが、検査での検出限界以下の量の為、検出されませんでした。ただし非常に明るいため、ファンを取り外すなどして直接光を見続けると目が痛くなるため避けて下さい。

Q:より大型の装置で風量を上げて清浄化した方が良いのでは?
A:それも一つのアプローチだと思います。しかし余り風量が大きいと逆にエアロゾルをまき散らす結果となりかねません。本製品は、人と人の間の飛沫のことを考え、ピンポイントでの対応を可能としました。

Q:光触媒で発生した「活性酸素」は、人体への影響は無いでしょうか?
A:発生した活性酸素は百万分の1秒程度の寿命しか無く、すぐに反応して消えてしまいます。フィルターに塗られている光触媒の表面のみでの反応となりますので、フィルターから離れた場所への影響も有りません。

Q:保守管理はどのようにすれば良いのでしょうか?
A:上面のフィルターに付着した埃の掃除程度で構いません。ファンは、パソコンにも使用されている製品で、数年程度連続して使用し続ける用途で使われている物です。光源はLEDですので交換の心配はありません。

Q:電気代はいくらぐらいになりますか?
A:本体全体の消費電力は 3W 以下です。24時間で 72Wh, 30日で 2.2kWh, 仮にですが、電気代を 30円/kWh として、一月あたり65円という事になります。

Q:USB接続の場合、何A(アンペア)の給電力が必要でしょうか?
A:単なるUSB接続では無く、12V へのアップコンバーターを使用する必要があります。USB 3.0ポートやモバイルバッテリーなどで 2A 供給可能な製品では、問題無く給電出来ます。

Q: 自動車で使用できますか?
A: USB端子がある車両であればUSBにて使用可能です。またシガーライターソケットからの給電は12V なので、5.5×2.1mm コネクタへの変換ケーブルで接続すれば、使用可能です。

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