(57)【要約】  本発明は、銅または銅合金の持つ抗菌性を向上させ、銅または銅合金の表面での抗菌作用の速効性を高めることができる表面処理方法を提供する。本発明に係る銅または銅合金の表面処理方法は、生体内還元物質を含む還元剤溶液を調製する工程と、銅または銅合金の表面を前記還元剤溶液で処理する工程とを含むことを特徴とする。また、本発明によれば、生体内還元物質を含むことを特徴とする銅または銅合金の殺菌用表面処理液が提供される。また、本発明によれば、前記表面処理方法によって処理された銅または銅合金を対象物の表面に接触させ、これにより前記対象物の表面を殺菌することを特徴とする殺菌方法が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅または銅合金の表面処理方法であって、
生体内還元物質を含む還元剤溶液を調製する工程と、
銅または銅合金の表面を前記還元剤溶液で処理する工程と
を含むことを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
前記銅または銅合金は伸銅品であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記銅または銅合金は、多孔体に含まれる銅または銅合金の繊維、粒子または箔であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記多孔体は織布、不織布またはスポンジ状物であることを特徴とする請求項３に記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記処理する工程が、相対湿度が７０％ＲＨ以下の条件下で行われることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項６】
前記銅または銅合金はCu-Zn合金、Cu-Ni-Zn合金、Cu-Sn-Ni-Zn合金、またはCu-Si-Pb-P-Zn合金であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項７】
前記生体内還元物質は還元型グルタチオン、Ｎ−アセチルシステイン、アスコルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよびシステインのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項８】
前記生体内還元物質が還元型グルタチオンであり、前記還元剤溶液中の還元型グルタチオンの濃度が０．５〜２．０ｍＭであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項９】
前記銅または銅合金が酸化物皮膜を有し、ＸＰＳによって測定された前記酸化物皮膜の表面から１μｍまでのＣｕ２ＯおよびＣｕＯの量が、Ｃｕ２Ｏ  ８０．０％以上、ＣｕＯ  ２０．０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項１０】
生体内還元物質を含むことを特徴とする銅または銅合金の殺菌用表面処理液。
【請求項１１】
前記生体内還元物質は還元型グルタチオン、Ｎ−アセチルシステイン、アスコルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよびシステインのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０に記載の銅または銅合金の殺菌用表面処理液。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の表面処理方法によって処理された銅または銅合金を対象物の表面に接触させ、これにより前記対象物の表面を殺菌することを特徴とする殺菌方法。
【請求項１３】
前記銅または銅合金が、多孔体に含まれる銅または銅合金の繊維、粒子または箔であることを特徴とする請求項１２に記載の殺菌方法。
【請求項１４】
前記多孔体は織布、不織布またはスポンジ状物であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅または銅合金の表面処理方法、銅または銅合金の殺菌用表面処理液、および該方法によって処理された銅または銅合金を用いる殺菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、抗菌・抗ウィルス薬に対して耐性を有する薬剤耐性菌・耐性ウィルスの蔓延が深刻な問題として捉えられている。英国政府とウェルカム・トラストとの共同研究によると、このままでは2050年までに世界中で薬剤耐性菌により一千万人が死亡すると予測されている（Review on Antimicrobial Resistance. Antimicrobial Resistance: Tackling a Crisis for the Health and Wealth of Nations. 2014）。これは、毎年の癌による死亡者数を上回っており、関連する経済的な損失は約100兆ドルと推定されている。WHOの薬剤耐性感染症に対するグローバル・アクション・プラン（Global Action Plan on Antimicrobial Resistance. World Health Organization. 2015）では、抗菌剤に次々と耐性が生まれている事態には喫緊の対応が必要であり、感染症例を減少させ、抗菌剤の使用を最適化し、それを遵守することが記されている。【０００３】
このような、薬剤耐性菌・耐性ウィルスによる脅威が高まる中、新たな抗菌・抗ウィルス材として金属銅（以下、単に「銅」ともいう。）およびその合金が注目を集めている。というのも、感染予防において、人の手が触れる材料表面が重要な役割を果たしていることが判明したからである。材料表面は、人の手から付着した菌により感染源となるばかりか、数種類の菌が共存することにより、薬剤耐性遺伝子の水平伝播が生じうる。それにより、新たな薬剤耐性菌の発生はもとより、多剤耐性菌が発生する恐れがある。それを防ぐためには、このような材料表面の継続的な消毒が必要であり、そのような材料として、銅および銅合金が注目されている。銅および銅合金の表面には強力な殺菌作用があり、数十分〜数時間程度で表面に付着した菌が崩壊し、DNAが分解されることが報告されている。遺伝子の分解が生じるため、新たな薬剤耐性菌を生む水平伝播が起こらないこと、また菌だけでなくウィルスや真菌など多くの種類の病原体に対して効果があることが確認されている。【０００４】
そこで、医療機関や介護施設、また多くの人が集まる場所（保育園や公共交通機関の車内等）において銅および銅合金製品の導入が進められている。例えば、病院での実証実験では、バイオバーデン（環境中の生菌数）を83%低下させること（非特許文献１）、また、ヘルスケア関連感染症（Healthcare-acquired infections, HAI）の発生を58%低下させることが報告されている（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M.G. Schmidt, et al. Journal of Clinical Microbiology 50(2012)2217-2223
【非特許文献２】C.D. Salgado, et al. Infection Control and Hospital Epidemiology 34(2013)479-486
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の報告例において興味深いことに、バイオバーデンは80%以上の低下が確認されているもののゼロにはならず、また、HAIの発生も半分程度にしか減少していない。その一因として、銅および銅合金表面での抗菌作用の発現に時間がかかることが考えられる。仮に、銅および銅合金表面での抗菌作用を、時間単位ではなく、数分、あるいは数十秒もしくは数秒単位で発現させることができれば、上述したような感染症発生リスクや薬剤耐性遺伝子の水平伝播のリスク等をさらに軽減することが可能であると考えられる。【０００７】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、銅または銅合金の持つ抗菌性を向上させ、表面での抗菌作用の速効性を高めることができる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明者等は、銅および銅合金の抗菌作用の発現メカニズムの一つであると考えられている活性酸素の関与に着目した。【０００９】
活性酸素は、生体内ではFenton反応により発生すると考えられている。Fenton反応とは、水溶液中で鉄(II)イオンと過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が結合し、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が発生する反応であり、銅(I)イオンでも同様の反応が生じることが知られている。銅および銅合金表面において過酸化水素が発生するメカニズムについては明らかになっていないが、これまでに、純銅表面に大腸菌を播種したＬＢ培地を接触させると、１０〜２０分で０．５〜２．０ｍｇ／Ｌの過酸化水素が発生したことが報告されている（小渕茂寿ら、材料と環境、52(2003)428-435）。また、同文献では、同様のＬＢ培地を純銀表面に接触させると僅かに過酸化水素が発生したこと、純金表面では過酸化水素は発生しなかったこと、また、ＬＢ培地のみを純銅表面に接触させた場合には過酸化水素は発生しなかったことが報告されている。【００１０】
また、銅および銅合金の表面における殺菌作用には、銅および銅合金の表面から溶出した銅(II)イオンが関与しているとも考えられている（例えば、G. Grass et al. Appln. Environ. Microbiol. 77(2011)1541-1547参照）。具体的には、以下のようなメカニズムが推定されており、これらが単独でまたは相互に関連して作用している可能性がある：Ａ）銅または銅合金の表面から溶出した銅(II)イオンが、その表面に接触した菌体の細胞に損傷を与える；Ｂ）銅(II)イオン（および他のストレス事象）によって細胞膜が破壊され、膜電位の消失や細胞質成分が失われる；Ｃ）銅(II)イオンによってヒドロキシラジカルや活性酸素の生成が誘発され、細胞にさらなる損傷をもたらす；Ｄ）銅(II)イオンによって損傷を受けた菌が崩壊し、ゲノムDNAやプラスミドDNAの分解が生じる。これらの作用メカニズムについては未だ不明な点も残されているが、例えば細菌では重要な代謝酵素等が細胞壁に存在するため、細胞外に存在する銅(II)イオンとの相互作用が生じやすい可能性が考えられる。【００１１】
このように、銅および銅合金の表面では、銅(II)イオンの溶出と過酸化水素の発生の両方の相加的・相乗的効果によって、殺菌・抗菌作用が発現していると考えられることから、本発明者等は、銅または銅合金の表面において過酸化水素の発生と銅(II)イオンの溶出を促進させることができれば、これらの表面での殺菌作用をより速い時間で生じさせ得ることを着想した。そして、そのような機能を発揮することのできる物質および方法について鋭意検討した結果、生体内に存在する還元物質（以下、「生体内還元物質」という。）を用いて銅または銅合金の表面を処理することによって、その表面で効果的に過酸化水素を発生させ、それにより銅または銅合金表面の銅(I)イオンとの反応による活性酸素の発生を促進させることによって、抗菌作用の発現効率を増大させることができることを見出した。【００１２】
本発明者等のこの知見は、上記のような活性酸素、過酸化水素と銅(I)イオン、銅(II)イオンとの関係が、還元剤の作用を伴う、次のような反応式（１）〜（３）によって表すことができると考えられることに基づいている：
２Ｃｕ２＋  ＋  ２ＲＳＨ  →  ２Ｃｕ＋  ＋  ＲＳＳＲ  ＋  ２Ｈ＋      ・・（１）
２Ｃｕ＋  ＋  ２Ｈ＋  ＋  Ｏ２  →  ２Ｃｕ２＋  ＋  Ｈ２Ｏ２      ・・（２）
Ｃｕ＋  ＋  Ｈ２Ｏ２  →  Ｃｕ２＋  ＋  ＯＨ−  ＋  ・ＯＨ      ・・（３）
（なお、上記式（１）中、ＲＳＨは還元剤、ＲＳＳＲは還元剤の酸化体である。ここで還元剤としてチオールＲＳＨを挙げたが、これは生体内還元物質の代表としてここに例示しただけであり、チオール系以外の還元剤を排除する意図はない。）
ここで、上記式（１）〜（３）によりもたらされる殺菌作用については、原理的には水溶液中でも銅イオンと適切な還元剤があれば活性酸素は発生するが、殺菌に十分な量の活性酸素を発生させるには、かなり高い銅イオン濃度が必要になる。また、活性酸素は寿命が短くごく近距離しか移動できないため、発生場所の近傍でないと有効ではない。そのため、銅イオンを含む液体よりも、銅または銅合金製の物品表面近傍の方が、溶出イオン濃度が高いこと、あるいは後述するようにその表面に亜酸化銅(Ｃｕ２Ｏ)が存在するために上記反応が当該表面で起こることから、効率的に殺菌が行われる。【００１３】
これらの新規な知見に基づき、本発明者等は、さらに研究を重ね、本発明を完成させるに至ったものである。【００１４】
すなわち、本発明の一局面では、銅または銅合金の表面処理方法であって、生体内還元物質を含む還元剤溶液を調製する工程と、銅または銅合金の表面を前記還元剤溶液で処理する工程とを含むことを特徴とする表面処理方法が提供される。【００１５】
ここで、前記銅または銅合金は伸銅品であってもよい。
また、前記銅または銅合金は、多孔体に含まれる銅または銅合金の繊維、粒子または箔であってもよい。
また、前記多孔体は織布、不織布またはスポンジ状物であってもよい。
また、前記処理する工程が、相対湿度が７０％ＲＨ以下の条件下で行われてもよい。
また、前記銅または銅合金はCu-Zn合金、Cu-Ni-Zn合金、Cu-Sn-Ni-Zn合金、またはCu-Si-Pb-P-Zn合金であってもよい。
また、前記生体内還元物質は還元型グルタチオン、Ｎ−アセチルシステイン、アスコルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよびシステインのうちの少なくとも１つであってもよい。
また、前記生体内還元物質が還元型グルタチオンであり、前記還元剤溶液中の還元型グルタチオンの濃度が０．５〜２．０ｍＭであってもよい。
また、前記銅または銅合金が酸化物皮膜を有し、ＸＰＳによって測定された前記酸化物皮膜の表面から１μｍまでのＣｕ２ＯおよびＣｕＯの量が、Ｃｕ２Ｏ  ８０．０％以上、ＣｕＯ  ２０．０％以下であってもよい。【００１６】
本発明の別の局面では、生体内還元物質を含むことを特徴とする銅または銅合金の殺菌用表面処理液が提供される。【００１７】
ここで、前記生体内還元物質は還元型グルタチオン、Ｎ−アセチルシステイン、アスコルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよびシステインのうちの少なくとも１つであってもよい。【００１８】
本発明の別の局面では、上記の表面処理方法によって処理された銅または銅合金を対象物の表面に接触させ、これにより前記対象物の表面を殺菌することを特徴とする殺菌方法が提供される。【００１９】
ここで、前記銅または銅合金が、多孔体に含まれる銅または銅合金の繊維、粒子または箔であってもよい。
また、前記多孔体は織布、不織布またはスポンジ状物であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、銅または銅合金の持つ抗菌性を向上させ、銅または銅合金の表面での抗菌作用の速効性を高めることができる表面処理方法が提供される。
また、本発明によれば、生体内還元物質を含む銅または銅合金の殺菌用表面処理液が提供される。
さらに、本発明によれば、当該方法によって処理された銅または銅合金を用いる殺菌方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１について、異なる生体内還元物質を含む還元剤溶液に、Ｃｕ、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡ、Ｃ６９３２の試料片を浸漬させて過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生量を測定した結果。
【図２】実施例１について、異なる生体内還元物質を含む還元剤溶液に、Ｃｕの試料片を浸漬させて過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生量を測定した結果。
【図３】実施例２について、異なる濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液に、Ｃｕ、Ｃ２６８０、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡの試料片を浸漬させて過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生量を測定した結果。
【図４】実施例３について、異なる溶媒に１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液に、Ｃｕ、Ｃ２６８０、Ｃ６９３２、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡの試料片を浸漬させて過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生量を測定した結果。
【図５】実施例４について、１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液に、Ｃｕ、Ｃ２６８０、Ｃ６９３２、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡ、抗菌ＳＳ、Ａｇの試料片を浸漬させて過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生量を測定した結果。
【図６】実施例５について、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を用いた簡易の抗菌性試験の概要を示す模式図。
【図７】実施例５の大腸菌を用いた簡易の抗菌性試験の結果。
【図８】実施例５の大腸菌を用いた簡易の抗菌性試験の結果。
【図９】実施例６の大腸菌を用いた簡易の抗菌性試験の結果。
【図１０】実施例７の大腸菌を用いた抗菌性試験の結果。
【図１１】実施例８の黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）を用いた抗菌性試験の結果。
【図１２】実施例９の大腸菌および黄色ブドウ球菌を用いた抗菌性試験の結果。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る銅または銅合金の表面処理方法は、生体内還元物質を含む還元剤溶液を調製する工程と、銅または銅合金の表面を前記還元剤溶液で処理する工程とを含むことを特徴としている。
【００２４】
本実施形態に係る表面処理方法では、第一に、生体内還元物質を含む還元剤溶液が調製される。
【００２５】
生体内還元物質としては、上記の反応式（１）において、還元剤（例えば、ＲＳＨ）として機能し得るものであれば特に限定されない。具体的には、例えば、還元型グルタチオン（ＧＳＨ）、Ｎ−アセチルシステイン（ＮＡＣ）、アスコルビン酸ナトリウム（ＡＡ−Ｎａ）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、およびシステイン（Ｃｙｓ）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２６】
還元剤溶液を調製するための溶媒としては、生体内還元物質を溶解または懸濁させることができるものであれば特に限定されない。具体的には、水（Ｈ２Ｏ）、有機溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。なお、還元剤溶液は、生体内還元物質が溶媒に完全に溶解した均一溶液であってもよく、また、生体内還元物質が溶媒中に分散した不均一溶液であってもよい。
【００２７】
還元剤溶液中の生体内還元物質の濃度は、生体内還元物質や溶媒の種類、処理対象の銅または銅合金の種類等に応じて、適宜調整することができる。例えば、所定の溶媒に対して、０．０１〜１０．０ｍＭの範囲、０．０５〜７．５ｍＭの範囲、０．１〜５．０ｍＭの範囲、０．５〜２．０ｍＭの範囲、または０．７５〜１．５ｍＭの範囲で、所定の生体内還元物質を添加して、還元剤溶液を調製することができる。なお、還元剤溶液には、必要に応じて、任意の添加剤を配合することができる。
【００２８】
本実施形態に係る表面処理方法では、第二に、銅または銅合金の表面が還元剤溶液で処理される。
【００２９】
本実施形態において使用される銅としては、例えば、JIS H0500やJIS H3100に規定される無酸素銅（JIS H3100  合金番号Ｃ１０２０）、タフピッチ銅（JIS H3100  合金番号Ｃ１１００）、リン脱酸銅（JIS H3100  合金番号Ｃ１２０１、Ｃ１２２０）、および電解銅箔などの９５質量％以上、より好ましくは９９．９０質量％以上の純度の銅が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３０】
本明細書において、銅合金とは、銅を５０質量％以上含む合金をいう。本実施形態において使用される銅合金としては、例えば、銅と亜鉛との合金（黄銅）、銅とニッケルとの合金（白銅）、銅とニッケルと亜鉛との合金（洋白）、銅とスズとの合金（青銅）、銅とスズとリンとの合金（リン青銅）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３１】
また、銅合金としては、例えば、銅を含む主要成分元素の数が２つである二元合金、銅を含む主要成分元素の数が３つである三元合金、銅を含む主要成分元素の数が４つ以上である合金を使用することができる。二元合金としては、例えば、Cu-Zn合金が挙げられ、具体的には、例えば、黄銅（JIS H3100  合金番号Ｃ２６００、Ｃ２６８０）が挙げられる。三元合金としては、例えば、Cu-Ni-Zn合金が挙げられ、好ましくは、Ｃｕを５０．０〜６０．０質量％、Ｎｉを５．０〜１５．０質量％含有し、残部が亜鉛および不可避的不純物からなる組成を有する。また、主要成分元素の数が４つ以上である銅合金としては、例えば、Cu-Sn-Ni-Zn合金、Cu-Si-Pb-P-Zn合金が挙げられる。好ましくは、Cu-Sn-Ni-Zn合金は、Ｃｕを６０．０〜８０．０質量％、Ｓｎを０．１〜１．０質量％、Ｎｉを０．５〜５．０質量％含有し、残部が亜鉛および不可避的不純物からなる組成を有する。また、好ましくは、Cu-Si-Pb-P-Zn合金は、Ｃｕを６５．０〜８５．０質量％、Ｓｉを１．０〜５．０質量％、Ｐｂを０．０１〜１．０質量％、Ｐを０．０１〜０．５質量％含有し、残部が亜鉛および不可避的不純物からなる組成を有する。
【００３２】
還元剤溶液による銅または銅合金の表面処理の様式としては、処理対象の銅または銅合金の種類、大きさ、形状など、各種の条件を考慮して、例えば、噴霧、塗布、浸漬など、一般に公知の各種の様式を適宜選択することができる。
【００３３】
還元剤溶液による銅または銅合金の表面処理は、処理対象の銅または銅合金の表面が乾燥した状態で行われることが好ましい。例えば、還元剤溶液による銅または銅合金の表面処理は、温度を３０℃以下、相対湿度を７０％ＲＨ以下に制御した大気雰囲気中において行うことができる。ただし、温度が３０℃よりも高い条件、または相対湿度が７０％ＲＨよりも高い条件であっても、本発明の効果を得ることができる。
【００３４】
還元剤溶液で処理された銅または銅合金の表面では、当該表面から溶出した銅(II)イオンに対して、還元剤溶液中に含まれる生体内還元物質が反応することによって、上記反応式（１）が進行し、銅(I)イオンが発生すると考えられる。これにより、反応式（２）による銅(II)イオン、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生、および反応式（３）による銅(II)イオン、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）の発生が促進され、さらに、反応式（２）または反応式（３）で生じた銅(II)イオンが新たに反応式（１）での生体内還元物質との反応を生じると考えられる。その結果、当該表面では、未処理の銅または銅合金の表面で発生し得るよりも多くの銅(II)イオン、過酸化水素、ヒドロキシラジカルが存在し得る状態がもたらされ、当該表面での抗菌作用の速効性が高まり、銅または銅合金の抗菌作用の発現効率を増大させることができると考えられる。このような作用メカニズムは、後述する実施例の結果から、一定の確実性をもって推定されるものである。
【００３５】
上記の作用メカニズムを踏まえると、本実施形態において、銅または銅合金の表面において、銅(I)が存在する状態を作り出すことも、該表面での抗菌作用の速効性を高める上で有効であると考えられる。なぜなら、銅(I)が存在する表面では、上記反応式（２）および反応式（３）による銅(II)イオン、過酸化水素、ヒドロキシラジカルが発生し得ると考えられるからである。一般に、銅および銅合金は、通常の使用環境下において表面に酸化物の皮膜が形成されるため、徐々に変色する。そこで、本発明者等は、予備試験として、無酸素銅（Ｃ１０２０）の試料を３ヶ月間、通常の大気雰囲気中に暴露し、その表面のＸＰＳ分析を行った。その結果、Ｃｕ２ＯとＣｕＯの割合が、Ｃｕ２Ｏ  ８３．０％、ＣｕＯ  １７．０％であったことを確認した。
【００３６】
本実施形態に係る表面処理方法は、表面が研磨処理等された銅または銅合金に対してのみならず、その表面に酸化物皮膜を有し、ＸＰＳ分析によって確認される元素組成において、Ｃｕ２Ｏを高い割合で有する銅または銅合金に対しても有効に適用し得る。この酸化物皮膜としては、例えば、ＸＰＳによって測定された表面から１μｍまでのＣｕ２ＯおよびＣｕＯの量が、Ｃｕ２Ｏ  ８０．０％以上、ＣｕＯ  ２０．０％以下であるものを例示することができる。また、酸化物皮膜としては、大気雰囲気への暴露によって形成されるものに限定されず、例えば、一般に適用可能な任意の方法によって銅または銅合金の表面を処理することによって形成されたものであってもよい。
【００３７】
このようにＣｕ２Ｏ量の多い酸化物皮膜を有する銅または銅合金の表面では、上述した還元剤溶液に金属銅あるいは銅合金表面から銅(II)イオンが溶出することで上記反応式（１）〜（３）で表される反応が開始し進行することに加えて、銅または銅合金の表面においてより多くの銅(I)が存在することによって、より多くの銅(II)イオン、過酸化水素、ヒドロキシラジカルが存在し得る状態がもたらされ、当該表面での抗菌作用の速効性がより高まり、銅または銅合金の抗菌作用の発現効率をより増大させることができると考えられる。このような作用メカニズムは、後述する実施例の結果から、一定の確実性をもって推定されるものである。
【００３８】
また、本実施形態のより具体的な態様では、銅または銅合金は、伸銅品であることが好ましい。本明細書において、伸銅品とは、JIS H0500に規定される定義に従い、圧延、押出し、引抜き、鍛造などの熱間または冷間の塑性加工によって造られた銅および銅合金の板、条、管、棒、線などの製品の総称をいう。このような伸銅品の表面を本実施形態の還元剤溶液で処理することにより、その表面に付着していた菌体、細菌等がより早くかつ効率的に死滅され、当該表面が殺菌処理される。本実施形態に係る表面処理方法が適用され得る伸銅品は、それ単独で使用されるものに限られず、他の製品と組み合わせて使用されていてもよい。例えば、銅または銅合金がその全体もしくは一部に使用された物品、機器、部品、および屋内の床面、壁面等が挙げられるが、これらに限定されない。より具体的には、キッチンシンク、浴室の壁面、医療機関、介護施設、医薬品や医療機器の製造施設等の床面、壁面など、除菌性、殺菌性、滅菌性が望まれる使用環境で用いられる部材に対しても、本実施形態に係る表面処理方法は有効に適用し得る。
【００３９】
また、別の具体的な態様では、銅または銅合金は、織布、不織布、スポンジ状物その他一般に柔軟な多孔体材料（以下、布で代表させる）に含まれる銅または銅合金の繊維、微粒子、箔等（以下、単に銅繊維で代表させる）であることが好ましい。この場合、このような布に還元剤溶液を与えることによって銅繊維の表面を本実施形態の還元剤溶液で処理し、布が還元剤溶液で湿った状態になった滅菌布を対象物の表面に接触させる（例えば、拭くもしくは拭う）ことにより、当該対象物の表面に付着していた菌体、細菌等が滅菌布表面に転移されることで除去され、また銅繊維近傍で発生された活性酸素及び溶出銅イオンにより急速かつ効率的に死滅され、当該対象物の表面が殺菌処理される。
【００４０】
このように、本実施形態の還元剤溶液は、銅または銅合金の表面処理に好適に使用されるものである。すなわち、本実施形態の還元剤溶液は、銅または銅合金の殺菌用表面処理液として好適に使用されるものである。
【００４１】
また、本実施形態に係る表面処理方法によって処理された銅または銅合金は、これを対象物の表面に接触させることによって、当該対象物の表面を殺菌することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００４３】
［銅および銅合金試料］
銅および銅合金試料として、以下の試料を用いた：
・無酸素銅（合金番号Ｃ１０２０。「Ｃ１０２０」または「Ｃｕ」とも表記する。）
・黄銅（合金番号Ｃ２６８０。「Ｃ２６８０」とも表記する。）
・クリーンブライト（登録商標）（三菱伸銅社製。「ＣＢＲＩ」とも表記する。）
代表組成：５４．０Ｃｕ−１１．０Ｎｉ−Ｚｎ（質量％）
・クリーンブラス（登録商標）（三菱伸銅社製。「ＣＢＲＡ」とも表記する。）
代表組成：７０．０Ｃｕ−０．５Ｓｎ−２．０Ｎｉ−Ｚｎ（質量％）
・エコブラス（登録商標）（三菱伸銅社製。「Ｃ６９３２」とも表記する。）
代表組成：７５．５Ｃｕ−３．０Ｓｉ−０．０９Ｐｂ−０．１Ｐ−Ｚｎ（質量％）【００４４】
なお、以下の実施例において特に明記しない限り、銅および銅合金試料は、その表面に酸化物皮膜を有しない、あるいはその影響を無視できる程度の酸化物皮膜（自然酸化皮膜）を有するものであることを意味するものとする。【００４５】
＜実施例１＞
生体内還元物質として、還元型グルタチオン（ＧＳＨ）、Ｎ−アセチルシステイン（ＮＡＣ）、アスコルビン酸ナトリウム（ＡＡ−Ｎａ）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）およびシステイン（Ｃｙｓ）を用い、水（Ｈ２Ｏ）に溶解可能な濃度範囲の中から１種以上を選択して添加し、還元剤溶液を調製した。
各還元剤溶液中に、表面積０．９５ｃｍ２の試料片（Ｃｕ、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡ、Ｃ６９３２）を２４±１ｈ浸漬した後、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の発生量を測定した。
Ｈ２Ｏ２の発生量は、キシレノールオレンジ（ＸＯ）法を使用し、Ｈ２Ｏ２消去剤（カタラーゼ）添加時との差分から算出し、単位溶液量当たりの量で示した。以下の実施例でも同様である。【００４６】
結果を図１および図２に示す。
図１は、Ｃｕ、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡ、Ｃ６９３２の各試料片について、左から順に、１ｍＭ  ＧＳＨ、０．０１ｍＭ  ＮＡＣ、０．１ｍＭ  ＡＡ−Ｎａ、１．０ｍＭ  Ｎａ２ＳＯ３の還元剤溶液を用いた浸漬試験の結果である。
図２は、ＮＡＣ（０．０１ｍＭ、０．１ｍＭ、１．０ｍＭ）、ＡＡ−Ｎａ（０．０１ｍＭ、０．０５ｍＭ、０．１ｍＭ）、Ｎａ２ＳＯ３（０．１ｍＭ、０．５ｍＭ、１．０ｍＭ、５．０ｍＭ、１０．０ｍＭ）、Ｃｙｓ（０．１ｍＭ）、ＧＳＨ（１．０ｍＭ）の還元剤溶液を用いた、Ｃｕの浸漬試験の結果である。
これらの結果から、いずれの還元物質でも、試料からのＨ２Ｏ２の発生が確認された。特に、ＧＳＨ溶液を用いた場合には、いずれの試料でも一定量のＨ２Ｏ２が発生し、また、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡでのＨ２Ｏ２発生量が顕著であったため、実施例２以降では、生体内還元物質としてＧＳＨを採用することとした。
なお、本実施例は、１種類の生体内還元物質を含む還元剤溶液を用いた例であり、例えば、Ｃｙｓ（０．１ｍＭ）ではＨ２Ｏ２の発生量がごくわずかであったが、異なる濃度条件または他の生体内還元物質と組み合わせた条件とすることによって、より多くのＨ２Ｏ２の発生が生じ得る点に留意されたい。【００４７】
＜実施例２＞
本実施例では、還元剤溶液中のＧＳＨ濃度とＨ２Ｏ２発生量の関係について検討を行った。
水（Ｈ２Ｏ）に、０．１ｍＭ、０．５ｍＭ、１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液を調製し、実施例１と同様にしてＣｕ、Ｃ２６８０、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡの浸漬試験を行い、Ｈ２Ｏ２の発生量を測定した。
また、比較のため、JIS Z2801抗菌性試験に準拠した条件として、５００倍希釈普通ブイヨン（1/500NB）を用いて同様の浸漬試験を行った。【００４８】
結果を図３に示す。
図３は、Ｃｕ、Ｃ２６８０、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡの各試料片について、左から順に、1/500NB、０．１ｍＭ  ＧＳＨ、０．５ｍＭ  ＧＳＨ、１．０ｍＭ  ＧＳＨの還元剤溶液を用いた浸漬試験の結果である。
いずれの試料片でも、ＧＳＨ濃度が０．１ｍＭの場合には、Ｈ２Ｏ２の発生量がごくわずかであった。また、ＧＳＨ濃度に依存して、Ｈ２Ｏ２発生量が増加することが確認された。特に、ＧＳＨ濃度が１．０ｍＭの場合には、０．１ｍＭおよび０．５ｍＭの場合と比較してＨ２Ｏ２発生量の増加が顕著であった。【００４９】
＜実施例３＞
本実施例では、ＧＳＨの濃度を１．０ｍＭに固定し、還元剤溶液の溶媒とＨ２Ｏ２発生量の関係について検討を行った。
５００倍希釈普通ブイヨン（1/500NB）、水（Ｈ２Ｏ）、０．９％ＮａＣｌ、５％ＮａＣｌに、１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液を調製し、実施例１と同様にしてＣｕ、Ｃ２６８０、Ｃ６９３２、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡの浸漬試験を行い、Ｈ２Ｏ２の発生量を測定した。【００５０】
結果を図４に示す。
図４は、Ｃｕ、Ｃ２６８０、Ｃ６９３２、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡの各試料片について、左から順に、1/500NB、Ｈ２Ｏ、０．９％ＮａＣｌ、５％ＮａＣｌに、１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液を用いた浸漬試験の結果である。
これらの結果から、還元剤溶液に用いる溶媒は、銅または銅合金の種類、生体内還元物質の種類、還元剤溶液中の生体内還元物質の濃度等に応じて、適宜選択され得ることが示唆された。【００５１】
＜実施例４＞
本実施例では、１．０ｍＭ  ＧＳＨの還元剤溶液を用いて、種々の銅および銅合金試料におけるＨ２Ｏ２発生量を測定した。
JIS Z2801抗菌性試験に準拠した条件として、５００倍希釈普通ブイヨン（1/500NB）５ｍＬに、１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した還元剤溶液を調製し、実施例１と同様にしてＣｕ、Ｃ２６８０、Ｃ６９３２、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡ、および比較のための試料として抗菌ステンレス鋼（抗菌ＳＳ）、金属銀（Ａｇ）の浸漬試験を行い、Ｈ２Ｏ２の発生量を測定した。
また、比較のため、ＧＳＨを含まない５００倍希釈普通ブイヨン（1/500NB）５ｍＬを用いて同様の浸漬試験を行った。【００５２】
結果を図５に示す。
図５は、Ｃｕ、Ｃ２６８０、Ｃ６９３２、ＣＢＲＩ、ＣＢＲＡ、抗菌ＳＳ、Ａｇの各試料片について、左側が１．０ｍＭの濃度でＧＳＨを添加した1/500NB、右側がＧＳＨを含まない1/500NBを用いた浸漬試験の結果である。
ＧＳＨを添加した1/500NB還元剤溶液では、いずれの試料からもＨ２Ｏ２の発生が確認された。また、試料の種類によってＨ２Ｏ２の発生量が異なる傾向が確認された。【００５３】
＜実施例５＞
本実施例では、生体内還元物質であるＧＳＨが、銅および銅合金の抗菌性に及ぼす影響について、JIS Z2801抗菌性試験に準拠した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を用いた簡易の抗菌性試験により検討した。
図６は、本実施例で行った抗菌性試験の概要を示す模式図である。
図６（ａ）に示すように、まず、ガラス容器の底面に、銅（Ｃｕ）の試料片（１５ｍｍ角）を配置した。次いで、試料片の上面に、溶媒としてＧＳＨを含まない０．９％ＮａＣｌ（−ＧＳＨ）、またはＧＳＨを１．０ｍＭの濃度となるように添加した０．９％ＮａＣｌ溶液（＋ＧＳＨ）を用い、大腸菌を約１．０×１０６個／５０μＬ播種し、この菌液の上に、乾燥防止のためにポリエチレン（ＰＥ）シートを載せた。その後、ガラス容器を３５±１℃の培養環境下に静置し、大腸菌の播種から０分（播種直後）、５分、１０分経過後、ＰＥシートを外し、０．９％ＮａＣｌ＋０．１ｍＭ  ＥＤＴＡ−２Ｎａを１ｍＬ添加してピペッティングにより菌液を回収し、回収した菌液に蛍光色素を添加し、蛍光強度測定により大腸菌の生菌数を測定した。なお、大腸菌回収時にＣｕ試料片裏面が溶液に接することを避けるため、Ｃｕ試料片裏面はあらかじめ薄いシリコーンシートにより被覆した。
対照として、図６（ｂ）に示すように、ガラス容器の底面にＣｕ試料片を配置しなかったこと以外は上記と同様の手順で大腸菌を播種し、１０分経過後の大腸菌の生菌数を測定した。【００５４】
結果を図７に示す。
図７は、対照（播種１０分後）、Ｃｕ試料（０分後（播種直後））、Ｃｕ試料（５分後）、Ｃｕ試料（１０分後）について、左側が０．９％ＮａＣｌ（−ＧＳＨ）、右側がＧＳＨを１．０ｍＭの濃度で添加した０．９％ＮａＣｌ溶液（＋ＧＳＨ）を用いた大腸菌の生菌数の結果である。
Ｃｕ試料において、大腸菌の播種直後（０分後）では、ＧＳＨ添加による大腸菌の生菌数の減少が確認されたものの、対照の結果と同等の生菌数であった。一方、大腸菌の播種から５分後、１０分後では、ＧＳＨ添加による生菌数の減少に加えて、対照の結果と比べて生菌数の減少も確認され、特に１０分後の結果では、生菌数の劇的な減少が確認された。【００５５】
図８は、左から順に、ＧＳＨの添加濃度を０ｍＭ（添加なし）、１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、１０．０ｍＭとして、上記と同様の手順でＣｕ試料片の表面に大腸菌を播種し、５分経過後の生菌数を測定した結果である。なお、図８において、縦軸は、対照試験での生菌数を１とした場合の生菌数の比（生菌率）を示している。
図７と同様に、ＧＳＨ濃度が１．０ｍＭの場合には、添加なし（０．９％ＮａＣｌ）の場合と比較して生菌数の減少が見られたが、２．０ｍＭ、１０．０ｍＭの場合には、添加なし（０．９％ＮａＣｌ）の場合と同等もしくはそれよりも多い生菌数が確認された。
これらの結果より、ＧＳＨ（生体内還元物質）による銅および銅合金の抗菌性向上効果は、銅および銅合金表面におけるＣｕ２＋の溶出量および当該表面の物理的・化学的状態などに依存することが示唆された。【００５６】
＜実施例６＞
本実施例では、Ｃｕの代わりに銅合金試料としてＣＢＲＡを用いて、実施例５と同様の手順で、大腸菌を用いた簡易の抗菌性試験を行った。なお、大腸菌の播種から菌液の回収までの時間は、５分とした。【００５７】
結果を図９に示す。
図９では、左側が０．９％ＮａＣｌ（−ＧＳＨ）、右側がＧＳＨを１．０ｍＭの濃度で添加した０．９％ＮａＣｌ溶液（＋ＧＳＨ）を用いた大腸菌の生菌数の結果である。なお、図９において、縦軸は、対照試験での生菌数を１とした場合の生菌数の比（生菌率）を示している。また、図９では、比較のため、Ｃｕ試料片（Ｃ１０２０）を用いた結果も示している。
実施例５のＣｕに加えて、本実施例のＣＢＲＡの試料片についても、対照試験と比較して生菌数は減少したが、ＧＳＨ添加による更なる生菌数の減少が確認された。この結果から、ＧＳＨ（生体内還元物質）による抗菌性向上効果が、銅および銅合金の両方で有意に得られることが確認された。【００５８】
＜実施例７＞
本実施例では、０．９％ＮａＣｌに代えて、５００倍希釈普通ブイヨン（1/500NB）を用いたこと以外は実施例５と同様の手順で、JIS Z2801抗菌性試験に準拠した大腸菌を用いた抗菌性試験を行った。銅および銅合金試料としては、Ｃｕ（Ｃ１０２０）、ＣＢＲＩ、Ｃ６９３２を用い、比較のための試料として、抗菌ステンレス鋼（ＳＳ）、金属銀（Ａｇ）を用いた。【００５９】
結果を図１０に示す。
図１０では、左側が1/500NB（−ＧＳＨ）、右側がＧＳＨを１．０ｍＭの濃度で添加した1/500NB溶液（＋ＧＳＨ）を用いた大腸菌の生菌数の結果である。なお、図１０において、縦軸は、対照試験での生菌数を１とした場合の生菌数の比（生菌率）を示している。
いずれの銅および銅合金試料においても、対照試験に対する生菌数の減少に加え、ＧＳＨ添加による更なる生菌数の減少が確認された。一方、抗菌ＳＳ、Ａｇでは、ＧＳＨ添加による生菌数の減少も、対照試験での生菌数と比較した生菌数の減少も認められなかった。【００６０】
＜実施例８＞
本実施例では、大腸菌に代えて、黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）を用いたこと以外は実施例７と同様の手順で、JIS Z2801抗菌性試験に準拠した抗菌性試験を行った。銅および銅合金試料としては、Ｃｕ（Ｃ１０２０）、Ｃ６９３２、Ｃ２６８０を用い、比較のための試料として、抗菌ステンレス鋼（ＳＳ）、金属銀（Ａｇ）を用いた。【００６１】
結果を図１１に示す。
図１１では、左側が1/500NB（−ＧＳＨ）、右側がＧＳＨを１．０ｍＭの濃度で添加した1/500NB（＋ＧＳＨ）を用いた黄色ブドウ球菌の生菌数の結果である。なお、図１１において、縦軸は、対照試験での生菌数を１とした場合の生菌数の比（生菌率）を示している。
いずれの銅および銅合金試料においても、対照試験に対する生菌数の減少に加え、ＧＳＨ添加による更なる生菌数の減少が確認された。一方、抗菌ＳＳ、Ａｇでは、ＧＳＨ添加による生菌数の減少も、対照試験での生菌数と比較した生菌数の減少も認められなかった。【００６２】
＜実施例９＞
本実施例では、大気雰囲気中に一定期間暴露した銅および銅合金試料を用いたこと以外は実施例７と同様の手順で、JIS Z2801抗菌性試験に準拠した大腸菌および黄色ブドウ球菌を用いた抗菌性試験を行った。銅および銅合金試料としては、Ｃｕ、ＣＢＲＡ、Ｃ２６８０を用いた。【００６３】
結果を図１２に示す。
図１２では、左側が1/500NBＮａＣｌ（−ＧＳＨ）、右側がＧＳＨを１．０ｍＭの濃度で添加した1/500NB（＋ＧＳＨ）を用いた大腸菌（図１２（ａ））および黄色ブドウ球菌（図１２（ｂ））の生菌数の結果である。なお、図１２において、縦軸は、対照試験での生菌数を１とした場合の生菌数の比（生菌率）を示している。
いずれの銅および銅合金試料においても、対照試験に対する大腸菌および黄色ブドウ球菌の生菌数の減少に加え、ＧＳＨ添加による更なる生菌数の減少が確認された。【００６４】
また、銅合金試料の種類（組成）が異なるため単純に比較することは困難であるが、実施例７（図１０）および実施例８（図１１）の結果と比較すると、本実施例における暴露材に対するＧＳＨの添加効果がより顕著であった。これらの結果より、銅および銅合金の表面において還元剤が存在することによる効果と、銅(I)の存在による効果とが相加的・相乗的に作用して、活性酸素の発生がより促進されることによって、銅および銅合金の表面での抗菌作用がより早く発現され、抗菌性が向上することが示唆されたと考えられる。【００６５】
本実施例で用いたＣｕ、ＣＢＲＡ、Ｃ２６８０の暴露材について、同様の大気雰囲気中に３ヶ月間暴露した試料の表面をＸＰＳ分析した結果、Ｃｕ２Ｏの割合は、それぞれ、８３．０％、９０．０％、９２．９％であった。なお、比較のために、同様の条件で暴露したＣＢＲＩの暴露材表面では、Ｃｕ２Ｏの割合は、８４．６％であった。このように、暴露材の表面には、ＣｕＯに比べてＣｕ２Ｏが高い割合で存在していることから、銅(II)イオンに加えて、銅(I)の存在も有意に作用していることが示唆される。このことは、生体内還元物質による効果に加えて、銅または銅合金の表面での銅(I)の存在が、銅または銅合金の抗菌性の向上のための一因子として有力であり得ることを示唆するものとして、本発明者等の知見を支持する分析データのひとつであると考えられる。【００６６】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な形態はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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