(57)【要約】  水中の微生物に限られることなく、気体中の微生物も同様に殺菌できる新規な殺菌方法を提供することを目的として、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせることを特徴とする、気体または液体の殺菌方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせることを特徴とする、気体または液体の殺菌方法。
【請求項２】
気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されたカラムに通すことを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項３】
気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されたフィルターに通すことを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項４】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項５】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、２以上で７以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも１種を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項６】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、有機化合物を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによってスルホ基を導入することにより得られる材料であって、（１）１３Ｃ核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素６員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素６員環の化学シフトが検出される、（２）粉末Ｘ線回折において半値幅（２θ）が５〜３０°である炭素（００２）面の回折ピークが少なくとも検出される、（３）プロトン伝導性を示す、という性質を有する材料であることを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法、
【請求項７】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されていることを特徴とする、殺菌用カラム。
【請求項８】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されていることを特徴とする、殺菌用フィルター。
【請求項９】
通気性の素材からなり、その通気性の素材にスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されていることを特徴とする、マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大腸菌をはじめとした微生物の殺菌方法に関し、特に、飲料水、洗浄水、居住空間、車室、食品用保存施設、水利用施設、室内用品、身回り品に好適な殺菌方法に関する。また、本発明は、微生物の殺菌のために用いられるカラム及びフィルターに関する。更に、本発明は、微生物の吸入及び放出を防ぐマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、感染性や病原性微生物の殺菌方法としては、加熱殺菌方法が一般的に奨励されているが、加熱処理が困難な場合や熱で品質低下を生じるなどの理由から加熱温度に制約されることが多く、殺菌効果も自ずと限られることになる。加熱殺菌に代え、ないしは加熱殺菌と併用して次亜塩素酸ナトリウムが用いられ、また次亜塩素酸配合の除菌水も市販されている。【０００３】
また、従来例として、特許文献１には微生物（大腸菌）の殺菌方法において、イソチオシアン酸アリルの存在下で加熱温度６０℃以下となるよう処理する構成が開示されている。特許文献２には水利用施設の微生物の殺菌方法において、銀イオンと銅イオン、銀イオンと残留塩素、銅イオンと残留塩素、あるいは銀イオンと銅イオンと残留塩素を共存させるようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２２５２１号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記各特許文献の殺菌方法に比べ、特に水中の微生物に限られることなく気体中の微生物も同様に殺菌できる新規な殺菌方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、固体酸触媒や燃料電池のプロトン伝導膜などに用いられているスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、気体や液体中の微生物に対して、強い殺菌効果を示すことを見出した。
液体の酸が微生物に対して殺菌効果を示すことはよく知られているが、固体酸は、液体の酸と異なり、流動性がないため、微生物と接触する頻度が低いと考えられる。従って、本願出願時においては、固体酸は、液体の酸のような殺菌効果を持たないと考えられており、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、強い殺菌効果を示すということは当業者にとっては全く予想外のことであった。
また、本発明者は、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が単に微生物を殺すだけでなく、微生物の構成成分を加水分解する作用も有することを見出した。
本発明は、以上の知見に基づき完成されたものである。【０００７】
即ち、本発明は、以下の〔１〕〜〔９〕を提供するものである。
〔１〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせることを特徴とする、気体または液体の殺菌方法。
〔２〕気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されたカラムに通すことを特徴とする、〔１〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔３〕気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されたフィルターに通すことを特徴とする、〔１〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔４〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、〔１〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔５〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、２以上で７以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも１種を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、〔１〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔６〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、有機化合物を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによってスルホ基を導入することにより得られる材料であって、（１）１３Ｃ核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素６員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素６員環の化学シフトが検出される、（２）粉末Ｘ線回折において半値幅（２θ）が５〜３０°である炭素（００２）面の回折ピークが少なくとも検出される、（３）プロトン伝導性を示す、という性質を有する材料であることを特徴とする、〔１〕に記載の気体または液体の殺菌方法、
〔７〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されていることを特徴とする、殺菌用カラム。
〔８〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されていることを特徴とする、殺菌用フィルター。
〔９〕通気性の素材からなり、その通気性の素材にスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されていることを特徴とする、マスク。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の殺菌方法では、電力や熱エネルギーを必要とせず高い殺菌効果が得られる。このため、電力などの供給が十分でない地域での殺菌方法として有用であり、また、環境への負荷が低いという利点もある。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の気体または液体の殺菌方法は、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせることを特徴とするものである。
このスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料は、強い酸性を示す、極性溶媒（水、アルコール、アルデヒド、カルボン酸、ケトン等）に入れても酸が溶け出さず、薬品殺菌のように水質に影響を与えない、空気等の気体中でも溶出しない、といった性質を示す。
【００１０】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料としては、例えば、以下の炭素系固体酸Ａ〜Ｃを用いることができる。
炭素系固体酸Ａは、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる固体酸である。この炭素系固体酸Ａについては、以前に日本において出願されている（特願2009-134096号）。
【００１１】
ここで、有機化合物としては、廃木材やおが屑でもよいが、好ましくはベンゼン、アントラセン、ペリレン、コロネン、またはそのスルホ化合物より選択される、少なくとも１種の多環式芳香族炭化水素類を使用することである。また、芳香族炭化水素類を含む重油、ピッチ、タール、アスファルト等も使用することができる。以上の有機化合物は、単独で使用してもよいし、２種類以上の複数種の混合物であってもよい。不完全に（中途半端に）炭化された有機化合物とは、１０〜２０個の芳香族６員環からなる多環式芳香族炭化水素で構成されたアモルファスカーボンであり、一例としてはベンゼン環が１０〜２０個並んだ状態のものである。不完全に炭化された有機化合物は、例えば、有機化合物を、２００〜６００℃、好ましくは、３００〜５００℃で、０．５〜２０時間、好ましくは、１〜１０時間加熱することにより得られる。不完全に炭化された有機化合物をスルホ化するのは、このような有機化合物には炭素と水素との結合が多く残っており、スルホ化の際、この炭素と水素との結合の部分にスルホ基が結合するため、よりスルホ基密度の高い固体酸が得られるからである。従って、不完全に炭化された有機化合物中には、炭素と水素との結合が多く含まれていること、言い換えれば、水素が多く含まれていることが望ましい。不完全に炭化された有機化合物中の水素量は、水素と炭素の元素比（Ｈ／Ｃ、原子比）で表した場合、０．３〜１．５であることが好ましく、０．５〜１．１であることが更に好ましい。
【００１２】
三酸化硫黄は化学式がＳＯ３であり無水硫酸とも称されている。不完全に炭化された有機化合物に三酸化硫黄を接触させる場合は、窒素、アルゴン等の不活性ガス気流下、あるいは乾燥空気気流下で行うことがスルホ基密度の高い固体酸を製造する上で重要となる。
三酸化硫黄を含有したスルホ化剤としては、発煙硫酸を例示できる。
【００１３】
炭素系固体酸Ｂは、２以上で７以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも１種を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによって縮合およびスルホ化することにより得られる固体酸である。この炭素系固体酸Ｂについては、以前に日本において出願され、特許になっている（特許40414909号）。この炭素系固体酸Ｂの性質や製造法等については、この特許公報40414909号に記載されている。
【００１４】
ここで、多環式芳香族炭化水素としては、ナフタレン、アントラセン、ペリレン、およびコロネンなどであり、少なくとも２以上の芳香環が縮合していれば炭素系固体酸Ｂの合成原料として使用可能である。芳香族炭化水素類は、濃硫酸あるいは発煙硫酸中で重縮合し、縮合の進んだ複雑な多環式芳香族炭化水素のアモルファス材料が形成されること、芳香環の数が増えるにつれてその性質は黒鉛に近いものとなることなどが知られている。また、本発明の炭素系固体酸は、多環式芳香族炭化水素、特に２以上で７以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも１種を濃硫酸あるいは発煙硫酸中で加熱処理することによって多環式芳香族炭化水素を縮合し、スルホ化して得られた安定な化学構造からなる。
【００１５】
多環式芳香族炭化水素を濃硫酸あるいは発煙硫酸中で加熱処理し、スルホ化・重縮合によって多くの芳香環が重縮合したスルホ化多環式芳香族炭化水素が得られる。但し、濃硫酸あるいは発煙硫酸中での処理温度が１００℃未満の場合、多環式芳香族炭化水素の重縮合が十分進行せず、多くの芳香環からなる多環式芳香族炭化水素が形成されないために極性溶媒に不溶性の固体酸が得られない。一方、処理温度が４５０℃を越えると、スルホ基の熱分解が起こるために十分なスルホ基が存在する不溶性のアモルファス状炭化水素が得られない。より好ましい処理温度は２００℃〜３５０℃である。本発明の固体酸触媒は単一の多環式芳香族炭化水素を原料とするだけでなく、複数の多環式芳香族炭化水素を原料として合成できる。更には多種の多環式芳香族炭化水素及び飽和炭化水素、不飽和炭化水素を含むピッチ、タール等を原料としても合成できる。
【００１６】
炭素系固体酸Ｃは、有機化合物を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによってスルホ基を導入することにより得られる固体酸である。この炭素系固体酸Ｃについては、以前に国際出願されている（WO2005/029508）。この炭素系固体酸Ｃの性質や製造法等については、国際公開公報WO2005/029508に記載されている。
【００１７】
ここで、有機化合物としては、芳香族炭化水素類を使用することができるが、それ以外の有機化合物、例えば、グルコース、砂糖（スクロース）、セルロースのような糖類、ポリエチレン、ポリアクリルアミドのような合成高分子化合物を使用してもよい。芳香族炭化水素類は、多環式芳香族炭化水素類でも単環式芳香族炭化水素類でもよく、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ペリレン、コロネンなどを使用することができ、好適には、ナフタレンなどを使用することができる。有機化合物は、一種類だけを使用してもよいが、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。また、必ずしも精製された有機化合物を使用する必要はなく、例えば、芳香族炭化水素類を含む重油、ピッチ、タール、アスファルトなどを使用してもよい。
【００１８】
グルコース、セルロース等の糖類や合成高分子化合物を原料とするときは、濃硫酸又は発煙硫酸中での加熱処理の前に、これらの原料を不活性ガス気流中で加熱し、部分炭化させておくことが好ましい。このときの加熱温度は、通常、２００〜６００℃であり、処理時間は、通常、０．５〜２０時間である。部分炭化の状態は、加熱処理物の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、半値幅（２θ）が３０°の（００２）面の回折ピークが検出されるような状態が好ましい。
【００１９】
芳香族炭化水素類、又はこれを含む重油、ピッチ、タール、アスファルトなどを原料とする場合、濃硫酸又は発煙硫酸中での加熱処理の後、生成物を真空加熱することが好ましい。これは、過剰の硫酸を除去すると共に、生成物の炭化・固化を促進させ、生成物の収率を増加させる。真空排気は排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ以上、到達圧力１００ｔｏｒｒ以下の排気装置を用いることが好ましい。好ましい加熱温度は１４０〜３００℃、より好ましい温度は２００〜２８０℃である。この温度における真空排気の時間は、通常２〜２０時間である。
【００２０】
この炭素系固体酸Ｃは次の（１）〜（３）の特性を具備している。
（１）１３Ｃ核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素６員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素６員環の化学シフトが検出される。
（２）粉末Ｘ線回折において半値幅（２θ）が５〜３０°である炭素（００２）面の回折ピークが少なくとも検出される。なお、検出される回折ピークは（００２）面以外のものがあってもよいが、（００２）面の回折ピークのみが検出されることが好ましい。
（３）プロトン伝導性を示す。この場合、プロトン伝導度は特に限定されないが、０．０１〜０．２Ｓｃｍ−１であることが好ましく、０．０８〜０．１１Ｓｃｍ−１であることが更に好ましい（前記プロトン伝導度は、温度８０℃、湿度１００％条件下、交流インピーダンス法によって測定される値である）。
【００２１】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせる方法は特に限定されず、例えば、殺菌対象とする気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されたカラムに通す方法、殺菌対象とする気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されたフィルターに通す方法、殺菌対象とする気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と混合し、攪拌する方法などを例示できる。
【００２２】
ここで用いるカラムとしては、例えば、殺菌対象とする気体や液体を入れる流入口、殺菌処理した気体や液体を出す流出口、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料を充填する部分を備えたものなどを使用することができる。この殺菌用のカラムとしては、クロマトグラフィーなどに用いられているカラムを使用してもよい。
【００２３】
フィルターとしては、例えば、気体や液体が通過可能な微細な孔又は空隙を有し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料を担持し得るものなどを使用することができる。具体的には、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料を担持した織布、不織布などを使用することができる。織布や不織布などは酸に対して耐性を持つものであればどのようなものでもよい。
【００２４】
本発明の殺菌方法の使い方としては、以下のようなものを例示できる。未殺菌水を上記カラムに通して殺菌し、飲料水又は洗浄とする。居住空間、車室、食品用保存施設などの換気扇や換気口に上記フィルターを設置し、室内への微生物の侵入を防ぐ。上記フィルターを備えた空気清浄機を居住空間、車室、食品用保存施設などに設置し、室内の微生物を除去する。プールなどの水利用施設における水の循環部分に上記フィルター又は上記カラムを設置し、水の殺菌をする。
【００２５】
本発明の殺菌方法は、マスクなどにも利用できる。即ち、通気性の素材（例えば、織布、不織布など）であって酸に対して耐性を持つ素材にスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料を担持し、この素材でマスクを作製すれば、微生物の吸入や放出を防止できるマスクとなる。
【００２６】
本発明において、微生物とは、一般的に微生物と呼ばれるものを指し、例えば、細菌、古細菌、原生生物、真菌類などであり、またユーグレナのような鞭毛を有する単細胞真核藻類も含まれ、さらには、ウイルスも含まれる。
【００２７】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料による殺菌効果の作用機序は、現在のところ詳細には判明していないが、この材料は、硫酸に匹敵する強酸点となるスルホ基を有していることから、このスルホ基に微生物が触れることにより、殺菌効果を発揮していると考えられる。また、この材料は炭素質であるため微生物に対する吸着性があり、この吸着性によって、気体または液体中の微生物を集め、効率的にスルホ基に微生物を接触させていると考えられる。前述したように、固体酸は液体の酸のように流動性がないため、殺菌効果を持たないと考えられていたが、このスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料では、微生物に対する吸着性によってこの流動性の問題を解消していると考えられる。
【００２８】
また、後述する実施例では、液体中の微生物に対する殺菌効果だけしか示していない。しかし、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料の殺菌効果の作用機序が上述したようなものであるならば、気体中の微生物に対しても、液体中の微生物と同様の殺菌効果を有すると考えられる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例により本発明の殺菌効果を明らかにする。
（実施例１）
この実施例では、下記の方法で作製した炭素系固体酸Ａ〜Ｃの大腸菌に対する殺菌効果を調べた。【００３０】
（１）炭素系固体酸Ａの作製
有機化合物としては市販品である微結晶性のセルロースを用いた。このセルロース２０ｇを、三つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、４５０℃で５時間加熱し、９ｇの不完全に炭化したものを得た（以下、これを「不完全炭化物」という）。その操作を繰り返すことで所定重量の不完全炭化物を確保した。このようにして得られた不完全炭化物２０．２ｇを１Ｌ容ナス型フラスコに入れてロータリーエバポレーターROTAVAPOR RE120（ビュッヒ・ラボテクニック社（BUCHI Labortechnik AG）（スイス）製）に取り付け、ナス型フラスコを６０℃に加温して回転させるとともに、真空ポンプによりエバポレーター内を脱気（０．５ｋＰａ）し、密閉した。一方、三酸化硫黄（日曹金属化学（株）の製品名「日曹サルファン」）６．１ｇをガス化用三つ口フラスコに量り取った。その三酸化硫黄を、ロータリーエバポレーターのコンデンサー上部にある注入コックから、徐々にエバポレーター内に導入した。三酸化硫黄を導入した後、ナス型フラスコを回転させながら６０℃で２時間反応を行った。反応後は、三酸化硫黄ガス導入ラインを切り離し、エバポレーター内の三酸化硫黄ガスを窒素ガスで置換した。ナス型フラスコをエバポレーターから外し、該ナス型フラスコ内に約５００ｍＬの蒸留水を加えて１０分間攪拌した。温度は３０℃以下に保持した。その後は、親水性ＰＴＦＥ性フィルター（ミリポア製、オムニポア、孔径１０μｍ）を用いて、固形分を吸引ろ過した。水洗浄として、固形分を約５００ｍＬの蒸留水に再懸濁し、１０分間攪拌した後、再びろ別した。この操作を、ろ液のｐＨがほぼ一定になるまで繰り返した後、固形分を８０℃で１日乾燥した。さらに熱水洗浄として、固形分を約１００℃の蒸留水５００ｍＬで、洗浄した。この操作を、ろ液のｐＨがほぼ一定になるまで繰り返した。熱水洗浄後、固形分を８０℃で１日乾燥し、固体酸２０．９ｇを得た。以上の炭素系固体酸Ａは、イオウ含有率が０．９４ｗｔ％であった。【００３１】
（２）炭素系固体酸Ｂの作製
炭素系固体酸Ｂは、日本国特許第４０４１４０９号公報の実施例１の記載に従って作製した。具体的には以下の通りである。多環式芳香族炭化水素としては、市販品であるコロネン（Ｃ２４Ｈ１２）を用いた。このコロネン１ｇを、１００ｍＬの濃硫酸（９６％）に加え２００℃で８時間加熱した後、過剰の濃硫酸を２５０℃での減圧蒸留によって除去し、黒色の固体粉末を得た。この固体粉末を３００ｍＬのエチルアルコールで洗浄し、洗浄後のエチルアルコール中の硫酸が元素分析の検出限界以下になるまでこの操作を繰り返した。得られた炭素系固体酸Ｂは、黒色粉末であり、Ｘ線回折パターンにはいかなる構造も確認することができず、アモルファスであることが分かった。また、以上の炭素系固体酸Ｂは、イオウ含有率が４ｗｔ％であった。【００３２】
（３）炭素系固体酸Ｃの作製
炭素系固体酸Ｃは、国際公開：ＷＯ２００５／０２９５０８の明細書の実施例４の記載に従って作製した。具体的には以下の通りである。有機化合物としては市販品であるナフタレンを用いた。このナフタレン２０ｇを、３００ｍＬの９６％濃硫酸に加え、この混合物に窒素ガスを３０ｍｌ／ｍｉｎで吹き込みながら２５０℃で１５時間加熱することによって黒色の液体が得られた。この液体を排気速度５０Ｌ／ｍｉｎ、到達圧力１×１０−２ｔｏｒｒ以下の高真空ロータリーポンプで真空排気しながら２５０℃で５時間加熱することによって過剰の濃硫酸の除去と炭化の促進を行い、黒色粉末を得た。この黒色粉末を不活性気流中下１８０℃で１２時間加熱した後、３００ｍＬの蒸留水で洗浄し、洗浄後の蒸留水中の硫酸が前述した閃光燃焼を用いた元素分析計による元素分析の検出限界以下になるまでこの操作を繰り返し、スルホ基が導入された無定形炭素、つまり炭素系固体酸を得た。この炭素系固体酸は、１３Ｃ核磁気共鳴スペクトルにおいて、１３ＣＭＡＳ核磁気共鳴スペクトルの測定法に従って測定すると、１３０ｐｐｍ付近には縮合芳香族炭素６員環による化学シフトが現れ、１４０ｐｐｍ付近にはスルホ基が結合した縮合芳香族炭素６員環による化学シフトが現れた。このシフトは、１３Ｃ ＭＡＳ核磁気共鳴スペクトルの測定で特徴的に観測されるスピニングサイドバンドであり、炭素種に由来するものではない。また、Ｘ線解析装置による測定では、粉末Ｘ線回折パターンとして、炭素（００２）面と（００４）面の回折ピークが確認された。（００２）面の回折ピークの半値幅（２θ）は１１°であった。また、以上の炭素系固体酸Ｃは、イオウ含有率が９ｗｔ％であった。【００３３】
（４）大腸菌に対する炭素系固体酸Ａ〜Ｃの殺菌効果
（ア）大腸菌は、独立行政法人 製品評価技術基盤機構より入手したエシェリヒア・コリ（Escherichia coli）ＮＢＲＣ３９７２を使用した。そして、試験菌液は、前記大腸菌を普通寒天平板培地（日水製薬（株）製）にて、３０℃、１日間培養して得られた菌体を滅菌水に懸濁し、菌数が約２×１０７ｃｆｕ／ｍｌ（ｃｆｕはコロニー形成単位）となるように調整した。
（イ）菌数測定用培地としては、ＳＣＤＬＰ培地「ダイゴ」（日本製薬（株）製）に１．５％の寒天を加えて寒天平板培地を多数作製し、用いた。【００３４】
（ウ）計測操作は、次の通りである。粉末状の炭素系固体酸Ａの０．１ｇをシリコセン付きバイアル瓶に秤取し、１２１℃で１５分間蒸気滅菌した。この滅菌処理後、バイアル瓶内に前記試験菌液２ｍｌを加え、３０℃で回転振盪（１４０ｒｐｍ）した。１０分後、バイアル瓶内の処理液（炭素系固体酸Ａ＋試験菌液）を２００μｌサンプリングし、直ちに滅菌水で段階的に希釈した（１０〜１０４倍希釈）。そして、各希釈菌液の５０μｌを前記ＳＣＤＬＰ寒天平板培地にそれぞれ塗抹した。塗抹後、３０℃で1〜２日間静置培養してからコロニーカウント法にて生菌数を測定した。また、炭素系固体酸Ｂ、Ｃについても同様に計測した。
（エ）また、対照実験として、以下のような実験も行った。蒸気滅菌したシリコセン付きバイアル瓶に前記試験菌液２ｍｌを入れて３０℃で回転振盪（１４０ｒｐｍ）した。１０分後、バイアル瓶内の試験菌液を２００μｌサンプリングし、直ちに滅菌水で段階的に希釈した（１０〜１０４倍希釈）。そして、各希釈菌液の５０μｌを前記ＳＣＤＬＰ寒天平板培地にそれぞれ塗抹した。そして、３０℃で1〜２日間静置培養後にコロニーカウント法にて生菌数を測定した。【００３５】
表１はその結果を示している。また、１０分間の回転振盪処理を行わずに、試験菌液の生菌数をコロニーカウント法にて測定し、その菌数を処理開始時の生菌数として表１中に示した。表１中の生菌数は処理液１ｍｌ当たりの値であり、各処理実験を２回行って得られた生菌数の平均値を示している。【００３６】
【表１】
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【００３７】
（実施例２）
この実施例では、ミドリムシ食物門や原生動物門のうちユーグレナ属であるユーグレナを用いて各炭素系固体酸Ａ〜Ｃの殺菌効果（細胞膜破壊効果）を次の条件で調べた。
（１）炭素系固体酸Ａ〜Ｃの作製
炭素系固体酸Ａ〜Ｃは実施例１と同様に作製した。
（２）ユーグレナに対する炭素系固体酸Ａ〜Ｃの細胞膜破壊効果
（ア）試験菌は、（株）ユーグレナにより入手したユーグレナ（粉末）を使用した。この細胞膜破壊効果の確認は、ユーグレナ細胞内に存在するグルコースがユーグレナの破壊に伴って検出される現象を利用した。【００３８】
（イ）試験方法は、次の通りである。炭素固体酸Ａを３ｇと、前記ユーグレナを１．５ｇ、水を２．５ｍｌとを、ビーカーに秤取し、３０℃で１時間、撹拌（４００ｒｐｍ）した。そして、殺菌効果はその水溶液中のグルコースを測定することで判断した。比較例として、炭素系固体酸の代わりに強酸性イオン交換樹脂（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ−１５）を用いて同様に実施した。また、炭素系固体酸Ｂ、Ｃについても同様に試験した。【００３９】
以上の試験からは、炭素系固体酸Ａを用いた場合はグルコースが５３ｍｇ、炭素系固体酸Ｂを用いた場合はグルコースが２０ｍｇ、炭素系固体酸Ｃを用いた場合はグルコースが２５ｍｇであった。これに対し、強酸性イオン交換樹脂を用いた場合はグルコースが検出されなかった。【００４０】
（実施例３）
この実施例では、下記の方法で作製した炭素系固体酸Ｄの各種微生物に対する殺菌効果を調べた。
（１）炭素系固体酸Ｄの作製
５００ｍL容三つ口フラスコに前記不完全炭化物４ｇ、９６％濃硫酸１００ｍＬおよび３０％発煙硫酸１００ｍＬを入れ、窒素気流下、８０℃で１０時間加熱した。１０時間後、室温に戻して蒸留水２００ｍＬを加え、グラスファイバー濾紙を用いて、固形分を吸引ろ過した。固形分を回収して約１００℃の蒸留水４００ｍＬに再懸濁し、３０分間加熱撹拌した後、固形分を吸引ろ過した。この操作を、ろ液のｐＨがほぼ一定になるまで繰り返した後、固形分を８０℃で１日乾燥した。乾燥後、上記と同様に、固形分を約１００℃の蒸留水４００ｍＬで熱水洗浄し、ろ液のｐＨがほぼ一定になるまで繰り返した。熱水洗浄後、固形分を８０℃で１日乾燥し、固体酸を得た。固体酸Ｄは、イオウ含有率が５．１ｗｔ％であった。【００４１】
（２）各種微生物に対する炭素系固体酸Ｄの殺菌効果
（ア）試験菌としては、独立行政法人 製品評価技術基盤機構より入手したシュードモナス・プチダ（Pseudomonas putida）ＮＢＲＣ１４１６４、スタフィロコッカス・アウレウス（Staphylococcus aureus subsp. aureus，黄色ブドウ球菌）ＮＢＲＣ１２７３２、バチルス・アトロフェアス（Bacillus atrophaeus）ＮＢＲＣ１３７２１を使用した。試験菌液は、各種微生物をそれぞれＳＣＤＬＰ培地「ダイゴ」（日本製薬（株）製）に１．５％の寒天を加えた寒天平板培地にて、３０℃（スタフィロコッカス属微生物の場合は３７℃）、１日間培養して得られた菌体を滅菌水に懸濁し、菌数が１０５〜１０７ｃｆｕ／ｍｌ（ｃｆｕはコロニー形成単位）となるように調整した。
（イ）菌数測定用培地としては、同様にＳＣＤＬＰ寒天平板培地を多数調製して用いた。【００４２】
（ウ）計測操作は、次の通りである。粉末状の炭素系固体酸Ａの０．１ｇをシリコセン付きバイアル瓶に秤取し、１２１℃で１５分間蒸気滅菌した。この滅菌処理後、バイアル瓶内に前記の各種試験菌液２ｍｌをそれぞれ加え、３０℃で回転振盪（１４０ｒｐｍ）した。１０分後、バイアル瓶内の処理液を１００μｌサンプリングし、直ちに滅菌水で段階的に希釈した（１０〜１０４倍希釈）。そして、各希釈菌液の５０μｌを前記ＳＣＤＬＰ寒天平板培地にそれぞれ塗抹した。塗抹後、３０℃（スタフィロコッカス属微生物の場合は３７℃）で1〜２日間静置培養し、コロニーカウント法にて生菌数を測定した。【００４３】
（エ）また、対照実験として、蒸気滅菌したシリコセン付きバイアル瓶に前記の各種試験菌液２ｍｌをそれぞれ入れて３０℃で回転振盪（１４０ｒｐｍ）し、１０分後にバイアル瓶内の試験菌液を１００μｌサンプリングして、前記と同様に、コロニーカウント法にて生菌数を測定した。【００４４】
表２にその結果を示した。また、１０分間の回転振盪処理を行わずに、各種試験菌液の生菌数をコロニーカウント法にて測定し、その菌数を処理開始時の生菌数として表２中に示した。表２中の生菌数は処理液１ｍｌ当たりの値であり、各処理実験を２回行って得られた生菌数の平均値を示している。【００４５】
【表２】
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【００４６】
（実施例４）
この実施例では、大腸菌を用いて炭素系固体酸Ｄの殺菌効果を次の条件で調べた。
（１）炭素系固体酸Ｄの作製
炭素系固体酸Ｄは実施例３と同様に作製した。
（２）大腸菌に対する炭素系固体酸Ｄの殺菌効果
（ア）大腸菌は、実施例１と同様のものを用いた。
（イ）菌数測定用培地としては、トリプトソーヤ寒天培地〔日水製薬（株）製〕を用いた。
（ウ）計測操作は、次の通りである。粉末状の炭素系固体酸Ｄ ０．５ｇを蒸気滅菌したシリコセン付きバイアル瓶に秤取した。このバイアル瓶内に前記の大腸菌液１０ｍｌを加え、２５℃で回転振盪（１４０ｒｐｍ）した。３時間後、バイアル瓶内の処理液を１００μｌサンプリングし、直ちに滅菌水で段階的に希釈した（１０〜１０３倍希釈）。そして、各希釈菌液の５０μｌを前記トリプトソーヤ寒天平板培地にそれぞれ塗抹した。塗抹後、３０℃で１日間静置培養し、コロニーカウント法にて生菌数を測定した。【００４７】
（エ）また、対照実験として、蒸気滅菌したシリコセン付きバイアル瓶に前記の大腸菌液１０ｍｌを入れて２５℃で回転振盪（１４０ｒｐｍ）し、３時間後にバイアル瓶内の大腸菌液を１００μｌサンプリングして、前記と同様に、コロニーカウント法にて生菌数を測定した。【００４８】
表３にその結果を示した。また、３時間の回転振盪処理を行わずに、試験菌液の生菌数をコロニーカウント法にて測定し、その菌数を処理開始時の生菌数として表３中に示した。表３中の生菌数は処理液１ｍｌ当たりの値であり、各処理実験を２回行って得られた生菌数の平均値を示している。また、カッコ内に各液のｐＨを示した。【００４９】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の殺菌方法は、電力や熱エネルギーなどを必要としないため、電力や化石燃料などが十分に供給されない地域での飲料水や洗浄水などの調製に有用である。
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月13日(2011.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせる（但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄に、気体中または液体中の微生物を触れさせる場合を除く）ことを特徴とする、気体または液体の殺菌方法。
【請求項２】
気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されたカラムに通すことを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項３】
気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されたフィルターに通すことを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項４】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項５】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、２以上で７以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも１種を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法。
【請求項６】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、有機化合物を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによってスルホ基を導入することにより得られる材料であって、（１）１３Ｃ核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素６員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素６員環の化学シフトが検出される、（２）粉末Ｘ線回折において半値幅（２θ）が５〜３０°である炭素（００２）面の回折ピークが少なくとも検出される、（３）プロトン伝導性を示す、という性質を有する材料であることを特徴とする、請求項１に記載の気体または液体の殺菌方法、
【請求項７】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されている（但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄が充填されている場合を除く）ことを特徴とする、殺菌用カラム。
【請求項８】
スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されている（但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄が担持されている場合を除く）ことを特徴とする、殺菌用フィルター。
【請求項９】
通気性の素材からなり、その通気性の素材にスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されている（但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄が担持されている場合を除く）ことを特徴とする、マスク。
【国際調査報告】
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