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原著

第 86 回日本感染症学会総会学術講演会座長推薦論文

殺菌性能を有する空中浮遊物質の放出を謳う各種電気製品の，
寒天平板培地上の細菌に対する殺菌能の本体についての解析
独立行政法人国立病院機構仙台医療センター臨床研究部ウイルスセンター

西

村

秀

一

（平成 24 年 6 月 22 日受付）
（平成 24 年 7 月 31 日受理）

Key words : plasmacluster ion, nano-e particle, minus ion, bactericidal effect, ozone
要旨

本邦では，空中へ特殊な物質の放出により環境中においてウイルス不活化や殺菌の効果をもたらすとする
複数の電気製品が市販されており，寒天培地上に塗布した細菌に対する殺菌効果も謳っている．そこで本研
究では，プラズマクラスター，ナノイー，ビオンの 3 機種について，腸球菌，黄色ブドウ球菌，緑膿菌，セレウス菌での追試を試みた．一定数の生菌含有菌液を普通寒天平板上に塗布し，14.4m3 閉鎖空間に対象機器とともに置き，機器を 2 時間運転させた後培養し，出現するコロニー数を，非運転環境下においた対照のそれと比較した．その結果，調べた 3 機種，4 種の菌のすべての組み合わせで，形成されるコロニーの数は対照のそれと変わらなかった．一方，細菌を塗布した寒天培地を容積 0.2m3 の密閉グローブボックス内に置き，同様の実験を行ったところ，3 機種すべてが，腸球菌と黄色ブドウ球菌のコロニー形成を，程度の差はあれ
対照と比べて有意に減少させ，一方緑膿菌については減少させなかった．前二者に対するコロニー形成抑制!
殺菌の機序について，これらの機器が放出するオゾンが原因である可能性を検討した．その結果，殺菌効果
は，それらが発生させるイオンや特殊微粒子を除去しても変わらず，一方で発生するオゾンを除去すると激減した．
以上の成績により，調べた電気製品には，1）通常の生活空間のような広い空間における使用では，ほとんど殺菌効果が期待できないこと，しかし，2）きわめて狭い空間における寒天培地上のある種の細菌という限定的な対象に対しては，ある程度の殺菌作用は認められること，だが，3）そうした効果は，一義的には，それらの機器が放出している特殊物質というより，それらが同時に放出しているオゾンによる殺菌効果
で十分説明可能であること，が明らかになった．今回対象となった機器のみならず，こうした類の殺菌効果を謳う電気製品については，オゾンの関与を疑う必要があろう．
〔感染症誌

序

文

86：723〜733，2012〕

そして医療現場の感染制御にとってまさに朗報であ

本邦では部屋の空気を機械で浄化するとの発想に基り，大いに期待しても良いであろう．それらはすでに，づき，いくつもの電気製品が販売されている．それら

一般家庭に限らず多くの事業所や施設，そして今やホの多くはフィルターで空気をろ過するものだが，中にテルや飲食店，公共交通機関，医療現場に至るまで，は何がしかの特殊物質を空中に放出し，その力で空中

広く社会に普及している．

に浮遊するウイルスを不活化させたり，浮遊ないし環

しかしながら，それらの有効性については企業側の境表面に存在する細菌を殺したりできるとしている．

一方的な説明があるだけで，他の中立的，第三者的にもしそうした効果が確実なものであれば，社会と家庭検証された正式な報告はほとんど見当たらず，またそ別刷請求先：（〒983―8520）仙台市宮城野区宮城野 2―8―8
仙台医療センター・ウイルスセンター西村 秀一

有効性を証明する実験の具体的かつ詳細な方法論なら

平成24年11月20日

うした企業側の説明にしても，イメージだけが先行し，びにデータの開示は，十分ではない．

724

西村 秀一

そのため我々は，独自にそれらの客観的検証を行っ

けに分注し−80℃ で保存しておいたものを実験用スており，これまで，「プラズマクラスターイオン」とトックとした．実験のたびにストックを 1 本取り出し，称する特殊な物質の放出による空中浮遊ウイルスや空市販の細菌培養メディウム（Q-Bio

中浮遊菌，さらには環境付着細菌の抑制を謳うシャーgrow）で約 104〜105 倍希釈し，菌濃度が約 3,000CFU

プ社のプラズマクラスターイオン発生機（以下，プラ!
mL になるように調製し，その 0.1mL を直径 90mm

ズマクラスター）ならびに「ナノイー粒子」と称するの普通寒天平板上にコンラージ棒を用いて塗布したも特殊物質の放出による同様の効果を謳うパナソニックのを，実験に供した．

gene 社製 Circle-

社のナノイー発生機（以下，ナノイー）について，実実験は，常温・常湿環境下に容積約 14.4m3 の閉鎖

用的には空中浮遊ウイルスならびにスライドグラス上

ビニールチャ ン バ ー（縦 1.8mx 横 4.0mx 高 さ 2.0m）にスメア状に塗布され乾燥状態の細菌に対して，まっならびに 0.2m3 のグローブボックス（アズワン社製 1-

たくといってよいほど不活化ならびに殺菌効果がない

1217-11）の中で行った．試験に供した機器は，ナノことを，報告してきた１）２）．

イー発生機（パナソニック社製 F-GME15），プラズマだが，一方でメーカー側は，それらが，寒天培地上に塗布した Enterococcus

３）

malodoratus あるいは浮遊液としてガーゼにしみこませた Staphylococcus aureus に
４）クラスターイオン発生機（シャープ社製 IG-A100）ならびにイオン発生式空気清浄機ビオン（KING JIM 社
製

KSV1）である．前二者は，ボックス内で直接床対する 菌のコロニー形成を抑えることを示し，それに置いて使用したが，ビオンについては 10cm の台上らには「菌の増殖を抑制する効果」があると主張してに設置した．それは，同機のイオン放出口をイオン計

いる．これは，感染制御領域でいえば「殺菌効果」の測機の空気取り入れ口からほぼ高低差 10cm 以内に近言い換えである．

づけないと，イオンが検出されなかったためである．

そこで本研究で我々は，プラズマクラスターとナノ14.4m3 閉鎖空間での実験は，対象機種を 14.4m3 密

イーに，さらに今回新たにプラズマクラスター同様，

閉ビニールチャンバーの長辺側の中央部，対角線の壁

空中に放出するイオンが殺菌効果を持つと宣伝してい際の床に置き，そこから約 1.8m 離れた壁際高さ 1m

るキングジム社製イオン発生式空気清浄機ビオン（以のところに設置した台に，4 種の菌をそれぞれを約 300

下，ビオン）を加え，これらについて 4 種類の菌を対CFU 普通寒天平板上に塗布したものを蓋を外した状

象に，寒天平板培地上の細菌に対するコロニー形成抑態で置き，空気撹拌用の小型ファンとともに同空間内制（以下，殺菌）能について追試を試みた．その結果，

で対象各機種を最大能力で 2 時間稼働させた．このの

3

生活空間容積に近い 14.4m の閉鎖実験空間での実験

ち，寒天平板を回収して，緑膿菌は 48 時間，それ以で，用いたすべての機種，すべての菌種で殺菌効果が，外は 24 時間 37℃ のインキュベーター内で培養し，形ほとんど認められなかったので報告する．

成されたコロニー数を計測した．対照は，同様に細菌

3

さらに 0.2m という極めて狭い閉鎖空間で調べてみを塗布してチャンバー外に置いた寒天平板である．なたところ，一部にメーカー側が宣伝するように殺菌効

お，この 2 時間という曝露時間は，メーカーの実験報

果が認められたため，我々は，その効果をもたらすも告において，寒天培地上に塗布した E. malodoratus にのの本体が，それらの製品によって空間に放出された対する 95％ 以上のコロニー形成抑制が示されている

イオンあるいはナノイーなる超微粒子か否かを検討し時間を参考にした３）．

た．そして，殺菌力を示しているものの本体はそれら

グローブボックス内での実験においては，プラズマ

ではなく，むしろこれらの製品が副次的に空間に放出

クラスターやナノイーと寒天平板との距離は 30 10

しているオゾンであるとの仮説をたて，その証明を試cm 程度とした．

み成功したので，詳細を報告する．
対象と方法
1．本研究における基本的実験系

2．グローブボックス内のオゾン濃度とイオン濃度の測定
グローブボックス内の実験空間の，温度・湿度につ実験に用いた細菌は，Enterococcus faecalis（以下，腸いては，Thermo Recorder TR-77UI（T&D, Co. Ja-

球菌），Pseudmonas aeruginosa（以下，緑膿菌），Staphy-pan），オゾン濃度については，U.V. Photometric O3

lococcus aureus（以下，黄色ブドウ球菌），Bacillus cereus

Analyzer Model 49，（Thermo Environmental Instru-（以下，セレウス菌）である．それぞれ，定法に従いments Inc., USA）
，プラズマクラスターならびにビオ

寒天平板上に作らせた当院の臨床検体由来の分離株のンが発生させるイオンの濃度は，ion-tester KST-900

コロニーをかきとったものを，凍結融解に対する菌保（神戸電波）によって測定した．

護作用のある 20％ スキムミルク液中に入れ，菌濃度mL にした菌液をつくり５）６），それらを小分
109〜10CFU!
感染症学雑誌 第86巻 第 6 号

各種電気製品の寒天平板培地上の殺菌の本体

3．プラズマクラスターならびにビオンが発生させ

725

結

果

3

1．14.4m の閉鎖空間での試験る空中浮遊イオンの除去
イオンを含む荷電粒子を平板に吸着させる目的で，14.4m3 閉鎖空間での実験は，3 畳間よりやや広い生活空間を意識した容積での実験である．14.4m3 密閉ビFig. 5（a）のような構造体を作った．
これは，電気集塵機の原理を応用したもので，接地

ニールチャンバー内に各種の菌を塗布した普通寒天平

した導電性樹脂の平板をグランド（0.0V）の接地電極板培地を置き，その中で対象機種を 2 時間運転させた．

板とし，これに高圧電源から直流 5.8KV を印加した

対照は，同様に細菌を塗布してチャンバー外に置いた

平板状の高圧電極板を複数枚積層したものである．こ寒天平板である．本実験におけるチャンバー内の温度

れをイオン除去装置として，検証対象機器のイオン放は 18℃ から 24℃，相対湿度は 28％ から 45％ の範囲

出口上に，そこから吹き出される空気をろ過するようであった．

に設置することで（Fig. 5（b）（c）），対象機器が空

その結果，どの機種も 4 種の細菌すべてに対してほとんど殺菌力を示さなかった（Fig. 1）．これにより，間に放出するイオンを濾しとった．
4．ナノイーが発生させるとする微粒子の除去

少なくとも 3 畳間以上の広さを持つ実生活空間では，メーカー側の説明によれば，ナノイー粒子は物理的

これらの機器の殺菌効果の実用性は，極めて低いと結には直径 20nm に最頻値を持つ直径 15 から 30nm の７）粒子群である ．だが，実際に空間中のその粒子濃度を測定する技術は，高度な特殊技術であり，一般には論された．
2．グローブボックス内環境での，各機器の細菌コ
ロニー形成抑制（殺菌）性能について

直径 20nm 付近の粒子の計測はほとんど不可能であ

プラズマクラスターのメーカーは，容積 4.1L といる．しかし，HEPA フィルターは，この直径を持つ

う小箱での中の実験報告において，腸球菌の一種であ粒子の捕捉にも極めて優れた性能を持つことが知られる E. malodoratus を寒天培地上に塗布したものに対８）ている ．そこで我々はナノイーを稼働させているグ

し，2 時間で 95％ 以上のコロニー形成抑制効果を図

ローブボックス空間内で HEPA フィルターを持つ示している３）．そこで我々は，同じ腸球菌である E. fae-

ファンフィルター・ユニットをナノイーに同期させて

calis を含む先に挙げた 4 種の細菌について 0.2m3 とい稼働させ，空間内に直径 20nm 付近の微粒子が理論上う，先述の密閉ビニールチャンバーの約 70 分の 1，そ

物理的に存在しない状態を作り出した．

れでもメーカーが実験に用いた極めて狭い空間にくらグローブボックス内でのナノイー運転時に同時に，べれば約 50 倍の容積空間を持つグローブボックス内

min のHEPA フィルターを装備する濾過風量 1.7m !

で，先述の密閉ビニールチャンバーでの試験と同様，

ファンフィルター・ユニット（日本バイリーン社製

対象機種 2 時間運転による試験を，スクリーニング的VFT-20HA-A）の，吹き出し口をシール加工し面積に実施してみた．また，実験空間の温度は大体 21 か

min に し た も のを 4 分 の 1 に し て 濾 過 風 量 0.4m !

ら 24℃ と狭い範囲であったが，湿度は 30 から 90％（Fig. 6a）を，グローブボックス内で運転させることと実験ごとに大きく異なっていた．

3

3

で 1 分以内に空中浮遊微粒子フリーの状態をつくりだ
し，その状態を 2 時間持続させ実験に供した．

その結果，Fig. 2で示したように，腸球菌はナノイーとビオンの 2 時間運転によりほとんど殺菌されたが，5．各機器が発生させるオゾンの除去

プラズマクラスターは実験ごとに殺菌作用が大きく異920 セル!
平方インチのセル密度を持つ厚さ 5mm のなっていた．最高で 100％ 近い殺菌力を示した一方，アルミニウム製六角形ハニカム・セル構造体に，オゾほとんど殺菌力を示さなかったこともあった．一方，

ン分解の触媒能を持つ二酸化マンガンを担持したフィ緑膿菌については，ナノイーとビオンでも若干の殺菌

９）

ルター（日揮ユニバーサル社製）を，オゾン除去触媒効果が見られただけ，プラズマクラスターではほとんフィルターとして検証対象機種の吹き出し口に乗せ，ど認められなかった．黄色ブドウ球菌やセレウス菌で吹き出される空気を直接濾過した（Fig. 6b）．

は，すべての機種において，腸球菌と緑膿菌の中間程

ただし，ビオンについては同上の処置によってイオンの放出まで検出されなくなったことから，ビオンの吹き出し口はそのままにして，ボックス内の離れた場

度の殺菌効果であった．
3．菌種の類の違いによるコロニー抑制の程度の違いの確認所に前述のファンフィルター・ユニットの吹き出し出

上述のスクリーニングで，菌種によってコロニー形

口を上記の触媒フィルターで覆った状態で運転し，成が抑制される効率が異なる様子が見られた．だが，ボックス内の空気を急速濾過し，イオンの状態はそのこれらの実験は実験ごとに温度や湿度の条件が異なっままに空中オゾンのみを除去した．

ており，単純にこれらのスクリーニングの結果から菌種による殺菌感度を比較することはできないと考えら

平成24年11月20日

726

西村 秀一

Fig. 1 Inhibition of colony formation of four kinds of bacteria onagar plates by exposure to materials released by three kinds ofelectric devices for 2hrs in a 14.4m3 closed chamber. Average results (N＝3) are shown together with standard deviation. Valuesof controls without devices operating are set as 100.

れた．そこで，これらの菌に対するコロニー形成抑制

高低には対応しないことがわかった．その一方で，コを同一温度湿度条件下で比較する目的で，腸球菌，黄ロニー形成抑制の程度は，むしろボックス内の相対湿色ブドウ球菌，緑膿菌の 3 種の菌のうち 2 種の組み合度に依存し，比較的低い相対湿度で高く，高い相対湿

わせで細菌塗布寒天プレートをグローブボックス内に度で極端に低下する傾向が読み取れた（Table 1）．

置き，同様の実験を試みた．その結果，Fig. 3で示し

ところで，通常電極でイオンを発生させる際には，たように菌種によって感受性に違いがあることが確認

同時にオゾンが発生することが知られており１０），そうされ，腸球菌，黄色ブドウ球菌，緑膿菌の順にコロニーした電極でのオゾンの発生は，相対湿度に大きく依存形成抑制が見られた．Fig. 3には，前述のスクリーニ

し，高い相対湿度で極端に低下することが知られていングで実験ごとの成績のブレが少なく結果が安定してる１１）．さらに，オゾンには殺菌作用があることも広くいたナノイーでの成績を示しているが，基本的にビオ知られており，オゾンがすでにある程度存在する状況

ンでも，実験ごとのブレが大きかったプラズマクラス

では，むしろ相対湿度が高い方が殺菌力を強く発揮す

ターでも，同様の傾向が認められている（data

ることも，知られている１２）〜１４）．そこで，これまでの成notshown）．
4．プラズマクラスターの腸球菌に対するコロニー形成抑制の実験ごとの変動と，それに基づく作業仮説

績に，それぞれの実験中に測定したボックス内のオゾ
ン濃度のデータを重ね合わせてみた．
その結果，コロニーの形成抑制率がオゾン濃度に依存しており，約 0.1ppm 付近を境として大きく異なっ

Fig. 2で示したプラズマクラスター運転実験で見らていた．これらの結果を受け，我々は，プラズマクラ

れたコロニー形成抑制の大きな変動の理由について何

スターの寒天平板上の細菌に対する殺菌作用は，同機

らかのヒントを得ようと，7 回実施したスクリーニンが発生させるイオンではなく同時に発生させているオ

グ実験の成績を，その際のボックス空間内環境の諸測ゾンによるものではないかと疑い，それを作業仮説と定データとあわせて，コロニー抑制率の順に並べてみして，以降その証明を試みた．なお，ナノイーもビオた．

ンもプラズマクラスター以上のオゾンを出しており，

その結果，コロニー形成抑制は実験によって 100％

こちらの寒天平板上の細菌に対する殺菌作用も，同様

から 0％ まで大きく異なっていたが，この変動があっにオゾンによるのではないかと考え，3 機種すべてにても実験空間のイオン濃度は非常に安定していた．

ついて，腸球菌ならびに黄色ブドウ球菌の 2 菌種を用

よって，少なくとも変動がボックス内のイオン濃度のいて証明を試みた．
感染症学雑誌 第86巻 第 6 号

各種電気製品の寒天平板培地上の殺菌の本体

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Fig. 2 Inhibition of colony formation the same as for Fig. 1 in a
0.2m3 glove box.

Fig. 3 Comparison of bacteria colony formation on agar plates exposed simultaneously to Nanoe.
Note: In experiments, two kinds of bacteria were exposed simultaneously in a 0.2m3 glove box for 2hrs under temperatures of 21-23℃
and relative humidity ranges of 40-50%, relatively. Averages withstandard deviations and control.

5．諸相対湿度条件下，各機器が発生させるオゾン
ならびにイオンの空間濃度の測定（Fig. 4b）
．一方，ナノイーでは，こうした相対湿度
上昇による発生オゾン濃度の低下は前者ほど顕著ではプラズマクラスター，ビオン，ナノイーについて，

な く，ま た 全 般 的 に 濃 度 は 前 者 よ り 高 か っ た

グローブボックス内での運転時間とオゾン濃度の関係（Fig. 4a）
．一方，ビオンは他の 2 機種と比べて運転を，プラズマクラスター，ビオンについてはイオン濃開始直後から格段に急激なオゾン濃度の上昇が認めら度の関係も合わせて，相対湿度を三段階の範囲に設定れた．また，80〜90％ という高い相対湿度環境では，して測定した結果を Fig. 4に示した．

プラズマクラスター同様オゾン発生は低下したもの

結果として，プラズマクラスターは，相対湿度の上昇に依存するようにオゾンの発生量が低下していた
平成24年11月20日の，絶対量はナノイー以上であった（Fig. 4c）．
イオン濃度については，プラズマクラスターは，開

728

西村 秀一

Table 1

Decrease in E. faecalis colony formation by Plasmacluster exposure

Experiment
No.

Colony formation
ratio (%)†

3
6
7

(×104/mL) concentration
＋ion

−ion

Temperature (℃ )/relative humidity (%)

Ozone range
(ppm)

＜1

6.3-11.0

2.0-9.0

22℃/30-50%

0.250-0.300＜1＜1

6.0-15.0
6.0-8.8

1.0-6.0
2.0-6.5

21℃/30-56%
21℃/59-64%0.150-0.220
0.080-0.170

477

6.8-11.5

2.0-5.0

24℃/50-60%

0.060-0.081

287

8.8-11.4

7.0-8.7

22℃/80-90%

0.023-0.031

1

99

8.6-15.5

4.9-12.5

23℃/60-70%

0.052-0.096

5100

6.0-10.0

1.2-8.6

24℃/60-86%

0.020-0.040†

Number in experiments are averages of 3 plates set as 100 when and for controls without running device op-

eration.

Fig. 4 Generation of ozone by three devices at different relative humidity range in atemperature range of 21-23℃

発企業の説明では陽イオンと陰イオンを同時に空中に6．グローブボックス内試験空間内へのイオン放出３）
１５）

阻止と，それによるコロニー形成抑制能への影

放出し，それらが殺菌作用をもつとしているが，我々の計測では，相対湿度が 50 から 60％ の環境下で，

響

運転前に 1mL の空気容積あたり 10〜20 個レベルの陽プラズマクラスターならびにビオンが発生させるイイオン，陰イオンが強運転スイッチを入れて約 5 分後オンが，企業側の言うように本当に寒天平板上の菌にには陽イオンで 18 万個から 20 万個，陰イオンも 9 万対して直接殺菌効果を示しているのかを調べる目的

個から 11 万個となり，以後周期的な変動はあるもの

で，電荷をもったイオンを電気的に取り去るイオン除の，その値がほぼ定常状態として続いた．また，プラ去装置（Fig. 5）で，グローブボックス内に放出されズマクラスターならびにビオンの発生イオン濃度は，るイオンを濾しとり，その状態でプラズマクラスター

高湿度である程度の低下は認められるものの，オゾンあるいはビオンを 2 時間稼働させ，コロニー形成阻止濃度の低下に比べればそう際立った低下ではなかったの有無を調べた．この装置が実際にプラズマクラス（Fig. 4b，c）．

ターやビオンの発生させるイオンを除去していること
感染症学雑誌 第86巻 第 6 号

各種電気製品の寒天平板培地上の殺菌の本体

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Fig. 5 Electric ion collector, (a) schematic configuration, (b) top view and (c) lateralview on electrical device tested

ならびに，その際，空間濃度オゾン濃度が大きく低下

菌に直接作用して殺菌するのであれば，それらが除去するようなことがないことは，確認済みである（Fig.

されたこの状態ではコロニー形成の阻止はまったくな

7）．

くなり，非運転対照とほぼ同じようにコロニーが形成

もし，イオンが寒天平板上の菌に直接作用して殺菌されるはずである．なお，用いたファンフィルター・

するのであれば，イオンが除去された場合，コロニー

ユニットが正常に稼働していたことは，レーザー・形成の阻止はまったくなくなり，コロニーは非運転対パーティクルカウンターで計測可能な 0.3μm 以上の

照とほぼ同じように形成されるはずである．結果的に，径の粒子のボックス内濃度が，同ユニットの運転開始

この装置によりプラズマクラスター，ビオンともに運1 分以降はほぼゼロになっていたことで，確認してい転時に陽イオンと陰イオンがほぼ検出限界以下となる

る（data not shown）．

空間状態をつくりあげることができ（Fig. 7b，c），

その結果，この空中に微粒子成分がほとんどない状

こうした条件下で，腸球菌あるいは黄色ブドウ球菌を態であっても用いた 2 種の菌のコロニー形成は，それ塗布した寒天培地をこの空間に 2 時間置き，コロニーらが存在していた場合と同じく抑制されていた（Ta-形成の抑制の有無を見ることができた．その結果，空ble 2）．なお，この際，空間オゾン濃度もあわせて測

中イオンがほとんどない状態であっても双方の菌のコ定し，本脱微粒子操作が，ボックス内空間のオゾン濃ロニー形成は，イオンが存在していた場合と同じく抑度にまったく影響を与えていなかったことも確認して制されていた（Table 2）．これらの結果は，プラズマいる（Fig. 7a）．

クラスター，ビオンの殺菌作用はイオンの直接作用によるものではないことを，強く示唆する．
7．ナノイー粒子のグローブボックス内試験空間からの除去と，そのコロニー形成抑制能に対する影響

これらの結果から，ナノイーによる殺菌作用は，ナノイー粒子なる微粒子の直接作用によるものではない
ことが示唆された．
8．グローブボックス内試験空間のオゾン除去と，
それによるコロニー形成抑制能に対する影響

ナノイーを運転させたグローブボックス内で最後に，プラズマクラスター，ビオン，ナノイーの

HEPA フ ィ ル タ ー を 有 す る フ ァ ン フ ィ ル タ ー・ユ

各機種を稼働させているグローブボックス空間内からニットを稼働させることで，ナノイー粒子を含めて直それらが発生させる空間内のオゾンを除去し，その条

径 20nm 付近の微粒子がグローブボックス空間内に理件下に腸球菌あるいは黄色ブドウ球菌を塗布した寒天論 上 物 理 的 に 存 在 し な い 状 態 を 作 り 出 し（Fig. 6培地を 2 時間置いて，コロニー形成の抑制の有無を検（a）），その空間に腸球菌あるいは黄色ブドウ球菌を塗討した．もし，これらの機器において寒天平板上の菌布した寒天培地を 2 時間置いてコロニー形成の抑制のに対しするコロニー形成抑制を起こす物質の本体が，有無を検討した．もし，ナノイー粒子が寒天平板上の先の作業仮説のようにこれらの機器から同時的に発生

平成24年11月20日

730

西村 秀一

Fig. 6 (a) Fan filter unit with HEPA filter in 0.2m3 glove box to remove ultra-fineparticles inside glove box. (b) a filter of manganese dioxide-supported aluminum
set above Nanoe outlet port, to catalyze ozone degradation processabFig. 7 Concentrations of ozone and negative ion during removal of fine particles, ions,or ozone in glove box during device operation

しているオゾンであれば，それが空間から完全に除去

イー粒子より若干大きめのサブミクロンサイズの浮遊された場合，コロニー形成の阻止はまったくなくなり，微粒子の濃度測定により確認して い る（data

非運転対照と同様のコロニー形成が見られるはずであshown）．こうした環境に細菌塗布寒天平板を 2 時間

る．

置いたのち培養したところ，いずれの機種でも腸球菌

not

このオゾン除去フィルター処理（Fig. 6（b））によならびに黄色ブドウ球菌のコロニー形成は，まったくり，いずれの機器においてもボックス内のオゾン濃度といってよいほど抑制されず，これらのコロニー形成は急激に低下した（Fig. 7）．なお，これによって空抑制にオゾンが大きくかかわっていることが示された

気中のイオンや浮遊粒子がトラップされていないこと（Table 2）．

は，前者についてはグローブボックス内の空気中のイオン濃度で確認し（Fig. 7），後者については，ナノ

考察

これまで示してきた一連の成績は，これらの機器の感染症学雑誌 第86巻 第 6 号

各種電気製品の寒天平板培地上の殺菌の本体

Table 2731

Effect of ion, fine particle, or ozone removal from glove box air
Ratio of colony formation on agar gel plate†

Bacterium

E. faecalis

S. aureus

Operation(−)
control

Device‡Device operation (＋)
Control

Removal ofions‡fine particles
§

ozone

Plasmacluster

100

1±1

2±2

NA

98±3

Vion

100

0.03±0.01

0.03

NA

99±1

Nanoe
Plasmacluster‡
Vion

100
100
100

3±3
56±5
31±7

NA
54±2
50±3

3±3
NA
NA

98±3
100
116±7

Nanoe

100

54±10

NA

56±13

96±8

†

Numbers represent ratios with controls set as 100 without device operation, (Average of three indepen-

dent tests and standard deviations)‡
Data is from experiments under relative humidity allowing devices to generate ozone exceeding 120 ppb.
§

NA: not applicable示す殺菌作用はそれらが放出するオゾンによるものでしたが２），その際，オゾンはボックス内で今回と同等あるとする我々の当初の仮説と，まったく矛盾しない

あるいはそれ以上の高濃度で存在していた（data not

ものとなった．

shown）．今回の寒天平板培地表面の細菌に対し殺菌
４）７）ナノイーは，メーカーの説明 によれば，通電で冷効果が一部とはいえ認められたこととの違いは，オゾ

却される性質を持つペルチェ素子電極に通電し，同素

ンガスは水に溶け込みオゾン水となり，水分子との反子に空気中の水分を結露させ，それを電荷をもった状

応により極めて強い殺菌力を持つヒドロキシラジカル

態の微粒子として放出させ，それによってウイルスをを発生させるというオゾンに関する実務領域における不活化したり，細菌を殺したりするとされている．ビ

常識１６）で説明可能であろう．水分が存在する場合，たオンは，メーカーの製品説明書によれば，放電針からとえ低濃度のオゾンでも殺菌作用が認められるという

電子・イオンを放出し，それによってウイルスを不活報告もあり１７），今回，寒天平板上の細菌のコロニー形化したり，細菌を殺したりするという．一方，プラズ成を阻止したのも，水分の豊富な寒天培地表面にオゾ

マクラスターは，高濃度プラズマクラスターイオン発

ンがとけ込み，一種のオゾン水状態が作り上げられた生ユニットと称するユニットの中の放電電極から，水からであろうと考えて矛盾しない．事実，水分が約素の陽イオンと酸素の陰イオンを同時に放出し，それ30％ 消失するまで乾燥させた寒天平板に腸球菌を塗らがウイルスや細菌の表面で同時に作用し，不活化あ布した実験では，プラズマクラスターもナノイーも，

るいは殺菌するものとされている３）１５）．しかし，今回対照と比べてまったくコロニー形成を阻止しなかったの我々の研究により，少なくとも腸球菌と黄色ブドウ（data not shown）．

球菌に関してナノイー粒子，あるいはイオンやプラズ

全機種ともに調べた 4 菌種間でコロニー生成の抑制

マクラスターイオンが直接的に細菌に作用し殺菌作用の程度に差が認められたことは，湿潤状態でのこの実を示している可能性は否定され，むしろ，こうした電験で測定されたレベルの濃度のオゾンへの菌による感極から必然的に産生されることが広く知られているオ

受性の違いによるのかもしれない．それらについてはゾンこそが，殺菌作用の本体であることが強く示唆さ今後の課題である．しかし，たとえ感受性のある菌でれた．

あっても，生活空間を意識した約 3 畳の部屋に相当す

ただし本研究は，我々が見ているオゾンすら殺菌のる 14.4m3 の空間での実験では，そうした殺菌作用も本体ではなく，オゾンと挙動を一にするイオンや微粒

まったく認められなかった．先の我々のスライドグラ

子以外の何かがこれらの機器から発生していて，それス上にスメア状に塗布されて乾燥状態にある菌に対すが殺菌効果を示している可能性を否定するものではなる無効性を示した実験結果２）とあわせれば，少なくとい．

も研究対象となった菌に対し，これらの機器に生活空

以前我々は，今回と同じグローブボックス内での実験で，スライドグラスに塗布し乾燥状態になった細菌間における環境表面の殺菌の実用的価値はない，と言えよう．

では，プラズマクラスターやナノイーへの 16 時間もだが実用的には意味をなさずとも，たとえ実験室レの曝露でも，生存細菌数が，調べたすべての菌で対照

ベルの極めて狭い空間であれ，現象として殺菌効果がと比較して統計学的有意差を持たなかったことを報告認められたため，その科学的解明には意味があり，そ平成24年11月20日

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西村 秀一

れも本研究の意義のひとつであった．プラズマクラス
ターとビオンについては，空間イオンを除去した状態を確実につくり出し，それでも感受性菌に対する殺菌効果が変わらないことを示すことで，殺菌の本体がイオンではないことを示した．ナノイーのそれについても同様に，ナノイー粒子とメーカーが称するものの状
態を直接計測しての実験が望ましかったが，それらは当該メーカー以外には計測できず，我々が現実的にやれることは，理論的にそうした粒子が物理的に空中に存在しない条件を作り出し，その理論的前提で結果を解釈することであった．同様にオゾン除去実験でも，その操作によって空気中のナノイー粒子より大きめのサブミクロンサイズの浮遊粒子の減少はないことは浮遊微粒子の濃度測定により確認しているものの，ナノイー粒子と称する超微粒子そのものがオゾンと一緒に除去されている可能性は否定しきれない．そうした可能性は極めて低いと思われるが，もし，HEPA フィ
ルターの常識を覆すように HEPA フィルターで直径20nm の粒子が捕捉されず，またオゾン除去フィル
ターで空間のナノイー粒子がほとんどなくなるものならば，我々のロジックも変わらざるを得ない．だが，そうした検討が可能なのは，ナノイー粒子なるものを
直接計測できる当該メーカー側のみである．
今回，調べた 3 つの機器すべて，それらが発生させているオゾンが殺菌の本体であることが強く示唆されたが，こうしたオゾンの発生は，電極放電型の電気機器にとっては，ほぼ不可避な現象とされている１０）．我々
は，以前の検証報告に含まれていたものの今回の報告では対象としなかったエネループ・エアフレッシャー（旧サンヨー社製 CAF-VW10TG）も高湿度時のプラ
ズマクラスター程度のオゾンを出しており，さらには某社の単なるペットボトル式小型超音波加湿器にいたっては，ビオンに匹敵する濃度のオゾンを放出していることを確認しており，それらは，オゾン水のミス
トを振りまいている可能性も考えられる（datanotshown）．
今後これらの製品と同じような機序による殺菌あるいはウイルス不活化を謳う製品が世に出てきた場合にも，それらの性能評価において，オゾンの関与について注意深く見ていくことが肝要であろう．
利益相反自己申告：申告すべきものなし
謝辞：本研究に協力してくれた仙台医療センター臨床研
究部ウイルスセンターの職員ならびに客員研究員諸氏に，この場を借りて深謝いたします．

文献1）西村秀一：高性能の空中浮遊インフルエンザウ

イルス不活化を謳う市販各種電気製品の性能評
価．感染症誌 2011；85：537―9.
2）西村秀一：殺菌力を謳う各種空気清浄電気製品の，塗布乾燥状態の細菌に対する効果の有無の検証．環境感染誌 2012；27：印刷中.
3）西川和男：正極性と負極性のクラスターイオンによる細菌不活化メカニズム．シャープ技報
2006；94：20―4.
4）浅野幸康，須田 洋，大江純平，前川哲也，山内俊幸：帯電微粒子水によウイルス・細菌抑制
効果．パナソニック電工技報 2010；58：56―9.
5）柚木弘之：浮遊菌液の調整法．根井外喜男編，微生物の保存法．東京大学出版会，東京，1977；p.
141.
6）鈴木祥一郎，上野一恵：凍結保存法．根井外喜
男編，微生物の保存法．東京大学出版会，東京，
1977；p. 210.
7）今井健之，須田 洋，浅野幸康，山内俊幸：帯
電微粒子水の暴露による Serratia sp.の不活化と形態変化．Earozoru Kenkyu 2011；27：78―80.
8）江見 準：空気汚染の除去機構．
（社）日本空気清浄協会編，室内空気浄便覧．オーム社，東京，
2000；p. 190―3.
9）吉田恵一郎，上田 厚，徳島一雄，山田祐介，小林哲彦：触媒を組み入れた低温プラズマ脱臭装
置のアセトアルデヒド分解性能評価．静電気学会誌 2004；28：138―42.
10）児玉 勉：障災害防止機器・材料．静電気学会
編，新版静電気ハンドブック．オーム社，東京，
1998；p. 383―4.
11）小野 亮：活性種のレーザー計測による大気圧
ストリーマ放電の反応機構解明．J. Plasma Fusion Res 2011；87：302―12.
12）釜瀬幸広，村上弘記，高橋亮二，高岡啓吾，中村八寿雄：オゾン殺菌装置の開発．石川島播磨
技報 2003；43：118―21.
13）岩村卓嗣，奥田慎一，小阪教由，野上俊宏，新谷英晴，加藤美好：オゾンガスによる芽胞滅菌の性能評価．Boukin Boubai 2011；39：595―
601.
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Kazuma K, Shintani H：Several factors affection ozone gas sterilization. Biocontrol Science
2003；8：69―76.
15）中村美咲，西川和男：プラズマクラスターイオン に よ る 除 菌 作 用 の 原 理 と 応 用．生 活 衛 生
2009；53：239―46.
16）高橋信行：オゾンの反応特性．日本オゾン協会
編，オゾンハンドブック．サンユー書房，横浜，
2004；p. 67―96.
17）勝井則明，稲谷正敏，喜多英二：低濃度オゾンによる冷蔵庫内の殺菌作用．Boukin Boubai
2002；30：645―51.

感染症学雑誌 第86巻 第 6 号

各種電気製品の寒天平板培地上の殺菌の本体

733

Analysis of Bactericidal Material Generated by Electrical Devices Advertising Bactericidal Ability
against Bacteria on the Agar Gel Plates
Hidekazu NISHIMURA
Virus Research Center, Clinical Research Division, Sendai Medical Center, National Hospital Organization

Several Japanese companies sell electrical devices advertised as effective in inactivating viruses andkilling bacteria by releasing special materials, e.g., Plasmacluster ions, Nanoe particle and minus ions, into
the air. These companies claim that their devices killed bacteria on plates in their own experiments.
We tested device effectiveness using the same experiments from the Plasmacluster ioniser SHARP Co.,
Japan, the Nanoe generator Panasonic Co., Japan, and the Vion KING JIM Co., Japan, to test their advertising claims. Bactericidal ability on agar plate was tested, using Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa,
Bacillus cereus, and Enterococcus faecalis as follows : the medium containing a certain amount of each bacterium
was put onto an agar plate and smeared. Plates were kept in a closed chamber (inner volume 14.4m3) or a
glove box (inner volume 0.2m3), with one of the devices run for 2 hours. Plates not exposed to any device
were used as controls. Each plate was retrieved and put in an incubator to count the number of bacterialcolonies formed on the plate.
There was no significant difference in the number of colonies on plates exposed to devices compared tocontrol, in the number for all devices, or in all bacteria tested in experiments in the 14.4m3 chamber. These
results strongly suggest that these devices have almost no bactericidal effect, at least in space exceeding
this volume.
Colony formation was suppressed in the glove box in all devices and in all bacteria tested except P.
aeruginosa, although the degree of suppression differed among experiments.
The colony formation suppression mechanism was analyzed, and indicated that : colony formation did
not change even after the removal of Plasmacluster ions, Nanoe particles, or negative ions from the air,while colony formation was decreased drastically by the removal of ozone from space, which was revealed
to be generated inevitably during device operation. These results strongly suggest that the bactericidal effect seen only on the agar plate in narrow space was explained by ozone released in space as a by-product,
not by special materials as advertising claimed.
It is thus important to analyze the effect of special materials such as those done in this study and tosuggest the involvement of ozone as the true cause, as have been done in this study, in evaluating bactericidal effect or viral inactivation as advertised by these companies.

平成24年11月20日