誘電体バリア放電ベースの低温を使用したエアロゾル化病原体の効率的な不活性化

Jun 13, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10295 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

WHO によると、大気汚染は慢性疾患を引き起こすトップ 5 のリスクの 1 つであり、空気感染による病原体感染は現代における大きな課題です。 長生きする病原体や小さなエアロゾルは、入手可能な室内空気清浄機では効果的に処理されません。 この研究では、環境装置における誘電体バリア放電 (DBD) ベースのポータブル コールド プラズマ洗浄剤が報告され、その消毒効率が最大 3 × 2.4 × 2.4 m3 のサイズの屋内環境で分析されました。 総微生物数 (TMC) および総真菌数 (TFC) の不活化効率は、最適化されたパラメーターでのデバイスの 90 分間の連続操作で 99% 以上であることがわかります。 密閉環境でのデバイスの 30 分および 90 分の操作で、5 log 減少 (99.999%) を超える MS2 ファージおよび大腸菌の完全な不活化も達成されました。 この装置は、母なる自然に似た環境でプラスイオンに加えて、主に天然血漿洗剤によって支配されるマイナスイオンを生成することができます。 この装置は、特別に設計された厚さ 1 mm の軟鋼製ワイヤ メッシュ電極を備えた同軸 DBD 幾何学的プラズマ源で構成されています。 効率的な空気浄化のために、DBD 放電源から供給ガス、ペレット、および/または差圧の必要性が排除されました。 マイナスイオンが平均 25 秒以上存在することが重要な利点であり、長生きする病原体や小型のエアロゾルも不活化することができます。

現在、空気感染による病原体感染は、罹患率と死亡率が非常に高い病気を引き起こしています1。 ほぼ毎年、インフルエンザの性質を持つ新しい細菌やウイルスが出現し、病気の流行やパンデミックを引き起こします2。 人から人への感染に加えて、医療施設、学校、大学、大型ショッピングモール、商業ビル、公共の建物などの非常に混雑した屋内の密閉された環境では、人から排出された屋内病原体が加熱によってさらに感染し、拡散する可能性があります。 、換気、空調 (HVAC) システムが適切に機能しないため、交差感染を引き起こす可能性があります。 この恐怖により世界中でロックダウンが引き起こされ、SARS-CoV-2 ウイルスによる感染は仕事の生産性に大きな影響を与えました3。 一般に、人は時間の 70 ～ 90% を屋内環境で過ごします4。 屋内の空気の質 (IAQ) は個人の健康の安全にとって非常に重要であり、一般に屋外の空気の 2 ～ 5 倍、あるいはそれ以上に汚染されています5。 多くの研究者が、屋内空間での微生物感染のリスクを軽減し、IAQ6、7、8、9、10、11を改善するためのさまざまな方法に取り組んできました。

既知の技術の 1 つは、エタノール (C2H5OH)、過酸化水素 (H2O2)、または消毒剤を使用する化学消毒です 12。 微生物はこれらの化学物質と直接接触するとすぐに除去できます。 ただし、この方法を使用して大量の汚染を除去するのは困難です。 別の消毒方法では、エチレンオキシド (C2H4O) やオゾン (O3) などのガスを使用して微生物の感染を防ぎます 13,14。 これらの方法では、処理対象領域全体で一貫した滅菌が行われますが、その領域を隔離し、適切な排気換気システムをセットアップすることが不可欠です。 高効率微粒子空気 (HEPA) フィルターは、屋内環境から粉塵粒子や浮遊微生物を除去するためにも使用されます 15、16。 ただし、HEPA フィルターは微生物を不活性化せず、小さなサイズのエアロゾルを濾過することができず、また空調システムの圧力低下を引き起こす可能性があります。 その後、研究者らは、微生物の減少と室内空気の浄化に非常に有望な紫外線 (UV) および UV ベースの光触媒法に移りました 17,18。 それにもかかわらず、UV ベースのアプローチは長い滅菌時間を必要とし 19、汚染物質の濃度が低い場合には効果がなく 20、公共の場所での UV 光の取り扱いも非常に困難です 21。 したがって、低コストで広範囲に使用できる浮遊病原体の効率的な消毒のための革新的なソリューションのための工学的制御戦略が時代のニーズとなっています。