Challenge of Innovationプラズマ・オゾン技術

※セラミックパネル間におけるプラズマ発光の様子

空気浄化、環境改善に貢献する
「プラズマ・オゾン技術」

空気を浄化し、目に見えない有害物質やウイルスの抑制に貢献することができるプラズマ・オゾン技術の開発に取り組んでいます。
当社の得意なセラミックの技術を活かし、耐久性が高く、安定的にプラズマ及びオゾンを発生させることが可能です。

プラズマ技術がもたらす環境浄化へのイノベーション

空気中にはさまざまな有害な物質が漂っていることをご存じでしょうか?
環境を悪化させる排出ガスや、悪臭の原因となる細菌、微粒子、ウイルスなど、必ずしも目に見えるわけではない危険がたくさん潜んでいます。
さらに、人間だけでなく、例えば食品や農作物の品質に影響を与える細菌やカビ菌等の菌も存在しています。
当社で開発中のプラズマ技術はそれらの有害物質を抑制し、環境浄化に貢献する技術です。

プラズマとは

プラズマは固体・液体・気体に続く物質の第4の状態の名称です。気体に電気エネルギーを与え、原子を構成していたプラスの原子核とマイナスの電子が自由に飛びまわる状態(電離)となり、これをプラズマ(電離気体)と呼びます。

身近な現象ですと、雷やオーロラ等がプラズマの状態であり、宇宙を構成する物質の99.9%はプラズマだと言われています。

オゾンとは

電気エネルギーによって酸素(O2)の分子間の結合が切れ、酸素原子が他の酸素分子(O2)と結合して、オゾン(O3)が生成されます。

  • 自然界にも存在

    森林や海岸などにも存在します。
    (濃度0.01~0.05ppm)
    出典:オゾンハンドブック他
  • 多くの分野で活用

    飲料水・浄水場、野菜の鮮度保持、脱臭など
    (食品添加物としても認可されています)
  • 部屋の中の菌・ウイルス・においを抑制できる

    気体なので隙間にも入り込み菌やウイルスを抑制します。
  • 低ランニングコスト

    オゾンは酸素が原料なので、オゾン生成にかかる費用は電気代だけです。
    (消耗品の定期購入は不要です)

プラズマ発生の仕組みと特徴

<仕組み>
電極を内包したセラミックパネル間に交流高電圧を印加すると放電が起こり、プラズマが発生。プラズマが分子間の結合を切断したり、反応性の高い活性種を発生させます。

【プラズマ発生イメージ(断面図)】

<特徴>
プラズマの発生部に対象物質を通過させることにより、効率的に酸化・分解。
耐久性が高く、安定してプラズマを発生可能(電極がセラミックで守られており、耐摩耗性/耐腐食性に優れる)。

プラズマによる空気浄化性能の評価結果

  • その他下記の除去性能を確認

    • 大腸菌ファージ(Escherichia coli phage φX174 NBRC 103405)
      99.99%除去(北生発2015_1310号)
    • 緑カビ菌(Penicillium digitatum MAFF 242809)99.3%除去
      (北生発2017_0170号)
    • ※試験方法:試験微生物を含む空気を装置に通過させ、処理有り、無しの場合の通過した菌数を比較。
    • ※流量など試験条件により除去性能は変化します。
    • ※試験機関:(一財)北里環境科学センター
    • ※流量など試験条件により除去性能は変化します。
    • ※エチレン除去時に発生するオゾン等の副生成物の低減のため、触媒等が必要になる場合があります。
    • ※試験機関:(株)東レリサーチセンター

    (この試験は当社が東レリサーチセンターに試験を依頼した装置について、指定の方法でおこなったものです。)

オゾンによるウィルス不活性能の評価結果

【229Eコロナウィルス 不活化】

試験機関: 独立行政法人国立病院機構仙台医療センター ウイルスセンター
ウイルス: ヒトコロナ229Eウイルス
試験チャンバー: 25m3

◆試験条件

温度20℃湿度50%RHに維持した25m3の試験チャンバー内において、コロナ229Eウイルス液を噴霧器で浮遊させた。噴霧後、ゼラチンメンブレンフィルタを用いてエアロゾル化した浮遊中のウイルスを採取し、溶解液中のウイルス感染価をTCID50法により測定した。

◆試験結果

オゾンガスが約30~90ppbある環境では、30分の経過後で、試験開始時のウイルス量と比較して99.7%のウイルスが抑制された。また、オゾンガスが無い環境との比較では、96.8%のウイルスが抑制された。更に、60分の経過後では、試験開始時のウイルス量と比較して99.9%のウイルスが抑制された。また、オゾンガスが無い環境との比較では、93.2%のウイルスが抑制された。

※本試験は基礎的な条件下におけるウイルス抑制効果を調査するものであり、実使用環境での性能を保証するものではありません。

【インフルエンザウィルス 不活化】

試験機関: 独立行政法人国立病院機構仙台医療センター ウイルスセンター
ウイルス: A/Aichi/2/68(H3N2) 株インフルエンザウイルス
試験チャンバー: 1.2m3

◆試験条件

試験は新型コロナウイルスと同じRNAウイルスかつ粒子に脂質エンベロープを主要な構成要素の一つとして持つインフルエンザウイルスで実施した。ウイルスを、一定湿度に制御された1.2m3チャンバー内に噴霧器で浮遊させ、当社で開発中のオゾン発生装置を用いて人体に安全とされる50ppbにオゾン濃度を制御し、経過時間ごとの浮遊ウイルスを採取し、ウイルスの力価(感染力)を評価した。

◆試験結果

湿度を40%Rhに制御した環境において、50ppbにオゾン濃度を制御した空間では、オゾンガスを有しない試験時と比べると、3分間で47.6%の浮遊ウイルスが不活化されることが確認された。一方で、50%Rhの湿度を保持した環境下では同一の濃度(50ppb)、経過時間(3分間)で87.7%の浮遊ウイルスが不活化されることが確認された。湿度を最適に制御することで、オゾンによるウイルス不活化をより短時間で安全かつ、効果的に活用できることも同時に示された。

※本試験は基礎的な条件下におけるウイルス抑制効果を調査するものであり、実使用環境での性能を保証するものではありません。

プラズマ発生技術の用途案

オゾン発生技術の用途案

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