UV空気清浄機はそれだけの価値があるのか?

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UV空気清浄機はそれだけの価値があるのか?

室内の空気をきれいにするのは、時に聞こえるほど簡単なことではない。室内の空気は、ホコリやカビ、花粉のような固体粒子から二酸化炭素のような気体まで、まさに汚染物質のバイキングです。二酸化炭素)、ホルムアルデヒド、室内 オゾン (O3)、揮発性有機化合物(VOCs).

これらの多くは空気中に入り込み、そのまま気道に吸い込まれ、呼吸器組織に浸透して全身に感染する可能性がある。

紫外線(UV)空気清浄機(UV空気清浄機)が登場したのはこのためです。風邪やインフルエンザ、さらには結核などの症状を引き起こし、蔓延させる可能性のある何百万もの感染性微生物やウイルスに対して、空気清浄機は何の効果もないという懸念が広まったためです。

そして、COVID-19(重篤な呼吸器疾患で、しばしば死に至る)の原因となったSARS-CoV-2ウイルス(重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2)の発生中、空気中に浮遊するウイルス粒子を不活性化するUV空気清浄機は、この致命的なパンデミックの蔓延を食い止める方法として、さらに注目を集めている。

紫外線消毒は、医療分野ですでに長い歴史を持っている。広範な研究により、UV光は特に危険な薬剤耐性菌の拡散を抑えるのに役立つことが示されている。 院内感染 (HAI)(1)。

しかし、UV空気清浄機は室内の空気をきれいにする価値があるのだろうか?

空気汚染の最後のフロンティアであるこの "奇跡の治療法 "を手に入れようと躍起になる前に、UV空気清浄の背後にある主張を詳しく見て、それが実際にその言葉通りの効果を発揮するかどうかを理解する価値がある。

紫外線はどのように空気を「浄化」するのか?

UV空気清浄機で使用されるUV光は、清浄機を通過する空気から潜在的に感染性のある生物、有機細菌、無機ウイルス物質を殺菌するように設計されている。

細菌やウイルスに対する紫外線の秘密兵器?DNAの損傷-太陽からの紫外線が皮膚細胞を損傷し、皮膚癌の原因となるように、紫外線は細菌やウイルス物質を構成するDNAを損傷し、時には破壊することができる(2)。

太陽からの紫外線が皮膚細胞にダメージを与えるように、紫外線は細菌やウイルスを構成するDNAにダメージを与え、時には破壊することができる。

紫外線がこれを実現する主な方法は2つある。

第一に、バクテリアは生物であり、紫外線はバクテリアのDNAにダメージを与える。

細菌のDNAが損傷を受けると、細菌は転写と複製という2つの重要な生殖プロセスを完了できなくなり、より多くの細菌を作ることができなくなる(3)。

対照的に、ウイルスは実際には生きていない。ウイルスはDNAとRNA(リボ核酸、DNAに似た分子)からできており、その材料を使って生きている細胞のDNA鎖に侵入し、汚染されたウイルスDNAを細胞に感染させ、その感染したDNAを大量に繁殖させる。

十分な接触時間があれば、紫外線はこのDNAとRNAを不活性化し、ウイルスが有機細胞を攻撃するのを阻止する。

しかし、UVエアフィルターは実際に効果があるのだろうか?

UV光は、細菌やウイルスなどの感染性生物汚染物質をある程度不活性化することができる。

しかし、UV空気清浄機の具体的なメカニズムは、それほど効果的ではありません。その理由は以下の通りだ(5)(6)(7)(8)(9)(10):

  • 細菌やウイルスは紫外線を長時間浴びる必要がある 空気がUV空気清浄機の中を流れるスピードが速すぎて、UVが効果を発揮できないことが多い。
  • 一部のバクテリアは再生可能 紫外線で殺菌された後でも、再び感染することがある。
  • 紫外線は粒子には何の効果もない。 紫外線はPM2.5や超微粒子(UFP)のような粒子状物質を破壊しないので、粒子ろ過メカニズムが十分でない場合、これらの危険な汚染物質のほとんどはそのまま空気中に入ってきます。
  • 多くのUV空気清浄機はオゾン発生装置でもある。 地球の大気中のオゾンが太陽からの紫外線と反応するように、一部のUV空気清浄機の光と熱もまた、熱を発生させ、自由に浮遊する酸素(OとO2)と水(H2O)の分子を危険な地上レベルのオゾン(O3)に変えます。
  • 紫外線は肌をやけどさせ、目にダメージを与えます。 短時間の紫外線暴露でも、皮膚や目に永久的な損傷を与え、がんを引き起こす可能性がある。

また、一部のUV空気清浄機で使用されている、汚染粒子を帯電させて空気中から除去するオゾン粒子が、地上レベルのオゾンを発生させることも注目に値する。

この種のオゾンは非常に有毒であり、短期間の暴露でも呼吸器系の症状が連鎖的に現れ、長期間の暴露は多くの致命的な健康状態につながっている(11)(12)。

紫外線のイロハ

すべてのUVライトが同じように作られているわけではありません。

ここで知っておくべきことを説明しよう:紫外線には3つの波長があり、それぞれ有機物への作用が異なります。

UV-A

UV-Aの波長は約315~400ナノメートル(nm)で、3種類の紫外線の中で最も波長が長く、可視光線よりも少し速く振動する光子(または光の粒子)を持つ。このタイプの紫外線は通常、空気清浄機や同様の技術には使用されていない。

しかし、地表に到達する太陽光線の95%以上がこのタイプに分類される(13)。UV-A光線は皮膚を透過する可能性が最も高く、長期間浴びると皮膚障害やガンを引き起こす(14)。

UV-B

UV-BはUV-Aより少し短い約280-315nmの光線である。UV-Bの光子はUV-Aよりもさらに速く振動するため、DNAを傷つけるエネルギーが大きい。しかし、波長が短いため、そのほとんどは大気の上層を通過しない。

しかし、大気を通過するごく一部のUV-Bは、皮膚がんに最も直接関係するものである(15)。

UV-C

UV-C光線 波長は100~280nm。 UV-Cは、すべてとは言わないまでも、ほとんどのUV空気清浄機で使用されている種類のUV光である。

これらの紫外線は、最も波長が短く、最もエネルギーを伝達するため、小さな微生物や細胞にダメージを与え、死滅させる可能性が高い。そのため、特に紫外線殺菌照射(UVGI)と呼ばれる形で、細菌やウイルスを死滅させるために紫外線空気清浄機に使用されている(16)。

しかし、UV-C光は3つの中で最も危険な光でもある。

エネルギーと強度が高いため、UVC空気清浄機(またはUV-C空気清浄機)から照射されるUV-C光は、短時間でも目や皮膚にダメージを与える可能性がある。

UV技術は、生物汚染物質を「殺す」ためにかなりの接触時間を必要とする。

空気中に浮遊する病原体や表面の汚染物質を殺菌・不活性化するには、たとえ少量であっても長い時間がかかります。UV光がウイルスやバクテリアを破壊するのに要するエネルギー量と時間は、ミリジュール/平方センチメートル(mJ/cm2)で測定され、1ジュール(1000ミリジュール)は約1秒に相当します。

また、汚染物質によって、完全に駆除するために必要な紫外線照射時間は異なる。 1平方センチメートル (17)(18)(19):

  • インフルエンザウイルス: 約6.6秒
  • E.大腸菌 約6.6秒
  • 黄色ブドウ球菌 約6.6秒
  • アスペルギルス・カビ胞子 8.8~33秒
  • SARS-CoV 約60秒以上
  • SARS-CoV-2(COVID-19コロナウイルス): 最大60秒

これは長い時間ではないように思えるかもしれないが、咳やくしゃみをすると、一度に900から300,000個以上のこの種の感染粒子が発生し、部屋の空気中に数百平方センチメートルの面積を満たす可能性がある(20)(21)。

そしてUVC空気清浄機は、この1平方センチメートル内の感染粒子を殺すのに6秒から1分以上を必要とする。空気は空気清浄機を素早く通過することが多いため(空気清浄機自体で過ごす時間は0.5秒以下)、感染粒子はほとんど無傷のまま紫外線を通過し、それでも感染する可能性がある。

これは、空気中の生物汚染物質を効果的に不活性化するのに十分な強度で、適切な波長の紫外線を使用するUV空気清浄機であることが前提だが、家庭で安全に使用できるとして販売されているほとんどのUV空気清浄機は、低量の紫外線しか発生させず、少量の生物汚染物質を殺すのにさらに時間がかかる可能性がある(22)。

つまり、UV空気清浄機は、部屋の空気から感染した空気中の汚染物質を殺すか不活性化するのに数時間以上かかる可能性があるということだ(誰かが咳やくしゃみ、呼吸を再開して、空気中にさらに感染した粒子を増やさないと仮定した場合)。

咳やくしゃみをすると、900から300,000個以上の感染粒子が発生し、部屋の数百平方センチメートルの空気を満たしますが、UV空気清浄機はわずか1平方センチメートル分の感染粒子を殺すのに6秒から1分以上を必要とします。

要するに、UVC空気清浄機は数千個の感染粒子を捕獲し、死滅させるか不活性化させることができるかもしれないが、何百、何千という粒子が死滅する前に空気中に何時間も留まり、吸い込んで感染症を引き起こす可能性があるのだ。

生物汚染物質がUVで「死滅」しても、私に害を及ぼす可能性はありますか?

短い答えは「イエス」だ。

一般的な空気清浄機とは異なり、UV空気清浄機は実際に空気中のウイルスやバクテリアなどの生物汚染物質を除去するわけではありません。 不活性化 これらの生物のDNAを構成する分子結合を解体し、不活性化されたDNAを空気中に送り返します。

しかし、生物汚染物質は通常、紫外線によって部分的にしか不活性化されない。 VBNC)と呼ばれる状態である。 VBNC状態では、生物汚染物質はUV照射後に休眠状態に入るが、300mJ/cm2までの高紫外線量であっても、しばらくすると「目覚めて」再び再生することができる(23)。

つまり、多くの感染性生物汚染物質粒子は、UV光を通過した後、すぐに空気中に戻る。

また、UV光によって「死滅」する生物汚染物質のレベルは、UVC空気清浄機自体に使用されているUVメカニズムの設計におけるいくつかの重要な要因に大きく左右される。

一般的に、0.254ミクロンの波長で40mJ/cm2のUV光(UV空気清浄機で一般的に使用されている)は、ほとんどすべての空気中の生物汚染物質を99.99%まで殺すことができると考えられている(24)。

しかし、特にウイルスを効果的に不活化するには、0.2~0.315ミクロンとはるかに広いスペクトルが必要であることが示されている。

ほとんどのUV空気清浄機は、0.254ミクロンの波長で40 mJ/cm2のUV光を使用してウイルスを不活性化する。しかし、ウイルスは、様々なウイルスDNAタンパク質とUV光が特異的に相互作用するため、効果的な不活性化には0.2~0.315ミクロンとはるかに広いスペクトルを必要とする。

つまり、理論上でさえ、UVC空気清浄機が空気中の生物汚染物質を部分的に不活性化するためには、特定の波長と特定の照射時間が必要なのだ。

そして実際には、ほとんどのUVエアフィルターは、最も危険なウイルスやバクテリアから十分に保護するための適切な波長と照射条件を満たしていない。空気中の生物汚染物質を真に除去するには、適切なUV波長、十分な照射時間、UV空気浄化のための他の空気ろ過技術の使用など、完璧な嵐が必要なのです。

UV空気清浄機を購入すべきか?

答えは簡単だ:

いいえ。UVライト空気清浄機や、UVライトを浄化メカニズムの主要な部分として使用する空気清浄機は買わないでください。特に、他の実績のある空気ろ過方法を使わない限り、危険であり、それほどうまく機能しません。

長い答えだ:

UV殺菌は、汚染物質を濾過するために空気を清浄機に通す必要がある速度では単純に機能しない。細菌やウイルスは、ある一定の時間、時には一度に数時間も紫外線にさらされる必要があるため、どんなに強力な紫外線であっても、数秒以下の紫外線照射では微生物汚染物質の除去にはあまり効果がない。

UVライトは空気を多少殺菌するが、浄化はしない。研究によれば、UVの空気に対する殺菌力は誇張されている可能性がある。

空気をきれいにするにはどうしたらいいのでしょうか?

ここでは、効果のない技術に頼ることなく、室内の空気の質を改善するための、時間をかけて実証されたヒントをいくつか紹介しよう。

高効率の室内空気清浄機を使う

数百平方フィート程度の一般的な部屋には、高効率の空気清浄機が必要です。 部屋用空気清浄機 HealthPro Plusのような部屋用空気清浄機は、1時間に数回、0.003ミクロン(平均的な細菌やウイルスの10分の1)までの汚染物質を99.5%まで除去することができ、UVや標準的なHEPA空気清浄機よりもはるかに優れています。

HealthPro Plus用エアフローダイアグラム

A 室内空気清浄機 寝室、ホームオフィス、キッチン、ホームジムなど、多くの時間を過ごし、安らかな眠り、妨げのない認知機能、最高の身体能力を発揮するために可能な限り純粋な空気を必要とするスペースにおすすめです。

全館空気清浄機を使う

家庭全体の空気の質が気になりますか?暖房・換気・空調(HVAC)システム用の紫外線空気清浄機では解決できません。高性能の全館空気ろ過システムの方がはるかに効果的です。

Perfect 16 全館空気清浄機 は、ご家庭の既存のHVACユニットに取り付け、空気を取り込み、170平方フィート以上のフィルターメディアで0.3ミクロンまでの粒子状汚染物質を最大96.7%、0.003ミクロンまでの粒子を最大85%除去し、ご家庭の給気ダクトを通して空気を最大2,000 cfmで再循環させるので、ご家庭のどの部屋でも新鮮で清潔な医療グレードの空気が得られます。

全館空気清浄機は、場所を取らず、HVAC運転に騒音を加えず、特許取得済みのアドバンスト・マイクロファイバー(AMF)技術により電気代を削減します。この技術は、汚染物質除去のためにフィルター表面積を最大化する一方で、空気抵抗を低減するため、HVACファンモーターに負担をかけずに浄化を行います。

パーソナル空気清浄機を使用する

外出先で高効率の空気清浄が必要ですか?Atem 5-in-1 パーソナル空気清浄機 は、清浄な空気をあなたの呼吸ゾーンに導き、必要な場所ですぐに清浄な空気を得ることができます。

空気の質は不安定で、一般的なポータブル「空気清浄機」は危険なイオン化技術やUV技術を使用していることが多く、ワークスペースや車内、ベッドの横の空気をきれいにすることはほとんどできません。

AtemはHyperHEPA濾過技術を採用し、今あなたが吸っている空気から0.003ミクロンまでの粒子を99%まで除去し、オゾンなどの有害な副生成物を発生させることなく、汚染粒子を実質的に除去します。

オプションのHyperHEPA Plusフィルターは、活性炭の追加層を使用して、建材や椅子張りのオフガスから発生するホルムアルデヒドのような化学物質や化合物を含む、250種類以上のガスを屋内外の空気から除去します。

要点

UVライトは、ウイルスに対する追加の防御層を提供するのに役立ちます、 バクテリア 空気中や表面上のウイルスや微生物に対する防御を強化します。

しかし、空気中の生物汚染物質を効果的に死滅させるには、照射時間と強度が必要なため、一般家庭で使用できる空気清浄機では紫外線は効果がなく、管理された医療環境で最も効果を発揮する。

米国疾病予防管理センター(CDC)によれば、紫外線空気清浄機、UVC空気清浄機、UV-C空気清浄機(またはフィルターやクリーナー)のいずれであれ、紫外線空気清浄機は空気浄化戦略の一環として使用できるが、空気中の生物汚染物質制御の唯一の手段として頼るべきでない(25)。

ウイルスやバクテリアのような、ごく微小な空気中の生物汚染物質や病原体を捕捉できる高密度のろ過材を使った高効率の空気清浄は、UV空気清浄機よりもはるかに安全で効果的で信頼できる。

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記事のリソース

[1] Anderson DJ, et al. (2017). Enhanced terminal room disinfection and acquisition and infection caused by multidrug-resistant organisms and Clostridium difficile (the Benefits of Enhanced Terminal Room Disinfection study): A cluster-randomised, multicentre, crossover study. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)31588-4

[2] Rastogi RP, et al. (2010). Molecular mechanisms of ultraviolet radiation-induced DNA damage and repair. DOI: 10.4061/2010/592980

[3] Goosen N, et al. (2008). Repair of UV damage in bacteria. DOI: 10.1016/j.dnarep.2007.09.002

[4] Lytle CD, et al. (2005). Predicted inactivation of viruses of relevance to biodefense by solar radiation. DOI: 10.1128/JVI.79.22.14244-14252.2005

[5] National Aeronautics and Space Administration (NASA). (1999). Ozone.

[6] Ultra-Violet Products. (n.d.). Bacteria destruction chart.

[7] Zhang S, et al. (2015). UV disinfection induces a Vbnc state in Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. DOI: 10.1021/es505211e

[8] Ontario Health Technology Assessment Series. (2005). Air cleaning technologies.

[9] World Health Organization (WHO). (2017). The known health effects of UV.

[10] Does UV radiation cause cancer? (2015). American Cancer Society.

[11] Smoke and smog (particle pollution and ozone). (2019). New Hampshire Department of Environmental Services.

[12] Environmental Defense Fund. (2015).

[13] World Health Organization. (2020). UV radiation.

[14] D’Orazio J, et al. (2013). UV radiation and the skin. DOI: 10.3390/ijms140612222

[15] Ultraviolet (UV) radiation. (2019). American Cancer Society.

[16] Dai T, et al. (2012). Ultraviolet C irradiation: An alternative antimicrobial approach to localized infections? DOI: 10.1586/eri.11.166 

[17] Food and Drug Administration (FDA). (2020). UV lights and lamps: Ultraviolet-C radiation, disinfection, and coronavirus.

[18] Darnell MER, et al. (2004). Inactivation of the coronavirus that induces severe acute respiratory syndrome, SARS-CoV. DOI: 10.1016/j.jviromet.2004.06.006 

[19] Sabino CP, et al. (2020). Light-based technologies for management of COVID-19 pandemic crisis. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2020.111999 

[20] Han ZY, et al. (2013). Characterizations of particle size distribution of the droplets exhaled by sneeze. DOI: 10.1098/rsif.2013.0560

[21] Lindsley WG, et al. (2012). Quantity and size distribution of cough-generated aerosol particles produced by influenza patients during and after illness. DOI: 10.1080/15459624.2012.684582 

[22] Environmental Protection Agency (EPA). (2018). Residential air cleaners: A technical summary.

[23] Zhang S, et al. (2015). UV disinfection induces a Vbnc state in Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. DOI: 10.1021/es505211e

[24] Beck SE, et al. (2016). Comparison of UV-Induced inactivation and RNA damage in MS2 phage across the germicidal UV spectrum. DOI: 10.1128/AEM.02773-15 

[25] Centers for Disease Control and Prevention (CDC). (2019). Guidelines for environmental infection control in health-care facilities – background C. air.

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