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  • 執筆者の写真本堀雷太

【Q&A:労働安全衛生】無水エタノールの使い方―希釈濃度と消毒効果の関係―

本堀技術士事務所には、日々お客様から科学技術に関する様々なご質問が寄せられています。


科学技術の専門家としてお答えすべく、会員向けレポートや会員ページでの解説動画の形で分かり易くご説明させて頂いています。


このブログでは、それらの寄せられた数多くのご質問の中で特に重要なものを【Q&A】の形で簡潔にまとめ上げ、記事の形で掲載しています。


さて今回は、当事務所と顧問契約をして頂いている中間処理業を営む経営者の方から、「薬局で新型コロナウイルス対策にアルコール系殺菌剤として「無水エタノール」を入手したんだけど、その際に薬剤師の方から「殺菌に使うためには70%程度に希釈する必要がある」と聞いたんだけど。何で?アルコールの濃度が高いほど消毒効果って高くならないの?」とのご質問を頂きました。


そこで、生物工学と化学の観点から、このご質問にお答えさせて頂きます。


新型コロナウイルス感染症「COVID-19」が全世界的に拡大し、我が国においても、急速に感染者数が増加し、非常事態宣言やまん延防止等重点措置が発令されました。


この様な状況下、新型コロナウイルスの感染を防ぐためのマスクや液体せっけん、消毒剤などの衛生用品を事業所に備え付け、従業員の皆様に適切に使って頂く事で感染拡大を防止する事は労働衛生管理上、非常に重要な取り組みとなります。


故に正しく消毒剤を使うために消毒の機構を知っておく事は決して無駄ではありません。順を追って説明させて頂きます。


まず新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の構造を見てみましょう。


SARS-CoV-2をはじめとするコロナウイルスの仲間は遺伝子(+鎖RNA)がエンベロープという膜で包まれた構造をしており、この膜は脂質の二重層から成っています。


この膜はアルコールや界面活性剤の働きで破壊され易く、そのために液体せっけんによる手洗いやアルコール系消毒剤による殺菌で高い効果が得られるのです。


アルコール系の消毒剤には様々なものがありますが、基本的に「エチルアルコール(エタノール)」をベースとしたものが多く市販されています。



上写真の左のものは水で70%に希釈されたもので一般に「消毒用エタノール」などの名称で販売されています。


真ん中の写真のものなのですが、「消毒用エタノール(IP)」と記されています。


これはエチルアルコールに「イソプロピルアルコール(イソプロパノール)」が2割ほど加えられています。


イソプロピルアルコールもアルコールの一種でエチルアルコールと同様に消毒に使用できますが、エタノールほど広範な殺菌作用はありません。


またエチルアルコールに比べ脱脂作用が強い上、多少毒性も強いため手指や器具類の消毒に使用されます。



他方、右写真のものの様に希釈がなされていないものも販売されておりまして、これは「無水エタノール」との名称で流通しています。


医薬品の品質規格をまとめた「日本薬局方」においては、消毒用エタノールは「エタノールを76.9~81.4vol%含有」、無水エタノールは「エタノールを99.5vol%以上含有」と定められています。


無水エタノールを消毒に用いる場合にはそのまま用いる事はせず、70%程度に希釈して使って頂く事になります。


この点が今回お寄せ頂いたご質問の主旨でありまして、順を追って説明させて頂きます。


まずエタノールをはじめとするアルコール類と人類の付き合いは紀元前に遡りますが、消毒効果に関する報告は1894年のReinickeが端緒であると思います。


彼は90%のアルコールで消毒効果を検討し、アルコール自体に「水との共存」において消毒効果が得られると証明しました。


ここで重要な事は「水との共存」という事です。


実はエタノールの消毒効果はエタノールの濃度に大きく左右され、エタノール濃度が40%から急激に消毒効果が向上し、70%程度で最大となるのです。


これ以上濃度を上げ90%を超えると却って消毒効果が低下します。


これはエタノールの濃度が上がり過ぎると、エタノール分子同士の疎水性相互作用が強くなり過ぎ、細菌などの微生物やウイルスと相互作用しにくくなるためであると考えられています。


つまり、効率的な消毒効果を得るためには、第一に微生物やウイルスとくっついて馴染む(=相互作用)必要があるのです。


そのため適度に水で希釈する事で適度にエタノール分子と水分子を親和させ、エタノール分子同士の疎水性相互作用を適度に調節し、微生物やウイルスと相互作用し易くしているのです。


これが今回のご質問に対する答えとなります。


ところで、エタノールと微生物やウイルスが上手い事相互作用すると、次いでエタノールの化学的・生物学的作用により消毒効果が得られるのですが、このメカニズムについては全体像が十分に明らかとなっていません。


ご参考に研究例を一つ下表にまとめて記します。



この辺りは科学の話ですので、「こんなものもあるのか」程度に見ておいて頂ければと思います。


最後にウイルスに対するエタノールの消毒効果の例を記します。


日本薬局方に基づく消毒用エタノールをコロナウイルスの仲間の様なエンベロープという脂質の膜を持つウイルスとエンベロープを持たないウイルスに用いた場合のウイルスの不活化時間を調べたものです。



注意して頂きたいのは、エンベロープを有しないウイルスの方が一般的にエタノールに対する耐性が強いという事です。


ただ逆に言えば、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の様なエンベロープを有するウイルスについてはエタノール消毒で十分に効果が得られる事になります。


無水エタノールをお持ちの方は適切な濃度である70%程度に希釈して利用して頂ければと思います。


一刻も早い新型コロナウイルス感染症の終息を願って止みません。


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