東大ら,高出力深紫外LED開発しコロナ高速不活化

東京大学と情報通信研究機構は,小型・高出力,発光波長265nm帯の深紫外発光ダイオード(DUV-LED)を用いることで液体中ならびにエアロゾル中の新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)を迅速に不活性化できることを実証した(ニュースリリース)。

COVID-19のエアロゾル感染に対し,深紫外LED照射によるウイルスの不活性化に期待が寄せられている。しかし,従来の深紫外LEDの光出力は数十mW程度と小さく,迅速に高い不活性化率を達成するには不十分だった。また,SARS-CoV-2エアロゾルに対する深紫外LEDの定量的な照射効果についても明らかにされていなかった。

研究では,波長265nmの発光ピークを示す高出力な窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系DUV-LEDを開発し,液体中ならびにエアロゾル中のSARS-CoV-2に対する光不活性化効果を定量的に検証した。

従来のAlGaN系DUV-LEDの低出力の光取出し効率を改善するために,窒化アルミニウム(AlN)基板上LEDに対するナノフォトニック光取出し技術を発展させ,シングルチップLEDあたりの光出力を増加させることで市販DUV-LEDの約10倍の500mWを超え,シングルチップのUV-C領域のDUV-LEDにおいて最も高い出力を示した。

液体中のSARS-CoV-2に対する効果を調べるため,円形に広げたSARS-CoV-2懸濁液の真上からDUV-LED光を照度54mW/cm2で照射したところ,ウイルスの感染力は照射0.167秒後に1/1000,0.270秒後に1/10000,0.387秒後に1/100000に減少した。DUV-LED光によるSARS-CoV-2懸濁液のD99.9は9.02mJ/cm2だった。

続いてSARS-CoV-2エアロゾルに対するDUV-LEDの効果を調べた。SARS-CoV-2を含むエアロゾルは,DUV-LED照射により,0.0043秒(0.23mJ/cm2)後に1/10,0.0074秒(0.40mJ/cm2)後に1/100,そして0.019秒(1.04mJ/cm2)後に1/1000にまで急速に不活性化された。SARS-CoV-2エアロゾルのD99.9に必要な総線量は1.04mJ/cm2であり,ウイルスエアロゾルに対するDUV-LED照射は,ウイルス懸濁液に比して約9倍有効であることが示された。

研究グループは,人体への安全性を確保するために,この技術は空気清浄機やエアコン等の内部に組み込むなど,安全な遮蔽機構を有する製品を開発し利用していくことが有望だとしている。

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