質疑夏普和松下：離子簇對殺菌有效嗎？

morris_2007

【日經BP社報導】夏普的「電漿離子」，松下的「Nanoe」。以空氣凈化器為主，配備離子發生器的家電產品十分暢銷。離子類物質具備的病毒失活和殺菌效果贏得了消費者的芳心。但是，在產品暢銷的同時，學會、試驗機構等則對釋放離子的家電產品的殺菌效果表示懷疑。《日經製造》匯集否定意見，直接向夏普、松下兩家公司就離子殺菌效果提出了質疑。兩家公司究竟會做出怎樣的反駁呢？

疑問

「這是理所當然的結果」。力求就空氣凈化器、室內空氣發佈正確資訊的專家團體「室內空氣提高委員會」成員——日本大學理工學部建築學科教授池田耕一這樣看待日本消費者廳對夏普下達的措施命令。

2012年11月28日，日本消費者廳以配備離子類放射性物質——「電漿離子」發生裝置的吸塵器存在違反《景品表示法》的行為為由，要求夏普將違法行為徹底告知消費者，並採取措施防止再犯（圖1）*1。消費者廳認定違法的內容包括產品目錄和Web網站上表示的「吸塵器內、房間內既清潔又舒適」以及「分解並去除螨蟲的糞便和屍骸等浮游過敏原蛋白質，約15分鐘可減少91％」等文字。


圖1：違反《景品表示法》的夏普吸塵器
            消費者廳指出，對於作為附加值的電漿離子的作用，產品目錄和Web網站的表示（紅框內的部分）誇大事實。摘自消費者廳資料。

*1　表示期間為2010年10月前後～2012年4月前後。

電漿離子是通過電漿放電，使空氣中的氧分子與水分子電離生成陽離子（H＋）和陰離子（O2-），且離子周圍附著有水分子的物質（圖2）。按照夏普的解釋，當電漿離子附著在病毒和細菌的表面之後，在化學反應的作用下，會轉化成強氧化性的活性氧——羥基（以下稱：OH基），從而奪走病毒和細菌表面蛋白質的氫，將其分解（氧化分解）。作為空氣凈化器的附加功能，電漿離子備受消費者青睞，自從2000年上市以來，此類產品的累計銷量已經超過了4000萬台（圖3）。


圖2：電漿離子的氧化分解原理
            分別包裹著水分子的陽離子（H＋）和陰離子（OO2-）附著于病毒和細菌的表面，轉變成強氧化性的OH基。OH基能夠奪走病毒和細菌表面蛋白質的氫，具有滅活及殺菌效果。


圖3：配備電漿離子的空氣凈化器

包括電漿離子在內，作為對電漿類物質凈化空氣效果持否定態度的人士，消費者廳的判斷令他們感到滿意。

夏普雖然做出了反省，表示「給消費者留下了與空氣凈化器相比，吸塵器使用時間不長，就能夠清潔室內空氣的錯誤印象」，但也強調「消費者廳的判斷並不是否定電漿離子的作用」。然而，消費者廳措施命令的文件中明確表示，「並不存在把室內空氣中漂浮的源自螨蟲的過敏原分解為非過敏原或去除的作用」。消費者廳雖然以「內部消息不能透露」為由，沒有介紹檢測評價的詳細情況，但明確解釋說「從科學角度判斷不具有這些功能」。

按照夏普的說法，分解病毒和細菌表面蛋白質的作用來自電漿離子。雖然範圍僅限於吸塵器，但從國家機構作出反日「沒有該功能」的判斷來看，在否定離子類物質效果的一派眼中，這一判斷無疑是否定了電漿離子的效果。

來自醫學界的「否定」論文

日本傳染病學會同時期（2012年11月20日）發行的《傳染病學雜誌》上刊登的一篇論文，進一步加重了人們對於電漿離子效果的懷疑。這篇有著「第86屆日本傳染病學會總會學術演講會主席推薦論文」頭銜的論文出自國立醫療機構仙台醫療中心臨床研究部病因研究室長、兼病毒中心主任、臨床檢查科長、國際合作室長西村秀一之手。西村通過實驗發現，〔1〕在生活空間內，電漿離子基本不具備殺菌效果，〔2〕在極小空間的瓊脂培養基上，對於特定細菌具有殺菌作用。但該作用〔3〕完全可以解釋為臭氧的殺菌效果。在這項實驗中，西村還把目標對準了與電漿離子齊名的離子類物質——這就是松下的「Nanoe」*2。

*2　除此之外，KING JIM還對離子發生式空氣凈化器「vion」釋放的離子類物質進行了評價，結果與上述二者基本相同。

松下表示，Nanoe是OH基包裹在水中、直徑5n～20nm的帶電水顆粒，該公司稱之為「包裹在水中的微粒離子」*3。與帶負電荷的氧氣與空氣中的水分相融合的「空氣離子（負離子）」相比，這種顆粒包裹在水中，壽命約是前者的6倍。因此更容易接觸到病毒和細菌。

*3　Nanoe是水的顆粒，嚴格意義上並非游離子。但是，因為帶電和大小的關係，這種顆粒具備與離子相似的性質，為了方便，這裡統稱為離子類物質。

其原理是利用珀爾帖元件冷卻霧化電極，使空氣中的水分在該電極的尖端結露。此時，只要向該電極與對置電極之間施加-4000V的高壓，便會產生Nanoe（圖4）。


圖4：Nanoe發生器件的構造
            由珀爾帖元件、霧化電極、散熱片、對置電極組成。珀爾帖元件冷卻霧化電極，使空氣中的水分在該電極的尖端結露。在霧化電極與對置電極之間，通過施加高電壓，水將轉變成帶電的微顆粒，即Nanoe。

「遠不如」過濾器

其實，西村有關離子類物質的論文是「三部曲」，上面提到的論文只是第三篇。第一篇論文于2011年9月發表在《傳染病學雜誌》上，考慮到過於狹窄的實驗空間無法代表真實的生活空間，西村準備了14.4m3、與真實生活空間接近的較大空間。向空間中噴灑流感病毒，開啟電漿離子發生器和Nanoe發生器30分鐘，通過調查空氣中的病毒量，檢驗了對空中浮游病毒的滅活效果。

結果，在開啟電漿離子發生器的實驗中，流感病毒的減少與不使用離子類物質的自然衰減基本相同。這也就意味著沒有任何效果。

另一方面，開啟Nanoe發生器時，流感病毒比自然衰減略有減少。而在相同的條件下，不使用離子發生器，而是使用以過濾器為主體的普通空氣凈化器運轉30分鐘後，病毒量大幅減少，遠非Nanoe發生器可及。而且，空氣凈化器配備的過濾器（HEPA過濾器）性能越高，效果越好。根據以上結果，西村研究認為，「離子類物質減少空中浮游病毒的效果遠遠不及過濾器的過濾技術」。

對於乾燥的附著菌同樣「無效」

第二篇論文于2012年9月發表在日本環境感染學會發行的《環境感染志》上，驗證的內容是對環境表面附著的乾燥細菌的殺滅效果。西村準備了容積為0.2m3的儲物箱（極小空間），在其中放置了4種塗抹在載玻片上的乾燥細菌（金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、臘狀芽孢桿菌、腸球菌）。在箱內開啟電漿離子發生器及Nanoe發生器16個小時，對存活的菌量進行了調查。

結果顯示，無論使用的是哪一種發生器，4種細菌的存活量都與置於極小空間之外、不與離子類物質接觸的環境附著菌（以下稱：對照組）基本相同。

為了使這項實驗更接近真實的生活空間，西村假設細菌是在來源於生物和環境污濁的蛋白質充足的狀態下附著並乾燥，使用市面上銷售的蛋白質濃度為34mg/mL的培養液稀釋細菌，在載玻片上進行了塗抹。同時又使用生理鹽水代替培養液稀釋細菌進行了實驗，與對照組相比，存活菌量依然基本相同。

另外，在初步實驗環節，西村還曾在14.4m3的寬敞空間中，對1種細菌（銅綠假單胞菌）進行了實驗，實驗表明，兩種發生器均沒有殺菌效果。根據以上結果，西村研究認為，「離子類物質對於環境附著菌基本沒有殺菌效果」。（未完待續，記者：近岡裕，《日經製造》）

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「臭氧」的殺菌作用？

在前面提到的第三篇論文中，西村調查的是對於塗抹在瓊脂培養基上的細菌的殺菌效果（圖5）。在實驗中，西村分別在14.4m3和0.2m3的兩種空間內，啟動電漿離子發生器和Nanoe發生器各2小時，然後對瓊脂平板培養基上殘留的細菌進行培養，與對照組比較了菌落數。



圖5：對於環境附著菌殺滅效果的驗證實驗
            西村第三篇論文中的實驗。確認了離子類物質對於瓊脂平板培養基上塗抹的細菌的效果。結果表明，離子類物質在真實生活空間之類的大空間內沒有殺菌效果，在極小空間中對部分細菌具有效果。但西村研究認為，起到殺菌作用的並非游離子類物質，而是臭氧。

結果顯示，在14.4m3的寬敞空間內，無論使用哪種發生器，各種細菌的菌落數均與對照組基本相同。也就是基本沒有殺菌效果。但是，在0.2m3的極小空間內，除了銅綠假單胞菌以外，其他細菌的菌落數明顯少於對照組。也就是說表現出了殺菌效果。

由於在實驗過程中發現兩種發生器釋放出了臭氧，因此，西村又接著對極小空間內殺菌作用的源頭進行了摸索。使用的細菌是金黃色葡萄球菌和腸球菌。

實驗的第一步是確認臭氧的殺菌作用。在使用離子去除裝置清除掉電漿離子，使用HEPA過濾器清除掉Nanoe的狀態下，把兩種發生器分別開啟了2個小時。結果，雖然沒有離子類物質，但極小空間內依然觀測到了殺菌效果。接著，西村又使用臭氧過濾器去除掉臭氧，進行了相同的實驗。結果，極小空間內雖然充滿了離子類物質，但沒有觀測到殺菌效果。

根據以上結果，西村得出了結論：「離子類物質在生活空間內對殺菌就沒有實用性效果。在極小空間內雖然對瓊脂培養基上的細菌具有殺滅效果，但發揮效果的很可能是『臭氧』」。

西村得出的結論當然與夏普、松下先前發表的測試結果截然相反。但兩家公司除了自主開展實驗以外，還委託外部的專業機構進行了試驗。那麼，專家之間得出的測試結果為何會大相逕庭？

對電漿離子和Nanoe的基本作用進行了測試的北裏大學環境科學中心表示，「在病毒和細菌的滅活、去除測試之中，包括病毒和細菌的種類、空間的大小、空中浮游和環境附著、有無有機物在內，病毒和細菌的狀態、附著載體的材質等條件對於測試的結果影響很大」（北裏大學環境科學中心微生物部部長矢野一好）。

利用「純試驗系統」確認作用

從以上情況來看，推出最終具備病毒滅活和殺菌作用的產品難度極高。即便一開始便把製造最終產品作為目標，大多也都中途夭折。因此，該中心表示，「作為產品化志向的第一步，我們大多是從測試試驗品的基本作用入手，但那只是在特定的測試條件下，對製造商提供的試驗品（器件）進行測試的結果。例如，出於量產過程調整、技術進化等原因，如果器件的構造與基本作用試驗時有別，測試條件發生變化，結果當然也會隨之改變」（矢野）。

驗證基本作用通常採用的是「純試驗系統」。例如，試驗空間中除了病毒和細菌之外，沒有其他污濁成分，病毒和細菌的表面暴露在外。但西村表示，在真實的生活空間中，存在著來自人類口腔飛沫的蛋白質等許許多多的污濁成分，這些成分覆蓋著病毒和細菌的表面。因此，離子類物質與病毒和細菌表面直接接觸的可能性很低。矢野指出，製造商對於氧化分解作用在該狀態下有效的說明不符合實際情況，確認基本作用的測試條件「只是選擇了對於自己有利的條件而已」。在先前的論文中，矢野之所以進行培養液稀釋細菌之類的實驗，正是出於對實際使用條件的重視。

出於保密義務的限制，這裡無法舉出具體的案例，一般來說，北裏大學環境科學中心在接到離子類物質試驗的委託後，會在各種各樣的條件下，進行大量實驗。其中自然存在有效和無效之分。製造商有時也會從中摘選證明有效的數據用於宣傳。即使有條件，但只要數據有事實依據，試驗機構就很難指責製造商的這種做法。

有意思的是，該中心還加盟了日本室內環境學會微生物工作組，並於2007年，對釋放電漿離子電漿類物質的空氣凈化器，也就是最終產品進行了除菌作用評價。評價方式是在10m3（相當於浴室、浴室）的空間內噴灑浮游黴菌孢子，在釋放和不釋放離子類物質的兩種情況下啟動空氣凈化器，對除菌效果進行確認。結果顯示，「使用過濾器過濾時，空中浮游黴菌孢子的濃度有所下降，但電漿離子電漿類物質未檢測到去除效果。但是，在上述實驗條件下，過濾器的效果掩蓋了離子類物質的效果，離子類物質的準確去除效果無法判定」（該中心微生物部生物技術課課長菊野理津子）。

也就是說，有一些試驗機構雖然證實了發生離子類物質的器件的基本作用，但並不等於承認最終產品有作用。

「全力發展過濾器」的呼聲

在競爭對手之中，也不乏否定離子類物質的聲音。例如，三菱電機和日立電器就表示，「不會配備離子類物質。原因是那樣做沒有效果。對於空氣凈化器，開發的重點將放在過濾器上面」。正如西村在第一篇論文中所說的那樣，在這些企業看來，過濾器能夠強力去除病毒和細菌，無需特別配備離子類物質。日本某著名電子企業說：「我們調查了配備電漿離子的洗衣機的效果，但結果並不像製造商所說的那樣。」

否定派提出的疑問主要有兩點。一是機率問題。「微粒狀的離子類物質在與之相比空間極大的房間內擴散，附著到與之同樣微小的病毒和細菌上的機率極小」（日本大學的池田）。

二是安全性問題。「一般來說，類似於消毒劑的物質一旦使用濃度和量超過一定限度，就會對人體產生傷害。如果在人類居住的房間內高濃度擴散，那就必然成為影響人體的隱患」（矢野）。也就是說，家電產品釋放的離子類物質的濃度直接影響人體的可能性雖然不大，但是，倘若其果真具備病毒滅活和殺菌能力，那麼，與殺蟲劑、農藥一樣，在不同的濃度下，離子類物質既能起到好的作用，也有可能成為毒藥。

根據以上的疑問和基本作用的測試結果，北裏大學環境科學中心指出，「一般來說，離子類物質的效果集中于距離發生器（器件）極近的位置。在大空間中使用之前，應該首先確認其對於人體無害」（菊野）。以工業空調為例，在遠離室內的有限空間內設置過濾器，去除病毒和細菌，把離子發生器放置在距離過濾器極近的位置，使其更加猛烈地釋放離子類物質或許是一種可行的方式。（未完待續，記者：近岡裕，《日經製造》）

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來自企業的反駁

對於否定派提出的種種疑問，夏普和松下信心十足地表示「完全可以反駁」。

首先，對於與病毒和細菌接觸的機率的問題，夏普PCI及LED照明事業推進本部電漿離子機器事業部第三技術部部長西川和男回答說：「通過提高電漿離子的濃度，離子與細菌等的接觸機率就會增加。以10平方米使用的空氣凈化器為例，提高濃度厚後，當空氣凈化器置於房間角落時，房間正中的濃度達到了2.5萬個/cm3，而過去僅為7000個/cm3」。

而且，夏普和松下都在模仿實際使用的大空間中進行了試驗。例如，松下委託中國武漢大學醫學院病毒研究所，在大約30m3的空間中放置2種附著有A型流感病毒的試料，使用2台Nanoe發生器進行了12個小時的運轉實驗。結果顯示，Nanoe發生器開啟與關閉（僅送風）時相比，兩種試料上的流感病毒都減少了99％以上。

對於安全性，夏普的主張如下：「我們分兩個階段確認了安全性。首先，在開發中確認發生的離子是自然界存在的離子，避免了氮氧化物和硝酸離子等有害物質的發生。其次，確認氧化分解的原理是奪取細菌等的表面蛋白質中的氫分子，不同於放射線等方式，不會侵入人體，從而造成對DNA的損傷」（西川）。

松下的回答則是：「我們分別委託日本生物活性研究中心對染色體受到的影響、委託生活科學研究所對呼吸器官的影響進行了檢測，這些外部試驗機構得出的結論是產品不存在任何問題。有研究表明，起到氧化分解作用的OH基在人體內也可合成，具有抑制病毒和細菌的效果。因此對人體而言並非異物。而且，Nanoe的發生量雖然能夠抑制病毒和細菌，但對人體來說數量還是微不足道的」（須田）。

氧化分解的「機理不同」

對於殺菌作用可能來自臭氧的質疑，兩家公司也以「分解機理不同」做出了反駁。「電漿離子和臭氧雖然都與細菌等發生氧化反應，但氧化分解的原理不同。臭氧是讓病毒和細菌表面的蛋白質和脂肪中的氧成分氧化，從而達到滅活或殺菌的效果。所以在滅活或殺菌之後，病毒和細菌的形狀不變。而電漿離子的氧化是從病毒和細菌表面的蛋白質上奪取氫分子，病毒和細菌會發生變形」（西川，圖6）。


圖6：電漿離子氧化分解的細菌
            在體積為4L的箱（空間）內設置電漿離子發生器件，向細菌噴射一定時間的電漿離子之後，利用電子顯微鏡對細菌進行了分析。分析表明，在OH基的氧化分解作用下，細菌表面細胞膜的蛋白質斷裂，膜上出現小孔，暴露出了內部。而臭氧是氧化氧成分，在氧化分解之後，細菌的形狀不變。

針對西村第三篇論文中的實驗，松下的須田對使用HEPA過濾器去除Nanoe保留臭氧的步驟提出了反駁，認為「其實有部分Nanoe穿過了HEPA過濾器」，但對於具體情況，須田表示並不清楚。對於使用臭氧過濾器去除臭氧，保留Nanoe的步驟，須田也表示，「Nanoe作為一種微顆粒，也會吸附在臭氧過濾器上」。

而且，須田還認為，「與實驗採用的離子發生器的適用面積（約30m3）相比，0.2m3的空間過於狹小。釋放出的Nanoe能夠馬上迴圈回到發生器之中，所以空間中或許基本沒有Nanoe」。

對於過濾器足以去除病毒和細菌的看法，夏普的西川這樣作答：「空氣凈化器並非一直在大風量下工作，有時風量極小，電漿離子在這些時候效果顯著。某些論文之所以認為電漿離子不如過濾器，是因為試驗空間中的風量過大，片面強化了過濾器的效果。倘若試驗是在與適用面積相近的空間內進行，電漿離子的效果就能體現出來」。

迄今為止，夏普共在世界22家試驗機構進行驗證試驗，並根據技術數據開始產品宣傳*4。起初使用的是器件試驗數據，最近，在外界對最終產品和真實使用空間的效果質疑聲中，夏普進一步擴大了試驗空間，獲得了該條件下實際產品的試驗數據。其中包括了委託越南胡志明市巴斯德研究所*5開展的試驗，試驗的內容是在25m3的空間中噴灑流感病毒，把配備電漿離子的空氣凈化器的風量開到1.5m3/分鐘。結果顯示，與單獨使用過濾器相比，增加離子簇對於流感病毒的抑制效果更好。

*4　巴斯德研究所曾領先全球率先從人體分離出了能夠感染人類的高致病性禽流感病毒。具備測量設備和技術則是夏普委託其進行試驗的原因。

*5　松下為19家機構。

制定模仿真實空間的試驗標準

夏普和松下正在積極對離子類物質的效果進行驗證。但無論驗證的結果如何，消費者真正追求的真實效果依然未能得到保證。

離子類物質的否定派與肯定派之所以形成對立，根源就在於真實效果曖昧。如上所述，病毒滅活和殺菌的效果因試驗條件而異。在不同的環境下，病毒和細菌的污濁度也不盡相同，測試條件繁多，根本無法一一對比驗證。

為此，《日經製造》希望全行業攜起手來，使用模仿真實生活空間的樣板房，制定出最終產品的測試條件。例如，可以在平均的住宅生活空間之中，選擇代表性的病毒和細菌，在通常的生活模式下，調查最終產品配備的離子類物質的作用。原理類似於檢測汽車燃效的JC08模式。之所以要由全行業分擔責任，是因為除了夏普和松下之外，使用離子類物質的製造商還有許多。

這樣做一方面可以提供大致的基準，另一方面還可以明確競爭產品之間的差異，還有助於排除投機取巧的製造商，更重要的是能為離子類物質是否有效的爭論畫上句號。

面對離子類物質受到的質疑，憑藉試驗機構的技術數據宣傳產品的製造商們（或行業）如果時若罔聞，繼續銷售產品，對消費者也就談不上誠實二字。企業儘快拿出行動加以應對才是明智之舉。（全文完，記者：近岡裕，《日經製造》）

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