日本国立研究开发法人情报通信研究机构（以下简称“NICT”）未来ICT研究所的井上振一郎室长等人的研究团队与旭化成株式会社（以下简称“旭化成”）合作，成功开发出一种搭载波长为265纳米的高强度深紫外LED的铁路车厢空气杀菌模块，并在静冈铁路实际运行的列车中进行了性能实际验证。
图1：搭载了本次开发的高强度深紫外LED空气杀菌模块的铁路车厢（供图：NICT、旭化成株式会社）
研究团队基于纳米光结构技术，推进氮化铝镓（AlGaN）系深紫外LED的研究，并成功开发出可与水银灯媲美的瓦级深紫外LED便携式照射设备。此外，NICT还成功开发出全球首款可控制配光角的深紫外LED，无需使用透镜或光学部件即可高效地将深紫外光照射到所需区域。同时，NICT还与东京大学医科学研究所合作，全球首次定量证实了发光波长为265纳米的深紫外LED对气溶胶中的新型冠状病毒具有极高的灭活效果。
经历新冠疫情后，公共交通设施的卫生管理的重要性日益凸显。在铁路车厢等大量乘客长时间共处的密闭空间中，降低气溶胶感染的风险成为当务之急。
然而，既往的深紫外线杀菌技术存在诸多问题，例如使用的水银灯含有对人体和环境有害的水银且容易破裂，以及光源尺寸和驱动电源庞大等。
深紫外LED虽然具有小型化、低环境负荷和使用寿命长等优异特性，但其输出功率较弱。
为解决上述问题，拥有可与水银灯媲美的高强度深紫外LED技术的NICT，与在深紫外LED量产和应用开发方面具有丰富经验的旭化成合作，成功开发出了适用于铁路车厢的低环境负荷、节能型高强度深紫外LED空气杀菌模块。
研究团队将该模块紧凑地安装在了静冈铁路列车车厢的门楣内部，并对其性能进行了验证。该模块会吸入车厢内含有病毒的空气，通过内部深紫外光照射灭活病毒后，将洁净空气排出。
为评估该模块对空气中悬浮病毒的灭活性能，研究团队在25立方米的空间中使用气溶胶发生器喷洒试验用病毒（大肠杆菌噬菌体MS2），并通过噬菌斑法测量了模块的耗电量与运行时间对病毒灭活量的影响。同时，研究团队还制作了使用低压水银灯的参照模块进行对比实验。
耗电量评估结果显示，与使用水银灯的模块相比，高强度深紫外LED空气杀菌模块在实现99.9%病毒灭活率的情况下，耗电量减少了40.7%。
研究团队在实际载客运行的铁路车厢中进行了为期一个月的试运行，确认了该模块能够安全稳定地运行。
此外，研究团队还使用了搭载多个500毫瓦输出功率深紫外LED的同类型模块进行测试，结果显示，运行35分钟可灭活90%的病毒，运行71分钟可灭活99%的病毒，运行106分钟可灭活99.9%的病毒。相比之下，使用水银灯的模块需要188分钟才能实现99.9%的病毒灭活率。
上述结果显示，此次开发的模块在病毒灭活所需时间上比水银灯缩短了43.6%。
未来，NICT和旭化成将采取与相关企业合作等举措，进一步推进高强度深紫外LED空气杀菌模块的社会化应用。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
