Medical Microbiology · 1/11
消毒の原理と実際
Principles and practice of disinfection
🧠 消毒は「ゼロにする」ではなく「安全な水準まで減らす」こと。 滅菌sterilization滅菌（sterilization）sterilization（滅菌）がすべての微生物・芽胞を殺し尽くす「完全ゼロ」を目指すのに対し、消毒は病原性を発揮できない水準まで菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数）を減らせば十分——芽胞や結核菌Mycobacterium tuberculosis結核菌（Mycobacterium tuberculosis）Mycobacterium tuberculosis（結核菌）が生き残っても許容されることがある。この「どこまでやるか」の違いを軸に、対象が生体表面か無生物表面かで防腐薬antiseptic agent防腐薬（antiseptic agent）antiseptic agent（防腐薬）と消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬）を区別し、物理的・化学的な各手段を「何に・どう作用するか」で整理する。
基本用語
| 用語 | 定義 |
|---|---|
| 消毒 | 環境中の病原性微生物の数を、感染を起こせない水準まで減らす操作。すべての微生物を破壊するわけではない点で滅菌sterilization滅菌（sterilization）sterilization（滅菌）と異なる。 |
| 消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬） | 無生物表面（器具・環境）の微生物を殺すための化学物質chemical substance化学物質（chemical substance）chemical substance（化学物質）。生体組織に直接使うには毒性が強すぎる。 |
| 防腐薬antiseptic agent防腐薬（antiseptic agent）antiseptic agent（防腐薬） | 皮膚・粘膜など生体表面の病原性微生物数を減らすための化学物質chemical substance化学物質（chemical substance）chemical substance（化学物質）。 |
💡 消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬）と防腐薬antiseptic agent防腐薬（antiseptic agent）antiseptic agent（防腐薬）の違いは「毒性の許容範囲」にある。 同じ化学物質chemical substance化学物質（chemical substance）chemical substance（化学物質）でも、生体組織にとって安全な濃度まで薄めて使えば防腐薬antiseptic agent防腐薬（antiseptic agent）antiseptic agent（防腐薬）、そのままの高濃度で無生物にしか使えなければ消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬）になる——後述の選択毒性selective toxicity選択毒性（selective toxicity）selective toxicity（選択毒性）と同じ発想が、抗菌薬に限らず「消毒」というレベルでも成り立つ。
消毒の効果を決める3要素
消毒効果は以下の3つで決まる。
- 薬剤を作用させる時間
- 使用する薬剤の濃度
- 対象となる菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数）
⭐ この関係は次の式で表される：C ⁿ × t = K（C = 薬剤濃度、t = 病原体を殺すのに要する時間、K・n = 定数）。濃度を上げれば必要時間は短くなり、逆に低濃度では長時間の接触が必要になる——消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬）の使用説明書instructions for use使用説明書（instructions for use）instructions for use（使用説明書）にある「希釈倍率と作用時間duration作用時間（duration）duration（作用時間）」の指定は、すべてこの関係に基づく。
物理的消毒法
| 方法 | 内容 |
|---|---|
| 加熱 | 菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数）を減少させる。低温殺菌pasteurisation低温殺菌（pasteurisation）pasteurisation（低温殺菌）：牛乳cow's milk牛乳（cow's milk）cow's milk（牛乳）などの液体を62℃・30分加熱後、急速冷却する。結核菌Mycobacterium tuberculosis結核菌（Mycobacterium tuberculosis）Mycobacterium tuberculosis（結核菌）や芽胞は生き残る。間欠滅菌tyndallization間欠滅菌（tyndallization）tyndallization（間欠滅菌）（tyndallisation, 分割加熱法）：85℃・30分の加熱と37℃での培養を数サイクル繰り返す。煮沸boiling煮沸（boiling）boiling（煮沸）：常圧下100℃で20〜30分。 |
| 放射線 | 紫外線（DNAの吸収極大absorption maximum吸収極大（absorption maximum）absorption maximum（吸収極大）である波長253.7 nm付近を使用）。UV照射による最も重要な障害はチミン二量体thymine dimerチミン二量体（thymine dimer）thymine dimer（チミン二量体）の形成。UVはエネルギーが低く透過力に乏しいため、病室・手術室の表面消毒など限られた用途に使われる。 |
化学的消毒法
| 分類 | 作用機序 | 代表例・特徴 |
|---|---|---|
| アルコール類alcoholsアルコール類（alcohols）alcohols（アルコール類） | 蛋白質変性、脂質構造の破壊 | エタノール80%・プロパノール60%・イソプロパノールisopropanol (isopropyl alcohol)イソプロパノール（isopropanol (isopropyl alcohol)）isopropanol (isopropyl alcohol)（イソプロパノール）70%を使用。エタノールは皮膚消毒に用いる殺菌薬bactericidal agent殺菌薬（bactericidal agent）bactericidal agent（殺菌薬）で、皮膚表面の脂質も除去する。70%希釈が100%よりも効果が高い点が重要。イソプロパノールisopropanol (isopropyl alcohol)イソプロパノール（isopropanol (isopropyl alcohol)）isopropanol (isopropyl alcohol)（イソプロパノール）はより効果的だが毒性も強い。手術時・日常の手指消毒に使われるが、残留効果depot effect残留効果（depot effect）depot effect（残留効果）がなく持続しないのが欠点。 |
| フェノール類phenolsフェノール類（phenols）phenols（フェノール類） | 蛋白質変性、細胞膜障害 | ヘキサクロロフェンhexachloropheneヘキサクロロフェン（hexachlorophene）hexachlorophene（ヘキサクロロフェン）、クレゾールcresolクレゾール（cresol）cresol（クレゾール）など。 |
| 重金属イオンheavy metal ions重金属イオン（heavy metal ions）heavy metal ions（重金属イオン） | 高濃度では蛋白質変性、ヒト組織にも毒性 | 水銀mercury水銀（mercury）mercury（水銀）・銀の可溶性塩。皮膚に用いる場合は低濃度とし、スルフヒドリル基sulfhydryl groupスルフヒドリル基（sulfhydryl group）sulfhydryl group（スルフヒドリル基）と結合して作用する。酢酸銀silver acetate酢酸銀（silver acetate）silver acetate（酢酸銀）（クレーデ点眼Credé prophylaxis (silver nitrate eye drops)クレーデ点眼（Credé prophylaxis (silver nitrate eye drops)）Credé prophylaxis (silver nitrate eye drops)（クレーデ点眼）＝Credé eye-drop）は新生児の淋菌性眼炎gonococcal ophthalmia neonatorum淋菌性眼炎（gonococcal ophthalmia neonatorum）gonococcal ophthalmia neonatorum（淋菌性眼炎）予防に使われた（化学予防chemoprophylaxis化学予防（chemoprophylaxis）chemoprophylaxis（化学予防）の項も参照）。 |
| 酸化剤oxidising agents酸化剤（oxidising agents）oxidising agents（酸化剤） | 遊離スルフヒドリル基sulfhydryl groupスルフヒドリル基（sulfhydryl group）sulfhydryl group（スルフヒドリル基）を酸化してS-S結合を形成 | pH6未満のヨウ素/ヨウ化物iodideヨウ化物（iodide）iodide（ヨウ化物）溶液。ヨードチンキiodine tinctureヨードチンキ（iodine tincture）iodine tincture（ヨードチンキ）（2%ヨウ素＋2.4%ヨウ化ナトリウムのアルコール水溶液）は皮膚消毒に使用。ヨードフォアiodophorヨードフォア（iodophor）iodophor（ヨードフォア）はヨウ素と界面活性剤surfactant界面活性剤（surfactant）surfactant（界面活性剤）の混合物。塩素溶液・次亜塩素酸塩hypochlorite次亜塩素酸塩（hypochlorite）hypochlorite（次亜塩素酸塩）・有機酸・無機クロラミンは遊離塩素の放出により消毒作用を発揮し、水と反応して強い酸化剤oxidising agents酸化剤（oxidising agents）oxidising agents（酸化剤）である次亜塩素酸hypochlorous acid次亜塩素酸（hypochlorous acid）hypochlorous acid（次亜塩素酸）を生じる。過酸化水素hydrogen peroxide過酸化水素（hydrogen peroxide）hydrogen peroxide（過酸化水素）3%溶液は弱い防腐薬antiseptic agent防腐薬（antiseptic agent）antiseptic agent（防腐薬）で、創部洗浄やコンタクトレンズ消毒に用いる。 |
| アルキル化剤alkylating agentsアルキル化剤（alkylating agents）alkylating agents（アルキル化剤） | 蛋白質のアルキル化alkylationアルキル化（alkylation）alkylation（アルキル化） | ホルムアルデヒドformaldehydeホルムアルデヒド（formaldehyde）formaldehyde（ホルムアルデヒド）（37%溶液＝ホルマリン）は粘膜を刺激し、皮膚接触skin-to-skin contact皮膚接触（skin-to-skin contact）skin-to-skin contact（皮膚接触）で炎症やアレルギー性湿疹を起こしうるが、細菌・真菌・ウイルスに効く広域殺菌薬bactericidal agent殺菌薬（bactericidal agent）bactericidal agent（殺菌薬）。エチレンオキサイドethylene oxideエチレンオキサイド（ethylene oxide）ethylene oxide（エチレンオキサイド）も同様に用いられる。 |
| 界面活性剤surfactant界面活性剤（surfactant）surfactant（界面活性剤） | 長鎖の脂溶性疎水部と極性親水部を持つ表面活性物質。陽イオン性cationic陽イオン性（cationic）cationic（陽イオン性）・陰イオンanion陰イオン（anion）anion（陰イオン）性・非イオン性のいずれかを形成する | グラム陽性菌には有効だがグラム陰性桿菌にはやや効果が劣る。毒性が低く、無臭で皮膚への刺激が少なく、洗浄効果もあるのが利点。陽イオン性cationic陽イオン性（cationic）cationic（陽イオン性）化合物は細胞膜透過性membrane permeability膜透過性（membrane permeability）membrane permeability（膜透過性）を障害し、窒素・リン含有化合物の細胞外漏出を起こす。陰イオンanion陰イオン（anion）anion（陰イオン）性化合物は膜のリポ蛋白構造全体を広範に破壊する。 |
まとめ
- 消毒は病原体を「安全な水準まで減らす」操作であり、すべての微生物を殺す滅菌とはDefinition of sterilization滅菌とは（Definition of sterilization）Definition of sterilization（滅菌とは）異なる。
- 消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬）は無生物表面用、防腐薬antiseptic agent防腐薬（antiseptic agent）antiseptic agent（防腐薬）は生体表面用——同じ化学物質chemical substance化学物質（chemical substance）chemical substance（化学物質）でも毒性の許容範囲で使い分けられる。
- 効果は濃度・時間・菌数bacterial count (colony count)菌数（bacterial count (colony count)）bacterial count (colony count)（菌数）の3要素で決まり、CⁿXt = Kの関係で表される。
- 物理的方法には加熱（低温殺菌pasteurisation低温殺菌（pasteurisation）pasteurisation（低温殺菌）・間欠滅菌tyndallization間欠滅菌（tyndallization）tyndallization（間欠滅菌）・煮沸boiling煮沸（boiling）boiling（煮沸））と放射線（UV、チミン二量体thymine dimerチミン二量体（thymine dimer）thymine dimer（チミン二量体）形成）がある。
- 化学的方法にはアルコール・フェノールphenolフェノール（phenol）phenol（フェノール）・重金属イオンheavy metal ions重金属イオン（heavy metal ions）heavy metal ions（重金属イオン）・酸化剤oxidising agents酸化剤（oxidising agents）oxidising agents（酸化剤）・アルキル化剤alkylating agentsアルキル化剤（alkylating agents）alkylating agents（アルキル化剤）・界面活性剤surfactant界面活性剤（surfactant）surfactant（界面活性剤）があり、それぞれ蛋白質変性・膜障害・スルフヒドリル基sulfhydryl groupスルフヒドリル基（sulfhydryl group）sulfhydryl group（スルフヒドリル基）酸化など異なる機序で作用する。
- 酢酸銀silver acetate酢酸銀（silver acetate）silver acetate（酢酸銀）点眼やヨードチンキiodine tinctureヨードチンキ（iodine tincture）iodine tincture（ヨードチンキ）など、消毒薬disinfectant消毒薬（disinfectant）disinfectant（消毒薬）の一部は新生児の眼感染予防などの化学予防chemoprophylaxis化学予防（chemoprophylaxis）chemoprophylaxis（化学予防）にも応用される。