CN1243821C - 用于移动被蛋白质包覆的粒子的电化学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于移动被蛋白质包覆的粒子的电化学装置，该装置的特征在于，具有与含有被蛋白质包覆的粒子的液体接触的至少n(n≥2)个电极和在上述各电极之间产生不会引起上述液体电解的电位差的电路，上述粒子通过电泳而在上述电极排列的方向移动。由于可用简易的方法使被蛋白质包覆的粒子移动，因此，本发明可应用于可使含有微生物的被检液中微生物浓度浓缩的微生物浓度浓缩装置和除菌装置，也可应用于可将血液成分从血液样品中物理分离和/或从血液样品中物理除去微生物的血液成分诱导装置和血液成分诱导方法，还可应用于能减少热交换器表面的微生物浓度的电器。

Description

用于移动被蛋白质包覆的粒子的电化学装置
技术领域
本发明涉及使微生物和血球成分等被蛋白质包覆的粒子移动的电化学装置。
背景技术
迄今为止，已对微生物的检测方法作了许多改进。最大的改进是提高了检测灵敏度。但是，在能发现微生物对人有损害的浓度与检测灵敏度之间还有距离，需要进一步提高检测灵敏度。为此，研究了例如将样品溶液中的微生物浓度浓缩以提高检测灵敏度的方法。在此类方法中最广泛使用的是通过过滤和再分散使微生物浓度浓缩的方法。
但有一些微生物会被过滤材料吸附而无法在再分散时加以再提取，由此产生的问题是难以对这些微生物进行定量检测。此外，在上述技术领域中，希望有一种定量性好、比微生物繁殖时间短、操作简单、成本低的使微生物浓度浓缩的技术。另外，对浓缩时使用的材料等进行废弃处理方面，还希望有一种价格低廉且容易处理、废弃时不易污染环境的材料。
此外，迄今为止，已对有关去除血液样品中所含微生物(除菌)的方法作了许多改进，除菌时，一般使用药剂杀菌方法。
但是，血液本身是含有许多营养成分的液体，可作为微生物的培养基，因此，用药剂杀菌时存在各种问题。例如，在杀菌速度上存在极限，使用药剂可能产生药物副作用。尤其是在药物副作用方面，若各种细菌对杀菌剂产生抗药性，则有时会通过血液而诱发医院内感染等，从而需要开发新的杀菌剂。即，开发杀菌剂与细菌产生抗杀菌剂性的竞争不得不反复进行并发展成今日的社会问题。
因此，为了对日常使用化学除菌的杀菌剂进行控制、只是将杀菌剂作为最后的手段使用，而希望有一种简便的物理除菌方法。此外，在除菌时使用的材料等方面，也希望有一种价格低廉且废弃处理容易、不易污染环境的材料。
另外，对于例如空调机等电器方面，对吹入室内的空气中所含的微生物进行了许多研究，提出了一些方法。例如，在空调机的空气流通路径上设置过滤器，捕获空气中所含的微生物，再在过滤器表面配置抗菌剂，以抑制捕获的微生物活动等，这些方法并已实施。
但是，在空气中，存在微生物和由生物蒸发并散发的无机成分和有机成分以及浮游的有机成分，这些成分可成为微生物的营养源。即，空气中的汗、二氧化碳、氨成分等氮化合物进入空调机内部后，会在结露的热交换器表面被吸入结露水中。另一方面，浮游微生物也以同样方式附着在热交换器表面。热交换器由于受到周围环境温度的控制而反复启动停止，从而反复湿润和干燥。空调机在一天的循环中反复运转和停止时，上述附着的微生物可能会在吸入的营养源中繁殖。若热交换器的干燥状态持续，则繁殖的微生物对热交换器表面的亲和性可能下降而再次飞散至空气中。
与空调机一样，冰箱内部也有热交换器，从放置在内部的食品飞散的微生物会附着在热交换器表面。解冻循环时的温度等会使热交换器表面的微生物繁殖，从而可能再次污染冰箱内部。为此，需要减少热交换器表面的微生物，保持其清洁性。
如上所述，迄今为止，微生物和血球成分等被蛋白质包覆的粒子的存在对于样品溶液的浓缩、血液成分的调整和空调机的除菌等是一个需要认真考虑的因素。
因此，本发明的目的是提供一种可用简易方法使此类粒子移动的电化学装置。
更具体地说，本发明的目的是提供一种可使含有微生物的被检液中的微生物浓度浓缩的微生物浓度浓缩装置和除菌装置、可用物理方法从血液样品中分离出血液成分和/或从血液样品中除去微生物的血液成分诱导装置和血液成分诱导方法以及可降低热交换器表面的微生物浓度的电器。
发明的公开
本发明涉及一种用于移动被蛋白质包覆的粒子的电化学装置，该装置的特征在于，具有与含有被蛋白质包覆的粒子的液体接触的至少n(n≥2)个电极和在上述各电极之间产生电位差的电路，所述电位差在不会引起上述液体电解的范围内，该装置通过电泳使上述粒子在上述电极排列的方向移动。
在该电化学装置中，有效的是，上述电路将不会引起上述液体电解的电压依次以一定的方向扫描施加在上述n个电极上，通过电泳使上述粒子在上述方向移动。
此外，有效的是，上述被蛋白质包覆的粒子是微生物和/或血球成分，该装置产生微生物和/或血球成分浓度浓缩了的液体。
另外，有效的是，上述装置具有可使上述液体在上述电极间流动的结构，在各电极上的电压施加方向与上述液体的流动方向垂直。
还有，有效的是，上述电极是涡旋型电极，将上述电极配置成能使上述电极的外侧端部至内侧端部互不重叠、朝向同一中心点。
此外，有效的是，上述电极是螺旋型电极，将上述电极配置成能使上述电极的上侧端部至下侧端部互不重叠。
另外，有效的是，上述电极是片状多孔电极，上述装置具有将n(n≥3)个上述电极与片状多孔隔片的层叠物按上述电极和隔片的顺序层叠、卷绕而得到的卷绕型电极。
还有，在上述电化学装置中，有效的是，上述n个电极具有互不相同的氧化还原电位，上述电路是一个使上述n个电极之间短路的电路，可通过电泳使上述粒子在上述电极排列的方向移动。
此时，有效的是，上述被蛋白质包覆的粒子是微生物和/或血球成分，该装置产生微生物和/或血球成分浓度浓缩了的液体。
此外，有效的是，在氧化还原电位高的电极附近具有上述液体的引入部和排出部，并在氧化还原电位低的电极附近具有微生物排出部和/或微生物吸附部。
另外，有效的是，在上述电极之间的间隙具有上述液体能够在其间移动的电绝缘性结构体。
还有，有效的是，氧化还原电位最低的电极以外的电极具有能使上述液体流入上述间隙的结构。
此外，有效的是，上述结构是多孔状的、网状的或刷状的。
另外，有效的是，氧化还原电位最低的电极以外的电极是能使上述液体中所含微生物和/或血球成分透过的膜状电极，并层叠在上述电绝缘性结构体的表面。
图面的简单说明
图1是本发明的微生物浓度浓缩装置的结构示意图。
图2示出本发明的微生物浓度浓缩装置中电路在各电极上扫描施加的方法。
图3是使用涡旋型电极的本发明微生物浓度浓缩装置的主要部分的结构的立体示意图。
图4是将多个配置了图3所示涡旋型电极的平面状基材层叠而成的本发明微生物浓度浓缩装置的局部剖视立体示意图。
图5是使用螺旋型电极的本发明微生物浓度浓缩装置的主要部分的结构的立体示意图。
图6是使用片状多孔电极的本发明微生物浓度浓缩装置的主要部分的结构的立体示意图。
图7是使用卷绕型电极的本发明除菌装置的结构示意图。
图8是图7所示除菌装置中的卷绕型电极的局部剖视立体示意图。
图9是本发明的箱型除菌装置的立体示意图。
图10是本发明的空调机内部的热交换器部分立体示意图。
图11是本发明实施例8中制作的微生物浓度浓缩单元的结构示意图。
图12是本发明实施例8中制作的微生物浓度浓缩装置的结构示意图。
图13是本发明的血液成分诱导装置一实施例的救急橡皮膏的结构图。
图14是本发明的血液成分诱导装置一实施例的卫生巾的结构图。
图15是本发明的空调机内部的热交换器部分的立体示意图。
本发明的最佳实施方式
本发明者发现，微生物和血球成分等被蛋白质包覆的粒子由于其蛋白质的原因而具有一定的电荷，并在该发现的基础上完成了本发明。即，本发明是一种用于移动被蛋白质包覆的粒子的电化学装置，该装置的特征在于，具有与含有被蛋白质包覆的粒子的液体接触的至少n(n≥2)个电极和在上述各电极之间产生不会引起上述液体电解的电位差的电路，通过电泳使上述粒子移动。
上述被蛋白质包覆的粒子可以以分散液或悬浮液等任意的状态含于上述液体中。上述粒子例如可以是微生物和/或血球成分等。因此，在上述液体中，另外还可含有溶剂和电解质等。
将该电化学装置应用于具有热交换器的电器时，本发明提供一种具有热交换器的电器，该电器的特征在于，具有以一定间隙与热交换器相对配置的相对构件，所述相对构件设置在从上述热交换器流出的结露水中与上述热交换器表面和上述结露水均接触的位置上，使存在于上述热交换器和上述相对构件之间的微生物向上述相对构件的方向移动。
本发明的电化学装置还可用于各种装置。尤其是，改变电极的种类和电路结构，可得到主要根据两种机理工作的电化学装置。
具体地说，本发明提供第1电化学装置及第2电化学装置，所述第1电化学装置使用多个具有相同氧化还原电位的电极和可在多个电极上扫描施加电压的电路，所述第2电化学装置使用多个具有不同氧化还原电位的电极和使上述多个电极短路的电路。尤其是，本发明者发现，在第2电化学装置中，若使用氧化还原电位不同的多个电极，则即使不主动地施加电压，只要使这些电极之间短路，就可使上述粒子移动。
更具体地说，根据本发明，适当改变上述粒子和液体的种类、液体的电极个数和种类以及电路的结构等，就可将本发明的电化学装置用作具有各种功能和形态等的微生物浓度浓缩装置、除菌装置和血液成分诱导装置。
下面对上述第1电化学装置和第2电化学装置进行说明。
(1)第1电化学装置
①微生物浓度浓缩装置
本发明提供一种微生物浓度浓缩装置，该装置具有与含有微生物的被检液接触的至少n(n≥3)个电极、配置了上述电极的基材和将不会引起上述被检液电解的电压依次以一定的方向扫描施加在上述各电极上的电路，通过电泳使上述被检液中的微生物移动，得到微生物浓度高的被检液。
在该微生物浓度浓缩装置中，有效的是，上述电极是涡旋型电极且上述基材是平面状基材，将上述电极配置在上述平面部分上，使上述电极的外侧端部至内侧端部互不重叠、朝向同一中心点。
此外，有效的是，上述电极是螺旋型电极且上述基材是柱状基材，将上述电极配置在上述柱状部分的侧面，使上述电极的上侧端部至下侧端部互不重叠。
另外，有效的是，上述电极是片状多孔电极且上述基材是片状多孔隔片，将n(n≥3)个上述电极与隔片的层叠物按上述电极和隔片的顺序层叠、卷绕而不使各层叠物的电极端部重叠。
还有，有效的是，在上述电路中扫描施加电压，即，在上述n个电极的第1电极上施加对于微生物泳动为正的电压，并于在第2电极上施加对于微生物泳动为正的电压的同时，在上述第1电极上施加对于微生物泳动为负的电压，……，在第n电极上施加对于微生物泳动为正的电压的同时，在第(n-1)～1电极上施加对于微生物泳动为负的电压，再在上述第1电极上施加对于微生物泳动为正的电压的同时，在第n～2电极上施加对于微生物泳动为负的电压，由此使微生物从第1电极向第n电极泳动。
此外，有效的是，在上述电路中，以小于100μm/sec的速度在上述电极上扫描施加电压，所述速度换算成微生物的泳动距离计算。
可设置多个配置了上述电极的基材。上述各电极可构成成对的电极。
上述微生物浓度浓缩装置具有与含有微生物的被检液接触的至少n(n≥3)个电极、配置了上述电极的基材和将不会引起上述被检液电解的电压依次以一定的方向扫描施加在上述各电极上的电路，使上述被检液中的微生物在上述基材上移动，从而可得到微生物浓度高的被检液。
该微生物浓度浓缩装置可用于检测被检液中的微生物浓度，被用作微生物浓度测定系统的一部分。这里，在图1中，示出本发明的微生物浓度浓缩装置的结构示意图。如图1所示，本发明的微生物浓度浓缩装置由被检液系统以及对微生物浓度浓缩部的电极扫描施加电压的电路部组成，所述被检液系统包括被检液部、浓缩被检液部和微生物浓度浓缩部。
电极的数目只要在3个以上即可，无特别限定。下面，以3个电极作为代表，对本发明的微生物浓度浓缩装置的工作原理进行说明。
首先，在根据前述结构配置的电极上施加不会使被检液(尤其是被检液中所含电解质)电解的电压。该不会导致电解的电压的大小根据电极、含有微生物的溶剂、电解质和培养基等而定。
施加这样的电压，不会使被检液由于电解而劣化，而能够通过电泳使带有负电荷的微生物移动。即，将电极的一方作为正极，将另一方作为负极，可使微生物从负极向正极泳动。其结果，可得到微生物浓度被浓缩的被检液。
下面对在各电极上施加电压的方法作更详细说明。为了使微生物以一定的方向沿着各电极泳动，最好以一定的间隔依次施加电压。因此，最好施加脉冲状电位。图2示出本发明的微生物浓度浓缩装置中电路在各电极上扫描施加电压的方法。
在使微生物泳动的方向上将电极分别依次作为第1电极、第2电极、第3电极，按第1电极、第2电极、第3电极的顺序施加电压，然后，再按第1电极、第2电极、第3电极的顺序依次反复施加电压。
从在一个电极上施加电压到在下一个电极上施加电压的时间(即，扫描速度)视电极的间隔、电极的粗细等而异，但实际上该速度必须比泳动的微生物的速度小。本发明者经过实验发现，在本发明的微生物浓缩装置中泳动的微生物的速度在100μm/sec以下，由此，实际上将施加扫描速度设在100μm/sec以下，就能以良好的回收率使目标微生物泳动。
此外，作为浓缩对象的被检液中所含的微生物是在施加电压后可通过电泳而移动的微生物。其例子有大肠杆菌、黄色葡萄球菌等。
构成电极的材料可以是以往使用的材料，例如可以是铝箔、铜箔、铜丝网、海绵状金属、碳纤维、碳丝网等。
构成基材的材料例如可以是玻璃板、玻璃纤维板、聚丙烯无纺布、聚酯无纺布等绝缘性材料。
下面通过实施例对使用本发明的第1电化学装置的微生物浓度浓缩装置作更具体的说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
图3是使用涡旋型电极的本发明微生物浓度浓缩装置的主要部分的结构的立体示意图。这里，使用3个电极。在本实施例中，所用的电极是涡旋型电极且所用的基材是平面状基材。在平面状基材上配置电极，使电极外侧端部至内侧端部互不重叠、向着同一中心。
如图3所示，例如在玻璃板等绝缘性材料制成的基材1上，配置了涡旋型电极2、3和4。该基材可用微生物能通过的多孔材料构成。此外，具有能配置涡旋型电极的平面部分即可，其形状可以是圆形的，也可以是方形的。
将电极配置成使各电极的外侧端部2a、3a和4a至内侧端部2b、3b和4b互不重叠。即，将各电极配置成在基材1的外周的一端设有成为电极取出口的端部2a、3a和4a的结构，各电极互不接触。各电极向着同一中心(这里是微生物出口5)延伸。电极可以不在同一平面上，可配置在立体上相对的位置上。
例如，配置2片设有上述涡旋型电极的平面状基材，使平面状基材上的涡旋型电极以一定间隙互相相对。可将被检液的微生物浓度在上述间隙中浓缩。即，上述电极可构成成对的电极。
该微生物浓度浓缩装置的工作原理如前所述，通过控制上述依次在各电极上施加电压的扫描速度，可使微生物从涡旋型电极的外周部分向涡旋型电极的中心移动。由此，可仅使被检液中的微生物移动至微生物出口5，其结果，可得到微生物浓度被浓缩的被检液。
在涡旋型电极的中心部设置微生物出口5，在理论上可得到与涡旋型电极的外周和内周之比(即，外周和内周的直径之比)相等的浓缩率。
本发明者经过深入研究，发现以将本实施例1所示微生物浓度浓缩装置在例如下述条件下工作为佳。
施加电压             0.7V/电极间
电极间距离           86μm(最大100μm)
菌移动距离           20μm/sec
菌移动方向           阳极方向(电压施加时)
电极材料             铝箔、铜箔
基材                 玻璃板
为得到更优异的微生物浓缩效果，也可考虑图4所示实施例。图4是将多个配置了图3所示涡旋型电极的平面状基材层叠而成的本发明的微生物浓度浓缩装置的局部剖视立体示意图。
在图4所示实施例中，将多个配置了图3所示涡旋型电极的平面状基材层叠，在中心的微生物出口5设置作为电极的中空芯材5′。基材的外周用筒体6包覆。可在该中空芯材5′中设置沟或孔等(图中未标出)，将通过电泳而移动的微生物回收于设置在例如芯材5′的下部的容器(图中未标出)中。
为引入被检液，可在例如筒体6的更外侧设置鞘状体，在筒体6设置与内部连通的孔等，构成被检液引入部。也可另外设置与筒体6分离的被检液引入装置。
此时，只要使微生物集中的中空芯材5′带正电荷、筒体6带负电荷即可。
用上述方法，可在上述微生物浓度测定系统中进一步提高本发明的微生物浓度浓缩装置的效果。
实施例2
图5是使用螺旋型电极的本发明微生物浓度浓缩装置的主要部分的结构的立体示意图。在本实施例的微生物浓度浓缩装置中，所用的电极为螺旋型电极且所用的基材为柱状基材，电极配置在上述柱状部分的侧面，电极的上侧端部至下侧端部互不重叠。
如图5所示，3根螺旋型电极8、9和10从上侧端部8a、9a和10a向着下侧端部(图中未标出)、互不重叠地配置在圆柱状基材7的侧面。这里，所用的柱状基材是圆柱状基材7，但也可以是例如棱柱状的，等等。还可以是中空的。
构成基材的材料与上述实施例1中所示的相同。例如，可以是微生物能通过基材内部的多孔材料，也可以是中空的。
螺旋型电极也可不在同一平面上，可立体地配置在同心圆上。
例如，用直径不同的2个中空圆筒作为基材，在直径小的圆筒状基材A的外侧面上和直径大的圆筒状基材B的内侧面上分别设置螺旋型电极。可将圆筒状基材A置于圆筒状基材B的内部，在二个基材之间形成间隙，在该间隙中将被检液的微生物浓度浓缩。这样，上述电极也可构成成对的电极。
在该微生物浓度浓缩装置中，如前所述，通过适当控制上述施加电压的扫描速度，可使微生物沿着螺旋型电极从柱状基材的一端移动至另一端。
可在柱状基材的一端设置样品菌液引入部(图中未标出)，在另一端设置微生物出口(图中未标出)，从而高效率地将微生物浓缩。
至于具体操作条件，可与上述实施例1的相同。
实施例3
图6是使用片状多孔电极的本发明微生物浓度浓缩装置的主要部分的结构的立体示意图。在本实施例的微生物浓度浓缩装置中，所用的电极是片状多孔电极且所用的基材是片状多孔隔片。将n(n≥3)个上述电极与隔片的层叠物按上述电极和隔片的顺序层叠，将所得层叠物卷绕，使各层叠物的电极端部不重叠。
片状多孔电极11、12和13分别具有多个微生物能透过的孔，与设在电极间的微生物能透过的多孔隔片14、15和16一起层叠、卷绕。即，各电极11、12和13互不接触，在外周的一端设置电极取出口11a、12a和13a。
本实施例的微生物浓度浓缩装置的工作原理如前所述，通过适当控制上述在电极上施加电压的扫描速度，可使微生物从呈涡旋状的片状电极的外周部分向中心部分移动。
此时，在涡旋的中心部分设置例如成为微生物出口的筒材(图中未标出)，在理论上可得到与涡旋外周和内周之比(即，外周和内周的直径之比)相等的浓缩率。
此时，构成电极(片状多孔电极)的材料例如可以是铜丝网、海绵状金属、碳丝网等。构成基材(片状多孔隔片)的材料例如可以是聚丙烯无纺布和聚酯无纺布等。
实施例4
也可以制成多个上述实施例3所示的配置了电极的基材，将设置在各电极上的取出部11a、12a和13a连接，这样，得到将多个配置了电极的基材连接而成的微生物浓度浓缩装置。
采用这样的结构，可增加被检液的处理量，进一步提高样品菌液中的微生物浓度的浓缩效果。
使用本发明的微生物浓度浓缩装置，与以往的通过将含有微生物的被检液过滤和再提取而使微生物浓度浓缩的方法相比，所需步骤少、简易且操作时间短、定量性好，可稳定地浓缩被检液中的微生物浓度。
此外，适当选择本发明的微生物浓度浓缩装置的构成材料，既可将其制成一次性装置，也可将其制成连续使用型装置，从而具有广泛的用途。
而且，还可将其用作例如净水管用和食品工业用的除菌装置。
②除菌装置
本发明还提供具有以下部分的除菌装置：使含有微生物的被检液流入装置内的流入口、将上述被检液从上述流入口引入正极附近的流入导向件、至少n(n≥3)个与流入的上述被检液接触且具有上述被检液能透过的小孔的电极、中间夹着上述n个电极而与上述正极对置的负极、将通过上述n个电极的上述被检液排出的排出口、引导排出的被检液流向的流出导向件和将不会引起上述被检液电解的电压以一定方向依次扫描施加在上述n个电极上的电路。
有效的是，在该除菌装置中，上述n个电极是涡旋型电极，所述涡旋型电极是将具有被检液能透过的小孔的绝缘层夹在n片网状电极之间并卷绕而得到的。使电极上的电压施加方向与含有微生物的被检液的流动方向垂直。
此外，有效的是，上述n个电极是具有被检液能透过的小孔的多孔平板电极，将具有被检液能透过的小孔的绝缘层夹在各电极之间层叠而得到层叠单元，使用将层叠单元多次重复层叠而构成的结构体，使电极上的电压施加方向与含有微生物的处理菌液的流动方向垂直或相反。
另外，有效的是，在上述电路中，在n个电极中的第1电极上施加负电压，在第2电极上施加正电压，使第1和第2电极以外的电极保持不施加电压的不连接状态，在下一个时间，在第2电极上施加负电压，在第3电极上施加正电压，使第2和第3电极以外的电极保持不施加电压的不连接状态，再在下一个时间，按与上述相同的方法，使施加电压的状态依次移动一个电极，如此扫描施加电压。
作为上述电路扫描施加电压的时间，从施加负电压变化至施加正电压的时间换算成电极间距离/扫描周期时间(1个周期的时间/n)，宜在100μm/sec以下。
此外，也可配置多个上述电极结构。
实施例5
关于使用具有卷绕型电极的本发明第1电化学装置的除菌装置，在图7中示出卷绕电极数为3片的除菌装置的结构示意图。图8是图7所示除菌装置中的卷绕型电极21的局部剖视立体示意图。
首先，对本实施例的除菌装置的制造方法进行说明。将用直径为0.22mm的铜丝制成的30目铜丝网切割成宽10cm、长30cm的大小，对其端部进行处理并从端部引出导线，制作3片网状电极22。
然后，制成3片长、宽均比上述铜丝网大1cm、厚约300μm的30目的聚酯网形成的网状绝缘层23。
将上述铜丝网与绝缘层交错层叠，卷在约5mm的芯材(图中未标出)上，得到直径约4cm的卷绕结构物。在该卷绕结构物的表面卷绕与上述绝缘层用的相同的聚酯丝网，再在其表面卷上与上述电极用的相同的铜丝网，得到卷绕型电极21。在该铜丝网上也引出与上述电极同样的导线。
将该卷绕型电极21放入内径约为4.5cm的圆筒状除菌装置用容器24内。该容器24具有正好容纳上述卷绕型电极的大小。底部为平面状结构，其中心部设有洗出口25，底部侧面设有处理后被检液排出口26。此外，在底部设置了可将被检液排出而不会引起紊流的漏斗状流出导向件27。
将上述卷绕型电极放在流出导向件27上，在其上面，为了使被检液顺利引入，设置漏斗状流入导向件28。在流入导向件28的侧面设置被检液流入口29，形成被检液不会在流入口以下泄漏的结构。
完成以上结构后，拔去芯材并在芯材部分插入贯通至洗出口25的约0.5mm的铜丝30。在该铜丝30和各引出导线31上套上套筒，使它们不会电接触，并将它们从容器24的上部引出。由此完成了除菌装置的主体部分。
下面，对驱动上面完成的除菌装置主体部分的电路及其工作原理进行说明。
用于驱动上述除菌装置的电路是继电器电路或半导体电路，电路动作的时间顺序反复依次为与产生0.7V电压的电源电极的正极侧连接的时间、与负极连接的时间和与该电源电路不连接的时间。
除菌装置是在被检液从流入口流入至从排出口排出之间的过程中除菌的。即，除菌装置具有与被检液接触的至少n(n≥3)个电极、中间夹着这些电极的一对电极(最外壳的正极和中心部的负极)、和在上述各电极上以一定方向依次扫描施加不会使上述被检液电解的电压的电路，该除菌装置可以将上述被检液中的微生物移送至上述中心部的电极，并将微生物从洗出口排出。
该除菌装置将被检液中的微生物诱导至层叠的电极，在电极上扫描施加电压，使微生物从一侧的电极附近向另一极的电极附近聚集，并最终抑制微生物的移动后将其排出。其间，送入本装置中的含有微生物的被检液达到除菌效果。
作为本发明装置的结构例子，举出了以卷绕的电极数为3片的结构作为例子，但在本发明中，只要卷绕的电极数在3个以上即可，无特别限制。下面，以卷绕电极数为3片的结构为代表进行说明。
首先，在按上述构成配置的电极上施加不会使被检液电解的电压。该不会电解的电压由电极和被检液中所含溶剂或电解质的种类和量而定。如果是用于日常生活方面的、不含特别盐分的水时，在1V以下即可。在本实施例中，为0.7V。
施加这样的电压，可使带有负电荷的微生物通过电泳而移动至正电极侧而不会使被检液由于电解而劣化。即，将电极的一方作为负极，将另一方作为正极，可使微生物从负极向正极泳动。通过从除菌装置容器内的外周侧向内周侧扫描施加电压，可减少该容器内的外周侧的电极附近的微生物浓度。连续进行该操作，将外周侧的处理液连续取出，可得到微生物浓度降低的被检液。
此外，越是靠近内周侧的电极附近，被检液中的微生物浓度越高，在最内侧的电极，大量微生物被浓缩。微生物在反复数次移动的过程中，其活动性下降。而且，被浓缩的微生物变得互相靠近，因此，其分裂繁殖性也下降。由于在最内侧的电极旁设有洗出口25，因此，上述聚集的微生物被连续排出。
下面详细说明在各电极上施加电压的方法。
为了使微生物沿着各电极以一定的方向泳动，电压的施加最好以一定的间隔依次进行。因此，最好施加脉冲状电位。
表1示出对于本实施例的具有卷绕型电极的除菌装置中排列的一部分电极所施加的电压状态、以及相应时刻的被检液中微生物的移动情况。
按微生物泳动的方向将各电极依次设为第1电极、第2电极和第3电极，并依次在第1电极、第2电极和第3电极上施加电压，然后再反复地在第1电极(表中标为第4电极)、第2电极、第3电极上依次施加电压。
表1
  电极 施 加 电 压 极 性 - 微 生 物 泳 动 方 向
  第1电极   -   NC   +   -
  ↓   ·   ·   ↓
  第2电极   +   -   NC   +
  ·   ↓   ·   ·
  第3电极   NC   +   -   NC
  ·   ·   ↓   ·
  第4电极   -   NC   +   -
  ↓   ·   ·   ↓
即，在第1电极上施加负电压，在第2电极上施加正电压，第3电极为与电源不连接状态。此时，微生物由于受到施加正电压侧诱导而从第1电极向第2电极移动。由于负电压施加在第4电极(即，下一循环中的第1电极)上而第3电极为不连接状态，因此，在第2电极与第4电极之间虽产生诱导现象，但由于电极之间互相远离，因此，该诱导移动很小。由此，在该时刻，第1电极与第2电极之间的微生物从第1电极向第2电极移动。
在下一个时刻，第1电极与电源不连接，第2电极与负极连接，第3电极与正极连接。由此，第4电极(即，下一循环中的第1电极)处于不连接状态。基于与前述同样的原理，第2电极和第3电极之间的微生物从第2电极向第3电极移动。
在接下来的时刻，在第1电极上施加正电压，使第2电极处于与电源不连接的状态，将第3电极与负极连接，使第4电极(即，下一循环中的第1电极)处于与正极连接的状态。此时，也基于与前述同样的原理，在第3电极和第4电极之间，微生物向第4电极移动。
综上所述，若在上述3个时刻依次扫描，则微生物从第1电极向第4电极移动。通过依次连续进行上述扫描，微生物从最外层的电极向最里层的电极依次移动。在除菌装置容器内进行该操作，使欲处理的液体流入最外层附近，由此除去液体中的微生物。
为了使微生物沿着各电极以一定的方向泳动，最好以一定的间隔依次施加电压。因此，最好施加脉冲状电位。
从一个电极到另一个电极之间电压施加时间(即，扫描速度)视电极的间隔、电极的粗细、处理菌液的流量等和处理液的温度、电解质的浓度等环境条件而异，实际上，该速度必须小于在施加电场时的电极方向上泳动的微生物的速度。本发明者经过实验发现，在本发明的微生物浓缩装置中泳动的微生物的速度在100μm/sec以下，由此，实际上将施加扫描速度设在100μm/sec以下，就可使目标微生物沿一定的电极方向聚集排出，从而提高处理菌液的除菌效果。
此外，作为除菌对象的微生物是在施加电压后可通过电泳而移动的微生物。其例子有大肠杆菌、黄色葡萄球菌等。
构成电极的材料可以是以往使用的材料，例如可以是铝箔、铜箔、铜丝网、海绵状金属、碳纤维、碳丝网等。
构成绝缘层的材料例如可以是玻璃棉、聚丙烯丝网、聚酯丝网或它们的无纺布等绝缘性材料。
此外，本发明者经过深入研究后发现，最好将本实施方式1所示除菌装置在例如下述条件下工作。
施加电压             0.7V/电极间
电极间距离           200μm
菌移动距离           20μm/sec
菌移动方向           阳极方向(电压施加时)
电极材料              铜丝网(约100μm厚)
绝缘层                聚酯丝网(约200μm厚)
实施例6
在本实施例中，为了形成箱型除菌装置，制成了具有叠层型电极的除菌装置。图9中示出叠层的电极数为3组的箱型除菌装置立体示意图。
首先，对本实施例的除菌装置的制造方法进行说明。将用直径为0.2mm的铜丝制成的30目铜丝网切割成宽10cm、长30cm的大小，对其端部进行处理并从端部引出导线，制作12片网状电极(a、b和c)。
然后，制作13片长、宽均比上述铜丝网大1cm、厚约300μm的30目的聚酯网形成的绝缘层(a′、b′、c′)。在图9中，省略了它们的片数。
首先，制作1片上述绝缘层，在其上面的中心部分将上述铜丝网和绝缘层交错叠层，使铜丝网之间能够保持绝缘状态，然后叠加最后的绝缘层。将第1片铜丝网的导线引出部和第4片的导线引出部、第7片的导线引出部、第10片的导线引出部连接。同样地，将第n片的和第n+3片的导线引出部连接，形成将4片铜丝网连接的3组电极。
将该3组电极放入箱型除菌容器中，在第2片铜丝网侧的电极上方设置处理液流入口和避免产生紊流的流入导板。另一方面，在处理液流入口的下方设置处理液排出口和导板，构成除菌装置。
在该装置的电极上施加电压的时间和工作原理与实施例5的相同。
同样地，构成电极的材料可以是以往使用的材料，例如可以是铝箔、铜箔、铜丝网、穿孔金属、海绵状金属、碳纤维、碳丝网、多孔烧结金属等。
构成绝缘层的材料例如可以是玻璃棉、聚丙烯丝网、聚酯丝网或它们的无纺布、多孔陶瓷等可透过微生物的绝缘性材料。
此外，本发明者经过深入研究后发现，最好将本实施例5所示除菌装置在例如下述条件下工作。
施加电压                     0.7V/电极间
电极间距离                   200μm
菌移动距离                   20μm/sec
菌移动方向                   阳极方向(电压施加时)
电极材料                     铜丝网(约100μm厚)
绝缘层                       聚酯丝网(约200μm厚)
本实施例的除菌装置的工作原理如前所述，通过适当控制上述在电极上施加电压的扫描速度，可使微生物从卷绕成涡旋状的片状电极的外周部分向中心部分移动。
制成多个上述实施例5和6所示的配置了电极的容器，将在各电极上设置的导线引出部各自对应连接，由此，可得到将多个配置了电极的容器连接而成的除菌装置。
采用这样的结构，可增加处理量，进一步提高除去待处理菌液中的微生物的效果。
根据本发明的除菌装置，与以往的将含有微生物的待处理菌液通过过滤来减少微生物浓度的方法相比，所需步骤少、简易且操作时间短，可连续而稳定地减少待处理菌液中的微生物浓度。此外，适当选择本发明的除菌装置的构成材料，既可将其制成一次性装置，也可将其制成连续使用型装置，从而具有广泛的用途。而且，还可将其用作例如净水管用和食品工业用的除菌装置和将其用于从生活环境中的循环水系中除去微生物。
③具有热交换器的电器
本发明还提供一种具有热交换器的电器，该电器的特征在于，具有以一定间隙与热交换器相对配置的电极体，所述电极体设置在从上述热交换器流出的结露水中与上述热交换器表面和上述结露水均接触的位置上，另外还具有在上述热交换器与电极体之间使存在于上述热交换器和上述相对构件之间的微生物向上述电极体方向移动的电压施加手段。
此时，有效的是，电压施加手段可施加至少不会使结露水电解的电压。
在上述电器中，有效的是，在相对构件表面具有能吸附微生物的材料，同样有效的是，相对构件表面具有能吸附微生物的结构。
此外，有效的是，在相对构件表面具有能杀灭微生物或抑制微生物繁殖的材料，同样有效的是，相对构件表面具有能杀灭微生物或抑制微生物繁殖的结构。另外，有效的是，相对构件具有容易拆卸、可以清洗的结构。
实施例7
图10是本发明的空调机内部的热交换器部分的立体示意图。
将用50μm的铝丝以50％的开孔率织成网状的作为金属体的铝丝网32、用噻唑苯并咪唑(TBZ)、铵盐、银系抗菌剂等抗真菌剂和抗菌剂进行了表面处理的亲水性且透水性的纸等制成的纤维的亲水性无纺布33、用于将亲水性无纺布33固定于铝丝网32上的厚约100μm的聚丙烯无纺布34层叠。将所得层叠物置于热交换器结露水所流落的热交换器散热铝片35的下面。用电压施加手段36在铝丝网32上施加0.7V(相对于热交换器散热铝片35)的正电压。
在上述结构的空调机中，其至少一端与结露水接收盘(排水盘)接触，排水盘内的结露水也与热交换器的电平电连接。从排水盘中排出的结露水被放空，以防止倒流，从而与用作最终排水处的排水斗电绝缘。
根据该结构，热交换器表面的微生物移动至铝丝网32表面，被铝丝网32表面的亲水性无纺布33吸附。与此同时，利用无纺布33中所含的抗菌抗真菌成分抑制微生物繁殖。
在上述空调机中，除去了微生物的结露水聚集于排水盘之后，被排出至排水斗。微生物从热交换器(铝)表面向金属体(铝)表面移动，但由于排水斗与排水盘由于已将水放空而在物理上和电气上隔离，因此，微生物不会从排水斗移动。
此外，具有上述结构的空调机用装置很容易从空调机本体上拆卸下来，其中的亲水性无纺布33可以替换。当施加在该亲水性无纺布33上对其进行处理的抗菌抗真菌剂的效果下降且吸附于无纺布内的微生物增加时，可将该无纺布33换新，从而恢复其效果。
在上面的实施例中对空调机进行了说明，但除此之外，也可应用于车用空调、冰箱、制冰器、冷水器、保冷箱和自动售货机等具有热交换器的电器上。
使用本发明的具有热交换器的电器，可提高含有以往无法除去的微生物的热交换器表面的清洁性，而且可通过电化学反应而达到目的。因此，电器停止时也可抑制微生物繁殖，从而可作为医院等的防止感染措施的一个环节。因此，本发明的工业价值很大。
(2)第2电化学装置
①微生物浓度浓缩装置和微生物浓度浓缩方法
下面，本发明提供这样一种微生物浓度浓缩装置，它由具有以一定间隙互相相对配置的氧化还原电位不同的二种以上电极(金属体)、和使上述电极之间短路的电路(短路部)的微生物浓度浓缩单元构成，将含有微生物的被检液保持在上述间隙中，通过将上述电极短路使微生物从氧化还原电位高的电极向氧化还原电位低的电极移动，将上述被检液中的微生物浓度浓缩。
在上述微生物浓度浓缩装置中，有效的是，上述单元在氧化还原电位高的电极附近的一端具有上述被检液的引入部，在另一端具有上述被检液的排出部，在氧化还原电位低的电极附近具有微生物排出部和/或微生物吸附部。
此外，有效的是，在上述间隙中设置上述被检液能移动的电绝缘性结构体。
另外，有效的是，氧化还原电位最低的电极以外的电极具有可使上述被检液流入上述间隙中的结构。
还有，有效的是，上述结构是多孔状、网状或刷状结构。
此外，有效的是，氧化还原电位最低的电极以外的电极是微生物能透过的膜状电极并层叠在上述被检液能移动的电绝缘性结构体的表面。
另外，具有多个上述微生物浓度浓缩单元的微生物浓度浓缩装置也有效。
本发明还提供一种微生物浓度浓缩方法，它包含以下步骤：(a)将氧化还原电位不同的二种以上电极以一定间隙相对配置、(b)将含有微生物的被检液引入上述间隙中、(c)使上述电极短路、(d)将通过上述步骤(b)和(c)使微生物从氧化还原电位高的电极向氧化还原电位低的电极移动而浓缩的被检液回收。
本发明者发现，如上面的(1)所示，在与含有微生物的被检液接触的电极之间强制施加电压，可使微生物从负极向正极泳动，从而使被检液浓度浓缩。即，例如大肠杆菌和黄色葡萄球菌等微生物的表面具有电荷，因电场作用而移动。
然而，还用各种金属电极深入地进行了实验，结果发现，若使用二种电极，即使不在电极之间强制施加电压，只要使二电极短路，即可使微生物移动。
并且，本发明者发现，上述种类不同的金属体具有不同的氧化还原电位(电离倾向)，由于该氧化还原电位的不同，微生物从一种金属体向另一种金属体移动。具体地说，微生物从氧化还原电位高(电离倾向小)的金属体向氧化还原电位低(电离倾向大)的金属体移动。
即，本发明的第2电化学装置是在作为上述研究的结果的关于氧化还原电位的新发现的基础上完成的。
本发明涉及一种微生物浓度浓缩装置，它由具有以一定间隙互相相对配置的氧化还原电位不同的二种以上电极和使上述电极之间短路的短路部的微生物浓度浓缩单元构成，将上述被检液保持于上述间隙中，通过将上述电极短路使微生物从氧化还原电位高的电极向氧化还原电位低的电极移动，将上述被检液中的微生物浓度浓缩。
下面，为便于理解，以上述单元包含二种电极的情况为代表对本发明进行说明。
二种电极的组合只要是氧化还原电位不同的电极组合即可，但从确保使微生物移动的角度考虑，该组合的氧化还原电位差最好在1.0V左右。
这里，将若干可用于本发明电极的金属体及其氧化还原电位(在水溶液中的标准电极电位E°(25℃))示于表2。
表2
  金属种类   氧化还原电位
  Au   +1.69
  Pt   +1.19
  Ag   +0.799
  Cu   +0.337
  Pb   -0.126
  Ni   -0.25
  Sb   -0.26
  Co   -0.277
  W   -0.32
  Fe   -0.440
  Sn   -0.50
  Cr   -0.744
  Zn   -0.763
  V   -1.23
  Al   -1.66
  Ti   -1.72
  Zr   -1.95
  Mg   -2.27
在表2所示金属中，从氧化还原电位差大的角度考虑，优选Au(+1.69V)和Fe(-0.440V)的组合。此外，从价格低廉、容易得到的角度考虑，优选Cu(+0.337V)和Zn(-0.763V)的组合。
对上述金属体的结构和形状无特别限定，例如可以是微生物能透过的膜状、板状或棒状等。此外，金属体可以是烧结体，也可以是利用蒸镀或溅射等方法制得的。
在本发明中，由于微生物是从氧化还原电位高的金属体向氧化还原电位低的金属体移动的，因此，最好在氧化还原电位高的金属体附近设置含有微生物的被检液的引入部和排出部，在氧化还原电位低的金属体附近设置微生物排出部或吸附部(见后述)。
从上述角度考虑，氧化还原电位最低的金属体以外的金属体最好具有能使上述被检液流入上述间隙中的结构。具体地说，可以是海绵状金属等多孔体、网状或刷状结构。
另外，也可将氧化还原电位最低的金属体以外的金属体制成微生物能透过的膜状，将其层叠在上述被检液能移动的电绝缘性结构体的表面。
当然，氧化还原电位低的金属体也可具有这些结构和形状。
此外，上述被检液能移动的电绝缘性结构体最好设置在上述间隙中。这样，能够很容易地在上述间隙中捕捉被检液中所含的微生物，从而能高效率地进行微生物浓度的浓缩和尽可能地防止含有微生物的被检液向外散开。
这样的电绝缘性结构体的例子有无纺布、织布、连续发泡体、纸等。此外，构成该结构体的材料的例子有聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚丙烯等热塑性树脂。
使用此种电绝缘性结构体捕捉微生物后，可用新的结构体替换。
构成本发明的微生物浓度浓缩装置的上述单元具有将二种金属体电气短路的短路部。通过将上述二种金属体短路，在氧化还原电位不同的金属体之间产生电场，从而可使微生物移动。
上述短路部可以在引入上述被检液之前预先短路，也可在引入上述被检液之后短路。
上述短路部在结构上最好不与上述被检液接触，以避免由于短路部与上述金属体之间的电位差而引起微生物移动。例如，将由各相应的金属构成的导线从上述各金属体引出并连接即可。
此外，在上述单元中，由于在氧化还原电位高的金属体附近存在的含有微生物的被检液中的微生物浓度下降，因此最好在该金属体附近的一端设置将上述被检液引入(流入)的上述被检液引入部，在同一金属体附近的另一端设置将微生物浓度降低的被检液排出的排出部。
另一方面，最好在氧化还原电位低的金属体附近设置微生物因电场而移动并由此浓缩的上述被检液的排出部。
最好再在氧化还原电位低的金属体附近设置微生物吸附部。该吸附部通过使硅胶等以层状吸附在氧化还原电位低的金属体上而形成。
如上所述，虽然在这里对使用二种金属体时的情况进行了说明，但使用3种以上金属体时，也可用同样的方法制成微生物浓缩单元。
例如，可采用将氧化还原电位最高的金属体、电绝缘性结构体、氧化还原电位第2高的金属体、电绝缘性结构体、………、氧化还原电位最低的金属体按上述顺序依次层叠而成的结构。
此外，也可将金属体的配置适当变化，设计成从多个金属体附近将含有微生物的被检液引入，从另外的多个金属体附近将浓缩后的被检液取出。
如上所述，本发明的微生物浓度浓缩装置基本上由上述微生物浓度浓缩单元构成。
因此，本发明的微生物浓度浓缩装置可具有多个上述微生物浓度浓缩单元。此时，可将多个单元相互机械地连接，使各单元的短路部可用一个开关控制。此外，也可将各单元的被检液引入部连接，构成单个引入部。对于微生物浓度下降的被检液的排出部和微生物浓度浓缩的被检液的排出部也同样如此。
本发明还涉及使用上述微生物浓度浓缩装置的原理的微生物浓度浓缩方法。
具体地说，本发明涉及这样一种微生物浓度浓缩方法，它包含以下步骤：(a)将氧化还原电位不同的二种以上金属体以一定间隙互相相对配置、(b)将含有微生物的被检液引入上述间隙中、(c)将上述金属体短路、(d)将微生物由于上述步骤(b)和(c)而从氧化还原电位高的金属体向氧化还原电位低的金属体移动并由此而浓缩的上述被检液回收。
运些步骤可按照上述本发明的微生物浓度浓缩装置的说明进行，但对于步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)的顺序无特别限定，例如，可将中间夹着间隙并预先短路的二种金属体浸渍于含有微生物的被检液中，也可将中间夹着间隙而配置的二种金属体浸渍在含有微生物的被检液中之后短路。
下面通过实施例对本发明作更具体的说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例8
参照附图说明本实施例。
将用直径50μm的金丝织成的开孔率为50％的金丝网41、厚约100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布隔片(电绝缘性结构体)42、厚100μm的铁箔43按图11所示层叠，制成微生物浓度浓缩单元(10cm×10cm)46。
然后，如图12所示，将该单元5片配置在一起呈星形后，形成使各单元的金丝网41的一端与铁箔43的一端短路的短路部，由此得到本发明的微生物浓缩装置47。在金丝网41和铁箔43上分别设置了用于形成短路部的端子部44或45。
然后，将所得微生物浓度浓缩装置缓缓地浸渍于含有作为微生物的大肠杆菌约1000cfu/ml的微生物悬浮液(1L)中。通过上述浸渍，上述悬浮液流入无纺布隔片42的间隙中，微生物以约2μm/sec的速度向铁箔43的方向移动。
实施例9
按与实施例8同样的方法制成微生物浓度浓缩单元和微生物浓度浓缩装置，所不同的是，用表面配置了硅胶(作为微生物吸附层)的厚100μm的锌箔代替铁箔43。
然后，按与实施例8同样的方法进行评价，得到与实施例1同样的效果。
实施例10
将用直径50μm的金丝织成的开孔率为50％的金丝网、厚约100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布隔片、用直径100μm的铁丝织成的开孔率为50％的铁丝网和表面配置了硅胶(作为微生物吸附层)的厚100μm的锌箔层叠，制成微生物浓度浓缩单元。然后，使金丝网的一端与铁丝网的一端以及铁丝网的一端与锌箔的一端分别短路，由此得到本发明的微生物浓度浓缩装置。
然后，按与实施例8同样的方法进行评价，得到与实施例8同样的效果。
使用本发明的微生物浓度浓缩装置，与以往的通过将含有微生物的被检液过滤和再提取而使微生物浓度浓缩的方法相比，能够以较少的步骤、简易、时间短、定量性好、稳定地提高上述被检液中的微生物浓度。
此外，若用作除菌装置，无需使用外部电源等装置即可容易地除去微生物。
②血液成分诱导装置和血液成分诱导方法
本发明还提供一种血液成分诱导装置，它由具有以一定间隙互相相对配置的氧化还原电位不同的二种以上电极、和使上述电极之间短路的电路的血液成分诱导单元构成，将血液样品保持于上述间隙中，通过将上述电极之间短路使血液样品中包含的血球成分和/或微生物从氧化还原电位高的电极向氧化还原电位低的电极移动，由此将血球成分和/或微生物从上述血液样品中分离出来并除去。
此时，含有被蛋白质包覆的粒子的被检液与含有血球成分和/或微生物的血液样品对应。
在上述血液成分诱导装置中，有效的是，上述单元在氧化还原电位高的电极附近的一端具有上述血液样品的引入部，在另一端具有上述血液样品的排出部或保持部，此外，在氧化还原电位低的电极附近具有血液样品中所含的微生物的排出部、血液样品中所含的微生物的吸附部和/或血液样品中所含的血球成分的吸附部。
另外，有效的是，在上述间隙中具有上述血液样品中的血液成分能够移动的电绝缘性结构体。
还有，有效的是，上述电极是网状的、膜状的、线状的、刷状的或多孔状的。
此外，有效的是，氧化还原电位最低的电极以外的电极具有能使上述血液样品流入上述间隙中的形状。另外，有效的是，该形状是多孔状的、网状的或刷状的。
还有，有效的是，氧化还原电位最低的电极以外的电极是能使上述血液样品中所含的血球成分和/或微生物透过的膜状并层叠在上述血液样品能移动的电绝缘性结构体的表面。
此外，有效的是，在上述血液成分诱导装置中有多个上述血液成分诱导单元。
本发明还提供一种血液成分诱导方法，它包含以下步骤：(a)将氧化还原电位不同的二种以上金属体以一定间隙互相相对配置、(b)将血液样品引入上述间隙中、(c)将上述电极之间短路使血液样品中所含的血球成分或微生物从氧化还原电位高的电极向氧化还原电位低的电极移动、(d)将通过步骤(c)而使血球成分分离出来的或将微生物除去的血液样品回收。
如上所述，本发明者用各种金属电极深入地进行了实验，结果发现，若使用二种不同材料的电极，即使不在电极之间强制施加电压，只要使二电极短路，即可使血液样品中所含的微生物移动。此外，不仅是微生物，也可使血液样品中的血球成分移动。
并且，本发明者发现，由于上述种类不同的金属体具有不同的氧化还原电位(电离倾向)，使得血液样品中所含的微生物从一种金属体向另一种金属体移动。本发明者还发现，由于上述氧化还原电位的不同，血液样品中所含的血液中的血球成分从一种金属体向另一种金属体方向移动。
具体地说，血液样品中所含的微生物和血球成分从氧化还原电位高(电离倾向小)的金属体向氧化还原电位低(电离倾向大)的金属体移动。
即，本发明的血液成分诱导装置是在作为上述研究的结果的关于氧化还原电位的新发现的基础上完成的。
本发明涉及一种血液成分诱导装置，它由具有以一定间隙互相相对配置的氧化还原电位不同的二种以上金属体和使上述金属体之间短路的短路部的血液成分诱导单元构成，将上述血液样品保持于上述间隙中，通过将上述金属体之间短路使血液样品中所含的血球成分和/或微生物从氧化还原电位高的金属体向氧化还原电位低的金属体移动，由此将血球成分和/或微生物从上述血液样品中分离出来并除去。
在本发明中，“血液样品”一词不仅是指血液本身，还包括例如用生理盐水稀释的血液、成分血液，纯水、渗透压调整液以及生活环境中的水、含有杂菌的污水或含有体液的溶液等液体与血液或成分血液的混合液。此外，从血液样品可具有一定程度的粘性的角度考虑，“血液样品”的概念还可扩展至流体。
使用本发明的血液成分诱导装置，不仅可将血液样品中的血球成分分离、除去，若血液样品中含有微生物，则还可将其分离、除去。因而，血球成分或微生物不仅可单独分离、除去，而且也可两者同时分离、除去。
下面，为便于理解，以上述单元包含二种金属体的情况为代表，对本发明的血液成分诱导装置进行说明。
本发明中所用的上述金属体起所谓电极的作用。二种金属体的组合只要它们的氧化还原电位不同即可，但从确保血液样品中所含血球成分和微生物的移动的角度考虑，氧化还原电位差宜为1.0V左右。
可用于此处的金属体及其氧化还原电位(在水溶液中的标准电极电位E°(25℃))如上面的表2所示。
对上述金属体的结构和形状无特别限定，例如可以是能使血液样品中所含的血球成分或微生物透过的网状、膜状、线状、刷状、板状、棒状、多孔状等。此外，金属体可以是烧结体，也可以是通过电镀、蒸镀、CVD或溅射等方法制得的。
使用纤维状金属时，可将天然纤维或合成纤维与金属纤维混纺而制成网状或无纺布状电极。
在本发明中，由于血液样品中所含的血球成分或微生物是从氧化还原电位高的金属体向氧化还原电位低的金属体移动(泳动)的，因此，最好在氧化还原电位高的金属体附近设置血液样品的引入部和排出部，在氧化还原电位低的金属体附近设置血液样品中所含的血球成分或微生物排出部或吸附部。
从上述角度考虑，氧化还原电位最低的金属体以外的金属体最好是能使上述血液样品流入上述间隙中的形状。例如是多孔状的、网状的或刷状的。例如，金属体可以是由金属细丝或表面进行过金属处理的纤维形成的织物、丝网或金属刷。如前所述，金属体也可通过将金属纤维与天然纤维或合成纤维混纺而成。
当然，氧化还原电位低的金属体也可具有这些结构和形状。
此外，上述血液样品中的血球成分等能移动的电绝缘性结构体最好设置在上述间隙中。这样，可很容易地在上述间隙中捕捉血液样品，从而能高效率地除去血液样品中所含的血球成分或微生物，分离出血球成分，并尽可能地防止血液样品向外散开。
这样的电绝缘性结构体的例子有无纺布、织布、连续发泡体、纸等。此外，构成该结构体的材料的例子有棉或聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚丙烯等热塑性树脂。
使用此种电绝缘性结构体捕捉血液样品中所含的血球成分或微生物后，可用新的结构体替换。
尤其是，如上所述，当将氧化还原电位最低的金属体以外的金属体制成能使血液样品中所含的血球成分或微生物透过的膜状时，最好将其层叠在上述血液样品能够移动的电绝缘性结构体的表面。
构成本发明的血液成分诱导装置的上述单元具有将二种金属体电气短路的短路部。通过将上述二种金属体短路，在氧化还原电位不同的金属体之间产生电场，从而可使血液样品中所含的血球成分和/或微生物移动。
上述短路部可以在引入上述被检液之前预先短路，也可在引入上述被检液之后短路。
上述短路部在结构上最好不与血液样品接触，以避免由于短路部与上述金属体之间的电位差而引起血液样品中所含的血球成分和/或微生物移动。例如，将由各相应的金属构成的导线从上述各金属体引出并连接即可。
此外，在上述单元中，由于在氧化还原电位高的金属体附近存在的血液样品中所含的血球成分和/或微生物的浓度下降，最好在该金属体附近的一端设置将血液样品引入(流入)的引入部，在同一金属体附近的另一端设置将血球成分和/或微生物浓度降低的血液样品排出的排出部。
另一方面，最好在氧化还原电位低的金属体附近设置血液样品中所含的血球成分和/或微生物由于电场而移动并由此浓缩的血液样品的排出部。
最好再在氧化还原电位低的金属体附近设置血液样品中所含的血球成分和/或微生物的吸附部。该吸附部例如通过使硅胶、高分子吸附体等以层状吸附在氧化还原电位低的金属体上而形成。也可设置吸附血液样品的吸水层。
如上所述，虽然在这里对使用二种金属体时的情况进行了说明，但使用3种以上金属体时，也可用同样的方法制成血液样品中所含的血球成分诱导单元。
例如，可采用将氧化还原电位最高的金属体、电绝缘性结构体、氧化还原电位第2高的金属体、电绝缘性结构体、………、电绝缘性结构体、氧化还原电位最低的金属体按上述顺序依次层叠而成的结构。
此外，也可将金属体的配置适当变化，设计成从多个金属体附近将血液样品引入，从另外的多个金属体附近将除菌后或分离出血球成分后的血液样品取出。
如上所述，本发明的血液成分诱导装置基本上由上述血液成分诱导单元构成。
因此，本发明的血液成分诱导装置可具有多个上述血液成分诱导单元。此时，可将多个单元相互机械地连接，使各单元的短路部可用一个开关控制。此外，也可将各单元的血液引入部连接，构成单个引入部。对于血球成分或微生物浓度下降的血液样品的排出部和血球成分或微生物浓度提高的血液样品的排出部也同样如此。
本发明还涉及使用上述血液成分诱导装置的原理的血液成分诱导方法。
具体地说，本发明涉及这样一种血液成分诱导方法，它包含以下步骤：(a)将氧化还原电位不同的二种以上金属体以一定间隙互相相对配置、(b)将血液样品引入上述间隙中、(c)将上述金属体短路、(d)将血液样品中所含的血球成分和/或微生物由于上述步骤(b)和(c)而从氧化还原电位高的金属体向氧化还原电位低的金属体移动并由此而除去了细菌的血液样品回收。
这些步骤可按照上述本发明的血液成分诱导装置的说明进行，但对于步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)的顺序无特别限定，例如，可将中间夹着间隙并预先短路的二种金属体浸渍于血液样品中，也可将中间夹着间隙而配置的二种金属体浸渍在血液样品中之后短路。
具有上述结构的本发明的血液成分诱导装置例如可应用于急救护创膏、卫生巾、医疗用护创膏、灭菌纱布、灭菌被单等物品，更具体地说，可应用于创伤保护用敷料、导管固定用垫片、止血用护创膏、灭菌皮肤粘合带、灭菌麻布、一次性手术服等物品。
尤其是应用于急救护创膏时，为使伤口附近除菌，将微生物诱导至氧化还原电位低的金属体附近，有效的是，将杀菌剂涂布于氧化还原电位低的金属体表面，设置杀菌层。此外，在应用于卫生巾时，为吸收水分，有效的是，设置由吸水性树脂构成的吸水层。
对本发明的血液成分诱导装置的形状和大小等无特别限定，可根据所应用的物品的形状和大小进行适当调整。
下面通过实施例对本发明的血液成分诱导装置作更具体的说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例11
参照附图说明将本发明的血液成分诱导装置应用于急救护创膏的例子。
图13是本发明的血液成分诱导装置一实施例的急救护创膏的结构图。如图13所示，在本发明的急救护创膏中，将由直径10μm的金丝和难以与组织粘合的合成纤维混纺而成的网状电极51(氧化还原电位高的金属体)以及用难以与组织粘合且亲水性的纤维加工成网状的隔片52(2片)层叠。使隔片52具有很高的电绝缘性。在隔片52的下面放置用细的钛丝加工成网状的诱导电极53(氧化还原电位低的金属体)，在最上面放置与隔片52同样材料和结构的保护层54。在隔片52的诱导电极53侧涂布杀菌剂，形成杀菌层。以这样的结构形成血液成分诱导单元。在该单元的诱导电极53外侧的表面贴上涂有粘合剂的聚氯乙烯胶带56，将网状电极51与诱导电极53在不和血液接触的部分短路，由此形成急救护创膏。
在上述急救护创膏中，血液样品中的血液成分和/或微生物的分离、除去的原理如下。
即，伤口附近的血液被伤口周围或周边皮肤的杂菌污染。伤口中被污染的血液透过保护层54渗透至网状电极51。如上所述，当将不同种类的金属以一定间隙对置时，血液中的血球成分和/或杂菌从氧化还原电位高的金属向氧化还原电位低的金属移动。这里，以网状电极51作为氧化还原电位高的电极，以诱导电极53作为氧化还原电位低的电极，利用隔片52作为设在金属之间的间隙，将血液中所含的杂菌诱导至诱导电极53的附近。由此，伤口附近的杂菌被除去。
这里使用的单元的大小视需处理的伤口的部位和大小而异，但其大小至少应在10mm×20mm以上。在诱导电极53附近的隔片52上涂布杀菌层55，可进一步确保除菌效果。
对于异种金属的组合，上面就金和钛的组合进行了说明，但只要异种金属之间的氧化还原电位差在0.7V左右，在实用上就不会有问题。除上述组合之外，还可使用金和不锈钢、金和锌的组合。
将含有大肠杆菌约1000cfu/ml的血液(0.5L)作为含有微生物的血液样品滴加在上述单元的保护层54上。然后观察血液的流动和大肠杆菌的活动。结果，上述血液流入隔片52的间隙中，血液中所含的大肠杆菌以约2μm/sec的速度向诱导电极53的方向移动。
实施例12
参照附图说明将本发明的血液成分诱导装置应用于卫生巾的例子。
图14是本发明的血液成分诱导装置一实施例的卫生巾的结构图。如图14所示，在本发明的卫生巾中，将由直径10μm的金丝和难以与组织粘合的合成纤维混纺而成的网状电极60以及用难以与组织粘合且亲水性的纤维加工成网状的隔片61(2片)层叠。使隔片52具有很高的电绝缘性。在隔片61的下面放置用细的钛丝加工成网状的诱导电极62，在最上面放置具有网状结构且由斥水性材料构成的保护层63。在隔片61的诱导电极62侧设置由吸水性树脂构成的吸水层64。
用这样的结构形成血液成分诱导单元。在该单元的诱导电极62的外侧设置不透水的片材65，形成卫生巾。
在上述卫生巾中，血液样品中的血液成分和/或微生物的分离、除去的原理如下。
即，被污染的血液透过保护层63渗透至网状电极60。如上所述，当将短路的不同种类的金属以一定间隙对置时，血液中的血球成分和/或杂菌从氧化还原电位高的金属向氧化还原电位低的金属移动。这里，以网状电极60作为氧化还原电位高的电极，以诱导电极62作为氧化还原电位低的电极，利用隔片61作为设在金属之间的间隙，使血液中所含的杂菌和/或血球成分诱导至诱导电极63的附近。其结果，含有红色红血球的血球成分被分离，同时，血液中的杂菌被除去。
这里使用的单元的大小视需处理的伤口的部位和大小而异，但其大小至少应在20mm×50mm以上。
对于异种金属的组合，上面就金和钛的组合进行了说明，但只要异种金属之间的氧化还原电位差在0.7V左右，在实用上就不会有问题。除上述组合之外，还可使用金和不锈钢、金和锌的组合。
上面以金属网作为电极材料为例进行了说明，但使用金属丝、多孔金属、金属箔加工体、通过蒸镀等手段将表面加工成金属层或膜的表面处理加工物，也可得到同样的效果。当上述金属体为多孔状、网状或刷状时，也能得到同样的效果。
使用本发明的血液成分诱导装置，与以往的杀灭血液样品中所含微生物的方法相比，能够以简单的结构、较少的步骤、简易且短时间地、稳定地除去血液样品中的微生物或分离出血球成分。
此外，若用作除菌装置，无需使用外部电源等装置即可能容易地除去血液样品中所含的微生物。
③具有热交换器的电器
本发明还提供一种具有热交换器的电器，该电器的特征在于，具有以一定间隙与热交换器相对配置的金属体，所述金属体设置在从上述热交换器流出的结露水中与上述热交换器表面和上述结露水均接触的位置上，另外还具有将上述热交换器与上述金属体电气短路的短路部，为了使存在于上述热交换器和上述相对构件之间的微生物向上述电极体方向移动，上述金属体表面和上述热交换器表面的氧化还原电位不同。
在该电器中，有效的是，热交换器由铝构成，金属体由金属钛构成。
此外，有效的是，金属钛设置在从热交换器至废水排出口之间的结露水通路上，废水在结露水通路与排水管之间被排出，与最终排出的水电气绝缘。
实施例13
结合图15对本实施例进行说明。
图15是本发明的空调机中的热交换器部分的立体示意图。将用50μm的钛丝以50％的开孔率织成网状的用作金属体的钛丝网71、用噻唑苯并咪唑(TBZ)、铵盐、银系抗菌剂等抗真菌剂和抗菌剂进行了表面处理的亲水性且透水性的纸等制成的纤维无纺布72、用于将亲水性无纺布72固定于钛丝网71上的厚约100μm的聚丙烯无纺布73层叠。将所得层叠物置于结露水所流落的热交换器散热铝片74的下面。将钛丝网71与热交换器散热铝片74电气短路，并将两者接地。
在上述结构的空调机中，其至少一端与结露水接收盘(排水盘)接触，排水盘内的结露水也与接地电平电连接。从排水盘中排出的结露水被放空，以防止倒流，从而与用作最终排水处的排水斗电绝缘。
根据该结构，热交换器(铝)表面的微生物移动至金属体(钛)表面，被钛表面的亲水性材料吸附，同时，该材料中所含的抗菌抗真菌成分抑制微生物繁殖。
在上述空调机中，除去了微生物的结露水聚集于排水盘之后，被排出至排水斗。由于热交换器(铝)表面电气接地，因此，微生物移动至金属体(钛)表面，但由于排水斗已见水放空而与排水盘在物理上和电气上隔离，因此，微生物不会从排水斗移动。
由于该现象无需电源，仅在微生物可能繁殖的结露水出现时发挥作用，因此，与空调机的运转无关，可不断地除去铝表面的微生物。
此外，具有上述结构的空调机用装置可很容易地从空调机本体上拆卸下来，其中的亲水性无纺布72可以替换。当施加在该亲水性无纺布上对其进行处理的抗菌抗真菌剂的有效性下降且吸附于无纺布内的微生物增加时，可将该无纺布72换新，从而恢复其效果。
产业上应用的可能性
如上所述，本发明的使被蛋白质包覆的粒子移运的电化学装置可应用于微生物浓度浓缩装置、除菌装置、血液成分诱导装置和具有热交换器的电器等。
此外，本发明的电化学装置还可应用于烹饪器具、洗衣机、净水器、制冰器等家电产品；浴器、热交换器和工业供水系统等设备产品；以及护创膏、生理卫生用品和手术用纱布等医疗用品，还可应用于便携式饮料水净化装置、雨水贮罐和污水处理系统等。

Claims (11)

1.用于移动被蛋白质包覆的粒子的电化学装置，其特征在于，具有与含有被蛋白质包覆的粒子的液体接触的至少n个电极和在上述各电极之间产生电位差的电路，所述电位差在在不会引起上述液体电解的范围内，所述n≥3，
上述电极是片状多孔电极，上述装置具有将n个上述电极与片状多孔隔片的层叠物按上述电极和隔片的顺序层叠、卷绕而得到的卷绕型电极，所述n≥3，
该装置通过电泳使上述粒子在上述电极排列的方向移动。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电路是将不会引起所述液体电解的电压依次以一定的方向扫描施加在所述n个电极上的电路，通过电泳使所述粒子在所述方向移动。
3.如权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，所述被蛋白质包覆的粒子是微生物和/或血球成分，该装置产生微生物和/或血球成分浓度浓缩了的液体。
4.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，该装置具有所述液体能在所述电极间流动的结构，在各电极上的电压施加方向与所述液体的流动方向垂直。
5.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述n个电极具有互不相同的氧化还原电位，所述电路是一个使所述n个电极之间短路的电路，通过电泳使所述粒子在所述电极排列的方向移动。
6.如权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述被蛋白质包覆的粒子是微生物和/或血球成分，该装置产生微生物和/或血球成分浓度浓缩了的液体。
7.如权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，在氧化还原电位高的电极附近具有所述液体的引入部和排出部，并在氧化还原电位低的电极附近具有微生物排出部和/或微生物吸附部。
8.如权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，在所述电极之间的间隙具有所述液体能够移动的电绝缘性结构体。
9.如权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，氧化还原电位最低的电极以外的电极具有能使所述液体流入所述间隙的结构。
10.如权利要求9所述的电化学装置，其特征在于，所述结构是多孔状的、网状的或刷状的。
11.如权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，氧化还原电位最低的电极以外的电极是能使所述液体中所含微生物和/或血球成分透过的膜状并层叠在所述电绝缘性结构体的表面。
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