JP2000126589A - 紫外線照射装置および光架橋グリコサミノグリカンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光反応処理などの紫外線の照射による処理を
連続的に行う装置であって、紫外線によって加熱される
部材に対する効率的な冷却が可能な紫外線照射装置、な
らびに、副生物の生成がない光架橋グリコサミノグリカ
ンの製造方法を提供する。 【解決手段】 紫外線照射装置は、連続的に移送される
流動物に紫外線を照射する装置であり、冷却水を収容す
る水槽（１）と、水槽（１）を貫通して設けられた流動
物移送用の透明な管路（２）と、水槽（１）内に設けら
れた紫外線ランプ（３）及び紫外線反射手段とから構成
される。また、紫外線反射手段が水槽（１）の内壁面に
よって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線照射装置および
光架橋グリコサミノグリカンの製造方法に関するもので
あり、詳しくは、光反応処理などの紫外線の照射による
処理を連続的に行う装置であって、紫外線の照射によっ
て加熱される部材や発熱する被処理物を効率的に冷却で
きる様に構成された紫外線照射装置、ならびに、当該紫
外線照射装置を使用した光架橋グリコサミノグリカンの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光の照射によって架橋や還元などを促進
する光反応においては紫外線が多く利用される。また、
液状物質に対する紫外線の照射処理においては、反応物
質に均一に紫外線を照射するため、バッチ方式による処
理方法が一般的に採用されている。バッチ方式による紫
外線の照射方法としては、例えば、被処理溶液を反応タ
ンク又は容器に収容し、被処理溶液を撹拌しつつ、反応
タンク等の上方に設置された紫外線ランプで照射する方
法、または、被処理溶液に浸漬する状態で反応タンク等
に挿入された紫外線ランプで照射する方法が挙げられ
る。更に、比較的粘度の高いゲル状物質の処理において
は、薄い層状に保持した被処理物の上方または下方から
紫外線を照射することもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記バッチ
方式の紫外線照射処理においては、反応物質を撹拌する
ことにより或いは反応物質を薄く拡げた状態とすること
により、当該反応物質中の偏在的な蓄熱を防止してい
る。しかしながら、ある種の医薬品、例えば、光架橋グ
リコサミノグリカンの製造工程などに紫外線照射処理を
適用する場合、ラインの効率、設備管理、雑菌の管理な
どの観点から、工業的には光反応時に外気との接触のな
いインラインの連続式反応処理が好ましい。また、従来
の紫外線処理を行う装置においては、紫外線の照射によ
って加熱される部材、例えば、紫外線ランプの背面側に
付設されるリフレクターを冷却するためのジャケット等
の冷却装置が必要である。従って、装置構成を簡単にす
る観点からも一層効率的な冷却方法が望まれる。

【０００４】本発明は、上記の実状に鑑みなされたもの
であり、その目的は、光反応処理などの紫外線の照射に
よる処理を連続的に行う装置であって、紫外線の照射に
よって加熱される部材や発熱する被処理物に対する効率
的な冷却が可能な紫外線照射装置を提供することにあ
る。更に、本発明の目的は、上記の紫外線処理装置を使
用し、効率的に光架橋グリコサミノグリカンを製造し得
る光架橋グリコサミノグリカンの製造方法を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の紫外線照射装置は、連続的に移送される流
動物に紫外線を照射する装置であって、冷却水を収容す
る水槽と、前記水槽を貫通して設けられた流動物移送用
の透明な管路と、前記水槽内に設けられた紫外線ランプ
及び紫外線反射手段とから構成されていることを特徴と
する。

【０００６】すなわち、本発明の紫外線照射装置におい
て、水槽を貫通する管路は、被処理物としての流動物を
移送し、そして、水槽内の紫外線ランプは、透明な管路
を介し、移送中の流動物に紫外線を照射する。その際、
冷却水の中で紫外線を照射する構造は、冷却水における
屈折率と管路の形成素材における屈折率との差が小さ
く、冷却水と管路の境界における紫外線の散乱を最小限
に抑制できるため、流動物に対する高いレベルの紫外線
照射量を保証する。しかも、紫外線反射手段は、紫外線
ランプからの紫外線を反射し、流動物に対する照射効率
を高める。また、水槽の内部を紫外線照射領域として構
成された構造は、水槽内の各部材の昇温を防止する。

【０００７】また、上記の紫外線照射装置においては、
紫外線反射手段が、水槽の内壁面または反射板によって
構成されていることにより、紫外線ランプからの紫外線
を多方向に反射し、流動物に対する紫外線の照射効率を
一層高め得る。

【０００８】また、上記の各態様においては、冷却効果
を一層高めるため、水槽は、冷却水が流れる構造を備え
ているのが好ましい。更に、上記の各態様において、紫
外線ランプは、水槽に挿通された外套管に挿入されてい
ることにより、紫外線ランプにおける耐久性を高めるこ
とが出来る。

【０００９】そして、本発明に係る光架橋グリコサミノ
グリカンの製造方法は、上記の各態様の紫外線照射装置
によって光架橋グリコサミノグリカンを製造する方法で
あって、光反応性グリコサミノグリカンの溶液を管路で
移送しつつ、前記管路に紫外線を照射することにより、
光反応性グリコサミノグリカンの光反応性基同士を光架
橋させることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る紫外線照射装置の実
施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係
る紫外線照射装置の内部構造を示す斜視図である。図２
は、本発明に係る紫外線照射装置の他の形態の内部構造
を示す斜視図である。図３は、本発明に係る紫外線照射
装置の更に他の形態の内部構造を示す斜視図である。

【００１１】本発明の紫外線照射装置は、連続的に移送
される流動物に紫外線を照射するインラインの連続処理
方式の装置である。本発明において、流動物としては、
水溶液などの液状またはゲル状の物質が挙げられる。紫
外線を照射する処理としては、殺菌・滅菌処理などの
他、上述の様な光架橋、光還元、光異性化、光酸化、光
分解等の各種の光反応が挙げられる。

【００１２】より具体的には、紫外線を照射する処理と
しては、光反応性グリコサミノグリカンの水溶液に対し
紫外線を照射する処理が例示できる。ここで、光反応性
グリコサミノグリカンは、ヒアルロン酸などのグリコサ
ミノグリカンに光反応性基を導入して得られ、光反応性
基としては、例えば、桂皮酸由来の基、または、アミノ
アルコール等のスぺーサーを桂皮酸のカルボキシル基に
エステル結合した桂皮酸誘導体由来の基などが挙げられ
る。斯かる処理によって得られた生成物、例えば光架橋
グリコサミノグリカンは、医療品（医薬品、医療用具を
含む）として利用される。特に、上記の処理によって得
られた光架橋ヒアルロン酸ゲルは、手術などの外科的処
置後における生体組織の癒着を防止するための癒着防止
材として利用できる。上記の光反応性グリコサミノグリ
カンに対する紫外線照射処理においては、目的物質を効
率的に生成すると共に、過剰な光エネルギーによる目的
としない分解反応の進行、または、被処理物の発熱を抑
制することが重要である。

【００１３】本発明の紫外線照射装置は、図１に示す様
に、冷却水を収容する水槽（１）（鎖線で示す）と、水
槽（１）を貫通して設けられた流動物移送用の透明な管
路（２）と、水槽（１）内に設けられた紫外線ランプ
（３）及び紫外線反射手段とから構成されており、水槽
（１）の内部が紫外線照射領域として構成されている。

【００１４】水槽（１）は、例えば、金属製、好ましく
はステンレス製の方形の凾体として形成される。水槽
（１）の内容積は、管路（２）の長さ及び冷却水の収容
量を勘案して設定される。例えば、上記の光反応性グリ
コサミノグリカン水溶液の処理において、管路（２）の
長さは、移送中に反応を終了でき且つ水溶液の昇温を抑
制し得る十分な長さが確保される必要である。

【００１５】また、水槽（１）は、冷却水が流れる構造
を備えているのが好ましい。具体的には、水槽（１）の
下部には冷却水の供給口（１１）が設けられ、水槽
（１）の上部には冷却水の排出口（１２）が設けられ
る。そして、通常は、外部に設置された冷却器およびポ
ンプを利用し、水槽（１）の冷却水を常に一定温度で循
環させる様になされている。冷却水の供給温度および流
速は、流動物の反応温度などに基づいて調整される。な
お、冷却水が流れる構造としては、水槽（１）の内部に
冷却器を設け、水槽内部で冷却水を循環させる構造を採
用することも出来る。

【００１６】管路（２）は、水層（１）を水平に貫通し
且つ後述の各紫外線ランプ（３）の間を通過する状態で
設けられる。管路（２）の素材としては、紫外線によっ
て劣化することなく且つ紫外線を十分に透過可能な素
材、例えば、石英、硬質ガラス、ポリエチレンやポリプ
ロピレンの様なプラスチック等の素材が使用される。特
に、透過性および強度の観点から、管路（２）の素材と
しては石英が好ましい。

【００１７】例えば、上記の光反応性グリコサミノグリ
カン水溶液の処理において、管路（２）の形態は、処理
能力に応じて適宜に設定し得るが、例えば、内径４〜１
５ｍｍ程度の石英管によって構成される。そして、管路
（２）においては、外部に設置されたポンプ等によって
光反応性グリコサミノグリカン水溶液（流動物）が一方
向へ移送可能に構成される。なお、管路（２）は、図示
する様な円形断面の管の他、楕円形または扁平なスリッ
ト状断面の管でもよい。更に、管路（２）は複数設置さ
れていてもよい。

【００１８】紫外線ランプ（３）としては、通常、高圧
水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、
キセノン−水銀ランプ等のランプが使用される。紫外線
ランプ（３）の形態や出力は、反応に必要なエネルギー
量および波長などに応じて適宜に設定される。また、紫
外線ランプ（３）の配置は、水槽（１）内の管路（２）
に対して効率的に紫外線を照射でき、かつ、保守管理が
容易な配置が好ましい。例えば、上記の光反応性グリコ
サミノグリカン水溶液の処理に適用する場合は、出力
１．５ｋＷ以下、好ましくは出力４００Ｗ〜１ｋＷの高
圧水銀ランプが使用され、これらのランプは、水槽
（１）に対し、縦方向に２本並列に管路（２）の外径に
応じた適当な間隔、例えば１０〜２０ｃｍ程度の間隔を
隔てて挿入される。

【００１９】また、各紫外線ランプ（３）は、冷却水と
の直接の接触を避けるため、水槽（１）に挿通された外
套管（４）に挿入される。外套管（４）は、上記の管路
（２）と同様の観点から、石英、硬質ガラス、ポリエチ
レンやポリプロピレンの様なプラスチック等の素材から
成る。また、これらの素材の中、上記の管路（２）と同
様に石英は好ましい素材である。

【００２０】水槽（１）の内部に設けられる紫外線反射
手段としては、各種の形態の反射板（リフレクター）を
使用することも出来る。しかしながら、本発明の好まし
い態様においては、流動物に対して効率的に紫外線を照
射し且つ装置構成を一層簡単にするため、上記の紫外線
反射手段は、水槽（１）の内壁面によって構成される。
更に、水槽（１）の内壁面は、照射された紫外線を管路
（２）に集中させるため、適当な曲率の凹面に曲面加工
されていてもよい。

【００２１】具体的には、水槽（１）の内面が反射面と
して構成される。例えば、水槽（１）が金属製の凾体の
場合、その内壁面は、鏡面に仕上げ加工される。特に、
ステンレス製の水槽（１）においては、バフ研摩あるい
は電界研磨などによって内壁面が鏡面仕上げされる。更
に、耐蝕性を高めるため、ニッケルメッキが施されてい
てもよい。また、水槽（１）の内面構造は、鏡を貼着し
た構造であってもてもよい。

【００２２】本発明の紫外線照射装置において、例え
ば、上記の光反応性グリコサミノグリカンを処理する場
合、光反応性グリコサミノグリカン水溶液（流動物）を
管路（２）に供給する。管路（２）における水溶液の流
速は、１〜２００ｇ／分程度、好ましくは１０〜１００
ｇ／分に設定する。水溶液の流速を上記の様に設定する
理由は次の通りである。すなわち、２００ｇ／分以上の
流速で送液した場合は、目的とする光反応を十分に進行
させることが難しくなり、他方、１ｇ／分以下の流速で
送液した場合は、目的としない光反応性グリコサミノグ
リカンの光分解反応や副生物の生成が進行するからであ
る。

【００２３】また、管路（２）に上記の水溶液を供給す
るのと同時に、冷却水の供給口（１１）から水槽（１）
に冷却水を供給して循環させる。例えば、供給する冷却
水の温度は、約０〜４０℃、冷却水の流量は、冷却水の
供給口（１１）又は排出口（１２）において約１〜３リ
ットル／分とされる。そして、管路（２）によって移送
される水溶液に対し、水槽（１）中に挿入された紫外線
ランプ（３）によって紫外線を照射する。

【００２４】すなわち、本発明の紫外線照射装置におい
て、水槽（１）を貫通する管路（２）は、被処理物とし
ての上記の水溶液を移送し、そして、水槽（１）に挿入
された紫外線ランプ（３）は、透明な管路（２）を介
し、移送中の水溶液に紫外線を照射する。その際、冷却
水の中で紫外線を照射する構造は、冷却水における屈折
率と管路（２）の形成素材における屈折率との差が小さ
く、冷却水と管路（２）の境界における紫外線の散乱を
最小限に抑制できるため、水溶液に対する高いレベルの
紫外線照射量を保証する。しかも、紫外線反射手段とし
ての水槽（１）の内壁面は、紫外線ランプ（３）からの
紫外線を多方向に反射し、水溶液に対する紫外線の照射
効率を高める。従って、本発明の紫外線照射装置におい
ては、連続的かつ効率的に紫外線による処理ができる。
また、本発明の紫外線照射装置は、上記の様に冷却水の
中に紫外線を透過させるため、大気中への紫外線の照射
がなく、オゾンの発生を最小限に抑えられる。

【００２５】また、本発明の紫外線照射装置において、
水槽（１）の内部を紫外線照射領域として構成された構
造は、従来法におけるリフレクターに相当する水槽
（１）の内壁面自体ならびに水槽（１）内の管路（２）
や外套管（４）などの各部材の昇温を防止する。従っ
て、例えば、光反応性グリコサミノグリカンの反応処理
において、管路（２）に接触する部分においても分解反
応による副生物の生成や発熱を抑制でき、目的の生成物
を効率よく得ることが出来る。しかも、水槽（１）自体
を含む各部材が効率的に冷却されて常に一定温度以下に
保持されるため、各部材ごとに特別な冷却装置が不要で
あり、装置構成を簡単にすることが出来る。

【００２６】なお、本発明の紫外線照射装置は、図２及
び図３に示す様に構成することも出来る。すなわち、図
２及び図３に示す本発明の紫外線照射装置においては、
高出力の紫外線ランプ（３）が管路（２）と平行に１本
配置されている。また、図２に示す紫外線照射装置にお
いて、水槽（１）の紫外線反射手段としての壁面は、鏡
面加工され且つ曲面に形成されている。更に、図３に示
す紫外線照射装置においては、紫外線ランプ（３）から
照射された紫外線を管路（２）に収束させるための紫外
線反射手段としてのリフレクター（反射板装置）（５）
が水槽（１）の内部に設置されている。また、水槽
（１）に収容する冷却水は、所要の冷却機能を発揮し得
る限り、水以外の成分を含有していてもよい。

【００２７】また、本発明に係る光架橋グリコサミノグ
リカンの製造方法は、上述の様に、図１〜図３に例示し
た紫外線照射装置によって光架橋グリコサミノグリカン
を製造する方法であり、斯かる製造方法においては、光
反応性グリコサミノグリカンの溶液を管路（２）で移送
しつつ、管路（２）に紫外線を照射することにより、光
反応性グリコサミノグリカンの光反応性基同士を光架橋
させる。これにより、効率的に紫外線を照射でき且つ副
生物の生成や発熱を抑制できるため、高品位の光架橋グ
リコサミノグリカンを効率的に製造できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の紫外線照射
装置によれば、管路に対する紫外線の照射効率を高め得
るため、紫外線による連続的かつ効率的な処理が可能で
あり、生産効率を向上させることが出来る。しかも、水
槽自体を含む各部材が効率的に冷却されて常に一定温度
以下に保持される。従って、各部材ごとに特別な冷却装
置が不要であり、装置構成を簡単にすることが出来る。
本発明の紫外線照射装置は、紫外線による反応処理を連
続的に行い且つ副生物の発生を抑制し得るため、光反応
性グリコサミノグリカン等の光反応性流動物を処理する
のに好適である。また、本発明に係る光架橋グリコサミ
ノグリカンの製造方法によれば、高品位の光架橋グリコ
サミノグリカンを効率的に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る紫外線照射装置の内部構造を示す
斜視図

【図２】本発明に係る紫外線照射装置の他の形態の内部
構造を示す斜視図

【図３】本発明に係る紫外線照射装置の更に他の形態の
内部構造を示す斜視図

【符号の説明】

１ ：水槽 １１：冷却水の供給口 １２：冷却水の排出口 ２ ：管路 ３ ：紫外線ランプ ４ ：外套管 ５ ：リフレクター（反射板装置）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続的に移送される流動物に紫外線を照
   射する装置であって、冷却水を収容する水槽と、前記水
   槽を貫通して設けられた流動物移送用の透明な管路と、
   前記水槽内に設けられた紫外線ランプ及び紫外線反射手
   段とから構成されていることを特徴とする紫外線照射装
   置。
2. 【請求項２】 紫外線反射手段が、水槽の内壁面または
   反射板によって構成されている請求項１に記載の紫外線
   照射装置。
3. 【請求項３】 水槽は、冷却水が流れる構造を備えてい
   る請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
4. 【請求項４】 紫外線ランプは、水槽に挿通された外套
   管に挿入されている請求項１〜３の何れかに記載の紫外
   線照射装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかに記載の紫外線照
   射装置によって光架橋グリコサミノグリカンを製造する
   方法であって、光反応性グリコサミノグリカンの溶液を
   管路で移送しつつ、前記管路に紫外線を照射することに
   より、光反応性グリコサミノグリカンの光反応性基同士
   を光架橋させることを特徴とする光架橋グリコサミノグ
   リカンの製造方法。