JP2002085056A - Virus inactivation process - Google Patents

Virus inactivation process

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JP2002085056A
JP2002085056A JP2000276766A JP2000276766A JP2002085056A JP 2002085056 A JP2002085056 A JP 2002085056A JP 2000276766 A JP2000276766 A JP 2000276766A JP 2000276766 A JP2000276766 A JP 2000276766A JP 2002085056 A JP2002085056 A JP 2002085056A
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Japan
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virus
pressure
liquid
treated
temperature
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JP2000276766A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Hayakawa
功 早川
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Kyushu TLO Co Ltd
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Kyushu TLO Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virus inactivation process that can surely inactivate and eradicate the viruses in the liquid to be treated such as blood preparation without deactivation and deterioration of the liquid to be treated such as a blood preparation in low costs with high safety. SOLUTION: In the virus inactivation process according to this invention, the treatment temperature is set to one at which the liquid to be treated is in the supercooled state, the liquid component in the liquid to be treated permeates the head shell of the virus for a minimum treatment time and the conditions are set for the time until the hydrogen bonds formed with the inner living body elements reaches the thermodynamic equilibrium so that the liquid is permeated into the virus by retaining the above-stated treatment temperature and the above-stated pressure for more than the minimum treatment time and the hydrogen bonds formed in the head shell is kept in the thermodynamically equilibrium. Then, the pressure is gradually removed to allow the liquid permeating the virus to phase-transfer to the ice crystals whereby the head shell or the living body element of the virus is broken by the volume expansion of the formed ice crystals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、血液や血液製剤等
の被処理液に含まれるウイルスを、氷点下で、比較的短
い時間の内に不活性化もしくは殺菌できるウイルスの不
活性化方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inactivating a virus contained in a liquid to be treated, such as blood or blood products, at a temperature below freezing within a relatively short time. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルブミン製剤、免疫グロブリン
製剤などの血液製剤を製造する場合に、血液製剤中に肝
炎ウイルスやヒト免疫不全ウイルス(以下、HIV)等
が混入することが心配されてきたが、実際にこれを原因
とした肝炎やエイズ感染が発生したため、大きな社会問
題になったのは周知のことである。こうした事態を受
け、現在もなお、肝炎やエイズ感染撲滅のための懸命の
研究が続けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when producing blood products such as albumin preparations and immunoglobulin preparations, it has been concerned that hepatitis virus, human immunodeficiency virus (hereinafter referred to as HIV) and the like may be mixed into the blood preparations. It is well known that hepatitis and AIDS infection actually caused this and became a major social problem. In light of these circumstances, research is still ongoing to eradicate hepatitis and AIDS.

【0003】ところで、肝炎ウイルスやHIV等の混入
をさけるため従来採用されてきたウイルスの不活性化方
法は加熱処理であった。この方法は効果的にウイルスを
不活化する方法であることが知られている。
[0003] By the way, the heat inactivation method which has been conventionally adopted to prevent contamination of hepatitis virus and HIV is used. This method is known to be a method for effectively inactivating viruses.

【0004】しかし、加熱処理は次のような本質的に重
大な問題を有している。すなわち、血液製剤の有効成分
は蛋白質であるため熱安定性に欠けるという問題であ
る。加熱処理でウイルスの不活化を行うと、どうしても
蛋白質に変性が生じ、血液製剤自体の活性が失われ、不
溶性の物質が生成する。そして、このような活性の低下
や不溶性物質の生成を避けるため、加熱処理を行うとき
には、大量の変成防止剤の添加剤が必要になる。体内で
使用するこのような薬剤に変成防止剤の添加剤は望まし
いものではない。もしもこれを回避するため非加熱製剤
を利用しようとすると、ウイルス不活性化が不徹底とな
り、上述したように社会的な問題も発生する。
[0004] However, heat treatment has essentially the following serious problems. In other words, there is a problem that the active ingredient of a blood product lacks thermal stability because it is a protein. When the virus is inactivated by heat treatment, the protein is inevitably denatured, the activity of the blood product itself is lost, and an insoluble substance is produced. Then, in order to avoid such a decrease in the activity and the generation of insoluble substances, a large amount of an additive for a metamorphic inhibitor is required when performing the heat treatment. Additives of anti-metastatics to such drugs for use in the body are not desirable. If an attempt is made to use a non-heated preparation to avoid this, virus inactivation is not thorough and social problems occur as described above.

【0005】このように、加熱処理によるウイルスの不
活化は、蛋白質の変性を招き、血液製剤等の被処理液が
変性し易い。従って、このような問題のないウイルス死
滅処理方法の開発が急がれている。
[0005] As described above, inactivation of a virus by heat treatment causes protein denaturation, and the liquid to be treated such as a blood product is easily denatured. Therefore, development of a virus killing method that does not have such a problem is urgently required.

【0006】ところで、従来、加熱処理するほかに、被
処理物を加圧処理してウイルスを不活性化する方法が提
案されている(特開平6−142197号公報)。血液
製剤などのような熱安定性に欠ける被処理物中のウイル
スを不活性化するために、ウイルスの混入が危惧される
被処理物を1000気圧〜6000気圧の条件下で加圧
するものである。加える圧力としては、1000気圧〜
6000気圧、好ましくは3000気圧〜5000気圧
程度が好適とされている。その理由は、処理圧力が10
00気圧未満ではウイルスの不活化が難しく、6000
気圧を超えると問題ないが、この圧力で十分な効果が得
られるというものである。この高圧処理に際して、特に
処理温度の限定はないが、通常、−15℃から常温(2
5℃程度)、より好ましくは10℃から常温程度の温度
で行うとよく、高圧処理の時間は、処理圧力、処理温
度、ウイルスの種類などにより、適宜調整され、通常5
分〜30分間程度で行い、10分〜20分間が好ましい
というものである。
Incidentally, in addition to the heat treatment, there has been proposed a method of inactivating a virus by subjecting an object to be treated to a pressure treatment (Japanese Patent Laid-Open No. 6-142197). In order to inactivate a virus in an object that lacks heat stability, such as a blood product, the object to be treated that may be contaminated with the virus is pressurized under a condition of 1,000 to 6,000 atm. The pressure to be applied is 1000 atm
6000 atm, preferably about 3000 to 5000 atm. The reason is that the processing pressure is 10
If the pressure is lower than 00 atm, it is difficult to inactivate the virus.
There is no problem if the pressure exceeds the atmospheric pressure, but a sufficient effect can be obtained at this pressure. In this high-pressure treatment, the treatment temperature is not particularly limited, but is usually from −15 ° C. to room temperature (2 ° C.).
The treatment is preferably performed at a temperature of about 10 ° C. to room temperature, and the time of the high-pressure treatment is appropriately adjusted depending on the treatment pressure, the treatment temperature, the type of virus, and the like.
About 30 minutes, and preferably 10 minutes to 20 minutes.

【0007】しかし残念ながら、記載によれば、この加
圧処理によるウイルスがなぜ不活性化するのか、その不
活性化機構は定かではない。ただ、加圧でエンベロープ
を有するウイルスのエンベロープが破壊されていること
から、エンベロープの破壊に基づく不活化が大きな要因
と推測している。従ってこの従来技術は、単純に加圧が
エンベロープを有するウイルスの不活性化に役立つこと
を推測しただけで、処理温度や処理時間に着目したもの
ではなく、応用展開のためにはいま一歩のものであっ
た。
Unfortunately, however, according to the description, it is unclear why the virus is inactivated by the pressure treatment, and the mechanism of inactivation is not clear. However, since the envelope of the virus having the envelope is destroyed by pressurization, it is speculated that inactivation due to the disruption of the envelope is a major factor. Therefore, this conventional technology simply inferred that pressurization is useful for inactivating the virus having an envelope, and did not focus on the processing temperature or processing time, but was one step further for application development. Met.

【0008】そして、本発明者が検討したところによる
と、ここで好適とされる4000気圧以上の高圧を加え
る場合、処理温度で異なるが、圧力媒体が水であると圧
力氷が生成し、加圧が不能になる場合があるため、圧力
媒体としては、エタノール・エチレングリコール混合液
等の不凍液系の圧力媒体の使用を考えざるをえない。し
かし、これでは最も利用し易く安全性の高い水が使え
ず、実用性に欠けるものである。
According to the study by the present inventor, when a high pressure of 4,000 atm or more, which is preferable here, is applied, the processing temperature varies, but when the pressure medium is water, pressure ice is formed, Since pressure may not be available, use of an antifreeze-based pressure medium such as a mixed solution of ethanol and ethylene glycol is inevitable as the pressure medium. However, this method does not use water that is most easily used and has high safety, and is not practical.

【0009】ところで、上記の従来技術はウイルスのみ
を対象とした不活性化技術であるが、本発明者は、本出
願に先立って、食品や医薬品等に含まれる細菌等の微生
物を、マイナス温度領域もしくは緩慢加熱下で加圧殺菌
または加圧滅菌する方法を提案した(特開平9−285
526号公報)。以下、この従来の加圧殺菌処理方法に
ついて説明する。
By the way, the above-mentioned prior art is an inactivation technique targeting only a virus. However, prior to the present application, the present inventors reduced microorganisms such as bacteria contained in foods and pharmaceuticals to minus temperature. A method of autoclaving or autoclaving in a region or under slow heating has been proposed (JP-A-9-285).
No. 526). Hereinafter, this conventional pressure sterilization method will be described.

【0010】本発明者が提案した従来の加圧殺菌方法
は、加圧下で微生物菌体内に水を浸透させ、この水を菌
体の内側から外側に断熱膨脹させて、そのとき細胞膜や
膜組織(以下、膜組織)に生じる力で微生物の細胞膜を
物理的に破壊するものである。膜組織を破壊するとき、
エネルギー効率で最も優れている水の衝撃力を利用する
ものである。すなわち、微生物に汚染されている食品や
素材を液体中に分散させ、その液体を充分に加圧し、液
体を微生物の内部にまで充分浸透させる。そして、膜組
織の内外の圧力差がなくなるか、もしくは限りなく両者
の圧力差をゼロとみなせる状態になるまで加圧する。す
なわち、液体を200〜800MPaで60分間以上加
圧することで、上述の環境は十分に醸し出される。その
後、加圧した液体の圧力を瞬時に解放する。このとき、
微生物の内部の液体はそれ自身の体積弾性係数に準じ、
瞬間的に断熱膨脹を強いられ、非常に大きな衝撃力が菌
体の膜組織に発生する。この衝撃力は膜組織を内側から
外側に押し出すと同時に微生物を破壊する。このとき菌
体の膜組織に加わる衝撃力は、液体に加えた圧力の数
倍、もしくは数十倍の力となる。従って、如何なる微生
物に対しても、80℃未満で殺菌が可能になる。
In the conventional pressure sterilization method proposed by the present inventors, water is penetrated into the microbial cells under pressure, and the water is adiabatically expanded from the inside to the outside of the cells, and then the cell membrane or membrane tissue is formed. (Hereinafter referred to as membrane tissue) physically destroys the cell membrane of microorganisms. When destroying membrane tissue,
It utilizes the impact of water, which is the most energy efficient. That is, foods and materials contaminated by microorganisms are dispersed in a liquid, the liquid is sufficiently pressurized, and the liquid is sufficiently penetrated into the inside of the microorganism. Then, the pressure is increased until the pressure difference between the inside and the outside of the membrane tissue disappears or the pressure difference between the two becomes infinitely zero. That is, by pressurizing the liquid at 200 to 800 MPa for 60 minutes or more, the above-described environment is sufficiently produced. Thereafter, the pressure of the pressurized liquid is released instantaneously. At this time,
The liquid inside the microorganisms follows its own bulk modulus,
Adiabatic expansion is forced instantaneously, and a very large impact force is generated in the membrane of the bacterial body. This impact forces the membrane tissue from the inside out, while destroying the microorganisms. At this time, the impact force applied to the membrane of the cells is several times or several tens times the pressure applied to the liquid. Therefore, any microorganism can be sterilized at less than 80 ° C.

【0011】この従来の殺菌方法は水を圧力媒体に用い
るため、マイナスの温度領域でも殺菌できる。その理由
は250MPa下の水は−25℃でも凍らず液体である
ためであり、断熱膨張させることで栄養細胞などの微生
物に対しては250MPa、−25℃で瞬時に殺菌でき
る。そして、バチラス・ステアロサーモフィラス(Baci
llus stearothermophilus IFO 12550胞子)では断熱膨
脹開始温度は少なくとも−25℃以上80℃未満、好ま
しくは70℃とし、加圧力は200〜800MPaで、
加圧時間は少なくとも60分で殺菌が可能になるという
ものである。
In this conventional sterilization method, since water is used as the pressure medium, sterilization can be performed even in a negative temperature range. The reason for this is that water at 250 MPa is a liquid that does not freeze even at -25 ° C, and can be instantaneously sterilized against microorganisms such as vegetative cells at 250 MPa and -25 ° C by adiabatic expansion. And Bacillus stearothermophilus (Baci
llus stearothermophilus IFO 12550 spores), the adiabatic expansion start temperature is at least -25 ° C or more and less than 80 ° C, preferably 70 ° C, and the applied pressure is 200 to 800 MPa.
The pressurization time is at least 60 minutes so that sterilization is possible.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のウイルスの加圧処理による不活性化方法は、圧力
がエンベロープを有するウイルスの不活性化に役立つこ
とをいくつかの実験だけから推測したもので、ウイルス
がなぜ不活性化されるのか、また不活性化機構は不明で
ある。ただいくつかの実験からみると、被処理物を10
00気圧〜6000気圧、好ましくは3000気圧〜5
000気圧の条件下で加圧処理すれば不活性化が実現さ
れており、このときエンベロープが破壊されていること
から、エンベロープの破壊に基づく不活化が大きな要因
ではないか、との可能性を指摘している。そして、処理
温度、処理時間の影響について十分な開示はない。従っ
て、一般的に応用できるだけの開示に乏しいものであ
る。
As described above,
The conventional method of inactivating a virus by pressurization is based on only a few experiments that the pressure is useful for inactivating an enveloped virus. The mechanism of inactivation is unknown. However, from some experiments, it was found that
00 to 6000 atm, preferably 3000 to 5 atm
Inactivation is realized by pressurizing under the condition of 000 atm. At this time, since the envelope is destroyed, it is possible that inactivation based on the destruction of the envelope may be a major factor. Points out. And there is no sufficient disclosure about the influence of processing temperature and processing time. Therefore, the disclosure is generally poor enough to be applied.

【0013】また、この不活性化方法は、ウイルスごと
に特異的に不活性処理が行えるような精緻なものでな
く、除圧時のことなどまったく考慮されておらず、単純
に圧力を加えるものである。しかも若干ながら蛋白質に
変性が生じるものと推察される。そして、効果として、
死滅し易いウイルスが3000気圧〜5000気圧程度
で死滅することなど、当り前のことを述べている。最も
死滅し難いウイルスが確実に死滅させることができるか
どうかがむしろ本当の問題である。このような意味で、
この従来のウイルスの不活性化方法は、応用性と真の実
用性に欠けたものであった。
[0013] Further, this inactivation method is not so precise that an inactivation treatment can be performed specifically for each virus, does not take into account the depressurization at all, and simply applies pressure. It is. Moreover, it is presumed that the protein is slightly denatured. And as an effect,
It describes the obvious matter, for example, that a virus that can easily die will die at about 3000 to 5000 atmospheres. It is rather a matter of ensuring that the most indelible viruses can be killed. In this sense,
This conventional virus inactivation method lacked applicability and true practicality.

【0014】また、本発明者が提案した従来の加圧殺菌
方法では、−25℃以上80℃未満、好ましくは70℃
とし、圧力は200MPa〜800MPaで、処理時間
は少なくとも60分で殺菌が可能になるというもので、
非常に優れた殺菌方法であった。しかし、この提案は、
さまざまな微生物の殺菌が可能になる大枠を全体として
開示したため、ウイルスを死滅させるため、最も有効
で、且つ具体的な条件の開示がない。
In the conventional autoclaving method proposed by the present inventors, the temperature is from -25 ° C. to less than 80 ° C., preferably 70 ° C.
The pressure is 200MPa ~ 800MPa, the processing time is that at least 60 minutes sterilization is possible,
It was a very good sterilization method. However, this proposal
Since the entire framework that enables the sterilization of various microorganisms has been disclosed as a whole, the most effective and specific conditions for killing viruses have not been disclosed.

【0015】また、ウイルス不活性化装置としては、実
用性が要求される。本発明者が提案した従来の技術で
は、まだ圧力が少し高く、コスト、重量、大きさの点で
いま一歩である。これらを実用化レベルにまで改良した
不活性化装置の開発が望まれる。もしウイルス不活性化
の限界圧力が下がれば、下がるほど、装置のコスト、重
量、大きさが大幅に小さくなり、安全性の面からも、制
御の面からも、装置の高性能化に期待が持てる。
Further, practicality is required for a virus inactivating device. The conventional technique proposed by the inventor is still a little high in pressure, and is a step in terms of cost, weight, and size. It is desired to develop a deactivation device in which these are improved to a practical level. If the critical pressure for virus inactivation decreases, the lower the cost, the greater the weight and the size of the device, and the higher the performance of the device, both in terms of safety and control. I can have.

【0016】そこで、このときウイルスに関してこの従
来技術を低圧化、実用化レベルにするために、新たにど
のような課題を解決しなければならないのか、以下さら
に説明する。
Therefore, what kind of problems must be newly solved in order to lower the pressure of this conventional technique to a practical level with respect to the virus at this time will be further described below.

【0017】特開平9−285526号公報で開示した
ように、細菌類、とくにグラム陰性菌の場合、細胞膜が
水の断熱膨張力で簡単に破壊され、殺菌されるという性
質を有する。また、ウイルスの頭殻がグラム陰性菌の細
胞膜に類似した脂質二重膜で構成されていることも分か
っている。このことから推測すると、従来技術をそのま
ま適用すれば、ウイルスもほぼ同じ方法で不活性化でき
るものと予想される。例えば、温度で異なるが一般的に
400MPaの圧力で生じる水の歪は約10%であるか
ら、この歪を0.1秒位で解放すると、大腸菌やサルモ
ネラなどグラム陰性菌は破壊され殺菌される。これから
すると、グラム陰性菌の細胞膜に類似した脂質二重膜を
もつウイルスも、グラム陰性菌と類似の条件で不活性化
が可能とも考えられる。
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-285526, in the case of bacteria, especially gram-negative bacteria, the cell membrane is easily destroyed by the adiabatic expansion force of water and has the property of being sterilized. It has also been found that the head shell of the virus is composed of a lipid bilayer similar to the cell membrane of Gram-negative bacteria. From this fact, it is expected that the virus can be inactivated by almost the same method if the conventional technique is applied as it is. For example, the strain of water generated at a pressure of 400 MPa, which varies depending on the temperature, is generally about 10%. Therefore, when this strain is released in about 0.1 second, Gram-negative bacteria such as Escherichia coli and Salmonella are destroyed and sterilized. . From this, it is considered that a virus having a lipid bilayer similar to the cell membrane of Gram-negative bacteria can be inactivated under similar conditions as Gram-negative bacteria.

【0018】しかし、ウイルスの頭殻の大きさはグラム
陰性菌の菌体サイズに比較して、極めて小さい(1/1
0〜1/100以下の大きさ)。このためウイルスの方
がグラム陰性菌と比較して、容積を基準にすると表面積
が相対的に大きくなり、単位面積当たりの破壊限界値が
高くなる。さらに微視的に見ても、ウイルスの頭殻内は
微小であり、DNAの占める割合が非常に高く、このD
NAは強固な水素結合を形成しており、処理圧力の低下
はウイルスの破壊を困難にし、不活性化率の低下につな
がる。本発明者は、実験によってこの点を確かめ、処理
圧力が300MPaから200MPaに圧力降下する
と、ウイルスの不活性化率が急激に低下するという事実
を突き止めた。
However, the size of the skull of the virus is extremely small (1/1) compared to the size of the gram-negative bacteria.
0 to 1/100 or less). For this reason, the virus has a relatively large surface area on a volume basis as compared with a gram-negative bacterium, and has a higher destruction limit per unit area. Further microscopically, the inside of the virus's head and shell is very small, and the ratio of DNA is very high.
NA forms strong hydrogen bonds, and a decrease in processing pressure makes it difficult to destroy viruses, leading to a decrease in inactivation rate. The present inventors have confirmed this by experiments and have found that when the treatment pressure is reduced from 300 MPa to 200 MPa, the inactivation rate of the virus is sharply reduced.

【0019】すなわち、ウイルスの頭殻サイズが極めて
小さいために、グラム陰性菌と同一の条件で破壊できな
い。実用レベルとなるような比較的低圧でウイルスを不
活性化するためには、低圧で破壊限界を越えるための、
従来の加圧処理とは別の工夫が必要になる。単純に従来
法をそのままウイルスに転用しても、ウイルスの死滅、
失活は難しい。そこで、まず、サイズの違いが殺菌もし
くは失活にどのように関係するのかが検討される必要が
ある。
That is, since the size of the head shell of the virus is extremely small, it cannot be destroyed under the same conditions as Gram-negative bacteria. In order to inactivate the virus at a relatively low pressure that is practical, it is necessary to exceed the destruction limit at a low pressure.
A device other than the conventional pressure treatment is required. Simply converting the conventional method to a virus as it is, killing the virus,
Deactivation is difficult. Therefore, first, it is necessary to examine how the size difference relates to sterilization or inactivation.

【0020】上述したように、ウイルスの頭殻とグラム
陰性菌の細胞膜とが構造的に類似した脂質二重膜を有す
るが、両者のサイズが非常に異なるということは、グラ
ム陰性菌の殺菌とウイルスの不活性化を実現するための
メカニズムに、次のような決定的な違いをもたらす。す
なわち、グラム陰性菌のサイズは比較的大きいため、従
来の方法による菌体破壊はマクロ的であり、水の断熱膨
張速度の利用で細胞膜を破壊することで殺菌できるもの
であった。
As described above, the virus head shell and the cell membrane of Gram-negative bacteria have a lipid bilayer structurally similar to each other. It makes the following critical differences in the mechanisms for achieving virus inactivation. That is, since the size of Gram-negative bacteria is relatively large, the destruction of the cells by the conventional method is macroscopic, and can be sterilized by destroying the cell membrane by utilizing the adiabatic expansion rate of water.

【0021】しかし、微少なウイルスの場合は分子、原
子レベルのもっと微視的な視点が必要であり、頭殻や生
体要素を保護する生存のためのメカニズムを破壊するし
かないと考えられる。すなわち、生存に必須の酵素等
は、N原子やO原子と周囲の水分子との間で水素結合
し、自身でその安定化を図っているが、この水素結合を
分離、もしくは組み替えることが、ウイルスを不活性
化、破壊することに導き、生存のメカニズムを壊すこと
になると考えられる。このメカニズムの破壊によって、
ウイルスの内部から頭殻や生体要素を弱体化させること
ができ、生体要素自体が不活性化され、頭殻は極めて簡
単に破壊できるはずであり、ウイルスの不活性化に大い
なる展望が開けるものと期待される。このように、ウイ
ルスの不活性化のための新たな課題は、ウイルス内の生
存維持のためのメカニズムである水素結合を分離した
り、組み替えることのできる新たな手段の創出というこ
とができる。
However, in the case of a minute virus, a more microscopic viewpoint at the molecular and atomic levels is required, and it is thought that the only mechanism for protecting the skull and the living body is to destroy it. In other words, enzymes essential for survival form hydrogen bonds between N atoms and O atoms and surrounding water molecules, and stabilize the hydrogen bonds themselves. However, it is necessary to separate or recompose these hydrogen bonds. It is thought that this leads to inactivation and destruction of the virus, thereby destroying the mechanism of survival. By breaking this mechanism,
It should be possible to weaken the head shell and biological elements from the inside of the virus, the biological elements themselves are inactivated, and the skull should be able to be destroyed very easily, and there is a great prospect for virus inactivation. Be expected. Thus, a new issue for virus inactivation can be said to be the creation of a new means capable of separating and recombining hydrogen bonds, which are mechanisms for maintaining survival in the virus.

【0022】そして、以上説明した課題の他にさらにも
う一つ、従来のウイルス不活性化技術には、緊急且つ最
大の課題が存在する。それは、血液製剤等の被処理液を
HIVから守る効果的な方法がないということである。
HIV対策が確立されて、始めてウイルスの不活性化が
解決されたといえる。
[0022] In addition to the above-described problems, there is still another urgent and greatest problem in the conventional virus inactivation technique. That is, there is no effective way to protect the liquid to be treated such as blood products from HIV.
It can be said that the inactivation of the virus was solved only after HIV measures were established.

【0023】そこで、以上説明した課題を解決するため
本発明は、血液製剤等の被処理液の活性を失わせ、変性
を起こさせることなく、低コストで安全、且つ確実に被
処理液中のウイルスを失活、殺滅できるウイルス不活性
化法を提供することを目的とする。
Therefore, in order to solve the problems described above, the present invention provides a low-cost, safe, and reliable method for reducing the activity of a liquid to be treated, such as a blood product, without causing denaturation. An object of the present invention is to provide a virus inactivation method capable of inactivating and killing a virus.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】以上説明した問題を解決
するため本発明のウイルス不活性化方法は、処理温度
を、所定圧力以上の加圧氷点下で被処理液が過冷却状態
を示す温度に設定するとともに、最少処理時間を、前記
処理温度での保温及び前記圧力での加圧を行うことによ
り、被処理液の液成分がウイルスの頭殻を透過し、内部
の生体要素との間に形成される水素結合が熱力学的に平
衡するまでの時間に設定し、最少処理時間以上前記処理
温度と前記圧力に保ってウイルス内へ液体を浸透させ、
頭殻内に形成される水素結合を熱力学的に平衡状態にさ
せてから、その後除圧することによりウイルス内に浸透
した液成分を氷晶へ相変化させ、そのときに生じる氷晶
の構造変化と体積膨張力でウイルスの頭殻と生体要素を
破壊もしくは失活することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the virus inactivating method of the present invention sets the processing temperature to a temperature at which the liquid to be processed is in a supercooled state under a freezing point above a predetermined pressure. Along with the setting, the minimum processing time is maintained at the processing temperature and pressurized at the pressure, so that the liquid component of the liquid to be processed permeates through the head and shell of the virus and between the internal biological elements. Set the time until the hydrogen bonds formed are thermodynamically equilibrated, penetrate the liquid into the virus while maintaining the processing temperature and pressure for a minimum processing time,
After the hydrogen bonds formed in the skull are thermodynamically equilibrated, the pressure is then reduced to change the phase of the liquid component that has penetrated into the virus into ice crystals. And destruction or deactivation of the virus's head and shell and its biological components by volume expansion force.

【0025】これにより、血液製剤等の被処理液の活性
を失わせ、変性を起こさせることなく、低コストで安
全、且つ確実に被処理液中のウイルスを失活、殺滅する
ことができる。
Thus, the activity of the liquid to be treated such as a blood product is lost, and the virus in the liquid to be treated can be inactivated and killed safely and reliably at low cost without causing denaturation. .

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】請求項1に記載された発明は、被
処理液を充填したフレキシブルな密封容器を圧力媒体中
に収容し、全体を氷点下の所定の処理温度で最少処理時
間以上保温及び加圧し、その後除圧して被処理液に含ま
れるウイルスを失活するウイルスの不活性化方法であっ
て、処理温度を、所定圧力以上の加圧氷点下で被処理液
が過冷却状態を示す温度に設定するとともに、最少処理
時間を、前記処理温度での保温及び前記圧力での加圧を
行うことにより、被処理液の液成分がウイルスの頭殻を
透過し、内部の生体要素との間に形成される水素結合が
熱力学的に平衡するまでの時間に設定し、最少処理時間
以上前記処理温度と前記圧力に保ってウイルス内へ液体
を浸透させ、頭殻内に形成される水素結合を熱力学的に
平衡状態にさせてから、その後除圧することによりウイ
ルス内に浸透した液成分を氷晶へ相変化させ、そのとき
に生じる氷晶の構造変化と体積膨張力でウイルスの頭殻
と生体要素を破壊もしくは失活することを特徴とするウ
イルス不活性化方法であるから、当初例えば常圧、4℃
で形成されていたウイルス内の生体要素(酵素やDN
A、核酸等)と水分子との水素結合が、処理温度と処理
圧力により、新環境下で強いられる新しい水素結合に組
み替えられ、新しく形成された水素結合が熱力学的に平
衡になったところで、過冷却状態のウイルス内液成分を
除圧することにより、氷晶へと相変化させ、除圧に基づ
く過冷却水の断熱膨張と氷結に伴う体積膨張力でウイル
ス内部の容積は増加するため(400MPaで約20
%)、これにより頭殻を物理的に破壊し、さらに生体要
素の水素結合は氷晶の構造変化で強制的に解離、会合を
強いられるために、不活性化もしくは損傷することがで
きる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the first aspect of the present invention, a flexible hermetically sealed container filled with a liquid to be treated is accommodated in a pressure medium, and the whole is kept at a predetermined treatment temperature below freezing for a minimum treatment time or longer. A method for inactivating a virus in which a pressure is applied and then depressurized to inactivate a virus contained in a liquid to be treated, wherein the treatment temperature is a temperature at which the liquid to be treated is in a supercooled state at a freezing point above a predetermined pressure. In addition, the minimum processing time is kept at the processing temperature and pressurized at the pressure, so that the liquid component of the liquid to be processed permeates through the virus's skull, and between the living body elements. The time required for the hydrogen bonds formed to equilibrate thermodynamically is set, the liquid is allowed to penetrate the virus into the virus while maintaining the processing temperature and the pressure for a minimum processing time, and the hydrogen bonds formed in the skull To thermodynamic equilibrium After that, by removing pressure, the liquid component that has penetrated into the virus undergoes a phase change to ice crystals, and the structural change of the ice crystals and the volume expansion force destroy or inactivate the virus's head and shell. Initially, for example, normal pressure, 4 ° C.
Biological elements in the virus (enzymes and DN
A, nucleic acid, etc.) and water molecules are recombined into new hydrogen bonds that are imposed in a new environment by the processing temperature and pressure, and when the newly formed hydrogen bonds are in thermodynamic equilibrium. By decompressing the virus component in the supercooled state, the phase changes to ice crystals, and the volume inside the virus increases due to the adiabatic expansion of the supercooled water based on the decompression and the volume expansion force caused by freezing ( About 20 at 400MPa
%), Whereby the skull is physically destroyed, and the hydrogen bonds of the biological elements are forced to dissociate and associate due to structural changes in the ice crystals, so that they can be inactivated or damaged.

【0027】被処理液、例えば血液の主成分である水
と、ウイルス,血液の蛋白質やウイルスの生体要素(酵
素やDNA、核酸等)などの酸素原子や窒素原子は、周
囲の水分子との間で水素結合を形成し、それらの蛋白質
や生体要素を周囲の水分子により保護して血液やウイル
スの安定化に寄与しているが、常温から氷点下に冷却さ
れ、また同時に加圧された後に除圧されると、圧力で水
や生体要素が圧縮されて歪が生じ、これらの水素結合は
新しい環境で熱力学的に最も安定した最適の立体構造を
形成するために、水素結合を再形成する。この水素結合
は、当初4℃、常圧下で形成されている水素結合とは構
造が異なるために、水素結合が解離し、新しい環境下で
合理的な形を作るために新たに会合する。
Oxygen and nitrogen atoms of the liquid to be treated, for example, water, which is the main component of blood, and viruses, blood proteins and virus biological elements (enzymes, DNAs, nucleic acids, etc.) are separated from surrounding water molecules. They form hydrogen bonds between them and protect their proteins and biological elements with surrounding water molecules, contributing to the stabilization of blood and viruses.However, after cooling from room temperature to below freezing and simultaneously pressurizing When depressurized, pressure compresses water and bioelements, causing strain, and these hydrogen bonds reform to form the most thermodynamically stable and optimal conformation in the new environment. I do. This hydrogen bond has a different structure from the hydrogen bond initially formed under normal pressure at 4 ° C., so that the hydrogen bond dissociates and re-associates to form a reasonable shape in a new environment.

【0028】この現象は、蛋白質や糖質に対し、水素結
合開裂剤である尿素やアルコールを作用させたときの現
象に類似するが、液体の圧縮量が極めて小さいために、
この水素結合の解離、会合を強引に推進することができ
ない。従って、併せて熱エネルギーの補助が必要にな
る。これが本発明において所定の処理温度を維持しなけ
ればならない理由である。ただ、加熱処理のように加熱
するのではなく、氷点下の冷却により、水素結合の解
離、会合を誘起させるための補助エネルギーを得るもの
である。従って、加熱による水素結合の開裂とは異な
る。
This phenomenon is similar to the phenomenon when urea or alcohol, which is a hydrogen bond-cleaving agent, is applied to proteins or carbohydrates, but the amount of liquid compression is extremely small.
The dissociation and association of this hydrogen bond cannot be forcibly promoted. Therefore, it is necessary to additionally provide heat energy. This is the reason why a predetermined processing temperature must be maintained in the present invention. However, instead of heating as in a heat treatment, cooling below the freezing point obtains auxiliary energy for inducing hydrogen bond dissociation and association. Therefore, it is different from the cleavage of a hydrogen bond by heating.

【0029】最小処理時間は、加圧する圧力の高低に依
存し、400MPaなら20分位、300MPaなら4
0分位が適当である。圧力が400MPaから300M
Paに低下した場合、水素結合を開裂するために取り出
せる駆動エネルギーが低下するから、300MPa下で
新しい水素結合を形成し、熱力学的に平衡になるまで要
する時間は400MPaの場合に較べて長くなる。すな
わち圧力が下がると、最少処理時間は長くなる。
The minimum processing time depends on the level of the pressure to be applied, and is about 20 minutes at 400 MPa, and 4 minutes at 300 MPa.
The 0 th quantile is appropriate. Pressure from 400MPa to 300M
When the pressure is reduced to Pa, the driving energy that can be taken out to cleave the hydrogen bond decreases, so that a new hydrogen bond is formed at 300 MPa and the time required for thermodynamic equilibrium is longer than in the case of 400 MPa. . That is, as the pressure decreases, the minimum processing time increases.

【0030】請求項2に記載された発明は、被処理液が
血液または血液製剤であることを特徴とする請求項1記
載のウイルスの不活性化方法であるから、血液や血液製
剤のように加熱処理を行うと蛋白の変性が生じる被処理
液であっても、血液や血液製剤自体の活性が失われて、
不溶性の物質を生成してしまうようなことがない。
The invention according to claim 2 is the method for inactivating a virus according to claim 1, wherein the liquid to be treated is blood or a blood product. Even if the liquid to be treated undergoes heat denaturation, the activity of the blood or blood product itself is lost,
No insoluble material is produced.

【0031】加圧により含有蛋白質に伝わるエネルギー
が極めて少ない(0.08Kcal(0.3328Jo
ul)/mol)ために、加熱のような変性を受けにく
い。その上、氷晶形成による容積変化に基づく蛋白質の
損傷は極めて少ない。その理由は、蛋白質に細胞膜のよ
うな膜状組織構造物が存在しないためである。従って、
被処理液の活性が失われて変性することが非常に少な
い。液体(主として水)の相変化を利用しているため
に、安全性がきわめて高く、確実に被処理液中のウイル
スを失活させることができる。また、安定化のための添
加剤はほとんど必要としない。
The energy transmitted to the protein contained by pressurization is extremely small (0.08 Kcal (0.3328 Jo).
ul) / mol), so that it is less susceptible to denaturation such as heating. Moreover, protein damage due to volume changes due to ice crystal formation is extremely low. The reason is that there is no membrane-like tissue structure such as a cell membrane in the protein. Therefore,
It is very unlikely that the solution to be treated loses its activity and is denatured. Since the phase change of the liquid (mainly water) is used, the safety is extremely high and the virus in the liquid to be treated can be surely inactivated. Also, almost no additives are required for stabilization.

【0032】請求項3に記載の発明は、処理温度が−2
5℃〜−5℃で、且つ最少処理時間が20分〜120分
であり、200MPa〜400MPaで加圧することを
特徴とする請求項1または2に記載のウイルスの失活方
法であるから、ウイルスの不活性化を行う具体的に処理
を行う条件が明確であり、氷点下で400MPa以下の
処理のため被処理液に伝わるエネルギーは極めて小さい
から、被処理液が熱で変性されるようなことはなく、安
全性が極めて高い。また、短時間で確実に被処理液中の
ウイルスを失活できる。さらに、蛋白質を安定化させる
ための添加剤はほとんど不要で、安全である。
In the invention according to claim 3, the processing temperature is -2.
The method for inactivating a virus according to claim 1 or 2, wherein the method is at 5 ° C to -5 ° C, the minimum treatment time is 20 minutes to 120 minutes, and pressure is applied at 200 MPa to 400 MPa. The conditions for the specific treatment for inactivating the liquid are clear, and since the energy transmitted to the liquid to be treated is extremely small because the treatment is performed at a temperature of 400 MPa or less below freezing, it is difficult for the liquid to be treated to be denatured by heat. No, very high safety. Further, the virus in the liquid to be treated can be reliably inactivated in a short time. Furthermore, additives for stabilizing the protein are almost unnecessary and safe.

【0033】請求項4に記載の発明は、指標ウイルスを
失活できる処理温度、最少処理時間で加圧し、被処理液
中に含まれるウイルスをすべて不活性化する請求項1〜
3のいずれかに記載のウイルスの失活方法であるから、
最も耐圧性を示す指標ウイルス(頭殻サイズが極めて小
さいウイルス)を特異的に死滅させるとともに、これよ
り抵抗力の小さいウイルスをすべて失活させることがで
きる。 (実施の形態)以下、本発明の一実施の形態におけるウ
イルスの失活を実施できるウイルス失活装置の説明を行
う。図1は本発明の一実施の形態におけるウイルスの失
活方法を実施できるウイルス失活装置の構成図である。
The invention according to claim 4 is to pressurize at a processing temperature at which the indicator virus can be deactivated and at a minimum processing time to inactivate all viruses contained in the liquid to be processed.
3. The method for inactivating a virus according to any one of 3.
In addition to specifically killing the indicator virus having the highest pressure resistance (a virus having a very small head shell size), it is possible to inactivate any virus having a smaller resistance. (Embodiment) Hereinafter, a virus inactivating device capable of inactivating a virus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a virus inactivation device that can carry out a virus inactivation method according to an embodiment of the present invention.

【0034】図1において、1はステンレス等の耐食性
金属からなる最大1000MPaの圧力に耐える高圧容
器、2は円筒状で高圧容器1に螺合される上蓋、3は高
圧容器1内に形成される高圧室、4は高圧容器1内に挿
入されて高圧室3を形成するステンレス製の耐圧シリン
ダである。5は外周に雄ネジ、内周に雌ネジが形成され
ており、高圧容器1の空間に耐圧シリンダ4を収容して
高圧室3を形成後、高圧容器1の雌ネジに螺合される第
1保持体、6は中心に高圧室3に通じる連通路が設けら
れた第2保持体であり、第1保持体5の内周に形成され
た雌ネジに螺合される。高圧容器1には冷媒を通す熱交
換用の蛇管が設けられており、高圧室3は恒温水槽とな
っている。この高圧室3の中には、血液や血液製剤等の
被処理液を充填したフレキシブルなポリプロピレン製等
の密封容器が収容される。密封したフレキシブルなシー
トからなる柔軟な袋でもよい。この収容後に高圧室3内
に圧力媒体を収容し、全体を氷点下の所定の処理温度
(−25℃〜−5℃)で保温する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a high-pressure container made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel and which withstands a pressure of 1000 MPa at the maximum, 2 denotes a cylindrical upper lid screwed to the high-pressure container 1, and 3 denotes a high-pressure container formed in the high-pressure container 1. The high-pressure chamber 4 is a stainless steel pressure-resistant cylinder which is inserted into the high-pressure container 1 to form the high-pressure chamber 3. Reference numeral 5 denotes a male screw formed on the outer periphery and a female screw formed on the inner periphery. After the pressure-resistant cylinder 4 is accommodated in the space of the high-pressure container 1 to form the high-pressure chamber 3, The first holding member 6 is a second holding member provided with a communication passage communicating with the high-pressure chamber 3 at the center, and is screwed to a female screw formed on the inner periphery of the first holding member 5. The high-pressure container 1 is provided with a heat exchange coil through which a refrigerant passes, and the high-pressure chamber 3 is a constant-temperature water tank. The high-pressure chamber 3 contains a flexible sealed container made of polypropylene or the like filled with a liquid to be treated such as blood or a blood product. A flexible bag made of a sealed flexible sheet may be used. After this accommodation, the pressure medium is accommodated in the high-pressure chamber 3, and the whole is kept at a predetermined processing temperature (-25 ° C to -5 ° C) below the freezing point.

【0035】7は圧力媒体を溜めたタンク、8は圧力媒
体を高圧室3に送る加圧ポンプ、9は加圧ポンプ8で加
圧された圧力媒体を増圧して高圧室3に送るための増圧
器である。10は増圧器9に収容される面積比1:20
をもつ増圧用ピストン、11は面積比1:20の2つの
シリンダ室を結ぶ1次圧ライン、12は一次圧ライン1
1に設けられた60MPa程度の吐出圧をもつダイヤフ
ラムポンプである。
7 is a tank for storing the pressure medium, 8 is a pressure pump for sending the pressure medium to the high-pressure chamber 3, and 9 is a pressure pump for increasing the pressure of the pressure medium pressurized by the pressure pump 8 and sending it to the high-pressure chamber 3. It is a booster. 10 is an area ratio of 1:20 accommodated in the pressure intensifier 9
, A primary pressure line connecting two cylinder chambers having an area ratio of 1:20, and a primary pressure line 1
1 is a diaphragm pump having a discharge pressure of about 60 MPa.

【0036】13は増圧器9に接続されるとともに、第
2保持体6に設けらた連通路に接続され、高圧室3に収
容した圧力媒体を加圧する2次圧ライン、14,15は
増圧器9で増圧された高圧の圧力媒体を逆流なしに2次
圧ライン13に送ることができるチェック弁、16は除
圧弁(作動速度≒0.1秒)である。17は高圧室3内
の圧力媒体の圧力を検出するための圧力センサ、18は
高圧室3内の圧力媒体の温度を検出するための温度セン
サで、この実施の形態では高圧室3近傍の2次圧ライン
13に設けている。19は熱源部、20は圧力媒体に対
する加圧や保温する時間を計時するタイマ、21はマイ
クロコンピュータ等から構成され、圧力センサ17で検
出された圧力に基づきダイヤフラムポンプ12の圧力を
制御するとともに、温度センサ18で検出された水温か
ら熱源部19を制御する制御部である。制御部21はタ
イマ20のカウントする時間に従って加圧と加熱を行
う。
Reference numeral 13 denotes a secondary pressure line which is connected to the pressure intensifier 9 and is connected to a communication passage provided in the second holding member 6 to pressurize the pressure medium accommodated in the high pressure chamber 3; A check valve 16 capable of sending the high-pressure medium increased in pressure by the pressure unit 9 to the secondary pressure line 13 without backflow, and a pressure-reducing valve 16 (operating speed (0.1 second). Reference numeral 17 denotes a pressure sensor for detecting the pressure of the pressure medium in the high-pressure chamber 3, and reference numeral 18 denotes a temperature sensor for detecting the temperature of the pressure medium in the high-pressure chamber 3. It is provided in the next pressure line 13. 19 is a heat source unit, 20 is a timer for measuring the time for pressurizing or keeping the temperature of the pressure medium, 21 is composed of a microcomputer or the like, and controls the pressure of the diaphragm pump 12 based on the pressure detected by the pressure sensor 17, The control unit controls the heat source unit 19 based on the water temperature detected by the temperature sensor 18. The control unit 21 performs pressurization and heating according to the time counted by the timer 20.

【0037】次に、本実施の形態のウイルス失活装置を
使って、フレキシブル容器に詰めた被処理液のウイルス
を死滅させるときの手順について説明する。なお、本発
明の被処理液としては、例えば、アルブミン製剤、免疫
グロブリン製剤等の血液製剤と、その原料である血液、
血漿等、食肉などの食品等の液が挙げられる。また、血
清や、血液の体外循環(例えば、人工透析、人工心肺等)
に際し、体外循環する血液等も含まれる。
Next, a procedure for killing a virus in a liquid to be treated packed in a flexible container using the virus inactivating apparatus of the present embodiment will be described. In addition, as the liquid to be treated of the present invention, for example, an albumin preparation, a blood preparation such as an immunoglobulin preparation, and blood as its raw material,
Examples include liquids such as plasma and foods such as meat. In addition, extracorporeal circulation of serum or blood (for example, artificial dialysis, cardiopulmonary bypass, etc.)
In this case, extracorporeally circulating blood and the like are also included.

【0038】フレキシブル容器を高圧容器1内に収容
し、制御部21のスタートボタン(図示しない)を押す
と、加圧ポンプ8とダイヤフラムポンプ12の運転が開
始される。チェック弁14,15を介してエア抜きされ
ながら高圧室3に加圧された圧力媒体が送り込まれる。
本実施の形態では圧力媒体は水である。相変化(凍結)
を考えると圧力媒体として水が最も優れている。同時に
制御部21は熱源部19の加熱を開始して熱交換を開始
する。熱源部19と温度センサ18によって、内部の水
が氷点下(−20℃〜−5℃)の中で選択された処理温
度に保持する。また、圧力センサ17によってウイルス
ごとに選択される設定圧力に達したことが検出された
ら、ウイルスごとに特異的な最少処理時間をタイマ20
にカウントさせる。なお、本明細書において、ウイルス
の頭殻は、ウイルスの外膜(Envelope)、または頭殻
(Capsid)を意味する。この処理時間の間、制御部21
はこの処理温度と設定圧力に制御する。この処理温度と
設定圧力に維持することで、圧力や温度は比較的高くな
くてもウイルスの頭殻を破壊することができ、200M
Pa〜400MPaという比較的低圧でウイルスを失活
することが可能になる。
When the flexible container is accommodated in the high-pressure container 1 and a start button (not shown) of the control unit 21 is pressed, the operation of the pressure pump 8 and the diaphragm pump 12 is started. The pressurized pressure medium is sent into the high-pressure chamber 3 through the check valves 14 and 15 while bleeding air.
In the present embodiment, the pressure medium is water. Phase change (freeze)
Considering that, water is the best pressure medium. At the same time, the control unit 21 starts heating the heat source unit 19 and starts heat exchange. The heat source 19 and the temperature sensor 18 maintain the water inside at a processing temperature selected below the freezing point (−20 ° C. to −5 ° C.). When the pressure sensor 17 detects that the set pressure selected for each virus has been reached, the minimum processing time specific to each virus is set to the timer 20.
To count. In addition, in this specification, the head shell of a virus means the outer membrane (Envelope) of a virus, or a head shell (Capsid). During this processing time, the control unit 21
Controls the processing temperature and the set pressure. By maintaining the processing temperature and the set pressure, it is possible to destroy the virus crust even if the pressure and the temperature are not relatively high, and the 200M
The virus can be inactivated at a relatively low pressure of Pa to 400 MPa.

【0039】タイマ20が20分〜120分の処理時間
をカウントすると、制御部21はこれを受けて除圧弁1
6を一挙に開放する。このとき、高圧室3内のフレキシ
ブル容器内のウイルスは相変化を伴う体積膨張力で一挙
に頭殻を破壊されて死滅する。その後、上蓋2をとっ
て、高圧容器1内からフレキシブル容器を取り出す。以
上の手順をふむことでウイルスの失活が達成される。
When the timer 20 counts the processing time from 20 minutes to 120 minutes, the control unit 21 receives the processing time, and
Release 6 at once. At this time, the virus in the flexible container in the high-pressure chamber 3 is destroyed at once by the volume expansion force accompanying the phase change and is killed. After that, the upper lid 2 is removed and the flexible container is taken out of the high-pressure container 1. Virus inactivation is achieved by taking the above steps.

【0040】続いて、本実施の形態におけるウイルス不
活性化法によると、なぜウイルスが失活または死滅可能
になるのか、そしてなぜ血液等の蛋白質成分を変性させ
ないのか、その理由を以下詳述する。
Next, according to the virus inactivation method of the present embodiment, why the virus can be inactivated or killed, and why the protein components such as blood are not denatured, will be described in detail below. .

【0041】ウイルスの生体要素である酵素や核酸等は
蛋白質分子を含み、N原子やO原子を含んでいる。DN
AがN原子やO原子を含み、水素結合で結合しているこ
とはよく知られているが、酵素や核酸等の蛋白質分子も
N原子やO原子を含み、これらが周囲の水分子との間で
水素結合をして、水分子によって酵素や核酸を保護して
いる。これらの蛋白質分子のN原子やO原子と水分子の
O原子との間で形成されている水素結合が開裂され、保
護のメカニズムが取り除かれることが、蛋白質分子の変
性の主要な原因である。そこでまず最初に、蛋白質分子
の水素結合が加圧によってどのような影響を受けるの
か、を説明する。
Enzymes, nucleic acids, and the like, which are biological elements of a virus, contain protein molecules and contain N atoms and O atoms. DN
It is well known that A contains N atoms and O atoms and is bonded by hydrogen bonds, but protein molecules such as enzymes and nucleic acids also contain N atoms and O atoms, which interact with surrounding water molecules. They form hydrogen bonds between them, protecting enzymes and nucleic acids with water molecules. A major cause of denaturation of protein molecules is that the hydrogen bond formed between the N atom or O atom of these protein molecules and the O atom of the water molecule is cleaved to remove the protection mechanism. So, first, we will explain how the hydrogen bonding of protein molecules is affected by pressure.

【0042】蛋白質の圧力変性は、圧力が250MPa
程度に到達すると発生し、未変性状態から変性状態に移
行する。しかし、この圧力帯は「ゆらぎ」領域と呼ば
れ、圧力を解除すると変性から開放され、元の未変性状
態に戻る。この「ゆらぎ」領域や圧力変性を示す圧力は
蛋白質分子の構造で異なる。
The pressure denaturation of the protein is performed at a pressure of 250 MPa.
Occurs when the temperature reaches the degree, and changes from the undenatured state to the denatured state. However, this pressure band is called a “fluctuation” region, and when pressure is released, the pressure is released from denaturation and returns to the original undenatured state. The “fluctuation” region and the pressure at which pressure denaturation differs depending on the structure of the protein molecule.

【0043】例えば、蛋白質分子内に4個のSS結合
(ジスルフィド結合)を持つ牛血清アルブミンは25
℃、400MPa、9分間の加圧では変性されず、変性
を与えるには25℃、600MPa、9分間以上の加圧
を要し、450MPa近辺が「ゆらぎ」領域ということ
になる。
For example, bovine serum albumin having four SS bonds (disulfide bonds) in a protein molecule is 25 bovine serum albumin.
It is not denatured by pressurization at 400 ° C. for 9 minutes, and pressurization at 25 ° C., 600 MPa for 9 minutes or more is required to impart denaturation. A region around 450 MPa is a “fluctuation” region.

【0044】ところで、300MPaの加圧下において
は、分散媒である水分子は勿論のこと、蛋白質分子自身
も圧縮され約8%以上の歪を起こしている(但し、処理
温度で若干異なる)。しかし、この歪みは、蛋白質分子
に含まれるN原子やO原子が周囲に存在する水分子のO
原子との間で水素結合を形成し、水分子自身が蛋白質分
子を保護していることにより、変性が起こることはな
い。しかし、300MPa以上に加圧されると、水分子
や蛋白質分子に生じる歪が増加し、もはや常温、常圧下
で形成された水素結合を維持することが熱力学的に不可
能になり、水素結合は開裂する。この時点で蛋白質の変
性が開始する。そして、この加圧下、8%の歪んだ水分
子、並びに歪んだ蛋白質分子が互いにその環境に適応
し、熱力学的に最も効率的な立体構造を作るために必要
な水素結合を新しく形成する。時間の経過に伴い、この
形成は進行し、蛋白質分子の変性は進行する。
By the way, under a pressure of 300 MPa, not only the water molecules as the dispersion medium but also the protein molecules themselves are compressed, causing a strain of about 8% or more (however, the processing temperature is slightly different). However, this distortion is caused by the water molecules around which N atoms and O atoms contained in protein molecules exist.
Denaturation does not occur because hydrogen molecules form hydrogen bonds with the atoms and the water molecules themselves protect the protein molecules. However, when the pressure is increased to 300 MPa or more, the strain generated in water molecules and protein molecules increases, and it is no longer thermodynamically possible to maintain the hydrogen bond formed at normal temperature and normal pressure. Cleaves. At this point, denaturation of the protein begins. Then, under this pressure, the 8% distorted water molecules and the distorted protein molecules adapt to each other's environment and form new hydrogen bonds necessary to create the most thermodynamically efficient conformation. Over time, this formation proceeds and denaturation of the protein molecule proceeds.

【0045】しかし、ここで生じる加圧変性は、加熱変
性のように最終段階まで進行することはない。その理由
は、蛋白質分子の立体構造を完全に破壊するために必要
なエネルギーが、水の歪み、すなわち加圧水には存在し
ないからである。
However, the denaturation under pressure does not proceed to the final stage unlike the denaturation by heating. The reason is that the energy required to completely destroy the three-dimensional structure of the protein molecule is not present in the strain of water, that is, in pressurized water.

【0046】これからすると、蛋白質分子を完全に破壊
することは加圧処理を行うのでは不可能で、ウイルスの
生体要素を加圧により失活することはできないように思
えるが、図2(A)に示す水の加圧による不凍結領域、
すなわち過冷却状態の水(以下、過冷却水)を利用する
ことが、この問題を解決する。そこで、まず、相変化が
変性に与える影響と、蛋白質分子の構造が変性に対して
どのように関係するのか、を以下説明する。図2(A)
は水の相図、図2(B)は除圧に伴う容積増加率に及ぼ
す温度と圧力の関係図である。
From this, it seems that it is impossible to completely destroy the protein molecule by applying the pressure treatment, and it seems that the biological element of the virus cannot be inactivated by the application of pressure. Non-freezing area by pressurizing water shown in
That is, the use of supercooled water (hereinafter, supercooled water) solves this problem. Therefore, first, the influence of the phase change on the denaturation and how the structure of the protein molecule relates to the denaturation will be described below. FIG. 2 (A)
FIG. 2B is a phase diagram of water, and FIG. 2B is a diagram showing the relationship between temperature and pressure on the rate of volume increase accompanying depressurization.

【0047】図2(A)において示すように、200M
Pa、−25℃の水は過冷却水である。約7%圧縮され
ているために、常圧下における正四面体構造の水と同一
の構造の水ではない。しかし、この過冷却の水は、圧力
解除に伴い、極めて短い間に、正四面体構造に近い水の
構造を経て六方晶形のIh型の氷に相転移する。従っ
て、通常の水を−20℃、300MPaに加圧後、除圧
すると、4℃、常圧の水の構造から−20℃、300M
Paの構造へ、さらに−20℃、常圧の氷晶構造へと水
素結合の解離、会合が強制的に行われ、水素結合の組み
替えが行われる。
As shown in FIG.
Water at Pa and −25 ° C. is supercooled water. Because it is compressed by about 7%, it is not water having the same structure as water having a regular tetrahedral structure under normal pressure. However, the supercooled water undergoes a phase transition to hexagonal Ih-type ice via a water structure close to a tetrahedral structure in a very short time when the pressure is released. Therefore, when normal water is pressurized to −20 ° C. and 300 MPa and then depressurized, the structure of water at 4 ° C. and normal pressure is −20 ° C. and 300 M
Dissociation and association of hydrogen bonds are forcibly performed to a Pa structure and further to an ice crystal structure at −20 ° C. and normal pressure, and recombination of hydrogen bonds is performed.

【0048】この過程で生じる容積変化は、300MP
a、−20℃の容積と比較して約19%増加する。この
体積増加はウイルスの頭殻を体積膨張力で破壊するのに
十分なものである。そして、この相転移の過程で生じる
水素結合の解離、会合は、必然的に蛋白質を変性する。
しかし、さまざまの蛋白質分子の変性は同じではなく、
変性は蛋白質分子の固有の構造によって相違する。
The volume change that occurs during this process is 300MP
a, about 19% increase compared to the volume at -20 ° C. This volume increase is sufficient to destroy the virus's head shell with volume expansion force. The dissociation and association of hydrogen bonds that occur during this phase transition inevitably denature proteins.
However, the denaturation of various protein molecules is not the same,
Denaturation depends on the intrinsic structure of the protein molecule.

【0049】例えば、分子内に4個のSS結合(ジスル
フィド結合)を有する牛血清アルブミンはこのような処
理で変性を受けない。そして、人間の血清アルブミンは
17個のSS結合をもち更に強固な構造をしている。し
かし、グラム陰性菌に含まれている一部の蛋白質や、大
腸菌T4ファージに含まれている生体要素を構成する僅
かな蛋白質は、SS結合数が少ないものも含まれている
ために変性を受ける。すなわち、SS結合数が多い蛋白
質は比較的長時間加圧されても変性を受けることが少な
く、SS結合数が少ない蛋白質は長時間加圧されると変
性を受けることが分かる。そして、圧力から水分子に伝
わるエネルギー量自体は300MPaで約0.06Kc
al/mol(0.2496Joule/mol)と極
めて小さいため、加熱処理のように蛋白質に致命的な変
性を与えることはない。例えば、SS結合が無く圧力変
性しやすい卵アルブミンについて、400MPa、9分
間加圧変性された蛋白質と、80℃、9分間加熱変性さ
れたときの蛋白質と比較すると、前者の表面疎水性は後
者の値の1/30〜1/50倍である。その理由は、圧
力から蛋白質に伝わるエネルギーが極めて小さいためで
あり、圧力は蛋白質を致命的に変成させることはできな
いものである。
For example, bovine serum albumin having four SS bonds (disulfide bonds) in the molecule is not denatured by such treatment. And human serum albumin has 17 SS bonds and has a stronger structure. However, some proteins contained in Gram-negative bacteria and a small amount of proteins constituting a biological element contained in Escherichia coli T4 phage are denatured because they include those having a small number of SS bonds. . In other words, it can be seen that a protein having a large number of SS bonds is less likely to be denatured even when pressurized for a relatively long time, and a protein having a small number of SS bonds is denatured when pressurized for a long time. The energy itself transmitted from the pressure to the water molecules is about 0.06 Kc at 300 MPa.
Since it is extremely small at al / mol (0.2496 Joule / mol), it does not give fatal denaturation to proteins unlike heat treatment. For example, for egg albumin which has no SS bond and easily undergoes pressure denaturation, when compared to a protein denatured under pressure of 400 MPa for 9 minutes and a protein denatured by heating at 80 ° C. for 9 minutes, the former has a surface hydrophobicity of the latter. It is 1/30 to 1/50 times the value. The reason is that the energy transmitted from the pressure to the protein is extremely small, and the pressure cannot transform the protein fatally.

【0050】以上のことから、人間の血液や血液製剤な
どの蛋白質は、加圧処理されても比較的強く、ウイルス
に極わずか存在する生体要素の蛋白質分子に圧力感受性
の高いものが含まれているために、ウイルスは氷点下の
加圧処理で比較的簡単に不活性化される。しかも、本不
活性化法は水から氷晶への相変化を利用しているため、
大きな体積膨張を引き出すことができ、ウイルスに関し
ては、上記変性に加えてこの体積膨張力を作用させ、頭
殻を特異的且つ完全に破壊できる。そして、このとき、
人間の血液や血液製剤の蛋白質が混在していても、これ
らの蛋白質は膜状組織構造物を有していないから、破壊
されることはない。このように、本不活性化法は、水素
結合の開裂と、相転移による頭殻破壊をウイルスに対し
て相乗的に作用させ、人間等の血液や血液製剤には変性
を与えないという、優れたウイルス不活性化法というこ
とが分かる。
As described above, proteins such as human blood and blood products are relatively strong even when subjected to pressure treatment, and include proteins having high pressure sensitivity to protein molecules of biological elements which are present in very few viruses. For this reason, viruses are relatively easily inactivated by sub-zero freezing. In addition, this inactivation method utilizes the phase change from water to ice crystals,
A large volume expansion can be elicited and, for viruses, this volume expansion force acts in addition to the above-mentioned denaturation, so that the skull can be specifically and completely destroyed. And then,
Even if proteins of human blood and blood products are mixed, these proteins are not destroyed because they do not have a membrane-like tissue structure. As described above, this inactivation method has an excellent effect that the cleavage of hydrogen bonds and the destruction of the skull due to phase transition act synergistically on viruses, and do not denature human blood or blood products. It can be seen that the virus inactivation method was used.

【0051】ところで、ウイルスにも各種のものがあ
り、サイズも様々である。以上、ウイルスの頭殻破壊つ
いて基本的な説明を行ったが、この頭殻破壊に頭殻サイ
ズが密接な関係をもっていることを説明する。すなわ
ち、頭殻サイズが小さくなると、液の相変化に伴う容積
変化量はサイズの3乗に比例しながら減少するため、容
積変化による破壊力は相対的に低下する。その理由は、
容積変化とは逆に表面積が相対的に増加し、単位表面積
当たりの破壊力は容積とは反対に低下するからである。
ただ、頭殻の破壊限界は個々のウイルスで固有なもので
あるから、以上の説明は一般的な傾向の説明である。従
って、頭殻サイズがきわめて小さいウイルスほど失活、
死滅が難しい。サイズが極端に小さいウイルスが指標ウ
イルスとされる理由はここにある。このように、頭殻サ
イズの小さいウイルスの場合には、破壊力を増すための
処理温度、圧力、最少処理時間がさらに検討されるべき
である。
Incidentally, there are various types of viruses, and their sizes are also various. The basic explanation of the destruction of the skull of the virus has been given above, but it is explained that the skull size is closely related to the destruction of the skull. That is, as the head shell size decreases, the volume change accompanying the phase change of the liquid decreases in proportion to the cube of the size, so that the breaking force due to the volume change relatively decreases. The reason is,
This is because, contrary to the volume change, the surface area relatively increases, and the breaking force per unit surface area decreases opposite to the volume.
However, the above explanation is a general explanation of the tendency of skull destruction because it is unique to each virus. Therefore, a virus with a very small head shell size is inactivated,
It is difficult to die. This is why viruses that are extremely small in size are considered indicator viruses. As described above, in the case of a virus having a small head shell size, the processing temperature, pressure, and minimum processing time for increasing the destructive power should be further examined.

【0052】次に、頭殻破壊と関係をもつものとして、
熱がある。熱は物質の電子半径を広げ、原子核半径を拡
大し、分子の結合を弱める性質がある。加熱する過程で
それらを形成している水素結合は当然に開裂する。この
発現最低温度は生体高分子で約60℃近辺である。例え
ば卵蛋白質では約62℃で、この温度はゆで卵のできる
最低温度に相当する。熱は直接的に伝熱されるから、ウ
イルスをはじめ全ての生物素材に同じように作用する。
従って、処理温度の上昇はウイルスの水素結合を開裂さ
せ、ウイルス不活性化速度を促進する。そして、頭殻サ
イズが小さいウイルスでも、処理温度を上げれば、ウイ
ルスのDNAやウイルスの生命維持に必須な酵素類の損
傷や失活ができる。これは、いわゆる加熱処理の適用で
ある。
Next, as having a relationship with skull destruction,
Have a fever. Heat increases the electron radius of a substance, increases the radius of the nucleus, and weakens the bonding of molecules. In the process of heating, the hydrogen bonds that form them naturally break. The minimum expression temperature is about 60 ° C. for a biopolymer. For example, for egg protein, it is about 62 ° C., which corresponds to the lowest temperature at which boiled eggs can be formed. Because heat is transferred directly, it acts equally on all biological materials, including viruses.
Thus, increasing the processing temperature will cleave the hydrogen bonds of the virus, promoting the rate of virus inactivation. And even if the virus has a small head shell size, if the treatment temperature is raised, the DNA of the virus and the enzymes essential for maintaining the life of the virus can be damaged or inactivated. This is an application of a so-called heat treatment.

【0053】しかし、本発明の処理温度はこのような主
旨で加熱を行うのではなく、液体の圧縮量が極めて小さ
いために、これだけではこの水素結合の解離、会合を推
進できないため、補助的な熱エネルギー源として利用す
るものである。従って、ウイルスをそれだけで失活する
ような高温の温度でなくともよく、分子の結合を弱め
て、相変化による破壊を、加圧、氷点下で作り出すため
に利用するものである。
However, the processing temperature of the present invention is not heated for such a purpose. Rather, since the amount of liquid compression is extremely small, this alone cannot promote the dissociation and association of hydrogen bonds, It is used as a heat energy source. Therefore, the temperature does not need to be high enough to inactivate the virus by itself, but is used to weaken the molecules and to produce the destruction due to the phase change under pressure and below freezing.

【0054】次に、ウイルスの頭殻が体積膨張力で破壊
される具体的条件を説明する。図2(B)に示すよう
に、水の体積は、相変化により0℃の水から0℃の氷で
約9%増加する。このとき、圧力が100MPaなら、
さらに約4.2%、200MPaなら、約7.6%、ま
た300MPaなら約10%増加する。従って、氷点下
の加圧状態からの除圧は極めて大きな容積増加を伴う。
この容積増加がウイルスの頭殻を直接破壊する。
Next, the specific conditions under which the head shell of the virus is destroyed by the volume expansion force will be described. As shown in FIG. 2 (B), the volume of water increases by about 9% from 0 ° C. water to 0 ° C. ice due to the phase change. At this time, if the pressure is 100 MPa,
Further, about 4.2%, 200 MPa, about 7.6%, and 300 MPa, about 10% increase. Accordingly, depressurization from a pressurized state below the freezing point involves an extremely large volume increase.
This increase in volume directly destroys the skull of the virus.

【0055】例えば、−5℃で200MPaの圧力で加
圧していた状態から常圧にまで除圧すると、不凍結時の
体積膨張と凍結に伴う体積膨張で15.5%体積膨張す
る。従って、処理温度T、圧力pとし、Tの変化ΔT、
pの変化Δpに対して(なお、以下ΔT,Δpは表記上
省略する)、同一相内での圧縮率をC(T,p)、相変
化に伴う体積膨張率をCiとし、相変化を起こすまでの
体積弾性係数の平均値をβav1(T,p)、相変化を
起こしてからの体積弾性係数の平均値をβav2(T,
p)、相変化の際の体積弾性係数をβavすると、相変
化を起こすまでと、起こした後の単位体積あたりの平均
瞬間体積膨張力はβav1(T,p)・C(T,p)+
βav2(T,p)・C(T,p)であり、これに凍結
時のβav・Ciが加わるから、処理温度T、圧力pか
ら常温、常圧まで除圧した場合に発生する、相変化を伴
った体積膨張力Fは、F=βav1(T,p)・C
(T,p)+βav2(T,p)・C(T,p)+βa
v・Ciであり、これが各ウイルス固有の頭殻の破壊限
界値R(T,p)を上回ると破壊を発生させるものであ
る。すなわち、F>R(T,p)がウイルスを特異的に
死滅させる条件になる。
For example, when the pressure is increased from −5 ° C. at a pressure of 200 MPa to normal pressure, the volume expands by 15.5% due to the volume expansion during non-freezing and the volume expansion accompanying freezing. Therefore, a processing temperature T and a pressure p are used, and a change ΔT
With respect to the change Δp of p (hereinafter, ΔT and Δp are omitted in the notation), the compression rate in the same phase is C (T, p), the volume expansion rate accompanying the phase change is Ci, and the phase change is The average value of the bulk modulus before the occurrence of the phase change is βav1 (T, p), and the average value of the bulk modulus after the occurrence of the phase change is βav2 (T, p).
p), when the bulk modulus at the time of the phase change is βav, the average instantaneous volume expansion force per unit volume after the phase change is caused and βav1 (T, p) · C (T, p) +
βav2 (T, p) · C (T, p), to which βav · Ci at the time of freezing is added, so that the phase change that occurs when the pressure is reduced from the processing temperature T and the pressure p to normal temperature and normal pressure. Is the volume expansion force F with F = βav1 (T, p) · C
(T, p) + βav2 (T, p) · C (T, p) + βa
v · Ci, which causes destruction when it exceeds the destruction limit value R (T, p) of the skull specific to each virus. That is, F> R (T, p) is a condition for specifically killing the virus.

【0056】このように、本実施の形態におけるウイル
スの失活方法は、第1段階として、200MPa〜40
0MPaの圧力を加えるとともに、処理温度として−2
5℃〜−5℃で保温し、少なくとも20分〜120分間
これを維持することで、熱力学的に解離、会合した水素
結合を加圧下で平衡状態にするものである。その後、第
2段階として、除圧することで、過冷却状態の水素結合
が再度崩壊し、ウイルスの生命を維持する上で重要な働
きをする酵素などを失活させるものである。同時に過冷
却状態の水が、水素結合を組み替えてIh氷晶型構造に
移行するから、この構造変化により体積膨張し、ウイル
スの頭殻は破壊されて完全に死滅する。
As described above, the method of inactivating the virus according to the present embodiment comprises, as the first step, 200 MPa to 40 MPa.
A pressure of 0 MPa was applied, and the processing temperature was -2.
By keeping the temperature at 5 ° C. to −5 ° C. and maintaining it for at least 20 minutes to 120 minutes, the thermodynamically dissociated and associated hydrogen bonds are brought into an equilibrium state under pressure. Then, as a second stage, the pressure is released, the hydrogen bond in the supercooled state is broken again, and the enzymes and the like that play an important role in maintaining the life of the virus are inactivated. At the same time, the supercooled water undergoes rearrangement of hydrogen bonds and shifts to an Ih ice crystal type structure. This structural change causes volume expansion, and the virus's head and shell is destroyed and completely killed.

【0057】このように本実施の形態は、生命を維持す
る上で最も重要なウイルスの生体要素や、頭殻破壊が水
を中心とした水素結合の解離、会合により精緻に制御さ
れ、生体要素の失活と破壊が圧力と氷点下の温度で簡単
に制御できるものである。
As described above, according to the present embodiment, the biological element of the virus, which is the most important in maintaining the life, and the destruction of the skull is precisely controlled by the dissociation and association of hydrogen bonds centering on water. Deactivation and destruction can be easily controlled by pressure and sub-zero temperatures.

【0058】また、氷点下の処理であるために、血液製
剤のような凍結された被処理液であっても応用可能であ
り、また400MPaで処理しても血液に伝わるエネル
ギーが少ないために(0.08Kcal(0.3328
Joul)/mol)、ウイルスは失活するけれども、
血液等の蛋白質成分が凝集、不溶化することはない。
Further, since the treatment is performed at a temperature below the freezing point, it can be applied to a liquid to be treated which is frozen such as a blood product, and the energy transmitted to the blood is small even if the treatment is performed at 400 MPa. .08Kcal (0.3328
Joule) / mol), although the virus is inactivated,
Protein components such as blood do not agglomerate or insolubilize.

【0059】また、非圧縮性流体の液体の加圧であるた
めに、動力コストは極めて小さい。しかも、比較的低圧
での処理を実現したから安全性もきわめて高く、確実に
被処理液中のウイルスが死滅できる。また、血液に加え
られるエネルギーは小さいために、蛋白質の変性を抑制
するための安定剤の添加を限りなく少なくすることがで
きる。
Further, the power cost is extremely small due to the pressurization of the liquid of the incompressible fluid. Moreover, since the treatment is performed at a relatively low pressure, the safety is extremely high, and the virus in the liquid to be treated can be surely killed. Also, since the energy added to blood is small, the amount of stabilizers for suppressing protein denaturation can be reduced as much as possible.

【0060】なお、他の条件は本実施の形態の条件を維
持し、400MPa以上の高圧にすれば確実にウイルス
の失活が可能になるが、血液蛋白質の変性は進行する。
従って、400MPaを越えると、実用性という面では
若干劣るが、ウイルスの失活という点では均等な効果を
示す加圧領域が存在することが留意されるべきである。
同様に、不凍結領域であれば−25℃以下においても、
実用性では劣るが、失活という点では均等な作用効果を
示す領域のあることも留意されるべきである。
The other conditions are the same as those of the present embodiment, and if the pressure is increased to 400 MPa or more, the virus can be reliably inactivated, but the denaturation of blood proteins proceeds.
Therefore, when the pressure exceeds 400 MPa, it should be noted that there is a pressurized region which shows a uniform effect in terms of virus inactivation, although the practicality is slightly inferior.
Similarly, in the non-freezing region, even at −25 ° C. or less,
It should also be noted that, although less practical, there is a region that shows a uniform effect in terms of deactivation.

【0061】[0061]

【実施例】図3は凍結を誘起する除圧処理におけるウイ
ルスの生残菌数に及ぼす加圧時間と圧力の関係を示すグ
ラフ、図4は凍結を誘起する除圧処理におけるウイルス
の生残菌数に及ぼす圧力と温度の関係を示すグラフであ
る。実験に使用したウイルスは、大腸菌のT4ファージ
(Escherichia coli phage T4)であり、所定時間、
保温、加圧処理を行って生残菌数(cfu/ml)を測
定した。実験は、56MPaのダイヤフラムポンプを1
次ラインに設けた1:20の増圧器と、最大1000M
Paの高圧容器で行った。2次ラインの圧力媒体は水
で、被処理液は10mm内径、高さ16mm(内容積1
ml)のポリプロピレン製の容器に充填した。圧力は0
〜500MPa、温度は−20℃〜50℃の範囲で実施
した。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the pressurizing time and the pressure on the number of surviving viruses in the decompression treatment to induce freezing, and FIG. 4 is a graph showing the survival of the virus in the decompression treatment to induce freezing. 9 is a graph showing the relationship between pressure and temperature on the number. The virus used for the experiment was Escherichia coli phage T4, which was used for a predetermined time.
The cells were kept warm and pressurized to measure the number of surviving bacteria (cfu / ml). In the experiment, one 56MPa diaphragm pump was used.
1:20 booster installed on the next line and up to 1000M
The test was performed in a high-pressure vessel of Pa. The pressure medium of the secondary line is water, and the liquid to be treated has an inner diameter of 10 mm and a height of 16 mm (with an inner volume of 1 mm).
ml) of polypropylene containers. Pressure is 0
500500 MPa and the temperature was in the range of −20 ° C. to 50 ° C.

【0062】また、T4ファージの懸濁液の調整は次の
手順で行った。プラーク1個を白金線で穿刺し、ペプト
ントップ寒天培地(Peptone Top Agar:ペプトン10
g、NaCl 5g、寒天5g、全量1000ml、pH
7.2)に移し、これに宿主菌(Escherichia coli I
FO 13168)の1晩培養液0.1mlを重層し、37℃
で培養した。3〜4時間培養後、3mlのT2緩衝液
(Na2HPO4 3.0g、KH2PH4 1.5g、NaCl
4.0g、K2SO4 5.0g、MgSO4 0.1M10m
l、CaCl2 0.1M1ml、ゼラチン1%1ml、全
量1000ml)を加え、これに1滴のクロロフォルム
を滴下し1時間培養した。培養後、上層液を採取し、低
速遠心(3000rpm、10分)を行って調整した。
The preparation of the T4 phage suspension was carried out in the following procedure. One plaque was punctured with a platinum wire, and peptone top agar (Peptone Top Agar: peptone 10)
g, NaCl 5g, agar 5g, total volume 1000ml, pH
7.2) to which the host cells (Escherichia coli I
FO 13168) is overlaid with 0.1 ml of an overnight culture,
And cultured. After culturing for 3-4 hours, 3 ml of T2 buffer (3.0 g of Na2HPO4, 1.5 g of KH2PH4, NaCl
4.0g, K2SO4 5.0g, MgSO4 0.1M10m
1, 0.1 ml of CaCl 2, 1 ml of gelatin 1%, total volume 1000 ml), 1 drop of chloroform was added dropwise, and the mixture was cultured for 1 hour. After the culture, the upper layer liquid was collected, and adjusted by low-speed centrifugation (3000 rpm, 10 minutes).

【0063】生残菌数(cfu/ml)は、図3、図4
に示す実験点で測定した。ペプトン寒天培地に、宿主菌
の1晩培養液、T4ファージのファージ懸濁液、ペプト
ントップ寒天培地を重層し、37℃で1日培養した後、
出現したプラーク数をカウントして生残菌数(cfu/
ml)を測定した。
The surviving cell count (cfu / ml) was determined as shown in FIGS.
Were measured at the experimental points shown in FIG. An overnight culture of the host bacterium, a phage suspension of T4 phage, and a peptone top agar were overlaid on a peptone agar medium, and cultured at 37 ° C. for 1 day.
The number of surviving bacteria (cfu /
ml).

【0064】図3に示すように、この実験によれば、処
理時間にほぼ比例して生残菌数が減少する。−5℃での
測定結果をみる限り、200MPaでは処理時間30分
で一桁程度の菌数の低下がみられるが、300MPaの
場合30分でウイルスがほぼ完全に失活し、400MP
aでは20分間の処理でウイルスは完全に失活してい
る。
As shown in FIG. 3, according to this experiment, the number of surviving bacteria decreases almost in proportion to the treatment time. As can be seen from the measurement results at −5 ° C., the number of bacteria decreased by about one digit at a treatment time of 30 minutes at 200 MPa, but the virus was almost completely inactivated at 30 minutes at 300 MPa,
In a, the virus was completely inactivated by the treatment for 20 minutes.

【0065】次に、図4から圧力と処理温度の関係が明
らかになる。この処理時間120分である。この実験結
果から分かるように、常温以上の処理温度では、300
MPa以上の加圧をしないとウイルスは減少しない。完
全に死滅させるに500MPaが必要である。300M
Pa以上、且つ25℃または50℃の条件で菌数が低下
しているが、これはウイルスのDNAや重要な酵素の水
素結合が高圧と加熱で開裂したためである。
Next, the relationship between the pressure and the processing temperature becomes clear from FIG. This processing time is 120 minutes. As can be seen from the experimental results, at a processing temperature of room temperature or higher, 300
The virus does not decrease unless the pressure is higher than MPa. 500 MPa is required for complete killing. 300M
The number of bacteria decreased under the condition of Pa or more and 25 ° C. or 50 ° C., because the DNA of the virus or the hydrogen bond of the important enzyme was cleaved by high pressure and heat.

【0066】しかし、400MPaでは水素結合を完全
に破壊できる歪量に達していない。そこで、400MP
a以下で水素結合を破壊するためには別に熱エネルギー
の助けが必要となる。すなわち、400MPa以下でも
−5℃以下に冷却し、除圧し、過冷却水から氷晶を形成
させることで、容易に水素結合の再破壊と、氷晶形成に
ともなう新しい水素結合の形成をもたらすことができ
る。これにより酵素を失活し、また同時に相変化に伴う
急激な体積膨張で、生命維持する上で重要なウイルスの
頭殻が完全に破壊され、死に至るものである。そして、
−20℃では300MPaで完全にウイルスは死滅す
る。
However, at 400 MPa, the strain amount has not yet reached the level at which hydrogen bonds can be completely broken. So 400MP
In order to break the hydrogen bond below a, the help of thermal energy is required separately. In other words, cooling to -5 ° C or less even at 400 MPa or less, depressurizing, and forming ice crystals from supercooled water easily causes re-destruction of hydrogen bonds and formation of new hydrogen bonds accompanying ice crystal formation. Can be. This inactivates the enzyme and, at the same time, the rapid volume expansion accompanying the phase change completely destroys the crucial skull of the virus, which is vital for life, and causes death. And
At −20 ° C., the virus is completely killed at 300 MPa.

【0067】このように、200MPa〜400MP
a、望ましくは、300MPa〜400MPaの圧力を
加えるとともに、処理温度として−25℃〜−5℃で、
少なくとも20分〜120分の最少処理時間以上、これ
を維持することでウイルスの死滅、不活性化が可能にな
る。
As described above, 200 MPa to 400 MPa
a, desirably, at a pressure of 300 MPa to 400 MPa, and at a processing temperature of −25 ° C. to −5 ° C.,
By maintaining this for at least the minimum processing time of 20 minutes to 120 minutes, the virus can be killed and inactivated.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に記載されたウイルスの不活性化法は、氷点下で処理を
行うので、血液製剤のような被処理液であっても蛋白質
の変性が少なく、被処理液の活性が失われて変性するよ
うなことが少ない。圧力が200MPa〜400MPa
で十分であるため、装置コストが易く、安全性も高い。
HIVを含め確実に被処理液中のウイルスを死滅、失活
させることができる。また、安定化のための添加剤の使
用をゼロもしくは少なくできる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
In the method for inactivating viruses described in (1), the treatment is performed at a temperature below freezing point. Less. Pressure is 200MPa ~ 400MPa
Is sufficient, the equipment cost is easy and the safety is high.
Viruses in the liquid to be treated, including HIV, can be reliably killed and inactivated. In addition, the use of additives for stabilization can be reduced to zero or less.

【0069】本発明の請求項2に記載されたウイルスの
不活性化法は、血液や血液製剤のように加熱処理を行う
と蛋白質に変性が生じる被処理液であっても、血液や血
液製剤自体の活性が失われて、不溶性の物質が生成する
ようなことが極めて少ない。
The method for inactivating a virus according to claim 2 of the present invention relates to a method for inactivating a virus such as blood or blood products, even if the liquid to be processed undergoes denaturation of proteins when subjected to heat treatment. It is very unlikely that the activity of itself will be lost and an insoluble substance will be produced.

【0070】本発明の請求項3に記載されたウイルスの
不活性化法は、処理温度が−25℃〜−5℃で、且つ最
少処理時間が20分〜120分であり、200MPa〜
400MPaで加圧するから、被処理液を変質させるこ
とがなく、圧力が低いから、低コストで安全性も高く、
短時間で確実に被処理液中のウイルスを死滅、失活させ
ることができる。
In the method for inactivating a virus according to claim 3 of the present invention, the treatment temperature is from -25 ° C to -5 ° C, the minimum treatment time is from 20 minutes to 120 minutes, and
Since the pressure is increased at 400 MPa, the liquid to be treated does not deteriorate, and the pressure is low.
Viruses in the liquid to be treated can be reliably killed and inactivated in a short time.

【0071】本発明の請求項4に記載されたウイルス不
活性化法は、最も耐圧性のある指標ウイルスを特異的に
死滅させるとともに、これより抵抗力の小さいウイルス
をすべて不活性化させることができる。
The virus inactivation method according to claim 4 of the present invention is capable of specifically killing the most resistant indicator virus and inactivating all viruses having a lower resistance. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態におけるウイルス不活性
化を実施できるウイルス死滅処理装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a virus killing apparatus capable of performing virus inactivation according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A)水の相図 (B)除圧に伴う容積増加率に及ぼす温度と圧力の関係
を示すグラフ
FIG. 2A is a phase diagram of water. FIG. 2B is a graph showing the relationship between temperature and pressure on the rate of volume increase due to depressurization.

【図3】。凍結を誘起する除圧処理におけるウイルスの
生残菌数に及ぼす加圧時間と圧力の関係を示すグラフ
FIG. Graph showing the relationship between pressurization time and pressure on the number of surviving viruses in the decompression treatment that induces freezing

【図4】凍結を誘起する除圧処理におけるウイルスの生
残菌数に及ぼす圧力と温度の関係を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing the relationship between pressure and temperature on the number of surviving viruses in a virus in a decompression process that induces freezing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高圧容器 2 上蓋 3 高圧室 4 耐圧シリンダ 5 第1保持体 6 第2保持体 7 タンク 8 加圧ポンプ 9 増圧器 10 増圧用ピストン 11 1次圧ライン 12 ダイヤフラムポンプ 13 2次圧ライン 14,15 チェック弁 16 除圧弁 17 圧力センサ 18 温度センサ 19 熱源部 20 タイマ 21 制御部 REFERENCE SIGNS LIST 1 high-pressure container 2 top lid 3 high-pressure chamber 4 pressure-resistant cylinder 5 first holder 6 second holder 7 tank 8 pressure pump 9 intensifier 10 pressure-increasing piston 11 primary pressure line 12 diaphragm pump 13 secondary pressure line 14, 15 Check valve 16 Depressurizing valve 17 Pressure sensor 18 Temperature sensor 19 Heat source unit 20 Timer 21 Control unit

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:94) C12R 1:94) Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) C12R 1:94) C12R 1:94)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理液を充填したフレキシブルな密封容
器を圧力媒体中に収容し、全体を氷点下の所定の処理温
度で最少処理時間以上保温及び加圧し、その後除圧して
前記被処理液に含まれるウイルスを失活するウイルスの
不活性化方法であって、 前記処理温度を、所定圧力以上の加圧氷点下で被処理液
が過冷却状態を示す温度に設定するとともに、 前記最少処理時間を、前記処理温度での保温及び前記圧
力での加圧を行うことにより、前記被処理液の液成分が
前記ウイルスの頭殻を透過し、内部の生体要素との間に
形成される水素結合が熱力学的に平衡するまでの時間に
設定し、 前記最少処理時間以上前記処理温度と前記圧力に保って
前記ウイルス内へ前記液体を浸透させ、前記頭殻内に形
成される水素結合を熱力学的に平衡状態にさせてから、
その後除圧することにより前記ウイルス内に浸透した液
成分を氷晶へ相変化させ、そのときに生じる氷晶の構造
変化と体積膨張力で前記ウイルスの頭殻と生体要素を破
壊もしくは失活することを特徴とするウイルス不活性化
方法。
1. A flexible sealed container filled with a liquid to be treated is accommodated in a pressure medium, and the whole is kept warm and pressurized at a predetermined processing temperature below freezing for a minimum processing time, and then depressurized to remove the liquid to be treated. A method for inactivating a virus that inactivates a virus contained therein, wherein the processing temperature is set to a temperature indicating a supercooled state of the liquid to be processed under a pressurized freezing point equal to or higher than a predetermined pressure, and the minimum processing time is reduced. By performing the heat retention at the treatment temperature and the pressurization at the pressure, the liquid component of the liquid to be treated permeates through the virus crust and the hydrogen bond formed with the internal biological element is formed. Set to the time until thermodynamic equilibrium, penetrate the liquid into the virus while maintaining the processing temperature and the pressure for the minimum processing time or more, thermodynamically the hydrogen bonds formed in the skull To equilibrium From,
Thereafter, the liquid component permeated into the virus is phase-changed into ice crystals by depressurization, and the head and shell of the virus and biological elements are destroyed or inactivated by the structural change and volume expansion force of the ice crystals generated at that time. A method for inactivating a virus, characterized in that:
【請求項2】前記被処理液が血液または血液製剤である
ことを特徴とする請求項1記載のウイルスの不活性化方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the liquid to be treated is blood or a blood product.
【請求項3】前記処理温度が−25℃〜−5℃で、且つ
前記最少処理時間が20分〜120分であり、200M
Pa〜400MPaで加圧することを特徴とする請求項
1または2に記載のウイルスの不活性化方法。
3. The method according to claim 1, wherein the processing temperature is -25.degree. C. to -5.degree. C. and the minimum processing time is 20 minutes to 120 minutes.
3. The method for inactivating a virus according to claim 1, wherein pressurization is performed at Pa to 400 MPa.
【請求項4】指標ウイルスを不活性化する処理温度、最
少処理時間で加圧し、被処理液中に含まれるウイルスを
すべて失活する請求項1〜3のいずれかに記載のウイル
スの不活性化方法。
4. The inactivation of the virus according to any one of claims 1 to 3, wherein pressure is applied at a treatment temperature for inactivating the indicator virus and a minimum treatment time to inactivate all viruses contained in the liquid to be treated. Method.
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