JP2003116987A

JP2003116987A - 有害物質の処理ユニットおよび有害物質の処理装置

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Publication number: JP2003116987A
Application number: JP2001321169A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kato; 真示加藤; Hirokazu Watanabe; 裕和渡邉; Hisatoku Kurobe; 久徳黒部; Tsuneichi Kondo; 庸市近藤; Misao Iwata; 美佐男岩田; Akishi Yamaguchi; 晃史山口
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-04-22
Anticipated expiration: 2021-10-18
Also published as: JP4043212B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体をより的確に処理できる有害物質の
処理装置を提供する。【解決手段】血液などの被処理体に混入するおそれの
あるウィルス、細菌および毒素などの有害物質を光触媒
機能により不活性化する二酸化チタン膜を透光板6a,6b
の内側にコートする。特定の有害物質を保持する保持物
質を二酸化チタン膜の表面に固定化する。流入口24aか
ら透光板6aと間仕切板14との間に流入した被処理体は、
連通孔15から透光板6bと間仕切板14との間に流れる。紫
外線ランプ33a,33bからの光の照射で、透光板6a,6bを介
して二酸化チタン膜が光励起する。透光版6a,6bと間仕
切板14との間を被処理体が通過する際に、保持物質が被
処理体中の特定の有害物質を保持して二酸化チタン膜が
不活性化する。狭い空間にて被処理体をより的確に処理
できる。被処理体を的確に処理する処理ユニット2a,2b,
2cの小型化を容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウィルスや細菌、
毒素などの特定の有害物質を不活性化する有害物質の処
理ユニットおよび有害物質の処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の有害物質の処理装置とし
ては、特願２０００−３２１５５２号に記載のものが提
案されている。

【０００３】この特願２０００−３２１５５２号に記載
の処理装置は、平板状や円筒状などに成形され光透過性
を有する基材を備えており、この基材の内側には、処理
材が設けられている。この処理材は、基材の内側に成膜
され、光触媒作用を有する遷移金属酸化物としての二酸
化チタン膜を備えており、この二酸化チタン膜の表面に
は、血液や血漿、血液製剤、体液などとしての被処理体
に含まれる生物学的危険性のある有害物質としてのウィ
ルスや病原細菌などの生物および毒素を選択的に吸着す
る保持物質としての受容体や抗体などが、アミノアルキ
ルエトキシシランである３−アミノプロピルトリエトキ
シシラン(AminoPropylTriEthoxySilane:ＡＰＴＥＳ)お
よびグルタルアルデヒドにて構成された架橋部としての
架橋分子を介して架橋されている。

【０００４】また、基材の外側には、この基材を介して
処理材に紫外線などの光を投射させる光源が配設されて
おり、この光源は、処理材の二酸化チタン膜を光励起さ
せて、この二酸化チタン膜の光触媒作用を発揮させる。
そして、基材における処理材間に被処理体を通過させる
とともに、光源から光を照射させることにより、この処
理材間を通過する被処理体に含まれる有害物質が保持物
質に保持されるとともに、この保持物質にて保持された
有害物質を二酸化チタン膜による光触媒作用により不活
性化または無害化させる。

【０００５】さらに、この特願２０００−３２１５５２
号に記載の処理装置は、複数の粉状の基材の表面に、二
酸化チタン膜が成膜され、この二酸化チタン膜の表面に
架橋分子を介して保持物質が架橋された処理材を備えて
おり、これら複数の処理材が、光透過性を有する円筒状
の容器の内部に配設されている。そして、容器の外側に
配設された光源から光を照射して、この光を容器の壁面
を介して処理材の二酸化チタン膜に透過させるととも
に、この容器内に被処理体を流入させることにより、こ
の容器内を流れる被処理体に含まれる有害物質が処理材
の保持物質に保持されるとともに、この保持物質にて保
持された有害物質が二酸化チタン膜の光触媒作用により
不活性化または無害化される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特願２０００−３２１５５２号に記載され、基材の内側
に処理材が成膜された処理装置では、基材の内面に設け
られた処理材間に被処理体を通過させるだけである。こ
のため、この処理材間を通過する被処理体に含まれる有
害物質を保持物質にて効率良く保持しにくいとともに、
この保持物質にて保持した有害物質を二酸化チタン膜の
光触媒作用により効率良く不活性化しにくいから、この
被処理体を的確に処理しにくい。

【０００７】また、上述の特願２０００−３２１５５２
号に記載され、粉状の基材に二酸化チタン膜および保持
物質が設けられた処理材を容器内に配設した処理装置で
は、光源から照射させる光により、容器内を通過する被
処理体における血漿成分や血液成分などの構成成分が変
性してしまうおそれがあるとともに、処理材の保持物質
が保持した有害物質の一部の構成成分が剥離などして被
処理体に再び混入するおそれがある。このため、この被
処理体に含まれる有害物質を効率良く不活性化または無
害化しにくいので、この被処理体を的確に処理しにくい
という問題を有している。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、被処理体をより的確に処理できる有害物質の処理
ユニットおよび有害物質の処理装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の有害物質
の処理ユニットは、互いに離間されて配設され光透過性
を有する略平板状の対をなす基材と、これら対をなす基
材それぞれの内側に設けられ液相および気相の少なくと
もいずれか１つの形態を採る被処理体に混入または混入
するおそれのある有害物質を光触媒機能により不活性化
する遷移金属酸化物、およびこの遷移金属酸化物の表面
に設けられ特定の前記有害物質のみを保持する特異性を
有する保持物質を備えた処理材と、前記対をなす基材間
に配設され、これら対をなす基材のいずれか一方との間
からこれら対をなす基材のいずれか他方との間へと連通
した壁材と、前記対をなす基材間における一端部に設け
られ、これら対をなす基材のいずれか一方と前記壁材と
の間に被処理体を流入させる流入口と、この流入口に隣
接した前記対をなす基材間における一端部に設けられ、
これら対をなす基材のいずれか他方と前記壁材との間か
ら被処理体を流出させる流出口と、前記対をなす基材を
介して前記処理材に光を照射させる光源とを具備してい
るものである。

【００１０】そして、光源から光を照射させると、この
光が基材を介してこの基材の内側に設けた処理材の遷移
金属酸化物に照射されて、この遷移金属酸化物が光励起
させる。この状態で、互いに離間されて配設された対を
なす基材間における一端部に設けられた流入口から、液
相および気相の少なくともいずれか１つの形態を採る被
処理体を流入させると、被処理体に混入または混入する
おそれのある有害物質が、処理材の保持物質に保持され
るとともに、この保持物質にて保持された有害物質が遷
移金属酸化物の光触媒機能により不活性化される。ま
た、流入口から流入された被処理体は、対をなす基材の
いずれか一方と壁材との間を通過した後、これら基材の
いずれか他方と壁材との間を通過して、流入口に隣接し
た基材間における一端部に設けた流出口から流出され
る。この結果、狭い空間にて被処理体をより的確に処理
できるから、被処理体を的確に処理する処理ユニットの
小型化が容易になる。

【００１１】請求項２記載の有害物質の処理ユニット
は、請求項１記載の有害物質の処理ユニットにおいて、
処理材は、保持物質を遷移金属酸化物の表面に架橋する
架橋部を備えているものである。

【００１２】そして、処理材の保持物質を架橋部にて遷
移金属酸化物の表面に架橋させることにより、この遷移
金属酸化物の表面に保持物質をより容易かつ確実に設け
られる。

【００１３】請求項３記載の有害物質の処理ユニット
は、請求項１または２記載の有害物質の処理ユニットに
おいて、壁体は、光不透過性材料にて形成されているも
のである。

【００１４】そして、対をなす基材間に配設した壁体を
光不透過性材料にて形成したので、この壁材が光源から
の光を透過しない。このため、この壁体と対をなす基材
との間を通過する被処理体に光が透過しなくなるから、
光源からの光による被処理体の構成成分の変性が防止さ
れ、より的確に被処理体を処理できる。

【００１５】請求項４記載の有害物質の処理ユニット
は、請求項１ないし３いずれか記載の有害物質の処理ユ
ニットにおいて、流入口および流出口は、対をなす基材
間における一端部に複数設けられているものである。

【００１６】そして、対をなす基材間における一端部に
複数の流入口および流出口を設けることにより、これら
対をなす基材と壁体との間を通過する際における被処理
体の乱流が防止されるので、これら対をなす基材と壁体
との間を通過する被処理体がより確実に処理される。

【００１７】請求項５記載の有害物質の処理装置は、請
求項１ないし４いずれか記載の有害物質の処理ユニット
と、この処理ユニットの光源からの放熱を抑制する冷却
手段とを具備しているものである。

【００１８】そして、請求項１ないし４いずれか記載の
有害物質の処理ユニットの光源からの放熱を冷却手段が
抑制するから、これら請求項１ないし４いずれか記載の
有害物質の処理ユニットと同様の作用を有するととも
に、この光源からの放熱による被処理体の不適切な加温
が防止されるから、この被処理体の構成成分の変性が防
止される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の有
害物質の処理装置の構成を図面を参照して説明する。

【００２０】図１において、１は処理装置で、この処理
装置１は、液相および気相の少なくともいずれか１つの
形態を採る被処理体を処理する複数、例えば３つの処理
ユニット2a,2b,2cを備えている。ここで、被処理体は、
例えばウィルスや細菌、毒素などで特に特異的な結合性
もしくは、抗原性を示す構成蛋白を有した有害物質３が
混入あるいは混入のおそれがあるものである。

【００２１】そして、図２および図３に示すように、こ
れら処理ユニット2a,2b,2cそれぞれは、ポリカーボネー
トなどの合成樹脂製であり中空な細長直方体状のユニッ
ト本体としての容器であるカラム４を備えている。この
カラム４の互いに対向する両側面には、矩形状の開口部
5a,5bがそれぞれ開口されており、これら開口部5a,5b
は、矩形平板状の基材としての透光板6a,6bにてそれぞ
れ閉塞されている。この結果、これら透光板6a,6bは、
これら透光板6a,6bそれぞれの面方向を平行にした状態
で、互いに平行に離間されて配設されている。また、こ
れら各透光板6a,6bは、紫外線を透過するとともに高い
光透過性を有した石英ガラスなどにて成形されたシート
状である。さらに、これら透光板6a,6bそれぞれの内側
面略全域には、被処理体に混入または混入するおそれの
ある有害物質３を保持して不活性化させる処理材７が取
り付けられている。

【００２２】この処理材７は、図５に示すように、透光
板6a,6bそれぞれの内側面全域に亘って成膜、すなわち
コートされ、有害物質３を光触媒機能により不活性化す
る遷移金属酸化物としての二酸化チタン(ＴｉＯ_２)膜８
を備えている。この二酸化チタン膜８は、透光板6a,6b
の内表面に常圧ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)
法、すなわち化学蒸着法により成膜されている。さら
に、これら二酸化チタン膜８の表面には、特定の有害物
質３のみを保持する特異性を有する選択的受容体として
の保持物質９が架橋部としての架橋分子11を介して架橋
されている。

【００２３】ここで、保持物質９は、菌体において強い
抗原性を示す部位である保持部としての図示しない抗原
認識部位を備えており、この抗原認識部位は、表１に示
すように、主に３通りあり、菌種によって抗原性が異な
る。例えば、細菌である大腸菌Ｏ−１５７は、Ｏ抗原の
１５７番目を示す。これら特異的な抗原性を示すいずれ
の細菌が対称となる。また、ウィルスとしては、例えば
表２に示すように、構成蛋白の中で強い結合性を示す蛋
白を有するいずれのウィルスが対称となる。さらに、毒
素としては、例えば表３に示す各種細菌産生の毒素の他
に、ふぐ毒(テトロドトキシン)、蛇毒、サソリや蜂、ク
モなどの昆虫の毒など、特定の抗原性を示すいずれの毒
素が対象となる。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】さらに、保持物質９の結合は、図１に示す
ように、例えば二酸化チタン膜８の表面に結合する水酸
基にシランカップリング剤としてのアミノアルキルエト
キシシランである３−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン(AminoPropylTriEthoxySilane:ＡＰＴＥＳ)12が結合
され、この結合されたＡＰＴＥＳ12のアミノ基にグルタ
ルアルデヒド13が結合され、この結合されたグルタルア
ルデヒド13の末端のアルデヒド基に蛋白質である保持物
質９のアミノ基が結合され、シッフ塩基の還元、すなわ
ち保持物質９を結合した後にＡＰＴＥＳ12およびグルタ
ルアルデヒド13間の結合およびグルタルアルデヒド13お
よび保持物質９間の結合の二重結合を還元して結合され
る。

【００２８】なお、この保持物質９としては、表１に示
す細菌の特異的な抗原性に対する特異抗体、表２に示す
ウィルスの特異的な強い結合性を示す構成蛋白に対する
受容体(レセプタ)、表３に示す毒素の抗体など、有害物
質３のみと結合する特異性を有したアミノ基を有するも
のや特異性を有した蛋白質など、有害物質３を特異的に
保持するものが用いられる。ここで、有害物質３の保持
とは、吸着などの物理的な結合や化学結合などの化学的
な結合など、有害物質３を留めておくいずれの形態をい
う。

【００２９】さらに、各処理ユニット2a,2b,2cのカラム
４内における透光板6a,6b間には、このカラム４の長手
方向に面方向が沿った状態で、合成樹脂製の壁材として
の略矩形平板状の間仕切板14が配設されている。この間
仕切板14は、カラム４内における透光板6a,6b間の中間
域に配設されており、後述する紫外線ランプ33a,33bか
らの光を遮断、すなわち不透過性材料にて形成されてい
る。

【００３０】また、この間仕切板14の長手方向における
両端部は、カラム４内における長手方向の両端部にそれ
ぞれ液密に接続されている。さらに、この間仕切板14の
長手方向における他端域には、一方の透光板6aおよび間
仕切板14の間と、他方の透光板6bおよび間仕切板14との
間を連通させる連通孔15が開口されている。この結果、
この連通孔15は、一方の透光板6aと間仕切板14との間か
ら他方の透光板6bと間仕切板14との間へと流路を連通さ
せる。

【００３１】そして、各処理ユニット2a,2b,2cそれぞれ
の間仕切板14と一方の透光板6aとの間におけるカラム４
の一端部である上端部には、この一方の透光板6aと間仕
切板14との間に被処理体を流入させる複数、例えば３つ
の流入口21a,21b,21cが開口されている。これら流入口2
1a,21b,21cは、カラム４の幅方向に沿った状態で等間隔
に離間されてこのカラム４の上端部に設けられている。

【００３２】また、これら流入口21a,21b,21cには、こ
れら流入口21a,21b,21cに配液管としての可撓性を有す
る細長円筒状の輸液チューブ22の軸方向における一端部
を液密に接続させる流入管23a,23b,23cがそれぞれ液密
に連通接続されて設けられている。ここで、輸液チュー
ブ22は、ナイロンなどの材質で成形され、人工透析など
の医療機器で広く利用されているものである。

【００３３】さらに、各処理ユニット2a,2b,2cそれぞれ
の間仕切板14と他方の透光板6bとの間におけるカラム４
の上端部には、この他方の透光板6bと間仕切板14との間
から被処理体を流出させる複数、例えば３つの流出口24
a,24cが開口されている。これら流出口24a,24cは、流入
口21a,21b,21cに隣接した位置であるカラム４の上端部
に、このカラム４の幅方向に沿った状態で等間隔に離間
されて設けられている。また、これら流出口24a,24cに
は、これら流出口24a,24cに輸液チューブ22の軸方向に
おける一端部を液密に接続させる流出管25a,25b,25cが
それぞれ液密に連通接続されて設けられている。

【００３４】この結果、流入管23a,23b,23cに接続した
輸液チューブ22から一方の透光板6aと間仕切板14との間
に流入された被処理体は、この一方の透光板6aと間仕切
板14との間を他端側としての下端側へと流れた後、連通
孔15を通過して、他方の透光板6bと間仕切板14との間へ
と流れ、さらにこの他方の透光板6bと間仕切板14との間
から流出管25a,25b,25cを介して、これら流出管25a,25
b,25cに接続された輸液チューブ22へと流出される。

【００３５】また、各処理ユニット2a,2b,2cのカラム４
の厚さ方向における一側面である一方の透光板6aに面し
た面には、この一方の透光板6aを介して処理材７の二酸
化チタン膜８に紫外線を照射させて、この二酸化チタン
膜８を光励起させる光源ユニットとしての紫外線ランプ
ユニット31が取り付けられている。この紫外線ランプユ
ニット31は、合成樹脂製である矩形枠状の枠体32を備え
ている。この枠体32の長手方向における外寸法は、カラ
ム４の長手方向における外寸法より短い。また、この枠
体32の長手方向における内寸法は、透光板6a,6bの長手
寸法より長い。さらに、この枠体32の幅方向における外
寸法は、カラム４の幅方向における外寸法に略等しい。
また、この枠体32の幅方向における内寸法は、透光板6
a,6bの幅寸法より長い。

【００３６】そして、この枠体32の長手方向における両
端内縁間には、紫外線などの光を照射する光源としての
複数、例えば２つの円筒状の紫外線ランプ33a,33bが橋
渡しされた状態で取り付けられている。図４に示すよう
に、これら紫外線ランプ33a,33bそれぞれの両端部は、
枠体32の長手方向における両端内縁にそれぞれ接続され
ている。また、これら紫外線ランプ33a,33bは、枠体32
の幅方向おける中心域に並列に離間されて配設されてい
る。

【００３７】さらに、これら紫外線ランプ33a,33bは、
波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの光を発する蛍光灯として
のブラックライトや、波長２５４ｎｍの光を主に発する
低圧水銀ランプなどがよいが、例えばピーク波長が約６
００ｎｍの可視光を照光する蛍光ランプなどでもよい。
また、これら紫外線ランプ33a,33bは、波長３００ｎｍ
〜４００ｎｍにかけてブロードに分布し、二酸化チタン
膜８の光触媒反応に必要な波長が３８０ｎｍ以下の紫外
線を十分に発することが可能な水銀ランプ(ＨＬランプ:
株式会社ノリタケカンパニーリミテド製)がより好まし
い。

【００３８】なお、可視光から赤外線以上の長波長の光
では、二酸化チタン膜８が光励起されなくなって光触媒
機能が得られなくなり、また、波長が短すぎると光によ
り被処理体の構成成分が変性したり処理材７が損傷する
おそれがあることから、可視光から紫外線の領域である
略１５０ｎｍ以上略６００ｎｍ以下にピーク波長を有す
る紫外線ランプ33a,33bが用いられる。

【００３９】また、処理装置１は、各処理ユニット2a,2
b,2cの紫外線ランプ33a,33bから光を照射させた際に、
これら紫外線ランプ33a,33bから生じる放熱を抑制、す
なわち冷却して、各処理ユニット2a,2b,2c内を通過する
被処理体の温度上昇を防止する冷却手段としての冷却ユ
ニット41を備えている。この冷却ユニット41は、中空直
方体状の容器42を備えており、この容器42の内部には、
互いに連結された各処理ユニット2a,2b,2cが収容されて
いる。

【００４０】さらに、この容器42の一側面には、外部の
雰囲気、すなわち外気を容器42内へと送風、すなわち吸
気させる送風手段としてのファン43が取り付けられてい
る。このファン43は、各処理ユニット2a,2b,2cの紫外線
ランプ33a,33bと透光板6a,6bとの間を効率良く空気が通
過するように、これら各処理ユニット2a,2b,2cを容器42
内に収容させた状態で、これら各処理ユニット2a,2b,2c
の側面に位置している。また、このファン43と対向する
容器42の一側面には、このファン43にて容器42内へと送
風した空気を外部へと送風、すなわち排気させる複数、
例えば８個の排気口44が開口されている。

【００４１】これら各排気口44は、容器42内に各処理ユ
ニット2a,2b,2cを収容させた状態で、これら各処理ユニ
ット2a,2b,2cの紫外線ランプ33a,33bと透光板6a,6bとの
間に位置している。また、容器42の幅方向の両側に位置
する排気口44は、この容器42の側面と処理ユニット2a,2
b,2cの両側に位置する紫外線ランプ33a,33bとの間に位
置している。

【００４２】次に、処理ユニットから処理装置を組み立
てる動作を図１を参照して説明する。

【００４３】まず、処理ユニット2aの紫外線ランプユニ
ット31が取り付けられていない側に、処理ユニット2bの
紫外線ランプユニット31が取り付けられている側を接触
させて接続するとともに、この処理ユニット2bの紫外線
ランプユニット31が取り付けられていない側に、処理ユ
ニット2cの紫外線ランプユニット31が取り付けられてい
る側を接触させて接続する。

【００４４】次いで、この処理ユニット2cの紫外線ラン
プユニット31が取り付けられていない側に、紫外線ラン
プユニット31を接触させて接続する。

【００４５】そして、処理ユニット2aの流出管25a,25b,
25cと処理ユニット2bの流入管23a,23b,23cとの間を輸液
チューブ(テルモ株式会社製)22で連結するとともに、こ
の処理ユニット2bの流出管25a,25b,25cと処理ユニット2
cの流入管23a,23b,23cとの間を輸液チューブ22で連結す
る。この結果、各処理ユニット2a,2b,2cの流路が直列に
連結されている。

【００４６】このとき、各紫外線ランプユニット31の紫
外線ランプ33a,33bの外表面から最も近接する処理ユニ
ット2a,2b,2cの透光板6a,6bまでの距離を１０ｍｍとな
るように設置し、各処理ユニット2a,2b,2cの透光板6a,6
bの外表面での紫外線ランプ31による紫外線強度を測定
したところ、３０００μＷ／ｃｍ^２であった(紫外線強
度計;受光部ＵＭ-360、ミノルタ株式会社製)。

【００４７】さらに、直列に接続された各処理ユニット
2a,2b,2cおよび紫外線ランプユニット31を冷却ユニット
41内に設置する。

【００４８】次に、上記一実施の形態の処理材の製造方
法を説明する。

【００４９】まず、石英ガラスや強化ガラスなどの比較
的紫外線を良好に透過する材質にて透光板6a,6bを作製
する。

【００５０】そして、これら透光板6a,6bの片側の表面
のみに、常圧ＣＶＤ法にて二酸化チタン膜８をコートす
る。このとき、この二酸化チタン膜８により被処理体と
しての血液中の血漿成分などが変性されず、光触媒活性
に必要な紫外線が吸収でき、十分な抗菌性を持ちつつ、
この二酸化チタン膜８が透光板6a,6bから剥離しない最
適な膜厚となるように、この二酸化チタン膜８の膜厚を
制御する。

【００５１】次いで、ＡＰＴＥＳ12の脱水トルエン溶液
の蒸気相をつくり、この蒸気相が導入された図示しない
蒸気槽内に、二酸化チタン膜８がコートされた透光板6
a,6bを静置させ、図６(a)に示すように、シランカップ
リング反応による化学結合によりＡＰＴＥＳ12を透光板
6a,6bの二酸化チタン膜８の表面に固定化する。

【００５２】この後、脱水エタノール、脱水トルエン、
１ｍＭＮａＯＨ水溶液、１ｍＭＨＮＯ_３水溶液を用い
てＡＰＴＥＳ12が固定化された透光板6a,6bを数回洗浄
した後、超純水で洗浄し、窒素ガスを用いて転操させ
る。

【００５３】さらに、図６(b)に示すように、０．１Ｍ
リン酸カリウム緩衝液で濃度３．０％に調整したグルタ
ルアルデヒド13の溶液を作製し、ＡＰＴＥＳ12が固定化
された透光板6a,6bを浸漬して室温にて３０分間静置す
る。

【００５４】この後、図６(c)に示すように、グルタル
アルデヒド13が導入された透光板6a,6bを、０．１Ｍリ
ン酸カリウム緩衝液(ｐＨ７．５)にて十分に攪拌洗浄し
た後、蛋白質である保持物質９、例えばＨＩＶ(Human I
mmunodeficiency Virus:ヒト免疫不全ウィルス)が結合
する受容体としてのＴ細胞表面の蛋白成分であるＣＤ４
水溶液(CD4;[Cys(Bzl)］^８４-Fragment 81-92 シグマア
ルドリッチ社製リン酸緩衝液にて濃度１０μｇ／ｍｌ
に調整)を添加し、４℃で２４時間静置する。このと
き、図６(d)に示すように、このＣＤ４のアミノ基をグ
ルタルアルデヒド13のアルデヒド基に結合させ、透光板
6a,6bにＣＤ４を保持させる。

【００５５】さらに、ＣＤ４が保持された透光板6a,6b
を脱水した後、１Ｍ Tris ＨＣｌ緩衝液(ｐＨ７．５)に
て室温で１時間反応させてグルタルアルデヒド13のアル
デヒド基を不活化させ、さらに、ＮａＢＨ_４を添加する
ことによりシッフ塩基を還元し、透光板6a,6bに導入さ
れた架橋分子11にＣＤ４を固定化させて、図６(e)に示
すように、医科学用バイオリアクターである処理材７を
透光板6a,6bの片側のみに調製する。

【００５６】次に、上記一実施の形態の被処理体の処理
動作を説明する。

【００５７】まず、図７に示すように、図示しない人体
の静脈から輸液チューブ51にて流出された被処理体とし
ての血液を、血圧測定器52にて圧力を測定しながら血液
ポンプ53にて所定の圧力にする。

【００５８】この後、この血液ポンプ53にて所定の圧力
にされた血液を、この血液の分離前後の圧力を測定しな
がら、血漿分離器54にて血漿成分と血球成分とに分離す
る。

【００５９】そして、この血漿分離器54にて分離された
血漿成分を、血圧測定器55にて圧力を測定しながら、血
漿ポンプ56にて所定の圧力にする。

【００６０】さらに、この血漿ポンプ56にて所定の圧力
にされた血漿成分を、処理装置１の各紫外線ランプ33a,
33bから光を照射させつつこれら紫外線ランプ33a,33bを
冷却ユニット41のファン43を駆動させて冷却させた状態
で、この処理装置１の処理ユニット2aの流入管23a,23b,
23cへと送り、この処理ユニット2aの一方の透光板6aと
間仕切板14との間に流入させる。

【００６１】このとき、この処理ユニット2aの一方の透
光板6aと間仕切板14との間に流入された血漿成分は、こ
の処理ユニット2aの連通孔15を通過してこの処理ユニッ
ト2aの他方の透光板6bと間仕切板14との間へと流入して
いく。

【００６２】そして、この処理ユニット2aの他方の透光
板6bと間仕切板14との間に流入した血漿成分は、この処
理ユニット2aの流出管25a,25b,25cから輸液チューブ22
を介して処理ユニット2bの流入管23a,23b,23cへと送ら
れて、この処理ユニット2bの一方の透光板6aと間仕切板
14との間に流入される。

【００６３】このとき、この処理ユニット2bの一方の透
光板6aと間仕切板14との間に流入された血漿成分は、こ
の処理ユニット2bの連通孔15を通過してこの処理ユニッ
ト2bの他方の透光板6bと間仕切板14との間へと流入して
いく。

【００６４】また、この処理ユニット2bの他方の透光板
6bと間仕切板14との間に流入した血漿成分は、この処理
ユニット2bの流出管25a,25b,25cから輸液チューブ22を
介して処理ユニット2cの流入管23a,23b,23cへと送られ
て、この処理ユニット2cの一方の透光板6aと間仕切板14
との間に流入される。

【００６５】このとき、処理ユニット2cの一方の透光板
6aと間仕切板14との間に流入された血漿成分は、この処
理ユニット2cの連通孔15を通過してこの処理ユニット2c
の他方の透光板6bと間仕切板14との間へと流入してい
く。

【００６６】ここで、各処理ユニット2a,2b,2cの透光板
6a,6bと間仕切板14との間を血漿成分が通過する際に
は、これら各処理ユニット2a,2b,2cの透光板6a,6bの内
側に設けた処理材７の保持物質９に吸着などにて結合す
る。

【００６７】さらに、この処理材７の保持物質９に保持
された有害物質３は、紫外線ランプ33a,33bからの光の
照射により光励起された二酸化チタン膜８の光触媒機能
による強い酸化力により不活性化される。

【００６８】すなわち、紫外線ランプ33a,33bからの光
が照射された二酸化チタン膜８の表面に付着する水分
(Ｈ₂Ｏ)や空気中の水分が、この二酸化チタン膜８に衝
突することにより、ヒドロキシラジカル(・ＯＨ)を生成
する酸化反応が生じるとともに、酸素が衝突することに
よりスーパーオキサイドアニオン(・Ｏ₂ ^-)が生成する還
元反応が生じる光触媒作用が起こる。この光触媒作用に
より、血漿成分が浄化され、例えば有害物質３による発
病などが防止される。

【００６９】さらに、処理ユニット2cの他方の透光板6b
と間仕切板14との間に流入した血漿成分は、この処理ユ
ニット2cの流出管25a,25b,25cから輸液チューブ57を介
してフィルタ58へと送られて、このフィルタ58にて処理
材から剥離して血漿成分中に漂う保持物質９などがフィ
ルタリングされる。

【００７０】そして、このフィルタ58にてフィルタリン
グされた血漿成分を、血球成分と混合させた後の圧力を
血圧測定器59にて測定しながら、血漿ポンプ61にて所定
の圧力にした後、加温器62にて所定の温度に加温する。

【００７１】この後、この加温器62にて所定の温度に加
温された血漿成分を、血漿分離器54にて分離された血球
成分と混合した後、輸液チューブ63を介して人体の静脈
へと送る。

【００７２】次に、上記一実施の形態の処理材の作用を
実験例を参照して説明する。

【００７３】(実験例１)上述の処理装置１による抗ＨＩ
Ｖ評価について実験した。

【００７４】まず、ｐ２４抗原濃度５０ｎｇ／ｍｌに調
整したＨＩＶ溶液(溶媒:メディウム培地)を図示しない
輸液ポンプにて１００ｍｌ／ｈｒの速度で処理装置１の
処理ユニット2aの流入管23a,23b,23cに送り込んだ。

【００７５】このとき、この輸液ポンプを作動させると
同時に、紫外線ランプ33a,33bを点灯させて、波長３０
０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を照射させた。

【００７６】そして、試験開始３０分後に、処理装置１
の処理ユニット2cの流出管25a,25b,25cから流出され、
図示しない採取容器に溜まった液体から、５００μｌず
つ１０検体サンプリングし、これら１０検体それぞれに
宿主細胞であるＨ９細胞を混和した後、３７℃、５％Ｃ
Ｏ_２のインキュベーターにて１４日間培養した。

【００７７】この後、培養後の１０検体における感染細
胞より産生される培養上清中のｐ２４抗原量を測定し、
処理後の残存感染ウィルス量を間接的に測定した。

【００７８】この結果、１０検体すべてにおいて、ＨＩ
Ｖが不活化していることが判明した。

【００７９】上述したように、上記一実施の形態によれ
ば、各処理ユニット2a,2b,2cの透光板6a,6b間に紫外線
ランプユニット31を配設するとともに、両側に位置する
処理ユニット2a,2cの両側に紫外線ランプユニット31を
配設したので、これら各紫外線ランプユニット31の紫外
線ランプ33a,33bを点灯させることにより、これら紫外
線ランプ33a,33bの両側に位置する透光板6a,6bがこれら
紫外線ランプ33a,33bからの光を均一に受光するととも
に、これら紫外線ランプ33a,33bの近接した側方に位置
する処理ユニット2a,2b,2cの透光板6a,6bの二酸化チタ
ン膜８のみが均一に光励起される。このため、これら透
光板6a,6bそれぞれの二酸化チタン膜８による光触媒機
能を効率良くできるとともに、処理装置１をコンパクト
化できる。

【００８０】また、処理装置１の各処理ユニット2a,2b,
2cの間仕切板14が紫外線ランプからの光を透過しないの
で、各処理ユニットの透光板と間仕切板との間を流れる
血液や血漿成分などの被処理体には、紫外線ランプ33a,
33bからの光が透過しないから、これら紫外線ランプ33
a,33bからの光による被処理体の構成成分、例えば血液
成分および血漿成分の変性を確実に防止できる。

【００８１】さらに、各処理ユニット2a,2b,2cの流出管
25a,25b,25cと流入管23a,23b,23cとを輸液チューブ22に
て直列に接続したため、処理ユニット2aの流入管23a,23
b,23cから流入させた被処理体は、各処理ユニット2a,2
b,2cの透光板6a,6bと間仕切板14との間を順次通過した
後に処理ユニット2cの流出管25a,25b,25cから流出され
る。このため、狭い空間で被処理体を処理する流路が長
くなり、各処理ユニット2a,2b,2c内を被処理体が通過す
る時間が長くなるので、この被処理体中の有害物質３を
より的確に処理材７の保持物質９にて保持でき、さらに
は、この保持物質９が保持した有害物質３を二酸化チタ
ン膜８の光触媒機能による不活性化率を向上でき、被処
理体を的確に処理する処理ユニット2a,2b,2cを小型化で
きる。

【００８２】また、シランカップリング剤であるＡＰＴ
ＥＳ12およびグルタルアルデヒド13にて構成された架橋
分子11を介して二酸化チタン膜８の表面に保持物質９を
架橋させることにより、この二酸化チタン膜８の表面に
保持物質９をより容易かつ確実に固定化できる。

【００８３】さらに、各処理ユニット2a,2b,2cの上端部
にカラム４の幅方向に亘って等間隔に離間して複数の流
入管23a,23b,23cおよび流出管25a,25b,25cを設けたの
で、これら流入管23a,23b,23cからカラム４内に被処理
体が流入される際に生じる乱流や、これら流出管25a,25
b,25cを介して外部へと流出される際にカラム４内に生
じる乱流をそれぞれ防止できるから、これら処理ユニッ
ト2a,2b,2cにて処理される被処理体をより均一かつ確実
に処理できる。

【００８４】そして、冷却ユニット41のファン43を駆動
させることにより、このファン43から排気口44へと空気
が送風されるので、紫外線ランプ33a,33bを点灯させた
際に生じるこれら紫外線ランプ33a,33bからの発熱を抑
制できる。このため、これら紫外線ランプ33a,33bから
の放熱による被処理体の不適切な加温を防止できるの
で、この被処理体の構成成分の変性をより防止できる。

【００８５】また、冷却ユニット41の容器42内に各処理
ユニット2a,2b,2cを収容させた際に、これら各処理ユニ
ット2a,2b,2cの紫外線ランプ33a,33bと透光板6a,6bとの
間、およびこの容器42の側面と処理ユニット2a,2b,2cの
両側に位置する紫外線ランプ33a,33bとの間に排気口44
をそれぞれ開口したので、ファン43による送風にて効率
良く各紫外線ランプ33a,33bを冷却できる。

【００８６】なお、上記一実施の形態では、有害物質３
としてウィルスであるＨＩＶを対象として実験したが、
表２に示すように、ウィルスは、特異的に抗原性を有
し、この抗原性に対する特異的な抗体が存在し、この抗
体に対して特異的に抗原性を示す蛋白質の保持物質９が
存在するいずれのウィルスをも対象とできる。

【００８７】また、有害物質３として細菌である大腸菌
を対象として実験したが、表１および表３に示すよう
に、細菌、毒素は特異的に抗原性を有し、この抗原性に
対する特異的な抗体が存在し、この抗体に対して特異的
に抗原性を示す蛋白質の保持物質９が存在するいずれの
細菌、毒素をも対象とできる。

【００８８】すなわち、このようなウィルス、細菌およ
び毒素は、光触媒機能を有した二酸化チタン膜８に架橋
分子11を介して所定の保持物質９を結合させることによ
り、この保持物質９にて容易に保持され、二酸化チタン
膜８による光触媒機能に特定の有害物質３の選択保持能
を付与できる。

【００８９】そして、保持物質９としては、蛋白質に限
らず架橋分子11の末端のアルデヒド基に結合するアミノ
基を有するいずれのものでも適用できる。

【００９０】また、光触媒機能を有する遷移金属酸化物
として二酸化チタンを用いたが、光照射により強い酸化
力を示すいずれの遷移金属酸化物でも適応できる。な
お、上述のように、二酸化チタンは、光触媒機能が極め
て強い酸化力を示すとともに安定性が高く、さらには常
温空気存在化で表面に架橋分子11が結合するための水酸
基を有することから、他の遷移金属酸化物より好まし
い。また、他の遷移金属酸化物を用いる場合や表面に水
酸基があまり存在しない二酸化チタンを用いる場合に
は、例えば酸により処理して表面に水酸基を形成させて
から架橋分子11を結合させる。

【００９１】さらに、架橋分子11としては、ＡＰＴＥＳ
12およびグルタルアルデヒド13を用いたものに限らず、
保持物質９を二酸化チタン膜８の表面に保持できるいず
れの構成でもよい。

【００９２】そして、処理する被処理体に混入する有害
物質３が複数存在する場合には、例えばそれぞれに対応
する複数種の保持物質９を透光板6a,6bの二酸化チタン
膜８に保持させた処理ユニット2a,2b,2cや、複数の処理
ユニット2a,2b,2cを直列状に接続し、これら処理ユニッ
ト2a,2b,2cの透光板6a,6bにそれぞれ異なる特定の有害
物質３に対応する保持物質９を保持させた処理材７を固
定化させて処理することもできる。

【００９３】さらに、被処理体を処理材７に接触させつ
つ光を照射して保持した有害物質３を不活性化する連続
処理に限らず、光を照射することなく被処理体を処理材
と接触させて有害物質３を保持物質９に保持させ、被処
理体の処理材７との接触を終了させてから光を照射し
て、予め保持して捕捉した有害物質３を不活性化する間
欠処理でもよい。なお、この間欠処理では、光触媒機能
による被処理体の構成成分の変性を確実に防止できると
ともに、分解された有害物質３の一部の構成成分が剥離
などして被処理体に再び混入することをも確実に防止で
きる。

【００９４】さらに、二酸化チタン膜８の表面に保持物
質９を架橋分子11を介して架橋させた構成に限らず、こ
の架橋分子11を用いない吸着などのいずれの状態で連結
させてもよく、架橋分子11の一部のみに保持物質９を設
けてもよく、架橋分子11に異なる特性を有する保持物質
９を結合させてもよい。

【００９５】また、被処理体の構成成分が処理材７の二
酸化チタン膜８に接触できない密な状態となるように、
この処理材７の二酸化チタン膜８の表面に架橋分子11や
保持物質９を固定させて、この二酸化チタン膜８の表面
を覆うなどしてもよい。この結果、被処理体の構成成分
が二酸化チタン膜８に接触しない構成となるから、確実
に被処理体の構成成分の変性を防止できる。

【００９６】さらに、３つの処理ユニット2a,2b,2cの流
出管25a,25b,25cと流入管23a,23b,23cとを直列状に接続
した処理装置１について説明したが、処理する被処理体
に応じて複数の処理ユニット2a,2b,2c間を並列状に接続
できるとともに、より多数の処理ユニット2a,2b,2cを直
列状または並列状に必要に応じて適宜接続できる。ま
た、複数の処理ユニット2a,2b,2c間を並列に接続した場
合には、これら処理ユニット2a,2b,2cを直列式に接続し
た場合に比べ、所定時間当りに対する被処理体の処理量
を多くできる。さらに、互いに接続する処理ユニット2
a,2b,2cの個数は任意であり、処理量によって最適数を
決定すればよい。

【００９７】また、冷却ユニット41は、各処理ユニット
2a,2b,2cの紫外線ランプ33a,33bからの発熱を防止し
て、これら紫外線ランプ33a,33bからの放熱による被処
理体の不適切な加温を防止でき、この被処理体の構成成
分の変性を防止できれば、どのような構成であってもよ
い。

【００９８】

【発明の効果】請求項１記載の有害物質の処理ユニット
によれば、光源からの光の照射で遷移金属酸化物を光励
起させた状態で、液相および気相の少なくともいずれか
１つの形態を採る被処理体を流入口から流入させると、
この被処理体が基材のいずれか一方と壁材との間を通過
した後、これら基材のいずれか他方と壁材との間を通過
し流出口から流出されるとともに、これら基材の保持物
質に、被処理体に混入または混入するおそれのある有害
物質が保持され、この保持物質にて保持された有害物質
が遷移金属酸化物の光触媒機能にて不活性化されるの
で、狭い空間にて被処理体をより的確に処理できるか
ら、被処理体を的確に処理する処理ユニットの小型化を
容易にできる。

【００９９】請求項２記載の有害物質の処理ユニットに
よれば、請求項１記載の有害物質の処理ユニットの効果
に加え、処理材の保持物質を架橋部にて遷移金属酸化物
の表面に架橋させれば、この遷移金属酸化物の表面に保
持物質をより容易かつ確実に設けられる。

【０１００】請求項３記載の有害物質の処理ユニットに
よれば、請求項１または２記載の有害物質の処理ユニッ
トの効果に加え、基材間に配設した壁体を光不透過性材
料にて形成したので、この壁材が光源からの光を透過し
ないため、この壁体と基材との間を通過する被処理体に
光が透過しなくなり、光源からの光による被処理体の構
成成分の変性を防止でき、より的確に被処理体を処理で
きる。

【０１０１】請求項４記載の有害物質の処理ユニットに
よれば、請求項１ないし３いずれか記載の有害物質の処
理ユニットの効果に加え、基材間の一端部に複数の流入
口および流出口を設けたので、これら基材と壁体との間
を通過する際の被処理体の乱流を防止できるから、これ
ら基材と壁体との間を通過する被処理体をより確実に処
理できる。

【０１０２】請求項５記載の有害物質の処理装置によれ
ば、請求項１ないし４いずれか記載の有害物質の処理ユ
ニットの光源からの放熱を冷却手段が抑制するから、こ
れら請求項１ないし４いずれか記載の有害物質の処理ユ
ニットと同様の効果を奏することができるとともに、こ
の光源からの放熱による被処理体の不適切な加温を防止
できるから、この被処理体の構成成分の変性を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の有害物質の処理装置を
示す説明側面図である。

【図２】同上処理装置の処理ユニットを示す説明側面図
である。

【図３】同上処理ユニットの一部を示す説明側面図であ
る。

【図４】同上処理ユニットの一部を示す説明側面図であ
る。

【図５】同上処理ユニットの処理材を示す説明図であ
る。

【図６】同上処理材の製造工程を示す構造図である。 (a) 遷移金属酸化物にＡＰＴＥＳを導入する説明図 (b) 遷移金属酸化物に導入したＡＰＴＥＳにグルタル
アルデヒドを導入する説明図 (c) 遷移金属酸化物に導入したグルタルアルデヒドに
保持物質を導入する説明図 (d) 遷移金属酸化物に保持物質を導入した説明図 (e) 遷移金属酸化物に架橋部を介して保持物質を導入
した説明図

【図７】同上処理装置の使用方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１有害物質の処理装置 2a,2b,2c 有害物質の処理ユニット３有害物質 6a,6b 基材としての透光板７処理材８遷移金属酸化物としての二酸化チタン膜９保持物質 11 架橋部としての架橋分子 14 壁材としての間仕切板 21a,21b,21c 流入口 24a,24c 流出口 33a,33b 光源としての紫外線ランプ 41 冷却手段としての冷却ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤真示愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者渡邉裕和愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者黒部久徳愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者近藤庸市愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者岩田美佐男愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者山口晃史東京都小金井市本町一丁目14番16号Ｆターム(参考） 4C058 AA28 AA30 BB06 CC01 CC02 CC04 CC06 EE23 KK02 KK27 KK46 4C077 AA07 AA12 BB10 CC04 CC07 CC09 DD30 EE01 FF06 JJ03 JJ13 KK09 NN14 NN15 4D048 AA21 AB03 BA07X BA41X BB03 CC32 EA01 4G069 BA04B BA48A CA10 CA11 DA06 EA08 EA11 FB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに離間されて配設され光透過性を有
する略平板状の対をなす基材と、これら対をなす基材それぞれの内側に設けられ液相およ
び気相の少なくともいずれか１つの形態を採る被処理体
に混入または混入するおそれのある有害物質を光触媒機
能により不活性化する遷移金属酸化物、およびこの遷移
金属酸化物の表面に設けられ特定の前記有害物質のみを
保持する特異性を有する保持物質を備えた処理材と、前記対をなす基材間に配設され、これら対をなす基材の
いずれか一方との間からこれら対をなす基材のいずれか
他方との間へと連通した壁材と、前記対をなす基材間における一端部に設けられ、これら
対をなす基材のいずれか一方と前記壁材との間に被処理
体を流入させる流入口と、この流入口に隣接した前記対をなす基材間における一端
部に設けられ、これら対をなす基材のいずれか他方と前
記壁材との間から被処理体を流出させる流出口と、前記対をなす基材を介して前記処理材に光を照射させる
光源とを具備していることを特徴とした有害物質の処理
ユニット。
【請求項２】処理材は、保持物質を遷移金属酸化物の
表面に架橋する架橋部を備えていることを特徴とした請
求項１記載の有害物質の処理ユニット。
【請求項３】壁体は、光不透過性材料にて形成されて
いるを遮断することを特徴とした請求項１または２記載
の有害物質の処理ユニット。
【請求項４】流入口および流出口は、対をなす基材間
における一端部に複数設けられていることを特徴とした
請求項１ないし３いずれか記載の有害物質の処理ユニッ
ト。
【請求項５】請求項１ないし４いずれか記載の有害物
質の処理ユニットと、この処理ユニットの光源からの放熱を抑制する冷却手段
とを具備していることを特徴とした有害物質の処理装
置。