JP2005224401A - アルコールの処理方法およびアルコール処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明が解決すべき課題は、アルコール中毒の治療に有効な方法および装置であって、アルデヒドによる悪影響を抑制できるものを提供することにある。
【解決手段】 本発明方法は、溶液中のアルコールを処理するための方法であって、アルコール酸化酵素によりアルコールを酸化してアルデヒドとした後、アルデヒド酸化酵素により当該アルデヒドを酸化して有機酸とする工程を含み、当該工程において、実質的に全ての当該アルデヒドを有機酸にすることに要旨を有するものである。また、本発明装置は、当該装置を実施できるものである。
【選択図】 図２
【解決手段】 本発明方法は、溶液中のアルコールを処理するための方法であって、アルコール酸化酵素によりアルコールを酸化してアルデヒドとした後、アルデヒド酸化酵素により当該アルデヒドを酸化して有機酸とする工程を含み、当該工程において、実質的に全ての当該アルデヒドを有機酸にすることに要旨を有するものである。また、本発明装置は、当該装置を実施できるものである。
【選択図】 図２
Description
本発明は、溶液中に含まれるアルコールを処理するための方法、および血液中のアルコールを処理するための装置に関するものである。
現代社会においてアルコール飲料は欠かせないものであり、職場の歓送迎会や忘年会、新年会のみならず、社交目的やストレス発散の目的で普段から飲用される。これは、体内に吸収されると血液により体内を巡ってやがて脳内に到達し、思考や感情を司る大脳新皮質を麻痺させる、即ち、緊張をほぐし気分を高めるというアルコール（エタノール）の作用によると考えられる。
ところが、アルコール飲料は良い面ばかりを有するものでない。確かに、エタノールの血中濃度が０．１％に到るまでは上記の様な効能があるが、血中濃度が上昇するにつれ脳の麻痺が大脳新皮質のみならず脳全体やその周辺にまで及ぶと、吐瀉物が喉につまって窒息する危険が生じる。更に、血中濃度が０．３〜０．４％に到ると麻痺は脳幹や脊髄に及び昏睡状態に陥り、０．４％を超えると死亡するおそれがある。最近１０年間では、急性アルコール中毒によって７０名以上死亡しているとのデータもあり、問題となっている。また、現在では少なくなっているものの、メタノールによる中毒も深刻であり、飲用や誤飲すると、腎臓などの臓器の損傷や失明を誘発し死に至る場合もある。
急性アルコール中毒の治療法としては、一般的には、体液に近い輸液を点滴することが挙げられる。これは、エタノールの代謝に伴う脱水症状を防止すると共に、血中のエタノール濃度を下げるためである。また、輸液中に適切な糖類を添加することによって、エタノールの代謝を促進することも行なわれている。しかし、重度の急性アルコール中毒に対しては速やかにエタノールの血中濃度を下げる必要があり、点滴のみでは対処しきれないおそれがある。そこで、より効果的な対処としては、点滴に加えてエタノール自体を処理してしまうことが考えられる。
ところで、特許文献１には、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等の有機物を、バイオリアクターにより処理する技術が記載されている。従って、当該技術において、微生物としてアルコール処理能を有するものを使用すれば、アルコール中毒の治療に役立ち得るとも考えられる。しかし、微生物処理には時間がかかり過ぎるため、速やかに血中アルコール濃度を低下させる必要のあるアルコール中毒に対しては、適するものではない。また、単に血中エタノールを微生物処理するのみでは、より毒性の高いアセトアルデヒドの血中濃度が高まる可能性がある。このアセトアルデヒドの処理能力には個人差があり、血中のアセトアルデヒド濃度が過剰に高まると、より深刻な事態が起こるおそれもある。
特許文献２には、酸化チタンと光照射手段とを備えた水の浄化装置が開示されている。しかし、当該文献は生活排水や産業排水等の処理のみが想定されており、この技術をアルコール中毒の治療に応用するとの思想は、一切記載も示唆もされていない。
特開平９−７０５９９号公報（請求項１）
特開平８−４７６８７号公報（請求項１）
上述した様に、医療現場においてはアルコール中毒の治療として主に点滴が行なわれているが、重篤な場合には、より速やかに血中アルコール濃度を低下させる必要がある。しかし、従来、適切な手段がなかった。
そこで本発明が解決すべき課題は、アルコール中毒の治療に有効な方法および装置であって、アルデヒドによる悪影響を抑制できるものを提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく、溶液中のアルコール濃度を速やかに低下する手段として、酵素を適用する方法について鋭意研究を進めた。ところが、単にアルコール酸化酵素を作用させるのみでは、より有害なアルデヒドが発生しまうことになる。そこで本発明者は、２種以上の酵素を組合わせれば、生体への悪影響を抑制しつつ治療ができることを見出して本発明を完成した。
即ち、本発明に係るアルコール処理方法は、アルコール酸化酵素によりアルコールを酸化してアルデヒドとした後、アルデヒド酸化酵素により当該アルデヒドを酸化して有機酸とする工程を含み、当該工程において、アルデヒド酸化酵素のアルデヒド処理能力を、アルコール酸化酵素のアルコール処理能力以上にすることを特徴とする。
上記方法においては、更に、実質的に全ての上記有機酸を二酸化炭素と水まで分解する工程を含むことが好ましい。有機酸が有害なものである場合、これを更に分解するためである。特に、メタノールを酸化することにより生成する蟻酸は生体に有害であり、失明を誘発する危険があるので、当該工程は、メタノール中毒に対して有効である。
また、本発明に係る血液中アルコールの処理装置であって酵素を利用するものは、アルコールを有機酸まで酸化分解するためのリアクターを備え、当該リアクターが、アルコールをアルデヒドまで酸化するアルコール処理部と、当該アルコール処理部から発生するアルデヒドを処理するためのアルデヒド処理部とを有するものであり、当該アルコール処理部と当該アルデヒド処理部は、少なくともアルコールは透過させるが高分子は透過させない膜に酵素を封入してなるものであり（ここで、アルコール処理部とアルデヒド処理部は、１つの膜にアルコールを処理するための酵素とアルデヒドを処理するための酵素が封入されている態様でもよいし、１つの膜にアルコール処理酵素のみ或いはアルデヒド処理酵素のみが封入されている態様をとっていてもよい）、且つ当該リアクターにおいて、アルデヒド処理部におけるアルデヒドの処理能力が、アルコール処理部におけるアルコールの処理能力以上であることを特徴とする。
上記装置においては、上記膜が半透膜からなるものであるものが好適である。半透膜は、本発明装置により処理すべきアルコール等の低分子を透過する一方で、酵素等の高分子を透過しないため、本発明に適合するからである。
本発明に係る血液中アルコールの処理装置であって光半導体触媒を利用するものは、アルコールを有機酸まで酸化分解するためのリアクターを備え、当該リアクターが、アルコールを酸化分解できる光半導体触媒と光源を構成要素として有し、当該光半導体触媒が光源からの光照射を受けることができる部位に担持されているものであることを特徴とする。
上記装置においては、上記光半導体触媒が透明部材に担持されていることが好ましい。光半導体触媒に対する照射光量を低減させないためである。
本発明に係るアルコール処理方法によれば、有害なアルデヒドを実質的に生成することなく溶液中のアルコールを迅速に処理することができる。従って、特に、速やかに血中アルコール濃度を低減する必要のある急性アルコール中毒の治療において有用である。また、本発明に係るアルコール処理装置は、当該方法を実施できるものであって、特に急性アルコール中毒の治療に用いることができるものとして、産業上極めて有用である。
以下に、本発明の実施形態とその効果について説明する。
本発明に係るアルコールの処理方法は、溶液中のアルコールをアルコール酸化酵素により酸化してアルデヒドとした後、アルデヒド酸化酵素により当該アルデヒドを酸化して有機酸とする工程を含み、当該工程において、アルデヒド酸化酵素のアルデヒド処理能力を、アルコール酸化酵素のアルコール処理能力以上にすることに要旨を有する。具体的には、急性アルコール中毒等の患者の動脈から血液を抜き出し、アルコール酸化酵素等により処理した後に、患者の静脈へ処理済み血液を戻すことによって、血中アルコール濃度の迅速な低減を図るものである。
本発明において「溶液」とはアルコールの溶液をいい、アルコールが溶解しているものであれば、コロイドが分散しているものやその他の不溶物質が含まれているものであってもよい。従って、「溶液」にはアルコールを含有する血液も含まれる。また、「アルコール」は、主として炭素数１〜４の低級アルコールをいい、特にエタノールをいうものとする。
本発明方法で用いる「アルコール酸化酵素」は、名称としてのアルコール酸化酵素だけでなく、アルコール脱水素酵素などアルコールを酸化できるものであればその種類は特に問わない。但し、処理すべき溶液中で活性を発揮できるものであり、且つ処理すべきアルコールの処理能力を有するものである必要がある。斯かるアルコール酸化酵素としては、例えば、アルコール脱水素酵素やミクロゾームエタノール酸化酵素を挙げることができる。同様に、「アルデヒド酸化酵素」も、アルコールの酸化により生じたアルデヒドを酸化できるものであって且つ処理すべき溶液中で活性を示すものであれば特にその種類は問わない。アルデヒド酸化酵素としては、例えばアセトアルデヒド脱水素酵素を挙げることができる。
本発明では、アルデヒド酸化酵素のアルデヒド処理能力を、アルコール酸化酵素のアルコール処理能力以上にする、即ち、アルコールを酸化しアルデヒドを経由して有機酸とする工程において、実質的に全ての当該アルデヒドを有機酸にする。そのため、アルコール酸化酵素の作用により生じる全てのアルデヒドを処理できる様に、アルデヒド酸化酵素を十分量用いる。
処理すべきアルコールがメタノールである場合には、上記工程により生成する有機酸を更に二酸化炭素と水まで分解することが好ましい。メタノールの酸化により生じる蟻酸は生体に有害であるからである。分解するためには、処理すべき溶液中で活性を示す蟻酸分解酵素を使用する。
本発明方法の好適な実施態様を、以下の本発明装置の説明により、更に詳しく述べる。
本発明装置は、アルコールを有機酸まで酸化分解するためのリアクターを備えるが、当該リアクターは、アルコールをアルデヒドまで酸化するアルコール処理部と、当該アルコール処理部から発生するアルデヒドを処理するためのアルデヒド処理部とを有するものである。
アルコール処理部とアルデヒド処理部は、少なくともアルコールは透過させるが高分子は透過させない膜に酵素が封入されている構造を有する。この「少なくともアルコールは透過させるが高分子は透過させない膜」としては、いわゆる半透膜を使用すればよく、具体的には、水やアルコール等の低分子は透過し、高分子やコロイド粒子は透過しないものをいう。この様な半透膜としては、例えば膀胱膜等の生体膜やセロファンを挙げることができる。
アルコール処理部の模式図を図１として示す。処理されるべきアルコールは、水等の低分子と共に膜１を透過し、処理部内の酵素２により酸化されアルデヒドとなって外部に放出される。生成したアルデヒドは、使用する酵素以外は実質的に同一の構成を有するアルデヒド処理部において、同様に有機酸まで酸化される。
図２に、本発明装置の主要部であるリアクターであって酵素を利用するものの模式図を示す。図２において、患者の動脈から取り出された血液中のアルコール等は、リアクター内を通過する際に酵素２に接触して酸化される。リアクター内では、酵素２を封入している半透膜１は固定用メッシュ６により固定される。固定用メッシュ６は、血液を透過するに十分な直径の孔を有し、酵素２を封入している半透膜１を固定できる程度の強度を有するものであれば、その材質は特に問わない。また、リアクター内では、血液中アルコール等と酵素との接触を十分にすべく複数枚の仕切り板５を設け、その開口部を互い違いにすることが好適である。即ち、図２に示す例では、リアクターのケーシング８内に複数枚の仕切り板５が所定間隔おきに、且つ各仕切り板５とケーシング８の壁面との間に開口部が形成され当該開口部が互い違いになる様に仕切り板５が配置されることによって、ケーシング８内に蛇行状の流路が形成されている。その結果、流入側流路３からポンプ４を介してケーシング８内に送り込まれる血液は、直線状に流れる場合よりも酵素２との接触時間がより長くなり、より効果的に酸化された上でケーシング８より排出され、流出側流路７から体内へ戻される。
当該リアクターにおいては、アルコールよりも有害なアルデヒドを生じない様に、アルデヒド処理部におけるアルデヒドの処理能力を、アルコール処理部におけるアルコールの処理能力以上とする。その手段として、一般的には、アルコール酸化酵素の作用により生じるアルデヒドの全量を処理できる様に、リアクターにおけるアルデヒド酸化酵素の量を調整する。また、リアクター内の酵素の配置は、一つの半透膜内にアルコール酸化酵素とアルデヒド酸化酵素の両方を封入してもよいし、リアクターの上流側に主としてアルコール酸化酵素を配し下流側にアルデヒド酸化酵素を配してもよいし、これら態様を組合わせるものであってもよい。更に、有機酸を二酸化炭素と水まで分解するために有機酸分解酵素を配置する場合も同様である。
本発明装置を使用する際における血液の流速は、処理すべき血液のアルコール濃度や用いる酵素の処理能力により調整すればよい。例えば、リアクターの導入口より前と排出口より後に高速液体クロマトグラフィー装置などアルコール濃度を測定できる手段を設け、リアクター前後におけるアルコール濃度の変化を測定し、十分にアルコールが処理されていない場合は流速を遅くし、十分に処理できている場合には流速を早くすればよい。
次に、本発明に係る装置であって、光半導体触媒を用いたものを説明する。当該装置は、アルコールを有機酸まで酸化分解するためのリアクターを備え、当該リアクターは、アルコールを酸化分解できる光半導体触媒１２と光源９を構成要素として有し、当該光半導体触媒１２が光源９からの光照射を受けることができる部位に担持されているものであることに要旨を有する。
当該装置で使用される「光半導体触媒」は、アルコールを酸化することによって有機酸まで或いは更に二酸化炭素と水まで酸化分解することができるものであって、血液や生体に悪影響を与えないものであればその種類は特に制限されないが、例えば、酸化チタンや酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等を挙げることができる。また、酸化チタンとしては、より活性の高いアナターゼ型結晶からなるものを用いることが好ましい。更に、光半導体触媒を励起するためには夫々の触媒に適した光波長があり、光半導体触媒は、この光の波長によって例えば紫外線応答型や可視光応答型などに分類される。ここで、光源由来の照射光が生体に与える影響を考慮すれば、生体に安全な可視光応答型の光半導体触媒を使用することが好ましい。
光半導体触媒を担持すべき部材１０は、血液に悪影響を与えないものであれば特にその種類は制限されないが、熱硬化性樹脂を素材とするものが好ましい。光源が発する熱による変形を防止するためである。
光半導体触媒１２を部材１０の表面に担持するための方法は、従来方法によればよい。例えば、光半導体触媒の微粒子の高濃度分散液（ゾル）を調製し、これに部材を含浸させたり部材にスピンコートした後に乾燥したり焼成すればよい。
当該装置での「光源」は、光半導体触媒を励起して酸化作用を発揮させるものであれば特にその種類は制限されないが、例えば、蛍光灯、ハロゲンランプや紫外線を照射できる殺菌灯などを挙げることができる。但し、照射光が生体に照射され得る場合には、その影響を考慮して、波長が４００ｎｍ以上の可視光を用いることが好ましい。
当該装置中リアクターの模式図を図３、光源の断面図を図４として示す。図４において、光源９の周辺に担持された光半導体触媒１２は照射光によって励起されており、ここに患者の動脈から取り出された血液が接触すると、血中アルコール等は酸化される。また、リアクターの排出口には、担持部材より脱落した光半導体触媒が血液中に混入しない様にするために、フィルター１１を設置することが好ましい。
光半導体触媒を担持する部材は、触媒に対する光照射量を減じない様に透明であることが好ましく、且つ、十分量の光半導体触媒を担持すべく、例えば図４に示す様に表面積の大きい形状にすることが好適である。
当該装置においても、リアクターの前後に高速液体クロマトグラフィー装置を設置し、リアクター前後における血中アルコール濃度や、リアクター後のアルデヒド濃度等を測定し、流速を決定すればよい。また、リアクターの処理能力は、光源による光照射度を調節することによっても調整することができる。
上述した様に、本発明によれば、より有害なアルデヒドを生じることなく速やかに血中のアルコール濃度を低減することができる。
１ ： 少なくともアルコールは透過させるが高分子は透過させない膜（半透膜）
２ ： 酵素
３ ： 流入側流路
４ ： ポンプ
５ ： 仕切り板
６ ： 固定用メッシュ
７ ： 流出側流路
８ ： ケーシング
９ ：光源
１０ ：光半導体触媒を担持するための透明部材
１１ ： フィルター
１２ ： 光半導体触媒
２ ： 酵素
３ ： 流入側流路
４ ： ポンプ
５ ： 仕切り板
６ ： 固定用メッシュ
７ ： 流出側流路
８ ： ケーシング
９ ：光源
１０ ：光半導体触媒を担持するための透明部材
１１ ： フィルター
１２ ： 光半導体触媒
Claims (6)
- 溶液中のアルコールを処理するための方法であって、
アルコール酸化酵素によりアルコールを酸化してアルデヒドとした後、アルデヒド酸化酵素により当該アルデヒドを酸化して有機酸とする工程を含み、
当該工程において、アルデヒド酸化酵素のアルデヒド処理能力を、アルコール酸化酵素のアルコール処理能力以上にすることを特徴とするアルコールの処理方法。 - 請求項１に記載のアルコール処理方法において、更に、実質的に全ての上記有機酸を二酸化炭素と水まで分解する工程を含む方法。
- 血液中のアルコールを処理するための装置であって、
アルコールを有機酸まで酸化分解するためのリアクターを備え、
当該リアクターが、アルコールをアルデヒドまで酸化するアルコール処理部と、当該アルコール処理部から発生するアルデヒドを処理するためのアルデヒド処理部とを有するものであり、
当該アルコール処理部と当該アルデヒド処理部は、少なくともアルコールは透過させるが高分子は透過させない膜に酵素を封入してなるものであり、且つ
当該リアクターにおいて、アルデヒド処理部におけるアルデヒドの処理能力が、アルコール処理部におけるアルコールの処理能力以上であることを特徴とする血液中アルコールの処理装置。 - 請求項３に記載のアルコール処理装置において、上記膜が半透膜からなるものである装置。
- 血液中のアルコールを処理するための装置であって、
アルコールを有機酸まで酸化分解するためのリアクターを備え、
当該リアクターが、アルコールを酸化分解できる光半導体触媒と光源を構成要素として有し、当該光半導体触媒が光源からの光照射を受けることができる部位に担持されているものであることを特徴とする血液中アルコールの処理装置。 - 請求項５に記載のアルコール処理装置において、上記光半導体触媒が透明部材に担持されているものである装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004036018A JP2005224401A (ja) | 2004-02-13 | 2004-02-13 | アルコールの処理方法およびアルコール処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JP2005224401A true JP2005224401A (ja) | 2005-08-25 |
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| JP (1) | JP2005224401A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014527514A (ja) * | 2011-07-06 | 2014-10-16 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | アルコールまたは有毒な代謝産物の代謝を標的としたナノカプセルによる酵素の経口送達法 |
| WO2017016085A1 (zh) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 江苏摩科特医疗科技有限公司 | 一种单x射线源血液辐照装置及其辐照方法 |
-
2004
- 2004-02-13 JP JP2004036018A patent/JP2005224401A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2017016085A1 (zh) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 江苏摩科特医疗科技有限公司 | 一种单x射线源血液辐照装置及其辐照方法 |
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