JP5008828B2 - 微生物不活化方法と微生物処理装置。 - Google Patents
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Description
本願発明は、微生物の不活化する技術に関し、詳しくはウイルス等の微生物に赤外線レーザー光を照射してウイルス等の不活性化を図りその増殖および活動を停止又は抑制し微生物の汚染による感染等を防止する微生物不活化方法とその装置に関するものである。
ウイルスその他の微生物の除去、活動の抑制手段として一般的な手法は熱処理あるいは消毒液の撒布である。一方、血液成分には病原体移入のリスクが常に伴っており、血液
成分におけるウイルス の存在、主にＣ型肝炎およびヒト免疫不全ウイルス （ＨＩＶ）の存在などは大きな問題である。他のウイルス、例えばヒトＴリンパ球好性ウイルス １型（ＨＴＬＶ−１）、Ｂ型肝炎（ＨＢＶ）およびサイトメガロウイルスなども問題となっている。 従来このような場合の対策のひとつとして光化学療法が試みられている。
すなわち、プセウラレン、ポルフィリン、リボフラビンおよびメチレンブルーのジメチルなどの光力学化合物に長波長紫外線（ＵＶＡ）を照射しこれらの化合物を活性化する手法である。しかしながら、このような光化学手段は化合物の選択、生体適合性の見極め等が難しく必ずしも所期の効果を期待しがたく、また、ＵＶＡを血液に照射することから安全性にも問題なしとは言えない。
かくして、生体が微生物、特にウイルスに感染している場合にはこれまでのところウイルス自体の除去、不活性化対策には現実的かつ効果的な手段が存在していないと言うことが出来る。
成分におけるウイルス の存在、主にＣ型肝炎およびヒト免疫不全ウイルス （ＨＩＶ）の存在などは大きな問題である。他のウイルス、例えばヒトＴリンパ球好性ウイルス １型（ＨＴＬＶ−１）、Ｂ型肝炎（ＨＢＶ）およびサイトメガロウイルスなども問題となっている。 従来このような場合の対策のひとつとして光化学療法が試みられている。
すなわち、プセウラレン、ポルフィリン、リボフラビンおよびメチレンブルーのジメチルなどの光力学化合物に長波長紫外線（ＵＶＡ）を照射しこれらの化合物を活性化する手法である。しかしながら、このような光化学手段は化合物の選択、生体適合性の見極め等が難しく必ずしも所期の効果を期待しがたく、また、ＵＶＡを血液に照射することから安全性にも問題なしとは言えない。
かくして、生体が微生物、特にウイルスに感染している場合にはこれまでのところウイルス自体の除去、不活性化対策には現実的かつ効果的な手段が存在していないと言うことが出来る。
一方、本願発明者らは、動脈硬化等に関して赤外線レーザー利用による治療技術の開発過程において、所定条件下でのレーザー照射が血液等の生体組織を損傷することなく治癒効果を発現する事実を確認し、この知見に基づいて本願発明を完成するにいたった。
なお、本願発明に関連して次のような技術が以下の文献において開示されている。
なお、本願発明に関連して次のような技術が以下の文献において開示されている。
なお、本願発明に関連する技術が以下のような文献において開示されている。
特表２００４−５１８７６６
「動脈硬化治療用赤外レーザー」（光アライアンス ２０００年５月号Ｐ２７−２９）
本願発明の目的は、生体に感染した微生物を生体に損傷を与えることなく死滅若しくは不活化する技術の提供にある。特に、血液中に存在する微生物の死滅、不活化手段は光化学物質を使用して光照射による等の手段に限られその効果も十全とは言えず血液に対する負荷も少なくない。本願発明は簡易な構成で生体等の担体に負荷を与えず微生物のみを死滅若しくは不活化することができる。
本願発明は、Ｂ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置であって、赤外線レーザー発振器とこれから出力された赤外線レーザーの波長変換手段と、波長変換されたレーザー光からさらに所定波長のレーザー光を選択するためのビームスプリッターとを具え、前記波長変換手段は第１および第２の光パラメトリック共振器からなり、ビームスプリッターを介して出力されるレーザー光波長はウイルスの不活化に有効な６−９μｍに設定するとともに、さらに、ヒト又は動物の血管に連結される血液外部循環経路とこの血液外部循環経路中に形成した赤外線透過部とを具え、赤外線透過部を流通する血液に前記所定波長の赤外線レーザー光を照射して血液中のＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルスの死滅又は不活化をなすようにしたＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置を提供して、上記従来の課題を解決しようとするものである。
さらに本願発明は、Ｂ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置であって、赤外線レーザー発振器とこれから出力された赤外線レーザーの波長変換手段と、波長変換されたレーザー光からさらに所定波長のレーザー光を選択するためのビームスプリッターとを具え、前記波長変換手段は第１および第２の光パラメトリック共振器からなり、ビームスプリッターを介して出力されるレーザー光波長はウイルスの不活化に有効な６−９μｍに設定するとともにビームスプリッターから入射されるレーザー光を伝送する光ファイバーと、この光ファイバーにより伝送される赤外線レーザーのヒト、動物の血管内の血液への照射手段とを具え、ヒト、動物の血液中のＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルスに照射してこれを死滅又は不活化する一方、さらに、ヒト又は動物の血管に連結される血液外部循環経路とこの血液外部循環経路中に形成した赤外線透過部とを具え、赤外線透過部を流通する血液に前記所定波長の赤外線レーザー光を照射して血液中のＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルスの死滅又は不活化をなすようにしたＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置を提供して上記従来の課題を解決しようとするものである。
本願発明にあっては、次のような効果を奏する。
（１） 生物担体における微生物を生物担体に影響を及ぼすことなく効果的に死滅若しくは不活化できる。特に従来効果的な対策を見出しえなかった血液中の微生物特にウイルスに関して顕著な効果を有する。
（２） 構成が簡素であるため、迅速、容易に微生物の死滅若しくは不活化を実現でき、しかもコストは低廉である。
（１） 生物担体における微生物を生物担体に影響を及ぼすことなく効果的に死滅若しくは不活化できる。特に従来効果的な対策を見出しえなかった血液中の微生物特にウイルスに関して顕著な効果を有する。
（２） 構成が簡素であるため、迅速、容易に微生物の死滅若しくは不活化を実現でき、しかもコストは低廉である。
血液中のＢ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルスに対する有効な対策としては、現在のところ血液を熱処理する方法のみであるが、本願発明者らはこれらのウイルスに感染した血液をＦＴＩＲ分光器で測定したところ、波長６〜９μｍの赤外部に特異な吸収バンドを生じること見出した。これらの知見から上記のウイルスにより生じた吸収バンドの波長に一致したパルス赤外線を照射したところ、媒質（血液）に影響を与えることなくウイルスが不活化され感染力が抑止された。すなわち、ウイルス中のテンプレート（鋳型）が破壊、あるいはウイルスのカプセルの破壊、そしてウイルスの複製酵素（エンザイム）の破壊が生じることが確認された。
照射する赤外線レーザー光は自由電子レーザーにより所定波長６〜９μｍを得られるが、オペレーションコスト、メインテナンスコストの点に問題があるため、コンパクトな固体レーザーであるＮｄ：ＹＡＧレーザーをベースとしこれに波長変換手段としての光パラメトリック発振器、所定の波長のレーザー光を分離するビームスプリッターの組み合わせにより前記所定波長範囲の波長可変赤外線レーザー光を出射するシステム構成とするのが望ましい。
なお、レーザー光の照射態様は連続発振（ｃｗ）では、血液加熱を発生させるのみでウイルス等の不活化には寄与しないので、パルス照射による必要がある。 なお、パルスは血液中の白血球、血清等の破壊を防止するため、１０ｎｓ以下が望ましい。
また、ウイルスのバイブレーションによる吸収バンドを使用するため吸収最大の波長の使用が望ましい。入射レーザー光スペクトル幅は狭い方がより効果的であるが、前記システム構成から考えると１００Å程度の設定となる。
また、ウイルスのバイブレーションによる吸収バンドを使用するため吸収最大の波長の使用が望ましい。入射レーザー光スペクトル幅は狭い方がより効果的であるが、前記システム構成から考えると１００Å程度の設定となる。
図1は、本願発明に係る微生物処理装置５の１実施例の概略構成図である。微生物処理装置は、赤外線レーザー発振器とこれから出力された赤外線レーザーの波長変換手段と、波長変換されたレーザー光からさらに所定波長のレーザー光を選択するためのビームスプリッターとを具えて構成されている。図において、１は赤外線レーザー発振器でありＬＤ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザー発振器で構成され波長1.064μｍのレーザー光を出力する。２は前記赤外線レーザー発振器１から入力される波長1.064μｍのレーザー光について第１段波長変換を行う第１光パラメトリック共振器であり、ここでレーザー光は2.13μｍに波長変換され、第２光パラメトリック共振器３に出力され第２段波長変換がなされる。
すなわち、第２段波長変換後、レーザー光は波長2.8〜3.3μｍ＋6〜9μｍとなる。第１パラメトリック共振器２および第２パラメトリック共振器３により赤外線レーザーの波長変換手段が構成されている。
すなわち、第２段波長変換後、レーザー光は波長2.8〜3.3μｍ＋6〜9μｍとなる。第１パラメトリック共振器２および第２パラメトリック共振器３により赤外線レーザーの波長変換手段が構成されている。
第２段波長変換がなされた赤外線レーザー光はビームスプリッター４において、Ａレーザー光（波長6〜9μｍ）とＢレーザー光（波長2.8〜3.3μｍ）とに分けられ前記Ａレーザー光が血液感染したウイルス等の不活化処理に使用されることになる。
以下は、前述の処理装置による実験例である。
実験例１
（ａ）直径２“のＺｎＳｅ（ジンクセレン赤外線透過材料）ウインドウの間にＣ型肝炎ウイルスを撒布した媒質を保持させたサンプルを数１０種類用意した。
（ｂ）前記サンプルに、６〜９μｍの波長範囲でレーザー光の強度を0.1〜10kw/平方センチメートルの範囲でパルス照射した。
（ｃ）その結果、入射光強度が約1kw/平方センチメートル、パルス幅 の条件下では図２のグラフに示すようにレーザー光の波長を7.1〜7.9μｍの範囲で同調させるとウイルスが急速に不活化することが確認された。
実験例２
（ａ）レーザー光の照射条件を前記実験例１と同様にし、輸血用の無菌状態の血液サンプル（ＺｎＳｅセルに封入）に照射した。
（ｂ）赤外線レーザー光照射後の上記サンプル血液についてＥＳＲおよびＮＭＲによるデータを検証したところ、照射は血液（血清、白血球）の劣化に影響を及ぼさずウイルスの不活化がなされていることが確認された。
実験例１
（ａ）直径２“のＺｎＳｅ（ジンクセレン赤外線透過材料）ウインドウの間にＣ型肝炎ウイルスを撒布した媒質を保持させたサンプルを数１０種類用意した。
（ｂ）前記サンプルに、６〜９μｍの波長範囲でレーザー光の強度を0.1〜10kw/平方センチメートルの範囲でパルス照射した。
（ｃ）その結果、入射光強度が約1kw/平方センチメートル、パルス幅 の条件下では図２のグラフに示すようにレーザー光の波長を7.1〜7.9μｍの範囲で同調させるとウイルスが急速に不活化することが確認された。
実験例２
（ａ）レーザー光の照射条件を前記実験例１と同様にし、輸血用の無菌状態の血液サンプル（ＺｎＳｅセルに封入）に照射した。
（ｂ）赤外線レーザー光照射後の上記サンプル血液についてＥＳＲおよびＮＭＲによるデータを検証したところ、照射は血液（血清、白血球）の劣化に影響を及ぼさずウイルスの不活化がなされていることが確認された。
図３は、本願発明に係る微生物処理装置の第２実施例を示す図である。図３（ａ）において、５は図１に示す前記第１実施例に係る微生物処理装置であり、６は前記微生物処理装置５のビームスプリッター４から入射されるレーザー光を伝送する光ファイバー、７はこの光ファイバー６により伝送される赤外線レーザーのヒト、動物の血管内の血液への照射手段である。照射手段７は図３（ｂ）に示すように、光ファイバー６の端部に挿入された中空針８で構成されており、図４に示すようにこの中空針８を血管に穿刺して血管内の血液にレーザー光を照射することにより血液中の微生物を死滅又は不活化するようになっている。
図５は本願発明に係る微生物処理装置の第３実施例を示す図である。
図において、５は図１に示す前記第１実施例に係る微生物処理装置であり、９はヒト又は動物の血管に連結される血液外部循環経路であり、１０はこの血液外部循環経路９中に形成した赤外線透過部としてのＺｎＳｅ（ジンクセレン赤外線透過ガラス）セルである。血液外部循環経路９は、両端に注射針Ｎを具えた血液チューブ１１とこの血液チューブ１１に介装された血液ポンプ１２とにより構成されている。 図６に示すように、ヒトの一方の注射針Ｎから吸引され血液チューブ１１を流通する血液は赤外線透過部１０において微生物処理装置から出力される赤外線レーザーが照射され血液中の微生物は死滅もしくは不活化された後血液ポンプ１２を介して他方の注射針Ｎを通り血管に還流するようになっている。
図において、５は図１に示す前記第１実施例に係る微生物処理装置であり、９はヒト又は動物の血管に連結される血液外部循環経路であり、１０はこの血液外部循環経路９中に形成した赤外線透過部としてのＺｎＳｅ（ジンクセレン赤外線透過ガラス）セルである。血液外部循環経路９は、両端に注射針Ｎを具えた血液チューブ１１とこの血液チューブ１１に介装された血液ポンプ１２とにより構成されている。 図６に示すように、ヒトの一方の注射針Ｎから吸引され血液チューブ１１を流通する血液は赤外線透過部１０において微生物処理装置から出力される赤外線レーザーが照射され血液中の微生物は死滅もしくは不活化された後血液ポンプ１２を介して他方の注射針Ｎを通り血管に還流するようになっている。
１ 赤外線レーザー発振器
２ 第１光パラメトリック共振器
３ 第２光パラメトリック共振器
４ ビームスプリッター
５ 微生物処理装置
６ 光ファイバー
７、８ 中空針
９ 血液外部循環路
１０ 赤外線透過部
１１ 血液チューブ
１２ 血液ポンプ
２ 第１光パラメトリック共振器
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Claims (2)
- Ｂ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置であって、赤外線レーザー発振器とこれから出力された赤外線レーザーの波長変換手段と、波長変換されたレーザー光からさらに所定波長のレーザー光を選択するためのビームスプリッターとを具え、前記波長変換手段は第１および第２の光パラメトリック共振器からなり、ビームスプリッターを介して出力されるレーザー光波長はウイルスの不活化に有効な６−９μｍに設定するとともに、さらに、ヒト又は動物の血管に連結される血液外部循環経路とこの血液外部循環経路中に形成した赤外線透過部とを具え、赤外線透過部を流通する血液に前記所定波長の赤外線レーザー光を照射して血液中のＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルスの死滅又は不活化をなすようにしたことを特徴とするＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置。
- Ｂ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置であって、赤外線レーザー発振器とこれから出力された赤外線レーザーの波長変換手段と、波長変換されたレーザー光からさらに所定波長のレーザー光を選択するためのビームスプリッターとを具え、前記波長変換手段は第１および第２の光パラメトリック共振器からなり、ビームスプリッターを介して出力されるレーザー光波長はウイルスの不活化に有効な６−９μｍに設定するとともにビームスプリッターから入射されるレーザー光を伝送する光ファイバーと、この光ファイバーにより伝送される赤外線レーザーのヒト、動物の血管内の血液への照射手段とを具え、ヒト、動物の血液中のＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルスに照射してこれを死滅又は不活化する一方、さらに、ヒト又は動物の血管に連結される血液外部循環経路とこの血液外部循環経路中に形成した赤外線透過部とを具え、赤外線透過部を流通する血液に前記所定波長の赤外線レーザー光を照射して血液中のＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルスの死滅又は不活化をなすようにしたことを特徴とするＢ型肝炎ウイルス又はＣ型肝炎ウイルス不活化処理装置。
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