(57)【要約】  本発明は、ガス流を光活性化半導体、特には光活性化酸化チタンで処理することにある工程を含む、ガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための方法に関する。本発明はまた、上記の方法を実施するための装置、並びに有害、毒性又は病原性の生物因子、例えば、細菌を含有するガス媒体を汚染除去するための方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内面がライン（Ｌ）の周りに螺旋状に配置された複数の突出部（５）を有する反応器（２）の内部で光活性化半導体材料とガス媒体を接触させる工程を含み、前記光活性化半導体材料が前記反応器の内面、少なくとも前記突出部（５）の上に堆積物（６）の形態で用いられる、ガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための方法。
【請求項２】
用いられる光活性化半導体材料が光活性化酸化チタンである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ライン（Ｌ）に沿って延びる通路を画定し、該ライン（Ｌ）の周りに螺旋状に配置された複数の突出部（５）を含む内面、分散した生物因子を含有するガス媒体を前記通路に導入するのに適した入口（３）、及び処理操作後に前記媒体を排出するのに適した出口（４）を含み、前記内面の突出部（５）の上に堆積した半導体材料の堆積物（６）を含む反応器と、
前記生物因子を含有するガス媒体の存在下で前記堆積物（６）の半導体材料を光活性化する半導体材料の堆積物を照射するための手段（７ａ、７ｂ）と、
を含む装置（１）において実施される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガス媒体中に分散した生物因子が細菌である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
分散した状態で生物種を含む前記ガス媒体が、該ガス媒体中に分散した微小液滴を含むエーロゾルの形態であり、前記生物因子が全体的又は部分的にそれらの液滴中に存在している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ガス媒体が分散用ガス媒体として空気を含み、細菌及び／又はウイルスを含む水滴を含有するエーロゾルである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記水滴がレジオネラ・ニューモフィラのようなレジオネラ属の細菌を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記生物因子が１ｃｍ3当たり１０-4〜１０の生物因子の含量で前記ガス媒体中に存在している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
用いられる光活性化酸化チタンが２５４〜４００ｎｍの波長を含む放射線にさらされた酸化チタンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
用いられる半導体材料がアナターゼ型ＴｉＯ2を含有する酸化チタンである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
用いられる酸化チタンが５０／５０〜９９／１、例えば７０／３０〜９０／１０のアナターゼ／ルチル比率でアナターゼ型ＴｉＯ2とルチル型ＴｉＯ2の混合物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
用いられる半導体材料が２０〜５００ｍ2／ｇの比表面積を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
ライン（Ｌ）に沿って延びる通路を画定し、該ライン（Ｌ）の周りに螺旋状に配置された複数の突出部（５）を含む内面、分散した生物因子を含有するガス媒体を前記通路に導入するのに適した入口（３）、及び処理操作後に前記媒体を排出するのに適した出口（４）を含み、ガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための手段として前記内面の突出部（５）の上に堆積した半導体材料の堆積物（６）を含む反応器と、
前記生物因子を含有するガス媒体の存在下で前記堆積物（６）の半導体材料を光活性化することができる半導体材料の堆積物を照射するための手段（７ａ、７ｂ）と、
を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための方法を実施するための装置（１）。
【請求項１４】
前記半導体材料の堆積物（６）が酸化チタンの堆積物である、請求項１３に記載の装置（１）。
【請求項１５】
有害、毒性又は病原性の生物因子を含有するガス媒体を汚染除去するための、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物種を含むガス媒体の汚染除去、特には細菌又はウイルスで汚染された空気の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの分野で、短期又は長期において有害又は毒性であることが見出されている生物種を浮遊状態で運ぶガス流が関与する。特に、例としては、とりわけ有害な細菌、例えば、レジオネラ属のもの、例えば、レジオネラ症の原因であるレジオネラ・ニューモフィラを含む浮遊状態の微小水滴（エーロゾル）を含む空調システムにおける空気又は空気冷却タワーからの空気を挙げることができる。汚染ガス流の別の例は病院内を循環する空気であり、それは院内感染を引き起こす可能性のあるウイルス又は細菌を運ぶことが可能である。より一般的には、閉じ込められるか又は高人口密度を有する任意の環境中に存在する空気は、排除することが望ましい細菌、ウイルス又は胞子タイプの生物種を多少なりとも運ぶことが可能である。
【０００３】
現在、このような汚染ガス媒体の汚染除去を行うために提案されている解決策の大部分は、実行するには比較的高価であるか及び／又は複雑であり、加えて、それらの有効性は必ずしも十分なものではない。
【０００４】
これに関連して、ガス流を濾過するためのシステムが提案されている。このような濾過システムは、一般的には、特に捕捉しようとする生物種が一般に非常に小さいため費用が高い。濾過システムは、比較的高い頻度で交換しなければならないという不利をさらに有する。
【０００５】
濾過システムに加えて、例えば、熱処理又は化学的消毒剤による処理など、ガス媒体を処理するための他の方法がさらに提案されている。しかしながら、これらの方法は、侵された領域が処理操作の際に利用できなくなることを一般に伴うという点で不利である。さらに、一部の生物種（特にはレジオネラ・ニューモフィラの一部の菌株）は、その種の熱又は化学処理操作に対して抵抗性があることがわかっている。
【０００６】
より最近では、特に国際公開第９７／０９７０３号パンフレット及び欧州特許出願公開第９７８６９０号明細書において、ＵＶ下で活性化された光触媒と接触させて微生物を破壊する方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、低コストで実施が容易でありかつ現在公知の汚染除去方法と少なくとも同程度に有効であり、好ましくはそれよりも有効である上記のガス流を処理するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、第１の態様によれば、本発明は、その内面がラインの周りに螺旋状に配置された複数の突出部を有する反応器の内部で光活性化半導体材料とガス媒体を接触させる工程を含み、前記光活性化半導体材料が前記反応器の内面、少なくとも前記突出部の上に堆積物の形態で用いられる、ガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための方法に関する。この目的を達成するために用いられる光活性化半導体材料は、光活性化酸化チタンであることが好ましい。
【０００９】
特に有利な実施態様によれば、本発明の方法は、
（ｉ）反応器であって、
ラインに沿って延びる通路を画定し、該ラインの周りに螺旋状に配置された複数の突出部を含む内面、
分散した生物因子を含有するガス媒体を前記通路に導入するのに適した入口、及び
処理操作後に前記媒体を排出するのに適した出口
を含み、前記内面の突出部の上に堆積した半導体材料の堆積物を含む反応器と、
（ｉｉ）前記生物因子を含有するガス媒体の存在下で前記堆積物の半導体材料を光活性化する半導体材料の堆積物を照射するための手段と、
を含む装置において実施される。
【００１０】
本発明者らは、今回、螺旋状に配置された反応器内面の突出部上の光活性化ＴｉＯ2型半導体材料の堆積物によって生物因子を特に効果的に不活性化できることを示した。
【００１１】
反応器の内面に突出部を存在させることは、とりわけ、反応器の内表面積を大きくするという利点を有し、それにより、酸化チタン型半導体材料とガス媒体の生物因子との間の交換面を大きくすることができる。
【００１２】
突出部はさらに、より多くの量の酸化チタン型半導体材料を反応器の内面に堆積させることを可能にする。したがって、例えば、半導体材料の堆積が反応器の内面に材料粒子の分散体を堆積し、次いで乾燥することによって行われる場合（しばしば実際のケースである）には、突出部が存在することで、反応器の内面に堆積できる酸化チタン型半導体材料の量を増加させる表面「粗さ」が得られる。
【００１３】
さらには、上記突出部の存在により、ガス流全体を、特には反応器の内部に乱流状態（又は少なくとも非層流状態）をもたらすことで、反応器の内面に存在する酸化チタンと接触させることができ、生物因子と光活性化酸化チタンが接触する可能性がさらに増大する。
【００１４】
それに加えて、螺旋形態における突出部の特定の配置により、ガス流の生物因子と光活性化酸化チタンとの高いレベルの接触の可能性を維持しながら、反応器内の摩擦損失を制限することが可能である。実際、本発明者らは、今回、反応器の内面にラインの周りに螺旋状に突出部を配置することで、より低い摩擦損失と、生物因子と光活性化半導体材料の高い接触可能性との間で理想的な妥協が得られることを示した。
【００１５】
本明細書において「生物因子」という語は、一般的に小さいサイズ、典型的には０．０５μｍ（ミクロン）〜１０μｍ（ミクロン）の、ガス流によって運ぶことが可能な生物学的性質の実体を言うものである。したがって、本発明の方法により不活性化される生物因子は、特には細菌（例えば、レジオネラ属の細菌、例えば、レジオネラ・ニューモフィラ）、ウイルス、胞子、菌類又はこのような実体の混合物であることができる。
【００１６】
「不活性化生物因子」という語は、本明細書によれば、生物活性を失った、特には複製（又は再生）する能力を失った上記タイプの因子を言う。
【００１７】
特に本明細書によれば、「不活性化細菌」は、適した培地中での培養後にコロニーを発達させることができない細菌を言うものである。したがって、例えば、以下は「不活性化細菌」であると考えられる。
・「死んだ」細菌（典型的には呼吸現象が検出されない細菌）；及び
・生きてはいるが培養後に増殖しない細菌
【００１８】
一般に、本発明の方法は、有害、毒性又は病原性である生物因子を含むガス媒体に関して実施される。必要であれば、不活性化は、ほとんどの場合、特にはそれらの複製（再生）する能力を阻害することにより、それらの有害、毒性又は病原性の特徴を因子から取り除くことを伴う。
【００１９】
上記の生物因子が分散している「ガス媒体」は一般的に空気であるが、任意選択で生物因子により汚染された別のガスであってもよい。しかしながら、特には汚染除去方法に関して適切な効率を得るために、ガス媒体は酸素を含有することが好ましい。
【００２０】
特定の実施態様によれば、分散した状態で生物種を含むガス媒体は、ガス媒体中に分散した微小液滴、一般的には水滴を含むエーロゾルの形態であり、生物因子は全体的又は部分的にそれらの液滴中に存在している。
【００２１】
したがって、例えば、本発明の方法に従って処理されるガス媒体は、分散用ガス媒体として空気を含み、細菌及び／又はウイルス、例えば、レジオネラ・ニューモフィラなどのレジオネラ属タイプの細菌を含む水滴を含有するエーロゾルであることができる。
【００２２】
別の実施態様によれば、生物種は、ガス媒体中に未改質の状態で単に分散している。この実施態様によれば、処理されるガス媒体は、例えば、浮遊状態のウイルス、胞子及び／又は菌類を含有する空気であることができ、それらの種は、任意選択で、塵又は砂粒子などの特定の支持体上に堆積している。
【００２３】
生物因子及びガス媒体の性質がどうであれ、本発明の不活性化方法は、生物因子を含有するガス媒体を光活性化半導体材料と接触させることにより行われ、この材料は光活性化酸化チタンであることが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、「半導体材料」という語は、電子状態が、禁止帯によって分離された価電子帯と伝導帯を含むバンドスペクトルを有し、電子を価電子帯から伝導帯に移動させるのに必要なエネルギーが好ましくは１．５ｅＶ〜４ｅＶである材料を言うものである。このような半導体材料としては、特には酸化チタン又は他の金属酸化物、例えば、ＷＯ3、ＺｎＯ又はＳｎＯ2、又は金属硫化物、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ又はＷＳ2、又は他の化合物、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＣｄＳｅ又はＳｉＣを挙げることができる。本発明によれば、酸化チタンを使用することが好ましく、特に満足のいく結果が得られる。
【００２５】
本明細書によれば、「光活性化半導体材料」という語は、電子を価電子帯から伝導帯に進めるのに必要なエネルギー（価電子帯と伝導帯の間の「ギャップ」とも称されるエネルギー）以上のエネルギーを有する光子を含む放射線にさらされた上記タイプの半導体材料を言う。
【００２６】
特に本明細書によれば、それゆえ、「光活性化酸化チタン」は、電子を価電子帯から伝導帯に進めるのに必要なエネルギー以上のエネルギーを有する光子を含む放射線、典型的には３ｅＶ、好ましくは３．２ｅＶよりも大きなエネルギーを有する光子を含む放射線、特には４００ｎｍ以下、例えば、３８０ｎｍ以下の波長を含む放射線にさらされた酸化チタンを言うものである。このようなタイプの放射線としては、特には「ブラック・ライト」ランプと称されるタイプの紫外線放射ランプによって提供される放射線のタイプを挙げることができる。
【００２７】
光活性化半導体材料、特には光活性化酸化チタンでは、上記タイプの放射線の作用下で、顕著な酸化還元特性を光活性化半導体材料に与える電子／空孔の対（「空孔」は電子が伝導帯に「ジャンプ」するときに残る価電子層中の電子欠乏場である）が作り出されることが知られている。それらの酸化還元特性は、光活性化酸化チタンの場合に特に顕著であり、多くの酸化チタンの光触媒用途において有利に用いられる。
【００２８】
本発明者らは、今回、光活性化酸化チタンなどの光活性化半導体材料が、実際、生物因子がどれほど大きく分散されようと、ガス媒体中の生物因子の不活性化を可能とするのに十分活性であることが見出されることを示した。これに関連して、本発明の方法により、例えば、非常に希薄なガス媒体、即ち、１ｃｍ3当たり１０-3未満の生物因子又は１ｃｍ3当たり１０-4未満の生物因子を含むものを効果的に処理できることを見出したことは特に驚くべきことである。光活性化酸化チタン型の光活性化半導体材料の活性は、例えば、１〜１０リットル／分程度の高流量のガス流でさえ、高含量の生物因子を有するガス媒体、例えば、１ｃｍ3当たり１を超える生物因子、さらにはほとんどの場合１ｃｍ3当たり１０を超える生物因子を含有するガス媒体を効果的に処理するのに十分であることがさらに見出される。したがって、本発明の方法は、１ｃｍ3当たり１０-4〜１０の生物因子、例えば、１ｃｍ3当たり５×１０-3〜５の生物因子を典型的に含有するガス媒体、特には１ｃｍ3当たり１０-4〜０．１の生物因子を含有する希薄媒体、又は１ｃｍ3当たり０．１〜１０の生物因子／ｃｍ3を含有する濃縮媒体の効果的な処理を一般的に可能とする。
【００２９】
何ら特定の理論に束縛されるものではないが、本発明者らの研究結果は、光活性化半導体材料の高い酸化特性が生物因子の不活性化を可能にしていることを示唆するものと考えられ、このような酸化特性が生物因子の光触媒分解を引き起こすように思われ、このような生物因子の光触媒分解は、生物因子が光活性化半導体の表面と接触したときに開始され、次いで、半導体と不活性化されるべき生物因子との接触を維持する必要なしに継続し、それによってエーロゾルなどのガス分散体と同程度に希薄な媒体を効果的に処理することが可能となる。これらの現象は、使用される半導体が酸化チタンである場合に非常に顕著である。
【００３０】
本発明において、上記酸化メカニズムの効率をさらに向上させるためには、光活性化半導体材料とともに、酸化特性を有する他の材料を使用することが有利な場合がある。これに関連して、酸化チタンなどの半導体に基づき、さらに金属形態、例えば、半導体材料中に分散しているか又はその表面に堆積した粒子形態の金又は銀などの金属を含有する材料を使用することが特に可能である。
【００３１】
この特定の実施態様によれば、質量比（追加の酸化剤／半導体）は、有利には５％又は３％未満であり、一般的には０．５〜２％である。しかしながら、このような追加の酸化剤の存在は、効果的な処理を得るために必ずしも一般的に必要なものではない。
【００３２】
さらには、本発明者らによって観測された生物因子の光触媒分解は、それほど選択的なものではないという利点を有し、このことは、如何なる生物因子も原則的に光活性化酸化チタン型の光活性化半導体と接触させることで分解できることを意味する。実際、光活性化酸化チタンが効果的に非常に広い汚染除去スペクトルを有することが見出された。
【００３３】
本方法の別の利点は、光活性化酸化チタン型の光活性化半導体に関して観測される特に効果的な光触媒分解が、比較的低いエネルギーを有するタイプの放射線による照射を必要とするだけであるという点で非常に簡単でかつ安価に得られることである。したがって、例えば、酸化チタンの場合に、３〜３．２ｅＶ程度の放射線エネルギーレベル、即ち、３８０〜４００ｎｍ程度の波長のみが必要とされる。半導体材料が（例えば、クロムなどの金属又はＮ、Ｓ又はＣに基づく化合物で）ドープされるか又は半導体材料とともに発色剤（例えば、アントラセン又はアントラシン）を使用する場合には、光活性化に必要とされるエネルギーをさらに低減することができる。その場合、非常に低い活性化エネルギーレベルは、材料を光活性化するのに十分であることができ、例えば、５００ｎｍ以上、例えば、５５０ｎｍ以上の波長に相当することができる。
【００３４】
酸化チタンの照射は、例えば、低コストで得ることができる放射レベルの日光又はナトリウム灯又はいわゆる「ブラック・ライト」ランプでの照射による近紫外線領域の放射レベルを含む放射線下で一般に行われる。さらには、ＴｉＯ2又はより一般的には半導体を光活性化するのに用いられる放射線は、一般的に、ＴｉＯ2型の半導体がない場合に単独で生物因子を不活性化させるには不十分なエネルギーを有する放射線であるということに留意すべきである。
【００３５】
換言すれば、本発明の方法において半導体を光活性化するのに用いられる放射線のレベルそれ自体は、一般的に、殺菌効果をもたらすのに十分なエネルギーを有する放射線レベルではない。したがって、本発明の方法によって半導体材料を光活性化するのに用いられる放射線のレベルは、２５４ｎｍ超、典型的には３２０ｎｍ超、例えば、３５０ｎｍ以上の波長を一般に有する。
【００３６】
酸化チタンの光活性化を実施するのに加熱は必要ではなく、本発明の方法は、周囲温度、例えば、１０〜３０℃で実施できることがさらに強調されるべきである。
【００３７】
本発明により用いられる半導体材料の正確な性質は、一般的に生物因子を不活性化するという所望の効果を得るために決定的に重要というわけではない。
【００３８】
したがって、酸化チタンの場合、例えば、任意の市販の酸化チタンを本発明の方法において有効に使用することができ、これはさらに本方法の利点を構成する。
【００３９】
それにもかかわらず、生物因子を不活性化するという観点で良好な結果をもたらす実施態様によれば、本発明の方法により用いられる酸化チタンは、アナターゼ型ＴｉＯ2を好ましくは少なくとも５０％の比率で含有する。したがって、この実施態様によれば、用いられる酸化チタンは、例えば、主として（即ち、一般的には少なくとも９９質量％、好ましくは少なくとも９９．５質量％、又は少なくとも９９．９質量％に関して）アナターゼ型ＴｉＯ2で構成することができる。
【００４０】
ルチル型ＴｉＯ2の使用もまた、この形態のＴｉＯ2が可視光のスペクトルによって光活性化されるという点で有利であることが見出される。
【００４１】
別の有利な実施態様によれば、用いられる酸化チタンは、好ましくは５０／５０〜９９／１、例えば７０／３０〜９０／１０、典型的には８０／２０程度のアナターゼ／ルチル比率でアナターゼ型ＴｉＯ2とルチル型ＴｉＯ2の混合物を含む。
【００４２】
さらには、特に酸化チタン型の半導体材料とガス流中に分散した生物因子との間の交換を最適化するために、用いられる半導体材料は、２０〜５００ｍ2／ｇ、好ましくは４０ｍ2／ｇ以上、さらにより有利には少なくとも１００ｍ2／ｇに等しい比表面積を有することがほとんどの場合に有利であり、とりわけ酸化チタンが含まれる場合に全くそうである。本明細書において言及される比表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔ−Ｔｅｌｌｅｒ法として公知の技術に従った窒素吸着により測定されるＢＥＴ比表面積である。この目的を達成するために、それ自体が高比表面積を有する酸化チタン又は高比表面積を有する多孔質支持体（例えば、シリカ支持体など）の上に堆積された酸化チタンを特に使用することができる。
【００４３】
本発明の方法において有用な特に有利な酸化チタンは、Ｄｅｇｕｓｓａ社によりタイプＰ２５ ＴｉＯ2の商品名で市販されている酸化チタンである。
【００４４】
本発明により用いられる光活性化半導体材料は、処理されるガス媒体により、特にはこの媒体の体積及び処理操作を実施するのに望ましい速度により、種々の物理的な形態であってよい。一般的に、酸化チタン型の半導体材料は、その光活性化を可能とする波長を有する放射線によって照射するのに適しており、かつ生物因子を不活性化するために接近しやすいという条件で、光活性化状態の酸化チタンを処理されるべき生物因子と接触させるのに適した任意の形態で使用することができる。
【００４５】
本発明の方法においては、用いられる酸化チタン型の半導体材料は、反応器の内面上に固定した状態で用いられ、処理されるべきガス媒体がその修飾表面と接触する。特定の方法によれば、酸化チタン型の半導体材料が固定される表面は、高比表面積（例えば、シリカ層）を有する支持体が堆積された表面であることができ、半導体材料はこの支持体上に固定化される。別の実施態様によれば、酸化チタン型の半導体材料は、表面に酸化チタン型の半導体に基づく粒子の分散体（例えば、水性分散体）の膜を堆積し、次いで得られた膜を乾燥することにより得られる堆積物の形態で使用することができる。
【００４６】
別の特定の態様によれば、本発明はまた、ガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための上記方法を実施するのに適した装置に関する。
【００４７】
この装置は、
ラインに沿って延びる通路を画定し、該ラインの周りに螺旋状に配置された複数の突出部を含む内面；
分散した生物因子を含有するガス媒体を前記通路に導入するのに適した入口；及び
前記生物因子を不活性化した後、前記ガス媒体を排出するのに適した出口
を有する反応器を含む。
【００４８】
反応器は、ガス媒体中に分散した生物因子を不活性化するための手段として、生物因子を含有するガス媒体の存在下で堆積物の酸化チタンを光活性化することができる酸化チタンの堆積物を照射するための手段と関連した、反応器の内面からの突出部上に固定化された半導体材料の堆積物（好ましくは酸化チタンの堆積物）をさらに含む。
【００４９】
反応器の内面上に存在する半導体材料に基づく堆積物は、上記の好ましい酸化チタンから選択された酸化チタンの堆積物であることが好ましい。したがって、それは、アナターゼ型又はルチル／アナターゼ混合物のＴｉＯ2を含有し、２０〜５００ｍ2／ｇの比表面積を有する酸化チタンであることが有利である。この堆積物は、例えば、反応器の内面に酸化チタン型の半導体材料に基づく粒子の分散体（例えば、水性分散体）の膜を堆積し、次いで得られた膜を乾燥することにより得ることができる。この堆積物は、用いられる半導体が溶解できない非水性溶媒における分散体の膜を乾燥することによっても得ることができる。用いられる光活性化半導体が酸化チタンである場合には、表面の酸化チタンの堆積は、チタン酸塩の溶液を堆積し、このようにして得られた堆積物を熱処理することにより行うことができ、それによってＴｉＯ2の形成物がチタン酸塩前駆体から得られる。
【００５０】
酸化チタン型の半導体材料の堆積物は、連続又は不連続タイプのものであることができ、特にはガス流と光活性化酸化チタンとの間の交換表面を最適化するために、反応器の内面全体に分布した連続の固体膜であることが好ましい。この堆積物は、好ましくは０．５μｍ〜１００μｍ、例えば１〜２０μｍの平均厚さをさらに有し、この厚さは典型的には５μｍ程度である。
【００５１】
この酸化チタン型の半導体堆積物に関連する照射手段は、一般的に３ｅＶを超える（好ましくは３．２ｅＶを超える）エネルギーを有する光子を含む放射線源であり、例えば、３００ｎｍ未満（例えば、４００ｎｍ未満）の波長を含む放射線タイプを放射する１つ又は複数のランプ、例えば、ブラック・ライト・ランプ又は可視光ランプのタイプのランプである。特定の実施態様によれば、用いられる放射線源は日光であることができる。一般的には、それらの放射線源は反応器の外部に配置される。必要であれば、酸化チタンの活性化を可能とするために、反応器の壁は、放射線源により放射される効果的な放射線の少なくとも一部に対して透過性の材料により構成される。即ち、反応器の壁は、酸化チタンを活性化するのに十分なエネルギーを有する放射線タイプの少なくとも一部を通過させることができる。そのためには、ガラス、特にはパイレックス（登録商標）から構成される反応器を一般に使用することが好ましい。
【００５２】
本発明の装置は、ガス流中に存在する生物因子を効果的に不活性化させることができる。用いられる反応器は、特に反応器の壁に酸化チタンを固定化することを考慮して、すべての位置（即ち、水平、垂直又は傾斜）において使用できるという利点をさらに有する。さらには、その入口及び出口は置き換えることができ、必要に応じて処理されるガス流の方向を逆にすることができる。
【００５３】
特には処理されるべきガス媒体の量及び想定される流量に従って、反応器に関して様々な寸法及び形状が考えられる。
【００５４】
反応器の内面上に存在する突出部は、有利には反応器の壁と一体である。このような突出部は、パイレックス（登録商標）から構成される反応器が使用される場合に特に得ることが容易である。これに関連して、突出部は反応器の壁を加熱成形することで構成することができる。
【００５５】
突出部の数及び形状は、特には所望の用途及び処理すべきガス流の流量を考慮して、かなり大幅に変わる場合がある。当然ながら、所与の突起形状に関して、生物因子と光活性化酸化チタンとの接触の可能性は突出部の数とともに高くなる。そうであるとともに、突出部が存在することで反応器において摩擦損失が生じ、特に反応器の寸法が大きい場合には、突出部の数が増加するにつれて、摩擦損失はますます大きくなる。
【００５６】
螺旋状に突出部を配置することに加え、ガス流の生物因子と光活性化酸化チタンとの接触可能性を高レベルになお維持しながらこのタイプの摩擦損失を制限するために、突出部の形状及び反応器の内面上のそれらの配置を変更することも可能である。これに関連して、突出部が並流又は向流に配向された表面を有することができることを留意すべきである。摩擦損失を制限することが望ましい場合には、並流に配向された表面を有する突出部を選択することが好ましい。これに関連して、突出部は、必要に応じて、並流の配向で突出部を保持しながら反応器中でガス流の方向を反転させることができる円錐形状であることが有利な場合がある。
【００５７】
次に、本発明の方法及び装置は、添付図面を参照して与えられる以下の説明においてより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
添付図面の装置１は、処理すべきガス流を運ぶための手段（図示せず）に接続された入口３及び出口４を形成するためにその両端で締め付けられたパイレックス（登録商標）管により構成される管状反応器２を含む。反応器２は、当該反応器２において入口３と出口４の間のラインＬに沿って延びる通路を画定する内面２ａを有する。反応器２は、有利には（しかし必ずしも有利とは限らないが）実質的に円錐形で、反応器２の内面２ａと一体的であり、かつ反応器２の内側に半径方向に延びる一連の突出部５を含む。これらの突出部５は、例えば、反応器の外面２ｂに適用されるパンチによってパイレックス（登録商標）管を加熱成形することで得ることができる。突出部５は外面２ｂで窪みを付けられる。突出部５は、図１に見られるように、反応器の内面で螺旋状のラインに沿って配置される。換言すれば、突出部はラインＬの周りに螺旋状に配置される。
【００５９】
反応器２は、その内面に、半導体材料の堆積物、好ましくは反応器の内面に酸化チタン型半導体粒子の水性分散体の膜を堆積し、次いで得られた膜を乾燥し、任意選択でそれらの操作を繰り返すことによって得ることができる酸化チタンの堆積物６（図１では図示せず）を含む。この膜は、５μｍ（ミクロン）程度の厚さを典型的に有し、その厚さは、特には酸化チタン粒子の分散体の初期濃度及び堆積／乾燥サイクルの数を操作することによって変更することができる。堆積物６は特には突出部５を覆う。
【００６０】
反応器２に加えて、装置１は、とりわけ４００ｎｍ以下、好ましくは３８０ｎｍ以下の波長を含む放射線のタイプを放射するランプ７ａ及び７ｂをさらに含む（典型的にはランプ７ａ及び７ｂは、酸化チタンの堆積物６全体を照射するよう配置された（「ブラック・ライト」タイプの）ＵＶ放射ランプ又は可視光放射ランプであることができる）。図面では、２つのランプだけが図示されるが、実際にはランプの数及びそれらの出力は変更することができる。一例として、６ｃｍの径と３０ｃｍの長さを有する円筒型の反応器では、反応器の周りに配置されるブラック・ライト管型（例えば、Ｐｈｉｌｉｐｓ社によりＴＬ８Ｗ−０８の商品名で市販されているタイプ）の出力８Ｗを有する４個のランプが一般的に十分なものである。
【００６１】
装置１が本発明の不活性化方法を実施するのに用いられる場合には、浮遊状態の生物因子を含むガス流が入口３を介して反応器中に導入される。この目的を達成するために、本装置は、図では示されていない注入手段を入口３の上流に一般に含む。それらの注入手段に加えて、装置は、ガス流中の生物因子のための定性及び／又は定量分析手段と関連する流入ガス流の一部を分岐するための手段を含むことが有利な場合があり、これらの分析手段は、例えば、生物因子を捕集することができる膜を含む。
【００６２】
反応器中に導入されるガス流は、次いで、反応器の内壁上に存在しかつランプ７ａ及び７ｂによって提供される放射線の作用下で光活性化される酸化物の堆積物６と接触する。
【００６３】
生物因子と光活性化酸化チタンとの接触は、主として突出部５の上部表面８の領域において起こる。これらの突出部の実質的に円錐形の形状を考慮して、突出部の上部表面８は並流に配向され、それによって摩擦損失が制限される。反応器が優れた対称性を有し、同じ利点を保持して、流れの方向を反転して（即ち、入口と出口を置き換えることにより）使用できることに留意すべきである。
【００６４】
螺旋状の突出部５の配置はまた、特には大きな寸法を有する反応器に関して、反応器内の摩擦損失を制限するためのものである。突出部の特定の構成は、ガス流の対流運動をさらにもたらし、浮遊状態で存在する種々の生物因子と光活性化堆積物６の接触を可能にする撹拌をさらにもたらす。
【００６５】
これらの条件を考慮して、装置１は、生物因子を不活性化するためのプロセスに関する優れた効率と伴って、典型的に１〜１０リットル／分のガス流量で使用することができる。
【００６６】
したがって、反応器の出口４においてガス流が一般に捕集され、生物因子の大部分が不活性化される。
【００６７】
装置１は、出口４の下流に、排出されるガス流の一部を分岐するための手段を含むことができ、この手段は、入口３の上流に存在する場合があるものと同様の、ガス流中の生物因子のための定性及び／又は定量分析手段と関連している。
【００６８】
本発明の方法は、特に上で詳しく説明した装置によって実施される場合には、有害、毒性又は病原性の生物因子を含有するガス媒体を汚染除去するのに特に有効であることが見出された。
【００６９】
別の態様によれば、この使用は本発明の別の目的を構成する。
【００７０】
本発明の種々の特徴及び利点は、以下に説明される実施例からさらに理解されよう。
【実施例】
【００７１】
大腸菌を含む種々のエーロゾルを、以下の特徴を有する添付図１及び２に記載する装置を用いて処理した。
・反応器の径：６ｃｍ
・反応器の長さ：３０ｃｍ
・使用した酸化チタン：約５μｍの平均厚さと５０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する堆積物の形態で反応器中に存在するＤｅｇｕｓｓａ社により市販されているタイプＰ２５のＴｉＯ2（２０／８０のルチル型／アナターゼ型の比を有する酸化チタン）
・使用したランプ：Ｐｈｉｌｉｐｓ社により市販され、それぞれ８Ｗの出力を有し、反応器に向けて配向され、壁から３ｃｍの距離で反応器の周りに配置されたＴＬ８Ｗ−０８タイプの４個のＵＶ放射線ランプ（ブラック・ライト管）
【００７２】
２つのタイプのエーロゾルを、１０7〜１０8ＣＦＵ／リットル（ＣＦＵ＝コロニー形成単位）を含む大腸菌の２つの水性懸濁液に基づいて形成した。これらのエーロゾルは、ＬａｓｋｉｎタイプのノズルとＰＡＬＡＳ社により市販されているＰＬＧ２０００タイプのエーロゾル生成器を用いて１．５ｂａｒ（１．５×１０-5Ｐａ）の圧力の圧縮空気を大腸菌の各水性懸濁液に注入することにより生成した。
【００７３】
それぞれの場合において、反応器の入口及び出口におけるエーロゾル中のコロニーを形成する細菌の含量を定量化した。この定量化は、孔径０．４５μｍを有するセルロースエステルの膜フィルタ（ミリポア）上で５分間にわたり定常状態にある反応器の流入流れ及び排出流れを濾過することにより得られた濾過細菌をゲロース培地上で培養することにより実施した。
【００７４】
実施した試験の条件及び得られた結果を下表１及び２に示す。
【００７５】
【表１】
2008522695.tif 000002
【００７６】
【表２】
2008522695.tif 000003
【００７７】
それぞれの場合において、反応器の入口及び出口における濾過細菌を塩化５−シアノ−２，３−ジトリルテトラゾリウムを用いてエピ蛍光顕微鏡によりさらに試験し、呼吸している細菌（赤く見える）と他のものを識別した。この場合に、使用したフィルタはポリカーボネート膜フィルタである。すべての場合において、細菌の数を反応器の入口で観察したが、それらの大部分は呼吸現象の特徴である赤い着色で現れた。逆に、反応器の出口では、観察した大部分の細菌はもはやその赤い着色を有していない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の特に有利な実施態様による装置の概略側面図である。
【図２】図１の反応器の概略断面図である。
【図１】
2008522695.tif 000004
【図２】
2008522695.tif 000005
【国際調査報告】
2008522695.tif 000006
2008522695.tif 000007
2008522695.tif 000008
2008522695.tif 000009
2008522695.tif 000010
2008522695.tif 000011