(57)【要約】有害物質の処理材（１０）は保持物質（１３）と遷移金属酸化物を具備している。この保持物質（１３）は液相および気相の少なくともいずれか１つの形態を採る血液などの被処理体に混入または混入するおそれのあるウィルスや細菌、毒素などの特定の有害物質（３）のみを保持する特異性を有する。前記遷移金属酸化物は前記保持物質（１３）にて保持した前記有害物質を光触媒機能により不活性化する。
2002034301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質と、
この保持物質にて保持した前記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と
を具備したことを特徴とした有害物質の処理材。
【請求項２】
保持物質は、遷移金属酸化物に設けられた
ことを特徴とした請求項１記載の有害物質の処理材。
【請求項３】
遷移金属酸化物を少なくとも表面の一部に設ける基体を具備した
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材。
【請求項４】
基体は、透光性部材にて形成された
ことを特徴とした請求項３記載の有害物質の処理材。
【請求項５】
保持物質は、アミノ基を有し、
末端に前記アミノ基と結合するアルデヒド基を有し遷移金属酸化物に結合する架橋部を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項６】
保持物質は、蛋白質で、
末端に蛋白質を構成するアミノ基と結合するアルデヒド基を有し遷移金属酸化物に結合する架橋部を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項７】
架橋部は、アミノアルキルエトキシシランが遷移金属酸化物に結合され、この結合されたアミノアルキルエトキシシランのアミノ基にグルタルアルデヒドが結合されて形成された
ことを特徴とした請求項５または６記載の有害物質の処理材。
【請求項８】
架橋部は、保持物質が結合された後にアミノアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒド間の結合および前記グルタルアルデヒドおよび前記保持物質間の結合の二重結合が還元されて形成された
ことを特徴とした請求項７記載の有害物質の処理材。
【請求項９】
遷移金属酸化物は、表面に架橋部が結合する水酸基を有した
ことを特徴とした請求項５ないし８いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１０】
遷移金属酸化物は、被処理体が接触不可能に設けられた
ことを特徴とした請求項１ないし９いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１１】
保持物質は、遷移金属酸化物を覆う
ことを特徴とした請求項１ないし１０いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１２】
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特定の有害物質のみを保持する有害物質の選択保持能と、前記保持した有害物質を不活性化する光触媒機能とを備えた
ことを特徴とした有害物質の処理材。
【請求項１３】
粉粒状に形成された
ことを特徴とした請求項１ないし１２いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１４】
内周面に被処理体が流通可能な筒状に形成された
ことを特徴とした請求項１ないし１２いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１５】
被処理体が流通可能な連通気孔を複数有した多孔質に形成された
ことを特徴とした請求項１ないし１４いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１６】
有害物質は、細菌、ウィルスおよび毒素のうちのいずれか１つで特異的な抗原性を示す構成蛋白を有した
ことを特徴とした請求項１ないし１５いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１７】
遷移金属酸化物は、酸化チタンである
ことを特徴とした請求項１ないし１６いずれかに記載の有害物質の処理材。
【請求項１８】
請求項１ないし１７いずれかに記載の有害物質の処理材と、
この有害物質の処理材の遷移金属酸化物に光を照射する光源と
を具備したことを特徴とした有害物質の処理装置。
【請求項１９】
有害物質の処理材は粉粒状に形成され、前記有害物質の処理材を収容し、被処理体が流入する流入口および前記有害物質の処理材が流通不可能で前記被処理体が流通可能な流出口を有した容器を具備したことを特徴とする請求項１８記載の有害物質の処理装置。
【請求項２０】
光源は、可視光から紫外線までの波長領域の光を照射する
ことを特徴とした請求項１８または１９記載の有害物質の処理装置。
【請求項２１】
特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質とこの保持物質にて保持した前記有害物質を不活性化する光触媒機能を有した遷移金属酸化物とを有した有害物質の処理材に、液相および気相の少なくともいずれか１つの形態を採り前記有害物質が混入または混入するおそれのある被処理体を接触させ、
前記遷移金属酸化物に光を照射する
ことを特徴とする有害物質の処理方法。
【請求項２２】
光は、被処理体が所定時間接触された後の有害物質の処理材に照射する
ことを特徴とする請求項２１記載の有害物質の処理方法。
【発明の詳細な説明】
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材、有害物質の処理方法およびその装置に関する。
背  景  技  術
従来、例えば血液中や血液製剤中に含まれる生物学的に危険性のあるウィルスや病原性細菌などの生物や毒素を除去する方法として、加熱によって生物や毒素を死滅や分解するなどにより不活性化する方法、光によって活性化する色素を混ぜて光照射により不活性化する方法、電気分解により不活性化する方法、フィルターにて物理的に分離除去する方法などが知られている。
しかしながら、加熱処理によりウィルスや病原性細菌、毒素を不活性化する方法では、ウィルスや病原性細菌、毒素の他に血液成分や血液製剤成分である成分タンパク質が加熱により変性してしまう。そして、完全にウィルスや病原性細菌、毒素を不活性化するためには、成分タンパク質に対して厳しい加熱条件となる。また、フィルターにて物理的に分離除去する方法では、完全にウィルスや病原性細菌、毒素を除去することが困難である。さらに、電気分解により不活性化する方法では、加熱処理と同様に、ウィルスや病原性細菌、毒素の他に成分タンパク質が変性もしくは分解されるおそれがあるとともに、完全にウィルスや病原性細菌、毒素を不活性化するために成分タンパク質に対してより厳しい条件となる。これらのことから、加熱処理とフィルターによる分離除去とを併用するなど、各種処理を併用しているのが現状で、処理が煩雑で時間を要する問題がある。
さらに、光によって活性化する色素を血液に混入して光照射により不活性化する方法では、体内に流入する血液や血液製剤中に色素を混入させるため、拒絶反応を生じない安全性の高い色素を選択する必要があり、色素の選択が煩雑となるとともに、色素の安全性の確認なども煩雑で、利用できる色素に限りがあり、汎用性が低い問題がある。
従来、採血した血液を臨床検査するに際して、現状ではウィルスや細菌などを除去するための滅菌処理である塩素系消毒剤やアルカリ系消毒剤、過熱処理では、血液や体液中の成分が変性してしまうため、被採血者の感染症の有無にかかわらず、血液や体液自体の滅菌処理はしていない。従って、廃棄に際しては滅菌処理は有効であるが、臨床検査の前処理としては不向きで、臨床検査の際に滅菌処理をせずに検体取扱い者の感染症予防対策いわゆるバイオハザード対策のみに対応している。
半導体は、構成する物質の禁制帯幅すなわちバンドギャップ以上のエネルギを有した波長の光が照射されると、半導体内部に電子、正孔対が形成される励起状態となる。そして、例えば二酸化チタンは、長波長の紫外線もしくは可視光線が照射されることにより、励起状態となって軽度の還元力と非常に強い酸化力を示す。また、二酸化チタンは、無機質であることから、励起していない状態では人体に対して全く無害である。このことから、二酸化チタンの強い酸化力を利用して、抗ウィルス、抗菌物質として応用され、例えば特開平６−２５４１３９号公報、特開平８−２３９７０号公報および特開２０００−４１６６７号公報などの記載のものが知られている。
そして、特開平６−２５４１３９号公報に記載のものは、気体や液体が接触する基材の表面に、二酸化チタンなどの光半導体セラミックスとアパタイトなどの吸着機能を有するセラミックスとを含有する複合セラミックスを溶射により層状に設ける。この基材に液体や気体を接触させて液体や気体中に混入する細菌やウィルスを吸着機能を有したセラミックスに吸着させ、複合セラミックスに光を照射することにより吸着したウィルスや細菌を不活性化する構成が採られている。
しかしながら、この特開平６−２５４１３９号公報に記載のものでは、吸着機能を有したセラミックスに気体や液体中の構成成分も吸着して変性や分解されるおそれがあり、細菌やウィルスのみを効果的に不活性化することができない。
また、特開平８−２３９７０号公報に記載のものは、血液などの液体中に二酸化チタンなどの光触媒微粒子を懸濁分散させ、光を照射することにより液体中のウィルスを不活性化する方法が採られている。
しかしながら、この特開平８−２３９７０号公報に記載の方法では、二酸化チタンを液体が分離する工程が必要となり、処理が煩雑となるとともに、二酸化チタンの強い酸化力により血液などの液体の構成成分も変性もしくは分解され、ウィルスのみを効果的に不活性化することができない。
さらに、特開２０００−４１６６７号公報に記載のものは、血液や血液製剤と接触する材料の表面に二酸化チタンなどの光触媒を保持し、この光触媒に光を照射することで血液や血液製剤中に混入するウィルスや細菌などを不活性化させて感染性を低下させる方法が採られている。
しかしながら、この特開２０００−４１６６７号公報に記載のものも、二酸化チタンの強い酸化力により血液や血液製剤の成分タンパク質も変性もしくは分解され、ウィルスや細菌などの感染性を有した物質のみを効果的に不活性化することができない。
上述したように、特開平６−２５４１３９号公報、特開平８−２３９７０号公報および特開２０００−４１６６７号公報などの光の照射により強い酸化力を示す二酸化チタンを用いて細菌やウィルスなどを不活性化する構成では、細菌やウィルス以外に構成成分をも変質もしくは分解してしまい、効果的に処理できない問題がある。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、細菌やウィルス、毒素などの特定の有害物質を効率よく不活性化できる有害物質の処理材、有害物質の処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
発  明  の  開  示
本発明の有害物質の処理材は、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に混入または混入するおそれのある特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質と、この保持物質にて保持した前記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とを具備したものである。
そして、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特定の有害物質が保持物質と接触することにより保持物質に特異的に保持され、遷移金属酸化物の光触媒機能により保持物質に保持した有害物質を不活性化することにより、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ特定の有害物質が効率よく不活性化され、有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、保持物質が遷移金属酸化物に設けられたものである。
そして、遷移金属酸化物に保持物質を設けることにより、保持した有害物質のみを被処理体から分離して不活性化することが容易で、また遷移金属酸化物の近くに有害物質が保持されて効率よく不活性化され、被処理体から混入する有害物質を選択的に不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、遷移金属酸化物を少なくとも表面の一部に設ける基体を具備したものである。
そして、基体の少なくとも表面の一部に遷移金属酸化物を設けることにより、光触媒機能に寄与する必要最小限の遷移金属酸化物のみを設けることが可能で、コストが低減する。さらに、使用状態や処理条件などにより適宜基体の形状を可変すればよく、汎用性が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、基体が透光性部材にて形成されたものである。
そして、透光性部材にて形成した基体を用いることにより、光触媒機能を発現するための光の照射状況の自由度が向上し、汎用性が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、保持物質が、アミノ基を有し、末端に前記アミノ基と結合するアルデヒド基を有し遷移金属酸化物に結合する架橋部を具備したものである。
そして、末端に保持物質のアミノ基と結合するアルデヒド基を有し遷移金属酸化物に結合する架橋部により、保持物質を遷移金属酸化物に設けることにより、特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質が光触媒機能を有する遷移金属酸化物に確実に設けられ、特定の有害物質の選択保持能と光触媒機能との双方が容易に得られ、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、保持物質が、蛋白質で、末端に蛋白質を構成するアミノ基と結合するアルデヒド基を有し遷移金属酸化物に結合する架橋部を具備したものである。
そして、末端に保持物質の蛋白質を構成するアミノ基と結合するアルデヒド基を有し遷移金属酸化物に結合する架橋部によって保持物質を遷移金属酸化物に設けることにより、特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質が光触媒機能を有する遷移金属酸化物に確実に設けられ、特定の有害物質の選択保持能と光触媒機能との双方が容易に得られ、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、架橋部が、アミノアルキルエトキシシランが遷移金属酸化物に結合され、この結合されたアミノアルキルエトキシシランのアミノ基にグルタルアルデヒドが結合されて形成されたものである。
そして、遷移金属酸化物にアミノアルキルエトキシシランを結合し、このアルミアルキルエトキシシランのアミノ基にグルタルアルデヒドを結合して末端にアルデヒド基を有した架橋部を形成することにより、特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質が光触媒機能を有した基体に確実に設けられ、特定の有害物質の選択保持能と光触媒機能との双方が容易に得られ、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、架橋部が、保持物質が結合された後にアミノアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒド間の結合および前記グルタルアルデヒドおよび前記保持物質間の結合の二重結合が還元されて形成されたものである。
そして、保持物質を結合した後にアミノアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒド間の結合およびグルタルアルデヒドおよび保持物質間の結合の二重結合を還元して架橋部を形成することにより、架橋部の反応性が低下して安定して保持物質が遷移金属酸化物に架橋される。
本発明の有害物質の処理材は、遷移金属酸化物が、表面に架橋部が結合する水酸基を有したものである。
そして、遷移金属酸化物の表面に架橋部が結合する水酸基を設けることにより、保持物質を遷移金属酸化物に架橋する架橋部が確実かつ容易に遷移金属酸化物に結合され、保持物質の保持効率が向上し、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、遷移金属酸化物が、被処理体が接触不可能に設けられたものである。
そして、遷移金属酸化物を被処理体が接触不可能に設けることにより、確実に被処理体の構成成分が変性することなく混入する有害物質のみが不活性化される。
本発明の有害物質の処理材は、保持物質が、遷移金属酸化物を覆うものである。
そして、保持物質にて遷移金属酸化物を覆うことにより、遷移金属酸化物を被処理体と接触不可能とすることが容易となり、確実に被処理体の構成成分が変性することなく混入する有害物質のみが不活性化される。さらに、遷移金属酸化物の近くに有害物質が保持されて効率よく不活性化されるので、被処理体から混入する有害物質を選択的に不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、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に混入または混入するおそれのある特定の有害物質のみを保持する有害物質の選択保持能と、前記保持した有害物質を不活性化する光触媒機能とを備えたものである。
そして、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特定の有害物質のみを保持し、この保持した有害物質を光触媒機能により不活性化することにより、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ特定の有害物質が効率よく不活性化され、有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、粉粒状に形成されたものである。
そして、処理材を粉粒状に形成することにより、表面積が増大して有害物質を不活性化する処理効率が向上する。さらに、例えば容器内に充填する量を可変することによる処理能力の可変や異形状の容器でも収容可能で、汎用性が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、内周面に被処理体が流通可能な筒状に形成されたものである。
そして、内周面に被処理体が流通可能な筒状に形成することにより、例えば容器に充填する必要がなく、内周側に被処理体を流通させて処理材が混入することなく確実に被処理体を処理する構成が容易に得られ、構成が簡略化し、有害物質で汚染されていない被処理体の生産性や被処理体を利用する治療性が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、被処理体が流通可能な連通気孔を複数有した多孔質に形成されたものである。
そして、被処理体が流通可能な連通気孔を複数有した多孔質に形成することにより、表面積が増大して有害物質を不活性化する処理効率が向上し、被処理体を流過させつつ処理する構成が容易に得られ、基体が被処理体に確実に混入することなく処理でき、有害物質で汚染されていない被処理体の生産性や被処理体を利用する治療性が向上する。
本発明の有害物質の処理材は、有害物質が、ウィルス、細菌および毒素のうちのいずれか１つで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ものである。
そして、ウィルス、細菌および毒素のうちのいずれか１つであって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を対象とすることにより、光触媒機能を有した基体に容易に設けることが可能な保持物質が比較的容易に得られ、被処理体の構成成分の変性を抑えつつ効率的な有害物質の不活性化が可能となる。
本発明の有害物質の処理材は、遷移金属酸化物は、酸化チタンであるものである。
そして、遷移金属酸化物として光触媒機能による酸化力が極めて強い酸化チタンを用いることにより、有害物質を確実に不活性化する。
本発明の有害物質の処理装置は、有害物質の処理材と、この有害物質の処理材の遷移金属酸化物に光を照射する光源とを具備したものである。
そして、被処理体の構成成分の変性を抑制しつつ効率よく有害物質を不活性化する有害物質の処理材を用いることにより、被処理体を有害物質で汚染されていない状態に処理する効率が向上し、有害物質で汚染されていない被処理体の生産性や被処理体を利用する治療性が向上する。
本発明の有害物質の処理装置は、有害物質の処理材が、粉粒状に形成され、前記有害物質の処理材を収容し、被処理体が流入する流入口および前記有害物質の処理材が流通不可能で前記被処理体が流通可能な流出口を有した容器を具備したものである。
そして、粉粒状の有害物質の処理材を容器内に収容し、流入口から被処理体を流入させ被処理体に混入する有害物質を処理材の保持物質に保持して分離するとともに光を照射して光触媒機能にて有害物質を不活性化し、処理材を流通させることなく被処理体のみを流出口から流出させることにより、簡単な構成で表面積の増大による被処理体と保持物質との接触効率が向上し、被処理体を流過させつつ処理する構成が容易に得られ、混入する有害物質の処理効率が向上する。また、被処理体に処理材が混入することなく処理する構成が容易に得られ、処理材にて処理した被処理体から処理材を分離する工程を用いることなくそのまま被処理体を利用可能で、有害物質で汚染されていない被処理体の生産性や被処理体を利用する治療性が向上する。さらに、容器の大きさにより処理能力も容易に変更可能で汎用性も向上する。
本発明の有害物質の処理装置は、光源が、可視光から紫外線までの波長領域の光を照射するものである。
そして、被処理体の構成成分が変性し難い可視光から紫外線までの波長領域の光を照射する光源を用いることにより、簡単な構成で有害物質を効率よく不活性化し、処理効率が向上するとともに小型化が容易に図れる。
本発明の有害物質の処理方法は、特定の有害物質のみを保持する特異性を有した保持物質とこの保持物質にて保持した前記有害物質を不活性化する光触媒機能を有した遷移金属酸化物とを有した有害物質の処理材に、液相および気相の少なくともいずれか１つの形態を採り前記有害物質が混入または混入するおそれのある被処理体を接触させ、前記遷移金属酸化物に光を照射するものである。
そして、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特定の有害物質のみを保持物質に保持し、この保持物質に保持した有害物質を光が照射された遷移金属酸化物の光触媒機能にて不活性化することにより、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ特定の有害物質が効率よく不活性化され、有害物質を不活性化する処理効率が向上する。
本発明の有害物質の処理方法は、光を、被処理体が所定時間接触された後の有害物質の処理材に照射するものである。
そして、被処理体を所定時間接触させて有害物質を保持した後に、被処理体が接触しない有害物質の処理材に光を照射することにより、確実に被処理体の構成成分を変性することなく有害物質のみを不活性化する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の一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。
第２図において、１は処理装置本体で、この処理装置本体１は、ガラスなどの透光性を有した材料にて略円筒状に形成された容器２を備えている。そして、この容器２の底部には、図示しない流入口が開口形成されている。この流入口には、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流入する流入管４が連通接続されて設けられている。この流入管４にて流入される被処理体は、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。ここで、菌体において強い抗原性を示す部位は、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抗原性を有する蛋白、もしくは受容体への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。
さらに、容器２の上部には、流入した被処理体が流出する流出管５が設けられている。そして、この流出管５には、流出する一部の被処理体を再び流入管４から流入させる図示しない返送管が分岐形成させ、被処理体の一部を循環させる構成が採られている。
また、容器２の内部上方に、下方に流入管４に連通する内部空間としての処理室７を区画するとともに上方に流出管５に連通する流出室８を区画するフィルター体９が設けられている。また、処理室７内には、粉粒状の処理材１０が充填されている。なお、フィルター体９は、処理材１０が流通不可能で被処理体が流通可能に複数の流出口が開口形成されている。
そして、処理材１０は、第１図および第２図に示すように、遷移金属酸化物である酸化チタンが粉粒状に形成された基体１１の表面に、架橋部としての架橋分子１２を介して特定の有害物質３のみと結合する特異性を有した保持物質１３が結合されている。この保持物質１３の結合は、例えば酸化チタンの表面に結合する水酸基に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が結合され、この結合された３−アミノプロピルトリエトキシシランのアミノ基にグルタルアルデヒドが結合され、この結合されたグルタルアルデヒドの末端のアルデヒド基に蛋白質である保持物質１３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１３を結合した後にアミノアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒド間の結合およびグルタルアルデヒドおよび保持物質間の結合の二重結合を還元して結合される。
なお、保持物質１３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）、もしくは、ウィルス抗原に対する特異抗体、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。
さらに、処理材１０は、流入する被処理体に対する濃度が好ましくは０．０６２５質量％以上１質量％以下、より好ましくは０．１２５質量％以上０．５質量％以下、さらに好ましくは約０．２５質量％となるように充填される。ここで、処理材１０の濃度が０．０６２５質量％より少ないあるいは１質量％より多くなると、有害物質３の残存量が増大するため、処理材１０の濃度を０．０６２５質量％以上１質量％以下、より好ましくは０．１２５質量％以上０．５質量％以下、さらに好ましくは約０．２５質量％に設定する。
また、処理装置本体１には、処理室７内の処理材１０に光を照射する光源１５を備えている。この光源１５は、例えばピーク波長が約６００ｎｍの可視光を照光する蛍光ランプや、波長が３００ｎｍ以上４２０ｎｍ以下にピークを有するブラックライト、略１８５ｎｍでもピークを有しオゾンを生成可能な低圧水銀ランプなどの紫外線を照射する紫外線ランプなどが用いられる。なお、可視光から赤外線以上の長波長の光では、遷移金属酸化物が励起されなくなって光触媒機能が得られなくなり、また、長が短すぎると光により被処理体の構成成分や処理材１０を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光源１５が用いられる。
次に、上記実施の形態の処理材の製造工程を図面を参照して説明する。
まず、第３図（ａ）に示すように、酸化チタンにて形成された粉粒状で、適宜硝酸などにて洗浄および乾燥して表面に位置する酸化チタンに水酸基を結合して基体１１を調製する。そして、この調製した基体１１を、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を含有するトルエンと混合して還流させる。この還流により、第３図（ｂ）に示すように、基体１１の水酸基に３−アミノプロピルトリエトキシシランのエトキシ基を結合させ、基体１１の表面に３−アミノプロピルトリエトキシシランを結合させる。そして、所定時間還流させて反応が終了した時点で、メタノールなどのアルコールおよびリン酸カリウム緩衝液で洗浄する。この後、この洗浄に用いるリン酸カリウム緩衝液中に、３−アミノプロピルトリエトキシシランが表面の酸化チタンに結合した基体１１を分散させて第１の懸濁液を調製する。
次に、調製した懸濁液にグルタルアルデヒド水溶液を攪拌混合し、第３図（ｃ）に示すように、３−アミノプロピルトリエトキシシランのアミノ基にグルタルアルデヒドを結合させる。そして、リン酸カリウム緩衝液で洗浄し、さらにこの洗浄に用いるリン酸カリウム緩衝液中にグルタルアルデヒドを結合させて、架橋分子１２を表面に形成した基体１１を分散させて第２の懸濁液を調製する。
この後、蛋白質である保持物質１３、例えばＨＩＶ（Ｈｕｍａｎ  Ｉｍｍｕｎｏｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｒｕｓ：ヒト免疫不全ウィルス）が結合する受容体であるＴ細胞表面の蛋白成分であるＣＤ４（［Ｃｙｓ（Ｂｚｌ）］８４−Ｆｒａｇｍｅｎｔ  ８１−９２  シグマアルドリッチ社製）を含有する溶液を第２の緩衝液に攪拌混合する。そして、第３図（ｄ）に示すように、保持物質１３であるＣＤ４のアミノ基を架橋分子１２のアルデヒド基に結合させ、基体１１に保持物質１３のＣＤ４を保持する。この後、濾過にて保持物質１３であるＣＤ４を保持した基体１１を分集し、塩化ナトリウム水溶液にて洗浄して、希塩酸緩衝液に分散させてアルデヒド基を不活性化し第３の懸濁液を調製する。
さらに、第３の懸濁液に水素化硼素ナトリウムを添加し、シッフ塩基の還元すなわちアミノアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒド間の結合、および、グルタルアルデヒドおよび保持物質１３であるＣＤ４間の結合の二重結合を還元し、第１図および第３図（ｅ）に示す処理材１０を調製する。
次に、上記実施の形態の被処理体の処理動作を説明する。
まず、上述したように、例えば血液や血液成分、血液製剤などの液体や空気などの気体である被処理体からの除去対象となる有害物質３が示す特異的な抗原性に対する保持物質１３を有した処理材１０を調製し、この調製した処理材１０を処理室７内に充填しておく。
そして、被処理体を処理装置本体１の流入管４から処理材１０が充填された処理室７内に所定の流量で流入させるとともに、光源１５を照光する。
この被処理体の流入により、被処理体内に混入する有害物質３が処理材１０の保持物質１３に吸着などにより結合して保持されることにより不活性化され、被処理体はそのままフィルター体９を介して流出室８を通って流出管５から流出され、有害物質３が被処理体から除去される。さらに、保持物質１３に保持されて不活性化された有害物質３は、光源１５から光が照射された酸化チタンの光触媒機能による強い酸化力にて分解される。すなわち、光源１５からの光が照射された酸化チタンの表面に付着する水分（Ｈ２Ｏ）や空気中の水分が酸化チタン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、被処理体が浄化され、例えば有害物質３による発病を確実に防止できる。
次に、上記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。
（実験例１）
まず、有害物質としてＨＩＶを対象としたＣＤ４を保持物質１３として結合した処理材１０の抗ＨＩＶ作用について実験した。
被処理体として、ＲＰＭＩ培地５００μｌ中に、ＨＩＶのＰ２４抗原濃度が１００ｎｇ／ｍｌとなるように調製したものを用いた。
また、処理材１０は、二酸化チタンの粉末（和光純薬工業株式会社製  試薬特級）を、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（東京化成株式会社製  試薬）をあらかじめトルエン（和光純薬工業株式会社製  試薬）に所定濃度で混合して調製したトルエン溶液に加えて所定時間還流した後に、エタノールおよびあらかじめ調製した０．１Ｍリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ７．５）で洗浄し、所定量の０．１Ｍリン酸カリウム緩衝液に分散させて第１の懸濁液を調製する。そして、第１の懸濁液にあらかじめ所定濃度に調製したグルタルアルデヒド（東京化成株式会社製  試薬）水溶液を添加し室温で攪拌混合する。この後、０．１Ｍリン酸カリウム緩衝液にて再び洗浄し、所定量の０．１Ｍリン酸カリウム緩衝液に分散させて第２の懸濁液を調製する。さらに、第２の懸濁液にＣＤ４（［Ｃｙｓ（Ｂｚｌ）］８４−Ｆｒａｇｍｅｎｔ  ８１−９２  シグマアルドリッチ社製）を含有する溶液を攪拌混合し、４℃で２４時間攪拌混合する。そして、固液分離にて脱水した後、１Ｍ  Ｔｒｉｓ−ＨＣＬ緩衝液（ｐＨ７．５）に懸濁して室温で１時間反応させ、第３の懸濁液を調製する。この後、第３の懸濁液に水素化硼素ナトリウムを添加して室温で３０分反応させ、０．１Ｍリン酸カリウム緩衝液で洗浄し、所定量の０．１Ｍリン酸カリウム緩衝液に分散させてリン酸カリウム緩衝液に緩衝材が懸濁する処理材緩衝液を調製し、４℃で保存する。
そして、抗ＨＩＶ作用については、第４図に示すように、調製した被処理体に処理材緩衝液を処理材が所定の濃度となるように混和し、光源１５として１０Ｗブラックライトを用いて４００μＷ／ｃｍ２で１時間の条件で紫外線を照射し、０．４５μｍのフィルターを用いて処理材を濾過する。この後、分集した処理剤培養液溶液とＨＩＶの宿主細胞であるＨ９細胞（ＣＤ４陽性Ｔ細胞）を４ｘ１０５ｃｅｌｌｓ／ｍｌの量で混和し、３７℃、５％ＣＯ２の条件下で３日間培養した。培養後Ｈ９細胞よりＤＮＡを抽出して細胞ＤＮＡ中のウィルス遺伝子をＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）で増幅、検出し、処理後の感染性ウィルス粒子の残存を評価した。その結果を表４に示す。
この表４に示す結果から、処理材１０の濃度が０．０６２５質量％以上１質量％以下、より好ましくは０．１２５質量％以上０．５質量％以下、さらに好ましくは約０．２５質量％でＨＩＶの殺菌効果が認められた。
（実験例２）
次に、光触媒機能を有する二酸化チタンに有害物質３が結合する特異性を付与することによる有害物質３の処理効率性を実験した。
なお、処理材１０としては、上記実験例１の処理材緩衝液を用いた。また、被処理体としては、ヒトの血清５００μｌ中に、ＨＩＶのＰ２４抗原濃度が１００ｎｇ／ｍｌとなるように調製したものを用いた。
そして、処理効率性については、第５図に示すように、調製した被処理体に処理材緩衝液を処理材が０．２５質量％の濃度となるように添加し、光源１５として１０Ｗブラックライトを用いて４００μＷ／ｃｍ２で  １時間の条件で紫外線を照射し、０．４５μｍのフィルターを用いて処理材１０を濾過する。この後、分集した溶液を用いて、ＨＩＶの感染受容体であるＣＤ４およびＣＣＲ５を発現させたＨｅＬａ細胞を５％ＣＯ２の条件下で３日間培養した。このＨｅＬａ細胞はＨＩＶのプロモーターに誘導させるβ−ｇａｌの発現機構をもっており、感染によって細胞内でβ−ｇａｌが産生され、培養後のＸ−ｇａｌ添加により青色を呈する。この青色に発色した細胞数を数える事により、間接的にウィルス感染量を定量した。
なお、比較例として処理材緩衝液の調製の際にＣＤ４を結合させずに調製した酸化チタン緩衝液を用い、処理材緩衝液の代わり同様に処理効率性について実験した。また、紫外線の照射による抗ＨＩＶ作用についても比較評価した。その結果を第６図に示す。なお、第６図において、処理材緩衝液および酸化チタン緩衝液を添加しないものを血清と表し、酸化チタン緩衝液を添加したもの血清＋ＴｉＯ２と表し、処理材緩衝液を添加したものを血清＋ＴｉＯ２−ＣＤ４と表した。
この第６図に示す結果、処理材緩衝液および酸化チタン緩衝液を添加しない試料では、紫外線の照射により、軽度の血清中の感染性ＨＩＶ数の減少は認められるが、ＨＩＶの有意な不活性化は認められなかった。
また、紫外線を照射しない条件において、酸化チタン緩衝液を添加した試料および処理材緩衝液を添加した試料は、双方とも血清中のＨＩＶの一部が酸化チタン粒子に付着していることが認められた。そして、この付着する量は、ＣＤ４を結合した方が多い結果となった。すなわち、ＣＤ４を結合した酸化チタンに保持するＨＩＶ量と酸化チタンの粒子に付着する量との差が、ＣＤ４にＨＩＶが選択的に吸着した数となるので、ＣＤ４を結合することによりＨＩＶが選択的に処理材１０に保持されることが認められた。
さらに、紫外線を照射した条件において、酸化チタン緩衝液を添加した試料では、固液分離した溶液中の感染性ＨＩＶの数が減少しているとともに、固形分である酸化チタン表面には感染性ＨＩＶが認められなかった。一方、処理材緩衝液を用いた試料では、溶液および固形分ともに感染性ＨＩＶは認められず、溶液中のＨＩＶを完全に死滅もしくは不活性化できたことが認められた。
単に酸化チタンの光触媒機能では、光触媒機能の酸化力がＨＩＶの死滅も含めた不活性化に作用するとともに、血清の構成成分である構成蛋白の酸化にも作用する可能性がある。このため、光触媒機能の酸化力が効率よくＨＩＶの不活性化にのみ作用されないため、感染性ＨＩＶが残留するとともに血清の構成成分が変性する不都合が生じる。このことから、単に酸化チタンを添加する構成では、ＨＩＶを完全に不活性化するために紫外線を長時間照射して光触媒機能による強い酸化力を長時間作用させる必要があり、この長時間の光触媒機能にて血清の構成成分の変性割合も増大し、血清本来の機能を低減もしくは損なうおそれが生じることがわかる。ところが、ＨＩＶを選択的に吸着するＣＤ４を酸化チタンに保持することにより、酸化チタンの光触媒機能の酸化力が感染性ＨＩＶの不活性化に効率よく作用するため、血清の構成成分の変性を最小限に抑えることができ、血清本来の機能を確保できることがわかる。
このように、酸化チタンなどの光触媒機能を有する基体１１にＨＩＶなどの有害物質３のみを特異的に保持する保持物質１３を設けることにより、血清などの被処理体の構成成分の変性を抑制しつつ効率よく確実にＨＩＶなどの有害物質３を不活性化できることがわかる。
（実験例３）
次に、有害物質３が結合する特異性を付与した二酸化チタンの光触媒機能による有害物質３の処理効率性を実験した。
採血した血液の臨床検査のために血液を滅菌処理する処理効率を実験した。
そして、有害物質の処理装置としては、可視光および波長が３００ｎｍ以上の紫外線をほぼ１００％透過する石英ガラスを用いて幅寸法が１０ｍｍ、奥行き寸法が１０ｍｍ、高さ寸法が３０ｍｍに形成した基体となる容器を用いた。そして、この容器の内面に、既存のゾルゲル法を用いて、厚さ寸法が約１μｍの二酸化チタンの膜を形成した。なお、この二酸化チタンの膜は、約３８０ｎｍ付近の紫外線の約９割を吸収することが確認された。すなわち、約９割の紫外線が光触媒作用の酸化還元力に変換されるものと考えられる。
そして、上述したように、二酸化チタンの膜の表面に、保持物質１３としてのＣＤ４を実験例１と同様に固定化し、容器自体が処理材となる構成とした。
また、光源としては、ピーク波長が約３６０ｎｍのブラックライト（東芝ライテック株式会社製）を用い、輝度計（ＵＭ−１０、受光部ＵＭ−３６０、ミノルタ株式会社製）によって照射強度が５００μＷ／ｃｍ２となるように設定した。
さらに、被処理体としては、ＨＩＶのＰ２４抗原濃度が５００ｎｇ／ｍｌに調製されたヒトの血液より分離した血清成分を用いた。
そして、処理効率の測定は、ウィルス粒子破壊作用であるＨＩＶの感染抑制作用で評価した。
すなわち、ＨＩＶを含有する血清を容器に注入し、この容器を浸透培養器に設置して軽く振動を加えながら、ブラックライトから紫外線を容器に照射した。そして、紫外線の照射時間を１０分から６０分の範囲で適宜設定した。この紫外線の照射後の容器内の血清を５００μｌ採取する。そして、この分集した血清をＣＤ４の発現しているＨｅＬａ細胞と３７℃、５％ＣＯ２の条件下で２時間培養すなわち感染させた。この培養の後に血清を除去し、さらに細胞培養液とともに同条件で３日間培養した。そして、実験例２と同様に、培養後のＸ−ｇａｌ添加により、感染によって細胞内で生産されたβ−ｇａｌと反応し青色に発色した細胞数を数えて間接的にウィルス感染量を定量し、ＨＩＶの感染抑制作用を評価した。
なお、ブランクとしては、紫外線を照射せず、容器にＨＩＶウィルスを含有する血液を注入して１分間浸透培養器に設置して軽く振動を与えた後に容器から採取したものを、同様にＣＤ４発現ＨｅＬａ細胞と培養してウィルス感染量を定量した。その結果を表５に示す。
この表５に示す結果から、紫外線を照射しないブランクの試料でも、感染性ウィルスの数が減少していた。これは、容器の内面の二酸化チタンの表面に固定化したＣＤ４の吸着能により、ＨＩＶが吸着されて感染性ウィルスの数が減ったものと考えられる。そして、紫外線の照射時間が長くなるに従って感染性ウィルスの数が減少し、３０分間以上照射した場合には、感染性ウィルスは認められなかった。すなわち、３０分以上の紫外線の照射により光触媒機能にてＨＩＶが不活性化され、ＨＩＶによる感染が防止されたことが認められた。このことにより、例えば採血した血液の臨床検査のために血清を滅菌処理しても、血清の構成成分の変性を抑制しつつ所定の有害物質３を特異的に滅菌できることがわかる。すなわち、従来、臨床検査の前処理として滅菌処理できなかった臨床検査用血液処理として滅菌処理にも適用できる。
（実験例４）
次に、実験例３と同様に、有害物質３の処理効率性の実験をした。
すなわち、有害物質の処理装置としては、石英ガラスを用いて幅寸法が１０ｍｍ、奥行き寸法が１０ｍｍ、高さ寸法が３０ｍｍに形成した容器を用いた。また、直径が約０．５ｍｍのガラスビーズの表面に、実験例３と同様に既存のゾルゲル法により二酸化チタンの膜を被覆形成した。さらに、このガラスビーズの二酸化チタンの膜の表面に、実験例１と同様にＣＤ４を固定化した。このＣＤ４を固定化したガラスビーズを容器内に充填し、実験例３と同様に照射輝度が５００μＷ／ｃｍ２となるようにブラックライトを設置して処理装置とした。
そして、実験例３と同様に、ＨＩＶを含有する血清を容器内に注入して適宜紫外線を照射した後にＣＤ４発現ＨｅＬａ細胞と培養してウィルス感染量を定量した。その結果を表６に示す。
この表６に示す結果から、実験例３の結果と同様に、紫外線を照射しないブランクの試料でも、感染性ウィルスの数が減少した。これは、実験例３と同様に、二酸化チタンの表面に固定化したＣＤ４の吸着能により、ＨＩＶが吸着されて感染性ウィルスの数が減ったものと考えられる。そして、紫外線の照射時間が長くなるに従って感染性ウィルスの数が減少し、３０分間以上照射した場合には、感染性ウィルスは認められなかった。すなわち、実験例３と同様に、３０分以上の紫外線の照射により光触媒機能にてＨＩＶが不活性化され、ＨＩＶによる感染が防止されたことが認められた。
また、この実験例４では、実験例３に比して、紫外線を照射しないプランクの試料の場合の感染ウィルスの数および紫外線照射により減少する感染ウィルスの数が少なかった。これは、実験例３の容器の内面に設けられた二酸化チタンの膜の表面積より、実験例４のガラスビーズの表面に設けた二酸化チタンの膜の表面積の方が広く、実験例３より多くのＨＩＶウィルスの吸着および大きい表面積の二酸化チタンの光触媒機能によるため、効率よく処理できたものと考えられる。このため、例えば臨床検査の前処理として滅菌処理する時間が短縮でき、臨床検査の結果が得られるまでの時間を短縮でき、効率よく臨床検査用血液処理ができる。
上述したように、上記実施の形態では、光触媒機能を有する酸化チタンの基体１１の表面に、末端にアルデヒド基を有した架橋分子１２を介してこのアルデヒド基に結合するアミノ基を有した蛋白質で特定の有害物質３のみに結合する特異性を有した保持物質１３を保持する。このため、特定の有害物質３の吸着能と光触媒機能との双方が容易に得られる。そして、有害物質３が混入する被処理体を接触させることにより、有害物質３を保持物質１３に結合して被処理体から分離除去して光触媒機能にて有害物質３を確実に不活性化するので、被処理体の構成成分が光触媒機能にて分解されることを抑制して被処理体の機能を損なうことなく混入する特定の有害物質３を効率よく不活性化でき、被処理体の有害物質３の処理効率を向上できる。
また、酸化チタンなどの光触媒機能を有する遷移金属酸化物を少なくとも表面に有する基体１１の表面に保持物質１３を保持するための架橋分子１２は、アミノアルキルエトキシシランを遷移金属酸化物に結合し、このアミノアルキルエトキシシランの末端のアミノ基にグルタルアルデヒドを結合して、末端に保持物質１３のアミノ基が結合するアルデヒド基を設けて形成する。このため、特定の有害物質３に結合する特異性を有した保持物質１３を光触媒機能を有した基体１１に確実に設けることができ、被処理体の機能を損なうことなく有害物質３を効率よく不活性化するための特定の有害物質３の吸着能と光触媒機能との双方を容易に得ることができる。
さらに、保持物質１３を結合した後に、アミノアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒド間の結合およびグルタルアルデヒドおよび保持物質１３間の結合の二重結合を還元して架橋分子１２を形成する。このため、架橋分子１２の反応性が低下して安定して保持物質１３を基体１１に保持でき、有害物質３の処理効率を向上でき、より被処理体の構成成分の変性を抑制できる。
そして、遷移金属酸化物として光触媒機能による酸化力が強く室温空気存在化で表面に架橋分子１２を結合するための水酸基が結合する状態となる酸化チタンを用いる。このため、保持物質１３の結合効率を向上できるとともに有害物質３の処理効率を向上でき、より被処理体の構成成分の変性を抑制できる。
また、粉粒状の二酸化チタンの基体１１に架橋分子１２を介して保持物質１３を保持した処理材１０を流入口および処理材１０が流通不可能な流出口を開口する容器２の処理室７内に収容し、流入管４から被処理体を処理室７内に流入させ被処理体に混入する有害物質３を処理材１０の保持物質１３に保持して被処理体から分離するとともに光触媒機能により有害物質３を不活性化し、被処理材を流通させることなく被処理体のみを流出管５から流出させる。このため、保持物質１３を保持する基体１１が粉粒状で表面積が大きく、保持物質１３の保持量が増大するとともに被処理体との接触効率が向上し、有害物質３を不活性化する処理効率を向上でき、被処理体の構成成分の変性をより抑制できる。さらに、処理した被処理体から処理材１０を分離する工程が不要でそのまま被処理体を利用でき、容易に被処理体を処理できるとともに、被処理体を連続的に流通させて処理することもでき、被処理体の処理効率を向上できる。また、容器２の処理室７の容積を変更して充填する処理材１０の量を変更することにより、被処理体の処理能力も容易に変更でき、汎用性も向上できる。
そして、処理室７と流出管５との間に処理材１０が流通不可能なフィルター体９を配設する。このため、処理した被処理体から処理材１０を分離する工程が不要で、処理材１０に接触させた被処理体のみを流出させる構成が容易に得られる。
また、容器２を透光性を有する部材にて形成し、容器２の外側に配設した光源１５にて容器２を介して光を照射する構成とする。このため、容器２の形状を簡略化できるとともに、光源１５の保守管理や容器２の洗浄などの保守管理が容易にできる。
なお、上記実施の形態において、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、多くのウィルスは、感染において、その標的細胞に特異的な結合性を示し、かつアミノ基を有した蛋白質の受容体となる保持物質１３および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が存在するいずれのウィルスを対象とすることができる。
また、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１３が存在するいずれの細菌、毒素を対象とすることができる。
すなわち、このようなウィルス、細菌および毒素では、光触媒機能を有した基体１１に所定の保持物質１３を架橋分子１２により容易に保持でき、光触媒機能に特定の有害物質３の選択保持能を付与することができるものである。
そして、保持物質１３としては、蛋白質に限らず架橋分子１２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保持物質１３でも適用できる。なお、蛋白質であればアミノ基を有するため、特異的な結合性もしくは、抗原性を有する構成蛋白を有したウィルス、細菌および毒素を対象とすれば、この構成蛋白を選択的に保持する受容体もしくは抗体も蛋白質であり、比較的に保持物質１３を容易に調製できる。
また、光触媒機能を有する遷移金属酸化物として酸化チタンを用いたが、酸化チタンに限らず、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できる。なお、上述したように、酸化チタンによる光触媒機能は極めて強い酸化力を示すとともに酸化チタンは安定性が高く、さらには常温空気存在化で表面に架橋分子１２が結合するための水酸基を有することから、酸化チタンが好ましい。なお、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１２を結合形成する。
さらに、架橋部としては、アルミアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒドを用いて架橋分子１２を形成したものに限らず、保持物質１３を基体１１の表面に保持させるいずれの構成でもよい。なお、上述したように、アルミアルキルエトキシシランおよびグルタルアルデヒドを用いて架橋分子１２を形成して保持物質１３を結合させる構成では、架橋分子１２に反応性が比較的高い二重結合を有した不飽和状態であることから、二重結合を還元して飽和状態とし、反応性を低下させて安定化することが好ましい。すなわち、安定して保持した保持物質１３にて有害物質３を基体１１に保持させておくことにより、光触媒機能による不活性化する処理効率が向上するためである。
また、架橋部として、保持物質１３のアミノ基が結合するアルデヒド基を末端に有した構成について説明したが、例えば保持物質１３の末端の炭素が結合する構成としてもよい。すなわち、有機性の保持物質１３の有害物質３を特異的に吸着などにて保持する構成蛋白から遠い位置の構成蛋白である末端の炭素を架橋部と結合させることにより、確実に安定して有害物質３を保持することができ、有害物質３を不活性化する処理効率が向上するものと考えられる。
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保持物質１３，１３を基体１１に保持したり、複数の容器２，２を直列状に接続し、これら容器２，２内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１３を保持した処理材１０を収容して処理すればよい。
さらに、被処理体を処理材１０に接触し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１０と接触させて有害物質３を保持物質１３に保持し、被処理体の処理材１０との接触を終了させてから光を照射してあらかじ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できる。なお、間欠処理により、被処理体の構成成分が光触媒機能により変性すること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も確実に防止できる。
そして、保持物質１３を遷移金属酸化物に結合したが、例えばガラスビーズなどの基体１１の表面に遷移金属酸化物を設けるとともに、基体１１の表面に保持物質１３を結合してもよい。
さらに、遷移金属酸化物と保持物質１３とは架橋分子１２による結合に限らず、架橋分子１２を用いない吸着などいずれの状態で連結してもよく、架橋分子１２の一部のみに保持物質１３を設ける構成としてもよく、架橋分子１２に異なる保持物質１３を結合するなどしてもよい。
また、遷移金属酸化物に結合する保持物質１３を被処理体の構成成分が遷移金属酸化物に接触できない密な状態で架橋分子１２や保持物質１３を設けて遷移金属酸化物を覆うなどしてもよい。この構成でも、同様に被処理体が遷移金属酸化物に接触しない構成となって、確実に被処理体の構成成分の変性を防止できる。
また、処理装置本体１としては、容器２に処理材１０を充填する構成に限らず、いずれの構成、例えば容器２を外管および内管を有した二重管構造として、外管および内管内に処理室７を区画するとともに内管内に光源１５を配設して効率よく光源１５からの光が遷移金属酸化物に照射できる構成としたり、第７図に示す構成、第８図に示す構成、第９図に示す構成および第１０図に示す構成などとしてもよい。
すなわち、第７図に示す実施の形態の処理装置本体２１は、第１図ないし第６図に示す実施の形態の容器２の代わりに、透光性を有する材料にて略管状あるいは略筒状に形成され、処理材２２を充填する処理室７が区画形成された容器２３を用いたものである。この容器２３の処理室７は、両端に粒状の処理材２２が流通不可能で被処理体が流通可能なフィルター体９がそれぞれ設けられ、これらフィルター体９，９間に区画形成される。さらに、処理材２２は、略球粒状で透光性を有した例えばガラスビーズを基材１１として利用し、この基体１１の表面の少なくとも一部に二酸化チタンなどの遷移金属酸化物を層状に設け、この基体１１の表面に設けた遷移金属酸化物に架橋分子１２を介して保持物質１３を保持したものである。
そして、容器２３の一端側から被処理体を流入させるとともに光源１５から紫外線を処理材２２に照射して処理する。この処理の際、第１図ないし第６図に示す実施の形態と同様に、被処理体中に混入する処理対象となる特定の有害物質３があらかじめ特定の有害物質３の特異的な抗原に対する特異的な結合性を示す保持物質１３に選択的に保持されるとともに照射された紫外線による光触媒機能により、有害物質３を不活性化する。
このように、第７図に示す実施の形態では、略管状の容器２３を用いることにより、連続的に被処理体を流通させて混入する有害物質３を不活性化することができる。そして、例えば人工透析のように被処理体を血液として体外循環させて血液の構成成分の変性を抑制しつつ血液中の有害物質３を選択的に不活性化させることが容易にでき、有害物質３で汚染されていない血液製剤などの被処理体の生産性や血液製剤や血液などの被処理体を利用する治療性を向上できる。
さらに、基体１１を透光性を有する材料にて形成した。このため、光源１５からの光が基体１１自体に遮蔽されることを防止して、効率よく遷移金属酸化物に光を照射でき、遷移金属酸化物の光触媒機能が向上して有害物質３を不活性化する処理効率を向上できる。
また、第１図ないし第６図に示す実施の形態と同様に、処理した被処理体から処理材２２を分離する工程が不要で処理材１０に接触させた被処理体のみを流出させる構成を容易に得ることができる。
そして、実験例４でも明らかとなったように、二酸化チタンを設ける表面積を大きくでき、さらなる有害物質の処理効率を向上できる。
なお、処理能力を向上するために、容器２３を光源１５の回りで螺旋状に形成したり、蛇腹状に屈曲して平面状に形成するなどして、光源１５からの光が照射される領域で被処理体の流過する距離が長くなるようにするとよい。
また、第８図に示す実施の形態の処理装置本体３１は、第７図に示す実施の形態の容器２３自体に、光触媒機能および有害物質３の選択保持能を設けたものである。
すなわち、処理装置本体３１は、透光性を有する材料にて略管状あるいは略筒状に形成された基体３２の内面の略全域に二酸化チタンなどの遷移金属酸化物を層状に形成する。そして、この遷移金属酸化物に架橋分子１２を介して保持物質１３を保持し、有害物質３の処理材３３を形成する。そして、処理装置本体３１は、処理材３３の軸方向に略長手状に光を照光する光源１５を配設し、処理材３３内に被処理体を流通させて処理する。
この第８図に示す実施の形態によれば、第７図に示す実施の形態と同様に、連続的に被処理体を流通させて混入する有害物質３を不活性化することができ、例えば人工透析のように被処理体を血液として体外循環させて血液の構成成分の変性を抑制しつつ血液中の有害物質３を選択的に不活性化させることが容易にでき、有害物質３で汚染されていない血液製剤などの被処理体の生産性や血液製剤や血液などの被処理体を利用する治療性を向上できる。
さらに、上記第１図ないし第６図に示す実施の形態および第７図に示す実施の形態と同様に、処理した被処理体から処理材２２を分離する工程が不要で処理材１０に接触させた被処理体のみを流出させる構成が容易に得られる。
また、実験例３のように、容器自体が処理材３３となるので、製造性が容易で軽量小型化が容易にできるとともに、容器の形状をチューブ状などの異形状とすることもでき、汎用性を向上できる。
なお、この第８図に示す実施の形態も、第７図に示す実施の形態と同様に、基体３２を光源１５の回りで螺旋状に形成したり、蛇腹状に屈曲して平面状に形成するなどして、光源１５からの光が照射される領域で被処理体の流過する距離が長くなるようにして、処理能力を向上することができる。
また、第９図に示す実施の形態の処理装置本体４１は、多孔質の基体４２を用いたものである。
すなわち、処理装置本体４１は、被処理体が流通可能な連続気孔である連通孔を複数有した多孔質部材にて形成した矩形状の基体４２を有している。この基体４２は、周面である４面には連通孔が開口せず被処理体が流通しないように形成されている。
この基体４２は、例えば三次元網目構造を有したセラミックス多孔体の表面にセラミックス粒子が複数一体に設けられて表面凹凸に形成されている。そして、この基体４２の凹凸の表面、すなわちセラミックス多孔体およびセラミックス粒子の表面を被覆するように酸化チタンなどの光触媒機能を有した遷移金属酸化物を主成分とした光触媒層が一体に設けられている。この光触媒層の遷移金属酸化物に架橋分子１２を介して保持物質１３が保持され、処理材４３が形成されている。
ここで、セラミックス粒子としては、平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下、例えば平均粒径が２２μｍの酸化アルミニウムであるアルミナ粒子などが用いられる。なお、セラミックス粒子の平均粒径が１μｍより細かくなるとセラミックス多孔体の表面の凹凸性が不十分となって光触媒の担持力が低下し、安定した光触媒の被膜形成が得られなくなるおそれがある。一方、セラミックス粒子の平均粒径が１００μｍより粗くなるとセラミックス多孔体の表面に安定して担持されなくなり、セラミックス粒子が脱落して安定して光触媒の被膜が形成できなくなるとともに、セラミックス多孔体の内部まで進入しにくくなり内部まで略均一に担持されなくなって略均一な光触媒の被膜が得られなくなるおそれがある。このため、セラミックス多孔体に担持するセラミックス粒子の平均粒径を１μｍ以上１００μｍ以下にすることが好ましい。
また、セラミックス多孔体は、三次元網目構造を構成する骨格筋の直径が例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下で形成されている。そして、セラミックス多孔体を構成する骨格筋が直径１００μｍより細くなると、光触媒フィルターの十分な強度が得られなくなり、製造性が低下するおそれがある。一方、セラミックス多孔体を構成する骨格筋が直径１０００μｍより太くなると、セラミックス多孔体の内部まで光が照射されなくなり、光触媒による光触媒作用が低減して、効率よく高度に排気風を浄化処理出来なくなるおそれがある。このため、セラミックス多孔体を構成する骨格筋の直径を１００μｍ以上１０００μｍ以下とすることが好ましい。
さらに、処理材４３は、空隙率が６５％以上９５％以下、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３以上０．６０ｇ／ｃｍ３以下およびセル数が１０個／２５ｍｍ以上３０個／２５ｍｍの３つの条件のうちの少なくともいずれか１つの条件を満たすように形成されている。
そして、処理材４３の空隙率が６５％より小さいと、液体や気体の形態を採る被処理体の流通の際の圧力損失が増大するとともに光源１５からの光が内部まで到達する量が減少し、さらに被処理体との接触割合が低下して有害物質３の効率的な捕捉が低下するおそれがある。一方、処理材４３の空隙率が９５％より大きくなると、強度が低下して、製造性および取扱性が低下するおそれがある。このため、処理材４３の空隙率を６５％以上９５％以下とすることが好ましい。
さらに、処理材４３の嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３より小さくなると、強度が低下して、製造性および取扱性が低下するおそれがある。一方、処理材４３の嵩密度が０．６０ｇ／ｃｍ３より大きくなると、被処理体の流通の際の圧力損失が増大し、内部まで到達する光量が減少し、被処理体との接触割合が低下して有害物質３の効率的な捕捉が低下するおそれがあるとともに、質量が増大して製造性および取扱性の向上が図りにくく、強固に設置できる構造が必要となり、施工性が低下するおそれがある。このため、処理材４３の嵩密度を０．１５ｇ／ｃｍ３以上０．６０ｇ／ｃｍ３以下とする。
そしてさらに、処理材４３のセル数が１０個／２５ｍｍ、すなわち直線２５ｍｍ上に位置するセル数が１０個より少なくなると、被処理体の流通の際の圧力損失が増大し、内部まで到達する光量が減少し、被処理体との接触割合が低下して有害物質３の効率的な捕捉が低下するおそれがある。一方、処理材４３のセル数が３０個／２５ｍｍ、すなわち直線２５ｍｍ上に位置するセル数が３０個より多くなると、強度が低下して、製造性および取扱性が低下するおそれがある。このため、処理材４３のセル数を１０個／２５ｍｍ以上３０個／２５ｍｍ以下とすることが好ましい。
そして、処理材４３は、上記各種条件を満足することにより、厚さ寸法５ｍｍにおける光透過率が１０％以上５０％以下となる。
この処理材４３の基体４２の製造に際しては、例えばアルミナ微粉末や酸化珪素である珪砂微粉末などのシリカ微粉末あるいはムライト微粉末などのセラミックス微粉末と、デキストリンやメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの有機系や粘土あるいは珪酸ナトリウムなどの無機系の結合材であるバインダとを適宜水を加えて攪拌混合し、スラリを調製する。そして、例えば発泡ウレタン樹脂などの三次元網目構造を有する有機多孔体にスラリを浸漬などにより含浸させて付着する。
次に、スラリが乾燥する前のスラリにて濡れた状態の有機多孔体に、アルミナ粒子やシリカ粒子あるいはムライト粒子などのセラミックス粒子を例えば有機多孔体に振動を加えつつ振り掛けて、表面にセラミックス粒子を付着させる。この後、スラリを乾燥させ、焼成して有機多孔体を焼失し、スラリを構成するセラミックス微粉末とセラミックス粒子とを一体に焼結し、セラミックス微粉末の焼結にて形成されるセラミックス多孔体の表面に一体にセラミックス粒子を保持させる。
さらに、このセラミックス粒子を表面に保持して表面が凹凸状となるセラミックス多孔体を、例えば酸化チタン微粉末を主成分とし有機系あるいは無機系のバインダを含有したスラリに例えば浸漬するなどして付着させる。この後、乾燥し焼成して酸化チタンをセラミックス多孔体の表面に被膜状に焼き付け、光触媒層を形成して基体４２を形成する。
そして、この処理材４３に被処理体を流通させて処理する際、被処理体は三次元構造間である連通気孔である連通孔のセル内を縫うように非直線上に流過して縮流や流過方向の変換などの乱流が頻繁に繰り返される。そして、被処理体に混入する有害物質３と処理材４３の保持物質１３との接触効率が向上し、有害物質３が保持物質１３に効率よく保持される。さらに、光触媒機能により保持された有害物質３は分解されて不活性化される。
このように、上記第９図に示す実施の形態の多孔質の処理材４３を用いる構成によれば、被処理体と保持物質１３との接触効率が向上し、被処理体を流過させつつ処理する構成が容易に得られ、有害物質３を不活性化する処理効率を向上できる。
さらに、上記第１図ないし第６図に示す実施の形態、第７図に示す実施の形態および第８図に示す実施の形態と同様に、処理した被処理体から処理材２２を分離する工程が不要で、処理材１０に接触させた被処理体のみを流出させる構成を容易に得ることができる。
また、第１０図に示す実施の形態の処理装置本体５１は、複数の処理室７，７を設けたものである。
すなわち、処理装置本体５１は、図示しない光源からの光を導光する導光板を基体５２に用いる。そして、この基体５２の表面に、二酸化チタンなどの光触媒機能を有する遷移金属酸化物を層状に設ける。さらに、この遷移金属酸化物に架橋分子１２を介して保持物質１３を保持し、処理材５３を複数形成する。これら処理材５３は、処理室７を区画する所定の間隙を介して複数平行に配設されている。
この図１０に示す実施の形態によれば、複数の処理室７，７により有害物質３を不活性化する処理効率が向上する。
また、導光板を用いるため、複数の処理室７，７を設けても内側に位置する処理室７に臨む遷移金属酸化物に光を照射可能で、処理効率を向上させるために複数の処理室７，７を設ける構成を容易に得ることができる。
さらに、例えば異なる種類の有害物質３が混入する場合でも、各処理室に臨む面に保持する保持物質１３をそれぞれ有害物質３に対向する異なる種類のものを保持させればよく、例えば複数の処理装置を直列状に接続する必要がなく、小型化が容易に図れる。
本発明によれば、被処理体中の特定の有害物質を保持物質に特異的に保持し、遷移金属酸化物の光触媒機能により保持した有害物質を不活性化するため、被処理体の構成成分が光触媒機能にて変性されることを抑制しつつ特定の有害物質が効率よく不活性化でき、有害物質を不活性化する処理効率を向上できる。
産業上の利用の可能性
本発明の有害物質の処理材、有害物質の処理方法およびその装置は、例えば、血液中や血液製剤中に含まれる生物学的に危険性のあるウィルスや病原性細菌などの生物、毒素など特定の有害物質を不活性化して除去することに利用できる。
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【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施の一形態における有害物質の処理材が選択的に有害物質を保持する状況を示す説明図であり、第２図は同上処理装置本体により被処理体を処理する状況を示す説明図であり、第３図は同上基体に保持物質を保持する工程を示す工程図であり、第４図は同上有害物質の処理材の濃度を確認する実験を示すフローチャートであり、第５図は同上有害物質の処理材による有害物質の不活性化を確認する実験を示すフローチャートであり、第６図は同上有害物質の処理材による有害物質の不活性化を確認した実験結果を示すグラフであり、第７図は本発明の他の実施の形態における処理装置本体により被処理体を処理する状況を示す説明図であり、第８図は本発明のさらに他の実施の形態における処理装置本体により被処理体を処理する状況を示す説明図であり、第９図は本発明のさらに他の実施の形態における処理装置本体により被処理体を処理する状況を示す説明図であり、第１０図は本発明のさらに他の実施の形態における処理装置本体により被処理体を処理する状況を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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