CN1259139C - 在选择地使生物学有害物质灭活的光催化材料及其利用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过光催化作用可以有选择地使特定的生物学有害物质灭活的材料及其利用法。由本发明提供的光催化材料(4)包括：具有有选择地保持特定的生物学有害物质(2)的保持特异性的保持物质(8)；通过光催化作用可使所述保持物质(8)中所保持的有害物质(2)灭活的光催化剂(5)；和，使所述保持物质(8)连接于所述光催化剂(5)的交联分子(7)、即以单分子层状排列于该光催化剂(5)表面的交联分子(7)。

Description

有选择地使生物学有害物质灭活的光催化材料及其利用

技术领域

本发明涉及通过光催化作用有选择地使病毒、细菌、毒素等生物学有害物质灭活的材料(组合物)及制造该材料的方法、和使用该材料构筑的有害物质的处理装置。

背景技术

为了防止生物学上有危险性的病毒、病原性细菌等生物或这些生物产生的毒素等(以下这些总称为“生物学有害物质”或简单称为“有害物质”)污染血液、血液制剂等生物学上或医学或药学上的试样，对这些试样进行用于使有害物质灭活的处理或用于更进一步分离除去有害物质的处理。

其中，对于含有血液制剂等生化学的原料物质的试样来说，广泛进行利用过滤器过滤(filtration)的有害物质的除去处理或通过加热等的有害物质的灭活处理。但是，利用加热、电分解等的灭活处理，由于担心使除病毒、毒素等有害物质以外的试样中所含有的蛋白质等主成份变性，所以不优选。另外，利用过滤处理的物理的分离除去方法难以完全除去各种大小不等的有害物质(特别是微观大小的有害物质)。

近年来，作为代替现有的加热、电分解等的有害物质的灭活方法，使用功能性的过渡金属氧化物(二氧化钛等)等的半导体物质作为光催化剂的方法倍受注目。例如，日本国的特开平8-23970号公报及特开2000-41667号公报记载了使用二氧化钛等光催化剂使病毒等有害物质灭活的方法。

特开平8-23970号公报记载的有害物质灭活方法，其特征在于，将光催化剂微颗粒(二氧化钛等)添加到血液等液体中并使之分散，光照射该分散液，使液体中的病毒等灭活。在该方法中，光照射后，分离光催化剂微颗粒和液体的工序是必要的，有害物质的灭活处理也很复杂。另外，不妥之处是由于二氧化钛等光催化剂微颗粒的强氧化力，使血液等液体试样中所含有的成份(蛋白质等)变性或分解。

另一方面，特开2000-41667号公报中记载的有害物质灭活方法，其特征在于，使二氧化钛等光催化材料保持在可与血液或血液制剂接触的基材的表面，光照射含有该光催化剂的基材，使混入血液或血液制剂中的病毒等有害物质灭活。但是，该方法也不能消除因二氧化钛等光催化剂的强氧化力造成的与基材接触的血液或血液制剂中所含有的成份(蛋白质等)变性或分解这种的不妥。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可有选择地使作为处理对象物的液体或气体(包括蒸汽或空气溶胶，以下相同)中可含有的特定的一种或两种以上的生物学有害物质灭活的材料(组合物)及其制造方法。另外，本发明的其它目的在于，提供一种使用这样的材料有选择地效率高地使处理对象物(液体或气体)中特定的一种或二种以上的有害物质灭活的方法。另外，其它目的在于，提供一种为了有选择地效率高地使处理对象物中所含有的特定的一种或二种以上的生物学有害物质灭活而使用的有害物质处理装置。

本发明提供的为了有选择地使作为处理对象的液体或气体中可含有的特定的一种或二种以上的生物学有害物质灭活而使用的材料是发挥光催化作用的光催化材料(组合物)。该材料(组合物)包括：具有有选择地保持特定的生物学有害物质的保持(结合)特异性的保持物质；通过光催化作用可使上述保持物质中所保持的有害物质灭活的光催化剂；使上述保持物质连接于上述光催化剂的交联分子(指“构成交联的部分”，以下相同)即以单分子层状(即，具有近乎相当于预先设置的交联部分的分子构造1单位大小的层)排列于该光催化剂表面的交联分子。

在本说明书中所说的“光催化剂”或“光催化物质”是指通过照射光引起所谓的光催化反应的化合物。二氧化钛这样的过渡金属氧化物等的半导体是此处定义的包含于光催化剂中的典型例。

另外，所谓的“特定的有害物质”是指在混入或有可能混入于采用液相及气相的任一种形态的处理对象物(被处理体)中的生物学有害物质之中，根据目的任意选择的一种或二种以上的有害物质或其部分(片断)。另外，所谓的“灭活”是指通过光催化反应，使有害物质中所具有的生物学危险性消除或显著降低，包括有害物质的氧化、还原、分解等。

由本发明提供的上述构成的光催化材料，是作为根据液体或气体形态的处理对象物使特定的生物学有害物质灭活的有害物质处理材料而可适合使用的材料(组合物)。该光催化材料连接有实质上只将特定的有害物质保持(结合)在光催化物质(典型的是二氧化钛等过渡金属氧化物)的表面的保持物质。因此，有选择地通过光催化作用来氧化或还原或分解由该保持物质保持(捕捉)的特定的有害物质，结果可使特定的有害物质灭活。

而且，在本发明的光催化材料中，介助在光催化剂表面上单分子层状排列的交联分子连接有上述保持物质。因此，由交联分子构成的层(即单分子膜状交联部)的厚度较薄，能使之接近于光催化剂并配置保持物质。因此，利用本发明的光催化材料，可抑制交联分子对光催化作用的影响(阻碍)的同时能高效率地进行有害物质的灭活。例如，在光催化剂表面上形成由上述交联分子构成的厚度为1～2nm的层是合适的。

另外，优选的特征在于，上述交联分子(交联部分)通过无机共价键(即指Si-O键这样的不以碳为媒介的共价键)与上述光催化剂表面结合。通过这样的无机键，光催化作用对交联分子的影响变小。即，能防止因光催化作用使保持物质及交联分子从光催化剂表面脱离于未然。

另外，本发明的光催化材料优选的是在基材的表面上形成由光催化材料构成的层。基材的形状没有特别限定。根据用途可使用板状、筒状、颗粒状等已定的形状或不定形状的基材。优选可激发二氧化钛等过渡金属氧化物的光(典型的波长为250～400nm的紫外线)能够透过的原材料。例如，为了处理有害物质而较适合的一个光催化材料，其特征在于，具有光(典型的是紫外线)能够透过的基材，在该基材的表面上将上述光催化剂形成为厚度约1～7μm的膜状。利用该程度厚度的光催化剂层(典型的是由二氧化钛等过渡金属氧化物构成的层)，能够吸收规定波长的光，在实用上能引起充分的光催化反应。另外，也有光催化剂难以从金属或陶瓷制的基材上剥离的优点。更优选为，其特征在于，形成如此膜状的光催化剂层中的波长250～400nm的紫外线的透过率为1％以下。利用这样的低透过率的光催化剂层，可防止强的紫外线透过光催化剂照射处理对象物。因此，能抑制因紫外线而造成的基材及处理对象物的品质恶化。

上述的光催化材料(组合物)，典型地讲，能够通过包括准备可利用光催化作用使上述有害物质灭活的光催化剂的工序、和在上述光催化剂的表面以单分子层状配置交联分子的工序、和使具有有选择地保持特定有害物质的保持特异性的保持物质与上述交联分子结合的工序的方法来制作。

在如此的制造方法中，优选为，在上述光催化剂的表面以单分子层状配置交联分子的工序，其特征在于，将该光催化剂曝露于含有偶合剂的蒸汽中并进行使该偶合剂与光催化剂表面结合的处理。具有偶合剂功能的化合物，典型地讲，具有官能基和与无机材料反应的水解性基，该官能基具有与有机材料结合的取代基。因此，优选在光催化剂表面形成上述交联分子。例如，适合使用具有氨基、乙烯基、异丁烯基、巯基等作为官能基、具有烷氧基作为水解性基的偶合剂，特别优选使用具有这样的官能基及烷氧基的硅烷偶合剂。于是，通过将光催化剂曝露于含有偶合剂的蒸汽中，偶合剂(交联分子)能以单分子层状紧密地排列在光催化剂(典型的是二氧化钛等过渡金属氧化物)的表面。例如，作为优选的一个实施方式，利用本方法，可将相对于光催化剂表面沿法线方向(垂直方向)以分子链延长的状态形成的交联分子并列紧密地配置在该表面上。因此，利用本方法，可以制造特征在于保持物质以与光催化剂接近的状态高密度地连接于该光催化剂的表面上的光催化材料。

另外，本发明提供一种有选择地使处理对象的液体或气体中所含有的特定生物学有害物质灭活的方法。该方法的特征在于，包括：准备本发明的光催化材料的工序；使该光催化材料的至少含有保持物质的部分与作为处理对象物的液体或气体接触的工序；使可引起光催化反应的光照射该光催化材料的至少含有光催化剂的部分的工序。利用该方法，使用上述那样的本发明的光催化材料的结果是，可以有选择地使与该材料所具有的保持物质的保持(结合)特异性对应的特定的有害物质灭活。

另外，本发明提供一种由光催化剂对处理对象的液体或气体中所含有的特定生物学有害物质进行处理的装置。该装置包括：本发明的光催化材料；将含有特定的有害物质的液体或气体供给至该材料的流路；将可引起光催化反应的光照射至光催化材料的至少含有光催化剂的部分的光源。利用这样的装置，通过使用本发明的光催化材料作为光催化处理部件，可以使液体或气体形态的试样中所含有的规定的病毒、细菌、毒性物质(典型地讲，含有肽成份)、自免疫疾患病原因子等灭活，而且还能分解或除去它们。

由本发明提供的优选的一个装置，具备互相离间配置的至少一对光透过性基材(优选为，形成为近乎平板状的至少一对基材)。在该成对的基材的各方或任一方的对向面，配置有包括具有有选择地保持特定生物学有害物质的保持特异性的保持物质、通过光催化作用使该保持物质所保持的有害物质灭活而得到的光催化剂和使所述保持物质连接于所述光催化剂并且以单分子层状排列于该光催化剂表面的交联分子的材料。而且，在上述成对的基材间配置有平分在上述成对的基材间形成的间隙的壁材。以隔着该壁材使流体能够从一侧流到另一侧的状态设置该壁材。而且，形成有：使处理对象的液体或气体流入至在上述成对的基材间形成的间隙中的流入口、即、在这些成对的基材的一方和上述壁材之间形成的流入口；使上述液体或气体从上述间隙流出至外部的流出口、即、在这些成对的基材的另一方和上述壁材之间形成的流出口。而且，还具备使可引起光催化反应的光透过上述基材并照射上述材料的至少含有光催化剂的部分的光源。优选为，上述材料中所含有的保持物质通过交联分子为媒介(更优选为以上述单分子膜状形成的交联分子)与光催化剂的表面连接。

在该实施方式的装置中，由光源将光照射至上述材料的至少含有光催化剂的部分，该光催化剂成为激发状态(典型地讲，利用二氧化钛等过渡金属氧化物构成。)。在该状态中，使处理对象的液体或气体从上述流入口(典型地讲，设置在上述基材间的一端)流入到基材间的间隙部分。由此，可将处理对象物中所含有的规定的有害物质保持(捕捉)于上述光催化材料的保持物质中，通过该光催化材料的光催化作用可有选择地使有害物质灭活。然后，由流入口供给到基材间的间隙(即被处理体的流路)的处理对象物，通过光催化剂的处理后，从上述流出口(典型地讲，设置在上述基材间的一端(优选为隔着壁材并且邻接流入口的位置))排到外部。另外，通过缩小上述成对的基材间的间隔即该基材间的间隙(被处理体的流路)，可提供高效率且紧密的光催化处理部件。通过部件的紧密化，装置自身也能紧密化。

作为该实施方式的装置特别优选的一个装置，其特征在于，上述壁材以实质上不让光透过的方式形成。壁材通过遮断光，防止处理对象物过度地曝露于来自光源的光之中，进而可以抑制处理对象物中的有效成份因该光而变性。

另外，作为该实施方式的装置特别优选的另一装置，其特征在于，在隔着上述壁材并平分的上述基材间的间隙之中的一方侧的一端设置多个上述流入口，而且，在该被平分的间隙之中的另一方侧的一端设置多个上述流出口。这样，通过在成对的基材间的间隙中的一端分别设置多个流入口及流出口，可修整该间隙内的处理对象物(液体或气体)的流动，并防止湍流的发生。因此，能流畅地高效率地对处理对象物进行处理。

由本发明提供的优选的另一装置，具备内面具有光反射性的容器。该容器内配置了具有光透过性的基材即在其内部构成有可以流通处理对象的液体或气体的流路的基材(优选形成为筒状的基材)。在该基材的内侧(即流路的内侧)配置了包括具有可以有选择地保持特定生物学有害物质的保持特异性的保持物质、通过光催化作用可使该保持物质所保持的有害物质灭活的光催化剂和使所述保持物质连接于所述光催化剂并且以单分子层状排列于该光催化剂表面的交联分子的材料。而且，还包括使可以引起光催化反应的光透过上述基材从而照射到含有上述材料的至少光催化剂部分的光源。优选为，上述材料所含有的保持物质通过交联分子为媒介(更优选为以上述单分子膜状形成的交联分子)连接于光催化剂的表面。另外，优选光源配置在光反射性容器内。

在该实施方式的装置中，来自上述光源的光可以直接照射到上述材料的至少含有光催化剂的部分，同时，反射容器内面的光也可以照射到该光催化剂(典型地讲，用二氧化钛等过渡金属氧化物构成)上。因此，可以效率良好地利用来自光源的光，可以近乎均等地将光照射到配置于基材的光催化剂上。

作为该实施方式的装置特别优选的一个装置，其特征在于，在上述容器内配置了光源，接近该光源地设置多个上述基材。通过使光源和各基材的距离接近，利用光催化作用可以效率良好地对处理对象物含有的目的有害物质进行处理(灭活)。容器内配置多个基材(典型地讲，是筒状的基材)的情况下，优选在自光源开始的距离近乎相等的位置上配置各基材，以便各基材的光催化能力近乎相同。或者，在处理对象的液体或气体可以流通的状态下，可以串联连接地配置多个的基材。通过连接各基材的流路，可以提高处理对象物中所含有的作为目的的有害物质的灭活率(或分解或除去率)。

作为由本发明提供的装置而特别优选的装置，其特征在于，包括抑制来自上述光源的放热的冷却部件。通过该构成，可以防止因光源的热而引起的处理对象物(例如血液试样、血液制剂、酶液等生化学的调制物)的不恰当的加温，可以防止处理对象物所含有的有效成份的热变性。作为如此的冷却部件来说，将不妨碍对基材进行光照射的冷却用气体(典型的是空气)朝向上述光源送风的送风器(风扇)特别优选。

附图说明

图1是示意性地表示一实施方式的光催化材料的微观构造的说明图。

图2是示意性地表示光催化材料的一使用方式的说明图。

图3是示意性地表示制造光催化材料的过程的图。即，图3的(a)是示意性地表示作为光催化剂的平板形状的过渡金属氧化物(二氧化钛)的表面状态的说明图。图3的(b)是表示将硅烷偶合剂导入到该过渡金属氧化物中的状态的说明图。图3的(c)是表示将甘油醛导入到该硅烷偶合剂中的状态的说明图。图3的(d)是表示将保持物质(CD4)连接于该醛基末端的状态的说明图。图3的(e)是表示将导入到过渡金属氧化物表面的交联分子还原的状态的说明图。

图4是表示光催化材料中所含有的膜状光催化剂的膜厚(μm)和成膜时间(min)的关系的曲线图。

图5是表示光催化材料中所含有的膜状光催化剂的膜厚(μm)和紫外线吸收率(％)的关系的曲线图。

图6是示意性地表示不具备保持物质的光催化材料的一使用方式的说明图。

图7是表示光催化材料中所含有的膜状光催化剂的膜厚(μm)和灭菌率(％)的关系的曲线图。

图8是表示光催化材料中所含有的膜状光催化剂的膜厚(μm)和残存的有害物质(HIV)量的关系的曲线图。

图9是示意性地表示一实施方式的光催化材料的一使用方式的说明图。

图10是表示光催化材料中所含有的膜状光催化剂的膜厚(μm)和残存的有害物质(HIV)量的关系的曲线图。

图11是表示光催化材料中所含有的膜状光催化剂的膜厚(μm)和残存的白蛋白量(％)的关系的曲线图。

图12是表示用于说明测定光催化材料中所含有的膜状光催化剂(过渡金属氧化物)的附着强度的切割剥离(カツトテ一プ)法的示意图。

图13是表示使用几种方式的光催化材料时的紫外线照射时间(min)和HIV量(HIV灭活效率：％)的关系的曲线图。

图14是表示一实施方式的有害物质的处理装置的构成的侧面图。

图15是从一方向表示搭载于图14所示的处理装置上的光催化处理部件的构成的侧面图。

图16是从另一方向表示图15所示的光催化处理部件的构成的侧面图。

图17是从一方向表示搭载于图14所示的处理装置上的紫外线灯部件的构成的侧面图。

图18是示意性地表示使用一实施方式的有害物质的处理装置并对处理对象的液体(血液等)进行处理的***的方框图。

图19是表示一实施方式的处理装置的构成的侧面图及平面图。

图20是从一方向表示搭载于图19所示的处理装置上的光催化处理部件的构成的立体图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的优选实施方式。再有，在本发明说明书中，除特别言及的内容以外的技术事项即本发明实施所必要的事项，可以作为基于现有技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。本发明基于本说明书和/或附图所公开的技术内容，通过适宜参考该领域的技术常识，可以实施。

本发明的光催化材料(组合物)是以保持物质和光催化剂为主要构成要素的材料，上述保持物质具有有选择地保持特定生物学有害物质的保持特异性，上述光催化剂可以通过光催化作用使该保持物质所保持的有害物质灭活)。其中，光催化物质可以是通过吸收紫外线可引起光催化反应的化合物。例如，过渡金属氧化物等的半导体物质是优选的。特别优选二氧化钛。

光催化剂的形状是可以根据用途或使用方式的不同而适当不同的形状，如果是与处理对象物效率能很好吻合的形状，就没有特别限定。例如，处理对象是液体时，板状、膜状、筒状、珠(球)状、蜂窝状、海绵这样的多孔形状是适宜的。处理对象物是气体时，筒状、蜂窝状、海绵这样的多孔形状是适宜的。典型地讲，在本发明的光催化材料中，包含金属或陶瓷制的基材(支持体)，光催化剂在该基材表面形成为层(膜)状。基材的形状没有特别限定，根据用途可以是板状、筒状、球状、蜂窝状、海绵这样的多孔形状。光透过性好的基材(例如玻璃制基材)是适宜的。

为了在基材的表面(多孔形状时包括孔的内壁面)形成膜状的光催化剂层，可以没有特别限制地采用目前公知的成膜方法。例如，通过采用溅射法、离子镀法、电子束蒸镀法、化学蒸镀法(CVD法)、喷涂法、表面浸涂法、溶胶-凝胶法等，在陶瓷制或金属制的基材表面上能形成由二氧化钛等构成的光催化剂层(薄膜)。优选的成膜方法是CVD法，特别优选气相化学反应在大气压下进行的常压(大气压)CVD法。例如，通过超声波处理成为微细液滴的原料化合物(典型的是钛醇盐等有机金属化合物)，在高温中热分解含有该原料化合物的雾的同时，进行气相输送，在加热到400℃～550℃左右或该温度以上的基材上堆积该热分解物(典型的是金属氧化物)。由此，在基材表面的规定区域可近乎均等地形成由二氧化钛等金属氧化物构成的光催化剂层(膜)。

作为构成本发明的光催化材料的保持物质，可以举出各种抗体分子或抗体片段、具有成为规定病毒或细菌的宿主的组织或细胞的受体(即作为有害物质的病毒或细菌毒素所特异地结合的物质)或受体片段等。

例如，可优选使用针对存在于表1所示的细菌的规定部位(外膜、荚膜、鞭毛等)的抗原性物质的抗体作为保持物质。

         表1

抗原	部位	抗体
			O抗原	外膜	O抗体
K抗原	荚膜	K抗体
			H抗原	鞭毛	H抗体

表2

病毒	受体	病患
			疱疹病毒科单纯疱疹	神经细胞表面抗原	脑炎
肝病毒科B型肝炎病毒	肝细胞表面抗原	肝炎、肝癌
			小核糖核酸病毒脊髓灰质炎病毒	神经细胞表面抗原	脑、脊髓炎
披膜病毒科甲病毒	神经细胞表面抗原	脑炎
			黄素病毒科黄热病毒C型肝炎病毒	肝细胞表面抗原肝细胞表面抗原	急性肝不全(坏死)、出血肝炎、肝癌
杆状病毒科狂犬病病毒	神经细胞表面抗原	脑、脊髓炎
			丝状病毒科马尔堡病毒埃博拉病毒	肝细胞表面抗原肝细胞表面抗原	急性肝不全(坏死)、出血急性肝不全(坏死)、出血
沙粒病毒拉萨氏热病毒	肺、肝、神经细胞表面抗原	间质性肺炎、肝炎、脑炎、出血
			布尼安维拉病毒科克里米亚出血热肾症候性出血热	肺、肝、肾细胞表面抗原肺、肝、肾细胞表面抗原	肺炎、肝炎、肾炎、出血肺炎、肝炎、肾炎、出血
还原病毒科人免疫缺损病毒(HIV)	T细胞表面CD4抗原	后天性免疫缺损

表3

毒名	产生菌	病患	抗体
				内毒素endotoxin	克阴性菌共通	内毒素休克播种性血管内凝固	抗内毒素抗体
志贺样毒素	大肠菌O-157	肠管出血、溶血性***症候群	抗志贺样毒素抗体
				α毒素	黄色葡萄球菌	皮肤坏死、溶血	抗α毒素抗体
杀白血细胞素(リユゥコシジン)	黄色葡萄球菌	白血球破坏	抗杀白血细胞素伉体
				肠毒素(SEA，SEB)	黄色葡萄球菌	食中素特应性皮炎	抗SEA抗体抗SEB抗体
皮肤剥脱毒素	黄色葡萄球菌	热伤性皮肤剥脱症候群	抗皮肤剥脱毒抗体
				毒素性休克症候群毒素(TSST)	黄色葡萄球菌	休克	抗TSST抗体
连锁球菌性毒素性休克症候群毒素(STSS)	A群连锁球菌	休克	抗STTS抗体
				肉毒杆菌产生毒素	肉毒杆菌	弛缓性麻痹	抗肉毒杆菌毒(A-G)抗体
破伤风痉挛毒素	破伤风菌	痉挛性麻痹	抗破伤风痉挛毒素抗体
				白喉毒素	白喉菌	心脏麻痹、末梢血管运动神经麻痹	抗白喉毒(A、B)抗体

或者，可优选使用显示出与表2所示的病原病毒的一部分较强的结合性的受体或在免疫学上可与该受体同样看待的类似物及抗病毒抗体作为保持物质。或者，可优选使用针对表3所示的细菌毒素的抗体作为保持物质。另外，所谓使保持物质保持有害物质，就是由于吸附等物理结合或共价键等化学键不能区别、可以是在保持物质中保留有害物质的任一种形态(结合样式)。

因此，通过采用这些表中所示的任一种抗体或受体(或人为地制作的类似物)作为保持物质，与该所采用的保持物质特异地结合的有害物质(表中所例示的)当然成为本发明的光催化材料的处理对象(灭活的标的物质)。作为毒素来说，除表3所示的各种细菌毒素以外，其它的河豚毒素(tetrodotoxin)、蛇毒素、蝎子或蜘蛛类的毒素、蜂毒素这样的昆虫毒素等，显示出特定抗原性的任何毒素也可以成为对象。

例如，在菌体中显示出强抗原性的部位，如表1所示，主要有三种，而且随菌种的不同，抗原性也不同。因此，根据保持物质的内容，用光催化剂可有选择地对特定的菌种进行处理(灭活)。例如，通过采用与大肠菌的菌株O-157所具有的O抗原特异地结合的抗体作为保持物质，可有选择地保持并光催化处理该菌株。

或者，可通过使用针对广范围的细菌或病毒所共同地具有的抗原性部位的抗体等作为保持物质，可以将不限于特定种类的比较广范围种类的细菌(例如用革兰染色显示阴性的所有细菌)或病毒(属于黄素病毒科的病毒)设定为标的对象的特定的生物学有害物质。

另外，保持物质不限于一种，也可以使用两种以上的保持物质。例如，通过一同使用与某种细菌的外膜或鞭毛特异地结合的抗体和与该细菌产生并分泌到菌体外的毒素(蛋白质)特异地结合的抗体作为保持物质，根据规定的处理对象物(血液试样、液状的食品等)，通过光催化剂可以有选择地对作为特定有害物质的该细菌及毒素进行处理。

在本发明的光催化材料中，典型地讲，上述的保持物质通过交联分子为媒介与光催化物质的表面连接。适合于该目的的交联分子可以由具有可与作为光催化剂的无机化合物(过渡金属氧化物)结合的水解性基(卤素、烷氧基等)和可与作为保持物质的有机化合物结合的官能基(氨基、乙烯基、环氧基、异丁烯基、巯基等)的化合物(典型的是直链状分子)构成。通常作为偶合剂使用的化合物是优选的。优选使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷等的氨基烷基乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、p-氨基苯基三甲氧基硅烷、N-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等的氨基烷基甲氧基硅烷这样的具有氨基的硅烷偶合剂，用于构成交联分子(交联部分)。

为了使偶合剂结合于二氧化钛等过渡金属氧化物(光催化剂)的表面，可采用目前公知的各种方法。优选为，将具有光催化功能的二氧化钛等过渡金属氧化物曝露于含有适当的偶合剂的蒸气相中。典型的是，准备含有干燥的空气或不活泼性气体的密闭容器(优选为能减压的气密性容器)。接着，在该容器内容纳含有作为溶质适当的偶合剂(优选为硅烷偶合剂)的低蒸气压的溶剂(优选为实质上不含水的有机溶剂，例如经脱水处理的甲苯、无水乙醇等)和规定形状的光催化剂(典型的是二氧化钛等过渡金属氧化物)或表面具有膜状光催化剂的基材。然后，优选为，将该容器内进行加热和/或减压，使在该容器内产生含有上述偶合剂的溶剂的蒸气。由此，在容器内形成含有上述偶合剂的溶剂的蒸气相，在容器内容纳的规定形状的光催化剂或具有光催化层的基材曝露在该蒸气中。通过进行如此的蒸气曝露处理，可以使蒸气中的偶合剂以单分子层状结合在光催化剂(过渡金属氧化物)的表面。另外，如此的蒸气曝露处理所需要的时间或用于引起适当偶合反应的温度设定，根据蒸气中所含有的偶合剂的组成或浓度可以适当地不相同，也可以根据所使用的光催化剂的组成或表面形状进行适宜调整。例如，通过使用原子间力显微镜(AFM)或扫描型隧道显微镜(STM)进行光催化剂(过渡金属氧化物)的表面分析，或者，通过利用偏振光解析法(偏振光分析测定法)测定由在光催化剂表面形成的偶合剂构成的层的厚度，可判别由在该表面形成的偶合剂构成的层是否是单分子膜状。因此，基于利用如此的AFM或STM的表面分析结果和/或利用分光偏振光分析测定法***的测定结果，容易使蒸气曝露处理的实施条件(蒸气中的偶合剂浓度、容器内的温度、处理时间等)最佳化。

另外，从使硅烷偶合剂等在光催化剂表面高密度结合的观点考虑，优选采用在常温的空气中具有羟基的过渡金属氧化物(例如二氧化钛)，但并不限定于这样性状的过渡金属氧化物。当实施本发明时，在使用表面不太存在羟基的半导体物质作为光催化剂的情况下，进行上述那样的蒸气曝露处理之前，预先利用适当的酸处理该光催化剂表面，可以在其表面形成多个羟基。

可是，在使用抗体或其片段这样的蛋白质主体的保持物质或者是非蛋白质但具有游离的氨基的保持物质的情况下，使这些保持物质所具有的氨基与交联分子结合时，是合适的。因此，可以预先将与氨基容易结合的官能基(例如醛基、羧基)导入到交联分子的一端。例如，通过将甘油醛等醛化合物结合于上述列举的硅烷偶合剂(3-氨基丙基三乙氧基硅烷等)的末端氨基上，能够将醛基(可与保持物质的氨基容易结合)导入到该结合分子链的末端即交联分子的末端。另外，将醛化合物与硅烷偶合剂等的末端氨基结合的方法，可以采用目前公知的各种方法。例如，通过将上述硅烷偶合剂被导入到表面的光催化剂或基材浸渍于含有甘油醛的水溶液中，能使甘油醛与该硅烷偶合剂的末端氨基结合。

通过以上说明的材料及进行处理，典型地可得到图1所示意性地表示的光催化材料4(即通过光催化反应可有选择地使特定的有害物质2灭活的材料4)。该图所示的光催化材料4，由在未图示的平板形状的基材(参照图2)的表面形成的膜状的光催化剂5(此处是作为过渡金属氧化物的二氧化钛)、和在其表面结合的硅烷偶合剂及源自甘油醛的交联分子7、和结合于该交联分子7的分子链末端的保持物质8(即可有选择地与特定的有害物质2结合的受体)构成。交联分子7以单分子层(膜)状排列在光催化剂5的表面。这时，由交联分子7构成的层的厚度近乎能与交联分子7的长度对应。

基于以下的实施例，更详细地说明本发明。

图2是示意性地表示图1所示的光催化材料4的优选的使用方式的图。如该图所示，准备多个对应于基材6形状的平板(薄片)形状的光催化材料4的同时，以与光催化剂层(膜)5对向的方式，相互间隔并列配置这些光催化材料4。构成的结果是：在该处理装置1中，在光催化材料间分别形成由外部供给含有目的的有害物质2的液体或气体状处理对象物的流路(处理室)3。光催化剂层5面向该流路(处理室)3。因此，流过流路(处理室)3的处理对象物能直接接触通过上述交联分子7结合在光催化剂层5的表面上的保持物质8。

该光催化材料4的平板(薄片)形状基材6是由二氧化硅(SiO₂)构成的玻璃制的，可以使含有紫外线的光透过。处理装置1具有光源(未图示)。该光源被设置在可使光透过基材6照射在面对流路(处理室)3的光催化剂层5的位置。所使用的光源只要是能照射在光催化剂5上可引起光催化反应的光，就没有特别限制。例如，将由紫外线可激发的二氧化钛等过渡金属氧化物用作光催化剂时，可以使用产生紫外线的各种UV灯。另外，也可优选使用峰波长约为600nm的可视光区域的萤光灯、在波长300nm以上420nm以下具有峰的不可见光灯(ブラツクライト)、在约185nm处具有峰的低压水银灯(也能生成臭氧)等。优选使用在约150nm以上约600nm以下具有峰波长的光源。

下面，参照图3说明构成图2所示装置1的光催化材料4的优选的一制造例。

首先，通过常压CVD法，在上述硅烷玻璃制基材(日本石英硝子株式会社制品)6的表面上形成光催化剂层(二氧化钛膜)5。即，首先，如图3(a)所示，通过常压CVD法，将膜厚约为1～7μm的二氧化钛膜5只覆盖在由硅烷玻璃形成规定形状(纵10mm×横10mm×厚0.5mm)的基材6的一侧的表面上。对在基材的表面上形成的二氧化钛膜5的膜厚进行设定，使其具备以下两个条件，即，(1)该膜5不会使作为处理对象的试样中所含有的有效成份(血浆成份等)变性而且发挥着光催化作用，但能吸收必要的紫外线，保持充分的抗菌性；及，(2)该膜5的膜厚是不容易从基材6剥离的程度的膜厚。基于常压CVD法等形成的膜厚约为1～7μm的二氧化钛膜5可以具备这些条件(1)及(2)。另外，利用通过该方法得到的上述膜厚的二氧化钛膜5时，从基材6的背面侧照射的波长为250nm～400nm紫外线对二氧化钛膜5表面侧的透过率为1％以下。

具体地讲，将异丙氧基钛这样的烷氧基钛收存到未图示的加热器中。加热器内的加热台上预先配置好了基材。将氮气供给到该容器内以作为载气。然后，适当(典型的是77～130℃)地加热该加热器，使烷氧基钛气化的同时，在预先适当(典型的是350～500℃)地加热好的基材6上，将该气化的原料气体与载气一起进行诱导。通过该处理，利用气相化学反应得到的钛氧化物被堆积在基材6的表面上，在薄片形状基材6的一方的表面上形成所期望的膜厚的二氧化钛膜5。

这时，通过适宜改变烷氧基钛的气化温度、基材6的加热温度和载气的流量，可以使二氧化钛膜5的结晶方位不同。再者，通过适当控制二氧化钛膜5在基材6表面上的成膜时间即涂敷时间(CVD的实施时间)，能控制二氧化钛膜5的膜厚，这是本领域技术人员容易理解的。

二氧化钛膜(光催化剂层)5形成后，用硝酸等无机酸洗净，接着，进行干燥，将羟基导入到位于二氧化钛膜5表面的二氧化钛分子内(参照图3(a))。

接着，将交联分子7导入到二氧化钛膜(光催化剂层)5的表面。即，如图3(b)所示，将形成有二氧化钛膜5的基材6和含有构成交联分子7的一部分的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(参照图中的符号11)的已脱水处理的甲苯溶液收存到含有干燥空气或不活泼性气体的能减压的密闭容器中。通过使该容器内适当加热和/或减压，产生该甲苯溶液的蒸气。由此，在容器内的蒸气相中引起硅烷偶合反应，如图所示，3-氨基丙基三乙氧基硅烷与二氧化钛膜5的表面形成化学键，被固定。

然后，依次使用脱水处理得到的无水乙醇、脱水处理得到的无水甲苯、1mM的NaOH水溶液及1mM的HNO₃水溶液，数次洗净将该3-氨基丙基三乙氧基硅烷固定在表面的基材6，最后用超净水洗净。然后，使用氮气使基材6干燥。

此时，通过分光偏振光分析测定法测定被固定于二氧化钛膜5表面的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的膜厚。其结果是膜厚的测定值为1.1±0.1nm。该测定值与3-氨基丙基三乙氧基硅烷一分子的长度约为1.1nm大约一致。因此，通过上述的硅烷偶合处理，认为3-氨基丙基三乙氧基硅烷单分子层(膜)状结合(即单分子层吸附)在二氧化钛膜5的表面。另外，没有断定但推测为3-氨基丙基三乙氧基硅烷相对于二氧化钛膜5的表面，朝向法线方向，有规则地排列在二氧化钛膜5的表面上。

接着，将导入上述3-氨基丙基三乙氧基硅烷的基材6放入到将甘油醛(参照图中的符号12)加入到0.1M磷酸钾缓冲液中使得重量浓度为3.0％而调制的甘油醛溶液中，在室温下充分搅拌(例如1～24小时)。由此，如图3(c)所示，甘油醛一方的醛基与3-氨基丙基三乙氧基硅烷末端的氨基结合，形成交联分子7。

接着，使用不含有甘油醛的0.1M磷酸钾缓冲液(pH7.5)并充分搅拌洗净后，将作为蛋白质的保持物质8{此处使用HIV(人免疫缺损病毒)特异地结合的受体的T细胞表面的蛋白成份CD4片段([Cys(Bzl)]⁸⁴-Fragment81-92：シゲマアルドリツチ社制)}添加到上述磷酸缓冲液中，接着在4℃下搅拌24小时。由此，如图3(d)所示，CD4片段(参照图中的符号8)的氨基与作为交联分子7末端的醛基结合。

CD4片段(以下简单称为CD4)与交联分子7连接后，过滤并回收基材6，用NaCl水溶液洗净后，进行脱水(干燥)处理。将该基材6放入1M的三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液(pH7.5)中，通过在室温下放置1小时，使残存的甘油醛的醛基不活化。

然后，典型地讲，如图3(e)所示，对交联部分实施还原处理。在本制造例中，将NaBH₄添加到上述基材6浸渍的三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液中，还原席夫碱。具体地讲，还原氨基烷基乙氧基硅烷和甘油醛间的双键、及甘油醛和CD4之间的双键。由此，能提高交联分子(交联部分)7的稳定性。

如以上所示，调制图1示意性地表示的光催化材料4。该光催化材料4可以适合用作有选择地使来自生物化学或生物学试样的特定有害物质(此处是与CD4特异地结合的HIV)灭活而得到的医学用生物反应物。

接着，说明图2所示的装置1的优选的一使用法。将存在被有害物质污染的可能性的血液、分离血液成份而得到的调制液等液体试样或存在被有害物质污染的可能性的空气等气体试样导入到上述流路3中。同时，用从未图示的光源激发二氧化钛的紫外线照射该装置1。与上述一样，因为基材6具有光透过性，所以所照射的紫外线穿过基材6而到达光催化剂层5，于是被二氧化钛吸收。这时，流过流路3的试样中所含有的目的的有害物质2(此处为HIV)能有选择地保持于保持物质8中。由此，在光催化剂层5的附近可以有选择地留住目的的有害物质2。然后，所保持的有害物质2通过光催化作用被迅速地灭活，结果是可以有效地从试样中除去该有害物质。具体地讲，与因紫外线被激发的二氧化钛膜5表面接触的水份(H₂O)生成羟基自由基(·OH)，在二氧化钛膜5的附近可以发生强氧化反应。另外，与因紫外线被激发的二氧化钛膜5的表面接触的氧生成超氧离子(·O₂ ^-)，在二氧化钛膜5附近可以发生强还原反应。通过如此的氧化反应和/或还原反应(即光催化反应)，可以分解目的的有害物质。

因此，通过使用本处理装置1，处理对象的液体或气体被净化，可以防止试样中因有害物质2(此处为HIV)以活性状态存在的受害(例如发病)的发生。

对上述那样制作的光催化材料4进行几个性能评价试验。

(试验例1)

以二氧化钛膜5在上面的方式，将上述光催化材料4(图1)配置在未图示的市售的24凹板的各凹处内，进行HIV的灭活处理。

另一方面，将HIV(HIV-1)添加到培养液(RPMI-1640 MEDIUM：SIGMA CHEMICAL CO.的制品)中，调制p24抗原浓度为100ng/ml的HIV溶液。将该溶液每次500μl注入到上述24凹板的各凹处。

然后，将该24凹板配置在未图示的振荡培养器内，一边使之振荡一边用波长300nm～400nm的紫外线照射该凹板15、30、45或60分钟。另外，使用东芝ライナツク株式会社制的不可见光灯“BLB10”作为光源。照射在这时的基材6表面的二氧化钛膜5的紫外线强度为350±20μW/cm²(使用ミノルタ株式会社制的紫外线测定器“UM-360”)。

照射规定时间的紫外线后，由24凹板的各凹处回收HIV溶液。将回收的HIV溶液与作为宿主细胞的H9细胞的培养悬浊液混合。在37℃、5％CO₂条件下，用恒温箱培养该细胞和HIV溶液的混合物14天。接着，测定培养液(上清)中的p24抗原量，间接地测定上述紫外线照射处理后的残存感染性病毒量。结果如表4及图13所示。

为了比较，除经过上述处理工序制作的光催化材料(图1)以外，还制作在基材上只形成光催化剂层的相同形状的材料(即，不导入交联分子及保持物质的光催化材料：在表4中记载为“仅有TiO₂”)，进行同样的HIV灭活处理。

而且，经过上述处理工序制作的光催化材料是特征在于将交联分子以单分子层状导入到光催化剂层表面的光催化材料(以下略称为“单分子层交联光催化材料”)，但与此对称地制作具有如下特征的光催化材料(以下略称为“多分子层交联光催化材料”)，即，交联分子串联连接并在光催化剂层表面上层积得比单分子层厚的光催化材料(即在光催化剂层表面引起偶合剂的多分子层吸附的材料)具体的是硅烷偶合剂的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)以二分子以上连接的状态排列在光催化剂层表面上，并进行同样的HIV灭活处理。如此的多分子层交联光催化材料其制作如下。

进行与制造上述单分子层交联光催化材料的情况一样的处理，在基材表面形成膜厚1～7μm的光催化剂层(二氧化钛膜)。接着，将交联分子导入到二氧化钛膜的表面。即，将基材放入到含有3-氨基丙基三乙氧基硅烷的甲苯中并进行混合，进行规定时间的回流处理。通过该处理，在基材6的表面结合3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)，而且，诱发过剩的偶合反应并使偶合剂之间串连接合(即，APTES在光催化剂表面形成多分子层吸附的状态)。

回流处理结束后，用乙醇等醇类及0.1M的磷酸钾缓冲液洗净几次。然后，在该缓冲液中加入甘油醛(参照图中的符号12)使得重量浓度为3.0％。然后，进行与制造上述单分子层交联光催化材料的情况一样的处理，得到作为目的的多分子层交联光催化材料。所得到的多分子层交联光催化材料的交联部分的厚度比单分子层交联光催化材料的单分子层状交联部分厚，这是通过利用原子间力显微镜(AFM)进行的光催化剂层的表面分析而确认的。这意味着光催化剂层和作为保持物质的CD4之间的距离也比单分子层交联光催化材料的情况长。

表4

紫外线照射时间	0	15	30	45	60
						仅有TiO2	100	92	88	85	81
多个APTES串联固定在TiO2	100	65	38	15	0
						单分子APTES并列固定在TiO2	100	32	8	0	0

[min][％][％][％]

如表4及图13所示可确认：单分子层交联光催化材料与没有交联分子及保持物质的光催化材料及多分子层交联光催化材料相比较，HIV对紫外线照射时间的灭活效率高。

在单分子层交联光催化材料中，因为交联分子的厚度能变得很薄，所以对二氧化钛膜的紫外线照射难以被交联分子阻碍。而且二氧化钛膜和CD4的间隔狭小。因此，由于在二氧化钛膜的附近发生的光催化作用能有效地使CD4所保持的HIV灭活(无害化)。另外，也抑制了甘油醛对硅烷偶合剂的过剩结合，可以整个地使交联分子的膜厚近乎均匀化。

另外，在该试验例中，在使作为被处理体的HIV溶液与光催化材料接触的状态下，连续地进行一边照射光一边使在保持物质(CD4)上所保持的有害物质(HIV)灭活的处理，但并不限于该使用形态。例如，首先，不照射光，使被处理体与光催化材料接触并进行将有害物质保持在保持物质上的处理。接着，使被处理体和光催化材料的接触结束(即，将光催化材料从被处理体分离)后，使光照射该光接触材料并可以预先进行使在保持物质上保持(捕捉)的有害物质灭活的处理。在这种阶段的研究中，确实能防止因光催化作用使被处理体中的构成(有效)成份变性的情形，同时，确实能防止因光催化作用而分解的有害物质的一部分(断片)混入到被处理体内的情形。

(试验例2)

将二氧化钛膜、交联分子及保持物质导入到圆筒形的基材内面，制作光催化材料，进行与上述同样的HIV灭活处理。

即，将内径(φ)2mm、厚0.5mm、长200mm的光透过性石英玻璃管作为基材，将市售的TiO₂涂敷液(石原产业株式会社制品：ST-K01)涂敷在其内面，在大气环境中、500℃温度下保持30分钟，将二氧化钛膜烧粘在筒状基材的内面。

接着，将含有3-氨基丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液的蒸气从预先与管状基材连接的管送入到该基材的管内部，与上述单分子层交联光催化材料同样，使3-氨基丙基三乙氧基硅烷以单分子层状排列在二氧化钛膜的表面。

接着，进行与制造上述单分子层交联光催化材料的情况同样的洗净和干燥处理，进而进行甘油醛导入处理，在管内部将交联分子形成为单分子层状。另外，在筒内面形成的交联分子是单分子层状，这是通过利用分光偏振光分析测定法测定在二氧化钛膜表面固定化的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的膜厚来确认的。即，该膜厚的测定值为1.1±0.2nm。

接着，进行与制作上述单分子层交联光催化材料的情况同样的CD4固定化处理，得到筒状光催化材料。

将灭完菌的一次性管安装在该筒状光催化材料的一端，用输液泵以200ml/hr的速度将含有HIV的检体(将p24抗原浓度调制为100ng/ml的液体试样)供给至筒内。这时，预先将培养液(上述的RPMI-1640MEDIUM)填充到筒形状光催化材料中，使该石英玻璃管内的二氧化钛膜及CD4总是保持湿润。另外，在该石英玻璃管的流出侧设置灭完菌的采取容器。在输液泵运行中，连续用波长为300nm～400nm的紫外线(紫外线强度：350±20μW/cm²)照射石英玻璃管。光源使用与试验例1中所使用的相同的不可见光灯。

从紫外线照射开始经过30分钟后，从溜至采取容器内的液体取样，每500μl取10种。然后，将这些10个试样分别与作为宿主细胞的H9细胞的培养悬浊液混合。在37℃、5％CO₂条件下，用恒温箱培养细胞和取样液的混合物14天。接着，测定培养液(上清)中的p24抗原量，间接地测定上述紫外线照射处理后的残存感染性病毒量。结果判明，任一种检体的取样溶液，HIV灭活。

这样的筒形状的光催化材料在容易制造得到的同时，也能简单地进行轻量化和/或小型化。可以简便地用作使特定有害物质灭活的生物反应器(バイオリアクタ一)。因此，是通用性高的实用的光催化材料。

(试验例3)

将上述单分子层交联光催化材料和多分子层交联光催化材料分别放入500μl的超纯水中，用强度为2000μW/cm²、波长为300nm～400nm的紫外线照射120分钟。然后，将从超纯水中取出的各材料浸渍到作为蛋白染色剂的库马西亮蓝(CBB)液中。

其结果，多分子层交联光催化材料没有被CBB液染色，而单分子层交联光催化材料被CBB液染色。这暗示着即使照射比较强的紫外线，CD4也没有从单分子层交联光催化材料的光催化剂层(二氧化钛膜)的表面脱离。另外还暗示着，在单分子层交联光催化材料中，交联分子以单分子层状紧密地排列在光催化剂层的表面，结果是在光催化剂层表面高密度地保持着CD4。

用上述制造工序制造的单分子层交联光催化材料，如图1所示，在二氧化钛膜5的表面形成3-氨基丙基三乙氧基硅烷的单分子膜，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和二氧化钛膜5之间以Si-O键即无机键结合。因此可推测，交联分子7受到的二氧化钛膜5的光催化作用的影响小，不会引起交联分子及CD4从二氧化钛膜5脱离。

(试验例4)

通过适当变更制作上述单分子层交联光催化材料及多分子层交联光催化材料时所采用的常压CVD法中的成膜时间，研究怎样控制二氧化钛膜的膜厚。

即，使在上述的常压CVD法中二氧化钛膜的成膜时间在0.5～7.5分钟之间变化。

               表5

成膜时间[min]	二氧化钛的膜厚[μm]
		0.5	0.1
1.0	0.6
		1.5	0.9
2.0	1.3
		2.5	1.6
3.0	1.7
		3.5	2.2
4.0	2.3
		4.5	2.9
5.0	3.8
		6.0	4.4
7.5	5.0

如表5及图4所示，可以确认：成膜时间和二氧化钛膜的膜厚之间成比例关系。

(试验例5)

接着，对二氧化钛膜的膜厚和紫外线吸收率的关系进行试验。即，进行与试验例4同样的处理，在上述薄片形状的石英玻璃制基材6(参照图2)的一方的表面上形成各种膜厚的光催化剂层(二氧化钛膜)。然后，从没有形成二氧化钛膜的侧即非涂敷面侧照射紫外线，测定透过基材及光催化剂层的紫外线的强度，求出基材6的紫外线吸收率。另外，使用上述的东芝ライナツク株式会社制的不可见光灯作为紫外线光源，使用ミノルタ株式会社制的紫外线强度计(UM-10：测定部、UM-360：受光部)测定紫外线的强度。结果如表6及图5所示。

                 表6

二氧化钛的膜厚[μm]	紫外线吸收率[％]
		0	5.0
0.1	80.6
		0.6	88.0
0.9	92.4
		1.3	93.8
1.6	96.5
		1.7	96.6
2.2	97.4
		2.3	98.1
2.9	98.2
		3.8	99.6
4.4	99.7
		5.0	99.8

如表6及图5所示，可以确认：二氧化钛膜的膜厚变厚时，紫外线吸收率稍稍上升。二氧化钛膜的膜厚为3.8μm以上时，紫外线吸收率为99％以上(即透过率为1％以下)。

根据该结果可知：二氧化钛膜的膜厚过薄时，紫外线吸收率下降过多，存在不能充分发挥光催化作用之虑。另外，也存在因透过基材和光催化剂层的较高强度的紫外线使作为被处理体的血浆成份等变性的可能性。因此，为了回避这些不妥情形，形成紫外线吸收率为90％以上(透过率为10％以下)这样的膜厚的光催化剂层(二氧化钛膜)是适当的，优选形成紫外线吸收率为99％以上(透过率为1％以下)这样的膜厚的光催化剂层(二氧化钛膜)。

(试验例6)

接着，就光催化材料所具有的二氧化钛膜的膜厚和作为有害物质以大肠菌为对象的抗菌性的关系进行试验。另外，该试验使用试验例5中制作的具有各种膜厚的光催化剂层(二氧化钛膜)的光催化材料进行试验。即，如图6所示，将添加了相当于有害物质2的大肠菌(E.ColiK-12)使得菌数约为10⁵/ml的容量为1.0ml的生理盐水14放入到聚丙烯制的陪替式培养皿15(内径15mm)中。然后，以光催化剂层(二氧化钛膜)5朝上的方式，将上述任一种膜厚的光催化材料4放入该陪替式培养皿15内。然后立即一边振荡陪替式培养皿15，一边使用不可见光灯(上述东芝ライナツク株式会社制品)从基材6的非涂敷面侧照射400μW/cm²强度的紫外线。

这时，紫外线的照射时间为0、30、60或120分钟。紫外线照射结束后，将各大肠菌悬浊液接种于通常的BHI培养基上，在37℃的恒温箱内培养16小时。然后，数出大肠菌的菌数。这时，将各试样的菌数与紫外线照射处理0分的试样的菌数的比率作为各试样的生菌率(％)。因此，100-生菌率(％)＝灭菌率即杀菌率(％)。结果如表7及图7所示。

表7

二氧化钛的膜厚[μm]	紫外线照射时间[min]
					生菌率[％]
	0	30	60	120
					0	100.0	100.0	70.7	66.3
0.1	100.0	77.5	57.3	22.5
					0.9	100.0	86.7	38.3	5.8
1.7	100.0	82.3	49.2	0.8
					2.9	100.0	72.5	59.4	1.0
3.8	100.0	73.6	25.9	0.9
					4.4	100.0	46.4	29.0	0.7
5.0	100.0	78.6	18.9	0.0

如表7及图7所示，二氧化钛膜的膜厚为0.9μm以上时，灭菌率得到良好的结果。另外，通过向光催化材料照射400μW/cm²的紫外线2小时以上，确认大肠菌完全死灭。另外，光催化材料的二氧化钛膜的膜厚为1.7μm以上时，可以确认显示出99％以上的高灭菌率。

(试验例7)

接着，就光催化材料所具有的二氧化钛膜的膜厚和作为有害物质以HIV为对象的抗HIV活性的关系进行试验。该试验使用试验例5中制作的具有各种膜厚的光催化剂层(二氧化钛膜)的光催化材料进行试验。即，与试验例6一样，将添加了相当于有害物质2的HIV使得p24抗原浓度为50ng/ml的容量为1.0ml的血清14放入到聚丙烯制的陪替式培养皿15(内径15mm)中(参照图6)。然后，以光催化剂层(二氧化钛膜)5朝上的方式，将上述任一种膜厚的光催化材料4放入该陪替式培养皿15内。然后立即一边振荡陪替式培养皿15，一边使用不可见光灯(上述东芝ライナツク株式会社制品)从基材6的非涂敷面侧照射400μW/cm²强度的紫外线。这时，将紫外线的照射时间设为30分钟。紫外线照射结束后，使用各血清，将发现HIV感染受体即CD4及CCR5的HeLa细胞在37℃、5％CO₂条件下培养3天。再者，HeLa细胞具有HIV的启动子诱导的β-gal的发现机构，通过感染，在细胞内产生β-半乳糖苷酶。因此，培养后，通过添加X-gal，细胞呈现蓝色。通过计算该发蓝色的细胞数，能间接地定量病毒感染量。结果如图8所示。在该曲线图中，用百分率(％)表示各供试液的HIV量相对于用二氧化钛的膜厚为0μm(即不含有光催化剂层的材料)的材料处理的供试液的HIV量的比率。

由该曲线图可知，与上述试验例6的大肠菌的情况一样，可以确认此处使用的光催化材料对HIV显示出抗病毒活性即抗HIV活性。另外还可以确认：控制光催化材料的二氧化钛膜的膜厚的结果是该二氧化钛膜的膜厚为5.0μm左右时显示出最有效的抗HIV性。

(试验例8)

接着，使用通过交联分子使保持物质结合在二氧化钛膜表面而制作的光催化材料，对所选择的抗HIV活性进行试验。在该试验中，对在试验例5中制作的具有各种膜厚的光催化剂层(二氧化钛膜)的光催化材料还进行与上述多分子层交联光催化材料同样的制造过程，使用在二氧化钛膜的表面上形成交联分子及保持物质(CD4)的材料。

首先，如图9所示，以光催化剂层(二氧化钛膜)5朝上的方式，将使保持物质8(CD4)结合于规定膜厚的二氧化钛膜5表面的直径为15mm厚为0.5mm的圆盘形状的光催化材料4放入陪替式培养皿15(内径15mm)内。将调整HIV量使得p24抗原浓度为50ng/ml的血清添加到陪替式培养皿15中，从二氧化钛膜5的表面直到深为2mm左右。另外，还添加了3.53μl添加有作为非凝固剂的肝素的血浆。于是，一边振荡陪替式培养皿15，一边用不可见光灯(上述东芝ライナツク株式会社制品)从基材6的非涂敷面侧照射400μW/cm²强度的紫外线。这时，将紫外线的照射时间设为30分钟。紫外线照射结束后，使用各供试液，将发现作为HIV感染受体的CD4及CCR5的HeLa细胞在37℃、5％CO₂条件下培养3天。结果如图10所示。在该曲线图中，用百分率(％)表示各供试液的HIV量相对于用二氧化钛的膜厚为0μm(即不含有光催化剂层的材料)的材料处理的供试液的HIV量的比率。从横轴的各膜厚的部分向上方延伸的各一对条形图中，左侧的深色条形图表示不含有交联分子及保持物质的光催化材料的结果，右侧的浅色条形图表示导入交联分子及保持物质的光催化材料的结果。

由该曲线图可知：与使保持物质不结合于二氧化钛膜表面的情况相比，确认通过导入保持物质能显著提高抗HIV活性。这表示HIV从供试液中有选择地被光催化材料的保持物质所保持，该被保持的HIV通过二氧化钛膜发挥的光催化作用被灭活乃至被分解。另外，还看到通过适当地使二氧化钛膜的膜厚不同，可以调整光催化材料的抗HIV活性。特别是二氧化钛膜的膜厚为1μm以上(例如1～7μm)、特别优选为3μm以上(例如3～7μm)、更优选为5μm以上(例如5～7μm)时，确认可以显示出高的抗HIV活性。

而且，关于使用导入了保持物质的光催化材料进行的试验，使用作为生物化学方法的ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)法分析试验前和试验后的白蛋白(血浆成份)量的变动。其结果如图11所示。在该曲线图中，紫外线照射处理后的供试液中残存的白蛋白量相对于紫外线照射处理前的供试液中所含有的白蛋白量的比率(残存率)用百分率(％)来表示。

由该曲线图可知：所使用的光催化材料的二氧化钛膜的膜厚为0.1μm这样薄的情况下，供试液中所含有的血浆成份(白蛋白)因紫外线照射而变性。但是，所使用的光催化材料的二氧化钛膜的膜厚变得越厚，血浆成份(白蛋白)因紫外线照射变性的程度越小，膜厚为5.0μm这样厚的情况下，血浆成份实质上不会因紫外线照射而变性。这种情形显示出：由于二氧化钛膜具有高的紫外线吸收率，所以通过使膜厚变厚，可以防止分解血浆成份的紫外线强度地照射供试液自身。另外，通过导入保持物质(CD4)可以降低血浆成份直接接触二氧化钛膜的频度。

(试验例9)

接着，进行基于JIS K S500(涂料一般试验方法8.5.3)的交叉(X)切割剥离法的试验，评价二氧化钛膜的膜厚给光催化剂层(二氧化钛膜)对基材的附着强度(对剥离的抵抗性)带来的影响。

即，如图12所示，在宽150mm×横70mm×厚0.5mm的石英玻璃制基材6的表面上进行与上述试验例4同样的处理，通过常压CVD法制作形成各种膜厚的二氧化钛膜5的光催化材料4。将通常的赛璐玢胶带17贴在该二氧化钛膜5的表面。接着，用未图示的切割刀在该赛璐玢胶带17的表面切出以30度交差的长40mm的X状的切伤(X字切口)13。接着，还将其它赛璐玢胶带17贴在该赛璐玢胶带17的表面。然后，剥离该赛璐玢胶带17，测定二氧化钛膜5对基材6的附着性。结果如表8所示。评价分数依据JIS。评价分数为10的光催化材料表示二氧化钛膜完全没有剥离。

             表8

二氧化钛的膜厚[μm]	评价分数
		1	10
2	10
		3	10
4	10
		5	10
6	10
		7	4
8	2
		9	0
10	0

如该表所示，膜厚为6μm以下的二氧化钛膜对石英玻璃制基材不发生剥离。这种情形显示出：二氧化钛膜被充分蒸镀在基材表面上。因此，从附着强度的观点考虑，在石英玻璃制基材的表面形成的光催化剂层(此处为由二氧化钛等过渡金属氧化物构成的膜)的厚度优选为1～7μm左右、特别优选为1～6μm左右。

下面，参照附图说明由本发明提供的光催化处理装置(用于使来自液体或气体的被处理物中的规定的生物学有害物质灭活的生物反应器)优选的几个实施方式。

首先，参照图14～图17说明装置101，该装置101的特征在于，具有相互离间地配置的至少一对平板状光透过性基材，利用在这些基材间形成的间隙作为供给作为处理对象物的流体的流路，还具有在该流路内配置的壁材。

如图14所示，该光催化处理装置(反应器)101具备用光催化处理作为液体或气体的处理对象物的多个(此处为3个)处理部件102a、102b、102c。这些部件102a、102b、102c以相互连接的状态(连接的方式在后面叙述)被收存于中空长方体形状的容器(套管)142内。

如图15及图16所示，这些处理部件102a、102b、102c分别具备中空且细长的长方体状部件本体(容器)即聚碳酸酯等合成树脂制柱状物104。在该柱状物104相互对向的两侧面形成矩形状的开口部105a、105b。这些开口部105a、105b分别由相当于基材的矩形平板(薄片)形状的透光板106a、106b堵塞。这些透光板106a、106b以透光板106a、106b各自的幅宽面平行的位置关系相互平行地离间配置。再有，透光板106a、106b由使紫外线能高效率地透过的材质(此处为石英玻璃)构成。

在相互平行地配置且成对的透光板106a、106b各自内面的近乎全部区域内，形成用于保持并灭活混入或有可能混入到处理对象的流体中的有害物质的光催化材料107。

光催化材料(光催化剂层)107具有：在透光板106a、106b各自内面的近乎全部区域成膜(涂层)的二氧化钛膜和在该二氧化钛膜表面形成的交联分子；通过该交联分子与二氧化钛膜连接的保持物质(此处为CD4)。该光催化材料，除基材的形状以外，是与上述单分子层交联光催化材料(参照图1及图2)同样的构成，可通过同样的制造过程来制造。省略重复的说明。

另一方面，在各处理部件102a、102b、102c的各柱状物104内安装的一对透光板106a、106b之间，配置了合成树脂制且近乎矩形平板形状的壁材114。该壁材114以其表面宽的方向与柱状物104的长方向一致的状态(即透光板106a、106b的内面和该壁材的表面成相互平行的状态)配置。该壁材114具有作为隔断板的功能。即，该隔断板(壁材)114配置在安装于柱状物104上的一对透光板106a、106b之间(间隙部分)，具有可以遮断来自后述的紫外线灯133a、133b的光的光不透过性。

另外，隔断板(壁材)114的长方向的两端部以保持密闭性(至少液体不会从间隙漏出程度的密封性能)的状态与柱状物104内的长方向的两端部连接。而且，在该隔断板114长方向的一方的端部，为了成为隔着在柱状物104安装的一对透光板106a、106b之间形成的间隙之中的该隔断板114使流体从一侧(即一方的透光板106a和隔断板114之间)流通到另一侧(即另一方的透光板106b和隔断板114之间)的状态而设置有连通孔115。其结果，连通孔115连通了从一方的透光板106a和隔断板114之间到另一方的透光板106b和隔断板114之间的流路。

在各处理部件102a、102b、102c中，在位于一方的透光板106a和隔断板114之间的柱状物104上端部，设置有用于使处理对象的流体流入到该透光板106a和隔断板114的间隙的多个(例如3个)流入口121a、121b、121c。这些流入口121a、121b、121c以沿着柱状物4的宽方向的状态等间隔地排列并形成在柱状物上端部。这些流入口121a、121b、121c中安装了锥形状的流入管123a、123b、123c。细长圆筒状的输液管122(送液管)的一端以不漏液的密封状态连接于该流入管123a、123b、123c。该输液管122由具有聚酰胺系合成树脂等可弯曲性的原材料成形。使用在人工透析等医疗机器中被广泛利用的原材料的管是较佳的。

另外，在各处理部件102a、102b、102c中，在位于没有形成上述流入口121a、121b、121c的另一方透光板106b和隔断板114之间的柱状物104上端部，设置有用于使流体从该透光板106b和隔断板114的间隙流出的多个(例如3个)流出口124a、124c。这些流出口124a、124c以沿着柱状物104的宽方向的状态等间隔地排列并形成在柱状物上端部。在这些流出口124a、124c中安装了锥形状的流出管125a、125c。上述输液管122(送液管)的一端以不漏液的密封状态连接于该流出管125a、125c。

以上的构成结果是，从与流入管123a、123b、123c连接的输液管122流入到一方的透光板106a和隔断板114之间的处理对象的流体，流经该透光板106a和隔断板114之间，通过连通孔115，流到另一方的透光板106b和隔断板114之间。而且，流经该透光板106b和隔断板114之间并介助流出管125a、125c流出至输液管122。

另外，在各处理部件102a、102b、102c中，在柱状物104的厚(宽)方向的侧面(即面对一方的透光板106a的面)上安装用于使紫外线透过透光板106a并照射到二氧化钛膜108的作为光源部件的紫外线灯部件131。

如图17所示，该紫外线灯部件131具备矩形框状的合成树脂制的框体132。该框体132的长方向的外尺寸比柱状物104的长方向的外尺寸短。另外，优选框体132的长方向的内尺寸与透光板106a、106b的长尺寸或同等或比它也长。框体132的宽方向的外尺寸与柱状物104的宽方向的外尺寸近乎相等。框体132的宽方向的内尺寸比透光板106a、106b的宽尺寸长。

在该框体132的长方向的两端内缘之间，以跨接框上端的状态安装了作为照射紫外线等光的光源的多个(例如两个)圆筒状紫外线灯133a、133b。即，如图17所示，这些紫外线灯133a、133b各自的两端部分别与框体132的长方向的两端内缘电连接。而且，这些紫外线灯133a、133b在框体132的宽方向并列离间(间隔)地配置。

再者，作为使用于该装置101中的紫外线灯133a、133b来说，发出波长为300nm～400nm的光的不可见光灯、发出峰波长为254nm附近的紫外光的低压水银灯(例如诺利塔克股份有限公司(株式会社ノリタケカンパニ一リミテド)制的HL灯)等是合适的。也可以使用峰波长约为600nm可视光的萤光灯等。

另外，为了防止因紫外线灯133a、133b的放热而使通过各处理部件102a、102b、102c内的流体的温度上升，在该处理装置101内还设置了冷却手段(冷却部件)141。该冷却部件141实质上由容器142和作为将外气导入到容器142内的送风手段的将该容器142的一部开口而设置的风扇143构成。如图14所示，该风扇143以效率良好地可以通过冷却用空气的方式被配置在容器142内的紫外线灯133a、133b和透光板106a、106b之间。即，风扇143，在将各处理部件102a、102b、102c收存在容器142内的状态下，位于这些各处理部件102a、102b、102c的侧面方向(即薄片形状透光板106a、106b的端面方向)。另外，在容器142的一侧面即与风扇143相对向的面上开口，形成用于由该风扇143将送风到容器142内的空气排到外部的排气口144。在本实施方式的装置中，设置了多个(8个部位)狭缝状的排气口144。再者，在将各处理部件102a、102b、102c收存至容器142内的规定位置时，从设置风扇143的方向看，各排气口144以位于各处理部件102a、102b、102c的紫外线灯133a、133b和透光板106a、106b之间的方式形成(参照图14)。

下面，说明以上构成的本实施方式的处理装置101的组装。首先，使安装了第二处理部件102b的紫外线灯部件131的一侧与没有安装第一处理部件102a的紫外线灯部件131的一侧接触并连接。另外，使安装了第三处理部件102c的紫外线灯部件131的一侧与没有安装该第二处理部件102b的紫外线灯部件131的一侧接触并连接。接着，也使同形状的紫外线灯部件131与没有安装该第三处理部件102c的紫外线部件131的一侧接触并连接。

接着，如图14所示，将第一处理部件102a的流出管125a和第二处理部件102b的流入管123a之间用输液管122(テルモ株式会社制品)连接。同样地，将第二处理部件102b的流出管125a和第三处理部件102c的流入管123a之间用输液管122连接。其结果，将总计三个处理部件102a、102b、102c的流路(即，成对的透光板106a、106b间的间隙)串联连接。然后，从安装于各紫外线灯部件131的紫外线灯133a、133b的外表面到最接近的处理部件102a、102b、102c的透光板106a、106b的距离设定为约10mm。测定在各处理部件102a、102b、102c的透光板106a、106b外表面的紫外线灯133a、133b的紫外线强度为3000μW/cm²(利用上述ミノルタ株式会社制的紫外线强度计的测定结果)。

然后，通过将流路被串联地连接的三个处理部件102a、102b、102c及紫外线灯部件131设置在设置有上述风扇143的容器(casing)142内，构筑本实施方式的处理装置(反应器)101。

下面，说明该装置(反应器)101的优选的一使用方式。图18表示组装并构筑该装置101的血液处理***。从未图示的人体静脉等采取的血液试样被供给到输液管151。泵153及压力测定器(或流量计)152与该输液管151连接，一边测定流经管151内的血液试样(流体)的压力或流量，一边操作泵153，可以调整流经输液管151内的血液试样(流体)的压力(流量)。操作该泵153，将规定压力(流量)的血液供给到血浆分离器154内。操作人员一边测定该血液分离前后的压力，一边在血浆分离器154内将血液试样分为血浆成份和血球成份。

然后，通过使用与上述一样的泵156及压力测定器(或流量计)155，将用血浆分离器154分离的血浆调整到规定的压力(流量)并导入到本实施方式的光催化处理装置101内。

即，处理装置101的各紫外线灯133a、133b点亮，在冷却部件141的风扇143工作的状态下，通过与管151连接的第一处理部件102a的流入管123a、123b、123c，将血浆供给到该处理部件102a内的流路(即成对的两个透光板106a、106b之中的一方的透光板106a和隔断板114之间的空隙)。该供给的血浆通过连通孔115流到隔断板114隔开的另一侧的流路(即成对的两个透光板106a、106b之中的另一方的透光板106b和隔断板114之间的空隙)内，从流出管125a、125c通过输液管122及第二处理部件102b的流入管123a、123b、123c供给到该处理部件102b内的流路(参照图14)。然后与第一处理部件102a同样地流到部件内的流路，并从流出管125a、125c送出到输液管122。接着，通过第三处理部件102c的流入管123a、123b、123c，供给到该处理部件102c内的流路(参照图14)。然后与第一及第二处理部件102a、102b同样的流到部件内的流路，通过连接于流出管125a、125c的输液管157被排出到装置101外。

如以上所述，在通过装置101内的三个部件102a、102b、102c的期间，血浆中特定的有害物质(此处是与CD4特异地结合的源自HIV的物质)被保持物质(CD4)所保持。另外，利用从紫外线灯133a、133b发出并通过透光板106a、106b照射到光催化剂层(二氧化钛膜)的紫外线，使该保持的有害物质灭活。

这样用本实施方式的装置101处理的血浆还通过输液管157被送到过滤器158。该过滤器158过滤血浆中所含有的异物(例如从透光板剥离的保持物质)。

通过过滤器158的血浆，通过加温器被加温到规定的温度的同时，与上述分离的血球成份混合并通过输液管163送到目的的供给地。另外，通过使用与上述同样的泵161及压力测定器(或流量计)159，将流经输液管163的血浆及血球(即有害物质的除去及灭活处理后的血液试样)调整到规定的压力(流量)。

如以上说明的那样，使用本处理***时，例如，从将人体的静脉采取的血液分离而得到的血浆中分离并灭活有害物质，将该处理后的血浆与血球成份一起可以再次返回到人体的静脉中。

使用本实施方式的处理装置101，以与上述试验例2同样的顺序进行HIV灭活处理。但是，使含有HIV的溶液(液体试样)的p24的抗原浓度为50ng/ml，用输液泵(テルモ株式会社制品)以100ml/hr的速度，将HIV溶液供给到处理装置内。从紫外线照射开始经过30分钟后，从溜到采取容器内的液体中取样，每500μl的取10种的试样，对该试样进行与上述试验例2同样的评价，结果是任何试样都使HIV灭活。

如以上所详述的那样，在本实施方式的处理装置101内，在各处理部件102a、102b、102c的透光板106a、106b间接近地配置紫外线灯部件131，而且在位于两侧的第一及第三处理部件102a、102c的两外侧也接近地配置紫外线灯部件131，所以通过点亮这些多个紫外线灯部件131所具有的多个紫外线灯133a、133b，可以将来自紫外线灯的光均匀地照射到在与这些紫外线灯133a、133b接近的透光板106a、106b上形成的二氧化钛膜上。因此，可以效率良好地进行利用各处理部件102a、102b、102c的二氧化钛膜的光催化处理。另外，因为该处理装置101的透光板106a、106b是薄的平板(薄片)形状，所以即使将处理部件连接多个，也可以使装置自身保持得紧凑。

另外，由于各处理部件102a、102b、102c的隔断板114不透过光，所以来自紫外线灯133a、133b的光(例如有害紫外线)不会过度地照射到流经处理部件内的流路的血液或血浆等处理对象物上。因此，可以抑制因来自紫外线灯133a、133b的光造成的处理对象物中所含有的成份(例如血液成份及血浆成份)的变性。

而且，还由于各处理部件102a、102b、102c的流出管125a、125c和流入管123a、123b、123c分别用输液管122连接，所以尽管是紧凑的装置，也可以确保处理流体的流路为较长。因此，可以在光催化剂层上的保持物质上更确实地保持导入处理装置的流体中的有害物质，可以提高因二氧化钛膜的光催化功能带来的灭活率。

另外，如图14所示，因为在各处理部件102a、102b、102c的上端部，遍及柱状物104的宽方向而等间隔隔开地设置了多个流入管123a、123b、123c和流出管125a、125c，所以可以分别防止流体从这些流入管123a、123b、123c流入柱状物104内时产生的湍流或通过流出管125a、125c向外部流出时产生的湍流。因此，可以更均等且确实地处理连续供给至各处理部件102a、102b、102c的处理对象物。

另外，因为在上述位置设置排气口144，所以通过风扇143的送风，可以效率良好地冷却各紫外线灯133a、133b。

再者，在图14～图17所示的装置101中，以串联状地连接三个处理部件102a、102b、102c，使得流体连续流经各部件，但根据所处理的对象物，也可并列地配置多个处理部件102a、102b、102c。在并列地连接几个处理部件102a、102b、102c的情况下，与串联地连接这些处理部件的情况相比，单位规定时间内可以增大处理流体量。

另外，构成装置101的处理部件102a、102b、102c不限于这三个，可以根据需要以串联状或并列状设置更多个处理部件。

另外，冷却部件141，只要是能够防止因紫外线灯133a、133b的放热造成处理对象物(特别是血液等容易热变性的试样)不适当加温的部件，就可以是任何样子的构成。

下面，参照图19～图20说明装置201，该装置201的特征在于，包括：内面具有光反射性的容器；在该容器内配置的具有光透过性的基材即在其内部构成可以流过处理对象的流体的流路的筒状基材；和，光源。

如图19所示，该光催化处理装置(反应器)201包括：圆盘状的安装台202；与直径从下端朝向上端慢慢缩小的圆筒状的容器(casing)相当的罩207。在该安装台202的外周面，突出地设置了使作为处理对象的流体(液体或气体)从外部流入的圆筒状的流入管203。而且，在与流入管203相对向的安装台202的外周面，突出地设置了使流体流出到外部的流出管205。另外，在这些流入管203及流出管205各自的设置位置更上侧的安装台202的外周面，形成沿着该安装台202的外周面的周方向的螺纹槽部206。在罩207下端部的内周面形成的螺纹槽部208与该螺纹槽部206螺合。该罩207优选由不锈钢或聚碳酸酯等合成树脂成形。将银(Ag)等金属镀在该罩207的上端面及侧面各自的内侧，形成已镜面加工的镜面部209。该镜面部209可以较好地反射紫外线。

另外，在罩207内设置了使该罩207内冷却的作为冷却手段的冷却部件210。该冷却部件210包括在罩207的上端面的中心区域形成开口且具有与罩207的轴方向一致的轴方向的排气口211。该排气口211安装了相当于使罩207内的空气向外部排气的送风部的风扇212。

而且，在罩207的螺纹槽部208更上侧的周面部的下端区域开口形成了相当于伴随着风扇212的驱动从外部向罩207内导入空气的通气口的矩形状的多个空气取入孔213。这些空气取入孔213沿着罩207的外周面以等间隔设置间隔地来形成。典型地讲，在罩207外周面的全部区域设置。

其结果，在使罩207的螺纹槽部208与安装台202的螺纹槽部206螺合的状态下，使风扇212运行时，外部的空气从罩207的各空气取入孔213吸气到罩207的内部。同时，罩207内部的空气从上述排气口211排气到外部。因此，利用这些排气口211、风扇212及空气取入孔213，可以抑制罩207内的温度上升，即，可以冷却罩207内。

在安装台202上面的中央区域，以朝向与轴方向垂直的方向的状态，安装了近乎圆柱状的光源214。该光源214的外径尺寸比安装台202的外径尺寸小，同时，比罩207上端区域的内径尺寸小，另外，对沿该光源214轴方向的高度尺寸进行规定，使得在使罩207的螺纹槽部208与安装台202的螺纹槽部206螺合的状态时，可以配置在罩207内部。

该光源214由多个未图示的紫外线灯构成。作为合适的灯，发出波长为300nm～400nm的光的不可见光灯(例如株式会社东芝制的灯“FL6BL-B”)、发出峰波长为254nm附近的紫外光的低压水银灯等合适。也可以使用峰波长约为600nm的可视光的萤光灯等。另外，用从可视光到红外线以上的长波长的光，不能光激发二氧化钛等光催化剂，相反，波长过短时，存在因光使处理对象的流体的构成成份变性或损伤光催化材料之虑，所以在从可视光到紫外线区域的约150nm以上约600nm以下具有峰波长的紫外线灯是合适的。

而且，如图20所示，在罩207内部即安装台202上面设置的光源214的外周区域，以与轴方向垂直的方向的状态，安装了可以装卸的由石英玻璃等的比较良好地透过紫外线的光透过性材料成形为细长圆筒状的多个(例如10个)柱状物(相当于基材)215a～215j。在各柱状物215a～215j的内周面近乎全部区域形成用于保持并灭活混入或有可能混入到处理对象的流体的某有害物质的光催化材料。该光催化材料(光催化剂层)包括：遍及各柱状物215a～215j的内周面的近乎全部区域成膜(涂层)的二氧化钛膜和在该二氧化钛膜的表面形成的交联分子；通过该交联分子与二氧化钛膜连接的保持物质(此处为CD4)。该光催化材料除基材的形状以外，是与上述单分子层交联光催化材料(参照图1及图2)同样的构成，可以通过同样的制造过程来制造。

例如，利用常法由石英玻璃制作内径2mm、外径4mm及长150mm的柱状物215a～215j。然后，将四异丙氧基钛溶解在乙醇中，使得浓度为0.5mol/l，之后，在该异丙氧基钛中添加并混合二乙醇胺，使得摩尔比为1∶2，形成为均匀的溶液。而且，添加四异丙氧基钛等摩尔量的蒸馏水并充分搅拌，成为用于形成二氧化钛膜的涂敷液。

从柱状物215a～215j的一端吸引该涂敷液导入到内部，使涂层液只附着在柱状物215a～215j的内周面。接着，在100℃下干燥柱状物215a～215j后，在大气环境气氛中、在500℃温度下烧制1小时。由此，在柱状物215a～215j的内周面可以形成由锐钛矿型的二氧化钛构成的薄膜(利用薄膜X线折射法的测定可以解析二氧化钛的构造)。然后，利用与制造上述单分子层交联光催化材料(参照图1及图2)时同样的制造过程，可以将交联分子及保持物质(例如CD4)导入到二氧化钛膜的表面。省略重复的说明。

如上述那样得到的柱状物215a～215j通过未图示的夹子可以装卸地安装在未图示的夹具上，该夹具用容易卸装的方法被固定在安装台202上。这些柱状物215a～215j沿着光源214的周方向被分别配置在相互等间隔留出间隔并从光源214等间隔离开的位置例如离开15mm左右的位置。其结果，这些柱状物215a、215b、…、215j以覆盖光源214的外周区域或包围光源214的状态来配置。

一个柱状物215a的下端部通过作为配液管的具有可弯曲性的细长圆筒状的的输液管216连通地连接于安装台202的流入管203内侧的端部。该输液管216由聚酰胺系合成树脂等具有可弯曲性的原材料形成。在人工透析等医疗机器中被广泛利用的原材料的管是优选的。

另一方面，该柱状物215a的相反侧的端部(此处为上端部)，通过输液管216连通地连接于与该柱状物215a邻接的柱状物215b的上端部。同样地，如图20所示，邻接的两个柱状物的端部和端部通过输液管216连通连接，使得处于光源214周围的所有的柱状物215a～215j连接并形成一连续的流路。于是，一个柱状物215j的一端部(即通过输液管216一个接一个地连接的柱状物列的一方的端部)通过同样的输液管216连通地连接于流出管205内侧的端部。

这样，这些柱状物215a～215j相互串联地连接，从流入管203流入的流体依次通过所有柱状物215a～215j的内部(即流路)后，从流出管205排出。

上述结构的处理装置201可以使用于与上述图14所示的处理装置101同样的用途中。例如，关于图18所示的血液处理***，可以同样地使用上述构成的处理装置201，来代替用符号101表示的上述装置101。即，将血浆从流入管203供给到本装置201中时，通过各柱状物215a～215j内时，利用在各柱状物215a～215j的内周面上设置的保持物质，血浆中所含有的有害物质被吸附(粘结)保持。然后，利用从光源214发出并通过构成柱状物的石英玻璃照射到光催化剂层(二氧化钛膜)的紫外线，使该被保持的有害物质灭活。

使用本实施方式的处理装置201，以与上述试验例2同样的顺序，进行HIV灭活处理。但是，含有HIV的溶液(液体试样)的p24抗原浓度为50ng/ml，用输液泵(テルモ株式会社制品)以100ml/hr的速度将HIV溶液供给到处理装置201内。从紫外线照射开始经过30分钟后，从流出管205排出，关于从溜入未图示的采取容器内的液体中取样，每500μ1取10种试样，进行与上述试验例2同样的评价，结果是任何试样都将HIV灭活。

接着，就本处理装置201的冷却效率进行调查。首先，在光源214的外周区域等间隔地配置总计6个柱状物215a～215f。然后，如上所述，使用输液管(テルモ株式会社制)216串联地连接这些柱状物215a～215f。作为光源214的紫外线灯来说，采用不可见光灯，从该不可见光灯的外表面到各柱状物215a～215f的外表面的距离为15mm。这时，测定在各柱状物215a～215f的外表面的紫外线强度，其为1200μW/cm²(利用上述的ミノルタ株式会社制紫外线强度计的测定结果)。再者，作为罩207来说，使用聚碳酸酯制的罩，罩207的内侧面，如上所述那样，实施镀银，成为镜面部。

然后，将小型风扇212安装于罩207的上端区域的排气口211(图19)，结果是，外气顺利地从该罩207的下端区域的空气取入孔213流入罩207内，抑制因不可见光灯的灯丝的发热而引起的罩207温度的上升。例如，外气温度为25℃时，即使为了保持上述紫外线强度而使不可见光灯点亮1小时，也可以保持罩207内的温度在32℃以下。

如以上详细叙述的那样，在本实施方式的处理装置201中，通过对罩207内侧面进行镜面加工，来自光源214的光透过各柱状物215a～215j直接照射到二氧化钛膜上，同时，被罩207内侧面反射的光也透过各柱状物215a～215j照射到二氧化钛膜(光催化剂层)上。其结果，来自光源214的各紫外线灯的光几乎都可以照射到各柱状物215a～215j的二氧化钛膜上。因此，可以减少来自光源214的光的照射量，可以减少光源214的发热量。

另外，利用多个柱状物215a～215j覆盖或包围光源214的外周区域且使从各柱状物215a～215j到光源214的距离近乎相等，由此，可以分别效率良好地更均匀地将来自光源214的光照射到各柱状物215a～215j内的二氧化钛膜上。因此，可以效率良好地进行利用各柱状物215a～215j的二氧化钛膜的光催化处理。

另外，因为在各柱状物215a～215j的内面的近乎约全部区域形成二氧化钛膜，所以二氧化钛膜吸收来自光源的光(特别是紫外线)，流路内难以使光透过。因此，可以抑制因来自光源214的紫外线灯的光造成的处理对象物中所含有的成份(例如血液成份及血浆成份)的变性。

而且，由于用输液管216串联地连接各柱状物215a～215j，所以尽管是紧凑的装置，也可以确保处理流体的流路及处理时间比较长。因此，在光催化剂层上的保持物质上，可以更确实地保持导入处理装置的流体中的有害物质，可以提高利用二氧化钛膜的光催化功能的灭活率。另外，因为该处理装置201的用于形成光催化材料的基材是细长的管形状，所以可以将装置自身保持为紧凑。

另外，在该装置201中，将风扇212安装于在罩207的上端区域设置的排气口211，在该罩207的下端区域开口了空气取入孔213，所以利用风扇212的驱动将外气从空气取入孔213吸气到罩207内后，从排气口211排气到外部。因此，利用来自光源214的各紫外线灯的放热所加热的空气，其比重变小，在罩207内自然移动到上层区域。于是，被加热的上升到罩207内的空气从罩207上端的排气口211被排气到外部。在本装置201内，以这样简单的构成可以效率良好地实现罩(容器)207内的冷却。

再者，在图19～图20所示的装置201中，利用输液管216串联地连接总计10个柱状物215a～215j，但根据处理的对象物也可并列地配置多个同形状的柱状物。并列地连接几个柱状物的情况下，与串联地连接这些柱状物的情况相比，可以增加单位时间内的处理流体量。

另外，构成装置201的处理部件(筒状柱状物)215a～215j不限于图示的10个，根据需要可以串联状或并列状地设置更多个的柱状物。

另外，就冷却手段(部件)210来说，只要是可以防止因来自光源214的放热造成的处理对象物(特别是血液等容易热变性的试样)不适当加温的部件，就可以是任何的构成。

以上，详细说明了本发明的具体例，但这些不过是例示，不限定本发明的权利要求的范围。对以上所例示的具体例进行各种各样变形、变更而得到的技术，包含在权利要求所记载的的技术中。

另外，在本说明书或附图中所说明的技术要素，通过单独或各种组合发挥着技术的有用性，但并不限于申请时权利要求所记载的组合。另外，本说明书或附图所例示的技术，可同时达到多个目的，达到其中之一目的也具有技术的有用性。

Claims (21)

1.一种光催化材料，其特征在于：

包括：具有有选择地保持特定的生物学有害物质的保持特异性的保持物质；

通过光催化作用可使所述保持物质中所保持的有害物质灭活的光催化剂；和

使所述保持物质连接于所述光催化剂并且以单分子层状排列于该光催化剂表面的交联分子，

用于有选择地使处理对象的液体或气体中所含有的特定的生物学有害物质灭活。

2，如权利要求1所述的材料，其特征在于：所述交联分子通过无机共价键结合于所述光催化剂的表面上。

3.如权利要求1所述的材料，其特征在于：在光催化剂的表面形成由所述交联分子构成的厚度为1～2nm的层。

4.如权利要求1所述的材料，其特征在于：具有光能够透过的基材，在该基材的表面上将所述光催化剂形成为厚度为1～7μm的膜状。

5.如权利要求4所述的材料，其特征在于：形成为所述膜状的光催化剂层的波长为250～400nm的紫外线的透过率为1％以下。

6.一种制造用于有选择地使处理对象的液体或气体中所含有的特定的生物学有害物质灭活的光催化材料的方法，其特征在于：

包括：准备通过光催化作用能够使所述有害物质灭活的光催化剂的工序；

在所述光催化剂的表面上以单分子层状配置交联分子的工序；和

将具有有选择地保持特定的有害物质的保持特异性的保持物质结合于所述交联分子的工序。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：准备光能够透过的基材，在该基材的表面上形成厚度为1～7μm的光催化剂层。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：通过CVD法形成所述光催化剂层。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：形成所述光催化剂层，使得该光催化剂层的波长为250～400nm的紫外线的透过率为1％以下。

10.如权利要求6～9中任一项所述的方法，其特征在于：在所述光催化剂表面上以单分子层状配置交联分子的工序中，将该光催化剂曝露于含有偶合剂的蒸气中，进行使该偶合剂结合于该光催化剂表面的处理。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：作为所述偶合剂，使用具有烷氧基的硅烷偶合剂。

12.一种有选择地使处理对象的液体或气体中所含有的特定的生物学有害物质灭活的方法，其特征在于：包括：

准备权利要求1的光催化材料的工序；

使作为处理对象物的液体或气体接触于所述材料的至少包含所述保持物质的部分的工序；和

将可引起光催化反应的光照射至所述材料的至少包含所述光催化剂的部分的工序。

13.一种利用光催化剂对处理对象的液体或气体中所含有的特定的生物学有害物质进行处理的装置，其特征在于：包括：

权利要求1所述的光催化材料；

将含有所述有害物质的液体或气体供给至所述光催化材料的流路；和

将可引起光催化反应的光照射至所述光催化材料的至少包含所述光催化剂的部分的光源。

14.一种利用光催化剂对处理对象的液体或气体中所含有的特定的生物学有害物质进行处理的装置，其特征在于：包括：

互相离间地配置的至少一对的光透过性基材；

配置在所述成对的基材的对向面上、并且具备具有有选择地保持特定的生物学有害物质的保持特异性的保持物质、通过光催化作用能够使该保持物质所保持的有害物质灭活的光催化剂和使所述保持物质连接于所述光催化剂并且以单分子层状排列于该光催化剂表面的交联分子的材料；

配置在所述成对的基材间的壁材，将所述壁材设置成隔着形成于所述成对的基材间的间隙之中的该壁材使流体能够从一侧流到另一侧的状态；

在这些成对的基材的一方和所述壁材之间形成并且使处理对象的液体或气体流入到在所述成对的基材之间形成的间隙中的流入口；

在这些成对的基材的另一方和所述壁材之间形成并且使所述液体或气体从所述间隙流出到外部的流出口；和

使可引起光催化反应的光透过所述基材照射至所述材料的至少包含光催化剂的部分的光源。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于：形成所述壁材，使得实质上不透过光。

16.如权利要求14所述的装置，其特征在于：在隔着所述壁材平分的所述基材间的间隙之中的一侧的一端设置多个所述流入口，在该平分的间隙之中的另一侧的一端设置多个所述流出口。

17.一种利用光催化剂对液体或气体中所含有的特定的生物学有害物质进行处理的装置，其特征在于：包括：

内面具有光反射性的容器；

配置于所述容器内的具有光透过性并且构成有可以使处理对象的液体或气体在其内部流通的流路的基材；

配置于所述基材的内侧、并且具备具有可以有选择地保持特定的生物学有害物质的保持特异性的保持物质、通过光催化作用能够使该保持物质所保持的有害物质灭活的光催化剂和使所述保持物质连接于所述光催化剂并且以单分子层状排列于该光催化剂表面的交联分子的材料；和

使可引起光催化反应的光透过所述基材照射至所述材料的至少包含光催化剂的部分的光源。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于：所述光源配置在所述容器内，接近该光源地设置多个所述基材。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于：所述多个基材以处理对象的液体或气体可以流通的状态串联地连接。

20.如权利要求13、14或17所述的装置，其特征在于：还具备抑制来自所述光源的放热的冷却部件。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于：作为所述冷却部件，具备将冷却用气体送风至所述光源的送风器。

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