JP2002526169A - 生物学的液体の処理装置 - Google Patents

生物学的液体の処理装置

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デイビッド キャメロン,イアン
ステファン ペパー,ダンカン
リン マクドナルド,シャーリー
リ,キィアンギィー
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コモン サービシィーズ エージェンシィ
イアトロス リミティッド
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明は、損傷を制限するように、比較的高い吸光度を有する液体中の微生物を有効に不活化するための方法および装置に関する。装置は、照射領域内に強い液体流れの混合をもたらすスタティックミキサーシステム11を備えたUV照射システムを通す大きい直径の通路2を有し、その照射領域において、効率的な混合のために必要とされる当該照射領域内での最大液体滞留時間に対応する最低流速以上の流速、および有効な不活化のための最小滞留時間をもたらす最高流速を提供すべく、液体流れが制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、日常的な蒸留および醸造を含む飲料業界、ならびに汚水処理および
精製を含む水処理産業において直面しているような高い光学密度の生物学的な液
体へのUV照射のための方法および装置に関する。そして、本発明は、特に、微
生物およびリンパ球などを不活化することに関する。これらは、ウイルス、糸状
菌、酵母、およびヒトまたはヒト以外の血液および血液に由来する産物、ならび
に例えば、トランスジェニック動物に由来する乳汁のような種々の他の体液、お
よび任意のこのような体液またはその成分の置換物としての使用のために製造さ
れた合成液体中で見出され得る他の同様の生物体を含む。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
生物学的な液体中のリンパ球の従来の不活化は、患者に対する免疫抑制剤の投
与によって達成される。しかし、この手順は、このような薬剤の種々の相反する
、そしてしばしば重篤な副作用に起因して、患者に対して深刻なリスクを伴う。
血液の体外での処理のための種々の手順が以前から提案されているのに対して、
これらは、リンパ球の集団の完全な不活化を行うことはできず、並びに/または
、比較的扱いにくくて高価でおよび/もしくは操作が非実用的な装置を使用する
【0003】 細菌およびウイルスのような微生物が混入している場合においては、例えば、
高温での延長したインキュベーションおよびマイクロ波の照射を含む種々の処理
が提案されている。これらの処理はしばしば極めてゆっくり(数時間から数日間
)であり、そして一般的には、比較的高価な装置を必要とし、そして同じオペレ
ータによる極度な安全性の警戒を必要とする。
【0004】 例えばフルオロクマリンのような光増感剤である化学的な添加物の使用とUV
照射との組み合わせが、他の研究者によって見出されている。これは、照射のプ
ロセスの有効性(log10死滅で表記される)を増大させるために使用され得る
。このタイプのプロセスの代表的な例は、WO94/28120(MARGOLIS-NUNNO)および
WO95/32732(PARKKINEN)中に見出すことができる。
【0005】 生物学的な液体に対するフルオロクマリンのような光感受性化合物の添加は、
標的の微生物に対するUV照射の線源からのエネルギのより効果的な移動を達成
するために提案されており、それによって、生物学的な液体の成分に対してダメ
ージを与えることができる過剰な投与量の照射を必要とすることなく、微生物を
死滅させるかまたは不活化させる。さらに詳細には、生物学的な液体中の微生物
、ウイルス、および他の混入物は、液体への感光剤の添加によって光力学的に不
活化され得る。次いで、液体は照射され得る。感光剤は、例えば、電子移動反応
によって微生物に対する照射によって獲得したエネルギーを移動し得る。光感受
性化合物(核酸の存在が最も一般的である)による不活化の第2の態様は、照射
の際に光感受性化合物が核酸残基(代表的には、DNA中のグアニン)と反応す
る場合である。この反応は核酸残基を不活化し、そして従って、微生物を不活化
する。
【0006】 このように、生物学的な液体に対する薬剤の添加は、薬剤および/またはその
分解産物が照射後に生物学的な液体中になお存在するという欠点を有する。薬剤
および/またはそれらの分解産物が生物学的な液体の混入物の供給源であること
は、一般的には所望されない。さらに、薬剤はそれ自体が比較的高価であり得、
そして生物学的な液体に対するそれらの添加の余分な工程を必要とする。これは
、時間がかかり、そしてそれによって工数においてコストがかかり、そしてまた
、生物学的な液体の十分な処理における誤差の潜在的な原因を導入し得る。薬剤
および/またはそれらの分解産物を除去または不活化するためには、処理方法に
おける1つ以上のさらなる工程、および生物学的な液体の処理のためのその装置
を提供することが必要である。これは、明らかにコストに関係する。 UV照射に対する生物学的な液体の曝露は、生物学的な液体の種々の成分、例
えば、酵素および他の機能的なタンパク質)を損傷する可能性がある。従って、
UV照射の線源は、液体の成分の損傷を回避しようとする場合には、強力すぎて
はならず、そして液体は上記のUV照射に対して長すぎて曝露されてはならない
【0007】 液体の実質的に全てが十分な用量の照射を受けることを確実にするために、照
射の間に処理される液体の強い混合が、照射のプロセスの効率を増大させること
が見出されている。高効率のミキサーを備えたデバイスが、同一出願人の特許GB
2,200,020B に記載されている。このGB 2,200,020B のデバイスは、とりわけ、
照射される際に、生物学的液体を反復的に分割しそして混合するデバイスの使用
において、スタティック流れ混合手段を有するデバイスを記載している。GB 2,2
00,020B の最も重要なデバイスは、これを通じてデバイスの使用において生物学
的液体が流れる複数の狭い口径(≦2mm)の通路(5ページ、16行目から1
9行目を参照のこと)を有する。これらの狭い通路は、デバイスのUV透過性壁
の近く(即ち、1mm未満の距離で)に生物学的な液体を通過させることによっ
て、生物学的な液体がUV照射の適切な用量を受容することを確実にする。生物
学的な液体は、壁の近くを通過しなければならない。なぜなら、多くの生物学的
な液体、特に、血液のような高いODを有する液体、ならびに実質的に透明であ
るが極めて高いODを有する、例えば、24.5のOD280 を有するヒト血清ア
ルブミン(HSA)、典型的には50から60のOD280 を有する血漿、および
200またはそれ以上のOD280 を有し得る種々の免疫ガンマグロブリン(Ig
G)産物のような液体による、UV照射を比較的高く吸収するからである。この
ことは、照射が、生物学的な液体の主要部の全てでほとんど浸潤しないことを意
味する。生物学的な液体中の所定の点でのUV照射の強度は、UV照射の線源か
らの点の距離の平方の逆数に比例する。これは、GB 2,200,020B に記載されてい
るデバイスの使用においては、生物学的な液体が狭い口径の通路を通過するとい
う理由のためである。GB 2,200,020B のこのような原理のデバイスの1つの限界
は、このような狭い通路を通過する結果として、生物学的な液体が、デバイスの
壁を加熱する照射の線源からの熱損傷を受けやすいことであり、その結果、例え
ば、タンパク質、赤血球などの生物学的な液体のウイルス成分が損傷する。熱損
傷は所望されず、そしてより強力な照射の線源および処理される液体に対するそ
れらの接近の使用における限定因子である。熱による損傷を減少させるために、
デバイスの照射チャンバは、例えば、GB 2,200,020B の実施例1に記載されてい
るように、ファンを使用した空気冷却によって冷却され得る。それにもかかわら
ず、比較的遅い流速(例えば、130ml/分から1200ml/分)の結果と
して、生物学的な液体は熱損傷の同様のより大きなリスクを生じる、比較的長い
時間、デバイスの壁と接触するかまたはその近くに接近する。
【0008】 この分野で生じるなお別の問題は、熱損傷および過剰な照射による損傷を最少
にするために、照射ゾーンにおける処理時間または滞留時間が最少にされること
が好ましい点である。一方、滞留時間が短過ぎる場合には、ウイルスの不活化の
安全なレベルまたはlog死滅が達成されない場合がある。しかし、商業的な規
模での不活化は、比較的大容量、例えば100または1000リットルの貴重で
ありそして珍しい例えばアルブミン、IgG、血漿などの材料の処理を含み、そ
して処理される材料のそれぞれの処理単位についての相当な数の種々の異なる処
理パラメータおよび条件の最適化を行うことは、このような極めて高価でありそ
して貴重である材料の浪費である。従って、種々のODなどを有する種々の液体
の処理群についてのlog死滅レベルを予想するための手段を提供することに重
要な必要があり、例えば、血漿についてのOD280 は、代表的には、45と55
との間の範囲、ならびにそれ以上であり得る。
【0009】 微生物などを死滅または不活化させるための生物学的な液体の処理のための方
法および装置を提供することによる上記の欠点の少なくとも1つを回避するかま
たは最少にすることが、本発明の目的である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
驚くべきことに、比較的高い吸光度を有する−典型的には、1から200まで
の範囲のOD280 の値を有する−微生物の効率的な死滅または不活化が、不活化
を最大にして損傷を制限する傾向にある方法におけるスルーフローシステムにお
いて効率的に制御され得ることが、見出されている。より詳細には、本発明者ら
は、微生物の不活化の速度−いわゆる、log死滅−が、照射領域内で強く液体
の流れを混合することを提供するように形成されそして並べられた、スタティッ
ク混合システムを使用することによって、比較的大きな直径の通路のフロースル
ーUV照射システムにおいてこのような液体中で効率良く制御され得ることを、
見出した。ここでは、上記の大きな直径の通路内での液体の流れは、微生物を不
活化する波長のUV照射で照射され、そして液体の流速は、以下のように制御さ
れる:流速は、以下によって示されるような十分な混合に必要とされる上記の照
射領域内での液体の最大の滞留時間に対応する、最低の流速よりも遅くない流速
を提供するように、制御される:滞留時間を増大させながら、実際のlog死滅
と以下に示す関係式によって示されるようなlog死滅との間での実質的に密接
する関係を維持しており、これによって、上記の最低の流速を得るかまたは少な
くとも50、好ましくは少なくとも100の上記の流速についてのレイノルド数
が得られる:そして、流速は、上記の照射領域内での(最小の)滞留時間を用い
た場合の照射領域を通る液体の流れの通過によって達成される、(最少の)所望
のlog死滅を提供するように制御されており、この滞留時間は、以下の関係式
に従って定義される:log10死滅=K×フラックス×滞留時間×Z/OD×チ
ューブ直径。ここで、フラックスは照射領域(通路壁のすぐ内側)中の液体の流
れを含む通路に対するUV照射の事象の量をmWcm-2で表す;ODは上記の微
生物を不活化するUV照射の波長(典型的には250から280μmの範囲)で
の液体の光学密度であり;Kは経験的に導き出された定数であり;チューブ直径
は照射領域内での容器の内部のcmで表す直径であり;ZはUV照射の通路を通
じるその流れに影響を与える液体の特定の物理的な特性に関連して、より詳細に
は、Z=u(ρ/μ)/Rem 。ここで、uはcm/秒での液体の流速であり、
ρはkg/m3 での液体の密度であり、μはcpでの液体の粘度であり、Reは
その値が式Re=duρ/μによって定義される液体のレイノルド数であって、
ここで、d、u、ρ、およびμは、上記と同じ意味を有し、mはその値が実験的
に決定されるスタティック混合システムについての特性である。本明細書中で以
下にさらに記載されているような、多数の別の回転方向の直径のオフセット半回
転のらせん状のスクリューエレメントを含む種類のスタティック流れ混合デバイ
スの場合においては、mは、典型的には、0.4程度の値を有する。
【0011】 上記の関係が種々の異なる方法において示され得ること、および/または上記
の関係が特定の可変の定数を維持することによって大きな程度またはより小さな
程度に単純化され得ることは、明らかである。従って、例えば、UV照射の線源
(使用されるランプの数、並び、出力、分流、タイプなど)が一定に維持されて
いる場合は、放射線の流れがUVによってのみ変化する(処理される液体がそれ
を流れる通路を規定する壁の透過特性および「フラックス」は、通路を規定する
壁の材料についての相対的な放射線の透過値Tm、および上記の一般的な関係の
一般的な定数Kに組み込まれ得る定数によって置きかえられ得る)。例示の方法
によって、所定の壁の厚みを有するシリカガラスが1.0の透過を有するように
される場合は、同じ壁の厚さのFEP(フッ素化エチレンプロピレン)プラスチ
ックについてのTm値は0.83である。Zからu成分を引用し、そして滞留時
間tR とそれを組み合わせることによって、以下の式において上記の関係を示す
ことが可能である:log10死滅={K・Tm(ρ/μ)L}/{OD・d・R
0.4 }ここで、Lは照射領域の全体の有効な長さ(即ち、実際の長さ×通路の
数)であり、そして他の記号は上記と同じ意味を有する。
【0012】 さらに、上記の関係が、範囲の低い部分、一般的には1から50までの範囲、
特に1から30の範囲にODを有する液体について、いくらか単純化され得るこ
とが見出されている。従って、1つの様態においては、比較的高い吸光度−典型
的には、1から50までの範囲のOD280 値−を有する液体中の微生物の効率的
な死滅または不活化が、不活化を最大化して損傷を制限する傾向にある方法にお
けるフロースルーシステムにおいて効率的に制御され得ることもまた見出されて
いる。より詳細には、本発明者らは、微生物の不活化の速度−いわゆるlog死
滅−が、照射領域内で強く液体の流れを混合することを提供するように形成され
て並べられたスタティック混合システムを使用することによって、比較的大きな
直径の通路のフロースルーUV照射システム中で、このような液体において効率
的に制御され得ることを見出した。ここでは、上記の大きな直径の通路内での液
体の流れは、微生物を不活化させる波長のUV放射で照射され、そして液体の流
速は以下のように制御される:液体の流速は、log死滅と滞留時間との間での
実質的に直線的な関係の維持によって示される、十分な混合に必要とされる上記
の照射領域内での最大の液体の滞留時間に対応する最低の流速を下回らない流速
を提供するように、制御される。これによって上記の最低の流速よりも大きく、
そして、上記の照射領域内での(最小の)滞留時間を提供するように照射領域を
通じる液体の流れの通過を介して達成される所望される(最少の)log死滅速
度を得る。この滞留時間は、以下の関係に従って定義される:log10死滅=K
×フラックス×滞留時間/OD×チューブの直径。ここで、フラックスは照射領
域中での液体の流れを含む通路に対するUV照射事象の量をmWcm-2で表す;
ODは上記の微生物を不活化するUV照射の波長(典型的には250から280
μmの範囲)での液体の光学密度であり;Kは経験的に導き出された定数であり
;チューブ直径は照射領域内での容器の内部のcmで表す直径である。
【0013】 log10死滅またはlog10換算値(LRV)は、本明細書中では、例えば、
上記の微生物を含有するサンプルの照射のようなプロセスである、微生物を死滅
させるかまたは不活化させるために使用されるプロセスの効率を測定するために
採用される。例えば、所定の液体中の全微生物の99.0%が死滅させられるか
不活化させる場合には、これは、log102 または2log10死滅またはLR
Vに等しいなどである。受容可能な効率は、一般的には、4から6のlog10
滅、即ち、サンプル中の全微生物の99.99から99.9999%が死滅/不
活化される場合であるであることが見出されている。微生物の死滅の速度または
レベルは、一般的には、最初または出発時と最終との、微生物についてのアッセ
イにおける液体中の微生物の力価を比較することによって決定される(微生物が
ちょうど検出され得る最大の稀釈を決定することによって測定される)。
【0014】 従って、1つの様態において、本発明は、所望成分および混入微生物を含有す
る生物学的な液体のUV照射において使用するために好適な装置であって、装置
の使用に際し使い捨て可能なUV透過性材料の壁手段を照射領域内のUV照射線
源に接近して有し、入口および出口を有し、装置の使用に際してそれに沿って流
れる液体の実質的な乱流を回避するように、実質的な不連続性が実質的にない、
両者間に延伸する流路を規定するように通過手段が形成および配置されており、
装置の使用に際して前記UV照射線源からのUV照射を受けるための前記UV透
過性壁手段に隣接する照射ゾーンを有する、長手方向に延伸する容器を備えてお
り、前記通過手段は、装置の使用に際して液体の流れの分割および再混合を含む
混合操作に液体の流れを反復して付すための、複数のミキサーエレメントを具備
するスタティック流れ混合手段を有し、該スタティック流れ混合手段は、少なく
とも前記照射ゾーンに沿う前記流路に沿って延伸し、前記容器は少なくとも4m
mの内径を有しており、また前記装置は、装置の使用に際して前記容器に液体を
通過させるために形成および配置された液体流れ供給手段を含んでおり、log
死滅と最低流速を超える流速を達成する滞留時間との間の実質的に密接な関連の
維持によって示唆されるような、効率的な混合のために必要とされる(前記照射
領域内での)最大液体滞留時間に対応する前記最低流速以上の液体流速にて、そ
して前記微生物の所望のlog死滅をもたらすことによる、前記混入微生物の有
効な不活化のために必要とされる前記照射領域における最小滞留時間(好ましく
は、前記混入微生物の4 log死滅のために必要とされる以上、一般的には1秒
以上、例えば10秒以上)に対応する最高流速以下、そして前記所望成分の有意
な分解が起こる流速以下、好ましくは10%(望ましくは約1%以下)の凝集お
よび/または前記所望成分の生物学的活性の20%の喪失が起こる流速以下の流
速にて、前記液体流れが少なくとも20回の前記混合操作に付され、前記照射領
域における前記最小滞留時間は、以下の関係式: log10死滅=K×フラックス×滞留時間/OD×チューブ直径 但し、フラックスは照射領域内で液体流れを含む通路へのmWcm-2で表され
るUV照射の入射量;ODは実質的なウィルスの不活化が起こる波長領域(典型
的には250〜280μmの範囲)での液体の光学密度;Kは経験的に導き出さ
れる定数;チューブ直径は照射領域における容器のcmで表される内径に従って
規定されるものであり、これによって、装置の使用に際して、実質的に液体全体
が、液体の所望成分への損傷を最小に抑制しつつ、UV照射の同様な微生物不活
化レベルに曝露され得ることを特徴とする装置である。
【0015】 別の様態において、本発明は、本発明の装置を使用する1から200までのO
280 について限定されたUV透過率を有する生物学的な液体を処理する方法を
提供する。(疑わしさを避けるため本明細書中での全てのODは、他に特に示さ
れていない限り、1cmの通路の長さについてのODである)。
【0016】 従って、本発明によると、高い光学密度を有する生物学的な液体の効率的な微
生物の不活化を達成する反面、液体の所望成分に対する損傷を最少にすることが
可能である。これには、微生物の不活化を達成するため、および/または所望成
分を保護するための添加剤または他の特別な手段の必要性は伴わない。それにも
かかわらず、いくつかの理由のために、本発明の装置または方法において処理さ
れる液体中に添加剤を含むこと、および/または他の手段を使用することが所望
される場合には、これが、本発明の範囲を逸脱することなく行われ得ることは明
らかである。
【0017】 生物学的な活性の凝集および/または欠損のような損傷を減少させるためにも
また、保護的な添加剤が使用され得る。 種々の保護的な添加剤が当該分野で公知である。これらはとりわけ、以下を含
む:WO 95/20961 に記載されているような損傷に対して細胞を保護するためのビ
タミンE;WO 95/32732 に記載されているような、凝固因子のような血漿構成成
分の機能的活性の欠失に対して保護するためのアスコルビン酸;ならびに、ルチ
ンおよびクエルセチンおよび他のフラボノイドのようなフリーラジカルおよび/
または酸素の活性な形態のいわゆる「失活剤」、ならびに血液の成分の機能的な
活性の損失を減少させるため、および/または例えばWO 94/28120 に記載されて
いるような細胞の損傷に対して保護するための糖、例えばマンニトールおよびア
ミノ酸のような他の安定剤。
【0018】 液体の殺菌およびウイルスの不活化のための種々の他の既知の方法との組み合
わせにおいて、それらの前、または後、またはそれらと同時の何れかで、本発明
がいくぶん容易に使用され得ることは、本発明の特定の利点である。種々の方法
は、当該分野でほぼ周知であり、そしてとりわけ、以下を含む:一般的には、ア
ルブミンについて使用されるような安定剤を伴うかまたは伴わない所定の時間−
例えば60℃で10時間−での液体のインキュベーションを有する従来の湿性熱
処理または低温殺菌;第VIII因子のような成分について一般的に使用される
ような、所定の時間−例えば60℃から100℃で10時間から72時間−での
上昇させた温度での凍結乾燥させた液体成分の不活化を有する乾性熱処理;限外
濾過;および液体は1%のトリ(n−ブチル)ホスフェート(TNBP)および
1%のTriton X-100またはTween 80のような溶媒界面活性システムとともに最初
に混合され、そしてそれらとともに所定の時間−例えば30℃で4時間−インキ
ュベートされ、続いて溶媒界面活性システムが除去される溶媒界面活性剤処理(
従来は、疎水性クロマトグラフィーによる)。溶媒界面活性処理の詳細は、とり
わけ、WO 94/28120 ;および種々の米国特許、とりわけ、4,946,648 、4,481,18
9 、および4,540,573 に記載されている。
【0019】 溶媒界面活性剤処理の1つの特徴は、それが、それによって処理される液体の
ODにおいて有意な増大を生じ得ることであり、そしてこの関係においては、比
較的高いODを有する液体中のウイルスの効率的な不活化を達成する本発明方法
の能力は、特に有利である。従って、本発明の好ましい態様においては、本発明
のUV照射処理は、溶媒界面活性剤処理と組み合わせて使用される。
【0020】 上記の組み合わせにおいては、種々のタイプのウイルスが種々の処理に対して
異なる反応能力を有し得ることが注目され得る。そしてこれはしばしば、存在す
る異なるウイルスの全ての不活化を確実にするために種々の処理の組み合わせを
使用することが必要である。本発明の照射処理の特定の利点は、他の容易に利用
可能な処理に対して耐性である特定のタイプのウイルス、例えばCPV(イヌの
パルボウイルス)が照射処理に対していくぶん高い反応能力を有することである
。従って、生物学的な液体の滅菌のための本発明の好ましい形態においては、本
発明に従う微生物のUVによる不活化のための装置または方法が、少なくとも1
つの他の微生物を不活化する手順とともに使用される。
【0021】 本発明に従うと、液体の流れは、実質的に等しい滞留時間の間、UVを透過す
る壁の手段に隣接する比較的小さな照射領域中に液体の全ての部分を持ってくる
ことを確実にするために、スタティック流れ混合手段の従来の適用において液体
の均質化を達成するために必要とされる以上の極めて徹底的な混合に供される。
これによって、液体の全ての部分が、必要とされるlog死滅を達成するために
十分である、実質的に等しいUV放射線の投与量を受容し得るが、しかし液体の
所望成分の分解は実質的には伴わない。液体の流れが供される液体を混合する工
程の数は、個々のミキサーエレメントの性質および効率、ならびに通路を通じる
液体の通過の回数に依存する。例えば、10個のミキサーエレメントを備えたス
タティック流れ混合手段を通じる2回の通過は、2×10=20の混合工程を提
供する。好ましくは、本発明の装置は、未処理の液体に対して部分的に処理した
液体を戻してそれらとともに混合することによって生じる、全ての可能性がある
混入および/または不完全な処理の問題を回避するために、1回の通過のみが必
要とされるように形成されて配置される。複数回の通過が、続く通過の前に液体
を維持するために異なる容器を使用することによってこのリスクを回避する様式
において達成され得ることは、明らかである。それにもかかわらず、複数回の通
過システムは、必要とされる照射装置の大きさおよび能力を少なくし、そして照
射領域を通じる通過の回数を単純に変更することを通じて増大した操作の柔軟性
を提供するような利点を有する。
【0022】 より詳細には、必要とされる混合工程の数が、より薄いかまたはより浅い照射
ゾーンがより小さい割合を示し、それによってより大きな程度の混合を必要とす
る限りにおいては、照射ゾーンによって占有される通路の容量(より正確には、
その中の液体の流量)の割合に依存することは、明らかである。次いでこれは、
とりわけ、使用されるUV照射の頻度で処理される液体の光学密度(OD)、使
用されるUV照射の線源の出力および強度、ならびに通路の直径に依存し、そし
て使用されるスタティック流れ混合手段によって占有される通路の容量に依存す
る。従って、例えば、4.5%のHSAは、0.4mmの程度の照射ゾーンの深
さに対応する24.5のOD254 を有し、これは、6mmの内部のチューブの直
径および通路の容量の50%を占有するスタティック流れ混合手段を用いると、
これは、次いでlog10死滅を達成するために必要な照射において必要とされる
滞留時間を確実にするために少なくとも20回の混合工程を必要とする液体の流
量のほぼ50%に対応する。より大きな直径のチューブを用いる場合は、同じ照
射ゾーンの深さ(例えば、同じ液体のODについて)は、通路の容量の比較的よ
り小さな割合に対応し、そして従って、より多数の混合操作およびミキサーエレ
メントを必要とすると予想される。しかし、本明細書中で他の場所で議論されて
いるように、通常はこの特定の考察が自動的に計算されるように、ミキサーエレ
メントの最少の数よりも十分に多い数が通常は使用される。
【0023】 本発明に従って好ましく使用される種類の複数のスタティックミキサーを伴う
スタティックミキサーによって占有されるチューブの容量の割合が、実際には、
チューブのIDを増大させるように減少し、その結果、液体によって占有される
割合が増大することが、注目されるはずである。代表的な値を以下に示す:
【0024】
【表1】
【0025】 1回の通過が使用される場合は、スタティック流れ混合手段は、少なくとも2
0個、好ましくは少なくとも30個のミキサーエレメント、望ましくは少なくと
も40個、最も好ましくは少なくとも50個のミキサーエレメントを有するはず
である。しかし、明らかにより多い数の−例えば、少なくとも100個、および
可能であれば300個まで、またはそれ以上の−ミキサーエレメントが、特に多
数のミキサーエレメントは一般的には流れの通過において過剰な後方圧を生じる
ことを回避するためにはあまり好ましくはないにもかかわらず、有利に使用され
得る。しかし、より高い圧力を操作するために所望される場合には、より丈夫な
形態の装置の構成が使用され得ることが明らかである。所望される場合には、処
理される液体が通過させられる容器の周りに封じ込め容器を提供することもまた
可能である。少なくとも照射領域内では、封じ込め容器は、例えば、実質的にU
Vを透過する石英製の壁手段を有するはずである。
【0026】 上記のように、所定の装置内での所定の液体中のウイルスの不活化のレベルは
、照射領域における滞留時間と比例する。しかし、滞留時間は、流速および照射
領域の有効な長さの両方の関数である(即ち、照射領域を通じる複数回の通過に
対応する実際の長さの任意の倍数を含む)。従って、効率的な混合に必要とされ
る最低の流速に関する限りにおいては、使用される流速で必要とされる滞留時間
を提供するためには、照射領域の最小の有効な長さの要件が課されることが明ら
かである。(この最小の有効な長さは、もちろん、滞留時間を決定する種々の他
の因子に依存し、これらは、容器の直径、処理される液体のOD、および定数K
で表記された不活化される微生物の反応性を含む。従って、実際には、例えば、
異なる範囲のODを有し、そして異なる反応性を有する微生物を含有する液体の
処置を提供することが所望される場合には、種々の異なる状況それぞれについて
必要とされる最小の有効な長さの最も長いものが、通常は選択される。)
【0027】 液体の所望成分に対する損傷を最少にするための、本発明に従う一般的な要件
に関する限りにおいては、本発明の装置および方法は、通常は、照射領域の所定
の有効な長さについての最高の流速に対応する、所望のレベルのウイルスの不活
化を達成するために必要とされる最小の滞留時間にほぼ近く操作するように設計
される。この関係においては、本発明者らは、容器内に収容され得る最大の数の
ミキサーエレメントが容器の中に実質的に入って、照射効率において容器を最大
化する限りにおいては、得られるlog死滅がミキサーエレメントの数に実質的
に比例することを見出した。従って、本発明の方法および装置の好ましい形態に
おいては、ミキサーエレメントで−少なくとも照射領域内に−実質的に満たされ
ている容器が使用される。このことは、照射への曝露の均質性を最大にし、それ
によってlog死滅を最大にすること、そして液体の所望成分に対する照射の損
傷を最少にすること、ならびに内部の冷却を最大にし、それによって液体の所望
成分に対する熱的な損傷を最少にすることの両方の利点を有する。典型的には、
本発明者らは、50個から500個まで、好ましくは80個から350個までの
ミキサーエレメントを備えた実行可能であって経済的な様式により、有効な混合
が得られることを見出した。
【0028】 流速を最高にすることに対応する滞留時間を最小にすることに関して、増大し
た流速が増大した照射領域の長さによっておよび減少した流速が減少した照射領
域の長さによって反対の均衡を保ち得る限りは流速と照射領域の長さとの種々の
組み合わせの範囲を用いて、最少の有効照射領域の長さ以上である所定の所望の
滞留時間を達成することが可能であることが明らかである。しかし、特に早い流
速は、一般的には所望されない。なぜなら、これらは、同様に大きな照射領域の
長さを必要とするからである。これは製造のコストを増大させ、スペースの必要
性を増大させ、装置内の作動しない容量を増大させ、照射の線源の必要性を増大
させるなどの理由からである。概して、有効な照射領域の長さ(単回の通過シス
テムにおける実際の照射領域の長さに対応する)は、一般的には、最少の有効照
射領域の100から1000%までになるように、好ましくは、最少の有効照射
領域の長さの200から500%になるように、選択されるはずである。
【0029】 典型的には、本発明者らは、約6mmの内径を有する容器については、適切な
有効照射領域の長さは、一般的には、30から600cmまで、好ましくは、4
0から400cmまで、有利には50から300cmまでであることを見出した
。適切な流速は、一般的には、40から1200ml/分であり、好ましくは、
60から600ml/分であり、有利には80から400ml/分である。もち
ろん、必ずしも全ての流速の範囲が、実行可能ではない。例えば、範囲の上限の
実際の照射領域の長さを使用する場合には、本明細書中で以下に議論されるよう
に、範囲の上限の流速は、過剰な後方圧に関連し得る。より大きな直径の容器を
用いる場合は、有効照射領域の長さは、本明細書中で以下に議論されているよう
に、最低の流速の要件における次第の増大に対応して、次第に増大する。大きな
直径の容器を用いる場合と同様に、所定のlog死滅レベルについて必要とされ
る滞留時間においてもまた、比例的な増大が存在する。従って、例えば、本発明
者らは、18mm程度の内径(ミキサーエレメント上への縮めた取りつけの後)
を有する容器については、適切な有効照射領域の長さは、一般的には、100か
ら2000cmまで、好ましくは、120から1200cmまで、有利には15
0から800cmまでであることを見出した。適切な流速は、一般的には、40
0から6000ml/分であり、好ましくは500から4000ml/分であり
、有利には600から3000ml/分である。長さと流速との範囲内での必ず
しも全ての考えられる組み合わせが実行可能ではないことは、再度明らかである
【0030】 最低の流速と容器の直径との間での関係を参照して、本発明者らは、ml/分
での最少の流速が、一般的にはmmでの容器の半径の三乗に比例することを見出
した。 有効な不活化のための照射ゾーン内での最小の滞留時間が、使用される処理に
対する不活化される必要がある特定の微生物の感受性または過敏さに依存するこ
と、および必要とされる相対的なUV照射の投与量の詳細が文献において容易に
入手可能であることが、もちろん理解される。
【0031】 所定の微生物の所定のlog10死滅に必要とされるUV照射の絶対的な容量は
、10の要素によって変化し得るが、種々のウイルスの相対的な感受性は一定で
ある。そして「血漿産物のウイルスの不活化(Virus inactivation of plasma p
roducts)」(Morgenthaler JJ編)中のKallenbach NR ら(1989)の「紫外線によ
るウイルスの不活化(Inactivation of viruses by ultraviolet light)」、Cu
rr. Stud. Hematol. Transfus. Basel. Karger 56 70-82 頁による刊行物に基づ
いて以下の表に示されているように、任意の特定のウイルスについての所望され
るlog10死滅についての容量または曝露時間の適度に信頼できる予測値が提供
される。
【0032】
【表2】
【0033】 例えば、Mark.Gら(1996)の「ウイルスの不活化のためのUVC照射の間のル
チンでのフィブリノーゲンの保護(Protecting fibrinogen with rutin during
UVC irradiation for viral inactivation)」、Photochemistry and Photobiol
ogy 63(4) 541-546 ;およびConnacher J.(1986)のThe Brewer中の「水の殺菌
消毒のためのUV線の使用(The use of UV light for water disinfection)」
(おそらく発行される)をもまた参照のこと。
【0034】 上記に示されているように、必要とされる滞留時間はまた、処理される液体の
安全な使用に必要とされる特定のlog死滅レベルに基づく。これは、次いで、
関係する微生物、および微生物の混入のレベルに依存する。実際には、当業者は
通常は、HIV、B型およびC型肝炎、ならびにパルボウイルスのような微生物
については、少なくとも4のlog10死滅を達成する滞留時間を提供することを
要求する。
【0035】 液体の所望成分の有意な分解を実質的に回避するための照射ゾーンにおける最
大の滞留時間に関して、これが、分解に対する成分の過敏さおよび任意の所定の
場合において受容可能な分解のレベルに基づくことは明らかである。アルブミン
およびイムノグロブリンのような血液の成分の場合においては、分解は、主に、
アルブミン分子の凝集の形態であり、これは、非常に望ましくない。なぜなら、
第VIII因子、第XI因子、およびフィブリノーゲンのような血液の凝固因子
のような他の成分の場合においては、分解は主に生物学的な機能の損失の形態で
あるのに対して、ネオ抗原が形成されるからである。この関係において言及され
得る損傷の他の形態として、タンパク質のケトン酸化産物が挙げられる。しかし
、通常の滞留時間は、所望成分への可能性がある損傷を最少にするように、所望
されるlog10死滅について必要とされる最小値にほぼ近くなるように、選択さ
れることが明らかである。
【0036】 分解は、このようなUVの照射の影響によってだけではなく、UV照射の線源
の接近に起因して生じ得る任意の過加熱によってもまた起こり得ることもまた、
理解される。しかし、本発明の特定の利点は、適度に速い液体の流れを、以前か
ら公知の薄い通路(典型的には1mmの厚さ)のUV照射システム(これは、任
意の吸収された熱エネルギーが非常に均質な混合によって迅速に分散される、液
体の比較的実質的な部分を提供する)を使用するよりも有意に大きな実質的な通
路の直径とともに使用することが、任意のさらなる液体を冷却する手段の必要性
を伴わずに、液体の全体的または局所的な加熱を実質的に回避する効果を有する
ことである。しかし、好ましくは、少なくともいくつかの冷却(従来は、空気の
流れによる冷却によって補助される)が、ランプチューブの壁の温度の制限を助
け、そしてそれによって容器に対するUV照射の線源からの熱の移動を制限する
ために、UV照射の線源に対して提供される。
【0037】 好ましくは、少なくとも4mm、有利には、少なくとも6mm、好ましくは少
なくとも10mm、例えば、15から40mm、好ましくは20から30mmの
直径の通路が使用される。このような大きな直径の通路を使用することのさらに
有意な利点は、それがより有効なUV照射の線源の配置を容易にすることである
。典型的には、このような線源は、25から30mmの直径を有する長い低圧放
電チューブの形態であるが、原則として、中程度および高い圧力の放電チューブ
のようなより高い強度の線源もまた、使用され得る。しかし、後者は、放電チュ
ーブの実質的な冷却を必要とする比較的高い実行温度の欠点を有する傾向にある
。照射線源のチューブは、好ましくは、通路の内部の環状の照射ゾーン内へのU
V照射の効率的な送達を最大にするために環状の並びで使用される。非常に小さ
な直径の通路を使用する場合は、適切な幾何学的な並びで線源チューブを配置す
ることは不可能となる。通路内部の照射ゾーン中で受容される実際のUV照射の
流れが、照射線源のチューブから放出される流れといくぶん複雑な関係を有する
ことが、付随的に明らかである。このことは、とりわけ、通路の壁の光学的な影
響に、そして照射の線源のチューブと環状の照射ゾーンとの間でのいくぶん複雑
な幾何学的関係に、起因する。しかし、その限りにおいては、log10死滅と滞
留時間との間の関係を規定する式の「フラックス」の成分は、所定の装置の構造
については実質的に一定のままであり、そして流速、チューブの直径、およびO
Dのような主な変数は容易に測定され得るが、フラックス成分の実際の値を知っ
ている必要はない。流れの任意の一時性のバリエーションは、さらに、本明細書
中でさらに以下に議論されるような化学的な光量測定法によって一般的に表記さ
れ得る。
【0038】 容器は、1つ以上の生物学的に適合性/受容可能な材料、例えば、プラスチッ
ク、生物学的に不活性な金属、または金属の合金、またはガラスから形成され得
る。好ましくは、容器は、PTFE、PMMA、PMA、PE、FEP、PVD
F、フッ素処理されたポリマー、またはPVCのようなプラスチックから成形さ
れる。
【0039】 一般的には、上記のUV透過性容器の壁手段は、200から400nmの波長
の領域の電磁放射線を透過する。より好ましくは、容器は、220から280n
mの波長の領域を透過するが、しかし、254nmの波長でのUV透過特性が最
も好ましい。デバイスのUV透過性壁は、酸化ケイ素を含有するガラスのような
無機材料から作成され得る。好ましくは、SpectrosilおよびVitreosil の商品名
で販売されているようなガラスが使用される。または、壁手段は、有機ポリマー
、コポリマーなど、例えば、限定的ではないが、セルロース産物(セロファンの
商品名で販売されている)、PTFE、FEP、PVC、およびPE)から形成
され得る。一般的には、これらは、一般的には1mmから0.5mmの程度であ
る典型的な壁の厚みについて、15から80%までの範囲のUV透過特性を有す
るが、本発明者らは、なおより薄い壁の厚み(より大きなUV透過を有する)、
例えば、少なくとも0.1mm、好ましくは少なくとも0.25mmが実際に使
用され得ることを見出した。好ましくは、壁の材料、および容器の壁において使
用されるその厚みは、少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%のUV透
過特性を有するように選択される。FEPの場合においては、約75%のUV28 0 の透過特性を有する150μmの壁の厚みが便利であることが見出されている
【0040】 好ましくは、スタティック流れ混合手段は、内表面のジェネレータタイプであ
る。これによって、上記の1つのミキサーエレメントを通じて液体が通過する。
1つのミキサーエレメントは、液体をデバイスの内部で複数の小さな流れに分け
、次いで小さな流れを再度方向付けし、そして再度組み合わせる。このプロセス
は、所望される程度の混合が達成されるまでさらなるエレメントを用いて繰り返
される。有利には、別のミキサーエレメントの反対側の手を有する(左−右−左
など)長いらせん形またはらせん状のスクリュ部材の形態でのスタティック流れ
混合手段が使用される。この種のスタティック流れミキサーは既知であり、そし
て食品および薬剤の製造のような種々の目的のために長年の間使用されている。
そしてとりわけ、TAH Industries Inc of Robbinsville, NJ, USA, Chemineer I
nc of North Andover, MA, USAから、商品名KENICS KM のもとで、そしてLiquid
Control Ltd of Wellingborough, England から商品名POSIMIXER のもとで商業
的に入手可能であり、そして予め分けられた流れの繰り返しての分離を通じる流
れの分離を含む多数の異なる混合の影響の組み合わせの結果としての非常に強い
混合を提供し、これによって式D=2n に従う流れの分子の幾何学的な進行を作
成する。ここで、Dは、流れの分離数であり、そしてnは、ミキサーエレメント
の数である;ミキサーの長手方向の軸に沿った回転の方向による流れの逆転は、
それぞれのミキサーエレメントで逆方向である(時計回り−反時計回り−時計回
りなど);流れの逆転によって生じる放射状の混合、および液体がデバイスのミ
キサーエレメントで別の流れのそれぞれの中心に接近する場合に生じる流れの逆
転は、それが新しいミキサーエレメントの縁にぶつかる場合に放射状に表面上に
追いやられる;そして軸方向の分離の阻害が得られる(軸方向の流れのプロフィ
ールの設定に対応する)。
【0041】 この関係においては、特に単回の通過の装置が所望されることが明らかである
。これは、スタティックミキサーが、液体の流れを提供する形態でなければなら
ない。ここでは、通路の直径を通過する流速においては有意な差異は存在せず、
その結果、照射ゾーン中の液体の異なる部分についての滞留時間における有意な
バリエーションは存在しない。有意な長手方向または軸方向の混合を伴わずに効
率的な実質的に完全な放射状の混合が存在するこのタイプの液体の流れは、「プ
ラグフロー」として知られており、そしてこのような液体の流れを提供すること
においては、容器のらせん状またはらせん形のタイプのスタティックミキサーが
特に有効である。
【0042】 スタティックミキサーエレメントは、損傷に対して実質的に不活性でありそし
て耐性である種々の材料から作成され得る。一般的には、材料は非毒性であり、
そしてUV照射による分解、処理される液体による分解、そして洗浄目的のため
に使用される必要がある任意の液体/処理による分解に対して耐性である。適切
な材料として、ステンレス鋼のような不活性な金属および耐性プラスチック材料
が挙げられる。PDVF(ポリビニリデンフルオライド)が、UV照射に対して
高く耐性である、特に適切なプラスチック材料である。
【0043】 上記のスタティックミキサーエレメントの特定の形態が、より速い流速および
/またはより十分な混合のようなさらなる利点を提供し、そしてこの関係におい
ては、TAH Industriesのスタティックミキサーの特許権を得た、apple-core cro
ss-sectionらせんミキサーエレメントが記載され得る。
【0044】 特に、速い流速を用いる場合には、いくぶんかの有意な軸方向の力が、スタテ
ィックミキサーエレメントに対して液体の流れによって発揮されることが明らか
である。従って、軸方向の変位に対してこれらを保全することが、一般的には所
望される。ガラスチューブの通過の場合においては、これは、軸方向の留め具と
して作用する放射状に内部に伸びる突起を提供することによって、簡単に達成さ
れ得る。プラスチックチューブを環状にする場合には、環状にすることは、簡単
に、環の内径を小さくするように、それによってミキサーエレメントの放射状の
外側の部分をきつく握るように、そしてミキサーエレメントの外側の部分とは軸
方向に離れた間のその放射状の内部により大きいかまたはより小さい程度に計画
するように熱処理することによって、ミキサーエレメントの周りに縮めて形成さ
れる。
【0045】 液体の流れを供給する手段は、デバイスの入口の上流に配置されているポンプ
であり得る。または、液体は、重力送り装置によってデバイスに供給され得る。
好ましくは、液体の流れを供給する手段は、液体の流速を本明細書中で先に定義
した限界内での任意の所望される滞留時間を提供する値に調節するための適切な
流速制御手段を備えている。
【0046】 好ましくは、照射領域内での総滞留時間は、血液に基づく液体については1か
ら100秒、望ましくは、2から16秒、有利には8から14秒である。 さらなる様態においては、以下の工程を包含する液体のUV照射の方法が、本
発明によって提供される: a)本発明の装置を提供する工程;および b)上記の装置を通じて液体を通過させ、UV照射を用いて装置内の液体を照射
する工程;および c)ここで、液体は、照射ゾーン中での液体の滞留時間が、16秒を超えない、
好ましくは8秒を超えない流速で、装置を通じて通過させられる。
【0047】 スルーフロー処理プロセスにおいては、少なくともいくらかの程度に、装置を
通じて流れる液体によって受容される照射容量の一貫性をモニタすることが、特
に重要であることは明らかである。このことは、液体が実際に安全に処理されて
いることのいくらかの確認を得るためであり、例えば、UV照射の線源が部分的
にその出力を減少していないこと、およびそれによって、視覚的な検査によって
は必ずしも明らかにはなり得ない、照射ゾーンにおいて受容されるフラックスが
減少していないことを確認するためである。
【0048】 本発明者らは、ここで、UVCおよび他の商業的に入手可能なUV照射ランプ
からのUV照射が、多少なりとも定量的に化学反応を誘導するために使用され得
、従って、一定の時間にわたって受容された全照射が測定され得ることを見出し
た。従って、本発明のなお別の様態に従うと、以下の工程を包含する、UV照射
装置の照射領域を通じる液体の流れによって受容されるUV照射をモニタする方
法が提供される:化学光量測定用の溶液を提供すること。この溶液は、所定の用
量のUV放射線の照射の差異に、予め決定された波長での吸収における変化によ
って明らかにされる、実質的な定量的な化学反応を受ける;上記の化学光量測定
用の溶液のサンプルを、上記の装置を通じて、その中でのウイルスの照射のため
の液体のUV照射のために装置を使用する前および後に通過させること;上記の
化学光量測定用の溶液のサンプル中での吸収の変化を比較すること。種々の化学
光量測定用の溶液が、本発明に従って使用され得る。アルカリ金属、アルカリ土
類金属、およびヨウ化物のアンモニウム塩が特に便利である。ヨウ化物はヨウ素
に転換され、その黄色が352mmで分光光度的に測定され得る。UV照射の投
与量に対するヨウ素溶液の感受性は、さらに、pHを調節することによって、一
般的に、例えば、クエン酸塩またはホウ酸塩のような適切な酸またはアルカリ緩
衝液を使用して、高い感受性を提供する低いpHを用いて、制御され得る。記載
され得る別の適切な化学光量測定用の溶液として、水性のウリジンモノホスフェ
ート(UMP)が挙げられる。これは、UVでの照射の際にUMP水和物に転換
される(Marxら、1996、Photochemistry and Photobiology 63, 541-546)。 最も有効でありそして効率的なウイルスの死滅は、一般的には、約254nm
の波長を有するUVCのような比較的短い波長のUV照射を用いて得られる反面
、種々の異なる波長を提供する種々の供給源が使用され得る。これらのいくつか
は、UVスペクトルの外側であり得、そして可視光線の中である。従来のUVC
の線源にともなう1つの制限は、それらが比較的低いエネルギであることである
。従って、より高いエネルギである他の放射線の線源、例えば中程度および高圧
の水銀蒸気ランプ、ならびにキセノンストロボランプ(これらは、実際には、通
常は連続的に使用され得ない、そして線源の損傷を回避するために迅速にパルス
されるかまたはストロボをたかれるような高いエネルギである)を使用すること
が所望され得る。これらは、例えば、UVAおよびUVBのようなより長い波長
のUVとともに放射線を提供する、ならびに/または白色光および/もしくは他
の可視光線を含む放射線を提供する。
【0049】
【発明の実施の形態】 ここで、本発明は、さらに、以下の実施例および添付の図面を参照して記載さ
れる。 図1は、入口4を備えた第1の末端3および出口6を備えた第2の末端5を有
する管状の容器2を含む本発明の装置を示す。矢印Aは、デバイスへの液体の流
れの方向を示し、そして矢印Bは、使用の際にデバイスを出る液体の流れの方向
を示す。
【0050】 液体の流れを供給する手段7は、装置の使用において、管状の容器2を通じて
液体を通過させるように提供される。液体を供給する手段7は、典型的には、液
体を所望される流速でデバイスを通過させることができるポンプであり、例えば
、蠕動性のポンプまたはギアポンプである。
【0051】 本発明の別の構成(図3を参照のこと)においては、液体は、デバイス1の入
口3および出口5のレベルを実質的に上回るレベルで維持されるように、液体の
リザーバ7を配置することによってデバイス1に供給され得る。この構成によっ
て、リザーバ7のレベルよりも低く配置された出口5に対するリザーバ7からの
管状の容器2を通じる重力の影響のもとで液体が流れることを可能にする。
【0052】 装置1の管状の容器は、シリカチューブの壁手段8の形態である。この管状の
容器は、実質的には円筒状であり、約50cmの長さ、6mmの内径、および約
1mmの肉厚を有する。 反射ハウジング10の内部に取り付けられた角度的に隔てられた4個のUV−
Cランプ9は、容器の壁手段8の周りに隣接していくぶん接近して、典型的には
それから約5mm離れて配置される。この場合において適切なランプは、15W
の出力定格、約48.5cmの長さ、および約28mmの直径を有する、Philli
ps Lighting of Croydon, England から商業的に入手可能なものであり、これは
TUV-15W の名称で販売されている。UV照射に対する液体の曝露の制御と比較し
て、これは、本明細書中で照射領域といわれる、向かい合ったUVCランプ9の
間のUVを透過する壁の管状の容器2の任意の部分内での、液体16の滞留時間
に関して、簡単にモニタされる。しかし、それを通じる照射領域は、液体の任意
の部分が実際に照射される実際の時間(容器の壁に隣接する照射ゾーン内での滞
留時間に対応する)が、照射領域内の滞留時間よりも短いことは明らかである。
液体のODおよび容器の直径のような因子に依存する差異は、本明細書中で以前
に述べられている。
【0053】 スタティック流れ混合器11は、容器2の長手方向に沿って延伸しており、互
いに90°の角度を隔てて交互に渡された40対のスクリューエレメントによっ
てその上に配設された80個の一連のミキサーエレメント12を有する。使用さ
れる混合デバイスはポリアミド製であって、6mmの外径を有し、これは、シリ
カチューブ容器2の内部に押し込められてはめ込まれている。使用される混合デ
バイスは、指示のもとに、Metermix Systems Ltd of Wellingborough, England
から商業的に入手可能である。このようなデバイスにおいてエレメント12が、
使用において液体が非常に十分に混合されるように、形成されて並べられ、その
結果、液体の本体の異なる部分が、UV照射される容器2の壁8に隣接するいく
ぶん浅い照射ゾーン12内に連続的に持ってこられる。この方法においては、実
質的に全ての液体が、UV照射の同様の微生物不活化レベルに曝される。
【0054】 容器を通じる流速を制御するために、ポンプ7が注入速度を調節するために制
御手段14が備えられている。コリオリマスフロー型である流速計15は、装置
を通過する液体の容量をモニタするために設けられ、ポンプ制御装置14に対し
て直接入力を提供するために使用され得るか、または単純に読み取り値を提供し
得る。これは、制御装置14を手動で調節するために操作者によって使用され得
る。処理される液体15は、最初にリザーバ17中に入れられ、そしてその処理
後に滅菌容器18中に回収される。
【0055】 容器の壁8と接触するかまたはそれの近くに接近する液体の量は、任意の所定
の時間で管状の容器2中に存在する液体の全容量と比べて、比較的少ない。この
結果として、液体はUV照射の間に実質的に自己冷却され、これによって、液体
が1つのミキサーエレメント12から次のものに通過する際に再び混合される場
合は、チューブの壁に隣接する浅い照射ゾーン中の液体は、照射ゾーン13のチ
ューブの放射状の内部の内側の液体と照射の間に得られる熱のほとんどを交換す
る。この冷却の影響は、照射の間の液体の成分に対する熱の損傷を最小にする。
所望される場合は、任意の温度の上昇が、容器の入口および出口4、5で、温度
プローブ19、20を通じてモニタされる。実際には、温度の上昇は一般的には
、約1〜2℃に制限される。
【0056】 上記に記載されているような、照射のフラックスまたはフルエンスの絶対的な
値は、本発明の良好な操作のためには重要ではないが、本発明者らは、以下の様
に図1の装置についてこれを概算した。装置は、6mmの内径(8mmの外径)
のシリカパイプに、パイプ表面から7mmの距離で同一直線上にした4×28m
mの外径のランプのクラスタを有する。較正した光電比色計を使用して測定した
ランプのフラックス出力は、チューブ表面から7mmで11.8mW/cm2
あった。しかし、パイプおよびチューブの両方が曲がっている場合は、表面は平
行ではなく、そして結果として、フラックスはチューブの周縁では均一でなく、
ピークの値の約85%の平均した強度が、製造業社の極図式から推定される。二
番目に、チューブ内のフラックスは、チューブの壁および表面での光の吸収、散
乱、および反射によって減少させられる。使用されるシリカのグレードについて
の製造業社のデータは、254nmでのフラックスの約85%が伝達され、従っ
てチューブの内表面での光の流れは、11.8×0.85×0.85mW/cm 2 、即ち、8.5mW/cm2 と推定され得ることを示す。パイプの表面での照
明の不均一さ(90%)およびpFEPパイプの透過特性(製造業社のデータに
従うと254nmで75%)を見積もった後に、内径18mmのプラスチックパ
イプを取り巻く外径5×40mmのチューブ(TUV−115W RVHO)が
チューブ表面から5mmの距離で25mW/cm2 の測定したフラックスで使用
される図3の装置についても同様に、パイプまたはチューブの内表面で推定され
るフラックスは、25.0×0.9×0.75=16.9mW/cm2 である。
【0057】 図3および4は、本発明の別の装置を示し、ここでは、それぞれの部分が、図
1および2の態様におけるものに対応する。この場合においては、管状の容器2
は3個の1.28mの長いチューブ21−23の形態であり、これらのそれぞれ
は、20mmの内径(ミキサーエレメント用に熱で縮小させて押しこまれた後に
は約18mmに減少する)、および0.15mmの壁の厚さを有し、そしてFE
P(フッ素化エチレンプロピレン)で形成され、U−チューブコネクター24で
直列につなげられている。この場合の液体を供給する手段は、重力下で処理され
る液体を供給するために形成され配置された、上昇するリザーバ25の形態で単
純である。この装置のUVC線源は、8個のUVCランプ26のアレイを含み、
これらのそれぞれは、115Wの出力定格を有し、そしてまた、TUV-115X RVHO
の商品名でPhillips Lighting から入手可能であり、そして40mmの直径およ
び1.2mの長さを有する。ランプ26は、角度によって隔てられている4個の
ランプが容器チューブ21−23のそれぞれを取り囲んで配置されるように、並
べられている。処理された液体は、再び、滅菌容器18中に回収される。
【0058】 典型的には、上記の装置は、少なくとも4のφx174のlog10死滅を伴っ
て18mmの内径を有する容器を使用して、1時間当たりで25程度のOD254 を有する、60から250リットルの間の液体を効率良くUV照射するために使
用され得る。
【0059】 ミキサーの効率に対する流速の影響が、図5および図6において実証される。
これは、図1のものに対応する構成においては、内径6mmのチューブ内で処理
される場合の流速でφx174バクテリオファージについて、log10死滅また
はlog10転化値(LRV)の変化を示す。図5は、(容積測定の)流速でのL
RVの変化を単純に示す。同じ実験の結果が図6において示されるが、この場合
には、流速は、液体についての対応する滞留時間に関してプロットされている。
なぜなら、これが、チューブ2の照射される長さの上流の末端から下流の末端に
通過するからである。後の図においては、2〜14秒までの範囲の滞留時間にお
いて、滞留時間の減少(より遅い流速に対応する)に伴ってLRVにおいて規則
的でありそして実質的な増大が存在するが、14秒(32ml/分の流速に対応
する)を超えると、LRVの増大の割合は劇的に減少することが見られ得る。こ
のことは、32ml/分を超える流速について得られる高度に有効な混合条件の
崩壊を示す。この実質的な影響は、液体の所望成分に対する損傷の増大の割合が
、比例的にはるかに大きくなることであり、これは、特に望ましくない。(同様
の実験が、より大きな直径のチューブについて行われ、そして13mmの内径に
ついての約230ml/分、および18mmの内径についての約1000ml/
分の効率が良い混合についての最低流速を示した)。一般的には、理想的な混合
のための最低流速は、以下の方程式から計算され得る。 流速(ml/分)=1.185×(r)3 ここで、rはmmで表される半径である。この方程式を使用して、以下の最少の
流速が導かれ得る。
【0060】
【表3】
【0061】 図7は、内径6mmのチューブ中で30ml/分の流速を用いた、一般的に図
1に示されているような装置を使用する、LRVに対する液体の供給原料のOD
の影響を示す。最初に、ミキサーエレメントがチューブの内部に全く備えられて
いない場合には、LRVは1つの図においてなおOD値とともに非常に劇的に減
少することが見られ得る。これは、1つの図においては、5〜10の程度のOD
を超える任意の有用なLRVをわずかに伴うままである。対照的に、チューブが
ミキサーエレメント(80個の個々のエレメント)で満たされている場合には、
4以上のLRVが、約50のOD値まで維持される。(同様のLRV値が、滞留
時間を増大させることによって、即ち、容器のこの直径について適用可能な約3
0ml/分の最低流速を下回らない限りは、チューブの長さを増大させるかまた
は流速を減少させるかによって、より高いODの液体を用いてもなお得られ得る
)。最後に、本発明に従って単純化された関係に従って示されているような、液
体のODを有するLRV中の予想される変化が存在することが示されている。図
から明らかに見られ得るように、広範な液体のOD値にわたって、予想される変
化と実際に実験によって決定される変化との間に、非常に良好な一致が存在する
。(7を充分に超えるLRV値は、微生物の力価が、それらが微生物の投入力価
を超える場合に一般的には測定され得ないような実施においては全く意味がない
)。
【0062】 図8−9の装置31は、光学的セクション32および電気的セクション33を
含む。光学的セクションは、5個の縦に取り付けられたカセット34(図9を参
照のこと)を有する。それぞれのカセットは、4個の低圧の水銀放電ランプ37
を同心状に並べた環状列によって囲まれている液体36処理用の1つの実質的に
UV透過性の流れパイプ35から構成される。個々のカセットは、別の流れの通
路を生じるように、交互に上部と下部とを相互に連結されている。使用されるラ
ンプは、Phillips TUV-115W RVHOであり、長さ1200mmで直径35mmであ
り、ランプ表面で約100mW/cm2 のUV−Cのパワー出力を生じ、パワー
出力の約85%が254nmの放射線中に含まれる。
【0063】 プロセスの流れパイプ35は、熱によって収縮が可能なDuPontフルオロエタン
ポリマー(Holscot FEP、肉厚0.25mm、収縮前の内径22mm)から組
み立てられる。長さ1.2メートルのこのチューブは、直径20mmの72個の
対になっているミキサーエレメント38(MeterMix Pt No 123-608 in PVDF)と
共に柔軟に組み立てられ、別の左および右に繋がれる流れに続けて組み立てられ
、そしてヒートガンで約110℃に加熱した後、プラスチックチューブが収縮し
て最終的に20.5mmの内径になる。個々のプロセスの流れパイプ35は、内
径20mmのステンレス鋼のパイプ38の半円の曲げ管(Memtech stainless st
eel Flanges)で、(Metron Technology-Fluoroware Ultrapur Fittings G12-12-
FN-1)清潔な連結クランプを使用して内部連結される。各プロセスのパイプセク
ションの周囲は、20mmのニトリルViton (商標)合成ゴム「O」リング39
による6個の3mmが、スペーサとして作用し、そして各プロセスのパイプ35
の長さの間の並びを確実にするように作用し、そして4個のランプ37を取り囲
むように、管の長さに沿って等間隔で配置される。
【0064】 ランプ40は、外部のステンレス鋼のキャビネット42の蝶番のドアの組立体
41上に取り付けられ、これによって洗浄および維持のために容易な接近を可能
にするための単離および光学的にしっかりとした囲いを提供する。ランプ37か
らの電気的な結合43は、防水の末端キャップ44を介して、光学的セクション
32から電気的セクション33の中へ取りこまれる。電源45からランプ37ま
でに加えて、電気的セクションはまた、ランプの電圧の降下および電流の持続的
な測定によって個々のランプの能力をモニタするためのランプモニタ手段46を
含む。ランプの出力もまた、254nmの干渉フィルタを備えたシリコンフォト
ダイオードセンサ47によって独立的におよび個別にモニタされる。
【0065】 プロセスの液体の流速は、流速制御装置49を備えたギアポンプ48を介して
(Eurotherm Drive IPC 102/80B-4AC によって駆動されるSSP Rotary Lobe Pump
Pt No SR/2/018/S5)を用いて、0.5から5.0L/分までの範囲にわたって
制御される。、そして流れは、設定の流速がプロセスの運転を通じて正確に維持
されることを確実にするために、マスフロメータ50(Hamall-Crone, Coriolis
Mass Flow Meter MFM4085 K/F)中で独立的に測定される。4.5%のアルブミ
ンについての典型的な条件下では、流速は、4.2L/分±20%に設定され、
そしてこれは、約4時間で1000リットルのアルブミンを処理する。ポンプ出
口すぐおよびフローメータの前の供給原料の流れの圧力は、圧力メータ51を用
いて持続的にモニタされ、温度センサ52、53を使用して流入および流出の連
結部で温度がモニタされる。光学的な囲いの中の空気の温度もまたモニタされ、
シールされた再循環している空気を条件化するユニット54によって制御される
。プロセスの操作は、SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition
)プラント制御システムまたは個々のコンピュータ56に対して直接結び付けら
れ得るプログラム可能な論理コントローラ55によって管理されモニタされる。
液体を処理する操作の間に、内部の液体の通路は、洗浄され、1NのNaOHで
滅菌される。そして使用しない場合は、流れの通路は、滅菌した発熱物質を含ま
ない水で満たされている。
【0066】 本発明のさらに好ましい特徴および利点は、説明の目的のために提供される本
発明の装置の使用の以下の実施例から明らかである。
【0067】 実施例1−ヒト血清アルブミン(HSA)の照射 ショック等の後の血液容量を復元するための常用薬品に使用される、標準的な
HSAの4.5%(重量/容量)水溶液(OD254 =24.5)を貯蔵していた
血漿から調製して、バクテリオファージφX174(108 /ml感染量)で接
種した。溶液は、製造販売されている(約254nmの波長で最高の放射エネル
ギーを有するUVCランプを使用している)(前記のごとき図3および4の装置
と概ね同様の)UV照射デバイスに貫通した。液体は、連続的に配列された3本
の内径18mmのFEPチューブ(それぞれ1.28mの長さで、80のミキサ
ーエレメントを含む)を、流速4.2L/分にて通過させた。各チューブは、4
つのUVCランプによって取り囲まれていた。較正光度計での試験を用いて、チ
ューブ表面でのUV照射強度を測定し、これが25mw/cm2 であることが見
出された。フラックス照射量レベルの安定性は、さらに実施例5にて後述するよ
うに、ヨウ素水溶液(1%重量/容量)を用いて遊離ヨウ素の生成を(352n
mでの吸収の増大によって)モニタする、化学光量測定により照射前および照射
後の双方で確認した。
【0068】 結果 この配置によって、1000LのHSA4.5%を4時間以内に処理し、従来
のファージアッセイによって定量すると4.5のバクテリオファージlog死滅
を成し遂げることが可能となった。典型的には、照射により(ゲル濾過8によっ
て測定すると)アルブミンのダイマー分画が引き起こされ、元のレベルの5.4
%から6.1%に増加した。8%の凝集レベル(ゲル濾過によって測定すると2
×106 Daを越える分子量の成分)は、ゲル濾過処理の後に変化していなかった
。開始温度20℃を有する液体の照射後の温度上昇は、典型的には約1℃に限ら
れていた。
【0069】 実施例2−ヒト血漿の照射 φX174(108 pfu/mlの量)で接種された、貯蔵していたヒト血漿
(OD254 =55.0)を、図1および2のものと概ね同様の実験室規模の照射
デバイス(254nm)に通液した。とりわけチューブ表面に10mW/cm2 のUV照射をもたらす4つのUVCランプに取り囲まれた1本の内径6mmのシ
リカチューブ(48.5cmの長さで80のミキサーエレメントを含む)に、液
体を通過させた。流速は40ml/分(2.4L/時間)とし、UV(ランプ)
間にあるチューブ部分内の照射領域の中で11.1秒の滞留時間をもたらすよう
にした。ランプの照射強度および照射量は、実施例1と同様に定量した。
【0070】 結果 典型的には、実施例1に記載の方法を使用して定量したLRVは、3.6と4
.0との間であった。およそ20℃の開始温度での液体の温度上昇は、照射後に
は1℃であった。血漿成分の(凝固アッセイによって定量した場合の、保持され
ているそれらの生物学的活性に基づく)回収は次のとおりであった:FVIII
:C80〜90%、FV75〜80%およびフィブリノーゲン75〜85%。
【0071】 実施例3−ヒトイムノグロブリン(IgG)の照射 φX174(108 pfu/ml)で接種されたIgG(150g/L;OD 254 =200)を、冷却貯蔵所(4℃)に入れて、24パスに相当する期間が経
過するまで(チューブ内の照射領域における合計滞留時間106秒に対応する)
100ml/分の流速にて、実施例2に記載のごとき装置に通して再循環させた
。ランプ強度および照射量は、実施例1のとおりに測定した。
【0072】 結果 典型的には、LRV(上記と同様にして定量)は4.2であり、凝集レベル(
分子量が2×106 Daを越える)(上記と同様にして定量)は4.7%から5
.2%に増大していた。機能性アッセイにおいて、照射されたIgGは、抗スト
レプトリシンO抗原の10から15%の増大と、抗風疹抗体レベルの10%の減
少とを示した。
【0073】 実施例4−哺乳動物ウイルスの不活化 ヒトアルブミンの試料(4.5%濃度)を、哺乳動物ウイルスから選択したも
ので接種し、そしてUVCランプ間のチューブ部分内の照射領域の中で14秒の
滞留時間をもたらすように、30ml/分とわずかに低い流速としたことを除い
ては実施例2に記載と同様の装置および方法を用いて処理した。ウイルスはとり
わけ、熱処理および/または溶媒界面活性剤処理に対するそれらの一般的な耐性
に鑑みて選択された。上記したように、それぞれの異なるウイルスは概して、U
V照射に対して異なる感受性を有しているが、試料はすべて、同じ条件下で、3
0ml/分の流速で処理された。
【0074】 結果 処理されたウイルスに対して得られたLRVを、表2に示す。
【0075】
【表4】
【0076】 表1(上記)および表2の双方から、イーコリバクテリオファージφX174
の絶対的および相対的感受性を、これらの表で示される他のウイルスのすべての
相対的見込み死滅を予測する内部標準として表すことができることが判るであろ
う。かくして、たとえば表1で、アデノウイルス3の感受性をバクテリオファー
ジ(イーコリ)(φX174)の感受性と比較することによって、いずれの所定
照射条件の設定に対しても、アデノウイルスのlog死滅がバクテリオファージ
の場合の2倍になるはずであり、そして逆に、感染性肝炎のlog死滅はバクテ
リオファージの場合のおよそ半分になるであろうことを予測することができる。
同様に、上記実施例4に対する結果の表において、いずれの所定照射条件の設定
下にあっても、イヌパルボウイルスのlog死滅がバクテリオファージφX17
4の場合と同等かまたはそれを越えるはずであり、一方シンドビスに対するlo
g死滅はバクテリオファージphiX174に対する場合の約半分になるであろ
うことを予測することができる。このように、あらゆる所定産物中のバクテリオ
ファージφX174のスパイクおよび設定操作条件を含めること、そして実際の
そのlog死滅を測定することによって、他のいずれのウイルスの見込みlog
死滅をも予測することが可能である。本発明者らは、たとえば4.2±0.2の
固定条件下で、一貫してφX174のlog死滅を再現性をもって得ることが可
能であることを見出しており、しかして前記の予測の信頼度が良好であることが
示されている。
【0077】 実施例5−1%ヨウ化ナトリウムを使用した化学光量測定 監視されたアルブミン液体の処理に対して使用されていると同様の条件下で、
5.mMトリス塩酸pH7.5中の1%(重量/容量)ヨウ化ナトリウムを照射
デバイスに通液した。4.5%ヒト血清アルブミンの場合、製造販売されている
デバイス(前記)に、4.2L/分の流速にてヨウ化ナトリウム溶液が通液され
ることが必要となるはずである。デッドボリュームに相当する容量を廃棄し、そ
して約300mlsの照射されたヨウ化ナトリウム溶液の試料を、352nmに
おける分光光度測定用に(照射後2時間以上行うべく)集めた。デバイスは、照
射処理のためにアルブミン液体を通過させる前に、生理食塩水で洗い流した。ア
ルブミン液体の照射を完了した後、上記した方法での化学光量測定工程を繰り返
した。1.0のOD352 が、100mJ/cm2 のフルエンスに対応していた。
ヨウ素化学光量測定試薬は、必要とあれば、使用される実験条件に適合するよう
にさらに感度を変えることができる。かくして、本発明者らは50mMトリスp
H7.5中、1%NaIを用いているが、クエン酸塩またはホウ酸塩などをそれ
ぞれ用いて、pHをたとえば3.0に低下させることによってこの試薬の感度を
相当に増大することができ、またはpHを9.2に高めることによって相当に感
度を低下させることができる。ヨウ素化学光量測定試薬は、Jagger, J.("Intro
duction to Research in Ultraviolet Photobiology"掲載のPotassium Ferrioxa
late Actinometry、1967、137 〜139 頁、Prentice-Hall 、ニュージャージー)
に記載のようなフェリオキサレートカリウム試薬を使用することによって、絶対
的な単位(mJ/cm2 )に較正され得る。比較は、たとえば図1および2のも
ののごとき小さな実験室規模のデバイスにて、48.5cmの長さの内径6mm
のシリカチューブを用い、アルミニウムホイルに包むことによりパイプの照射長
を2.5、5.0、7.5cmに限定して、最も好都合に行われる。フェリオキ
サレート試薬の感度は、pH7.5でヨウ素の場合よりも高いので、このような
ことが必要である。次いで、352nmにおけるヨウ素溶液の光学密度と、対応
するmJ/cm2 で表すフルエンス(フラックス×秒で表す滞留時間)に関する
グラフを構築することができる。フラックスの図は、観察されたフルエンスを、
照射部分における全粒子の滞留時間(秒で表す)で割ることによって、各機械の
構成に対して得ることができる。図6は、ヨウ素A352nm数のフルエンスへ
の変換に対して本発明者らが得た検量線を表し、これは機械によって独立したも
のであるはずであるが、ヨウ素試薬のpHに伴って変化するであろう。既存の方
法よりも、本明細書中で記載したヨウ素化学光量測定試薬を使用することに重要
な利点がある。ウリジン1リン酸試薬と異なり、ヨウ素試薬では曝露に伴って光
学密度の増大がもたらされ、そしてスペクトル変化は裸眼で目視可能であり、オ
ペレータに装置の機能を補正するように警告を行う。色の変化は即時的であり、
フェリオキサレート法の場合に必要とされるように、滴定用にオフラインでサン
プリングする必要はなく、このことが、たとえばフロー分光光度計を用いる、継
続的または間欠的な自動化オンライン化学光量測定を可能とする。ヨウ素試薬の
さらなる利点は、プロセスにおいて使用されるべき曝露量に適合するように感度
を調整することができる点にあり、このことによって、最も実用的な適用におい
てオフスケールに至りがちなフェリオキサレート試薬とは異なり、広いダイナミ
ックレンジが可能となる。ヨウ素試薬のさらなる利点は、安価であって使用前に
まとめて調製および保存することが容易である点にあり、このため、産業環境で
のフルスケールプロセス装置を較正またはモニタする場合、大量操作のために至
便である。
【0078】 実施例6〜9−ヒトアルブミンの照射 以下の方法を使用して、本発明の方法および装置による、log死滅の関係式
に対して必要とされるパラメータを測定および決定した。 本研究で、ヒトアルブミン溶液(4.5%および20%、容量/容量)の粘度
を、市販のSynchro-Lectric Viscometer(Brookfild Engineering Laboratories
, Stoughton, Mass, USA)によって測定した。この粘度計は、円筒または円板を
液体中で回転させて、誘発された動きに対する粘性抵抗を克服するために必要な
トルクを測定するものである。測定は、ベリリウム銅バネを通じて「スプリンド
ル」と称される浸漬エレメントを駆動することによって成し遂げられ、Viscomet
erダイアルの上の赤いポインタの位置によって示されるバネが回転する程度が、
所定の速度およびスプリンドルに対する液体の粘度に比例するのである。粘度は
、4.5%のHAに対して1.36cpであり、20%のHAに対して5.0c
pであることが見出された。 所定温度にて既知容量のタンパク質溶液の重量を測定し、それらから密度を算
出することによって、4.5%および20%のヒトアルブミン溶液の密度が、2
0℃でそれぞれ1010および1051kg/m3 であることが見出された。
【0079】 実施例6−4.5%のHAでの最低流速の定量 4.5%のヒトアルブミンのバッチを、概ね実施例2に記載のとおりに、一連
の異なる流速にて照射した。log死滅(LRV)をそれぞれの操作について定
量し、そして図10に示すように流速から定量した滞留時間(秒)に対してプロ
ットした。得られた測定結果(以下に示す)から決定した、本発明による一般的
な関係式から予測されるlog死滅も示すが、これから、オーダ10の滞留時間
を越えると、実験的log死滅が予測されるlog死滅速度から実質的に逸脱し
、そして滞留時間の増大に伴って(流速の低下に対応する)log死滅の増大は
ほとんど得られないことを認め得る。密度、粘度およびこの滞留時間に対応した
直線的な流速を考慮に入れて、オーダ50のレイノルズ数にて予測値からの逸脱
が起こることが見出された。
【0080】 結果−(36cmの長さで6mmの内径のシリカガラスチューブにて、4×1
5WのUVCランプを使用した、UV照射についてのもの)
【0081】
【表5】
【0082】 上記の最低流速定量を使用して、関係式:umin =50μ/dρ[式中、μ、
dおよびρはすべて上記と同じ意味を有する]を用い、他の直径のチューブおよ
び他の液体に対する最低流速(umin )を予測することが可能である。
【0083】
【表6】
【0084】 実施例7−化学光量測定を使用した最低流速定量 pH7の1%ヨウ化ナトリウム溶液のバッチを、概ね上記したと同様に、19
4cmの長さで内径6mmのシリカチューブにて、異なる流速を用いて照射した
。その結果得られた、照射された溶液の吸光度値を、秒で表した滞留時間の形式
での流速に対して、図11でプロットした。図11から認められるように、吸光
度は滞留時間の増大に伴って(照射に曝される時間の増大に対応して)直線的に
、転じてこの場合約50のレイノルズ数に対応する約30ml/分の流速に対応
した約60秒の滞留時間まで増大した。より低い流速およびより低いレイノルズ
数に対応する、さらに増大した滞留時間に伴って、吸光度の増大速度は実質的に
低下し、それにより混合効率の低下も示唆されるものである。
【0085】 実施例8−log死滅と液体照射処理パラメータとの間の相関における液体特性
関数の決定 高OD液体のUV照射は、液体内部へのUV透過深度、それゆえ、有効な照射
ゾーンにてUV照射を受ける総通過量の割合に、そして照射ゾーンの液体が通路
の中央部にある液体の本体で置換されることに左右されるものである。後者は、
用いられる混合手段に左右される。本発明で使用される種類のスタティックミキ
サーで、高い効率の放射状混合が(通路の放射状内側部と放射状外側部との間で
)成し遂げられるが、これは混合される液体のレイノルズ数の関数、即ち、f(
Re)である。これを考慮すると、得られるlog死滅は、以下の関係式: log死滅=kf(Re){I(ρμ) /(OD・d)}(L/Re) [式中、μはcpで表される液体の粘度であり、ρはkg/m3 で表される液体
の密度であり、dはmmで表される液体通路の直径であり、Reはレイノルズ数
であり、Lは有効照射通路長であり、ODはmW/cm2 で表される通路の内壁
における強度での液体の光学密度である]によって支配される。
【0086】 上記の関係式は、 kf(Re)={log死滅/(L/Re)}・{OD・d/I(ρ/μ) } と変形することもでき、これは kf(Re)=KRem として表現することができる。
【0087】 定数Kおよび指数mは、実験的log死滅測定結果ならびに実験室規模および
大規模の装置(それぞれ、図1および2、ならびに図3および4)を使用して、
他のパラメータの値から回帰を行って得られた。双方の装置にて同様の方式(構
成)のスタティックミキサーが使用されたので、指数mは回帰の際に双方に対し
て同じ値を保持していた。図12および13に示すように、0.5から0.7の
範囲のmに対して所定の値にて回帰を行い、そしておよそ0.6の数値を有する
mで、最も良好な一致が見出された(注記−50未満のレイノルズ数に対応する
低速における混合の効率がより低いことに鑑み、かかる低流速で得られる測定結
果にはより低い有意性を付した)。指数mに対して上記のように得られた数値の
0.6をもって、log死滅を予測するための相関式は以下の形を有する: log死滅=K{Tm (ρ/μ) /(OD・d) }(L/Re0.4 ) [式中、KはUV照射による不活化に対するウイルスの感受性にも、またUV照
射線源のパワーにも依存し、幾度かの試験的操作から決定され得る]。(Tm
チューブ壁の相対的UV透過率であり、即ち、Tm =k' Iであって、ここでI
は前記と同じ意味であり、そしてk' は使用した特定のUV照射線源および構成
装備に対応する定数である。)
【0088】 実施例9−ヒトアルブミンの照射 バクテリオファージφX174(108 /ml感染量)を接種した標準HA4
.5%(重量/容量)水溶液(OD254 =12.8)を、以上に一般的に記載し
たような、図1および2のものと類似の実験室規模の装置で、2つのシリーズの
実験にて、それぞれ異なる滞留時間に対応する、異なる流速の範囲を網羅するよ
うに処理した。粘度および密度は、上記と同様に定量した。得られた実験的lo
g死滅を、図14に示すように滞留時間に対してプロットし、そして前記液体粘
度および密度データ、レイノルズ数関数パラメータ(m=0.6、K=0.11
7)、ならびに装置パラメータ(d=6mm、L=36cm、ミキサーエレメン
ト容量50%)を用いて本発明の一般関係式から予測されたlog死滅(実線)
と比較した。図14より認められるように、2つのシリーズのlog死滅測定結
果は、予測されたlog死滅に、形態および数値の点で密接に類似している。 増加した滞留時間は、液体の流速および速度uを変化させずとも、流速を一切
変えることなく照射ゾーンを通過する液体のパスの数を増加することによって得
ることができることは正しく理解されるであろう。この場合、レイノルズ数に変
化がないこと、およびlog死滅と滞留時間との相関は、図15に示されるよう
に直線的になることが明らかであろう。図15は、18mmの内径のFEP液体
通過チューブを備えた大規模の装置にて、20%(重量/容量)ヒトアルブミン
溶液を使用して得られた結果を比較するものである。
【0089】 以上の実施例は、本発明の範囲を限定しないこと、そして本発明の範囲から逸
脱することなく前記開示に様々な変更を施してもよいことが正しく理解されるこ
とを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の装置の模式的な流れ図である。
【図2】 図1の装置の照射部分を通じる横断面である。
【図3】 本発明の別の装置の模式的な流れ図である。
【図4】 図3の装置の図2に対応する横断面である。
【図5】 バクテリオファージの不活化のための流速に対するLRVのグラフである。
【図6】 バクテリオファージの不活化のための滞留時間に対するLRVのグラフである
【図7】 混合の影響を示す、液体のODに対するLRVのグラフである。
【図8】 本発明の産業規模の装置の模式的な縦断面の正面図である。
【図9】 平面IX−IXでの図8の装置の一部の詳細な横断面である。
【図10】 最低の流速を示す4.5%のヒトのアルブミンの照射のための滞留時間に対す
るLRVのグラフである。
【図11】 種々の滞留時間を使用する化学光量測定値のグラフであり、これは最少の流速
を示す。
【図12】 レイノルズ数の関数の指数を決定するために使用される回帰手順を説明する。
【図13】 レイノルズ数の関数の指数を決定するために使用される回帰手順を説明する。
【図14】 ヒトのアルブミンの溶液中のバクテリオファージの不活化のための滞留時間に
対するlog死滅のグラフである。
【図15】 ヒトのアルブミンの溶液中のバクテリオファージの不活化のための滞留時間に
対するlog死滅のグラフである。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年12月20日(2000.12.20)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項23】 所望成分および混入微生物を含有する生物学的な液体のU
V照射の方法であって、 a)装置の使用に際し使い捨て可能なUV透過性材料の壁手段を照射領域内の
UV照射線源に接近して有し、入口および出口を有し、装置の使用に際してそれ
に沿って流れる液体の実質的な乱流を回避するように、実質的な不連続性が実質
的にない、両者間に延伸する流路を規定するように通過手段が形成および配置さ
れており、装置の使用に際して前記UV照射線源からのUV照射を受けるための
前記UV透過性壁手段に隣接する照射ゾーンを有する、長手方向に延伸する容器
を備えており、 前記通過手段は、装置の使用に際して液体の流れの分割および再混合を含む混
合操作に液体の流れを反復して付すための、複数のミキサーエレメントを具備す
るスタティック流れ混合手段を有し、該スタティック流れ混合手段は、少なくと
も前記照射ゾーンに沿う前記流路に沿って延伸し、 前記容器は少なくとも4mmの内径を有しており、その使用に際して前記容器
に液体を通過させるために形成および配置された液体流れ供給手段を含んでいる
装置を準備する;ならびに b)実際のlog死滅と、下記の関係式によって予測されるlog死滅との間
の実質的に密接な関連の維持によって示唆されるような、効率的な混合のために
必要とされる(前記照射領域内での)最大液体滞留時間に対応する最低流速以上
の液体流速にて、該最小流速を超える流速を達成する滞留時間の増大に伴い、そ
して前記微生物の所望のlog死滅をもたらすことによる、前記混入微生物の有
効な不活化のために必要とされる前記照射領域における最小滞留時間(好ましく
は、前記混入微生物の4 log死滅のために必要とされる以上、一般的には1秒
以上、例えば10秒以上)に対応する最高流速以下、そして前記所望成分の有意
な分解が起こる流速以下、好ましくは10%(望ましくは約1%以下)の凝集お
よび/または前記所望成分の生物学的活性の20%の喪失が起こる流速以下の流
速にて、 前記液体が少なくとも20回の前記混合操作に付されるように、前記液体を前
記容器に貫流させる、 前記照射領域における前記最小滞留時間は、以下の関係式: log10死滅=K×フラックス×滞留時間×Z/OD×チューブ直径 但し、フラックスは通過壁のすぐ内側の照射領域内で液体流れを含む通路への
mWcm-2で表されるUV照射の入射量;ODは実質的なウィルスの不活化が起
こる波長領域(典型的には250〜280μmの範囲)での液体の光学密度;K
は経験的に導き出される定数;チューブ直径は照射領域における容器のcmで表
される内径;Z=u(ρ/μ)/Rem [式中、uはcm/秒で表される液体流
れ速度、ρはkg/m3 で表される液体密度、μはcpで表される液体粘度、R
eは数値がRe=duρ/μ(d、u、ρおよびμは上記と同じものを意味する
)によって規定される液体のレイノルズ数、mはその数値が経験的に決定される
スタティックミキサーシステムの標数] に従って規定されるものである; 工程を含み、 これによって、実質的に液体全体が、液体の所望成分への損傷を最小に抑制し
つつ、UV照射の同様な微生物不活化レベルに曝露され得ることを特徴とする方
法。
【手続補正書】
【提出日】平成13年6月11日(2001.6.11)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【図6】
【図7】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【手続補正書】
【提出日】平成13年7月16日(2001.7.16)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD ,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL, PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,S L,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 グン,アンドリュー イギリス アンガス ディーディー8 2 キューエフ,レザム,カークデン ハウス (番地なし) (72)発明者 キャメロン,イアン デイビッド イギリス ダンディー ディーディー4 7イーエイチ,マクナブ ストリート 10 (72)発明者 ペパー,ダンカン ステファン イギリス エディンバラ イーエイチ9 1エイエス,スリスタン ロード 108 (72)発明者 マクドナルド,シャーリー リン イギリス セルカークシャー ティーディ ー1 3ピーエイチ,ガラシールズ,サン ダーランド ファーム コテージ 3 (72)発明者 リ,キィアンギィー イギリス エディンバラ イーエイチ9 3イーイー, マクドウォール ロード, サード フロア 3 Fターム(参考) 4B029 AA27 BB01 BB15 BB20 CC01 4B033 NG01 NH05 NJ03 NK01 4C058 AA20 AA21 AA22 AA30 BB06 KK02 KK22 KK32 KK42 KK46 KK50 4D037 AA11 AB03 BA18 BB01 BB06 BB08

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所望成分および混入微生物を含有する生物学的な液体のUV
    照射において使用するために好適な装置であって、 装置の使用に際し使い捨て可能なUV透過性材料の壁手段を照射領域内のUV
    照射線源に接近して有し、入口および出口を有し、装置の使用に際してそれに沿
    って流れる液体の実質的な乱流を回避するように、実質的な不連続性が実質的に
    ない、両者間に延伸する流路を規定するように通過手段が形成および配置されて
    おり、装置の使用に際して前記UV照射線源からのUV照射を受けるための前記
    UV透過性壁手段に隣接する照射ゾーンを有する、長手方向に延伸する容器を備
    えており、 前記通過手段は、装置の使用に際して液体の流れの分割および再混合を含む混
    合操作に液体の流れを反復して付すための、複数のミキサーエレメントを具備す
    るスタティック流れ混合手段を有し、該スタティック流れ混合手段は、少なくと
    も前記照射ゾーンに沿う前記流路に沿って延伸し、 前記容器は少なくとも4mmの内径を有しており、また前記装置は、装置の使
    用に際して前記容器に液体を通過させるために形成および配置された液体流れ供
    給手段を含んでおり、 実際のlog死滅と、下記の関係式によって予測されるlog死滅との間の実
    質的に密接な関連の維持によって示唆されるような、効率的な混合のために必要
    とされる(前記照射領域内での)最大液体滞留時間に対応する最低流速以上の液
    体流速にて、該最低流速を超える流速を達成する滞留時間の増大に伴い、そして
    前記微生物の所望のlog死滅をもたらすことによる、前記混入微生物の有効な
    不活化のために必要とされる前記照射領域における最小滞留時間(好ましくは、
    前記混入微生物の4 log死滅のために必要とされる以上、一般的には1秒以上
    、例えば10秒以上)に対応する最高流速以下、そして前記所望成分の有意な分
    解が起こる流速以下、好ましくは10%(望ましくは約1%以下)の凝集および
    /または前記所望成分の生物学的活性の20%の喪失が起こる流速以下の流速に
    て、 前記液体流れが少なくとも20回の前記混合操作に付され、 前記照射領域における前記最小滞留時間は、以下の関係式: log10死滅=K×フラックス×滞留時間×Z/OD×チューブ直径 但し、フラックスは通過壁のすぐ内側の照射領域内で液体流れを含む通路への
    mWcm-2で表されるUV照射の入射量;ODは実質的なウィルスの不活化が起
    こる波長領域(典型的には250〜280μmの範囲)での液体の光学密度;K
    は経験的に導き出される定数;チューブ直径は照射領域における容器のcmで表
    される内径;Z=u(ρ/μ)/Rem [式中、uはcm/秒で表される液体流
    れ速度、ρはkg/m3 で表される液体密度、μはcpで表される液体粘度、R
    eは数値がRe=duρ/μ(d、u、ρおよびμは上記と同じものを意味する
    )によって規定される液体のレイノルズ数、mはその数値が経験的に決定される
    スタティックミキサーシステムの標数] に従って規定されるものであり、 これによって、装置の使用に際して、実質的に液体全体が、液体の所望成分へ
    の損傷を最小に抑制しつつ、UV照射の同様な微生物不活化レベルに曝露され得
    ることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 log死滅と、前記最低流速を超える流速を達成する滞留時
    間との間の実質上直線的な相関の維持によって示唆されるような、効率的な混合
    のために必要とされる、前記照射領域内での最高液体滞留時間に対応する最低流
    速以上の流速をもたらすように、装置が形成および配置され、前記照射領域内に
    (最小の)滞留時間をもたらすように、照射領域を貫通する液体流れの通路を介
    して(最小の)所望のlog死滅割合が成し遂げられ、前記滞留時間は、以下の
    関係式: log10死滅=K×フラックス×滞留時間×Z/OD×チューブ直径 但し、フラックスは照射領域内で液体流れを含む通路へのmWcm-2で表され
    るUV照射の入射量;ODは前記微生物を不活化するUV照射波長(典型的には
    250〜280μmの範囲)での液体の光学密度;Kは経験的に導き出される定
    数;チューブ直径は照射領域における容器のcmで表される内径 によって規定される請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記スタティック流れ混合手段は、50〜500個のミキサ
    ーエレメントを具備する請求項1または2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記容器は、少なくとも6mmの内径を有する請求項1乃至
    3の何れかに記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記容器は、少なくとも10mmの内径を有する請求項4記
    載の装置。
  6. 【請求項6】 前記容器壁手段は、220〜280nmの波長範囲にわたる
    UVに対して実質的に透過性である請求項1乃至5の何れかに記載の装置。
  7. 【請求項7】 有効照射領域長(単一パスシステムにおける実際の照射領域
    長に対応する)は、最小有効照射領域長の100〜1000%である請求項1乃
    至6の何れかに記載の装置。
  8. 【請求項8】 有効照射領域長は、最小有効照射領域長の150〜700%
    である請求項7記載の装置。
  9. 【請求項9】 液体流れ供給手段は、ポンプ手段を含む請求項1乃至8の何
    れかに記載の装置。
  10. 【請求項10】 液体流れ供給手段に、所望の液体流速を提供するために装
    置の使用において調整可能である、調整可能流速制御手段が備えられている請求
    項1乃至9の何れかに記載の装置。
  11. 【請求項11】 前記液体流れ供給手段が、装置の使用において1から10
    0秒までの範囲内の液体滞留時間を提供するために形成および配置されている請
    求項1乃至10の何れかに記載の装置。
  12. 【請求項12】 前記液体滞留時間は、2から16秒までの範囲内である請
    求項11記載の装置。
  13. 【請求項13】 液体のUV照射方法であって、 a)請求項1記載の装置を準備する;および b)液体を該装置に通過させて、UV照射で装置内の液体を照射する 工程を含むことを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 照射ゾーンでの液体の滞留時間が1〜100秒になるよう
    に、液体が装置に通過される請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記滞留時間は、2〜16秒である請求項14記載の方法
  16. 【請求項16】 前記液体中に保護剤を導入する工程を含む請求項13乃至
    15の何れかに記載の方法。
  17. 【請求項17】 生物学的な液体を滅菌する方法であって、請求項1乃至1
    6の何れかに記載のUV照射方法および少なくとも1つの他の微生物不活化方法
    を含むことを特徴とする方法。
  18. 【請求項18】 前記少なくとも1つの他の微生物不活化方法は、熱処理お
    よび界面活性剤処理から選択される請求項17記載の方法。
  19. 【請求項19】 UV照射装置の照射領域を貫流する液体が受けるUV照射
    を監視する方法であって、 所定量のUV照射での照射に伴う所定の波長における吸光度の変化によって顕
    示される実質上定量的な化学反応を行う化学光量測定溶液を準備する; その中でウイルス照射をするための、液体のUV照射用の装置の使用前および
    使用後に、該装置に前記化学光量測定溶液の試料を貫流させる;ならびに 前記化学光量測定溶液の試料の吸光度変化を比較する 工程を含むことを特徴とする方法。
  20. 【請求項20】 前記化学光量測定溶液は、アルカリ金属、アルカリ土類金
    属およびヨウ素のアンモニウム塩、ならびに水性ウリジン1リン酸より選択され
    る請求項19記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記化学光量測定溶液は、水性ヨウ化ナトリウムを含む請
    求項20記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記化学光量測定溶液は、pH緩衝液を含む請求項1乃至
    21の何れかに記載の方法。
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