JP4522707B2

JP4522707B2 - 微生物捕捉剤

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Publication number: JP4522707B2
Application number: JP2003565612A
Authority: JP
Inventors: 州一菅原
Original assignee: 旭化成クリーン化学株式会社
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: WO2003066192A1; AU2003207181A1; TW593385B; TW200305586A; JPWO2003066192A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物捕捉剤に関する。更に詳細には、本発明は、少なくとも２個のカルボキシル基を有する化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、アミド系化合物、非水溶性アゾ化合物、特定の構造を有する第４級アンモニウム塩、及び特定の構造を有する第４級アンモニウム塩含有重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする微生物捕捉剤に関する。本発明の微生物捕捉剤は、優れた微生物捕捉能を有するのみならず、そのような優れた微生物捕捉能を長時間維持できるので、水処理における水中の微生物の捕捉並びに気相中の微生物の捕捉に有効に用いることができる。さらに、本発明の微生物捕捉剤は、有機溶媒及び／又は含水有機溶媒に可溶なため、該微生物捕捉剤の溶液を用いて、該捕捉剤が担持されてなる担体を含む微生物捕捉用複合体を容易に製造することができる。本発明の微生物捕捉剤を用いた微生物捕捉用複合体は、バイオリアクターおよびバイオセンサーにおける微生物及び／又は菌体の保持担体等として有利に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、水処理用の微生物除去材やバイオリアクターの微生物捕及び／又は菌体の保持担体に使用する微生物捕捉能を有する物質（以下、「微生物捕捉剤」と称す）に関して様々な提案なされている。微生物捕捉剤は、主に水中での使用を目的としているので、微生物捕捉剤の溶出による微生物除去効果の経時的な減弱を防ぐために、非水溶性でなければならないと考えられていた。例えば、特許文献１（日本国特公昭６２−４１６４１号公報）は、架橋ポリビニルピリジニウムハライドからなる不溶性の微生物捕捉剤を開示している。しかし、この公報に記載の微生物捕捉剤の場合、架橋により十分なポリマー強度を得るためには、ジビニル化合物の割合を高めねばならない。そのためにビニルピリジニウム単位の含有率が低下し、その結果として微生物吸着能が低下するという問題があった。更に、この微生物捕捉剤は、水だけでなく、通常の有機溶媒にも不溶であるため、溶液として担体に塗布するというようなことはできず、固体としてビーズのような形態でしか取り扱うことができなかった。同様に特許文献２（日本国特開平３−８４４２号公報）においては、４級化ピリジニウム重合体を架橋することによって不溶化したものを微生物捕捉剤として用いている。この公報の微生物捕捉剤は、不溶化のための架橋によって微生物吸着量が低下するという問題があった。
このように、微生物捕捉剤として、優れた微生物捕捉能を長時間にわたって発揮し、且つ有機溶媒または含水有機溶媒に溶解して担体に担持させることが可能な微生物捕捉剤は見出されていなかった。
【特許文献１】
日本国特公昭６２−０４１６４１号公報
【特許文献２】
日本国特開平０３−００８４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しょうとする課題】
【０００３】
本発明の目的の１つは、優れた微生物捕捉能を有するのみならず、そのような優れた微生物捕捉能を長時間維持できる、有機溶媒または含水有機溶媒に可溶な微生物捕捉改良剤を提供することにある。
本発明の他の１つの目的は、該微生物捕捉剤を担持してなる微生物捕捉用複合体を提供することにある。
本発明の更に他の１つの目的は、該微生物捕捉剤を、微生物を含有する液体又は気体と接触させて、微生物を捕捉する方法を提供することにある。
本発明の更に他の１つの目的は、該微生物捕捉用複合体を、微生物を含有する液体又は気体と接触させて、微生物を捕捉する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記のような優れた微生物捕捉剤を開発すべく鋭意検討を行った。その結果、意外にも、少なくとも２個のカルボキシル基を有する化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、アミド系化合物、非水溶性アゾ化合物、特定の構造を有する第４級アンモニウム塩、及び特定の構造を有する第４級アンモニウム塩含有重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする微生物捕捉剤が、優れた微生物捕捉能を有するのみならず、そのような優れた微生物捕捉能を長時間維持できるので、水処理における水中の微生物の捕捉並びに気相中の微生物の捕捉に有効に用いることができることを見出した。また、上記の微生物捕捉剤は、有機溶媒及び／又は含水有機溶媒に可溶なため、該微生物捕捉剤の溶液を用いて、該捕捉剤が担持されてなる担体を含む微生物捕捉用複合体を容易に製造することができ、得られた微生物捕捉用複合体は、バイオリアクターおよびバイオセンサーにおける微生物及び／菌体の保持担体等として有利に用いることができることを見出した。これらの知見に基づき本発明を完成した。
すなわち、本発明の要旨は、以下１．の発明である。
【０００５】
本発明の基本的態様および好ましい態様を列挙する。
１．２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール及び（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−アミルフェニル）ベンゾトリアゾールからなる群より選ばれる少なくとも１種のベンゾトリアゾール系化合物を含むことを特徴とする微生物捕捉剤。
２．前記１に記載の微生物捕捉剤を担持してなる担体を含む微生物捕捉用複合体であって、該微生物捕捉剤の重量が該担体の重量に対して０．００１〜２０重量％であることを特徴とする微生物捕捉用複合体。
３．該担体が、繊維、織物、不織布、膜、中空糸および粒子からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする前記２に記載の微生物捕捉用複合体。
４．該担体が、ポリエステル、ポリアクリル酸又はその誘導体、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、多糖、ポリオキシアルキレン、及びポリエチレンテレフタレートからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物から製造されたものであることを特徴とする前記２に記載の微生物捕捉用複合体。
５．該担体が、微生物吸着能を有する担体であることを特徴とする前記２に記載の微生物捕捉用複合体。
６．下記の工程（１）及び（２）を含むことを特徴とする、微生物の捕捉方法。
（１）請求項１に記載の微生物捕捉剤を提供する。
（２）該微生物捕捉剤を、微生物を含有する液体と接触させて、該微生物を捕捉する。
７．下記の工程（１）及び（２）を含むことを特徴とする、微生物の捕捉方法。
（１）前記２〜５のいずれかに記載の微生物捕捉用複合体を提供する。
（２）該微生物捕捉用複合体を、微生物を含有する液体と接触させて、該微生物を捕捉する。
【００４３】
本発明の微生物補足剤は、優れた微生物捕捉能を有するのみならず、そのような優れた微生物捕捉能を長時間維持できる、有機溶媒または含水有機溶媒に可溶な微生物捕捉改良剤を提供でき、該微生物捕捉剤を担持してなる微生物捕捉用複合体を提供でき、該微生物捕捉剤を、微生物を含有する液体又は気体と接触させて、微生物を捕捉する方法を提供でき、該微生物捕捉用複合体を、微生物を含有する液体又は気体と接触させて、微生物を捕捉する方法を提供することが出来る効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明において、「ヒドロカルビル（hydrocarbyl）基」とは、炭化水素に由来する１価の基を表し、この用語はIUPAC（International Union of Pure and Applied Chemistry （国際純正応用化学連合））の命名法に従ったものである。
本発明の微生物捕捉剤は、少なくとも２個のカルボキシル基を有する化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、アミド系化合物、非水溶性アゾ化合物、後述する特定の構造を有する第４級アンモニウム塩、及び後述する特定の構造を有する第４級アンモニウム塩含有重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含む。
本発明の微生物捕捉剤を用いると、微生物の活性状態を維持したままで捕捉することができる。ここで活性状態の微生物とは、例えば汚水浄化能力を有した状態の微生物（即ち、活性汚泥菌）のことをいう。
少なくとも２個のカルボキシル基を有する化合物（以後、屡々、単に「カルボキシル基含有化合物」と称す）としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸、１，３プロパンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸およびトリエチレンテトラミン六酢酸が挙げられ、好ましくはクエン酸やエチレンジアミンである。
【００４５】
例えば、クエン酸の場合、クエン酸の微生物捕捉の機構は必ずしも明らかではないが、排水や汚水中に存在する金属イオンに対してカルボキシル基が配位結合して金属イオンを捕捉し、さらにこの陽荷電を有する金属イオンを介し、微生物の細胞表面の負電荷と相互作用するものと推定される。したがって、金属イオンに対し、カルボキシル基が配位結合し得る構造を有する化合物が優れた微生物捕捉効果を発揮すると考えられる。
上記したように、従来技術においては、微生物捕捉剤は非水溶性であることが必要であると考えられていた。本発明者は、本発明で用いる上記のカルボキシル基含有化合物は、水溶性であるにもかかわらず、上記のような化合物を担体に担持してなる微生物捕捉用複合体は、優れた微生物捕捉能を発揮するのみならず、そのような優れた微生物捕捉能を長時間にわたって維持することが可能であることを見出した。その理由は明らかではないが、以下のようなことと考えられる。例えば、上記のような微生物捕捉用複合体を用いて排水や汚水中の微生物を捕捉する場合、該複合体表面上に有機分子が吸着し、これによって該複合体表面が変性される。この変性された複合体表面に微生物が吸着され、担体上に吸着された微生物に更に微生物が吸着する。本発明の微生物捕捉剤を用いた場合には、微生物捕捉処理中に微生物捕捉剤が担体から脱離しても、処理開始後数日〜約一週間の微生物の吸着量（初期吸着量）が多いため、長時間にわたり優れた微生物捕捉能を維持することができる。
【００４６】
ベンゾトリアゾール系化合物としては、従来、紫外線吸収剤として使用されているものが挙げられる。ベンゾトリアゾール系化合物の具体例としては、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール，２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール，２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール，２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール，２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾールおよび（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−アミルフェニル）ベンゾトリアゾールが挙げられ、好ましくは２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
ベンゾトリアゾール系化合物は、骨格分子であるベンゾトリアゾールによる陽荷電部分と微生物の細胞表面の負電荷とが相互作用しているものと推定される。
アミド系化合物の例としては、従来、帯電防止剤として使用されているものが挙げられる。アミド系化合物の好ましい具体例としては、式（１１）で示されるＮ，Ｎ−ジ（ポリオキシエチレン）置換アミドアミド化合物が挙げられる。
【００４７】
【化１９】

【００４８】
（式中、Ｒ^７は、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_５０アリール基、ベンジル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪酸残基、又は飽和又は不飽和脂肪酸エステル残基を表し、ｐ及びｑは、以下の関係を満足する整数である。
１０≦ｐ≦１０，０００、及び１０≦ｑ≦１０，０００。）
式（１１）で表されるＮ，Ｎ−ジ（ポリオキシエチレン）置換アミド化合物は、構成成分中にＲ^７基における疎水性の炭化水素部分と親水性のポリオキシエチレン部分を有することから界面活性効果を発揮する。従って、Ｎ，Ｎ−ジ（ポリオキシエチレン）置換アミド化合物を担体表面に被覆した場合、疎水性担体表面における水との親和性を向上させることで微生物の初期吸着を促進し、微生物を捕捉するものと考えられる。
【００４９】
非水溶性アゾ化合物の例としては、従来、アゾ顔料として使用されているものが挙げられる。アゾ顔料に関しては、ジアゾ成分やカップリング成分の組み合わせにより黄、橙、赤、紫など幅広い色相の含量がある。アゾ顔料の具体例としては、ファストエロー、ジスアゾエロー、ジスアゾオレンジ、ナフトールレッドなどが挙げられる。
例えば、非水溶性アゾ化合物の一つであるジスアゾオレンジはその分子中にジアゾ基およびイミダゾールを有することから担体表面にジスアゾオレンジを被覆した場合、捕捉材表面は水中では正荷電を呈する。その結果水中で負に帯電している微生物との間に静電相互作用が働き微生物を捕捉すると考えられる。
本発明で用いることができる第４級アンモニウム塩は、下記式（１）で表される化合物である。
【００５０】
【化２０】

【００５１】
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立して飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_５０アリール基、４−ピリジル基、２−ジメチルアミノエチル基、２−（Ｎ−ベンジル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム）エチル基、ベンジル基、飽和若しくは不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪酸残基、及び飽和又は不飽和脂肪酸エステル残基からなる群より選ばれる基を表し；Ｘ⁻は、ハロゲン化物イオン、アルキルスルホン酸イオン、芳香族スルホン酸イオン、硫酸イオン及び硝酸イオンからなる群より選ばれるイオンを表す。）。
式（１）のアンモニウム塩のＲ^１、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立して飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_１２アリール基、４−ピリジル基、２−ジメチルアミノエチル基、２−（Ｎ−ベンジル−Ｎ,Ｎ−ジメチルアンモニウム）エチル基、ベンジル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪酸残基、若しくは飽和又は不飽和脂肪酸エステル残基であることが好ましく、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_１２アリール基、４−ピリジル基、２−ジメチルアミノエチル基、２−（Ｎ−ベンジル−Ｎ,Ｎ−ジメチルアンモニウム）エチル基、ベンジル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_１０脂肪酸残基、若しくは飽和又は不飽和脂肪酸エステル残基であることがより好ましい。式（１）のアンモニウム塩のＸ⁻は塩化物イオンであることが好ましい。また、本発明で用いることができる第４級アンモニウム塩含有重合体は、下記式（２）〜（５）で表される重合体鎖をそれぞれ有する重合体である。
【００５２】
【化２１】

【００５３】
（式中、Ｒ_４は、該重合体鎖の側鎖のＣＨ_２−基と結合してアンモニウムイオンを形成する窒素含有化合物であって、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、２，４，６−コリジン、２，３，５−コリジン、トリ（飽和又は不飽和Ｃ_３−Ｃ_１８脂肪族ヒドロカルビル）アミン、及びキノリンからなる群より選ばれる窒素含有化合物を表し、Ｘ⁻は、ハロゲン化物イオンを表し、ｋ及びｌは、下記の条件を満足する整数である。
１０≦ｋ≦１００，０００、及び１０≦ｌ≦１００，０００。）、
【００５４】
【化２２】

【００５５】
（式中、Ｒ^５は、該重合体鎖の側鎖のＣＨ_２−基と結合してアンモニウムイオンを形成する窒素含有化合物であって、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、２，４，６−コリジン、２，３，５−コリジン、トリ（飽和又は不飽和Ｃ_３−Ｃ_１８脂肪族ヒドロカルビル）アミン、及びキノリンからなる群より選ばれる窒素含有化合物を表し、Ｒ^６は、水素原子又はＣ_１−Ｃ_３アルキル基を表し、Ｘ⁻は、ハロゲン化物イオンを表し、Ｙは、水素原子、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビロキシ基、（飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビロキシ）カルボニル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪酸残基、Ｃ_６−Ｃ_５０アリール基、ベンジル基、及びカルボキシル基を表し、ｍ及びｎは、下記の条件を満足する整数である。
１０≦ｍ≦１００，０００、及び１０≦ｎ≦１００，０００。）、
【００５６】
【化２３】

【００５７】
（式中、Ｒ^２及びＲ^３は、式（１）で定義した通りである。）、及び
【００５８】
【化２４】

【００５９】
（式中、Ｒ^３は、式（１）で定義した通りである。）。
式（２）中のＲ^４は、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、又はトリ（飽和または不飽和Ｃ_３−Ｃ_１２脂肪族ヒドロカルビル）アミンであることが好ましい。
式（２）中のＸ⁻は、塩化物イオンであることが好ましい。
式（３）中のＲ^５は、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、又はトリ（飽和または不飽和Ｃ_３−Ｃ_１２脂肪族ヒドロカルビル）アミンであることが好ましい。
式（３）中のＲ^６は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
式（３）中のＸ⁻は、塩化物イオンであることが好ましい。
式（３）中のＹは、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪族ヒドロカルビル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２ _０脂肪族ヒドロカルビロキシ基、（飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪族ヒドロカルビロキシ）カルボニル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_２０脂肪酸残基、Ｃ_６−Ｃ_１２アリール基、ベンジル基、若しくはカルボキシル基であることが好ましい。
式（４）及び（５）におけるＲ^２及びＲ^３の好ましい例としては、式（１）に関連して上記したものと同様である。
該式（１）の第４級アンモニウム塩の好ましい例としては、下記式（６）で表される第４級アンモニウムクロライド、下記式（７）で表される第４級アンモニウムサルフェート、及び下記式（８）で表される第４級アンモニウムナイトレートが挙げられ、該式（４）の重合体の好ましい例としては、下記式（９）で表されるポリカチオンが挙げられ、該式（５）の重合体の好ましい例としては、下記式（１０）で表されるポリカチオンが挙げられる。
【００６０】
【化２５】

【００６１】
、
【００６２】
【化２６】

【００６３】
、
【００６４】
【化２７】

【００６５】
【化２８】

【００６６】
及び、
【００６７】
【化２９】

【００６８】
（式中、Ｒは、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_５０アリール基、ベンジル基、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪酸残基、又は飽和又は不飽和脂肪酸エステル残基を表しｒ及びｓは、以下の関係を満足する整数である。
１０≦ｒ≦１００，０００、及び１０≦ｓ≦１００，０００。）。
式（６）〜（８）で表される第４級アンモニウム塩において、好ましいＲは飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_５０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_５０アリール基、及びベンジル基であり、更に好ましい例はＣ_１−Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、水酸基を含有する、飽和又は不飽和Ｃ_１−Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６−Ｃ_１２アリール基、及びベンジル基である。
式（９）で表される第４級アンモニウム塩含有重合体としては公知のものを用いることができ、その具体例としては、｛２−（メタクリロイルオキシ）エチル｝トリメチルアンモニウムクロリド（日本国、三菱レイヨン（株）製）が挙げられる。
式（１０）で示される第４級アンモニウム塩含有重合体としては公知のものを用いることができ、その具体例としては、ポリ塩化ジメチルメチレンピペリジウム（商品名：PD-50；日本国、旭電化工業（株）製）が挙げられる。
一般に、第４級アンモニウム塩は、官能基が正に帯電している。一般に微生物の細胞表面は負に帯電していることから考えて、本発明で用いる第４級アンモニウム塩及び第４級アンモニウム塩含有重合体は、目的とする微生物表面と静電気的な相互作用をしているものと推定される。本発明で用いる第４級アンモニウム塩及び第４級アンモニウム塩含有重合体は、アミノ基の４級化により次式で表せられる構造を有しているものが多い。
【００６９】
【化３０】

【００７０】
この４級化アミノ基の具体的な構造の例として以下の３個の構造が考えられる。
【００７１】
【化３１】

【００７２】
この４級化アミノ基が主体となって微生物の活性状態を維持したままで捕捉する働きをしているものと考えられる。しかし、同様の４級化アミノ基を含む化合物であっても、本発明の要件を満たさないもの、例えば、陽イオン型界面活性剤である塩化ベンゼトニウム（Benzethonium Chloride）や、塩化ベンザルコニウム（Benzalkonium Chloride）は、通常、外皮用殺菌消毒剤として用いられることからも、４級化アミノ基は場合によっては殺菌作用を呈することが予想される。このような殺菌作用を有する化合物は、本発明の微生物捕捉剤用途として不適当である。さらに、日本国特許３１１８６０４号明細書に微生物吸着樹脂として記載されているポリビニルピリジニウムハライド誘導体（日本国特許３１１８６０４号明細書）にも、殺菌作用があることが報告されている（Joerg C． Tiller，Chun−Jen Liao， Kim Lewis，and Alexander M．Klibanov，Proc．Natl．Acad． Sci．ＵＳＡ，９８，５９８１−５９８５，２００１）。一方、本発明で用いる第４級アンモニウム塩及び第４級アンモニウム塩含有重合体は、実施例に示すように微生物に対し殺菌作用が弱く、且つ優れた捕捉作用を有する。
【００７３】
式（２）及び式（３）で表される重合体鎖を有する第４級アンモニウム塩含有重合体は、重合開始剤存在下、４−ビニルベンジルクロリドと、塩化ビニリデン、置換ビニル化合物等、例えば、スチレン等とを加熱下で共重合させ、その後、これにピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、３級有機アミン等の塩基を作用させることにより製造することができる。
式（２）で表される重合体鎖を有する第４級アンモニウム塩含有重合体は、例えばモノマーとして４−ビニルベンジルクロライド（４−Vinylbenzyl chloride）および塩化ビニリデン（Vinylidene chloride）を、重合開始剤としてAIBN(2,2’-Azobisisobutyronitrile)アゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル開始剤を用いて共重合した後、４−ビニルベンジルクロライドに対して約等モル量の上記の窒素含有化合物（例えば、ピリジン）をエタノールなどの極性溶媒中で反応させることで得られる。４−ビニルベンジルクロライドと塩化ビニリデンとの共重合の際の反応条件としては、反応圧力が大気圧〜２０気圧であることが好ましく、大気圧〜１０気圧であることが更に好ましく、反応温度が−８０〜３００℃であることが好ましく、−２０〜８０℃であることが更に好ましい。上記の窒素含有化合物を反応させる際の反応条件としては、反応圧力が大気圧〜５気圧であることが好ましく、大気圧〜２気圧であることが更に好ましく、反応温度が０〜２００℃であることが好ましく、２０〜１００℃であることが更に好ましい。
【００７４】
式（３）で表される重合体鎖を有する第４級アンモニウム塩含有重合体は、例えばモノマーとして４−ビニルベンジルクロリドおよびスチレンを、重合開始剤としてAIBNなどのラジカル開始剤を用いて共重合した後、４−ビニルベンジルクロライドに対して約等モル量の上記の窒素含有化合物（例えば、ピリジン）をエタノールなどの極性溶媒中で反応させることで得られる。４−ビニルベンジルクロライドとスチレンとの共重合の際の反応条件としては、反応圧力が大気圧〜１０気圧であることが好ましく、大気圧〜２気圧であることが更に好ましく、反応温度が０〜２００℃であることが好ましく、５０〜１５０℃であることが更に好ましい。上記の窒素含有化合物を反応させる際の反応条件としては、反応圧力が大気圧〜５気圧であることが好ましく、大気圧〜２気圧であることが更に好ましく、反応温度が０〜２００℃であることが好ましく、２０〜１００℃であることが更に好ましい。
【００７５】
例えば、式（２）で表される重合体鎖を有する第４級アンモニウム塩含有重合体を構成するモノマー単位の数ｋは、１０≦ｋ≦１００，０００、好ましくは１０≦ｋ≦１０，０００、より好ましくは１０≦ｋ≦５，０００、ｌは、１０≦ｌ≦１００，０００、好ましくは１０≦ｌ≦１０，０００、より好ましくは１０≦ｌ≦５，０００である。４−ビニルベンジルクロリドと塩化ビニリデンとの比率、すなわち、ｋ：ｌの割合は５：９５〜９５：５の範囲にあるのが好ましく、２：８〜９：１がより好ましい。この範囲よりも４−ビニルベンジルクロリドの割合が少ないと十分に良好な微生物捕捉性能が得られにくく、これより多いと得られる共重合体の水溶性が高くなりすぎる傾向がある。
【００７６】
例えば、式（３）で示される本発明の重合体鎖を有する第４級アンモニウム塩含有重合体を構成するモノマー単位の単位の数ｍは、１０≦ｍ≦１００，０００、好ましくは１０≦ｍ≦１０，０００、より好ましくは１０≦ｍ≦５，０００、ｎは、１０≦ｎ≦１００，０００、好ましくは１０≦ｎ≦１０，０００、より好ましくは１０≦ｎ≦５，０００である。４−ビニルベンジルクロリドとスチレンとの比率、すなわち、ｍ：ｎの割合は５：９５〜９５：５の範囲にあるのが好ましく、２：８〜９：１がより好ましい。この範囲よりも４−ビニルベンジルクロリドの割合が少ないと十分に良好な微生物捕捉が得られにくく、これより多いと得られる共重合体が水溶性の高いものとなりやすい。
式（２）および（３）で表される第４級アンモニウム塩含有重合体の重合度は、好ましくは１００以上９，０００以下である。重合度が１００未満になると、得られる重合体の水溶性が増す傾向にあり、９，０００を超えると有機溶媒に対する溶解性が低下する。この第４級アンモニウム塩含有重合体の重量平均分子量は、ポリスチレンを標準とするＧＰＣ分析によれば、１，０００〜１，０００，０００が好ましく、有機溶媒に対する溶解性を考慮すると１，０００〜５００，０００がより好ましい。分子量が５００，０００を越えても本発明の微生物捕捉効果は達成される。
【００７７】
式（２）および（３）で示される第４級アンモニウム塩含有重合体は、そのポリマー骨格自体が化学的安定性に優れるものの、これだけでは微生物捕捉効果は十分に発揮されない。ポリマー骨格に含まれるベンジルクロリドに対し、種々の含窒素化合物、例えば、ピリジン、２，４，６−コリジン、２，３，５−コリジン、４−ジメチルアミノピリジン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のアミン化合物を反応させて第４級アンモニウム塩を構築することにより、微生物捕捉効果が十分に発揮される。
本発明の他の１つの態様によれば、上記の微生物捕捉剤を担持してなる担体を含む微生物捕捉用複合体であって、該微生物捕捉剤の重量が該担体の重量に対して０．００１〜２０重量％、好ましくは０．０１〜１０重量％、更に好ましくは０．０１〜５重量％であることを特徴とする微生物捕捉用複合体が提供される。
上記式（２）および（３）で表される第４級アンモニウム塩含有重合体を、添加または被覆して調製した微生物捕捉用複合体表面は、水相中においては、陽荷電に帯電しているものと考えられる。上記したように、微生物の細胞表面は、一般的に負に帯電しており、微生物−微生物捕捉剤の間における静電気的な相互作用を利用し、微生物を複合体表面に捕捉することが可能となる（微生物細胞表面の状態については、編集委員：森崎久雄、大島広行および磯部賢治、“バイオフィルム”、日本国（株）サイエンスフォーラム発行（１９９８）参照）。同様に細胞も複合体表面に捕捉することが可能である。
【００７８】
本発明の微生物捕捉剤として用いることができる化合物は、その大半が水分含量２０重量％以下の有機溶剤に可溶である。この性質を利用して、上記化合物を、エステル、エーテル、アルコール等の有機溶剤に溶解して溶液とすることができる。このため、本発明の微生物捕捉剤の溶液に各種の担体を含浸させたり、この溶液を担体に噴霧することなどによりコーティングを行うことにより本発明の微生物捕捉用複合体を製造することができる。
また、本発明の微生物捕捉剤が上記式（２）〜（５）で現される重合体を含む場合、微生物捕捉剤自体を微生物捕捉用担体製造のための素材あるいは基材として用いることが可能である。
上記の有機溶剤としてはＴＨＦ、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡ(ジメチルアセトアミド)などが好ましく、その中でも沸点の低いＴＨＦが最も好ましい。
微生物捕捉用複合体の担体に用いる素材としては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオキシアルキレンポリオキシアルキレン系化合物、セルロース、キチン等の天然多糖等が用いられる。化合物の耐久性や化学的安定性、および水中に設置して使用する場合、その化合物からなる繊維の比重が大きい方が速く沈むという点からポリ塩化ビニリデンが好ましい。しかし、必ずしもこれらの素材にはとらわれる必要はなく、繊維、織物、編物、不織布、膜、中空糸、粒子等、微生物捕捉用複合体の形態を構成できるものであればよい。
【００７９】
本発明の微生物捕捉剤を微生物捕捉用担体に付与する方法としては、微生物捕捉用担体を微生物捕捉剤溶液に含浸させる方法、微生物捕捉剤溶液を担体に噴霧などによりコーティングする方法、微生物捕捉剤を担体原料に混ぜて溶融し、成形する方法等が挙げられる。
本発明の微生物捕捉剤が付与された微生物捕捉用複合体の形態としては、繊維、織物、編物、不織布、膜、中空糸、粒子、およびそれらをもとにして構築された吸着担体があり、織物や編物の形態として用いるのが好ましい。上記の繊維は通常、繊維を単に纏めた集合体として用い、例えば、網目バッグ状やネット状の容器に短繊維、長繊維を詰めたりした形態として用いる。
また、本発明の微生物捕捉用複合体に用いる担体は、微生物吸着能を有する担体であることが好ましい。そのような担体の例としてはポリ塩化ビニリデン、及びポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
本発明の更に他の１つの態様によれば、本発明の微生物捕捉剤を、微生物を含有する液体又は気体と接触させて、微生物を捕捉する方法が提供される。
上記の微生物を含む液体の例としては上水、下水、工業用水、廃水、し尿などを挙げることができ、微生物を含む気体の例としては無菌室、クリーンルーム、病室、手術室、微生物の育種栽培場、医薬工場、食品工場、精密機械工場などに使用する空気を挙げることができる。
【００８０】
本発明の方法において用いる上記の微生物捕捉剤に関しては、既に説明した通りである。具体的な微生物捕捉操作に関しては、公知の方法で行なうことができる。例えば、本発明の微生物捕捉剤が上記式（２）〜（５）で表される重合体の場合、繊維状の重合体を用いて、その繊維状の重合体を網やボール状にして水中に沈めて微生物を捕捉することができる。詳細な捕捉操作に関しては「水質浄化マニュアル−技術と実例−」（２００１年、日本国、海文堂出版株式会社）などの公知文献を参照することができる。
更に、上記の本発明の微生物捕捉剤を担体に担持させて得られる上記の微生物捕捉用複合体を、微生物を含有する液体又は気体と接触させて、微生物を捕捉することもできる。
この方法において用いる上記微生物捕捉用複合体に関しては、既に説明した通りである。具体的な微生物捕捉操作に関しては公知の方法で行うことができる。該微生物捕捉用複合体の担体が繊維、織物、編物、膜、中空糸等の形態の場合には、それらの繊維表面または膜表面に吸着させる方法、不織布の形態の場合には、不織布表面または不織布内部において、ろ過により吸着する方法等がある。この場合、不織布内部にまで微生物が入り込み、微生物を内部にまで吸着するので表面積を有効に使うことができる。粒子形態の場合には、粒子表面または粒子内部に吸着する方法があり、カラム等に粒子を充填して使用することができる。詳細な捕捉操作に関しては「環境微生物工学研究法」（１９９３年、日本国、技報堂出版株式会社）などの公知文献を参照することができる。
【００８１】
上述したように、本発明の微生物捕捉剤は、それ単独で、若しくは担体に担持させて微生物捕捉に用いることができる。さらに、担体として微生物吸着能を有するものを用いて、該担体の微生物吸着能を向上させるために用いることもできる。また、上記の本発明の微生物捕捉用複合体は、バイオリアクターやバイオセンサーでの使用を目的として、微生物、菌体の吸着担体等に利用することができる。またバイオリアクター用途として、細胞捕捉や細胞固定用に用いることもできる。
本発明の微生物捕捉剤を微生物捕捉用担体に付与することによって得られる微生物捕捉用複合体は、表面が、水相および気相中において正に帯電することが可能となる。したがって、微生物の細胞表面が一般的に負に帯電していることを利用し、微生物−材料表面の間における静電気的な相互作用を利用して、微生物を材料表面に捕捉することが可能となる。
【００８２】
微生物捕捉剤および微生物捕捉用複合体の捕捉対象である微生物には、細菌、真菌、藻類、ウイルス、活性汚泥菌、脱窒素菌等が含まれる。さらに細胞も捕捉対象として含まれる。
微生物については、例えば日本国、岩波書店「岩波生物学事典第４版」（２００２年７月１５日第４版７刷発行）に収載されている生物分類表などの記載を参考にする。
細菌の例として、通性嫌気性細菌群であるStaphylococcus aureus（黄色ブドウ状球菌）、無胞子球菌で通性嫌気性桿菌である腸内細菌科（Enterobacteriaceae）のEschericia Coli（大腸菌）、ビブリオ科（Vibrionaceae）のVibrio cholerae（コレラ菌）およびシュードモナス属（Pseudomonas）細菌の一種でグラム陰性好気性であるPseudomonas aeruginosa（緑膿菌）などが挙げられる。
真菌の例として、不完全菌に属するTrichophytonやMicrosporumなどが挙げられる。また一般にカビと呼ばれるものも真菌であり、クラドスポリウム属(Cladosporiumu)の黒カビ、アスペルギルス属(Aspergillus)、ペニシリウム属(Penicilium)の青カビなどが挙げられる。
藻類の例として、藍藻綱に属するMicrocystis（アオコ）やOscillatoria（ユレモ）などが挙げられる。
ウイルスの例として、細菌ウイルス（バクテリオファージ）、Coliphage T4（大腸菌ファージT4）、Coliphage T7（大腸菌ファージT7）やColiphage lambda（大腸菌ファージlambda）およびM13大腸菌ファージなどが挙げられる。活性汚泥菌の例として、Zoogloeaおよびramigeraなどが挙げられる。
脱窒素細菌の例として、Pseudomonas aeruginosa、P. stutzeriおよびParacoccus denitrificansが挙げられる。
【００８３】
下水に代表される有機性の汚濁物質が含まれる廃水の処理には活性汚泥法等が広く用いられるが、微生物によるこれらの方法は、有機性物質を効率よく、短時間に、経済的に処理できる方法として広く利用されている。本発明の微生物捕捉剤を用いると、水中の活性汚泥菌や脱窒菌等の微生物を速やかに効率よく吸着することができる。そのために、微生物による廃水の浄化をより高速に、より効率よく行うことができる。特に、活性汚泥菌や脱窒菌等の微生物の初期吸着量増加に著しい効果が期待される。また、本発明の微生物捕捉剤により製造した微生物捕捉用複合体は、時間が経過してもその微生物捕捉能は低下しにくい。
本発明の微生物捕捉剤により製造した微生物捕捉用複合体をバイオセンサーやバイオリアクターとして用いた場合、微生物や細胞を生きたままの活性の高い状態で、高い効率で捕捉し固定化することができる。このため、測定感度の向上、さらには、これら菌体に含まれる酵素を働かせて反応生成物を得たり、物質の選別を行ったりすることができ、優れた生体触媒機能を十分に活用することができる。
【００８４】
本発明の更に他の１つの目的は、上記式（２）で表される第４級アンモンニウム塩含有重合体を提供することである。この第４級アンモンニウム塩含有重合体の具体的な構造及びその製造方法に関しては上記した通りである。この第４級アンモンニウム塩含有重合体は、微生物捕捉剤として特に有用な化合物である。
本発明の更に他の１つの目的は、下記式（１２）で表される第４級アンモンニウム塩を提供することである。
【００８５】
【化３２】

【００８６】
上記式（１２）の第４級アンモニウム塩は、上記式（１）の第４級アンモニウム塩の特に好ましい１例であり、微生物捕捉剤として極めて有用である。式（１２）で示される第４級アンモニウム塩は、４−ジメチルアミノピリジンと当モルあるいは過剰量（通常１〜２当量）のベンジルクロライドを常圧下、エタノールなどの極性溶媒中で加熱下（エタノール溶媒の場合５０〜８０℃）で数時間〜数十時間反応させることで得られる。反応点はピリジンの窒素原子ではなく、ジメチルアミノ基の窒素原子であることがNMR等により確認された。
【実施例】
【００８７】
以下に挙げる参考例、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説明する。
次の実施例及び比較例における、ファージ粒子数の測定及び６６０ｎｍの吸光係数の算出は以下のようにして行った。
（１）ファージ粒子数の測定方法
ファージ捕捉処理後の液を被検液とし、その一部を取りリン酸緩衝液中にて希釈する。被検液および希釈液各５０μｌをそれぞれＬＢ培地（蒸留水に対して、バクトトリプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、塩化ナトリウム５ｇ／ｌを加えて調製する）にて３７℃で一昼夜培養した大腸菌ＪＭ１０９の培養液２００μｌに添加し、得られた混合液を３７℃にて１０分間静置する。これら混合液を、あらかじめ溶解し５０℃に保温しておいた３ｍｌのＬＢ軟寒天培地（ＬＢ培地中に０．７重量％になるように寒天を加えて調製する）に全量移し、ＬＢ寒天培地（ＬＢ培地中に１．５重量％になるように寒天を加えて調製する）プレートに重層する。これらプレートを３７℃にて一昼夜培養し、生じたプラークを計数する。被検液１ｍｌ中に残存するファージ粒子数を求める。
（２）６６０ｎｍにおける吸光係数（PET不織布に捕捉された菌体の量の評価）
菌体の付着したＰＥＴ不織布をメチレンブルー溶液に２分間浸漬して該菌体を染色し、その後余分な色素を水洗により除去し、一定量の１０％ＳＤＳ（sodium dodecyl sulfate）溶液を加えて色素を抽出し試料溶液とする。吸光度測定における対照液として上記１０％ＳＤＳ溶液を用いる。ＵＶ−１６０Ａ分光光度計（日本国、島津製作所製）を用い、試料溶液の６６０ｎｍにおける吸光度を長さ１ｃｍの石英セルを用いて測定する。下記の式に従い、吸光度から６６０ｎｍにおける吸光係数を算出する。
log₁₀(I₀/I)=εcd
【００８８】
(式中、I₀は入射光の強度であり、Iは透過光の強度であり、εは６６０ｎｍにおける吸光係数であり、ｃは試料溶液の濃度であり、ｄは吸光度の測定に用いたセルの長さ（ｃｍ）である。)
【００８９】
［実施例１］
４−ジメチルアミノピリジン（３．０５ｇ、２５mmol）とベンジルクロリド（３．１６ｇ、２５mmol）をエタノール２０ml中、常圧下８０℃で１５時間反応させ、その後反応液をエーテル中に加え生じた沈殿をエーテルで洗浄し、減圧下乾燥することにより下記化学式（１３）で示される第４級アンモニウム化合物（６．１５ｇ、２４．７mmol）を得た。
【００９０】
【化３３】

【００９１】
この化合物は、テトラメチルシランを標準とするＤＭＳＯ（ジメチルスルフォキシド）−ｄ６溶媒による^１Ｈ−ＮＭＲ分析により、４−ジメチルアミノ基の窒素原子がベンジル基（Ｃ_６Ｈ_５−ＣＨ_２−）により４級化されていることが確認された。また、δ３．１９にジメチルによる２重線ピーク、δ５．４８にベンジルメチレンの単線ピークが観察された。
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物捕捉用担体を得た。このＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム化合物を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して微生物捕捉用複合体を得た。また、不織布に対する上記第４級アンモニウム化合物の付着率｛（付着後の不織布の重量―付着前の不織布の重量）／（付着前の不織布の重量）× １００｝は１．０重量％であった。
【００９２】
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法（第１４改正日本薬局方（The Japanese Pharmacopoeia Fourteenth Edition）、一般試験法、50. 微生物限度試験法に準拠して実施）により経時的に測定し、除菌率｛（除菌前溶液中の菌数−除菌後溶液中の菌数）／除菌前溶液中の菌数）´１００｝を求めた。結果を表１に示す。
【００９３】
［実施例２］
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン（２．３２ｇ、２０mmol）とベンジルクロリド（７．５９ｇ、６０mmol）をエタノール３０ml中、常圧下８０℃で３０時間反応させ、その後反応液をエーテル中に加え生じた沈殿をエーテルで洗浄し、減圧下乾燥することにより下記化学式（１４）で示される第４級アンモニウム化合物（６．８０ｇ、１８．４mmol）を得た。
【００９４】
【化３４】

【００９５】
この化合物は、テトラメチルシランを標準とするＤＭＳＯ−ｄ６溶媒による^１Ｈ−ＮＭＲ分析によりジメチルアミノ基がベンジル基により４級化されていることが確認された。また、δ３．１５にジメチルによる１重線ピーク、δ４．１９にエチレンによる１重線ピーク、δ４．７６にベンジルメチレンによる１重線ピーク、δ７．５３〜７．７０にフェニルによるピークが観察された。
一方、ＰＥＴ（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物捕捉用担体を得た。このＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム化合物を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して微生物捕捉用複合体を得た。不織布に対する第４級アンモニウム化合物（１４）の付着率は１．０重量％であった。
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１に示す。
【００９６】
［実施例３］
実施例１と同様のＰＥＴ不織布（繊度０．０１６デシテックス）に、クエン酸を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して微生物捕捉材を得た。不織布に対するクエン酸の付着率は１．０重量％であった。
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１に示す。
【００９７】
［実施例４］
実施例１と同様のＰＥＴ不織布（繊度０．０１６デシテックス）に、化学式（１５）で示される２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（商品名：ＪＦ−７９、日本国、城北化学工業株式会社製）を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、微生物捕捉用複合体を得た。不織布に対するベンゾトリアゾール誘導体（１５）の付着率は約１．０重量％であった。
【００９８】
【化３５】

【００９９】
この微生物捕捉用複合体を内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１に示す。
【０１００】
［実施例５］
実施例１と同様のＰＥＴ不織布（繊度０．０１６デシテックス）に、化学式（９）で示されるポリカチオン[｛２−（メタクリロイルオキシ）エチル｝トリメチルアンモニウムクロリド（日本国、三菱レイヨン（株）製）]を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して微生物捕捉用複合体を得た。不織布に対するポリカチオン（９）の付着率は約１．０重量％であった。
【０１０１】
【化３６】

【０１０２】
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し除菌率を求めた。結果を表１に示す。
【０１０３】
［実施例６］
４-ビニルベンジルクロリド（３．８２ｇ、２５mmol）と塩化ビニリデン（９．６９ｇ、１００mmol）をトルエン２０ｍｌに溶解し、AIBN（2,2’-azobisisobutyronitrile）（４１ｍｇ、０．２５mmol）存在下、常圧４０℃で１５時間反応し、その後常圧８０℃で１５時間反応した。反応液をエタノールに加え生じた沈殿を減圧下乾燥し、（塩化ビニリデン／４-ビニルベンジルクロリド）モル比が３／２の割合で共重合した化合物（２．９６ｇ）を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジン（１．９８ｇ、２５mmol）を加え、エタノール溶媒中、常圧下８０℃で１５時間反応し、反応液をエーテルに加え生じた沈殿を減圧下乾燥し、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体（２．４９ｇ）を得た。
一方、ＰＥＴ（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物捕捉用担体を得た。このＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム塩含有重合体を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、微生物捕捉用複合体を得た。不織布に対するビニル系共重合体の付着率は１．０重量％であった。
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１に示す。
【０１０４】
［実施例７］
４-ビニルベンジルクロリド（４．１９ｇ、２７．５mmol）とスチレン（２．６０ｇ、２５mmol）をトルエン２０ｍｌに溶解し、AIBN（４１ｍｇ、０．２５mmol）存在下、常圧８０℃で１５時間反応した。反応液をエタノールに加え生じた沈殿を減圧下乾燥し、（４-ビニルベンジルクロリド／スチレン）モル比が３／２の割合で共重合した化合物（１．６５ｇ）を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジン（２．１８ｇ、２７．５mmol）を加え、エタノール溶媒中、常圧下８０℃で１５時間反応し、反応液をエーテルに加え生じた沈殿を減圧下乾燥し、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体（２．６６ｇ）を得た。これ以外は実施例６と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例１と同様にしてカラムに充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１に示す。
【０１０５】
［比較例１］
本発明の化合物を用いず、実施例１で用いた微生物捕捉用担体のＰＥＴ不織布のみをカラムに充填し、これに、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１に示す。
表１から明らかなように、実施例１、２、３、４、５、６および７の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の吸着力に優れ、高い除菌率を示した。本発明の微生物捕捉剤を付着させていない比較例１のものは、菌の吸着力が弱く、しかも時間の経過と共に著しく低下し、わずか１０％程度の除菌率しか示さなかった。
【０１０６】
【表１】

【０１０７】
［実施例８］
実施例１〜７と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、それぞれ、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、スタフィロコッカスアウレウス（Staphylococcus aureus）を生理食塩水に３×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、６０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表２に示す。
【０１０８】
［比較例２］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例１で用いた微生物捕捉用担体のＰＥＴ不織布のみをカラムに充填し、スタフィロコッカスアウレウス（Staphylococcus aureus）を生理食塩水に３×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、６０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表２に示す。
表２から明らかなように、実施例１、２、３、４、５、６および７の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の吸着力に優れ、良好な除菌率を示したが、本発明の微生物捕捉剤を付着させていない比較例２のものは、菌の吸着力が弱く、しかも時間の経過と共に著しく低下し、わずか１０％程度の除菌率しか示さなかった。
【０１０９】
【表２】

【０１１０】
［実施例９］
実施例１〜７と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、それぞれ、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、シュードモナスアエルギノーザ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）を生理食塩水に６×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、３０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表３に示す。
【０１１１】
［比較例３］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例１で用いた微生物捕捉用担体のＰＥＴ不織布のみをカラムに充填し、シュードモナスアエルギノーザ（Pseudomonas aeruginosa）を生理食塩水に６×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、３０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法により経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表３に示す。
表３から明らかなように、実施例１、２、３、４、５、６および７の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の吸着力に優れ、良好な除菌率を示したが、本発明の微生物捕捉剤を付着させていない比較例３のものは、菌の吸着力が弱く、しかも時間の経過と共に著しく低下し、わずか８％程度の除菌率しか示さなかった。
【０１１２】
【表３】

【０１１３】
［実施例１０］
実施例１、２、３、５および７と同様の方法で製造した２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、それぞれ、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、Ｍ１３バクテリオファージを生理食塩水に５×１０^６粒子／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中のファージ粒子数を上記の方法により経時的に測定し、除去率を求めた。結果を表４に示す。
【０１１４】
［比較例４］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例１で用いた微生物捕捉用担体のＰＥＴ不織布のみをカラムに充填し、Ｍ１３バクテリオファージを生理食塩水に５×１０^６粒子／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中のファージ粒子数を経時的に測定し、除去率を求めた。結果を表４に示す。
表４から明らかなように、実施例１、２、３、５および７の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は菌体に比べて微小なウイルスに対しても有効に働くことが判った。
【０１１５】
【表４】

【０１１６】
［実施例１１］
実施例１〜７と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表５に示す。ここで、菌体付着量はメチレンブルーの吸光度に比例し、吸光度（６６０ｎｍ）の数値が高いほど菌体付着量が多いと判断する。
【０１１７】
［比較例５］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例１で用いたＰＥＴ不織布のみを、活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記のＰＥＴ不織布に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表５に示す。
表５から明らかなように、実施例１〜７の微生物捕捉剤を付着させて調製したＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は菌の捕捉力に優れるが、本発明の微生物捕捉化合物を付着させていない比較例５のものは菌の捕捉力が弱いことが分かる。
【０１１８】
【表５】

【０１１９】
［実施例１２］
微量アンモニアおよび硝酸含有廃液処理の検討のために、実施例１〜７と同様の方法で製造した２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、脱窒素菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、脱窒素菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表６に示す。ここで、菌体付着量はメチレンブルーの吸光度に比例し、吸光度（６６０ｎｍ）の数値が高いほど菌体付着量が多いと判断する。
【０１２０】
［比較例６］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例１で用いたＰＥＴ不織布のみを、脱窒素菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、脱窒素菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記のＰＥＴ不織布に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表６に示す。
表６から明らかなように、実施例１〜７の微生物捕捉剤を付着させて調製したＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は菌の捕捉力に優れるが、本発明の微生物捕捉剤を付着させていない比較例６のものは菌の捕捉力が弱いことが分かる。
【０１２１】
【表６】

【０１２２】
［実施例１３］
４-ビニルベンジルクロリド（３．８２ｇ、２５mmol）と塩化ビニリデン（１２．１２ｇ、１２５mmol）およびAIBN（４１ｍｇ、０．２５mmol）を実施例６と同様の条件下で反応させ、４-ビニルベンジルクロリドと塩化ビニリデンとがモル比１／１の割合で共重合した化合物を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物捕捉用担体を準備した。
ＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム塩含有重合体を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、不織布に対するビニル系共重合体の付着率が約１．０重量％の微生物捕捉用複合体を作成した。
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚、積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。
通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法を用いて経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表７に示す。
【０１２３】
［比較例７］
本発明の第４級アンモニウム塩含有重合体を用いず、実施例１３で用いたＰＥＴ不織布のみをカラムに充填し、これに、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた結果を表７に示す。
【０１２４】
［実施例１４］
４-ビニルベンジルクロリド（３．８２ｇ、２５mmol）と塩化ビニリデン（１６．９６ｇ、１７５mmol）およびAIBN（４１ｍｇ、０．２５mmol）を実施例６と同様の条件下で反応させ（４-ビニルベンジルクロリド／塩化ビニリデン）モル比が２／３の割合で共重合した化合物を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理してなる第４級アンモニウム塩含有重合体を用いたこと以外は、実施例１３と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例１３と同様にしてカラムに充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液し、濾液中の生菌数を経時的に測定した結果を表７に示す。
表７から明らかなように、実施例１３および１４の微生物捕捉剤（第４級アンモニウム塩含有重合体）を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の捕捉力に優れ、高い除菌率を示したが、本発明の微生物捕捉剤を付着させていない比較例７のものは、菌の捕捉力が弱く、しかも時間の経過と共に著しく低下し、わずか１０％程度の除菌率しか示さなかった。
【０１２５】
【表７】

【０１２６】
［実施例１５］
実施例１３と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍカラムに３２枚積層充填した後、スタフィロコッカスアウレウス（Staphylococcus aureus）を生理食塩水に３×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、６０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表８に示す。
【０１２７】
［実施例１６］
実施例１３と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚、積層充填した後、シュードモナスアエルギノーザ（Pseudomonas aeruginosa）を生理食塩水に６×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、３０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表８に示す。
表８から明らかなように、菌の種類にかかわらず、本発明の微生物捕捉剤を用いた微生物捕捉用複合体は良好な菌の捕捉力を示した。
【０１２８】
【表８】

【０１２９】
［実施例１７］
実施例１３と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚、積層充填した後、Ｍ１３バクテリオファージを生理食塩水に５×１０^６粒／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中のファージ粒子数を経時的に測定し、除去率を求めた。結果を表９に示す。
【０１３０】
［比較例８］
実施例１と同様のＰＥＴ不織布を用い、これを実施例１７と同じく２ｃｍφの大きさに打抜き、これを内径２ｃｍのカラムに３２枚、積層充填した後、Ｍ１３バクテリオファージを生理食塩水に５×１０^６粒／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。
通液して得た濾液中の粒子数を経時的に測定し、除去率を求めた。結果を表９に示す。
表９から、本発明の微生物捕捉剤を用いた微生物捕捉用複合体が、菌体に比べて微小なウイルスに対しても有効に働くことがわかる。
【０１３１】
【表９】

【０１３２】
［実施例１８］
４-ビニルベンジルクロリド（３．８２ｇ、２５mmol）と塩化ビニリデン（３３．９３ｇ、３５０mmol）およびAIBN（４１ｍｇ、０．２５mmol）を実施例６と同様の条件下で反応させ（４-ビニルベンジルクロリド／塩化ビニリデン）モル比１／４の割合で共重合した化合物を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、これを４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。得られた第４級アンモニウム塩含有重合体を用いたこと以外は、実施例１３と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例１３と同様にしてカラムに充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液し、濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１０に示す。
表１０から本発明の微生物捕捉剤の原料物質である４−ビニルベンジルクロリドと塩化ビニリデンの割合によって、微生物捕捉用複合体の微生物の捕捉力に差が生じることが判った。
【０１３３】
【表１０】

【０１３４】
［実施例１９］
４-ビニルベンジルクロリド（３．８２ｇ、２５mmol）と塩化ビニリデン（１２．１２ｇ、１２５mmol）およびAIBN（４１ｍｇ、０．２５mmol）を実施例６と同様の条件下で反応させ、４-ビニルベンジルクロリドと塩化ビニリデンとがモル比１／１の割合で共重合した化合物を得た。組成比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物捕捉用担体を準備した。
ＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム塩含有重合体を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、不織布に対するビニル系共重合体の付着率が約１．０重量％の微生物捕捉用複合体を作成した。
この微生物捕捉用複合体を、活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１１に示す。
【０１３５】
［比較例９］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例１３で用いたＰＥＴ不織布のみを、活性汚泥菌を懸濁させた液に浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１１に示す。
【０１３６】
［実施例２０］
４-ビニルベンジルクロリド（３．８２ｇ、２５mmol）と塩化ビニリデン（１６．９６ｇ、１７５mmol）およびAIBN（４１ｍｇ、０．２５mmol）を実施例６と同様の条件下で反応させ（４-ビニルベンジルクロリド／塩化ビニリデン）モル比が２／３の割合で共重合した化合物を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して、第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。得られた第４級アンモニウム塩含有重合体を用いたこと以外は、実施例１９と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例１９と同様にして活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１１に示す。
表１１から明らかなように、実施例１９および２０の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の捕捉力に優れるが、本発明の微生物捕捉剤を付着させていない比較例９のものは、菌の捕捉力が弱いことが分かる。
【０１３７】
【表１１】

【０１３８】
［実施例２１］
４-ビニルベンジルクロリド（７．０４ｇ、４６mmol）とスチレン（４．８０ｇ、４６mmol）をトルエン２０ｍｌに溶解し、AIBN（７２ｍｇ、０．４４mmol）存在下、常圧８０℃で１５時間反応した。反応液をエタノールに加え生じた沈殿を減圧下乾燥し、４-ビニルベンジルクロリドとスチレンとがモル比１／１の割合で共重合した化合物（５．９８ｇ）を得た。組成比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジン（３．６３ｇ、４６mmol）を加え、エタノール溶媒中、常圧下８０℃で１５時間反応し、反応液をエーテルに加え生じた沈殿を減圧下乾燥し、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体（７．３０ｇ）を得た。
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いて微生物吸着用担体を得た。
ＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム塩含有重合体を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、不織布に対する第４級アンモニウム塩含有重合体の付着率が約１．０質量％の微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。
通液して得た濾液中の生菌数を寒天平板混釈法を用いて経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１２に示す。
【０１３９】
［比較例１０］
本発明の第４級アンモニウム塩含有重合体を用いず、実施例２１で用いたＰＥＴ不織布のみをカラムに充填し、これに、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１２に示す。
【０１４０】
［実施例２２］
４-ビニルベンジルクロリド（６．１０ｇ、４０mmol）とスチレン（６．２５ｇ、６０mmol）をトルエン６０mlに溶解しAIBN（８２ｍｇ、０．５mmol）存在下、常圧８０℃で１５時間反応させ（４-ビニルベンジルクロリド／スチレン）モル比が２／３の割合で共重合した化合物（７．２３ｇ）を得た。上記モル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。得られた第４級アンモニウム塩含有重合体を用いたこと以外は、実施例２１と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例２１と同様にしてカラムに充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液し、濾液中の生菌数を経時的に測定した。結果を表１２に示す。
表１２から明らかなように、実施例２１および２２の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の吸着力に優れ、高い除菌率を示したが、本発明の微生物捕捉樹脂を付着させていない比較例１０のものは、菌の捕捉力が弱く、しかも時間の経過と共に著しく低下し、わずか１０％程度の除菌率しか示さなかった。
【０１４１】
【表１２】

【０１４２】
［実施例２３］
実施例２１と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、スタフィロコッカスアウレウス（Staphylococcus aureus）を生理食塩水に３×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、６０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１３に示す。
【０１４３】
［実施例２４］
実施例２１と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、シュードモナスアエルギノーザ（Pseudomonas aeruginosa）を生理食塩水に６×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、３０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１３に示す。
表１３から明らかなように、菌の種類にかかわらず、本発明の微生物捕捉剤を用いた微生物捕捉用複合体は良好な菌の捕捉力を示した。
【０１４４】
【表１３】

【０１４５】
［実施例２５］
実施例２１と同様の方法で得られた２ｃｍφの微生物捕捉用複合体を、内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、Ｍ１３バクテリオファージを生理食塩水に５×１０^６粒子／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。通液して得た濾液中のファージ粒子数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１４に示す。
【０１４６】
［比較例１１］
実施例２１で用いたものと同様のＰＥＴ不織布を用い、これを実施例２５と同じく２ｃｍφの大きさに打抜き、これを内径２ｃｍのカラムに３２枚積層充填した後、Ｍ１３バクテリオファージを生理食塩水に５×１０^６粒子／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４０ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液した。
通液して得た濾液中の粒子数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１４に示す。
表１４から、本発明の微生物捕捉剤を用いた微生物捕捉用複合体が、菌体に比べて微小なウイルスに対しても有効に働くことがわかる。
【０１４７】
【表１４】

【０１４８】
［実施例２６］
４-ビニルベンジルクロリド（３．０５ｇ、２０mmol）とスチレン（８．３３ｇ、８０mmol）をトルエン６０mlに溶解しAIBN（８２ｍｇ、０．５mmol）存在下、常圧８０℃で１５時間反応させ、（４-ビニルベンジルクロリド／スチレン）モル比が１／４の割合で共重合した化合物（６．２８ｇ）を得た。上記のモル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して、第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。得られた第４級アンモニウム塩含有重合体を用いたこと以外は、実施例２１と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例２１と同様にしてカラムに充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液し、濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１５に示す。
【０１４９】
［実施例２７］
４-ビニルベンジルクロリド（６．８７ｇ、４５mmol）とメタクリル酸メチル（５．５１ｇ、５５mmol）をトルエン６０mlに溶解しAIBN（８２ｍｇ、０．５mmol）存在下、常圧８０℃で１５時間反応させ、（４-ビニルベンジルクロリド／メタクリル酸メチル）モル比が２／３の割合で共重合した化合物（６．４３ｇ）を得た。上記のモル比はNMRにより確認した。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。得られたを用いたこと以外は、実施例２１と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例２１と同様にしてカラムに充填した後、エシエリキアコリ（Escherichia Coli）を生理食塩水に５×１０^８個／ｍｌの濃度に懸濁させた液を、４５ｍｌ／ｈｒの速度でカラムに通液し、濾液中の生菌数を経時的に測定し、除菌率を求めた。結果を表１５に示す。
表１５から、本発明の微生物捕捉剤の原料物質である４−ビニルベンジルクロリドとビニルモノマーの割合によって、微生物捕捉用複合体の微生物の捕捉力に差が生じることが判った。尚、表１５から、ビニルモノマー成分を変更しても、良好な捕捉力を持つ微生物捕捉剤が得られることがわかる。
【０１５０】
【表１５】

【０１５１】
［実施例２８］
実施例２１と同様の方法により、４-ビニルベンジルクロリドとスチレンがモル比１：１の割合で共重合した化合物を得た。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体を得た。
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物吸着用担体を得た。
ＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム塩含有重合体を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、不織布に対するビニル系共重合体の付着率が約１．０質量％の微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を、活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１６に示す。
【０１５２】
［比較例１２］
本発明の微生物捕捉剤（第４級アンモニウム塩含有重合体）を用いず、実施例２１で用いたＰＥＴ不織布のみを、活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１６に示す。
【０１５３】
［実施例２９］
実施例２２と同様の方法により、（４-ビニルベンジルクロリド／スチレン）モル比が２／３の割合で共重合した化合物を得た。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体を得、更に実施例２８と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例２８と同様にして活性汚泥菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１６に示す。
表１６から明らかなように、実施例２８および２９の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、菌の捕捉力に優れるが、本発明の微生物捕捉樹脂を付着させていない比較例１２のものは、菌の捕捉力が弱いことがわかる。
【０１５４】
【表１６】

【０１５５】
［実施例３０］
実施例１３および実施例１４と同様の方法により、それぞれ（４-ビニルベンジルクロリド／塩化ビニリデン）モル比が２／３の割合で共重合した化合物及び上記モル比が１／１の割合で共重合した化合物を得た。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体として化合物１６（上記モル比が２／３での生成物）及び化合物１７（上記モル比が１／１での生成物））を得た。
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（繊度０．０１６デシテックス）からなる不織布を２ｃｍφに打抜いた微生物吸着用担体を得た。
ＰＥＴ不織布に、上記第４級アンモニウム塩含有重合体を溶解したＴＨＦ溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）を３０秒含浸させた後、室温で減圧下１時間乾燥して、不織布に対するビニル系共重合体の付着率が約１．０質量％の微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を、脱窒素菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、脱窒素菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１７に示す。
【０１５６】
［実施例３１］
実施例２１及び実施例２２と同様の方法により、それぞれ（４-ビニルベンジルクロリド／スチレン）モル比２／３及び１／１の割合で共重合した化合物を得た。次に、４-ビニルベンジルクロリドに対し等モル量のピリジンで４級化処理して、目的とする第４級アンモニウム塩含有重合体として化合物１８（上記モル比が２／３での生成物）及び化合物１９（上記モル比が１／１による生成物）を得、その後、実施例３０と同様にして微生物捕捉用複合体を得た。
この微生物捕捉用複合体を実施例３０と同様にして脱窒素菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、脱窒素菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１７に示す。
【０１５７】
［比較例１３］
本発明の微生物捕捉剤を用いず、実施例３０で用いたＰＥＴ不織布のみを、脱窒素菌含有液に１４時間もしくは４８時間浸漬し、脱窒素菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。上記の微生物捕捉用複合体に付着した菌体をメチレンブルーで染色し、吸光度（６６０ｎｍ）を経時的に測定し、付着量を求めた。結果を表１７に示す。ここで、菌体付着量はメチレンブルーの吸光度に比例し、吸光度（６６０ｎｍ）の数値が高いほど菌体付着量が多いと判断する。
表１７から明らかなように、実施例３０および実施例３１の微生物捕捉剤を付着させたＰＥＴ不織布を用いた微生物捕捉用複合体は、比較例１３に比べ脱窒素菌の捕捉力に優れるが、その中でも実施例３０の本発明の微生物捕捉剤を付着させた微生物捕捉用複合体は実施例３１の微生物捕捉剤を付着させた微生物捕捉用複合体よりも脱窒素菌の捕捉力に優れることが分かる。さらに微生物捕捉剤を付着させていない比較例１３のものは、菌の捕捉力が弱いことがわかる。
【０１５８】
【表１７】

【０１５９】
［実施例３２］
実施例２０で得られた第４級アンモニウム塩含有重合体を用い、単軸押出機により押出温度１８０℃で紡口より溶融紡出し、冷水機で急冷した後、温度差ローラーで４倍延伸して断面円形の直径約１００μｍの単糸１０本よりなる繊維を得た。この繊維を長さ５０ｃｍ、５０本の束にして微生物捕捉用繊維束を得た。得られた微生物捕捉用繊維束を活性汚泥菌含有液に浸漬し、活性汚泥菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。６８時間経過後、微生物捕捉用繊維束を常圧下、１０５℃で３時間乾燥させ、微生物捕捉用繊維束に付着した菌体量の乾燥重量を測定した。
微生物捕捉用繊維束への菌体付着量は、微生物捕捉用繊維束の単位繊維重量当たりの菌体付着量で計算した。比較例に対する菌体付着量を１００％とした場合における菌体の吸着量で評価した。その結果を表１８に示す。
菌体付着量の算出方法：
｛（菌体付着後の繊維束乾燥重量−菌体付着前の繊維束乾燥重量）／菌体付着前の繊維束乾燥重量｝´１００
【０１６０】
［比較例１４］
市販のポリ塩化ビニリデンよりなる素材（登録商標、サランラップ；日本国、旭化成株式会社製）を用い、上記実施例３２と同様の手法で溶融紡出し、断面円形の直径約１００μｍの単糸１０本よりなる繊維を得た。この繊維を長さ５０ｃｍ、５０本の束にして実施例３２と同様の手法で菌体付着量を測定した。
微生物捕捉用繊維束への菌体付着量は、微生物捕捉用繊維束の単位繊維重量当たりの菌体付着量で計算した。比較例に対する菌体付着量を１００％とした場合における菌体の吸着量で評価した。その結果を表１８に示す。
【０１６１】
［実施例３３］
実施例３２で得られた繊維を長さ５０ｃｍ、５０本の束にして脱窒菌懸濁液に浸漬し、脱窒菌槽を５０ｒｐｍの速度で往復振とうした。６８時間経過後、微生物捕捉用繊維束に付着した菌体量の乾燥重量を常圧下、１０５℃で３時間乾燥させ、微生物捕捉用繊維束に付着した菌体量の乾燥重量を測定した。
微生物捕捉用繊維束への菌体付着量は、微生物捕捉用繊維束の単位繊維重量当たりの菌体付着量で計算した。比較例に対する菌体付着量を１００％とした場合における菌体の吸着量で評価した。その結果を表１８に示す。
表１８から明らかなように、実施例３２で示される微生物捕捉繊維は活性汚泥菌および脱窒菌の捕捉に優れた効果を発揮した。
【０１６２】
［比較例１５］
市販のポリ塩化ビニリデン（登録商標、サランラップ；日本国、旭化成株式会社製）を用い、これを上記実施例３２と同様の手法で溶融紡出し、断面円形の直径約１００μｍの単糸１０本よりなる繊維を得た。この繊維を長さ５０ｃｍ、５０本の束にして実施例３３と同様の手法で菌体付着量を測定した。
微生物捕捉用繊維束への菌体付着量は、微生物捕捉用繊維束の単位繊維重量当たりの菌体付着量で計算した。比較例に対する菌体付着量を１００％とした場合における菌体の吸着量で評価した。その結果を表１８に示す。
【０１６３】
【表１８】

【０１６４】
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明の微生物捕捉剤は、優れた微生物捕捉能を有するのみならず、そのような優れた微生物捕捉能を長時間維持できるので、水処理における水中の微生物の捕捉並びに気相中の微生物の捕捉に有効に用いることができる。さらに、本発明の微生物捕捉剤は、有機溶媒及び／又は含水有機溶媒に可溶なため、該微生物捕捉剤の溶液を用いて、該捕捉剤が担持されてなる担体を含む微生物捕捉用複合体を容易に製造することができる。本発明の微生物捕捉剤を用いて微生物捕捉用複合体を製造すると、微生物捕捉用複合体の微生物捕捉能を左右する微生物捕捉用複合体の単位重量当りの表面積を、担体を適宜選択することにより、自由に設定することができ、所望の微生物捕捉能を備えた微生物捕捉用複合体を得ることができる。本発明の微生物捕捉剤を用いた微生物捕捉用複合体は、バイオリアクターおよびバイオセンサーにおける微生物及び／菌体の保持担体等として有利に用いることができる。

Claims

２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール及び（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−アミルフェニル）ベンゾトリアゾールからなる群より選ばれる少なくとも１種のベンゾトリアゾール系化合物を含むことを特徴とする微生物捕捉剤。
請求項１に記載の微生物捕捉剤を担持してなる担体を含む微生物捕捉用複合体であって、該微生物捕捉剤の重量が該担体の重量に対して０．００１〜２０重量％であることを特徴とする微生物捕捉用複合体。
該担体が、繊維、織物、不織布、膜、中空糸および粒子からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項２に記載の微生物捕捉用複合体。
該担体が、ポリエステル、ポリアクリル酸又はその誘導体、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、多糖、ポリオキシアルキレン、及びポリエチレンテレフタレートからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物から製造されたものであることを特徴とする請求項２に記載の微生物捕捉用複合体。
該担体が、微生物吸着能を有する担体であることを特徴とする請求項２に記載の微生物捕捉用複合体。
下記の工程（１）及び（２）を含むことを特徴とする、微生物の捕捉方法。
（１）請求項１に記載の微生物捕捉剤を提供する。
（２）該微生物捕捉剤を、微生物を含有する液体と接触させて、該微生物を捕捉する。
下記の工程（１）及び（２）を含むことを特徴とする、微生物の捕捉方法。
（１）請求項２〜５のいずれかに記載の微生物捕捉用複合体を提供する。
（２）該微生物捕捉用複合体を、微生物を含有する液体と接触させて、該微生物を捕捉する。