JP2011508662A - 電気分解法によって水を酸素で富化する方法、酸素富化水又は飲料、及びその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気分解プロセスによって水を酸素で富化する方法に関するものであって、以下の連続したステップである、電荷は通す気密性膜によってアノードとカソードとが分離されている電気分解セル中で、Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水を電気分解するステップと、ｂ）前記電気分解セルのアノード区画からの酸素富化水を回収するステップと、を備える。

Description

本発明は、酸素（Ｏ₂）で富化された（enriched）水又は飲料、その製造法、及びその使用に関する。

ボトル入り飲料水の世界の消費量は、絶えず増大し続け、消費者は感覚（sensorial）及び品質の観点（ミネラルの存在、塩素もしくは汚染成分（polluting element）がないこと）から水を求めている。水及びいわゆる機能的飲料の市場は常に発展している。

日本では、アルカリ水の消費が急速に拡大している。化学的根拠は依然としてあまりないが、この水の利点は、その味が改善されること、一部の体液（胃液、血液）の過度の酸性化が軽減されること、一部の食品（茶、コメ、パン）についての調理特性（cooking property）が改善されることであると思われる。この水は、ほとんどの場合、電気分解プロセスによって得られ、このプロセスでは、膜によって分けられた２つの区画を有する電気分解セルが用いられる（１つの区画はアノード用であり、もう１つはカソード用である）。本方法では、任意にそのミネラル組成を変えずに活性炭（activated carbon）を通して水を濾過し（粒子、残留塩素を除去するため）、次いで電気分解に付して、２つの流れ（塩基性流れ及び酸性流れ）を得、そのうちの塩基性流れ（アルカリ水）のみを集める。この電気分解セルは、例えば、株式会社ニチデン（ＮＩＣＨＩＤＥＮ）及び日本カーリット株式会社（ＪＡＰＡＮ ＣＡＲＬＩＴ）によって販売されている。

しかし、このアルカリ水について主張されている利点は、まだ化学的に証明されていない。

消費者に対して健康効果を有する水／機能性飲料を、特に、消費者の身体能力、労働に対する耐性及び回復能力を増大させることを目的として、提供することは、興味深いものである。

このために、本発明は、酸素富化水（oxygen-enriched water）を提案する。酸素は、肉体的運動中に多大な酸素摂取を必要とする組織（tissues）及び臓器(organ)の機能に必須である。この酸素富化水においては、酸素は生体利用可能であり、本発明者らは身体による吸収を証明した。この酸素富化水は、特に組織への酸素供給を増大させ、身体能力を改善し、身体能力を助け、肉体的運動を持続させ、運動に対する耐性を増大させ、回復速度を改善し、最終的に脱水症を予防することができる。

すでに従来技術において、酸素で富化されたとされる水が主張されている。例えば、米国出願第２００６／０２７３０４３号、及びＢａｇｌｅｙによって出願された同じファミリの米国出願全てにおいて、言及されている。この米国出願は、超酸素化（super-oxygenated）され、負の酸化還元電位（negative oxidation-reduction potential）を有する構造化アルカリ水(structured alkaline water)を生成させる方法を主張している。本方法では、水を、一連のフィルタ（０．５−５−１０μｍ）を通して前処置し、次いで、活性炭を通して濾過し、ＵＶ（紫外線）及びＯ₃（オゾン）で処理した後、磁石を用いた磁気構造化ステップ（magnetic structuring step）に付す。この前処置は、水のミネラル組成を変更することはないが、オゾンを使用することによって有害な副生成物（臭素酸塩）を生成する可能性がある。負の酸化還元電位を有するアルカリ水を得るために、次に、水に対して電気分解を行う。用いられる電気分解セルにおいては、アノード及びカソード区画は分離されている。この電気分解ステップは、したがって２つの流れ（flow）（アルカリ性の流れ及び酸性の流れ）を生成し、そのうちのアルカリ性の流れのみを集める（酸性（アノード）の流れは、洗浄用途に使用できる可能性を有する副生成物である）。次に、酸素を注入する。注入された酸素は、酸素生成物質(oxygen generator)を供給するエアコンプレッサによって生成される。次に、酸素を精製（炭素）し、磁化（磁石）によって活性化した後、注入する。このシステムは、医療用品質の酸素をもう１回注入することによって完了する。

記載された方法は、好ましくは、水／酸素混合物を完成するためのコーンシステム（cone system）中、水と酸素（場合によってオゾンも添加される）の緊密な混合をも確実にするためのコイルシステム（coil system）中に水を通過させることを含む。このシステムは、工業化を想定するには長すぎる滞留時間をもたらす。加えて、オゾンの使用は副生成物を生成させる可能性がある。本方法は、著しい水の損失をもたらし、アノード区画の内容物は同技術分野で価値のない副生成物であることも指摘される。

記載された方法は、したがって、酸素富化水をもたらし、この水中に存在する酸素は、注入ステップに由来し、負の酸化還元電位（negative oxidation-reduction potential）を有する（−１７０ｍＶオーダーであるが、基準電極は表示されていない）。

酸素富化水を製造するための別の方法は、国際出願第ＷＯ２００６／０２３８７６号にも記載されている。さらに詳細には、この出願には、酸素に関して溶解度が向上した水（enhanced-solubility water）（ＥＳＷ）を調製するための方法及び関連する方法が記述されている。その原理は、電流パルスを用いた水の電磁気処理（electromagnetic treatment）に基づくものである。本方法を評価するための試験を行った後、本発明者らにとって、本方法は次の理由のために妥当でないと思われる：
・ 電気分解の影響による副生成物：臭素酸塩イオンＢｒＯ₃ ⁻、塩素酸塩イオンＣｌＯ₃ ⁻、塩素Ｃｌ₂、次亜塩素酸塩ＣｌＯ⁻、次亜塩素酸ＨＣｌＯ、オゾンＯ₃、トリハロメタンＴＨＭの形成。これらの化学種（species）は、これらの毒性及び発癌性のために厳しく規制される。これらは、電気分解前にＣｌ⁻もしくはＢｒ⁻化学種が当初の水の中に存在する場合、水の電気分解によって規則的に（systematically）に生成する。これらの化学種は、飲用水、地表水又はわき水中に偏在し、これらの化学種が、塩化物についてはｍｇ／ｌ程度、臭化物についてはμｇ／ｌ程度の非常に低濃度であっても、許容できないレベルの副生成物を生成するのに十分なものである。この現象は、使用される電極の種類に応じて軽減することができるが、それでもなお残存する。従って、この出願に記載される方法によって生成される水は、ボトル入り飲料水に関する規制に従うものではない。加えて、同じ試験中に、これらの塩素副生成物の一部から、消費者が許容できないような嫌な味及び臭いが生じた。

・ Ｏ₂及びＨ₂の同時生成。電磁気処理中、関連する反応によって、アノードでＯ₂、そしてカソードでＨ₂が発生する。これらの２種の気体は、化学量論比（stoichiometric proportions）において、発熱及び爆発反応：Ｈ₂＋1/2Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ、すなわち燃料電池で用いられる反応を引き起こす。この危険性を克服するために、本発明者らは、フィルタ処理された大気フラッシングに連結されたタンク“１１６”上に位置する脱気口を通してＨ₂を除去する。電気分解によって形成されたＯ₂の大部分を失うことなく、形成された水素の完全な排気を保証することは困難である。２種の気体が系中に共存するので、この技術の工業化は、危険であることがわかる。

・ 電気分解によって生成したＯ₂に対する部分制御：タンク“１１６”中の水の圧力及び温度条件は：２相対バール（relative bar）及び１℃である。これらの値において、水と、タンクに存在するＨ₂を排気するためにフラッシュされた空気との間の接触が延長されることにより、平衡状態において水中に溶解したＯ₂の濃度が３５から４０ｍｇ／ｌの間になる。この平衡値は、ヘンリーの法則に従って得られ、よって、電気分解の機能性とは関係なく得られる。それでも、同特許においては、これは３〜４時間の電気分解後に得られる富化値（enrichment value）（２８〜３５ｍｇ／ｌの溶存Ｏ₂）に匹敵する。これらの条件下では、処理後の水中に存在する酸素の全ては、電気分解に由来するわけではなく、この空気フラッシュによってタンク中に移されたＯ₂と電気分解によって生成したＯ₂との合計である。

・ 水中に溶解したＯ₂の安定性：この安定性は、Ｏ₂の注入によって得られるものよりも大きいとされるが、この差についてはなんら証明されていない。さらに、今日まで、本発明者らの比較試験は全て、電気分解又は注入のいずれによって得られるかに関わらず、Ｏ₂の安定性は同じであることを示す。一方、２０日程度の期間にわたって溶存Ｏ₂値の減少が観察され、理論によって示唆されるような数時間では観察されないことから、この実験安定性は、理論的安定性よりも高いことがわかる（安定性に関する例２を参照）。

・ 報告された臨床実験（clinical study）は、良好な測定の実施について注意を払っていない（吹き込み気体のモニタリングを行わず、被験体がその身体的限界に達したかもしくは達していないかを検証するための血漿乳酸（plasma lactic acid）の分析を行っていない）。従って、これらの化学的妥当性、結果、及び結論は疑わしい。

・ 記載された電極、つまりアノード及びカソードはどちらも、白金でコーティングされた固体チタン製である。この電極のコストは、工業化を想定するには高すぎるものである。

・ 本方法の全体的収率（overall yield）は低い。高いＯ₂損失（Ｈ₂と同時に部分的に失われる）に加えて、本方法は、最終生成物が得られるまでに３〜４時間の再循環操作（recirculation operation）を行うものである。

当業者は、従って、経済的に実行可能であり、容易に工業化できる、酸素富化水を得る方法を求め続けている。特に、本発明者らは、副生成物、特にハロゲン副生成物の形成を克服しつつ、水を酸素（Ｏ₂）で有効に富化させることを可能にする方法を求めていた。

本発明の第１の主題は、電気分解経路（electrolytic route）によって水を酸素で富化する方法であって、以下の連続したステップ：
ａ）電荷（electric charge）は通すが、気体は通さない膜によってアノードとカソードとが分離されている電気分解セル中で、Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンは含まない鉱水(mineralized water)を電気分解するステップと、
ｂ）電気分解セルのアノード区画からの酸素富化水を集めるステップと、
ｃ）前記電気分解セルのカソード区画からの水素を含まない水を、ステップ（ｂ）で得られる酸素富化水中に再注入するステップと、
ｄ）ステップ（ｃ）で得られた水を包装するステップと
を備える方法である。

“酸素”とは、化学式Ｏ₂によって表される、細胞が直接吸収することができる酸素を意味する。

酸素富化（Oxygen enrichment）は、溶存酸素の量が１０ｍｇ／ｌより多く、有利には５０ｍｇ／ｌより多く、さらに有利には１００ｍｇ／ｌより多くなるように酸素Ｏ₂を水に添加することである。

包装とは、水の特性が保存されることを可能にする任意の貯蔵システム及び／又は水分配システム（dispensing system）を意味する。したがって、包装は、その中に含まれる水を食用に供するために適したものである。

“Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水”という表現は、水が、０．２ｍｇ／ｌ未満の塩化物イオン及び３μｇ／ｌ未満の臭化物イオンを含むことを意味する。

カソードは還元部位（site of the reduction）の電極であり、アノードは酸化部位(site of the oxidation)の電極である。

本発明の方法は、電気分解セルにおいて、２つの電極、すなわちカソード及びアノードが、電荷（特にカチオン（cation））を通すが気体を通さない膜によって分離されていることを特徴とする。この膜の使用によって、爆発の危険性を伴う水素Ｈ₂及び酸素Ｏ₂の共存を回避することが可能になる。

膜を通過するイオンの輸送は、３つの原理によって支配される：
− 電流源によって加えられる電場の影響、
− 膜の両側の各化学種の濃度勾配、
− 水を通過させて、最も濃縮された側を希釈する浸透圧（osmotic pressure）。

本発明の方法において用いられる膜は、酸素Ｏ₂をアノード側に、そして水素Ｈ₂をカソード側に限定することを可能にする。同時に、これは、一方の区画から他方へのイオンの輸送、特にプロトンＨ⁺の輸送を可能にする。用いられる膜は、有利には、カチオンの優先的通過を可能にするカチオン性膜である。これは、全てのカチオンを通過させることができるか、又は、一価カチオン（monovalent-cation）を選択的に通過させる（一価カチオンのみを、この膜を通して通過させることができる）。好ましくは、使用される膜は、食品用途について承認されているものである。

この機能が満たされるような任意の（有機）膜を使用することができる。一例として、ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ製造の商標名Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）で販売されている膜を挙げることができる。このカチオン性膜（cationic membrane）は、スルホン化テトラフルオロエチレンコポリマー(sulphonated tetrafluoroethylene copolymer)であり、これは湿潤状態で、良好な機械耐性及び耐熱性を有しつつ、プロトン（Ｈ⁺）の非常に良好な輸送能力を有する。これはさらに酸化物及び一部の化学生成物（塩素、水酸化ナトリウム）に対しても非常に良好な耐性を有する。Ｔｏｋｕｙａｍａ製造の商標名Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）として販売されている膜、特に商標名Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）ＣＭＸシリーズ、たとえばＣＭＸ−Ｓｂ及びＣＭＸ−Ｓで販売されている膜も挙げることができる。これらの商標名Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）ＣＭＸシリーズの膜は、スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー（styrene-divinylbenzene copolymer）製のカチオン性対称非配向膜（cationic,symmetric non-oriented membranes）である。ＣＭＸ−ＳｂシリーズのＮｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）膜は、非選択的であり、食品安全性も有し、Ｎａｆｉｏｎ膜よりもはるかに安価である、稠密な標準的カチオン性膜である。Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）ＣＭＸ−Ｓシリーズ膜は、ヨーロッパで食品用途について承認され、米国では食品等級の承認待ち（food-grade approval pending）の、一価カチオン選択性膜（monovalent-cation selective membrane）である。

気体の水中溶解度は、ヘンリーの法則にしたがって決定することができる。この法則の下では、一定温度及び飽和状態において、液体中に溶解する気体の量は、この気体によって液体に加えられる圧力に比例する。たとえば、１リットルの水中には、１ｂａｒの酸素分圧においては、０℃では４９．１ｍｌのＯ₂が溶解できるが、５０℃では２０．９ｍｌのＯ₂しか溶解できない。

この理由のために、電気分解ステップに付される水は、水中で形成される酸素Ｏ₂の維持を保証できる温度であることが好ましい。本発明の１つの有利な態様によれば、Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水を、１から１０℃の間に冷却した後、圧力下（有利には、６・１０⁵Ｐａ）で電気分解セルへ入れる。電気分解ステップの間、水の温度を有利には、１から１０℃の間に維持する。

本発明の方法の１つの有利な態様によれば、流入する水の流れを、同じ流速の２つの支流（branch）に分け、そのそれぞれは２つの区画、アノードもしくはカソードの一方を通過する。これらの２区画は、たとえば前記のような、電荷は通すが気体は通さない有機膜によって分離される。セルの種類に応じて、区画のそれぞれについて再循環をおこなうのが賢明である。この再循環は、熱交換器及び所望の酸素濃度に関連して加えられる電力のサーボ制御によって温度調節を可能にする。電気分解は、アノードの流れを酸素富化させ、カソードの流れ中で水素を生成する。生成された水素を、生成される場合は生成され次第、部分真空下(partial vacuum)、有利には窒素フラッシュ（nitrogen flushing）を用いて操作する中空繊維膜モジュール(hollow fibre membrane module)によって除去する。この中空繊維膜モジュールとしては、気体を通すが、水を通さない膜を用いる。このモジュールの使用によって、溶存水素の除去が可能になる。電気分解ユニットの出力において、有利な一態様によれば、２つの支流は一つになって、Ｏ₂で富化され、Ｈ₂を含まない、中性のｐＨを有する混合物を形成する（自己中和 self-neutralization）。自己中和とは、その溶存水素が除去されたカソード区画からの水を、アノード区画からの水に、有利には１：１の比で添加することである。

膜の両側での急速な再循環は、気体の生成収率／電極表面の最適化につながる。本方法の１つの有利な態様によれば、各支流上に、その流速が設定公称流速（nominal flow rate of the installation）の２から２０倍である再循環ループ（recirculation loop）が存在し、これによって、電気分解セル中のより良好な水力学（hydraulics）、すなわち、水と気体との改善された混合（乱流）、電極の表面上に形成され得る気体境界層の同調（entraining）が可能になる。再循環水は、電気分解セル中への流入時に、電気分解ステップをまだ受けていない水と再混合する。しかし、この循環は任意である。ガスポケット（gas pockets）の形成を回避できる圧力及び温度条件を意図的に選択することがさらに有利である。その結果、再循環は不必要になる。

この電気分解ステップの間、圧力を６・１０⁵Ｐａに維持する。確認される圧力損失は、有利には、１・１０⁵Ｐａ未満である。

電気分解セルの入力及び出力時の水のトータル流速は、有利には、１０ ｌ／ｈから５０ ｌ／ｈの間で変化する。再循環流速は、１２０ ｌ／ｈであることができる。

本発明の方法において、２つの電極（アノード及びカソード）が、白金でコーティングされた固体チタン製である必要はない。本発明の１つの有利な態様によれば、アノードのみが白金でコーティングされた固体チタン製である。カソードは単にステンレス鋼カソードであってもよく、このことは、本方法の全体的なコストを最も著しく減少させるのに寄与する（設定の全コストに対するほぼ２０％が節約される）。さらに、ステンレス鋼製電極は（他の電極とは異なって）食品安全性を有するという利点を持つ。

アノード及びカソードへの入力時の水圧を制御する。つまり、水圧は、セル中の気密性膜（gas-tight membrane）の変形を避けるために平衡状態でなければならない。水は膜の両側の２つの電極の間で循環する。電極に、負荷強度（imposed intensity）（１０〜３５Ａ）の直流によって生じる電流を与える。結果として得られる電圧は、水の伝導性（温度、無機塩の種類及び量：移動電荷）、２つの電極間の距離、及び使用される膜の種類に依存する。検討中の試験においては、電圧は８から４５Ｖの間で変化する。

Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水を使用することによって、ハロゲン化学種（特に塩素及び臭素）ならびに他の電気分解副生成物が確実に生成しないようにする。従って、本発明の方法を用いて、望ましくない化学種（ただし、飲用水、地表水、わき水といったあらかじめ処理されていない水の電気分解によって通常生成するもの）、特に、臭素酸塩イオンＢｒＯ₃ ^-、塩素酸塩イオンＣｌＯ₃ ^-、塩素Ｃｌ₂、次亜塩素酸塩ＣｌＯ^-、次亜塩素酸ＨＣｌＯ、オゾンＯ₃、及びトリハロメタン（trihalomethanes）を含まない、酸素富化水を得ることが可能である。ハロゲン化学種のなかでも、水中にそれほど多くは存在しないものではあるが、ヨウ素イオンＩ^-が存在することを回避するために、留意をし、ヨウ素I_２又はヨウ素酸塩ＩＯ₃ ^-などの副生成物の生成を防止する。

しかし、電気分解を行うために、このＣｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水は、溶解塩（電荷キャリアであり、従って電気分解を可能にするのはこれらの溶解塩である）を含まなければならない。

Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水は、有利には、Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを除去することを目的とする脱塩ステップ（demineralization step）に付し、次いで、再鉱化ステップ（remineralization）（純粋な塩の添加）に付した水である。この脱塩ステップで特に目的とされる成分は、塩化物及び臭化物であり、これからアノードでの酸化の間に塩素及び臭素酸化物が生成される。出発水は、わき水、地下水又は地表水、たとえば公共用水である。

脱塩ステップの前に、水は、イオン交換樹脂(ion exchange resin)に通して、水の硬度（hardness of the water）（カルシウム及びマグネシウム）を除去し、脱塩素処理（dechlorination）（必要に応じて）するために水を活性炭に通すことにより、１回以上の軟化処理（softening treatment）に付すことができる。

本発明の１つの有利な態様によれば、ステップ（ａ）で、水の逆浸透（reverse osmosis）（ａ１）とそれに続く（ａ２）再鉱化後（remineralization）に回収される、再鉱化透過物（remineralized permeate）を用いることができる。従って、本発明の方法は、有利には、Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない透過物(permeate)を集めるための逆浸透による事前の水処理ステップ（ａ１）；次いで、ステップ（ａ１）で得られた透過物を再鉱化するための、ステップ（ａ１）に続く事前ステップ（ａ２）を含み、ステップａ）はこの再鉱化透過物に対して行われる。

逆浸透は、圧力勾配(pressure gradient)の影響下で、半選択的膜(semi-selective membrane)を通して透過させることによる液相分離プロセス（liquid phase separation process）である。流れは連続的であり、膜に対して接線方向である。処理される水の一部を膜によって異なる濃度の２つの部分に分割する：
・ 膜を通過する部分（透過物；Ｃｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まない水）、
・ 膜によって保持される分子もしくは粒子、すなわち、実際上は全てのミネラル、特にＣｌ^-及びＢｒ^-イオンを含む、膜を通過しない部分（残留物（retentate））。

逆浸透モジュール(reverse osmosis module)は、未処理水の特徴に関連して、当分野の法則にしたがった寸法にすべきである。逆浸透の前に前処理（濾過、滅菌、汚染除去）を行って、その最適な実施を可能にすることができる。

得られた透過物の導電性は、有利には、１０μＳ／ｃｍ未満である。従って、この脱塩水(demineralized water)は、非常に純粋である。塩化物及び臭化物の最大含有量は、それぞれ、０．２ｍｇ／ｌ、及び、３μｇ／ｌである。

この脱塩段階（demineralization phase）は、逆浸透よりも古い技術を用いて行うこともできる。これらの技術のうちでも、蒸留、又は、水をイオン交換樹脂に通すことを挙げることができる。電気透析(electrodialysis)も、この脱塩を行うために用いることができる有効な技術である。

（透過物の）再鉱化ステップによって、電気分解反応の実施が可能である。目的は、塩化物及び臭化物を含まない食品品質の無機イオンを添加することである。

本発明の１つの有利な態様によれば、目的の伝導性は、最終生成物の目標鉱化（target mineralization）に関連して、２００から１０００μＳ／ｃｍまで様々である。使用できる塩の例としては、以下の塩を特に挙げることができる：ＮａＨＣＯ₃、Ｎａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₃ＰＯ₄、Ｎａ₂ＨＰＯ₄、ＮａＨ₂ＰＯ₄、ＫＨＣＯ₃、Ｋ₃ＰＯ₄、Ｋ₂ＨＰＯ₄、ＫＨ₂ＰＯ₄、Ｋ₂ＳＯ₄、ＭｇＳＯ₄、ＣａＳＯ₄、Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₄）_２、ＣａＨＰＯ₄、Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃ＯＨ。ｐＨの増加によるカソード区画中での炭酸カルシウムもしくは炭酸マグネシウムの沈殿（precipitation）を回避するために、重炭酸塩（bicarbonate）を含む塩とカルシウム塩もしくはマグネシウム塩とを混合しないことが必須である。特に、食用塩Ｎａ₂ＳＯ₄及びＮａ₃ＰＯ₄・１２Ｈ₂Ｏを添加する。必要ならば、当業者に周知の化合物の使用、特に強酸もしくは炭酸ガス（carbonic gas）の添加によって、水のｐＨを変更することができる。特に、水のｐＨをｐＨ７に調節することができる。

本発明の別の態様によれば、目的の伝導性を１０００μＳ／ｃｍ超に増加させて、電気分解による酸素の生成を最適化することが可能である。最終飲料の伝導性を、電気分解セルを通過する水よりも低くする場合には、その後の脱塩水での希釈によってこの伝導性を減少させることは可能である。

膜によって２つの電極を分離することによって、処理水に３つの大きな変更がもたらされる：
− 膜の両側でのｐＨの変化（アノード側での酸性化（acidification）、カソード側でのアルカリ化(alkalinisation)）；
− この膜を通るイオンの移動。従って、イオン組成は、アノード側とカソード側とにおいて変更することができる；
− 高いｐＨを有し、Ｈ₂を含むカソード側は、値を調節するのが困難なことによる、水の損失。

本発明の方法では、従って、水素を含まない電気分解セルのカソード区画からの水を、ステップ（ｂ）で得られた酸素化水（oxygenated water）に再添加（re-add）することが有利である。従って、本発明の方法は、有利には、水素を含まない、電気分解セルのカソード区画からの水を、ステップ（ｂ）で得られた酸素富化水に再注入する、追加ステップ（additional step）（ｃ）を含む。電気分解ステップ後の追加ステップ（ｃ）は、自己中和を可能にする。電気分解後のカソード支流（cathode branch）では、生成された水素は、生成される場合は生成され次第、例えば、部分真空下に保持された中空繊維膜モジュールによって、有利には、窒素によりフラッシュされた中空繊維膜モジュールによって、除去する。電気分解ユニットの出力時に、２つの支流（アノード及び水素を含まないカソード）は一緒になって、中性のｐＨを有し、Ｏ₂を豊富に含み、Ｈ₂を含まない混合物を生成する。この自己中和は、膜の両側のイオンの移動によって、水の損失及びイオンの損失の相殺(canceling-out)を可能にし、従って、得られた水のミネラル組成は完全に制御される。この追加ステップ（ｃ）において、２つの区画、アノードとカソードとを分離する膜の両側の圧力を平衡化することが可能となる。この圧力の自己平衡化（self-balancing）は、両側での圧力不均衡（imbalance）による変形を回避することから膜の寿命を延ばす。

本質的に酸性（ｐＨ＜３）である飲料に関して、アノードの酸性度は問題ではない。それでも、モジュールに流入する水の流れ全体を利用するので、自己中和は、本方法を非常に簡素化する。

本発明の方法は、電気分解ステップ（ａ）前に水を脱気するためのさらなる追加ステップ（ａ３）、及び場合によって、それに続くステップ（ａ２）を含むことができる。従って、本方法の水の中に溶解した酸素は、電気分解で得られた酸素のみである。

本方法は、場合によって、不可逆的劣化（irreversible deterioration）となる電気分解反応を受け得ない成分を添加することによって、酸素富化水の配合を完了することからなる最終ステップを含むことができる。これらは、塩化物形態を含む無機塩もしくは場合によって塩形態の有機化合物、及び通常の飲料成分：糖、甘味料、フレーバ、酸、保存料、ビタミン類、植物抽出物、果汁、タンパク質、繊維であることができる。

従って、本方法は、有利には、ミネラル及び他の通常の飲料成分を、電気分解によって酸素で富化された水に添加する、最終配合ステップ（final formulation step）（ｅ）を含むことができる。この水は、ビタミン類、無機塩もしくは有機塩、タンパク質、植物抽出物、及びＯ₂と適合する任意の他の天然もしくは合成化合物も含むことができる。飲料は以下のようにして製造される。このステップ（ｄ）中に、ステップ（ａ１）で得られた逆浸透の濃縮水（retentate）を、ステップ（ｂ）もしくは（ｃ）で得られた酸素富化水に再注入することが可能である。このステップによって、当初の水のミネラル特性が維持される。これは、浸透装置(osmosis equipment)が濃縮水によるこのような改善を可能にするように設計され、逆浸透による濾過を促進するために、（シク_エスタリング・タイプ(sequestrating type)の）化学生成物が水中に注入されないと仮定する。

次いで、このようにして得られた水もしくは飲料を有利には包装する。包装前に、水もしくは飲料を（例えば、紫外線（ＵＶ）による）滅菌ステップ(sterilization step)に付すことができる。最終配合物（final formulation）が得られたら、酸素富化水もしくは飲料を、有利には、加圧下、低温に保って（５〜１０℃）保存して、飲料を瓶詰めする際の酸素損失を最小限に抑える。酸素の存在は、気体状生成物(gaseous product)と同じ特性を最終製品に付与する。瓶詰めは、有利には、同じ制限を意味する：等圧瓶詰め機(iso-barometric bottling machine)及び特定の包装：すなわち気体遮断性を有するポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephtalate)ＰＥＴボトル（例えば、多層ＰＥＴもしくは特定のコーティングを有するＰＥＴ）、ガラスもしくはアルミ缶タイプの包装。

図１及び２は、本発明の方法の好ましい態様を示す。処理される水Ａ（主要水（mains water）、地表水、わき水、ミネラルウォータ）を逆浸透（１）によって脱塩処理に付す。あらかじめ、例えば濾過及び／又は滅菌及び／又は汚染除去といった前処置（０）に付すことができる。逆浸透モジュールの出力時に、塩化物及び臭化物イオンを含まない水である透過物Ａ１を集め、次いで塩（ＮａＨＣＯ₃、Ｎａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₃ＰＯ₄、Ｎａ₂ＨＰＯ₄、ＮａＨ₂ＰＯ₄、ＫＨＣＯ₃、Ｋ₃ＰＯ₄、Ｋ₂ＨＰＯ₄、ＫＨ₂ＰＯ₄、Ｋ₂ＳＯ₄、ＭｇＳＯ₄、ＣａＳＯ₄、Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₄）２、ＣａＨＰＯ₄、Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃ＯＨ）の添加によって再鉱化（２）する。依然として塩化物及び臭化物イオンを含まない再鉱水Ａ２を、電気分解セルに移す（３）。あらかじめ、気体（特に酸素の）除去ステップに付すことができる。電気分解セル中に流入する前に、水Ａ２もしくはＡ’２を２つの支流に分け、一方の支流はアノード区画（ジェネレータ（generator）の＋極に接続）（３ｂ）に向かわせ、一方、他方の支流をカソード区画（ジェネレータの−極に接続）（３ａ）に向かわせる。支流Ｃ中に含まれ、且つ、カソード区画からの溶存水素を除去する。アノード支流Ａ３及び脱水素化カソードＣ’支流（dehydrogenated cathode C’ branch）を再結合する（自己中和、Ａ４を得る）。電気分解セルにおいて再循環ループ(recirculation loop)（アノード支流Ａ３及び脱水素化カソード支流Ｃ’の一部を、電気分解セルの上流であるが、２つの支流に分離した後に再注入する）を準備することができる。次いで、酸素富化水Ａ４を、水配合ステップ（４）、すなわち、水もしくは飲料の製造に必要な成分（ingredient）、特に電気分解ステップを受けることができない成分の添加に付す。有利な一態様によれば、逆浸透ステップからの濃縮水(retentate)Ｂを、この配合ステップ（４）中において水Ａ４に再添加する。次いで、水もしくは飲料Ａ５を、特に瓶詰めによって包装する（５）。

なお、本方法は、ライン製造によって行うことができ、貯蔵タンクを必要としない。

使用する全ての装置及び部品、特に膜及び電極は、食品分野での使用に関して承認されている。

本発明の方法を用いて、酸素（電気分解プロセスから直接得られる水中に溶解した酸素Ｏ₂）を特に豊富に含む水を得ることが可能である。従って、本発明の方法は、有利には、ステップ（ｂ）、（ｃ）及び／又は（ｄ）で得られる水が、５から１０℃の間の温度及び６・１０⁵Ｐａの圧力において、少なくとも１００ｍｇ／ｌの溶存酸素を含むことを特徴とする。有利には、自己中和ステップ（ｃ）後に得られる水は、５から１０℃の間の温度及び６・１０⁵Ｐａの圧力で１５０ｍｇ／ｌの溶存Ｏ₂を含む。

本方法によって、バッチ製造（batch production）ではなくライン製造で、水の損失なしに酸素富化水を得ることが可能になる。

最終配合物が得られた場合、配合された酸素富化水もしくは飲料を、有利には、加圧下、低温に保って（５〜１０℃）保存して、飲料を瓶詰めする際の酸素の損失を最小限にする。

本発明者らは、酸素で富化されたボトル（もしくはパック）を開封した後３時間の期間にわたって、水もしくは飲料中の溶存Ｏ₂含有量は、開封前の初期含有量の９０％以上に保たれていることを見いだした。この優れた安定性は、Ｏ₂の注入によって、又は、本発明の方法（電気分解）の使用によって、酸素で富化された水もしくは飲料の両方について観察される。これは、２つの富化法（注入又は電気分解）の間における酸素の挙動の類似性を証明する。

水又は飲料の通常の消費、すなわち、ボトルの開封後３時間以内においては、酸素の損失は、開封前の初期値の１０％未満であると考えられる。過飽和酸素(supersaturated oxygen)の完全な脱離（complete desorption）には、数日（例２では２３日）を要する。

本発明の水もしくは飲料は、ボトルもしくはパックの開封前又は開封時に、有利には、少なくとも１００ｍｇ／ｌの溶存酸素を含む。有利には、本発明の水は、市場のパック中、１．５・１０⁵から２．５・１０⁵Ｐａ（１．８・１０⁵Ｐａ）の間で変化する内圧及び周囲温度において、少なくとも１００ｍｇ／ｌの溶存Ｏ₂、さらに少なくとも１１０ｍｇ／ｌの溶存Ｏ₂を含む。

酸化還元電位は、電気分解セルの出力時に水素が除去された後、２つのカソード及びアノード区画が再混合される限り、本発明の電気分解法により変更されることはない。このことは、Ｏ₂注入法と本発明者らが開発した電気分解法との間で酸化還元電位にそれほど差がないことを意味する。

本発明のさらなる主題は、本発明の方法を用いて得ることができる、細胞ミトコンドリア(cell mitochondria)によって利用可能な溶存酸素をその中に含む、酸素富化水もしくは飲料である。本発明の方法を用いて得ることができる溶存酸素は、酸素含有量が平衡濃度（大気のｐＯ₂、すなわち、１０ｍｇ／ｌ）に達した場合であっても、ミトコンドリア呼吸速度(mitochondrial respiration rate)を増加させることができる。特に、酸素濃度が限定される場合、本発明の水もしくは飲料は、さらに高い酸素消費速度(oxygen consumption rate)を維持することができ、従って、同じＯ₂濃度（１０μｍｏｌ／ｌ＝０．３２ｍｇ／ｌでも）を有する別の水（通常の水もしくは注入によって酸素で富化された水）で観察されるよりも大きなＡＴＰ形態におけるエネルギ生産（energy production）を維持することができる。

ミトコンドリアにおける酸素化水(oxygenated water)の利用可能性に関する生体外（in vitro）研究（例３を参照）においては、本発明者らは、筋肉ミトコンドリア(muscle mitochondria)が富化水（enriched water）中に存在する全ての酸素を使用できることを効果的に示した。

本発明の方法によって得られる酸素富化水もしくは飲料は、ミトコンドリアによって完全に利用可能である。有利には、本発明者らは、溶液の酸素がミトコンドリアの機能を限定する因子になる場合において、酸素の最終アクセプタ(final acceptor)のみが機能する場合（錯体ＩＶ）に測定されるミトコンドリア呼吸速度が、参考水（通常の水又は注入によって酸素で富化された水）と比較して、本発明の水、すなわち、電気分解によって酸素で富化された水を用いたほうが大きいことを確かめた。この結果は、この形態において溶解した酸素がミトコンドリアによってより良好に利用可能であり、ミトコンドリアがより高い酸素消費速度を維持することを可能にし、従って、酸素濃度が制限される場合においても高いエネルギ生産を可能にすることを示唆する。

本発明の方法を用いて得ることができる酸素富化水もしくは飲料は、激しい運動条件下、又は動脈疾患（arteritis pathologies）を罹っている患者といった、Ｏ₂供給が制限されるような場合、ＡＴＰ形態におけるエネルギ生産をミトコンドリアによって増大させることを可能にすることによって特徴づけられる。

本発明の方法を用いて得ることができる酸素富化水もしくは飲料は、Ｏ₂の組織及び器官への供給を増加させることを可能にすることによってさらに特徴づけられる。これはまた、水の吸収を増大させることによって、及び血管内区画(intravascular compartment)中を通過することによって、水和性（hydrating properties）を増大させることも可能にする。

従って、本発明のさらなる主題は、本発明の方法を用いて得ることができる、酸素富化水もしくは飲料であって、身体による水の増大した吸収及び／又は維持を可能にし、水和の促進／改善及び／又は脱水(dehydration)の予防を可能にすることを特徴とする、酸素富化水もしくは飲料である。

ブタにおける生体内研究において（例４を参照）、本発明者らは、本発明の方法を用いて得た場合の酸素富化水は、動静脈(arterio-venous)Ｏ₂差を増加させることができることを有効に示した。

動静脈Ｏ₂差は、動脈血（arterial blood）及び静脈血(venous blood)のＯ₂濃度間の差に相当し、組織によって消費されるＯ₂の量を表し、酸化的代謝(oxidative metabolism)の強度に直接関連する。筋肉が大量のＯ₂を消費する場合、動静脈差はこの筋肉で増加する。

加えて、この研究において、本発明者らは、本発明の方法を用いて酸素で富化された水は、組織において、皮膚上で測定される酸素分圧の増加を誘発することも示した。従って、本発明の方法を用いて酸素で富化された水は、皮膚への増大したＯ₂供給を誘発する。

Ｏ₂消費（消費されるＯ₂の容積（ｌ・min^-1・ｋｇ^-1））は、肉体的運動の強度とともに増大し、対象の年齢、性別及び生理学的状態によって様々である。肉体的運動（physical effort）の間、要求する器官は、安静時よりも多くのＯ₂を消費する。肉体的運動後、身体は、平衡状態に達するまで、安静時よりも多くのＯ₂を消費し続ける。このメカニズムは、“Ｏ₂負債（O₂ debt）”と呼ばれる。

本発明の酸素富化水もしくは飲料は、従って、人間（もしくは動物）における身体能力を補助及び／又は改善することができる。

本発明のさらなる主題は、本発明による酸素富化水もしくは飲料を含む栄養ドリンク(energizing beverage)である。

この飲料は、本発明の水に加えて、飲料に通常添加されるあらゆる成分、例えば、糖、甘味料、フレーバ、酸、保存料を含むことができる。この飲料はさらに、ビタミン類、無機塩、有機塩、果汁、タンパク質、植物抽出物、繊維及びＯ₂と適合する任意の他の天然もしくは合成化合物を含むこともできる。

本発明のこの飲料又は水は、特に、エネルギを供給するもの、エネルギを高めるもの、及び／又は健康レベルまで回復させるため、身体能力を改善するため、運動に対する耐性を改善するため、及び／又は肉体的運動を延長するための助剤（aid）として用いることができる。従って、この飲料又は水は、スポーツ選手、不定期もしくは常時運動する人に特に適している。これは、能力レベルを改善するため及び／又は肉体的運動を延長するため及び／又は運動に対する耐性を改善するため及び／又は回復を助けるために、屋内スポーツ（特にフィットネス）又は任意の持久運動に用いることができる。

本発明の方法の好ましい態様を表す概略図である。 本発明の方法のさらに好ましい態様を表す概略図である。 電気分解セルの概略図である。 水の電気分解による本発明の方法を用いて酸素で富化された水を含むボトルの開封後の時間の関数としての酸素の脱離を示す図である。 純粋な酸素の注入によって酸素で富化された水を含むボトルの開封後の時間の関数としての酸素の脱離を示す図である。 全呼吸鎖（entire respiratory chain）（ｎ＝６）を活性化することによる酸素濃度（Ｏ₂のμＭとして表す）に関連した最大ミトコンドリア呼吸（容積Ｖ（Ｏ₂μmol／min／ｇ乾燥重量））を示す図である。 ミトコンドリア呼吸鎖（mitochondrial respiratory chain）（ｎ＝６）の錯体ＩＶのみを活性化することによる酸素濃度（Ｏ₂のμＭとして表す）に関連した最大ミトコンドリア呼吸（容積Ｖ（Ｏ₂μmol／min／ｇ乾燥重量））を示す図である。 ３つのグループである、参考、電気分解、注入における動静脈酸素差（arterio-venous oxygen difference）（ＤａｖＯ２）の傾向を示す図である。 ヘモグロビン（haemoglobin）及び血中血球容積(packed cell volume)（百分率）における相対的変化の調査による、３つのグループ（電気分解、参考及び注入）における血漿容積（plasma volume）の相対的変動を示す図である。 モル浸透圧濃度（osmolarity）（mmol・ｋｇ^-1）に基づく、３つのグループ（電気分解、参考及び注入）における血漿容積の相対的変動を示す図である。 ３つの参考グループ（参考、電気分解及び注入）における経皮的酸素分圧（transcutaneous oxygen partial pressure）（ＴＣ ＰＯ２）の測定値のブタの生体内における傾向を示す図である。

以下の例で本発明を説明するが、限定的ではない。

例１：酸素富化水の調製方法
（ａｌ）脱塩
脱塩ステップは、１つのユニット中にまとめたいくつかのユニット操作からなる。

・ 氷水が供給されるプレート型交換器（plate exchanger）を用いて公共用水（public mains）からの飲用水を冷却する。
デルタ温度(delta temperature)約−１０℃
・ 過圧ポンプ
・ ２つの軟化機(softener)及び２つの塩タンク(salt tank)を有する軟化ステーション（softening station）
・ 濾過ステーション（filtering station）：
１つの１００μｍプレフィルタ（pre-filter）
脱塩素処理と平行して有機物を除去するための３つの活性炭フィルタ
最終濾過のための３つの１μｍフィルタ
・ オスモサ（osmoser）への入力において、３１６Ｌステンレス鋼製の１つのマルチセルポンプ
・ １つの逆浸透ステーション（reverse osmosis station）：
４インチ膜（例えば、商標名ＢＷＬＥ ４０４０として市販されている膜）を備えた５つの圧力容器(pressure vessel)
オスモサは、廃棄される排出液及び再循環の流速を調節するためのニードル弁、入力／出力のマノメータ及び透過物に関する伝導計（conductivimeter）を備えている。
・ １つの滅菌ステーション（sterilisation station）（ＵＶ−Ｃ、２５４ｎｍ、流速２． ５ｍ³／ｈについて６０ｍｊ／ｃｍ²のＵＶ−Ｃ線量）

このようにして得られる脱塩水を、次いで、循環ループを経由して温度調節された３．５ｍ³貯蔵タンクへと向かわせる。

（ａ２）再鉱化
様々な塩を、単独又は混合物で試験した。この精製水（purified water）を再鉱化するために選択された食用塩は次のとおりである：
・ 硫酸二ナトリウム（Di Sodium Sulphate）すなわちＮａ₂ＳＯ₄；ヨーロッパコード(European Code)Ｅ５１４；
・ リン酸三ナトリウム（Tri Sodium Phosphate）すなわちＮａ₃ＰＯ₄・１２Ｈ₂Ｏ；ヨーロッパコードＥ３３９
塩を添加した後、再鉱化水のｐＨは１０．６〜１０．７である。ｐＨ７の中和は、食品等級（food-grade）のオルトリン酸(ortho-phosphoric acid)（８５％超純粋；ヨーロッパコードＥ３３８）を添加することによって作製される。

本方法の様々な段階の水に関して実施した分析の結果を以下の表１に示す：
ボトルの種類：ガラス
容積：５００ｍｌ

表１−本方法の様々な段階の水に関して実施した分析の結果
1：逆浸透の透過物
Ｃｏｎｄ．：伝導性（μＳ／ｃｍ）
＊：ｍｇ／ｌで表した濃度
＊＊：μｇ／ｌで表した濃度
ｘ：検出不能
2：分析的に不自然な結果

（ａ）電気分解
＊装置
・ バッファタンク ３．５ｍ³
・ 遠心力ポンプ（centrifugal pump）
・ 冷水器(water cooler)
・ プレート型交換器
・ 中空繊維膜を有するコンタクタ（contactor）
・ 白金でコーティングされたチタン製のアノード、３０４ステンレス鋼製のカソード、及び電荷担体を通し、カチオンを通し、気体を通さない、ＣＭＸ−Ｓｂタイプの膜（Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）シリーズ、Ｔｏｋｕｙａｍａ製）を備えた電気透析モジュール（electrodialysis module）
・ 溶存酸素＋プローブ（Ｏ₂）のマルチパラメータ分析器
・ 溶存ガス：Ｏ₂、Ｏ₃、Ｈ₂＋特定のプローブ（Ｏ₃）及び（Ｈ₂）のマルチパラメータ分析器
・ ＵＶ−Ｃ滅菌器(sterilizer)２５４ｎｍ（公称流速：０．７５ｍ³／ｈ）
・ 二重ジャケットによって温度調節された加圧可能な貯蔵タンク、及び等圧フィラー(isobarometric filler)からなる、等圧瓶詰めシステム(iso-barometric bottling system)
・ ガスフィルタ ０．２μｍ

＊操作モード
再鉱化水を、電気分解ユニットへの入力時に６・１０⁵Ｐａの供給圧力を保証するポンプへ向かわせる。ポンプによる加熱を制限するために、次いで、水をクーラ循環（cooler circuit）と逆方向(countercurrent-wise)のプレート型熱交換器によって冷却し、これによって、水温を４から８℃の間に保つことが可能になる。

電気透析ユニットへ供給される圧力を約６・１０⁵Ｐａに微調整するためにニードル弁を使用する。

次いで、残留溶存気体（residual dissolved gases）を、吸引ポンプで分圧（０．０４５・１０⁵Ｐａ）を設定した、連続した２つの膜コンタクタ(membrane contactor)を用いて除去する。酸素プローブを備えた分析器に連結されたサンプリングポイントを用いて残留酸素を測定する。残留溶存酸素の量は、５０ ｌ／ｈの最大流水速度について１ｍｇ／ｌ未満である。この流水速度に加えて、ミニモジュール（mini-modules）の脱気性能（de-aeration performance）によって、このような低い溶存酸素値には達しない。

次に、水循環を２つの支流に分けて、電気分解セルのカソード及びアノードに供給する。入力／出力流れ速度は、２つの支流（アノード＋カソード）の合計としては１０から５０ ｌ／ｈまで変化する。アノード及びカソードへの入力時の水圧を制御する。これらは電気分解セル中の気密性膜の変形を回避するために釣り合っていなければならない。

水は、膜の両側の２つの電極間で循環する。電極に、負荷強度（imposed intensity）（１０〜３５Ａ）の直流（direct current）の供給によって生じる電流をかける。この検討中の試験において、電圧は８から４５Ｖの間で変化する。

カソードの出力時に、中空繊維膜を有するコンタクタは、電気分解反応によって発生する水素の除去を可能にする。このコンタクタは、−０．８・１０⁵Ｐａの分圧下、及び窒素を軽くフラッシュして機能する。これは、溶存水素を１０倍（２．５ｍｇ／ｌから０．２ｍｇ／ｌへ）にまで減少させる。集められた水素を排出し、爆発の危険性を回避するために処理する。

各支流に関して、電気分解セル中に、より良好な水力学（hydraulics）、すなわち、水と気体との改善された混合（乱流）、アノード上の表面上に形成され得る気体境界層の同調を提供する再循環ループが存在する。ギアポンプは、流量計によって制御されたこの再循環を可能にする。再循環流速は、約１２０ １／ｈである。この再循環は、任意のものである。有利には、ガスポケットの生成を回避することを可能にする圧力及び温度の条件を意図的に選択する。その結果、再循環は不必要となる。水を、セルに流入する際に電気分解ステップに付されていない再鉱化水と再混合する。システムの入力圧力を考慮して、再循環ループは逆止弁を備えている。水力学的利点(hydraulic benefit)に加えて、ループはさらに高い酸素富化をも可能にする。

出力流速（再循環を除く）を、流量計を用いて測定し、ニードル弁を用いて調節することができる。各支流における圧力も、ニードルマノメータ（needle manometer）を用いて測定して、セル中の圧力損失を評価する。各支流における圧力は６・１０⁵Ｐａであり；圧力損失は１・１０⁵Ｐａ未満である。

２つの支流、アノード及びカソードを、次いで再混合して、４つの利点を得る：
− それぞれアノード及びカソードで生じるＨ⁺とＯＨ^-イオンとの間の自己中和。結果として得られるｐＨは、したがって中性である；
− 膜の両側のイオン移動に関連する、ミネラル組成において起こり得る変動の排除；
− 水全体の回収、これによる高収率；
− 膜の両側での圧力の自己平衡化（self-balancing）、これによって膜疲労の現象が排除され、その寿命が増大する。

膜のそれぞれの側での、酸化還元反応は次のとおり：
・ アノード（ジェネレータの＋極に接続）での酸化：２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-
・ カソード（ジェネレータの−極に接続）での還元：４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→２Ｈ₂＋４ＯＨ^-
全体的には、反応：２Ｈ₂Ｏ→２Ｈ₂＋Ｏ₂に対応する。

膜のそれぞれの側でのｐＨ及び伝導性の測定によって、次の結果が得られる：
アノード ｐＨ＝２．４ Ｘ＝１３００μＳ／ｃｍ
カソード ｐＨ＝１１．６ Ｘ＝１４００μＳ／ｃｍ
高い伝導性値は、Ｈ⁺又はＯＨ^-イオンの存在による。

この伝導性は、自己中和ステップ後に減少する。

自己中和水に関する測定値は次のとおりである：
ｐＨ＝７．１〜７．２ Ｘ＝７５０〜７７０μＳ／ｃｍ
溶存Ｏ₂＝１４０〜１６０ｍｇ／ｌ
この酸素値は、最終容器（例えば、ボトル）中の溶存酸素含有量が少なくとも１００ｍｇ／ｌであることを保証する。

次いで、水をＵＶによって滅菌し、加圧タンク中、脱気／脱離を制限もしくは防止するために十分な酸素圧（２．２・１０⁵ＰａのＯ₂）下で保存する。

注（ＮＢ）：貯蔵タンクを加圧下で充填する。氷水を二重ジャケットの内部に通すことによって、この貯蔵タンクを５℃の温度に維持する。

＊電気分解セル
本方法では２つの形状、すなわち平面状もしくは円筒形の電極を使用できる。使用されるセルは以下のものを含む：
− 電気分解セルを形成する様々な部品のスタックを固定するためのシステム、
− 水を膜の両側に分配するために用いられるポリプロピレン（polypropylene）製の２つの機械加工ユニット（machined unit）、
− 各電極の後部に配置されたＥＶＡ（エチルビニルアセテート（Ethyl Vinyl Acetate））製の一対のシール、
− 電極に接触して水の流れを導くための、各電極の前部に配置されたＰＥＸ（高密度架橋ポリエチレン（high density crosslinked polyethylene））製の一対のシール
− 電極と膜との間の空間を維持する、一対のオープンワーク・セパレータ(openwork separator)
− ２つの電極：直流ジェネレータの正極によって供給される１つの（１）アノード、直流ジェネレータの負極によって供給される１つの（１）カソード。各電極は、約６ｄｍ²の単位表面（unit surface）を有する。

− カチオンを通すが、気体を通さない膜であって、アノード区画をカソード区画から分離させる１つの膜。

電気分解セルの概略図を図３に示す。

カソードは、グレード３０４のステンレス鋼製であり、これによって、固体チタン及び白金コーティング製のカソードと比較して、本方法のコストの減少が図られる。得られる節減は、設定される全コストのほぼ２０％である。この選択によって、前記のような流れの混合が可能になる。その理由は、ステンレス鋼電極は、他の電極と異なって食品安全性を有するからである。

アノードも食品安全性を有する電極である。白金の薄層でコーティングされたチタン製アノードを使用する。製造元としては、Ｄｅ Ｎｏｒａが挙げられる。チタンは、優れた伝導性を提供し、白金は、酸化現象に対する保護層を形成する。この性質のために、アノードは使用上の注意が必要である。電流密度は制限因子の１つであり、３０ｍＡ／ｃｍ²の密度で操作することが可能であるが、１００ｍＡ／ｃｍ²を超えるのは、電極の劣化が加速されるので推奨できない。

使用される膜は、その気体に対する不浸透性を特徴とし、これによって、Ｏ₂をアノード側に限定し、Ｈ₂をカソード側に限定することが可能になる。

使用できる市販の膜の例として、特に以下の膜を挙げることができる：
− Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）：ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ製で、燃料電池技術において広く用いられる。このカチオン性膜は、スルホン化テトラフルオロエチレンコポリマー（sulphonated tetrafluoroethylene copolymer）であり、湿潤状態で、機械的耐性及び耐熱性を有しつつ、プロトン（Ｈ⁺）を輸送するための非常に良好な能力を有する。これは、酸化及びある種の化学生成物（塩素、水酸化ナトリウム）に対して、Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）膜よりも良好な耐性を有する。一方、そのコストは、後者よりもはるかに高い。

− Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）：ＣＭＸ膜は、スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー（styrene-divinylbenzene copolymer）製である対称的な非配向カチオン性膜である。これらはＴｏｋｕｙａｍａ製である。

− ＣＭＸ−Ｓｂ：稠密な標準的非カチオン選択性の食品等級（food-grade）の膜で、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）膜よりもはるかに安価である。本発明者らが試験完了時に選択したのはこの膜である。

− ＣＭＸ−Ｓ：一価カチオン選択的膜（monovalent-cation selective membrane）。ヨーロッパでは食品等級で承認され、ＦＤＡでは承認待ち。

一般的に、洗浄条件は、アノード及び膜の耐性によって制限される。適用可能な調製物（preparation）は次の通りである：
− ０．１ＮのＨＣｌ又はＨＮＯ₃
− ０．１ＮのＮａＯＨ、最大４０℃
− Ｅｃｏｌａｂ製のＵｌｔｒａｓｉｌ（登録商標）１３０タイプの非イオン性界面活性剤
− 活性Ｏｘｏｎｉａ（登録商標）、酸素化水(oxygenated water)及び過酢酸(peracetic acid)の混合物：３０／４０℃で１％
酸化還元電位の測定値：
− 脱塩水及び再鉱化水：＋１８０ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）、すなわち、水素基準電極で＋３９０ｍＶ
− 注入によって１００ｍｇ／ｌＯ₂まで富化した水：＋１８０ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）、すなわち、水素基準電極で＋３９０ｍＶ
− 電気分解によって１００ｍｇ／ｌＯ₂まで富化した水：＋１４５ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）、すなわち、水素基準電極で＋３５５ｍＶ。

例２：溶存酸素安定性の測定
この例の目的は、ボトル開封後の溶存酸素の安定性を研究することである。従って、目的は、ボトル開封の際の飲料の脱気反応速度論(degassing kinetics)を特徴づけることにある。

操作モード
この操作モードは、飲料製造に用いられる産業条件の典型的な製品を試験する際の要求に基づく。したがって、各組の試料を１つの同じ完全に均一なバッチ内で、同じ包装特性、すなわち、ボトルの型及び形状、材料、栓、ヘッドスペース容積（すなわち、密封ボトル中の水の上にある気体の容積）で製造する。

ａ．製品の定義：試料は、そのミネラル組成が調節されている飲用水、及び酸素のみからなる。

ｂ．組成：試料を調製するために使用される出発水は、飲用水である。この飲用水を、本発明の電気分解法（例１を参照）に付すか、又は純粋なＯ₂の注入によって酸素で富化した。

水の最終組成を下記表２に示す。

ｃ．容器：使用される包装は、工業生産ラインのものと同じである（７５０ｍｌガラスビン及び対応する王冠キャップ）。これらの条件は、例えば９ヶ月間といった製品の寿命を通して、包装のゼロ透過性（zero permeability）を保証する。

ガラスビンを清浄化し、次いで、ＭｉｌｌｉＱ水ですすいだ後、乾燥させる。これらのビンを２６ｍｍの王冠キャップで密封する。キャップは、予めガンマ線照射によって滅菌される。製品の瓶詰め及び最終密封は、制御雰囲気（controlled atmosphere）中でおこなう。

ｄ．脱離反応速度論（desorption kinetics）−原理
試料を調製したら、少なくとも４８時間、試験を行う温度で保存し、この時間は、温度安定化及び液相とヘッドスペースとの間の気体平衡化（gas equalization）に相当する。実際の消費条件に近づけるために、試験温度を意図的に２０℃に設定する。

３つの第１のボトルを分析して、開封前の平衡状態での溶存気体含有量を決定する。ボトルをすべて同時に安定な制御環境中で開封する。これらを次いで実験の間中、開封したままにする。

ｔ＝０、次いで、一定間隔で２３日間、試験する各組から２本のボトルをサンプリングし、分析する。溶存Ｏ₂測定法のために、各ボトルを新しいキャップで再度キャップ（re-cap）することが、この分析を実施する前に必要となる。この再キャップ段階(recapping phase)は、ボトルの分析前のわずか数分で行う。各分析は破壊的であり、二連で実施する。ボトルの全安定化段階（stabilisation phase）及び試験全体にわたって、環境条件を標準化する（周囲温度、振動）。

ｅ）材料及び方法
溶存酸素の分析は、ボトルピアシング（bottle piercing）を用いるサンプリング装置(sampling device)を使用して、ポーラログラフ測定（polarographic measurement）によっておこなう。

ボトルを穿孔し、窒素圧（４ｂａｒ）下に置いて、液体を測定チャンバの方向へ６０ｍｌ／minの流速で押し出す。ベクタ気体（vector gas）は窒素であり、その理由は、水にほとんど溶解せず、分析を妨げることがないからである。

酸素センサは、２つの電極、つまり白金製のカソードと銀製のアノードとからなり、アルカリ性電気分解質（ＫＣｌ）中にある全体は、気体透過性膜によって測定媒体から分離されている。

２つの電極間に一定電圧をかけると、媒体中に存在する酸素の減少につながる。酸化還元反応によって生じる電流は、媒体中に存在する酸素の量、したがって酸素分圧に比例する。

結果
試験を、本発明の方法にしたがって、及び純粋な酸素を注入する方法を用いて得られた４組のボトルに関して行った。各方法における４組は、４つの独立した溶存酸素値（４０、７０、１００、１００ｍｇ／ｌ超）に相当する。

これらの結果は、溶存酸素含有量がゆっくりと減少することを証明する（図４及び５を参照）。

図４（水の電気分解によって得られる試料）及び図５（純粋な酸素の注入によって得られる試料）において：
黒四角１組≒４０ｐｐｍ
Δ２組≒７０ｐｐｍ
◆３組≒１００ｐｐｍ
×４組＞１００ｐｐｍ
太線は、正常飽和（１０ｍｇ／ｌ）のＯ₂濃度に相当する。

これらの図は、ボトル開封後の溶存酸素（電気分解によるか、もしくは注入による）の非常にゆっくりとした脱離を示す。どちらの場合においても大気（１０ｍｇ／ｌ）との完全な再平衡化(re-equilibrium)には、２３日を要する。

その初期含有量が１００ｍｇ／ｌである３及び４組に関して、開封後の即時損失は５から１０ｍｇ／ｌであり、開封後３時間では１０ｍｇ／ｌ未満のままである。これらの損失は２４時間後には２０ｍｇ／ｌである。

従って、通常の飲料消費に関して、すなわち、ボトル開封後３０分以内においては、考えられる酸素の損失は、開封前の初期値の１０％より十分低い値を維持する。

過飽和酸素（supersaturated oxygen）の完全な脱離には２３日を要する。

考察
酸素富化ボトルの開封後３時間の期間にわたって、飲料中に溶解したＯ₂の含有量は、開封前の初期値の９０％以上のままである。

この優れた安定性は、液体とオーバーヘッド雰囲気(overhead atmosphere)との間の気体移動を支配する物理的法則（特に、ヘンリーの法則）を考慮した場合、驚くものである。それでも、いくつかの因子により飲料の前記挙動を説明することができる。

これらのＯ₂で富化された飲料を、包装の機械的耐性のため、包装によって平衡状態が大気圧よりも高い酸素分圧で維持される炭酸飲料（carbonated drink）と比較できる。

ボトルの開封により、この内圧の損失のため平衡が失われ、大気圧に戻る。この平衡の損失により、溶存Ｏ₂が徐々に失われることになる。

一方、過剰の溶存Ｏ₂の脱離は以下のことによって減速する：
・ ボトル中の液体とオーバーヘッド空気（overhead air）との間の限定された交換表面、
・ 液体中のＯ₂の自由表面への低い移動度、
・ 液体の表面のすぐ近くに、酸素で富化された空気の層があり、局部的に酸素分圧が増大すること。

これらの実験は、２つの富化法（enriching methods）（電気分解及び注入）間での酸素の類似した挙動を証明する。

結論
これらの結果は、これらの飲料の通常の消費、すなわちボトルの開封後３時間以内で、酸素の損失が開封前の初期値の１０％未満のままであるとみることができることを示す。過飽和酸素の完全な脱離は２３日を要する。

例３：ミトコンドリア中及びミトコンドリアによる酸素化水の利用可能性及び使用についての生体外（in vitro）研究
この研究の目的は、１）電気分解（Ｈ₂Ｏ Ｄ）によって水に添加される酸素は、筋肉ミトコンドリアによって利用可能であることを証明し、２）ミトコンドリア呼吸を測定する場合、生体内（in vivo）のミトコンドリアによって認識されるＯ₂濃度に近づけるために、酸素濃度を減少させること、である。

２つの異なる水を用いて調製した２つの呼吸溶液（respiration solution）（Ｒ）を試験した：
溶液Ｒ−Ａ：参考水（Ｏ₂濃度：１０ｍｇ／ｌ）
溶液Ｒ−Ｄ：電気分解によってＯ₂で富化されたが、参考水において見られる濃度と類似した濃度（大気ｐＯ₂）、すなわち１０ｍｇ／ｌの水。

注入によってＯ2で富化された水を試験する必要はなく、この１０ｍｇ／ｌの濃度においては、参考水と異なるものではないからである。

プロトコル（protocols）
繊維呼吸（fibre respiration）
この技術を用いて、全てのミトコンドリア集団（mitochondria population）の性質をその場で(in situ)研究することが可能である。繊維（５から１０ｍｇ間の生重量（fresh weight））を、酸素で富化された呼吸溶液（respiration solution）３ｍｌを含むサーモスタット制御呼吸室（thermostat-controlled respiration chamber）（＋２２℃）中に入れ、その酸素消費を、コンピュータに接続されたＣｌａｒｋ電極によって連続的に記録する。

プロトコル１：
− 筋肉繊維（１０ｍｇの繊維）のＶｍａｘに対する、酸素富化溶液の影響：
繊維をサーモスタット制御呼吸室（２２℃）中に入れ、その酸素消費を、Ｒ−Ａ溶液中、又はＲ−Ｄ溶液中のいずれかで測定する。６分間記録した後、ＡＤＰ（２ｍＭ）を添加し、繊維の最大呼吸速度に到達させた（Ｖｍａｘ）。ＶｍａｘとＶ₀との比を決定することによって、ＡＣＲ（アクセプタ制御比（acceptor control ratio））を計算する。これは、ミトコンドリアの機能状態についての良好な指標であり、アクセプタ（ＡＤＰ）による呼吸の刺激（stimulation）を規定し、酸素富化溶液中の酸化とリン酸化（phosphorylation）との間のカップリングの評価を可能にする。

繊維に、溶液Ｒ中の酸素を１時間消費させ、次いで繊維を回収して、乾燥し、秤量する。

実験が完了したら、Ｖｍａｘの反応速度論（kinetics）を、タンク中の酸素濃度に関連して測定して、溶液Ｒ−Ｄの、高酸素濃度だけでなく低酸素濃度でのＶｍａｘに対する可能な“定量的（qualitative）”効果（酸素に対するミトコンドリアの親和性（affinity）の増加）を証明することができる。

プロトコル２：
− 酸素富化溶液の、ミトコンドリア呼吸鎖（mitochondrial respiratory chain）の錯体ＩＶに対する影響：
錯体ＩＶは、ミトコンドリア呼吸鎖における最終酸素アクセプタである。このプロトコルの最初は、プロトコル１と同じであり、変更された点は、Ｖｍａｘの測定後もしくはＡＤＰ注入後であって、ミトコンドリア呼吸を阻害する錯体Ｉの阻害剤（inhibitor）を添加した場合、錯体ＩＩによるミトコンドリア呼吸の測定を可能にするスクシネート（succinate）を添加する。次のステップは、電子ドナー（electron donor）のチャンバ中、錯体ＩＶ（ＴＭＰＤ−アスコルベート基質（TMPD-ascorbate substrate））中へ直接注入して、シトクロムオキシダーゼ（cytochrome oxidase）（錯体ＩＶ、末端酸素アクセプタ(terminal oxygen acceptor)）からミトコンドリア呼吸を刺激することである。

全呼吸鎖（ｎ＝６）−Ａ−を活性化することによるか、又はミトコンドリア呼吸鎖（ｎ＝６）−Ｂ−の錯体ＩＶのみを活性化することによる、酸素濃度（Ｏ₂のμＭで表す）に関連する最大ミトコンドリア呼吸に対応する結果（容積Ｖ（μmol Ｏ₂／min／ｇ乾燥重量））をそれぞれ図６Ａ及び６Ｂに示す（値±ＳＥＭ ^＊ｐ＜０．０５ vs. 溶液Ｒ−Ａ、^＊＊ｐ＜０．０１ vs. 溶液Ｒ−Ａ）。溶液Ｒ−Ａを用いて測定された結果を白色で示し、溶液Ｒ−Ｄを用いて測定された結果を黒色で示す。

図６Ａ及び６Ｂは明らかに、筋肉ミトコンドリアが、溶液Ｒ−Ｄ中に存在する酸素を全て使用できることを示し、これは本発明者らの第１の目的を達成する。

− 図６Ａ及び６Ｂは、呼吸チャンバ中の酸素濃度の減少に関連したミトコンドリア呼吸速度を示す。Ｖmaxは、最高Ｏ₂濃度に対してＡＤＰの添加によって刺激される最大ミトコンドリア呼吸に対応する。

− 図６Ａは、２つの溶液間で有意な差がないことを示す。これは、全呼吸鎖が機能しはじめる場合、ミトコンドリア呼吸の反応速度論は、２つの溶液間で有意な違いはないことを示す。

− 最も興味深いことには、図６Ｂは、錯体ＩＶ（末端酸素アクセプタ）が呼吸鎖から単離される場合、及び酸素濃度が限定的になる場合（１４０μＭ酸素以降）、ミトコンドリア呼吸速度は、Ｒ−Ａ溶液と比較して、Ｒ−Ｄ溶液で高くなり、この差は、呼吸チャンバにおいて酸素濃度が１００μＭＯ₂と等しくなった後に有意になる（Ｒ−Ｄ溶液は、溶液Ｒ−Ａと比較して、１００μＭ Ｏ₂で＋２７％の増加及び４０μＭ Ｏ₂で＋６５％までの増加を可能にする）。

結論として、本発明の方法を用いて得られる酸素富化水は、ミトコンドリアにおいて完全に利用可能である。興味深いことに、溶液中の酸素がミトコンドリアの機能を限定する因子となる場合、末端酸素アクセプタのみが機能する（錯体ＩＶ）場合に測定されるミトコンドリア呼吸速度は、参考水と比較して、本発明の水、すなわち、電気分解によって酸素で富化された水を用いると高い。この結果は、この形態において溶解した酸素は、ミトコンドリアにより良好に利用可能であり、これらがより高い酸素消費速度を維持することを可能にし、従って媒体の酸素濃度が限定される場合には、さらに高い、ＡＴＰ形態でのエネルギ生産を維持することを可能にする。

例４：ブタに関する生体内研究
この研究は、小さなサイズのブタ（Large Ｗhite）：電気分解による酸素グループ中の８匹（Elect）、酸素を添加しない参照グループ中の６匹（Ref）、及び注入による酸素グループ中の６匹（Inj）、に関して実施した。

Ｅｌｅｃｔグループは、本発明の電気分解法に付した水を摂取した（例１を参照）。Ｉｎｊグループは、純粋なＯ₂の注入によって酸素で富化された水を摂取した。

３種の水の最終組成を下記表３に示す：

１０ｍｌ・ｋｇ^−１の容積の水を投与した。胃内投与（intra-gastric administration）の最後であるＴ０の後、試料を、２ １／２、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７５、９０、１０５及び１２０分目で採取した。測定を繰り返して２次元分散分析（two-dimensional variance analysis）及びＴｕｋｅｙ事後分析（Tukey post-hoc analysis）を、胃内投与後５、１０、１５、３０、６０、及び９０分目で得られた測定値に対して実施した。

動静脈差における傾向
相対値で表された動静脈差は、参考グループと比較して、電気分解グループにおいて１５分目で有意に低く（図７、表４）、この傾向は、１０分及び３０分目で得られた測定値で観察される。有意な差は、Ｏ₂富化水と参考との間でも、９０分で観察される（図７、表４）。

表４：３つのグループにおける動静脈酸素差（ＤａｖＯ２）における傾向、相対値及び統計分析
Ｅ対Ｒ＝電気分解対参考
Ｅ対Ｉ＝電気分解対注入
Ｒ対Ｉ＝参考対注入
＊参考グループと電気分解グループとの間の有意な差ｐ＜０．０５
＊＊参考グループと電気分解グループとの間の有意な差ｐ＜０．０１
＄参考グループと注入グループとの間の有意な差ｐ＜０．０５

図７の要点：３つのグループにおける動静脈酸素差（Ｄａｖ０２）における傾向。結果を、参考基準と比較した相対値で示す。有意な差は、電気分解グループと参考グループとの間で１５分目（ｐ＜０．０５）及び９０分目（ｐ＜０．０１）で見られ、注入グループと参考グループとの間で９０分目（ｐ＜０．０５）で見られる。

血漿区画（plasma compartment）における変動
血漿区画における体積変動を、ヘモグロビンレベル及び血中血球容積（packed cell volume）における相対的変動から、モル浸透圧濃度を測定することによって決定した。変動を、投与時０に対して表す（図８Ａ及び８Ｂ）。電気分解法と他の２つの実験状況との間で、モル浸透圧濃度における相対的変動に関して１５分及び３０分後に有意な差がある（表５）。

表５：３グループでの血漿モル浸透圧濃度（plasma osmolarity）（mmol・ｋｇ^-1）における相対的変動
＊ 電気分解グループに対して有意な差ｐ＜０．０５

図８Ａ及び８Ｂの要点：３グループでの血漿容積における相対的変動（電気分解（黒）、参考（白）及び注入（灰色））。これらの変動は、まず、ヘモグロビンレベル及び血中血球容積における相対的変化を調査し（図８Ａ、百分率）、第２に、５、１５、３０、６０、及び１２０分目で採取された血液試料に関して計算されたモル浸透圧濃度から決定した（図８Ｂ、mmol・ｋｇ^-1）。有意な差（^＊ｐ＜０．０５）は、電気分解グループ（ｎ＝３）と他の２つのグループとの間で１５分及び３０分目で観察される。

結論
Ｏ₂富化水の胃内投与後、動静脈酸素差（ＤａｖＯ２）に関して、電気分解法と参考との間で有意な差が観察される（表４、図７）。３種の水の分析により、注入によってＯ₂で富化された水は、参考と電気分解との間にあることがわかる。しかし、摂取後の最初の９０分で、注入によってＯ₂で富化されたこの水は、参考グループと比較してＤａｖＯ２において有意な差を示さない。

摂取後、非常に急速に、両Ｏ₂富化グループに関して、血液希釈（haemodilution）が観察される。この観察結果は、いくつかの独立したパラメータに関して確認される：血漿容積における相対的変動及び血漿モル浸透圧濃度における変化を計算するために用いられるヘモグロビンレベル及び血中血球容積における変動（図８Ａ及び８Ｂ）。この効果は、酸化法（電気分解、注入）に関係なく水中のＯ₂によって促進されるようである。しかし、定量的には、この効果は、注入によって得られるＯ₂富化水と比較して、電気分解によって得られるＯ₂富化水で高いようである。

例５：経皮酸素分圧（transcutaneous oxygen partial pressure）（ＴＣＰＯ２）についてのブタにおける生体内（in vivo）研究
材料及び方法
小さいサイズのブタ（Large White）で研究を実施した。３グループを形成した：“電気分解グループ”と称するグループは、本発明の電気分解法を用いて酸素で富化した水を摂取した１４匹のブタからなり（例１を参照）、“注入グループ”は、純粋なＯ₂注入法を用いて酸素で富化した水を摂取した１４匹のブタからなり、“参考グループ”は、酸素を含まない水を摂取した１４匹のブタからなる。

組織ＰＯ₂（ＴＣ ＰＯ₂）を測定するための皮膚プローブ（skin probe）（Radiometer Copenhagen monitor、Tina ＴＣＭ４シリーズ）を周囲空気中で２回較正した。４５℃に加熱した電極を、剃毛し、アルコール溶液で皮膚を脱脂した（degreasing）後の大腿四頭筋（quadriceps muscle）に設置した。

１０ｍｌ・ｋｇ^-1の容積の水を投与した。３種の水の最終組成を下記表６に示す。

生成物の胃内投与（Ｔ０）前２０分間で５分ごと、及び胃内投与の最後のＴ０の後の２ １／２、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７５、９０、１０５及び１２０分目で、ＴＣＰＯ₂測定値を得た。次に、ＴＣＰＯ₂値を、参考基準（Ｔ０前２０分間に得られる４つの値の平均）に対する変動（ｍｍＨｇ）として表す。

反復測定及びＴｕｋｅｙ事後試験に関する２次元分散分析を、胃内投与後５、１０、１５、３０、６０及び９０分目で得られた測定値に関して実施した。

結果
麻酔した（anaesthetized）動物における代謝回避（metabolic escape）が９０分後に起こるので、９０分後に得られた値を図に示さない。

表７：３グループにおいて、基準値に対してｍｍＨｇで表した経皮酸素分圧（ＴＣ PＯ₂）における傾向
Ｅ／Ｒ＝電気分解対参考；Ｅ／Ｉ＝電気分解対注入；Ｒ／Ｉ＝参考対注入
＊参考グループと電気分解グループとの間の有意な差ｐ＜０．０５
＊＊参考グループと電気分解グループとの間の有意な差ｐ＜０．０１
＄参考グループと注入グループとの間の有意な差ｐ＜０．０５

電気分解グループと他の２つのグループ（参考及び注入）との間で有意な差が観察される。たとえば、２．５分もの早期に、ＴＣ ＰＯ２における有意な増加が、参考グループと比較して電気分解グループで観察される（図９、表７）。この差は、全実験の間中、有意である。加えて、９０分において、注入グループと比較して、電気分解グループでＴＣ ＰＯ２において有意な増加が観察される（図９、表７）。一方、注入グループと参考グループとの間でＴＣ ＰＯ２における差は観察されない（図９、表７）。

結論
Ｏ₂富化水の胃内投与後、電気分解法と他の２種の水（参考及び注入）との間で、皮膚上で測定されるＯ₂分圧（ＴＣ ＰＯ₂）に関して、有意な差が観察される。酸素富化のための様々な方法（電気分解及び注入）のうち、電気分解による酸素富化のみが、皮膚上で測定される酸素分圧を有意に増大させることができる水が得ることができる。

本発明の電気分解法を用いて酸素で富化した水は、Ｏ₂の皮膚への供給を増大させる。

Claims (14)

1. 電気分解経路によって水を酸素で富化する方法であって、以下の連続したステップ：
   ａ）電荷は通すが、気体は通さない膜によってアノードとカソードとが分離されている電気分解セル中で、鉱化されているがＣｌ^-及びＢｒ^-イオンは含まない水を電気分解するステップと、
   ｂ）前記電気分解セルのアノード区画からの酸素富化水を集めるステップと、
   ｃ）水素を含まない前記電気分解セルのカソード区画からの水を、ステップ（ｂ）で得られた前記酸素富化水中に再注入するステップと、
   ｄ）ステップ（ｃ）で得られた水を包装するステップと
   を備える方法。
2. 透過物がＣｌ^-及びＢｒ^-イオンを含まないように逆浸透によって水を処理する事前ステップ（ａ１）と、ステップ（ａ１）に続いて、ステップ（ａｌ）後に得られた前記透過物を再鉱化する事前ステップ（ａ２）とを備え、
   ステップａ）が再鉱化された前記透過物に対して行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 再鉱化ステップ（ａ２）が、ＮａＨＣＯ₃、Ｎａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₃ＰＯ₄、Ｎａ₂ＨＰＯ₄、ＮａＨ₂ＰＯ₄、ＫＨＣＯ₃、Ｋ₃ＰＯ₄、Ｋ₂ＨＰＯ₄、ＫＨ₂ＰＯ₄、Ｋ₂ＳＯ₄、ＭｇＳＯ₄、ＣａＳＯ₄、Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂、ＣａＨＰＯ₄、Ｃａ₅（ＰＯ₄)₃ＯＨからなる群より選択される食用塩の添加を備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ステップ（ａ１）で得られた逆浸透の濃縮水を、ステップ（ｂ）又はステップ（ｃ）又は、ステップ（ｄ）で得られた酸素富化水中に、特に、再注入することにより、及び／又は、塩化物形態を含む塩形態、糖、甘味料、フレーバ、酸、保存料、ビタミン類、果汁、繊維、タンパク質及び植物抽出物の形態である無機塩及び有機化合物からなる群より選択されるＯ₂と適合する成分を添加することにより、
   水もしくは飲料の様々な構成成分を添加する水の配合のための追加ステップ（ｅ）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記電気分解セルのカソードがステンレス鋼製カソードであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記膜がカチオン性膜であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記電気分解ステップ（ａ）の前で、ステップ（ａ２）の後に、水を脱気する追加ステップ（ａ３）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップ（ｂ）、ステップ（ｃ）、ステップ（ｄ）及び／又は、ステップ（ｅ）で得られる水が、少なくとも１００ｍｇ／ｌの溶存酸素を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法により得ることができる酸素で富化された水もしくは飲料であって、組織及び臓器へのＯ₂供給を増大させることができることを特徴とする酸素で富化された水もしくは飲料。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法により得ることができる酸素で富化された水もしくは飲料であって、身体による水の吸収及び／又は保持を増大させ、水和の促進／改善及び／又は脱水症の予防が可能であることを特徴とする酸素で富化された水もしくは飲料。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法により得ることができる酸素で富化された水もしくは飲料であって、ミトコンドリア呼吸速度を増大させることによって、ミトコンドリアによるＡＴＰ形態でのエネルギ生産を増大させることができることを特徴とする酸素で富化された水もしくは飲料。
12. 請求項９から１１のいずれか一項に記載の水もしくは飲料を含む栄養ドリンク。
13. エネルギ摂取、エネルギ追加、及び／又は、回復及び適合のための助剤、身体機能レベルの改善及び／又は肉体的労働の延長のための助剤としての、請求項９から１２のいずれか一項に記載の水もしくは飲料の使用。
14. 激しい運動中又は動脈疾患のある患者においてＯ₂供給が制限されている場合に、Ｏ₂不足を改善するための、請求項９から１２のいずれか一項に記載の水もしくは飲料の使用。

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