JP2012000582A

JP2012000582A - 安定化した気体のナノバブルを含有する生体用水の製造方法及び生体用水

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Publication number: JP2012000582A
Application number: JP2010139036A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Mano; 喜洋眞野; Koji Mitsuhashi; 晃司三觜
Original assignee: NANO SCIENCE KK
Current assignee: NANO SCIENCE KK
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP5397909B2

Abstract

【課題】ナノバブルを含むことにより生体に対して有用な水に対して、そのナノバブルの濃度を高くすることにより、生体に対しての有用性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明では、原料水１に、サイズ50μｍ以下のマイクロバブルとして気体を供給し、このマイクロバブルを物理的刺激により圧壊させて、安定化した気体のナノバブルを水中に含有させた中間水を生成し、この中間水を遠心抽出器４に供給して、その軽液側から取り出す。このことからナノバブルの濃度を上昇させることができ、生体に対しての有用性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸素やオゾン等の各種気体の安定化したナノバブルを含有する生体用水の製造方法及び生体用水に関する。

10μｍ〜数十μｍ程度の気泡、いわゆるマイクロバブルを、カキやホタテ貝等の水産物の養殖等に利用することが従来から行われている。一方、近年は、マイクロバブルよりも更に微細なナノレベルの大きさの気泡、即ち、酸素、オゾン、窒素等の所望の気体のナノバブルを含有させた水が注目されており、医療、農業、水産・養殖等の各分野への応用が図られつつある。

例えば、非特許文献１には、マイクロバブルとナノバブルの基礎と工学的な応用について記載されている。また非特許文献２〜４には、オゾンナノバブルの殺菌能や、オゾンナノバブルの細胞賦活化能、組織保存能等を利用した医療分野への応用について記載されている。また、非特許文献５には、農業への応用、非特許文献６にはマイクロあるいはナノバブルの水産・養殖分野への応用について記載されている。また上記非特許文献１には、ナノバブルの解析方法として、動的光散乱光度計による測定方法や、ナノバブルに起因するフリーラジカルを計測する電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）による計測方法が記載されている。

更に、マイクロバブルの生成と、ナノバブルとしての安定化のメカニズム、そして概念的な安定化の方法は、上記非特許文献１に記載されており、また特許文献１には、オゾンナノバブル水の製造方法の具体例が、特許文献２には酸素ナノバブル水の製造方法の具体例が記載されている。

即ち、特許文献１又は特許文献２に記載されたオゾンナノバブル又は酸素ナノバブルの製造方法は、ミネラル類の電解質イオンが混入した原料水に、直径が10〜50μｍの微小気泡としてオゾン又は酸素を供給し、そして水中放電に伴う衝撃波や、水の流動時に生じる圧縮、膨張及び渦流等の物理的刺激を加えることにより、微小気泡を縮小させ、この際、水素イオンや水酸化物イオン及び電解質イオンが気液界面に濃縮されて縮小された微小気泡の周囲を取り囲む殻として作用させることにより、縮小した微小気泡、即ち、オゾンナノバブル又は酸素ナノバブルを水中に安定化して存在するようにするものである。

これらの特許文献１又は特許文献２においては、オゾン又は酸素が、気泡の中心粒径約140nm又は約150nmのナノバブルとして含まれており、これらを１ヶ月以上の長期に渡って、ほぼ製造時の状態に維持できるとされている。

本発明においては、このように水素イオンや水酸化物イオン及び電解質イオンが微小気泡の周囲を取り囲んで安定化している微小気泡を「ナノバブル」と称する。また本発明においては、上述したように物理的刺激を加えて、微小気泡が縮小する動作を、「圧壊」と称する。

そして上述したようなナノバブルを含む水は、非特許文献２の項目３に記載されているように、生体に対して、組織の保存能力の他、修復、再生などの様々な力価や殺菌能を有しており、非特許文献３では、オゾンナノバブルを含む水の強力な殺菌効果（塩素系の殺菌剤と比較して10〜30倍の殺菌効果）を利用した歯周病治療への応用において、含嗽による歯周ポケットの改善、ＢＯＰの減少が報告されている。

ここで、従来から広く利用されているマイクロバブルの利用形態を考えると、その寿命は、粒径にもよるが、長くても10分程度であり、上述したように、少なくとも１ヶ月以上というナノバブルの寿命と比較すると非常に短いため、予め製造したマイクロバブルを含む水を容器に充填して保管し、必要に応じて容器から取り出して利用するという利用形態は考えられない。

これに対して、本発明に係るナノバブルの寿命は、上述した特許文献１や特許文献２にも示されるように、少なくとも１ヶ月以上であることから、製造したナノバブルを含む水を容器に充填して保管し、必要に応じて容器から取り出して利用する形態を採用することができる。

特許第４０５９５０６号公報特許第４０８０４４０号公報

高橋、「マイクロバブルとナノバブルの基礎と工学的応用」、月刊マテリアルインテグレーション、株式会社ティー・アイ・シー、2009年4月25日、第２２巻、第５号、ｐ．2-19 眞野、「ナノバブルの医療分野への応用」、月刊マテリアルインテグレーション、株式会社ティー・アイ・シー、2009年4月25日、第２２巻、第５号、ｐ．30-35 荒川、外２名、「ナノバブル水の歯周病治療への応用」、月刊マテリアルインテグレーション、株式会社ティー・アイ・シー、2009年4月25日、第２２巻、第５号、ｐ．36-43 北條、「オゾンナノバブルの抗炎症・抗細胞増殖作用−血管内皮および平滑筋細胞における効果−」、月刊マテリアルインテグレーション、株式会社ティー・アイ・シー、2009年4月25日、第２２巻、第５号、ｐ．44-48 玉置、「マイクロバブルの農業分野への利用の可能性−オゾンマイクロバブルを利用した水耕培養液の殺菌−」、月刊マテリアルインテグレーション、株式会社ティー・アイ・シー、2009年4月25日、第２２巻、第５号、ｐ．20-23 山本、「マイクロバブルの水産・養殖分野への応用」、月刊マテリアルインテグレーション、株式会社ティー・アイ・シー、2009年4月25日、第２２巻、第５号、ｐ．24-29

上述したように従来から広く利用されてきたマイクロバブルを含む水は、そのマイクロバブルの寿命が短いことから、容器に充填して保管するという利用形態はあり得ないため、容器に充填している水のマイクロバブルの濃度を調節するというような考えも起こり得なかった。

このようなことから、容器に充填して保管可能なナノバブルを含む水においても、そのナノバブルの濃度を高くして、生体に対する有用性の向上を図る試みは、従来、全く想起されなかった。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、ナノバブルを含むことにより生体に対して有用な水に対して、そのナノバブルの濃度を高くすることにより、生体に対しての有用性の向上を図ることを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、原料水に、サイズ50μｍ以下のマイクロバブルとして気体を供給し、このマイクロバブルを物理的刺激により圧壊させて、安定化した気体のナノバブルを水中に含有させた中間水を生成し、この中間水を遠心抽出器に供給して、その軽液側から取り出すことを特徴とする生体用水の製造方法を提案する。

また本発明では、上記の構成において、原料水は塩分濃度が、0.9％又はその近傍の値に調整されていることを提案する。

また本発明では、上記の構成において、中間水を遠心分離器に供給する前に逆浸透膜に透過させて脱塩処理を行うことを提案する。

また本発明では、上記の構成において、軽液抜出し側から抜出した生体用水を逆浸透膜に透過させて脱塩処理を行うことを提案する。

以上の本発明において、遠心抽出器は、バッチ式であっても、連続式であっても良く、後者の場合には、多段に構成することができる。

更に本発明では、以上の製造方法により生成された生体用水を提案するものである。そして本発明では、塩分濃度の異なった生体用水が混合されて塩分濃度が調節された生体用水を提案するものである。

安定化した気体のナノバブルを水中に含有させた中間水を、遠心抽出器に供給して遠心抽出を行うと、ナノバブルは軽液側に移動するので、軽液側から取り出した水のナノバブルの濃度は、遠心抽出器に導入された中間水のナノバブルの濃度よりも高くなる。

図１は本発明の製造方法の第１の実施の形態の流れを示す系統図である。図２は本発明の製造方法の第２の実施の形態の流れを示す系統図である。図３は本発明の製造方法の第３の実施の形態の流れを示す系統図である。図４は本発明の製造方法に使用する遠心抽出器の一例を示す模式的縦断面図である。

以下、本発明の製造方法の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

まず本発明の生体用水の製造方法の第１の実施の形態を示す図１において、符号１は原料水（又はそのタンク）を示すもので、この原料水は、塩分を含まない井戸水等に塩分を加えて塩分濃度を調節した水、塩分を含む井戸水、海水等を用いることができる。原料水の塩分濃度は、生理食塩水と同等の0.9wt％を基準とし、製造する生体用水の用途に応じて、それよりも大きく、例えば1.8wt％程度としたり、逆に半分程度に小さくしたりと、適宜に調節することができる。

原料水１は、次いで圧壊用容器２に供給される。この圧壊用容器２には、気体供給装置３から、例えば酸素や、窒素や、オゾン等の気体が、サイズ50μｍ以下のマイクロバブルとして供給され、この状態において物理的刺激が加えられて圧壊が行われる。尚、原料水と、気体のマイクロバブルとの混合は、他の混合タンク等において行うようにすることもできることは勿論である。

圧壊用容器２に、サイズ50μｍ以下のマイクロバブルとして供給された気体は、物理的刺激により縮小し、この際、水中の水素イオンや水酸化物イオン及び電解質イオンが気液界面に濃縮されて、縮小された微小気泡の周囲を取り囲む殻として作用し、縮小した微小気泡、即ち、ナノバブルとして水中に安定化して存在するようになり、こうして本発明における中間水が生成される。

生成された中間水は、次いで遠心抽出器に供給して、遠心抽出に供される。即ち、円抽出器において強大な遠心力が加わると、水が重液側である外側に移動すると共に、ナノバブルは軽液側である内側に留まるため、軽液側におけるナノバブルの濃度が上昇する。

次いで遠心抽出器４における遠心力の作用によりナノバブルの濃度が上昇した軽液側の中間水を取り出すことにより、圧壊用容器２において圧壊により得られた中間水よりもナノバブルの濃度が上昇した生体用水５を得ることができる。

この生体用水５は塩分を含むため、飲用水以外の用途、例えば上記非特許文献に記載されているような医療分野の他、歯周病予防のための含嗽水等として使用することができ、特に本発明により製造された生体用水では、ナノバブルの濃度が上昇していることにより、生体に対しての更なる有用性の向上を図ることができる。

次に図２は本発明の生体用水の製造方法の第２の実施の形態を示すものであり、この実施の形態では、第１の実施の形態において遠心抽出器４の軽液側から取り出した生体用水を逆浸透膜６に透過させて脱塩処理を行うものである。その他の動作は第１の実施の形態と同様であるから、図における対応する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

この第２の実施の形態において製造した生体用水７は、逆浸透膜６による脱塩処理がされているので、含まれているナノバブルによる生体に対しての有用性を有する飲用水として利用することができる。

次に図３は本発明の生体用水の製造方法の第３の実施の形態を示すもので、この実施の形態では、第１、第２の実施の形態と同様に圧壊用容器２において圧壊により得られた中間水を、第２の実施の形態のように遠心抽出器４に供給するのではなく、まず、逆浸透膜８を透過させて脱塩処理を行った後、再び圧壊用容器２において圧壊を行い、この２回目の圧壊により生成された中間水を遠心抽出器４に供給して遠心抽出を行わせる。そして遠心抽出器４の軽液側から取り出した中間水を生体用水７とする。

この第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に脱塩処理が行われているので、含まれているナノバブルによる生体に対しての有用性を有する飲用水として利用することができる。

特に、この第３の実施の形態では、逆浸透膜６を透過させることにより除去されたナノバブルの一部を、２回目の圧壊により補うことができるので、飲用水としての生体用水に含まれるナノバブルの濃度を高くすることができる。

尚、本発明では、上述した第１の実施の形態において製造された塩分を有する生体用水と、第２又は第３の実施の形態において製造された塩分を有しない生体用水とを混合して、所望の塩分濃度の生体用水を得ることも可能であり、このことから、所望の塩分濃度を有する飲用水としての生体用水を製造することも可能である。

次に図４は、本発明に利用可能な遠心抽出器の一例を示すものである。図４に示す遠心抽出器は、原子炉の使用済み燃料の再処理における放射性物質抽出工程に用いられるものであり、例えば特開平１１−２９０６０６号公報等に記載されているものと略同様な構成である。

符号１１はケーシングであり、このケーシング１１内に筒体１２がモータ１３により回転駆動される回転軸１４により高速回転可能に支持されている。筒体１２の下部には水導入口１５が設けられており、また上部には、外側の重液側導出口１６と内側の軽液側導出口１７が設けられている。更にケーシング１１には、下部に水導入部１８が、そして上部には、上記重液側導出口１６と軽液側導出口１７に夫々連通する重液側導出部１９と軽液側導出部２０が設けられている。また図示は省略しているが、筒体１２の内周には、筒体と共に水を旋回させるための羽根等が設けられている。

以上の構成においてケーシング１１の水導入部１８から導入された中間水は、下部の水導入口１５を経て筒体１２内に導入され、筒体１２と共に高速で旋回する。

従ってナノバブルを含む中間水には、旋回により強大な遠心力が加わるので、水自体は、重液側ａである外側に移動する傾向となると共に、ナノバブルは軽液側ｂである内側に留まる傾向となり、軽液側ｂにおけるナノバブルの濃度が上昇する。

こうしてナノバブルの濃度が上昇した軽液側の中間水は軽液側導出口１７から軽液側導出部２０を経て生体用水として抽出することができる。

一方、逆にナノバブルの濃度が低下した重液側ａの中間水は、重液側導出口１６から重液側導出部１９を経て導出させ、図１〜図３に示すように、再度の圧壊に供することができる。

以上に説明した遠心抽出器４は連続式の構成であるが、本発明の製造方法では、遠心抽出器として、バッチ式の遠心抽出器を利用することができる。一方、連続式の場合には、従来から行われているように、多段に構成することができる。

１原料水（又はそのタンク）
２圧壊用容器
３気体供給装置
４遠心抽出器
５，７，８生体用水
６逆浸透膜
１１ケーシング
１２筒体
１３モータ
１４回転軸
１５水導入口
１６重液側導出口
１７軽液側導出口
１８水導入部
１９重液側導出部
２０軽液側導出部

Claims

原料水に、サイズ50μｍ以下のマイクロバブルとして気体を供給し、このマイクロバブルを物理的刺激により圧壊させて、安定化した気体のナノバブルを水中に含有させた中間水を生成し、この中間水を遠心抽出器に供給して、その軽液側から取り出すことを特徴とする生体用水の製造方法。
原料水は塩分濃度が、0.9％又はその近傍の値に調整されていることを特徴とする請求項１に記載の生体用水の製造方法。
中間水を遠心分離器に供給する前に逆浸透膜に透過させて脱塩処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の生体用水の製造方法。
軽液抜出し側から抜出した生体用水を逆浸透膜に透過させて脱塩処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の生体用水の製造方法。
遠心抽出器は、バッチ式であることを特徴とする請求項１に記載の生体用水の製造方法。
遠心抽出器は、連続式であることを特徴とする請求項１に記載の生体用水の製造方法。
遠心抽出器は、多段に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の生体用水の製造方法。
請求項１〜７のいずれかの製造方法により生成された生体用水。
塩分濃度の異なった生体用水が混合されて塩分濃度が調節された請求項８に記載の生体用水。