JP2014149232A - 溶存水素検出装置及び溶存水素検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶存水素の信頼ある検出を、いつでもどこでもだれでも簡単に行うことができる溶存水素検出装置及び溶存水素検出方法を提供する。
【解決手段】水素透過性の膜を有する包装体に、酸化還元色素を含有する検定溶液を保持して、溶存水素検出装置とする。また、その溶存水素検出装置を被検体に接触させ、酸化還元色素の色変化を検出することにより、溶存水素の検出を行なう。前記検定溶液は、更に酸化還元色素の反応性を高めるための触媒を含有するものであることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、溶存水素検出装置及び溶存水素検出方法に関する。

水に気体水素を溶存させると、その水（水素水）の酸化還元電位（ＯＲＰ）が還元側にシフトして、抗酸化能が付与された機能水となる。皮膚老化防止、酸化ストレスの減少、成人病予防、アンチエージングによる健康維持など、幅広い分野での応用が期待されている。最近では、天然水に気体水素を溶存させてなる飲料用水素水も市販され、また、粉末状の水素発生剤を配合した浴用剤の開発も行なわれている（下記特許文献１、２参照）。

溶存水素は拡散性が高いため外気に発散し易く、その管理は厳重にする必要がある。例えば飲料水の形態で提供する場合には、水素を通さないアルミ缶やアルミパウチ、アルミシート等で包装する必要があるが、アルミパウチのキャップは、一般にプラスチックであるため、水素分子のサイズにより保管中に徐々にキャップを透過して水素が抜けていってしまう。そのため、経時的な品質の担保が難しい。そこで、溶存水素を簡便に検出する方法があれば、利用時に水素が含まれているかどうかを確認でき、また供給側としても需要者の信頼を担保できるので、そのような技術の開発が望まれている。

溶存水素の検出方法としては、例えば、下記特許文献３に、貴金属コロイドと酸化還元色素を利用した、被検定水の溶存水素濃度の定量分析方法が開示されている。

特開２０１２−１７１８７１号公報 特開２０１２−１７１８７５号公報 特許第４５１１３６１号公報

しかしながら、上記特許文献３の方法では、貴金属コロイドと酸化還元色素を直接に被検水に直接添加する方法であるので、ビタミンＣのような抗酸化物質、還元剤など、酸化還元色素による呈色に影響を与える他の成分が被検水に含まれていると正確な検出ができないという問題があった。

よって、本発明の目的は、溶存水素の信頼ある検出を、いつでもどこでもだれでも簡単に行うことができる溶存水素検出装置及び溶存水素検出方法を提供することにある。

本発明の溶存水素検出装置は、水素透過性の膜を有する包装体に、酸化還元色素を含有する検定溶液を保持してなることを特徴とする。

本発明の溶存水素検出装置においては、前記検定溶液が、更に酸化還元色素の反応性を高めるための触媒を含有するものであることが好ましい。

一方、本発明の溶存水素検出方法は、上記溶存水素検出装置を用いた溶存水素検出方法であって、前記溶存水素検出装置を被検体に接触させ、前記酸化還元色素の色変化を検出することを特徴とする。

本発明の溶存水素検出方法においては、前記被検体が、飲料用水素水、水素含有溶液、又は水素含有ゲルであることが好ましい。

また、０．１ｍＭ以上の溶存水素濃度の被検体に適用されることが好ましい。

本発明によれば、被検体中の水素が、溶存水素検出装置の包装体の膜を透過して被検体に溶け込み、その還元力により検定溶液等の酸化還元色素が色変化を起こすので、その色変化を検出することにより、被検体の溶存水素を検出することができる。したがって、被検体中の成分に影響されることなく、溶存水素の信頼ある検出を、いつでもどこでもだれでも簡単に行うことができる。

本発明の溶存水素検出装置の一実施形態を示す概略図である。 本発明の溶存水素検出方法の一実施形態を示す概略図である。

以下、本発明の溶存水素検出装置及び溶存水素検出方法を、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１には、本発明の溶存水素検出装置の一実施形態を示す。この溶存水素検出装置１０では、包装体１に、その内容物として検定溶液２が充填、密封されて、保持されている。

包装体１としては、水素透過性の材質の膜を有するものであればよく、そのような膜の材質としては、例えば高分子ポリマー、有機物質、またガラスやシリコンのような共有結合の物質や結晶体などが挙げられるが、これらに限らない。後述のように、酸化還元色素の色変化をより簡便に検出するという観点からは、その膜は、包装体1の内容物が目視により視認できる程度に透明であることが好ましい。より好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂フィルム、それら樹脂による多層構造のラミネートフィルム、ラミネート紙であって、厚さが、好ましくは０．００１ｍｍ以上２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のものが採用される。

包装体１は、図1に示すように、実質的に上記膜だけで形成されていてもよく、また、上記膜が一部に取り付けられた袋体、箱体など、膜が一部に取り付けられたものであってもよい。更に、包装体１には、チャック機構などを有する開口部を設けて、検定溶液２を入れ替えることを可能にしてもよい。

例えば、上記膜を袋状にして、又は重ねて、その開口部あるいは周縁部を接着、熱融着等して、図１に示すような形状の包装体１を得ることができる。あるいは、上記膜を重ねて、その周縁部をプラスチック製の枠体で封止したり、上記膜を袋状にして、その開口部をプラスチック製のチャックで封止したりしてもよい、なお、後述のように、飲料用水素水の溶存水素の検出後に、溶存水素検出装置を取り出して、そのまま飲料用水素水を摂取することができるように、包装体１は、滅菌できる素材で形成されていることが好ましい。

包装体１を構成する上記膜は、水素の透過効率の観点から、包装体１中に充填する検定溶液２の容積当たり０．２ｃｍ^２／ｍＬ以上の表面積を有することが好ましく、０．５ｃｍ^２／ｍＬ以上の表面積を有することがより好ましい。また、コンパクトで利便性がよい製品を提供するという観点から、包装体１の最大容積は０．１ｍＬ以上２０ｍＬ以下であることが好ましく、０．５ｍＬ以上５ｍＬ以下であることより好ましい。

検定溶液２としては、酸化還元色素を含有するものであればよく、その酸化還元色素としては、例えばメチレンブルー、ヨウ素、過マンガン酸カリウムなどが挙げられるが、これらに限らない。後述のように、酸化還元色素の色変化をより簡便に検出するという観点からは、その酸化還元色素は、溶存水素による還元性に応じて目視により視認できる程度に色変化を呈するものであることが好ましい。なかでも、メチレンブルーが好ましい。

また、検定溶液２は、更に酸化還元色素の反応性を高めるための触媒を含有することが好ましい。これによれば、溶存水素による還元性が、その触媒作用により高められるので、より感度の高い溶存水素の検出を行なうことができる。触媒としては、白金、パラジウム、金、銀、イリジウム、ルテニウム、レニウム、ロジウム、それらの合金などの貴金属コロイドや、有機触媒のチオ尿素などが挙げられるが、これらに限らない。なかでも、白金コロイドが好ましい。

上記触媒として、貴金属コロイドを用いる場合、その粒径としては、単位当たりの表面積を大きくして良好な触媒活性を得るという観点から、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲であることがより好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲であることが最も好ましい。貴金属コロイドの粒径は、透過型電子顕微鏡などにより測定することができる。

貴金属コロイドは、公知の方法により、又はそれに準じて調製することができる。例えば、特開２００５−１６９３３３号公報に記載の方法の概要を言えば、貴金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩またはこれらの金属錯化合物などの希薄水溶液に、その金属塩に対して１２０倍当量程度になるように還元剤を加え、煮沸状態で金属イオンを還元し、還元反応後の残余の金属イオンや還元剤をイオン交換処理により取り除くことで、貴金属のナノコロイドを得ることが記載されている。これは一例であり、本発明の目的に逸脱しない限り、その他別の方法によって調製された貴金属コロイドを用いてもよく、あるいは、市販のものを用いてもよいことは、勿論である。

検定溶液２での酸化還元色素やその反応性を高めるための触媒の濃度は、例えば、酸化還元色素としてメチレンブル−を用いる場合には、その濃度は０．１μＭ以上１０ｍＭ以下であることが好ましく、１μＭ以上１ｍＭ以下であることがより好ましく、１０μＭ以上５００μＭ以下であることが最も好ましい。また、それに加えて上記触媒として白金コロイドを用いる場合には、その濃度は１μｇ／Ｌ以上３ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１０μｇ／Ｌ以上１ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、５０μｇ／Ｌ以上５００μｇ／Ｌ以下であることが最も好ましい。なお、測定対象、目的等に応じて、その溶存水素の濃度範囲で色変化を適切に検出できるように、これらの濃度を適宜調整することができることは、勿論である。

また、検定溶液２には、酸化還元色素の溶解のための溶媒や、発色補助剤、ｐＨ調整剤、塩、金属イオン、有機溶媒、界面活性剤、不凍液などを適宜含有せしめることができる。

図２には、本発明の溶存水素検出方法の一実施形態を示す。即ち、図２には、図示しないアルミパウチ容器から飲料用水素水３をコップ４に注ぎ、図１で説明した溶存水素検出装置１０を、そのコップ４に注がれた飲料用水素水３のなかに添加した状態が示されている。この状態でしばらくすると、飲料用水素水３に含まれる溶存水素は、包装体１を構成する上記膜を透過して、包装体１に保持されている検定溶液２中に拡散する。そして、その還元力により検定溶液２に含まれる酸化還元色素を還元し、例えば、メチレンブルーの場合には、その青色が消失または薄まる。また、ヨウ素の場合には、そのこげ茶色が消失または薄まる。また、過マンガン酸カリウムの場合には、その赤紫色が消失または薄まる。これにより、飲料用水素水３に含まれる溶存水素を簡単に検出することができる。

このとき、飲料用水素水３に、例えば、ビタミンＣのような抗酸化物質、還元剤など、酸化還元色素による呈色に影響を与える他の成分が含まれていたとしても、それらは包装体１を構成する上記膜を透過しないか、又は検出中に検出に影響を与える濃度では透過しないので、検定溶液２での溶存水素の検出に影響を与えることがない。また、検定溶液２に含まれる、酸化還元色素やその反応性を高めるための触媒、あるいはその他の溶媒や、発色補助剤、ｐＨ調整剤、塩、金属イオン、有機溶媒、界面活性剤、不凍液なども、上記膜を透過しないか、又は飲用に差し支える濃度では透過しないので、検出後には溶存水素検出装置１０を取り出して、飲料用水素水３を摂取することも可能である。

なお、上記には、酸化還元色素による色変化を目視により視認することにより溶存水素を検出する態様を説明したが、その色変化は分光光度計などの装置により検出してもよい。また、これにより特定波長の光についての色変化を検出してもよい。また、あらかじめ、溶存水素濃度と色変化との関係性を求めておくことにより、上記検出を定量的に行なうこともできる。溶存水素濃度と色変化との関係性を求めるための溶存水素濃度の測定は、例えばガスクロマトグラフィーや、ポーラロ式溶存水素計などの電極測定方式の測定機器などを用いて行なうことができる。

本発明は、被検体として、例えば飲料用水素水、水素含有溶液、又は水素含有ゲルなどの溶存水素の検出に好適に適用される。また、例えば０．１ｍＭ以上、より典型的には０．１ｍＭ以上２．０ｍＭ以下に調製された被検体の溶存水素濃度の検出に好適に適用される。

１：包装体
２：検定溶液
３：飲料用水素水
４：コップ
１０：溶存水素検出装置

Claims (5)

1. 水素透過性の膜を有する包装体に、酸化還元色素を含有する検定溶液を保持してなることを特徴とする溶存水素検出装置。
2. 前記検定溶液が、更に酸化還元色素の反応性を高めるための触媒を含有するものである請求項１記載の溶存水素検出装置。
3. 請求項１又は２記載の溶存水素検出装置を用いた溶存水素検出方法であって、前記溶存水素検出装置を被検体に接触させ、前記酸化還元色素の色変化を検出することを特徴とする溶存水素検出方法。
4. 前記被検体が、飲料用水素水、水素含有溶液、又は水素含有ゲルである請求項３記載の溶存水素検出方法。
5. ０．１ｍＭ以上の溶存水素濃度の被検体に適用される、請求項３又は４記載の溶存水素検出方法。