JP2016093770A - 水素水の生成方法及び水素水の生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な保存容器に充填した場合であっても溶存水素が抜けにくく、かつ、より病気予防及び病気治療効果の高い水素水を提供すること、及びそのような水素水を生成する水素水の生成装置を提供する。
【解決手段】
水を電気分解することにより水素水を生成する電気分解工程と、前記水素水生成工程において得られた水素水にプラズマを照射するプラズマ照射工程とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素水の生成方法及び水素水の生成装置の改良に関する。

分子水素を飲料水に溶存させて作成したいわゆる水素水は、各種の病気治療、病気予防、健康の維持増進に効果があることが広く知られており、従来より広く一般に販売されている。
水素水は、活性酸素の中でも最も生体傷害性の強いヒドロキシラジカル（HO・）を選択的に消去すると共に、水素が水溶性でも脂溶性でもあるため、また細胞内のあらゆる場所で抗酸化作用を果たすことが知られている。

しかしながら、このような水素水を保存する場合にはペットボトル等のプラスチック容器に封印したとしても、水素の分子は小さいため、プラスチックや、金属であっても単層の蒸着膜程度なら通り抜けてしまうことから、水素水を完全な状態で保存・保管するには、ガラス瓶や金属缶、金属積層フィルムのパックなどが必要になる。

また、一度、容器を開封した際には、空気に触れた状態で放置した場合には時間の経過と共に溶存水素が空中に抜けてしまうため、開封時には短時間のうちに摂取することが必要であった。
従って、保存性のよい水素水を販売しようとした場合には、ガラス瓶、金属缶、金属積層フィルムのパック等に充填する必要がありことから、製品全体としてのコストが上昇してしまい、利用者にとっては利用しにくい、という欠点があった。その結果、従来より、溶存水素が抜けにくく飲料者が利用しやすい水素水が要請されていた。

一方で、プラズマを水に照射した場合には殺菌効果があることが知られており、さらに、プラズマを照射した溶液は、腫瘍治療に有効であることも判明している。
例えば、名古屋大学医学部附属病院先端医療・臨床研究支援センターの研究グループは、プラズマ照射溶液がガン腫瘍に対して有効であることを発見し、研究グループは以下のような成果を発表している。
1.溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したプラズマ溶液を用い、グリオーマ脳腫瘍培養細胞の選択的な殺傷に成功した。
2.分子生物学的手法を用いてプラズマ培養液がグリオーマ脳腫瘍培養細胞にアポトーシス（プログラムされた細胞の自殺）を誘導することを発見。
3.プラズマ溶液が増殖、生存シグナリングネットワークのハブとなるＡＫＴ分子を抑制することを発見した。

ここで、グリオーマは非常に治療の困難な病気であり、手術のみでは解決できず、化学療法、免疫療法や放射線療法が求められているが、現在の治療法では完治は難しいため、従来より革新的な治療法が求められてきたものである。
同グループは、独自に開発した非平衡大気圧プラズマ源を使用して培養液にプラズマを照射し、プラズマ照射された培養液を脳腫瘍培養細胞に投与し、その抗腫瘍効果を評価した。

その結果、プラズマ培養液を投与した脳腫瘍細胞は、未照射の培養液を投与したもの比して有意に生存細胞の数が減少することが見出された。更に、正常細胞としてアストロサイト培養細胞に対しても同じ条件でプラズマ培養液を投与し、正常細胞には影響がないことを確認している。その結果、研究グループは、プラズマ溶液は周りの正常な組織を傷つけることなく脳腫瘍を治療する革新的な治療法になるものと発表している。

さらに、同グループはプラズマ培養液が脳腫瘍培養細胞において増殖・生存シグナリングネットワークのハブとなるＡＫＴ分子を抑制し、アポトーシスを誘導することを発見した。この場合、ネクローシス（壊死）が炎症反応を起こすのに対し、アポトーシスは炎症反応を起こしにくい。

従って、研究グループはプラズマ溶液は周りの組織へのダメージを極限に抑えながら脳腫瘍を治療するのに有効であると発表している。
大気圧プラズマががん治療に有効であることの報告は世界的になされており、プラズマを直接に人体に照射するのではなく、プラズマを照射した溶液を人体に投与することにより生体に良い影響を及ぼすことができることが次第に判明してきている。

従って、このような従来の知見を踏まえて、本件特許出願の発明者は、簡易な容器に保存した場合であっても時間の経過により溶存水素が抜けにくく、より病気予防効果及び病気治療効果の高い水素水を提供することを希望し、水素水にプラズマを照射することを検討するに至ったものである。

このような観点から本件特許出願人は過去の特許文献を調査し、下記の特許文献を抽出した。しかしながら、下記の特許文献に開示された発明は、プラズマを照射することによりオゾン水を生成するオゾン水の生成装置に係るものであって、より改良された水素水を生成することはできないことから、本願発明の課題を解決することはできない。
特許公報第５０００８５５号

本発明はこのような要請に基づくものであり、その課題は、簡易な保存容器に充填した場合であっても溶存水素が抜けにくく、かつ、より病気予防及び病気治療効果の高い水素水を提供すること、及びそのような水素水を生成する水素水の生成装置を提供することにある。

上記課題達成のため、請求項１記載の発明にあっては、水を電気分解することにより水素水を生成する電気分解工程と、前記水素水生成工程において得られた水素水にプラズマを照射するプラズマ照射工程とを備えていることを特徴とする。

従って、請求項１記載の発明にあっては、先ず、電気分解工程において水を電気分解することにより水素水を生成し、次に、プラズマ照射工程において生成された水素水に対してプラズマが照射されるように構成されている。

請求項２記載の発明にあっては、水を貯留しうる水槽と、前記水槽に配設された電極部とを備え、貯留された水を電気分解することにより水素水を生成する水素水の生成方法であって、前記電極部は水が貯留された場合には貯留水内に配置される一方、貯留水の上方に配設され、前記電極部が作動した後に作動してプラズマ放電を発生させうるプラズマ放電部を備えていることを特徴とする。

従って、請求項２記載の発明にあっては、貯留水内に配置された電極により水が電気分解されることにより水素水が生成され、生成された水素水に対して水素水上に空隙を介して配置されたプラズマ放電部からプラズマ放電が照射される。

請求項３記載の発明にあっては、上記水は水道水であると共に、前記電極部は、前記水槽の蓋部裏面側に固定され、前記水槽内に水が貯留された場合には水没して配設される電極と、前記電極に電源を供給しうる電源供給部とを有し、
前記プラズマ放電部は、前記水槽に貯留された水の水面との間に空隙を有して配設されたプラズマ放電用針と、前記プラズマ放電用針に高圧電源を発振させうる高圧電源発振部とを備えていることを特徴とする。

従って、請求項３記載の発明にあっては、水槽に供給された水道水を電源供給部から電極に供給される電源により水道水を電気分解することにより還元させて酸素と水素とを分離し、水素を溶存させることにより水素水を生成し、その後、高圧電源発信部からプラズマ放電用針に供給されるパルス状の高圧電源によりプラズマ放電を形成して水素水にプラズマを照射する。

請求項４記載の発明にあっては、前記水槽内において生成された水素水を濾過しうる濾過部とを備えたことを特徴とする。
従って、請求項４記載の発明にあっては、水素水の生成時に発生する次亜塩素を除去するために、プラズマが照射された水素水を濾過部を通過させるように構成されている。

請求項１記載の発明にあっては、電気分解工程において水を電気分解することにより水素水を生成し、次に、プラズマ照射工程において生成された水素水に対してプラズマが照射されるように構成されていることから、単なる水素水よりもプラズマが照射されて酸化還元電位がより低くなり、より高度の還元状態に至った水素水を生成することができる。

その結果、例えば、ＰＥＴボトル等に充填した場合であっても、溶存水素が抜けにくい水素水を提供することができる。従って、水素水を販売する際に、ガラス瓶、金属缶、金属積層フィルムのパック等に充填しない場合であっても、従来よりもより良い治病効果、病気予防効果を得ることができる健康に良い水素水を製造コスト、販売コストを上げることなく提供することができる。

請求項２記載の発明にあっては、貯留水内に配置された電極により水が電気分解されることにより水素水が生成され、生成された水素水に対して水素水上に空隙を介して配置されたプラズマ放電部からプラズマ放電が照射されるように構成されていることから、水槽内で生成された水素水上方で発生するプラズマ放電により生まれたプラズマは、水素水へ向かう放電流により半強制的に水素水内に取り込まれる。従って、プラズマの抜けにくい水素水が生成される。

請求項３記載の発明にあっては、水槽に供給された水道水を電源供給部から電極に供給される電源により水道水を電気分解することにより還元させて酸素と水素とを分離し、水素を溶存させることにより水素水を生成し、その後、高圧電源発信部からプラズマ放電用針に供給されるパルス状の高圧電源によりプラズマ放電を形成して水素水にプラズマを照射するように構成されていることから、単なる水素水よりもプラズマが照射されて酸化還元電位がより低くなり、より高度の還元状態に至った水素水を容易に生成することができる。

請求項４記載の発明にあっては、水素水の生成時に発生する次亜塩素を除去するために、プラズマが照射された水素水を濾過部を通過させるように構成されていることから、次亜塩素を有効に除去し、人体に良好なプラズマ照射された水素水を提供することができる。

本発明に係る水素水の生成方法の一実施の形態を示す工程図である。 本発明に係る水素水の生成装置の一実施の形態を示す概念図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づき、本発明を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る水素水の生成方法は、水の電気分解により水素水を生成する電気分解工程１０と、電気分解工程１０において得られた水素水にプラズマを照射するプラズマ照射工程１１とを備えている。

本実施の形態にあっては、電気分解工程１０において通常の水道水が電気分解され酸素と水素とに分離されて、水素を溶存した水、即ち水素水が生成される。この電気分解工程１０は公知のものである。

次に、プラズマ照射工程１１において、電気分解工程１０において生成された水素水に対してプラズマが照射されてプラズマが照射された水素水が生成される。
本実施の形態に係る水素水は、以下のような構成を有する生成装置によって生成される。

図２に示すように、本実施の形態に係る水素水の生成装置２０は、水を貯留しうる水槽２１と、水槽２１に配設された電極部２２とを備え、電極部２２は水が貯留された場合には貯留水に水没した状態で配置される一方、貯留された水の上方に配設され、電極部２２が作動した後に作動してプラズマ放電を発生させうるプラズマ放電部２３を備えている。

本実施の形態にあっては、水槽２１に供給される水としては水道水が使用される。水槽２１は所定の深さ寸法を以て形成され、上部に開口部３１を有し、開口部３１を開閉可能に被覆しうる蓋部２４を備えている。
電極部２２は、蓋部２４の裏面側に固定され、水槽２１内に水道水が貯留された場合には水没した状態で配設される電極２５と、電極２５に電源を供給しうる電源供給部２６とにより構成されている。

プラズマ放電部２３は、蓋部２４に固定され、前記水槽２１に貯留された水道水の水面との間に空隙２７を有して配設されたプラズマ放電用針２８と、前記プラズマ放電用針２８に高圧電源を発振させうる高圧電源発振部２９とを備えている。

図中符号３０は給水管であり、一端部３１は水道管（図示せず）に接続されると共に他端部３２は水槽２１内に引き込まれ、水槽２１内の上部に配置されている。
水槽２１の下部には排水管３３が接合され、排水管３３の途中には排水ポンプ３４が配設されている。排水管３３の先端部側には、水槽２１内において生成された水素水を濾過しうる活性炭を備えた濾過部３５が備えられている。排水管３３の先端には排水バルブ３６が取り付けられており、生成された水素水を収納しうる受水タンク３７が配設されている。

なお、図中符号３８は制御基板を内蔵した操作盤であり、電極２５へ供給する電源及びプラズマ放電用針２８に高圧電源発振部２９により供給される高圧電源の供給を制御する。また、符号３９は装置全体を被覆して収納するケース、４０は給水バルブ、４１は支持台である。

本実施の形態に係る水素水の生成装置２０を使用して水素水を生成する過程を説明する。
給水管３０を介して水道管から開放された給水バルブ４０を経て供給された水道水は、水槽２１内に貯留される。この水道水が電極部２２が水没するような水量に至った場合には吸水バルブ４０を閉状態にする。
次に、操作盤３８により適宜操作して電源供給部２６から電極２５に 電源を
供給して水道水の電気分解を行う。この電気分解により水道水は酸素と水素とに分解され、水素を溶存する水素水Ｈが生成される。

次に、操作盤３８を操作することにより、電源供給部２６から高圧電源をプラズマ放電用針２８に電源を供給してプラズマ放電法針２８においてプラズマ放電を発生させる。このプラズマ放電は水槽２１内に貯留された水素水と水槽２１を被覆する蓋部２４との間の空隙２７内において発生し、一定期間に亘って水素水Ｈにプラズマ放電Ｐが照射される。

その後、排水バルブ３６を開放操作することにより排水ポンプ３４を作動させ、プラズマ放電が照射された水素水ＨＰは排水管３３を介して水槽２１から排出される。その後、濾過部３５において水素水の生成時に発生した次亜塩素が除去され受水タンク３７に生成された水素水ＨＰが貯留される。

このようにして生成された水素水ＨＰの成分に関して、以下のような実験に基づく考察ができる。

１．溶存水素について
<実験例>
本実施の形態に係る水素水の生成方法により得られた水素水を容量５００ｍｌのペットボトルに充填した検体Ａと、本実施の形態に係る水素水の生成方法における電気分解工程のみにより得られた水素水を同様に容量５００ｍｌのペットボトルに充填した検体Ｂを準備し、いずれも蓋を強固にした状態で３０時間放置し、双方の検体における酸化還元電位（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を、酸化還元電位計により計測した。
その結果、検体Ａにおいては−１３９ｍＶ、検体Ｂにおいては−１０９ｍＶであることが判明した。

この場合、「酸化還元電位」とは、ある酸化還元系における電子のやり取りの際に発生する電位の意であり、溶存水素濃度測定に使用される基準である。
水素の酸化還元電位は−４２０ｍＶであり酸素の酸化還元電位は＋８２０ｍＶであり、＋２５０ｍＶが溶存水素濃度を考慮する場合の０基準となる。なお、人体の体液や臓器の酸化還元電位は−５００ｍＶ〜＋２５０ｍＶであり、水道水の酸化還元電位は＋６００ｍＶ〜９００ｍＶである。

従って、この実験例から、単なる水素水に比して、プラズマを照射した水素水にあっては、外部の光を遮断しておらず、かつＰＥＴ製の樹脂容器に封入した状態で３０時間放置しても、なお溶存水素が豊富であることを示していると共に、比較例としての、プラズマを照射していない単なる水素水である検体Ｂよりも優位な数字を示している。
その結果、プラズマを照射することが溶存水素の減少に対して非常に有効であることを示している。

２．オゾン（Ｏ３）について
本実施の形態に係る水素水生成装置２０によれば、水槽２１内の水素水と水槽２１の蓋部２４との間の空隙２７においてプラズマ放電Ｐが発生することから、プラズマ放電Ｐにより空気中の酸素はオゾンに変化し、発生するプラズマ放電流により半ば強制的に水素水中ＨＰに取り込まれて、水素水ＨＰ中に溶存することとなる。

前記のようにオゾンを照射した溶液は人間に身体に良好な効果を与えることは経験的に判明しており、本実施の形態に係る水素水の生成方法により得られる水素水ＨＰに関してもオゾンが所定量溶存しているものと判断される。
その結果、水素水そのものの効果に加えて治療効果、病気予防効果の大きなオゾンを含む水素水ＨＰを提供することができる。

３．一酸化窒素（ＮＯ）について
現在、一般的に、一酸化窒素は人体に追い影響を及ぼすことが長年の研究から判明している。即ち、一酸化窒素を摂取することにより、筋肉に血液が充満した状態を維持することができると共に、血液量を増やし、酸素の供給量を高め、疲労回復を促進する作用があることが認識されている。

自然界におけるプラズマ放電である落雷により一酸化窒素が発生することが一般的に広く知られており、本実施の形態におけるプラズマ放電Ｐによっても一酸化窒素が発生し、水素水中に溶存しているものと判断される。

本実施の形態に係る水素水の生成方法にあっては、プラズマ照射時に高温となり、空中において窒素と酸素が結合して一酸化窒素が発生するものである。
その結果、本実施の形態に係る水素水ＨＰにあっては、一酸化窒素による治療効果、病気予防効果も得られるものである。

本実施の形態に係る水素水生成装置２０の具体的構成に関しては本実施の形態に限定されない。

本発明は水素水の生成方法及び水素水の生成装置であって、広く水素水の生成に適用することができることから、産業上の利用可能性を有している。

１０ 電気分解工程
１１ プラズマ照射工程
２０ 水素水生成装置
２１ 水槽
２２ 電極部
２３ プラズマ放電部
２４ 蓋部
２５ 電極
２６ 電源供給部
２７ 空隙
２８ プラズマ放電用針
２９ 高圧電源発信部
３０ 給水管
３１ 一端部
３２ 他端部
３３ 排水管
３４ 排水ポンプ
３５ 濾過部
３６ 排水バルブ
３７ 受水タンク
３８ 操作盤
３９ ケース
４０ 給水バルブ
Ｈ 水素水
ＨＰ プラズマ放電を受けた水素水

Claims (4)

1. 水を電気分解することにより水素水を生成する電気分解工程と、前記電気分解工程において得られた水素水にプラズマを照射するプラズマ照射工程とを備えていることを特徴とする水素水の生成方法。
2. 水を貯留しうる水槽と、前記水槽に配設された電極部とを備え、貯留された水を電気分解することにより水素水を生成する水素水の生成方法であって、前記電極部は水が貯留された場合には貯留水に水没して配置される一方、貯留水の上方に配設され、前記電極部が作動した後に作動してプラズマ放電を発生させうるプラズマ放電部を備えていることを特徴とする水素水の生成装置。
3. 上記水は水道水であると共に、前記電極部は前記水槽の蓋部裏面に固定され、前記水槽内に水が貯留された場合には水没して配設される電極と前記電極に電源を供給しうる電源供給部とを有し、
   前記プラズマ放電部は、前記水槽に貯留された水の水面との間に空隙を有して配設されたプラズマ放電用針と前記プラズマ放電用針に高圧電源を発振させうる高圧電源発振部とを備えていることを特徴とする請求項２記載の水素水の生成装置。
4. 前記水槽内において生成された水素水を濾過しうる濾過部とを備えたことを特徴とする請求項３記載の水素水の生成装置。