JP2018090514A - Fine bubble mixed liquid having bactericidal effect - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide highly-versatile fine bubble mixed liquid capable of maintaining stably an excellent bactericidal effect.SOLUTION: There is provided fine bubble mixed liquid having a diameter of 60-200 nm, formed by mixing fine bubbles containing reactive oxygen species inside, and also having a bactericidal effect.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、殺菌効果を有する微細気泡混合液に関する。   The present invention relates to a fine bubble mixture having a bactericidal effect.

殺菌効果を有する微細気泡混合液として、例えば、特許文献1に開示された酸素ナノバブル水が知られている。この酸素ナノバブル水は、気泡内に酸素を含有する酸素ナノバブルが水溶液中に含まれており、酸素を含有する気泡に超音波等の物理的刺激を与えることにより、気泡径を急激に縮小できるとされている。   For example, oxygen nanobubble water disclosed in Patent Document 1 is known as a microbubble mixed liquid having a bactericidal effect. This oxygen nanobubble water contains oxygen nanobubbles containing oxygen in bubbles, and the bubble diameter can be drastically reduced by giving physical stimulation such as ultrasonic waves to the bubbles containing oxygen. Has been.

特開2005−246294号公報JP 2005-246294 A

ところが、上記特許文献1に開示された酸素ナノバブル水は、水溶液中に混入された電解質の作用によって気泡径の安定化を図っているため、水溶液の成分が変化すると、微小気泡を維持できないおそれがあった。また、水溶液は、塩分濃度が0.01〜3.5%の範囲に設定することが望ましいとされているが、これによって得られる酸素ナノバブル水は、塩分を含むために用途が制限されるおそれがあった。   However, since the oxygen nanobubble water disclosed in Patent Document 1 stabilizes the bubble diameter by the action of the electrolyte mixed in the aqueous solution, there is a possibility that microbubbles cannot be maintained if the components of the aqueous solution change. there were. The aqueous solution is desirably set to a salt concentration in the range of 0.01 to 3.5%. However, the oxygen nanobubble water obtained thereby contains salt, and its use may be limited. was there.

そこで、本発明は、良好な殺菌効果を安定して維持することができると共に汎用性が高い微細気泡混合液の提供を目的とする。   Then, this invention aims at provision of the fine bubble liquid mixture which can maintain a favorable disinfection effect stably and is highly versatile.

本発明の前記目的は、直径が60〜200nm以下であり、内部に活性酸素種を含む微細気泡が混合された、殺菌効果を有する微細気泡混合液により達成される。   The object of the present invention is achieved by a microbubble mixture having a diameter of 60 to 200 nm and having a bactericidal effect, in which microbubbles containing active oxygen species are mixed.

本発明によれば、、良好な殺菌効果を安定して維持することができると共に汎用性が高い微細気泡混合液を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to maintain a favorable sterilization effect stably, the highly versatile fine bubble liquid mixture can be provided.

本発明の一実施形態に係る微細気泡混合液を製造する製造装置の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the manufacturing apparatus which manufactures the fine bubble liquid mixture which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す製造装置の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the manufacturing apparatus shown in FIG. 図1に示す製造装置の作動状態を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the operation state of the manufacturing apparatus shown in FIG. 図1に示す製造装置の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the manufacturing apparatus shown in FIG. 図1に示す製造装置の他の変形例を示す要部側面図である。It is a principal part side view which shows the other modification of the manufacturing apparatus shown in FIG. 本発明の枯草菌、大腸菌、黒コウジカビに対する抗菌効果を示す図である。It is a figure which shows the antibacterial effect with respect to Bacillus subtilis, Escherichia coli, and Aspergillus niger of this invention. 気泡混合液の生成時の溶存酸素量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the amount of dissolved oxygen at the time of the production | generation of a bubble liquid mixture. 気泡混合液の生成後に行った二酸化炭素吹き込み試験結果を示す図である。It is a figure which shows the carbon dioxide blowing test result done after the production | generation of a bubble liquid mixture. 気泡混合液の生成後の溶存酸素濃度変化を示す図である。It is a figure which shows the dissolved oxygen concentration change after the production | generation of a bubble liquid mixture. 気泡混合液を用いて大腸菌をミスト処理したときの抗菌効果を示す図である。It is a figure which shows the antibacterial effect when Escherichia coli is mist-processed using a bubble liquid mixture. 気泡混合液を用いて黒コウジカビをミスト処理したときの抗菌効果を示す図である。It is a figure which shows the antibacterial effect when black mushroom mold is mist-processed using a bubble liquid mixture. 気泡混合液にスパーオキシドデムターゼまたはカタラーゼで処理したときの枯草菌に対する抗菌活性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the antibacterial activity with respect to Bacillus subtilis when a bubble liquid mixture is processed with superoxide demutase or catalase. 気泡混合液にスパーオキシドデムターゼまたはカタラーゼで処理したときの大腸菌に対する抗菌活性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the antibacterial activity with respect to colon_bacillus | E._coli when a bubble liquid mixture is processed with superoxide demutase or catalase. 酸素、スーパーオキシドラジカル、過酸化水素、ヒドロキシラジカルおよび酵素との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with oxygen, a superoxide radical, hydrogen peroxide, a hydroxyl radical, and an enzyme. 気泡混合液をスパーオキシドデムターゼまたはカタラーゼで処理し、過酸化水素含有量を発色反応で測った結果の図である。It is a figure of the result of having measured the hydrogen peroxide content by the color development reaction after processing the air bubble mixture with superoxide demutase or catalase. 酸素水とウルトラファインバブル水(UFB)の平均粒径の比較図。Comparison chart of average particle size of oxygen water and ultra fine bubble water (UFB). 酸素水とウルトラファインバブル水(UFB)の含有バブル数の比較図。Comparison of the number of bubbles contained in oxygen water and ultra fine bubble water (UFB). 酸素水の製造後経過日数とゼータ電位の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change after manufacture of oxygen water, and a zeta potential with time. 酸素水の製造後経過日数とスーパーオキシドラジカル量の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the elapsed days after manufacture of oxygen water, and the amount of superoxide radicals.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る微細気泡混合液を製造する製造装置の一例を示す縦断面図である。図1に示すように、微細気泡混合液の製造装置1は、液体Lを貯留する貯留槽4と、貯留槽4の液体Lに気泡を供給する気泡供給装置6とを備えている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a production apparatus for producing a fine bubble mixture according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the production apparatus 1 for a fine bubble mixture includes a storage tank 4 that stores a liquid L, and a bubble supply device 6 that supplies bubbles to the liquid L in the storage tank 4.

気泡供給装置6は、貯留槽4の上部開口に載置される支持板2の上面に固定された駆動モータ10と、駆動モータ10により回転駆動される円筒状の回転筒20と、回転筒20を収容するように支持板2から垂下する外筒30と、貯留槽4に貯留された液体を循環させる循環装置40と、循環装置40により循環される液体Lに気泡を混合する気液混合部50とを備えている。支持板2は、本実施形態では貯留槽4を密閉するように配置されているが、貯留槽4の内外を連通可能な構成であってもよい。   The bubble supply device 6 includes a drive motor 10 fixed to the upper surface of the support plate 2 placed in the upper opening of the storage tank 4, a cylindrical rotary cylinder 20 that is rotationally driven by the drive motor 10, and the rotary cylinder 20. An outer cylinder 30 that hangs down from the support plate 2 so as to accommodate the liquid, a circulation device 40 that circulates the liquid stored in the storage tank 4, and a gas-liquid mixing unit that mixes bubbles with the liquid L circulated by the circulation device 40 50. In this embodiment, the support plate 2 is disposed so as to seal the storage tank 4, but the support plate 2 may be configured to allow communication between the inside and the outside of the storage tank 4.

駆動モータ10は、出力軸11の上下両端部がケーシング12から突出するように構成されており、出力軸11には、中心部を軸方向に貫通する導入路11aが形成されている。出力軸11の上端部は、ロータリージョイント13を介して、気密且つ相対回転可能に導入部14に接続されている。   The drive motor 10 is configured such that both upper and lower ends of the output shaft 11 protrude from the casing 12, and the output shaft 11 is formed with an introduction path 11 a penetrating the center portion in the axial direction. An upper end portion of the output shaft 11 is connected to an introduction portion 14 through a rotary joint 13 so as to be airtight and relatively rotatable.

出力軸11の下端部は、支持板2に形成された貫通孔2aを通過して、回転筒20の上端部に連結固定されており、回転筒20を垂下するように支持して回転駆動する。回転筒20は、例えばステンレス等の金属材料からなり、下部外周面に複数の噴出孔22aからなる噴出部22が形成されている。噴出孔22aは、出力軸11の導入路11aから回転筒20の内部に導入された気泡混合液を周囲に向けて均一に噴射するように、周方向に沿って等間隔に形成されており、更に、噴出部22が所定の高さ(例えば、150mm程度)を有するように、軸方向にも等間隔に形成されている。噴出孔22aの径は、特に限定されないが、例えば、0.1〜1.5mmである。回転筒20の外周面は、撹拌羽根等を備えることなく平滑に形成されていることが好ましい。   The lower end portion of the output shaft 11 passes through a through hole 2a formed in the support plate 2 and is connected and fixed to the upper end portion of the rotating cylinder 20, and is supported and rotated so as to hang down the rotating cylinder 20. . The rotating cylinder 20 is made of, for example, a metal material such as stainless steel, and the ejection portion 22 including a plurality of ejection holes 22a is formed on the lower outer peripheral surface. The ejection holes 22a are formed at equal intervals along the circumferential direction so as to uniformly inject the bubble mixture introduced into the rotary cylinder 20 from the introduction path 11a of the output shaft 11 toward the periphery, Further, the ejection portions 22 are formed at equal intervals in the axial direction so as to have a predetermined height (for example, about 150 mm). Although the diameter of the ejection hole 22a is not specifically limited, For example, it is 0.1-1.5 mm. It is preferable that the outer peripheral surface of the rotating cylinder 20 is formed smoothly without providing a stirring blade or the like.

回転筒20の内部下部には、撹拌部材24が設けられている。撹拌部材24は、図2に分解斜視図で示すように、回転筒20の外径と略同じ径を有する下部円板24bに、平板状の回転翼24aが複数配置されている。回転翼24aを多数設ける場合には、放射状に等間隔に配置することが好ましい。回転翼24aの上部には、回転筒20の内径と略同じ径を有する上部円板24cが取り付けられている。この撹拌部材24は、図2に矢印で示すように、周方向に隣接する噴出孔22aの間に各回転翼24aが位置するように回転筒20の下方から挿入され、下部円板24bが回転筒20の下部開口を閉塞するように、回転筒20に固定される。上部円板24cは、中央に連通孔24dが形成されており、回転筒20の内部に導入された気泡混合液は、連通孔24dを通過して回転翼24aにより撹拌され、噴出孔22aから噴出される。回転翼24aは、回転筒20の内部に旋回流を生じさせることが可能であれば、その形状や配置は特に限定されず、例えば、平板状の回転翼24aの代わりに、湾曲状、螺旋状、翼型状等の回転翼を用いてもよい。   A stirring member 24 is provided in the lower part inside the rotary cylinder 20. As shown in an exploded perspective view in FIG. 2, the stirring member 24 has a plurality of flat plate-like rotary blades 24 a arranged on a lower disk 24 b having a diameter substantially the same as the outer diameter of the rotary cylinder 20. In the case where a large number of rotor blades 24a are provided, it is preferable to arrange them radially at equal intervals. An upper disk 24c having a diameter substantially the same as the inner diameter of the rotary cylinder 20 is attached to the upper part of the rotary blade 24a. As shown by arrows in FIG. 2, the stirring member 24 is inserted from below the rotary cylinder 20 so that the rotary blades 24a are positioned between the circumferentially adjacent ejection holes 22a, and the lower disk 24b rotates. It is fixed to the rotating cylinder 20 so as to close the lower opening of the cylinder 20. The upper disk 24c has a communication hole 24d formed in the center, and the bubble mixture introduced into the rotary cylinder 20 passes through the communication hole 24d and is agitated by the rotary blade 24a and ejected from the ejection hole 22a. Is done. The shape and arrangement of the rotary blade 24a are not particularly limited as long as a swirl flow can be generated inside the rotary cylinder 20. For example, instead of the flat plate-like rotary blade 24a, a curved or spiral shape is used. Rotating blades such as airfoils may be used.

外筒30は、例えばアクリル等の樹脂やステンレス等の金属からなる直筒状に形成されており、回転筒20の外周面との間に隙間をあけて同軸状に配置され、上端部が支持板2に固定されている。外筒30の下端は、内筒20の下端と略一致しており、回転筒20の噴出部22が外筒30により覆われている。外筒30の内部に液体Lの旋回流が生じ易いように、外筒30の内周面に螺旋状のガイド板(図示せず)を設けてもよい。   The outer cylinder 30 is formed in a straight cylinder shape made of, for example, a resin such as acrylic or a metal such as stainless steel, and is arranged coaxially with a gap between the outer cylinder 30 and the outer peripheral surface of the rotating cylinder 20, and the upper end portion is a support plate. 2 is fixed. The lower end of the outer cylinder 30 substantially coincides with the lower end of the inner cylinder 20, and the ejection portion 22 of the rotating cylinder 20 is covered with the outer cylinder 30. A spiral guide plate (not shown) may be provided on the inner peripheral surface of the outer cylinder 30 so that a swirling flow of the liquid L is likely to occur inside the outer cylinder 30.

循環装置40は、貯液槽4の底部に形成された排出口4aと導入部14とを接続する配管42と、配管42の途中に介在されて貯液槽4の液体Lを貯液槽4の外部に取り出す循環ポンプ44とを備えている。気液混合部50は、配管42の途中の循環ポンプ44よりも下流側に配置されており、内部を通過する液体Lに対して、コンプレッサやガスボンベ等の給気装置52から加圧供給された気体を混合する。   The circulation device 40 is connected to the discharge port 4 a formed at the bottom of the liquid storage tank 4 and the introduction part 14, and the liquid L in the liquid storage tank 4 is interposed between the pipe 42 and the liquid storage tank 4. And a circulation pump 44 to be taken out from the outside. The gas-liquid mixing unit 50 is disposed downstream of the circulation pump 44 in the middle of the pipe 42, and is pressurized and supplied from an air supply device 52 such as a compressor or a gas cylinder to the liquid L passing through the inside. Mix the gas.

給気装置52から供給される気体は、空気、酸素、分子状酸素、3重項酸素、オゾン、オゾニド、過酸化水素、ヒドロペルオキシル、ヒドロゲンオキシド、ヒドロキシラジカル、アルコキシルラジカル、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、などの酸素原子を含むガス体を用いることが好ましい。   The gas supplied from the air supply device 52 is air, oxygen, molecular oxygen, triplet oxygen, ozone, ozonide, hydrogen peroxide, hydroperoxyl, hydrogen oxide, hydroxy radical, alkoxyl radical, carbon monoxide, It is preferable to use a gas body containing oxygen atoms such as carbon dioxide and nitric oxide.

気液混合部50の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、多孔質フィルムの細孔を介して気泡を液中に混合させる細孔吹き出し方式、気体および液体を高速旋回させて混合させる旋回流方式、液体Lの通過により生じる負圧を利用して気体を導入するベンチュリー方式等であってもよい。また、給気装置52を設けることなく、気液混合部50が外気を吸引して液体Lに混合させる構成にすることもできる。気液混合部50から排出される気泡混合液は、回転筒20の噴出部22から貯液槽4内に供給される。更に、気液混合部50は、液体を電気分解することにより気泡を生成する液体電解装置を備える構成であってもよく、この構成においては、生成された気泡を、電気分解されていない液体との混合状態で配管42内に供給してもよい。   The configuration of the gas-liquid mixing unit 50 is not particularly limited, and for example, a pore blowing method in which bubbles are mixed into the liquid through the pores of the porous film, and gas and liquid are swirled at high speed to be mixed. A swirl flow system, a venturi system that introduces gas using a negative pressure generated by the passage of the liquid L, or the like may be used. In addition, the gas-liquid mixing unit 50 can suck the outside air and mix it with the liquid L without providing the air supply device 52. The bubble liquid mixture discharged from the gas-liquid mixing unit 50 is supplied into the liquid storage tank 4 from the ejection unit 22 of the rotary cylinder 20. Furthermore, the gas-liquid mixing unit 50 may be configured to include a liquid electrolysis device that generates bubbles by electrolyzing the liquid. In this configuration, the generated bubbles are separated from the liquid that has not been electrolyzed. You may supply in the piping 42 in the mixed state.

循環路を構成する配管42には分岐管53が接続されており、分岐管53の途中に設けられた開閉弁54の開度を調節することにより、配管42を流れる気泡混合液の一部を分岐管53から連続的に取り出すことができる。また、配管42には、給液装置55から液体Lを供給可能に構成されており、開閉弁56の開度を調節することにより、分岐管53から排出された量に相当する液体Lを連続的に補充することができる。   A branch pipe 53 is connected to the pipe 42 constituting the circulation path, and by adjusting the opening degree of the on-off valve 54 provided in the middle of the branch pipe 53, a part of the bubble mixed liquid flowing through the pipe 42 is reduced. It can be continuously removed from the branch pipe 53. The pipe 42 is configured to be able to supply the liquid L from the liquid supply device 55, and the liquid L corresponding to the amount discharged from the branch pipe 53 is continuously adjusted by adjusting the opening degree of the on-off valve 56. Can be replenished.

次に、上記の構成を備える微細気泡混合液の製造装置1を用いて、殺菌効果を有する微細気泡混合液を製造する方法を説明する。図1に示すように、貯留槽4に水などの液体Lを貯留し、回転筒20の略全体を液中に浸漬させる。ついで、駆動モータ10および循環ポンプ44を作動させると、回転筒20は、図3に矢示するように回転翼24aと共に軸周りに回転し、循環装置40から回転筒20の内部に導入された気泡混合液が、回転翼24aにより旋回流となって噴出部22から噴射される。   Next, a method for producing a fine bubble mixture having a bactericidal effect using the fine bubble mixture production apparatus 1 having the above-described configuration will be described. As shown in FIG. 1, a liquid L such as water is stored in the storage tank 4, and substantially the entire rotating cylinder 20 is immersed in the liquid. Next, when the drive motor 10 and the circulation pump 44 are operated, the rotary cylinder 20 rotates around the axis together with the rotary blade 24a as shown by an arrow in FIG. 3, and is introduced into the rotary cylinder 20 from the circulation device 40. The bubble mixture is swirled by the rotor blades 24a and ejected from the ejection section 22.

回転筒20が高速で回転すると、液体Lの液面Sは、回転筒20を中心としてすり鉢状に凹んだ状態になり、回転筒20の周囲においては、液面Sが噴出部22の近傍まで低下して、この付近で上下動する。このため、各噴出孔22aから排出された気泡混合液の噴射流Fは、液面Sと衝突しながら撹拌されて液中に取り込まれるため、気泡が微細になって液体Lに拡散する。回転筒20の回転による液面Sの低下量は、回転筒20が高速で回転するほど大きくなるため、液面Sが噴出部22の近傍に維持されるように回転筒20の回転速度を調整することが好ましい(例えば、毎分3600〜15000回転、あるいは毎分15000回転以上)。回転筒20と外筒30との間に生じる隙間(図2の長さD)は、所望の液面Sの低下が生じ易いように適宜設定することが好ましく、例えば、10〜20mmまたは20mm以上である。   When the rotating cylinder 20 rotates at a high speed, the liquid level S of the liquid L becomes a mortar-shaped recess centered on the rotating cylinder 20, and the liquid level S reaches the vicinity of the ejection part 22 around the rotating cylinder 20. Decrease and move up and down around here. For this reason, the jet stream F of the bubble mixed liquid discharged from each of the ejection holes 22a is stirred while colliding with the liquid surface S and taken into the liquid, so that the bubbles become fine and diffuse into the liquid L. Since the amount of decrease in the liquid level S due to the rotation of the rotary cylinder 20 increases as the rotary cylinder 20 rotates at high speed, the rotational speed of the rotary cylinder 20 is adjusted so that the liquid level S is maintained in the vicinity of the ejection portion 22. It is preferable (for example, 3600 to 15000 revolutions per minute, or 15000 revolutions per minute or more). The gap generated between the rotating cylinder 20 and the outer cylinder 30 (length D in FIG. 2) is preferably set as appropriate so that the desired liquid level S can be easily lowered, for example, 10 to 20 mm or 20 mm or more. It is.

このように、本実施形態の微細気泡混合液の製造装置1によれば、回転筒20の回転により噴出部22から噴射された気泡混合液が、液切りを行いながら液体Lに混合されるので、マイクロバブルやナノバブル等の微細気泡が混合された微細気泡混合液を効率良く生成することができる。   Thus, according to the manufacturing apparatus 1 of the fine bubble mixed liquid of the present embodiment, the bubble mixed liquid ejected from the ejection part 22 by the rotation of the rotary cylinder 20 is mixed with the liquid L while performing liquid drainage. In addition, a fine bubble mixed liquid in which fine bubbles such as microbubbles and nanobubbles are mixed can be efficiently generated.

また、回転筒20は、回転翼24が内周面から中心に向けて延びるように放射状に配置されているので、回転筒20の外周面に回転翼を設ける場合と比較して回転抵抗の増大を抑制することができ、省電力化を図ることができる。   Further, since the rotary cylinder 20 is radially arranged so that the rotary blades 24 extend from the inner peripheral surface toward the center, the rotational resistance is increased as compared with the case where the rotary blades are provided on the outer peripheral surface of the rotary cylinder 20. Can be suppressed, and power saving can be achieved.

液体Lは、用途に応じて水以外を適宜選択することも可能である。液体Lは、常温であってもよいが、微細気泡を長時間維持するために、低温であることが好ましく、例えば、10℃以下が好ましく、8℃以下がより好ましい。貯液槽4内の液体Lを低温に維持するため、貯液槽4の外周に沿って、あるいは、貯液槽4の液体Lに浸漬させるように、冷却用の熱交換器を配置してもよい。液体Lは、微細気泡が混合された後も、上記の低温状態を維持することが好ましい。   The liquid L can be appropriately selected other than water depending on the application. The liquid L may be at normal temperature, but is preferably low temperature in order to maintain fine bubbles for a long time, for example, preferably 10 ° C. or less, more preferably 8 ° C. or less. In order to keep the liquid L in the liquid storage tank 4 at a low temperature, a heat exchanger for cooling is arranged along the outer periphery of the liquid storage tank 4 or so as to be immersed in the liquid L in the liquid storage tank 4. Also good. It is preferable that the liquid L maintains the low temperature state even after the fine bubbles are mixed.

また、本実施形態においては、回転筒20の回転時に所望のすり鉢状の液面Sが生じ易いように、外筒30を配置しているが、外筒30は必須のものではなく、例えば、貯留槽4が小型筒状であるような場合には、外筒30を設けない構成であってもよい。   Moreover, in this embodiment, although the outer cylinder 30 is arrange | positioned so that the desired mortar-shaped liquid level S may arise easily at the time of rotation of the rotation cylinder 20, the outer cylinder 30 is not essential, for example, When the storage tank 4 has a small cylindrical shape, a configuration in which the outer cylinder 30 is not provided may be used.

また、本実施形態においては、回転筒20に気泡混合液を導入するための導入路11aを駆動モータ10の出力軸11に形成することで、噴出部22から気泡混合液を安定して噴出可能に構成しているが、導入路11aは、出力軸11以外であってもよく、回転筒20の上部や側部からメカニカルシール等を介して気泡混合液を導入する構成であってもよい。   In the present embodiment, the bubble mixture can be stably ejected from the ejection portion 22 by forming the introduction path 11a for introducing the bubble mixture into the rotary cylinder 20 in the output shaft 11 of the drive motor 10. However, the introduction path 11a may be other than the output shaft 11, or may be configured to introduce the bubble mixed liquid from the upper part or the side part of the rotary cylinder 20 via a mechanical seal or the like.

また、製造装置1は、図4に示すように、回転筒20の下端部を回転可能に支持する支持部材60を更に設けた構成であってもよい。支持部材60は、支持筒61の下端部に保持板62を備え、保持板62にすべり軸受け63が設けられており、回転筒20の先端部20aがすべり軸受け63により支持されている。支持筒61は、内外で液体Lを流通させる流通孔61aが適宜形成されている。この構成によれば、回転筒20をより安定して回転させることができ、所望の微細気泡混合液を容易に生成することができる。   Moreover, the structure which provided further the support member 60 which supports the lower end part of the rotary cylinder 20 rotatably may be sufficient as the manufacturing apparatus 1 as shown in FIG. The support member 60 includes a holding plate 62 at the lower end portion of the support cylinder 61, and a sliding bearing 63 is provided on the holding plate 62, and the distal end portion 20 a of the rotating cylinder 20 is supported by the sliding bearing 63. The support cylinder 61 is appropriately formed with a flow hole 61a through which the liquid L flows inside and outside. According to this configuration, the rotary cylinder 20 can be rotated more stably, and a desired fine bubble mixture can be easily generated.

また、図1に示す製造装置1は、微細気泡混合液を分岐管53から連続的に取り出し可能に構成されているが、図4に示すように、循環路となる配管42が分岐管53を備えないバッチ式の構成にすることもできる。   The manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is configured so that the fine bubble mixture can be continuously taken out from the branch pipe 53. However, as shown in FIG. It is possible to adopt a batch-type configuration that is not provided.

また、図1に示す製造装置1は、駆動モータ10の出力軸11に回転筒20を直結しているが、図5に要部側面図で示すように、出力軸11と回転軸20とを軸カップリング71を介して連結してもよい。この構成においては、支持板2の上面に複数の支柱72を介して台板73を設け、台板73に出力軸11が挿通される貫通孔73aを形成することにより、台板73上に駆動モータ10のケーシング12を搭載することができる。貯液槽4内部の気密状態を維持するため、支持板2の貫通孔2aには、回転軸20が気密に挿通される軸貫通部シール74を設けることが好ましい。   In addition, the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 has the rotary cylinder 20 directly connected to the output shaft 11 of the drive motor 10, but as shown in FIG. You may connect via the shaft coupling 71. FIG. In this configuration, a base plate 73 is provided on the upper surface of the support plate 2 via a plurality of support columns 72, and a through hole 73 a through which the output shaft 11 is inserted is formed in the base plate 73, thereby driving on the base plate 73. A casing 12 of the motor 10 can be mounted. In order to maintain an airtight state inside the liquid storage tank 4, it is preferable that a through-hole seal 74 through which the rotary shaft 20 is inserted in an airtight manner is provided in the through hole 2 a of the support plate 2.

図5に示す構成によれば、軸カップリング71を備えることにより、貯液槽4の内部と配管42との縁切りが容易であり、メンテナンス性も良好にすることができる。   According to the configuration shown in FIG. 5, by providing the shaft coupling 71, it is easy to cut the edge between the inside of the liquid storage tank 4 and the pipe 42, and the maintainability can be improved.

上記の製造装置1によって製造された微細気泡混合液の効果を確認するため、下記の試験を行った。図6は、芽胞を形成する枯草菌、大腸菌、黒コウジカビに係る微細気泡混合液の抗菌試験結果である。図6に示すように、2リットルの微細気泡混合液を用いて、枯草菌、大腸菌、黒コウジカビが付着した金属片を1分間浸水処理したとき、枯草菌はほぼ死滅すること、大腸菌とクロコウジカビは滅菌することが明らかとなった。   In order to confirm the effect of the fine bubble mixture produced by the production apparatus 1, the following test was performed. FIG. 6 is an antibacterial test result of a microbubble mixed solution related to Bacillus subtilis, Escherichia coli, and Aspergillus niger that forms spores. As shown in FIG. 6, when a metal piece to which Bacillus subtilis, Escherichia coli, and Aspergillus niger were adhered was submerged for 1 minute using 2 liters of a fine bubble mixture, Bacillus subtilis almost died out. Escherichia coli and Aspergillus niger Was sterilized.

上記試験は、人工骨素材チタン(径5mm×10mm)に大腸菌、枯草菌、クロコウジカビを2日間培養した培養液の中で2日間、菌と混和させ固定化後に、コントロールのイオン交換水、または、気泡混合液に1分間混和させ、人工骨素材を大腸菌はLB寒天培地、枯草菌は802寒天培地、クロコウジカビはポテト寒天培地上に転がし、菌を転写させ、コロニーを計測することで抗菌活性を計測した。具体的には、生成3時間後にサンプリングした気泡混合液2リットルに1分間浸水させ、5mlの滅菌水で3回洗浄し、それぞれの培地で培養して、抗菌活性を測定した。また、ヨウ化デンプン反応方にて酸化力の計測を実施した。   The above test was carried out by mixing and immobilizing the artificial bone material titanium (diameter 5 mm x 10 mm) with Escherichia coli, Bacillus subtilis, and Aspergillus niger for 2 days. , The artificial bone material is rolled onto the LB agar medium for Bacillus subtilis, the 802 agar medium for Bacillus subtilis, and the potato agar medium is transferred to the potato agar medium. Was measured. Specifically, it was immersed in 2 liters of the bubble mixture sampled 3 hours after the production for 1 minute, washed 3 times with 5 ml of sterilized water, cultured in each medium, and antibacterial activity was measured. Moreover, the oxidation power was measured by the iodinated starch reaction method.

ヨウ化デンプン反応で酸化活性を計測した結果、0.35ppm程度のオゾン酸化活性を示した。しかし、この程度の酸化活性では枯草菌、大腸菌、クロコウジカビを用いて抗菌活性を示さない。また、酸化活性のピークと抗菌活性は一致しないことが明らかとなった。   As a result of measuring the oxidation activity by the iodinated starch reaction, it showed an ozone oxidation activity of about 0.35 ppm. However, this level of oxidation activity does not show antibacterial activity using Bacillus subtilis, Escherichia coli, and Aspergillus niger. It was also revealed that the peak of oxidative activity did not match the antibacterial activity.

また、気泡混合液を生成した時の溶存酸素量の変化を図7に示す。酸素吹き込みにおいてそのまま酸素ガスをバブリングしても活性酸素の保持が可能であるが、より好ましくは気泡混合ノズルを用いれば活性酸素の生成量は向上することが示されている。   Moreover, the change of the dissolved oxygen amount when producing | generating a bubble liquid mixture is shown in FIG. Although active oxygen can be retained even if oxygen gas is bubbled as it is in blowing oxygen, it is more preferable that the amount of active oxygen produced is improved by using a bubble mixing nozzle.

また、気泡混合液生成時の貯液槽内の温度は10度以下が望ましく、より好ましくは8度以下に冷却していることが望ましい。   Further, the temperature in the liquid storage tank at the time of generating the bubble mixed liquid is desirably 10 ° C. or less, more preferably 8 ° C. or less.

図8は、生成した気泡混合液に気液混合ノズルを用いて二酸化炭素ガスの吹き込み試験を行い、気泡混合液の溶存酸素の保持効果がどれくらい維持されるか検討した結果を示す。本試験により生成した気泡混合液は生成開始後、約15分程度で溶存酸素が60ppmを越えるが、二酸化炭素ガスを用いた溶存酸素追い出しに要した時間は1時間以上であった。酸素ガスを吹き込まずに、ダイレクトに二酸化炭素ガスを吹き込んだ場合、数分程度でほぼ全ての溶存酸素が消失することから、一度、酸素ガスを用いて気泡混合液を生成すると安定に維持されることを明らかにした。   FIG. 8 shows the result of examining how much the retained oxygen retention effect of the bubble mixture is maintained by conducting a carbon dioxide gas blowing test on the generated bubble mixture using a gas-liquid mixing nozzle. The bubble mixture produced by this test had dissolved oxygen exceeding 60 ppm in about 15 minutes after the start of production, but the time required to expel dissolved oxygen using carbon dioxide gas was 1 hour or more. When carbon dioxide gas is blown directly without blowing oxygen gas, almost all dissolved oxygen disappears in about a few minutes, so once the bubble mixture is generated using oxygen gas, it is stably maintained. It revealed that.

図9は、気泡混合液を生成後に溶存酸素濃度がどのように変化するか検証した結果を示す。気泡混合液生成後は貯液槽内が10度以下に維持されれば溶存酸素濃度は一定に保たれることが明らかとなった。この溶存酸素量は生成後12時間程度に10ppm程度、生成時よりも溶存酸素量が高くなる傾向があった。その後、徐々に溶存酸素量は少しずつ減少していくが飽和酸素量になるのには一ヶ月以上時間を要する。   FIG. 9 shows the results of verifying how the dissolved oxygen concentration changes after the bubble mixture is generated. It became clear that the dissolved oxygen concentration was kept constant if the inside of the reservoir was maintained at 10 degrees or less after the bubble mixture was generated. The amount of dissolved oxygen was about 10 ppm in about 12 hours after generation, and the amount of dissolved oxygen tended to be higher than at the time of generation. Thereafter, the dissolved oxygen amount gradually decreases, but it takes more than one month to reach the saturated oxygen amount.

図6において気泡混合液に微生物の付着した金属断片を1分間処理した場合、ほぼ全ての試供菌が死滅した。気泡混合液を超音波加湿器に入れ、ミストを発生させた場合の抗菌効果を検証した結果を図10に示す。大腸菌を試供菌として用いた場合、抗菌効果は2桁から3桁程度高いことが明らかとなった。しかし、ミスト処理を10分から1時間程度処理してもその抗菌効果はあまり変化しなかった。   In FIG. 6, when the metal fragment with microorganisms attached to the bubble mixture was treated for 1 minute, almost all the test bacteria were killed. FIG. 10 shows the results of verifying the antibacterial effect when the bubble mixture is placed in an ultrasonic humidifier and mist is generated. When Escherichia coli was used as a test strain, the antibacterial effect was revealed to be about 2 to 3 orders of magnitude higher. However, the antibacterial effect did not change much even when the mist treatment was performed for about 10 minutes to 1 hour.

同様にクロコウジカビを試供菌として用いた場合のミスト処理の抗菌効果の結果を図11に示す。クロコウジカビの場合、ミスト処理は効果的に抗菌活性を示し、4〜5桁程度にコロニー形成を抑制することを明らかにした。   Similarly, the results of the antibacterial effect of the mist treatment when Aspergillus niger is used as a test bacterium are shown in FIG. In the case of Aspergillus niger, mist treatment effectively showed antibacterial activity, and it was revealed that colony formation was suppressed to about 4 to 5 digits.

これまでの試験結果により芽胞に対する抗菌活性試験において活性酸素種が要因の一つでもあることが考えられる。また、活性酸素消去酵素であるカタラーゼおよびスーパーオキシドデムターゼ(SOD)を加えることにより、焼成カルシウム(一酸化カルシウム)の殺菌効果は低下したとの報告がある。したがって、焼成ホタテ貝殻粉末スラリーの枯草菌芽胞に対する殺菌効果には、pH、カルシウムイオンの他にも、活性酸素種が関与している可能性が示唆された。活性酸素種については、過酸化水素の芽胞に対する殺菌効果が研究されている。
From the test results so far, reactive oxygen species may be one of the factors in the antibacterial activity test against spores. In addition, it has been reported that the bactericidal effect of calcined calcium (calcium monoxide) is reduced by adding catalase and superoxide demutase (SOD), which are active oxygen scavenging enzymes. Therefore, the bactericidal effect of the calcined scallop shell powder slurry on Bacillus subtilis spores may be related to reactive oxygen species in addition to pH and calcium ions. As for reactive oxygen species, the bactericidal effect of hydrogen peroxide on spores has been studied.

そこで当気泡混合液にカタラーゼおよびスーパーオキシドデムターゼ(SOD)を加え、その抗菌効果が低下するか検討した結果を図12に示す。図12において、芽胞を形成する枯草菌を用いて試験をしたところ、カタラーゼおよびスーパーオキシドデムターゼ、共にその抗菌効果を抑制することが明らかとなった。この結果より気泡混合液の抗菌成分が活性酸素種であることが示された。    Thus, FIG. 12 shows the results of examining whether the antibacterial effect is reduced by adding catalase and superoxide demutase (SOD) to the bubble mixture. In FIG. 12, when tested using Bacillus subtilis that forms spores, it was revealed that both catalase and superoxide demutase suppress their antibacterial effects. From this result, it was shown that the antibacterial component of the bubble mixture is an active oxygen species.

同様に大腸菌を試供菌として用いた結果を図13に示す。大腸菌においては過酸化水素の効果を減少させるカタラーゼの方が、スーパーオキシドデムターゼよりも効果的に抑制した。一方、スーパーオキシドデムターゼにおいてはコントロールの気泡混合液よりも抗菌活性が高まったようだ。この結果は、枯草菌と大腸菌において抗菌効果をもたらせる活性酸素種が異なることを示唆している。   Similarly, the result of using Escherichia coli as a test strain is shown in FIG. In E. coli, catalase, which reduces the effect of hydrogen peroxide, suppressed more effectively than superoxide demutase. On the other hand, superoxide demutase seems to have increased antibacterial activity compared to the control bubble mixture. This result suggests that the reactive oxygen species that can provide antibacterial effects differ between Bacillus subtilis and Escherichia coli.

図14は、活性酸素種と酵素の関係を示している。活性酸素種はスーパーオキシドラジカルが先ず、発生し、その後、スーパーオキシドラジカルより過酸化水素が発生する。また、同様に過酸化水素よりヒドロキシラジカルが発生するカスケード関係になっている。   FIG. 14 shows the relationship between reactive oxygen species and enzymes. As the active oxygen species, a superoxide radical is generated first, and then hydrogen peroxide is generated from the superoxide radical. Similarly, it has a cascade relationship in which hydroxy radicals are generated from hydrogen peroxide.

図14によると、スーパーオキシドデムターゼがスーパーオキシドラジカルから過酸化水素に分解することが示されている。したがって、気泡混合液に、カタラーゼおよびスーパーオキシドデムターゼ(SOD)を混和させ、酵素を用いた4-アミノアンチピリン吸光光度法による発祥反応により過酸化水素の検出を行った。その結果を図15に示す。気泡混合液にスーパーオキシドデムターゼを混和させたときに強い発色反応を示した。この結果により気泡混合液には主成分としてスーパーオキシドラジカルが生成していることが明らかとなった。   FIG. 14 shows that superoxide demutase decomposes from superoxide radicals to hydrogen peroxide. Therefore, catalase and superoxide demutase (SOD) were mixed in the bubble mixture, and hydrogen peroxide was detected by an origination reaction by 4-aminoantipyrine spectrophotometry using the enzyme. The result is shown in FIG. A strong color reaction was observed when superoxide demutase was mixed in the bubble mixture. This result revealed that superoxide radicals were generated as the main component in the bubble mixture.

図15の試験はパーオキシダーゼ酵素を用いた4-アミノアンチピリン比色法を用いて検出を行った。4−アミノアソチピリソの反応は過酸化水素の定量に利用されており,水溶液中で高感度に検出が可能である。4-アミノアンチピリンにパーオキシダーゼおよび過酸化水素が共存したときに発色反応する。本試験において気液混合水、スーパーオキシドデムターゼ(5U/ml)、パーオキシダーゼ、および4-アミノアンチピリンを混和後、室温で3時間後に発色を確認した。その後、一ヶ月以上も発色反応を続けた結果が図15である。一方、気液混合水、スーパーオキシドデムターゼを混和せず、パーオキシダーゼ、および4-アミノアンチピリンだけでは発色反応は起きなかった。標準色表を基準に過酸化水素濃度を換算すると5mg/?(5ppm)以上となった。これらの結果は本気液混合水に5ppmに相当するスパーオキシドラジカルが長期間に渡り含有していること示した。     In the test of FIG. 15, detection was performed using a 4-aminoantipyrine colorimetric method using a peroxidase enzyme. The reaction of 4-aminoassocipyrizo is used for the determination of hydrogen peroxide and can be detected with high sensitivity in an aqueous solution. Color reaction occurs when 4-aminoantipyrine coexists with peroxidase and hydrogen peroxide. In this test, gas-liquid mixed water, superoxide demutase (5 U / ml), peroxidase, and 4-aminoantipyrine were mixed, and color development was confirmed after 3 hours at room temperature. Thereafter, the result of the color development reaction continued for more than one month is shown in FIG. On the other hand, gas-liquid mixed water and superoxide demutase were not mixed, and no color reaction occurred with peroxidase and 4-aminoantipyrine alone. When the hydrogen peroxide concentration was converted based on the standard color chart, it was 5 mg /? (5 ppm) or more. These results showed that superoxide radicals corresponding to 5 ppm were contained in the gas-liquid mixed water for a long period of time.

スーパーオキシドラジカルやヒドロキシラジカルなどの活性酸素種は、その反応性の高さから直接検出することは困難である。したがって検出には、発色試薬や発光試薬などと反応させ、試薬の変化により濃度算出を試みた。先ず、スパーオキシドラジカルの発生能力を示す能力を有するキサンチンオキシダーセ酵素を指標にして定量化を試みた。具体的にはキサンチンオキシダーセ酵素、基質としてハイポキサンチンを混和させ酵素反応でスパーオキシドラジカルを発生させ、スーパーオキシドラジカルと特異的に反応する発光試薬・MPEC(2-メチル-6-p-メトキシフェニルエチニルイミダゾピラノジン)で検出することで、スーパーオキシドラジカル発生源の検量線を作成した。一方、気泡混合液とMPECを混和させたときの発光強度を測定し、スーパーオキシドラジカル発生源能力として換算した。   Active oxygen species such as superoxide radicals and hydroxy radicals are difficult to detect directly because of their high reactivity. Therefore, for detection, it was reacted with a coloring reagent or a luminescent reagent, and the concentration was calculated by changing the reagent. First, quantification was attempted using a xanthine oxidase enzyme having the ability to show the ability to generate superoxide radicals as an index. Specifically, a xanthine oxidase enzyme and hypoxanthine as a substrate are mixed to generate a superoxide radical by an enzymatic reaction, which reacts specifically with the superoxide radical, MPEC (2-methyl-6-p-methoxy) A calibration curve of a superoxide radical generation source was prepared by detecting with phenylethynylimidazopyranodine). On the other hand, the emission intensity when the bubble mixture and MPEC were mixed was measured and converted as the superoxide radical generation source ability.

試験方法はキサンチンオキシダーセ(Xanthine Oxidase、Sigma、2Units/mg)酵素を0.1M リン酸カリウム溶液(pH7.5)で各濃度の溶液を作成した。実際の反応濃度は0.72mMハイポキサンチン(Hypoxanthine、東京化成工業株式会社)、300μM MPEC、0.1M リン酸カリウム溶液(pH7.5)に、前述の酵素溶液を加え発光反応を実施した。発光量の検出は、Turner Biosystems Luminometer Model TD-20/20(プロメガ株式会社)を用いて1分間の積算発光強度の検出を行った。 The test method was a solution of each concentration of xanthine oxidase (Sigma, 2 Units / mg) enzyme in 0.1 M potassium phosphate solution (pH 7.5). The actual reaction concentration was 0.72 mM hypoxanthine (Hypoxanthine, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 300 μM MPEC, 0.1 M potassium phosphate solution (pH 7.5), and the above enzyme solution was added to carry out the luminescence reaction. The amount of luminescence was detected using a Turner Biosystems Luminometer Model TD-20 / 20 (Promega Corporation) to detect the accumulated luminescence intensity for 1 minute.

キサンチンオキシダーセ1 ユニット(unit)は、pH 7.5、25°C、1分間で、1.0 μmoleのキサンチンを尿酸に変換し、ヒポキサンチンを基質した場合、約50%の活性が得られる。気液混合水内のスーパーオキシドラジカル量を換算したところ、酸素水は25〜40-nano mole/min のスーパーオキシドラジカルを発生させる能力を有する。   One unit of xanthine oxidase converts about 1.0 μmole of xanthine into uric acid at pH 7.5, 25 ° C. for 1 minute, and when hypoxanthine is used as a substrate, about 50% of the activity is obtained. When the amount of superoxide radicals in the gas-liquid mixed water is converted, oxygen water has the ability to generate 25-40-nano mole / min superoxide radicals.

過酸化水素は生体内では、SuperoxideがSODにより分解された際に発生することで知られている。比較的安定な活性酸素なため、生体内では長く、広範囲に拡散する。本試験では、発光試薬Luminol-HRP(Horse Radish Peroxidase)を用いて検出を実施した。発光量の検出は、TD-20/20(プロメガ株式会社)を用いて10秒の積算発光強度の検出を行った。     Hydrogen peroxide is known to be generated in vivo when Superoxide is decomposed by SOD. Because it is a relatively stable active oxygen, it is long in the living body and diffuses widely. In this test, detection was performed using the luminescent reagent Luminol-HRP (Horse Radish Peroxidase). The amount of luminescence was detected by detecting the integrated luminescence intensity for 10 seconds using TD-20 / 20 (Promega Corporation).

過酸化水素の定量化は、先ず、過酸化水素溶液25mMイミダゾール−硝酸溶液(pH7.0)を用いて希釈を行った。各100μ?の酵素溶液および100μ?の発光試薬(Luminol 10mg + HRP 100 unit/100mL 0.2M ホウ酸溶液pH9.5)を1:1の比率で混合させ、発光量を検出した。発光量の検出は、Turner Biosystems Luminometer Model TD-20/20(プロメガ株式会社)を用いて10秒の積算発光強度の検出を行った。   For the quantification of hydrogen peroxide, first, a hydrogen peroxide solution 25 mM imidazole-nitric acid solution (pH 7.0) was used for dilution. Each 100 μ? Enzyme solution and 100 μ? Luminescent reagent (Luminol 10 mg + HRP 100 unit / 100 mL 0.2 M boric acid solution pH 9.5) were mixed at a ratio of 1: 1 to detect the amount of luminescence. The amount of luminescence was detected using a Turner Biosystems Luminometer Model TD-20 / 20 (Promega Corporation) for 10 seconds.

酸素水含有の過酸化水素量は生成直後には0.06-mg/?以上蓄積した。一方、酸素水生成1日後に4.2μg/リットルに減衰するがその後40日以上経過しても3.9μg/リットルの濃度を保持していた。   The amount of hydrogen peroxide containing oxygen water accumulated 0.06-mg /? Or more immediately after generation. On the other hand, it decayed to 4.2 μg / liter one day after the generation of oxygen water, but the concentration of 3.9 μg / liter was maintained after 40 days.

ヒドロキシラジカルは、生体内において過酸化水素と鉄Fe2+や銅Cu+といった金属イオンとの反応(Fenton反応)により発生するラジカルで、酸素ラジカルの中でも反応性が最も高く、かつ寿命が短いラジカルである。また、脂質の過酸化や遺伝子の損傷などに直接関与している。ヒドロキシラジカルはFenton 反応により、実験レベルで発生させることができ、また、ヒドロキシラジカルは、Luminolを用いて検出できることが知られている。よって、この発生系を用いてLuminolによるヒドロキシラジカルの発光検出を試みた。     Hydroxy radicals are radicals generated by the reaction (Fenton reaction) of hydrogen peroxide with metal ions such as iron Fe 2+ and copper Cu + in the living body, and are the most reactive and short-lived among oxygen radicals. It is also directly involved in lipid peroxidation and gene damage. It is known that hydroxy radicals can be generated at the experimental level by the Fenton reaction, and that hydroxy radicals can be detected using Luminol. Therefore, we tried to detect the emission of hydroxy radicals with Luminol using this generation system.

具体的には硫酸鉄を蒸留水にて1mMに調整した溶液1、キレート剤としてDTPA(Diethylenetriamine-N,N,N',N",N"-pentaacetic acid、東京化成工業株式会社)を蒸留水にて1mMに調整した溶液2、発光試薬1mM Luminol(キシダを0.2M ホウ酸溶液pH9.5で溶解し溶液3をそれぞれ作成した。硫酸鉄溶液:キレート剤:発光試薬= 1:1:1として混和させた溶液4と気液混合水と一対一で100μlずつ混合しヒドロキシラジカルを発生させ、分注と同時にTD-20/20(プロメガ株式会社)を用いて10秒の積算発光強度の検出を行った。検量線の作成は過酸化水素溶液25mMイミダゾール−硝酸溶液(pH7.0)を用いて希釈し、過酸化水素濃度を変えた溶液を作成し、同様に溶液4と100μlずつ混合しヒドロキシラジカルを発生させ、発光させることで発光強度とヒドロキシラジカル発生量との関係を示す検量線を作成した。   Specifically, solution 1 prepared by adjusting iron sulfate to 1 mM with distilled water, and DTPA (Diethylenetriamine-N, N, N ', N ", N" -pentaacetic acid, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as distilled water Solution 2 adjusted to 1 mM with 1 mM Luminol (Kishida was dissolved in 0.2 M boric acid solution pH 9.5 to prepare Solution 3 respectively. Iron sulfate solution: Chelating agent: Luminescent reagent = 1: 1: 1 100 μl of the mixed solution 4 and gas-liquid mixed water are mixed one by one to generate hydroxy radicals. At the same time as dispensing, TD-20 / 20 (Promega Corporation) is used to detect the accumulated luminescence intensity for 10 seconds. The calibration curve was prepared by diluting with a hydrogen peroxide solution 25 mM imidazole-nitric acid solution (pH 7.0) to prepare a solution with different hydrogen peroxide concentrations, and mixing 100 μl each with solution 4 in the same manner. Shows the relationship between emission intensity and hydroxy radical generation by generating radicals and emitting light. It created the amount line.

酸素水含有のヒドロキシラジカルは生成1日後に0.053μg/mlに達したが、生成30日後には消失した。ヒドロキシラジカルは反応性が高く瞬間に消失することから生成後に1日以上、水溶液中に保持していることが明らかとなった。   Hydroxy radicals containing oxygen water reached 0.053 μg / ml after 1 day of production, but disappeared after 30 days of production. Hydroxy radicals were highly reactive and disappeared instantaneously, indicating that they were retained in an aqueous solution for more than 1 day after generation.

NTA(Nano Tracking Analysis)技術により、液中のナノ粒子のブラウン運動の様子を、リアルタイムに観察することができる。またブラウン運動の速度を専用ソフトウェアにより計測することで、粒子径と個数の粒度分布グラフを得ることができる。そこで、NanoSight(ナノサイト・日本カンタム・デザイン株式会社)を用いて、様々なウルトラファインバブル水と酸素水のバブル粒径の比較を行った。   NTA (Nano Tracking Analysis) technology enables real-time observation of Brownian motion of nanoparticles in liquid. In addition, by measuring the speed of Brownian motion using dedicated software, a particle size distribution graph of particle size and number can be obtained. Therefore, using NanoSight (Nanosite Japan Quantum Design Co., Ltd.), various ultrafine bubble water and oxygen water bubble particle sizes were compared.

ナノサイト装置にサンプル液をモジュールに注入し、モジュールを解析装置にセットし、レーザーを照射することにより可視化を行った。先ず、レーザーを水平方向に照射し、ナノ粒子からの側方散乱光を、対物レンズで可視化する。本装置はナノ粒子のブラウン運動を可視化する。液中で動いている粒子を自動認識し、トラッキング解析を実施した。各粒子につき、移動軌跡を赤線で表示し、画面上で認識された全ての粒子について速度を同時解析した。粒度分布グラフをリアルタイム表示はストークス・アインシュタイン式より、粒子の移動速度から各粒子のサイズを算出し、その結果を図16に示す。 Visualization was performed by injecting the sample solution into the nanosite device, setting the module in the analyzer, and irradiating the laser. First, the laser is irradiated in the horizontal direction, and the side scattered light from the nanoparticles is visualized with an objective lens. This device visualizes the Brownian motion of nanoparticles. The particles moving in the liquid were automatically recognized and tracking analysis was performed. The movement trajectory was displayed with a red line for each particle, and the velocity was simultaneously analyzed for all the particles recognized on the screen. In the real-time display of the particle size distribution graph, the size of each particle is calculated from the moving speed of the particle by the Stokes-Einstein equation, and the result is shown in FIG.

平均粒径としては小さければ小さいほど安定に水中に存在することが明らかとなっている。ウルトラファインバブル水として実績を有するS社、I社、N社社製のUFBに比較しても、日新技研社の酸素水はダントツに小さな71.8nmの平均粒径を有している。また、標準偏差においても最小値が計測された。このことは活性酸素が長期保存可能であることの裏づけとなった。   It is clear that the smaller the average particle size, the more stable it exists in water. Compared to UFB manufactured by S, I, and N, which have a proven track record as ultrafine bubble water, Nisshin Giken's oxygen water has a small average particle diameter of 71.8 nm. The minimum value was also measured for the standard deviation. This supported the long-term storage of active oxygen.

また、バブル数においても含有するバブル数が多ければ多いほどUFBとしては高い性能を有している。前記ナノサイトを用いてバブル数の計測結果を図17に示す。酸素水の含有バブル数は世界トップクラスのバブル密度を有することが明らかとなった。   In addition, the larger the number of bubbles contained, the higher the performance of UFB. FIG. 17 shows the measurement result of the number of bubbles using the nanosite. It became clear that the number of bubbles contained in oxygen water has the world's top class bubble density.

ウルトラファインバブルはコロイドとしての側面があり、粒子表面が負に帯電をしている。このため、ファインバブル同士は反発し合う。この性質のため、ファインバブル同士の結合がなく、気泡濃度が減ることがなく、長期間安定に存在する。そこで、ゼータ電位・粒径・分子量測定システム ELSZ-2000ZS(大塚電子)を用いて、酸素水に含有するバブルのゼータ電位の計測を行った。その結果を図18に示す。   Ultra fine bubbles have a colloidal side, and the particle surface is negatively charged. For this reason, fine bubbles repel each other. Because of this property, there is no bonding between fine bubbles, the bubble concentration does not decrease, and it exists stably for a long time. Therefore, the zeta potential of bubbles contained in oxygen water was measured using ELSZ-2000ZS (Otsuka Electronics), a zeta potential / particle size / molecular weight measurement system. The result is shown in FIG.

生成から7日後、96日後、146日後、483日後の酸素水のゼータ電位を計測したところ、7日後でも−37.06mVの平均ゼータ電位を計測した。一方、生成96日後から生成483日後の酸素水の平均ゼータ電位も−20mV以下の高い数値を示していた。この結果は1年以上経過しても含有バブルが安定に存在していることが明らかとなった。   When the zeta potential of oxygen water after 7 days, 96 days, 146 days, and 483 days from the generation was measured, an average zeta potential of −37.06 mV was measured even after 7 days. On the other hand, the average zeta potential of oxygen water from 96 days after generation to 483 days after generation also showed a high numerical value of −20 mV or less. As a result, it was revealed that the contained bubbles existed stably even after 1 year or more.

一年以上長期保存した酸素水にバブルが安定に存在していることが明らかとなったので、活性酸素スーパーオキシドラジカルも安定に存在しているか検出するためにスーパーオキシドラジカルと特異的に反応する発光試薬・MPEC(2-メチル-6-p-メトキシフェニルエチニルイミダゾピラノジン)で検出することことを試みた。その結果を図19に示す。 Since it became clear that bubbles exist stably in oxygen water that has been stored for a year or more, it reacts specifically with superoxide radicals to detect whether active oxygen superoxide radicals are also stable. The detection was attempted with the luminescent reagent MPEC (2-methyl-6-p-methoxyphenylethynylimidazopyranodine). The result is shown in FIG.

図19において、酸素水は生成後、スーパーオキシドラジカルの含有量が経時変化に伴いゆるやかに減少していた。しかし、その減少率は非常に低く、酸素水生成1年後に生成時のスーパーオキシドラジカル量の半減期に達する程度であり、酸素水に含有する活性酸素が長期間安定に保持されていることが明らかとなった。   In FIG. 19, after the oxygen water was generated, the content of superoxide radicals gradually decreased with time. However, the rate of decrease is very low, reaching the half-life of the amount of superoxide radicals at one year after the generation of oxygen water, and the active oxygen contained in oxygen water is stably maintained for a long time. It became clear.

1 製造装置
4 貯液槽
6 気泡供給装置
10 駆動モータ
20 回転筒
22 噴出部
24a 回転翼
30 外筒
40 循環装置
50 気液混合部
60 支持部材
L 液体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus 4 Liquid storage tank 6 Bubble supply apparatus 10 Drive motor 20 Rotating cylinder 22 Ejection part 24a Rotating blade 30 Outer cylinder 40 Circulating apparatus 50 Gas-liquid mixing part 60 Support member L Liquid

Claims (1)

直径が60〜200nm以下であり、内部に活性酸素種を含む微細気泡が混合された、殺菌効果を有する微細気泡混合液。   A fine bubble mixed liquid having a bactericidal effect, in which fine bubbles having a diameter of 60 to 200 nm or less and containing active oxygen species are mixed therein.
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