JP5940689B1

JP5940689B1 - 透析液調製用水の製造装置

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Publication number: JP5940689B1
Application number: JP2015012298A
Authority: JP
Inventors: 直樹仲西
Original assignee: Nihon Trim Co Ltd
Current assignee: Nihon Trim Co Ltd
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: JP2016137421A

Abstract

【課題】簡素な構成からなり、コストアップを抑制することができる電解水生成ユニットを備える透析液調製用水の製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】透析液調製用水の製造装置１は、原水前処理装置５０と、原水前処理装置５０に接続され、原水前処理装置５０により処理された原水２に対して逆浸透膜処理を行い、逆浸透水２２を生成する逆浸透膜処理装置６とを有する逆浸透膜処理ユニット４０と、逆浸透膜処理ユニット４０に接続され、逆浸透水２２に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水を生成する電解水生成装置７を有する電解水生成ユニット３０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、透析液を調製するための透析液調製用水を製造するための装置に関する。

腎機能が低下し、水分量の調節と尿素などの老廃物を含む体内有害物質の除去を行うための尿の排泄ができない腎不全患者のための有効な治療法の一つに、血液透析が知られている。

この血液透析は、血液ポンプを用いて血液を体外に引き出し、透析器（ダイアライザー）を介して透析液と血液とを接触させることにより、濃度勾配による拡散現象を利用して、血液から体内有害物質および水分を除去した後、再び、血液を体内に戻す（返血）操作を連続して行う治療法である。

また、近年、血液透析において透析患者に酸化ストレスが発生することが知られている。これは、透析時に発生する活性酸素が原因であると考えられており、この活性酸素を消去して酸化ストレスの軽減を図ることが提案されている。

例えば、隔膜により分離された、陰極を含む陰極室と陽極を含む陽極室とを有する電解水生成装置を準備する工程と、少なくともナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、及びカルシウムイオンを含む原水を陰極室および陽極室のそれぞれに送り込む工程と、陰極と陽極との間に、電流を通電し、原水を電気分解する工程と、陰極室内にある水を取出す工程とを備えた透析液の製造方法が開示されている。

そして、この方法においては、陰極室内にある水は、白金電極を用いて測定された酸化還元電位の実測値が−１５０ｍＶ〜０ｍＶの範囲内にあるとともに、ｐＨが８．０〜９．５の範囲にあり、このような水を使用することにより、体内で発生する活性酸素を消去することができると記載されている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、従来の電解水生成ユニットを示す図である。この電解水生成ユニット１０１では、まず、原水（市水）１０２を加圧ポンプ１０３により加圧し、１０〜３０μｍの孔径のフィルター１０４により、原水１０２中の固形物を処理する。

次いで、軟水化装置１０５により、原水１０２の硬度を下げた後、活性炭処理装置１０６により、原水１０２に含まれる次亜塩素酸を除去する。そして、電解水生成装置１０７により、電気分解により得られた還元水（処理水）を還元水タンク１０８に貯水する。

次いで、還元水タンク１０８に貯水された還元水を、加圧ポンプ１０９により加圧した後、この還元水を、逆浸透膜処理装置１１０内の逆浸透膜（ＲＯ膜）に通過させ、逆浸透膜を通過した還元水をＲＯタンク１１１に貯水する。

次いで、ＲＯタンク１１１から送水された還元水に対して、ＵＶ殺菌灯１１２により殺菌処理を行い、殺菌処理が行われた還元水を、マイクロフィルター１１３を通じて、透析液供給装置１１４に供給する。

そして、透析液供給装置１１４においては、供給された還元水（即ち、逆浸透膜処理が施された還元水）と透析原液を混合して透析液を精製する。そして、この透析液が患者監視装置（図示せず）へ供給され、患者監視装置に取り付けられているダイアライザーを通して、患者の血液の浄化が行われる。

特開２０００−３５０９８９号公報

しかし、上記従来の電解水生成ユニット１０１では、電解水生成装置１０７が、原水１０２中のイオンを利用して電気分解を行う構成となっていることから、逆浸透膜で処理され、純化した水（以下、「逆浸透水」という。）を使用することができず、原水１０２を使用する必要がある。

従って、逆浸透膜処理を行う際に、逆浸透膜を原水１０２から保護する必要があるため、逆浸透膜処理を行う前に、原水前処理装置（軟水化装置や活性炭処理装置等）による原水１０２の処理が必要となる。その結果、電解水生成ユニット１０１の構成が複雑になるとともに、コストアップにつながるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成からなり、コストアップを抑制することができる電解水生成ユニットを備える透析液調製用水の製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の透析液調製用水の製造装置は、原水前処理装置と、原水前処理装置に接続され、原水前処理装置により処理された原水に対して逆浸透膜処理を行い、逆浸透水を生成する逆浸透膜処理装置とを有する逆浸透膜処理ユニットと、逆浸透膜処理ユニットに接続され、逆浸透水に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水を生成する電解水生成装置を有する電解水生成ユニットとを備え、電解水生成ユニットが、電解水生成装置に接続され、水素が溶存した水に対して逆浸透膜処理を行う他の逆浸透膜処理装置を更に備えることを特徴とする。

同構成によれば、原水前処理装置を備える逆浸透膜処理ユニットにおいて、まず、原水の処理を行い、逆浸透水を得た後、電解水生成ユニットにおいて、この逆浸透水に対して、電気分解処理を行い、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水（溶存水素水）を生成する構成としている。従って、電解水生成ユニットにおいて、従来の電解水生成ユニットにおいて設けられていた原水前処理装置（軟水化装置や活性炭処理装置等）が不要になるため、電解水生成ユニットの構成を簡素化することができるとともに、コストアップを抑制することが可能になる。

本発明によれば、電解水生成ユニットの構成を簡素化することができるとともに、コストアップを抑制することが可能になる。

本発明の実施形態に係る透析液調製用水の製造装置の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る透析液調製用水の製造装置の電解水生成装置における電解槽を示す図である。従来の電解水生成ユニットを示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る透析液調製用水の製造装置の構成を示す概念図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る透析液調製用水の製造装置の電解水生成装置における電解槽を示す図である。

この透析液調製用水の製造装置１は、逆浸透膜処理ユニット４０と、逆浸透膜処理ユニット４０に接続された電解水生成ユニット３０により構成されている。

逆浸透膜処理ユニット４０は、原水タンク５と、原水タンク５に接続された軟水化装置３と、軟水化装置３に接続された活性炭処理装置４と、活性炭処理装置４に接続された逆浸透膜処理装置６と、逆浸透膜処理装置６に接続されたＲＯタンク９と、ＲＯタンク９に接続されたＵＦ（ＵｌｔｒａＦｉｌｔｅｒ）モジュール８とを備えている。

タンク５は、原水（硬度成分であるカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの溶解固形物を含む硬水）２を貯蔵するためのものであり、タンク５に貯蔵される原水２は、逆浸透膜処理装置６による逆浸透膜処理前の水である。

軟水化装置３は、原水２から、イオン交換によって硬度成分を置換反応により除去し、軟水とする処理を行うためのものである。なお、本実施形態においては、原水２として、水道水や井戸水、地下水などを用いることができる。

活性炭処理装置４は、軟水化装置３により処理された原水に対して、多孔質の吸着物質である活性炭を用いて、原水中に含まれる残留塩素、クロラミン、有機物などを物理的な吸着作用により除去する処理を行うためのものである。

なお、本実施形態においては、軟水化装置３と活性炭処理装置４により、原水前処理装置５０が構成されている。

逆浸透膜処理装置６は、半透膜を境界にして、濃度の異なる溶液がある場合、低濃度の溶液から高濃度の溶液へ水が移動する現象（浸透）に対し、高濃度の溶液側に圧力を加えることにより、高濃度側の溶液から低濃度側の溶液へ水を移動させ、低濃度側に浸透した水を得る処理（逆浸透膜処理）を行うためのものである。

そして、この逆浸透膜処理装置６により、上述の一連の処理で得られた原水から、微量金属類などの不純物をさらに除去することができるため、ＩＳＯ１３９５９（透析用水基準）に規定される水質基準を満たす水（逆浸透水）を得ることが可能になる。

ＵＦモジュール８は、逆浸透水中に含まれる菌や微生物を除去する処理を施すためのものであり、ＵＦモジュールを使用することにより、清浄度の高い逆浸透水を得ることができる。

なお、これらの軟水化装置３、活性炭処理装置４、逆浸透膜処理装置６、ＲＯタンク９、及びＵＦモジュール８としては、公知のものを使用することができる。

電解水生成ユニット３０は、ＵＦモジュール８に接続された電解水生成装置７と、電解水生成装置７に接続された逆浸透膜処理装置３１とを備えている。

電解水生成装置７は、逆浸透膜処理装置６により処理された原水２（即ち、逆浸透水２２）に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水（溶存水素水）を生成するためのものである。

本実施形態の電解水生成装置７は、図２に示す、固体高分子膜（固体高分子膜電解質膜）１０を有する電解槽２０を備えている。

この電解槽２０は、図２に示すように、上述の固体高分子膜１０と、固体高分子膜１０を介して、互いに対向して配置され、電解槽２０への給電を行う給電体である陽極１１、及び陰極１２と、固体高分子膜１０と陽極１１との間、及び固体高分子膜１０と陰極１２との間に配置された誘電体層１３とを備えている。

なお、図２に示すように、陽極１１と陰極１２は、電気的に接続されており、これらの固体高分子膜１０、陽極１１、陰極１２、及び誘電体層１３は、電解槽本体１５の内部に収容されている。

また、図２に示すように、電解槽本体１５には、電気分解が行われる逆浸透水２２を電解槽本体１５内に導入するための導入路１６が形成されている。

陽極１１、及び陰極１２の材料としては、例えば、チタンや白金などが挙げられる。

また、誘電体層１３を形成する材料としては、例えば、チタンや白金などが挙げられる。

また、固体高分子膜１０は、電気分解により、陽極１１側で発生したオキソニウムイオン（Ｈ_３Ｏ^＋）を陰極側へと移動させる役割を有するものである。

この固体高分子膜１０としては、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料により形成されたものを好適に使用することができる。より具体的には、ナフィオン（デュポン社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（旭硝子社製）などの市販品を、本発明における固体高分子膜１０として好適に用いることができる。

そして、このような固体高分子膜１０を用いた電解水生成装置７における電気分解では、陽極１１側、陰極１２側でそれぞれ次のような反応が起こる。

陽極側：６Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_３Ｏ^＋＋Ｏ_２＋４ｅ⁻
陰極側：４Ｈ_３Ｏ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２＋４Ｈ_２Ｏ
即ち、本実施形態においては、従来の電解水生成装置における電解槽と異なり、陰極１２における水素の生成原料としてオキソニウムイオン（Ｈ_３Ｏ^＋）が使用され、電解水生成装置７における電気分解処理の際に、ＯＨ⁻イオンが発生しない。従って、溶存水素の量を増やすために、高い電流値で電気分解処理を行った場合であっても、処理水のｐＨが変化しない。

従って、ｐＨの上限値に起因して、処理水の溶存水素濃度が抑制されてしまうという不都合を生じることがなくなり、所望の高い電流値で電気分解処理を行い、処理水の溶存水素濃度を向上させることが可能になる。その結果、必要な溶存水素濃度を有する処理水を得ることが可能になる。

そして、上述の電気分解処理により生成した処理水（溶存水素水）１７は、電解槽本体１５の陰極側に形成された送水路１８により、電解水生成装置７に接続された逆浸透膜処理装置３１へと送られる。なお、電気分解処理により、陽極側で発生した溶存酸素水１９は、電解槽本体１５の陽極側に形成された排水路２１により、外部へと排出される。

逆浸透膜処理装置３１は、電解水生成装置７の下流側に設けられており、電解水生成装置７における電気分解処理により生成した処理水１７に対して、上述の逆浸透膜処理装置６において説明した逆浸透膜処理を行うためのものである。

そして、この逆浸透膜処理装置３１により、電気分解処理が行われた逆浸透水２２（即ち、処理水１７）から、微量金属類などの不純物をさらに除去することができるため、ＩＳＯ１３９５９（透析用水基準）に規定される水質基準を満たす水を得ることが可能になる。

そして、逆浸透膜処理装置３１による処理が行われた処理水１７は、透析液供給装置２５へと供給される。透析液供給装置２５では、供給された処理水１７と透析原液とを混合した液体（透析液）が調製されるとともに、この透析液が、各患者監視装置（図示せず）へ供給され、患者の血液の浄化が行われる。

以上に説明したように、本実施形態においては、原水前処理装置（軟水化装置３や活性炭処理装置４）を備える逆浸透膜処理ユニット４０において、まず、原水２の処理を行い、逆浸透水２２を得た後、電解水生成ユニット３０において、この逆浸透水２２に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水（処理水１７）を生成する構成としている。

従って、電解水生成ユニット３０において、従来の電解水生成ユニットにおいて設けられていた原水前処理装置（軟水化装置や活性炭処理装置等）が不要になるため、電解水生成ユニット３０の構成を簡素化することができるとともに、コストアップを抑制することが可能になる。

また、電解水生成ユニット３０の構成を簡素化できるため、電解水生成ユニット３０に対するメンテナンスを工程を削減することが可能になる。

更に、電解水生成ユニット３０が、逆浸透膜処理装置３１を備えるため、電気分解処理が行われた逆浸透水２２から、微量金属類などの不純物をさらに除去することが可能になる。
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。

上記実施形態においては、電解水生成ユニット３０において、電解水生成装置７の下流側に逆浸透膜処理装置３１を配置する構成としたが、逆浸透膜処理装置３１を設けず、電解水生成装置７のみの構成としてもよい。

このような構成により、逆浸透膜処理装置３１に起因して（例えば、逆浸透膜の目詰まりに起因して）、溶存水素濃度が減少するという不都合を生じることなく、電解水生成装置７により電気分解処理が行われた処理水１７を、直接、透析液供給装置２５へと供給することが可能になる。

また、上記実施形態においては、水素溶解装置として電解水生成装置７を使用して、溶存水素水を生成する構成としたが、逆浸透水２２に水素を溶解させることができるものであれば、どのような構成であってもよい。

例えば、逆浸透水２２に、水素ガスを接触させることにより、逆浸透水２２に水素を溶解させる構成としてもよい。

より具体的には、水素溶解装置として、水素ガスが供給されるスリーブと、スリーブの内部に配置され、複数の孔が形成された中空糸とを備える膜モジュールを使用して、中空糸に形成された孔を介して、バブリングにより、逆浸透水２２に水素ガスを接触させる方法を採用することができる。

１透析液調製用水の製造装置
２原水
３軟水化装置
４活性炭処理装置
５原水タンク
６逆浸透膜処理装置
７電解水生成装置
８ＵＦモジュール
９ＲＯタンク
１０固体高分子膜
１１陽極
１２陰極
１３誘電体層
１５電解槽本体
１６導入路
１７処理水
１８送水路
１９溶存酸素水
２０電解槽
２１排水路
２２逆浸透水
２５透析液供給装置
３０電解水生成ユニット
３１逆浸透膜処理装置（他の逆浸透膜処理装置）
４０逆浸透膜処理ユニット
５０原水前処理装置

Claims

原水前処理装置と、前記原水前処理装置に接続され、該原水前処理装置により処理された原水に対して逆浸透膜処理を行い、逆浸透水を生成する逆浸透膜処理装置とを有する逆浸透膜処理ユニットと、
前記逆浸透膜処理ユニットに接続され、前記逆浸透水に対して、電気分解処理を行うことにより、透析液調製用水として使用される水素が溶存した水を生成する電解水生成装置を有する電解水生成ユニットと
を備え、
前記電解水生成ユニットが、前記電解水生成装置に接続され、前記水素が溶存した水に対して逆浸透膜処理を行う他の逆浸透膜処理装置を更に備えることを特徴とする透析液調製用水の製造装置。
前記原水前処理装置が、軟水化処理装置、または活性炭処理装置であることを特徴とする請求項１に記載の透析液調製用水の製造装置。
前記電解水生成装置が、固体高分子膜を用いて水の電気分解処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透析液調製用水の製造装置。