JP6124378B2 - 洗浄水の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンパク質を除去作用及び、殺菌作用を有する洗浄水の製造方法に関する。

一般に市販されている殺菌作用を有する洗浄水としては、１：過酸化水素水２：亜塩素酸ナトリウム３：次亜塩素酸ナトリウム等を主成分として含有するものが知られており、一般的な殺菌作用を有する洗浄水の使用では、取り扱い等の理由から、次亜塩素酸ナトリウムを主成分とするものが多く用いられている。

前記洗浄液の使用方法としては、販売されている高濃度の原液を希釈して使用するのが一般的である。前記洗浄水は、その用途として、殺菌剤、漂白剤、酸化剤として、広く病院、歯科医院等の消毒液、家庭用の洗浄水として広く用いられている。しかしながら、高濃度に調整された原液は、強アルカリ性のためｐＨが高く、皮膚等に付着すると危険であるため、原液を希釈して良好なｐＨに調整するときの塩素ガスの発生等もあり、非常に注意を払う必要があり、またその毒性や臭気等の問題から、薬品溶液の保管・管理が常に問題となっている。

また、病院等においては、殺菌洗浄は多くの場面で使用することが必要とされ、自動制御の次亜塩素酸ナトリウムを主成分とする消毒液の調整装置も販売されているが、このような大規模な装置を導入することは、コスト面、敷地面積においても制限があり、導入は困難な状況である。

そこで、一般的に殺菌用の次亜塩素酸ナトリウム溶液を消毒液として用いる場合には、化学的に合成された前記溶液を希釈した後に、ｐＨを調整する方法や、無隔膜または有隔膜電気分解を利用する方法が知られている（特許文献１）。

電気分解法で次亜塩素酸ナトリウムを生成する場合には、上記の無隔膜法と有隔膜法が知られている。ここで、隔膜を用いて次亜塩素酸ナトリウムを生成する場合、陰極と正極の各部屋が隔膜によって隔てられていることから、高濃度の塩素と水酸化アルカリを反応することが出来る。このため、大規模な水酸化アルカリ及び塩素の製造においては、このような方法が行われている（特許文献２、３、４）。

しかしながら、前記方法の場合、濃度の濃い薬品の入った溶液を取り扱うことになるため、専用の設備が必要となり繁雑であった。

そのため、小規模向け、または家庭向けの次亜塩素酸ナトリウム溶液の生成においては、無隔膜法により食塩等と水を電気分解することにより生成する方法が知られている。前記方法により生成される次亜塩素酸ナトリウム溶液は、有隔膜電解法に比較して生成される次亜塩素酸ナトリウムの濃度は低いが、漂白、殺菌が十分に可能であり、また製造設備も簡単な構造で設置できる点が優れている。

次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ、次亜塩素酸ソーダ）の殺菌性については、上記にも記載したとおり、従来から知られており、加水分解で生成される次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）がその殺菌成分であることも知られている。

有効塩素は、ｐＨによってその形態を大きく変化させることが知られている。殺菌性の強い次亜塩素酸は、ｐＨ７を越えると、存在比率が急激に低下し、殺菌力の弱い次亜塩素酸イオン（ＯＣｌ^-）に変化してしまうと考えられていることから、強酸性側での塩素ガス発生を防止することとも併せて、一般的に殺菌水のｐＨは、その次亜塩素酸の存在比率の高いとされる、ｐＨ３〜７に設定されている（特許文献１）

このため、一般的に用いられている歯科ユニット用中性殺菌水においては、そのｐＨ６．５〜７．０であって、有効塩素濃度が１０〜４０ｐｐｍである。また、通常の消毒等に用いられる次亜塩素酸水でも、ｐＨ２．２〜７．５、有効塩素濃度が１０〜１００ｐｐｍに留まっている。

しかしながら、口腔内の患部は通常の場合、タンパク質を主とする汚れに覆われており、そのままの状態で殺菌効果を発揮する所定のｐＨ濃度の殺菌水を作用させたとしても、患部表面を覆う前記タンパク質等が邪魔をして、直接に患部へ殺菌水が作用しない問題があり、また、殺菌水を作用させた場合でも、患部の汚れ（タンパク質等）や歯科ユニットのチューブ内の汚れ（タンパク質等）と反応したことにより、殺菌作用を発揮する所定のｐＨの時には十分な殺菌力が得られないという問題がある。
特許第４３６９５３０号 特公昭５２−２８１０４号公報 特公昭６１−４４９５６号公報 特開平５−１７９４７５号公報

そこで、本発明においては、安定性が高く、洗浄時において、高濃度の次亜塩素酸だけでなく次亜塩素酸イオンが発生することで、被洗浄面に付着するタンパク質などからなる汚れが付着していても細菌やウィルスを殺菌および洗浄する作用を発揮させることが可能な洗浄水を提供することを課題とする。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、純度９９％以上の超純水に添加剤として０．１質量％〜１質量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）だけを添加した電解液をチタン白金電極を用いた無隔膜電解法により直流電源１〜３Ｖで７０分以上電解することにより、次亜塩素酸イオンを含む水溶液であって、その有効残留塩素濃度が５００ｐｐｍから２０００ｐｐｍ、かつ、水素イオン濃度指数がｐＨ８．５〜ｐＨ９．５に調整されている洗浄水を製造することを特徴とする。

前記洗浄水の生成に用いられるＮａＣｌの濃度は、１質量％以下であり、その溶液を長時間の電気分解を作用させることにより次亜塩素酸をより効率的に生成することを可能とする洗浄水である。

更に、本洗浄水は、生成時のｐＨは８．５〜９．５であるが、口腔内の洗浄を行うことにより、そのｐＨが酸性側に低下して、次亜塩素酸による殺菌力を高めることを可能とする洗浄水である。

本発明によれば、無隔膜電気分解法により、次亜塩素酸だけでなく次亜塩素酸イオンも高濃度に含有する洗浄水を、省スペースかつ低コストで、安全かつ容易に生成することを可能とする。この結果、例えば比較的規模の小さな病院、歯科クリニック等においても、他の器具を邪魔することなく、洗浄水の生成装置を設置でき、口内洗浄や、治療機器の洗浄を効果的にまた、継続的に実施することを可能とした。

無隔膜電気分解水生成装置の全体図を示した説明図である。 歯科用ユニットのチューブ内側に付着した細菌洗浄効果写真である。 洗浄水の特性試験を示した説明図である。 次亜塩素酸の存在比率とｐＨの関係と殺菌効果を示した説明図である。 塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）濃度の違いによる、電解時間と有効塩素濃度の関係をあらわした図である。 本件実施形態に係る洗浄水により洗口した時の前記洗浄水の変化をあらわした図である。

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る洗浄水の製造装置を示すものであり、

図１に示すように、当該洗浄水の生成には、無隔膜電気分解法を用いた。使用する電気分解用の機器として、株式会社葵エンジニアリング社製の有角膜電気分解法による強酸性水・強アルカリ性水精製装置の電解槽に設置された隔膜構造を取り除く改良を施して、無隔膜電気分解槽を作成し使用した。

その他の機械的構造については、上記有隔膜電気分解法に用いられたものと同じものであって、一般的に電気分解法に用いられる部品等を使用した。

具体的には、電気分解時の電圧の範囲は、１Ｖ〜３Ｖ、好ましくは２．５Ｖ電極には、チタン白金電極を用いた。次に、前記溶液中に陰極・陽極の電極を浸し、２極間に直流電流を流した。

本実施形態に係る洗浄水の生成法として、純度９９％以上の超純水に対して、電解質として、０．１％〜２％の少量の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を溶解して電解水を生成する。

本実施形態に使用した超純水は、水温２５℃における電気抵抗率が１５ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）０．０５ｍｇ／Ｌ未満の水を使用した。

この結果、イオンの移動が起こり、水（Ｈ₂Ｏ）が分解され、陽極側においては、酸素（Ｏ₂）ガスの発生、水素（Ｈ）イオン濃度の増加が起こる。
陰極側においては、水素（Ｈ₂）ガスの発生、水酸化物（ＯＨ）イオン濃度の増加が起こる。

ただ、本件においては、無隔膜により電気分解を行っていることから、陽極側で生成した塩素が陰極側で生成した高濃度の水酸化ナトリウムと反応して次亜塩素酸ナトリウムを生成する。

この過程を、式に表すと以下、
陰極側：２Ｎａ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ→２ＮａＯＨ＋Ｈ₂
陽極側：２Ｃｌ→Ｃｌ₂＋２ｅ
この結果、塩素と水酸化ナトリウムの反応が起こり、以下
２ＮａＯＨ＋Ｃｌ₂→ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ
となると考えられる。

以下、実験例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、各例中の成分配合％はいずれも質量％である。

歯科用ユニットのチューブ内側に付着した細菌洗浄効果に関する実験

（１）洗浄水
洗浄水は、無隔膜電気分解により作成した、ｐＨ９．０〜９．５であって、残留塩素濃度５００〜６００ｐｐｍのものを使用した。
コントロールは、一般的な水道水を使用した。

（２）試験方法
歯科ユニットに付属のチューブの試験前の内側表面のバイオフィルムの状態と、洗浄水を循環させた後の２週間後のチューブの内側のバイオフィルムの状況を比較した。
具体的には、１：はコントロールとし、２：は洗浄水でチューブの洗浄を行った場合、３：はフッ素コーティングされたチューブで洗浄水を用いた場合の３種類の場合の比較を行った。

（３）結果
本実施の形態に係る殺菌水を歯科用医療器具のチューブ内の洗浄に用いた後のチューブ内面に付着している細菌の状態を示した写真を示した。
その結果、コントロールにおいては、試験開始後２週間経過し、更に最近の増殖が進行しバイオフィルムを形成している様子が見られた。

これに対し、「２」に示した本実施例に係る洗浄水を用いてチューブ内部を洗浄した場合には、２週間経過後には、試験開始時に確認されたような細菌によるバイオフィルムの形成が見られなかった。

更に、「３」に示したように、前記洗浄水とフッ素コーティングチューブに入れ替えたところ、２週間後にチューブ内に細菌は発見されなかった。
この結果、前記洗浄水により、チューブ内面に形成されていた細菌によるバイオフィルムが剥離されたこと、および、その後の細菌の増殖を抑制していることが確認された。

本件洗浄水の特性評価実験

（１）洗浄水
洗浄水として、前記洗浄水生成器から生成した、ｐＨ９．３から９．６、有効塩素濃度５００〜２０００ｐｐｍの洗浄水を用いた。

（２）試験方法
前記洗浄水を用いて、洗口を行い、洗口前と２０秒間の洗口後におけるｐＨ及び残留塩素濃度の比較を行った。

（３）結果
次に、図３において、本件実施の形態に用いた洗浄水の特性を一般的な次亜塩素酸水及び次亜塩素酸ナトリウム溶液と比較した表としてまとめた。

これによると、前記洗浄水は、洗口前においては、ｐＨが比較的高い９．３〜９．６であり、有効塩素濃度が５００〜２０００ｐｐｍであったものが、洗口後には、ｐＨ６．５〜７．５であって有効塩素濃度３０〜３００ｐｐｍとなっている。有効塩素は、ｐＨによってその形態を変化させることが知られており、殺菌力の強い次亜塩素酸は、ｐＨ７を越えると、存在比率が急激に低下する。これは、殺菌力の弱い次亜塩素イオン（ＣｌＯ^-）にその形態が変化すると考えられる（図４）。このことから、強酸性側での塩素ガスの発生を防止することも考慮すると、殺菌水のｐＨは、次亜塩素酸の存在比率の高いｐＨ３〜７に設定されることが望ましいと考えられる。
本洗浄水は図６に示すように、洗口前のｐＨは９周辺の高い値であるが、口腔内においては、口内の汚れ等と前記殺菌水が反応し、前記殺菌水のｐＨが低下する。具体的にはｐＨ７以下に低下し、溶液中の次亜塩素酸の存在比率が１２．５ｐｐｍから７１ｐｐｍまで上昇していることから、使用環境内において本件洗浄水は、次亜塩素酸による高い殺菌効果を有していると考えられる。

塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）濃度の違いによる、電解時間と有効塩素濃度の関係について

（１）試験方法
図１に示した無隔膜電解分解水生成装置を試験装置として用いた。この装置に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）濃度を適宜調整した電解液を加えて、電気分解を開始し、一定時間経過ごとに試料中のｐＨ及び有効塩素濃度を測定した。
本実施例においては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）濃度が０．３％及び０．８％の場合を対象として試験を行った。

（２）測定方法
・ｐＨ測定：ｐＨメータ（東亜電波工業株式会社ＨＭ−１４Ｐ）を用い、日局一般試験法のｐＨ測定法に従って測定した。
・有効塩素：有効塩素測定器（柴田科学株式会社アクアブＡＱ−１０２）を用いて測定した。
なお、前記測定器の有効塩素濃度の測定範囲は０〜３００ｍｇ／ｋｇのため、適宜希釈したものを用いて測定を行った。

（３）結果
図５に示す通り、有効塩素濃度は電気分解時間に比例して増加していき、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）濃度が０．３％の場合で、７５分測定時において、目標とする有効塩素濃度５００ｍｇ／ｋｇを越え、このときのｐＨは９．１８となった。また、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）濃度が０．８％の場合には、試験開始０分から２時間未満のデータは測定されていないが、２時間経過時点の有効塩素濃度は１４４０ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ９．３０となり、本発明に係る洗浄水の目標とする有効塩素濃度の値となった。

したがって、前記図１に示した装置においては、本実施例に係る洗浄水の生成には、少なくとも７０分以上の電気分解が必要とされた。

Claims (2)

1. 純度９９％以上の超純水に添加剤として０．１質量％〜１質量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）だけを添加した電解液をチタン白金電極を用いた無隔膜電解法により直流電源１〜３Ｖで７０分以上電解することにより、次亜塩素酸イオンを含む水溶液であって、その有効残留塩素濃度が５００ｐｐｍから２０００ｐｐｍ、かつ、水素イオン濃度指数がｐＨ８．５〜ｐＨ９．５に調整されている洗浄水を製造することを特徴とする洗浄水の製造方法。
2. 前記超純水が水温２５℃における電気抵抗率１５ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）０．０５ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とする請求項１記載の洗浄水の製造方法。