JP6867426B2 - 水素付加装置及び水素付加装置の殺菌方法 - Google Patents
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Description
水素分子透過性を有する容器に密封された生体適用液に水素を付加するための水素付加装置及びその殺菌方法に関する。
従来から、水素分子透過性を有する容器に密封された生体適用液に水素を付加する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に開示されている装置では、水素貯蔵器（タンク）を定期的に殺菌しながら運用することが望ましい。しかしながら、殺菌時に水素貯蔵器内に容器が存在すると、生体適用液が過熱される虞がある。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、生体適用液の過熱を抑制しつつ、タンクを加熱殺菌できる水素付加装置を提供することを主たる目的としている。
本発明の第１発明は、水素分子透過性を有する容器に密封された生体適用液に水素を付加するための水素付加装置であって、未開封の前記容器を収容するためのタンクと、前記タンク内に前記水素を供給するための水素供給部と、前記タンク内に蓄えられた液体を加熱するための加熱部と、前記タンク内での前記容器の存否に応じて、前記加熱部を制御するための制御部とを備える。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記タンク内に前記容器が存在しないとき、前記制御部は、前記タンクが殺菌されるように前記加熱部を動作させる、ことが望ましい。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記タンク内に前記容器が存在するとき、前記制御部は前記加熱部の動作を停止させる又は弱める、ことが望ましい。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記タンク内での前記容器の存否を検出する検出部をさらに備える、ことが望ましい。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記検出部は、前記タンク内の水位を検出する水位センサーを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記検出部は、前記タンク内に超音波又はレーザー光を発信する発信部と、前記超音波又はレーザー光を受信する受信部とを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記容器には、前記生体適用液に関する情報が記憶された無線タグが設けられ、前記検出部は、前記無線タグと交信するための交信部を含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記水素付加装置において、前記生体適用液は、腹膜透析液である、ことが望ましい。
本発明の第２発明は、水素分子透過性を有する容器に密封された生体適用液に水素を付加するための水素付加装置の殺菌方法であって、タンク内に液体を供給する工程と、前記タンク内で前記容器の存否を検出する工程と、前記タンク内に前記容器が存在しないとき、前記液体を加熱して、前記タンクを殺菌する工程とを含む。
本第１発明の前記水素付加装置は、前記加熱部が、前記タンク内に蓄えられた前記液体を加熱することにより、前記タンク内が殺菌される。前記加熱部の動作は、前記制御部によって前記タンク内での前記容器の存否に応じて制御される。これにより、前記生体適用液の過熱を抑制しつつ、前記タンクを加熱殺菌することが可能となる。
本第２発明の前記殺菌方法は、前記タンク内に前記液体を供給する前記第１工程と、前記タンク内で前記容器の存否を検出する前記第２工程と、前記タンク内に前記容器が存在しないとき、前記液体を加熱して、前記タンクを殺菌する前記第３工程とを含む。従って、前記タンク内に前記容器が存在するときは、前記第３工程は実行されないので、前記生体適用液の過熱を抑制しつつ、前記タンクを加熱殺菌することが可能となる。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の水素付加装置１の構成を示している。図２は、水素付加装置１の電気的構成を示している。本実施形態の水素付加装置１は、生体適用液１００に水素を付加する（含有させる）ための装置である。
図１は、本実施形態の水素付加装置１の構成を示している。図２は、水素付加装置１の電気的構成を示している。本実施形態の水素付加装置１は、生体適用液１００に水素を付加する（含有させる）ための装置である。
「生体適用液」とは、注射、点滴、輸液などの用途に浸透圧調製された生理食塩水、栄養素や電解質補給のために調整された注射用液、薬剤（プロスタグランジン等血管拡張剤や抗がん剤を含む）を溶解させられた注射用液や生理食塩液、液状薬剤、輸血に用いられる輸血製剤（輸血用血液）や自己血液、経腸液を含み、さらに臓器の保存のために調合された臓器保存液、がん免疫療法やワクチン療法等で用いられるリンパ球やワクチンを含んだ生体適用液、腹膜透析液、透析液、心筋保護薬などを含む、生体機能の維持向上や疾病・疾患の予防または治療を意図して非経口的に生体に適用される液体全般を示す概念である。また、本明細書においては、「生体適用液」という語で生体の生体液又は生体水そのものを指す場合もある。
本実施形態の水素付加装置１は、生体適用液１００のうち、特に、腹膜透析液に水素を付加するために好適に用いられる。水素が付加された腹膜透析液を用いた腹膜透析は、患者の酸化ストレスの低減に寄与するとして、近年注目されている。
生体適用液１００は、水素分子透過性を有する容器１０１に密封されている。容器１０１の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の高分子材料が望ましいが、水素分子を透過しうる素材であればこれに限るものではない。例えば、酸素ガスバリア性や水蒸気バリア性を特徴とする素材であっても、多くの場合、分子サイズの小さい水素分子は問題なく透過できる。
生体適用液１００は、容器１０１内で、第１液及び第２液に分離され、透析時に混合される形態であってもよい。
容器１０１は、例えば、バッグ状の形態が望ましいが、水素分子の透過性が維持されれば、これに限られるものではなく、例えば、ボトル状の形態であってもよい。水素分子が容器１０１の外壁を透過することにより、生体適用液１００は、水素分子を含有する液体となる。
水素付加装置１は、容器１０１を収容するためのタンク２と、タンク２内に水素を供給するための水素供給部３と、タンク２内を加熱するための加熱部５と、加熱部５を制御するための制御部６とを備えている。本実施形態の水素付加装置１は、タンク２を殺菌するための構成（すなわち、加熱によりタンク２を殺菌する加熱部５）が搭載されている。
タンク２には、未開封の容器１０１が収容される。タンク２には、水素供給部３から溶存水素水２００が供給される。溶存水素水２００に溶け込んだ水素分子が容器１０１を透過することにより、生体適用液１００に水素が付加される。
水素供給部３は、水に水素分子を溶解させて溶存水素水２００を生成し、タンク２に供給する。本実施形態の水素供給部３は、水を電気分解することにより溶存水素水２００を生成する電解槽４を含んでいる。
水素供給部３とタンク２とは、水路１１によって接続されている。水素供給部３によって生成された溶存水素水２００は、水路１１を介してタンク２に供給される。
加熱部５は、タンク２内に蓄えられた液体３００を加熱する。加熱部５には、例えば、電力を動力源とするヒーター５１が設けられている。ヒーター５１は、ジュール熱によって発熱し、タンク２内に蓄えられた液体３００を加熱する。
タンク２の殺菌時において、加熱部５は、タンク２内の液体３００を、例えば、８０℃以上の温度まで加熱する。これにより、タンク２内が殺菌される。殺菌時に、加熱部５が加熱する液体３００は、上記溶存水素水２００の他、水道水等であってもよく、タンク２内の加熱殺菌に適した液体であれば特に限定されない。加熱部５の動作は、制御部６によって制御される。
制御部６は、タンク２内での容器１０１の存否に応じて、加熱部５の動作を制御する。制御部６は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。制御部６は、加熱部５及び水素供給部３の他、装置各部の制御を司る。
本実施形態では、制御部６が、タンク２内での容器１０１の存否に応じて、加熱部５の動作を制御することにより、生体適用液１００の過熱を抑制しつつ、タンク２を加熱殺菌することが可能となる。
より具体的には、タンク２内に容器１０１が存在しないとき、制御部６は、タンク２が殺菌されるように加熱部５を動作させる。このときの水素付加装置１のモードを「殺菌モード」とする。「殺菌モード」では、制御部６がヒーター５１の出力を高めるように制御することにより、短時間でタンク２を殺菌することが可能となり、水素付加装置１の使い勝手が高められる。
また、「殺菌モード」では、後述する電磁弁１６を開放することにより、タンク２内の液体３００を減じて加熱することも可能である。この場合、短時間の加熱によって、気化した高温の蒸気がタンク２内の隅々に行き渡り、タンク２内を殺菌する。
一方、タンク２内に容器１０１が存在するとき、制御部６は、水素付加装置１が「殺菌モード」を実行しないように、加熱部５の動作を制限する。すなわち、制御部６は、加熱部５の動作を停止させる又は弱める。このときの水素付加装置１のモードを「水素付加モード」とする。水素付加モードでは、制御部６がヒーター５１の出力を抑えるように制御することにより、生体適用液１００の過熱が抑制される。
なお、「水素付加モード」では、タンク２内の溶存水素水２００の温度が、生体の体温と同等になるように、制御部６がヒーター５１を動作させることも可能である。これにより、生体への負荷が低減される。
水素付加装置１は、タンク２内での容器１０１の存否を検出する検出部７をさらに備える、のが望ましい。検出部７は、例えば、タンク２の内部又は外部に配されている。検出部７は、その検出結果に応じた電気信号を制御部６に出力することにより、制御部６は、入力された電気信号に基づいて、水素付加装置１のモードを自動的に設定することが可能となる。
図３は、検出部７の一例である水位センサー７１を示している。水位センサー７１は、例えば、光学的な手法又はフロート体を用いた手法により、タンク２内の水位を検出し、対応する電気信号を制御部６に出力する。
タンク２内に容器１０１が存在しないときタンク２内の水位Ｌ１は低下し、タンク２内に容器１０１が存在するときタンク２内の水位Ｌ２は上昇する。従って、水位センサー７１は、容器１０１の存否に応じて変動する水位Ｌ１、水位Ｌ２を検出することにより、容器１０１の存否を検出する。
図４は、検出部７の別の例である超音波の発信部７２及び受信部７３を示している。例えば、発信部７２は、タンク２内に容器１０１が載置される位置に向って超音波を発信し、受信部７３は、容器１０１によって反射された超音波を受信し、対応する電気信号を制御部６に出力する。
タンク２内に容器１０１が存在しないとき受信部７３は超音波を受信できず、タンク２内に容器１０１が存在するとき受信部７３は超音波を受信できる。従って、受信部７３は、容器１０１の存否に応じて変動する超音波を検出することにより、容器１０１の存否を検出する。
超音波の発信部７２及び受信部７３に替えて、例えば、レーザー光を発信する発信部及びレーザー光を受信する受信部によって検出部７が構成されていてもよい。この場合の発信部及び受信部の動作等については、上記超音波の発信部７２及び受信部７３と同様である。
図５は、検出部７のさらに別の例が示されている。図５が示す例では、容器１０１には、無線タグ１０２が設けられている。無線タグ１０２には、例えば、生体適用液１００に関する情報が記憶されている。上記情報としては、生体適用液１００の成分や用法等の各種情報が挙げられる。
検出部７は、近距離の範囲に存在する無線タグ１０２と交信可能な交信部７６を含んでいる。交信部７６は、タンク２内に存在する無線タグ１０２と交信し、対応する電気信号を制御部６に出力する。これにより、制御部６は、生体適用液１００に関する情報を取得できる。
タンク２内に容器１０１が存在しないとき交信部７６は無線タグ１０２と交信できず、タンク２内に容器１０１が存在するとき交信部７６は無線タグ１０２と交信できる。従って、交信部７６は、容器１０１の存否に応じて変動する無線タグ１０２からの出力信号を検出することにより、容器１０１の存否を検出する。
図６は、タンク２と、水素供給部３の主要部の一例である電解槽４とを示している。タンク２には、電気分解の資源となる原水を供給するための水路１０が接続されている。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。原水は、フィルター（図示せず）等によって浄化された後、水路１０を介してタンク２に供給される。そして、タンク２に蓄えられた原水は、後述する水路１２の一部及び水路１３を介して電解槽４に供給される。
タンク２には、タンク２内から液体３００（上記原水、溶存水素水２００を含む）を取り出すための水路１２が接続されている。本実施形態では、タンク２の下方に排液タンク８が設けられ、水路１２はタンク２から排液タンク８に亘って延びている。タンク２内の液体３００は、水路１２を介して排出され、排液タンク８に蓄えられる。
水路１２には、水路１３が接続されている。水路１３は、分岐点１２ａにおいて水路１２から分岐し、電解槽４へと延びている。電解槽４は、水路１２の一部及び水路１３を介してタンク２から供給された水を電気分解することにより、水素分子を発生させる。この水素分子が水に溶け込むことにより、タンク２に供給する溶存水素水２００が生成される。
電解槽４は、電解室４０を備え、電解室４０内に第１給電体４１と、第２給電体４２と、を有する。第１給電体４１及び第２給電体４２は、電解室４０に設けられている。
第１給電体４１と第２給電体４２との間には、隔膜４３が設けられている。電解室４０は、隔膜４３によって第１給電体４１が配された第１極室４０ａと第２給電体４２が配された第２極室４０ｂと区分される。
水路１３は、二方に分岐して、それぞれの先端が第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂに接続されている。第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂには、水路１３を介して電気分解のための水が供給される。
水路１２には、分岐点１２ａの上流側のポンプ１５と分岐点１２ａの下流側の電磁弁１６とが設けられている。電磁弁１６を開放することにより、タンク２内の液体３００が排液タンク８に移動する。電磁弁１６を閉鎖し、ポンプ１５を駆動することにより、タンク２内の液体３００が、水路１２、１３、電解槽４、水路１１を経て、タンク２に戻り、上記経路内を循環する。なお、ポンプ１５は、水路１３又は１１に配されていてもよい。
本実施形態の電解槽４は、制御部６によって制御される。制御部６は、例えば、電流検出器４４（図２参照）から出力された電気信号に基づいて、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部６は、電流検出器４４によって検出される電解電流が予め設定された所望の値となるように、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御部６は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御部６は、上記電圧を増加させる。これにより、第１給電体４１及び第２給電体４２に供給する電解電流が適切に制御される。
電解室４０内で水が電気分解されることにより、水素ガス及び酸素ガスが発生する。例えば、陰極側の第２極室４０ｂでは、水素ガスが発生し、当該水素分子が溶け込んだ溶存水素水２００が生成される。なお、このような電気分解を伴って生成された溶存水素水２００は、「電解水素水」とも称される。一方、陽極側の第１極室４０ａでは、酸素ガスが発生する。
水路１１は、第２極室４０ｂとタンク２とを繋いでいる。第２極室４０ｂで生成された溶存水素水２００は、水路１１を介してタンク２に供給される。
既に述べたように、本実施形態の水素付加装置１では、電解槽４及びタンク２間で液体３００が循環するように、構成されている。「水素付加モード」では、溶存水素水２００を循環させながら、電気分解を継続することにより、タンク２内の溶存水素水２００の溶存水素濃度が高められる。また、「殺菌モード」では、タンク２内の液体３００を加熱することにより、タンク２、電解槽４及びこれらを接続する水路１１、１２、１３が殺菌される。
図７は、水素付加装置１の殺菌方法を示している。本殺菌方法は、第１工程Ｓ１、第２工程Ｓ２及び第３工程Ｓ３１、Ｓ３２を含む。
第１工程Ｓ１では、タンク２内に液体３００が供給される。第１工程Ｓ１で供給される液体３００は、タンク２等の殺菌に用いられるため、溶存水素水２００に限られず、例えば、電解槽４を通過した水道水等の原水が適用されうる。
第２工程Ｓ２では、タンク２内での容器１０１の存否が検出される。本実施形態では、容器１０１の存否は、検出部７によって検出される。そして検出部７は、その検出結果に応じた電気信号を制御部６に出力する。
第３工程Ｓ３１では、制御部６において、容器１０１の存否が判定される。タンク２内に容器１０１が存在しないとき（Ｓ３１においてＮ）、第３工程Ｓ３２に移行し、タンク２内の液体３００を加熱して、タンク２を殺菌する。一方、タンク２内に容器１０１が存在するとき（Ｓ３１においてＹ）、工程Ｓ３３に移行し、タンク２内の液体３００を加熱しない。すなわち、本殺菌方法では、タンク２内に容器１０１が存在しないときのみ、タンク２内の液体３００を加熱して、タンク２を殺菌する。
以上、本発明の水素付加装置１等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、水素付加装置１は、少なくとも、水素分子透過性を有する容器１０１に密封された生体適用液１００に水素を付加するための水素付加装置１であって、未開封の容器１０１を収容するためのタンク２と、タンク２内に水素を供給するための水素供給部３と、タンク２内に蓄えられた液体３００を加熱するための加熱部５と、タンク２内での容器１０１の存否に応じて、加熱部５を制御するための制御部６とを備えていればよい。
従って、例えば、タンク２内での容器１０１の存否は、検出部７が検出する構成の他、ユーザー等が容器１０１の存否を確認し、水素付加装置１を操作して、制御部６に電気信号を入力するように構成されていてもよい。
また、容器１０１を挿脱するための蓋部材２１が設けられているタンク２にあっては、
検出部７は蓋部材２１の開閉状態を検出することにより、タンク２内での容器１０１の存否を検出するように構成されていてもよい。
検出部７は蓋部材２１の開閉状態を検出することにより、タンク２内での容器１０１の存否を検出するように構成されていてもよい。
また、例えば、水素供給部３は、タンク２に水素ガスを供給するように構成されていてもよい。すなわち、電解槽４は、陰極側の第２極室４０ｂで発生された水素ガスをタンク２に供給するように構成されていてもよい。
さらにまた、水素供給部３の構成は、電解槽４に限られない。例えば、水とマグネシウムとの化学反応等により発生した水素分子を水に溶解させて溶存水素水２００を生成する装置、又は、水素ガスボンベから供給された水素ガス（水素分子）を水に溶解させて溶存水素水２００を生成する装置であってもよい。この場合にあっても、水素供給部３は、タンク２に水素ガスを供給するように構成されていてもよい。
また、水素付加装置１の殺菌方法は、少なくとも、水素分子透過性を有する容器１０１に密封された生体適用液１００に水素を付加するための水素付加装置１の殺菌方法であって、タンク２内に液体３００を供給する第１工程Ｓ１と、タンク２内で容器１０１の存否を検出する第２工程Ｓ２と、タンク２内に容器１０１が存在しないとき（Ｓ３１においてＮ）、液体３００を加熱して、タンク２を殺菌する第３工程Ｓ３２とを含んでいればよい。
１ 水素付加装置
２ タンク
３ 水素供給部
４ 電解槽
５ 加熱部
６ 制御部
７ 検出部
７１ 水位センサー
７２ 発信部
７３ 受信部
７６ 交信部
１００ 生体適用液
１０１ 容器
１０２ 無線タグ
２００ 溶存水素水
３００ 液体
Ｓ１ 第１工程
Ｓ２ 第２工程
Ｓ３１ 第３工程
Ｓ３２ 第３工程
２ タンク
３ 水素供給部
４ 電解槽
５ 加熱部
６ 制御部
７ 検出部
７１ 水位センサー
７２ 発信部
７３ 受信部
７６ 交信部
１００ 生体適用液
１０１ 容器
１０２ 無線タグ
２００ 溶存水素水
３００ 液体
Ｓ１ 第１工程
Ｓ２ 第２工程
Ｓ３１ 第３工程
Ｓ３２ 第３工程
Claims (9)
- 水素分子透過性を有する容器に密封された生体適用液に水素を付加するための水素付加装置であって、
未開封の前記容器を収容するためのタンクと、
前記タンク内に前記水素を供給するための水素供給部と、
前記タンク内に蓄えられた液体を加熱するための加熱部と、
前記タンク内での前記容器の存否に応じて、前記加熱部を制御するための制御部とを備える、
水素付加装置。 - 前記タンク内に前記容器が存在しないとき、前記制御部は、前記タンクが殺菌されるように前記加熱部を動作させる、請求項１記載の水素付加装置。
- 前記タンク内に前記容器が存在するとき、前記制御部は前記加熱部の動作を停止させる又は弱める、請求項１又は２に記載の水素付加装置。
- 前記タンク内での前記容器の存否を検出する検出部をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の水素付加装置。
- 前記検出部は、前記タンク内の水位を検出する水位センサーを含む、請求項４記載の水素付加装置。
- 前記検出部は、前記タンク内に超音波又はレーザー光を発信する発信部と、前記超音波又はレーザー光を受信する受信部とを含む、請求項４記載の水素付加装置。
- 前記容器には、前記生体適用液に関する情報が記憶された無線タグが設けられ、
前記検出部は、前記無線タグと交信するための交信部を含む、請求項４記載の水素付加装置。 - 前記生体適用液は、腹膜透析液である、請求項１ないし７のいずれかに記載の水素付加装置。
- 水素分子透過性を有する容器に密封された生体適用液に水素を付加するための水素付加装置の殺菌方法であって、
タンク内に液体を供給する第１工程と、
前記タンク内で前記容器の存否を検出する第２工程と、
前記タンク内に前記容器が存在しないとき、前記液体を加熱して、前記タンクを殺菌する第３工程とを含む、
水素付加装置の殺菌方法。
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