JP7164179B2 - 水素ガス生成用混合物カートリッジおよび水素ガス吸引具 - Google Patents

Description

本発明は、水素ガス生成用混合物カートリッジおよび水素ガス吸引具に関する。

近年、水素ガスを体内に取り込むことにより、健康の維持、向上を図ることが注目されている。
水素ガスを体内に取り込む手段として、容器にマグネシウム粉末と低温で焼結可能な粘土やセラミック素材を混合して成形した水素発生用錠剤を入れ、次いでクエン酸水溶液を加え、発生した水素ガスを吸引するものが知られているが、容器が大きくなるため、タバコの喫煙具のように携行して、手軽に利用できるものではなかった。

上記のような水素ガス生成器に対して、小型で携行できるようにした水素ガス吸引具の発明が特許文献１に記載されている。これは先端と後端が閉じられ、内部にマグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースからなる水素ガス生成用混合物を入れた筒状不織布を水素ガス生成体とし、該水素ガス生成体を筒状ケースに収納し、筒状ケースの先端部に保水材を、後端部に吸水材をそれぞれ詰めてなる水素ガス生成用混合物カートリッジを吸引具のホルダーに装着して、水素ガスを吸引するものである。

この特許文献１に記載された水素ガス吸引具は、水素ガス生成体が収納されたカートリッジの先端部を容器やコップなどに蓄えられた水に数秒間浸して引き上げると、カートリッジの先端部に詰められた保水材に水が保水される。そして、この保水された水が粉末セルロースの吸水効果により、水素ガス生成体１の内部に浸透して、マグネシウムとクエン酸が反応し水素ガスが発生する。
発生した水素ガスをホルダーの吸引口から吸引しはじめると、カートリッジ先端部の保水材から水が水素ガス生成体１に補給され、反応が継続して水素ガスが発生し続ける。

この発明で使用されている水素ガス生成用混合物カートリッジは、保水材への水の浸透などに改良の余地があった。また、この発明の水素ガス吸引具は、キャップがないため、携行に改善の余地があった。

特開２０１８－１４３７７０号公報

このような事情に鑑みて、保水材への水の浸透を改良した水素ガス生成用混合物カートリッジおよび携行するのに好適な水素ガス吸引具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
［１］先端と後端が閉じられ、内部にマグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースからなる水素ガス生成用混合物を入れた筒状不織布を水素ガス生成体とし、該水素ガス生成体の前後に、保水材、吸水材をそれぞれ配置して、保水材、水素ガス生成体および吸水材を、先端開口部内縁に折り曲げ部が形成され、かつ先端部の筒部に複数の軸方向に伸びる細長い切り欠きが形成された合成樹脂製の筒状ケースに収納して詰めてなる水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジであって、該切り欠きは該カートリッジに詰め込まれた保水材の長さと同程度であることを特徴とする水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
［２］前記筒状ケースの後端部に、外径が大きくなる膨らみを形成するとともに複数の細長の切り欠きを形成したことを特徴とする、［１］に記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
［３］前記吸水材の先端に気体は通過するが液体は通過しないフルターを取り付けたことを特徴とする［１］又は［２］に記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
［４］前記筒状ケースの外表面に示温材テープを貼付したことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
［５］前記保水材もしくは吸水材に芳香剤を添加したことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれかに記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
［６］ホルダーとキャップと水素ガス生成用混合物カートリッジとからなる水素ガス吸引具であって、ホルダーは、一方の端部に水素ガス生成用混合物カートリッジの挿入口を設けるとともに他方の端部に吸引口を設け、キャップは、有底の筒状材からなり、開口側寄りの筒部に空気流入用孔が形成され、キャップとホルダーは、キャップがホルダーに装着されて、ホルダーに挿入される水素ガス生成用混合物カートリッジを包囲することができ、水素ガス生成用混合物カートリッジが［１］乃至［５］のいずれかに記載の水素ガス生成用混合物カートリッジであることを特徴とする水素ガス吸引具。
［７］前記キャップの筒部の周囲には、マークが形成されていることを特徴とする、［６］に記載の水素ガス吸引具。
［８］前記キャップは透明の部位と不透明の部位からなり、透明の部位からホルダーに挿入された水素ガス生成用混合物カートリッジを観察できることを特徴とする［６］又は［７］に記載の水素ガス吸引具。
［９］前記ホルダーの、挿入される水素ガス生成用混合物カートリッジの後端よりも吸引口寄りの部位に、気体は通過するが液体は通過しないフルターを取り付けたことを特徴とする［６］乃至［８］のいずれかに記載の水素ガス吸引具。

本発明の水素ガス生成用混合物カートリッジは、筒状ケースの先端開口の内縁に折り曲げ部を形成し、先端部に切り欠きを形成しているから、筒状ケースに保水材、水素ガス生成用混合物および吸水材の詰め込み作業が容易であるとともに、一定量の水を速やかに保水することができる。また、本発明の水素ガス吸引具は、キャップを備えているから、水素ガス生成用混合物カートリッジを収納した状態で携行することができる。そして、キャップに空気流入用の孔を設けているので、キャップをホルダーに装着した状態で水素ガスを吸引することができ、吸引後あるいは吸引途中に、衣服のポケットやハンドバッグなどに入れて携行することができる。

水素ガス生成用混合物カートリッジの斜視図を示す。 水素ガス生成用混合物カートリッジの断面を示す。 水素ガス生成体を示す。 フィルターを有する水素ガス生成用混合物カートリッジの断面を示す。 示温材テープが貼付された水素ガス生成用混合物カートリッジの斜視図を示す。 水素ガス生成用混合物カートリッジが挿入されたホルダーを示す。 水素ガス生成用混合物カートリッジが収納された水素ガス吸引具を示す。 水素ガス吸引具の外観を示す。 段付き部まで水が注がれたキャップを示す。 ホルダーにフィルターが取り付けられた水素ガス吸引具を示す。

本発明の水素ガス生成用混合物カートリッジおよび水素ガス吸引具の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２に、水素ガス生成用混合物カートリッジ１の斜視図および断面図をそれぞれ示す。以下、水素ガス生成用混合物カートリッジを単に「カートリッジ」という。
カートリッジ１は、合成樹脂製の筒状ケース２に、水素ガス生成体３の前後に、保水材４、吸水材５をそれぞれ配置して、保水材４、水素ガス生成体３および吸水材５を詰めたものである。

水素ガス生成体３は、マグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースの混合物を筒状不織布３１に詰めたものである。なお、マグネシウムとクエン酸のみでは水素は発生せず、水の存在があってクエン酸とマグネシウムが化学反応し、水素ガスが発生する。

マグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースの混合物が詰められた筒状不織布３１の先端、後端３２は、ヒートシールすることなどにより閉じられている。不織布としては、例えば、お茶パックなどに使用される食品用不織布を使用することができる。水素ガス生成体３のヒートシールされた先端と後端の部分は折り曲げて筒状ケース２に収納されている。
なお、ここで「粉粒体」とは、粉粒体を構成する粒子が粉（こな）状の粒子や粒径が１ｍｍ程度以下の粒状の粒子を含むものを意味している。
なお、ここで粉末セルロースとは、植物体の細胞膜の主成分であるセルロースを粉末にしたものであり、セルロースエーテルなどのセルロースの誘導体を含むものではない。

マグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースの混合物は、混合物の素材が分離しないようにすることが化学反応を継続させ、より安定して効率よく水素ガスを発生させることができるので、マグネシウム粉粒体とクエン酸粉粒体および粉末セルロースからなる３種の素材の混合物を団粒化したものを使用することが望ましい。団粒化する手段は特許文献１に詳細に記載されている。

カートリッジ１の先端部を水に漬けると、保水材４にマグネシウムとクエン酸の反応に必要な水が保水される。保水された水が水素ガス生成体３に浸透すると、マグネシウムとクエン酸が反応して水素ガスが発生する。水素ガス生成体３には吸水性の粉末セルロースが存在するので、水は徐々に水素ガス生成体３に浸透する。
保水材４には、スポンジのような材料が使用できる。例えば、メラミンフォームやウレタンフォームのスポンジが使用できるが、これらのものに限るものではない。

筒状ケース２の後端部に詰められた吸水材５は、後述するホルダー８の吸引口８３から生成される水素ガスを強く吸引した際に、水素ガス生成体３に浸透した水がクエン酸水溶液となって水素ガス生成体３から漏れ出た場合に、このクエン酸水溶液を吸収、保持して筒状ケース２の後端から後述するホルダー８の吸引口８３に漏れることを防止するためのものである（図７参照）。こうすることで、クエン酸水溶液が口腔内に入らないようにしている。
吸水材５には、保水材４と同様に、スポンジのような材料、例えば、メラミンフォームやウレタンフォームのスポンジが使用できるが、これらのものに限るものではない。

さらに、図４に示すように、気体は通過できるが液体は通過できないフィルター６を吸水材５の先端に貼り付けることにより挿入し、クエン酸水溶液が口腔内に入らないようにより確実に防止することができる。このようなフィルターは市販されている。
気体は通過できるが液体は通過できないフィルター６は、後述するように、水素ガス吸引具のホルダーに取り付けてもよい。

図２から分かるように、保水材４と水素ガス生成体３の間に隙間ができると、保水材４に保水された水が水素ガス生成体３に供給できなくなるから、保水材４と水素ガス生成体３の先端面とが接触し、かつ水素ガス生成体３の後端面と吸水材５やフィルター６とが接触した状態を維持できるようにする必要がある。保水材４および吸水材５に弾性がある場合は、やや圧縮された状態で詰めるのが望ましい。

カートリッジ１の筒状ケース２は、先端部に、軸方向に延びる細長い切り欠き２１を形成する。こうすることで、カートリッジ１の先端部を水に浸したときに、筒状ケース２の先端の開口のみならず、切り欠き２１からも水が浸入して、保水材４に水素ガス生成に必要な水が速やかに浸透して保水することができる。切り欠き２１の長さは、カートリッジ１に詰め込まれた保水材４の長さと同程度にすることが望ましい。
切り欠き２１の長さを目安にしてカートリッジ１の先端部を水に浸して引き上げると、保水材の一定量の水を浸透させやすい。例えば、切り欠き２１の長さを超えてカートリッジ１の先端部を水に浸して引き上げると過剰量の水が保水材に入りやすい。逆に、切り欠きの長さよりも短い範囲でカートリッジの先端部を浸すと過小量の水が保水材に入ることになりやすい。

また、カートリッジ１の筒状ケース２は、図１、図２に示すように、保水材４が詰められる先端部の開口内縁には折り曲げ部２２を形成する。こうすると、筒状ケース２の後端部の開口から、保水材４、水素ガス生成体３および吸水材５を詰め込んだ場合、これらの詰め物が筒状ケース２の先端部から抜け落ちることを防ぐことができ、これらの詰め物を詰め込む作業が容易である。
また、筒状ケース２の先端部の開口外縁には、先端部の強度を補強するために、突部２３を形成してもよい（図２参照）。

また、図１、図２に示すように、吸水材５が詰められる筒状ケース２の後端部の外周には外径が大きくなる膨らみ２４を形成するとともに、軸方向に延びる細長い切り欠き２５を形成することが望ましい。こうすることで、後述するホルダー８にカートリッジ１の後端部を挿入しやすくなり、また確実に装着することができる。切り欠き２５の長さは、吸水材５の厚さと同程度かそれ以下とすることが望ましい。

水素ガス生成体３から水素ガスが発生し出すと同時に反応熱と水蒸気が発生し、水素ガス生成体３の内部が８０℃近くになり、筒状ケース２の表面温度は５０℃前後に達する。
図５に示すように、筒状ケース２の外表面に温度の変化により色が変化するテープ状の示温材７を付着させておくと、上記の反応熱による温度上昇により示温材７の色が変化し、反応熱の発生を可視化することができる。こうすることにより、水素ガスが発生していることを間接的に知ることができる。

また、この反応熱を利用して、メンソールなどの芳香剤を蒸散させることが可能である。例えば、予め保水材４や吸水材５に芳香剤を数滴たらして加えておくと、前者の場合は、保水材４に加えられた芳香剤が保水された水とともに水素ガス生成体３に移行し、水素ガス生成体３から発生する反応熱により芳香剤の揮発成分が気化し、後者の場合は、水素ガス生成体３から発生する反応熱により加熱された水素ガスと水蒸気の熱によって吸水材５に加えられた芳香剤の揮発成分が気化し、いずれの場合においても、水素ガス吸引時に、芳香剤の揮発成分が口腔や鼻腔に拡がり、気分や体調を良好にする効果が期待できる。

次に水素ガス吸引具１００を構成するホルダー８とキャップ９について説明する。
図６に示すように、カートリッジ１はホルダー８に装着される。
ホルダー８は、カートリッジ１が挿入される本体部８１と本体部８１に連続する吸引部８２とを有している。吸引部８２の端部には吸引口８３が形成されている。

ホルダー８の本体部８１は、一方の端部にカートリッジ１の挿入口８４を有し、カートリッジ１の後端部が装着できる空間が形成された円筒状の形状を有している部位である。したがって、カートリッジ１は先端部側が露出した状態でホルダー８に保持される。
ホルダー８の上記の空間の後端には段付き部８５を形成して、カートリッジ１がこれ以上吸引部８２の側に寄らないようにすることが望ましい。

図６～図８から分かるように、ホルダー８の吸引部８２は、水素ガスを吸引するときに口にくわえる部位であり、内部には水素ガス生成体３から生成した水素ガスの通り道が形成されている。吸引部８２は本体部８１より細くなっている。

キャップ９は、一方の端部が開口した有底の筒状体であり、コップ状の形状をしている。
キャップ９は、図７に示すように、開口している一方の端部がホルダー８に装着されて、ホルダー８とキャップ９とで、カートリッジ１が収納できる円筒状の空間が形成される。
図７に示すものでは、キャップ９の開口側の端部外周に雄ネジ溝が形成されるとともにホルダー８の開口側の端部内周に雌ネジ溝が形成されており、キャップ９とホルダー８は、それぞれの開口側で螺合して結合できるようになっている。キャップ９のホルダー８への装着の手段はこれに限るものではない。

ホルダー８にカートリッジ１が保持された状態で、ホルダー８にキャップ９が装着されると、カートリッジ１のホルダー８から露出した部位がキャップ９の内部に収納される。このとき、カートリッジ１の先端面とキャップ９の底面との間にほとんど隙間がない状態にすると水素ガス吸引具１００を小型化することができる。

図７～図９に示すように、キャップ９の開口側寄りの筒部には空気流入用孔９１が形成されている。このことにより、キャップ９をホルダー８に装着した状態でカートリッジ１から生成する水素ガスを吸引することができる。水素ガスの吸引を途中で止めた時や完了した時には、そのままホルダー８にキャップ９を装着したまま、衣服のポケットやハンドバッグに、保水材４の水で汚すことなく収納することができる。また、キャップ９を装着しない状態でも、ホルダー８に装着されたカートリッジから生成する水素ガスを吸引することもできる。

キャップ９の筒部の内面には、段付き部９２を形成して、この段付き部９２は水素ガス生成に必要な水のキャップ９への注水量の目安を示すマークとして利用することができる。例えば、図９に示すように、開口側を上にしてキャップ９を保持した状態でキャップ９内に段付き部９２まで水面がくるまで水を入れて、カートリッジ１の先端部をキャップ９内の水に漬けると、保水材４にほぼ一定の水を保水させることができる。マークは段付き部に限るものではなく、また、マークをキャップの外面に形成してもよい。キャップの底面は平らにして、キャップをテーブルなどの面に立てて水を注いでもよい。

マグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースを、質量比１：６～８：１の割合で混合して団粒化した水素ガス発生用混合物１ｇを筒状不織布に詰めた水素ガス生成体３の長さが約３５ｍｍ、直径が約８ｍｍの水素ガス生成体３を収納したカートリッジ１に対して水２ｃｃを供給すると、マグネシウムとクエン酸がほとんど消費されて、１０分間程度、水素ガスが吸引できる。
したがって、水素ガス生成物１ｇを収納したカートリッジを使用する場合、図９において、キャップ９に水２ｃｃを入れたときの水面が位置する部位に段付き部９２をマークとして形成すればよい。

すでに記載したように、水素ガス生成体３から水素ガスが発生し出すと同時に反応熱と水蒸気が発生し、カートリッジ１の表面温度は５０℃前後に達するので、カートリッジ１の構成部材である筒状ケース２の外表面に温度の変化により色が変化する示温材７を付着させておくと（図５参照）、上記の反応熱により示温材の色が変化し、反応熱の発生を可視化することができる。こうすることにより、水素が発生していることを間接的に知ることができる。そして、キャップ９全体を透明にするか、あるいはキャップ９には示温材７の位置に対応するキャップの部位または該部位の一部を透明にし、他の部位を不透明にすることで、示温材７の色の変化を観察できる覗き窓を形成するかすることにより、示温材７の色の変化を観察することができる。

ホルダー８に挿入されたカートリッジ１の先端部を水に漬け、保水材４に水を保水させると、水素ガス生成体３に水が浸透してマグネシウムとクエン酸が反応して水素ガスが生成するので、生成する水素ガスをホルダー８の吸引口から水素ガスを吸引することができる。

本発明の水素ガス吸引具１００には、キャップ９が備わっているから、図７に示すように、カートリッジ１を収納したまま携行することができ、キャップを外して、保水材４に水を保水させると、水素ガスの吸引が可能となる。
また、キャップ９の開口側を上にして水を注ぎ入れると、ほぼ一定量の水が蓄えられる。キャップの筒部に水量の目安となるマークが付けられている場合はより確実に所定の水量を蓄えることができる。
そして、キャップ９に蓄えられた水に、カートリッジ１の先端部を漬けると、保水材４に水素ガス生成体３の水素ガス生成反応に必要な水を保水することができる。

このように、キャップ９を利用すると、ほぼ一定量の水を保水材に供給することができるから、水素ガス生成体３のマグネシウムとクエン酸を反応によりほとんどすべて消費することができ、未反応のマグネシウムやクエン酸が残存することなく、カートリッジ１を無駄にすることがないようにすることができる。
また、キャップ９には空気が流入する空気流入用孔９１が設けられているから、カートリッジ１が挿入されたホルダー８にキャップ９を装着した状態で吸引することできる。吸引が終了した後や吸引を途中で中断した後では、キャップを付けた状態で、ポケットやハンドバッグなどに入れて携行することができる。

上述したように、気体は通過できるが液体は通過できないフィルター６は、吸水材５の先端に取り付けることができるが、このフィルター６をホルダー８に取り付けてもよい。例えば、図１０から分かるように、挿入されたカートリッジ１の後端（吸水材５の後端）よりも吸引口８３寄りのホルダー８の部位にフィルター６を貼り付けて取り付ける。こうすることにより、水素ガスはフィルター６を通過して吸引口８３から口腔内に入るから、クエン酸水溶液が口腔内に入らないようにより確実に防止することができる。

１：カートリッジ
２：筒状ケース
２１：（先端部の）切り欠き
２２：（先端部内縁の）折り曲げ部
２３：（先端部外縁の）突部
２４：（後端部の）膨らみ
２５：（後端部の）切り欠き
３：水素ガス生成体
３１：筒状不織布
３２：筒状不織布の先端、後端
４：保水材
５：吸水材
６：フィルター
７：示温材
８：ホルダー
８１：本体部
８２：吸引部
８３：吸引口
８４：挿入口
８５：段付き部
９：キャップ
９１：空気流入用孔
９２：段付き部
１００：水素ガス吸引具

Claims (9)

1. 先端と後端が閉じられ、内部にマグネシウム粉粒体、クエン酸粉粒体および粉末セルロースからなる水素ガス生成用混合物を入れた筒状不織布を水素ガス生成体とし、該水素ガス生成体の前後に、保水材、吸水材をそれぞれ配置して、保水材、水素ガス生成体および吸水材を、先端開口部内縁に折り曲げ部が形成され、かつ先端部の筒部に複数の軸方向に伸びる細長い切り欠きが形成された合成樹脂製の筒状ケースに収納して詰めてなる水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジであって、該切り欠きは該カートリッジに詰め込まれた保水材の長さと同程度であることを特徴とする水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
2. 前記筒状ケースの後端部に、外径が大きくなる膨らみを形成するとともに複数の細長の切り欠きを形成したことを特徴とする、請求項１に記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
3. 前記吸水材の先端に気体は通過するが液体は通過しないフルターを取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
4. 前記筒状ケースの外表面に示温材テープを貼付したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
5. 前記保水材もしくは吸水材に芳香剤を添加したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水素ガス吸引具用の水素ガス生成用混合物カートリッジ。
6. ホルダーとキャップと水素ガス生成用混合物カートリッジとからなる水素ガス吸引具であって、
   ホルダーは、一方の端部に水素ガス生成用混合物カートリッジの挿入口を設けるとともに他方の端部に吸引口を設け、
   キャップは、有底の筒状材からなり、開口側寄りの筒部に空気流入用孔が形成され、
   キャップとホルダーは、キャップがホルダーに装着されて、ホルダーに挿入される水素ガス生成用混合物カートリッジを包囲することができ、
   水素ガス生成用混合物カートリッジが請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水素ガス生成用混合物カートリッジであることを特徴とする水素ガス吸引具。
7. 前記キャップの筒部の周囲には、マークが形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の水素ガス吸引具。
8. 前記キャップは透明の部位と不透明の部位からなり、透明の部位からホルダーに挿入された水素ガス生成用混合物カートリッジを観察できることを特徴とする請求項６又は７に記載の水素ガス吸引具。
9. 前記ホルダーの、挿入される水素ガス生成用混合物カートリッジの後端よりも吸引口寄りの部位に、気体は通過するが液体は通過しないフルターを取り付けたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の水素ガス吸引具。

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