JPWO2009098873A1 - 殺菌水及びその生成方法並びにその生成装置 - Google Patents

Abstract

バイオフィルムを破壊する作用を併せ持たせることで、殺菌対象が広範であっても病原菌を確実に死滅させる。本発明に係る殺菌水の生成装置５１は、原液５２を貯留する原液タンク３と、該原液タンクに連通接続されたストロークポンプ４と、該ストロークポンプに連通接続された電解槽５と、該電解槽に連通接続された吐出管６と、希釈水５７が貯留された希釈水タンク８とを備えるとともに、吐出管６の先端が希釈水タンク８に貯留された希釈水５７の水位以下となるように、吐出管６の先端位置に対する希釈水タンク８の設置位置を相対的に位置決めしてある。原液５２は、(a-1)〜(d)に示す方法のいずれかを選択して作製する。

Description

本発明は、主として人体の安全、健康又は衛生の確保が必要な環境で使用される殺菌水及びその生成方法並びにその生成装置に関する。

感染症をはじめとした様々な疾患の治療や予防を行うにあたり、その原因となる病原菌を殺菌することはきわめて重要であり、従来、病原菌の種類、適用部位、殺菌の程度などに応じて、さまざまな殺菌剤が開発されてきた。

例えば、エタノール、イソプロパノールといったアルコール系殺菌剤や、ヨードチンキ、ポビドンヨードといったヨード系殺菌剤は、生体消毒を含めて、旧来から広く使用されてきた。

また、塩化ベンゼトニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化セチルピリジニウム（ＣＰＣ）などが界面活性剤系の殺菌剤として知られており、とりわけＣＰＣは、歯磨きやトローチの成分として広く使用されている。

一方、アルデヒド系殺菌剤であるフタラールや過酢酸は、内視鏡や透析機器などの医療器具に主として使用されている。

このような多種多様な殺菌剤の中で、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ、次亜塩素酸ソーダ）は、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）がその有効成分であって、従来から果実や野菜の消毒、食品の製造ラインの殺菌消毒、浴室等の消毒、プール水の消毒、漂白剤、下水処理後の排水の消毒などに広く使用されているとともに、ＨＢＶやＨＩＶといったウィルスのみならず、芽胞に対しても一定の有効性が確認されている。

一方、有効塩素（遊離残留塩素）は、ｐＨによってその形態を大きく変化させることはよく知られており、ｐＨ７を越えると、殺菌力の強い次亜塩素酸の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（ＣｌＯ⁻）に形態を変化させてしまう一方、強酸性側では塩素ガスに変わる。そのため、殺菌水のｐＨは、次亜塩素酸の存在比率が高いｐＨ３〜７に設定されるとともに（特許文献１〜９）、有効塩素濃度は数十ｐｐｍに制限される場合が多い。

しかし、この程度の有効塩素濃度では、たとえ次亜塩素酸の存在比が高いといえども、細菌を死滅させる、すなわち細菌の表面に存在する細胞膜を透過して細菌体内に含まれるタンパク質を変成させることはできない。

かかる状況下、本出願人は、細菌を死滅させることが可能な高濃度の次亜塩素酸を殺菌成分とした歯周病治療用の殺菌水を開発し、歯周病原菌を死滅し得ることを臨床試験で確認した（特許文献１０）。

上記発明は、水道水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムのみを添加して電気分解することを特徴としており、かかる発明によれば、空気中に存在する二酸化炭素が溶媒に溶け込んで弱酸性となるため、塩酸や酢酸といった酸をわざわざ添加する必要がないという作用効果も奏するものであり、有効塩素濃度が数百ｐｐｍ程度であっても、無味無臭の殺菌水を生成することができる。

特開平３−２５８３９２ 特開平４−１３１１８４ 特開平４−９４７８８ 特開平６−３１２１８９ 特開平８−３２３３６５ 特開平９−２６２５８７ 特開平１０−７６２７０ 特開平１０−２４２９４ 特開２００５−３４２７０２ 国際公開２００７−７２６９７

しかしながら、上記殺菌水を用いる場合であっても、例えば物理的除去手段を用いることにより、バイオフィルムを予め破壊しておく必要があった。すなわち、病原菌は、それらのほとんどが浮遊菌としてではなく、自らが産生した菌体外多糖からなるバイオフィルムで保護されながら、また、該バイオフィルムで人体内の生体防御機構や抗生剤を遮断しつつ、緩やかに増殖を続ける。

そのため、歯科分野においては、歯周ポケット内に形成されているバイオフィルムを超音波スケーラやレーザーで予め破壊した後、上記殺菌水で歯周病原菌を殺菌しているが、人体の口腔を除く部位を殺菌する場合においては、殺菌対象となる部位が拡がる分、バイオフィルムの破壊は効率が悪くなる。

とりわけ昨今問題となっている院内感染に対しては、同時かつ広範な殺菌が必要とされるところ、院内感染に起因する病原菌を殺菌できる程度に広い範囲にわたってバイオフィルムを破壊することは、現実的にはきわめて困難である。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、バイオフィルムを破壊する作用を併せ持たせることで、殺菌対象が広範であっても病原菌を確実に死滅させることが可能な殺菌水及びその生成方法並びにその生成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る殺菌水は請求項１に記載したように、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８であって、次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムを含んでなり、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とするものである。

また、本発明に係る殺菌水の生成方法は請求項６に記載したように、塩化ナトリウム及び二酸化炭素が添加された水溶液を作製して原液とする工程と、該原液を、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが生成されるように電気分解する工程とを含んでなり、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とするものである。

また、本発明に係る殺菌水の原液は請求項１８に記載したように、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とする殺菌水の原液であって、塩化ナトリウム及び二酸化炭素が添加されてなり、電気分解によって、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが生成されるようになっているものである。

また、本発明に係る殺菌水の生成装置は請求項２３に記載したように、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とする殺菌水を生成する装置であって、塩化ナトリウム及び二酸化炭素が添加された原液を貯留する原液タンクと、該原液タンクに連通接続され前記原液を電気分解する電解槽とを備え、該電解槽は、前記原液を電気分解することによって、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８であって、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムを含む殺菌水を生成するようになっているものである。

従来技術の説明で述べたように、本出願人は、歯周病用の殺菌水を開発するにあたり、当初、井戸水や水道水に自然に溶け込んでいる二酸化炭素を利用して高濃度の次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む殺菌水の生成に成功するとともに、歯周病原菌を死滅し得ることを臨床試験で確認した。

しかしながら、高濃度の次亜塩素酸を生成することができたとしても、バイオフィルムを破壊することができなければ、殺菌水を病原菌に接触させることができないため、バイオフィルムを破壊する手段が別途必要になる。

ここで、歯周病治療の臨床現場においては、超音波スケーラーやレーザーでバイオフィルムを物理的に破壊し、う蝕治療の臨床現場においては、炭酸水素ナトリウムの微粉末と水とを圧縮空気で歯の表面に吹き付ける歯面清掃方法で歯の表面に形成されているバイオフィルムを物理的に除去していた。

一方、人体の口腔以外の部位であっても、バイオフィルムは、細菌が付着できる硬質な足場があれば、あらゆる場所で形成され得るものであって、口腔以外の生体部位では、例えば尿路や血管内に留置されるカテーテルやステントといった医療材料が足場となり、生体外の部位では、配管やチューブの内面が足場となって、バイオフィルムが形成され、患者側では慢性的な感染症が持続進行するとともに、患者を取り巻く環境においては院内感染の原因となる。

そのため、口腔以外の部位では、広い範囲にわたって形成され分布しているバイオフィルムをいかにして破壊するかが大きな課題となっていた。

本出願人は、バイオフィルムの破壊についてさらに研究を進めた結果、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び二酸化炭素が添加された水溶液を原液とし、かかる原液を、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように電気分解して殺菌水を作製すれば、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）のみならず、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）も高濃度であらたに生成させ含有させることができるという新たな知見を得るとともに、試験を行った結果、細胞壁が非常に厚いために死滅させることが困難と考えられていたう蝕病原菌であっても、かつバイオフィルムで守られている環境下であっても、上記殺菌水を接触させるだけで数秒〜数十秒程度以内に死滅させることが可能であることを確認した。

これは、高濃度の炭酸水素ナトリウムがバイオフィルムを破壊し、その破壊されたバイオフィルム内の細菌を高濃度次亜塩素酸で死滅させるという、炭酸水素ナトリウムと次亜塩素酸との協働作用によって病原菌を完全殺菌することができることを意味するものであるとともに、超音波スケーラやレーザーによってバイオフィルムを除去する必要がないため、広範な部位をかつ短時間に殺菌することが可能となり、院内感染に起因する病原菌の殺菌には特に有効な手段となる。

本発明に係る殺菌水は、口腔内を除くすべての部位が殺菌対象であって、生体部位としては、例えば皮膚にできた外傷が殺菌対象となり、生体以外の部位としては、例えば医療機器や医療器具が殺菌対象となる。

本発明に係る殺菌水で殺菌される対象は、主として感染症の原因となる病原体であって、グラム陽性菌やグラム陰性菌をはじめ、酵母や糸状菌などの真菌、結核菌などの抗酸菌、ＨＩＶやＨＢＶなどのウィルス及び芽胞が含まれる。ここで、グラム陽性菌には、ブドウ球菌(Genus Staphylococcus)、特に黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、とりわけ院内感染に起因する病原体として、メチシリンやオキサシリンに耐性を持つメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）とメチシリン感受性黄色ブドウ球菌(methicillin-sensitive Staphylococcus aureus, MSSA）が含まれる。また、グラム陰性菌には、やはり院内感染に起因する病原体として緑膿菌や大腸菌が含まれる。

有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように電気分解するためには、塩化ナトリウムを例えば２〜５質量％添加するとともに、二酸化炭素についても、大気中に存在する二酸化炭素（３８０ｐｐｍ、日本の大気中二酸化炭素の年平均濃度、「理科年表（第２版環境編）」から抜粋）による分圧で自然に溶け込む程度の量では全く足りず、強制溶解によって二酸化炭素の溶解度を高める必要がある。

すなわち、本明細書において二酸化炭素の強制溶解とは、二酸化炭素の溶解度を、自然に溶解し得る濃度（大気中に存在する二酸化炭素の分圧下における溶解度）よりも高くすることを意味するものとする。ここで、二酸化炭素を強制溶解させる具体的な方法としては、原液を、下記(a)〜(d)のいずれかの方法で作製すればよいが、いずれの方法においても、塩酸、酢酸その他炭酸を除く酸は一切添加しない。したがって、原液組成条件は、塩化ナトリウムの添加量が主たるパラメータとなる。

(a)水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加し、該塩化ナトリウムの添加工程と同時に又はその前後に炭酸ガスを吹き込み、又はドライアイスを添加する。

(b)純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加し、該塩化ナトリウムの添加工程と同時に又はその前後に炭酸ガスを吹き込み、又はドライアイスを添加する。

(c)水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加するとともに、通過水に接する二酸化炭素分圧を大気中の分圧よりも高くする。

(d)純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加するとともに、純水又は蒸留水に接する二酸化炭素分圧を大気中の分圧よりも高くする。

ここで、(a)及び(c)において原液の構成要素である水は、井戸水、水道水などを使用することが可能であり、あえて純水を使用する必要はない。但し、電解槽の電極損傷や電極反応の低下を未然に防止するためには、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどを含まない純水を使用した方がよいことは言うまでもない。

ｐＨを６〜８としたのは、ｐＨが６未満では、酸性環境下での金属腐食の懸念があるとともに、Ｈ₂ＣＯ₃、ＨＣＯ₃ ^-及びＣＯ₃ ^2-の濃度分率におけるＨＣＯ₃ ^-の存在比率が低くなって、バイオフィルムを破壊できるだけの炭酸水素ナトリウムを生成させることが困難だからであり、ｐＨ８を上回ると、Ｃｌ₂、ＨＣｌＯ及びＣｌＯ^-の濃度分率におけるＨＣｌＯの存在比率が低下して、細菌を殺菌することができるだけの高濃度の次亜塩素酸を生成させることが困難になるからである。

ここで、バイオフィルム内の細菌を死滅させるには、その周囲に存在するさまざまな有機物や他の菌体を酸化しても、なお十分な殺菌力を保持していることが必要であり、炭酸水素ナトリウムによる除去作用があったとしても、数十ｐｐｍ程度の次亜塩素酸では殺菌力が低すぎる場合が少なくない。

また、バイオフィルム内には３００〜４００種の細菌が一定の均衡を維持しながら寄生的に繁殖して細菌叢(そう)を形成しているケースが多くが、これがなんらかの原因で他の菌と置換されたり、少数の菌が異常に増えたりすると、菌交代現象とよばれる細菌叢の変化が生じる。すなわち、一部の病原菌が殺菌されずに生き残ると、菌交代現象が発生し、残った細菌が急激に増殖する。このような事態を防止するためには、バイオフィルム内に棲息する細菌を全て死滅させなければならない。

そのため、有効塩素濃度は２０１ｐｐｍ以上であることが望ましく、さらに、次亜塩素酸の存在比率が低いｐＨ範囲、すなわちｐＨ８近傍であっても、病原菌を殺菌あるいは溶菌できるだけの次亜塩素酸の濃度を十分に確保するため、５００ｐｐｍが特に望ましい。

一方、７００ｐｐｍ以下としたのは、７００ｐｐｍを上回る濃度は、上述した目的を達成するには不必要な濃度だからである。

本実施形態に係る殺菌水の生成装置を示した概略図。 次亜塩素酸の存在比を示したグラフ。 変形例に係る殺菌水の生成装置を示した概略図。

符号の説明

５１ 殺菌水の生成装置
５２ 原液
３ 原液タンク
５ 電解槽
６ 吐出管
５７ 希釈水
８ 希釈水タンク
１１ 脱気モジュール
１４ ３次生成水タンク

以下、本発明に係る殺菌水の生成方法及び装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る殺菌水の生成装置を図１に示す。
同図でわかるように、本実施形態に係る殺菌水の生成装置５１は、原液５２を貯留する原液タンク３と、該原液タンクに連通接続されたストロークポンプ４と、該ストロークポンプに連通接続された電解槽５と、該電解槽に連通接続された吐出管６と、希釈水５７が貯留された希釈水タンク８とを備えるとともに、吐出管６の先端が希釈水タンク８に貯留された希釈水５７の水位以下となるように、吐出管６の先端位置に対する希釈水タンク８の設置位置を相対的に位置決めしてある。

原液５２は、後述するいずれかの方法で作製するが、いずれの方法においても、塩酸、酢酸その他炭酸を除く酸は一切添加されていない。

希釈水５７は、井戸水、水道水、純水その他任意の水を使用することができるが、生成される殺菌水のｐＨが上述した範囲になるようにｐＨを適宜選択する。

本実施形態に係る生成装置５１はさらに、１次生成水が希釈水タンク８内において希釈水５７で希釈されてなる２次生成水６０に注水側が連通された脱気モジュール１１を備えており、該脱気モジュールは、真空ポンプ１２による減圧によって２次生成水６０の溶存酸素を除去するようになっているとともに、２次生成水６０から溶存酸素が除去された３次生成水を殺菌水６３として貯留する３次生成水タンク１４を備えている。

なお、生成装置５１に用いるチューブ類あるいは必要に応じて適宜設ける電磁弁は、高濃度の次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）による酸化で劣化のおそれがあるため、フッ素で形成するのが望ましい。

本実施形態に係る殺菌水の生成装置５１を用いて殺菌水６３を生成するには、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、望ましくは３００〜７００ｐｐｍ、さらに望ましくは４００〜７００ｐｐｍであり、かつｐＨが６〜８となるように、原液５２の組成条件（主として塩化ナトリウムの添加量）、電気分解時の動作条件（例えば電圧値や電流値）及び希釈条件（希釈倍率や希釈水のｐＨ）を定めるとともに、配合された原液５２を原液タンク３に貯留する。

塩化ナトリウムは例えば２〜５質量％添加する。

二酸化炭素の溶解度を高めるためには、逆浸透膜に通された通過水、純水又は蒸留水を溶媒とし、該溶媒中に二酸化炭素を強制的に混入させることで二酸化炭素の溶解度を一時的に高める方法と、溶媒に接している二酸化炭素の分圧を上げる方法と、溶媒の温度を下げる方法とが考えられるが、電解時に生じる熱によって水温が上昇することを考えた場合、二酸化炭素を強制的に混入させる方法か、二酸化炭素の分圧を上げる方法のいずれかを選択するのが望ましい。

二酸化炭素の溶解度を一時的に高める方法としては、炭酸ガスの吹込みによる方法か、ドライアイスの添加による方法のいずれかにさらに分類することができる。ここで、一時的とは、溶媒に接している二酸化炭素の分圧が大気中に存在する二酸化炭素の分圧と等しいため、換言すれば、二酸化炭素の混入を大気圧下で行うため、一時的に強制圧入したとしても、空気に含まれる二酸化炭素の分圧との圧力平衡により、時間が経過するにしたがって、二酸化炭素の溶解度が減少する場合を指す。この場合、二酸化炭素の溶解度が低下しないうちに、速やかに電解処理を行う必要がある。

二酸化炭素の分圧を上げることで二酸化炭素の溶解度を高める方法としては、逆浸透膜を通過した通過水、純水又は蒸留水を溶媒として該溶媒を気密タンクに封入し、その気中空間に二酸化炭素を圧入するか、気密タンク内の溶媒に炭酸ガスを吹き込み若しくは溶媒にドライアイスを添加する方法を採用することができる。

この場合、所定の二酸化炭素分圧で二酸化炭素を溶媒に溶かすとともに、その分圧を維持したまま、原液５２を電解槽５に送り込んで電気分解を行う必要があるため、二酸化炭素の分圧が低下しないよう、原液タンク３、ストロークポンプ４及び電解槽５を全体として気密に構成すればよい。

以上まとめると、二酸化炭素の強制溶解は、以下に示す方法のいずれかを選択して作製する。
(a-1) 水道水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加するとともに、該塩化ナトリウムの添加工程と同時又はその前後に炭酸ガスを吹き込むことで、二酸化炭素を通過水に強制的に溶解させる。
(a-2) 水道水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加するとともに、該塩化ナトリウムの添加工程と同時又はその前後にドライアイスを添加することで、二酸化炭素を通過水に強制的に溶解させる。
(b-1) 純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加するとともに、該塩化ナトリウムの添加工程と同時又はその前後に炭酸ガスを吹き込むことで、二酸化炭素を強制的に溶解させる。
(b-2) 純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加するとともに、該塩化ナトリウムの添加工程と同時又はその前後にドライアイスを添加することで、二酸化炭素を強制的に溶解させる。
(c) 水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加するとともに、通過水に接する二酸化炭素分圧を大気中の分圧よりも高くすることによって、大気中の二酸化炭素分圧での溶解度よりも高い溶解度で二酸化炭素を通過水に溶解させる。
(d) 純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加するとともに、純水又は蒸留水に接する二酸化炭素分圧を大気中の分圧よりも高くすることによって、大気中の二酸化炭素分圧での溶解度よりも高い溶解度で二酸化炭素を通過水に溶解させる。

逆浸透膜に通す水は、どのような性状のものでもよいが、逆浸透膜やそれを使った浄水器の負担を軽減し、あるいは捨て水の量をなるべく少なくするという意味では、ある程度浄化された水が望ましい。例えば、地下水、水道水又は市販されているミネラルウォータ（市販水）を使用することができる。以下、本実施形態では、逆浸透膜に通す水として水道水を用いるものとする。

水道水を逆浸透膜に通すことで原液５２を作製する場合には、逆浸透膜を備えた浄水器がいくつかのメーカーから市販されているので、それらから適宜選択し利用すればよい。また、二酸化炭素の分圧が高い環境下で通過水、純水又は蒸留水に二酸化炭素を溶解させる場合には、従来公知の二酸化炭素溶解装置を適宜利用することができる。

原液５２を作製したならば、次に、かかる原液５２を殺菌水１バッチ分に相当する量だけ計量し原液タンク３に貯留するとともに、同じく殺菌水１バッチ分に相当する量の希釈水５７を希釈水タンク８に貯留する。殺菌水１バッチ分に相当する希釈水５７の量は、希釈倍率や希釈水のｐＨに応じて適宜定めればよい。

次に、原液５２をストロークポンプ４で電解槽５に送り、定められた動作条件で電解槽５を動作させ、原液５２を電気分解する。

次に、電解槽５内で生成された１次生成水を、該電解槽に連通接続された吐出管６を介して、予め希釈水タンク８に貯留された希釈水５７内に注入する。

ここで、希釈水タンク８は、吐出管６の先端位置が希釈水タンク８の中に貯留された希釈水５７の水位以下となるように、その設置位置を相対的に位置決めしてある。

そのため、１次生成水は、空気（外気）と接触することなく、吐出管６を介して希釈水５７内に注入される。また、１次生成水は、予め計量された希釈水５７に注入されるいわばバッチ方式で注入されることになるため、従来のような配管内混合とは異なり、１次生成水は、希釈水５７に均質に混合される。

次に、２次生成水６０を脱気モジュール１１に通すことにより、溶存ガス、特に溶存酸素が除去された３次生成水を生成し、これを殺菌水６３として３次生成水タンク１４に貯留する。

本実施形態に係る殺菌水６３を用いて殺菌するには、対象となる細菌の棲息箇所に上記殺菌水を接触させるだけでよい。このようにするだけで、殺菌水に含まれる炭酸水素ナトリウムがバイオフィルムを破壊する一方、次亜塩素酸は、周囲に存在する有機物や他の菌体の酸化によって殺菌力を徐々に失いつつも、対象となる細菌を短時間にかつ確実に死滅させる。

具体的な殺菌部位としては、食器洗浄、手洗い、食品製造ライン、医療施設等が該当するが、生体内では口腔内を除くすべての部位が、生体外ではすべての部位が殺菌対象となる。特に、医療器具に適用した場合、院内感染を未然に防止しあるいは院内感染に起因した病原菌を滅菌することが可能となる。

医療器具は、人体への接触の度合いによって、無菌組織や血管に挿入されるクリティカル器具（critical items）と、粘膜又は健常でない皮膚に接触するセミクリティカル器具（semi-critical items）と、健常な皮膚とは接触するが粘膜とは接触しないノンクリティカル器具（non-critical items）の３つのカテゴリーに分類されている（Spauldingによる器具分類）。

本実施形態に係る殺菌水６３は、これらのいずれにも適用することができるが、滅菌（sterilization）が必要とされるクリティカル器具（critical items）、例えば手術用器具、循環器、尿路カテーテル、移植埋込み器具、針等に適用し、あるいは高水準消毒（high-level disinfection）が必要とされるセミクリティカル器具（semi-critical items）、例えば呼吸器系療法の器具、麻酔器具、軟性内視鏡、喉頭鏡、気管内挿管チューブ、体温計などに適用することで、院内感染を未然に防止しあるいは院内感染に起因した病原菌を滅菌することが可能となる。

また、本実施形態に係る殺菌水６３は、ｐＨが６〜８であって、かつ殺菌成分が人体内でも生成されている次亜塩素酸であるため、血管を通じて人体内に入る可能性がある環境で使用するのが有用であり、例えば、人体の外傷部の殺菌に用いることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る殺菌水の生成方法及び生成装置５１によれば、塩化ナトリウムを添加するとともに二酸化炭素が強制的に溶解された水溶液を原液とし、該原液を、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、望ましくは３００〜７００ｐｐｍ、さらに望ましくは４００〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように電気分解するようにしたので、バイオフィルムを破壊できるだけの高濃度の炭酸水素ナトリウムと、病原菌を死滅させることができるだけの高濃度の次亜塩素酸とを両方生成することが可能となり、従来のように、レーザーや超音波スケーラーといった除去手段を用いてバイオフィルムを予め破壊せずとも、さまざまな病原菌を数秒〜数十秒で完全殺菌することができる。そのため、広範な部位を効率よく殺菌することが可能となり、院内感染の予防やその原因となる病原菌の殺菌に特に有効な手段となる。

図２は、従来知られていた有効塩素の存在比を示したグラフである（「浄水の技術」、技報堂出版株式会社発行から抜粋）。同図でわかるように、従来においては、次亜塩素酸の存在比はｐＨ７以上で急激に低下し、ｐＨ８では存在比が２０％になるものと考えられていた。

しかしながら、本出願人が臨床試験を行ったところ（詳細については後述）、ｐＨ６〜８の範囲でう蝕病原菌を死滅させることが可能であるという結果を得た。う蝕病原菌については上述したように、その細胞壁を透過させて内部のタンパク質を変成させる、いわゆる溶菌は、歯科分野では、次亜塩素酸であっても難しいと考えられており、ましてや次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）ではう蝕病原菌の細胞壁を破壊することなど到底不可能であると認識されている。

本実施形態に係る殺菌水６３によれば、従来全く注目されてこなかったｐＨ７〜８の範囲において次亜塩素酸が十分な殺菌力をもって細菌を死滅させることができるとともに、かかるｐＨ領域において存在比率が高い炭酸水素ナトリウムのバイオフィルム破壊作用との相乗効果で、バイオフィルムを予め除去せずとも、該バイオフィルム内の細菌を死滅させることができるという産業上顕著な効果を奏するものである。加えて、上記殺菌水による細菌の死滅は、細胞壁を壊して内部のタンパク質を変成させる、いわゆる溶菌の状態に至らしめるものであって、耐性菌が出現するリスクもない。

また、本実施形態に係る殺菌水６３によれば、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が炭酸水素ナトリウムと併存しているため、ｐＨが酸性に変化して塩素ガスが発生したりアルカリに変化して次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の存在比率が低下したりといった事態を未然に防止することが可能となる。すなわち、本実施形態に係る殺菌水６３に万一、酸やアルカリが添加されたとしても、炭酸水素ナトリウムが緩衝作用を発揮するため、本実施形態に係る殺菌水６３は、ｐＨ６〜８を維持することが可能となり、塩素ガス発生のリスクや金属腐食の問題を大幅に改善することが可能となる。

また、本実施形態に係る殺菌水の生成装置５１によれば、吐出管６の先端位置が希釈水タンク８の中に貯留された希釈水５７の水位以下となるように、希釈水タンク８の設置位置を相対的に位置決めしたので、１次生成水は、空気（外気）と非接触の状態で希釈水５７内に注入されることとなり、かくして、原液５２の配合比率や電解槽５の動作条件が設計値と異なり、それが原因で万一、塩素ガスが発生したとしても、該塩素ガスは、ｐＨ環境が中性に近い希釈水５７の中でその形態が次亜塩素酸に変化するとともに、塩素ガスとして気中に揮散する懸念もなくなる。

また、電解槽５内で生成された１次生成水は、予め計量された希釈水５７内にバッチ方式で注入されるため、従来のような配管内混合とは違って均質な混合が可能となり、２次生成水６０のｐＨ及びそれに含まれる有効塩素濃度を設計値通りに合わせることが可能となる。

また、本実施形態に係る殺菌水の生成方法及び生成装置５１によれば、２次生成水６０から溶存ガスを除去して３次生成水６３を生成し、これを殺菌水としたので、生体に対して使用する場合においては、例えば傷口での発泡現象を未然に防止し、細菌を体内（血管内）に送り込むという事態を未然に防止することが可能となる。

本実施形態では、２次生成水６０中の溶存ガスを脱気モジュール１１を用いて除去するようにしたが、２次生成水６０中の溶存ガスの濃度が低いために発泡現象が起きる懸念がないのであれば、溶存ガスを除去する工程を省略してもかまわない。かかる場合には、２次生成水６０がすなわち殺菌水となる。

図３は、溶存ガスの除去工程を省略する際に用いる生成装置５１ａを示した図であり、脱気モジュール１１、真空ポンプ１２及び３次生成水タンク１４を生成装置２１から省略してある。

また、本実施形態では、殺菌水１バッチ分に対応する量の原液５２と希釈水５７とを計量し、それぞれを原液タンク３と希釈水タンク８に予め貯留するようにしたが、これに代えて、殺菌水１バッチ分よりも多い量、例えば数バッチ分に対応する量の原液５２を原液タンク３に予め貯留しておくのであれば、殺菌水１バッチ分に対応する原液５２の量をそのつど計量するための水位計測手段を備えるようにすればよい。かかる水位計測手段は、例えば超音波センサや電極式センサ等で適宜構成することができる。

また、本実施形態では、原液を電気分解した後、これを希釈して殺菌水を生成するようにしたが（後希釈）、これに代えて、原液を希釈し、しかる後、該希釈水を電気分解して殺菌水を得るようにしてもかまわない（前希釈）。なお、かかる変形例の場合においては、希釈水タンク８を省略し、これに代えて、希釈された原液を貯留するための希釈原液タンクを原液タンク３と電解槽５との間に別途備えればよい。

（殺菌水の生成）
まず、逆浸透膜を備えた浄水器に水道水を注水し、次いで、逆浸透膜を通過した水に３質量％の塩化ナトリウムを添加するとともに、ドライアイスを添加して原液とし、次いで、この原液を５倍に希釈した（前希釈）。

次に、希釈した原液を電解槽で電気分解して殺菌水とした。電解槽は、葵エンジニヤリング株式会社が「パーフェクトペリオ」（野口歯科医学研究所株式会社の登録商標）の商品名で販売している殺菌水生成装置の電解槽を用いた。

以上のプロセスで電気分解を行ったところ、ｐＨ６．３〜８の範囲内で有効塩素濃度が６００〜７００ｐｐｍの殺菌水を生成することができた。なお、殺菌水中における有効塩素の濃度を測定するにあたっては、２００ｐｐｍを越える濃度測定が可能な計器や試験紙あるいは試薬がなかったため、二倍希釈を二度繰り返すことで有効塩素濃度を計測した。

また、５００ｐｐｍの殺菌水の作用効果を確認するためのコントロール（標準試薬）として、同様な手順で４０ｐｐｍの殺菌水も併せて作製した。

（殺菌水を用いた臨床試験の概要）
本発明に係る殺菌水は、人体の口腔以外の部位を殺菌部位とするものではあるが、滅菌が困難であったう蝕病原菌や、歯周ポケット内に棲息するがゆえに有機物による不活性化の影響を受けやすい歯周病原菌を試験対象とすれば、その殺菌性をより客観的に検証することができる。そのため、以下、歯周病原菌とう蝕病原菌に対する殺菌性について説明する。
まず、歯周病原菌に対する臨床試験を行った。試験を行うにあたっては、上記殺菌水を歯周ポケット内に注入する治療を行い、次いで、唾液に触れないようにして探針を歯周ポケット底部に挿入し、歯根面に付着したプラークを採取し、これをスライドガラスに載せて生理食塩水で懸濁した後、カバーガラスで覆い、これを３６００倍の高解像度位相差顕微鏡で観察した。次に、その顕微鏡による観察によって殺菌できたかどうかを調べた。試験結果を表１に示す。

同表でわかるように、本発明に係る殺菌水によれば、すべての患者に対して歯周病原菌を溶菌できていることがわかる。

（殺菌水を用いた臨床試験の概要 〜う蝕病原菌〜）
次に、う蝕病原菌に対する臨床試験を行った。試験を行うにあたっては、上記殺菌水を口腔内に含んで１０秒間、含嗽し、その後、唾液を採取して該唾液中のストレプトコッカス・ミュータンス(Streptococcus mutans)、ストレプトコッカス・ソブリナス(Streptococcus sobrinus)及びラクトバチラス(Lactobacilli)の菌体数（唾液１ｍｌ中当たり）を調べた。試験は、株式会社モリタから販売されている「シーエーティー２１ファスト」（短時間う蝕活動性試験）を用いた。

２０分培養後（３７゜Ｃ）と２４時間培養後（３７゜Ｃ）の２ケースを行い、菌体数を調べたところ、有効塩素濃度が４０ｐｐｍである場合においては、２０分培養後では１０²〜１０³（安全域〜注意域）、２４時間培養後では１０⁵〜１０⁶（危険域）であった。これらの試験結果から、有効塩素濃度が４０ｐｐｍ程度では、う蝕病原菌を十分に殺菌することができないことがわかった。

次に、本発明に係る殺菌水を用いた試験結果を表２に示す。

同表でわかるように、本発明に係る殺菌水を用いた場合、治療後においてすべての患者で安全域となり、う蝕病原菌を溶菌できることがわかった。これは、炭酸水素ナトリウムによるバイオフィルムの破壊作用と次亜塩素酸による殺菌作用とが相乗し、う蝕病原菌を死滅させることができたものと思われる。

（殺菌水の生成に関する実験その２）
1)原液
原液として、以下の４つの試験溶液を準備した。
試験溶液Ａ；
大気圧下かつ室温下で蒸留水にドライアイス５％（w/v）を添加することで、該蒸留水にドライアイスを構成する二酸化炭素を溶解させ（飽和炭酸水）、しかる後、塩化ナトリウムを０．６％（w/v）を溶解させた。
試験溶液Ｂ；
試験溶液Ａの中間生成物である飽和炭酸水を蒸留水で５倍に希釈し、しかる後、塩化ナトリウムを０．６％（w/v）を溶解させた。
試験溶液Ｃ；
試験溶液Ａの中間生成物である飽和炭酸水を蒸留水で１０倍に希釈し、しかる後、塩化ナトリウムを０．６％（w/v）を溶解させた。
試験溶液Ｄ；
大気圧下かつ室温下で蒸留水を大気に曝露することで、該蒸留水に空気中の二酸化炭素を溶解させ、次いで、塩化ナトリウムを０．６％（w/v）を溶解させた。
2)試験方法
無隔膜タイプの電解槽に上記原液を４Ｌ投入し、２．８Ａの直流電流で電気分解を行った。

3)結果
試験結果を表３に示す。

同表でわかるように、飽和炭酸水を使った試験溶液Ａ〜試験溶液Ｃでは、ｐＨ範囲は、次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが十分な濃度で存在し得る６〜８となった。それに対し、空気中の二酸化炭素を自然溶解させた試験溶液Ｄでは、ｐＨが９．２となった。したがって、空気中の二酸化炭素を自然溶解させる方法では、次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムの両方を十分な濃度で生成することは困難であろうと思われる。

本発明に係る殺菌水は請求項１に記載したように、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８であって、次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムを含んでなり、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とするとともに、前記炭酸水素ナトリウムは、前記部位に形成されたバイオフィルムを破壊し、前記次亜塩素酸は、前記バイオフィルム内に棲息し感染症の原因となる病原体を殺菌するようになっているものである。

また、本発明に係る殺菌水の生成方法は請求項５に記載したように、塩化ナトリウムが添加され二酸化炭素が強制溶解された水溶液を作製して原液とする工程と、該原液を、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが生成されるように電気分解する工程とを含んでなり、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とするとともに、前記炭酸水素ナトリウムは、前記部位に形成されたバイオフィルムを破壊し、前記次亜塩素酸は、前記バイオフィルム内に棲息し感染症の原因となる病原体を殺菌するようになっているものである。

また、本発明に係る殺菌水の原液は請求項１３に記載したように、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とする殺菌水の原液であって、塩化ナトリウムが添加され二酸化炭素が強制溶解され、電気分解によって、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが生成されるようになっており、前記炭酸水素ナトリウムは、前記部位に形成されたバイオフィルムを破壊し、前記次亜塩素酸は、前記バイオフィルム内に棲息し感染症の原因となる病原体を殺菌するようになっているものである。

また、本発明に係る殺菌水の生成装置は請求項１７に記載したように、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とする殺菌水を生成する装置であって、塩化ナトリウムが添加され二酸化炭素が強制溶解された原液を貯留する原液タンクと、該原液タンクに連通接続され前記原液を電気分解する電解槽とを備え、該電解槽は、前記原液を電気分解することによって、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８であって、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムを含む殺菌水を生成するようになっており、前記炭酸水素ナトリウムは、前記部位に形成されたバイオフィルムを破壊し、前記次亜塩素酸は、前記バイオフィルム内に棲息し感染症の原因となる病原体を殺菌するようになっているものである。

本出願人は、バイオフィルムの破壊についてさらに研究を進めた結果、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が添加され二酸化炭素が強制溶解された水溶液を原液とし、かかる原液を、有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように電気分解して殺菌水を作製すれば、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）のみならず、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）も高濃度であらたに生成させ含有させることができるという新たな知見を得るとともに、試験を行った結果、細胞壁が非常に厚いために死滅させることが困難と考えられていたう蝕病原菌であっても、かつバイオフィルムで守られている環境下であっても、上記殺菌水を接触させるだけで数秒〜数十秒程度以内に死滅させることが可能であることを確認した。

有効塩素濃度が２０１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように電気分解するためには、塩化ナトリウムを例えば２〜５質量％添加するとともに、二酸化炭素についても、大気中に存在する二酸化炭素（３８０ｐｐｍ、日本の大気中二酸化炭素の年平均濃度、「理科年表（第２版環境編）」から抜粋）による分圧で自然に溶け込む程度の量では全く足りず、強制溶解によって二酸化炭素の溶解度を高める必要がある。

そのため、有効塩素濃度は２０１ｐｐｍ以上とするが、次亜塩素酸の存在比率が低いｐＨ範囲、すなわちｐＨ８近傍であっても、病原菌を殺菌あるいは溶菌できるだけの次亜塩素酸の濃度を十分に確保するため、５００ｐｐｍが特に望ましい。

Claims (27)

1. 有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８であって、次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムを含んでなり、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とすることを特徴とする殺菌水。
2. 有効塩素濃度を、前記１〜７００ｐｐｍに代えて、２０１〜７００ｐｐｍとした請求項１記載の殺菌水。
3. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、４００〜７００ｐｐｍとした請求項２記載の殺菌水。
4. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、５００〜７００ｐｐｍとした請求項２記載の殺菌水。
5. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の殺菌水。
6. 塩化ナトリウム及び二酸化炭素が添加された水溶液を作製して原液とする工程と、該原液を、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが生成されるように電気分解する工程とを含んでなり、人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とすることを特徴とする殺菌水の生成方法。
7. 前記原液を、水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加し、該塩化ナトリウムの添加工程と同時に又はその前後に炭酸ガスを吹き込み又はドライアイスを添加することによって作製する請求項６記載の殺菌水の生成方法。
8. 前記原液を、純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加し、該塩化ナトリウムの添加工程と同時に又はその前後に炭酸ガスを吹き込み又はドライアイスを添加することによって作製する請求項６記載の殺菌水の生成方法。
9. 前記原液を、水を逆浸透膜に通し、その通過水に塩化ナトリウムを添加するとともに、前記通過水に接する二酸化炭素分圧を大気中の分圧よりも高くすることによって作製する請求項６記載の殺菌水の生成方法。
10. 前記原液を、純水又は蒸留水に塩化ナトリウムを添加するとともに、前記純水又は前記蒸留水に接する二酸化炭素分圧を大気中の分圧よりも高くすることによって作製する請求項６記載の殺菌水の生成方法。
11. 有効塩素濃度を、前記１〜７００ｐｐｍに代えて、２０１〜７００ｐｐｍとした請求項６乃至請求項１０のいずれか一記載の殺菌水の生成方法。
12. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、４００〜７００ｐｐｍとする請求項１１記載の殺菌水の生成方法。
13. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、５００〜７００ｐｐｍとする請求項１１記載の殺菌水の生成方法。
14. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項６乃至請求項１０のいずれか一記載の殺菌水の生成方法。
15. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項１１記載の殺菌水の生成方法。
16. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項１２記載の殺菌水の生成方法。
17. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項１３記載の殺菌水の生成方法。
18. 人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とする殺菌水の原液であって、塩化ナトリウム及び二酸化炭素が添加されてなり、電気分解によって、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８となるように、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムが生成されるようになっていることを特徴とする殺菌水の原液。
19. 有効塩素濃度を、前記１〜７００ｐｐｍに代えて、２０１〜７００ｐｐｍとした請求項１８記載の殺菌水の原液。
20. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、４００〜７００ｐｐｍとした請求項１９記載の殺菌水の原液。
21. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、５００〜７００ｐｐｍとした請求項１９記載の殺菌水の原液。
22. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項１８乃至請求項２１のいずれか一記載の殺菌水の原液。
23. 人体の口腔を除く全ての部位を適用対象とする殺菌水を生成する装置であって、塩化ナトリウム及び二酸化炭素が添加された原液を貯留する原液タンクと、該原液タンクに連通接続され前記原液を電気分解する電解槽とを備え、該電解槽は、前記原液を電気分解することによって、有効塩素濃度が１〜７００ｐｐｍ、ｐＨが６〜８であって、かつ次亜塩素酸及び炭酸水素ナトリウムを含む殺菌水を生成するようになっていることを特徴とする殺菌水の生成装置。
24. 有効塩素濃度を、前記１〜７００ｐｐｍに代えて、２０１〜７００ｐｐｍとした請求項２３記載の殺菌水の生成装置。
25. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、４００〜７００ｐｐｍとする請求項２４記載の殺菌水の生成装置。
26. 有効塩素濃度を、前記２０１〜７００ｐｐｍに代えて、５００〜７００ｐｐｍとする請求項２４記載の殺菌水の生成装置。
27. ｐＨを、前記６〜８に代えて、７〜８とした請求項２３乃至請求項２６のいずれか一記載の殺菌水の生成装置。

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