KR0146185B1

KR0146185B1 - 음료수에 산소를 증가시키도록 하는 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR0146185B1
Application number: KR1019950012093A
Authority: KR
Inventors: 조충묵
Original assignee: 조충묵
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR960041076A

Abstract

본 발명은 물이 들어있는 일정크기의 용기에 액체 또는 고압기체 산소를 넣고 뚜껑을 닫아 산소의 부피 팽창에 의해 용기 내에 압력을 발생하게 하고, 이 압력에 의해서 자연수 내에 용존 산소량을 증가 시키도록 하는 방법에 관한 것이다.

또한 공급하는 산소의 양을 조절하면 자연수의 용존 산소량은 조절이 가능하게 된다.

또한 본 발명은 일정크기의 관을 통하여 액체 또는 고압기체 산소를 빠른속도로 공급하여 주면 관의 협폭부분에서 산소의 속도는 더욱 빨라지게 되고 이때 관의협폭 부분의 압력은 떨어진다.

압력이 떨어진 만큼 물 공급관을 통해서 물은 자동적으로 공급되고, 공급된 물과 산소가 서로 혼합되어(혼합수) 관의 협폭부분밖에서 안개처럼 분무된다.

이 혼합수를 배출관을 통해 일정크기의 밀폐용기에 채운후 즉시 뚜껑을 닫아 용존산소량이 증가된 물을 밀폐용기내에 충진토록 하는 것이다. 또한 본 발명은 대형 탱크내에 일정량의 물과 액체 또는 고압기체 산소를 공급하여 탱크내의 압력을 적정 압력으로 유지시켜 물속에 산소가 용존되도록 하되, 탱크내의 물을 감압장치가 부설된 배출호스를 통해 일정크기의 용기에 채운 후 즉시 뚜껑을 닫아 용존 산소량이 증가된 물을 밀폐용기 내에 충진토록 하는 것으로 배출관을 통해 일정량의 물이 배출되면 수위 감지센서에 의해 자연수를 자동적으로 탱크내에 공급하도록 함은 물론 산소도 탱크 내의 압력이 정해진 압력에 이르기까지 자동 공급되도록 하여 항상 탱크내의 물속에는 일정량의 산소가 용존될 수 있도록 내부 압력을 유지시켜 주도록 하므로써 밀폐용기 내에 채워지는 물속에 일정량의 산소가 용존될 수 있도록 하는 것이며, 물속의 용존산소량은 기존 자연수내의 용존산소량보다 훨씬 더 증가된 상태로 유지케 할 수 있도록 하는 음료수에 산소를 증가 시키도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

음료수에 산소를 증가시키도록 하는 방법 및 그 장치

제1도는 종래 자연수(음용가능한 자연수:음료수)가 들어있는 용기내에 액체 또는 고압기체산소(이하 산소라 한다)를 넣고 뚜껑을 막아 자연수 속에 용존산소량을 증가시키는 방법에 대한 설명도

제2도는 종래 탱크내에 공급되는 물속에 산소를 이용하여 용존산소량을 증가시킨후 밀폐용기에 상기 탱크내의 물을 공급시키도록 하는 장치에 대한 설명도

제3도는 본 발명에 있어 관 속으로 액체 또는 고압기체 산소를 공급하게 하되, 관의 협폭부분에서 자연수(음용가능한 자연수:음료수)와 산소를 혼합시켜 자연수 속의 용존산소량을 증가시킨 후 밀폐용기에 상기 혼합수를 공급 시키도록 하는 장치에 대한 설명도

제4도는 산소첨가 음료수와 일반 지하수를 각각 실험용 쥐에 섭취시킨 후 쥐의 체중변화도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:탱크 2,31:물공급관

3,32:산소공급관 4:압력계

5:물배출관 6:콘베어벨트

7,21:용기 8:수위감지장치

9:개폐밸브 7A,22:뚜껑

33:혼합수 배출관

본 발명은 음료수(음용가능한 자연수를 말한다)에 산소를 증가시키도록 하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면 일정크기의 관을 통하여 액체 또는 고압기체산소를 빠른 속도로 공급하되, 관의 협폭부분에서 산소의 속도를 더욱 빨라지게 하고 이때 물공급관을 통해서 물을 자동적으로 공급하여 관의협폭 부분에서 공급된 물과 산소가 혼합되어(혼합수) 안개처럼 분무되게 하며, 이 혼합수를 배출관을 통해 일정크기의 밀폐용기에 채운후 즉시 뚜껑을 닫아 용존산소량이 증가된 물을 밀폐용기에 충진하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

이와 같이 하여 얻어진 물을 섭취하게 되면 보통의 물속에 함유된 산소량보다 훨씬 많은 양의 산소가 인체의 활동에 필요한 에너지 증가와 피로감소 효과를 제공하게 되고 혈관내의 침전물로 인한 동맥경화나 결석 등 각종 성인병 위험을 최소화 함으로써 항상 건강한 젊음을 유지 할 수 있게 된다.

주지하는 바와 같이 인체의 약 70%는 물이 차지하고 있으며, 혈액중 약 83%, 뇌의 약 76%를 물이 차지하고 있어 인체는 물로 인하여 존재가치가 인정된다고 할 수 있다.

이와같이 인체에 없어서는 안될 중요한 물은 대기압 상태에서 일정량 이상은 산소가 용존 될 수 없는 것으로 알려져 있다. 즉 0℃일 때 용존산소량은 14-15ppm, 25℃일때 용존산소량은 6-7ppm밖에 되지 못한다.

따라서, 산소 60%, 탄소 24%, 수소 9%, 기타 미량원소 약 7%로 구성된 인체가 각종 질병 및 질환 등의 감염시 자연상태의 물보다는 용존산소량이 증가된 물을 섭취할 경우 인체의 세포에 활력을 주어 최상의 상태로 유지하는데 도움을 주게 된다.

결국, 인간생명의 근원이며 세포의 에너지원인 산소가 부족한 물(죽은 물)을 섭취하는 현재의 환경하에 있어서는 쉽게 피로해지며 무기력해지고 질병에 걸리기 쉽게 되는 것이다.

더욱이 여러 학자들에 의해 밝혀진 바와같이, 산소는 우리 몸안에서 에너지가 만들어지는 과정을 촉발하게 되고 산소에 의해 개시되는 복합적인 생화학적 절차를 통해 아데노신 3중인산염(Adenosine triphosphate; ATP)이 미토콘드리아(Mitochondria)라는 각 세포의 한 부분에서 만들어 지게 되는데, 이는 3중 인산염이 인체의 에너지 흐름이 된다는 것이다.

따라서, 탄수화물이나 지방같은 에너지 성분은 아데노신 3중인산염 생산에 기여하게 되는 것이고, 이러한 물질 없이는 생명체가 죽게되며, 산소없이는 아데노신 3중 인산염이 있을 수 없는 것이어서 철분부족, 빈혈과 같은 인체 내 산소운송의 불균형에서 오는 병의 주요 원인이 피로라는 것은 그리 특이한 것은 아니다.

더구나 에너지 소모가 많을수록 근육 운동의 힘을 부여하는 산소의 필요량도 높아지게 되는 것이어서, 인체의 세포조직에 산소공급을 증가시키는 것이 피로회복 과정을 효과적으로 촉진시키게 됨은 의심의 여지가 없다.

따라서 본 발명은 사람이 가장 필요로 하는 물에 보다 많은 양의 산소를 용존시켜 섭취토록 하므로써 인체의 피로 생성물질(젖산)을 제거시킴은 물론 사람의 활동에 유용한 능력을 제공시키도록 하는 것이다.

첨부된 도면의 제1,2도는 자연상태의 물 내에 함유된 용존산소량보다 훨씬 많은 양의 산소를 물에 용존시켜 인체에 공급될 수 있도록한 것으로, 일본국 공개특허 평2-241590호 고농도산소용해장치와 유사하나 본 발명의 설명을 돕고자 설명키로 한다.

[제1도의 방법과 그 실시예]

제1도에 도시한 바와 같이 용기(21)내에 자연수를 넣고 액체산소를 넣은 후 즉시(예:3초이내) 뚜껑(22)을 닫는다.

상기와 같이 액체산소를 용기 내에 넣게 되면 액체산소가 물의 온도에 의해 기화되면서(액체산소는 알려진 바와 같이 기화되면 820배 정도로 체적이 팽창하고 비점이 -183℃, 밀도는 1.14g/㎖이다)용기내부 물 이외의 빈 공간부에 있던 공기를 용기밖으로 배출한다. 이때 용기를 밀봉하게 되면 액체산소가 기화되면서 용기내에 압력이 발생하게 되고, 용기의 빈공간부에는 순수한 산소만이 존재하게 된다. 즉 액체산소가 밀폐된 용기내에서 기화되면서 체적이 늘어나게 되어 용기내부의 압력이 크게 상승하게 된다.

즉, 이 압력에 의하여 자연상태의 물 내에 함유된 용존산소량 보다 더 많은 양의 산소를 물속에 용존시킬 수 있는 것이다.

물속에 용존산소량은 투입하는 액체산소의 양을 조절하면 원하는 적정의 용존산소량에 맞출 수 있다. (보통 20ppm-80ppm)

[실시예]

제1도에 도시한 바와 같이 370㎖용 용기(21)내에 자연수(생수)를 넣고, 액체산소 약 0.3㎖를 넣은 후 즉시(예 3초 이내) 뚜껑(22)을 닫는다.

상기에 있어 370㎖용 용기 내에 넣은 자연수 280㎖ 이외의 빈공간 용적은 90㎤ 이다.

상기에 있어 용기는 합성수지제 용기(예 PET병) 또는 유리병, 파우치(POUCH)형태의 용기 모두를 포함하며, 산소는 액체산소 또는 고압기체 산소를 말한다.

상기와 같이 액체산소 0.3㎖를 용기내에 넣게 되면 액체 산소가 물의 온도(상온 22℃정도)에 의해 기화되면서 246㎖로 체적이 늘어나게 되어, 용기내부의 압력이 크게 상승하게 된다.

상기와 같은 조건에서 물속에 용존 되어있는 산소량을 측정하였더니 50∼60ppm이 되었다.

이때, 산소분자가 미치는 평균 압력을 계산하여 보면,

1) 분자의 평균운동 에너지

K=½mv²=3/2(kT)

=3/2(1.38X10^-23J/K)(295K)=4.071X10^-21

여기에서 k: 볼쯔만 상수(1.38x10^-23J/K)

T: 절대온도(273+℃)

2) 속도의 자승 평균

V²=3kT/m

m=M/NA={(32.0g/mol)x(10-3kg/g)/(6.022X10²³분자/mol)

=5.31X10^-26kg

여기에서 N_A: 아보가르도 상수(6.022X10²³분자/mol)

M: 1몰 질량(산소 32.0g/mol)

따라서

V²=3={3x(1.38X 10-23 J/K) (295K)/5.31X10^-26kg}

=230.0x10⁴M²/S²

3) 속도의 자승 평방근

Vrms=V²=23.0X10⁴=4.79X10²m/s

4) 분자가 용기벽에 미치는 힘의 평균

A를 직육면체로 가정하면 한변의 길이는 3 90=4.5㎝가 된다.

F={(m/2) (N/3) (Vrms²)}

={(m/L (N/3) (V²)}

={(23.0X10⁴) (5.31X10-26Kg/3X0.0045)

(X6.23²³)

=0.00582X10⁵N

5) 분자가 미치는 평균 압력

P=F/A

-(0.00582X10⁵N)/(0.045²M²)

=2.88 N/M²

1.013X10⁵N/M²이 latm (1기압) 이므로

==2.84atm

결국, 370㎖ 용기 내에 자연수 280㎖를 넣고 액체산소 0.3㎖를 넣은후 밀봉하게 되면 액체산소의 기화에 의해 용기 내부에 2.8atm정도의 압력이 발생하게 되고, 이의 압력에 의해 산소가 자연수 280㎖에 일부 용존됨과 동시에 90㎤의 내부 빈공간에 산소가 압력을 유지한 상태로 남아 있게 되며, 이때의 280㎖내에 용존된 산소량이 50-60ppm임을 알 수 있었다.

이와 같은 방법은 용기(21)내에 액체산소를 넣은 후 즉시 뚜껑을 닫아 용기내부에 압력을 발생케 하는 것이어서 상술한 일본국 공개특허에 있어서 압력을 이용하는 것과 유사하므로 본 발명의 기술적핵심은 아니며, 용기내에 액체산소를 넣은 후 즉시 뚜껑을 닫는 이 기술은 고정밀한 기술을 요하므로 용존산소량을 높이기 위한 기술장치에 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

[제2도의 방법과 그 실시예]

제2도에 도시한 바와 같이 하방에 혼합날개(1a)가 설치된 대형탱크(1)에 자연수와 산소를 동시에 공급하면 탱크(1)내에는 압력이 발생하게 된다. 이 발생되는 압력을 조절하면 탱크(1)내의 물에 용존된 용존산소량을 조절할 수 있는 것이다. (압력이 높을수록 용존산소량은 높아지고 압력이 낮을수록 용존산소량은 낮아진다)

이와같은 상태에서 물배출관(5)으로 탱크(1)내의 물을 용기(7)내에 담게 되면 자연상태의 물 내에 함유된 용존산소량보다 더 많은 양의 산소를 용존시킬 수 있는 것이다.

[실시예]

하방에 혼합날개(1a)가 설치된 3700ℓ 용량의 탱크(1)에 2800ℓ정도의 자연수를 물공급관(2)을 통하여 공급함과 동시에 5ℓ정도의 액체산소를 산소공급관(3)을 통하여 공급하되, 탱크(1)내의 압력계(4)에 탱크(1)내부의 압력이 2.8atm 정도로 되게한다.

이때 탱크내 용존산소량은 50-60ppm이 된다.

이와같은 상태에서 물배출관(5)으로 탱크(1)내의 물을 배출하되, 물배출관(5)임의의 위에 감압밸브(5A)를 설치하여 배출되는 물의 배출압력을 저하시켜 콘베어벨트(6)로이송되는 370㎖ 용량 또는 그 이상의 용량을 담을 수 있는 밀폐용기(7)에 배출된 물을 자동적으로 가득 채운 후 뚜껑(7A)를 닫는다.

이때 물 배출관(5)으로 물이 배출되면, 수위 감지장치(8)에 의해 배출량을 감지하여 부족한 물만큼 자연수를, 물 공급관(2)에서 공급함과 동시에 압력계의 압력 저하에 따라 액체산소를 산소공급관(3)을 이용하여 항상 탱크(1)내부의 압력이 2.8atm이되도록 유지케 하며, 물공급관(2) 및 산소공급관(3) 각각에는 자동개폐밸브(2A)(3A)를 설치하여 자동개폐밸브(2A)는 수위감지장치(8)의 감지여부에 의해 개폐되도록 하고, 지동개폐밸브(3A)는 압력계(4)의 압력센서(도시생략)에 의해 개폐되도록 하되, 이의 작동은 마이크로 컴퓨터에 의한 제어방식을 채택한다.

상기에 있어 혼합날개(1A)는 도시되지 않은 모터에 의해 회전하도록 한다.

상기에 있어 용기는 합성수지제 용기, 유리병, 파우치(POUCH)형태의 용기도 가능하며, 액체 산소 대신에 고압기체산소를 사용하여도 무방하다.

도면중(9)는 물배출관(5)측의 개폐밸브, (10)은 뚜껑 결합장치이다.

이와같이 하는 본 발명은 대형의 탱크(1)내에서 물과 산소를 혼합날개(1a)에 의해 혼합하되, 물에 용존산소량이 30-80ppm정도 용존될 수 있도록 탱크(1)내의 내부 압력을 적절히 유지케 하고 (예: 50-60ppm: 2.8atm, 80-90ppm: 6.5atm), 용존산소량이 30-80ppm으로 용존된 물을 물 배출관(5)으로 배출시킬 때 물 배출압을 감압밸브(5A)에 의해 감압시켜 콘베어밸트(6)로 이송되어 온 밀폐용기(7)에 자동적으로 공급케 하므로 강한 분사력 없이 용이하게 밀폐용기(7)내에 채울 수 있게 되며, 밀폐된 용기(7)내에 채워진 물속에는 용존 산소량 30-80ppm이 용존되어 있게 된다.

이와 같은 제2도에 의한 실시예는 밀폐된 용기(7)내에 채워진 물속에 보다 많은 요온산소량을 용존시킬 수 있으나, 역시 탱크내의 압력을 이용하는 것이어서, 일본국 공개특허에 있어 압력을 이용하는 것과 유사하여 본 발명의 기술적 핵심은 아니며, 이 실시예에 의한 기술은 탱크(1)내에 혼합날개(1A) 및 수위감지장치(8)를 설치해야 하므로 탱크(1)내의 구성이 복잡하고, 특히 탱크(1)내의 압력을 일정압력으로 유지시켜야 하므로 일정압력유지에 따른 고정밀한 기술을 필요로 하며, 자동개폐밸트(3A)의 작용을 마이크로컴퓨터에 의한 제어방식을 채택하고 있어 물내에 용존산소량을 높이는데 따른 설치비용이 과다하게 드는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 상기한 제1도 및 제2도에 의한 압력을 이용하여 물내에 용존산소량을 높이는데 따른 문제점을 해소하기 위하여 창출한 것으로, 산소공급관의 구조를 간단하게 변경하여 물과 산소가 용이하게 혼합되게 하되, 산소공급조절밸브를 조절시켜 원하는 용존산소량을 유도해낼 수 있도록 함으로써 별도의 압력수단을 필요로 하지 않고 수월하게 밀폐용기내에 용존산소량을 높일 수 있게 하고 이에 따른 제반장치의 구성이 간단하여 설치비용을 크게 저감시킬 수 있도록 함을 목적으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 산소공급관의 산소공급조절밸브에 의해 액체 또는 고압기체산소를 빠른속도록 산소공급관의 협폭부분으로 공급하여 주고, 산소공급관과 연통된 물공급관을 열어 물을 빠른속도로 산소가 공급되는 협폭부분으로 빨려들어가게하여 물과 산소가 혼합된 혼합수를 협폭부분에서 관이 넓어지는 부분을 가지는 혼합수 배출관으로 분무시켜 산소가 물에 용존될 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.

이와 관련된 본 발명의 장치는 산소공급관과 혼합수 배출관 사이의 협폭부분에 물공급관을 설치하되, 상기 산소공급관과 혼합수 배출관의 직경은 협폭부분보다 큰 직경을 가진 광폭부로 구성함을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 제3도에 의하여 구체적으로 설명한다.

제3도에 의한 설명에서 베츨관(33)을 통해 배출되는 혼합수를 밀폐된용기(7)에 담는 기술내용은 제2도에 의한 방법에서 설명되었으므로 구체적인 설명은 생략하며, 제2도와 중복되는 부분의 부호는 생략한다.

제3도에 도시한 바와 같이 산소공급관(32)을 통하여 산소를 빠르게 공급하여 주면 관의 협폭부분(B)에서 산소의 속도는 더욱 빠르게 진행을 하게 되고 관의 협폭부분(B)은 순가적으로 압력이 낮아지게 된다.

이때 물공급관(31)을 열어주게 되면 물은 자동적으로 관의 협폭부분(B)으로 빨려들어 가게 된다.(물은 압력이 높은곳에서 낮은 곳으로 흐른다.)

관의 협폭부분(B)에서 혼합된 물과 산소(이하 혼합수라 한다.)는 다시 관이 넓어지는 부분(C)에서 안개와 같이 분사된다.

이 혼합수를 배출관(33)을 통하여 밀폐용기(7)내에 담게 되면 자연상태의 물내에 함유되 용존사소량보다 많은 양의 사소를 용존시킬 수 있는 것이다. 도면 중 31A는 물 공급 및 차단용 밸브이다.

제3도에 도시한 방법을 좀 더 자세하게 알아보면

A지점에서의 관의 단면적:A₁, 압력:P₁, 속도V₁

B지점에서의 관의 단면적:B₁, 압력:P₂, 속도V₂

어떤관을 통해 흐르는 기체나 액체의 유속은 Bernoulli방정식으로 측정할 수 있다.

P₁=+ρV₁ ²/2=P₂+ρV₂ ²/2 - ① (ρ:산소의 밀도)

연속방정식에서 V₂A₂= V₁A₁이므로

V₂= V₁A₁/A₂이것을 ①에 대입하면,

P₁-P₂= V₁ ²[(A₁/A₂)²-1] / 2 - ②

그런데 A₁A₂이니까 P₁P₂이며, V₁V₂를 알수 있다.

V₁을 구하면

V₁=A₂2(P₁-P₂)/ρ(A₁ ²-A₂ ²) - ③ 이며

유량 Q (체적/초)는

Q=V₁A₁이다

그러므로 상기 ①식에서 P₁-P₂의 압력만큼 물공급관(31)을 통해서 물은 자동적으로 공급되는 것이며 P₁과P₂의 차가 크면 클수록 물은 더욱 빠르게 공급된다.

P₁과 P₂의 압력의 차는 최초 산소공급속도 V₁에 의해서 결정되므로 산소 공급조절밸브(32A)을 조절하여 공급속도 V₁을 조정하면 원하는 용존산소량을 유도해 낼 수 있으며, 물 배출관(33)을 통해 콘베어밸트(6)으로 이송되는 밀폐용기(7)에 배출된 물을 자동적으로 채운후 뚜껑(7A)을 닫게 된다.

이와 같은 본 발명을 상술한 ①,②,③ 식의 조건하에서 실험으로 확인한 바에 의하면, 즉 물공급관(31)을 통하여 약 2000ℓ정도의 물을 자동적으로 공급하고, 5ℓ정도의 액체산소를 산소공급관(32)을 통하여 빠르게 공급시켜 물과 산소를 혼합케한 후 370㎖용량을 담을 수 있는 밀폐용기(7)에 공급하면 밀폐용기(7)내에 채워진 물속에는 용존산소량 30-80ppm이 용존됨을 알 수 있었다.

상기 실험에서 370㎖용기내에 용존된 50ppm의 산소 양은 18.5cc 정도되는 것이므로 (50ppm은 물 1ℓ중 산소 50cc가 용존되어 있는 것이므로 370㎖에는 산소 18.5cc가 용존되어 있다.) 성인이 1회 호흡시 흡입되는 공기의 양중 산소의 양은 6.3cc 정도가 되므로 상기와 같은 양은 성인남자 호흡량의 약 3회분 정도의 산소가 체내에 들어가는 것이어서 인체의 세포조직에 산소가 더욱 많이 공급되어 인체활동에 필요한 에너지 증가와 피로감소 효과를 가져오게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명에서 얻어지는 물을 자연상태의 지하수와 비교하여 식물과 동물에 각각 투여한 실험 데이터를 제시한다.

(1)콩나물 재배

1. 재배기간: 95. 3. 24. 14:00-95. 3. 27. 18:00

2. 물의 조건:

A: 4겹 POUCH에 용존산소량 약 50PPM의 지하수 1Kg을 넣고 진공포장하여 항온실에 보관한 물

B: 4겹 POUCH에 용존산소량 약 7PPM의 지하수 1Kg을 넣고 진공포장하여 항온실에 보관한 물

3. 실험 방법: 2번에서 준비한 각각의 지하수를 한시간에 50g씩 하루에 20번(10Kg)씩 콩나물에 물을 준다.

4. 관찰 항목: 중량

5. 결과

※ A SAMPLE 이 B SAMPLE보다 중량이 24.2% 더 성장을 하였다.

(2) 양파 재배

1. 재배 기간: 95. 3. 1-95. 3. 25

2. 물의 조건:

A. 3겹 POUCH에 용존산소량 약 50PPM의 지하수 200g을 진공포장하여 항온실에 보관한 물

B. 3겹 POUCH에 용존산소량 약 8PPM의 지하수 200g을 진공포장하여 항온실에 보관한 물

3. 실험 방법: 2번에서 준비한 각각의 지하수를 하루에 한번(15:00) 200g(POUCH 1개)의 물을 교환하여 준다.

4. 관찰 항목: 뿌리 및 줄기의 길이

5. 결과

* A SAMPLE 이 B SAMPLE보다 줄기는 19.2%, 뿌리는 60.6%가 더성장 하였다.

(3) 마늘 재배

1. 재배기간: 95. 4. 1-95. 4. 25

2. 물의 조건:

4. 관찰 항목: 뿌리 및 줄기의 길이

5. 결과

※ A SAMPLE 이 B SAMPLE보다 줄기는 14.5% 더 성장하였으나 뿌리는 B SAMPLE이 A SAMPLE보다 5% 더 성장을 하였다.

동물실험 1차 부검 결과

1. 실험 목적: 용존 산소량이 서로 다른 두 종류의 물을 동물에게 먹여 발육상태 및 건강상태를 평가하기 위함

2. 실험 준비:

1)멸균된 지하수(용존산소량 : 7±2ppm) : 3KG

2)멸균된 지하수(용존산소량 : 38±2ppm) : 3KG

3) 실험용 쥐 : 10마리

3. 사육기간: 1995. 2. 13-1995. 2. 28

4. 동물의 사육 및 실험방법

1) 실험용 쥐를 2군(1군당 5마리)으로 나누어 1cage당 5마리 씩 사육

2) 실험용 쥐에 RETORT된 지하수(용존산소량 6ppm 및 38ppm)를 1일에 30g∼50g(평균 40g)씩 먹게하되, 먹이 종류는 통상적인 방법으로 먹인다.

3) 사육후 15일째(6월 29일)에 군당 5마리씩 DO(Dissolved oxygen: 용존산소 측정 혈구 분석(적혈구수, 백혈구수, 헤모글로빈수)한다.

5. 결과

(1) DO 측정

* SAMPLE 1,2의 동맥에서 혈액 채취는 실패하였고 SAMPLE 7 동맥의 DO 값은 시간이 경과하여 신뢰성이 없음.

동물실험 2차 부검결과

1. 실험 목적: 용존산소량이 서로 다른 두 종류의 물을 동물에게 먹여 발육상태 및 혈구 분석을 비교하기 위함

2. 실험 준비:

(1) 멸균된 지하수(용존산소량 : 7±2ppm) : 6KG

(2)멸균된 지하수(용존산소량 : 38±2ppm) : 6KG

3. 사육기간: 1995. 2. 13-1995. 2. 13

4. 실험방법 및 결과

(1) 실험용 쥐를 2군(1군당 5마리)으로 나누어 1Cage 당 5마리씩 사육하면서 RETORT된 지하수(용존산소량 7PPM 및 38PPM)을 1일 약 40g씩 먹게하여 사육후 30일째 DO 측정한다.

용존 산소량에 따른 동물 지구력 1차실험

1. 목적: 용존산소량이 다른 물속(7ppm 및 96ppm)에서 지구력의 차이를 비교 확인하기 위함.

2. 실험대상: 실험용쥐 6마리 (년령: 4주, 몸무게: 100∼120g)

1) 실험용 쥐를 2군(1군당 3마리)으로 나눈다.

2) 실험용 쥐의 발이 물통바닥에 닿지 않도록 물통에 용존산소량이 다른 지하수(7ppm 및 96ppm)를 10.5ℓ 부은 다음 실험용 쥐를 물통속에(물높이:18㎝)넣는다.

실험결과

*시간에 따른 지하수의 DO 측정값

※ sample 1은 볼 발명의 방법으로 용존산소량을 높인 물임.

용존 산소량에 따른 동물 지구력 2차 시험

1. 목적: 용존 산소량이 7ppm 및 86ppm의 지하수를 섭취한 후 용존 산소량이 다른(7ppm 및 86ppm)물속에서 지구력의 차이를 확인하기 위함.

2. 실험대상: 실험용쥐 2마리(연령-4주, 몸무게-100∼200g, 용존산소량이 다른 지하수를 4일 섭취한쥐)

실험용쥐 4마리(연령-10주, 몸무게-200∼250g, 용존산소량이 다른 지하수를 6주 섭취한쥐

3. 실험방법: 1) 실험용 쥐를 2군(1군당 3마리)으로 나눈다.

2) 실험용 쥐의 발이 실험용기에 닿지 않도록 4주의 쥐는 10.5ℓ(물높이:18㎝), 10주의 쥐는 15ℓ(물높이:27㎝) 용존산소량이 다른 지하수를(7ppm 및 86ppm)을 부어서 실험용 쥐를 집어 넣는다.

3) 각 쥐들의 수영시간을 측정한다.

실험결과

*시간에 따른 지하수의 DO 측정값

※Sample 2는 본 발명의 방법으로 용존산소량을 높인 물임.

산소함유 음료수 동물실험 결과 및 고찰

I. 서론

본 실험은 고농도의 산소를 함유한 음료수가 동물에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험용 랫드(흰쥐)에 고농도의 산소를 함유한 물과 일반지하수를 일정기간 음료수로 먹인 뒤 체중, 혈액학적, 혈액생화학적, 조직병리학적 검사등을 시행하였으며, 또한 고농도의 산소가 함유된 물을 정맥주사, 경구투여 한 후 시간별로 동, 정맥의 혈중 용존산소량을 측정하여 생체에 미치는 영향을 알아 보았다.

Ⅱ. 결과 및 고찰

1. 체중변화

전반적인 체중변화에 있어서 산소첨가군과 일반지하수 섭쥐군간의 뚜렷한 차이를 볼 수 없었다. 식수에 산소를 첨가하여 한달정도 급수하는 것 자체는 체중의 증감에 커다란 영향은 없는 것으로 생각되며 다만 산소 첨가군에서 체중증가량이 약간 감소하였는데 이것은 산소섭취량 증가에 따른 체내의 대사촉진에 의한 축적 체지방 감소와 관련이 있는 것으로 생각된다.(제4도참조)

2. 혈액검가

가. 혈구검사

11일째와 32일째 부검한 혈액학적 검사결과 모두에서 산소첨가군에서 백혈구(WBC), 적혈구(RBC), 헤모글로빈(HB), 헤마토크리트(HT)등이 증가하였다. 일반적으로 헤모글로빈과 적혈구의 증가는 산소운반능력의 증가를 반영하므로, 이 결과를 일단 산소운반능력이 증가되었다고 볼 수 있다. 정확한 것은 동맥에서 혈액가스분석을 실시하여 pH, pC02를 측정하여 체액의 pH의 항상성과 산, 염기의 평형을 판정하고 pC02와 p02, methemoglobin, oxyhemoglobin을 측정하여 실제 산소와 적혈구의 헤모글로빈과의 결합하는 정도를 알아보는 것이 필요하다고 생각된다.

참고로 헤모글로빈 1g은 1.337㎖의 산소와 결합하므로 혈액 100㎖(15g/dL Hb농도)는 20.1㎖의 산소 결합능이 있다. 동맥혈의 산소포화도는 산소분압 100mmHg에서 98%이므로 혈액 100㎖의 산소량은 19.7㎖이고, 혼합 정맥혈의 산소포화도는 p02 40mmhg에서 79%로 혈액 100㎖의 산소량은 15.1㎖이다. 따라서 양자의 차이인 4.6㎖는 혈액 100㎖에 의해 조직으로 공급되는 산소의 양이다.

헤모글로빈 및 적혈구의 수가 감소되면 조직으로 운반되는 산소량이 감소하게 되므로 장기조직은 산소결핍으로 인한 기능장애로 여러 가지 임상증상이 나타난다. 일반적으로 헤모글로빈의 농도가 정상범위 이하로 떨어진 상태를 빈혈이라 하며 헤모글로빈 농도를 빈혈을 나타내는 지표로써 측정하는 것이다.

동물에서의 결과와는 달리 사람에서 고농도의 산소함유물을 8일간 섭취한 결과에서는 안양중앙병원과 KMI결과 모두에서 백혈구는 증가되엇고 적혈구수, 혈색소가 감소하였는데 이것은 사람에서는 동물실험에 비해 비교적 단기간 급수하여 소화기를 통해서 산소가 흡수되므로 상대적으로 산소운반능력이 약간 떨어진 때문으로 생각된다. 적혈구와 혈색소의 감소정도는 정상범위(14-18.5g/dL)내의 변화였다. 위의 방법으로 헤모글로빈양의 감소를 이용하여 계산해 보면 중앙병원은 0.4㎖, KMI는 4.42㎖정도의 양이 소화기관을 통하여 흡수되었다는 것을 계산하여 볼 수 있다.

백혈구는 말초혈액 검사의 하나로 말초혈액에서 보는 과립구계(호증구, 호산구, 호염기구) 림프구계 및 다핵구계 세포의 혈액 단위용적당의 총수를 말하는 것이다. 본 실험에서는 사람과 동물에서 모두 백혈구의 층수가 증가되었는데 일반적으로 백혈구의 증가는 세균, 바이러스, 진균등의 감염, 중독, 약물, 급성출혈 또는 용혈, 각종 종양성 변화 등에 의해 발생하는 것으로 알려져있다. 이중 사람에서는 주로 5만/uL 이상으로 증가하는 것은 만성백혈병, 백혈병양 반응, 중증감염증, 악성종양등에서 볼 수 있다.

사람에서의 정상범위는 4,000-10,000uL이며 고농도의 산소첨가 음료수를 마신 사람의 결사결과와 동물의 결과 모두에서 백혈구가 약간 증가하였으나, 정상범위내의 변화였다. 이러한 백혈구의 증가는 감염에 의한 것이라기보다는 산소흡수의 증가로 이한 면역강화 효과인 것으로 생각된다.

나. 혈액생화학적 검사.

일반적으로 T-protein, albumin, globulin, A/G ratio, SGOT(AST), SGPT(ATL), ALP, r-GPT, Bilirubin등은 간실질 및 간담도의 이상을 알아보는 검사이며, LDH, cholesterol, HDL-cholesterol, triglyceride 등은 혈청내의 지질대사, 비만, 동맥경화를 판단하기 위한 검사항목이고, BUN, CRN은 신장 및 간기능의 이상을 알아보기 위한 검사항목이다.

Cholesterol은 인지질과 함께 세포막성분으로 각종 스테로이드 홀몬과 담즙산을 만드는데 쓰이는 지질성분이다. 콜레스테롤은 일반성인에 있어서 정상범위는 130-230mg/dL 정도이며, 특히 심장의 관상동맥 경화성 심질환과 밀접한 관계가 있으며, 성인에서 200mg/dL을 넘으면 급격히 증가하는 것으로 알려져 있다.

보통 240mg/dL이 넘으면 고콜레스테롤혈증으로 분류한다.

HDL-cholesterol은 지질단백의 분획인 high-density lipoprotein에 함유된 cholesteol을 말한다. 혈청의 HDL-cholesterol의 감소는 말초조직으로 부터 cholesterol의 운반능력을 감소시키므로 죽상경화성 병변을 일으키기 쉬워지는 것으로 알려져 있으며 역학조사결과 반대로 HDL-cholesterol이 높은 집단에서는 심근경색증의 발생률도 낮고 평균수명도 길기 때문에 선천적으로 높은 사람들을 장수증후군(longevity syndrome)이라고 부르기도 한다.

Triglyceride(TG)는 중성지방이라하며 보통 식이증 총지방의 95%이상을 차지한다. 관상동맥질환, 심근경색증 등에서 혈청 TG는 동맥경화증의 발생지표가 되며 또 VLDL과 동맥경화증과의 관련도 알려져 그 대사산물이 동맥경화의 원인이 된다고 알려져 있다.

11일째 결과를 보면 T-protein, albumin, globulin, A/G ratio등은 별다른 차이를 발견할 수 없었으나 SGOT(AST),SGPT(ALT)등은 산소첨가군이 일반지하수에 비해서 반정도로 감소하였다. 일반적으로 SGOT(AST),SGPT(ALT)는 간손상 및 용혈등이 있을 때 증가하는 효소이며 비타민이나 페니실린 투여등에 의해서 감소되기도 하다는 보고도 있으나, 본 실험의 결과에서 감소된 것은 검체의 보관이나 분석과정에서 오류가능성이 있는 것으로 보여진다. LDH, cholesterol등도 감소, HDL-cholesterol은 증가, triglyceride도 증가하였고 BUN은 감소하였다.

32일째 결과에서는 T-protein, albumin, globulin, A/G ratio등은 11일째 결과와 같이 별다른 차이를 발견 할 수 없었으나 SGOT(AST), SGPT(ALT)등은 11일째 결과와는 달리 산소첨가군이 일반지하수에 비해서 약간 증가하였으며, LDH도 비슷한 정도의 경과를 보였다. Triglyceride는 감소, HDL-cholesterol은 증가, Cholestrerol, BUN은 두군이 비슷하였다.

위의 결과처럼 11일과 32일 결과 모두에서 특정적으로 cholesterol이 감소하거나 같고 HDL-cholesterol이 증가되는 경향을 보이면서 상대적으로 TG가 감소한 것은 고농도 산소함유 음수의 섭취가 최근 심각한 문제로 대두되고 있는 동맥경화, 심근경색, 비만, 관상동맥질환등의 성인병 예방에 도움이 될 수 있다는 점에서 주목할만 하다고 생각된다.

3. 혈중 용존산소량 검사

일반적으로 혈액의 산소운반은 운반산소 총량의 약 2%정도는 물리적으로 혈액에 용해되어 있는 산소(p02)상태로 운반되며 나머지 98%정도는 적혈구의 헤모글로빈성분과 화학적으로 결합(oxyhemoglobin, 92Hb)되어 있는 상태로 운반되는 것으로 알려져 있다.

그러므로 산소의 운반은 물리적인 것보다 대부분이 헤모글로빈의 운반상태에 의존함을 알 수 있다.

동맥혈의 산소운반능력은 동맥혈중 산소함량(용존산소+산소포화도×헤모글로빈농도)과 정맥혈의 산소함량 차이에 심박출량을 곱한 것으로 나타낸다. 사람에서 동맥혈 산소분압이 50mmHg이하로 되면 산소해리곡선의 구배가 갑자기 커지고, 체조직으로의 산소운반 능력이 급하게 감소된다. 이런 이유로 p02 유지 목표는 60-90mmHg이다. 정상 생리조건하에서의 산소비율은 11.2mmol/min(또는 250mL/min)정도로 상당히 일정하게 안정되어 있으며, 심박출량은 4.9L/min정도이므로 동, 정맥간의 산소함량의 차이는 약 2.3mmol/L(또는 5.1mL/dL)로 알려져 있다.

가. 1차실험 결과

지하수와 산소첨가군간의 동맥혈이 용존산소량은 각각 3.6ppm으로 같았으며, 정맥혈에서는 각각 1.58PPM과 1.75PPM로서 산소첨가군이 약간 높았다.

*-: 특별한 병변이 발견되지 않음

나. 2차실험 결과

지하수와 산소첨가군간의 동맥혈의 용존산소량은 각각 2.60PPM과 2.64ppm으로서 거의 비슷하였으며, 정맥혈에서는 각각 1.58PPM과 1.56PPM으로서 두군 모두 비슷하였다.

이상의 실험에서 고용량 산소함유음료수를 직접 정맥혈관에 주사하면 동맥의 산소분압이 약간 상승하였고, 시간경과에 따라서 재보면 어느정도 증가되기도 하나 결과가 일정치 않았다. 시간경과에 따라서 증가하는 것은 용존산소량와 헤모글로빈에 결합하였던 것의 일부가 시간이 지남에 따라서 떨어져 나오기 때문으로 생각된다. 산소분압은 대기중의 산소와 온도등 측정에 영향을 주는 요인들이 다양하므로 좀더 정밀한 장비로 추가적인 실험이 필요할 것으로 생각된다.

4. 조직검사

산소첨가군에 있어서 간, 폐, 신장등의 조직을 검사하였으나 별다른 이상을 발견할 수 없었다.

Ⅲ. 참고문헌

1. 이귀녕, 이종순: 이상병리파일, 의학문화사, 1993.

2. 이귀범: 임상병리 핸드북, 고문사, 1991

3, 전국임상병리교수협의회 조직, 세포분과위원회편: 조직검사학 고려의학, 1992.

4. 강두희: 생리학, 신광출판사, 1980

5. 폴 시 브래그(김태수 역): 물의 신비, 홍액재, 1993

이상의 실험에서와 같이 콩나물 등과 같은 식물에 용존산소량이 많은 물을 줄 경우 자연상태의 지하수 보다 훨씬 더 성장율이 높음을 알 수 있고, 쥐와 같은 동물에 용존산소량이 많은 물을 줄 경우 자연상태의 지하수보다 혈액농도가 높음을 알 수 있었다.

특히, 산소함유 음료수의 섭취가 최근 심각하게 대두되고 있는 동맥경화, 심근경색, 비만, 관상동맥질환등의 성인병 예방에 도움이 될 수 있음이 확인되고 있다.

이상과 같이 본 발명은 자연수에 함유되어 있는 용존산소량보다 더 많은 양의 산소를 용존시켜 용기에 채워 섭취하더라도 체내에 공급되는 산소가 성인남자가 1회 호흡하는 산소의 양보다 훨씬 많게되어 인체의 활동에 필요한 에너지 증가를 촉진하게 되는 등의 효과가 탁월하고, 혼합탱크내에 공급되는 물과 액체산소 및 물의 배출을 공급 배출케 함과 동시에 혼합탱크내의 내부압력을 자동적으로 일정하게 유지토록 하므로써, 작업의 수월성과 대량생산에 크게 기여하는 등의 특징이 있다. 이상과 같이 하여 얻어진 용존산소량이 증가된 음료수를 섭취할 경우 인체에 공급되는 산소비율 증가로 인해 혈액에로의 산소공급이 증가되어 인체활동에 유용한 능력을 제공하게 됨은 물론 인체의 피로 감소 효과를 가져오게 되고, 특히 산소가 많이 함유된 물은 위장에서 받아드리면 위장특유의 세포조직에 의해 더많은 산소 함유량을 세포조직에 공급하게 되어 간에 산소용해량이 더욱 증가하게 되며 따라서 간의 효율을 증가시킬 수 있게 되는 등 본 발명에 의해 얻어진 용존산소량이 증가된 음료수는 신체건강 유지에 효율적이고도 유익함을 제공하게 되는 효과를 가져오는 특징이 있다.

Claims

산소 공급관(32)의 산소공급조절밸브(32A)에 의하여 액체 또는 고압기체산소를 빠른속도로 산소공급관(32)의 협폭부분(B)으로 공급하여 주고, 산소공급관(32)과 연통된 물공급관(31)을 열어 물을 빠른속도로 산소가 공급되는 협폭부분(B)으로 빨려들어가게하여 물과 산소가 혼합된 혼합수를 협폭부분(B)에서 관이 넓어지는 부분(C)을 가지는 혼합수 배출관(33)으로 분무시켜 산소가 물에 용존될 수 있도록 함을 특징으로 하는 음료수에 산소를 증가시키도록 하는 방법.
산소공급관(32)과 혼합수 배출관(33)사이의 협폭부분(B)에 물 공급관(31)을 설치하되, 상기 산소공급관(32)과 혼합수 배출관(33)의 직경은 협폭부분(B)보다 큰 직경을 가지는 광폭부로 구성함을 특징으로 하는 음료수에 산소를 증가시키도록 하는 장치