KR20120047318A

KR20120047318A - 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구

Info

Publication number: KR20120047318A
Application number: KR20127010291A
Authority: KR
Inventors: 후미타케 사토; 도모키 세오; 료스케 구로카와; 분페이 사토; 다츠야 나이토; 도모유키 야나기하라; 요헤이 사토; 요코 사토
Original assignee: 미즈 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2012-05-11
Also published as: AU2011277514A1; SG186786A1; TW201208976A; US20130112600A1; JP2012020962A; CN102712510A; KR101165197B1; EP3026025A1; CA2804245A1; HK1172602A1; EP2508484A1; TWI399338B; CN102712510B; WO2012008445A1; EP2508484A4; US9108871B2; EP3026025B1; IL223063A0; IL223063A; EP2508484B1

Abstract

수소보다 이온화 경향이 높은 금속 또는 수소화 금속인 수소 발생제를 필수 성분으로서 포함하는 수소 발생계(c-1)와, 상기 수소 발생계를 수용하고, 상기 수소 발생계와 발생용 물(c-4)의 반응에 의해 수소 가스를 발생시키기 위한, 개폐식의 밸브(a)를 포함하는 기액 분리부를 갖는 수소 기포 형성체(c-3)를 포함하는 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구로서, 상기 수소 기포 형성체는 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기 내에 설치되고, 또한, 상기 수소 가스가 상기 기액 분리부를 통해 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기로 보내짐으로써 수소 함유 생체 적용액을 얻음과 더불어, 상기 개폐식의 밸브는, 상기 수소 발생계와 상기 발생용 물의 반응에 의해 수소 기포 형성체의 내부에 발생하는 수소 가스의 가스압에 의해 밀려 열림으로써 수소 가스를 수소 기포 형성체의 외부인 상기 밀폐 용기로 배기하지만 배기 후에는 닫힌다.

Description

생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구{DEVICE FOR SELECTIVELY HYDROGENATING BIOCOMPATIBLE SOLUTION}

본 발명은, 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구에 관련된 것이다.

수소 함유 생체 적용액을 제조하는 방법으로서, 가정용 전해 수소수 생성 장치를 이용하는 방법이나 수소 발생제로서 금속 마그네슘의 금속편을 생체 적용액과 접촉시키는 방법이 알려져 있다(일본국 특허공개 제2007-167696호).

일본국 특허공개 제2007-167696호

수소 발생제를 이용하여 수소 함유 생체 적용액을 얻고자 하는 경우, 수소 발생제는, 생체 적용액에 수소 분자를 용존시킬 때에, 그 생체 적용액의 특성까지 변화시켜 버리는 일이 많다. 예를 들면, 수소 발생제가 금속 마그네슘인 경우, 수소 발생시, 이하의 식(1), (2)에 따라, 생체 적용액에 마그네슘 이온을 용출시킴과 더불어, 그 pH를 알칼리측으로 기울인다.

Mg＋2H₂O→Mg(OH)₂₊＋H² ???식(1)

Mg(OH)₂₊→Mg^2＋＋2OH^- ???식(2)

그러나, 수소 발생 반응의 전후에서, 자연적 또는 인구적으로 이미 조성되어 있는 생체 적용액의 성분 구성을 바꾸어 버리는 것은 기본적으로 바람직한 것은 아니다. 성분의 변화는 차나 미네럴 워터 등 생체 적용액의 맛을 바꾸는 것으로 이어진다.

따라서, 생체 적용액의 성분 구성은 바꾸지 않는 수소 함유 생체 적용액의 제조 기구가 요구되고 있다.

식품위생법상, 식품과 접촉하는 것이 인정되고 있는 첨가물은 「식품첨가물」로서 공식적으로 인정되어 있는 것 뿐이다.

그런데 수소 발생제를 이용하여 수소수를 만들고자 한 경우, 수소 발생제인 마그네슘이나 수소화물의 종류는, 모두 식품첨가물로서 인정되어 있지 않기 때문에, 모두 식품위생법 위반이 된다.

따라서, 수소 발생제를 필수 성분으로 하여 수소수를 만드는 경우는, 수소 발생제를 포함하는 수소 발생계를 식품(생체 적용액)과 완전히 비접촉으로 하기 위해서, 플라스틱 등의 용기 중에, 수소 발생계를 수납할 필요가 있다.

상기 수소 발생계 수납기에는, 수소 가스를 배기하기 위한 배기구가 설치되어 있다. 이 배기구는 밀폐 용기의 상부 기상부에 위치하도록 설치된다(물의 유입을 피하기 위해).

밀폐 용기 내의 수소 발생제 수납기의 배기구로부터의 수소 가스는, 밀폐 용기 기상부로 보내지는 것을 통해서 기상부 내의 가스를 수소 가스로 치환함과 더불어, 기상 내압과 수소 가스 농도를 높인다.

이 압력을 따른 고농도 수소 가스는, 경시적으로 액체 내에 용해되고, 고농도 수소수를 생성함으로써 과제를 해결한다.

또는, 금속 마그네슘 등 수소 발생제를 필수 성분으로서 포함하는 수소 발생계를, 수소 가스를 방출하지만 물을 실질적으로 유입시키지 않는, 및/또는 수소 가스를 방출하지만 물을 실질적으로 유출시키지 않도록 고안된 기액 분리부를 갖는 수소 기포 형성체에 수용함과 더불어, 수소 기포 형성체 내에 있어서 수소 발생제와 발생용 물을 반응시키는 것을 통해서, 수소 기포 형성체로부터 발생한 수소 가스를, 수소 발생 반응에 이용된 발생용 물을 실질적으로 생체 적용액에 유출시키지 않고, 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기 기상부에 보내고, 수소 함유 생체 적용액을 얻음으로써 과제를 해결한다. 또한, 기상의 고압?고농도 수소 가스를 밀폐 용기의 진탕을 통해서 생체 적용액에 용해시키고, 고농도 또는 과포화 수소 함유 생체 적용액을 얻음으로써 과제를 해결한다.

이러한 수단을 이용하여, 생체 적용액에 수소를 공급함으로써, 생체 적용액의 특성을 바꾸지 않고, 수소 함유 생체 적용액을 얻을 수 있다. 또, 이러한 수단을 이용하면, 가정, 직장, 거리, 매장 등 장소를 불문하고, 임의의 음료의 향미를 변화시키지 않고, 간단하게 고농도 수소 음료를 제조할 수도 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기액 분리부를 나타내는 평면도 및 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기액 분리부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기액 분리부를 수소 기포 형성체에 장착한 선택적 수소 첨가 기구를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 기액 분리부를 수소 기포 형성체에 장착한 선택적 수소 첨가 기구의 다른 예를 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

본 발명에 있어서 생체 적용액이란, 본 발명을 이용하여 수소가 용존되는 대상인 물 또는 수용액 등 생체에 적용되는 액체이다. 생체 적용액은, 물 외, 음료수, 차나 커피 등 음료를 포함한다. 생체 적용액에 수소를 용존시킴으로써 얻어지는 수소 함유 생체 적용액은, 흡입(분무), 음용, 주사 등을 통해 생체에 적용되지만 이것에 한정하는 것은 아니다. 수소 함유 생체 적용액, 및 고농도 또는 과포화 수소 함유 생체 적용액의 작용 성분은 수소이며, 그 작용은 주로 산화 스트레스의 억제이지만 이것에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 있어서 수소 발생제란, 수소를 발생시키는 물질이다. 수소보다 이온화 경향이 높은 금속, 수소화 금속을 포함하는 수소화 화합물 등, 물과 접촉함으로써 수소를 발생시키는 물질은 수소 발생제에 포함된다. 물과의 반응성이 좋은 점을 고려하여, 금속 칼슘, 수소화 칼슘, 금속 마그네슘, 수소화 마그네슘 등은 적합하게 이용된다. 반응 생성물의 안전성 등을 고려하고, 금속 마그네슘은 특히 적합하게 이용된다.

본 발명에 있어서 발생용 물이란, 수소 발생제와 접촉하는 것을 통해서 수소 기포 형성체 중에 수소 가스를 발생시키는 액이다. 이러한 발생용 물에는, 수도물, 정수, 이온 교환수, 정제수, 순수, RO수 등이 포함되지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 상술의 생체 적용액 자체를 발생용 물로서 이용할 수도 있다. 함유 성분, 경도, 액성의 여하에 관계없이, 물을 포함하고 있는 액체이면 본 발명의 발생용 물로서 이용할 수 있다.

본 발명의 수소 발생계 수납기는, 생체 적용액으로부터 수소 발생계를 격리함과 더불어, 수소 발생계 수납기 내에서 발생한 수소 가스를, 수소 발생계 수납기의 배기구를 통해 생체 적용액에 보내는 것을 특징으로 한다. 수소 발생계 수납기를 포함하는 본 발명의 기구는, 그것이 수용되는 밀폐 용기와는 별개의 장치로서, 혹은 밀폐 용기에 사전에 짜넣어진 구조부로서, 밀폐 용기에 수용될 수 있다.

본 발명의 수소 기포 형성체는, 생체 적용액으로부터 수소 발생계를 격리함과 더불어, 수소 기포 형성체 내에서 발생한 수소 가스를, 수소 기포 형성체의 기액 분리부를 통해 생체 적용액에 보내는 것을 특징으로 한다. 수소 기포 형성체를 포함하는 본 발명의 기구는, 그것이 수용되는 밀폐 용기와는 별개의 장치로서, 혹은 밀폐 용기에 사전에 짜넣어진 구조부로서, 밀폐 용기에 수용될 수 있다.

이러한 기액 분리부는, 예를 들면, 밸브(역지 밸브나 볼 밸브를 포함한다)나 가스 투과막 등을 부품이나 재료로서 포함함으로써, 수소 발생계와 발생용 물의 접촉 반응에 의해 발생한 수소 가스를 방출함과 더불어, 발생용 물을 실질적으로 유출시키지 않는, 및/또는 생체 적용액을 유입시키지 않도록 고안된 것을 특징으로 한다.

이러한 고안으로서, 예를 들면, 기액 분리부에 밸브를 설치하고, 생체 적용액의 수소 기포 형성체에 대한 유입을 방지하는 고안이 포함된다. 이렇게 함으로써, 수소 기포 형성체에 유입된 물이, 진탕시 등에 재차 생체 적용액에 유출되어 버리는 것을 방지하면서, 수소 기포 형성체 내에서 형성된 수소 가스를 생체 적용액에 방출시킬 수 있다. 보다 자세하게는, 이러한 기액 분리부에 설치된 밸브는, 수소 기포 형성체의 내부와 외부를 가로막음과 더불어, 수소 발생계와 발생용 물의 반응에 의해 수소 기포 형성체의 내부에 발생하는 수소 가스의 가스압에 의해 밀려 열림으로서 수소 가스를 수소 기포 형성체의 외부로 배기하는 한편, 배기 후에는 중력 혹은 수소 기포 형성체 외부의 수압 등을 통해서 자연적 또는 인공적으로 닫히는 개폐식의 밸브이며, 수소 가스의 배기시 이외는, 수소 기포 형성체의 외부에 있는 생체 적용액을 수소 기포 형성체의 내부에 실질적으로 유입시키지 않는 것을 특징으로 한다.

도 1은, 이러한 개폐식의 밸브를 이용한 기액 분리부의 예이다. 여기서 기액 분리부는, 개폐식의 밸브(a), 및 밸브가 거기에 조합되는 플라스틱성의 오목 형상 부품(b)으로 구성되어 있다. 개폐식의 밸브는, 밸브의 머리부(a-1)로부터 한 개의 축부(a-2)가 신장되면서, 축부의 도중에 축부를 둘러싸는 고리 형상의 돌기물(a-3)이 가공되어 있다. 또, 오목 형상 부품은, 그 저면의 중심부에 뚫려 있는 중심의 구멍(b-1)을 둘러싸도록 부채 형상의 구멍(b-2)이 3개 더 뚫려 있는 한편, 저면의 주연부에는 밸브의 머리부를 거는 테두리(b-3)가 남겨져 있다. 이 저면은 밸브의 머리부(a-1)가 딱 들어가는 정도의 면적이며, 밸브의 머리부(a-1)를 수용했을 때, 상술의 중심부에 뚫려 있는 중심의 구멍(b-1)을 통해 밸브의 축(a-2)이 통과하지만, 축부를 둘러싸는 고리 형상의 돌기물(a-3)은 그 사이즈 때문에 용이하게 통과할 수 없다. 그러나, 오목 형상 부품의 저면의 중심부에 뚫려 있는 중심 구멍(b-1)을 통과한 축부(a-2)를 하방으로부터 강하게 당김으로써, 밸브의 축부를 둘러싸는 고리 형상의 돌기물(a-3)은 변형되면서 저면의 구멍(b-1)을 통과하기 때문에, 밸브(a)와 오목 형상 부품(b)을 조합할 수 있다.

수소 기포 형성체의 내부에서 발생한 수소 가스의 가스압이 높아지면, 오목 형상 부품의 저부에 위치하고 있던 개폐식 밸브의 머리부가 밀려 열리면서 수소 가스가 배기되지만, 축부를 둘러싸는 고리 형상의 돌기물이, 오목 형상 부품의 저면 중심부에 뚫려 있는 중심 구멍에 걸리기 때문에, 배기시의 수소 가스압에 의해도 개폐 밸브가 오목 형상 부품으로부터 벗어나지 않는다.

또 이 때, 또한, 수소 기포 형성체에 도입되는 발생용 물의 양을 적게 해둠으로써, 수소 가스가 밸브로부터 방출될 때라도, 발생용 물이 생체 적용액에 유출되는 것은 방지할 수 있다.

발생용 물의 사용량의 기준으로서는, 수소 발생계를 수용하는 수소 기포 형성체에 발생용 물을 도입한 후, 상기 수소 발생계(수소 발생계가 후술의 피복재 등에 덮여 있는 경우는, 그 피복재마다)를 없앤 경우, 상기 수소 기포 형성체에 잔존하는 발생용 물의 양은, 10cc 이하, 바람직하게는 5cc 이하, 더 바람직하게는 3cc 이하, 특히 바람직하게는 1cc 이하인 것이 바람직하다. 또, 이러한 여분의 발생용 물의 유출을 방지하는 것을 목적으로, 흡수 비즈, 이온 교환 수지(후술되는 바와 같은 건식 이온 교환 수지는 흡수성이 높고 더 바람직하다), 흡수지, 히알루론산, 폴리아크릴산 등 흡수성이 있는 물질이나 재료가, 수소 기포 형성체 내나 후술의 피복재 등에 포함되어 있는 것은 바람직한 것이다.

또한, 수소 기포 형성체의 일부 또는 전부를 이러한 기액 분리부로 구성할 수 있다. 수소 기포 형성체에 설치되는 기액 분리부 이외의 재질은, 아크릴 수지 등 물을 투과하는 것이 적고, 또 물에 부식되는 것이 적은 재질인 것이 바람직하다.

또 다른 고안으로서, 예를 들면, 기액 분리부에, 수소 기포 형성체에 물을 유입시키지만 수소 기포 형성체로부터 물을 유출시키지 않는, 즉 물의 유출입을 비가역적으로 제어하는 수소 가스 투과막을 설치하는 것이 포함된다. 이러한 기액 분리부를 갖는 수소 함유 생체 적용액의 제조 기구를 생체 적용액에 접촉시키는 것을 통해서, 기액 분리부를 통해 생체 적용액의 일부가 수소 기포 형성체 내에 유입된다. 유입된 생체 적용액은, 발생용 물로서, 수소 기포 형성체 내의 수소 발생계와 반응하고 수소 가스를 발생시킨다. 이로 인해, 발생한 수소 가스는 기액 분리부로부터 생체 적용액으로 방출되지만, 막에 막히고, 발생용 물은 생체 적용액에 유출되지 않는다.

또, 본 발명에 있어서, 생체 적용액과 수소 발생계의 격리에 만전을 기하기 위해, 수소 발생계에 포함되는 수소 발생제 등의 고체 성분을 부직포 등 피복재로 더 덮어도 된다. 이러한 피복재는, 수소 가스나 물은 투과하지만, 수소 발생계나 그 반응 잔사를 투과시키지 않는 것을 특징으로 한다. 이러한 피복재의 포어 사이즈는, 1000㎛ 이하, 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 150㎛ 이하, 특히 바람직하게는 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 금속 마그네슘 등 수소 발생제의 평균 입경은, 피복재의 외부에 투과하지 않고, 또한, 미립자화에 의한 활성의 증대도 기할 수 있는 입경인 것이 바람직하다. 예를 들면, 수소 발생제의 평균 입경은, 3000㎛ 이하, 바람직하게는 1000㎛ 이하, 더 바람직하게는 500㎛ 이하, 특히 바람직하게는 250㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 수소 발생계는, 수소 발생제 외, 금속 이온 봉쇄제나 pH 조정제 등 수소 발생 반응을 촉진하는 제를 포함해도 된다.

이러한 금속 이온 봉쇄제는, 물에 전혀 혹은 거의 용해되지 않고, 수소 기포 형성체 또는 피복재의 내부에 있어서 금속 이온을 흡착하는 성질을 갖는 물질을 생성하는 물질을 포함한다. 양이온 교환 수지 등, 불용성 또는 난용성의 금속 이온 봉쇄제는 적합하게 이용된다. 그 중에서도, 금속 이온의 흡착과 더불어, 수소 이온(H^＋)을 방출하는, 설폰산기를 교환기로 하는 산성 양이온 교환 수지 또는 카르본 산기를 교환기로 하는 산성 양이온 교환 수지를 포함하는, 수소 이온형 양이온 교환 수지는, pH 조정제로서의 기능도 겸하기 때문에, 더 바람직하다.

본 발명의 pH 조정제는, 시트르산, 아디프산, 사과산, 아세트산, 석식산, 글루콘산, 유산, 인산, 염산, 황산 등 수소 이온(H^＋)을 공급함으로써 수산화물 이온(OH^-)을 억제(중화 또는 생성 방지)하는 성질을 갖는 물질, 및 가수분해되어 불용성의 수산화물을 형성함으로써 수산화물 이온을 제거하는 물질을 포함한다. 알루미늄 이온을 포함하는 광석 등, 가수 분해를 받고 불용성의 수산화물을 형성하는 pH 조정제는 적합하게 이용된다. 그 중에서도, 황산암모늄알루미늄 등의 명반은, 가수 분해를 받고 불용성의 수산화 알루미늄을 생성하는 한편, 마그네슘 이온이나 칼슘 이온에 대한 금속 이온 봉쇄제(응집제)로서의 기능도 겸하기 때문에, 더 바람직하다.

상술과 같이, 수소 이온형 양이온 교환 수지나 명반은, 이것 하나로 금속 이온 봉쇄제로서의 기능과 pH 조정제로서의 기능을 겸하는 바람직한 물질이다.

또, 수소 발생제의 경시 열화를 억제하기 위해서, 금속 이온 봉쇄제나 pH 조정제 등 수소 발생계에 포함되는 물질의 수화수나 함수율은 적은 것이 바람직하다. 즉, 수화수로 말하면, 3수화물 이하, 바람직하게는 2수화물 이하, 보다 바람직하게는 1수화물 이하, 특히 바람직하게는 무수화물이나 무수물인 것이 바람직하다. 함수율로 말하면, 함수율 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 보다 바람직하게는 20 중량% 이하, 특히 바람직하게는 15 중량% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 고농도 수소 함유 생체 적용액이란, 용액의 용존 수소 농도가 0.1ppm 이상, 바람직하게는 1.0ppm 이상인 수소 함유 생체 적용액을 포함한다. 본 발명에 있어서 과포화 수소 함유 생체 적용액이란, 상온 상압에 있어서의 용해도 이상의 용존 수소 농도인 것을 포함하고, 1.6ppm 이상, 2.0ppm 이상, 3.0ppm 이상, 4.0ppm 이상, 5.0ppm 이상, 6.0ppm 이상, 7.0ppm 이상, 8.0ppm 이상, 9.0ppm 이상, 10.0ppm 이상의 고농도 수소 함유 생체 적용액을 포함한다.

또한, 본 발명의 수소 발생계를 수소 기포 형성체에 수용하여 이루어지는 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구는, 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기에 있어서, 생체 적용액 내, 밀폐 용기 공기층, 또는 밀폐 용기 외 등에 설치할 수 있다.

수소 기포 형성체 내에서, 수소 발생계와 발생용 물의 반응에 의해 발생한 수소 가스는, 수소 기포 형성체의 기액 분리부를 통해 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기로 방출됨과 더불어, 고압?고농도의 수소 가스상을 형성한다. 또한, 본 발명의 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를 생체 적용액 중에 설치한 경우라도, 발생한 수소 분자의 대부분은 생체 적용액에 용해되지 않고, 우선은 밀폐 용기 공기상으로 이행하는 것을 출원인은 발견했다.

덧붙이면, 수소 발생제를 수소 기포 형성체에 수용하지 않고 노출 상태에서 생체 적용액 중에 투입하는 경우에 비해, 수소 발생제를 수소 기포 형성체에 수용하여 생체 적용액 중에 설치하는 경우는, 투입 후에 생체 적용액에 용해하는 수소량은 더 적어지는 것을 출원인은 발견했다.

즉, 수소 기포 형성체에 수용되지 않는 수소 발생제로부터 발생한 수소 분자가, 생체 적용액에 직접 용해되면서 클러스터 혹은 미세 기포를 형성해 가는 한편, 수소 기포 형성체의 기액 분리부를 통해 수소 분자가 생체 적용액에 방출되는 경우, 수소 기포 형성체가 수소 가스에 대한 일종의 스토퍼로서 작용하기 때문에, 수소 분자는, 기액 분리부의 내벽 근방에 적량 결집한 후 비로서, 수소 가스 기포로서 기액 분리부로부터 방출된다. 바꾸어 말하면, 생체 적용액 중에 방출될 때, 수소 분자는, 이미 어느 정도의 크기를 갖는 수소 가스 기포로서 방출된다.

이것은 육안으로도 관찰된다. 예를 들면, 본 발명의 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를, 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기에 설치하고, 용기를 옆으로 넘어뜨려 그대로 당분간 방치해 두면, 수소 기포 형성체 내에서 발생한 수소 가스가 간헐적으로 기액 분리부로부터 수소 기포를 방출시키면서, 수소 가스상의 체적을 점차 증대시켜 간다. 바꾸어 말하면, 방출되는 수소 가스의 기포 사이즈가 큰 것이기 때문에, 그것은 수중을 상승하고 밀폐 용기의 기상으로 재빠르게 이행해 버린다.

일반적으로, 수소 분자에 한정하지 않고, 어떠한 산업용도를 기하여 가스 용액을 제조하는 당업자의 사이에서는, 가스의 기포 사이즈를 가능한 한 작게 하는 것을 통해서, 기포가 기상으로 향하는 상승 속도를 늦추는 것이야 말로, 고농도의 가스 용액을 제조하기 위해서는 중요하다고 생각되어 왔다. 수소, 산소, 또는 오존을 포함하는, 모든 산업용 가스의 마이크로 버블화, 또한 나노 버블화는, 본원 출원시에 있어서 여전히, 당업계의 주요한 기술 과제의 하나로서 인식되고 있다.

한편, 본 발명자들은, 가정, 직장, 거리, 매장 등을 포함하는 다양한 장소에서, 소비자가 사용시에 고농도 수소 함유 생체 적용액을 얻으려고 하는 기회에 있어서는, 음료수, 차나 커피 등 음료를 포함하는 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기의 생체 적용액에 수소 분자를 직접 용해시키는 것보다도, 우선은, 밀폐 용기 내에 수소 가스상을 형성함과 더불어 용기 내압을 높이고, 그 후에 밀폐 용기를 적절히 흔듦으로써 기상의 수소 가스를 회수하는 쪽이 훨씬 바람직한 것을 발견했다.

사실, 본 발명자들의 실험에서는, 금속 마그네슘인 수소 발생제를, 수소 기포 형성체에 수용하지 않고 밀폐 용기 내의 생체 적용액 중에 설치한 경우, 10분 경과 후의 생체 적용액의 용존 수소 농도는 약 0.7ppm까지 높아짐에도 불구하고, 그 후에 밀폐 용기를 흔들어도 용존 수소 농도는 약 0.9ppm까지 밖에 상승하지 않는다(약 1.3배). 한편, 동량의 금속 마그네슘인 수소 발생제를, 수소 기포 형성체에 수용하여 밀폐 용기 내의 생체 적용액 중에 설치한 경우, 10분 경과 후의 생체 적용액의 용존 수소 농도는 불과 0.2ppm 밖에 되지 않는 반면, 그 후에 밀폐 용기를 흔듦으로써 용존 수소 농도는 약 3.0ppm까지 상승한다(약 15배).

따라서, 수소 함유 생체 적용액의 용존 수소 농도를 높이는 것을 목적으로, 본 발명의 수소 발생계와 발생용 물을 수소 기포 형성체에 수용하여 이루어지는 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를, 밀폐 용기에 수용함과 더불어 상기 밀폐 용기를 적절히 흔드는 것은 바람직한 것이다.

이 경우, 본 발명의 밀폐 용기란, 용기의 내용물이 대기에 닿지 않도록 고안되어 있는 용기를 포함한다. 캡이 달린 패트병이나 알루미늄 보틀 등 마개가 달린 용기는 밀폐 용기에 포함된다. 밀폐 용기는, 사람이 손으로 흔들기 쉽게, 휴대용의 형태와 용량을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 2L 이하, 바람직하게는 1L 이하, 특히 바람직하게는 0.5L 이하의 용량의 밀폐 용기가 바람직하지만 이것에 한정하는 것은 아니다.

밀폐 용기의 재질로서 바람직한 것은 수소 투과성이 낮은 용기이다. 수소 투과성이 낮을 수록 발생한 수소를 용기계 외로 내보내는 일이 적다.

본 발명에 있어서 밀폐 용기의 수소 투과성은 다음과 같이 측정한다. 즉, 일본국 특원 2009-221567에 기재되는 방법 등을 참고로, 안정적으로 거의 포화 농도(20℃?1기압에서 1.6ppm)를 유지하는 수소 용존수를 측정 대상이 되는 밀폐 용기 내용적의 20배의 체적으로 생성함과 더불어, 정수(후지사와시 수도물을 활성탄 컬럼에 통과시켜 처리한 활성탄 처리수 등)를 만수 충전한 상기 밀폐 용기를 상기 수소용존수에 5시간 침지한다.

그 후, 상기 정수의 용존 수소 농도를 측정하고, 용존 수소 농도가 1000ppb 이하, 바람직하게는 500ppb 이하, 보다 바람직하게는 100ppb 이하, 특히 바람직하게는 10ppb 이하인 밀폐 용기가 본 발명의 수소 투과성이 낮은 용기에 포함된다.

밀폐 용기는, 수소 발생에 의한 내압의 상승에 견딜 수 있는 내압 성능을 갖고 있는 것이 바람직하다. 절대 압력으로 0.11MPa, 바람직하게는 0.4MPa, 더 바람직하게는 0.5MPa, 특히 바람직하게는 0.8MPa의 내압에 견딜 수 있는 내압 용기인 것이 바람직하다. 탄산 음료용 패트병 등은 적합하게 이용된다. 밀폐 용기는, 안전하게 열 수 있도록 캡을 여는 도중에 압력을 해제하는 기구(벤트 슬롯)를 구부(口部)에 구비하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 진탕이란, 밀폐 용기에 물리적 충격을 부여함으로써 밀폐 용기 내의 생체 적용액과 기상의 수소를 접촉시키면서, 생체 적용액 중의 용존 산소 등 용존 가스를 수소 가스로 치환하는 것이다. 본 발명의 진탕은, 손을 이용한 자연적 진탕 외 기계를 이용한 인공적 진탕이 포함된다. 진탕기, 교반기, 초음파 발생 장치 등에 의한 진탕은 이러한 인공적 진탕에 포함된다.

또, 밀폐 용기의 기상에 수소 가스가 한층 축적되는 것을 목적으로, 본 발명의 선택적 수소 첨가 기구를 밀폐 용기에 설치하고 나서, 1분 경과한 후, 바람직하게는 2분 경과한 후, 보다 바람직하게는 4분 경과한 후, 더 바람직하게는 8분 경과한 후, 특히 바람직하게는 10분 경과한 후에 진탕을 개시하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 모범적인 자연적 진탕의 예는 다음과 같다. 즉, 평균적 체격을 갖는 일본인 30대 남성이 밀폐 용기 중복부를 주로 사용하는 손으로 유지하고, 손목만을 움직임으로써 캡이 손목 상공에 반원의 호를 그리도록, 2왕복/초의 페이스로 120왕복 흔든다.

또, 진탕 시간은, 고압?고농도 수소 가스의 생체 적용액에 대한 용해를 촉진시키기 때문에, 자연적 진탕으로 5초 이상, 바람직하게는 10초 이상, 보다 바람직하게는 15초 이상, 더 바람직하게는 30초 이상인 것이 바람직하다.

또, 진탕의 용이함을 고려하고, 생체 적용액을 충전한 후도, 밀폐 용기에는 용기 용량의 15% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 특히 바람직하게는 5% 이하의 용량으로 헤드 스페이스가 설치되는 것이 바람직하다.

또, 진탕은, 본 발명의 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를 생체 적용액 중에 설치하여 흔들었을 때, 생체 적용액의 용존 수소 농도를, 진탕 전의 용존 수소 농도의 2배 이상으로 증강하는 진탕인 것이 바람직하고, 바람직하게는 3배 이상, 보다 바람직하게는 순서에 4배 이상, 5배 이상, 6배 이상, 7배 이상, 8배 이상, 9배 이상이며, 더 바람직하게는 10배 이상으로 증강하는 진탕이다.

또, 진탕 전의 밀폐 용기의 내압이 대기압 이상 상태에 있는 것은, 1.6ppm 이상의 과포화 수소 함유 생체 적용액 등, 보다 고농도의 수소 함유 생체 적용액을 얻기 위해서는 바람직한 것이다. 수소 분자의 생체 적용액에 대한 용해도는, 발생하는 수소 분자가 밀폐 용기에 부하하는 내압의 상승에 수반하여 상승하고, 시간의 경과와 더불어 이윽고, 상온?상압 하에 있어서의 용해도를 초과한다. 후술의 실시예 등에서, 수소 발생계를 수용하는 밀폐 용기를 일정 시간 방치하는 이유는, 발생한 수소 가스에 의해 밀폐 용기를 내측으로부터 가압하기 때문이며, 또한, 밀폐 용기를 가압하에서 적절히 흔듦으로써, 수소 분자의 수소 함유 생체 적용액에 대한 용해를 더 촉진할 수 있기 때문이다.

그런데, 상술의 수소 이온형 양이온 교환 수지 등, 금속 이온 봉쇄능과 pH 조정능을 갖는 불용성의 고분자 물질은, 금속 마그네슘 등, 수소보다 이온화 경향이 높은 금속이나 수소화 금속을 포함하는 수소 발생제와 조합됨으로써, 수소 발생, 금속 이온 봉쇄, pH 조정이라고 하는 3개의 기능이 밀접하게 서로 연관되는, 효과적인 수소 발생계를 구성할 수 있다. 이하, 금속 마그네슘과 수소 이온형 양이온 교환 수지로 구성되는 수소 발생계를 예로 설명한다.

통상, 금속 마그네슘이 생체 적용액과 접촉함으로써, 이하의 식(1)에 따라, 수소 분자와 수산화 마그네슘이 생성된다.

Mg＋2H₂O→Mg(OH)₂₊＋H² ???식(1)

그 반응 기구로서는, 금속 마그네슘으로부터 전자가 방출되는,

Mg→Mg² ^＋＋2e^- ???식(2)

와,

금속 마그네슘에 유래하는 전자가, 수분자를 환원함으로써 수소 분자와 수산화물 이온을 생성하는,

2H₂O＋2e^-→2OH^-＋H² ???식(3)

및, 금속 마그네슘에 유래하는 전자가, 수소 이온을 환원함으로써 수소 분자를 생성하는,

2H^＋＋2e^-→H² ???식(4)

라는 소반응(elementary reaction)이 고려된다.

여기서, 금속 마그네슘에 인접하여 수소 이온형 양이온 교환 수지가 존재하는 경우, 식(2)에 따라 방출된 마그네슘 이온이, 수소 이온형 양이온 교환 수지에 흡착됨과 더불어, 수소 이온형 양이온 교환 수지로부터 수소 이온이 방출된다. 따라서, 식(2)에 따라 방출된 전자는, 수분자를 환원하는 것보다도 우선적으로, 이러한 근방에 있는 수소 이온을 환원한다.

이와 같이 본 발명의 수소 발생계에 있어서는, 수산화물 이온을 생성하는 수소 발생 반응인 식(3)에 우선하여, 수산화물 이온을 생성하지 않는 수소 발생 반응인 식(4)에 따라 수소를 발생시킨다. 따라서 계내에서는, 마그네슘 이온과 수산화 이온이 항상 감소한 상태로 유지되는 경향이 있기 때문에, 수소 발생 반응이 촉진되기 쉽다.

또한, 본 발명에 있어서 생체 적용액의 성분 구성은 바꾸지 않는 상태란, 이것에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 생체 적용액의 전 경도나 pH를 바꾸지 않는 것이 포함된다.

여기서, 생체 적용액의 전 경도를 바꾸지 않는 상태란, 이것에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 이하와 같은 상태가 포함된다.

즉, 수도물을 탈염소 처리하여 얻어지는, 전 경도(Ca 경도＋Mg 경도)가 약 55~65ppm에 있는 정수(후지사와시 수도물을 활성탄 컬럼에 통과시켜 처리하여 얻어지는 정수 등)인 생체 적용액을 약 515cc 충전한 탄산음료용 패트병(구부까지의 만수 충전으로 약 530cc용량)의 생체 적용액 중에 본 발명의 비파괴적 고농도 수소 용액의 제조 기구를 설치하고, 보틀을 옆으로 넘어뜨려 10분간 방치한 후에 모범적인 자연적 진탕(패트병 중복부를 주로 사용하는 손으로 유지하고, 손목만을 좌우로 움직임으로써 캡이 손목 상공에 반원의 호를 그리도록, 2왕복/초의 페이스로 120왕복한다)을 행한 용액의 전 경도가, (원수의 전 경도 -25ppm)~(원수의 전 경도＋25ppm), 바람직하게는(원수의 전 경도 -15ppm)~(원수의 전 경도 ＋15ppm), 특히 바람직하게는(원수의 전 경도 -10ppm)~(원수의 전 경도 ＋10ppm)의 범위에 들어가 있는 상태 등이다.

여기서, 생체 적용액의 pH를 바꾸지 않는 상태란, 이것에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 이하와 같은 상태가 포함된다.

즉, 수도물을 탈염소 처리하여 얻어지는, pH가 약 7.0~7.8에 있는 정수(후지사와시 수도물을 활성탄 컬럼에 통과시켜 처리하여 얻어지는 정수 등)인 생체 적용액을 약 515cc 충전한 탄산음료용 패트병(구부까지의 만수 충전으로 약 530cc 용량)의 생체 적용액 중에 본 발명의 비파괴적 고농도 수소 용액의 제조 기구를 설치하고, 보틀을 옆에 넘어뜨려 10분간 방치한 후에 모범적인 자연적 진탕(패트병 중복부를 주로 사용하는 손으로 유지하고, 손목만을 좌우에 움직임으로써 캡이 손목 상공에 반원의 호를 그리도록, 2왕복/초의 페이스로 120왕복한다)을 행한 용액의 pH가, (원수의 pH-1.5)~(원수의 pH＋1.5), 바람직하게는(원수의 pH-1.0)~(원수의 pH＋1.0), 특히 바람직하게는(원수의 pH-0.5ppm)~(원수의 pH＋0.5)의 범위에 들어가 있는 상태 등이다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 본원에 있어서 특별히 언급이 없는 경우는, 각종 물성치를 계측하는데 이용한 각종 계기류는, pH미터(온도계를 포함한다)가, 주식회사 호리바 제작소제의 pH미터(본체의 형식 「D-13」, 동프로브의 형식 「9620-10D」)이며, DH미터(용존 수소계)가, 도아디케이케이 주식회사제의 DH미터(본체 형식 「DHDI-1」, 동전극(프로브) 형식, 「HE-5321」, 동중계기 형식 「DHM-F2」)이다.

칼슘 경도 및 마그네슘 경도는, 수질 분석계 「DR/4000」(HACH사제)을 이용하여 칼마가이트 비색법에 의해 측정했다.

［실시예 1］(도 2로서 도시한다.)수소 발생제로서 금속 마그네슘(MG100：주식회사 간토우 금속) 300㎎을 포함하고, 수소 이온형 양이온 교환 수지(시판의 강산성 이온 교환 수지 H타입품인 「DIAION Ion Exchange Resin SK1BH：Mitsubishi Chemical Corporation」을 온열 건조한 것) 1500㎎을 더 포함하는 수소 발생계(c-1)를 부직포(프레시제 Regular C5160：아사히화성 주식회사)(c-2)에 싸고 히트 시일한 후, 이러한 부직포마다 아크릴 수지제의 통 형상의 수소 기포 형성체(c-3)에 수용했다. 수소 기포 형성체 중에 부직포가 젖을 정도의 양의 발생용 물(C-4)을 떨어뜨림과 더불어, 수소 기포 형성체의 개구부를 기액 분리부(도 1)에서 덮개를 덮음으로써, 본 발명의 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를 얻었다.

다음에, 탄산음료용 패트병(구부까지의 만수 충전으로 약 530cc 용량)에 정수(후지사와시 수도물을 활성탄 컬럼에 통과시켜 처리한 활성탄 처리수)를 약 515cc 충전한 후, 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를 패트병의 정수 중에 설치했다.

그 후 보틀을 옆으로 넘어뜨려, 10분간 방치한 후, 발명자 중 한사람(평균적 체격을 갖는 일본인 30대 남성)이 패트병 중복부를 주로 사용하는 손으로 유지하고, 손목만을 좌우로 움직임으로써 캡이 손목 상공에 반원의 호를 그리도록, 2왕복/초의 페이스로 120왕복함으로써 흔들었다(합계 60초).

진탕 전후의, 내용액의 pH, 용존 수소 농도, 칼슘(Ca) 경도, 마그네슘(Mg) 경도를 측정했다.

［실시예 2］(도 3으로서 도시한다.)수소 발생제로서 금속 마그네슘(MG100：주식회사 간투우 금속) 300㎎을 포함하고, 수소 이온형 양이온 교환 수지(시판의 강산성 이온 교환 수지 H타입품인 「DIAION Ion Exchange Resin SK1BH：Mitsubishi Chemical Corporation」를 온열 건조한 것) 1500㎎을 더 포함하는 수소 발생계(d-1)를 부직포(프레시제 Regular C5160：아사히화성 주식회사)(d-2)에 싸고 히트 시일한 후, 이러한 부직포마다 아크릴 수지제의 통 형상의 수소 기포 형성체(d-3)에 수용했다. 수소 기포 형성체 중에 부직포가 젖을 정도의 양의 물을 떨어뜨림과 더불어, 도 1에서 기재된 기액 분리부를 통 형사의 수소 기포 형성체에 삽입하고 중복부에 딱 맞게 설치함과 더불어, 기액 분리부 상방의, 수소 기포 형성체 외벽의 일부에 수소 가스 투과 구멍(d-4)을 뚫고, 본 발명의 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를 얻었다.

다음에, 탄산음료용 패트병(구부까지의 만수 충전으로 약 530cc 용량)에 정수(후지사와시 수도물을 활성탄 컬럼에 통과시켜 처리한 활성탄 처리수)를 약 515cc 충전한 후, 기구를 패트병 구부에 삽입하면서, 수소 기포 형성체의 테두리를 구부에 걸고, 기구가 수중에 가라앉지 않도록 하여 캡을 닫았다. 이 때, 수소 가스 투과 구멍은 정수의 수위보다 위에 있다.

그 후 10분간 방치한 후, 발명자 중 한 사람(평균적 체격을 갖는 일본인 30대 남성)이 패트병 중복부를 주로 사용하는 손으로 유지하고, 손목만을 좌우로 움직임으로써 캡이 손목 상공에 반원의 호를 그리도록, 2왕복/초의 페이스로 120왕복함으로써 흔들었다(합계 60초).

［실시예 3］수소 발생제로서 금속 마그네슘(MG100：주식회사 간토우 금속) 300㎎을 포함하고, 사과산(DL-사과산:후소 화학공업 주식회사) 900㎎을 더 포함하는 수소 발생계를 흡수지와 더불어 부직포(프레시제 Regular C5160：아사히화성 주식회사)에 싸고 히트 시일한 후, 이러한 부직포마다 아크릴 수지제의 통 형상의 수소 기포 형성체에 수용했다. 수소 기포 형성체 중에 부직포가 젖을 정도의 양의 물을 떨어뜨림과 더불어, 흡수지로 완성된 마개, 및 실시예 1에서 기재된 기액 분리부를, 순서대로 통 형상의 수소 기포 형성체에 삽입하고 중복부에 딱 맞도록 설치함과 더불어, 기액 분리부 상방의, 수소 기포 형성체 외벽의 일부에 수소 가스 투과 구멍을 뚫고, 본 발명의 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구를 얻었다.

［비교예 1］수소 발생제로서 금속 마그네슘 300㎎을 포함하고, 수소 이온형 양이온 교환 수지(시판의 강산성 이온 교환 수지 H타입품인 「DIAION Ion Exchange Resin SK1BH：Mitsubishi Chemical Corporation」를 온열 건조한 것) 1500㎎을 더 포함하는 수소 발생계를 조제했다.

탄산음료용 패트병(구부까지의 만수 충전으로 약 530cc 용량)에 정수(후지사와시 수도물을 활성탄 컬럼에 통과시켜 처리한 활성탄 처리수)를 약 515cc 충전한 후, 수소 발생계를 패트병의 정수 중에 직접 투입했다.

［참고예 1］실시예와 비교예에서 사용한 정수의 pH, 용존 수소 농도, 칼슘(Ca) 경도, 마그네슘(Mg) 경도를 측정했다.

이하, 표 1로서 그것들을 기재한다.

a:밸브
a-1:밸브의 머리부
a-2:축부
a-3:돌기물
b:오목 형상 부품
b-1:중심 구멍
b-2:부채 형상 구멍
b-3:테두리

Claims

수소보다 이온화 경향이 높은 금속 또는 수소화 금속인 수소 발생제를 필수 성분으로서 포함하는 수소 발생계와,
상기 수소 발생계를 수용하고, 상기 수소 발생계와 발생용 물의 반응에 의해 수소 가스를 발생시키기 위한, 개폐식의 밸브를 포함하는 기액 분리부를 갖는 수소 기포 형성체를 포함하는 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구로서,
상기 수소 기포 형성체는 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기 내에 설치되고, 또한, 상기 수소 가스가 상기 기액 분리부를 통해 생체 적용액을 수용하는 밀폐 용기로 보내짐으로써 수소 함유 생체 적용액을 얻는 것을 특징으로 하고,
상기 개폐식의 밸브는, 상기 수소 발생계와 상기 발생용 물의 반응에 의해 수소 기포 형성체의 내부에 발생하는 수소 가스의 가스압에 의해 밀려 열림으로써 수소 가스를 수소 기포 형성체의 외부인 상기 밀폐 용기로 배기하지만 배기 후에는 닫히는 것을 특징으로 하는, 생체 적용액에 대한 선택적 수소 첨가 기구.