WO2020184181A1 - 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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Abstract
水素付加装置1は、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。水素付加装置1は、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とを備える。
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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