WO2023281815A1 - 溶存ガス濃度測定方法、溶存水素濃度測定装置及び透析液調製用水製造装置 - Google Patents
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Definitions
- the power generation cell 2 causes the hydrogen gas in the first electrode chamber 21 and the oxygen gas in the second electrode chamber 22 to react to generate electrical energy (electric power).
- the operation of the power generation cell 2 is the same as that of the fuel cell. Electric energy generated in the power generation cell 2 can be extracted from the first electrode 23 and the second electrode 24 .
- the calculation unit 5 is connected to the flow sensor 3 and the electrical energy detection unit 4.
- a microcomputer chip with a processor and a memory is applied to the calculation unit 5, for example.
- the liquid is supplied to the first electrode chamber 21 of the power generation cell 2 having the first electrode chamber 21 and the second electrode chamber 22.
- dissolved hydrogen water is supplied to the first electrode chamber 21 of the power generation cell 2 .
- the amount of liquid supplied to the first electrode chamber 21 is detected.
- the flow rate sensor 3 detects the amount of dissolved hydrogen water supplied.
- the electrical energy generated in the fourth step S4 is detected.
- the electrical energy detection unit 4 detects the electrical energy.
- the dissolved first gas concentration is calculated based on the liquid supply amount detected in the second step S2 and the electrical energy detected in the fifth step S5.
- the calculator 5 calculates the dissolved hydrogen concentration based on the amount of dissolved hydrogen water supplied and the electrical energy detected by the electrical energy detector 4 .
- the dissolved first gas concentration is calculated in the sixth step S6 based on the liquid supply amount detected in the second step S2 and the electrical energy detected in the fifth step S5. Therefore, the dissolved first gas concentration can be accurately measured even when the liquid supply amount is varied.
- the noise removal device 8 removes noise components of specific frequencies from the electrical signal amplified by the amplifier 7 . This improves the accuracy of electrical energy detection by the electrical energy detector 4 .
- FIG. 4 shows a schematic configuration of a dialysate-preparing water manufacturing device 10 including a dissolved hydrogen concentration measuring device 1A.
- the dialysate preparation water manufacturing device 10 is a device for manufacturing dialysate preparation water using dissolved hydrogen water.
- the dissolved hydrogen concentration measuring device 1 may be applied instead of the dissolved hydrogen concentration measuring device 1A.
- the dialysate preparation water manufacturing device 10 includes a hydrogen dissolving device 11 and a reverse osmosis processing device 12 .
- the hydrogen dissolving device 11 dissolves hydrogen gas in raw water to generate dissolved hydrogen water.
- Raw water is supplied from the outside of the dialysate-preparing water manufacturing apparatus 10 .
- Tap water, well water or ground water is used as raw water.
- the raw water supplied to the hydrogen dissolving device 11 is desirably purified by a filter or the like and hypochlorous acid is removed by activated carbon or the like.
- the dissolved hydrogen water generated by the hydrogen dissolving device 11 is supplied to the reverse osmosis treatment device 12.
- the reverse osmosis treatment device 12 has a reverse osmosis membrane.
- the reverse osmosis treatment device 12 produces dialysate-preparing water for hemodialysis by subjecting the dissolved hydrogen water to reverse osmosis treatment, that is, pressurizing the dissolved hydrogen water to pass through a reverse osmosis membrane.
- a dialysate is produced by using dialysate-preparing water that has undergone reverse osmosis.
- the second water channel 14 branches off from the first water channel 13 and reaches the drain port 14a via the first pole chamber 21 of the power generating cell 2 of the dissolved hydrogen concentration measuring device 1A. That is, the dialysate preparation water generated by the reverse osmosis treatment device is supplied to the power generating cell 2 through the second water channel 14 . As a result, the dissolved hydrogen concentration of the dialysate preparation water can be measured by the dissolved hydrogen concentration measuring device 1A.
- a check valve 15 is desirably provided in front of the first pole chamber 21 in the first water passage 13 . Moreover, it is desirable that the dialysate-preparing water discharged from the drain port 14 a via the first electrode chamber 21 is exhausted without joining the dialysate-preparing water in the first water passage 13 . As a result, the dialysate preparation water supplied to the dialysate generator from the first water passage 13 through the water intake port 13a is independent of the dialysate preparation water that has flowed into the power generating cell 2 from the second water passage 14, and its cleanliness is maintained. easily secured.
- a bypass valve 16 that controls the water flow from the first water channel 13 to the second water channel 14 is preferably provided at the branch to the second water channel 14 .
- a solenoid valve or the like is applied to the bypass valve 16 .
- the bypass valve 16 is controlled by the calculator 5, for example.
- the bypass valve 16 By closing the bypass valve 16, the water flow from the first water channel 13 to the second water channel 14 is cut off. All of the dialysate preparation water produced by the reverse osmosis treatment device is supplied to the dialysate production device through the water intake 13a.
- part of the dialysate preparation water generated in the reverse osmosis treatment device 12 flows into the second water passage 14, and the dissolved hydrogen concentration is measured by the dissolved hydrogen concentration measuring device 1A. . Therefore, by restricting the opening of the bypass valve 16 when measuring the concentration of dissolved hydrogen, the dialysate preparation water discharged from the drain port 14a can be reduced, and the dialysate preparation water can be effectively used.
- FIG. 5 shows an embodiment of the hydrogen dissolving device 11.
- the hydrogen dissolving device 11 includes an electrolytic bath 30 and a first controller 39 .
- the electrolytic bath 30 generates hydrogen gas by electrolyzing the supplied raw water.
- the electrolytic cell 30 has a first power feeder 31 and a second power feeder 32 in the electrolysis chamber.
- the polarities of the first power feeder 31 and the second power feeder 32 and the voltages applied to the first power feeder 31 and the second power feeder 32 are controlled by the first controller 39 .
- a diaphragm 33 is provided between the first power feeder 31 and the second power feeder 32 .
- a solid polymer membrane made of a fluorine-based resin having a sulfonic acid group is appropriately used.
- the solid polymer membrane moves oxonium ions generated on the anode side to the cathode side by electrolysis, and uses them as raw materials for generating hydrogen gas. Therefore, no hydroxide ions are generated during electrolysis, and the pH of the dissolved hydrogen water does not change.
- Dissolved hydrogen water is generated in the electrolytic cell 30 by dissolving the hydrogen gas generated by electrolysis into the water on the cathode side.
- the first control unit 39 controls the DC voltage applied to the first power feeder 31 and the second power feeder 32, thereby supplying the voltage to the electrolytic bath 30 (that is, the first power feeder 31 and the second power feeder 32). Controls electrolysis current. More specifically, the first controller 39 feedback-controls the DC voltage applied to the first power feeder 31 and the second power feeder 32 so that the electrolysis current reaches a preset desired value. For example, when the electrolysis current is too large, the first controller 39 reduces the voltage, and when the electrolysis current is too small, the first controller 39 increases the voltage. Thereby, the electrolysis current supplied to the first power feeder 31 and the second power feeder 32 is appropriately controlled.
- the first control unit 39 and the calculation unit 5 are connected to each other.
- the first controller 39 is desirably configured to control the electrolysis current based on the dissolved hydrogen concentration calculated by the calculator 5 .
- a microcomputer chip similar to the calculation unit 5 is applied to the first control unit 39, for example. If the calculation unit 5 has sufficient processing capacity, the functions of the first control unit 39 may be integrated. This simplifies the configuration of the dialysate-preparing water manufacturing apparatus 10 .
- FIG. 6 shows a hydrogen dissolving device 11A, which is a modified example of the hydrogen dissolving device 11.
- the hydrogen dissolving device 11A includes a hydrogen supply device 40 and a second controller 49 .
- the hydrogen supply device 40 supplies bubbly hydrogen gas to the supplied raw water.
- the hydrogen supply device 40 includes, for example, a cylinder filled with hydrogen gas. Dissolved hydrogen water in which hydrogen gas is dissolved is generated by the hydrogen supply device 40 .
- the second control unit 49 controls the amount of hydrogen gas supplied by the hydrogen supply device 40 .
- the dissolved hydrogen concentration is increased by the second control unit 49 increasing the amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen supply device 40 .
- the second control unit 49 reduces the amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen supply device 40, thereby lowering the concentration of dissolved hydrogen.
- the second control unit 49 and the calculation unit 5 are connected to each other.
- the second controller 49 is desirably configured to control the electrolysis current based on the dissolved hydrogen concentration calculated by the calculator 5 .
- the second control unit 49 increases the supply amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen supply device 40.
- the second control unit 49 reduces the supply amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen supply device 40 .
Abstract
溶存水素濃度測定装置１は、水素ガスが溶け込んだ溶存水素水の溶存水素濃度を測定するための装置である。溶存水素濃度測定装置１は、溶存水素水が供給される第１極室２１と、酸素ガスが供給される第２極室２２とを有し、第１極室２１内の水素ガスと第２極室２２内の酸素ガスとを反応させて、電気エネルギーを発生させる発電セル２と、溶存水素水の第１極室２１への供給量を検出する流量センサー３と、発電セル２が発生した電気エネルギーを検出する電気エネルギー検出部４と、流量センサー３によって検出された供給量及び電気エネルギー検出部４によって検出された電気エネルギーに基づいて、溶存水素濃度を計算する計算部５とを含む。
Description
本発明は、溶存ガス濃度測定方法、溶存水素濃度測定装置及び透析液調製用水製造装置に関する。
従来、電解水を用いた血液透析治療が、患者の酸化ストレスの低減に有効であるとして、注目されている。近年の血液透析では、治療に用いられている電解水の溶存水素濃度を正確に知得できるよう要望されている。
そして、特許文献１では、被測定液中の溶存水素濃度を測定するための装置が提案されている。
しかしながら、上記特許文献１に開示された装置では、被測定液の供給量が変動する用途では、正確な溶存水素濃度を測定することが困難でさらなる改良が求められている。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、被測定液の供給量が変動する用途で用いられても、正確な溶存水素濃度を測定できる溶存水素濃度測定技術を提供することを主たる目的としている。
本発明は、第１ガスが溶け込んだ液体の溶存第１ガス濃度を測定する方法であって、第１極室及び第２極室を有する発電セルの前記第１極室に前記液体を供給する第１ステップと、前記第１極室に供給された前記液体の供給量を検出する第２ステップと、前記第１ガスと反応することにより電気エネルギーを発生する第２ガスを前記発電セルの前記第２極室に供給する第３ステップと、前記第１極室内の前記第１ガスと前記第２極室内の前記第２ガスとを反応させて、前記電気エネルギーを発生させる第４ステップと、前記第４ステップで発生した前記電気エネルギーを検出する第５ステップと、前記第２ステップで検出された前記液体の前記供給量及び前記第４ステップで検出された前記電気エネルギーに基づいて、前記溶存第１ガス濃度を計算する第６ステップとを含む。
本発明に係る前記溶存水素濃度測定方法において、前記第４ステップは、前記液体から前記第１ガスを放出させるステップを含む、ことが望ましい。
本発明は、水素ガスが溶け込んだ溶存水素水の溶存水素濃度を測定するための装置であって、前記溶存水素水が供給される第１極室と、酸素ガスが供給される第２極室とを有し、前記第１極室内の前記水素ガスと前記第２極室内の前記酸素ガスとを反応させて、電気エネルギーを発生させる発電セルと、前記溶存水素水の前記第１極室への供給量を検出する流量センサーと、前記発電セルが発生した前記電気エネルギーを検出する電気エネルギー検出部と、前記流量センサーによって検出された前記供給量及び前記電気エネルギー検出部によって検出された前記電気エネルギーに基づいて、前記溶存水素濃度を計算する計算部とを含む。
本発明に係る前記溶存水素濃度測定装置において、前記溶存水素水から前記水素ガスを放出させる放出装置を含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記溶存水素濃度測定装置において、前記発電セルが発生した前記電気エネルギーを増幅し、電気信号として前記電気エネルギー検出部に出力する増幅器をさらに含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記溶存水素濃度測定装置において、前記増幅器によって増幅された前記電気信号からノイズ成分を除去するノイズ除去装置をさらに含む、ことが望ましい。
本発明は、透析液調製用水を製造するための装置であって、水に水素ガスを溶解させて溶存水素水を生成する水素溶解装置と、前記溶存水素水を逆浸透処理することにより血液透析の透析液調製用水を製造する逆浸透処理装置と、前記逆浸透処理装置で生成された透析液調製用水の溶存水素濃度を測定するための前記溶存水素濃度測定装置とを含む。
本発明に係る前記透析液調製用水製造装置において、前記水素溶解装置は、前記原水を電気分解することにより、水素ガスを発生させる電解槽と、前記電解槽に供給する電解電流を制御する第１制御部とを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記透析液調製用水製造装置において、前記第１制御部は、前記計算部によって計算された前記溶存水素濃度に基づいて、前記電解電流を制御する、ことが望ましい。
本発明に係る前記透析液調製用水製造装置において、前記水素溶解装置は、前記原水に泡状の水素ガスを供給する水素供給装置と、前記水素ガスの前記供給量を制御する第２制御部とを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記透析液調製用水製造装置において、前記第２制御部は、前記計算部によって計算された前記溶存水素濃度に基づいて、前記水素ガスの前記供給量を制御する、ことが望ましい。
本発明に係る前記透析液調製用水製造装置において、前記逆浸透処理装置から前記透析液調製用水を取り出すため取水口に至る第１水路と、前記第１水路から分岐して、前記発電セルを経由して排水口に至る第２水路とを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記透析液調製用水製造装置において、前記第１水路から前記第２水路への水流を制御するバイパス弁をさらに含む、ことが望ましい。
本発明の前記溶存ガス濃度測定方法では、前記第２ステップで検出された前記液体の前記供給量及び前記第４ステップで検出された前記電気エネルギーに基づいて、前記第６ステップで前記溶存第１ガス濃度を計算する。従って、前記液体の前記供給量が変動する用途で用いられても、溶存第１ガス濃度が正確に測定できるようになる。
本発明の前記溶存水素濃度測定装置では、前記流量センサーによって検出された前記供給量及び前記電気エネルギー検出部によって検出された前記電気エネルギーに基づいて、前記計算部が前記溶存水素濃度を計算する。従って、前記溶存水素水の前記供給量が変動する用途で用いられても、前記溶存水素濃度が正確に測定できるようになる。
本発明の透析液調製用水製造装置では、前記溶存水素水を生成する前記水素溶解装置と、前記溶存水素水を逆浸透処理する前記逆浸透処理装置と、前記逆浸透処理装置で生成された前記透析液調製用水の前記溶存水素濃度を測定する。従って、前記透析液調製用水の前記生成量が変動する用途で用いられても、前記溶存水素濃度が正確に測定できるようになる。
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、本実施形態の溶存水素濃度測定装置１の構成を示している。溶存水素濃度測定装置１は、水素ガスが溶け込んだ溶存水素水の溶存水素濃度を測定するための装置である。
図１は、本実施形態の溶存水素濃度測定装置１の構成を示している。溶存水素濃度測定装置１は、水素ガスが溶け込んだ溶存水素水の溶存水素濃度を測定するための装置である。
溶存水素濃度測定装置１は、発電セル２と、流量センサー３と、電気エネルギー検出部４と、計算部５とを含んでいる。
発電セル２は、溶存水素水が供給される第１極室２１と、酸素ガスが供給される第２極室２２とを有している。第１極室２１には第１電極２３が、第２極室２２には第２電極２４がそれぞれ配されている。第１電極２３と第２電極２４との間には、固体高分子膜等からなる電解質膜２５が配されている。電解質膜２５は、発電セル２の内部を第１極室２１と第２極室２２とに区分する。
発電セル２は、第１極室２１内の水素ガスと第２極室２２内の酸素ガスとを反応させて、電気エネルギー（電力）を発生させる。発電セル２の動作に関しては、燃料電池の発電原理と同様である。発電セル２にて発生した電気エネルギーは、第１電極２３及び第２電極２４から取り出すことができる。
流量センサー３は、例えば、第１極室２１に溶存水素水を供給するための流路に設けられる。流量センサー３は、溶存水素水の第１極室２１への供給量を検出し、上記供給量に相当する電気信号を計算部５に出力する。
電気エネルギー検出部４は、発電セル２の第１電極２３及び第２電極２４に接続されている。電気エネルギー検出部４は、第１電極２３及び第２電極２４間の電圧及び電流に基づいて発電セル２が発生した電気エネルギーを検出し、電気エネルギー検出部４は、上記電気エネルギーに相当する電気信号を計算部５に出力する。
計算部５は、流量センサー３及び電気エネルギー検出部４に接続されている。計算部５には、例えば、プロセッサー及びメモリを備えたマイクロコンピューターチップが適用される。
計算部５は、流量センサー３によって検出された供給量及び電気エネルギー検出部４によって検出された電気エネルギーに基づいて、溶存水素濃度を計算する。計算部５によって計算された溶存水素濃度は、例えば、液晶パネル等の表示部（図示せず）に出力される。計算部５によって計算された溶存水素濃度を記憶する記憶部が設けられていてもよい。
発電セル２が発生させた電気エネルギーは、第１極室２１への水素ガスの充填量すなわち、第１極室２１に供給される溶存水素水の溶存水素濃度及び供給量と、第２極室２２への酸素ガスの充填量すなわち、第２極室２２への酸素ガスの供給量に依存する。このため、酸素ガスの供給量を一定とした場合、上記電気エネルギーは、第１極室２１に供給される溶存水素水の溶存水素濃度及び供給量との間で、一定の相関関係を有し、それには再現性が認められる。
そして、本願発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、第２極室２２内の酸素ガスの濃度を一定に保ちつつ、第１極室２１発電セルに流れ込む溶存水素水の流量及び発電セル２が発生させた電気エネルギーを測定することによって、溶存水素水の溶存水素濃度を計算できることを見出した。溶存水素濃度の計算にあたっては、事前に、電気エネルギーと溶存水素水の溶存水素濃度及び供給量との関係を特定する必要がある。電気エネルギーと溶存水素水の溶存水素濃度及び供給量との関係は、溶存水素濃度が既知の溶存水素水を第１極室２１に供給し、流量センサー３及び電気エネルギー検出部４によって検出された供給量及び電気エネルギーから特定可能である。
本溶存水素濃度測定装置１では、流量センサー３によって検出された溶存水素水の供給量及び電気エネルギー検出部４によって検出された電気エネルギーに基づいて、計算部５が溶存水素濃度を計算する。従って、溶存水素水の供給量が変動する用途で用いられても、溶存水素濃度が正確に測定できるようになる。
本溶存水素濃度測定装置１では、溶存水素水から水素ガスを放出させる放出装置６を含む、のが望ましい。溶存水素水から水素ガスが放出されることにより、酸素ガスとの反応が促進され、電気エネルギー検出部４によって電気エネルギーとして検出される。従って、溶存水素水に溶け込んだ水素ガスの濃度が正確に測定される。
本実施形態の放出装置６は、溶存水素水を加熱するヒーターを含んでいる。ヒーターは、第１極室２１内のまたは第１極室２１に供給される溶存水素水を加熱する。ヒーターが溶存水素水を加熱することにより、溶存水素水を構成する分子の衝突が激しくなり、溶存水素水から水素ガスが放出される。放出装置６は、上記ヒーターに替えて、または上記ヒーターに加えて、溶存水素水を攪拌する構成を含んでいてもよい。
図２は、溶存水素濃度測定装置１を用いた溶存ガス濃度測定方法１００の手順を示している。溶存ガス濃度測定方法１００は、第１ガスが溶け込んだ液体の溶存第１ガス濃度を測定する方法である。本実施形態では、第１ガスとして水素ガスが適用されているが、第１ガスとは別の第２ガスと反応して電気エネルギーを発生するガスであれば、これに限られない。また、上記液体として水が適用されているが、第１ガスが熔解する液体であれば、これに限られない。
溶存ガス濃度測定方法１００は、第１ステップＳ１ないし第６ステップＳ６を含んでいる。
第１ステップＳ１では、第１極室２１及び第２極室２２を有する発電セル２の第１極室２１に液体が供給される。本実施形態では、発電セル２の第１極室２１に溶存水素水が供給される。
第２ステップＳ２では、第１極室２１に供給された液体の供給量が検出される。本実施形態では、流量センサー３が溶存水素水の供給量を検出する。
第３ステップＳ３では、第２ガスが発電セル２の第２極室２２に供給される。本実施形態では、第１極室の水素ガスと反応して電気エネルギーを発生する酸素ガスが第２極室に供給されるが、第１ガスと反応して電気エネルギーを発生するガスであれば、これに限られない。
この第３ステップＳ３では、第２極室２２に第２ガスが存在していれば足りるので、第２ガスを含有する液体が第２極室２２に供給されてもよい。例えば、酸素ガスが溶け込んだ水（溶存酸素水）が第２極室２２に供給されてもよい。なお、下記第４ステップＳ４で、第２ガスの不足によって電気エネルギーの発生が滞らないように、十分な量の第２ガスが継続的に第２極室２２に供給されることが好ましい。
第４ステップＳ４では、第１極室２１内の第１ガスと第２極室２２内の第２ガスとを反応させて、電気エネルギーを発生させる。本実施形態では、第１極室２１内の水素ガスと第２極室２２内の酸素ガスとが反応し、電気エネルギーが発生する。
第５ステップＳ５では、第４ステップＳ４で発生した電気エネルギーが検出される。本実施形態では、電気エネルギー検出部４が上記電気エネルギーを検出する。
第６ステップＳ６では、第２ステップＳ２で検出された液体の供給量及び第５ステップＳ５で検出された電気エネルギーに基づいて、溶存第１ガス濃度が計算される。本実施形態では、計算部５が、溶存水素水の供給量及び電気エネルギー検出部４によって検出された電気エネルギーに基づいて、溶存水素濃度を計算する。
本溶存ガス濃度測定方法１００では、第２ステップＳ２で検出された液体の供給量及び第５ステップＳ５で検出された電気エネルギーに基づいて、第６ステップＳ６で溶存第１ガス濃度を計算する。従って、液体の供給量が変動する用途で用いられても、溶存第１ガス濃度が正確に測定できるようになる。
本溶存ガス濃度測定方法１００において、放出装置６を含む溶存水素濃度測定装置１が適用される形態では、第４ステップＳ４が、第１ステップＳ１で供給された液体から第１ガスを放出させるステップを含んでいてもよい。当該ステップは、液体を加熱等することにより実現される。
このような溶存ガス濃度測定方法１００では、第４ステップＳ４で液体から第１ガスが放出されることにより、第２ガスとの反応が促進され、第５ステップＳ５において電気エネルギーとして検出される。従って、液体に溶け込んだ第１ガスの濃度が正確に測定される。
図３は、図１の溶存水素濃度測定装置１の変形例である溶存水素濃度測定装置１Ａの概略構成を示す図である。溶存水素濃度測定装置１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した溶存水素濃度測定装置１の構成が採用されうる。
溶存水素濃度測定装置１Ａは、増幅器７をさらに含んでいる。増幅器７は、アンプ回路を含んでいる。増幅器７は、発電セル２の第１電極２３及び第２電極２４と電気エネルギー検出部４との間に配される。
増幅器７は、発電セル２が発生した電気エネルギーを増幅し、電気信号として電気エネルギー検出部４に出力する。これにより、微少な電気エネルギーを電気エネルギー検出部４で検出することが可能となり、溶存水素濃度の測定精度が高められる。
溶存水素濃度測定装置１Ａでは、ノイズ除去装置８をさらに含む、のが望ましい。ノイズ除去装置８は、増幅器７と電気エネルギー検出部４との間に配される。ノイズ除去装置８には、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタまたはハイパスフィルタ等のフィルター回路が適用される。
ノイズ除去装置８は、増幅器７によって増幅された電気信号から特定の周波数のノイズ成分を除去する。これにより、電気エネルギー検出部４による電気エネルギーの検出精度が向上する。
図４は、溶存水素濃度測定装置１Ａを含む透析液調製用水製造装置１０の概略構成を示している。透析液調製用水製造装置１０は、溶存水素水を用いて透析液調製用水を製造するための装置である。溶存水素濃度測定装置１Ａに替えて、溶存水素濃度測定装置１が適用されてもよい。
透析液調製用水製造装置１０は、水素溶解装置１１と、逆浸透処理装置１２とを含んでいる。
水素溶解装置１１は、原水に水素ガスを溶解させて溶存水素水を生成する。原水は、透析液調製用水製造装置１０の外部から供給される。原水には、水道水、井戸水または地下水が用いられる。水素溶解装置１１に供給される原水は、フィルター等によって浄化され、活性炭等により次亜塩素酸が除去されているのが望ましい。
水素溶解装置１１によって生成された溶存水素水は、逆浸透処理装置１２に供給される。逆浸透処理装置１２は、逆浸透膜を有している。逆浸透処理装置１２は、溶存水素水を逆浸透処理、すなわち、溶存水素水を加圧して逆浸透膜を通過させることにより血液透析の透析液調製用水を製造する。逆浸透処理が施された透析液調製用水を用いることにより透析液が生成される。
溶存水素濃度測定装置１Ａは、逆浸透処理装置１２で生成された透析液調製用水の溶存水素濃度を測定する。従って、透析液調製用水製造装置１０が透析液調製用水の生成量が変動する用途で用いられても、溶存水素濃度が正確に測定できるようになる。
透析液調製用水製造装置１０は、第１水路１３と、第２水路１４とを含んでいる。
第１水路１３は、逆浸透処理装置１２から透析液調製用水を取り出すため取水口１３ａに至る。取水口１３ａは、透析液調製用水製造装置１０の外部の透析液生成装置（図示せず）に接続されている。透析液生成装置は、透析液調製用水に透析原液を混合（または透析成分の粉末を溶解）することにより透析液を生成する。
第２水路１４は、第１水路１３から分岐して、溶存水素濃度測定装置１Ａの発電セル２の第１極室２１を経由して、排水口１４ａに至る。すなわち、逆浸透処理装置で生成された透析液調製用水は、第２水路１４を介して発電セル２に供給される。これにより、溶存水素濃度測定装置１Ａによって透析液調製用水の溶存水素濃度が測定可能となる。
第１水路１３において第１極室２１の手前には、逆止弁１５が設けられるのが望ましい。また、第１極室２１を経由して排水口１４ａから排出される透析液調製用水は、第１水路１３内の透析液調製用水と合流することなく、排気されるのが望ましい。これにより、第１水路１３から取水口１３ａを経て透析液生成装置に供給される透析液調製用水は、第２水路１４から発電セル２に流れ込んだ透析液調製用水から独立し、その清浄度が容易に確保される。
第２水路１４への分岐部には、第１水路１３から第２水路１４への水流を制御するバイパス弁１６が設けられるのが望ましい。バイパス弁１６には電磁弁等が適用される。バイパス弁１６は、例えば、計算部５によって制御される。
バイパス弁１６が閉じられることにより、第１水路１３から第２水路１４への水流が遮断される。逆浸透処理装置で生成された透析液調製用水の全てが、取水口１３ａを経て透析液生成装置に供給される。一方、バイパス弁１６が開放されることにより、逆浸透処理装置１２で生成された透析液調製用水の一部が第２水路１４に流れ込み、溶存水素濃度測定装置１Ａによって溶存水素濃度が測定される。従って、バイパス弁１６の開放を溶存水素濃度の測定時に制限することにより、排水口１４ａから排出される透析液調製用水を削減でき、透析液調製用水の有効利用を図ることが可能となる。
なお、発電セル２にて溶存水素濃度の測定に供された後、排水口１４ａから排出される水は、水素溶解装置１１に還元されてもよい。
図５は、水素溶解装置１１の一実施形態を示している。水素溶解装置１１は、電解槽３０と、第１制御部３９とを含んでいる。
電解槽３０は、供給された原水を電気分解することにより、水素ガスを発生させる。電解槽３０は、電解室内に第１給電体３１と、第２給電体３２と、を有する。第１給電体３１及び第２給電体３２の極性及び第１給電体３１及び第２給電体３２に印加される電圧は、第１制御部３９によって制御される。
第１給電体３１と第２給電体３２との間には、隔膜３３が設けられている。隔膜３３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子膜が適宜用いられている。固体高分子膜は、電気分解により、陽極側で発生したオキソニウムイオンを陰極側へと移動させて、水素ガスの生成原料とする。従って、電気分解の際に水酸化物イオンが発生することなく、溶存水素水のｐＨが変化しない。
電気分解により生じた水素ガスが陰極側の水に溶け込むことにより、電解槽３０で溶存水素水が生成される。
第１制御部３９は、第１給電体３１及び第２給電体３２に印加する直流電圧を制御することにより、電解槽３０（すなわち、第１給電体３１及び第２給電体３２）に供給する電解電流を制御する。より具体的には、第１制御部３９は、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３１及び第２給電体３２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、第１制御部３９は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、第１制御部３９は、上記電圧を増加させる。これにより、第１給電体３１及び第２給電体３２に供給する電解電流が適切に制御される。
第１制御部３９と計算部５とは、互いに接続されている。第１制御部３９は、計算部５によって計算された溶存水素濃度に基づいて、電解電流を制御する、ように構成されているのが望ましい。
例えば、計算部５によって計算された溶存水素濃度が予め定められた目標値に対して不足している場合、第１制御部３９は、第１給電体３１及び第２給電体３２に供給する電解電流を大きくする。一方、計算部５によって計算された溶存水素濃度が目標値に対して過大である場合、第１制御部３９は、第１給電体３１及び第２給電体３２に供給する電解電流を小さくする。これにより、透析液調製用水の溶存水素濃度が安定し、かつ、治療に最適な溶存水素濃度の透析液調製用水が容易に生成される。
第１制御部３９には、例えば、計算部５と同様のマイクロコンピューターチップが適用される。計算部５の処理能力に余裕がある場合、第１制御部３９の機能が統合されていてもよい。これにより、透析液調製用水製造装置１０の構成が簡素化される。
図６は、水素溶解装置１１の変形例である水素溶解装置１１Ａを示している。水素溶解装置１１Ａは、水素供給装置４０と、第２制御部４９とを含んでいる。
水素供給装置４０は、供給された原水に泡状の水素ガスを供給する。水素供給装置４０は、例えば、水素ガスが充填されたボンベ等を含んで構成されている。水素供給装置４０によって水素ガスが溶け込んだ溶存水素水が生成される。
第２制御部４９は、水素供給装置４０による水素ガスの供給量を制御する。第２制御部４９が、水素供給装置４０から供給される水素ガスの供給量を増加させることにより、溶存水素濃度が高められる。一方、第２制御部４９が、水素供給装置４０から供給される水素ガスの供給量を減少させることにより、溶存水素濃度が低められる。
第２制御部４９と計算部５とは、互いに接続されている。第２制御部４９は、計算部５によって計算された溶存水素濃度に基づいて、電解電流を制御する、ように構成されているのが望ましい。
例えば、計算部５によって計算された溶存水素濃度が予め定められた目標値に対して不足している場合、第２制御部４９は、水素供給装置４０から供給される水素ガスの供給量を増加させる。一方、計算部５によって計算された溶存水素濃度が目標値に対して過大である場合、第２制御部４９は、水素供給装置４０から供給される水素ガスの供給量を減少させる。これにより、透析液調製用水の溶存水素濃度が安定し、かつ、治療に最適な溶存水素濃度の透析液調製用水が容易に生成される。
第２制御部４９には、例えば、計算部５と同様のマイクロコンピューターチップが適用される。計算部５の処理能力に余裕がある場合、第２制御部４９の機能が統合されていてもよい。これにより、透析液調製用水製造装置１０の構成が簡素化される。
以上、本発明の溶存水素濃度測定装置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、溶存ガス濃度測定方法１００は、少なくとも、第１ガスが溶け込んだ液体の溶存第１ガス濃度を測定する方法であって、第１極室２１及び第２極室２２を有する発電セル２の第１極室２１に液体を供給する第１ステップＳ１と、第１極室２１に供給された液体の供給量を検出する第２ステップＳ２と、第１ガスと反応することにより電気エネルギーを発生する第２ガスを発電セル２の第２極室２２に供給する第３ステップＳ３と、第１極室２１内の第１ガスと第２極室２２内の第２ガスとを反応させて、電気エネルギーを発生させる第４ステップＳ４と、第４ステップＳ４で発生した電気エネルギーを検出する第５ステップＳ５と、第２ステップＳ２で検出された液体の供給量及び第４ステップＳ４で検出された電気エネルギーに基づいて、溶存第１ガス濃度を計算する第６ステップＳ６とを含んでいればよい。
また、本発明の溶存水素濃度測定装置１は、少なくとも、水素ガスが溶け込んだ溶存水素水の溶存水素濃度を測定するための装置であって、溶存水素水が供給される第１極室２１と、酸素ガスが供給される第２極室２２とを有し、第１極室２１内の水素ガスと第２極室２２内の酸素ガスとを反応させて、電気エネルギーを発生させる発電セル２と、溶存水素水の第１極室２１への供給量を検出する流量センサー３と、発電セル２が発生した電気エネルギーを検出する電気エネルギー検出部４と、流量センサー３によって検出された供給量及び電気エネルギー検出部４によって検出された電気エネルギーに基づいて、溶存水素濃度を計算する計算部５とを含んでいればよい。
また、本発明の透析液調製用水製造装置１０は、少なくとも、透析液調製用水を製造するための装置であって、原水に水素ガスを溶解させて溶存水素水を生成する水素溶解装置１１と、溶存水素水を逆浸透処理することにより血液透析の透析液調製用水を生成する逆浸透処理装置１２と、逆浸透処理装置１２で生成された透析液調製用水の溶存水素濃度を測定するための溶存水素濃度測定装置１とを含んでいればよい。
１ 溶存水素濃度測定装置
１Ａ 溶存水素濃度測定装置
２ 発電セル
３ 流量センサー
４ 電気エネルギー検出部
５ 計算部
６ 放出装置
７ 増幅器
８ ノイズ除去装置
１０ 透析液調製用水製造装置
１１ 水素溶解装置
１１Ａ 水素溶解装置
１２ 逆浸透処理装置
１３ 第１水路
１３ａ 取水口
１４ 第２水路
１４ａ 排水口
１６ バイパス弁
２１ 第１極室
２２ 第２極室
３０ 電解槽
３９ 第１制御部
４０ 水素供給装置
４９ 第２制御部
１００ 溶存ガス濃度測定方法
Ｓ１ 第１ステップ
Ｓ２ 第２ステップ
Ｓ３ 第３ステップ
Ｓ４ 第４ステップ
Ｓ５ 第５ステップ
Ｓ６ 第６ステップ
１Ａ 溶存水素濃度測定装置
２ 発電セル
３ 流量センサー
４ 電気エネルギー検出部
５ 計算部
６ 放出装置
７ 増幅器
８ ノイズ除去装置
１０ 透析液調製用水製造装置
１１ 水素溶解装置
１１Ａ 水素溶解装置
１２ 逆浸透処理装置
１３ 第１水路
１３ａ 取水口
１４ 第２水路
１４ａ 排水口
１６ バイパス弁
２１ 第１極室
２２ 第２極室
３０ 電解槽
３９ 第１制御部
４０ 水素供給装置
４９ 第２制御部
１００ 溶存ガス濃度測定方法
Ｓ１ 第１ステップ
Ｓ２ 第２ステップ
Ｓ３ 第３ステップ
Ｓ４ 第４ステップ
Ｓ５ 第５ステップ
Ｓ６ 第６ステップ
Claims (13)
- 第１ガスが溶け込んだ液体の溶存第１ガス濃度を測定する方法であって、
第１極室及び第２極室を有する発電セルの前記第１極室に前記液体を供給する第１ステップと、
前記第１極室に供給された前記液体の供給量を検出する第２ステップと、
前記第１ガスと反応することにより電気エネルギーを発生する第２ガスを前記発電セルの前記第２極室に供給する第３ステップと、
前記第１極室内の前記第１ガスと前記第２極室内の前記第２ガスとを反応させて、前記電気エネルギーを発生させる第４ステップと、
前記第４ステップで発生した前記電気エネルギーを検出する第５ステップと、
前記第２ステップで検出された前記液体の前記供給量及び前記第４ステップで検出された前記電気エネルギーに基づいて、前記溶存第１ガス濃度を計算する第６ステップとを含む、
溶存ガス濃度測定方法。 - 前記第４ステップは、前記液体から前記第１ガスを放出させるステップを含む、請求項１に記載の溶存ガス濃度測定方法。
- 水素ガスが溶け込んだ溶存水素水の溶存水素濃度を測定するための装置であって、
前記溶存水素水が供給される第１極室と、酸素ガスが供給される第２極室とを有し、前記第１極室内の前記水素ガスと前記第２極室内の前記酸素ガスとを反応させて、電気エネルギーを発生させる発電セルと、
前記溶存水素水の前記第１極室への供給量を検出する流量センサーと、
前記発電セルが発生した前記電気エネルギーを検出する電気エネルギー検出部と、
前記流量センサーによって検出された前記供給量及び前記電気エネルギー検出部によって検出された前記電気エネルギーに基づいて、前記溶存水素濃度を計算する計算部とを含む、
溶存水素濃度測定装置。 - 前記溶存水素水から前記水素ガスを放出させる放出装置を含む、請求項３に記載の溶存水素濃度測定装置。
- 前記発電セルが発生した前記電気エネルギーを増幅し、電気信号として前記電気エネルギー検出部に出力する増幅器をさらに含む、請求項３または４に記載の溶存水素濃度測定装置。
- 前記増幅器によって増幅された前記電気信号からノイズ成分を除去するノイズ除去装置をさらに含む、請求項５に記載の溶存水素濃度測定装置。
- 透析液調製用水を製造するための装置であって、
原水に水素ガスを溶解させて溶存水素水を生成する水素溶解装置と、
前記溶存水素水を逆浸透処理することにより血液透析の透析液調製用水を製造する逆浸透処理装置と、
前記逆浸透処理装置で生成された透析液調製用水の溶存水素濃度を測定するための請求項３ないし６のいずれか１項に記載の溶存水素濃度測定装置とを含む、
透析液調製用水製造装置。 - 前記水素溶解装置は、前記原水を電気分解することにより、水素ガスを発生させる電解槽と、前記電解槽に供給する電解電流を制御する第１制御部とを含む、請求項７に記載の透析液調製用水製造装置。
- 前記第１制御部は、前記計算部によって計算された前記溶存水素濃度に基づいて、前記電解電流を制御する、請求項８に記載の透析液調製用水製造装置。
- 前記水素溶解装置は、前記原水に泡状の水素ガスを供給する水素供給装置と、前記水素ガスの前記供給量を制御する第２制御部とを含む、請求項７に記載の透析液調製用水製造装置。
- 前記第２制御部は、前記計算部によって計算された前記溶存水素濃度に基づいて、前記水素ガスの前記供給量を制御する、請求項１０に記載の透析液調製用水製造装置。
- 前記逆浸透処理装置から前記透析液調製用水を取り出すため取水口に至る第１水路と、前記第１水路から分岐して、前記発電セルを経由して排水口に至る第２水路とを含む、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の透析液調製用水製造装置。
- 前記第１水路から前記第２水路への水流を制御するバイパス弁をさらに含む、請求項１２に記載の透析液調製用水製造装置。
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