JP2009280414A - 生体改善ガス及びその供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体機能の改善を図る生体改善ガス及びその供給装置を提供する。
【解決手段】生体改善ガスは、水素、酸素及び空気の混合ガスで、水素の割合を全体の略５パーセントとする。生体改善ガス供給装置１は、水の電気分解により水素及び酸素の混合ガスを生成する第１次混合ガス生成装置１１と、この装置１１で生成された水素及び酸素の混合ガスと大気中から取り込む空気とを混合し、水素の割合を全体の略５パーセントとする混合ガス（生体改善ガス）を生成する第２次混合ガス生成装置１２と、生体改善ガスを生体に送給するためのガス送給部材８とを備えて構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、生体機能の改善に有用な生体改善ガス及びその供給装置に関する。

従来、喘息、肺気腫症、気管支炎などの呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者に対して、その効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法があり、この酸素吸入療法では、一般に、酸素濃縮装置が使用されている。酸素濃縮装置は、大別して、酸素と窒素のいずれかを他より選択的に吸収するゼオライト等の吸着剤を用いた吸着分離法と、窒素より大きい速度で酸素を透過させる選択性透過膜を用いた膜分離法の２種類があり、かかる酸素濃縮装置では、酸素濃縮空気を患者の鼻孔に供給するため、先端に鼻カニューラ、マスクなどの吸入器具が用いられ、また、該装置と患者が離れている場合に、該装置と該吸入器具との間に延長チューブなどの導管が、酸素濃縮空気の供給手段として使用される。この種の酸素濃縮装置は、例えば特許文献１に記載されている。

また、従来、ＮＯガスは煙草の煙や排気ガス中に存在し、肺障害、肺がんを起こす有害物質として考えられていたが、内皮由来拡張因子としてのＮＯの発見や肺高血圧症を伴う新生児呼吸不全へのＮＯ吸入の有効性が明らかになって以来、ＮＯ吸入療法は肺高血圧症や呼吸不全に対する必要不可欠な治療方法として確立されつつある。かかるＮＯ吸入療法に用いられる装置としては、人口呼吸器を用いて供給ガス中にｐｐｂからｐｐｍ単位のＮＯを持続吸入させる装置や肺高血圧症や慢性閉塞性肺疾患患者の吸気に同調して８０ｐｐｍのＮＯを０．１秒といった短時間鼻カニューラへ流すＮＯ吸入装置が提案されている。この種の装置は、例えば特許文献２に記載されている。

そして、近年、水素で、身体内に生み出された活性酸素を効率的に除去できることが分かり、病気の治療、美容、健康の増進など生体の改善を図るために、生体内に水素を取り込む方法が注目されている。現在のところ、飲料水に水素を溶存させるものが多く提案されている。

実開平６−６６６９６号公報 特開２０００−７９１６６公報

本願出願人は、このような生体機能の改善に有用なガスのなかから、生体内の活性酸素を中和する特性を持ち、しかも吸引が簡単で副作用のおそれが少ないとされる水素に着目し、鋭意研究した結果、水素ガスと酸素ガスを所定の割合で混合したガスが生体機能の改善に有効なことを見出した。本発明は、水素ガスを利用して、生体機能の改善を図る生体改善ガス及びその供給装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明の生体改善ガスは、水の電気分解により生成した水素及び酸素の混合ガスに大気中から取り込む空気を混合し、前記水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気を混合してなる、ことを要旨とする。

また、本発明の生体改善ガス供給装置は、水の電気分解により水素及び酸素の混合ガスを生成する第１次混合ガス生成手段と、前記第１次混合ガス生成手段で生成された水素及び酸素の混合ガスと大気中から取り込む空気とを混合し、前記水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気の混合ガスを生成する第２次混合ガス生成手段と、前記第２次混合ガス生成手段に接続され、前記混合ガスを身体へ送給するためのガス送給手段とを備えた、ことを要旨とする。この場合、第１次混合ガス生成手段は、電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液が収容される電解槽と、前記電解槽内に相互に電気的に絶縁された状態で配置される複数の電極とを備え、前記各電極は複数の金属球からなり、前記複数の金属球が相互に接触して立体的又は平面的に並べられて構成されることが好ましい。

本発明の生体改善ガス及びその供給装置により、次のような作用、効果を奏する。
（１）この生体改善ガスを生体内に吸入したり皮膚に吹き付けたりして生体に取り込むことで、水素ガス成分と酸素ガス成分の相乗作用により、生体内の活性酸素を中和して、生体機能の改善を図ることができる。なお、このガスを食品、野菜、観葉植物などに吹き付けることで、その酸化を防止することもできる。
（２）この生体改善ガスは酸素を含んでいるので、この生体改善ガスを鼻、口を通じて、直接吸引することができ、生体内に簡単に吸入することができる。
（３）水の電気分解により生成した水素ガス及び酸素ガスを使用するので、この生体改善ガスを衛生的でかつ無公害に、供給することができる。また、水素と酸素を分離しないから、貯蔵用のボンベやタンクを不要とすることができる。全体として低コストである。
（４）水素ガス及び酸素ガスを水の電気分解により生成することで、水素及び酸素の混合ガス生成手段に既存の水の電気分解装置を利用することができる。この場合、ガス生成手段の複数の電極に複数の金属球を用い、複数の金属球を相互に接触させて立体的又は平面的に並べて構成することで、各金属球は相互に点接触により電気的に接続し、各金属球の表面の略全体が電解液に接触することにより、電解槽内の従来の板形状の電極と同じ設置スペースでも、各電極の電解液との接触面積が大幅に拡大し、しかも金属球の球形状により各金属球に電子が均等に付着することと併せて、水の電気分解を効率的に行え、水素及び酸素の混合ガスの生成量を大幅に増大させることができる。
（５）この生体改善ガスは水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気の混合ガスであるから、高濃度ガスの取り扱いと異なり、危険性がなく、安全性を十分に確保することができる。

以下、この発明の一実施の形態について説明する。生体改善ガスは、水素、酸素及び空気の混合ガスで、水の電気分解により生成した水素及び酸素の混合ガスに大気中から取り込む空気を混合し、水素の割合を全体の概ね５パーセントとしたものである。

この生体改善ガスは図１に示す生体改善ガス供給装置１により提供することができる。図１に示すように、生体改善ガス供給装置１は、水素、酸素及び空気の混合ガスを発生させる混合ガス発生装置１０と、混合ガスを身体へ送給するためのガス送給部材８とを備える。

図２に混合ガス発生装置１０の内部構成を示している。この混合ガス発生装置１０は、水の電気分解により水素及び酸素の混合ガスを生成する第１次混合ガス生成装置１１と、この混合ガス生成装置１１に接続され、この混合ガス生成装置１１で生成された水素及び酸素の混合ガスと、大気中から取り込む空気とを所定の割合に混合する第２次混合ガス生成装置１２とを備えて構成される。

各部についてみると、第１次混合ガス生成装置１１は、図３に示すように、略箱形の装置本体２に、電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液５が収容される電解槽３と、この電解槽３内に相互に電気的に絶縁された状態で配置される複数の電極４とにより構成される。ここで電解槽３は装置本体２の下部に、合成樹脂材料などの絶縁性を有する材料からなる絶縁壁３１により箱形に形成される。また、この電解槽３の内部は合成樹脂材料などの絶縁性を有する材料からなる一つ又は複数の隔壁板３２が配置されて、複数の区画３０１、３０２に仕切られる。この隔壁板３２には複数の通水孔３３が形成される。この場合、隔壁板３２は電解槽３内部の空間の水平面と略同じ大きさ及び形状の平面形状に形成され、平面全体に多数の小孔が穿設されて通水孔３３が設けられる。この隔壁板３２が電解槽３の内部に水平に配置されて、電解槽３の内部に電気的に絶縁された複数の区画３０１、３０２が垂直方向に画成される。これらの区画３０１、３０２に新たな形式の電極４、４が設置される。複数の電極４、４はそれぞれ、複数の金属球４０からなり、これらの金属球４０が電解槽３の隔壁板３２で仕切られる各区画３０１、３０２に相互に接触して立体的に並べられて構成される。この場合、複数の金属球４０はそれぞれ、同一の適宜の大きさを有し、表面はニッケルでメッキ処理又はチタンコーティングされる。また、この金属球４０はステンレス球が採用されてもよい。そして、複数の金属球４０は電解槽３の各区画３０１、３０２に縦方向及び横方向に相互に接触して設置され、さらに上下方向に相互に接触して多層状に積み重ねられて設置され、全体が立体的に構成される。このようにして複数の電極４、４は電解槽３の内部に各電極４、４間に絶縁材からなる通水孔３３を有する平面形状の隔壁３２を介在して、垂直方向に積層配置される。そして、これらの電極４、４に交互に電源の陽極と陰極が接続される。このようにして電解槽３の内部に複数の電極４、４が積層配置され、この電解槽３の内部に電解質である水酸化カリウムを水に混合してなる電解液５が充填される。

この混合ガス生成装置１１では、電解槽３の内部の各電極４、４間に直流電圧が印加されることにより、電解槽３の内部で電解液５中の水を電気分解し、陽極の電極４から酸素ガスを、陰極の電極４から水素ガスを、水素：酸素＝２：１のモル数の比で、発生する。このとき、各電極４、４を構成する複数の金属球４０は相互に点接触により電気的に接続し、各金属球４０の表面の略全体が電解液５に接触しているので、従来の板形状の電極に比べて電解液５との接触面積が大幅に拡大し、しかも金属球４０の球形状に電子が均等に付着することから、水の電気分解が効率よく行われ、陽極、陰極の各電極４、４から（従来の板形状の電極に比べて）大量の酸素ガスと水素ガスが発生する。なお、これらのガスは各金属球４０間の隙間を抜けて、また、隔壁板３２の通水孔３３を透過して、電解槽３から出る。そして、この電解槽３で発生した水素ガスと酸素ガスは装置本体２の内部（又は外部）で２対１の混合割合で混合され、全体として大量の混合ガス６を生成する。なお、この混合ガス生成装置１１は図示されない制御装置により制御されて、水素及び酸素の混合ガスの生成量が調整される。

第２次混合ガス生成装置１２は、第１次混合ガス生成装置１１で生成された混合ガスと大気から取り込む空気とを混合する混合器で、図２に示すように、このガス生成装置１２と第１次混合ガス生成装置１１が第１次混合ガス導管７１を介して接続され、また、このガス生成装置１２に空気流量調節バルブ７２１を有する空気導管７２が連結され、この空気導管７２の端部、空気取入口７２０が大気中に開放される。そして、このガス生成装置１２にさらに第２次混合ガス導管７３が接続され、この混合ガス導管７３がガス送給部材８のための外部接続口７４（図１参照）に連結される。

このようにして第１次混合ガス生成装置１１で生成された所定量の水素及び酸素の混合ガスは、第１次混合ガス導管７１を通じて、第２次混合ガス生成装置１２内に流入するとともに、空気導管７２を通じて大気から所定量の空気が第２次混合ガス生成装置１２内に取り込まれ、この第２次混合ガス生成装置１２で水素及び酸素の混合ガスと空気を混合し、水素の割合を全体の略５パーセントとする、所定量の水素、酸素及び空気の混合ガス、すなわち生体改善ガスを発生する。

ガス送給部材８は、図１に示すように、混合ガス発生装置１０から生体改善ガスをこのガスの使用位置まで送給するためのガス送給管８１と、この生体改善ガスを生体に供給するためのガス供給口８２とを備えて構成される。この場合、ガス送給管８１は合成樹脂製のチューブで、混合ガス発生装置１０の外部接続口７４に接続される。ガス供給口８２は鼻カニョーレなどのガス吸入器具やノズルなどのガス放出器具で、ガス送給管８１の送給端（末端）に接続される。

次に、この生体改善ガス供給装置１の動作とともに、この生体改善ガスの使用方法及びその具体的な効果について説明する。図２において、電源により、第１次混合ガス生成装置１１の内部の陽極、陰極の各電極４、４間に電圧が印加されると、この混合ガス生成装置１１の内部で電解液中の水が電気分解され、陰極の電極４から所定量の水素ガスを、陽極の電極４から所定量の酸素ガスを、水素：酸素＝２：１のモル数の比で生成し、水素及び酸素の混合ガスを生成する。この水素及び酸素の混合ガスは第１次混合ガス生成装置１１から第１次混合ガス導管７１を通じて、第２次混合ガス生成装置１２内部に流入するとともに、空気導管７２を通じて大気から所定量の空気が第２次混合ガス生成装置１２内部に流入し、この第２次混合ガス生成装置１２で水素及び酸素の混合ガスと空気を所定の割合で混合して、水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気の混合ガスを生成する。そして、この混合ガスは生体改善ガスとなって第２次混合ガス生成装置１２から第２次混合ガス導管７３を通じて外部接続口７４へ流される。この生体改善ガスは外部接続口７４に接続されたガス送給管８１を経て、ガス吸入器具やガス放出器具などのガス供給口８２から放出される。

この装置１は、生体改善ガスを鼻又は口から直接吸引する方法と、生体改善ガスを生体の患部や皮膚などに直接吹き付ける方法の２通りに使用される。前者の場合、ガス送給管８１の端末に鼻カニョーレなどのガス吸入器具を取り付ける。そして、図４に示すように、使用者は鼻カニョーレ８２１を鼻に装着し、鼻カニョーレ８２１から放出される生体改善ガスを直接吸引すればよい。この生体改善ガスは酸素が含まれているので、そのまま吸引でき、ガスのままで肺から体内に吸収されるので、体内に効率的に吸入することができる。そして、水素ガス成分と酸素ガス成分の相乗作用で、体内で発生する活性酸素を有効に中和し、活性酸素が原因となって引き起こすといわれている疾病を予防し、治療することができ、また健康の増進を図ることができる。また、この生体改善ガスは、現実に活性酸素が発生している生体内に吸収させて、発生する活性酸素を減少させる場合にも有効である。例えば手術中における患者などの体内からは大量の活性酸素が発生するが、この患者の体内に生体改善ガスを吸収させることにより、この生体改善ガスの水素ガス成分と酸素ガス成分の相乗作用で、体内で発生する活性酸素を有効に中和することができる。このように手術に際して用いる場合、あるいは疾病予防に用いる場合でも、ガス送給管８１の端末にノズルなどのガス放出器具を取り付けて、使用者がノズルを手動又は遠隔操作によりそこから放出される生体改善ガスを直接手術中の患者の皮膚に吹き付けたり、あるいは手術中の患者にガス吸入器具で呼吸吸引させたりすればよい。さらに、この生体改善ガスは皮膚に吸収されるので、この生体改善ガスの水素ガス成分と酸素ガス成分の相乗作用で、皮膚それ自体の疾患を治療することができ、また疾患の予防と美容効果を図ることができる。

その他、この装置１では、水の電気分解により生成した水素ガス及び酸素ガスを使用するので、この生体改善ガスを衛生的でかつ無公害に、供給することができる。しかも、この生体改善ガスは水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気の混合ガスであることから、高濃度ガスの取り扱いと異なり、危険性がなく、安全性を十分に確保することができる。また、必要なときにガスを発生させればよいので、大型のガスボンベやタンクなどで貯蔵する必要がない。さらに、第１次混合ガス生成装置に既存の水の電気分解装置を利用できる利点もある。そして、以上から、生体改善ガス及びその供給装置を低コストに提供することができる。なお、使用者に生体改善ガスを摂取させる器具としては、上述のガス吸入器具やノズルの他に、カプセルやキャビンといった使用者の身体を収容できる構造体に生体改善ガスを送り込むような器具とすることもできる。

ここで、本発明の生体改善ガスの効果を確かめるために、成人健常男性の喫煙者が生体改善ガスを吸入し、その吸入前と吸入後３０分経過後の血管内皮機能をプレチスモグラフィーにより計測する実験を行った。この実験では、生体改善ガスとして酸素３３％、水素６７％の混合ガスを使用し、この生体改善ガスを被験者が２回吸入して実験が行われた。本発明では生体改善ガスとして水素の割合を全体の略５パーセントと規定しているが、この５パーセント割合のガスを何回かに分けて吸入すれば、上記酸素３３％、水素６７％の混合ガスを２回吸入したのと同じ量の水素ガスを吸入することができる。上記実験の結果、身体改善ガスの吸入前と比べてその吸入後の内皮依存の血管拡張反応は、基礎値：１．１→２．７ｍｌ／分／１００ｍｌ組織、反応性充血時：６．５→６．７ｍｌ／分／１００ｍｌ組織、と増加傾向が認められた。なお、身体改善ガスの吸入前後で、有害事象は認められなかった。以上から、この混合ガスの吸入は、喫煙者の血管内皮機能を改善し、循環器系疾患に対して予防的、治療的に作用する可能性があると、結論する。

なお、この実施の形態では、第１次混合ガス生成装置１１において、複数の電極を各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、垂直方向に積層配置したが、これに代えて、複数の電極を各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、水平方向に並列配置してもよく、さらに、複数の電極を各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する筒形形状の隔壁を介在して、同芯上に多重配置してもよい。

本発明の一実施の形態として例示する生体改善ガス供給装置の概略斜視図 同装置の特に混合ガス発生装置の内部構成を示す概略ブロック図 同装置に使用する第１次混合ガス生成装置の概略断面図 同装置の使用方法を示す概略斜視図

符号の説明

１ 生体改善ガス供給装置
１０ 混合ガス発生装置
１１ 第１次混合ガス生成装置
１２ 第２次混合ガス生成装置
２ 装置本体
３ 電解槽
３１ 絶縁壁
３２ 隔壁板
３３ 通水孔
３４ 隔壁
３５ 通水孔
３０１、３０２ 区画
４ 電極
４０ 金属球
５ 電解液
６ 混合ガス
７１ 第１次混合ガス導管
７２ 空気導管
７２０ 空気取入口
７２１ 空気流量調節バルブ
７３ 第２次混合ガス導管
７４ 外部接続口
８ ガス送給部材
８１ ガス送給管
８２ ガス供給口
８２１ 鼻カニョーレ

Claims (3)

1. 水の電気分解により生成した水素及び酸素の混合ガスに大気中から取り込む空気を混合し、前記水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気を混合してなる、
   ことを特徴とする生体改善ガス。
2. 水の電気分解により水素及び酸素の混合ガスを生成する第１次混合ガス生成手段と、
   前記第１次混合ガス生成手段で生成された水素及び酸素の混合ガスと大気中から取り込む空気とを混合し、前記水素の割合を全体の略５パーセントとする、水素、酸素及び空気の混合ガスを生成する第２次混合ガス生成手段と、
   前記第２次混合ガス生成手段に接続され、前記混合ガスを身体へ送給するためのガス送給手段と、
   を備えた、
   ことを特徴とする生体改善ガス供給装置。
3. 第１次混合ガス生成手段は、電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液が収容される電解槽と、前記電解槽内に相互に電気的に絶縁された状態で配置される複数の電極とを備え、前記各電極は複数の金属球からなり、前記複数の金属球が相互に接触して立体的又は平面的に並べられて構成される請求項２に記載の生体改善ガス供給装置。

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