JP2007077088A - 生理食塩水およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水の提供。
【解決手段】０．９％の塩化ナトリウム水溶液に、注入圧が０．１〜０．９５ＭＰａ、注入時間が１０秒〜１０分で水素ガスを注入して分子状水素のバブルを生成し、分子状水素のバブルと白金族元素を接触させて、分子状水素を活性化させて原子状水素に変換させる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、新規な生理食塩水およびその製造方法に関する。より詳細に述べれば、本発明は、原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水およびそれを製造する方法に関する。

日本薬局方は、「生理食塩水」を、「本品は水性の注射剤で、定量するとき、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ：５８．４４）０．８５〜０．９５％を含む。製法は塩化ナトリウム９ｇを注射用水適量に溶解して全量を１０００ｍＬとし、注射剤の製法により製造する。本品には保存剤を加えない。本品の性状は、無色透明の液で、弱い塩味がある。ｐＨは４．５〜８．０である。」と記載しているのみで、その他細かな規定あるいは規制を記載していない。

これを受けて、添加剤を入れた生理食塩水が各種開発され、上市されている。たとえば、従来、ヘパリン生食液を、病院内でヘパリンナトリウム注射液を生理食塩水に入れ、１０倍〜１００倍に希釈して使用していたが、テルモ株式会社から、予めヘパリン生食液を注射器に充填し、調整、保存時の細菌汚染のリスクを低減した、いわゆる「ヘパリン入り生理食塩水」が提案されている。

しかしながら、生理食塩水を、生体内の臓器、特に体液の酸化還元電位に着目した研究開発は未だなされていない。人体の臓器、或いは生体内反応の酸化還元反応は電位が低く、通常−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲であり、そのｐＨは、３〜７の範囲である。体液の酸化還元電位が高くなると活性酸素が滞留し易く、器官に障害が出てくると云われている。とくに、腸内微生物が活発に活動して栄養成分を消化吸収する腸内は、嫌気性の還元雰囲気に維持されている必要がある。

たとえば、生体内における、（酢酸＋ＣＯ_２＋２Ｈ^＋／α−ケトグルタル酸反応）の酸化還元電位は−６７３ｍＶ、（酢酸＋ＣＯ_２／ピルビン酸反応）の酸化還元電位は−６９９ｍＶ、（酢酸＋２Ｈ^＋／アセトアルデヒド反応）の酸化還元電位は−５８１ｍＶ、フェレドキシンの酸化還元電位は−４１３ｍＶ、（キサンチン＋Ｈ^＋／ヒポキサンチン＋Ｈ_２Ｏ）の酸化還元電位は−３７１ｍＶ、（尿酸＋Ｈ^＋／キサンチン＋Ｈ_２Ｏ）の酸化還元電位は−３６０ｍＶ、（アセト酢酸＋２Ｈ^＋／β−ヒドロキシ酪酸反応）の酸化還元電位は−３４６ｍＶ（シスチン＋２Ｈ^＋／２システイン反応）の酸化還元電位は−３４０ｍＶである。

このように生体内における酵素、補酵素、代謝関連物質の反応は、酸化還元電位が低い環境下にある。また、酸化還元電位が低い水、または食品は、身体を酸化させる活性酸素や、１個又はそれ以上の不対電子を有する分子或いは原子、即ち、フリーラジカルを分離、消去する作用があって、ＳＯＤ（スーパーオキシドジムスターゼ）という活性酸素消去酵素の反応を促進させると云われている。

ところで、水道水の酸化還元電位は＋４００〜＋８００ｍＶ、ｐＨが６．５〜８の範囲である。従って、水道水は、酸化還元電位が−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲の生体臓器とバランスがとれないと考えられる。

酸化還元反応を始めとする体内の代謝反応の場を提供しているのが、体液である。体液は生体のほぼ６０％を占めている。体液は、水を中心として、電解質、タンパク質等を重要な構成要素としている。これが、酸化還元電位が低い水が生体内にとって有効な理由である。

人体を構成する元素は、酸素が６６．０％、炭素が１７．５％、水素が１０．２％、窒素が２．４％で、総計９６．１％、その余はミネラルである。酸素、炭素、水素、窒素で生成される物質は水と有機化合物である。ヒト男子では体重の約６０％が、女子では約５０％が水分で占められている。

そして、体内水分量の約２／３は細胞内に存在し、細胞内液と呼ばれる。これに対して残余の１／３は細胞の外に存在し、細胞外液と呼ばれている。細胞外液の１／３が血液の水分（血漿）であり、２／３が組織液である。この他に少量の脳脊髄液、関節液、リンパ液が存在する。

従って、主として血管内に点滴注射されて、血液と混合される生理食塩水の酸化還元電位も、上述した生体内反応の酸化還元電位である−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの範囲に維持されていれば、生物適合性（Ｂｉｏ−ａｆｆｉｎｉｔｙ）の観点からも好ましいと考えられる。

他方、生理食塩水を、生体内における活性酸素の除去作用という点から考察すると、前述したように、人体の臓器、或いは生体内反応の酸化還元反応は電位が低く、通常−１００ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲であるので、体液の酸化還元電位が高くなると活性酸素が滞留し易く、器官に障害が出てくると云われている。

生体内に活性酸素等遊離基が発生する全ての原因は完全には解明されていない。然しながら、その一つとして、たとえば、紫外線が皮膚に照射されると、皮膚を構成する細胞の内外に存在する水分子に作用して、正負の水分子イオンを発生する。これらのイオンは更に分解してＨ^＋、ＯＨ⁻の安定イオンの他に、ＯＨ・、Ｈ・の遊離基を生成する。反応物質が無い場合は、これらの遊離基の間に、ＯＨ・＋Ｈ・→Ｈ_２Ｏ（水）、Ｈ・＋Ｈ・→Ｈ_２（水素ガス）、ＯＨ・＋ＯＨ・→Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）のような反応がおこる。

ところで、ＯＨ・、Ｈ・等遊離基は最外殻軌道に不対電子を有しているため、電子のスピンはうち消されずに残る。即ち、スピン角運動がゼロではなく、種々の磁気的性質を示す。たとえば、全ての電子が対をなしている分子は、反磁性を示すが、不対電子をもったものは常磁性を示す。通常、遊離基は、他の不対電子をもったものと電子対を作って結合し安定化しようとするために反応性が大きい。従って、生体内のように、周囲に反応物質が存在する場合には、ＯＨ・、Ｈ・、Ｈ_２Ｏ_２はそれらと反応し、その結果、生体内に様々な異常現象を起こす。たとえば、ＤＮＡに作用する場合は、脱アミノ、脱水素、塩基結合の***、塩基の開裂、糖の酸化、無機リンの遊離等を引き起こし、種々の疾病の原因となる。

次に、遊離基の消去法に関して、理論的考察を説明する。生体も熱力学の法則の例外ではなく、仕事をするためのエネルギーの尺度としての自由エネルギー（Ｇｉｂｂｓの自由エネルギー）の変化、即ちΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ（ΔＨはエンタルピー変化、Ｔは絶対温度、ΔＳはエントロピー変化）で表される変化（単位Ｊ）が、生体エネルギーの出発点とされている。生体における自由エネルギー産生は、自然界における濃度変化よりは、そのほとんどが酸化還元反応における反応物質の酸化還元電位の差により放出される自由エネルギーによっている。ここに、酸化とは電子を失う反応、還元とは電子を得る反応である。たとえば、１／２Ｈ_２＋Ｆｅ^３＋⇔Ｈ^＋＋Ｆｅ^２＋という反応は、１／２Ｈ_２−e→Ｈ^＋（または、１／２Ｈ_２→Ｈ^＋＋ｅ）という酸化反応と、Ｆｅ^３＋＋ｅ→Ｆｅ^２＋という還元反応に分けて考えることができる。この場合、酸化される、すなわち電子を失って他に与える１／２Ｈ_２は、還元剤として働き、還元される、すなわち電子を受け取るＦｅ^３＋は、酸化剤として働いているといういい方をする。また、一般的にＡＨ＋Ｂ⇔Ａ＋ＢＨという水素の授受による酸化還元反応も、ＡＨ→Ａ＋Ｈ^＋＋eという酸化反応と、Ｂ＋Ｈ^＋＋ｅ→ＢＨという還元反応に分解して考えることができる。水素の授受をＨ^＋＋ｅという電子の授受と見なすことができる。このように考えれば、電子の動きと水素の動きは等価と見なすことができる。

このように考えれば、活性酸素等遊離基を消去するには、それを原子状水素（Ｈ⇔Ｈ^＋＋ｅ）により還元して安定化すればよいことになる。

以上を総覧すると、血液に注射される生理食塩水にも、血液内に発生する活性酸素による酸化ストレス度を低下する能力がある事が好ましいことが理解される。この能力は、生理食塩水の酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶの範囲にあることと、分子状ではなく原子状水素が大量に含有されていることの要件が必要である。

生理食塩水の酸化還元電位を対象にした発明は未だ少ないが、特許文献１は、０℃〜１００℃の生理食塩水に、−１８０℃〜９０℃の水素ガスを０．１気圧〜１０００気圧に加圧して溶解せしめ、常温常圧に戻すことにより酸化還元電位が−１０ｍＶ以下−２０００ｍＶ以上の生理食塩水を開示している。

しかしながら、特許文献１に記載された発明において、生理食塩水に吹き込まれた水素は原子状水素ではなく、全量が分子状水素である。従って、特許文献１に記載された生理食塩水は、血管内の活性酸素等遊離基を消去する能力はない。また、特許文献１は、生理食塩水の酸化還元電位を−１０ｍＶ以下−２０００ｍＶ以上に設定することによる理論的説明および効果が実証されていないので、どのような産業上の利用可能性があるのか不明である。

特許文献２は、原料水に、シリカ系石英斑岩にアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気陰性度の大きい金属、或いは鉄（ＩＩ）、スズ（ＩＩ）、チタン（ＩＩＩ）、クロム（ＩＩ）などの低原子価状態にある還元性金属を担持させた触媒と接触させて、水素を吹き込んで水素水を製造する装置を開示している。しかしながら、特許文献２が開示している還元性金属は、分子状水素を原子状水素に変換する触媒作用が弱い。
特開２００５−５３８８２号 特開２００５−１７７７２４号

従って、発明が解決しようとする課題は、原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水を提供することである。

発明が解決しようとする別の課題は、原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水を製造する方法を提供することである。
発明が解決しようとする別の課題および利点は以下逐次明らかにされるであろう。

本発明者は理論に拘束されることを好まないが、課題を解決するための手段を策定するために、遊離基の発生、その作用、及び消去に関して以下のように理論的考察を行った。生体内に活性酸素等遊離基が発生する全ての原因は完全には解明されていない。然しながら、その一つとして、たとえば、紫外線が皮膚に照射されると、皮膚を構成する細胞の内外に存在する水分子に作用して、正負の水分子イオンを発生する。これらのイオンは更に分解してＨ^＋、ＯＨ⁻の安定イオンの他に、ＯＨ・、Ｈ・の遊離基を生成する。反応物質が無い場合は、これらの遊離基の間に、ＯＨ・＋Ｈ・→Ｈ_２Ｏ（水）、Ｈ・＋Ｈ・→Ｈ_２（水素ガス）、ＯＨ・＋ＯＨ・→Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）のような反応がおこる。ところで、ＯＨ・、Ｈ・等遊離基は最外殻軌道に不対電子を有しているため、電子のスピンはうち消されずに残る。即ち、スピン角運動がゼロではなく、種々の磁気的性質を示す。たとえば、全ての電子が対をなしている分子は、反磁性を示すが、不対電子をもったものは常磁性を示す。通常、遊離基は、他の不対電子をもったものと電子対を作って結合し安定化しようとするために反応性が大きい。従って、生体内のように、周囲に反応物質が存在する場合には、ＯＨ・、Ｈ・、Ｈ_２Ｏ_２はそれらと反応し、その結果、生体内に様々な異常現象を起こす。たとえば、ＤＮＡに作用する場合は、脱アミノ、脱水素、塩基結合の***、塩基の開裂、糖の酸化、無機リンの遊離等を引き起こし、種々の疾病の原因となる。

次に、遊離基の消去法に関して、理論的考察を説明する。生体も熱力学の法則の例外ではなく、仕事をするためのエネルギーの尺度としての自由エネルギー（Ｇｉｂｂｓの自由エネルギー）の変化、即ちΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ（ΔＨはエンタルピー変化、Ｔは絶対温度、ΔＳはエントロピー変化）で表される変化（単位Ｊ）が、生体エネルギーの出発点とされている。生体における自由エネルギー産生は、自然界における濃度変化よりは、そのほとんどが酸化還元反応における反応物質の酸化還元電位の差により放出される自由エネルギーによっている。ここに、酸化とは電子を失う反応、還元とは電子を得る反応である。たとえば、１／２Ｈ_２＋Ｆｅ^３＋⇔Ｈ^＋＋Ｆｅ^２＋という反応は、１／２Ｈ_２−e→Ｈ^＋（または、１／２Ｈ_２→Ｈ^＋＋ｅ）という酸化反応と、Ｆｅ^３＋＋ｅ→Ｆｅ^２＋という還元反応に分けて考えることができる。この場合、酸化される、すなわち電子を失って他に与える１／２Ｈ_２は、還元剤として働き、還元される、すなわち電子を受け取るＦｅ^３＋は、酸化剤として働いているといういい方をする。また、一般的にＡＨ＋Ｂ⇔Ａ＋ＢＨという水素の授受による酸化還元反応も、ＡＨ→Ａ＋Ｈ^＋＋eという酸化反応と、Ｂ＋Ｈ^＋＋ｅ→ＢＨという還元反応に分解して考えることができる。水素の授受をＨ^＋＋ｅという電子の授受と見なすことができる。このように考えれば、電子の動きと水素の動きは等価と見なすことができる。

ところで、共立出版株式会社発行「化学大辞典２」は、「活性水素」を、「放電、高熱、紫外線により水素分子の安定な共有結合が切れて、原子状水素が生成したため化学反応を起こしやすくなった水素をいう。また、いわゆる発生期状態の水素およびパラジウムやニッケルなど、還元触媒上の水素は原子状またはそれに近い状態にあると考えられ、反応性に富み、これらも広義の活性水素に含まれる。」と定義し、強力な還元作用を示すと説明している。

生体反応の中には、酸化還元反応を伴う反応が多く、代謝反応等に極めて重要な役割を担っている。また、生体に限らず、酸化体と還元体を含んだ系（溶液）において、白金のようにそれ自体は酸化還元反応に関与しない不活性な電極を、その溶液に浸すと、電極間に電位差が現れる。この電位差が、酸化還元電位（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ＝ＯＲＰ）で、単位はｍＶで表す。今、ある物質の酸化体の活量を［Ｏｘ］、還元体の活量を［Ｒｅｄ］と表すと、両者の混合状態は、式（１）で表される。
［Ｏｘ］＋ｎｅ→［Ｒｅｄ］ （１）
（ｅは電子、ｎは移動する電子数）
（１）で表した電極反応式の酸化還元電位（ＥｍＶ）は、ネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の式（２）で表される。
Ｅ＝Ｅ_０＋（ＲＴ／ｎＦ）ｌｎ［Ｏｘ］／［Ｒｅｄ］ （２）

式（２）において、Ｒは、気体定数（８．３１Ｊｍｏｌ^−１Ｋ^−１）， Ｔは絶対温度（Ｋ）、Ｆはファラデー定数（９６４０６ＪＶ^−１）である。Ｅ_０は、［Ｏｘ］＝［Ｒｅｄ］の時の標準酸化還元電位である。

式（２）において、ｌｎ［Ｏｘ］／［Ｒｅｄ］は、自然対数である。従って、分母、即ち［Ｒｅｄ］を、分子、即ち［Ｏｘ］より、極端に大きくすればするほど、酸化還元電位Ｅのマイナス（−）値を大きくすることができることになる。即ち、理論的には、還元体［Ｒｅｄ］の活量を、酸化体［Ｏｘ］の活量より、大きくすればするほど、酸化還元電位をマイナス（−）値にすることができる。そこで、酸化体と還元体の混合状態にある原料水に水素を吹き込んで、原料水の酸化還元電位をマイナス電位に低下させる方法において、還元体［Ｒｅｄ］の活量を、酸化体［Ｏｘ］の活量より大きくすることである。この場合、酸化体と還元体の混合状態にある原料水を、白金族元素を触媒として水素を吹き込むと、効率が良くなるので好ましい。

そこで、本発明者は、０．９％の塩化ナトリウム水溶液にできるだけ大量の水素を吹き込んで溶存させ、白金族元素と接触させることを検討した。単に、０．９％の塩化ナトリウム水溶液に水素を吹き込んで溶存させただけでは、分子状水素（Ｈ_２）で、原子状水素（Ｈ）ではないので、そのままでは、活性酸素等遊離基を還元する能力はない。そこで、本発明は、０．９％の塩化ナトリウム水溶液に水素ガスを注入し、現場（ｉｎ ｓｉｔｅ）で白金族元素と接触させることにより活性水素にして、活性酸素等遊離基を還元することを主旨とするものである。

本発明において、０．９％の塩化ナトリウム水溶液に水素ガス気泡を注入する方法は特段に限定されない。たとえば、本発明者の一人が出願した特願２００３−４３６５９１号明細書に記載した水素水製造装置を利用することができる。この概略を説明する。水素供給装置として、大容量の水素ボンベを使用すると、産業用大規模生産装置として利用できるが、水素充填圧力が０．９８ＭＰａ以下のボンベを使用すると病院、家庭等小規模生産用として使用の範囲が拡大する。水素ガスの注入圧は、装置の規模によって変更されるが、たとえば、水素ガスの注入圧が０．１〜０．９５ＭＰａの範囲ならば、−５５０ｍＶの酸化還元電位、０．５ｍｇ／ｌの溶存水素量が確保できる。水素ガスの注入時間は、たとえば、１０秒〜１０分、好ましくは２〜５分の範囲である。水素ガスの注入時間がこの範囲ならば、−６２０ｍＶの酸化還元電位、１．５ｍｇ／ｌの溶存水素量が確保できる。水素ガスの注入時間が短過ぎると、電位が不安定であり、長すぎても、電位低下効果に特段の影響はなく、逆にコストを引き上げる。

０．９％の塩化ナトリウム水溶液に、水素ガスを注入する場合、所定の孔径を有する細孔膜を利用して、径がそろった水素ガスバブルを形成して、０．９％の塩化ナトリウム水溶液への溶解性、水中での滞留時間等を向上させることができる。この際、注意しなければならないことは、水素のバブルがナノサイズに成らないようにすることである。この理由は、水素のバブルがナノサイズになると、バブルの表面が帯電し、遊離基になることがあるからである。

本発明で使用する０．９％の塩化ナトリウム水溶液を製造するための原料水は、日本薬局方収載の注射用水、およびそれと等価の細菌濾過した蒸留水、イオン交換水等である。

本発明で使用する白金族元素に関して説明する。白金族元素とは周期律表第ＶＩＩＩ族に属する元素のうち、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）の６元素の総称である。これらの白金族元素は、水素添加、脱水素、酸化の諸反応に活性を示す。いわゆる還元触媒としての機能がある。従って、分子状水素が白金族元素と接触すると、分子状水素が原子状またはそれに近い状態になる。従って、本明細書では、白金族元素が、分子状水素を原子状またはそれに近い状態にする作用を「触媒作用」という。

本発明において、白金族元素の触媒作用を向上させたり、或いは使用効率を高めたりするには、白金族元素を、各種の担体に担持させた担体付白金族元素或いはネットの形で使用することが好ましい。担体としては、アルミナ、アスベスト、活性炭、シリカゲル、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、軽石等がある。

また、本発明で特に好ましく使用される白金族元素は、白金であり、その形状は、白金コロイド、白金黒、白金ゾルである。触媒能は粒子の大きさに反比例し、白金コロイド＞白金黒＞白金海綿の順になる。以下それぞれに関して説明する。

本発明で特に好ましく使用される白金コロイドは、たとえば、（１）ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸水溶液の表面にブンゼンバーナーの外炎をあてて還元する、（２）ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸水溶液に保護コロイドとしてアスコルビン酸ナトリウム、アラビアゴム或いはゼラチン等を添加し、ヒドラジン等還元剤で還元する、（３）蒸発皿に純水を入れ、冷却しながら、この中に浸した２本の白金線の間にアークを放電するブレディッヒ法等の方法で製造される。ブレディッヒ法で製造した白金コロイドは不安定であるが、コロイド粒子が保護コロイドで被覆されていないので、触媒能が強い。一方、保護コロイドを含むものは、ブレディッヒ法で製造した白金コロイドに比べて触媒能は低いが、安定である。

同じく、本発明で特に好ましく使用される白金黒は、たとえば、（１）ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸の水溶液を加熱し、炭酸ナトリウムで中和し、これを煮沸したギ酸ナトリウム溶液中に注ぐ、（２）塩化白金（ＩＶ）或いはヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸の水溶液に、ホルムアルデヒド水溶液を加え、冷却しながら、水酸化ナトリウム水溶液を徐々に加える等の方法で製造される。さらに、この白金黒を水素気流中で加熱すると白金微粒子が半融して白金海綿となる。

従って、上記課題は、下記に記載する手段によって解決することができる。
１．原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水。

２．前記１項において、原子状水素の量が、１．５ｍｇ／Ｌである。

３．０．９％の塩化ナトリウム水溶液に、注入圧が０．１〜０．９５ＭＰａ、注入時間が１０秒〜１０分で水素ガスを注入して分子状水素のバブルを生成する工程、及び分子状水素のバブルと白金族元素を接触させて、分子状水素を活性化させて原子状水素に変換させる工程を含む原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水を製造する方法。

４．前記３項において、原子状水素の量が、１．５ｍｇ／Ｌである。

請求項１の発明によれば、生理食塩水が原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０であるので、生物適合性（Ｂｉｏ−ａｆｆｉｎｉｔｙ）がよく、血液内に発生する活性酸素による酸化ストレス度、クレアチニン、血中尿窒素量等を低下することができる。

請求項２の発明によれば、原子状水素の量が１．５ｍｇ／Ｌであるので、製造後１６８時間経過後もほぼ製造直後の酸化還元電位を維持することができる。

請求項３の発明によれば、原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水を効率よく、ほぼ１００％の再現性をもって製造することができる。

請求項４の発明によれば、原子状水素の量が１．５ｍｇ／Ｌであるので、製造後１６８時間経過後もほぼ製造直後の酸化還元電位を維持することができる。

以下に、実施例を記載して本発明の効果を明らかにする。

［塩化ナトリウム水溶液の調製］
最終目的の生理食塩水用の塩化ナトリウム水溶液を、日本薬局方に収載に従って、（ＮａＣｌ：５８．４４）９ｇを注射用水（蒸留水）に溶解して全量を１０００ｍＬとして調製した。この塩化ナトリウム水溶液のＮａ^＋当量は１５４ｍｅｑ／Ｌ、Ｃｌ⁻当量は１５５ｍｅｑ／Ｌであった。

［生理食塩水の調製］
特許文献２に記載されている水素水製造装置において、触媒を、アルミナに白金コロイドを展着させたものに代えて使用した。５Ｌの貯留能力がある反応槽に上記の塩化ナトリウム水溶液３Ｌを封入し、岩谷ガス株式会社製食品衛生法適合品の水素ボンベ（水素：９９．９９ＶＯＬ％）から、注入圧０．３５ＭＰａ、流量０．５Ｌ／minで水素ガスを５分間で総量２．５Ｌの水素を注入して、所期の生理食塩水を調製した。

［生理食塩水の容器への密封］
このようにして調製した生理食塩水を、特開２００５−９０１号に記載されている容器、たとえば、最外層が２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ：１２μｍ）、中間層がアルミ箔（厚さ：９μｍ）、最内層が特殊ポリエステルフィルム（厚さ：４０μｍ）の３層構造の容量３００ｍＬの容積可変型容器（アルミパウチ）に空気が入らないように注意して満杯に充填した。

［密封生理食塩水の殺菌］
このようにして密封した生理食塩水を、８５℃で３０分間熱湯中でボイル殺菌した。

［生理食塩水の性能測定］
このようにして調製した生理食塩水の酸化還元電位（単位：ｍＶ）、ｐＨ、溶存水素量、水温（℃）を測定し得た結果を表−１に示す。

尚、酸化還元電位の測定には、東亜ディーケーケー工業（株）製「ポータブルORP計ＲＭ−２０Ｐ」（登録商標）を使用した。

ｐＨの測定には、東亜ディーケーケー工業（株）製「ポータブルｐＨ計ＨＭ−２０Ｐ」（登録商標）を使用した。

溶存水素量の測定には、東亜ディーケーケー工業（株）製「ＤＨＤ１−１型溶存水素計」（登録商標）を使用した。

［遊離基消去能力の測定］
１．使用した測定機器
日立製作所製分光光度計
２．使用試薬類
２−１：遊離基の発生源
遊離基モデルとして１，１−ジフェニル−２−ピクリルヒドラジル（ＤＰＰＨ）を使用した。ＤＰＰＨは、下記の化学式１で示される構造を有する比較的安定な遊離基であるが、他の遊離基と容易に結合するので、熱、放射線等によって生成される遊離基の存在の確認、濃度の決定等に使用されている。本発明では、本発明の遊離基消去機能水が、ＤＰＰＨが発生する遊離基を消去する能力を測定することにより、遊離基消去能力の目安とした。

２−２：ＤＰＰＨ溶液の調製
２−２−１：１００μＭ−ＤＰＰＨ（５０％エチルアルコール溶液）
ＤＰＰＨ ０．００１０ｇを精秤し、アルミホイルで遮光した５０ｍＬメスフラスコに入れた。次いで、９９％エタノールを約２５ｍＬ入れ、溶解させた。完全に溶解した後で、全量を超純水で５０ｍＬにした。溶解作業中は、メスフラスコを完全に遮光した。
２−２−２：２５μＭ−ＤＰＰＨ（５０％エチルアルコール溶液）
１００μＭ−ＤＰＰＨ溶液（５０％エチルアルコール溶液）を３ｍＬとり、９ｍＬの５０％エタノールに添加した。
２−３：白金コロイド溶液
白金（Ｐｔ）−ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）コロイド（４．０ｗｔ％）を超純水で１００倍に希釈した。

［測定方法］
２５μＭ−ＤＰＰＨ溶液２ｍＬと、実施例１で調製した生理食塩水、水道水、超純水を各２ｍＬをボルテックスミキサーを使用して試験管内で混合し、測定１５秒前に１００倍に希釈したＰｔ−ＰＶＰコロイドを１０μＬ入れ、攪拌し、５２０ｎｍの波長で吸光度を測定した。

［測定結果］
実施例１、参考例、及び対照例で使用した試験水の５２０ｎｍにおける吸光度測定結果を表−２に示した。

［考察］
Ｐｔ−ＰＶＰコロイド溶液を添加した実施例１の場合、共にＰｔ−ＰＶＰコロイド溶液を添加直後に、ＤＰＰＨラジカルの色である紫色が退色し、ジフェニルピクリルヒドラジンの黄色へ変色した。一方、福山市水道水（上水）及び超純水の場合は、Ｐｔ−ＰＶＰコロイド溶液を添加直後には、退色せず、約５〜６分後に退色した。数回の実験の結果、２ｍＬの加水素水と１０μＬのＰｔ−ＰＶＰコロイド溶液で、２ｍＬの２５μＭ−ＤＰＰＨ溶液のラジカルを完全に消去できることが確認された。

以上の結果から、実施例１の生理食塩水に吹き込まれた水素は、水中では分子状態で存在しているが、白金コロイドが存在すると、分子状態の水素が活性化され、それが原子状または原子状に近い状態になり、それによりＤＰＰＨのラジカルが完全に消去できることが確認された。このことは、前記共立出版株式会社発行「化学大辞典２」による、「活性水素とは、放電、高熱、紫外線により水素分子の安定な共有結合が切れて、原子状水素が生成したため化学反応を起こしやすくなった水素をいう。また、いわゆる発生期状態の水素およびパラジウムやニッケルなど、還元触媒上の水素は原子状またはそれに近い状態にあると考えられ、反応性に富み、これらも広義の活性水素に含まれる。」を検証したことになる。

［ＩＮ ＶＩＶＯ ＴＥＳＴ１］
実施例で調製した生理食塩水を使用して、活性酸素による酸化ストレス低下度、クレアチニン低下度、血液尿窒素低下度を測定した。

［酸化ストレス低下度の測定］
血中のヒドロペルオキシドを測定した。即ち、呈色液クロモゲン（Ｎ、Ｎ−ジエチルパラフェニレンジアミン）が、遊離基により酸化されると無色から赤紫色の陽イオンになるが、この陽イオンを光度計によって計測し、ヒドロペルオキシドを定量測定した。

［投与スケジュール］
（１）投与動物群
グループ１：生後６ヶ月、８ケ月、１０ケ月、１２ヶ月の健康な猫４匹。
グループ２：生後１４ヶ月、１６ヶ月、１８ケ月、２０ヶ月の健康な猫４匹。
グループ３：生後３６ヶ月、４２ヶ月、４８ケ月、５４ヶ月の健康な猫４匹。
グループ４：生後６０ヶ月、６６ヶ月、７２ケ月、１０８ヶ月の健康な猫４匹。

各グループの猫それぞれから採血して、生理食塩水投与前の血中のヒドロペルオキシドを測定した。次いで、実施例１で調製した生理食塩水を１ｍＬ／ｋｇの投与量で静脈注射で投与した。静脈投与１０分後、採血して血中のヒドロペルオキシドを測定した。生理食塩水投与前と投与後の血中のヒドロペルオキシドのそれぞれの測定値の平均値を取り表−３に記載した。

血中のヒドロペルオキシドの測定値は２５０〜３００Ｕ．ＣＡＲＲの範囲が正常値とされているが、実施例１の生理食塩水を投与した結果、投与前より約６〜１１％低下してことが明らかである。この結果より、本発明の生理食塩水に含まれている原子状水素が、酸化ストレスの低下に顕著に寄与していることが明らかである。

［ＩＮ ＶＩＶＯ ＴＥＳＴ２］
［血液尿窒素の測定］
実施例１で調製した生理食塩水を使用して、慢性腎不全の猫に対する、生理食塩水の血液尿窒素を測定した。

健常人血漿の残余窒素のうち約半分９〜１８ｍｇ／１００ｍＬは尿素としての窒素であり、また尿では***全窒素量の８０％以上を占める。尿素窒素量、特に尿中***量は食事中のタンパク含量によって大きく変動する。尿素***疾患のある腎疾患では血液中尿素窒素量は増加する。従って、尿窒素量を測定することによって腎臓疾患の軽重の程度を知ることができる。

［投与スケジュール］
（１）投与動物群
グループ１：生後６ヶ月、８ケ月、１０ケ月、１２ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。
グループ２：生後１４ヶ月、１６ヶ月、１８ケ月、２０ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。
グループ３：生後３６ヶ月、４２ヶ月、４８ケ月、５４ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。
グループ４：生後６０ヶ月、６６ヶ月、７２ケ月、１０８ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。

各グループの猫それぞれから採血して、生理食塩水投与前の血液尿窒素を測定した。次いで、実施例１で調製した生理食塩水を１ｍＬ／ｋｇの投与量で静脈注射で投与した。静脈投与１０分後、採血して血液尿窒素を測定した。生理食塩水投与前と投与後の血液尿窒素のそれぞれの測定値の平均値を取り表−４に記載した。

表−４からも明らかなように、実施例１の生理食塩水を投与した結果、血液尿窒素の量が投与前より約７０〜８０％低下したことが明らかである。この結果より、本発明の生理食塩水に含まれている原子状水素および酸化還元電位の低さが何らかの好影響を与えていることが推断される。

［ＩＮ ＶＩＶＯ ＴＥＳＴ３］
［クレアチニンの測定］
実施例１で調製した生理食塩水を使用して、慢性腎不全の猫に対する、クレアチニンを測定した。

クレアチニンは、生体内ではクレアチンの生理的代謝物として尿中に含まれる。クレアチンは生体内でアルギニン、グリシン、メチオニンから合成され、筋肉中に多く（全体の９８％）、大部分はクレアチリン酸として存在し、筋肉収縮のためのエネルギー貯蔵の役割を果たしている。血中にも僅かに存在する。健康男子尿にほとんど現れないが、婦人、子供の尿中に僅かに出現する。従って、尿中のクレアチニンの量が少なければすくないほど健康状態に近いということが言える。

［投与スケジュール］
（１）投与動物群
グループ１：生後６ヶ月、８ケ月、１０ケ月、１２ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。
グループ２：生後１４ヶ月、１６ヶ月、１８ケ月、２０ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。
グループ３：生後３６ヶ月、４２ヶ月、４８ケ月、５４ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。
グループ４：生後６０ヶ月、６６ヶ月、７２ケ月、１０８ヶ月の慢性腎不全の猫４匹。

各グループの猫それぞれから採尿して、生理食塩水投与前のクレアチニン量を測定した。次いで、実施例１で調製した生理食塩水を１ｍＬ／ｋｇの投与量で静脈注射で投与した。静脈投与１０分後、採尿してクレアチニン量を測定した。生理食塩水投与前と投与後のクレアチニン量の平均値を取り表−５に記載した。

表−５からも明らかなように、実施例１の生理食塩水を投与した結果、クレアチニンの量が投与前より約１９〜３０％低下したことが明らかである。この結果より、本発明の生理食塩水に含まれている原子状水素および酸化還元電位の低さが何らかの好影響を与えていることが推断される。

以上説明したように、本発明の生理食塩水は、製造直後は１．３１５ｍｇ／Ｌ、１６８時間経過後は０．７４７ｍｇ／Ｌという多量の原子状水素を大量に含んでいて、酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０であるので、下記に例示する産業上の利用可能性がある。

１．紫外線が生体に照射されると、生体を構成する一部である血管内に存在する水分子に作用して、正負の水分子イオンを発生する。これらのイオンは更に分解してＨ^＋、ＯＨ⁻の安定イオンの他に、ＯＨ・、Ｈ・の遊離基を生成する。反応物質が無い場合は、これらの遊離基の間に、ＯＨ・＋Ｈ・→Ｈ_２Ｏ（水）、Ｈ・＋Ｈ・→Ｈ_２（水素ガス）、ＯＨ・＋ＯＨ・→Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）のような反応がおこる。ところで、ＯＨ・、Ｈ・等遊離基は最外殻軌道に不対電子を有しているため、電子のスピンはうち消されずに残る。即ち、スピン角運動がゼロではなく、種々の磁気的性質を示す。たとえば、全ての電子が対をなしている分子は、反磁性を示すが、不対電子をもったものは常磁性を示す。通常、遊離基は、他の不対電子をもったものと電子対を作って結合し安定化しようとするために反応性が大きい。従って、血管内のように、周囲に反応物質が存在する場合には、ＯＨ・、Ｈ・、Ｈ２Ｏ２はそれらと反応し、その結果、様々な異常現象を起こす。たとえば、ＤＮＡに作用する場合は、脱アミノ、脱水素、塩基結合の***、塩基の開裂、糖の酸化、無機リンの遊離等を引き起こし、種々の疾病の原因となる。しかしながら、本発明の生理食塩水を、ヒトを含む哺乳動物に、１ｍＬ／ｋｇの投与量を所定の投与スケジュールに従って投与すると、血漿内遊離基を消去し、その結果、活性酸素による酸化ストレス度を低下する。このことは前記ヒドロペルオキシド量の測定により立証された。従って、新規な生理食塩水としての利用可能性がある。

２．本発明の生理食塩水を、ヒトを含む慢性腎不全の哺乳動物に、１ｍＬ／ｋｇの投与量を所定の投与スケジュールに従って投与すると、慢性腎不全の緩和に効果がある。このことは前記血液尿窒素の測定により立証された。従って、新規な生理食塩水としての利用可能性がある。

３．本発明の生理食塩水を、ヒトを含む慢性腎不全の哺乳動物に、１ｍＬ／ｋｇの投与量を所定の投与スケジュールに従って投与すると、尿中クレアチニン量を低減する。このことは前記血液尿クレアチニン量の測定により立証された。従って、新規な生理食塩水としての利用可能性がある。

Claims (4)

1. 原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水。
2. 原子状水素の量が、１．５ｍｇ／Ｌである請求項１の生理食塩水。
3. ０．９％の塩化ナトリウム水溶液に、注入圧が０．１〜０．９５ＭＰａ、注入時間が１０秒〜１０分で水素ガスを注入して分子状水素のバブルを生成する工程、及び分子状水素のバブルと白金族元素を接触させて、分子状水素を活性化させて原子状水素に変換させる工程を含む原子状水素を大量に含んでいて酸化還元電位が−４００ｍＶ〜−６００ｍＶ、ｐＨが４．５〜８．０の生理食塩水を製造する方法。
4. 原子状水素の量が、１．５ｍｇ／Ｌである請求項３の生理食塩水を製造する方法。