JP2007077088A - 生理食塩水およびその製造方法 - Google Patents
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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
【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+CO2+2H+/α−ケトグルタル酸反応)の酸化還元電位は−673mV、(酢酸+CO2/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+H2O)の酸化還元電位は−371mV、(尿酸+H+/キサンチン+H2O)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・→H2O(水)、H・+H・→H2(水素ガス)、OH・+OH・→H2O2(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・、H2O2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、1/2H2+Fe3+⇔H++Fe2+という反応は、1/2H2−e→H+(または、1/2H2→H++e)という酸化反応と、Fe3++e→Fe2+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1/2H2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Fe3+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。
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・→H2O(水)、H・+H・→H2(水素ガス)、OH・+OH・→H2O2(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・、H2O2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、1/2H2+Fe3+⇔H++Fe2+という反応は、1/2H2−e→H+(または、1/2H2→H++e)という酸化反応と、Fe3++e→Fe2+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1/2H2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Fe3+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=E0+(RT/nF)ln[Ox]/[Red] (2)
[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=E0+(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。E0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(H2)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
[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。
(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。
(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・→H2O(水)、H・+H・→H2(水素ガス)、OH・+OH・→H2O2(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)
- 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。
- 原子状水素の量が、1.5mg/Lである請求項1の生理食塩水。
- 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。
- 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。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023505959A (ja) * | 2019-11-25 | 2023-02-14 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 流体を生産およびパッケージングするためのシステム、方法、および装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003002466A1 (fr) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Miz Co., Ltd. | Procede d'antioxydation et eau a fonction antioxydante |
WO2005082384A1 (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Nihon Trim Co., Ltd. | 人工生理的塩類溶液およびその製造方法 |
-
2005
- 2005-09-15 JP JP2005267822A patent/JP2007077088A/ja active Pending
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JP2023505959A (ja) * | 2019-11-25 | 2023-02-14 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 流体を生産およびパッケージングするためのシステム、方法、および装置 |
JP7423776B2 (ja) | 2019-11-25 | 2024-01-29 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 流体を生産およびパッケージングするためのシステム、方法、および装置 |
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