(57)【要約】【課題】清浄な混合ガスを生体へ供給できる生体用水素ガス供給装置を提供する。【解決手段】筐体２０、前記筐体内に設けられて前記筐体内を被電解水Ｗが導入される陰極室２２と被電解水Ｗが導入される陽極室２１とに区画する隔膜２５、前記隔膜を挟んで前記陰極室と前記陽極室のそれぞれに設けられた少なくとも一対の電極２３，２４、及び前記陰極室にて生成されたガスを導出するガス出口２０４を含む電解槽２と、前記一対の電極に直流電圧を印加する電源３と、前記陰極室に導入された被電解水の中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器４と、を備える。【選択図】図１
2018068531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体、前記筐体内に設けられて前記筐体内を被電解水が導入される陰極室と被電解水が導入される陽極室とに区画する隔膜、前記隔膜を挟んで前記陰極室と前記陽極室のそれぞれに設けられた少なくとも一対の電極、及び前記陰極室にて生成されたガスを導出するガス出口を含む電解槽と、
前記一対の電極に直流電圧を印加する電源と、
前記陰極室に導入された被電解水の中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器と、を備える生体用水素ガス供給装置。
【請求項２】
筐体、前記筐体内に設けられ被電解原水が導入される陰極室、前記陰極室の内部と外部とを区画する隔膜、及び前記陰極室の内部及び外部のそれぞれに前記隔膜を挟んで設けられた少なくとも一対の電極を有し、少なくとも前記陰極室の外部の電極が前記隔膜に接触又は僅かな隙間をもって設けられている電解槽と、
前記一対の電極に直流電圧を印加する電源と、
前記陰極室に導入された被電解水の中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器と、を備える生体用水素ガス供給装置。
【請求項３】
筐体、前記筐体内であって被電解水が導入される電解部、前記電解部に所定間隔で設けられた少なくとも一対の電極、及び前記電解部にて生成され前記筐体内の前記電解部の上側空間に溜まったガスを導出するガス出口を含む電解槽と、
前記一対の電極に直流電圧を印加する電源と、
前記電解部に導入された被電解水の中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器と、を備える生体用水素ガス供給装置。
【請求項４】
筐体、前記筐体内に設けられて前記筐体内の下側空間を被電解水が導入される陰極室と被電解水が導入される陽極室とに区画する隔膜、前記隔膜を挟んで前記陰極室と前記陽極室のそれぞれに設けられた少なくとも一対の電極、及び前記陰極室にて生成され前記筐体内の上側空間に溜まったガスを導出するガス出口を含む電解槽と、
前記一対の電極に直流電圧を印加する電源と、
前記陰極室及び／又は前記陽極室に導入された被電解水の中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器と、を備える生体用水素ガス供給装置。
【請求項５】
前記希釈ガス供給器は、前記電極に流れる電流値に応じて、前記ガス出口における水素ガス濃度が、０．１〜４vol％又は０．１〜１８．３vol％になるように、前記希釈ガスの流量を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体用水素ガス供給装置。
【請求項６】
前記希釈ガス供給器は、前記陰極室の前記陰極から１０ｍｍ以下の範囲に前記希釈ガスを吐出する請求項１又は２に記載の生体用水素ガス供給装置。
【請求項７】
前記希釈ガス供給器は、前記陰極の表面に前記希釈ガスを吐出する請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体用水素ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体用水素ガス供給に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体内への水素ガス供給装置として、出願人は、電解槽と、電解槽内の一対の電極に直流電圧を印加する直流電源と、陰極となる電極から発生する水素ガスを希釈するための希釈用ガス供給器とを備え、希釈用ガス供給器から供給される希釈用ガスを陰極又は陰極水面に送風することにより、電解時の陰極又は陰極水面から７ｃｍ離れた位置の水素ガス濃度を常に４vol％未満に維持し、水素ガス濃度が０．１〜４vol％の混合ガスを生体に供給する生体用高濃度水素ガス供給装置を、先に提案した（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９１３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、大気などの希釈ガスを陰極又は陰極水面に送風することにより水素ガスを希釈する構成であるため、生体に供給される混合ガスに塵埃等が含まれている可能性がある。そのため、混合ガスの供給系統又は希釈ガスの供給系統に、塵埃等を除去するためのフィルタその他の濾過器を設ける必要があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、清浄な混合ガスを生体へ供給できる生体用水素ガス供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、希釈ガスを陰極室の被電解水の中に吐出することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、希釈ガスに含まれる塵埃等の異物は陰極室の被電解液中で分離されるので、清浄な混合ガスを生体へ供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る生体用水素ガス供給装置の一実施の形態を示す全体構成図である。
【図２Ａ】本発明に係る生体用水素ガス供給装置の他の実施の形態を示す全体構成図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す実施形態の変形例を示す全体構成図である。
【図３】本発明に係る生体用水素ガス供給装置のさらに他の実施の形態を示す全体構成図である。
【図４】本発明に係る生体用水素ガス供給装置のさらに他の実施の形態を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する本発明に係る生体用水素ガス供給装置１は、たとえば、細胞や臓器を含む生体（人及び動物）の健康維持、機能維持、疾病改善、機能改善、健康診断、又は機能測定を目的に、生成した水素ガスを生体（人間その他の動物）に供給するために用いることができる生体用水素ガス供給装置である。生成された水素ガスの生体への供給手段としては、鼻腔や口腔から水素ガスを吸入することによる供給、皮膚や臓器へ水素ガスを曝露することによる供給、皮膚や臓器へ水素ガスを吹込むことによる供給、液状薬剤や臓器保存液などのような、生体に適用されることを前提とした生体適用液へ水素ガスを曝露することによる供給、生体適用液へ水素ガスを吹込むことによる供給、生体を保存する容器又は回路の外側から水素ガスを拡散させることによる供給などが含まれる。ただし、本発明は、上述したとおり水素ガスを含む清浄な混合ガスを供給することができる生体用水素ガス供給装置を提供することを目的とすることから、当該混合ガスを直接生体へ供給する用途に適用することがより好ましい。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明に係る生体用水素ガス供給装置１の一実施の形態を示す全体構成図である。本実施形態の生体用水素ガス供給装置１は、電解槽２と、一対の電極２３，２４に直流電圧を印加する電源３と、陰極室２２に導入された被電解水Ｗの中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器４と、を備える。
【００１１】
電解槽２は、筐体２０と、隔膜２５と、一対の電極２３，２４と、ガス出口２０４とを含んで構成されている。隔膜２５は、筐体２０の内部に設けられて、筐体２０の内部を、被電解水Ｗが導入される陰極室２２と、被電解水Ｗが導入される陽極室２１とに区画する。一対の電極２３，２４は、隔膜２５を挟んで陰極室２２と陽極室２１のそれぞれに設けられている。ガス出口２０４は、陰極室２２にて生成されたガスを導出する。筐体２０は、プラスチックなどの電気絶縁性材料により形成され、後述する被電解水入口２０１、ガス出口２０２、被電解水入口２０３、ガス出口２０４及び希釈ガス入口２０５を除き、水密及び気密の状態が維持されるように構成されている。なお、図示は省略するが、陽極室２１及び陰極室２２のそれぞれの底部に、被電解水Ｗを廃棄するための排水口を設けてもよい。
【００１２】
筐体２０の内部は、隔膜２５により陽極室２１と陰極室２２とに仕切られている。また本実施形態の一対の電極２３，２４は、板状に形成され、いずれも隔膜２５に接触又は僅かな隙間（隔膜２５から１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下）をもって設けられている。なお、一対の電極２３，２４は、隔膜２５に接触又は僅かな隙間をもって設けるほか、被電解水Ｗの電気分解が可能な限りにおいて、隔膜２５から所定距離だけ離して設けてもよい。そして、被電解水Ｗが導入される陽極室２１に設けられた電極２３には、直流電源３の正極（＋）が接続され、陰極室２２に設けられた電極２４には直流電源の負極（−）が接続されている。以下において、直流電源３の正極に接続された電極２３を陽極２３、直流電源３の負極に接続された電極２４を陰極２４とも称する。図１に示す例においては、陽極室２１に陽極２３が設けられ、陰極室２２に陰極２４が設けられている。
【００１３】
本実施形態の隔膜２５としては、筐体２０の内部を陽極室２１と陰極室２２とに仕切ることができるものであればよい。特に限定されないが、例えば骨材がポリエステル不織布、膜材質がポリフッ化ビニリデンと酸化チタン、厚さが０．１２ｍｍ、平均孔径が０．４μｍ、透水量が０．３ｃｃ／ｃｍ２・ｍｉｎ以下の多孔性膜を例示することができる。また、より望ましい例として、水素イオンは透過させる一方で水酸イオンは透過させない陽イオン交換膜を使用することができる。特に、イオン伝導性、物理強度、ガスバリア性、化学的安定性、電気化学的安定性、熱的安定性等の諸要因を考慮すると、電解質基としてスルホン酸基を備えた全フッ素系スルホン酸膜を好適に使用できる。このような膜としては、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体膜であるナフィオン膜（登録商標、デュ・ポン社製）、フレミオン膜（登録商標、旭硝子社製）、アシプレックス膜（登録商標、旭化成社製）などが挙げられる。
【００１４】
また、本実施形態の一対の電極２３，２４は、たとえば、チタン板を基材とし、白金、イリジウム、パラジウムなどの群から選ばれる１種又は２種以上の貴金属膜を被覆したものを用いることができる。ただし、これにのみ限定されるものではなく、たとえば無垢のステンレス板を用いてもよい。なお、電極２３，２４は板状に形成するほか、円筒状に形成してもよい。この場合、隔膜２５も円筒状に形成し、当該円筒状の隔膜２５を内側と外側から挟むように同芯円状に一対の円筒状の電極２３，２４を設ける。
【００１５】
電源３は、商用交流電源を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含んで構成されてもよい。ただし、ポータブルな（どこにでも持ち運びが可能な）生体用水素ガス供給装置１を提供するために、電源３として、一次電池又は二次電池などの直流電源を用いてもよい。なお、図１に示す本実施形態の電解槽２は、一対の電極２３，２４と一つの隔膜２５とを含んで構成されているが、ｎ対の電極２３，２４及びｎ個の隔膜２５を含み（ｎは２以上の自然数）、各陽極２３を直列に接続し、各陰極２４も直列に接続し、そして、陽極室２１にｎ個の陽極２３を設け、陰極室２２にｎ個の陰極２４を設けてもよい。
【００１６】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１の電解槽２は、陽極室２１及び陰極室２２の両室に被電解水Ｗを導入するものである。陽極室２１に導入する被電解水Ｗは、筐体２０の陽極室２１の上面に設けられた被電解水入口２０１から投入される。また、陰極室２２に導入する被電解水Ｗは、筐体２０の陰極室２２の上面に設けられた被電解水入口２０３から投入される。
【００１７】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水Ｗは、水の電気分解反応によって陰極２４に水素ガスを生成させることができる水であり、水道水、浄水、精製水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水、純水、脱イオン水などが含まれる。被電解水Ｗは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど電解質を適宜含有してもよい。ただし、電気分解時に水素ガス及び酸素ガス以外の余分なガスを発生させないため、イオン交換水や精製水など、水素イオン及び水酸イオン以外のイオンを含まない純水に、人工的に水溶性の化合物を添加して被電解水とすることが望ましい。特に塩素ガスは、基本的に生体にとって有益でないとされているため、本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水は、塩素イオンの除去処理が施されていることが望ましく、同様に、水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度も低ければ低いほど望ましい。水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度は、好ましくは１ｐｐｍ以下、より好ましくは０．５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ以下である。さらに言えば、ＰＯ４３−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−など、水に溶解した際に水酸化物イオンよりイオン化傾向の高い陰イオンを溶出する水溶性化合物が含まれた水（水自体は、事前にイオンの除去処理が行われていることが望ましい）を電気分解するのであれば、陰イオンのガス化よりも、水酸化物イオンが電子を放出しつつ酸素Ｏ２を発生させる反応が優先されるため、気層部に余分なガスを放出するおそれが少ない。
【００１８】
電解槽２の陽極室２１の上部には、ガス出口２０２が形成され、電解槽２の陰極室２２の上部には、ガス出口２０４が形成されている。本例のガス出口２０２は、被電解水入口２０２と共用され、ガス出口２０４は、被電解水入口２０３と共用されているが、これらを別々に設けてもよい。また、陽極室２１及び陰極室２２の上部以外にも、陽極室２１内の側部及び陰極室２２内の側部など、ガスが溜まる空間Ｓ１，Ｓ２（ヘッドスペースともいう）に設ければよい。
【００１９】
電解槽２の陰極室２２の下部には希釈ガス入口２０５が形成されている。希釈ガス入口２０５は、陰極室２２の底部以外にも側部に設けてもよい。希釈ガス入口２０５は、ホース４１を介して希釈器４に接続され、このホース４１の途中に逆止弁４２が設けられている。希釈器４は、陰極となる電極２４が設けられた陰極室２２の中の被電解水Ｗに希釈ガスを吐出するエアポンプを有し、吸込み口４３から吸い込んだ周囲の空気（大気）は、エアポンプによりホース４１へ圧送され、逆止弁４２を通って陰極室２２へ案内される。なお、希釈器４はエアポンプに限らずファンなどを用いてもよい。逆止弁４２は、希釈ガス入口２０５からホース４１を通って被電解水Ｗが逆流するのを阻止するための弁である。なお、希釈ガスとしては空気（大気）のほか、酸素濃縮器やボンベに収容した酸素を含有する生体に無害な気体を用いてもよい。
【００２０】
希釈器４により、希釈ガス入口２０５から陰極室２２に導入された希釈ガス（空気）は、陰極室２２の下部から泡状に吐出され、自己浮力によって被電解水Ｗの水面に浮上する。この途中で、希釈ガスに含まれた塵埃等の異物が被電解水Ｗによって分離され、清浄な希釈ガスのみが、陰極室２２の上部の空間Ｓ２（ヘッドスペース）に至る。また、電気分解の実施により陰極２４の表面に生成した水素ガスも、泡状になって自己浮力により被電解水Ｗの水面に浮上する。
【００２１】
ここで、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置、例えば陰極室２２の底部における陰極２４から１０ｍｍ以内の位置に設けておけば、泡状の希釈ガスと泡状の水素ガスとが浮上中にも混合することになり、空間Ｓ２における水素ガス濃度の上昇をより抑制することができる。または、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置に設けることに代えて、若しくはこれに加えて、希釈ガスが陰極２４の表面の少なくとも一部に衝突するように噴射させてもよい。こうすることで、陰極２４の表面に生成した水素ガスを希釈ガスにより強制的に浮上させることができ、起動直後の空間Ｓ２における水素ガス濃度を所定値以上に短時間で上昇させることができる。
【００２２】
陰極室２２の上部の空間Ｓ２に浮上した水素ガスと希釈ガスは、最終的に空間Ｓ２内で混合しながら、ガス出口２０４から排出される。なお、空間Ｓ２内で混合した水素を含むガスは、吸引ポンプ７により、ホース７１，７２を介してマスク又はカニューラ７３に圧送される。ちなみに、陽極室２１の陽極２３の表面に生成した酸素ガスは、泡状になって自己浮力により被電解水Ｗの水面に浮上し、空間Ｓ１からガス出口２０２を介して筐体２外へ排出される。
【００２３】
図１の生体用水素ガス供給装置１において、陰極２４の表面においては下記式（１）、陽極２３の表面においては、下記式（２）の化学反応が生じる。
［数１］
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＨＯ−    …式（１）
２ＯＨ−→Ｈ２Ｏ＋Ｏ２／２＋２ｅ−    …式（２）
【００２４】
ファラデーの電気分解の第二法則によると、１グラム当たりの等量の物質を析出させるのに必要な電気量は物質の種類によらず一定である。すなわち、物質量をｎ（ｍｏｌ），質量をｍ（ｇ），分子量をＭ（ｇ／ｍｏｌ），電流をＩ（Ａ），電流が流れた時間をｔ（秒），イオン価数をｚ，ファラデー定数をＦ（＝９．６５×１０４（Ｃ／ｍｏｌ）とすると、下記式（３）が成立する。
［数２］
ｎ＝ｍ／Ｍ＝Ｉｔ／ｚＦ    …式（３）
【００２５】
つまり、物質量ｎ＝１ｍｏｌの水素を生成するために必要とされる電気量Ｉｔは、Ｉｔ＝ｎｚＦであり、水素のイオン価数ｚ＝１であるから、９．６５×１０４Ｃである。
【００２６】
上記式（１）のとおり、陰極２４の表面においては、２ｍｏｌの電子ｅ−で１ｍｏｌの水素ガスＨ２が生成する。また、アボガドロの法則によれば、同一圧力、同一温度、同一体積のすべての種類の気体には同じ数の分子が含まれるから、温度が０℃、圧力が１気圧の標準状態においては、水素ガス１ｍｏｌの占める体積は２２．４リットルである。
【００２７】
したがって、１ｍｏｌ，２２．４リットルの水素ガスを生成するためには、上記ファラデーの電気分解の第二法則から、２×９．６５×１０４Ｃの電気量が必要となる。これを換言すれば、１クーロンの電気量で（２２．４リットル／２×９．６５×１０４Ｃ＝）１．１６×１０−４リットルの水素ガス（０℃）が生成する。
【００２８】
ここで、気体の状態方程式によれば、気体の圧力Ｐ（ａｔｍ）、気体が占める体積Ｖ（リットル）、気体の物質量ｎ（ｍｏｌ）、気体定数Ｒ（＝０．０８２）、気体の絶対温度Ｔ（Ｋ）とすると、ＰＶ＝ｎＲＴであるから、０℃の状態に対して温度１ｄｅｇ当たり１／２７３リットルずつ体積が増減する。
【００２９】
以上により、陰極２４に付与された電気量Ｉｔ（Ｃ）、生成された水素ガスの体積（リットル）、水素ガスの温度Δｔ（０℃からの差分ｄｅｇ）とすると、水素ガスの生成体積Ｖは、Ｖ＝Ｉｔ×１．１６×１０−４×（１＋Δｔ／２７３）となる。さらに、この陰極２４の表面において生成した体積Ｖ（リットル／秒）の水素ガスが、体積Ｖ１（リットル／秒）の希釈ガスによって希釈されることから、当該希釈された水素ガスの濃度（体積％）は、（Ｖ／Ｖ１）×１００で求められる。すなわち、陰極２４に付与された電気量Ｉｔ、希釈ガスの単位時間当たりの流量（リットル／秒）及び希釈された水素ガスの温度Δｔ（０℃との差温，ゼロ、プラス又はマイナスの値）が既知であれば、希釈された水素ガスの濃度を演算により求めることができる。
【００３０】
ちなみに、希釈された水素ガスの温度Ｔによる濃度への影響は、温度１ｄｅｇ当たり１／２７３リットル（≒±０．４％の誤差）であるから、目的とする濃度の精度がこの誤差ほど必要でなければ、温度ｔをたとえば１５〜２５℃程度の標準温度の一定値とし、電気量Ｉｔとこの時間ｔ当たりの流量Ｑのみから演算してもよい。
【００３１】
以上のことから、電極２３，２４に流れる電流値が既知であれば、上記算出式に基づいて、ガス出口２０４における水素ガス濃度が、０．１〜４vol％又は０．１〜１８．３vol％になるように、希釈器４による希釈ガスの流量を制御するようにしてもよい。ちなみに、水素ガスの爆轟下限濃度は１８．３vol％、水素ガスの爆発下限濃度は４vol％であるから、このように希釈器４による希釈ガスの流量を制御すれば、爆轟又は爆発の発生を防止することができる。
【００３２】
《第２実施形態》
図２Ａは、本発明に係る生体用水素ガス供給装置１の他の実施の形態を示す全体構成図である。本実施形態の生体用水素ガス供給装置１は、電解槽２と、一対の電極２３，２４に直流電圧を印加する電源３と、陰極室２２に導入された被電解水Ｗの中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器４と、を備える。
【００３３】
電解槽２は、筐体２０と、陰極室２２と、隔膜２５と、一対の電極２３，２４とを含んで構成されている。陰極室２２は、筐体２０の内部に設けられて、被電解原水Ｗが導入される。隔膜２５は、陰極室２２の内部と外部とを区画する。一対の電極２３，２４は、陰極室２２の内部及び外部のそれぞれに、隔膜２５を挟んで設けられている。一対の電極２３，２４のうち少なくとも陰極室２２の外部の電極２３（以下、陽極２３ともいう）は、隔膜２５に接触又は僅かな隙間をもって設けられている。筐体２０は、プラスチックなどの電気絶縁性材料により形成され、後述するガス出口２０２、被電解水入口２０３、ガス出口２０４及び希釈ガス入口２０５を除き、水密及び気密の状態が維持されるように構成されている。なお、図示は省略するが、陽極室２１及び陰極室２２のそれぞれの底部に、被電解水Ｗを廃棄するための排水口を設けてもよい。
【００３４】
筐体２０の内部は、隔膜２５により陽極室２１陰極室２２とに仕切られている。ここで、本実施形態では、陰極室２２には被電解水Ｗを導入するが、陽極室２１には被電解水Ｗを導入しない構成とされている。したがって、図２Ａに示すように、筐体２０の内部を、被電解水Ｗを導入しない陽極室２１（単なる空間）と、被電解水Ｗを導入する陰極室２２とに区画する形態のほか、図２Ｂに示すように、筐体２０の一方の側面（図２Ｂにおいて左側）に陽極２３、隔膜２５及び陰極２４を配置し、これらの右側の空間を陰極室２２とする構成でもよい。図２Ｂに示すように、筐体２０の内部に陽極室２１を形成しない形態の場合には、筐体２０の一方の側面は、陽極２３の一部又は全部が露出するように開口部２７を設けておく。これにより、開口部２７から陽極２３の表面で生成された酸素ガスが大気中へ排気される。要するに、隔膜２５は、筐体２０の内部に形成され、被電解水Ｗが導入される陰極室２２の内部と外部とを区画し、陽極２３は陰極室２２の外部に設けられ、陰極２４は陰極室２２の内部に設けられる構成であればよい。
【００３５】
図２Ａに戻り、一対の電極２３，２４は、板状に形成され、いずれも隔膜２５に接触又は僅かな隙間（隔膜２５から１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下）をもって設けられている。ただし、陰極室２２に設けられる電極２４（以下、陰極２４ともいう）は、被電解水Ｗの電気分解が可能な限りにおいて、隔膜２５から所定距離だけ離して設けてもよい。そして、被電解水Ｗが導入されない陽極室２１に設けられた電極２３には、直流電源３の正極（＋）が接続され、被電解水Ｗが導入される陰極室２２に設けられた電極２４には直流電源の負極（−）が接続されている。図２Ａに示す例においては、陽極室２１に陽極２３が設けられ、陰極室２２に陰極２４が設けられている。また図２Ｂにおいては、陰極室２２の内部に陰極２４が設けられ、陰極室２２の外部に陽極２３が設けられている。
【００３６】
本実施形態の隔膜２５としては、第１実施形態と同様に、筐体２０の内部を陽極室２１と陰極室２２とに仕切ることができるものであればよい。特に限定されないが、例えば骨材がポリエステル不織布、膜材質がポリフッ化ビニリデンと酸化チタン、厚さが０．１２ｍｍ、平均孔径が０．４μｍ、透水量が０．３ｃｃ／ｃｍ２・ｍｉｎ以下の多孔性膜を例示することができる。また、より望ましい例として、水素イオンは透過させる一方で水酸イオンは透過させない陽イオン交換膜を使用することができる。特に、イオン伝導性、物理強度、ガスバリア性、化学的安定性、電気化学的安定性、熱的安定性等の諸要因を考慮すると、電解質基としてスルホン酸基を備えた全フッ素系スルホン酸膜を好適に使用できる。このような膜としては、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体膜であるナフィオン膜（登録商標、デュ・ポン社製）、フレミオン膜（登録商標、旭硝子社製）、アシプレックス膜（登録商標、旭化成社製）などが挙げられる。
【００３７】
また、本実施形態の一対の電極２３，２４は、第１実施形態と同様に、たとえば、チタン板を基材とし、白金、イリジウム、パラジウムなどの群から選ばれる１種又は２種以上の貴金属膜を被覆したものを用いることができる。ただし、これにのみ限定されるものではなく、たとえば無垢のステンレス板を用いてもよい。なお、電極２３，２４は板状に形成するほか、円筒状に形成してもよい。この場合、隔膜２５も円筒状に形成し、当該円筒状の隔膜２５を内側と外側から挟むように同芯円状に一対の円筒状の電極２３，２４を設ける。
【００３８】
電源３は、第１実施形態と同様に、商用交流電源を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含んで構成されてもよい。ただし、ポータブルな（どこにでも持ち運びが可能な）生体用水素ガス供給装置１を提供するために、電源３として、一次電池又は二次電池などの直流電源を用いてもよい。なお、図２Ａ及び図２Ｂに示す本実施形態の電解槽２は、一対の電極２３，２４と一つの隔膜２５とを含んで構成されているが、ｎ対の電極２３，２４及びｎ個の隔膜２５を含み（ｎは２以上の自然数）、各陽極２３を直列に接続し、各陰極２４も直列に接続し、そして、陽極室２１にｎ個の陽極２３を設け、陰極室２２にｎ個の陰極２４を設けてもよい。
【００３９】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１の電解槽２は、陰極室２２にのみ被電解水Ｗを導入するものである。陰極室２２に導入する被電解水Ｗは、筐体２０の陰極室２２の上面に設けられた被電解水入口２０３から投入される。
【００４０】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水Ｗは、第１実施形態と同様に、水の電気分解反応によって陰極２４に水素ガスを生成させることができる水であり、水道水、浄水、精製水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水、純水、脱イオン水などが含まれる。被電解水Ｗは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど電解質を適宜含有してもよい。ただし、電気分解時に水素ガス及び酸素ガス以外の余分なガスを発生させないため、イオン交換水や精製水など、水素イオン及び水酸イオン以外のイオンを含まない純水に、人工的に水溶性の化合物を添加して被電解水とすることが望ましい。特に塩素ガスは、基本的に生体にとって有益でないとされているため、本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水は、塩素イオンの除去処理が施されていることが望ましく、同様に、水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度も低ければ低いほど望ましい。水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度は、好ましくは１ｐｐｍ以下、より好ましくは０．５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ以下である。さらに言えば、ＰＯ４３−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−など、水に溶解した際に水酸化物イオンよりイオン化傾向の高い陰イオンを溶出する水溶性化合物が含まれた水（水自体は、事前にイオンの除去処理が行われていることが望ましい）を電気分解するのであれば、陰イオンのガス化よりも、水酸化物イオンが電子を放出しつつ酸素Ｏ２を発生させる反応が優先されるため、気層部に余分なガスを放出するおそれが少ない。
【００４１】
電解槽２の陽極室２１の上部には、ガス出口２０２が形成され、電解槽２の陰極室２２の上部には、ガス出口２０４が形成されている。本例のガス出口２０４は、被電解水入口２０３と共用されているが、これらを別々に設けてもよい。また、陰極室２２の上部以外にも、陰極室２２内の側部など、ガスが溜まる空間Ｓ２（ヘッドスペース）に設ければよい。
【００４２】
電解槽２の陰極室２２の下部には、第１実施形態と同様に、希釈ガス入口２０５が形成されている。希釈ガス入口２０５は、陰極室２２の底部以外にも側部に設けてもよい。希釈ガス入口２０５は、ホース４１を介して希釈器４に接続され、このホース４１の途中に逆止弁４２が設けられている。希釈器４は、陰極となる電極２４が設けられた陰極室２２の中の被電解水Ｗに希釈ガスを吐出するエアポンプを有し、吸込み口４３から吸い込んだ周囲の空気（大気）は、エアポンプによりホース４１へ圧送され、逆止弁４２を通って陰極室２２へ案内される。なお、希釈器４はエアポンプに限らずファンなどを用いてもよい。逆止弁４２は、希釈ガス入口２０５からホース４１を通って被電解水Ｗが逆流するのを阻止するための弁である。なお、希釈ガスとしては空気（大気）のほか、酸素濃縮器やボンベに収容した酸素を含有する生体に無害な気体を用いてもよい。
【００４３】
希釈器４により、希釈ガス入口２０５から陰極室２２に導入された希釈ガス（空気）は、陰極室２２の下部から泡状に吐出され、自己浮力によって被電解水Ｗの水面に浮上する。この途中で、希釈ガスに含まれた塵埃等の異物が被電解水Ｗによって分離され、清浄な希釈ガスのみが、陰極室２２の上部の空間Ｓ２（ヘッドスペース）に至る。また、電気分解の実施により陰極２４の表面に生成した水素ガスも、泡状になって自己浮力により被電解水Ｗの水面に浮上する。
【００４４】
ここで、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置、例えば陰極室２２の底部における陰極２４から１０ｍｍ以内の位置に設けておけば、泡状の希釈ガスと泡状の水素ガスとが浮上中にも混合することになり、空間Ｓ２における水素ガス濃度の上昇をより抑制することができる。または、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置に設けることに代えて、若しくはこれに加えて、希釈ガスが陰極２４の表面の少なくとも一部に衝突するように噴射させてもよい。こうすることで、陰極２４の表面に生成した水素ガスを希釈ガスにより強制的に浮上させることができ、起動直後の空間Ｓ２における水素ガス濃度を所定値以上に短時間で上昇させることができる。
【００４５】
陰極室２２の上部の空間Ｓ２に浮上した水素ガスと希釈ガスは、最終的に空間Ｓ２内で混合しながら、ガス出口２０４から排出される。なお、空間Ｓ２内で混合した水素を含むガスは、吸引ポンプ７により、ホース７１，７２を介してマスク又はカニューラ７３に圧送される。ちなみに、図２Ａにおいて、陽極室２１の陽極２３の表面に生成した酸素ガスは、ガス出口２０２を介して筐体２外へ排出される。また図２Ｂにおいて、陽極２３の表面に生成した酸素ガスは、開口部２７を介して大気中へ排出される。
【００４６】
また第１実施形態と同様に、電極２３，２４に流れる電流値が既知であれば、第１実施形態で述べた算出式に基づいて、ガス出口２０４における水素ガス濃度が、０．１〜４vol％又は０．１〜１８．３vol％になるように、希釈器４による希釈ガスの流量を制御するようにしてもよい。ちなみに、水素ガスの爆轟下限濃度は１８．３vol％、水素ガスの爆発下限濃度は４vol％であるから、このように希釈器４による希釈ガスの流量を制御すれば、爆轟又は爆発の発生を防止することができる。
【００４７】
《第３実施形態》
図３は、本発明に係る生体用水素ガス供給装置１のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の生体用水素ガス供給装置１は、電解槽２と、一対の電極２３，２４に直流電圧を印加する電源３と、電解部２６に導入された被電解水Ｗの中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器４と、を備える。
【００４８】
電解槽２は、筐体２０と、筐体２０の内部であって被電解水Ｗが導入される電解部２６と、電解部２６に所定間隔で設けられた少なくとも一対の電極２３，２４と、電解部２６にて生成され筐体２０内の電解部２６の上側空間Ｓ３（ヘッドスペース）に溜まったガスを導出するガス出口２０４とを含んで構成されている。筐体２０は、プラスチックなどの電気絶縁性材料により形成され、後述する被電解水入口２０１、ガス出口２０４及び希釈ガス入口２０５を除き、水密及び気密の状態が維持されるように構成されている。なお、図示は省略するが、電解部２６の底部に、被電解水Ｗを廃棄するための排水口を設けてもよい。
【００４９】
本実施形態の電解槽２は、上述した図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す実施形態とは異なり、隔膜２５を有しない、いわゆる無隔膜電解槽である。このため、電解槽２の筐体２０内の下側は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように陽極室２１と陰極室２２とには仕切られず、一つの電解部２６とされている。また、この一つの電解部２６には、一対の電極２３，２４が所定の間隔で配置されている。同図に示す例においては、電極２３が陽極とされ、電極２４が陰極とされている。なお、一対の電極２３，２４によって電解部２６内は仕切られていないので、被電解水入口２０１から電解部２６に導入された被電解水Ｗは、当該電解部２６の全体に行き渡る。ただし、電解部２６に導入される被電解水Ｗは、筐体２０の内部の全てを満たすのではなく、電解部２６の上部に、陽極２３の表面から生成した酸素ガスと、陰極２４の表面から生成した水素ガスと、希釈ガス入口２０５から供給された希釈ガスとが好適に混合し得る程度の空間Ｓ３が形成されるような量だけ導入される。
【００５０】
図３に示す一対の電極２３，２４は、板状に形成され、第１実施形態と同様に、たとえば、チタン板を基材とし、白金、イリジウム、パラジウムなどの群から選ばれる１種又は２種以上の貴金属膜を被覆したものを用いることができる。ただし、これにのみ限定されるものではなく、たとえば無垢のステンレス板を用いてもよい。なお、電極２３，２４は板状に形成するほか、円筒状に形成し、同芯円状に一対の円筒状の電極２３，２４を設ける。
【００５１】
電源３は、第１実施形態と同様に、商用交流電源を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含んで構成されてもよい。ただし、ポータブルな（どこにでも持ち運びが可能な）生体用水素ガス供給装置１を提供するために、電源３として、一次電池又は二次電池などの直流電源を用いてもよい。なお、図３に示す本実施形態の電解槽２は、一対の電極２３，２４を含んで構成されているが、ｎ対の電極２３，２４を含み（ｎは２以上の自然数）、各陽極２３を直列に接続し、各陰極２４も直列に接続し、そして、電解部２６にｎ個の陽極２３及びｎ個の陰極２４を設けてもよい。
【００５２】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１の電解槽２は、電解部２６の全体に被電解水Ｗを導入するものである。電解部２６に導入する被電解水Ｗは、筐体２０の上面に設けられた被電解水入口２０１から投入される。
【００５３】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水Ｗは、第１実施形態と同様に、水の電気分解反応によって陰極２４に水素ガスを生成させることができる水であり、水道水、浄水、精製水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水、純水、脱イオン水などが含まれる。被電解水Ｗは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど電解質を適宜含有してもよい。ただし、電気分解時に水素ガス及び酸素ガス以外の余分なガスを発生させないため、イオン交換水や精製水など、水素イオン及び水酸イオン以外のイオンを含まない純水に、人工的に水溶性の化合物を添加して被電解水とすることが望ましい。特に塩素ガスは、基本的に生体にとって有益でないとされているため、本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水は、塩素イオンの除去処理が施されていることが望ましく、同様に、水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度も低ければ低いほど望ましい。水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度は、好ましくは１ｐｐｍ以下、より好ましくは０．５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ以下である。さらに言えば、ＰＯ４３−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−など、水に溶解した際に水酸化物イオンよりイオン化傾向の高い陰イオンを溶出する水溶性化合物が含まれた水（水自体は、事前にイオンの除去処理が行われていることが望ましい）を電気分解するのであれば、陰イオンのガス化よりも、水酸化物イオンが電子を放出しつつ酸素Ｏ２を発生させる反応が優先されるため、気層部に余分なガスを放出するおそれが少ない。
【００５４】
電解槽２の電解部２６の上部の空間Ｓ３には、ガス出口２０４が形成されている。本例のガス出口２０４は、被電解水入口２０１とは別に設けられているが、これらを共用するように設けてもよい。また、筐体２０の側部以外にも、筐体２０の上部など、ガスが溜まる空間Ｓ３に設ければよい。
【００５５】
電解槽２の電解部２６の下部には、第１実施形態と同様に、希釈ガス入口２０５が形成されている。図３に示す例では、陽極２３の左側の底部と陰極２４の右側の底部の２箇所に希釈ガス入口２０５を設けたが、陽極２３と陰極２４との間の底部に設けてもよいし、いずれか一箇所であってもよいし、３箇所以上設けてもよい。また、希釈ガス入口２０５は、電解部２６の底部以外にも側部に設けてもよい。希釈ガス入口２０５は、ホース４１を介して希釈器４に接続され、このホース４１の途中に逆止弁４２が設けられている。希釈器４は、電解部２６の中の被電解水Ｗに希釈ガスを吐出するエアポンプを有し、吸込み口４３から吸い込んだ周囲の空気（大気）は、エアポンプによりホース４１へ圧送され、逆止弁４２を通って電解部２６へ案内される。なお、希釈器４はエアポンプに限らずファンなどを用いてもよい。逆止弁４２は、希釈ガス入口２０５からホース４１を通って被電解水Ｗが逆流するのを阻止するための弁である。なお、希釈ガスとしては空気（大気）のほか、酸素濃縮器やボンベに収容した酸素を含有する生体に無害な気体を用いてもよい。
【００５６】
希釈器４により、希釈ガス入口２０５から電解部２６に導入された希釈ガス（空気）は、電解部２６の下部から泡状に吐出され、自己浮力によって被電解水Ｗの水面に浮上する。この途中で、希釈ガスに含まれた塵埃等の異物が被電解水Ｗによって分離され、清浄な希釈ガスのみが、電解部２６の上部の空間Ｓ３（ヘッドスペース）に至る。また、電気分解の実施により陰極２４の表面に生成した水素ガスも、泡状になって自己浮力により被電解水Ｗの水面に浮上する。
【００５７】
ここで、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置、例えば電解部２６の底部における陰極２４から１０ｍｍ以内の位置に設けておけば、泡状の希釈ガスと泡状の水素ガスとが浮上中にも混合することになり、空間Ｓ３における水素ガス濃度の上昇をより抑制することができる。または、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置に設けることに代えて、若しくはこれに加えて、希釈ガスが陰極２４の表面の少なくとも一部に衝突するように噴射させてもよい。こうすることで、陰極２４の表面に生成した水素ガスを希釈ガスにより強制的に浮上させることができ、起動直後の空間Ｓ３における水素ガス濃度を所定値以上に短時間で上昇させることができる。
【００５８】
本実施形態においては、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す実施形態と相違し、陰極２４の表面から生成し、電解部２６の上部の空間Ｓ３に浮上した水素ガスは、希釈ガス入口２０５から供給された希釈ガスだけでなく、陽極２３の表面から生成して電解室２６の上部の空間Ｓ３に浮上した酸素ガスによっても希釈される。このため、上述した算出式により求められる水素ガスの濃度は、陰極２４の表面において生成した体積Ｖ（リットル／秒）の水素ガスを、体積Ｖ１（リットル／秒）の希釈ガス及び陽極２３の表面において生成した体積Ｖ２（リットル／秒）の酸素ガスの総和で除した｛Ｖ／（Ｖ１＋Ｖ２）｝×１００となる。したがって、また第１実施形態と同様に、電極２３，２４に流れる電流値が既知であれば、第１実施形態で述べた算出式に基づいて、ガス出口２０４における水素ガス濃度が、０．１〜４vol％又は０．１〜１８．３vol％になるように、希釈器４による希釈ガスの流量を制御するようにしてもよい。ちなみに、水素ガスの爆轟下限濃度は１８．３vol％、水素ガスの爆発下限濃度は４vol％であるから、このように希釈器４による希釈ガスの流量を制御すれば、爆轟又は爆発の発生を防止することができる。
【００５９】
《第４実施形態》
図４は、本発明に係る生体用水素ガス供給装置１のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の生体用水素ガス供給装置１は、電解槽２と、一対の電極２３，２４に直流電圧を印加する電源３と、陰極室２２及び／又は陽極室２１に導入された被電解水Ｗの中に希釈ガスを吐出する希釈ガス供給器４と、を備える。
【００６０】
電解槽２は、筐体２０と、隔膜２５と、一対の電極２３，２４と、ガス出口２０４とを含んで構成されている。隔膜２５は、筐体２０内に設けられて、筐体２０の内部の下側空間を、被電解水Ｗが導入される陰極室２２と被電解水Ｗが導入される陽極室２１とに区画する。一対の電極２３，２４は、隔膜２５を挟んで陰極室２２と陽極室２１のそれぞれに設けられている。ガス出口２０４は、陰極室２２にて生成され筐体２０の内部の上側空間Ｓ３に溜まったガスを導出する。筐体２０は、プラスチックなどの電気絶縁性材料により形成され、後述する被電解水入口２０１、ガス出口２０４及び希釈ガス入口２０５を除き、水密及び気密の状態が維持されるように構成されている。なお、図示は省略するが、電解部２６の底部に、被電解水Ｗを廃棄するための排水口を設けてもよい。
【００６１】
筐体２０の内部の下側空間は、隔膜２５により陽極室２１と陰極室２２とに仕切られている。また本実施形態の一対の電極２３，２４は、板状に形成され、いずれも隔膜２５に接触又は僅かな隙間（隔膜２５から１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下）をもって設けられている。なお、一対の電極２３，２４は、隔膜２５に接触又は僅かな隙間をもって設けるほか、被電解水Ｗの電気分解が可能な限りにおいて、隔膜２５から所定距離だけ離して設けてもよい。そして、被電解水Ｗが導入される陽極室２１に設けられた電極２３には、直流電源３の正極（＋）が接続され、陰極室２２に設けられた電極２４には直流電源の負極（−）が接続されている。以下において、直流電源３の正極に接続された電極２３を陽極２３、直流電源３の負極に接続された電極２４を陰極２４とも称する。図４に示す例においては、陽極室２１に陽極２３が設けられ、陰極室２２に陰極２４が設けられている。
【００６２】
本実施形態の隔膜２５としては、筐体２０の内部を陽極室２１と陰極室２２とに仕切ることができるものであればよい。特に限定されないが、例えば骨材がポリエステル不織布、膜材質がポリフッ化ビニリデンと酸化チタン、厚さが０．１２ｍｍ、平均孔径が０．４μｍ、透水量が０．３ｃｃ／ｃｍ２・ｍｉｎ以下の多孔性膜を例示することができる。また、より望ましい例として、水素イオンは透過させる一方で水酸イオンは透過させない陽イオン交換膜を使用することができる。特に、イオン伝導性、物理強度、ガスバリア性、化学的安定性、電気化学的安定性、熱的安定性等の諸要因を考慮すると、電解質基としてスルホン酸基を備えた全フッ素系スルホン酸膜を好適に使用できる。このような膜としては、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体膜であるナフィオン膜（登録商標、デュ・ポン社製）、フレミオン膜（登録商標、旭硝子社製）、アシプレックス膜（登録商標、旭化成社製）などが挙げられる。
【００６３】
また、本実施形態の一対の電極２３，２４は、たとえば、チタン板を基材とし、白金、イリジウム、パラジウムなどの群から選ばれる１種又は２種以上の貴金属膜を被覆したものを用いることができる。ただし、これにのみ限定されるものではなく、たとえば無垢のステンレス板を用いてもよい。なお、電極２３，２４は板状に形成するほか、円筒状に形成してもよい。この場合、隔膜２５も円筒状に形成し、当該円筒状の隔膜２５を内側と外側から挟むように同芯円状に一対の円筒状の電極２３，２４を設ける。
【００６４】
電源３は、商用交流電源を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含んで構成されてもよい。ただし、ポータブルな（どこにでも持ち運びが可能な）生体用水素ガス供給装置１を提供するために、電源３として、一次電池又は二次電池などの直流電源を用いてもよい。なお、図４に示す本実施形態の電解槽２は、一対の電極２３，２４と一つの隔膜２５とを含んで構成されているが、ｎ対の電極２３，２４及びｎ個の隔膜２５を含み（ｎは２以上の自然数）、各陽極２３を直列に接続し、各陰極２４も直列に接続し、そして、陽極室２１にｎ個の陽極２３を設け、陰極室２２にｎ個の陰極２４を設けてもよい。
【００６５】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１の電解槽２は、陽極室２１及び陰極室２２の両室に被電解水Ｗを導入するものである。陽極室２１に導入する被電解水Ｗ及び陰極室２２に導入する被電解水Ｗは、筐体２０の陽極室２１の上面に設けられた被電解水入口２０１から投入される。ただし、陽極室２１及び陰極室２２（これらを併せて電解部２６ともいう）に導入される被電解水Ｗは、筐体２０の内部の全てを満たすのではなく、電解部２６の上部に、陽極２３の表面から生成した酸素ガスと、陰極２４の表面から生成した水素ガスと、希釈ガス入口２０５から供給された希釈ガスとが好適に混合し得る程度の空間Ｓ３が形成されるような量だけ導入される。
【００６６】
本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水Ｗは、水の電気分解反応によって陰極２４に水素ガスを生成させることができる水であり、水道水、浄水、精製水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水、純水、脱イオン水などが含まれる。被電解水Ｗは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど電解質を適宜含有してもよい。ただし、電気分解時に水素ガス及び酸素ガス以外の余分なガスを発生させないため、イオン交換水や精製水など、水素イオン及び水酸イオン以外のイオンを含まない純水に、人工的に水溶性の化合物を添加して被電解水とすることが望ましい。特に塩素ガスは、基本的に生体にとって有益でないとされているため、本実施形態の生体用水素ガス供給装置１に用いられる被電解水は、塩素イオンの除去処理が施されていることが望ましく、同様に、水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度も低ければ低いほど望ましい。水素ガスと希釈ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度は、好ましくは１ｐｐｍ以下、より好ましくは０．５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ以下である。さらに言えば、ＰＯ４３−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−など、水に溶解した際に水酸化物イオンよりイオン化傾向の高い陰イオンを溶出する水溶性化合物が含まれた水（水自体は、事前にイオンの除去処理が行われていることが望ましい）を電気分解するのであれば、陰イオンのガス化よりも、水酸化物イオンが電子を放出しつつ酸素Ｏ２を発生させる反応が優先されるため、気層部に余分なガスを放出するおそれが少ない。
【００６７】
電解槽２の電解部２６の上部の空間Ｓ３には、ガス出口２０４が形成されている。本例のガス出口２０４は、被電解水入口２０１とは別に設けられているが、これらを共用するように設けてもよい。また、筐体２０の側部以外にも、筐体２０の上部など、ガスが溜まる空間Ｓ３に設ければよい。
【００６８】
電解槽２の電解部２６の下部には、第３実施形態と同様に、希釈ガス入口２０５が形成されている。図４に示す例では、陽極室２１の底部と陰極室２２の底部の２箇所に希釈ガス入口２０５を設けたが、いずれか一箇所であってもよいし、３箇所以上設けてもよい。また、希釈ガス入口２０５は、電解部２６の底部以外にも側部に設けてもよい。希釈ガス入口２０５は、ホース４１を介して希釈器４に接続され、このホース４１の途中に逆止弁４２が設けられている。希釈器４は、電解部２６の中の被電解水Ｗに希釈ガスを吐出するエアポンプを有し、吸込み口４３から吸い込んだ周囲の空気（大気）は、エアポンプによりホース４１へ圧送され、逆止弁４２を通って電解部２６へ案内される。なお、希釈器４はエアポンプに限らずファンなどを用いてもよい。逆止弁４２は、希釈ガス入口２０５からホース４１を通って被電解水Ｗが逆流するのを阻止するための弁である。なお、希釈ガスとしては空気（大気）のほか、酸素濃縮器やボンベに収容した酸素を含有する生体に無害な気体を用いてもよい。
【００６９】
希釈器４により、希釈ガス入口２０５から電解部２６に導入された希釈ガス（空気）は、電解部２６の下部から泡状に吐出され、自己浮力によって被電解水Ｗの水面に浮上する。この途中で、希釈ガスに含まれた塵埃等の異物が被電解水Ｗによって分離され、清浄な希釈ガスのみが、電解部２６の上部の空間Ｓ３（ヘッドスペース）に至る。また、電気分解の実施により陰極２４の表面に生成した水素ガスも、泡状になって自己浮力により被電解水Ｗの水面に浮上する。
【００７０】
ここで、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置、例えば陰極室２２の底部における陰極２４から１０ｍｍ以内の位置に設けておけば、泡状の希釈ガスと泡状の水素ガスとが浮上中にも混合することになり、空間Ｓ３における水素ガス濃度の上昇をより抑制することができる。または、希釈ガス入口２０５を陰極２４に近接する位置に設けることに代えて、若しくはこれに加えて、希釈ガスが陰極２４の表面の少なくとも一部に衝突するように噴射させてもよい。こうすることで、陰極２４の表面に生成した水素ガスを希釈ガスにより強制的に浮上させることができ、起動直後の空間Ｓ３における水素ガス濃度を所定値以上に短時間で上昇させることができる。
【００７１】
本実施形態においては、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す実施形態と相違し、陰極２４の表面から生成し、電解部２６の上部の空間Ｓ３に浮上した水素ガスは、希釈ガス入口２０５から供給された希釈ガスだけでなく、陽極２３の表面から生成して電解室２６の上部の空間Ｓ３に浮上した酸素ガスによっても希釈される。このため、上述した算出式により求められる水素ガスの濃度は、陰極２４の表面において生成した体積Ｖ（リットル／秒）の水素ガスを、体積Ｖ１（リットル／秒）の希釈ガス及び陽極２３の表面において生成した体積Ｖ２（リットル／秒）の酸素ガスの総和で除した｛Ｖ／（Ｖ１＋Ｖ２）｝×１００となる。したがって、また第１実施形態と同様に、電極２３，２４に流れる電流値が既知であれば、第１実施形態で述べた算出式に基づいて、ガス出口２０４における水素ガス濃度が、０．１〜４vol％又は０．１〜１８．３vol％になるように、希釈器４による希釈ガスの流量を制御するようにしてもよい。ちなみに、水素ガスの爆轟下限濃度は１８．３vol％、水素ガスの爆発下限濃度は４vol％であるから、このように希釈器４による希釈ガスの流量を制御すれば、爆轟又は爆発の発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…生体用水素ガス供給装置
２…電解槽
２０…筐体
２０１…被電解水入口
２０２…ガス出口
２０３…被電解水入口
２０４…ガス出口
２０５…希釈ガス入口
２１…陽極室
２２…陰極室
２３…陽極（電極）
２４…陰極（電極）
２５…隔膜
２６…電解部
２７…開口部
３…電源
４…希釈ガス供給器
４１…ホース
４２…逆止弁
４３…吸込み口
７…吸引ポンプ
７１，７２…ホース
７３…マスク又はカニューラ
Ｗ…被電解水
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…空間（ヘッドスペース）
【図１】
2018068531.tif 000003
【図２Ａ】
2018068531.tif 000004
【図２Ｂ】
2018068531.tif 000005
【図３】
2018068531.tif 000006
【図４】
2018068531.tif 000007