(57)【要約】  第四級次亜ハロゲン酸塩の電気化学生成のための方法と装置が開示されている。新規な殺生物システムを形成するため、遊離塩素の能力と組み合わせることが可能である。好適には、溶解した第四級アンモニウムハロゲン化物塩を含んだ水溶液が電気分解され、第四級アンモニウム塩のハロゲン化物成分を対応するハロゲンに変換する。ハロゲンは水溶液に溶解し、次亜ハラス酸および次亜ハロゲン酸塩陰イオンを発生させる。１以上の第四級アンモニウム化合物と、ハロゲン化物塩、界面活性剤、及び／又は殺菌剤の組み合わせを電気分解することができる。溶液は、スプレーボトルまたは手動殺菌具のごとき搬送システムによって利用が可能であり、あるいは第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩として排出される第四級アンモニウムハロゲン化物塩を含浸した拭布を排出するシステムの一部として利用が可能である。
2014508779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液を作製する方法であって、
溶解した第四級アンモニウム化合物を含んだ第１溶液を電気分解するステップと、
溶解した第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を含んだ第２溶液を作製するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第四級アンモニウム化合物は第四級アンモニウムハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１溶液は溶解したハロゲン化物塩をさらに含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ハロゲン化物塩はアルカリ金属ハロゲン化物塩を含んでいることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１溶液は、界面活性剤、有機界面活性剤、着色剤、香料、消毒剤、殺菌剤および殺生物剤で成る群から選択される化合物を含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第２溶液は追加の酸化剤種をさらに含んでいることを特徴とする請求項１から５および９のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記追加の酸化剤種は、ハロゲン化物系酸化剤、ハロゲン、水素、過酸化水素、オゾン、二酸化塩素、並びにそれらの組み合わせで成る群から選択されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第２溶液内の前記第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩と前記追加酸化剤種の組み合わせは、前記第四級ハロゲン酸塩と前記追加酸化剤種が共に溶解している電気分解されていない溶液に比して、該第２溶液の消毒効果を実質的に高めることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記第２溶液はハロゲン化物塩を実質的に含まないことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
溶液を作製する方法であって、
溶解した第１の第四級アンモニウム化合物と第２成分とを含んだ第１溶液を電気分解するステップと、
溶解した第２の第四級アンモニウム化合物と第２化合物とを含んだ第２溶液を作製するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記第２成分はアンモニアまたはアンモニウム塩を含んでおり、前記第２化合物はハロアミンを含んでいることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記第２成分は亜塩素酸塩を含んでおり、前記第２化合物は二酸化塩素を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記第２成分は、前記第１溶液の自然に溶解された酸素の濃度よりも大きな濃度で溶解酸素を含んでおり、前記第２化合物は過酸化水素を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記電気分解ステップは分割された電解槽で実行され、前記第２の第四級アンモニウム化合物と前記過酸化水素は該分割された電解槽の陰極隔室内で生成されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１溶液は第四級アンモニウムハロゲン化物またはハロゲン化物塩を含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第２溶液は、前記分割された電解槽の陽極隔室内で生成された第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を含んでいることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載の方法で作製された溶液を排出する装置であって、
陽極と陰極とを含んだ通流型電解槽と、
溶液を排出するスプレーノズルと、
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１８】
スプレーボトル形状を含んでおり、溶液の電気分解はユーザによるトリガー操作によって起動されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
溶液の電気分解はユーザによるレバー操作によって、またはユーザが少なくとも片方の手を本装置の下側へ配置することによって起動されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
溶液を含浸させた拭布を排出する装置であって、
第四級アンモニウム化合物を含んだ拭布の供給源と、
陽極と、
陰極と、
を含んでおり、前記拭布は前記陽極と前記陰極との間に配置でき、同時的に前記第四級アンモニウム化合物が電気分解されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記拭布は、第四級アンモニウムハロゲン化物、ハロゲン化物塩、界面活性剤、有機界面活性剤、着色剤、香料、消毒剤、殺菌剤および殺生物剤で成る群から選択される化合物を含浸していることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記陽極はドラム型陽極を含んでおり、前記陰極はドラム型陰極を含んでいることを特徴とする請求項２０または２１記載の装置。
【請求項２３】
前記陽極と前記陰極はそれぞれ平坦プレートを含んでおり、本装置は、拭布を前記陽極と前記陰極との間で押圧する機構をさらに含んでいることを特徴とする請求項２０または２１記載の装置。
【請求項２４】
需要に応じて第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液を作製する方法であって、
作製すべき溶解した第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を含んだ第１溶液の所望量を信号するステップと、
溶解した第四級アンモニウム化合物を含んだ第２溶液を、ハロゲン溶解物を含んだ第３溶液と混合するステップであって、該第２溶液および該第３溶液の量は前記第１溶液の前記所望量に対応している、ステップと、
前記第３溶液の所望量を作製するステップと、
所望される溶液を直ちに、あるいは前記第３溶液の実質的劣化に先立って排出するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記ハロゲン溶液は、漂白剤、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、次亜ヨウ素酸塩、および次亜ハロゲン酸塩で成る群から選択される化合物を含んでいることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１１年３月９日に出願された米国仮特許願第６１／４５０７３５号「第四級アンモニウムハロゲン化物塩から第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を生成する電気化学生成器」の優先権を主張する。
【０００２】
本願は、第四級アンモニウムハロゲン化物塩の第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩への電気化学変換に関し、好適には第四級アンモニウムハロゲン化物塩のハロゲン化物陰イオンの陽極酸化を通じた電気化学変換に関する
【背景技術】
【０００３】
以下の説明はいくつかの刊行物および参考資料に言及する。本明細書でのそのような刊行物の説明は、科学的原理のさらに完全な背景の説明のためであって、そのような刊行物が、本発明の特許性の判定に関わる従来技術であると本出願人が自認しているわけではない。
【０００４】
空気中、物体表面上または液体内に存在する微生物の制御には消毒薬および殺菌剤が使用される。消毒剤として使用される通常の化学薬品には、アルコール類、アルデヒド類、酸化薬品類（ハロゲン類、次亜ハラス酸類、次亜ハロゲン酸塩陰イオン類、クロラミン類、過酸化水素、オゾン、等々）、フェノール類および第四級アンモニウム化合物類が含まれる。第四級アンモニウム化合物を含む一部の消毒剤は界面活性クリーニング（清浄）剤または腐食防止剤としても機能する。これら化学薬品のそれぞれは、様々な適用形態に適した独特で特殊な特性を有し、特に特定の利用形態において好適である。中でも塩素溶液は最も利用性があり、広範囲に利用される殺菌剤である。典型的には塩素溶液は塩素ガスを水中で泡立てる（上水道の消毒形態）か、塩素の濃縮水溶液形態で使用現場にまで搬送することで作製することが可能であるが、塩化ナトリウム（塩）から電気化学的に作製することもできる。塩化ナトリウム水溶液および他のアルカリ金属ハロゲン化物塩を含んだ鹹水の電気分解は、ハロゲン、次亜ハラス酸および次亜塩素酸塩溶液の作製のために長期にわたり利用されてきた。典型的には、消毒処理、衛生処理、清浄処理、その他の利用形態で利用が可能なハロゲン溶液の電気分解による作製のために寸法的に安定した陽極が使用される。
【０００５】
第四級アンモニウムハロゲン化物塩は、非飲用水でのハロゲン水溶液に対して通常に使用される別例の殺菌剤である。第四級アンモニウムハロゲン化物塩の一般的な化学構造はＮＲ４Ｘである。ここでＮは中心窒素原子であり、Ｒは有機炭化水素官能基であり、Ｘはハロゲン化物（Ｃｌ−、Ｂｒ−またはＩ−）である。消毒および殺菌において普通に使用される第四級アンモニウムハロゲン化物の例には、塩化ベンザルコニウム（アルキル鎖は８個から１８個の炭素原子を含む、Ｎ−アルキル−Ｎ−ベンジル−Ｎ−ジメチルアンモニウムクロライド）、塩化または臭化ベンゼトニウム、塩化または臭化セントリモニウム（塩化または臭化セチルトリメチルアンモニウム）、塩化セチルピリジウム、デクアリニウム、および塩化ジデシルジメチルアンモニウムが含まれる。第四級アンモニウム陽イオンは主要な活性成分であり、細胞膜に孔部を設けることによって微生物を破壊する。第四級アンモニウム陽イオンは環境的に安定しており、長寿命である残留消毒能を提供する。第四級アンモニウムハロゲン化物化合物は物体表面を消毒するが、特に医療産業、食品産業および飲料品産業で多用される。第四級アンモニウム化合物は他の利用形態でも消毒および殺菌のために使用されるが、それには石油／ガス掘削用の水圧破砕水または処理水の処理、抗菌用消費者製品の部材および冷却塔用水の処理が含まれるが、それらに限定はされない。それらは酸性溶液内の鉄および鋼の腐食防止剤としても、あるいは腐食防止用処方剤の重要な部分の一部としても使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を効果的に生成するための塩素溶液及び／又は混合酸化物溶液および第四級アンモニウム塩の組み合わせは、消毒剤溶液または殺菌剤溶液の殺菌特性を増強するために使用できる。しかし、典型的には、組み合わされた溶液は急速に劣化する。化合物の有機部分が次亜ハロゲン酸塩部分と反応し、消毒および殺菌のための全体的組み合わせの実効性を低減し、化合物と溶液の安定性に悪影響を及ぼすと考えられている。従って、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩化合物を使用現場で必要に応じて生成し、殺菌剤を使用直前に生成させる方法が所望されている。特に、前駆体（例えば、ハロゲン塩または鹹水および第四級アンモニウム塩）は非常に安定しており、長期にわたって保管できるため、そのような現場生成方法が所望されている。増強された抗菌活性の組み合わせを含んだ第四級アンモニウム陽イオンおよび次亜ハロゲン酸塩陰イオンまたはハロゲンを第四級アンモニウムハロゲン化物塩から使用現場で生成させる方法は知られていなかった。
【０００７】
ハロゲン化物イオンの電気化学的酸化処理は、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩化合物を現場で必要に応じて生成する１つの方法である。ハロゲン化物の電気化学的酸化処理を通じたそれぞれのハロゲン化物イオンからハロゲン（塩素、臭素またはヨウ素）の水溶液の電気化学的な作製は良く知られた技術である。しかし電気化学処理は（電極表面での酸化処理または還元処理を通じて）第四級アンモニウム化合物の水溶液など水に溶解した有機化合物を破壊する可能性がある。よって、効果的に消毒剤、殺菌剤、クリーニング剤、界面活性剤、及び／又は腐食防止剤として作用することができる第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩化合物を生成するために、そのような化合物を単独あるいは追加のアルカリハロゲン化物化合物と組み合わせて、それらを破壊することなく電気化学的に酸化させる方法を開発することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１実施態様は溶液の製造方法であり、第四級アンモニウム化合物を溶液に含んだ第１溶液を電気分解するステップと、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を含んだ第２溶液を準備するステップとを含んでいる。この第四級アンモニウム化合物は、好適には第四級アンモニウムハロゲン化物を含んだものである。第１溶液はオプションで、ハロゲン化物塩、好適にはアルカリ金属ハロゲン化物塩を追加的に含んでいる。第１溶液はオプションで、界面活性剤、有機界面活性剤、着色剤、香料、消毒剤、殺菌剤、殺生物剤で成る群から選択される化合物を含んでいる。第２溶液は好適には、ハロゲン化物系酸化物、ハロゲン、過酸化水素、オゾン、二酸化塩素、およびそれらの組み合わせから成る群からオプション的に選択される追加の酸化物種をさらに含んでいる。第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩と第２溶液内の追加の酸化物種との組み合わせは、好適には、混合された第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩と追加の酸化物種とを含んだ電気分解が施されていない溶液に対して、第２溶液の消毒効率を大きく向上させる。この第２溶液は好適にはハロゲン化物塩を実質的に含まない。
【０００９】
本発明の別実施態様は溶液を準備する方法であり、第１の第四級アンモニウム化合物と第２成分とを含んだ第１溶液を電気分解するステップと、第２の第四級アンモニウム化合物と第２化合物とを含んだ第２溶液を準備するステップとを含んでいる。この第２成分はオプションでアンモニアまたはアンモニウム塩を含んでおり、第２化合物はハロアミンを含んでいる。あるいは、第２成分は亜塩素酸塩を含み、第２化合物は二酸化塩素を含む。あるいは、第２成分は、第１溶液の自然に溶解する酸素濃度よりも高い濃度で溶解した酸素を含んでおり、第２化合物は過酸化水素を含んでいる。この場合、電気分解ステップは好適には分割された電解槽内で第２の第四級アンモニウム化合物と共に実施され、過酸化水素が分割形態の電解槽の陰極隔室内で生成される。もし第１溶液が第四級アンモニウムハロゲン化物またはハロゲン化物塩を含んでいるなら、好適には第２溶液は、分割された電解槽の陽極隔室内にて生成される第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩をさらに含んでいる。
【００１０】
本発明の別実施態様は、請求項１から１６に従って準備される溶液を排出させる装置の提供であり、陽極と陰極を含んだ通流型電解槽と、溶液を排出するスプレーノズルとを含んでいる。装置はオプションでスプレーボトル形状体を含んでおり、溶液の電気分解は引金装置によって起動される。あるいは装置はハンドクリーナを含み、溶液の電気分解はレバーによるか、少なくとも一方の手を装置の下側に配置することで起動できる。
【００１１】
本発明の別実施態様は溶液を含浸する拭布（ワイパー）を排出する装置であり、第四級アンモニウム化合物を含浸する拭布の供給源と、陰極および陽極を含むものであり、拭布は陽極と陰極との間で排出可能であり、排出時に第四級アンモニウム化合物が電気分解される。陽極はオプションでドラム型陽極を含むことができ、陰極はオプションでドラム型陰極を含むことができる。あるいは、陽極と陰極は平坦プレートを含み、装置はさらに、陽極と陰極との間で拭布を押圧する押圧機構を含んでいる。好適には拭液は第四級アンモニウムハロゲン化物、ハロゲン化物塩、界面活性剤、有機界面活性剤、着色剤、香料、消毒剤、殺菌剤および殺生物剤で成る群から選択される化合物を含む。
【００１２】
本発明の別実施態様は要求に応じて第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液を作製する方法であり、第四級次亜ハロゲン酸塩を含んだ第１溶液の所望量を信号するステップと、第四級アンモニウム化合物を含んだ第２溶液を、ハロゲン溶液を含んだ第３溶液と混合するステップとを含んでおり、第２溶液と第３溶液の量は第３溶液の所望量に対応したものである。さらにこの方法は、所望量の第３溶液を準備するステップと、所望の溶液を直ちに、または第３溶液の大きな劣化に先立って排出するステップとを含んでいる。
【００１３】
本発明の目的、利点、新規な特徴、および追加的利用範囲は、添付の図面を参考に付した以下の詳細な説明において一部が記載されており、その説明を読めば専門家には明確になるであろう。本発明の目的および利点は「請求の範囲」で特定的に記した特徴およびそれらの組み合わせによって実現および達成されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付図面は本発明の実施例を図示しており、本明細書の説明と共に本発明の原理を説明するものである。これら図面は、単に本発明の種々な実施例を図示しているだけであり、本発明を限定するものと理解されるべきではない。
【００１５】
【図１】第四級アンモニウムハロゲン化物塩を第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩に変換させる電気化学処理を図示する概略図である。
【図２】第四級アンモニウムハロゲン化物塩を第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩に変換させる仕切り型電気化学電解槽の１実施例を図示する概略図である。
【図３】第四級アンモニウムハロゲン化物塩を第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩に変換させる通流型生成システムの１実施例を図示する概略図である。
【図４】第四級アンモニウムハロゲン化物塩を第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩に変換させる通流型生成電解槽の１実施例を図示する概略図である。
【図５】物体表面消毒液の搬送システムの一部として使用される本発明の１実施例を図示する概略図である。
【図６】手の消毒用として使用される溶液を準備するために第四級アンモニウムハロゲン化物塩の溶液を電気分解するのに使用される本発明の１実施例を図示する概略図である。
【図７】物体表面の消毒用または殺菌用として使用される拭液に入れられる第四級アンモニウムハロゲン化物塩を電気分解するのに使用される本発明の１実施例を図示する概略図である。
【図８】ハロゲン水溶液および第四級アンモニウムハロゲン化物水溶液の混合を通じて第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を生成する本発明の１実施例を図示する概略図である。
【図９】第四級アンモニウムハロゲン化物塩の電気分解によって準備される溶液が、深紅顔料を生成するためにジエチル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＰＤ）と反応する生成物を形成する工程を図示する。
【図１０】図１０ａと図１０ｂは、第四級アンモニウムハロゲン化物溶液または第四級アンモニウムハロゲン化物／アルカリ金属ハロゲン化物溶液の電気分解中に時として発生する泡立ち現象を図示する。
【図１１】対応する第四級アンモニウム塩化物化合物の電気分解によって作製された第四級アンモニウム次亜塩素酸塩化合物の溶液によって達成される増強された微生物不活性化を示すグラフである。
【図１２】第四級アンモニウムハロゲン化物化合物の電気分解で生成された第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩化合物と、第四級アンモニウムハロゲン化物化合物とアルカリ（またはアルカリ性）金属次亜塩素酸塩化合物の混合溶液との相違を示すグラフである。
【図１３】セチルトリメチルアンモニウム塩化物（ＣＴＡＣ）が電気分解された溶液を使用したバチルス菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｇｌｏｂｉｇｉｉ）胞子の不活性化に対する溶液ｐＨの影響を表すグラフである。
【図１４】異なる遊離有効塩素（ＦＡＣ）濃度の電気分解されたＣＴＡＣと塩化ナトリウムの混合物の不活性化効果を表すグラフである。
【図１５】非電気分解状態、電気分解状態および電気分解／失活状態のテトラメチルアンモニウム塩化物（ＴＭＡＣ）溶液の不活性化効果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例は、搬送システムの一部（例えばスプレーボトル）として、あるいは排出システムの一部としての独特な電気化学電解槽であり、その電解槽によって、好適には第四級アンモニウムハロゲン化物塩が溶解した溶液とし、好適には電気化学的に第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩に変換した溶液とし、拭具に吸収される第四級アンモニウムハロゲン化物塩を第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩として排出させる電気化学電解槽、並びにその方法である。第四級アンモニウム陽イオンと、ハロゲン系消毒剤（例えば、二原子ハロゲン、次亜ハラス酸または次亜ハロゲン酸塩陰イオン）との間の他の組み合わせ物も生成できる。適した第四級アンモニウムハロゲン化物塩を選択することで、腐食防止特性、スケール形成防止特性、界面活性特性またはクリーニング特性のごとき１以上の所望の特性を備えた対応する第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液が作製できる。
【００１７】
本発明の１実施例では、溶解した第四級アンモニウム塩を含んだ水溶液が電気分解され、第四級アンモニウム塩のハロゲン化物成分が対応するハロゲンに変換される。このハロゲンは水溶液に溶解され、次亜ハラス酸および次亜ハロゲン酸塩陰イオンが発生される。一般的な電気化学反応は単純化された以下の式で説明できる。
【００１８】
ＮＲ４＋Ｘ−＋Ｈ２Ｏ→ＮＲ４＋ＸＯ−＋Ｈ２
【００１９】
ここで、ＮＲ４＋は、４個の炭化水素官能基（Ｒ）に結合された中心窒素原子を含んだ第四級アンモニウムイオンであり、Ｘ−はハロゲン化物イオン（例：Ｃｌ−、Ｂｒ−またはＩ−）であり、ＸＯ−は次亜ハロゲン酸塩イオン（例：ＣＩＯ−、ＢｒＯ−、ＩＯ−）である。この方法で利用できる第四級アンモニウム化合物の例には、限定はしないが、塩化ベンザルコニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、塩化セチルメチルアンモニウム、塩化オクチルメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、塩化セチルピリジニウム、臭化ベンザルコニウム、臭化ジデシルジメチルアンモニウム、臭化セチルメチルアンモニウム、臭化オクチルメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化セチルピリジニウム、ヨウ化ベンザルコニウム、ヨウ化ジデシルジメチルアンモニウム、ヨウ化セチルメチルアンモニウム、ヨウ化オクチルメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、およびヨウ化セチルピリジニウムが含まれる。例えば、ポリマー状の第四級アンモニウム化合物は、限定はしないが、ポリクォータニウムポリマーであり、これらの反応では第四級アンモニウムハロゲン化物源としても利用できる。
【００２０】
本発明の実施例は、第四級アンモニウムハロゲン化物塩を第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩に変換させる電気化学処理を利用する。その処理の１例は図１に図示されている。水溶液形態の第四級アンモニウムハロゲン化物塩１０のハロゲン化物陰イオン１４は第四級アンモニウム陽イオン１６から部分的に分離されるが、その関連性は維持する。電気化学電解槽に電気エネルギーが供給されると、ハロゲン化物陰イオン１４は陽極プレート１８の表面でハロゲン２２に酸化される。続いてハロゲン２２は水中に溶解し、次亜ハラス酸２４とハロゲン化水素酸２６を生成する。陰極２０の表面では水分子２８が水素ガス３０および水酸化物陰イオン３２に変換される。次亜ハラス酸２４、ハロゲン化水素酸２６、水酸化物イオン３２および第四級アンモニウム陽イオン１６は、好適には相関作用して第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩１２を形成する。
【００２１】
本発明で利用できる様々な溶液組成物および運用条件が存在する。使用される第四級アンモニウムハロゲン化物塩は単塩、または１以上のハロゲン化物陰イオンと組み合わされた１以上の第四級アンモニウム部分を含んだ混合物であってもよい。同様に、第四級アンモニウム陽イオンの対イオンは塩化物、臭化物、あるいはヨウ化物でよい。第四級アンモニウム化合物に加えて、この電気分解処理において使用される溶液は、ハロゲン、次亜ハラス酸および次亜ハロゲン酸塩の生成能力を増進させるアルカリ金属ハロゲン化物塩のごとき追加のハロゲン化物を含むことができる。この場合の供給塩には、限定はしないが、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、およびヨウ化カリウムが含まれる。例えば、ＮａＣｌおよび第四級アンモニウムハロゲン化物塩は同時的な電気分解が可能であり、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩および１以上の塩素系酸化物を含んだ組み合わせ殺菌溶液を作製する。さらに、本発明の電気分解処理中に使用される溶液は、第四級アンモニウム陽イオンに加えて、追加の殺菌剤のごとき他の殺菌成分や、着色剤および香料成分を含むことができる。
【００２２】
オプションで、電気分解に先立って、ハロゲン化物類、界面活性剤類（例：直鎖アルキルベンゼンスルフォン酸塩類）及び／又は殺生物剤のごとき他の殺菌性化合物が第四級アンモニウムハロゲン化物と共に溶液（鹹水等）に溶解される。もし、アルカリ金属ハロゲン化物塩（例：ＮａＣｌ）のごときハロゲン化物が加えられるなら、第四級アンモニウムハロゲン化物だけではなく任意の第四級アンモニウム化合物が使用できる。なぜなら、ハロゲン化物塩はハロゲン化物を溶液に提供できるからである。本発明の実施例はまた、異なる消毒剤または界面活性剤の濃度を制御または調整する方法も含み、特定の消毒またはクリーニング利用のために相助作用を制御することもできる。
【００２３】
他の化合物を電気化学電解槽に使用される溶液または鹹水に加えることができる。もしアンモニアまたはアンモニウム塩（例：塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、等々）が加えられるなら、第四級アンモニウム化合物と、モノクロラミン、ジクロラミン、トリクロラミン、モノブロマミン、ジブロマミン、トリブロマミン、モノイオダミン、ジイオダミン、またはトリイオダミンのごときハロアミンとの両方を含んだ溶液が作製される。もし亜塩素酸塩（ＣｌＯ２−）（亜塩素酸ナトリウム等）が加えられるなら、第四級アンモニウム化合物と二酸化塩素との両方を含む溶液が作製される。もし電気化学電解層に供給される溶液が増加した溶解酸素を含有するなら、第四級アンモニウム化合物と過酸化水素の両方を含有する溶液が作製される。この場合、電解槽が分割されていることが望ましい（すなわち陰極隔室と陽極隔室が分離されている電解槽）。第四級アンモニウム化合物と過酸化水素が陰極隔室内で生成される。加えて、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩が、そのような電解槽の陽極隔室で同時的に生成できる（供給流が第四級アンモニウムハロゲン化物及び／又はハロゲン酸塩を含有する場合）。
【００２４】
本発明の１実施例は図２で図示する仕切型電気化学電解槽である。好適にはこの電気化学電解槽は、１つの主陽極４０、１つの主陰極４２、および任意数の中間電極４４を含んでいる。この電解槽は、１種の第四級ハロゲン化物塩または複数種の第四級アンモニウム塩を含有する水溶液４０を含んだ容器４６内に沈められる。オプションでは水中に溶解された種々なアルカリ金属ハロゲン化物塩及び／又は他の無機系および有機系殺菌剤と共に容器４６内に沈められる。続いて、所望の第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩の溶液を作製するため、電解槽には電気接続線５２を介して電源５０から電気エネルギーが供給される。
【００２５】
本発明の別実施例は図３に図示するような通流型電気化学電解槽である。当初、溶液タンク６０は電気分解される水溶液６２を含んでいる。実際には、この溶液は、任意の様々な有機第四級アンモニウム陽イオン、ハロゲン化物陰イオン、追加されたアルカリ金属ハロゲン化物、界面活性剤及び／又は他の消毒剤を含有することができる。その後に溶液６２は、好適にはポンプ６４を使用してパイプ６６を介して生成装置６８と電気化学電解槽７０に移動される。生成装置６８は、好適には電力源７２、運用システムコントロール７４および運用表示・ユーザインターフェース７６のごとき他の運用機器および制御機器を含んでいる。溶液が電気分解され、ハロゲン化物イオンがハロゲン、次亜ハラス酸、および次亜ハロゲン酸塩種に変換された後、作製された溶液はパイプ７８を介して生成装置６８を離れてタンク８０に入れられ、生成物の溶液として回収される。オプションで、生成物の溶液８２はポンプ８４およびパイプ８６によって送り出され、所望の利用形態の需要に応える。
【００２６】
電気化学電解槽７０の実施例の詳細は図４に図示されている。この電解槽では、入ってくる溶液９０は様々な第四級アンモニウム陽イオン、ハロゲン化物陰イオン、アルカリ金属陽イオン、界面活性剤、及び／又は他の殺菌剤を含むことができ、ハウジング９２に入る。電解槽ハウジング９２の内部には電気化学電解槽が存在し、好適には、この電解槽は主陽極９４、主陰極９６、および中間プレート９８を含む。その後に生成物流１００は電解槽ハウジング９２を離れる。
【００２７】
全種類の電解槽の実際の運用は、第四級アンモニウムハロゲン化物塩の化学的性質、溶液中の全ハロゲン化物塩の濃度、生成物中のハロゲン、次亜ハラス酸、および次亜ハロゲン酸塩の所望量、酸化されるハロゲン化物イオンの種類、並びに追加殺菌剤の存在、等々の複数の要因によって変動する。変動する可能性がある電解槽の運用パラメータには、限定はしないが、電解槽電圧、電極間隔、電解槽電流、溶液通流速度、及び／又は電解槽運用温度が含まれる。さらに、限定はしないが、電極間隔、陽極表面被膜特性及び／又は陰極表面被膜特性を含んだ電解槽の構造が関与する他の要因も運用条件によって変化するであろう。
【００２８】
本発明の１実施例は、図５で示すスプレーボトルのような溶液搬送システム内の組み合わせ電解槽である。溶液ハウジング１１０は、第四級アンモニウム陽イオン、アルカリ金属陽イオン、ハロゲン化物陰イオン、界面活性剤及び／又は他の殺菌剤を含んだ溶液１１２で満たされる。この溶液は、管体１１４を介して、好適には、トリガー１１６のポンプ機構によって引き込まれ、ヘッドハウジング１１８に入る。ヘッドハウジング１１８の内部には通流型電気化学電解槽１２０（図４で説明されたものに類似）が存在し、溶液内のハロゲン化物イオンはハロゲン、次亜ハラス酸、および次亜ハロゲン酸塩陰イオンに変換され、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液を作製するが、それはノズル１２２を通ってスプレー１２４としてヘッドハウジング１１８から排出される。本発明の類似実施例は、スプレーボトルハウジングを電解液で満たす小型の仕切り電解槽または通流型電解槽タイプの生成装置に接続されるスプレーボトルを含むことができる。
【００２９】
本発明の１実施例は図６で示すようなハンドクリーナである。この実施例は、第四級アンモニウム陽イオン、アルカリ金属陽イオン、ハロゲン化物陰イオン、界面活性剤、及び／又は他の殺菌剤を含有した溶液１３２を含むハウジング１３０で成る。溶液１３２は、電解槽１３８を通る管体１３６を介して機構１３４の作用によって送り出され、ハロゲン化物はハロゲン、次亜ハラス酸、および次亜ハロゲン酸塩イオンに変換されて第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液１４０が作製され、続いて、ノズル１４２を介して排出される。オプションで溶液１３２は、排出に先立って電気分解工程を経るよう、電解槽１３６を通じて送り出しが可能な液体、ゲル、泡、または他の媒質を含有することができる。本発明の類似実施例は、床のクリーニングに使用される第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液を作製する清掃用バケツに取り付けられた電気化学生成システムを含む。
【００３０】
本発明の別例は、図７に図示するような様々な物体表面を消毒するのに使用される拭布に含浸される第四級アンモニウムハロゲン化物塩のハロゲン化物成分を酸化させる電解槽である。装置のハウジング１５０は、第四級アンモニウムハロゲン化物塩で含浸あるいは飽和された拭布１５２の供給源を保持する。オプションあるいは追加的に他の殺菌剤をこれら拭布の本体内に含浸させることができる。その後に拭布１５２は、陽極ドラム１５４と陰極ドラム１５６で成るドラム型電極を通過してハウジング１５０から排出される。拭具１５２がドラム型電極１５４と１５６を通過するとき、含浸されたハロゲン化物陰イオンが電気分解され、電気分解処理された拭布１５８上では、様々な物体表面の消毒および衛生処理に使用できる第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩が生成される。本発明の実施例の可能な変形例には、限定はしないが、１つのドラムが、非電気分解領域によって分離された陽極領域および陰極領域を含んだドラム型電極、電気分解された拭布を手により排出する類似装置、電気分解された拭布を自動的に排出する類似装置、および互い方向に押し付けられている２つの電極間に配置することで拭布が電気分解処理される類似装置が含まれる。
【００３１】
本発明の別実施例は、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩の溶液を、電気分解を利用せずに作製するため、第四級アンモニウムハロゲン化物塩とハロゲンの別々の水溶液を組み合わせることができる装置である。このような装置の１例は図８に図示されている。ここで、タンク１６０は第四級アンモニウムハロゲン化物水溶液１６２を含んでいる。この溶液は、好適にはタンク１６０から管体１６６を介してポンプ１６４によって送り出される。同様にタンク１６８はハロゲン水溶液（例えば、限定はしないが、漂白剤、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、次亜ヨウ素酸塩あるいは次亜ハロゲン酸塩）を含み、好適にはポンプ１７２によって管体１７４を介してタンク１６８から送り出される。ポンプ１６４と１７２は接続線１７８を介してコントロールボックス１７６に接続されている。コントロールボックス１７６は、組み合わされる第四級アンモニウムハロゲン化物塩水溶液１６２とハロゲン水溶液１７０との相対量を制御するのに使用される。これら溶液は、好適には、混合要素（タンク、等）１８０内で組み合わされ、さらに第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液として管体１８２を介して送られ、タンク１８６で保存される。その後に第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液１８４は、ポンプ１８８の作用によって管体１９０を介して移されることでタンク１８６から排出が可能である。この実施例の可能な変形例には、限定はしないが、第四級アンモニウムハロゲン化物塩水溶液またはハロゲン水溶液の組み合わせで３種以上の溶液を組み合わせることができる装置と、最終溶液のｐＨまたは他の特性を変更する追加の薬品注入ポンプと、中間保存性能を含まない装置とが含まれる。後者の実施例では、第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩を含有した溶液が、好適には溶液の組み合わせ処理後に直ちに排出される。このシステムは、現場での需要に応えて第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩溶液を作製する現場生成方法において安定した性質を有する薬品を使用しているため、最終生成物の劣化は問題外である。
【００３２】
ここで解説するような電気化学方法は、２つの成分が単純に混合される方法とは実質的に異なる生成物を生成できる。第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩の場合には、比較方法は、電解質を使用しないでアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩の水溶液と第四級アンモニウムハロゲン化物の水溶液との物理的組み合わせと、第四級アンモニウムハロゲン化物酸のハロゲン化物部分の電気化学酸化とである。これら方法間の１つの大きな相違点は、これら２つの個々の成分の物理的組み合わせは、以下の化学式で表されるように、一定量の望ましくないアルカリ金属ハロゲン化物塩も生成することである。
【００３３】
ＮＲ４Ｘ＋ＭＯＣｌ→ＮＲ４ＯＣｌ＋ＭＸ
【００３４】
ここで、ＮＲ４Ｘは第四級アンモニウムハロゲン化物塩であり、ＭＯＣｌは金属次亜ハロゲン化物であり、ＮＲ４ＯＣｌは化学反応の意図する生成物である第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩化合物であり、ＭＸは、ＮａＣｌ等であるアルカリ金属ハロゲン化物副産物である。比較として、電気化学方法には、第四級アンモニウムハロゲン化物塩のハロゲン化物成分の酸化のみが関与するため、本質的には、得られた消毒溶液内には過剰なアルカリ金属ハロゲン化物は存在しない。この相違は、いくつかの適用形態では非常に重要なことであり、物体表面の消毒の場合には特に重要である。第四級アンモニウムハロゲン化物塩とアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩との物理的組み合わせにより生成される余剰の塩は、清浄化対象の物体表面に残留する固体物の余剰形成を招く可能性がある。従って、余剰の塩を除去するために使用される副次的クリーニング作業あるいはクリーニング剤が必要となる。さらに、アルカリ金属ハロゲン化物塩はステンレス鋼および他の材料の腐食物質として知られており、よって、腐食しやすい材料の曝露を制限することが物体表面の消毒剤の選択においては重要な要素である。
【００３５】
第四級アンモニウムハロゲン化物塩とアルカリ（またはアルカリ性）金属次亜塩素酸塩との単純な組み合わせと、第四級アンモニウム次亜塩素酸塩化合物の電気化学生成との別の相違は、電気分解方法がハロゲン水溶液だけではなく他の酸化剤種も作製できることである。この酸化剤種は相助的な不活性化特性を示すことができる。例えば、主として塩素水溶液を含むが、他の酸化剤種も併せ有し、幅広い微生物の不活性化に一層効果的であると示されている混合酸化剤溶液を作製することができる電気化学電解槽が存在する。同様に、第四級アンモニウム次亜塩素酸塩化合物を生成するように設計されている電気化学電解槽が他の酸化剤種も生成でき、これら２つの対応する成分を単純に物理的混合するよりも微生物不活性化の効果が向上した消毒溶液を作製することができる。
【実施例】
【００３６】
実施例１
１０ｇの塩化ベンザルコニウムを１０００ｍＬの脱イオン水に溶解し、１％（１００００ｍｇ／Ｌ）溶液を作製することで塩化ベンザルコニウムの水溶液が調製された。２００ｍＬのこの水溶液が２５０ｍＬのビーカに移され、三電極型電解槽がその水溶液に沈められた。電解槽には１２ボルトの電力が２０分間供給された。この間、陰極電極には泡立ち現象が観察され、水溶液の表面上方に泡が形成された（図１０ａおよび図１０ｂに類似）。２０分後、電気分解された溶液のサンプルが抜かれ、ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＰＤ）法を用いて、溶液の遊離有効塩素（ＦＡＣ）内容物は３３２ｍｇ／Ｌであると決定された。
【００３７】
実施例２
０．５％（５０００ｍｇ／Ｌ）の溶液を作製すべく、２０ｍＬの２５重量％セチルトリメチルアンモニウム溶液を１０００ｍＬの脱イオン水に加えることで塩化セチルトリメチルアンモニウムの水溶液が調製された。２００ｍＬのこの溶液が２５０ｍＬのビーカに移され、三電極型電解槽がその水溶液に沈められた。電解槽には１２ボルトの電力が６０分間供給された。この間、陰極電極には泡立ち現象が観察され、水溶液の表面上方に泡が形成された（図１０ａおよび図１０ｂに類似）。６０分後、電気分解された溶液のサンプルが抜かれ、ＤＰＤ法を用いて、溶液の遊離有効塩素（ＦＡＣ）内容物は３６０ｍｇ／Ｌであると決定された。
【００３８】
実施例３
０．１ｇの塩化ベンザルコニウムと５ｇの塩化ナトリウムを１０００ｍＬの脱イオン水に溶解し、１００ｍｇ／Ｌの塩化ベンザルコニウムと５０００ｍｇ／Ｌの塩化ナトリウムを含んだ溶液を調製された。２００ｍＬのこの水溶液が２５０ｍＬのビーカに移され、三電極型電解槽がその水溶液に沈められた。電解槽には１２ボルトの電力が２０分間供給された。この間、陰極電極には泡立ち現象が観察され、水溶液の表面上方に泡が形成された（図１０ａおよび図１０ｂに類似）。２０分後、電気分解された溶液のサンプルが抜かれ、ＤＰＤ法を用いて、溶液の遊離有効塩素内容物は３０００ｍｇ／Ｌであると決定された。
【００３９】
実施例４
１００ｍｇ／Ｌの塩化セチルメチルアンモニウムと１０００ｍｇ／Ｌの塩化ナトリウムを含んだ溶液が、０．４％の塩化セチルメチルアンモニウム溶液と、１ｇの塩化ナトリウムを１０００ｍＬの脱イオン水に溶解させることで調製された。２００ｍＬのこの溶液が２５０ｍＬのビーカに移され、三電極型電解槽がその水溶液に沈められた。電解槽には１２ボルトの電力が２０分間供給された。この間、陰極電極には泡立ち現象が観察され、水溶液の表面上方に泡が形成された（図１０ａおよび図１０ｂに類似）。２０分後、電気分解された溶液のサンプルが抜かれ、ＤＰＤ法を用いて、溶液の遊離有効塩素（ＦＡＣ）内容物は８５０ｍｇ／Ｌであると決定された。
【００４０】
実施例５
図９は、どのようにして第四級アンモニウムハロゲン化物塩の電気分解から得られる溶液が、マゼンタ色を提供するためにＤＰＤと反応する生成物の形成に導くかを示している。この実施例では、この反応は脱イオン水での１％ベンザルコニウム溶液の電気分解であった。この溶液は電解槽において１２ボルトの電圧で５分間電気分解された。このマゼンタ色は、電解槽の陽極のベンザルコニウム陽イオンと関係する塩化物の酸化のために発生する遊離塩素の存在と調和する。
【００４１】
実施例６
図１０ａと図１０ｂは、第四級アンモニウムハロゲン化物溶液または第四級アンモニウムハロゲン化物／アルカリ金属ハロゲン化物溶液の電気分解中に時折発生する泡立ち現象を示す。これらの図では、電気分解されている溶液は１００ｍｇ／Ｌの塩化ベンザルコニウムと２０ｇ／Ｌの塩化ナトリウム溶液であり、電気分解は電解槽に適用される１２ボルトで実施された。塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化オクチルトリメチルアンモニウム、または塩化ジデシルジメチルアンモニウムを単独または塩化ナトリウムと組み合わせて含んだ鹹水の電気分解中にも同様な現象が観察された。電気分解されたときテトラアルキルアンモニウム塩化物（塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウムおよび塩化テトラブチルアンモニウム、等々）の溶液が単独または塩化ナトリウム系の鹹水と共に調製されたが、電気分解中の泡形成は最小限であった。
【００４２】
実施例７
図１１は、対応する第四級アンモニウム塩化物化合物の電気分解により調製された第四級アンモニウム次亜塩素酸塩化合物の溶液によって達成された増強微生物不活性化を示すグラフである。ここで、２５０ｍｇ／Ｌの塩化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＣ）の水溶液が２部分に分割された。一方は１２Ｖの適用電圧で運用される電気化学電解槽を通過した。電気分解後、ＤＰＤ法で測定された遊離有効塩素の濃度は６．８ｍｇ／Ｌであると決定された。その後、この溶液のサンプルはチオ硫酸ナトリウムと混合された。これは遊離有効塩素の失活に使用されたが、溶液の第四級アンモニウム成分とは反応しない。同様に、遊離有効塩素濃度６．５ｍｇ／Ｌを有する市販の漂白剤の希釈によって次亜塩素酸塩の溶液が準備された。続いて、全４種の溶液（６．５ｍｇ／ＬのＦＡＣ次亜塩素酸ナトリウム、２５０ｍｇ／Ｌの非電気分解ＣＴＡＣ、２５０ｍｇ／Ｌの電気分解されたＣＴＡＣ、および２５０ｍｇ／Ｌの電気分解並びに不活化されたＣＴＡＣ）が使用され、バチルス菌胞子の縣濁液の不活性化に使用された。バチルス菌との５分間の接触時間後、得られた溶液は希釈プレート法を活用して生存胞子数（コロニー形成単位（ＣＦＵ））のために列記された。まとめると、特定量の溶液が細菌培養基プレート上に広げられて３５℃で２４時間培養され、その後に、生存胞子数が当初の胞子密度からの対数減少測定法によって定量化される。この実験の結果は図１１で示されている。図１１は、電気分解された２５０ｍｇ／ＬのＣＴＡＣ溶液が最高度の胞子不活性化を示すことを表している。さらに、不活性化は相助的であり、追加的なものではない。これは生成直後の第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩が効力発揮のために重要であることを示している。さらに、非電気分解および電気分解／不活化処理された２５０ｍｇ／ＬのＣＴＡＣ溶液は、ほぼ同程度のバチルス菌不活性化を提供したが、これは、この分子の第四級アンモニウム機能が電気分解によっては影響を受けなかったことを示している。
【００４３】
実施例８
第四級アンモニウムハロゲン化物化合物の電気分解により生成された第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩化合物と、第四級アンモニウムハロゲン化物化合物とアルカリ（またはアルカリ性）金属次亜塩素酸塩化合物の混合溶液との相違が確認された。ここで、５００ｍｇ／ＬのＣＴＡＣ溶液が上述のように電気分解され、計測された３２ｍｇ／ＬのＦＡＣとの溶液が作製された。同様に、ＣＴＡＣと市販漂白剤溶液を組み合わせることで５００ｍｇ／ＬのＣＴＡＣと、３１．２ｍｇ／ＬのＦＡＣを含んだ溶液が調製された。対照として、電解質も追加の漂白剤も入れることなく５００ｍｇ／ＬのＣＴＡＣ溶液が調製された。これら３種の溶液は、接触時間２分、５分、および１０分でバチルス菌胞子の不活性化に使用された。この試験結果は図１２で示されている。図示のごとく、接触時間に応じて、非電気分解状態（漂白剤は無添加）の５００ｍｇ／ＬのＣＴＡＣ溶液は、バチルス菌胞子の１．２５から１．２９の対数不活性化をもたらした。漂白剤と混合されたＣＴＡＣの場合には、少々上昇した対数不活性化が観察され、最大対数不活性化は１０分の接触時間での１．８６であった。しかし電気分解されたＣＴＡＣは、大幅に上昇した対数不活性化を示し、最大対数不活性化は１０分の接触時間での８．３７であった。電気分解で生成された消毒剤と、ＣＴＡＣおよび漂白剤の組み合わせで準備された消毒剤との相違は、遊離有効塩素種ではなく酸化剤の共生成に関係する可能性があり、それは溶液の第四級アンモニウム成分とＦＡＣ成分の両方と協調作用し、微生物不活性化効果の大きな増強を提供する。
【００４４】
実施例９
図１３は、電気分解されたＣＴＡＣ溶液を使用したバチルス菌胞子の不活性化に対する溶液ｐＨの影響を示す。微生物を不活性化する遊離有効塩素の能力にｐＨが大きな影響を及ぼすことは良く知られている。これは、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）が次亜塩素酸塩（ＣｌＯ−）陰イオンよりも微生物の不活性化においては効果が高いという事実によるものである。溶液に存在するこれら物質の相対量はｐＨ依存性である。ｐＨが７．５未満ならＨＯＣｌが主要種であり、ｐＨが７．５を超えるとＣｌＯ−が支配的になる。従って、塩素水溶液はｐＨが７．５未満のときに一層効果的である。第四級アンモニウム次亜塩素酸塩化合物に対するｐＨの影響を試験するため、２５０ｍｇ／ＬのＣＴＡＣを含んだ溶液が電気分解され、複数の部分に分割された。これらＣＴＡＣの部分溶液のｐＨは６．５から９の間に調節され、これら溶液はバチルス菌胞子縣濁液を不活性化するのに使用された。一連の類似した可変ｐＨの溶液が２５０ｍｇ／Ｌで非電気分解ＣＴＡＣから調製され、バチルス菌胞子の不活性化に使用された。図１２で示すように、ｐＨは電気分解されたＣＴＡＣの不活性化効果にはほとんど影響を及ぼさなかったが、驚くべきは、塩素水溶液および他のハロゲン水溶液の消毒作用であった。これらデータは、電気分解による第四級アンモニウム次亜ハロゲン酸塩生成物が、電気分解ステップが介在しなければ可能ではない有効形態にて安定することである。
【００４５】
実施例１０
第四級アンモニウムハロゲン化物化合物を含んだ溶液とアルカリ（またはアルカリ性）金属次亜ハロゲン酸塩を含んだ溶液の組み合わせにより作製された第四級アンモニウム次亜塩素酸塩溶液と、第四級アンモニウムハロゲン化物化合物の直接的電気分解との相違の１例として、ＣＴＡＣ（１５０ｍｇ／Ｌ）と次亜塩素酸ナトリウム（１ｍｇ／Ｌから５０ｍｇ／ＬのＦＡＣの可変ＦＡＣ濃度）とを組み合わせることでＣＴＡＣに基づく溶液が調製された。同様に、ＣＴＡＣ（１６７ｍｇ／Ｌ）が電気化学電解槽で電気分解され、ＦＡＣ濃度が４．２ｍｇ／Ｌの溶液が作製された。１６７ｍｇ／ＬのＣＴＡＣは０．９０±０．１４のバチルス菌胞子の対数不活性化を達成でき、その溶液は電気分解後に２．９３±０．１９のバチルス菌胞子の対数不活性化を達成できた。一方、混合されたＣＴＡＣと漂白剤は、ＦＡＣ濃度が少なくとも２０ｍｇ／Ｌになるまで低いバチルス菌胞子の対数不活性化を示し、その濃度で溶液は１．２３±０．１７の対数不活性化を達成できるだけであった。他のＣＴＡＣ濃度と他の第四級アンモニウム化合物を使用した他の濃度の混合および電気分解された溶液を比較したときにも同様な結果が観察された。個別の成分の混合によって生成された第四級アンモニウムではなく、電気分解で生成された第四級アンモニウム次亜塩素酸塩による増強された胞子不活性化は、過酸化水素等の酸化剤が含まれる他の酸化殺生物剤によるものである。
【００４６】
実施例１１
本発明の実施態様によっては、作製された第四級アンモニウム次亜塩素酸塩溶液のＦＡＣ成分と第四級アンモニウム成分の相対量を変えることが必要であろう。これは、アルカリ金属ハロゲン化物塩を第四級アンモニウムハロゲン化物化合物と混合し、電気分解される混合鹹水を作製することで本発明によって簡単に達成が可能である。１特定実施例では、ＣＴＡＣは塩化ナトリウムと混合され、塩化ナトリウムの濃度は２０ｇ／Ｌで一定であるがＣＴＡＣの濃度は異なる一連の鹹水を調製した。鹹水中のＣＴＡＣの濃度は、５０、１００、５００、１０００および５０００ｍｇ／Ｌに設定された。これら溶液は電気分解され、電気分解された溶液のＦＡＣ濃度はそれぞれ４５５０、４０００、３０００、２６５０および１６００ｍｇ／Ｌであった。これら溶液は希釈され、ＦＡＣ濃度は５または１０ｍｇ／Ｌとされ、５ｍｇ／ＬのＦＡＣ溶液では、０．０６、０．１３、０．８３、１．９、および１６ｍｇ／Ｌの等価セチルトリメチルアンモニウム濃度とされ、１０ｍｇ／ＬのＦＡＣ溶液では０．１１、０．２５、１．６７、３．７８、および３１ｍｇ／Ｌとされた。その後、これら溶液はバチルス菌胞子の不活性化に使用され、その試験結果は図１４と表１で示されている。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
図示のごとく、５ｍｇ／ＬのＦＡＣ濃度に基づく溶液の対数不活性化は典型的には１．１であり、最大対数不活性化は１．５１であり、等価セチルトリメチルアンモニウム濃度は１６ｍｇ／Ｌであった。しかし、ＦＡＣ濃度が１０ｍｇ／Ｌであるとき、セチルメチルアンモニウム濃度とは無関係に全溶液は対数不活性化が３．５（この試験では最大観測可能なもの）であった。類似濃度および曝露時間の非電気分解ＣＴＡＣ溶液は、典型的には約０．２７から０．３０の対数不活性化となり、これら条件下のＦＡＣ溶液は、典型的には１未満の対数不活性化となる。このデータは、電気分解のために使用される鹹水に入れる第四級アンモニウムハロゲン化物化合物とアルカリ金属ハロゲン化物塩との適した混合比を選択することで、所望の効能の殺生物剤が提供可能であることを示す。加えて、これらの結果は驚くべきものである。なぜなら、電気分解された第四級アンモニウム次亜塩素酸塩化合物の溶液で相助的消毒効果を達成するには、ほんの少量のＣＴＡＣが必要とされるだけだからである。他の濃度のＣＴＡＣおよび塩化ナトリウムおよび他の第四級アンモニウム化合物も同様な結果をもたらす。主な相違点は、生成された溶液内の第四級アンモニウム化合物とＦＡＣの実際の比であり、それは第四級アンモニウム化合物の化学的性質に応じて異なる不活性化効果を示した。
【００４９】
実施例１２
一部の第四級アンモニウムハロゲン化物化合物においては、化合物のハロゲン化物化合物の電気酸化は予期せぬ殺生物能力を付与できる。１例として塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）の場合、第四級アンモニウム化合物は殺微生物剤として効果がないものであると考えられてきた。５００ｍｇ／ＬのＴＭＡＣ溶液が電気分解されると、テトラメチルアンモニウム次亜塩素酸塩が生成され、非電気分解状態、電気分解状態および電気分解／不活化状態のＴＭＡＣ溶液がバチルス菌胞子を不活性化するのに使用された。図１５は、それら不活性化試験の結果を示す。非電気分解状態および電気分解／不活化状態のＴＭＡＣ溶液は接触時間２分と５分でそれぞれ約０．２７および０．３６対数不活性化を示した。これらの実験は第四級アンモニウム塩化物形態であるＴＭＡＣの低い殺生物効果と一致する。しかし、電気分解されたＴＭＡＣは曝露時間とは無関係に３．６の対数不活性化を達成した。
【００５０】
本発明をいくつかの好適実施例を利用して詳細に説明したが、他の実施態様であっても同様な結果を得ることが可能である。本発明の変更および修正は専門家には自明であり、よって本発明はそれら変更および修正、並びに均等形態も包含するものである。引用した特許および出版物に開示されている内容は本願においても有効である。
【図１】
2014508779.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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