(57)【要約】【課題】配水管システムに用いられる水道水に代表される被処理水、すなわち残留塩素および／または塩素結合物を含有し、加えて塩素イオンも共存する原水に微少な電流を流し、主に電極における酸化還元反応を利用して塩素消毒力を高めた連続的殺菌方法とその装置を提供する。【解決手段】配水管に配水機能以外の機能が付加されてなる配水管システムの配水管内の配水中に露出するように陽極電極を設けるとともに、前記配水管の内面に電気的に導通する該配水管の外表面部または前記配水に接する導電体を陰極電極とすることにより電流導通配管系を構成し、この電流導通配管系の配水に、出力が０．５〜４ｍＡの範囲の電流を流す。【選択図】　　　　図２
2004050103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水管に配水機能以外の機能が付加されてなる配水管システムの電流殺菌方法であって、
前記配水管内の配水中に露出するように陽極電極を設けるとともに、前記配水管の内面に電気的に導通する該配水管の外表面部または前記配水に接する導電体を陰極電極とすることにより電流導通配管系を構成し、この電流導通配管系の配水に、出力が０．５〜４ｍＡの範囲の電流を流すこと特徴とする配水管システムの電流殺菌方法。
【請求項２】
前記電流の出力を１〜３ｍＡとすることを特徴とする請求項１に記載の配水管システムの電流殺菌方法。
【請求項３】
前記電流をタイムプログラムによって正負の極性を変換させながら流すことを特徴とする請求項１または２に記載の配水管システムの電流殺菌方法。
【請求項４】
前記配水管が上水道管であり、前記配水が上水道水であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の配水管システムの電流殺菌方法。
【請求項５】
前記配水管システムが医療用ユニットであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の配水管システムの電流殺菌方法。
【請求項６】
前記医療用ユニットがデンタルユニットであることを特徴とする請求項５に記載の配水管システムの電流殺菌方法。
【請求項７】
配水管に配水機能以外の機能が付加されてなる配水管システムの電流殺菌装置であって、
出力電流を０．５〜４ｍＡの範囲に設定した直流電流出力装置の陽極が前記配水管内の水中に露出するように設けた陽極導電体に接続され、該直流電流出力装置の陰極が前記配水管の内面に電気的に導通する該配水管の外表面部もしくは該配水管内の配水中に露出させて取り付けた陰極導電体に接続され、これによって配水中に前記０．５〜４ｍＡの範囲の電流を流す電流導通配管系が構成されていること特徴とする配水管システムの電流殺菌装置。
【請求項８】
前記電流の出力が１〜３ｍＡに設定されていることを特徴とする請求項７に記載の配水管システムの電流殺菌装置。
【請求項９】
前記電流をタイムプログラムによって正負の極性を変換させる電流制御装置がさらに設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の配水管システムの電流殺菌装置。
【請求項１０】
前記配水管が上水道管であり、前記配水が上水道水であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の配水管システムの電流殺菌装置。
【請求項１１】
前記配水管システムが医療用ユニットであることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の配水管システムの電流殺菌装置。
【請求項１２】
前記医療用ユニットがデンタルユニットであることを特徴とする請求項１１に記載の配水管システムの電流殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用ユニットを始めとする「配水管に配水機能以外の機能が付加されてなる配水管システム」の配水管内の配水や配水管の内壁に生息する細菌の殺菌方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲用、治療用等に用いられる水は、配水管を利用して、水源から各使用場所に供給される。この場合、単に水を供給するだけでなく、水量や流速を調整したり、水の放出角度を調整したり、あるいは水量計などの計器を取り付けたりと、配水管に配水以外の機能が付加されてなる配水管システムが、多用されている。もっとも簡単な配水管システムとしては、公園や駅などに設置されている飲用噴水蛇口がある。この飲用噴水蛇口では、水の流量と放出角度を調節するという飲用に最適化する機能が付加されている。また、かなり複雑な配水管システムとしては、一例を挙げるならば、医療用給水システム、さらに具体的には、歯科治療のデンタルユニットがある。このデンタルユニットは、配水系として、様々な口径の配水管が使用され、それら配水管が様々に湾曲され、配置されており、途中には開閉弁や絞り弁や圧力計などの各種計測器が接続されている場合もあり、複雑な流路系を構成している。このような配水管システムにおける特徴の一つに、配水は常時流れ続けている場合は少なく、流れがなく配水が配水管中に比較的長い時間滞留しており、その後、配水が流れ続ける時間が続き、その後、また滞留するというサイクルが繰り返されることが、挙げられる。公園の飲用噴水蛇口も、デンタルユニットも、夜間は全く滞留したままであるし、デンタルユニットでは、休診日が続くと、かなり長時間に渡って配水が滞留することになる。このような配水管システム（配水管および配水を含む）の良好な殺菌が本願発明の対象である。
【０００３】
周知のように、天然水の殺菌方法として広く普及している従来技術に水道水の殺菌、消毒がある。この水道水の殺菌方法は、いわゆる塩素消毒法として知られているものであり、この方法では、塩素ガスまたは次亜塩素酸ナトリウムを用いて天然原水を消毒し、細菌による再汚染を防止するために残留塩素濃度を管理して、一般家庭に供給している。しかしながら、歯科治療のデンタルユニットのような流路系が比較的複雑な配水管システムの末端出口からの配水では、著しく細菌に汚染された水が確認され問題となっている。これらの問題に対しては、汚染した配水管内に塩素の薬液を注入する方法や、電解水として商品化されている殺菌水で配水管内を殺菌する方法で対処しているのが大半である。これらの方法は、薬液を投入したり、その後に洗浄操作が必要になり、そのための操作が煩雑であるばかりでなく、これらの方法は、配水管内に付着し、増殖した細菌を殺菌するという、細菌が増殖してしまった後に行う処理（後処理）であるため、充分な殺菌を行うことが難しい。また、これらの方法では、殺菌もその処理時だけであり、経時的に細菌の増殖が再発するため、後処理的な殺菌が繰り返されることになり、殺菌の程度が安定した水を経時的に供給することが困難である。
【０００４】
本発明者らは、上記問題を解決する発明として特願２００１−１３３５５７号を出願している。この発明では、３〜５０ｍＡの直流電流を流すことを特徴としており、医療用設備の給水配管から医療用ユニットの末端配管までの配水管ならびにその配水を殺菌する従来にない殺菌手段を提供している。
【０００５】
本発明者らは、上記発明に基づいてデンタルユニットの殺菌装置を製造し、さらなる改良を目指して、その性能試験を繰り返し行ったところ、以下のような改良すべき点があることを知るに至った。
【０００６】
前記発明においても、本願発明においても、デンタルユニットとは、上水道を代表とする供給水源からの取水口（上水道管への接続部分）から始まって患者の口内に洗浄水を供給するシリンジ先端口に終端する配水管システム全体を指している。したがって、配水管システム全体としては、様々な口径の配水管が使用され、様々に湾曲され、配置されており、途中には開閉弁や絞り弁や圧力計などの各種計測器が接続されている場合もあり、複雑な流路系を構成している。このような流路系の様々な部位における細菌汚染の程度を測定したところ、上水道からの取水口に近い、いわば上流側の配水の細菌汚染は微少であったが、下流側のシリンジでは細菌汚染が桁違いに大きくなっていることが、判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、配水管システムに用いられる水道水に代表される被処理水、すなわち残留塩素および／または塩素結合物を含有し、加えて塩素イオンも共存する原水に微少な電流を流し、主に電極における酸化還元反応を利用して塩素消毒力を高めた連続的殺菌方法とその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本願発明者らは、様々な部位における水質と、様々な部位において様々な強さの電流を流して殺菌の効果を確かめるという実験を繰り返し、得られたデータを検討した。その結果、下流側の配水管ならびに配水を集中的に殺菌処理することにより従来では考えられなかった微少電流（０．５〜４ｍＡ）で目的を達成することができるとの知見を得るに至った。本発明は、係る知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の配水管システムの電気殺菌方法は、配水管に配水機能以外の機能が付加されてなる配水管システムの電流殺菌方法であって、前記配水管内の配水中に露出するように陽極電極を設けるとともに、前記配水管の内面に電気的に導通する該配水管の外表面部または前記配水に接する導電体を陰極電極とすることにより電流導通配管系を構成し、この電流導通配管系の配水に、出力が０．５〜４ｍＡの範囲の電流を流すこと特徴とする。
【００１０】
また、本発明の配水管システムの電流殺菌装置は、配水管に配水機能以外の機能が付加されてなる配水管システムの電流殺菌装置であって、出力電流を０．５〜４ｍＡの範囲に設定した直流電流出力装置の陽極が前記配水管内の水中に露出するように設けた陽極導電体に接続され、該直流電流出力装置の陰極が前記配水管の内面に電気的に導通する該配水管の外表面部もしくは該配水管内の配水中に露出させて取り付けた陰極導電体に接続され、これによって配水中に前記０．５〜４ｍＡの範囲の電流を流す電流導通配管系が構成されていること特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において電流殺菌処理する対象の水（被処理水）としては、前述の理由により水道水が好適であるが、以下の要件を満たす水であれば、井戸水、河川水などの天然水、あるいは医療品製造、食品加工などの工業ライン配水、各種研究機関の配水など、広い範囲の水を挙げることができる。
【００１２】
本発明の被処理水には、遊離型有効塩素（以下、残留塩素と記す）と結合型有効塩素（以下、結合塩素と記す）とを合わせて、少なくとも０．１〜１ｐｐｍ含まれていることが望ましい。
【００１３】
塩素消毒に必要な成分であり、電極反応によって結合塩素の一部は、殺菌力の強い次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンに変化する。また、塩化ナトリウム、塩化カルシウムなどの塩素イオンが含まれていることも好ましい。その濃度は安定に溶けている限り高いほど効果は大きい。電極反応により、その一部が残留塩素となり、塩素消毒に寄与する。
【００１４】
本発明の適用分野は、医薬品製造工程や食品加工工程の配水など、広い範囲に亘るが、特に、歯科、眼科などの医療用ユニットの殺菌に好適である。本願発明は、なかでも、歯科用治療装置であるデンタルユニットの配水管および配水の殺菌において、飛躍的な効果を発揮することができる。本発明方法および装置は、極めて微少な電流を定常的に配水管システムの流路系に流して、配水の出口近傍を集中的に殺菌するため、例えば、内径が１〜１０ｍｍと小さい配水管を具備するために、従来、十分な殺菌が困難であった配水管システムの殺菌に絶大な威力を発揮する。
【００１５】
本発明が対象とする配水管の口径は、特に限定されるものではないが、内径２０ｍｍ以下、さらには１０ｍｍ以下が適当である。配水管の内壁に膨大な数の細菌が様々な不純物とともに付着して膜状をなす、いわゆるバイオフィルムは、小口径の配水管内壁に顕著に形成され、一旦形成されると、殺菌効果が著しく損なわれる。
【００１６】
本発明の基本要件となる配水への出力電流は、直流電流で０．５〜４ｍＡの範囲内、好ましくは１から３ｍＡの範囲内が適切である。電流が０．５ｍＡ以下では電極反応で得られる残留塩素量が少なく、充分な殺菌力が得られない。また、４ｍＡを超えると、水の電気分解によって発生する酸素ガスと水素ガスの量が著しく多くなり、大掛かりな脱気手段が必要になるという問題が生じる。
【００１７】
また、電流量の増大に伴って、水の電気分解から派生する水酸イオンの生成が顕著になり、その結果、水中の硬度成分が水酸化マグネシウムや炭酸カルシウムの結晶となって電極近傍に沈析する。本発明は、かかる問題も飛躍的に軽減することができる。硬度成分濃度の高い被処理水の場合は、上記の沈析問題を解消するために付加的な対応が必要となる。本発明では、電流制御装置を用いて、直流電流の正負をタイムプログラムにより繰り返し極性変換させながら、電流を流すことにより、係る問題点を解決している。極性変換のタイムプログラムによる切換間隔は、例えば、１０分間〜数時間程度でよい。
【００１８】
【実施例】
次に、参考例および実施例によって本発明を更に詳しく説明する。
【００１９】
（参考例１）
前述の通り、公共機関の供給する水道水は、定められた管理基準に従って塩素消毒され、かつ再汚染を防止するために規定の残留塩素が含まれた状態で一般消費者に提供されている。しかしながら、この残留塩素濃度は、給水配管の状態や集合住宅に見られる貯水槽への一次受けなど、様々な環境によって異なる。また、夜間と昼間の使用水量の違い、換言すると、水道管内の水の滞留時間によっても大きく変動する。下記の表１は、東京都内の水道管の末端蛇口から取水した水道水中の残留塩素濃度（ｐｐｍ）を取水場所と時刻を変えてモニターした結果を示したものである。表中、Ａは上水道本管から分岐された水道管から直接に配水されている水道水（一般家庭の水道水がこれに相当する）をある週の月曜日の午後１時から採取した試料の分析値であり、Ｂは同一取水口から同じ週の水曜日の午後１時に採取した試料の分析値であり、Ｃはマンション等の集合住宅の給水系に見られるように上水道本管から貯水槽に貯められた水が供給される場合の水道水を採取した試料の分析値である。
【００２０】
【表１】
2004050103.tif 000003
【００２１】
（実施例１）
白金メッキチタン棒からなる陽極電極と陰極電極とを取り付けた電極ユニット継ぎ手を挟み込んだ内径２０ｍｍ、長さ１５ｍの塩ビ配水管を、前記参考例のＡの配水管（以下、配水管Ａと記す）に連結し、前記塩ビ配水管の末端に採水用のバルブを取り付けた。配水管Ａと塩ビ配水管との連結部分には、Ｔ字管を介して水道水（未処理水）のサンプリング口を設けた。前記電極ユニットへの供給電源は、市販の１００Ｖ交流電源から交流／直流変換整流器を介して電圧を２０Ｖに下げた直流電源を用いた。このように構成した配水管システムに電流値１．７ｍＡで通電を開始し、開始後１０分経過した後から平均流量２０Ｌ／時で塩ビ配水管出口より採水し、同時にＴ字管部分のサンプリング口から未処理水を採取し、これらの残留塩素濃度を測定し、その濃度変化量を求めた。
【００２２】
通電前の配水管内の滞留水（４．７Ｌ）を排出した後の結果を表２に示した。この実施の結果、５．０６クーロンの電気量で、０．７０ｍｇの残留塩素量が増えた。さらに、同様の条件で１２０時間連続通電した結果、塩ビ配水管出口における配水の残留塩素濃度は、０．６０〜０．７４ｐｐｍの範囲内にあった。
【００２３】
【表２】
2004050103.tif 000004
【００２４】
（実施例２）
実施例１と同じ装置と評価方法で電流値を変えて残留塩素の増減量を計量した。その結果、３．５ｍＡでは、残留塩素の増量は、０．７８ｍｇと高いレベルにあったが、０．４ｍＡでは０．２２ｍｇとなり、電流量の不足が認められた。
【００２５】
（実施例３）
歯科治療が定常的に行われているＡ歯科医院のデンタルユニットの取水配管（内径１５ｍｍ）に本発明の装置を取り付け、電流２．４ｍＡで実装試験を行った。用いた本発明装置の概略構成を図１および図２に示した。図１はデンタルユニットの概略構成図であり、図中、符号１はデンタルユニットのシリンジ、２はスケーラー、３はデンタルユニットのケーシングであるチェアユニット・ボックス、４は前記ボックス３内に配設された配水管である。また、図２は本発明の電流殺菌装置の基本的な構成を示す説明図であり、図中、符号５は陽極、６は陰極、７は直流電流出力装置、８は直流整流器、９は変圧器、そして１０は交流電源である。
【００２６】
本発明方法および装置による殺菌効果を測定した結果を表３に示した。この試験において細菌を測定した水は、治療時のデンタルユニットのシリンジからの放出水から採取した。なお、本試験を実施したデンタルユニットの取水口（内径２０ｍｍ）での水道水の従属栄養菌数は、本発明装置の設置前のいわゆる初期値では、１１００ｃｆｕであり、同時にサンプリングしたシリンジからの未処理水の従属栄養菌数１８０００ｃｆｕの６／１００に相当する低い値であった。表３から明らかなように、本発明装置を設けて、本発明方法を実施すれば、デンタルユニットのような比較的複雑な流路系を持つ配水管システムでも、微少な電流値で充分な殺菌効果が得られることが分かる。
【００２７】
【表３】
2004050103.tif 000005
【００２８】
【発明の効果】
本発明の配水管システムの殺菌方法と殺菌装置は、医療施設の治療用ユニット等の配水管システム内の水中や配水管の内壁に生息する細菌の殺菌、不活性化あるいは増殖や生育の阻止などを目的として用いた場合、それを安全かつ効果的に行なうことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】配水管システムの一例であるデンタルユニットの概略構成図である。
【図２】本発明の配水管システムの電流殺菌装置の基本的な構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１　デンタルユニットのシリンジ
２　デンタルユニットのスケーラー
３　デンタルユニットのケーシングであるチェアユニット・ボックス
４　配水管
５　陽極
６　陰極
７　直流電流出力装置
８　直流整流器
９　変圧器
１０　交流電源
【図１】
2004050103.tif 000006
【図２】
2004050103.tif 000007