(57)【要約】      （修正有）【課題】「酸化作用と殺菌」手法を標準技術とする現代の科学技術は、殺菌法の強化を指向しており、殺菌法に代わる手法として酸化還元電位の意義と「第三の微生物環境」の存在が浮上し、酸化還元電位の「還元型」が地球環境の生態系との整合性をもつことの価値を発見した。その実用化開発とその応用を課題とする。【解決手段】還元型の水を新たなポテンシャルと認定することで、酸化型環境で活性な細菌類・ウイルス等の活性化を防ぐことができる。また、人工的な還元型の水によって酸化作用に付随して産まれる活性酸素・フリーラジカルを消去する。エネルギーレベルの高い還元型の水を新たなツールとして、還元型で活性な細菌類を利用する水環境負荷削減と浄化、還元金属を活用する還元型の水のポテンシャルを利用した空間の管理に殺菌法に代えて利用する等、院内感染予防のためや、公共施設におけるインフルエンザの空気感染阻止に、また密閉度の高い畜産や家屋などでの病原性菌の繁殖予防にと、過度な殺菌法依存の弊害をなくす手段として、幅広い分野での利用が可能である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の酸化還元電位で示される還元型領域を、酸素の有無による好気性・嫌気性によってする分類以外の、腐生菌や病原性細菌の繁殖を非活性化することのできる第三の微生物環境であることの発見から、酸化作用と殺菌法が不可分的であるのに対し、まったく殺菌を不要とすることで自然共生可能なライフサイエンス分野の考案。
【請求項２】
還元型領域の水の持つ水質の情報を、空気中の湿度たる水蒸気を介在することによって空間環境条件を抗酸化的空間とする考案の技術とシステムおよび関連する製品。また逆に空間の抗酸化的情報を壁面上の微生物の付着する構造物やモノの面上に付着する水分に伝え酸化型環境微生物の活性を制御し殺菌を不要化する、空気が免疫をもつ人工空間の環境管理にかかわるライフサイエンス分野の考案。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本考案は、当業者が約１６年前ＢＳＫ菌の開発者の下で、主に臭気公害対策目的のフィールドにおける実証テストに携わった時の経験をスタートとする。その後、幾多の成功・不成功経験から、自然界の不思議と、科学の常識が必ずしも当たらないことを体験した。また、自然界の浄化のメカニズムと、科学技術と自然界の不整合性の根底的な理由の発見に至る探求から生まれた一連の新しい自然概念とその活用技術についてである。
【０００２】
地球環境における循環と自浄作用の基本が、酸化ではなく還元型作用の重要性を論理的解明することで、単なる浄化の補助剤としてのバイオメヂエーション技術ではなく、還元エネルギーを活用することで好気・嫌気性以外に還元型微生物環境があることの発見にある。それが生態系による物質循環系に重要な役割であることを発見した。また、この酸化還元電位の還元型条件の水を人工的につくることによって、多方面の環境共生分野の製品開発が可能になることに着目した。
【０００３】
当業者が関与した上記の  ＢＳＫ菌をはじめとして、幾多の有用細菌が市場で販売されて久しくなるがいまだ十分な評価を得ていない。その再現に不確実感があることによる。その第一の理由は多くの人々が、ケミカル薬剤の感覚で定量的に使用していること、第二にバクテリアの生き物としての挙動に対する理解不足、第三に微生物活性の条件について科学的・論理的説明がなされていないことに起因する。特に、微生物生態学的な面においてビーカーテストの常識である数値による評価が顧客の信頼を得ていないことである。また、専門的分野の常識となっているバッキ＝浄化が、技術の発展を妨げている可能性が大である。
【０００４】
新技術の全体像と概要を判り易くするするために、まず体験から述べる。ある住宅地にある豚舎（茨城県内）の悪臭公害対策としてのＢＳＫ菌利用がある。作業は、現場での糞を培地としてのＢＳＫ菌の培養と通路への散布であった。約６ヵ月後、以下のような画期的変化が起こった。（数値は環境庁公害対策技術・養豚編・平成元年に発表）▲１▼  悪臭はまったくなくなった（  床面ＮＨ３臭気濃度ナシ  ）▲２▼  ホコリが舞わず、空気の透視度が改善した  ▲３▼  排水溝の付着物が自然剥離した  ▲４▼  尿の貯留槽の廃水が固液分離し無臭・透明化した  ▲５▼  屋外に放置堆積した糞は、無臭かつ冬季にも低温でありながら完熟化した  ▲６▼  害虫のつかない農業用資材として高い評価を農家から現在も得ている  ▲７▼  豚の事故率は８％から１％以下に改善した  ▲８▼  肥育効率と肉質を改善した  ▲９▼  翌年の肉の市場評価（翌年県品評会２位）を得た  ▲１０▼  抗生物質等の使用薬剤は最低限にした  ▲１１▼豚の挙動がストレスを感じていない表情と状態を示すようになった（専門家による知見）  ▲１２▼  高い利益率を得、経営状態が飛躍的に改善した。
【０００５】
ここでは、生物と環境の健全化が一体となる微生物生態系が確立していることとを実感させられた。専門家の常識に反した現象が継続していることである。それらは、発酵は低温で冬期の発熱作用が見られない・水の浄化・ホコリの沈降作用・ふん尿の腐敗ストップ現象・鉄機器の錆ストップ・電気機器の漏電現象の大幅削減・伝染性病原性細菌の心配がない長期経験・その他の現象である。
【０００６】
前項
【０００４】の成功例は養豚業の「環境経営」としての理想的モデルケースであった。そして、薬剤に依存する必要を感じさせない環境の管理ができることである。また、近い将来そのような技術が世の中のために必要と予感した。しかし、時代はＳＰＦ養豚やウィンドーレス豚舎が最先端であるため中規模業者には興味をもって信じてもらえないことが多かった。また、該開発業者側にビジネス的メリットがなかった。そして、再現性の確率が低いこともあり普及にはいたらなかった。その後、ＢＳＫ菌は、飼料添加剤として臭気対策と健康管理に貢献して今日にいたっている。その理由は、実施の方法にて後述する。ここでは、特許事実の発見に至る経過をたどることでの理解を得る必要上、川の浄化技術の探求に付いても述べる。
【０００７】
建設省が行った河川浄化技術コンペは平成６年度（平成４年度建設省告示大１３２４号・評価書第３３０８号取得  ）を、前後して約６年の開発研究の実績がある。ここで発見した最大の疑問点は、標準的な接触酸化法についてである。参加者（約３０社  ）のほとんどの設備が接触酸化法による、生物膜水路とバッキ設備の併用であった。その際、接触酸化法についての疑問をもつにいたった。その理由の第一は、水路の底に沈殿する汚泥が猛烈な腐敗臭をもつことおよび処理水にも臭気があることに気付いた。また、多摩川上流部の共同実験施設（３０社・約１００トン・毎時）からの処理水の放流先である河川床を約１年余にわたり考察したが、石に付着した昆虫類・貝類の貧弱である生態系にほとんど変化は観察できなかった。かえって減少した印象であった。次に、当業者は唯一バッキ運転しない期間約６ヶ月の経験から、バッキ運転を停止していた期間の汚泥発生量が約５分の１程度でかつ無臭であったこと、さらに中間部の生物膜槽内に多数のえび・小魚・貝が生息していたことにあった。これらは水とともに流れてきた卵が孵化し成長したのであり、バッキ運転中にはなかった現象である。設備評価は設備水路出入り口での水質比較（ＢＯＤ・ＣＯＤ  ／ｔ−Ｎ・ｔ−Ｐ）によって行われるため、生態学的な評価はされなかった。水質検査結果優れていた合格９社の１社にに入った。その後、接触酸化法式の設備は多自然川作りが主流になったことから衰退した。ここで生まれた最大の成果は、酸化作用＝バッキの常識についてと酸化生物処理についての疑問をもつ経験になる。
【０００８】
好気性生物処理とその作用についての疑問、ＢＳＫ菌の活性化に必用な水環境条件とは何かの疑問、自然生態系における浄化作用とは何かについての疑問が残った。その後、池の水管理におけるバッキとろ過・殺菌法分野で新しい知見を加えつつ、ろ過・殺菌法と生物処理に関する疑問がさらに増えることになった。すなわち、自然生態系での微生物が行っている本当の浄化とは透明な水なのか、ことわざに言う「水清くして魚棲まず」の意味についてである。本当に生物に必要な水質の条件とはに関する疑問である。
【０００９】
自然界の環境条件として、水の溶存酸素量と細菌の好気性・嫌気性分類がある。水中においては、溶存酸素量は淡水８ｐｐｍ・海水４ｐｐｍと微量であるため好気性の条件は好気性の微生物の繁殖によって容易に嫌気状況に変わる。生物処理技術が目指している酸化は、細菌類の増殖スピードと代謝効率の利用であるが、少ない溶存酸素の消耗が直面する、嫌気状態がもたらす腐敗と悪臭がある。生物処理の生成物である処理水と汚泥が自然浄化の回復と生物との共生に役立っていない現実である。生物処理法必ずしも自然の他の生物ににとって安全で良い環境ではないことになる自己矛盾である。
【００１０】
有用細菌であるＢＳＫ菌が画期的な効果をもたらすことのある反面、しばしば活性化しない現実からその原因の探求が始まった。河川浄化設備では通常バッキ設備を併設しても運転されないがＢＳＫ菌を添加することによって、大型の生物が生物膜槽に繁殖し汚泥はほとんど発生しないことを発見した。大型の生物が繁殖していることは細菌による酸素消費が少ないこと、ＢＳＫ菌が枯草菌の一種であることから汚物の発酵作用が主になり、発酵によって生産されモノに転換されることは溶存酸素を消費しないだけでなく餌として消費されるため水と環境の浄化をしているらしい結論に至った。しかし水中の有機物が腐敗と発酵作用にいたる条件の相違は明らかでなかった。
【００１１】
自然界における発酵の条件の観察研究をするため、畜産ふん尿の嫌気性発酵をＢＳＫ菌生物膜方式の２００トン槽によって行った。（  千葉県  ）同時に当該研究開発の目的は、殺菌法によらない畜産環境づくりでもあった。１年余の結果は前者に関しては不成功であったが、多くの養豚業者がバッキ槽の臭気対策と豚舎の環境浄化に普及させつつあった光合成細菌の試験利用をした。その時、水の酸化還元電位が異常に低いことに気付いたことから新たな研究開発に進展した。
【００１２】
微生物が、酸化還元電位とｐＨの環境条件によって棲み分けをしているらしいことは微生物生態学の研究者Ｂａｓｓ−Ｂｅｃｋｉｎｇらが１９６０年頃、明らかにしている。
添付
【参考資料１】また地球の循環系における元素の素過程である、酸化と還元は最も基本的な意味をもちｎ個の電子の授受によって生化学反応が進むことが説明されている。すなわち、次の３つの式によって示される。
【００１３】
還元型物質  Ｒｅと酸化型物質Ｏｘとが、ｎ個の電子の授受を含む反応式
【化１】で示される。
【化１】
2004202470.tif 000002
両者の濃度と白金電極で測定できる酸化還元電位Ｅ  ｈの間には次式
【化２】が成立する。
【化２】
2004202470.tif 000003
式
【化２】の酸化還元電位Ｅ  ｈは酸化還元電位の進行を支配する重要因子であることがわかる。さらに、酸化還元電位を支配する重要な因子に、水素イオン
濃度ｐＨ
【化３】がある。
【００１４】
水中では、上記
【化２】式で遊離された電子と水素イオンの間には、次の反応が起こる。
【化３】
2004202470.tif 000004
上記
【化１】式の反応の進行は同時に、式
【化３】の反応によっても影響をうけ
る。
【化３】式の反応は水素イオンを含むので、ｐ  Ｈの支配をうける。ｐ  Ｈ
はまた式
【化１】の反応を触媒する酵素系や、この酵素を合成する微生物細胞そ
のものの活動にも、強い影響を与えている。
【資料１】は、Ｅ  ｈとｐ  Ｈの示す環境条件が、そこでどのような酸化還元反応を営む微生物の活性が起こっているかを調べたものである。（「微生物生態学入門」東京大学出版会・ｐ−１０９）
【００１５】
すなわち、単細胞生物である細菌にとって、環境は菌体内部環境に近いこと、影響が直接的であることを示している。裸の細菌はまず分解酵素を自己の周辺に出し、そこで目的の物質である適当な大きさの分子量をもつものと同時に環境を他の細菌類に不適当なものも出してガードする。このような手順を踏んだ後に増殖の段階にいたる。対数増殖期と呼ばれるピークが近くなると、一般に自己の老廃物増加による環境悪化か、栄養源の不測からか減速する。そのために共生型の細菌との間での協力関係が有効な理由である。このような細菌が生き残るためのプロセスを大事にしていることを、生物としての必然として知る必要がある。
【００１６】
【資料２】は、人間の腸内細菌についての研究についてである。内臓の酸化還元電位が胃内のＯＲＰ値＋１５０ｍｖからスタートし除除に還元化していくことは、重要なヒントを与えてくれる。腸内とはアミノ酸やビタミンの腸内細菌類による発酵の場であることは知られている。嫌気性環境でかつ体温が３６℃もあるのに、なぜ腐敗しないのか。還元が嫌気性ではなく酸化還元電位が高い還元型の環境であることから、腐敗ではなく発酵菌の活性が可能な条件を構成しているのだと結論した。先のＢＳＫ菌が豚の腸内の還元環境で活性化し糞として排泄されることが、環境での腐敗菌の繁殖に対抗して有利性を獲得した条件であったことになる。用心深い微生物は、腐敗菌の優勢なところでは劣勢だったため遠回りをしたことがわかった。近年、日本人の腸内細菌の種類が老人化しているとの報道があった。（ＮＨＫクローズアップ現代・２００２・１０・３０）また、外科医にはがん患者の腸内の猛烈な悪臭が常識である。まさに、環境と体内環境は同じ状況である。活性汚泥法での汚泥の悪臭は、処理法の問題を提起していることになる。（参考資料２・「腸内細菌の話」岩波書店・光岡友足著）
【００１７】
地球圏での元素とエネルギーの循環は、細菌類を主体にした生命活動とその酸化・還元反応が駆動力であることは明らかである。一方、２０世紀後半になってもろもろの環境問題が地域規模から地球規模に進行してきていることが明らかにされてきた。このことは、自然と科学技術の整合性が共生の絶対条件であることを求めている。科学文明の持続的発展には持続性可能性Ｆｏｒ  Ｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙを目標にするため、合理的な科学技術体系が必要である。ある種の科学のパラダイムを変更し、イノベーションが不可欠なテーマとして急浮上してきていることを覗わせる。共生のための絶対的科学技術とはなにかが問われている。
【００１８】
本考案は自然界の循環系が、無機化と資化による再資源化の二大ルートをもち、後者の重要度と後者の進行するメカニズムすなわちその主役となる微生物の環境が還元型領域であることを発見した。そして、還元力利用技術の環境共生に対しての有効性に着目した。酸化の腐敗処理による無機化が主ではなく、還元による資化と再利用が環境負荷の少ない合理性に気付いた。本来、自然は、折角つくった貴重なビタミンやアミノ酸、ＡＴＰを無駄にしないと考えるべきである。
【００１９】
１９９０年代になって、酸素と活性酸素・フリーラジカル※についての研究が進展し、生体内における酸素の毒性と活性酸素・フリーラジカルが果たす恒常性の維持についての役割が明かされてきた。活性酸素が生体内ｉｎ  ｖｉｖｏ酸素呼吸に伴う電子の移動と不対電子を持つ活性酸素・フリーラジカルであること、そして抗酸化酵素ＳＯＤと抗酸化食品が細胞内ミトコンドリアで活性酸素・フリーラジカルの毒性を解除することによって健康が護られている。
【００２０】
※活性酸素には４種類あるが、不対電子をもち活性すなわち毒性の強烈な２種：スーパーオキシド（Ｏ２・−）ヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）をフリーラジカルとして区別するための表示法である。
【００２１】
生体内における循環の仕組みも外部の自然界における循環のメカニズムの主役である細菌と大型生物の細胞は同一である。生命現象発現の基本的な場となる細胞が、ＤＮＡによる種の区分ををしつつ、仕組みでは基本的に同じである。
【００２２】
したがって、生体外環境ｉｎ  ｖｉｔｒｏにおける酸化の化学反応による、電子伝達系の電子受容体である酸素と活性酸素・フリーラジカルの生成がある。学問的にも、化学的・物理的酸化と活性酸素・フリーラジカルの生成は同一の反応であることが証明されている現象である。（参考文献：（酸素と生命）早川修著ｐ−４０−６）
【００２３】
はたして、自然界における活性酸素・フリーラジカルの消去はどのようになされているかの研究は過分にして知りえない。また、生態系と地球上の循環ついて窒素や炭素の記述は多くの文献に見られるが、細菌類の分業による役割や循環ルートごとでの細菌に求められる環境の条件についての文献は見当たらない。酸化還元電位の循環系にとっての重要性についての記述も見当たらない。還元型環境と固有の細菌類が果たす機能に言及した文献は見ない。なぜかを考えるに、酸化＝浄化の常識と細菌の分類が好気・嫌気の常識で定着しているからに他ならない。環境の分子生物学の研究は遅れている。
【００２４】
地球上にあってもっとも豊富で、大部分の生物に不可欠である分子状酸素Ｏ２は酸化物質の代表的なものである。酸化還元電位計で計ることのできる水の酸化還元電位ＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ）は、溶存酸素ＤＯと酸化還元物質量を示すものである。ＯＲＰとＤＯおよび他の酸化・還元物質の関係を示すと下記に示すような
【表１】を作成することができる。
【表１】
2004202470.tif 000005
酸化還元電位で表示される水環境の条件は、必ずしも溶存酸素量と連動しない。
【００２５】
純水の酸化還元電位はＯＲＰ値＋２００ｍｖであり、溶存酸素ゼロの嫌気状態の理論値は＋２００ｍｖであってそれ以下ではないことになる。すべての物質はそれぞれが固有の酸化還元電位をもっているため、水質の酸化還元電位によって酸化物質と還元物質の絶対差が電位の差として表示される。したがって微生物の大分類となっている、好気性・嫌気性は必ずしも酸化還元電位で表示される環境の条件とは一致しないことが明らかである。溶存酸素ゼロである嫌気性の領域は、ＯＲＰ＋２００ｍｖであることになり嫌気が決して還元型の原因ではないことになる。
【００２６】
【参考資料１】は微生物が酸化還元電位とｐＨの環境条件による棲み分けをしていることを明らかにしているが、地球上の循環と地球生態系との関連すなわち食物連鎖の底辺を構成する細菌類の役割分担の重要性に着目し検証した。
【００１９】で明らかにされた活性酸素・フリーラジカルの存在は、酸素分子Ｏ２とはまったく異なる毒性と強い反応性をもっている物質である。生体内とは異なって無制限に近く酸素を供給可能な自然生態圏内では、活性酸素・フリーラジカルは無制限に生成するため、さらに酸化反応を増幅し一層の酸化環境を形づくることになることを推測させる。大気中の活性酸素・フリーラジカルの増加は、水蒸気を介在に水の酸化還元電位を高くする。
【００２７】
長年、豚舎の臭気対策とふん尿処理に携わる中、有用細菌の挙動の解明と効果の確実性が最大のテーマであった。微生物活性化のための環境条件を探索する中で抗酸化酵素ＳＯＤを含むある種の酵素が、臭気の除去と同時に糞の発酵につながっている現象に気付いた。また、一般に生物処理と総称される酸化分解による廃水や水処理の常識が、酸化＝腐敗促進による処理であるため残留物が腐敗物であることで産業廃棄物として再処理されるこたは、生物処理の安全性信頼に矛盾がある。生物処理は自然のメカニズムを利用することで自然との共生を期待される技術のようでありながら、必ずしも真実ではない。
【００２８】
下水処理の処理水は塩素殺菌によってＯＲＰ値＋７００ｍｖ以上の数値を示すことは、明らかに自然界の水質と異なり水環境の生態系とは整合性をもっていないのは明らかである。近代方式の水処理方式がますます自然界の水を酸化型にすることで、生態系における機能を損傷している。その一つが殺菌不能なクレプトストリジウムの出現である。また、都市の殺菌された飲料水が高いＯＲＰ値を示しながら、ことの重大性の認識にいたっていないことは残念なことである。
【００２９】
殺菌作用を持っている物質は同時に強い酸化作用すなわち、活性酸素・フリーラジカルの発生による強い酸化作用に依存した技術である。このような処理をした水は高い酸化還元電位を示している。（参考例：東京都足立区・ＯＲＰ＋５８０ｍｖ・１９９７・７）必然的に腐敗型の細菌に適した環境条件を提供していることになるため殺菌処理をしなければならない。（添付資料２）が示すように、人間の胃内がＯＲＰ＋１５０ｍｖを示すことから推察して、生水は必然的に胃から腸にいたる細菌類の負担を増加している危険性がある。
【００３０】
活性酸素・フリーラジカルの強い殺菌力を活用した、抗がん剤や農薬の開発がなされている。該考案は、活性酸素・フリーラジカルを消去することで殺菌剤の使用を少なくすることができる。自然とは、酸化還元電位の低い水により腐敗の制御と安全性の高い環境をつくっている。このことは、動物の体内でも同様であることは先の（添付資料２）によって証明される。活性酸素・フリーラジカルは、体内に侵入した細菌やウイルスを殺すと同時に不要な活性酸素・フリーラジカル直ちに消去することで安全を保つ有効で無駄のない働きをしている。
【００３１】
抗酸化酵素ＳＯＤを含浸したシートを豚舎の天井と壁に張ったところ、翌年の繁殖期には、ハエの発生が完全にみられなくなった。ふん尿の水路にハエ蛆虫は散見されたが、さなぎが見つからないことは蛆虫の餌である腐敗物がなくなったことに起因すると推測する。この現象は空気中の活性酸素・フリーラジカルが活性酸素によって消去され、ふん尿の酸化による腐敗進行を停止したことになる。必然的に臭気の発生は見られない。そして、空気と水が環境の情報を共用することで、環境の条件と微生物生態系を還元型に変える効果と考えられる。
【００３２】
注目すべきは、活性酸素・フリーラジカルの消去による効果と、その伝播効力である。空気に生体内と同様の免疫力を持たせるような効果が期待できる。今後人の多く集まる人工空間では、新型インフェルエンザの出現時の伝染による危険が警告されている。新型インフェルエンザの恐ろしいのは、免疫を持った人が少なく予防ワクチンの準備がないことからまったく無防備といわれている。免疫力を空気に持たせることができれば極めて安全性の高い環境管理手法であることを期待される。
【００３３】
酒造会社の現場には、ハエが発生しないのはよく知られている現象である。発酵主体の現場環境では還元型機能が水の酸化還元電位を還元型にすることで生態系に影響を与えている。このことの現象での証明である。
【００３４】
また、渡り鳥が繁殖と子育ての目的で地球を半周する距離を越えてシベリアに渡るのは、その水によるといわれている。それは還元型の水が病原性の細菌類の繁殖に適さないことに起因することを推測させる。還元水で飼っている金魚は大きく成長し長寿である。
【００３５】
【０００３】の経験で述べた豚舎の空気が澄んできた現象は、ホコリが浮遊する現象がマイナスイオンの反発によって沈降を妨げていたのが、還元型の水からの水蒸気の還元力にイオンを消去された効果である。漏電現象の多発する豚舎から事故が減少することもホコリのマイナスイオンを消去した結果であろう。
【００３６】
地球４６億年の歴史を見ると、酸素が大気に充ちてオゾン層が形成され紫外線から生物が防護されるようになったのは、約１０億年前である。毒物である酸素を使うことで嫌気性呼吸の１９倍の高効率なエネルギー獲得法を取得するには、酸化によるエネルギー獲得の必要悪でもある活性酸素・フリーラジカルを消去する手法を待たねばならなかった。このことを待って大型生物の進化が始まったといわれる。自然界における抗酸化の役割をもっとも果たしているのは、自然の水が還元型であるからと想像させるのは、良質の地下水と地下の鉱石の還元力であることは明白である。良水は、ほぼＯＲＰ値＋２００ｍｖ前後を示す。
【００３７】
大気に酸素がなかった長い地球上の歴史の中で、環境を浄化しエネルギーの蓄積をすることによって大型生物の進化に備えたのは嫌気状態における還元作用が中心となっていた。酸素の生成によるオゾン層の形成と紫外線のカット、紫外線は活性酸素・フリーラジカルの生成によって殺菌力である。陸上生物の進化を促進した酸素の発生とその利用、生物の多様化によるダイナミックな循環系の形成には、猛毒性の酸素を中和する還元剤として水素の還元力を利用することによっている。生体内では抗酸化酵素が作られ免疫性に重要な役割を担ってきた。
【００３８】
しかし、近代科学の主流である酸化主体の水の浄化法と殺菌法による環境浄化法は、活性酸素・フリーラジカルの量産によって、水を基質とする生命と環境を特徴とする水の惑星は、その酸化型シフトの負荷を過重にするようになりつつあることは明らかである。環境負荷の削減には、生態系の活性化が不可欠である。そのため対症療法的ではない生態系と整合性をそなえた科学技術の発展が求められる理由である。
【００３９】
１９世紀に急速に発展した近代科学には、酸化に関する十分な知識と分析技術を持たずには発展してきたことになる。そのために、速効性で結果の明確な対症療法的な技術の発展を主流として進歩したことはしかたがない事実である。
【００４０】
活性酸素の存在と研究がスタートしたのは、２０世紀の後半になってのことである。さらに、活性酸素・フリーラジカルについての研究は１９９０年代になってからである。今、水素電池や水素燃料自動車が注目を浴びているのは、その生成物が安全な水であるからである。水が強酸化物質と強還元物質から形成され、命に不可欠である事実は自然界の神秘を覗わせる。そして、酸化還元電位の電気エネルギーが分子の中の電子による運行とかかわっている不思議。危険な酸素を安全に使うためには、水素の還元剤としての機能に他ならない。酸化と還元作用は調和によって、安全が確保できることは小宇宙と言われる生物の体内の基本的な仕組みである。自然界が小宇宙と同じであると考えるのは合理的である。
【００４１】
すべての生命の基本形は細胞であることは、環境の仕組みが同じであると考えることの合理性と論理性がある。還元を主体とした科学と技術は地球の環境問題を考えるカギになることは疑いのないことである。酸化還元反応は本来、酸化物質は自身の還元を、還元物質は自らの酸化作用を伴う現象である。然るに酸化物質の環境への一方的な堆積が、水を酸化型にすることで調和を失うことになっている危険性がある。酸化還元電位の研究は、ライフサイエンスの基本である。
【００４２】
細菌類の分類を、好気・嫌気による環境条件ではなく、それ以外の酸化還元電位によって行なう発想は、酸化主体の技術体系のもたらす環境汚染の解決が可能であるとするのが考案の趣旨である。還元型の環境条件を人工的につくることによって、酸化による弊害を中和すると同時に還元環境で活性化する発酵作用と還元作用はエネルギーの蓄積、微生物の活性化、大きな食物連鎖系、大きなバイオマスによる酸化呼吸による無機化と環境浄化につなげる。
【００４３】
生体内に置ける酸化が必要悪であると同様、環境においても酸化は還元との調和によって浄化されることに自然界の合理性がある。自然界にはひとつの無駄もないのが最大の特徴であるのに反して、人類の開発した科学は往々にして無駄が多いのは、科学の利便性享受の結果である多くの環境修復のために数倍の労力とコストを強いられていることから明白である。
【００４４】
酸化作用による有機物質の腐敗現象は活性酸素・フリーラジカルの生成によって環境を酸化型にシフトさせる。各種の殺菌にかかわるケミカル類の投入はさらに、環境の条件を酸化型に加速する。微生物の棲息に必要な酸化還元の条件を、人工的に還元型にすることは酸化型の環境で活性化する細菌や微生物類の繁殖を難しくする。このことは殺菌法が活性酸素・フリーラジカルに依存する従来技術と異なって、活性酸素・フリーラジカル自体を発生させないことによって、より安全で、より生物とそれが駆動している自然界の循環系すなわち食物連鎖系を活性化することに連動するような環境条件。それが還元型の環境の新しい条件を活用する技術のコンセプトになる。
【００４５】
近年地球の温暖化が原因かといわれる各種病原性菌やウイルスの突発的な流行がある。その原因が、酸化型環境に起因することを解明できれば、殺菌に代わる安全性の高い効率的な環境管理の標準技術になる可能性が大である。
【００４６】
微生物生態系における還元の概念と、実用技術の普及は自然界との共生の絶対技術になるだけでなく、安全と生産コストの削減に貢献できる自然界のメカニズム活用技術の発展につながる。
【００４７】
他方、近代科学は汚水の酸化作用による分解浄化が技術標準的な常識とし、さらに殺菌剤を初め化学物質の、強い酸化作用を活用することで腐敗をはじめ各種の病原性微生物対策技術を実用化して久しくなる。生体内では酵素の働きによって活性酸素・フリーラジカルは制御されているが、外部環境においては酸素との接触は無限であるため必然的に自然のもつ中和作用に限界がある。
【００４８】
酸化と還元は通常二つの物質の間で同時に起こる現象である。酸化還元の解釈は時代とともに変化してきている。酸素の結合が酸化であり、酸素の奪取が還元である無生物と同じ解釈をしていた時代から、電子の移動すなわち電子受容体としての活性酸素の存在へと変化してきた。酸化と還元の調和を活性酸素・フリーラジカルを消去することによって、環境の活性酸素・フリーラジカルの害毒を防ぐことを人工的に行うことでの環境対策技術は、酸化作用の新たな解明を元にして生まれた考案である。
【００４９】
この、人工的環境を好気性と嫌気性環境の外に位置する第三の環境
【還元型環境】と位置づけることができる。酸化作用は生物の効率的エネルギー利用の手法であるが、同時に副産物活性酸素・フリーラジカルによる有機物の腐敗を生じ、その規模によっては周辺環境の汚染とエネルギーの移動  （発熱）が伴う現象でもある。還元とは、標準エネルギー変化が負の値で他の物質を還元しエネルギーの蓄積を伴う現象である。還元は作用であり、還元型とは状態を示すことで異なる。
【００５０】
生命力学Ｂｉｏ  Ｄｙｎａｍｉｃｓと呼ばれる仕組みの基本は発酵によって、使えるものは再利用する別のルートを持っていることである。アミノ酸・核酸・ビタミン・のような基礎物質は再利用＝リサイクル（還元）されると考える。そして、発酵作用による資化は還元環境で活性であると同時に、還元酵素や還元性物質が酸化の生成物活性酸素・フリーラジカルを消去し還元型環境をつくり、ひいては浄化のメカニズムである食物連鎖系を駆動するエネルギー源と環境条件をつくっていることになる。今までの科学が、その真の循環と環境浄化の絶妙な組み合わせの仕組みに気がつかなかったことになる。
【００５１】
地球環境の循環系と小宇宙である生体内とが同じ法則で支配されていることは、酸素と活性酸素・フリーラジカルが電子の授受を基本にする仕組みであり、生化学反応が酸化還元すなわち酸化還元電位で測ることのできる環境の条件によって循環を駆動するための共通のルールであることによって説明できる。すなわち、無制限に酸化作用を使う近代技術は無制限に活性酸素・フリーラジカルを放出するだけで抗酸化酵素の役割をもつ機能を備えていないことになる。
【００５２】
自然は酸化と還元の調和の基に循環と浄化のメカニズムをもつ。同様生物の健康であるのは、生体内のエネルギー獲得のクエン酸回路が証明している。地球圏はすべてがエネルギー消費ではなく、蓄積を中心に運行することで健康と自浄作用が機能する仕組みである。酸化と還元酵素が交互に仕事をすることで、エネルギー通貨であるＡＴＰを生成している。酸化型に傾斜していく地球環境を、人工的に還元型にするためには還元作用に対する新たなコンセプトの認知と利用技術が必要である。そして、本考案は人工的に還元物質と還元環境をつくり、還元が主となる自然界のメカニズムを働かせることにある。
【００５３】
このことによって従来の酸化作用に依存した化学技術体系が、さらに環境を酸化型化する。その結果生じる環境負荷を軽減し、負の連鎖（酸化は酸化＝腐敗の連鎖  ）を絶つ。同時に、より効率的なすなわち自然のメカニズムを見習った浄化の手法につなげるものである。還元型技術によって、殺菌剤やケミカルの利用が減少し、環境負荷が逓減することによって、食物連鎖系の活性化と自浄作用が回復することに役立つ。
【００５４】
地球の循環系と環境、生態系、大型生物、細菌類は同じ元素、同じ構造の生物細胞と遺伝子による役割の伝承、その仕組みのもとに運行されている大きな生命体である。酸化作用と還元作用は、環境の修復である浄化をもっとも効率的にする合理的な仕組みである。第三の微生物環境である還元型の水は、新たな技術の開発に有効な手段を提供する。
【００５５】
【従来技術とその問題点】
現在、地球規模での環境破壊が進行していることは人口の増加、大量消費、化学物質の氾濫、エネルギーの大量消費、環境負荷の増加が原因であることは論を待たない。その結果、地球温暖化、森林破壊、水環境汚染、種の消滅、大気汚染、生活習慣病、大量の産業廃棄物処理等々枚挙に暇がない。対策は、地域の問題ではなく、多くが地球規模での取り組みを不可欠な規模で進行していることである。そのため世界会議に始まり、ゼロエミッション、環境経営、リサイクル、共生技術開発等の取り組みが進みつつあるが大気圏を含めて地球生態系全体の連鎖が悪い不安定化にシフトをはじめため、自然のもっている浄化作用が衰退をし負の連鎖に向かって進行している危機が身近に感じられる。
【００５６】
このことは生物種の減少に顕著に表れている。さらに、環境汚染によると同時に食物連鎖系の貧弱化があることも明白な事実である。環境は網の目で機能することで最大の効果を発揮するのが、一点主義の科学との相違点である。
【００５７】
地球が過去４６億年の営々とした歴史の中で創り上げてきた生命と環境は多くの循環によって成り立っている。元素・エネルギー・食物連鎖特に命が環境浄化と循環をつむぐ連鎖の主役である。科学の進歩はミクロの世界を解明してきた。その最大のものが分子生物学による生物に共通なＤＮＡの存在である。ＤＮＡは、生物の構成単位である細胞一つずつに備わっており、細胞がエネルギーの交換の場であり物質生産の単位であることを明らかにしてきた。
【００５８】
医学と分子生物学の進歩は、酸化が多くの生物にとって必要悪であることも科学的事実として明かしてきた。さて困ったことがある。過去１００年大きな進歩を支えてきた科学技術の常識は、これらの循環の仕組みを前提としない対症療法的なものが主流であることが多い。科学のパラダイム自体が地球生態系の循環を損なうことの重大性を認識することなく構築されてきたことである。
【００５９】
２０年前までは、酸素が生物と環境にとっての善の代表であり、酸化は浄化の効率的な手段であり、企業は酸化作用の強い化学物質を生産することで富を生み出してきた。必要悪である酸化とその副作用物質、活性酸素・フリーラジカルを中和する科学の常識と新技術を必要とする理由である。生物体内での酸化の中和と免疫機構が、環境の対策にも求められるのは理の当然である。
【００６０】
従来技術の問題点を要約するなら、酸化作用中心の技術のパラダイム（酸化分解と殺菌法）が自然界の循環のメカニズムと整合性を持っていないことにある。そのことの前提として、微生物の分類を酸化と嫌気条件による分類が定着してきたことが重大である。酸化還元電位の酸化型と還元型の環境条件における固有の微生物群と、還元型が地球環境と循環に果たす役割の重要性である。酸化による効率化の環境負荷を消去する仕組みが水の還元型条件の持つ役割である。
【００６１】
さらに、より具体的に述べるなら、１８世紀に生まれた欧米の科学技術の一つに廃水の生物処理がある。廃水の好気性処理は真の生物処理であったか？の疑問である。地球の循環系と合致しているか？と問えばＮＯである。好気性処理は基本的に進化していない、地域を対象とした技術である。地球規模に考えなければならない時代には、不適切な処理法である。
【００６２】
【発明が解決しようとする課題】
抗生物質の効かない耐性菌の出現は、病院での院内感染の主犯といわれるメチシリン黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）問題を発生している。それだけではなく、肉・野菜等の食品を通じて大量日常的に摂取されている抗生物質の弊害がある。肝腎の人の病気に際し、抗生物質が効かないことによる。これは細菌やウイルスの害毒を対症療法的に殺菌することが原因となっている。ガンの治療や農業分野でも枯葉剤として活性酸素・フリーラジカルの利用が進んでいる。強い酸化作用による殺菌は、生体内環境と外部環境を酸化型にすることでますます耐性菌と生態系の損傷を招くことを意味している。
【００６３】
該発明が解決を目指している課題は、現代の科学技術を如何にして自然界のメカニズムに近づけ、環境負荷の少ない科学文明を継承するかである。具体的には、殺菌法への依存を減らすことである。そして、化学物質に依存しなくてもまたは依存度を大きく減らすことの可能な環境条件を探り、実用化することにある。近代科学は自然界のミクロのメカニズムを解明しつつある。過去の科学技術は、細菌やウイルスによる伝染病を制御し、人類の寿命を大幅に伸ばし、生活を物質的に豊かにすることで人類の幸福に貢献してきた。
【００６４】
しかし、農業における科学農薬による土壌の荒廃の歴史が示すごとく、気付いたときには止められないのが実態である。科学技術の方向転換は短期間に稼動するインセンチィブが必要である。それには安全とコストダウンが有効である。
【００６５】
地球上人口の倍増スピードは過去に例を見ない時間の短縮を科学文明社会に強いている。食料・エネルギーについては、ある程度の解決のめどがありそうであるが、循環のプラットフォームである、水と空気と土の環境汚染は急速に進行しており、多くの分野で使われる殺菌剤と殺菌法による対症療法的科学技術のパラダイムを変えなくてならない。細菌といえども、生物の生きることと子孫を残すことは本能であり、対策を短期間でつくりだすことができる点では細菌が傑出した能力の持ち主である。その証明が耐性菌である。細菌の戦略は耐えることだけではない。相手に損害を与え殲滅することである。
【００６６】
酸化作用の利用技術が加速するために発生するのが、水中の食物連鎖によるエコシステムの貧弱化である。、水の浄化と処理法や殺菌剤の汚染対策技術そのものが地球上の生態系のメカニズムと可能な限り整合性を持っていることが求められている科学の重要な課題でである。酸化作用を主体とする技術標準は、対症療法と即効性を特長とする欧米発の技術体系に属するもので、東洋起源の漢方的医学体系とは異質である。
【００６７】
東洋人の感性は自然を制圧する思想ではなく自然の営みから習うことで自然との一体感を大事にしてきた歴史的遺産がある。その背景には、異なった科学思想
がある。前段
【発明の詳細】で述べたごとく、自然に対する観察の方法が処理と対策目的からではなく、資源として再利用することを中心にしてきた社会構造の歴史がある。自然を見習うことにある点に基本的な相違があった。江戸時代１００万人以上の人口を要した江戸が、外国人を驚かした清潔さはモノの有効利用の結果であってそのことが目的とした現象ではない。
【００６８】
実証を第一義とする科学技術の進展は、効果の数値的な評価を優先するため往々にして副作用を失念しがちである危険性がある。地球環境の懐の大きさが、かえって結果の現れるまでの時間を大きくするため、本質を見失うことになっている。浄化の努力は従であって、資源化が浄化による清潔な環境を生む。自然界であっても同様に、結果を生み出すためのノウハウが重要な手法である。
【００６９】
本考案は東洋的な視点より、広い範囲で起こっていることを観察し推測することで生まれた。現象と対策に科学的な理論武装をしつつ同時に現場での観察と実用化を進めることで生まれた。環境対策分野での有効な技術の開発を目的とするには、自然に対する感覚的な考察を、一歩進めて科学的論理的に構築するには、微生物にかかわるライフサイエンスが突破口である。明日の深刻化する環境問題の解決には、現代科学の視点を東洋的に変換することである。そのためには自然をもっと考察することである。
【００７０】
閉鎖系環境を一つのエコシステムの実験場として、養豚場は格好の場である。６ヶ月での大型動物による生産活動のサイクルは、環境の条件の良否を正直に動物の健康と利益に反映する。科学的環境管理の手法が、１５年を経て必ずしも伝染病に対する防御方式として保障していないことが明らかになってきた。水は酸化還元電位で表示する機能をもつことで、微生物に最も直近でかつ生物と環境の恒常性維持に不可欠な物質であることを明らかにしている。先進国の市民による酸化還元電位改善による飲料水の浄水器の普及も証拠の一つである。
【００７１】
飲料水の浄化は、水に溶けている汚濁物質の除去を好気性微生物の繁殖によって微生物遺体として固定し、同時に生物の内生呼吸によって消費される無機化（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）とエネルギー消費のプロセスを活用する。最新の水処理に伴っては、バッキ電気・ケミカル物質（沈降剤・凝集剤・殺菌剤等）、余剰汚泥の産業廃棄物処理等高コストであるばかりか、処理水水質は環境共生的ではない。それは、酸化型環境で活性な微生物を利用することと必然的に活性酸素・フリーラジカルの発生と大腸菌等の活性に対する殺菌の不可欠性に起因している。
【００７２】
廃水の処理水は酸化型であるため放流先の微生物を酸化型優位の腐生菌を主とする。腐敗型ではさらに酸化が促進され、水中の少ない溶存酸素量を消費し川底などは嫌気化することがヘドロ化につながっている。そのため底性生物の繁殖を損ない環境自体の汚染が進行する。化学物質の多用は環境ホルモンに代表される危険をを生み、飲料水の強い殺菌を不可欠にし人間の健康にまで連鎖する。
【００７３】
水中における環境の条件、酸化作用の強い好気と酸素不足の嫌気状態とは隣接して存在している。それは、水が溶かすことのできる酸素の量が８ｐｐｍと極めて少ないことによる。また、殺菌剤の投与は酸化還元電位で示される酸化型の処理水であることに起因する処置でもある。
【００７４】
還元型の微生物環境の主役である細菌類には繁殖し得ないのが、還元型環境である。酸化型の水質の環境条件では、容易に糞等の有機汚濁物を分解する細菌群によって溶存酸素が消費されるため、養殖分野では大量・大型の魚類の生息に適さない酸素不足と病原性細菌の繁殖につながる。
【００７５】
物理的な酸素供給装置でのバッキと、病原性細菌を制御するための各種の殺菌法・抗生物質が多用されることになるため、食の安全が問われる。それだけではなくさらに水質の酸化型シフトによる環境汚染が進行する。細菌類にとって酸素の有無と同様、酸化還元電位のもたらす環境の条件相違が、重要であることの発見は環境問題の解決に重要なツールを提供する。
【００７６】
殺菌の必要に代わる手段として還元環境は、不要なバッキ量の削減と薬剤の投与を削減する。ひいては生産コストの削減、生産性のアップ、食の安全、環境汚染の予防、省エネによる温暖化対策にも役立つ手段を提供する。
【００７７】
人工的な食糧生産，農業と土壌管理、畜産の環境と健康管理、水産の養殖、等の食糧生産の分野でのケミカル依存度を削減しつつ生産性アップと環境負荷の削減が可能である。このことは、食品の安全性を高める効果にも不可欠なことである。また生産現場の静脈系からケミカルの使用を減らすことと廃棄物による環境汚染問題を解決することに役立つ。同時に動脈系での機能水として、生産コストの削減と生産性向上が可能である。還元型の水はバッキや殺菌を不要にする効果がある。
【００７８】
人工的な空間環境の管理技術として、物理的なフィルター使用や、紫外線やオゾン等殺菌によるのではなく、食品の腐敗や大腸菌等の繁殖を非活性化する管理技術が生まれる。病院や人の多く集まる環境から空気伝染による病原性菌・ウイルスの繁殖をなくすることで、空気清浄化に、殺菌依存を少なくし、ＭＲＳＡに代表される耐性菌の発生の恐れを少なくできる安全な方法の提供である。公共の建造物・工場等の生産現場等の空調設備を、抗酸化的空間にすべく還元型水質の水と接触させることで、悪性のインフルエンザウイルスの伝染と流行に対処することができる。特定空間の空気に免疫性を持たせる技術になる。
【００７９】
特定空間の空気を還元型に維持することによって、生物にとって安全な抗酸化的空間を安価に維持管理可能である。また、食堂や食品工場において還元型の水を使うことによって安全な環境管理を可能にすると同時に、床面や配水管系統の付着物を少なくする。配水管や溝の付着物をつかなくし清掃の省力化と同時に洗剤の使用量を削減することで、リンや界面活性剤による水環境汚染を少なくすることにつながる。
【００８０】
排水管内・小便器内や側溝は溶存酸素が容易に消費されるためもあり、嫌気状態の環境が発生する。嫌気性菌は隣接する酸素から生命を護るために粘液性の酵素でカルシュームを固化してバリアーを作るのが、スケールだと解釈される。腐敗物を含む溝でも同様の現象が、固形物の付着の原因である。還元型の水環境は、有機物を発酵型にする細菌群の環境であるため腐敗の現象は見られず、必然的にスケールや付着の状態が解除される。
【００８１】
過度的には脱落が一挙に発生して閉塞の状況が発生するが、以降スケールが発生しないため管理が省力化する。このことは東京の営団地下鉄がトイレの小便器の悪臭対策にＢＳＫ菌を使用するようになって副次的な現象として発生した大幅な省力として現在も継続している。しかし、スケール除去によるメリットは支払の対象として評価されていなかった副次的効果であった。そして、地下に配置されたふん尿貯め槽の悪臭だけでなく、その定期的な清掃が不要になり配管の清掃が不要になっている。自然とは相乗効果が副次的に波及することが最大のメリットである。
【００８２】
技術のパラダイムを酸化型処理から、還元型に変換できれば、環境の汚濁負荷が大幅削減できるだけではなく、自然界の本来の自浄作用である微生物生態系が回復し正の食物連鎖が作動する。酸化分解のためのバッキ電力が減少できるだけでなく、ケミカル類の生産に必要な電力削減は地球温暖化の有効な手法を提供できる。生産現場では無駄の削減と省力化によって、企業利益の向上に貢献できる。新しい技術のパラダイムは、従来技術による対症療法的製品の生産を減少することになるが、多くの分野で技術革新がもたらす恩恵によって新しい製品とサービスなど新規ビジネスの誕生につながる。従来技術は将来もより効果的に使うことでの安全性の選択肢を増やすことのできる分野である。
【００８３】
本来自然をよく観察してみると、その仕組みは３重４重の相乗効果が特長である。自然界は、正の循環が駆動することによって自然が本来備えている自然浄化作用が機能する。自然の仕組みに無駄がないことは、生物の健康と環境が一体になって改善されることの経験から明らかである。このコンセプトを農業や漁業の生産現場に導入することによって、生産性は飛躍的に向上する。従来技術は汚染の修復に膨大な時間とコストを強いられることは明らかで、科学的でありながらそのことを計算に入れていないのである。水環境と水資源の問題は同義語である。発展途上国の水資源問題は今後深刻化する。そのためにも、浄化に新たな概念を定着させることで環境と共生する技術のメリットを普及する意義がある。
【００８４】
酸化作用が主体となった現代の技術体系である酸化とそして、必要悪の副産物である活性酸素・フリーラジカルを消去することで酸化の連鎖による生態系破壊を止めなければならない。無制限に供給される酸素のある自然環境内では、対症療法的科学技術の酸化は活性酸素・フリーラジカルの生成による負の連鎖を加速することによる無駄の最大のものは、環境負荷物質の倍倍ゲームによる危険が明らかな現象である。
【００８５】
目に見えない活性酸素・フリーラジカルの消去には、還元型の環境が強酸化法である殺菌法の代替となる。このような環境内では発酵型の安全な細菌類が支配的であるため、殺菌は不要でありながら安全は護られる。人とモノと環境を内外同時に健全化可能である。殺菌の常識は不完全と高コストの代名詞になる。
【００８６】
日常的な生活分野と生産活動の現場での手段の根拠が、科学技術体系「酸化」に大きく依存していることは、文明社会の持続性を損なう危険が明らかである。技術革新的な変換が、新たな病原性菌・ウイルスの出現にそなえる唯一の手段である。他方面に突発的に出現する不可思議な細菌は自然界の警鐘といえる。
【００８７】
植物の光合成は、炭酸ガスの水素による還元作用によって澱粉を合成する仕組みであるが、酸化によるエネルギーの獲得の際に活性酸素・フリーラジカルを生成している。しかし植物も同様に葉緑体の逃避の道筋を持つことで、光逃避運動をしていることが判明している。（日本経済新聞・２００２年１２・１９日夕刊・３８面記事・植物生命維持の知恵より）すべての生物が活性酸素・フリーラジカルを避ける生命維持の知恵を備えていることになる。ひとり、人類がつくった科学技術は、活性酸素・フリーラジカルを逆に量産することでは、共生には程遠いことになる。
【００８８】
本考案は、従来の科学技術の持つ自然生態系との不整合性を解決する手段として、生命活動が持つ必要悪である活性酸素・フリーラジカルの消去の仕組みを、人工的な還元型の環境に同様還元型の水を使うことでその周辺部から取り除く手段に関する。人工的第三の微生物環境による活性酸素・フリーラジカルの発生を予防する技術と製品に関する。さらにそのことによる水環境生態系負荷をなくし、自然浄化作用を回復するコンセプトと手段に関する。生産手段の簡素化とコストの削減に関する。還元力による環境対策技術に関する。自然界が本来備えている免疫機構を、人工的な空間に導入することでの空間の清浄化と環境対策に資する。自然との共生と持続的発展性に有効な技術の新しいパラダイムを提案する。水の酸化還元電位を還元型にするコストは、酸化型技術による環境負荷のトータルコストを累積するなら、将来を考えるなら膨大な価値をもつことになる。それは、科学技術のパラダイムの変換につながることの経済波及成果でもある。
【００８９】
【課題を解決するための手段】
物質はそれぞれ固有の酸化還元電位をそなえている。還元力は標準エネルギー変化が負の値で他の物質を還元する力であると定義されている。還元性の高い水や物質はエネルギーレベルが高いのは、エネルギー蓄積の手段であることによる。人工的な還元型水と空気を供給する技術は、少なくともケミカルの削減をすることが副次的にもたらす効果として有力である。
【００９０】
水に溶解した還元型物質量を増やすことによって、または水に溶けている酸化型物質を中和・除去することにより、水の酸化還元電位をマイナス方向にする。このような方法によって人工的に水の酸化還元電位がＯＲＰ値＋２００ｍｖ以下にされた環境は、微生物の分類の条件である好気・嫌気の環境条件とは異なる循環機能の重要な役割をする細菌類の活性化する条件をそなえる場である。自然界の還元力を活用する技術の利用範囲は極めて広範である。
【００９１】
この新しいコンセプトによる水と空間を第三の微生物環境として人工的につくり、環境対策に重要な手段としようとする。このような還元型環境では、同時に還元型発酵型微生物の活性化を促す。ある種の細菌類は自身が強い還元型環境をつくるとともに活性化することが、食物連鎖系の大きなバイオマスの誕生をしその呼吸によるエネルギー消費を経由した水質等の浄化を促進することでの分解の促進。地球の循環の還元エネルギー利用は、最も合理的な環境の浄化の手段である。人工の還元力実用化は、環境対策の有効な手段である。またある種の金属を含めた還元性物質は水に溶けて還元性の水をつくることが知られている。
【００９２】
下に作成した分類表は、細菌の機能別分類であるが、循環系における細菌類の役割の中にエネルギー蓄積の機能を果たすものが少なくないことを示すものであ
る。（
【表２】化学辞典より）それらの活性化を促す条件の最大のものが、環境の中に形成される第三の微生物環境と呼ぶことにしたものである。
【表２】
2004202470.tif 000006
上記
【表２】は、自然界では約４分の１の微生物が、アミノ化・還元・異性化によって再利用のための作業をしていることが明らかな証明である。本来直接の無機化による循環系である酸化は１２．７％である。このことは、還元による資化とそのために必要な還元型環境の重要度がある。浄化と環境保全にかかわっている微生物の種類は、微生物の４．６％に過ぎない。本来、浄化とは循環の副産物であるのが、自然界が無駄なく設計されている原則に合致する。
【００９３】
環境が化学物質によって酸化型にシフトする危険は、微生物の役割分担をゆがめている。エネルギーを中心に細菌の機能を考察すると、蓄積・自己消費・物質循環のためにする直接消費（窒素等の無機化）の役割分担に調和があることを推察させる。無機化による循環系は、自己消費である生物の呼吸にすることが環境負荷の少ない本来のエネルギー消費手段なのである。
【００９４】
科学文明は上記の
【表２】に示される調和を乱すことにより、環境汚染や病原性細菌や特異なウイルスの繁殖を恐れることになった。エネルギー蓄積の比重を増やす微生物生態系を活用することで、空き缶のリサイクルや堆肥の利用の促進と有機野菜の健康のためにの必要に気付いたことの延長線上にあるのが、本考案の技術である。すなわち、還元によるエネルギーの蓄積と再利用、酸化作用に依存する技術を必要としない還元型環境の条件を利用することでの合理性を技術標準と科学の常識とする。黴菌や抗菌と殺菌に関する技術は、自然界では主流ではないことになる。カビの抗生物質のような例は、極めて少ないことになる。あったとしても忌避効果が限界である。
【００９５】
また、細胞内のクエン酸回路と呼ばれているエネルギー通貨であるＡＴＰが作られる過程は酸化酵素に比べて還元酵素の多いことが蓄積機能を主体とするＡＴＰの生産を可能にしている理屈である。同時にＡＴＰからＡＤＰへの行程が酸化酵素によるエネルギー利用の酸化反応行程である。酸化作用による活性酸素・フリーラジカルの発生を防ぐと同時に、還元型技術による資源化と再利用技術の開発が必要である。光合成細菌による「還元型廃水資化方式」は、その考案である。
【００９６】
さらに、腸内のバクテリアの種類についての研究の中で腸内環境である酸化還元電位が−２５０ｍｖであることは、還元の重要性についての重要な証拠である。
（腸内細菌の話・光岡知足著・岩波新書・ＩＶ腸内細菌の生態・図２３消化管各部位の菌＋ｐ−８２）ミクロの世界から自然環境における循環までが、酸化と還元の両作用の調和によって進行していることの重要性が注目点である。
【参考資料２】
【００９７】
酸化還元作用を利用する飲料用水道器具として販売されている商品（米国製）は、金属フィルターを使用している。調査結果ではＯＲＰ＋７００ｍｖの水道水が＋７０ｍｖにまで改質される。フィルターによる塩素の除去は試薬により確認されるが、通常の塩素除去または自然水（名水）では＋３００ｍｖ以下には低下しないことより還元性金属によって水質の積極的な還元型化がされることを確認できる。
【００９８】
ＯＲＰの適正値は、使用目的により異なる。一般に地植えされた植物には強還元型の水質は不適切であるとの報告がある。（＋２００ｍｖ近辺からやや下の電位）このことは、還元と酸化の調和の必要を示唆していると理解し希釈による利用が用途を広げる手段になる。強還元力の水を必要に応じて希釈する選択肢があることのメリットである。電池のように還元力エネルギーを蓄積した水を必要度に応じて、取り出す設備の製品化が有効である。
【００９９】
光合成細菌が極めて特殊な機能を備えた細菌であることは、バッキによって大量に発生する泡と同時に水の酸化還元電位が高い還元性を示すことにある。光合成が本来植物の機能であり、空気中の炭酸ガスを水の太陽光線によって分解し水素を使って還元する。光合成細菌について分類学的には古細菌に近い特殊性（酸素非発生型光合成）から、近年多くの学者によって研究されている。詳細は参考文献による。（  光合成細菌・北村博・学会出版センター１９８４年初版  ）
【０１００】
光合成細菌の一グループに属する紅色非硫黄細菌ＰＳＢ菌を廃水の処理目的でバッキ槽に添加すると（  畜産分野では臭気対策目的がケースとして多い  ）泡と廃水が高い還元性を示す。（  ＯＲＰ値−２００〜−２３０ｍｖ  ）ここで進行している現象は、好気性微生物の繁殖ではなく泡の本体は還元性または還元型酵素などの物質が主である。その理由は、好気性微生物であれば泡は微生物の死によって腐敗しなければならない。ところが泡は外に出ると乾燥と炭化によって黒変する。当然臭気はほとんどない物質である。明らかに化学的酸化を受けていることになり、生体ではなくモノである。しかも還元性の強い物質がつくられていることになる。窒素リンの固定されたものであり有効な資源でもある。
【０１０１】
ここでのプロセスと泡については文献に記載されている。（資料「光合成細菌で環境保全・小林達治著・農文協・自然と科学技術シリーズ・ｐ−３８〜ｐ−４３・共存によってなぜ窒素固定が高まるか」）大量の泡が発生することは、紅色非硫黄細菌が粘液物質によって風船を作ることで水面に浮上し大気中の窒素を固定してきた手段であることを覗わせる。廃水処理において泡は邪魔物であるため、多くは消泡剤によって消されている。化学的酸化分解は、微生物の酸化呼吸に依存する無機化の非効率性に比べ数倍の無機化効率である。同時に泡は空気との接触時間を長く保つ物理的な状態をつくっている事でバッキ効率にすぐれている。泡の状態を繰り返し継続する目的と泡のコントロール手段としての泡を切る設備によって、高濃度汚水の酸化分解を化学的に行い同時に窒素リンの資源回収と再利用は活性汚泥法に比べて合理的である。処理水は還元型であるため機能水としての利用価値とともに、自然界に放流先の環境を発酵型にすることで微生物活性と自浄作用による働きに連動する。
【１００２】
還元型の水環境では窒素リンなどの栄養塩類は、富栄養化ではなく発酵によって固定化し徐々に再利用される遅効性肥料のような働きによって生態系のバイオマスを大きくする。現在一般に畜産や農業分野で利用されている光合成細菌であるＲ−カプシュラータ菌は紅色が特性である。したがって放流先に紅色の水が流れるため、有効でありながら視覚的な難点がある。現在の酸化法による生物処理と比べれば数段合理的であるとともに自然生態系を活性化する共生のための有効な廃水処理法である。
【１００３】
光合成細菌は紀元前の昔から１８世紀の頃までの歴史書にしばしば、赤い色で覆われた水圏に発生することが記述されていた。１８００年以降、多くの学者の研究によってその生態の解明と地球上の環境浄化と窒素の循環の役割が、先述の、小林教授はその著書のはじめに人類の生存に欠かすことのできない細菌であると報告している。（ｐ−９）本考案は、微生物の分類に第三の環境が必要であることを発見したが、図らずも光合成細菌の研究と出会うことで多くの裏付けを得たことになった。本浄化法を、「還元型廃水資化法」と命名して実用化を進めたい。
【１００４】
該考案は、
【０００３】に記述したＢＳＫ菌の不確実性の経験から還元性条件の重要性に着目した。一般の活性汚泥方式におけるバッキ槽の水質では、ＯＲＰ値は＋４００〜＋８００ｍｖである。「還元型廃水資化法」による処理水の示すＯＲＰ値は、約−２００ｍｖ近辺である。活性汚泥法は、高濃度廃水の希釈処理と窒素・リンの別処理、殺菌剤と環境負荷、再利用の制限、多量の産業廃棄物の存在等に対し、無稀釈、汚泥量の削減と資源化、廃水を処理から環境共生のための還元型機能水として活用、省エネ、ノンケミカルであることで処理から活用に変換。色は、別の手法の開発によって解決することで可能。
【０１０５】
ＢＳＫ菌の不確実性の理由は、還元型環境で機能する分類でありながら好気性細菌である特性をもつため臆病である。ＢＳＫ菌は芽胞形成菌でもあるため酸化型環境では胞子から発芽をしないのは、抵抗勢力の多いことよりは酸化還元電位の高い環境情報が発芽に適さない遺伝子情報をもつためだと推察するのが正しい。しかし豚等の飼料に混ぜられることによって、腸内の還元型環境を経由し発芽と繁殖をした後、糞とともに排出されるため周辺部が還元型酵素で護られている。
【０１０６】
その後豚舎で腐敗菌に打ち勝ち活性化し同時に環境全体を還元型に変化させる。この状態は極めて長期間安定に維持される。環境が還元型になると腸内ではＢＳＫ菌の出す酵素によって還元力の強化と環境の浄化が健康の増進が図られていたことになる。このことが事故率（死亡率）低下と薬品依存の脱却につながる良い連鎖を生むことになる。
【０１０７】
金魚の水槽などにＢＳＫ菌を胆致すると，魚の成長はすばらしく水の交換も不要になるため良く使われるが、容量が小さいところでは菌が冬眠のような現象が報告される。あまりにも機能が高いので、栄養源の不足を察知して友倒れを防ぐ知恵である。怠け現象と命名したがこれも巧みな共生現象の一種である。
【０１０８】
自然界にあっては、きれいな水が環境を浄化するとする一般常識は間違っている。還元環境が還元型微生物の活性を経て、水が浄化されるとする結論に達する。良い環境とは透明度の高さではなく、還元型の重視が必要である。発酵作用によってつくられたエネルギー源は大きな食物連鎖系をはぐくみ、さらに水環境の自然浄化による正の循環になるのが生命力学（Ｂｉｏ−Ｄｙｎａｍｉｃｓ）の本質である。光合成細菌の特殊性は、酸素ではなく強い還元性物質である水素を生成することによって還元力をもつことになる。ＢＳＫ菌をはじめ発酵型の細菌はまず還元型の酵素を生成し、その後に活性化しなけらばならないため酸化型すなわち腐敗菌の優勢な環境では多勢に無勢を強いられる。
【０１０９】
自然の水はほとんどが酸化還元電位ＯＲＰ＋１００〜３００ｍｖの間にあると報告されている。都市の飲料水のそれは、＋５００〜７００ｍｖである。自然界と生物にとって酸化型であることのほうが障害として大きいことである。蛋白である還元酵素を生成し、さらに周辺環境を還元化するには膨大なエネルギーを要し、酸化型での環境下では無駄が大である。人間の科学が決めたきれいな水の基準が自然界の基準と異なることの矛盾を解決しなければならないことになる。
【０１１０】
地球の循環系の基礎となるのは、生命体の最小単位である微生物、特に細菌類である。先に示したように単細胞生物の細菌は裸であるため大型生物に比べて場の条件に極めて敏感である。このことを認知する科学の常識化をしなければならないことになる。一方、その増殖率と比表面積の大きさによって物質変換や浄化に果たす役割は極めて大きいのが特長である。急激な増殖は、かえって急速な環境変化すなわち嫌気にいたる。嫌気での腐敗はその規模によっては周辺環境の汚染すると同時に病原性の細菌に適した環境となる。また嫌気は最もエネルギー効率の悪い分解の行程でもある。エネルギー効率にすぐれる酸化作用は、活性酸素・フリーラジカルの生成によって環境の条件を酸化型にしている。特に殺菌剤をはじめとする化学物質の多用は、環境の条件を一層酸化型すなわち水と大気中の水分の酸化還元電位を高くするのは明らかである。そのことによって、腐生菌と病原性細菌の活性を可能にする。強力な殺菌法や抗菌物質の普及は、反って自然界での抵抗勢力である常在菌不在状況をつくることで抵抗勢力不在の危険性がある。
【０１１１】
本考案は、細菌の棲み分けによる環境条件を酸素の有無ではなく、酸化還元電位による分類を考案し、還元型すなわち酸化還元電位ＯＲＰ値＋２００ｍｖ以下を呈示する領域で活性な微生物種がエネルギー蓄積型の発酵作用を主とする種と想定した。まだすべての細菌いついて検証したわけではないが、新しい技術の普及をまって検証されることになる。良い水質の環境と豊富なエネルギー源の供給は大型生物の繁殖につながる。ここで初めて安定した効率的エネルギー消費の呼吸が作動する。酸化還元電位ＯＲＰ値＋２００ｍｖ以下の環境条件では安定した循環系が大きいバイオマスの誕生とともに作用する。
【０１１２】
このような環境条件下では、金属の錆、モノの劣化加速、生物の老化につながることが循環の一形態となっていると理解される。殺菌剤の多用は、環境をさらに酸化型に加速するととも常在細菌などの抵抗勢力を抹消するため、特殊な病原性細菌類やウイルスの活性化を可能にすること大である。比率的には最大勢力である常在菌類は、酸化還元電位の広い領域で活性であることによってその役割を果たしている。特殊な強酸化または強還元環境で活性な細菌類の活性化を規制するために、栄養の奪取によって数の力を武器にし調和の演出をしている。
【０１１３】
常在菌の多くは、必然的に好気性菌であり無害な細菌類である。ホロコーストである殺菌法や抗菌製品の日常化と氾濫が、常在菌類の役割を無にする危険性をもつ。Ｏ−１５７は本来常在菌類に属すとされていたのが、危険視されるのには危機感からの変異の結果である。多くの大型生物がその皮膚を常在菌類によって護られている共生関係の重視が大事である。このことは、過剰な還元力もまた反対勢力からの逆襲を招く危険を、事前に予知しなければならない。
【０１１４】
地球上の循環と結果としての浄化を司る細菌群の分類は、活性の条件を歴史的に酸素の有無によって分類することが定着している。しかし、好気性と嫌気性の概念の上に、酸化還元電位によって行なう酸化型と還元型の分類が必要であるべきである。循環には、エネルギーの蓄積と消費の２ルートがあることと重複する機能として説明できる。環境の浄化作用は、循環の一形態であってエネルギーの蓄積ルートには環境負荷がないことは地球の歴史が還元と蓄積によって、環境を生物の生育に適した条件に整えてきた歴史が証明である。
【０１１５】
【表３】は、以上の分類に関する環境条件と細菌分類表（推定）である。
【表３】
2004202470.tif 000007
縦の２本線は、酸素の有無による細菌類の大分類であり、横の太い線で区分される上下の分類は、酸化還元電位で示される微生物環境によるところの分類である。太線の下の範囲に示される領域が、第三の微生物環境と呼ぶ新しい分類による領域を示すものである。
【０１１６】
近代文明を支える科学技術は殺菌法の開発によって有害な微生物を制御すること、食品類の腐敗を押さえること、酸化分解によって汚濁物の分解無機化による水の浄化、飲料水の殺菌による安全確保、抗生物質の出す活性酸素を用いる医療等、酸化作用を用いる技術標準を発展させてきたことになる。最大のものは燃焼によるエネルギーの利用法と、必然的な活性酸素の大量生成である。生体内ｉｎｖｉｖｏで発生する活性酸素が除去する仕組みと組み合わされているように、環境ｉｎ  ｖｉｔｒｏにおいても多量の酸化によって発生している活性酸素を中和また除去することが必要である。地球上の生物にとっては、微生物から人間の医療と環境対策が同じパラダイムに属する科学技術であることが理想である。
【０１１７】
酸化型の技術は例外的に使われることで、もっと効果を発揮することが推測できる。第２次大戦後、日本の抗生物質の経験がそのことを示唆している。還元型を汎用のＰａｒａｄｉｇｍとする科学の常識は、広い分野での活用を理想とする。水素燃料による自動車の開発が理想的な動力源であるのは生成物が安全を保障された水という物質であることで誰も疑いをもたない。これは、酸化物質である酸素と還元物質である水素が、過不足なく結合して酸化還元電位をどちらにもふらさないことではないだろうか。
【０１１８】
該考案は、微生物の環境条件としての酸化還元電位によって計ることのできる水の還元型領域と還元型で活性な細菌類の浄化の役割と循環系での役割および活性酸素と酸化型環境の生成により活性化する微生物種を人工的還元水によって規制することによる環境負荷の少ない状況を、水と空気の環境を対称に人工的につくる技術と製品の開発である。その主たる目的は、酸化法の弊害と殺菌剤重視による弊害の回避による自然環境負荷の削減である。
【０１１９】
つぎに、すでに還元型金属による還元水の生成は公知であるが、光合成細菌の生成する高い還元型の水を機能水として自然環境共生型の各種浄化技術の開発についての考案である。光合成細菌の培養には有機廃液、古紙等を低分子化・糖化による有機酸化または、有機酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ  ・Ｃ２Ｈ５ＣＯＯＨ・Ｃ２Ｈ４ＯＨＣＯＯＨ・Ｃ３Ｈ７ＣＯＯＨ・アルコール類）を原料に還元型の水を生産し利用できる。光合成細菌（紅色非硫黄細菌ＰＳＢ）に関する報告では、好気性有機栄養微生物と共存すると急速に活性化する。その際、多量に発生する泡の本体はＡＴＰであり、窒素固定が共生によって急速に高められることが報告されている。（「光合成細菌で環境保全」Ｐ−４２〜４５）
【０１２０】
紅色非硫黄細菌の反応（「  光合成細菌で環境保全」Ｐ−２２・（  図３の３）である次式は、酸化分解と水素ガスの発生による活性酸素の中和と還元化による酸化還元電位の低下が推測できる。
【化４】
2004202470.tif 000008
【０１２１】
下の反応式
【化５】は、高等植物・藻類の関与するものである。還元剤元素である水素の役割が、酸化剤である酸素と水を精製することは自然の不思議と巧みさと同時に自然が如何に無駄のない仕組みを備えているかを教えられる。
緑色硫黄細菌は光合成細菌の一種ではあるが、すべてが強い酸化還元反応によっ
て還元型を示すかは不明である。しかし上記
【化４】式が示すように、還元物質水素分子の生成によって還元力が働くことが光合成細菌の特性である。
【０１２２】
酸素の有無と同様に酸化還元電位は、微生物にとっての環境の重要な条件である。そして大型生物にとっても環境条件による微生物の棲み分けは間接的に重大な影響をもつ。さらに、地球環境の自然浄化作用を回復させるには、循環系のどの経路を重視するかにかかっていることになる。人工的な還元環境と還元化技術の実用化は多くの分野で、化学物質と殺菌法を不要化することで水環境負荷を削減し、ケミカル製造コストやバッキの不要化による電力の削減は温暖化対策に寄与することができる。自然が如何に、無駄のない仕組みをつくることで環境負荷を減じているかを科学する必要がある。
【０１２３】
生物の酸化呼吸に伴う活性酸素・フリーラジカルの消去は抗酸化酵素と抗酸化食品によると同様、環境においても酸化作用の結果である不対電子をもった活性酸素・フリーラジカルの消去がなくてはならない。近年の生活習慣病の増加が抗酸化機能の衰えであることが指摘される。一方病院におけるＭＲＳＡや食品関係でのＯ−１５７の多発、温泉でのレジオネラ菌、飲料水の貯水湖におけるスポリジウム、原因不明の細菌にかかわるものの多発は温暖化によって加速を予見される。生体の健康問題と同じ原理での環境問題は、酸化作用と環境の酸化型への微妙なシフトと環境の酸性化が影響していると考えるのは本考案の必用理由である。水を媒体とする還元エネルギーの蓄積を使って、微生物を還元型に移すことで自然生態系の主流であるべき発酵系を活性化する。
【０１２４】
また還元型の水および空間の創生によって酸化型細菌類と病原性ウイルス類の比活性化をすることで、殺菌法依存から脱出する。このことで地球の循環系を酸化と還元作用のバランスを回復することです自然の免疫機能を回復する。科学のパラダイム自体を大きく変える還元の技術の普及によって生態系に自然浄化力回復する事の有力な手段とする。同時に生活空間に安全と生産活動の新しい方式によるコストダウン、無駄な電力をはじめ生態系回復のための不要なコストの削減を可能にする。おおくの専門家と国民が還元の自然界における重要性を理解することによって、未解決な環境の問題を解決する有効な商品とサービスが標準化して普及することになる。自然とのかかわりが大きな技術標準のメリットは、等比級数的な効果ではなく対数的な効果によって環境と健康と安全を保障する従来と異質の科学の恩恵を享受できることになる。
【０１２５】
新たな科学を評価する基準は「どれほど新しい知識をえたか」という視点である。同一のプラットフォームである同一パラダイム上の技術を評価する基準である「どれだけ役に立っているか、経済効果があったか」という視点であるのとは異なる。したがって実証的であることを求められる所以であるが、本考案は自然現象の考察と推測をもとにしての別のパラダイムをプラットフォームとしての呈示であるため必ずしも実証的ではない部分のある恐れがある。
【０１２６】
生物の呼吸の形態には２種類あることが日本人学者によって明らかにされている。（参考資料『酸素と生命』・早石修著・Ｐ−２２表１−２呼吸酸素の二型より転載）
【表４】
2004202470.tif 000009
生物がする酸素の利用法が酸素分子によるものと、酸素が電子受容体として働いていることは発酵主体の細菌類と腐生型の細菌類では異なることを予見させる。一つは呼吸により取り込まれた分子状酸素が基質に取り込まれる作用と、単に反応の副産物である電子受容体としてであるところの２形態が明かされている。
【０１２７】
ここで提唱している還元型微生物環境と発酵細菌類（光合成細菌を含む）とは、循環にどのように関連しているか解明する必要がある。光合成細菌の窒素の循環に果たす役割は先の（資料「光合成細菌で環境保全」ｐ−２４）によって説明されている。
【０１２８】
光合成細菌による汚水処理で見られる泡は、本来自然界において貴重な窒素の固定と、有機物を獲得するための共存の知恵である。好気性有機栄養細菌との共存が両者の活性化に役立つことは資料のとおりであるが（  資料「光合成細菌で環境保全ｐ−３３以降）、光合成細菌の生成する水素によって生まれる還元型の環境条件は、汚濁有機物を発酵物質であるモノに変換することにもなる。好気性微生物処理では、汚泥は微生物の生体であるが、発酵作用による結果できるのはモノであるため還元性が強く数日内に酸化される特徴がある。
【０１２９】
酸化呼吸で消費される代謝エネルギー量は最大２０％程度であるが、光合成細菌の添加では化学的酸化作用によって分解されるため汚泥量が少なくかつ残留物の還元物はＮ  Ｐを主体とする再資源化が可能である。産業廃棄物である活性汚泥に対して、有用資源として再資源化可能である。また処理水は還元電位が大きいため（ＯＲＰ−２００ｍｖ）殺菌の必要がなく、放流先においても発酵主体の細菌群を活性化する。また、工業用水としてもケミカル剤等を不要にするため利用価値が大である。処理水は環境負荷がないため自浄作用の回復に有効な手段になる。
【０１３０】
地球のＥＣＯシステムを護るためには、自然のメカニズムに沿った自然科学技術の開発が急務になっている。西洋に端を発した科学技術の多くは、対症療法的であるため即効性にすぐれるが、環境共生型ではないことはケミカルや化学農薬が証明している。化学物質の氾濫は環境負荷が大きいだけでなく、その修復のために膨大なコストを新たに必要である。このことは過去多くの公害の実例が示すとおりである。酸素による酸化作用の反対としての還元作用ではなく、独立した還元物質による還元作用とそれによって形成される還元環境と、還元環境で活性な微生物の役割によって環境を修復し同時に自然の浄化機能を回復させる考案である。
【０１３１】
自然は良くも悪くも相乗効果によって加速するものである。還元技術の概念と技術は、環境共生的であることによって加速度的に自然の生態系の修復に寄与することができ、かつ新技術の経済波及効果による新分野の製品とサービスが生まれる可能性がある。また、無駄の排除によって生産の効率化とコスト削減にも役立つ。
【０１３２】
以下に、還元を利用する技術とその新しい用途を呈示する。その一つが水と水処理に関する技術である。すなわち、酸化還元電位の環境情報を伝えることと、すべての生命にとって不可欠な物質が水である。また、水と空気は、水中の溶存酸素や炭酸・硝酸のイオン物質や大気中の水蒸気によって往来している。したがって水の酸化還元電位は水の重要な情報として、大気にも伝播することで容易に大気をも還元型にすることが可能である。
【０１３３】
このことは、豚舎の臭気対策を通じて考察される現象である。特定空間の湿気である水蒸気を、還元型の水を水蒸気として蒸散し置換することで還元型にする。、ウイルスや病原性菌の繁殖と空気伝染を予防することになる。病院や食品工場の環境管理を容易にすることに役立つ。
【０１３４】
大気の酸化還元電位を計測する機器は現在開発されていないが、大気を一定量、一定量の水中にバブリングすることによって、水のＯＲＰ変化を計測することによって達成可能である。
【０１３５】
環境問題の解決には、現有科学技術体系からの大規模な移転がなされなければならないため当然の反発が予測される。地球規模での環境対策には、短期間での技術転換がなされなければならない。説得力の最大のものは、コストの削減効果である。廃水については従来の設備の小規模な改造によって達成可能であるため実用化と普及は必ずしも難しくない。最大の障壁は、法規制である。実績と論理的な説得力の普及と認知にある。
【０１３６】
特定の空間を還元型にすることは過去になかった技術市場である。悪性インフルエンザの心配など市場の需要は大きい。コストと安全は魅力的な特色である。おおくの用途と製品の開発が可能な分野である。
【０１３７】
【実施例】
酸化還元電位で表示できる還元型の水を製造する手法としては、各種の還元剤がある。他の物質に電子を与えることで、簡易に酸化される物質、水素Ｈ２が安全面から可能性がある。イオン化傾向の大である金属（低原子化金属塩類）、Ｎａ  Ｌｉ  Ｃａ  Ｍｇ  Ｆｅ  Ｚｎ  Ｓｎ  Ｔｉ  Ｃｕ、還元触媒（金属Ｐｔ  Ｐｄ  Ｒｈ  Ｔｉ  Ｃｕ，金属酸化物  ＺｎＯ  ＭｇＯ）等とこれれを含有する鉱石がある。市販の酸化還元特殊金属フィルター（米国製）では、短時間接触によって、ＯＲＰ  ＋２００ｍｖから−５００ｍｖに、水道水は＋６００ｍｖから＋５０ｍｖ程度に変換される。
【０１３８】
細菌類としては、光合成細菌が高い還元型の水質をつくることで利用価値がある。人工的な栄養源を添加することによって、還元性の高い（ＯＲＰ−２００ｍｖ）水を精製する。原水によって還元化の度合いは変化するため、用途により工夫が必要である。水の循環と接触の繰り返しによって、細菌は一定以上の数値以上には達しないが金属や鉱物はさらに還元型を強化できるところが相違する。光合成細菌の紅色非硫黄細菌は紅色を発するため、用途が限られるが細菌は増殖するため金属との使い分けが可能である。
【０１３９】
ＢＳＫ菌は環境の条件によっては立ち上げが不確実であるが、安定した後の持続性はバッキ等の付属手段を必要としない。床面の清掃ロボットとして有効である。また環境の変化には胞子になるため、１００度程度の考案にも零下であっても再現性があるため清掃のツールとしての利用価値がある。三者を組み合わせることで、用途ごとに最適な利用法の開発が期待できる。
【０１４０】
該考案の目指すところは、自然生態系における還元の意味と還元型の環境と固有の細菌が一体となって活性化すること、そして還元型機能によって殺菌に依存しない安全性の高い環境がつくれることの利用価値、そして水環境では自ずから水の浄化作用が回復することである。水のもつ酸化還元電位の情報が、一群の細菌の活性化条件となり地球の自然の循環系に連動していることでの、共生に有効な手段である。同時に生物の体内の循環系が同じ仕組みで運行することが健康と連動しているならば、還元型の環境は生物の健康にも役立つ理論である。少なくとも豚の飼育では環境と健康が一体である事実は多く見られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気の還元型変換に係わるフローと、設備の基本図
【図２】微生物の活性化の条件としての、ＥｈとｐＨによる棲み分けに関する
【参考資料１】
【図３】腸内細菌の活性と酸化還元電位を示す、
【参考資料２】
【図１】
2004202470.tif 000010
【図２】
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【図３】
2004202470.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月17日(2003.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】水の酸化還元電位で示される還元型領域の水質を、細菌の好気・嫌気性分類以外にあって、細菌類の役割にとって第三番目の重要な環境条件とする発見と、その領域の水の還元型水質を新たな水のポテンシャルとして用いること及び、酸化型環境で優勢な細菌類を制御することによって行う殺菌法に代わる環境管理法と自然共生に有効な手段を提供する技術。
【請求項２】還元型の水質を付与することによる水の還元力を、大気中の湿気である水蒸気を媒体として活用し、還元型の空間を創ることで殺菌を削減または不要にすることの可能な手段とする、空間環境を管理する技術とそのための一連の設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
環境と化学物質の関係は２１世紀に解決しなければならない、未解決な課題である。環境との共生を達成するには、自然界の仕組みの解明が不可欠である。地球環境を形成している自然界の浄化は、元素とエネルギーの循環と表裏一体となっている。同時に、細菌類がその循環の主役であることは明らかである。
【０００２】
他方、歴史上人類は伝染病やモノの腐敗による害毒に苦しみ、目に見えない微生物の存在を発見してきた。そして、各種の殺菌法の研究開発によって、医学、衛生、環境、農業、生産、廃水処理等の分野の問題を解決してきた。特に、画期的な発見と発明である、抗生物質の普及後約７０年、その他化学的、物理的殺菌法の普及と反比例して環境問題の深刻化に直面している。
【０００３】
耐性菌と新顔の病原性細菌・ウイルス・伝染病や環境ホルモンの報告は世界的に６０余種に及び、微生物の逆襲の世紀とも言われている。本考案は、殺菌法に過度な依存をしないため、細菌と微生物の繁殖条件が酸素の有無による分類だけでなく、自然現象を考察することから、酸化還元電位の還元がもつ水の機能が細菌と循環系形成に密接な関係にあること、およびその重要性を発見したものである。
【０００４】
当初、養豚業の現場（約５００頭・茨城県）における臭気対策としての有用細菌（Ｂ  Ｓ  Ｋ）利用テストからスタートした。Ｂ  Ｓ  Ｋ菌の活性化によって、悪臭源であるアンモニア、硫化水素、メチルメルカプタンの検知はゼロに近いだけでなく、環境と生育成果に以下に述べるような多くの変化が見られた。
【０００５】
ホコリがたたず空気が清浄化することで透明度を増しした。排水溝の付着物が自然剥離した。廃水の貯め槽では、固液の自然分離が進み、水の透視度が高くなり汚濁物の腐敗が停止した。糞固形物の堆積場での発熱現象が見られなくなり、ハエの発生がなくなった。堆肥の完熟度について農家の高い評価を得ている。
【０００６】
さらに、。環境条件の変化は、豚の生育状況に画期的に反映した。事故率（死亡）１０％からゼロに近く、ストレスのない状態と肥育効率の大幅向上、抗生物質の投与はゼロに接近し管理の省力化が進んだ。肉質の評価は県内２位になった。環境改善と生物の健康改善が一体的に変化し、殺菌や薬剤の付与をなくすることのできる環境変化に関する当業者にとっての興味ある経験であった。
【０００７】
しかし、その再現は必ずしも成功だけではなく、その再現のために必要な細菌の活性化条件の探求を、長らく続けることになった。
【０００８】
第二の経験は、河川水の浄化目的の接触酸化法での実験設備でのことである。接触材を並べた水路を一定の速度で汚水を流下させ、接触材に形成させた生物膜との接触によって汚濁物の除去を行った。その間、一般的には散気管を敷設しバッキを行うことで好気性分解を促進する従来からの接触酸化法である。
【０００９】
結果は、バッキをしない実験設備の汚泥量が少なく（約１／３Ｂ  Ｓ  Ｋ添加槽）、汚泥の悪臭を発生しないことと生物膜槽内に多量の魚・えび・貝が繁殖し、水質もよい結果を得たことである。ここでの経験から酸化についての疑問が発生した。また、共同実験設備からの排水流失先である川床の生物（昆虫・貝類等）の増加が２年にわたっての考察で、顕著な変化を見られなかった。
【００１０】
第三の経験は、光合成細菌による畜産ふん尿処理実験でのことである。光合成細菌Ｐ  Ｓ  Ｂを添加するバッキ槽では、大量の泡の発生が特色であるが、同時に酸化還元電位の急激な低下にある。（Ｏ  Ｒ  Ｐ値−２００ｍＶ）泡の本体は活性汚泥法の微生物遺体ではなく、モノであることにある。ここでは、好気生物処理であるが化学的酸化作用であるため、汚泥に腐敗現象はないことであった。
【００１１】
すなわち、還元型環境（酸化還元電位による還元の領域の水を単なる還元作用と区別するため還元型と表示する）での現象が、発酵作用であることを発見した。人間の腸内細菌と腸内の酸化還元電位が、Ｏ  Ｒ  Ｐ値−２５０ｍＶであることに符合する（図１）。先のＢ  Ｓ  Ｋ菌のつくる環境は、Ｏ  Ｒ  Ｐ値＋５０ｍＶであるため弱還元型の領域内にあり共通の分類にはいった。
【００１２】
人体内では、酸化呼吸に伴って発生する活性酸素・フリーラジカルと抗酸化酵素Ｓ  Ｏ  Ｄの働きが生活習慣病との関係について明らかにされたのは、１９９０年代のことである。（活性酸素・フリーラジカルは、４種類の活性酸素の内フリーラジカルである、スーパーオキシド（Ｏ２・−）とヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）に限定した表示である。）
【００１３】
水と酸素は、生命科学のすべてにかかわる基礎的な物質として認識されている。酸素は人間をはじめ大部分の生物の生存に不可分の物質でありながら、反応と機構について深く追求されてこなかった。分子生物学の進展によって、酸素が生体を経由する間に活性酸素を経由し水に変わっていることも近年の学問的事実である（図２）。とくに、水を基質とする生命と環境の特徴を、細菌と環境条件での関係について、最近まで科学者は重視していなかったことになる。
【００１４】
下表が、糞の腐敗進行と酸化還元電位による簡単な比較テストの結果である。ある種の有用細菌が、ある特定の環境条件下で活性化する現象は、腐敗による活性酸素の存在ではないかと推測する。
【表１】
2004202470.tif 000013
【００１５】
細菌類の棲み分けは酸素の有無ではなく、酸化還元電位で示される区分が細菌の役割分担と一体になっていると考えた。生体内の活性酸素・フリーラジカル消去の抗酸化酵素的役割に相当するのが、還元型の水である。自然界における水の浄化は、酸化分解型の腐敗ではなく還元型環境における発酵によるエネルギーの蓄積によることでの、遠回りのリサイクル方式が環境負荷の少ない方式であって、無駄が少ないと結論できる。また、空間が情報伝達に介在していることを覗わせる。
【００１６】
生物にとって、呼吸と酸化作用は効率的エネルギー利用のために生じた必要悪でもある。しからば、環境における不断に供給される酸素の中で生成される活性酸素・フリーラジカルの影響とその消去はどのようになされているのかの疑問がある。Ｂ  Ｓ  Ｋ菌がかならずしも効果を発揮しない原因が、酸化還元電位による酸化型環境である時には、胞子化して発芽しないことで原因が解明した。
【００１７】
その後、Ｂ  Ｓ  Ｋ菌が餌の添加物として豚舎の脱臭に効果的であったのは、図１が示すとおり腸内の酸化還元電位がＯ  Ｒ  Ｐ値−２５０ｍＶであることが、それを証明している。すなわち、腸内環境が最適環境であったことによる。
【００１８】
細菌類の生存のためにする攻防は、自己の繁殖に適した環境条件をつくることによって決まる。還元型の水を自己の繁殖と還元酵素をつくることによって還元型の環境条件を保てば、発酵性の細菌類の活性化は容易でなければならない。畜産の臭気対策に使われている有用細菌類は、発酵と還元型環境をつくることで腐敗菌の繁殖に勝ち、腐敗による不完全分解と臭気物質をなくしていることになる。そこでは酸化型の環境で活性な腐生菌とそれらに関連して発生している病原性菌・ウイルスを対象とした殺菌を必要としないことになる。
【００１９】
また、すべての殺菌法は、活性酸素・フリーラジカルを生成することによって、殺菌の機能を発揮している。必然的に、さらに活性酸素・フリーラジカルを生成し、益々殺菌の必要な酸化型環境にシフトする。殺菌法の乱用は矛盾の多い技術体系を利用していることになる。
【００２０】
細菌による還元型環境をつくるだけでなく、還元金属によって人工的につくった還元型の水を利用することによっても、酸化型環境で活性化する細菌の活性を妨げることに着眼した。その成果が、『第三の微生物環境』の存在のもつ重要性と新しい意味についての考え方である。
【００２１】
豚舎の環境改善テストに成功した際、顕著に空気の澄んだ現象はマイナスに帯電することによって空気中に浮遊していたホコリが、電気を失うことによって沈降したことを覗わせる。このこたは、『空気に還元力を伝播することでの免疫性を備えた空間創造』の考案に発展したものである。
【００２２】
水の酸化型、還元型は細菌や微生物にとって棲み分けのための絶対的な環境条件であることを覗わせる。隠された水の電気的ポテンシャルが細菌の固有機能の活性化と結びついている推定した。
【００２３】
水の電気的な状況が、細菌の酸化呼吸でのエネルギー消費と腐敗作用、およびエネルギー蓄積のための発酵作用と機能にそれぞれ結びついていることになる。ポテンシャルとは、特に還元型エネルギーをもった状態であるといええる。
【００２４】
【従来技術とその問題点】
水と酸素についての科学的研究は、それらの物質の普遍性が研究者の興味を引かないことから遅れていた分野であったといわれる。水の研究は、電子スピン共鳴Ｅ  Ｓ  Ｒ（ＥｌｅｃｔｒＩｃＳｐＩｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）のような高度な計測機器の登場を不可欠とした。活性酸素・フリーラジカルの存在と、生体内における酸素から水への４電子還元反応が明らかにされることで進展した（図２）。しかし、環境分野においての研究と利用は緒についたばかりである。
【００２５】
細菌をはじめとする微生物のすみわけの環境条件について、酸化還元電位と還元型環境の重要性についての微生物学分野での研究は見当たらない。また、活性酸素・フリーラジカルと酸化還元電位の関係について研究した報告も見当たらない。また、自然環境における酸化作用とその反応物である活性酸素・フリーラジカルが、水に溶けて水の酸化還元電位を高めることについての報告も見当たらない。同様、還元型の水のポテンシアルに関する研究は飲み水や花の長持ち等での効果について以外、環境における役割についての研究は進んでいない。
【００２６】
専門誌（水と活性酸素・オーム社）の情報によると、大気中の活性酸素・フリーラジカルの監視装置の開発が進められているとのことである。また、光触媒は新しい殺菌のためのツールとしての評価が高い素材である。活性酸素・フリーラジカルは、がん細胞の消滅目的での用途が注目されている。同様農業分野では、新しい強力殺菌剤としての開発に向かっている。
【００２７】
本考案は、水の酸化還元電位が酸化型の対岸にあるＯ  Ｒ  Ｐ値＋２００ｍＶ以下の領域である還元型を利用して、殺菌剤の使用を不要にする環境の新しい条件を考案することで従来の殺菌法による対策とは予防技術であることによって大いに相違する。
【００２８】
酸化還元電位が細菌類をはじめとする微生物にとっての重要な環境条件であるのは、地球の循環系を構成するエネルギー消費型細菌とエネルギー蓄積型の棲み分けのメカニズムとが一体である理由にある。そしてエネルギーの蓄積が食物連鎖系を支え、その結果が水の浄化とつながり腐敗のコントロールをする巧みなメカニズムを構築していることになる。
【００２９】
酸化分解による効率的水の浄化技術と殺菌法による環境の浄化技術には、必ずしも自然界の浄化のメカニズムに対する理解とは関係なく対症療法的である。
【発明が解決しようとする課題】
酸化作用が活性酸素・フリーラジカルの生成を伴うことによって、環境では活性酸素・フリーラジカルは消去されることなく水分の酸化還元電位を高めること。同時に殺菌剤はさらに、活性酸素・フリーラジカルの増加を加速することになる。
【００３０】
細菌類をはじめとする微生物が、酸化還元電位Ｏ  Ｒ  Ｐと水素イオン濃度ｐＨによって棲み分けていることは明らかであったが（図３）、酸化還元電位Ｏ  Ｒ  Ｐの細菌にとっての重要性について解明したのは本考案が最初である。すなわち、好気性・嫌気性の分類以外に還元型環境が「第三の微生物環境」として、還元型の水がもつポテンシャルが活性酸素・フリーラジカルの消去と循環系におけるエネルギー蓄積のルートを形成していることである。
【００３１】
酸化分解作用と無機化のルートを活用する水の従来からの浄化手法が、水と環境を酸化型にすることで必ずしも環境負荷を削減することに役立っていない恐れがある。還元型の廃水処理は、有機物質の発酵・合成によって再資源化することと、還元型の水環境によって、食物連鎖系を活性化し水圏の自浄作用を回復することができる。水質を、Ｂ  Ｏ  Ｄ・Ｃ  Ｏ  Ｄに依存することは、そのために膨大な無駄を生みながら効果的ではない恐れがある。建設省が、河川水のフレッシュ度マップを発表しているのは、処理水の混入が生態系を汚染していることの証でもある。
【００３２】
従来の酸化型の水質は、殺菌を併用することによっても食物連鎖系を貧弱にしていることになる。  水の酸化還元電位は細菌類にとって好気性・嫌気性の分類以上に重要であるのは、好気性・嫌気性の環境条件が腐敗を伴う現象であるため殺菌をしなければならないことによる。
【００３３】
好気性・嫌気性の環境は常に隣接しているのは水の溶存酸素量が極少なく（８ｐｐｍ）、容易に嫌気化し環境を悪化させる。嫌気性菌は、好気性菌に隣接することによって効率的に自己に都合の良い環境を保障されている。活性酸素・フリーラジカルの生成は酸化還元電位の上昇と、過剰な殺菌によって酸化型を恒常化させ腐生菌を活性化していることを類推させる。したがって、水のバッキ主体による浄化の常識は自然界の生物処理法の正攻法であるかに疑問がある。
【００３４】
また、殺菌法はすべての微生物を無差別的に殺菌することになり、安全の主役であるべき常在菌を劣勢にし酸化型環境で優勢な腐生菌と嫌気性での病原性菌に優位な機会を提供することになる。
【００３５】
酸化型と還元型が細菌類にとって絶対的な環境条件であるなら、人工的な還元型環境を還元型の水を利用することによりつくり出すことが可能である。そのことによって殺菌法の日常的な使用を回避できる安全な環境を維持できる。取りも直さず殺菌に代わる環境浄化法である。
【００３６】
水中の発酵物は酸化と腐敗作用によって、溶存酸素を消費しないため嫌気的環境をつくることはない。したがって、嫌気性菌がつくる粘液物質による便器の尿石・スケール、厨房等の排水溝やタイルの目地の付着物は付着しない。
【００３７】
水と空気、特に酸素は生体内の呼吸によって、酸素から水に変化することで生物と一体化している物質である。環境においても、水の溶存酸素と大気に湿度を与えている水蒸気の形によって相互に流通している。水の酸化還元電位を環境情報として相互に伝播することは、想像に難くなくまた計測可能である。
【００３８】
したがって、還元型の水によって特定の空間環境を還元型にすることは、大気中の活性酸素・フリーラジカルを消去し酸化型の環境で活性化する細菌・ウイルスの活性化を防除できる有効で安全な手段を提供できる。これは、西洋的な対症療法ではなく、東洋的な環境の漢方の予防重視に匹敵する技術コンセプトである。化学物質による副作用の心配がないことも環境負荷の削減に有効な手段を提供することになる。酸化作用に対する免疫性を備えた水蒸気を含む空気と言える。
【００３９】
廃水処理の基本は酸化分解と無機化であったのは、酸素が善であった時代の技術である。活性酸素・フリーラジカルが酸化作用の副産物であること、そしてそれらを消去することなく放置することにより対象の汚水は酸化還元電位を高くしている。そのことが、また生物の生存に危機をもたらす伝染病の原因である病原性細菌・ウイルスの繁殖に適した環境を形成するため、殺菌剤の不可欠な理由をつくっていることになる。また、鉄の錆を加速する原因でもある。
【００４０】
本考案は、酸化作用を利用する従来技術の一部を還元型にすることで、殺菌剤使用を削減し自然生態系への負荷を削減できる。そして水の還元力を活用した技術を発展させることで、特定空間での殺菌剤の使用を削減することが可能である。
【００４１】
下記表１は、酸化還元電位とそれに関係する物質の相関を模式図化してを表記した。
【表２】
2004202470.tif 000014
酸化還元電位の関係式は次項に示す。
【００４２】
還元型物質  Ｒｅと酸化型物質Ｏｘとが、ｎ個の電子の授受を含む反応式
【化１】で示される。
【化１】
2004202470.tif 000015
両者の濃度と白金電極で測定できる酸化還元電位Ｅ  ｈの間には次式
【化２】が成立する。（Ｅ  ｈはＯ  Ｒ  Ｐ値に相当する）
【化２】
2004202470.tif 000016
式
【化２】の酸化還元電位Ｅ  ｈは酸化還元電位の進行を支配する重要因子であることがわかる。さらに、酸化還元電位を支配する重要な因子に、水素イオン濃度ｐＨがあるが割愛する。
【００４３】
病院の院内感染対策は衣服・手・機器の殺菌が主体である。また、悪性インフルエンザ等のウイルスの空気感染は防ぐ手立てが少ない。また手の届かない空調ダクト内部などの細菌の繁殖を抑えることも困難である。人の多く集まる病院や公共設備、学校、食堂、食品工場などの空調設備との組み合わせによる、空気の還元型への変換は病原精細菌・ウイルスの繁殖と空気伝染の防除に有効な手段である。
【００４４】
病院以外でも、大型建造物の気密化と空調設備の普及は室内空気汚染問題の深刻化を生み出している。レジオネラ菌や悪性インフルエンザの温床となる恐れが大である。物理的な空気のろ過には限界がある。空気の殺菌は不可能であるが、空気を還元型環境にすることは水蒸気を介在することによって容易である。
【００４５】
殺菌法による対策を削減することは耐性菌の発生を予防する。管理の省力化に寄与する。家屋に設置して、カビ予防、ダニ予防、がアレルギー対策に役立つ。水の酸化還元電位の還元型変換は、安全で簡易な方式である。目に見えない病原性の細菌・ウイルスを、空気の還元型ポテンシャル増加によって酸化型細菌の活性化を防ぐことは確実性の高さでは、比較できない優位性をもっている。
【００４６】
廃水の最終処理には、最終工程を還元型に変換することで殺菌を不要にし環境との共生を可能な還元型の処理水を排出できる。将来的には、処理事態を還元型環境条件で発酵型の処理をし、かつ、還元物質に変換することで化学的酸化分解による有機物処理の効率化が可能である。
【００４７】
光合成細菌は強い還元力をもつため、廃水処理に伴う汚泥の有用資源化（Ｎ／Ｐ資源）と排水の還元型化によって殺菌を不要にし、河川等放流先の水環境生態系と共生できる。国の進める河川の水質フレッシュ化に有効な技術である。
【００４８】
還元型の水を、工場等熱交換の循環水に利用すればスケールの発生を予防し、各種のケミカル添加（防錆・スケール除去・殺菌剤等）を不要にする。また、系外排出時に環境負荷を与えないことで環境ホルモンの発生を防ぐ手段である。
【００４９】
便器の尿石付着を予防できる。下水管の一部に還元化金属を使った機器を設置することで、壁面えの付着物や錆が発生せず、管内清掃の省力化と寿命の延伸が可能である。Ｂ  Ｓ  Ｋ菌は、すでに尿石対策に実用化されている。
【００５０】
飲料水等の配水管に、還元型化装置をつけることより、水の腐敗や塩素による人体えの害毒を予防できる。
【００５１】
還元型の水を、食堂等の床面清掃に使うことによって配水管・排水溝の付着物を含む床面目地の付着物の除去を簡易にする。衛生状態を良くするとともに環境を還元型にすることで腐生菌の繁殖を予防する。また、洗剤や各種のケミカルの使用を大幅に不要にすることで省力化と環境に対する負荷の削減に寄与する。
【００５２】
養殖を還元型の水環境で行なうことで、糞や残餌の腐敗が発酵型になることで生育の環境が改善される。そのために抗生物質等の薬剤投与を最少にすることで食の安全につながる。また、生育効率、コストの削減につながる。周辺環境の水の汚染を少なくする効果がある。
【００５３】
畜産業においても、還元型の水を飲み水、霧散布等の手段によって日常的に使用することによって生育環境を還元型に維持することができる。ふん尿の腐敗が発酵型に転換することで、悪臭の発生をなくすだけでなく病原性菌の繁殖を制御することで殺菌によらない環境の管理が可能になる。
【００５４】
現在では、過剰に使われる傾向の大きい抗生物質の使用量の削減を可能にする。管理の省力化と消費者に安全な食肉の提供を可能にする。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
好気・嫌気は環境の状態であるが、酸化還元電位は水の状態ではなく水の新たな機能である。従来水の酸化還元電位を水の状態を示す指標として捉えていたために、その機能の重要性に気がつかなかったことになる。特に、還元型の水の機能は、▲１▼  生体内における活性酸素・フリーラジカルに対する抗酸化酵素の役割に相当する、酸化型環境の中和作用を果たす。▲２▼  つぎに、循環系である食物連鎖の活性化による環境浄化、▲３▼  では、腐敗と酸化作用による水環境の嫌気化と生物環境の劣化を予防することにある。
【００５６】
新しいパラダイムの発見とは、還元型領域の水が環境の状態ではなく、環境浄化の機能材として重要な役割をもつことである。生物体を構成している細胞のミトコンドリアでは、酸化呼吸によるＡ  Ｔ  Ｐの生産と同時に活性酸素・フリーラジカルの消去が行われている。また、クエン酸回路では、還元酵素によるＡＴＰの蓄積が行なわれている。外部環境においても還元が効率的なエネルギーの利用と環境を浄化する巧みな仕組みである。その重要なメカニズムの本体が、還元型の水のもつポテンシャルである。
【００５７】
鶴が数千キロを旅してシベリアに渡り子供を生み育てるのか？鮭が、生まれた川に戻って遡上するのか？それはいまだ謎である。そこには、還元型の水が湧いていて、腐敗や病原性菌の繁殖を妨げ作らるからではないか。子孫を残すために安全な環境が選択肢である可能性は高いと推測する。人々が近年愛飲する天然水の水質は、水道水が高い酸化型（＋６００ｍＶ）であるのに対し、還元型に近い。
【００５８】
還元型の水質を作る素材には、還元力をもった物質がある。Ｈ２，Ｈ２Ｓは、他の物質に電子を与え自ら酸化される還元物質である。水素発電は、酸化物質と還元物質の結合によるもっとも効率的で安全なエネルギーの発生手段であるのは、活性酸素・フリーラジカルを発生しないことによると理解される。
【００５９】
イオン化傾向の大きな金属も、飲料水の還元化フィルターとして実用化されている。標準エネルギー変化が負の値で、他の物質を還元する力を持つものとしては、還元酵素があり、抗酸化酵素Ｓ  Ｏ  Ｄ、脱水素酵素等多数がある。
【００６０】
細菌類の中でも顕著に還元力を持っているのが、光合成細菌である。植物の光合成が酸素を生成するのに対して、水素を生成することが還元力の源である。
【化３】
2004202470.tif 000017
【化４】
2004202470.tif 000018
【００６１】
通常の水を、還元触媒である金属を利用して、還元型化することは容易である。ＯＲＰ値−２００ｍＶ程度に下げることで、高い還元力、すなわち目に見えない潜在力（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ）を備えることができる。この目に見えないエネルギー変化は、位置のエネルギーと同じような水の潜在力として新しい利用価値である。
【００６２】
特定の空間を還元型化することによって、空気伝染性の病原性菌やウイルスの繁殖と伝染を予防する殺菌によらない手段を提供する。
【００６３】
また、そのような空間では、壁面をはじめダクト管の内部に付着して細菌の繁殖培地となるホコリ等の水分を酸化型から還元型に置換することによって腐敗菌や病原性菌の繁殖を制御できることになる。
【００６４】
畜産や温室等の空間を還元型に維持する手段としては、廃水を還元化することによって蒸散させ環境に還元力を伝播することもできる。
【００６５】
工場の熱交換設備の水を還元型化することによって、スケールの発生はなくなり金属の腐食もなくなるため、スケール防止剤・防錆剤・殺菌剤等のケミカルは不要になる。そのためコスト削減と環境負荷の削減効果は大である。
【００６６】
酸化還元電位で表示できる還元型の水を製造する手法としては、各種の還元剤がある。他の物質に電子を与えることで、簡易に酸化される物質、水素Ｈ２が安全面から可能性がある。イオン化傾向の大である金属（低原子化金属塩類）、Ｎａ、Ｌ  Ｉ、Ｃ  ａ、Ｍ  ｇ、Ｆ  ｅ、  Ｚ  ｎ、Ｓ  ｎ、Ｔ  Ｉ、Ｃ  ｕ、還元触媒（金属Ｐ  ｔ、Ｐ  ｄ、Ｒ  ｈ、Ｔ  ｉ、Ｃ  ｕ，金属酸化物  Ｚ  ｎ  Ｏ、Ｍ、ｇ  Ｏ）等とこれれを含有する鉱石がある。
【００６７】
市販の酸化還元特殊金属フィルター（米国製）では、短時間接触によって、ＯＲＰ＋２００ｍＶから−５００ｍＶに、水道水は＋６００ｍＶから＋５０ｍＶ程度に変換することで実用化されている。
【００６８】
物質はそれぞれ固有の酸化還元電位をそなえている。還元力は標準エネルギー変化が負の値で、他の物質を還元する力であると定義されている。還元性の高い水や物質はエネルギーれベルが高いのは、地球環境の循環のもつエネルギー蓄積の手段を活用する新技術であることによる大きなメリットである。
【００６９】
人工的な還元型の水の生産とそれによる特定の空間の空気を還元型にする管理技術は、人工的で機密性の高い空間を生物にとって安全性の高い環境にする。病院や、生産現場、多くの人の集まる公共設備の環境を、腐敗や病原性の細菌類・ウイルスの繁殖に適さない環境条件にすることでの防御は、耐性菌の発生や新型インフルエンザによる感染の防除としても有効である。
【００７０】
下記、（表３）は、以上の分類に関する環境条件と細菌類分類表（推定）である。横太線の下部が、還元型の微生物環境である。
【表３】
2004202470.tif 000019
【００７１】
下記の表４は、自然界における細菌の機能別分類とその比率である。
【表４】
2004202470.tif 000020
循環系における細菌類の役割が、エネルギー蓄積と再利用によるリサイクルのためが１．３．４．５に相当する。自然には無駄がないことで環境の浄化が維持されている巧みな仕組みが見えてくる。文明の科学技術分野での酸化型シフトは、ある種の細菌群にとって最適な環境条件であったり、または殺菌剤が生存を脅かすことで危機感を与えていることになる。
【００７２】
裸の単細胞である細菌にとって、細胞に接している周辺環境の条件は、エネルギー物質であるＡ  Ｔ  Ｐの生成行程での酸化還元である電子の授受と外部の酸化還元電位は密接にかかわる。また、水と酸素が活性酸素・フリーラジカルを経由して変化する過程においても、電子のエネルギーが密接に関与している。酸化還元電位の重要性が、好気性・嫌気性との表裏の関係ではないことの発見と還元型ポテンシャルの価値と環境対策における利用を目指す研究開発である。
【００７３】
【発明の効果】
２１世紀、人口の増加とエネルギー消費の増加に比例し、地球温暖化の進行は止まらない。微生物の逆襲とも表現されるように、温暖化は病原性の繁殖を加速する要因であり殺菌剤の過剰な使用による環境汚染は技術の重要なテーマである。殺菌剤依存の低減に役立つ本考案は、環境問題の解決に間接的に有効である。また、食の安全、企業の生産コスト削減に寄与することができる広範囲の製品開発にもつながる。
【００７４】
病原性細菌・ウイルス等に対して、殺菌法で対抗するには耐性菌に怯えなければならないのは明らかである。水・空気全体の環境条件が人口の密集した都市とその周辺部だけでなく、農薬等の大量使用によって農村地域にも波及し水源の汚染原因となっていることは明らかである。殺菌によっての対応を極力削減可能な新たな技術の出現が時代の要請である。
【００７５】
従来技術の改良ではなく、自然科学のパラダイムに新たなものが発見されることは環境対策を基本的に変えることになる。地球の循環に不可欠な微生物の役割を腐敗型と発酵型にし、後者の役割を見直すこととそれぞれが水条件である酸化還元電位によって分けられていることは古人が「水清くして魚住まず」と表現したことをさしいる。生物にとってきれいな水環境とは、エネルギー源である発酵作用と一体となって駆動するところの、エネルギー蓄積と環境浄化と生物の活性化の相互作用による総合効果、バイオダイナミックスすなわち生命力学を指す。
【００７６】
本考案は、自然界の機能を抗生物質や活性酸素・フリーラジカルのように、殺菌効果で活用するのではなく、殺菌の不要な環境を水の隠れたポテンシャルである還元力として活用する研究である。
【００７７】
それによって殺菌剤の乱用とその反作用と無用な修復コストをなくする。還元型の環境の水は、生体における免疫力や抗酸化酵素と同じ働きをしていることになる。また、水と水蒸気と空気の連携によって、空間にも伝播していることは計測機器の活用があきらかにするであろう。
【００７８】
新しい科学のパラダイムの提示は、技術革新を可能にし、環境問題の解決を可能にする事で地球文明の持続可能性を広げる。企業の環境経営を進める新たな手段によって新たな産業振興を進める。発展途上国の環境対策をケミカル依存にしない環境共生技術とすることによって、水環境・水資源関係のインフラの整備コストを下げることとに役立つ。人口増加地域の環境問題解決に役立つ技術は、地球全体の環境負荷と温暖化原因の削減に役立つ。化学的触媒利用に比べて、生物のもつ触媒は低温で機能し現場で調達可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】腸内細菌の話（参考資料：光岡知足著ｐ−２８図２３消化管各部位の菌より）
【図２】酸素から電子への４電子還元反応（水と活性酸素・フリーラジカル研究会編・オーム社・Ｐ−１５・図１．８）
【図３】各種化学的変化を営む微生物の増殖している場所のＥ  ｈとｐＨ（微生物生態入門・服部勉著／東京大学出版会・ｐ−１０９，６．２元素の生物的循環と微生物）
【図４】空間の還元型化の概念図と設備
【符号の説明】室内▲１▼に設置した循環設備▲５▼・▲７▼および、貯水した還元型水▲４▼と、循環ポンプ▲２▼と内部に設置した還元金属フィルター▲３▼、循環パイプ▲７▼の先端に設けられたシャワー設備▲６▼、▲９▼・▲１０▼・▲１１▼にて構成される一式の空気の循環設備と、空気と還元型水の接触する空間▲１２▼からなる設備と空間


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004202470.tif 000021
【図２】
2004202470.tif 000022
【図３】
2004202470.tif 000023
【図４】
2004202470.tif 000024