(57)【要約】化学薬品を全く有さず、洗浄し、防臭し、滅菌する、900mVの高い酸化還元電位と、6〜8pHの安定した水素イオン濃度（HIC）レベルを有するフリーラジカル溶液である、機能的な（電解した）水が提供される。FRS水は無公害で、非化学的で、水をベースとした溶液である。FRS水を製造する処理において原料及び結果として生じた最終的な物質は単に水（H2O）である。前処理及び電解処理による水分子の転換を用いることによって、水はフリーラジカル溶液の水に転換され、該フリーラジカル溶液の水において、FRS水の溶液中のフリーラジカルによって、この水を通常の水とは異なる（物理的に）ものとする非常に独特の（物理的な）特性及び機能が追加される。転換は化学的ではなく、水中の原子又は分子の物理変化であり、すなわち、水のH2O分子が様々な種類のフリーラジカルに転換される。転換はランダムで、連続的で、製造後少なくとも２時間繰り返される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリーラジカルを含むH2O水分子と、
6〜8pHの安定した水素イオン濃度と、
900mV〜1200mVの酸化還元電位とを有する機能水。
【請求項２】
製造後少なくとも２時間の耐用寿命をさらに有する請求項１記載の機能水。
【請求項３】
前記機能水は製造中及び製造後に添加剤を全く含有しない請求項１記載の機能水。
【請求項４】
前記機能水は水の前処理及び電解によって製造される請求項３記載の機能水。
【請求項５】
前記前処理は、前記電解前に水を精製することから成る請求項４記載の機能水。
【請求項６】
10mg/Lを越える溶存酸素レベルをさらに有する請求項１記載の機能水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水に関し、より詳細には、フリーラジカル溶液（Free Radical Solution，FRS）である、機能的な（電解した）水に関する。
【背景技術】
【０００２】
普通の水の物理特性とは異なる物理特性を有する特殊な処理水への関心が高まっている。処理水は、独特の物理特性を有する機能水として知られているものを製造するために電気分解によるイオン分離又は電解などの様々な方法によって処理されている水である。機能的な水システムを製造する処理によって、通常の水が異なる種類の機能的な（又は有用な）水へ再構築され、該機能的な水としては、例えば、アルカリ性濃度又は酸性濃度を有する水が挙げられる。これらの水を、化学的なものによる殺菌溶液と同様に、病院、医院、又は食品加工もしくは家庭などの他の産業などの場面において殺菌のために使用することが可能である。超酸性水（Ultra Acidic Water）は殺菌用の酸化剤（漂白製品）として使用される機能水の典型的な例である。この溶液の高い酸性の性質（pH約2〜3）によってその使用が制限され、該性質は環境にとって有害である可能性がある。実際に、超酸性水及びその他の多くの先行技術の機能水（アルカリ水など）は適切かつ安全に処分するために中和溶液を必要とする。さらに、総ての他の先行技術の機能水と同様に、超酸性水は電気分解を含む水処理の種々の段階の間に化学添加剤を添加することによって製造される。水は電流をほんの少ししか伝導しないので水は弱い電解質である。水を効率的に電気分解するためには、塩又は硫酸塩などの少量の添加剤を添加し、それによって、生じた溶液を電解質にする。次に、電解質を、ダイアフラム（又は膜）によって２つに分割されているタンク（電解槽として知られている）に入れる。電流が水を通る際に、ダイアフラム（又は膜）の片側のカソードと他方の側のアノード電極の間において、H+イオンがカソードに堆積し、OH-イオンがダイアフラム（又は膜）のアノード部分に堆積し、電解した水が生じる。
【０００３】
電気分解処理を促進する化学添加剤に加えて、結果として生じた先行技術の電解水は酸性又はアルカリ性のいずれかであり、有効塩素レベルが非常に高く、それによってさらにその用途が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、無公害で、洗浄液、防臭液、及び滅菌液として使用することが可能である電解機能水を提供することを目的とするものである。
【０００５】
本発明は、さらに、いかなる添加剤（化学的なもの又はその他のもの）も添加されていない電解機能水を提供することを目的とするものである。
【０００６】
さらに、本発明は、900mV〜1200mVの酸化還元電位レベルを有し、かつ6〜8pHの安定した水素イオン濃度レベルを有する電解機能水を提供することを目的とするものである。
【０００７】
本発明の本質に沿って、先行技術の機能水の不足を克服した独特の機能的な（電解した）水が与えられる。本発明のフリーラジカル溶液（FRS）の水は添加剤（化学的なもの又はその他のもの）を全く有さない機能的な（電解した）水である。FRS水は非化学的で、非常に強い洗浄能力、防臭能力、及び滅菌能力を有する水性の溶液である。FRS水を製造する過程において使用される原料及びFRS水自体は単なる水（H2O）である。その通常の水との違いは、その物理特性と関係があり、水のより一般的な既知の化学的特徴とは明らかに異なる。前処理及び電解処理によって生じた環境における水分子の転換を用いることによって、水をフリーラジカル溶液の水に転換し、FRS水溶液中のフリーラジカルによって、この水を通常の水とは（物理的に）異なるものとする非常に独特な特性及び機能が追加される。転換は化学的なものではなく、水中の原子又は分子の物理変化であり、すなわち、水のH2O分子が様々な種類のフリーラジカルに転換される。転換はランダムで、連続的で、かつ反復されるものである。
【０００８】
概して、水を処理した後に、水分子はフリーラジカル単分子に転換され、生じたFRS水は、6〜8pHの安定した水素イオン濃度（HIC）レベルと約900mV〜1200mVの酸化還元電位（ORP）を有する。空気に曝した際のFRS水の耐用寿命は製造後少なくとも２時間であり、その後、徐々に通常の水に戻る。FRS水のORPのレベルが高いことによって、電気を発生させるために使用することが可能になる。
【０００９】
本発明の、これらの及び他の目的、特徴、態様、及び利益は以下の好ましい実施態様、図及びそれらに続く特許請求の範囲の詳細な説明より当業者に明らかとなるが、これらの実施態様は本発明を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、フリーラジカル溶液（FRS）の水の種々の特性及び対応する値の総括表である。化学的には、FRS水はH2O+分子から成り、その中にフリーラジカルを有する。その水素イオン濃度（HIC）レベルは6〜8pHで安定しており、酸化還元電位（ORP）は900mV〜1200mVである。概して、ORPとHICの両方は、水を含めた溶液の化学的特性を評価する手段として使用される。HICの測定の単位は“pH”であり、これは“水素電位（potential for hydrogen）”を意味し、水素イオン濃度の負の対数を表し、以下の尺度：
pH1〜3  超酸性
pH4〜5  酸性
pH6〜8  中性
pH9〜11  アルカリ性
pH12又はそれ以上  超アルカリ性
に従って、物質が酸性であるか、又はアルカリ性であるかを示す値である。
6〜8pHの安定した水素イオン濃度（HIC）レベルは、FRS水を、適切な処分のためにさらに処理する必要がない安全な中性溶液にするという点で重要である。6〜8pHの範囲は、使用につき有害ではなく、それ故により幅広い用途を有するので非常に重要である。酸化還元電位（ORP）は、自由電子を放出するか又は得るかのいずれかの物質の能力を定義する（電子を得る物質は酸化剤と称される）。ORPの測定の単位は概してミリボルト（mV）で表される。例えば、通常の水道水は、約200mV〜600mVのORPを有する。物質のORPレベルが高くなるにつれて、その滅菌能力が強くなる。FRS水の溶存酸素（DO）レベルは10mg/Lより大きく、有効塩素レベルは0〜1mg/L（又はPPM）である。有効塩素は、溶液中の塩素の容積の指標である。このレベルが低いことによって、溶液が、多くの水性製品において見られる化学物質である塩素をほとんど含まないようになる。FRS水の空気に曝した際の耐用寿命は製造後少なくとも２時間であり、その後、徐々に通常の水に戻る。一部はその高い酸化還元電位により、FRS水を電気の発生のために使用してもよい。
【００１１】
図２は、FRS水の典型的な製造方法を図示するフローチャートである。電解処理の前に、通常の水２は処理４〜１０を通して前処理されていて、その結果、大部分の不純物が取り除かれ、電解処理１２のための水が調整されて、フリーラジカル溶液１４が製造される。名前が示すように、塩素除去処理４は、通常の水で見られる塩素を除去する。水２の前処理の最初の段階において塩素を除去することによって、水が電解した際に有害な塩素ガスが全く発生しないという点で全体の電解処理が改善される。通常の水の塩素の平均容積は水の自治体及びその管轄区域の法規次第である。概して、通常の水は、約20〜30mg/Lの塩素を有する。塩素除去処理４の後、水は約0〜1mg/Lの塩素を有する。
【００１２】
磁場処理６は、通常はクラスターの状態で共に密接に結びついているH2O水分子を単一の別個のH2O分子（単分子として知られている）に分離する既知の方法である。水中のH2O水分子は共に密集する傾向があり、この処理によって、H2O水分子のクラスターを別個のH2O水分子に分離する。H2O水分子のクラスターはフリーラジカルへ転換するのにより大きなエネルギーの入力を必要とするので、このH2O水分子の分離によって電解処理の効率が向上する。これは、H2O水分子のクラスターがあまり活発ではないからである。一方で、別個のH2O水単分子はランダムに、かつH2O水分子のクラスターと比較してより活発に動く傾向がある。より活発に、かつランダムに分子が動くにつれて、そのフリーラジカルへの転換はより容易となる。さらに、磁石は、マイクロ波、電磁発生などの様々な用途において電子を増大させるのに幅広く使用されることから、この処理は、H2O単分子がその電子の強さを増加させるのも助ける。
【００１３】
希土類鉱石セラミックフィルター処理８によって、磁場処理６から残存するいかなる残存H2O水分子のクラスターも単一の別個のH2O単分子に最終的に転換される。希土類鉱石はNd、Ce、La、Zr、Y、U、Tr、Pd、Fe、Gd、Ti、Ca、K、P、Si及びAlのような元素から構成される。これらの材料からの自然放射線は、さらにH2O水分子クラスターを別個のH2O水単分子に分離するのを助け、水の効果的な電解をさらに促進して、フリーラジカル溶液を製造する。
【００１４】
イオン交換フィルター処理１０を使用して、カルシウム及びマグネシウムなどの物質によって生じた水から“硬度”を取り除く。これらの元素は、他の分子と結合し、望ましくない化学反応を引き起こし、水の電解を妨げるので、電解処理の効率を悪化させる。この処理を使用して、汚染された水流から望ましくないイオンを除去することもできる。通常の水又は前処理した水が遠く離れた被災地などのサービス地域において利用できない場合、追加の濾過システムが前処理工程４〜１０の前に必要である。
【００１５】
前処理した水を、高電場電解処理１２を用いて化学物質を添加することなく電解する。水の電解によって、本発明のフリーラジカル溶液１４が製造される。前処理工程４〜１０によって、例えば、塩素、マグネシウム、カルシウムなどのH2O以外の大部分の化学複合物質が取り除かれる。FRS水を製造するに際して、必要とされるものはH2Oのみである。したがって、電解１２の前に前処理した水は軟水であり、純粋な水にほぼ等しい。前処理の工程を通して、通常の水は精製され、不純物の大部分は除去されて、電解の効率が向上する。水の電解によって、そのORPが900mVを越えるところまで増大し、そのHICは6〜8pHの範囲内で安定している。
【００１６】
図３は、FRS水及び純水のスペクトル透過試験結果のサンプルである。光学スペクトルアナライザーによって、吸収される（貫通する）スペクトル及び試験物質によって透過するスペクトルの量を測定する。試験した物質についてのスペクトル吸収及び透過のパターンはそれらに含まれる化学複合物質に依存する。この場合、試験物質はFRS水及び純水である。結果は、図３Ａ（純水）及び図３Ｂ（FRS水）に示されているように、両方の水の透過パターンがほぼ同一であることから、FRS水は純水とほぼ同一であることを示している。データによって、FRS水が化学添加物を全く含まず、実際には化学的にH2Oであることが判明した。
【００１７】
図４は、FRS水中でのフリーラジカル及びその転換パターンの一覧表である。図４に図示されている転換パターンは電解処理の間と電解処理後の両方においてランダムに繰り返し発生する。各フリーラジカルは、FRS水中におけるH2O水分子の転換の結果であり、FRS水と通常の水（H2O分子の転換が発生していない）との違いを示している。下表は、転換パターンと結果として生じたフリーラジカルの同様の表である。
転換パターン：                            生じたフリーラジカル：
2H2O  →  O2 + 4H+ + 4e-                   酸素
3H2O  →  O3 + 6H+ + 6e-                   オゾン
2H2O  →  H2O2 + 2H+ + 2e-    過酸化水素
2H2O  →  *O2- + 4H+ + 3e-    スーパーオキシドアニオン
H2O   →  HO* + H+ + e-                    ヒドロキシルラジカル
2H2O  →  2O + 4H+ + 4e-  →  2H2 + 1O2  一重項酸素
*O2- + H+  →  *O2H                        ペルヒドロキシラジカル
HO* + H2O + e-  →  H3O2-   ヒドロキシルイオン
*O2- + H+  →  HOO又はHO2*                 ヒドロペルオキシラジカル
フリーラジカルの生成はランダムであり、上に、及び図４に記載した順序であるとは限らない。フリーラジカルは、一のものから別のものへ、直ちに、かつ多くの場合ランダムな様式で転換される。スーパーオキシドアニオン及びヒドロキシルラジカルはFRS水内でフリーラジカルとして漂い、オゾン又は過酸化水素に転換することによって最終的に安定化される。さらに、過酸化水素及びオゾンは、下記の様式で電解後に転換し続ける。
H2O2  →  H+ + HO2-  （過酸化水素の転換）
O3 + HO2  →  HO* + O2- + O2  （オゾンの転換）
生じたフリーラジカルは非常に不安定であり、その周囲の他の分子又は原子と結合して安定する傾向がある。この現象を用いて、例えば病原性の桿菌などの様々な感染性の細菌性の病気を根絶する。感染した領域にFRS水を塗布することによって、FRS水内のフリーラジカルが細菌及び他の分子と結合して、感染した部位を滅菌する。水が電解している場合、酸素がH2O水分子から強く除去され、その周囲の他の原子又は分子と結合する傾向がある不安定なフリーラジカル原子の１つに転換される。酸素などのフリーラジカルと病原性桿菌などの他の分子との結合によって細菌が酸化され、滅菌される。重要なことは、図４に示すフリーラジカルの総ての転換パターンがランダムで、連続的であり、かつ電解後少なくとも２時間の間、ほぼ同レベルで繰り返されることに注意することである。
【００１８】
様々な試験によって、FRS水が、製造後少なくとも２時間、高レベルのORPを維持していることが示された。図５は、製造後直ぐに、製造から１時間後に、及び製造から２時間後に検出したFRS水内の*OHラジカルを捕捉するサンプルの電子スピン共鳴（ESR）試験結果である。３つ総てのESRスペクトルパターンはほぼ同一であり、*OHラジカルの捕捉を示し、それによってFRS水が製造後少なくとも２時間、一貫して同じレベルとフリーラジカルの転換を維持することが示された。FRS水内で生じた900mVを越える高いORPレベルは、電解後、フリーラジカルの連続生成とその転換が半永久的に続くのを助ける。言い換えれば、ORPレベルが高い限り、FRS水はそれ自体電解処理を継続する。したがって、FRS水を、製造後少なくとも２時間の間、滅菌溶液として使用することができ、このことは、例えば超酸性水などの既存の電解水と比較して使用に関して相当な実益となる。製造後直ちに超酸性水のORPレベルは減少し、このことは、滅菌能力の損失を意味している。具体的には、超酸性水は製造後、10〜15分間しか900mVのORPを維持することができない。本発明のFRS水のORPレベルは、製造後、通常は10〜15分でそのORPのピークに達し、その後、少なくとも２時間、非常に高いフリーラジカル反応を含め、900ｍVを越えるレベルを維持する。
【００１９】
図６は、FRS水における酸化還元電位変化対時間についてのグラフ図である。ORPのピークが、製造から約10〜15分後に示され、約40分間ピークが維持されている。ORPのレベルは時間と共に徐々に減少している。しかしながら、非常に高いレベルのORP（約900mV）がFRS水の製造後４時間以上継続して維持されている。注目すべきは、多くの微生物が、ORPレベルが900mV又はそれより高い環境において生存することができず、ほんの少しの微生物しか約700〜1000mVのORPレベルにおいて生存することができないことである。FRS水は高レベルのORPと6〜8pHの滅菌レベルの水素イオン濃度（HIC）を維持する。FRS水は徐々に通常の水に戻るが、フリーラジカルはFRS水及び空気中で見られる酸素のような他のフリーラジカルと結合し続ける。FRSを空気に曝すことによって、溶存酸素（DO）レベルが増加し、一部は酸化還元電位の増加により、フリーラジカルの生成の維持が促進される。概して、FRS水は10mg/Lを越えるDOを有する。FRS水のORPレベルが約1000mVから約200mV〜600mVに至るまで減少した際に、フリーラジカルの生成が最終的に停止する。
【００２０】
図７は、FRS水の製造における電解の間の電力消費を示すグラフ図である。電解電圧が上昇するにつれて、FRS水の酸化還元電位が上昇している。このORPの増加によって、FRS水を生成する連続した電解のために電力の印加を増やし続ける必要性が減少し、製造中における電力消費が最小限に抑えられる。水を電解するために印加される電力の量を、電源及び増幅器によって手動で、又は中央演算処理装置によって自動で調整してもよい。FRS水のORPレベルとFRS水を製造する電力の印加との間の関係は、例えば、電解セルの大きさ、水の性質、水温などの多くのファクターに依存する。FRS水の酸化還元電位を、電解セルへの電力及び／又は電解の時間の長さを調整することによって調整してもよい。例えば、医療環境での使用においては、1100mVなどの最も高いORPレベルを有するFRS水を製造してもよい。農業では、FRS水のORPは900mVで充分である。FRS水は900mVを越えるORPレベルを少なくとも２時間維持するので、FRS水自体を例えばバッテリーなどの電源として使用してもよい。
【００２１】
図８は、ORP、HIC、及び有効塩素レベルによる、本発明のFRS水と他の既存の先行技術の電解水との間の違いを示す比較表である。超酸性水などの先行技術の機能水は、水道水中に含まれる塩素を使用して、水溶液中の酸化還元電位を増加させる。さらに、種々の化学薬品を含めた他の添加剤も水の電解の性質を改善するために添加されており、このことによって、ヒトの健康に有害な種々の塩素ガスの生成を招く可能性がある。本発明のFRS水の製造方法では、水の最初の処理段階において塩素の大部分が除去される。したがって、FRS水は水分子の転換の結果生じるが、他の既存の電解水は総て水分子と化学電解添加剤との間の化学反応の結果生じる。
【００２２】
本発明の実施態様を例示して説明したが、当業者であれば、多数の変形及び別の実施態様を思い付くであろう。例えば、一部はFRS水を製造するために用いられる水の質により、6〜8pHの水素イオン濃度レベル又は900mV〜1200mVの酸化還元電位が少し異なっていてもよい。溶存酸素レベルの変動は、温度及び大気圧を含めた多くのファクターに依存するが、少なくとも10mg/Lであるべきである。本発明の精神及び範囲及び添付した特許請求の範囲から逸脱することなく、そのような変形及び別の実施態様を検討し、実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に従う、フリーラジカル溶液の水における特性と対応する値を示す総括表である。
【図２】図２は、本発明に従う、FRS水を製造する方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明に従う、光学スペクトルアナライザーによるFRS水及び純水についてのサンプルのスペクトル透過試験の結果のグラフ図であり、図３Ａは、純水についてのサンプルのスペクトル透過試験の結果のグラフ図であり、図３Ｂは、FRS水についてのサンプルのスペクトル透過試験の結果のグラフ図である。
【図４】図４は、本発明に従う、FRS水中のフリーラジカル及びその転換パターンの表である。
【図５】図５は、本発明に従う、FRS水中での*OHラジカルの捕捉についてのサンプルの電子スピン共鳴（ESR）試験結果のグラフ図である。
【図６】図６は、本発明に従う、FRS水の酸化還元電位の変化パターンのグラフ図である。
【図７】図７は、本発明に従う、FRS水の製造における電解の間の電力消費を示すグラフ図である。
【図８】図８は、本発明のFRS水と他の既存の先行技術の電解水との間の違いを示す比較表である。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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2006513849.tif 000011