(57)【要約】      （修正有）【課題】ボウフラ発生の抑制効果を最大限に発揮することができる、人体に対する影響の少ない水質改良装置を提供する。【解決手段】水質改良装置は、０．０１μｍ以上〜１μｍ以下の不均一なサイズの細孔を複数有する多孔質基材１の表面の一部若しくは全面に、粒径が２００ｎｍ以上〜６００ｎｍ以下の酸化還元作用を発揮するハイドロ銀チタンの水質の改質成分を担持させ、多孔質基材１の表面の一部が、水面より上方に配置される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
0.01μm以上〜1μm以下の不均一なサイズの細孔を複数有する多孔質基材であって、
当該多孔質基材の表面の一部若しくは全面に、粒径が200nm以上〜600nm以下の酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持されていることを特徴とする水質改良装置。
【請求項２】
前記水質の改質成分が担持された多孔質基材の表面の一部が、水面より上方に配されるように配置されることを特徴とする請求項１記載の水質改良装置。
【請求項３】
前記多孔質基材は、40nm以上1μm以下の径を持つ細孔の容量が細孔容量全体の2分の１以上をしめ、前記水質の改質成分はアクリル系またはウレタン系の樹脂を含むバインダーにて担持され、かつ、担持された前記水質の改質成分の上に、前記水質の改質成分の接水を妨げる別体のコート層を有さないことを特徴する請求項１又は２記載の水質改良装置。
【請求項４】
前記酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持された多孔質基材が、排水桝、雨水桝、溜枡、暗渠、流路、容器であって一定期間水漬が予定される筒状・矩形状・Ｕ字状の構造物の壁面、または前記構造物の予定接水面を含む範囲に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の水質改良装置。
【請求項５】
前記酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持された多孔質基材が、排水桝、雨水桝、溜枡、暗渠、流路、容器であって一定期間水漬が予定される筒状・矩形状・Ｕ字状の構造物の内側に配置されるブロック体を構成し、前期ブロック体は、円弧状、またはコの字状に形成され、向かい合わせに配置することにより、2つ以上を配置できるサイズであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の水質改良装置。
【請求項６】
前記多孔質基材は、コンクリートまたは素焼陶磁器であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の水質改良装置。
【請求項７】
0.01μm以上〜1μm以下の不均一なサイズの細孔を複数有する多孔質基材であって、
当該多孔質基材の表面の一部若しくは全面に、粒径が200nm以上〜600nm以下の酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持されていることを特徴とし、水耕栽培の容器または植木鉢または藻類の培養槽の底に配置して使用する水質改良装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、多孔質基材からなる水質改良装置に関するものである。特に、水が貯留される場所におけるボウフラ等の害虫、微生物による汚濁の抑制、有用藻類の培養液やハイドロカルチャー用の水を比較的長期にわたり適正環境に維持する事に適した水質改良装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材表面に酸化チタン材料を含有する第一層の上に酸化スズ材料からなる第二層が形成され、第二層に表面から第一層表面まで連通している微細孔が設けられた特許文献１記載の防藻材がある。この防藻材は、安全性に優れ、上水処理水や雨水などの貧栄養環境ばかりでなく、下水処理水レベルの富栄養環境でも長期に亘り藻類の繁殖抑制効果や付着抑制効果が得られ、さらには藻類が付着した場合でも清掃性に優れた防藻材を提供することが可能となるものである。
【０００３】
特許文献１記載の防藻材は、基材表面に酸化チタン材料を含有する第一層が形成されており、その上に微細孔径を形成した酸化スズ材料からなる第二層が形成されたものである。すなわちこの防藻材は、藻類の繁殖抑制効果を有する第一層を、微細孔径を形成した第二層で覆う構造になっている。藻類の繁殖抑制効果の観点からすると第一層だけで構成する方が効率よく好ましいのであるが、第一層を表出させると繁殖抑制効果を有する成分素材の流出や効果の消失が生じるためやむを得ず第二層を形成している。
また、デング熱・ジカウイルス感染症など蚊によって媒介される疾患が知られている。これらの疾病は、ワクチン・治療薬が未だに実用化されていないことから、蚊対策が感染症を予防・阻止するための要となっている。蚊の抑制方法としては、従来からの薬剤を用いた化学的防除、天敵を用いた生物学的防除、蚊帳・電気捕虫機を用いた物理的防除などに加えて、組換え蚊による疾病制御など多岐にわたる方法が試みられている。近年、Priya et al.(2014), Balakrishnan et al.(2014,2016)は、銀ナノ粒子を用いて、またMurugan et al.(2016)はチタンナノ粒子を用いて、蚊幼虫に対する致死効果を報告している。
しかしながら、ナノマテリアル（1〜100nmの粒子状の物質や構造体をもつ物質）に分類される銀ナノ粒子や 酸化チタンナノ粒子は、きわめて分子に近い生体内挙動を示し、呼吸器からだけでなく皮膚や消化管から細胞内に吸収されてしまうため、生き物への健康への影響が測りがたく、安全性評価の方法も明確ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８０８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上記防藻材を水に接触させても、ボウフラの発生を抑制できる等の報告はない。上記の防藻材は、分解の対象とするタンパクを酸化チタンのそばにとらえておく力が弱いか、または、防藻効果を有する第一層が、第二層の微細孔を介して水との接触する構造であるため、第一層全面が水との接触する場合と比較してその効果が劣るためではないかと考えられる。本考案の水質改良装置では、基材に酸化還元作用を発揮する水質の改質成分を担持させた後は、先行技術の第二層にあたるような別体のコート層を設けてはいない。
また、人体が吸収しにくい大きさとなるように凝集させた酸化還元作用のあるハイドロ銀チタン(Hyd[AgTiO2])（特許第6399722）があるが、このような酸化還元作用のある物質の機能を有効に機能させる手法の開発が望まれていた。
本考案は、当該事情に鑑み考案したものであって、ボウフラ発生の抑制効果を最大限に発揮することができる、人体に対する影響の少ない水質改良装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
0.01μm以上〜1μm以下の不均一なサイズの細孔を複数有する多孔質基材であって、
当該多孔質基材の表面の一部若しくは全面に、粒径が200nm以上〜600nm以下の酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持されていることを特徴とする水質改良装置。
【０００７】
前記水質改良装置において、前記水質の改質成分が担持された多孔質基材の表面の一部が、水面より上方に配されるように配置されることを特徴とする。
【０００８】
前記水質改良装置において、前記多孔質基材は、40nm以上1μm以下の径を持つ細孔の容量が細孔容量全体の2分の１以上をしめ、前記水質の改質成分はアクリル系またはウレタン系の樹脂を含むバインダーにて担持され、かつ、担持された前記水質の改質成分の上に、前記水質の改質成分の接水を妨げる別体のコート層を有さないことを特徴とする。
【０００９】
前記水質改良装置において、
前記酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持された多孔質基材が、排水桝、雨水桝、溜枡、暗渠、流路、容器であって一定期間水漬が予定される筒状・矩形状・Ｕ字状の構造物の壁面、または前記構造物の予定接水面を含む範囲に構成されることを特徴とする。
【００１０】
前記水質改良装置において、
前記酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持された多孔質基材が、排水桝、雨水桝、溜枡、暗渠、流路、容器であって一定期間水漬が予定される筒状・矩形状・Ｕ字状の構造物の内側に配置されるブロック体を構成し、前期ブロック体は、円弧状、またはコの字状に形成され、向かい合わせに配置することにより、2つ以上を配置できるサイズであることを特徴とする。
【００１１】
前記水質改良装置において、
前記多孔質基材は、コンクリートまたは素焼陶磁器であることを特徴とする。
【００１２】
0.01μm以上〜1μm以下の不均一なサイズの細孔を複数有する多孔質基材であって、
当該多孔質基材の表面の一部若しくは全面に、粒径が200nm以上〜600nm以下の酸化還元作用を発揮する水質の改質成分が担持されていることを特徴とした、水耕栽培の容器または植木鉢または藻類の培養槽の底に配置して使用する水質改良装置。
【考案の効果】
【００１３】
公園の水飲み場の下や、道路わきの雨水桝、集合住宅の貯水桝などの溜水ができやすい場所は、蚊等の感染症媒介生物が発生しやすい場所である。従来は抗生剤や殺虫剤等の薬剤を頻繁に投入することで対応していたが、本考案は薬剤を用いる必要なく感染症媒介生物の発生を抑制することが可能になるという効果がある。
また、上記効果を得るには一定量以上の表面積量が必要であるところ、コンクリート製の桝とは別体であって、円弧状、またはコの字状に形成された多孔質体のブロックを、排水桝や雨水桝の内側に配置することができる。このように構成すると、水質の改質成分が塗布された多孔質基剤の表面積をボウフラ発生・抑制効果に応じて適切に調節することができるようになる。
また、桝が新設でない場合にも、水質の改質成分が塗布した多孔質基剤からなるブロックを複数個配置することで、表面積を確保し、かつ、接水面近傍に疑似的な壁面を形成することができる。さらに、目詰まり等で水質改良の効果が落ちてきた場合には、多孔質体のブロックのみを交換することにより、継続して感染症を媒介する蚊の抑制等の効果を得ることができるという効果を有している。
また、細胞膜が薄く、酸化チタンによる分解がされやすいタンパクを表面に持つ微生物の発生が抑制される一方で、細胞膜壁を持つものや、ガラス質の殻をもつ藻類、粘膜で自身を覆う微生物への影響は少ない。上記の桝やブロックを使用すると、競合する雑菌による水質悪化がすくなく、培養液の環境維持が容易となり、珪藻やスピルリナ等の有用藻類の培養に応用することができる。
さらに、小石大のサイズに調整した上記多孔質基材を、底穴の開いていない鉢やカップの底に敷き詰め、その上に土を入れて、底穴のあいた鉢の植物と同じように水やりを行った。その結果、前記多孔質基材を敷き詰めていない鉢の植物には根腐れや悪臭などが発生し、2か月程度で枯れたのに対し、前記多孔質基材を敷き詰めた鉢の植物は、底穴の開いた鉢の植物と同じように成長をつづけた。ハイドロカルチャー用の水を比較的長期にわたり適正環境に維持する敷石としての利用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案に係る多孔質基材の外観図である。
【図２】前記多孔質基材の配置例を説明するための説明図である。
【図３】前記多孔質基材の使用例を説明するための説明図である。
【図４】実験の概要を表した説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、本考案を実施するための一実施の形態を、図を用いて説明する。本考案は、主な構成として少なくとも一部が水中に没する多孔質基材を有している。この多孔質基材は、穴径40nm以上1μm以下の細孔容量の割合が、細孔容量全体の50％以上有するコンクリート成型体（以下単に「コンクリート」という）によって形成している。
なお、コンクリートは、多孔質であり、多様な隙間や細孔、凹凸、毛細管空隙（硬化セメントペースト中で、水和生成物によって満たされない隙に相当する直径3nm〜30μm程度の空隙）やゲル空隙等の隙を持っている。
細孔空隙量とは、アルミナ多孔体、粗粒シリカ、コンクリート、ゼオライト、珪藻土版、陶器等の多孔質基材の細孔径分布を評価する場合に用いる指標であって、一般的には、資料の質量あたりの細孔空隙量（mm3/g）として表される。また、場合によっては、質量あたりではなく、容積あたり（mm3/cm3）で現すこともある。
細孔径分布測定試験は、細孔直径測定範囲が100μm〜3nm程度のポロシメーターのような、一般的な測定機器を用いて計測を行うことができる。
ボウフラ発生の抑制、珪藻の発現、等の効果発揮に関し、基材は、細孔直径0.003μm（＝3nm）から30μmの全細孔を100％として、その中で、細孔直径0.01以上1μm以下のサイズの細孔容量の比率が多いものが好ましい。中でも特に、細孔直径が0.04μm（＝40nm）以上1μm以下のものの細孔容量が50％以上のものが好ましい。
【実施例】
【００１６】
本実施例に係る多孔質基材１は、一例として図１に示すようにＵ字型に形成されており、後述する水質の改質成分を多孔質基材に塗布若しくは含浸させることによって形成したものである。なお、基材に改質成分を担持させた上に別体のコート層を設けてはいない。
多孔質基材１は、断面外形の短辺が185mmかつ長辺が210mm、肉厚を約35 mmのＵ字型に成し、長さを150 mmに形成している。使用形態の一例として、図２に示すように、２つの多孔質基材１（１ａ、１ｂ）をＵ字型の解放側を互いに嵌め合わせるように対向配置させて水中に沈めることでボウフラの発生を抑制することができる。例えば、図３に示すような排水マス２の中に収容しておくことで、貯まった水におけるボウフラの発生を阻害する。
なお、排水桝２は、排水桝、雨水桝、溜枡、暗渠、流路、容器、槽等の一定期間水漬が予定される筒状・矩形状・Ｕ字状の構造物であってもよく、以下の実験を含めて排水桝２に変えて適宜用いてもよいものである。
【００１７】
多孔質基材に塗布若しくは含浸させる水質の改質成分として、酸化還元作用のある触媒として機能するハイドロ銀チタン(Hyd[AgTiO2]・ＤＲ．Ｃ医薬株式会社の登録商標・特許第6399722号）を使用した。
ハイドロ銀チタンのサイズは、300程度の大きさまで凝集させたものを使用する。このハイドロ銀チタンは、不衛生タンパク質を分解して水に変える新素材として注目されており、数十社の企業によって、マスク等の花粉対策商品や、被服、タオルなどに製品化されており、安全性試験の進んでいる素材と考えられている。ハイドロ銀チタンはＤＲ．Ｃ医薬株式会社より入手した。
【００１８】
コンクリート用ハイドロ銀チタンバインダーは、セルテック株式会社販売の製品を購入して使用した。アクリル系重合樹脂を含み、ｐＨ７〜９であった。尚、バインダーはウレタン系のバインダーを使用することも可能である。
【００１９】
多孔質基材としては、軽量ガラス、ゼオライト、珪藻土コースター、素焼陶磁器タイル、コンクリート（ブロックまたは雨水桝）、化粧用スポンジ、を試行した。ボウフラの生息数において、コントロール（多孔質基材無し）との差が出たのは、素焼陶磁器タイル、コンクリート、化粧用スポンジであった。したがって、素材として適切なものは、素焼陶磁器タイル、コンクリート、化粧用スポンジという結果であった。
【００２０】
コンクリートを素材とした多孔質基材の表面積とボウフラ生息数の関係を評価する実験を行った。20cm2、40cm2、80cm2の表面積を有する３種類の多孔質基材をそれぞれ入れた100mlの水に、野外で採取したボウフラを入れて５日間観察した。この実験結果を表１に示す。
【表１】
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表１に示す通り、実験開始から2〜4日程度でボウフラ生息数の変化がみられた。具体的には、一定量の水に対して多孔質基材の表面積の大きい方が、ボウフラ生息数が減少する傾向がみられた。顕著な効果を得るには、割合として水100mlに対して40cm2以上の表面積を有する多孔質基材を用いることが望ましいことが分かる。
【００２１】
次いで、同じ多孔質基材を用いた場合において、多孔質基材の配置の違いによるボウフラの数の実験を行った。実験は、図４に示すような３形態で、それぞれ約１ヶ月野外に放置した状態で行った。（１）はバット１０に、２〜３センチの高さまで水５を張り、多孔質基材１ａを壁面に立てかけた状態。（２）は同じくバット１１に２〜３センチの高さまで水５を張り、多孔質基材１ｂを沈降させた場合。（３）は同じくバット１２に２〜３センチの高さまで水５を張っただけで多孔質基材が無いものである。
【表２】
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結果は表２のグラフに示す通りであり、（１）の多孔質基材を壁面に立てかけた状態が最もボウフラの発生を抑制する効果があった。
【００２２】
また、バインダー、消泡剤、水を混ぜた溶液中に、スラリー溶液状のハイドロ銀チタンを撹拌し、ハイドロ銀チタンスラリーの3倍希釈溶液と、6倍希釈溶液を作成した。そして、コンクリート製の雨水桝内側の底面と壁面に、コントロール（塗布無し）、ハイドロ銀チタンスラリーの6倍希釈溶液、3倍希釈溶液について、ハイドロ銀チタン溶液を塗布し、桝内に水を張って野外に設置し、ボウフラの生息数をカウントした。
結果は、表３に示す通りである。
【表３】
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【００２３】
上記の実験においては、コントロールに比して、ハイドロ銀チタンを担持させた桝は底に貯まる沈殿物（デトリタス塊等）が少なく、水質が改良されていると考えられる。なお、赤虫や珪藻類についての抑制効果は見られなかった。
コンクリート桝の観察では、幼齢と思われる小さなボウフラの死骸は、接水面付近の桝壁面にみられることが多かった。
多孔質基材を完全に水没させた場合よりも壁面に配置した場合にボウフラ抑制の効果が高い結果に鑑みると、触媒の超親水性作用により、接水面から壁面に沿って水が吸い上げられ、蚊の卵やボウフラの幼生が、触媒の担持された表面に接することが多くなるのではないかと推測される。当該推測を裏付けるように、多孔質基材の表面の一部が、水面より上方に配され、接水面をまたいで上部（空気中）と下部（水中）の両方にハイドロ銀チタンが担持されている場合のほうが、すべて水没させてしまった場合よりもボウフラの発生の抑制効果が高い結果となった。
【００２４】
一方で、藻類の培養や、植物の育成においては、壁面の有無よりも、日光の当たる面の過多のほうが、影響が大きかった。上記の桝やバットでは、日光を遮らなかった場合には、珪藻類、緑藻類の増殖が顕著となった。
藻類については、（１）多孔質基材を壁面に立てかけた状態、（２）多孔質基材を沈降させて場合、（３）多孔質基材無しの３態様のバットについては、スピルリナと培養液を入れたのち、上部をラップで覆ったものを室内に置いて観察をおこなった。
（３）は一月ほどスピルリナの増殖が続いたのち、沈殿して退色したが、（１）（２）では、一月ほどスピルリナの増殖が続いたのち、一部沈殿はあったものの、三か月たっても退色がおこらなかった（3か月以上たった（１）（２）は、他の緑藻類の比率が増えてしまったため、観察を中止した）。なお、ボウフラと異なり、（１）多孔質基材を壁面に立てかけた状態、（２）多孔質基材を沈降させて場合では（２）多孔質基材を沈降させて場合の方が、藻類の増殖が速かった。日の当たる面積が多いためではないかと推測される。
【００２５】
上記のボウフラの発生や成長を抑制する効果は、塗布した水質の改質成分の表面で進行すると考えられ、上記実験結果から水質の改質成分を塗布した多孔質基材の表面積が大きくなるほど高い効果が得られると解される。
また、水質の改質成分を構成する主成分（ハイドロ銀チタン）の粉末が小さいと活性が大きくなりやすいと考えられる。
【００２６】
本考案は、特定のサイズのタンパク質に効果的に作用するハイドロ銀チタンの酸化還元作用により、水質改良やボウフラの発生を抑制することができる事を発見したことに端を発している。上記効果を得るためには、ハイドロ銀チタンが十分に作用できるだけの表面積に加え、反応すべき対象を継続的に供給する仕組みが必要であった。
このため、反応させたいタンパク質の大きさや存在しやすい場所を考えて、多孔質基材を選定するとともに、利便性と表面積の調節のしやすさを考慮して、図１に示すような製品として具体化したものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本考案は、ボウフラの発生を抑制することができる下水マス、下水装置に利用可能である。また、有用藻類の培養桝やハイドロカルチャー用の敷石にも利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  多孔質基材
２  排水マス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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