专利名称：微团簇液体以及制备和使用它们的方法
技术领域：
概括性讲，本发明涉及微团簇液体和制备与使用它们的方法。本发明提供了制备微团簇液体的方法以及使用它们的方法。
背景技术：
水由水分子个体组成，这些水分子之间通过氢键彼此键合形成团簇，它们可表征为五类非键合分子，由五个准四面体排列的水分子组成的四面体氢键键合分子和通过1、2或3条氢键与团簇连接的界面连接分子(USP 5,711,950，Lorenzen；Lee H.)。这些团簇然后可形成由不同数量的这些微团簇分子组成的更大阵列，其中通过远距离的弱范德华引力和一种或多种下述力维持这种阵列(1)偶极-偶极相互作用，即两个具有永久偶极矩的分子之间的静电引力；(2)偶极-诱导偶极相互作用，其中一个分子的偶极极化相连分子；和(3)由于原子中的瞬时偶极产生的小色散力。在正常条件下，四面体微团簇是不稳定的，通过搅动再形成更大的阵列，从而赋予伦敦力以克服范德华力。色散力起因于两个水分子相互接近时的相对位置和距离，并且导致它们独特的信封式原子内分子轨道构型发生扭曲。每一分子抵抗这种扭曲导致抗继续扭曲的力增加，直至达到最大点，此时伦敦诱导力开始起作用。如果这些分子的速率足够高，足以使它们在等于范德华半径的距离彼此相互接近，则水分子之间就会结合。
目前需要一种能有效分级大分子阵列液体的方法。此外，还需要用于消耗、医药和化学过程的小分子(如微团簇)水。
发明概述本发明人业已发现，通过空化作用形成分级或微团簇分子(如理论四面体微团簇水)可以裂解通过例如各种不同的静电和范德华力形成大分子阵列的液体(如水)。本发明人还进一步发现了利用范德华斥力稳定新产生的微团簇水的方法。该方法包括冷却微团簇水到需要密度，其中微团簇水随后可以充氧。将微团簇水趁冷装瓶。另外，通过在微团簇水为稠密状态(即冷却状态)下装满瓶子和封口，伦敦力通过降低搅拌速率而减弱，这况情形可以发生于半充满瓶内，从而对溶液中的溶解气体(如氧气)提供了分压，由此当在40-70度华氏温度下贮存时能够稳定微团簇约6-9个月。
本发明提供了生产微团簇液体如水的方法，该方法包括空化作用液体，使液体中夹杂的溶解气体形成大量空泡；将包含大量空泡的液体进行减压，其中压力的降低导致大的液体分子矩阵裂解成小液体分子矩阵。在另一实施方案中，液体基本上不含矿物质，而且可以是同样基本上不含矿物质的水。该实施方案提供了一种重复进行直至水达到约140℃(约60℃)的方法。通过加压液体至第一压力，然后迅速减压至第二压力形成空泡可以获得空化作用。加压可以使用泵来实现。在一个实施方案中，第一压力约为55psig至大于120psig。在另一个实施方案中，第二压力约为大气压力。进行上述实施方案，压力变化导致大量空泡内爆或爆裂。压力变化产生能解离局部原子并以不同的键角和键强再形成原子的等离子体。在另一实施方案中，冷却液体到约4℃-15℃。再一实施方案包括向微团簇液体中供入气体，例如其中的气体为氧气。在另一实施方案中，供入氧气约5-约15分钟。
在另一实施方案中，本发明提供了生产微团簇液体的方法，该方法包括对液体提供足以加压液体的压力；发射加压液体，产生连续的液体流；将连续的液体流置于具有部分真空压力的多旋转涡流中，使液体中的溶解和夹杂气体形成大量空泡；将含大量空泡的液体进行减压处理，其中大量空泡发生内爆或爆裂，从而产生能将大液体分子矩阵裂解为小液体分子矩阵的冲击波。在进一步的实施方案中，液体基本上不含矿物质，而在另外的实施方案中，液体为水，优选基本上不含矿物质。本发明提供的方法可以重复进行直至水达到约140°F(约60℃)。在另一实施方案中，通过加压液体到第一压力，随后迅速减压到第二压力形成空泡提供空化作用。本发明进一步提供了由泵产生加压的方法。在进一步的实施方案中，第一压力为约55psig至大于120psig，而在另一实施方案中第二压力为约大气压力，包括其中第二压力小于5psig的实施方案在内。本发明还提供了微团簇液体，其中压力改变使大量空泡发生内爆或爆裂。在进一步的实施方案中，压力改变产生能解离局部原子并以不同的键角和键强再形成原子的等离子体。本发明还提供了冷却液体至约4℃-15℃的方法。在另一实施方案中，本发明向微团簇液体中供入气体。优选气体为氧气，尤其是充氧约5-约15分钟，更优选在约15-20psig压力下充氧。
本发明还提供了包括按照上述方法产生的微团簇水的组合物。
本发明的再一方面涉及微团簇水，它具有任一或所有下列特性约3.0-4.0μmhos/cm的电导率，在约2650波数处具有主要尖特征峰的FTIR分光光度图谱，约40℃-70℃的蒸气压(按照热重量分析法测得)，和至少约+30赫兹(优选至少约+40赫兹)的17O NMR峰移位(相对于反渗透水)。
本发明进一步提供了本发明的微团簇水用于通过使细胞与微团簇水接触而调控细胞性能和降低细胞中自由基水平之目的的用途。
本发明进一步提供了包括微团簇水(如充氧的微团簇水)和物质如营养剂、药物等的递送系统。
进一步地，本发明的微团簇水通过与织物接触可用于除去织物上的污渍。
附图及下面的描述部分详细说明了本发明的一个或多个实施方案。本发明的其他特征、目的和优点根据本说明书和附图以及权利要求将一清二楚。
本文引用的所有出版物、专利和专利公开说明书在此特意引入作为参考用于所有目的。
附图简述
图1示出水分子和所产生的净偶极矩。图2示出水分子的大阵列。图3示出具有5个形成四面体形状的水分子的水微团簇结构。图4示出用于在液体中产生空泡作用的装置实例。该装置具有液体入口，其中所述液体然后进行多旋转涡旋达到约27″Hg部分真空压力。液体然后在位置A通过加速管输出到一压力低于装置(例如约大气压力)的室内。图5示出RO水(图5(a))和处理后的微团簇水(图5(b))的FTIR光谱。图6示出RO水和充氧微团簇水的TGA曲线。图7示出RO水(图7(a))、未充氧微团簇水(图7(b))和充氧微团簇水(图7(c))的NMR光谱。
优选实施方案描述液体(包括例如醇、水、染料及其组合)是由原子和具有复杂分子排列的分子组成。许多这些排列导致与邻近分子具有非共价作用的共价键键合原子形成大分子阵列，进而再通过其他非共价相互作用与其他分子相互作用。这些大阵列尽管是稳定的，但考虑到其大小，对于许多应用来讲仍然是不理想的。因此需要通过降低非共价相互作用的数量来形成并提供小阵列。这些小分子在生物与化学体系中能够更好地渗透和反应。另外，小分子阵列提供了新的希望的特性。
本文所用的“共价键”是指原子共享电子形成的键。术语“非共价键”或“非共价键相互作用”是指原子间不共享电子的键或相互作用。例如，这种非共价相互作用包括一个或多个电子从一个原子转移到另一原子产生离子而形成的离子(或电价)键，由偶极矩、氢键和范德华力产生的相互作用。范德华力是非极性分子之间或同一分子的不同部分之间作用的弱力，由于电子在一个基团中的暂时不对称分布而使两个基团聚集在一起，从而在另一个基团中诱导相反极性。当两个基团靠近距离小于范德华半径时，它们之间的力变为相斥，因为它们的电子云开始彼此渗透。
多种液体都适合本文所述技术。这些液体包括水、醇、石油醚和燃料。液体(如水)是包括一个或多个基本元素或原子(如氢和氧)的分子。原子间通过共价键和分子电荷相互作用形成分子。水分子具有角形或弯曲的几何构型。水分子中的H-O-H键角约为104.5°-105°。水分子的净偶极距示于图1。这种偶极距产生静电力，从而可以吸引另外的水分子。Pugliano等人的最近研究(《科学》(Science)，2571937，1992)说明了水分子之间的关系和复杂的相互作用。这些研究揭示氢键和氧-氧相互作用在产生水分子大团簇中起着重要作用。基本纯净水形成包括多个水分子的复杂结构，这些水分子各自与邻近水分子相互作用(如图2所示)形成大阵列。这些大阵列的形成以例如非共价相互作用如氢键形成和分子的偶极距作用的结果为基础。尽管这些大分子是高度稳定的，但它们仍被认为在各种化学和生物反应中是有害的。因此，在一个实施方案中，本发明提供了形成如图3所示具有少至约5个水分子的分级或微团簇水的方法。
本发明提供了小微团簇液体(如微团簇水分子)，制备分级(fractionized)或微团簇(micro-cluster)水的方法以及在处理各种不同生物条件中的使用方法。
因此，本发明提供了制备分级或微团簇液体(如水)的方法，该方法包括加压原料液体至第一压力，接着迅速减压至第二压力产生部分真空压力，从而释放夹杂气体，形成空泡。空泡的内爆和爆裂产生的热-物理反应引起热量增加，使通过非共价相互作用结合在一起的大液体阵列破裂。这一方法可以重复进行直至获得具有所需理化特性的分级液体。当液体为水时，重复此方法直至水温达到约140°F(约60℃)。在能防止再形成大阵列的条件下冷却所产生的小或分级液体。本文所用的“水”或“原料水”包括自来水、天然矿泉水以及处理过的水如净化水。
本领域技术人员所知的任何方法都可以用来在液体中产生空化作用，只要空化源适于产生足以裂解大阵列的能量即可。空化作用产生的声能为大液体阵列裂解成小液体团簇提供了能量。例如，可以使用声能换能器来提供需要的空化源。另外，通过施加压力将液体通过长度可收缩的管，在收缩前产生高压，然后在收缩后迅速减压。另一实例包括通过泵以相反方向施加压力将液体通过转动蜗壳。
在一个实施方案中，将要分级的液体加压到转动蜗壳内，产生涡流，当转动涡流在大气压力或接近大气压力下通过锥形喷嘴射出时，涡流获得以空泡形式释放夹杂气体的部分真空压力。这种突然减压和解压引起空泡内爆和爆裂，从而产生声能冲击波。这些冲击波断裂大液体阵列的共价键和非共价键，断裂弱阵列键，形成由例如约5个以准四面体排列(如图3所示)的水分子构成的微团簇或分级液体，并且把电荷传给微团簇液体，从而在液体中产生电解质性质。再循环微团簇液体直至形成需要数量的微团簇液体分子，达到规定的表面张力和电子电荷，根据液体温度升高-时间的关系测定(因为空泡将动力学热量传送给处理液体)。在获得所需表面张力和电子电荷之后冷却微团簇液体，直至液体密度增大。所需表面张力和电子电荷可以用多种方法测量，但优选根据温度进行检测。在液体达到所需密度之后(通常在约4-15℃下)，可以通入气体例如分子氧，通氧时间应足以在微团簇液体中获得需要量的氧。微团簇液体然后等分到容器或瓶中，优选填充到最大容量，在充气微团簇液体仍保持冷却状态下封口，以便当温度达到室温时对充气微团簇液体提供分压。这样由于对瓶内容物的分压增大而能使大量溶解气体保留在溶液内。
本发明提供了制备微团簇或分级水或液体的方法，为了便于解释，将使用水作为所述液体，但可以使用任何类型的液体代替水。优选使用原料水如净化水或蒸馏水作为基质，因为相对来讲它们不含矿物质内容物。然后将水置于食品级处理用不锈钢容器中。通过将原料水通过能提供约55-120psig或更高的连续压力的泵处理，产生连续水流。这种水流然后施加到能形成达到约27″Hg部分真空压力的多旋转涡流的适当装置中(参见例如图4)，从而达到水中溶解夹杂气体的蒸气压。这些气体形成空泡，向下扩散到多倍加速管内，在或接近大气压力下射入到普通室内。通过内爆和爆裂空泡产生得到的冲击波通过重复循环水将大水阵列断裂为较小的水分子。增加水的再循环导致水温升高。内爆和爆裂空泡产生的热量以可看见的声致发光形式释放能量，其中声致发光泡的温度估计为10-100eV或者在19,743,336大气压下为2,042.033华氏温度。但产生的热量为亚微米级大小，并且被周围水迅速吸收，从而赋予其动力学能量。本发明人测得这些大阵列形成较小水分子的裂解可以利用空化作用通过正弦波控制，而且通过监测温度的升高，人们可以调整受处理水的渗透压和表面张力。本发明人已经测得充氧微团簇水(Penta-hydrateTM)的理想温度为约140°F(约60℃)。这可以通过使用具有6度加速管的四对冲涡流蜗壳在大气压力或接近大气压力(低于5英镑反压力)下射入普通室内而完成。
如上所述，本发明人还发现，在本文所述的方法中液体的热量/温度进行正弦波动。依据所需的理化特性，重复本发明方法直至在正弦曲线中建立需要点，在此点上收集液体，进而在能抑制大分子阵列形成的条件下冷却。例如(但非限制性的)，本发明人已经发现按照本文所述方法处理的水经历正弦加热过程。在这种水的生产过程中，产生高负电荷并且传递给水。依据操作压力和后继水速率，使用具有800周期或更高周期频率的叠加正弦波已经测得250mV-1V的电压。本发明人已经发现，温度中的第三个正弦峰提供了最佳数量水的微团簇结构。尽管本发明人没有义务提供作用的机制或理论，但据信高负离子生产能力起着电子供体稳定源的作用，消耗时起抗氧剂作用，并且进一步起着稳定水微团簇的作用，而且通过调整暴露于负电荷静电场中的水分子，可以防止大阵列再形成。尽管不拟囿于特定理论，但据信空化作用过程中获得的高温可以在水中形成能解离H2O原子的等离子体，然后以不同的键缔合方式再形成以产生不同的结构(根据FTIR和NMR试验资料证明)。
本领域技术人员应当认识到，本发明的水可以进一步用多种方法修饰。例如，在微团簇水形成之后，可以如本文所述对水充氧，进一步提纯，调味、蒸馏、照射，或多种本领域已知的其他修饰方法，而且根据水的最终用途这些方法是显而易见的。
在另一实施方案中，本发明提供了调控组织或受验者细胞性能的方法。微团簇水(如充氧的微团簇水)可以被设计为递送系统，能够传递水合作用、氧合作用、营养物、药物，并增强总细胞性能以及在细胞中交换液体和消除水肿。应用RJL Systems Bio-E1ectrial ImpedanceAnalyzer BIA101Q型Body Composition Analysis SystemTM完成的试验证明在短至5分钟的时间内胞内和胞外的水合作用发生显著变化。试验采用身高71.5″、体重269磅的58岁肥胖体形男人进行。如下所示采用Bio-Electrical Impedance AnalyzerTM获取基线示数。
如下面实施例所述，据认为本发明的微团簇水通过受验者的使用能提供有益作用。受验者可以是任何哺乳动物(如马、牛、猪、鼠、猫、犬)，但优选人类。微团簇水或充氧微团簇水(Penta-hydrateTM)的剂量取决于本领域认可的多种因素，而且通常是可改变和调整的。这些因素包括年龄、体重、活动情况、失水情况、身体脂肪等。典型的是，0.5升本发明的充氧微团簇水能提供有益结果。另外，据认为本发明的微团簇水能够以本领域技术人员已知的多种方式给用，例如单独口服和静脉施用，或者与其他药剂、化合物和化学品混用。同样还预计本发明的水可用于冲洗伤口或用于外科切口部位。本发明的水可用于治疗感染，例如厌氧微生物引起的感染可以用微团簇水(如充氧微团簇水)进行有益治疗。
在另一实施方案中，本发明的微团簇水可以用于降低自由基的水平，从而抑制细胞中的自由基损伤。
在再一实施方案中，本发明的微团簇水可用于除去织物如棉花上的污渍。
下列实施例用于说明而非限制本发明。本领域技术人员应当能够认识到下列实施例的等同方案，而且这些等同方案也包括在本发明内容中。
实施例1如何制备微团簇水下文描述了制备微团簇液体方法的一个实例。本领域技术人员应当认识到本发明所包括的其他等同方案。因此，下列实施例不得认作是对本发明的限制，而是为了更好地理解本发明所提供的说明性方法。
将325加仑得自Culligan Water的或在5加仑瓶中于约29℃(室温)下纯化的汽馏水，置于带有供处理用可移去之顶部的316不锈钢非加压容器中。容器通过减小到1″NPT的底部进料21/4″316不锈钢管连接到含有5微米纤维滤器的20″U.S.过滤器外壳内，过滤器用于除去水中可能存在的任何污染物。20″过滤器的出口与通过直接传动由3HP1740 RPM三相电机驱动的Teel 1V458 316型不锈钢齿轮泵连接。齿轮泵1″NPT的出口经由配置有仅用于分离目的的1″不锈钢球阀对准空化装置，并且经过一压力计。泵出口向空化装置传递65psig连续压力。
空化装置由四个无叶轮的小型反向泵蜗壳组成，这种蜗壳由Teflon制成，安装在切线进料普通水源的316不锈钢管外壳中，在65psig下利用1V458齿轮泵通过1/4″孔进料，该孔通常用作泵的出口，但为了形成转动涡流此时用作入口。进入四个蜗壳内的水朝向360度度盘，经过带有3/8″排出孔的1″长加速管装置通过通常为泵进料面(包括通常为泵蜗壳的进料面而在此用作装置卸料面)的口排出。四个反向泵蜗壳产生转动涡流，导致水自旋一个360度圆圈，然后在低于中心线5度下降角度下排出水，加速管在大气压力或接近大气压力下将水泄料到普通室内。普通室与反接到含蒸馏水的325加仑容器顶部的1″不锈钢卸出线连接。此时水完成一次装置处理过程。
连续重复上述方法，直至空泡内爆和爆炸(例如由于声能所造成)产生的能量已经将其动力学热量传递于水，并且水温为约60摄氏度。
尽管本发明人没有责任来解释本发明的理论，但本发明人仍然提供了下述理论进行论述，但并不囿于这一理论。本发明人相信空化作用产生的声能能够断裂在大阵列中将单个五水分子四面体微团簇相互结合在一起的静电键，从而减小了它们的大小和/或在水中产生局部等离子体，将正常键角重构成不同结构的水。
温度利用手持式红外热检测器通过不锈钢温度计套管进行检测。而且本领域技术人员应当能够确认测定温度的其他方法。一旦温度达到60℃，关紧泵发动机，使水冷却。使用装有5,000Btu空调的8英尺×8英尺绝缘房间可以加快冷却，但这不是必需的。重要的是冷却时不要搅动处理水，而且还应当尽可能不要移动。
可以使用4℃冷却温度，但15℃就足够，而且冷却温度随要冷却的水量而变。在充分冷却到约4-15℃之后可以对水进行充氧处理。
一旦水冷却到所需温度，就将水从325加仑不锈钢容器移到5加仑聚碳酸酯瓶内进行氧合作用。
在20psig压力下，通过配置有用于产生细小空气泡的塑料空气扩散器的1/4″ID塑料管线(如Lee’s Catalog编号12522)进料供入O2完成氧合作用。塑料管通过5加仑瓶罩上的螺钉扎穿伸到瓶子的底部。管线在其卸料端安装空气扩散器。氧气在20psi流动压力下加入以确保能看见良好的氧气泡流。在一个实例(Penta-hydrateTM)中，水用氧处理约5分钟，在另一实例(Penta-hydrate ProTM)中，水用氧处理约10分钟。
氧合作用后随即将水装瓶到500ml PET瓶中，填充至溢出，用内插密封垫圈的耐压密封型塑料盖封口。在一个实施方案中，填充满0.5L瓶子，因此当水温升高至室温时，其自身对瓶产生压力，从而在分压下保持更高浓度的溶解氧。该步骤不仅能够保持更多溶解态氧，而且还能防止装运过程中水过分振荡。
实施例2下面为使用本发明水的患者个体报告水肿消退患者A66岁(ALS)肌萎缩性侧索硬化(Lou Gherig病)男性患者表现出肩手综合症，伴有明显的左手浮肿。这种肩手综合症主要影响四肢。在服用500ml Penta-hydrateTM微团簇水后，左手浮肿戏剧性地缩小到正常状态。另外试验数周，在服用Penta-hydrateTM微团簇水后观察到浮肿同样消退。当中断停用Penta-hydrateTM微团簇水浮肿再发生过夜后，通过服用500ml Penta-hydrateTM微团簇水，浮肿在4-6小时内消退。患者B53岁，女，6年多关节急性风湿性关节炎病史。她已经以日为单位连续4年使用利尿药来治疗坠积性水肿。5月前她开始使用Penta-hydrateTM微团簇水来代替利尿药，每日消耗3×500ml。一天内脚/腿及手水肿消退。当旅游期间停用Penta-hydrateTM微团簇水时，水肿迅速复发。恢复使用Penta-hydrateTM微团簇水，水肿迅速消退。增加身体耐性56岁，女，诊断患有“重度肺气肿”，因劳动能力完全丧失退休，1998年12月在Boston的St Elizabeth医院进行实验性肺减小外科手术。取出肺上部的每片肺叶，再切成片。尽管手术认为是成功的，但患者病情开始恶化。通过使用Oxy-Hi-drate ProTM克服了患者的精力沮丧和耐力丧失情形。使用Penta-hydrateTM的患者通常耐力能增加1/3，其原因在于传递给细胞的水合作用增加，这是一种能增加氧合作用和细胞能量产生的递送系统。对众多受试者进行的试验表明，服用Penta-hydrateTM微团簇水后10分钟内细胞的水合作用显著增强。减少锻炼时的乳酸酸痛本发明人已经收到使用Penta-hydrateTM微团簇水后能够减小或消除锻炼过程中乳酸聚集产生的酸痛以及增加耐久力和身体状况的报告。包括老年纤维肌痛患者。据认为Penta-hydrateTM微团簇水通过增强细胞水与氧的交换，能延迟或防止厌氧细胞功能的固定，从而在艰苦锻炼期间能保持细胞在需氧条件下长期工作，防止或延迟体内乳酸聚集。增强运动行为对三个高水平运动员进行的试验证明总性能指标显著增高。
参加1999 Coronado California 21thannual Super Frog Half IronMan Triathlon的三项全能运动员(男，29岁)在比赛之前每天消耗6×500ml瓶Penta-hydrateTM微团簇水，比赛期间每天消耗6×500ml瓶Penta-hydrateTM微团簇水，公布的获得男子总冠军的最后成绩为41937，比同龄组第二名成绩超前24分钟，打破了42609的NavySEAl Relay Team One的组合成绩(即新运动员参加三项比赛的每段赛程的时间之和)。通常，在这种高强度比赛后，运动员次日将会极度疼痛，但饮用Penta-hydrateTM微团簇水的运动员则没有这种疼痛，并且在第二天参加20K圈预选赛。三项全能运动员受验者赢得了多次三项全能运动比赛，并获得了参加1999年澳大利亚世界锦标赛的资格。
参加1999年8月在Morley Field Velodrome举行的San DiegoSecond Annual Duadrome World Champinoships的三项全能运动员(男，39岁)。接受试验的运动员事先饮用Penta-hydrateTM微团簇水，创造了新的世界记录，赢得35-39岁小组的冠军，在男子接力赛级别中提前26秒打破了他本人的最好成绩，在连续记录比赛中提前3秒打破其最好成绩。
上面两个三项全能运动员都报告了耐力会奇迹性增加，并且在艰苦锻炼后体能迅速恢复，这是饮用普通水所不能体验到的，而且在三项铁人运动的赛跑赛程期间水合能力也增加，通常水合作用仅发生在三项铁人运动的赛车赛程阶段，其原因在于普通水会引起受验者产生反胃，而饮用Penta-hydrateTM微团簇水由于能够快速吸收则不会产生这种问题。
San Diego TV10新闻主持人(女，45岁)，参加狂风暴雨海洋游泳比赛。在Hawaii的游泳地点临进水之前，饮用500ml Penta-hydrateTM微团簇水，赢得45岁年龄组的金牌。返回到San Diego，参加La Jolla的狂风暴雨水中游泳比赛，赢得金牌。接着再参加在California的Catalina Island举行的全美(US Nationals)比赛，在临进水之前饮用了500ml Penta-hydrateTM微团簇水，最后获得US Nationnal金牌。她不被认为是US Nationals的金牌竞争者。充血性心力衰竭本发明人已经有数篇由充血性心力衰竭患者提供的报告，报告称在饮用500ml Penta-hydrateTM微团簇水后10分钟，它们的呼吸浅短现象消失并且体能增加。肌硬化MS患有肌硬化的妇女被匆匆送入San Antonio Texas的医院，因严重脱水已昏迷。MS患者饮用×500ml瓶Penta-hydrateTM微团簇水后再次水合。感冒、流感、窦性感染和精力脾损伤且具有20年纤维肌痛病史的58岁男性患有慢性窦性感染，每年都有流感发作，并且伴有肺炎发作。19个月前他开始每天都饮用6-500ml瓶Penta-hydrateTM微团簇水。当时他已患有严重的窦性感染，通常需要抗生素处理。在使用Penta-hydrateTM微团簇水后，窦性感染在三天内消除，受验者在19个月期间没有再发生一次窦性感染。另外，他也再没有得过任何感冒、流感和变应性疾病，现在是20年来第一次能够在非疲劳状态下工作。水肿消退在众多试验中，Penta-hydrateTM微团簇水能够消退所有受验者的水肿，无论是慢性健康状态还是外科手术引起的水肿。在所有病例中，在消耗了少至1瓶(但需要不多于2两瓶)500ml Penta-hydrateTM微团簇水后水肿都能奇迹般缩小。一种这种病例是前臂有两处折断的中年妇女。前臂固定在夹板中，发生严重水肿。从300pm至睡觉时间她饮用了两瓶500ml瓶装Penta-hydrateTM微团簇水。前臂严重浮肿，以致她不能在其浮肿臂与夹板之间插入信用卡。当她次日早上700am醒来时，浮肿减退到危及她的夹板被松掉地步，她不得再求助矫形外科医师给予再次夹板固定。液体营养分析器结果液体营养分析器结果使用RJL Systems BIA101QTMFDA注册分析器用于测定细胞水合作用和健康。下列测量采用58岁男性受验者进行。时间759am，1999年10月9日，基线试验测定值阻力413ohms 电抗53ohms计算值阻抗416ohms 相角7.3度并行模型阻力419.8ohms 电容973.0pF评价流体结果 百分比 正常范围 偏差状态(水肿)总体水 63.3L 52％(WT) 40％-50％ +2胞内水 37.5L 59％(TBW)51％-60％ +0胞外水 25.8L 41％(TBW)39％-51％ +0营养学测定基础代谢2069Kcal体细胞质量 90.6lbs. 34％(WT)脂肪游离质量190.2lbs. 71％脂肪78.8lbs. 29％ECT 99.6lbs. 52％阻抗指数 1437正常时间802am饮用500ml Penta-hydrate ProTM时间812am，1999年10月9日测定值阻力436ohms 电抗57ohms计算值阻抗439.7ohms 相角7.4度并行模型阻力443.5ohms 电容938.4pF评价流体结果百分比 正常范围 偏差状态(水肿)总体水 63.3L 51％(WT) 40％-50％+1胞内水 37.1L 60％(TBW) 51％-60％+0胞外水 25.2L 40％(TBW) 39％-51％+0营养学测定基础代谢2060Kcal体细胞质量 89.6lbs.33％(WT)脂肪游离质量188.0lbs. 70％脂肪81.0lbs.30％ECT 99.6lbs.52％阻抗指数1469正常时间838am，1999年10月9日测定值阻力442ohms 电抗56ohms计算值阻抗445.5ohms 相角7.2度并行模型阻力449.1ohms 电容898.0pF评价流体结果百分比 正常范围 偏差状态(水肿)总体水 62.0L 51％(WT) 40％-50％+1胞内水 36.6L 60％(TBW) 51％-60％+0胞外水 25.4L 40％(TBW) 39％-51％+0营养学测定基础代谢 2048Kcal体细胞质量 88.4lbs. 33％(WT)脂肪游离质量 187.5lbs. 70％脂肪 81.5lbs. 30％ECT 99.1lbs. 53％阻抗指数 1426正常时间843am，1999年10月9日测定值阻力453ohms 电抗57ohms计算值阻抗456.6ohms 相角7.2度并行模型阻力460.2ohms 电容870.4pF评价流体 结果 百分比 正常范围偏差状态(水肿)总体水 63.6L 50％(WT)40％-50％ +0胞内水 36.2L 59％(TBW) 51％-60％ +0胞外水 25.3L 41％(TBW) 39％-51％ +0营养学测定基础代谢 2040Kcal体细胞质量 87.6lbs. 33％(WT)脂肪游离质量 186.5lbs. 69％脂肪 82.5lbs. 31％ECT 99.0lbs. 53％阻抗指数1421正常时间845另饮用500ml Penta-hydrate ProTM时间848am，1999年10月9日测定值阻力431ohms 电抗60ohms计算值阻抗435.2ohms 相角7.9度并行模型阻力439.4ohms 电容1008.6pF评价流体结果 百分比 正常范围偏差状态(水肿)总体水 62.5L 51％(WT) 40％-50％ +1胞内水 37.9L 61％(TBW) 51％-60％ +1胞外水 24.5L 39％(TBW) 39％-51％ +0营养学测定基础代谢2078Kcal体细胞质量 91.7lbs. 34％(WT)脂肪游离质量188.4lbs. 70％脂肪80.6lbs. 30％ECT 96.8lbs. 52％阻抗指数1561正常时间907am，1999年10月9日测定值阻力442ohms 电抗57ohms计算值阻抗445.7ohms 相角7.3度并型模型阻力449.4ohms 电容913.5pF评价流体结果 百分比 正常范围偏差状态(水肿)总体水 62.0L51％(WT)40％-50％+1胞内水 36.8L59％(TBW) 51％-60％+0胞外水 25.2L41％(TBW) 39％-51％+0营养学测定基础代谢 2053Kcal体细胞质量 88.9lbs. 33％(WT)脂肪游离质量 187.5lbs.70％脂肪 81.5lbs. 30％ECT 98.6lbs. 53％阻抗指数 1452正常时间927am，1999年10月9日测定值阻力427ohms 电抗56ohms计算值阻抗430.7ohms 相角7.5度并行模型阻力434.3ohms 电容961.1pF评价流体 结果百分比 正常范围偏差状态(水肿)总体水62.7L 51％(WT)40％-50％ +1胞内水37.4L 60％(TBW) 51％-60％ +0胞外水25.3L 40％(TBW) 39％-51％ +0营养学测定基础代谢 2066Kcal体细胞质量90.3lbs.34％(WT)脂肪游离质量 188.8lbs. 70％脂肪80.2lbs. 30％ECT 98.5lbs. 52％阻抗指数1471正常时间938饮用500ml Penta-hydrateTM时间946am，1999年10月9日测定值阻力430ohms 电抗59ohms计算值阻抗434.0ohms 相角7.8度并型模型阻力438.1ohms 电容996.9pF评价流体结果 百分比 正常范围偏差状态(水肿)总体水 62.0L 51％(WT) 40％-50％ +1胞内水 37.8L 60％(TBW) 51％-60％ +0胞外水 24.7L 40％(TBW) 39％-51％ +0营养学测定基础代谢2075Kcal体细胞质量 91.3lbs. 34％(WT)脂肪游离质量188.5lbs. 70％脂肪80.5lbs. 30％ECT 97.2lbs. 52％阻抗指数1539正常时间1032am，1999年10月9日测定值阻力437ohms 电抗57ohms计算值阻抗440.7ohms 相角7.4度并型模型阻力444.4ohms 电容934.2pF评价流体结果百分比 正常范围 偏差状态(水肿)总体水 62.2L 51％(WT)40％-50％ +1胞内水 37.0L 60％(TBW) 51％-60％ +0胞外水 25.2L 40％(TBW) 39％-51％ +0营养学测定基础代谢2058Kcal体细胞质量 89.5lbs.33％(WT)脂肪游离质量187.9lbs. 70％脂肪81.1lbs.30％ECT 98.4lbs.52％阻抗指数1466正常虽然试验前受试者都能充分进行水合作用，但结果却引人注目。分析上述试验清楚表明，采用目前的水合液体水合技术(包括静脉水合方法在内)不可能进行快速胞液交换。采用蒸馏水和净化水的类似试验证明在相同的时间框架内胞液交换不发生变化。注意即使总体水过度水合增加，细胞间和细胞外的水仍保持在正常范围内，在细胞间和细胞外液体中观察到出入交换有快速记录。并且在仅饮用500mlPenta-hydrateTM微团簇水之后就记录到水肿减少1.0％。值得注意的是无氧的基本微团簇水更引人注目，较之充氧型微团簇水能够在更短时间内与细胞发生水合作用。根据RJA System，124点阻抗指数的总变化用作健康总指征。在无充氧微团簇水(Penta-hydrateTM微团簇水)存在的90天监测期内，未观察到这种巨大变化。然而，当饮用Penta-hydrateTM微团簇水后2.5小时内就发生124点变化。
实施例3按照本发明方法制备的新型水用下列不同参数表征。A.电导率应用详细说明作为水表征标准的电导率度量单位的USP 645方法测试电导率。除了规定试验方法外，USP 645还规定了电导率测量系统的性能标准以及米和电导率的检验及校准要求。电导率试验由位于SantaFe Springs(CA)的West Coast Analytical Service，Inc.完成。电导率试验结果RO水微团簇水微团簇水w/O225℃电导率*5.55 3.163.88(μmhos/cm)*电导率值为两次测量的平均值。
与RO水相比，观察到微团簇水的电导率降低了小1/2。这非常重要，说明微团簇水能够表现出明显不同的行为，因此与RO未处理水的本质是不同的。B.傅里叶变换红外光谱(FTIR)在红外光谱区为强吸收体的水已经用FTIR充分表征，在大约3000波数处示出对应于O-H键振动的主要谱线。该谱线为样品中的氢键结构特征峰。未处理RO水样(样品A)和未充氧微团簇水样(样品B)各自置于于氯化银板间，25℃利用FTIR分析每种液体液膜。FTIR试验由Santa FeSprings(CA)的West Coast Analytical Service，Inc.完成，使用Nicolet Impact 400DTMbenchtop FTIR。FTIR光谱示于图5。
比较未充氧微团簇水和RO水的FTIR光谱，显然两个样品具有大量共同特性，但也有明显不同的特性。在FTIR光谱中，观测到微团簇水在大约2650波数处具有大的尖峰(图5(b))。RO水则无此峰(图5(a))。这说明水样中的键行为是不同的，而且它们的高能相互作用已经发生改变。这些结果揭示未充氧的微团簇水的物理和化学性质不同于RO未处理水。C.模拟蒸馏对RO水和未充氧微团簇水的模拟蒸馏由Santa Fe Springs(CA)的West Coast Analytical Service完成。模拟蒸馏试验结果RO水未充氧的微团簇水沸点范围*98-100 93.2-100(℃)*气压已作校正。
这些结果表明未充氧的微团簇水样品的最低沸点馏分的沸点温度显著降低。与RO水的最低沸点馏分的温度98℃相比，在93.2℃观察到微团簇水的最低沸点馏分。这暗示着本发明方法能够明显改变样品中存在的分子物质的组分组成。应当指出物质的沸点越低其分子越小，这与所有观察到的资料和微团簇的形成是一致的。D.热重分析在本试验中，取一滴水滴到dsc样品盘上，用带有激光精确钻成的针孔的盖子密封。以每5分钟直线增高5℃的方式加热样品，直至达到最终温度。绘制未充氧的微团簇水和用于比较的RO水的TGA分布图。
TGA分析是在La Canada(CA)，Analytical Products的TFA2950TM型TA仪上进行。TGA试验结果见图6所示。给出了利用三种不同的样品进行的三次试验结果。RO水样品在TGA图上标示为“净化水”。未充氧微团簇水一式二份进行，分别标示为Super Pro 1st试验和Super Pro2nd试验。未充氧微团簇水和未处理RO水表现出差别很大的失重动力学。很明显RO水几乎立刻就开始失去质量，约40℃开始失去质量一直到最终温度。微团簇水一直到约70℃才开始损失质量。这表明与未处理RO水相比，处理水在40-70℃之间具有更大的蒸气压。TGA结果证明当达到沸腾温度时未充氧微团簇水的蒸气压比较低。这些数据再次说明与RO水相比，未充氧微团簇水被显著改变。这些数据再一次表明未充氧的微团簇水在75至100+℃的温度下还具有更多特性。这些特性可能是造成在模拟蒸馏中观察到低沸点馏分的原因。E.核磁共振(NMR)光谱NMR测试是由San Diego(CA)的Expert Chemical Analysis使用600MHz Bruker AM500TM仪完成。对含氧或不含氧的微团簇水以及RO水进行NMR研究。这些研究的结果示于图7。在17O NMR测试中，观测到RO水的预期单峰(图7(a))。对于不含氧的微团簇水(图7(b))，观测到单峰相对于RO水的峰位移了+53.1赫兹，而对于含氧的微团簇水(图7(b))，单峰相对于RO水的峰位移了+49.8赫兹。对于微团簇水和RO水，所观测的NMR峰发生位移。在NMR数据中，同样值得注意的是与未处理样品的窄峰相比，观测到微团簇水样品的峰变宽。
权利要求
1.一种生产微团簇液体的方法，该方法包括将液体进行空化作用处理，使液体中溶解夹杂的气体形成许多空泡；和减压处理含有许多空泡的液体，其中压力的降低导致大液体分子矩阵断裂为小液体分子矩阵，从而生成微团簇液体。
2.权利要求1的方法，其中所述液体基本上不含矿物质。
3.权利要求1的方法，其中所述液体为水。
4.权利要求3的方法，其中的水基本上不含矿物质。
5.权利要求4的方法，其中重复该方法直至水达到约140°F(约60℃)。
6.权利要求1的方法，其中的空化作用通过将液体加压到第一压力、接着迅速减压到第二压力形成空泡而产生。
7.权利要求6的方法，其中的加压由泵提供。
8.权利要求6的方法，其中的第一压力为约50psig至大于约120psig。
9.权利要求6的方法，其中的第二压力约为大气压力。
10.权利要求1的方法，其中的压力变化导致很多空泡内爆或爆炸。
11.权利要求10的方法，其中的压力变化产生能离解局部原子并且能以不同的键角和强度再形成原子的等离子体。
12.权利要求1的方法，进一步包括冷却液体到约4℃-约15℃的温度范围。
13.权利要求1的方法，进一步包括向微团簇液体中供入气体。
14.权利要求13的方法，其中的气体为氧气。
15.权利要求14的方法，其中供入氧气约5-约15分钟。
16.一种生产微团簇液体的方法，该方法包括对液体提供足以加压液体的压力；发射加压液体，产生连续的液体流；将连续的液体流置于具有部分真空压力的多旋转涡流中，使液体中的溶解夹杂气体形成大量空泡；和将含有大量空泡的液体进行减压处理，其中的大量空泡发生内爆或爆裂，产生能将大液体分子矩阵裂解为小液体分子矩阵的冲击波，从而生成微团簇液体。
17.权利要求16的方法，其中所述液体基本上不含矿物质。
18.权利要求16的方法，其中所述液体为水。
19.权利要求18的方法，其中的水基本上不含矿物质。
20.权利要求19的方法，其中重复该方法直至水达到约140°F(约60℃)。
21.权利要求16的方法，其中的空化作用通过将液体加压到第一压力、接着迅速减压到第二压力形成空泡而产生。
22.权利要求21的方法，其中的加压由泵提供。
23.权利要求21的方法，其中的第一压力为约55psig至大于约120psig。
24.权利要求21的方法，其中的第二压力约为大气压力。
25.权利要求21的方法，其中的第二压力小于5psig。
26.权利要求16的方法，其中的压力变化导致大量空泡内爆或爆炸。
27.权利要求26的方法，其中的压力变化产生能离解局部原子并且能以不同的键角和强度再形成原子的等离子体。
28.权利要求16的方法，进一步包括冷却液体到约4℃-约15℃的温度范围。
29.权利要求16的方法，进一步包括向微团簇液体中供入气体。
30.权利要求29的方法，其中的气体为氧气。
31.权利要求30的方法，其中供入氧气约5-约15分钟。
32.权利要求31的方法，其中的压力为约15-20psig。
33.按照权利要求1或16的方法产生的微团簇液体。
34.按照权利要求1或16的方法产生的微团簇水。
35.一种制品，包含权利要求33的微团簇液体。
36.权利要求35的制品，其中的液体为水。
37.一种制品，包含权利要求34的微团簇水。
38.权利要求37的制品，其中所述制品为瓶装微团簇水。
39.一种组合物，包含具有约3.0-4.0μmhos/cm电导率的微团簇水。
40.一种组合物，包含具有约2650波数处主要尖特征峰的傅里叶变换红外(FTIR)分光光度图谱的微团簇水。
41.一种组合物，包含具有按照热重分析法测定的约40-70℃蒸气压的微团簇水。
42.一种组合物，包含相对于反渗透水具有至少约+30赫兹17O NMR峰位移的微团簇水。
43.权利要求42的组合物，其中峰位移相对于反渗透水为至少约+40赫兹。
44.一种调控细胞性能的方法，包括使细胞与按照权利要求1或权利要求16的方法制备的微团簇水或权利要求39-43中所述的组合物接触。
45.权利要求44的方法，其中调控细胞性能包括降低细胞中的自由基水平。
45.一种降低细胞中自由基水平的方法，包括使细胞与按照权利要求1或权利要求16的方法制备的微团簇水或权利要求39-43中所述的组合物接触。
46.一种除去织物污渍的方法，包括使织物与按照权利要求1或权利要求16的方法制备的微团簇水或权利要求39-43中所述的组合物接触。
47.一种递送系统，包括微团簇水和营养剂或药物。
48.权利要求47的递送系统，其中所述微团簇水包括充氧的微团簇水。
全文摘要
本发明提供了新的微团簇液体以及制备和使用它们的方法。微团簇液体包括分级或微团簇液体(例如水，如充氧的微团簇水)。所述方法包括在第一压力下产生空化作用形成空泡，接着减压至第二气压使空泡内爆和爆裂，从而产生声能冲击波。微团簇水(如充氧的微团簇水)用于产生水合作用、氧合作用或递送物质(如营养品或药物)，并且在消耗的数分钟内能增加总细胞效能和在细胞中进行液体交换。
文档编号A61P21/00GK1399559SQ00816223
公开日2003年2月26日 申请日期2000年10月26日 优先权日1999年10月26日
发明者W·D·小霍洛威, M·A·霍洛威 申请人:生物-水合研究室公司