微团簇液体以及制备和使用它们的方法技术

本发明专利技术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。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

概括性讲，本专利技术涉及微团簇液体和制备与使用它们的方法。本专利技术提供了制备微团簇液体的方法以及使用它们的方法。
技术介绍
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。专利技术概述本专利技术人业已发现，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)。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术还提供了冷却液体至约4℃-15℃的方法。在另一实施方案中，本专利技术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。本专利技术还提供了包括按照上述方法产生的微团簇水的组合物。本专利技术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)。本专利技术进一步提供了本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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专利技术的一个或多个实施方案。本专利技术的其他特征、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。附图简述附图说明图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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：WD小霍洛威，MA霍洛威，
申请(专利权)人：生物水合研究室公司，
类型：发明
国别省市：US[]