JP5586470B2 - 静菌性または殺菌性組成物および方法 - Google Patents

静菌性または殺菌性組成物および方法 Download PDF

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Description

発明の分野
本明細書で開示されているいくつかの実施形態は、殺菌性組成物および方法の分野に関する。本明細書で開示されているいくつかの実施形態は、細胞膜、膜電位、限定はしないがＧタンパク質共役受容体を含む膜受容体などの膜タンパク質、および細胞間結合（例えば、密着結合、ギャップ結合、接着帯（ｚｏｎａ ａｄｈｅｒｉｎ）、およびデスモソーム（ｄｅｓｍａｓｏｍｅ））のうちの少なくとも１つの調節による細胞内シグナル伝達を調整または調節する分野に関する。特定のいくつかの態様は、本明細書で開示されているような少なくとも１つの界面動電的に生成された流体（界面動電的に生成されたガス富化（例えば、酸素富化）流体を含む）を含む治療組成物を投与することにより、Ｇタンパク質共役受容体によって媒介されるシグナル伝達を含む、細胞膜媒介シグナル伝達（例えば、膜受容体によって媒介される）に付随する少なくとも１つの疾病または病状またはその症状を調節する（例えば、治療もしくは予防する）ことに関する。いくつかの実施形態では、これらの抗菌性組成物は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、メチシリン耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ（ＭＲＳＡ）などの特定の抗生物質耐性細菌に対する高い殺菌力を備える。特定のいくつかの態様は、本明細書で開示されている少なくとも１つの流体を含む治療組成物を投与することによって対象の細菌感染に関係する疾病または病気の少なくとも１つの症状を治療または予防することに関する。
発明の背景
Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ菌、つまり「ｓｔａｐｈ」は、ヒトおよび動物の皮膚上、または鼻の中に通常見られる。Ｓｔａｐｈ菌は、切り傷または他の創傷を通して体内に侵入しない限り一般的には無害である。典型的には、ｓｔａｐｈ感染症は、健康な人であれば軽い皮膚問題であるが、高齢者もしくは免疫系の弱っている人だと、ｓｔａｐｈ感染症は、重病をもたらす可能性がある。
歴史的に、ｓｔａｐｈ感染症は、メチシリンなどのさまざまな抗生物質によって治療された。しかし、現在では、ｓｔａｐｈのいくつかの菌株は、メチシリンおよび他の抗生物質に耐性を有しており、致死的な病気を引き起こしうる。メチシリン耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓは、多剤耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、または「ＭＲＳＡ」感染とも称され、多くの重篤な皮膚および軟部組織感染症に関与しており、さらには生命を脅かす型の肺炎は、多剤耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓまたはオキサシリン耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ（ＯＲＳＡ）とも称されうる。
ＭＲＳＡは、ベータラクタム系抗生物質（つまり、ペニシリン、メチシリン、セファロスポリンなど）による治療を切り抜けて生き残る能力を進化させた。ＭＲＳＡ感染症は、病院または高齢者福祉施設環境において特に厄介なものとなっている。これらの公共施設において、患者は開放創傷、侵襲的な器具、および弱まった免疫系を有し、一般大衆に比べて感染に対するリスクが大きくなっている。適切な衛生手順に従っていない作業者たちは、ＭＲＳＡ菌を一方の患者から他方の患者へと移す可能性がある。
ＭＲＳＡを含む、Ｓｔａｐｈ感染症は、一般的に、にきび、おでき、またはクモの咬傷に似た小さな赤い瘤として始まる。これらの瘤または染みは、たちまち、外科的な排出を必要とする深い痛みを伴う膿瘍に変わりうる。ときには、細菌が皮膚に限局されたままである。ときどき、これらは、体内に深く潜り込み、骨、関節、外科創傷、血流、心臓弁、肺、または他の臓器内に生命にかかわる恐れのある感染症を引き起こしうる。
バンコマイシンおよびテイコプラニンは、ＭＲＳＡ感染症を治療するため以前に使用されていたグリコペプチド抗生物質である。テイコプラニンは、活性範囲は同様であるが、半減期（ｔ１／２）が長いバンコマイシンと構造的に同種である。主な短所は、バンコマイシンおよびテイコプラニンの経口吸収が非常に低いので、全身感染症を制御するためにこれらの薬剤を静脈内投与しなければならないという点である。
ＭＲＳＡの近年分離されたいくつかの菌株は、バンコマイシンおよびテイコプラニンに対してすら耐性を示している。バンコマイシンなどのグリコペプチドに反応しないより重篤の感染症を治療するために、リネゾリド、キヌプリスチン／ダルホプリスチン、ダプトマイシン、およびチゲサイクリンが使用される。ＭＲＳＡ感染症は、リネゾリド、フシジン酸と併用するリファンピシン、フルオロキノロンと併用するリファンピシン、プリスチナマイシン、コトリモキサゾール（トリメトプリムスルファメトキサゾール）、ドキシサイクリンまたはミノサイクリン、プラテンシマイシン、およびクリンダマイシンなどの経口剤で治療することもできる。
硫酸トブラマイシンは、さまざまな種類の細菌感染、特にグラム陰性菌による感染を治療するために使用されるアミノグリコシド抗生物質である。他のアミノグリコシド抗生物質としては、アミカシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、ネチルミシン、パロモマイシン、ストレプトマイシン、およびアプラマイシンが挙げられる。アミノグリコシド抗生物質は、細菌３０Ｓおよび５０Ｓリボソームに結合し、７０Ｓ複合体の形成を妨げ、その結果、ｍＲＮＡの翻訳ができなくなり、また細胞死が発生する。トブラマイシンなどのアミノグリコシドは、胃腸管内を通過せず、したがって、全身使用の場合には、静脈内または筋肉内に投与されなければならない。ＣＦの患者には、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ感染の抑制のため吸入形態のトブラマイシンが投与されることが多い。トブラマイシンは、点眼薬としてデキサメタゾンとも併用される。
膜電位（膜貫通電位または膜貫通電位差または膜貫通電位勾配とも称される）は、細胞の原形質膜上の電位差（電圧によって測定される）である。膜電位は、細胞内に生存可能イオン濃度を維持する膜内に埋め込まれたイオン輸送体の作用から生じる。「膜電位」という用語は、ときには、細胞電位と入れ換えて使用することもできるが、任意の脂質二重層または膜に適用可能である。
細胞の典型的な膜電位は、細胞の膜上で細胞内固定陰イオンからナトリウムイオンを分離することから生じる。この分離は、ポンプまたは輸送体によりカリウムイオンの濃度勾配が生じた結果である。電荷分離により膜上に電位が生じるが、膜上の正と負のイオンの全体的な濃度には実際に測定にかかるほどの差はない。したがって、いずれの側にも測定にかかるほどの電荷過剰はない。
細胞膜は、典型的には、限定はしないがカリウムイオン、塩素イオン、重炭酸イオン、および他のイオンを含む、イオン種の一部のみを透過する。
発明の要旨
特定のいくつかの態様は、界面動電的に改変された水性流体の治療有効量を投与することを含む、治療を必要とする対象における細菌感染症またはその少なくとも１つの症状を治療するための方法を提供するものであり、この界面動電的に改変された水性流体は対象の細胞内における細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜構造または機能を改変するのに適しており、細菌感染症またはその少なくとも１つの症状を治療することが可能になる。特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体の変性は、この流体を流体力学的に誘導される局所的界面動電効果に曝露することを含む（例えば、電圧パルスおよび電流パルスの少なくとも１つへの曝露を含む）。特定のいくつかの実施形態において、流体を流体力学的に誘導される局所的界面動電効果に曝露することは、その流体を生成するために使用されるデバイスの界面動電効果で誘導される構造的特徴にその流体を曝露することを含む。
これらの方法の特定のいくつかの態様において、細菌感染症の少なくとも１つの症状は、発赤、腫脹、疼痛、血管透過性、血管拡張、およびネクローシスからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、細菌感染症は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、およびＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓからなる群から選択される少なくとも１つの細菌株による感染を含む。特定のいくつかの態様では、この細菌株は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、多剤耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、またはＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓを含む。
いくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、酸素富化水を含む。特定のいくつかの実施形態において、界面動電的に改変された水性流体は、酸素富化食塩液を含む。
これらの方法の特定のいくつかの態様では、細胞膜構造または機能を改変することは、膜結合タンパク質の立体構造、リガンド結合活性、および触媒活性のうちの少なくとも１つの変性を含む。いくつかの実施形態では、膜結合タンパク質は、受容体、膜貫通受容体、イオンチャネルタンパク質、細胞内付着タンパク質、細胞接着タンパク質、インテグリンからなる群から選択される少なくとも１つを含む。いくつかの態様において、膜貫通受容体は、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）を含む。特定のいくつかの実施形態では、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）は、Ｇタンパク質αサブユニット（例えば、Ｇαｓ、Ｇαｉ、Ｇαｑ、およびＧα１２からなる群から選択される少なくとも１つ）と相互作用する。特定のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのＧタンパク質αサブユニットは、Ｇαｑである。
これらの方法のいくつかの態様では、細胞膜構造または機能を改変することは、膜導電率および膜電位の少なくとも１つを変化させることを含む。
これらの方法のいくつかの態様では、細胞内シグナル伝達の調節は、カルシウム依存性の細胞メッセージ伝達経路またはシステムの調節を含む（例えば、ホスホリパーゼＣ活性およびアデニル酸シクラーゼ（ＡＣ）活性のうちの少なくとも一方の調節を含む）。いくつかの態様では、細胞内シグナル伝達の調節は、発赤、腫脹、疼痛、血管透過性、血管拡張、およびネクローシスからなる群から選択される少なくとも１つの病状または症状に付随する細胞内シグナル伝達の調節を含む。
これらの方法のいくつかの態様は、界面動電的に改変された水性流体を細胞ネットワークまたは層に投与することを含み、その中における細胞間結合の調節をさらに含む。特定のいくつかの態様では、細胞内結合は、密着結合、ギャップ結合、接着帯、およびデスモソームからなる群から選択される少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、細胞ネットワークまたは層は、肺上皮、気管支上皮、および腸管上皮からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は含酸素化され、流体中の酸素は、大気圧下で少なくとも１５ｐｐｍ、少なくとも２５ｐｐｍ、少なくとも３０ｐｐｍ、少なくとも４０ｐｐｍ、少なくとも５０ｐｐｍ、または少なくとも６０ｐｐｍの酸素量で存在する。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、溶媒和電子、および界面動電的に修飾されたまたは荷電された酸素種のうちの少なくとも一方を含み、いくつかの態様では、溶媒和電子または界面動電的に修飾されたまたは荷電された酸素種は、少なくとも０．０１ｐｐｍ、少なくとも０．１ｐｐｍ、少なくとも０．５ｐｐｍ、少なくとも１ｐｐｍ、少なくとも３ｐｐｍ、少なくとも５ｐｐｍ、少なくとも７ｐｐｍ、少なくとも１０ｐｐｍ、少なくとも１５ｐｐｍ、または少なくとも２０ｐｐｍの量で存在する。いくつかの態様では、界面動電的に改変された含酸素水性流体は、分子酸素によって安定化された溶媒和電子を含む。
特定のいくつかの態様によれば、細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜構造または機能を改変する能力は、閉じられた気密容器内で、少なくとも２カ月、少なくとも３カ月、少なくとも４カ月、少なくとも５カ月、少なくとも６カ月、またはそれ以上にわたって持続する。
さらなるいくつかの態様では、これらの方法は併用療法を含み、この療法では少なくとも１つの追加の治療薬が投与される。特定のいくつかの実施形態において、少なくとも１つの追加の治療薬は、全身性抗生物質、アモキシシリンと、アンピシリンと、バカンピシリンと、カルベニシリンと、クロキサシリンと、ジクロキサシリンと、フルクロキサシリンと、メチシリンと、メズロシリンと、ナフシリンと、オキサシリンと、ペニシリンＧと、ペニシリンＶと、ピペラシリンと、ピバンピシリンと、ピブメシリナムと、チカルシリンとからなる抗生物質の群から選択される。いくつかの実施形態では、抗生物質は、Ａｍｏｘｉｌ、Ｐｏｌｙｍｏｘ、Ｔｒｉｍｏｘ、およびＷｙｍｏｘを含むペニシリンクラスのアモキシシリンサブクラスと、Ｏｍｎｉｐｅｎ、Ｏｍｎｉｐｅｎ−Ｎ、Ｐｏｌｙｃｉｌｌｉｎ、Ｐｏｌｙｃｉｌｌｉｎ−Ｎ、Ｐｒｉｎｃｉｐｅｎ、Ｔｏｔａｃｉｌｌｉｎ、およびＴｏｔａｃｉｌｌｉｎ−Ｎを含むペニシリンクラスのアンピシリンサブクラスと、Ｓｐｅｃｔｒｏｂｉｄを含むペニシリンクラスのバカンピシリンサブクラスと、ＧｅｏｃｉｌｌｉｎおよびＧｅｏｐｅｎを含むペニシリンクラスのカルベニシリンサブクラスと、ＣｌｏｘａｐｅｎおよびＴｅｇｏｐｅｎを含むペニシリンクラスのクロキサシリンサブクラスと、Ｄｙｎａｐｅｎ、Ｄｙｃｉｌｌ、およびＰａｔｈｏｃｉｌを含むペニシリンクラスのジクロキサシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのフルクロキサシリンサブクラスと、Ｓｔａｐｈｃｉｌｌｉｎを含むペニシリンクラスのメチシリンサブクラスと、Ｍｅｚｌｉｎを含むペニシリンクラスのメズロシリンサブクラスと、Ｎａｆｃｉｌ、Ｎａｌｌｐｅｎ、およびＵｎｉｐｅｎを含むペニシリンクラスのナフシリンサブクラスと、ＢａｃｔｏｃｉｌｌおよびＰｒｏｓｔａｐｈｌｉｎを含むペニシリンクラスのオキサシリンサブクラスと、Ｂｉｃｉｌｌｉｎ Ｌ−Ａ、Ｃｒｙｓｔｉｃｉｌｌｉｎ ３００ Ａ．Ｓ．、Ｐｅｎｔｉｄｓ、Ｐｅｒｍａｐｅｎ、Ｐｆｉｚｅｒｐｅｎ、Ｐｆｉｚｅｒｐｅｎ−ＡＳ、およびＷｙｃｉｌｌｉｎを含むペニシリンクラスのペニシリンＧサブクラスと、Ｂｅｅｐｅｎ、Ｂｅｔａｐｅｎ、Ｌｅｄｅｒｃｉｌｌｉｎ ＶＫ、Ｐｅｎ Ｖｅｅ Ｋ、Ｖ−Ｃｉｌｌｉｎ Ｋ、およびＶｅｅｔｉｄｓを含むペニシリンクラスのペニシリンＶサブクラスと、Ｐｉｐｒａｃｉｌを含むペニシリンクラスのピペラシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのピバンピシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのピブメシリナムサブクラスと、ペニシリンクラスのチカルシリンサブクラスと、これらの組合せとからなる群から選択される少なくとも１つである。
これらの方法の特定のいくつかの態様では、細胞は、哺乳類細胞である。好ましいいくつかの態様では、細胞は、ヒト細胞である。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
（項目１）
界面動電的に改変された水性流体の治療有効量を投与することを含む、治療を必要とする対象における細菌感染症またはその少なくとも１つの症状を治療するための方法であって、前記界面動電的に改変された水性流体は前記対象の細胞内における細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜構造または機能を改変するのに適しており、細菌感染症またはその少なくとも１つの症状の治療がもたらされる方法。
（項目２）
前記界面動電的に改変された水性流体の改変が、前記流体を流体力学的に誘導される局所的界面動電効果に曝露することを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記局所的界面動電効果に曝露することが、電圧パルスと電流パルスのうちの少なくとも１つに曝露することを含む、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記流体を流体力学的に誘導される局所的界面動電効果に曝露することが、前記流体を生成するために使用されるデバイスの界面動電効果により誘導される構造的特徴に前記流体を曝露することを含む、項目２に記載の方法。
（項目５）
細菌感染症の少なくとも１つの症状が、発赤、腫脹、疼痛、血管透過性、血管拡張、およびネクローシスからなる群から選択される、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記細菌感染症は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、およびＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓからなる群から選択される少なくとも１つの細菌株による感染を含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記細菌株は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、多剤耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、またはＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓを含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記ガス富化流体が、酸素富化水を含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記ガス富化流体が、酸素富化食塩液を含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
細胞膜構造または機能を改変することが、膜結合タンパク質の立体構造、リガンド結合活性、または触媒活性の改変を含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記膜結合タンパク質が、受容体、膜貫通受容体、イオンチャネルタンパク質、細胞内付着タンパク質、細胞接着タンパク質、インテグリンなどからなる群から選択される少なくとも１つを含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記膜貫通受容体が、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）を含む、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
前記Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）が、Ｇタンパク質αサブユニットと相互作用する、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記Ｇタンパク質αサブユニットが、Ｇα ｓ 、Ｇα ｉ 、Ｇα ｑ 、およびＧα １２ からなる群から選択される少なくとも１つを含む、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記少なくとも１つのＧタンパク質αサブユニットが、Ｇα ｑ である、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
細胞膜構造または機能を改変することが、膜導電率および膜電位のうちの少なくとも１つを変化させることを含む、項目１に記載の方法。
（項目１７）
細胞内シグナル伝達の調節が、カルシウム依存性の細胞メッセージ伝達経路またはシステムの調節を含む、項目１に記載の方法。
（項目１８）
細胞内シグナル伝達の調節が、ホスホリパーゼＣ活性の調節を含む、項目１に記載の方法。
（項目１９）
細胞内シグナル伝達の調節が、アデニル酸シクラーゼ（ＡＣ）活性の調節を含む、項目１に記載の方法。
（項目２０）
細胞内シグナル伝達の調節が、発赤、腫脹、疼痛、血管透過性、血管拡張、およびネクローシスからなる群から選択される少なくとも１つの病状または症状に付随する細胞内シグナル伝達の調節を含む、項目１に記載の方法。
（項目２１）
細胞ネットワークまたは層に投与することを含み、その中における細胞間結合の調節をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目２２）
前記細胞内結合が、密着結合、ギャップ結合、接着帯、およびデスモソームからなる群から選択される少なくとも１つを含む、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
前記細胞ネットワークまたは層が、肺上皮、気管支上皮、および腸管上皮からなる群から選択される少なくとも１つを含む、項目１に記載の方法。
（項目２４）
前記界面動電的に改変された水性流体が含酸素化され、前記流体中の酸素が、大気圧下で少なくとも１５ｐｐｍ、少なくとも２５ｐｐｍ、少なくとも３０ｐｐｍ、少なくとも４０ｐｐｍ、少なくとも５０ｐｐｍ、または少なくとも６０ｐｐｍの酸素量で存在する、項目１に記載の方法。
（項目２５）
前記界面動電的に改変された水性流体が、溶媒和電子および界面動電的に修飾されるか、または荷電された酸素種のうちの少なくとも１つを含む、項目１から２４までのいずれか一項に記載の方法。
（項目２６）
前記溶媒和電子または界面動電的に修飾されるか、もしくは荷電された酸素種が、少なくとも０．０１ｐｐｍ、少なくとも０．１ｐｐｍ、少なくとも０．５ｐｐｍ、少なくとも１ｐｐｍ、少なくとも３ｐｐｍ、少なくとも５ｐｐｍ、少なくとも７ｐｐｍ、少なくとも１０ｐｐｍ、少なくとも１５ｐｐｍ、または少なくとも２０ｐｐｍの量で存在する、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
前記界面動電的に改変された含酸素水性流体が、分子酸素によって安定化された溶媒和電子を含む、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜構造または機能を改変する能力が、閉じられた気密容器内で、少なくとも２カ月、少なくとも３カ月、少なくとも４カ月、少なくとも５カ月、少なくとも６カ月、またはそれ以上にわたって持続する、項目１に記載の方法。
（項目２９）
併用療法をさらに含み、少なくとも１つの追加の治療薬が投与される、項目１から２８のいずれか一項に記載の方法。
（項目３０）
前記少なくとも１つの追加の治療薬が、全身性抗生物質、アモキシシリンと、アンピシリンと、バカンピシリンと、カルベニシリンと、クロキサシリンと、ジクロキサシリンと、フルクロキサシリンと、メチシリンと、メズロシリンと、ナフシリンと、オキサシリンと、ペニシリンＧと、ペニシリンＶと、ピペラシリンと、ピバンピシリンと、ピブメシリナムと、チカルシリンとからなる抗生物質の群から選択される、項目２９に記載の方法。
（項目３１）
前記抗生物質が、Ａｍｏｘｉｌ、Ｐｏｌｙｍｏｘ、Ｔｒｉｍｏｘ、およびＷｙｍｏｘを含むペニシリンクラスのアモキシシリンサブクラスと、Ｏｍｎｉｐｅｎ、Ｏｍｎｉｐｅｎ−Ｎ、Ｐｏｌｙｃｉｌｌｉｎ、Ｐｏｌｙｃｉｌｌｉｎ−Ｎ、Ｐｒｉｎｃｉｐｅｎ、Ｔｏｔａｃｉｌｌｉｎ、およびＴｏｔａｃｉｌｌｉｎ−Ｎを含むペニシリンクラスのアンピシリンサブクラスと、Ｓｐｅｃｔｒｏｂｉｄを含むペニシリンクラスのバカンピシリンサブクラスと、ＧｅｏｃｉｌｌｉｎおよびＧｅｏｐｅｎを含むペニシリンクラスのカルベニシリンサブクラスと、ＣｌｏｘａｐｅｎおよびＴｅｇｏｐｅｎを含むペニシリンクラスのクロキサシリンサブクラスと、Ｄｙｎａｐｅｎ、Ｄｙｃｉｌｌ、およびＰａｔｈｏｃｉｌを含むペニシリンクラスのジクロキサシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのフルクロキサシリンサブクラスと、Ｓｔａｐｈｃｉｌｌｉｎを含むペニシリンクラスのメチシリンサブクラスと、Ｍｅｚｌｉｎを含むペニシリンクラスのメズロシリンサブクラスと、Ｎａｆｃｉｌ、Ｎａｌｌｐｅｎ、およびＵｎｉｐｅｎを含むペニシリンクラスのナフシリンサブクラスと、ＢａｃｔｏｃｉｌｌおよびＰｒｏｓｔａｐｈｌｉｎを含むペニシリンクラスのオキサシリンサブクラスと、Ｂｉｃｉｌｌｉｎ Ｌ−Ａ、Ｃｒｙｓｔｉｃｉｌｌｉｎ ３００ Ａ．Ｓ．、Ｐｅｎｔｉｄｓ、Ｐｅｒｍａｐｅｎ、Ｐｆｉｚｅｒｐｅｎ、Ｐｆｉｚｅｒｐｅｎ−ＡＳ、およびＷｙｃｉｌｌｉｎを含むペニシリンクラスのペニシリンＧサブクラスと、Ｂｅｅｐｅｎ、Ｂｅｔａｐｅｎ、Ｌｅｄｅｒｃｉｌｌｉｎ ＶＫ、Ｐｅｎ Ｖｅｅ
Ｋ、Ｖ−Ｃｉｌｌｉｎ Ｋ、およびＶｅｅｔｉｄｓを含むペニシリンクラスのペニシリンＶサブクラスと、ピプラシルを含むペニシリンクラスのピペラシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのピバンピシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのピブメシリナムサブクラスと、ペニシリンクラスのチカルシリンサブクラスと、これらの組合せとからなる群から選択される少なくとも１つである、項目３０に記載の方法。
（項目３２）
前記細胞が、哺乳類細胞である項目１に記載の方法。
（項目３３）
前記細胞が、ヒト細胞である項目３２に記載の方法。
従来技術の混合装置の部分断面部分ブロック図である。 混合装置の例示的な実施形態を示すブロック図である。 第１の物質を図２の混合装置に送達するための例示的なシステムの図である。 図２の混合装置の上部の断片的部分断面図である。 図２の混合装置の第１の側部の断片的断面図である。 図２の混合装置の第２の側部の断片的断面図である。 図５の第１の側部と図６の第２の側部との間に配置されている図２の混合装置の側部の断片的断面図である。 図２の混合装置のローターおよびステータの斜視図である。 図２の混合装置の第１のチャンバーの内側の斜視図である。 ポンプ４１０の代替実施形態を含む図２の混合装置の第１のチャンバーの内側の断片的断面図である。 図２の混合装置の第２のチャンバーの内側の斜視図である。 混合装置の代替実施形態の側部の断片的断面図である。 混合装置の代替実施形態とともに使用するためのハウジングの中央セクションの代替実施形態の斜視図である。 混合装置の代替実施形態とともに使用するためのベアリングハウジングの代替実施形態の断片的断面図である。 ローターのスルーホールがステータの開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）に近づく（が、揃わない）ときにキャビテーションバブルによって引き起こされる回転流動様式を示す回転軸に直交する平面を通って切り取られた図２の混合装置の混合チャンバーの断面図である。 ローターのスルーホールがステータの開口と揃ったときにキャビテーションバブルによって引き起こされる回転流動様式を示す回転軸に直交する平面を通って切り取られた図２の混合装置の混合チャンバーの断面図である。 すでにステータの開口と揃えられているローターのスルーホールがもはや揃わなくなったときにキャビテーションバブルによって引き起こされる回転流動様式を示す回転軸に直交する平面を通って切り取られた図２の混合装置の混合チャンバーの断面図である。 ローターの代替実施形態の側面図である。 ローター内に形成されるスルーホールおよびステータ内に形成されるスルーホールの代替構成を示すローターの回転軸に直交する平面を通って切り取られた拡大断片的断面図である。 ローター内に形成されるスルーホールおよびステータ内に形成されるスルーホールの構成を示すローターの回転軸を通過し、その回転軸そって延在する平面を通って切り取られた拡大断片的断面図である。 ローター内に形成されるスルーホールおよびステータ内に形成されるスルーホールの代替オフセット構成を示すローターの回転軸を通過し、その回転軸そって延在する平面を通って切り取られた拡大断片的断面図である。 ローターのスルーホールおよび／またはステータの開口を構築するために使用されうる形状の図である。 ローターのスルーホールおよび／またはステータの開口を構築するために使用されうる形状の図である。 ローターのスルーホールおよび／またはステータの開口を構築するために使用されうる形状の図である。 ローターのスルーホールおよび／またはステータの開口を構築するために使用されうる形状の図である。 表面の近くに形成された電気二重層（「ＥＤＬ」）の図である。 混合チャンバーの内部のモデルの斜視図である。 図２７のモデルの断面図である。 実験装置の図である。 図２の混合装置内で酸素によって処理され、６５°Ｆの温度においてそれぞれ栓をされている５００ｍｌの薄壁プラスチックビンおよび１，０００ｍｌのガラスビンに保存される水の溶存酸素レベルを示す図である。 図２の混合装置内で酸素によって処理され、両方とも３９°Ｆで冷却保存されている５００ｍｌの薄壁プラスチックビンおよび１，０００ｍｌのガラスビンに保存される水の溶存酸素レベルを示す図である。 図２の混合装置内で酸素によって処理された５００ｍｌの飲料用流体の溶存酸素の保持状態を示す図である。 図２の混合装置内で酸素によって処理された５００ｍｌのブラウン（ｂｒａｕｎ）の平衡塩類溶液の溶存酸素の保持状態を示す図である。 図２の混合装置内で窒素により水を処理することによって水から酸素をスパージするために図２の混合装置が使用されるさらなる実験を示す図である。 標準の温度および圧力下で図２の混合装置によって水から酸素をスパージすることを示す図である。 例示的なナノケージの図である。 図３７ＡおよびＢは、酸素富化流体のレイリー散乱効果を示す図である。 ガス富化流体および脱イオン化対照流体の存在下でのマイトジェンアッセイのサイトカインプロファイルを示す図である。 さまざまな溶存酸素飽和比での細菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓの増殖速度の差を示す図である。 図４０Ａおよび４０Ｂは、酸素富化細胞培地および非ガス富化培地を使用する創傷のインビトロ治癒を示す図である。 図４１Ａから４１Ｄは、皮膚および表皮のインビボ創傷治癒部の組織断面を示す図である。 図４１Ｅから４１Ｆは、皮膚および表皮のインビボ創傷治癒部の組織断面を示す図である。 ヒアルロン酸などの、酸性ムコ多糖類を検出するために使用される、治療したおよび対照の治癒創傷部のへール染色の発現を示す図である。 治療したおよび対照の治癒創傷部の新脈管形成を検出するために使用されるフォンビルブランド因子染色の発現を示す図である。 治療したおよび対照の治癒創傷部のエラスチンを検出するために使用されるルナ染色の検出を示す図である。 治療したおよび対照の治癒創傷部に対する視野毎の肥満細胞の個数を示す図である。 本発明のガス富化培地および対照培地を使用する角膜線維芽細胞アッセイにおける別々の時点での死細胞の割合を示す図である。 ポリマーパウチ内の本発明のガス富化流体の保管寿命を示す図である。 加圧ポット含酸素化流体（１）、本発明のガス富化流体（２）、または対照脱イオン化流体（３）の存在下で脾細胞をＭＯＧに接触させた結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 サイトカインの全血試料評価の結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応するサイトカイン結果を示す図である。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 ブラジキニンＢ２膜受容体がアミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された研究を示す図である。試料プレート設定は、図６９で指定されている通りであり、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に従って評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存的であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本明細書で開示されている特定の実施形態が制御性Ｔ細胞に影響を与えることができることを示すデータを示す図である。この研究には、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することを伴った。 本発明の界面動電的に生成された流体が動物モデルでのサケカルシトニンの血清取り込みを減少させたことを示す図である。これらの結果は、密着結合の増強と一致している。 図８４のデータを生成するために使用される動物モデルからの肺組織中の密着結合関係タンパク質の発現レベルを示す図である。 図８４のデータを生成するために使用される動物モデルからの肺組織中の密着結合関係タンパク質の発現レベルを示す図である。 図８４のデータを生成するために使用される動物モデルからの肺組織中の密着結合関係タンパク質の発現レベルを示す図である。 図８４のデータを生成するために使用される動物モデルからの肺組織中の密着結合関係タンパク質の発現レベルを示す図である。 図８４のデータを生成するために使用される動物モデルからの肺組織中の密着結合関係タンパク質の発現レベルを示す図である。 ＮＯＳ１および３、ならびにＮｏｓｔｒｉｎ、ＮＯＳ３のアップレギュレーションを示す、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））に曝露されたヒト包皮ケラチノサイトから得られたデータを示す図である。 ＮＯＳ１および３、ならびにＮｏｓｔｒｉｎ、ＮＯＳ３のアップレギュレーションを示す、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））に曝露されたヒト包皮ケラチノサイトから得られたデータを示す図である。 ＮＯＳ１および３、ならびにＮｏｓｔｒｉｎ、ＮＯＳ３のアップレギュレーションを示す、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））に曝露されたヒト包皮ケラチノサイトから得られたデータを示す図である。 ＮＯＳ１および３、ならびにＮｏｓｔｒｉｎ、ＮＯＳ３のアップレギュレーションを示す、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））に曝露されたヒト包皮ケラチノサイトから得られたデータを示す図である。 ＮＯＳ１および３、ならびにＮｏｓｔｒｉｎ、ＮＯＳ３のアップレギュレーションを示す、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））に曝露されたヒト包皮ケラチノサイトから得られたデータを示す図である。 界面動電的流体生成の間に電圧／電流効果を検出することを可能にする絶縁されたローターおよびステータの特徴を備える混合装置内で生じる局所界面動電効果（電圧／電流）を支持するデータを示す図である。 界面動電的流体生成の間に電圧／電流効果を検出することを可能にする絶縁されたローターおよびステータの特徴を備える混合装置内で生じる局所界面動電効果（電圧／電流）を支持するデータを示す図である。 図９７Ａ〜Ｃは、本発明の界面動電的に生成された流体の基本的性質をさらに特徴付けるために実施された核磁気共鳴（ＮＭＲ）研究の結果を示す図である。界面動電的に生成された流体は、レポータートレハロース溶質の１３Ｃ−ＮＭＲの線幅を増大した。 本発明の界面動電的に生成された流体の基本的性質をさらに特徴付けるために実施されたボルタメトリー研究（つまり、方形波ボルタメトリー（図９８）および溶出ポーラログラフ法（図９９））の結果を示す図である。界面動電的に生成された流体に固有の（対照に関する）方形波ボルタメトリーのピーク差が、−０．１４Ｖ、−０．４７Ｖ、−１．０２Ｖ、および−１．３６Ｖで観察された。界面動電的に生成されたレベラ（Ｒｅｖｅｒａ）およびソラス（Ｓｏｌａｓ）流体に対して−０．９ボルトにおいて顕著なポーラログラフピークが見られたが、非界面動電的に生成されたブランクおよび食塩液対照流体のスペクトルは、界面動電的に生成された流体に対するスペクトル中に存在していない−０．１９および−０．３ボルトにおける特徴的なピークを示す。 本発明の界面動電的に生成された流体の基本的性質をさらに特徴付けるために実施されたボルタメトリー研究（つまり、方形波ボルタメトリー（図９８）および溶出ポーラログラフ法（図９９））の結果を示す図である。界面動電的に生成された流体に固有の（対照に関する）方形波ボルタメトリーのピーク差が、−０．１４Ｖ、−０．４７Ｖ、−１．０２Ｖ、および−１．３６Ｖで観察された。界面動電的に生成されたレベラ（Ｒｅｖｅｒａ）およびソラス（Ｓｏｌａｓ）流体に対して−０．９ボルトにおいて顕著なポーラログラフピークが見られたが、非界面動電的に生成されたブランクおよび食塩液対照流体のスペクトルは、界面動電的に生成された流体に対するスペクトル中に存在していない−０．１９および−０．３ボルトにおける特徴的なピークを示す。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する界面動電的に生成された流体試験の効果を評価したパッチクランプ法の結果を示す図である。これらの結果から、本発明の界面動電的に生成された流体は、全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことがわかる。 図１０７Ａ〜Ｄは、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＤＣ１６７６−００、ＲＤＣ１６７６−０１、ＲＤＣ１６７６−０２、およびＲＤＣ１６７６−０３）が、オスのモルモットに単独でまたは硫酸アルブテロールの希釈剤として投与したときにメタコリン誘発気管支収縮を防いだことを示すデータを示す図である。 図１０８Ａ〜Ｄは、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＤＣ１６７６−００、ＲＤＣ１６７６−０１、ＲＤＣ１６７６−０２、およびＲＤＣ１６７６−０３）が、オスのモルモットに単独でまたは硫酸アルブテロールの希釈剤として投与したときにメタコリン誘発気管支収縮を防いだことを示すデータを示す図である。 ブラウンノルウェーラット（ｂｒｏｗｎ ｎｏｒｗａｙ ｒａｔ）のオボアルブミン感作モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体の気道抗炎症特性を評価するために実行されたブデソニド実験の結果を示す図である。本発明の界面動電的に生成された流体は、好酸球数を減らし、好酸球数の減少においてブデソニドとの強い相乗性を示し、Ｐｅｎｈ値を減少させ、１回換気量を増大し、エオタキシンの血中濃度を減少させ、単独でまたはブデソニドと併用して本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）で治療した結果としてチャレンジから６時間後に２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度を著しく増大し、ランテス（Ｒａｎｔｅｓ）の全身濃度を減少させた。データは、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇと本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）の実質的な相乗効果があることを示している。 ブラウンノルウェーラット（ｂｒｏｗｎ ｎｏｒｗａｙ ｒａｔ）のオボアルブミン感作モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体の気道抗炎症特性を評価するために実行されたブデソニド実験の結果を示す図である。本発明の界面動電的に生成された流体は、好酸球数を減らし、好酸球数の減少においてブデソニドとの強い相乗性を示し、Ｐｅｎｈ値を減少させ、１回換気量を増大し、エオタキシンの血中濃度を減少させ、単独でまたはブデソニドと併用して本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）で治療した結果としてチャレンジから６時間後に２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度を著しく増大し、ランテス（Ｒａｎｔｅｓ）の全身濃度を減少させた。データは、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇと本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）の実質的な相乗効果があることを示している。 ブラウンノルウェーラット（ｂｒｏｗｎ ｎｏｒｗａｙ ｒａｔ）のオボアルブミン感作モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体の気道抗炎症特性を評価するために実行されたブデソニド実験の結果を示す図である。本発明の界面動電的に生成された流体は、好酸球数を減らし、好酸球数の減少においてブデソニドとの強い相乗性を示し、Ｐｅｎｈ値を減少させ、１回換気量を増大し、エオタキシンの血中濃度を減少させ、単独でまたはブデソニドと併用して本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）で治療した結果としてチャレンジから６時間後に２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度を著しく増大し、ランテス（Ｒａｎｔｅｓ）の全身濃度を減少させた。データは、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇと本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）の実質的な相乗効果があることを示している。 ブラウンノルウェーラット（ｂｒｏｗｎ ｎｏｒｗａｙ ｒａｔ）のオボアルブミン感作モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体の気道抗炎症特性を評価するために実行されたブデソニド実験の結果を示す図である。本発明の界面動電的に生成された流体は、好酸球数を減らし、好酸球数の減少においてブデソニドとの強い相乗性を示し、Ｐｅｎｈ値を減少させ、１回換気量を増大し、エオタキシンの血中濃度を減少させ、単独でまたはブデソニドと併用して本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）で治療した結果としてチャレンジから６時間後に２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度を著しく増大し、ランテス（Ｒａｎｔｅｓ）の全身濃度を減少させた。データは、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇと本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）の実質的な相乗効果があることを示している。 ブラウンノルウェーラット（ｂｒｏｗｎ ｎｏｒｗａｙ ｒａｔ）のオボアルブミン感作モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体の気道抗炎症特性を評価するために実行されたブデソニド実験の結果を示す図である。本発明の界面動電的に生成された流体は、好酸球数を減らし、好酸球数の減少においてブデソニドとの強い相乗性を示し、Ｐｅｎｈ値を減少させ、１回換気量を増大し、エオタキシンの血中濃度を減少させ、単独でまたはブデソニドと併用して本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）で治療した結果としてチャレンジから６時間後に２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度を著しく増大し、ランテス（Ｒａｎｔｅｓ）の全身濃度を減少させた。データは、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇと本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）の実質的な相乗効果があることを示している。 ブラウンノルウェーラット（ｂｒｏｗｎ ｎｏｒｗａｙ ｒａｔ）のオボアルブミン感作モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体の気道抗炎症特性を評価するために実行されたブデソニド実験の結果を示す図である。本発明の界面動電的に生成された流体は、好酸球数を減らし、好酸球数の減少においてブデソニドとの強い相乗性を示し、Ｐｅｎｈ値を減少させ、１回換気量を増大し、エオタキシンの血中濃度を減少させ、単独でまたはブデソニドと併用して本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）で治療した結果としてチャレンジから６時間後に２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度を著しく増大し、ランテス（Ｒａｎｔｅｓ）の全身濃度を減少させた。データは、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇと本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ ６０）の実質的な相乗効果があることを示している。 本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、レベラ６０およびソラス）が、気管支上皮細胞（ＢＥＣ）内のＤＥＰ誘導ＴＳＬＰ受容体発現をそれぞれ９０％および５０％ほど低減したが、生理食塩水（ＮＳ）は限界効果（ｍａｒｇｉｎａｌ ｅｆｆｅｃｔ）しか持たなかったことを示す図である。 本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、レベラ６０およびソラス）が、気管支上皮細胞内のＤＥＰ誘導細胞表面結合ＭＭＰ９濃度をそれぞれ８０％および７０％ほど阻害したが、生理食塩水（ＮＳ）は限界効果しか持たなかったことを示す図である。
発明の詳細な説明
本明細書で開示されているいくつかの実施形態は、殺菌性組成物および方法を提供することに関する。いくつかの他の実施形態は、部位を接触させるか、または対象に、ガス富化流体を含む治療組成物を投与することによる細菌感染の少なくとも１つの症状の治療を行う。特定のいくつかの実施形態では、ガス富化流体は、酸素富化水を含む。
界面動電的に生成された流体：
本明細書で使用されているような「界面動電的に生成された流体」は、本明細書の実施例の目的のために本明細書で詳しく説明されている例示的な混合装置によって生成される出願人の発明の界面動電的に生成された流体を指す（全体が参照により本明細書に組み込まれている、米国特許出願公開第２００８０２１９００８８号および国際公開第２００８／０５２１４３号の両者も参照のこと）。本明細書で開示され、提示されているデータによって実証されるような、界面動電的流体は、従来技術の含酸素化非界面動電的流体（例えば、圧力ポット含酸素化流体など）に関するものを含めて、従来技術の非界面動電的流体に関する新規の、また基本的に異なる流体を表す。本明細書においてさまざまな態様で開示されているように、界面動電的に生成された流体は、限定はしないが以下のものを含む、独自の新規の物理的および生物学的特性を有する。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に生成された流体は、流体力学的に誘導される、本明細書で説明されているようなデバイス特徴局所効果などの局所（例えば、全流体体積に関して非一様）界面動電効果（例えば、電圧／電流パルス）の存在下で生成される流体を指す。特定のいくつかの態様において、前記流体力学的に誘導される、局所的界面動電効果は、本明細書で開示され、説明されているような表面に関係する二重層および／または流動電流効果と組み合わされる。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、そこに溶解されているレポーター溶質（例えば、トレハロース）の１３Ｃ−ＮＭＲ線幅を調節するのに適している。ＮＭＲ線幅効果は、例えば、本明細書において特定の実施例で説明されているように試験流体中の溶質の「タンブリング」を測定する間接的方法におけるものである。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、−０．１４Ｖ、−０．４７Ｖ、−１．０２Ｖ、および−１．３６Ｖのうちのどれか１つにおいて際立った方形波ボルタメトリーピーク差、−０．９ボルトでのポーラログラフピーク、および本明細書において特定の実施例で開示されているように界面動電的に生成された流体に固有の、−０．１９および−０．３ボルトでのポーラログラフピークが存在しないことのうちの少なくとも１つによって特徴付けられる。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、細胞膜導電率（例えば、本明細書で開示されているパッチクランプ研究の測定尺度としての全細胞コンダクタンスの電圧依存の寄与分）を変えるのに適している。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は含酸素化され、この場合、流体中の酸素は、大気圧下で少なくとも１５ｐｐｍ、少なくとも２５ｐｐｍ、少なくとも３０ｐｐｍ、少なくとも４０ｐｐｍ、少なくとも５０ｐｐｍ、または少なくとも６０ｐｐｍの溶存酸素量だけ存在する。特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は、大気圧下で１５ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満の溶存酸素、またはほぼ周囲の酸素量を有する。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は含酸素化され、この場合、流体中の酸素は、約８ｐｐｍから約１５ｐｐｍまでの範囲の量だけ存在し、この場合、本明細書では、ときには、「ソラス」とも称される。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、溶媒和電子（例えば、分子酸素によって安定化されている）および界面動電的に修飾され、そして／または荷電された酸素種のうちの少なくとも一方を含み、いくつかの実施形態において、溶媒和電子および／または界面動電的に修飾されるか、または荷電された酸素種は、少なくとも０．０１ｐｐｍ、少なくとも０．１ｐｐｍ、少なくとも０．５ｐｐｍ、少なくとも１ｐｐｍ、少なくとも３ｐｐｍ、少なくとも５ｐｐｍ、少なくとも７ｐｐｍ、少なくとも１０ｐｐｍ、少なくとも１５ｐｐｍ、または少なくとも２０ｐｐｍの量だけ存在する。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜の構造または機能を改変する（例えば、膜結合タンパク質の立体構造、リガンド結合活性、または触媒活性を改変する）のに適しており、特定のいくつかの態様では、膜結合タンパク質は、受容体、膜貫通受容体（例えば、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）、ＴＳＬＰ受容体、β２アドレナリン受容体、ブラジキニン受容体など）、イオンチャネルタンパク質、細胞内付着タンパク質、細胞接着タンパク質および、インテグリンからなる群から選択される少なくとも１つを含む。いくつかの態様において、結果として生じるＧタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）は、Ｇタンパク質αサブユニット（例えばＧαｓ、Ｇαｉ、Ｇαｑ、およびＧα１２）と相互作用する。
特定のいくつかの態様において、界面動電的に改変された水性流体は、細胞内シグナル伝達を調節するのに適しており、これはカルシウム依存性の細胞メッセージ伝達経路またはシステムの調節（例えば、ホスホリパーゼＣ活性の調節またはアデニル酸シクラーゼ（ＡＣ）活性の調節）を含む。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は、本明細書の実施例および別の場所で説明されているさまざまな生物活性（例えば、サイトカイン、受容体、酵素、および他のタンパク質の調整ならびに細胞内シグナル伝達経路の調整）によって特徴付けられる。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は、本明細書の実施例で示されているようにアルブテロールとの相乗効果およびブデソニドとの相乗効果を示す。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は、本明細書の実施例で示されているように気管支上皮細胞（ＢＥＣ）内のＤＥＰ誘導ＴＳＬＰ受容体発現を低減する。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体は、本明細書の実施例で示されているように気管支上皮細胞（ＢＥＣ）内のＤＥＰ誘導細胞表面結合ＭＭＰ９レベルを阻害する。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体の生物学的効果は、ジフテリア毒素によって阻害され、これは、β遮断薬、ＧＰＣＲ遮断薬、およびＣａチャネル遮断薬が、本明細書の実施例に示されているように、界面動電的に改変された水性流体の活性に（例えば、制御性Ｔ細胞機能に対して）影響を及ぼすことを示している。
特定のいくつかの態様では、界面動電的に改変された水性流体の物理的および生物学的効果（例えば、細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜の構造または機能を改変する能力）は、閉じられた容器（例えば、閉じられた気密容器）内で、少なくとも２カ月、少なくとも３カ月、少なくとも４カ月、少なくとも５カ月、少なくとも６カ月、またはそれを超える期間にわたって持続する。
殺菌活性
本明細書で説明されているいくつかの実施形態は、細菌細胞数の低減、細菌細胞タンパク質産生（毒素産生など）の低減、および／または細菌細胞生存率の低減、さらには他のものの低減などの殺菌活性に関する。
本明細書で説明されているいくつかの実施形態では、説明されている組成物または方法は、細菌イオンチャネル活性を変性するか、または妨げることに関する。いくつかの実施形態では、説明されている組成物または方法は、細菌膜電位を変化させるか、または妨げることに関する。
水性細孔および依存性イオンチャネルは、細菌細胞膜に変化を起こさせることができる。膜にかかっている電圧の変化（電圧依存性チャネル）、機械的応力の変化（機械刺激依存性チャネル）、またはリガンドの結合の変化（リガンド依存性チャネル）を含む、イオンチャネルを開かせることが公知である数種類の刺激がある。
膜電位は、膜の一方の面では陽イオンが陰イオンよりわずかに過剰であり、他方の面では陽イオンがわずかに不足しているせいで、膜の両面の電荷に差が生じたときに発生する。このような電荷の差は、起電性ポンプ機能、またはイオンの受動拡散の結果として生じうる。
本発明のガス富化流体および溶液
流体を他の流体で拡散または富化すると、これら２つの流体の溶液または懸濁液が生じうる。特に、液体をガス（例えば、酸素）で富化すると、治療上の処置を含む、いくつかの用途に対して有益な場合がある。本明細書で使用されているように、「流体」は、一般的に、液体、ガス、蒸気、液体および／またはガスの混合物、あるいはそれらの任意の組合せを、特定の開示されている任意の実施形態について、指すものとしてよい。さらに、いくつかの実施形態では、「液体」は、一般的に、純粋な液体を指すか、またはゲル、ゾル、乳濁液、流体、コロイド、分散液、または混合物、さらにはそれらの任意の組合せを指すものとしてよく、これらはどれも粘性が異なっていてもよい。
明細書で開示されている特定のいくつかの実施形態において、溶存ガスは周囲空気を含む。好ましい一実施形態では、溶存ガスは酸素を含む。他の実施形態では、溶存ガスは一酸化窒素を含む。
ガスを富化する液体（酸素を富化する水をなど）に関するいくつかの方法が当技術分野で認められている。例えば、タービン曝気システムが、空気または酸素を水と混合する、インペラ−の一組の回転ブレードの近くで空気を放出することができるか、または水を空気中に噴霧してその酸素含有量を高めることができる。それに加えて、市場に出回っている他のシステムでは、空気または酸素を水中に注入し、その水／ガスに大規模な渦を作用させる。自然に存在する水中の酸素レベルは、典型的には、１０ｐｐｍ（ｐｐｍ：１００万分の１）以下であり、それが１００％レベルの溶存酸素とみなされる。いくつかのデバイス上での試験の結果から、理想的な条件の下で、デバイスは約２０ｐｐｍより以上、または水の自然な酸素レベルの２倍を達成しうることが判明している。いくつかの実施態様では、酸素レベルは、さらに高くてもよい。
本明細書で提示されている特定の実施形態は、本明細書で定義されているようなディフューザ処理された治療流体に関するものであり、これは、流体母体物質（ｆｌｕｉｄ ｈｏｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）と、母体物質中に拡散される注入物質と、適宜、母体物質中に分散された少なくとも１つの治療薬とを含み、注入物質は、母体流体中で酸素の微小気泡（ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅ）を含み、微小気泡の大半は、０．２ミクロン未満、または好ましくは０．１ミクロン未満のサイズである。いくつかの実施形態では、注入された流体母体物質中の溶存酸素濃度は、少なくとも１３時間にわたって大気圧下で約３０ｐｐｍ超に維持されうる。他の特定の実施形態では、注入された流体母体物質中の溶存酸素濃度は、少なくとも３時間にわたって大気圧下で４０ｐｐｍ超に維持されうる。
追加の実施形態では、注入された流体母体物質は、食塩液をさらに含む。さらなる実施形態では、注入された流体母体物質は、大気圧下で封止された容器内に少なくとも１００日間、好ましくは少なくとも３６５日間の期間、少なくとも約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍまでの溶存酸素濃度を維持する。いくつかの実施形態において、注入された流体母体物質は、大気圧下で少なくとも５０ｐｐｍの溶存酸素濃度を有するものとしてよい。
いくつかの実施形態において、注入された流体母体物質は、酸素がその中に拡散された後選択された期間にわたって中に照射されるレーザー光線に対しレイリー散乱を呈示する。
表Ａは、酸素富化食塩液で処置された治癒創傷および本発明のガス富化酸素富化食塩液の試料においてなされたさまざまな分圧測定の結果をまとめたものである。
気泡サイズ測定
混合装置１００によって流体内に拡散されたガスの気泡のサイズを決定するために実験を行った。気泡のサイズを直接測定する実験は実施されなかったが、流体内の気泡の大半の気泡サイズが０．１ミクロン未満であることを確定する実験が実施された。言い換えると、これらの実験では、気泡の大半のサイズが包まれるサイズ閾値以下を決定したということである。
このサイズ閾値またはサイズ限界は、混合装置１００内の流体およびガスを処理することによって形成された産出物質１０２を０．２２ミクロンのフィルターと０．１ミクロンのフィルターに通すことによって確定された。これらの試験を実施する際に、一定体積の第１の物質１１０、この場合には流体と一定体積の第２の物質１２０、この場合にはガスを混合装置１００に通して、一定体積の産出物質１０２（つまり、中にガスを拡散させた流体）を生成した。産出物質１０２を６０ミリリットル分だけ６０ｍｌ注射器内に流し込んだ。次いで、注射器内の流体のＤＯ濃度を、Ｏｒｉｏｎ ８６２ａを使用して測定した。Ｏｒｉｏｎ ８６２ａは、流体内のＤＯ濃度を測定することができる。注射器内の流体を０．２２ミクロンのフィルターに通して５０ｍｌのビーカー内に注入した。フィルターとしては、Ｍｉｌｌｉｐｏｒ Ｍｉｌｌｅｘ ＧＰ５０フィルターを含んだ。次いで、５０ｍｌのビーカー内の物質のＤＯ濃度を測定した。実験を３回実行して、以下の表ＩＩに示す結果を得た。
これからわかるように、注射器内で測定されたＤＯ濃度と５０ｍｌのビーカー内で測定されたＤＯ濃度は、産出物質１０２を０．２２ミクロンのフィルターに通しても劇的に変化することはなかった。この実験が意味するのは、産出物質１０２内の溶存ガスの気泡は、０．２２ミクロン以下であり、さもなければ、０．２２ミクロンのフィルターに通された産出物質１０２内のＤＯ濃度が著しく大きく減少するということである。
０．１ミクロンのフィルターを０．２２ミクロンのフィルターの代わりに使用した第２の試験を実行した。この実験では、混合装置１００内で酸素により食塩液を処理し、産出物質１０２の試料を濾過されていない状態で採集した。濾過されていない試料のＤＯ濃度は４４．７ｐｐｍであった。０．１ミクロンのフィルターを使用して産出物質１０２を濾過し、さらに２つの試料を採集した。第１の試料のＤＯ濃度は４３．４ｐｐｍであった。第２の試料のＤＯ濃度は４１．４ｐｐｍであった。次いで、フィルターを取り外し、濾過されていない産出物質１０２から最終試料を採取した。最終試料は、４５．４ｐｐｍのＤＯ濃度を有していた。これらの結果は、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ ０．２ミクロンフィルターを使用して観察された結果と一致していた。これらの結果から、０．１ミクロンのフィルターに通された産出物質１０２のＤＯ濃度の自明な減少があり、処理された食塩液中の気泡の大半が０．１ミクロン以下のサイズを有していることを示すという結論が導かれる。上述のＤＯ濃度試験結果は、Ｗｉｎｋｌｅｒ Ｔｉｔｒａｔｉｏｎを使用して得られた。
当技術分野において理解されているように、二重層（界面）（ＤＬ）は、物体が液体中に入れられたときに物体の表面に出現する。例えば、この物体は、固体表面（例えば、ローターおよびステータの表面）、固体粒子、気泡、液滴、多孔質体のものであってもよい。混合装置１００では、気泡表面は、界面動電的二重層効果に利用できる場合のある混合チャンバー内に存在する全表面積のかなりの部分を占める。したがって、本明細書の別のところで説明されている表面積および保持時間の局面に加えて、従来技術のデバイス１０と比べた混合装置１００内に生じる相対的に小さな気泡サイズは、少なくともある程度は、本明細書で開示されている全界面動電的効果および産出流体特性にも寄与しうる。特に、混合装置１００によって示されているような、好ましいいくつかの実施形態では、ガスのすべてが、ローターの開口を介して導入される（ステータの開口を通してガスが導入されることはない）。ローターは、高速（例えば、３，４００ｒｐｍ）回転し、ローター表面に、またローター表面の近くに実質的剪断力を発生するので、回転するローター表面開口を介して、また回転するローター表面開口に隣接して導入される気泡の気泡サイズは、静止しているステータを介して、また静止しているステータの近くに導入されるものより実質的に小さい（例えば、２乃至３倍小さい）と予想される。したがって、従来技術のデバイス１０の平均気泡サイズは、ガスの少なくとも半分が静止ステータ開口から混合チャンバー内に導入されるので、実質的により大きくなる場合がある。球体表面の表面積は、ｒ２に比例して変わるので、混合装置１００の界面動電的表面積のそのような気泡成分は、従来技術の拡散デバイス１０に比べて実質的に大きい場合がある。
本発明の過程によって本発明の組成物に付与される水和（溶媒和）電子を含む組成物
本明細書で説明されているようないくつかの実施形態では（「二重層」の下を参照）、ガス富化流体は、分子酸素が流体中に拡散または混合され、流体に付与される電荷（例えば、水和（溶媒和）電子）を安定化する動作をしうる開示されている電気機械的過程によって生成される。理論または機序に束縛されることなく、本発明のいくつかの実施形態は、第１の物質が組み合わされた産出物質を供給するように本発明の混合装置内で酸素と混合されるときに物質に加えられる電荷（例えば、水和（溶媒和）電子）を含む酸素富化流体（産出物質）に関係する。特定の態様によれば、これらの水和（溶媒和）電子（代わりに本明細書では「溶媒和電子」とも称される）は、これらの水和（溶媒和）電子によって媒介されるアッセイ可能な効果の持続により明らかなように本発明の溶液中で安定化される。いくつかの実施形態は、水和（溶媒和）電子および／または水−電子構造、クラスタなどに関係するものとすることもできる（例えば、ＬｅｅおよびＬｅｅ、Ｂｕｌｌ． Ｋｏｒ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．２００３年、２４巻、６号、８０２〜８０４頁、２００３年を参照のこと）。
西洋わさびペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）効果。西洋わさびペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）は、西洋わさびの根（Ａｍｏｒａｃｉａ ｒｕｓｔｉｃａｎａ）から単離され、ペルオキシダーゼのフェロプロトポルフィリン基（ヘム基）に属す。ＨＲＰは、過酸化水素または他の水素供与体と容易に結合して、ピロガロール基質を酸化する。それに加えて、当技術分野で認識されているように、ＨＲＰは、過酸化水素の不在下で、インドール−３−酢酸の自己酸化的分解反応を促進する（例えば、全体が参照により本明細書に組み込まれている、自己酸化が高効率分岐鎖機序を伴うことを説明している、Ｈｅｍｅ Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅｓ、Ｈ． Ｂｒｉａｎ Ｄｕｎｆｏｒｄ、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ、１９９９年、第６章、１１２〜１２３頁を参照のこと。）。ＨＲＰ反応は、酵素活性単位で測定することができ、その際に、比活性はピロガロール単位で表される。１ピロガロール単位は、２０℃で、ｐＨ６．０において２０秒以内にピロガロールからプルプロガリン１．０ｍｇを形成する。このプルプロガリン（２０秒）単位は、２５℃で１分当たり約１８μＭ単位に相当する。
西洋わさびペルオキシダーゼ酵素が、流体中の分子酸素との反応を促進することによってピロガロールの自己酸化を触媒することは公知である。（Ｋｈａｊｅｈｐｏｕｒら、ＰＲＯＴＥＩＮＳ： Ｓｔｒｕｃｔ、Ｆｕｎｃｔ、Ｇｅｎｅｔ．５３巻：６５６〜６６６頁（２００３年））。また、酸素は西洋わさびペルオキシダーゼ酵素のヘムポケットに酵素の疎水性細孔領域を通じて結合することも知られており（Ｐｈｅ６８とＰｈｅ１４２との間）、その立体構造がその内部への酸素の接近可能性を決定するようである。特定の態様によれば、また機序に束縛されることなく、タンパク質の技術においてタンパク質上の表面電荷がタンパク質構造に影響を及ぼすことが公知なので、本発明のガス富化流体中に存在する溶媒和電子は西洋わさびペルオキシダーゼの立体構造を変える働きをし、その結果より大きな酸素接近可能性が得られ得る。すると、西洋わさびペルオキシダーゼ酵素の補欠分子族ヘムポケットへの酸素の接近可能性が高いため、従来技術の含酸素化流体（圧力ポット、微小気泡を有する）と比較して、ＨＲＰ反応性を高くすることができる。
いかなる場合も、特定の態様によれば、本発明の方法およびデバイスを使用する産出物質の生産は、電荷勾配をもたらす界面二重層と、摩擦電気効果によって表面から電荷（例えば、電子）を引き離すその表面に関係する物質の移動を伴う過程を含み、物質のこの流れによって、溶媒和電子の流れが生じる。さらに、追加の態様によれば、また機序に束縛されることなく、二原子酸素の軌道構造によって、流体物質（水）中の水素結合配置内に結合電荷不均衡（例えば、水の水素結合に影響を及ぼす２個の不対電子）が生じ、そこで、電子は溶媒和され、不均衡の中で安定化する。
過酸化水素の存在に関する本発明の酸素富化流体のいくつかの化学的試験を後述のように実施したところ、これらの試験のどれも、陽性でなかった（過酸化水素０．１ｐｐｍの感度）。したがって、本出願の発明の酸素富化流体は、過酸化水素を含まないか、０．１ｐｐｍ未満の過酸化水素を含む。
特定のいくつかの態様によれば、過酸化水素が存在していないにもかかわらず、酸素富化と本発明で請求されているデバイスの二重層効果および構成によって付与される溶媒和電子の本発明の組合せは、西洋わさびペルオキシダーゼの立体構造および／またはヘム基の接近可能性を変える働きをしうる。
グルタチオンペルオキシダーゼの研究
標準アッセイ（シグマ）を使用してグルタチオンペルオキシダーゼとの反応性を調べることによって、過酸化水素が存在するかどうかについて本発明の酸素富化産出流体物質を試験した。簡単に言うと、グルタチオンペルオキシダーゼ酵素カクテルを、脱イオン水と適切な緩衝液中に構成した。酵素カクテルを加えて反転させることによって、水試料を試験した。Ａ３４０ｎｍ、および室温（２５℃）において連続分光測光速度測定を行った。試験された試料は、１．脱イオン水（陰性対照）、２．低濃度における本発明の酸素富化流体、３．高濃度における本発明の酸素富化流体、４．過酸化水素（陽性対照）であった。過酸化水素の陽性対照は、強い反応性を示したが、試験された他の流体はどれもグルタチオンと反応しなかった。
ガス富化流体または溶液を生成するためのデバイス
関連する技術の説明
図１は、全体が参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第６，３８６，７５１号から再現された、１つまたは２つの気体物質もしくは液体物質（「注入物質」）を他の気体物質もしくは液体物質（「母体物質」）中に拡散または乳化するための従来技術のデバイス１０の部分ブロック図、部分断面図となっている。デバイス１０は、ステータ３０およびローター１２を収納するように構成されているハウジングを備える。ステータ３０は、ローター１２を取り囲む。チューブ状チャネル３２が、ローター１２とステータ３０との間に画定されている。一般的に円筒形状のローター１２は、直径が約７．５００インチ、長さが約６．０００インチであり、直径に対する長さの比は約０．８となっている。
ローター１２は、一般的に両端で閉じられている中空円筒を備える。ローター１２の第１および第２の端部のそれぞれとハウジング３４の部分との間にギャップが存在する。モーター１８によって駆動される回転軸１４は、ローター１２の第２の端部に結合される。ローター１２の第１の端部は、入口１６に結合される。第１の注入物質は、入口１６を通り、ローター１２の内部に入る。第１の注入物質は、ローター１２の内部から、ローター１２内に形成されている複数の開口部２２（ｏｐｅｎｉｎｇ ２２）を通ってチャネル３２内に入る。
ステータ３０は、その周囲のあちらこちらに形成された開口部２２も有する。入口３６は第２の注入物質を通し、ステータ３０とハウジング３４との間の領域３５に送る。第２の注入物質が、領域３５から出て、開口部２２を通ってチャネル３２内に入る。
外部ポンプ（図示されていない）を使用して、母体物質が単一の入口３７に送り込まれる。母体物質は、単一の入口３７を通過し、チャネル３２内に入り、そこで、開口部２２を通してチャネル３２に入る第１および第２の注入物質と出会う。注入物質は、その供給源のところで加圧され、それによって、母体物質が開口部２２を通過するのを防ぐことができる。
入口３７は、環状入口チャネル３２の比較的小さな部分（約５％未満）のみにそって配置され、ローター１２の回転の軸に実質的に平行で、チャネル３２部分に向かう軸流を母体物質内に付与するように構成され、位置決めされる。
残念なことに、チューブ状チャネル３２に入る前に、母体物質は、軸流と異なる蛇行方向（例えば、軸流に実質的に直交する方向）に進行し、ローター１２の第１の端部とハウジング３４との間に形成されるギャップ内に下り、またギャップの間に入らなければならない（つまり、ローター１２の端部とハウジング３４との間の入口１６に隣接するローターの第１の端部の部分の下へ）。軸方向でない直交する流れ、およびローター１２の第１の端部とハウジング３４との間のギャップ内の母体物質の存在によって、望ましくない、不要な摩擦が生じる。さらに、母体物質の一部が、ローターの第１の端部とハウジングとの間に生じる渦流の中にトラップされる可能性がある。それに加えて、デバイス１０内では、母体物質は、チューブ状チャネル３２の環状入口の環のどれかの局面に入るために少なくとも２つの直角を乗り切らなければならない。
単一の出口４０が、ハウジング３４内に形成されている。組み合わされた母体物質および（単数または複数の）注入物質が、出口４０を介してチャネル３２から出る。これもまたチューブ状チャネル３２の環状出口の限られた部分（約５％未満）のみにそって配置された出口４０は、ローター１２の回転の軸に実質的に平行であり、これにより組み合わされた物質の軸流をチューブ状チャネル３２の環状出口の限られた部分から離れて出口４０に入るように付与するか、またはそのようにできる。外部ポンプ４２は、出口４０を通して出て行く流体を送り出すために使用される。
残念なことに、チャネル３２を出る前に、出て行く物質の実質的な部分は、軸流と異なる蛇行方向（例えば、軸流に実質的に直交する方向）に進行し、ローター１２の第２の端部とハウジング３４との間に形成されるギャップ内に下り、またギャップの間に入らなければならない（つまり、ローター１２の端部とハウジング３４との間の軸１４に隣接するローターの第２の端部の部分の下へ）。上述のように、軸方向でない直交する流れ、およびローター１２の端部（この場合には、第２の端部）とハウジング３４との間の他のギャップ内の母体物質の存在によって、望ましくない、不要な摩擦がさらに生じる。さらに、母体物質の一部が、ローターの第２の端部とハウジングとの間に生じる渦流の中にトラップされる可能性がある。それに加えて、デバイス１０内では、出て行く組み合わされた物質の実質的部分は、チューブ状チャネル３２の環状出口から出て出口４０内に入るときに少なくとも２つの直角を乗り切らなければならない。
当業者には明らかなように、入口３７は、母体物質に軸流のみを伝える。ローター２１のみが、母体物質に周流を付与する。さらに、出口４０は、出て行く物質に軸流のみを付与するか、供給する。それに加えて、周流速度ベクトルは、物質がチューブ状チャネル３２の環状入口３７内に入った後にのみその物質に付与され、その後、周流速ベクトルは、物質が出口４０に入るときに低下させるか、または除かなければならない。したがって、物質が軸方向でチャネル３２を通るときに物質の漸進的周方向加速が行われ、物質がチャネル３２から出るときに周方向減速が行われる必要がある。これらの態様は、物質が入口３７から出口４０へと辿る蛇行経路と併せて、入口３７の口と出口４０の口との間の実質的差圧（６０ガロン／分の流量で２６ｐｓｉ）が随伴して生じる経路上に実質的な摩擦および流動抵抗を発生し、とりわけ、これらの要因が相まってシステムの全体的効率を低下させる。
界面動電的酸素富化水性流体および溶液
図２は、混合装置１００のコンポーネントの一部と、混合装置１００内への、混合装置１００内の、および混合装置１００から出る物質の流れを示すブロック図である。混合装置１００は、２つまたはそれを超える投入物質を組み合わせて、産出物質１０２を形成し、そこからこれを受け取って保管容器１０４内に収容することができる。混合装置１００では、新規の方法で２つまたはそれを超える投入物質を攪拌して、新規の特性を有する産出物質１０２を生産する。産出物質１０２は、複数の投入物質のうちの少なくとも１つの投入物質を他の複数の投入物質（例えば、乳濁液）のうちの少なくとも１つの物質中に懸濁させた懸濁液だけでなく、投入物質の新規の組合せ（例えば、静電的な組合せ）、投入物質間の化学反応から結果として生じる化合物、新規の静電特性を有する組合せ、およびそれらの組合せを含みうる。
投入物質は、第１の物質の供給源１１２によって供給される第１の物質１１０、第２の物質の供給源１２２によって供給される第２の物質１２０、および適宜、第３の物質の供給源１３２によって供給される第３の物質１３０を含むことができる。第１の物質１１０は、水、食塩液、化学物質懸濁液、極性液体、非極性液体、コロイド懸濁液、細胞増殖培地などの液体などを含みうる。いくつかの実施形態では、第１の物質１１０は、混合装置１００内に再循環された産出物質１０２を含みうる。第２の物質１２０は、酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、オゾン、硫黄ガス、亜酸化窒素、一酸化窒素、アルゴン、ヘリウム、臭素、およびこれらの組合せなどのガスなどからなる、または含むものとしてよい。好ましいいくつかの実施形態では、ガスは酸素であるか、または酸素を含む。任意選択の第３の物質１３０は、液体または気体のいずれかを含むことができる。いくつかの実施形態では、第３の物質１３０は、混合装置１００内に（例えば、ポンプ２１０、２２０、または２３０のうちの１つまたは複数のポンプに、および／またはチャンバー３１０、および／または３３０内に）再循環された産出物質１０２であるか、そのような産出物質１０２を含むことができる。
適宜、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および任意選択の第３の物質１３０を外部ポンプ２１０、外部ポンプ２２０、および外部ポンプ２３０によってそれぞれ混合装置１００内に送り込むことができる。その代わりに、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および任意選択の第３の物質１３０のうちの１つまたは複数の物質を圧力がかかっている状態で供給源１１２、供給源１２２、および供給源１３２内にそれぞれ保管することができ、圧力によって混合装置１１０内に強制的に送り込むことができる。本発明は、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０をそれぞれ供給源１１２、供給源１２２、および供給源１３２から混合装置１００内に移すために使用される方法によって制限されない。
混合装置１００は、混合チャンバー３３０の傍らにある第１のチャンバー３１０および第２のチャンバー３２０を備える。これら３つのチャンバー３１０、３２０、および３３０は、相互接続され、連続する容積を形成する。
第１の物質１１０は、第１のチャンバー３１０内に移動され、そこから混合チャンバー３３０内に流れ込む。第１のチャンバー３１０内の第１の物質１１０は、内部ポンプ４１０によって第１のチャンバー３１０内に送り込むことができる。第２の物質１２０は、混合チャンバー３３０内に移動される。適宜、第３の物質１３０が、混合チャンバー３３０内に移動されうる。混合チャンバー３３０内の物質が中で混合されて、産出物質１０２を形成する。次いで、産出物質１０２は、第２のチャンバー３２０内に流れ込み、そこから産出物質１０２は混合装置１００を出る。混合チャンバー３３０内の産出物質１０２は、内部ポンプ４２０によって第２のチャンバー３２０内に送り込むことができる。適宜、第２のチャンバー３２０内の産出物質１０２は、外部ポンプ４３０によってそこから保管容器１０４内に送り込むことができる（例えば、単独で、または内部ポンプ４１０および／または４２０と組み合わせて）。
特定の態様において、共通駆動軸５００は、内部ポンプ４１０と内部ポンプ４２０の両方に動力を伝える。駆動軸５００は、混合チャンバー３３０内を通り、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０を一緒に混ぜ合わせるために使用される回転力をその混合チャンバー３３０内に与える。駆動軸５００は、それに結合されているモーター５１０を動力源とする。
図３は、第１の物質１１０を混合装置１００に供給し、混合装置１００から産出物質１０２を取り出すためのシステム５１２を示している。システム５１２では、産出物質１０２の保管容器１０４および第１の物質１１０の供給源１１２は、組み合わされている。外部ポンプ２１０は、ホース、パイプなどのような流体導管５１４によって組み合わされた保管容器１０４と供給源１１２に結合されている。外部ポンプ２１０は、組み合わされた第１の物質１１０と産出物質１０２とを組み合わされた保管容器１０４と供給源１１２とから流体導管５１４を通して、外部ポンプ２１０を混合装置１００に接続する流体導管５１６内に送り込む。産出物質１０２は、流体導管５１８を通って混合装置１００を出る。流体導管５１８は、組み合わされた保管容器１０４と供給源１１２に結合され、混合装置１００から出る産出物質１０２を、組み合わされた保管容器１０４と供給源１１２に輸送する。流体導管５１８は、混合装置１００内で動作圧または背圧を確定する弁５１９を備える。
図２、４〜９、および１１を参照すると、混合装置１００の一実施形態のさまざまなコンポーネントのより詳細な説明が示されている。混合装置１００は、拡張性を有する。したがって、さまざまなコンポーネントに関して与えられる寸法は、デバイスの一実施形態を構成するために使用されるか、または選択されたサイズを有する混合装置を構成するようにスケーリングできる。
図４を参照すると、混合装置１００は、第１のチャンバー３１０、混合チャンバー３３０、および第２のチャンバー３２０のそれぞれを収納するハウジング５２０を備えている。上述のように、混合装置１００は、デバイスの動作時に回転する、駆動軸５００を備える。したがって、混合装置１００が振動または他の何らかの移動を生じることがある。適宜、混合装置１００を床などの表面に固定できる基部１０６に結合し、混合装置１００を実質的に静止する位置に維持することができる。
２つまたはそれを超えるハウジングセクションからハウジング５２０を組み立てることができる。例えば、ハウジング５２０は、第１のメカニカルシールハウジング５２４と第２のメカニカルシールハウジング５２６により隣接された中央セクション５２２を備え得る。中央セクション５２２の反対側で第１のメカニカルシールハウジング５２４にベアリングハウジング５３０が結合されうる。中央セクション５２２の反対側で第２のメカニカルシールハウジング５２６にベアリングハウジング５３２が結合されうる。適宜、ハウジングセクション５５０がベアリングハウジング５３０に結合されうる。
ベアリングハウジング５３０および５３２のそれぞれは、ベアリングアセンブリ５４０を収納できる（図５および６を参照のこと）。ベアリングアセンブリ５４０は、ウェブサイトｗｗｗ．ｓｋｆ．ｃｏｍを運用している、ペンシルバニア州カルプスビル所在のＳＫＦ ＵＳＡ Ｉｎｃによって製造されているモデル番号「２０２ＳＺＺＳＴ」を含む当技術分野で公知の好適な任意のベアリングアセンブリを備えることができる。
シールは、隣接するハウジングセクションの間に設けることができる。例えば、Ｏリング５６０（図５を参照のこと）は、ハウジングセクション５５０とベアリングハウジング５３０との間に配設され、Ｏリング５６２（図５を参照のこと）は、第１のメカニカルシールハウジング５２４と中央セクション５２２との間に配設され、Ｏリング５６４（図６を参照のこと）は、第２のメカニカルシールハウジング５２６と中央セクション５２２との間に配設されうる。
混合チャンバー３３０
次に図７を参照すると、混合チャンバー３３０が、第１のメカニカルシールハウジング５２４と第２のメカニカルシールハウジング５２６との間のハウジング５２０の中央セクション５２２内に配設されている。混合チャンバー３３０は、混合装置１００の２つのコンポーネントであるローター６００とステータ７００との間に形成される。ローター６００は、一般的に中空の内側部分６１０を画定する内側表面６０５と外側表面６０６とを備える側壁６０４を有することができる。側壁６０４は、約０．２０インチから約０．７５インチまでの厚さを有するものとしてよい。いくつかの実施態様では、側壁６０４は、約０．２５インチの厚さを有する。しかし、混合装置１００は、特定の用途に合わせてスケーリングできるので、規定されている値より厚いまたは薄い側壁６０４を有するデバイスの実施形態は、本発明の教示の範囲内にある。側壁６０４は、第１の端部分６１２と第２の端部分６１４、および第１の端部分６１２と第２の端部分６１４との間に形成された複数のスルーホール６０８を備える。適宜、側壁６０４の外側表面６０６は、開口、突出部、きめ（ｔｅｘｔｕｒｅ）、などの他の特徴を備えることができる。第１の端部分６１２は、カラー６１８（ｃｏｌｌａｒ ６１８）を受け入れるように構成されたリリーフ部分（ｒｅｌｉｅｖｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）６１６を有し、第２の端部分６１４は、カラー６２２を受け入れるように構成されたリリーフ部分６２０を有する。
ローター６００は、ステータ７００の内側に配設される。ステータ７００は、ローター６００が中に配設される一般的に中空の内側部分７１０を画定する内側表面７０５を備える側壁７０４を有する。側壁７０４は、約０．１インチから約０．３インチまでの厚さを有するものとしてよい。いくつかの実施態様では、側壁６０４は、約１．５インチの厚さを有する。ステータ７００は、実質的に静止している位置でハウジング５２０に回転できないように結合することができる。その代わりに、ステータ７００は、ハウジング５２０と一体形成できる。側壁７０４は、第１の端部分７１２と第２の端部分７１４とを有する。適宜、複数の開口７０８（ａｐｅｒｔｕｒｅ ７０８）が、第１の端部分７１２と第２の端部分７１４との間でステータ７００の側壁７０４内に形成される。適宜、側壁７０４の内側表面７０５は、スルーホール、突出部、きめ、などの他の特徴を備えることができる。
ローター６００は、図９の矢印「Ｃ３」によって示される方向に回転の軸「α」を中心として静止しているステータ７００に関して回転する。ローター６００とステータ７００のそれぞれは、一般的に円筒形状をとり、縦軸を有するものとしてよい。ローター６００は、外径「Ｄ１」を有し、ステータ７００は、内径「Ｄ２」を有することができる。外径「Ｄ１」は、約０．５インチから約２４インチまでの範囲内であるものとしてよい。いくつかの実施態様では、外径「Ｄ１」は、約３．０４インチである。いくつかの実施態様では、外径「Ｄ１」は、約１．７インチである。外径「Ｄ１」より大きい、内径「Ｄ２」は、例えば、約０．５６インチから約２４．２５インチまでの範囲内であるものとしてよい。いくつかの実施態様では、内径「Ｄ２」は、約４インチである。したがって、混合チャンバー３３０は、厚さが約０．０２インチから約０．１２５インチまでの範囲内であるリング形の断面形状（つまり、内径「Ｄ２」と外径「Ｄ１」との差）を有することができる。特定のいくつかの実施態様では、混合チャンバー３３０は、約０．０２５インチの厚さを有する。従来技術のデバイス１０（図１を参照のこと）のローター１２とステータ３４との間のチャネル３２は、厚さが約０．０９インチであるリング形の断面形状を有する。したがって、特定のいくつかの実施形態では、混合チャンバー３３０の厚さは、従来技術のデバイス１０のチャネル３２の少なくとも約１／３未満である。
ローター６００の縦軸を回転の軸「α」に揃えることができる。ローター６００の縦軸をステータ７００の縦軸に揃えることができる。ローター６００は、回転の軸「α」にそって約３インチから約６インチの長さを有することができる。いくつかの実施形態では、ローター６００は、回転の軸「α」にそって約５インチの長さを有することができる。ステータ７００は、回転の軸「α」にそって約３インチから約６インチの長さを有することができる。いくつかの実施形態では、ステータ７００は、回転の軸「α」にそって約５インチの長さを有することができる。
ローター６００およびステータ７００は、一般的に円筒形状を有するものとして示されているが、当業者であれば、代替形状も使用できることを理解するであろう。例えば、ローター６００およびステータ７００は、円錐、球体、任意の形状などとすることもできる。さらに、ローター６００およびステータ７００は、同一形状である必要もない。例えば、ローター６００を円筒形状とし、ステータ７００を長方形の形状とし、またその逆の形状にすることも可能である。
ステータ７００の開口７０８および図４〜７に示されているスルーホール６０８は、一般的に円筒形状である。スルーホール６０８の直径は、約０．１インチから約０．６２５インチまでの範囲内であるものとしてよい。開口７０８の直径は、約０．１インチから約０．６２５インチまでの範囲内であるものとしてよい。ステータ７００のいくつかの開口７０８のうちの１つまたは複数の開口は、他の開口７０８の直径と異なる直径を有することができる。例えば、開口７０８は、ステータ７００の第１の端部分７１２からステータ７００の第２の端部分７１４へ進むにつれ直径が増大するか、開口７０８は、ステータ７００の第１の端部分７１２からステータ７００の第２の端部分７１４へ進むにつれ直径が減少するか、または開口７０８の直径は、ステータ７００にそって別の様式で変化するものとしてよい。ローター６００のいくつかのスルーホール６０８のうちの１つまたは複数のスルーホールは、他のスルーホール６０８の直径と異なる直径を有することができる。例えば、スルーホール６０８は、ローター６００の第１の端部分６１２からローター６００の第２の端部分６１４へ進むにつれ直径が増大するか、スルーホール６０８は、ローター６００の第１の端部分６１２からローター６００の第２の端部分６１４へ進むにつれ直径が減少するか、またはスルーホール６０８の直径は、ローター６００にそって別の様式で変化するものとしてよい。
代替実施形態を参照しつつ以下で説明されているように、開口７０８およびスルーホール６０８は、一般的な円筒形状と異なる形状を有していてもよく、またそのような実施形態は、本発明の範囲内にある。例えば、スルーホール６０８は、狭い部分、アーチ形部分、先細部分（ｔａｐｅｒｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）などの形状をとることができる。図７を参照すると、スルーホール６０８のそれぞれは、外側部分６０８Ａ、狭い部分６０８Ｂ、および外側部分６０８Ａと狭い部分６０８Ｂとの間で移動できるように先細部分６０８Ｃを備えている。同様に、開口７０８は、狭い部分、アーチ形部分、先細部分などを含むことができる。
図８は、ステータ７００の開口７０８およびローター６００のスルーホール６０８の好適な配置構成の限定しない例を示している。ステータ７００の開口７０８は、回転の軸「α」に実質的に直交する、実質的に平行な横方向の列「ＳＬＡＴ−１」から「ＳＬＡＴ−６」で配置されうる。ステータ７００の開口７０８は、回転の軸「α」と実質的に平行である、実質的に平行な縦方向の列「ＳＬＯＮＧ−１」から「ＳＬＯＮＧ−７」でも配置されうる。言い換えると、ステータ７００の開口７０８は、回転の軸「α」と実質的に平行な縦方向の列「ＳＬＯＮＧ−１」から「ＳＬＯＮＧ−７」を有する直交する列（つまり、横方向の列は縦方向の列に直交する）の格子状パターンで配置されうる。
ステータ７００の開口７０８と同様に、ローター６００のスルーホール６０８は、回転の軸「α」に実質的に直交する、実質的に平行な横方向の列「ＲＬＡＴ−１」から「ＲＬＡＴ−６」で配置されうる。しかし、直交する列の格子状パターンで配置する代わりに、ローター６００のスルーホール６０８は、らせん状経路にそって縦方向に延在する実質的に平行な列「ＲＬＯＮＧ−１」から「ＲＬＯＮＧ−７」でも配置されうる。その代わりに、ローター６００のスルーホール６０８は、回転の軸「α」と平行である角度以外の角度で、縦方向に延在する実質的に平行な列「ＲＬＯＮＧ−１」から「ＲＬＯＮＧ−７」でも配置されうる。
ステータ７００の開口７０８およびローター６００のスルーホール６０８は、ローター６００がステータ７００の内側に配設されたときに、横方向の列「ＳＬＡＴ−１」から「ＳＬＡＴ−６」は、それぞれ、横方向の列「ＲＬＡＴ−１」から「ＲＬＡＴ−６」と少なくとも部分的に揃うように構成されうる。このような様式で、ローター６００がステータ７００の内側で回転すると、スルーホール６０８は、開口７０８を通り過ぎる。
横方向の列「ＲＬＡＴ−１」から「ＲＬＡＴ−６」のそれぞれにおけるスルーホール６０８は、横方向の列内のスルーホール６０８のすべてが、同時にステータ７００の横方向の列「ＳＬＡＴ−１」から「ＳＬＡＴ−６」のうちの対応する１つにおける開口７０８と少なくとも部分的に揃うように横方向に相隔てて並べることができる。縦方向に延在する列「ＲＬＯＮＧ−１」から「ＲＬＯＮＧ−６」は、最後の横方向の列「ＲＬＡＴ−６」におけるスルーホール６０８がステータ７００の対応する最後の横方向の列「ＳＬＡＴ−６」の開口７０８と部分的に揃い始める前に縦方向に延在する列のそれぞれにおける第１の横方向の列「ＲＬＡＴ−１」におけるスルーホール６０８が対応する横方向の列「ＳＬＡＴ−１」の開口７０８を完全に通り過ぎるように構成されうる。
図８では、６つの横方向の列と６つの縦方向に延在する列が、ローター６００に関して示されており、また６つの横方向の列と７つの縦方向に延在する列が、ステータ７００に関して示されているが、当業者には、他の数の横方向の列および／または縦方向の列を、本発明の教示から逸脱することなく、ローター６００および／またはステータ７００に関して使用することができることは明らかである。
どの時点においても、対応する横方向の列の間の一対の開口部のみが一致することを保証するために、ステータ７００上の横方向の列「ＳＬＡＴ−１」から「ＳＬＡＴ−６」のそれぞれにおける開口７０８の個数は、ローター６００上の対応する横方向の列「ＲＬＡＴ−１」から「ＲＬＡＴ−６」のそれぞれにおけるスルーホール６０８の個数である所定の数（例えば、１、２など）だけ異なっていてもよい。したがって、例えば、横方向の列「ＲＬＡＴ−１」がローター６００の周上に均等間隔で並ぶ２０個のスルーホール６０８を有する場合、横方向の列「ＳＬＡＴ−１」は、ステータ７００の周上に均等間隔で並ぶ２０個の開口７０８を有することができる。
図７を参照すると、混合チャンバー３３０は、開いている第１の端部分３３２および開いている第２の端部分３３４を有している。ローター６００の側壁６０４内に形成されたスルーホール６０８は、ローター６００の内側部分６１０を混合チャンバー３３０と接続させる。
ローター６００は、ローター６００の回転の軸「α」に揃えられた駆動軸５００によってステータ７００の内側で回転される。駆動軸５００は、ローター６００の第１の端部分６１２および第２の端部分６１４に結合され、その中空の内側部分６１０を貫通しうる。言い換えると、駆動軸５００の部分７２０は、ローター６００の中空の内側部分６１０内に配設される。
カラー６１８は、中空の内側部分６１０内に配設された駆動軸５００の部分７２１を収容するように構成され、カラー６２２は、中空の内側部分６１０内に配設された駆動軸５００の部分７２２を収容するように構成されている。
部分７２１は、約０．５インチから約２．５インチまでの範囲内であるものとすることができる外径「Ｄ３」を有する。いくつかの実施態様では、外径「Ｄ３」は、約０．６２５インチである。部分７２２は、外径「Ｄ３」と実質的に類似しているものとしてよい外径「Ｄ４」を有するが、これは必要というわけではない。外径「Ｄ４」は、約０．３７５インチから約２．５インチまでの範囲内であるものとしてよい。
ローター６００は、カラー６１８およびカラー６２２によってそれぞれ駆動軸５００の部分７２１および部分７２２に対し回転しないように固定できる。例えば、カラー６１８および６２２のそれぞれは、リリーフ部分６１６および６２０の内側にそれぞれ取り付けることができる。次いで、組み合わせたローター６００ならびにカラー６１８および６２２を加熱して膨張させることができる。次に、駆動軸５００をカラー６１８および６２２に挿入して通し、アセンブリを冷ます。カラー６１８および６２２は、冷却して収縮すると、駆動軸５００の部分７２２Ａおよび７２２Ｂの周りをそれぞれ締め付け、ローター６００に関して駆動軸５００が回転するのを防ぐ十分なきつさで締める。部分７２１またはリリーフ部分６１６のいずれかに関して回転しないカラー６１８は、駆動軸５００の回転をローター６００の第１の端部分６１２に移す。部分７２２またはリリーフ部分６２０のいずれかに関して回転しないカラー６２２は、駆動軸５００の回転をローター６００の第２の端部分６１４に移す。駆動軸５００およびローター６００は、一体になって一緒に回転する。
駆動軸５００は、第１の端部分７２４（図５を参照）および第２の端部分７２６（図６を参照）を有することができる。第１の端部分７２４は、約０．５インチから約１．７５インチまでの範囲の直径「Ｄ５」を有することができる。特定のいくつかの実施態様では、直径「Ｄ５」は、約１．２５インチとしてよい。第２の端部分７２６は、直径「Ｄ５」と実質的に類似するものとしてよい直径「Ｄ６」を有することができる。
第２の物質１２０は、回転する駆動軸５００の第１の端部分７２４と第２の端部分７２６の一方を通じて混合チャンバー３３０内に輸送できる。駆動軸５００の第１の端部分７２４および第２の端部分７２６の他方は、モーター５１０に結合することができる。図５および６に示されている実施形態では、第２の物質１２０は、第１の端部分７２４を通して混合チャンバー３３０内に輸送され、駆動軸５００の第２の端部分７２６は、モーター５１０に結合されている。
図５を参照すると、駆動軸５００は、第１の端部分７２４からローター６００の内側部分６１０内に配設されている部分７２０内に延在する、中に形成されたチャネル７２８を有することができることがわかる。チャネル７２８は、第１の端部分７２４内に形成された開口部７３０（ｏｐｅｎｉｎｇ ７３０）を有する。混合装置１００が、動作しているときに、第２の物質１２０が、開口部７３０を通してチャネル７２８内に導入される。
駆動軸５００の第１の端部分７２４内に配置されているチャネル７２８の部分の内側に、弁７３２を配設することができる。弁７３２は、チャネル７２８を通して中空の内側部分６１０の内部から第２の物質１２０が逆流すること、および／または第２の物質１２０がチャネル７２８内に順方向に流れることを制限し、または他の何らかの方法で制御することができる。弁７３２としては、逆止弁を含む当技術分野で公知の任意の弁を挙げることができる。好適な逆止弁としては、ワシントン州ボセルに事務所を置きウェブサイトｗｗｗ．ｔｈｅｌｅｅｃｏ．ｃｏｍを運営するＴｈｅ Ｌｅｅ Ｃｏｍｐａｎｙ ＵＳＡが製造する部品番号「ＣＫＦＡ１８７６２０５Ａ」自由流れ前方逆止弁が挙げられる。
駆動軸５００は、チャネル７２８をローター６００の内側部分６１０と接続するローター６００の内側部分６１０内に配置される開口７４０を含みうる。図５には単一の開口７４０のみが示されているが、チャネル７２８をローター６００の内側部分６１０と接続するために複数の開口を使用できることは当業者には明らかである。
図２を参照すると、適宜、外部ポンプ２２０は、第２の物質１２０を混合装置１００内に送り込むことができることがわかる。ポンプ２２０は、当技術分野で公知の任意の好適なポンプを含みうる。限定しない例により、ポンプ２２０としては、膜ポンプ、化学ポンプ、蠕動ポンプ、重力送りポンプ（ｇｒａｖｉｔｙ ｆｅｄ ｐｕｍｐ）、ピストンポンプ、歯車ポンプ、前記のポンプのどれかの組合せなどを含む、当技術分野で公知の任意の好適なポンプが挙げられる。第２の物質１２０がガスである場合、ガスを加圧し、供給源１２２からガスを放出することによって駆動軸５００の第１の端部分７２４内に形成される開口部７３０内に強制的に送り込むことができる。
ポンプ２２０または供給源１２２は、弁７３２によってチャネル７２８に結合される。チャネル７２８の内側で輸送された第２の物質１２０は、チャネル７２８から出て、開口７４０を通ってローター６００の内側部分６１０内に入る。第２の物質１２０は、その後、ローター６００の側壁６０８内に形成されたスルーホール６０８を通してローター６００の内側部分６１０を出る。
図５を参照すると、混合装置１００は、駆動軸５００の第１の端部分７２４に結合されたシールアセンブリ７５０を備えることができることがわかる。シールアセンブリ７５０は、ハウジング５２０内に画定されているチャンバー７５２内に保持される。チャンバー７５２は、第２の端部分７５６からチャンバー上に相隔てて並ぶ第１の端部分７５４を有する。チャンバー７５２は、チャンバー７５２内への到達を提供する投入口７５８および吐出口７５９も備える。チャンバー７５２は、ハウジングセクション５５０とベアリングハウジング５３０とによって画定できる。第１の端部分７５４は、ハウジングセクション５５０内に形成され、第２の端部分７５６はベアリングハウジング５３０に隣接する位置にあるものとしてよい。投入口７５８は、ベアリングハウジング５３０内に形成され、吐出口７５９は、ハウジングセクション５５０内に形成されうる。
シールアセンブリ７５０は、ハウジングセクション５５０およびベアリングハウジング５３０内のチャンバー７５２の第１の端部分７５４内に取り付けられた第１の固定シール７６０（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｅａｌ ７６０）を備える。第１の固定シール７６０は、駆動軸５００の第１の端部分７２４の部分７６２の周りに延在する。シールアセンブリ７５０は、ベアリングハウジング５３０内のチャンバー７５２の第２の端部分７５６内に取り付けられた第２の固定シール７６６も備える。第２の固定シール７６６は、駆動軸５００の第１の端部分７２４の部分７６８の周りに延在する。
シールアセンブリ７５０は、部分７６２と部分７６８との間の駆動軸５００の第１の端部分７２４に回転しないように結合されている回転アセンブリ７７０を備える。回転アセンブリ７７０は、それと一緒に一体になって回転する。回転アセンブリ７７０は、第２のシール７７４の反対側に第１のシール７７２を備える。バイアス部材７７６（例えば、バネ）は、第１のシール７７２と第２のシール７７４との間に配置される。バイアス部材７７６は、第１の固定シール７６０に対し第１のシール７７２にバイアスをかけ、第２の固定シール７６６に対し第２のシール７７４にバイアスをかける。
冷却潤滑剤をチャンバー７５２および、回転アセンブリ７７０の周りに供給する。潤滑剤は、投入口７５８を通じてチャンバー７５２内に入り、吐出口７５９を通じてチャンバー７５２から出る。潤滑剤を使用することで、ベアリングハウジング５３０に収納されているベアリングアセンブリ５４０を円滑にすることができる。チャンバー５７０は、ベアリングハウジング５３０とメカニカルシールハウジング５２４との間に配設されうる。ベアリングハウジング５３０は、潤滑剤をポンプで注入できるチャンバー５７０に接続されている第２の投入口７５９も備えることができる。潤滑剤をチャンバー５７０内にポンプで送り込むと、ベアリングアセンブリ５４０を円滑にすることができる。シールアセンブリ７５０は、ローター６００の回転によって引き起こされるデバイスのこの部分の中の摩擦力を、大幅にではないとしても、著しく、低減し、シール７７０の耐用期間を延ばすことができる。シールは、炭化ケイ素を使用して形成された表面を備えることができる。
図９を参照すると、ローター６００が矢印「Ｃ１」によって示される方向に回転の軸「α」を中心として回転したときに、ローターによって第２の物質１２０が混合チャンバー３３０内に追い出されることがわかる。第２の物質１２０の追い出される気泡、液滴、粒子などが、ローター６００から出て、ローター６００による周速度（矢印「Ｃ３」によって示される方向の）を付与される。第２の物質１２０は、ポンプ２２０（図２を参照）、回転するローター６００の遠心力、第１の物質１１０に関する第２の物質１２０の浮力、およびそれらの組合せにより混合チャンバー３３０から強制的に送り出すことができる。
モーター５１０
図６を参照すると、駆動軸５００の第２の端部分７２６は、結合器９００によってモーター５１０の回転スピンドル７８０に結合されうることがわかる。スピンドル７８０は、約０．２５インチから約２．５インチまでの範囲の直径「Ｄ７」を持つ一般的に円形の断面形状を有するものとしてよい。特定のいくつかの実施態様では、直径「Ｄ７」は、約０．２５インチから約１．５インチまでとしてよい。図６に示されている実施形態において、駆動軸５００の第１の端部分７２４の直径「Ｄ５」は、直径「Ｄ７」およびスピンドル７８０に実質的に等しいが、直径「Ｄ５」および直径「Ｄ７」の一方が他方より大きい実施形態も、本発明の範囲内にある。
また図４を参照すると、結合器９００をカバーまたはシールドすることが望ましい場合のあることがわかる。図４および６に例示されている実施形態では、駆動部ガード９１０が結合器９００をカバーしている。駆動部ガード９１０は、一対の実質的に直線的な部分９１５および９１６により隣接されている湾曲部分９１４を有する一般的にＵ字型の形状を持つものとしてよい。駆動部ガード９１０の実質的に直線的な部分９１５および９１６のそれぞれの遠位端は、それぞれ、フランジ９１８および９１９を有することができる。駆動部ガード９１０は、そのフランジ９１８および９１９のそれぞれによって基部１０６にしっかり留めることができる。
モーター５１０は、支持部材９２０によって基部１０６上に支持することができる。支持部材９２０は、スピンドル７８０の近くのモーター５１０に結合することができる。示されている実施形態では、支持部材９２０は、スピンドル７８０が通るスルーホールを備える。支持部材９２０は、１つまたは複数のボルト９４０で支持部材９２０をモーター５１０にボルト締めすることを含む、当技術分野で公知の任意の方法を用いて、モーター５１０に結合することができる。
結合器９００は、スピンドル７８０から十分な量のトルクを駆動軸５００に伝えてステータ７００の内部のローター６００を回転させるのに適した任意の結合器を備えることができる。図４および６に例示されている実施形態では、結合器９００は、ベロー結合器である。ベロー結合器は、スピンドル７８０および駆動軸５００の位置合わせがずれている場合に役立つことがある。さらに、ベロー結合器は、さもなければスピンドル７８０に変化されて伝えられる駆動軸５００上に加えられる軸力を吸収するのに役立つことがある。好適なベロー結合器としては、ウェブサイトｗｗｗ．ｒｕｌａｎｄ．ｃｏｍを運用している、マサチューセッツ州モールバラ所在のＲｕｌａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．が製造するモデル「ＢＣ３２−８−８−Ａ」が挙げられる。
モーター５１０は、約０．１ｒｐｍ（毎分回転数）から約７２００ｒｐｍでローター６００を回転させることができる。モーター５１０としては、本発明の教示に従ってステータ７００の内側のローター６００を回転させるのに適したモーターであればどのようなモーターでもよい。限定しない例により、好適なモーターとしては、２３０／４６０ボルトの電圧、毎分３４５０回転（「ｒｐｍ」）で動作する、１／２馬力の電気モーターが挙げられる。好適なモーターとして、ウェブサイトｗｗｗ．ｌｅｅｓｏｎ．ｃｏｍを運用している、ウィスコンシン州グラフトン所在のＬＥＥＳＯＮ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造するモデル「Ｃ４Ｔ３４ＮＣ４Ｃ」が挙げられる。
第１のチャンバー３１０
図４および７を参照すると、第１のチャンバー３２０が、第１のメカニカルシールハウジング５２４とローター６００およびステータ７００の第１の端部分６１２および７１２のそれぞれの間のハウジング５２０の中央セクション５２２の内側に配設されることがわかる。第１のチャンバー３１０は、円環形状であり、実質的円形の断面形状を有していてよい。第１のチャンバー３１０および混合チャンバー３３０は、連続する容積を形成する。駆動軸５００の部分１０２０は、第１のチャンバー３１０を貫通する。
図４を見ると最もよくわかるように、第１のチャンバー３１０は、第１の物質１１０が混合装置１００内に入る際に通る投入口１０１０を有する。第１の物質１１０は、外部ポンプ２１０（図２を参照）によって第１のチャンバー３１０内に送り込むことができる。外部ポンプ２１０は、第１のチャンバー３１０に供給するのに十分な速度で第１の物質１１０を送り込むための当技術分野で公知のポンプとしてよい。
投入口１０１０は、回転の軸「α」に実質的に直交するように配向させられる。したがって、第１の物質１１０は、第１のチャンバー３１０を貫通する駆動軸５００の部分１０２０の接線方向の速度で第１のチャンバー３１０内に入る。第１のチャンバー３１０内に入る第１の物質１１０の流れの接線方向は、矢印「Ｔ１」によって識別されている。図４および７に示されている実施形態では、投入口１０１０は、回転の軸「α」からオフセットされうる。当業者には明らかなように、駆動軸５００の回転の方向（図９の矢印「Ｃ１」で示されている）は、接線成分を有する。投入口１０１０は、第１の物質１１０が第１のチャンバー３１０内に入り駆動軸５００の回転の方向の接線成分と実質的に同じ方向に進行するように位置決めされる。
第１の物質１１０は、第１のチャンバー３１０内に入り、駆動軸５００の部分１０２０の周りの第１のチャンバー３１０の内側によって偏向される。第１のチャンバー３１０が、実質的に円形の断面形状を有するいくつかの実施形態では、第１のチャンバー３１０の内側が、駆動軸５００の部分１０２０の周りの実質的に円形の経路（図９の矢印「Ｃ２」によって示されている）内で第１の物質１１０を偏向することができる。このような実施形態では、第１の物質１１０の接線速度により、第１の物質１１０は、接線速度によって少なくとも一部は決定される、周速度で回転の軸「α」の周りで進行しうる。
いったん第１のチャンバー３１０内に入ると、第１の物質１１０は、第１のチャンバー３１０から第１のチャンバー３１０の内側に配置されているポンプ４１０によって混合チャンバー３３０内に送られ得る。外部ポンプ２１０（図２を参照）を備えるいくつかの実施形態では、外部ポンプ２１０は、ポンプ４１０が第１のチャンバー３１０から第１の物質１１０を送り出す速度と少なくとも同じ速度で第１の物質１１０を第１のチャンバー３１０内に送り込むように構成されうる。
第１のチャンバー３１０は、混合チャンバー３３０の開いている第１の端部分３３２とつながっており、第１のチャンバー３１０の内側の第１の物質１１０は、混合チャンバー３３０の開いている第１の端部分３３２内に自由に流れ込むことができる。このようにして、第１の物質１１０は、混合チャンバー３３０と第１のチャンバー３１０との間でいかなるコーナーまたは曲がり部分（ｂｅｎｄ）も通り抜けない。示されている実施形態では、第１のチャンバー３１０は、混合チャンバー３３０の開いている第１の端部分３３２全体とつながっている。第１のチャンバー３１０は、第１の物質１１０で完全に充填されうる。
ポンプ４１０は、第１のチャンバー３１０を貫通する駆動軸５００の部分１０２０によって動力を得る。ポンプ４１０は、固定ハウジング（つまり、ハウジング５２０）によって画定されたチャンバー（つまり、第１のチャンバー３１０）の内側に収納される回転ポンプ部材２０２２を有する当技術分野で公知の任意のポンプを備えることができる。好適なポンプの限定しない例として、プログレッシブキャビティポンプ、一軸ネジポンプ（ｓｉｎｇｌｅ ｓｃｒｅｗ ｐｕｍｐ）（例えば、アルキメデスネジポンプ）などのような回転式容積移送式ポンプが挙げられる。
図７および９に示されているポンプ４１０は、一般的に一軸ネジポンプと称される。この実施形態では、ポンプ部材２０２２は、駆動軸５００の部分１０２０の周りに配設されたカラー部分２０３０を備える。カラー部分２０３０は、駆動軸５００の部分１０２０と一体になって回転する。カラー部分２０３０は、１つまたは複数の流体変位部材（ｆｌｕｉｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｍｂｅｒ）２０４０を備える。図７および９に示されている実施形態では、カラー部分２０３０は、らせん状経路にそってカラー部分２０３０を囲むらせん形状を有する単一の流体変位部材２０４０を備える。
図９を参照すると、第１のチャンバー３１０の内側が示されている。ポンプ４１０は、第１のチャンバー３１０の内側にある第１の物質１１０内の軸流（矢印「Ａ１」および矢印「Ａ２」によって示されている）を混合チャンバー３３０の開いている第１の端部分３３２に向けて送る。ポンプ４１０によって与えられる第１の物質１１０の軸流は、従来技術のデバイス１０（図１を参照）の外部ポンプによって得ることができる圧力を超えうる圧力を有する。
ポンプ４１０は、第１の物質１１０が混合チャンバー３３０の開いている第１の端部分３３２に向かって進行するときに第１の物質１１０内に周流（矢印「Ｃ２」によって示されている）を付与するように構成することもできる。混合チャンバー３３０内に入る前に第１の物質１１０に与えられる周流によって、初期周速度で所望の方向にすでに進行している第１の物質１１０は混合チャンバー３３０内に入る。図１に示されている従来技術のデバイス１０では、第１の物質１１０は、周速度なしで従来技術のデバイス１０のチャネル３２内に入った。したがって、従来技術のデバイス１０のローター１２単独で、周流を第１の物質１１０に与えなければならなかった。従来技術のデバイス１０では、第１の物質１１０は、軸方向に移動しているため、第１の物質１１０は、第１の物質１１０が混合装置１００の混合チャンバー３３０を横断する場合に比べて遅い周速度でローター１２とステータ３０との間に形成されるチャネル３２の少なくとも一部を横断した。言い換えると、第１の物質１１０の軸流速度（ａｘｉａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）が、従来技術のデバイス１０と混合装置１００の両方において同じである場合、第１の物質１１０が混合チャンバー３３０の軸方向長さ（ａｘｉａｌ ｌｅｎｇｔｈ）を横断する前に完了する回転軸「α」を中心とする回転の数は、チャネル３２の軸方向長さを横断する前に完了するであろう回転の数より多いものとしてよい。さらに回転すると、第１の物質１１０（および組み合わされた第１の物質１１０および第２の物質１２０）は、ステータ７００の有効内側表面７０６（図７を参照）の実質的により大きな部分に曝される。
外部ポンプ２１０（図２を参照）を備えるいくつかの実施形態では、外部ポンプ２１０によって付与される周速度を本発明の教示に従って向き付けられている投入口１０１０と併せて用いることだけで、回転軸「α」を中心とする第１の物質１１０（ならびに組み合わされた第１の物質１１０および第２の物質１２０）の回転数を十分上げることができる。さらに、いくつかの実施形態では、ポンプ２１０によって付与される周速度およびポンプ４１０によって付与される周速度が合わさって、回転軸「α」を中心とする第１の物質１１０（ならびに組み合わされた第１の物質１１０および第２の物質１２０）の十分な回転数が得られる。当業者であれば理解するように、第１のチャンバー３１０の断面形状などの他の構造要素が、ポンプ２１０、ポンプ４１０、およびこれらの組合せによって付与される周速度に寄与する可能性がある。
図１０に示されている代替実施形態では、ポンプ４１０は、第１の物質１１０が混合チャンバー３３０の開いている第１の端部分３３２に向かって進行するときに第１の物質１１０内に周流を付与するように構成された１つまたは複数のベーン２０４２を備えることができる。
第２のチャンバー３２０
次に図４および７を参照すると、第２のチャンバー３２０が、第２のメカニカルシールハウジング５２６とローター６００およびステータ７００の第２の端部分６１４および７１４のそれぞれの間のハウジング５２０の中央セクション５２２の内側に配設されている。第２のチャンバー３２０は、第１のチャンバー３１０に実質的に類似しているものとしてよい。しかし、投入口１０１０の代わりに、第２のチャンバー３２０は、吐出口３０１０を備えることができる。駆動軸５００の部分３０２０は、第２のチャンバー３２０を貫通する。
第２のチャンバー３２０および混合チャンバー３３０は、連続する容積を形成する。さらに、第１のチャンバー３１０、混合チャンバー３３０、および第２のチャンバー３２０は、連続する容積を形成する。第１の物質１１０は、第１のチャンバー３１０から混合装置１００を通って混合チャンバー３３０に流れ、最終的に第２のチャンバー３２０に到達する。混合チャンバー３３０内にある間、第１の物質１１０は、第２の物質１２０と混合されて、産出物質１０２を形成する。産出物質１０２は、吐出口３０１０を通って混合装置１００を出る。適宜、産出物質１０２を、投入口１０１０に戻して、第２の物質１２０、第３の物質１３０、またはこれらの組合せの追加量と混合することができる。
吐出口３０１０は、回転の軸「α」に実質的に直交する向きになっており、第１のチャンバー３１０内に形成されている投入口１０１０の反対側に配置されうる。産出物質１０２は、ローター６００によって付与される周速度（図９の矢印「Ｃ３」によって示される方向の）を有する混合チャンバー３３０から第２のチャンバー３２０に入る。周速度は、第２のチャンバー３２０を貫通する駆動軸５００の部分３０２０の接線方向の速度である。図４、６、および７に示されている実施形態では、吐出口３０１０は、回転の軸「α」からオフセットされうる。吐出口３０１０は、第２のチャンバー３２０に入り駆動軸５００が回転しているのと実質的に同じ方向（図９において矢印「Ｃ１」で示されている）に進行する産出物質１０２が、吐出口３０１０の方へ進行するように位置決めされる。
吐出物質１０２は、第２のチャンバー３２０内に入り、駆動軸５００の部分３０２０の周りの第２のチャンバー３２０の内側によって偏向される。第２のチャンバー３２０が、実質的に円形の断面形状を有するいくつかの実施形態では、第２のチャンバー３２０の内側が、駆動軸５００の部分３０２０の周りの実質的に円形の経路内で産出物質１０２を偏向することができる。
図２を参照すると、適宜、産出物質１０２は、外部ポンプ４３０によって第２のチャンバー３２０の内側から送り出すことができることがわかる。外部ポンプ４３０は、混合装置１００のスループットの制限を回避するのに十分な速度で産出物質１０２を送り込むための当技術分野で公知の任意のポンプとしてよい。このような一実施形態では、外部ポンプ４３０が第２のチャンバー３２０から産出物質１０２を送り出すときに、外部ポンプ４３０は、接線速度（図４および１１の矢印「Ｔ２」によって示される方向の）を産出物質１０２の少なくとも一部に導入することができる。産出物質１０２のその部分の接線速度により、産出物質１０２は、接線速度によって部分的に決定される、周速度で回転の軸「α」の周りで進行しうる。
ポンプ４２０
図６および７を参照すると、第２のチャンバー３２０内に配置されているポンプ４２０は、産出物質１０２を第２のチャンバー３２０から吐出口３０１０内に送り込み、および／または混合チャンバー３３０から第２のチャンバー３２０内に送り込むことができることがわかる。外部ポンプ４３０を備えるいくつかの実施形態では、外部ポンプ４３０は、ポンプ４２０が産出物質１０２を吐出口３０１０内に送り込む速度と少なくとも同じ速度で産出物質１０２を第２のチャンバー３２０から送り出すように構成されうる。
第２のチャンバー３２０は、混合チャンバー３３０の開いている第２の端部分３３４とつながっており、混合チャンバー３３０の内側の産出物質１０２は、開いている第２の端部分３３４から第２のチャンバー３２０内に自由に流れ込むことができる。このようにして、産出物質１０２は、混合チャンバー３３０と第２のチャンバー３２０との間でいかなるコーナーまたは曲がり部分も通り抜けない。示されている実施形態では、第２のチャンバー３２０は、混合チャンバー３３０の開いている第２の端部分３３４全体とつながっている。第２のチャンバー３２０は、産出物質１０２で完全に充填されうる。
ポンプ４２０は、第２のチャンバー３２０を貫通する駆動軸５００の部分３０２０によって動力を得る。ポンプ４２０は、ポンプ４１０と実質的に同一のポンプであってもよい。ポンプ４１０として使用するのに適しているものとして上で説明されている任意のポンプをポンプ４２０として使用することができる。ポンプ４１０は、第１の物質１１０を混合チャンバー３３０内に送り込むが、ポンプ４２０は、産出物質１０２を混合チャンバー３３０から送り出す。したがって、ポンプ４１０およびポンプ４２０は両方とも、同じ方向にポンプ動作をするように配向できる。
当業者には理解されるように、第１の物質１１０は、産出物質１０２と異なっていてもよい。例えば、第１の物質１１０および産出物質１０２の一方は、他方より粘性が高いものとすることができる。したがって、ポンプ４１０は、ポンプ４２０と異なるものとしてよい。ポンプ４１０は、第１の物質１１０の特性に対応できるように構成され、ポンプ４２０は、産出物質１０２の特性に対応できるように構成されうる。
図６および７に示されているポンプ４２０は、一般的に一軸ネジポンプと称される。この実施形態では、ポンプ部材４０２２は、駆動軸５００の部分３０２０の周りに配設されたカラー部分４０３０を備える。カラー部分４０３０は、駆動軸５００の部分３０２０と一体になって回転する。カラー部分４０３０は、１つまたは複数の流体変位部材４０４０を備える。カラー部分４０３０は、らせん状経路にそってカラー部分４０３０を囲むらせん形状を有する単一の流体変位部材４０４０を備える。
図１１を参照すると、第２のチャンバー３２０の内側が示されている。ポンプ４２０は、混合チャンバー３３０の開いている第２の端部分３３４から離れる方向に向け、第２のチャンバー３２０の内側にある産出物質１０２内に軸流（矢印「Ａ３」および矢印「Ａ４」によって示されている）を与える。
ポンプ４２０は、産出物質１０２が混合チャンバー３３０の開いている第２の端部分３３４から離れる方向に進行するときに産出物質１０２内に周流（矢印「Ｃ４」によって示されている）を付与するように構成することができる。産出物質１０２内に付与される周流は、ローター６００が必要とする仕事の量を減らすのに役立ちうる。周流は、また産出物質１０２を吐出口３０１０に向けて送る。
代替実施形態において、ポンプ４２０は、図１０に示されているポンプ４１０の実質的に同じ構成を有するものとすることができる。このような実施形態では、１つまたは複数のベーン２０４２は、産出物質１０２が混合チャンバー３３０の開いている第２の端部分３３４から離れる方向に進行するときに産出物質１０２内に周流を付与するように構成されている。
当業者には明らかなように、異なる混合特性が得られるように混合装置１００のさまざまなパラメータを修正することができる。修正できる例示的なパラメータとして、スルーホール６０８のサイズ、スルーホール６０８の形状、スルーホール６０８の配置構成、スルーホール６０８の個数、開口７０８のサイズ、開口７０８の形状、開口７０８の配置構成、開口７０８の個数、ローター６００の形状、ステータ７００の形状、混合チャンバ３３０の幅、混合チャンバ３３０の長さ、駆動軸５００の回転速度、内部ポンプ４１０によって付与される軸流速度、内部ポンプ４１０によって付与される周速度、内部ポンプ４２０によって付与される軸流速度、内部ポンプ４２０によって付与される周速度、ローター６００の外側表面６０６上に形成される乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）の構成形状（例えば、きめ、突出部、凹部、開口など）、ステータ７００の内側表面７０６上に形成される乱れの構成形状（例えば、きめ、突出部、凹部、開口など）などが挙げられる。
代替実施形態
図１２を参照すると、混合装置５０００が示されている。混合装置５０００は、混合装置１００の一代替実施形態である。同一の参照番号は、本明細書では、混合装置１００の実質的に類似の対応するコンポーネントである混合装置５０００のコンポーネントを識別するために使用されている。混合装置１００のコンポーネントと異なる混合装置５０００のコンポーネントのみについて説明する。
混合装置５０００は、ローター６００およびステータ５７００を収納するためのハウジング５５００を備える。ステータ５７００は、その第１の端部分５７１２とその第２の第２の端部分５７１４によってハウジング５５００に回転しないように結合することができる。チャンバー５８００は、ハウジング５５００と、第１の端部分５７１２および第２の端部分５７１４により隣接されているステータ５７００の部分５８２０との間に画定される。ハウジング５５００は、チャンバー５８００内への接近を与える投入口５８３０を備える。投入口５８３０は、回転の軸「α」に実質的に直交するように向き付けられうる。しかし、これは必須というわけではない。
ステータ５７００は、チャンバー５８００および混合チャンバー３３０（ローター６００とステータ５７００との間に画定される）を接続する複数のスルーホール５７０８を備える。外部ポンプ２３０は、投入口５８３０を介して第３の物質１３０（第２の物質１２０と同一であってもよい）をチャンバー５８００内に送り込むために使用できる。チャンバー５８００内にポンプで送り込まれた第３の物質１３０は、ステータ５７００内に形成されているスルーホール５７０８を介して混合チャンバー３３０内に入ることができる。第３の物質１３０は、ポンプ２３０、第１の物質１１０と比べての第３の物質１３０の浮力、およびそれらの組合せによりチャネル５８００から強制的に送り出すことができる。ローター６００は、回転するとともに、第３の物質１３０をチャネル５８００から混合チャンバー３３０内に引き込むこともできる。第３の物質１３０は、混合チャンバー３３０内に、気泡、液滴、粒子などとして入ることができ、これらはローター６００によって周速度を付与される。
代替実施形態
混合装置１００の代替実施得形態は、図１３に示されている中央セクション５９００および図１４に示されているベアリングハウジング５９２０を使用して構築することができる。図１３は、その内部にステータ７００（図７を参照）を有する中央セクション５９００を示している。同一の参照番号は、本明細書では、混合装置１００の実質的に類似の対応するコンポーネントである中央セクション５９００に付随するコンポーネントを識別するために使用されている。中央セクション５２２のコンポーネントと異なる中央セクション５９００のコンポーネントのみについて説明する。中央セクション５９００およびステータ７００は、両方とも、金属（例えば、ステンレス鋼）などの導電性材料から構築される。投入口１０１０および吐出口３０１０は、両方とも、プラスチック（例えば、ＰＥＴ、Ｔｅｆｌｏｎ、ナイロン、ＰＶＣ、ポリカーボネート、ＡＢＳ、Ｄｅｌｒｉｎ、ポリスルホンなど）の非導電性材料から構築される。
電気接点５９１０は、中央セクション５９００に結合され、そこに送達するように構成されている。中央セクション５９００は、電気接点５９１０に印加される電荷をステータ７００に伝える。さらなるいくつかの実施形態では、中央セクション５９００は、非導電性材料から構築することができる。このような実施形態では、電気接点５９１０は、中央セクション５９００を通過し、ステータ７００に結合されるようにできる。電気接点５９１０によってステータ７００に印加される電荷は、混合チャンバー３３０の内部の酸化還元反応または他の化学反応を促進するのに役立ちうる。
適宜、中央セクション５９００の周りに絶縁（示されていない）を配設し、中央セクション５９００を環境から電気的に絶縁することができる。さらに、中央セクション５９００と中央セクション５９００の傍らにある第１および第２のメカニカルシール５２４および５２６との間に絶縁を施して、中央セクション５９００を混合装置の他のコンポーネントから電気的に絶縁することができる。
次に図１４を参照しつつ、ベアリングハウジング５９２０について説明する。ベアリングハウジング５９２０は、駆動軸５００の部分７２６の周上に配設される。電気接点５９２２は、ベアリングハウジング５９２０に結合される。回転ブラシ接点５９２４は、駆動軸５００と電気接点５９２２との間の電気的接続を形成する。
この実施形態では、駆動軸５００およびローター６００は、両方とも、金属（例えば、ステンレス鋼）などの導電性材料から構築される。ベアリングハウジング５９２０は、導電性または非導電性材料のいずれかから構築することができる。電荷は、電気接点５９２２と回転ブラシ接点５９２４とによって駆動軸５００に印加される。電荷は、駆動軸５００によってローター６００に伝えられる。
図１３に示されている中央セクション５９００および図１４に示されているベアリングハウジング５９２０を使用して構築される混合装置１００の代替実施形態は、少なくとも２つの方法で運転されうる。第１に、電気接点５９１０および５９２２は、電荷をステータ７００およびローター６００にそれぞれ供給することのないように構成されうる。言い換えると、電気接点５９１０および５９２２のいずれも、電流源、電圧源などに接続されないということである。
その代わりに、電気接点５９１０および５９２２は、電荷をステータ７００およびローター６００にそれぞれ供給するように構成されうる。例えば、電気接点５９１０および５９２２は、電気接点５９１０および５９２２の間に定常または一定の電圧を供給するＤＣ電圧源（示されていない）に結合することができる。ＤＣ電圧源の負端子は、電気接点５９１０および５９２２のいずれかに結合され、ＤＣ電圧源の正端子は、電気接点５９１０および５９２２の他方に結合することができる。電気接点５９１０および５９２２の間に供給される電圧は、約０．０００１ボルトから約１０００ボルトまでの範囲内とすることができる。特定のいくつかの実施形態では、電圧は、約１．８ボルトから約２．７ボルトまでの範囲内とすることができる。他の例では、約１％から約９９％までの範囲内のデューティサイクルを有するパルスＤＣ電圧を使用することができる。
混合装置を動作させる方法の上記の例では、ＤＣ電圧を電気接点５９１０および５９２２に印加するが、当業者には明らかなように、さまざまな形状および大きさを有する対称的ＡＣ電圧または非対称的ＡＣ電圧を電気接点５９１０および５９２２に印加することができ、そのような実施形態は、本発明の範囲内にある。
混合チャンバー３３０の内側での混合
上述のように、従来技術のデバイス１０（図１に示されている）では、第１の物質１１０は、チャネル３２の開いている第２の端部の部分のみにそって配置されている単一の制限された投入口３７を介してローター１２とステータ３０との間のチャネル３２に入った。同様に、産出物質１０２は、チャネル３２の開いている第１の端部の部分のみにそって配置されている単一の制限されている吐出口４０を介してチャネル３２から出た。この配置構成のせいで、望ましくない、不要な摩擦が生じた。単一の制限されている入口３７および単一の制限されている出口４０をそれぞれチャンバー３１０および３２０で置き換えることによって、摩擦が低減された。さらに、第１の物質１１０は、混合チャンバー３３０に入る前にコーナーをうまく通り抜けず、また産出物質１０２は、混合チャンバー３３０を出る前にコーナーをうまく通り抜けない。さらに、チャンバー３１０および３２０は、チャネル３２に入る前、およびチャネル３２を出た後に物質の周速度をもたらす。
したがって、混合装置１００上の圧力低下は、実質的に低減された。図２、４〜９、および１１に示されている実施形態では、投入口１０１０と吐出口３０１０との間の圧力低下は、混合装置１００が１分当たり約６０ガロンの産出物質１０２を生産するように構成されている場合にのみ約１２ｐｓｉとなる。これは、１分当たり約６０ガロンの産出物質を生産するときには、少なくとも２６ｐｓｉであった、図１に示されている従来技術のデバイス１０を超える改善となっている。言い換えると、混合装置１００上の圧力低下は、従来技術のデバイス１０で経験した圧力低下の半分未満である。
追加の態様によれば、駆動軸５００による動力を受ける、ポンプ４１０および４２０を含めることで、物質を混合する際に実質的に効率が向上し、従来技術で使用されている外部ポンプに比べて少ないエネルギーで済む構成が得られる。
マイクロキャビテーション
混合装置１００の動作中、投入物質は、第１の物質１１０（例えば、流体）および第２の物質１２０（例えば、ガス）を含むことができる。第１の物質１１０および第２の物質１２０は、ローター６００とステータ７００との間に形成されている混合チャンバー３３０の内側で混合される。ステータ７００の内側のローター６００の回転により、混合チャンバー３３０の内側で第１の物質１１０および第２の物質１２０が攪拌される。ローター６００内に形成されているスルーホール６０８および／またはステータ７００内に形成されている開口７０８は、混合チャンバー３３０の内部の第１の物質１１０および第２の物質１２０の流れに乱れをもたらす。
理論に制限されることなく、第２の物質１２０が第１の物質１１０内に拡散する効率および持続性は、一部はマイクロキャビテーションによって引き起こされると考えられており、これは、図１５〜１７に関して説明される。物質が滑らかな表面上を流れると、移動している流体と静止している表面との間に表面張力が生じるため、いくぶん層流となる流れが、静止しているか、または非常にゆっくりと移動している薄い境界層によって確定される。スルーホール６０８および適宜、開口７０８は、層流を崩壊させ、第１の物質１１０の局部圧縮および減圧を引き起こしうる。減圧サイクルの間の圧力が十分に低ければ、空隙（キャビテーションバブル）が物質内に形成される。キャビテーションバブルは、竜巻のような回転する流れパターン５９９０を発生するが、それは、図１５に示されているように、低圧の局部領域が母体物質および注入物質を引き込むからである。キャビテーションバブルが内破すると、その結果、極端に高い圧力が生じる。２つの位置を揃えた開口部（例えば、開口７０８の１つとスルーホール６０８の１つ）が互いに通るときに、振盪（衝撃波）が生じ、著しいエネルギーを発生する。キャビテーションと振盪に付随するエネルギーによって、第１の物質１１０および第２の物質１２０は極端に高い程度、おそらくは分子レベルで混ぜ合わされる。
ローター６００の接線速度および回転毎に互いを通る開口部の数は、混合装置１００における周波数を決定することができる。超音波周波数帯域内で混合装置１００を動作させることは、多くの用途において有益である場合があると断定されている。超音波帯域の周波数で混合装置１００を動作させることで、最大の振盪衝撃エネルギーを発生し、流体分子の結合角度をずらし、これにより、通常であれば保持できない第２の物質１２０の追加の量を輸送することができると考えられる。混合装置１００が、ディフューザとして使用される場合、混合装置１００が動作する周波数は、拡散の程度に影響を及ぼし、したがって、第２の物質１２０（注入物質）が第１の物質１１０（母体物質）中にかなり長い間残留するように見える。
次に図１５を参照すると、ローター６００の代替実施形態である、ローター６０００が示されている。混合チャンバー３３０において第１の物質１１０内に形成されるキャビテーションは、混合チャンバー３３０の長さにそって異なる周波数で生じるように構成されうる。キャビテーションの周波数は、ローター６００の長さにそってスルーホール６６０８の数および／または配置を変えることによって変更することができる。スルーホール６６０８のそれぞれは、スルーホール６０８（上で説明されている）と実質的に類似のものであってもよい。
限定しない例では、ローター６０００は、３つの分離している例示的なセクション６１００、６２００、および６３００に細分されうる。スルーホール６６０８は、セクション６１００からセクション６２００に進むにつれ密度を増大し、セクション６１００内の穴の個数はセクション６２００内の穴の個数より多い。スルーホール６６０８は、セクション６２００からセクション６３００に進むにつれ密度を増大し、セクション６２００内の穴の個数はセクション６３００内の穴の個数より多い。セクション６１００、６２００、および６３００のそれぞれは、中に形成されているスルーホール６６０８の数が異なるため異なる周波数でその特定領域内に振盪を発生する。
所望の数のスルーホール６６０８を特定の領域内に適切に配置したローター６０００を製造することによって、混合チャンバー３３０内の振盪の所望の周波数を決定することができる。同様に、キャビテーションの所望の周波数は、ステータ７００（その中でローター６００が回転する）上の特定の領域内に適切に配置されている所望の数の開口７０８によって決定されうる。さらに、混合チャンバー３３０内の振盪の所望の（１つまたは複数の）周波数は、ステータ７００内に形成された特定の数および配置構成の開口７０８とローター６００内に形成された特定の数および配置構成のスルーホール６０８の両方を選択することによって達成され得る。
図１９〜２１は、形成されるキャビテーションに関して異なる結果が得られるように構成されたステータ７００内に形成された開口７０８およびローター６００内に形成されたスルーホール６０８のさまざまな代替配置構成を示している。図１６は、開口７０８およびスルーホール６０８が、ローター６００の回転の軸「α」を通るように引かれた任意の線（例えば、線７０１０）と平行でない軸７０００にそって位置を揃えられる構成を示している。言い換えると、ローター６００が、円筒形状を有する場合、軸７０００は、ローター６００の中心を通らないということである。したがって、混合チャンバー３３０内の第１の物質１１０は、開口７０８およびスルーホール６０８によってもたらされる圧縮および減圧の方向に対して垂直になるようには配向されていない。圧縮および減圧は、その代わりに、混合チャンバー３３０内の第１の物質１１０の周流（図９の矢印「Ｃ３」の方向）に平行な成分を少なくとも有する力ベクトルを有する。
開口７０８およびスルーホール６０８の相対的位置揃えも、混合チャンバー３３０内のキャビテーションの発生に影響を及ぼしうる。図１７は、開口７０８が、スルーホール６０８と混合チャンバー３３０を通して整合している一実施形態を示している。この実施形態では、ローター６００の回転により、ローターのスルーホール６０８はステータ７００の開口７０８と直接揃う。互いに直接揃えられている場合に、開口７０８およびスルーホール６０８によって引き起こされる圧縮および減圧力は、互いに直接揃えられる。
図１８に示されている実施形態において、開口７０８およびスルーホール６０８は、回転の軸「α」にそってオフセット量「Ｘ」だけオフセットされる。限定しない例において、オフセット量「Ｘ」は、開口７０８のサイズの関数として決定することができる。例えば、オフセット量「Ｘ」は、開口７０８の直径の１／２にほぼ等しいものとしてよい。その代わりに、オフセット量「Ｘ」は、スルーホール６０８のサイズの関数として決定することができる。例えば、オフセット量「Ｘ」は、スルーホール６０８の直径の１／２にほぼ等しいものとしてよい。スルーホール６０８および開口７０８以外の、またはそれに加えた特徴（例えば、凹部、突出部など）が、ローター６００またはステータ７００のいずれかに含まれる場合、オフセット量「Ｘ」は、そのような特徴のサイズの関数として決定することができる。このようにして、ステータ７００の開口７０８およびローター６００のスルーホール６０８によって発生する圧縮および減圧力は、混合チャンバー３３０内に追加の回転および捻れの力を引き起こすわずかなオフセットと衝突する。これらの追加の力は、混合チャンバー３３０内で第２の物質１２０を第１の物質１１０内に混ぜる作用（例えば、拡散作用）を高める。
次に図２２〜２５を参照すると、開口７０８およびスルーホール６０８に適した断面形状の限定しない例が示されている。開口７０８および／またはスルーホール６０８の断面形状は、図２２に示されているような正方形、図２３に示されているような円形などとすることができる。
開口７０８および／またはスルーホール６０８のさまざまな断面形状を使用して、ステータ７００内でローター６００が回転するときに第１の物質１１０の流れを変えることができる。例えば、図２４は、幅広部分７０２２と反対側に細い部分７０２０を有する涙滴断面形状を示している。スルーホール６０８が、このような涙滴形状をとる場合、ローター６００が回転すると（矢印「Ｆ」で一般的に示されている方向に）、混合チャンバー３３０内の第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０に加えられる力は、それらの物質が涙滴の幅広部分７０２２から細くなっている部分７０２０へ移動するにつれ増大する。
図２５に示されているようならせん状構造を持つ開口７０８および／またはスルーホール６０８を形成することによって、混合チャンバー３３０内に追加の回転力を導入することができる。らせん状構造の開口７０８および／またはスルーホール６０８流入し流出する物質は、らせん状構造によって引き起こされる回転力を受ける。図２２〜２５に示されている例は、混合装置１００内で使用されうる代替実施形態の限定しない説明図として示されている。当技術分野の技術を応用することにより、開口７０８および／またはスルーホール６０８は、混合チャンバー３３０内で物質を混合するのに適しているさまざまな振盪および攪拌力が得られるようにさまざまな方法で構成することができる。
二重層効果
混合装置１００は、界面動電的効果にさらに有利な複雑な混合をもたらす第１の物質１１０および第２の物質１２０と複雑な動的乱流との複雑な非線形流体力学的相互作用によって産出物質１０２を形成するように構成することができる（後述）。これらの界面動電的効果の結果は、産出物質１０２内で、産出物質内に安定化されている可溶化された電子の形態を含む、電荷再分配および酸化還元反応として観察されうる。
表面基のイオン化または解離および／または液体からのイオン吸着により、液体に接触している大半の固体表面が帯電する。図２６を参照すると、電気二重層（「ＥＤＬ」）７１００が、液体７１２０と接触する例示的表面７１１０の周りに形成されることがわかる。ＥＤＬ ７１００では、１つの電荷のイオン７１２２（この場合は、マイナスに帯電したイオン）は、表面７１２０に吸着し、ステルン層と典型的には称される表面層７１２４を形成する。表面層７１２８は、反対の電荷および等しい大きさを持つ対イオン７１２６（この場合は、プラスに帯電したイオン）を引き付け、拡散層と典型的には称される表面層７１２４の下に対イオン層７１２８を形成する。対イオン層７１２８は、表面層７１２４に比べて散在性が高く、下のバルク材７１３０の中で両方のイオンの一様で等しい分布を示す。中性水中のＯＨ−およびＨ＋イオンについて、Ｇｏｕｙ−Ｃｈａｐｍａｎモデルでは、拡散対イオン層が水の中に約１ミクロン入り込むことが示唆される。
特定のいくつかの態様によれば、上述の界面動電的効果は、液体７１２０が荷電表面７１１０の隣に移動することによって引き起こされる。液体７１２０（例えば、水、食塩液など）の中で、表面層７１２４を形成する吸着イオン７１２２は、液体７１２０が運動中（例えば、矢印「Ｇ」で示される方向に流れている間）であっても表面７１２０に固定されるが、剪断面７１３２は、表面７１２０から相隔てて並ぶ拡散対イオン層７１２８内に存在する。したがって、液体７１２０が移動すると、拡散対イオン７１２６の部分は表面７１２０から輸送されて離れるが、吸着イオン７１２２は表面７１２０に残る。これにより、いわゆる「流動電流」が発生する。
混合チャンバー３３０内では、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０が、ステータ７００の内側表面７０５および／またはローター６００の外側表面６０６によって発生する電磁界、内側表面７０５と外側表面６０６との間の電圧、および／または第１の物質１１０内に形成される少なくとも１つのＥＤＬによって引き起こされる界面動電的効果（例えば、「流動電流」）の作用を受ける。ステータ７００の内側表面７０５およびローター６００の外側表面６０６の少なくとも一方により、少なくとも１つのＥＤＬを第１の物質１１０内に導入することができる。
表面の乱れ（例えば、スルーホール６０８および開口７０８）に関して第１の物質１１０を移動して混合チャンバー３３０に通すことで、混合チャンバー３３０内の第１の物質１１０にキャビテーションが発生し、これにより、第２の物質１２０が第１の物質１１０内に拡散されうる。これらのキャビテーションは、第１の物質１１０および／または第２の物質１２０と、ステータ７００の内側表面７０５上に形成される電気二重層および／またはローター６００の外側表面６０６上に形成される電気二重層との接触を高めることができる。混合チャンバーの表面積／体積比が大きいこと、混合チャンバー内の組み合わされた物質の滞留時間が長いこと、さらに、平均気泡サイズが小さい（したがって、気泡表面積が実質的に大きい）ことと相まって、本発明の産出物質にＥＤＬ媒介効果が有効に付与される。
内側表面７０５および外側表面６０６がステンレス鋼などの金属材料から構築されるいくつかの実施形態において、液体７１２０の運動および／または（１つまたは複数の）流動電流により、内側表面７０５および外側表面６０６においてＨ２Ｏ、ＯＨ−、Ｈ＋、およびＯ２を伴う酸化還元反応が促進される。
図２７を参照すると、理論に制限されることなく、内側表面７０５と外側表面６０６との間の混合チャンバー３３０のセクション７１４０は、一対の平行なプレート７１４２および７１４４としてモデル化されうると考えられる。第１の物質１１０が液体である場合、第１の物質１１０は、入口「ＩＮ」を通ってセクション７１４０に入り、出口「ＯＵＴ」を通ってセクション７１４０を出る。入口「ＩＮ」および出口「ＯＵＴ」は、セクション７１４０を出入りする流れを制限する。
図２８を参照すると、平行プレート７１４２と７１４４との間の領域は、高い表面積／体積比を有している。したがって、対イオン層７１２８（および対イオン７１２６）の実質的部分は、第１の物質１１０がプレート７１４２と７１４４との間で移動するときに運動中である場合がある。運動中の対イオン７１２６の個数は、入口「ＩＮ」によってセクション７１４０に入ることが許される数および出口「ＯＵＴ」によってセクション７１４０を出ることが許される数を超えうる。第１の物質１１０を供給し、セクション７１４０から取り出す入口「ＩＮ」および出口「ＯＵＴ」は、それぞれ、平行プレート７１４２および７１４４に比べてかなり小さな表面積（および低い表面積／体積比）を有し、そのため、セクション７１４０を出入りする第１の物質１１０内で運動している対イオン７１２６の一部が低減される。したがって、セクション７１４０から出入りがあると、流動電流が局所的に増大する。表面上に第１の物質１１０を流すことによって引き起こされるバックグラウンドの流動電流（矢印「ＢＳＣ」で示されている）は、常に、混合装置１００内に存在するが、プレート７１４２および７１４４は、セクション７１４０内に増大した「過剰」流動電流（矢印「ＥＳＣ」によって示されている）をもたらす。
第１の物質１１０の流れと反対の方向のプレート７１４２および７１４４内の導電リターン電流（矢印「ＲＣ」で示されている）がなければ、吸着イオン７１２２と同じ符号を持つ過剰電荷７１４６は、入口「ＩＮ」の近くに蓄積し、対イオン７１２６と同じ符号を持つ過剰電荷７１４８は、出口「ＯＵＴ」の近くに蓄積する。反対極性を持ち、したがって互いに引き付け合う、そのような蓄積電荷７１４６および７１４８は、いつまでも溜まることがあり得ないため、蓄積電荷は導電性を介して結合しようとする。プレート７１４２および７１４４が完全に電気的に絶縁されている場合、蓄積電荷７１４６および７１４８は、第１の物質１１０それ自体のみの全体に再配置可能である。導電リターン電流（矢印「ＲＣ」で示されている）がセクション７１４０内で過剰流動電流（矢印「ＥＳＣ」で示されている）に実質的に等しい場合、正味過剰流動電流が０であり、入口「ＩＮ」の近くの過剰電荷７１４６と出口「ＯＵＴ」の近くの過剰電荷７１４８との間に電位差がそれらの間に定常状態の電荷分離を形成する、定常状態が得られる。
電荷分離の量、したがって入口「ＩＮ」の近くの過剰電荷７１４６と出口「ＯＵＴ」の近くの過剰電荷７１４８との間の電位差は、反対の電界（電荷分離によって発生する）に対し電荷を「プッシュ（ｐｕｓｈ）」し、イオン（つまり、イオン７１２２および７１２６）なしで液体によって達成可能な流量に近い液体流量をもたらすポンプ（例えば、ローター６００、内部ポンプ４１０、および／または外部ポンプ２１０）によって供給される単位電荷当たりの追加エネルギーに依存する。プレート７１４２および７１４４が絶縁体である場合、電位差は、ポンプ（例えば、ローター６００、内部ポンプ４１０、および／または外部ポンプ２１０）が発生することができるＥＭＦの直接的尺度である。この場合、一対のリードを備える電圧計を使用し、リードの一方を入口「ＩＮ」の近くの第１の物質１１０内に置き、他方のリードを出口「ＯＵＴ」の近くの第１の物質１１０内に置くことによって、電位差を測定することが可能である。
絶縁プレート７１４２および７１４４があると、リターン電流が第１の物質１１０を通るイオンの導電のみを伴うという点で、リターン電流は純粋にイオン電流（またはイオンの流れ）である。導電性の高い経路を通る他の導電性の機構が、入口「ＩＮ」の近くの過剰電荷７１４６と出口「ＯＵＴ」の近くの過剰電荷７１４８との間に存在する場合、リターン電流は、それらの導電性の高い経路を利用することができる。例えば、導電性の金属プレート７１４２および７１４４は、導電性の高い経路を提供し得るが、これらの導電性の高い経路は、電子電流のみを伝え、イオン電流を伝えない。
当業者であれば理解するように、イオンによって運ばれる電荷を金属内の１つまたは複数の電子に移すために、またその逆を行うために、１つまたは複数の酸化還元反応が金属の表面に生じて、反応生成物を産生する必要がある。第１の物質１１０が水（Ｈ２Ｏ）であり、第２の物質１２０が酸素（Ｏ２）であると仮定すると、負電荷を導電性プレート７１４２および７１４４内に注入する、酸化還元反応の限定しない例は、公知の半電池反応
Ｏ２ ＋ Ｈ２Ｏ → Ｏ３＋２Ｈ＋ ＋２ｅ−
を含む。ここでもまた、第１の物質１１０が水（Ｈ２Ｏ）であり、第２の物質１２０が酸素（Ｏ２）であると仮定すると、酸化還元反応の限定しない例は、公知の半電池反応、
２Ｈ＋ ＋ｅ− → Ｈ２
を含む、導電性プレート７１４２および７１４４から負電荷を除去する公知の半電池反応を含む。
導電性金属プレート７１４２および７１４４では、リターン電流の大半は、電子電流であると考えられるが、それというのも、導電性プレート７１４２および７１４４は、第１の物質１１０より導電性が高いからである（酸化還元反応は、律速因子とならないよう十分に速いとことを前提とする）。導電性金属プレート７１４２および７１４４では、入口「ＩＮ」と出口「ＯＵＴ」との間により小さな電荷分離が蓄積し、またそれらの間にかなり小さな電位が存在する。しかし、これは、ＥＭＦがより小さいことを意味しない。
上述のように、ＥＭＦは、電荷分離によって生じる反対の電界に抗して第１の物質１１０を流れやすくするためにポンプが供給する単位電荷当たりのエネルギーに関係する。電位は小さいので、ポンプは、より小さな単位電荷当たりエネルギーを供給して、第１の物質１１０を流すことができる。しかし、上記の例示的な酸化還元反応は、必ずしも自然に生じるものではなく、そのため、仕事を投入する必要がある場合があり、これはポンプで行うことができる。したがって、酸化還元反応を駆動するのに必要なエネルギーを供給するために、ＥＭＦの部分（より小さな電位差には反映されない）を使用することができる。
言い換えると、絶縁プレート７１４２および７１４４用の電荷分離によって発生する反対の電界を押すようにポンプによってもたらされる同じ差圧は、両方とも、導電性プレート７１４２および７１４４を通して電荷を「プッシュ」するためおよび酸化還元反応を駆動するために使用されうる。
図２９を参照すると、本発明者らによって実施される実験用の実験装置が用意されている。この実験では、それぞれに一定量の脱イオン水７１５３を入れた一対の実質的に同一の相隔てて並ぶ５００ｍｌの標準三角フラスコ７１５０および７１５２を使用した。ゴム栓７１５４をフラスコ７１５０および７１５２のそれぞれの開口端に差し込んだ。ゴム栓７１５４は３つの経路を備え、それぞれ中空チューブ７１５６、陽極７１５８、および陰極７１６０用であった。フラスコ７１５０および７１５２のそれぞれに関して、中空チューブ７１５６、陽極７１５８、および陰極７１６０のそれぞれはすべて、フラスコの外側からのびて、ゴム栓７１５４を通り、フラスコ内の脱イオン水７１５３内に入っていた。陽極７１５８および陰極７１６０は、ステンレス鋼で構築された。両方のフラスコ７１５０および７１５２内の中空チューブ７１５６は、その開放端部分７１６２が共通酸素供給源７１６４に結合されていた。陽極７１５８および陰極７１６０は、フラスコ７１５２内に差し込まれ、そこで、ＤＣ電源７１６８の正端子と負端子にそれぞれ結合されていた。それぞれのフラスコ内では、全く同じスパージャーを使用した。
酸素は、約１ＳＣＦＨから約１．３ＳＣＦＨまでの範囲の流量（供給量）（組み合わされた流量）で中空チューブ７１５６内を流れて、フラスコ７１５０および７１５２の両方に流れ込んだ。フラスコ７１５２内に差し込まれた陽極７１５８と陰極７１６０との間に印加される電圧は、約２．５５ボルトであった。この値が選択されたのは、それがすべての酸素種に影響を及ぼすのに十分な電気化学的電圧値であると考えられるからである。この電圧は、３から４時間にわたって連続的に印加され、その間に、供給源７１６４からの酸素がフラスコ７１５０および７１５２のそれぞれの中の脱イオン水７１５３中に泡立てながら注入された。
ＨＲＰおよびピロガロールによるフラスコ７１５０内の脱イオン水７１５３の試験から、ＨＲＰ媒介ピロガロール反応活性が得られ、これは本明細書で説明されている代替ローター／ステータ実施形態により生成される流体の特性と一致していた。ＨＲＰ光学密度は、同等の酸素含有量の圧力ポットまたは細かい気泡を含む溶液と比べ約２０％高かった。この実験の結果から、混合チャンバー３３０の内部での混合は酸化還元反応を伴うことがわかる。特定のいくつかの態様によれば、本発明の混合チャンバーは、本発明の産出溶液内の酸素を豊富に含む水の構造によるか、またはこの過程内の電気的効果により存在するある種の形態の酸素種により安定化された付加電子を含む産出物質を供給する。
それに加えて、オゾンと過酸化水素の両方について、過酸化水素に対しては０．１ｐｐｍの感度、オゾンについては０．６ｐｐｍの感度を持つ業界標準比色試験アンプルを使用して、両方のフラスコ７１５０および７１５２内の脱イオン水７１５３を試験した。いずれの種もこれらのアンプルの検出限界まで陽性を示すことはなかった。
滞留時間
滞留時間は、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０が混合チャンバー３３０内で費やす時間の長さである。混合チャンバー３３０の長さの混合チャンバー３３０の直径に対する比は、滞留時間に著しい影響を及ぼしうる。この比が大きければ大きいほど、滞留時間は長くなる。「背景技術」の節で述べたように、従来技術のデバイス１０（図１を参照）のローター１２は、直径が約７．５００インチ、長さが約６．０００インチであり、長さ対直径の比は約０．８であった。それと対照的に、特定のいくつかの実施形態において、混合装置１００の混合チャンバー３３０の長さは、約５インチであり、ローター６００の直径「Ｄ１」は、約１．６９インチであって、長さ／直径比は約２．９５である。
滞留時間は、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０が本明細書で説明されている界面動電的現象と相互作用することができる時間の長さを表す。従来技術のデバイス１０は、毎分約６０ガロンの産出物質１０２を産生するように構成され、混合装置１００は、毎分約０．５ガロンの産出物質１０２を産生するように構成され、従来技術のデバイス１０（図１を参照）は、約０．０５秒の流体滞留時間を有していたが、混合装置１００のいくつかの実施形態は、それより実質的に長い（約７倍長い）、約０．３５秒の滞留時間を有している。このように滞留時間が長ければ、従来技術のデバイス１０で可能であった場合に比べて約７倍長く、第１の物質１１０、第２の物質１２０、および適宜、第３の物質１３０は互いに、また混合チャンバー３３０内の表面６０６および７０５（図７を参照）と相互作用することができる。追加の実施形態では、滞留時間は、従来技術のデバイス１０において可能であった場合に比べて、少なくとも１．５倍、少なくとも２倍、少なくとも３倍、少なくとも４倍、少なくとも５倍、少なくとも６倍、少なくとも７倍、またはそれを超える。
以下の表Ｉを参照すると、上記の滞留時間は、毎秒ガロン単位でそれぞれのデバイスに対する流量を最初に決定することによって計算されたことがわかる。従来技術のデバイス１０の場合、これは、毎分約６０ガロンの産出物質で動作するように構成されているが、混合装置１００は、毎分約０．５ガロンの最適な産出物質流量範囲を含む、より広い範囲の流量にわたって動作するように構成されている。次いで、この流量を、毎秒のガロン単位の流量に１ガロンの立方インチ数（つまり、２３１立方インチ）を掛けて毎秒の立方インチに変換した。次いで、従来技術のデバイス１０のチャネル３２の容積（１２．８７６立方インチ）をデバイスの流量（２３１立方インチ／秒）で割って滞留時間（秒）を求め、混合装置１００の混合チャンバー３３０の容積（０．６７３立方インチ）を（毎秒立方インチで）デバイスの流量（１．９２５立方インチ／秒）で割って、滞留時間（秒）を求めた。
注入速度
混合装置１００の特定のいくつかの態様は、従来技術のデバイス１０（図１を参照）を含む、従来技術を上回る改善がなされた酸素注入速度をもたらす。第１の物質１１０が水であり、第２の物質１２０が酸素であり、その両方が２０℃またはほぼ２０℃の温度において、単一パス（つまり、図２のリターンブロックが「ＮＯ」に設定される）で混合装置１００によって処理される場合、産出物質１０２の溶存酸素濃度は約４３．８ｐｐｍ（百万分の一、ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）である。いくつかの態様において、約４３．８ｐｐｍの溶存酸素を有する産出物質は、本発明の非圧縮（非圧縮ポット）法を通じて本発明の流れを介して約３５０ミリ秒以内に生成された。対照的に、第１の物質１１０（水）および第２の物質１２０（酸素）が、両方とも、従来技術のデバイス１０によって２０℃またはほぼ２０℃において単一パスで処理される場合、産出物質の溶存酸素濃度は、５６ミリ秒の単一パスで３５ｐｐｍに過ぎなかった。
産出物質１０２
第１の物質１１０が液体（例えば、真水、食塩液、ＧＡＴＯＲＡＤＥ（登録商標）など）であり、第２の物質１２０がガス（例えば、酸素、窒素など）である場合、混合装置１００は、第２の物質１２０を第１の物質１１０内に拡散させることができる。以下では、混合装置１００によって処理されたことで得られる産出物質１０２の１つまたは複数の特性を特徴付けるために産出物質１０２に対し実行された分析の結果を説明する。
第１の物質１１０が食塩液であり、第２の物質１２０が酸素ガスである場合、実験から、食塩液中に生成された大部分の酸素気泡のサイズが０．１ミクロン以下であることがわかった。
溶存酸素濃度の減少
次に図３０を参照すると、混合装置１００内で酸素により処理され、５００ｍｌの薄壁プラスチックビンおよび１０００ｍｌのガラスビンに保存される水のＤＯ濃度が示されている。それぞれのビンに栓をし、６５°Ｆで保管した。点７９００は、ビン詰め時のＤＯ濃度である。線７９０２は、１０ｐｐｍよりわずかに小さいＤＯ濃度である、ヘンリーの法則の平衡状態（つまり、６５°Ｆで水中に存在すべき溶存酸素の量）を示している。点７９０４および７９０６は、それぞれ６５日と９５日のプラスチックビン内の水中のＤＯ濃度を表している。点７９０４に示されているように、プラスチックビンを、ビン詰め後約６５日経過してから開いたときに、水中のＤＯ濃度は約２７．５ｐｐｍである。ビンをビン詰め後約９５日経過してから開いたときに、点７９０６に示されているように、ＤＯ濃度は、約２５ｐｐｍである。同様に、ガラスビンの場合、ＤＯ濃度は、点７９０８に示されているように６５日で約４０ｐｐｍであり、点７９１０に示されているように９５日で約４１ｐｐｍである。そのため、図３０は、プラスチックビンとガラスビンの両方の中のＤＯ濃度が、６５°Ｆで比較的高いままであることを示している。
次に図３１を参照すると、混合装置１００内で酸素により富化され、少なくとも３６５日まで５００ｍｌの薄壁プラスチックビンおよび１０００ｍｌのガラスビンに保存される水のＤＯ濃度が示されている。それぞれのビンに栓をし、６５°Ｆで保管した。図からわかるように、酸素富化流体のＤＯ濃度は、少なくとも３６５日までかなり一定に保たれた。
図３３を参照すると、混合装置１００内で酸素により富化され、５００ｍｌの薄壁プラスチックビンおよび１０００ｍｌのガラスビンに保存される水のＤＯ濃度が示されている。ビンは両方とも、３９°Ｆで冷蔵した。ここでまた、酸素富化流体のＤＯ濃度は一定のままとなり、少なくとも３６５日までわずかに減少するだけであった。
投与経路および投与形態
本明細書で使用されているように、「対象」は、生き物、好ましくは動物、より好ましくは哺乳類、なおいっそう好ましくはヒトを指すものとしてよい。
特定の例示的ないくつかの実施形態では、本発明のガス富化流体は、治療組成物として、単独で、または他の治療薬と併用して、治療組成物がＧタンパク質受容体関連障害の少なくとも１つの症状を予防または緩和するように機能しうる。本発明の治療組成物は、それを必要としている対象に投与できる組成物を含む。いくつかの実施形態において、この治療組成物製剤は、担体、アジュバント、乳化剤、懸濁化剤、甘味料、香味料、香料、および結合剤からなる群から選択される少なくとも１つの追加の薬剤を含むこともできる。
本明細書で使用されているように、「医薬品として許容される担体」および「担体」は、一般的に、無毒の、不活性固体、半固体、または液体の充填剤、希釈剤、封入材、または任意の種類の補助製剤を指す。医薬品として許容される担体として使用できる物質のいくつかの限定しない例として、乳糖、ブドウ糖、およびショ糖などの糖類、コーンスターチおよびジャガイモデンプンなどのデンプン、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、エチルセルロース、および酢酸セルロースなどのセルロースおよびその誘導体、トラガント末、モルト、ゼラチン、タルク、ココアバターおよび坐剤蝋などの賦形剤、ラッカセイ油、綿実油、ベニバナ油、ゴマ油、オリーブ油、トウモロコシ油および大豆油などの油、プロピレングリコールなどのグリコール、オレイン酸エチルおよびラウリン酸エチルなどのエステル、寒天、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムなどの緩衝化剤、アルギン酸、発熱物質を含まない水、等張食塩水、リンゲル液、エチルアルコール、およびリン酸緩衝液、さらには、ラウリル硫酸ナトリウムおよびステアリン酸マグネシウムなどの他の無毒の親和性のある滑沢剤、さらには着色剤、放出剤、コーティング剤、甘味料、香味料、および香料が挙げられ、また防腐剤および酸化防止剤も、製剤者の判断に従って、組成物中に存在しうる。特定のいくつかの態様において、そのような担体および賦形剤は、本発明のガス富化流体または溶液であるものとしてよい。
本明細書で説明されている医薬品として許容される担体、例えば、ビークル、アジュバント、賦形剤、または希釈剤は、当業者には周知のものである。典型的には、医薬品として許容される担体は、治療薬に対して化学的に不活性であり、使用条件の下では有害な副作用または毒性を有しない。医薬品として許容される担体は、ポリマーおよびポリマーマトリクス、ナノ粒子、微小気泡などを含みうる。
本発明の治療用ガス富化流体に加えて、治療組成物は、付加的非ガス富化水または他の溶媒などの不活性希釈剤、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、油（特に、綿実油、ラッカセイ油、トウモロコシ油、胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油、およびゴマ油）、グリセロール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ポリエチレングリコール、およびソルビタンの脂肪酸エステルなどの可溶化剤および乳化剤、ならびにこれらの混合物をさらに含みうる。当業者であれば理解するように、特定の治療組成物の新規の、および改善された製剤、新規のガス富化治療薬流体、および新規のガス富化治療薬流体を送達する新規の方法は、同一の、類似の、または異なる組成のガス富化流体で１つまたは複数の不活性希釈剤を置き換えることによって得ることができる。例えば、従来の水は、酸素を水または脱イオン水に混合してガス富化流体を形成することによって生成されるガス富化流体で置き換えるか、または補うことができる。
いくつかの実施形態では、本発明のガス富化流体を１つまたは複数の治療薬と組み合わせることができ、そして／または単独で使用することができる。特定のいくつかの実施形態において、ガス富化流体を組み込むことは、脱イオン水、食塩液などのような当技術分野で公知の１つまたは複数の溶液を１つまたは複数のガス富化流体で置き換えて、対象に送達するための改善された治療組成物を供給することを含みうる。
いくつかの実施形態では、本発明のガス富化流体、医薬組成物または他の治療薬あるいは医薬品として許容されるその塩またはその溶媒和物、および少なくとも１つの医薬品担体または希釈剤を含む治療組成物を提供する。これらの医薬品組成物は、前記の疾病または病状の予防および治療、ならびに上述のような療法において使用されうる。好ましくは、担体は、医薬品として許容されるものでなければならず、また組成物中の他の構成要素と親和性がある、つまりそれらの構成要素に有害な影響をもたらさないものでなければならない。担体は、固体または液体とすることができ、好ましくは、単位用量製剤として調合され、例えば、０．０５から９５重量％の有効成分を含むことができる錠剤として調合される。
可能な投与経路としては、経口、舌下、口腔、非経口（例えば、皮下、筋肉内、動脈内、腹腔内、槽内、膀胱内、鞘内、または静脈内）、直腸、局所経路（経皮、膣内、眼内、耳内（ｉｎｔｒａｏｔｉｃａｌ）、鼻腔内、吸入、および埋め込み可能デバイスまたは物質の注入もしくは挿入を含む）が挙げられる。
投与経路
特定の対象に最も適した投与手段は、治療される疾病もしくは病状の性質および重症度、または使用される療法の性質、さらには治療組成物もしくは付加的治療薬の性質に依存する。いくつかの実施形態では、経口または局所性投与が好ましい。
経口投与に適した製剤は、それぞれ所定の量の活性のある化合物を含む、錠剤、カプセル剤、カシェ剤、シロップ剤、エリキシル剤、チューインガム、「ロリポップ」製剤、マイクロエマルジョン、溶液、懸濁液、ロゼンジ、またはゲルコーティングアンプルなどの個別単位として、粉末または顆粒として、水性もしくは非水性の液体中の溶液または懸濁液として、あるいは水中油乳剤または油中水乳剤として調製されうる。
舌下または口腔投与などによる経粘膜的な方法に適した製剤としては、活性のある化合物および典型的には砂糖およびアカシアまたはトラガカントなどの香料入りの基剤を含むロゼンジ、パッチ剤、錠剤など、ならびにゼラチンおよびグリセリンもしくはスクロースアカシアなどの不活性基剤中に活性のある化合物を含むトローチが挙げられる。
非経口的投与に適した製剤としては、典型的には、所定の濃度の活性のあるガス富化流体および場合によっては、他の治療薬を含む滅菌水溶液が挙げられ、この溶液は、好ましくは、所定の受け手の血液と等張である。非経口的投与に適している追加の製剤としては、生理学的に適している共溶媒および／または界面活性剤およびシクロデキストリンなどの錯化剤を含む製剤が挙げられる。水中油乳剤も、ガス富化流体の非経口的投与用の製剤に適している場合がある。このような溶液は、好ましくは静脈内投与されるけれども、これらは、皮下または筋肉内注射で投与することもできる。
尿道、直腸、または膣内投与に適している製剤としては、ゲル、クリーム、ローション、水性もしくは油性の懸濁液、分散性粉末もしくは顆粒、乳剤、溶けやすい固体物質、潅水（ｄｏｕｃｈｅ）などが挙げられる。これらの製剤は、好ましくは、坐薬基剤を形成する１つまたは複数の固体担体、例えば、ココアバター中に有効成分を含む単位用量坐薬として供給される。その代わりに、結腸または直腸投与用に、本発明のガス富化流体を含む結腸洗浄剤を調合することもできる。
局所、眼内、耳内（ｉｎｔｒａｏｔｉｃ）、または鼻腔内に施すのに適している製剤としては、軟膏、クリーム、ペースト、ローション、ペースト、ゲル（ヒドロゲルなど）、噴霧剤、分散性粉末および顆粒、乳剤、流動推進剤を使用する噴霧剤またはエアロゾル（例えば、リポソーム噴霧剤、点鼻薬、鼻腔用噴霧剤など）、および油が挙げられる。そのような製剤に適した担体としては、ワセリン ゼリー、ラノリン、ポリエチレングリコール、アルコール、およびこれらの組合せが挙げられる。経鼻または鼻腔内送達は、これらの製剤または他の薬剤のうちのどれかの計量された投与量を含みうる。同様に、耳内または眼内送達は、滴剤、軟膏、刺激液などを含むことができる。
本発明の製剤は、好適な方法によって、典型的には、ガス富化流体と適宜、液体または細かく分割された固体担体またはその両方を含む活性のある化合物と、要求された割合で、一様に、緊密に混合し、次いで、必要ならば、その結果得られた混合物を所望の形状に整形することによって、調製することができる。
例えば、有効成分および結合剤、滑沢剤、不活性希釈剤、もしくは表面活性分散剤などの１つまたは複数の任意選択の成分の粉末または顆粒を含む緊密混合物を圧縮するか、あるいは粉末化有効成分と本発明のガス富化流体の緊密混合物を成形することによって、錠剤を調製することができる。
吸入による投与に適した製剤は、さまざまな種類の定量式加圧エアロゾル、ネブライザー、または吸入器を使って生成されうる微粒子ダストまたはミストを含む。特に、治療薬の粉末または他の化合物は、本発明のガス富化流体中に溶解または懸濁させることができる。
口を経由した肺投与では、粉末または液滴の粒子サイズは、典型的には、０．５〜１０μＭ、好ましくは１〜５μＭの範囲内であり、これにより、気管支紋理内への送達を確実に行える。経鼻投与では、鼻腔内の保持を確実にするために、１０〜５００μＭの範囲内の粒子サイズが好ましい。
定量式吸入器は、加圧エアロゾル分配器であり、典型的には、液化推進剤中の治療薬の懸濁液製剤または溶液製剤を含む。本明細書で開示されているような、いくつかの実施形態では、本発明のガス富化流体は、標準の液化推進剤に加えて、または標準の液化推進剤の代わりに使用することができる。使用中、これらのデバイスは、計量体積、典型的には１０〜１５０μＬを送達するように適合された弁を通して製剤を放出し、治療薬およびガス富化流体を含む微粒子噴霧剤を産する。好適な推進剤としては、いくつかのクロロフルオロカーボン化合物、例えば、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、およびこれらの混合物が挙げられる。
製剤は、それに加えて、１つまたは複数の共溶媒、例えば、オレイン酸またはトリオレイン酸ソルビタンなどのエタノール界面活性剤、酸化防止剤、および好適な香味剤を含むことができる。ネブライザーは、細いベンチュリオリフィスを通して、または超音波攪拌を使って、圧縮ガス（典型的には、空気または酸素）の加速を利用して有効成分の溶液または懸濁液を治療薬エアロゾルミストに変える市販のデバイスである。ネブライザーで使用するのに適している製剤は、製剤の最大４０％ｗ／ｗまで、好ましくは２０％ ｗ／ｗ未満を含む、ガス富化流体中の他の治療薬からなる。それに加えて、好ましくは塩化ナトリウムなどの塩を添加することによって体液と等張となるようにした、蒸留水、滅菌水、または希釈アルコール水溶液などの他の担体を利用することができる。任意選択の添加剤は、保存料を、特に製剤が殺菌して用意されていない場合に含み、またヒドロキシ安息香酸メチル、酸化防止剤、香味剤、揮発性油、緩衝化剤、および界面活性剤を含むことができる。
吸入による投与に適した製剤としては、吸入器を使って送達するか、または嗅剤の様式で鼻腔内に摂取することができる微粉砕された粉末が挙げられる。吸入器では、この粉末は、その部位に（ｉｎ ｓｉｔｕ）穴をあけるか、または開けられる、典型的にはゼラチンまたはプラスチックで作られた、カプセルまたはカートリッジ内に収納され、この粉末は、吸入の際にデバイスを通して引き出す空気によって、あるいは手動式ポンプを使って送達される。吸入器内で使用される粉末は、有効成分だけからなるか、または有効成分、乳糖などの好適な粉末希釈剤、および任意選択の界面活性剤を含む粉末ブレンドからなる。有効成分は、典型的には、製剤の０．１から１００ｗ／ｗまでを含む。
特に上述した成分に加えて、本発明の製剤は、問題の製剤の種類に関して、当業者に公知の他の薬剤を含んでよい。例えば、経口投与に適している製剤は、香味剤を含むことができ、鼻腔内投与に適している製剤は、香料を含むことができる。
本発明の治療組成物は、医薬品と併せて、個別の治療薬として、またはいくつかの治療薬の組合せで使用するために利用可能な任意の従来の方法によって投与することができる。
投与量は、もちろん、特定の薬剤の薬動力学特性、その投与方法、および投与経路、受け手の年齢、健康状態、および体重、症状の性質および程度、併用治療の種類、治療の頻度、および望まれている効果などの、公知の因子に応じて変わる。有効成分の１日投与量は、体重１キログラム（ｋｇ）当たり約０．００１から１０００ミリグラム（ｍｇ）と予測することができ、好ましい投与量は０．１から約３０ｍｇ／ｋｇまでの範囲である。
剤形（投与に適した組成物）は、単位当たり約１ｍｇから約５００ｍｇまでの範囲の有効成分を含む。これらの医薬品組成物において、有効成分は、組成物の総重量に基づき約０．５から約９５重量％までの量だけ通常は存在する。
軟膏、ペースト、フォーム、閉鎖剤（ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ）、クリーム、およびゲルも、デンプン、トラガカント、セルロース誘導体、シリコーン、ベントナイト、ケイ酸（ｓｉｌｉｃａ ａｃｉｄ）、およびタルクなどの賦形剤、またはこれらの混合物を含むことができる。粉末および噴霧剤も、乳糖、タルク、ケイ酸（ｓｉｌｉｃａ ａｃｉｄ）、水酸化アルミニウム、およびケイ酸カルシウムなどの賦形剤、またはこれらの物質の混合物を含むことができる。エアロゾル医薬品を調製するために日常的に使用される公知の手段のどれかによってナノ結晶抗菌性金属の溶液をエアロゾルまたは噴霧剤に転換することができる。一般に、このような方法は、加圧すること、あるいは通常は不活性キャリアガスを使用して、溶液の容器を加圧し、加圧されたガスを小さなオリフィスに通すための手段を提供することを含む。それに加えて、噴霧剤は、窒素、二酸化炭素、および他の不活性ガスなどの通例の推進剤を含むことができる。それに加えて、微小球またはナノ粒子は、治療薬化合物を対象に投与するのに必要な経路のどれかにおいて本発明のガス富化治療組成物または流体とともに使用することができる。
注入用製剤は、アンプルおよびバイアルなどの単位用量もしくは多用量封止容器に入れられ、凍結乾燥した（凍結乾燥）状態で保管しておくことができ、使用直前に、滅菌済み液体賦形剤またはガス富化流体を添加するだけでよい。滅菌済み粉末、顆粒、および錠剤から、即席注射液および懸濁液を調製することができる。注入可能組成物に対する有効医薬品担体の要件は、当業者には周知のものである。例えば、Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｙ Ｐｒａｃｔｉｃｅ、Ｊ． Ｂ． Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ Ｃｏ．、Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、Ｐａ．、Ｂａｎｋｅｒ ａｎｄ Ｃｈａｌｍｅｒｓ、Ｅｄｓ．、２３８〜２５０頁（１９８２年）およびＡＳＨＰ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｎ Ｉｎｊｅｃｔａｂｌｅ Ｄｒｕｇｓ、Ｔｏｉｓｓｅｌ、第４版、６２２〜６３０頁（１９８６年）を参照のこと。
局所投与に適した製剤としては、本発明のガス富化流体および適宜、追加の治療薬および香料、通常は、ショ糖およびアカシアまたはトラガカントを含むロゼンジ、ゼラチンおよびグリセリンなどの不活性基剤またはショ糖およびアカシア中にガス富化流体および任意選択の追加の治療薬を含むトローチ、ならびに好適な液体担体中にガス富化流体および任意選択の追加の治療薬を含む洗口剤または含嗽剤、さらにはクリーム、乳剤、ゲルなどが挙げられる。
それに加えて、直腸内投与に適した製剤は、乳化基剤または水溶性基剤などのさまざまな基剤と混合することによって坐薬として提示することができる。膣内投与に適した製剤は、有効成分に加えて、当技術分野で適切であることが公知であるような担体を含む、ペッサリー、タンポン、クリーム、ゲル、ペースト、フォーム、または噴霧剤組成のものとして提示されうる。
好適な医薬品担体は、この分野の標準的な教科書である、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｍａｃｋ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙにおいて説明されている。
本発明に関連して、対象、特に動物、具体的にはヒトに投与される用量は、妥当な期間にわたって動物に治療反応をもたらすのに十分な用量であるべきである。当業者であれば、投薬量が動物の病状、動物の体重、さらには治療される病状を含むさまざまな因子に依存することを理解するであろう。好適な用量は、結果として、対象内に、望ましい反応に影響を与えることが公知である一定濃度の治療組成物が入る用量である。
投薬のサイズも、投与の経路、タイミング、および頻度、さらには、治療組成物の投与に随伴して生じる可能性のある有害な副作用および望ましい生理学的効果の有無、性質、および程度によって決定される。
以下の実施例は、例示的であることのみを意図されており、一切制限することを意図されていない。
（実施例１）
溶媒和電子の生成
追加の証拠から、本発明のディフューザデバイスによって生じる富化過程の結果として、ガス富化流体中に溶媒和電子が入ることも示唆されている。ポーラログラフ溶存酸素プローブの結果により、拡散された流体は電子捕捉効果を示し、したがって、流体はガス富化物質中に溶媒和電子を含みうると考えられる。
溶存酸素濃度を電気的に測定する２つの基本的技法として、ガルバニック測定法とポーラログラフ測定法がある。それぞれの過程において、試験されている溶液中の溶存酸素濃度が、プローブのカソードと反応して電流を発生する電極システムを使用する。溶存酸素濃度センサーは、２つの電極、つまりアノードとカソードとからなり、これらの電極は両方ともセンサー本体内の電解液中に浸けられる。酸素透過性膜が、アノードおよびカソードを試験される溶液から隔てている。酸素は膜上で拡散し、プローブの内部コンポーネントと相互作用して、電流を発生する。カソードは、水素電極であり、アノードに関して負電位を運ぶ。電解液が、電極対の周りを囲んでおり、膜によって封じ込められている。酸素が存在していない場合、カソードは、水素によって分極し、電流の流れに抵抗する。酸素が膜を通過すると、カソードは脱分極し、電子が消費される。カソードは、式
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４Ｅ−＝４ＯＨ−
に従って、酸素を水酸基イオンに電気化学還元する。
本発明のシステムに従ってガス富化溶液の溶存酸素濃度の測定を実施するときに、オーバーフロー状態が繰り返し発生しており、そのため、溶存酸素メーターは、このメーターが読み取り可能な以上の読み取り値を表示する。しかし、ウィンクラー滴定法によるガス富化溶液の評価を行うと、その溶液に対する溶存酸素（ＤＯ）濃度がプローブによって示される値より低いことがわかる。典型的には、ＤＯプローブ（これらの実験において使用されているＯｒｉｏｎ ８６２など）は、最大読み取り値６０ｐｐｍを有する。しかし、メーターが本発明のガス富化水中に残された場合、これはオーバーフローする。
特定の作用機序によって束縛されることを望むことなく、メーターの機序は、酸素が反応する電子に対応する。しかし、電子スピン共鳴によれば、流体中に自由イオンは存在しない。したがって、流体は、おそらく、流体中にも存在する酸素種によって安定化された溶媒和電子を含む。
（実施例２）
グルタチオンペルオキシダーゼの研究
標準アッセイ（シグマ）を使用してグルタチオンペルオキシダーゼとの反応性を調べることによって、過酸化水素が存在するかどうかについて本発明の酸素富化流体を試験した。酵素カクテルを加えて反転させることによって、水試料を試験した。Ａ３４０ｎｍ、および室温（２５℃）において連続分光測光反応速度測定を行った。試験された試料は、１．脱イオン水（陰性対照）、２．低濃度における本発明の酸素富化流体、３．高濃度における本発明の酸素富化流体、４．過酸化水素（陽性対照）であった。過酸化水素の陽性対照は、強い反応性を示したが、試験された他の流体はどれもグルタチオンペルオキシダーゼと反応しなかった。
（実施例３）
ＭＲＳＡ殺菌効果
本明細書で説明されている流体を使って、メチシリン耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ Ａｕｒｅｕｓ（ＭＲＳＡ）を試験した。ＭＲＳＡに対して、ＡＴＣＣ＃ ２９２１３を使用した（メチシリン感受性株（ＭＳＳＡ））。特定のいくつかの態様では、ＡＴＣＣ＃ ３３５９１を使用した（技術的には、ＭＲＳＡ。メチシリン耐性であるが、オキサシリン感受性である）。特定のいくつかの態様では、ＯＲＳＡ （ＡＴＣＣ＃ ４３３００）を使用した（オキサシリン耐性およびメチシリン耐性である）。
本明細書で開示されている本発明のデバイスを通じて処理された流体、またはガス富化を用い本発明のデバイスを通じて処理された流体と組み合わせてオキサシリンにＭＲＳＡを曝露した。結果は、以下の表１に示されている。示されているように、説明されているデバイスを通じて処理された流体（ソラス）は、対照の場合に比べてガス富化された流体がデバイスを通過したときに（ＯＳ２０、２０ｐｐｍの酸素で富化された流体、ＯＳ４０、４０ｐｐｍの濃度の酸素で富化された流体、ＯＳ６０、６０ｐｐｍの濃度の酸素で富化された流体）、ＭＲＳＡ菌に対する殺菌力増加を示した。
表１ 本発明の界面動電的に生成された溶液によるＭＲＳＡ菌株の処置。パーセンテージのデータ値は、ＭＲＳＡの増殖のないプレートの割合である。
（実施例４）
（界面動電的に生成された酸素を過剰に含む流体およびソラスは、ヒト気管支収縮の当技術分野で認められている動物モデル（ヒト喘息モデル）におけるインビボでのアルブテロールとの相乗延長効果（例えば、気管支収縮の抑制）をもたらすことが示された。）
実験１：
初期実験では、メタコリン誘発気管支収縮とともに気道機能に対する気管支拡張薬の効果について１６匹のモルモットを評価した。最適な投薬を決定した後、それぞれの動物に５０μｇ／ｍＬの投薬をして、動物１匹につき２５０μＬで硫酸アルブテロール１２．５μｇの目標用量を送達した。
この研究は、体重とベースラインＰｅｎＨ値に対する乱塊法計画であった。２つの群（ＡおよびＢ）に対して、１つまたは２つの希釈液に溶かした５０μｇ／ｍＬ硫酸アルブテロール２５０μＬを気道内注入した。Ａ群は、酸素を添加しない、本発明のデバイスに通した脱イオン水であり、Ｂ群は、本発明のガス富化水であった。それぞれの群に、Ｐｅｎｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｍｉｃｒｏｓｐｒａｙｅｒを使用して溶液を気管内投薬した。それに加えて、それぞれの治療群が、プレチスモグラフおよび記録ユニットにデータを送るネブライザー内において均等に表されるように動物をＢＵＸＣＯプレチスモグラフユニット上に層別化した。
アルブテロール投与の後２時間してからそのベースラインＰｅｎＨ値の少なくとも７５％を示した動物については、データ分析に含めなかった。この除外基準は、気管支拡張薬による気管支保護効果が観察されないことを投薬の誤りに関連付けうる過去の研究結果に基づく。その結果、対照群から選んだ１匹の動物をデータ分析から外した。
動物が５０％を超える気管支収縮を有した後、動物は保護されていないと考えられた。以下の表３で述べられているように、Ｂ群動物の５０％（陰影が付けられている）は、まるまる１０時間まで（そのときに試験は終了する）気管支収縮から保護された。
実験２：オスのハートレイ系モルモットにおける硫酸アルブテロールによるＲＤＣ１６７６の気管支収縮評価
追加の一連の実験を実施し、さらに多くの動物を使用して、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＤＣ１６７６−００、ＲＤＣ１６７６−０１、ＲＤＣ１６７６−０２、およびＲＤＣ１６７６−０３）の、オスのモルモットに単独でまたは硫酸アルブテロールの希釈剤として投与したときのメタコリン誘発気管支収縮に対する保護効果を評価した。
材料：
モルモット（Ｃａｖｉａ ｐｏｒｃｅｌｌｕｓ）は、ハートレイ系アルビノモルモット、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ Ｃａｎａｄａ Ｉｎｃ．社（カナダ、ケベック州セント・コンスタント所在）Ｃｒｌ：（ＨＡ）ＢＲであった。体重：治療開始時に約３２５±５０ｇ。群数は３２で、群当たりオス動物７匹（プラス２４の予備が同じバッチの動物を形成する）。食事：すべての動物は、指定手順が実行されているときを除き、標準認定されたペレット状の民間試験所の実験食（ＰＭＩ Ｃｅｒｔｉｆｉｅｄ Ｇｕｉｎｅａ Ｐｉｇ ５０２６、ＰＭＩ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．社）に自由にアクセスできる。
方法：
投与経路は、全身吸入によるＰｅｎｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｍｉｃｒｏｓｐｒａｙｅｒおよびメタコリンチャレンジを介した気道内注入であった。気道内経路は、被験物質／対照溶液への肺の曝露を最大化するように選択された。全身吸入チャレンジは、上気道過敏性反応（つまり、気管支収縮）を誘発するためにメタコリンチャレンジについて選択されている。
治療時間は１日であった。
表４は、実験計画法を示している。すべての動物に、ＴＡ／対照投与の後２時間してからメタコリン（５００μｇ／ｍｌ）の吸入曝露を受けさせた。すべての動物は、２５０μｌの投薬量を受けた。したがって、硫酸アルブテロールを希釈して（対照物質と４つの被験物質において）０、２５、５０、および１００μｇ／ｍｌの濃度にした。
投薬する３０分前に、４つの異なる濃度（０、２５、５０、および１００μｇ／ｍｌ）の硫酸アルブテロール溶液を、これら４つの被験物質溶液（ＲＤＣ１６７６−００、ＲＤＣ１６７６−０１、ＲＤＣ１６７６−０２、およびＲＤＣ１６７６−０３）のそれぞれにおけるｌ Ｏｘストック液（５００μｇ／ｍＬ）で作製した。これらの濃度の硫酸アルブテロールを、非界面動電的に生成された対照流体（対照１）でも作製した。それぞれのストック液を適切に希釈することによって投薬溶液を調製した。調製した後のすべてのストック液および投薬溶液を冷蔵庫に保存した。投薬は、試験物質／対照物質が作られた後１時間以内に完了した。メタコリン溶液（５００μｇ／ｍｌ）を、投薬するその日に調製した。
それぞれの動物は、Ｐｅｎｎ Ｃｅｎｔｕｒｙマイクロスプレイヤーを使用する試験物質または対照物質の気道内注入を受けた。動物を一晩絶食させ、イソフルランを使用して麻酔をかけ、喉頭鏡（または好適な代替装置）の助けを借りて喉頭を視覚化し、マイクロスプレイヤーの先端を気管内に挿入した。被験物質または対照物質の動物に対する投薬１回分２５０μｌ／匹を投与した。
Ｂｕｘｃｏバイアス流ポンプから空気を供給されるエアロネブ超音波ネブライザーを使用して、メタコリンエアロゾルを混合チャンバーの空気取入口内に生成した。次いで、この混合チャンバーは、それぞれが排気管内に配置されている仕切り弁を使って維持されるわずかな陰圧の下で動作する４つの個別の全身無拘束プレチスモグラフを供給した。真空ポンプを使用して、必要な流量で吸入チャンバー排出を行った。
研究の主要期の開始前に、１２匹の予備動物を３つの群（ｎ＝４／群）に割り当てて、動物をメタコリンに曝露して重症だが致命的ではない急性気管支収縮を誘発しうる最大曝露期間を決定した。４匹の動物を、３０秒間、メタコリン（５００μｇ／ｍＬ）に曝露し、エアロゾルの開始後最大１０分までの間に呼吸パラメータを測定した。エアロゾル化のメタコリンネブライザー濃度および／または曝露時間を適宜調整して、重症だが致命的でない急性／改善可能な気管支収縮を誘発するようにしたが、これは、陰茎の一過性増大によって特徴付けられる。
被験物質投与（第１日）の前に１回、投薬後２、６、１０、１４、１８、２２、および２６時間してから再び、動物をチャンバー内に置き、メタコリンへのエアロゾルチャレンジの開始に続いて、換気パラメータ（１回換気量、呼吸数、導出分時拍出量）および休止増加Ｐｅｎｈを、Ｂｕｘｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＢｉｏＳｙｓｔｅｍ ＸＡシステムを使用して１０分間測定した。動物がチャンバーベースライン内にあった後、１分間にわたって値を記録し、それに続いて、メタコリンを、５００ｕｇ／ｍＬのネブライザー濃度で、３０秒間、エアロゾル化し、動物をさらに１０分間にわたってエアロゾルに曝露し、その期間中、換気パラメータを連続的に評価した。Ｐｅｎｈは、気管支収縮の指標として使用され、Ｐｅｎｈは、最大吸気流量、最大呼気流量、および呼気時間から得られた派生値である。Ｐｅｎｈ＝（最大呼気流量／最大吸気流量）＊（呼気時間／呼気量の６５％を吐き出す時間−１）。
事前投薬メタコリンチャレンジの際に重症急性気管支収縮を示さない動物を置き換えた。投薬後２時間してからそのベースラインＰｅｎｈＰｅｎｅｓ値の少なくとも７５％を示した動物については、データ分析に含めなかった。呼気パラメータは、２０秒手段として記録した。
非生理的であると考えられるデータを、さらなる分析から除外した。
Ｐｅｎｈの変化を１５分の期間にわたってプロットし、Ｐｅｎｈ値をその曲線の下の面積として表した。数値データに対し、群平均値および標準偏差（適宜）の計算を行った。
結果：
図１０７Ａ〜Ｄに示されているように、アルブテロールが存在しない場合、本発明の界面動電的に生成された流体の投与は、２６時間の期間にわたって測定したときに、平均パーセントベースラインＰｅｎＨ値に対し明白な効果を有していなかった。
しかし、驚いたことに、図１０８Ａ〜Ｄに示されているように、本発明の界面動電的に生成された流体で調製されたアルブテロールの投与（２５μｇアルブテロール／動物群に対する代表的データが示されている）の結果（試験されたすべての酸素濃度値、周囲（図１０８Ａ）、２０ｐｐｍ（図１０８−Ｂ）、４０ｐｐｍ（図１０８−Ｃ）、および６０ｐｐｍ（図１０８−Ｄ）で）、対照流体に比べて、アルブテロールの抗気管支収縮性効果の著しい延長が生じた。つまり、メタコリンの結果は、少なくとも２６時間までアルブテロールの気管支拡張の延長を示した。図１０８Ａ〜Ｄは、ＲＤＣ１６７６と対照生理食塩水との間に、すべての酸素濃度において一貫した差があったことを示している。すべての４つのＲＤＣ１６７６流体を組み合わせると、生理食塩水からの全体的な治療差異に対するｐ値は、０．０３であった。
したがって、本発明の特定のいくつかの態様によれば、本発明の界面動電的に生成された溶液は、アルブテロールとの相乗延長効果をもたらし、そのため、患者のアルブテロール使用量が減少し、効率的に費用効果の高い薬物使用が可能になり、副作用が低減され、患者がアルブテロールで治療され、アルブテロールによる治療に応答性を持つ期間が延長される。
（実施例５）
サイトカインプロファイル
１人の健康な自発的ヒトドナーから混合リンパ球を採取した。標準手順に従って軟膜試料を洗浄し、血小板を取り除いた。本発明のガス富化流体または蒸留水（対照）のいずれかで希釈したＲＰＭＩ培地（＋５０ｍｍのＨＥＰＥＳ）内において、１プレート当たり２×１０６の濃度でリンパ球を塗抹した。Ｔ３抗原１マイクログラム／ｍＬ、またはフィトヘムアグルチニン（ＰＨＡ）レクチン（ｐａｎ−Ｔ細胞活性化因子）１マイクログラム／ｍＬで細胞を刺激するか、または無刺激（陰性対照）とした。２４時間のインキュベート後、細胞の生存性をチェックし、上清を抽出して、凍結した。
上清を解凍し、遠心分離し、ＸＭＡＰ（登録商標）（Ｌｕｍｉｎｅｘ）Ｂｅａｄ Ｌｉｔｅプロトコルおよびプラットフォームを使用してサイトカイン発現について試験した。とりわけ、ＩＦＮ−γ濃度は、Ｔ３抗原を含む対照培養基よりＴ３抗原を含む本発明のガス富化培養基において高く、ＩＬ−８は、Ｔ３抗原を含む対照培養基よりＴ３抗原を含む本発明のガス富化培養基において低かった。それに加えて、ＩＬ−６、ＩＬ−８、およびＴＮＦ−α濃度は、ＰＨＡを含む対照培養基よりもＰＨＡを含む本発明のガス富化培養基において低かったが、ＩＬ−１ｂ濃度は、ＰＨＡを含む対照培養基と比べたときにＰＨＡを含む本発明のガス富化流体において低かった。ガスを用いる本発明の培養基単独では、ＩＦＮ−γ濃度は、対照培養基での濃度より高かった。
２００万個の細胞を、完全なＲＰＭＩ＋５０ｍｍ Ｈｅｐｅｓ中で２４ウェルプレートの６ウェル内に塗抹したが、その際に、本発明の酸素富化流体（水）（ウェル１、３、および５）または蒸留水（２、４、および６）を使用した（１０倍のＲＰＭＩを水で希釈して１倍にした）。細胞を、Ｔ３抗原１μｇ／ｍｌ（ウェル１および２）またはＰＨＡ（ウェル３および４）で刺激した。対照ウェル５および６は、刺激しなかった。２４時間後に、細胞の生存性をチェックし、上清を採集して、凍結した。次に、上清を解凍し、８，０００ｇで回転させてペレットにした。澄んだ上清をＬＵＭＩＮＥＸ ＢＥＡＤ ＬＩＴＥ（商標）プロトコルおよびプラットフォームを使用して、リストされているサイトカインについてアッセイした。数値データは、表１に表形式でまとめられている。
（実施例６）
サイトカイン発現
特定のいくつかの態様において、ヒト混合リンパ球を、界面動電的に生成された酸素富化流体、または対照流体中でＴ３抗原またはＰＨＡにより刺激し、ＩＬ−１β、ＩＬ−２、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−６、ＩＬ−７、ＩＬ−８、ＩＬ−１０、ＩＬ−１２（ｐ４０）、ＩＬ−１２（ｐ７０）、ＩＬ−１３、ＩＬ−１７、エオタキシン、ＩＦＮ−γ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＭＩＰ−１β、ＭＣＰ−１、Ｇ−ＣＳＦ、ＦＧＦｂ、ＶＥＧＦ、ＴＮＦ−α、ランテス、レプチン、ＴＮＦ−β、ＴＦＧ−β、およびＮＧＦの変化を評価した。図３８からわかるように、炎症促進性サイトカイン（ＩＬ−１β、ＴＮＦ−α、ＩＬ−６、およびＧＭ−ＣＳＦ）、ケモカイン（ＩＬ−８、ＭＩＰ−１α、ランテス、およびエオタキシン）、炎症酵素（ｉＮＯＳ、ＣＯＸ−２、およびＭＭＰ−９）、アレルゲン反応（ＭＨＣクラスＩＩ、ＣＤ２３、Ｂ７−１、およびＢ７−２）、および試験されたＴｈ２サイトカイン（ＩＬ−４、ＩＬ−１３、およびＩＬ−５）は、試験流体と対照流体との比較において低減された。対照的に、試験された抗炎症性サイトカイン（例えば、ＩＬ１Ｒ−α、ＴＩＭＰ）は、試験流体と対照流体との比較において増大した。
これらのデータを拡張するために、出願人は、アレルギー性過敏性反応を評価するためにオボアルブミン予備刺激を伴う当技術分野で認められているモデルシステムを使用した。研究の終点は、反応の特定の細胞学および細胞成分、さらにはタンパク質およびＬＤＨの血清測定であった。エオタキシン、ＩＬ−１Ａ、ＩＬ−１Ｂ、ＫＣ、ＭＣＰ−１、ＭＣＰ−３、ＭＩＰ−１Ａ、ランテス、ＴＮＦ−Ａ、およびＶＣＡＭの分析を含む、サイトカイン分析を実行した。
簡単に言うと、第１日、第２日、および第３日にそれぞれ１回、オスのブラウンノルウェーラットに、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）（２００ｍｇ／ｍＬ）を含む０．５ｍＬオボアルブミン（ＯＶＡ）グレードＶ（Ａ５５０３−１Ｇ、Ｓｉｇｍａ）溶液（２．０ｍｇ／ｍＬ）を腹腔内注入した。この研究は、治療の無作為２×２要因配置（４つの群）であった。免疫反応を生じさせる２週間の待機期間の後、これらのブラウンノルウェーラットを、１週間の間、ＲＤＣ１６７６−００（混合デバイスを用いて処理された無菌食塩水）、およびＲＤＣ１６７６−０１（さらに酸素を加えて混合デバイスを用いて処理された無菌食塩水）に、曝露するか、それらを使って治療した。１日１回治療を１週間続けた最後の日に、２つの群を半分に分け、それぞれの群のブラウンノルウェーラットの５０％が食塩液または吸入によるＯＶＡチャレンジを受けた。
特に、最初に逐次実行した後の１４日間に、連続する７日間、毎日３０分間、吸入により１２匹のブラウンノルウェーラットをＲＤＣ１６７６−００に曝露した。システムを通る空気流量は、１０リットル／分に設定された。合計１２匹のブラウンノルウェーラットをパイ形チャンバー内に揃え、これは、噴霧化材料をエアロネブの１２個のサブチャンバーに入れ、均等に分配するための単一の口を備える。
初期予備刺激後の１５日間に、連続する７日間、毎日３０分間、超音波噴霧化により１２匹のブラウンノルウェーラットをＲＤＣ１６７６−０１に曝露した。これもまた、空気流量を１０リットル／分に設定し、同じネブライザーおよびチャンバーを使用した。ＲＤＣ１６７６−００を最初に噴霧化し、エアロネブチャンバーを完全に乾燥させてから、ＲＤＣ１６７６−０１を噴霧化した。
最後の噴霧化治療から約２時間後に、ＲＤＣ１６７６−００群からの６匹のブラウンノルウェーラットに、Ｐｅｎｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｍｉｃｒｏｓｐｒａｙｅｒ（Ｍｏｄｅｌ １Ａ−１Ｂ）を使用して気道内注入によって送達されるＯＶＡ（食塩液中１％）で再チャレンジした。ＲＤＣ１６７６−００群からの他の６匹のブラウンノルウェーラットに、気管内注入を使って送達される対照群として食塩液を用いてチャレンジした。次の日に、ＲＤＣ１６７６−０１群でこの手順を繰り返した。
再チャレンジから２４時間後、ペントバルビタールナトリウムの過剰摂取によりそれぞれの群のすべてのブラウンノルウェーラットを安楽死させた。下大静脈から全血試料を採集し、２つの異なる血液採取管、Ｑｉａｇｅｎ ＰＡＸｇｅｎｅ（商標） Ｂｌｏｏｄ ＲＮＡ ＴｕｂｅおよびＱｉａｇｅｎ ＰＡＸｇｅｎｅ（商標） Ｂｌｏｏｄ ＤＮＡ Ｔｕｂｅ内に入れた。肺臓を処理して、ＲＴ−ＰＣＲ用に気管支肺胞洗浄（ＢＡＬ）液および肺組織を採取し、このモデルにおける肺炎症に関連することが公知であるサイトカイン発現のマーカーの変化を評価した。片側肺洗浄法を使用して、肺の右側の４つの肺葉の完全性を維持した。左の「大きな」肺葉については、洗浄したが、４つの右肺葉については、それらを結紮し、即座にＴＲＩ−ｚｏｌ（商標）内に入れ、均質化し、さらに処理を行うため試験所に送った。
ＢＡＬ分析。肺洗浄液を採集して、１０分間、４℃、６００〜８００ｇで遠心分離し、細胞をペレット状にした。上清を新鮮な管に移し、−８０℃で凍結させた。気管支洗浄液（「ＢＡＬ」）を２つのアリコートに分けた。第１のアリコートを遠沈し、上清を砕いたドライアイス上で急速凍結させ、−８０℃にして、さらに処理するために試験所に出荷した。存在するタンパク質およびＬＤＨの量は、血清タンパク質（タンパク質は、この実験のようにチャレンジされたときに膜を通して漏れる血清成分である）の濃度および細胞死をそれぞれ示す。専用試験側は、タンパク質が対照よりわずかに少ないことを示していた。
全タンパク質およびＬＤＨ含有量について気管支洗浄液の第２のアリコートを評価し、さらに細胞学的検査を実施した。治療群は、全細胞が食塩液対照群より大きいことを示していた。さらに、対照群に対して、治療群の好酸球が増加していた。対照群に対して、治療群ではわずかに異なる多核白血球もあった。
血液分析。１．２〜２．０ｍＬの血液を１本の管に移し、少なくとも３０分かけて凝固させることによって全血を分析した。ＴＲＩ−ｚｏｌ（商標）またはＰＡＸｇｅｎｅ（商標）を使用するＲＮＡ抽出用に、残っている血液試料（約３．５〜５．０ｍＬ）をとっておいた。次に、凝血試料を、１０分間、室温、１２００ｇで遠心分離した。血清（上清）を取り除き、２つの新鮮な管の中に入れ、血清を−８０℃で保管した。
Ｔｒｉ−Ｒｅａｇｅｎｔ（ＴＢ−１２６、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｉｎｃ．社）を使用するＲＮＡ抽出では、全血または血漿０．２ｍＬを、全血または血漿０．２ｍＬに対し５Ｎの酢酸２０μＬを補ったＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔ ＢＤ ０．７５ｍＬに加えた。管を振って、−８０℃で保管した。ＰＡＸｇｅｎｅ（商標）を使用し、約２時間、室温で管をインキュベートした。次に、管を寝かせ、−２０℃の冷凍庫内で２４時間保管し、次いで、−８０℃の冷凍庫に移し、長期保管した。
Ｌｕｍｉｎｅｘ分析。Ｌｕｍｉｎｅｘプラットフォームによって、マイクロビーズ分析は、光度単位で読み出し、定量化標準と比較できる抗体関連結合反応の基材として利用することができる。それぞれの血液試料を２つの試料として同時に試験した。測定単位は光度単位とし、群をＯＶＡチャレンジ対照群、ＯＶＡチャレンジ治療群、および専用流体を使用する食塩液チャレンジ治療群に分けた。
Ａｇｉｌａｎｔ遺伝子アレイデータ生成のために、肺組織を摘出し、ＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔ（ＴＲ１１８、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｉｎｃ．社）中に浸けた。簡単に言うと、ＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔを約１ｍＬ、それぞれの管の中にある組織５０〜１００ｍｇに加えた。ｇｌａｓｓ−Ｔｅｆｌｏｎ（商標）またはＰｏｌｙｔｒｏｎ（商標）ホモジナイザーを使用して、ＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔ中で試料を均質化した。試料を−８０℃で保管した。
血液試料：
図４９〜５８は、全血試料評価の結果を示す。
例示的な図４９は、血液試料データに対する基本的な光度データ表現形式を示している。測定されたサイトカインのアイデンティティを示す文字（この場合は、ＫＣ）は、それぞれのデータの数字の右上にある。データは、個別試料のデータ点（上側グラフ）と棒グラフ（下側グラフ）で両方とも提示されている。いずれの場合も、グラフは、左から右へ、４つの群に分割される。最初の２つの群（それぞれＲＤＣ１６７６−００ ＯＶＡおよびＲＤＣ１６７６−０１ ＯＶＡ）は、吸収によってＯＶＡで再チャレンジされたものであったが、最後の２つの群（それぞれＲＤＣ１６７６−００ ＯＶＡおよびＲＤＣ１６７６−０１ ＯＶＡ）は、対照食塩液のみで再チャレンジされたものであった。ここでもまた、添え字００は、食塩液治療を表し、添え字０１は、界面動電的に生成された流体で治療された群を表す。
それぞれの血液試料を２つの試料に分割し、試料を同時に試験した。測定単位は光度単位であり、群は、左から右へ、ＯＶＡチャレンジ対照群、界面動電的に生成された流体で治療されたＯＶＡチャレンジ群、その後の食塩液チャレンジ治療群、および界面動電的に生成された流体で治療された食塩液チャレンジ群である。検討しやすくするために、両方のＲＤＣ１６７６−０１群を、背景に灰色陰影を付けて強調しているが、対照食塩液治療群では、背景は陰影を付けていない。
一般に、２つの左側の群を比べると、ＲＤＣ１６７６−０１群のデータの散らばりは、いくぶん大きく、ＲＤＣ１６７６−０１群中の特定のサイトカイン濃度は全体として対照治療群内の試料より小さく、典型的には、２つの群の間に約３０％の差異がある。一般的に、一番右の２つの群を比較すると、ＲＤＣ１６７６−０１群は、ＲＤＣ１６７６−００群に比べてわずかに高い数値を持つ。
図５０は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＲＡＮＴＥＳ（ＩＬ−８スーパーファミリー）の分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、これもまた２つの群の間に３０〜３５％の差があることを示す上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５１は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＭＣＰ−１の分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５２は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＴＮＦαの分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５３は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＭＩＰ−１αの分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５４は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＩＬ−１αの分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５５は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＶｃａｍの分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５６は、特定の例示的態様による血液試料データ内のＩＬ−１βの分析結果を示している。一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
図５７および５８は、特定の例示的態様による血液試料データ内の、それぞれエオタキシンおよびＭＣＰ−３の分析結果を示している。それぞれの場合において、一番左側の２つの群（ＯＶＡチャレンジ群）に対する光度単位は、一般的に、ＲＤＣ１６７６−０１治療群における値が、上側グラフ部分のドットプロットによって示されているようにＲＤＣ１６７６−００対照群より小さかったが、食塩液のみに曝露された群では、サイトカイン濃度値は、ＲＤＣ１６７６−０１治療群においてほぼ同じであるか、または多分わずかに増大していたことを示す。
気管支洗浄試料：
図５９〜６８は、気管支肺胞洗浄液（ＢＡＬ）試料評価の対応する結果を示す。
図５９は、特定の例示的態様によるＢＡＬデータ内のＫＣの分析結果を示している。この場合、反応レベルは、サンプリングの変動と相まって、ＲＤＣ１６７６−０１治療群とＲＤＣ１６７６−００治療群との間の差異に関して決定できなかった；つまり、ＫＣは、２つの群の間に比較的ほとんど差がないことを示し、光度単位は非常に小さかったということである。
同様に、図６０は、特定の例示的ないくつかの態様によるＢＡＬデータにおけるランテスの分析結果を示しており、また一方の読み取り値が他方に比べて著しく高い、ＲＤＣ１６７６−０１群の著しいばらつきを示しており、結果を歪めている。
同様に、図６１は、特定の例示的ないくつかの態様によるＢＡＬデータにおけるＴＮＦαの分析結果を示しており、またＲＤＣ１６７６−０１治療群とＲＤＣ１６７６−００治療群との間の食い違い方に有意性が比較的ほとんどないことを示していた。
図６２は、特定の例示的ないくつかの態様によるＢＡＬデータにおけるＭＣＰ−１の分析結果を示しており、またＲＤＣ１６７６−０１治療群とＲＤＣ１６７６−００治療群との間の食い違い方に有意性が比較的ほとんどないことを示していた。
図６３から６８は、特定の例示的ないくつかの態様によるＢＡＬデータにおけるＭＩＰ１−Ａ、ＩＬ−１α、Ｖｃａｍ、ＩＬ−１β、ＭＣＰ−３、およびエオタキシンの分析結果をそれぞれ示しており、またＲＤＣ１６７６−０１治療群とＲＤＣ１６７６−００治療群との間の食い違い方に有意性が比較的ほとんどないことを示していた。
要約すると、公知の予備刺激に対する炎症反応のこの標準的アッセイは、少なくとも血液試料中において、際立った、臨床的および血清学的影響をもたらしたということである。それに加えて、かなりの数の対照動物が、生理学的ストレスをかけられ、この過程において瀕死であったが、ＲＤＣ１６７６−０１治療群は、そのような臨床的ストレス効果を示さなかった。次いで、これはサイトカインの循環レベルに反映され、ＯＶＡチャレンジ群においてＲＤＣ１６７６−０１治療群とＲＤＣ１６７６−０１治療群との間に約３０％の差異があった。対照的に、非ＯＶＡチャレンジ群におけるＲＤＣ１６７６−０１治療群とＲＤＣ１６７６−０１治療群との間のサイトカイン、細胞および血清学的プロファイルの変化は小さく、ほとんど有意でなく、流体それ自体の最小のベースライン変化を単に表すに過ぎない可能性がある。
（実施例７）
ブラジキニンＢ２受容体親和性結合
ブラジキニンリガンドとブラジキニンＢ２受容体との膜受容体親和性結合を調べるために、バイオレイヤー干渉法バイオセンサー、Ｏｃｔｅｔ Ｒａｐｉｄ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＲＥＤ）（ｆｏｒｔｅＢｉｏ（商標））を利用した。このバイオセンサーシステムは、先端にセンサー固有の化学的作用を有するポリプロピレンハブ内に埋め込まれた研磨光ファイバーからなる。バイオセンサー装置は、検出器のところに干渉縞を生じる光ファイバーの先端に付着された分子の層を有する。結合された分子の数が変化すると、光のパターン内に測定されるシフトが生じる。
図６９に示されているように、ブラジキニンＢ２膜受容体は、アミノプロピルシラン（ＡＰＳ）バイオセンサー上に固定化された。試料プレート設定は、図６９で指定され、図７０において分析されたものである。次に、固定化された受容体へのブラジキニンの結合は、図７１で指定されているように試料設定に応じて評価された。ブラジキニン結合の結果は、図７２に例示されている。受容体へのブラジキニン結合は、図７３で指定されているように設定に応じてさらに滴定された。
図７４に示されているように、Ｂ２受容体へのブラジキニン結合は、濃度依存であり、結合親和力は、生理食塩水と比較して本開示の専用ガス富化食塩水中で増加した。Ｂ２受容体へのブラジキニン結合の安定化は、図７５に示されている。
（実施例８）
（制御性Ｔ細胞アッセイを使用して、Ｔ細胞増殖の調節ならびに制御性Ｔ細胞アッセイにおけるサイトカイン（Ｉｌ−１０）および他のタンパク質（例えば、ＧＩＴＲ、Ｇｒａｎｚｙｍｅ Ａ、ＸＣＬ１、ｐＳｔａｔ５、およびＦｏｘｐ３）の生成、および例えば、ＰＢＭＣにおけるトリプターゼの生成において、本発明の界面動電的に生成された流体の効果を示した）。
本明細書で開示されている特定の実施形態がＴ細胞を制御する能力について、抗原提示細胞を照射し、抗原およびＴ細胞を導入することによって研究した。典型的には、これらの刺激Ｔ細胞が増殖する。しかし、制御性Ｔ細胞を導入した後、通常のＴ細胞増殖は抑制される。
方法：
簡単に言うと、選別で使用されるＦＩＴＣ共役抗ＣＤ２５（ＡＣＴ−１）抗体をＤａｋｏＣｙｔｏｍａｔｉｏｎ社（イリノイ州シカゴ所在）から購入した。使用される他の抗体は、ＣＤ３（可溶状態についてはＨＩＴ３ａ）、ＧＩＴＲ（ＰＥ共役）、ＣＤ４（Ｃｙ−５およびＦＩＴＣ共役）、ＣＤ２５（ＡＰＣ共役）、ＣＤ２８（ＣＤ２８．２クローン）、ＣＤ１２７−ＡＰＣ、グランザイムＡ（ＰＥ共役）、ＦｏｘＰ３（ＢｉｏＬｅｇｅｎｄ）、マウスＩｇＧ１（アイソタイプ対照）、およびＸＣＬ１抗体であった。メーカーの取扱説明書に従って、すべての抗体を使用した。
ＣＤ４＋Ｒｏｓｅｔｔｅ Ｋｉｔ（Ｓｔｅｍｃｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）を使ってＣＤ４＋Ｔ細胞を末梢全血から分離した。ＣＤ４＋Ｔ細胞を抗−ＣＤ１２７−ＡＰＣ、抗ＣＤ２５−ＰＥ、および抗ＣＤ４−ＦＩＴＣ抗体でインキュベートした。ＦＡＣＳ Ａｒｉａを使用するフローサイトメトリーで、細胞をＣＤ４＋ＣＤ２５ｈｉＣＤ１２７ｌｏ／ｎＴｒｅｇとＣＤ４＋ＣＤ２５−レスポンダーＴ細胞に選別した。
丸底９６ウェルマイクロタイタープレート内で、抑制アッセイを実行した。３．７５×１０３のＣＤ４＋ＣＤ２５ｎｅｇレスポンダーＴ細胞、３．７５×１０３の自己制御性Ｔ細胞、３．７５×１０４の同種異系照射ＣＤ３除去ＰＢＭＣを指示通りに加えた。すべてのウェルに、抗ＣＤ３（５．０ｕｇ／ｍｌでのクローンＨＩＴ３ａ）を補った。１０％ウシ胎仔血清を補ったＲＰＭＩ １６４０培地中、３７℃の温度で、７日間にわたり、Ｔ細胞を培養した。インキュベートが終わる１６時間前に、１．０ｍＣｉの３Ｈチミジンをそれぞれのウェルに加えた。Ｔｏｍｔｅｃセルハーベスターを使用してプレートを採取し、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒシンチレーションカウンターを使用して３Ｈチミジン取り込みを決定した。抗原提示細胞（ＡＰＣ）は、ＳｔｅｍＳｅｐヒトＣＤ３＋Ｔ細胞除去（ＳｔｅｍＣｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）を使用し、その後４０Ｇｙの照射を行ってＴ細胞を除去した末梢血単核球（ＰＢＭＣ）からなるものであった。
抗ＣＤ３および抗ＣＤ２８の条件で制御性Ｔ細胞を刺激し、次いで、Ｌｉｖｅ／Ｄｅａｄ Ｒｅｄ Ｖｉａｂｉｌｉｔｙ Ｄｙｅ （Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）、および表面マーカーＣＤ４、ＣＤ２５、およびＣＤ１２７で染色した。細胞は、Ｌｙｚｅ／Ｆｉｘ ＰｈｏｓＦｌｏｗ（商標）緩衝液で固定され、改変Ｐｅｒｍｂｕｆｆｅｒ ＩＩＩ（登録商標）で透過化された。次いで、それぞれの特定の選択された分子に対して細胞を抗体で染色した。
ＧｒａｐｈＰａｄ Ｐｒｉｓｍソフトウェアを使用して統計分析を実行した。不対両側スチューデントｔ検定を使用することによって、２つの群を比較した。３つの群の比較は、一元配置型ＡＮＯＶＡを使用することによって行われた。０．０５未満のＰ値は、有意と考えられた（両側）。２つの群の間の相関は、ｒ値が０．７より大きいか、または−０．７より小さい場合にスピアマン係数を介して統計的に有意であると判定された（両側）。
結果：
図７６に示されているように、ディーゼル排ガス粒子状物質で細胞を刺激することによって制御性Ｔ細胞増殖を調べた（ＰＭ、ＥＰＡから）。図７６のｘ軸は、活性化された自己ＣＤ４＋エフェクターＴ細胞（レスポンダー細胞）を無地黒色のバーとして示し、制御性Ｔ細胞単独を灰色のバー（アネルギーの確認用に示されている）で示しており、これらの細胞を白色のバーで示されているように１：１に混合した。ｙ軸は、３Ｈチミジンの摂取によって測定されるような増殖を示す。ｘ軸にそって左から右へ示されているように、「ＰＭ」は、ディーゼル排ガス由来の微粒子状物質を示し、「ＰＭ＋Ｒｅｖ」は、ＰＭプラス本開示の界面動電的に生成されたガス富化流体（Ｒｅｖ）を示し、「Ｓｏｌｉｓ」は、本開示の界面動電的に生成された流体および雰囲気を超えてガス富化されないデバイスのみを示し（ＰＭは加えられない）、「Ｒｅｖ」は、上で定義されているようにＲｅｖ単独を示し（追加されるＰＭはない）、「培地」は、細胞増殖培地単独対照を示し（ＰＭマイナス、Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）、「対照食塩液」は、対照食塩液を示し（ＰＭマイナス、Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）、「Ｖ」は、ベラパミルを示し、「Ｐ」は、プロパノロールを示し、「ＤＴ」は１：５０におけるＤＴ３９０である。
図７７に示されているように、細胞をＰＭで刺激すると（Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）、その結果、分泌ＩＬ−１０が減少し、本開示の流体の存在下でＰＭに曝露された細胞は（「ＰＭ＋Ｒｅｖ」）、結果として、食塩液および培地対照（ＰＭなし）に関してＩＬ−１０の産生が維持されるか、またはごくわずか減少した。さらに、ジフテリア毒素（ＤＴ３９０、切断ジフテリア毒素分子、市販標準液濃度の１：５０の希釈）を本発明の流体試料中に滴定し、図７７におけるＩＬ−１０の増大のＲｅｖ媒介効果を阻害した。Ｒｅｖ単独で治療すると、食塩液および培地対照に関してＩＬ−１０濃度が高まったことに留意されたい。
同様に、図７８〜８２に示されている類似の結果が、それぞれ、ＧＩＴＲ、グランザイムＡ、ＸＣＬ１、ｐＳｔａｔ、およびＦｏｘｐ３で得られた。図中、「ＮＳＣ」は、「Ｓｏｌｉｓ」（ＰＭなし）と同じである。
図８３は、トリプターゼを評価する末梢血単核細胞（ＰＢＭＣ）のアレルギー性喘息（ＡＡ）プロファイルから得られた、ＡＡ ＰＢＭＣデータを示している。ＡＡ ＰＢＭＣデータは、上記のＴ制御性細胞データと一致しており、微粒子状物質（ＰＭ）で刺激された細胞は、高濃度のトリプターゼを示したが、本開示の流体の存在下、ＰＭで処置された細胞（「ＰＭ＋Ｒｅｖ」）では、結果として、食塩液および培地対照のものと類似している著しく低いトリプターゼ濃度が得られた。Ｔ制御性細胞からのデータと一致する形で、ＤＴ３９０に曝露した場合トリプターゼ濃度に対するＲｅｖ媒介効果が阻害され、その結果、ＰＭ単独の場合（Ｒｅｖマイナス、Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）に見られるように細胞内のトリプターゼ濃度が上昇した。Ｒｅｖ単独で治療すると、食塩液および培地対照に関してトリプターゼ濃度が下がったことに留意されたい。
要約すると、対照流体（Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）におけるＰＭに関してＰＭおよびＲｅｖの存在下で増殖の減少を示す、図７６のデータは、本発明の界面動電的に生成された流体Ｒｅｖが、アッセイにおける増殖の相対的減少によって示されているように制御性Ｔ細胞機能を改善したことを示している。さらに、この実施例の証拠、および図７６〜８３は、β遮断薬、ＧＰＣＲ遮断薬、およびＣａチャネル遮断薬が、Ｔｒｅｇ機能に対するレベラ（Ｒｅｖｅｒａ）の活性に影響を及ぼすことを示している。
（実施例９）
（本発明の界面動電的に生成された流体による初代気管支上皮細胞（ＢＥＣ）の治療の結果、気道炎症経路の２つの主要なタンパク質である、ＭＭＰ９およびＴＳＬＰの発現および／または活性が低減された）
概要。上記の実施例７に示されているように（例えば、バイオレイヤー干渉法バイオセンサーＯｃｔｅｔ Ｒａｐｉｄ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＲＥＤ）（ｆｏｒｔｅＢｉｏ（商標））を使用してＢ２受容体に結合するブラジキニンの安定化を示す図７５）、Ｂ２受容体に結合するブラジキニンは、濃度依存であり、結合親和性は、生理食塩水と比較して本開示の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ、界面動電的に生成されたガス富化流体）において増大した。それに加えて、ディーゼル排ガス微粒子状物質（ＰＭ、標準商用発生源）で刺激されたＴ制御性細胞に関連して実施例８に示されているように、データは、対照流体（Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）におけるＰＭに関してＰＭおよびＲｅｖの存在下でＴ制御性細胞の増殖の減少を示しており（図７６）、これは本発明の界面動電的に生成された流体Ｒｅｖが、例えば、アッセイにおける増殖の相対的減少によって示されているように、制御性Ｔ細胞機能を改善したことを示した。さらに、本発明の流体に曝露した結果、食塩液および培地対照（ＰＭなし）に関してＩＬ−１０の産生が維持されるか、またはごくわずか減少した。同様に、微粒子状物質（ＰＭ）で刺激された末梢血単核細胞（ＰＢＭＣ）のアレルギー性喘息（ＡＡ）プロファイルに関連して、データは、本開示の流体への曝露（「ＰＭ＋Ｒｅｖ」）の結果、食塩液および培地対照のものと類似している著しく低いトリプターゼ濃度が得られることを示していた。それに加えて、実施例８および図７６〜８３に示されているジフテリア毒素（ＤＴ３９０、切断ジフテリア毒素分子、市販標準液濃度の１：５０の希釈）の効果は、β遮断薬、ＧＰＣＲ遮断薬、およびＣａチャネル遮断薬が、ＴｒｅｇおよびＰＢＭＣ機能に対する界面動電的に生成された流体の活性に影響を及ぼすことを示している。さらに、実施例１８のデータは、追加のいくつかの態様により、本発明の流体に曝露した後、密着結合関連タンパク質が肺組織内でアップレギュレートされたことを示している。図８５〜８９は、接合接着分子ＪＡＭ２および３、ＧＪＡ１、３、４、および５（結合性接着）、ＯＣＬＮ（オクルーディン）、クローディン（例えば、ＣＬＤＮ ３、５、７、８、９、１０）、ＴＪＰ１（密着結合タンパク質１）のアップレギュレーションを示している。さらに、実施例１５のパッチクランプ研究で示されているように、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＮＳ−６０）は、気管支上皮細胞（ＢＥＣ、例えば、Ｃａｌｕ−３）内の全細胞コンダクタンスの調節に（例えば、過分極状態の下で）影響を及ぼし、追加のいくつかの態様により、全細胞コンダクタンスの調節は、イオンチャネルの調節を反映する。
この実施例において、出願人は、気道炎症経路の２つの主要なタンパク質の産生の効果を測定するために追加の実験を実施することによってこれらの発見結果を拡張した。特に、ＭＭＰ９およびＴＳＬＰを、初代気管支上皮細胞（ＢＥＣ）のアッセイで測定した。
材料と方法：
市販の初代ヒト気管支上皮細胞（ＢＥＣ）（ドイツ所在のＰｒｏｍｏｃｅｌｌ社のＨＢＥｐＣ−ｃ）をこれらの研究に使用した。約５０，０００個の細胞を１２ウェルプレートのそれぞれのウェル内に塗抹し、〜８０％の密集度となるようにした。次いで、それらの細胞を、本明細書の実施例８で説明されているように、ＦＡＣＳ分析用にリフトされる前にディーゼル排ガス微粒子状物質（ＤＥＰまたはＰＭ）とともに１：１０に希釈（気道上皮増殖培地の１ｍｌ中１００ｕｌ）した生理食塩水、対照流体ソラスまたは試験流体レベラ６０により６時間かけて処置した。ＭＭＰ９およびＴＳＬＰ受容体抗体は両方とも、ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ社から取得し、メーカーの仕様書に従って使用した。
結果：
図１１５および１１６において、ＤＥＰは、ディーゼル排ガス微粒子状物質（ＰＭ、標準商用発生源）だけに曝露された細胞を表し、「ＮＳ」は、生理食塩水だけに曝露された細胞を表し、「ＤＥＰ＋ＮＳ」は、生理食塩水の存在下で微粒子状物質で処置された細胞を表し、「レベラ６０」は、試験物質にのみ曝露された細胞を指し、「ＤＥＰ＋レベラ６０」は、試験物質レベラ６０の存在下で微粒子状物質とともに処置された細胞を指し、それに加えて、「ソラス」および「ＤＥＰ＋ソラス」は、それぞれ、対照流体ソラス単独に、または微粒子状物質と組み合わせて曝露された細胞を表す。
図１１５は、試験物質レベラ６０は、気管支上皮細胞（ＢＥＣ）内のＤＥＰ誘導ＴＳＬＰ受容体発現を約９０％低減することを示している。ソラスを使用した結果、ＴＳＬＰ受容体発現は５５％低減したが、生理食塩水ではＴＳＬＰ受容体発現の同様のレベルの低減をもたらしえなかった（約２０％の低減）。ＴＳＬＰ受容体発現を低減する本発明の解決手段の効果は、ＴＳＬＰ受容体発現が、アレルギー性喘息の病理生物学に極めて重要な役割を果たし、ＴＳＬＰ受容体機能の局所抗体媒介遮断薬がアレルギー性疾患を緩和したことを示す近年の研究成果を勘案すると著しい発見である（Ｌｉｕ、ＹＪ、Ｔｈｙｍｉｃ ｓｔｒｏｍａｌ ｌｙｍｐｈｏｐｏｉｅｔｉｎ： Ｍａｓｔｅｒ ｓｗｉｔｃｈ ｆｏｒ ａｌｌｅｒｇｉｃ ｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ、Ｊ Ｅｘｐ Ｍｅｄ ２０３巻：２６９〜２７３頁、２００６年、Ａｌ−Ｓｈａｍｉら、Ａ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ＴＳＬＰ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ ａｓｔｈｍａ ｍｏｄｅｌ、Ｊ Ｅｘｐ Ｍｅｄ ２０２巻：８２９〜８３９頁、２００５年、およびＳｈｉら、Ｌｏｃａｌ ｂｌｏｃｋａｄｅ ｏｆ ＴＳＬＰ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ａｌｌｅｖｉａｔｅｄ ａｌｌｅｒｇｉｃ ｄｉｓｅａｓｅ ｂｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ａｉｒｗａｙ ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ ｃｅｌｌｓ、Ｃｌｉｎ Ｉｍｍｕｎｏｌ． ２００８年、８月２９日（印刷に先立って電子出版））。
同様に、図１１６は、ＭＭＰ９におけるＤＥＰが媒介する増大に対するレベラ６０、ソラス、および生理食塩水の効果を示している。特に、レベラ６０は、気管支上皮細胞内のＤＥＰ誘導細胞表面結合ＭＭＰ９濃度を約８０％阻害し、ソラスは、約７０％の阻害効果を有していたが、生理食塩水（ＮＳ）は、約２０％低減の限界効果を有していた。ＭＭＰ−９は、気道炎症および喘息における気管支リモデリングに関与する主要なプロテイナーゼの１つである。近年、安定した喘息を患っている患者ではＭＭＰ−９の濃度が著しく増大し、健康な対照対象と比較した場合に急性喘息患者ではこの濃度はなおいっそう高いことが実証された。ＭＭＰ−９は、気道炎症細胞の浸潤および気道過敏反応性の誘導において重要な役割を担っており、これはＭＭＰ−９が喘息の誘発および持続に重要な役割を有している可能性のあることを示している（Ｖｉｇｎｏｌａら、Ｓｐｕｔｕｍ ｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ−９／ｔｉｓｓｕｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ−１ ｒａｔｉｏ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｓ ｗｉｔｈ ａｉｒｆｌｏｗ ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｓｔｈｍａ ａｎｄ ｃｈｒｏｎｉｃ ｂｒｏｎｃｈｉｔｉｓ、Ａｍ Ｊ Ｒｅｓｐｉｒ Ｃｒｉｔ Ｃａｒｅ Ｍｅｄ １５８巻：１９４５〜１９５０頁、１９９８年、Ｈｏｓｈｉｎｏら、Ｉｎｈａｌｅｄ ｃｏｒｔｉｃｏｓｔｅｒｏｉｄｓ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｓｕｂｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ ｃｏｌｌａｇｅｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｌａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｔｒｉｘ ｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ−９ ａｎｄ ｔｉｓｓｕｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ−１ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ａｓｔｈｍａ、Ｊ Ａｌｌｅｒｇｙ Ｃｌｉｎ Ｉｍｍｕｎｏｌ １０４巻：３５６〜３６３頁、１９９９年、Ｓｉｍｐｓｏｎら、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｏｌｙｔｉｃ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｅｏｓｉｎｏｐｈｉｌｉｃ ａｎｄ ｎｅｕｔｒｏｐｈｉｌｉｃ ａｓｔｈｍａ、Ａｍ Ｊ Ｒｅｓｐｉｒ Ｃｒｉｔ Ｃａｒｅ Ｍｅｄ １７２巻：５５９〜５６５頁、２００５年、Ｌｅｅら、Ａ ｍｕｒｉｎｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｏｌｕｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ−ｉｎｄｕｃｅｄ ａｓｔｈｍａ ｃａｎ ｂｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｍａｔｒｉｘ ｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ、Ｊ Ａｌｌｅｒｇｙ Ｃｌｉｎ Ｉｍｍｕｎｏｌ １０８巻：１０２１〜１０２６頁、２００１年、およびＬｅｅら、Ｍａｔｒｉｘ ｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｒｅｇｕｌａｔｅｓ ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｃｅｌｌ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ＩＣＡＭ−１ ａｎｄ ＶＣＡＭ−１ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ａ ｍｕｒｉｎｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｏｌｕｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ−ｉｎｄｕｃｅｄ ａｓｔｈｍａ、Ｊ Ａｌｌｅｒｇｙ Ｃｌｉｎ Ｉｍｍｕｎｏｌ ２００３年、１１１巻：１２７８〜１２８４頁）。
したがって、追加のいくつかの態様によれば、本発明の界面動電的に生成された流体は、ＴＳＬＰ受容体発現を調節（例えば、低減する）こと、および／または例えば、炎症および喘息の治療を含む、ＭＭＰ−９の発現および／または活性を阻害することに対し実質的な治療上の有用性を有する。
（実施例１０）
（本発明の界面動電的に生成された流体は、アレルギー性喘息の当技術分野で認められている動物モデルにおいてブデソニドとの相乗的抗炎症効果を有することが示されている。）
この実施例では、ブラウンノルウェーラットのオボアルブミン予備刺激モデルにおける本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＤＣ−１６７６−０３）の気道抗炎症特性を評価するために実行された実験について説明する。ブラウンノルウェーラットは、気道機能に対する試験物質の効果を判定するための当技術分野で認められているモデルであり、この系統は、例えば、アレルギー性喘息のモデルとして広く使用されている。このモデルにおいてオボアルブミン予備刺激によって誘導される気道病変および生化学的変化は、ヒトに見られるものと類似している（Ｅｌｗｏｏｄら、Ｊ Ａｌｌｅｒｇｙ Ｃｌｉｎ Ｉｍｍｕｎｏ ８８巻：９５１〜６０頁、１９９１年、Ｓｉｒｏｉｓ ＆ Ｂｉｓｓｏｎｎｅｔｔｅ、Ｃｌｉｎ Ｅｘｐ Ｉｍｍｕｎｏｌ １２６巻：９〜１５頁、２００１年）。吸入経路は、試験物質または対照溶液への肺の曝露を最大化するように選択された。オボアルブミン予備刺激動物をブデソニド単独で、または試験物質ＲＤＣ１６７６−０３との組合せで、オボアルブミンチャレンジの前の７日間にわたって治療した。チャレンジしてから６時間および２４時間後に、総血球数および複数の炎症促進性サイトカインおよび抗炎症性サイトカインの濃度、さらにはさまざまな呼吸パラメータを測定して、さまざまな炎症パラメータに対する試験物質の投与の薬効を推定した。
材料と方法：
Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ Ｋｉｎｇｓｔｏｎ社からＢｎ／Ｃｒｌ系統のブラウンノルウェーラットを入手し、実験開始時に体重を測定したところ、約２７５±５０ｇであった。すべての動物研究は、ＰＣＳ−ＭＴＬ動物管理使用委員会の承認の下で実施された。研究中、動物の使用と世話は、米国学術研究会議ならびにカナダ動物管理協会のガイドラインに従って実施した。
予備刺激。実験の第１日に、０．９％塩化ナトリウム１ｍｌにつきオボアルブミン２ｍｇ／水酸化アルミニウム１００ｍｇの新たに調製した溶液１ｍｌを注射で腹腔内投与することによって動物（それぞれの治療群において１４匹）を予備刺激し、続いて、第３日に、反復注射した。
治療。初期予備刺激から１５日後に、対照（生理食塩水）または試験溶液（界面動電的に生成された流体ＲＤＣ１６７６−００、ＲＤＣ１６７６−０２、およびＲＤＣ１６７６−０３）への噴霧曝露を、単独投与、またはブデソニドと組み合わせた投与で、連続する７日間に１日１回１５分間、動物に施した。約２０Ｌのホールボディチャンバー内に動物を入れて投薬し、Ｂｕｘｃｏバイアス流ポンプから空気を供給されるエアロネブ超音波ネブライザーを使用して、チャンバーの空気取入口内に試験雰囲気を形成した。空気流速度は、１０リットル／分に設定した。
オボアルブミンチャレンジ。第２１日に、試験溶液による治療から２時間後に、１５分間、１％のオボアルブミン噴霧化溶液ですべての動物にチャレンジした（空気流２Ｌ／分のホールボディチャンバー内で）。
試料採集。オボアルブミンチャレンジから６時間および２４時間後の時点において、総血球数および血球分画について、さらにはさまざまな炎症促進性サイトカインおよび抗炎症性サイトカインの濃度を測定するために、血液試料を採集した。それに加えて、オボアルブミンチャレンジの直後、およびオボアルブミンチャレンジから６時間および２４時間後に、休止増加Ｐｅｎｈおよび１回換気量を、Ｂｕｘｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＢｉｏＳｙｓｔｅｍ ＸＡシステムを使用して１０分間測定した。
結果：
好酸球数：予想通り、また図１０９に示されているように、ブデソニドによる治療（「ＮＳ＋ブデソニド７５０μｇ／Ｋｇ」、高密度のクロスハッチパターンの棒グラフ）では、生理食塩水の「ＮＳ」単独対照による治療（開いている棒グラフ）に関してチャレンジされた動物における総好酸球数が減っていた。それに加えて、本発明の流体「ＲＤＣ１６７６−０３」単独による治療（低密度のクロスハッチの棒グラフ）では、好酸球数が著しく低下することはなかったが、それでも、好酸球数を減らす際にブデソニドとの実質的相乗作用を示した（「ＲＤＣ１６７６−０３＋ブデソニド７５０μｇ／Ｋｇ」、無地暗色の棒グラフ）。同様に、図１１０では、好酸球の割合（％）も類似の傾向を反映していた。ＲＤＣ１６７６−０３（低密度のクロスハッチの棒グラフ）またはブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇ（高密度のクロスハッチの棒グラフ）単独では、チャレンジされた動物において好酸球数割合（％）に対し著しい影響をもたらさなかったが、これら２つは組み合わさると、好酸球数割合（％）を著しく下げた（無地暗色の棒グラフ）。
したがって、図１０９および１１０は、本発明の特定の態様により、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＤＣ１６７６−０３）が、ヒトアレルギー性喘息用の当技術分野で認められているブラウンノルウェーラットモデルにおいて好酸球数（「好酸球数割合（％）」および総数）を著しく低減するブデソニドと組み合わせた実質的に相乗的な有用性を有することが実証されたことを示している。
呼吸パラメータ：
図１１１Ａ〜Ｃおよび１１２Ａ〜Ｃは、オボアルブミンチャレンジの直後、オボアルブミンチャレンジから６時間後、および２４時間後に測定した、Ｐｅｎｈおよび１回換気量に対する試験流体の観察された効果を示している。Ｐｅｎｈは、最大吸気流量、最大呼気流量、および呼気時間から得られた派生値であり、ｐｅｎｈ値を下げると、肺機能に対する良好な転帰が反映される。
Ｐｅｎｈ＝（最大呼気流量／最大吸気流量）＊（呼気時間／呼気量の６５％を吐き出す時間−１）。
図１１１Ａ〜Ｃから明らかなように、ブデソニド（５００および７５０ｕｇ／ｋｇの両方）単独による、または試験流体のどれかと組み合わせた治療は、チャレンジの直後にＰｅｎｈ値に著しい影響を及ぼすことはできなかった。しかし、チャレンジから６時間後、ＲＤＣ１６７６−０３単独で、またはブデソニド５００または７５０ｕｇ／ｋｇと組み合わせて治療された動物は、Ｐｅｎｈ値の著しい低下を示した。この低下の程度は、チャレンジ後２４時間まで減少したけれども、ブデソニドおよびＲＤＣ流体の相乗効果は、それでもこの時点においては観察された。
１回換気量は、呼気終末位置から吸気中に肺の中に吸い込まれる空気の量であり、安静呼吸が行われているときに呼気時に受動的に肺から出る。図１１２Ａ〜Ｃに示されているように、ブデソニド単独で治療された動物は、チャレンジの直後に１回換気量の変化を一切示さなかった。しかし、この早い時点であっても、ＲＤＣ１６７６−０３単独で１回換気量に対し著しい促進作用を有していた。ここでもまた、ブデソニド（５００および７５０ｕｇ／ｋｇの両方）と組み合わせたＲＤＣ１６７６−０３は、この時点において、１回換気量測定結果に対しなおいっそう顕著な効果を有していた。チャレンジから６時間後、ＲＤＣ１６７６−０３単独で、１回換気量の著しい増大を十分に引き起こし、また単独によるかまたは組み合わせた治療計画に対するブデソニドの追加は、１回換気量に対し付加的効果を有していなかった。しかし、これらの早い時点で観察された効果は、２４時間経過時点までに失われた。
以上をまとめると、これらのデータは、チャレンジ後６時間経過したときの１回換気量の増大とＰｅｎｈ値の減少によって明らかなように、ＲＤＣ１６７６−０３を単独で使用するか、またはブデソニドを組み合わせて使用すると、気道炎症に対する著しい緩和が得られたことを示している。
サイトカイン分析：
上述の生理学的パラメータに見られる効果の機序を分析するために、生理学的測定の直後、チャレンジから６時間および２４時間後に、採集した血液試料で多数の炎症促進性サイトカインならびに抗炎症性サイトカインを測定した。
図１１３Ａおよび１１３Ｂは、Ｒｅｖ６０（またはＲＤＣ１６７６−０３）単独で、チャレンジ後６時間および２４時間の両方の時点でエオタキシンの血中濃度を著しく下げたことを明確に示している。ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇは、これらの時点の両方において血液エオタキシン濃度も下げたが、ブデソニド２５０ｕｇ／ｋｇは、後の時点において顕著な効果を有しているだけであった。しかし、試験溶液Ｒｅｖ６０単独で、両方の時点においてブデソニドの両方の濃度より著しく強力な（血液エオタキシン濃度を下げる点で）効果を示した。エオタキシンは、アレルギー反応における喘息肺および他の組織（例えば、クローン病における腸）に蓄積し、好酸球をそこに引き付けることが公知である小さなＣ−Ｃケモカインである。エオタキシンは、Ｇタンパク質共役受容体ＣＣＲ３に結合する。ＣＣＲ３は、Ｔｈ２リンパ球、好塩基球、および肥満細胞などの多数の細胞型によって発現されるが、Ｔｈ２リンパ球によるこの受容体の発現は、それらの細胞が好酸球動員を調節するので特に興味深い。いくつかの研究から、喘息にかかっている肺におけるエオタキシンおよびＣＣＲ３の産生の増大、さらにはこれらの分子と気道過敏反応性との間の結びつきを確定することが明らかになっている（Ｅｏｔａｘｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｏｓｉｎｏｐｈｉｌｓ ｔｏ ｔｈｅ ａｓｔｈｍａｔｉｃ ｌｕｎｇ、Ｄｏｌｏｒｅｓ Ｍ Ｃｏｎｒｏｙ ａｎｄ Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｊ Ｗｉｌｌｉａｍｓ Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ２００１年、２巻：１５０〜１５６頁において検討されている）。これらの研究は、好酸球数に関して図１０９および１１０の結果と完全に呼応していることを指摘することは特に興味深い。
以上をまとめると、これらの結果は、ＲＤＣ１６７６−０３単独による、またはブデソニドと組み合わせた治療は、オボアルブミンチャレンジから２４時間後に血中の好酸球の総数と割合（％）を著しく低減しうることを強く示している。これは、チャレンジ後６時間と早い段階に観察された血中エオタキシン濃度の著しい低下と相関している。
２つの主要な抗炎症性サイトカインであるＩＬ１０およびインターフェロンγの血中濃度も、Ｒｅｖ６０単独による、またはブデソニドと組み合わせた治療の結果としてチャレンジ後６時間経過した時点において著しく高くなっている。図１１３Ｃおよび１１３Ｄは、それぞれ、インターフェロンγおよびＩＬ１０に対するそのような効果を示している。これらの図から、Ｒｅｖ６０を単独で使用するか、またはブデソニド２５０ｕｇ／ｋｇと組み合わせてＲｅｖ６０を使用すると、チャレンジ後最大６時間までの間にチャレンジされた動物のＩＬ１０の血中濃度を著しく増大させたことは明らかである。同様に、Ｒｅｖ６０を単独で、またはブデソニド２５０または７５０ｕｇ／ｋｇと組み合わせて使用すると、チャレンジ後６時間経過した時点においてＩＦＮγの血中濃度が著しく増大した。これらの抗炎症性サイトカインの増大は、少なくとも一部は、チャレンジ後６時間経過した時点で見られる生理学的呼吸パラメータに見られる有益な効果を十分に説明できる。これらのサイトカインに対する効果は、チャレンジ後２４時間経過した時点においてもはや観察されなかった（データは図示されていない）。
ランテスまたはＣＣＬ５は、循環Ｔ細胞によって発現されるサイトカインであり、またＴ細胞、好酸球、および好塩基球に対し走化性を有し、また白血球を炎症部位内に動員する積極的な役割を担っている。ランテスは好酸球を活性化して、例えば、好酸球カチオン性タンパク質を放出することも行う。これは、好酸球の密度を変え、それらを低濃度にし、一般化された細胞活性化の状態を表すと考えられる。これは、好酸球に特異的な酸化的代謝の強力なアクティベータでもある。
図１１４に示されているように、ランテスの全身濃度は、６時間で著しく低減されたが、Ｒｅｖ６０単独で、またはブデソニド２５０または７５０ｕｇ／ｋｇと組み合わせて治療された動物におけるチャレンジ後２４時間では低減されなかった。ここでまた、ブデソニド７５０ｕｇ／ｋｇおよびこのデータの集合において顕著であるＲｅｖ６０の明確な相乗効果がある。Ｒｅｖ６０単独で、またはブデソニドと組み合わせて治療された動物においてチャレンジ後６時間または２４時間のいずれかで観察された、ＫＣまたはＩＬ８、ＭＣＰ３、ＩＬ１ｂ、ＧＣＳＦ、ＴＧＦｂ、さらにはＮＧＦなどの多数の他の炎症促進性サイトカインについて類似の下向きの傾向が観察された。
（実施例１１）
（本発明の治療薬流体は、細胞間密着結合を調節することに対し実質的な有用性を有している。）
特定のいくつかの態様によれば、本発明のディフューザ処理治療薬流体は、例示的なポリペプチドサケカルシトニン（ｓＣＴ）を含むポリペプチドの肺および全身送達ならびにバイオアベイラビリティに関係するものを含む、細胞間密着結合を調節することに対する実質的な有用性を有する。
実施例の概要。サケカルシトニン（ｓＣＴ）は、分子量が３，４３２ダルトンである３２アミノ酸ペプチドである。カルシトニンの肺送達は、肺薬物送達（例えば、気管内薬物送達）を高める方法を調査するために、モデルシステム（例えば、げっ歯類モデルシステム、ブラウンノルウェーラットモデルシステムなど）において広範に研究されている。特定の例示的ないくつかの態様によれば、本発明のディフューザ処理治療薬流体は、細胞間密着結合、例えば、ブラウンノルウェーラットモデルシステムにおけるｓＣＴの肺および全身送達ならびにバイオアベイラビリティに関連するものを調節する（例えば、高める）ことに対する実質的な有用性を有する。
方法：
気管内薬物送達。特定のいくつかの実施形態によれば、ｓＣＴは、本発明の治療薬流体中に調製され、気管内薬物送達デバイスを使用してブラウンノルウェーラットに投与される。いくつかの態様において、げっ歯類気管内薬物送達用に設計されたＰｅｎｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｍｉｃｒｏ−Ｓｐｒａｙｅｒデバイスを使用しており、肺送達が行いやすいが、当技術分野で理解されているように、肺胞沈着度が比較的低いためペプチドの全身バイオアベイラビリティが劣る。特定のいくつかの態様によれば、当技術分野で認められているモデルシステムは、本発明のディフューザ処理治療薬流体が、ポリペプチドの肺および全身送達ならびにバイオアベイラビリティに関連するものを含む、細胞間密着結合を調節する（例えば、高める）ことに対する実質的な有用性を有することを確認するために使用された。
動物群および投薬。いくつかの態様において、ブラウンノルウェーラットは、３つの群（１つの群につきｎ＝６）、ａ）無菌食塩水、ｂ）Ｏ２富化しない基礎液（「基礎液」）、またはｃ）本発明のディフューザ処理治療薬流体（「本発明の富化ベース溶液」）のうちの１つに割り当てられる。本発明の富化ベース溶液は、例えば、０．９％の食塩液中に酸素を注入することによって形成される。好ましくは、基礎液は、上皮細胞の低浸透圧破壊の発生の可能性を極力小さくするために約０．９％の食塩液を含む。いくつかの実施形態では、ｓＣＴは、基礎液と本発明の富化ベース溶液中で別々に再構成され、各溶液は、６０分以内に気管内注入によって各動物群に送達される（動物１匹当たり２００μＬ中１０μｇのｓＣＴ）。
アッセイ。特定のいくつかの態様において、血液試料（例えば、２００μＬ）を採集し、投薬の前、および投薬の後５、１０、２０、３０、６０、１２０、および２４０分の時点にＥＤＴＡコーティングされた管内に入れる。血漿を採取し、ＥＬＩＳＡを使用してｓＣＴのアッセイを行うまで≦−７０℃の温度で保管する。
Ａｇｉｌａｎｔ遺伝子アレイデータ生成のために、肺組織を摘出し、ＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔ（ＴＲ１１８、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｉｎｃ．社）中に浸けた。簡単に言うと、ＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔを約１ｍＬ、それぞれの管の中にある組織５０〜１００ｍｇに加えた。ｇｌａｓｓ−Ｔｅｆｌｏｎ（商標）またはＰｏｌｙｔｒｏｎ（商標）ホモジナイザーを使用して、ＴＲＩ Ｒｅａｇｅｎｔ中で試料を均質化した。試料を−８０℃で保管した。
結果：
密着結合の増強。図８４は、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））が、ｓＣＴの全身送達およびバイオアベイラビリティを減少させたことを示している。特定のいくつかの態様によれば、全身送達の減少は、ｓＣＴの吸着が減少した結果生じたもので、十中八九、肺密着結合の増強の結果であると思われる。ＲＤＣ１６７６−００は、本開示の方法により、ただし酸素化を使用せずに、処理された無菌食塩水を意味する。
それに加えて、特定のいくつかの態様によれば、密着結合関連タンパク質は、肺組織中でアップレギュレーションを受けた。図８５〜８９は、それぞれ接合接着分子ＪＡＭ２および３、ＧＪＡ１、３、４、および５（結合性接着）、ＯＣＬＮ（オクルーディン）、クローディン（例えば、ＣＬＤＮ ３、５、７、８、９、１０）、ＴＪＰ１（密着結合タンパク質１）のアップレギュレーションを示している。
（実施例１２）
（本発明の治療薬流体は、一酸化窒素濃度を調節することに対し実質的な有用性を有している。）
特定のいくつかの態様によれば、本発明のディフューザ処理治療薬流体は、一酸化窒素濃度および／または関連酵素を調節することに対して実質的な有用性を有している。図９０〜９４は、ＮＯＳ１および３、ならびにＮｏｓｔｒｉｎ、ＮＯＳ３のアップレギュレーションを示す、ＲＤＣ１６７６−０１（付加的酸素を加えた本発明の専用デバイスを通じて処理された無菌食塩水。本開示のガス富化界面動電的生成流体（Ｒｅｖ））に曝露されたヒト包皮ケラチノサイトから得られたデータを示す。対照的に、ブラウンノルウェーラットの肺組織（「サイトカイン発現」という表題の上記の実施例の組織）から得られたデータは、ＮＯＳ２、ＮＯＳ３、Ｎｏｓｔｒｉｎ、およびＲｅｖを含むＮＯＳ１ＡＰのダウンレギュレーションを示している（図９３、９４）。
（実施例１３）
（局所的界面動電効果（電圧／電流）は、絶縁されたローターおよびステータの特徴を含む専用設計の混合装置を使用して実証された）
この実施例では、特徴が局所的な界面動電効果（電圧／電流）は、絶縁されたローターおよびステータの特徴を含む専用設計の混合装置を使用して実証された。
概要。上記の「二重層効果」という表題の節で詳細に説明されているように（図２６および２８も参照）、混合装置１００は、界面動電的効果にさらに有利な複雑な混合をもたらす第１の物質１１０および第２の物質１２０と複雑な動的乱流との複雑な非線形流体力学的相互作用によって産出物質１０２を形成するように構成することができる。特定のいくつかの態様によれば、これらの界面動電的効果の結果は、産出物質１０２内で、産出物質内に安定化されている可溶化された電子の形態を含む、電荷再分配および酸化還元反応として存在しうる。
出願人は、混合チャンバー内の一般的な表面に関係する二重層効果に加えて、局所的界面動電効果は、特徴によって誘導されるマイクロキャビテーションおよび特徴の付近で生じる流体の加減速の効力により付与されうるとさらに判断した。この実施例の研究は、こうして、前記の追加の界面動電的態様をさらに調査し、確認するために実施された。
材料：
本明細書で説明されている本発明の混合装置に類似している試験デバイスを構築したが、これは、２つの特徴１８（１８０度で配設されている）を有するステンレス鋼製ローター１２、および単一の特徴１６がローターの特徴１８とステータの特徴１６に回転して向かい合わせにできる位置にあるステータ１４を備える。重要なのは、ローターおよびステータの特徴が、それぞれの場合において、各ローターおよびステータ本体から絶縁されていることである（図９５）。デバイスは、本明細書の別のところで開示されているデバイスに適合するように、ローター：ステータのギャップ２０が一貫して０．０２０インチになるように機械加工された。ローター表面および絶縁されたローターの特徴に対して電気経路を形成するローターの軸（図示されていない）の端部に回転する接点（図示されていない）が設けられている。同様に、ステータは、類似の絶縁された特徴１６（図９５）を有し、ステータの内面および絶縁されたステンレス鋼の特徴がステータの外側にある各接点に接続されている。
オペアンプ（ＯｐＡｍｐ）回路（Ｍ）２２が、これらの接点の間に接続されている。オペアンプ（ＯｐＡｍｐ）回路は、そのような増幅器の高入力インピーダンスを利用することによって非常に低い電圧の測定結果を収集するように構築された。ＯｐＡｍｐの出力は、オシロスコープ（例えば、Ｐｉｃｏ Ｓｃｏｐｅ ３０００（商標）を使用してオシロスコープアプリケーションを実行する電池式ラップトップ）の入力に送られる。
デバイスの試験中に周囲ノイズ（例えば、無線ネットワークの信号および６０Ｈｚの電力線に由来するＲＦ放射線）が入り込まないようにするために、銅製微細メッシュのＲＦ遮蔽コンパートメント（約３×４×４フィート）を構築してファラデー箱を形成した。この構成で、実験試験中に優れた信号対雑音比を達成し、６０ＨｚのＡＣノイズ（例えば、約２ボルト）からの干渉信号および高周波ＲＦを、注目する信号より十分低くなるように低減した。Ｐｉｃｏ Ｓｃｏｐｅ ３０００によるオシロスコープアプリケーションを実行する電池式ラップトップを使用することで、試験デバイスの特徴によって生成する３０ｍＶ信号（図９６に示されている）の検出が可能になった。それに加えて、可変速度ＤＣモーターをファラデー箱の外側に配置し、非金属製の軸を介して回転可能試験デバイスに結合して、試験デバイスからモーターノイズを効果的に隔てた。
方法：
ＯｐＡｍｐ回路を使用して、ステータの内面１２と絶縁されているステータの特徴１６とを接続する接点の間の電位を測定した。特定の回路構成を用いて、電位のみを測定した。デバイスの回転速度は、約７００から約２８００ｒｐｍまでの範囲内で変化させることができた（図９６のデータは約１８００ｒｐｍで動作しているデバイスで測定される）。
ポンプまたは蠕動ポンプによる外部由来の電圧発生を避けるため、デバイスに流体を貫流させるために、デバイスに接続されているタンク内の流体に作用する不活性窒素または空気またはアルゴンを使用した。流動機序からの目立った電圧寄与はなく、典型的には、流体をデバイス内に貫流させるためのポンプ力として空気を使用した。
デバイスを通る流体流量は、約１Ｌ／分であった。
初期の一連の非回転実験は、ローターを回転させずに、デバイスチャンバー内に流体流を通すことによって実施され、これにより、ステータ本体１２と分離された特徴１６との間の電圧の存在を判定した。流れの両方向について別々の実験を実施した。
次いで、同じ流体流量を使い、デバイスローターを約３００から約１８００ｒｐｍまでのさまざまな速度で回転させつつ、追加の一連の回転実験を実施した。所定のどの実験についても、流量および回転速度を一定に保った。
結果：
非回転実験に関して、ローターを回転させずに流体をいずれかの方向でデバイス内に貫流させると、ステータの本体と絶縁された特徴との間にはかろうじて感知できる程度の電圧（例えば、１から２ｍＶ）しかなかった。
回転実験に関して、図９６を参照すると、対向するローター／ステータ特徴を回転させつつ位置を合わせることと一時的な相関（この場合、約１８００ｒｐｍで）を有する電圧パルス（電位パルス）は、動作している試験デバイス内のＯｐＡｍｐで測定可能であったことがわかる。さらに、特徴の位置合わせと相関するそのような周期的電圧パルスを、約２５０または３００ｒｐｍから約１８００ｒｐｍまでの範囲にわたって観察することができた。それに加えて、流体流がある場合、またはない場合に、そのような電圧パルスは、デバイスのキャビティ／流体チャンバーが流体で満たされている限り回転実験において観察された。特定のいくつかの態様によれば、機序に束縛されることなく、反復的に回転して位置合わせされた特徴の付近の流体流の速い、荒々しい圧縮（例えば、キャビテーション）、加速および減速によって、回転周期と正確に相関するそれぞれの局所的電圧パルスが発生し、少なくとも一部はこれにより本発明による界面動電的に生成された流体を得た。追加の実験から、電圧パルスの振幅（ピーク形状および高さ）が、この特定の試験デバイスにおいて最初は約２５０から３００ｒｐｍで観察可能である回転速度の増大、また少なくとも約２８００ｒｐｍまでの増大とともに増大することが明らかになった。回転させつつ位置合わせされた特徴の付近における流体流の荒々しい加速および減速などの大きさは、回転速度の増大とともに一般的に増大することが予想され、少なくとも最大値に達するまで、デバイスの幾何学的形状、構成、および／または流量によって課される物理的限界を反映する。追加のいくつかの態様によれば、局所的な電圧スパイクが存在するため、特徴の付近に局所電流（例えば、電流パルス）が発生し、少なくとも一部はこれにより本発明による界面動電的に生成された流体が形成される（例えば、機序に束縛されることなく、本明細書の別のところで説明されているように電気化学反応を生じる）。
追加のいくつかの態様によれば、機序に束縛されることなく、そのような特徴に対し局所的な効果（例えば、電圧パルスおよび電流および／または電流パルス）は、「二重層効果」という表題の下で本明細書の別のところで説明されているより一般的な表面に関係する二重層および流動電流効果と組み合わせた界面動電的に生成された流体の生成に寄与する（図２６および２８も参照のこと）。
（実施例１４）
（非界面動電的に生成された対照流体に関して、本発明の界面動電的に生成された流体は、溶存溶質α，α−トレハロースの１３Ｃ ＮＭＲ分析において区別が付くように線幅に影響を及ぼすことが示された。）
概要。本明細書の別のところで開示されている出願人のデータは、本発明の界面動電的に生成された流体が、細胞膜、膜電位／コンダクタンス、膜タンパク質（例えば、Ｇタンパク質共役受容体などの膜受容体）、カルシウム依存細胞シグナル伝達系、および細胞間結合（例えば、密着結合、ギャップ結合、接着帯、およびデスモソーム）のうちの少なくとも１つの調節により細胞内シグナル伝達の制御または調節を媒介する、有用性と機序の支持となっている。特に、さまざまな当技術分野で認められている動物実験システムおよびアッセイを使用することで、出願人のデータは、対照流体に関して、例えば、制御性Ｔ細胞増殖、サイトカインおよびタンパク質濃度（例えば、ＩＬ−１０、ＧＩＴＲ、グランザイムＡ、ＸＣＬ１、ｐＳｔａｔ５、およびＦｏｘｐ３、トリプターゼ、密着結合関連タンパク質、ＴＳＬＰ受容体、ＭＭＰ９など）、ブラジキニンリガンドとブラジキニンＢ２受容体との結合、ＴＳＬＰ受容体の発現、全細胞コンダクタンスなどに対する本発明の流体の示差的な効果を示している。さらに、本明細書で示されているジフテリア毒素（ＤＴ３９０）効果は、β遮断薬（β２アドレナリン受容体）、および／またはＧＰＣＲ遮断薬、および／またはＣａチャネル遮断薬が、例えば、ＴｒｅｇおよびＰＢＭＣ機能上の界面動電的に生成された流体の活性に影響を及ぼすことを示している。
以上をまとめると、これらの効果は、本発明の界面動電的に生成された流体が、従来技術の流体から基本的に区別されるだけでなく、これらが、本明細書で開示され、本明細書で請求されているような新規の組成物および実質的な有用性をもたらすことを示す。
この実施例において。出願人は、この実施例において、本発明の界面動電的に生成された流体の基本的性質をさらに特徴付けるために核磁気共鳴（ＮＭＲ）研究を実施した。特に、出願人は、非界面動電的に生成された流体への溶解と比較して、界面動電的に生成された流体中に溶解されているα，α−トレハロースの１３Ｃ ＮＭＲスペクトルを分析した。トレハロース（参照のため番号が振られている炭素を使って以下に示されている）は、コスモトロピック溶質であり、例えば、タンパク質改変、膜乾燥、凍結時の生命体生存などに効くものとして公知である。出願人は、上で要約されたデータが与えられた上で、α，α−トレハロースが、本発明の界面動電的に生成された流体の特性／構造をさらに精査するための効果的手段となりうると判断した。出願人は、本発明の流体の特性を評価するためにＮＭＲに関連する「化学シフト」、および「線幅」に対する効果を使用することが可能であると判断した。これらの研究のため、酸素を過剰に含まない、本発明の界面動電的に生成された流体（本明細書では「ソラス」と称する）を使用して、溶存酸素などの常磁性不純物が分析される効果に対抗するか、または他の何らかの形で隠す作用をする可能性を極力小さくなるようにした。
材料と方法：
溶液調製。リン酸塩（ナトリウム塩）およびＤ−（＋）−トレハロース二水和物（Ｔ９５３１−１０Ｇ、金属含有量を低減）および１％ ＤＳＳを含む９９．９％のＤ２ＯをＳｉｇｍａ社から購入した。「生理食塩水」は、Ｈｏｓｐｉｒａ社から購入した、ｐＨ５．６（４．５〜７．０）の０．９％の塩化ナトリウムである。トレハロース０．９４９ｇを生理食塩水９６５μＬおよびリン酸緩衝生理食塩水３５ｍＬ中に溶解して０．２５Ｍのα，α−トレハロース溶液を調製した（０．９％のＮａＣｌ溶液で１００ｍＭのリン酸緩衝液を調製したが、その際に、この緩衝液３５μＬをトレハロース溶液１．０ｍＬに加えたときに、ｐＨが６．９３になるようにした）。
核磁気共鳴スペクトル収集。ワシントン大学のＮＭＲ設備で、Ｂｒｕｋｅｒ ＢＢＯ：Ｘ｛１Ｈ｝プローブを装着し、ＸＷＩＮＮＭＲ ３．５が稼動する５００ＭＨｚまたは３００ＭＨｚのＢｒｕｋｅｒ Ａｖａｎｃｅシリーズの計測装置を使用して、スペクトルを収集した。１３Ｃ ＮＭＲスペクトルは、６４Ｋまたは１２８Ｋデータ点および１２８または２５６スキャンを使用する１４０００Ｈｚまたは７９００Ｈｚの掃引幅を使用して１２５．７ＭＨｚまたは７５．４６ＭＨｚで収集された。その結果得られたＦＩＤを２回０で埋め、１．０Ｈｚの線広がり係数で処理した。Ｂｒｕｋｅｒ Ｂｉｏｓｐｉｎ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅユニットを使用して、温度を制御した。９９．９％のＤ２Ｏ＋１％のＤＳＳ＋微量のアセトンを、Ｗｉｌｍａｄ社から購入した同軸ＮＭＲ挿入管内に入れることにより外部ジューテリウムロックを使用した。Ｍｅｓｔｒｅｌａｂ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社のｉＮＭＲソフトウェアｖ．２．６．４を使用してＮＭＲデータを処理した。
結果：
試料スペクトル。図９７Ａ〜Ｃは、ＤＳＳシグナルが−２．０４ｐｐｍで一列に並ぶように互いの上に重ねた６つの１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの拡張を示している。ＤＳＳシグナルは、図の一番右側に示されており、アセトンメチルシグナルは、３０．９ｐｐｍの近くに示されている。残りのシグナルは、上記のα，α−トレハロース構造に示されているようにトレハロースの６個の炭素に対応する。これからわかるように、ソラス溶液中の炭素シグナルは、対照溶液と比較して小さい化学シフト（一般的に高磁場）を示す。
線幅測定。以下の表１は、ソラス食塩液（本発明の界面動電的に生成された流体）に対する３つの異なる温度におけるトレハロースの６個の炭素およびアセトンのメチル炭素の測定された１３Ｃ ＮＭＲ線幅を示している。対応する生理食塩水試料は、それぞれの温度における非界面動電的対照溶液を表す。ソラス溶液中、線幅は、それぞれの炭素原子について対照溶液中の線幅と著しく異なる。低い温度におけるソラス溶液中のより小さな線幅は、対照溶液と比較して、全体としてトレハロース分子（溶媒和水分子を含む）のタンブリング速度がより高速であることから生じる。
アセトン線に関して正規化されたそれぞれの場合におけるソラスおよび生理食塩水中のα，α−トレハロースに対する１３Ｃ ＮＭＲ線幅が、図９７Ａにグラフで示されている。結論として、ソラスおよび生理食塩水中のα，α−トレハロースに対する１３Ｃ ＮＭＲ線幅のＮＭＲデータは、溶質タンブリングを変える本発明の溶液の特性があることを示している。
上記で、また本明細書の別のところで要約した生物活性と併せると、これらの１３Ｃ ＮＭＲ線幅効果は、本発明の界面動電的に生成された流体が、溶質相互作用に関して従来技術の流体から基本的に区別されるだけでなく、これらが、本明細書で開示され、本明細書で特許請求されているような新規の組成物および実質的な有用性をもたらすことを示す。
（実施例１５）
（非界面動電的に生成された対照流体に関して、本発明の界面動電的に生成された流体は、微分方形波ボルタメトリープロファイルを生成し、溶出ポーラログラフ法の下で固有の電気化学的特性を示した。）
概要。本明細書の別のところで開示されている出願人のデータは、本発明の界面動電的に生成された流体が、細胞膜、膜電位／コンダクタンス、膜タンパク質（例えば、Ｇタンパク質共役受容体などの膜受容体）、カルシウム依存細胞シグナル伝達系、および細胞間結合（例えば、密着結合、ギャップ結合、接着帯、およびデスモソーム）のうちの少なくとも１つの調節により細胞内シグナル伝達の制御または調節を媒介する、有用性と機序の支持となっている。特に、さまざまな当技術分野で認められている生物学的実験システムおよびアッセイを使用する。出願人のデータは、対照流体に関して、例えば、制御性Ｔ細胞増殖、サイトカインおよびタンパク質濃度（例えば、ＩＬ−１０、ＧＩＴＲ、グランザイムＡ、ＸＣＬ１、ｐＳｔａｔ５、およびＦｏｘｐ３、トリプターゼ、密着結合関連タンパク質、ＴＳＬＰ受容体、ＭＭＰ９など）、ブラジキニンリガンドとブラジキニンＢ２受容体との結合、ＴＳＬＰ受容体の発現、全細胞コンダクタンスなどに対する本発明の流体の示差的な効果を示している。さらに、本明細書で示されているジフテリア毒素（ＤＴ３９０）効果は、β遮断薬（β２アドレナリン受容体）、および／またはＧＰＣＲ遮断薬、および／またはＣａチャネル遮断薬が、例えば、ＴｒｅｇおよびＰＢＭＣ機能上の界面動電的に生成された流体の活性に影響を及ぼすことを示している。
以上をまとめると、これらの効果は、本発明の界面動電的に生成された流体が、従来技術の流体から基本的に区別されるだけでなく、これらが、本明細書で開示され、本明細書で特許請求されているような新規の組成物および実質的な有用性をもたらすことを示す。
この実施例において。出願人は、この実施例において、本発明の界面動電的に生成された流体の基本的性質をさらに特徴付けるためにボルタメトリー研究を実施した。ボルタメトリーは、流体の酸化還元電位を決定するか、または運動速度および定数を測定するために頻繁に使用される。すべてのボルタメトリー法の共通する特徴は、それらの方法が、電極に電位を印加することを伴い、その結果得られる電流が、電気化学セルを通じて監視されるという点である。加電圧は、化学種を電気化学還元するかまたは酸化することによって電極表面における電気活性種の濃度の変化を生み出す。
特に、出願人は、ボルタメトリー法（つまり、方形波ボルタメトリーおよび溶出ポーラログラフ法）を使用して、対照食塩液と本発明の界面動電的に生成された試験流体（例えば、ソラスおよびレベラ）との間の基本的な差異をさらに特徴付けた。出願人は、上で要約された生物学的および膜効果データが与えられた上で、方形波ボルタメトリーおよび溶出ポーラログラフ法が、本発明の界面動電的に生成された流体の固有の特性をさらに特徴付けるための効果的手段となると判断した。
出願人は、特定の電圧における電流の差、異なる濃度の電気活性酸化還元化合物の生成、新しい酸化還元化合物の作製、および固有の電気化学的特性の保持を利用して、本発明の流体の特性を評価し、特徴付けることが可能だと判断した。これらの研究では、酸素を過剰に含む界面動電的に生成された流体（レベラ）と酸素を過剰に含んでいない本発明の界面動電的に生成された流体（ソラス）の両方を使用した。
材料と方法：
材料および溶液調製。これらの実験は、ＥＧ ＆ Ｇ ＳＭＤＥ ３０３Ａポーラログラファー（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）上で実施した。方形波ボルタメトリー実験で使用される、電解液ＮａＯＨは、Ｓｉｇｍａから購入した。本発明の流体溶液の試料１０ｍＬを、ＮａＯＨ １００μＬをレベラ食塩液９．９ｍＬに加えて、０．１８モル濃度溶液を作ることによって調製した。溶出ポーラログラフ実験に関して、余分な電解液を使用しなかった。
方形波ボルタメトリー。上述のように、ボルタメトリーは、流体中の酸化還元電位を決定するか、または運動速度および定数を測定するために使用される。方形波ボルタメトリー実験では、０．０から約−１．７５Ｖまでの電位を電極に印加し、その結果得られた、電気化学セル内を流れる電流を監視した。
溶出ポーラログラフ法。溶出ポーラログラフ法は、方形波ボルタメトリー法に類似している。しかし、上述のように電解液を使用せず、また事前ステップを伴わなかった。事前ステップでは、静的水銀滴下電極を、３０秒間、−１．１Ｖに保持して、その還元形態が水銀中で可溶性である化合物のアマルガムを形成した。次いで、−１．１Ｖと０．０Ｖの間の電位をスキャンして、その結果得られる、電気化学セルを流れる電流を監視した。このアマルガム上の負電位への線形スキャンで、これらの化合物の高感度測定を行った。
結果：
方形波ボルタメトリー。図９８から明らかなように、−０．１４Ｖ、−．４７Ｖ、−１．０２Ｖ、および−１．３６Ｖにおける電流プロファイルは、さまざまな試験された薬剤間で異なる。特定のいくつかの態様によれば、さまざまな特定の電圧で生じる電流の差は、電気活性酸化還元化合物および／または新しい、もしくは固有の電気活性酸化還元化合物の異なる濃度、および／または水銀滴の周りを囲む拡散制限電気二重層の変化のうちの少なくとも一方を示す。
溶出ポーラログラフ法。図９９は、本発明の界面動電的に生成された流体、レベラおよびソラスは、非界面動電的に生成されたブランク群および食塩液対照流体中に存在しない−０．９ボルトにおける顕著なピークを持つ固有のスペクトルを示す。それに加えて、非界面動電的に生成されたブランクおよび食塩液対照流体のスペクトルは、界面動電的に生成されたソラスおよびレベラ流体に対するスペクトル中に存在していない−０．１９および−０．３ボルトにおける特徴的なピークを示す。
したがって、特定のいくつかの態様によれば、これらの結果は、非界面動電的に生成された食塩液対照流体と比較して、本発明の界面動電的に生成されたソラスおよびレベラ流体の固有の電気化学的特性を示している。追加のいくつかの態様によれば、これらの結果は、界面動電的に生成された流体と非界面動電的に生成された流体との対比で異なる濃度の電気活性酸化還元化合物ならびに新しい、および／または固有の電気活性酸化還元化合物のうちの少なくとも１つの存在または生成を示す。
本明細書の別のところで提示されているさまざまな生物学的データの上に、この微分ボルタメトリーデータは、特に、全細胞コンダクタンスに対する示差的な効果、１３Ｃ ＮＭＲ線幅分析、および混合装置の特徴に局所的な効果（例えば、電圧パルスおよび電流および／または電流パルス）とともに考えたときに、本発明の界面動電的に生成された流体が、従来技術の流体から基本的に区別されるだけでなく、本明細書で開示され、本発明において特許請求されているような新規の組成物および実質的な有用性をももたらすことを示す。
（実施例１６）
（本発明の界面動電的に生成された流体（ＲＮＳ−６０）で灌流した気管支上皮細胞（ＢＥＣ）に対し実施されたパッチクランプ分析から、ＲＮＳ−６０に曝露すると、その結果、全細胞コンダクタンスが減少し、ｃＡＭＰ刺激「カクテル」による刺激で全細胞コンダクタンスが劇的に増大し、また、全細胞コンダクタンスの薬物感受性部分が増加したが、これは基本条件の下で観察されたものの１０倍高いことが明らかになった。）
この実施例では、パッチクランプ研究を実施して、膜構造、膜電位または膜導電率、膜タンパク質または受容体、イオンチャネル、およびカルシウム依存細胞メッセージ伝達系のうちの少なくとも１つの調節によって細胞内シグナル伝達を調節する本発明の界面動電的に生成された流体の有用性をさらに確認した。
概要。上記の実施例７に示されているように（例えば、バイオレイヤー干渉法バイオセンサーＯｃｔｅｔ Ｒａｐｉｄ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＲＥＤ）（ｆｏｒｔｅＢｉｏ（商標））を使用してＢ２受容体に結合するブラジキニンの安定化を示す図７５）、Ｂ２受容体に結合するブラジキニンは、濃度依存であり、結合親和性は、生理食塩水と比較して本開示の界面動電的に生成された流体（例えば、Ｒｅｖ、界面動電的に生成されたガス富化流体）において増大した。それに加えて、微粒子状物質（ＰＭ）で刺激されたＴ制御性細胞に関連して実施例８に示されているように、データは、対照流体（Ｒｅｖなし、Ｓｏｌｉｓなし）に関してＰＭおよびＲｅｖの存在下でＴ制御性細胞の増殖の減少を示しており（図７６）、これは本発明の界面動電的に生成された流体Ｒｅｖが、例えば、アッセイにおける増殖の相対的減少によって示されているように、制御性Ｔ細胞機能を改善したことを示した。さらに、本発明の流体に曝露した結果、食塩液および培地対照（ＰＭなし）に関してＩＬ−１０の産生が維持されるか、またはごくわずか減少した。同様に、微粒子状物質（ＰＭ）で刺激された末梢血単核細胞（ＰＢＭＣ）のアレルギー性喘息（ＡＡ）プロファイルに関連して、データは、本開示の流体への曝露（「ＰＭ＋Ｒｅｖ」）の結果、食塩液および培地対照のものと類似している著しく低いトリプターゼ濃度が得られることを示していた。それに加えて、実施例８および図７６〜８３に示されているジフテリア毒素（ＤＴ３９０）の効果は、β遮断薬、ＧＰＣＲ遮断薬、およびＣａチャネル遮断薬が、ＴｒｅｇおよびＰＢＭＣ機能に対する界面動電的に生成された流体の活性に影響を及ぼすことを示している。さらに、実施例１１のデータは、追加のいくつかの態様により、本発明の流体に曝露した後、密着結合関連タンパク質が肺組織内でアップレギュレートされたことを示している。図８５〜８９は、接合接着分子ＪＡＭ２および３、ＧＪＡ１、３、４、および５（結合性接着）、ＯＣＬＮ（オクルーディン）、クローディン（例えば、ＣＬＤＮ ３、５、７、８、９、１０）、ＴＪＰ１（密着結合タンパク質１）のアップレギュレーションを示している。
パッチクランプ研究を実施して、前記有用性についてさらに調査し、確認した。
材料と方法：
パッチクランプ研究で、気管支上皮細胞系列Ｃａｌｕ−３を使用した。Ｃａｌｕ−３気管支上皮細胞（ＡＴＣＣ＃ＨＴＢ−５５）を、実験のときが来るまでガラス製カバースリップ上で１０％のＦＢＳを補ったハムのＦ１２およびＤＭＥＭ培地の１：１混合物中で増殖させた。簡単に言うと、全細胞電圧クランプデバイスを使用して、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＮＳ−６０、６０ｐｐｍの溶存酸素を含む界面動電的に処置された生理食塩水、この実施例ではときには「薬物」とも称する）に曝露したＣａｌｕ−３細胞上の効果を測定した。
パッチクランプ法は、上皮細胞膜極性およびイオンチャネル活性に対する試験物質（ＲＮＳ−６０）の効果を評価するために使用された。特に、１３５ｍＭのＮａＣｌ、５ｍＭのＫＣｌ、１．２ｍＭのＣａＣｌ２、０．８ｍＭのＭｇＣｌ２、および１０ｍＭのＨＥＰＥＳ（Ｎ−メチルＤ−グルカミンでｐＨを７．４に調整）からなる水浴溶液中で気管支上皮系列Ｃａｌｕ−３に対し全細胞電圧クランプを実行した。ベース電流を測定し、その後、ＲＮＳ−６０を細胞上に灌流した。
より具体的には、パッチピペットをホウケイ酸ガラス（カリフォルニア州クレアモント所在のＧａｒｎｅｒ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ社）から２段階Ｎａｒｉｓｈｉｇｅ ＰＢ−７垂直プラーで引き出し、次いで、Ｎａｒｉｓｈｉｇｅ ＭＦ−９マイクロフォージ（ニューヨーク州イーストメドー所在のＮａｒｉｓｈｉｇｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＵＳＡ社）で６〜１２メグオームの抵抗を持つように火造りした。ピペットに１３５ｍＭ ＫＣｌ、１０ｍＭ ＮａＣｌ、５ｍＭ ＥＧＴＡ、１０ｍＭ Ｈｅｐｅｓを含む細胞内液を充填し、ｐＨをＮＭＤＧ（Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン）で７．４に調整した。
培養したＣａｌｕ−３細胞を細胞外液１３５ｍＭ ＮａＣｌ、５ｍＭ ＫＣｌ、１．２ｍＭ ＣａＣｌ２、０．５ｍＭ ＭｇＣｌ２、および１０ｍＭ Ｈｅｐｅｓ（遊離酸）を入れたチャンバー内に配置し、ｐＨをＮＭＤＧで７．４に調整した。
Ｏｌｙｍｐｕｓ ＩＸ７１顕微鏡（日本、東京都所在のオリンパス株式会社）の４０×ＤＩＣ対物レンズを使用して細胞を観察した。細胞接着ギガシールを定着した後、優しく吸引して慣らしを行い、全細胞構成を達成した。慣らしをしたらすぐに、細胞に対し−１２０、−６０、−４０、および０ｍＶで電圧クランプし、±１００ｍＶの電圧ステップ（５００ｍｓ／ステップ）で細胞を刺激した。対照条件の下で全細胞電流を集めた後、同じ細胞を、上記の対照流体と同じ細胞外溶質およびｐＨを有する試験流体が入っている槽に通して灌流し、同じプロトコルを用いて、異なる保持電位における全細胞電流を記録した。
電気生理学的データを、Ａｘｏｎ Ｐａｔｃｈ ２００Ｂ増幅器で収集し、１０ｋＨｚのローパスフィルターに通し、１４００Ａ Ｄｉｇｉｄａｔａ （カリフォルニア州ユニオンシティー所在のＡｘｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）で２値化した。ｐＣＬＡＭＰ １０．０ソフトウェア（Ａｘｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）を使用して、データの収集および分析を行った。保持電位（Ｖ）に対して、約４００ミリ秒のステップで実際の電流値をプロットすることにより、電流（Ｉ）／電圧（Ｖ）の関係式（全細胞コンダクタンス）を求めた。Ｉ／Ｖの関係式の傾きが、全細胞コンダクタンスである。
薬物と化学薬品。指示されている場合には必ず、細胞を８−Ｂｒ−ｃＡＭＰ（５００ｍＭ）、ＩＢＭＸ（イソブチル−１−メチルキサンチン、２００ｍＭ）、およびフォルスコリン（１０ｍＭ）を含むｃＡＭＰ刺激カクテルで刺激した。ｃＡＭＰ類似体８−Ｂｒ−ｃＡＭＰ（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍ．Ｃｏ．社）は、２５ｍＭのＨ２Ｏストック溶液から使用した。Ｆｏｒｓｋｏｌｉｎ（Ｓｉｇｍａ社）およびＩＢＭＸ（Ｓｉｇｍａ社）は、１０ｍＭのＦｏｒｓｋｏｌｉｎと２００ｍＭのＩＢＭＸの両方のストック溶液を含むＤＭＳＯ溶液から使用した。
パッチクランプ結果：
図１００は、０ｍＶの保持電位から±１００ｍＶまで階段状に変化するプロトコルを使用する、基本（ｃＡＭＰがない）条件の下での全細胞電流を示している。代表的なトレーシングは、ｎ＝１２個の細胞の平均である。左側のトレーシングは、対照であり、次に、試験溶液を灌流している間の全細胞トレーシングが続く（真ん中）。右側のトレーシングは、試験平均値を、対照条件の下での値から差し引くことで得られた複合差分である。電流／電圧の関係式から得られた、全細胞コンダクタンスは、両方の条件の下で線形性が高く、試験条件によりコンダクタンスの、著しいとはいえ控え目な変化を反映する。全細胞コンダクタンスへの寄与、つまり、薬物（本発明の界面動電的に生成された流体）によって阻害される成分も、線形であり、逆転電位は、０ｍＶに近い。過分極化状態の下では、全細胞コンダクタンスは減少する。
図１０１は、−４０ｍＶの保持電位から±１００ｍＶまで階段状に変化するプロトコルを使用する、基本条件の下での全細胞電流を示している。代表的なトレーシングは、ｎ＝１２個の細胞の平均である。左側のトレーシングは、対照であり、次に、試験溶液を灌流している間の全細胞トレーシングが続く（真ん中）。右側のトレーシングは、試験平均値を、対照条件の下での値から差し引くことで得られた複合差分である。電流／電圧の関係式から得られた、全細胞コンダクタンスは、両方の条件の下で線形性が高く、試験条件によりコンダクタンスの、著しいとはいえ控え目な変化を反映する。全細胞コンダクタンスへの寄与、つまり、薬物（本発明の界面動電的に生成された流体）によって阻害される成分も、線形であり、逆転電位は、０ｍＶに近い。値は、０ｍＶプロトコルで得られた値と比較的類似している。
図１０２は、−６０ｍＶの保持電位から±１００ｍＶまで階段状に変化するプロトコルを使用する、基本条件の下での全細胞電流を示している。代表的なトレーシングは、ｎ＝１２個の細胞の平均である。左側のトレーシングは、対照であり、次に、試験溶液を灌流している間の全細胞トレーシングが続く（真ん中）。右側のトレーシングは、試験平均値を、対照条件の下での値から差し引くことで得られた複合差分である。電流／電圧の関係式から得られた、全細胞コンダクタンスは、両方の条件の下で線形性が高く、試験条件によりコンダクタンスの、著しいとはいえわずかな変化を反映する。全細胞コンダクタンスへの寄与、つまり、薬物によって阻害される成分も、線形であり、逆転電位は、０ｍＶに近い。値は、０ｍＶプロトコルで得られた値と比較的類似している。
図１０３は、−１２０ｍＶの保持電位から±１００ｍＶまで階段状に変化するプロトコルを使用する、基本条件の下での全細胞電流を示している。代表的なトレーシングは、ｎ＝１２個の細胞の平均である。左側のトレーシングは、対照であり、次に、試験溶液を灌流している間の全細胞トレーシングが続く（真ん中）。右側のトレーシングは、試験平均値を、対照条件の下での値から差し引くことで得られた複合差分である。電流／電圧の関係式から得られた、全細胞コンダクタンスは、両方の条件の下で線形性が高く、試験条件によりコンダクタンスの、著しいとはいえわずかな変化を反映する。全細胞コンダクタンスへの寄与、つまり、薬物によって阻害される成分も、線形であり、逆転電位は、０ｍＶに近い。値は、０ｍＶプロトコルで得られた値と比較的類似している。
図１０４は、さまざまな保持電位から±１００ｍＶまで階段状に変化するプロトコルで得られる、ｃＡＭＰ刺激条件の下での全細胞電流を示している。代表的なトレーシングは、ｎ＝５個の細胞の平均である。左側のトレーシングは、対照であり、次に、ｃＡＭＰ刺激の後の全細胞トレーシングが続き、次に、薬物含有溶液による灌流が続く。右側のトレーシングは、薬物＋ｃＡＭＰにおける試験平均値を、対照条件（ｃＡＭＰ単独）の下での値から差し引くことで得られた複合差分である。最上部のトレーシングは、０ｍＶで電圧プロトコルから得られたトレーシングであり、−４０ｍＶではその下のトレーシングである。電流／電圧の関係式から得られた、全細胞コンダクタンスは、すべての条件の下で線形性が高く、試験条件によるコンダクタンスの変化を反映する。
図１０５は、さまざまな保持電位から±１００ｍＶまで階段状に変化するプロトコルで得られる、ｃＡＭＰ刺激条件の下での全細胞電流を示している。代表的なトレーシングは、ｎ＝５個の細胞の平均である。左側のトレーシングは、対照であり、次に、ｃＡＭＰ刺激の後の全細胞トレーシングが続き、次に、薬物含有溶液による灌流が続く。右側のトレーシングは、薬物＋ｃＡＭＰにおける試験平均値を、対照条件（ｃＡＭＰ単独）の下での値から差し引くことで得られた複合差分である。最上部のトレーシングは、−６０ｍＶで電圧プロトコルから得られたトレーシングであり、−１２０ｍＶではその下のトレーシングである。電流／電圧の関係式から得られた、全細胞コンダクタンスは、すべての条件の下で線形性が高く、試験条件によるコンダクタンスの変化を反映する。
図１０６は、ｃＡＭＰ活性化電流に対する保持電位の効果を示している。全細胞コンダクタンスに対する薬物（本発明の界面動電的に生成された流体、ＲＮＳ−６０、６０ｐｐｍの溶存酸素を含む界面動電的に処置された生理食塩水）の効果を、異なる電圧プロトコル（０、−４０、−６０、−１２０ｍＶの保持電位）の下で観察した。基本条件の下では、薬物感受性全細胞電流は、すべての保持電位において同じであった（電圧に影響されない寄与分、左上パネル）。しかし、ｃＡＭＰ活性化条件では、薬物感受性電流は、かなり高く、印加電圧プロトコルに敏感であった。電流／電圧の関係は、非線形性が高い。これは、差し引かれた電流（底部パネル）においてさらに観察され、その場合、０ｍＶにおける全細胞コンダクタンスの寄与分は、プロトコル毎にさらに差し引かれた（ｎ＝５）。
実施例のまとめ。したがって、特定のいくつかの態様によれば、データは、基本条件の下で薬物（本発明の界面動電的に生成された流体、ＲＮＳ−６０、６０ｐｐｍの溶存酸素を含む界面動電的に処置された生理食塩水）の効果は、控え目であるが、一貫していることを示している。全細胞コンダクタンスに対する薬物の効果を高めるために、ｃＡＭＰ刺激「カクテル」で刺激した後に薬物を灌流することによる実験も行ったが、これにより、全細胞コンダクタンスが劇的に高まった。興味深いことに、このプロトコルは、全細胞コンダクタンスの薬物感受性部分も高め、これは基本条件の下で観察される値の１０倍高かった。それに加えて、ｃＡＭＰ刺激の存在下で、この薬物は、さまざまな電圧プロトコルに関して異なる効果を示し、界面動電的に生成された流体が全細胞コンダクタンスの電圧依存寄与分に影響を及ぼすことを示していた。コンダクタンスの一次成分も減少したが、これは、他の経路（例えば、イオンチャネル、電位依存性カチオンチャネルなど）の阻害に対する薬物の寄与が少なくともあることを示唆している。
特定のいくつかの態様において、機序に束縛されることなく、出願人のデータは、本発明の界面動電的に生成された流体（例えば、ＲＮＳ−６０、６０ｐｐｍの溶存酸素を含む界面動電的に処置された生理食塩水）が（複数の）チャネル上で変化を生じるか、または原形質膜からの遮断もしくは回収がなされることと一致している。
出願人の他のデータ（例えば、実施例のデータ）と併せてまとめると、本発明の特定のいくつかの態様は、膜構造、膜電位または膜導電率、膜タンパク質または受容体、イオンチャネル、およびカルシウム依存細胞メッセージ伝達系のうちの少なくとも１つの調節を含む、細胞内シグナル伝達を調節するための組成物および方法を提供し、これの方法は、本発明の界面動電的に生成された溶液を使用して限定はしないがＧＰＣＲおよび／またはＧタンパク質を含む膜構造（例えば、膜および／または膜タンパク質、受容体、または他の成分）の電気化学的変化および／または立体構造変化を付与することを含む。追加のいくつかの態様によれば、これらの効果によって遺伝子発現が調節され、またこれらの効果は、例えば、個別のメッセージ伝達成分などの半減期に応じて持続しうる。
文献の引用
本明細書で参照され、および／または出願データシートに列挙されている、上記の米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、および非特許刊行物はすべて、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
本明細書の図面および詳細な説明は、制限するのではなく、例示するものであるとみなされるべきであり、本発明を開示されている特定の形態および例に制限することを意図していない。それどころかかえって、本発明は、以下の請求項で定められるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者にとって明白なさらなる修正、変更、再配置、置換、代替、設計選択、および実施形態を含む。したがって、以下の請求項は、そのようなすべてのさらなる修正、変更、再配置、置換、代替、設計選択、および実施形態を包含するものと解釈されることが意図されている。
前述の実施形態は、異なる他のコンポーネント内に収納される、または接続される異なるコンポーネントを示している。このように示されているアーキテクチャは単に例示的であること、また実際に、同じ機能を達成する他の多くのアーキテクチャを実装できることは理解されるべきである。概念的な考え方として、同じ機能を達成するようにコンポーネントを配置することは、所望の機能が達成されるように実際に「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するように組み合わされた本明細書の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間コンポーネントに関係なく所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられている」ものとみなせる。同様に、そのように関連付けられている２つのコンポーネントは、所望の機能性をもたらすように互いに「動作可能なように接続されている」か、または「動作可能なように結合されている」ものとしてみなせる。
本発明の特定の実施形態が示され説明されているが、当業者にとっては、本明細書の教示に基づき、本発明およびそのより広範な態様から逸脱することなく変更および修正を加えることができ、したがって、付属の請求項は、本発明の真の精神および範囲内にあるようなすべての変更および修正をその範囲内に包含するものであることは明白であろう。さらに、本発明は、付属の請求項によってのみ画定されることも理解されるべきである。当業者であれば、一般に、本明細書で使用されている、また特に付属の請求項（例えば、付属の請求項の本文）で使用されている言い回しは、「制約のない」言い回し（例えば、「含むこと」という言い回しは、「限定はしないが、含むこと」と解釈すべきであり、「有する」という言い回しは、「少なくとも有する」と解釈すべきであり、「含む」という言い回しは、「限定はしないが、含む」と解釈すべきである、など）として一般的に意図されていることを理解されるであろう。さらに、当業者であれば、導入される請求項列挙の特定の数が意図されている場合、そのような意図は、請求項内で明示的に記載され、そのような列挙がない場合は、そのような意図は存在しないことを理解するであろう。例えば、理解の助けとして、付属の請求項に、導入句「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」を入れて請求項列挙を導入することができる。しかし、英語原文において、このような語句を使用したとしても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項列挙の導入によって、たとえその請求項が導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」、および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含むとしても、そのような導入される請求項列挙を含む特定の請求項がそのような列挙を１つしか含まない発明に制限されることを意味すると解釈すべきではなく（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、典型的には、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）、請求項列挙を導入するために使用される定冠詞の使用についても同じことが成り立つ。それに加えて、特定の数の導入される請求項列挙が明示的に記載されるとしても、当業者であれば、そのような列挙は、典型的には、少なくとも記載されている数を意味するものと解釈すべきであることを理解するであろう（例えば、他に修飾子を付けない「２つの列挙」という飾りのない列挙は、典型的には、少なくとも２つの列挙、または２つ以上の列挙を意味する）。
したがって、本発明は、付属の請求項により定められる場合を除き制限されない。

Claims (22)

  1. １００ナノメートル未満の平均直径を有する、電荷が安定化された酸素含有ナノ気泡のイオン性水溶液を含む界面動電的に改変された水性流体であって、前記流体が、治療を必要とする対象における細菌感染症またはその少なくとも１つの症状を治療するための方法において使用されるための流体であり、前記方法は細菌感染症またはその少なくとも１つの症状を治療するのに十分な前記流体の治療有効量を投与することを含む、流体。
  2. 前記界面動電的に改変された水性流体が、前記対象の細胞における細胞膜構造の機能を改変するのに適している、請求項１に記載の流体。
  3. 前記界面動電的に改変された水性流体の改変が、前記流体を流体力学的に誘導される局所的界面動電効果に曝露することを含み、
    前記局所的界面動電効果に曝露することが、電圧パルスと電流パルスのうちの少なくとも１つに曝露することを含み、
    または、前記流体を流体力学的に誘導される局所的界面動電効果に曝露することが、前記流体を生成するために使用されるデバイスの界面動電効果により誘導される構造的特徴に前記流体を曝露することを含む、請求項１に記載の流体。
  4. 細菌感染症の少なくとも１つの症状が、発赤、腫脹、疼痛、血管透過性、血管拡張、およびネクローシスからなる群から選択される、請求項１に記載の流体。
  5. 前記細菌感染症は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、およびＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓからなる群から選択される少なくとも１つの細菌株による感染を含み、好ましくは、前記細菌株は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、多剤耐性Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、またはＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓを含む、請求項１に記載の流体。
  6. 前記流体が、酸素富化水または酸素富化食塩液を含む、請求項１に記載の流体。
  7. 細胞膜構造または機能を改変することが、膜結合タンパク質の立体構造、リガンド結合活性、または触媒活性の改変を含む、請求項２に記載の流体。
  8. 前記膜結合タンパク質が、受容体、膜貫通受容体、イオンチャネルタンパク質、細胞内付着タンパク質、細胞接着タンパク質、およびインテグリンなどからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項７に記載の流体。
  9. 前記膜貫通受容体が、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）を含む、請求項８に記載の流体。
  10. 前記Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）が、Ｇタンパク質αサブユニットと相互作用する、請求項９に記載の流体。
  11. 前記Ｇタンパク質αサブユニットが、Ｇαｓ、Ｇαｉ、Ｇαｑ、およびＧα１２からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の流体。
  12. 前記少なくとも１つのＧタンパク質αサブユニットが、Ｇαｑである、請求項１１に記載の流体。
  13. 細胞膜構造または機能を改変することが、膜導電率および膜電位のうちの少なくとも１つを変化させること、またはカルシウム依存性の細胞メッセージ伝達経路またはシステムの調節、またはホスホリパーゼＣ活性の調節、またはアデニル酸シクラーゼ（ＡＣ）活性の調節、または発赤、腫脹、疼痛、血管透過性、血管拡張、およびネクローシスからなる群から選択される少なくとも１つの病状または症状に付随する細胞内シグナル伝達の調節を含む、請求項２に記載の流体。
  14. 前記方法が細胞ネットワークまたは層に投与することを含み、その中における細胞間結合の調節をさらに含み、
    前記細胞内結合が、密着結合、ギャップ結合、接着帯、およびデスモソームからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の流体。
  15. 前記細胞ネットワークまたは層が、肺上皮、気管支上皮、および腸管上皮からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の流体。
  16. 前記界面動電的に改変された水性流体が含酸素化され、前記流体中の酸素が、大気圧下で少なくとも１５ｐｐｍの酸素量で存在する、請求項１に記載の流体。
  17. 前記界面動電的に改変された水性流体が、溶媒和電子および界面動電的に修飾されるか、または荷電された酸素種のうちの少なくとも１つを含み、
    前記溶媒和電子または界面動電的に修飾されるか、もしくは荷電された酸素種が、少なくとも０．０１ｐｐｍ、少なくとも０．１ｐｐｍ、少なくとも０．５ｐｐｍ、少なくとも１ｐｐｍの量で存在し、
    前記界面動電的に改変された含酸素水性流体が、分子酸素によって安定化された溶媒和電子を含む、
    請求項１から１６までのいずれか一項に記載の流体。
  18. 細胞内シグナル伝達の調節を行うのに十分な細胞膜構造または機能を改変する能力が、閉じられた気密容器内で、少なくとも２カ月にわたって持続する、請求項１に記載の流体。
  19. 前記方法が、併用療法をさらに含み、少なくとも１つの追加の治療薬が投与される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の流体。
  20. 前記少なくとも１つの追加の治療薬が、全身性抗生物質、アモキシシリンと、アンピシリンと、バカンピシリンと、カルベニシリンと、クロキサシリンと、ジクロキサシリンと、フルクロキサシリンと、メチシリンと、メズロシリンと、ナフシリンと、オキサシリンと、ペニシリンＧと、ペニシリンＶと、ピペラシリンと、ピバンピシリンと、ピブメシリナムと、チカルシリンとからなる抗生物質の群から選択される、請求項１９に記載の流体。
  21. 前記抗生物質が、Ａｍｏｘｉｌ、Ｐｏｌｙｍｏｘ、Ｔｒｉｍｏｘ、およびＷｙｍｏｘを含むペニシリンクラスのアモキシシリンサブクラスと、Ｏｍｎｉｐｅｎ、Ｏｍｎｉｐｅｎ−Ｎ、Ｐｏｌｙｃｉｌｌｉｎ、Ｐｏｌｙｃｉｌｌｉｎ−Ｎ、Ｐｒｉｎｃｉｐｅｎ、Ｔｏｔａｃｉｌｌｉｎ、およびＴｏｔａｃｉｌｌｉｎ−Ｎを含むペニシリンクラスのアンピシリンサブクラスと、Ｓｐｅｃｔｒｏｂｉｄを含むペニシリンクラスのバカンピシリンサブクラスと、ＧｅｏｃｉｌｌｉｎおよびＧｅｏｐｅｎを含むペニシリンクラスのカルベニシリンサブクラスと、ＣｌｏｘａｐｅｎおよびＴｅｇｏｐｅｎを含むペニシリンクラスのクロキサシリンサブクラスと、Ｄｙｎａｐｅｎ、Ｄｙｃｉｌｌ、およびＰａｔｈｏｃｉｌを含むペニシリンクラスのジクロキサシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのフルクロキサシリンサブクラスと、Ｓｔａｐｈｃｉｌｌｉｎを含むペニシリンクラスのメチシリンサブクラスと、Ｍｅｚｌｉｎを含むペニシリンクラスのメズロシリンサブクラスと、Ｎａｆｃｉｌ、Ｎａｌｌｐｅｎ、およびＵｎｉｐｅｎを含むペニシリンクラスのナフシリンサブクラスと、ＢａｃｔｏｃｉｌｌおよびＰｒｏｓｔａｐｈｌｉｎを含むペニシリンクラスのオキサシリンサブクラスと、Ｂｉｃｉｌｌｉｎ Ｌ−Ａ、Ｃｒｙｓｔｉｃｉｌｌｉｎ ３００
    Ａ．Ｓ．、Ｐｅｎｔｉｄｓ、Ｐｅｒｍａｐｅｎ、Ｐｆｉｚｅｒｐｅｎ、Ｐｆｉｚｅｒｐｅｎ−ＡＳ、およびＷｙｃｉｌｌｉｎを含むペニシリンクラスのペニシリンＧサブクラスと、Ｂｅｅｐｅｎ、Ｂｅｔａｐｅｎ、Ｌｅｄｅｒｃｉｌｌｉｎ ＶＫ、Ｐｅｎ Ｖｅｅ Ｋ、Ｖ−Ｃｉｌｌｉｎ Ｋ、およびＶｅｅｔｉｄｓを含むペニシリンクラスのペニシリンＶサブクラスと、ピプラシルを含むペニシリンクラスのピペラシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのピバンピシリンサブクラスと、ペニシリンクラスのピブメシリナムサブクラスと、ペニシリンクラスのチカルシリンサブクラスと、これらの組合せとからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項２０に記載の流体。
  22. 前記細胞が、哺乳類細胞であり、具体的には、ヒト細胞である、請求項２に記載の流体。
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