JP7262480B2 - 同位体組成物 - Google Patents

Description

本発明は、哺乳動物の水和（ハイドレーション）、特に経口又は局所手段によるヒトの水和に適した水性組成物の分野に関する。本発明はさらに、冷却等の工業用水の分野に関する。

水は普遍的な生物学的溶媒であり、これがなければ生命体は生存できない。ヒトは、体温が少なくとも部分的には発汗によって調節されていることを考慮すれば、特に脱水に脆弱である。発汗は体温調節に重要であるが、水や溶質の主要な喪失源にもなりうる。発汗の最大速度は、馴化成人では５０ｍｌ／分、又は２，０００ｍｌ／時にもなる。この速度は維持されえないが、激しいストレス下では体内総水分が２５％まで喪失されうる。

従来技術は、発汗によって失われる水及び電解質を置換するように処方された多くの様々なタイプの飲料を提供する。当該飲料は、通常、身体運動時又はその前後に消費される。当該飲料は、一般に有効であるが、水の蒸発の固定潜熱を考慮すると、身体から排出されうる熱量を変化させることはできない。

水分の生物学的必要性とは別に、ヒトの水分補給（ハイドレーション）は、機能及び審美的な観点から皮膚にとっても、重要である。脱水状態では、皮膚の上層がひび割れて感染性病原体が侵入する入り口となる。脱水皮膚も刺激を受け、炎症反応を起こし、皮膚の紅潮や腫脹を発生させる場合がある。さらに、乾癬等の病的状態は皮膚の脱水により悪化する場合がある。

審美的配慮では、脱水した皮膚はふっくら感が失われ、外観が弛緩してみえる場合がある。皮膚のしわがより顕著に現れ、皮膚は輝きを失う。皮膚が脱水状態の人は、老けてみえたり、不健康にみえたりする。

皮膚脱水に関連する審美的問題を研究する場合、従来技術は、水分子を皮膚上層に注入することを目的とするクリーム、ゲルローション等の広範囲の水和性局所組成物を提供する。一般に短期的には有効であるが、皮膚から水分が急速に蒸発すると、皮膚が直ちに水分補給の低い状態に戻ることを意味する。当該局所組成物は、皮膚上に層を形成して水分喪失を制限することを目的とする油及び他の物質をさらに含み得る。しかし、油や他の物質は、孔をふさぎ、メークアップファンデーションや化粧品の粉末により顔が凝固する作用がある。

水はまた、冷却、蒸気の製造、洗浄及びすすぎレセプタクル及び導管等の多くの工業プロセスに不可欠である。問題は、水工業プロセス水の蒸発速度が遅すぎたり、速すぎたり、あるいはかなりの量のエネルギー、特に熱エネルギーを必要としたりすることである。

水はまた、多くの工業プロセスで溶剤として用いられる。この分野では、必要な水を必要な用途に応じて十分な純度で入手することが問題である。

本発明の実施形態は、哺乳動物、特にヒトの水和（ハイドレーション）のための改良された飲料及び局所組成物を提供することにより、従来技術の上記問題を克服又は改善することである。さらなる態様は、従来技術の飲料及び局所組成物の代替物を提供することである。

文書、活動、材料、装置、物品等の議論は、本発明の文脈を提供することのみを目的として、本明細書に含まれる。当該事項のいずれか又は全てが、従来技術基準の一部を形成しているか、又は本出願の各クレームの優先日前に存在していた、本発明の関連分野の技術常識であったことを示唆又は記載するものではない。

第１態様では、必ずしも最も広い態様ではないが、本発明は、水分子を含む飲料を提供し、前記水分子は、異なる同位体の酸素原子又は水素原子を有し、前記飲料は、酸素又は水素同位体の少なくとも１つで濃縮され、、前記濃縮は、（ｉ）前記飲料の製造に用いられる水中の前記酸素若しくは水素同位体の量、又は（ｉｉ）地下水中の前記酸素若しくは水素同位体の量、又は（ｉｉｉ）ウィーン標準平均海洋水を基準とする。

前記飲料の一実施形態では、少なくとも１つの同位体の濃縮は、
同位体１６Ｏ：０．９９７５７モル画分
同位体１７Ｏ：３．８×１０^－４モル画分
同位体１８Ｏ：２．０５×１０^－３モル画分である。

前記飲料の一実施形態では、少なくとも１つの同位体の濃縮は、以下の範囲で画定される：
同位体１６Ｏ：０．９９７３８～０．９９７７６モル画分
同位体１７Ｏ：３．７×１０^－４～４．０×１０^－４モル画分
同位体１８Ｏ：１．８８×１０^－３～２．２２×１０^－３モル画分である。

前記飲料の一実施形態では、同位体１７Ｏの存在量は３．８×１０^－４モル画分未満であり、及び／又は同位体１８Ｏの存在量は２．０５×１０^－３モル画分未満であり、及び／又は同位体１６Ｏの存在量は約０．９９７５７モル画分を超える。

前記飲料の一実施形態では、同位体１７Ｏの存在量は、３．７×１０^－４モル画分未満であり、及び／又は同位体１８Ｏの存在量は、２．２２×１０^－３モル画分未満であり、及び／又は同位体１６Ｏの存在量は、約０．９９７７６モル画分を超える。

前記飲料の一実施形態では、水分子のデルタ（ｄｅｌｔａ）－Ｏ１８は、約０ ０／００より大きいか又は小さい。前記飲料の一実施形態では、水分子のデルタ－Ｏ１８は、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５又は１００ ０／００より大きい。前記飲料の一実施形態では、水分子のデルタ－Ｏ１８は、約－５、－１０、－１５、－２０、－２５、－３０、－３５、－４０、－４５、－５０、－５５、－６０、－６５、－７０、－７５、－８０、－８５、－９０、－９５又は１０００／００未満である。

さらに、酸素分子に関する濃縮物の代替として、通常の水の２つのプロチウム原子（プロトンのみを有する核を有する）の代わりに、２つの重水素原子（中性子とプロトンを有する核を有する）を有する水分子を濃縮することによって、重水を生成することができる。以下に詳述するように、分子ふるい（グラフェン、グラフェンオキシド、及び窒化ホウ素分子ふるいを含む）は、異なる水素同位体及び／又は異なる酸素同位体を有する水の分離に用いうるように企図される。しかし、重水分子の重量は、水の分子量の約８９％が２個の水素原子ではなく１個の酸素原子に由来するので、通常の水分子の重量と実質的に異ならない。用語「重水」は、大部分が酸化重水素Ｄ２０であるが、いくつかの酸化水素－重水素（ＨＤＯ）及び少数の通常の酸化水素Ｈ_２Ｏ分子を含む、高度に濃縮された水混合物を意味する。例えば、重水は、水素原子分画によって９９．７５％まで濃縮され得る。これは水素原子の９９．７５％が重系であることを意味する。比較のために、通常の水（重水素標準物質として用いられる「普通の水」）は、水素原子１００万個あたり重水素原子は約１５６個しか含まない。これは、水素原子の０．０１５６％が重系であることを意味する。

重水は放射性物質ではない。純粋形では、密度は水より約１１％高いが、それ以外の点では物理的、化学的に類似する。それにもかかわらず、重水素を含む水（特に生物学的性質に影響を与える）の様々な相違点は、重水素が最も軽い同位体の重さの２倍であるという点で、重水素が重い安定な同位体の中で独特であるため、一般的に存在するどの同位体置換化合物よりも大きい。この違いは水の水素－酸素結合強度を高め、それだけで化学反応に重要な違いが生じる。

前記飲料の一実施形態では、水分子は水源に由来し、前記同位体の酸素、又は水素のうちの少なくとも１つの存在量が、前記水源において見いだされる酸素又は水素同位体の少なくとも１つの存在量より多いか又は少ない。

前記飲料の一実施形態では、水源は、植物組織、又は乳製品の材料、又は天然水域からの採取水である。前記飲料の一実施形態では、植物組織は、生殖組織又は栄養組織である。前記飲料の一実施形態では、植物組織は、果実、野菜、種子、葉、茎、又は根である。前記水源は、植物の樹液又は樹木水でもよい。

前記飲料の一実施形態では、飲料は食品水準の添加剤を含む。

前記飲料の一実施形態では、添加剤は、着色剤、香味剤、電解質、甘味料、保存剤、溶解又は非溶解ガス、栄養剤、ビタミン、医薬、プロバイオティクス、又はプレバイオティクスである。

他の実施形態では、本発明は、本明細書に記載の飲料を含む食品水準の容器を提供する。一実施形態では、容器は、容器と密封を形成する食品水準の蓋を含む。

一実施形態では、本発明は、本明細書に記載の工業プロセス水と接触する工業プロセスで用いられる製品を提供する。

他の実施形態では、本発明は、本明細書に記載の工業用溶媒を含む工業的方法の中間体又は製品を提供する。

他の実施形態では、本発明は、水分子を含む局所皮膚外用組成物を提供し、前記水の分子は、異なる同位体の酸素原子又は水素原子を有し、前記濃縮は、（ｉ）前記飲料の製造に用いられる水中の前記酸素若しくは水素同位体の量、又は（ｉｉ）地下水中の前記酸素若しくは水素同位体の量、又は（ｉｉｉ）ウィーン標準平均海洋水を基準とする。

前記組成物の実施形態では、少なくとも１つの同位体の存在量は、以下の通りである：
同位体１６Ｏ：０．９９７５７モル分率、
同位体１７Ｏについては、３．８×１０^－４モル画分
同位体１８Ｏの場合：２．０５×１０^－３モル画分
前記組成物の実施形態では、少なくとも１つの同位体の濃縮は、以下の範囲で画定される：
同位体１６Ｏ：０．９９７３８～０．９９７７６モル画分
同位体１７Ｏ：３．７×１０^－４～４．０×１０^－４モル画分
同位体１８Ｏ：１．８８×１０^－３～２．２２×１０^－３モル画分である。

前記組成物の実施形態では、同位体１７Ｏの存在量は３．８×１０^－４モル画分より大きく、及び／又は同位体１８Ｏの存在量は２．０５×１０^－３モル画分より大きく、及び／又は同位体１６Ｏの存在量は約０．９９７５７モル画分より小さい。

前記組成物の実施形態では、同位体１７Ｏの存在量は４．０×１０^－４モル画分より大きく、及び／又は同位体１８Ｏの存在量は２．２２×１０^－３モル画分より大きく、及び／又は同位体１６Ｏの存在量は約０．９９７３８モル分率より小さい。

前記組成物の実施形態では、水分子のデルタ－Ｏ１８は約０ ０／００より大きいか又は小さい。前記組成物の実施形態では、水分子のデルタ－Ｏ１８は、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５又は１００ ０／００より大きい。前記組成物の実施形態では、水分子のデルタ－Ｏ１８は、約－５、－１０、－１５、－２０、－２５、－３０、－３５、－４０、－４５、－５０、－５５、－６０、－６５、－７０、－７５、－８０、－８５、－９０、－９５又は１０００／００未満である。

前記組成物の実施形態では、水分子は水源に由来し、酸素又は水素同位体の少なくとも１つの存在量は、水源において見いだされる酸素又は水素同位体の少なくとも１つの存在量よりも大きいか又は小さい。

前記組成物の実施形態では、水源は、植物組織、又は乳製品の材料、又は天然水域からの採取水である。前記組成物の実施形態では、植物組織は、生殖組織又は栄養組織である。前記組成物の実施形態では、植物組織は、果実、野菜、種子、葉、茎、又は根である。前記水源は、植物の樹液又は樹木水でもよい。

前記組成物の実施形態では、皮膚外用的に許容されうる添加剤を含む。前記組成物の実施形態では、添加剤は低アレルゲン性である。

前記組成物の実施形態では、添加剤は、着色剤、香料、塩、緩衝剤、保存剤、乳化剤、油、ビタミン、洗浄剤、皮膚外用的に活性な薬剤、又は医薬である。

さらなる態様では、本発明は、本明細書に記載される組成物を含む化粧品水準の容器を提供する。一実施形態では、容器は、容器と密封を形成する化粧品水準の蓋を含む。さらなる態様において、本発明は、飲料又は局所皮膚外用組成物を製造する方法であって、水源を供給する工程であって、前記水の分子は、異なる同位体の酸素原子又は水素原子を有し；（ｉ）前記水源を分画して、前記同位体の酸素、若しくは水素のうちの少なくとも１つの存在量が前記水源で見いだされる存在量より多いか若しくは少ない水分子が濃縮された画分を生成する工程、又は（ｉｉ）前記水源がすでに重水中で濃縮されている場合、その濃縮度を、完全に若しくは部分的に維持する工程、を含む方法を提供する。

本方法の一実施形態では、分画工程は、水源を蒸発させる工程を含む。

本方法の一実施形態では、分画工程は、水源の濃縮又は分子ふるい分けの工程を含む。

本方法の一実施形態では、水源は、植物組織、又は乳製品材料、又は天然水域からの採取水である。本方法の一実施形態では、植物組織は生殖組織又は栄養組織である。本方法の一実施形態では、植物組織は、果実、野菜、種子、葉、茎、又は根である。前記水源は、植物の樹液又は樹木水でもよい。

本方法の一実施形態では、前記植物組織を処理して、段階的分画工程の対象である、植物組織抽出物を生成させる。本方法の一実施形態では、植物組織抽出物は実質的に液体である。本方法の一実施形態では、液体は果汁である。本方法の一実施形態では、分画工程は、食品濃縮器/蒸発器を用いて実施される。

本方法の一実施形態では、分画工程は、蒸発工程及び縮合工程を含む。本方法の一実施形態では、蒸発工程は、水源中の水の少なくとも約９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、又は９９％が蒸発されるまで行われる。本方法の一実施形態では、濃縮物は特異的に収集される。

本方法の一実施形態では、蒸発工程及び凝縮工程は、多重効果蒸発器を用いて実施される。例えば、一連の効果がある蒸発器を用いて、果汁を所望の濃度レベルまで蒸発させることができる。各効果は果汁から水を除去し、その後の効果は酸素又は水素同位体の組成を変化させた果汁から水を蒸発させる。各効果によって除去される濃縮物は、酸素又は水素同位体の組成が実質的に異なる。最初の効果由来の水は、多重効果蒸発器の末端効果由来の水よりもＨ_２０^１６／Ｈ_２０^１８の比が高いことが示される。

本方法の一実施形態では、分画工程は、凍結工程を含む。

本方法の一実施形態では、分画工程は、水源中の水の少なくとも約９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、又は９９％が凍結されるまで行われる。

本方法の一実施形態では、本方法は、水源、又は水源に由来する物質を分子ふるいと接触させる工程を含む。

一実施形態では、分子ふるいは、異なる同位体組成を有する水分子を識別するように構成される。

一実施形態では、分子ふるいは、実質的に塩を除去するように構成される。

一実施形態では、本方法は、採取（ドロー；ｄｒａｗ）溶液を有する順浸透工程を含み、本方法は、採取溶液を分子ふるいと接触させて採取溶液を再生成する工程を含む。

一実施形態では、本方法は、逆浸透、順浸透、活性炭処理、限外濾過、ナノ濾過、及び分取クロマトグラフィーから選択される精製工程の工程を含む。

本方法の一実施形態では、未凍結水を特異的に収集する。

本方法の一実施形態では、分画工程は、第１画分及び第２画分を提供するように構成され、酸素又は水素同位体の少なくとも１つの存在量は、第１画分において水源で見出される存在量よりも大きく、酸素又は水素同位体の少なくとも１つの存在量は、第２画分において水源で見出される存在量よりも小さい。本方法の一実施形態では、本方法は飲料を製造するためのものであり、本方法は、食品水準の添加剤を第１画分及び第２画分に添加する工程を含む。

本方法の一実施形態では、添加剤は、着色剤、香味剤、電解質、甘味料、保存剤、溶解又は非溶解ガス、栄養剤、ビタミン、医薬、プロバイオティクス、又はプレバイオティクスである。

一実施形態では、方法は、第１画分及び第２画分を食品用容器に移す工程を含む。

一実施形態では、本方法は、容器を気密密封する工程を含む。

本方法の一実施形態では、本方法が局所皮膚外用組成物の製造用である場合、本方法は、皮膚外用的に許容される添加剤を第１画分及び第２画分に添加する工程を含む。

局所皮膚外用組成物を製造する方法の一実施形態では、添加剤は、着色剤、香料、塩、緩衝剤、保存剤、乳化剤、油、ビタミン、洗浄剤、皮膚外用的に活性な薬剤、又は医薬である。

局所皮膚外用組成物を製造する方法の一実施形態では、本方法は、第１画分及び第２画分を化粧品水準の容器に移す工程を含む。

局所皮膚外用組成物を製造する方法の一実施形態では、本方法は、血管を気密密封する工程を含む。

一実施形態では、本方法が工業プロセス水の製造用である場合、本方法は、製造された工業プロセス水を貯蔵容器に搬送する工程を含む。

一実施形態では、方法が工業プロセス溶媒の製造用である場合、本方法は、工業プロセス溶媒を溶質又は溶液に添加する工程を含む。いくつかの実施形態では、水源又は水源の前駆体、又は中間生成物は、ナノ濾過、逆浸透、順浸透、膜蒸留、又は上記の方法のいずれかと同一若しくは類似の原理に基づいて動作する方法からなる群から選択される方法によって濃縮又は分画される。

さらに、本発明のさらなる側面は、被験体における脱水又は高温を治療又は予防する方法を提供し、本方法は、本明細書に記載の有効量の飲料を、それを必要とする被験体に投与する工程を含む。

治療方法の一実施形態では、高温は身体活動又は発熱によって引き起こされる。

さらに、本発明のさらなる側面は、被験体の皮膚の脱水症又は審美的障害を治療又は予防する方法を含み、本方法は、それを必要とする被験体の皮膚に、本明細書中に記載される有効量の局所皮膚外用組成物を直接塗布する工程を含む。

皮膚処置方法の一実施形態では、皮膚の審美的障害は、皮膚の弛み、しわ、皮膚剥離、皮膚濁音又は老化外観である。

同位体的に濃縮された凝縮物の実験室規模での調製に用いられる装置を示す写真である。 グラフェン平面に沿ったＮａＣｌの透過方向を示す、物理的に閉じ込められたグラフェン酸化物膜の高度な図式的表現である。Ｎａ及びＣｌイオンは、膜の供給／保持側に保持されることに留意されたい。 グラフェン／Ｎａｆｉｏｎ複合膜の製造に含まれる工程の高度に図式的な表現である。 電気化学的ポンピングによる同位体分離用の図３Ａの複合膜の高度に図式的な表現である。

当業者であれば、当該説明を検討した後、本発明が、様々な代替の実施形態及び代替の用途においてどのように実施されるかは明らかであろう。本発明の様々な実施形態が本明細書に記載されるが、当該実施形態は、限定されるものではなく、一例として提示されるものであることが理解される。このように、様々な代替実施形態の当該説明は、本発明の範囲又は広さを制限するものと解釈されるべきではない。さらに、利点又は他の態様の記載は、特定の例示的実施形態に適用され、必ずしも特許請求の範囲によってカバーされる全ての実施形態に適用されるわけではない。

本明細書の説明及び特許請求の範囲の記載を通じて、用語「含む（comprise/comprising/comprises）」等の変形を含む用語は、他の添加剤、成分、整数又は工程を除外することを意図しない。

本明細書中で「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「さらなる実施形態」を参照するとは、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造又は性質が本発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味し、従って、本明細書中の様々な箇所における上記語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照していなくてもよく、同じ実施形態を参照してもよい。本明細書は、本発明の様々な実施形態に関する変形の利点を開示する。いずれかの特定の実施形態が本明細書に開示された全ての利点を有することは、示唆も表現もされない。いくつかの実施形態には、単一の利点のみがあってよい。他の実施形態は、いかなる利点ももたず、代わりに、従来技術の有用な代替を表す。

本発明は、少なくとも部分的には、「重い」水分子（すなわち、中性子が１７、１８以上の同位体の酸素原子を有する水分子）又は「軽い」水分子（すなわち、中性子が１６以下の同位体の酸素原子を有する水分子）に優先的に濃縮された水が、経口／非経口及び局所的に哺乳動物の水和に有用であるという発明者の発見に基づく。従って、第１態様では、本発明は、異なる同位体の酸素又は水素原子を有する飲料、又は工業プロセス水、又は水分子を含む工業用溶媒を提供し、前記飲料は、酸素又は水素同位体の少なくとも１つに濃縮され、前記濃縮は、（ｉ）飲料、工業プロセス水、又は工業用溶媒の製造に用いられる水中の酸素又は水素同位体の量、又は（ｉｉ）地下水中の酸素又は水素同位体の量、又は（ｉｉｉ）ウィーン標準平均海洋水に関連する。

本明細書で用いられる用語「飲料」は、実質的に純粋な水製品を含む、動物の消費に適したいかなる飲料をも含むことを意図する。

本明細書中で用いられる場合、用語「工業プロセス水」は、工業規模で用いられるいかなる水、又は主に水を含む組成物を含むことを意図する。

本明細書で用いられる用語「工業用溶媒」は、溶質を溶解するため、又は溶質を溶液中に維持するため、又は溶媒を溶液中で希釈するために、工業規模で用いられるいかなる水又は主に水を含む組成物を含むことを意図する。

本明細書で用いられる用語「工業」は、実験室規模又は小規模のパイロット規模での適用を除外することを意図する。工業的方法とは、商業量で商品を生産し、かつ、少なくとも約１，０００人、１０，０００人、１００，０００人、１００，０００，０００人、１００，０００，０００人、又は５０，０００，０００人、又は少なくとも１００，０００，０００人の人口への供給に用いられる方法である。あるいは、工業的方法は、１日、１週間、１ヶ月又は１年の期間にわたり、１０ｋｇ、又は１００ｋｇ、又は１，０００ｋｇ、又は１０，０００ｋｇ、又は１００，０００ｋｇの量の製品を製造することができる方法とみなしてよい。

第２態様では、本発明は、水分子を含む局所皮膚外用組成物を提供し、水分子は、異なる同位体の酸素原子又は水素原子を有し、前記飲料は、少なくとも１つの酸素同位体又は水素同位体に濃縮され、前記濃縮は、（ｉ）前記飲料の製造に用いられる水中の前記酸素又は水素同位体の量、又は（ｉｉ）地下水中の前記酸素又は水素同位体の量、又は（ｉｉｉ）ウィーン標準平均海洋水に関連する。本明細書で用いられる用語「局所皮膚外用組成物」は、実質的に純粋な水製品を含む、動物の皮膚への適用に適したいかなる組成物を含むことが意図される。

飲料水中のいかなる所定の酸素又は水素同位体の濃縮度は、比較水を参照することによって画定しうる。比較水は、地方自治体の水供給であってもよい飲料の製造に用いられる水、又は河川水若しくは湧水若しくは雨水等の天然の水供給であってもよい。

あるいは、当該比較水は、地下水等の同位体的に中性の水、又はウィーン標準平均海洋水（ＶＳＭＯＷ）等の同位体的に標準的な水である。

濃縮度は、比較水中の酸素又は水素原子の総数に対する飲料中の同位体の酸素又は水素原子の総数に基づいて計算することができる。原理を説明するための基本的な例として、比較水に同位体１６Ｏの原子９９個及び同位体１８Ｏの原子１個（合計１００個の原子）があり、飲料水に同位体１６Ｏの原子９８個及び同位体１８Ｏの原子２個（合計１００個の原子）がある場合、１８Ｏの濃縮度は、１００の総分子当たり１分子として表すことができる。

濃縮のレベルは、１００００００総分子当たり少なくとも約１分子、１０００００総分子当たり１分子、１００００総分子当たり１分子、１０００総分子当たり１分子、９００総分子当たり１分子、８００総分子当たり１分子、７００総分子当たり１分子、６００総分子当たり１分子、５００総分子当たり１分子、４００総分子当たり１分子、３００総分子当たり１分子、２００総分子当たり１分子、１００総分子当たり１分子、９０総分子当たり１分子、８０総分子当たり１分子、７０総分子当たり１分子、６０総分子当たり１分子、５０総分子当たり１分子、４０総分子当たり１分子、３０総分子当たり１分子、２０総分子当たり１分子、又は１０総分子当たり１分子であり得る。

重水分子又は軽水分子の濃縮度は、所定のレベルに設定してもよく、又は所定のレベルになるように設定してもよく、又は所望の結果に応じて設定してよい。例えば、発汗を促進して身体運動時の体温を低下させるために飲料を用いる場合、当該飲料水は軽水分子が濃縮されてよい。発明者は、汗中に分泌された軽水分子は皮膚表面からより容易に蒸発するため、重水分子と比較して皮膚からの気化潜熱除去能がより高いことを企図する。気化潜熱の除去により、皮膚が冷やされ、体温の維持又は低下が促進される作用がある。対照的に、重水分子が濃縮された飲料は、皮膚表面からの水分喪失を回避すべき場合、例えば、機能的又は美容的理由による皮膚の水分補給を改善するため、又はそうでなくても、身体からの水分喪失を回避するために、用いられうる。

局所皮膚外用組成物の場合、水分子は、皮膚からの水分蒸発を回避するために重水中で濃縮され得る。それにより、組成物は皮膚の表面上に（手で塗布する噴霧により）堆積されて、皮膚上に分子の膜が形成される。この膜は重水分子が濃縮されているため、蒸発しにくい。従って、皮膚の水和は、重水分子が濃縮されていない組成物と比較して、より高いレベルで及び／又はより長期間で維持される。

状況によっては、軽水分子が濃縮された皮膚外用組成物が必要とされる場合がある。一例として、組成物は、暑い天候下で身体の冷却を促進することを意図した噴霧であってよい。その場合、軽水分子は重水分子よりも蒸発しやすく、皮膚からの気化潜熱の除去能が高い。

飲料又は皮膚外用組成物を製造する水源は、重水又は軽水が天然で富化されていてよい。例えば、存在する水分子は、地下水、地表水、海水、湖、河川、降水、雪、降水由来の氷、及び氷河等、いずれも軽水分子と重水分子の比率が異なる。当該比率は、水源の場所、特にその場所の気温によって変化する。本発明の文脈において、皮膚外用組成物又は飲料の製造に用いられる水分子は、重水分子又は軽水分子が既に富化する天然源から得ることができる。他の実施形態では皮膚外用組成物又は飲料の製造に用いられる水は、当業者によって有用とみなされるいかなる手段によっても改質され、少なくとも１つの酸素又は水素同位体の濃縮をもたらす。重水の軽水分子に対する濃縮度は、気象学的、地球化学的、古気候学的及び古風時学的技術分野において公知の手段を参照して、デルタ１８－０値を参照することによって示すことができる。この値は、安定同位体１８Ｏ：１６Ｏの比を示す指標であり、降水温度の指標として、地下水と鉱物の相互作用の指標であり、また、メタン生成等の同位体分画を示すプロセスの指標として、一般に用いられる。古生物学の分野では、温度のかわりに、サンゴ、有孔虫、氷床コアの１８Ｏ：１６Ｏのデータが用いられる。定義は、「ｐｅｒ ｍｉｌ（％ｏ、千分の一）」で、以下の：

ように計算される。

ここで、当該規格は、ウィーン標準平均海洋水（ＶＳＭＯＷ）等の公知の同位体組成を有する。デルタ１８－０の考察は、これまで、医療、化粧品、又は飲料製造技術では公知でなかったが、発明者は、この価値が、本発明の飲料、組成物、及び方法を記載する際に用いられうることが企図される。

デルタ１８－０を決定する方法は、気象学、地球化学、古気候学及び古風学の技術分野の当業者に公知であり、出願人は、当該方法は、皮膚外用、化粧品、飲料製造又は工業プロセス技術においても有用であることを見出した。モデルＬ２１４０－１（Picarro Inc., CA）等の市販の分析ユニットは、古気候学及び海洋学等への適用させる水中のデルタ１８－０の高精度測定を提供する。出願人は、当該器具が飲料、医療及び美容技術においても有用であることが企図される。

本明細書の利点を考慮すると、当業者は、特定の用途のために、最小レベルの重水分子又は軽水分子の濃縮を選択することが可能である。用途によっては、濃縮のレベルが天然水の範囲内にある場合もあるが、他の用途では、意図的に天然の水よりも高いレベルに濃縮する必要がある場合もある。

いくつかの実施形態では、水源は、飲料又は皮膚外用組成物として企図される使用を考慮して、重水分子又は軽水分子に実質的に非濃縮であってもよく、又は重水分子又は軽水分子の濃縮が不十分であってよい。当該状況では、水源は、重水分子又は軽水分子のいずれかが濃縮された(又はより濃縮された)水を提供するように、人為的に分画され得る。実際、利便性、経済性、又は再現性の理由から、本組成物及び飲料は、重水又は軽水分子中で人工的な濃縮水を含むことが好ましい。

本発明のいくつかの実施形態では、水源は蒸発法によって処理される。当該方法では、通常、水分子を表面から蒸発させ、次いで蒸発した水を液体水に凝縮させ、次いで、水を加熱（必要に応じて真空）して回収して、飲料又は皮膚外用組成物で用いる。軽水分子は優先的に蒸発するので、縮合物は軽水分子に濃縮される。未蒸発の水は、軽水分子の流出により重水中で濃縮される。

ある実施形態では、水源は、植物組織である。発明者は、植物組織を用いた有意な利点の提供を企図する。１の利点は、収集される重水又は軽水が植物由来のイオン及び化合物を含むことである。果物、野菜、及びその他の植物材料は、植物栄養素、抗酸化物質、栄養補助物質、ミネラル及びビタミン等を含む。多くの研究で、心疾患、脳卒中、癌、高血圧等の慢性疾患に対する予防効果が示される。

植物材料中には、アルカロイド、ベータレイン、カロテノイド、クロロフィル及びクロロフィリン、フラバノイド、フラボノリガンド、イソチオシアネート、モノテルペン、有機硫化物、フェノール化合物、サパニン及びステロールを含む多くのタイプの植物栄養素が見出される。

植物材料はまた、ビタミンＣ、Ｂ１、Ｂ２、ナイアシン、Ｂ６、葉酸、Ｂ１２、ビオチン及びパントテン酸等の水溶性ビタミンを含有する。水溶性ビタミンは貯蔵されず、容易に尿中に排泄される。従って、ヒトは食物の継続的な供給が必要である。水溶性ビタミンは多くの植物性物質に利用されるが、加熱、空気、アルカリ性又は酸性の条件及び光の暴露の結果、容易に破壊される。

水溶性ビタミンのうち８種類はＢ複合体群として知られる。チアミン（ビタミンＢ１）、リボフラビン（ビタミンＢ２）、ナイアシン、ビタミンＢ６、葉酸、ビタミンＢ１２、ビオチン、パントテン酸である。当該ビタミンは植物材料中に広く分布する。その作用は身体の多くの部位で発揮され、食物由来のエネルギー抽出に関与する補酵素として機能する。また、食欲、視覚、皮膚、神経系、赤血球形成にも重要である。

ビタミンＣは、細胞の完全性の維持、創傷治癒、骨及び歯の形成を補助し、血管壁を強化し、免疫系の機能に不可欠であり、鉄の吸収及び利用を改善する。当該ビタミンはまた、壊血病等の栄養障害の予防に機能する。ビタミンＣはまた、ビタミンＥと共にフリーラジカルスカベンジャーとして、抗酸化剤として作用する。研究によれば、ビタミンＣは特定のがん、心疾患、白内障のリスクを低下させうると示唆される。ビタミンＣは体内では製造されず、絶えず摂取される必要がある。身体は常にビタミンＣが必要であるが、貯蔵能は限定される。従って、重水又は軽水分子の濃縮水によって製造される飲料は、微量の前記化合物のいずれかが重水又は軽水が濃縮された画分と共に同時分画される場合でも、使用者にさらなる利点を提供し得る。

局所皮膚外用組成物との関連では、植物由来のイオン及び化合物は、皮膚に機能的又は審美的利点を提供しうる。ビタミン等の化合物は、皮膚の外観の機能の改善に有用であることが知られる。例えば、ビタミンＣ（かんきつ類の果実由来）及びビタミンＡ（ニンジン由来）には、シワ、不規則な色素沈着等を減少させるのに皮膚を積極的に変化させる機能が確立されている。ビタミンＥ（ブロッコリー、ホウレンソウ、パパイヤ、又はアボカド由来）は、皮膚を損傷酸化から保護する潜在的なフリーラジカル捕捉剤である。ビタミンＫ（ケール、タマネギ、アスパラガス由来）は、くも状静脈、瘢痕、及び目の下のくまに有効である。アロエ植物種の生物学的活性分子は乾癬に有益であることが知られる。

植物材料を水源として利用するもう１つの利点は、植物由来の水分が、植物の生育水と比較して、すでに重水分子が濃縮されているという知見に関連する。蒸散の過程では、水は植物の根から移動し、葉や他の構造物の気孔を通って放出される。軽水分子は蒸散の際に（気孔を介して）環境中に放出されやすいため、植物に残存する水は重水分子が濃縮される。このように、植物由来の水（既に重水富化）は、飲料基剤として、また皮膚外用組成物基剤として有用である。飲料基剤として、発汗を抑制し、体内の水分保持を望む人に水分供給するため、植物由来の水を用いることができる。皮膚外用組成物基剤として、重水は、蒸発しにくい皮膚上の薄膜の提供に有用である。

発明者は、植物材料から水を抽出する際に、有益な重水画分の一部又は全部が抽出プロセスで失われることを発見した。従って、当該抽出水は、飲料又は局所皮膚外用組成物の製造では有用でないか、又はそれほど有用でない。したがって、蒸発法を用いて果汁から植物由来の水を抽出する場合、例えば、抽出水は、果汁中の重水分子数として予測される重水分子数を含まない。そのかわり、重水分子の大部分は失われるようである。

植物由来の水は、従来技術の果汁濃縮方法における副産物として得られることが多い。しかし、当該副産物の水の重水分子は予想されるよりも低いことが見いだされた。

重水分子の収率を高めるため、蒸発プロセスを他の方法で行うよりも大きな範囲で継続しなければならないことが見出されている。従来技術の果汁濃縮方法では、濃縮物中にかなりの量の水が残存し、果汁は部分的にしか濃縮されない。例えば、市販のオレンジ果汁濃縮操作では、出発果汁の水分含量は約９０％であり、蒸発によって約３０％まで減少する。従って、蒸発プロセス後、かなりの量の水が濃縮物中に残存する。サトウキビ果汁が糖蜜に濃縮されている場合でも、製品の水分含量は１５％にまで低下しうる。しかし、本発明者は、蒸発プロセス後に濃縮物中の残留水が、飲料及び皮膚外用組成物の製造に有用な重水分子の供給源であることが企図される。

従って、濃縮物の水分含量が約３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％又は１％未満となるように、濃縮物の調製において、通常の調製よりも濃縮が著しく高まることが企図される。このようにして、実質的にすべての重水分子が蒸発し、凝縮によって回収される。したがって、重水分子はほとんど、あるいはまったく失われない。実質的に固体の材料を残存させるまで蒸発が必要であり、特に重水分子が濃縮された最後の残留水の抽出に特殊な装置を用いられうる。固体にまで蒸発させる必要がある場合、取り出された水を回収できる限り、当業者が適当とみなすいかなる手段によっても達成することができる。例えば、残留水を取り出すために容器内でさらに加熱することができ、最終的な水量は冷却凝縮器装置によって回収される。

あるいは、食品加工又は医薬品製造の当業者に公知の、場合によっては、市販の噴霧乾燥プロセスを用いることができる。そのような実施形態では、噴霧乾燥プロセスの間に取り出された水は、重同位体形態の水が富化するように凝縮されてよい。

重水分子中に極度の濃縮水が必要な場合、凝縮物は、蒸発プロセスの次の段階で採取される凝縮物画分に分割できる。したがって、第１画分にはより低いレベルの重水分子が含まれ、後の画分ではより高いレベルの重水分子が含まれる。例えば、蒸発プロセスでは、果汁は２０％の水分含量まで濃縮され得、凝縮物は廃棄されるか、又は他の目的に用いられる。２０％から５％までのさらなる濃縮によって得られた凝縮物は保持され、特に高レベルの重水分子用飲料又は皮膚外用組成物に用いられる。

蒸発濃縮器は、飲料濃縮器の当業者に公知の多重効果蒸発器及び濃縮器を含む。当該機器の製造者としては、Alfa Laval AB（スウェーデン）及びAndritz AG（オーストリア）があげられる。代替法として、又は蒸発法に加えて、原水を冷凍法で分画することができる。理論的に制限されることを望まないが、軽水はより低い活性化エネルギーと分子量であることで、軽水はより容易に氷を形成することが企図される。従って、原水が完全に凍結されない場合、未凍結画分は重水中で濃縮され、凍結画分は軽水中で濃縮される。必要に応じて、凍結画分又は未凍結画分を混合物から取り出してよい。

いくつかの実施形態では、水源又は水源の前駆体、又は中間生成物は、濾過、ナノ濾過、逆浸透、順浸透、膜蒸留、又は上記の方法のいずれかと同一若しくは類似の原理に基づいて作動する方法論からなる群から選択される方法によって濃縮又は分画される。

［飲料への濃縮水の配合］
重水分子又は軽水分子のいずれかの濃縮水を、さらに改変せずに用いることができるが、いくつかの実施形態では、添加剤を添加することができる。例えば、飲料がスポーツ飲料である場合、電解質、緩衝剤、食物酸、食品塩基、着色、香味、及び甘味剤が、濃縮水に添加され得る。

飲料がエネルギー飲料である場合には、カフェイン又はガラナ抽出物等の化合物を添加してよい。

飲料がソフトドリンクの場合、砂糖、着色剤及び香味を添加し、次いで当該混合物を炭酸化してよい。

飲料が栄養学的、機能的、治療的、栄養補助食品、医学的、準医学的又は医藥用途学の場合は、炭水化物、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、タンパク質ヒドロシレート、ビタミン、鉱物、脂肪、油、植物抽出物、プロバイオティクス、プレバイオティクス又は動物抽出物等の添加剤を含むことができる。

いくつかの態様では、当該飲料は、医薬物質の投与に用いられてよく、当該医薬物質は、飲料中に溶解又は懸濁される。ある種の医薬活性物質の投与は、重水分子濃縮飲料で可溶化又は懸濁化されることで利益を受けることが企図される。当該分子は、発汗又は肺又は口腔の表面からの蒸発による損失の傾向が低いためである。重水分子は活性化合物のまわりに水和殻を形成し、それによって化合物の損失を防ぐことができる。

飲料が飲料ミキサーである場合、飲料は炭酸化されてよい。

［飲料の包装］
飲料は、容器を密封できるクロージャー（例えば、蓋）があってよい、飲料容器の形態で提供され得る。容器の容量は、約１０００ｍｌ、９００ｍｌ、８００ｍｌ、７００ｍｌ、７００ｍｌ、６００ｍｌ、５００ｍｌ、４００ｍｌ、又は３００ｍｌ未満であり得る。当該容器には、図面、商標、文章（組成分析及び使用説明書を含む）でラベルを貼ることができる。

［局所皮膚外用組成物への濃縮水の処方］
濃縮水は、上記添加剤（例えば、皮膚を水和する単純な噴霧として）を含まず、皮膚外用的に許容される賦形剤等の添加剤がある組成物として処方することができる。本明細書中で用いられる用語「皮膚外用的に許容される賦形剤」としては、限定されないが、あらゆるアジュバント、担体、滑剤、希釈剤、防腐剤、染料/着色剤、界面活性剤、湿潤剤、分散剤、懸濁剤、安定剤、等張剤、溶剤、又は乳化剤があげられ、これらには、米国食品医薬品局による、ヒトに対する皮膚外用的又は治療用に許容されるもの、又は皮膚外用組成物で用いるのに適するものがあげられる。

組成物は好ましくは、皮膚刺激を最小限に抑制するように製剤化され、皮膚の適当な水和、及び/又は活性化合物の皮膚への輸送を確実にする。当業者であれば、必要に応じて、また本明細書の利益を得るために、組成物に必要なｐＨ又はイオン強度を提供する何らかの緩衝剤又は塩の必要性を決定することができる。許容される塩としては、遊離酸の生物学的有効性及び特性を保持する塩が挙げられ、当該塩は生物学的又は他の点で望ましい。当該塩は、遊離酸へ無機塩基又は有機塩基を添加して調製される。無機塩基由来の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩、マンガン塩、アルミニウム塩等があげられるが、これらに限定されない。好ましい無機塩は、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、及びマグネシウム塩である。有機塩基由来の塩としては、第一級アミン塩、第二級アミン塩、及び第三級アミン塩、天然に存在する置換アミンを含む置換アミン、環状アミン、塩基性イオン交換樹脂、例えば、アンモニア、イソプロピルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、２－ジエチルアミンエタノール、２－ジエチルアミンエタノール、ジシクロヘキシルアミン、リジン、アルギニン、ヒスチジン、カフェイン、プロカイン、ヒドラバミン、コリン、ベタイン、ベンザチン、エチレンジアミン、グルコサミン、メチルグルカミン、テオブロミン、トリエタノールアミン、トロメタミン、プリン、ピペラジン、ピペリジン、Ｎ－エチルピペリジン、ポリアミン樹脂等があげられるが、これらに限定されない。

皮膚外用組成物のｐＨは、食品酸等の酸を用いて、場合によっては、約６．０～８．０に調節することができる。ｐＨ値を調整する酸は、慣用的に用いられる有機酸又は無機酸又はそれらの混合物のいずれであってもよく、好ましくはクエン酸である。

さらに、ｐＨを所定のレベルに維持する緩衝剤を含むことができる。組成物のイオン条件を調整し、緩衝し、又は他の方法への変更に有用な薬剤としては、（名前、ＣＡＳ番号、ＥＬＩＮＣＳ番号）1,6-ヘキサンジアミン124-09-4，204-679-6；2-アミノブタノール、96-20-8，202-488-2；酢酸、64-19-7，200-580-7；アセチルマンデル酸、51019-43-3/732-88-5；アジピン酸、124-04-9，204-673-3；アルストニアスカラス樹皮抽出物、91745-20-9，294-689-7；アルミニウムグリシネート、13682-92-3/41354-48-7；乳酸アルミニウム、18917-91-4，242-670-9；アルミニウムトリホルメート、7360-53-4，230-898-1；アミノエチルプロパンジオール、115-70-8，204-101-2；アミノメチルプロパンジオール、115-69-5，204-100-7；アミノメチルプロパノール、124-68-5，204-709-8；アミノプロパンジオール616-30-8，210-475-8；アンモニア7664-41-7，231-635-3；酢酸アンモニウム631-61-8，211-162-9；炭酸水素アンモニウム1066-33-7，213-911-5；カルバミン酸アンモニウム1111-78-0，214-185-2；炭酸アンモニウム10361-29-2，233-786-0；塩化アンモニウム125-02-9，235-186-4；グリコール酸アンモニウム355249-89-9；水酸化アンモニウム1336-21-6，215-647-6；乳酸アンモニウム515-98-0，208-214-8；モリブデン酸アンモニウム12054-85-2；硝酸アンモニウム6484-52-2，229-347-8；リン酸アンモニウム7722-76-1，231-764-5；チオシアン酸アンモニウム1762-95-4，217-175-6；バナジン酸アンモニウム、7803-55-6，232-261-3；アスコルビン酸、50-81-7/62624-30-0，200-066-2/263-644-3；アゼレイン酸、123-99-9，204-669；ババス酸；バクハン；ベンジル酸、76-93-7，200-993-2；ビス-ヒドロキシエチルトロメタミン、6976-37-0，230-237-7；クエン酸ビスマス、813-93-4，212-390-1；ホウ酸、10043-35-3/113-50-1，233-139-2/234-343-4；ブチルジエタノールアミン、102-79-4，203-055-0；炭酸カルシウム、471-34-1，207-439-9；クエン酸カルシウム813-94-5，212-391-7；リン酸二水素カルシウム、7758-23-8，231-837-1；グリシン酸カルシウム、35947-07-0，252-809-5；水酸化カルシウム、1305-62-0，215-137-3；乳酸カルシウム、814-80-2，212-406-7；酸化カルシウム1305-78-8，215-138-9；リン酸カルシウム7758-23-8/10103-46-5，231-837-1/233-283-6；クエン酸77-92-9/5949-29-1，201-069-1；粘土鉱物；グリシン酸銅、32817-15-5，251-238-9；クエン酸二アンモニウム、3012-65-5，221-146-3；リン酸二アンモニウム、7783-28-0，231-987-8；ジブチルエタノールアミン、102-81-8，203-057-1；ジエチルエタノールアミン、100-37-8，202-845-2；ジメチルイソプロパノールアミン、108-16-7，203-556-4；ジメチルミール、108-01-0，203-542-8；ジオレイン酸エドトルモニウム、111030-96-7；リン酸ジオレイル14450-07-8，238-431-3；リン酸二カリウム7758-11-4，23-1834-5；フマル酸二ナトリウム17013-01-3，241-087-7；リン酸二ナトリウム7558-79-4/7782-85-6，231-448-7；リン酸ピロリン酸二ナトリウム7758-16-9，231-835-0；酒石酸二ナトリウム868-18-8，212-773-3；エタノールアミン141-43-5，205-483-3；エタノールアミンHCL，2002-24-6，217-900-6；エチルエタノールアミン110-73-6，203-797-5；フマル酸110-17-8，203-743-0；ガラクツロン酸685-73-4，211-682-6；グルコヘプトン酸、23351-51-1，245-601-0；グルコン酸、526-95-4，208-401-4；グルクロン酸、576-37-4，209-401-7；グルタル酸、110-94-1，203-817-2；グリシン、56-40-6，200-272-2；グリコール酸、79-14-1，201-180-5；グリオキシル酸、298-12-4，206-058-5；炭酸グアニジン、593-85-1，209-813-7；グアニジンHC1、50-01-1，200-002-3；臭化水素酸、10035-10-6，233-113-0；塩酸、7647-01-0，231-595-7；ヒドロキシエクトイン、16542-15-4，442-870-8；ヒドロキシエチルピペラジンスルホン酸，7365-45-9，230-907-9；イミダゾール、288-32-4，206-019-2；イソ酪酸、79-31-2，201-195-7；イソプロパノールアミン、78-96-6，201-162-7；イソプロピルアミン、75-31-0，200-860-9；乳酸、50-21-5，200-018-0；ラクトビオン酸、96-82-2，202-538-3；ラウリルp-クレゾールケトキシム、50652-76-1；炭酸リチウム、554-13-2，209-062-5；水酸化リチウム、1310-65-2，215-183-4；酢酸マグネシウム、142-72-3，205-554-9；水酸化炭酸マグネシウム、12125-28-9，235-192-7；グリシン酸マグネシウム、14783-68-7，238-852-2；水酸化マグネシウム、1309-42-8，215-170-3；乳酸マグネシウム、18917-93-6，242-671-4；酸化マグネシウム、1309-48-4，215-171-9；マレイン酸、110-16-7，203-742-5；リンゴ酸、97-67-6，202-601-5；マロン酸、141-82-2，205-503-0；マルトビオン酸、534-42-9；メア-ホウ酸、10377-81-8，233-829-3；メタリン酸、37267-86-0，253-433-4；メトキシペグ１００/ポリイプシロンカプロラクトンエチルヘキサノエート；メトキシペグ１００/ポリイプシロンカプロラクトンパルミチン酸；メトキシペグ１１４/ポリイプシロンカプロラクトン；メチルエタノールアミン、109-83-1，203-710-0；モノクエン酸ナトリウム、18996-35-5，242-734-6；泥岩粉末；パエチロマイセス・ジャポニカ（paecilomyces japonica）/ブドウ/キュウリ抽出物発酵濾液；ペンタカリウム三リン酸、13845-36-8，237-574-9；ペンタソジウム三リン酸、7758-29-4，231-838-7；フェノールスルホンフタレイン、143-74-8，205-609-7；フェニルホウ酸水銀、102-98-7，203-068-1；ホスホノブタントリカルボン酸、37971-36-1，253-733-5；リン酸、7664-38-2，231-633-2；五酸化リン、1314-56-3，215-236-1；重炭酸カリウム、298-14-6，206-059-0；ビフタル酸カリウム，877-24-7，212-889-4；重酒石酸カリウム868-14-4，212-769-1；ホウ酸カリウム1332-77-0，215-575-5；炭酸カリウム584-08-7，209-529-3；クエン酸カリウム866-84-2，212-755-5；水酸化カリウム1310-58-3，215-181-3；乳酸カリウム996-31-6/85895-78-9，213-631-3/288-752-8；アスパラギン酸カリウムマグネシウム67528-13-6；酸化カリウム12136-45-7，235-227-6；リン酸カリウム7778-77-0/16068-46-5，231-913-4/240-213-8；酒石酸カリウム、304-59-6，206-156-8；酒石酸カリウム、921-53-9，213-067-8；プロパントリカルボン酸、99-14-9/51750-56-2，202-733-3；キニン酸、77-95-2/562-73-2/36413-60-2，201-072-8/209-233-4；リボン酸、17812-24-7；セバシン酸、111-20-6，203-845-5；セスキエトキシトリエタノールアミン；sh-デカペプチド-7；酢酸ナトリウム、127-09-3，204-823-8；アルミン酸ナトリウム、1302-42-7，215-100-1；乳酸アルミニウムナトリウム、68953-69-5，273-223-6；アラキデートナトリウム；アスパラギン酸ナトリウム、17090-93-6/3792-50-5，241-155-6/223-264-0；重炭酸ナトリウム、144-55-8，205-633-8；重硫酸ナトリウム、7681-38-1，231-665-7；ホウ酸ナトリウム、1330-43-4/1303-96-4，215-540-4；ブトキシエトキシ酢酸ナトリウム、67990-17-4，268-040-3；ナトリウムカルシウムリン酸ホウ素；リン酸カルシウム銅ナトリウム；リン酸カルシウムカルシウムナトリウム；炭酸ナトリウム、497-19-8，207-838-8；クエン酸ナトリウム、68-04-2/612-04-3，200-675-3、エシール酸ナトリウム、5324-47-0，226-194-9、ギ酸ナトリウム、141-53-7，205-488-0；フマル酸ナトリウム、5873-57-4/7704-73-6，227-535-4/231-725-2；グリコール酸ナトリウム、2836-32-0，220-624-9；フミン酸ナトリウム、68131-04-4；水酸化ナトリウム、1310-73-2，215-185-5；乳酸ナトリウム、72-17-3/867-56-1，200-772-0/212-762-3；メタリン酸ナトリウム、10361-03-2/50813-16-6、233-782-9/256-779-4；メタケイ酸ナトリウム、6834-92-0，229-912-9；酸化ナトリウム、1313-59-3，215-208-9；リン酸ナトリウム7558-80-7/7632-05-5，231-449-2/231-558-5；セスキ炭酸ナトリウム533-96-0，208-580-9；ケイ酸ナトリウム1344-09-8，215-687-4；コハク酸ナトリウム2922-54-5，220-871-2；トリメタリン酸ナトリウム7785-84-4，232-088-3；水酸化ストロンチウム18480-07-4/1311-10-0，242-367-1；コハク酸110-15-6，203-740-4；硫酸7664-93-9，231-639-5；酒石酸133-37-9/147-71-7/87-69-4，205-105-7/205-695-6/201-766-0；タウリン、107-35-7，203-483-8；tea-ジリシノール酸塩/イプディ共重合体、351425-02-0；tea-ヒドロヨウ化物7601-53-8，231-508-2；tea-硫酸7376-31-0，230-934-6；テトラヒドロキシエチルエチレンジアミン140-07-8，205-396-0；テトラカリウムピロリン酸7320-34-5，230-785-7；四ナトリウムピロリン酸7722-88-5，231-767-1；トリエタノールアミン102-71-6，203-049-8；トリイソプロパノールアミン122-20-3，204-528-4；三ナトリウムリン酸塩;7601-54-9，231-509-8；三ナトリウムスルホサクシネート13419-59-5，236-524-3；トリチカムバルガーレタンパク質100684-25-1，309-696-3；トリチカム・バルガレ種子抽出物、84012-44-2，281-689-7；トロメタミン、77-86-1，201-064-4；尿素、57-13-6，200-315-5；尿酸、69-93-2，200-720-7；水酸化炭酸亜鉛、150607-22-0；グリシン酸亜鉛、14281-83-5，238-173-1；ヘキサメタリン酸亜鉛13566-15-9，236-967-2及びアスパラギン酸マグネシウム亜鉛が挙げられる。

界面活性剤が含まれる場合、界面活性剤は、従来から用いられるアニオン性、カチオン性、非イオン性、双性イオン性、又は両性界面活性剤、又はそれらの混合物であり得る。組成物は、単なる水溶液/懸濁液として処方することができるが、ガム、ゲル、寒天、又はヒドロゲル等の粘度増加剤を加えて処方することもできる。

本組成物は、クリーム（水性若しくは非水性の基剤、又は混合基剤－水中油又は油中水）、泡、発泡溶液、ローション、バーム、石鹸、血清、又はクレンジング剤として処方され得る。

いくつかの態様では、皮膚外用組成物は、経皮的医薬物質等の皮膚外用的に活性な物質の投与に用いられる。組成物が重水濃縮される場合、当該医薬物質は、溶液中に長期間（皮膚からの蒸発速度が低いことを考慮して）留まるか、及び／又は長期間皮膚と接触し続けることができる。

いくつかの実施形態では、水源又は水源の前駆体、又は中間生成物は、ナノ濾過、逆浸透、順浸透、膜蒸留、又は上記の方法のいずれかと同一若しくは類似の原理に基づいて動作する方法からなる群から選択される方法によって濃縮又は分画される。

［皮膚外用組成物の包装］
組成物は、皮膚上に微細な霧を分配するように構成された噴霧容器の形態で提供して、組成物の薄膜を提供することができる。当該組成物が粘性である場合（クリーム又はローションの形態等）、容器はチューブ、ボトル、小袋、又はジャーの形態であってよく、容器を密封することができるクロージャーを備えることができる。容器には、図面、商標、文章（組成分析及び使用説明書を含む）でラベルを貼ることができる。

組成物は顔（面）にのみ適用されるべきであり、比較的小さな容積の容器、例えば、１００ｍｌ未満、９０ｍｌ、８０ｍｌ、７０ｍｌ、６０ｍｌ、５０ｍｌ、４０ｍｌ、３０ｍｌ、２０ｍｌ、及び１０ｍｌが有用である。

皮膚外用組成物は、ティッシュへの含浸に用いることができ、当該ティッシュは、小袋の中に封入される。あるいは、複数のティッシュを介在させて、使用時にティッシュを取り出した後に密封可能な容器に包装してもよい。当該ティッシュは、メイクアップ除去又は乳児用ティッシュとして有用であり得；この場合、ティッシュを含浸させるのに用いられる組成物としては、洗剤、石鹸、クレンザー、穏和な剥離剤、香料、抗菌剤、抗炎症剤、皮膚粘滑剤等があげられる。

本発明の組成物は、使用者が、通常、動物の皮膚上に噴霧、拡散、穏やかにこすり付け、又はマッサージすることで用いる。本発明の文脈における用語「動物」は、限定されず、ヒト、霊長類、家畜、労務用動物、動物園動物、農業上又は経済上重要な動物等のいかなる哺乳動物を含むことを意図する。理解されるように、本明細書に開示されるような本組成物の美的及び機能的利点を考慮すると、組成物は、主として、ヒト、特に顔面又は上半身の皮膚への適用に有用であるように処方されることが意図される。

組成物は、動物に皮膚外用的に（すなわち、局所的に）投与された場合に所望の効果の発揮に十分な量、例えば、所望の水和量又は組成物によって担持される活性物質の所望の量を意味する皮膚外用的に有効な量で用いられることができる。皮膚外用上有効量を構成する組成物の量は、皮膚の状態及び改善の必要性、並びに処置される動物の年齢に依存して変化し得るが、それは、当業者が自身の知識及びこの開示を考慮して、日常的に決定し得る。

さらなる態様では、本発明は、工業プロセスを実施する方法を提供し、この方法は、本明細書に記載の工業プロセス水を工業機器の一製品に接触させる工程を含む。

他の態様では、本発明は、溶質又は液体の溶液を工業規模で形成する方法であって、溶質又は液体を提供し、溶質を本明細書に記載の工業用溶媒と接触させる工程を含む方法を提供する。

さらに、本発明のさらなる態様は、溶液を工業規模で希釈する方法を提供し、当該方法は、溶液を提供し、該溶液を本明細書に記載の工業用溶媒と接触させる工程を含む。

［同位体的に濃縮された水の供給源としての乳製品］
さらに、又は、本明細書中に記載した植物源に加えて、又はそのかわりに、動物由来材料は、飲料又は皮膚外用組成物の水源として、さらには処理水として有用であることが企図される。例示的な材料は、動物（有蹄動物、特にＢｏｓ属の有蹄動物等）の搾乳によって提供される乳製品材料である。

ミルクは直接水源として利用できるが、ミルク派生物を利用することが望ましい。好ましくは、乳誘導体は、副産物、又は乳清又は濾過透過液等の低価産物である。当該誘導体は、例えばチーズ、ヨーグルト、タンパク質濃縮物、及びタンパク質粉末を製造する工業規模方法法で大量製造することができる。

乳製品原料（乳清等のその誘導体を含む）は、形態によっては重水又は軽水に濃縮されている可能性があり、従って、同位体組成を改変する処理が必要ない。同位体濃縮が必要な場合、本明細書中で開示される手段のいずれか、又は実際に当業者によって適当とみなされる他の方法を利用することができる。

［同位体的濃縮水の供給源として使用済み洗浄液］
使用済み洗浄液は、アルコールの製造及び蒸留の過程で発生する不要な液体廃棄物である。この副産物は大量に生成され、通常、排出前の浄化処理の必要性を考慮して、製造者にある程度のコストで廃棄物として廃棄される。使用済み洗浄液は、蒸留産業における著しい水の浪費を示すものの、本発明により、回収され、処理されて、以下に記載するように、同じ製造施設の他の場所で使用され得る処理用水の容易な供給源を提供することができる。

使用済み洗浄液は、いくつかの実施形態では、重水又は軽水中で本質的に濃縮されてよく、従って、同位体組成を改変する処理が必要ない。同位体濃縮が必要な場合、本明細書中で開示されている手段のいずれか、又は実際に当業者によって適当とみなされる他の方法を利用することができる。

本明細書中で考察するように、使用済み洗浄液は、分離法（分子ふるい等）により処理されてよい。

［同位体的濃縮水の供給源として天然体から採取された水］
天然水源由来の水は、本質的に重水又は軽水分子に濃縮されているか、又は重水又は軽水に濃縮されるように処理されうるように用いられてよい。例えば、海洋は豊富な水源であり、本発明のいかなる方法又は生成物のための出発物質として採取され得る。

多くの用途では、高濃度の塩（塩化ナトリウム等）の使用は禁忌である。例えば、最終用途が工業装置を洗浄するプロセス水である場合、塩の存在により乾燥時に残留物が残存されて、それが加工中の材料を汚染する可能性がある。高濃度の塩は、飲料をまずくすることもあれば、皮膚を刺激する皮膚外用組成物をもたらす場合もある。

塩及び他の望ましくない溶質は、篩の目が、水和されたナトリウムイオン及び塩化物イオンの直径よりも小さい分子ふるい（以下に詳述する）を用いて直接除去することができる。順浸透及び逆浸透を含む塩を除去する他の手段を利用してよい。

順浸透を用いる場合、分子ふるいを用いてドロー溶液を再生してよい。例えば、ドロー溶液中の溶質は、孔サイズが、水分子が通過できる大きさの篩を実質的に通過できないように選択することができる。

［工業プロセス用水の製造への本発明の適用］
出願人は、軽水分子又は重水分子の濃縮水が工業プロセス用水として有用であることを企図する。本発明の文脈において、プロセス水は、本明細書に明示的に開示されているものを含む、いかなる原材料から製造することができる。さらに、プロセス水は、本明細書に開示されるいかなる方法、又は実際にいかなる他の方法に従って、重水分子又は軽水分子に富化され得る。いくつかの実施形態では、プロセス水は、いかなる専用の方法によっても製造されず、代わりに、天然プロセスに起因して、又は同位体的に濃縮された水の製造以外の目的のために行われる工業プロセスの過程において発生し得る。

本発明のプロセス水は、例えば、空調システムの水冷却塔において有用であり得る。当該システムは、水の蒸発に依存し、蒸発熱は、冷却塔を循環する空気から吸引され、それによって空気を冷却する。より軽い水分子の割合がより高い水は、液相から蒸気相へより容易に遷移し、従って、気化潜熱をより容易に空気から取り出す。これにより、より迅速に、より効率的に、又はより完全な空気冷却がもたらされうる。

他の例では、軽水分子を豊富に含むプロセス水を、工業規模のボイラーで用いて水蒸気又は蒸気を生成することができる。ここでも、軽水分子が液相から離反する傾向が強いため、蒸気や水蒸気が発生しやすい。同位体的に濃縮されていない水と比較して、同量の水蒸気又は水蒸気の生成に必要な入力エネルギー（例えば、電気エネルギー）は少ない。

工業プロセス用水は、貯蔵槽、発酵器、ミキサー、導管等の装置の洗浄及びすすぎに広く用いられる。通常、乾燥プロセスには時間がかかるため、装置は使用前に乾燥させるべきであり、場合によってはエネルギー（送風機等）が必要である。軽水分子濃縮プロセス水を用いると、水が蒸発する傾向がより高いことを考慮すると、乾燥が容易となる。

いくつかの工業プロセスでは、水の蒸発を避けることが好ましく、その場合、重分子濃縮プロセス水を用いることができる。当該適用例の１つでは、洗浄プロトコルに容器を浸すために水を用いることができ、蒸発しにくい水を用いることが有利である。

工業プロセス用水の供給源は、当業者が適切とみなす、本明細書の利点を有するいかなる供給源であり得る。当該プロセス水は、本明細書で明示的に記載されるいかなる供給源、特に果実、野菜、サトウキビ、テンサイ、樹木又は他の植物の果汁であり得る。好ましくは、プロセス水は、果汁濃縮プロセス後に廃棄物として残った低糖果汁から供給される。

濃縮工程による果汁からの水の採取において、すべての水が固体から採取されない限り、重水は濃縮果汁とともに優先的に残留する。果汁から採取された水は、分画前の原料果汁中の比率と比較すると、軽水対重水の比率が高く、ボイラー及び冷却塔で用いられるのに好ましい。ある状況では、工業プロセス水は、果汁濃縮プロセスのプロセス廃液流から得られ、当該プロセス水は、元の果汁濃縮プロセス又は実際に他のいかなるプロセスに用いられるためにも再利用される。

工業的方法に導入する水の製造への本発明の適用
プロセス水の生成とは異なり、本発明は、さらに、工業プロセスで溶媒として用いられる水を提供するために利用することができる。当該水は、一般に、溶質を溶解するため、又は既に形成された溶液の希釈剤として作用させるために用いられる。いずれにせよ、重水又は軽水の濃縮水の使用が有利であることが企図される。例えば、様々な溶質（例えば、塩）の溶液の熱は、溶媒水中の重水及び軽水の比率に応じて変化し得る。また、水溶液中のタンパク質の安定性（特にタンパク質の折りたたみの安定性）を変化させる溶媒同位体効果もある。さらに、氷結晶の形成には強い水同位体効果がある。従って、溶媒として重水又は軽水を用いて、工業プロセスにおける多くの溶媒同位体効果のうちの１つを利用することができる。

好ましい一実施形態では、重水若しくは軽水に本質的に濃縮される、又は重水若しくは軽水に濃縮される、又は重水若しくは軽水に濃縮された使用済み洗浄液を、発酵プロセスで所望の濃度まで糖を希釈する希釈剤として用いることができる。従って、アルコールの製造に用いられる発酵プロセスは、使用済み洗浄副生成物を生成し得、使用済み洗浄副生成物は、糖希釈剤として用いるためにプロセスに戻される。このように、水はシステム内で保持され、排出用に使用済み洗浄液を修復する必要性が減少する。

工業プロセスにおいて当該水を溶媒として用いる場合、一般に、何らかの方法で前処理されるであろう。使用済洗浄液の例では、不純物をプロセス許容可能な濃度まで除去するため、濾過プロセス等の分離プロセス及び/又は粒状活性炭との接触等の少なくとも部分的な吸着プロセスの顕著な処理が必要な場合がある。いくつかの実施形態では、使用済み洗浄液を、分子ふるいを通して直接濾過し、その中に含まれる複数の不純物の大部分を除去する。あるいは、順浸透法又は逆浸透法を用いてよく、前者の場合、分子ふるいを用いてドロー溶液を再生してもよい。

［分子ふるいの使用］
本明細書に記載したように、軽水分子よりも重水分子を濃縮する様々な手段、またその逆が企図されている。代替的又は追加的な手段は、グラフェンふるい技術を用いた濾過によって提供されうる。

分子ふるい技術は、さらに、重水又は軽水で濃縮されるべき溶液の前処理に用いられてよく、また、すでに重水又は軽水で濃縮されているか、又は本質的に重水又は軽水で濃縮される溶液を処理して、意図された用途に適合させることができる。当該前処理及び後処理は、塩、有機分子、無機分子、ガス、粒子、又は微生物を除去するように選択することができる。

分子ふるいは、また、本発明の文脈において、重水若しくは軽水で濃縮されるべき、又は重水若しくは軽水で本質的に濃縮されるべき溶液を前処理するために、重水若しくは軽水の処理として用いられるいずれかの順浸透法でドロー溶液を再生する手段としての有用性が企図される。

当業者にはよく理解されているように、順浸透は、供給源から半透膜を横切って水を引き出す高浸透電位がある濃縮延溶液に依存する膜ベースの分離方法である。順浸透の生成物は、精製水ではなく、膜を横切ってより多くの水を引き込むために再生されなければならない、希釈された採取溶液である。順浸透プロトコルで純水生成物を生成するには、第２精製工程が必要な場合がある。有利には、順浸透は、流体力学的圧力が低く、膜の汚れが低下し、洗浄後のフラックスの回収がより多くなる。順浸透は、本明細書に開示の水源のいずれかから清浄水を回収できる、低エネルギープロセスと考えることができる。

ドロー溶液溶質は、分子ふるいを実質的に通過できないように選択することができる。あるいは、分子ふるいは、水分子に透過性でありつつ、選択されたドロー溶液溶質を実質的に通過させえないように構成することができる。サイズに基づく分離プロセスによって再生することができるドロー溶液としては、有機化合物、例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、エタノール、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、酢酸マグネシウム;無機塩、例えば、塩化ナトリウム、臭化カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、塩化マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム及び硫酸マグネシウムがあげられる。当業者であれば、吸引溶質の範囲を知っており、従って、水を選択的に通過させるが溶質を保持するように分子ふるいを調整することができる。

分子ふるいを直接的又は間接的に用いて、例えば、水源を処理することができる。直接適用の例としては、グラフェンふるいを用いて乳清を処理することで、乳清に含まれる（低レベルではあるが）様々なイオン、タンパク質（カゼイン等）、ペプチド、アミノ酸、及び他の有機分子（糖等）を除去することができる。当該ふるいは非常に効果的であるが、微量の溶質が透過物中に入り、処理水、飲料又は皮膚外用組成物中に検出されることがある。これは、精製された透過物に由来する。そのような低いレベルであれば、一般に最終用途に悪影響を及ぼさないが、ある状況では、いかなるプロセス水、飲料又は皮膚外用組成物の乳清源を同定する手段が提供される。

分子ふるいの間接適用の一例として、当該ふるいは、重水若しくは軽水に濃縮されるか、又は重水若しくは軽水に既に濃縮されているか、又は本質的に重水若しくは軽水に濃縮されている溶液の順浸透圧精製法においてドロー溶液を再生するために用いられ得る。上記のように、分子ふるいは塩を保持することができ、したがってドロー溶液の再生に有用である。

他の精製方法は、ホエー、又はいかなる処理ホエーを使用に適するように適用することができる。一例として、活性炭ステップを行い、芳香族及び他の揮発性物質等の溶質を除去することができる。順浸透、逆浸透、限外濾過、精密濾過、ナノ濾過、分取クロマトグラフィー等の分離方法もまた、この文脈で用いられうる。

分子ふるい技術は、飲料を製造する目的で、植物材料（本明細書で開示されているもののいずれか等）から得られるいかなる水源に適用することができる。この文脈では、水源が重水又は軽水中で濃縮されていること、又は重水又は軽水中で濃縮されること、又は本質的に重水又は軽水中で濃縮されることが好ましい。当該分子ふるいを用いて、植物水から実質的な精製水を得ることができ、そのようにして得られた水は、飲用に供するためにさらに処理（必要な場合）されてもよい。従って、滅菌技術（分離、化学的及び物理的手段を含む）を用いてもよく、必要に応じて保存剤を添加して保存期間を延長してもよい。活性炭による処理は、飲料製品の味及び／又は芳香に悪影響を及ぼす可能性のある分子を除去するために必要とされる場合がある。

分子ふるい技術は、使用済み洗浄液に適用することができ、あるいは、重水又は軽水中で濃縮された処理済み（例えば、治療済み）使用済み洗浄液、あるいは、重水又は軽水中で濃縮された使用済み洗浄液に適用することができ、あるいは、重水又は軽水中で濃縮された使用済み洗浄に適用することができる。分子ふるいを用いて、使用済み洗浄液から実質的な精製水を得ることができ、その水が製造されたアルコール製造プロセスの他の場所で用いられてもよく、また実際、他のいかなるプロセスで用いられてよい。あるいは、得られた水を飲料又は皮膚外用組成物中で用いてよいが、得られた生成物の味及び/又は芳香に悪影響を及ぼし得る分子を除去するために、活性炭処理等の補助的方法が必要とされ得る。

本明細書で用いられる用語「分子ふるい」は、各々種の大きさの差に基づいて、溶質を溶媒から（及び特にイオン性溶質を水分子から）、及び／又は溶質を溶媒から、及び／又は溶媒を溶媒から識別することができるいかなる材料を含むことを意図する。実施形態によっては、分子ふるいは、電荷又は疎水性、あるいは吸着特性に基づいて、少なくともある程度は分離することができる。当該ふるいは、実質的に均一な大きさの孔を含んでもよく、又は所定の範囲内の孔の大きさがあってよい。孔の直径は、典型的には、より小さい種とサイズが類似しており、従って、より大きい種は、材料に入り込むことができず、又は材料に吸着できないが、より小さい種は、さらに小さい種であってもよい。種の混合物がふるい（あるいはマトリクス）を通って移動すると、分子量又は直径が最も大きい種（分子孔に入ることができない）が最初に床から出て、その後徐々に小さい種が出てくる。

分子ふるいの孔径は、典型的にはオングストローム（Ａ）又はナノメートル（ｎｍ）で測定される。いくつかのふるいは、孔径が２ｎｍ未満（２０Ａ）の微小孔、孔径が５０ｎｍ以上（５００Ａ）のマクロ多孔質材料、又は孔径が２～５０ｎｍ（２０～５００Ａ）のメソ多孔質材料であると考えられる。

分子ふるいは、天然物（鉱物等）であってよく、製造物（グラフェン等）であってもよい。本発明の少なくとも一部の実施形態において有用な分子ふるいは、グラフェン（六方格子）又はグラフェン酸化物又はホウ素窒化物を含んでよい。各々は、単層又は多層として存在し、大きさが異なる物理的な孔又はチャネルを含み、電気的勾配により、バリア移動を促進する場合もある。

これらのふるいが透過性であり、淡水化に有用であるためには、膜中の孔は、小さくて非常に均一である必要がある。孔径が約１ナノメートルより大きい場合、塩は浸透し、水分子から分離されない。サイズ排除は、水の様々な同位体から塩類を分離するために必要な工学的に設計されたふるいの細孔サイズを目的とする。

グラフェンオキシドは、特定の用途に適当な層間間隔、例えば約１０オングストローム未満で多層化することができる。層間間隔は制御され、水分子に囲まれた一般的な塩の全体的なサイズより小さい孔又はチャネルを生成することができる。塩種は、水分子の外側の「殻」に囲まれており、殻の大きさは、塩種が分子ふるいから排除されるか否かの決定因子である。

層間間隔サイズは、有意量の塩又は無機物が水に追従せず、特定の同位体水種が通過しうるチャネルを生成するように調整され得る。例えば、所望のサイズ及び狭いサイズを有するグラフェン酸化物シートは、出発物質としてふるい分けされたグラファイトフレークを用いることによって改良されたＨｕｍｍｅｒｓ法によって合成することができる。この方法は、効率及び規模適用性の点で、合成後分画法の好ましい代替法であり、従って、大規模用途に有利である。

細孔の大きさ（透過カットオフ）は、約９Ａの大きさまで細かく調整することができる。このサイズでは、一般的な塩の水和イオンが通過できる。カットオフは、約１３．５Ａの層間スペース（ｄ）によって決定され得、その間隔は、通常、水性環境中で膨潤するとグラフェン積層体に注目される。

積層体の物理的閉じ込めによって層間間隔を制御することにより、より小さな層間間隔（より低いカットオフ）を達成することができる。物理的閉じ込めは、正確かつ調整可能なイオンふるい分けを達成しうるように制御することができる。ｄが約９．８Ａ～６．４Ａの膜を調製すると、典型的なイオンの水和直径より小さいふるいサイズが得られる。イオン透過はｄに依存して約１０～１００ｋＪ／ｍｏｌのエネルギー障壁で熱的に活性化されることが示された。浸透速度はふるいサイズの低下に伴い指数関数的に低下するが、影響を受ける水の輸送は弱い（係数＜２）。後者は、水分子の侵入に対する障壁が低く、グラフェンキャピラリー内のスリップ長が大きいためである。当該グラフェン系膜の膨潤は、限定され、ＮａＣｌに対する拒絶反応は９７％であった。

このように、間隔が６．４Ａまで調整可能なふるいを作ることができ、それにより、水和イオンの直径よりも小さいふるいサイズを提供することができる。当該ふるい等のものは、水分子を通過させつつ、ＮａＣｌをほとんど完全に除外してよい。

本発明の好ましい実施形態では、厚い（－１００ｐｍ）グラフェンオキシド積層体は、クマーら(J. Comput. Chem. 13, 1011-1021 (1992))が報告するように、水性グラフェン溶液の真空濾過によって調製される。積層体を細片に切断し、異なる相対湿度（ＲＨ）で保存し、飽和塩溶液を用いて達成した。層間間隔はＸ線回折によって測定され、ＲＨがゼロから１００％に変化すると約６．４～９．８Ａの範囲で変化する。水浸した酸化グラフェン積層板は約１３．７±０．３Ａを示す場合がある。ｄの変化は、グラフェン酸化物シート間の様々なサイトへの水分子の連続的な取り込みに起因しうる。

望ましいｄを有するグラフェン酸化物ストリップをカプセル封じし、Stycast（商標）エポキシを用いてともに積層し、濾過に利用可能な断面を増加する。エポキシ樹脂に埋め込まれた積層ラミネートは、ＲＨ又は液体水にさらされるとエポキシ樹脂がラミネートの膨潤を機械的に制限するため、物理的に閉じ込められたグラフェンオキシド（ＰＣＧＯ）膜という。当該スタックは、例えば、金属又はプラスチック板で作られたスロットに接着される。次いで、当該積層ＰＣＧＯ膜の２つの側面をトリミングして、全てのナノチャネルが確実に開くようにする。

図2を参照すると、エポキシ層（１００）によって物理的に閉じ込められた、積層（いくつかのグラフェンオキシド膜）１１０が示される。

当業者であれば、物理的閉じ込めの代替手段を利用することができ、当該手段はすべて、本発明の範囲に含まれることが理解されよう。分子ふるいの孔の大きさは、約１ナノメートル未満であってよく、これは、異なる水素又は酸素同位体を含む水分子の大きさにほぼ等しい。例えば、Ｈ_２Ｏ１６分子直径は０．２９ｎｍである。この直径は、Ｈ_２Ｏ１７及びＨ_２Ｏ１８を除外する。他のすべての同位体の水の細孔サイズは、採取溶液又は水又は液体源のいずれかから選択的に濾過するように調整することができる。これらの水分子の直径は主に水素結合の長さによって決まる。

採取再生機能の場合、水以外の成分が分子ふるいを通過しないことに基づいて、採取溶液を選択することができる。

水の特定の同位体種を選択するには、最大の同位体水種に適した大きな孔径から始め、次いで次の最大の同位体種等へと小さくなるように、直列に配置された２つ以上の分子ふるいが必要な場合がある。あるいは、他の組み合わせを用いて酸素同位体又は水素同位体の相違に基づいて水の同位体変種を選択してもよい。

水の同位体変種の選択はまた、同定され得る他の物理的又は磁気的特性の差異を用いる選択を含み得る。当該差異は、サイズ排除を高めるために用いられてよく、又は水の同位体種又は種の所望の選択を得るために独立して用いることができる。

本発明の一実施形態では、水の同位体は、低エネルギー消費グラフェン系の電気化学的ポンピング法によって分離される。これは、市販のポリマーNafion（商標）等のポリマーフィルム上に支持された標準ＣＶＤグラフェンを用いる膜のロール・ツー・ロール製作によって達成されうる。Nafion（商標）フィルムをカーボンクロスに取り付けた。次に、ＣＶＤ成長グラフェン含有銅箔をNafion（商標）にホットプレスし、その後銅をエッチング除去し、ＣＶＤグラフェンをNafion（商標）上に放出する。次いで、電子ビーム蒸発を用いてグラフェンを触媒として機能するＰｄナノ粒子で装飾し、グラフェンの水素同位体の透明性を高める。最後に、グラフェンを別のカーボン布で覆うことで、突発的損傷を防ぐとともに、グラフェンを全領域にわたって電気的に接触させることができる。この製造方法（図３Ａに示すように）は、実質的にいかなるサイズのグラフェン-on-Nafion（商標）膜を製造するためにも用いることができる。次に、電気化学的ポンピングシステムを介して同位体種を分解する際の図３Ａの複合材料の動作原理を示す図３Ｂを参照する。２つのカーボン布を電気的に接触させる。原料（リテンテート）では、Ｈ_２Ｏ－Ｈ_２とＤ_２Ｏ－Ｄ_２の蒸気－ガス混合物の容積で、選択された原子分率のプロチウムを含む。複合材料の反対側は真空チャンバに面した。このセットアップは、グラフェン（プロトン－電子混合導体）が陽子及び重陽子に対するカソード及び半透膜として作用する電気化学的ポンプを表す。カーボンクロスの一方はアノードとして用いられ、もう一方はグラフェンシートに電気的に接触する（このシステムは、グラフェンシートの後者のクロスがなくても作動しうる）。電圧バイアスを印加することにより、プロトンと重陽子がNafionを通過し、グラフェンを横切ってポンピングされる。当該同位体は透過側で再結合し、Ｈ_２、Ｄ_２及び重水素化プロチウム（ＨＤ）を形成する。電気化学的ポンピングのこの原理は、本明細書又は類似の用途に必要な同位体種の解像度に適合させることができる。

本発明の例示的な実施形態の説明では、本発明の様々な特徴が、本開示を合理化し、様々な発明的側面の１つ以上の理解を助ける目的で、単一の実施形態、図面、又はその説明にまとめられることがあることが理解されるであろう。しかし、この開示方法は、請求項に関する発明が各請求項において明示的に記載されているよりも多くの特徴が必要であるという意図を反映するものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が表すように、決して先に開示した単一の実施形態のすべての特徴に発明的要素が存在するわけではない。従って、以下の請求項は、各請求項が本発明の他の実施形態としてそれ自体に位置する、本明細書に明示的に組み込まれる。

さらに、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるが、他には含まれないいくつかの特徴を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当業者によって理解されるように、本発明の範囲内であり、異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、以下の請求項では、請求項に記載された実施形態のいずれかをいかなる組み合わせで用いることができる。本明細書で提供される説明では、多数の特定の詳細が記載される。しかし、本発明の実施例を、こうした特定の詳細がなくても実施し得ることが分かる。他の例では、周知の方法、構造及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために詳細には示されていない。従って、本発明の好ましい実施形態であると考えられるものが記載されているが、当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく、他のさらなる変更を加えることが可能であり、本発明の範囲に含まれるすべてのそのような変更及び修正を請求することが意図されることを認識するであろう。工程は、本発明の範囲内に記載される方法に追加又は削除され得る。

本発明を特定の実施例を参照して説明したが、本発明が多くの他の実施形態で実施され得ることは当業者には理解されるであろう。

本発明は、以下の非限定的な好ましい実施形態を参照することにより、より詳細に説明される。

Alfa Laval等の市販の蒸発器は、より小さなエフェクト又は直列の蒸発器を含む。果汁は通常、果汁が所望の最終的なブリックスレベルまで濃縮されるまで、一つの効果に沿って、次の効果及び次の効果へと移動する。脱水の過程では、これらの影響のそれぞれから水が除去される。上記蒸発器では、４つの効果がある。エフェクト１は、最初に入ってくる果汁を蒸発させ、果汁を濃縮してから、エフェクト２、エフェクト３、最後にエフェクト４に移行させる。いかなる所定の蒸発器においても、影響は、より少なく、又はより多くあり得る。果汁は、加工される果汁に応じて、４０～７０ブリックスに達するまで濃縮されることが多い。

市販の蒸発器を用いる場合、分画には果汁濃縮中の異なる影響から水を除去することが含まれる。このプロセスでは、重水又は軽水の比率又は組成が異なる水が生成される（表３）。

濃縮物はブリックスが４０（ニンジン）～６５及び７０（リンゴ果汁、オレンジ果汁）の範囲で（１ブリックス（Ｂｒｉｘ）は溶液１００ｇ中のショ糖１ｇで、溶液の質量百分率を表す）。

Alfa Lavalシリーズ蒸発器を用いて１０～４０ブリックスのニンジン果汁を濃縮した結果の抽出水の水性画分は、デルタ－Ｏ１８比が－４．２１～－４．８８であった。この比率は、４つの直列エフェクト効果（サンプル１、表１）のすべてからの凝縮物のプールを示す。当該アプローチは、全てのエフェクトにより生成されるプールされた凝縮物からの水の生成を教示する従来技術の方法とは異なる。

凝縮液の分画プロセス及びそれがデルタ－Ｏ１８比にどのように影響するかを実証する例として、新鮮なニンジン果汁を用いた。この果汁は以下の目的で使用された：
１．４つのエフェクトをAlfa Laval直列蒸発器を用い、ニンジン果汁を１０ブリックスから４２ブリックスの液体濃縮液に商業的に濃縮する（表１、試料１）
２．さらに、市販のニンジン濃縮物を４０ブリックスから６５ブリックスに濃縮し、凝縮物を回収する（表１、試料２）
３．にんじん濃縮物の製造中にAlfa Laval濃縮器由来のエフェクト１から取り出された濃縮物（表１、試料４）。
４．にんじん濃縮物の製造中にAlfa Laval濃縮器由来のエフェクト２から取り出された濃縮物（表１、試料５）。
５．にんじん濃縮物の製造中にAlfa Laval濃縮器由来のエフェクト３から取り出された濃縮物（表１、試料６）。
６．にんじん濃縮物の製造中にAlfa Laval濃縮器由来のエフェクト４から取り出された濃縮物（表１、試料７）。

この研究では、以下のことが示された：
１．試料１及び２のデルタ－Ｏ１８比を比較すると、１０～４０ブリックスの濃縮の過程で濃縮液がニンジン果汁から除去され、軽水に比べて重水比が低い水が生成された。Buchi回転蒸留器R-200ユニットを用いて４０ブリックス濃縮物をさらに６５ブリックスに脱水した場合、凝縮物は重水中で濃縮され、早期脱水で軽水が優先的に取り出されたことが示唆された。
２．Alfa Laval濃縮器を用いたニンジンの濃縮は、エフェクト１からエフェクト４に直列に流れ、１０から４０ブリックスに濃縮される。凝縮重水の含有量は、各蒸発器エフェクト１～４のオーダーから増加し始めたことが示された（表３、試料４、５、６及び７）。

別の研究では、糖蜜を得るためにサトウキビ果汁から水の大部分を取り出すと、デルタ－Ｏ１８／００ＶＳＭＯＷ値が－２．１の凝縮物が生成されることが分かった。この値は、この割合が重水中で非常に高いことを示唆する（表１、試料３）。これは、水性画分の大部分が蒸発又は濃縮の間に取り出される場合、凝縮物は、元のサトウキビ果汁に見られるような高い比率の重水を保持することを示すために行われた。

実験室で実験を行うため、Buchi回転蒸留器R-200真空熱減圧蒸留器（図１）を用いた。簡潔には、果汁体積は、容器内圧力が低いため、チューブＡを通してフラスコＦに吸引される。熱浴Ｇを約８０℃に設定し、フラスコＦを熱浴Ｇ中の果汁レベル以下に浸漬し、電気モーターＣを用いて、蒸留中にフラスコＦを連続的に回転させた。蒸留物を冷却コイルＢに流入させ、循環冷却剤を用いて濃縮し、留液をフラスコＥに回収した。
表１：分画及び非分画ニンジン果汁のデルタ０１８ ＶＳＭＯＷ

Claims (11)

1. 廃液流から得られる水源を利用して、飲料、非飲料水、溶媒、又は局所皮膚外用組成物を製造する方法であって、前記水源は、異なる酸素同位体又は水素同位体の原子を有し、
   かつ、以下の：
   前記水源を分画する工程であって、以下の：
   （ａ）前記水源を蒸発させて濃縮し、前記酸素同位体若しくは水素同位体のうちの少なくとも１つの存在量が前記水源における存在量より多いか又は少ない分画濃縮水を生成すること、及び
   （ｂ）前記分画濃縮水を分子ふるいと接触させて、同位体組成が異なる水分子を識別することで、汚染物質を除去して清浄水を生成すること、を含み、かつ、
   逆浸透膜、順浸透膜、活性炭処理、限外ろ過、ナノろ過、及び分取クロマトグラフィーから選択される精製工程、
   を含む、方法。
2. 前記分画は、真空下で前記水源を蒸発させることを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記水源は、植物組織、又は乳製品材料、又は天然水域からの採取水である、請求項１に記載の方法。
4. 前記植物組織を処理して植物組織抽出物を生成し、前記植物組織抽出物に分画をほどこす、請求項３に記載の方法。
5. 前記分画は凍結工程を含む、請求項１記載の方法。
6. 前記分子ふるいは、グラフェンを含む、請求項１記載の方法。
7. 前記汚染物質は、塩、有機化合物、ガス、粒子のうちの１つ以上である、請求項１に記載の方法。
8. 飲料を製造する場合、清浄水に食品水準の添加剤を添加する工程を含む、請求項１に記載の方法。
9. 局所皮膚外用組成物を製造する場合、清浄水に皮膚外用的に許容される添加剤を添加する工程を含む、請求項１に記載の方法。
10. 非飲料水を製造する場合、製造された非飲料水を貯蔵容器に搬送するステップを含む、請求項１記載の方法。
11. 溶媒を製造する場合、方法は、溶媒溶媒を溶質又は溶液に添加する工程を含む、請求項１記載の方法。

Images