NO175631B

NO175631B -

Info

Publication number: NO175631B
Application number: NO914948A
Authority: NO
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1994-08-01
Also published as: FI98511C; AU5846590A; EP0477262A1; DE69012561D1; US5451301A; NO175631C; ES2063970T3; EP0477262B1; DK0477262T3; FI915878A0; NO914948D0; ATE111426T1; US6361665B1; SE466196B; DE69012561T2; FI98511B; NO914948L; SE8902134D0; SE8902134L; WO1990015779A1

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for elektroaktivering av et fluid ved hjelp av elektroder som er nedsenket i fluidet, og en tynn membran med liten elektrisk ledningsevne som er anbrakt mellom elektrodene og således deler fluidet i to adskilte delmengder. Denne elektroaktivering er en prosess som endrer fluidets egenskaper uten endring av fluidets pH-verdi før, under eller etter at elektrodene er satt under spenning. Det henvises til krav 1 og 2. Oppfinnelsen angår også preparater som omfatter fluidet som er blitt elektro-aktivert, idet fluidet for dette formål deles i to separate fraksjoner som har forskjellige egenskaper, spesielt når det gjelder deres respektive innvirkninger på biologisk materiale. Se forøvrig krav 4.

Ved elektrolyse med et porøst, elektrisk ledende diafragma, anbrakt mellom elektrodene, dannes det ved den positive elektrode, anoden, en fraksjon med lavere pH-verdi og ved den negative elektrode, katoden, en fraksjon med høyere pH-verdi enn pH-verdien for den elektrolytiske løsning før elektrolysen påbegynnes. Disse to fraksjoner, den sure og den alkaliske, har vist seg å ha hhv. biologisk dempende og biologisk stimulerende effekter. Disse ulike effekter har i nyere undersøkelser, f.eks. ifølge den sovjetiske artikkel "Neozjidannaya voda" av V. Latysjev i-Izobretatel i ratsionalisator 1981:2 vært antatt å bero på de nevnte fraksjoners sure, hhv. alkaliske tilstand. Blant annet angir forfatteren av nevnte artikkel at de mange fraksjoner har positiv innvirkning ved leging av sår, behandling av eksem, hudirritasjoner m.m.

Ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse er det blitt funnet at effekter som ligner på de forannevnte også foreligger i elektrolytiske løsninger som har gjennomgått elektroaktivering, dvs. en behandling etter hvilken pH-verdien på de respektive fraksjoner ikke avviker målbart fra pH-verdien for den opprinnelige elektrolytiske løsning. I motsetning til det som tidligere er blitt hevdet, har foreliggende oppfinnelses søker funnet at de omtalte biologiske effekter ikke beror på de respektive fraksjoners pH-verdi, men på tidligere ikke-undersøkte, men i det følgende beskrevne prosesser. Disse prosesser pågår imidlertid også ved konvensjonell elektrolyse, men er tidligere ikke blitt undersøkt fordi prosessene "overskygges" av selve elektrolysen.

Elektroaktivering ifølge foreliggende oppfinnelse er således ikke det samme som elektrolyse.

Formålet med oppfinnelsen er med en anordning, som i det følgende skal beskrives nærmere, å gjennomføre elektroaktivering av fluider som består av elektrolytiske løsninger, fortrinnsvis svake saltløsninger som hver etter elektroaktiveringen har den samme pH-verdi som de opprinnelige elektrolytiske løsninger. Hver av fraksjonene har sine egne klart ad-skillbare og forskjellige biologiske effekter. Fraksjonene finner mange forskjellige ulike anvendelser innenfor eksempelvis human- og veterinærmedisin, biokjemisk industri, kosmeto-logi og for plantevekst og planteforedling.

Figuren viser en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, hvor

1 er en elektrolytisk løsning, fortrinnsvis en svak saltholdig løsning, - 2 er en beholder, som ikke er elektrisk ledende, og hvor den elektrolytiske løsning 1 befinner seg, 3 og 4 er to kjemisk inerte elektroder som kan gis hhv. positivt og negativt potensiale, 5 er en membran som består av et tynt, men bare i liten grad elektrisk ledende, materiale.

Fremgangsmåten ved hjelp av anordningen ifølge denne ut-førelse er som følger: Beholderen 2 fylles med en elektrolytisk løsning 1, som i dette tilfelle består av 800 ml svakt saltholdig vann med en pH-verdi på 7,6, hvoretter det over elektrodene 3 og 4 i et tidsrom på ca. 8 minutter anbringes en likespenning 6, i dette tilfelle pulserende med effektivverdi 220 V og en frekvens på 2 x 50 Hz. Dersom en membran ikke føres inn i beholderen 2, er den elektriske motstand i den elektrolytiske løsning 1 til-svarende ca. 10 kn. Dersom derimot en membran 5, i dette tilfelle av HD-polyetylen (high density-polyetylen), f.eks. Mikroten, med en tykkelse på 15 /im, innføres mellom elektrodene 3,4, slik at den elektrolytiske løsning 1 deles opp i to adskilte delmengder 7 og 8, blir den nevnte elektriske motstand, som i hovedsak utgjøres av membranens 5 elektriske motstand, i begynnelsen 1,5 - 2 Mn og strømintensiteten ca. 250 fxA. Etter ca. 2 minutter øker den nevnte elektriske motstand til ca. 15 Mn samtidig som strømintensiteten under kontinuerlige kraftige variasjoner synker til 15 - 60 /lia.

En ladning Q, som under påføring av spenning er blitt overført mellom elektrodene 3 og 4, ble i hovedsak overført i løpet av de to første minutter, og kan derfor beregnes ifølge følgende kjente sammenheng, idet det anvendes tilnærmede verdier på strøm og tid: Q = I x t « 100 juA x IO2 s =IO"<2> C;

IO"<2> tilsvarer ca. 10"<7> mol.

Dette innebærer at pH-verdien bare endres med ca. IO"<3> pH-enheter, hvilket utgjør en endring som er svært vanskelig å måle. Etter den nevnte elektroaktivering kan det heller ikke måles noen pH-endring i noen av de elektrolytiske løsninger 7 og/eller 8.

Fraksjonene rundt den positive elektrode 3 og den negative elektrode 4 er i det følgende betegnet som hhv. anodefraksjon 7 og katodefraksjon 8. Disse to fluider har altså etter elektroaktivering pH-verdier som på målbart vis ikke avviker pH-verdien for den elektrolytiske løsning 1 før elektroaktiveringen påbegynnes.

I en annen utførelsesform, som ikke er vist, er anordningen ifølge oppfinnelsen utstyrt med organer som muliggjør enkel påfylling av den elektrolytiske løsning 1 og enkel avtapping av hhv. anodefraksjonen 7 og katodefraksjonen 8. Til tross for at det ikke forekommer noen med for tiden tilgjen-gelige metoder målbare' kjemiske eller fysikalske forskjeller mellom anodefraksjonen 7 og katodefraksjonen 8, samt mellom den opprinnelige elektrolytiske løsning 1 og hver enkelt av fraksjonene 7 eller 8, forårsaker katodefraksjonen 8 helt andre effekter enn anodefraksjonen 7. Fraksjonene 7 og 8 forårsaker likeledes andre effekter enn den opprinnelige elektrolytiske løsning 1.

Effektene av fraksjonene 7 og 8 har ifølge det som skal angis i det følgende blitt påvist når den elektrolytiske løs-ning 1 består av svakt saltholdig vann med pH 7,6, hvis egenskaper og effekter er velkjente, og som ikke skal diskuteres i denne oppfinnelse.

Anodefraksjonen 7 viser seg vanligvis å dempe metabolisme og forplanting av biologisk materiale. Det er bl.a. påvist følgende effekter: - ved utvortes bruk opphør av horn- og bindehinnebetennelse (5-10 ganger raskere enn med antibiotika), ved utvortes bruk økning av hudens overflatespenning, noe som fører til en kosmetisk effekt som ligner den som oppnås ved anvendelse av en konvensjonell ansiktsmaske, - med en i begynnelsen utvortes og deretter innvortes bruk lindrende og helbredende virkning ved tonsilitt, forkjø-lelse, influensa, hoste, halsforvridning, hemikrania (migrene), spenningshodepine, epilepsirelatert hodepine, leverbesvær, leddsmerter, fotsopp, eksem, tarminfeksjoner, diaré, kolikk, forstoppelse, hemorroider, prostataadenom, brannskader, radikulitt, neuritt, analfissurer, trauma-tiske sår, betennelser og sår på slimhinner, - dempning av gjæringsprosesser, spiring av frø, etc.

Katodefraksjonen 8 har vanligvis vist seg å fremme metabolisme og forplanting av biologisk materiale. Det er bl.a. blitt påvist følgende effekter: - ved utvortes bruk regenerering av horn- og bindehinnens epitelskikt etter at en forutgående betennelse er blitt

stoppet,

ved utvortes bruk økning i hudens metabolisme og gjennom-blødning, - ved innvortes bruk økning av menneske- og dyrekroppers metabolisme og immunforsvar, - understøttelse av fermenteringsprosesser, spiring av frø, etc.

Ved praktisk anvendelse utnyttes anodefraksjonen 7 og ka-todef raks j onen 8 i kombinasjon, slik at eksempelvis anodefraksjonen 7 anvendes for å avbryte en sykdomsprosess, f.eks. en betennelse, hvoretter katodefraksjonen 8 anvendes for å på-skynde regenereringen av det påvirkede vev.

De påviste effekter av fraksjonene 7 og 8 kan muligvis forklares ved hjelp av til nå ikke kjente fysikalske forskjeller mellom de to fraksjoner eller mellom disse og den opprinnelige elektrolytiske løsning 1. Den svært lille for-skjell i pH-verdi mellom fraksjonene 7 og 8 som er beregnet i henhold til den foranstående ligning, og mellom disse og den opprinnelige elektrolytiske fraksjon 1, er i denne forbindelse i ethvert tilfelle neglisjerbar, og har ingen innflytelse på de foran beskrevne effekter for hhv. fraksjonene 7 og 8.

Forskjeller og likheter mellom konvensjonell elektrolyse og den i det foregående angitte elektroaktivering skal i kort-het beskrives i det følgende.

Ved konvensjonell elektrolyse ved hjelp av et mellom elektrodene anbrakt elektrisk ledende diafragma, minsker etterhvert elektrolyttkondensasjonen ved hver elektrode i alt større grad. Dette finner sted på grunn av regelen om at elektronøytralitet skal forekomme i hvert volumelement av den elektrolytiske løs-ning. Områdene med etterhvert lavere elektrolyttkonsentrasjon utbrer seg med tiden i retning mot diafragmaet.

Den nevnte elektronøytralitetsregel er imidlertid ikke teoretisk utledet, men utgjør bare en slutning begrunnet på iakttagelser. Dette innebærer at det finnes en mulighet for at det i den elektrolytiske løsning kan foreligge ytterst små avvik fra elektronøytraliteten, som med eksisterende metoder vanskelig kan måles, men som imidlertid har biologiske effekter. Slike avvik oppstår trolig ved den konvensjonelle elektrolyse i områder hvor elektrolyttkonsentrasjonen etterhvert minsker. Disse avvik har en nærliggende analogi, og har fått en mulig forklaring i den nylig påviste statiske friksjon i gasser, som forekommer på tross av termiske bevegelser av gass-molekylene.

Den elektrokjemisk oppnådde utfellingsmasse, som avhenger av den totale elektriske ladning som ved konvensjonell elekro-lyse passerer den elektrolytiske løsning, påvirker i høy grad anode- og katodefraksjonens pH-verdi, slik at disse to fraksjoner får tydelig sur, hhv. alkalisk reaksjon.

Ved den i det foregående beskrevne elektroaktivering ifølge oppfinnelsen anvendes i stedet for det i konvensjonell analyse vanligvis anvendte, sterkt ledende diafragma, en svært svakt ledende polymermembran 5. Når elektrodene 3 og 4 settes under spenning, lades membranen 5 opp, omtrent som en konden-sator, mens spenningen i den elektrolytiske løsning 1 blir svært liten. Spenningsgradienten i membranen 5 blir svært stor, i det beskrevne tilfelle 220 V/15 jj. m ~ 15 kV/mm, noe som med-fører at ionene fra hver side trenger inn i membranen 5 og for-later membranen på dens motsatte side. Membranen 5 arbeider således som en ionepumpe.

På hver side av membranen 5 tilstrebes en mangel på én type ioner og et overskudd av den andre type. Ettersom naturen tilstreber elektronøytralitet, presses ioneoverskuddet fra de to membransider igjennom den elektrolytiske løsning 1 mot den inntilliggende elektrode 3 eller 4. Også i dette tilfelle foreligger de tidligere i forbindelse med konvensjonell elektrolyse beskrevne elektronøytralitetsawik. I denne prosess har poten-sialgradienten i den elektrolytiske løsning 1, som er ca. 10 mV/mm, bare en marginal innvirkning ettersom den er 1,5 x 10<6 >ganger svakere enn den overfor nevnte spenningsgradient i membranen 5. Den nevnte lave potensialgradient i den elektrolytiske løsning 1 er således ikke tilstrekkelig til å overvinne de i den elektrolytiske løsning 1 forekommende krefter som ifølge ovenstående har analogi i statiske friksjonskrefter. Den elektriske strøm som går mellom elektrodene 3 og 4 er derfor heller en følge av at avvik fra en elektronøytralitet ikke får overstige visse terskelverdier enn et resultat av den nevnte potensialgradient i den elektrolytiske løsning 1.

Det bør påpekes at H+ - 0H"-ioner, som forekommer i alle typer vann, inkludert destillert vann, må klassifiseres blant ovennevnte ioner, som muligens er involvert i avvikene fra elektronøytralitet. Av denne grunn kan til og med destillert vann betraktes som en elektrolytisk løsning.

Som et resultat av den foran beskrevne prosess aktiveres hele volumet av den elektrolytiske løsning 1. Det nevnte ione-overskudd nøytraliseres først rundt hver elektrode, noe som forklarer den nevnte lave strøm på noen titalls /iA. Ettersom den elektriske ladning som har passert den elektrolytiske løsning 1 under elektroaktiveringen som angitt ovenfor, er svært liten, har det ikke funnet sted noen elektrolyse i konvensjonell form. Derfor har det heller ikke funnet sted noen målbar pH-endring.

Ved praktiske forsøk har det vist seg at en membran 5 av ovennevnte type som ikke er blitt anvendt tidligere, gir en høyere strøm gjennom den elektrolytiske løsning 1 enn en membran som tidligere har vært anvendt ved elektroaktivering. Dette beror på at ved anvendelse av en ny membran mettes dette med solvater/ioner som stammer fra den elektrolytiske løsning 1. Etter oppnådd metting forårsaker membranen 5 den nevnte lave strøm gjennom den elektrolytiske løsning 1. Etter avsluttet elektroaktivering minsker membranen's 5 metning. Det forblir imidlertid alltid en viss metningsgrad igjen i membranen. Den nevnte minskning av membranen's 5 metning har imidlertid ingen innvirkning på de egenskaper hos fraksjonene 7 og 8 som oppnås gjennom elektroaktiveringen, idet diffusjonen av solvater/ioner fra membranen finner sted uavhengig av solvatenes/ionenes pola-ritet.

De biologiske effekter som er blitt påvist for fraksjonene 7 og 8 kan muligens forklares med disse fraksjoners innvirkning på cellemembraner og derved på bl.a. cellemetabolisme. De i det foregående beskrevne prosesser som finner sted i nærheten av membranen 5, burde således finne sted i omvendt rekkefølge i biologiske celler, hvorved de nevnte biologiske effekter opp-trer.

Oppfinnelsen er i det foregående blitt beskrevet i henhold til en foretrukket utførelsesform med HD-polyetylenmembran med tykkelse 15 /im, svakt saltholdig vann med pH-verdi på 7,6, likespenning med effektivverdi 220 V og frekvens 2 x 50 Hz, samt en behandlingstid på ca. 8 minutter. Ved praktiske forsøk har de nevnte fraksjoner 7 og 8 vist seg i hovedsak å ha de ovenfor beskrevne effekter selv under følgende forsøksbetin-gelser, hvor betingelsene ved hvert forsøk er kombinert på en slik måte at det ikke skjer elektrisk gjennomslag av membranen: - membranen utgjøres av en hvilken som helst tynn polymer membran som har svært liten elektrisk ledningsevne;

- membranens tykkelse er 5 - 50 /im,

den elektrolytiske løsning 1 er praktisk talt hvilken som

helst løsning som har pH-verdi mellom 6 og 8,

- likespenningen's 6 effektive verdi er 50 - 500 V,

- likespenningen's 6 frekvens er vilkårlig, og kan være 0,

- behandlingstiden er 3 - 20 minutter.

Claims

1. Fremgangsmåte for elektrisk behandling av en elektrolytisk løsning (1), som består av vann med lavt innhold av salt og med en pH-verdi som bare i ubetydelig grad avviker fra 7, og for fremstilling av fraksjoner fra den elektrolytiske løsning (1) , karakterisert ved at den elektrolytiske løs-ning (1) anbringes i en elektrisk ikke-ledende beholder (2) , at to kjemisk inerte elektroder (3,4), hvor den første (3) er positiv elektrode og den andre (4) er negativ elektrode, senkes ned i den elektrolytiske løsning (1) , at det mellom elektrodene (3,4) anbringes en tynn membran (5) laget av polyetylen med høy densitet eller andre materialer med en spesifikk elektrisk ledningsevne som er av samme størrelsesorden som den spesifikke elektriske ledningsevne for polyetylen med høy densitet, og som har en tykkelse på 5 - 50 /im, fortrinnsvis 15 /im, idet membranen (5) deler den elektrolytiske løsning (1) i to adskilte delmengder (7,8), hvor den første delmengde (7) inneholder den positive elektrode (3) og den andre delmengde (8) inneholder den negative elektrode (4), at det på elektrodene (3,4) påtrykkes en likestrømspenning (6) med effektivverdi 50 V - 500 V, fortrinnsvis 220 V, og at denne likestrømsspenning (6) påtrykkes elektrodene (3,4) i et tidsrom på 3 - 20 minutter, fortrinnsvis 8 minutter.

2. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en elektrisk ikke-ledende beholder (2), i hvilken den elektrolytiske løsning (1) er anbrakt, i hvilken det er nedsenket to kjemisk inerte elektroder (3,4), hvorav den første (3) er positiv elektrode og den andre (4) er negativ elektrode, og at det mellom elektrodene (3,4) er anbrakt en tynn membran (5) laget av polyetylen med høy densitet eller andre materialer med en spesifikk elektrisk ledningsevne som er av samme størrelses-orden som den spesifikke elektriske ledningsevne for polyetylen med høy densitet, og som har en tykkelse på 5 - 50 /im, fortrinnsvis 15 /im, idet membranen (5) deler beholderen (2) i to rom og dermed den elektrolytiske løsning (1) i to adskilte delmengder (7,8), hvor den første delmengde (7) inneholder den positive elektrode (3) og den andre delmengde (8) inneholder den negative elektrode (4).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at elektrodene (3,4) er laget av et rustfritt stålmateriale, fortrinnsvis et platina-belagt materiale, og at det er anbrakt innretninger for separat avtapping av delmengdene (7,8) fra omgivelsene rundt hver elektrode (3,4).

4. Løsningsfraksjon fremstilt ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge krav 1 og en anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den består av den første delmengde (7) , som etter elektrisk behandling i anordningen har en pH-verdi som på målbar måte ikke er forskjellig fra pH-verdien for den elektrolytiske løsning (1) før denne løsning har gjennomgått nevnte elektriske behandling.

5. Løsningsfraksjon fremstilt ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge krav 1 og en anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den består av den andre delmengde (8) , som etter elektrisk behandling i anordningen har en pH-verdi som på målbar måte ikke er forskjellig fra pH-verdien for den elektrolytiske løsning (1) før denne løsning har gjennomgått nevnte elektriske behandling.