(57)【要約】マイクロクラスタ液、生産および使用の方法。マイクロクラスタ水を含む培養基および培養物；細胞、組織および器官の維持および生育のためのマイクロクラスタ培養基および培養物の使用；微生物バイオテクノロジーでの使用。生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、およびアジュバントまたは担体、それらの医薬および診断組成物のマイクロクラスタ水組成物。それらの組成物を生体外的に細胞、組織および器官に投与する際およびそれらを生体内的に生体に投与する際にそれらを使用する方法；およびそれらの組成物を作成する方法。マイクロクラスタ水により食品処理システム中の食品および食品成分を水和する方法。マイクロクラスタ水を含んでいる食用食品、成分、香味および甘味組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロクラスタ水を含む培養培地。
【請求項２】
マイクロクラスタ水を含む培地。
【請求項３】
マイクロクラスタ水を含む培養物。
【請求項４】
栄養素をマイクロクラスタ水で溶解または混合する工程を含む培養培地作成の方法。
【請求項５】
無機塩類、ミネラル、炭水化物、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸と脂質、タンパク質とペプチド、および血清から選択される培地成分のグループの１つまたは複数を溶解または混合する工程を含む培地作成の方法。
【請求項６】
細胞、組織、器官、亜細胞成分、ウィルス、バクテリオファージ、またはベクターを、マイクロクラスタ水を含む培養培地と接触させる工程を含む培養物調製の方法。
【請求項７】
細胞培養における、マイクロクラスタ水を含む培養培地の使用。
【請求項８】
細胞培養における、マイクロクラスタ水を含む培地の使用。
【請求項９】
細胞培養における、マイクロクラスタ水を含む培養物の使用。
【請求項１０】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数の、微生物バイオテクノロジーにおける使用。
【請求項１１】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数で細胞を培養する工程を含む、当該細胞の生存度を強める方法。
【請求項１２】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数で細胞、組織、または器官を培養する工程を含む、当該細胞、組織、または器官の生存力を強める方法。
【請求項１３】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数の、器官、組織、または細胞の移植における使用。
【請求項１４】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数の、トランスフェクションにおける使用。
【請求項１５】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数の、幹細胞の収集における使用。
【請求項１６】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数の、幹細胞生物学またはクローニングにおける使用。
【請求項１７】
マイクロクラスタ水を含む培養培地、マイクロクラスタ水を含む培養物、およびマイクロクラスタ水を含む培地の１つまたは複数を含むキット。
【請求項１８】
遺伝物質の変異の頻度を抑制する方法であって、該方法は、マイクロクラスタ水を含む培地で当該遺伝物質を培養する工程を含んでおり、該培地において当該遺伝物質は生物学的実体のもとに存在している、方法。
【請求項１９】
生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、およびアジュバントまたは担体組成物により構成される１つまたは複数のグループから選択される１つまたは複数の薬剤を含むマイクロクラスタ水。
【請求項２０】
請求項１９の組成物であって、前記生体作用薬剤が、以下：
ａ．   生体の異常で病的な状態の予防、緩和、治療または治癒、
ｂ．   生理的身体機能の維持、増強、減退、抑制または破壊、
ｃ．   生体試験による生理的条件または状態の診断、
ｄ．   動物または微生物の誘引、不能化、抑制、殺傷、改造、撃退または妨害による環境または生体の管理または保護、
によって構成されるグループから選択される生物学的特性を持っている薬剤のグループから選択されるものである、組成物。
【請求項２１】
請求項１９の組成物であって、前記生体作用薬剤が、身体の脱臭、保護、装飾またはグルーミングのための薬剤のグループから選択されるものである、組成物。
【請求項２２】
請求項１９の組成物であって、前記生体作用薬剤またはボディトリートメント剤が、発酵体、植物および動物抽出物、体液、または植物もしくは動物細胞組織を含む物質により構成されるグループから選択されるものである、組成物。
【請求項２３】
請求項１９の組成物であって、液、軟膏、クリーム、ゲル、散布、粉末、顆粒、カプセル、錠剤、および経皮的薬物送達デバイスにより構成されるグループから選択される投与形態を取る、組成物。
【請求項２４】
請求項１９の組成物であって、医薬組成物である、組成物。
【請求項２５】
請求項１９の組成物であって、前記生体作用薬剤またはボディトリートメント剤が：シナプスおよび神経効果器接合部に作用する薬物：中枢神経系に作用する薬物：オータコイドまたは炎症治療薬物；腎臓および循環器に作用する薬物：消化管機能に作用する薬物：寄生虫感染の化学療法薬物：微生物病の化学療法薬物；腫瘍性疾患の化学療法薬物；免疫調節のために使用される薬物：血液および造血器官に作用する薬物；ホルモンとホルモン拮抗剤：ビタミン；皮膚障害を治療する薬剤；眼科治療の薬剤により構成されるグループから選択されるものである、組成物。
【請求項２６】
請求項１９の組成物であって、さらに薬物送達システムを含む、組成物。
【請求項２７】
請求項１９の組成物を生体に、あるいは生体外的に細胞、組織または器官に投与する工程からなる当該組成物の使用方法。
【請求項２８】
請求項２７の方法であって、前記投与の工程で薬物送達システムを使用する、方法。
【請求項２９】
請求項２７の方法であって、該方法が診断方法である、方法。
【請求項３０】
請求項１９の組成物を調製する方法であって、生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、およびアジュバントまたは担体組成物により構成されるグループの１つまたは複数から選択される１つまたは複数の薬剤とマイクロクラスタ水を組み合わせる工程を含む、方法。
【請求項３１】
食品処理システムの成分および生産品の少なくとも１つを水和させる方法で、十分な時間にわたって十分なアリコートのマイクロクラスタ水と少なくとも１つの成分および生産品を接触させ、これによって、少なくとも１つのマイクロクラスタ化成分およびマイクロクラスタ化生産品を形成する工程を含む方法。
【請求項３２】
請求項３１の方法であって、その生産品が、以下：
（ａ）    食用生産品または組成物、
（ｂ）    非食品物質と組み合わされたマイクロクラスタ水を含む食用食品生産品、
（ｃ）    香味組成物、および
（ｄ）    甘味組成物
により構成されるグループから選択されるものである、方法。
【請求項３３】
請求項３１の方法で、前記成分が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物、香味物質、ビタミン、ミネラル、および食品添加物により構成されるグループの１つまたは複数から選択される１つまたは複数の成分を含んでいる、方法。
【請求項３４】
請求項３２の方法であって、その食用生産品が、マイクロクラスタ化成分および／またはマイクロクラスタ化生産品による処理の工程に供される、生存生物から作製される食品であり、かつその処理工程が、以下：
ａ．   屠殺処理
ｂ．   食品生産品の生存生物からの取り出しとその後の該取り出された食品生産品の処理、および
ｃ．   屠殺処理とその後の屠殺物の処理
により構成される工程のグループから選択される工程と組み合わされている、方法。
【請求項３５】
マイクロクラスタ水を含む食用生産品または組成物。
【請求項３６】
請求項３５の食用生産品または組成物であって、さらに非食品物質を含む、食用生産品または組成物。
【請求項３７】
マイクロクラスタ水を含む香味組成物。
【請求項３８】
マイクロクラスタ水を含む甘味組成物。
【請求項３９】
動物またはヒトにマイクロクラスタ化食品生産品または組成物を経口投与する方法であって、ヒトまたは動物に、マイクロクラスタ水を含む食品生産品または組成物を与える工程を含む、方法。
【請求項４０】
請求項３９の方法で、そのマイクロクラスタ化生産品または組成物が、以下：
（ａ）    マイクロクラスタ水を含む食用生産品または組成物、
（ｂ）    非食品物質と組み合わされたマイクロクラスタ水を含む食用食品生産品、
（ｃ）    マイクロクラスタ水を含む香味組成物、および
（ｄ）    マイクロクラスタ水を含む甘味組成物
により構成されるグループから選択される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は一般的にマイクロクラスタ液とその製造および利用の方法に関連する。本発明は、マイクロクラスタ液の製造プロセスおよび利用方法に関連する。
【０００２】
（出願の内容）
Ｉ．    マイクロクラスタ液とその製造および利用方法
ＩＩ．    培養培地とその培養培地の製造および利用方法
ＩＩＩ．    薬剤、生体作用およびボディートリートメント組成物
ＩＶ．    食品または可食物、飲料；加工、組成、生産品
（Ｉ．    マイクロクラスタ液とその製造および利用方法）
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
水は独立したＨ２Ｏ分子から成っており、分子は水素結合を通じて相互に結合してクラスタを形成し得、その状態には結合していない分子、５つのＨ２Ｏ分子が準４面体の形になっている４面体水素結合分子、１つ、２つまたは３つの水素結合によってクラスタに結合されている表面結合分子の５種類がある（米国特許番号５，７１１，９５０、リー・Ｈ・ロレンツェン）。これらのクラスタが、不定数のマイクロクラスタ分子を含む大きな配列を形成し得、（１）双極子間相互作用、すなわち永久双極子モーメントを持つ２つの分子間の静電気引力（２）１つの分子の双極子が隣接する分子に極性を与える「双極子−誘起双極子相互作用」（３）原子中の小さな瞬間双極子によって生成される分散力などの力の１つ以上による弱い長距離ファンデルワールス引力がこれらの配列を引き付ける。通常の条件下では４面体マイクロクラスタは不安定であり、攪拌によってファンデルワールス斥力を上回るロンドン力が与えられると、より大きな配列に変形する。分散力は、２つの水分子が互いに接近し、その結果それぞれの原子内分子軌道構成のエンベロープが変形したときに、これらの水分子の相対的位置と運動から発生する。各分子はこの変形に抵抗し、その結果、継続的な変形に反発する力が増加し、ついにはロンドン誘導力が作用する近接点に到達する。これらの分子の速度が十分に大きく、これらの分子がファンデルワールス半径に等しい距離まで相互に接近できる場合、これらの水分子が結合する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、液体の大きな分子配列を有益な方法で細分化できるプロセスが必要とされている。さらに、消費や、治療および化学プロセスのために、より小さな水分子（例えば、マイクロクラスタ）が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の要旨）
発明者は、種々の静電気力およびファンデルワールス力などの力によって大きな分子配列を形成する液体（例えば、水）を、キャビテーションを通じて、細分化された分子またはマイクロクラスタ分子（例えば、水の理論的４面体マイクロクラスタ）に分解できることを発見した。発明者はさらに、新たに製造した水のマイクロクラスタを、ファンデルワールス斥力の利用によって安定化させる方法を発見した。この方法では、マイクロクラスタ水を所望の密度に達するまで冷却し、その状態でマイクロクラスタ水に酸素を添加する。マイクロクラスタ水は、低温状態で瓶詰めされる。さらに、酸素を添加したマイクロクラスタ水を瓶に一杯まで入れ、高密度（すなわち低温）の状態のうちに栓をすることによって、瓶に隙間がある場合であれば発生していた攪拌を抑制してロンドン力を抑制し、一方で溶液中に溶解している気体（例えば、酸素）に部分圧を加えることによってマイクロクラスタを華氏４０〜７０°で約６〜９カ月間、安定させることができる。
【０００６】
本発明は、マイクロクラスタ液（例えば、マイクロクラスタ水）を製造するプロセス、すなわち液体にキャビテーションを発生させ、液体内に溶解し添加された気体が多数のキャビテーション気泡を形成するようにすることと、多数のキャビテーション気泡を含む液体を低圧の下に置き、圧力の低下によって大きな液体分子マトリクスが小さい液体分子マトリクスに分解されるようにすることを含むプロセスを記述する。他の実施形態においては、液体は基本的に鉱質を含まず、水の場合も基本的に鉱質を含まない。この実施形態で記述されるプロセスは、水が約１４０℃（約６０℃）に達するまで繰り返される。キャビテーションを発生させる方法として、液体に第１圧力を加えた後、急速に第２圧力まで減圧してキャビテーション気泡を発生させる。加圧はポンプを使用して行うことができる。１つの実施形態では、第１圧力は約５５ｐｓｉｇから１２０ｐｓｉｇより高圧である。別の実施形態では、第２圧力は大気圧に近い値である。実施形態では、圧力の変化によって多数のキャビテーション気泡が破裂する、または破砕される。圧力変化によって、局所原子を切り離し、原子の結合角および力を変化させるプラズマを生成させ得る。別の実施形態では、液体を約４℃から１５℃に冷却する。さらに別の実施形態では、酸素などの気体をマイクロクラスタ液に付加する。さらに別の実施形態では、酸素を約５分から１５分の間供給する。
【０００７】
別の実施形態において、本発明は、マイクロクラスタ液を生成するプロセス、すなわち、液体を加圧のために十分な圧力の下に置き、液体の継続的な流れが形成されるような方法で加圧された液体を放出し、液体内に溶解しているまたは吸収されている気体が多数のキャビテーション気泡を形成するような方法で、液体の継続的な流れを、部分真空圧を持つマルチ回転渦の下に置き、次に多数のキャビテーション気泡を含む液体を低圧の下に置き、その下で多数のキャビテーション気泡が破裂するか破砕され、それによる衝撃波によって大きな液体分子マトリクスが小さい液体分子マトリクスに分解されるようにするプロセスを記述する。他の実施形態において、液体は基本的に鉱質を含まず、別の実施形態において、液体として水を用いる（基本的に鉱質を含まないことが望ましい）。本発明は、このプロセスを、水が約１４０°Ｆ（約６０℃）に達するまで繰り返すことができることを示す。別の実施形態では、キャビテーションを発生させる方法として、液体に第１圧力を加えた後、急速に第２圧力まで減圧してキャビテーション気泡を発生させる。さらに、本発明は、加圧がポンプを使用して行うことができることを示す。さらに別の実施形態では、第１圧力は約５５ｐｓｉｇから１２０ｐｓｉｇを超える圧力であり、別の実施形態では、第２圧力は大気圧に近い値であり、第２圧力が５ｐｓｉｇ未満である実施形態も含まれる。本発明はまた、圧力の変化によって多数のキャビテーション気泡が破裂する、または破砕されるマイクロクラスタ液を示す。別の実施形態では、圧力変化によって、局所原子を切り離し、原子の結合角および力を変化させるプラズマが生成される。本発明はまた、液体を約４℃から１５℃に冷却するプロセスを記述する。別の実施形態では、本発明は気体をマイクロクラスタ液に付加するプロセスを記述する。気体は、酸素を使用することが望ましく、この酸素は、特に約５〜１５分間投与すること、さらに１５〜２０ｐｓｉｇの圧力で投与されることが一層望ましい。
【０００８】
本発明はまた、上記手順に従って生成されるマイクロクラスタ水を含む組成物を示す。
【０００９】
本発明のさらに別の局面は、約３．０〜４．０μｍｈｏ／ｃｍの伝導性、約２６５０波数で主要な鋭フィーチャーを示すＦＴＩＲ分光学的パターン、熱重量分析によって測定される４０℃〜７０℃の蒸気圧、逆浸透水よりも約＋３０ヘルツ以上大きい１７Ｏ  ＮＭＲピーク・シフト（約＋４０ヘルツ以上が望ましい）という特性のいくつか、またはすべてを有するマイクロクラスタ水である。
【００１０】
本発明はさらに、本発明のマイクロクラスタ水を利用して、細胞をマイクロクラスタ水と接触させることによって細胞の活動を調整したり、細胞内のフリーラジカルのレベルを下げたりする方法を示す。
【００１１】
本発明はまた、マイクロクラスタ水（例えば、酸素を添加したマイクロクラスタ水）と栄養剤、治療剤などの物質を含む薬物送達システムを示す。
【００１２】
さらに、本発明のマイクロクラスタ水は、布をマイクロクラスタ水と接触させることによって布の汚れを除去するために利用できる。
【００１３】
本発明の実施形態の詳細については、添付の図面および下記の記述に示す。本発明のこのほかの特徴、目的、利点は、これらの記述および図面、ならびに特許請求の範囲によって明らかになっている。
【００１４】
ここに引用されているすべての文献、特許、特許出願は、すべての目的において、言及により明示的に組み込まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（好ましい実施形態の説明）
アルコール、水、燃料やその組み合わせなどの液体は、原子と複雑な分子構成を持つ分子から成っている。これらの構成は多くの場合、共有結合された原子の大きな分子配列を形成し、それは隣接する分子との非共有性相互作用を持ち、この隣接する分子がさらに他の分子と、別の非共有性相互作用によって相互作用する。このような大きな配列は安定的であるが、そのサイズのために多くの用途に対して理想的ではない。したがって、非共有性相互作用の数を減らすことによって、より小さい配列を持つ液体を製造し、供給することが望ましい。そのような小さい分子は、生物学的および化学的システムによりよく浸透し、反応することができる。また、小さな分子配列によって、新たな好ましい特性が提供される。
【００１６】
ここでは「共有結合」とは、原子が電子を共有しているときに起こる結合を意味する。「非共有結合」または「非共有性相互作用」とは、原子間で電子が共有されない結合または相互作用を意味する。そのような非共有性相互作用には、原子間での１つ以上の電子の移転によってイオンが生成されることによって形成されるイオン結合（または電気原子価結合）、双極子モーメントによる相互作用、水素結合、ファンデルワールス力などがある。ファンデルワールス力は、無極性分子の間、または同じ分子の部分間で作用する弱い力であり、一方の基で一時的に電子の分布が非対称になることによって他の基に反対の極性が引き起こされることによって２つの基が一緒にされる。２つの基の間の距離がファンデルワールス半径よりも小さくなったとき、それらの基の電子雲が相互浸透を開始するため、グループ間に作用する力が斥力となる。
【００１７】
ここで記述する技術を、多くの液体に適用できる。それには水、アルコール、石油、燃料などの液体が含まれる。水などの液体は、１つ以上の基本元素または原子（例えば、水素、酸素）を含む分子である。共有結合と分子の電荷を通じた原子の相互作用が分子を形成する。水分子には角度（または曲がり）がある。水分子内のＨ−Ｏ−Ｈ結合角は約１０４．５°〜１０５°である。図１に水分子の正味の双極子モーメントを示している。この双極子モーメントは、他の水分子を吸引する静電気力を生成する。最近のＰｕｇｌｉａｎｏ  ｅｔ  ａｌ．による研究（Ｓｃｉｅｎｃｅ，２５７：１９３７，１９９２）は、水分子の関係と複雑な相互作用を示唆している。これらの研究で明らかになったところによると、水素結合と酸素間相互作用が水分子の大きなクラスタの生成に大きな役割を果たしている。実質的に純粋な水は、多数の水分子がそれぞれ隣接する水分子と相互作用して大きな配列を形成する複雑な構造（図２に示す）になっている。このような大きな配列は、たとえば水素結合の形成や、分子の双極子モーメントなどの非共有性相互作用を基に形成される。このような大きな分子は非常に安定的であるが、種々の化学的、生物学的反応には不利であることが示唆されてきた。したがって、本発明は、１つの実施形態では、図３で示すように、水分子の数が約５つになるまで細分化またはマイクロクラスタ化された水を生成する方法を示す。
【００１８】
本発明は、小さなマイクロクラスタ液（例えば、マイクロクラスタ水分子）、細分化またはマイクロクラスタ化された水を製造する方法、およびそれを種々の生物学的条件の治療に利用する方法を示す。
【００１９】
したがって、本発明は、細分化またはマイクロクラスタ化された液体（例えば、水）を製造する方法、すなわち、元の液体を第１圧力まで加圧した後、急速に第２圧力まで減圧して部分真空圧を生成し、それによって吸収されている気体を放出させ、そしてキャビテーション気泡を形成することを含む方法を示す。キャビテーション気泡の破裂または破砕によって生じる熱物理学的反応によって熱が発生し、大きな液体配列を維持している非共有性相互作用が断ち切られる。このプロセスは、希望する細分化された液体の物理的・化学的性質が得られるまで反復できる。使用する液体が水である場合、このプロセスは、水温が約１４０°Ｆ（約６０℃）に達するまで繰り返される。生成された小さな、細分化された液体は、大きな配列が再形成されないような条件の下で冷却される。ここでは「水」または「元の水」は、水道水、天然ミネラル水、加工水（精製水など）を含む。
【００２０】
液体内にキャビテーションを生成するために使用する技術としては、キャビテーションの発生源が大きい配列を破壊するために十分なエネルギーを生成するのに適している限りにおいて、当業者に知られているいかなる技術を用いてもよい。キャビテーションによって生成される音響エネルギーは、液体の大きな配列を小さい液体クラスタに破砕するためのエネルギーを提供する。たとえば、音響トランスデューサーを使用することによって、必要とされるキャビテーション発生源を提供することができる。また、途中に狭窄部がある管に液体を流し込み、狭窄部の前で高圧になり、狭窄部を過ぎた後で急速に減圧するようにすることでキャビテーションを引き起こすこともできる。別の例では、回転渦形室で、ポンプを使って液体を逆方向へ押し出す。
【００２１】
１つの実施形態では、細分化する液体に圧力を加えて回転渦形室へ押し込み、部分真空圧を持つ回転渦を生成し、回転渦が先細ノズルから放出され大気圧または大気圧に近い圧力に減圧されたときに、液体に吸収されている気体がキャビテーション気泡として放出されるようにする。急激な加圧と減圧によってキャビテーション気泡の破裂または破砕が起こり、それによって音響エネルギー衝撃波が生成される。この衝撃波によって大きな液体配列の非共有結合および非共有性相互作用が断ち切られ、配列の弱い結合が断ち切られて、たとえば約５つのＨ２Ｏ分子が準４面体の形になっている（図３を参照）マイクロクラスタまたは細分化された液体が形成され、マイクロクラスタ液に電荷が付与され、液体に電解特性が生成される。マイクロクラスタ液は、特定の表面張力と電荷に達するために必要な数のマイクロクラスタ液分子が形成されるまで再循環される。これはキャビテーション気泡が処理された液体に運動熱を与えることによって時間の経過に伴って起こる、液体の温度上昇によって決まる。希望する表面張力と電荷に達したとき、マイクロクラスタ液を、液体の密度が高くなるまで冷却する。希望する表面張力と電荷は、いくつかの方法で測定できるが、望ましい方法としては温度によって検出する。液体が希望する密度に達したとき（標準的には約４〜１５℃でその密度に達す）、分子酸素などの気体を、マイクロクラスタ液中の酸素量が希望するレベルに達するように、十分な時間をかけて添加し得る。次に、マイクロクラスタ液を容器または瓶に取り、できれば一杯まで入れ、気体を添加したマイクロクラスタ液が低温の状態のうちに栓をすることによって、温度が室温に戻ったときに気体を添加したマイクロクラスタ液に部分圧がかかるようにする。これによって、瓶の内容物にかかる部分圧が大きくなるため、溶液の中により多くの量の気体が溶解したまま残る。
【００２２】
本発明は、マイクロクラスタまたは細分化された水もしくは液体を製造する方法を示す。説明を簡略にするために「液体」に関する記述に「水」という用語を使用するが、「水」をいかなる種類の液体に置き換えてもよい。元の水としては、たとえば純水または蒸留水などを基本材料に使用することが望ましい。なぜなら、それが相対的に鉱質が少ないからである。次に、処理のために水を食品グレードのステンレス鋼タンクに入れる。元の水を、約５５〜１２０ｐｓｉｇまたはそれ以上の継続的圧力を提供できるポンプに送ることによって連続的な水流を生成する。次に、この水流を、約２７”Ｈｇの部分真空圧、すなわち水中に溶解している吸収された気体の蒸気圧を持つマルチ回転渦を生成できる装置（たとえば図４を参照）の下に置く。これらの気体はキャビテーション気泡を形成し、複数の加速チューブを通って、大気圧または大気圧に近い圧力の共通チャンバに放出される。キャビテーション気泡の破裂および破砕によって生成される衝撃波によって、水が繰り返し再循環される過程で、大きな水配列が小さな水分子に分解される。水を再循環するごとに、水温が上昇する。キャビテーション気泡の破裂および破砕によって生成される熱によって、音ルミネセンスの際に見られるように、エネルギーが放出される。このとき、音ルミネセンス気泡の温度は、１９，７４３，３３６気圧で１０から１００ｅＶ、または華氏２，０４２．０３３°の範囲であると推定される。しかし、生成される熱はサブミクロン・サイズでの熱であり、周囲の水に急速に吸収され、水に運動エネルギーを与える。発明者は、これらの大きな配列の小さい水分子への分割を、正弦波によるキャビテーションによって処理でき、温度上昇を観察することによって処理中の水の浸透圧と表面張力を調整できるという結論に達した。発明者は、酸素添加を添加したマイクロクラスタ水（Ｐｅｎｔａ−ｈｙｄｒａｔｅＴＭ）の理想温度が約華氏１４０℃（約６０℃）であるという結論に達した。これは、４つの反対方向の回転渦形室と、大気圧または大気圧に近い圧力（５ポンド未満の逆圧）の共通チャンバにつながる６段階加速チューブを使用することによって実現できる。
【００２３】
上記のように、発明者はまた、ここに記述するプロセスの中で、液体が熱／高温の下で正弦波動を受けることを発見した。希望する物理化学的性質に応じて、正弦曲線の中の希望する点が見つかるまでこのプロセスが反復され、その時点で液体が回収され、大きな分子配列の形成を抑止する条件の下で冷却される。たとえば、発明者は、ここで記述する方法に従って処理された水が、正弦波形に沿って加熱されることを発見した（ただし、発見はこれに限定されない）。この水の製造中に、高いマイナス電荷が生成され、水に付与される。動作圧およびその後の水の速度に応じて８００サイクルまたはそれ以上の周波数で、スーパーインポーズされた正弦波を使って−３５０ｍＶ〜−１Ｖの電圧が測定された。発明者は、温度の正弦波形の３番目のピークで、水のマイクロクラスタ構造の数が最適になることを発見した。発明者は作用のメカニズムや理論を示す義務を負わないが、生成される高いマイナス・イオンがドナー電子の手近な発生源となり、消費されたときは抗酸化剤として作用し、さらに、水のマイクロクラスタを安定化させ、水分子をマイナス電荷の静電界の影響下に置くことによって大きな配列が再形成されるのを防止すると考えられる。特定の理論に束縛されることを望まないが、キャビテーション中に発生する高温によって水中にプラズマが生成され、それがＨ２Ｏの原子を切り離し、その後、ＦＴＩＲおよびＮＭＲ試験データによって証明されているように、原子が別の結合関係を再形成し、異なる構造を生成すると考えられる。
【００２４】
本発明の水を多くの方法によってさらに改質できることは、当業者によって認められるだろう。たとえば、マイクロクラスタ水が生成された後、この水に対してここに記述する方法で酸素添加、さらに精製、味付け、蒸留、放射線照射などの処理や、当分野における既知の改良を必要な数だけ行うことができ、これらの処理はこの水の最終的用途に応じて明確にされるだろう。
【００２５】
別の実施形態において、本発明は組織または実験対象の細胞の働きを調節する方法を示す。マイクロクラスタ水（例えば、酸素を添加したマイクロクラスタ水）を、水分、酸素、栄養剤、治療剤などの物質を送達する送達システムとして、また、細胞の全体的活動を活発化させたり、細胞内の液体を交換したり、水腫を除去したりするために開発することができる。ＲＪＬ  Ｓｙｓｔｅｍｓの生体電気インピーダンス・アナライザのモデルＢＩＡ１０１  Ｑ、Ｂｏｄｙ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ＳｙｓｔｅｍＴＭを使って実施した試験では、細胞内および細胞外の水和状態の多くがわずか５分間で変化することが証明された。試験は、５８歳、身長７１．５”、体重２６９ｌｂ、肥満型の男性に対して行われた。ベースラインの読取値は、以下に示すように、Ｂｉｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ＡｎａｌｙｚｅｒＴＭから取った。
【００２６】
下の実施例に示すように、本発明のマイクロクラスタ水は、実験対象による消費に対して有益な効果を与えると考えられる。実験対象はどの哺乳類でもよく（例えば、ウマ、ウシ、ブタ、ネズミ、ネコ、イヌ）、ヒトであることが望ましい。マイクロクラスタ水または酸素添加したマイクロクラスタ水（Ｐｅｎｔａ−ｈｙｄｒａｔｅＴＭ）の投与量は、当分野で認められている多くの要因に依存し、一般的には変更および調整できる。関係する要因には、年齢、体重、行動形態、脱水状態、体脂肪などがある。一般的には本発明の酸素添加したマイクロクラスタ水０．５リットルで有益な結果が得られる。また、本発明のマイクロクラスタ水は、当分野で知られている多くの方法で管理できる。たとえば、経口や静脈注射のみによる方法や、他の薬剤、化合物、化学物質と混合する方法がある。また、本発明の水は、傷の洗浄のため、および外科の切開手術サイトで有用であると考えられる。本発明の水は感染症の治療のために使用できる可能性がある。たとえば、嫌気生物による感染症の治療のためにマイクロクラスタ水（例えば、酸素添加したマイクロクラスタ水）が有効である可能性がある。
【００２７】
別の実施形態では、本発明のマイクロクラスタ水を、細胞内のフリーラジカルのレベルを下げ、それによってフリーラジカルによる損傷を防止するために使用することができる。
【００２８】
さらに別の実施形態では、本発明のマイクロクラスタ水を、綿などの布の汚れを除去するために使用することができる。
【００２９】
以下の実施例は本発明を具体的に説明することを意図しているが、本発明をそれに限定するものではない。以下の例の均等物が当業者によって認められることが予想され、それは本発明に包含される。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
（マイクロクラスタ水の製造方法）
以下は、マイクロクラスタ液を製造する方法の一例である。当業者によって代替の均等物が認められることが予想され、それは本発明に包含される。したがって、以下の例は本発明を限定するものではなく、本発明の理解を助けるための例示として示されているものである。
【００３１】
Ｃｕｌｌｉｇａｎ  Ｗａｔｅｒの蒸気蒸留水３２５ガロン、または５ガロン瓶に入れた純水を、約２９℃の周囲温度で３１６ステンレス鋼の、処理のために上部を取外しできる非加圧タンクに入れた。タンクをボトム・フィード式の２  １／４インチの３１６ステンレス鋼管に接続し、この管は１インチＮＰＴで２０インチのＵ．Ｓ．フィルター・ハウジングに接続し、このフィルター・ハウジングには５ミクロン・ファイバー・フィルターがあり、水中のすべての汚染物質を除去する。２０インチ・フィルターのアウトプットはＴｅｅｌモデル１  Ｖ４５８  ３１６ステンレス鋼ギアポンプに接続しており、このポンプは３ＨＰ  １７４０  ＲＰＭ  ３相電子モーターによってダイレクトドライブで駆動される。ギアポンプの１インチＮＰＴのアウトプットは、１インチの３１６ステンレス鋼管を通じてキャビテーション装置に接続され、このステンレス鋼管には１インチのステンレス鋼ボール弁（分離用にのみ使用）とパスタ圧力計が取り付けられている。ポンプのアウトプットは、キャビテーション装置に対して６５ｐｓｉｇの継続的な圧力を与える。
【００３２】
キャビテーション装置は、３１６ステンレス鋼鋼管ハウジングに収納された４つの小型のテフロン（登録商標）製の逆ポンプ渦形室（羽根車なし）から成り、これは共通の水源から１Ｖ４５８ギアポンプによって６５ｐｓｉｇで接線方向に給水される。給水のために使用する１／４”の穴は、通常はポンプからの吐出のために使用されるものだが、ここでは回転渦を生成する目的でインプットのために使用される。４つの渦形室に入った水は３６０°の円を描くように押され、通常はポンプの吸込側となるところから、３／８インチの吐出穴がある長さ１インチの加速チューブによって吐出される。この穴は通常はポンプ渦形室の吸込側であるが、ここでは装置の吐出側として使用される。逆方向に給水される４つの渦形室は、回転渦を生成し、水を３６０°回転させ、その後、水をセンターラインから５°下向きに吐出し、加速チューブは水を大気圧または大気圧に近い圧力の共通チャンバへ吐出する。共通チャンバは１インチのステンレス鋼の吐出路に接続され、この吐出路は蒸留水が入っている３２５ガロン・タンクの上部へ戻る。この時点で、水は装置全体を移動して１回の処理を完了する。
【００３３】
上記のプロセスを、キャビテーションの破裂または破砕（たとえば、音響エネルギーによる）によって生成されるエネルギーの運動熱が水に与えられ、それによって水が約６０℃に達するまで、継続的に繰り返す。
【００３４】
発明者は本発明の理論を示す義務を負わないが、説明として以下の理論を示す。ただし、この理論に拘束されるものではない。発明者は、キャビテーションによって生成される音響エネルギーが、５つのＨ２Ｏ分子を含む１つの４面体のマイクロクラスタを大きな配列として保っているを静電気結合を破砕し、配列のサイズを小さくし、そして／または水の中に局所的なプラズマを生成して、通常の結合角を再構成して水の構造を変化させると考える。
【００３５】
温度は、携帯型赤外線温度計で、ステンレス鋼サーモウェルを通して測定した。他の方法による温度測定が、当業者によって認められるだろう。温度が６０℃に達したとき、ポンプ・モーターを停止して、水をさます。冷却を早めるために、５０００  Ｂｔｕ．のエアコンを装備した８フィート四方の断熱した部屋を使用するが、これは必須ではない。処理済の水を冷却のために攪拌しないことが重要であり、水の移動をできる限り少なくする必要がある。
【００３６】
冷却温度としては、４℃が用いられ得るが、１５℃でも十分であり、冷却する水の品質によって異なる。約４〜１５℃まで十分に冷却した後、水に酸素を添加できる。
【００３７】
水が希望する温度まで冷却された後、処理済の水を３２５ガロンのステンレス鋼タンクから、酸素添加用に５ガロンのポリカーボネート瓶に移す。酸素添加は、微細気泡の生成のために使用するプラスチック製エアー・ディフューザー（例、Ｌｅｅの型番号  １２５２２）を取り付けた１／４インチＩＤプラスチック管路を通じて２０ｐｓｉｇの圧力で供給される気体Ｏ２を注入することによって行われる。プラスチック管は、５ガロン瓶の蓋にあるネジを通って、瓶の底に着くようにする。管路の吐出側の端にエアー・ディフューザーが取り付けられる。酸素は、酸素気泡の流れがよく見えるように、流圧２０ｐｓｉｇで注入する。１つの実施形態（Ｐｅｎｔａ−ｈｙｄｒａｔｅＴＭ）では、水への酸素の添加は約５分間行い、別の実形態（Ｐｅｎｔａ−ｈｙｄｒａｔｅ  ＰｒｏＴＭ）では、水への酸素の添加は約１０分間行う。
【００３８】
水は酸素添加の直後に５００ｍｌのペットボトルに一杯まで入れ、圧力シール式のプラスチック・キャップにシールガスケットを挿入して栓をする。１つの実施例では、０．５リットルの瓶に水を一杯まで入れ、水の温度が室温まで上がったときに、分圧で溶解している酸素の濃度が上がり、瓶に自然に圧力がかかるようにする。この工程によって、より多くの酸素が溶解された状態に保たれるだけでなく、輸送中の水の過度の攪拌が防止される。
【００３９】
（実施例２）
本発明の方法によって調製された新しい水を、種々のパラメータによって特性評価する。
【００４０】
（Ａ．導電率）
導電率の試験は、水の特性評価の基準としての導電率測定を規定している  ＵＳＰ  ６４５手順に従って行われた。ＵＳＰ  ６４５は、試験プロトコルを規定しているほかに、導電率測定システムの性能標準や、メーターおよび導電率の検証およびキャリブレーションの要件を設定している。導電率試験は、カリフォルニア州サンタフェ・スプリングズのＷｅｓｔ  Ｃｏａｓｔ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｉｎｃ．によって実施された。
（導電率試験の結果）
Ｗ／Ｏ２                ＲＯ水      マイクロクラスタ水    マイクロクラスタ水
２５°Ｃでの導電率＊
（μｍｈｏｓ／ｃｍ）    ５．５５    ３．１６              ３．８８
＊導電率の値は、２つの測定の平均である。
【００４１】
マイクロクラスタ水で観察される導電率は、ＲＯ水と比較すると半分より少し多くまで下がっている。これは非常に重要なことであり、マイクロクラスタ水がかなり異なる振る舞いを示し、従って、未処理のＲＯ水と比較するとかなり異なるということを示唆している。
【００４２】
（Ｂ．フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ））
水は、ＩＲスペクトル領域における強力な吸収体であり、ＦＴＩＲによって十分に特性評価されており、Ｏ−Ｈ結合の振動に対応する３０００波数で主スペクトル線を示す。このスペクトル線は、試料の水素結合構造の特性である。未処理のＲＯ水の試料（試料Ａ）と、酸素添加されていないマイクロクラスタ水の試料（試料Ｂ）をそれぞれクロム酸銀プレートの間に置き、それぞれの液体の膜が２５℃の状態でＦＴＩＲによって分析した。ＦＴＩＲ試験はカリフォルニア州サンタフェ・スプリングズのＷｅｓｔ  Ｃｏａｓｔ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｉｎｃ．によって、Ｎｉｃｏｌｅｔ  Ｉｍｐａｃｔ  ４００ＤＴＭベンチトップＦＴＩＲを使って実施された。ＦＴＩＲスペクトラムを図５に示す。
【００４３】
酸素添加されていないマイクロクラスタ水とＲＯ水のＦＴＩＲスペクトラムを比較すると、２つの試料には多数の共通の特徴があるが、重要な違いもあることが明らかである。マイクロクラスタ水では、約２６５０波数でＦＴＩＲスペクトラムに大きな鋭角的なフィーチャーが見られる（図５（ｂ））。ＲＯ水ではそのようなフィーチャーは見られない（図５（ａ））。これは水の試料の中の結合の振る舞いが異なっており、そのエネルギー相互作用が変化していることを示唆している。これらの結果から、酸素添加されていないマイクロクラスタ水と未処理のＲＯ水は、物理的にも化学的にも異なるものであることが示唆される。
【００４４】
（Ｃ．蒸留のシミュレーション）
カリフォルニア州サンタフェ・スプリングズの  Ｗｅｓｔ  Ｃｏａｓｔ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｉｎｃ．によって、ＲＯ水と酸素添加されていないマイクロクラスタ水に対して、酸素添加なしで蒸留のシミュレーションが実施された。
（蒸留シミュレーション試験の結果）
ＲＯ水            酸素添加していないマイクロクラスタ水
沸点の範囲＊
（℃）            ９８−１００      ９３．２−１００
＊大気圧に関して補正済み。
【００４５】
これらの結果が示すところでは、酸素添加していないマイクロクラスタ水の試料において、沸点の下限の温度が大幅に下がっている。マイクロクラスタ水の沸点の下限の温度は９３．２℃であり、ＲＯ水の沸点の下限の温度は９８℃であった。このことは、このプロセスが試料内の分子種の組成構成が大幅に変化したことを示唆している。一般的に、沸点が低い種は小さいが、これはすべての観察データおよびマイクロクラスタの構成と一致する。
【００４６】
（Ｄ．熱重量分析）
この試験では、ＤＳＣ試料皿に水を１滴落とし、それをカバーで密閉し、カバーに精密レーザー・ドリルでピン・ホールを作った。試料を、最終的な温度まで、温度を５分につき５℃上昇するように温度ランプに供した。比較のために、酸素添加していないマイクロクラスタ水とＲＯ水の両方に対してＴＧＡプロフィールを実施した。
【００４７】
ＴＧＡ分析は、カリフォルニア州ラカナダのＡｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓによって、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  モデルＴＦＡ２９５０ＴＭを使って行われた。ＴＧＡ試験の結果は図６に示している。３種類の試料を使った試験ランを示している。ＲＯ水の試料は、ＴＧＡのプロットでは“Ｐｕｒｉｆｉｅｄ  Ｗａｔｅｒ（純水）”と表記されている。酸素添加していないマイクロクラスタ水については、試験を２回実施した。それぞれ  Ｓｕｐｅｒ  Ｐｒｏ  １ｓｔ試験および  Ｓｕｐｅｒ  Ｐｒｏ  ２ｎｄ試験と呼ぶ。酸素添加していないマイクロクラスタ水と未処理のＲＯ水は、かなり大きな減量率が示された。ＲＯ水においては、減量はほぼ即座に、約４０℃で始まり、最終温度まで続いたことが明らかになっている。マイクロクラスタ水の場合、減量は約７０℃まで開始しなかった。このことは、処理済の水が、未処理のＲＯ水と比較して、４０〜７０℃での蒸気圧が大きいことを示唆している。ＴＧＡ試験の結果が示すところでは、酸素添加していないマイクロクラスタ水の、沸点温度に到達したときの蒸気圧は低い。これらのデータは再び、酸素添加されていないマイクロクラスタ水がＲＯ水と比較してかなり変化していることを示唆している。これらのデータは再び、酸素添加されていないマイクロクラスタ水がまた７５〜１００℃の温度範囲でより多くのフィーチャーを示すことを示している。これらのフィーチャーによって、蒸留のシミュレーションで観察された沸点の下限温度の低さが説明されるかも知れない。
【００４８】
（Ｅ．核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法）
ＮＭＲ試験は、カリフォルニア州サンジエゴのＥｘｐｅｒｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｉｎｃ．によって、６００ＭＨｚのＢｒｕｋｅｒ  ＡＭ５００ＴＭ測定器を使って行われた。ＮＭＲ試験は、酸素添加したマイクロクラスタ水、酸素添加していないマイクロクラスタ水、およびＲＯ水に対して実施された。これらの試験の結果は図７に示している。１７Ｏ  ＮＭＲ試験において、ＲＯ水には期待シングルピークが観察された（図７（ａ））。酸素添加しないマイクロクラスタ水（図７（ｂ））では、観察されたシングルピークはＲＯ水に対して＋５４．１Ｈｚシフトしており、酸素添加したマイクロクラスタ水（図７（ｃ））では、シングルピークはＲＯ水に対して＋４９．８Ｈｚシフトしていた。マイクロクラスタ水とＲＯ水の間で、観察されたＮＭＲピークがシフトしている。また、ＮＭＲデータで、未処理の試料の場合にピークの幅が狭いのに対して、マイクロクラスタ水の試料ではピークの幅が大きくなっていることも重要である。
【００４９】
（実施例４−ラマン分光法）
マイクロクラスタ構造およびマイクロクラスタ分子構造を持つ液体の特性を評価し、差異を示すために、液体の構造変化に非常に敏感なラマン分光法を利用した。この試験では、自然発生的なラマン・スペクトラムを取り出し、処理し、また、４℃、１９℃、３６℃、７５℃での液体（水）の相転移の種類を記録できるようにすることに基づいた。水素結合ネットワークと、単位容積あたりの平均水素結合濃度が判明し、それによって種々の方法で製造された水の特性評価と、特に上記のマイクロクラスタ水の製造方法によって製造された水組成の弁別と定義が可能になった。
【００５０】
図８はこの試験に使用した装置を概念的に示している。光源にはＱスイッチ・ソリッド・ステートＮｄ：ＹＡＧレーザ（カリフォルニア州マウンテンビューのＳｐｅｃｔｒａ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｃｏｒｐ．製造）を使用し、２つの高調波出力（１０６４ｎｍ）と二重周波数を使って５３２ｎｍの波長を生成した。第２高調波発生器として、アリゾナ州ツーソンのＫｉｇｒｅ社のＫＴＰ結晶を使用した。第１高調波は、１０６４ｎｍ、パルス・エネルギー２００ｍＪ、幅１０ｎｓ、繰り返し率６Ｈｚだった。オプティカル・ミラーと半透明セルは、ニューメキシコ州アルバカーキのＣＶＣ  Ｏｐｔｉｃｓ社から入手した。分光器は日本の浜松から入手し、その自動視準システムはカリフォルニア州コスタメサのＮｅｗｐｏｒｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手した。電気−光コンバーターは、テキサス州ヒューストンのＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手した。
【００５１】
試料として、セルを水で満たした。次の水試料を試験した：酸素添加したマイクロクラスタ水、酸素添加していないマイクロクラスタ水、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ（ｔｍ）蒸留水、実験室で準備した蒸留水、医療グレードの二重蒸留注射液、市販の瓶詰め逆浸透水、水道水（未処理）。試験用の水をパルス発生器および正弦波生成器と焦点調節用ホーンによって生成される強い超音波場の中に置いた。レーザー・ビームをセルに照射した。９０度単位で分散させた信号が分光器に入り、分光器のグレーティング装置によって２ｎｍ／ｍｍの分散が得られた。検出器によってラマン分散スペクトラムを測定した。
【００５２】
その結果、音場ではマイクロクラスタ水の水素結合ネットの局所構造が変化することが示された。特に、この変化は、局所的に酸素原子間の平均距離が２．８０オングストロームに減り、水素結合した水分子のネット構造の秩序が六方晶系の氷（この距離が２．７６オングストローム）と同じぐらいに強化されることに対応している。
【００５３】
マイクロクラスタ水を含む試料は、他の水試料と比較してクラスタ温度が約１０℃高くなっていた。これは、マイクロクラスタ水の平均クラスタ・サイズが他の水試料よりも小さいことを示唆している。さらに、マイクロクラスタ水では、他の水と比べて、クラスタ・サイズがより均等だった。つまり、より均質な分子クラスタ構造を示した。
【００５４】
（ＩＩ．培養培地の製造と使用の方法）
本発明は、生物学、農学、薬学、産業、医療に利用される培養培地の組成に関係する。この組成はマイクロクラスタ水から成る。培地組成の製造と使用の方法は、本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
（一般的な説明と定義）
本発明の実施においては、別途に記述がない限り、（１）動物細胞、植物細胞、およびその組織；微生物、亜細胞性部位、ウイルス、バクテリオファージの培養；（２）分化した組織および器官の潅流；（３）生物化学；（４）分子生物学；（５）微生物学；（６）遺伝学；（７）化学の当業者の間で従来から使用されてきた技術を採用する。そのような技術は、文献の中で詳細に説明されている。たとえば、下記を参照のこと。「Ｃｕｌｔｕｒｅ  ｏｆ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃｅｌｌｓ：Ａ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｂａｓｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，４ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ」，２０００，Ｒ．Ｉａｎ  Ｆｒｅｓｈｎｅｙ，Ｗｉｌｅｙ  Ｌｉｓｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ；「Ａｎｉｍａｌ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ」，ｅｄｓ．Ｊ．Ｗ．Ｐｏｌｌａｒｄ  ａｎｄ  Ｊｏｈｎ  Ｍ．Ｗａｌｋｅｒ；「Ｐｌａｎｔ  ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ：Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ」，１９８３，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｐｒｅｓｓ；「Ｐｌａｎｔ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  Ｔｏｗａｒｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」，Ｆｒａｎｋ  ＤｉＣｏｓｍｏ  ａｎｄ  Ｍａｓａｎａｒｕ  Ｍｉｓａｗａ，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ；「Ｐｌａｎｔ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｎｃｅｐｔ  ａｎｄ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｅｘｅｒｃｉｓｅｓ，２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ」，Ｒｏｂｅｒｔ  Ｎ．Ｔｒｉｇｉａｎｏ  ａｎｄ  Ｄｅｎｎｉｓ  Ｇｒａｙ，１９９９，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ；「Ｐｌａｎｔ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，２ｎｄ  ｅｄ．」，ｅｄｓ．Ｐｅｔｅｒ  Ｊ．Ｌｅａ  ａｎｄ  Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｃ．Ｌｅｅｇｏｏｄ，１９９９，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ；「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｐｌａｎｔ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ」，Ｄｏｄｄｓ  ＆  Ｒｏｂｅｒｔｓ，３ｒｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ；「Ｎｅｕｒａｌ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ」，ｖｏｌ．１６３，ｅｄ．Ｊａｍｅｓ  Ｃｏｈｅｎ  ａｎｄ  Ｇｒａｈａｍ  Ｗｉｌｋｉｎ；Ｍａｎｉａｔｉｓ  ｅｔ  ａｌ．，「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ」；「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｃｅｌｌ」，Ｂｒｕｃｅ  Ａｌｂｅｒｔｓ，ｅｔ．ａｌ．，４ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，２００２，「Ｇａｒｌａｎｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」，Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｎ．Ｇｌａｚｅｒ  ａｎｄ  Ｈｉｒｏｓｈｉ  Ｎｉｋａｉｄｏ  １９９５，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｃｏ．；「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，ｅｄｓ．Ｄａａｎ  Ｊ．Ａ．Ｃｒｏｍｍｅｌｉｎ  ａｎｄ  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｄ．Ｓｉｎｄｅｌａｒ，１９９７，Ｈａｒｗｏｏｄ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）。関連する定期刊行物には、「Ｃｅｌｌ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ」；「Ｃｅｌｌ」；「Ｓｃｉｅｎｃｅ」；「Ｎａｔｕｒｅ」；「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ」；「Ｔｈｙｍｕｓ」；「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｅｌｌ  Ｃｌｏｎｉｎｇ」；「Ｂｌｏｏｄ」；「Ｈｙｂｒｉｄｏｍａ」がある。
【００５６】
本発明の説明の中で、以下の用語は、以下に示す定義に従って用いられる。
【００５７】
ここで使用する「マイクロクラスタ化された培養培地（ｃｕｌｔｕｒｅ  ｍｅｄｉｕｍ）」という用語は、マイクロクラスタ水から成る培養培地を指す。培地（ｍｅｄｉｕｍ）、培地（ｍｅｄｉａ）、液、ゲル、組成、成分、含有物を含む含水組成物を修飾する「マイクロクラスタ化された」という修飾辞は、その組成物、すなわちマイクロクラスタ水に溶融しているかマイクロクラスタ水と混合している組成物に含まれるマイクロクラスタ水を指す。
【００５８】
「培養（物）（ｃｕｌｔｕｒｅ）」という用語は「Ｏｘｆｏｒｄ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ」（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，１９９７）による定義に従って、１（ａ）栄養培地（ｎｕｔｒｉｅｎｔ  ｍｅｄｉｕｍ）（すなわち培養培地）の中で成長している、または生命を維持されている細胞、組織の断片、または器官の集合；（ｂ）そのような生きている試料が投入された培養培地（試料がまだ生きているかどうかに関わりなく）、２．そのような培養（物）を作成し、成長させ、または維持する作業およびプロセス、３．培養（物）を成長させ、維持し、または作成することを指す。
【００５９】
「細胞」は、すべての生命体の基本的な構造単位であり、膜および／または細胞壁によって囲まれ、通常は顕微鏡で観察される小器官を含む細胞質の小さな独立した集まりを含む。真核細胞とは、核膜によって囲まれた細胞核を含む細胞である。原核細胞とは、ゲノムＤＮＡが細胞内で核膜によって囲まれていない細胞である。
【００６０】
「培養培地（ｃｕｌｔｕｒｅ  ｍｅｄｉｕｍ）」は、培養（物）の成長と維持を助けるために考案されたすべての培養液を指す。培養培地は一般的には、人工的に作成され、特定の種類の細胞、組織または器官のために考案されている。それは通常は、ソフトゲル（固体または半固体培地とも呼ばれる）または液体であるが、硬い固体である場合もある。
【００６１】
「組織培養（物）」は、１．動物または植物の組織細胞（細胞培養の場合）、器官全体（器官培養の場合）または器官の一部を、人工的条件の中で成長させる、または維持するための技術またはプロセス；２．そのような技術によって成長するまたは維持される生物体を指す。
【００６２】
「組織」は、１つ以上の特定の機能を果たすように組織されている細胞の集合を指す。
【００６３】
「器官」は、多細胞生物体の身体の一部で、生命に関わる１つ以上の機能を果たすように適応した、および／または特化された部分を指す。
【００６４】
「器官培養（物）」は、組織培養（物）の一種で、ある器官または器官の一部、もしくは器官の原基が、動物または植物から切り離され、体外で栄養培地の中で生命が維持され、その構造および／または機能を保っているものを指す。
【００６５】
「細胞小器官」は、単細胞生物体または多細胞生物体の１つの細胞の中で、生命に関わる１つ以上の機能を果たすように適応した、および／または特化された部分を指す。
【００６６】
「微生物バイオテクノロジー」は、原核生物または真核生物の細胞をタンパク質、遺伝子組み換え型および合成ワクチン、微生物殺虫剤、酵素、多糖類、ポリエステル、エタノール、アミノ酸、抗生物質の生成や、微生物（および酵素）による有機合成や有機分解に利用したり、下水および排水処理などの環境保全のために応用したり、生体異物の微生物による分解に利用したり、また、微生物を鉱物質の回収や、排水からの重金属の除去のために利用することを指す。広範にわたる微生物バイオテクノロジーについて、「Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｎ．Ｇｌａｚｅｒ  ａｎｄ  Ｈｉｒｏｓｈｉ  Ｎｉｋａｉｄｏ  １９９５，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｃｏ．、「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，ｅｄｓ．Ｄａａｎ  Ｊ．Ａ．Ｃｒｏｍｍｅｌｉｎ  ａｎｄ  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｄ．Ｓｉｎｄｅｌａｒ，１９９７，Ｈａｒｗｏｏｄ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓに部分的に明らかにされている。
【００６７】
（細胞培養培地の基礎）
細胞培養培地の基本成分（下記）は、単体、プリミックス合成物、ドライ、または水溶液の形で、多くのベンダーから市販されている（例、Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｂｉｏｍａｒｋ、Ｃａｍｂｒｅｘ、Ｃｌｏｎｅｔｉｃｓ）。培養培地を水と混合する方法は、この分野ではよく知られている（「Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  Ｃｅｌｌｓ，Ｏｒｇａｎｓ，ａｎｄ  Ｅｍｂｒｙｏｓ」ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，１９７７；「Ａｎｉｍａｌ  Ｃｅｌｌｓ：Ｃｕｌｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉａ：Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  Ｄａｔａ」Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎ，１９９５；「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｄｉａ，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｓｕｂｓｔｒａｔａ  ｆｏｒ  Ｓｅｒｕｍ  Ｆｒｅｅ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  ｉｎ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ」，Ｖｏｌ．１，Ｗｉｌｅｙ−Ｌｉｓｓ，１９８４）。本発明の培養培地の組成は、マイクロクラスタ水である。細胞培養の種々の方法を示すために、細胞培養の方法および細胞培地の種類はこの分野でよく知られており、これらを以下で簡単に示す。
【００６８】
（細胞培養の種類）
初代培養（物）は、切り取られた正常な動物組織から直接採取される。これらの組織は、外植体として培養されるか、または酵素消化によって１つの細胞浮遊へと解離された後で培養される。これらの培養（物）は、最初は異種性であるが、のちには線維芽細胞が支配的になる。一般的に、初代培養（物）は一定期間、体外で生命を維持され、その間、初代細胞は通常、体内で見られる細胞の多くの分化された特性を保持する。
【００６９】
連続培養（物）は、１つの細胞の種類から成る。これらの細胞は、一定数（約５０回）の細胞分裂の間、または無限に、培養（物）の中で連続的に増殖できる。一定の分化が維持される。これらの培養（物）を長期間にわたって維持するためには、セル・バンクを設ける必要がある。
【００７０】
（培養の形態学）
細胞培養（物）は、浮遊の状態で（単独の細胞として、または小さな浮動性の塊として）、または組織培養フラスコに付着した単層として成長する。細胞培養（物）は、付着した細胞と浮遊細胞が混合する半付着細胞として成長することもある。
【００７１】
（培養培地の種類）
一般的に、培養細胞は無菌環境、成長するための栄養の供給、安定した培養環境（例、ｐＨ、温度）を必要とする。さまざまな種類の基礎培地が開発され、市販されている。その後、それらは改良され、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸、脂質が強化されている。その結果、現在では広範な種類の細胞の成長を助けるために適当な培地が利用できるようになっている。培地の正確な構成は、多くの場合、各要素の濃度を最適化することによって導かれる。
【００７２】
培養培地のベンダーは、カタログやベンダーのｗｅｂサイトを通じて、培養培地の構成と使用法に関する文書を当業者に提供している。たとえば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社のｗｅｂサイトは、「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｉｎ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ，Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  Ｏｎｌｉｎｅ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ）」というタイトルの本を公開している。異なる培地とその使用法の例を下の表に示している。当業者は、下記の培養培地に含まれる非マイクロクラスタ水の全部または一部をマイクロクラスタ水に置き換える。
【００７３】
（表１．種々の培養培地とその使用方法）
平衡塩類溶液  ＰＢＳ、Ｈａｎｋｓ  ＢＳＳ、Ｅａｒｌｅｓ塩
ＤＰＢＳ（製品番号  Ｄ８５３７／Ｄ８６６２）
ＨＢＳＳ（製品番号  Ｈ９２６９／Ｈ９３９４）
ＥＢＳＳ（製品番号  Ｎｏ．Ｅ２８８８）多くの複合的な培地のベースとなる
基礎培地  ＭＥＭ（製品番号  Ｍ２２７９）初代培養（物）および二倍体培養（物）。
ＤＭＥＭ（製品番号  Ｄ５６７１）ＭＥＭの改良、アミノ酸およびビタミンを強化。広範な種類の細胞（ハイブリドーマを含む）の成長を助ける。
ＧＭＥＭ（製品番号  Ｇ５１５４）Ｇｌａｓｇｏｗｓ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ＭＥＭは、ＢＨＫ−２１細胞用に開発された。
複合培地ＲＰＭＩ  １６４０（製品番号  Ｒ０８８３）最初はヒトの白血病性の細胞から生成された。哺乳類の広範な種類の細胞（ハイブリドーマを含む）の成長を助ける。
Ｉｓｃｏｖｅｓ  ＤＭＥＭ（製品番号  １３３９０）さらに強化されたＤＭＥＭの改良。高密度での成長を助ける。
Ｌｅｉｂｏｖｉｔｚ  Ｌ−１５（製品番号  Ｎｏ．Ｌ５５２０、液体）二酸化炭素が存在しない環境向けに開発されている。
ＴＣ  １００（製品番号  Ｔ３１６０）
Ｇｒａｃｅの昆虫培地（製品番号  Ｇ８１４２）
Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒの昆虫培地（製造番号  Ｓ０１４６）昆虫細胞の培養のために開発された。
無血清培地ＣＨＯ（製品番号  Ｃ５４６７）
ＨＥＫ２９３（製品番号  Ｇ０７９１）無血清の用途に使用する。
Ｈａｍ  Ｆ１０およびその派生品
Ｈａｍ  Ｆ１２（製品番号  Ｎ４８８８）
ＤＭＥＭ／Ｆ１２（製品番号  Ｄ８０６２）注：これらの培地は、インスリン、トランスフェリン、上皮成長因子のような他の因子によって補強されなければならない。これらの培地は一般的には、ＨＥＰＥＳ緩衝化されている。
昆虫細胞Ｓｆ−９００  ＩＩ  ＳＦＭ、ＳＦ  Ｉｎｓｅｃｔ−Ｍｅｄｉｕｍ−２（製造番号  Ｓ３９０２）Ｓｆ９昆虫細胞に使用するように特に開発されたものである。
【００７４】
（培地の基本成分）
マイクロクラスタ水から成る培地の基本成分の溶液は、本発明の組成物に含まれる。
無機塩
炭水化物
アミノ酸
ビタミン
脂肪酸および脂質
タンパク質およびペプチド
血清。
【００７５】
それぞれのタイプの構成要素は、下記のような特別の働きをする。
【００７６】
無機塩は、細胞の浸透バランスを保つのを助け、ナトリウムイオン、カリウムイオン、およびカルシウムイオンの供給による膜電位の調整を助ける。このすべてが、細胞マトリックス中で、細胞の結合のため、また、酵素補助因子として必要とされる。
【００７７】
緩衝システム。大部分の細胞は、ｐＨ条件が７．２〜７．４の範囲内であることを必要とするため、ｐＨを注意深く制御することは最適な培養条件のために非常に重要である。この最適条件には重要な変動がある。線維芽細胞はより高いｐＨ（７．４〜７．７）を好み、連続的に形質転換される細胞株はより酸性な条件のｐＨ（７．０〜７．４）を必要とする。ｐＨの調整は特に、新しい培養物を確立する場合の細胞のシーディングの直後に重要である。これは通常、次の２つの緩衝システムのどちらかによって行われる（ｉ）気体ＣＯ２が培養物中のＣＯ３／ＨＣＯ３成分とのバランスを取る、「自然」緩衝（ｉｉ）ＨＥＰＥＳ（製品番号Ｈ４０３４）と呼ばれる両性イオンを使った化学的緩衝。
【００７８】
自然の重炭酸イオン／ＣＯ２緩衝システムを使用する培養物は、通常はＣＯ２培養器で供給される空気中ＣＯ２濃度５〜１０％の大気中に維持する必要がある。重炭酸イオン／ＣＯ２は低コストで、毒性がなく、しかも細胞に他の化学的な利点を提供する。
【００７９】
ＨＥＰＥＳ（製品番号Ｈ４０３４）は、ｐＨ７．２〜７．４の範囲で優れた緩衝能力を示すが、相対的に高コストであり、高濃度では一部のタイプの細胞に対して毒性を持つことがある。ＨＥＰＥＳ（製品番号Ｈ４０３４）で緩衝された培養物は、大気ガスの制御を必要としない。
【００８０】
大部分の市販の培地はｐＨ指示薬としてフェノールレッド（製品番号Ｐ３５３２／Ｐ０２９０）を含んでいるので、培養物のｐＨの状態は、常に色で示される。通常は、この色が黄色（酸性）または紫色（アルカリ性）に変わった場合、培地を交換または補充すべきである。
【００８１】
炭水化物。主なエネルギー源は、一般的には糖の形を取る炭水化物から得られる。主に使用される糖はグルコースとガラクトースであるが、一部の培地はマルトースまたはフルクトースを含んでいる。糖の濃度は、１ｇ／ｌを含む基礎培地からより複合的な培地中の４．５ｇ／ｌまで変動する。高濃度の糖を含む培地は、広範な種類の細胞型の成長を助けることができる。
【００８２】
ビタミン。血清は、細胞培養物における重要なビタミン供給源である。しかし、多くの培地はまた、より広範な細胞株に一貫してより適するように、ビタミンが強化されている。ビタミンは多くの補助因子の先駆物質である。多くのビタミン、特にＢグループのビタミンは、細胞の成長と増殖のために必要であり、一部の細胞株においてはＢ１２の存在が必須である。一部の培地ではまた、ビタミンＡおよびＥのレベルが高くなっている。培地の中で一般的に使用されているビタミンには、リボフラビン、チアミン、およびビオチンがある。
【００８３】
タンパク質およびペプチド。これらの物質は、無血清培地で特に重要である。もっとも一般的なタンパク質およびペプチドとしてはアルブミン、トランスフェリン、フィブロネクチン、フェツィンがあり、培地への血清の添加によって、通常存在する物質を置き換えるために使用される。
【００８４】
脂肪酸および脂質。これらの物質は、タンパク質やペプチドと同様に、無血清培地で重要である。なぜなら、これらの物質は通常、血清中に存在するからである。たとえば、コレステロールやステロイドは、特化した細胞に必須である。
【００８５】
微量元素。これには亜鉛、銅、セレニウム、トリカルボン酸中間体などの微量元素が含まれる。セレニウムは解毒作用があり、酸素遊離基を除去するのを助ける。
【００８６】
培地を基本成分から製造するには時間がかかり、プロセス中に汚染が起こるリスクがある。好都合なことに、ほとんどの培地は混合済みの粉末、または１０倍および１倍の液体培地として入手できる。一般的に使用されている培地は、培地の製造元のカタログ（例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅカタログ）にリストされている。
【００８７】
当業者が培地の成分を粉末または１０倍の培地として購入する場合、粉末をもどすため、または濃縮液を希釈するために使用する水に鉱質や有機物、微生物の汚染物が含まれていないことが重要である。また、その水はパイロジェンを含んでいてはならない（製品番号Ｗ３５００、水、組織培養グレード、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）。ほとんどの場合、水は逆浸透および樹脂カートリッジ精製によって調製され、最終的な抵抗は１６〜１８Ｍ×が適当である。一旦調製された培地は、使用前にフィルター滅菌されなければならない。明らかに、製造元から直接に１×の液体培地を購入すれば、この必要がなくなる。いずれの場合にも、本発明の培地はマイクロクラスタ水を構成要素として含む。これは組織培養グレードであることが望ましい。培地の製造元（例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃｌｏｎｅｔｉｃｓ）や細胞および細胞培地の製造元は一般的に、その１つまたは複数の製品（培地、培地成分、細胞）をその製品のための容器を有するキットの形で供給している。本発明は、それ自身の容器に入ったマイクロクラスタ、またはキット内の他の容器の成分としてのマイクロクラスタを含むキットを包含する。
【００８８】
血清。血清は、アルブミン、成長因子、および成長抑制因子の複雑な混合物であり、おそらく細胞培養培地のもっとも重要な成分の１つである。もっとも一般的に使用されている血清は、ウシ胎仔血清である。新生仔ウシ血清や、ウマの血清を含む他の型の血清を入手できる。血清の品質、種類、濃度が細胞の成長に影響を及ぼすので、細胞の成長を助ける能力について血清のバッチをスクリーニングすることが重要である。血清はまた、培養物の緩衝能力を高めることができる。これは成長が遅い細胞に対して、またはシーディングの密度が低い場合に（たとえばクローン生成の実験で）重要であり得る。
【００８９】
本発明の培養培地は、マイクロクラスタ水、それを製造および使用する方法を包含し、以下のカテゴリーの生物学的実体に対する使用に適用する目的で任意に分類されている。この分類が、この組成および使用方法を２つ以上のカテゴリーにおける適用から除外しないことが、理解される。
【００９０】
（動物細胞自体（例えば、細胞株等））
本発明の組成物は、下記を含む。
【００９１】
１．  マイクロクラスタ培養培地、とくに動物細胞とともに使用するために処方された培養培地を含む、組成物。
【００９２】
２．  動物細胞とともに使用するために処方されたマイクロクラスタ培養培地および動物細胞を含む、組成物。
【００９３】
３．  マイクロクラスタ動物細胞培養培地を使用して以下に記述する方法で製造された動物細胞を含む、組成物。
【００９４】
動物細胞とともに使用するために処方された本発明の培養培地は、以下のために使用される。
【００９５】
１．  動物細胞またはその組成物を増殖、維持、または保存する工程。
【００９６】
２．  動物細胞またはその組成物を単離または分離する工程。
【００９７】
３．  動物細胞を含む組成物を調製する工程。
【００９８】
本発明はまた、マイクロクラスタ動物細胞培養培地の調製のため、およびマイクロクラスタ動物細胞培養培地と動物細胞とを含む組成物の調製のためのプロセスを網羅する。そのような動物細胞培養物に由来する生成物の例として、ワクチンがある。
【００９９】
（幹細胞）
本発明の組成物および方法は、幹細胞とともに使用するために適合されている。胚性幹細胞および系統または組織特異的幹細胞は、生物医学研究における重要なモデルであるが、この急速に発展している分野における研究材料の利用可能性および入手可能性は、しばしば制約となる。本発明の配合物および方法は、胚幹細胞および種々の系および種から生後に採取した幹細胞の増殖および保存を意図している。（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ；Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，Ｍａｎａｓａｓ，ＶＡ）。幹細胞はまた、骨髄、皮下脂肪、網状真皮隆起部からも採取される。Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔｅｍ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅから、入手可能な製品として、以下が挙げられる：（ａ）非ヒト胚性幹細胞および種々の種からの、新生仔由来の系統特異的または組織特異的幹細胞（冷凍のバイアルとして、またはドライアイスによって冷却されて出荷されるもの）；（ｂ）幹細胞の特性決定および利用に関連する選択された試薬が入手できる（これは、標的化された突然変異誘発またはその他の幹細胞関連の目的のための、抗体、核酸プローブ、ｃＤＮＡ、ゲノムライブラリー、およびプラスミドベクターを包含する）；（ｃ）開発されている場合、標準培地。幹細胞の系統および種の間で共通の性質を同定するための試薬も、同定または開発された場合、入手可能になる（これは、ＲＴ−ＰＣＲおよび免疫学ベースの分析のための試薬を包含する）。本発明は、幹細胞とともに使用する（幹細胞の回収を含む）ための、マイクロクラスタ培地および試薬の使用を包含する。
【０１００】
（微生物）
微生物には、放線菌類、単細胞藻類、細菌、真菌（イースト菌およびカビ）、原生動物が含まれる。
【０１０１】
本発明の組成物は、下記を含む。
【０１０２】
１．  微生物に使用するための、マイクロクラスタ水を含む培地。
【０１０３】
２．  マイクロクラスタ水と微生物とを含む培地。
【０１０４】
本発明の微生物に関する培養培地は、以下のために使用される。
【０１０５】
１．  微生物、または微生物の組成物を増殖、維持、または保存する工程。
【０１０６】
２．  微生物を含む組成物を調製または単離する工程（このプロセスにはマイクロクラスタ水、またはマイクロクラスタ水を含む培養培地の使用を包含する）。
【０１０７】
３．  微生物を単離する工程。
【０１０８】
本発明はまた、マイクロクラスタ水を含む培養培地の調製のため、および培養培地と微生物戸を含む組成物の調製のためのプロセスを包含する。
【０１０９】
（ベクター自体（例えば、プラスミド、ハイブリッドプラスミド、コスミド、ウイルスベクター、バクテリオファージベクター等））
これらの生物学的実体は、核酸の配列または遺伝子を細胞内に導入するために使用される、自己複製する核酸分子を含む。このような核酸分子はベクターと呼ばれ、プラスミド、ハイブリッドプラスミド、コスミド、ウイルスベクター、バクテリオファージベクター等の形態であり得る。
【０１１０】
ベクターまたはビヒクルは、細胞の形質転換またはトランスフェクションにおいて使用され得る。形質転換とは、外来ＤＮＡの取り込みによって新しい遺伝物質を得ることである。トランスフェクションとは、単離されたＤＮＡまたはＲＮＡを使って遺伝子情報を細胞へ移転することである。
【０１１１】
プラスミドは、自己複製する円形の染色体外ＤＮＡ要素である。ハイブリッドプラスミドは、プラスミドを切断して開き、その中に別の生物体からのＤＮＡを接合し、再度閉じたプラスミドである。コスミドは、プラスミドにラムダファージの「ｃｏｓ」サイトを挿入したプラスミドである。
【０１１２】
ウイルスベクター（例えば、ＳＶ４０等）は、外来ＤＮＡを宿主細胞に導入するために特に使用される植物または動物ウイルスである。バクテリオファージベクター（例えば、ラムダファージ等）は、外来ＤＮＡを宿主細胞に導入するために特に使用される細菌性ウイルスである。
【０１１３】
（ウイルスまたはバクテリオファージ）
これらの生物学的実体は、ウイルスまたはバクテリオファージを含む。ウイルスまたはバクテリオファージをとは、以下の微生物である：（ａ）リボ核酸またはデオキシリボ核酸の核酸コアを囲むタンパク質の殻から成り、（ｂ）独立的に宿主微生物に侵入することができ、かつ（ｃ）複製のため、リボ核酸およびデオキシリボ核酸の両方を有する宿主微生物を必要とする。
【０１１４】
本発明の組成物は、下記を含む。
【０１１５】
１．  ウイルスまたはバクテリオファージとともに使用するために処方されたマイクロクラスタ培地の組成物。
【０１１６】
２．  ウイルスまたはバクテリオファージとともに使用するために処方されたマイクロクラスタ培地の組成物（この組成物は、ウイルスまたはバクテリオファージを含む）。
【０１１７】
本発明のウイルスまたはバクテリオファージに関する培養培地は、以下のために使用される。
【０１１８】
１．  ウイルスまたはバクテリオファージを調製し、増殖させる工程。
【０１１９】
２．  ウイルスまたはバクテリオファージを精製する工程。
【０１２０】
３．  ウイルスサブユニットを作製する工程。
【０１２１】
増殖はウイルスの操作に関わるプロセスに限定され、ウイルスの遺伝子型の変化を伴う遺伝物質の人工的変化に関わるプロセスを含まない。このような遺伝物質の人工的変化のプロセスは、突然変異、細胞融合、または遺伝子改変のプロセスを意図しており、このプロセスは、以下を包含する：（１）動物細胞、植物細胞もしくは微生物の突然変異を発生させる工程、（２）動物、植物細胞または微生物細胞を融合させる工程、（３）人工的に遺伝子の構造変化を誘発することによって、もしくは外部供給源からの遺伝物質を組み込むことによって、動物細胞、植物細胞もしくは微生物の遺伝子型に、安定的かつ遺伝性の変化を発生させる工程、または（４）外部供給源からの遺伝物質を組み込むことによって、動物細胞、植物細胞もしくは微生物の遺伝子型の一時的な変化を発生させる工程。
【０１２２】
突然変異は、細胞ＤＮＡに発生する変化であり、自発的に起こるか、環境要因またはＤＮＡ複製の失敗によって引き起こされるか、または物理的もしくは化学的条件によって誘発される。包含される突然変異のプロセスは、動物細胞、植物細胞または微生物のＤＮＡに、外来ＤＮＡを組み込むことなしに、指向性変化または基本的に無作為の変化のいずれかを起こすことに関するプロセスである。当該分野においては、外来供給源の遺伝物質の細胞または微生物への組み込み、または細胞または微生物内の遺伝物質の再配置は、必ずしも突然変異とは見なされないことに留意されたい。
【０１２３】
インビトロ突然変異生成は、クローン化ＤＮＡが細胞または微生物の外で改変され、次いで細胞または微生物に組み込まれる方法であるが、これは突然変異とは見なされない。外部供給源からの遺伝物質には、化学的に合成されたかまたは改変された遺伝子が含まれることがある。外部供給源からの遺伝物質の組み込みによって起こされた一時的変化は、その遺伝物質によってコード化されている１つ以上の表現型形質の発現に関与する。一時的変化は、一時的または短期間の変化である。アンチセンス核酸などの核酸分子によって引き起こされる遺伝的にコード化されない変化を生成する方法は、突然変異と見なされない。
【０１２４】
これらの組成物およびプロセスは、すべてのタイプのウイルス、すなわち動物ウイルス、植物ウイルス等の使用に関する。
【０１２５】
（植物細胞または細胞株自体（例えば、遺伝子移植、突然変異体等））
これらの生物学的実体は、植物細胞または植物細胞株それ自体を含む。これらは、遺伝子移植、突然変異体、または植物細胞を得るための他のプロセスの生成物であり得る。
【０１２６】
本発明の組成物は、下記を含む。
【０１２７】
１．  マイクロクラスタ水と、植物細胞または植物細胞株用に処方された培地とを含む、組成物。
【０１２８】
２．  マイクロクラスタ水と、植物細胞または植物細胞株用に処方された培地と、植物細胞とを含む、組成物。
【０１２９】
本発明の植物細胞または植物細胞株に関する培養培地は、以下のために使用される。
【０１３０】
１．  インビトロ増殖
２．  植物細胞または植物細胞株の維持または保存
３．  植物細胞の単離または分離
４．  植物細胞の、組織、植物器官、または植物本体への再生（遺伝子型の変化を起こすかまたは起こさない）（Ｔｏｔａｌ  Ｌａｂ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｌｔｄ．，Ｎｅｗ  Ｚｅａｌａｎｄ；例えば、Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｃｈｉｄｓ  ｉｎ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ：Ｓｅｅｄ  Ｆｌａｓｋｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｏｒｃｈｉｄ  Ｍａｎｕａｌ  Ｂａｓｉｃｓ，Ｋａｙ  Ｓ．Ｇｒｅｉｓｅｎ，２０００，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｏｒｃｈｉｄ  Ｓｏｃｉｅｔｙ；Ｐｌａｎｔ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．のウェブサイトおよびカタログに公開されている）。
【０１３１】
（細胞下部位）
本発明の組成物は、微生物、動物細胞、および植物の細胞下（ｓｕｂｃｅｌｌｕａｒ）部位（ミトコンドリア、ミクロゾーム、葉緑体などの細胞小器官等）用に処方された培地を含むことが理解される。これらの培地は、細胞下部位の単離および処理のために使用される。これらの培地を製造する方法は、本発明に含まれる。
【０１３２】
（分化した組織または器官とともに使用する培地）
本発明は、分化した組織または器官（血液を含む）とともに使用するために適合されたマイクロクラスタ培地を含む。これらの培地は、分化した組織または器官を維持するため、すなわち栄養物または生命維持培地の中で生存状態で維持するために使用される。
【０１３３】
維持は、器官を、生成物（例えば、ホルモン）を生成するか（この生成物は後に回収される）、または活性を示す（例えば、ホルモンを合成する）ような条件の下に維持することを包含する。
【０１３４】
したがって、本発明は、マイクロクラスタ水と共に処方される潅流培地を含む。この潅流培地は、流体または本発明の組成物を継続的に潅流させることによって分化した組織または器官を維持するためのプロセスで使用される。米国特許４，８７９，２８３；４，８７３，２３０；および４，７９８，８２４（本明細書において参考として援用される）は、潅流および器官維持用の溶液を開示している。Ｄ’Ａｌｅｓｓａｎｄｒｏ  ＡＭ，Ｋａｌａｙｏｇｌｕ  Ｍ，Ｓｏｌｌｉｎｇｅｒ  ＨＷ，Ｐｉｒｓｃｈ  ＪＤ，Ｓｏｕｔｈａｒｄ  ＪＨ，Ｂｅｌｚｅｒ  ＦＯ．Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｔａｔｕｓ  ｏｆ  ｏｒｇａｎ  ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ａｒｃｈ  Ｐａｔｈｏｌ  Ｌａｂ  Ｍｅｄ．１９９１；１１５（３）：３０６−３１０；Ｖｉａｓｐａｎ（ｒ），Ｂａｒｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃによって製造され、器官および組織の移植および活力維持のために使用される器官潅流および維持用溶液。
【０１３５】
本発明の組成物は、分化した組織または器官の冷凍保存のために処方され、分化した組織または器官を冷凍によって維持するために使用されるプロセスを含む。
【０１３６】
本発明の組成物は、血液または精子を生理的活性状態に維持するために処方され、インビトロでの血液細胞の分離または処理のための方法に処方される組成物を包含する。また、人工受精のための組成物も包含する。
【０１３７】
本発明のマイクロクラスタ組成物が、栄養成分を含まないがｐＨ、緩衝能、浸透圧、伝導性、滅菌性を有するように処方され、その他に、単独または他の生理学的溶液と組み合わせて、生細胞、生組織、生器官、生体の維持のために使用される生理学的溶液または水性培地を包含することが、理解される。生理学的溶液の例としては、リンガー液、生理食塩水、緩衝液が挙げられるが、これに限定されない。これらの溶液は、生物学的物質の処理において一般的に知られかつ使用されており、そして当業者に明らかである。
【０１３８】
（マイクロクラスタ培地を用いた成長と活性の刺激）
（マイクロクラスタ水の細胞生存への効果）
細胞膜の完全性によって測定される細胞生存へのマイクロクラスタ水の影響を決定するために、研究を行った。
【０１３９】
マクロファージの集団を、マイクロクラスタ水によって処方された成長培地、および二回蒸留水（ＤＤＷ）によって処方された成長培地に入れた。
【０１４０】
マクロファージはマウスから採取した。標本マウスの腹膜にＨａｎｋｓ溶液（１０ｍＭ  ＨＥＰＥＳ，ｐＨ７．２）、２ｍｌを注入した。マクロファージを含む溶液を回収した。Ｈａｎｋｓ平衡塩類溶液で細胞密度を１０６細胞／ｍｌに調整した。
【０１４１】
一般的に、２０マイクロリットルの細胞浮遊物のアリコートをガラス製のカバースリップの上に置き、湿潤容器（ｗｅｔ  ｃｈａｍｂｅｒ）で４５分間インキュベートし、次にＨａｎｋｓ溶液で洗ってガラス面に付着した細胞を除去した。
【０１４２】
細胞膜の完全性は、細胞を臭化エチジウム（ＥｔｈＢｒ，Ｓｉｇｍａ）とフレオレセインジアセテート（ＦＤＡ，Ｓｉｇｍａ）で二重染色することによって判定された。５マイクログラム／ｍｌのＥｔｈＢｒと５マイクログラム／ｍｌのＦＤＡとを含む染色液が使用された。細胞膜が損傷している細胞が数えられた。この方法は、ＥｔｈＢｒが膜の損傷している細胞に侵入できることに基づく。ＥｔｈＢｒはＤＮＡと結合する。ＥｔｈＢｒはＤＮＡと結合した場合、明るい赤の蛍光を有する。ＦＤＡは培地から簡単に細胞に浸透し、明るい緑の蛍光を発するフレオレセインに構造変化する。そのため、原形質膜が損傷していない細胞にはフレオレセインが蓄積され、細胞膜が損傷している細胞ではフレオレセインが簡単に細胞の外に出る。この二重染色の結果、５分後に、緑の蛍光を有する原形質膜が損傷していない細胞が観察される。原形質膜が損傷している細胞は赤の蛍光を有する。
【０１４３】
最初の一連の実験で、マクロファージは１５分間、ＥｔｈＢｒとＦＤＡを含む培地の中でインキュベートされた。次にそれは完全に洗浄されて、細胞外の培地内の遊離染料が除去された。次に成長培地が、ＤＤＷまたはマイクロクラスタ水のいずれかを使って調製された１９９培地（１９９粉末培地−Ｒｕｓｓｉａ，Ｐａｎｅｋｏ）に置き換えられた。このとき、死んでいる細胞を決定した。
【０１４４】
２番目の一連の実験で、細胞は２３０分間、ＤＤＷまたはマイクロクラスタ水を使って調製された１９９細胞培地の中でインキュベートされた。次に細胞を適切な方法で染色し、死んだ細胞の数を調べた。
【０１４５】
図９は、ＤＤＷまたはマイクロクラスタ水を使って調製された１９９細胞培地の中でインキュベートした後の、原形質膜が損傷しているマクロファージの数の評価である。データは、種々の１９９細胞培地の中で１５分間、および２４０分間インキュベートした後の、原形質膜が損傷している細胞のパーセンテージ（Ｐ％）を示している。結果が示すところでは、二回蒸留水を使って調製された細胞培地の中の細胞膜が損傷している細胞の数は、マイクロクラスタ水を使って調製された細胞培地と比べて２．６倍だった。このことから、マイクロクラスタ水を使って調製された細胞培地は、ＤＤＷ水を使って調製された細胞培地の効果と比較して、細胞の寿命を延長または増加すると考えられる。言い換えれば、マイクロクラスタ水を使って調製された細胞培養培地は、ＤＤＷ水を使って調製された細胞培養培地と比較して、細胞の原形質膜の損傷を抑制すると考えられる。
【０１４６】
（マイクロクラスタ水の細胞内ｐＨへの効果）
マイクロクラスタ水の細胞内ｐＨへの影響を決定するために、研究が行われた。上記のように、マウスのマクロファージが得られた。ＤＤＷまたはマイクロクラスタ水のいずれかを使って調製された１９９細胞培地の中で１５分間、および２４０分間インキュベートした後の、これらの細胞の細胞内ｐＨを測定した。
【０１４７】
マクロファージの細胞内ｐＨは、蛍光顕微鏡（ＬＵＭＡＭ  １３，ＬＯＭＯ，Ｒｕｓｓｉａ）を使って、顕微分光測光法に基づいて測定された。これは、改変された蛍光励起および放出システムである。
【０１４８】
蛍光励起は、青（最大ラムダ＝４３５ｎｍ）のフォトダイオードを使って行われた。蛍光は、ラムダ１＝５２０ｎｍ、ラムダ２＝５６７ｎｍの干渉フィルターをそれぞれ有する２チャンネルシステムによって２つの異なる波長で同時に測定された。
【０１４９】
蛍光励起および同時に起こる放射測定は、組み込みのマイクロコントローラー（ＬＡ−７０Ｍ４）を使って実現された。
【０１５０】
マクロファージは、ｐＨ指示薬である蛍光ＦＤＡ（５マイクログラム／ｍｌ）とともに１５分間インキュベートされた。染料とともにインキュベートした後、細胞を洗浄して、周囲の培地の中に浮遊染料がないようにした。次に、細胞を小さなペトリ皿中の培地の中に入れ、液浸対物レンズ（×４０）を使って観察した。ある範囲のイオン条件について、ｐＨ校正曲線を確立した。
【０１５１】
ＦＤＡ染料とともに１５分間インキュベートし、洗浄して周囲の培地の中の浮遊染料を取り除いた細胞を、次にＤＤＷまたはマイクロクラスタ水を使って調製された１９９培地の中に入れた。３０回以上の顕微鏡観察によって細胞内ｐＨの反応速度測定を行い、これを３回繰り返した。細胞を２３０分間インキュベートした。図１０は、インキュベーション培地をＤＤＷまたはマイクロクラスタ水のいずれかを使って調製された１９９培地に変えた後の、マクロファージ内の細胞内ｐＨの変化（ｄｅｌｔａ  ｐＨｉ）の反応速度を示している。Ｘ軸は、細胞培地を変えた後の時間（秒）である。Ｙ軸は、細胞内ｐＨの変化（ｄｅｌｔａ  ｐＨｉ）である。標準培地１９９−ＤＤＷでも１９９−マイクロクラスタ水でも、細胞内ｐＨはおよそｐＨ７．１５だったことが見られ得る。１９９−マイクロクラスタ水で１５分間インキュベートした後、ｐＨは０．１６単位上がっている。１９９−ＤＤＷで同じ１５分間インキュベートしたマクロファージでは、有意な変化は観察されなかった。２３０分後には、１９９−マイクロクラスタ水でインキュベートした細胞の細胞内ｐＨにおいて、０．４３単位の上昇が観察された。１９９−ＤＤＷでインキュベートした細胞の細胞内ｐＨの上昇は、無視できるほどだった。細胞を、「普通」の水ではなくマイクロクラスタ水で調製した培養培地に接触させることによって、細胞の細胞内ｐＨが上がることが結論付けられた。
【０１５２】
１９９培地と１０％のウシ血清で培養したブタ胎児の腎臓の細胞を用いた別の一連の実験では、マイクロクラスタ水で調製した成長培地の場合、普通の水で調製した成長培地と比べて、細胞内ｐＨの上昇および強い細胞生存度が示された。
【０１５３】
（２つの型のヒト細胞の成長およびトランスフェクションに対する、マイクロクラスタ水の影響）
マイクロクラスタ水の、細胞の成長およびマイクロクラスタ水で調製した培地中の細胞のトランスフェクションに対する影響を決定するために、一連の実験が行われた。
【０１５４】
これらの影響は、ヒトの上皮細胞（２９３Ｔ）およびヒト樹状細胞を使って研究された。ＤＭＥＭ培地（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ）を、ＡｑｕａＰｈｏｔｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡから入手したマイクロクラスタ水で１０×濃縮液を希釈することによって調製した。細胞に１０％のウシ胎仔血清（ＦＣＳ）を補充した。
【０１５５】
同時に行われた実験で、細胞を標準のＤＭＥＭ培地、すなわちマイクロクラスタ水を使わずに調製された培地で培養した。
【０１５６】
第０日目、３日目、６日目および９日目に、培地の生存度を決定するために、細胞を０．４％トリパンブルー（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）で染色した。
【０１５７】
培養の第１日目に、リン酸カルシウム沈殿法（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ，Ｃａｒｌｓｂａｄ，ＣＡ）によって２９３Ｔ細胞にＨＩＶ分子クローン（ＧＦＰをコードする）のトランスフェクションを行った。対照のために、標準のＤＭＥＭ培地で培養した２９３Ｔ細胞にも同じＨＩＶ分子クローンのトランスフェクションを行った。翌日に、ＨＩＶのトランスフェクションを行った両方の培地から上清を回収し、ＥＬＩＳＡによってＨＩＶ  Ｇａｇ  ｐ２４含有量を検定した。この方法の感度範囲で最適希釈率を見つけるために、上清を１０倍の濃度で滴定した。
【０１５８】
次に、回収したウイルスを使って樹状細胞（ＤＣ）の初代培養物を感染させた。ＤＣの２つの培地を、濃縮ＤＭＥＭを１０倍に希釈して準備した培地の中で維持した。一方の培養物（実験）はマイクロクラスタ水で希釈したＤＭＥＭに入れ、もう一方の培養物（対照）は普通の水で希釈したＤＭＥＭに入れた。ＨＩＶ曝露後第５日目に、ＧＦＰ陽性のＤＣを記録することによって、単一細胞レベルで感染をモニターした。
【０１５９】
（結果）
Ａ．  生存試験では、図１１に示すように、培養の第９日目には、培地調製用の溶媒として使ったマイクロクラスタ水は、普通の水を使って調製した培地で培養した細胞よりも２９３Ｔの細胞生存度を７０％まで上昇させた。
【０１６０】
Ｂ．  実験培養物におけるトランスフェクションされた２９３Ｔ細胞培養物の中でのＨＩＶの複製は、それぞれの培地からの上清を３  ｌｏｇの点で滴定した場合、対照培養物と比較して３倍だった（図１２ａ）。
【０１６１】
Ｃ．  ＤＣをマイクロクラスタ水によって調製されたＤＭＥＭ培地の中で培養し、マイクロクラスタ水によって調製されたＤＭＥＭ培地の中で培養された２９３Ｔ細胞から回収したＨＩＶへＤＣを曝露させた場合、ＤＣのＨＩＶに対する「許容性」（図１２ｂ）が大幅に強強された（実験培養物では３５％のＤＣが感染されたのに対して、対照培養物では３．７％だった）。
【０１６２】
これらの実験は、形質変換された細胞株、ウイルス、初代細胞において、培養培地に普通の水の代わりにマイクロクラスタ水を使った場合の、これらの生物学的実体に対する生物学的影響を示している。細胞の生存度が２〜３倍強化され、細胞株および初代細胞培養物の中の培地内のＨＩＶの複製もしくは複製率のいずれかまたは両方が、増加した。
【０１６３】
（特徴的樹上細胞形質マーカーの発現プロフィールに対するマイクロクラスタ水の影響）
この研究の目的は、脱イオン水を使って調製した培地と、マイクロクラスタ水のいずれかを使って調製した培地との間の特徴的ＤＣマーカーの発現プロフィールの違いをモニターすることであった。
【０１６４】
実験の計画と結果。脱イオン水またはマイクロクラスタ水で最終濃度まで希釈した１０×濃縮のＭＥＭ（Ｌｉｆｅ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｇａｉｔｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ）から調製した培地の中でＤＣを培養した。両方の培地にサイトカインＩＬ−４とＧＭ−ＣＳＦ（２０ｎｇ／ｍｌ）を補充した。ＤＣは標準プロトコル（Ｓａｌｌｕｓｔｏら，１９９４）に従って生成され、分化および培養の第６日目に表現型決定された。第３０日目と第６９日目に、同じモノクローナル抗体を使って表現型決定が繰り返された。表面マーカーの発現レベルは、ＦＡＣｓｃａｎ  ｒｅａｄｅｒ（Ｂｅｋｔｏｎ−Ｄｉｃｋｅｎｓｏｎ，ＣＡ）を使ってフローサイメトリーによって評価した。
【０１６５】
（細胞表面マーカーの説明）
１．ＤＣ−ＳＩＧＮ−    Ｍ．Ｗ．約４４Ｋ、細胞特異的ＩＣＡＭ−３受容体。
【０１６６】
樹状細胞のＤＣ−ＳＩＧＮの機能に関しては論文が添付された。
【０１６７】
２．ＣＤ４−    ＨＩＶ  ｇｐ１２０の主な受容体、ＭＷ約５５Ｋ。ＣＤ４はＨＩＶエンベロープタンパク質の固着部位である。
【０１６８】
３．ＣＤ１ａ−    専門抗原提示細胞内のＭＨＣ複合体のアナログであり、脂質抗原の提示とプロセシングを受け持っている（非正準の抗原提示システム）。
【０１６９】
４．ＣＤ８０−    Ｔ細胞増殖を誘発するためのに、抗原提示細胞（ＤＣなど）からのシグナル２を提供する共刺激分子。
【０１７０】
５．ＣＤ８３−    樹状細胞（ＤＣ）の成熟マーカー。
【０１７１】
６．ＣＸＣＲ４およびＣＣＲ５−    炎症性ケモカイン受容体。
【０１７２】
７．ＭＨＣ−ＩＩ−    主要組織適合遺伝子複合体タイプＩＩ。外因性にプロセシングされたタンパク質のエピトープを提示する。
【０１７３】
図１２に示すように、マイクロクラスタ水を溶媒として用いて調製された培地での長期間の培養の間に、ＣＤ８３マーカーの発現パターンに大きな変化が起こることが観察された。ＣＤ８３はＤＣ成熟の主な指標である。第６０日目に低いＣＤ８３レベルを示し、代表的な形態（懸濁液中で成長）を示すＤＣは未成熟で、機能的には外来抗原を取り込みやすい。代表的には、ＤＣは分化から最初の２週間に、インビトロ（標準培地の中）でそのような表現型を示す。標準培地の中でさらに培養を続けると、自然発生的な成熟が起こり、おそらくはアポトーシスによって細胞死が媒介される。試験的な表現型決定実験で、マイクロクラスタ水が（ｉ）未熟ＤＣの表現型を保存すること、および（ｉｉ）２．５カ月より長いＤＣの生存を媒介すること、が検出された。表現型の保存は、ＤＣ細胞の表面の他のマーカー（もっとも重要なものはＤＣ−ＳＩＧＮとＭＨＣ  ＩＩ）の発現を分析することによって示された。この分析では、標準培地の中のＤＣとマイクロクラスタ培地の中のＤＣとの間のマーカー発現の類似性によって示されるように、マイクロクラスタ培地が未熟のＤＣに典型的な機能を十分に維持することが示された。ＤＣが２．５カ月以上より長い間生存するということは、これまで、標準培地処方物中では観察されなかった。マイクロクラスタ水がＤＣ細胞表面マーカーの調節に反映される生物学的活性を示したということが、予備的な結果によって実証された。
【０１７４】
（まとめ）
１．  マイクロクラスタ水は、精密な組織培養実験用の溶媒として十分に適用可能であった。
【０１７５】
２．  細胞とマイクロクラスタ水との接触は、細胞の生物学的活性を変化させ、それは、ＣＤ８３マーカーの調節やインビトロでのＤＣの寿命の期間に反映された。
【０１７６】
図１３では、横軸は細胞表面の種々の受容体のタイプを反映している。
縦軸は反応を表している（特定の受容体に結合した標識モノクローナル抗体の蛍光強度の％）。細胞はそれぞれのモノクローナル抗体によって染色され、シグナルが対照アイソタイプと比較された（ＩＳＯの％  約１．１％）。
【０１７７】
図１３は、グレイの列は、対照培地中で６日後の測定値を表している。黒の列は、対照地中で３０日後である。白の列は、マイクロクラスタ培地中で６０日後である。通常の水での６０日後のデータは取得できなかった。なぜなら、その時点までに細胞培養物がアポトーシスを受けたからである。標準培地では細胞がほぼ完全に死滅するのに対して、マイクロクラスタ水培地中の驚くほど多数の細胞が、第６０日目で、未熟ＤＣの形態と、対応する細胞表面マーカーのパターンを示した。マイクロクラスタ水によって細胞の寿命が延長されたと考えられる。
【０１７８】
（二回蒸留水およびマイクロクラスタ水によって調製された人工脳脊髄液を灌流された脳組織の機能状態へのマイクロクラスタ水の影響）
この研究の目的は、種々のタイプの水の、脳組織の機能状態への影響を測定することである。海馬の神経細胞の活動に起因する、灌流液中の脳切片から誘発される電気信号の記録が、試験方法として使用された。文献によると、ラットの脳の３００〜４５０μｍの海馬を含む切片を人工脳脊髄液で灌流する技術は、脳組織が約６〜８時間機能状態を保つことを可能にする。
【０１７９】
採用した方法は、負荷された電流のパルスに対するニューロンの電気的応答を記録することによって脳組織の機能状態を試験することを含んだ。ニューロンの反応は、灌流培地の特徴に非常に感受性である。軸索群の刺激は、測定用電極の領域にあるシナプス後部細胞の膜電位の変化を反映する。信号の振幅は、刺激を与える軸索とシナプス後部ニューロンとの間のシナプス接続の効率に依存し、また、シナプス後部ニューロン自体の興奮性にも依存する。脳組織の機能活動の低下は、負荷された電流パルスに反応するニューロンの減少の結果である。これは合計振幅の減少と直接の相関関係にある。
【０１８０】
この方法の利点は、標本の脳組織の細胞外スペースに簡単にアクセスし、それによって必要な濃度の化学物質を直接に使用することが可能になることに関連した。さらに、長時間にわたる測定を困難にする呼吸、心臓の鼓動、動物の運動による干渉がなかった。麻酔、体液、およびホルモンの影響がなく、実験条件が簡単に制御された。また、電気生理学的分析が完了した後、すぐに試験組織を生化学的および形態学的分析に利用するのが、比較的簡単であった。
【０１８１】
（脳組織切片の生存性のための要件）単離された脳切片の生存性を維持するために、脳の細胞間媒質と塩組成が類似する人工液が、使用される。しかし、脳脊髄液の組成は、具体的な課題に依存して異なり得る。
【０１８２】
グルコースを、液内のエネルギー物質として使用した。液のｐＨ値は、炭酸水素バッファーによって制御した。浸透圧は、２９４〜３１１ｍｏｓｍ／ｌの範囲内だった。この溶液にまた、カルボゲン（ｃａｒｂｏｇｅｎ）ガス（９５％の酸素および５％のＣＯ２からなる混合物）によって酸素添加した。温度を、２２〜３３℃の範囲に維持した。各切片には、通常の毛細血管による血流がないので、物質の交換は、インキュベーション培地と組織切片全体との間の酸素、基質および代謝物の拡散によって維持された。従って、切片の厚さは、その標本の全体にわたる完全な拡散が可能になるように十分に小さくなければならなかった。切片の厚さを計算するために使用される経験式によると、最大値は、約６００ミクロンであり、この値は、酸化プロセスの強度に依存する。単離中に、大きさが１００ミクロンである表面層の切片細胞が、損傷した。錐体細胞は、ほぼ同じサイズであり、従って、その切片の奥行は、少なくとも３００ミクロンであるべきである。
【０１８３】
実験を、１ヶ月齢のＷｉｓｔａｒラットの脳組織切片に対して実施した。エーテルを使用して、麻酔を実施した。ラットの脳を単離し、二重蒸留水で製造された低温の人工脳脊髄液（ＡＣ）中に配置した。ＡＣ液の組成（ｍＭ）：ＮａＣｌ−１３０，ＫＣｌ−３．５，ＮａＨ２＊ＰＯ４−１．２，ＭｇＣｌ２−１．３，ＣａＣｌ２−２．０，ＮａＨＣＯ３−２５．０，およびグルコース。カルボゲン（ｃａｒｂｏｇｅｎ）ガス混合物を、継続的に溶液に注入した。ビブラトームを使って、４００ミクロンの海馬切片を採取した。
【０１８４】
次に、この切片を、ＡＣ液を含んでいるインキュベーションチャンバ中に配置し、２２〜２５℃に保った。インキュベーションチャンバに入れてから１時間後に、その切片を別々に試験用チャンバに移し、ＡＣ液が３〜５ｍｌ／分の速度でそこに流入するようにした。シャファー照合器（Ｓｈａｆｆｅｒ’ｓ  ｃｏｌｌａｔｏｒ）（海馬ＣＡ１領域の中の励起シナプシスで終端する神経線維）に置かれた双極性ウォルフラム電極（２００ｍｍ）を介して、刺激のための電気パルス（１００ｍｓｅｃ，１００〜４００ｍＡ）を送達した。海馬ＣＡ１領域で、ＡＣ液（抵抗が０．５〜１．０ｍＷ）で満たされたガラス製の微小電極を使って、誘導された電位（集合体／全体の刺激への電気的反応である）を記録した。
【０１８５】
２つの一連の実験を、実施した。どちらの一連の実験においても、標準ＡＣ液（Ａ）を、初期１００％レベルの信号として使用した。最初の一連の実験では、ＡＣ液を、同じ塩組成および二重蒸留水を含む溶液（溶液Ｂ）で交換した。２番目の一連の実験では、溶液Ｂの二重蒸留水の代わりに、マイクロクラスタ水を使った（溶液Ｃ）。
【０１８６】
使用した灌流システムでは、試験用チャンバへの溶液の供給を継続的に切り替えることができた。チャンバ内の溶液を容積２ｍｌの別の溶液に完全に交換するのに要した時間は、１分だった。誘導された反応の振幅が、比較特性であった。誘導された負の単相反応（電力のパラメータの最大振幅の３０〜４０％）を測定するために、刺激の持続時間および部位を選択した。試験では、一連の１０個のシングルパルス（持続時間１０ｍｓｅｃ）を与えた。一連のパルスを２〜１０分間隔で与えた。記録された信号を、アナログ・デジタル変換機によってデジタル化し、後の分析のために保存した。最終的なデータ処理は、ＥｘｃｅｌおよびＯｒｉｇｉｎソフトウェアを使って行った。両側ｔ検定を使って、統計的分析を行った。Ｐ＜０．０５の値を、統計上有意であるとして受け入れた。
【０１８７】
（結果）  ＣＡＩ領域でシャファー照合器を刺激し、０．５〜４ｍｓｅｃ後および４〜６ｍｓｅｃの誘導反応を記録した。
【０１８８】
図１４は、ラットの海馬で測定した焦点電位が、灌流液のタイプに依存することを示している。横軸は、実験開始後の時間を示している。縦軸は、電気信号の振幅（標準ＡＣ液で測定した信号に対する％）である。脳の切片を、流動する標準ＡＣ液（Ａ）、蒸留水で製造した液（Ｂ）、マイクロクラスタ水で製造した液（Ｃ）の中に置いた。矢印は、標準ＡＣ液を、マイクロクラスタ水で製造した試験用媒体で置換することを示している。７匹のラットの１４個の切片からの結果を、平均する。
【０１８９】
最初の一連の実験で、標準ＡＣ液を、二重蒸留水で製造した溶液で置換した後の、誘導反応の振幅の動的変化を記録した。溶液を交換した直後に、誘導反応の振幅の増加が観察され、５分後に最大の１２８．２％となった（図１４）。振幅が徐々に減少し、１時間後には最初の値のわずか３１．７％まで減少した。
【０１９０】
２番目の一連の実験では、二重蒸留水の代わりにマイクロクラスタ水を使った。標準液をマイクロクラスタ水で製造された溶液で置換した直後に、誘導反応の振幅が、急激に増加し、１〜３分後には最大の１３５．２％となった。その後、振幅が少し減少し、１時間後には１０２％まで減少した、２時間後には９４．８％まで減少した。
【０１９１】
従って、得られた結果は、標準ＡＣ溶液を、マイクロクラスタ水で製造された溶液で置換した場合に、実験の誤差の範囲内で、２時間の間、誘導反応の初期の振幅に影響がなかった。標準ＡＣ溶液を、二重蒸留水で製造した溶液で置換した場合には、１時間後に振幅が３１．７％（Ｐ＜０．００５）まで減少した。
【０１９２】
マイクロクラスタ水を使った溶液についての実験は、試験装置に溶液がなくなったので、２時間で中止した。ラットの脳組織がどれだけ生存し続けるかは、今後の研究の対象となる。実験を中止した時点で、マイクロクラスタ水の中の組織は、依然として平均振幅９４．８％を保っていた。
【０１９３】
従って、本発明の方法は、細胞を、本発明のマイクロクラスタ水またはマイクロクラスタ化した媒体と充分な時間接触させることによって、細胞の成長または活性を刺激または調整する工程を包含する。この方法の用途には、マイクロクラスタ化した媒体を使って動物細胞、植物細動、または微生物から、もしくは細胞小器官の培養物から生成された化合物もしくは生成物の合成を強化することが見出される。代表的には、これらの方法による化合物または生成物の合成には、出発材料の中に存在しなかった組成物または化合物の製造が含まれる。
【０１９４】
上記の例は、本発明の組成物が、細胞の代謝または生理学的特性を調整する方法の中で有益であることを示している。そのような活性の例として、上記細胞の分化状態、細胞が栄養物質を代謝する能力、細胞周期の同期化もしくはその欠如、特定の化合物に対する耐性または感受性、細胞内ｐＨ変化を改変または調整することが挙げられるが、これらに限定はされない。本発明の組成物を利用する上記以外の方法では、単に培地内における細胞の培養における使用が見いだされ、細胞の正常な成長および分裂を促進する。
【０１９５】
（バイオプロセス技術；微生物プロセスによる産業製品の製造）
本発明のマイクロクラスタ水およびマイクロクラスタ化された組成物は、一般的に、小規模、中規模または大規模なプロセスにおけるバイオプロセス技術の中で、また、製造および製品の回収または単離、接種物および培地の製造、培養および下流プロセスの方法の中で、有益である。
【０１９６】
産業／製薬に利用される微生物学／バイオテクノロジーは、含水組成物、その製造方法および利用の方法、ならびにそれによって生成される低分子、中程度の分子、大きな分子／高分子の形態の得られる製品に依存する（「Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｎ．ＧｌａｚｅｒおよびＨｉｒｏｓｈｉ  Ｎｉｋａｉｄｏ，１９９５，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｃｏ．；「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，Ｄａａｎ  Ｊ．Ａ．ＣｒｏｍｍｅｌｉｎおよびＲｏｂｅｒｔ  Ｄ．Ｓｉｎｄｅｌａｒ編，１９９７，Ｈａｒｗｏｏｄ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）。細胞の培養は、適切な液体増殖培地を含む容器の中で行われる。生産規模の培養は、一般的に、バイオリアクターで行われる。これは、微生物または酵素の成長もしくは増殖用、または微生物もしくは酵素による化合物もしくは生成物の合成用に、設計された装置である（Ｃｒｏｍｍｅｌｉｎの前掲書のＣｈａｐｔｅｒ  ３；Ｇｌａｚｅｒ，ｐ．２５０）。従って、本発明は、本明細書中で記述するバイオプロセス技術における、バイオリアクターでのマイクロクラスタ化された組成物の使用を含む。
【０１９７】
本発明の組成物は、当業者によってこれまで使用されてきた含水組成物を、マイクロクラスタ化された組成物により部分的または全面的に置換することに関する。本発明には、マイクロクラスタ化された組成物によってによって生成された新しい中間体または最終生成物、およびその使用の方法が含まれる。
【０１９８】
微生物／動物細胞／植物細胞のバイオテクノロジーに依存する主要な生成物には、発酵果汁および蒸留酒、チーズ、抗生物質、工業用アルコール、高フルクトースシロップおよびアミノ酸、製パン用酵母、ステロイド、ビタミン類、クエン酸、酵素、ホルモン、成長因子、ワクチン、多糖ガムが含まれる。
【０１９９】
従って、本発明は、
１．バクテリアによるタンパク質の生成；
２．酵母によるタンパク質の生成；
３．組換えワクチンおよび合成ワクチンの製造；
４．微生物殺虫剤の製造；
５．酵素の製造；
６．微生物多糖類およびポリエステルの製造；
７．エタノールの製造；
８．アミノ酸の製造；
９．抗生物質の製造；
１０．酵素および微生物による有機合成および有機分解；
１１．下水および排水の微生物処理、生体異物の微生物分解、微生物による鉱物質の回収、排水からの重金属の除去を含む、環境的適用；
における、マイクロクラスタ化された組成物とその使用を含む。
【０２００】
（変異率に対するマイクロクラスタ水の影響）
細胞遺伝学レベルにおけるマイクロクラスタ水の影響に関する研究が、ヒト末梢血リンパ球中の染色体異常および姉妹染色分体交換（ＳＣＥ）を数える方法を使って行われた。さらに、細胞培養液中でのヒトリンパ球の細胞周期のプロセス全体において、１回、２回および３回の複製周期の後に細胞の数を数えることによって、分析が行われた。
【０２０１】
ヒトのリンパ球の培養物における染色体異常の頻度の分析は、環境因子の変異原性活性の研究に応用された主要な試験の１つであり、世界保健機構（ＷＨＯ）によって認められている（「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ」Ｂｕｃｋｔｏｎ  Ｋ．Ｅ．およびＥｖａｎｓ  Ｈ．Ｊ．編、ＷＨＯ，Ｇｅｎｅｖａ，１９７３，ｐ．６６）。
【０２０２】
ＳＣＥの頻度の判定は、変異原性の評価のために使用する標準的な試験の１つでもある。この方法は、化合物の変異原性特性の評価における特殊性と高い感度を提供する（「Ｓｉｓｔｅｒ  Ｃｈｒｏｍａｔｉｄ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｓ（Ｐａｒｔｓ  Ａ  ａｎｄ  Ｂ）」Ｔｉｃｅ  Ｒ．Ｒ．およびＨｏｌｌａｎｄｅｒ  Ａ．編；Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎ．Ｙ．，Ｌｏｎｄｏｎ，１９８４）。
【０２０３】
ヒトのリンパ球の培養物におけるＳＣＥの頻度を判定するこの手順によって、細胞培養中に発生したＳＣＥの数を具体的に評価することが可能である（Ｂｏｃｈｋｏｖ  Ｒ．Ｐ．，Ｃｈｅｂｏｔａｒｅｖ  Ａ．Ｎ．，Ｐｌａｔｏｎｏｖａ  Ｖ．Ｉ．，Ｄｅｂｏｖａ  Ｇ．Ａ．，Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ  Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ  Ｎｏ．１，１７５，１６５．Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＵＳＳＲ  ｏｎ  Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｅｓ，１９８５）。
【０２０４】
１回、２回および３回の複製周期の後に中期分裂の数を評価する作業と並行して、ＳＣＥの標本分析が行われた。これによって、細胞分裂の平均数、および細胞固定の瞬間までの細胞周期の期間を判定することが可能になった（Ｖｅｄｅｎｋｏｖ  Ｖ．Ｇ．，Ｂｏｃｈｋｏｖ  Ｎ．Ｐ．，Ｖｏｌｋｏｖ  Ｉ．Ｋ．，Ｕｒｕｂｋｏｖ  Ａ．Ｒ．，Ｃｈｅｂｏｔａｒｅｖ  Ａ．Ｎ．，「Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｃｅｌｌｓ  ｐａｓｓｉｎｇ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｄｉｖｉｓｉｏｎｓ  ｉｎ  ｃｕｌｔｕｒｅ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  ｏｆ  ＵＳＳＲ，ｖ．２７４，Ｎｏ１，ｐ１８６−１８９，１９８４）。
【０２０５】
変異の評価が、マイクロクラスタ水と、標準脱イオン水とのそれぞれで製造された細胞培地中でのヒトリンパ球の姉妹染色分体交換および染色体異常の頻度の比較を基に、行われた。
【０２０６】
（材料および方法）
実験は、５８歳の男性の血液と、２６歳および６１歳の２人の女性の血液とを使って行われた。Ｄｒｙ  ＲＰＭＩ  １６４０（Ｇｉｂｃｏ）細胞培地を使って、培養中の末梢血の分裂するリンパ球を生成した。乾燥状態の細胞培地粉末を、２５ｍＭ／ｍｌの重炭酸ナトリウム（Ｓｅｒｖａ）および２４ｍＭ／ｍｌのＨＥＰＥＳ（Ｓｅｒｖａ）と混ぜてから、脱イオン水（１８Ｍｏｈｍ／ｃｍ）（対照用）またはマイクロクラスタ水に溶かした。次に、これらの細胞培養培地を、孔径０．２２μｍの膜フィルターに通すことよって無菌化した。
【０２０７】
細胞培地は、次のように製造された。１ｍｌのヘパリン添加静脈血を、滅菌したプラスチック製試験管に入れ、次に、０．０１５ｍｌのフィトヘムアグルチニンＰ（Ｂｅｃｋｏｎ  ＆  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）、８ｍｌのＲＰＭＩ  １６４０培地（対照用、またはマイクロクラスタ水ベースの培地）、および１ｍｌのウシ胎仔血清（Ｂｉｏｗｅｓｔ）を添加した。試験管を振盪して、３７°Ｃに設定された培養器に入れた。固定の２時間前にコルヒチン（Ｃａｌｂｉｏｃｈｅｍ）を、最終濃度が０．５μｇ／ｍｌになるように添加した。
【０２０８】
細胞を、培養を始めてから４８時間後に固定して、染色体異常を数えた。培養を始めてから４８時間後に、細胞内のＳＣＥを判定するために、５−ブロモデオキシウリジンを添加した（最終濃度が１０μｇ／ｍｌになるまで）。次に、８０時間後に細胞を固定した。
【０２０９】
１０ｍｌの０．５５％塩化カリウム（３７°Ｃ）溶液を、細胞に、固定する前に、遠心分離機を（１０００ｒ／分で１０分間）回転して上澄み液を取り除いた後、加えた。次に、細胞を再懸濁させ、１０分間培地に入れたままにした。培養された細胞を、メタノールと氷酢酸との３：１の混合物によって固定し、−１０°Ｃまで冷却した。細胞を、冷却した水に濡らしたガラススライドの上に置き、温め、室温に少なくとも２４時間置いてから染色した。
【０２１０】
ガラススライド上の標本を、アズール−エオシンによって染色し、染色体異常を数えた。標本を染色し、Ｃｈｅｂｏｔａｒｅｖ  Ａ．Ｎ．，Ｓｅｌｅｚｎｅｖａ  Ｔ．Ｇ．，Ｐｌａｔｏｎｏｖａ  Ｖ．Ｉ．「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｔａｉｎｉｎｇ  ｏｆ  ｓｉｓｔｅｒ  ｃｈｒｏｍａｔｉｄｓ」．Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ｏｆ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ．Ｖ８５，Ｎｏ２，ｐ．２４２−２４３，１９７８に従って、ＳＣＥの頻度を判定した。
【０２１１】
スチューデントｔ検定を使って、細胞ごとの平均数ＳＣＥの差を判定した。異常の頻度の差を評価するために、カップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）テーブルの分析中に、２ｘ２サイズのχ２検定を行った。同じ基準を使って、種々の回数のＤＮＡ複製の後に有糸分裂の変化を評価した。ただしこれは、３ｘ２サイズのテーブルにだけ適用した。
【０２１２】
（実験の結果）
（姉妹染色分体交換）
２つの一連の実験が、各個体について実施された。それぞれの一連の実験において、２つの標本を調製し、２５回の中期分裂を分析した。分析の結果、２つの標本の間に、ＳＣＥの中間（ｍｅｄｉｕｍ）頻度に差はなかった。また、一連の試験においてＳＣＥの平均数には、大きな差はなかった。表１は、ＳＣＥ測定の結果を示している。
【０２１３】
【表１】
2006521811.tif 000002
表１に示すすべての個体のデータは、乾燥状態の培地ＲＰＭＩ  １６４０の溶媒としてマイクロクラスタ水を使った場合に、標準の脱イオン水を使った場合と比べて、細胞あたりの平均のＳＣＥ数が少なかったことを示している。この差は、２番目の個体の場合、Ｐ＜０．０１のレベルで、統計上有意だった。グループ全体では、この統計上の差はさらに大きく、Ｐ＜０．００１のレベルに達した。このように、ＳＣＥ分析は、マイクロクラスタ水を溶媒として使った場合に、細胞培養物の中での変異の頻度が抑制され、その結果、標準脱イオン水と比較したとき、細胞培養物における損傷の数が小さくなることを明らかにした。
【０２１４】
（分裂の平均数）
均質に染色した姉妹染色分体における中期分裂は、最初の有糸分裂に関係していた。一方が明るく、もう一方が暗い（アルルカン（ａｒｌｅｑｕｉｎ）染色体）染色分体における中期分裂は、２回目の有糸分裂に関係していた。これらの細胞では、染色体物質の半分が明るく、残りの半分が暗かった。その染色体物質の１／４のみが暗く、３／４が明るい細胞が、３回目の有糸分裂に関係していた。
【０２１５】
平均有糸分裂数を、次の式：
（Σｎｉ・ｉ）／（Σｎｉ）
で計算した。
【０２１６】
細胞分裂の平均数は、分裂ごとに細胞の数が２倍になることを考慮に入れて、次の式：
（Σｉ・ｎｉ／２ｉ−１）／（Σｎｉ／２ｉ−１）
で計算した。
【０２１７】
これらの式で、ｉは有糸分裂の数であり、ｎｉはｉ回目の有糸分裂の細胞の数である。細胞内における種々の有糸分裂の割合を示す結果を、表２に示している。
【０２１８】
【表２】
2006521811.tif 000003
表２は、最初の個体についてのみ、マイクロクラスタ水を使った培地の中の細胞が、標準水を使った培地の中の細胞と比べて、迅速に分裂したことを示している。しかし、この効果は、調査群全体に対しては重要ではない。５−ブロモデオキシウリジンが存在した時間（３２時間）は、その間に、それがＤＮＡに組み込まれて染色体物質が明るい色に染色され得、その時間をもとにして、完全な細胞周期プロセスの平均時間を判定することが可能であった。その結果は、３２／１．５１＝２１．２時間であった。これは、文献で示されているデータと一致する。
【０２１９】
（染色体異常）
染色体異常の分析は、ＳＣＥの分析と同様に、各個体について２つの一連の実験が実施された。それぞれの一連の試験において、脱イオン水とマイクロクラスタ水とについて、３００の中期分裂を分析した。１人の個体（６１歳の女性）については、データを取得しなかった。分析によって、２つの一連の試験について、また、２人の個体両方についても、それぞれのタイプの水に関して、染色体異常の頻度に差はなかった。従って、２つの一連の試験のデータを１つにまとめた。表３は、染色体異常の頻度に関するデータを示している。
【０２２０】
【表３】
2006521811.tif 000004
表３は、５８歳の男性と２６歳の女性の両方において、マイクロクラスタ水を使用している間に異常な中期分裂の頻度が大幅に抑制または減少されたことを示している。分析した個体群の全体について、マイクロクラスタ水を使用した場合の異常な中期分裂の頻度が、標準脱イオン水を使用した場合と比較して、統計上の有意性が低かった。
【０２２１】
従って、この研究は、（１）脱イオン水とマイクロクラスタ水との間で、細胞周期持続期間の違いは観察されなかったこと；（２）姉妹染色分体交換の頻度は、マイクロクラスタ水を使用した場合に、統計的に低かったこと；（３）染色体異常の頻度はまた、マイクロクラスタ水を使用した場合に低かったことを、示した。マイクロクラスタ水を使用した場合、標準の脱イオン水と比較して、変異原性効果が少なくなった。
【０２２２】
マイクロクラスタ水は、細胞培養物における変異の頻度を抑制した。マイクロクラスタ水は、標準脱イオン水を使用した場合と比べて低い姉妹染色分体交換および低い染色体異常の頻度に示されるように、遺伝物質を安定化させる効果を有した。本明細書中で使用される場合、用語「遺伝物質」とは、ＤＮＡ分子、ＤＮＡ断片、ＤＮＡ分子群、または多くのＤＮＡ分子断片上にある、遺伝子、遺伝子の一部、遺伝子群、または多くの遺伝子断片を指す。遺伝物質は、小さなＤＮＡ断片から生物のゲノム全体までのあらゆるものを指し得る。従って、本発明の方法の１つは、遺伝物質の変異の頻度を抑制することに関し、この方法は、細胞を、変異を抑制するために充分な量のマイクロクラスタ水を含む培地の中で、充分な時間培養する工程を包含する。変異の頻度は、細胞培養物、組織内の細胞、器官培養物中の細胞、インビボの細胞であり得る生物学的実体に関して言及される。上記のように、細胞としては、動物細胞、微生物、植物細胞が挙げられる。インビボまたはインビトロの状況にある細胞の有効な培養のためには、本来は多細胞生物である対象の動物または植物に、充分な量のマイクロクラスタ水またはマイクロクラスタ水を使った培地を投与することを含む。ベクター、ウイルスまたはバクテリオファージ、および亜細胞部分といった生物学的実体の遺伝物質もまた、マイクロクラスタ水の変異抑止効果の対象となる。マイクロクラスタ水の変異抑止効果は、上記の生物学的実体のいずれかをマイクロクラスタ水の中で培養または栽培することによって実現されることが、理解される。
【０２２３】
本発明はさらに、変異性物質の存在下での変異の頻度を抑制することに関する。変異の頻度は、細胞培養物、組織内の細胞、器官培養物中の細胞、インビボの細胞などの生物学的実体に関して言及される。上記のように、細胞には、動物細胞、微生物、植物細胞が含まれる。ベクター、ウイルスまたはバクテリオファージ、および亜細胞部分といった生物学的実体の遺伝物質もまた、マイクロクラスタ水の変異抑止効果の対象となる。
【０２２４】
（インビボでの変異誘発の抑制）
ヒトリンパ球における染色体異常の頻度を決定するために、マイトマイシンＣ（変異誘発物質）が、固定の２４時間前に３通りの用量で細胞培地に添加される。対照細胞は、変異誘発物質を含まない。４つの実験設定がある。変異誘発は、ＤＮＡ合成の前に起こる。ＤＮＡ合成後の染色体異常を判定するために、リンパ球培養物にジオキシジンを３通りの濃度で添加する。全部で１６通りの設定になる。つまり、対照（変異誘発物質なし＋３通りの濃度のマイトマイシンＣ）、対照＋３通りの濃度のジオキシジン、マイクロクラスタ水＋３通りの濃度のマイトマイシンＣ、Ｐｅｎｔａ水＋３通りの濃度のジオキシジンである。それぞれの設定に対して、１００の中期分裂を分析するか、または１６００個の細胞を使用する。マイトマイシンＣはまた、姉妹染色分体交換（ＳＣＥ）の頻度を判定するために、固定の２４時間前に３通りの用量で添加される。しかし、変異誘発物質の濃度は、染色体異常の場合よりも１桁小さく、対象は、変異誘発物質を含まない。標準水について４通りの設定、およびマイクロクラスタ水について４通りの設定が存在し、これにより、８通りの設定となる。それぞれの設定に対して、２５の中期分裂−合計２００個の細胞が、分析される。これらの研究からの知見は、マイクロクラスタ水は、変異物質が存在する場合に変異の頻度を抑制することを示す。
【０２２５】
（インビボでの変異誘発の抑制）
染色体異常を、マウスの骨髄において、それぞれの設定について１００個の細胞で数えた。マウスは、標準（対照）水およびマイクロクラスタ水を１５日間摂取した。マウスを屠殺し、細胞を固定する２４時間前に、マイトマイシンＣを注入する（３通りの用量＋変異誘発物質を含まない対照）。マウスを屠殺し、細胞を固定する２時間前に、ジオキシジンを注入する（３通りの用量＋対照）。各群において６匹のマウスであり、合計９６匹のマウスまたは９６００個の細胞である。これらの研究からの知見により、マイクロクラスタ水は、インビボにおいて変異物質が存在する場合に、変異の頻度を抑制したことが示される。
［３９９０５６−ｄｒｕｇｓ］
（薬物、生体作用組成物およびボディトリートメント組成物）
（一般的な説明および定義）
本発明の実施においては、別途に記述がない限り、（１）有機化学および物理化学、（２）生化学、（３）分子生物学、（４）薬理学、（５）薬理処理、（６）生理学、（７）毒物学、（８）微生物学、（９）内科学および診断学における当業者の間で従来から使用されてきた技術を採用する。そのような技術は、文献の中で十分に説明されている。例えば、下記を参照のこと。Ｍａｎｉａｔｉｓら「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ；Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」Ｄａａｎ  Ｊ．Ａ．，ＣｒｏｍｍｅｌｉｎおよびＲｏｂｅｒｔ  Ｄ．Ｓｉｎｄｅｌａｒ編，１９９７，Ｈａｒｗｏｏｄ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ；「Ｇｏｏｄｍａｎ  ＆  Ｇｉｌｍａｎ’ｓ  Ｔｈｅ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｂａｓｉｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ」Ｊｏｅｌ  Ｇ．Ｈａｒｄｍａｎ，Ｌｅｅ  Ｅ．Ｌｉｍｂｉｒｄ編，第１０版，２００１，ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ；「Ｂａｓｉｃ  ＆  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ」，Ｂｅｒｎａｒｄ  Ｇ．Ｋａｔｚｕｎｇ，第８版，２００１，ＭｃＧｒａｗＨｉｌｌ；「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｈｏｗａｒｄ  Ｃ．Ａｎｓｅｌ，Ｌｏｙｄ  Ｖ．Ａｌｌｅｎ，Ｊｒ．，Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｇ．Ｐｏｐｏｖｉｃｈ，第７版，１９９９，Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍ  ＆  Ｗｉｌｋｉｎｓ；「Ｈａｒｒｉｓｏｎ’ｓ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ」，Ｅｕｇｅｎｅ  Ｂｒａｕｎｗａｌｄ  Ｍ．Ｄ．（編者），Ａｎｔｈｏｎｙ  Ｓ．ＦａｕｃｉＭ．Ｄ．（編者），Ｄｅｎｎｉｓ  Ｌ．Ｋａｓｐｅｒ  Ｍ．Ｄ．（編者），ＳｔｅｐｈｅｎＬ．Ｈａｕｓｅｒ  Ｍ．Ｄ．（編者），ＤａｎＬ．Ｌｏｎｇｏ  Ｍ．Ｄ．（編者），Ｊ．Ｌａｒｒｙ  Ｊａｍｅｓｏｎ  Ｍ．Ｄ．（編者）。
【０２２６】
以下の用語は、本発明の説明の中で以下に示す定義に従って用いられる。
【０２２７】
用語「薬物」とは、ヒトまたは他の動物の疾患の診断、緩和、処理、治癒、または予防のために使用される化学薬剤を指す。「生体作用薬剤」および「ボディトリートメント剤」という用語は、「薬物」という用語と同義である。広義において、薬物は、化学プロセスを通じて生体系と相互作用する物質である。これらの物質は、患者内部の何らかのプロセスに対する有益な処理効果を達成するために、または患者を冒している寄生生物の調節プロセスに対する毒性作用を目的として、生体に投与される化学物質であり得る。その生物学的特性は、生体の細胞、組織、および器官上において現れることが、理解される。これらの薬剤、物質、または薬物は、本発明のマイクロクラスタ組成物の適用対象である。「薬効（ｍｅｄｉｃｉｎａｌ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）」、「医薬（ｍｅｄｉｃａｌ）特性」、「有効成分」などの用語はまた、生体組織または身体に対する薬物の作用を指す。
【０２２８】
「生体作用」と「ボディトリートメント」という用語は、米国特許商標庁発行の「Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」（特に「Ｃｌａｓｓ  ４２４：Ｄｒｕｇ，Ｂｉｏ−Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ，ａｎｄ  Ｂｏｄｙ  Ｔｒｅａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ」および同文書中に開示される関連分類項目）（これは、本明細書中に参考として援用される）で示されている分類の定義および実例または実施形態によって一般的ならびに具体的に定義されている対象事項を含む。また「Ｃｌａｓｓ  ４２４」により、（そして本明細書で記述しているように）、生体作用組成物またはボディトリートメント組成物として使用されることが意図される「アジュバントまたは担体組成物」、「発酵物」、「植物抽出物および動物抽出物または体液、または植物細胞構造もしくは動物細胞構造を含む物質」などの用語や語句も、定義および例示されている。本発明の組成物は、特定の構造（層状錠剤、カプセル剤など）に従ってさらに定義および分類されている。本発明の組成物を使用するプロセスは、同組成物を調製するプロセスと併せて、「Ｃｌａｓｓ  ４２４」で例示されている。
【０２２９】
薬物は、植物源または動物源から、微生物増殖の副産物として、化学合成を介して、既存の化学薬剤の分子改変を介して誘導される。
【０２３０】
（薬物の供給源）
新しい薬物は、自然に存在する種々の動物源、植物源、または微生物源から発見されることもあり、実験室で合成されることもある。植物物質は、薬物の貯蔵庫として役立つ。動物は、薬物の供給源であり、動物の組織またはその生物学的プロセスから薬物が誘導される。非限定的例として、甲状腺抽出物、インシュリンおよび下垂体ホルモンのようなホルモン物質が、ウシ、ヒツジおよびブタの内分泌線から取得される。妊娠している雌ウマの尿は、エストロゲンの豊かな供給源である。酵母、カビまたは真菌などの単細胞植物中に存在する細菌または微生物の組成物もしくはそれらの抽出物である発酵物は、当該分野において周知である（ＧｌａｚｅｒおよびＮｉｋａｉｄｏ，「Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」２００１，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）。
【０２３１】
「医療薬理学」という題目は、疾患を予防、診断および処置するために使用される物質についての科学を指す。
【０２３２】
バイオテクノロジーの成果は、本発明の薬学的組成物および診断用組成物に対しても貢献している（「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｈｏｗａｒｄ  Ｃ．Ａｎｓｅｌ，Ｌｏｙｄ  Ｖ．Ａｌｌｅｎ，Ｊｒ．，Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｇ．Ｐｏｐｏｖｉｃｈ，第７版，１９９９，Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍ  ＆  Ｗｉｌｋｉｎｓ，Ｃｈａｐｔｅｒ  １８（参考として援用される）参照）。
【０２３３】
「プロドラッグ」という用語は、望ましい薬理学的に活性な化合物を生成するのに投与の後に代謝的生体内変化を経ることを必要とする、化合物をいう。
【０２３４】
用語「マイクロクラスタ化された組成物」という用語は、本明細書中で使用される場合、マイクロクラスタ水を含む組成物を指す。生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、アジュバントもしくは担体、またはそれらの成分の組成物のいずれかを修飾する形容詞的な「マイクロクラスタ化された」という語は、その組成物中のマイクロクラスタ水を指し、すなわち、その組成物は、マイクロクラスタ水に溶解しているか、マイクロクラスタ水と混合しているか、もしくは他の方法でマイクロクラスタ水と合わされている。
【０２３５】
「細胞」は、すべての生存生物の基本的構造単位であり、「細胞」は、膜および／または細胞壁によって外部境界を形成される、小器官を含む細胞質の小さな別個の塊であり、通常は顕微鏡で観察される。真核細胞とは、核膜によって囲まれた細胞核を含む細胞である。原核細胞とは、ゲノムＤＮＡが細胞内の核膜によって囲まれていない細胞である。
【０２３６】
「組織」は、１つまたは複数の特定機能を遂行するように編成された何らかの細胞の集まりを指す。
【０２３７】
「器官」は、１つまたは複数の重要な機能の遂行のために適合および／または特殊化されている多細胞生体の身体の何らかの一部である。
【０２３８】
（本発明の組成物）
本発明の組成物は、マイクロクラスタ水組成物である。これらの組成物は、マイクロクラスタ水と、生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、およびアジュバントまたは担体組成物からなる群のうちの１つ以上より選択される１つ以上の薬剤とを含む。
【０２３９】
（発明の要旨）
本明細書中で開示されるマイクロクラスタ水組成物は、生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、およびアジュバントまたは担体組成物からなる群の１つ以上より選択される１つ以上の薬剤を含む。ボディトリートメント剤の生物学的特性には、（ａ）生体の異常で病的な状態の予防、緩和、処置または治癒、（ｂ）生理的身体機能の維持、増強、減退、抑制または破壊、（ｃ）インビボ試験による生理的条件または状態の診断、（ｄ）動物または微生物の誘引、不能化、抑制、死滅、改変、撃退または遅延による環境または生体の管理または保護が含まれる。ボディトリートメント剤は、身体の脱臭、保護、装飾またはグルーミングのために意図される薬剤の群から選択され得る。
【０２４０】
本発明の組成物は、液体、軟膏、クリーム、ゲル、分散物、粉末、顆粒、カプセル、錠剤、および経皮的薬物送達デバイスの形態を採り得る。いずれの場合においても、これらの組成物は、薬学的組成物である。
【０２４１】
本明細書中で開示されるのは、本発明の組成物の使用方法であり、この方法は、この組成物を生体に投与する工程、またはこの組成物を細胞、組織および器官にエキソビボで投与する工程を包含する。
【０２４２】
また別の局面では、この組成物を調製する方法が提供され、その方法は、生体作用薬剤、ボディトリートメント剤、およびアジュバントまたは担体組成物からなる群のうちの１つ以上から選択される１つ以上の薬剤と、マイクロクラスタ水とを合わせる工程を包含する。
【０２４３】
（処方の基本）
薬物またはボディトリートメント剤を含んでいる個別の医薬品は、それ自体に独自の処方物である。医薬製剤（ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）は、有効な治療成分の他に、複数の非治療成分または薬学的成分もまた含む。これらが使用されることで、製剤は、その独自の組成と特徴的な物理的外観を実現する。製薬成分には、増量剤、増粘剤、溶媒、懸濁剤、錠剤コーティングおよび崩壊剤、安定剤、抗菌防腐剤、香味、着色剤および甘味料などが含まれる。
【０２４４】
製剤は、有効な治療剤、製薬成分および包装材料を含めて、すべての成分が物理的および化学的に適合性であるようでなければならない。
【０２４５】
（製薬成分：定義とタイプ）
薬物物質を剤形または薬学的組成物へと調製するには、当該分野でアジュバントまたは担体とも言われる製薬成分が、必要である。例えば、医薬溶液の調製では、薬物物質を溶解するために１つまたは複数の溶媒が使用され、その製品の味をよくするために香料および甘味料が使用され、製品を増強するために着色料が添加され、微生物増殖を防止するために防腐剤が添加され得、薬物の分解を防止するために酸化防止剤およびキレート剤のような安定剤が、使用され得る。錠剤の調製では、製剤の量を増すために、希釈剤または増量剤が一般に使用され得、粉末薬物および製薬物質の粘着を引き起こすため粘結剤が使用され得、錠剤成型プロセスをスムーズにするために粘着防止剤または潤滑剤が使用され得、投与後における錠剤の分解を容易にするために崩壊促進剤が使用され得、安定性を増し、崩壊を制御し、または見栄えをよくするためにコーティングが使用され得る。軟膏、クリーム、および坐剤は、使用されている製薬基剤によりそれぞれの特性を実現する。従って、各剤形において、製薬成分は、その製品の主要な特徴を実現し、その物理的形態、構構成、安定性、味および全体的外観に寄与する。
【０２４６】
製薬成分の主要な種類は、数多く、当業者にとって周知のことである。本明細書中で製薬成分の分類とそれらの例を繰り返さないために、本出願人は、閲読者に対し、参考文献として論文「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｈｏｗａｒｄ  Ｃ．Ａｎｓｅｌ，Ｌｏｙｄ  Ｖ．Ａｌｌｅｎ，Ｊｒ．，Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｇ．Ｐｏｐｏｖｉｃｈ，第７版，１９９９，Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍ  ＆  Ｗｉｌｋｉｎｓ（これは、本明細書中に参考として援用される）を言及する。特に、Ｃｈａｐｔｅｒ  ３−Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｓｉｇｎ：Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃ  ａｎｄ  Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓに対して注意を集中する。この参考文献の「Ｔａｂｌｅ３．３」には、製薬成分の非限定例とそれらの例が提供される。本発明のマイクロクラスタ組成物には、製薬成分および／または製薬賦形剤の水性組成物が含まれることが、理解される。
【０２４７】
閲読者は、薬品剤形の調製において使用される２００種類を超える賦形剤に関する専攻論文を集成する「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｅｘｃｉｐｉｅｎｔｓ」についても気づくべきである。各論文には次のような情報が含まれている：一般名、化学名および商品名；実験式および化学式および分子量；製薬上の明細と化学的特性および物理的特性；他の賦形剤および薬物物質との非適合性ならびに相互作用；ならびに医薬製剤または薬剤技術における応用。
【０２４８】
（剤形）
マイクロクラスタ組成物の液状剤形の他に、本発明のマイクロクラスタ組成物は、マイクロクラスタ水を含有する非液体剤形（これについて後述している）に関する。「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｈｏｗａｒｄ  Ｃ．Ａｎｓｅｌ，Ｌｏｙｄ  Ｖ．Ａｌｌｅｎ，Ｊｒ．，Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｇ．Ｐｏｐｏｖｉｃｈ，第７版，１９９９，Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍ  ＆  Ｗｉｌｋｉｎｓを参照されたい。
【０２４９】
固形剤形および放出調整薬物送達システム
粉末および顆粒
カプセルおよび錠剤
改変型放出剤形および薬物送達システム
半固体システムおよび経皮システム
軟膏、クリーム、およびゲル
経皮的薬物送達システム
医薬挿入物
坐剤および挿入剤。
【０２５０】
液体剤形は、通常、溶液および分散系を一般的に含む。無菌の剤形および送達システムは、非経口剤、生物学薬剤、点眼溶液および点眼懸濁剤を含む。
【０２５１】
新規の進歩した投薬形態、送達システム、およびデバイスとしては、診断および治療のための放射性医薬およびリポソームが挙げられる。
【０２５２】
本発明はさらに、前述のとおり、機械的構成要素および電気的構成要素、ならびにコンピュータ化された構成要素を組み込んでいる、一般的には非経口投与のための薬物送達システムと組み合わせたマイクロクラスタ組成物を包含する。機械的構成要素もしくは電気的構成要素、もしくはコンピュータ化された構成要素またはデバイスを使用する工程を包含するマイクロクラスタ組成物の生体への投与のための方法は、本発明の範囲内である。これらの医療デバイスにより補助される組成物の例は、イオントフォレシス、フォノフォレシス、透析、埋め込みポンプ、フッ化炭素噴射剤ポンプ、静脈内コントローラおよび注入ポンプを含む薬物送達システムを含む（１９章、Ａｎｓｅｌ、参考として援用される）。通常の薬物送達システムは、血管系へのアクセスおよび血管系への送達のために、シリンジ、針または注入のためのデバイス、カテーテル、液体組成物容器、デバイスおよび／または身体もしくは組織の間で液体を送達するためのラインまたはチューブを含む。
【０２５３】
（マイクロクラスタ水を含む注射のための溶媒およびビヒクル）
注射の大規模製造業者で最もよく使用される溶媒は、注射用の水（米国薬局方）である。水性ビヒクルが注射用に一般に好ましく、水が注射剤の生産において使用されている。マイクロクラスタ水の例としては、以下が挙げられる：
精製水（米国薬局方）、注射用無菌水（米国薬局方）、注射用静菌水（米国薬局方）。
塩化ナトリウム注射剤（米国）、静菌塩化ナトリウム注射剤（米国薬局方）、リンがー注射剤（米国薬局方）、乳酸化リンガー注射剤（米国薬局方）。
【０２５４】
（生体作用薬剤および身体処置剤）
本発明のマイクロクラスタ組成物としては、生体作用薬剤および身体処置剤の組成物が挙げられる。「生体作用薬剤」および「身体処置剤」は、以下に示される生物学的または医学的特性を有し得る物質である。これらの薬剤、物質、または薬物は、本発明のマイクロクラスタ組成物の成分である。その生物学的特性は生体の細胞、組織、および器官上に現れることが理解される。これらの用語、生物学的特性または医学的特性は、本明細書中で使用される場合、標準的な医学辞典（例えば、Ｄｏｒｌａｎｄ’ｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ）および学術論文（例えば、Ｔｈｅ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｂａｓｉｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ、Ｊｏｅｌ  Ｇ．Ｈａｒｄｍａｎ、Ｌｅｅ  Ｅ．Ｌｉｍｂｉｒｄ編、第１０版、２００１、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ；Ｂａｓｉｃ  ＆  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ、Ｂｅｒｎａｒｄ  Ｇ．Ｋａｔｚｕｎｇ、第８版、２００１、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ；Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｈｏｗａｒｄ  Ｃ．Ａｎｓｅｌ、Ｌｏｙｄ  Ｖ．Ａｌｌｅｎ，Ｊｒ．、Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｇ．Ｐｏｐｏｖｉｃｈ、第７版、１９９９，Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍ  ＆  Ｗｉｌｋｉｎｓ．）における使用法に従っている。
【０２５５】
身体処置剤に医療的効果を有するが、本発明の目的に対する「身体処置剤」の主要な意味は、生体に局所的に投与される薬剤に関し、身体の脱臭、保護、装飾または身づくろいのために意図されるものである。
【０２５６】
一般に生体作用薬剤および身体処置剤の生物学的特性としては、以下が挙げられる：
ａ．  生体の異常で病的な状態の予防、緩和、治療または治癒、
ｂ．  生理的身体機能の維持、増強、減退、制限または破壊、
ｃ．  インビボ試験による生理的条件または状態の診断、
ｄ．  動物または微生物の誘引、不能化、抑制、殺傷、改変、忌避または妨害による環境または生体の制御または保護。
【０２５７】
身体処置剤としては、歯磨剤；局所的な日焼け止め製剤または日焼け製剤；マニキュアまたはペディキュア組成物、生存毛髪または皮膚の漂白剤；生存皮膚の着色剤（例えば、口紅）；発汗抑制剤または制汗消臭剤；生存毛髪または頭皮の処置組成物；固体有機合成ポリマーを含む局所的身体調製物（例えば、皮膚化粧コーティング）が挙げられるが、これらに限られない。
【０２５８】
（生体作用薬剤の治療上の分類）
以下の薬物の分類は、必ずしもこれらに限定されるものではないが、「Ｇｏｏｄｍａｎ  ＆  Ｇｉｌｍａｎ’ｓ  Ｔｈｅ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｂａｓｉｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ」Ｊｏｅｌ  Ｇ．Ｈａｒｄｍａｎ、Ｌｅｅ  Ｅ．Ｌｉｍｂｉｒｄ編、第１０版、２００１、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌによるものであり、これらは、本明細書中に開示される対象物に対して、本明細書中に参考として援用される。本発明のマイクロクラスタ組成物は、以下の薬効の１つ以上を有する薬物を含む。
【０２５９】
（シナプスおよび神経効果器接合部に作用する薬物）
これらの薬剤は、自律神経系および体性運動神経系における神経伝達に作用する。ムスカリンレセプターアゴニストおよびアンタゴニスト：抗コリンエステラーゼ薬；神経筋接合部および自立神経節で作用する薬剤；カテコールアミン、交感神経作用薬、およびアドレナリンレセプターアンタゴニスト；５−ヒドロキシトリプタミン（セロトニン）：レセプターアゴニストおよびアンタゴニストが挙げられる。
【０２６０】
（中枢神経系に作用する薬物）
これらとしては、全身麻酔薬および局所麻酔薬；治療ガス（酸素、二酸化炭素、一酸化窒素、およびヘリウム；催眠剤および鎮静剤；エタノール；うつ病、不安障害、精神病、躁病などの精神障害を処置するための薬物；癲癇を処置するための薬物；中枢神経系変性障害を処置するための薬物；オピオイド鎮痛薬；薬物嗜癖および薬物乱用を処置するための薬物が挙げられる。
【０２６１】
（オータコイド；炎症の薬物治療）
これらとしては、ヒスタミン、ブラジキニン、およびそれらのアンタゴニスト；脂質誘導性オータコイド：エイコサノイドおよび血小板活性化因子；鎮痛解熱剤および抗炎症剤および通風の処置に使用される薬物；喘息の処置に使用される薬物が挙げられる。
【０２６２】
（腎臓機能および心臓血管機能に作用する薬物）
これらとしては、利尿薬；腎臓による水分の保存に作用するバソプレッシンおよび他の薬剤；レニンおよびアンギオテンシン；心筋虚血を処置するための薬物；血圧降下薬および高血圧処置のための薬物；心不全を処置するための薬物；抗不整脈薬；高コレステロール血症および異脂肪血症を処置するための薬物が挙げられる。
【０２６３】
（胃腸の機能に作用する薬物）
これらとしては、胃酸を制御するための薬剤および消化性潰瘍および胃食道逆流症の処置のための薬剤；運動促進性薬剤、制吐剤、および過敏性大腸症候群に使用される薬剤；下痢、便秘、および炎症性腸疾患で使用される薬剤；胆管および膵臓疾患に使用される薬剤が挙げられる。
【０２６４】
（寄生虫感染の化学療法）
これらとしては、例えば、マラリア、アメーバ症、ジアルジア鞭毛虫症、トリコモナス症、トリパノソーマ症、リーシュマニア症などの原生動物感染の化学療法で使用される薬剤；および蠕虫病の処置で使用される薬剤が挙げられる。
【０２６５】
（微生物病の化学療法）
これらとしては、スルホンアミド、トリメトプリムスルファメトキサゾール、キノロンおよび尿路感染症のための薬剤のような抗菌薬；ペニシリン、セファロスポリン、および他のβラクタム抗生物質；アミノグリコシド；タンパク質合成インヒビター；結核、トリ結核菌複合疾患、およびハンセン病の化学療法に使用される薬物が挙げられる。さらに、抗真菌薬、抗ウィルス薬、および抗レトロウィルス薬が挙げられる。
【０２６６】
（腫瘍性疾患の化学療法）
これらとしては、アルキル化薬、ナイトロジェンマスタード、エチレンイミンおよびメチルメラミン；アルキルスルホネート；ニトロソ尿素；葉酸アナログ；ピリミジンアナログ；プリンアナログ；ビンカアルカロイド、パクリタキセル、エピポドフィロトキシン（ｅｐｉｐｏｄｏｐｈｙｌｌｏｔｏｘｉｎ）などの天然物；カンプトテシンアナログ；ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、イダルビシン、ブレオマイシン、マイトマイシンなどの抗生物質；白金配位錯体；ヒドロキシ尿素；ポロカルバジン（ｐｏｒｏｃａｒｂａｚｉｎｅ）；副腎皮質ステロイド；アミノグルテチミドおよび他のアロマターゼインヒビター；抗エストロゲン剤（例えば、タモキシフェン）；生殖腺刺激ホルモン放出ホルモンアナログ；抗アンドロゲン薬；インターロイキン、顆粒球コロニー刺激因子、顆粒球／マクロファージコロニー刺激因子などの生物学的反応修飾物質；モノクローナル抗体が挙げられる。
【０２６７】
（免疫調節のために使用される薬物）
これらとしては、免疫抑制剤、寛容原、および免疫賦活薬が挙げられる。これらの薬物としては、免疫グロブリンから精製抗体組成物、さらにモノクローナル抗体組成物にいたる抗体の組成物に基づいたワクチンが挙げられる。
【０２６８】
（血液および血液新生器官に作用する薬物）
これらとしては、増殖因子、ミネラルおよびビタミンなどの造血剤；および抗凝結剤、血栓溶解剤、ならびに抗血小板薬が挙げられる。
【０２６９】
（ホルモンおよびホルモンアンタゴニスト）
これらとしては、下垂体ホルモンおよびそれらの視床下部放出因子；甲状腺製剤および抗甲状腺薬物；エストロゲンおよびプロゲスチン；アンドロゲン；副腎皮質刺激ホルモン；副腎皮質ステロイドおよびそれらの合成アナログ；副腎皮質刺激ホルモンの合成および作用のインヒビター；インスリン、経口血糖降下薬；カルシウム沈着および骨の代謝回転に作用する薬剤；カルシウム、リン酸塩、副甲状腺ホルモン、ビタミンＤ、カルシトニンが挙げられる。
【０２７０】
（ビタミン）
これらとしては、水溶性ビタミンの：ビタミンＢ複合体およびアスコルビン酸；脂溶性ビタミン：ビタミンＡ、ビタミンＫおよびビタミンＥが挙げられる。
【０２７１】
（皮膚障害を処置するための薬剤；眼の処置のための薬剤）
（本発明の組成物の投与経路）
生体への投与が意図される本発明のマイクロクラスタ組成物の種々の投与経路が利用可能であり、その組成物が局所的効果または全身性効果のどちらが意図されるかを参照して当業者によって選択される。本発明の１つの方法は、前述の医薬または治療活性に従って治療または診断の目的で本発明の組成物を使用することと関係する。この方法は、経口、舌下、非経口、皮膚上（局所）、経皮、結膜、眼内、鼻腔内、耳、呼吸器内、直腸、膣、尿道などであり得る経路による組成物の投与または送達の工程を包含する。治療および診断の分野の当業者は、医学全般およびその専門部門の標準的教科書で記載されている方法およびプロトコルに従って、本発明の組成物の投与について手引きを見出す。
【０２７２】
エキソビボ投与。また、本発明のマイクロクラスタ組成物の生物学的特性は、エキソビボで細胞、組織および器官に投与され、細胞、組織および器官上で現れる。培養中の哺乳動物細胞、組織および器官の評価、スクリーニングおよび処置は、遺伝子治療、幹細胞治療（例えば、臍帯血幹細胞移植）、細胞／組織の移植（例えば、造血組織）、腫瘍医薬（例えば、宿主／移植片／腫瘍相互作用）および生殖医薬（例えば、胚培養）において一般的なプロトコルである（「Ａｕｔｏｌｏｇｏｕｓ  Ｂｌｏｏｄ  ａｎｄ  Ｍａｒｒｏｗ  Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｘ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｔｅｎｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ」、Ｋａｒｅｌ  Ａ．ＤｉｃｋｅおよびＡｒｍａｎｄ  Ｋｅａｔｉｎｇにより編集、２００１年５月；「Ｂｌｏｏｄｌｉｎｅ  Ｒｅｖｉｅｗｓ」；「Ｂｌｏｏｄ  ａｎｄ  Ｍａｒｒｏｗ  Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｒｅｖｉｅｗｓ」；Ｋｌａｕｓ  ＳｃｈｉｎｄｈｅｌｍおよびＲｏｂｅｒｔ  Ｎｏｒｄｏｎによる「Ｅｘ  Ｖｉｖｏ  Ｃｅｌｌ  Ｔｈｅｒａｐｙ」）。エキソビボ治療の狙いは、損傷した組織または器官の生物学的機能を置換するか、修復するか、または増強することである。エキソビボプロセスは、患者またはドナーから細胞を収集し、それをインビトロの操作により回収される細胞の治療能力を増強し、続いて静脈内に注入する工程を包含する。
【０２７３】
（本発明の組成物の調製方法）
本発明のマイクロクラスタ組成物を調製する方法は、生体作用薬剤、身体処置剤、またはアジュバント組成物もしくはキャリア組成物の１種以上をマイクロクラスタ水と合わせるか、または処方する工程を包含する。化学、臨床化学、医化学、薬理学、製剤学の標準学術論文が、本発明の組成物の調製における手引きとして利用可能である。
【０２７４】
（診断用組成物）
本発明の組成物は診断用組成物を含み（Ｋａｔｈｌｅｅｎ  Ｄｅｓｋａ  Ｐａｇａｎａ，Ｔｉｍｏｔｈｙ  Ｊａｍｅｓ  Ｐａｇａｎａによる「Ｍｏｓｂｙ’ｓ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  ａｎｄ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｅｓｔｓ」）；本発明の方法は、生体で行なわれる（すなわちインビボ診断もしくはインビボ試験）か、またはインビトロもしくはエキソビボで実施される診断技術においてマイクロクラスタ診断組成物を使用する工程を包含する。放射線診断法で使用される造影剤を含むマイクロクラスタ組成物は、本発明に含まれる。診断用の試薬ならびにそれらを作成する方法（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．；  Ｗｏｒｔｈｉｎｇｔｏｎ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ；Ｗａｋｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  ＵＳＡ）とそれらを使用する方法は、当該分野において周知である。本発明は、マイクロクラスタ組成物を含むキットを含む。
【０２７５】
（ＩＶ．食品または食用物および飲料：加工、組成物、ならびに製品）
（一般的な説明および定義）
本発明の実施は、他に示されない限り、食品技術、食品化学、食品加工、有機化学および生化学の当業者の間で従来技術を採用する。食品および飲料に関するそのような技術は、文献の中で詳細に説明されている。例えば、以下を参照のこと、Ｐｏｔｔｅｒ，Ｎ．Ｎ．およびＨｏｔｃｈｋｉｓｓ，Ｊ．Ｈ．，「Ｆｏｏｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，第５版」，１９９８，Ａｓｐｅｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ；Ｂｅｌｉｔｚ，Ｈ．Ｄ．およびＧｒｏｓｃｈ，Ｗ．「Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第２版」，１９９９，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ；Ｔ．Ｐ．Ｃｏｕｌｔａｔｅ，「Ｆｏｏｄ：Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｉｔｓ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，第４版」，２００２，Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；Ｏｗｅｎ  Ｒ．Ｆｅｎｎｅｍａ，「Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３版」，１９９６，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．；「Ｔｈｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｆｏｏｄｓ  ＩＳＯＰＯＷ  ６」，Ｄａｖｉｄ  Ｓ．Ｒｅｉｄ編；１９９８  Ｓｈａｆｉｕｒ  Ｒａｈｍａｎ，「Ｆｏｏｄ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」，１９９５，Ｃｕｌｉｎａｒｙ  ａｎｄ  Ｈｏｓｐｉｔａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ；Ｂｒｅｎｎａｎ，Ｊ．Ｇ．，Ｂｕｔｔｅｒｓ，Ｊ．Ｒ．ら，１９９０，「Ｆｏｏｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ」，Ｃｈａｐｍａｎ  ａｎｄ  Ｈａｌｌ；Ｈｅｌｄｍａｎ，Ｄ．Ｒ．およびＨａｒｔｅｌ，Ｒ．Ｗ．，１９９７，「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｆｏｏｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」，Ｃｈａｐｍａｎ  ａｎｄ  Ｈａｌｌ；「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ，Ｆｏｏｄ，ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」，２００３，Ｄｅｎｎｉｓ  Ｒ．Ｈｅｌｄｍａｎ編，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．；「Ｆｏｏｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ｃｒｅａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ」，１９８７，Ｊ．Ｒ．ＭｉｔｃｈｅｌｌおよびＪ．Ｍ．Ｖ．Ｂｌａｎｓｈａｒｄ編，Ｗｏｏｄｈｅａｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｔｄ．；「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｆｏｏｄ  ａｎｄ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，２００２，Ｈ．Ｌｅｖｉｎｅ編，ＲＳＣ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ；Ｒｕａｎ，ＲｏｇｅｒおよびＣｈｅｎ，Ｐａｕｌ  Ｌ．，「Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｆｏｏｄｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ａ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ａｐｐｒｏａｃｈ」，１９９８，Ｃｕｌｉｎａｒｙ  ａｎｄ  Ｈｏｓｐｉｔａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｕｂｌ．Ｓｅｒｖｉｃｅｓ；Ｊｏｓｅ  Ｍ．ＡｇｕｉｌｅｒａおよびＳｔａｎｌｅｙ，Ｄａｖｉｄ  Ｗ．，「Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｆｏｏｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，第２版」，２０００，Ｃｕｌｉｎａｒｙ  ａｎｄ  Ｈｏｓｐｉｔａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｕｂｌ．Ｓｅｒｖｉｃｅｓ；「Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｆｏｏｄ  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」，Ｊ．Ｒ．ＭｉｔｃｈｅｌｌおよびＤ．Ａ．Ｌｅｄｗａｒｄ編，１９８６，Ｅｌｓｅｖ���ｅｒ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌ．；Ｒｏｏｓ，Ｙ．Ｈ．，「Ｐｈａｓｅ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｆｏｏｄｓ」，１９９５，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ。食品科学および技術の参考文献の広範なカタログが、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｌｔｄ．，Ｈｉｔｃｈｉｎ，Ｈｅｒｔｓ．，ＳＧ４  ０ＳＸ，Ｅｎｇｌａｎｄから入手可能である。水の構造および、食品分子の水和における水の役割を含む挙動は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｂｕ．ａｃ．ｕｋ／ｗａｔｅｒ／にオンラインで網羅的に示されている。本明細書中に列挙した文献または特許は、本開示を補足することに関係する教示の広範な可能性に含まれる。
【０２７６】
本発明は、構造化された水と水和された食品または可食物および飲料に関する。一局面において、本発明は、構造化された水を含む食品または可食物および飲料、ならびに構造化されたかまたは構造化されない可食物の調製にかかわる構造化された含有物または添加物を含む。
【０２７７】
本発明の別の局面は、食品または飲料の加工における構造化された水の使用、食品加工システムの含有物または生成物の少なくとも一つに構造化された水を接触させることによる食品加工システムの水和工程にかかわるプロセスに関係する。
【０２７８】
本発明は、食品材料の処理または仕上げのための構造化された水の使用および構造化された組成物の使用に関する。特に、本発明は、これらに限定されないが、以下の表に示したものを含む、水が演じる種々の役割における構造化された水の使用の方法を包含する。
【０２７９】
（表−食品および飲料における水の役割）
【０２８０】
【表４−１】
2006521811.tif 000005
【０２８１】
【表４−２】
2006521811.tif 000006
食品加工における構造化された水の溶質水和の役割は、以下の表に示されるような、水と溶質の相互作用のタイプの分類によってさらに特徴付けられる。この表は、Ｆｅｎｎｅｍａの「Ｆｏｏｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、第３版」から複製したものである。
【０２８２】
（表３  水と溶質の相互作用のタイプの分類）
【０２８３】
【表５】
2006521811.tif 000007
ａ  約１２〜２５ｋＪ／ｍｏｌ。
ｂ  しかし、単一の共有結合の強さよりはるかに弱い。
ｃ  Ｒはアルキル基を示す。
ｄ  疎水性相互作用はエントロピー駆動であるが、双極子−イオン相互作用および双極子−双極子相互作用はエンタルピー駆動である。
【０２８４】
本発明は、一般に、全体または部分的に、ヒトまたは動物の口腔を通じて消費されることを意図した、何らかの物理的形態の構造化された生産物または組成物を提供する。さらに、本発明には、何らかの物理的形態の構造化された水が含まれる。
【０２８５】
本発明の範囲は、食品工学、食品化学、および食品生物学の分野に有用性を見出す。
【０２８６】
食品工学には、食品の製造、加工、包装および保存が含まれる。水の役割と同様に、構造化された水、その組成物、および本明細書中に記載されている構造化された水による水和方法にかかわる食品加工の方法は、押出し成形時の流体力学および混合、生地レオロジー、調味料化合物の拡散の予測、押出し成形時の膨張の機構の理解、食品のミクロおよびマクロ構造、ベーキングおよび電子レンジ調理、ハイブリッド・ベーキング時の熱と質量の伝達、膜に関する技術、冷凍時の氷結晶サイズの制御、熱風吹きつけベーキング、加工食品による健康推進、食品廃棄物および副産物の利用、微生物安全性のための改変空気パッケージングおよびスマート・パッケージングなどを見出す。
【０２８７】
食品化学は、化学的技術、概念および法則を、食品中の分子の種類および量、物理的特性、製造および保存時における化学的変換を決定するために適用する。構造化された水、その組成物、および本明細書中に記載されている水和方法にかかわる食品加工の方法の適用可能性が見出される分野は、食品成分の分析、非晶質固体の分子移動度の測定、脂質、炭水化物およびタンパク質の化学変換、押出し成形のような加工技術、抗菌性または氷核生成タンパク質の制御、アモルファス非晶質固体がどのように化学的・物理的特性を変化させ、したがって貯蔵寿命および安定性を変化させるかについての特性を調べるための分光学的、力学的、および熱的技術、などの広範囲にわたる。
【０２８８】
（定義）
本明細書中に示されている特許可能な主題のクラスに現れる種々の「技術」用語は、以下の用語解説には含まれていないが、この用語に与えられる意味は、一般に受け入れられているかまたは一般に使用されているものと同じである。
【０２８９】
用語「水」および「構造化された水」および「マイクロクラスタ水」は、相互変換可能に使用される。「構造化された」発明の主題および範囲は、本明細書中でのその使用の文脈から導かれる用語「水」の意味に対する類似から与えられる（米国特許第６，５２１，２４８号）。
【０２９０】
用語「食品」および「可食物」は、本明細書中では同義的および相互変換可能に使用される。
【０２９１】
可食組成物の一部となる、または可食組成物を処理する、または可食であると明示または主張される、食品加工システムで使用される各含有物または添加物は、製品の性格上天然に存在するか合成的にもたらされるかにかかわらず、食用に適するとみなされる。
【０２９２】
食品または可食物材料には、クラス４２６で広範に定義されている飲料が含まれる。例として、それに限られないが、サブクラス５９０には、飲む目的の液体、またはそれに水を含む材料を加えて飲む目的の液体を形成する濃縮物が含まれる。サブクラス５６９（泡を形成する飲料）および５８０（飲料を含む乳製品）が含まれる。サブクラス５９２は、主題を包含し、ここで、その製品はエチルアルコールを含む。飲料の詳細なリスト、それぞれの定義、それぞれに含まれる主題の範囲を指す分類は、「Ｕ．Ｓ．Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」に見出され、これは「Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  ａｎｄ  Ｔｒａｄｅｍａｒｋ  Ｏｆｆｉｃｅ（米国特許庁）」から入手可能である。
【０２９３】
構造化された水を含む組成物は、本明細書中では「マイクロクラスタ化された組成物」を指す。形容詞「マイクロクラスタ化された」が、物質の組成物（たとえば、物質、添加物、含有物）を指す名詞を修飾し、修飾された物質の組成物が、構造化された水によって少なくとも部分的に別途水和された結果としてマイクロクラスタ化された水を含むことを示す。頭字語ＭＣＷは、構造化された水を表す。
【０２９４】
一局面において、食品加工システムは、食品材料または含有物の固有の構造を種々の程度で分解することに関し、したがって食品のあらゆる局面（食品およびその構成物の化学的および物理的特性、食品の加工および生産、食品の包装およびマーケッティング、これらは食品加工システムの構成要素である）に関与する。食品品質（テクスチャ、風味の放出、栄養素の利用可能性、水分の移行、微生物の成長）は、形成、安定性および食品内の構造の分解によって影響され決定される。可食組成物の一部となる、または可食組成物を処理する、または可食であると明示または主張される、食品加工システムで使用される各含有物または添加物は、製品の性質上天然に存在するか合成的に製造されるかにかかわらず、可食物とみなされる。食品加工は、原料および含有物の消費者向け食品または可食製品への変換を含む。食品加工には、植物原料または動物原料を、安全で、食べることができ、より美味な食物に変化または変換させるあらゆる作用が含まれる。保存または貯蔵寿命の改善は、食品加工のもう別の目標である。
【０２９５】
（食品加工における水和化学）
本発明は、食品加工における構造化された水の使用に関する。炭水化物、脂質、およびタンパク質と結合した水は、食品の主要成分の１つを表す。したがって、本発明は、食品加工システムにおいて構造化された水と炭水化物、脂質およびタンパク質の結合を達成する方法に関する。
【０２９６】
水の水和特性は、部分的には、そのクラスタ化に依存する（水の構造および、食品分子の水和における水の役割を含む挙動は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｂｕ．ａｃ．ｕｋ／ｗａｔｅｒ／にオンラインで、および「Ｔｈｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｆｏｏｄｓ  ＩＳＯＰＯＷ  ６」，Ｄａｖｉｄ  Ｓ．Ｒｅｉｄ編に、網羅的に説明されている）。生物学的高分子（特にタンパク質および核酸）に対する構造化された水の水和特性は、溶液中における三次元構造の、したがってその機能の、決定要素である。
【０２９７】
構造化された水は、テクスチャ、混合、および流体特性、ならびに機能を改善するために、食品の加工に使用される。また、ＭＣＷは、食品の他の成分との多くの相互作用に関する。これらの相互作用が、分子的に不規則なアモルファス状態（たとえば、低水分食品）に寄与する場合がある。アモルファス食品系では、ガラス転移は、それを超えると硬い材料が軟化し、皮のように挙動し始める特徴的な温度範囲である。この変化は、温度、時間（または頻度）および組成に依存する、「ガラスのような」機械的固体から「ゴムのような」粘性流体への、材料特異的な物理的状態の変化である。
【０２９８】
ＭＣＷは、アモルファス材料を可塑性にし、結晶化を強める。ＭＣＷの可塑性効果は、分子移動度を高め、分子の整列を容易にし、また酵素反応を強める可能性がある。ＭＣＷの利用可能性は、アモルファス食品系の酵素反応速度に影響する要因である。食品材料は、ＭＣＷによって大きく可塑化される。ＭＣＷ含有量が増加すると、材料の水活性も高まる。ポリマーの柔軟性および作業性を改善し、粘性を下げるために、可塑剤が使用される。
【０２９９】
酵素反応は、多くの場合、低水分食品における有害な変化の原因になる。これらの変化の速度は、ガラス転移のような物理的状態の変化に関係する場合がある。通常の形態および構造化された形態の水は、食品材料の最も重要な可塑剤である。水および他の可塑剤も、酵素反応速度に影響を与える。炭水化物を含む食品系、たとえば砂糖は、低水分レベルでも結晶化を非常に受けやすい。結晶化が生じると、吸収されていた水が食品材料に排出されて、食品系の水分レベルを変化させ、酵素反応速度に影響を与える可能性がある。水の可塑剤としての効果、および食品のテクスチャの機能としての酵素反応速度に与える効果は、低水分食品系の品質および貯蔵寿命の維持にとって重要な要因である。
【０３００】
食品系の物理的状態は、水および他の可塑剤の量、ならびにすべての成分がかかわる分子相互作用のタイプに依存する。
【０３０１】
「水結合」および「水和」とは、親水性物質または疎水性物質の種々の程度の粘着性に関連する水の傾向を指す。親水性溶質（すなわち、親水性を持つ溶質または構造）は、水−水相互作用より大きいかそれに匹敵する力で水と相互作用するが、疎水性溶質（すなわち、疎水性を持つ溶質または構造）は、水−水相互作用よりはるかに小さい力で弱く水と相互作用するだけである。
【０３０２】
食品を構成する分子種の水和および食品品質に対する水和の効果を決定する方法は、当該分野で周知である（Ｓｈａｆｉｕｒ  Ｒａｈｍａｎ，「Ｆｏｏｄ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」，１９９５，Ｃｕｌｉｎａｒｙ  ａｎｄ  Ｈｏｓｐｉｔａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）。
【０３０３】
水は、水素結合部位に関して、分子内および分子間水素結合と競合し、炭水化物、タンパク質、および脂質のコンフォーメーションの主要決定要素である。
【０３０４】
（タンパク質構造に対する水の寄与）
水和は、タンパク質の三次元構造および活性にとって非常に重要である。実際、酵素は、水が存在しない場合、活性を欠く。溶液では、タンパク質はコンフォーメーション的柔軟性を有し、結晶環境や水を含まない環境では見られない広範な水和状態を含む。これらの状態間の平衡は、微小環境内での水の活性、すなわち、水がタンパク質を水和するための自由度に依存する。したがって、より大きな水和を必要とするタンパク質のコンフォーメーションでは、より反応性の高い水（たとえば、多くの弱い曲がりおよび／または切れたた水素結合を含む高密度の水）が好都合であり、「より乾いた」コンフォーメーションでは、より低活性の水（たとえば、多くの強い分子内水水素結合を含む低密度の水）が相対的に好都合である。
【０３０５】
タンパク質の折りたたみは、ある種の多糖類における接合領域形成の制御と同じ要因に依存する。すなわち、低密度水（ＬＤＷ）とそのような基をもたらす疎水性表面との間の非親和性が、疎水性の核を形成する。さらに、水は潤滑剤として作用し、必要な水素結合の変化を容易にする。水の分子は、カルボニル酸素原子と種々のペプチド・リンクのアミド・プロトンとの間に架橋してペプチド水素結合の形成を触媒し、またその逆を触媒し得る。生物学的活性に必要なタンパク質の内部分子の運動は、可塑化の程度に大いに依存し、可塑化の程度は水和のレベルによって決まる。従って、内部の水がタンパク質の折りたたみを可能にし、内部の水は、タンパク質の鎖の協調的相互作用によって完全に搾り出された場合にのみ、疎水性中核から排除される。酵素に関する平衡の位置は、可撓性と剛性の間で均衡している酵素に関して酵素の活動にとって重要であることが示されている。
【０３０６】
タンパク質の折りたたみは、疎水性の相互作用によって駆動されるが、これは不都合なエントロピー減少によって、水を有する非極性基の大きな表面積が形成されるためである。タンパク質の変性においては、タンパク質の正しい折りたたみのためだけでなく、この構造の維持のためにも、水は重要である。折りたたみまたは展開時の自由エネルギーの変化は、タンパク質の折りたたみ／展開と水和の両方の変化の組み合わされた効果に起因する。
【０３０７】
ペプチドおよびタンパク質は、フォーム、ゲル、乳化、風味前駆物質、風味化合物において、および酵素として役割を演じる。これらの特性は、アミノ酸およびタンパク質の物理化学的特性に由来する。上述のように、タンパク質の水和は、タンパク質の機能において重要な役割を演じる。これには、食品成分のタンパク質による結合、ゲル化、膨潤、生地の生産、乳化および発泡が含まれる。酵素の触媒活性および酵素反応の調節には、タンパク質水和および水マイクロ環境の知識が必要である。食品加工にとって重要な酵素クラスには、酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、リアーゼ（脱離酵素）、異性化酵素、およびリガーゼ（合成酵素）が含まれる。水活性は、酵素反応の調節に重要な役割を演じる。
【０３０８】
低水分食品においてさえ、その低い水活性にもかかわらず、酵素変化が生じ得る。これらの反応の発生は、製品の保存安定性を低下させる。水は、以下の食品系において複数の異なる役割を演じ得る：（１）水は、第二の基質として作用し得る。タンパク質の空間的構造は、その機能的特性を支配するが、これは複数の種類の相互作用によって安定化されていることが周知である。これらの相互作用としては、極性基間または極性基と水との間の水素結合、およびタンパク質分子の周囲の水の構造に関連する疎水性結合が挙げられる。（２）水素結合の分断要因としての役割。したがって、タンパク質構造の変性に寄与する。（３）反応物の拡散を容易にする溶解媒体としての役割。（４）加水分解反応の場合は、試薬としての役割。
【０３０９】
要約すると、酵素活動は、水−酵素、水−基質、および水−マトリックスの相互作用に依存する。また、マトリックス−基質およびマトリックス−酵素相互作用が関与する場合もある。
【０３１０】
最後に、低水分系における酵素触媒反応の発生には、反応物の移動と拡散の両方を容易にするために、一定量の水を必要とする。この量は、酵素の特性ならびに基質の溶解性および分子サイズによって変化し得る。
【０３１１】
酵素反応には、酵素と基質との相互作用が関係し、多くの場合、水は溶媒または第二基質として関係する。ショ糖の加水分解には、インベルターゼ（転化酵素）がショ糖の加水分解結合と接触することが必要である。系が脱水和している場合は、酵素の活性を回復するために水の添加が必要である。したがって、成分の移動性の必要性が存在する。水が系を通じて拡散する必要があり、酵素が一定の移動性を発揮して加水分解結合に到達できるか、あるいは基質が酵素の活性部位に向かって移動する必要がある。酵素反応の速度は、それらの移動が生じる速度に依存するはずであり、その移動は系のマトリックスの構造に依存する。たとえば、粘弾性液体中の多糖の存在が、多糖鎖のからみあいを引き起こし、水分子の拡散を制限することが示されている。
【０３１２】
水が制限されている系では移動が制限されることが想定され得る。酵素の活動は、基質への近さに依存する。したがって、酵素は基質の近くで利用可能になるように分布させるべきである。また、混和性が低い場合、分子間の相互作用が低下し得るので、反応速度の低下をもたらし得る。組成、構造、ならびに、水分含有量、温度およびｐＨなどの環境条件によって、系の物理的状態および動力学が決定する。
【０３１３】
Ｗｈｉｔａｋｅｒ（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｆｏｏｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、１９９４、第２版、Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．；およびＦｅｎｎｅｍａの第７章，Ｏ．Ｒ．Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３版，１９９６，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）が、酵素活性における水の役割を解明している。水は、あらゆる酵素触媒反応において、少なくとも４つの重要な機能を演じる：（１）タンパク質の折りたたみ、（２）基質および酵素にとって運搬媒体としての作用（３）タンパク質の水和、ならびに（４）酵素の活性化部位におけるプロトン転移基のイオン化。
【０３１４】
（核酸の水和）
核酸のコンフォーメーションおよび有用性にとって、水和は非常に重要である。水和は、リン酸基の周辺ではより大きく、強く維持される。これは分散した電子分布というよりはむしろより指向性の水素結合能を有する塩基周辺のより秩序があり、より持続することに起因するＤＮＡの規則的構造のために、水和水は、二重螺旋に沿って主溝と副溝の両方の中に協調的な様式で保持される。この水和の協調的性質が、二重螺旋のジッピング（アニーリング）とアンジッピング（巻き戻し）の両方を補助する。
【０３１５】
核酸は、水に水素結合し得る多数の基を有し、ＲＮＡの場合は、余分の酸素原子（すなわち、リボースＯ２’）および対になっていない塩基部位に起因してＤＮＡより水和の程度が大きい。ＤＮＡでは、塩基は水素結合の対にかかわっている。しかし、これらの基でさえも、水素結合環窒素原子（ピリミジンＮ３およびプリンＮ１）を除いて、主溝または副溝の中でさらに１つの水素結合を水と結び得る。このような溶媒相互作用は、核酸周辺の水和環境とその識別にとって重要であり、ＤＮＡコンフォーメーションに直接寄与している。
【０３１６】
（水活性）
水活性は、食品化学および食品技術におけるきわめて有用な道具になっている。それは、水分移行の動力学ならびに微生物成長、物理変化および化学反応の領域のマッピングとの関連で有用である。食品加工システムにおける水活性の制御は、所望の食品安定性の達成および製品の貯蔵寿命の予測にとって重要である。
【０３１７】
水活性、ａｗは、材料の水の特性である。１９７０年代の半ばに、水の活性は、低水分および乾燥した食品、薬物および生物系の劣化の制御の理解における主要な因子として、最前線となった。劣化の全般的様式、すなわち、物理的および物理化学的改変、微生物成長、ならびに水および脂質相化学反応は、すべて、水の熱力学的利用可能性および系の水分総含有量の影響を受けることが見出された。水分の変化をもたらすのは、２つのシステム間の水の化学的ポテンシャルの差であり、系のａｗに関連する一定の化学的ポテンシャルを超えると、物理的および化学的反応をもたらすのに十分な水が存在する。
【０３１８】
食品または生物学的製品の物理的構造は、機能的観点からも感覚的観点からも重要であるが、多くの場合、水分の獲得または消失による水活量の変化によって変化する。例えば、粉末のケーキングは、水活量がガラス転位点を超えて増加したとき発生する糖およびオリゴ糖のアモルファス−結晶状態転移に帰せられる。このケーキングは、粉の溶解する能力または自由に流れる能力を妨げ、相転移によってカプセル化された脂質の揮発損失または酸化をもたらす可能性がある。クラッカー、ポテトチップスのような乾燥スナック製品、および朝食用シリアルの望ましいパリパリ感は、水分の増加によって水活量がしきい値を超えて上昇し、再びガラス転移点を越えると、失われる。逆に、干しブドウおよび他のドライフルーツは、水の消失によって水活量が低下すると、硬くなる可能性がある。従って、朝食用シリアル中の干しブドウまたは他のフルーツはシュガーコートして水分消失速度を小さくするか、あるいは水活量を低下させて水分消失を妨げるようにグリセリンで緩和する。これらの処置は、干しブドウからシリアルに至るまでの純水分移行速度を妨げ、従って、化学的ポテンシャル駆動力が存在する中で、シリアルのパリパリした性質およびフルーツ片のやわらかさを維持する。最後に、ａｗが増加すると、包装フィルムがゴム状態に膨潤するために、酸素および水蒸気に対する浸透性が増加する。
【０３１９】
物理化学現象と同様に、微生物の成長と死も、水活量の影響を受ける。各微生物は臨界的な水活量を持っており、それを下回ると成長は起こり得ないことが繰り返し報告されている。例えば、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｐａｒａｓｉｔｉｃｕｓは一定の水活量を下回ると成長しない一方、この微生物からの強力な毒素であるアフラトキシンの生産は、やや高い水活量以下では抑制される。成長や毒素の生産を止めるには、微生物細胞中の鍵となる酵素反応を止めなければならない。従って、水活量を下げることはこれらの微生物反応を抑制し、それによって全体としての微生物機能が抑制される。胞子の場合は、水活量が低いほど、熱殺菌に対して抵抗性を増す。
【０３２０】
微生物的に安定な乾燥食品は、一般に、水活量が定義されたレベル未満のものと定義されており、そのレベル未満では微生物は成長できないことが知られている。
【０３２１】
水活量は、多くの化学反応の反応速度に影響を与えることが示されている。水活量が非常に低い水活量において低下すると反応速度が上昇する脂質酸化反応を除いて、一般に水活量が上昇すると化学反応の速度は上昇する。
【０３２２】
水が溶質および表面と相互作用すると、水は他の水和相互作用に利用できなくなる。「水活量」という用語は、材料の水和に利用可能な水の平衡量を記述する。価１は純水を示し、ゼロは水分子がまったく存在しないことを示す。これは、特に食品化学および食品の保存に関係がある。
【０３２３】
水活量の変化が、食品構成要素間の水の移行を引き起こす場合がある。水活量が異なる巨視的または微視的な構造的水プールを含んでいる食品では、高い水活量の領域から低い水活量の領域への、時間および温度に依存する水の移行が生じる傾向がある。魚やチーズの塩漬けに使用される有用な特性は、他のケースでは悲惨な感覚的結果になる場合がある。そのような水活量の変化が、食品構成要素間の水の移行を引き起こす場合がある。低い水活量を持つ食品が水を獲得する傾向があり、高い水活量を持つ食品が水を失う傾向がある。
【０３２４】
低水活量は微生物成長を防止し（貯蔵寿命を増加させ）、パリパリ感のようなテクスチャ特性の大きな変化を生じさせ、化学反応の速度を変化させる（疎水性・親油性反応速度を高めるが、親水性・水性拡散律速反応速度を低くする）ので、水活量（含水量ではなく）の制御は食品産業では非常に重要である。
【０３２５】
食品分野では、自由水分は水活量の用語で指定される。水活量は、食品が入っている閉じた部屋の水蒸気圧の、同じ温度における飽和水蒸気圧に対する比率として定義される。水活量は、拘束されない水が見出される度合いの指標であり、従って、溶媒として作用できる、または破壊的な化学反応および微生物反応に参加できる水の存在の度合いの指標である。
【０３２６】
非常に腐りやすい食品では、ａｗ＞０．９５である。ほとんどの細菌は、約ａｗ＝０．９１を下回ると成長が阻害される。同様に、ほとんどの酵母はａｗ＝０．８７を下回ると成長を停止し、ほとんどのカビはａｗ＞０．８０を下回ると成長を停止する。微生物成長の絶対的限界は、ほぼａｗ＝０．６である。ａｗ＜０．９６をもたらすのに必要な溶質濃度は高い（一般に重量モル濃度１を超える）ので、ａｗの知識が有用に適用できる範囲では、溶質（および、低含水量では表面相互作用）が水の構造化を制御する。
【０３２７】
多くの食品保存プロセスは、微生物にとって水の利用可能性を低くすることにより、食品の腐敗を排除しようとする。自由水分または拘束されない水の量を減らすことは、食品の保存中に発生する可能性のある他の望ましくない化学変化を小さくすることにもなる。食品中の拘束されない水の量を減らすために使用されるプロセスには、濃縮、脱水、凍結乾燥などの技術が含まれる。これらのプロセスは、多くの場合、エネルギーの集中的な消費が必要であり、費用効率的ではない。
【０３２８】
水活力の制御を使用すれば、食品の安定性の達成、複数構成要素食品の組織間の水分移行の予測、食品包装を通じた水蒸気移行の予測、および溶存種を含む構成要素の混合物の最終水活量の予測を首尾よく行うことができる。
【０３２９】
分子移動度。  分子移動度（Ｍｍ）アプローチは、冷凍と乾燥が食品の保存安定性をどのように変化させるかを説明するために設計された、食品科学において最近開発された方法であり、水活量（ａｗ）の考え方に代わる、または補完する方法である。
【０３３０】
ほとんどの食品材料は、結晶構造を形成しない。結晶に参加するには、溶液中の分子は既存の格子にはまらなければならないが、それはジズソーパズルのピースのように、１つの方向でのみはまることができる。分子は溶液中で回転し、曲がるが、すべての水が離脱して運動が停止する前に結晶を形成するように、十分早くそれを行わなければならない。小さい分子の比較的遅い乾燥操作においては、結晶が形成される可能性がある。テーブルシュガーおよび食卓塩は、おおむね結晶である。しかし、大きな動きの遅い分子または高速乾燥操作では、結晶が成長する時間は与えられず、事実上ほとんどの場合、結晶は形成されない。その代わりに、溶液は非常に粘性になり、結局ゴムのように振舞うようになる。除去される水が多くなるほど粘性は高まり、臨界点で移動度は事実上停止し、材料はガラスとみなすことができようになる。ガラス状の材料およびゴム状の材料は、どちらもアモルファス固体として記述される。冷凍は、乾燥と非常に良く似たプロセスとみなすことができる。水は純氷として結晶化し、食品材料の溶解に参加しない。食品が凍結すると、氷結晶の形成により、食品は脱水が進行する環境に置かれる。
【０３３１】
各場合における重要なパラメータは、分子移動度−存在する分子の移動する能力である。分子移動度は、温度（分子の熱エネルギーが多いほど、高速で移動する）および小さい分子（ほとんど常に水、水は分子レベルの潤滑剤または可塑剤の役割を果たす）の濃度とともに上昇する。乾燥させて水分含有量を低くすると、溶質の分子移動度も低下する。冷凍も含水量（氷結晶形態）を下げるが、さらに冷却によって食品分子の熱エネルギーを下げ、従って食品分子の移動度も低下する。
【０３３２】
材料の分子移動度は粘性に対して逆比例し（分子があまり動かない場合は、液体の濃度がより高い）、粘性は拡散律速反応の速度に影響する。２つの分子間に反応が発生するためには、まず分子が衝突することが必要であり、次に、活性化エネルギー障壁を乗り越えて反応するために十分な熱エネルギーを分子が持っていなければならない。
【０３３３】
食品をガラスのような状態にする２つの技術的アプローチが、冷凍と乾燥である。分子移動度アプローチは、食品腐敗における水の役割を理解するａｗ法を補完する新しいアプローチである。一般に、分子移動度分析は、拡散律速反応、冷凍食品および物理変化の場合に良好であり、パリパリ感および粘着性の理解についてはほぼ等しく、乾燥食品および非拡散律速プロセスの場合にはａｗが好ましい。分子移動度に依存する食品のいくつかの特性および挙動特性を、以下の表に示す。
【０３３４】
（表７  分子移動度に支配される食品のいくつかの特性および挙動特性（アモルファス領域を含む製品の拡散律速変化））
【０３３５】
【表６】
2006521811.tif 000008
（ガラス転移と水活量：ゴム状態およびガラス状態の物理特性と食品安定性）
相と状態の転移。  相転移とは、十分定義された転移温度において発生する物質の状態の変化で、融解（固体から液体へ）、結晶化（液体から固体へ）、蒸発（液体から気体へ）、凝縮（気体から液体へ）がある。食品を含む多くの材料は、非結晶性であるが、固体または液体の特性を示す。非結晶性材料は、アモルファス材料であり、すなわち、分子がランダムに配置されている。アモルファス材料は、多くの場合、過冷却された液体または固体である。過冷却された液体は、多くの場合、「ゴム」と呼ばれ、固体は「ガラス」である。過冷却された液体状態と固体状態の間の転移は、ある温度範囲で発生し、この転移は「ガラス転移」として公知である。
【０３３６】
ガラス転移は、糖およびタンパク質のような食品構成要素を含む、無機および有機アモルファス材料で一般的である。多くの材料特性は、ガラス転移温度範囲で変化する。
【０３３７】
水による可塑化。  水は、最も重要な溶媒、分散媒体、および生物学的系および食品系における可塑剤である。可塑化およびガラス転移の温度位置に対するその調節効果は、合成ポリマー技術の重要な技術的側面であり、そこでは可塑剤は材料の作業性、柔軟性、または伸展性を増すためにポリマーに組み込まれる材料と定義されている。可塑化効果は、通常、水の重量、体積、またはモル比率のいずれかにガラス転移温度が依存していることによって記述される。水の可塑化は、含水量の増加によるガラス転移温度の低下から観測することができ、またこれによって転移の検出可能性を改善できる場合がある。炭水化物およびタンパク質は、どちらも水によって大いに可塑化される。すなわち、水は柔軟材の役割を果たし、ガラス転移温度を低下させる。水、すなわち非結晶性固体の水、のガラス転移は、約−１３５℃で起こる。高い含水量では、ガラス転移は水のガラス転移に近づく。ガラス転移の検出可能性は、多くの場合、含水量が増し、転移の広がりが小さくなり、転移温度範囲における熱容量の変化が大きくなると、高くなる。
【０３３８】
（食品におけるガラス転移）
ガラス転移およびその物理化学的変化との関係を理解することは、加工、配送、保存中の食品の状態および挙動の予測にとって非常に重要である。
【０３３９】
ガラス転移曲線は、食品の物理変化を理解するために必要な重要な要素である。例を挙げると、シリアル食品加工システムにおいては、シリアル系のテクスチャの変化をガラス転移と相関させることができて、シリアル食品の状態図が分かれば、加工条件および環境条件を制御して食品の望みの状態を達成し、配送および保存中にも食品の状態を維持できることを認識することが重要である。
【０３４０】
アモルファス状態の非脂肪食品固体の代表的なものは、低水分の冷凍食品である。代表的なアモルファスのガラス状またはゴム状食品には、ドライ・フルーツやドライ・ベジタブル、押し出し成形されたスナックや朝食用シリアル、ハード・シュガー・キャンディ、自由に流動する粉末、冷凍食品の凍結濃縮固体がある。食品材料のガラス転移は、熱容量の変化から、機械的特性の変化から、また、誘電特性の変化から観測することができる。ガラス転移の温度範囲は、食品材料に依存する。低分子量の食品構成要素、例えば砂糖は、明確なガラス転移を示し、約２０℃の温度範囲で発生する。高分子量の食品構成要素、例えばタンパク質やでんぷんは、広いガラス転移を示す。
【０３４１】
ガラス転移温度範囲は、各材料の固有の特性である。
【０３４２】
炭水化物。  砂糖は、明確なガラス転移を示す。砂糖のガラス転移温度は、分子量が大きくなると高くなる。
【０３４３】
タンパク質。  アモルファスタンパク質は、重要な構造的生体高分子である。アモルファスタンパク質、例えばパンのグルテンは、シリアル食品の重要な構造構成要素である。タンパク質のガラス転移は、熱容量の変化が小さいことと転移の広さのために、多くの場合、熱量測定による決定が困難である。
【０３４４】
凍結材料。  凍結中の氷の形成は、溶質の凍結濃縮をもたらす。凍結濃縮の程度は、溶質および温度に依存する。低温においては、凍結濃縮された溶質と凍結していない水はガラス化する。すなわち、材料には結晶性の氷相と非結晶性のガラス状体の溶質相が含まれる。溶質の中には、例えば、ＮａＣｌ溶液のように、結晶化するものもある。凍結濃縮された砂糖や食品は、多くの場合ガラス化する。最大限に凍結濃縮された溶液は、濃度に依存する初期温度においてガラス転移を示す。この温度を超えると、氷の融解は、開始温度を有する。
【０３４５】
含水量と化学反応速度の関係を定義するにあたって、ポリマー科学は、ガラス転移および水活量の理論を提供し、食品系のテクスチャ特性、ならびに食品加工および保存中に発生する変化（例えば、粘着性、ケーキング、軟化および硬化など）を説明している。食品は、脂質、多糖、糖、タンパク質などが異なる相で存在する複雑な混合物である場合がある。局所的な含水量の差が存在し、ガラス転移に影響する場合がある。
【０３４６】
例を挙げると、アモルファス材料がガラス状態で存在すると、硬く、もろくなり、例えばシリアルなら、パリパリした製品になる。ゴム状態では、材料は柔らかく、弾力的になり、フライドスナックやシリアルの場合なら、望ましくないねっとりした状態になる。
【０３４７】
このように、ガラス転移理論は、含水量が増した場合にパリパリしたシリアルやスナックの物理的変化およびテクスチャ変化の理解への明快なアプローチを提供する。テクスチャは、多くのシリアル・ベース食品にとって重要な感覚的属性であり、望ましいテクスチャの消失は製品品質の損失および貯蔵寿命の短縮をもたらす。塩味のクラッカー、ポップコーン、膨らませたコーン・カール、せんべい（ｐｕｆｆｅｄ  ｒｉｃｅ  ｃａｋｅ）、ポテトチップスは、水活量がしきい値を超えると、パリパリ感がなくなった。パリパリ感は、水が少ししか存在しない場合の、小さな結晶状の領域を形成するでんぷんの分子間結合に帰せられる。これらの領域は、切り離すのに力を必要とし、これが食品にパリパリした感触を与える。一定の水活量を超えると、水がこれらの結合を切り離すと考えられ、これによって、噛んだときに、でんぷん分子は互いにはずれた。乾いたシリアル・スナックのパリパリ感は、噛んだとき発生する音の結果であった。水活量が増加すると、これは消失した。パリパリ間の消失は、ガラス状態からゴム状態への転移によって十分説明される。
【０３４８】
ケーキングは、ガラス転移に関連付けることができるもう１つの特性である。糖が溶解しているとき、および乾燥しているときには、アモルファス・ガラス状態にあり、パウダーは自由に流動できる。十分高い水分または温度にあっては、材料はゴム状態に入る可能性がある。ゴム状態では、一定温度を超えると拡散速度が高まるので、乾燥したアモルファス糖は急速に結晶化する傾向がある。この状態は、望ましくないケーキングをもたらし、自由な流動を阻害する。ケーキングは、水蒸気で湿った粒子の特性である。
【０３４９】
成分と、水および他の低分子量構成要素のような可塑剤のレベルの選択が、食物製品のガラス転移温度に影響を与える。一般に、同属列の中のポリマーの分子量が大きくなると、ガラス転移温度は高くなる。可塑剤の添加によって、ガラス転移温度は低くなる。
【０３５０】
（食品系内の拡散に対する水の影響）
食品加工における多くの操作、および保存されている食品の安定性は、食品系の拡散特性の影響を受ける。これには、食品自体、包装内の直接的環境、食品に使用されている障壁（包装や被覆）が含まれる。含水量および「水活量」は、食品および／または包装ポリマーを可塑化し、構成要素のガラス転移温度に影響を与えることにより、分散特性に劇的な影響を与え、場合によっては水が内部輸送媒体の役割を果たす。
【０３５１】
本明細書で使用される用語「添加剤」は、主として栄養価以外の目的で使用され、比較的少量だけ食品に付加され、（１）望ましい特性を与えるか改善し、（２）望ましくない特性を抑制し、（３）食品の一部となるかまたは本質的に一時的性格のものであるような、物質または物質の混合物を指す（下記の成分と比較されたい。成分も、場合によっては添加物となり得る）。
【０３５２】
本明細書で使用される用語「基本成分」は、基本部分とみなされ、組成物がそれによって通常識別されるような、組成物の主要成分（添加された水を除く）を意味する。通常、基本成分は、組成物の主要部分を構成する。例えば、チョコレート・ミルクでは、ミルクが基本成分である。これらの例では、複数の成分のパーセンテージが示されるが、総組成物（添加された水を除く）の５０パーセントを構成する成分が基本成分とみなされる。この５０％は、類似の成分を合計して決定される。例えば、乳糖、乳清、バター脂肪は、すべて乳由来である。
【０３５３】
「炭水化物」は、少なくとも５つの炭素原子を含む単量体単位である化合物、および炭水化物単位の炭素骨格が破壊されていないその反応生成物を指す。ソルビトールアスコルビン酸またはマンノン酸のような、炭水化物に対応するアルコールおよび酸は、炭水化物とはみなされない。
【０３５４】
用語「乾いた」は、水を持たないか比較的持たない完全な生成物として存在し、通常の周囲条件の下で以下のような特性を持つ（ただし以下のすべての特性を持つ必要はない）生成物を指す。すなわち、自由に流動すること、感触が乾いていること、ベトベトしないかまたは粘着性がないこと、接着性でないこと、粒状、粉末、タブレット、フレーク、細粉、粗びき粉、微粉、ペレット、細かくわかれている、など。
【０３５５】
用語「発酵体」は、発酵を生じさせまたは改変することができる任意の酵素または生体有機物を指す。
【０３５６】
用語「成分」は、食品を成す混合物の構成部分（通常は主要部分）を指す。
【０３５７】
成分または添加物には、包装材料、容器、紙製品など、合理的に可食物とみなされないその他のいかなる材料も含まれない。ただし、場合によっては、添加物が成分となり得る場合がある。
【０３５８】
「単離されたトリグリセリド脂肪または油」は、それが由来している植物または動物の組織を含まない脂肪または油（下記に定義される）を指す。
【０３５９】
「包装」は、完全にケースに入れられた、包まれた、または固体材料で完全に囲まれた可食材料の商業的組み合わせを指す。
【０３６０】
「組織」は、元の細胞構造を持たないとみなされる抽出物に対比した、一定量の元の動物または植物を含む材料を指す。この用語には、細切れにされた、切断された、粉砕された、粉末にした、挽いた、スライスした、等々の材料が含まれる。
【０３６１】
「トリグリセリド脂肪または油」は、グリセロールのエステルおよび高級脂肪酸（すなわち、カルボニル基に結合された少なくとも７つの炭素原子の切れていない鎖を含むモノカルボン酸）であって、グリセロールの３つの利用可能なヒドロキシル官能基が、同じまたは異なるモノカルボン脂肪酸でエステル化されているものである。トリグリセリドは、天然に存在する脂肪および油の主要要素である。
【０３６２】
本発明に含まれるものは、水に焦点を当てて、以下のように分類することができる食品および可食製品である。
【０３６３】
（表  Ｉ  −  含水量および該当する物理化学的アプローチのタイプによる食品製品の分類）
【０３６４】
【表７】
2006521811.tif 000009
以下の考察では、可食物および成分を処方するために食品科学分野の当業者に使用されている物理化学原理を示す。
【０３６５】
（コロイドとレオロジー）
コロイドは、第二の連続相の中の１つの相（分散相）の小粒子の分散物である。コロイドは、食品中に広範に存在する。コロイドの研究は、本質的に、分散相の粒子の表面間、および連続相と分散相との間の物理的相互作用の研究である。レオロジーは、材料の変形の研究である。
【０３６６】
多くの食品はコロイド性であり、本質的に真の溶液の形態で存在する連続相と１つを超える分散相を持つ複合体である。ミルクは、水溶液中に多糖、電解質、およびタンパク質を含む連続相、ならびに液体脂肪および固体タンパク質を含む分散相を有する。
【０３６７】
（表  −  コロイドのタイプ）
【０３６８】
【表８】
2006521811.tif 000010
（エマルジョンおよび界面活性）
エマルジョンは、分散相と連続相がともに液体であるコロイドであり、食品コロイドの最も一般的なタイプである。食品の場合、エマルジョンは、通常、油相および水相が関係し、次の２つのタイプであり得る。
・水中油型（ｏ／ｗ）のエマルジョン。この場合は、分散相は油である。
・油中水型（ｗ／ｏ）のエマルジョン。この場合は、分散相は水である。
【０３６９】
エマルジョンの相は、転相として知られるプロセスによって入れ替わる場合がある。食品における転相の一般的な例は、バターの製造である。ここでは、濃縮と攪拌が関係するプロセスによってクリームがバターに転換される。十分な油濃度が達成されると、攪拌によってクリームの水中油型エマルジョンからバターの油中水型エマルジョンへの転換が発生する。このプロセスの中で、油濃縮は、バターミルクとしてより多くの水相が除去されることにより、さらに高められる。一般的には、より安定な形態は、濃度によって決まる。
【０３７０】
（乳化剤と安定剤）
エマルジョンを形成するプロセスには、通常、油を小さな滴に分散させ激しい攪拌が関係する。エマルジョンの形成は、乳化剤の添加によって支援される。乳化剤は、界面張力を下げることによって分散プロセスを助ける。従って、乳化剤は、通常、界面活性剤である。一般的な乳化剤としては、洗剤、グリセロールモノステアレート、レシチンが挙げられる。
【０３７１】
エマルジョンが形成されると、それを維持するのが、安定剤の役割である。エマルジョンは、分子の親水性部分の間の静電相互作用によって安定化の役割を行う。ただし、これだけでは十分でない場合があり、安定剤も必要になる場合がある。系に高分子を添加するか、または高分子が存在していることにより、安定化を達成できる場合がある。これらは、２つの効果を持つ。
【０３７２】
これらは、油の小さい滴の表面に層を形成し、立体障害の結果、小さい滴がぶつかるのを妨げ得る。ミルク中のカゼインのような不溶性タンパク質は、多くの場合、この機能を行う。
【０３７３】
これらは連続相の中に溶解し、その粘性を増す。食品中では、例えば、多糖は多くの場合この目的で使用される。キサンタン・ゴムやカラゲナン・ゴムのような多糖ゴムは、少量の添加により、粘性を実質的に高める結果をもたらすことができる。
【０３７４】
コロイドの崩壊には、引力の影響下での粒子の集合と大きな粒子の形成が関係する。プロセスの正確な性質に依存するこのプロセスについての、種々の用語がある。
・「フロキュレーション（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ）」は、粒子の緩やかな結合である。この結合は容易に壊れ、相は再分散する。
・「凝結（ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ）」は、より強い結合による粒子の集合である。凝析した分散相は、フロキュレーションよりは粒子間引力がはるかに強いので、容易には再分散しない。
・「合体（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ）」は、粒子が合わさって単一の大きな粒子を形成することである。
【０３７５】
最初の２つの定義は、やや厳密さを欠いており、２つの用語が入れ替わって使用される場合がある。一般に、フロキュレーションは、総表面自由エネルギーが小さくなると、その結果として発生する。
【０３７６】
（合体）
「合体」は、２つの粒子が合わさって単一の大きな粒子を形成することである。重要な違いは、フロックおよび凝結した粒子は明確な識別を維持するが、これは合体には当てはまらない。
【０３７７】
合体は、液体粒子でも固体粒子でも可能であるが、一般的には液体粒子の場合である。このプロセスには、粒子間の連続相薄膜が薄くなり、すべての連続相が追い出されて２つの粒子が合体するに至ることが関係する。
【０３７８】
（オストワルト成長）
分散相が、連続相の中で多少とも大きな溶解度を持つ場合、オストワルト成長と呼ばれる現象が生じる場合がある。表面張力効果のために、小さな粒子は一般に、大きな粒子より溶けやすい。その結果、大きな粒子は、小さな粒子を減らして成長する傾向がある。このプロセスが十分に速ければ、コロイドは不安定になる。他方で、このプロセスの制御は、写真乳剤の生産において有用である。冷凍食品では、大きな氷結晶が小さな氷結晶を減らして成長する傾向があるので、組織の損傷をもたらし、長期保存中の劣化の原因になり得る。
【０３７９】
（ゲル）
分散相中の粒子間の相互作用が剛性のネットワークを形成するほど十分強い場合に、ゲルが形成される。このような場合には、コロイドは固体のように振る舞い、ほどほどのせん断応力の下では弾性体のように振る舞う。実際、ゲルは系全体を充填する連続的なフロックを構成する。
【０３８０】
高分子に基づいたゲルの場合には、多くの場合、水素結合の形で、またはある種のイオン安定化の形を介して、他の分子への引力が働く分子の領域が存在する。その結果、フロックに基づいたゲルの場合と同様に、固体であるかのように振る舞う三次元ネットワークとなる。
【０３８１】
（ゲルの膨潤）
ゲルを構成する三次元ネットワークの形成は、連続相がゲルに捉えられた状態をもたらす。多くの場合、連続相は溶液であり、フロックのネットワークは半透膜の役割を果たす。その結果、浸透が発生し、ゲルは膨潤する。膨潤傾向は、反作用として外部圧力を受ける。この必要圧力は、膨潤圧として公知である。これは、非常に高い値に達する場合がある。例えば、木製の楔を岩に打ち込むと、木材が水を吸って、岩を割るのに十分な膨潤圧を生じることができる。
【０３８２】
（親水コロイド）
親水コロイドは、植物起源、動物起源、微生物起源または合成物質起源の親水性ポリマーであり、一般に多くの水酸基を含み、高分子電解質である。それらは天然に存在し、あるいは水性食品の機能特性を制御するために添加される。これらの特性の中で最も重要なものは、粘性（とろみおよびゲル化を含む）および水との結合性であるが、エマルジョン安定化、氷再結晶化防止、感覚刺激特性を含む多くの他の特性も重要である。
【０３８３】
食品は非常に複雑な物体であり、このことが親水コロイドの多因的機能性とあいまって、複数の異なる親水コロイドが必要とされるようになっている。その中で最も重要なものは、次のとおりである。すなわち、アルギン酸塩、アラビノキシオラン（ａｒａｂｉｎｏｘｙｏｌａｎ）、カラゲナン、カルボキシルメチルセルロース、セルロース、ゼラチン、ベータグルカン、グアル・ゴム、アラビアゴム、イナゴマメ・ゴム、ペクチン、でんぷん、キサンタン・ゴム。
【０３８４】
これらの親水コロイドの各々は、類似（しかし同一ではない）の分子混合物からなるが、異なる出所、調製法、熱処理および食品環境（例えば、塩分含有量、ｐＨおよび温度）のすべてが、親水コロイドが示す物理的特性に影響を与える。親水コロイドの説明では、多くの場合理想化された構造が示されるが、それらは天然の産物（またはその派生物）であり、確率的な酵素作用によって決まる構造を持ち、遺伝暗号によって正確に定まるものではないことを忘れるべきではない。それらは分子量の異なる分子の混合物から構成され、どの分子も他の分子とコンフォーメーション的に同じでなく、さらに構造的にも同じでない（セルロースの場合を除く）。
【０３８５】
親水コロイドの混合物は、このような非加算的な特性の複雑さを示し、それが技術としてではなく科学として解釈できるようになったのはごく最近のことである。多糖の構造−機能の知識と水の構造化の知識の組み合わせには、巨大な潜在的可能性が存在する。それぞれの適用の特定のパラメータを注意深く調べ、必要な効果（例えば、テクスチャ、流動性、噛みごたえ（ｂｉｔｅ）、含水量、安定性、粘着性、接着性、復元性、弾力性、伸展性、加工時間、加工許容差）に留意し、親水コロイドのタイプ、出所、グレードおよび構造的不均一性を考慮しなければならない。
【０３８６】
すべての親水コロイドは水と相互作用し、拡散を減じ、存在を安定化する。一般に、中性親水コロイドは可溶性が低く、それに対して高分子電解質は可溶性が高い。このような水は、特に直接水素結合を通じて、または水の構造化を通じて、または広いが閉じ込められた分子間および分子内空隙の中に、保持される。親水コロイドと水の相互作用は、水素結合に依存し、従って水クラスターの形成の場合と同様に、温度および圧力に依存する。同様に、エントロピー減少とエンタルピー増加の間の可逆的平衡が存在するが、このプロセスは力学的に制限され、最適ネットワークは決して達成されない。親水コロイドは、溶液中では、ポテンシャル・エネルギーの全体像の谷の中で、結合が重合鎖にそって相対的に自由に回転できるので、広範なコンフォーメーションを示す。大きな、コンフォーメーション的に硬直した親水コロイドは、本質的に静的表面を示し、周囲の水の中で広い構造化を促進する。水結合は、テクスチャ特性および加工特性に影響し、シネレシスを妨げ、実質的な経済的便益をもたらす。特に、親水コロイドは、他の食品構成要素の柔軟性を高める（可塑化）ための水を提供することができる。また、氷結晶の形成および成長に影響を与え、冷凍食品のテクスチャに特定の影響を及ぼすことができる。イナゴマメ・ゴムやキサンタン・ゴムのような一部の親水コロイドでは、水が凍結時に（氷として）除去されるので、強制的結合の結果、力学的不可逆変化によって、凍結−解凍時により強いゲルが形成される。
【０３８７】
親水コロイドは、自分の重量の何倍もの水の流動挙動に対して、劇的な影響を与えるので、ほとんどの親水コロイドは、粘性を高めるために使用され（レオロジーを参照）、沈殿、相分離、泡の崩壊や結晶化を防止することによって食品を安定化するために使用される。粘性は、親水コロイドおよび他の材料の存在に依存して、一般に、濃度、温度およびせん断ひずみ速度によって複雑に変化する。親水コロイドの混合物は、相乗的に作用し、粘性を高め、または反対に粘性を低下させる。
【０３８８】
多くの親水コロイドは、ゲルでもある。従って、多くのテクスチャ特性を制御する。ゲルは、液体（水）を含むネットワークであって、固体のような挙動を示し、濃度に依存する特徴的強度と、親水コロイド存在の構造に依存する硬さともろさを持つ。親水コロイドは、弾性挙動と粘性挙動の両方を示し、からみ合ったポリマーが流れることができるように間に合ってもつれを解くことができなければ、弾性が発生する。親水コロイドの混合物は、相乗的に作用する場合があり、結合して沈殿するか、ゲル化するか、または両立しない二相系を形成する場合がある。そのような相の制約は、粘性と弾性の両方に影響を与える。親水コロイドはきわめて融通性があり、多くの他の目的に使用される。それらの目的としては、以下が挙げられる：（ａ）高温において混合と処理を容易にするための擬似塑性（すなわち、せん断下の流動性）の生成、その後冷却して増粘する、（ｂ）加熱による液化、その後冷却してゲル化する、（ｃ）全体としての構造を保持するための加熱によるゲル化（熱ゲル化）、（ｄ）薄膜を含む多相系の生産および安定化、である。
【０３８９】
親水コロイドのこれらの特性は、その構造的特性と、水と相互作用する仕方によるものである。例えば、次のとおりである。
・分子内または分子間水素結合（および場合によっては塩形成）が、水に対する水素結合（および場合によってはイオン相互作用）より、エントロピー・コストに打ち勝つほどに十分な程度に好都合である場合の、親水コロイド・ゲル。多くの場合、親水コロイドは、疎水性と親水性の間で微妙なバランスを示す。広がった親水コロイドは、高濃度ではからみ合う傾向があり、類似の分子が、水素結合を失うことなく、ただしコンフォーメーションの不均一性を減らし、水との疎水性表面接触を小さくし、それによって、別の場所でのエネルギー的に有利な使用のために水を解放しながら、互いに（らせん状の接合領域を形成しながら）巻きつき合う可能性がある。そのような状態では、エントロピー効果に打ち勝ち、安定なリンクを形成するために、最小数のリンク（すなわち、接合領域。接合領域がらせんの場合は、一般に完全ならせんが必要）を形成する必要がある。接合領域が時間とともにゆっくりと成長する場合、相互作用によって水が排除され、（ある種のジャムやゼリーの場合のように）シネレシスが発生する場合がある。
・多糖親水コロイドは、主として粘性を増加させることによりエマルジョンを安定化するが、乳化剤として作用する場合もあり、このような場合、乳化能力が主として付随する（夾雑または固有の）タンパク質部分を伴うことによるものであると報告されている。特に、イオン性親水コロイドとタンパク質の間の静電的相互作用により、適切なｐＨとイオン強度体制が持続する限り、乳化能力とかなりの安定性が現れる場合がある。タンパク質の変性は、乳化能力と安定性の改善をもたらす可能性が高い。
・親水コロイドの混合物は、構造的不均一性により高濃度における自己凝集を回避できる場合があり、これによって結晶化が抑制されるが、可溶性は促進される。親水コロイドは、脂肪の乳化の促進、ミルクタンパク質ミセルの安定化、グルテンの粘着性への影響のように、他の食品構成要素と相互作用する場合がある。
・親水コロイドの粒子サイズおよび分布は、水和の速度および乳化能力に関する重要なパラメータである。
・負に帯電した親水コロイドは、対イオン・タイプおよび濃度（ｐＨおよびイオン強度効果を含む）により構造的特性を変える。例えば、酸性度が高いと、電荷は消失し、分子の広がりも小さくなる。
【０３９０】
物理特性を、濃度に依存する熱力学または力学（したがって、処理履歴および環境）により制御できる場合がある。特に、物理的特性が時間とともに単調にまたは振動的に変化する場合がある。
【０３９１】
種々のハイドロコロイドが、低密度水または高密度水を好み、他のハイドロコロイドはそのどちらにも対応性を示す。多くの分子内水素結合が形成されるほど、ハイドロコロイドは疎水性になり、これによって水の局所的構造が変わる場合がある。異なる環境を好むハイドロコロイドを混合すると、有効濃度、したがってレオロジーに関して、互いに「排除体積」効果が生じる。
【０３９２】
ガラス状態では、コンフォーメーション変化は厳しく妨げられるが、ハイドロコロイドによって保持された水が可塑剤の役割を果たし（分子の運動を可能にし）、分子間水素結合を切ることにより、ガラス転移温度を大幅に引き下げる。
【０３９３】
（ガムとデンプン：水分挙動の制御）
食品内部における水の相互作用のメカニックと、その相互作用の制御のためにガムやデンプンなどの多糖類を応用する方法を理解することにより、設計者は、製品品質を改善し、保存寿命を延ばす処置を取ることができる。
【０３９４】
その典型的例は焼かれた製品のドウである。この場合、水は、化学および／またはイースト膨張剤を活性化する溶媒であるだけでなく、また後に成型されて、焼き上げられる混合可能で、結合力あるまとまり（ドウ）をつくりだすグルテンの形成を可能にする加工助剤でもある。デンプンおよびガムそのものは、可塑剤としての水による活性化を必要とするポリマー成分である。
【０３９５】
ガムとデンプンは、直鎖の分子鎖によって構成される多糖類である。ガムはこの鎖の一方の端に官能基を持っていて、デンプンはその鎖の上に様々な枝を持っている。具体的な構成は、その物質のソースによって異なる。
【０３９６】
未改質のままでは、両方とも水を吸収し、溶液中で膨張し、軽度の増粘剤として作用する。熱および／または機械的運動によって活性化されると、ガムおよびデンプン粒子は両方とも再編成される。ここのところで、両者の挙動が異なりはじめる。水和されたガム分子は相互の親和性を持ち、ゲル化する。他方、デンプンは個別の分子として動作しつづけ、濃縮性が強まる。種々のガムとデンプンは異なるかたちで動作し、基本物質の改変によって挙動の違いはますます多様になる（すなわち、前ゼラチン化デンプンおよびコールドスウェリングガム）。
【０３９７】
（香味成分）
水の作用は、香味化合物の多くの化学的反応の速度に影響する重要な変数である。複雑な水性システム中で、食品マトリクスの構造のあり方が香味の放出と香味の感覚受容にとって非常に重要である。
【０３９８】
水性食品システムにおいて、一般に多糖類とタンパク質が食品の構造を決める重要な構成物質である。これらのマクロ分子構成物質の水和は、アロマ化合物のような他のより小さな分子が存在するとき、その影響をフォローアップする上で非常に重要である。これらの揮発性化合物が食品システムにどのように取り込まれているかにより、香味の放出が決まり、従って香味の感覚受容と消費者に対するその食品の印象が決まる。
【０３９９】
香味成分と関係する物理化学的反応−香味間の反応、または香味および食品の非香味成分ならびに環境間の反応を問わない−は、おおまかに「香味相互作用」といわれる。これらの相互作用が、食品の香味の質、量、安定性および究極的な感覚受容に影響する。香味は主として味と香りのコンビネーションであり、見栄えと歯ごたえと併せて、食品の感覚的受容についての基準を成す。
【０４００】
「人工香味」との用語は、食品に添加される香味で、自然に存在しない化合物によるものを指す。自然に存在する香味や、加熱、経年変化または発酵作用による香味は、「自然の香味」と見なされる。自然に存在する香味で、食品への添加のために合成されたものは、「自然と同一の」香味と言われる。
【０４０１】
果物の香味が、特定の用途のために調合され、合成される。食品デザイナーの目標は、化学的反応性がある食品という条件の下で最適な香味を選択することである。この目標を達成するには、香味の相互作用についての知識が要求される。
【０４０２】
香味の物理的ならびに化学的相互作用は、食物の生育、収穫、加工、貯蔵および消費の過程を通じで継続して生起する。相互作用は、共有結合、水素結合、疎水結合、および包接化合物の形成などの各種の化学結合に基づいている。香味相互作用の最も一般的に測定される物理的側面は、結合、配分および放出である。結合は、食品マトリクスの構成要素に香味の揮発性および非揮発性成分が吸引されることを指す。配分によって、食物および包装と関連する水性相、脂質相または気相における香味の分布が説明される。香味がヒトの感覚受容器に捉えられるようになる点を「放出」と言う。香味放出の時間の最適化は食品に依存している。なぜなら、よく咀嚼される食品では、口中にほんの数秒しかに留まらない飲料よりも長い時間が要求されるからである。
【０４０３】
存在する香味の化学構造と脂肪酸の鎖長に基づいて、香味の配分は油相と水相で異なる。水性システム中の香味物質の平衡蒸気圧は脂質システム中よりも高いので、脂肪含有が減少している食品における香味の放出は配分による影響を受ける。揮発性物質は水性システムではより速やかに放出し、消散し、ヒトの感覚受容器に対する香味の効果が弱まることになる。
【０４０４】
タンパク質はそれ自身の香味をほとんど持っていないが、熱変性があるときいくつかの揮発性香味成分と特に良好に結合する。疎水相互作用と水素結合のために結合は可逆的であり、このことはケトン、炭化水素およびアルコールをベースとする香味でも同じである。シッフ塩基類（アルデヒドとアミノ基）のような共有結合は、多くの場合、不可逆的である。揮発性物質とのタンパク質結合に影響を与えるファクターとして、温度、ｐＨ、濃度および水分がある。タンパク質は、熱処理の長さと度合いに応じて、何らかのかたちで香味成分と結合し得る。乳製品のタンパク質では、バニリン、ベンズアルデヒドおよびｄ−リモネンのような香味成分はホエータンパク質またはカゼイン酸ナトリウムを含む溶液中で５０％までも減少した。タンパク質と香味の結合は、望ましい香味の効果を弱め、望ましくない香味を感覚受容器にもたらす。最もよく調べられ、詳細な記録があるタンパク質−香味相互作用は、異臭と大豆タンパク質との結合である。
【０４０５】
炭水化物には、香味を増強するいくつかの重要な機能がある。小さいサイズから大きいサイズにわたって、炭水化物は、それぞれ甘味料、褐変反応参与ファクタ、脂肪置換物質、粘度上昇剤、および香味封入剤として機能する。砂糖は、水性システムにおける物理的相互作用により、および乾性成分中の化学的結合により香味の担体としての役割を果たす。デンプンやシクロデキストリンのような相対的に大型の炭水化物分子の構造は疎水域を形成し、これが疎水化学現象類似の香味化合物封入メカニズムを実現する。これらの疎水域に入り込む香味分子は「ゲスト分子」と言われる。これらの相互作用はきわめて可逆的であるが、というのも、疎水域への誘引以外に、デンプンとゲストの間にはいかなる化学的反応もないからである。この相互作用が、香味の分子封入の基礎になっている。
【０４０６】
多糖類、特にヒドロコロイドとゲル化剤は、様々な程度において香味成分と結合する。香味の濃度が一定で、多糖類のレベルが高くなると、粘性の結果して、香気と味の感覚受容が減少する。例えば、ガーゴムまたはカルボキシメチルセルロース液の粘性が強まると、蔗糖の甘みは減少する。
【０４０７】
炭水化物も、香気化合物の揮発性を変化させる。水溶液中の香味化合物と比較するとき、単糖類および二糖類を添加すると揮発性が高まり、多糖類を添加すると揮発性は低下する。揮発性に対する炭水化物の影響は、脂肪代替物質を使用する食品システムで特に重要であるが、これは、脂質含量が低いとき、炭水化物と疎水香味化合物の相互作用が弱いために、揮発性物質の放出がより速やかになるからである。
【０４０８】
食品マトリックスは、多くの場合、タンパク質、炭水化物および脂質によって構成されているので、香味との相互作用はしばしば２種類以上の構成物質の間で行われる。砂糖を減らすことによりアミノ酸との反応が香気揮発性物質と褐変物質をつくりだすマイラード反応（非酵素的褐変とも言われる）によって、チョコレート、コーヒー、ローストミート、パン・ケーキ類およびカラメルのような食品の熱処理を通じて香味が形成される。これらの反応によって生成される香味の数とタイプは、反応混合物に加わることができるアミノ酸の量とタイプに依存している。脂質酸化反応と結合したマイラード反応は、（糖または脂質の分解によってもたらされる）カルボニル化合物が加熱時にアミンまたはチオールと反応するとき香味化合物を生成する。複雑な食品マトリックス内部における香味反応は孤立的に生起することはまれであり、その反応は反応体、中間体および他の反応の生成物による影響を受ける。
【０４０９】
香味と包装の相互作用は、３つのファクター：包装または食品構成物質の移動；ガス、水および有機蒸気の包装への浸透；および露光の結果である。
【０４１０】
香味を減少または劣化させる相互作用から香味を保護するには、加工による影響（熱、ｐＨ）、環境ファクター（蒸発、酸素）、および食品マトリックスとの化学的相互作用を減少することが必要である。
【０４１１】
香味の感覚受容は、食品システムから香気が放出される様式と関係している。香味の放出は、食品中に存在する香味化合物の性質と濃度、ならびに食品の主要構成物質と香味化合物の相互作用の結果として感覚的に受容されうる度合いに依存している。食品の構成および構造上のファクター（例えば、高分子の存在の結果として）と摂食動作が、感覚受容と香味の放出の程度を決める。主要な食品構成物質との関係における香味成分の結合挙動、異なる相の間での配分の具合、食品マトリックスの構造組織についての知識が、加工時を通じた香味の相対的保持または加工、保存および咀嚼時における特定の合成物の選択的な放出を判断する上で非常に重要である。
【０４１２】
香味放出で生起しうる重要なメカニズムは、（ｉ）香気分子の特異な結合と（ｉｉ）これらの分子のマトリックスへの取り込みである。タンパク質またはアミロースとの特異な結合が一部の香気分子で認められ得る。また、タンパク質と多糖類は香気の放出の動力学に影響するが、これは、それらが食品から気相への香気の移送に影響するからである。従って、複雑な水性システム中で、食品マトリクスの構造のあり方が香味の放出と香味の感覚受容にとって非常に重要である。
【０４１３】
香味放出を制御する異なるメカニズムが、食品システム中で生起しそうである。食品システムの粘度、高分子構成物質の１つへの非特異的結合または特異的結合の影響を受ける拡散現象が、食品マトリックス内部における香味分子の相互作用にとっての可能性である。
【０４１４】
（食品加工の概要）
食品加工は概括的用語であり、人間が消費する食品と飲料ならびに動物のために調製される食餌を製造するすべての活動を包括する。この部門は、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＩＣ）２０により食品および同種製品と定義されている。
【０４１５】
食品加工は食品材料または食品成分内部において様々な度合いで固有の構造に細分する傾向にあり、従って、食品のすべての側面−−食品とその構成要素の化学的ならびに物理的特性、食品の加工と生産、および食品の包装とマーケティング（これらは食品加工システムの一部である）−−と関係する。食品の品質−口あたり、香味放出、栄養有効性、水分の移動、および微生物生育−−は、食品内部の構造の形成、安定性および崩壊によって影響および決定される。
【０４１６】
食品加工は、原材料および成分を消費者用食品または食用品に変換する。食品加工は、植物性または動物性の原材料を安全で、食用に適し、口当たりのよい食物に変化または転化する作用を包括する。保存寿命または貯蔵寿命を改善することも、食品加工の別の目標である。
【０４１７】
食品加工の目的は、バランスある食事の構成要素を提供し、汚染がなく、色彩、味および感触の面で魅力的な食品を生産することである。
【０４１８】
食品加工はまた一連の香味化学反応を活用し、香味の感覚受容はまた摂食時における香味化合物の放出の具合に依存している。食品の構造的、機械的および物理化学的特性と、香味の感覚受容および加工時の香味化合物の形成との相互関係は、部分的に水和作用に依存している。
【０４１９】
食品加工のプロセスには、周囲温度加工、機械的加工、高温加工、低温加工、発酵加工、および加工後の種々の処理工程の１つ以上が含まれる。
【０４２０】
周囲温度加工には、洗浄と仕分け、皮むき；破砕、細断および粉砕；混合、調合および成形が含まれる。これらは、多くの場合、引き続く操作の準備である。
【０４２１】
物理的分離には、濾過、遠心分離；圧搾および抽出；膜分離が含まれる。これらは、多くの場合、原材料から特定の構成材料を取り出す処理を含む。
【０４２２】
高温加工には、殺菌と消毒による安全性の確保と、風味、口あたりおよび栄養特性を変化させる調理という２つの重要な目的がある。単一の処理により、同時に両方の機能を果たすことがある。高温加工には、消毒と殺菌；湯通し；ベーキングおよびロースト；油揚げ；電子レンジおよび赤外線加熱が含まれる。
【０４２３】
湯通しの目的は、脱水、消毒、冷凍のための前処理である。熱は、酵素を不活性化するには十分であるが、調理するには不十分であり、不十分な加工は過剰な加工と同じく好ましくない。
【０４２４】
ベーキングとローストは、熱気中での乾熱処理を含む点で本質的に同じプロセスである。ベーキングは、一般にドウ製品に当てはまる。ローストは、肉、ナッツおよび野菜に当てはまる。処理された物質の表面で化学的変化が生じ、色と香味がつくられる。熱は栄養上の影響をもたらし、食品の摂食と消化を容易にするが、ビタミンの消失があり得る。
【０４２５】
油揚げは、加熱された油で調理することである。その目的は、食品の摂食の質（香味、口当たり）を改善することである。油揚げの効果は、ベーキングの効果に似ている。加熱された油と食品が直接に接触するので、油揚げはローストやベーキングよりも一般に迅速である。
【０４２６】
電子レンジおよび赤外線加熱は、加熱するために電磁放射を使用する。電子レンジ加熱は、短い波長の放射を伴う。その波長の周波数は、水分子の固有振動数と一致している。赤外線は、スペクトルの可視光線域をわずかに外れた放射である。エネルギーは、物体の温度、表面特性、形状に依存している。
【０４２７】
低温加工は、微生物生育を遅くするが、微生物を殺さない。ある点まで、温度を低くすると保存寿命が長くなる。−１０℃を下回ると、すべての微生物生育は停止するが、一部の残存酵素活動が続くことがある。従って、冷却と冷凍の主要な機能は、貯蔵と保存寿命の延長である。
【０４２８】
発酵には、保存、栄養特性の改善、消化を容易にすること、健康上の便益などを含め、多くの役割がある。乳製品、発酵食肉および野菜、飲料、パン、その他を含めて、多様な発酵食品がある。
【０４２９】
後処理操作には、包装と貯蔵がある。これらの操作の目的には、保護、ディスプレイ、貯蔵寿命の延長が含まれる。空間環境の改質により保管寿命の延長が図られるが、多くの場合、酸素が減量され、窒素が増量される。
【０４３０】
（包装材料）
主要な包装材料には、金属、紙および板紙、ガラス、およびポリマーが含まれる。食品で最も広く使用されている金属は、鋼鉄（通常、缶詰のブリキ板として）と３種類の主要な食品アプリケーション（飲料用缶、フォイル容器、エアゾール缶）で使用されるアルミニウムである。
【０４３１】
（缶製造）
缶の製造には２つの方式がある。継ぎ目をはんだ付けした筒と２つの別々の蓋による３ピース方式。側壁と一方の底部がフラットなシートによって継ぎ目なしで成型される２ピース方式。蓋部は、完全にメカニカルな二重シールによって封じられる。缶の内部は、通常、食品を汚染から保護するために適切な「エナメル」によって塗膜されている。
【０４３２】
（紙と板紙）
様々な品位の紙が使用される。クラフト紙は、大型紙袋でよく使用されている強力な紙である。硫酸紙は、紙質を密かつ滑らかにするために酸によって処理された紙である。亜硫酸紙はクラフト紙よりも軽くて弱い紙で、しばしば紙袋や菓子類の包装で使用される。耐油紙は亜硫酸パルプからつくられ、紙質を密にするためにパルプの紙繊維がより完全に叩解される。これには、油とグリースに対する耐性がある。薄葉紙は、保護のために使用される柔らかで弾力に富む紙である。
【０４３３】
（無菌包装）
無菌包装は、汚染を防止する消毒された条件のもとで食品に無菌処理を施し、その食品を無菌容器に充填するプロセスである。これは、容器と食品がそれぞれ別個に無菌化されるという点で、パッケージ内無菌処理と異なる。
【０４３４】
（無菌処理）
処理時間をできるだけ短くするので、食品の加工が控えめになり、加工によるビタミンの破壊と香味の消失が少なくなる。包装を加熱する必要がないので、包装の可能性が広がる。しかし、包装処理中の包装の無菌性の確保に十分に注意する必要がある。無菌処理により、通常の気温のもとで高品質食品の保存寿命を延長することが可能になる。
【０４３５】
（食品包装用のポリマー）
ポリマーは、小分子から誘導される反復単位に基づく高分子である。ポリマーは、多糖類のように自然のものもあるし、あるいは合成のもある。これらには、食品包装にとって有益な種々の特性がある。ポリマーの例として、ポリエチレン、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン、テレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリアミド（ナイロン）、セルロース（セルロースアセテート、セロファン）などがある。
【０４３６】
ポリマーは、加熱によって溶解する熱可塑性の物質として分類できるし、あるいは加熱によって分解する熱硬化性の物質として分類することもできる。
【０４３７】
（食品の単位操作）
（蒸発）
蒸発は、加熱により水を蒸発させて、液体を濃縮するプロセスである。食品で蒸発を利用することには、以下のような目的がある。
・他の何らかの処理に先行する食品の前濃縮処理、通常、乾燥または運送費の軽減のため。
・水分活性を軽減することによる保存品質の改善、例えばジャム製造。
・食品それ自体の生産、例えば無糖練乳、フルーツ飲料。
【０４３８】
蒸発のための熱は、通常、圧縮蒸気により与えられる。従って、この処理では蒸気から蒸発される水へ潜熱が渡される。食品蒸発では、通常、減圧下で蒸発が行われる。これによって、液体の沸騰温度が低くなり、その結果、食品の熱損傷が軽減される。このため、蒸発器内における短い滞留時間が望ましい。最も一般的な蒸発器は薄膜タイプのもので、液体が一連の管の内面上の薄膜中において広がり、蒸気はそれらの管の外側に与えられる。薄膜蒸発器には、上昇薄膜式と降下薄膜式の２種類がある。高度の濃縮が要求される場合、多効蒸発器が使用される。この蒸発器では、一連の段階を通して蒸発が行われ、１つの段階で発生した蒸気が次の段階で加熱蒸気として使用される。その結果、かなりの蒸気の節約になる。
【０４３９】
（乾燥）
食品の乾燥または脱水では、食品から水を除去し、その水分を非常に低いレベル（通常、５％重量未満）にする。食品を乾燥する目的は、水分活性を事実上ゼロにまで低減し、こうして微生物生育と酵素活性を抑制して、保存寿命を延長することである。通常の乾燥処理では食品が加熱され、多くの場合、乾燥処理の結果、非酵素的褐変、ビタミン分解、タンパク質変質などの不可逆的変化が食品で生起する。注意深く管理された条件のもとで行われないと、乾燥は食品の栄養価値に著しい否定的結果をもたらすことがある。
【０４４０】
（乾燥プロセス）
乾燥は、通常、空気中で固形物を加熱することによって行われ、水分は空気中に蒸発する。乾燥プロセスは、含水量と時間を対応させるグラフで表すことができる。含水量は、最後に定数値になる。これは平衡含水率と言われる。
【０４４１】
（乾燥のメカニズム）
固形物質が水分の層によって完全に覆われていると、定速度の乾燥が進行する。
【０４４２】
乾燥は水分の層の表面からの蒸発によって進行し、その速度は乾燥用空気の温度と含水量によって純粋に決まる。十分な水分の蒸発によって水分の層が固形物の表面を覆いつくせなくなると、水分が固形物の内部から拡散によって移動し、固形物の表面から蒸発できるようにならねばならない。このような状況のもとで、内部の含水量が少なくなり、表面への拡散速度が遅くなり、かくして蒸発の速度も遅くなる。
【０４４３】
（乾燥の速度と時間）
定速度時において、乾燥速度は、実質的に含水固形物の表面への熱伝達速度の関数である表面蒸発によって決まる。
【０４４４】
（抽出）
固−液抽出またはリーチングは、２種類の固体の一方が可溶性で、他方が不溶性であるとき、これらが混合された固形物を溶媒と接触させて、２種類の固体を分離させるプロセスである。このプロセスは植物油の回収で使用され、またインスタントティーおよびコーヒーやコーヒーからのカフェインの除去などでも使用されている。抽出には、バッチ方式と連続方式がある。最も一般的方法は、溶媒抽出および吸着と類似した方式による連続向流抽出である。
【０４４５】
（食品添加物と食品構造）
食品の「マイナー」な添加成分は、食品の口あたりを良好にし、食品を魅力的にする上で重要であるが、多くの場合、これらには栄養的価値はほとんどない。これらは食品中に自然的にも存在し得るが、多くの場合、これらは食品の特性のコントロールと調和のために添加される。添加物は、食品のレオロジーと口当たり、コロイド性、色彩（食品の褐変を含む）、および香味に影響する。
【０４４６】
食品添加物は、多くの場合、それ自体としては通常の食品として消費されず、また食品の普通の構成材料として通常消費されない物質と見なされている。添加物は、食品の特性（加工上の特性も含む）を何らかのかたちで変更するために食品に組み込まれる。食品添加物と食品汚染物を区別すべきである。
【０４４７】
汚染物は食品中に存在する望ましくない物質であり、それを完全に除去することは（技術的にも、経済的にも）実行可能ではない。一方、添加物は、何らかの特定の目的のために意図的に添加される物質である。
【０４４８】
食品添加物には、以下のような目的がある。
１．食品の栄養特性の維持。
２．食品の維持特性または安定性を強化し、ロスを少なくする。
３．欺瞞にならないかたちで、食品を消費者にとって魅力的にする。
４．食品加工における重要な支援。
【０４４９】
消費者を欺き、劣悪な構成材料または欠陥ある処理および取り扱いテクニックの使用を隠すために、添加物を非道義的に使用することも、当分野において知られている。
【０４５０】
食品添加物の主要な分類は以下が挙げられる。
【０４５１】
【表９】
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自然添加物と合成添加物
添加物が実際に（広い意味において）植物または動物の源から分離されたものであるか、または植物もしくは動物の抽出物からのものであるとき、それを自然添加物と言うことができる。添加物が自然において見出される化合物と化学的に同一であるが、実際には化学的に合成されるものであるとき、それを自然と同一であるという。合成添加物は、自然に存在せず、発酵プロセスまたはその他のバイオテクノロジー的方法などによって合成的に生成されたものでなければならない。
【０４５２】
本発明は、「Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｃｌａｓｓ  ４２６  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」において記述されている以下の対象事項を含む。そこで示されているカテゴリー、定義、および例は、「Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｃｌａｓｓ  ４２６  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」において記載されているクラス定義（ならびに関連する化合物、プロセス、および生産品クラスの項目）およびその中に分類される特許を受けることができる対象事項に従うものとし、「Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｃｌａｓｓ  ４２６  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」を参考としてここに援用する。
【０４５３】
Ａ．構造化（マイクロクラスタ化）食用生産品または組成物
１．歴史的に食品と見なされてきた生産品または組成物、および歴史的に食品と見なされてきた自然に存在する物質（すなわち植物または動物組織）を含む生産品または組成物；例えば、ミルク、チーズ、リンゴ、パン、ドウ、ベーコン、ウィスキー、その他。
２．栄養的効果があると知られているか、またはそのように開示されている生産品または組成物。
３．食用に適すると閉じられているか、またはそのように主張されている生産品または組成物；または仕上げ、変更もしくは処理により、または上記（１）もしくは（２）の食物と併せて使用されることにより食用の組成物または生産品の一部になるか、あるいは非食用物を食用物に転換する生産品または組成物。
４．それ自体として食用になる酵素の混合物、または食品もしくは食用物質として適切な生産品もしくは組成物の作成のために使用される酵素の混合物。
５．腸管の消化機能を増強または改善する生きた微生物を含む食品（バチルスアシドフィルス乳など）を作成するための食品または組成物と関係する生産品または組成物。
６．構造的に特徴的な食用生産品または組成物。
７．栄養強化用の複数の無機質元素およびミネラル。
８．食用になる餌。
【０４５４】
Ｂ．以下に一般的に列挙する非食品物質と組み合わされた食用食品生産品
１．包装構造、非食用包装、ライナーまたはベース、注入バッグ、その他と組み合わされた上記Ａの生産品または組成物。
２．非食用物質と組み合わされたＡ．１−３と同じ機能を持つ化合物。
３．パッケージに入っている飲用水。
４．チューインガムとチューインガムベースそれ自体
Ｃ．香味組成物と甘味組成物
１．少なくとも１種類の成分が炭水化物タイプの物質でない香味組成物。
２．少なくとも１種類の成分が非炭水化物タイプの物質である甘味組成物。
【０４５５】
Ｄ．上記Ａ−Ｃの生産品または組成物を動物に対して経口投与するプロセス。
【０４５６】
Ｆ．上記Ａ−Ｃの生産品または組成物と同じ機能を持つ化合物を動物に対して経口投与するプロセス。
【０４５７】
Ｇ．生きた動物から作成された食品を改善する生産品、化合物、または酵素により、屠殺処理と組み合わせて当該動物を処理するプロセス、または生きた動物から食品生産品を取り除き、その取り除かれた食品を処理するプロセス、あるいは屠殺処理とそれに続く処理のプロセス。
【０４５８】
Ｈ．Ａ−Ｃの生産品または組成物を調製、処理または改善するプロセス。
【０４５９】
Ｉ．特定食品調製のための特有のもので、食品装置と特に協力する構造がない使い捨て注入容器。
【０４６０】
Ｊ．特定の食品物質の処理または改善のための組成物または使用方法。
【０４６１】
本発明が関係する当該分野の閲読者は、好ましい実施形態の詳細についてこれまでの記述がいかなるかたちででも本発明を制限するものとして解釈されるべきでないことを理解するだろう。そのような閲読者は他の実施例が本発明の範囲内において可能であることを理解するだろうし、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲とそれらと法的同等のものにより定義される。
【図面の簡単な説明】
【０４６２】
【図１】図１は、水分子と、生成される正味の双極子モーメントを示す。
【図２】図２は、水分子の大きな配列を示す。
【図３】図３は、５つの水分子が４面体を形成している水のマイクロクラスタを示す。
【図４】図４は、液体内にキャビテーションを形成するために有用な装置の例を示す。装置は液体の注入口を備えており、その中で液体を約２７”Ｈｇの部分真空圧を持つマルチ回転渦の下に置く。次に、液体はＡ点で、加速チューブを通じて装置から放出され、装置内の圧力よりも低圧のチャンバ（例えば、大気圧に近い圧力）へ送られる。
【図５ａ】図５は、ＲＯ水（図５（ａ））および加工されたマイクロクラスタ水（図５（ｂ））のＦＴＩＲスペクトルを示す。
【図５ｂ】図５は、ＲＯ水（図５（ａ））および加工されたマイクロクラスタ水（図５（ｂ））のＦＴＩＲスペクトルを示す。
【図６】図６は、ＲＯ水および酸素添加されたマイクロクラスタ水のＴＧＡプロットを示す。
【図７】図７は、ＲＯ水（図７（ａ））、および酸素添加されていないマイクロクラスタ水（図７（ｂ））、および酸素添加されたマイクロクラスタ水（図７（ｃ））のＮＭＲスペクトルを示す。
【図８】図８は、ラマン分光法のための装置の概念図を示す。
【図９】図９は、マイクロクラスタ化された細胞培養培地の、マクロファージ原形質膜に対する影響を示す。
【図１０】図１０は、マイクロクラスタ化された細胞培養培地の、細胞内ｐＨに対する影響を示す。
【図１１】図１１は、マイクロクラスタ化された細胞培養培地の、２９３Ｔ細胞の活力に対する影響を示す。
【図１２ａ】図１２ａおよび１２ｂは、マイクロクラスタ化された水の、２つの種類のヒト細胞の増殖とトランスフェクションに対する影響を示す。
【図１２ｂ】図１２ａおよび１２ｂは、マイクロクラスタ化された水の、２つの種類のヒト細胞の成長と増殖に対する影響を示す。
【図１３】図１３は、マイクロクラスタ化された水の、樹状細胞マーカーの発現プロファイルに対する影響を示す。
【図１４】図１４は、マイクロクラスタ化された水の、マイクロクラスタ化された培地を潅流された脳組織の機能状態に対する影響を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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