本发明涉及一种含超平衡气体的水，即，含有处于稳定态的气体的水，其中气体含量超过在任何预定温度和压力下，相应于所述气体在水中饱和的平衡状态下的含量。本发明还涉及用以生成含超平衡量气体的水的一种方法和装置。 众所周知，在本技术中，水里可溶解各种气体，在任何给定温度和压力下，在单位体积水中的气体总有一确定的最大或饱和量。就氧气来说，这样的数据可以，例如由美国公共健康联合会编制出版的“检验水与废水的标准方法”（总编：Mary Ann H.Frason（第16版））中查到。此书的第421章包括这些数据表格，并详细描述了怎样确定溶解的氧。其它气体的类似数据可从各种物理教科书中查到。
另外已知如果将水在气体环境中剧烈搅动或喷洒，或者在较高压力下通入气体，气体可以使水过饱和。然而在这种情况下，过量的气体不是被水稳定地吸收，当去除压力或停止剧烈动作时，气体就会在短时间内形成气泡从水中跑出。
本发明的目的就是提供一种吸收或捕获处于稳定状态并且过量的气体，如氧气，二氧化碳等地水。
本发明的另一目的是提供一种制备这种水的一种方法和装置。
上述目的可靠，与相当于在任何预定温度和压力条件下，水中气体饱和的稳定状态相比，含过量的气体的水来实现，其特点在于，在所述预定温度与压力下，所述气体在水中处于一稳定和束缚状态。
另外，本发明还涉及一种将与相当于在任何预定温度和压力下，水中气体达到饱和的稳定状态相比是过量的气体引入水中的方法，其中水剧烈运动以使其自由面暴露于所述气体中，其特点在于在所述运动过程中形成一个水涡流，离开所述涡流的一端的水被加速并送回到所述涡流的另一端，直到每一滴水都参加了至少几百次循环。
还有，本发明涉及一种将气体引入水中的装置，它包括一个具有一个基本上为球形的上部（2）和一个较细的，沿远离上部（2）的方向径缩的下部（4），并且相对一轴园形对称的容器（1）;一个从中间偏上部位斜伸出，并与容器（1）的切面至少成一锐角的管道（13）;一个装有带若干切向孔（24）和一个流出孔的中空部件（21）和一个成形于其（反应室）内壁和部件（21）之间的压力室的反应室（15），其中压力室与切向孔（24）相通;以及一个使水循环的泵（14）;上述各部件连接在一闭合环路中。
本发明中，术语“气体”指在正常温度和压力下呈气相的物质，包括氧、二氧化碳、氮或氩等。
本发明中，所用的水可根据具体应用适当选择。例如采用自来水，过滤水，去离子水等。
根据本发明，水含有气体呈稳定状态，即，水分子似乎束缚在过量气体的分子上。
用以实现本发明的方方的装置的第一个实施方案的简略布置由图1显示。图中容器1内部是空的，呈液滴状，其上部2基本上呈球形，中间部分3近乎双曲面形，下部4细长，并稍径缩。上部2和中部3是凸的，下部4是凹的，这样在中部3和下部4之间形成一拐面。容器1内部绕旋转轴5对称布置。在一最佳实施方案中，容器1由玻璃制成，这样可实现对其内部进行的步骤的观察。上部2上方壁上装有三根管道6、7和8，管道6和7是密封的。
上面的布置包括一个充水的箱9，一个浸在水中的园柱形盘10的开口，和一根在盘10底部形成的管道11。一根可弯曲管子12将容器1上部的管道8和盘10的管道11连接起来。
容器1还有两个另外的开口，管道13从中部2的上方，基本上在容器的最大直径相应的高度处斜伸出去。管道13与容器赤道和与容器切面的锐角大小相近，管道13的轴稍偏上地指向容器内部。这些角一般小于30°。这些另外开口的第二个是容器1的下部4的低处开口端。
在下部4的低端和斜管13之间提供有一水再循环通路，它包括一个泵14，反应室15，和三根管道16、17和18。反应室15的设计见图2和3。
反应室15包括一个在一端19开口，在另一端20密封的园筒形壁。在园筒中构成一中空部件21，在其中部有一个附于容器内部的园环垫22。部件21的一部分23呈中空旋转抛物面形，位于环垫22和反应室15的密封端20之间的闭合空间内。在部件21的壁上大约抛物面23的三分之一高度处，提供有若干均匀分布的切向孔。在所举实施方案中，有五个孔。管道25伸出反应室15的闭合端20，与反应室与轴相比较，它稍有倾斜。部件21还包括另一部分26，这一部分与第一部分在园垫22处相通。这一部分26呈旋转双曲面形，继续下去变成一短的园柱形管27。在一最佳实施方案中，反应室15由玻璃制成。
下面解释用图1～3所示装置如何制备含超平衡气体的水。应该知道图1所示装置位于一防护罩中，处于氧气氛中。
首先，打开管道7的密封塞，注10升标准自来水（例如能在瑞士苏黎士（Zurich，Switzerland）能得到的自来水）于容器1中。容器1的容积是这样的：此时水面在管道13之上两英寸。再次关闭并密封管道7，启动泵14，使水在系统中流动，这样，在管道16，17和18中，以及反应室15中的空气将排入水面以上的空间。然后停泵，打开管道6上的塞子，将氧气通过水箱9中的水引入盘10内部的空间。提供的氧气足以将空气从盘10，从管道12，从容器1内水平上自由空间除去（排出）。过一预定时间间隔，用塞子把管道6密封住，容器1和盘10的气体空间内都充满氧气。
这时，盘10中水面与水箱9中水面持平。
然后，启动泵。泵14的排出率为25升/分钟，管16，17和18的内径约为16毫米。流动方向在图1中用箭头标出。水通过反应室15，又流过切向孔24，第一个涡流在部件21的中空抛物面部分23中形成。旋转水流的一股流向抛物面的封闭端，然后折转向前，与另一股水流汇合，这里，由于部件21具有按指数径缩的剖面，形成了一股快速旋转的水流。管道18的水流向容器1。图1中箭头28表示这股水流在管道18中旋转。水通过斜入口管13沿切向流入容器1。
在容器1里，原来平静的水中形成第二个涡流。在容器1中形成稳态涡流要用一段时间（大约一到两分钟）。发明者曾拍下若干涡流形成的照片，图5到7是部分照片的描图表示。
从这些图中可以看出，经过一段多变的回旋，一个龙卷风状的涡流形成了，其中有一个几乎呈园柱形的空部分一直延伸到容器1的低端4的底部。涡流中水滴的速度非常高。在涡流的最上和最大直径处，旋转速度约为50r.p.m（每分钟50转），这个速度沿朝下方向近似按指数函数增加。速度可以这样计算，考虑到流经任何高度的体积是常数，所以速度正比于涡流实际截面积。
当涡流在容器1中稳定下来时，让泵仍开动着，过一段预定时间，在盘10中的水位上升，高于水箱9中的水位。这表明，水面上的一部分氧气已被循环着的水吸收。
图4示意地显示如何计算被水吸收的氧气的量。盘10中原来的水位用标号29表示，水位的增加用H表示，盘10的横截面积设为A。吸收的氧气可表为V＝A×H
已知在0℃时氧气的密度为d＝1.43毫克/立方厘米。如果有必要将被吸收的氧气以毫克为单位表示，那么用毫克表示的氧气质量为m＝d×A×H。乘和A×H应以立方厘米为单位。
氧气是被水吸收的，如果必须给出循环水中氧的相对含量，则应计算Co＝d×A×H/Vw。这一分式表示在处理过程中被水吸收的过量氧气，如果水的体积以升来计，则Co的单位是毫克/升。
可以假设，注入容器1的自来水中溶解的氧已饱，这是因为经过一段自由流动后，标准的自来水实际上已饱和。在室温下，这相当于密度为9毫克/升。
在所举的实施方案例中，盘10的直径为10厘米，水的体积为Vw＝10升。将这些数据代入氧浓度表示式，T＝0℃时，得到Co＝11.225H，T＝20℃时，Co＝10.46H。如果以厘米为单位测量H，Co的单位是毫克/升。
如把计算得的浓度值加上初始浓度，便得总氧气浓度。
表1总结了在1987年5月13日到6月3日之间进行的一系列实验的测量值和计算值。
表1
总浓度到里第一行9mg/l的值相应于水中氧的初始浓度。
图8图示出表1给出的数据，对水的实验在1987年6月3日结束。此时将泵停止，密封系统维持不变。五天后，高度差保持不变，这表明被循环水吸收的气体以稳定状态被捕获在水中。这一结果也表明装置无漏气处。
第五天过后，打开容器，在常压下，将加氧的水充入0.1和0.2升的玻璃瓶中。
在20.5℃，用一个Yellow Springs Instruments Co.，Inc，54型氧气表（Molde 54 Oxygen Meter）对从加氧水中取出的一个样品进行了常规的溶解氧检验，仪器显示溶解氧浓度只有8.5mg/l。
下面用显示的装置不同于图1中的装置的图9作核对。容器1，泵14和盘10与第一实施方案中所用的类似。这里采用了一个供氧的气体源30和一个不带针头的注射器31，而没用图1所示的水箱9和盘10。气体源30，注射器31和管道8与分别带有玻璃塞32、33和34的管道12（12a、12b、12c）相连管道6与管道35相连，管道35的另一端浸在带玻璃塞37的收集器36中。
首先打开管道7，向容器1注入10升过滤水后再关闭管道7。打开壁子32、33和34，将活塞31a从注射器31中抽出。然后，打开玻璃塞33一段时间，以使氧气流入系统，代替其内的空气。将活塞插入注射器31并定位于200毫升刻度处。关闭玻璃塞33。使管道35和收集器36的水位平衡后，关闭玻璃塞37。启动泵14时，容器1内压力，也就是管道35内的压力，降低，这时管道35的水位高于收集器36的水位。停止泵14后，每天两次靠推活塞31a将氧气注入系统来调节收集器36和管道35的水位使之平衡。当注射器内氧气用完后，按上述同样方式关闭玻璃塞34，打开玻璃塞33，以从气体源30向注射器31提供氧气。
用上述方法测量的结果列于下面。每次测量都在上午8：30进行。
表2
完成检测后，停泵，维持整个系统不动。停泵后一天未观察到氧气的吸收或排出。在第二天和第三天里，分别有16ml和24ml氧排出，在第四天和以后，没出现氧的吸收或排出。所以可以说，在停泵第四天和以后，含超量气体的水进入了稳定态。
通过在气体源中用二氧化碳代替氧，进行了二氧化碳的吸收。结果如下：
表3
实验完成之后，停泵，维持整个系统不动。停泵一天后未发现有二氧化碳的吸收或放出。在停泵第二天和第三天里，分别有2ml和116ml的二氧化碳排出。在第四天及以后，有关出现二氧化碳的吸收或排出。因而可以说，在停泵第四天和以后，含超量二氧化碳的水进入了一个稳定态。
用以测量靠上述方法得到的含超量气体的水的稳定性的装置在图10显示出。
烧瓶46装有含超量气体的水，所述水之上的空间充满空气。烧瓶46放在支架47上，可以被燃烧器48加热。烧瓶46的开口由塞子45密封。凝结器44装在烧瓶上。凝结器由冷却水（未标出）冷却。凝结器44的上端由塞子48密封并通过一玻璃管42和一聚烃硅氧塑塑管41与注射器40相连。活塞设定在0点。大气中氧气密度由直读气体探测器（Direct Reading Gas Detector）（Gastech制造）测得，其读数为20.8%。然后把含超量气体（氧气）的水注入烧瓶46并用燃烧器煮沸一小时。沸腾时，注射器中活塞被推回。取下活塞，用同一气体探测器测量注射器40中的氧气密度。测量结果是21.2%。这表明吸收到含超量气体的水中的氧化是稳定的。对二氧化碳进行了类似的检测以估价其稳定性。采用了作二氧化碳密度测量的气体探测器（Gastech制造）。
空气中二氧化碳密度为0.03%。通过煮沸含过量气体的水，5小时后，密度变为5.0%，7小时后，密度变为5.3%，9小时后密度为5.3%，这相当于45.5ml。在图10所示装置的空间总容积基础上，上面的百分数变换为毫升。所以，可以说，煮沸7个小时或更长时间后，含超量气体的水进入了一个稳定态。
在此说明的以下部分将举例证明包含按本发明的方法提供的气体的水的各种用途及影响。为简单起见，根据本发明的富含氧的水将被称作“加氧水”（Oxygenized Water）。
例1
取两滴新采人血置于一块干净的玻璃板上。向第一个血样加一滴自来水。这样稀释的血的颜色变淡，加水后10秒中开始出现凝结。
用一滴加氧水稀释第二滴血样，凝结立即开始并很快结束，血的颜色不变。
对两滴血的稀释是同时进行的。
加氧水优秀的凝结激发作用已被用在oft医生的牙科业务中。采用加氧水能有效地止血。
例2
让六个人饮下一种含酒精饮料（白兰地）。一小时之后测量他们的血液中酒精的含量。测得的平均酒精浓度为1.3‰（在1.25和1.38之间变化）。浓度是这样算得的，用吸收的纯酒精除以体重，再乘上一个对男人为0.6，对女人为0.7的分布因子。在瑞士，这就是表示酒精的标准方法。对驾驶的限制为0.8‰。另外，如果浓度值高于2到3.5‰，人将会丧失意识，超过4‰的浓度会是致命的。
取样之后，每个人喝1分升（dl）靠图1所示装置由自来水制成的加氧水。约1 1/2 小时之后，再次取血样，并测量这些血样的酒精浓度。测得的酒精浓度平均值为0.3‰，在受试人中偏差的大。
喝加氧水后约1小时，这些人报告他们感常变好，酒精影响的症状逐渐消失。取样时，他们都镇定并完全能自我控制。
应该注意到，通常血液中酒精浓度降低速率为每小时0.1‰。将这一常规值与本实验结果，1 1/2 小时降低1‰的速率比较可以看出，1分升加氧水的存在导致人体中酒精代谢率提高七倍。
例3
选择十个染Candida albicans的女人。感染区域在乳房下（6人），手指间（3人），和生殖器与肛门区上（3人）。
在两个星期时间里每天两次加氧水涂抹受感染区及其附近半径2厘米的区域。除此不作其它处理。
病人报告治疗约第三天后不再感到疼痛，但此时皮肤部位患处尚未痊愈。最快的痊愈发生在乳房下的部位，大约在受治疗第七天。最慢的痊愈出现在手指间和手指尖，大约在第十天到第十二天结束时。在生殖器和肛门区，痊愈发生在第十到十三天之后。
一星期之后和一个月之后，所有病人都接受了检查。一星期后的检查中发现手指间接受治疗的一个病人有轻微的病情再发作，患处再次变红。重复治疗四天，病人痊愈。监速一月后，该病人康复。在所有其它监控检查中，病人都痊愈了。
例4
选出手脚，及一例耳朵受一级冻伤（congelatio cutis）的七个男病人。
每日三次用浸了加氧水的消毒药棉处理冻伤部位。待患处晾干后，用抗菌纱布将患处扎起来，除维生素外，不用其它治疗。
在受治疗的第二天或第三天，剧痛开始减轻，再过三到5天后疼痛消失。皮肤的自然颜色恢复，并且在治疗的第十天，所有病人都痊愈。
例5
在一Petri盘上播50粒紫花苜蓿种子，再在其上放能吸水的棉花。吸水棉浸足加氧水断续地添加氧水以维持棉花的润湿状态。约两天后，检查发芽率时发现种子的70%已发芽。用普通水而不是加氧水的对照组的发芽率仅为50%。结果，用加氧水浸泡导致发芽率提高20%。另外，约五天后观察生长速率时，发现平均生长量为28毫米，而对照组只有23毫米。因而发现加氧水对促进植物生长是有效的。
例6
本例涉及根据本发明的含二氧化碳的水的效果。在图1到3所示装置中，维持循环处理24小时，并用二氧化碳代替氧气。把吸水棉放在其上播有50粒紫花苜蓿种子的Petri盘上。吸水棉浸足含二氧化碳的水。断续添加含二氧化碳的水以保持吸水棉润湿。约二天后，检查发芽率时发现50%的种子已发芽，这与用普通水时50%的发芽率没有区别。当约五天后观察生长速率时发现平均生长量为25毫米，而在同样条件下用普通水的对照组的平均生量仅为21毫米。从这些结果发现，根据本发明的含二氧化碳的水也对促进植物生长有作用。
上面这些例子表明，含处于稳定态的过量气体，尤其是氧气，空气，和二氧化碳的水有许多不同的应用领域，在这些领域的结果是很明显的，当然还有更多的应用领域和更多有益的效果。
联系这些直接应用，也许会有人提出这样的问题：饮用过量的加氧水是否可行？在人体结构中有一循环系统，它制止血红蛋白吸收超过需要的氧，即使氧只有肠膜处过量。只通过肺吸入过量的氧也是危险的。
4.附图的简要说明
图1显示根据本发明的装置的第一个实施方案的草图;
图2是图1中反应室的纵剖面图;
图3是反应室在切向孔的平面上的顶截面图;
图4显示怎样测量气体吸收;
图5到7显示涡流形成的初始，中间和最终状态的示意图;
图8显示作为时间的函数的氧气吸收图;
图9显示与图1中显示的实施方案相似的另一实施方案;
图10显示测量含超平衡气体的水的稳定性的装置的一个实施方案的草图。