发射远红外辐射和特定低剂量的电离辐射的陶瓷模块的制作方法

本发明涉及一种陶瓷模块，所述模块用于组装到治疗设备中以基于辐射兴奋效应采用远红外辐射和低剂量电离辐射的辐照来对人体或动物体进行治疗。更具体地说，本发明涉及一种陶瓷模块，所述模块同时发射3-16μm波长谱范围内的远红外辐射和0.1-11μsv/h范围内的(微西弗/小时)特定剂量率的电离辐射。所述陶瓷模块可单独使用，亦可作为治疗设备的部件，以提高人类或动物的生理机能、免疫能力、健康和平均寿命。

背景技术：

1、兴奋效应是指由任何低剂量的药剂对任何系统产生的刺激。辐射兴奋效应是一种针对电离辐射处于低水平暴露下为良性且可能具有有益作用的假设。这与线性无阈(lnt)模型相反，所述lnt模型假设电离辐射对健康产生的负面影响与剂量成正比，且不存在"安全剂量"(阈值)。

2、虽然大多数权威人士均认为lnt模型是最合适的模型，但许多研究均提出了放射生物兴奋效应，认为100msv/y(毫西弗/年)的辐射水平实际上可能对健康起着积极作用，或至少是中性作用。

3、电离辐射对人体产生的影响可描述如下。电离辐射的初反应是针对占软组织中分子总数约98％的水(h2o)。电离辐射从水中产生各种氧物种，包括离子/自由基，例如，h3o+(水合氢离子(hydronium ion))、h2o+(氧鎓离子(oxonium ion))、ho+(水合氢离子(hydroxonium ion))、ho-(羟自由基)、ho2-(氢过氧自由基)、o-(氧自由基)、o2–(超氧离子)、o22–(过氧离子)、o3–(臭氧离子)和ho2–(过氢化氧离子)。这些离子/自由基中的每一个均热衷于攻击附近物质，制造不寻常的化合物和原子碎片(自由基)，导致dna和rna的结构发生改变，从而彻底改变代谢途径并杀死组织细胞。

4、这有可能对人造成有害影响，特别是在高暴露水平下。因此，大家都知道，电离辐射可穿透人体，并且辐射能量可被组织吸收；电离活动可改变身体细胞内的分子；密集暴露于电离辐射可能会对皮肤或组织造成损伤，从而可能造成最终伤害(例如，癌症)等。

5、尽管如此，科学研究表明低剂量辐照并不足以杀死健康的哺乳动物细胞。如果破坏速度不是太快，可避开或修复健康组织中的损伤，而且整体反应可能呈“生物阳性(bio-positive)”。一个主要的影响是对免疫系统的激活。

6、低剂量辐照以多种方式激活免疫系统：加快伤口愈合，以及增强对毒素、感染和肿瘤细胞注射的抵抗力。例如，科学研究表明：低剂量辐照可增加淋巴细胞的生成。通过破坏对辐射敏感的t抑制细胞，提高了淋巴细胞的搜索和破坏功能。这使得其他t细胞更加高效。

7、其他研究论文还表明了免疫系统的许多重要成分(酶和代谢物)的细胞浓度均因对宿主的低剂量辐照而增加。细胞功能和酶特性的变化支持了关于辐射兴奋效应的论点。显而易见的是，提高的免疫能力对进行轻度辐照实验的动物和人类的平均寿命的增加做出了贡献。

8、当与非辐照对照组相比时，暴露于低剂量辐照的队列显示出生理功能在统计学上发生了显著增加。低剂量辐照会刺激许多与损伤控制和改善健康相一致的生理参数。例如，躯干的低剂量辐照是一种治疗恶性淋巴瘤和降低癌症死亡率的最有效的方法。实验数据显示，在40％的动物实验中，进行低剂量辐照后自发性癌症的发生率有所下降。

9、辐射兴奋效应的理论认为，在背景辐射剂量率(1msv/y)和安全最大剂量极限(100msv/y)划定的低剂量水平范围内，可能存在有益的剂量反应效应。在任何给定剂量率下，对电离辐射的生理反应与剂量的对数成正比。这意味着可以利用1-100msv/y范围内的辐照剂量率来操控和实现有益反应，但前提是存在此类辐射源。

10、本发明人进一步确定了在1-20msv/y的暴露水平下的细分，该细分呈现了最佳生物效应的安全剂量。最佳性能剂量率相当于0.1-2.3μsv/h(1年＝8760小时)。

11、本发明人还研究发现，如果仅对局部身体进行辐照，则由于每个器官对辐照的敏感性取决于其组织类型，计算有效剂量时必须要考虑到各个器官接受的剂量。组织加权系数用于计算这些单个器官的剂量贡献。例如，结肠、肺、乳房和胃的组织加权系数(wt)为0.12，而膀胱、肝、甲状腺和食道的wt为0.04。皮肤和大脑的wt最低，为0.01，身体的其余部分为0.12。只有根据这些相关器官的总剂量才能给出全身的有效剂量。

12、基于该项研究，本发明人已认识到有必要将1-100msv/y剂量率的理论范围划分为若干部分，并将辐射源划分为若干模块。需要剂量率为1-4msv/y(或大约0.1-0.5μsv/h)的单个辐射模块。因此，可将若干个此类模块组装成治疗设备，以酌情发射任何预定的有效剂量，以供实际应用。

13、在研究辐射兴奋效应理论的过程中，本发明人发现，同时补充低剂量电离辐射和远红外(fir)辐射可能会具有强相互作用效应，以实现更充分的健康。例如，这种辐射补充可在三磷酸腺苷(atp)的水解中表现出来。

14、水解是水分子(h2o)打破一个或多个化学键的任何一种化学反应。生物水解是指裂解(cleavage)生物分子(例如，体内的蛋白质、脂肪、油、碳水化合物和多糖)，其中水分子被消耗来促使较大分子分离成各个组成部分。对水分子进行电离辐照会从水中产生各种氧离子/自由基，从而可能会极大地提高水解过程的效率。

15、atp为一种在细胞内携带能量的分子。所有活细胞均需出于两个主要目的来持续供应能量：微分子和大分子生物合成，以及离子和分子穿过细胞膜的主动转运。在人体中，营养物质氧化产生的能量并不是被直接使用，而是被输送到一种特殊的能量储存分子—atp中。

16、水解atp时，释放能量。atp可以通过以下两种方式进行水解：

17、atp+h2o→adp+pi

18、atp+h2o→amp+ppi

19、(其中，adp＝二磷酸腺苷；amp＝一磷酸腺苷；

20、pi＝磷酸盐；并且ppi＝焦磷酸盐)。

21、atp水解成adp和无机磷酸盐(pi)时，会释放出30.5kj/mol的焓，其中自由能变化为3.4kj/mol。

22、上述反应中atp的红外吸收带为：在9.75-11.48μm处的p-o-p键延伸(stretch)，以及在8.33-9.09μm处的p＝o键延伸。fir光子的吸收对反应过程的贡献约为11-15kj/mol，这可能是重要的。

23、在fir辐射和低剂量电离辐射的共同作用下，atp的水解可以有效提供能量来驱动活细胞中的多个过程，包括肌肉收缩、神经冲动传播和化学合成。随着从atp获得的能量的增加，细胞可以更有效地运作，恢复自身活力并修复损伤。

24、atp是合成rna所需的四个“单体”之一。该过程由rna聚合酶推动。一个类似过程发生在dna形成过程中，但atp首先被转化为datp(脱氧核苷酸)的情形除外。dna复制和dna转录也消耗atp。

25、当身体有足够的atp时，就能够在各器官系统、合成dna和rna，将化学品运入细胞和从细胞运出、生成必要蛋白质、以及细胞和机体生存所需的多个其他关键过程之间进行有效沟通。这最终有助于激活免疫系统，以抵消低剂量电离辐射对dna和rna造成的损伤。

26、atp不仅是细胞内部必不可少的能量来源，还在细胞间传递重要信息，在用于细胞通讯的信号转导通路中使用。例如，细胞可能被赋予生长、代谢、分化为特定类型或甚至死亡的信号。atp信号传导可以导致保护性和愈合性反应，包括激活血小板以形成血块，从而阻止新伤口出血。同样有前景的治疗领域是消化系统。从肠道神经系统发送到肠壁的atp作用于p2x和p2y受体，以控制使食物在肠道中移动的节律性收缩。因此，fir与低剂量电离辐射一起，可用作肠易激综合征(ibs)及其更严重形式(克罗恩氏病)的潜在治疗方法。

27、atp也可作为身体的天然抗癌工具之一。atp信号传导在一定程度上促进了肿瘤细胞凋亡并且在一定程度上促进了细胞分化，从而减缓了肿瘤细胞增殖。实验室工作表明，atp可以抑制肿瘤生长，包括前列腺癌、乳腺癌、结直肠癌、卵巢癌和食道癌以及黑色素瘤细胞。

28、如上文所披露的，同时暴露于fir辐射和低剂量电离辐射可提高水解效率，并改变atp分子的生化行为，从而为改善人类健康提供不寻常的机会。这一新发现促使需要一种可靠且持久的辐射源，所述辐射源可同时发射远红外辐射和低剂量电离辐射，正如本发明所提出的那样。

29、综上所述，本发明人发现，最好能提供同时发射3-16μm波长谱范围内的远红外辐射和0.1-11μsv/h范围内的特定剂量率的电离辐射的陶瓷模块。所述陶瓷模块可单独使用，亦可组装成最大电离辐射水平不超过11μsv/h的治疗设备。在0.1-11μsv/h(或1-100msv/y)的特定剂量率下的电离辐射是本发明的一个基本方面。

30、现有技术包括几项提高燃料燃烧效率的发明，这些发明使用远红外发射陶瓷粉末与放射性稀土矿石粉末一起生成所谓的"负离子"(例如美国专利6,200,537、7,406,956、8,104,455和8,176,899)。所有这些发明均未明确说明电离辐射的剂量率，并在当设备与身体密切接触以进行治疗时，在所提出的治疗应用中可能存在辐射过量的潜在风险。

31、例如，fujii(美国专利7,406,956)使用15克的镭，其可以在高达260msv/y的剂量率下进行辐照，远高于100msv/y的容许年安全剂量。lee(美国专利8,176,899)使用一种含有来自独居石组的(ce、th、u)po4的矿石，所述独居石组含有高放射性磷酸钍(thpo4)。然而，独居石的钍含量从矿物到矿物以及从矿床(deposit)到矿床都具有很大差异。某些碳酸盐岩的独居石基本上不含钍，而一些其他独居石中的钍含量可以是可变的，并且有时可以达到20-30％。剂量率有可能达到一个危险的高水平，即>1sv/y。

32、现有技术中用于治疗设备的一些发明涉及使用fir发射陶瓷粉末与"稀土元素"或"具有天然放射性的矿石粉末"(例如，美国专利6,402,991、6,890,457、7,395,554、7,637,858、7,976,934和专利申请20120175526)。这些专利中使用的放射性物质主要是独居石和镭。同样，这些发明未能在教导中明确说明辐射剂量率，并且很可能在不适用于兴奋效应的剂量水平下进行辐照。此外，这些发明均使用粉末形式的物质，与煅烧粉末混合物以形成成形制品的要求相矛盾，而本发明提出的陶瓷模块用于组装成可根据治疗需要酌情以特定辐射剂量率辐照人体的治疗设备。

33、基于上述讨论，本发明人发现了一种使用陶瓷模块同时发射3-16μm波长谱范围内的远红外辐射和0.1-11μsv/h范围内的特定剂量率下的电离辐射的新方法。所述陶瓷模块可单独使用，亦可组装成用于提高人类或动物的生理机能、免疫能力、健康和平均寿命的治疗设备。

34、现有技术未能提出应用0.1-11μsv/h范围内的特定剂量率的电离辐射来获得有益辐射兴奋效应的教导。此外，现有技术中使用放射性物质但没有说明其辐射剂量率，可能会给用户带来过度暴露于大于11μsv/h的电离辐射的风险，这是非常有害且危险的。遵循这些教导的人应该采取适当的预防措施，特别是避免与现有技术的设备直接接触。

35、目标与优势

36、因此，本发明的一个目的是提供一种陶瓷模块，其同时发射3-16μm波长谱范围内的fir辐射和0.1-11μsv/h范围内的特定剂量率下的电离辐射。

37、本发明的另一个目的是提供一种陶瓷模块，其用于组装成基于兴奋效应理论的治疗设备，以有效改善人体或动物体的健康状况；

38、此外，本发明的又一个目的是提供一种简单、易于使用且免维护的治疗设备，其可灵活地附接至需要治疗的人体或动物体的任何部位。

39、这些目标都通过同时发射3-16μm波长谱范围内的远红外辐射和<11μsv/h的特定剂量率下的电离辐射的陶瓷模块来实现的。所述陶瓷模块包括成形陶瓷制品，其基本上由具有覆盖3-16μm波长谱的至少一部分的特定光谱亮度的选定fir发射氧化物的粉末以及以0.1-11μsv/h范围内的剂量率发射电离辐射的放射性氧化物的粉末的混合物制成。所述陶瓷模块可固定在柔性附接装置中，并紧邻需要治疗的身体部位放置。

40、基于以下描述，本发明的其他目的、特征和优点在下文中对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

技术实现思路

1、根据本发明，一种陶瓷模块包括选定的发射fir的氧化物的粉末和发射电离辐射的至少一种放射性元素或含有这种放射性元素的氧化物的粉末的混合物，所述混合物与键合剂一起在900℃以上的温度下煅烧成成形陶瓷制品，以同时发射3-16μm波长谱范围内的远红外辐射和0.1-11μsv/h范围内的特定剂量率下的电离辐射，为基于辐射兴奋效应改善人体或动物体的健康状况提供了一种有效手段。