差异光化学和光力学加工制造技术

本发明专利技术涉及一种将物质选择性暴露于特定波长的电磁能中以引起或促进所需作用的方法，其中每波长电磁能具有足够的通量密度。该方法包括，但不限于破坏、消毒、变性、杀虫、损伤或脱水一或多种物质，更具体地，本发明专利技术涉及将物质，其中可以含有物质的混合物，经受电磁能，同时其光谱特性表现出物质内或物质混合物内的光谱差异，施加能量以引起由吸收差异导致的波长依赖性反应。这种附加的外加能量表现在分子的振动、旋转、磁和电状态变化或量子跃迁，通常该方法采用的波长范围大约是１米秒到１０电子伏，或者能级低于离子化能级的波长。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
很多人都知道需要减少对合成化学品和抗生素，以及杀虫剂和除草剂的使用和依赖。很明显，除非出现安全的替代品，它们对医药、农业和整个社会的影响非常巨大。每年无数剂量的抗生素和其它药品用于控制各种病痛和感染，人类和作物使用无数化学品和放射线，头上有虱子的儿童使用含杀虫剂的香波。在它们有效对抗大量疾病和虫害的同时，由于这些化学品对环境和人类健康的威胁，其使用也日益受到公众关注。发现病原微生物、细菌或害虫产生对化学品、抗生素、药品或杀虫剂的抗性不再是什么新闻，在目标病原或害虫开始出现对新化学品的抗性之前，农学家和医生只能预期5到10年的有效期，因此必须发现替代品。根据食品质量保护法案和清洁空气法案，很多最有效的杀虫剂和除草剂正待去除。这些立法开始考虑环境问题，但是准备放弃这些化学品使全球的农学家再次感受到紧迫，必须找到方法保持它们的经济寿命和国际贸易状况。同时很多抗生素使用方法不正确或其效力正在不完全降低。光化学和光力学反应是本申请的两项内容。光化学反应是光尤其是紫外光影响或引发的反应。选择性光化学加工是尖端的无污染加工或处理方法。光力学反应是一个名词，我们用来描述由电磁能(EME)引起的分子力学反应，弯曲、伸长、摇摆、旋转和振动是物理或力学动作。下面有更详细的解释。本专利技术中每种应用可专门设计选定波长，使光(电磁能)只影响目标或感染，而不影响接受治疗或处理的人或农产品。准备治疗或处理的对象或产品以及相关目标或感染接受测试确定光谱特性。比较从宿主和目标或感染收集的光谱，考虑使用表现最高或最有效差异吸收的频率进行加工。然后评估所考虑频率的可用性、功率转换效率，有效通量密度、发射带宽、过滤或频率调节后的效率，以及宿主在所考虑波长的透过性。选定波长后进行辐射密度测试。如果宿主是非消耗品则进行体外测试。对于可进行破坏性测试的宿主(如食品包括谷物或生肉或鱼，或涂料)，可对产品样品增加选定波长的强度，直至确定对宿主产生有害作用的程度。目标或感染也以同样方式处理并监测死亡或一或多种代谢功能的破坏。由此确定吸收差异和加工参数。加工时间受几个因素限制，其中第一个是差异吸收的数量级。如果有在需要波长处具有窄带发射能力的高强度源，具有高度差异吸收的宿主和相关感染可以有非常短的处理时间。宿主和相关感染差异吸收低时，优选在几个差异点用合适波长进行处理。多模式加工，或多波长处理可以使用不引起宿主有害作用的任何或所有波长。感染与宿主的接近程度(目标在宿主内部或位于其表面)也是一种因素。如果感染在宿主内部，宿主必须对治疗波长有一定程度的透过性，以使能量可达到感染处，或者宿主有能力传导或传递选定能量到感染位置。如果感染位于宿主表面，宿主只需不吸收或反射治疗波长即可。表面感染允许使用更多波长，因为大多数物质有很少的穿透波长。最后，需要考虑产品的物理状态、以及运送产品到暴露位置的方法。专利技术简述本专利技术涉及将物体选择性暴露在单位波长具有足够通量密度的特定波长电磁(EM)能，以引起或促进预期作用。该方法包括但不限于，破坏、消毒、变性、杀虫、分解或脱水一或多种物质。更具体地，本专利技术涉及将物体，其中可含多种物质的混合物，置于具有光谱特性的电磁能中，以利用物质内或物质混合物内的光谱学差异。施加能量以引起由吸收差异导致的波长依赖的反应，这种外加能量表现在分子振动、旋转和电以及磁状态的自身改变或量子跃迁。一般来说，该方法使用的波长范围从约1光秒到约10电子伏，或具有小于电离能的能级的波长。由于害虫或病原不能产生对热或电磁(EM)能吸收的抗性这一事实，本专利技术的差异吸收方法具有优于化学品的优点。另外，本方法不需要新化学品或药品注册的时间和费用，并且可得到良好的放大测试结果供实施。本方法使用的频率不能断开化学键。优选地，所用频率没有足够能量断裂化学键，并且不使用电离能。化学键可以解离、振动、旋转等，但不被断裂。本方法不能造成产品的化学变化，因此，特别适用于有机和商业应用。科学家使用红外(IR)光谱进行定量和定性分析已有几十年，近些年更加优化。现在IR光谱可检测传送带上谷物中的病原，新开发的红外监测系统用于检测谷仓中的虫害。本专利技术的方法不仅检测，而且利用产品和害虫的光谱吸收差异。通过其对于所有不同类型物质的独特作用，本方法使用电磁(EM)能促进不同类型物质的反应。期望作用期望作用用于描述通过使用本方法而得到的预定的积极结果。它包括但不限于，破坏、消毒、变性、杀虫、分解、脱水、标记、标签、照明(illuminate)一或多种物质。照明物质是通过设计的方法将物质暴露于特定的EME波长，以引起物质发射或再发射能量，来帮助鉴定或排除特定物质。标记物质是一种期望作用，其中物质的感染或不期望成分可被改变或激发，从而可被参考。标签或指定目标具有吸引化学品、催化剂、药剂、nanobot等的期望作用。脱水是选择性地减少宿主或宿主的某些部分中存在的水或溶剂的百分比。破坏物质引起过程被阻断或物理性能被改变，以此方式使功能丧失。杀虫是指通过选择性方法去除宿主的某些类型的感染，这些方法将杀死或驱除害虫或形成一种对害虫有害或其不耐受的环境。变性是指通过加热而改变蛋白，以此方式，作为蛋白分子结构改变的结果，导致其原始特性如溶解性被改变，从而用EME作为变性剂。消毒是指通过将物质置于对某些物质有作用的EME中使之死亡，从而对物质灭菌，使其没有活生物。附图简述附图说明图1表示作为波长函数的DNA吸收2表示作为温度函数的DNA吸收图，表明双链DNA的溶链温度图3表示稻米成分的近红外(IR)吸收光谱图4表示 果蝽的吸收光谱图5表示线虫和鳕的吸收光谱图6表示甲壳素的拉曼光谱专利技术详述节肢动物普通生物学就物种数目、全部个体数、总质量及其广泛生活于所有陆地来说，节肢动物是地球上最成功的生物，节肢动物门分为三个亚门螯肢亚门(蝎，蛛，蜱，螨)，甲壳亚门(片脚类，等脚类，陆蟹)，和单肢亚门(昆虫，蜈蚣，百足虫)。这些亚门大约包含一百万种已知物种，在任何给定时间估计有1018个个体。节肢动物确定的特征之一是具有坚硬的外骨骼或角质层。角质层是非细胞的多层膜，覆盖单层上皮细胞，从其分泌形成多层膜。虽然各种节肢动物之间硬度、厚度和组成不同，但整个门的角质层的基本结构和目的相似。角质层一般分为两层薄的最外层的上角质层，和下面的前表皮。前表皮含硬化的甲壳素-蛋白质复合物，它们决定了角质层的形状和强度(与之比较，连接骨片和附属体节的节肢膜保持高度柔性和弹性，因为其蛋白未被硬化)。前表皮也包含一些脂质和蜡质，但与上角质层的程度不同。前表皮中脂肪和蜡质条纹状分布成多个水平层，包括角质层表面上的表面沉积层。尽管非常薄(0.1-3μm)，通过外层位置和化学成分的疏水性，上角质层提供节肢动物角质层主要的防水扩散屏障。生理学广泛研究和很多综述(Blomquist and Jackson，1979；Blomquist andDillwith，1985；Blomquist，1987；Hadley，1981；Lockey，1985，1988；Renobles，1991)已经表明上角质层性质很复杂。其提取物典型含有直链和甲基支化的烃(饱和及不饱和)，蜡和固醇酯，酮-醇的乙酸酯，酮，醇，醛，和游离脂肪酸。与其作为节肢动物的水屏障作用相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为预期的所需作用而选择性激发宿主产品中目标物质的方法，其中根据目标物质的波长依赖性吸收系数，用差异吸收方法将其暴露于电磁能，波长依赖性吸收系数可以将目标物质和宿主产品中存在的其它物质区分开，并且其中希望其它物质没有或很少有激发，该方法包括以下步骤：确定目标物质在每个波长下的光谱特性（Ａ↓［λ］）；确定宿主中存在的其它物质（Ａ↓［Ｈ，λ］）的光谱特性；比较目标和宿主的谱图；鉴定目标和宿主之间的差异吸收区域；鉴定差异区最大差异吸收谱带； 鉴定表现出足够差异同时也表现出最低宿主吸收的谱带或谱线；通过将谱图重叠以显示差异（Ａ↓［λ］），比较并计算宿主和目标之间每波长的差异吸收程度（Ａ↓［Ｔ，λ］／Ａ↓［Ｈ，λ］）；用差示扫描量热计或其它方式鉴定目标热容（ Ｃ↓［Ｔ］）；用差示扫描量热计或其它方式鉴定宿主热容（Ｃ↓［Ｈ］）；确定对目标的临界温度（Ｔ↓［Ｔ，Ｃ］），即在生物学、情感、化学和／或物理状态方面的临界活性所需的作用温度，这将引起或促进所需作用，包括但不限于对一或多种所选 物质进行变性、杀虫、破坏、消毒或脱水；确定对宿主的临界温度（Ｔ↓［Ｈ，Ｃ］），即在生物学、情感、化学和／或物理状态方面的临界活性所不希望的作用温度，这将引起或促进所需作用，包括但不限于对一或多种非选择物质进行变性、杀虫、破坏、消毒或 脱水；对Ｐ／Ａｘｔ求解；用以下方程计算达到对目标的临界温度（Ｔ↓［Ｔ，Ｃ］）每波长所需的能量：Ｐ／Ａｘｔｘ（Ａ↓［λ］）＝Ｅ↓［ａ］＝ｍ↓［１］ｘＴＣｘ（Ｔ↓［ｃ］－Ｔ↓［λ］）；用鉴定的通量密度和以下方程根据宿主吸 收因子（ＨＡ↓［λ］）计算并比较每个处理波长的差异作用：Ｐ／Ａｘｔｘ（Ａ↓［λ］）＝Ｅ↓［ａ］＝ｍ↓［１］ｘＣｘ（Ｔ↓［ｃ］－Ｔ↓［λ］）其中Ｐ＝功率，Ａ＝面积，ｔ＝时间，Ａ↓［λ］＝吸收因子 ，Ｅ↓［ａ］＝吸收能量，ｍ↓［１］＝物质质量，Ｃ＝热容，Ｔ↓［ｃ］＝临界温度，Ｔ↓［ａ］＝环境温度，Ｔ↓［Ｔ，Ｃ］＝目标临界温度，Ｔ↓［Ｈ，Ｃ］＝宿主临界温度，Ｃ↓［Ｈ］＝宿主 热容，Ｃ↓［Ｔ］＝目标热容，吸收因子＝来自波长依赖性谱图的吸收临界温度＝目标所需作用或不希望的作用ＰｘＡｘｔ＝通量密度。...

【技术特征摘要】
US 2001-5-3 60/288,5051.一种为预期的所需作用而选择性激发宿主产品中目标物质的方法，其中根据目标物质的波长依赖性吸收系数，用差异吸收方法将其暴露于电磁能，波长依赖性吸收系数可以将目标物质和宿主产品中存在的其它物质区分开，并且其中希望其它物质没有或很少有激发，该方法包括以下步骤确定目标物质在每个波长下的光谱特性(Aλ)；确定宿主中存在的其它物质(AH，λ)的光谱特性；比较目标和宿主的谱图；鉴定目标和宿主之间的差异吸收区域；鉴定差异区最大差异吸收谱带；鉴定表现出足够差异同时也表现出最低宿主吸收的谱带或谱线；通过将谱图重叠以显示差异(Aλ)，比较并计算宿主和目标之间每波长的差异吸收程度(AT，λ/AH，λ)；用差示扫描量热计或其它方式鉴定目标热容(CT)；用差示扫描量热计或其它方式鉴定宿主热容(CH)；确定对目标的临界温度(TT，C)，即在生物学、情感、化学和/或物理状态方面的临界活性所需的作用温度，这将引起或促进所需作用，包括但不限于对一或多种所选物质进行变性、杀虫、破坏、消毒或脱水；确定对宿主的临界温度(TH，C)，即在生物学、情感、化学和/或物理状态方面的临界活性所不希望的作用温度，这将引起或促进所需作用，包括但不限于对一或多种非选择物质进行变性、杀虫、破坏、消毒或脱水；对P/Axt求解；用以下方程计算达到对目标的临界温度(TT，C)每波长所需的能量P/Axtx(Aλ)＝Ea＝mlxTCx(Tc-Tλ)；用鉴定的通量密度和以下方程根据宿主吸收因子(HAλ)计算并比较每个处理波长的差异作用P/Axtx(Aλ)＝Ea＝mlxCx(Tc-Tλ)其中P＝功率，A＝面积，t＝时间，Aλ＝吸收因子，Ea＝吸收能量，ml＝物质质量，C＝热容，Tc＝临界温度，Ta＝环境温度，TT，c＝目标临界温度，TH，c＝宿主临界温度，CH＝宿主热容，CT＝目标热容，吸收因子＝来自波长依赖性谱图的吸收临界温度＝目标所需作用或不希望的作用PxAxt＝通量密度。2.如权利要求1所述的选择性激发物质的差异吸收方法中，包括进一步选择某种电磁能源的步骤，这种电磁能表现出满足波长和通量密度要求的发射特性，其中包括但不限于白炽灯和荧光灯、火花、电弧、气体放电管、激光器、谐波发生器、微波激射器、磁电管，速调管、自由电子激光器、参数和分子振荡器、电子管、半导体设备和旋转发生器。3.如权利要求1所述的选择性激发物质的差异吸收方法中，包括进一步的步骤确定是否需要调节通量或收缩发射；评估光源的线数、每线功率、或黑体发射曲线；并评估方法的成本性能。4.如权利要求1所述的选择性激发物质的差异吸收方法中，包括进一步进行通量优化的步骤，其中包括但不限于，过滤、转换、倍增、Q转换、脉冲、聚焦、反射、光栅、泵浦、加速、激发或其它优化能量的方法。5.如权利要求1所述的选择性激发物质的差异吸收方法中，包括进一步的步骤确定能量传输到处理位点或加工区域的方法；选择已知传递所选处理波长的传输方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：B皮尔斯，
申请(专利权)人：先进光技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]