CN101743199A - 用于处理液体以及在液体中制造某些组分（例如纳米粒）的连续方法、装置以及获得的纳米粒和纳米粒/液体溶液 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于连续制造纳米粒、微粒和纳米粒/液体溶液的方法和装置。纳米粒(和/或微米尺寸的颗粒)包括各种不同的可能组成、尺寸和形状。可以通过利用至少一种可调节的等离子体(例如，由至少一个AC和/或DC电源产生)，该等离子体与液体表面的至少一部分相连通。连续工艺使至少一种液体流入、流过或流出至少一个沟槽元件，该液体在所述沟槽元件中被加工、调制和/或作用。

Description

用于处理液体以及在液体中制造某些组分(例如纳米粒)的连续方法、装置以及获得的纳米粒和纳米粒/液体溶液
发明领域
本发明一般涉及用于连续制造纳米粒、微粒和纳米粒/液体溶液的新方法和新装置。纳米粒(和/或微米尺寸的颗粒)包括各种不同的可能的组成、尺寸和形状。可以通过例如优选利用至少一种可调节的等离子体(例如由至少一个AC和/或DC电源产生)，使颗粒(例如纳米粒)存在(例如产生)于液体(例如水)中，该等离子体与液体表面的至少一部分相连通。至少一种随后的和/或基本上同时的可调节的电化学加工技术，也是优选的。多种可调节的等离子体和/或可调节电化学加工技术是优选的。连续工艺导致至少一种液体流入、流过或流出至少一个沟槽元件，该液体在所述沟槽元件中被加工、调制和/或作用。结果包括在液体中形成的组分，包括液体中存在的微米尺寸的颗粒和/或具有新的尺寸、形状、组成和性质的纳米粒(例如基于金属的纳米粒)。
发明背景
存在许多用于生产纳米粒的技术，包括在Brian L.Cushing，Vladimire L.Kolesnichenko和Charles J.O′Connor所写的“RecentAdvances in the Liquid-Phase Syntheses of Inorganic Nanoparticles”中提出的技术，该文章发表于Chemical Reviews，volume 104，pages3893-3946；其主题内容通过明确引用结合于此。
此外，由Clemens Burda，Xiaobo Chen，Radha Narayanan和MostafaA.El-Sayed所写的文章“Chemistry and Properties of Nanocrystals ofDifferent Shapes”，发表于Chemical Reviews，volume 105，pages1025-1102；公开了额外的加工技术，其主题内容通过明确引用结合于此。
Benjamin Wiley，Yugang Sun，Brian Mayers和Younan Xia所写的文章“Shape Control of Silver Nanoparticles”，发表在Chemistry-AEuropean Journal，volume。
此外，Mirkin等人2006年4月25日发表的标题为“Methods ofControlling Nanoparticle Growth”的美国专利No.7,033,415，以及Mirkin等人2006年11月14日发表的标题为“Non-Alloying Core ShellNanoparticles”的美国专利No.7,135,055，都公开了额外的用于纳米粒生长的技术，二者的主题内容通过明确引用结合于此。
此外，Jin等人2006年11月14日发表的标题为“Nanoprisms andMethod of Making Them”的美国专利No.7,135,054，其内容也通过明确引用结合于此。
开发本发明是为了克服已知的加工技术中存在的各种缺陷/低效，并获得用于制造以前不能实现的各种不同形状和尺寸的纳米粒和/或新的纳米粒/液体材料的新的、可控的方法。
发明内容
本发明一般涉及用于在液体中连续制造各种不同成分、包括微米尺寸的颗粒、纳米粒和纳米粒/液体溶液的新方法和新装置。生产的纳米粒可以具有各种不同的可能的组成、尺寸和形状，表现出各种不同的新的、有趣的物理、催化、生物催化和/或生物物理性质。在方法中使用和产生/改性的液体，在微米尺寸的颗粒和纳米粒的制造和/或功能化中，发挥了重要作用。可以通过例如优选利用至少一种可调节的等离子体(例如由至少一个AC和/或DC电源产生)，使颗粒(例如纳米粒)存在(例如产生)于至少一种液体(例如水)中，该可调节的等离子体与液体表面的至少一部分相连通。各种不同组成和/或独特构造的基于金属的电极，优选用于可调节等离子体的形成，但是基于非金属的电极也可以使用。至少一种随后的和/或基本上同时的可调节的电化学加工技术的使用，也是优选的。各种不同组成和/或独特构造的基于金属的电极，优选用于电化学加工技术中。电场、磁场、电磁场、电化学、pH等，仅仅是可以被可调节等离子体和/或可调节电化学加工技术正向地作用的一些变量。为了获得本发明的许多加工优点，以及许多从实践优选实施例的教导而获得的新的组合物，优选使用多种可调节的等离子体和/或可调节的电化学技术。整个工艺是连续工艺，具有许多相伴的优点，其中至少一种液体、例如水，流入、流过或流出至少一个沟槽元件，该液体被所述至少一种可调节的等离子体和/或所述至少一种可调节电化学技术加工、调制、改性和/或作用。连续加工的结果包括在液体中的新组分、微米尺寸的颗粒、悬浮在液体中的具有新的尺寸、形状、组成和/或性质的纳米粒(例如基于金属的纳米粒)，这样的纳米粒/液体混合物以有效和经济的方式产生。
词组“沟槽元件”用于整个文本中。该词组应该被理解为是指大量各种不同的流体操作装置，包括管道、半管、材料或物体中存在的通道或凹槽、导管、管线、筒管、斜槽、软管和/或滑槽，只要它们与本文公开的方法相容。
诸如使用特定晶体生长技术的其他加工技术，公开于标题为“Methods for Controlling Crystal Growth，Crystallization，Structures andPhases in Materials and Systems”的共同待决的专利申请中，该申请2003年3月21日递交，由世界知识产权组织在2003年10月30日在出版号WO 03/089692下出版，并且其美国国家阶段的申请在2005年6月6日递交，且由美国专利商标局在2006年2月23日在出版号20060037177下出版(发明人分别为Bentley J.Blum，Juliana H.J.Brooks和Mark G.Mortenson)。两个申请的主题内容通过明确引用结合于此。这些申请教导了例如如何从溶液中倾向性生长一种或多种特定的晶体或晶体形状。此外，干燥、浓缩和/或冷冻干燥，也可以用于去除至少一部分或基本上所有的悬浮液体，产生例如脱水的纳米粒。
本发明的一个实施例的重要方面涉及产生可调节的等离子体，该可调节的等离子体位于液体表面的至少一部分附近(例如上方的)至少一个电极与液体表面的至少一部分本身之间。液体被放置成与至少一个第二电极(或多个第二电极)电连通，使液体的表面用作电极，以有助于形成可调节的等离子体。除了在这种构造中液体的表面是活性电极的参与者之外，这种构造具有与介质阻挡放电构造相类似的特定特征。
使用的每种可调节等离子体可以位于液体表面上方的至少一个电极与液体表面之间，这是由于至少一个导电的电极位于(例如至少部分位于)液体内部的某处。至少一个电源(在优选实施例中，至少一个电压和安培源，例如变压器)，在位于液体表面上方的至少一个电极与接触液体表面(例如至少部分位于或基本上完全位于液体内)的至少一个电极之间，进行电连接。电极可以具有任何适合的组成和适合的物理构造(例如尺寸和形状)，这在位于液体表面上方的电极与液体表面本身的至少一部分之间，导致所需等离子体的产生。
在电极之间(例如包括用作用于形成等离子体的至少一个电极的液体表面)施加的功率(例如电压和电流强度)，可以通过包括AC和DC源及其变体和组合的任何适合的源(例如来自变压器的电压)产生。一般来说，位于内部(例如至少一部分低于液体表面)的电极或电极组合，通过向液体或溶液提供电压和电流，参与了等离子体的产生，但是，可调节的等离子体实际上位于液体表面上方的电极的至少一部分(例如其头部或尖端)与液体表面本身的一个或多个部分或区域之间。就此而言，当在电极与液体表面周围和/或之间达到或维持气体或蒸气的击穿电压时，可以在上面提到的电极(即位于液体表面的至少一部分上方的电极和液体表面的一部分本身)之间产生可调节的等离子体。
在本发明的一个优选实施例中，液体包括水，并且水的表面与水表面上方的电极之间的气体(即参与可调节等离子体形成的气体或大气环境)包括空气。可以控制空气，以包含各种不同的水含量或所需的湿度，这可以按照本发明产生不同组成、尺寸和/或形状的纳米粒(例如可调节的等离子体和/或溶液中不同量的特定组分，可以是位于液体表面上方的空气中水分含量的函数)，以及不同的加工时间等。
对于干燥空气来说，在标准压力和温度下的击穿电场是大约3MV/m或大约30kV/cm。因此，当例如金属尖端周围的局部电场超过大约30kV/cm时，可以在干燥空气中产生等离子体。方程(1)给出了击穿电场“Ec”与两个电极之间的距离“d”(单位为米)之间的经验关系：
E c = 3000 + 1.35 d kV / m 方程1
当然，击穿电场“Ec”将随着位于电极之间的气体的性质和组成而变化。就此而言，在一个优选实施例中，当水是液体时，在“电极”之间(即位于水表面上方的至少一个电极与用作用于等离子体形成的一个电极的水表面本身之间)的空气中，可以固有地存在显著量的水蒸气，并且这样的水蒸气对在其之间产生等离子体所需的至少击穿电场有影响。此外，由于可调节的等离子体与水表面的相互作用，可能引起在产生的等离子体中和周围局部存在更高浓度的水蒸气。在产生的等离子体中和周围存在的“湿度”的量，可以通过本文中随后更详细进行讨论的各种不同技术控制或调节。同样地，在任何液体中存在的特定成分可以形成至少一部分组分，这些组分形成了位于液体表面与液体表面附近(例如沿着液体表面)的电极之间的可调节的等离子体。可调节的等离子体中的组分，以及等离子体本身的物理性质，可以对液体以及某些加工技术具有剧烈的影响(在本文中随后更详细地讨论)。
在电极处和附近产生的电场强度，典型情况下在电极的表面处最大，并且典型地随着距电极表面距离的增加而降低。在涉及在液体表面与位于液体附近(例如上方)的至少一个电极之间产生可调节的等离子体的情况下，位于液体表面上方的电极与液体表面本身的至少一部分之间的气体体积的一部分，可以包含足够的击穿电场，以产生可调节的等离子体。这些产生的电场可以影响例如可调节的等离子体的行为、液体的行为、液体中的组分的行为等。
就此而言，图1a示出了点源电极1的一个实施例，该电极具有三角形的横截面形状，位于以例如在方向“F”上流动液体3的表面2的上方“x”的距离。当适合的电源10被连接到点源电极1与电极5之间，该电极5与液体3相接触(例如至少部分位于液体3的表面2下方)时，可以在电极1的头部或尖端9与液体3的表面2之间产生可调节的等离子体4。应该指出，在特定条件下，电极5的尖端9’实际上可以在物理上位于液体3的体表面2的略微上方，但是液体仍然通过一种被称为“泰勒锥(Taylor cones)”的现象与电极相接触。泰勒锥讨论在Inculet在1995年12月26日发表的标题为“Method and Apparatusfor Ozone Generation and Treatment of Water”的美国专利No.5,478,533中，其主题内容通过明确引用结合于此。就此而言，图1b示出了与图1a示出的相类似的电极构造，除了在电极5与液体3的表面2(或实际上有效表面2’)之间的电连接使用泰勒锥“T”之外。泰勒锥的产生和使用在本文的其他之处进行了更详细讨论。
在图1a中示出的实施例中产生的可调节等离子体区4，对于至少一部分过程来说，通常可以具有与锥形结构相对应的形状，并且在本发明的某些实施例中，对于基本上整个过程都可以维持这种锥形的形状。可调节的等离子体4的体积、强度、组分(例如成分)、活性、准确的位置等，将依赖于许多因素而变化，包括但不限于距离“x”，电极1的物理和/或化学组成，电极1的形状，电源10(例如DC、AC、整流过的AC、DC和/或整流过的AC的施加的极性、RF等)，电源所施加的功率(例如施加的电压、施加的安培、电子速度等)，由施加的电源或周围的电场、磁场或电磁场、声场产生的电场和/或磁场的频率和/或幅度，在电极1与液体3的表面2之间和/或附近的天然存在的或供应的气体或大气的组成(例如空气、氮气、氦气、氧气、臭氧、还原性大气等)，液体3的温度、压力、体积、在方向“F”上的流速，液体3的光谱特征、组成成分，液体3的导电性，电极1和5附近和周围的液体的横截面面积(例如体积)，(例如液体3被允许与可调节的等离子体4相互作用的时间量，以及这种相互作用的强度)，在液体3的表面2处或附近的大气流(例如空气流)的存在(例如风扇或提供的大气运动机构)，等等(在本文后面更详细讨论)。
在本发明的一个实施例中，在图1a的可调节等离子体4的产生中涉及电极1的成分，是基于金属的成分(例如金属，诸如铂、金、银、锌、铜、钛和/或其合金或混合物等)，但是电极1和5可以由任何与本文公开的发明的各个方面(例如，加工参数)相兼容的适合的材料制成。就此而言，当在例如液体3(例如，水)的表面2上方的空气中产生等离子体4时，通常将产生至少一些臭氧，以及一定量的氮氧化物和其他成分(在本文的其他之处进行更详细讨论)。这些产生的成分可以被控制，并且会对于获得的纳米粒和/或产生的纳米粒/溶液的形成和/或性能有帮助或有害，并且可能需要通过各种不同的技术来控制，这将在本文后面更详细讨论。此外，每个等离子体4的发射光谱也根据同样的因素而变化(在本文后面更详细讨论)。如图1a中所示，可调节的等离子体4实际上与液体3的表面2接触。在本发明的这个实施例中，来自电极1的材料(例如，金属)可以构成可调节的等离子体4的一部分(例如，并且因此是等离子体发射光谱的一部分)，并且可以被引起成为例如“溅射”在液体3(例如水)上或其中。因此，当金属用作电极1时，可以在液体3中发现元素金属、金属离子、路易斯酸、Bronsted-Lowry酸、金属氧化物、金属氮化物、金属氢化物、金属水合物和/或金属碳化物等(例如，对于至少一部分工艺来说)，这取决于与可调节的等离子体4相关的操作条件的特定设置。这些组分可以是暂时存在的，或者也可以是半永久或永久的。此外，根据例如液体3中和周围的电场、磁场和/或电磁场的强度以及液体3的体积(在本文的其他之处进行了更详细讨论)、电极1和5的物理和化学结构、大气(天然存在的或提供的)、液体组成，可以在液体3中发现或多或少量的电极材料(例如，金属或金属衍生物)。在特定情况下，在液体3或等离子体4中发现的材料(例如，金属或金属复合材料)或组分(例如路易斯酸、Bronsted-Lowry酸等)，会具有非常需要的效应，在这些情况下相对大量的这种材料将是理想的；但是在其他情况下，在液体3中发现的某些材料(例如副产物)可能具有不想要的效应，并因此在基于液体的最终产物中可能希望这些材料的量最小化。因此，电极组成可以在根据本文公开的实施例形成的材料中发挥了重要作用。本发明的这些组分之间的相互影响，将在本文后面更详细讨论。
此外，电极1和5可以具有相类似的化学组成和/或机械构造，或具有完全不同的组成，以便获得各种不同的液体组成和/或结构和/或本文后面讨论的具体的效应。
电极1和5、或1和1(在本文后面示出的)、或5和5(在本文后面示出的)之间的距离，是本发明的一个重要方面。一般来说，在本发明中使用的电极的最接近的部分之间的最小距离“y”的位置，应该大于距离“x”，以便防止在电极(例如电极1和电极5)之间出现不想要的电弧或形成不想要的电晕或等离子体。本发明的涉及电极的设计、电极的位置、以及各种不同电极之间的电极相互作用的特点，在本文后面更详细地讨论。
通过电源10施加的功率，可以是在本发明的所有工艺条件下产生所需可调节的等离子体4的任何适合的功率。在本发明的一个优选方式中，使用了来自升压变压器(在本文后面更详细地讨论)的交流电。在另一个优选实施例中，整流过的AC源产生了带正电的电极1和带负电的液体3的表面2。在另一个优选实施例中，整流过的AC源产生了带负电的电极1和带正电的液体3的表面2。此外，诸如RF电源的其他电源也可以用于本发明。一般来说，电极部件1和5的组合、电极1和5的物理尺寸和形状、电极的制造工艺、电极1和/或5的质量、电极1的尖端9在液体3的表面2上方的距离“x”、电极尖端9与表面2之间的气体的组成、液体3的流速和/或流动方向“F”、提供的液体3的量、电源10的类型，都对为了在液体3的表面2与电极尖端9之间获得受控的或可调节的等离子体4所需的设计以及因此功率需求(例如，击穿电场)有贡献。
进一步参考图1a中所示出的构造，电极支架6a和6b能够通过任何适合的机构降低或升高(并因此电极能够被降低或升高)。例如，电极支架6a和6b能够在绝缘元件8(在横截面中示出)中并通过绝缘元件8降低或升高。这里示出的机械实施例包括外/内螺纹。部分6a和6b可以通过例如附加的电绝缘部7a和7b覆盖。电绝缘部7a和7b可以是阻止当个体与电极支架6a和6b形成界面时(例如，试图调节电极的高度)而发生的不想要的电流、电压、电弧等的任何适合的材料(例如，塑料，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，丙烯酸树酯，聚氯乙烯(PVC)，尼龙，橡胶，纤维材料等)。同样地，绝缘元件8可以由阻止不想要的电事件(例如电弧、熔化等)发生的任何适合的材料，以及在结构上和环境上适合于实践本发明的任何材料制成。典型的材料包括诸如聚碳酸酯的结构塑料、树脂玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、丙烯酸树酯等。其他适合用于本发明的材料在本文别处更详细讨论。
图1c示出了用于升高和降低电极1、5的另一个实施例。在该实施例中，每个电极的电绝缘部7a和7b，由存在于摩擦机械装置13a、13b和13c与部分7a和7b之间的压力配合固定在位。摩擦机械装置13a、13b和13c可以由例如弹簧钢、弹性橡胶等制成，只要能够在其间维持足够的接触就行。
优选的用于自动升高和/或降低电极1、5的技术在本文后面讨论。电源10可以以任何方便的电方式与电极1和5相连。例如，导线11a和11b可以位于电极支架6a、6b(和/或电绝缘部7a、7b)的至少一部分内，其主要目的是获得部分11a、11b之间以及因此电极1、5之间的电连接。
图2a示出了本发明优选实施例的另一个示意图，其中本发明的控制装置20与电极1和5相连接，使得控制装置20遥控(例如，在另一个装置的命令下)进行电极1、5相对于液体3的表面2的升高和/或降低。本发明的控制装置20在本文后面更详细讨论。在本发明的这一个优选情况下，电极1和5可以例如遥控降低和控制，也可以通过适合的控制器或包含软件程序的计算机(在图2a中没有示出)进行监测和控制(在后文中详细讨论)。就此而言，除了在电极5与液体3的表面2(或有效表面2’)之间利用泰勒锥“T”进行电连接之外，图2b示出了与图2a中示出的相类似的电极构造。因此，在图1a、1b和1c中示出的实施例应该被当作是使用本发明技术的手动控制装置，而图2a和2b中示出的实施例应该被当作是包括了可以对适当的命令作出响应，遥控升高或降低电极1和5的自动装置或组件。此外，图2a和图2b的本发明的优选实施例也可以使用计算机监测和计算机控制电极1的尖端9(以及电极5的尖端9’)距离表面2的距离“x”(在后文中更详细讨论)。因此，用于升高和/或降低电极1和5的适合的命令，可以来自于个体操作者，和/或诸如控制器或计算机的适合的控制装置(在图2a中没有示出)。
图3a大部分对应于图2a和2b，但是图3b、3c和3d示出了可用于与本发明的特定优选实施例相连接的各种不同的可替选电极构造。图3b基本上示出了图3a中示出的电极组件的镜像电极组件。具体来说，正如在图3b中所示，就与液体3的流动方向相对应的方向“F”来说，电极5是与当在纵向方向“F”上流动时的流体3相连通的第一电极，并且该流体3随后与在电极1处产生的等离子体4接触。图3c示出了位于流体3内的两个电极5a和5b。这种特殊的电极构造对应于本发明的另一个优选实施例。具体来说，正如在本文中更详细讨论的，图3c中示出的电极构造可以单独使用，或与例如图3a和3b中示出的电极构造组合使用。同样地，第四种可能的电极构造示出在图3d中。在该图3d中，没有示出电极5，而是只示出了电极1a和1b。在这种情况下，在电极的尖端9a和9b与液体3的表面2之间出现了两个可调节的等离子体4a和4b。距离“xa”和“xb”可以是大约相同的，也可以是基本上不同的，只要每个距离“xa”和“xb”不超过电极9a/9b与液体3的表面2之间可以形成等离子体4的最大距离就行。正如上面讨论的，图3d中示出的电极构造可以单独使用，或者可以与图3a、3b和3c中示出的一种或多种电极构造组合使用。对于流体流动方向“F”来说，使用具体的电极构造彼此之间的组合的优点，将在后文中更详细讨论。
同样地，一般与图1a相对应的一组可手动控制的电极构造，示出在图4a、4b、4c和4d中，所有这些图都示出在局部的横截面图中。具体来说，图4a与图1a相对应。此外，图4b在电极构造上对应于图3b中示出的电极构造；图4c对应于图3c，图4d对应于图3d。实际上，在图4a-4d中示出的手动电极构造，在功能上可以导致与对应于图3a-3d中示出的可遥控调节的(例如，通过计算机或控制器机构遥控的)电极构造产生的那些物质相类似的根据本发明的某些创造性的方面产生的物质。使用各种不同电极构造组合的优点，将在后文中更详细讨论。
图5a-5e示出了图1-4中(以及后文中讨论的其他图和实施例中)示出的电极1的各种不同的期望的电极构造的透视图。在图5a-5e中示出的电极构造，代表了可用于本发明的各种不同实施例的许多不同构造。对于电极1来说，适合电极选择的标准包括但不限于下列条件：需要轮廓非常分明的头部或尖端9、成分、机械限制、从构成电极1的材料塑形的能力、方便性，引入到等离子体4中的组分，对液体3的影响等。就此而言，当根据本发明产生可调节的等离子体4(在后文中更详细讨论)时，构成在例如图1-4中示出的电极1的小质量材料可能升高到操作温度，使得电极1的尺寸或形状可能受到不利的影响。在这种情况下，例如如果电极1质量相对较小(例如如果电极1由银制成，重量为大约0.5克或以下)，并且包含非常细的尖端，那么在某条件组下，在缺少某些类型的附加相互作用(例如，诸如风扇的冷却机构等)的情况下，有可能细的尖端(例如，直径仅仅为几毫米并暴露于几百到几千伏电压下的细丝；或三角形的金属零件)不能用作电极1。因此，由于例如熔点、压力敏感性、环境反应(例如，可调节的等离子体4的局部环境可能引起电极的化学、机械和/或电化学侵蚀)等，电极1的成分(例如，构成它的材料)会影响可能适合的电极的物理形状。
此外，应该理解，在本发明的可替选优选实施例中，不总是需要轮廓分明的尖锐的尖端。就此而言，图5e中示出的电极1包含圆形的尖端。应该注意的是，部分地圆形或弧形的电极也可以用作电极1，因为在本文示出的(参见例如图1-4)本发明的实施例中产生的可调节的等离子体4，可以从具有更锋利的或更尖的零件的圆形电极或电极产生。在本发明的创造性技术的实践过程中，这样的可调节的等离子体可以是定位的，或可以位于沿着图5e中示出的电极1的各个不同的点。就此而言，图6示出了对应于起始点9的各种不同的点“a-g”，用于在电极1与液体3的表面2之间产生的等离子体4a-4g。因此，应该理解，根据本发明的教导，可以使用与电极1相对应的各种不同的尺寸和形状。此外，应该注意的是，电极1和5的头部9、9’，可以示出为相对尖锐的尖端或相对钝的端部。除非这些电极头部的特定方面在上下文中更详细地讨论，否则在图中示出的电极头部的实际形状将不是特别重要。
图7a示出了与在沟槽元件30中包含的示出在图2a(和图3a)中的电极构造相对应的电极构造的横截面透视图。该沟槽元件30具有从图7a中标明为31的后侧向其中供应的液体3，并且流动方向“F”从页面出来朝向读者并朝向被标明为32的横截面。在这里，沟槽元件30被示出为是一种材料构成的一体的部件，但是可以由多种材料结合在一起的，并且例如通过可以将材料彼此附着的任何可接受的机构固定的(例如胶粘，机械连接等)而制成的。此外，这里示出的沟槽元件30横截面为长方形或正方形的形状，但是也可以包括各种不同的横截面形状(在后文中更详细讨论)。因此，流体3的流动方向是从页面出来朝向读者，并且液体3流过电极1和5中的每个，它们在本实施例中，基本上布置成相对于沟槽元件30中流体3的纵向流动方向“F”彼此成直线。这导致液体3首先经历与可调节的等离子体4的可调节等离子体相互作用(例如，调制反应)，随后使调制过的流体3与电极5相互作用。这些电极/液体相互作用和电极放置的具体所需特点，将在本文别处更详细讨论。
图7b示出了在图2a中(以及图3a中)示出的电极构造的横截面透视图，但是，这些电极1和5相对于图2a和3a中示出的电极1和5，在页面上旋转了90度。在本发明的该实施例中，在沿着沟槽元件30的纵向流动方向“F”(即离开页面)上的基本上相同的点处，液体3接触电极1与液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4以及电极5。液体3流动的方向是纵向地沿着沟槽元件30，并且离开纸面朝向读者，与图7a中相同。这种电极构造的各种不同的所需特点，将在本文别处更详细讨论。
图8a示出了图7a中示出的相同的实施例的横截面透视图。在该实施例中，与图7a中相同，流体3首先与在电极1与液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4相互作用。然后，已经被可调节的等离子体4改变的(例如，调制、改性或制备的)等离子体影响的或调制的流体3，与电极5相连通，从而允许各种不同的电化学反应发生，这种反应受到状态(例如，流体3(以及流体3内的组分)的化学组成、物理或晶体结构、激发状态等)的影响，这将在本文的其他之处更详细讨论。图8b中示出了可替选的实施例。该实施例在总的安排上基本上对应于图3b和4b中示出的实施例。在该实施例中，流体3首先与电极5相连通，然后流体3与在电极1与液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4相连通。
图8c示出了两个电极5a和5b(对应于图3c和4c中示出的实施例)的横截面透视图，其中，流体3的纵向流动方向“F”在流体流动方向“F”上首先接触第一电极5a，然后接触第二电极5b。
同样地，图8d是横截面透视图，并且与图3d和4d中示出的实施例相对应。在该实施例中，流体3与由第一电极1a产生的第一可调节的等离子体4a相连通，然后与在第二电极1b与流体3的表面2之间产生的第二可调节的等离子体4b相连通。
图9a示出了横截面透视图，并且与图7b中示出的电极构造(并且一般与图3a和4a中示出的电极构造相对应，但是相对它们旋转了90度)相对应。所有示出在图9a-9d中的电极构造被放置成使得示出的电极对基本上位于沿着沟槽元件30的相同的纵向点处，与图7b中的一样。
同样地，图9b大体对应于图3b和4b中示出的电极构造，并且相对于图8b中示出的构造旋转了90度。
图9c示出了大体对应于图3c和4c的电极构造，并且相对于图8c中示出的电极构造旋转了90度。
图9d示出了大体对应于图3d和4d的电极构造，并且相对于图8d中示出的电极构造旋转了90度。
在图7、8和9中一般地示出的电极构造，都能够根据各种不同特点的变化而产生不同的结果(例如对流体3的不同调制效果，流体3中的不同pH，在流体3中发现的颗粒状物质的不同尺寸、形状和/或量，流体/纳米粒组合的不同功能化，等等)，这些不同的特点包括电极相对于流体流动方向“F”的方向和位置、提供的电极对的数目以及它们在沟槽元件30中相对于彼此的位置。此外，所提供的电极的组成、尺寸、具体的形状、不同类型的电极数目、施加的电压、施加的安培、AC电源、DC电源、RF电源、电极极性等，都可以影响当液体3流过这些电极1、5时液体3(和/或包含在液体3中的组分)的性质，并进而影响从其产生的物质(例如，纳米粒溶液)的获得的性质。此外，在某些优选实施例中，含有液体的沟槽元件30包含在图7、8和9中示出的多种电极的组合。这些电极组件可以都具有相同的构造，或者可以是各种不同电极构造的组合(在本文的其他之处进行更详细地讨论)。此外，电极构造可以连续地与流体“F”相连通，或者可以同时地或平行地与流体“F”接触。不同的示例性和优选的电极构造示出在本文后面的附加图中，并在后文中结合从其生产的不同纳米粒和纳米粒/溶液更详细地讨论。
图10a示出了图7、8和9中示出的包含液体的沟槽元件30的横截面图。该沟槽元件30具有与长方形或正方形相对应的横截面，并且电极(在图10a中没有示出)可以适当地定位在其中。
同样地，含有液体的沟槽元件30的几种附加的可替选横截面实施例示出在图10b、10c、10d和10e中。对于图10a-10e的每个中示出的优选实施例来说，距离“S”和“S’”测量在例如大约1″到大约3″之间(大约2.5cm-7.6cm)。距离“M”的范围在大约2″到大约4″(大约5cm-10cm)。距离“R”的范围为大约1/16″-1/2″到大约3″(大约1.6mm-3mm到大约76mm)。所有这些实施例(以及代表了可替选实施例的处于本发明的公开内容的范围和界限之内的附加构造)，可以与本发明的其他发明特点组合使用。应该指出，在每个含有液体的沟槽元件30中包含的液体3的量，不仅是深度“d”的函数，而且也是实际横截面的函数。简单来说，电极1和5中和周围存在的流体3的量，能够影响可调节的等离子体4对液体3的一种或多种效应，以及电极5与液体3的电化学相互作用。这些效应不仅包括可调节的等离子体4对液体3的调制效应(例如，等离子体电场和磁场的相互作用，等离子体的电磁辐射相互作用，液体内各种不同化学物质(例如路易斯酸，Bronsted-Lowry酸)的产生，pH改变等)，而且包括了可调节的等离子体4的浓度以及它与液体3的相互作用。同样地，电极5的许多特点对液体3的影响(例如，电化学相互作用)，也至少部分是并置于电极5的液体量的函数。此外，强的电场和磁场浓度也将影响等离子体4与液体3的相互作用，并且影响电极5与液体3的相互作用。这些重要的相互作用的某些重要特点在后文中更详细讨论。此外，沟槽元件30在其整个纵向长度上可以包括一种以上的横截面形状。沿着沟槽元件30的纵向长度并入多种横截面形状，可以导致例如由本文公开的本发明的实施例产生的变化的场或浓度或反应效应(在本文的其他之处更详细讨论)。此外，沟槽元件30可以不是线性的或“I形”的，而是可以是“Y形”或“ψ形”的，其中“Y”(或“ψ”)的每个部分具有不同的(或相类似的)横截面形状和/或尺度设置。
图11a示出了图10b中示出的基本上所有沟槽元件30的一个实施例的透视图，包括入口部分或入口端部31和出口部分或出口端部32。在本文其他图中讨论的流动方向“F”对应于液体在端部31处或附近进入(例如，利用适合的机构在端部31处或附近将流体传送到沟槽元件30中)，并且通过端部32从沟槽元件30出去。图11b示出了图11a的沟槽元件30，包含可拆卸连接到沟槽元件30的三个控制装置20a、20b和20c。包含电极1和/或5的控制装置20a、20b和20c的相互作用和操作，在后文中更详细讨论。但是，在本发明的优选实施例中，控制装置20可以可拆卸地连接到沟槽元件30的顶部部分，使得控制装置20能够沿着沟槽元件30位于不同位置上，从而影响某些加工参数、产生的组分、产生的组分的反应性，以及由此产生的纳米粒/流体。
图11c示出了气氛控制装置盖35’的透视图。气氛控制装置或盖35’其上附着有多个控制装置20a、20b和20c，它们可控地附着到电极1和/或5。盖35’的目的是提供对沟槽元件30内和/或沿着它的纵向方向的基本部分(例如，50％以上)的大气提供控制的能力，使得在任何电极1与液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4，可以根据电压、电流、电流密度、极性等(正如在本文的其他之处更详细讨论的)，以及受控的大气(也将在本文的其他之处更详细讨论)而变化。
图11d示出了图11c的装置，包括附加的支撑机构34，用于支撑沟槽元件30(例如，在沟槽元件30的外部部分上)，以及(至少部分地)支撑控制装置20(没有示出在图11d中)。读者应该理解，在例如处于本公开的界限和范围之内的沟槽元件30示出的横截面形状、气氛控制(例如，盖35’)和外部支撑机构(例如，支撑机构34)等方面的各种不同详细情况，也可以改变，其中有些在后文中更详细讨论。
图11e示出了沟槽元件30的可替选构造。具体来说，沟槽元件30被示出为透视图，并且是“Y形”的。具体来说，沟槽元件30包含顶部部分30a和30b以及底部部分30o。同样地，提供了入口31a和31b以及出口32。部分30d对应于30a和30b与30o的交汇点。
除了图11e的部分30d现在示出为混合区30d’之外，图11f示出了与图11e中示出的相同的“Y形”沟槽元件。就此而言，在例如一个或所有部分30a、30b和/或30c中的液体3中制造或生产的某些组分，可能希望在点30d(或30d’)处混合在一起。这样的混合可以在图11e中示出的相交30d处自然发生(即，可以不需要具体的或特别的区30d’)，或者可以更具体地控制在部分30d’处。应该理解的是，部分30d’可以被成形为任何有效的形状，诸如正方形、圆形、长方形等，并且相对于沟槽元件30的其他部分深度可以相同，也可以不同。就此而言，区域30d可以是混合区或随后的反应区。
图11g和11h示出了“ψ形”沟槽元件30。具体来说，加入了新部分30c。图11g和11h的其他特点与图11e和11f中示出的特点相类似。
应该理解，沟槽元件30可以存在各种不同的形状，其中任何一种可以产生所需的结果。
图12a示出了局部化气氛控制装置35的透视图，它用作控制电极组1和/或5周围的局部化大气的机构，以便各种局部化的气体可以用于例如控制和/或影响电极1与液体3的表面2之间的可调节的等离子体4中的某些成分，以及影响电极5处和/或周围的可调节的电化学反应。在气氛控制装置35中示出的贯通孔36和37，被提供用于允许外部连通到装置35的一部分中和通过装置35的一部分。具体来说，提供了孔或入口37，作为用于将任何气态物质引入到装置35内部的入口连接。提供了孔36作为延伸穿过的电极1和/或5的连通端口，电极通过它与例如位于装置35上方的控制装置20相连。通过入口37引入的气体，可以简单地以相对于局部外部大气的正压力来提供，并且可以被允许通过任何适合的机构或途径逸出，包括但不限于在装置35的部分39a和/或39b周围冒泡，当例如使这些部分至少部分浸泡在液体3的表面2之下时(在后文中更详细讨论)。可替选地，可以在气氛控制装置35中的别处提供第二孔或出口(未示出)。一般来说，部分39a和39b可以打破液体3的表面2，有效地导致表面2用作密封的一部分，形成在电极组1和/或5周围的局部化气氛。当所需气体的正压力通过入口端口37进入时，可以引起小的气泡鼓泡通过例如部分39a和/或39b。可替选地，气体可以通过气氛控制装置35中的适合出口出来。
图12b示出了包含在支撑机壳34内的沟槽元件30的前景中的第一气氛控制装置35a的透视图。包含第二气氛控制装置35b，并示出了位于其上的控制装置20。“F”表示液体流过沟槽元件30的纵向方向。诸如在不同电极组1和/或5周围的局部受控气氛(例如基本上相同的化学组分、诸如空气或氮气，或显著不同的化学组分、诸如氦气和氮气)的优点，将在后文中更详细讨论。
图13示出了可替选的气氛控制装置38的透视图，其中整个沟槽元件30和支撑机构34包含在气氛控制装置38中。在这种情况下，可以提供例如气体入口37(37’)和气体出口37a(37a’)。气体入口37(37’)和气体出口37a(37a’)在气氛控制装置38上的准确定位，是为了方便，以及为了其中包含的气氛的组成。就此而言，如果气体比空气重或比空气轻，入口和出口的位置可以被相应地调整。这些因素的特点将在后文更详细讨论。
图14示出了根据本发明的某些优选实施例的教导使用的一般装置的示意图。具体来说，该图14示出了其中含有液体3的沟槽元件30的侧面示意图。在沟槽元件30的顶部上，放置有多个控制装置20a-20d，它们在本实施例中是可拆卸地连接在其上的。在实践本发明的各种不同实施例时，控制装置20a-20d当然可以永久性地固定在适当的位置上。控制装置20(以及相应的电极1和/或5以及这些电极的构造)的数目，以及控制装置20(和相应的电极1和/或5)的定位或位置，根据本发明的各种不同的优选实施例而变化，将在后文中更详细讨论。但是，一般来说，将输入液体3(例如水或纯水)提供给液体运输机构40(例如，液体泵，用于泵送液体3的重力或液体泵送机构)，诸如蠕动泵，用于将液体水3在第一端部31处泵送到沟槽元件30中。液体3是如何精确引入的具体情况，将在后文中更详细讨论。液体运输机构40可以包括任何用于移动液体3的机构，包括但不限于重力馈送或流体静力机构、泵送机构、调节或阀机构等。但是，液体运输机构40应该能够可靠地和/或可控地将已知量的液体3引入沟槽元件30。当将液体3提供到沟槽元件30中时，用于连续移动液体3到沟槽元件30中的机构可以需要，也可以不需要。但是，一种用于连续移动液体3的简单方法，包括将沟槽元件30放置成相对于沟槽元件30位于其上的支撑表面呈略微的角度θ(例如，对于诸如水的低粘度的流体3来说，小于1度或几度)。例如，在相隔大约6英尺(大约1.8米)的入口部分31和出口部分32之间相对于支撑表面的垂直高度差小于1英寸，就可满足需要，只要液体3的粘度不是太高(例如，任何粘度在水的粘度附近的流体，当包含或位于沟槽元件30内时，就可以被重力流控制)。就此而言，图15a和15b分别示出了两种用于沟槽元件30的可接受的角度θ1和θ2，可以处理各种不同的粘度，包括诸如水的低粘度的流体。对较大的角度θ的需要可以是加工具有比水更高的粘度的液体3；以及需要液体3以快的速度通过沟槽30的结果。此外，当液体3的粘度增加使得只有重力是不够的情况下，也可以利用诸如流体静力学的头部压力或流体静力学的压力来实现所需的流体流动。此外，也可以在沟槽元件30内部提供其他用于将液体3沿着沟槽元件30移动的机构。这样的用于移动流体的机构，包括诸如桨叶、扇、推进器、螺旋钻等的机械装置，诸如超声波转换器的声学装置，诸如加热器的热力学机构(也可以具有其他的加工益处)等，也可以理想地用于本发明。
图14还示出了位于沟槽元件30的端部32处的储存罐或储存容器41。这样的储存容器41可以是任何可接受的容器和/或泵送机构，由一种或多种例如不与沟槽元件30内产生的液体3有不利相互作用的材料制成。可接受的材料包括但不限于例如高密度聚乙烯(HDPE)、玻璃、金属(例如特定级别的不锈钢)等的塑料。此外，尽管在本实施例中示出了储存罐41，但罐41应该被理解为包括了用于分配或直接装瓶或封装在沟槽元件30中加工的流体3的机构。
图16a、16b和16c示出了本发明的一个优选实施例的透视图。在这些图16a、16b和16c中，更详细地示出了8个独立的控制装置20a-h。这样的控制装置20可以利用在例如图8a、8b、8c和8d中示出的一种或多种电极构造。控制装置20(以及相应的电极1和/或5)的准确的定位和操作，将在本文别处更详细讨论。图16b包括了使用两个空气分配或空气操纵装置(例如风扇342a和342b)。同样地，图16c包含了使用两个可替选的空气分配或空气操纵装置342c和342d。
图17示出了本发明的装置的另一个实施例的另一个透视图，其中6个控制装置20a-20f相对于图16a、16b和16c中示出的8个控制装置20a-20h旋转了大约90度。控制装置20以及相关的电极1和/或5)的准确的位置和操作，将在本文别处更详细讨论。
图18示出了在图16a中示出的装置的透视图，但是这样的装置现在示出成基本上完全被气氛控制装置38围住。这种装置38是用于控制沟槽元件30周围的气氛的机构，或者可以用于隔离外部不想要的材料，防止它们进入沟槽元件30中并与其发生不利的相互作用。此外，沟槽元件30的出口32被示出为通过出口管路42与储存容器41相连通。此外，还示出了储存罐41上的出口43。这样的出口管路43可以导向用于储存、封装和/或操纵液体3的任何适合机构(在本文中更详细讨论)。
图19a、19b、19c和19d示出了可用于本发明的其他电极构造实施例的其他横截面透视图。
具体来说，图19a示出了两组电极5(即，总共4个电极5a、5b、5c和5d)，它们沿着沟槽元件30的纵向方向彼此基本上平行放置，并基本上与液体3通过沟槽元件30的流动方向“F”垂直(即60°-90°)。相反，图19b示出了两组电极5(即5a、5b、5c和5d)，它们沿着沟槽元件30的纵向方向彼此邻近放置。
相反，图19c示出了一组电极5(5a、5b)，它们基本上垂直于流体流动方向“F”放置，以及另一组电极5(5c、5d)，它们基本上平行于流体流动方向“F”放置。图19d示出了图19c中示出的电极构造的镜像。尽管每个图19a、19b、19c和19d只示出了电极5，但显然电极1可以取代每个图19a-19d中示出的一些或所有的电极5，和/或在其中混杂(例如类似于在图8a-8d和9a-9d中公开的电极构造)。这些可替选的电极构造，以及它们相关的一些优点，将在本文中更详细讨论。
图20a-20p示出了各种不同电极构造实施例的各种不同横截面透视图，它们可能、并且可用于只与图19a中示出的实施例相对应的所有电极1和5的构造。具体来说，例如，在这些图20a-20p中，电极1或5的数目是不同的，这些电极1和5相对于彼此的具体位置也是不同的。当然，在图20a-20p中示出的这些电极1和5的组合，也能够按照图19b、19c和19d中示出的每种可替选的电极构造进行构造(即，与每个图19b、19c和19d中的每个相对应另外16张图)，但是为了寻求简便，另外的图没有包含在本文中。这些电极组件以及其他组件的具体的优点，将在本文别处更详细地公开。
图20a-20p中示出的每种电极构造，根据具体的运行条件，可以导致从本发明的机制、装置和工艺产生不同的产物。这些各种不同的构造及其优点的更详细的讨论，将在本文别处更详细地讨论。
图21a、21b、21c和21d示出了本发明的其他实施例的横截面透视图。在这些图21a-21d中示出的电极布置分别与图19a、19b、19c和19d中示出的电极布置在布置上相类似。但是，在这些图21a-21d中，还包含了膜或阻挡层组件50。在本发明的这些实施例中，提供了膜50作为用于分隔在不同电极组处或附近产生的不同产物的机构，使得在膜50的一侧由电极1和/或5的组制造的某些或所有产物，可以与在膜50的另一侧在电极1和/或5处或附近制造的某些产物至少部分分离或分隔或基本上完全分离。该膜机构50可以用作机械阻挡层、物理阻挡层、机械-物理阻挡层、化学阻挡层、电学阻挡层等。因此，从第一组电极1和/或5制造的某些产物，可以与从第二组电极1和/或5制造的某些产物至少部分或基本上完全分离。同样地，其他成串放置的电极组也可以具有类似的情况。换句话说，可以在每组电极1和/或5处或附近使用不同的膜50，并且从其中产生的某些产物可以被控制，并选择性地传送到其纵向下游的其他电极1和/或5的组。这样的膜50可以导致在沟槽元件30中产生的液体3中，存在各种不同组成的液体3和/或纳米粒或离子或组分(在本文中更详细讨论)。例如，在液体3中形成的不同组分可以彼此分离。
图22a示出了与图9c中示出的电极组件5a、5b相对应的电极组件的横截面透视图。该电极组件也可以利用膜50进行化学、物理、化学-物理和/或机械分离。就此而言，图22b示出了膜50位于电极5a、5b之间。应该理解，在例如图9a-9c中示出的多种构造中的任何一种中，电极5a、5b可以与电极1互换。在图22b的情况下，膜组件50具有将在电极5a处形成的某些或所有产物，与在电极5b处形成的某些或所有产物，部分或基本上完全分离的能力。因此，可以控制在电极5a和5b任何一个处形成的各种不同物质，使得它们可以与在液体3沿着沟槽元件30的纵向长度进行的纵向流动方向“F”上的其他电极组件组5a、5b和/或电极组5和电极组1的组合，连续地发生反应。因此，通过适当地选择膜50，可以控制、操纵和/或调整位于电极处(或随后的或下游电极组)的产物。在电极5a和5b的极性相反的优选实施例中，在电极5a处可以形成多种相对于电极5b不同的产物。
图22c在电极5a和5b的完全不同的可替选电极构造的横截面示意图中，示出了本发明的另一个不同的实施例。在这种情况下，电极5a(或者当然也可以是电极1a)位于膜50的上方，并且电极5b位于膜50的下方(例如，基本上完全浸没在液体3中)。就此而言，电极5b可以包含多个电极或可以是单个电极，所述电极沿着沟槽元件30的至少某些或全部纵向长度布置。在该实施例中，在膜50上方的电极5处产生的某些物质，可以与膜50下方的产生的某些物质不同，并且这些物质沿着沟槽元件30的纵向方向可以发生不同的反应。就此而言，膜50不是必须在沟槽元件30的整个长度上延伸，而是可以存在于该长度的仅仅一部分中，随后连续的电极1和/或5组件可以与其中产生的产物发生反应。对于读者来说，应该清楚，在本文明确提出的实施例之外的各种其他实施例，也在明确公开的实施例的精神的范围之内。
图22d示出了本发明的另一个可替选实施例，其中图22c中示出的电极5a(当然也包括电极1)的构造位于沿着沟槽元件30的长度的至少一部分延伸的膜50的至少一部分的上方，并且第二电极(或多个电极)5b(与图22c中的电极5b相类似)沿着沟槽元件30的底部的纵向长度的至少一部分延伸。在该使用多个电极5a的实施例中，可以实现其他的操作灵活性。例如，通过将电压和电流分开到至少两个电极5a中，在多个电极5a处的反应可以与类似尺寸、形状和/或组成的单个电极5a处发生的那些反应不同。当然，这种多重电极构造可用于本文公开的许多实施例中，但是为了简便起见没有明确地讨论。然而，总的来说，多个电极1和/或5(即，代替单个电极1和/或5)，可以在根据本发明生产的产物中增加更大的灵活性。这些优点的特定细节将在本文别处讨论。
图23a是本发明的另一个实施例的横截面透视图，示出了大体与图19a中示出的电极5的组相对应的一组电极5，但是，图23a的实施例之间的不同之处是，除了图19a中示出的两组电极5a、5b、5c和5d之外，还提供了第三组电极5e、5f。当然，电极组5a、5b、5c、5d、5e和5f也可以被旋转90度，因此它们大致与图19b中示出的两组电极相对应。为了寻求简便，示出了那些电极组构造的其他实施例的其他图，没有包含在本文中。
图23b示出了本发明的另一个实施例，它也可以变化成许多其他实施例，其中膜组件50a和50b被插入到三组电极5a，5b-5c，5d和5e，5f之间。当然，显然，电极构造、电极数目和用于获得分离的膜机构50的组合包括了许多实施例，其中每个在根据本发明的教导进行时能够产生不同的产物。关于这些产物以及这些实施例的操作的更详细的情况，在本文别处讨论。
图24a-24e、25a-25e和26a-26e示出了各种不同的可用于本文公开的各种不同实施例的膜机构50的设计和/或位置的横截面图。在每个这些实施例中，膜机构50提供了用于分离在一个或多个电极组件1/5处制造的一种或多种产物的机构。
附图说明
图1a、1b和1c示出了本发明的手动电极组件的横截面示意图。
图2a和2b示出了本发明的自动电极组件的横截面示意图。
图3a-3d示出了通过自动装置控制的电极1和5的4个可替选电极构造。
图4a-4d示出了手动控制的电极1和5的4个可替选电极构造。
图5a-5e示出了电极1构造的5个不同的代表性实施例。
图6示出了使用电极1的一个具体构造产生的等离子体的横截面示意图。
图7a和7b示出了使用的两个电极组件的横截面透视图。
图8a-8d示出了4个不同电极组件的示意性透视图，分别对应于图3a-3d中示出的电极组件。
图9a-9d示出了4个不同电极组件的示意性透视图，分别对应于图4a-4d中示出的电极组件。
图10a-10e示出了各种不同的沟槽元件30的横截面图。
图11a-11h示出了各种不同沟槽元件和气氛控制和支撑装置的透视图。
图12a和12b示出了用于局部控制电极组1和/或5周围的气氛的各种不同的气氛控制装置。
图13示出了用于控制沟槽元件30周围的气氛的气氛控制装置。
图14示出了位于沟槽元件30上的一组控制装置20的横截面示意图，液体3在沟槽元件30中流过。
图15a和15b示出了沟槽元件30的各种不同的角度θ1和θ2的横截面示意图。
图16a、16b和16c示出了位于沟槽元件30顶部上的其上含有电极组件1和/或5的各种不同控制装置20的透视图。
图17示出了位于沟槽元件30顶部上的其上含有电极组件1和/或5的各种不同控制装置20的透视图。
图18示出了位于沟槽元件30顶部上的其上含有电极组件1和/或5的各种不同控制装置20的透视图，还含有用于控制整个装置周围的环境的机壳38，并包含储存罐41。
图19a-19d是包含在沟槽元件30内的多个电极组的透视示意图。
图20a-20p示出了多个电极组1/5的16个不同的可能组合的透视图。
图21a-21d示出了由膜50分隔开的可能的电极构造的4个透视示意图。
图22a-22d示出了由膜50分隔开的4个不同电极组合的透视示意图。
图23a和23b示出了分别示出了三组电极和由两个膜50a和50b分隔开的三组电极的透视示意图。
图24a-24e示出了位于沟槽元件30的不同横截面中的各种不同的膜50。
图25a-25e示出了位于沟槽元件30的不同横截面中的各种不同的膜50。
图26a-26e示出了位于沟槽元件30的不同横截面中的各种不同的膜50。
图27示出了控制装置20的透视图。
图28a和28b示出了控制装置20的透视图。
图28c示出了电极固定夹的透视图。
图28d-281示出了带有和不带有局部化气氛控制装置的不同控制装置20的各种透视图。
图29示出了热管理装置的透视图，包含耐火元件29和热沉28。
图30示出了控制装置20的透视图。
图31示出了控制装置20的透视图。
图32a、32b和32c示出了用于本发明的不同实施例的AC变压器的电路图。
图33a示出了变压器的示意图，图33b和33c分别示出了同相和异相的两个正弦波的示意图。
图34a、34b和34c各示出了用于8组电极的8个电路图的示意图。
图35示出了用于监测从变压器的第二线圈输出的电压的电路图的示意图。
图36a、36b和36c示出了与Velleman K8056电路继电器板相连的电路图的示意图。
图37a示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例1中使用的8个电极组的16个不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图37b-37i示出了施加在实施例1中使用的16个不同电极上的实际电压随时间的变化。
图38a示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例2中使用的8个电极组的16个不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图38b-38i示出了施加在实施例2中使用的16个不同电极上的实际电压随时间的变化。
图39a示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例3中使用的8个电极组的16个不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图39b-39i示出了施加在实施例3中使用的16个不同电极上的实际电压随时间的变化。
图40a示出了施加到在制造基于锌的纳米粒和纳米粒溶液的实施例4中使用的8个电极组的16个不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图40b-40i示出了施加在实施例4中使用的16个不同电极上的实际电压随时间的变化。
图41a示出了施加到在制造基于铜的纳米粒和纳米粒溶液的实施例5中使用的8个电极组的16个不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图41b-41i示出了施加在实施例5中使用的16个不同电极上的实际电压随时间的变化。
图42a-e分别是在实施例1-5的每个中制造的材料的SEM-EDS图。
图42f-o对应于使用实施例1-5的原材料制造的(即按照表8和表9制造的)10个不同溶液GR1-GR10。
图43a(i-iv)-43e(i-iv)是在分别对应于实施例1-5的原材料的每个图中4个不同放大倍数的SEM显微镜照片。
图43f(i-iv)-43o(i-iv)是在对应于表8和表9中公开的溶液GR1-GR10的每个图中4个不同放大倍数的SEM显微镜照片。
图44a示出了按照实施例1-5制造的原材料的5个UV-Vis光谱图。
图44b-44e示出了使用实施例1-5的原材料制造的表8和表9中示出的10个不同溶液GR1-GR10的UV-Vis光谱图。
图45示出了在表8和表9中示出的10个溶液GR1-GR10的每个的拉曼光谱图。
图46示出了针对实施例1-5的原材料和表8和表9中示出的溶液GR1-GR10的大肠杆菌生物学Bioscreen的结果。
图47示出了使用Bioscreen装置，利用GR3针对大肠杆菌获得的生物学最小抑制浓度(“MIC”)结果；最佳密度作为时间的函数进行作图。
图48示出了使用Bioscreen装置，利用GR8针对大肠杆菌获得的生物学最小抑制浓度(“MIC”)结果；最佳密度作为时间的函数进行作图。
图49示出了利用从实施例2制造的原材料与不同量的在实施例4中制造的原材料的组合，从Bioscreen装置获得的生物学结果；最佳密度作为时间的函数进行作图。
图50a-50c示出了使用Bioscreen装置获得的、其中添加有各种不同量的处理过的水的实施例2中制造的原材料的生物学结果；最佳密度作为时间的函数进行作图。
图51a-51h示出了溶液GR3、GR5、GR8和GR9针对小型猪(mini-pig)肾成纤维细胞和鼠肝上皮细胞的各种不同的细胞生长和细胞毒性曲线；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图52a-52f示出了GR3、GR5和GR8对鼠肝上皮细胞的细胞毒性(LD50)结果(曲线)；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图53a-53h示出了GR3、GR5、GR8和GR9针对小型猪肾成纤维细胞的LD50结果(曲线)；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图54示出了来自Bioscreen装置的结果，对按照表8形成的溶液GR5的性能与冷冻干燥并重新水合的GR5的性能进行了比较；最佳密度作为时间的函数进行作图。
图55a-55c示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例6中使用的不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图56a-56h示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例7中使用的不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图57a-57b示出了对于实施例7进行的动态光散射测量。
图58a-58h是按照实施例7制造的干燥样品的SEM显微镜照片。
图59a-59c是从按照实施例7制造的液体样品获得的UV-Vis光谱图。
图60示出了按照实施例7制造的样品的生物学Bioscreen结果。
图61a-61c示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例8中使用的不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图62a-62c示出了对于实施例8进行的动态光散射测量。
图63示出了实施例8的生物学Bioscreen结果。
图64a-64e示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例9中使用的不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图65a-65b示出了实施例9中使用的光谱收集装置的透视图。
图66a-66e示出了从实施例9收集的光谱图。
图67a-67f示出了本技术领域已知的代表性光谱图。
图68示出了实施例9的生物学Bioscreen结果。
图69示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例10中使用的不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图70a-70c示出了从实施例10收集到的光谱图。
图71a-71c示出了从实施例10收集到的光谱图。
图72a-72c示出了在实施例11中使用的溶液对鼠肝上皮细胞的各种不同的细胞毒性曲线；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图73a-73b示出了在实施例11中使用的溶液对鼠肝上皮细胞的各种不同的细胞毒性曲线；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图74a-74b示出了在实施例11中使用的溶液对鼠肝上皮细胞的各种不同的细胞毒性曲线；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图75示出了施加到在制造基于银的纳米粒和纳米粒溶液的实施例11中使用的不同电极上的各种目标和实际平均电压的条形图。
图76a-76b示出了在实施例11中使用的溶液对鼠肝上皮细胞的各种不同的细胞毒性曲线；将相对于对照(100％)细胞的荧光量对纳米粒的增加的量作图。
图77a-77b示出了实施例11的生物学Bioscreen结果。
图78a-78b示出了实施例12的生物学Bioscreen结果。
图79a-79c示出了实施例12的生物学Bioscreen结果。
图80a-80际出了对实施例12进行的动态光散射测量。
图81a-81e示出了对实施例12进行的动态光散射测量。
具体实施方式
总的来说，本文公开的实施例涉及用于在液体中连续制造各种不同组分、包括纳米粒和纳米粒/液体溶液的新方法和新装置。在各种液体中生产的纳米粒可以具有各种不同的可能的组成、尺寸和形状、聚集、复合体和/或表面形态，表现出各种不同的新的、有趣的物理、催化、生物催化和/或生物物理性质。在方法中使用和产生/改性的液体，在纳米粒和/或纳米粒/液体溶液的制造和/或功能化中发挥了重要作用。使用的气氛，在纳米粒和/或纳米粒/液体溶液的制造和/或功能化中发挥了重要作用。可以通过例如优选利用至少一种可调节的等离子体(例如在一种或多种气氛中形成)，该可调节的等离子体与液体表面的至少一部分相连通，引起纳米粒出现(例如，产生)于至少一种液体(例如，水)中。用于产生等离子体的电源，在纳米粒和/或纳米粒/液体溶液的制造和/或功能化中发挥了重要作用。例如，电压、电流、极性等，都可以影响产生的产物的加工和/或最终性质。各种不同组成和/或独特构造的基于金属的电极，优选用于可调节等离子体的形成，但是基于非金属的电极也可以使用。至少一种随后的和/或基本上同时的可调节的电化学加工技术的使用，也是优选的。各种不同组成和/或独特构造的基于金属的电极，优选用于可调节的电化学加工技术中。
可调节的等离子体电极和可调节的电化学电极
本发明的一个实施例的重要方面涉及产生可调节的等离子体，该可调节的等离子体，位于处在液体表面的至少一部分的上方的至少一个电极(或多个电极)与液体表面本身的至少一部分之间。液体表面与至少一个第二电极(或多个第二电极)电连通。这种构造具有类似于介质阻挡放电构造的某些特征，除了在该构造中液体表面是主动的参与者之外。
图1a示出了电极1的一个实施例的部分横截面图，该电极具有三角形形状，位于以例如方向“F”流动液体3的表面2的上方“x”的距离。电极1被示出为等腰三角形，但是也可以是直角或等边三角形的形状。当适合的电源10被连接到点源电极1和电极5之间时，可以在电极1的头部或尖端9与液体3的表面2之间产生可调节的等离子体4，该电极5与液体3相连通(例如至少部分位于液体3的表面2(例如体表面或有效表面)下方)时，。应该指出，在某些条件下，电极5的尖端9’实际上可以在物理上位于液体3的体表面2的略微上方，但是液体仍然通过一种被称为“泰勒锥(Taylor cones)”的、产生有效表面2’的现象与电极相连通。泰勒锥讨论在Inculet在1995年12月26日出版的题为“Method and Apparatus for Ozone Generation andTreatment of Water”的美国专利No.5,478,533中，其主题内容通过明确引用结合于此。就此而言，图1b示出了与图1a示出的相类似的电极构造，除了使用泰勒锥“T”来产生有效表面2’，以便在电极5与液体3的表面2(或2’)之间实现电连接之外。在Inculet的专利中提到的泰勒锥是通过“外加场”产生的。具体来说，泰勒锥是在1960年代早期首先由Geoffrey Taylor爵士分析的，当时Taylor报道了施加足够强度的电场将使水滴采取锥形的形式。应该指出。泰勒锥，尽管随着电场变化，但也根据流体的导电性而变化。因此，当导电性变化时，泰勒锥的形状或强度也可能变化。因此，可以在本发明的电极5的尖端9’附近观察到各种不同强度的泰勒锥，它们不仅是在电极5周围产生的电场的函数，而且也是液体3中的组分(例如，由例如可调节的等离子体4提供的导电性组分)等的函数。此外，电场的改变也与施加的电流量成比例。
在图1a中示出的实施例中产生的可调节的等离子体区域4，对于过程的至少一部分来说，可以典型地具有对应于锥形结构的形状，在本发明的某些实施例中，对于基本上整个过程都可以维持这种锥形的形状。在其他实施例中，可调节的等离子体区域4的形状可以被成形为更类似闪电。可调节的等离子体4的体积、强度、组分(例如，组成)、活性、准确的位置等，将根据许多因素而变化，包括但不限于距离“x”，电极1的物理和/或化学组成，电极1的形状，电极1相对于位于电极1上游的其他电极1的位置，电源10(例如，DC、AC、整流过的AC、DC和/或整流过的AC的极性、RF等)，电源施加的功率(例如，施加的电压、施加的安培等)，在等离子体4处或附近产生的电场和/或磁场，在电极1与液体3的表面2之间和/或附近的天然存在的或供应的气体或气氛的组成，液体3的温度、压力、在方向“F”上的流速，液体3的组成，液体3的导电性，电极1和5附近和周围的液体的横截面(例如，体积)，(例如，液体3被允许与可调节的等离子体4相互作用的时间量，以及这种相互作用的强度)，在液体3的表面2处或附近的气氛流(例如，空气流)的存在(例如，冷却风扇或提供的气氛运动机构)，等等。具体来说，例如，可用于可调节的等离子体4的最大距离“x”，是例如对应于例如方程1中示出的击穿电场“Ec”的距离“x”。换句话说，获得提供在电极1的尖端9与液体3的表面2之间的气体或气氛的击穿。如果距离“x”超过了获得电击穿(“Ec”)所需的最大距离，那么不使用其他技术或相互作用时将不会观察到等离子体4。然而，当距离“x“等于或小于获得可调节的等离子体4的形成所需的最大距离时，可以对等离子体4进行各种不同的物理和/或化学调节。这样的改变包括等离子体4在液体3的表面2处的直径，等离子体4的强度(例如，亮度和/或强度和/或反应性)，由等离子体4产生的吹向液体3的表面2的电风的强度，等等。
电极1的组成也可以在可调节的等离子体4的形成中发挥重要作用。例如，有多种已知材料适合用作本文公开的实施例的电极1。这些材料包括金属例如铂、金、银、锌、铜、钛和/或其合金或混合物等。但是，电极1(和5)可以由可以包含金属的任何适合的材料制成(例如，包括适合的氧化物、碳化物、氮化物、碳、硅及其混合物或复合体等)。此外，各种金属的合金也可以理想地用于本发明。具体来说，合金可以在可调节的等离子体4中提供不同量、强度和/或反应性的化学组分，在例如等离子体4中和/或周围产生不同的性质，和/或在液体3内产生不同的组分。例如，可以从等离子体4发射不同的光谱，可以从等离子体4发射出的不同场，等等。因此，等离子体4可以参与形成各种不同的纳米粒和/或纳米粒/溶液和/或所需的组分，或液体3中存在的获得目标最终产物所需的中间体。此外，不仅电极1、5的化学组成和形状因素在可调节的等离子体4的形成中发挥作用，而且制造任何电极1、5的地点也可能影响电极1、5的性能。就此而言，用于形成电极1、5的精确成型技术，包括锻造、拉制和/或浇铸技术，也可能对电极1、5的化学和/或物理活性、包括热力学和/或动力学方面具有影响。
在例如液体3(例如，水)的表面2上方的空气中产生等离子体4时，典型地将产生至少一些臭氧，以及一定量的各种基于氮的化合物和其他成分。各种示例性材料可以在可调节的等离子体4中产生，这些材料包括各种不同的材料，它们依赖于包括电极1与液体3的表面2之间的气氛的许多因素。为了帮助理解可能存在于等离子体4和/或液体3(当液体3含有水时)中的各种物质，可以参考Wilhelmus FrederikLaurens Maria Hoeben的2000年6月15日的论文，标题为“Pulsedcorona-induced degradation of organic materials in water”，其主题内容通过明确引用结合于此。上述论文中的工作主要针对产生水中存在的不想要的材料的电晕诱导的降解，其中这样的电晕被称为脉冲DC电晕。但是，在那里引用的许多化学物质，也可以出现在本文公开的实施例的可调节的等离子体4中，特别是当帮助产生可调节的等离子体4的气氛包含潮湿空气，并且液体3包含水时。就此而言，由于电极1与表面2之间存在的任何气相分子或原子的解离和/或离子化，许多基团、离子和金属稳定元素可以出现在可调节的等离子体4中。当空气中存在水分，并且这样的潮湿空气至少是“馈送”到可调节的等离子体4的气氛的主要成分时，可以形成氧化性物质，诸如羟基、臭氧、原子氧、单线态氧和过氧羟基。此外，也可以形成一定量的氮氧化物，例如NOx和N2O。因此，表1列出了当液体3含有水，并且为可调节的等离子体4馈送或帮助提供原材料的气氛含有潮湿空气时，预计可能出现在可调节的等离子体4中的某些反应试剂。
表1
反应/物质                         方程
H2O+e_      →OH+H+e_   解离      2
H2O+e_      →H2O++2e_  离子化    3
H2O++H2O    →H3O++.OH  解离      4
N2+e_       →N2·+e_   激发      5
O2+e_       →O2·+e_   激发      6
N2+e_       →2N+e_     解离      7
O2+e_       →2O+e_     解离      8
N2+e_       →N2++2e_   离子化    9
O2+e_       →O2++2e_   离子化    10
O2+e_       →O2-       附着      11
O2+e_       →O_+O      离解附着  12
O2+O        O3          缔合      13
H+O2        →HO2       缔合      14
H+O3        →HO3       缔合      15
N+O         →NO        缔合      16
NO+O        →NO2       缔合      17
N2++O2-     2NO         复合      18
N2+O        →N2O       缔合      19
由J.Lelievre，N.Dubreuil和J.-L.Brisset撰写的1995年4月发表在J.Phys.III France 5的447-457页的标题为“Electrolysis Processes inD.C.Corona Discharges in Humid Air”的文章(其主题内容通过明确引用结合于此)，主要聚焦于DC电晕放电，并提到了根据活性电极的极性，在阴极放电时诸如亚硝酸和硝酸、碳酸和氧阴离子的阴离子是主要的离子；而在阳极放电时，质子、氧和NOx阳离子是主要的阳离子型物质。亚硝酸和/或硝酸的浓度可以随着电流强度而变化。文章还在其表1(即本文中复制的表2)中公开了能够出现在其中产生的DC等离子体中的各种物质和标准电极电势。因此，人们可以预计，依赖于用于产生可调节的等离子体4的具体操作条件，这些物质能够出现在本发明的可调节的等离子体4中。
表2
Figure G2008800242978D00361
由XinPei Lu，Frank Leipold和Mounir Laroussi撰写的、2003年10月15日出版在Journal of Physics D：Applied Physics的2662-2666页的，标题为“Optical and electrical diagnostics of a non-equilibrium airplasma”的文章(其主题内容通过明确引用结合于此)，聚焦于向一对由空气间隙分隔的平行电极施加AC(60Hz)高电压(＜20kV)。一个电极是金属盘，另一个电极是水的表面。进行的光谱测量示出来自等离子体的光发射主要是由于OH(A-X)、N2(C-B)和N2 +(B-X)跃迁。来自其中的图4a的光谱在本文中被复制为图67a。
Z.Machala等人2007年发表在Journal of Molecular Spectroscopy中的标题为“Emission spectroscopy of atmospheric pressure plasmas forbio-medical and environmental applications”的文章，公开了大气压等离子体的其他发射光谱。来自其中的图3和图4的光谱在本文中被复制为图67b和67c。
M.Laroussi和X.Lu在2005年发表在Applied Physics Letters中的标题为“Room-temperature atmospheric pressure plasma plume forbiomedical applications”的文章，公开了来自OH、N2、N2 +、He和O的发射光谱。来自其中图4的光谱在本文中复制为图67d、67e和67f。
在本技术领域中还已了解通过脉冲电晕放电在水表面上产生臭氧，正如由Petr Lukes等人发表在J.Phys.D：Appl.Phys.38(2005)409-416中的文章“Generation of ozone by pulsed corona discharge overwater surface in hybrid gas-liquid electrical discharge reactor”(其主题内容通过明确引用结合于此)中公开的。Lukes等人公开了通过在平面高电压电极(由网状玻璃态碳制成)与水表面之间的气相中产生的脉冲正电晕放电形成了臭氧，所述水具有位于水内的浸泡的接地不锈钢“点状”机械造型的电极，并由独立的电源供电。公开了在液体中形成的各种所需物质，这些物质中的某些，依赖于本文公开的实施例的具体操作条件，预计也可能将会出现。
此外，Denes等人2004年6月15日出版的标题为“Method forDisinfecting a Dense Fluid Medium in a Dense Medium Plasma Reactor”的美国专利No.6,749,759(其主题内容通过明确引用结合于此)，公开了在致密介质等离子体反应器中给致密流体介质消毒的方法。Denes等人公开了出于各种目的对便携水进行净化和消毒。Denes等公开了各种大气压等离子体环境，以及气相放电、脉冲高电压放电等。Denes等人使用浸泡在致密流体介质中的包含第一种导电材料的第一电极，以及也浸泡在致密流体介质中的包含第二种导电材料的第二电极。然后Denes等人在第一和第二电极之间施加电势，以便在电极之间产生放电区，在致密流体介质中产生了反应性物质。
上面讨论的所有组分，如果需要的话，可以根据这些物质对于产生的纳米粒和/或纳米粒/溶液是有帮助的还是有害的，进行至少部分地(或基本上完全地)管理、控制、调整、最大化、最小化、消除等，然后可以需要通过各种不同的技术来控制(在后文中更详细讨论)。正如图1a中示出的，可调节的等离子体4与液体3的实际表面2接触。在本发明的该实施例中，来自电极1的材料(例如，金属)，可以构成可调节的等离子体4的一部分，并且可以被造成“溅射”在液体(例如，水)上或其中。因此，当金属用作电极1时，可以在液体中发现元素金属、金属离子、路易斯酸、Bronsted-Lowry酸、金属氧化物、金属氮化物、金属氢化物、金属水合物、金属碳化物和/或其混合物等(例如，对于方法的至少一部分来说)，这取决于与可调节的等离子体4相关的操作条件(以及其他操作条件)的具体设置。
此外，依赖于例如液体3中和周围的电场、磁场和/或电磁场的强度、极性等，以及存在的液体3的体积(例如，根据例如沟槽元件30的横截面尺寸和形状和/或液体3的流速而变化，在本文别处更详细讨论)、电极1和5的物理和化学结构、(天然存在的或提供的)气氛、液体3的组成，可以在液体3中发现或多或少量的电极材料(例如，金属或金属的衍生物)。其他的重要信息公开在标题为“Methods forControlling Crystal Growth，Crystallization，Structures and Phases inMaterials and Systems”的共同待决的专利申请中，该申请于2003年3月21日递交，由世界知识产权组织在2003年10月30日在出版号WO03/089692下出版，其美国国家阶段的申请在2005年6月6日递交，由美国专利和商标局在2006年2月23日在出版号20060037177下出版(发明人分别为Bentley J.Blum，Juliana H.J.Brooks和Mark G.Mortenson)。两个申请的主题内容通过明确引用结合于此。这些出版的申请公开了(除了其他事情之外)，例如电场、磁场、电磁能量等，已经被证明在各种固体、液体、气体和/或等离子体中的各种不同结构的形成和/或控制中，是非常重要的。这种公开的效应也与本文公开的实施例相关。此外，观察到了例如在其上施加有电势(以及流过其中的电流)的电极中和周围的pH的极端的变化，也控制了反应产物和/或反应速度。因此，可能在每个电极1、5和电极组件或电极组(例如1、5，1、1，5、5等)处发生一组复杂的反应。
在某些情况下，在液体3中发现的(例如，在其加工之后)材料(例如，金属、金属离子、金属复合体)或组分(例如，路易斯酸、Bronsted-Lowry酸等)和/或无机物，可能具有非常需要的效应，在这些情况下相对大量的这种材料将是理想的；但是在其他情况下，在液体中发现的某些材料(例如，不需要的副产物)可能具有不想要的效应，并因此在最终产物中可能希望这些材料的量最小化。此外，液体3本身的结构/组成也可能受到本发明的加工条件的有利或不利影响。因此，电极组成可能在根据本文公开的实施例形成的最终材料(例如，纳米粒和/或纳米粒/溶液)中发挥了重要作用。正如本文上面讨论的，参与在电极1(和5)处发生的反应的气氛，发挥了重要作用。但是，电极成分也发挥了重要作用，因为电极1和5本身可以至少部分地变成形成的中间体和/或最终产物的一部分。可替选地，电极可以在最终产物中具有重要的作用。换句话说，在本发明的最终产物中可以发现较大部分的电极成分，或者电极成分可以包括按照本文公开的实施例产生的产物的化学物质的仅仅一小部分。就此而言，当发现根据本文公开的各种实施例的加工条件，电极1、5具有某种程度的反应性时，可以预计来自电极的离子和/或物理颗粒(例如，单晶或多晶的基于金属的颗粒)，可以变成最终产物的一部分。这样的离子和/或物理成分可以作为颗粒的主要部分存在于最终产物中，可以仅仅在加工的一部分中存在，或者可以是出现在最终产物中的核壳布置中的核的一部分。此外，核壳布置不必需包括完整的壳。例如，在形成的纳米粒上的部分壳和/或表面不规则性或具体的所需表面形状，可能对该纳米粒在它们的目标应用中的最终性能，具有大的影响。普通的专业技术人员应该清楚，对化学组分、反应性气氛、功率强度等进行些略微的调整，就能够导致形成各种不同化学化合物(都是半永久的或暂时的)纳米粒(和纳米粒成分)，以及不同的纳米粒/溶液(例如，包括液体3(例如，水)本身的结构的改变)。
此外，电极1和5可以具有相类似的化学组成和/或完全不同的组成，和/或通过相类似的或完全不同的形成工艺来制造，以便获得液体中各种不同的离子、化合物和/或物理颗粒的组成，和/或液体本身的结构，和/或来自最终获得的产物的具体效应。例如，可能希望在本文的各种不同实施例中示出的电极对，具有相同的或基本上相类似的组成，或者可能希望，在本文的各种不同实施例中示出的电极对具有不同的化学组成。当然，不同的化学组成，对于本文公开的各种不同等离子体和/或电化学实施例中的可能反应来说，可以导致出现不同的组分。此外，单个电极1或5(或电极对)可以由至少两种不同金属制成，使得在公开的实施例的工艺条件下，每种金属的成分可以彼此相互作用，并与等离子体4和/或液体3中的其他组分以及出现在例如等离子体4和/或液体3中的场相互作用。
此外，电极1和5、或1和1(参见例如图3d、4d、8d和9d)、或5和5(参见例如图3c、4c、8c和9c)之间的距离，是本发明的一个重要方面。一般来说，在本发明中使用的电极的最接近的部分之间的最小距离“y”的位置，应该大于距离“x”，以便防止在电极(例如，电极1和电极5)之间出现不想要的电弧或形成不想要的电晕或等离子体。各种不同的电极设计、电极位置以及电极相互作用，在本文的实施例部分中更详细地讨论。
通过电源10施加的功率，可以是在本发明的所有工艺条件下产生所需可调节的等离子体4和所需电化学反应的任何适合的功率。在本发明的一个优选方式中，使用了来自升压变压器(在“电源”部分和“实施例”部分中讨论)的交流电。在本发明的其他优选实施例中，交流电电源的极性通过二极管电桥进行修饰，以获得了正电极1和负电极5；以及正电极5和负电极1。一般来说，电极部件1和5的组合、电极1和5的物理尺寸和形状、电极的制造工艺、电极1和/或5的质量、电极1的尖端9在液体3的表面2上方的距离“x”、电极尖端9与表面2之间的气体的组成、液体3的流速和/或流动方向“F”、液体3的成分、液体3的导电性、电极的电压、安培、极性等，都对设计、以及因此对功率需求(例如，方程1的击穿电场或“Ec”)有贡献，都影响了在液体3的表面2与电极尖端9之间受控的或可调节的等离子体4的形成。
进一步参考图1a和1b中示出的构造，电极支架6a和6b能够在绝缘元件8(示出在横截面中)中并通过它降低或升高(并因此电极能够被降低或升高)。这里示出的实施例是外/内螺纹。但是，电极支架6a和6b可以以能够允许电极支架6a和6b可靠地升高和/或降低的任何适合的机构进行构造。这样的机构包括绝缘元件8与电极支架6a和6b之间的压力配合、凹槽、机械悬挂机构、可移动的环形圈等。换句话说，用于可靠地固定电极支架6a和6b的任何机构，都应该被视为包含在本文公开的实施例的边界和范围之内。
例如，图1c示出了用于升高和降低电极1、5的另一个实施例。在该实施例中，每个电极的电绝缘部7a和7b，由存在于摩擦机械装置13a、13b和13c与部分7a和7b之间的压力配合固定在位。摩擦机械装置13a、13b和13c可以由例如弹簧钢、弹性橡胶等制成，只要能够在其间维持足够的接触就行。
部分6a和6b可以由例如另外的电绝缘部7a和7b覆盖。电绝缘部7a和7b可以是阻止当个体与电极支架6a和6b相连接时(例如，试图调节电极的高度)，可能发生的不想要的电流、电压、电弧等的任何适合的材料(例如，塑料、橡胶、纤维材料等)。此外，不是简单地将电绝缘部7a和7b作为电极支架6a和6b上的覆盖层，而是这样的部分7a和7b可以基本上完全由电绝缘材料制成。就此而言，在电绝缘部7a/7b与电极支架6a/6b之间可以分别存在纵向的接口(例如，电极支架6a/6b可以由与电绝缘部7a/7b完全不同的材料制成，并机械地或化学地(例如，粘附地)结合在其上)。
同样地，绝缘元件8可以由阻止不想要的电事件(例如，电弧、熔化等)发生的任何适合的材料，以及在结构上和环境上适合于实践本发明的任何材料制成。典型的材料包括诸如聚碳酸酯、有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、丙烯酸树酯等的结构塑料。用于选择结构塑料等的一些标准，包括但不限于当经历工艺的电、温度和环境条件时维持形状和/或刚性的能力。优选的材料包括丙烯酸树脂、有机玻璃以及其他已知具有化学、电和电抗性并具有相对高的机械刚性的聚合材料。就此而言，元件8的理想厚度为大约1/16″-3/4″(1.6mm-19.1mm)。
电源10可以以任何方便的电方式与电极1和5相连。例如，导线11a和11b可以位于电极支架6a、6b的至少一部分内，其主要目的是获得部分11a、11b之间、以及因此电极1、5之间的电连接。优选的电连接的具体详细情况在本文别处讨论。
图2a示出了本发明优选实施例的另一个示意图，其中本发明的控制装置20与电极1和5相连，使得控制装置20遥控(例如，在另一个装置的命令下)进行电极1、5相对于液体3的表面2的升高和/或降低。本发明的控制装置20在本文后面更详细讨论。在本发明的这个优选实施例中，电极1和5可以被例如遥控降低和控制，也可以通过适合的控制器或包含软件程序的计算机(在图2a中没有示出)进行监测和控制(在后文中详细讨论)。就此而言，除了在电极5与液体3的有效表面2’之间利用泰勒锥“T”进行电连接之外，图2b示出了与图2a中示出的相类似的电极构造。因此，在图1a、1b和1c中示出的实施例应该被当作是使用本发明的教导的手动控制装置，而图2a和2b中示出的实施例应该被当作是包括了可以对适当的命令作出响应，遥控升高和降低电极1和5的自动装置或组件。此外，图2a和图2b的本发明的优选实施例也可以使用计算机监测和计算机控制电极1的尖端9(以及电极5的尖端9’)距离表面2的距离“x”(在后文中更详细讨论)。因此，用于升高和/或降低电极1和5的适合的命令，可以来自于个体操作者，和/或诸如控制器或计算机的适合的控制装置(在图2a中没有示出)。
图3a很大部分对应于图2a和2b，但是图3b、3c和3d示出了可以与本发明的某些优选实施例一起使用的各种不同的可替选电极构造。图3b基本上示出了图3a中示出的电极组件的镜像电极组件。具体来说，正如在图3b中所示，就对应于图3b中液体3的流动方向“F”来说，电极5是与当在纵向方向“F”上流动时的流体3相接触的第一电极，并且电极1随后与已经被电极5改性的流体3相接触。图3c示出了位于流体3中的两个电极5a和5b。这种特殊的电极构造对应于本发明的另一个实施例。具体来说，在图3a-3d中示出的任何电极构造，可以彼此组合使用。例如，图3a中示出的电极构造(即，电极组)可以是液体3在方向“F”上流动时遇到的第一电极组或构造。随后，液体3可以遇到第二电极组或构造3a；或可替选地，液体3可以遇到第二电极组或构造3b；或可替选地，在方向“F”上流动液体3可以遇到类似图3c中示出的第二电极组；或可替选地，在方向“F”上流动液体3可以遇到类似图3d中示出的第二电极组。可替选地，如果在方向“F”上流动液体3遇到的第一电极构造或电极组是图3a中示出的电极构造，第二电极组或构造可以类似于图3c中示出的电极组或构造，并且随后在方向“F”上流动液体3可能遇到的第三电极组或电极构造可以是图3a-3d中示出的任何电极构造。可替选地，在方向“F”上流动液体3遇到的第一电极组或电极构造可以是图3d中示出的电极构造；并且随后在方向“F”上流动液体3遇到的第二电极组或构造可以是图3c中示出的电极构造；并且随后在图3a-3d中示出的任何电极组或构造可以包括第三组电极的构造。此外，在方向“F”上流动液体3可能遇到的第一电极构造可以是图3a中示出的电极构造；以及第二电极构造也可以是图3a中示出的电极构造；以及随后可以使用类似于图3c中示出的多个电极构造。在另一个实施例中，所有的电极构造可以类似于图3a的电极构造。就此而言，各种电极构造(包括使用的电极组的数目)都是可能的，并且每个电极构造可以在液体3中产生非常不同的获得的组分(例如，纳米粒或纳米粒/溶液混合物)，或者产生只有略微不同的组分(例如，纳米粒/纳米粒溶液混合物)，它们都可以表现出不同的性质(例如，不同的化学性质、不同的反应性质、不同的催化性质等)。为了确定所需电极组的数目和所需的电极构造，以及更具体来说所需电极组的顺序，需要考虑许多因素，包括所有本文讨论的因素，例如电极的组成，等离子体的组成(以及气氛组成)和强度，电源，电极极性，电压，安培，液体流速，液体组成，液体导电性，横截面(以及处理的流体的体积)，在每个电极组件的每个电极处或周围产生的磁场、电磁场和/或电场，是否包含了任何场增强器，其他的所需处理步骤(例如，电磁辐射处理)，中间产物和最终产物中某些组分的所需量等等。电极组件组合的某些具体实施例包含在本文后面的“实施例”部分中。但是，应该理解，本发明的实施例允许多个电极组合和电极组的数目，任何一个都可以产生具体的不同化学、催化、生物学和/或物理应用所正好需要的纳米粒/溶液。
对于图3a、3b和3d中示出的可调节的等离子体4来说，距离“x”(或图3d中的“xa”和“xb”)是控制可调节的等离子体4的某些特点的机构。就此而言，如果除了距离“x”之外，图3a、3b和3d中没有别的变化，那么可以获得不同强度的可调节的等离子体4。换句话说，一种用于调节等离子体4(例如，强度)的调节机构，是调节电极1的尖端9与流体3的表面2之间的距离“x”。这种距离的改变可以到达最大距离“x”，其中，根据方程1，组合的电压和安培不再足以引起尖端9与表面2之间的气氛的击穿。因此，最大优选距离“x”，刚好略微位于气氛的“Ec”击穿开始发生的范围之内或以下。可替选地，最小距离“x”是在该距离处可调节的等离子体4形成，但是前文讨论的泰勒锥形成的其他现象不发生。就此而言，如果距离“x”变得太小，使得液体3倾向于通过毛细作用(wick)传送或接触电极1的尖端9，那么将不形成可见的可吸收的等离子体。因此，最小和最大距离“x”，是所有在本文别处讨论的因素的函数，包括施加于系统的电量，气氛的组成，液体的组成(例如，导电性)等。此外，等离子体4的强度变化，也可以导致相对于其他处理条件，某些物质变得活化。这可以导致例如不同的光谱发射，以及等离子体4中各种不同光谱线的幅度的变化。对于各种不同的电极构造和组成来说，某些优选的距离“x”在本文后面的“实施例”部分中讨论。
此外，对于图3d来说，距离“xa”和“xb”可以是大约相同的，或者也可以是显著不同的。就此而言，在本发明的一个实施例中，对于在方向“F”上流动液体3来说，希望可调节的等离子体4a具有与可调节的等离子体4b不同的性质。就此而言，可以提供不同的气氛，使得等离子体4a和4b的组成彼此不同，并且也可能使高度“xa”和“xb”彼此不同。在高度不同的情况下，与等离子体4a和4b中的每个相关联的强度或功率可以不同(例如，可以达到不同的电压)。就此而言，因为电极1a和1b是电连接的，系统中功率的总量将保持基本上恒定，并因此提供给一个电极1a或1b的功率的量，将以提供给另一个电极1a或1b的电量的减少为代价而增加。因此，这是用于控制等离子体4a和4b中光谱峰的组分和/或强度和/或存在或不存在，从而调节它们与在方向“F”上流动液体3的相互作用的本发明的另一个实施例。
同样，在图4a、4b、4c和4d中示出了一组可手动控制的电极构造，所有这些图都以部分横截面图来示出。具体来说，图4a基本上对应于图1a。此外，图4b在电极构造上对应于图3b中示出的电极构造；图4c对应于图3c，图4d对应于图3d。实际上，根据本发明的创造性方面，在图4a-4d中示出的手动电极构造，在功能上可以导致产生与对应于图3a-3d中示出的可遥控调节的(例如，遥控的)电极构造产生的物质相类似的物质。但是，将需要一个或多个操作人员手动调整这些电极构造。此外，在某些实施例中，可能需要手动控制和遥控电极和/或电极组的组合。
图5a-5e示出了本文的图中示出的电极1的各种不同的理想的电极构造的透视图。示出在图5a-5e中的电极构造，代表了可用于本发明的各种不同实施例的许多不同构造。对于电极1来说，适合的电极选择的标准包括但不限于下列条件：需要轮廓非常分明的头部或尖端9、电极1的组成、当将构成电极1的组成成形为各种不同形状时遇到的机械限制、与用于塑造形状的锻造技术、拉丝工艺和/或铸造工艺相关的塑形能力、方便性等。就此而言，当按照本发明产生了可调节的等离子体4时，构成示出在例如图1-4中的电极1的小质量材料可能升高到操作温度，其中所述操作温度会对电极1的尺寸或形状有不利的影响。使用的词组“小质量”应该被理解为是对电极1中使用的材料的量的相对描述，该质量的量将随着组成、形成机构、在沟槽元件30中经历的处理条件等而变化。例如，如果电极1含有银，被成形为类似图5a中示出的电极，如同在本文示例部分中示出的某些优选实施例中的电极1，那么它的质量将是大约0.5克-8克，优选质量为大约1克-3克；然而，如果电极1含有铜，被成形为类似于图5a中示出的电极，如同在本文示例部分中示出的某些优选实施例中的电极1，那么它的质量将是大约0.5克-6克，优选质量为大约1克-3克；而如果电极1含有锌，并且被成形为类似于图5a中示出的电极，如同在本文实施例部分中示出的某些优选实施例中的电极1，那么它的质量将是大约0.5克-4克，优选质量为大约1克-3克；而如果电极1含有金并被成形为类似于图5e中示出的电极，那么它的质量将是大约1.5克-20克，优选质量为大约5克-10克。就此而言，例如，如果电极1包括相对较小的质量，那么在使用小质量电极1时可能涉及某些功率限制。就此而言，如果大量功率被施加在相对小的质量上，并且这样的功率导致产生了可调节的等离子体4，那么在小质量电极1上可能集中了大量的热能。如果小质量电极1具有非常高的熔点，那么这样的电极可以能够用作本发明中的电极1。但是，如果电极1由具有相对低的熔点的组成(例如，银、铝等)制成，那么在本发明的某些(但不是所有)实施例中，转移到小质量电极1的热能将导致一种或多种不想要的效应，包括小质量电极1的熔化、破裂或解体。因此，利用较低熔点金属的一种选择是使用较大质量的这种金属，使得热量可以分散在整个该较大的质量上。可替选地，如果需要具有低熔点的小质量电极1，那么将需要某种类型的冷却机构。这样的冷却机构包括例如简单的风扇，该风扇将环境或施加的气氛吹过电极1，或其他适合的这种机构。但是，与小质量电极1并置提供冷却风扇的一个潜在的不理想的方面，是参与可调节的等离子体4的形成的气氛可能受到不利影响。例如，如果在尖端9和液体3的表面2周围或之间的气氛流动剧烈，可能发现等离子体发生不想要的移动或转动。因此，由于例如熔点、压力敏感性、环境反应(例如，可调节的等离子体4的局部环境可能引起电极的化学、机械和/或电化学侵蚀)等，电极1的组成(例如，构成它的材料)可能影响电极可能的适合的物理形状。
此外，应该理解，在本发明的可替选优选实施例中，不总是需要轮廓分明的尖锐的尖端9。就此而言，图5e中示出的电极1(透视图)包括圆形的尖端。应该提到的是，部分圆形或弧形的电极也可以用作电极1，因为通常可调节的等离子体4可以被定位，或可以位于沿着图5e中示出的电极1的各个不同的点。就此而言，图6示出了对应于起始点9的各种不同的点“a-g”，用于在电极1与液体3的表面2之间产生的等离子体4a-4g。例如，在本发明的某些优选实施例的实践中，可调节的等离子体4的准确位置将随着时间而变化。具体来说，第一等离子体4d可以在电极1的尖端9的点d处形成。然后，尖端9上的等离子体接触点的准确位置可以改变到例如其他点4a-4g中的任何一个。应该指出，图6中示出的示意图相对于本发明实施例中的实际布置极大地放大了，以便表明电极1上的尖端9可以允许各个不同的准确点a-g作为电极1上尖端9上的启动或接触点。实际上，可调节的等离子体4的位置可以随着时间而变化，并且可以由位于电极1与液体3的表面2之间的气氛的电击穿(根据本文的方程1)来控制。此外，当等离子体4a-4g被表示成锥形形状时，应该理解，与图5a-5e中示出的任何电极1关联形成的等离子体4，在一部分或基本上所有的工艺条件下可以包含除了锥形之外的形状。例如，也可能出现最好被描述成闪电或灼热的柱体的形状。此外，由这样的等离子体4发出的颜色(例如，在可见光谱中)，可以在发红的颜色、发蓝的颜色、黄色、橙色、紫色、白色等中广泛地变化，这些颜色随着存在的气氛、电压、安培、电极组成、液体组成等而变化。
因此，应该理解，按照本发明的教导，可以使用对应于电极1的各种不同的尺寸和形状。此外，应该指出，在本文的各种不同的图中示出的电极1的尖端9可以被示出为相对锋利的点，或者也可以示出成相对钝的端部。除非要对这些电极尖的具体特点在上下文中更详细地讨论，否则在图中示出的电极尖端的实际形状将不是特别重要。
图7a示出了在沟槽元件30内包含的、与在图2a(和图3a)中示出的电极构造相对应的电极构造的横截面透视图。该沟槽元件30具有从图7a中背面31向其中供应的液体3，并且流动方向“F”从页面出来朝向读者并朝向被标明为32的横截面区域。在这里，沟槽元件30被示出作为一种材料构成的一体的部件，但是也可以由多种材料装配在一起，并且例如通过将材料彼此附着的任何可接受的机构来固定(例如，胶粘，机械连接等)。此外，这里示出的沟槽元件30横截面为长方形或正方形的形状，但是也可以包括各种不同的横截面形状。此外，沟槽元件30不是必需由单一的横截面形状构成，而是在本文的另一个优选实施例中，包括多种不同的横截面形状。在第一优选实施例中，横截面形状在沟槽元件30的整个纵向尺度上基本上是相同的，但是横截面形状的尺度随着不同等离子体和/或电化学反应而变化。此外，在一体的沟槽元件30中可以使用两种以上的横截面形状。不同横截面形状的优点包括但不限于不同功率、电场、磁场、电磁相互作用、电化学效应、不同部分中的不同的化学反应等，它们可以在同一个一体的沟槽元件30的不同纵向部分中获得。此外，某些不同的横截面形状可以与例如局部或整体提供的不同的气氛结合使用，使得在电极5处发生的至少一个可调节的等离子体4和/或至少一个电化学反应，可以随着不同的可能的气氛和/或其中成分的气氛浓度而变化。此外，施加和/或产生的流体的量或强度，可以通过例如横截面形状，以及通过例如提供在各种不同电极组或电极构造处、附近、与其靠近或并置的各种不同的场集中器，以增加或减小在那里发生的一个或多个反应来增加。因此，沟槽元件30的横截面形状，可以影响液体3与电极的相互作用，以及可调节的等离子体4与液体3的相互作用。
此外，应该理解，沟槽元件不是必须只能是线性的或“I形”的，而是可以是类似“Y”或类似“ψ”的形状，其中每个部分可以具有相类似的或不同的横截面。“Y”或“ψ”形沟槽元件30的一个原因是，在“Y”形沟槽元件30的两个顶部部分中可以存在两组不同的加工条件。此外，第三组加工条件可以存在于“Y”形沟槽元件30的底部部分中。因此，两种不同组分和/或不同反应试剂的不同流体3，可以合在一起进入“Y”形沟槽元件30的底部部分，并一起加工形成大量各种不同的最终产物。
图11e示出了沟槽元件30的可替选构造。具体来说，沟槽元件30被示出为透视图，是“Y形”的。具体来说，沟槽元件30包含顶部部分30a和30b以及底部部分30o。同样地，提供了入口31a和31b以及出口32。部分30d对应于30a和30b与30o的交汇点。
除了图11e的部分30d现在示出为混合区30d’之外，图11f示出了与图11e中示出的相同的“Y形”沟槽元件。就此而言，在例如一个或所有部分30a、30b和/或30c中的液体3中制造或生产的某些组分，可能希望在点30d(或30d’)处混合在一起。这样的混合可以在图11e中示出的相交处30d自然地发生(即，可以不需要具体的或特别的区30d’)，或者可以更具体地控制在部分30d’处。应该理解，部分30d’可以被成形为任何有效的形状，例如正方形、圆形、长方形等，并且相对于沟槽元件30的其他部分深度可以相同，也可以不同。就此而言，区域30d可以是混合区或随后的反应区。
图11g和11h示出了“ψ形”沟槽元件30。具体来说，加入了新的部分30c。图11g和11h的其他特点与图11e和11f中示出的特点相类似。
应该理解，沟槽元件30可以存在各种不同的形状，其中任何一种可以产生所需的结果。
再次参考图7a，流体3的流动方向是从页面出来朝向读者，并且液体3顺序地流过电极1和5中的每个，它们在本实施例中，基本上相对于沟槽元件30内流体3的纵向流动方向“F”彼此排成直线设置(例如，它们的布置是彼此平行的并且与沟槽元件30的纵向尺度平行)。这导致液体3首先经历可调节的等离子体4与液体3的相互作用(例如，调制反应)，并随后可以使调制过的液体3与电极5相互作用。正如在前文中讨论过的，预期各种成分可以出现在可调节的等离子体4中，并且至少一部分这样的成分或组成(例如，化学、物理和/或流体成分)将与至少一部分液体3相互作用，并改变液体3。因此，在这样的成分或组分或可替选的液体结构已经出现在液体3中之后，可以在电极5处发生随后的反应(例如，电化学反应)。因此，从本文的各种不同实施例的公开内容，显然可以看出，可调节的等离子体4中的组分或成分的量或活性，随着与实践本发明的优选实施例相关的各种不同条件而变化。这样的组分(无论是暂时的还是半永久的)，当出现和/或对液体3进行至少部分改性后，可以有利地影响随后当液体3在方向“F”上流过沟槽元件30时沿着其纵向方向发生的反应。通过调整反应的类型(例如，电极组件以及与其相关的反应)并顺序地提供附加类似的或不同的电极组或组件(诸如，在图3a-3d中示出的)，可以获得各种不同的化合物、纳米粒和纳米粒/溶液。例如，当液体3内的组分沿着沟槽元件30的纵向方向流过并与各种不同的电极组(例如，5、5)相互作用时，纳米粒可以在液体3内经历生长(表观的或实际的)(将在示例部分中更详细讨论)。这种例如在电极组5、5处观察到的生长，当液体3之前已经接触过电极组1、5和/或1、1和/或5、1时，似乎被极大地加速了。依赖于按照本发明生产的液体3的具体最终用途，某些纳米粒、液体3中的一些成分等，可以被认为是非常需要的，而其他成分可以被认为是不需要的。但是，由于电极设计、电极组数目、电极组构造、流体组成、每个电极组件或组中每个电极处的加工条件、不同电极组件或组沿着沟槽元件30的纵向方向的顺序、沟槽元件30的形状、沟槽元件30的横截面尺寸和形状的多样性，所有这些条件，在本文公开的过程的至少一部分期间，能够导致或多或少的想要的或不想要的组分或成分(暂时的或半永久的)出现在液体3中，和/或导致液体本身的不同结构。
图7b示出了在图2a中(以及图3a中)示出的电极构造的横截面透视图，但是，这些电极1和5相对于图2a和3a中示出的电极1和5，在页面上旋转了90度。在本发明的该实施例中，液体3与电极1和液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4以及电极5的接触，基本上在沿着沟槽元件30的纵向流动方向“F”(即，离开页面)上处于相同的点。液体3流动的方向是纵向沿着沟槽元件30，并且离开纸面朝向读者，与图7a中的相同。因此，按照就在前文中讨论的，显然图7b中示出的电极组件可以与本文上面以及下文讨论的一种或多种电极组件或组一起使用。例如，图7b中示出的组件的一种应用是，当在可调节的等离子体4中产生的成分(或在液体3中获得的产物)从与液体3的表面2的接触点流向下游时，可以发生各种不同的后续加工步骤。例如，电极1与电极5之间的距离“y”(例如，如图7b所示)被限制到某种最小距离以及某种最大距离。最小距离“y”是稍微超过在电极1和5的最接近点之间提供的气氛的电击穿“Ec”距离的距离。而最大距离“y”对应于最大的距离，在该距离处，流体的至少一些导电性，允许从电源10进入并通过电极1和5中的每个以及通过液体3形成电连通。最大距离“y”将随着例如液体3内的成分(例如，液体3的导电性)而变化。因此，构成可调节的等离子体4的某些高能成分可能非常具有反应性，可以在液体3内产生化合物(反应性的或其他)，并且后续的加工步骤可以由这样的成分的存在而增强，或者这些非常具有反应性的成分或组分的反应性可以随着例如时间而变低。此外，通过位置和/或与位于例如图7b中示出的电极组下游的其他电极组相关的加工条件，可以最小化或最大化某些需要的或不需要的反应。
图8a示出了图7a中示出的相同的实施例的横截面透视图。在该实施例中，与图7a中示出的实施例相同，流体3首先与在电极1和液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4相互作用。然后，已经被可调节的等离子体4改变的(例如，调制、改性或制备的)等离子体影响的或调制的流体3，随后与电极5相接触，从而允许各种不同的电化学反应发生，这种反应受到状态(例如，流体3(以及流体3中的组分或成分)的化学组成、物理或晶体结构、激发状态等)的影响。图8b中示出了可替选的实施例。该实施例总的来说基本上对应于图3b和4b中示出的实施例。在该实施例中，流体3首先与电极5相接触，然后流体3与在电极1和液体3的表面2之间产生的可调节的等离子体4相接触。
图8c示出了两个电极5a和5b(对应于图3c和4c中示出的实施例)的横截面透视图，其中流体3的纵向流动方向“F”接触第一电极5a，然后在流体流动方向“F”上接触第二电极5b。
同样地，图8d是横截面透视图，并且对应于图3d和4d中示出的实施例。在该实施例中，流体3与由第一电极1a产生的第一可调节的等离子体4a相连通，然后与在第二电极1b与流体3的表面2之间产生的第二可调节的等离子体4b相连通。
因此，按照公开的实施例，显然图8a-8d中示出的各种不同电极构造或电极组，可以在各种不同的构造中单独或互相组合使用。为了获得各种不同的所需结果使用哪种电极构造最好，其选择受到许多因素的影响。此外，这样的电极构造的数目以及这样的电极构造彼此相对的位置，都影响液体3内得到的组分，以及由其获得的纳米粒和/或纳米粒/液体溶液。电极构造依赖性的某些具体例子包含在本文的“实施例”部分中。但是，对于读者来说，根据本文呈现的教导(包括明确的和内在的)，显然各种不同的产物和所需设置都是可能的，其中不同的设置可以产生非常不同的产物(在本文的“示例”部分中进一步探讨)。
图9a示出了横截面透视图，对应于图7b中示出的电极构造(并且总的来说对应于图3a和4a中示出的电极构造，但是相对它们旋转了90度)。所有示出在图9a-9d中的电极构造的位置，使得示出的电极对基本上位于沿着沟槽元件30相同的纵向点处，与图7b中的相同。
同样地，图9b大体上对应于图3b和4b中示出的电极构造，并相对于图8b中示出的构造旋转了90度。
图9c示出了大体对应于图3c和4c的电极构造，并相对于图8c中示出的电极构造旋转了90度。
图9d示出了大体对应于图3d和4d的电极构造，并相对于图8d中示出的电极构造旋转了90度。
正如上面讨论的，总的来说，示出在图7、8和9中的电极构造或电极组，都能够随着它们相对于流体流动方向“F”以及相对彼此的相对于它们在沟槽元件中的定位而产生不同的结果(例如，液体中出现的纳米粒的不同尺寸、形状、量、化合物、组分、功能化，不同的液体结构，不同的pH等)。此外，电极的数目、组成、尺寸、具体的形状、施加的电压、施加的安培、产生的场、每个电极组中电极之间的距离、电极组之间的距离等，都可以影响当液体3流过这些电极时液体3的性质，进而影响从其产生的物质(例如，流体3中的组分、纳米粒和/或纳米粒/溶液)的获得的性质。此外，在某些优选实施例中，含有液体的沟槽元件30，包含图7、8和9中示出的多个电极的组合。这些电极组件可以全部相同，也可以是各种不同电极构造的组合。此外，电极构造可以连续地与流体“F”相连通，或者可以同时地或平行地与流体“F”相连通。不同的示例性电极构造示出在后文的其他图中，并在后文中(例如，在“示例”部分中)结合在液体3中产生的不同成分、从其产生的纳米粒和/或不同的纳米粒/溶液，进行更详细的讨论。
图10a示出了图7、8和9中示出的含有液体的沟槽元件30的横截面图。该沟槽元件30具有的横截面对应于长方形或正方形，并且电极(在图10a中没有示出)可以适当地定位在其中。
同样地，含有液体的沟槽元件30的几种其他可替选横截面实施例示出在图10b、10c、10d和10e中。对于图10a-10e的每个中示出的优选实施例来说，距离“S”和“S’”测量在例如大约1″到大约3″之间(大约2.5cm-7.6cm)。距离“M”的范围在大约2″到大约4″(大约5cm-10cm)。距离“R”的范围为大约1/16″-1/2″到大约3″(大约1.6mm-3mm到大约76mm)。所有这些实施例(以及代表了可替选实施例的处于本发明的公开内容的范围和界限之内的其他构造)，可以与本发明的其他发明特点组合使用。应该指出，在每个含有液体的沟槽元件30中包含的液体3的量，不仅是深度“d”的函数，而且也是实际横截面的函数。简单来说，电极1和5中和周围存在的流体3的量或体积，会影响可调节的等离子体4对液体3的一种或多种效应(例如，流体或浓度效应，包括场浓度效应)，以及电极5与液体3的一种或多种化学或电化学相互作用。这些效应不仅包括可调节的等离子体4对液体3的调制效应(例如，等离子体的电场和磁场相互作用、等离子体的电磁辐射相互作用、液体内各种不同化学物质(例如，路易斯酸，Bronsted-Lowry酸)的产生，pH改变等)，而且包括了可调节的等离子体4的浓度以及它与液体3的相互作用，以及电极5与液体3的电化学相互作用。由于例如每个电极组件1和/或5的纵向部分附近存在的液体的实际体积而可以存在不同的效应。换句话说，对于沿着沟槽元件30的纵向方向的给定长度来说，根据横截面形状，将存在不同量或体积的液体3。作为具体的例子，可以参考图10a和10c。在10a的情况下，其中示出的长方形形状具有以与图10c中示出的顶部部分的隔开距离大约相同的顶部部分。但是，在图10a和10c的每个中，沿着同样的给定纵向量(即，进入页面)的流体的量将是显著不同的。
同样地，电极5的许多特点对液体3的影响(例如，电化学相互作用)，也至少部分随着与电极并置的流体的量而变化，正如上文刚刚讨论的。
此外，电场和磁场浓度也可以显著影响等离子体4与液体3的相互作用，以及影响电极5与液体3的相互作用。例如，不希望受到任何具体理论或解释的束缚，当液体3包含水时，可能发生各种不同的电场、磁场和/或电磁场影响。具体来说，水是已知的偶极分子，可以由电场至少部分地对准。与电场部分地对准的水分子，可以引起例如以前存在的氢键和键角定向于与暴露电场之前不同的角度，导致不同的振动活动性，或者这样的键可能实际断裂。水结构的这种变化可以导致水具有不同的(例如更高的)反应性。此外，电场或磁场的存在也可能对水的有序化或结构化和/或水中存在的纳米粒具有相反的影响。可能与完全结构化的水相比具有相对少的氢键的未结构化或少量结构化的水，可以产生更具反应性(例如，更具化学反应性)的环境。这与开放的或更高的氢键网络相对比，开放的或更高的氢键网络由于例如水分子的增加的粘度、降低的扩散性和较小的活度，能够减慢反应。因此，明显减少氢键键合和氢键强度(例如，电场)和/或增加振动活性的因素，可以增加各种不同反应的反应性和动力学。
此外，电磁辐射也可以对水具有直接或间接的影响，并且可能的是，电磁辐射本身(例如，从等离子体4发射的辐射)、而不是单独的各个电场或磁场可以具有这样的效应，正如在前面提到的已出版的标题为“Methods for Controlling Crystal Growth，Crystallization，Structuresand Phases in Materials and Systems”的专利申请中所公开的，该专利申请已经通过引用结合于此。在本文的“示例“部分中讨论与不同等离子体4相关联的不同光谱。
此外，通过将电流流过本文公开的电极1和/或5，在例如电极5上存在的电压能够对水分子具有定向效应(即，暂时、半永久或更长时间的)。水中其他成分(即，带电物质)的存在可以增强这种定向效应。这样的定向效应可以引起例如氢键破裂和局部密度的改变(即，降低)。此外，也已知电场由于改变(例如，减少)氢键网络而降低水的介电常数。这种网络的改变将改变水的溶解性性质，并且可以有助于各种不同气体和/或组分或反应性物质在沟槽元件30内的液体3(例如，水)中的浓缩或解离。此外，有可能通过施加的电磁辐射(和/或电场和磁场)导致的氢键的改变或破裂，可以干扰气体/液体界面，并产生更具反应性的物质。此外，氢键的变化能够影响二氧化碳的水合作用，导致其中的pH的变化。因此，当在至少一个或多个电极5(或电极1)附近发生局部pH变化时，许多可能的反应物(在本文别处讨论)将与它们自身和/或气氛和/或可调节的等离子体4以及电极1和/或5本身发生不同的反应。路易斯酸和/或Bronsted-Lowry酸的存在，也可以极大地影响反应。
此外，沟槽元件30在其整个纵向长度上可以包括大于一个的横截面形状。沿着沟槽元件30的纵向长度并入多个横截面形状，可以导致例如由本文公开的本发明的实施例产生的变化的场或浓度或反应效应。此外，在沿着沟槽元件30的纵向长度的点处可以加入各种不同的修改，它们可以增加和/或降低在本文上面讨论的各种不同的场效应。就此而言，沟槽中和/或周围的材料的组成(例如位于沟槽元件30的至少一部分的外部或内部的金属)，可以作为电极1和/或5中和周围存在的各种不同场的集中器或增强器。此外，应用外部施加的场(例如，电场、磁场、电磁场等)和/或将某些反应性材料放置在沟槽元件30中(例如，与从其流过的液体3的一部分至少部分接触)，也可以导致：(1)不需要的物质的聚集、收集或过滤；或(2)将所需物质放置在例如已经从其上游形成的纳米粒的外表面的至少一部分上。此外，应该理解，沟槽元件30可以不是线性的或“I形”的，而是可以是“Y形”或“ψ形”的，其中“Y”(或“ψ”)的每个部分具有不同的(或相类似的)横截面。“Y”或“ψ形”沟槽元件30的一个原因是，在“Y形”或“ψ形”沟槽元件30的两个(或以上)顶部部分中可以存在两组(或以上)不同的加工条件。此外，另一个其他组的加工条件可以存在于“Y形”沟槽元件30的底部部分中。因此，不同组分和/或不同反应试剂的不同流体3，可以合在一起进入“Y形”沟槽元件30的底部部分，并一起加工形成大量各种不同的最终产物。
图11a示出了图10b中示出的基本上所有沟槽元件30的一个实施例的透视图，包括入口部分或入口端部31和出口部分或出口端部32。在本文其他图中讨论的流动方向“F”对应于液体在端部31处或附近进入(例如，利用适合的机构在端部31处或附近将流体传送到沟槽元件30中)，并通过出口端部32从沟槽元件30出去。此外，尽管在图11a中示出了单一入口端部31，但是多个入口31可以存在于图11a中示出的附近，或者可以沿着沟槽元件30的纵向长度位于各种不同的位置(例如，紧邻自沿着沟槽元件30而设置的一个或多个电极组的上游)。因此，多个入口31可以允许在其第一纵向端部31处引入大于一个液体3；或者在纵向端部31处引入多个液体3；和/或在沿着沟槽元件30的纵向长度的不同位置处引入不同的液体3。
图11b示出了图11a的沟槽元件30，包含三个可拆卸附着到沟槽元件30的顶部部分的控制装置20。包含电极1和/或5的控制装置20的相互作用和操作，在后文中更详细讨论。
图11c示出了并入气氛控制装置盖35’的沟槽元件30的透视图。气氛控制装置或盖35’具有其上附着有多个控制装置20(在图11c中示出了三个控制装置20a、20b和20c)，包含电极1和/或5。盖35’的目的是提供对沟槽元件30的纵向方向的基本部分(例如，50％以上)内和/或沿着它的气氛提供控制的能力，使得在任何电极1处产生的任何可调节的等离子体4，可以根据电压、电流、电流密度等以及提供的任何受控的气氛而变化。气氛控制装置35’可以被构造成能够将一个或多个电极组包含在内。例如，可以在沿着沟槽元件30的基本上所有或一部分纵向长度的端部部分39a和39d与气氛控制装置35’的顶部部分之间，产生局部化的气氛。可以使气氛流入到并入在气氛控制装置35’中的至少一个入口端口(未示出)中，并且可以通过至少一个出口端口(未示出)排出，或者被允许沿着或靠近例如部分39a和39b进入/排出。就此而言，只要在气氛控制装置35’的内部部分提供正压(即，相对于外部气氛为正)，那么任何这种气体都可以在部分39a和/或39b附近使气泡放出。此外，根据例如39a或39b的一部分是否相对于另一部分较高，也可以对内部气氛进行适合的控制。各种适合于在气氛控制装置35’中使用的气氛，包括通常被视为非反应性的气氛例如惰性气体(氩气或氦气)，或通常被当作反应性的气氛例如氧气、氮气、臭氧、受控空气等。气氛控制装置35’中的气氛的准确组成，根据所需加工技术和/或在等离子体4和/或液体3中存在的所需组分、所需的纳米粒/复合纳米粒和/或所需纳米粒/溶液而变化。
图11d示出了图11c的装置，包含附加的支撑机构34，用于支撑沟槽元件30(例如，其外部部分上)，以及支撑(至少部分地)控制装置20(没有示出在该图11c中)。应该理解，对于例如所有被认为处于本发明的公开内容的界限和范围之内的沟槽元件30示出的横截面形状、气氛控制(例如，气氛控制装置35’)和外部支撑机构(例如，支撑机构34)等方面的各种不同细节，也可以改变。构成用于支撑沟槽元件30的附加支撑机构34的材料，可以是在实践本发明的公开内容的加工条件下方便的、结构健全的和非反应性的任何材料。可接受的材料包括聚乙烯、丙烯酸树酯、有机玻璃、结构塑料、尼龙、特氟龙等，正如在本文别处讨论的。
图11e示出了沟槽元件30的可替选构造。具体来说，沟槽元件30被示出成透视图，是“Y形”的。具体来说，沟槽元件30包含顶部部分30a和30b以及底部部分30o。同样地，提供了入口31a和31b以及出口32。部分30d对应于30a和30b与30o的交汇点。
除了图11e的部分30d现在示出为混合区30d’之外，图11f示出了与图11e中示出的相同的“Y形”沟槽元件。就此而言，在例如一个或所有部分30a、30b和/或30c中的液体3中制造或生产的某些组分，可能希望在点30d(或30d’)处混合在一起。这样的混合可以在图11e中示出的相交处30d自然发生(即，可以不需要具体的或特别的区30d’)，或者可以更具体地控制在部分30d’处。应该理解，部分30d’可以被成形为任何有效的形状，诸如正方形、圆形、长方形等，并且相对于沟槽元件30的其他部分深度可以相同，也可以不同。就此而言，区域30d可以是混合区或随后的反应区。
图11g和11h示出了“ψ形”沟槽元件30。具体来说，加入了新的部分30c。图11g和11h的其他特点与图11e和11f中示出的特点相类似。
应该理解，沟槽元件30可以存在各种不同的形状，其中任何一种可以产生所需的结果。
图12a示出了局部化气氛控制装置35的透视图，它用作控制至少一个电极组1和/或5周围的局部化气氛的机构，以便各种局部化的气体可用于例如控制和/或影响电极1与液体3的表面2之间的可调节的等离子体4的某些参数，以及影响液体3中的组分和/或电极5处和/或周围的可调节的电化学反应。在气氛控制装置35中示出的贯通孔36和37，被提供用于允许外部通讯进入且通过装置35的一部分。具体来说，提供了孔或入口37，作为用于将任何气态物质引入到装置35内部的入口连接。提供了孔36作为伸过它的电极1和/或5的通讯端口，电极通过它与例如位于装置35上方的控制装置20相连接。通过入口37引入的气体，可以简单地以相对于局部外部气氛的正压力处提供，并可以被允许通过任何适合的机构或途径逸出，包括但不限于在装置35的部分39a和/或39b周围冒泡，当例如这些部分被至少部分浸泡在液体3的表面2之下时。一般来说，部分39a和39b可以打破液体3的表面2，有效地使表面2作为密封的一部分起作用，以在电极组1和/或5周围形成局部化气氛。当所需气体的正压力通过入口端口37进入时，可以引起小的气泡鼓泡通过例如部分39a和/或39b。此外，入口37的精确位置，也可以随着流过其中的气体而变化。具体来说，如果提供至少一部分局部化气氛的气体比空气重，那么位于液体3的表面2上方的入口部分将是足够的。但是，应该理解，入口37也可以位于例如39a或39b中，可以鼓泡通过液体3，并捕获在局部化气氛控制装置35的内部部分中。因此，气氛控制装置35中入口和/或出口的精确位置，随着几种因素而变化。
图12b示出了包含在支撑机壳34中的、在沟槽元件30的前景中的第一气氛控制装置35a的透视图。包含了第二气氛控制装置35b，并示出了位于其上的控制装置20。“F”表示液体3流过沟槽元件30的纵向方向。可以使用多个气氛控制装置35a、35b(以及35c、35d等，在图中没有示出)，来代替诸如在图11c中示出的单个气氛控制装置。使用多个局部化气氛控制装置35a-35x的原因在于，如果需要，可以在每个电极组件周围提供不同的气氛。因此，可调节的等离子体4的具体特点、液体3中出现的具体组分、以及在例如电极5处发生的可调节的电化学反应的具体特点，除了其他因素之外，也将随着局部化气氛而变化。因此，使用一个或多个局部化气氛控制装置35a，在所需组分、纳米粒和纳米粒溶液混合物的形成中，提供了极大的灵活性。
图13示出了可替选的气氛控制装置38的透视图，其中整个沟槽元件30和支撑机构34包含在气氛控制装置38中。在这种情况下，可以提供例如一个或多个气体入口37(37’)以及一个或多个气体出口37a(37a’)。气体入口37、37’和气体出口37a、37a’在气氛控制装置38上的准确定位，是方便性的问题，以及气氛的组成的问题。就此而言，如果例如提供的气氛比空气重或比空气轻，入口和出口的位置可以被相应地调整。正如在本文别处讨论的，可以在液体3的表面2上方或下方提供气体入口和气体出口部分。当然，当气体入口部分提供在液体3的表面2下方时(在该图中没有具体示出)，应该理解，通过气体入口37插入的气体的气泡(例如，纳米泡和/或微泡)，在加工时间的至少一部分中，可以并入到液体3中。这样的气泡可能是液体3的所需的反应组分(即，与其反应)，和/或液体3中和/或电极5处等的组分。因此，在液体3的表面2的下方引入局部化气氛的灵活性，可以提供附加的加工控制和/或加工改进。
图14示出了根据本发明的某些优选实施例的教导使用的通用装置的示意图。具体来说，该图14示出了其中含有液体3的沟槽元件30的侧面示意图。在沟槽元件30的顶上，放置有多个控制装置20a-20d(即，示出了其中的4个)，它们在本实施例中可拆卸地附着到其上。在实践本发明的各种不同实施例时，控制装置20当然可以永久性地固定在位。控制装置20(以及相应的电极1和/或5以及这些电极的构造)的精确数目，以及控制装置20(和相应的电极1和/或5)的定位或位置，随着本发明的各种不同的优选实施例而变化，其中某些将在本文的“示例”部分中更详细讨论。但是，一般来说，将输入液体3(例如，水)提供给液体运输机构40(例如，用于泵送液体3的液体蠕动泵或液体泵送机构)，用于将液体水3在其第一端部31处泵送到沟槽元件30中。例如，输入液体3(例如，水)可以平缓地引入，或者可以以搅拌的方式引入。典型情况下，搅拌包括引入纳米泡或微泡，这可能是所需的或者也可能不是所需的。如果需要轻柔引入，那么这样的输入液体3(例如，水)可以被轻柔地提供(例如，流入沟槽的底部)。可替选地，可以在沟槽元件30的上方提供储液器(未示出)，并且液体3可以泵入这样的储液器中。然后，当提供到其中的流体液位达到适当的水平时，储液器可以从其下部部分、其中间部分或其顶部部分排出流体。用于将输入液体3传送到沟槽元件30中第一端部31的精确机构，根据各种不同的设计选择而变化。此外，正如本文前面提到的，应该理解，附加的输入部分31也可以纵向沿着沟槽元件30的不同部分存在。图14中也示出了距离“c-c”。一般来说，距离“c-c”(对应于每个控制装置20之间的中心到中心纵向测量值)可以是允许本文公开的实施例发挥所需功能的任何数目或距离。距离“c-c”不应该少于距离“y”(例如，1/4″-2″；6mm-51mm)，并且在例如示出在图1-4和7-9中的优选实施例中为大约1.5″(大约38mm)。示例示出了各种不同的距离“c-c”，但是，为了给出对距离“c-c”的普遍的理解，大约的分隔距离在大约4″到大约8″(大约102mm到大约203mm)之间变化，但是，根据本文公开的所有上述实施例的应用，或多或少的偏离当然是可能的(或需要的)。在本文后面公开的示例中，在许多实施例中优选的距离“c-c”为大约7″-8″(大约177-203mm)。
一般来说，液体运输机构40可以包括任何用于移动液体3的机构，包括但不限于重力馈送或流体静力机构、泵送机构、蠕动泵送机构、调节或阀机构等。但是，液体运输机构40应该能够可靠地和/或可控地将已知量的液体3引入沟槽元件30。当将液体3提供到沟槽元件30中时，用于连续移动液体3到沟槽元件30中的机构可以需要，也可以不需要。但是，一种简单方法，包括将沟槽元件30放置成相对于沟槽元件30位于其上的支撑表面呈略微的角度θ(例如小于1度或几度)。例如，在入口部分31和出口部分32之间相对于支撑表面的垂直高度差，就可满足需要，只要液体3的粘度不是太高(例如，在水的粘度附近的任何粘度，一旦这样的流体包含或位于沟槽元件30内，就可以被重力流控制)。就此而言，图15a示出了形成角θ1的沟槽元件30的横截面图；图15b示出了形成角θ2的沟槽元件30的横截面图，以及可以处理各种不同的粘度，包括诸如水的低粘度的流体的沟槽元件30的各种可接受的角度。对于沟槽元件30的不同横截面和低粘度流体来说，理想的角度典型地在用于低粘度流体的最小大约0.1-5度到用于较高粘度流体的最大5-10度的范围之间。但是，这样的角度可以根据已经提到的各种因素，以及例如在沿着液体3与沟槽元件30接触的底部部分或界面处是否包含特定的流动断路机构或挡板80而变化。这样的流动断路机构可以包括例如沿着沟槽元件30的纵向流动方向的部分机械制造的挡板或阻挡物。就此而言，θ1为大约5-10°，且θ2为大约0.1-5°。图15a和15b示出了在沟槽元件30的出口部分32附近的挡板80。可以沿着沟槽元件30的纵向长度在各种不同部分放置多个挡板80。尺度“j”可以是例如大约1/8″-1/2″(大约3-13mm)，并且尺度“k”可以是例如大约1/4″-3/4″(大约6-19mm)。挡板80的横截面形状(即，“j-k”形状)可以包括尖角、圆角、三角形、圆柱形等，它们都能影响液体3流过沟槽元件30的各个不同部分。
此外，当液体3的粘度增加到只有重力是不够的情况下，也可以利用其他现象例如具体使用流体静压头部压力或流体静压力来实现所需的流体流动。此外，也可以在沟槽元件30内部提供用于将液体3沿着沟槽元件30移动的附加机构。用于移动液体3的这样的机构，包括诸如桨叶、扇、推进器、螺旋钻等的机械装置，诸如超声波转换器的声学装置，诸如加热器(也可以具有附加的加工益处)等的热力学机构。用于移动液体3的附加机构，可以导致液体3以不同的量流入沿着沟槽元件30的纵向长度的不同部分中。就此而言，例如，如果液体3起初缓慢流过沟槽元件30的第一纵向部分，可以通过例如在前文中讨论过的改变沟槽元件30的横截面形状，使液体3能够在其下游更快递流动。此外，沟槽元件30的横截面形状，也可以在其中包含其他的流体操纵机构，以加速或减缓液体3流过沟槽元件30的速度。因此，通过添加这样的用于移动流体3的机构，可以获得极大的灵活性。
图14还示出了位于沟槽元件30的端部32处的储存罐或储存容器41。这样的储存容器41可以是任何可接受的容器和/或泵送机构，由一种或多种例如不与引入到沟槽元件30中的液体3和/或在沟槽元件30内产生的产物有不利相互作用的材料制成。可接受的材料包括但不限于诸如高密度聚乙烯(HDPE)、玻璃、金属(例如，某些级别的不锈钢)等的塑料。此外，尽管在本实施例中示出了储存罐41，但罐41应该被理解为包括了用于分配或直接装瓶或封装在沟槽元件30中加工的流体3的机构。
图16a、16b和16c示出了本发明的一个优选实施例的透视图。在这些图16a、16b和16c中，更详细地示出了8个独立的控制装置20a-h。这样的控制装置20可以利用在例如图8a、8b、8c和8d中示出的一种或多种电极构造。控制装置20的精确定位和操作，将在本文别处更详细讨论。但是，控制装置20中的每个相隔距离“c-c”(参见图14)，它在本文讨论的某些优选实施例中，尺寸为大约8″(大约203mm)。图16b包括了使用两个空气分配或空气操纵装置(例如，风扇342a和342b)；以及图16c包含了使用两个可替代的或所需的空气操纵装置342c和342d。风扇342a、342b、342c和/或342d可以是任何适合的风扇。例如，Dynatron DF124020BA、DC无刷、9000RPM滚珠轴承风扇，尺寸为大约40mm×40mm×20mm，可以很好地工作。具体来说，该风扇具有大约每分钟10立方英尺的空气流速。
图17示出了根据另一个优选实施例的装置的另一个实施例的另一个透视图，其中6个控制装置20a-20f(即，6个电极组)，相对于图16a和16b中示出的8个控制装置20a-20h旋转了大约90度。因此，实施例大体上对应于在例如图9a-9d中示出的电极组件实施例。
图18示出了在图16a中示出的装置的透视图，但是这样的装置现在示出为基本上完全由气氛控制装置38围住。这种装置38是用于控制沟槽元件30周围的气氛的机构，或者可以用于隔离外部不想要的材料，防止它们进入沟槽元件30中并与其发生不利的相互作用。此外，沟槽元件30的出口32被示出为通过出口管路42与储存容器41相连通。此外，还示出了储存罐41上的出口43。这样的出口管路43可以导向任何适合的用于储存、封装和/或操纵液体3的机构。例如，出口管线43可以与任何适合的用于沟槽元件30中产生的液体产物3的装瓶或封装的机构相连通。可替选地，可以取消储存罐41，并且可以将出口管线42与用于操纵、装瓶或封装液体产物3的适合机构直接相连接。
图19a、19b、19c和19d示出了可用于本发明的其他电极构造实施例的其他横截面透视图。
具体来说，图19a示出了两组电极5(即，总共4个电极5a、5b、5c和5d)，它们沿着沟槽元件30的纵向方向彼此基本上平行放置，并基本上与液体3通过沟槽元件30的流动方向“F”垂直。相反，图19b示出了两组电极5(即，5a、5b、5c和5d)，它们沿着沟槽元件30的纵向方向彼此邻近放置。
相反，图19c示出了一组电极5(即，5a、5b)，它们基本上垂直于流体流动方向“F”放置，以及另一组电极5(即，5c、5d)，它们基本上平行于流体流动方向“F”放置。图19d示出了图19c中示出的电极构造的镜像。尽管每个图19a、19b、19c和19d只示出了电极5，但显然电极1可以取代图19a-19d中的每个示出的一些或所有的电极5，和/或在其中混杂(例如，类似于在图8a-8d和9a-9d中公开的电极构造)。这些可替选的电极构造提供了各种可替选的电极构造可能性，它们都可以产生不同的所需纳米粒或纳米粒/溶液。现在，读者应该清楚，位于其他电极组件上游的电极组件，可以提供原材料、pH改变、液体3的至少一部分的成分和/或调制或晶体或结构的改变，使得在自第一组电极1和/或5的下游的电极1和/或5处发生的反应，可以导致例如纳米粒的生长，纳米粒的缩小(例如，部分或完全溶解)，在现有的纳米粒上放置不同的成分(例如，包括各种不同尺寸和/或形状和/或成分、可以修改纳米粒的性能的表面元件)，去除纳米粒上现有的表面元件或涂层等等。换句话说，通过沿着多个可调节的电化学反应和/或可调节的等离子体4提供具有多种构造的多个电极组，以及一个或多个气氛控制装置，产生的各种组分、纳米粒、复合纳米粒、衬底纳米粒上的壳层(例如，部分或完全的)涂层或表面元件的厚度，是非常大量的，并且液体3的结构和/或组成也可以被可靠地控制。
图20a-20p示出了各种不同电极构造实施例的各种不同横截面透视图，它们可能并且可用于只与图19a中示出的实施例相对应的所有电极1和5的构造。具体来说，例如在这些图20a-20p中，电极1或5的数目是不同的，这些电极1和5相对于彼此的具体位置也是不同的。当然，在图20a-20p中示出的这些电极1和5的组合，也能够按照图19b、19c和19d中示出的每种可替选的电极构造进行构造(即，与图19b、19c和19d中的每个相对应的16个附加的图)，但是为了寻求简便，另外的图没有包含在本文中。这些电极组件以及其他组件的具体的优点，将在本文别处更详细地公开。
正如本文公开的，图20a-20p中示出的每种电极构造，根据具体的运行条件，可以导致从本文公开的本发明的机制、装置和工艺产生不同的产物。
图21a、21b、21c和21d示出了本发明的其他实施例的横截面透视图。在这些图21a-21d中示出的电极布置分别与图19a、19b、19c和19d中示出的电极布置在布置上相类似。但是，在这些图21a-21d中，还包含了隔膜或阻挡层组件50。在本发明的这些实施例中，提供了隔膜50作为用于分隔在不同电极组处或附近产生的不同产物的机构，使得在隔膜50的一侧由电极1和/或5的组制造的任何产物，可以与在隔膜50的另一侧在电极1和/或5处或附近制造的任何产物至少部分分离、或分隔、或基本上完全分离。该用于分离或分隔不同产物的隔膜机构50可以用作机械阻挡层、物理阻挡层、机械-物理阻挡层、化学阻挡层、电学阻挡层等。因此，从第一组电极1和/或5制造的某些产物，可以与从第二组电极1和/或5制造的某些产物至少部分、或基本上完全分离。同样地，其他成串放置的电极组也可以具有类似的情况。换句话说，可以在每组电极1和/或5处或附近使用不同的隔膜50，从其中产生的某些产物可以被控制，并选择性地传送到其纵向下游的其他电极1和/或5的组。这样的隔膜50可以导致在沟槽元件30中产生的液体3中，存在各种不同组成的液体3和/或纳米粒或离子。
可以用于本发明，用作分离机构的可能的离子交换隔膜50，包括阴离子隔膜和阳离子隔膜。这些隔膜可以是同质的、异质的或多微孔的、结构对称的或不对称的、固体或液体的，可以带有正电荷或负电荷，或者可以是中性的或偶极的。隔膜的厚度可以在小至100微米到几毫米之间变化。
用于本发明的某些实施例的一些具体的离子性隔膜，包括但不限于：
·同质聚合类型的隔膜，例如磺化和胺化的苯乙烯-二乙烯苯共聚物
·缩合的、异质的隔膜
·全氟烃阳离子交换隔膜
·氯碱(chlor-alkali)技术的隔膜
·大多数在工业领域中使用的阳离子和阴离子交换隔膜，由苯乙烯-二乙烯苯共聚物、氯甲基苯乙烯-二乙烯苯共聚物或乙烯吡淀-二乙烯苯共聚物的衍生物构成。
·在隔膜的基础上使用的膜一般是聚乙烯、聚丙烯(参考′U)、聚四氟乙烯、PFA、FEP等。
·在某些情况下使用三氟丙烯酸和苯乙烯。
·常规聚合物，例如聚醚砜、聚苯醚、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等。特别是聚醚砜或聚苯醚氧化物的磺化或氯甲基化和胺化。
·碳氢化合物离子交换隔膜一般由苯乙烯-二乙烯苯共聚物的衍生物和诸如聚乙烯、聚氯乙烯的其他惰性聚合物等构成。
图22a示出了与图9c中示出的电极组件5a、5b相对应的电极组件的横截面透视图。该电极组件也可以利用隔膜50进行化学、物理、化学-物理和/或机械分离。就此而言，图22b示出了隔膜50位于电极5a、5b之间。应该理解，在例如图9a-9c中示出的多种构造中的任何一个中，电极5a、5b可以与电极1互换。在图22b的情况下，隔膜组件50具有将在电极5a处形成的某些或所有产物，与在电极5b处形成的某些或所有产物，部分或基本上完全分离的能力。因此，可以控制在电极5a和5b任何一个处形成的各种不同物质，使得它们可以在液体3沿着沟槽元件30的纵向长度进行的纵向流动方向“F”上，与附加电极组件组5a、5b和/或电极组5和电极组1的组合，顺序地发生反应。因此，通过适当地选择隔膜50，可以控制位于电极处(或随后的或下游电极组)的产物。在电极5a和5b的极性相反的优选实施例中，在电极5a处相对于电极5b，可以形成多种不同的产物。
图22c在电极5a和5b的完全不同的可替选电极构造的横截面示意图中，示出了本发明的另一个不同的实施例。在这种情况下，电极5a(或者当然也可以是电极1a)位于隔膜50的上方，并且电极5b位于隔膜50的下方(例如，基本上完全浸没在液体3中)。就此而言，电极5b可以包含多个电极或可以是单个电极，沿着沟槽元件30的至少某些或全部纵向长度布置。在该实施例中，在隔膜50上方的电极处产生的某些物质，可以与隔膜50下方的产生的某些物质不同，并且这些物质沿着沟槽元件30的纵向方向可以发生不同的反应。就此而言，隔膜50不是必须覆盖沟槽元件30的整个长度，而是可以存在于该长度的仅仅一部分中，并且随后顺序的电极1和/或5的组件可以与其中产生的产物发生反应。对于读者来说，应该清楚，在本文明确提出的实施例之外的各种其他实施例，也在明确公开的实施例的精神的范围之内。
图22d示出了本发明的另一个可替选实施例，其中图22c中示出的电极5a(当然也包括电极1)的构造位于沿着沟槽元件30的长度的至少一部分延伸的隔膜50的至少一部分的上方，并且第二电极(或多个电极)5b(与图22c中的电极5b相类似)沿着沟槽元件30的底部的纵向长度的至少一部分延伸。在该使用多个电极5a的实施例中，可以实现其他的操作灵活性。例如，通过将电压和电流分开到至少两个电极5a中，在多个电极5a处的反应可以与相似尺寸、形状和/或组成的单个电极5a处发生的反应不同。当然，这种多电极构造可用于本文公开的许多实施例中，但是为了简便起见没有明确地讨论。然而，总的来说，多个电极1和/或5(即，代替单个电极1和/或5)，可以在按照本发明生产的产物中增加更大的灵活性。这些优点中的某些的细节将在本文别处讨论。
图23a是本发明的另一个实施例的横截面透视图，示出了大体与图19a中示出的电极5的组相对应的一组电极5，但是图23a的实施例之间的不同之处是，除了图19a中示出的两组电极5a、5b、5c和5d之外，还提供了第三组电极5e、5f。当然，电极组5a、5b、5c、5d、5e和5f也可以被旋转90度，使它们大致对应于图19b中示出的两组电极。为了寻求简便，示出了电极组构造的其他实施例的其他图，没有包含在本文中。
图23b示出了本发明的另一个实施例，它也可以变化成许多其他实施例，其中隔膜组件50a和50b被插入到三组电极5a，5b、5c，5d和5e，5f之间。当然，显然，电极构造、电极数目和实际用于获得分离的隔膜机构50的组合包括了许多实施例，其中每个在按照本发明的教导进行时能够产生不同的产物。关于本发明的这些产物以及操作的更详细的讨论，在本文别处讨论。
图24a-24e、25a-25e和26a-26e示出了根据本发明的各种不同的可使用的隔膜50位置的横截面图。这些隔膜50中的每个构造可以产生不同的纳米粒和/或纳米粒/溶液混合物。与各种不同电极组件组合使用特定的隔膜的益处，为本发明增加了各种不同的加工优点。这种附加的灵活性产生了各种不同的新的纳米粒/纳米粒溶液混合物。
电极控制装置
粗略示出在例如图2、3、11、12、14、16、17和18中的电极控制装置，在图27和图28a-28i中进行了更详细的示出。具体来说，图27示出了本发明的控制装置20的一个实施例的透视图。此外，图28a-281示出了控制装置20的各种不同实施例的透视图。图28b示出了与图28a中示出的相同的控制装置20，不同之处在于两个电极1a/1b代替了两个电极5a/5b。
首先，具体参考图27、28a和28b。在这三张图的每个中，提供了基座部分25，所述基座部分具有顶部部分25′和下部部分25″。基座部分25由适合的刚性塑料材料制成，包括但不限于由结构塑料、树脂、聚氨基甲酸酯、聚丙烯、尼龙、特氟龙、聚乙烯等制成的材料。在两个电极调整组件之间，提供了分隔壁27。分隔壁27可以由与构成基座部分25的材料相同或不同的材料制成。两个伺服-步进马达21a和21b固定在基座部分25的表面25′上。步进马达21a、21b可以是能够轻微移动(例如，在360度的基础上，略小于或略大于1度)的任何步进马达，使得步进马达21a/21b的圆周运动导致与其相连通的电极1或5的垂直上升或下降。就此而言，第一轮形部件23a是与驱动马达21a的输出轴231a相连接的驱动轮，使得当驱动轴231a旋转时，产生轮23a的圆周运动。此外，从动轮24a被压住并压向驱动轮23a，使得在它们之间存在摩擦接触。驱动轮23a和/或从动轮24a在其外部部分上可以包含切口或槽，以帮助容纳电极1、5。从动轮24a由位于附着到从动轮24a的部分241a和261a之间的弹簧285压向驱动轮23a。具体来说，卷曲的弹簧285可以位于从块(block)261a延伸出的轴262a的部分周围。弹簧应该具有足够的张力，以便可以在驱动轮23a和从动轮24a之间产生合理的摩擦力，使得当轴231a旋转确定的量时，电极组件5a、5b、1a、1b等，将在相对于基座部分25垂直的方向上移动。驱动轮23a的这种旋转或圆周运动，导致在本文示出的电极1、5中垂直方向变化的直接传递。驱动轮23a的至少一部分应该由电绝缘材料制成；而从动轮24a可以由导电材料或电绝缘材料制成，但是优选由电绝缘材料制成。
驱动马达21a/21b可以是能够少量旋转的任何驱动马达(例如，略低于1°/360°或略高于1°/360°)，使得驱动轴231a的少量旋转变化被转换成电极组件的少量垂直变化。优选的驱动马达包括由RMSTechnologies制造的驱动马达1MC17-S04型步进马达，这是一种直流供电步进马达。该步进马达21a/21b分别包含RS-232连接22a/22b，允许步进马达可以通过诸如计算机或控制器的遥控装置进行驱动。
参考图27、28a和28b，部分271、272和273是主要的高度调节部件，用于调节基座部分25相对于沟槽元件30的高度。部分271、272和273可以由与基座部分25相同、相类似或不同的材料制成。部分274a/274b和275a/275b也可以由与基座部分25相同、相类似或不同的材料制成。但是，这些部分应该是电绝缘的，因为它们容纳各种不同的、与将电压和电流输送到电极组件1a/1b、5a/5b等相关的电线部件。
在图28a中具体示出的电极组件包含电极5a和电极5b(对应于例如图3c中示出的电极组件)。但是，那个电极组件可以包含只有电极1、电极1和5、电极5和1或只有电极5。就此而言，图28a示出的组件，其中提供了两个电极1a/1b，代替了图28a中示出的两个电极5a/5b。所有图28b中示出的其他元件与图28a中示出的相同。
对于图27、28a和28b中示出的控制装置20的尺寸来说，尺度“L”和“W”可以是任何能够容纳步进马达21a/21b以及沟槽元件30的宽度的尺度。就此而言，图27中示出的尺度“L”必需足够，以便尺度“L”至少与沟槽元件30的宽度一样长，并且优选略长一些(例如，10-30％)。图27中示出的尺度“W”必需足够容纳步进马达21a/21b，并且不必太宽得不必要地未充分使用沿着沟槽元件30的长度的纵向空间。在本发明的一个优选实施例中，尺度“L”是大约7英寸(大约19毫米)，并且尺度“W”是大约4英寸(大约10.5毫米)。基座元件25的厚度“H”是任何足以为基座元件25提供结构、电学和机械刚性的厚度，并且应该在大约1/4″-3/4″(大约6mm-19mm)的量级。尽管这些尺度不是关键的，但尺度给出了对本发明的一个优选实施例的某些部件的尺寸的粗略了解。
此外，在图27、28a和28b示出的本发明的每个实施例中，基座元件25(以及固定在其上的部件)，可以由适当的盖子290(首次示出在图28d中)覆盖，以便电绝缘，以及对附着到基座元件25的所有部件产生局部的保护性环境。这样的盖子290可以由能够提供适当的安全性和操作灵活性的任何适合材料制成。示例性的材料包括与用于沟槽元件30的其他部分和/或控制装置20的材料相类似的塑料，并且优选为透明的。
图28c示出了电极引导组件280的透视图，该组件用于引导例如电极5。具体来说，顶部部分281附着到基座元件25。贯通孔/槽组合282a、282b和282c，都用于引导电极5通过。具体来说，部分283具体地引导电极5的尖端9′朝向并进入在沟槽元件30中流动液体3中。图28c中示出的引导物280可以由与用于制造沟槽元件30的其他部分和/或基座元件25等的材料类似、或完全相同的材料制成。
图28d示出了与图27和28中示出的类似的控制装置20，但是现在也包含了盖子元件290。该盖子元件290也可以由与用于制造基座部分25的相同类型的材料制成。盖子290也被示出为其中具有两个贯通孔291和292。具体来说，这些贯通孔可以与例如电极5的多余部分对准，这些电极可以与例如一卷电极线(在这些图中没有示出)相连接。
图28e示出了附着到基座部分25的盖子部分290，其中电极5a、5b分别通过孔292、291延伸穿过盖子部分290。
图28f示出了其上带有盖子290的控制装置20的底部定向的透视图。具体来说，电极引导装置280被示出为有电极5延伸通过它。更具体来说，该图28f示出了一种布置方式，其中电极1将首先与以在图28f中用箭头表示的方向“F”流动流体3相接触。
图28g示出了与图28f中示出的相同的装置，其上添加有气氛控制装置35。具体来说，气氛控制装置被示出为对电极1提供受控的气氛。此外，提供了气体入口管286。该气体入口管提供了所需气体流入气氛控制装置35，使得电极1产生的等离子体4在受控的气氛中产生。
图28h示出了位于沟槽元件30内的图28g的组件以及支撑机构341。
图28i与图28f相类似，不同之处在于现在电极5是与沟槽元件30内在箭头“F”方向上流动液体3相接触的第一电极。
图28j对应于图28g，不同之处在于电极5首先接触沟槽元件30内的流动液体3。
图28k示出了在本文的其他图28中示出的装置的底面的更详细的透视图。
图28l示出了与图28f和28i中示出的相类似的控制装置20，不同之处在于提供了两个电极1。
图29示出了本发明的另一个实施例，其中耐火材料29与热沉28组合使用，使得在按照本发明的实施例实践工艺的过程中产生的热，产生了足够量的热，使得热管理程序成为必需。就此而言，部件29由例如适合的耐火成分制成，包括例如氧化铝等。耐火部件29在其中具有横向的贯穿孔291，提供了与电极1和/或5的电连接。此外，沿着耐火部件29的长度，存在另一个纵向贯穿孔292，使得电极组件1/5可以通过它延伸。热沉28与耐火元件29热连通，使得从电极组件1和/或5产生的任何热量通入到耐火元件29中，进入热沉28，并且通过散热片282以及热沉28的基座部分281散出。散热片282和基座部分281的准确数目、尺寸、形状和位置，根据例如需要散发的热量而变化。此外，如果产生显著量的热，可以使用诸如风扇的冷却装置吹过散热片282。热沉优选由诸如铜、铝等的导热金属制成。
图30示出了图29的热沉的透视图，它被加在图27中示出的装置上。就此而言，电极5a不是直接与基座部分25相接触，而是提供了耐火元件29作为电极1/5与基座元件25之间的缓冲。
没有示出在图中的风扇组件，可以附着到周围的机壳上，允许冷却空气吹过冷却散热片282。风扇组件可以包含与计算机冷却风扇等相类似的风扇。优选的风扇组件包括例如Dynatron DF 124020BA，DC无刷、9000RPM、滚珠轴承风扇，尺寸为大约40mm×40mm×20mm，可以良好地工作。具体来说，该风扇的空气流速为大约每分钟10立方英尺。
图31示出了图30a中示出的控制装置20的底部部分的透视图。在该图31中，示出了一个电极1a延伸通过第一耐火部分29a，并示出了一个电极5a延伸通过第二耐火部分29b。因此，在本文明确公开的以及本文引用的每个电极组件，都可以与图27-31中示出的控制装置的优选实施例组合使用。为了开动控制装置20，需要进行两个通用过程。第一过程包括电激活电极1和/或5(例如，从优选的电源10向其施加功率)，第二通用过程的进行包括确定向电极施加多少功率，并对这些测定作出响应适当地调整电极1/5的高度(例如，手动和/或自动地调整电极1/5的高度)。在使用控制装置20的情况下，适合的指令通过RS-232端口22a和22b传送到步进马达21。控制装置20的部件以及电极活化过程的重要实施例，在本文后面讨论。
电源
各种不同的电源适合用于本发明。可以使用诸如AC电源、DC电源、各种不同极性的整流AC源等的电源。但是，在本文公开的优选实施例中，直接使用AC电源，或将AC电源整流，以产生不同极性的特定DC电源。
图32a示出了与变压器60相连接的AC电源62。此外，提供了电容器61，使得可以例如调整电路中的损耗系数。变压器60的输出通过控制装置20与电极1/5相连接。优选的用于本发明的变压器，是使用流入初级线圈601中的交流电流在容易传导通量的芯602中建立起交变的磁通量的变压器。
当次级线圈603位于初级线圈601和芯602附近时，该通量将次级线圈603与初级线圈601相连接。次级线圈603的这种连接在次级端子上诱导了电压。次级端子处电压的幅度与次级线圈匝数与初级线圈匝数的比率直接相关。次级线圈603上的匝数多于初级线圈601，导致电压升高，匝数较少导致电压下降。
用于本文公开的各种不同实施例的优选变压器60具有故意调整的低输出电压，这是通过使用变压器60中的磁分流器造成的。这些变压器60被称为氖灯变压器。这种构造限制了流入电极1/5的电流。使用变化大的输出负载电压，变压器60将输出负载电流维持在相对狭窄的范围内。
变压器60通过其次级开路电压和次级短路电流来评价。只有当不存在电连接时，开路电压(OCV)才出现在变压器60的输出端处。同样地，只有在输出端之间放置短路时(这种情况下输出电压等于零)，才能在输出端获得抽取电流。但是，当在同样这些输出端之间连接负载时，变压器60的输出电压将下降到零与额定OCV之间的某处。事实上，如果变压器60负载合适，电压将为额定OCV的大约一半。
变压器60被称为平衡中点基准设计(例如，以前也称为平衡中点接地)。这在中至较高额定电压变压器中最经常发现，并且大多数是60mA变压器。这是在“中点返回接线”系统中可接受的唯一类型的变压器。“平衡”的变压器60具有一个初级线圈601和两个次级线圈603，在初级线圈601的每侧各一个(正如在图33a的示意图中粗略示出的)。这种变压器60在许多方式下可以向两个变压器一样运行。就像非平衡中点基准芯和线圈一样，每个次级线圈603的一端附着到芯602、然后附着到变压器外壳上，并且每个次级线圈603的另一端附着到输出引线或端子。因此在不存在连接器的情况下，这种类型的未负载的15,000伏变压器，当从每个次级端到变压器外壳测量时大约为7,500伏，但是在两个输出端子之间测量时将为大约15,000伏。
在具有线功率因数为1(或100％)的交流电(AC)线路中，电压和电流开始时各为零，升高到波峰，下降到零，继续到达负波峰，然后回升到零。这完成了典型的正弦波的一个循环。在典型的美国应用中，该循环每秒发生60次。因此，这样的电压或电流具有每秒60周(或60赫兹)的特征性“频率”的功率。功率因数涉及电压波形相对于电流波形的位置。当两个波形一起通过零并一起达到波峰时，它们是同相的，功率因数为1或100％。图33b示出了两个彼此同相的波形“V”(电压)和“C”(电流)，并且具有1或100％的功率因数；而图33c示出了两个彼此异相的波形“V”(电压)和“C”(电流)，具有大约60％的功率因数，两个波形不同时通过零，等等。波形异相时，它们的功率因数小于100％。
大部分这样的变压器60的正常功率因数较大，这是由于磁分流器604和次级线圈603的效应，它们在变压器60线路的输出中有效地添加了电感线圈，以限制流向电极1/5的电流。可以通过使用放置在变压器60的初级线圈601上的电容器61，将功率因数增加到更高的功率因数，该电容器61可以将输入电压和电流变得更加同相。
用于本发明的任何变压器60的未负载电压以及其内部结构，都是重要的。理想的用于本发明的未负载变压器包括大约9,000伏、10,000伏、12,000伏和15,000伏的变压器。但是，这些具体的未负载变压器的测量值不应该被视为作为附加实施例限制了可接受的电源的范围。可以用于本文公开的发明的各种不同实施例的具体的、理想的变压器，是由Franceformer制造的目录号为9060-P-E的变压器，其操作条件为：初级120伏，60Hz；次级9,000伏，60mA。
图32b和32c示出了本发明的另一个实施例，其中被输入到电极组件1/5中的变压器60的输出，已经通过二极管组件63或63’进行了整流。一般来说，结果是AC波变成基本上类似于DC波。换句话说，得到了几乎平的线性DC输出结果(实际上，有时可以获得轻微的120Hz的脉冲)。这种特别的组件产生了本发明的两个其他优选实施例(例如，关于电极定向)。就此而言，从二极管组件63产生了基本上正的端或输出以及基本上负的端或输出。通过二极管组件63’获得了相反的极性。这样的正和负输出可以被输入到电极1和/或5任何一个中。因此，电极1可以是基本上负的或基本上正的；和/或电极5可以是基本上负的和/或基本上正的。此外，当使用图32b的组件时，已经发现，示出在图29、30和31中的组件是理想的。就此而言，在给定的一组操作(例如，功率)条件下，图32b中示出的布线图可以比例如图32a中示出的布线图产生更多的热(热输出)。此外，一个或多个整流的AC电源与例如图21-26中示出的隔膜组件相组合，会特别有用。
图34a示出了8个独立的变压器组件60a-60h，它们中的每个分别连接到相应的控制装置20a-20h。该组变压器60和控制装置20使用在本文后面的实施例部分中讨论的一个优选实施例中。
图34b示出了8个独立的变压器60a′-60h′，它们中的每个对应于图32b中示出的整流的变压器图。该变压器组件也与一组控制装置20a-20h相连通，并且可用作本发明的优选实施例。
图34c示出了8个独立的变压器60a″-60h″，它们中的每个对应于图32c中示出的整流的变压器图。该变压器组件也与一组控制装置20a-20h相连通，并且可用作本发明的优选实施例。
因此，每个变压器组件60a-60h(和/或60a′-60h′；和/或60a″-60h″)可以是相同的变压器，或者可以是不同变压器(以及不同极性)的组合。变压器、功率因数、电容器61、极性、电极设计、电极位置、电极组成、沟槽元件30的横截面形状、局部或整体电极组成、气氛、局部或整体液体3流速、液体3的局部成分、局部施加到沟槽元件30中各种不同场的液体3的体积、附近的(例如，上游和下游的)电极组、局部场浓度、任何隔膜50的使用和/或位置和/或组成等的选择，都是加工条件以及在液体3中产生的成分的组成和/或体积、按照本文公开的各种实施例制造的纳米粒和纳米粒/溶液的影响因素。因此，按照本文提出的详细的公开内容，可以实践多种实施例。
电极高度控制/自动控制装置
本发明的优选实施例使用了示出在本文各种不同的图中的自动化控制装置20。在例如图27-31中示出的步进马达21a和21b，受到在35、36a、36b和36c中的每个中图示的电路的控制。具体来说，图35的电路是电压监测电路。具体来说，来自变压器60中次级线圈603的每个输出引脚的电压输出，在点“P-Q”和点“P’-Q’”上进行监测。具体来说，被命名为“RL”的电阻器对应于万用表测量装置(未示出)的内部电阻。在点“P-Q”和“P’-Q’”之间测量到的输出电压，对于在本文后面的实施例中示出的几个优选实施例来说，典型地在大约200伏到大约4,500伏之间。但是，较高或较低的电压可以用于本文公开的许多实施例。在后文的实施例中，对于每个电极组1和/或5，在沿着沟槽元件30的每个位置处，确定了理想的目标电压。通过使用例如在图36a、36b和36c中示出的线路控制，获得了作为实际施加电压的这种理想的目标电压。这些图36适用于由Velleman K8056线路组件(具有微芯片PIC16F630-I/P)控制的继电器组。具体来说，在“P-Q”或“P’-Q’”位置上检测电压，并将该电压与预定的基准电压进行比较(实际上，与目标电压范围进行比较)。如果例如在点“P-Q”上测量到的电压接近预定电压目标范围的上限，那么例如Velleman K8056电路组件使伺服马达21(具体参考图28a)以顺时针方向旋转，以朝向和/或进入流体3降低电极5a。相反，如果在点“P-Q”或“P’-Q’”上测量到的电压接近目标电压的下限，那么例如再次参考图28a，伺服马达21a将使驱动轮23a旋转到逆时针位置，从而相对于流体3升高电极5a。
在本发明的每个实施例中的每组电极，都具有已建立的目标电压范围。可接受的范围的尺寸或幅度，以目标电压的大约1％到大约10％-15％之间的量来变化。本发明的某些实施例对于电压变化更敏感，并且典型情况下，这些实施例将具有较小的可接受电压范围；而本发明的其他实施例对电压的敏感性较低，并且一般将具有较大的可接受范围。因此，通过使用图35中示出的电路图，在“RL”处(在端子“P-Q”和“P’-Q’”上)测量来自变压器60的次级线圈603的实际电压输出，然后与预定的电压范围进行比较。当需要时，伺服马达21作出响应，在顺时针方向或逆时针方向上旋转预定的量。此外，具体参考图36，应该指出，询问程序顺序进行，包括确定每个电极的电压，调整高度(如果需要)，然后前进到下一个电极。换句话说，每个变压器以图35中示出的方式电连接。每个变压器60和相关的测量点“P-Q”和“P’-Q’”连接到单独的继电器上。例如，点“P-Q”对应于图36a中的继电器编号501，并且点“P’-Q’”对应于图36a中的继电器502。因此，每个变压器60需要两个继电器。每个继电器501、502等，顺序地询问来自次级线圈603的第一引脚(leg)的第一输出电压，然后询问来自次级线圈603的第二引脚的第二输出电压；以及这样的询问继续进行到来自第二变压器60b的次级线圈603的第一引脚的第一输出电压，然后到次级线圈603的第二引脚的第二输出电压，等等。
用于所讨论的询问电压调整技术的计算机或逻辑控制，可以通过任何常规的程序或控制器实现，包括例如在优选实施例中，在PC中使用的标准visual basic编程步骤。这样的编程步骤包括询问、读取、比较和发送适合的启动信号以增加或降低电压(例如，相对于液体3的表面2升高或降低电极)。这样的技术应该被普通专业技术人员所理解。
示例1-12
下面的实施例用于说明本发明的某些实施例，但是不应该被解释为对本公开的范围的限制。
总的来说，12个实施例，每个都利用了本发明的某些实施例，以及在图16b和16c中粗略示出的装置。加工和装置的具体差异将示出在每个实施例中。沟槽元件30由有机玻璃制成，它们的厚度均为大约3mm-4mm(大约1/8″)。支撑结构34也由有机玻璃制成，厚度大约为1/4″(大约6-7mm厚)。沟槽元件30的横截面形状对应于图10b中示出的形状(即，截短的“V”)。截短的“V”的底部部分“R”的尺寸为大约0.5″(大约1cm)，并且测量的每个侧面部分“S”、“S′”的尺寸为大约1.5″(大约3.75cm)。V形沟槽元件30的侧面部分“S”、“S′”隔开的距离“M”为大约21/4″-25/16″(大约5.9cm)(从内侧到内侧测量)。还测量每个部分的厚度，大约为1/8″(大约3mm)厚。V形沟槽元件30的纵向长度“LT”(参考图11a)，从点31到点32为大约6英尺(大约2米)长。从沟槽元件30的端部31到端部32的垂直高度差，为在其6英尺长度(大约2米)上大约1/4-1/2″(大约6-12.7mm)(即，小于1°)。
在所有实施例1-12中，使用纯水(在后文中讨论)作为液体3。水3在V-形沟槽元件30中的深度“d”(参考图10b)，在沿着沟槽元件30的不同点处，为大约7/16″到大约1/2″(大约11mm到大约13mm)。深度“d”通过使用挡板80(示出在图15a和15b中)进行部分控制。具体来说，在端部32附近提供了挡板80，帮助产生大约7/16″到大约1/2″(大约11mm到大约13mm)的深度“d”(示出在图10b中)。挡板80的高度“j”为大约1/4″(大约6mm)，并且测量的纵向长度“k”为大约1/2″(大约13mm)。宽度(未示出)完全跨越沟槽元件30的底部尺度“R”。因此，在其操作过程中，V形沟槽元件30中水3的总体积为大约26英寸3(大约430ml)。
水3在沟槽元件30中流动的速度，是大约150-200ml/分钟，取决于所实践的实施例。具体来说，例如，在实施例1-3和5中制造的基于银和基于铜的纳米粒/溶液原材料，都使用了大约200ml/分钟的流速，在实施例4中制造的基于锌的纳米粒/溶液原材料使用了大约150ml/分钟的流速。水3的这种流动，通过使用
Figure G2008800242978D00811
L/S泵驱动器40获得，额定功率0.1马力、10-600rpm。
Figure G2008800242978D00812
泵40的型号是77300-40。泵驱动器的泵头部也由
Figure G2008800242978D00813
制造，被称为Easy-Load型No.7518-10。用通用的术语来说，泵40的头部被称为蠕动泵头。泵40和头部由
Figure G2008800242978D00814
LS数字模块驱动器控制。数字模块驱动器的型号是77300-80。数字模块驱动器的具体设置是例如对于实施例4为150毫升/分钟，并且对于其他实施例1-3和5是200ml/分钟。将直径为1/4″的管(即，尺寸06419-25)放置到蠕动泵头中。管由Saint Gobain为
Figure G2008800242978D00816
制造。管的一个端部通过位于其中的流动扩散机构传送沟槽元件30的第一端部31。流动扩散机构倾向于最小化引入到沟槽元件30中的水3中的扰动和气泡以及由蠕动泵40产生的任何脉冲条件。就此而言，在沟槽元件30的端部31的垂直上方的点处，提供了用作扩散机构的小储液器，以便当储液器溢流时，发生水3进入V形沟槽元件30的端部31中的相对稳定的流动。
此外，控制装置20的塑料部分也由有机玻璃制成，其厚度为大约1/8″(大约3mm)。参考图27，控制装置20的尺度“w”测量为大约4″(大约10cm)，尺度“L”测量为大约7.5″(大约19cm)。基座部分25的厚度为大约1/4″(大约0.5cm)。所有图27中示出的其他部件被画得非常接近比例。所有与表面25′和25″相连接的单个部件也由有机玻璃制成，按照尺寸切割并粘合在位置中。
对于图16b和16c来说，8个独立的电极组(组1、组2、组3……组8)与8个独立的控制装置20相连。表3-7中的每个使用“组#”指称8个电极组中的每个。此外，在任何组#中，使用了与图3a和3c中示出的电极组件相类似的电极1和5。8个电极组中的每个电极，被设置为在具体的目标电压范围内操作。实际的目标电压列于每个表3-7中。也示出了从每个电极组到相邻电极组的中线的距离“c-c”(参考图14)。此外，也报告了与任何使用的电极1有关的距离“x”。对于电极5来说，没有报告距离“x”。其他的相关距离报告在例如每个表3-7中。
使用的每个电极1的尺寸和形状是大约相同的。每个电极1的形状是直角三角形，尺寸为大约14mm×23mm×27mm。每个电极1的厚度是大约1mm.每个三角形的电极1在其底部部分上还具有通过它的孔，允许由23mm和27mm的边形成的点指向水3的表面2。除非在本文中陈述，构成每个电极1的材料是99.95％纯的(即3N5)。当银用于每个电极1时，每个电极的重量为大约2克。当锌用于每个电极1时，每个电极的重量为大约1.1克。当铜用于每个电极1时，每个电极的重量为大约1.5克。
用于将三角形电极1附着到变压器60的电线，对于实施例1-4来说，是99.95％(3N5)银线，直径为大约1.016mm。用于附着实施例5中的三角形电极1的线是99.95％纯(3N5)的铜线，直径也为大约1.016mm。因此，通过每个电极1中的孔放置了与其电连接的小的电线回路。
用于每个电极5的电线为99.95％纯(3N5)，各具有大约1.016mm的直径。实施例1-3中电极5的成分是银；在实施例4中是锌，在实施例5中是铜。所有用于电极1/5的材料从ESPI获得，地址为1050BensonWay，Ashland，Oregon 97520。
在实施例1-12中使用的输入到沟槽元件30中的水3，通过反渗透方法和去离子方法产生。本质上，反渗透(RO)是压力驱动的隔膜分离方法，将溶解和/或悬浮的物质与底部水分开。它被称为“反”渗透，是因为施加了压力以逆转渗透的自然流动(它寻求隔膜两侧材料浓度的平衡)。I施加的压力迫使水通过隔膜，留下了污染物在隔膜的一侧，纯化的水在另一侧。反渗透隔膜使用了几个薄层或片状的膜，它们粘合在一起，以螺旋构造卷在塑料管周围。(这也被称为薄膜复合材料或TFC膜)。除了去除溶解的物质之外，RO膜也分离出悬浮的物质，包括水中存在的微生物。在RO处理后，使用混合床去离子过滤器。在两种处理后，总的溶解溶剂(“TDS”)的量，通过AR20pH/电导仪测量为大约0.2ppm。
实施例1
制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT059和AT038
本实施例使用了99.95％纯的银电极1和5。表3概述了电极设计部分、位置和操作电压。正如可以从表3看到的，目标电压被设置到最低大约550伏，最高大约2100伏。
此外，在8个电极组，组#1-组#8，的每个中的每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图37a中。此外，实际记录到的电压以及以天为单位的时间的函数，示出在每个图37b-37i中。因此，表3中以及图37a-37i中包含的数据，给出了对于每个电极组中的电极设计以及在制造工艺期间施加到每个电极上的目标和实际电压的全面的了解。
表3
AT059
流速：200ml/min
室温23℃
相对湿度23％
Figure G2008800242978D00841
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
实施例2
制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT060和AT036
表4包含了与表3中所示的数据相类似的关于电极组设计、电压、距离等信息。从表4可以清楚地看出，电极构造组#1和组#2与表3和实施例1中的组#1-8相同。其他的电极组3-8都以相同的方式构造，对应于与这里的组#1和组#2不同的电极构造，该电极构造对应于图8c中示出的构造。
表4
AT060
流速：200ml/min
室温23℃
相对湿度23％
Figure G2008800242978D00851
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
图38a示出了在8个电极组(即组#1-组#8)的每个中的每个电极的目标和实际平均电压的条形图。
图38b-38i示出了施加到8个电极组的每个电极上的实际电压。
按照实施例2产生的产物在本文中被称为“AT060”。
实施例3
制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT031
这里的表5示出了8个电极组(即组#1-组#8)的每个中的16个电极的每个的电极设计和目标电压，它们被用于形成在本实施例中被称为“AT031”的产物。
表5
AT031
流速：200ml/min
室温22.5℃
相对湿度47％
Figure G2008800242978D00871
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
图39a示出了在8个电极组的每个中的16个电极的每个的目标和实际平均电压的条形图。
图39b-39i示出了施加到8个电极组的每个中的16个电极的每个的实际电压，随时间的变化。
应该指出，电极组1在本实施例3中与实施例1和2每个中的相同(即，电极构造1/5)。另一个1/5构造用于每个其他的电极组，即，电极组#2和组#5-8都按照5/5构造的方式来构造。
实施例4
制造基于锌的纳米粒/纳米粒溶液BT006和BT004
按照实施例4的公开内容，制造了在本文中被命名为“BT006”的物质。与实施例1-3相类似，这里的表6公开了8个电极组(即，组#1-组#8)的每个中的精确电极组合。同样地，也报告了目标和实际电压、距离等。应该指出，实施例4的电极组件与在实施例1中使用的电极组件相类似，不同之处在于99.95％的纯锌只用于电极5。电极1的三角形部分也包含同样的纯锌，但是与三角形电极的电连接都是99.95％纯的银线，正如前文讨论的。此外，在本实施例中反应3的流速比所有其他实施例中的都低。
表6
BT006
流速：150ml/min
室温73.2-74.5°F
相对湿度21-22％
Figure G2008800242978D00891
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
图40a示出了在8个电极组中的16个电极的每个使用的目标和实际施加的平均电压的条形图。此外，图40b-40i示出了施加到16个电极的每个上的实际电压随时间的变化。
实施例5
制造基于铜的纳米粒/纳米粒溶液CT006
按照实施例5中公开的步骤，制造了被命名为“CT006”的基于铜的纳米粒溶液。就此而言，表7示出了与8个电极组中16个电极的每个相关联的有关操作参数。
表7
CT006
流速：200ml/min
相对湿度48％
室温23.1℃
Figure G2008800242978D00901
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
此外，图41a示出了施加到8个电极组中16个电极的每个上的每个平均实际电压的条形图。应该指出，电极构造与实施例1-4中的每个中的电极构造略微不同。具体来说，电极组#1和3是1/5构造，并且所有其他组是5/5构造。
图41b-41i示出了施加到16个电极中的每个上的实际电压随时间的变化。如上所述，用于每个电极1和5的电线包括直径为大约0.04″(1.016mm)并且纯度为99.95％的电线。
实施例1-5的物质及其混合物的性质研究
通过各种不同技术，研究了在实施例1-3(AT-059/AT-038)、(AT060/AT036)和(AT031)中分别制造的基于银的纳米粒和纳米粒/溶液中每个；以及在实施例4(BT-004)中制造的锌纳米粒和纳米粒/溶液；以及实施例5(CT-006)中制造的铜纳米粒和纳米粒基/溶液的物理性质。具体来说，本文的表8和9示出了按照实施例1-5制造的5种“原材料”中的每种以及由其制造的10种溶液或混合物，每种溶液被命名为“GR1-GR10”或“GR1B-GR10B”。对于制造的10种溶液中的每种，报告了每种“原材料”的体积量。此外，对于实施例1-5的每种原材料和从其得到的10种溶液中的每种，进行了原子吸收光谱分析(“AAS”)。从而，确定了其中银成分、锌成分和/或铜成分的量。通过基于金属成分来报告原子吸收光谱结果(AAS)。
Figure G2008800242978D00921
AAS值从Perkin Elmer AAnalyst 300光谱仪系统获得。来自实施例1-5和溶液GR1-GR10的样品，通过加入少量硝酸或盐酸(通常为最终体积的2％)进行制备，然后稀释到特定元素的所需特征性浓度范围或线性范围，以提高结果的精确性。“所需”范围大约为根据在产物开发过程中建立的生产参数估算的量值。对于纯金属分析来说，将已知量的回收材料在已知量的酸中消化并稀释，以确保吸收的信号强度将在检测器设置的耐受限度、且更具体来说为最精确范围、最好是被称为线性范围内。
Perkin Elmer AAnalyst 300系统的具体操作步骤如下所示：
I)原理
Perkin Elmer AAnalyst 300系统由带有通用GemTip喷雾器的高效燃烧器系统和原子吸收光谱仪构成。燃烧器系统提供了分解化学化合物所需的热能，提供了自由的分析物原子，使得发生原子吸收。光谱仪使用空心阴极灯作为初级光源、单色器和检测器，来测量特定波长处的光吸收的量。氘弧灯校正由原子云中非原子性物质引起的背景吸收。
II)仪器设置
A)清空废液容器到标记处。向排水管加入去离子水，以确保在排水系统浮子组件中存在水。
B)确保适合于待分析的分析物的空心阴极灯适当地安装在回转装置中。
C)将AAnalyst 300和计算机的电源打开。
E)在AAnalyst 300预热大约3分钟后，启动AAWin Analyst软件。
F)调回被分析的方法。
G)确保输入了正确的缺省条件。
H)校准空心阴极灯。
1)检查对于具体的灯已建立了适合的峰和能量水平。
2)调整灯设置的功率和频率，以获得最大能量。
I)在参数输入、选项、储存和编号方面，储存方法的改变。
J)调整燃烧器高度。
1)将一张纸放于燃烧器后面，以证实光束的位置。
2)使用垂直调节钮将燃烧器头降低到低于光束。
3)按压Cont(继续)以示出吸光度。
4)按压A/Z自动调零。
5)使用垂直调节钮升起燃烧器头，直到示出指示了少许吸光度(0.002)。缓慢降低头，直到示出回到零。降低头另外四分之一圈，以完成调整。
K)点火。
1)打开通风罩开关。
2)打开空气压缩机阀。将压力设置为50到65psi。
3)打开乙炔气瓶阀。将输出压力设为12到14psi。当压力低于85psi时替换气瓶，以防止阀和管线受到由于丙酮存在而造成的损坏。
4)按压气体开关。调整氧气流量到4个单位。
5)按压气体开关。调整乙炔气流量到2个单位。
6)按压火焰开关以打开火焰。
注意：不要在不戴保护性紫外线辐射护目镜的情况下直视灯或火焰。
L)吸取去离子水通过燃烧器头几分钟。
M)调整燃烧器位置和喷雾器。
1)吸取信号为大约0.2吸光度单位的标准品。
2)通过旋转水平和转动调节钮获得最大燃烧器位置吸光度。
3)通过顺时针旋转松开喷雾器锁环。缓慢转动喷雾器调节钮以获得最大吸光度。使用锁环将调节钮锁定在适当的位置。
注意：诸如镁的处于气体不吸收的波长处的元素，最适合用于调节燃烧器和喷雾器。
N)允许用30分钟来预热火焰和灯。
III)校正步骤
A)用包含样品浓度的标准品进行校正。
B)WinAA Analyst软件将自动为你的样品读数产生校正曲线。但是需要检查以确保每种校正标准品都建立了适合的吸光度。
C)在缺省条件中输入标准品浓度值，以计算AAnalyst 300标准曲线。
1)使用有效数字对STD1输入最低标准品浓度。
2)以升高的次序输入校正曲线的其他标准品的浓度以及reslope标准品的浓度。
3)在每个标准品之前使用空白自动调零。
4)吸取标准品1，按压0校正以清除以前的曲线。按编号次序吸取标准品。
按压标准品号并对每个标准品进行校正。
5)按压打印键以打印图和相关系数。
6)如果需要，重新运行一个或所有标准品。为了重新运行标准品3，吸取标准品并按压3进行校正。
7)在吸取了reslope标准品后通过按压Reslope键对标准曲线进行reslope。
D)相关系数应该大于或等于0.990。
E)每测量20个样品，用标准品和对照检查校正曲线的漂移、准确性和精确性。
IV)分析步骤
A)在每个标准品、对照和样品测量前用空白自动调零。
B)吸取样品，按压样品读数键。软件将获取吸光度的三个读数，然后将这些读数平均。等待，直到软件示出空闲。如果样品结果的标准偏差大于10％，重新运行样品。
V)仪器关机
A)吸取5％盐酸(HCl)5分钟，去离子水10分钟，以清洁燃烧器头。从水中取出毛细管。
B)按压火焰开关键以关闭火焰。
C)关闭空气压缩机阀。
D)关闭乙炔气瓶阀。
E)按压放出气体键从管线中放出乙炔气体。气瓶压力应该降低到零。
F)退出软件，关闭AAnalyst 300电源，并且关闭计算机。
此外，表8的最后4列公开了“金属PPM(离子)”和O2(ppm)、NO3(ppm)和“pH”。这些组数字中的每组都是通过使用离子选择性电极测量技术来确定的。具体来说，使用了NICO离子分析仪。精确的稳定化时间以及用于收集表8(以及表9)的这三列中每列数据的实际实验步骤，将在下面马上描述。
定义
稳定化时间-在将电极浸泡在新溶液中之后，mV读数通常首先快速下降几mV，然后逐渐地、越来越缓慢地下降到稳定的读数，此时ISE膜平衡，基准电极液结电势稳定。这种平衡可能需要花费多达3或4分钟才能达到完全稳定的值。有时，在短时间的稳定后，读数又开始上升，重要的是在这种上升进行到任何重要程度之前，确保在最低点进行记录。在该研究中，已经发现不需等待完全稳定的读数，而是通过在预定时间后获取读数来获得满意的结果，使得可以在衰减曲线的同样的点处进行每个测量。为了获得最佳性能，已发现该延迟时间应该为至少2分钟，以确保读数在曲线的较狭窄的部分内。
步骤：
1.为要被使用的每个电极(典型为4个)各取两个150mL的烧杯。一个烧杯用于溶液本身，而另一个烧杯装入去离子水，以用于在每种溶液测试后平衡每个电极的膜。
2.对将使用的每个电极及其相应的烧杯获得大约50mL所需溶液。(为了测试溶液的Ag、NO3、NO2和pH，通常为大约200mL)。
3.如果还没有在合适的位置，将每个所需离子选择性电极及其相应的基准电极放置并插入到适合的插口中。每个插口只有一个电极及其基准电极，除非两个离子选择性电极需要使用同样的基准电极。从每个电极及其相应的基准电极上取下帽子，将它们放置在电极夹具中。
4.打开与NICO离子分析仪相连的并且带有操作它的软件的计算机。
5.打开8通道离子电极分析仪软件，以操作设备。
6.处于我们的目的，必须使用标准品将每个离子选择性电极校正到最准确。这种校正必须在每次开机时进行，并且为了获得最准确的结果，应该在测试每个单独样品之前进行校正。对于每个离子选择性电极来说，目前，1ppm、10ppm和100ppm给出了我们的溶液的最好的校正及其相关读数。找到软件界面上的“校正”按键，并根据指示操作。
7.在每次使用前，将每个烧杯用去离子水清洗，用不含布的棉绒擦拭。
8.在每个“溶液”烧杯中装入大约50mL目标溶液，并且每个“平衡物”烧杯中装入大约100mL去离子水。
9.将每个电极在“平衡物”烧杯中放置大约15秒，确保膜在测试新溶液之前处于相同状态并相等。
10.从去离子水中取出电极，用不含布的棉绒擦拭。
11.将电极放置在溶液中，使每个电极和基准电极浸泡至少2cm。轻轻旋动电极和烧杯，以确保均匀并良好地去除任何可能存在于电极和溶液之间的空气泡。
12.取决于特定溶液的稳定化时间，使电极保持不被扰动2-5分钟。
13.当操作人员对读数满意，并且这发生在稳定化时间期间时，必须使用软件将它记录下来。在敲击“记录”按键后，将提示你为这组特定数据输入文件名。也将这些读数记录在实验室工作簿中，它可用于将数字传送到外部电子表格等。
14.从溶液中取出电极，并丢弃溶液。
15.将每个电极用去离子水流清洗。
16.用去离子水清洗每个150mL烧杯。
17.将电极和烧杯都用不含布的棉绒擦干。
18.如果不进行进一步的测试，将每个电极放回其夹具上，并取代帽。
本文还包含了表9，它包含与图8中示出(以及在实施例1-5中讨论)的数据相类似的数据，唯一的例外是AT-031。表9中的数据来自实施例1-5的步骤的拷贝，不同之处在于这些步骤在晚得多的时间点进行(相隔数月)。在表9中总结的原材料和相关的溶液，示出了原材料以及从其产生的溶液，是基本上恒定的。因此，工艺是非常可靠和可重复的。
Figure G2008800242978D00991
扫描电子显微镜/EDS
对于根据实施例1-5制造的新材料和溶液GR1-GR10中的每个，进行了扫描电子显微镜分析。
图42a-42e示出了扫面电子显微镜的EDS结果，分别对应于在实施例1-5中制造的5种原材料的每种。
图42f-42o示出了表8和表9中示出的10种溶液的每种的EDS分析。
使用与IXRF系统数字处理器相耦合的EDAX锂漂移硅检测器系统获得了XEDS光谱，该检测器系统与带有LaB6电子枪的AMRAY1820 SEM相接触。产生的所有谱图的解释，使用IXRF EDS2008 1.0版Rev E数据收集和处理软件来进行。
仪器硬件和软件设置，要求将来自每个运行ID的液体样品定位于SEM中的样品台上，使得目标区域在用于成像目的的电子束下，同时使发射的能量具有通往XEDS检测器的最佳路径。样品典型情况下位于末级透镜孔径下方大约18mm，标称朝向XEDS检测器倾斜18°。所有工作都在维持在大约10-6torr下的真空室内完成。
末级透镜孔径被调整到直径为200到300μm，并且聚束点尺寸被调整到对于数字“脉冲”处理器来说，获得足够的x-射线光子计数率。数据收集时间在200到300秒之间，“死时间”少于15％。
将液体样品溶液的等份试样放置在AuPd溅射的玻璃载片上，然后进行脱水步骤，包括溶液的冷冻干燥或溶液在干燥氮气流下干燥，以便从悬液产生颗粒。由于颗粒的本性，对于成像或XEDS分析来说，不需要二次涂层。
图43a(i-iv)-43e(i-iv)公开了4种不同放大倍数的显微照片，各对应于在实施例1-5中生产的每种材料的冷冻干燥样品，以及表8和9中记录的溶液GR1-GR10中的每种的冷冻干燥样品。具体来说，图43f(i-iv)-43o(i-iv)分别对应于溶液GR1-GR10。所有的显微照片都使用带有LaB6电子枪的AMRAY 1820 SEM产生。每张显微照片上示出了放大尺寸透镜。
透射电子显微镜
对与用于制造GR5和GR8以及溶液GR5和GR8的成分相对应的原材料，进行了透射电子显微镜分析。具体来说，对于对应于与制造AT031(即，GR5中的银成分)相关的生产参数进行了另外的运行；对于对应于与制造AT060(即，GR8中的银成分)相关的生产参数进行了另外的运行；以及对于对应于与制造BT006(即，GR5和GR8中都使用的锌成分)相关的生产参数进行了另外的运行。然后将成分以与本文上面讨论过的类似的方式混合在一起，产生了与以前制造的GR5和GR8等价的溶液。
图43p(i)-43p(iii)公开了与用于制造AT031的生产参数相对应地制造的银成分的三种不同放大倍数的TEM显微照片。
图43q(i)-43q(vi)公开了与用于制造AT060的生产参数相对应地制造的银成分、在三种不同放大倍数获取的6张不同的TEM显微照片。
图43r(i)-43r(ii)公开了与用于制造BT006的生产参数相对应地制造的锌成分、在两种不同放大倍数获取的2张不同的TEM显微照片。
图43s(i)-43s(v)公开了GR5溶液在三种不同放大倍数获取的5张不同的TEM显微照片。
图43t(i)-43t(x)公开了GR8溶液在三种不同放大倍数获取的10张不同的TEM显微照片。
用于每张TEM显微照片的样品在室温制备。具体来说，将每种液体样品4微升放置在有孔碳膜上，该膜位于滤纸(用于通过毛细作用传送过量液体)的上面。将滤纸移动到干燥位点，并重复该步骤，使得总共8微升每种液体样品与有孔碳膜的一部分相接触。然后将碳膜格网固定在单个倾斜的支架上，并且放置在JEOL 2100 CryoTEM的负载室中，以抽气大约15分钟。然后将样品引入柱体中，进行TEM显微镜工作。
JEOL 2100 CryoTEM在200kv加速电压下操作。图像记录在超高灵敏度的Gatan数字相机上。典型的条件是50微米聚光镜孔径，光斑尺寸2，以及alpha 3。
这些TEM显微照片清楚地示出，图43p中的颗粒(即，对应于GR05中的银成分)的平均颗粒尺寸，小于图43q中示出的颗粒(即，对应于GR8中的银成分)的平均颗粒尺寸。此外，在两组图43p和43q中清楚地示出了晶面。此外，图43q示出了独特的晶体面的发展，其中有些对应于已知的银的111立方结构。
TEM显微照片43r没有示出任何明显的锌的结晶。
TEM显微照片43s(对应于溶液GR5)也示出了与图43p中示出的特征相类似的银的特征；以及显微照片43t(即，对应于溶液GR8)也示出了与图43q中示出的特征相类似的特征。
因此，这些TEM显微照片表明，用于制造GR5的加工参数产生的基于银的纳米粒，与GR8相关联的基于银的纳米粒相比，稍微更小。GR5与GR8之间生产参数的主要区别，是在每个溶液中用于制造银成分的两个可调节的等离子体4的位置。GR5和GR8中的锌成分是相同的。但是，GR5中的银成分是由位于第一电极组和第四电极组处的可调节的等离子体4制造的，而GR8中的银成分是由位于第一和第二电极组处的可调节的等离子体4制造的。
UV-VIS分光术
能量吸收光谱使用US-VIS微量分光光度计获得。该信息使用双光束扫描单色器系统获取，该系统能够扫描190nm到1100nm的波长范围。使用了两个UV-Vis光度计来收集吸收光谱，它们是Jasco V530和Jasco MSV350。仪器被设置成使用许多熔融石英样品夹具或“比色皿”中的一个来支持低浓度液体样品的测量。各种不同的比色皿允许以10mm、1mm或0.1mm的样品光程来收集数据。在上述的波长范围内，使用PMT和LED检测器，使用下列参数来获取数据：带宽2nm，数据节距0.5nm，使用或不使用水基线背景。钨“卤素”和氢“D2”能源都被用作主要能源。这些光度计的光程被设置成允许能量束聚焦于样品比色皿的中心而通过样品。样品制备仅限于装入比色皿并盖上盖子，然后将样品物理地放置到全封闭的样品室中的比色皿支架中。确定目标材料对能量的光吸收。数据输出被计算并示出为吸光度单位(经Beer-Lambert′s定律)随着波长和频率的变化。
对于在实施例1-5中生产的每种原材料和表8和9中示出的每种溶液GR1-GR10，获得了UV-可见光范围内的光谱特征。
具体来说，图44a示出了波长在大约190nm-600nm范围内5种原材料中的每种的UV-Vis光谱特征。
图44b示出了同样波长范围内10种溶液GR1-GR10中每种的UV-Vis光谱图。
图Figure 44c示出了波长在大约190nm-225nm范围内10种溶液GR1-GR10中每种的UV-Vis光谱图。
图44d是波长在大约240nm-500nm范围内10种溶液GR1-GR10中每种的UV-Vis光谱。
图44e是波长在大约245nm-450nm范围内溶液GR1-GR10中每种的UV-Vis光谱图。
从Jasco V-530 UV-Vis分光光度计获得了图44a-44e中的每个的UV-Vis光谱数据。用于收集每个UV-Vis光谱图的相关操作条件示出在图44a-44e中。
总的来说，UV-Vis光谱术是对样品对近紫外和可见光的吸收的波长和强度的测量。紫外和可见光的能量足以促使外层电极进入更高的能级。UV-Vis光谱术可以应用于溶液中的分子和无机离子或复合体。
UV-Vis光谱具有广泛的特征，可用于样品鉴定，但是也可用于定量测量。溶液中分析物的浓度，可以通过测量在某些波长处的吸光度并应用Beer-Lambert定律来确定。
双光束UV-Vis分光光度计可用于减去任何来自于溶剂(在这种情况下是水)的信号，以便对目标样品进行具体定性。在这种情况下，基准是从本文实施例部分中讨论的反渗透过程的出口取出的原料水。
拉曼光谱术
使用Renishaw Invia光谱仪，使用图45中示出的相关操作信息，获得了拉曼光谱特征。应该指出，使用拉曼光谱术，对于每种GR1-GR10混合物没有观察到显著的区别。
带有Leica DL DM显微镜的反射式微型摄谱仪装配有20x(NA＝0.5)水浸没透镜或5x(NA＝12)干式透镜。每个透镜的后孔的尺寸被调整到等于或大于扩展的激光束的直径。使用两种激光频率，它们是多谱线50mW氩激光器，对514.5nm设置1/2功率；以及20mWHeNe激光器，波长为633nm。在单色器光程中装有高分辨率光栅，允许连续扫描从50到4000波数(1/cm)。使用10到20秒的积分时间。将样品流体放在将50ml烧杯中，置于透镜下方。使用了这两种激光来研究共振频带，同时前一种激光主要用于获得拉曼光谱。样品量为大约25ml。使用5x干式透镜进行的测量，使用位于流体上方大约5mm的物镜进行，以检查水的弯月面下方大约7mm的体积。浸没测量使用位于样品中大约4mm的20x浸没透镜来进行，允许调查同样的空间体积。对于每个透镜单独调整CCD检测器采集区域，以最大化信号强度和信噪比。
生物学表征
生物筛选结果
使用了Bioscreen C微生物学读数器来比较按照实施例1-5制造的原材料，以及从其制造的10种溶液GR1-GR10的效力。获得生物筛选结果的具体步骤如下。
细菌菌株
大肠杆菌(Escherichia coli)从美国典型培养物保藏中心(ATCC)获得，登记号为25922。将最初的细菌沉淀重构在胰酶解酪蛋白大豆肉汤(TSB，Becton Dickinson and Company，Sparks，MD)中，并且无菌转移到含有10ml TSB的培养摇瓶中，然后在Forma 3157水夹套摇床(Thermo Scientific，Waltham，MA，USA)中，37℃温育培养过夜。
细菌的维持和储存
将细菌菌株维持在胰酶解酪蛋白大豆琼脂(TSA，Becton Dickinsonand Company，Sparks，MD)平板上，将等份试样-80℃低温保存在MicroBank管(Pro-Lab Incorporated，Ontario，Canada)中。
细菌培养物的制备
将Microbank管在室温融化，在NuAire Labgard 440II级生物安全柜(NuAire Inc.，Plymouth，MN，USA)中打开。使用无菌接种针，将一个microbank珠从储存管无菌转移到10ml胰酶解酪蛋白大豆肉汤(TSB，Becton Dickinson and Company，Sparks，MD)中，用于生物筛选分析，或转移到Mueller-Hinton肉汤(MHB，Becton Dickinson andCompany，Sparks，MD)中，用于MIC/MLC分析。细菌菌株的过夜培养物在Forma 3157水夹套摇床(Thermo Scientific，Waltham，MA，USA)中，在37℃生长18小时，并稀释到0.5McFarland浊度标准液。然后进行McFarland标准液的10-1稀释，给出大约1.0×107CFU/ml的细菌计数。该最终稀释液必须在制造后30分钟内使用，以防止由于细胞生长导致的细菌密度的增加。
纳米粒溶液的稀释
将纳米粒溶液在MHB和无菌dH2O中稀释到2x试验浓度，得到的总体积为1.5ml。在该体积中，750μl由MHB构成，而另外750μl由不同量的无菌dH2O和纳米粒溶液构成，制成了2x浓度的待测试特定纳米粒溶液。测试稀释液(反应中的终浓度)的范围为从0.5ppm Ag到6.0ppm Ag纳米粒浓度，测试以每0.5ppm的间隔进行。
生物筛选反应的准备
为了确定纳米粒溶液的最小抑制浓度(MIC)，将100μl稀释的细菌培养物，加入到100孔微量滴定板(Growth Curves USA，Piscataway，NJ，USA)的独立的、无菌的孔中，每个孔含有100μl所需测试浓度的特定纳米粒溶液。接种有100μl稀释细菌培养物和100μl 1∶1MHB/无菌ddH2O混合物的孔用作阳性对照，而含有100μl MHB和100μl 1∶1MHB/无菌ddH2O混合物的孔作为反应的阴性对照。将板放置在Bioscreen C微生物读数器(Growth Curves USA，Piscataway，NJ，USA)的托盘中，在37℃恒温温育15小时，在此期间每10分钟读取光密度(O.D.)测量值。在每次O.D.测量前，将板以中等强度自动摇动10秒，以防止细菌沉积并确保反应孔均匀。
MIC和MLC的测定
所有数据使用EZExperiment软件(Growth Curves USA，Piscataway，NJ，USA)收集，使用Microsoft Excel(Microsoft Corporation，Redmond，WA，USA)分析。建立了用不同纳米粒溶液处理的细菌菌株的生长曲线，并确定了MIC。MIC被定义为在15小时内阻止细菌培养物生长的纳米粒溶液最低浓度，该生长使用Bioscreen C微生物读数器通过光密度来度量。
一旦测定了MIC之后，将来自MIC和随后更高浓度的测试培养基从每个孔取出，并按照浓度合并在适当标记的、无菌的Eppendorf管中。将TSA板接种100μl测试培养基，在Forma 3157水夹套摇床(ThermoScientific，Waltham，MA，USA)中，在37℃温育培养过夜。最小致死浓度(MLC)被定义为阻止细菌培养物生长的纳米粒溶液最低浓度，该生长通过在TSA上的菌落生长来度量。
生物筛选运行的结果示出在图46中。应该指出，原材料AT031、AT059和AT060具有合理的性能，而原材料BT-006和CT-006完全不降低大肠杆菌的生长。就此而言，曲线在低的光密度(“OD”)下保持的时间越长，抗细菌性能越好。
相反，每种溶液GR1-GR10相对于每种原材料AT031、AT060和AT059，示出了优越的性能。有趣的是，与银纳米粒相关联的原材料和与锌和铜纳米粒相关联的原材料的组合，产生了意料之外的协同结果。
其他的生物筛选结果示出在图47和48中。在这些图中报告的数据被称为“MIC”数据。“MIC”代表最低抑制浓度。只对GR3和GR8产生了MIC数据。从图47和48中的每个图中的数据的观察，显然可以看出GR3和GR8的最佳MIC值为大约2-3ppm。
由于图46中示出的未预料到的有利结果，将按照实施例4制造的原材料BT-006，顺序加入到按照实施例2制备的原材料AT-060中(即，将基于锌的纳米粒溶液加入到基于银的纳米粒溶液中)。存在的银的量(通过原子吸收光谱术确定)被维持在1ppm。加入到其中的纳米粒溶液中BT-006的量报道在图49中。有趣的是，注意到了向其中添加增加量的锌纳米粒溶液、即BT-006(来自实施例4)，增强了对抗大肠杆菌的抗微生物性能。此外，图50a-50c示出了其他的生物筛选信息，示出通过向来自实施例2的纳米粒溶液AT-060添加调制过的水(“GZA”)，对抗肠杆菌的性能。
以与BT-006原材料相类似的方式制造GZA原材料，不同之处在于使用了铂电极1/5构造而不是锌。
冷冻干燥
图54示出了另一组生物筛选结果，其中对在本文的表8和9中被称为GR5和GR8的溶液，以及首先完全冷冻干燥、然后用水(液体3)重新水化的同样的溶液，对抗大肠杆菌的效力进行了比较，该重新水化进行后产生与原始相同的ppm。
冷冻干燥通过将GR5和GR8溶液放置在塑料(nalgene)容器中，并将塑料容器放置在BenchTop 2K冷冻干燥机(由Virtis制造)中来完成，冷冻干燥机被维持在大约-52℃的温度和小于100毫升的真空下。将大约10-20ml溶液冷冻干燥过夜。
如图54中所示，冷冻干燥和重新水化的纳米粒的性能，与原始的GR5和GR8溶液的性能相同。
哺乳动物细胞的存活力/细胞毒性测试
下面的步骤被用于获得细胞存活力和/或细胞毒性测量。
细胞株
小家鼠(Mus musculus)(小鼠)肝上皮细胞(登记号CRL-1638)和家猪(Sus scrofa domesticus)(小型猪)肾成纤维细胞(登记号CCL-166)从美国典型培养物保藏中心(ATCC)获得。
从冷冻的储存株进行细胞培养
通过在Napco 203水浴(Thermo Scientific，Waltham，MA，USA)中，在37℃轻轻搅动2分钟，将细胞株融化。为了减少微生物污染，在融化过程中将冷冻培养物管的盖子和O型环保持在水平面上。培养物瓶中的内含物一融化，就将瓶从水中取出，喷洒95％乙醇，并转移到NuAire Labgard 440II级生物安全柜中(NuAire Inc.，Plymouth，MN，USA)。然后将瓶中的内含物转移到无菌的75cm2组织培养瓶(CorningLife Sciences，Lowell，MA，USA)中，并用推荐量的完全培养基进行稀释。鼠类肝上皮细胞株CRL-1638需要在含有90％Dulbecco′s修改的Eagle的培养基(ATCC，Manassas，VA，USA)和10％胎牛血清(ATCC，Manassas，VA，USA)的完全培养基中繁殖，而小型猪肾成纤维细胞株CCL-166生长在含有80％Dulbecco′s修改的Eagle的培养基和20％胎牛血清的完全培养基中。将细胞株CRL-1638用生长培养基以1∶15的比例稀释，而细胞株CCL-166用生长培养基以1∶10的比例稀释。然后将培养瓶在大约37℃下，使用5％CO2和95％湿度的气氛，在NuAire，IR Autoflow水夹套CO2培养箱(NuAire Inc.，Plymouth，MN，USA)中进行温育培养。
培养基更新和生长细胞的护理
每两天，从培养瓶中去除旧的生长培养基，用新鲜培养基替换。每天，通过裸眼观察微生物的生长，例如真菌菌落和培养基的浊度。此外，将培养的细胞在倒置相差显微镜(VWR Vistavision，VWRInternational，以及West Chester，PA，USA)下观察，以检查细胞的总体健康状况和细胞的连生。
细胞的传代培养
一旦细胞达到大约80％连生生长，细胞被视为可以进行传代培养。去除并丢弃旧的生长培养基，将细胞片用5ml预保温的胰蛋白酶-EDTA解离溶液(ATCC，Manassas，VA，USA)清洗。在与细胞片接触30秒后，去除并丢弃胰蛋白酶-EDTA。确保整个细胞单层都被覆盖，并且瓶子不被搅动，将3ml体积的预保温的胰蛋白酶-EDTA溶液加入到细胞片中，然后将培养瓶在37℃温育大约15分钟。在细胞解离后，通过向细胞培养瓶加入大约6ml完全生长培养基，使胰蛋白酶-EDTA失活，然后轻轻吸取以吸出细胞。
为了对细胞进行计数，将200μl细胞悬浮液收集在15ml离心管中(Corning Life Sciences，Lowell，MA，USA)。向收集的细胞悬浮液加入300μL磷酸盐缓冲液(ATCC，Manassas，VA，USA)和500μL 0.4％锥虫蓝溶液(ATCC，Manassas，VA，USA)，并充分混合。在放置大约15分钟后，将10μl混合物放置在iN Cyto，C-Chip一次性血细胞计数器(INCYTO，Seoul，Korea)的每个槽室中，其中，使用VWR Vistavision倒置相差显微镜(VWR International，West Chester，PA，USA)，按照制造商的说明书对细胞进行计数。悬浮液中细胞的浓度，根据从血细胞计数器获得的细胞计数，使用转换公式进行计算。
细胞毒性测试
将黑色、透明底、用细胞培养物处理过的微量滴定板(Corning LifeSciences，Lowell，MA，USA)的孔，按照图1的示出用200μl含有大约1.7×104个细胞的培养基接种，允许细胞在微量滴定板中，在大约37℃下，使用5％CO2和95％湿度的气氛平衡48小时。平衡时间后，从每个孔中取出培养基，除了板的第三列的孔之外，在所有孔中用100μl新鲜生长培养基进行替换。将100μl体积的、添加有2x所需测试浓度的HydronanonTM溶液的新鲜培养基放置在每个孔中，如表10中所示。
表10
Figure G2008800242978D01111
表10、用于细胞毒性测试的多微孔板构造。板的所有外圈的孔(阴影区域)只包含200μl培养基(没有细胞)，以用作实验的空白介质对照(VCb)。作为阳性介质对照，将孔2B-2G(VC1)和孔11B-11G(VC2)用培养基和细胞接种。在每个板(Hx)中测试一种HydronanonTM溶液。HydronanonTM溶液的最高浓度被放置在孔3B-3D(C1)中，而每种溶液的7种20％的稀释液(C2-C7)出现在每个随后的孔中。
将多微孔板与处理化合物在37℃下，使用5％CO2和95％湿度的气氛温育24小时。在与纳米粒溶液温育后，从每个孔取出培养基并丢弃，并用含有浓度为50μl染料/ml培养基的Alamar BlueTM(BiosourceInternational，Camarillo，CA，USA)的100μl新鲜培养基代替。用手轻轻摇动平板大约10秒钟，在37℃下，使用5％CO2和95％湿度的气氛温育2.5小时。然后使用544nm的激发波长和590nm的发射波长在每个孔中测量荧光。荧光测量在Labsystems(Thermo Scientific，Waltham，MA，USA)生产的Fluoroskan II荧光计上进行。
数据分析
通过测量处理之后活细胞与未处理的对照细胞相比的比例，确定了纳米粒溶液的细胞毒性。然后计算处理之后细胞的存活百分率，并用于产生发生50％细胞死亡时的纳米粒浓度(LC50)。所有数据使用GraphPad Prism软件(GraphPad Software Inc.，San Diego，CA，USA)进行分析。
存活性/细胞毒性试验的结果示出在图51a-51h、52a-52f和图53a-53h中。
对于图51a和51b来说，测试了溶液“GR3”针对小型猪肾成纤维细胞(图51a)和鼠肝上皮细胞(图51b)的性能。
同样地，图51c和51d测试了GR5分别针对肾细胞和鼠肝细胞的性能；图51e和51f测试了GR8分别针对肾细胞和肝细胞的性能；以及图51g和51h测试了GR9分别针对肾细胞和肝细胞的性能。
在每个图51a-51h中，注意到了双相响应。对于每种溶液和细胞组来说，双相响应发生在不同的浓度，然而，每种被测试的溶液的普遍趋势示出，按照本文公开的示例产生的纳米粒的某些浓度，相对于对照来说，表现出增加了每种肾和肝细胞的生长速度。就此而言，任何位于相对于100％(即对照)的虚线垂直上方的曲线的任何部分，都具有来自本文上面讨论的产生的荧光的较高的荧光计读数。因此，显然，按照本发明制造的颗粒和/或纳米粒溶液，可以对哺乳动物细胞、包括至少肾和肝细胞具有增加生长速度的效应。
图52a-52f测试了银纳米粒浓度和总纳米粒浓度的较狭窄的响应范围。分别为每张图52ab、52cd和52ef中的每种溶液3、5和8报道的值“LD50”，对应于每百万个基于银的纳米粒中的份数(图52a、c和e)，以及每百万个中总纳米粒的份数(对应于图52b、d和f)。对于银纳米粒浓度来说，显然LD50的范围在大约2.5到大约5.4之间。相反，总纳米粒溶液的LD50在大约6到大约16之间变化。
对于图53a-53h来说，对于对抗小型猪肾成纤维细胞的每种溶液GR3、GR5、GR8和GR9进行了“LD50”测量。正如在每个这些图中示出的，存在的总纳米粒的“LD50”值在对于GR9来说低至大约4.3，到对于GR5和GR8每种来说高至大约10.5-11的范围内。
实施例6
不使用任何等离子体的情况下制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT098、AT099和AT100
本实施例使用了与用于制造实施例1-5的溶液相同的基本装置。但是，本实施例不使用任何电极5。对于每个电极1来说，本实施例使用了99.95％纯的银电极。表11a、11b和11c总结了电极设计、构造、位置和操作电压部分。正如在表11a、11b和11c中所示，目标电压被设置为低至电极组#8中的大约2,750伏，到高至电极组#1-3中的大约4,500伏。最高的4,500伏基本上对应于开路，这是由于在电极组#1-3中每个电极1、1’之间的液体3的极小传导性引起的。
此外，每个电极组中的每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图55a、55b和55c中。因此，包含在表11a、11b和11c，以及图55a、55b和55c中的数据，给出了在每个电极组中的电极设计以及在本发明的制造工艺中施加到每个电极上的目标和实际电压的完整理解。为了维持与实施例1-5中报告的电极构造的一致性，在表11a、11b和11c中的每个中包含了用于8个电极组的空间，尽管运行ID“AT100”是唯一实际使用了8个电极组的运行。
表11a
运行ID：AT098
流速：200ml/min
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表11b
运行ID：AT099
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01151
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表11c
运行ID：AT100
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01161
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
制备了原子吸收光谱(AAS)样品，并获得了测量值。在本文前面讨论的方法中并入了少量方法的修改。下面立即并入这些方法的改变。
与实施例1-5相同，AAS值从Perkin Elmer AAnalyst 300光谱仪系统获得。按照实施例6-12制造的样品，通过加入少量硝酸或盐酸(通常为最终体积的2-4％)进行制备，然后稀释到特定元素的所需特征性浓度范围或线性范围，以改进结果的精确性。“所需”范围大约为根据在产物开发过程中建立的生产参数估算的量值。对于纯金属分析来说，将已知量的原材料在已知量的酸中消化并稀释，以确保吸收的信号强度将位于检测器设置的耐受限度、更具体来说为最精确范围、最好是被称为线性范围内。
Perkin Elmer AAnalyst 300系统的具体操作步骤如下所示：
I)原理
Perkin Elmer AAnalyst 300系统由带有蓝宝石GemTip或不锈钢珠状喷雾器的高效燃烧器系统和原子吸收光谱仪构成。燃烧器系统提供了分解化学化合物所需的热能，提供了自由的分析物原子，使得发生原子吸收。光谱仪使用空心阴极灯作为初级光源、以及单色器和检测器，来测量特定波长处的光吸收的量。氘弧灯校正原子云中非原子性物质引起的背景吸收。
II)仪器设置
A)清空废液容器到标记处。向排水管加入去离子水，确保在排水系统浮子组件中存在水。
B)确保适合于待分析的分析物的空心阴极灯适当地安装在回转装置中。
C)将AAnalyst 300和计算机的电源打开。
D)在AAnalyst 300预热最少30分钟后，启动AAWin Analyst软件。
E)调回被分析的方法。
F)确保输入了正确的缺省条件。
G)校准空心阴极灯。
1)允许HCL预热和稳定最少15分钟。
2)检查对于具体的灯已建立了适合的峰和能量水平。
3)调整灯设置的功率和频率，以获得最大能量。
H)在参数输入、选项、储存和编号中储存方法的改变。
I)调整燃烧器高度。
1)将一张白纸放于燃烧器后面，以证实光束的位置。
2)使用垂直调节钮将燃烧器头降低到低于光束。
3)按压Cont(继续)以示出吸光度。
4)按压A/Z自动调零。
5)使用垂直调节钮升起燃烧器头，直到示出指示了少许吸光度(0.002)。缓慢降低头，直到显示返回到零。降低头另外四分之一圈，以完成调整。
J)点火。
1)打开空气压缩机阀。将压力设置为50到65psi。
2)打开乙炔气瓶阀。将输出压力设为12到14psi。当压力低于75psi时替换气瓶，以防止阀和管线受到由于丙酮存在而造成的损坏。
3)按压气体开关。调整氧气流量到4个单位。
4)按压气体开关。调整乙炔气流量到2个单位。
5)按压火焰开关以打开火焰。
注意：不要不戴保护性紫外线辐射护目镜直视灯或火焰。
K)吸取去离子水通过燃烧器头，以完全预热燃烧器头3到5分钟。
L)调整燃烧器位置和喷雾器。
1)吸取信号为大约0.2-0.5吸光度单位的标准品。
2)通过旋转水平、垂直和转动调节钮获得最大燃烧器位置吸光度。
3)通过顺时针旋转松开喷雾器锁环。缓慢转动喷雾器调节钮以获得最大吸光度。使用锁环将调节钮锁定在适当的位置。
注意：诸如银的处于气体不吸收的波长处的元素，最适合用于调节燃烧器和喷雾器。
III)校正步骤
A)用包含样品浓度的标准品进行校正。
B)WinAA Analyst软件将自动为你的样品读数产生校正曲线。但是需要检查以确保每种校正标准品都建立了适合的吸光度。
C)在缺省条件中输入标准品浓度值，以计算AAnalyst 300标准曲线。
1)使用有效数字为STD1输入最低标准品浓度。
2)以升高的次序输入校正曲线的其他标准品的浓度以及reslope标准品的浓度。
3)在获取校正值之前使用空白自动调零。
4)吸取标准品1，按压0校正以清除以前的曲线。按编号次序吸取标准品。
按压标准品号并对每个标准品进行校正。
5)按压打印键以打印图和相关系数。
6)如果需要，重新运行一个或所有标准品。为了重新运行标准品3，吸取标准品并按压3校正。
D)相关系数应该大于或等于0.990。
E)在操作过程中，最少每20个样品一次，用校正标准品顺序检查校正曲线的漂移、准确性和精确性。
IV)分析步骤
A)测量一式三份的样品，每个样品使用最少3个样本。
B)吸取样品，并按压样品读数键。软件将获取吸光度的三个读数，然后将这些读数平均。等待，直到软件示出空闲。如果样品结果的标准偏差大于50％，则重新运行样品。
V)仪器关机
A)吸取2％硝酸(HNO3)1-3分钟，去离子水3-5分钟，以清洁燃烧器头。从水中取出毛细管，并且运行燃烧器头干燥大约1分钟。
B)按压火焰开关键以关闭火焰。
C)关闭空气压缩机阀。
D)关闭乙炔气瓶阀。
E)按压放出气体键从管线中放出乙炔气体。气瓶压力应该降低到零。
F)退出软件，关闭AAnalyst 300电源，并关闭计算机。
表11d
  运行ID   电极构造   测量到的PPM
  AT098   0XXXXXXX   低于可检测极限
  AT099   00XXXXXX   低于0.2PPM
  AT100   00000000   7.1PPM
表11d示出了从实施例6获得D的结果。表11d包含了标题为“电极构造”的列。该列含有符号“0”和“X”。符号“0”对应于一个电极组5、5’。符号“X”表示不存在电极。因此，对于运行ID“AT098”来说，只是用了一个电极组5a、5a’。通过本文公开的AAS技术不能测量到可检测量的银。运行ID“AT099”使用了两个电极组5a、5a’和5b、5b’。AAS技术检测到了存在一定量的银，但是该量少于0.2ppm。运行ID“AT100”使用了8个电极组5、5’。这种构造导致了测量到的ppm为7.1ppm。因此，有可能不使用电极1(以及相关的等离子体4)获得基于金属的组分(例如，基于金属的纳米粒/纳米粒溶液)。但是，基于金属的组分的形成速度，比通过使用一个或多个等离子体4获得的速度低得多。例如，实施例1-3公开了与运行ID AT031、AT036和AT038相关联的基于银的产物。那些ID中的每个都使用了包含可调节的等离子体4的两个电极组。这些样品中的每个测量到的银的ppm都大于40ppm，比在本实施例6中按照运行ID AT100制造的产物中测量到的多5-6倍。因此，尽管不使用至少一个可调节的等离子体4(按照本文的教导)也能够生产基于金属的组分，但是当不使用等离子体4作为生产技术的一部分时，基于金属的组分的形成速度极大地降低了。
因此，即使8个电极组5、5’用于制造与运行ID AT100相关联的产物，包含至少一个电极1的缺少任何电极组(即，缺少等离子体4)，也会严重地限制在产生的溶液中的银的ppm含量。
实施例7
仅使用单个等离子体制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT080、AT081、AT082、AT083、AT084、AT085、AT086和AT097
本实施例使用了与用于制造实施例1-5的溶液相同的基本装置，但是，本实施例只使用了单个等离子体4。具体来说，对于电极组#1来说，本实施例使用了“1a、5a“电极构造。随后顺序加入电极组#2-#8。电极组#2-#8中的每个具有“5、5’”电极构造。本实施例在每个电极组中的电极1和5中的每个上，也使用了99.95％纯的银。
表12a-12h总结了电极设计、构造、位置和操作电压部分。正如在表12a-12h中所示，目标电压被设置为低至大约900伏(在电极组#8处)，高至大约2,300伏(在电极组#1处)。
此外，每个电极组中每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g和56h中。因此，包含在表12a-12h，以及图56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g和56h中的数据，给出了在每个电极组中的电极设计以及用于制造工艺的施加到每个电极上的目标和实际电压的完整理解。为了维持与实施例1-5中报告的电极构造的一致性，在表12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g和12h中的每个包含了用于8个电极组的空间，尽管运行ID“AT080”是唯一实际使用了8个电极组的运行。
表12a
运行ID：AT097
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01221
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12b
运行ID：AT086
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01231
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12c
运行ID：AT085
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01241
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12d
运行ID：AT084
流速：200ml/min
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12e
运行ID：AT083
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01261
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12f
运行ID：AT082
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01271
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12g
运行ID：AT081
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01281
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表12h
运行ID：AT080
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01291
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
按照实施例6中的讨论，制备了原子吸收光谱(AAS)样品，并获得了测量值。表12i示出了结果。应注意的是，表12i包含了标题为“电极构造”的列。该列含有符号“1”、“0”和“X”。“1”表示对应于电极组#1(即，1、5组合)的电极构造。“0”对应于5、5’的电极组合。符号“X”表示没有电极存在。因此，例如“AT084”由“1000XXXX”表示，其意味着制造“AT084”使用了4个电极组组合，并且组合对应于组#1＝1、5；组#2＝5、5；以及组#3＝5、5和组#4＝5、5(在组#4之后没有电极组，如用“XXXX”表示)。
表12i
运行ID 电极构造   测量到的AgPPM(初始)   测量到的AgPPM(10天)   平均颗粒尺寸直径范围(初始)
  AT097   1XXXXXXX   6.5   6.5   2nm
  AT086   10XXXXXX   14.9   13.4   3-7nm
  AT085   100XXXXX   19.2   18.4   3-8nm
  AT084   1000XXXX   24.1   22.9   4-8nm
  AT083   10000XXX   30.4   28.1   6-15nm
  AT082   100000XX   34.2   27.4   20-100nm
  AT081   1000000X   36.7   29.3   40-120nm
  AT080   10000000   40.9   31.6   40-150nm
表12i包含了题为“测量到的Ag PPM(初始)”的列。该列对应于在其生产1小时内，测量到的8种溶液的每种的银含量。正如所示，测量到的ppm随着每次增加电极组而增加，其中运行AT080产生的银的ppm水平与实施例3的运行ID AT031产生的银的量相当。但是，另一个标题为“测量到的Ag PPM(10天)”的列，示出的数据教导了另一个故事。具体来说，“初始”和“10天”PPM测量值，对于运行对应于ID AT097、AT086、AT085、AT084和AT083的样品来说，基本上是相同的(例如，在AAS的操作误差范围内)。这意味着，在8个运行中的5个中，基本上没有发现组分颗粒的明显沉积发生。但是，当与运行ID AT082、AT081和AT080相关联的样品在10天后检测时，成分颗粒的显著的一部分被沉积，由于颗粒沉积，从运行AT080获取的样品在40ppm中损失了大约10ppm。
为了获得对与本实施例7相关联的8种样品中的每个中产生的颗粒尺寸的了解，使用了动态光散射(DLS)方法。具体来说，利用散射光强度与LED激光的偏差的动态光散射方法，随时间进行了测量，以确定由布朗运动导致的颗粒运动引起的强度的任何变化。用于执行这些测量的仪器是VISCOTEK 802DLS，带有双重交变技术(D.A.T.)。
所有测量使用12μL石英杯进行，它放置在温控杯模块上。将一束827.4nm的激光光束通过待测量的溶液。使用光程与激光方向横向安装的CCD检测器来测量散射强度。然后使用Einstein-Stokes和Rayleigh方程的变形将实验数据进行数学转换，以推衍出表示颗粒尺寸和分布信息的值。数据收集和数学转换使用Viscotek Omnisize软件3，0，0，291版进行。该仪器的硬件和软件对半径为0.8nm到2μm的颗粒提供可靠的测量。
当溶液没有微泡时，该技术工作良好，并且颗粒发生了Stokes沉积运动(其中某些在本实施例7中的至少3个样品中明显发生)。对于所有用于容纳和制备待测试材料的容器，进行了清洗和吹干，以去除任何残屑。所有用于制备容器和样品的水，是双重去离子并且是0.2μm过滤过的。如果需要溶剂，只使用光谱纯级别的异丙醇。所有物品在暴露于溶剂后，用干净的水清洗，并只用干净的无棉绒的棉布擦拭。
将总体积为大约3ml的溶液样品的等份试样，抽取到小注射器中，然后分发到干净的、大约4特拉姆(dram)的玻璃样品瓶中。在该操作期间，在注射器上固定了两个(2)注射过滤器(0.45μm)，以双重过滤样品，从而去除不打算作为溶液的一部分的任何大颗粒。将该样品放置在小的真空腔室中，其中，将其在低水平真空(＜29.5英寸汞柱)下进行1分钟的暴露，以便使悬液沸腾，去除悬浮的微泡。真空通过诸如SD-40的小的双级旋转真空泵来抽取。使用带有20号或更小的钝针头的玻璃结核菌素注射器，抽取样品以填充注射器，然后清洗，然后放置在12μL样品杯/比色皿中。使用另外的类似类型的注射器从该样品杯抽取用过的样品和清洗流体。检查填充的比色皿，寻找在光程中明显捕获的气泡。
将该样品杯插入位于VISCOTEK 802 DLS中的支架中。在该步骤之前，允许该仪器完全预热到操作温度至少30分钟，并运行装载在控制计算机中的“OmniSIZE”软件。该软件将与仪器进行通信，并将仪器设置为制造商指定的条件。选择“新”测量。证实选择了正确的样品测量参数，即温度为40℃，300k的“目标”激光衰减值每秒计数，测量持续时间为3秒，水作为溶剂，尖峰和漂移分别为20％和15％。如果需要，进行校正。然后从控制菜单条中选择“工具-选项”。确保标记了适合的选项；即分辨率为200，点火前两个数据点，峰报告了0和256相关器通道的阈值。
将样品放置到支架中之后，将盖子牢固地关闭，使激光遮光器打开。使样品温度稳定5到10分钟。在菜单工具条上，选择“自动衰减”，导致调整激光的功率以适合测量的需要。在仪器和样品设置后，观察散射器强度图形显示。图应该表现为均匀的，具有由于夹带的纳/微泡或沉积的大颗粒导致的微小的随机尖峰。
然后进行测量。也观察发展中的相关性曲线。该曲线应该示出类似于“倒置的S”的形状，并且没有越限的“尖峰”。如果设置正确，调整参数以收集100个测量值，然后选择“运行”。仪器自动收集数据，并舍弃相关性曲线，不示出布朗运动行为。在测量系列完成后，检查保留下来的相关性曲线。它们都应该表现出预期的形状，并示出30％到90％之间的预期运动行为。此时，收集的数据被保存，并且软件计算颗粒尺寸信息。测量被重复，以证实可重复性。然后检查获得的图形显示。余差应该示出随机分布，并且数据测量点必须跟随计算的理论相关性曲线。分布的图形显示限制为0.8nm到2μm。检查强度分布和质量分布柱状图，以发现存在于悬液中的每种的颗粒尺寸和相对比例。然后记录并归档所有信息。
图57a对应于AT097的代表性Viscotek输出；以及图57b对应于AT080的代表性Viscotek输出。图57a和57b中报告的数字对应于在每种溶液中检测到的颗粒的半径。应该指出，检测了大量(例如，几百个)数据点，以给出表12i中报告的数字，而与57a和57b仅仅是从那些测量到的值中进行选择。
为了进一步理解产生的颗粒随着实施例7中提出的不同电极组合的变化而变化，对于与在本实施例中制造的8种溶液中的每种相对应的每种干燥溶液，获取了同样放大倍数的SEM显微照片。这些SEM显微照片示出在图58a-58h中。图58a对应于来自运行ID AT086的样品，并且图58g对应于来自运行ID AT080的样品。每张SEM显微照片示出了“1μ”(即，1微米)的条。从这些显微照片中观察到的普遍趋势是，从样品AT086到AT083，颗粒尺寸逐渐增加，但是在之后，在来自AT082-AT080的样品内，开始快速增加。应该指出，颗粒物质非常小，并且浓度非常低，以至于从运行ID AT097中不能获得照片。
应该指出，通过允许少量每种产生的溶液在玻璃载片上空气干燥，制备了用于SEM的样品。因此，有可能在干燥过程中，发生了一些晶体生长。但是，在每种样品AT082-AT080中示出的“生长”的量，远远超过单独在干燥过程中发生的可能性。从SEM显微照片，显然可以看出，在AT082、AT081和AT080中，立方形状的晶体是明显的。事实上，在图58g中示出了与样品AT080相关联的近于完美的立方形状的晶体。
因此，不希望受到任何具体理论或解释的束缚，当将实施例7与实施例6的结果进行比较时，明显可以看出，等离子体4的产生对本发明的方法有深远的影响。此外，在等离子体4建立后，条件有利于产生基于金属的组分，包括基于银的纳米粒，包括随着沿着沟槽元件30顺序提供的每个新的电极组5、5’而变化的颗粒的表观生长。但是，如果方法的目标是维持基于金属的纳米粒悬浮在溶液中，那么在本实施例7的工艺条件下，某些产生的颗粒在最后三个电极组(即运行IDAT082、AT081和AT080)附近开始沉淀出来。然而，如果方法的目标是获得颗粒状物质沉积，那么该目标可以通过按照运行AT082、AT081和AT080中的构造来实现。
对于每种沉积的混合物AT097-AT080获得了UV-Vis光谱。具体来说，UV-Vis光谱按照上面的讨论获得(参见在标题为“实施例1-5的材料及其混合物的性质”部分中的讨论)。图59a示出了每种样品AT097-AT080在200nm-220nm之间波长下的UV-Vis光谱。与AT097相对应的光谱在这种比例尺下在图之外，因此提供了图59b中的扩展图。有趣的是，注意到了对于沿着沟槽元件30顺序添加的每个电极组5、5’，与AT097相关联的光谱在量上减小。
这些同样的8个样品的UV-Vis光谱也示出在图59c中。具体来说，该图59c检测了220nm-620nm范围中的波长。有趣的是，与AT080、AT081和AT082相对应的三个样品，都明显高于其他5个光谱。
为了确定对抗大肠杆菌细菌的效力(在本文前面更详细地讨论过)，将按照本实施例7制造的8种溶液的每种，都稀释到对于银来说完全相同的ppm，以便以归一化的方法比较它们的相对效力。就此而言，对于每种样品来说，归一化步骤是基于在沉积10天后获得的ppm测量值。因此，例如，将按照运行AT080制造的样品从31.6ppm稀释到4ppm，而将与运行AT083相关联的样品从28.1ppm稀释到4ppm。然后将这些样品进一步稀释，以允许进行生物筛选测量，如同本文上面讨论的。
图60对应于使用从每种AT097-AT080样品获得的同样的银的ppm，进行的生物筛选C微生物读数器运行。图60中的结果的显著之处在于，8种溶液中的每种的效力完全按照顺序布置，效力最高的是AT086，并且效力最低的是AT080。应该指出，由于疏忽，样品AT097的效力没有包含在该特定的生物筛选运行中。此外，尽管任何生物筛选运行中的结果对于比较目的来说是非常可靠的，但是在不同时间进行的生物筛选之间的结果，不能提供可靠的比较，这是由于例如起始的细菌浓度略微不同，细菌的生长阶段略微不同等。因此，在本文的任何实施例中，没有在不同时间进行的生物筛选运行之间进行比较。
实施例8
使用一个或两个等离子体来制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT089、AT090和AT091
本实施例使用了与用于制造实施例1-5的溶液相同的基本装置，但是，本实施例只使用了单个等离子体4制造AT090(即，与AT080相类似)；两个等离子体4制造AT091(即，与AT031相类似)；以及两个等离子体4制造AT089(第一次使用)，其中电极组#1和电极组#8都利用了等离子体4。对于每个电极组中的每个电极1和5，本实施例也使用了99.95％纯的银电极。
表13a、13b和13c概述了电极设计、构造、位置和操作电压的部分。正如在表13a-13c中所示，目标电压在平均上与AT089相关联的最高，与AT091相关联的最低。
此外，每个电极组中的每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图61a、61b和61c中。因此，在表13a-13c以及图61a、61b和61c中包含的数据，给出了对在每个电极组中的电极设计以及在制造工艺中施加到每个电极上的目标和实际电压的完整理解。
表13a
运行ID：AT090
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01361
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表13b
运行ID：AT091
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01371
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表13c
运行ID：AT089
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01381
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
按照实施例6中的讨论，制备了原子吸收光谱(AAS)样品，并获得了测量值。表13d示出了结果。注意，表13d包含了标题为“电极构造”的列。该列含有符号“1”、“0”。“1”表示与电极组#1(即，1、5组合)相对应的电极构造。“0”表示电极组合5、5’。因此，例如，“AT089”由“10000001”表示，这意味着制造“AT089”使用了8个电极组组合，并且组合对应于组#1＝1、5；组#2-组#7＝5、5；组#8＝1、5。
表13d
运行ID 电极构造   测量到的AgPPM(初始)   测量到的Ag PPM(20小时)
  AT089   10000001   44.3   45.0
  AT090   10000000   40.8   37.2
  AT091   10010000   43.6   44.3
表13d包含了标题为“测量到的Ag PPM(初始)”的列。该列对应于在其生产1小时内，测量到的8种溶液的每种的银含量。正如所示，对于三种运行的每种，测量到的ppm是基本上相似的。但是，另一个标题为“测量到的Ag PPM(20小时)”的列，示出对于与运行IDAT089和AT091相对应的样品来说，“初始”和“20小时”的PPM测量是(例如，在AAS的操作误差内)基本上相同的。这意味着，在这些运行中，基本上没有发现成分颗粒的明显沉积发生。但是，在20小时后检测与运行ID AT090相关联的样品，沉积了成分颗粒的显著部分，由于颗粒沉积，从运行AT089获取的样品在40ppm中损失了大约3.6ppm。
正如在实施例7中讨论的，使用了动态光散射(DLS)方法来获得在每个这三种样品中制造的平均颗粒尺寸。在AT090中制造的颗粒最大；以及在AT091中制造的颗粒最小。具体来说，图62a对应于AT090；图62b对应于AT091；图62c对应于AT089。
为了确定对抗大肠杆菌细菌的效力(在本文前面更详细地讨论过)，将按照本实施例8制造的3种溶液的每种，都稀释到对于银来说完全相同的ppm，以便以归一化的方式比较它们的相对效力。就此而言，对于每种样品来说，归一化步骤是基于在沉积20小时后获得的ppm测量值。因此，例如，将按照运行AT090制造的样品从37.2ppm稀释到4ppm，而将与运行AT091相关的样品从44.0ppm稀释到4ppm。然后将这些样品进一步稀释，以允许进行生物筛选测量，如同本文上面讨论的。图63对应于使用从样品AT089-AT091中的每个获得的同样的银的ppm，进行的生物筛选C微生物读数器运行。图63中的结果示出，3种溶液中的每种的效力对应于图62a-62c中示出的颗粒尺寸，效力最高的是AT091，效力最低的是AT090。此外，尽管任何生物筛选运行中的结果对于比较目的来说是非常可靠的，但是在不同时间进行的生物筛选之间的结果，不能提供可靠的比较，这是由于例如起始的细菌浓度略微不同，细菌的生长阶段略微不同等。因此，在本文中，在不同时间进行的生物筛选运行之间不进行比较。
实施例9
使用多种气氛中的等离子体来制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT091、AT092、AT093、AT094和AT095
本实施例使用了与用于制造实施例1-5的溶液基本上相同的基本装置，但是，本实施例使用了在受控气氛环境中发生了两个等离子体4。受控的气氛通过使用在图28h中示出的示例来获得。具体来说，对于电子组#1和电极组#4来说，本实施例使用了“1、5”电极构造，其中电极1在下列每种气氛中产生等离子体：空气、氮气、减压气氛、臭氧和氦气。所有其他电极组#2、组#3、组#5-组#8，都具有“5、5”电极构造。对于每个电极组中的每个电极1和5，本实施例也使用了99.95％纯的银电极。
表14a-14e总结了电极设计、构造、位置和操作电压的部分。正如在表14a-14e中所示，目标电压被设置为低至大约400-500伏(减压气氛和臭氧)，高至大约3000伏(氦气气氛)。
此外，每个电极组中每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图64a-64e中。因此，在表14a-14e以及图64a-64e中包含的数据，给出了对每个电极组中的电极设计以及在制造工艺中施加到每个电极上的目标和实际电压的完整理解。对于电极组#1和电极组#4的每个电极1来说，用于每个等离子体4的气氛如下：AT091-空气；AT092-氮气；AT093-减压或缺乏气体；AT094-臭氧；以及AT095-氦气。每个运行AT092-AT095的气氛，通过使用示出在例如图28h中的气氛控制装置35来获得。具体来说，通过将氮气(高纯度)通过管线286通入图28h中示出的气氛控制装置35的入口部分37，在电极组#1和电极组#4中每个电极1、5的周围获得了氮气气氛。氮气的流速足以获得氮气的正压，这是通过使氮气在气氛控制装置35内的水3上产生正压而引起的。
同样地，通过产生由臭氧发生器产生的臭氧的正压，并如本文前面讨论的输入到气氛控制装置35中，获得了臭氧气氛(AT094)。应该指出，在提供的臭氧中可能存在显著的氮含量。
此外，如本文前面所讨论的，通过产生氦气的正压，输入到气氛控制装置35中，获得了氦气气氛(AT095)。
空气气氛不使用气氛控制装置35就能获得。
减压气氛(或缺乏气体的气氛)，通过在电极组#1和组#4中每个电极1、5的周围提供气氛控制装置35，并且不将任何气体提供到气氛控制装置35的入口部分37中而获得。在这种情况下，发现外部气氛(即空气气氛)通过孔37进入气氛控制装置35，并且产生的等离子体4的颜色与空气气氛等离子体相比，明显更偏橙色。
为了了解每个等离子体4的组成，使用了“光子控制的硅CCD光谱仪，SPM-002-E”(来自Blue Hill Optical Technologies，Westwood，Massachusetts)来收集每个等离子体4的光谱。
具体来说，参考图65a和65b，光子控制的硅CCD光谱仪500，被用于收集在电极1与水3的表面2之间产生的每个等离子体4的光谱(200-1090nm，0.8/2.0nm中心/边缘分辨率)。光谱仪500通过USB线缆与装载有光子控制光谱仪软件修订版2.2.3的计算机(未示出)连接。200μm孔径的光学纤维跳接电缆502(SMA-905，Blue Hill OpticalTechnologies)安装在有机玻璃支架503的端部上。激光指示器501(Radio Shack中超细激光指示器(Radio Shack Ultra Slim LaserPointer)，#63-1063)安装在有机玻璃支架的相反侧面506上。产生该组件503，使得光缆502能够准确且重复性地定位，使得可以使用激光指示器501作为瞄准装置，直接瞄向形成的每个等离子体4的同样的相同中间部。
在收集每个等离子体4产生的任何光谱之前，将气氛控制装置35用每种气体充满30秒，并且使用软件包中设置的2秒曝光来收集背景光谱。在收集任何数据之前，将等离子体4激活10分钟。每次用相同的点来对准来自激光器501的主要点。对于每个运行收集三个独立的光谱，然后进行平均。每个光谱的结果示出在图66a-66e中(在本实施例后文中讨论)。
表14a
运行ID：AT091
流速：200ml/min
用于组#1和组#4的气氛：空气
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中
心到水出口的距离
表14b
运行ID：AT092
流速：200ml/min
用于组#1和组#4的气氛：氮气
Figure G2008800242978D01441
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表14c
运行ID：AT093
流速：200ml/min
用于组#1和组#4的气氛：减压或缺乏气体
Figure G2008800242978D01451
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表14d
运行ID：AT094
流速：200ml/min
用于组#1和组#4的气氛：臭氧
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
表14e
运行ID：AT095
流速：200ml/min
用于组#1和组#4的气氛：氦气
Figure G2008800242978D01471
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
按照实施例6中的讨论，制备了原子吸收光谱(AAS)样品，并获得了测量值。表14f示出了结果。注意，表14f包含了标题为“电极构造”的列。该列包含符号“1”、“0”。“1”表示与电极组#1(即，1、5组合)相对应的电极构造。“0”表示5、5’的电极组合。因此，例如“AT091”由“10010000”表示，这意味着制造“AT091”使用了8个电极组组合，并且组合对应于组#1＝1、5；组#2＝5、5；组#3＝5、5；组#4＝1、5；以及组#5-组#8＝5、5。
表14f
运行ID 电极构造   测量到的AgPPM 气氛
  AT091   10010000   44.0   空气
  AT092   10010000   40.3   氮气
  AT093   10010000   46.8   减压
  AT094   10010000   44.5   臭氧
  AT095   10010000   28.3   氦气
表14f包含了标题为“测量到的Ag PPM”的列。该列对应于测量到的8种溶液的每种的银含量。正如所示，在空气、氮气、减压和臭氧气氛的每种下产生的测量到的ppm，是基本上相类似的。但是，氦气气氛(即，AT095)产生了低得多的ppm水平。此外，AT095溶液中的颗粒状物质的尺寸也明显大于其他4种溶液中的每种中颗粒状物质的尺寸。如上所述，颗粒尺寸通过动态光散射方法来确定。
从图66a-66e可以看出，其中示出的从等离子体4产生的每种光谱都具有许多非常显著的峰。例如，与空气、氮气、减压气体和臭氧的气氛中的每种相关联的显著峰，都具有非常强的相似性。但是，与由等离子体4(即，当提供氦气作为气氛时)产生的光谱相关联的光谱峰，与其他四种的峰相当不同。就此而言，图66a示出了对于每种在本实施例中使用的气体来说，对于每个等离子体4在200-1000nm的整个波长范围内的全光谱响应。图66b和66c聚焦于目标光谱的某些部分，并且用与每个光谱相关联的气氛的名称来识别。图66d和66e识别这些光谱中的每个中的特定共同峰。具体来说，图67a-67f从前文中讨论的文章中摘录。那些图67a-67f帮助识别了本实施例9的等离子体4中的活性峰。显然，与氦气气氛相关联的光谱峰，与涉及其他四种气氛的光谱峰非常不同。
为了确定对抗大肠杆菌细菌的效力(在本文前面更详细地讨论过)，将根据本实施例9制造的5种溶液中的每种，都稀释到对于银来说完全相同的ppm，以便以归一化的方式比较它们的相对效力。因此，例如，将按照运行AT091制造的样品从44.0ppm稀释到4ppm；而将与运行AT095相关联的样品从28.3ppm稀释到4ppm。然后将这些样品进一步稀释，以允许进行生物筛选测量，如同本文上面讨论的。图68对应于使用从样品AT091-AT095中的每个获得的同样的银的ppm，进行的生物筛选C微生物读数器运行。图68中的结果示出，效力最高的是AT094和AT096(注意：AT096按照实施例10制造，并将在那里更详细地讨论)，效力最低的是AT095。此外，尽管任何生物筛选运行中的结果对于比较目的来说是非常可靠的，但是在不同时间进行的生物筛选之间的结果，不能提供可靠的比较，这是由于例如初始的细菌浓度略微不同，细菌的生长阶段略微不同等。因此，在本文中，在不同时间进行的生物筛选运行之间不进行比较。
实施例10
使用二极管电桥整流AC电源形成等离子体，制造基于银的纳米粒/纳米粒溶液AT096
本实施例使用了与用于制造实施例1-5的溶液基本上相同的基本装置，但是，本实施例使用了通过类似DC电源(即，二极管电桥整流的电源)形成的两个等离子体4。具体来说，对于电子组#1和电极组#4来说，本实施例使用了“1、5”电极构造，其中电极1根据图32c中示出的电源来产生等离子体4。所有其他电极组#2、组#3、组#5-组#8，都具有“5、5”电极构造。对于每个电极组中的每个电极1和5，本实施例也使用了99.95％纯的银电极。
表15总结了电极设计、构造、位置和操作电压的部分。正如在表15中所示，目标电压被设置为低至大约400伏(电极组#4)，以及高至大约1300伏(电极组#3)。
此外，每个电极组中每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图69中。因此，在表15以及图69中包含的数据，给出了对在每个电极组中的电极设计以及在制造工艺中施加到每个电极上的目标和实际电压的完整理解。
表15
运行ID：AT096
流速：200ml/min
Figure G2008800242978D01511
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
按照实施例6中的讨论，制备了原子吸收光谱(AAS)样品，并获得了测量值。表15a示出了结果。注意，表15a包含了标题为“电极构造”的列。该列含有符号“1*”、“0”。“1*”表示与电极组#1(即，1、5组合，其中电极1加有负偏压，并且电极5加有正偏压)相对应的电极构造。“0”表示5、5’的电极组合。
表15a
运行ID 电极构造   测量到的AgPPM 气氛
  AT096   1*001*0000   51.2   空气
表15a包含了标题为“测量到的Ag PPM”的列。该列对应于溶液的银含量。正如所示，测量到的ppm是51.2ppm，明显高于在任何其他实施例中使用其他8个电极组制造的任何其他样品。
为了确定对抗大肠杆菌细菌的效力(在本文前面更详细地讨论过)，测试了该溶液AT096，并与上文中按照实施例9制造的5种溶液的每种进行了比较。具体来说，将来自实施例9的所有5种溶液以及AT096，都稀释到对于银来说完全相同的ppm，以便以归一化的方式比较它们的相对效力，如实施例9中讨论的。图68对应于使用从样品AT092-AT096中的每种中获得的同样的银的ppm，进行的生物筛选C微生物读数器运行。图68中的结果示出，AT096是其中最有效的溶液。此外，尽管任何生物筛选运行中的结果对于比较目的来说是非常可靠的，但是在不同时间进行的生物筛选之间的结果，不能提供可靠的比较，这是由于例如初始的细菌浓度略微不同，细菌的生长阶段略微不同等。因此，在本文中，在不同时间进行的生物筛选运行之间不进行比较。
用于AT096的气氛是空气，并且空气等离子体的相应光谱示出在图70a、70b和70c中。这些光谱与在图66a、66b和66c中示出的相类似。此外，图70a、70b和70c示出了与氮气、减压或缺乏气体的气氛以及氦气相关联的光谱，它们都是按照用于在AT096中制造等离子体4的构造设置。这些气氛以及与其相关联的测量，按照实施例9中的教导进行。
同样地，图71a、71b和71c示出了一组类似的从等离子体4获得的光谱，其中在本实施例中早些时候使用的电极极性被颠倒。就此而言，空气、氮气、减压或缺乏气体、臭氧和氦气，这些所有的气氛都被利用了，但是在该情况下，电极1变成正偏置，并且电极5(即，水3的表面2)变为负偏置。
实施例11
相关纳米粒溶液的效力和细胞毒性测试
本实施例按照实施例2[AT060]、3[AT031-AT064]和4[BT006-BT012]的教导，制造了两种不同的基于银的纳米粒/纳米粒溶液，和一种基于锌的纳米粒/纳米粒溶液。此外，还部分基于本发明的用于制造BT006和BT012的工艺，生产了新的不同的溶液(即，PT001)。一旦完成生产，就测试这三种溶液的效力和细胞毒性。
具体来说，按照前文的讨论，测试了通过实施例2的方法制造的溶液(即，AT060)对鼠肝上皮细胞的细胞毒性。结果示出在图72a中。同样地，制造了按照实施例3(即，AT031)生产的溶液“AT064”，并且也同样进行了细胞毒性测试。结果示出在图72b中。此外，制造了按照实施例4(即，BT006)所生产的材料，并命名为“BT012”，并同样进行了细胞毒性测试。结果示出在图72c中。
然后制造了材料(即AT060，AT064和BT012)的混合物，以便按照与溶液GR5和GR8相关的本文表8中的示出内容，形成GR5和GR8。具体来说，AT064和BT012混合在一起形成GR5；以及AT060和BT012混合在一起形成GR8，导致每种混合物中银和锌的量与表8中示出的相同。
一旦在溶液GR5和GR8形成，就测量每种的细胞毒性。具体来说，如图73a和图73b所示，确定GR5的细胞毒性。就此而言，对于GR5来说，基于银纳米粒浓度的LD50是5.092；而基于总纳米粒浓度(即，银和锌)的LD50是15.44。
作为比较，图74a示出了对于GR8来说，基于银纳米粒的LD50，它为4.874。同样地，图74b示出了GR8中对于总纳米粒浓度(即，银和锌颗粒的总和)来说，LD50等于18.05。
本实施例11中的另一种本发明的材料“PT001”，通过下面的方法制造。电极组#1是1、5组合。电极组#2也是1、5组合。在位置2-8处没有电极组。因此，该电极组合被表示成“11XXXXXX”。在两个电极组#1和组#2中每个电极1和5中的每个的成分都是高纯度铂(即99.999％)。表16a示出了PT001的具体运行条件。
此外，每个电极组中每个电极的实际和目标电压的条形图，示出在图75中。因此，在表16a以及图75中包含的数据，给出了对在每个电极组中的电极设计以及在制造工艺中施加到每个电极上的目标和实际电压的完整理解。
表16a
运行ID：PT001
流速：150ml/min
Figure G2008800242978D01551
*从水入口到第一电极组的中心的距离
**从最后电极组的中心到水出口的距离
然后对溶液PT001进行处理，把它当作具有与BT012中存在的相等的基于锌的纳米粒的量(即，23ppm锌)。换句话说，将体积为大约150ml的PT001加入到大约50ml的AT064中，以产生GR5*，并且将体积为大约170ml的PT001加入到大约33ml的AT060中，以产生GR8*。一旦混合，就将这些新的材料溶液(即，GR5*和GR8*)在进行细胞毒性测试之前放置24小时。
图76a示出了GR5*的LD50是8.794(即，基于总的银纳米粒浓度)。与此相比，在AT064中，单独的银的LD50是7.050；以及GR5的LD50(只基于银浓度)是5.092。
同样地，图76b示出了GR8*的细胞毒性随着银纳米粒浓度的变化。GR8*的LD50是7.165(即，基于银纳米粒浓度)。与此直接相比，AT060的LD50是9.610，GR8的LD50(只基于银浓度)是4.874。
因此，GR5*和GR8*中的每种的LD50，分别高于相应的GR5和GR8的LD50(即，对于GR5和GR8中的每种混合物中的银含量来说)。
然后对GR5和GR5*中的每种对抗大肠杆菌的生物学效力进行了比较。具体来说，图77a示出了按照本文前面讨论的步骤运行的生物筛选反应。在该生物筛选反应中，可以清楚地看出GR5和GR5*的性能是基本上相同的。
同样地，在GR8和GR8*对抗大肠杆菌的生物学效力之间，也进行了比较。该比较示出在图77b中。GR8和GR8*都具有基本上相同的生物学性能。
因此，本实施例示出，可以通过在GR5和GR8的每种混合物中，用PT001溶液代替BT012，来降低溶液GR5和GR8的每种混合物中的细胞毒性。此外，这种细胞毒性的降低不牺牲对抗大肠杆菌的生物学效力，如图77a和77b所示。
然而，应该理解，在溶液GR5和GR8中，例如与BT012相对应的材料的存在，能够获得其他的体内益处。
实施例12
添加有各种不同锌纳米粒/纳米粒溶液的两种不同的基于银的纳米粒/纳米粒溶液的生物学性能的比较以及相关的老化研究
将实施例11中公开的材料、即AT064和AT060，对于BT012的等价物(即，BT013)，以各种不同的比例混合在一起，以确定是否能够观察到生物学效力的任何差别(例如，与图49和50中示出的研究相类似)。但是，在本研究中，研究的是生物学效力根据在溶液混合在一起与用于生物学效力的测示之间经过的时间而变化。
具体来说，图78a示出了AT064与BT013的各种不同混合物的生物效力的结果，其中AT064的量相对于添加的BT013的量保持在恒定的ppm。因此，这导致了如下的加入的锌逐渐顺序增加：2ppm Zn、4ppmZn、8ppm Zn和13ppm Zn。这些不同量的Zn的添加，是通过与用于产生与图49和50相关联的数据相类似的方法来获得的。图78a清楚地示出，AT064的生物学性能通过添加BT013而增加。注意，效力测试是在将AT064和BT013混合在一起后立即开始。具体来说，图78a示出了各种不同银-锌混合物的生物学性能，其中这样的混合物是在与开始生物筛选运行尽可能接近的时间(Δt＝0)时混合的。添加13ppm的Zn，与AT064以及其他较低ppm锌水平相比，示出了明显增加的性能。但是，在添加2ppm、4ppm和8ppm Zn之间，相对于彼此只存在轻微的性能差异。在图78b中，这些相对性能极大地增加。
具体来说，图78b示出了Δt＝0，这对应于放置在生物筛选测试中之前，使原材料AT064和BT013在混合到一起后不受扰动地放置大约24小时。在所有向AT064中添加的Zn ppm之间观察到生物学效力的明显差异，其中13ppm在0.8天之后仍然具有与阴性对照相等的性能。因此，通过混合BT013和AT064提高性能，可以通过在进行生物效力测试之前，在混合后放置一段时间来获得。
图79a示出了与图78a略微不同的结果。具体来说，图79a示出了AT060在与2ppm Zn、4ppm Zn、8ppm Zn和13ppm Zn混合时生物学效力的变化。与图78a相反，向AT060添加2ppm和4ppm锌，在混合在一起后并立即进行生物学测试时，没有示出生物学效力的任何改变。因此，在本试验中使用Δt＝0，这对应于将AT060与BT013混合并立即在生物筛选中测试，对于添加2ppm和4ppm Zn来说，没有观察到效力的增加。使用8ppm Zn和13ppm Zn时，观察到了AT060的性能略微增加。
然而，在图79b中，生物学效力结果是显著不同的。在该效力实验中，允许成分AT060和BT013在一起放置Δt＝1，这对应于大约24小时。在使材料AT060和BT013放置大约24小时后，然后随后进行生物筛选测试，观察到了与图78b中示出的类似的效力的扩展。具体来说，在其中分别添加有2ppm、4ppm、8ppm和13ppm Zn中的每种的AT060之间，存在有明显的生物学效力差异。
运行了其他生物学效力测试，以确定附加的“保持时间”是否具有进一步的增强效应。具体来说，图79c中的数据对应于在测试AT060的效力根据增加的Zn ppm浓度而变化之前的“保持时间”为Δt＝2(即，大约48小时)。已经确定的是，图79c中示出的效力变化，与图79b中示出的效力变化基本上相同。因此，可以清楚地看出，在图79b中发生的反应，似乎在24小时和48小时之间没有任何更大程度的发生。
为了阐释图78a与图78b以及图79a与图79b和79c中观察到的生物学效力的差异，根据前文中讨论的步骤，进行了动态光散射(“DLS”)实验。
具体来说，进行了两组DLS测试。第一组测试将AT064与BT013按比例混合，以产生了GR5(即，大约50ml的AT064与大约150ml的BT013)。第二组测试将AT060与BT013按比例混合在一起，以产生了GR8(即，大约33ml的AT060和大约170ml的BT013)。
DLS测量的结果根据在上述材料混合在一起后的时间而变化，示出在图80和81中。具体来说，图80a-80f示出了在6个不同时间处获取的DLS尺寸测量，即t＝0，t＝80分钟，t＝5小时，t＝5.5小时，t＝6小时和t＝21小时。类似地，图81a-81e示出在5个不同时间处获取的DLS尺寸测量，即t＝0，t＝80分钟，t＝4小时，t＝5小时和t＝21小时。
从图80和81中示出的结果可以清楚地看出，在AT064和BT013之间正发生一种或多种反应；以及在AT064和BT013之间也发生了一种或多种反应。尽管根据例如本文较早时讨论的图43的TME显微照片，AT064和AT060的初始颗粒尺寸可以不同，但在每种GR5和GR8中，含有Ag的溶液和含有Zn的溶液的浓度和种类是不同的。在任何事件中，包括GR5和GR8的这两种混合物的DLS测量，示出存在相对大的颗粒尺寸。可能发生了一些颗粒的凝聚。但是，在5-6小时后，DLS测量示出，检测到的颗粒尺寸已经显著减小了。此外，21小时后，DLS测量值表明，检测到的颗粒尺寸是基本上相当的。
不希望受到任何具体理论或解释的束缚，看起来颗粒尺寸与生物学性能(例如，针对大肠杆菌的效力)是相关的。

Claims (40)

1.一种用于对至少一种液体进行改性的基本上连续的方法，包括：
将至少一种液体流过至少一个沟槽元件；
将至少一个等离子体与所述至少一种液体的至少一部分相接触；以及
使至少一种电化学反应在所述沟槽元件中发生。
2.权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个沟槽元件包括：导管，所述导管允许液体流入其中。
3.权利要求1所述的方法，其中，所述等离子体包括：可调节的等离子体。
4.权利要求3所述的方法，其中，所述可调节的等离子体在与所述至少一种液体分隔开的至少一个电极与所述至少一种液体的一部分之间产生。
5.权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个电极，提供存在于所述至少一个可调节的等离子体中的来自于所述电极的至少一种物质。
6.权利要求1所述的方法，其中，所述等离子体与所述至少一种液体的表面的至少一部分相接触。
7.权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种电化学反应，包括与所述至少一种液体相接触并与其反应的至少一组电极。
8.权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种电化学反应，发生在所述至少一个等离子体与所述至少一种液体发生所述接触之后。
9.权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个等离子体包括：在至少一种形成等离子体的金属电极与所述至少一种液体的表面的至少一部分之间产生的等离子体。
10.权利要求9所述的方法，其中，所述至少一种形成等离子体的金属电极的至少一种成分存在于所述等离子体中。
11.权利要求10所述的方法，其中，所述至少一种成分包括：所述至少一种液体的至少一部分。
12.权利要求11所述的方法，其中，所述至少一种电化学反应，发生在所述至少一种形成等离子体的金属电极的所述至少一种成分存在于所述至少一种液体中之后。
13.权利要求12所述的方法，其中，至少两个电极与所述至少一种液体相接触，以导致所述至少一种电化学反应发生。
14.权利要求13所述的方法，其中，在所述至少两个电极之间提供电源，以使所述至少一种电化学反应发生。
15.权利要求13所述的方法，其中，所述至少两个电极包括：至少一种金属成分。
16.权利要求14所述的方法，其中，所述至少两个电极帮助在所述至少一种液体中形成基于金属的纳米粒。
17.一种用于对至少一种液体进行改性的基本上连续的方法，包括：
产生至少一种液体通过至少一个沟槽元件的流动方向；
提供与所述至少一种液体分隔开的至少一个基于金属的、形成等离子体的电极；
在所述至少一个基于金属的、形成等离子体的电极与所述至少一种液体的所述表面之间形成至少一个等离子体；
提供与所述至少一种液体的至少一部分相接触的至少一组电极，在所述液体流过所述至少一个基于金属的、形成等离子体的电极之后，所述至少一组电极与所述至少一种液体相接触；以及
使所述至少一组电极与所述至少一种液体的至少一部分发生反应。
18.一种用于对液体进行基本上连续改性的装置，包括：
至少一个沟槽元件；
至少一个形成等离子体的、基于金属的电极；
至少一组基于金属的电极，用于进行至少一种电化学反应；
至少一个第一电源，其与所述至少一个形成等离子体的、基于金属的电极相连接；以及
至少一个第二电源，其与所述至少一组基于金属的电极相连接，用于执行所述至少一种电化学反应。
19.权利要求18所述的装置，还包括：用于向所述至少一个沟槽元件提供液体的至少一个机构。
20.权利要求18所述的装置，其中，从所述至少一个形成等离子体的、基于金属的电极和所述至少一组基于金属的电极中的至少一个，在所述液体内产生基于金属的纳米粒。
21.一种用于在流动液体内连续形成基于金属的纳米粒的装置，包括：
至少一个沟槽元件，其包括至少一个入口部分和至少一个出口部分；
至少一个形成等离子体的、基于金属的电极，其被设置成距离所述入口部分比距离所述出口部分更近，并且连接到至少一个第一电源；以及
至少一组基于金属的电极，其被设置成距离所述出口部分比距离所述入口部分更近，并且连接到至少一个第二电源。
22.权利要求21所述的装置，其中，所述液体包括：水。
23.权利要求21所述的装置，其中，所述至少一个形成等离子体的、基于金属的电极包括：选自铂、钛、锌、银、铜、金及其合金和混合物的至少一种材料。
24.权利要求21所述的装置，其中，所述至少一组基于金属的电极包括：选自铂、钛、锌、银、铜、金及其合金和混合物的至少一种材料。
25.权利要求24所述的装置，其中，所述至少一个形成等离子体的、基于金属的电极和所述至少一组基于金属的电极包括：明显不同的金属。
26.权利要求24所述的装置，其中，所述至少一个形成等离子体的、基于金属的电极和所述至少一组基于金属的电极包括：基本上相同的金属。
27.权利要求21所述的装置，其中，提供了至少两个形成等离子体的、基于金属的电极。
28.权利要求21所述的装置，其中，提供了至少两组基于金属的电极。
29.权利要求21所述的装置，其中，
至少两个形成等离子体的、基于金属的电极被设置成距离所述入口部分比距离所述出口部分更近，以及
至少两组基于金属的电极被设置成距离所述出口部分比距离所述入口部分更近。
30.权利要求21所述的装置，其中，
至少两个基于金属的电极被设置成距离所述入口部分比距离所述出口部分更近，以及
所述流动液体在与所述至少一组基于金属的电极相接触之前，与所述至少两个形成等离子体的、基于金属的电极相接触。
31.权利要求21所述的装置，其中，所述至少一个沟槽元件包括：线形、“Y形”和“ψ形”中的至少一个。
32.一种用于对至少一种流动液体进行连续改性的装置，包括：
至少一个沟槽元件，其包括至少一个入口部分和至少一个出口部分；
至少一个形成等离子体的电极，其被设置成距离所述入口部分比距离所述出口部分更近；
至少一组基于金属的电极，其被设置成距离所述出口部分比距离所述入口部分更近，其中所述流动液体在与所述至少一组基于金属的电极相接触之前，与所述至少一个形成等离子体的电极相接触。
33.权利要求32所述的装置，其中，所述至少一个沟槽元件包括：线形、“Y形”和“ψ形”中的至少一个。
34.权利要求32所述的装置，还包括：至少一个气氛控制装置，所述气氛控制装置提供在所述至少一个形成等离子体的、基于金属的电极周围。
35.权利要求32所述的装置，还包括：至少一个控制装置，其用于调节选自所述至少一个形成等离子体的电极和所述至少一组基于金属的电极中的至少一个元件的高度。
36.权利要求33所述的装置，其中，所述至少一个控制装置，通过维持所述至少一个元件上的基本上恒定的电压，来调整所述高度。
37.权利要求32所述的装置，其中，第一形成等离子体的电极位于多组基于金属的电极的上游。
38.权利要求32所述的装置，其中，至少两个形成等离子体的电极位于多组基于金属的电极的上游。
39.权利要求37所述的装置，其中，至少一个气氛控制装置围绕所述第一形成等离子体的电极。
40.权利要求32所述的装置，其中，
所述至少一种液体包括水，
所述至少一个形成等离子体的电极包括选自铂、钛、锌、银、铜、金及其合金和混合物的至少一种材料，以及
所述至少一组基于金属的电极包括选自铂、钛、锌、银、铜、金及其合金和混合物的至少一种材料。
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