CN1607007A - 用电磁波处理细菌的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供液体静止式和液体非静止式的用电磁波处理细菌的装置，该装置中的电磁波发生器用2－50Hz的脉冲对10Hz－50kHz的载波进行调频，产生用于处理细菌的超低频脉冲调频的低频电磁波。本发明的装置可用于培养细菌、杀菌、去除生物膜和增长生物膜。
Description
技术领域
本发明涉及用电磁波处理细菌的装置，具体地说，本发明涉及用超低频脉冲调频的低频电磁波来杀菌或繁殖细菌的装置。
背景技术
传统的电磁波处理细菌的装置有一些缺点。如采用第5,641,423号、第5,980,824号和第4,265,747号美国专利中的电磁波杀菌装置都会有发热的问题。而第5,667,677号、第4,327,180号和第4,865,747号美国专利中的处理装置都涉及高频电磁波。当这些装置向空间辐射高频特别是雷达频段的电磁波时，会干扰到医院里的诸如医疗设备等机器，影响与飞机导航等有关的军用或民用设施。当把这些装置安装在高楼上或靠近飞机航道时，有一定的潜在危险，而当把它们安装在军事设施附近时，潜在的危险更大。本发明的目的是要开发出一种避免上述缺点的电磁波处理细菌的装置。
发明内容
本发明提供一种液体静止式的用电磁波处理细菌的装置，包括：
电磁波发生器；感应线圈；用于连接所述电磁波发生器和所述感应线圈的馈电线；以及被所述感应线圈围绕的非铁质容器，其特征在于所述电磁波发生器用2-50Hz的脉冲对10Hz-50kHz的载波进行调频，产生用于处理细菌的超低频脉冲调频的低频电磁波。
本发明还提供一种液体非静止式的用电磁波处理细菌的装置，包括：
电磁波发生器；中空的感应线圈；用于连接所述电磁波发生器和所述感应线圈的馈电线；液体槽；位于所述液体槽中的液体循环泵；穿过所述感应线圈的液体导管，其一头连接所述液体槽，而另一头连接所述液体循环泵，其特征在于所述电磁波发生器用2-50Hz的脉冲对10Hz-50kHz的载波进行调频，产生用于处理细菌的超低频脉冲调频的低频电磁波。
本发明的用电磁波处理细菌的装置的可以包括多个所述电磁波发生器和多个所述感应线圈。
本发明的用电磁波处理细菌的装置的感应线圈的可以设计成多种形式。
对于不同的用途应该使用相应的电磁波，归纳起来就是：
培养混种细菌使用载波频率为500Hz-5kHz，而调制频率为20Hz的电磁波；
需要大量繁殖细菌使用载波频率为10Hz-5kHz，而调制频率为5-30Hz的电磁波；
对混种细菌进行杀菌使用载波频率为5kHz-30kHz，而调制频率为15Hz的电磁波；
处理一般的杀菌使用载波频率为5kHz-50kHz，而调制频率为5Hz-30Hz的电磁波；
当用于去除生物膜和提高热交换器的效率时，使用载波频率为5kHz-30kHz，而调制频率为5-30Hz的电磁波；以及
当用于繁殖细菌和增长生物膜时，使用载波频率为10Hz-5kHz，而调制频率为5-30Hz的电磁波。
附图说明
图1示意地示出按照本发明的液体静止式的用电磁波处理细菌的装置；
图2示意地示出按照本发明的液体非静止式的用电磁波处理细菌的装置；
图3是经本发明的处理细菌的装置杀菌处理后，细菌产生串连现象的显微镜照片；
图4示出未经处理的细菌呈散布现象的显微镜照片；
图5是经本发明的处理细菌的装置杀菌处理后，细菌产生“十字架萌芽”现象的显微镜照片；
图6是经本发明的处理细菌的装置杀菌处理后，细菌产生“十字架萌芽”现象的显微镜照片；
图7是经本发明的处理细菌的装置杀菌处理后，细菌鞭毛产生卷曲现象的显微镜照片；以及
图8是未经处理的细菌鞭毛无卷曲的显微镜照片。
具体实施方式
为了防止使用高频电磁波对细菌进行处理时出现的高频辐射产生的不良后果，本发明采用10Hz-50kHz的低频电磁波作为载波。显然如此低的载波频率不会对周边产生辐射干扰，同时也不会有发热的问题。通过研究和实验，我们采用2-50Hz的超低频对载波进行调制。选定载波频率和调制频率，把产生的超低频脉冲调制的低频电磁波作用于细菌，达到了预期的杀菌和繁殖细菌的良好效果。虽然杀菌与繁殖细菌是两种完全相反的效应，但通过适当的工艺操作和频率的选定，这两种效应都能够实现。
本发明的用电磁波处理细菌的装置有两种形式，一种是如图1所示的液体静止式，另一种是如图2所示的液体非静止式。
先看图1的液体静止式细菌处理装置。其中超低频脉冲调频的低频电磁波发生器1通过馈电线3与感应线圈2连接，被感应线圈2围绕的非铁质容器4内是接受电磁波处理的液体及液体中的细菌5。液体静止式细菌处理装置可用于液态、固态和气态的处理。
再看图2的液体非静止式细菌处理装置。其中超低频脉冲调制的低频电磁波发生器1通过馈电线3与中空的感应线圈2连接，液体导管7穿过感应线圈2，其一头连接液体槽4而另一头连接位于其中的液体循环泵6，液体槽4内是液体及液体中的细菌5。液体非静止式细菌处理系统适用于液态和气态。在液体非静止式处理装置中，液体槽4内的液体或水是可以流动或进行重复性处理的，在这种情况下，必须控制流速以达到预期的效果。
本发明的超低频脉冲调频低频电磁波发生器所采用的载波频率范围是10Hz-50kHz，并以2-50Hz之间的任一固定频率对载波进行脉冲调频。可以采用一般的电子线路或结合采用中央处理器(CPU)来发生和控制电磁波。如果采用CPU控制的电磁波发生器，则在输入特别编程的程序后，便可很方便地控制电磁波的频率、波形以及使用时间，从而更容易实现对细菌的控制。所发生的电磁波经馈电线输入到感应线圈。线圈可以采用多种形式，视现场施工的要求而设计。
本发明的用电磁波处理细菌的装置还可以包括多个电磁波发生器，或多个感应线圈，以适应更大量的处理要求。
在本发明的上述两种装置中，电磁波发生器所发生的电磁波与现有技术的处理装置中使用的电磁波不同。在第5,935,433号、第5,667,677号和第5,514,283号美国专利中，所用的频率都在50kHz以上，并且使用随机的频率进行调制。如前所述，频率在50kHz以上会有潜在的负面影响，故运用时不理想。在第4,865,747号美国专利中使用单一频率，并且不调制。在第4,865,747美国专利的情况下，要处理的水只接受在1kHz-1000MHz内的的一个或多个单一频率电磁波的固定处理。第5,690,692号美国专利指出在0.004Hz-3MHz间选用单一频率进行生物反应，故它与第4,865,747号美国专利都是以单一频率的效应作基础的。
下面详细说明本发明的用电磁波处理细菌装置的具体使用和结果：
(1)培养细菌
污水的生物处理、油脂阻档器等都需培养混种细菌。由于各种细菌对单一频率的反应不相同，所以用很多个单一频率来繁殖混种细菌是切不实际的。这样，本发明的装置对混种细菌的繁殖就较为理想。
实验时，采用如图2所示的液体非静止式处理装置，而水中含有混种细菌。所用的电磁波载波频率为500Hz-5kHz，而调制频率为20Hz。所用的感应线圈是在1英寸直径的PVC管上绕30圈制成的，所发出的电流的均方根值大约为100mA。实验时，用另一个没有作电磁波处理的样本作比较。经过24小时后的得出的数据显示，以标准总细菌数目测量法来测量，经过电磁波处理的混种细菌的增加幅度大约为3log10而不经过电磁波处理的自然增长大约1log10。
所以在处理时，若需要培养细菌使其大量繁殖，最理想的电磁波频率范围为10Hz-5kHz，而以5-30Hz之间的频率来调频。电流量的大小则视要处理的液体流量的大小而定。应用此装置除了可以繁殖细菌外还可产生生物膜。这个效应可以应用在生物屏架、生物改良中作清理或局部清理有害废物之用。同样的在生物膜反应器中也可应用本发明。对于需要细菌繁殖的应用是很广的，例如一般工业污水处理、食品工业、生化工业、生物科技等。只要对细菌繁殖有要求，就可以应用本发明的装置，虽然具体的装置各不相同，但基本技术与原理是相同的。
(2)杀菌
本发明的装置对于杀混种细菌也很有效。杀菌时可以采用液体静止式装置也可以采用液体非静止式装置。在采用后者时，必须控制流量。
在实验时，采用如图2所示的液体非静止式装置，而水中含有混种细菌。实验时所用的电磁波的载波频率为5kHz-30kHz。而调制频率为15Hz。所用的感应线圈是在一个3英寸直径的PVC管上绕21圈制成的，所发生的电流的均方根值大约为1000mA。实验时，用另一个没有作电磁波处理的样本作比较。经过24小时后的得出的数据显示，以标准总细菌数目测量法来测量，经过电磁波处理的混种细菌的总量减少了大约2log10，而不经过电磁波处理的则增长大约1log10。
在进行杀菌处理时，最理想的电磁波载波频率范围为5kHz-50kHz，而调制频率为5-30Hz之间的任一频率。要达到有效杀菌的效果，理想的电流量必须考虑处理量的大小。同时，还要考虑要求达到杀菌目标的时间。
本发明中对杀菌的定义为减少细菌的数量以达到要求，它与完全消灭细菌的灭菌是不同的。更重要的是，本发明的用电磁波处理细菌的装置的间接杀菌方式与一般的直接杀菌方式有异。直接杀菌方式(诸如用电离电磁波或化学的氧化法)是通过破坏细菌膜而造成细菌死亡。在本发明中，电磁波会对细菌造成一系列的作用，在技术上首先发现了下述三种现象：a)“线形组合”、b)“十字架萌芽”和c)“鞭毛卷曲”，分述如下：
a)它能使细菌串连在一起，在此情况下，由于细菌都一组组的并串起来形成了线形组合(如图3所示)，从而使细菌的分裂繁殖受阻，这样便影响了细胞的繁殖，而且一旦时间延长，细菌会自然死亡，故达到了杀菌的效果(由图4可以看出，在未经电磁波处理时，细菌是散布的)。
b)它能使细菌产生另一种独特的“十字架萌芽”的奇异情况(如图5与6所示)。一般，细菌的萌芽现象是不寻常的，而只是在很不利的环境下才发生并且无方向性，然而，用本发明的装置会使萌芽的发展呈方向性。同样，“十字架萌芽”的现象也阻碍了细菌的繁殖，从而达到杀菌的效果。
c)它能造成细菌鞭毛产生卷曲的现象(如图7所示)。一旦细菌鞭毛卷曲，细菌就不能如常行动而间接造成它的死亡，从而达到总体的杀菌目的(由图8可以看出，未经电磁波处理的细菌鞭毛是不卷曲的)。
上述三种不利于细菌生长的现象可以用于不同程度的杀菌控制的目的。例如当生物化解槽中的细菌过量时，即可使细菌处在线形组合下。如有必要，只需经过涡旋搅拌，就可以把它们重新释放出来，让它们再进行繁殖，而不必重新培养。
在用本发明的电磁波处理装置时，不会产生其他不良的影响。实际上，用它来处理水，也能够达到除垢、防锈的效果。更重要的是，可以用本发明的电磁波处理装置去除生物膜。由于生物膜具有隔热的作用而使热交换器的效率降低，因此去除或不产生生物膜可以提高热交换器的效率。由细菌引起的生锈现象也能相对应的减少。此外，去除生物膜的效应可应用在控制生物腐蚀、工业生产器材除垢防锈、去除过滤膜中的生物膜上，也可应用在医药上，如去除长在组织上的生物膜。去除生物膜时的载波频率为5kHz-30kHz，调制频率为5-30Hz。
除了上述三种效应以外，由于细菌的基本结构如氨基酸、羧基酸等都具有有极键，它们对所受的电磁场会产生不同的作用。同时，细菌所含的氢键也一样受到影响，这些影响包括基因改变和基因复制，从而影响了繁殖能力。除此之外，细菌的新陈代谢也受到影响，从而达到杀菌的目的。当发出处于杀菌范围的电磁波时，生物膜就不能产生，这样细菌就丧失了良好的繁殖环境。
Claims (8)
1.一种液体静止式的用电磁波处理细菌的装置，包括：
电磁波发生器；感应线圈；用于连接所述电磁波发生器和所述感应线圈的馈电线；以及被所述感应线圈围绕的非铁质容器，其特征在于所述电磁波发生器用2-50Hz的脉冲对10Hz-50kHz的载波进行调频，产生用于处理细菌的超低频脉冲调频的低频电磁波。
2.一种液体非静止式的用电磁波处理细菌的装置，包括：
电磁波发生器；中空的感应线圈；用于连接所述电磁波发生器和所述感应线圈的馈电线；液体槽；位于所述液体槽中的液体循环泵；穿过所述感应线圈的液体导管，其一头连接所述液体槽，而另一头连接所述液体循环泵，其特征在于所述电磁波发生器用2-50Hz的脉冲对10Hz-50kHz的载波进行调频，产生用于处理细菌的超低频脉冲调频的低频电磁波。
3.如权利要求1或2所述的用电磁波处理细菌的装置，其特征在于，所述用电磁波处理细菌的装置可以包括多个所述电磁波发生器和多个所述感应线圈。
4.如权利要求1或2所述的用电磁波处理细菌的装置，其特征在于，所述感应线圈可以设计成多种形式。
5.如权利要求1或2所述的用电磁波处理细菌的装置，其特征在于，①培养混种细菌使用载波频率为500Hz-5kHz，而调制频率为20Hz的电磁波；②需要大量繁殖细菌使用载波频率为10Hz-5kHz，而调制频率为5-30Hz的电磁波。
6.如权利要求1或2所述的用电磁波处理细菌的装置，其特征在于，①对混种细菌进行杀菌使用载波频率为5kHz-30kHz，而调制频率为15Hz的电磁波；②处理一般的杀菌使用载波频率为5kHz-50kHz，而调制频率为5Hz-30Hz的电磁波。
7.如权利要求1或2所述的用电磁波处理细菌的装置，其特征在于当用于去除生物膜和提高热交换器的效率时，使用载波频率为5kHz-30kHz，而调制频率为5-30Hz的电磁波。
8.如权利要求1或2所述的用电磁波处理细菌的装置，其特征在于当用于繁殖细菌和增长生物膜时，使用载波频率为10Hz-5kHz，而调制频率为5-30Hz的电磁波。
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Assignee: Lisheng Electronic & Lighting (Xiamen) Co.,Ltd. Assignor: Mass Technology (H.K.) Ltd. Contract fulfillment period: 2008.9.6 to 2014.9.6 Contract record no.: 2008990001440 Denomination of invention: Device for processing bacterium by electromagnetic wave Granted publication date: 20070718 License type: Exclusive license Record date: 20081212 |
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Granted publication date: 20070718 Termination date: 20191014 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |