本發(fā)明涉及超聲技術(shù)用于處理物體的用途并且特別地涉及用于從各種物體和產(chǎn)品除去污染物的基于超聲的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

作為當(dāng)前公開的主題的背景被認(rèn)為是相關(guān)的參考文獻(xiàn)在下面被列出：

-Jan C.J.Bart,Additives in Polymers:Industrial Analysis and Applications,Wiley 2005，第76頁

-WO06/001293

-US2003115794

對本文中的上文參考文獻(xiàn)的認(rèn)識不被推斷為以與當(dāng)前公開的主題的可專利性相關(guān)的任何方式的那些的含義。

背景

超聲系統(tǒng)被用于各種目的。例如Bart Jan C.J.描述了利用用于通過在聲處理期間產(chǎn)生的氣泡的爆破的作用來清潔手術(shù)儀器的超聲系統(tǒng)[Jan C.J.Bart,Additives in Polymers:Industrial Analysis and Applications,Wiley 2005，第76頁]。

國際專利申請第WO06/001293號描述了為了在滅菌流體中消毒的目的的用于使醫(yī)療器械滅菌且用于洗手的超聲清潔方法和裝置。超聲清潔裝置構(gòu)造成對即將在滅菌流體中滅菌的物體進(jìn)行放電臭氧滅菌和利用銀離子的銀電解滅菌。

最后，US2003115794描述了用于用溶液處理種子的方法，所述溶液包含選自由以下組成的組的至少一種劑：陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、雙胍化合物、碘化合物、以及醇化合物，目的在于改進(jìn)被植物病原體感染的種子的超聲清潔效果和加速種子的發(fā)芽速率。

一般描述

本公開內(nèi)容基于以下發(fā)現(xiàn)：相比于當(dāng)不用顆粒操作時(shí)獲得的清潔效果，當(dāng)操作在液體介質(zhì)中具有納米尺寸的顆粒的可商購的超聲浴時(shí)，通過超聲獲得的清潔效果出乎意料地更好。發(fā)現(xiàn)這對多種不同的物體是有效的，具有多種特性。

因此，根據(jù)其最廣義的方面，本公開內(nèi)容提供了用于降低來自物體的污染物的水平的方法，該方法包括將所述物體引入到具有懸浮在其中的不溶性納米顆粒、包含含水介質(zhì)的超聲(US)浴中，以及激活所述浴以在將植物部分至少部分地浸沒在所述含水介質(zhì)內(nèi)的同時(shí)將US波應(yīng)用至所述物體上。

另外，本公開內(nèi)容提供了用于降低來自植物部分的污染物的水平的方法，該方法包括將所述植物部分引入到具有懸浮在其中的不溶性納米顆粒、包含含水介質(zhì)的超聲(US)浴中，以及激活所述浴以在將植物部分至少部分地浸沒在所述含水介質(zhì)內(nèi)的同時(shí)將US波應(yīng)用至所述植物部分上。

在某些實(shí)施例中，本公開內(nèi)容還提供了一種物體，具體地是植物部分，其包括相對于依據(jù)規(guī)定396/2005的收獲的農(nóng)作物可接受的最大殘余水平(MRL)的小于20％的MRL，該收獲的農(nóng)作物通過上文描述的方法獲得。

附圖簡述

為了更好地理解本文公開的主題并且為了例證如何可以在實(shí)踐中實(shí)施該主題，現(xiàn)在將參照附圖通過僅非限制性實(shí)施例的方式描述實(shí)施方案，在附圖中：

圖1A-1B是在具有(圖1A)和不具有(圖1B)存在于浴的含水介質(zhì)中的納米尺寸的金剛石粉的超聲浴中處理之后櫻桃番茄樣品的圖像，兩者均持續(xù)相同的作用持續(xù)時(shí)間。

圖2A-2B是在具有(圖2A)和不具有(圖2B)存在于浴的含水介質(zhì)中的納米尺寸的氧化鋁顆粒的超聲浴中處理之后的不銹鋼燭臺的圖像。

圖3A-3B是在具有(圖3B)和不具有(圖3B)存在于浴的含水介質(zhì)中的納米尺寸的金剛石粉的超聲浴中處理之后的鋁箔樣品的圖像。

圖4A-4B是在不添加納米尺寸的氧化鋁顆粒(圖4A)的和具有(圖4B)納米尺寸的氧化鋁顆粒的超聲浴中處理之后的鋁箔樣品的圖像。

發(fā)明的實(shí)施方案

相比于不應(yīng)用所述方法的物體的條件，本公開內(nèi)容的目的在于“清潔”物體，而不引起物體自身的損傷、分解或加速劣化。

在本公開內(nèi)容的上下文中，清潔被理解為至少從物體的表面除去不期望的物質(zhì)的任何行為。清潔包括，但不限于此，消毒、拋光、洗掉等等。在某些實(shí)施例中，本文公開的方法還可以產(chǎn)生降低被處理的物體的粗糙度或至少使被處理的物體的表面平滑的效果。不期望的污染物可以與物體粘附、嵌入或以其他方式締合。

本公開內(nèi)容的一般原理是US波與納米顆粒的組合以實(shí)現(xiàn)“清潔”效果。

常規(guī)的超聲浴使用通過高頻率聲波誘導(dǎo)的空化氣泡以激活在浴/室內(nèi)的液體。此空化激活通過經(jīng)由強(qiáng)有力的微尺寸液體噴射器在被處理的物體例如金屬、塑料、玻璃、橡膠、以及陶瓷的表面上的向內(nèi)破裂而產(chǎn)生高的力，該力導(dǎo)致粘附至表面的或在待處理的物體內(nèi)的或以其他方式與待處理的物體締合的固體物質(zhì)或污染物的除去。

在某些方面中，本公開內(nèi)容基于以下發(fā)現(xiàn)：與單獨(dú)通過超聲處理相同的物體或通過將物體沉浸在消毒溶液中相比，在不溶性硬的納米顆粒的存在下，對物體施加空化氣泡的影響，對于清潔物體的表面具有較好的效果。不希望被理論束縛，應(yīng)相信，相比于在超聲清潔中的沒有納米顆粒的純的液體，液體的微射流(micro-jet)包含作為用“子彈”使表面爆炸的硬的拋射物的納米顆粒。物體的這種處理借助于液相納米爆炸行為或通過將物體沉浸在處理溶液中來進(jìn)行，該液相納米爆炸作用比純的液體超聲清潔更有效地除去材料。

此改進(jìn)的效果在多種類型的物體上、以不同的表面特性、從植物或植物部分例如種子、水果以及蔬菜(例如番茄)至金屬表面例如鋁箔片材和不銹鋼燭臺而呈現(xiàn)。

因此，在其最廣義的方面中，本公開內(nèi)容提供用于降低來自物體的污染物的水平的方法，該方法包括將所述物體引入到具有懸浮在其中的不溶性納米顆粒、包含含水介質(zhì)的超聲(US)浴中，以及激活所述浴以在將物體至少部分地被浸沒在所述含水介質(zhì)內(nèi)的同時(shí)引起在浴內(nèi)的US波的形成。US波引起納米顆粒在浴中的運(yùn)動(dòng)，這進(jìn)而呈現(xiàn)為充當(dāng)“洗滌器”。

在本公開內(nèi)容的上下文中，“物體”是在液體介質(zhì)中和/或在超聲振動(dòng)下不分離的任何固體物體。物體可以是任何物質(zhì)。

在某些其他實(shí)施例中，物體實(shí)質(zhì)上是有機(jī)物。在某些實(shí)施例中，有機(jī)物體是植物部分。

在某些實(shí)施例中，“污染物”可以是塵土、油脂、油、顏料、銹、藻類、病原體、真菌、細(xì)菌、病毒、水垢、化學(xué)化合物(例如殺蟲劑)、助熔劑(flux agent)、指紋、煙灰蠟(soot wax)、脫模劑、土壤、或締合或粘合至物體的并且期望除去的任何其他物質(zhì)的任一種或組合。

在某些實(shí)施例中，物體可以被定義為具有在所定義的范圍內(nèi)的楊氏模量的固體物體。如所理解的，楊氏模量定義當(dāng)力被施加至物體時(shí)將被彈性地變形的物體的趨勢(即，非永久地)。楊氏模量非常高(例如高于10⁶psi)的物體被認(rèn)為是剛性物體，而楊氏模量低(例如低于10⁵psi)的物體被認(rèn)為是軟的。因此，在某些實(shí)施例中，物體實(shí)質(zhì)上是無機(jī)物。在某些實(shí)施例中，無機(jī)物體包括金屬或金屬合金。例如，已知金屬例如金、鋁以及銀分別具有10.8x10⁶psi、10.0x10⁶psi以及10.5x10⁶psi的楊氏模量。已知某些金屬具有59.5x10⁶psi的甚至更高的楊氏模量，例如鎢。

有時(shí)，當(dāng)物體是收獲的農(nóng)作物例如水果或蔬菜時(shí)，楊氏模量與橡膠的楊氏模量近似地相似，即，1450psi至14,500psi。

在本公開內(nèi)容的上下文中，術(shù)語“植物部分”表示任何有機(jī)植物部分。植物部分可以是新鮮的(即，剛剛采摘或收獲之后的)或保存的(即，在采摘或收獲之后一定時(shí)間并且被維持在合適的儲存條件下)。植物部分可以是從土壤或植物部分的發(fā)育所需要的其他介質(zhì)提取的全植物，包括根、莖、葉等等。在某些實(shí)施方案中，植物部分是植物自身的一部分。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物部分包括至少收獲的農(nóng)作物，例如水果、水果主體(孢子果)或蔬菜。

在一個(gè)其他實(shí)施例中，植物部分包括至少葉。

在某個(gè)其他實(shí)施例中，植物部分包括至少種子。

植物可以具有任何類型，來自這些類型的植物的部分可以是感興趣的，例如作為商業(yè)商品、用于工業(yè)(例如化妝品、藥物)、用于研究等等。

在某些實(shí)施例中，植物是由以下組成的組的任何成員：菠菜種子、野苣種子(corn salad seed)、胡蘿卜、西瓜、甜瓜、番茄、萵苣、甘藍(lán)、洋蔥、黃瓜、甜椒、辣椒、西葫蘆(squash)、茄子、南瓜、蘿卜、塊根芹、茴香、羅勒、細(xì)香蔥、芫荽、蒔蘿、歐芹、甜菜以及大麻。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是菠菜，并且植物部分是菠菜葉和/或菠菜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是玉米，并且植物部分是玉米種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是胡蘿卜，并且植物部分是胡蘿卜根和/或胡蘿卜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是西瓜，并且植物部分是西瓜果實(shí)和/或西瓜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是瓜，并且植物部分是瓜果實(shí)和/或瓜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是番茄，并且植物部分是番茄蔬菜和/或番茄種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是萵苣，并且植物部分是萵苣的葉蔬菜和/或萵苣種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是甘藍(lán)，并且植物部分是其葉果實(shí)和/或甘藍(lán)種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是洋蔥，并且植物部分是洋蔥球莖。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是黃瓜，并且植物部分是黃瓜蔬菜和/或黃瓜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是甜椒，并且植物部分是甜椒蔬菜和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是辣椒，并且植物部分是辣椒蔬菜和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是西葫蘆，并且植物部分是西葫蘆蔬菜和/或西葫蘆種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是茄子，并且植物部分是茄子蔬菜和/或茄子種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是南瓜，并且植物部分是南瓜果實(shí)和/或南瓜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是蘿卜，并且植物部分是蘿卜根蔬菜和/或蘿卜葉。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是塊根芹，并且植物部分是根蔬菜和/或芹菜葉。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是茴香，并且植物部分是球莖和/或葉。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是羅勒，并且植物部分是羅勒葉和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是細(xì)香蔥，并且植物部分是細(xì)香蔥葉和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是芫荽，并且植物部分是芫荽葉和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是蒔蘿，并且植物部分是蒔蘿葉和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是歐芹，并且植物部分是歐芹葉和/或其種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是甜菜，并且植物部分是根和/或其葉和/或甜菜種子。

在一個(gè)實(shí)施例中，植物是大麻，并且植物部分是大麻葉和/或大麻種子。

在某些實(shí)施例中，植物部分是收獲的農(nóng)作物。在該上下文中，收獲的農(nóng)作物可以是植物的任何部分，所述植物具有商業(yè)價(jià)值和/或工業(yè)價(jià)值，是被生物體(人類以及動(dòng)物)等等可消耗的。

當(dāng)植物部分包括水果時(shí)，植物可以是蘋果、香蕉、葡萄、草莓、玉米、稻米、堅(jiān)果、梨、漿果、李子、杏、橄欖、櫻桃、桃、菠蘿、獼猴桃、石榴、番茄、李子、茄子中的任一種。在某些實(shí)施例中，植物選自柑橘類水果家族，例如，但不限于此，檸檬、酸橙、葡萄柚、橘子、柑橘、柚子以及橙子。

當(dāng)植物部分包括蔬菜時(shí)，植物可以是黃瓜、西葫蘆、綠皮西葫蘆(zucchini)、草本植物(herb)、大黃、胡蘿卜、蘿卜、豆、辣椒以及豌豆中的任一種。

在某些其他實(shí)施例中，植物部分包括植物的葉。

在又某些其他實(shí)施例中，植物部分包括植物種子。

在某些實(shí)施例中，植物部分包括植物的不同部分，例如具有附接于此的葉的球莖。

物體例如植物部分為了其通過污染清潔的目的而被引入到超聲(US)浴中。當(dāng)稱為清潔時(shí)，在本發(fā)明的上下文中，應(yīng)理解為至少從物體的表面而不僅僅從其表面除去污染物的任何水平。

取決于待處理的物體，污染物以及進(jìn)行本文公開的方法的方式可以變化。然而，通常并且根據(jù)其廣義的方面，該方法包括激活US浴持續(xù)與在將US波應(yīng)用在物體上之前的污染物的水平相比足以降低來自物體的污染物的水平的時(shí)間。污染物的水平可以通過本領(lǐng)域中已知的任何方法來確定并且取決于在待處理的物體上的預(yù)計(jì)的污染物，如在下文進(jìn)一步討論的。

在某些實(shí)施例中，本文公開的方法允許與在US波的所述應(yīng)用之前的污染物的水平相比使污染物的水平降低至少50％。在某些實(shí)施例中，相比于在進(jìn)行US浴處理之前的相同污染物的水平，污染物的水平被降低至少60％、有時(shí)至少70％、或甚至有時(shí)至少80％、或90％或甚至95％或99％。

在某些實(shí)施例中，污染物的水平相比于如在下文進(jìn)一步討論的最大殘余水平(MRL)標(biāo)準(zhǔn)來確定。

在某些其他實(shí)施例中，污染物的水平通過物體的表面的粗糙度的水平(在紋理方面的不規(guī)律性，假定污染物被粘附至物體的表面并且因此有助于其表面粗糙度)來確定。作為進(jìn)行本文公開的方法的結(jié)果的粗糙度或粗糙度的變化可以通過表面平均粗糙度(Ra)單位來確定。粗糙度通常通過真實(shí)表面與其理想形式的垂直偏差來定量。如果這些偏差是大的，那么表面是粗糙的；如果它們是小的，那么表面是平滑的。

如本文所注明的，納米尺寸的顆粒是本文公開的方法的實(shí)質(zhì)特征。在沒有納米尺寸的顆粒的情況下，US浴的清潔效果不是明顯的或與利用顆粒獲得的清潔效果相比為低得多的程度。

向含水介質(zhì)添加水不溶性納米顆粒。在本公開內(nèi)容的上下文中，水不溶性納米顆粒被理解為離散的納米觀顆粒，該離散的納米觀顆粒具有呈納米級的至少一種尺寸并且它們在水中不溶解。

在某些實(shí)施例中，納米顆粒是化學(xué)上惰性的顆粒。在本文公開的上下文中，應(yīng)理解，“化學(xué)上惰性的”顆粒是在化學(xué)反應(yīng)中不反應(yīng)或不參與化學(xué)反應(yīng)的顆粒并且顆粒的功能或效果僅是在浴內(nèi)的物體的清潔，即從物體除去污染物。為納米尺寸的顆粒具有在1nm至1,000nm的范圍內(nèi)的平均直徑。在某些實(shí)施例中，顆粒具有在2nm至500nm的范圍內(nèi)的平均直徑。在某些實(shí)施例中，顆粒具有在10nm至100nm的范圍內(nèi)的平均直徑。在某些實(shí)施例中，顆粒具有在30nm至80nm的范圍內(nèi)的平均直徑。在某些實(shí)施例中，顆粒具有約50nm±10nm的平均范圍。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是金剛石粉。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是金屬氧化物納米顆粒。金屬氧化物納米顆粒的非限制性實(shí)施例包括選自由以下組成的組的任何成員：氧化鋁納米顆粒、氧化鋯納米顆粒、氧化鈦納米顆粒、氧化鈰納米顆粒及其混合物。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是過渡金屬碳化物納米顆粒。過渡金屬碳化物的非限制性實(shí)例是選自由以下組成的組的任何成員：碳化硅、碳化鈦、碳化鈣、碳化鎢及其混合物。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是氧化硅納米顆粒。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是氧化鋁納米顆粒。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是金屬氮化物納米顆粒。非限制性實(shí)例選自由以下組成的組：氮化鎵、氮化鋁、氮化銦及其混合物。

在某些實(shí)施例中，水不溶性顆粒是上文中的任何混合物。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，納米顆粒包括金剛石粉。

不考慮形成納米顆粒的物質(zhì)，納米顆?？梢砸运鼈兊挠捕?即，能夠使納米顆粒抵抗塑性變形(通常通過滲透)的材料的性質(zhì)和/或其對彎曲、刮擦、磨損或切割的抗性)為特征。在某些實(shí)施例中，納米顆粒以根據(jù)莫氏硬度標(biāo)(通常在礦物學(xué)中使用的)在7至11的范圍內(nèi)的硬度為特征。在又某些另外的或可選擇的實(shí)施例中，顆粒以根據(jù)維氏硬度標(biāo)在700至1100的范圍內(nèi)的硬度為特征。

本文公開的方法可以使用不同的量(濃度)的納米顆粒。在某些實(shí)施例中，在US浴中的納米顆粒為在0.0001％w/v至1.0％w/v之間的濃度。

在某些實(shí)施例中，在US浴中的納米顆粒為在0.0001％w/v至0.1％w/v之間的濃度。

在某些實(shí)施例中，在US浴中的納米顆粒為在0.001％w/v至0.05％w/v之間的濃度。

在某些實(shí)施例中，在US浴中的納米顆粒為至少0.0001％w/v、有時(shí)0.001％w/v、有時(shí)0.005％w/v、有時(shí)0.01％w/v、并且還有時(shí)0.1％w/v的濃度。

在某些實(shí)施例中，在US浴中的納米顆粒為至多1％w/v、有時(shí)至多0.5％w/v、有時(shí)至多0.1％w/v；有時(shí)至多0.05％w/v；另外有時(shí)至多0.01％w/v的濃度。

顆粒密度/量的優(yōu)化可以通過確定由納米顆粒吸收超聲的量來實(shí)現(xiàn)。不希望被理論束縛，假定納米顆粒的高密度導(dǎo)致較小的處理(清潔/平滑等等)效率，因?yàn)橛捎谕ㄟ^固體納米顆粒的吸收而損耗了一些處理功率。

當(dāng)將物體放置在清潔浴的室中時(shí)，優(yōu)選地不允許物體在處理過程期間靜置在浴的底部上，因?yàn)槟欠乐箍栈庥谠陟o置于浴的底部上的物體的一部分上發(fā)生(即，不與水接觸)。因此，當(dāng)將物體放置在清潔室中時(shí)，應(yīng)理解為在含水介質(zhì)和需要被處理的表面之間提供接觸。在某些實(shí)施方案中，物體的表面的至少80％與介質(zhì)接觸，有時(shí)至少90％并且還有時(shí)約100％的與含水介質(zhì)的表面覆蓋率，即物體被完全地浸沒在介質(zhì)內(nèi)并且懸垂在保持介質(zhì)的超聲浴的室內(nèi)。

由于操作超聲清潔器的方式，在激活超聲浴之后，納米顆粒被分散在含水介質(zhì)內(nèi)?？栈瘹馀莺图{米顆粒在介質(zhì)內(nèi)的高能量運(yùn)動(dòng)(由于通過空化氣泡在待處理的物體的表面上向內(nèi)破裂所產(chǎn)生的力)的組合作用導(dǎo)致物體的表面的“清潔”或“變平滑”。

含水介質(zhì)可以是在超聲清潔技術(shù)中常規(guī)使用的任何介質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，含水介質(zhì)是水或基于水的介質(zhì)?；谒慕橘|(zhì)可以包括可以輔助清潔作用的任何組分，這包括，但不限于此，洗滌劑、濕潤劑(表面活性劑，例如洗衣房洗滌劑)以及其他組分，并且對清潔工藝具有影響。存在已知與超聲清潔一起使用的多種洗滌劑和濕潤劑。

在某些實(shí)施方案中，含水介質(zhì)可以包括一種或更多種消毒劑。消毒劑可以是本領(lǐng)域已知的任一種消毒劑，例如，但不限于此，基于氯化物的劑和無水磷酸二鈉(DSP)。這些消毒劑可以被用于消毒(根除)在物體的表面上發(fā)育的任何微生物。

在某些實(shí)施方案中，消毒劑是氧化劑。氧化劑是本領(lǐng)域已知的，并且，但不限于此，可以包括釋放引發(fā)氧化劑的銀原子的銀納米顆粒。

在其中物體至少部分地被浸沒在浴內(nèi)的液體介質(zhì)中的條件下操作US浴。在本文公開的上下文中，應(yīng)理解，物體不需要以其整體被浸沒在浴的液體中。在某些實(shí)施例中，需要清潔效果的至少部分在US波的操作的至少部分期間被浸沒。這可以通過允許物體在浴內(nèi)滾動(dòng)或以其他方式翻轉(zhuǎn)使得在US浴的操作期間使物體的全部表面暴露至US波和納米顆粒來實(shí)現(xiàn)。

US浴在將物體引入到浴中之前或所述引入之后被激活。

在某些實(shí)施例中，浴以在20kHz至1,500kHz之間的頻率范圍被激活。在某些實(shí)施例中，超聲浴的激活為在20kHz至150kHz之間、有時(shí)在40kHz至90kHz之間的頻率范圍。

在某些實(shí)施例中，浴以至少10kHz的頻率、有時(shí)至少20kHz、有時(shí)至少30kHz、有時(shí)至少40kHz的頻率被激活。

在某些實(shí)施例中，浴以至多1,500kHz的頻率、有時(shí)至多1,000kHz、有時(shí)至多900kHz、有時(shí)至多800kHz、有時(shí)至多700kHz、有時(shí)至多600kHz、有時(shí)至多500kHz、有時(shí)至多400kHz、有時(shí)至多300kHz、有時(shí)至多200kHz、有時(shí)至多150kHz、有時(shí)至多100kHz的頻率被激活。

在某些實(shí)施例中，浴以在6瓦特/升至1,500瓦特/升的范圍內(nèi)的聲功率密度被激活。在某些實(shí)施例中，浴以在15瓦特/升至150瓦特/升的范圍內(nèi)的聲功率密度被激活。另外，有時(shí)，浴以在4瓦特/升至65瓦特/升的范圍內(nèi)、或有時(shí)在10瓦特/升至120瓦特/升的范圍內(nèi)的聲功率密度被激活。

US可以被操作為持續(xù)確定對于從特定物體除去污染物是有效的而不造成對物體的明顯損傷(即，將造成物體沒有值或具有較小的值的損傷)的任何時(shí)間長度。這可以通過用于每種物體/污染物或物體和/或污染物的組的前述標(biāo)準(zhǔn)測試來確定。

通常，并且根據(jù)某些實(shí)施例，根據(jù)本文公開的方法的處理需要用納米尺寸的顆粒操作US浴持續(xù)從幾秒到至少10分鐘的時(shí)間段。

在某些實(shí)施例中，US被激活，即US波被應(yīng)用(利用顆粒)至物體上持續(xù)至少10秒、有時(shí)30秒、有時(shí)1分鐘的時(shí)間段，有時(shí)持續(xù)至少5分鐘、6分鐘、7分鐘、8分鐘、9分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘、50分鐘或甚至60分鐘或在1分鐘至60分鐘之間的任何時(shí)間段。

有時(shí)，超聲浴的操作時(shí)間為在30秒至10分鐘之間，有時(shí)在20秒至5分鐘之間、或在1秒至10分鐘之間。

在某些實(shí)施例中，US波被應(yīng)用持續(xù)不多于120分鐘、有時(shí)不多于60分鐘、有時(shí)不多于30分鐘、有時(shí)不多于20分鐘、有時(shí)不多于10分鐘的時(shí)間段。

在浴的操作期間，浴的溫度可以變化，并且將尤其取決于物體的類型例如無論溫度是否可能影響其處理后的質(zhì)量、污染物的類型、在處理之前的污染的水平、納米顆粒的量、納米顆粒的類型、以及浴的操作參數(shù)(例如頻率、聲功率密度等等)。

在某些實(shí)施例中，含水介質(zhì)在浴中的溫度被控制為保持高于1℃、有時(shí)高于10℃、有時(shí)高于20℃、有時(shí)高于30℃、并且還有時(shí)高于40℃。

在某些實(shí)施例中，含水介質(zhì)在浴中的溫度被控制為保持低于60℃、有時(shí)低于50℃、還有時(shí)低于40℃或甚至低于30℃。

在某些實(shí)施例中，含水浴的溫度基本上等于室溫。這可以被定義為在20℃±5℃的范圍內(nèi)的任何溫度。

在某些實(shí)施例中，含水介質(zhì)在浴中的溫度被控制為在1℃和60℃的范圍內(nèi)。

超聲浴可以具有任何尺寸和形狀。在某些實(shí)施方案中，超聲浴被選擇以包含在10L至15,000L的范圍內(nèi)的體積的含水介質(zhì)。同樣地，本發(fā)明的方法可以適合于物體的小規(guī)模處理以及大規(guī)模處理二者。

當(dāng)物體是植物部分時(shí)，方法的質(zhì)量或性能可以使用污染物的最大殘余水平(MRL)來確定。

本文關(guān)于植物部分并且特別是農(nóng)作物所公開的方法的效力可以通過在處理之后的植物部分的表皮上的污染物并且特別是殺蟲劑的最大殘余水平(最大殘余限值，MRL)來定義。

在某些實(shí)施例中，該方法提供植物部分，該植物部分具有相對于依據(jù)規(guī)定396/2005所述植物部分可接受的最大殘余水平(MRL)的小于30％的污染物的MRL。有時(shí)，該方法提供植物部分，該植物部分具有相對于依據(jù)規(guī)定396/2005所述植物部分可接受的最大殘余水平(MRL)的小于20％的污染物的MRL。另外，有時(shí)，該方法提供植物部分，該植物部分具有相對于依據(jù)規(guī)定396/2005所述植物部分可接受的最大殘余水平(MRL)的小于10％的污染物的MRL。

在某些實(shí)施例中，污染物是病原體。

病原體可以是將對物體引起損傷的任何劑。

在某些實(shí)施例中，病原體是或包括真菌。

在某些實(shí)施例中，病原體是或包括病毒。

在又某些實(shí)施例中，病原體是或包括細(xì)菌。

當(dāng)物體是植物或植物部分時(shí)，污染物包括至少一種植物病原體。

在某些實(shí)施例中，植物部分包括種子并且病原體是種子病原體。在又某些其他實(shí)施例中，病原體是與水果或蔬菜有關(guān)的病原體和/或與植物的葉(草本植物)有關(guān)的病原體。

有時(shí)，污染物可以包括除了病原體自身之外的或交替地包括至少一種殺生物劑，例如在農(nóng)業(yè)中使用的那些。殺生物劑可以是殺蟲藥、殺蟲劑和/或殺線蟲劑中的任一種或組合。

在此聯(lián)系中，并且特別地當(dāng)處理收獲的農(nóng)作物時(shí)，應(yīng)認(rèn)識到，許多農(nóng)業(yè)作物在它們的外部表皮上攜帶沉積的污染物例如殺生物劑(殺蟲劑)材料、灰塵、塵土等等。此類污染物有時(shí)通過用水簡單洗滌不容易被除去并且期望為消費(fèi)者提供清潔此類污染物的收獲的農(nóng)作物。發(fā)現(xiàn)本文公開的方法在除去此類污染物并且使收獲的農(nóng)作物的表面平滑而不損傷農(nóng)作物的外部表皮并且同樣地不使農(nóng)作物的質(zhì)量劣化的方面是有效的。

發(fā)現(xiàn)本文公開的超聲法在除去包含有害物質(zhì)的污染物方面是有效的，所述有害物質(zhì)包括包含Cl、F、P、S的那些?？梢酝ㄟ^本文公開的方法被除去的有害殺蟲劑的實(shí)例包括，但不限于此，敵敵畏、二嗪農(nóng)、毒死蜱、啶酰菌胺、嘧菌環(huán)胺、咯菌腈(一起稱為轉(zhuǎn)換物(switch))、甲氧蟲酰肼、咪鮮胺以及(sportex)高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)。

顯著地，污染物可以不僅在植物部分的表面，而且有時(shí)在植物部分內(nèi)更深，例如在表面下。

因此，根據(jù)某些實(shí)施例，本文公開的方法的清潔效果被用于從表面污染物至少清潔植物和植物部分。在某些實(shí)施方案中，處理用于除去化學(xué)殘余物質(zhì)和生物殘余物質(zhì)，例如沉積在植物部分的表皮例如水果或蔬菜的表皮上的殺蟲劑材料。

如上文所注明，物體可以不同于植物部分。在某些實(shí)施例中，物體是無機(jī)物體。在某些實(shí)施例中，物體組成有或至少包括金屬外表面或金屬合金外表面。

在某些實(shí)施例中，金屬選自由以下組成的組：鋁、金、鉑、銠、銀及其任何組合。

在某些實(shí)施例中，金屬合金選自由不銹鋼和金屬基質(zhì)復(fù)合材料組成的組。

在某些實(shí)施例中，物體組成有或包括半導(dǎo)體。在某些實(shí)施例中，半導(dǎo)體是或包括選自由以下組成的組的材料：硅、鍺以及鎵。

有時(shí)，期望的是，僅僅使無機(jī)物體的表面平滑，例如根據(jù)平滑的方面?？蛇x擇地或另外，期望的是，從物體例如金屬和金屬合金的表面除去污染物(例如上文提及的那些)，例如根據(jù)清潔的方面。

但不限于此，金屬或金屬合金可以選自由以下組成的組：鋁、貴金屬及其合金的任何類型、不銹鋼、基于鈷的合金、基于鎳的合金、基于鉻的合金、基于鉬的合金、基于鉭的合金、基于銅的合金、基于鈦的合金、基于鎂的合金、基于鋯的合金、基于鎢的合金或其組合。

貴金屬可以選自由以下組成的組：金、鉑、銠、銀、銥及其合金。

當(dāng)物體在其表面處至少包括金屬、金屬合金或半導(dǎo)體時(shí)，應(yīng)用該方法以至少從物體的表面除去固體物質(zhì)/污染物。

進(jìn)行本文公開的方法對所述物體上的表面提供拋光效果。當(dāng)物體是無機(jī)材料例如金屬、金屬合金或半導(dǎo)體時(shí)，該方法擦亮物體的表面或在物體的表面上提供擦亮效果。

令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，操作具有納米顆粒的超聲浴在除去固體物質(zhì)方面是有效的，所述固體物質(zhì)在無納米顆粒的存在下可以未曾被除去或在較低的程度上(較不效率高地)被除去。在本文描述的非限制性實(shí)施例中，有效處理在不銹鋼燭臺的表面上被呈現(xiàn)，這導(dǎo)致在燭臺的表面上的拋光效果。

另外，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，相比于在無納米顆粒的存在下所需的時(shí)間，操作具有納米顆粒的超聲浴明顯地減少為了除去一定量的固體物質(zhì)所需的時(shí)間。

一些非限制性實(shí)施例

實(shí)施例1：利用包含50nm大小的顆粒的納米尺寸的氧化鋁粉的超聲浴處理被污染的種子

為了確定本文公開的方法關(guān)于從種子除去污染物而不損傷種子的效力，測試兩種來源的被污染的種子-菠菜種子和野苣種子，目的在于維持發(fā)芽水平和位于種子的外部表皮上的病原體減少。

病原體減少

處理被污染的種子的每個(gè)來源的兩個(gè)批次(即，兩個(gè)批次的菠菜種子和兩個(gè)批次的野苣種子)。將第一批次的每個(gè)種子源在新鮮的水中處理并且第二批次使用美國的Ultra Sonic Power Corporation的機(jī)器在包含納米尺寸的氧化鋁粉(直徑50nm，以0.01％w/v的濃度)的100升的超聲水浴中處理。使浴在兩種不同的溫度下根據(jù)下表1進(jìn)行操作。

在處理工藝之后，將種子批干燥至種子的健康儲存所需的合適的水平。

表1根據(jù)本文公開的方法的具有納米顆粒的超聲處理浴和水清潔浴的操作參數(shù)

被污染的菠菜種子

將菠菜種子用靶病原體輪枝菌(Verticillium spp.)感染。感染的菠菜種子發(fā)展典型的輪枝孢菌癥狀，包括在種子的外部表皮上的良好發(fā)育的菌絲網(wǎng)絡(luò)。

被污染的菠菜種子的熱溫度處理

將第一批次的感染的種子放置在由美國的UPC制造的100升浴體積的超聲處理浴中，所述超聲處理浴包括水和納米尺寸的氧化鋁粉(直徑50nm，以約0.01％w/v的濃度)。另外，將第二批次的感染的菠菜種子浸泡在普通的熱水浴中(沒有應(yīng)用超聲)。兩個(gè)浴的溫度是50℃。

在浴中30分鐘之后，在包含納米尺寸的粉末的超聲浴中的種子的批次的處理和在普通的熱水浴(沒有應(yīng)用超聲)中的種子的批次的處理兩者均導(dǎo)致輪枝菌的根除。

被污染的菠菜種子的冷溫度(20℃)處理

將第一批次的感染的種子放置在100升浴體積的冷超聲處理浴中，所述冷超聲處理浴包括水和納米尺寸的氧化鋁粉(直徑50nm，以約0.01％w/v的濃度下)。另外，將第二批次的感染的菠菜種子浸泡在普通的冷水浴中(沒有應(yīng)用超聲)用于比較。兩個(gè)浴的溫度是20℃。

在包含納米尺寸的氧化鋁粉的冷超聲處理浴中處理第一批次的種子30分鐘之后，輪枝菌的存在從在原態(tài)種子中的7.5％感染存在降低至2％(通過計(jì)數(shù)在皮氏培養(yǎng)皿中的菌落形成單位)。因此，真菌孢子根除并且在外部表皮處的種傳病原體(seed borne pathogen)的明顯部分也使種子波動(dòng)。

相比之下，在普通的冷水浴中(沒有應(yīng)用超聲)浸泡第二批次的種子30分鐘之后，通過計(jì)數(shù)在皮氏培養(yǎng)皿中的菌落形成單位，輪枝菌的存在從7.5％增大至21％，這由輪枝菌在含水環(huán)境中的傳播造成。

被污染的野苣種子

將野苣種子用靶病原體莖點(diǎn)霉真菌感染。新生的幼苗(Emerging seedling)表現(xiàn)出癥狀(黑葉斑病、黑莖病以及黑根病)并且最終枯萎，還可以在種子上觀察到對于莖點(diǎn)霉是典型的發(fā)育的果實(shí)結(jié)構(gòu)(分生孢子器)。

發(fā)芽減少

從被處理的樣品獲取的菠菜種子和野苣種子的樣品也已經(jīng)對它們的發(fā)芽能力進(jìn)行測試。

除了輕微的激發(fā)效應(yīng)，發(fā)芽的圖與原態(tài)種子批相比在低溫處理之后沒有明顯不同。在較高的溫度和較長的暴露時(shí)間下，對于非超聲實(shí)驗(yàn)，發(fā)芽能量嚴(yán)重降低。

環(huán)境已經(jīng)為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的ISTA規(guī)定

菠菜發(fā)芽-在15℃下起褶的紙。(PP)

野苣發(fā)芽-紙的頂部15℃。(TP)

無論怎樣，用超聲和納米粉末在低溫下處理的樣品未表現(xiàn)出由超聲處理造成的不利副作用。

實(shí)施例2：利用不具有50nm大小的顆粒的納米尺寸的氧化鋁粉的超聲浴處理被污染的種子

為了進(jìn)一步確定本文公開的方法對污染物從種子的除去的效力，在實(shí)施例1中描述的被污染的種子根據(jù)本文描述的方法在具有納米顆粒的超聲處理浴中以及在用于比較的不添加納米顆粒的原始狀態(tài)的超聲浴中進(jìn)行測試。在兩個(gè)浴中處理種子之后，測試發(fā)芽速率和位于種子的外部表皮上的病原體減少。

將實(shí)施例1的第一批次的種子源在超聲水浴中處理并且將第二批次在包含直徑50nm的以0.01％w/v的濃度的納米尺寸的氧化鋁粉的超聲水浴中處理。在兩種不同的溫度下根據(jù)下表2操作浴。

在處理過程之后，將種子批干燥至種子的健康儲存所需的合適的水平。

表2根據(jù)實(shí)施例2的具有納米顆粒的超聲處理浴和不具有納米顆粒的超聲浴的操作參數(shù)

在包含納米尺寸的氧化鋁粉的超聲處理浴中處理第一批次的種子之后，病原體的存在減少，結(jié)果是真菌孢子以及在波狀種子的外部表皮處的種傳病原體的明顯部分的根除。然而，在不添加納米顆粒的含水超聲浴中處理第二批次的種子不像對于從種子減少病原體存在和對于加速發(fā)芽速率那么有效。

實(shí)施例3：利用包含納米尺寸的金剛石粉的超聲浴處理番茄

為了確定本文公開的方法關(guān)于從番茄果實(shí)除去污染物而不損傷果實(shí)自身的效力，兩個(gè)番茄涂覆有用作污染物質(zhì)的黃色熒光材料。熒光材料由尺寸為約5μm的薄片制成，所述薄片通過浸漬在水溶液中被施加至表面。然后，將每個(gè)番茄果實(shí)放置在超聲清潔器(9升浴體積，MRC制造，以色列)中，第一個(gè)在新制的水浴中，并且第二個(gè)在包含以約0.004％w/v的濃度的純的納米尺寸的金剛石粉(直徑50nm)的水浴中。

使用以下參數(shù)，操作超聲清潔器：

-40kHz的頻率；

-20W/L的聲功率密度(APD)；

-溫度30℃。

在超聲清潔器的操作期間，使用藍(lán)色LED光觀察番茄果實(shí)。在浴中6分鐘之后，在包含納米尺寸的金剛石粉的浴中的番茄失去淡黃色熒光涂層，這意味著涂層的除去。處理繼續(xù)，直到另一個(gè)番茄在另外的6.5分鐘之后即在12.5分鐘之后失去其淡黃色熒光涂層。

在具有(圖1A)和不具有(圖1B)納米尺寸的金剛石粉的超聲清潔之后的番茄的圖像。如所圖示(圖1A)的，納米顆粒處理的番茄的表面更亮并且是高度反射性的，指示污染物從表面的除去。

實(shí)施例4：利用包含納米尺寸的氧化鋁粉的超聲浴處理不銹鋼燭臺

將兩個(gè)不銹鋼燭臺放置在超聲清潔器(9升浴體積，MRC制造，以色列)中，第一個(gè)在新制的水浴中，并且第二個(gè)在包含以約0.004％w/v的濃度的納米氧化鋁(Al₂O₃)粉(粒度50nm，Sky Spring Nanomaterials,Inc.)的水浴中。

使用以下參數(shù)，操作超聲清潔器：

-40kHz的頻率；

-20W/L的聲功率密度(APD)；

-溫度30℃。

將超聲浴處理持續(xù)300分鐘。在圖2A(燭臺A)和圖2B(燭臺B)中分別呈現(xiàn)了在具有納米氧化鋁粉和不具有納米氧化鋁粉的超聲清潔浴中的兩個(gè)燭臺(燭臺A和燭臺B)的圖像。從圖像中注意到，相比于非納米顆粒處理的物體，用納米氧化鋁粉的處理引起在較大面積上的拋光效果(圖2A)，指示物質(zhì)從燭臺的表面的較大程度的除去在不具有納米顆粒的情況下是不可行的(圖2B)。

實(shí)施例5：利用包含納米尺寸的金剛石粉的超聲浴處理鋁箔

將鋁箔的片在超聲清潔器中處理，一個(gè)僅用水并且另一個(gè)用以0.004％w/v的濃度的納米金剛石粉(50nm)。如在實(shí)施例3中所描述的，操作超聲清潔器。

具有納米顆粒和不具有納米顆粒的處理的結(jié)果在圖3中被示出(分別地，柱A和柱B)。圖3A示出在納米顆粒處理的實(shí)驗(yàn)中的箔的處理與如在圖3B中所示出的不具有納米顆粒的處理相比更顯著。對于納米顆粒處理的溶液的樣品，鋁箔樣品的件在樣品的邊緣處被更永久地蝕刻。

實(shí)施例6：利用包含納米尺寸的顆粒粉的超聲浴處理鋁箔

將兩片鋁箔在超聲清潔器中處理，一個(gè)僅用水并且另一個(gè)用納米氧化鋁粉(50nm，以0.01％w/v的濃度)。如在表3中所描述的，操作超聲清潔器。

表3.根據(jù)實(shí)施例6的具有納米顆粒的超聲清潔浴和不具有納米顆粒的超聲浴的操作參數(shù)

不具有(圖4A)和具有(圖4B)納米顆粒的處理的結(jié)果。圖4B示出在納米顆粒實(shí)驗(yàn)中處理的鋁箔的穿孔的量與沒有納米顆粒的處理(圖4A)相比是較大的，而在圖4B中展現(xiàn)的穿孔的尺寸比在圖4A中展現(xiàn)的穿孔小得多。