DE102015119990A1

DE102015119990A1 - A method for controlling biological processes in microorganisms

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Publication number: DE102015119990A1
Application number: DE102015119990.4A
Authority: DE
Inventors: Orit Ish-Yamini Tomer; Tamar LEVIN
Original assignee: ORTERON (T O) Ltd
Current assignee: ORTERON (T O) Ltd
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines Mikroorganismus in einem Substrat. Das Verfahren umfasst Schritte des: (a) Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; (b) Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; (c) Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und (d) Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. Die vorliegende Erfindung stellt weiter ein System dazu bereit.The present invention discloses a method for influencing or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate. The method comprises steps of: (a) providing a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; (b) providing a power flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; (c) providing the microorganism in the substrate; and (d) operating the EFFM having a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow to the at least one microorganism. The present invention further provides a system therefor.

Description

Feld der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Technologie und Anwendung von nicht thermischen Plasmen. Insbesondere betrifft die Erfindung Mittel und Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken von biologischen Pfaden (oder Wegen) in Mikroorganismen. The invention relates to the field of technology and application of non-thermal plasmas. In particular, the invention relates to means and methods for affecting or effecting biological pathways (or pathways) in microorganisms.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Thermische Plasmen und Laser werden verbreitet in der Medizin verwendet, um Gewebe durch Hitze zu schneiden. Die Wirkungen von solchen thermischen Plasmen auf Gewebe sind nichtselektiv und schwer zu kontrollieren, da sie in erster Linie durch die Übertragung von intensiver Wärme erfolgen. Im Gegensatz dazu erzeugen nicht thermisches Plasma keine Wärme, sodass seine Wirkungen selektiver sind. Obwohl elektrische Entladungen, die ein nicht thermisches Plasma erzeugen, schon seit langer Zeit bekannt sind, ist ihr klinisches Potenzial bisher weitgehend ignoriert worden, und bis vor kurzem waren Anwendungen beschränkt auf die Sterilisierung von inerten Oberflächen oder die Modulation von Zellanheftung. Die Ausnutzung von kaltem Plasma für klinische Anwendungen erfordert das mechanistische Verständnis der Wechselwirkung von nicht thermischem Plasma mit lebenden Geweben. Thermal plasmas and lasers are widely used in medicine to cut tissue by heat. The effects of such thermal plasmas on tissue are nonselective and difficult to control because they are primarily due to the transfer of intense heat. In contrast, non-thermal plasma does not generate heat, so its effects are more selective. Although electrical discharges producing non-thermal plasma have been known for a long time, their clinical potential has so far been largely ignored, and until recently, applications have been limited to the sterilization of inert surfaces or the modulation of cell attachment. The use of cold plasma for clinical applications requires the mechanistic understanding of the interaction of non-thermal plasma with living tissues.

Die Patentanmeldung US-A-2010/0130911 beschreibt eine Plasmaquellenvorrichtung, die einen verringerten Druck in der Ionisationskammer bereitstellt. Diese Vorrichtung ist angepasst für die Sterilisierung von Wunden. Die Patentanmeldung WO-A-2005/084569 offenbart ein Einweggasplasmagewebeoberflächenerneuerungsgerät für die Hautbehandlung umfassend ein elektromagnetisch resonantes Fokussierungselement. Die vorgenannten Patentanmeldungen betreffen die Behandlung von Geweben auf der Oberfläche von Wunden. The patent application US-A-2010/0130911 describes a plasma source device that provides a reduced pressure in the ionization chamber. This device is adapted for the sterilization of wounds. The patent application WO-A-2005/084569 discloses a disposable gas plasma tissue surface renewal device for skin treatment comprising an electromagnetically resonant focusing element. The aforementioned patent applications relate to the treatment of tissues on the surface of wounds.

Die Patentanmeldung KR-A-20140002357 offenbart eine Nahrungsmitteloberflächensterilisationsverfahren unter Verwendung von nicht thermischem Plasma. Das Sterilisationsverfahren der dortigen Erfindung wählt ein nicht thermisches Plasma aus, welches geeignet ist für die Gruppe der Nahrungsmittel, und optimiert die Behandlungsbedingungen, um so den Sterilisationseffekt auf die Mikroorganismen auf der Oberfläche von Nahrungsmittelstoffen oder Nahrungsmitteln zu erhöhen und die verbleibenden landwirtschaftlichen chemischen Komponenten auf der Oberfläche der Nahrungsmittelstoffe oder Nahrungsmittel zu zersetzen. Die Patentanmeldung US-A-2002/175068 lehrt die Dekontamination von Fluiden oder Objekten die mit chemischen oder biologischen Wirkstoffen kontaminiert sind, unter Verwendung eines verteilten Plasmareaktors. In dieser Publikation kann eine Koronaentladung unter Verwendung von sehr kurzen Hochspannungspulsen (gepulste Entladung) erzeugt werden, die von einer Tesla-Spule produziert werden. Eine andere Ausführungsform mit gepulster Entladung beinhaltet eine primäre Spule, die eine Kammer umgibt, die einen Hohlraum hat, der mit einer Mehrzahl von sekundären Spulen gefüllt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Gerät eine deckenartige Struktur, die nützlich ist zum Dekontaminieren von Oberflächen oder eines Fluides, das zwischen beabstandeten blanken Elektroden durchgeht. In einer anderen Ausführungsform definieren die blanken Elektroden ein internes Behandlungsvolumen, durch das ein kontaminiertes Fluid fließt. The patent application KR-A-20140002357 discloses a food surface sterilization process using non-thermal plasma. The sterilization method of the present invention selects a non-thermal plasma suitable for the group of foods and optimizes the treatment conditions so as to increase the sterilizing effect on the microorganisms on the surface of food or food and the remaining agricultural chemical components on the surface Surface of food substances or food to decompose. The patent application US-A-2002/175068 teaches the decontamination of fluids or objects contaminated with chemical or biological agents using a distributed plasma reactor. In this publication, corona discharge can be generated using very short high voltage pulses (pulsed discharge) produced by a Tesla coil. Another pulsed discharge embodiment includes a primary coil surrounding a chamber having a cavity filled with a plurality of secondary coils. In one embodiment, the apparatus includes a ceiling-like structure useful for decontaminating surfaces or a fluid passing between spaced bare electrodes. In another embodiment, the bare electrodes define an internal treatment volume through which contaminated fluid flows.

Es ist gezeigt worden, dass nicht thermisches Plasma, das durch eine dielektrische Barriereentladung (DBD) erzeugt worden ist, dosisabhängige Wirkungen auf Säugetierzellen in Kultur hat, die von einer wachsenden Zellvermehrung bis zur Induktion von Apoptose reichen. Es ist weiter gezeigt worden, dass diese Effekte in erster Linie auf der Bildung von intrazellularen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) beruhen, welche dafür bekannt sind, dass sie DNA-Schäden hervorrufen ( S. Kalghatgi, C. Kelly, E. Cerchar, A. Fridman, G. Friedman, J. Azizkhan-Clifford, „Effects of Non-Thermal Plasma on Mammalian Cells“ PLoS ONE, 21. Januar 2011, 6(1) ). Die Anmeldung US-A-2010/0145253 bezieht sich auf die Anwendung von Plasma auf lebendes Gewebe in vitro. Daher sind Mittel und Verfahren zum Induzieren von biologischen und/oder biochemischen Wirkungen auf ein gesamtes Subjekt in vivo unter Verwendung einer Behandlung mit nicht thermischem Gasplasma immer noch vonnöten. It has been shown that non-thermal plasma generated by a dielectric barrier discharge (DBD) has dose-dependent effects on mammalian cells in culture, ranging from increasing cell proliferation to inducing apoptosis. It has further been shown that these effects are based primarily on the formation of intracellular reactive oxygen species (ROS), which are known to cause DNA damage ( S. Kalghatgi, C. Kelly, E. Cerchar, A. Fridman, G. Friedman, J. Azizkhan-Clifford, "Effects of Non-Thermal Plasma on Mammalian Cells" PLoS ONE, January 21, 2011, 6 (1) ). The registration US-A-2010/0145253 refers to the application of plasma to living tissue in vitro. Therefore, means and methods for inducing biological and / or biochemical effects on an entire subject in vivo using non-thermal gas plasma treatment are still needed.

Der Einfluss einer Plasmabehandlung auf die Samenkeimung ist untersucht worden ( I. Filatova et al., – “The effect of plasma treatment of seeds of some grain and legumes, on their sowing quality and productivity”, Rom. Journ. Phys., Bd. 56, S. 139–143, 2011 ; S. Bozena et al, – “Influence of plasma treatment on wheat and oat germination”, IEEE Transactions on plasma science, Bd. 38, 2010 ). Diese Studien beschreiben ein Gerät umfassend eine Vakuumkammer, eine Kreiselpumpe und einen Mikrowellenresonantor. Die Expositionszeit gegenüber der Plasmabehandlung war über einen Zeitraum von mehreren Minuten bis hin zu mehr als 40 Minuten. Die in diesen Studien berichteten Wirkungen beziehen sich weiterhin hauptsächlich auf die Oberfläche der Samenschale und die Sterilisierung der Samenschale. The influence of a plasma treatment on seed germination has been investigated ( I. Filatova et al., "The effect of plasma treatment of seeds of some grains and legumes, on their sowing quality and productivity", Rome. Journ. Phys., Vol. 56, pp. 139-143, 2011 ; S. Bozena et al., "Influence of plasma treatment on wheat and oat germination", IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 38, 2010 ). These studies describe a device comprising a vacuum chamber, a centrifugal pump and a microwave resonator. The exposure time to the plasma treatment was over a period of several minutes to more than 40 Minutes. The effects reported in these studies continue to relate primarily to the surface of the seed coat and the sterilization of the seed coat.

Die Veröffentlichung von Park et al. (2012) – “Analysis of the biological effects of a nonthermal plasma on Saccharomyces cerevisiae”, Journal of the Korean Physical Society, Bd. 60, S. 916–920 , lehrt die zellularen und molekularen Antworten von eukaryoptischer Hefe auf ein nicht thermisches Plasma bei Atmosphärendruck. Es wurde gezeigt, dass die Anzahl der überlebenden Zellen um mehr als 50% reduziert wird, wenn Hefezellen einem DBD-Plasma ausgesetzt werden. Es wurde weiterhin in dieser Veröffentlichung demonstriert, dass das Proteinprofil von Hefe, die mit der Plasmaexposition behandelt wurde, relativ zu einer Kontrollhefe durch die Plasmabehandlung beeinflusst wurde. The publication of Park et al. (2012) - "Analysis of the biological effects of a non-hepatic plasma on Saccharomyces cerevisiae", Journal of the Korean Physical Society, Vol. 60, pp. 916-920 , teaches the cellular and molecular responses of eukaryotic yeast to a non-thermal plasma at atmospheric pressure. It has been shown that the number of surviving cells is reduced by more than 50% when yeast cells are exposed to DBD plasma. It was further demonstrated in this paper that the protein profile of yeast treated with plasma exposure was affected relative to a control yeast by the plasma treatment.

Mehrere Veröffentlichungen lehren die verbesserte Produktion von Butanol durch technisch veränderte Saccharomyces cerevisiae: Steen et al. (2008) – “Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the production of n-butanol”, Microbial Cell Factories, Bd. 7, S. 36 offenbart, dass Saccharomyces cerevisiae, die mit einem n-Butanol-biosynthetischen Pfad technisch verändert worden ist, eine zehnfach verbesserte Produktion von n-Butanol relativ zu einer Kontrollprobe zeigt. Si et al. (2014) berichten die verbesserte Akkumulation von Butanol von technisch veränderter endogener 1-Butanol-Pfad-Saccharomyces cerevisiae unter Verwendung eines endogenen Pfades für die 1-Butanol Produktion in Saccharomyces cerevisiae. Swidah et al. (2015) -“ Butanol production in S. cerevisiae via a synthetic ABE pathway is enhanced by specific metabolic engineering and butanol resistance”, Biotechnology for Biofuels, Bd. 8, S. 97 berichten, dass merkliche Niveaus von n-Butanol in S. cerevisiae erreicht werden können durch Transplantation eines n-Butanol Synthesepfades von Clostridial sp. in das Genom des S. cerevisiae Stamms. Sakuragi et al. (2015) – “Enhanced butanol production by eukaryotic Saccharomyces cerevisiae engineered to contain an improved pathway” – Bioscience Biotechnology and Biochemistry, Bd. 79, S. 314–320 lehren die Einführung des Butanolproduktionspfades von Clostridium acetobutylicum in die Hefe Saccharomyces cerevisiae. Es wurde berichtet, dass die Eliminierung des Glyzerinproduktionspfades in der Hefe zu der Verbesserung der 1-Butanol-Produktion beiträgt. Zusätzlich wurde durch die Verwendung von trans-enoyl-CoA-Reduktase in dem technisch veränderten Pfad die 1-Butanol-Produktion merklich verbessert. Several publications teach the improved production of butanol by technically modified Saccharomyces cerevisiae: Steen et al. (2008) - "Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the production of n-butanol", Microbial Cell Factories, Vol. 7, p. 36 discloses that Saccharomyces cerevisiae, which has been engineered with an n-butanol biosynthetic pathway, exhibits a tenfold improved production of n-butanol relative to a control sample. Si et al. (2014) report the improved accumulation of butanol from engineered endogenous 1-butanol pathway Saccharomyces cerevisiae using an endogenous pathway for 1-butanol production in Saccharomyces cerevisiae. Swidah et al. (2015) - "Butanol production in S. cerevisiae via a synthetic ABE pathway is enhanced by specific metabolic engineering and butanol resistance", Biotechnology for Biofuels, Vol. 8, p. 97 report that significant levels of n-butanol in S. cerevisiae can be achieved by transplantation of an n-butanol synthesis pathway from Clostridial sp. into the genome of the S. cerevisiae strain. Sakuragi et al. (2015) - "Enhanced butanol production by eukaryotic Saccharomyces cerevisiae engineered to contain an improved pathway" - Bioscience Biotechnology and Biochemistry, Vol. 79, pp. 314-320 teach the introduction of the butanol production pathway of Clostridium acetobutylicum into the yeast Saccharomyces cerevisiae. It has been reported that the elimination of the glycerol production pathway in yeast contributes to the improvement of 1-butanol production. In addition, the use of trans-enoyl-CoA reductase in the engineered pathway markedly improved 1-butanol production.

Es gibt daher ein lange gefühltes und unerfülltes Bedürfnis, Systeme und Verfahren zum Induzieren von biologischen und biochemischen Wirkungen auf ein Subjekt unter Verwendung von wirksamen nicht thermischen Gasplasmabehandlungen und -leitlinien bzw. -protokolle bereitzustellen. There is therefore a long-felt and unmet need to provide systems and methods for inducing biological and biochemical effects on a subject using effective non-thermal gas plasma treatments and protocols.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Technologie und Anwendung von nicht thermischem Plasma. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Mittel und Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken von biologischen Pfaden in lebenden Geweben, Mikroorganismen, Fluiden, Emulsionen und Gasmedien. The present invention relates to the field of technology and non-thermal plasma application. In particular, the invention relates to means and methods for affecting or effecting biological pathways in living tissues, microorganisms, fluids, emulsions and gas media.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines bzw. in einem Mikroorganismus in einem Substrat zu offenbaren, wobei das Verfahren Schritte umfasst des: (a) Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls, wobei der NTP-Strahl Argon, Stickstoff und Sauerstoff in einem vorbestimmten Verhältnis enthält; (b) Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; (c) Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und (d) Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. It is therefore an object of the present invention to disclose a method for affecting or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate, the method comprising steps of: (a) providing a source of non-thermal plasma (NTP ) for generating an NTP beam, said NTP beam containing argon, nitrogen and oxygen in a predetermined ratio; (b) providing a power flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; (c) providing the microorganism in the substrate; and (d) operating the EFFM with a predetermined pulsed profile to emit the focused energy flow to the at least one microorganism.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines bzw. in einem Mikroorganismus in einem Substrat zu offenbaren, wobei das Verfahren Schritte umfasst des: (a) Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; (b) Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; (c) Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und (d) Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. It is another object of the present invention to disclose a method for influencing or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate, the method comprising steps of: (a) providing a source of non-thermal plasma (NTP ) for generating an NTP beam as defined in Table 1; (b) providing a power flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; (c) providing the microorganism in the substrate; and (d) operating the EFFM having a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow to the at least one microorganism.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie oben definiert zu offenbaren, wobei die EFFM (1) einen fokussierenden Vekor und (2) einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem elektrischen Feldvektor, einem Magnetfeldvektor, einem elektromagnetischen Feldvektor, einem piezoelektrischen Feldvektor, einem piezoelektrischen Feldvektor und jedweder Kombination davon. It is another object of the present invention to disclose the method as defined above, wherein the EFFM comprises (1) a focusing vector and (2) an energy flow vector selected from the group consisting of an electric field vector, a magnetic field vector, an electromagnetic vector Field vector, a piezoelectric field vector, a piezoelectric field vector, and any combination thereof.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Nahrungsmittel, einer Flüssigkeit, einem Getränk, einer Suspension, einer biologischen Kultur, einem Medium, einem Wachstumsmedium, einer Emulsion, einem biologischen Gewebe, einem biologischen Organismus, einem Menschen, einem Tier, einer Pflanze, einem Fluid, einem Boden oder Feststoff, Mineralien, Medien, einem Gas, Gemischen von Gas und Flüssigkeit, Gasgemischen, Zellen, Gewebekulturen, Organen und jedweder Kombination davon. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above, wherein the substrate is selected from the group consisting of a food, a liquid, a beverage, a suspension, a biological culture, a medium, a Growth medium, an emulsion, a biological tissue, a biological organism, a human, an animal, a plant, a fluid, a soil or solid, minerals, media, a gas, mixtures of gas and liquid, gas mixtures, cells, tissue cultures, organs and any combination thereof.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der Mikroorganismus ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hefe, Bakterien, Archaen, Algen, Pilzen, Protozoen, Viren, Sporen, Hype, Prionen und jedweder Kombination davon. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above, wherein the microorganism is selected from the group consisting of yeast, bacteria, archaea, algae, fungi, protozoa, viruses, spores, hype, prions and any combination thereof.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der Mikroorganismus weiter ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Candida, Korynebakterien, aeroben Bakterien, anaeroben Bakterien, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonellen, Bakterien der Enterobacteriaceae-Familie, Bakterien der Listeriaceae-Familie, gram-positive Bakterien, gramnegative Bakterien, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, die Clostridiaceae- Familie, Clostridium, Actinobacteria und jedweder Kombination davon. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above, wherein the microorganism is further selected from the group consisting of: Candida, corynebacteria, aerobic bacteria, anaerobic bacteria, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella, Enterobacteriaceae family bacteria, Listeriaceae family bacteria, Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, Clostridiaceae family, Clostridium, Actinobacteria, and any combination thereof.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, zusätzlich umfassend Schritte des Beeinflussens oder Bewirkens des zumindest einen biologischen Pfades des Mikroorganismus innerhalb von bis zu 24 Stunden ab der Emission des fokussierten Energieflusses auf den Mikroorganismus, insbesondere innerhalb von bis zu 6 Stunden ab der Emission des fokussierten Energieflusses auf den Mikroorganismus. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above, additionally comprising steps of affecting or effecting the at least one biological pathway of the microorganism within up to 24 hours from the emission of the focused energy flow to the microorganism, in particular within up to 6 hours from the emission of the focused energy flow to the microorganism.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, zusätzlich umfassend Schritte des Vergleichens der Wirkung auf den zumindest einen biologischen Pfad des Mikroorganismus mit der Wirkung in einem Kontrollorganismus. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above additionally comprising steps of comparing the effect on the at least one biological pathway of the microorganism having the effect in a control organism.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei die Wirkung auf zumindest einen biologischen Pfad ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Aktivierungseffekt, Inaktivierungseffekt, metabolischer Effekt, Effekt auf einen biochemischen Pfad, Effekt auf die Erzeugung zumindest einer biochemischen Zusammensetzung, Effekt auf die Erzeugung von rekombinanten Proteinen, Effekt auf die Proteinmutation, Effekt auf die Proteinexpression, Effekt auf die Proteinmodifikation, Effekt auf das Proteinprofil, Sterilisierung, Unfruchtbarmachung, antimikrobieller Effekt, antibakterieller Effekt, Deaktivierungseffekt, Überlebenseffekt, Unfruchtbarkeitseffekt, Verlust der Lebensfähigkeit Effekt, Tötungseffekt, Zerstörungseffekt, Induktionseffekt, Zerstörung von Pathogenen Effekt, bakterieller Zerstörungseffekt, Virenzerstörungseffekt, genetischer Effekt, Wasser- oder Gasdesinfektionseffekt, Effekt auf Wasser- oder Gaskontaminationsparameter, Effekt auf die chemische Zusammensetzung, Effekt auf die Wasser- oder jedwede andere Fluidchemie, Bakterienkonzentrationseffekt, Phenolkonzentration, Effekt auf die chemische Zusammensetzung von Rohöl, Effekt auf Rohölkomponenten und -konzentration, Effekt auf die Produktion und/oder Zerstörung von Biokraftstoff- oder Biodieselzusammensetzungen und jedweder Kombination davon. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above, wherein the effect on at least one biological pathway is selected from the group consisting of: activation effect, inactivation effect, metabolic effect, effect on a biochemical pathway, effect on the production of at least one biochemical composition, effect on the production of recombinant proteins, effect on protein mutation, effect on protein expression, effect on protein modification, effect on protein profile, sterilization, infertility, antimicrobial effect, antibacterial effect, deactivating effect, survival effect, Infertility effect, loss of viability effect, killing effect, destruction effect, induction effect, destruction of pathogenic effect, bacterial destruction effect, viral destruction effect, genetic effect, water or gas disinfection effect, effect on water or Ga scavenging parameter, effect on the chemical composition, effect on the water or any other fluid chemistry, bacterial concentration effect, phenol concentration, effect on the chemical composition of crude oil, effect on crude oil components and concentration, effect on the production and / or destruction of biofuel or biodiesel compositions and any combination thereof.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der Effekt auf den zumindest einen biologischen Pfad ein Effekt ist auf zumindest einen biochemischen Pfad für die Produktion einer Zusammensetzung aus gewählt aus der Grupp bestehend aus Biokraftstoff und/oder Produkten daraus, Biodiesel und/oder Produkten daraus, organischen Verbindungen, metabolischen Verbindungen, Metaboliten, Antibiotika, Prodrugs, Fermentationsprodukten, Säurezusammensetzungen, Gaszusammensetzungen, Alkoholzusammensetzungen, Präkursoren von Aminosäuren, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Isopropanol, 2,3-Butandion, vicinal Diketon, Acetoin, Aceton, 2,3-Butandiol, Methanol, Isobutanol, Butanol, 1-Butanol, n-Butanol, Propandiol, Diesel und jedweder isomeren oder racemischen Verbindung davon, jedweder intermediären Pfadzusammensetzung oder jedweden Präkursor davon und jedweder Kombination davon. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above, wherein the effect on the at least one biological pathway is an effect on at least one biochemical pathway for the production of a composition selected from the group consisting of biofuel and / or products thereof, biodiesel and / or products thereof, organic compounds, metabolic compounds, metabolites, antibiotics, prodrugs, fermentation products, acid compositions, gas compositions, alcohol compositions, precursors of amino acids, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, isopropanol, 2 , 3-butanedione, vicinal diketone, acetoin, acetone, 2,3-butanediol, methanol, isobutanol, butanol, 1-butanol, n-butanol, propanediol, diesel and any isomeric or racemic compound thereof, any intermediate pathway composition or any precursor thereof and any combination thereof.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, zusätzlich umfassend Schritte des Bewirkens oder Beeinflussens des zumindest einen biologischen Pfades des Mikroorganismus in dem Substrat während gleichzeitig zumindest im Wesentlichen der pH-Wert, die Wasserstoffperoxidkonzentration oder eine Kombination davon des Substrates beibehalten wird. It is another object of the present invention to disclose the method as defined in any of the above additionally comprising steps of effecting or affecting at least substantially the biological pathway of the microorganism in the substrate while at least substantially the pH, the hydrogen peroxide concentration or a combination thereof of the substrate is maintained.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung im einem System umfassend:

a) eine Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; und
b) eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss, wobei die EFFM zumindest eine Öffnung für den Durchgang des NTP-Strahls aufweist und wobei die EFFM zumindest einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: i) zumindest einem elektrischen Feldvektor, ii) zumindest einem Magnetfeldvektor, iii) zumindest einem elektromagnetischen Feldvektor, iv) zumindest einem piezoelektrischen Feldvektor und v) zumindest einem piezomagnetischen Feldvektor, wobei das System zusätzlich zumindest einen fokussierenden Vektor umfasst, der dazu konfiguriert ist, den Plasmastrahl zu fokussieren, und wobei die EFFM dazu konfiguriert ist, Pulse des fokussierten Energieflusses mit einem vorbestimmten Profil wie in Tabelle 2 definiert bereitzustellen, um den zumindest einen biologischen Pfad des Mikroorganismus in dem Substrat zu beeinflussen oder zu bewirken, ein Verfahren zu offenbaren wie in irgendeinem des Obigen.

It is another object of the present invention in a system comprising:

a) a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; and
b) an energy flux focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow, the EFFM having at least one aperture for passage of the NTP beam and wherein the EFFM comprises at least one energy flux vector selected from the group consisting of: i) at least an electric field vector, ii) at least one magnetic field vector, iii) at least one electromagnetic field vector, iv) at least one piezoelectric field vector, and v) at least one piezomagnetic field vector, the system additionally comprising at least one focusing vector configured to focus the plasma beam and wherein the EFFM is configured to provide focused energy flow pulses having a predetermined profile as defined in Table 2 to affect or cause the at least one biological pathway of the microorganism in the substrate to reveal a method as in any of the above strength.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu offenbaren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines bzw. in einem Mikroorganismus in einem Substrat in einem System umfassend: (a) eine Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; und (b) eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss, wobei die EFFM zumindest eine Öffnung für den Durchgang des NTP-Strahls aufweist und wobei die EFFM zumindest einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: (i) zumindest einem elektrischen Feldvektor, (ii) zumindest einem Magnetfeldvektor, (iii) zumindest einem elektromagnetischen Feldvektor, (iv) zumindest einem piezoelektrischen Feldvektor und (v) zumindest einem piezomagnetischen Feldvektor. Das System umfasst zusätzlich zumindest einen fokussierenden Vektor, der dazu konfiguriert ist, den Plasmastrahl zu fokussieren; die EFFM ist dazu konfiguriert, Pulse des fokussierten Energieflusses mit einem vorbestimmten Profil wie in Tabelle 2 definiert bereitzustellen, um den zumindest einen biologischen Pfad des Mikroorganismus in dem Substrat zu beeinflussen oder zu bewirken. It is another object of the present invention to disclose a method for influencing or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate in a system comprising: (a) a non-thermal plasma source (NTP) for generating a NTP beam as defined in Table 1; and (b) an energy flux focusing device (EFFM) for transitioning the NTP beam into a focused energy flow, the EFFM having at least one aperture for passage of the NTP beam and wherein the EFFM comprises at least one energy flux vector selected from the group consisting of: ( i) at least one electric field vector, (ii) at least one magnetic field vector, (iii) at least one electromagnetic field vector, (iv) at least one piezoelectric field vector and (v) at least one piezomagnetic field vector. The system additionally includes at least one focusing vector configured to focus the plasma beam; the EFFM is configured to provide focused energy flux pulses having a predetermined profile as defined in Table 2 to affect or effect the at least one biological pathway of the microorganism in the substrate.

Detaillierte Beschreibung der Figuren Detailed description of the figures

Um die Erfindung und ihre Umsetzung in die Praxis besser zu verstehen, werden nun eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen als nicht beschränkende Bespiele mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei In order to better understand the invention and its implementation in practice, a plurality of embodiments will now be described by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG

1A–C in nicht maßstabsgerechter Weise eine schematische Illustration einer bevorzugten Ausführungsform einer beispielhaften Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Umwandeln eines NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss zeigen; 1A Figure 12C is a schematic illustration of a preferred embodiment of an exemplary Energy Flow Focusing Device (EFFM) for converting an NTP beam into a focused energy flow;

2A und 2B in nicht maßstabsgerechter Weise schematische Ansichten von mehreren elektrischen oder magnetischen oder elektromagnetischen Feldvektoren in einer EFFM (11a) und einen einzigen elektrischen oder magnetischen oder elektromagnetischen Feldvektor in einer EFFM (11b) als zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren; 2A and 2 B not in scale schematic views of multiple electric or magnetic or electromagnetic field vectors in an EFFM ( 11a ) and a single electric or magnetic or electromagnetic field vector in an EFFM ( 11b ) as two embodiments of the present invention;

3A in nicht maßstabsgerechter Weise eine schematische Ansicht eines Atmosphärendruckplasmajets als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert und 3B in nicht maßstabsgerechter Weise eine schematische Ansicht eines Koronaentladers als eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert; 3A not to scale, a schematic view of an atmospheric pressure plasma jet as an embodiment of the present invention illustrated and 3B not to scale, illustrates a schematic view of a corona discharger as an alternative embodiment of the present invention;

4 ist eine grafische Illustration der Produktion von biochemischen Verbindungen durch S. cerevisiae, die einer fokussierten Energieflussbehandlung von 5 Pulszyklen (4A) und zwei fokussierten Energieflussbehandlungen von 5 Pulszyklen (4B) ausgesetzt waren, verglichen mit einer Kontrolle nicht behandelter S. cerevisiae (4C); 4 is a graphic illustration of the production of biochemical compounds by S. cerevisiae, which has a focused energy flux treatment of 5 pulse cycles ( 4A ) and two focused Energy flow treatments of 5 pulse cycles ( 4B ) were compared with a control of untreated S. cerevisiae ( 4C );

5 ist eine grafische Illustration der Produktion von biochemischen Verbindungen durch S. cerevisiae, die einer fokussierten Energieflussbehandlung von 7 Pulszyklen (5A) und zwei fokussierten Energieflussbehandlungen von 7 Pulszyklen (5B) ausgesetzt waren, verglichen mit einer Kontrolle S. cerevisiae (5C); 5 is a graphic illustration of the production of biochemical compounds by S. cerevisiae, which has a focused energy flux treatment of 7 pulse cycles ( 5A ) and two focused energy flux treatments of 7 pulse cycles ( 5B ) were compared with a control S. cerevisiae ( 5C );

6 ist eine grafische Illustration der Konzentration der biochemischen Verbindungen, die durch S. cerevisiae erzeugt wurden, die einer fokussierten Energieflussbehandlung von 5 Pulszyklen (6A) und zwei fokussierten Energieflussbehandlungen von 5 Pulszyklen (6B) ausgesetzt waren, verglichen mit einer Kontrolle S. cerevisiae (6C); 6 is a graphic illustration of the concentration of biochemical compounds generated by S. cerevisiae that undergo a focused energy flux treatment of 5 pulse cycles ( 6A ) and two focused energy flux treatments of 5 pulse cycles ( 6B ) were compared with a control S. cerevisiae ( 6C );

7 ist eine grafische Illustration der Konzentration der biochemischen Verbindungen, die durch S. cerevisiae erzeugt wurden, die einer fokussierten Energieflussbehandlung von 7 Pulszyklen (7A) und zwei fokussierten Energieflussbehandlungen von 7 Pulszyklen (7B) ausgesetzt waren, verglichen mit einer Kontrolle S. cerevisiae (7C). 7 is a graphic illustration of the concentration of biochemical compounds generated by S. cerevisiae that undergo a focused energy flux treatment of 7 pulse cycles ( 7A ) and two focused energy flux treatments of 7 pulse cycles ( 7B ) were compared with a control S. cerevisiae ( 7C ).

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Detailed Description of the Preferred Embodiments

Die folgende Beschreibung wird durchgehend für alle Kapitel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu benutzen, und legt die besten Weisen dar, die vom Erfinder erwogen werden, um die Erfindung auszuführen. Verschiedene Modifikationen sind jedoch dazu angepasst, den Fachleuten ersichtlich zu bleiben, da die generischen Prinzipien der vorliegenden Erfindung spezifisch definiert worden sind, um Mittel und Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken von biologischen Pfaden in lebenden Geweben, Mikroorganismen, Fluiden, Emulsionen und Gasmedien bereitzustellen. The following description is provided throughout for all the chapters of the present invention to enable one skilled in the art to utilize the invention, and sets forth the best modes contemplated by the inventor for carrying out the invention. Various modifications, however, are adapted to be apparent to those skilled in the art, as the generic principles of the present invention have been specifically defined to provide means and methods for affecting or effecting biological pathways in living tissues, microorganisms, fluids, emulsions and gas media.

Gemäß einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines bzw. in einem Mikroorganismus in einem Substrat bereit, wobei das Verfahren Schritte umfasst des: (a) Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; (b) Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; (c) Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und (d) Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. According to one embodiment, the present invention provides a method of affecting or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate, the method comprising the steps of: (a) providing a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; (b) providing a power flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; (c) providing the microorganism in the substrate; and (d) operating the EFFM having a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow to the at least one microorganism.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die EFFM optional einen Gasplasmaflussregulierer oder ein Überwachungsmittel, der bzw. das dazu konfiguriert ist, die Gasplasmaflussparameter wie Durchflussrate, Durchflussdruck, Massenfluss und Gasplasmazusammensetzungsverhältnisse zu steuern und/oder zu überwachen. In another embodiment, the EFFM optionally includes a gas plasma flow regulator or monitoring means configured to control and / or monitor gas plasma flow parameters such as flow rate, flow pressure, mass flow, and gas plasma composition ratios.

In einer spezifischen Ausführungsform umfasst die Gasplasmaentladung eine Gasmischungskombination umfassend Argon (Ar), N₂ und O₂. Es wird angemerkt, dass der Gasplasmaflussregulierer oder das Überwachungsmittel dazu konfiguriert ist, die Plasmaflussparameter der Gasplasmamischung und von jedem ihrer Komponenten oder Inhaltsstoffe separat zu steuern und/oder zu überwachen.In a specific embodiment, the gas plasma discharge comprises a gas mixture combination comprising argon (Ar), N ₂ and O ₂ . It is noted that the gas plasma flow controller or monitoring means is configured to separately control and / or monitor the plasma flow parameters of the gas plasma mixture and each of its components or ingredients.

Es wird nun auf Tabelle 1 Bezug genommen, die die optionalen Plasmainhaltsstoffkombinationen (Nr. 1 bis 10) darlegt, die innerhalb des Bereich der vorliegenden Erfindung sind. Tabelle 1: Plasmabestandteile (Gewichtsprozent), R ist jedwedes Material verschieden von Ar, N₂ oder O₂; a, b, c und r beziehen sich auf den Gewichtsprozentanteil von jedem der Bestandteile Nr. Ar (%) N₂ (%) O₂ (%) R (%) 1 80–99 0–10 0–5 0 2 80–95 5–12 0–4 0 3 80–95 0–15 0–5 0 4 80–95 0–12 0–4 0–4 5 90 8 2 0 6 85 9 6 0 7 90 6 4 0 8 95 3 2 0 9 100a a = 0,7–1,3 100b b = 0,13–0,06 100c b = 0,01–0,03 0 10 100a a = 0,6–1,2 100b b = 0,075–0,22 100c b = 0,005–0,025 100r r = 0,005–0,075 Reference is now made to Table 1, which sets forth the optional plasma ingredient combinations (Nos. 1 to 10) that are within the scope of the present invention. Table 1: Plasma constituents (percent by weight), R is any material other than Ar, N ₂ or O ₂ ; a, b, c and r refer to the weight percentage of each of the ingredients No. Ar (%) N ₂ (%) O ₂ (%) R (%) 1 80-99 0-10 0-5 0 2 80-95 5-12 0-4 0 3 80-95 0-15 0-5 0 4 80-95 0-12 0-4 0-4 5 90 8th 2 0 6 85 9 6 0 7 90 6 4 0 8th 95 3 2 0 9 100a a = 0.7-1.3 100b b = 0.13-0.06 100c b = 0.01-0.03 0 10 100a a = 0.6-1.2 100b b = 0.075-0.22 100c b = 0.005-0.025 100r r = 0.005-0.075

Es ist ein Hauptaspekt des Systems und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, wirksame fokussierte Energieflussbehandlungen und –verfahrensabläufe bereitzustellen, die auf ein vorher ausgewähltes Substrat oder Subjekt angewendet werden können, um die biologischen Prozesse oder Pfade zu steuern und/oder zu verbessern. Die biologischen Prozesse umfassen Wirkungen auf die Metabolitproduktion oder die Produktion von biochemischen Verbindungen und Wirkungen auf die mikrobielle Inaktivierung. Es wird betont, dass die fokussierten Energieflussbehandlungen und –verfahren der vorliegenden Erfindung gegenüber den derzeit konventionell verwendeten Verfahren zum Steuern von biologischen Prozessen in Mikroorganismen höchst vorteilhaft sind. Beispielsweise erfordern die fokussierten Energieflussbehandlungen der vorliegenden Erfindung nur eine relativ kurze Anwendungs- oder Expositionszeit des Substrates, das die Mikroorganismen aufgenommen hat (zwischen 8 Sekunden und bis zu 30 Minuten), gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung. Weiterhin wird der erzielte wünschenswerte Effekt nach einer relativ kurzen Erholungs- oder Inkubationszeit ab der Exposition gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung (bis zu 6 oder 24 oder 48 Stunden) erreicht. Zusätzlich wird die fokussierte Energieflussbehandlung der vorliegenden Erfindung angewendet, ohne dass technische Prozesse, Transformations- oder Transplantationsprozesse erforderlich sind und/oder ohne ein Bedürfnis für zusätzliche Materialien oder Vorbehandlungen. Darüber hinaus können die fokussierten Energieflussbehandlungen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf einen wünschenswerten biologischen Effekt und/oder einen vordefinierten Mikroorganismus oder eine Kombination von Mikroorganismen angepasst werden. It is a major aspect of the system and method of the present invention to provide effective focused energy flow treatments and procedures that can be applied to a previously selected substrate or subject to control and / or enhance the biological processes or pathways. The biological processes include effects on metabolite production or production of biochemical compounds and effects on microbial inactivation. It is emphasized that the focused energy flux treatments and methods of the present invention are highly advantageous over the currently conventionally used methods for controlling biological processes in microorganisms. For example, the focused energy flux treatments of the present invention require only a relatively short application or exposure time of the substrate that has taken up the microorganisms (between 8 seconds and up to 30 minutes) over the focused energy flow treatment. Furthermore, the achieved desirable effect is achieved after a relatively short recovery or incubation period from exposure to focused energy flow treatment (up to 6 or 24 or 48 hours). In addition, the focused energy flux treatment of the present invention is applied without requiring any engineering, transformation, or transplantation processes, and / or without a need for additional materials or pretreatments. In addition, the focused energy flux treatments of the present invention may be adjusted for a desirable biological effect and / or predefined microorganism or combination of microorganisms.

Es ist innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung, dass durch die Exposition von Mikroben bzw. Mikroorganismen gegenüber den fokussierten Energieflussbehandlungen der vorliegenden Erfindung, Biokraftstoffe oder Produkte davon einer fortgeschrittenen Generation effektiv hergestellt werden können. It is within the scope of the present invention that by exposing microbes to the focused energy flux treatments of the present invention, advanced generation biofuels or products thereof can be effectively produced.

Es wird hierin anerkannt, dass die Biokraftstoffe der ersten und zweiten Generation wie Ethanol und Biodiesel mehrere inhärente Beschränkungen und Nachteile haben, die sie als langfristiger Ersatz für Erdöl erheblich weniger attraktiv machen. Beispielsweise sind die primären Rohstoffe der ersten Generation Ethanol (Mais und Zuckerrohr) und Biodiesel (Raps, Sojabohnen und Palmen) nahrungsmittelbasierte Feldfrüchte, die um knappe Anbauflächen, frisches Wasser und Düngemittel konkurrieren. Daneben können diese Kraftstoffe jenseits von kleinen Zugaben oder Verschnitten nicht in unmodifizierten Antrieben verwendet werden, und sie sind auf dem Düsenkraftstoffmarkt nicht einsetzbar. It is recognized herein that first and second generation biofuels such as ethanol and biodiesel have several inherent limitations and disadvantages that make them significantly less attractive as a long term substitute for petroleum. For example, the primary raw materials of the first generation of ethanol (corn and sugar cane) and biodiesel (rape, soybeans and palm trees) are food-based crops that compete for scarce crops, fresh water and fertilizers. Besides these fuels can not be used in unmodified drives beyond small additions or blends, and they are not applicable to the jet fuel market.

Die vorliegende Erfindung stellt daher vorteilhafte und nützliche Biokraftstoffe der nächsten Generation (d. h. zumindest der „dritten Generation“ und der „vierten Generation“) basierend auf fortgeschrittener Biochemie und revolutionären Verfahren bereit. Die vorliegende Erfindung verwendet neue Stoffwechsel- und/oder Fermentationstechniken, um Biokraftstoffverbindungen wie Propanol- und Butanolderivate unter Verwendung von Hefestämmen herzustellen. The present invention therefore provides advantageous and useful next generation biofuels (i.e., at least the "third generation" and "fourth generation") based on advanced biochemistry and revolutionary processes. The present invention uses novel metabolic and / or fermentation techniques to produce biofuel compounds such as propanol and butanol derivatives using yeast strains.

Ein Rohstoff ist hierin definiert als jedwedes erneuerbare biologische Material oder Biomasse, die direkt oder indirekt als Kraftstoff verwendet oder in eine andere Form von Kraftstoff oder ein Energieprodukt konvertiert werden kann. A raw material is defined herein as any renewable biological material or biomass that can be used directly or indirectly as a fuel or converted to another form of fuel or energy product.

Die fortgeschrittenen Biokraftstoffe der vorliegenden Erfindung umfassen die verschiedenen Begriffe und Herangehensweisen, die sich auf Biokraftstoffe beziehen, einschließlich: erste Generation, zweite Generation, dritte Generation, vierte Generation, 1G, 2G, 3G nächste Generation, nachhaltig, erneuerbar, fortgeschritten, grüne Kohlenwasserstoffe usw. The advanced biofuels of the present invention encompass the various terms and approaches related to biofuels, including: first generation, second generation, third generation, fourth generation, 1G, 2G, 3G next generation, sustainable, renewable, advanced, green hydrocarbons, etc ,

Es wird weiter anerkannt, dass die Klassifikationen von Biokraftstoffen im allgemeinen auf der Art der Quelle, der Konversionstechnologie und den Eigenschaften der erzeugten Kraftstoffmoleküle basieren. It is further recognized that the classifications of biofuels are generally based on the type of source, the conversion technology and the properties of the fuel molecules produced.

Gemäß anderen Aspekten ist es weiterhin innerhalb des Anwendungsbereiches, dass der Begriff fortgeschrittene Biokraftstoffe („advanced biofuels“) hierin in einer allgemeinen Weise verwendet wird, um zu beschreiben:

a.) Biokraftstoffe, die durch fortgeschrittene Verfahren erzeugt werden, d. h. aus Grundstoffen, die keine Nahrungsmittel sind, wie z. B. Mikroorganismen. Das Endprodukt kann zu den Kraftstoffen äquivalent sein, die durch eine Technologie der ersten Generation (z. B. Ethanol oder FAME) erzeugt wurden, oder es kann ein anderer Typ von fortgeschrittenen Biokraftstoffen sein (wie Propanol oder Butanol). Solche Biokraftstoffe der „nächsten Generation“ werden als nachhaltiger angesehen (sie können ein größeres Ausmaß an Treibhausgas-(„GHG“)-Reduktion bieten und stehen nicht im Wettbewerb mit Nahrungsmittelpflanzen um die Landnutzung).
b.) Biokraftstoffe mit verbesserten Eigenschaften, die beispielsweise aus nachhaltigen Grundstoffen erzeugt werden, die nicht als mit den Nahrungsmittelproduktionssystemen in nachteiliger Weise im Wettbewerb stehend angesehen werden oder die nicht zu einem Verlust von gespeicherten Kohlenstoff durch Abholzung führen. Diese können mit bestehenden Kraftstoffinfrastrukturen besser kompatibel sein, Treibhausgasersparnisse im Vergleich zu den Biokraftsoffen der ersten Generation ermöglichen oder andere technische Vorteile bieten.

In other aspects, it is further within the scope that the term advanced biofuels is used herein in a general manner to describe:

a.) Biofuels produced by advanced processes, ie non-food raw materials, such as: B. microorganisms. The final product may be equivalent to the fuels produced by first generation technology (eg, ethanol or FAME), or it may be another type of advanced biofuel (such as propanol or butanol). Such "next generation" biofuels are considered more sustainable (they can provide greater levels of greenhouse gas ("GHG") reduction and are not in competition with food crops for land use).
b.) biofuels with improved properties, for example, produced from sustainable raw materials that are not considered to be unfairly competitive with food production systems or that do not result in loss of stored carbon through deforestation. These can be more compatible with existing fuel infrastructures, provide greenhouse gas savings compared to first-generation biofuels, or provide other technical benefits.

Es ist weiterhin innerhalb des Anwendungsbereiches, dass Biokraftstoffe, die aus Grundstoffen, die keine Nahrungsmittel sind, oder über eine Technologie der ersten Generation hergestellt wurden, ebenfalls als „nächste Generation“ oder nachhaltig bezeichnet oder manchmal mit fortgeschrittenen Biokraftstoffen zusammengruppiert werden können, selbst wenn keine fortgeschrittene Prozesstechnologie verwendet wird. It is still within the scope that biofuels made from non-food or first-generation technology may also be termed "next generation" or sustainable, or sometimes grouped together with advanced biofuels, even if none advanced process technology is used.

Es wird weiter angemerkt, dass andere Faktoren, die sich auf die Landnutzung, den Wettbewerb mit Nahrungspflanzen, die Effizienz des Produktionsprozesses und die Gesamtenergiebilanz usw. beziehen in Betracht gezogen werden können, wenn man sich auf fortgeschrittene Biokraftstoffe bezieht. It is further noted that other factors related to land use, competition with food crops, efficiency of production process and overall energy balance, etc. can be considered when referring to advanced biofuels.

Das Verfahren und System der vorliegenden Erfindung ist dazu gestaltet und entwickelt, Nachhaltigkeit und Kraftstoffqualitätsstandards zu erfüllen und zu erreichen, wie auch das Bedürfnis nach Erneuerbarkeit. The method and system of the present invention is designed and developed to meet and achieve sustainability and fuel quality standards, as well as the need for renewability.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) der vorliegenden Erfindung einen Controller bzw. ein Steuergerät zum Steuern der EFFM. According to one embodiment, the energy flow focusing device (EFFM) of the present invention comprises a controller for controlling the EFFM.

Es ist weiter innerhalb des Bereichs der Erfindung, dass der Controller dazu konfiguriert ist, Pulse des fokussierten Energieflusses in einer vorbestimmten gepulsten Weise bereitzustellen. It is further within the scope of the invention that the controller is configured to provide pulses of focused energy flow in a predetermined pulsed manner.

Es ist weiter innerhalb des Bereichs der Erfindung, dass das einzigartige Verfahren der vorliegenden Erfindung unerwarteterweise eine Wirkung unterhalb dem äußeren Integument des behandelten Subjektes bereitstellt. Der relevante Stand der Technik bezieht sich auf Experimente, die eine Oberflächenmodifikation zeigen (d. h. Feng et al., 2012, Appl. Phys. Lett., 101, 041602 ), insbesondere das Behandeln von oberflächlichen Wunden auf der äußeren Oberfläche der Haut (Epidermis) oder das Beeinflussen der Samenschale oder die Sterilisierung der äußeren Schicht der Haut oder des Samens. Die vorliegende Erfindung ist weiter dazu konfiguriert, einen therapeutischen oder regenerativen oder nützlichen oder biologischen Effekt auf Schichten oder Gewebe oder Regionen zu induzieren, die nicht auf die Oberfläche des behandelten Subjektes beschränkt sind, beispielsweise das Beeinflussen von Darmerkrankungen, das Bereitstellen einer Wirkung auf Zellen oder Gewebe oder Zellpfade oder das Bereitstellen einer Wirkung auf Wunden, die in tiefere Schichten der Haut und des Körpers vordringen. It is further within the scope of the invention that the unique method of the present invention unexpectedly provides an effect below the outer integument of the treated subject. Relevant prior art refers to experiments showing surface modification (ie Feng et al., 2012, Appl. Phys. Lett., 101, 041602 ), in particular the treatment of superficial wounds on the outer surface of the skin (epidermis) or the influencing of the seed coat or the sterilization of the outer layer of the skin or semen. The present invention is further configured to induce a therapeutic or regenerative or beneficial or biological effect on layers or tissues or regions that are not confined to the surface of the subject being treated, for example, affecting bowel disease, providing an effect on cells, or Tissue or cell pathways or providing an effect on wounds that penetrate into deeper layers of the skin and the body.

Es ist weiter innerhalb des Bereichs der Erfindung, dass das System dazu angepasst ist, einen synergistischen Effekt bereitzustellen im Hinblick auf das Bewirken oder Beeinflussen zumindest eines biologischen Pfades eines Mikroorganismus in einem Substrat im Vergleich zu der Wirkung, die induziert wird durch eine Quelle oder eine Entladevorrichtung eines nicht thermischen Plasmas (NTP) oder durch jede der Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Konvertieren des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss, einzeln oder in teilweiser Kombination verabreicht. It is further within the scope of the invention that the system is adapted to provide a synergistic effect with regard to effecting or affecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate as compared to the effect induced by a source or a Non-thermal plasma discharge device (NTP) or through each of the energy flow focusing device (EFFM) for converting the NTP beam into a focused energy flow, administered singly or in partial combination.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung dazu angepasst, einen synergistischen Effekt von zumindest ungefähr 5% bereitzustellen im Hinblick auf das Bewirken oder Beeinflussen zumindest eines biologischen Pfades eines Mikroorganismus in einem Substrat, der einen therapeutischen oder regenerativen oder biochemischen oder nützlichen oder biologischen Effekt auf das Subjekt induziert. In a further embodiment, the method of the present invention is adapted to provide a synergistic effect of at least about 5% with respect to effecting or affecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate having a therapeutic or regenerative or biochemical or beneficial or biological Effect induced on the subject.

Der Begriff „nicht thermisches Plasma” oder „nichtthermisches Plasma“ oder „kaltes Plasma“ oder „NTP“ bezieht sich allgemein hierin nachfolgend auf jedes Plasma, das nicht im thermodynamischen Gleichgewicht ist, entweder, weil die Ionentemperatur von der Elektronentemperatur verschieden ist, oder weil die Geschwindigkeitsverteilung von einer der Spezies nicht einer Maxwell-Boltzmann-Verteilung folgt. Es ist innerhalb des Bereiches der Erfindung, dass auf das NTP durch die spezifische Technik Bezug genommen wird, die benutzt wird, um es zu erzeugen, z. B. „gleitender Bogen” oder „gliding arc“, „Plasmastift” oder „plasma pencil“, „Plasmanadel”, „Plasmajet”, „dielektrische Grenzflächen- oder Barriereentladung“, „uniformes Glimmentladungsplasma bei einer Atmosphäre“, „atmosphärisches Plasma“, „nichtthermische Entladungen bei Umgebungsdruck“, „Nichtgleichgewichtsatmosphärendruckplasmen“, wobei diese Begriffe bezogen sind auf beides: nichtthermisches Plasma und Plasma, das bei oder nahe am Atmosphärendruck betrieben wird. Es ist weiter innerhalb des Kontextes der vorliegenden Erfindung, dass der Begriff sich weiter bezieht auf ein „kaltes“ Plasma, das definiert ist als Plasmaentladungen nahe Raumtemperatur bei einer Atmosphäre, was verschieden ist von anderen Plasmen, die bei Hunderten oder Tausenden von Graden oberhalb der Umgebungstemperatur arbeiten. The term "non-thermal plasma" or "non-thermal plasma" or "cold plasma" or "NTP" generally refers hereinafter to any plasma that is not in thermodynamic equilibrium, either because the ion temperature is different from the electron temperature, or because the velocity distribution of one of the species does not follow a Maxwell-Boltzmann distribution. It is within the scope of the invention to refer to the NTP by the specific technique used to generate it, e.g. "Gliding arc", "plasma pencil" or "plasma pencil", "plasma needle", "plasma jet", "dielectric interface or barrier discharge", "uniform glow discharge plasma in one atmosphere", "atmospheric plasma", "Non-thermal discharges at ambient pressure", "nonequilibrium atmospheric pressure plasmas", these terms referring to both: non-thermal plasma and plasma operating at or near atmospheric pressure. It is further within the context of the present invention that the term further refers to a "cold" plasma defined as plasma discharges near room temperature at one atmosphere, which is different from other plasmas occurring at hundreds or thousands of degrees above the Ambient temperature work.

Es ist weiter innerhalb des Bereiches der Erfindung, dass das erzeugte Plasma ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus positiven Ionen, negativen Ionen, Elektronen, metastabilen Teilchen, Atomen, freien Radikalen und Photonen. It is further within the scope of the invention that the generated plasma is selected from a group consisting of positive ions, negative ions, electrons, metastable particles, atoms, free radicals and photons.

Gemäß gewissen Ausführungsformen ist die NTP-emittierende Quelle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem dielektrischen Grenzflächen- oder Barrierenentlader, einem Atmosphärendruckglimmentlader, einem Koronaplasmaentlader, einem Gleichhochspannungskoronaentlader, einem Hochspannungskoronaentlader mit negativer Gleichspannung, einem Hochspannungskoronaentlader mit positiver Gleichspannung, einem Grenzflächen- oder Barrierenentlader mit Blindlage, einem durch eine gleitende Bogenentladung (GD) induzierten Plasma und einem Plasmajet. According to certain embodiments, the NTP-emitting source is selected from the group consisting of a dielectric interface or barrier discharger, an atmospheric pressure glow discharge, a corona discharge battery, a DC high voltage corona discharger, a DC negative voltage high voltage corona discharger, a positive DC positive voltage corona discharger, a blanked barrier discharger , a moving arc discharge (GD) induced plasma and a plasma jet.

Der hierin benutzte Begriff “Platte” bezieht sich allgemein auf einen Artikel oder ein Element oder ein Objekt, das vorzugsweise eine gerundetartige oder kreisartige Form hat, wie ein Ring oder eine Scheibe. As used herein, the term "plate" generally refers to an article or element or object that preferably has a rounded or circular shape, such as a ring or disc.

Der Begriff “ungefähr” wie hierin benutzt bezeichnet ±25% der definierten Menge oder des definierten Maßes oder Wertes. The term "about" as used herein refers to ± 25% of the defined amount or measure or value.

Der Begriff „im Wesentlichen” wie hierin verwendet ist allgemein definiert als etwas konstituierend oder als Teil der Natur oder des Wesens von etwas seiend. In dem Kontext der vorliegenden Erfindung kann er sich auf einen Bereich von ±25% der definierten Menge oder des definierten Maßes oder Wertes beziehen. The term "substantially" as used herein is defined generally as being something constituent or as part of the nature or being of something. In the context of the present invention, it may refer to a range of ± 25% of the defined amount or measure or value.

Der Begriff „Subjekt” wie hierin benutzt bezieht sich auf einen Menschen, ein Tier, eine Pflanze, Plattwürmer, Mikroorganismen, Planarien, Fluide, Nahrungsmittel, Emulsionen, Suspensionen, Boden, Mineralien, Medien, Gas, eine Flüssigkeit, Gasmischungen, Mischungen von Gas und Flüssigkeit und/oder auf ein Objekt. The term "subject" as used herein refers to a human, an animal, a plant, flatworms, microorganisms, planarians, fluids, foods, emulsions, suspensions, soil, minerals, media, gas, a liquid, gas mixtures, mixtures of gas and liquid and / or on an object.

Der Begriff „Substrat“ wie hierin benutzt bezieht sich auf ein Nahrungsmittel oder ein Nahrungsmittelprodukt, eine Flüssigkeit, ein Getränk, eine Suspension, eine biologische Kultur, ein Medium, ein Wachstumsmedium, eine Emulsion, ein biologisches Gewebe, einen biologischen Organismus, einen Menschen, ein Tier, eine Pflanze, ein Fluid, Boden oder einem Feststoff, Mineralien, Medien, ein Gas, Gemische von Gas und Flüssigkeit, Gasgemische, Zellen, Gewebekulturen, Organe und jedwede Kombination davon. The term "substrate" as used herein refers to a food or food product, a liquid, a beverage, a suspension, a biological culture, a medium, a growth medium, an emulsion, a biological tissue, a biological organism, a human, an animal, a plant, a fluid, soil or a solid, minerals, media, a gas, mixtures of gas and liquid, gas mixtures, cells, tissue cultures, organs and any combination thereof.

Der Begriff „Mikroorganismus“ wie hierin benutzt bezieht sich allgemein auf einen mikroskopischen lebenden Organismus, der ein Einzeller oder ein Mehrzeller sein kann. Es ist innerhalb des Anwendungsbereichs, dass Mikroorganismen Hefe, Bakterien, Archaen, Algen, Korynebakterien, aerobe Bakterien, anaerobe Bakterien, Pilze, Protozoen, Viren, Sporen, Hype, Candida, Prionen und jedwede Kombination davon umfasst. In spezifischen Ausführungsformen umfasst er industrielle Mikroorganismen, die sich auf Arten von Mikroorganismen beziehen wie Bakterien und Hefe, die verwendet werden, um industrielle Gegenstände in großem Maßstab zu produzieren. Die industrielle Mikrobiologie schließt die Verwendung von Mikroorganismen ein, um Nahrungsmittel oder industrielle Produkte in großen Mengen herzustellen. Ein Vielzahl von Mikroorganismen werden innerhalb der industriellen Mikrobiologie verwendet einschließlich natürlich vorkommenden Organismen, ausgewählten Mutanten oder sonstwie behandelte Mikroorganismen oder genetisch modifizierte Organismen (GMOs). The term "microorganism" as used herein refers generally to a microscopic living organism, which may be a unicellular or a multicellular. It is within the scope that microorganisms include yeast, bacteria, archaea, algae, corynebacteria, aerobic bacteria, anaerobic bacteria, fungi, protozoa, viruses, spores, hype, candida, prions, and any combination thereof. In specific embodiments, it includes industrial microorganisms that refer to species of microorganisms, such as bacteria and yeast, that are used to produce large scale industrial articles. Industrial microbiology includes the use of microorganisms to produce food or industrial products in large quantities. A variety of microorganisms are used within industrial microbiology including naturally occurring organisms, selected mutants or otherwise treated microorganisms or genetically modified organisms (GMOs).

Nicht beschränkende Beispiele von Bakterien, die in dem Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, sind Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonellen, Bakterien der Enterobacteriaceae-Familie, Bakterien der Listeriaceae-Familie, gram-positive Bakterien, gram-negative Bakterien, aerobe Bakterien, anaerobe Bakterien, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, die Clostridiaceae-Familie, Clostridium, Korynebakterium, Actinobacteria und jedwede Kombination davon. Non-limiting examples of bacteria included in the scope of the present invention are Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella, bacteria of the Enterobacteriaceae family, Listeriaceae family bacteria, gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, aerobic bacteria, anaerobic bacteria, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, the Clostridiaceae family, Clostridium, Korynebacterium, Actinobacteria and any combination thereof.

Der Begriff „Pulszyklus“ oder „Zyklus“ wird hierin definiert als vordefiniertes Pulsabfolgeprofil, wie es in der Tabelle 2 unten gezeigt ist. Tabelle 2: Beispiele von Pulszyklusprofilen

The term "pulse cycle" or "cycle" is defined herein as a predefined pulse sequence profile as shown in Table 2 below. Table 2: Examples of Pulse Cycle Profiles

Es wird nun auf Tabelle 2 Bezug genommen, die Beispiele von Pulszyklusprofilen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung vorstellt. Die Spalten definieren die aufeinanderfolgende Zahl der Pulse in dem Zyklus (1. Puls, 2. Puls usw.). Jeder der Pulse ist beschrieben durch eine Pulsdauer in Sekunden (die linke Zahl) gefolgt von einer Pause in Sekunden (die rechte Zahl). Ein Zyklus oder Pulszyklus ist definiert als eine Abfolge von Pulsen (1. Puls, 2. Puls usw.), wie das in jeweils einer horizontalen Reihe illustriert ist. Reference is now made to Table 2, which presents examples of pulse cycle profiles within the scope of the present invention. The columns define the successive number of pulses in the cycle (1st pulse, 2nd pulse, etc.). Each of the pulses is described by a pulse duration in seconds (the left number) followed by a pause in seconds (the right number). A cycle or pulse cycle is defined as a sequence of pulses (1st pulse, 2nd pulse, etc.), as illustrated in each case in a horizontal row.

In spezifischen Ausführungsformen ist die Anzahl der Pulse i in jedem Zyklus zumindest 4 und bis zu 30, insbesondere zumindest 6 und bis zu 30 oder zumindest 8 und bis zu 20 Pulse in jedem Zyklus. In specific embodiments, the number of pulses i in each cycle is at least 4 and up to 30, in particular at least 6 and up to 30 or at least 8 and up to 20 pulses in each cycle.

In einigen Ausführungsformen ist die Dauer von einem Zyklus oder Pulszyklus zwischen ungefähr 9 Sekunden und ungefähr 120 Sekunden und insbesondere zwischen ungefähr 20 Sekunden und ungefähr 60 Sekunden. In some embodiments, the duration of one cycle or pulse cycle is between about 9 seconds and about 120 seconds, and more preferably between about 20 seconds and about 60 seconds.

Gemäß anderen Aspekten ist die verabreichte Anzahl von Zyklen gemäß dem Verfahren oder dem Plan bzw. Protokoll der vorliegenden Erfindung zwischen 2 und 50, insbesondere zwischen 3 und 40. In other aspects, the number of cycles administered according to the method or plan of the present invention is between 2 and 50, especially between 3 and 40.

Es ist weiter innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass jedwede Kombination der oben definierten Pulse bei den fokussierten Energieflussbehandlungen der vorliegenden Erfindung verwendet und angewendet werden kann. It is further within the scope of the present invention that any combination of the pulses defined above may be used and applied in the focused energy flux treatments of the present invention.

Der Begriff „Energiefluss” ist innerhalb des Kontextes der vorliegenden Erfindung allgemein definiert als der Energietransfer durch eine Oberfläche oder hin zu einer Oberfläche. Die Energieflussrate kann definiert sein als die Rate des Energietransfers pro Einheitsfläche (d. h. SI-Einheiten: W·m^–2 = J·m^–2·s^–1) oder als die gesamte Strahlungsenergie pro Zeit. In einigen Aspekten ist die Strahlungsenergie die elektromagnetische Strahlung. Die Menge der Strahlungsenergie kann berechnet werden durch Integration des Strahlungsflusses (oder der Strahlungsleistung) über die Zeit. Dies ist eine Vektorgröße, wobei ihre Komponenten bezüglich der normalen (oder senkrechten) Richtung gegenüber der Messoberfläche bestimmt werden. Sie wird manchmal auch als Energieflussdichte definiert. Der Energiefluss kann alternativ definiert sein als gesamter Energietransfer. Die Rate kann beschrieben werden durch SI-Einheiten: W = J·s^–1. Sie wird weiter auch als Energiestrom bezeichnet. The term "energy flow" is generally defined within the context of the present invention as the energy transfer through a surface or towards a surface. The energy flow rate may be defined as the rate of energy transfer per unit area (ie SI units: W * m ^-2 = J * m ^-2 * s ^-1 ) or as the total radiant energy per time. In some aspects, the radiation energy is the electromagnetic radiation. The amount of radiant energy can be calculated by integrating the radiant flux (or radiant power) over time. This is a vector size with its components determined in the normal (or perpendicular) direction to the measurement surface. It is sometimes defined as energy flux density. The energy flow can alternatively be defined as total energy transfer. The rate can be described by SI units: W = J · s ^-1 . It is also referred to as energy flow.

Der Begriff Energiefluss schließt in seinem Anwendungsbereich auch den Poynting-Vektor-Aspekt ein, der die direktionale Energieflussdichte (die Rate des Energietransfers pro Einheitsfläche) eines elektromagnetischen Feldes angibt. Die SI-Einheit des Poynting-Vektors ist Watt pro Quadratmeter (W/m²). Der Poynting-Vektor wird normalerweise durch S oder N bezeichnet, wobei
E der elektrische Feldvektor ist; und
H der magnetische Feldvektor ist. The term energy flow also includes in its scope the Poynting vector aspect, which indicates the directional energy flux density (the rate of energy transfer per unit area) of an electromagnetic field. The SI unit of the poynting vector is watts per square meter (W / m ² ). The Poynting vector is usually denoted by S or N, where
E is the electric field vector; and
H is the magnetic field vector.

Eine alternative Definition hinsichtlich des elektrischen Feldes E und der Magnetflussdichte B wird verwendet. Es ist auch möglich, das elektrische Verschiebungsfeld D mit der Magnet- flussdichte B zu kombinieren, um die die Minkowski-Form des Poynting-Vektors zu erhalten, oder D und H zu verwenden, um eine andere Form zu konstruieren (Abraham-Form). In einigen Aspekten beschreibt der Poynting-Vektor den speziellen Fall eines Energieflussvektors für elektromagnetische Energie. Jedoch hat jede Form von Energie ihre Bewegungsrichtung im Raum wie auch ihre Dichte, sodass Energieflussvektoren auch für andere Arten von Energie definiert werden können. An alternative definition of the electric field E and the magnetic flux density B is used. It is also possible to combine the electric displacement field D with the magnetic flux density B to obtain the Minkowski shape of the Poynting vector, or to use D and H to construct another shape (Abraham shape). In some aspects, the poynting vector describes the special case of an energy flow vector for electromagnetic energy. However, any form of energy has its direction of motion in space as well as its density, so that energy flow vectors can also be defined for other types of energy.

Der Begriff „fokussierter Energiefluss“ wie hierin verwendet bezieht sich auf ein Plasma oder einen Plasmastrahl, der konvertiert ist in, gekoppelt ist an, modifiziert ist durch, transformiert ist durch oder erzeugt ist durch zumindest eines von einem elektrischen Feldvektor zum Induzieren eines elektrischen Feldes, einem magnetischen Feldvektor zum Induzieren eines magnetischen Feldes und einem elektromagnetischen Feldvektor zum Induzieren eines elektromagnetischen Feldes. Solche Vektoren umfassen ferroelektrische Mittel oder Elemente, ferromagnetische Mittel oder Elemente, piezoelektrische Mittel oder Elemente oder eine Kombination von allen Elementen oder jedwede teilweise Kombination davon. Gemäß einer Hauptausführungsform wird das Plasma weiter konvertiert oder angepasst oder beeinflusst durch einen fokussierenden Vektor oder ein fokussierendes Element unter anderem wie offenbart. Es ist innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass ein fokussierter Energiefluss sich auf Plasmaoszillationen bezieht, die durch eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) beeinflusst oder konvertiert worden sind, die zumindest einen Vektor oder Element umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus zumindest einem ferroelektrischen Element, zumindest einem ferromagnetischen Element, zumindest einem piezoelektrischen Elemente oder jedweder Kombination davon, wie auch durch einen fokussierenden Vektor oder ein fokussierendes Element. Der fokussierte Energiefluss wird auf ein Subjekt in einer vorbestimmten gepulsten Weise angewendet, um einen biologischen oder erneuerbaren oder regenerativen oder nützlichen Effekt zu induzieren. The term "focused energy flow" as used herein refers to a plasma or plasma beam that is converted to, coupled to, modified by, transformed by, or generated by at least one of an electric field vector to induce an electric field, a magnetic field vector for inducing a magnetic field and an electromagnetic field vector for inducing an electromagnetic field. Such vectors include ferroelectric agents or elements, ferromagnetic agents or elements, piezoelectric agents or elements or a combination of all elements or any partial combination thereof. According to a main embodiment, the plasma is further converted or adapted or influenced by a focussing vector or focussing element among others as disclosed. It is within the scope of the present invention that focused energy flow refers to plasma oscillations that have been influenced or converted by an energy flux focusing device (EFFM) comprising at least one vector or element selected from the group consisting of at least one ferroelectric element, at least a ferromagnetic element, at least one piezoelectric element, or any combination thereof, as well as a focusing vector or focusing element. The focused energy flow is applied to a subject in a predetermined pulsed manner to induce a biological or renewable or regenerative or beneficial effect.

In einer Ausführungsform wird der fokussierte Energiefluss auf das Subjekt in einer vorbestimmten Weise bzw. einem vorbestimmten Modus, insbesondere einer gepulsten Weise oder einem gepulsten Modus angewendet, welcher bestimmt wird bzw. angepasst wird entsprechend der Klassifikation (d. h. der taxonomischen Klassifikation) des behandelten Subjektes oder entsprechend dem wünschenswerten Effekt (z. B. mikrobielle Aktivierung oder biochemischer Pfad). Beispielsweise kann ein fokussierter Energieflusspuls, der dazu gestaltet ist, eine regenerative Wirkung oder eine biochemische Wirkung oder einen nützlichen Effekt in einer Pflanze zu induzieren, verschieden sein (d. h. hinsichtlich Pulsdauer, Pulsrate, Pulsintervallen, Pulszyklusprofil oder jedweder Kombination davon) von dem fokussierten Energieflussprofil, das dazu gestaltet ist, einen therapeutischen oder regenerativen oder biochemischen Prozess oder einen nützlichen Effekt in einem Menschen zu induzieren und/oder von dem fokussierten Energieflussprofil, das dazu gestaltet ist, einen nützlichen Effekt auf Wasser zu induzieren oder biochemische Prozesse in Bakterien oder Hefe oder Viren oder Pilzen zu produzieren oder zu steuern. Beispiele von Pulsprofilen oder -zyklen oder -mustern oder -parametern, die in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, sind in Tabelle 2 bereitgestellt. In one embodiment, the focused energy flow is applied to the subject in a predetermined manner, in particular a pulsed or pulsed mode, which is determined according to the classification (ie taxonomic classification) of the subject being treated or according to the desirable effect (eg, microbial activation or biochemical pathway). For example, a focused energy flow pulse that is designed to induce a regenerative or biochemical effect or beneficial effect in a plant may be different (ie, in terms of pulse duration, pulse rate, pulse intervals, pulse cycle profile, or any combination thereof) from the focused energy flow profile. which is designed to induce a therapeutic or regenerative or biochemical process or beneficial effect in a human and / or the focused energy flow profile designed to induce a beneficial effect on water or biochemical processes in bacteria or yeast or viruses or to produce or control mushrooms. Examples of pulse profiles or cycles or patterns or parameters included in the scope of the present invention are provided in Table 2.

Der Begriff „Energieflussfokussierungsvorrichtung“ oder „EFFM“ bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. einen Mechanismus der fern von oder entfernt von oder außerhalb von oder getrennt von der NTP-Quelle ist und dazu konfiguriert und gestaltet ist, sich mit dem Plasmastrahl, der von der NTP-Quelle emittiert wird, zu koppeln oder diesen zu betreffen oder zu beeinflussen oder zu modifizieren oder mit diesem anzukoppeln. Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass die EFFM zumindest eines umfasst von: einen elektrischen Feldvektor, einen magnetischen Feldvektor, einen elektromagnetischen Feldvektor, einen piezoelektrischen Feldvektor, einen piezomagnetischen Feldvektor oder jedwede Kombination davon und zumindest einen fokussierenden Vektor in verschiedenen Konfigurationen und Anordnungen. The term "energy flow focusing device" or "EFFM" refers to a device that is remote from or remote from or external to or separate from the NTP source and is configured and configured to communicate with the plasma jet coming from the NTP source NTP source is emitted, too or affect or affect this or to couple with this. It is within the scope of the invention that the EFFM comprise at least one of: an electric field vector, a magnetic field vector, an electromagnetic field vector, a piezoelectric field vector, a piezomagnetic field vector, or any combination thereof, and at least one focusing vector in various configurations and arrangements.

Der Begriff „Vektor“ oder „Energieflussvektor“ oder „Energieflusselement“ wie hierin benutzt bezieht sich auf ein Mittel, das ein Material oder eine Substanz oder eine Komponente oder eine Struktur einschließt, das bzw. die verwendet wird, um den fokussierten Energiefluss bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist der Vektor dazu konfiguriert, ein elektrisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder ferroelektrisch und/oder ferromagnetisch induziertes Feld bereitzustellen. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Vektor ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (1) zumindest einem ferroelektrischen Element, (2) zumindest einem ferromagnetischen Element, (3) zumindest einem piezoelektrischen Element, (4) zumindest einem piezomagnetischen Element und jedweder Kombination davon. Gemäß gewissen Ausführungsformen werden solche Vektoren oder jedwede Kombination der vorstehend erwähnten Vektoren als Teil des Verfahrens und des Systems verwendet, um zumindest einen biologischen Pfad eines Mikroorganismus in einem Substrat zu bewirken. Der Energieflussvektor ist dazu konfiguriert, den Plasmastrahl, der von der NTP-Quelle emittiert wird, zu konvertieren oder zu betreffen oder zu beeinflussen oder zu modifizieren oder mit diesem anzukoppeln. The term "vector" or "energy flow vector" or "energy flux element" as used herein refers to an agent that includes a material or substance or component or structure that is used to provide the focused energy flow. In some embodiments, the vector is configured to provide an electrically and / or magnetically and / or electromagnetically and / or ferroelectrically and / or ferromagnetically induced field. In preferred embodiments, the vector is selected from the group consisting of (1) at least one ferroelectric element, (2) at least one ferromagnetic element, (3) at least one piezoelectric element, (4) at least one piezomagnetic element, and any combination thereof. According to certain embodiments, such vectors or any combination of the aforementioned vectors are used as part of the method and system to effect at least one biological pathway of a microorganism in a substrate. The energy flow vector is configured to convert or affect or affect or couple to the plasma beam emitted from the NTP source.

Der Begriff „ferromagnetisches Material” oder „ferromagnetisches Element” wie hierin verwendet bezieht sich auf ein Element, das ein Material umfasst, das Ferromagnetismus im breiten Sinn zeigt, was Ferrimagnetismus einschließt. Gemäß gewissen Aspekten ist das ferromagnetische Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Permanentmagneten, einem Elektromagneten, einem supraleitenden Magneten und jedweder Kombination davon. The term "ferromagnetic material" or "ferromagnetic element" as used herein refers to an element comprising a material that exhibits ferromagnetism in a broad sense, including ferrimagnetism. In certain aspects, the ferromagnetic element is selected from the group consisting of a permanent magnet, an electromagnet, a superconducting magnet, and any combination thereof.

Es ist innerhalb des Bereichs der Erfindung, dass solche Materialien elementare Metalle einschließen und in anderen Ausführungsformen Legierungen, Oxide oder andere chemische Verbindungen oder Mischungen davon einschließen. Nicht beschränkende Beispiele von ferromagnetischen Materialien schließen Chrom(IV)oxid, Kobalt, Dysprosium, Ferrit (Eisen), Ferrit (Magnet), Magnetit (Fe₃O₄), α-Ferrit (α-Fe), Gadolinium, Gallium Manganarsenid, Eisen, Neodymiummagnet, Nickel, Permalloy, einen Seltenerdmagneten, einen Samarium-Kobalt-Magneten, Suessit, Yttrium-Eisen-Grant, ferromagnetische Legierungen und jedwede Kombination davon ein. It is within the scope of the invention that such materials include elemental metals and in other embodiments include alloys, oxides or other chemical compounds or mixtures thereof. Non-limiting examples of ferromagnetic materials include chromium (IV) oxide, cobalt, dysprosium, ferrite (iron), ferrite (magnet), magnetite (Fe ₃ O ₄ ), α-ferrite (α-Fe), gadolinium, gallium manganese arsenide, iron , Neodymium magnet, nickel, permalloy, a rare earth magnet, a samarium cobalt magnet, suessite, yttrium iron garnet, ferromagnetic alloys, and any combination thereof.

Der Begriff „ferroelektrisches Element” wie hierin verwendet bezieht sich allgemein auf ein Material, das eine Eigenschaft einer spontanen elektrischen Polarisierung hat, die durch die Anwendung eines externen elektrischen Feldes umgedreht oder aufgehoben werden kann. Mit anderen Worten beziehen sich ferroelektrische Materialien auf Materialien, die eine permanente elektrische Polarisierung aufrechterhalten, die in einem externen elektrischen Feld umgedreht oder umgeschaltet werden kann. In spezifischen Ausführungsformen sind ferroelektrische Materialien pyroelektrisch und inhärent piezoelektrisch. In einigen Ausführungsformen können ferroelektrische Kondensatoren die kombinierten Eigenschaften von einem Speicher, Piezoelektrizität und Pyroelektrizität haben. Gemäß einigen Aspekten bezieht sich Piezoelektrizität auf die Erzeugung einer Oberflächenladung als Reaktion auf die Anwendung einer äußeren mechanischen Spannung auf ein Material. Gemäß weiteren Aspekten bezieht sich Pyroelektrizität allgemein auf eine Veränderung der spontanen Polarisierung eines Materials in Reaktion auf eine Temperaturveränderung. The term "ferroelectric element" as used herein refers generally to a material that has a property of spontaneous electrical polarization that can be reversed or canceled by the application of an external electric field. In other words, ferroelectric materials refer to materials that maintain a permanent electrical polarization that can be reversed or switched in an external electric field. In specific embodiments, ferroelectric materials are pyroelectric and inherently piezoelectric. In some embodiments, ferroelectric capacitors may have the combined properties of memory, piezoelectricity, and pyroelectricity. In some aspects, piezoelectricity refers to the generation of a surface charge in response to the application of an external stress to a material. In other aspects, pyroelectricity generally refers to a change in the spontaneous polarization of a material in response to a temperature change.

Es ist innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass ferroelektrische Materialien und/oder Elemente ferroelektrische Polymere, insbesondere Polyvinylidenfluorid oder Polyvinylidendifluorid (PVDF) einschließen. In alternativen Ausführungsformen können ferroelektrische Elemente, die in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, zumindest teilweise PZT, Bleizirkoniumtitanat, ferroelektrische Oxide, Pb[Zr_(x)Ti_(1-x)]O₃, PbZrO₃, Bariumtitanat (BaTiO₃), (Ba, Sr)TiO₃, Ba_(1-x) Sr_(x)TiO₃ und jedwede Kombination davon umfassen It is within the scope of the present invention that ferroelectric materials and / or elements include ferroelectric polymers, particularly polyvinylidene fluoride or polyvinylidene difluoride (PVDF). In alternative embodiments, ferroelectric elements included in the scope of the present invention may at least partially comprise PZT, lead zirconium titanate, ferroelectric oxides, Pb [Zr _(x) Ti _(1-x) ] O ₃ , PbZrO ₃ , barium titanate (BaTiO ₃ ). , Ba (Sr) TiO ₃ , Ba _(1-x) Sr _(x) TiO ₃ and any combination thereof

Der Begriff „piezoelektrisches Element“ wie hierin benutzt bezieht sich allgemein auf Materialien oder gewisse Kristalle, die die Fähigkeit haben, in Reaktion auf eine anliegende mechanische Spannung eine elektrische Spannung zu erzeugen. PZT (Bleizirkoniumtitanat) ist eine der großen Familie von Materialien, deren Struktur sich bei der Anwendung eines elektrischen Stromes ändert oder die, wenn sie belastet werden, Elektrizität erzeugen. Diese spezifischen piezoelektrischen oder ferromagnetischen Effekte haben die Eigenschaft, dass wenn eine Spannung angelegt wird bzw. ein Strom fließt, in dem Material eine Volumenänderung geschieht. As used herein, the term "piezoelectric element" generally refers to materials or certain crystals that have the ability to generate electrical voltage in response to an applied mechanical stress. PZT (lead zirconium titanate) is one of the large family of materials whose structure changes with the application of an electric current or which, when loaded, generate electricity. These specific piezoelectric or ferromagnetic effects have the property that when a voltage is applied or a current flows, a volume change occurs in the material.

Daher wird hierin anerkannt, dass gemäß einer Ausführungsform ein wichtiges ferroelektrisches Material Bleizirkoniumtitanat (PZT) ist, welches Teil der Festkörperlösung ist, die zwischen ferroelektrischem Bleititanat und anitferroelektrischem Bleizirkonat ausgebildet ist. Verschiedene Zusammensetzungen von PZT werden für verschiedene Anwendungen verwendet. Beispielsweise wird für Speicheranwendungen Bleititanat (PbTiO₃) bevorzugt, wohingegen piezoelektrische Anwendungen die divergierenden piezoelektrischen Koeffizienten verwenden, die mit der morphotropen Phasengrenze assoziiert sind. Therefore, it is recognized herein that according to one embodiment, an important ferroelectric material is lead zirconium titanate (PZT), which is part of the solid state solution formed between ferroelectric lead titanate and anitferroelectric lead zirconate. Various compositions of PZT are used for various applications. For example, lead titanate (PbTiO ₃ ) is preferred for memory applications, whereas piezoelectric applications use the divergent piezoelectric coefficients associated with the morphotropic phase boundary.

Es ist weiter innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass piezoelektrische Materialen wie Pb(ZrTi)O₃ (PZT) oder PbTiO₃ als Generatoren verwendet werden, in denen eine interaktive elektrisch-mechanische Energieumwandlung auf Basis des piezoelektrischen Effektes geschieht. It is further within the scope of the present invention that piezoelectric materials such as Pb (ZrTi) O ₃ (PZT) or PbTiO _{3 are used} as generators in which an interactive electro-mechanical energy conversion based on the piezoelectric effect occurs.

Es wird hierin weiter anerkannt, dass PZT (Bleizirkoniumtitanat) eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel Pb[Zr_xTi_1-x]O₃ mit 0 ≤ x ≤ 1 ist. Es ist ein keramisches Perowskitmaterial, das einen ausgeprägten piezoelektrischen Effekt zeigt, der praktische Anwendungen im Bereich der Elektrokeramik hat. Es ist eine Perowskitkristallstruktur, bei der jede Einheit aus einem kleinen vierwertigen Metallion in einem Gitter von großen zweiwertigen Metallionen besteht. Im Fall von PZT ist das kleine vierwertige Metallion normalerweise Titan oder Zirkonium. PZT-Materialien zeigen verbesserte Eigenschaften wie hohe Sensitivität, hohe Betriebstemperatur, hohe dielektrische Konstanten und einem niedrigen dielektrischen Verlust, d. h. in Vergleich zu dem auf metallischem Oxid basierenden piezoelektrischen Material Bariumtitanat (BaTiO₃). It is further recognized herein that PZT (lead zirconium titanate) is an inorganic compound having the chemical formula Pb [Zr _x Ti _1-x ] O ₃ with 0 ≦ x ≦ 1. It is a ceramic perovskite material that exhibits a pronounced piezoelectric effect that has practical applications in the field of electroceramics. It is a perovskite crystal structure in which each unit consists of a small tetravalent metal ion in a lattice of large divalent metal ions. In the case of PZT, the small tetravalent metal ion is usually titanium or zirconium. PZT materials exhibit improved properties such as high sensitivity, high operating temperature, high dielectric constants, and low dielectric loss, ie, in comparison to the metallic oxide-based piezoelectric material barium titanate (BaTiO ₃ ).

Der Begriff „piezoelektrisches Element“ wie hierin verwendet bezieht sich allgemein auf antiferromagnetische Kristalle and Materialien wie piezoelektrische Ferritmaterialien, magnetoelektrische Keramikmaterialien (z. B. Ba6; xR2x(Nb1; xFe2 + x)O3), Nickel, eine Ni-Fe-Legierung, eine V-Fe-Legierung, eine Fe-Co-Ni-Legierung, eine Ni-Cr-V-Legierung, (Fe, Cu System) Monel-Legierung, Nickelferrit, Nickel-Kupfer-Ferrit, Nickel-Zink-Ferrit, Zusammensetzungssysteme einschließlich Magnesium-Mangane-Ferrit, Nickel-Kobalt-Ferrit usw. Piezomagnetismus kann gekennzeichnet sein durch eine lineare Kopplung zwischen der magnetischen Polarisierung und der mechanischen Spannung des Systems. In einem Piezomagneten kann man ein spontanes magnetisches Moment durch Anwenden einer physischen Spannung oder einer physischen Deformation oder durch Anwenden eines Magnetfeldes induzieren, siehe IEEE Norm 319–1990 (1991) , „IEEE Standard on Magnetostrictive Materials: Piezomagnetic Nomenclature“, welche hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Daneben ist es weiter in dem Bereich der Erfindung, dass zumindest ein oder mehrere Elemente aus einer Gruppe umfassend magnetostriktive, elektromagnetische, piezoelektrische und elektrostriktive Transducer und Elemente davon verwendet werden. The term "piezoelectric element" as used herein refers generally to antiferromagnetic crystals and materials such as piezoelectric ferrite materials, magnetoelectric ceramic materials (e.g., Ba6; xR2x (Nb1; xFe2 + x) O3), nickel, a Ni-Fe alloy, a V-Fe alloy, an Fe-Co-Ni alloy, a Ni-Cr-V alloy, (Fe, Cu system) Monel alloy, nickel ferrite, nickel-copper ferrite, nickel-zinc ferrite, composition systems including magnesium manganese ferrite, nickel cobalt ferrite, etc. Piezo magnetism may be characterized by a linear coupling between the magnetic polarization and the mechanical stress of the system. In a piezo-magnet one can induce a spontaneous magnetic moment by applying a physical tension or a physical deformation or by applying a magnetic field, see IEEE standard 319-1990 (1991) , "IEEE Standard on Magnetostrictive Materials: Piezomagnetic Nomenclature", which is incorporated herein by reference. In addition, it is further within the scope of the invention to use at least one or more of a group comprising magnetostrictive, electromagnetic, piezoelectric, and electrostrictive transducers and elements thereof.

Der Begriff „fokussierender Vektor“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich allgemein auf eine Komponente, die zumindest teilweise ein Material umfasst ausgewählt aus der Gruppe in einer nicht beschränkenden Weise bestehend aus: einer hochreflektierenden Beschichtung, Glas oder einem amorphen Material, festen oder kristallinen Materialien wie Kalziumfluorid (CaF₂), Polymeren, Metallen wie Eisen und Legierungen davon, Edelstahl, Aluminium, Silber, Gold und Mischungen davon, einer dielektrischen Beschichtung, einer Beschichtung für extremes Ultraviolett, UV-reflektierenden Materialien, 100–280 nm reflektierende Materialien und jedwede Kombination davon. Weitere Beispiele von Materialien, die innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung als fokussierende Elemente verwendet werden können, können umfassen: Titan, Vanadium, Chrom, Yttrium, Zirkonium, Niob, Molybdän, Technetium, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Tantal, Wolfram, Rhenium, Osmium, Iridium, Platin, Gold, Thallium, Blei, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), Graphit enthaltende Materialien, Materialien mit niedrigem Brechungsindex, Mischungen, Verschmelzungen bzw. Verschnitte und/oder Legierungen davon Die Komponente ist derart angeordnet, um den Energiefluss zur Konvergenz zu bringen. As used herein, the term "focusing vector" refers generally to a component which at least partially comprises a material selected from the group in a non-limiting manner consisting of: a highly reflective coating, glass or an amorphous material, solid or nonporous crystalline materials such as calcium fluoride (CaF ₂ ), polymers, metals such as iron and alloys thereof, stainless steel, aluminum, silver, gold and mixtures thereof, a dielectric coating, an extreme ultraviolet coating, UV-reflective materials, 100-280 nm reflective materials and any combination thereof. Other examples of materials that may be used as the focusing elements within the scope of the present invention may include: titanium, vanadium, chromium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, technetium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, tantalum, tungsten, Rhenium, osmium, iridium, platinum, gold, thallium, lead, diamond-like carbon (DLC), graphite-containing materials, low refractive index materials, blends, blends and / or alloys thereof. The component is arranged to control the flow of energy Bring convergence.

In anderen Ausführungsformen bezieht sich fokussierender Vektor auf eine Vorrichtung, Oberfläche oder einen Teil davon, die bzw. das zumindest geringfügig Licht oder eine Mehrzahl von Wellenlängen mit beispielsweise einem Minimum an Streuung hin zu seiner Quelle zurückreflektiert. In spezifischen Ausführungsformen wird eine elektromagnetische Welle zumindest in einem minimalen Ausmaß entlang eines Vektors zurückreflektiert, der in seiner Richtung parallel aber entgegengesetzt ist zu der Richtung von der Quelle der Welle. Rückreflektoren sind Vorrichtungen, die dadurch arbeiten, dass sie Licht zu der Lichtquelle entlang der gleichen Lichtrichtung zurücksenden. Der Koeffizient der Lichtstärke RI ist das Maß einer Reflektorleistungsfähigkeit, welche definiert ist als das Verhältnis der Stärke des reflektierten Lichtes (Lichtstärke) zu der Menge an Licht, die auf den Reflektor fällt (normale Beleuchtungsstärke). In other embodiments, focusing vector refers to a device, surface, or portion thereof that reflects back at least slightly light or a plurality of wavelengths back to its source, with, for example, a minimum of scatter. In specific embodiments, an electromagnetic wave is reflected back, at least to a minimal extent, along a vector that is parallel in its direction but opposite to the direction from the source of the wave. Reflectors are devices that operate by sending light back to the light source along the same direction of light. The coefficient of luminous intensity RI is the measure of a reflector efficiency which is defined as the ratio of the intensity of the reflected light (luminous intensity) to the amount of light incident on the reflector (normal illuminance).

Gemäß einem gewissen Aspekt der Erfindung dient Aluminium als ein guter Reflektor (ungefähr 92%) von sichtbarem Licht und als ein exzellenter Reflektor (so viel wie 98%) von mittlerem und fernem Infrarot. In one aspect of the invention, aluminum serves as a good reflector (about 92%) of visible light and as an excellent reflector (as much as 98%) of mid and far infrared.

Der Begriff “fokussierender Vektor” kann sich auch auf eine optische Beschichtung beziehen, was im allgemeinen eine oder mehrere dünne Schichten von Material bedeutet, die auf zumindest einem Teil einer optischen Komponente deponiert worden sind wie auf einer Linse oder einem Spiegel, was die Art und Weise verändert, wie die Optik Licht reflektiert und transmittiert. In einer spezifischen Ausführungsform kann eine hochreflektierende Beschichtung verwendet werden, um Spiegel zu erzeugen, die mehr als 99,99% des Lichtes reflektieren, das auf sie fällt. Komplexere optische Beschichtungen zeigen eine hohe Reflexion über einen Wellenlängenbereich und Antireflexion über einen anderen Bereich, was die Erzeugung von dichroitischen optischen Dünnfilmfiltern erlaubt. Die einfachsten optischen Beschichtungen sind dünne Lagen von Metallen wie Aluminium, welche auf Substraten deponiert sind, um Spiegeloberflächen zu machen. Das verwendete Metall bestimmt die Reflexionscharakteristiken des Spiegels. Aluminium erzielt beispielsweise im sichtbaren Spektrum eine Reflektivität von um 88%–92% herum. Silber hat eine Reflektivität von 95%–99% sogar im fernen Infrarot, zeigt aber eine verringerte Reflektivität (< 90%) in den blauen und ultravioletten Spektralbereichen. Gold, welches eine exzellente Reflektivität (98%–99%) im gesamten Infrarot hat, hat eine beschränkte Reflektivität bei Wellenlängen kürzer als 550 nm. The term "focusing vector" may also refer to an optical coating, which generally means one or more thin layers of material deposited on at least a portion of an optical component, such as on a lens or a mirror, which may be the nature and type How the optics reflect and transmit light changes. In a specific embodiment, a highly reflective coating can be used to create mirrors that reflect more than 99.99% of the light falling on them. More complex optical coatings show high reflection over one wavelength range and antireflection over another range, allowing the generation of dichroic optical thin film filters. The simplest optical coatings are thin layers of metals, such as aluminum, which are deposited on substrates to make mirror surfaces. The metal used determines the reflection characteristics of the mirror. For example, aluminum achieves a reflectivity of around 88% -92% in the visible spectrum. Silver has a reflectivity of 95% -99% even in the far-infrared, but shows a reduced reflectivity (<90%) in the blue and ultraviolet spectral regions. Gold, which has excellent reflectivity (98% -99%) throughout the infrared, has limited reflectivity at wavelengths shorter than 550 nm.

Gemäß gewissen Ausführungsformen hat eine Aluminiumspiegelbeschichtung den höchsten Reflexionsgrad jedes Metalls in den 200–400 nm (UV) und den 3000–10000 nm (fernes IR) Bereichen. Im sichtbaren Bereich von 400–700 nm wird es etwas übertroffen von Zinn und Silber und in dem Bereich 700–3000 nm (nahes IR) durch Silber Gold und Kupfer. Nichtsdestotrotz sind die fokussierenden Elemente wie in irgendeinem des Obigen definiert gemäß gewissen Ausführungsformen der Erfindung niedrig reflektierende (LR) Elemente, und strukturelle Elemente der Vorrichtung sind dazu angepasst, UV, sichtbares Licht und/oder IR nur in einem sehr geringen Ausmaß (z. B. weniger als 7,5%) zu reflektieren. In certain embodiments, an aluminum mirror coating has the highest reflectance of any metal in the 200-400 nm (UV) and 3000-10000 nm (far IR) regions. In the visible range of 400-700 nm it is somewhat surpassed by tin and silver and in the range 700-3000 nm (near IR) by silver gold and copper. Nonetheless, as defined in any of the above embodiments, the focusing elements are low reflecting (LR) elements, and structural elements of the device are adapted to reflect UV, visible light and / or IR only to a very minor extent (e.g. less than 7.5%).

In alternativen Ausführungsformen sind Hochreflektions-(HR)-Beschichtungen normalerwiese auf einem periodischen Schichtsystem basiert, das aus zwei Materialien zusammengesetzt ist, eines mit einem hohen Index wie Zinksulfid (n = 2,32) oder Titandioxid (n = 2,4) und eines mit einem niedrig-Index-Material wie Magnesiumfluorid (n = 1,38) oder Siliziumdioxid (n = 1,49). Dieses periodische System verbessert die Reflektivität der Oberfläche signifikant in dem gewissen Wellenlängenbereich, der Bandsperre genannt wird, dessen Breite durch das Verhältnis der beiden benutzten Indices bestimmt wird, während die maximale Reflektivität mit der Zahl an Schichten in dem Stapel auf fast 100% ansteigt. Die Dicken der Schichten sind im allgemeinen als ein Viertel einer Wellenlänge gestaltet, sodass reflektierte Strahlen konstruktiv miteinander interferieren, um die Reflektion zu maximieren und die Transmission zu minimieren. Beschichtungen, die aus deponierten verlustfreien dielektrischen Materialien aufgebaut sind, können Reflektivitäten größer als 99,999% über einen relativ engen Wellenlängenbereich erreichen. Übliche HR-Beschichtungen können eine 99,9% Reflektivität über einen breiten Wellenlängenbereich erreichen (mehrere zehn Nanometer im sichtbaren Spektralbereich). In alternative embodiments, high reflectance (HR) coatings are normally based on a periodic layer system composed of two materials, one with a high index such as zinc sulfide (n = 2.32) or titanium dioxide (n = 2.4) and one with a low-index material such as magnesium fluoride (n = 1.38) or silica (n = 1.49). This periodic system significantly improves the reflectivity of the surface in the certain wavelength range called bandstop filter, the width of which is determined by the ratio of the two indices used, while the maximum reflectivity increases to almost 100% with the number of layers in the stack. The thicknesses of the layers are generally designed as a quarter of a wavelength, so that reflected rays interfere constructively with one another to maximize reflection and minimize transmission. Coatings composed of deposited lossless dielectric materials can achieve reflectivities greater than 99.999% over a relatively narrow wavelength range. Conventional HR coatings can achieve 99.9% reflectivity over a wide range of wavelengths (tens of nanometers in the visible spectral range).

Mehrlagenspiegel, die aus Hunderten von alternierenden Lagen eines Metalls mit hoher Masse wie Molybdän oder Wolfram und einem Abstandshalter mit niedriger Masse wie Silizium konstruiert sind, die auf einem Substrat wie Glas vakuumdeponiert sind, bewirken, dass der Spiegel EUV-Licht (Wellenlängen kürzer als ungefähr 30 nm) der gewünschten Wellenlänge stärker reflektiert, als dies ein normaler Metallspiegel im sichtbaren Licht tun würde. Durch Verwendung von Multilagenoptiken ist es möglich, bis zu 70% des einfallen EUV-Lichtes (bei einer speziellen Wellenlänge, die ausgewählt wurde, als der Spiegel konstruiert wurde) zu reflektieren. Multi-layer mirrors constructed from hundreds of alternating layers of high mass metal such as molybdenum or tungsten and a low mass spacer such as silicon vacuum deposited on a substrate such as glass cause the mirror to have EUV light (wavelengths shorter than about 30 nm) of the desired wavelength is stronger than what a normal metal mirror would do in visible light. By using multilayer optics, it is possible to reflect up to 70% of the incident EUV light (at a particular wavelength selected when the mirror was constructed).

Es ist auch innerhalb des Bereiches der Erfindung, dass das Verfahren und das System zum Bewirken oder Beeinflussen mindestens eines biologischen Pfades eines Mikroorganismus in einem Substrat als holographisches Prisma betrieben und gestaltet sein kann, das das behandelte Subjekt beeinflusst. In dieser Ausführungsform ist der fokussierende Vektor oder das fokussierende Element in Kombination der elektromagnetischen Vektoren dazu konfiguriert, gleichzeitig die Erfordernisse nach hoher Diskretisierung und nach Genauigkeit befriedigen. Es wird hierin anerkannt, dass holographische prismenartige Elemente oder Hologramme den Vorteil hoher Temperaturstabilität, hoher Effizienz, relativ geringer Größe und von kleinem Gewicht haben, sowie die Fähigkeit haben, scharfe Änderungen der optischen und geometrischen Charakteristiken (z. B. Entglasung) zu tolerieren. In anderen Aspekten wird das Verfahren und das System zum Bewirken oder Beeinflussen mindestens eines biologischen Pfades eines Mikroorganismus in einem Substrat als Beugungsgittervorrichtung gestaltet und betrieben. It is also within the scope of the invention that the method and system for effecting or affecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate may be operated and configured as a holographic prism affecting the subject being treated. In this embodiment, the focusing vector or element in combination of the electromagnetic vectors is configured to simultaneously satisfy the requirements of high discretization and accuracy. It is recognized herein that holographic prismatic elements or holograms have the advantages of high temperature stability, high efficiency, relatively small size, and light weight, as well as the ability to tolerate sharp changes in optical and geometric characteristics (eg, devitrification). In other aspects, the method and system for effecting or affecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate is designed and operated as a diffraction grating device.

Gemäß gewissen Aspekten ist die zumindest eine fokussierende Vektorkomponente dazu konfiguriert, den Plasmaenergiefluss zu fokussieren und zu verstärken. Gemäß anderen Aspekten ist der zumindest eine fokussierende Vektor dazu konfiguriert, um den erzeugten fokussierten Energiefluss in einem Mittelpunkt zu vereinigen und/oder zu sammeln und/oder seinen Verlust zu reduzieren. Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist das zumindest eine fokussierende Element dazu konfiguriert, um die Effizienz des entladenen Plasmaenergieflusses zu vergrößern. Weiterhin ist das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung, ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, weiter dazu gestaltet, die energetische Resonanz des fokussierten Energieflusses, der mit dem behandelten Objekt oder Subjekt interagiert, anzupassen und abzugleichen. In certain aspects, the at least one focussing vector component is configured to focus and amplify the plasma energy flow. In other aspects, the at least one focusing vector is configured to combine and / or collect the generated focused energy flow at a center and / or reduce its loss. According to yet another aspect According to the invention, the at least one focusing element is configured to increase the efficiency of the discharged plasma energy flux. Furthermore, without wishing to be bound by theory, the method and system of the present invention is further configured to adjust and match the energetic resonance of the focused energy flow that interacts with the subject or subject being treated.

Es wird nun auf die Magnetohydrodynamik (MHD) (Magnetofluiddynamik oder Hydromagnetik) als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Studien zur Dynamik elektrisch leitender Fluide. Beispiele solcher Fluide schließen Plasmen, flüssige Metalle und Salzwasser oder Elektrolyte ein. Es wird hierin anerkannt, dass das fundamentale Konzept hinter MHD ist, dass magnetische Felder Ströme in einem sich bewegenden leitfähigen Fluid induzieren können, was wiederum Kräfte auf das Fluid erzeugt und auch das Magnetfeld selbst verändert. Die Gruppe von Gleichungen, die MHD beschreiben, sind eine Kombination der Navier-Stokes-Gleichungen der Fluiddynamik und der Maxwell-Gleichungen des Elektromagnetismus. Die Magnetohydrodynamik (MHD) ist der physikalisch-mathematische Rahmen, der die Dynamik von Magnetfeldern in elektrisch leitenden Fluiden, z. B. in Plasmen und flüssigen Metallen, betrifft. Now, magneticohydrodynamics (MHD) (magnetic fluid dynamics or hydromagnetics) as one aspect of the present invention will be referred to. This embodiment relates to the studies on the dynamics of electrically conductive fluids. Examples of such fluids include plasmas, liquid metals and salt water or electrolytes. It is recognized herein that the fundamental concept behind MHD is that magnetic fields can induce currents in a moving conductive fluid, which in turn creates forces on the fluid and also alters the magnetic field itself. The set of equations describing MHD are a combination of the Navier-Stokes equations of fluid dynamics and the Maxwell equations of electromagnetism. Magneto-hydrodynamics (MHD) is the physical-mathematical framework that governs the dynamics of magnetic fields in electrically conductive fluids, eg. In plasmas and liquid metals.

Der Begriff “Fluid” wie hierin benutzt bezieht sich allgemein auf eine Substanz, die fließt oder sich kontinuierlich deformiert. In gewissen Aspekten verformt sich eine solche Substanz kontinuierlich unter einer angewendeten Scherspannung. Der Begriff “Fluid” schließt Flüssigkeiten, Gase, Flüssigkeits-Gas-Gemische, Emulsionen, Suspensionen, Plasma und in einem gewissem Maß auch plastische Festkörper ein. Nicht beschränkende Beispiele von “Fluiden”, die in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, umfassen jede Flüssigkeit oder jedes Fluid oder jede Suspension wie Wasser, Öl, Diesel, Rohbenzin, ein Getränk, Rohöl, Milch, Honig, Ketchup, Blut, andere Medien, Wasser-in-Öl-Gemische oder Öl-in-Wasser-Gemische, Petroleum, Kraftstoffe, Erdöl, Flüssiggas, das auch LPG, GPL oder LP-Gas genannt wird, flüssiges Propangas oder Propan oder Butan oder Mischungen davon, Biokraftstoffe und Produkte davon, Biodiesel und Produkte davon, Kohlenwasserstoffgas, Gas, Flüssigkeiten und Mischungen davon, Gasmischungen und jedwede Kombination davon. The term "fluid" as used herein generally refers to a substance that flows or continuously deforms. In certain aspects, such a substance deforms continuously under an applied shear stress. The term "fluid" includes liquids, gases, liquid-gas mixtures, emulsions, suspensions, plasma, and to a degree, also plastic solids. Non-limiting examples of "fluids" included within the scope of the present invention include any liquid or fluid or suspension such as water, oil, diesel, naphtha, a beverage, crude oil, milk, honey, ketchup, blood, others Media, water-in-oil mixtures or oil-in-water mixtures, petroleum, fuels, petroleum, LPG, also known as LPG, GPL or LP gas, liquid propane gas or propane or butane or mixtures thereof, biofuels and Products thereof, biodiesel and products thereof, hydrocarbon gas, gas, liquids and mixtures thereof, gas mixtures and any combination thereof.

Der Begriff “Rohöl” wie hierin benutzt zielt darauf ab, Petroleum, Erdöl, raffiniertes Erdöl, fossile Kraftstoffe, natürlich vorkommendes und nicht verarbeitetes Erdöl und jedes Produkt oder jede Fraktion davon einzuschließen. In einigen Aspekten beziehen sich die vorgenannten Begriffe auf eine natürlich vorkommende gelbe bis schwarze Flüssigkeit, die in geologischen Formationen nahe der Erdoberfläche gefunden wird. Solch eine Flüssigkeit wird allgemein in verschiedene Arten von Kraftstoffen raffiniert. Sie kann aus Kohlenwasserstoffen von verschiedenem Molekulargewicht und anderen organischen Komponenten bestehen. The term "crude oil" as used herein is intended to include petroleum, petroleum, refined petroleum, fossil fuels, naturally occurring and unprocessed petroleum, and any product or fraction thereof. In some aspects, the above terms refer to a naturally occurring yellow to black liquid found in geological formations near the surface of the earth. Such a liquid is generally refined into various types of fuels. It can consist of hydrocarbons of different molecular weight and other organic components.

Der Begriff “Einheitsentladung” wie hierin benutzt bezieht sich aus die Spannungsoszillation zu einer Zeit. The term "unit discharge" as used herein refers to voltage oscillation at one time.

Es ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, dass ein System und ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines Mikroorganismus in einem Substrat bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst Schritte des: Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. It is in accordance with one embodiment of the invention that a system and method for influencing or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate be provided. The method includes steps of: providing a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; Providing an energy flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; Providing the microorganism in the substrate; and operating the EFFM with a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow to the at least one microorganism.

Dieses Verfahren kann betrieben werden in einem System, das unter anderem Module wie folgt umfasst: eine ein nicht thermisches Gasplasma emittierende Quelle zum Emittieren eines Plasmastrahls mit einer vorbestimmten Zusammensetzungsrate oder mit vorbestimmten Flussparametern (z. B. wie in Tabelle 1 definiert) und eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM). Die EFFM umfasst unter anderem zumindest eines von einem elektrischen Feldvektor, einem magnetischen Feldvektor, einem elektromagnetischen Feldvektor oder einer Kombination davon, sowie einen fokussierenden Vektor. This method may be operated in a system comprising, among other modules, a non-thermal gas plasma emitting source for emitting a plasma jet at a predetermined composition rate or with predetermined flow parameters (eg, as defined in Table 1) and an energy flux focusing device (EFFm). The EFFM includes, among others, at least one of an electric field vector, a magnetic field vector, an electromagnetic field vector or a combination thereof, and a focusing vector.

In einer spezifischen Ausführungsform umfasst die EFFM eine Plasmastrahlplatte, die zumindest eine Öffnung für den Durchgang des Plasmastrahls hat, wobei diese Plasmastrahlplatte eine erste Oberfläche und eine zweite, gegenüberliegende Oberfläche hat, wobei die erste Oberfläche der Plasmastrahlplatte mit einem Energieflussvektor ausgerüstet ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: (1) zumindest einem ferroelektrischen Element zum Bereitstellen des Feldes, (2) zumindest einem ferromagnetischen Element zum Bereitstellen des Feldes, (3) zumindest einem piezoelektrischen Element zum Bereitstellen des Feldes, (4) zumindest einem piezomagnetischen Element zum Bereitstellen des Feldes und (5) einer Kombination davon, und wobei zumindest ein fokussierender Vektor dazu konfiguriert ist, den Plasmastrahl zu fokussieren. Die EFFM kann weiter zumindest einen Controller bzw. ein Steuergerät umfassen, um die EFFM zu steuern. Auf diese Weise sind die EFFM und der Controller dazu konfiguriert, jedweden des zumindest einen Vektors in einer vorbestimmten Weise anzupassen, sodass dadurch der fokussierte Energiefluss in einer vorbestimmten gepulsten Weise bereitgestellt wird, um zumindest einen biologischen Pfad eines Mikroorganismus in einem Substrat zu bewirken oder zu beeinflussen. In a specific embodiment, the EFFM comprises a plasma jet plate having at least one aperture for the passage of the plasma jet, this plasma jet plate having a first surface and a second, opposite surface, the first surface of the plasma jet plate being equipped with a energy flux vector selected from the group consisting of: (1) at least one ferroelectric element for providing the field, (2) at least one ferromagnetic element for Providing the array, (3) at least one piezoelectric element for providing the field, (4) at least one piezomagnetic element for providing the field, and (5) a combination thereof, and wherein at least one focusing vector is configured to focus the plasma jet. The EFFM may further include at least one controller to control the EFFM. In this way, the EFFM and the controller are configured to adjust any of the at least one vector in a predetermined manner so as to provide the focused energy flow in a predetermined pulsed manner to effect or augment at least one biological pathway of a microorganism in a substrate influence.

Es ist gemäß einer Hauptausführungsform der Erfindung, dass die EFFM dazu angepasst ist, den Plasmastrahl mit einem fokussierten Energiefluss zu koppeln oder den Plasmastrahl in einen fokussierten Energiefluss zu konvertieren. Dadurch stellt die vorliegende Erfindung in einzigartiger Weise eine Vorrichtung zum Ausspeisen eines fokussierten Energieflusses in einer vorbestimmten gepulsten Weise bereit, um therapeutische und/oder regenerative und/oder biochemische oder biologische Wirkungen und/oder nützliche oder erneuerbare Wirkungen auf ein Subjekt zu induzieren. It is in accordance with a primary embodiment of the invention that the EFFM is adapted to couple the plasma jet to a focused energy flow or to convert the plasma jet into a focused energy flow. Thus, the present invention uniquely provides a device for emitting a focused energy flow in a predetermined pulsed manner to induce therapeutic and / or regenerative and / or biochemical or biological effects and / or beneficial or renewable effects on a subject.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, dass das System und das Verfahren für eine indirekte Behandlung des Objektes oder eine Behandlung aus der Ferne gestaltet und betrieben wird. Gadri et al., 2000, Surface Coatings Technology 131:528–542 und Laroussi und Lu, 2005, Appl. Phys. Lett. 87:113902 und Montie et al., 2000, IEEE Trans Plasma Sci 28:41–50 und Topala und Nastuta, 2012, Plasma for Bio-Decontamination, Medicine and Food Security, NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology. ISBN 978-94-007-2851-6, Springer Science + Business Media B.V., S. 335 und Middelkoop et al., “Burn wound healing: a role for plasma medicine” und Vasile Nastuta et al., 2011, Journal of Physics D: Applied Physics 44(10):105204 sind Publikationen, die hierin als sein Bezug und nicht beschränkende Beispiele von NTP aufgenommen werden. Diese Art von NTP im Gebrauch ist z. B. ein abklingendes Plasma (Nachleuchten) – von länger lebenden chemischen Spezies. Die NTP-Dichte und -Energie ist z. B. von moderater Dichte – das Subjekt ist fern von den Elektroden platziert. Ein größeres NTP-Volumen kann jedoch durch Verwendung mehrerer Elektroden erzeugt werden. Der Abstand des Targets von der NTP-erzeugenden Elektrode ist ungefähr 5 bis 20 cm, insbesondere 15 cm Lichtbogenbildung (filamentöse Entladung) unwahrscheinlich das Subjekt zu kontaktieren bei irgendeiner Leistungseinstellung. In diesem System gibt es keine elektrische Leitung durch das Target. Die Eignung für irreguläre Oberflächen ist hoch – die Fernnatur der NTP-Erzeugung bedeutet maximale Flexibilität der Anwendung von NTP-Nachleuchtfluss. It is according to another embodiment of the invention that the system and the method for an indirect treatment of the object or a treatment be designed and operated remotely. Gadri et al., 2000, Surface Coatings Technology 131: 528-542 and Laroussi and Lu, 2005, Appl. Phys. Lett. 87: 113902 and Montie et al., 2000, IEEE Trans Plasma Sci 28: 41-50 and Topala and Nastuta, 2012, Plasma for Bio-decontamination, Medicine and Food Security, NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology. ISBN 978-94-007-2851-6, Springer Science + Business Media BV, p. 335 and Middelkoop et al., "Burn wound healing: a role for plasma medicine" and Vasile Nastuta et al., 2011, Journal of Physics D: Applied Physics 44 (10): 105204 are publications incorporated herein by reference and nonlimiting examples of NTP. This type of NTP in use is z. B. A decaying plasma (afterglow) - from longer-lived chemical species. The NTP density and energy is z. Of moderate density - the subject is placed away from the electrodes. However, a larger NTP volume can be generated by using multiple electrodes. The distance of the target from the NTP generating electrode is about 5 to 20 cm, especially 15 cm arcing (filamentous discharge) unlikely to contact the subject at any power setting. In this system, there is no electrical conduction through the target. The suitability for irregular surfaces is high - the remote nature of NTP generation means maximum flexibility of using NTP afterglow flow.

In anderen Ausführungsformen ist das verwendete NTP ein atmosphärischer Plasmajet (APPJ). Das Plasma kann unter Verwendung von Prinzipien der Koronaentladung, DBD und Mikroentladungen erzeugt werden. Beispiele von Anwendungen des NTP-Plasmas oder modifizierten Plasmas können die Behandlung von lebenden Zellen oder lebendem Gewebe, Wundheilung, Krebszellapoptose, Blutgerinnung, d. h. bei Wunden, Knochengewebemodifikation, Sterilisierung und Dekontamination einschließen. In solch einem Fall wird der Niedertemperaturplasmajet durch Hochspannungspulse angetrieben. In einer speziellen Ausführungsform arbeitet der Plasmajet in Helium. Gemäß einem Hauptziel wird das System zur Anwendung eines modifizierten Plasmas auf ein Subjekt angewendet, um positive medizinische Ergebnisse in Bezug auf den Genesungsprozess von Wunden, d. h. verbrannte Wunden, Hautregeneration und Reepithelisation, bereitzustellen. In other embodiments, the NTP used is an atmospheric plasma jet (APPJ). The plasma can be generated using principles of corona discharge, DBD and micro discharges. Examples of applications of the NTP plasma or modified plasma may include the treatment of living cells or living tissue, wound healing, cancer cell apoptosis, blood clotting, d. H. in wounds, bone tissue modification, sterilization and decontamination. In such a case, the low temperature plasma jet is driven by high voltage pulses. In a specific embodiment, the plasma jet works in helium. In accordance with a primary object, the system for applying a modified plasma to a subject is applied to produce positive medical results relating to the recovery process of wounds, i. H. burnt wounds, skin regeneration and re-epithelization.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei das System für eine direkte Behandlung des Objektes gestaltet und betrieben ist; Lee et al., 2005, Surface Coatings Technol 193:35-38 ; Sladek und Stoffels, 2005, J. Phys. D: Appl. Phys. 38:1716–1721 und Stoffels et al., 2002, Plasma Sources Sci. Technol. 11:383–388 sind Publikationen, die hierin als ein Bezug und als nicht beschränkende Beispiele von Systemen, die für eine direkte Behandlung gestaltet sind und betrieben werden, aufgenommen sind. Diese Art von NTP bei Gebrauch ist z. B. aktives Plasma – kurz- und langlebige Spezies. Die NTP-Dichte und -Energie ist z. B. höhere Dichte – Target in dem direkten Pfad eines Flusses von aktivem NTP. Der Abstand des Targets von den NTP-erzeugenden Elektrode ist ungefähr 1–5 cm, Lichtbogenbildung kann bei höheren Leistungseinstellungen auftreten, kann das Target kontaktieren. In diesem System wird eine elektrische Leitung durch das Target bei einem normalem Betrieb bereitgestellt, aber möglich während Lichtbogenbildung. Die Eignung für irreguläre Oberflächen ist mäßig hoch – NTP wird in das Target auf direkte Weise übermittelt, was entweder Rotation des Targets oder mehrere NTP-Emitter erfordert. It is according to another embodiment of the invention, wherein the system is designed and operated for direct treatment of the object; Lee et al., 2005, Surface Coatings Technol 193: 35-38 ; Sladek and Stoffels, 2005, J. Phys. D: Appl. Phys. 38: 1716-1721 and Stoffels et al., 2002, Plasma Sources Sci. Technol. 11: 383-388 are publications incorporated herein by reference and as non-limiting examples of systems designed and operated for direct handling. This type of NTP in use is z. Active plasma - short and long lived species. The NTP density and energy is z. B. higher density target in the direct path of a flow of active NTP. The distance of the target from the NTP generating electrode is about 1-5 cm, arcing may occur at higher power settings, may contact the target. In this system, electrical conduction through the target is provided during normal operation, but possible during arcing. The suitability for irregular surfaces is moderately high - NTP is transmitted directly into the target, requiring either rotation of the target or multiple NTP emitters.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei das System in einem Verfahren des Elektrodenkontaktes gestaltet und betrieben ist; Kelly-Wintenberg et al., 1999, J. Vac. Sci. Technol. A 17(4):1539–44 ; Laroussi et al., 2003, New J. Phys. 5:41.1–41.10 ; und Montenegro et al., 2002, J. Food Sci. 67:646–648 sind Publikationen, die hierin als ein Bezug aufgenommen und als nicht beschränkende Beispiele von Ausführungsformen, die in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, bereitgestellt sind. Diese Art von NTP bei Gebrauch ist z. B. aktives Plasma – alle chemischen Spezies einschließlich die kurzlebigsten und Ionenbeschuss. Die NTP-Dichte und -Energie ist z. B. höchste Dichte – Target innerhalb des NTP-Erzeugungsfeldes. Der Abstand des Targets von der NTP erzeugenden Elektrode ist ungefähr ≤ 1 cm, Lichtbogenbildung zwischen Elektroden und Target kann bei höheren Leistungseinstellungen auftreten. In diesem System ist das System betreibbar hinsichtlich der elektrischen Leitung z. B. wenn das Target als eine Elektrode benutzt wird oder wenn das Target zwischen montierten Elektroden elektrisch leitend ist. Die Eignung für irreguläre Oberflächen ist mäßig niedrig – enger Abstand ist erforderlich, um die NTP-Gleichförmigkeit aufrechtzuerhalten. Elektroden können geformt werden, um zu einer definierten konsistenten Oberfläche zu passen. It is according to another embodiment of the invention, wherein the system is designed and operated in a method of electrode contact; Kelly-Wintenberg et al., 1999, J. Vac. Sci. Technol. A 17 (4): 1539-44 ; Laroussi et al., 2003, New J. Phys. 5: 41.1-41.10 ; and Montenegro et al., 2002, J. Food Sci. 67: 646-648 are publications incorporated herein by reference and nonlimiting examples of embodiments included in the scope of the present invention. This type of NTP in use is z. Active Plasma - all chemical species including the shortest lived and ion bombardment. The NTP density and energy is z. Highest density target within the NTP generation field. The distance of the target from the NTP generating electrode is approximately ≤ 1 cm, arcing between electrodes and target may occur at higher power settings. In this system, the system is operable with respect to the electrical line z. When the target is used as an electrode or when the target is electrically conductive between mounted electrodes. The suitability for irregular surfaces is moderately low - close spacing is required to maintain NTP uniformity. Electrodes can be shaped to match a defined consistent surface.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, dass das System gestaltet ist und betrieben wird, um ein Plasma auszuspeisen, das von piezoelektrischen Materialien beeinflusst wird. It is according to another embodiment of the invention that the system is designed and operated to emit a plasma that is affected by piezoelectric materials.

Beispiele von piezoelektrischen Materialien, die in dem System der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen das Material Pb(ZrTi)O₃ oder PbTiO₃ ein. Solche Materialien in Kombination mit einem fokussierenden Vektormaterial werden verwendet, um den NTP-Strahl in einen fokussierten Energiefluss zu konvertieren. Examples of piezoelectric materials used in the system of the present invention include the material Pb (ZrTi) O ₃ or PbTiO ₃ . Such materials in combination with a focussing vector material are used to convert the NTP beam into a focused energy flow.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, dass das System gestaltet und betrieben ist, um ein nicht thermisches Plasma auszuspeisen, das von einer Plasmaquelle (d. h. einem Plasmajet) erzeugt wird, und das der EFFM ausgesetzt wird, die dazu konfiguriert ist, einen erzeugten fokussierten Energiefluss in einer vorbestimmten gepulsten Weise auszuspeisen. It is according to another embodiment of the invention that the system is designed and operated to dispense a non-thermal plasma generated from a plasma source (ie, a plasma jet) and exposed to the EFFM configured to generate one emit focused energy flow in a predetermined pulsed manner.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei das System gestaltet ist und betrieben wird, um ein nicht thermisches Plasma, das mit einem Magnetfeld gekoppelt ist, auszuspeisen. Liu Jingjing et al., 2005, Plasma Science & Technology, Vol.7 Nr. 5, S. 3073–3077 und Zongbao Feng et al., 2012, App. Phys. Lett. 101, 041602 sind Publikationen, die hierin als ein Bezug aufgenommen sind und die als nicht beschränkende Beispiele von Ausführungsformen, die in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, bereitgestellt sind. It is according to another embodiment of the invention, wherein the system is designed and operated to dispense a non-thermal plasma coupled to a magnetic field. Liu Jingjing et al., 2005, Plasma Science & Technology, Vol. 7, No. 5, pp. 3073-3077 and Zongbao Feng et al., 2012, App. Phys. Lett. 101, 041602 are publications incorporated herein by reference and provided as non-limiting examples of embodiments included within the scope of the present invention.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei das System und das Verfahren gestaltet sind und betrieben werden, um ein ferroelektrisch gekoppeltes nicht thermisches Plasmafeld auszubringen. Dunaevsky A. et al., 2001, Journal of Applied Physics 90: 8 4108–4114 und Holzer F. et al., 2005, Plasma Chemistry and Plasma Processing, 25:6 595–611 , sind Publikationen, die hierin als ein Bezug aufgenommen sind und die als nicht beschränkende Beispiele von Ausführungsformen, die in dem Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, bereitgestellt sind. It is according to another embodiment of the invention, wherein the system and method are designed and operated to deploy a ferroelectrically coupled non-thermal plasma field. Dunaevsky A. et al., 2001, Journal of Applied Physics 90: 8 4108-4114 and Holzer F. et al., 2005, Plasma Chemistry and Plasma Processing, 25: 6 595-611 are publications which are incorporated herein by reference and which are provided as nonlimiting examples of embodiments included within the scope of the present invention.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, dass das Verfahren und das System gestaltet sind und betrieben werden, um ein nicht thermisches Plasma auszuspeisen, das mit mindestens einem des folgenden gekoppelt ist: einem magnetischen Feldvektor, einem elektrischen Feldvektor oder einer Kombination davon. Von solch einer Konvertierungs- oder Kopplungsvorrichtung (d. h. EFFM) wird hierin gezeigt, dass sie eine signifikant erhöhte Wirkung oder, in anderen Ausführungsbeispielen, eine synergistische Wirkung im Hinblick auf Wirksamkeit bzw. Effizienz und verbesserte Eigenschaften und Ergebnisse (d. h. das Bewirken zumindest eines biologischen Pfades eines Mikroorganismus in einem Substrat) relativ zu dem Anwenden eines nicht thermischen Plasmas ohne die EFFM-Vorrichtung hat. It is according to another embodiment of the invention that the method and system are designed and operated to emit a non-thermal plasma coupled to at least one of the following: a magnetic field vector, an electric field vector, or a combination thereof. Such a converting or coupling device (ie, EFFM) is shown herein to have a significantly enhanced effect or, in other embodiments, a synergistic effect in terms of efficacy and improved properties and results (ie, effecting at least one biological pathway a microorganism in a substrate) relative to the application of a non-thermal plasma without the EFFM device.

Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die in nicht maßstabsgerechter Weise eine schematische Illustration eines Querschnitts von bevorzugten Ausführungsformen der EFFM als beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Figur zeigt Elemente, mit der die EFFM ausgerüstet ist bzw. die zu der EFFM montiert sind. Gemäß gewissen Ausführungsformen wird eine Hochspannungselektrode (HV) 360, die in 1 gezeigt ist, über eine Hochfrequenzhochspannungsstromquelle mit Energie versorgt. Die Elektrode 360 steht durch eine Plasmastrahlplatte 1 vor, die vorzugsweise zumindest teilweise ein Polymermaterial umfasst. Nicht beschränkende Beispiele von solchen Polymermaterialien können Polycarbonate, Polystyrol (PS), Polyester, Polyphenylenoxid, Acrylonitrilbutadienstyrol (ABS), Polyoxymethylen (POM), das auch Acetal, Polyacetal und Polyformaldehyd genannt wird, Styrolacrylonitril, Polyimid und Verschnitte und polymere Kombinationen davon sein. In dieser Ausführungsform ist die HV-Elektrode 360 in der Mitte der Plasmastrahlplatte positioniert. It will be up now 1 In the drawing, which is not to scale a schematic illustration of a cross-section of preferred embodiments of the EFFM as an exemplary embodiment of the present invention. The figure shows elements that the EFFM is equipped with or mounted to the EFFM. According to certain embodiments, a high voltage electrode (HV) is used. 360 , in the 1 shown powered by a high frequency high voltage power source with energy. The electrode 360 stands by a plasma jet plate 1 which preferably comprises at least partially a polymeric material. Non-limiting examples of such polymeric materials may include polycarbonates, polystyrene (PS), polyesters, polyphenylene oxide, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyoxymethylene (POM), also called acetal, polyacetal, and polyformaldehyde, styrene-acrylonitrile, polyimide, and blends and polymeric combinations thereof. In this embodiment, the HV electrode is 360 positioned in the center of the plasma jet plate.

Gemäß einer spezifischen Ausführungsform wird keine Spannung an das behandelte Objekt oder Subjekt 400 angelegt. Das Objekt 400, welches ein Mikroorganismus oder ein menschlicher oder tierischer Körper oder eine pflanzliche oder flüssige oder gasförmige Probe sein kann, agiert als Blindlage, und die Entladung des nicht thermischen Plasmas kann als eine dielektrische Barriereentladung mit Blindlage (FE-DBD) bezeichnet werden. According to a specific embodiment, no stress is applied to the treated object or subject 400 created. The object 400 , which may be a microorganism or a human or animal body or a vegetable or liquid or gaseous sample, acts as a blind, and the discharge of the non-thermal plasma may be referred to as a dummy barrier dielectric barrier (FE-DBD).

In einer alternativen Ausführungsform wird der Plasmaausspeiser als eine HV-negative-DC-Korona bezeichnet. In an alternative embodiment, the plasma exhauster is referred to as an HV negative DC corona.

Noch in der in den 1A bis 1C vorgestellten Ausführungsform ist die Plasmastrahlplatte 1 mit einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) ausgerüstet, die Vektoren oder Elemente umfasst, die dazu konfiguriert sind, die HV-NTP-Ausbringung zu konvertieren oder zu beeinflussen. Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest ein Vektor 4, insbesondere ein einziger Vektor 4 in der ersten Oberfläche der Plasmastrahlplatte angeordnet, d. h. in der Mitte der Plasmastrahlplatte. Der zumindest eine Vektor oder das zumindest eine Koppelelement 4 zusammen mit dem fokussierenden Vektor 6 ist dazu konfiguriert, die Plasmaausbringung zu ändern oder zu modifizieren oder zu beeinflussen, d. h. durch Verbesserung der Wirksamkeit oder Effizienz der erhaltenen Modifikation über größere Bereiche oder um intensivere oder ausgeprägtere Effekte zu haben, die nicht beschränkt sind auf eine Oberflächenmodifikation des behandelten Subjektes, sondern auch um Lagen, Bereiche oder Gewebe oder Pfade unter dem äußeren Integument des behandelten Subjektes zu beeinflussen. Der zumindest eine Vektor 4 kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: zumindest einem ferroelektrischen Element, zumindest einem ferromagnetischen Element, zumindest einem piezoelektrischen Element und jeder Kombination davon. Der resultierende fokussierte Energiefluss 8 wird in einer vorbestimmten gepulsten Weise ausgebracht. Die Plasmastrahlplatte ist weiter mit zumindest einem fokussierenden Vektor oder Element 6 ausgerüstet. In dieser Figur sind die fokussierenden Vektoren 6 am äußeren Rand der Plasmaplatte angeordnet, d. h. in einer sich gegenüberliegenden Konfiguration. Es wird vorgebracht, dass die fokussierenden Vektoren oder Elemente einen signifikanten und hochwichtigen Effekt auf die Fokussierung und/oder die Verbesserung des Modifikationsbereiches oder die Wirksamkeit bzw. Effizienz haben, die der fokussierte Energiefluss 8 auf das Subjekt 400 ausübt. Es wird weiter vorgebracht, dass das hierin beschriebene Verfahren dazu gestaltet ist, die energetische Resonanz des fokussierten Energieflusses, der mit dem Subjekt interagiert oder auf das Subjekt ausgespeist bzw. von diesem empfangen wird, einzustellen oder anzupassen oder abzugleichen. Still in the in the 1A to 1C featured embodiment is the plasma jet plate 1 equipped with an Energy Flow Focusing Device (EFFM) comprising vectors or elements configured to convert or affect HV-NTP application. According to one embodiment, at least one vector 4 , in particular a single vector 4 arranged in the first surface of the plasma jet plate, ie in the middle of the plasma jet plate. The at least one vector or the at least one coupling element 4 together with the focusing vector 6 is configured to alter or modify or affect the plasma output, ie, by improving the effectiveness or efficiency of the modification obtained over larger ranges or to have more intense or pronounced effects not limited to surface modification of the treated subject, but also to affect layers, areas or tissues or paths under the outer integument of the subject being treated. The at least one vector 4 may be selected from the group consisting of: at least one ferroelectric element, at least one ferromagnetic element, at least one piezoelectric element and any combination thereof. The resulting focused energy flow 8th is discharged in a predetermined pulsed manner. The plasma jet plate is further with at least one focusing vector or element 6 equipped. In this figure, the focusing vectors 6 arranged on the outer edge of the plasma plate, ie in an opposite configuration. It is argued that the focusing vectors or elements have a significant and highly important effect on the focusing and / or enhancement of the modification region or the effectiveness or efficiency that the focused energy flow 8th on the subject 400 exercises. It is further argued that the method described herein is configured to adjust or adjust or tune the energetic resonance of the focused energy flow that interacts with, or is delivered to, the subject.

In den 1B und 1C sind die fokussierenden Vektoren 6 auf einer Oberfläche der EFFM in beiden Seiten der Plasmastrahlöffnung 8 in sich gegenüberliegender Orientierung angebracht. Die fokussierenden Vektoren sind sich gegenüber angebracht, um so die emittierten Plasmaionen zu reflektieren und sie hin zu dem behandelten Subjekt zu fokussieren und so die Eindringtiefe des fokussierten Energieflusses zu erhöhen. In einer Ausführungsform sind die fokussierenden Vektoren 6 durch eine amorphe Konfiguration gekennzeichnet. In einer anderen Ausführungsform sind die sich gegenüberliegenden fokussierenden Vektoren 6 durch einen gekrümmten (1B) oder geraden (1C) Querschnitt auf einer Diagonale zwischen der x- und der y-Achse der Plasmastrahlplatte 1 gekennzeichnet. In the 1B and 1C are the focusing vectors 6 on a surface of the EFFM in both sides of the plasma jet opening 8th in opposite directions attached. The focusing vectors are disposed opposite each other so as to reflect the emitted plasma ions and focus them toward the subject being treated, thus increasing the penetration depth of the focused energy flow. In one embodiment, the focusing vectors are 6 characterized by an amorphous configuration. In another embodiment, the opposing focusing vectors are 6 through a curved ( 1B ) or even ( 1C ) Cross section on a diagonal between the x and y axes of the plasma jet plate 1 characterized.

Hinsichtlich des Materials der fokussierenden Vektoren umfassen diese in einer Ausführungsform feste Materialien wie CaF₂. Die 1B und 1C zeigen weiterhin Ausführungsformen, wo die elektromagnetischen Feldvektoren (d. h. Magnete) 4 in beiden Seiten der Plasmastrahlöffnung 8 unter den fokussierenden Vektoren 6 angeordnet sind, ohne diese zu kontaktieren. In einer spezifischen Ausführungsform sind die elektromagnetischen Vektoren in einer sich gegenüberliegenden Orientierung in beiden Seiten der Plasmastrahlöffnung angeordnet, um den reflektierten Plasmastrahl zu beeinflussen. Es ist dem Bereich der Erfindung, dass das System von 1 dazu angepasst werden kann, um zumindest einen biologischen Pfad eines Mikroorganismus in einem Substrat zu bewirken. With regard to the material of the focusing vectors, in one embodiment they comprise solid materials such as CaF ₂ . The 1B and 1C further show embodiments where the electromagnetic field vectors (ie magnets) 4 in both sides of the plasma jet opening 8th under the focusing vectors 6 are arranged without contacting them. In a specific embodiment, the electromagnetic vectors are arranged in an opposite orientation in both sides of the plasma jet aperture to affect the reflected plasma beam. It is within the scope of the invention that the system of 1 can be adapted to cause at least one biological pathway of a microorganism in a substrate.

In anderen Ausführungsformen sind elektromagnetische Feldvektoren, z. B. ferromagnetische Elemente in Paaren, entlang des inneren Umfangs der EFFM angeordnet. In spezifischen Ausführungsformen sind sechs Paare von ferromagnetischen Elementen radial im äußeren Rand der EFFM positioniert. In einigen Aspekten sind die Vektoren in Paaren von Segmenten 3a und 3b angeordnet, die eine äußere und innere ringartige Struktur konfigurieren. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das zumindest eine Paar von ferromagnetischen Elementen aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere Magnetit, Ferrit, Kobalt oder einer Kobaltlegierung, Eisen oder Eisenoxiden wie Fe₃O₄, einem Samarium-Kobalt-Magneten (z. B. SmCo₅ oder SmCo Serie 1:5; Sm₂Co₁₇ oder SmCo Serie 2:17), Neodymmagneten, ferromagnetischen, ferroelektrischen oder ferrimagnetischen Materialien wie Fe₃O₄, magnetischen Ferrite, Alfa-Ferrit (α-Fe) oder Beta-Eisen (β-Eisen) oder anderen paramagnetischen Substanzen oder jedweder Kombination davon gemacht. In other embodiments, electromagnetic field vectors, e.g. B. ferromagnetic elements in pairs, arranged along the inner circumference of the EFFM. In specific embodiments, six pairs of ferromagnetic elements are positioned radially in the outer edge of the EFFM. In some aspects, the vectors are in pairs of segments 3a and 3b arranged to configure an outer and inner ring-like structure. In a further aspect of the invention, the at least one pair of ferromagnetic elements is a ferromagnetic material, in particular magnetite, ferrite, cobalt or a cobalt alloy, iron or iron oxides such as Fe ₃ O ₄ , a samarium cobalt magnet (eg SmCo ₅ or SmCo series 1: 5, Sm ₂ Co ₁₇ or SmCo series 2:17), neodymium magnets, ferromagnetic, ferroelectric or ferrimagnetic materials such as Fe ₃ O ₄ , magnetic ferrites, alfa-ferrite (α-Fe) or beta-iron ( β-iron) or other paramagnetic substances or any combination thereof.

Somit ist das System und das Verfahren dazu gestaltet, eine einzigartige Quelle eines fokussierten Energieflusses zu erzeugen bzw. bereitzustellen, die getrieben wird durch die synergistische Wirkung, die aus der Kombination des NTP mit der EFFM, die zumindest ein ferroelektrisches und/oder piezoelektrisches Element und/oder zumindest einen magnetischen Feldvektor umfasst, resultiert, wobei diese Felder mit zumindest einem fokussierenden Vektor (in 1 gezeigt) kombiniert werden. Thus, the system and method is designed to provide a unique source of focused energy flow driven by the synergistic effect of combining the NTP with the EFFM, the at least one ferroelectric and / or piezoelectric element, and / or comprises at least one magnetic field vector results, these fields having at least one focusing vector (in 1 shown).

Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine elektromagnetische Feldvektor oder das zumindest eine ferromagnetische Element radial um eine Plasmastrahlöffnung in der EFFM angeordnet. According to one embodiment, the at least one electromagnetic field vector or the at least one ferromagnetic element is arranged radially around a plasma jet opening in the EFFM.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine elektromagnetische Feldvektor oder das zumindest eine ferromagnetische Element in Gruppen von Paaren oder Tripeln um die Plasmastrahlöffnung in der EFFM herum angeordnet. According to a further embodiment, the at least one electromagnetic field vector or the at least one ferromagnetic element is arranged in groups of pairs or triples around the plasma jet opening in the EFFM.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die EFFM zumindest ein Paar von elektromagnetischen Feldvektoren oder ferromagnetischen Elementen. According to another embodiment, the EFFM comprises at least one pair of electromagnetic field vectors or ferromagnetic elements.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die EFFM zumindest ein Paar von sich einander gegenüber orientierten elektromagnetischen Feldvektoren oder ferromagnetischen Elementen. According to another embodiment, the EFFM comprises at least one pair of mutually-oriented electromagnetic field vectors or ferromagnetic elements.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die EFFM zumindest ein Paar von sich einander gegenüber orientierten Paaren von elektromagnetischen Feldvektoren oder ferromagnetischen Elementen. According to another embodiment, the EFFM comprises at least a pair of mutually-oriented pairs of electromagnetic field vectors or ferromagnetic elements.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Paar von elektromagnetischen Feldvektoren oder ferromagnetischen Elementen in einer parallelen Orientierung angeordnet. According to another embodiment, the at least one pair of electromagnetic field vectors or ferromagnetic elements is arranged in a parallel orientation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Paar von elektromagnetischen Feldvektoren in der gleichen Ebene angeordnet und in anderen Ausführungsformen sind diese elektromagnetischen Feldvektoren auf verschiedenen Ebenen nacheinander auf sich gegenüberliegenden Achsen. According to another embodiment, the at least one pair of electromagnetic field vectors is arranged in the same plane and in other embodiments these electromagnetic field vectors are at different levels successively on opposite axes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Paar von elektromagnetischen Feldvektoren oder ferromagnetischen Elementen derart positioniert, dass die Pole der elektromagnetischen Feldvektoren oder der ferromagnetischen Elemente sich anziehende Polaritäten oder sich abstoßende Polaritäten haben. According to another embodiment, the at least one pair of electromagnetic field vectors or ferromagnetic elements is positioned such that the poles of the electromagnetic field vectors or the ferromagnetic elements have attractive polarities or repulsive polarities.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die einen oder mehreren elektromagnetischen Feldvektoren oder Kopplungselemente als eine Scheibe gestaltet, die einen Durchmesser von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,25 cm hat. In anderen Ausführungsformen sind die einen oder mehreren elektromagnetischen Feldvektoren oder Kopplungselemente aus dem Material APC 841 gemacht oder enthalten es andernfalls, oder aus jedwedem geeigneten Material, z. B. wie in Tabelle 3 unten definiert. Das NTP-Plasma, das von der NTP-Quelle zu der EFFM emittiert wird, die eine Plasmastrahlplatte umfasst, wird durch die EFFM konvertiert, die zumindest einen elektromagnetischen Feldvektor und zumindest einen fokussierenden Vektor umfasst, und ausgespeist. In another embodiment, the one or more electromagnetic field vectors or coupling elements are configured as a disk having a diameter of about 0.5 to about 2.25 cm. In other embodiments, the one or more electromagnetic field vectors or couplers are made of or otherwise contain APC 841 material, or any suitable material, e.g. As defined in Table 3 below. The NTP plasma emitted from the NTP source to the EFFM comprising a plasma jet plate is converted by the EFFM comprising at least one electromagnetic field vector and at least one focusing vector and fed out.

Es wird nun auf die 2A und 2B Bezug genommen, die in nicht maßstabsgerechter Weise zwei Gruppen von schematischen Ansichten der EFFM (11a bzw. 11b) illustrieren. Die EFFM 11a umfasst eine Mehrzahl von Magneten, die hier am Umfang der Platte angeordnet sind, während die EFFM 11b zumindest einen (hier: genau einen) Magneten umfasst, der z. B. an dem zentralen inneren Teil der EFFM angeordnet ist. Die EFFM 11a umfasst eine abgerundete strukturierte Platte 1 mit zumindest einer zentralen Öffnung 2, die hinsichtlich ihrer Größe und Form dazu angepasst ist, darin zumindest eine ein Plasma emittierende Quelle zu beherbergen. Entlang des inneren Umfangs der Platte sind eine Mehrzahl von elektromagnetischen Feldvektoren oder Kopplungselementen befestigt, um den Plasmastrahl mit einem elektromagnetischen und/oder ferroelektrischen und/oder piezoelektrischen Element zu konvertieren. Die Plasmastrahlplatte umfasst weiter zumindest einen fokussierenden Vektor (nicht gezeigt). Gemäß einem weiteren Aspekt wird der Plasmastrahl hierin verwendet, um das zumindest eine Feld, das durch den zumindest einen Vektor erzeugt wurde, zu fokussieren, um einen fokussierten Energiefluss bereitzustellen: siehe beispielsweise Vektoren 3a und 3b. Die EFFM wie oben definiert ist mittels einer Vorrichtung 20 mit festlegenden Armen 3D-orientiert und räumlich angeordnet. It will now be on the 2A and 2 B Not in scale, two sets of schematic views of the EFFM ( 11a respectively. 11b ) illustrate. The EFFM 11a comprises a plurality of magnets, which are arranged here on the circumference of the plate, while the EFFM 11b includes at least one (here: exactly one) magnet, the z. B. is arranged at the central inner part of the EFFM. The EFFM 11a includes a rounded textured plate 1 with at least one central opening 2 which is adapted in size and shape to accommodate therein at least one plasma-emitting source. Along the inner periphery of the plate, a plurality of electromagnetic field vectors or coupling elements are mounted to convert the plasma jet with an electromagnetic and / or ferroelectric and / or piezoelectric element. The plasma jet plate further comprises at least one focusing vector (not shown). In another aspect, the plasma jet is used herein to focus the at least one field generated by the at least one vector to provide a focused energy flow: see, for example, vectors 3a and 3b , The EFFM as defined above is by means of a device 20 with defined arms 3D-oriented and spatially arranged.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass die EFFM und insbesondere die Platte und weiter insbesondere die zweite Oberfläche der Platte aus Polymeren gemacht ist oder diese enthält wie 70% Acrylonitridbutadienstyrol (ABS) and Polystyrol (PS). Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass die Platte aus seiner Mischung von Polymeren gemacht ist oder diese enthält wie 70% PS und 30% ABS (Gew.%/Gew.% oder Mol/Mol). It is within the scope of the invention that the EFFM and especially the plate, and more particularly the second surface of the plate, is made of or contains polymers such as 70% acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polystyrene (PS). It is further within the scope of the invention that the plate be made from its Mixture of polymers or contains such as 70% PS and 30% ABS (wt.% / Wt.% Or mol / mol).

In einigen Ausführungsformen wird der Winkel θ zwischen den elektromagnetischen Feldvektoren oder Koppelelementen 3a und 3b zwischen 0,5º und 270º verändert. In some embodiments, the angle θ is between the electromagnetic field vectors or coupling elements 3a and 3b varied between 0.5 ° and 270 °.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass die elektromagnetischen Feldvektoren oder Koppelelemente in Paaren aufgestellt sind, von denen jedes als sein erstes Koppelelement und ein zweites Koppelelement angeordnet ist. Dieses erste Koppelelement ist gegenüber dem zweiten Koppelelement angeordnet, d. h. der Winkel θ zwischen den ersten und den zweiten Koppelelementen ist 180º. It is within the scope of the invention that the electromagnetic field vectors or coupling elements are placed in pairs, each of which is arranged as its first coupling element and a second coupling element. This first coupling element is arranged opposite to the second coupling element, d. H. the angle θ between the first and second coupling elements is 180 °.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass zumindest einer bzw. eines der elektromagnetischen Feldvektoren oder Koppelelemente, d. h. der Magnet aus Kobalt oder einer Kobaltlegierung gemacht ist wie einem Samarium-Kobalt-Magneten (z. B. SmCo₅ oder SmCo Serie 1:5; Sm₂Co₁₇ oder SmCo Serie 2:17), Neodymmagneten, ferromagnetischen, ferroelektrischen oder ferrimagnetischen Materialien wie Fe₃O₄, magnetischem Ferrit, Alfa-Ferrit (α-Fe) und Beta-Eisen (β-Eisen); paramagnetischen Substanzen wie Platin, Aluminium und Sauerstoff; diamagnetischen Mitteln, die von beiden Polen abgestoßen werden. Verglichen mit paramagnetischen und ferromagnetischen Substanzen, diamagnetische Substanzen wie Kohlenstoff, Kupfer, Wasser, Kunstsoff und jedwede Mischungen und Kombinationen davon. It is further within the scope of the invention that at least one of the electromagnetic field vectors or coupling elements, ie, the cobalt or cobalt alloy magnet is made, such as a samarium cobalt magnet (eg, SmCo ₅ or SmCo Series 1: 5, Sm ₂ Co ₁₇ or SmCo series 2:17), neodymium magnets, ferromagnetic, ferroelectric or ferrimagnetic materials such as Fe ₃ O ₄ , magnetic ferrite, alfa-ferrite (α-Fe) and beta-iron (β-iron); paramagnetic substances such as platinum, aluminum and oxygen; diamagnetic agents that are repelled by both poles. Compared with paramagnetic and ferromagnetic substances, diamagnetic substances such as carbon, copper, water, plastic and any mixtures and combinations thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass die EFFM-Platte sechs Koppelelemente aufweist positioniert bei 12 Uhr, 2 Uhr, 4 Uhr, 6 Uhr, 8 Uhr und 10 Uhr. Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, wobei das Koppelelement bei 12 Uhr und/oder 10 Uhr ein Kobalt enthaltendes Koppelelement ist, d. h. ein Magnet. Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, wobei das Koppelelement bei 2 Uhr und/oder 4 Uhr ein Koppelelement vom Magnetittyp ist, d. h. ein Magnet. Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, wobei das Koppelelement bei 6 Uhr und/oder 8 Uhr ein alpha-Ferrit-Koppelelement ist, d. h. ein Magnet. It is further within the scope of the invention that the EFFM plate has six coupling elements positioned at 12 o'clock, 2 o'clock, 4 o'clock, 6 o'clock, 8 o'clock and 10 o'clock. It is further within the scope of the invention, wherein the coupling element at 12 o'clock and / or 10 o'clock is a cobalt-containing coupling element, d. H. a magnet. It is further within the scope of the invention, wherein the coupling element at 2 o'clock and / or 4 o'clock is a magnetic-type coupling element, i. H. a magnet. It is further within the scope of the invention, wherein the coupling element at 6 o'clock and / or 8 o'clock is an alpha-ferrite coupling element, i. H. a magnet.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, wobei die Paare der Pole der Magnete oder der Pole der Koppelelemente eine S-S, N-N oder S-N Orientierung haben. It is further within the scope of the invention that the pairs of poles of the magnets or poles of the coupling elements have an S-S, N-N or S-N orientation.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der NTP-Plasmaentlader in einer Plasmaentladungstechnologie bereitgestellt ist. Nicht beschränkende Beispiele von NTP-Entladungstechnologie innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung schließen Glimm, Korona, einen atmosphärischen Plasmajet (APPJ), dielektrische Grenzflächen- bzw. Barriereentladung, Mikrohohlkathodenentladung (MHCD) gleichförmiges Glimmentladungsplasma bei einer Atmosphäre (OAUGDP), Plasmanadel, einen Atmosphärendruckglimmentlader, einen HochspannungsKoronaentlader mit Gleichspannung, einen HochspannungsKoronaentlader mit negativer Gleichspannung, einen Hochspannungskoronaentlader mit positiver Gleichspannung, einen dielektrischen Grenzflächen- bzw. Barriereentlader mit Blindlage, ein durch eine gleitende Bogenentladung (GD) induziertes Plasma und einen Plasmajet ein. It is further within the scope of the invention that the NTP plasma discharger be provided in a plasma discharge technology. Non-limiting examples of NTP discharge technology within the scope of the present invention include glow, corona, atmospheric plasma jet (APPJ), dielectric barrier discharge, micro hollow cathode discharge (MHCD) uniform glow discharge plasma in one atmosphere (OAUGDP), plasma needle, atmospheric pressure glow discharge, a DC high voltage corona discharger, a DC negative voltage high voltage corona discharger, a positive DC positive voltage corona discharger, a blanked dielectric barrier discharger, a plasma induced discharge arc (GD), and a plasma jet.

Es wird nun auf 3A Bezug genommen, die in nicht maßstabsgerechter Weise eine schematische Ansicht eines atmosphärischen Plasmajets als eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie von Nehra et al. (siehe Nehra V., Kumar A., Dwivedi H. (2008) – „Atmospheric non-thermal plasma sources“, Int. J. Eng. 2(1):53–68 , die hierin als ein Bezug eingebunden ist) ausgeführt wurde, ist eine Entladung, die in der Lage ist, nicht thermische Plasmen bei Atmosphärendruck zu generieren, der Atmosphärendruckplasmajet. Diese Art von APPJ besteht aus zwei konzentrischen Elektroden durch die eine Mischung aus Helium, Sauerstoff oder anderen Gasen fließt. In dieser Anordnung ist die innere Elektrode mit einer 13,56 MHz Hochfrequenzleistung bei einer Spannung zwischen 100-250 V gekoppelt, und die äußere Elektrode ist geerdet. Durch Anwendung der HF-Leistung wird die Entladung gezündet und arbeitet mit einem Grundgas, das zwischen einer äußeren geerdeten zylindischen Elektrode und einer zentralen Elektrode fließt und einen ausströmenden Strom mit hoher Geschwindigkeit von hochreaktiven chemischen Spezies produziert. Die von der Hochfrequenzleistung getriebenen zentralen Elektroden beschleunigen freie Elektronen. Diese energetischen Elektronen durchlaufen unelastische Stöße mit dem Grundgas und produzieren so Moleküle, Atome, freie Radikale und zusätzliche Ionen-Elektronen-Paare im angeregten Zustand. Sobald das Gas das Entladungsvolumen verlässt, gehen Ionen und Elektronen schnell durch Rekombination verloren, aber der schnell strömende Ausfluss enthält noch neutrale metastabile Spezies und Radikale. Die Schlüsselbetriebsmerkmale des APPJ sind wie folgt: (1) Er produziert eine stabile, homogene und uniforme Entladung bei Atmosphärendruck; (2) er arbeitet bei Hochfrequenz-(HF)-Leistung von 250 W und einer Frequenz von 13,56 MHz; (3) das ionisierte Gas von dem Plasmajet tritt durch die Düse aus, wo es auf das Substrat gerichtet und daher in der Downstreamprozessierung genutzt wird; (4) er arbeitet ohne eine dielektrische Abdeckung über der Elektrode und ist frei von Filamenten, Streamern und Lichtbogenbildung; (5) die Gastemperatur der Entladung ist so niedrig wie 50°C, was es erlaubt, empfindliche Oberflächen ohne Schaden zu behandeln, oder so hoch wie 300°C, was es erlaubt, robuste Oberflächen aggressiver zu behandeln. (6) Er zeigt eine große Ähnlichkeit zur Niederdruckgleichspannungsglimmentladung. It will be up now 3A In the drawing, which is not to scale, illustrates a schematic view of an atmospheric plasma jet as an alternative embodiment of the present invention. Like Nehra et al. (see Nehra V., Kumar A., Dwivedi H. (2008) - "Atmospheric Non-Thermal Plasma Sources", Int. J. Eng. 2 (1): 53-68 , which is incorporated herein by reference), is a discharge capable of generating non-thermal plasmas at atmospheric pressure, the atmospheric pressure plasma. This type of APPJ consists of two concentric electrodes through which a mixture of helium, oxygen or other gases flows. In this arrangement, the inner electrode is coupled to a 13.56 MHz radio frequency power at a voltage between 100-250V, and the outer electrode is grounded. By applying the RF power, the discharge is ignited and works with a base gas that flows between an outer grounded cylindrical electrode and a central electrode and produces a high velocity effluent of highly reactive chemical species. The high frequency power driven central electrodes accelerate free electrons. These energetic electrons undergo inelastic collisions with the base gas to produce molecules, atoms, free radicals, and additional excited-state ion-electron pairs. Once the gas leaves the discharge volume, ions and electrons are rapidly lost through recombination, but the fast-flowing outflow still contains neutral metastable species and radicals. The key operational features of the APPJ are as follows: (1) It produces a stable, homogeneous and uniform discharge at atmospheric pressure; (2) it operates at high frequency (RF) power of 250 W and a frequency of 13.56 MHz; (3) the ionized gas from the plasma jet exits through the nozzle where it is directed to the substrate and therefore used in downstream processing; (4) it works without a dielectric cover over the electrode and is free of filaments, streamers and arcing; (5) the gas temperature of the discharge is as low as 50 ° C, which allows to treat sensitive surfaces without damage, or as high as 300 ° C, which makes it possible to treat rugged surfaces more aggressively. (6) It shows a great similarity to the low-pressure Gleichspannungsglimmentladung.

Es wird nun auf 3B Bezug genommen, die immer noch in nicht maßstabsgerechter Weise eine schematische Ansicht eines Koronaentladers (siehe Details in Nehra et al. ) als alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert. Koronoentladungstechnologie beeinhaltet die Erzeugung eines nicht thermischen Plasmas. Sie beeeinflusst direkt die Erzeugung freier Radikale. Die Koronaentladung exisitiert in verschiedenen Formen, abhängig von der Polarität des Feldes und der geometrischen Konfiguration der Elektrode. Koronaentladungsanordnungen umfassend asymmetrische Elektrodenpaare und resultieren von dem elektrischen Feld, das die inhomogenen Elektrodenanordnungen umgibt, das von einer kontinuierlichen oder gepulsten Gleichspannung getrieben wird. Die Entwicklung einer koronaren Entladung umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte: eine asymmetrische Elektrodenkonfiguration wird gemacht; eine Hochspannung wird angewendet und eine freie elektrische Ladung wird verfügbar gemacht; und die Erzeugung einer Vervielfachung eines elektrischen Stroms und eines Lawinendurchschlags. It will be up now 3B Still referring to a not-to-scale schematic view of a corona discharger (see details in FIG Nehra et al. ) as alternative embodiments of the present invention. Corona discharge technology involves the generation of a non-thermal plasma. It directly influences the generation of free radicals. The corona discharge exists in various forms, depending on the polarity of the field and the geometrical configuration of the electrode. Corona discharge arrays comprising asymmetric electrode pairs and resulting from the electric field surrounding the inhomogeneous electrode assemblies driven by a continuous or pulsed DC voltage. The development of a coronary discharge preferably comprises the following steps: an asymmetric electrode configuration is made; a high voltage is applied and a free electric charge is made available; and generating a multiplication of an electric current and avalanche breakdown.

In anderen alternativen Ausführungsformen unter Einbeziehung von DBD-Plasmatrechnologie, entlädt sich das Plasma zwischen zwei Elektroden, wobei zumindest eine Elektrode, die mit einer dielektrischen Lage isoliert ist, in einem weiten Bereich von geometischen Konfigurationen betrieben werden kann wie die klassische Volumenentladung, die Oberflächenentladung und die koplanare Entladung. Volumenentlader können auch entweder planare oder koaxiale Anordnungen haben. In planaren Elektrodenanordnungen sind die beiden Elektroden parallel zueinander und eine oder beide dielektrische Barrieren sind immer angeordnet entweder (i) an der mit Leistung versorgten oder der geerdeten Elektrode oder (ii) an beiden Elektroden oder (iii) zwischen den beiden Metallelektroden. Die Elektroden bei DBD können auch in einer koaxialen Weise mit einer Elektrode innerhalb der anderen angeordnet sein, wobei zumindest eine oder beide dielektrischen Barrieren entweder (i) auf der äußeren Seite der inneren Elektrode / auf der inneren Seite der äußeren Elektrode oder (ii) auf beiden Elektroden gegenüber voneinander oder (iii) zwischen den beiden zylindrischen Elektroden angeordnet sind. Abgesehen von Volumenentladungen existieren auch andere Designs, die entweder eine Oberflächenentladungsgeometrie oder eine koplanere Enladungsgeometrie nutzen. Oberflächenentladungsvorrichtungen haben eine dünne und lange Elektrode auf einer dielektrischen Oberfläche und eine ausgedehnte Gegenelektrode auf der Rückseite des Dielektrikums. In dieser Konfiguration ist der Entladungsspalt nicht klar definiert, so dass die Entladung entlang der dielektrischen Oberfläche propagiert. Es existieren auch Kombinationen von sowohl Volumen- als auch Oberflächenentladungskonfigurationen wie die koplanare Anordnung, die in Plasmaanzeigekonsolen benutzt wird. Die koplanare Entladungsvorrichtung ist gekennzeichnet durch Paare von langen parallelen Elektroden mit entgegengerichteter Polarität, die innerhalb einer dielektrischen Masse nahe einer Oberfläche eingebettet sind. Zusätzlich zu diesen Konfigurationen werden auch andere Varianten von DBD in verschiedenen Anwendungen benutzt. Die typischen Anordnungen von DBD, wie von Nehra et al. gezeigt, weisen zwei wesentliche Enladungsmodi auf, entweder den Filamentmodus, der die übliche Form von Entladung ist, die aus vielen Mikroentladungen zusammengesetzt ist, die zufällig über die Elektrodenoberfläche verteilt sind, oder den homogenen Glimmentladungsmodus, der auch wegen der Ähnlichkeit zu DC-Glimmentladungen als Atmoshsphärendruckglimmentladungsmodus bekannt ist. In other alternative embodiments involving DBD plasma technology, the plasma discharges between two electrodes, wherein at least one electrode insulated with a dielectric layer can operate in a wide range of geometrical configurations, such as classical bulk discharge, surface discharge, and the coplanar discharge. Volume unloaders may also have either planar or coaxial arrangements. In planar electrode arrays, the two electrodes are parallel to each other and one or both of the dielectric barriers are always located either (i) on the powered or grounded electrode or (ii) on both electrodes or (iii) between the two metal electrodes. The electrodes at DBD may also be arranged in a coaxial manner with one electrode within the other, with at least one or both of the dielectric barriers either (i) on the outer side of the inner electrode / on the inner side of the outer electrode, or (ii) on both electrodes are arranged opposite one another or (iii) between the two cylindrical electrodes. Apart from volume discharges, other designs also exist which use either a surface discharge geometry or a co-planar charge geometry. Surface discharge devices have a thin and long electrode on a dielectric surface and an extended back electrode on the back of the dielectric. In this configuration, the discharge gap is not clearly defined so that the discharge propagates along the dielectric surface. There are also combinations of both volume and surface discharge configurations, such as the coplanar arrangement used in plasma display consoles. The coplanar discharge device is characterized by pairs of long parallel electrodes of opposite polarity embedded within a dielectric mass near a surface. In addition to these configurations, other variants of DBD are also used in various applications. The typical arrangements of DBD, as described by Nehra et al. have shown two major modes of discharge, either the filament mode, which is the usual form of discharge composed of many microdischarges randomly distributed across the electrode surface, or the homogeneous glow discharge mode, also because of similarity to DC glow discharges Atmoshsphärendruckglimmentladungsmodus is known.

In einer Ausführungsform wird der fokussierte Energiefluss auf das Subjekt in einer vorbestimmten Weise bzw. einem vorbestimmten Modus, insbesondere einer gepulsten Weise oder einem gepulsten Modus angewendet, welcher bestimmt wird bzw. angepasst wird entsprechend der Klassifikation (d. h. der taxonomischen Klassifikation) des behandelten Subjektes oder entsprechend dem wünschenswerten Effekt. Beispielsweise kann ein fokussierter Energieflusspuls, der dazu gestaltet ist, eine regenerative Wirkung oder eine nützliche Wirkung oder eine biochemische Wirkung auf eine Pflanze zu induzieren, verschieden sein (d. h. hinsichtlich Pulsdauer, Pulsintervallen oder beidem) von dem fokussierten Energieflussprofil, das dazu gestaltet ist, einen therapeutischen oder biologischen oder biochemischen oder regenerativen Prozess oder einen nützlichen Effekt in einem Menschen zu induzieren und/oder von dem fokussierten Energieflussprofil, das dazu gestaltet ist, einen biochemischen Effekt auf Wasser oder Gas oder Rohöl oder Gewebe oder auf einen Mikroorganismus zu induzieren. In one embodiment, the focused energy flow is applied to the subject in a predetermined manner, in particular a pulsed or pulsed mode, which is determined according to the classification (ie taxonomic classification) of the subject being treated or according to the desirable effect. For example, a focused energy flow pulse that is designed to induce a regenerative effect or effect or biochemical effect on a plant may be different (ie, in terms of pulse duration, pulse intervals, or both) from the focused energy flow profile that is designed for it therapeutic or biological or biochemical or regenerative process or to induce a beneficial effect in a human and / or the focused energy flow profile designed to induce a biochemical effect on water or gas or crude oil or tissue or on a microorganism.

Es ist in dem Bereich der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Beeinflussen oder zum Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines Mikroorganismus in einem Substrat bereitzustellen. Das vorbenannte Verfahren umfasst Schritte des: (a) Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; (b) Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; (c) Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und (d) Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. It is within the scope of the present invention to provide a method for affecting or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate. The aforesaid method comprises steps of: (a) providing a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; (b) providing a power flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; (c) providing the Microorganism in the substrate; and (d) operating the EFFM having a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow to the at least one microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei die EFFM einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem elektrischen Feldvektor, einem Magnetfeldvektor, einem elektromagnetischen Feldvektor, einem piezoelektrischen Feldvektor, einem piezoelektrischen Feldvektor und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the EFFM comprises an energy flux vector selected from the group consisting of an electric field vector, a magnetic field vector, an electromagnetic field vector, a piezoelectric field vector, a piezoelectric field vector, and any combination thereof ,

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei die EFFM einen fokussierenden Vektor (oder Fokussierungsvektor) umfasst. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the EFFM comprises a focusing vector (or focusing vector).

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Nahrungsmittel, einer Flüssigkeit, einem Getränk, einer Suspension, einer biologischen Kultur, einem Medium, einem Wachstumsmedium, einer Emulsion, einem biologischen Gewebe, einem biologischen Organismus, einem Mensch, einem Tier, einer Pflanze, einem Fluid, einem Boden, Mineralien, Medien, einem Gas, einem Gemisch von Gas und Flüssigkeit, Gasgemischen, Zellen, Gewebekulturen, Organen und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the substrate is selected from the group consisting of a food, a liquid, a beverage, a suspension, a biological culture, a medium, a growth medium, an emulsion , a biological tissue, a biological organism, a human, an animal, a plant, a fluid, a soil, minerals, media, a gas, a mixture of gas and liquid, gas mixtures, cells, tissue cultures, organs, and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei der Mikroorganismus ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hefe, Bakterien, Archaen, Algen, Pilzen, Protozoen, Viren, Sporen, Hype, Prionen und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the microorganism is selected from the group consisting of yeast, bacteria, archaea, algae, fungi, protozoa, viruses, spores, hype, prions and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei der Mikroorganismus weiter ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Candida, Korynebakterien, aeroben Bakterien, anaeroben Bakterien, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonellen, Bakterien der Enterobacteriaceae-Familie, Bakterien der Listeriaceae-Familie, gram-positive Bakterien, gram-negative Bakterien, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, die Clostridiaceae-Familie, Clostridium, Actinobacteria und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the microorganism is further selected from the group consisting of: Candida, corynebacteria, aerobic bacteria, anaerobic bacteria, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella, Enterobacteriaceae bacteria. Family, Listeriaceae family bacteria, Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, the Clostridiaceae family, Clostridium, Actinobacteria, and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Beeinflussens oder Bewirkens des zumindest einen biologischen Pfades des Mikroorganismus innerhalb von bis zu 24 Stunden ab der Emission des fokussierten Energieflusses auf den Mikroorganismus, insbesondere innerhalb von bis zu 6 Stunden ab der Emission des fokussierten Energieflusses auf den Mikroorganismus. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, additionally comprising steps of affecting or effecting the at least one biological pathway of the microorganism within up to 24 hours from the emission of the focused energy flow to the microorganism, particularly within to to 6 hours from the emission of focused energy flow to the microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Vergleichens der Wirkung auf den zumindest einen biologischen Pfad des Mikroorganismus mit der Wirkung in einem Kontrollorganismus. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, additionally comprising steps of comparing the effect on the at least one biological pathway of the microorganism having the effect in a control organism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei die Wirkung auf zumindest einen biologischen Pfad ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Aktivierungseffekt, Inaktivierungseffekt, metabolischer Effekt, katabolischer Effekt, amphibolischer Effekt, Regenerationseffekt, nachwachsender Effekt, Effekt auf einen biochemischen Pfad, Effekt auf die Erzeugung zumindest einer biochemischen Zusammensetzung, Effekt auf die Erzeugung von rekombinanten Proteinen, Effekt auf die Proteinmutation, Effekt auf das Proteinprofil, Effekt auf die Proteinmodifikation, Sterilisierung, Unfruchtbarmachung, antimikrobieller Effekt, antibakterieller Effekt, Deaktivierungseffekt, Überlebenseffekt, Unfruchtbarkeitseffekt, Verlust der Lebensfähigkeit Effekt, Tötungseffekt, Zerstörungseffekt, Induktionseffekt, Zerstörung von Pathogenen Effekt, bakterieller Zerstörungseffekt, Virenzerstörungseffekt, genetischer Effekt, Wasser- oder Gasdesinfektionseffekt, Effekt auf Wasser- oder Gaskontaminationsparameter, Effekt auf die chemische Zusammensetzung, Effekt auf die Wasser- oder jedwede andere Fluidchemie, Bakterienkonzentrationseffekt, Phenolkonzentration, Effekt auf die chemische Zusammensetzung von Rohöl, Effekt auf Rohölkomponenten und -konzentration, Effekt auf die Produktion und/oder die Zerstörung von Biokraftstoff- oder Biodieselzusammensetzungen und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the effect on at least one biological pathway is selected from the group consisting of: activation effect, inactivation effect, metabolic effect, catabolic effect, amphibole effect, regeneration effect, regrowing effect, Effect on a biochemical pathway, effect on the generation of at least one biochemical composition, effect on the production of recombinant proteins, effect on protein mutation, effect on protein profile, effect on protein modification, sterilization, infertility, antimicrobial effect, antibacterial effect, deactivation effect, Survival effect, infertility effect, loss of viability effect, killing effect, destruction effect, induction effect, destruction of pathogenic effect, bacterial destruction effect, viral destruction effect, genetic effect, water or gas disinfection effect Effect on water or gas contamination parameters, effect on the chemical composition, effect on the water or any other fluid chemistry, bacterial concentration effect, phenol concentration, effect on the chemical composition of crude oil, effect on crude oil components and concentration, effect on production and / or the destruction of biofuel or biodiesel compositions and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, wobei der Effekt auf den zumindest einen biologischen Pfad ein Effekt ist auf zumindest einen biochemischen Pfad für die Produktion einer Zusammensetzung aus gewählt aus der Gruppe bestehend aus Biokraftstoff und/oder Produkten daraus, rekombinanten Proteinen, mutierten Proteinen, Proteinprofil, Biodiesel und/oder Produkten daraus, organischen Verbindungen, metabolischen Verbindungen, Metaboliten, Antibiotika, Prodrugs, Fermentationsprodukten, Säurezusammensetzungen, Gaszusammensetzungen, Alkoholzusammensetzungen, Präkursoren von Aminosäuren, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Isopropanol, 2,3-Butandion, vicinal Diketon, Acetoin, Aceton, 2,3-Butandiol, Methanol, Isobutanol, Butanol, 1-Butanol, n-Butanol, Propandiol, Diesel und jedweder isomeren oder racemischen Verbindung davon, jedweder intermediären Pfadzusammensetzung oder jedwedem Präkursor davon und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, wherein the effect on the at least one biological pathway is an effect on at least one biochemical pathway for the production of a composition selected from the group consisting of biofuel and / or products from them, recombinant proteins, mutant proteins, protein profile, biodiesel and / or products from them, organic compounds, metabolic compounds, metabolites, antibiotics, prodrugs, fermentation products, acid compositions, gas compositions, alcohol compositions, precursors of amino acids, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, isopropanol, 2,3-butanedione, vicinal diketone, acetoin, acetone , 2,3-butanediol, methanol, isobutanol, butanol, 1-butanol, n-butanol, propanediol, diesel and any isomeric or racemic compound thereof, any intermediate pathway composition or any precursor thereof and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie oben definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Bewirkens oder Beeinflussens des zumindest einen biologischen Pfades des Mikroorganismus in dem Substrat während gleichzeitig zumindest im Wesentlichen der pH-Wert, die Wasserstoffperoxidkonzentration oder eine Kombination davon des Substrates beibehalten wird. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined above, additionally comprising steps of effecting or affecting at least one of the biological pathway of the microorganism in the substrate while at least substantially the pH, the hydrogen peroxide concentration or a combination thereof Substrates is maintained.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, ein System bereitzustellen, das in einem Verfahren betrieben wird, wie in irgendeinem des Obigen definiert, wobei das System umfasst: (a) eine Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP- Strahls wie in Tabelle 1 definiert; und (b) eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss, wobei die EFFM zumindest eine Öffnung für den Durchgang des NTP-Strahls aufweist, wobei die EFFM zumindest einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: (i) zumindest einem elektrischen Feldvektor, (ii) zumindest einem Magnetfeldvektor, (iii) zumindest einem elektromagnetischen Feldvektor, (iv) zumindest einem piezoelektrischen Feldvektor und (v) zumindest einem piezomagnetischen Feldvektor, wobei das System zusätzlich mindestens einen fokussierenden Vektor umfasst, der dazu konfiguriert ist, den Plasmastrahl zu fokussieren, und wobei die EFFM in einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert betrieben wird, um den fokussierten Energiefluss hin zu dem zumindest einen Mikroorganismus zu emittieren. It is further within the scope of the invention to provide a system operated in a method as defined in any of the above, the system comprising: (a) a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; and (b) an energy flux focusing device (EFFM) for transitioning the NTP beam into a focused energy flow, the EFFM having at least one aperture for passage of the NTP beam, the EFFM comprising at least one energy flux vector selected from the group consisting of: ( i) at least one electric field vector, (ii) at least one magnetic field vector, (iii) at least one electromagnetic field vector, (iv) at least one piezoelectric field vector, and (v) at least one piezomagnetic field vector, wherein the system additionally comprises at least one focusing vector which is complementary thereto is configured to focus the plasma jet, and wherein the EFFM is operated in a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow toward the at least one microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, wobei das Verfahren eine Wirkung auf die Verbesserung der Produktion von zumindest einer biochemischen Verbindung in dem zumindest einen Mikroorganismus bereitstellt. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above, the method providing an effect on improving the production of at least one biochemical compound in the at least one microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Erntens zumindest einer biochemischen Zusammensetzung. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above additionally comprising steps of harvesting at least one biochemical composition.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Auswählens der biochemischen Zusammensetzung aus der Gruppe bestehend aus Biokraftstoff und/oder Produkten daraus, Biodiesel und/oder Produkten daraus, organischen Verbindunggen, metabolischen Verbindungen, Metaboliten, Antibiotika, Prodrugs, Fermentationsprodukten, Säurezusammensetzungen, Gaszusammensetzungen, rekombinanten Proteinen, mutierten Proteinen, Proteinen, Alkoholzusammensetzungen, Präkursoren von Aminosäuren und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above additionally comprising steps of selecting the biochemical composition from the group consisting of biofuel and / or products thereof, biodiesel and / or products thereof, organic compound, metabolic Compounds, metabolites, antibiotics, prodrugs, fermentation products, acid compositions, gas compositions, recombinant proteins, mutant proteins, proteins, alcohol compositions, precursors of amino acids and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Auswählens der biochemischen Zusammensetzung aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol oder Isopropanol, 2,3-Butandion, vicinal Diketon, Acetoin, Aceton, 2,3-Butandiol, Methanol, Isobutanol, Butanol, 1-Butanol, n-Butanol, Propandiol, das auch als Propanediol oder 1,3-Propandiol bezeichnet wird, jedweder isomeren oder racemischen Verbindung davon, jedweder intermediären Pfadzusammensetzung oder jedwedem Präkursor davon, und jedweder Mischung davon. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above additionally comprising steps of selecting the biochemical composition from the group consisting of ethanol, 1-propanol, 2-propanol or isopropanol, 2,3-butanedione, vicinal diketone, acetoin, acetone, 2,3-butanediol, methanol, isobutanol, butanol, 1-butanol, n-butanol, propanediol, also referred to as propanediol or 1,3-propanediol, any isomeric or racemic compound thereof, any intermediate pathway composition or any precursor thereof, and any mixture thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Induzierens der Produktion von zumindest einer biochemischen Zusammensetzung hin zu einer Konzentration von zwischen ungefähr 5 mg/l bis ungefähr 200 mg/l oder mehr und insbesondere von zwischen ungefähr 10 mg/l bis ungefähr 100 mg/l oder mehr. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above additionally comprising steps of inducing the production of at least one biochemical composition to a concentration of between about 5 mg / L to about 200 mg / L or more and more preferably between about 10 mg / L to about 100 mg / L or more.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, wobei das Verfahren eine Wirkung bereitstellt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sterilisierung, Tötung, Deaktivierung, Inaktivierung, Unfruchtbarmachung und jedweder Kombination davon des zumindest einen Mikroorganismus. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above, wherein the method provides an effect selected from the group consisting of sterilization, killing, deactivation, inactivation, infertility, and any combination thereof of the at least one microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert bereitzustellen, zusätzlich umfassend Schritte des Bereitstellens der zumindest einen biologischen Wirkung in zumindest einem Mikroorganismus ohne eine signifikante Veränderung des pH-Wertes oder der Wasserstoffperoxidkonzentration oder einer Kombination davon des Substrates, das den zumindest einen Mikroorganismus beherbergt. It is further within the scope of the invention to provide the method as defined in any of the above additionally comprising steps of providing the at least one biological effect in at least one microorganism without a significant change in pH or pH Hydrogen peroxide concentration or a combination thereof of the substrate harboring the at least one microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, ein System zum Bewirken zumindest eines biologischen Pfades eines Mikroorganismus in einem Substrat bereitzustellen. Das vorbenannte System umfasst: (a) eine Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls wie in Tabelle 1 definiert; und (b) eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss, wobei die EFFM zumindest eine Öffnung für den Durchgang des NTP-Strahls aufweist und wobei die EFFM zumindest einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: (i) zumindest einem elektrischen Feldvektor, (ii) zumindest einem Magnetfeldvektor, (iii) zumindest einem elektromagnetischen Feldvektor, (iv) zumindest einem piezoelektrischen Feldvektor und (v) zumindest einem piezomagnetischen Feldvektor, wobei das System zusätzlich zumindest einen fokussierenden Vektor umfasst, der dazu konfiguriert ist, den Plasmastrahl zu fokussieren, und wobei die EFFM in einem vorbestimmten gepulsten Profil wie in Tabelle 2 definiert betrieben wird, um den fokussierten Energiefluss hin zu dem zumindest einen Mikroorganismus zu emittieren. It is further within the scope of the invention to provide a system for effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate. The aforesaid system comprises: (a) a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP beam as defined in Table 1; and (b) a power flow focusing device (EFFM) for transitioning the NTP beam into a focused energy flow, the EFFM having at least one aperture for passage of the NTP beam, and wherein the EFFM comprises at least one energy flux vector selected from the group consisting of: ( i) at least one electric field vector, (ii) at least one magnetic field vector, (iii) at least one electromagnetic field vector, (iv) at least one piezoelectric field vector, and (v) at least one piezomagnetic field vector, wherein the system additionally comprises at least one focusing vector associated therewith is configured to focus the plasma jet and wherein the EFFM is operated in a predetermined pulsed profile as defined in Table 2 to emit the focused energy flow toward the at least one microorganism.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das System wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei die ein NTP emittierende Quelle ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem dielektrischen Grenzflächen- oder Barrierenentlader, einem Atmosphärendruckglimmentlader, einem Koronaplasmaentlader, einem Gleichhochspannungskoronaentlader, einem Hochspannungskoronaentlader mit negativer Gleichspannung, einem Hochspannungskoronaentlader mit positiver Gleichspannung, einem Grenzflächen- oder Barrierenentlader mit Blindlage, einem durch eine gleitende Bogenentladung (GD) induzierten Plasma und einem Plasmajet. It is further within the scope of the invention to disclose the system as defined in any of the above, wherein the NTP emitting source is selected from the group consisting of a dielectric interface or barrier discharger, an atmospheric pressure glow discharge, a corona plasma discharger, a DC high voltage corona discharger High Voltage Corona Discharger with Negative DC Voltage, High Voltage Corona Discharger with Positive DC Voltage, Blanked Barrier or Barrier Discharger, Plasma Induced Arc (GD), and Plasma Jet.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das System wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der zumindest eine Energieflussvektor oder das zumindest eine Koppelelement zumindest teilweise Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidendifluorid (PVDF), PZT, Bleizirkoniumtitanat, ferroelektrische Oxide, Pb[Zr_(x)Ti_(1-x)]O₃, PbZrO₃, PbTiO₃, Bariumtitanat (BaTiO₃), (Ba, Sr)TiO₃, Ba_(1-x) Sr_(x)TiO₃, ein ferroelektrisches Material gekennzeichnet durch zumindest eines von Piezoelektrizität, Pyroelektrizität und Speichereigenschaften, einen Permanentmagneten, einen Elektromagneten, einen supraleitenden Magneten, Kobalt, Magnetit (Fe₃O₄), α-Ferrit (α-Fe), Eisen, ferromagnetische Legierungen, piezomagnetische Ferritmaterialien, magnetoelektrische keramische Materialien und jedwede Kombination davon umfasst. It is further within the scope of the invention to disclose the system as defined in any of the above, wherein the at least one energy flow vector or the at least one coupling element at least partially comprises polyvinylidene fluoride, polyvinylidene difluoride (PVDF), PZT, lead zirconium titanate, ferroelectric oxides, Pb [Zr _{( x)} Ti _(1-x) ] O ₃ , PbZrO ₃ , PbTiO ₃ , barium titanate (BaTiO ₃ ), (Ba, Sr) TiO ₃ , Ba _(1-x) Sr _(x) TiO ₃ , a ferroelectric material characterized by at least one of piezoelectricity, pyroelectricity and storage properties, a permanent magnet, an electromagnet, a superconducting magnet, cobalt, magnetite (Fe ₃ O ₄ ), α-ferrite (α-Fe), iron, ferromagnetic alloys, piezomagnetic ferrite materials, magnetoelectric ceramic materials, and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das System wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der zumindest eine fokussierende Vektor oder das zumindest eine fokussierende Element ein Material oder Element umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Reflektorbeschichtung, Metallen, Eisen, Metalllegierungen, Edelstahl, Aluminium, Silber, Gold und Mischungen davon, einer dielektrischen Beschichtung, einer Ultraviolettbeschichtung, UV-reflektierenden Materialien, 100–280 nm reflektierenden Materialien, Glas, amorphen Materialien, festen Materialien, unlöslichen Materialien, kristallinen Materialien, Polymeren und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to disclose the system as defined in any of the above, wherein the at least one focusing vector or the at least one focusing element comprises a material or element selected from the group consisting of a reflector coating, metals, iron, Metal alloys, stainless steel, aluminum, silver, gold and mixtures thereof, a dielectric coating, an ultraviolet coating, UV-reflective materials, 100-280 nm reflective materials, glass, amorphous materials, solid materials, insoluble materials, crystalline materials, polymers and any combination from that.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das System wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der zumindest eine Energieflussvektor oder das zumindest eine Energieflusselement angeordnet ist in zumindest einer Gruppe von Paaren oder Tripeln oder in zumindest einer Gruppe von mehr als drei Elementen. It is further within the scope of the invention to disclose the system as defined in any of the above, wherein the at least one energy flow vector or the at least one energy flow element is arranged in at least one group of pairs or triples or in at least one group of more than three elements ,

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das System wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der fokussierte Energiefluss gekennzeichnet ist durch zumindest einen Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Dosisbereich von zwischen ungefähr 0,1 J/cm² bis ungefähr 4 J/cm², einem Frequenzbereich von zwischen ungefähr 100 Hz und ungefähr 20 MHz, einer relativen Dielektrizitätzkonstanten in einem Bereich von zwischen ungefähr 500 und ungefähr 2500, einer piezoelektrischen Ladungskonstanten in einem Bereich von zwischen ungefähr 100 (10^–12 C/N oder 10^–12 m/V) bis ungefähr 1000 (10^–12 C/N oder 10^–12 m/V), einer piezoelektrischen Spannungskonstanten in einem Bereich von zwischen ungefähr 5 (10^–3 Vm/N or 10^–3 m²/C) bis ungefähr 50 (10^–3 Vm/N or 10^–3 m²/C), einer Frequenzkonstanten in einem Bereich von zwischen ungefähr 1000 (Hz·m oder m/s) bis ungefähr 5000 (Hz·m oder m/s) und jedweder Kombination davon It is further in the scope of the invention to disclose the system as defined in any of the above, wherein in the focused energy flow is through at least one parameter selected from the group consisting of a dose range of between about 0.1 J / cm ² to about 4 J / cm ² , a frequency range of between about 100 Hz and about 20 MHz, a relative dielectric constant in a range of between about 500 and about 2500, a piezoelectric charge constant in a range of between about 100 (10 ^-12 C / N or 10 ^-12 m / V) to about 1000 (10 ^-12 C / N or 10 ^-12 m / V), a piezoelectric voltage constant in a range of between about 5 (10 ^-3 Vm / N or 10 ^-3 m ² / C) to about 50 (10 ^-3 Vm / N or 10 ^-3 m ² / C), a frequency constant in a range of between about 1000 (Hz · m or m / s) to about 5000 (Hz · m or m / s) and any combination thereof

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, das System wie in irgendeinem des Obigen definiert zu offenbaren, wobei der fokussierte Energiefluss dazu angepasst ist, zumindest einen biologischen oder biochemischen Effekt bereitzustellen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus zumindest einem gehirnbezogenen Parameter, einem Proteinfingerabdruck oder -profil, einer enzymatischen Aktivität, einer Proteinkristallisierung, zumindest einer medizinischen oder therapeutischen Wirkung, zumindest einem Pflanzenparameter, zumindest einem Wasserparameter, zumindest einem Luftverschmutzungsparameter, zumindest einem Fluid- oder Gasparameter, zumindest einem Öl- oder Rohölparameter, der Behandlung von gasförmigen Emissionen, einer Ozonbehandlung, einer erhöhten funktionalen Erholung nach einer disruptiven Wirkung, zumindest einem Immunsystemparameter, zumindest einem hautbezogenen Parameter, der Wundheilung, der Erholung von einer bakteriellen Infektion, der Erholung von einer Virusinfektion, der Geweberegeneration, der Schmerzlinderung, einer antioxidativen Aktivität, zumindest einer rheologischen Eigenschaft, einem in-vivo-Effekt, einem in-vitro-Effekt und jeder Kombination davon. It is further within the scope of the invention to disclose the system as defined in any of the above, wherein the focused energy flow is adapted to provide at least one biological or biochemical effect selected from the group consisting of at least one brain-related one Parameter, a protein fingerprint or profile, an enzymatic activity, a protein crystallization, at least one medicinal or therapeutic effect, at least one plant parameter, at least one water parameter, at least one air pollution parameter, at least one fluid or gas parameter, at least one oil or crude oil parameter, of the treatment gaseous emissions, ozone treatment, increased functional recovery after a disruptive effect, at least one immune system parameter, at least one skin related parameter, wound healing, recovery from bacterial infection, recovery from viral infection, tissue regeneration, pain relief, antioxidant activity , at least one rheological property, an in vivo effect, an in vitro effect and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass die EFFM einen Controller bzw. ein Steuergerät zum Betreiben der EFFM in einer vordefinierten gepulsten Weise umfasst. It is further within the scope of the invention that the EFFM include a controller for operating the EFFM in a predefined pulsed manner.

Gemäß einer Hauptausführungsform der Erfindung wird der fokussierte Energiefluss, der von dem System der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, in einer vorbestimmten gepulsten Weise angewendet. According to a main embodiment of the invention, the focused energy flow generated by the system of the present invention is applied in a predetermined pulsed manner.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass die ein NTP-Plasma emittierende Quelle des Systems wie in irgendeinem des Obigen definiert auf der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche der Plasmastrahlplatte angebracht ist. It is within the scope of the invention that the NTP plasma emitting source of the system be mounted on the second opposite surface of the plasma jet plate as defined in any of the above.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass das System wie in irgendeinem des Obigen definiert weiter dazu angepasst ist, Pulse des fokussierten Energieflusses in einer vorbestimmten Weise bereitzustellen. In einer spezifischen Ausführungsform umfasst das System eine Steuer- oder Regelvorrichtung zum Bereitstellen der fokussierten Energieflusspulse in einer vorbestimmten Weise. Solch eine Vorrichtung kann einen computergestützten Algorithmus oder Software umfassen. It is within the scope of the invention that the system, as defined in any of the above, is further adapted to provide pulses of focused energy flow in a predetermined manner. In a specific embodiment, the system includes a control device for providing the focused energy flow pulses in a predetermined manner. Such a device may include a computer-aided algorithm or software.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine Energieflussvektor des Systems wie in irgendeinem des Obigen definiert ein ferroelektrisches Material umfasst, das gekennzeichnet ist durch zumindest eines von Piezoelektrizität, Pyroelektrizität und Speichereigenschaften. It is within the scope of the invention that the at least one energy flux vector of the system, as defined in any of the above, comprises a ferroelectric material characterized by at least one of piezoelectricity, pyroelectricity and storage characteristics.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine fokussiernde Vektor oder das zumindest eine fokussierende Element zumindest teilweise ein Material oder Element umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Reflektorbeschichtung, Metallen wie Eisen und Legierungen davon, Edelstahl, Aluminium, Silber, Gold und Mischungen davon, einer dielektrischen Beschichtung, einer Extremultraviolettbeschichtung, Hochenergie-UV, Glas, amorphen Materialien, festen Materialien, kristallinen Materialien, Polymeren und jedweder Kombination davon. It is within the scope of the invention that the at least one focusing vector or element at least partially comprises a material or element selected from the group consisting of a reflector coating, metals such as iron and alloys thereof, stainless steel, aluminum, silver, gold and mixtures thereof, a dielectric coating, an extreme ultraviolet coating, high energy UV, glass, amorphous materials, solid materials, crystalline materials, polymers, and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass die zumindest eine Plasmastrahlöffnung in der Mitte der Plasmastrahlplatte positioniert ist. It is further within the scope of the invention that the at least one plasma jet opening be positioned in the center of the plasma jet plate.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine fokussiernde Vektor oder das zumindest eine fokussierende Element in der Mitte der Plasmastrahlplatte positioniert ist. It is further within the scope of the invention that the at least one focusing vector or the at least one focusing element is positioned in the center of the plasma jet plate.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine fokussiernde Vektor oder das zumindest eine fokussierende Element radial um die Plasmastrahlöffnung herum positioniert ist. It is further within the scope of the invention that the at least one focusing vector or the at least one focusing element is positioned radially around the plasma jet aperture.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine Energieflussvektor oder das zumindest eine Energieflusselement in zumindest einer Gruppe von Paaren oder Tripeln oder in zumindest einer Gruppe von mehr als drei Elementen angeordnet ist. It is further within the scope of the invention that the at least one energy flow vector or the at least one energy flow element is arranged in at least one group of pairs or triples or in at least one group of more than three elements.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine Energieflussvektor oder das zumindest eine Energieflusselement ein Magnetfeld in einem Bereich von 25 µT bis 10 T und höher bereitstellt. It is further within the scope of the invention that the at least one energy flow vector or the at least one energy flow element provides a magnetic field in a range of 25 μT to 10 T and higher.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der zumindest eine fokussiernde Vektor oder das zumindest eine fokussierende Element einen, zwei, drei oder mehr fokussierende Vektoren umfasst, oder dass der zumindest eine fokussierende Vektor in einer ringartigen Form konfiguriert ist, die die Plasmastrahlöffnung umgibt. It is further within the scope of the invention that the at least one focusing vector or the at least one focusing element comprises one, two, three or more focusing vectors, or that the at least one focusing vector is configured in a ring-like shape surrounding the plasma jet aperture ,

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der fokussierte Energiefluss in einer Abfolge von Pulsen angewendet wird, die vorbestimmte Häufigkeiten und Dauern haben. It is further within the scope of the invention that the focused energy flow be applied in a sequence of pulses having predetermined frequencies and durations.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der fokussierte Energiefluss in einer Abfolge von Pulsen angewendet wird, die gekennzeichnet sind durch einen konstanten Frequenzwert. It is further within the scope of the invention that the focused energy flow be applied in a sequence of pulses characterized by a constant frequency value.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der fokussierte Energiefluss in einer Abfolge von Pulsen angewendet wird, die gekennzeichnet sind durch eine wachsende Dauer und/oder wachsende Pulsintervalle. It is further within the scope of the invention that the focused energy flow be applied in a sequence of pulses characterized by increasing duration and / or growing pulse intervals.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der fokussierte Energiefluss in einer Abfolge von Pulsen angewendet wird, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Nanosekundenpulse, Millisekundenpulse, Sekundenpulse und einer Kombination davon. It is further within the scope of the invention that the focused energy flow be applied in a sequence of pulses selected from the group consisting of nanosecond pulses, millisecond pulses, second pulses, and a combination thereof.

Es ist in dem Bereich der Erfindung, dass das Verfahren wie in irgendeinem des Obigen definiert nützlich ist zum Behandeln von Objekten, Menschen, Tieren, Pflanzen, Nahrungsmitteln und Fluiden wie Wasser, Öl, Rohöl, Milch, Honig, Emusionen, Ketchup, Blut, Suspensionen, anderen Medien, Gasen und Flüssigkeiten und Mischungen davon. It is within the scope of the invention that the process as defined in any of the above is useful for treating objects, humans, animals, plants, foods and fluids such as water, oil, crude oil, milk, honey, emulsions, ketchup, blood, Suspensions, other media, gases and liquids and mixtures thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass das Verfahren dazu angepasst ist, eine Wirkung auf einen biologischen Pfad von Zellen, Geweben, Gewebekulturen, Organen und einer Kombination davon bereitzustellen. It is further within the scope of the invention that the method is adapted to provide an effect on a biological pathway of cells, tissues, tissue cultures, organs and a combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass das Verfahren dazu angepasst ist, eine Wirkung unterhalb dem äußeren Integument des behandelten Subjektes bereitzustellen. It is further within the scope of the invention that the method is adapted to provide an effect below the outer integument of the treated subject.

Es ist weiter innerhalb des Bereichs der Erfindung, dass das Verfahren dazu angepasst ist, einen synergistischen Effekt bereitzustellen im Hinblick auf das Induzieren eines therapeutischen oder regenerativen oder biologischen oder nützlichen Effektes auf das Subjekt im Vergleich zu dem Effekt, der von jedem der Energieflussvektoren oder der fokussierenden Vektoren induziert wird, wenn sie individuell verabreicht werden. It is further within the scope of the invention that the method is adapted to provide a synergistic effect in terms of inducing a therapeutic or regenerative or biological or beneficial effect on the subject as compared to the effect derived from each of the energy flow vectors or inducing vectors when administered individually.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der Ausspeisungseffekt des fokussierten Energieflusses durch Detektionsmittel und -verfahren detektiert werden kann einschließlich – unter anderen – durch direkte Maßnahmen bzw. Messungen wie durch Visualisierungsmittel für ein ausgespeistes Gas („gas discharge visualization“ - GDV), Kirlian-Fotografie- Mittel, eine digitale Visualisierung des Biofeldes (DVB), ein Scanning-Elektronenmikroskop (SEM), ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) und durch indirekte Messungen wie ein SQUID („Superconducting Quantum Interference Device“), eine Biophotonmessung, eine Biophotonbildgebung, eine CCD-Vorrichtung („charge-coupled device“), eine Fotomultiplierröhre (PT), eine Magnetresonanzbildgebung (MRI), Kernmagnetresoananzspektroskopie (NMR), elektrophotonische Bildgebung oder eine Elektro-Photon-Bildgebung (EPI). It is further within the scope of the invention that the outflow effect of the focused energy flow may be detected by detection means and methods including, among others, direct measurements such as gas discharge visualization (GDV). , Kirlian photography means, a digital visualization of the biofield (DVB), a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM) and by indirect measurements such as a SQUID ("Superconducting Quantum Interference Device"), a Biophotonmessung, a Biophotonbildgebung , a charge-coupled device (CCD), a photomultiplier tube (PT), magnetic resonance imaging (MRI), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), electrophotonic imaging or electro-photon imaging (EPI).

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass die verbesserten Wasserparameter ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem Oxidationseffekt, einer Induktion einer Degradierung von organischen Verbindungen, der Wasserreinigung, der Zerstörung von Pathogenen wie Bakterien und Viren, der Reinigung von radioaktiven Isotopen und Schwermetallen, der Sterilisierung, den pH-Werten, den Wasserstoffperoxidwerten, der Wasserdesinfektion, Wasserkontaminationsparametern, der Wirkung auf Mineralionen wie Kalzium und Magnesium, der Oxidation von anorganischen Ionen und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention that the improved water parameters are selected from the group consisting of an oxidizing effect, induction of degradation of organic compounds, water purification, destruction of pathogens such as bacteria and viruses, purification of radioactive isotopes and heavy metals sterilization, pH values, hydrogen peroxide values, water disinfection, water contamination parameters, action on mineral ions such as calcium and magnesium, oxidation of inorganic ions and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der Proteinfingerabdruck oder das Proteinprofil assoziiert ist mit einem zellulären Pfad oder einer Proteinfamilie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Signaltransduktion, der Stressantwort, dem Zellzyklus, der Antioxidation, der DNA-Reparatur, der Replikation, den Blutplasmaproteinen, den Glykoproteinen, den Lypoproteinen, den Signalproteinen, den therapeutischen Proteinen und jedweder Kombination davon. It is further within the scope of the invention that the protein fingerprint or protein profile be associated with a cellular pathway or protein family selected from the group consisting of signal transduction, stress response, cell cycle, antioxidant, DNA repair, replication, the blood plasma proteins, the glycoproteins, the lypoproteins, the signaling proteins, the therapeutic proteins and any combination thereof.

Es ist weiter in dem Bereich der Erfindung, dass der Proteinfingerabdruck oder das Proteinprofil assoziiert ist mit einem Proteinmitglied aus der Gruppe bestehend aus Transferin, Amyloidserum A, XPA, PKB, IMP, MMR, XPA, hTLRs, NE, Transthyretin, LRR, Ku, NLR, Katalase, Superoxiddismutase, Peroxidasen, PAT, LTP, Apm1, NLR, LPAF, beta- Glucanasen, Ferredoxin und jedweder Kombination. It is further within the scope of the invention that the protein fingerprint or protein profile is associated with a protein member selected from the group consisting of transferin, amyloid serum A, XPA, PKB, IMP, MMR, XPA, hTLRs, NE, transthyretin, LRR, Ku, NLR, catalase, superoxide dismutase, peroxidases, PAT, LTP, Apm1, NLR, LPAF, beta-glucanases, ferredoxin and any combination.

Gemäß einigen Aspekten umfasst das System der vorliegenden Erfindung einen Gasplasmaflussregulator oder eine Gasplasmaüberwachungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Gasplasmaflussparameter zu steuern und/oder zu überwachen wie den Durchfluss, den Fließdruck, den Massenfluss und die Gasplasmazusammensetzungsverhältnisse. Das System kann eine Steuer- oder Regelvorrichtung umfassen, um fokussierte Energieflusspulse in einer vorbestimmten Weise bereitzustellen. Solch eine Vorrichtung kann einen implementierten computergestützten Algorithmus oder Software umfassen. In some aspects, the system of the present invention includes a gas plasma flow regulator or a gas plasma monitoring device configured to control and / or monitor gas plasma flow parameters, such as flow, flow pressure, mass flow, and gas plasma composition ratios. The system may include a control device to provide focused energy flow pulses in a predetermined manner. Such a device may include an implemented computer-aided algorithm or software.

Um die Erfindung zu verstehen und zu sehen, wie sie in die Praxis umgesetzt werden kann, werden nun eine Mehrzahl von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den folgenden Beispielen beschrieben werden, jedoch nur als nicht beschränkendes Beispiel. In order to understand the invention and to see how it can be put into practice, a plurality of preferred embodiments will now be described with reference to the following examples, but only by way of non-limiting example.

Beispiel 1 – Wirkung auf Wasserchemieparameter: Example 1 - Effect on water chemistry parameters:

Die Wirkung der Behandlung mit fokussiertem Energiefluss wird hierin bezüglich der chemischen Analyse von Wasserparametern beurteilt. Es ist innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, dass das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf seine Wirkungen auf Fluide und insbesondere auf Wasser getestet wird. The effect of the focused energy flow treatment is assessed herein with respect to the chemical analysis of water parameters. It is within the scope of the present invention to test the system and method of the present invention for its effects on fluids, and more particularly, on water.

Ein exemplarisches System demonstriert eine Wirkung auf Wasserchemieparameter. In dieser Ausführungsform wird ein Gerät umfassend eine EFFM zum Anwenden eines fokussierten Energieflusses (d. h. erzeugt durch magnetische und/oder elektrische Felder) verwendet, um die Wirkung des entladenen fokussierten Energieflusses auf die Wasserchemie, d. h. den pH-Wert des Wassers und die H₂O₂-Konzentration, zu testen. An exemplary system demonstrates an effect on water chemistry parameters. In this embodiment, an apparatus comprising an EFFM for applying a focused energy flow (ie, generated by magnetic and / or electric fields) is used to determine the effect of the discharged focused energy flow on the water chemistry, ie, the pH of the water and the H ₂ O ₂ concentration, test.

Experimentelles Verfahren: Experimental procedure:

Teilproben von 10 ml destilliertem Wasser wurden fokussierten Energieflussbehandlungen von 8, 15, 22, 29 Zyklen gemäß den in Tabelle 2 definierten Pulsprofilen ausgesetzt. Die Entfernung zwischen der Oberfläche des behandelten Wassers und der Plasmajetentladung war ungefähr 4,5 cm Partial samples of 10 ml of distilled water were subjected to focused energy flux treatments of 8, 15, 22, 29 cycles according to the pulse profiles defined in Table 2. The distance between the surface of the treated water and the plasma jet discharge was about 4.5 cm

pH-Messungen: pH measurements:

pH-Messungen wurden unter Verwendung eines inoLab^® Multi 9310 IDS Multiparametersystems mit IDS-Sensoren (WTW - Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH, Deutschland) durchgeführt. Das inoLab^® Multi 9310 IDS war ausgerüstet mit einem ADA S7/IDS Adapter (WTW GmbH, Deutschland) und einer SenTix^®Mic pH-Elektrode (Ø = 4,5mm, WTW GmbH, Deutschland), um den pH-Bereich von 0–14 zu untersuchen. pH measurements were performed using a inoLab ^® Multi 9310 IDS multi-parameter system with IDS sensors (WTW - Germany Technological workshops GmbH) performed. The inoLab ^® Multi 9310 IDS was equipped with an ADA S7 / IDS adapter (WTW GmbH, Germany) and a SenTix ^® Mic pH electrode (Ø = 4.5 mm, WTW GmbH, Germany) to adjust the pH range from 0- 14 to examine.

Wasserstoffperoxid: hydrogen peroxide:

Wasserstoffperoxid (H₂O₂) wurde fotometrisch bestimmt aufgrund der Reaktion mit Titanyl(IV)sulfat in Schwefelsäurelösung. Absorptionsmessungen des entsprechenden Endproduktes Peroxotitanylsulfat wurden mit einem UV-3100PC UV/VIS-Scan-Spektralphotometer (VWR International GmbH, Deutschland) bei Ø = 405 nm durchgeführt. Hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ) was determined photometrically by reaction with titanyl (IV) sulfate in sulfuric acid solution. Absorption measurements of the corresponding end product peroxotitanyl sulfate were carried out with a UV-3100PC UV / VIS scan spectrophotometer (VWR International GmbH, Germany) at Ø = 405 nm.

In dieser Ausführungsform ist die Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) mit einer ferroelektrischen Platte als Energieflussvektor bestückt. Die ferroelektrische Platte ist vorzugsweise wie folgt charakterisiert: Sie hat einen Durchmesser Ø von ungefähr 1 bis 2,25 cm und sie ist aus piezoelektrischem Material wie APC 841 gemacht, wie das in der Tabelle 3 unten beschrieben ist. In this embodiment, the energy flow focusing device (EFFM) is equipped with a ferroelectric plate as the energy flow vector. The ferroelectric plate is preferably characterized as follows: it has a diameter Ø of about 1 to 2.25 cm and is made of piezoelectric material such as APC 841 as described in Table 3 below.

Es wird nun auf Tabelle 3 Bezug genommen, die die physikalischen und piezoelektrischen Eigenschaften von APC-Materialien beschreibt, die unter http://www.americanpiezo.com/apc-materials/piezoelectric-properties.html verfügbar sind. Tabelle 3: Ausgewählte Eigenschaften von gewissen Ausführungsformen des EFFM

Reference is now made to Table 3, which describes the physical and piezoelectric properties of APC materials disclosed in U.S. Pat http://www.americanpiezo.com/apc-materials/piezoelectric-properties.html Are available. Table 3: Selected Properties of Certain Embodiments of the EFFM

Gemäß spezifischen Ausführungsformen bezieht sich dieses Beispiel auf Eigenschaften der EEFM umfassend ein ferroelektrisches Material APC841. According to specific embodiments, this example relates to properties of the EEFM comprising a ferroelectric material APC841.

Es ist innerhalb des Bereiches der Erfindung, dass das System der vorliegenden Erfindung dazu konfiguriert ist, verbesserte Eigenschaften bereitzustellen, d. h. eine Verbesserung von zumindest 5% relativ zu den in Tabelle 3 vorgestellten Eigenschaften. It is within the scope of the invention that the system of the present invention is configured to provide improved properties, ie, an improvement of at least 5% relative to the properties presented in Table 3.

Es wird hierin anerkannt, dass die Wasserqualitätscharakteristiken häufig im Bezug zu einer Gruppe von Normen verwendet werden, denen gegenüber deren Erfüllung bewertet werden kann. Die üblichsten Normen, die verwendet werden, um die Wasserqualität zu bewerten, beziehen sich auf die Gesundheit des Ökosystems, die Sicherheit bei menschlichem Kontakt und des Trinkwassers wie auch auf den menschlichen medizinischen Prozess. Verschiedene Verwendungen gegen Anlass zu verschiedenen Bedenken und daher werden verschiedene Normen in Betracht gezogen. Das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird in einer nicht beschränkenden Weise für Wasser oder irgendein anderes Fluid wie eine Emulsion, Suspension (z. B. eine mikrobielle Suspension), Öl, Rohöl, ein Nahrungsmittel, ein Getränk, Milch usw. oder die Gasreinigung, Desinfektion oder die Reinigung von Schwermetallen oder von Umweltverschmutzung verwendet. Andere Parameter, die durch eine Exposition gegenüber der hierin offenbarten fokussierten Energieflussbehandlung beeinflusst werden können, schließen in nicht beschränkender Weise ein: pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Sauerstoffperoxid, Stickoxid (NO), Nitrat (NO₃) und Nitrit (NO₂), biochemische Verbindungen oder Metabolitenproduktion, Leitfähigkeit, chemische Zusammensetzung, Sauerstoffreduktionspotential (ORP), Bakterienkonzentration, d. h. E. coli, und Trübung. Gemäß einigen Aspekten schließen die von dem System und den Verfahren der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Wirkungen jeden biologischen Effekt auf ein Fluid oder eine Flüssigkeit ein, die irgendeine Probe, Subjekt oder Substrat enthält, dessen Hauptkomponente eine Flüssigkeit ist, wie biologisches Gewebe oder eine mikrobielle Suspension oder ein Nahrungsmittel oder Öl. It is recognized herein that the water quality characteristics are often used in relation to a group of standards against which performance can be assessed. The most common norms used to assess water quality relate to the health of the ecosystem, the safety of human contact and drinking water as well as the human medical process. Different uses against various concerns and therefore different standards are considered. The system and method of the present invention is provided in a non-limiting manner for water or any other fluid such as an emulsion, suspension (e.g., a microbial suspension), oil, crude oil, food, drink, milk, etc. or the like Gas cleaning, disinfection or the cleaning of heavy metals or pollution used. Other parameters which may be affected by exposure to the focused energy flux treatment disclosed herein include but are not limited to: pH, dissolved oxygen, oxygen peroxide, nitric oxide (NO), nitrate (NO ₃ ) and nitrite (NO ₂ ), biochemical compounds or metabolite production, conductivity, chemical composition, oxygen reduction potential (ORP), bacterial concentration, ie E. coli, and turbidity. In some aspects, the effects provided by the system and method of the present invention include any biological effect on a fluid or fluid containing any sample, subject or substrate whose major component is a fluid, such as biological tissue or a microbial suspension or fluid a food or oil.

In anderen Ausführungsformen kann das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Reinigungseffekte auf behandeltes Wasser oder ein behandeltes Fluid im Vergleich zu einer Kontrollprobe zu verursachen. Der Reinigungseffekt kann durch Parameter festgestellt werden, die mit Wasser oder irgendeinem anderen Fluid wie Öl, Rohöl, Milch usw. oder der Gasqualität oder -reinigung, der Desinfektion oder der Kontamination assoziiert sind. Diese Parameter können chemische, physikalische und biologische Charakteristiken von Wasser oder irgendeinem anderen Fluid wie Öl, Rohöl, Milch usw. oder Gas sein. In other embodiments, the system and method of the present invention may be used to cause cleaning effects on treated water or a treated fluid as compared to a control sample. The cleaning effect may be determined by parameters associated with water or any other fluid such as oil, crude oil, milk, etc. or gas quality or purification, disinfection or contamination. These parameters may be chemical, physical and biological characteristics of water or any other fluid such as oil, crude oil, milk, etc., or gas.

Diese Wirkungen können beispielsweise durch das folgende Verfahren erreicht werden: These effects can be achieved, for example, by the following method:

Plasma wird von einem Plasmaemitter bereitgestellt, d. h. einer Vorrichtung wie in den 3A oder 3B illustriert. Ein fokussierter Energiefluss wird erzeugt und auf die Testsubjekte unter Verwendung der EFFM der vorliegenden Erfindung angewendet, d. h. wie in 1 illustriert. Plasma is provided by a plasma emitter, ie a device such as the 3A or 3B illustrated. A focused energy flow is generated and applied to the test subjects using the EFFM of the present invention, ie, as in FIG 1 illustrated.

Gemäß gewissen Aspekten der Erfindung wird der fokussierte Energiefluss in einer Abfolge von Pulsen ausgespeist, d. h. wie in Tabelle 2 beschrieben. Gemäß einer Option wird eine Gruppe von Pulsen bereitgestellt, die eine anwachsende Pulsdauer in dem Bereich von 1 und 5 Sekunden haben und anwachsende Zeiten zwischen den Pulsen in dem Bereich von 1 bis 5 Minuten. In accordance with certain aspects of the invention, the focused energy flow is expelled in a sequence of pulses, i. H. as described in Table 2. According to one option, a group of pulses is provided which have an increasing pulse duration in the range of 1 and 5 seconds and increasing times between pulses in the range of 1 to 5 minutes.

Experimentelle Ergebnisse: Experiment 1: Zyklen pH H₂O₂ (mg/l) 0 6,052 0,000 8 5,965 0,000 15 5,916 0,000 22 6,027 1,386 29 5,891 6,727 Experiment 2: Zyklen pH H₂O₂ (mg/l) 0 6,047 0,000 8 5,944 0,000 15 5,902 0,023 22 6,023 1,500 29 5,992 4,341 Experiment 3: Zyklen: pH H₂O₂ (mg/l) 0 6,063 0,000 8 5,953 0,000 15 5,911 0,000 22 6,017 1,159 29 6,009 3,545 Experimental Results: Experiment 1: cycles pH H ₂ O ₂ (mg / l) 0 6,052 0,000 8th 5,965 0,000 15 5,916 0,000 22 6,027 1,386 29 5,891 6,727 Experiment 2: cycles pH H ₂ O ₂ (mg / l) 0 6,047 0,000 8th 5,944 0,000 15 5,902 0.023 22 6.023 1,500 29 5,992 4,341 Experiment 3: cycles: pH H ₂ O ₂ (mg / l) 0 6,063 0,000 8th 5,953 0,000 15 5,911 0,000 22 6.017 1,159 29 6,009 3,545

Es wird hierin gezeigt, dass das Exponieren von Wasser gegenüber den Verfahrensabläufen bzw. Protokollen mit fokussiertem Energiefluss der vorliegenden Erfindung überraschenderweise in nicht zu signifikanten Veränderungen des pH-Wertes des behandelten Wassers führt, welcher im Vergleich zu der Kontrollprobe (0 Pulse) für jeden der verwendeten Pulszyklen vergleichbar zu seinem neutralen pH-Wert bleibt. Weiterhin sind die Behandlungen der vorliegenden Erfindung unerwarteterweise im Fall von Behandlungen, die weniger als 22 gepulste Zyklen verwenden (weniger als ungefähr 20 Minuten Exposition gegenüber dem modifizierten Plasma), ohne die Erzeugung von H₂O₂ in dem behandelten Wasser bereitgestellt. Es wird betont, dass diese Effekte erreicht werden, ohne dass irgendein chemisches oder biologisches Material oder Objekt in das modifizierte plasmabehandelte Wasser oder Fluid eingeführt werden. Diese Ergebnisse sind einzigartig und unterscheiden sich von derzeit verfügbaren Technologien mit nicht thermischem Plasma, die H₂O₂ erzeugen und/oder einen Abfall des pH-Wertes von ungefähr 6 oder 7 zu ungefähr 4 oder weniger zeigen (z. B. Oehmigen, K., et al., 2010, „The Role of Acidification for Antimicrobial Activity of Atmospheric Pressure Plasma in Liquids“, Plasma Processes and Polymers 7, 3–4, S. 250–257 ; Satoshi Ikawa, Katsuhisa Kitano und Satoshi Hamaguchi, 2010, „Effects of pH on Bacterial Inactivation in Aqueous Solutions due to Low-Temperature Atmospheric Pressure Plasma Application“, Plasma Processes and Polymers, 7, 1, S. 33–42 ; Fuxiang Liu et al., 2010, „Inactivation of Bacteria in an Aqueous Environment by a Direct- Current, ColdAtmospheric-Pressure Air Plasma Microjet“, Plasma Process And Polymers, 7, S. 231–236 ). It is shown herein that exposing water to the focused energy flow protocols of the present invention surprisingly results in no significant changes in the pH of the treated water compared to the control (0 pulses) for each of the used pulse cycles remains comparable to its neutral pH. Furthermore, the treatments of the present invention are unexpectedly provided in the case of treatments using less than 22 pulsed cycles (less than about 20 minutes exposure to the modified plasma) without the production of H ₂ O ₂ in the treated water. It is emphasized that these effects are achieved without introducing any chemical or biological material or object into the modified plasma-treated water or fluid. These results are unique and differ from currently available non-thermal plasma technologies which produce H ₂ O ₂ and / or show a pH drop of from about 6 or 7 to about 4 or less (e.g. Oehmigen, K., et al., 2010, "The Role of Acidification for Antimicrobial Activity of Atmospheric Pressure Plasma in Liquids", Plasma Processes and Polymers 7, 3-4, pp. 250-257 ; Satoshi Ikawa, Katsuhisa Kitano and Satoshi Hamaguchi, 2010, "Effects of pH on Bacterial Inactivation in Aqueous Solutions due to Low-Temperature Atmospheric Pressure Plasma Application", Plasma Processes and Polymers, 7, 1, pp. 33-42 ; Fuxiang Liu et al., 2010, "Inactivation of Bacteria in an Aqueous Environment by a Direct-Current, Cold-atmospheric Pressure Air Plasma Microjet", Plasma Process And Polymers, 7, pp. 231-236 ).

Um zusammenzufassen, es wird vorgelegt, dass die oben offenbarten Verfahrensabläufe bzw. Protokolle mit fokussierten Energieflussbehandlungen dazu konfiguriert sind, einen wirksamen biologischen oder biochemischen Effekt auf Wasser oder andere Fluide, wie auch auf den Menschen, Tiere und Pflanzen bereitzustellen. To summarize, it is submitted that the above-disclosed focused energy flow treatment protocols are configured to provide an effective biological or biochemical effect on water or other fluids, as well as humans, animals, and plants.

Beispiel 2 – Wirkung auf Stoffwechselwege in Hefe Example 2 - Effect on metabolic pathways in yeast

Allgemeiner Zweck der Experimente: General purpose of the experiments:

Die mikrobielle Produktion von höheren Alkoholen durch Fermentation von Zuckern bietet nachhaltige Lösungen als eine potentielle Quelle für Benzinersatzstoffe und Alternativen zur traditionellen petrochemischen Industrie. Unter den am meisten herausragenden Beispielen einer industriellen mikrobiellen Zellfabrik ist die Hefe Saccharomyces Cerevisiae (S. Cerevisiae), welche verbreitet benutzt wird, um Ethanol als einen alternativen Kraftstoff zu erzeugen. Fortgeschrittene Biokraftstoffe wie n-Butanol, Isobutanol und Isopropanol bieten jedoch überlegene Kraftstoffcharakteristiken gegenüber Ethanol. The microbial production of higher alcohols through fermentation of sugars offers sustainable solutions as a potential source of gasoline substitutes and alternatives to the traditional petrochemical industry. Among the most outstanding examples of an industrial microbial cell factory is the yeast Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), which is widely used to produce ethanol as an alternative fuel. However, advanced biofuels such as n-butanol, isobutanol and isopropanol offer superior fuel characteristics over ethanol.

Die unten beschriebenen Experimente zielen darauf ab zu untersuchen, ob und unter welchen Bedingungen verschiedenen Biokraftstoffkomponenten oder – verbindungen oder – produkte erzeugt werden können, wenn industrielle Mikroorganismen wie S. Cerevisiae mit dem Verfahren und System und Protokollen unter anderem wie beschrieben behandelt werden. The experiments described below aim to examine if and under what conditions different biofuel components or compounds or products can be produced by treating industrial microorganisms such as S. cerevisiae with the method and system and protocols as described, inter alia.

Experimentelles Verfahren: Experimental procedure:

Die Quelle für Saccharomyces cerevisiae, die in diesem Experiment verwendet wird, ist S. Cerevisiae (DSM: 1333). The source of Saccharomyces cerevisiae used in this experiment is S. cerevisiae (DSM: 1333).

Die gefriergetrocknete Hefe wurde in Übereinstimmung mit den vom Zulieferer bereitgestellten Anweisungen in eine Kultur eingeimpft. Die Hefe wurde in Caso Bouillon Wachstumsmedien bei Raumtemperatur über 48 Stunden wachsen gelassen, auf Agar- Zählplatten ausgebreitet und weitere 48 Stunden bei Raumtemperatur inkubiert und gekühlt gehalten. The freeze-dried yeast was inoculated into a culture in accordance with the instructions provided by the supplier. The yeast was grown in Caso Bouillon growth media at room temperature for 48 hours, spread on agar count plates and incubated for a further 48 hours at room temperature and kept refrigerated.

Für diese Experimente wurde die Hefe über 48 Stunden bei Raumtemperatur in einer Nährbouillon wachsen gelassen, die 20 g Glukose, 5 g Pepton und 3 g Hefeextrakt pro 1 Liter „Gerolsteiner“-Mineralwasser ohne Kohlendioxid enthielt. For these experiments, the yeast was grown for 48 hours at room temperature in a nutrient broth containing 20 g of glucose, 5 g of peptone and 3 g of yeast extract per 1 liter of "Gerolsteiner" mineral water without carbon dioxide.

Die Plasmabehandlung der Hefesuspension wurde gemäß dem folgenden Verfahrensablauf bzw. Protokoll durchgeführt:

1. Für insgesamt 5 Wiederholungen wurden zwei Proben von 5 ml Hefesuspension durch 3, 5 oder 7 Pulszyklen mit einer festen Menge an fokussiertem Energiefluss behandelt (d. h. erste fokussierte Energieflussbehandlung).
2. Das behandelte Volumen wurde zusammengefasst, um 10 ml Hefesuspension zu gewinnen, die einmal mit der gewählten Anzahl von Pulszyklen für jede der 5 Wiederholungen behandelt wurde.
3. 5 ml von jeder dieser 10 ml mit fokussiertem Energiefluss behandelten Hefesuspension wurde für jede Wiederholung genommen und über 6 Stunden bei Raumtemperatur bei 350 U/min konstantem Schütteln inkubiert.
4. Nach 6 Stunden Inkubation wurden 1,5 ml von jeder Probe für Gaschromatografieanalysen genommen.
5. Die verbleibende Menge Suspension wurde unter den gleichen Bedingungen über zusätzliche 18 und 42 Stunden inkubiert.
6. 24 und 48 Stunden nach der Plasmabehandlung wurde eine weitere 1,5 ml Probe für die Gaschromatografieanalyse genommen.
7. Die verbleibenden 5 ml von jeder Probe wurden 1 Stunde nach der ersten fokussierten Energieflussbehandlung über eine Sekunde behandelt (d. h. zweite fokussierte Energieflussbehandlung).
8. Nach der zweiten fokussierten Energieflussbehandlung (genau die gleiche Behandlung wie die erste fokussierte Energieflussbehandlung) wurden die Proben ebenfalls bei Raumtemperatur inkubiert, während sie mit 350 U/min geschüttelt wurden.
9. Proben für die Gaschromatografieanalyse wurden nach 6, 24 und 48 Stunden insgesamter Inkubation genommen.
10. Parallel zu den mit fokussiertem Energiefluss behandelten Proben wurden 5 ml unbehandelte Hefesuspension unter exakt den gleichen Bedingungen wie die behandelten Proben inkubiert und durch Gaschromatografie analysiert. Diese unbehandelten Proben wurden als die Kontrolle verwendet, der gegenüber die Messergebnisse verglichen werden.
11. Die unbehandelte Hefesuspension wurde verdünnt und auf Agar-Zählplatten ausgebreitet und bei Raumtemperatur über 48 Stunden inkubiert. Die Kolonien wurden gezählt und die Anfangskonzentration der Hefesuspension wurde berechnet.

The plasma treatment of the yeast suspension was carried out according to the following procedure or protocol:

1. For a total of 5 replicates, two samples of 5 ml of yeast suspension were treated by 3, 5 or 7 pulse cycles with a fixed amount of focused energy flow (ie first focused energy flux treatment).
2. The treated volume was pooled to obtain 10 ml of yeast suspension, which was treated once with the chosen number of pulse cycles for each of the 5 repetitions.
3. 5 ml of each of these 10 ml of focused energy flow treated yeast suspension was taken for each repetition and incubated for 6 hours at room temperature at 350 rpm constant shaking.
4. After 6 hours of incubation, 1.5 ml of each sample was taken for gas chromatographic analysis.
5. The remaining amount of suspension was incubated under the same conditions for an additional 18 and 42 hours.
6. At 24 and 48 hours after the plasma treatment, another 1.5 ml sample was taken for gas chromatographic analysis.
7. The remaining 5 ml of each sample was treated 1 hour after the first focused energy flux treatment for one second (ie second focused energy flow treatment).
8. After the second focused energy flux treatment (exactly the same treatment as the first focused energy flux treatment), the samples were also incubated at room temperature while being shaken at 350 rpm.
9. Samples for gas chromatographic analysis were taken after 6, 24 and 48 hours of total incubation.
10. In parallel with the focused energy flow treated samples, 5 ml of untreated yeast suspension were incubated under exactly the same conditions as the treated samples and analyzed by gas chromatography. These untreated samples were used as the control compared to the measurement results.
11. The untreated yeast suspension was diluted and spread on agar count plates and incubated at room temperature for 48 hours. The colonies were counted and the initial concentration of the yeast suspension was calculated.

Es wird angemerkt, dass das oben beschriebene Protokoll für jede Gruppe von Pulszyklen mit fokussiertem Energiefluss wiederholt wurde. It is noted that the protocol described above was repeated for each group of focused energy flow pulse cycles.

Die Konzentrationen der Hefesuspensionen waren wie folgt:
3 Pulszyklen: 2,4·10^8 cfu·ml-1
5 Pulszyklen: 2,3·10^8 cfu·ml-1
7 Pulszyklen: 1,1·10^8 cfu·ml-1 The concentrations of the yeast suspensions were as follows:
3 pulse cycles: 2.4 · 10 ^ 8 cfu · ml-1
5 pulse cycles: 2.3 · 10 ^ 8 cfu · ml-1
7 pulse cycles: 1.1 · 10 ^ 8 cfu · ml-1

Die in diesem Experiment verwendete NTP-Quelle ist vorzugsweise ein Plasmajet. Die Gasplasmaentladung umfasst eine Kombination von Argon, N₂ und O₂, d. h. wie in Tabelle 1 definiert. Die Gasflussrate ist zwischen ungefähr 3–4 Liter pro Minute. Die Plasmaleistung ist ungefähr 2 W. The NTP source used in this experiment is preferably a plasma jet. The gas plasma discharge comprises a combination of argon, N ₂ and O ₂ , ie as defined in Table 1. The gas flow rate is between about 3-4 liters per minute. The plasma power is about 2 W.

Es ist weiter innerhalb des Anwendungsbereichs, dass der Abstand zwischen der Jetentladung und der behandelten Probe zwischen ungefähr 1 cm und bis zu ungefähr 5 cm ist, insbesondere zwischen ungefähr 3 cm und ungefähr 5 cm. It is further within the scope that the distance between the jet discharge and the treated sample be between about 1 cm and up to about 5 cm, more preferably between about 3 cm and about 5 cm.

Die Identifizierung der Biokraftstoffprodukte wurde durch ein analytisches Analyseverfahren unter Verwendung eines Headspace-Probenehmers (d. h. 7697A, Agilent) ausgeführt. The identification of the biofuel products was carried out by an analytical analysis method using a headspace sampler (i.e., 7697A, Agilent).

Die Separation wurde mit einem 7890A GC System in Kombination mit einem 5975C Massendetektor gemacht (beide Agilent). The separation was made with a 7890A GC system in combination with a 5975C mass detector (both Agilent).

Die mit der NIST-Datenbank identifizierten Verbindungen umfassten: Ethanol, 2-Propanol, 1-Propanol, 2,3- Butandion, Acetoin und 2,3-Butandiol. The compounds identified with the NIST database included: ethanol, 2-propanol, 1-propanol, 2,3-butanedione, acetoin and 2,3-butanediol.

Der Begriff „1-Propanol“ bezieht sich hierin in einer nicht beschränkenden Weise auf einen primären Alkohol mit der Formel CH₃CH₂CH₂OH. Es ist auch bekannt als Propan-1-ol, 1-Propylalkohol, n-Propylalkohol und n-Propanol. The term "1-propanol" as used herein in a nonlimiting manner refers to a primary alcohol having the formula CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. It is also known as propan-1-ol, 1-propyl alcohol, n-propyl alcohol and n-propanol.

Der Begriff „2-Propanol“ bezieht sich hierin in einer nicht beschränkenden Weise auf Isopropylalkohol und Isopropanol. The term "2-propanol" refers in a non-limiting manner herein to isopropyl alcohol and isopropanol.

Der Begriff „2,3-Butandion“ bezieht sich hierin in einer nicht beschränkenden Weise Diacetyl, Butan-2,3-dion, vicinales Diketon und 1,2-Diketon. The term "2,3-butanedione" herein refers, in a non-limiting manner, to diacetyl, butane-2,3-dione, vicinal diketone and 1,2-diketone.

Der Begriff 2,3-Butandiol [(CH₃)₂(CHOH)₂] bezieht sich auch auf seine drei Stereoisomere, die aus zwei Enantiomeren und einer meso-Verbindung bestehen. The term 2,3-butanediol [(CH ₃ ) ₂ (CHOH) ₂ ] also refers to its three stereoisomers consisting of two enantiomers and one meso compound.

Der Begriff „Acetoin“ bezieht sich hierin in einer nicht beschränkenden Weise auf 3-Hydroxybutanon oder Acetylmethylkarbinol oder (R)-Acetoin. The term "acetoin" refers herein in a non-limiting manner to 3-hydroxybutanone or acetylmethylcarbinol or (R) -acetoin.

Die vorliegende Erfindung umfasst weiter Isomere, Stereoisomere und Derivate der vorstehend erwähnten Verbindungen. The present invention further includes isomers, stereoisomers and derivatives of the aforementioned compounds.

Experimentelle Ergebnisse: Experimental results:

Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die eine grafische Illustration der Stoffwechselverbindungen präsentiert, die von S. cerevisiae erzeugt wurden, die einer fokussierten Energieflussbehandlung (4A) oder zwei fokussierten Energieflussbehandlungen von jeweils 5 Pulszyklen (4B) ausgesetzt war, im Vergleich zu einer nicht behandelten (Kontrolle) S. cerevisiae (4C). Es sollte angemerkt werden, dass die Dauer von jeder Pulszyklusbehandlung ungefähr 3,5 Minuten ist. Es wird überraschenderweise gezeigt, dass durch eine Exposition der Hefe S. cerevisiae gegenüber 5 Zyklen der fokussierten Energieflussbehandlung im Vergleich zu der unbehandelten Hefe eine verbesserte Produktion von fortgeschrittenen Biokraftstoffverbindungen beobachtet wird. Insbesondere ist das Signalniveau von 2,3-Butandiol nach 24 Stunden Erholung von der einen und/oder den zwei fokussierten Energieflussbehandlungen erhöht (4A und 4B). Weiterhin sind die Niveaus von 1-Propanol und 2-Propanol schon nach 6 Stunden nach der einen oder den zwei Behandlungen dramatisch erhöht (4A und 4B). Andererseits sind die beobachteten Acetoin-Signalniveaus, die von der behandelten Hefe erzeugt werden, als Ergebnis von einer (4A) oder von zwei (4B) fokussierten Energieflussbehandlungen im Vergleich zu der unbehandelten Kontrollhefe (4C) verringert. It will be up now 4 Which presents a graphic illustration of the metabolic compounds produced by S. cerevisiae that undergo focused energy flux treatment ( 4A ) or two focused energy flux treatments of 5 pulse cycles each ( 4B ) was compared to an untreated (control) S. cerevisiae ( 4C ). It should be noted that the duration of each pulse cycle treatment is about 3.5 minutes. It is surprisingly shown that an enhanced production of advanced biofuel compounds is observed by exposure of the yeast S. cerevisiae to 5 cycles of focused energy flux treatment as compared to the untreated yeast. In particular, the signal level of 2,3-butanediol is increased after 24 hours recovery from one and / or two focused energy flux treatments ( 4A and 4B ). Furthermore, the levels of 1-propanol and 2-propanol are dramatically increased already after 6 hours after the one or two treatments ( 4A and 4B ). On the other hand, the observed levels of acetoin signaling produced by the treated yeast are as a result of 4A ) or two ( 4B ) focused energy flux treatments in comparison to the untreated control yeast ( 4C ) decreased.

Es wird nun auf 5 Bezug genommen, die eine grafische Illustration der Stoffwechselverbindungen präsentiert, die von S. cerevisiae erzeugt wurden, die einer (5A) oder zwei (5B) fokussierten Energieflussbehandlungen von 7 Pulszyklen ausgesetzt war, im Vergleich zu einer nicht behandelten S. cerevisiae Kontrolle (5C). Es ist zu sehen, dass sich nach 6 Stunden Erholung von der Exposition gegenüber der Behandlung mit modifiziertem Plasma die Produktionssignalniveaus von 1-Propanol, 2-Propanol und 2,3-Butandion in der behandelten Hefe (eine und zwei Behandlungen, 5A bzw. 5B) relativ zu der Kontrollhefe (5C) signifikant erhöht haben. 24 Stunden nach der fokussierten Energieflussbehandlung blieben die Signalniveaus von 1-Propanol und 2-Propanol hoch (5A and 5B), während das Niveau von 2,3-Butandiol ähnlich wie bei der Kontrolle (5C) war. It will be up now 5 , Which presents a graphic illustration of the metabolic compounds produced by S. cerevisiae which are a ( 5A ) or two ( 5B ) was subjected to focused energy flux treatments of 7 pulse cycles, compared to an untreated S. cerevisiae control ( 5C ). It can be seen that after 6 hours recovery from exposure to modified plasma treatment, the production signal levels of 1-propanol, 2-propanol and 2,3-butanedione in the treated yeast (one and two treatments, 5A respectively. 5B ) relative to the control yeast ( 5C ) have significantly increased. 24 hours after the focused energy flux treatment, the signal levels of 1-propanol and 2-propanol remained high ( 5A and 5B while the level of 2,3-butanediol is similar to the control ( 5C ) was.

Es ist daher gezeigt, dass die Exposition von S. cerevisiae gegenüber ungefähr 3,5 bis ungefähr 4,9 Minuten gepulster fokussierter Energieflussbehandlung entsprechend der vorliegenden Erfindung die Produktion von 1-Propanol, 2-Propanol und 2,3-Butandion durch die behandelte Hefe relativ zu der unbehandelten Kontrollhefe induziert. Die Produktion von diesen biochemischen Verbindungen kann schon ungefähr 6 Stunden oder früher nach der Behandlung detektiert werden. It is therefore shown that the exposure of S. cerevisiae to about 3.5 to about 4.9 minutes of pulsed focused energy flux treatment according to the present invention, the production of 1-propanol, 2-propanol and 2,3-butanedione by the treated yeast induced relative to the untreated control yeast. The production of these biochemical compounds can be detected as early as about 6 hours or earlier after the treatment.

Es wird nun auf 6 Bezug genommen, die eine grafische Illustration der Konzentration der Stoffwechselverbindungen oder biochemischen Verbindungen präsentiert, die von S. cerevisiae erzeugt wurden, die einer fokussierten Energieflussbehandlung (6A) oder zwei fokussierten Energieflussbehandlungen (6B) von 5 Pulszyklen ausgesetzt war, im Vergleich zu einer S. cerevisiae Kontrolle (6C). Diese Daten zeigen klar die deutlich verbesserte Produktion von 1-Propanol und 2-Propanol in der behandelten Hefe. Die Konzentration von 1-Propanol und 2-Propanol war nicht nachweisbar in der Kontrollhefe während bis zu 24 Stunden (6C). Andererseits erreichte in der behandelten Hefe, die zwei fokussierten Energieflussbehandlungen von 5 Pulszyklen (6B) ausgesetzt war, die Konzentration von 1-Propanol und 2-Propanol nach 6 Stunden Erholung von der Behandlung ungefähr 40 µl/l bzw. ungefähr 30 µl/l, wenn die Dauer jeder Behandlung maximal ungefähr 3,5 Minuten war. It will be up now 6 Which presents a graphical illustration of the concentration of metabolic compounds or biochemical compounds produced by S. cerevisiae that undergo focused energy flux treatment ( 6A ) or two focused energy flux treatments ( 6B ) was exposed to 5 pulse cycles compared to a S. cerevisiae control ( 6C ). These data clearly show the significantly improved production of 1-propanol and 2-propanol in the treated yeast. The concentration of 1-propanol and 2-propanol was undetectable in the control yeast during up to 24 Hours ( 6C ). On the other hand, in the treated yeast, the two focused energy flux treatments of 5 pulse cycles ( 6B ), the concentration of 1-propanol and 2-propanol after 6 hours recovery from the treatment was about 40 μl / l and about 30 μl / l, respectively, when the duration of each treatment was at most about 3.5 minutes.

Es wird nun auf 7 Bezug genommen, die eine quantitative grafische Illustration der Konzentration der biochemischen Verbindungen präsentiert, die von S. cerevisiae erzeugt wurden, die einer fokussierten Energieflussbehandlung (7A) oder zwei fokussierten Energieflussbehandlungen (7B) von 7 Pulszyklen ausgesetzt war, im Vergleich zu einer unbehandelten S. cerevisiae Kontrolle (7C).). Es ist zu sehen, dass eine Induktion einer 1-Propanol- und 2-Propanol-Produktion in der S. cerevisiae erreicht wird, die mit dem fokussierten Energieflussprotokoll der vorliegenden Erfindung behandelt wurde. Die gemessene Konzentration von 1-Propanol und 2-Propanol, die 6 Stunden nach der Behandlung detektiert wird, ist ungefähr 40 µl/l bzw. zwischen ungefähr 20 bis 25 µl/l. It will be up now 7 Which presents a quantitative graphical illustration of the concentration of biochemical compounds produced by S. cerevisiae that undergo focused energy flux treatment ( 7A ) or two focused energy flux treatments ( 7B ) was exposed to 7 pulse cycles compared to an untreated S. cerevisiae control ( 7C ).). It can be seen that induction of 1-propanol and 2-propanol production is achieved in S. cerevisiae treated with the focused energy flow protocol of the present invention. The measured concentration of 1-propanol and 2-propanol detected 6 hours after treatment is approximately 40 μl / l and between approximately 20 to 25 μl / l, respectively.

Die Konzentration der erzeugten biochemischen Biokraftstoffprodukte in Milligramm pro Liter wird in Tabelle 4 wie folgt veranschlagt: Tabelle 4: Bestimmung der 1-Propanol und 2-Propanol Konzentration (mg/l) in der Hefesuspension 1-Propanol (mg/l) Zahl der Pulszyklen Eine Behandlung Zwei Behandlungen Kontrolle 3 20,47 31,46 - 5 25,45 35,33 0 7 20,30 31,55 0 2-Propanol (mg/l) Zahl der Pulszyklen Eine Behandlung Zwei Behandlungen Kontrolle 3 15,30 22,50 - 5 18,78 24,99 0 7 16,03 20,60 0 The concentration of biofuel biofuel products produced in milligrams per liter is estimated in Table 4 as follows: TABLE 4 Determination of 1-propanol and 2-propanol concentration (mg / l) in the yeast suspension 1-propanol (mg / l) Number of pulse cycles A treatment Two treatments control 3 20.47 31.46 - 5 25.45 35.33 0 7 20.30 31.55 0 2-propanol (mg / l) Number of pulse cycles A treatment Two treatments control 3 15,30 22,50 - 5 18.78 24,99 0 7 16.03 20.60 0

Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigen klar, dass die endogene Produktion der Verbindungen 2,3-Butandiol, 1-Propanol und 2-Propanol in S. cerevisiae induziert wird, die den fokussierten Energieflussbehandlungen der vorliegenden Erfindung gemäß einem vordefinierten Pulsprotokoll bzw. -verfahrensablauf ausgesetzt war. Es wird weiter überraschenderweise gezeigt, dass die verbesserte Produktion dieser wichtigen und fortgeschrittenen Generation von Biokraftstoffverbindungen bis zu 6 bis 24 Stunden Inkubation nach der Hefebehandlung beobachtet wird. Die Dauer einer Behandlung ist zwischen ungefähr 3,5 und bis zu ungefähr 4,9 Minuten und ungefähr 7 bis ungefähr 9,8 Minuten für zwei Behandlungen mit 1 Stunde Pause zwischen den Behandlungen. Es wird daneben gezeigt, dass 6 Stunden nach der Hefebehandlung die 1-Propanolproduktion eine Konzentration von zwischen ungefähr 30 mg/l bis ungefähr 40 mg/l erreicht und dass die 2-Propanolproduktion eine Konzentration von zwischen ungefähr 20 mg/l bis ungefähr 30 mg/l erreicht. The results described above clearly demonstrate that endogenous production of the compounds 2,3-butanediol, 1-propanol and 2-propanol is induced in S. cerevisiae exposed to the focused energy flux treatments of the present invention according to a predefined pulse protocol , It is further surprisingly shown that the improved production of this important and advanced generation of biofuel compounds is observed up to 6 to 24 hours incubation after yeast treatment. The duration of a treatment is between about 3.5 and up to about 4.9 minutes and about 7 to about 9.8 minutes for two treatments with 1 hour rest between treatments. It is also shown that 6 hours after the yeast treatment, the 1-propanol production reaches a concentration of between about 30 mg / L to about 40 mg / L and the 2-propanol production has a concentration of between about 20 mg / L to about 30 mg / l reached.

Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Biokraftstoffverbindungen fortgeschrittener Generationen wie kurzkettige Alkohole durch die Exposition von Mikroorganismen, d. h. S. cerevisiae, gegenüber einer Verabreichung eines fokussierten Energieflusses bereit. Es wird angemerkt, dass die Produktion der kurzkettigen Alkohole (d. h. 2,3-Butandiol, 1-Propanol und 2-Propanol) schnell erreicht wird nach bis zu ungefähr 6 bis ungefähr 24 Stunden eines kurzen Behandlungszeitraums von höchstens ungefähr 3 bis ungefähr 6 Minuten (oder ungefähr 7 bis ungefähr 10 Minuten für 2 Behandlungen mit 1 Stunde Pause zwischen den Behandlungen). Es wird weiter angemerkt, dass die Wirkung auf die endogenen metabolischen Pfade der Hefe ohne technische Veränderung (d. h. DNA-Manipulation) der Hefe und ohne Vorbehandlung mit zusätzlichen Materialien wie bis jetzt berichtet erreicht wird. Die Erzeugung von vorteilhaften Biokraftsoffen durch Verwendung von S. cerevisiae, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurde, stellt eine nachhaltige und/oder erneuerbare Lösung für die kommerzielle Produktion von alternativen Energiequellen bereit. In summary, the present invention provides a method for producing advanced generation biofuel compounds, such as short chain alcohols, through the exposure of microorganisms, i. H. S. cerevisiae, ready for administration of a focused energy flow. It is noted that the production of the short chain alcohols (ie 2,3-butanediol, 1-propanol and 2-propanol) is achieved rapidly after up to about 6 to about 24 hours of a short treatment period of at most about 3 to about 6 minutes ( or about 7 to about 10 minutes for 2 treatments with 1 hour rest between treatments). It is further noted that the effect on the yeast's endogenous metabolic pathways is achieved without technical modification (i.e., DNA manipulation) of the yeast and without pretreatment with additional materials as reported so far. The generation of beneficial biofuels by use of S. cerevisiae treated by the process of the present invention provides a sustainable and / or renewable solution for the commercial production of alternative energy sources.

Beispiel 3 – Wirkung auf die Deaktivierung von Bakterien Example 3 - Effect on Deactivation of Bacteria

Listeria Experimente: Listeria experiments:

Es wird nun auf ein Experiment Bezug genommen, das die Wirkung der fokussierten Energieflussbehandlung auf Listeria monocytogenes zeigt. Reference will now be made to an experiment showing the effect of focused energy flow treatment on Listeria monocytogenes.

Exemplarisches experimentelles Protokoll umfassend die folgenden Schritte: Exemplary experimental protocol comprising the following steps:

1. Vorbereitung einer Übernachtkultur: 1. Preparation of an overnight culture:

Eine Kolonie von L. monocytogenes wurde in einem Kulturmedium suspendiert und über 48 h bei 37 °C bebrütet. A colony of L. monocytogenes was suspended in a culture medium and incubated for 48 hours at 37 ° C.

2. Vorbereitung der Stammlösung: 2. Preparation of the stock solution:

Die Übernachtkultur wurde bei 4500 U/min zentrifugiert. Der Überstand wurde abgegossen und das Zellpellet wurde mit einer sterilen NaCl-Lösung resuspendiert. The overnight culture was centrifuged at 4500 rpm. The supernatant was decanted and the cell pellet resuspended with a sterile NaCl solution.

3. Verdünnung 3. dilution

Die Stammlösung wurde verdünnt, um eine Konzentration von ~10⁴ CFU/ml der Arbeitslösung zu erhalten. The stock solution was diluted to give a concentration of ~ 10 ⁴ CFU / ml of the working solution.

4. Probennahme 4. Sampling

Teilproben (d. h. 100 µl) der Arbeitslösung wurden zusammen mit 5 ml sterilem NaCl in Petrischalen transferiert (Durchmesser = 60 mm). Jede Probe wurde vor der fokussierten Energieflussbehandlung gewogen (da die Behandlung eine Verdunstung hervorrufen kann) Partial samples (i.e., 100 μl) of the working solution were transferred to petri dishes together with 5 ml of sterile NaCl (diameter = 60 mm). Each sample was weighed prior to the focused energy flux treatment (since the treatment can cause evaporation)

5. Fokussierte Energieflussbehandlung 5. Focused energy flow treatment

Gasmischungszusammensetzung: Argon, N₂ und O₂, d. h. wie in Tabelle 1 definiert. Pulszyklen: 3, 5 und 11 (d. h. wie in Tabelle 2 definiert). Gas mixture composition: argon, N ₂ and O ₂ , ie as defined in Table 1. Pulse cycles: 3, 5 and 11 (ie as defined in Table 2).

6. Anpassung für Verdunstung 6. Adaptation for evaporation

Nach der Plasmabehandlung wurden die Proben erneut gewogen und ein Fluidverlust wurde durch steriles NaCl ausgeglichen. After the plasma treatment, the samples were weighed again and fluid loss was balanced by sterile NaCl.

7. Spiralplattenzählverfahren 7. Spiral plate counting

50 µl der plasmabehandelten Proben wurde auf XLD-Agar sofort nach der Behandlung spiralplattiert (0), 1 Stunde nach der Behandlung (60) und 1,5 Stunden nach der fokussierten Energieflussbehandlung (90). Die Agarplatten wurden über 48 h und bei 37 °C bebrütet und die Anzahl der Kolonien wurde gezählt (d. h. „colony forming units“ = CFU oder koloniebildende Einheiten) 50 μl of the plasma-treated samples were spiral plated onto XLD agar immediately after treatment (0), 1 hour after treatment (60) and 1.5 hours after focused energy flow treatment (90). The agar plates were incubated for 48 hours and at 37 ° C and the number of colonies counted (i.e., colony forming units = CFU or colony forming units).

Experimentelle Ergebnisse: Tabelle 5: Mittelwerte und Standardabweichungen von Listeria monocytogenes Überlebensergebnissen von drei experimentellen Messungen (CFU Messungen) Listeria monocytogenes, CFU Mittelwert (MV) und Standardabweichung (SD) Zyklen 3 5 11 Kontrolle Zeit seit der Behandlung (min) MV SD MV SD MV SD MV SD 0 1510 682 27,4 31 0 0 35300 2610 60 47,8 65,1 0 0 0 0 13200 2940 90 0 0 0 0 0 0 9590 2560 Experimental results: Table 5: Mean and standard deviations of Listeria monocytogenes survival results from three experimental measurements (CFU measurements) Listeria monocytogenes, CFU mean (MV) and standard deviation (SD) cycles 3 5 11 control Time since treatment (min) MV SD MV SD MV SD MV SD 0 1510 682 27.4 31 0 0 35300 2610 60 47.8 65.1 0 0 0 0 13200 2940 90 0 0 0 0 0 0 9590 2560

Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigen eine signifikante Wirkung der fokussierten Energieflussbehandlungen, die in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, auf die Bakteriensterilisation. Es wird gezeigt, dass die Exposition von Bakterien (d. h. Listeria monocytogenes) über ungefähr 2 Minuten gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung (3 Pulszyklen) im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollbakterien in einer Deaktivierung von ungefähr 95% der behandelten Bakterien sofort nach der Behandlung resultiert (0). Es wird weiter gezeigt, dass die Exposition von Bakterien (d. h. Listeria monocytogenes) über ungefähr 2 Minuten gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung (3 Pulszyklen) zu einer Zerstörung/Deaktivierung von ungefähr 99% der behandelten Bakterien 60 Minuten nach der Behandlung resultiert (0) und zu einer Inaktivierung der behandelten Bakterien 90 Minuten nach der zweiminütigen Behandlung (3 Pulszyklen). Eine fokussierte Energieflussbehandlung über ungefähr 3,5 Minuten (5 Pulszyklen) resultiert in einer Deaktivierung von ungefähr 99% der behandelten Bakterien sofort nach der Behandlung und einem Verlust der Lebensfähigkeit der behandelten Bakterien 60 Minuten nach der Exposition gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung. Es wird weiter in Tabelle 5 gezeigt, dass die fokussierte Energieflussbehandlung über ungefähr 7,7 Minuten in einer Deaktivierung der behandelten Listeria-Bakterien, die als gefährlicher menschlicher Krankheitserreger bekannt sind, unmittelbar nach der Exposition gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung resultiert. The results described above show a significant effect of the focused energy flux treatments described in the present invention on bacterial sterilization. It is shown that the exposure of bacteria (ie Listeria monocytogenes) to the focused energy flux treatment (3 pulse cycles) for about 2 minutes results in deactivation of approximately 95% of the treated bacteria immediately after treatment compared to the untreated control bacteria (0). , It is further shown that exposure of bacteria (ie Listeria monocytogenes) over about 2 minutes to focused energy flux treatment (3 pulse cycles) results in destruction / inactivation of about 99% of the treated bacteria at 60 minutes post-treatment (0) and to inactivation of the treated bacteria 90 minutes after the 2 minute treatment (3 pulse cycles). A focused energy flow treatment over approximately 3.5 minutes (5 pulse cycles) results in a deactivation of approximately 99% of the treated bacteria immediately after treatment and a loss of viability of the treated bacteria 60 minutes after exposure to the focused energy flow treatment. It is further shown in Table 5 that the focused energy flux treatment for approximately 7.7 minutes results in deactivation of the treated Listeria bacteria known to be dangerous human pathogens immediately after exposure to the focused energy flux treatment.

E. Coli Experimente: E. coli experiments:

Es wird nun auf ein Experiment Bezug genommen, das die Wirkung der fokussierten Energieflussbehandlung auf Escherichia coli (E. coli) zeigt. Reference will now be made to an experiment showing the effect of focused energy flow treatment on Escherichia coli (E. coli).

1. Vorbereitung einer Übernachtkultur: 1. Preparation of an overnight culture:

Eine Kolonie von E. coli wurde in einem Kulturmedium suspendiert und über 24 h bei 37 °C bebrütet. A colony of E. coli was suspended in a culture medium and incubated at 37 ° C for 24 hours.

2. Vorbereitung der Stammlösung: 2. Preparation of the stock solution:

10 ml der Übernachtkultur wurde bei 4500 U/min zentrifugiert. Das Zellpellet wurde mit 10 ml einer sterilen NaCl-Lösung resuspendiert. 10 ml of the overnight culture was centrifuged at 4500 rpm. The cell pellet was resuspended with 10 ml of a sterile NaCl solution.

3. Verdünnung 3. dilution

Die Stammlösung wurde mit sterilem NaCl verdünnt, um eine Arbeitslösung mit einer Konzentration von ~10⁴ CFU/ml zu erhalten. The stock solution was diluted with sterile NaCl, to obtain a working solution with a concentration of ~ 10 ⁴ CFU / ml.

4. Probennahme 4. Sampling

Teilproben (d. h. 100 µl) der Arbeitslösung wurden zusammen mit 5 ml sterilem NaCl in Petrischalen transferiert (Durchmesser = 60 mm). Jede Probe wurde vor der fokussierten Energieflussbehandlung gewogen. Partial samples (i.e., 100 μl) of the working solution were transferred to petri dishes together with 5 ml of sterile NaCl (diameter = 60 mm). Each sample was weighed prior to the focused energy flux treatment.

5. Fokussierte Energieflussbehandlung 5. Focused energy flow treatment

Gasmischungszusammensetzung: Argon, N₂ und O₂, d. h. wie in Tabelle 1 definiert. Pulszyklen: 8, 15, 22 und 29 (d. h. wie in Tabelle 2 definiert). Gas mixture composition: argon, N ₂ and O ₂ , ie as defined in Table 1. Pulse cycles: 8, 15, 22 and 29 (ie as defined in Table 2).

6. Anpassung für Verdunstung 6. Adaptation for evaporation

7. Spiralplattenzählverfahren 7. Spiral plate counting

50 µl der durch fokussierten Energiefluss behandelten Proben wurde auf CaSo-Agar sofort nach der Behandlung spiralplattiert (0), 1 Stunde nach der Behandlung (60) und 1,5 Stunden nach der fokussierten Energieflussbehandlung (90). Die Agarplatten wurden über 24 h und bei 37 °C bebrütet. Tabelle 6: Mittelwerte und Standardabweichungen von E. coli Überlebensergebnissen von drei experimentellen Messungen (CFU Messungen) Escherichia coli in NaCl, CFU Mittelwert (MV) und Standardabweichung (SD) Zyklen 8 15 22 29 Kontrolle Zeit seit der Behandlung (min) MV SD MV SD MV SD MV SD MV SD 0 15100 10700 6100 4310 6460 9010 0 0 91700 871 60 4810 6710 0 0 0 0 0 0 94200 535 90 0 0 0 0 0 0 0 0 94100 899 50 μl of the focused energy flow-treated samples were spiral plated onto CaSo agar immediately after treatment (0), 1 hour after treatment (60) and 1.5 hours after focused energy flow treatment (90). The agar plates were incubated for 24 h and at 37 ° C. Table 6: Mean and standard deviations of E. coli survival results from three experimental measurements (CFU measurements) Escherichia coli in NaCl, CFU mean (MV) and standard deviation (SD) cycles 8th 15 22 29 control Time since treatment (min) MV SD MV SD MV SD MV SD MV SD 0 15100 10700 6100 4310 6460 9010 0 0 91700 871 60 4810 6710 0 0 0 0 0 0 94200 535 90 0 0 0 0 0 0 0 0 94100 899

Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigen die signifikante Wirkung der fokussierten Energieflussbehandlungen, die in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, auf die Bakteriensterilisation. Es wird gezeigt, dass die Exposition von Bakterien (d. h. E. coli) über ungefähr 5 Minuten gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung (8 Pulszyklen) führt zu: Deaktivierung von ungefähr 92% der behandelten Bakterien sofort nach der Behandlung im Vergleich zu der Kontrolle; und Verlust von ungefähr 95% der behandelten Bakterien (relativ zu der Kontrolle) nach einer Erholung von 60 Minuten im Anschluss an die Behandlung. Weiterhin wird die Deaktivierung der behandelten Bakterien 90 Minuten nach der ungefähr fünfminütigen Behandlung gezeigt. Die fokussierte Energieflussbehandlung über ungefähr 10 Minuten (15 Pulszyklen) resultiert in einer Deaktivierung von ungefähr 96% der behandelten Bakterien (relativ zu der Kontrolle) sofort nach der fokussierten Energieflussbehandlung und zu einem ungefähr 99% Verlust der Lebensfähigkeit der behandelten Bakterien 60 Minuten nach der Exposition gegenüber der fokussierten Energieflussbehandlung. Es wird weiter in Tabelle 6 gezeigt, dass die fokussierte Energieflussbehandlung über ungefähr 20 Minuten (29 Pulszyklen) in einer Deaktivierung der behandelten E. coli-Bakterien sofort nach der Behandlung resultiert. The results described above show the significant effect of the focused energy flux treatments described in the present invention on bacterial sterilization. Exposure of bacteria (i.e., E. coli) to the focused energy flux treatment (8 pulse cycles) over about 5 minutes is shown to result in: deactivation of approximately 92% of the treated bacteria immediately after treatment compared to the control; and loss of approximately 95% of the treated bacteria (relative to the control) after a recovery of 60 minutes following treatment. Furthermore, deactivation of the treated bacteria is shown 90 minutes after the approximately five minute treatment. Focused energy flow treatment for approximately 10 minutes (15 pulse cycles) results in a deactivation of approximately 96% of the treated bacteria (relative to the control) immediately after the focused energy flow treatment and an approximately 99% loss of viability of the treated bacteria at 60 minutes after exposure towards the focused energy flow treatment. It is further shown in Table 6 that the focused energy flux treatment over about 20 minutes (29 pulse cycles) results in deactivation of the treated E. coli bacteria immediately after treatment.

Zusammenfassend zeigt die vorliegende Erfindung unerwarteterweise, dass durch die Verwendung des fokussierten Energieflusssystems und des fokussierten Energieflussverfahrens der vorliegenden Erfindung mikrobiologische metabolische, anabolische oder amphibolische Pfade wirksam beeinflusst werden können, um die Metabolitenproduktion zu verändern, beispielsweise um die mikrobiologische Produktion von hochwichtigen nachhaltigen und erneuerbaren Biokraftsoffen der nächsten oder fortgeschrittenen Generation zu verbessern. Es wird weiter gezeigt, dass eine bakterielle Sterilisierung oder Desinfektion oder eine antimikrobielle Aktivität durch eine Verabreichung der relativ kurzen und hocheffizienten fokussierten Energieflussbehandlungen der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. In summary, the present invention unexpectedly demonstrates that by using the focused energy flow system and the focused energy flow method of the present invention, microbiological metabolic, anabolic, or amphibolic pathways can be effectively manipulated to alter metabolite production, for example, the microbiological production of highly important sustainable and renewable biofuels the next or advanced generation. It is further shown that bacterial sterilization or disinfection or antimicrobial activity can be achieved by administration of the relatively short and highly efficient focused energy flux treatments of the present invention.

Die vorliegende Erfindung zeigt weiter, dass die biologischen oder biochemischen Effekte, die von den vorgestellten fokussierten Energieflussbehandlungen bereitgestellt werden (d. h. insbesondere mikrobielle Sterilisierung oder die Produktion von biochemischen Verbindungen), unter anderem ohne eine signifikante Beeinflussung oder Veränderung von chemischen Parametern wie dem pH-Wert oder der H₂O₂-Konzentration der behandelten Probe erreicht werden können. Die gezeigten vorteilhaften Wirkungen können aus synergistischen Charakteristiken des fokussierten Energieflusssystems und der Behandlungsvorschrift resultieren. Es ist innerhalb des Anwendungsbereichs, dass das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich ist zum Bereitstellen von biologischen Wirkungen unterhalb des äußeren Integument der behandelten Probe bzw. des behandelten Subjektes, beispielsweise des menschlichen Gewebes. Die Wirkung kann erreicht werden, ohne zu unerwünschten oder nachteiligen Effekten wie das Herabsetzen des pH-Wertes oder den Anstieg der H₂O₂-Konzentration zu führen. The present invention further demonstrates that the biological or biochemical effects provided by the focused energy flux treatments presented (ie, in particular, microbial sterilization or the production of biochemical compounds), inter alia, without significantly affecting or changing chemical parameters such as pH or the H ₂ O ₂ concentration of the treated sample can be achieved. The beneficial effects shown may result from synergistic characteristics of the focused energy flow system and the treatment regimen. It is within the scope that the system and method of the present invention is useful for providing biological effects below the outer integument of the treated or treated subject, e.g., human tissue. The effect can be achieved without leading to undesirable or detrimental effects such as lowering the pH or increasing the H ₂ O ₂ concentration.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims

Ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines Mikroorganismus in einem Substrat, wobei das Verfahren Schritte umfasst des: a) Bereitstellens einer Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP-Strahls, wobei der NTP-Strahl Argon, Stickstoff und Sauerstoff in einem vorbestimmten Verhältnis enthält; b) Bereitstellens einer Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss; c) Bereitstellens des Mikroorganismus in dem Substrat; und d) Betreibens der EFFM mit einem vorbestimmten gepulsten Profil, um den fokussierten Energiefluss auf den zumindest einen Mikroorganismus hin zu emittieren. A method for affecting or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate, the method comprising steps of: a) providing a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP jet, said NTP jet containing argon, nitrogen and oxygen in a predetermined ratio; b) providing an energy flow focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow; c) providing the microorganism in the substrate; and d) operating the EFFM with a predetermined pulsed profile to emit the focused energy flow to the at least one microorganism.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Verhältnis ausgewählt ist aus einer Tabelle bestehend aus: Nr. Ar (%) N₂ (%) O₂ (%) R (%) 1 80–99 0–10 0–5 0 2 80–95 5–12 0–4 0 3 80–95 0–15 0–5 0 4 80–95 0–12 0–4 0–4 5 90 8 2 0 6 85 9 6 0 7 90 6 4 0 8 95 3 2 0 9 100a a = 0,7–1,3 100b b = 0,13–0,06 100c b = 0,01–0,03 0 10 100a a = 0,6–1,2 100b b = 0,075–0,22 100c b = 0,005–0,025 100r r = 0,005–0,075

und wobei weiter das vorbestimmte gepulste Profil ausgewählt ist aus einer Tabelle bestehend aus:

The method of claim 1, wherein the predetermined ratio is selected from a table consisting of: No. Ar (%) N ₂ (%) O ₂ (%) R (%) 1 80-99 0-10 0-5 0 2 80-95 5-12 0-4 0 3 80-95 0-15 0-5 0 4 80-95 0-12 0-4 0-4 5 90 8th 2 0 6 85 9 6 0 7 90 6 4 0 8th 95 3 2 0 9 100a a = 0.7-1.3 100b b = 0.13-0.06 100c b = 0.01-0.03 0 10 100a a = 0.6-1.2 100b b = 0.075-0.22 100c b = 0.005-0.025 100r r = 0.005-0.075

and further wherein the predetermined pulsed profile is selected from a table consisting of:

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die EFFM einen fokussierenden Vektor und einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem elektrischen Feldvektor, einem Magnetfeldvektor, einem elektromagnetischen Feldvektor, einem piezoelektrischen Feldvektor, einem piezoelektrischen Feldvektor und jedweder Kombination davon. The method of claim 1, wherein the EFFM comprises a focusing vector and an energy flow vector selected from the group consisting of an electric field vector, a magnetic field vector, an electromagnetic field vector, a piezoelectric field vector, a piezoelectric field vector, and any combination thereof.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Nahrungsmittel, einer Flüssigkeit, einem Getränk, einer Suspension, einer biologischen Kultur, einem Medium, einem Wachstumsmedium, einer Emulsion, einem biologischen Gewebe, einem biologischen Organismus, einem Menschen, einem Tier, einer Pflanze, einem Fluid, einem Boden oder einem Feststoff, Mineralien, Medien, einem Gas, Gemischen von Gas und Flüssigkeit, Gasgemischen, Zellen, Gewebekulturen, Organen und jedweder Kombination davon. The method of claim 1, wherein the substrate is selected from the group consisting of a food, a liquid, a beverage, a suspension, a biological culture, a medium, a growth medium, an emulsion, a biological tissue, a biological organism, a Humans, an animal, a plant, a fluid, a soil or a solid, minerals, media, a gas, mixtures of gas and liquid, gas mixtures, cells, tissue cultures, organs and any combination thereof.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Mirkoorganismus ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hefe, Bakterien, Archaen, Algen, Pilzen, Protozoen, Viren, Sporen, Hype, Prionen, Candida, Korynebakterien, aeroben Bakterien, anaeroben Bakterien, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonellen, Bakterien der Enterobacteriaceae-Familie, Bakterien der Listeriaceae-Familie, gram-positive Bakterien, gram-negative Bakterien, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, die Clostridiaceae-Familie, Clostridium, Actinobacteria und jedweder Kombination davon. The method of claim 1, wherein the microorganism is selected from the group consisting of yeast, bacteria, archaea, algae, fungi, protozoa, viruses, spores, hype, prions, candida, corynebacteria, aerobic bacteria, anaerobic bacteria, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella, Enterobacteriaceae family bacteria, Listeriaceae family bacteria, Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Enterococcus faecalis, Clostridiaceae family, Clostridium, Actinobacteria and any combination thereof.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, zusätzlich umfassend Schritte des Beeinflussens oder Bewirkens des zumindest einen biologischen Pfades des Mikroorganismus innerhalb von bis zu 24 Stunden ab der Emission des fokussierten Energieflusses auf den Mikroorganismus, insbesondere innerhalb von bis zu 6 Stunden ab der Emission des fokussierten Energieflusses auf den Mikroorganismus. The method of claim 1, further comprising steps of affecting or effecting the at least one biological pathway of the microorganism within up to 24 hours from the emission of the focused energy flow to the microorganism, in particular within up to 6 hours from the emission of the focused energy flow the microorganism.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, zusätzlich umfassend Schritte des Vergleichens der Wirkung auf den zumindest einen biologischen Pfad des Mikroorganismus mit der Wirkung in einem Kontrollorganismus. The method of claim 1, further comprising steps of comparing the effect on the at least one biological pathway of the microorganism having the effect in a control organism.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Wirkung auf zumindest einen biologischen Pfad ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Aktivierungseffekt, Inaktivierungseffekt, metabolischer Effekt, Effekt auf einen biochemischen Pfad, Effekt auf die Erzeugung zumindest einer biochemischen Zusammensetzung, Effekt auf die Erzeugung von rekombinanten Proteinen, Effekt auf die Proteinmutation, Effekt auf die Proteinexpression, Effekt auf die Proteinmodifikation, Effekt auf das Proteinprofil, Sterilisierung, Unfruchtbarmachung, antimikrobieller Effekt, antibakterieller Effekt, Deaktivierungseffekt, Überlebenseffekt, Unfruchtbarkeitseffekt, Verlust der Lebensfähigkeit Effekt, Tötungseffekt, Zerstörungseffekt, Induktionseffekt, Zerstörung von Pathogenen Effekt, bakterieller Zerstörungseffekt, Virenzerstörungseffekt, genetischer Effekt, Wasser- oder Gasdesinfektionseffekt, Effekt auf Wasser- oder Gaskontaminationsparameter, Effekt auf die chemische Zusammensetzung, Effekt auf die Wasser- oder jedwede andere Fluidchemie, Bakterienkonzentrationseffekt, Phenolkonzentration, Effekt auf die chemische Zusammensetzung von Rohöl, Effekt auf Rohölkomponenten und -konzentration, Effekt auf die Produktion und/oder Zerstörung von Biokraftstoff- oder Biodieselzusammensetzungen und jedweder Kombination davon. The method of claim 1, wherein the effect on at least one biological pathway is selected from the group consisting of: activation effect, inactivation effect, metabolic effect, effect on a biochemical pathway, effect on the generation of at least one biochemical composition, effect on the generation of recombinant pathways Proteins, effect on protein mutation, effect on protein expression, effect on protein modification, effect on protein profile, sterilization, infertility, antimicrobial effect, antibacterial effect, deactivation effect, survival effect, infertility effect, loss of viability effect, killing effect, destruction effect, induction effect, destruction of pathogenic effect, bacterial destructive effect, anti-viral effect, genetic effect, water or gas disinfection effect, effect on water or gas contamination parameters, effect on chemical composition, effect on water or any other fluid chemistry, bacterial concentration effect, phenol concentration, effect on the chemical composition of crude oil, effect on crude oil components and concentration, effect on the production and / or destruction of biofuel or biodiesel compositions and any combination thereof.

Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Effekt auf den zumindest einen biologischen Pfad ein Effekt ist auf zumindest einen biochemischen Pfad für die Produktion einer Zusammensetzung aus gewählt aus der Gruppe bestehend aus Biokraftstoff und/oder Produkten daraus, Biodiesel und/oder Produkten daraus, organischen Verbindungen, metabolischen Verbindungen, Metaboliten, Antibiotika, Prodrugs, Fermentationsprodukten, Säurezusammensetzungen, Gaszusammensetzungen, Alkoholzusammensetzungen, Präkursoren von Aminosäuren, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Isopropanol, 2,3-Butandion, vicinal Diketon, Acetoin, Aceton, 2,3-Butandiol, Methanol, Isobutanol, Butanol, 1-Butanol, n-Butanol, Propandiol, Diesel und jedweder isomeren oder racemischen Verbindung davon, jedweder intermediären Pfadzusammensetzung oder jedwedem Präkursor davon und jedweder Kombination davon. The method of claim 8, wherein the effect on the at least one biological path is an effect on at least one biochemical path for the production of a composition selected from the group consisting of biofuel and / or products thereof, biodiesel and / or products thereof, organic compounds, metabolic compounds, metabolites, antibiotics, prodrugs, fermentation products, acid compositions, gas compositions, alcohol compositions, precursors of amino acids, ethanol, 1-propanol, 2- Propanol, isopropanol, 2,3-butanedione, vicinal diketone, acetoin, acetone, 2,3-butanediol, methanol, isobutanol, butanol, 1-butanol, n-butanol, propanediol, diesel and any isomeric or racemic compound thereof, any intermediates Pathway composition or any precursor thereof and any combination thereof.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1, zusätzlich umfassend Schritte des Bewirkens oder Beeinflussens des zumindest einen biologischen Pfades des Mikroorganismus in dem Substrat während gleichzeitig zumindest im Wesentlichen der pH-Wert, die Wasserstoffperoxidkonzentration oder eine Kombination davon des Substrates beibehalten wird. The method of claim 1, further comprising steps of effecting or affecting the at least one biological pathway of the microorganism in the substrate while maintaining at least substantially the pH, hydrogen peroxide concentration, or a combination thereof of the substrate.

Ein Verfahren zum Beeinflussen oder Bewirken zumindest eines biologischen Pfads eines Mikroorganismus in einem Substrat in einem System umfassend: a) eine Quelle eines nicht thermischen Plasmas (NTP) zum Erzeugen eines NTP- Strahls, wobei der NTP-Strahl Argon, Stickstoff und Sauerstoff in einem vorbestimmten Verhältnis enthält; und b) eine Energieflussfokussierungsvorrichtung (EFFM) zum Überführen des NTP-Strahls in einen fokussierten Energiefluss, wobei die EFFM zumindest eine Öffnung für den Durchgang des NTP-Strahls aufweist und wobei die EFFM zumindest einen Energieflussvektor umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: i) zumindest einem elektrischen Feldvektor, ii) zumindest einem Magnetfeldvektor, iii) zumindest einem elektromagnetischen Feldvektor, iv) zumindest einem piezoelektrischen Feldvektor und v) zumindest einem piezomagnetischen Feldvektor wobei das System zusätzlich zumindest einen fokussierenden Vektor umfasst, der dazu konfiguriert ist, den Plasmastrahl zu fokussieren, und wobei die EFFM dazu konfiguriert ist, Pulse des fokussierten Energieflusses mit einem vorbestimmten Profil bereitzustellen, um den zumindest einen biologischen Pfad des Mikroorganismus in dem Substrat zu beeinflussen oder zu bewirken. A method of affecting or effecting at least one biological pathway of a microorganism in a substrate in a system comprising: a) a source of non-thermal plasma (NTP) for generating an NTP jet, said NTP jet containing argon, nitrogen and oxygen in a predetermined ratio; and b) an energy flux focusing device (EFFM) for transferring the NTP beam into a focused energy flow, the EFFM having at least one aperture for passage of the NTP beam, and wherein the EFFM comprises at least one energy flux vector selected from the group consisting of: i) at least one electric field vector, ii) at least one magnetic field vector, iii) at least one electromagnetic field vector, iv) at least one piezoelectric field vector and v) at least one piezomagnetic field vector wherein the system additionally comprises at least one focusing vector configured to focus the plasma beam and wherein the EFFM is configured to provide focused energy flow pulses having a predetermined profile to at least one biological path of the microorganism in the substrate influence or effect.