(57)【要約】【課題】  素子の表面を焦がしてしまうことなどのないプラズマプロセッサを提供する。【解決手段】  素子（１）の表面の少なくとも１つの区域を改質するためのプラズマプロセッサ（５）であって；素子（１）はガスプラズマ環境（４）からのイオンにより衝撃され；イオンは第１のメッシュ（３）に印加された電圧源により素子（１）の方へ吸引される。第１のメッシュ（３）は静止した非対応形状のメッシュ（３）であり、素子（１）は第１のメッシュ（３）と接触しない。素子（１）はイオンの衝撃（４）に対して均一に曝されるように第１のメッシュ（３）の近傍で移動（２）させられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子の表面の少なくとも１つの区域を改質するためのプラズマプロセッサであって、前記素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、前記イオンが第１のメッシュに印加される電圧源により前記素子の方へ吸引され、前記第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであるようなプラズマプロセッサにおいて、
前記素子が前記第１のメッシュと接触せず、当該素子がイオンの衝撃に対して均一に曝されるように当該第１のメッシュの近傍で移動することを特徴とするプラズマプロセッサ。
【請求項２】
前記第１のメッシュが前記素子を実質上取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項３】
前記素子が振動及び／又は回転する支持体上に装着されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項４】
前記素子が、前記第１のメッシュ内に取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれることを特徴とする請求項２に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項５】
前記電圧源がパルス電圧を提供することを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項６】
前記素子が非導電性であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項７】
前記素子がポリマー製の素子であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項８】
前記素子が血液ポンプの一部であることを特徴とする請求項７に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項９】
素子の表面を改質するための方法であって、前記素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、前記イオンが第１のメッシュに印加される電圧源により前記素子の方へ吸引され、前記第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであるような方法において、
前記素子が前記第１のメッシュと接触せず、当該素子がイオンの衝撃に対して均一に曝されるように当該第１のメッシュの近傍で移動することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記素子が振動及び／又は回転する支持体上に装着されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記素子が、前記第１のメッシュ内に取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧源がパルス電圧を提供することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記素子が前記第１のメッシュと接触しないことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記素子が非導電性であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記素子がポリマー製の素子であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記素子が血液ポンプの一部であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマイオンの埋め込みにより素子の表面を改質するためのプラズマプロセッサ及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ浸漬イオン埋め込み（「ＰＩＩＩ」）は導電性の素子の表面を改質するための周知の方法である。従来、ＰＩＩＩ法はプラズマ環境内に浸されたステージ又は支持体上に導電性素子を装着する工程を有していた。支持体へ取り付けることによりプラズマイオン種とは逆の電荷を持つ高電圧パルスが、素子の外側表面に印加される。電圧を印加することにより、プラズマからイオンを引きつけて素子の外側表面内へ埋め込む。この方法は以下に述べるいくつかの欠点を有する。すなわち、この方法は複雑な形状を備えた素子の表面を実質上均一に改質することができず；また、この方法は非導電性の素子の表面を改質するのに適さない。
【０００３】
以前は、非導電性素子のＰＩＩＩは、導電性の支持体上に素子を装着し、支持体に高電圧を印加することにより達成できるかもしれない。しかし、非導電性素子は入来するイオンを排斥することのある電荷を蓄積することがある。この影響は表面内へ埋め込まれるイオンの量を急激に低下させ、処理の効率を減少させてしまう。
【０００４】
従来、非導電性素子の外側表面に導電性材料の薄い層を付着させ、次いでＰＩＩＩ処理を遂行することにより、この影響を克服してきた。この処理は付加的な処理工程を必要とすることがあり、また、素子を汚染することがある。
【０００５】
米国特許第５，９４５，０１２号明細書に開示されているように、導電性及び非導電性の素子を回転するバレル内で転がしてもよいことも従来知られている。回転するバレルは導電性メッシュを有し、このメッシュは高電圧交流電源に電気的に接続され、プラズマからのイオンを素子の方へ吸引する。素子はまた複雑な形状とすることができる。その理由は、素子の転がしにより、素子のすべての面を露出させることができるからである。この機構の１つの欠点は、素子がバイアスされた導電性メッシュに接触するので、素子の温度露呈度を増大させ、素子の表面を焦がしてしまうことがあることである。
【特許文献１】米国特許第５，９４５，０１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、１又はそれ以上の上述の欠点を処理又は改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点によれば、本発明は素子の表面の少なくとも１つの区域を改質するためのプラズマプロセッサからなり、この場合、素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、第１のメッシュに印加される電圧源によりイオンが素子の方へ吸引され、第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであり；その特徴とするところは、素子が第１のメッシュと接触せず、素子がイオンの衝撃に対して均一に曝されるように第１のメッシュの近傍で移動することである。
好ましくは、第１のメッシュは素子を実質上取り囲む。
好ましくは、素子は振動及び／又は回転する支持体上に装着される。
好ましくは、素子は第１のメッシュ内で取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれる。
好ましくは、電圧源はパルス電圧を提供する。
好ましくは、素子は非導電性である。
好ましくは、素子はポリマー製の素子である。
好ましくは、素子は血液ポンプの一部である。
【０００８】
第２の観点によれば、本発明は素子の表面の少なくとも１つの区域を改質するための方法からなり、この場合、素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、イオンが第１のメッシュに印加される電圧源により素子の方へ吸引され、第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであり；その特徴とするところは、素子が第１のメッシュと接触せず、素子がイオンの衝撃に対して均一に曝されるように第１のメッシュの近傍で移動することである。
好ましくは、素子は振動及び／又は回転する支持体上に装着される。
好ましくは、素子は第１のメッシュ内で取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれる。
好ましくは、電圧源はパルス電圧を提供する。
好ましくは、素子は第１のメッシュと接触しない。
好ましくは、素子は非導電性である。
好ましくは、素子はポリマー製の素子である。
好ましくは、素子は血液ポンプの一部である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。この実施の形態は素子１内へイオンを埋め込む方法及び／又は装置を含むことができ、この場合、素子１の外側表面を改質及び／又は被覆するために、素子はプラズマ浸漬イオン埋め込み及び／又はプラズマ堆積により処理される。これらのイオンの埋め込みは素子１の外側表面内へほぼ１マイクロメートルの深さまで達することができる。
【００１１】
好ましくは、素子１は、所望のガスの背景内に置かれたＲＦアンテナ（図示せず）により生じさせることのできるガスプラズマ環境４内に浸される。電源を使用して高電圧パルスが素子の付近で電極に印加される。代わりに、その電源は、ＲＦアンテナが無い場合に、プラズマを発生させ、イオンの埋め込みを誘起するために使用することができる。ＲＦ、グロー放電及びＥＣＲを含む、そのガス及び高電圧パルス発生と両立できる任意のプラズマ源を使用することができる。その所望の背景ガスは次のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる：すなわち、水素、アルゴン、ヘリウム、窒素、酸素、アセチレン、エタン、メタン、他の炭化水素ガス及び／又はそれらの混合物である。陰極アークにより発生される炭素プラズマ背景を使用することもできる。電源は交流又は直流電圧のいずれかを利用することができる。
【００１２】
素子１は好ましくは第１のメッシュ３により取り囲まれる。第１のメッシュ３は非対応形状（特に素子１の形又は形状に対応した形あるいは相似のような形になっていないことを意味する）のメッシュとすることができ；複数の穴又は孔を有し、導電性の材料で構成することができる。使用時において、プラズマプロセッサ５は、イオンを、プラズマ環境を去るように誘導し、イオンのための標的として作用する第１のメッシュ３の方へ移動させる。好ましくは、第１のメッシュ３は導電性であり、プラズマ環境４内で生じるイオンの電荷状態とは逆符号の高電圧でバイアスされる。
【００１３】
また、第１のメッシュ３の近傍には、プラズマシースと呼ばれる比較的枯渇したイオン及び／又は電子の領域が存在できる。プラズマシースにおいては、電場が存在し、この場は、イオンがプラズマシースを横切り、電場からエネルギを得るように、プラズマ環境４から入来するイオンを加速する。好ましくは、これらのイオンの少なくとも一部は第１のメッシュ３の複数の穴又は孔を通過する。これらのイオンは高速で進行し、素子１の外側表面に衝突する。
【００１４】
好ましくは、素子１は素子１のすべての外側表面をさらすように第１のメッシュ３内で回転及び／又は振動させることができる。この回転及び／又は振動は、好ましくは素子１を取り付けたステージ即ち支持体２の使用により達成することができる。素子１が回転すると、素子１は第１のメッシュ３の穴又は孔に対して移動する。素子１を回転及び／又は振動させる効果は、結果としてのイオンの埋め込みが比較的均一に分布できることである。支持体２は好ましくは第１のメッシュ３に接続された高電圧供給部（図示せず）から絶縁することができる。
【００１５】
図２に示す別の実施の形態においては、第２のメッシュ６は、好ましくは非対応形状の態様で素子１を取り囲む。第２のメッシュ６は、加工片が第２のメッシュ６内で転がるように振動及び／または回転し、それによって素子１の表面に入るイオンが比較的均一に及ぶことを容易にするように、振動及び／又は回転することができる。第２のメッシュ６は素子１と第１のメッシュ３との間に位置する。
【００１６】
好ましくは、第２のメッシュ６は非導電性であり、第１のメッシュ３と接触することなく、素子１を移動させ、処理させることができる。素子１が第１のメッシュ３と接触するのを阻止することにより、第１のメッシュ３に印加される高電圧によって、素子１がオーバーヒートするか又は悪影響を受けることを阻止することができる。
【００１７】
比較的高い電圧が高電圧供給装置（図示せず）により第１のメッシュ６に印加され、この供給装置は電源（図示せず）に接続することができる。
【００１８】
素子１の表面に到達するイオンの平均エネルギは、第１のメッシュ３に適用される電圧及び／又は第１のメッシュ３と第２のメッシュ６との間の距離を変更することにより調整することができる。更に、背景ガスの選択もまた、素子１の表面に到達するイオンの平均エネルギを調整するのに有用である。
【００１９】
第１のメッシュ３は、好ましくは電源（図示せず）により発生され供給装置によりメッシュに供給されるパルス電圧又はプラズマ又はメッシュを囲む室に関する電位を伝達することができる。好ましくは、第１のメッシュも供給装置及び電源も回転又は振動できない。第１のメッシュ３に印加される電圧又は電位は比較的大きく、ほぼ２ｋＶないし２０ｋＶの範囲、好ましくは１０ｋＶとすることができる。
【００２０】
素子１のイオンの埋め込みが進行すると、イオンの埋め込みは素子１の表面の帯電を生じさせることに留意されたい。この帯電はイオンの更なる埋め込みを遮断又は妨害する可能性がある。それ故、素子１の外側表面の帯電は、一定の電圧の代わりに、第１のメッシュ３に印加されているパルス電圧により、周期的に中性化すべきである。第１のメッシュ３へのパルス電圧又は電位の正味の影響は、素子１上の表面帯電が外部の環境により周期的に中性化にされ、これが連続する埋め込み又はプラズマ補助の堆積の発生を許容するように作用するものである。
【００２１】
図３は第１のメッシュ３へのパルス電圧の好ましい印加方法の図式的表示である。この方法は、素子１内へ埋め込まれたイオンから生じる正の電荷の中性化率を改善するのに有用となり得る。素子１が非導電性である場合に、これは特に有用である。図３においては、負の電荷が第１のメッシュ３に周期的に印加され、これは、素子１が周期的に中性化するのを許容する。
【００２２】
同様の方法の別の実施の形態を図４に示す。この実施の形態においては、正及び負の電圧が第１のメッシュ３に印加される。このような負又は正のパルスは交互に生じる。負のパルスは埋め込むべきイオンを吸引し、正のパルスは電子を吸引して素子１の表面上に蓄積する正の電荷を中性化する。正味の影響は、素子１上の電荷を周期的に中性化することである。この実施の形態に示す工程は一般に「バイポーラ」処理と呼ばれる。
【００２３】
図５は本発明の好ましい実施の形態のうちの１つにより改質されるべき好ましい素子１を示す。図示の素子１は好ましくは医療装置であり、特に、移植可能な血液ポンプのためのインペラ８とすることができる。インペラ８は支柱９によりほぼ正方形形状となるように接続された４つのブレード７を有する。素子１は好ましくは、ポリマーを含むがこれに限定されない非導電性の材料で構成することができる。
【００２４】
別の実施の形態においては、円筒状の真空室は、回転／拡散ポンプにより約１．０×１０−５Ｔｏｒｒの基本圧力にポンピングされる。水素ガスが流れコントローラを介して導入され、円筒状の真空室の圧力を大体１５ｍＴｏｒｒにし、これは先の実施の形態において述べたガスプラズマ環境を形成することができる。
【００２５】
ガスプラズマ環境においては、第１のメッシュはほぼ１０ｃｍの半径を有する球状のステンレス鋼のメッシュ形状となった導電性メッシュである。第１のメッシュはその片側に小さな開口を有し、非導電性のＰＴＦＥロッドがその開口を通過することができる。ＰＴＦＥロッドは、その軸線のまわりで自由に回転できるように真空室の壁において真空回転    フィードスルー(feedthrough) に取り付けられ、ＰＴＦＥロッドは先の実施の形態の回転又は振動支持体と同様の機能を果たす。この実施の形態において、素子は、好ましくは第１のメッシュの内部にあるＰＴＦＥロッドの端部に取り付けられた、ＰＥＥＫポリマーの小さなブロックである。ＰＴＦＥロッド及び装着された素子のこの形状は第１のメッシュのほぼ中心に素子を配置させ、そこで素子は埋め込み中に回転させることができる。素子は好ましくは処理中のＰＴＦＥロッドの回転により回転させられ、それによって、比較的均一なイオンの埋め込み処理を可能にする。第１のメッシュは好ましくはＡＮＳＴＯ（商標名）パルサー即ちパルス発信器に取り付けられ、このパルス発信器は１０００Ｈｚの周波数で１５μｓの期間の−１５ｋＶのパルスを送給するように作動する。作動しているとき、この実施の形態は第１のメッシュのまわりでグロー放電を発生させ、このグロー放電は目で観察することができ、また、オッシロスコープにより示されるパルス発信器からの電流及び電圧パルスの特徴的な形状により監視することができる。この処理は好ましくはほぼ２分の期間だけ施される。
【００２６】
処理後、素子の色は大幅にくすむことがある。素子の表面にわたっての比較的均一にくすんだ色は、この処理がほぼ均一に及んでいることを示すことができる。更に、この処理は従来の処理の使用により典型的に発生するようなメッシュによる「シャドウ効果」を示さず、また、処理中にイオンの衝突により加熱される第１のメッシュと素子との間に直接の接触が無いため、素子は実質上焼けたり又は溶融されない。
【００２７】
本発明の要旨から逸脱することなく、上述の明細書及び添付図面の範囲内で、種々の付加的な修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略図である。
【図３】方法に係る実施の形態において印加される電圧を示す図式的表示である。
【図４】方法に係る実施の形態において印加される電圧を示す第２の図式的表示である。
【図５】本発明の別の実施の形態の一部分の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年6月2日(2006.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子の表面の少なくとも１つの区域を改質するためのプラズマプロセッサであって、前記素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、前記イオンが第１のメッシュに印加される電圧源により前記素子の方へ吸引され、前記第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであるようなプラズマプロセッサにおいて、
前記素子を支持するための支持体であって、かつ、前記素子が前記第１のメッシュに接触することなくイオンの衝撃に対して均一に曝されるために前記第１のメッシュの近傍で移動するように、振動及び／又は回転するようになっている支持体をさらに含んでなるプラズマプロセッサ。
【請求項２】
前記第１のメッシュが前記素子を実質上取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項３】
前記素子が、前記第１のメッシュ内に取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれることを特徴とする請求項２に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項４】
前記電圧源がパルス電圧を提供することを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項５】
前記素子が非導電性であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項６】
前記素子がポリマー製の素子であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項７】
前記素子が血液ポンプの一部であることを特徴とする請求項６に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項８】
素子の表面を改質するための方法であって、前記素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、前記イオンが第１のメッシュに印加される電圧源により前記素子の方へ吸引され、前記第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであるような方法において、
前記素子が振動及び／又は回転する支持体に装着され、イオンの衝撃に対して均一に曝されるように前記第１のメッシュの近傍で移動する方法。
【請求項９】
前記素子が、前記第１のメッシュ内に取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧源がパルス電圧を提供することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記素子が前記第１のメッシュと接触しないことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記素子が非導電性であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記素子がポリマー製の素子であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記素子が血液ポンプの一部であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
第１の観点によれば、本発明は素子の表面の少なくとも１つの区域を改質するためのプラズマプロセッサからなり、この場合、素子がガスプラズマ環境からのイオンにより衝撃され、第１のメッシュに印加される電圧源によりイオンが素子の方へ吸引され、第１のメッシュが静止した非対応形状の導電性メッシュであり；プラズマプロセッサはさらに、素子を支持するための支持体を含んでなり、素子が第１のメッシュと接触することなくイオンの衝撃に対して均一に曝されるために第１のメッシュの近傍で移動するように、その支持体は振動及び／又は回転するようになっている。
好ましくは、第１のメッシュは素子を実質上取り囲む。
好ましくは、素子は第１のメッシュ内で取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれる。
好ましくは、電圧源はパルス電圧を提供する。
好ましくは、素子は非導電性である。
好ましくは、素子はポリマー製の素子である。
好ましくは、素子は血液ポンプの一部である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
第２の観点によれば、本発明は、ガスプラズマ環境からのイオンによって素子が衝撃されることにより、素子の表面の少なくとも１つの区域を改質するための方法からなる。前記イオンは、静止した非対応形状の導電性メッシュである第１のメッシュに印加される電圧源により素子の方へ吸引される。前記素子は振動及び／又は回転する支持体に装着され、イオンの衝撃に対して均一に曝されるように第１のメッシュの近傍で移動する。
好ましくは、素子は第１のメッシュ内で取り囲まれた非対応形状の非導電性メッシュである可動の第２のメッシュにより取り囲まれる。
好ましくは、電圧源はパルス電圧を提供する。
好ましくは、素子は第１のメッシュと接触しない。
好ましくは、素子は非導電性である。
好ましくは、素子はポリマー製の素子である。
好ましくは、素子は血液ポンプの一部である。
【国際調査報告】
2007510258.tif 000008
2007510258.tif 000009
2007510258.tif 000010