PECVD-ПОКРЫТИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО ПРЕДШЕСТВЕННИКА
PECVD-COATING WITH APPLICATION OF ORGANOSILICON PRECURSOR

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к области техники производства сосудов с покрытием для хранения биологически активных соединений или крови. В частности, данное изобретение относится к технологической установке для сосудов для покрытия сосуда, технологической установке для сосудов для покрытия и инспекции сосуда, к переносному держателю сосуда для технологической установки для сосудов, к аппарату для усиленного плазмой парофазного химического осаждения для покрытия внутренней поверхности сосуда, к способу покрытия внутренней поверхности сосуда, к способу покрытия и инспекции сосуда, к способу обработки сосуда, к применению технологической установки для сосудов, к машиночитаемому носителю и к программному элементу.
2
2
Обеспечен способ покрытия поверхности подложки с помощью PECVD, способ включает возбуждение плазмы из газообразного реагента, содержащего кремнийорганический предшественник и необязательно O. Смазывающая способность, гидрофобность и/или барьерные свойства покрытия задают посредством задания соотношения O к кремнийорганическому предшественнику в газообразном реагенте и/или с помощью задания электрической энергии, используемой для возбуждения плазмы. В частности, обеспечено смазывающее покрытие, изготовленное с помощью указанного способа. Также обеспечены сосуды, покрытые с помощью указанного способа, и применение таких сосудов для защиты соединения или композиции, содержащейся или помещаемой в указанный покрытый сосуд, в отношении механического и/или химического воздействия поверхности материала сосуда без покрытия.
Настоящее раскрытие также относится к улучшенным способам обработки сосудов, например, множества одинаковых сосудов, применяемых для венепункции и сбора других медицинских образцов, хранения и доставки фармацевтических препаратов и других целей. Такие сосуды применяются в больших количествах для этих целей и должны быть относительно экономически целесообразными для производства, и при этом обладать высокой надежностью при хранении и применении.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Например, вакуумированные пробирки для забора крови применяют для забора крови у пациента для медицинского анализа. Пробирки продаются вакуумированными. Кровь пациента сообщается с внутренней частью пробирки посредством введения одного конца двухконцевой иглы для подкожных инъекций в кровеносный сосуд пациента и прокалывания крышки вакуумированной пробирки для сбора крови на другом конце двухсторонней иглы. Вакуум в вакуумированной пробирке для сбора крови тянет кровь (или точнее, кровяное давление пациента толкает кровь) через иглу в вакуумированную пробирку для сбора крови, повышая давление в пробирке, и, таким образом, уменьшая разницу давлений, вызывает перетекание крови. Поток крови, как правило, продолжается до тех пор, пока не убирают пробирку от иглы, или разница давлений не становится слишком маленькой для поддержания потока.
Вакуумированные пробирки для сбора крови должны обладать значительным сроком хранения для облегчения эффективного и удобного распространения и хранения пробирок до использования. Например, желательным является срок хранения в один год, а также в некоторых случаях желательны более длительные сроки хранения, такие как 18 месяцев, 24 месяца или 36 месяцев. Пробирка, желательно, остается полностью вакуумированной, по крайней мере, до степени, необходимой для забора достаточного количества крови для анализа (обычным стандартом является, чтобы пробирка сохраняла, по меньшей мере, 90% изначального объема забора), в течение всего срока хранения с получением очень небольшого количества (оптимально вообще без таковых) дефектных пробирок.
Дефектная пробирка, вероятно, будет причиной, из-за которой флеботомисту, который использует пробирку, не удастся забрать достаточно крови. Флеботомисту может затем понадобиться получить и использовать одну или несколько дополнительных пробирок для получения подходящего образца крови.
В качестве другого примера, как правило, получают и продают предварительно заполненные шприцы, так что шприц не нуждается в заполнении перед применением. В качестве некоторых примеров, шприц можно предварительно наполнить физиологическим раствором, красителем для инъекции или фармацевтически активным препаратом.
Обычно, предварительно заполненный шприц закрыт колпачком на дистальном конце, как и в случае с колпачком, и закрыт на проксимальном конце его оттянутым поршнем. Предварительно заполненный шприц может быть завернут в стерильную упаковку до применения. Для использования предварительно заполненного шприца удаляют упаковку и колпачок, необязательно иглу для подкожных инъекций или другую питающую трубку прикрепляют к дистальному концу цилиндра, питающую трубку или шприц перемещают на место использования (например, путем вставки иглы для подкожных инъекций в кровеносный сосуд пациента или в аппарат для промывки содержимым шприца), и поршень задвигают в цилиндр для введения инъекцией содержимого цилиндра.
Одним важным фактором при изготовлении предварительно заполненных шприцов является то, что содержимое шприца, желательно, будет иметь значительный срок хранения, во время которого важно изолировать материал, наполняющий шприц, от стенки цилиндра, содержащего его, во избежание выноса материала из цилиндра в предварительно наполненное содержимое или наоборот.
Поскольку многие из этих сосудов имеют низкую стоимость и применяются в больших количествах, для некоторых применений будет полезным получить необходимый срок хранения без повышения стоимости производства до чрезмерно высокого уровня. Также для некоторых применений является желательным избегать стеклянных сосудов, которые могут разбиться и являются дорогими в производстве, в пользу пластиковых сосудов, которые редко разбиваются при нормальном применении (и если разбиваются, то не образуют острых осколков от остатков сосуда, подобно стеклянной пробирке). Стеклянные сосуды имели предпочтительное использование, поскольку стекло является более газонепроницаемым и инертным к предварительно наполненному содержимому, чем необработанная пластмасса. Также, благодаря его традиционному использованию, стекло является общепринятым, так как известно, что оно является относительно безопасным при контакте с медицинскими образцами или фармацевтическими препаратами и подобным.
Дальнейшее рассмотрение вопроса, касающегося шприцов, необходимо для того, чтобы убедиться в том, что поршень может двигаться с постоянной скоростью и с постоянной силой при его продавливании в цилиндр. Для этой цели желательным является смазывающее покрытие либо на цилиндре или поршне, либо на обоих элементах.
Неограниченный перечень патентов возможной релевантности включает патенты США №№6068884 и 4844986 и опубликованные заявки на патенты США №№20060046006 и 20040267194.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является получение улучшенного производства сосудов с покрытием. Заявленное изобретение решает эту задачу и обеспечивает получение покрытия для сосудов, стойкого к биологически активным веществам, а также эффективного для уменьшения усилия отрыва или силы трения скольжения поршня в сосуде в виде цилиндра.
Улучшенное производство сосудов с покрытием осуществляется посредством заявленных способов и устройств, которые изготовлены согласно этим способам, где способы могут быть осуществлены с помощью технологической установки для сосудов, описанной дополнительно ниже, и устройства могут быть изготовлены с помощью этой установки.
Данное изобретение обеспечивает способ покрытия поверхности, например, внутренней поверхности сосуда, покрытием, полученным с помощью PECVD из кремнийорганического предшественника. Более того, данное изобретение обеспечивает полученное покрытие, сосуд, покрытый таким покрытием, и применение покрытия, например, в качестве смазывающего покрытия, гидрофобного покрытия или барьерного покрытия. Кроме того, обеспечивается аппарат и некоторые устройства для осуществления данного изобретения. Данное изобретение также обеспечивает способы инспекции покрытий, в частности, способ использования выделения разновидности летучего вещества поверхностью с покрытием для указанной инспекции.
Способ PECVD-покрытия
Данное изобретение относится к способу получения покрытия путем обработки усиленным плазмой парофазным химическим осаждением (PECVD) и, например, способу покрытия внутренней поверхности сосуда.
Обеспечивают поверхность, например, внутреннюю поверхность сосуда, а также реакционную смесь, включающую газ на основе кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ.
Поверхность вводят в контакт с реакционной смесью. Образуют плазму в реакционной смеси. Предпочтительно, указанная плазма представляет собой плазму неполого катода или, в другом выражении того же состояния, указанная плазма, по сути, не содержит плазму полого катода. Покрытие осаждают, по меньшей мере, на часть поверхности, например, часть внутренней стенки сосуда.
Способ проводят следующим образом.
Обеспечивают предшественник. Предпочтительно, указанный предшественник представляет собой кремнийорганическое соединение (в дальнейшем также обозначенный как “кремнийорганический предшественник”), более предпочтительно кремнийорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, алкилтриметоксисилана, азааналога любого из этих предшественников (а именно, линейный силоксазан, моноциклический силоксазан, полициклический силоксазан, полисилсесквиоксазан), и комбинации любых двух или более из этих предшественников. Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия с помощью PECVD. Предшественник затем полимеризуют, сшивают, частично и полностью окисляют или подвергают любой комбинации из этого.
В одном аспекте данного изобретения покрытие представляет собой смазывающее покрытие, а именно, оно образует поверхность, имеющую более низкое сопротивление трения, чем непокрытая подложка.
В другом аспекте данного изобретения покрытие представляет собой пассивирующее покрытие, например, гидрофобное покрытие, приводящее, например, к более низкому осаждению компонентов композиции при контакте с поверхностью с покрытием. Такое гидрофобное покрытие характеризуется более низким натяжением смачивания, чем его аналог без покрытия.
Смазывающее покрытие данного изобретения может также быть пассивирующим покрытием и наоборот.
x
В дополнительном аспекте данного изобретения покрытие представляет собой барьерное покрытие, например, SiO-покрытие. Как правило, барьер противостоит газу или жидкости, предпочтительно водяному пару, кислороду и/или воздуху. Барьер может также использоваться для образования и/или поддержания вакуума внутри сосуда, покрытого барьерным покрытием, например, внутри пробирки для забора крови.
x
Кроме того, способ данного изобретения может включать нанесение одного или нескольких дополнительных покрытий, образованных с помощью PECVD из кремнийорганического предшественника. Необязательный дополнительный этап представляет собой последующую обработку SiO-покрытия технологическим газом, состоящим, в основном, из кислорода и, по существу, не содержащим летучего кремниевого соединения.
Смазывающее покрытие
В конкретном аспекте данное изобретение обеспечивает смазывающее покрытие.
Это покрытие преимущественно получают с помощью PECVD-способа и использования предшественников, как описано выше.
Например, данное изобретение обеспечивает способ задания смазывающих свойств покрытия на поверхности подложки, где способ включает этапы:
2
(a) обеспечение газообразного реагента, включающего кремнийорганический предшественник и необязательно O, вблизи поверхности подложки; и
2
(b) возбуждение плазмы из газообразного реагента, таким образом, образуя покрытие на поверхности подложки с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD), где смазывающие характеристики покрытия задают посредством задания соотношения O к кремнийорганическому предшественнику в газообразном реагенте и/или с помощью задания электрической энергии, используемой для возбуждения плазмы.
Предпочтительный предшественник для смазывающего покрытия представляет собой моноциклический силоксан, например, октаметилциклотетрасилоксан (OMCTS).
Полученная поверхность с покрытием имеет более низкое сопротивление трения, чем необработанная подложка. Например, если поверхность с покрытием находится внутри цилиндра шприца и/или поршня шприца, то смазывающее покрытие является эффективным для обеспечения усилия отрыва, или силы трения скольжения поршня, или и того, и другого, что меньше соответствующей силы, необходимой в отсутствие смазывающего покрытия.
Изделие, покрытое смазывающим покрытием, может быть сосудом со смазывающим покрытием на стенке, предпочтительно на внутренней стенке, например, цилиндре шприца, или частью сосуда или колпачком сосуда с указанным покрытием на контактной поверхности сосуда, например, поршне шприца или колпачке сосуда.
w
x
y
z
Смазывающее покрытие может в одном аспекте иметь формулу SiOCH, например, где w равно 1, x равно w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 6 до приблизительно 9.
Пассивирующее, например, гидрофобное покрытие
Пассивирующее покрытие по данному изобретению представляет собой, например, гидрофобное покрытие.
Предпочтительный предшественник для пассивирующего, например, гидрофобного, покрытия представляет собой линейный силоксан, например, гексаметилдисилоксан (HMDSO).
Пассивирующее покрытие по данному изобретению предотвращает или снижает механические и/или химические воздействия поверхности без покрытия на соединение или композицию, содержащуюся в сосуде. Например, предотвращаются или снижаются осаждение и/или свертывание или активация тромбоцитов соединением или компонентом композиции, соприкасающейся с поверхностью, например, предотвращается свертывание крови или активация тромбоцитов, или осаждение инсулина, или увлажнение поверхности без покрытия водной жидкостью.
w
x
y
z
Конкретный аспект данного изобретения представляет собой поверхность, имеющую гидрофобное покрытие с формулой SiOCH, например, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9.
Изделие, покрытое пассивирующим покрытием, может быть сосудом, имеющим покрытие на стенке, предпочтительно на внутренней стенке, например, пробиркой, или частью сосуда или колпачком сосуда, имеющим указанное покрытие на контактной поверхности сосуда, например, колпачке сосуда.
Покрытие сосуда
При покрытии сосуда описанным выше способом покрытия с помощью PECVD способ покрытия включает несколько этапов. Обеспечивают сосуд, имеющий открытый конец, слепой конец и внутреннюю поверхность. По меньшей мере, один газообразный реагент вводят в сосуд. Образуют плазму внутри сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента, а именно, покрытия, на внутренней поверхности сосуда.
Предпочтительно, способ проводят путем установки открытого конца сосуда на держателе сосуда, как описано в данном описании, создавая герметичное сообщение между держателем сосуда и внутренней частью сосуда. В этом предпочтительном аспекте газообразный реагент вводят внутрь сосуда через держатель сосуда. В особенно предпочтительном аспекте данного изобретения для способа покрытия по данному изобретению используют аппарат для усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD), включающий держатель сосуда, внутренний электрод, внешний электрод и источник питания.
Держатель сосуда имеет прорезь для приема сосуда в установленное положение для обработки. Внутренний электрод располагают с возможностью приема внутри сосуда, установленного на держателе сосуда. Внешний электрод имеет внутреннюю часть, расположенную для приема сосуда, установленного на держателе сосуда. Источник питания подводит переменный ток к внутреннему и/или внешнему электродам для образования плазмы внутри сосуда, установленного на держателе сосуда. Как правило, источник питания подводит переменный ток к внешнему электроду, в то время как внутренний электрод заземлен. В этом варианте осуществления сосуд определяет камеру для плазменной реакции.
В конкретном аспекте данного изобретения аппарат для PECVD, как описано в предыдущих абзацах, включает газоотвод, необязательно включающий источник вакуума для перекачки газа в или из внутренней части сосуда, установленного на прорезь для определения закрытой камеры.
В дополнительном конкретном аспекте данного изобретения аппарат для PECVD включает держатель сосуда, первое захватное устройство, опорную поверхность на держателе сосуда, подачу реагента, генератор плазмы и устройство для высвобождения сосуда.
Держатель сосуда сконфигурирован для установки на открытом конце сосуда. Первое захватное устройство сконфигурировано для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца сосуда и, при зажатии слепого конца сосуда, транспортировки сосуда в район держателя сосуда. Держатель сосуда имеет опорную поверхность, сконфигурированную для создания герметичного сообщения между держателем сосуда и внутренним пространством первого сосуда.
Подача реагента является функционально связанной для введения, по меньшей мере, одного газообразного реагента внутрь первого сосуда через держатель сосуда. Генератор плазмы сконфигурирован для образования плазмы внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда.
Устройство для высвобождения сосуда обеспечивается для удаления первого сосуда с держателя сосуда. Захватное устройство, которое представляет собой первое захватное устройство или другое захватное устройство, сконфигурировано для транспортировки в осевом направлении первого сосуда от держателя сосуда и затем высвобождения первого сосуда.
В конкретном аспекте данного изобретения способ применяют для покрытия внутренней поверхности суженного отверстия сосуда, например, в общем, цилиндрического сосуда, с помощью PECVD. Сосуд включает внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность, определяющую полость, большее отверстие, имеющее внутренний диаметр, и суженное отверстие, которое определяется внутренней поверхностью и имеет внутренний диаметр, меньший, чем внутренний диаметр большего отверстия. Обеспечивают технологический сосуд, имеющий полость и отверстие технологического сосуда. Отверстие технологического сосуда соединяется с суженным отверстием сосуда с созданием сообщения между полостью сосуда, который подлежит обработке, и полостью технологического сосуда через суженное отверстие. Создают, по меньшей мере, частичный вакуум внутри полости сосуда, подлежащего обработке, и полости технологического сосуда. PECVD-реагент перекачивают через первое отверстие, затем через полость сосуда, подлежащего обработке, затем через суженное отверстие, затем в полость технологического сосуда. Плазму возбуждают рядом с суженным отверстием при условиях, эффективных для осаждения покрытия продукта реакции PECVD на внутреннюю поверхность суженного отверстия.
Сосуд и части сосуда с покрытием
Данное изобретение дополнительно обеспечивает покрытие, полученное в результате способа, который описан выше, поверхность, покрытую указанным покрытием, и, например, сосуд, покрытый указанным покрытием.
Поверхность, покрытая покрытием, например, стенка сосуда или ее часть, может представлять собой стекло или полимер, предпочтительно термопластичный полимер, более предпочтительно полимер, выбранный из группы, состоящей из поликарбоната, олефинового полимера, циклического олефинового сополимера и сложного полиэфира. Например, она представляет собой циклический олефиновый сополимер, полиэтилентерефталат или полипропилен.
В конкретном аспекте данного изобретения стенка сосуда имеет внутренний полимерный слой, защищенный, по меньшей мере, одним внешним полимерным слоем. Полимеры могут быть одинаковыми или различными. Например, один из полимерных слоев представляет собой циклическую олефиновую сополимерную (COC) смолу (например, определяющую барьер против водяного пара), другой полимерный слой представляет собой слой смолы на основе сложного полиэфира. Такой сосуд может быть изготовлен с помощью способа, включающего введение слоев COC и смолы на основе сложного полиэфира в пресс-форму для литья под давлением через концентрические впрыскивающие сопла.
Сосуд с покрытием по данному изобретению может быть пустым, вакуумированным или (предварительно) заполненным соединением или композицией.
Конкретный аспект данного изобретения представляет собой сосуд, имеющий пассивирующее покрытие, например, гидрофобное покрытие, как определено выше.
Дополнительный конкретный аспект данного изобретения представляет собой поверхность, имеющую смазывающее покрытие, которое определено выше. Это может быть сосуд, имеющий смазывающее покрытие на стенке, предпочтительно на внутренней стенке, например, цилиндре шприца, или часть сосуда или колпачок сосуда, имеющий указанное покрытие на контактной поверхности сосуда, например, поршне шприца или колпачке сосуда.
Конкретный аспект данного изобретения представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и смазывающее покрытие, которое определено выше, либо на одной, либо на обеих из этих частей шприца, предпочтительно на внутренней стенке цилиндра шприца. Цилиндр шприца включает цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень. Смазывающее покрытие может располагаться на внутренней поверхности цилиндра шприца, или на поверхности поршня, контактирующей с цилиндром, или на обеих указанных поверхностях. Смазывающее покрытие является эффективным для уменьшения усилия отрыва или силы трения скольжения поршня, необходимых для передвижения поршня внутри цилиндра.
Дополнительный конкретный аспект данного изобретения представляет собой цилиндр шприца, покрытый смазывающим покрытием, как определено в предыдущем абзаце.
В определенном аспекте указанного цилиндра шприца с покрытием цилиндр шприца включает цилиндр, определяющий полость и имеющий внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень. Цилиндр шприца преимущественно выполнен из термопластичного материала. Смазывающее покрытие наносят на внутреннюю поверхность цилиндра, поршень или на оба с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD). Фиксатор раствора наносят поверх смазывающего покрытия путем обработки поверхности, например, в количестве, эффективном для уменьшения выщелачивания смазывающего покрытия, термопластического материала или обоих в полость. Смазывающее покрытие и фиксатор раствора компонуют, и они присутствуют в относительных количествах, эффективных для обеспечения усилия отрыва, силы трения скольжения поршня или обоих этих параметров, что меньше соответствующей силы, необходимой в отсутствие смазывающего покрытия и фиксатора раствора.
X
x
Еще один аспект данного изобретения представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и внутреннее и внешнее покрытия. Цилиндр имеет внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень, и внешнюю поверхность. Смазывающее покрытие находится на внутренней поверхности, а дополнительное барьерное покрытие из SiO, в котором x составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, может быть обеспечено на внутренней поверхности цилиндра. На внешней поверхности цилиндра обеспечивают барьерное покрытие, например, из смолы или дополнительного SiO-покрытия.
X
Другой аспект данного изобретения представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и фитинг Люэра. Цилиндр шприца имеет внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень. Фитинг Люэра включает конус Люэра, имеющий внутренний проход, определяемый внутренней поверхностью. Фитинг Люэра образуют в виде части, отдельной от цилиндра шприца, и соединяют с цилиндром шприца с помощью защелки. Внутренний проход конуса Люэра имеет барьерное покрытие из SiO, где x составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9.
x
Другой аспект данного изобретения представляет собой поршень для шприца, включающий плунжер и толкатель. Плунжер имеет переднюю сторону, в целом цилиндрическую боковую сторону и заднюю часть, причем боковая сторона сконфигурирована для подвижного расположения внутри цилиндра шприца. Поршень имеет смазывающее покрытие по данному изобретению на его боковой стороне. Толкатель сцепляется с задней частью плунжера и сконфигурирован для продвижения плунжера в цилиндре шприца. Поршень может дополнительно содержать SiO-покрытие.
Дополнительный аспект данного изобретения представляет собой сосуд только с одним отверстием, а именно, сосуд для забора или хранения соединения или композиции. Такой сосуд представляет собой в специфическом аспекте пробирку, например, пробирку для забора образца, например, пробирку для забора крови. Указанная пробирка может быть закрыта крышкой, например, колпачком или заглушкой. Такой колпачок или заглушка может содержать смазывающее покрытие по данному изобретению на своей поверхности, которая соприкасается с пробиркой, и/или он может содержать пассивирующее покрытие по данному изобретению на своей поверхности, обращенной в полость пробирки. В специфическом аспекте такая заглушка или ее часть может быть выполнена из эластомерного материала.
Такая заглушка может быть изготовлена следующим образом: заглушку размещают в, по сути, вакуумированной камере. Обеспечивают реакционную смесь, включающую газ кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ. Плазму образуют в реакционной смеси, которая контактирует с заглушкой. Покрытие осаждают, по меньшей мере, на часть заглушки.
x
Дополнительный аспект данного изобретения представляет собой сосуд, имеющий барьерное покрытие по данному изобретению. Сосуд является, как правило, цилиндрическим и может быть выполнен из термопластического материала. Сосуд имеет входную часть и полость, ограниченную, по меньшей мере, частично стенкой. Стенка имеет внутреннюю поверхность, взаимодействующую с полостью. В предпочтительном аспекте, по меньшей мере, по существу, непрерывное барьерное покрытие, изготовленное из SiO, как определено выше, наносят на внутреннюю поверхность стенки. Барьерное покрытие является эффективным для удерживания внутри сосуда, по меньшей мере, 90% от его начального уровня вакуума, необязательно 95% от его начального уровня вакуума, в течение срока хранения, по меньшей мере, 24 месяцев. Обеспечивают крышку, закрывающую входную часть сосуда и изолирующую полость сосуда от окружающего воздуха.
Покрытия, изготовленные с помощью PECVD, и PECVD-способы покрытия, использующие кремнийорганический предшественник, описанный в данном описании изобретения, являются также пригодными для покрытия катетеров или кювет для образования барьерного покрытия, гидрофобного покрытия, смазывающего покрытия или более одного из перечисленного. Кювета представляет собой небольшую пробирку кругового или квадратного поперечного сечения, закрытую с одного конца, выполненную из полимера, стекла или плавленого кварца (для УФ-света) и разработанную для содержания образцов для спектрофотометрических экспериментов. Лучшие кюветы являются настолько прозрачными, насколько это возможно, без загрязнений, которые могут влиять на считывание данных спектроскопии. Подобно пробирке для тестов кювета может быть открытой для атмосферы или иметь колпачок, который плотно закрывает ее. Нанесенные с помощью PECVD покрытия данного изобретения могут быть очень тонкими, просвечивающимися и оптически плоскими, таким образом, не оказывая влияния на оптическое тестирование кюветы или ее содержимого.
(Предварительно) заполненный сосуд с покрытием
Специфический аспект данного изобретения представляет собой сосуд с покрытием, как описано выше, который предварительно заполнен или используется для наполнения соединением или композицией в его полость. Указанное соединение или композиция может быть
(i) биологически активным соединением или композицией, предпочтительно медикаментом, более предпочтительно инсулином или композицией, включающей инсулин; или
(ii) биологической жидкостью, предпочтительно жидкостью организма, более предпочтительно кровью или фракцией крови (например, клетками крови); или
(iii) соединением или композицией для комбинации с другим соединением или композицией непосредственно в сосуде, например, соединением для предотвращения свертывания крови или активации тромбоцитов в пробирке для забора крови, например, цитратом или содержащей цитрат композицией.
Как правило, сосуд с покрытием данного изобретения является особенно пригодным для забора или хранения соединения или композиции, которые чувствительны к механическим и/или химическим воздействиям поверхности материала сосуда без покрытия, предпочтительно для предотвращения или снижения осаждения, и/или свертывания, или активации тромбоцитов, вызываемых соединением и компонентом композиции, соприкасающихся с внутренней поверхностью сосуда.
Например, пробирка для клеточного препарата, имеющая стенку, снабженную гидрофобным покрытием по данному изобретению, и содержащая реактив водного цитрата натрия, является пригодной для забора крови и предотвращения или снижения коагуляции крови. Реактив водного цитрата натрия располагается в полости пробирки в количестве, эффективном для ингибирования коагуляции крови, вводимой в пробирку.
Специфический аспект данного изобретения представляет собой сосуд для забора/получения крови или сосуд, содержащий кровь. Сосуд имеет стенку; стенка имеет внутреннюю поверхность, определяющую полость. Внутренняя поверхность стенки имеет, по меньшей мере, частичное гидрофобное покрытие по данному изобретению. Покрытие может иметь толщину до мономолекулярной толщины или иметь толщину до приблизительно 1000 нм. Кровь, собранная или хранящаяся в сосуде, расположенная внутри полости в контакте с покрытием, является предпочтительно жизнеспособной для возвращения в кровеносную систему пациента. Покрытие является эффективным для снижения свертывания или активации тромбоцитов крови под воздействием внутренней поверхности, по сравнению с таким же типом стенки без покрытия.
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, содержащий инсулин, включающий стенку, имеющую внутреннюю поверхность, определяющую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное гидрофобное покрытие по данному изобретению. Покрытие может быть от мономолекулярной толщины до толщины приблизительно 1000 нм на внутренней поверхности. Инсулин или композиция, включающая инсулин, расположена внутри полости в контакте с покрытием. Необязательно, покрытие является эффективным для снижения образования осадка из инсулина, контактирующего с внутренней поверхностью, по сравнению с такой же поверхностью без покрытия.
Данное изобретение, таким образом, обеспечивает следующие варианты осуществления в отношении способов нанесения покрытия, продуктов с покрытием и применения указанных продуктов:
(1) Способ задания смазывающих свойств покрытия на поверхности подложки, при этом способ включает этапы
2
(a) обеспечения газообразного реагента, включающего кремнийорганический предшественник и необязательно O вблизи поверхности подложки; и
(b) возбуждения плазмы из газообразного реагента, таким образом, образуя покрытие на поверхности подложки с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD),
2
где смазывающие характеристики покрытия задают с помощью задания соотношения O к кремнийорганическому предшественнику в газообразном реагенте, и/или с помощью задания электрической энергии, используемой для возбуждения плазмы.
(2) Способ получения гидрофобного покрытия на подложке, при этом способ включает этапы
2
(a) обеспечения газообразного реагента, включающего кремнийорганический предшественник и необязательно O вблизи поверхности подложки; и
(b) возбуждения плазмы из газообразного реагента, таким образом, образуя покрытие на поверхности подложки с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD),
2
где гидрофобные характеристики покрытия задают с помощью задания соотношения O к кремнийорганическому предшественнику в газообразном реагенте, и/или с помощью задания электрической энергии, используемой для возбуждения плазмы.
(3) Способ (1) или (2), который дает в результате покрытие, которое характеризуется суммарной формулой, где атомное отношение C:O является увеличенным и/или атомное отношение Si:O является уменьшенным по сравнению с суммарной формулой кремнийорганического предшественника.
2
(4) Способ согласно любому из (1)-(3), где O присутствует в объемном отношении к газообразному реагенту от 0:1 до 5:1, необязательно от 0:1 до 1:1, необязательно от 0:1 до 0,5:1, необязательно от 0:1 до 0,1:1, где предпочтительно кислород, по крайней мере, по существу, не присутствует в газообразном реагенте.
2
2
2
(5) Способ согласно любому из (1)-(4), где газообразный реагент включает менее 1 об.% O, более конкретно менее 0,5 об.% O и наиболее предпочтительно не содержит O.
(6) Способ согласно любому из (1)-(5), где плазма представляет собой плазму неполого катода.
(7) Способ согласно любому из (1)-(6), где подложка представляет собой внутреннюю стенку сосуда, имеющего полость, причем полость имеет свободный объем от 0,5 до 50 мл, предпочтительно от 1 до 10 мл, более предпочтительно от 0,5 до 5 мл, наиболее предпочтительно от 1 до 3 мл.
(8) Способ согласно любому из (1)-(7),
(i) где плазму возбуждают с помощью электродов, питаемых достаточной энергией для образования покрытия на поверхности подложки, предпочтительно с помощью электродов, снабжаемых электрической энергией от 0,1 до 25 Вт, предпочтительно от 1 до 22 Вт, более предпочтительно от 3 до 17 Вт, даже более предпочтительно от 5 до 14 Вт, наиболее предпочтительно от 7 до 11 Вт, в частности 8 Вт; и/или
(ii) где соотношение мощности электродов к объему плазмы составляет меньше 10 Вт/мл, предпочтительно составляет от 5 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, более предпочтительно составляет от 4 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 2 Вт/мл до 0,2 Вт/мл.
(9) Способ получения покрытия на поверхности подложки, при этом способ включает этапы
2
(a) обеспечения газообразного реагента, включающего кремнийорганический предшественник и необязательно O вблизи поверхности подложки; и
(b) возбуждения плазмы неполого катода из газообразного реагента при пониженном давлении, таким образом, образуя покрытие на поверхности подложки с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD),
2
где физические и химические свойства покрытия задают с помощью задания соотношения O к кремнийорганическому предшественнику в газообразном реагенте и/или с помощью задания электрической энергии, используемой для возбуждения плазмы.
(10) Способ получения барьерного покрытия на подложке, при этом способ включает этапы
2
(a) обеспечения газообразного реагента, включающего кремнийорганический предшественник и O вблизи поверхности подложки; и
(b) возбуждения плазмы неполого катода из газообразного реагента при пониженном давлении, таким образом, образуя покрытие на поверхности подложки с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD),
2
где барьерные характеристики покрытия задают с помощью задания соотношения O к кремнийорганическому предшественнику в газообразном реагенте и/или с помощью задания электрической энергии, используемой для возбуждения плазмы.
(11) Способ согласно (10),
(i) где плазму возбуждают с помощью электродов, питаемых достаточной энергией для образования покрытия на поверхности подложки, предпочтительно с помощью электродов, снабжаемых электрической энергией от 8 до 500 Вт, предпочтительно от 20 до 400 Вт, более предпочтительно от 35 до 350 Вт, еще более предпочтительно от 44 до 300 Вт, наиболее предпочтительно от 44 до 70 Вт; и/или
(ii) где соотношение мощности электродов к объему плазмы равно или больше 5 Вт/мл, предпочтительно составляет от 6 Вт/мл до 150 Вт/мл, более предпочтительно составляет от 7 Вт/мл до 100 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 7 Вт/мл до 20 Вт/мл.
2
(12) Способ согласно (10) или (11), где O присутствует в объемном соотношении к газообразному реагенту от 1:1 до 100:1 относительно кремнийсодержащего предшественника, предпочтительно в соотношении от 5:1 до 30:1, более предпочтительно в соотношении от 10:1 до 20:1, еще более предпочтительно в соотношении 15:1.
(13) Способ по любому из (1)-(12), где кремнийорганический предшественник выбирают из группы, состоящей из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисесквиоксана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиазана, алкилтриметоксисилоксана и комбинации любых двух или более из этих соединений, предпочтительно представляет собой линейный или моноциклический силоксан.
(14) Способ по (1) и (2), где кремнийорганический предшественник представляет собой моноциклический силоксан, предпочтительно OMCTS.
(15) Способ по (2) или (10), где кремнийорганический предшественник представляет собой линейный силоксан, предпочтительно HMDSO.
3
3
3
3
(16) Способ согласно любому из (1)-(15), где PECVD проводят при потоке кремнийорганического предшественника, равном или менее 6 см/мин, предпочтительно равном или менее 2,5 см/мин, более предпочтительно равном или менее 1,5 см/мин, наиболее предпочтительно равном или менее 1,25 см/мин.
(17) Способ согласно любому из (1)-(16), где подложка представляет собой полимер, выбранный из группы, состоящей из поликарбоната, олефинового полимера, циклического олефинового сополимера и сложного полиэфира, и предпочтительно представляет собой циклический олефиновый сополимер, полиэтилентерефталат или полипропилен.
(18) Способ согласно любому из (1)-(17), где поверхность подложки представляет собой часть или всю внутреннюю поверхность сосуда, имеющего, по меньшей мере, одно отверстие и внутреннюю поверхность, и где газообразный реагент заполняет внутреннюю полость сосуда и плазму возбуждают в части или во всей внутренней полости сосуда.
(19) Способ согласно любому из (1)-(18), где плазму возбуждают с помощью электродов, питаемых при высокой частоте, предпочтительно при частоте от 10 кГц до менее 300 МГц, более предпочтительно от 1 до 50 МГц, даже более предпочтительно от 10 до 15 МГц, наиболее предпочтительно при 13,56 МГц.
(20) Способ согласно любому из (1)-(19), где плазму возбуждают при пониженном давлении, и пониженное давление составляет менее 300 мТорр, предпочтительно менее 200 мТорр, даже более предпочтительно менее 100 мТорр.
(21) Способ согласно любому из (1)-(20), где время осаждения PECVD составляет от 1 до 30 сек, предпочтительно от 2 до 10 сек, более предпочтительно от 3 до 9 сек.
(22) Способ согласно любому из (1)-(21), где полученное покрытие имеет толщину в диапазоне от 1 до 100 нм, предпочтительно в диапазоне от 20 до 50 нм.
(23) Покрытие, которое можно получить с помощью способа согласно любому из предыдущих пунктов.
(24) Покрытие по (23), которое представляет собой смазывающее и/или гидрофобное покрытие.
(25) Покрытие по (24), где атомное соотношение углерода к кислороду увеличено по сравнению с кремнийорганическим предшественником, и/или где атомное соотношение кислорода к кремнию уменьшено по сравнению с кремнийорганическим предшественником.
(26) Покрытие по любому из (23)-(25), где предшественник представляет собой октаметилциклотетрасилоксан, и где покрытие имеет плотность, которая выше плотности покрытия, изготовленного из HMDSO при таких же условиях PECVD реакции.
(27) Покрытие согласно любому из (24)-(26), где покрытие
(i) имеет более низкое сопротивление трения, чем поверхность без покрытия, где предпочтительно сопротивление трения снижено, по меньшей мере, на 25%, более предпочтительно, по меньшей мере, на 45%, даже более предпочтительно, по меньшей мере, на 60% по сравнению с поверхностью без покрытия.
(28) Покрытие согласно любому из (24)-(27), которое
(i) имеет более низкое натяжение смачивания, чем поверхность без покрытия, предпочтительно натяжение смачивания от 20 до 72 дин/см, более предпочтительно натяжение смачивания от 30 до 60 дин/см, более предпочтительно натяжение смачивания от 30 до 40 дин/см, предпочтительно 34 дин/см; и/или
(iv) является более гидрофобным, чем поверхность без покрытия.
(29) Сосуд, покрытый, по меньшей мере, на части его внутренней поверхности покрытием по любому из (23)-(28), предпочтительно сосуд, который является
(i) пробиркой для забора образца, в частности, пробиркой для забора крови; или
(ii) пузырьком; или
(iii) шприцом или частью шприца, в частности, цилиндром шприца или поршнем шприца; или
(iv) трубкой; или
(v) кюветой.
x
(30) Сосуд с покрытием согласно (29), дополнительно включающий, по меньшей мере, один слой из SiO, где x составляет от 1,5 до 2,9, где
x
(i) покрытие расположено между слоем SiO и поверхностью подложки или наоборот, или где
x
(ii) покрытие расположено между двумя слоями SiO или наоборот, или где
x
w
x
y
z
x
(iii) слои из SiO и покрытие являются градиентным композитом от SiOCH к SiO или наоборот.
x
(31) Сосуд с покрытием согласно любому из (29)-(30), который содержит, по меньшей мере, один дополнительный слой на его внешней поверхности, предпочтительно дополнительный барьерный слой, состоящий из пластмассы или SiO, где x составляет от 1,5 до 2,9.
(32) Сосуд с покрытием согласно любому из (29)-(31), который содержит соединение или композицию в своей полости, предпочтительно биологически активное соединение или композицию или биологическую жидкость, более предпочтительно (i) цитрат или содержащую цитрат композицию, (ii) медикамент, в частности, инсулин или композицию, содержащую инсулин, или (iii) кровь или клетки крови.
2
(33) Сосуд с покрытием согласно любому из (29)-(32), который представляет собой цилиндр шприца, изготовленный согласно способу по п. 1, где предшественник представляет собой силоксан, более предпочтительно представляет собой моноциклический силоксан, еще более предпочтительно представляет собой октаметилциклотетрасилоксан, и где на этапе (a) в газообразном реагенте, по сути, отсутствует газ O, где сила для продвижения поршня через указанный цилиндр с покрытием снижается, по меньшей мере, на 25%, более предпочтительно, по меньшей мере, на 45%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 60% по сравнению с цилиндром шприца без покрытия.
w
x
y
z
(34) Применение покрытия, имеющего суммарную формулу SiOCH, где
w равно 1, x составляет 0,5-2,4, y составляет 0,6-3, и z составляет от 2 до 9, в качестве
(i) смазывающего покрытия, имеющего более низкое сопротивление трения, чем поверхность без покрытия; и/или
(ii) гидрофобного покрытия, которое является более гидрофобным, чем поверхность без покрытия.
(35) Применение по (34), где покрытие представляет собой покрытие, как определено в любом из (24)-(28).
(36) Применение по (34) или (35), где покрытие предотвращает или снижает осаждение соединения или компонента композиции, контактирующего с покрытием, в частности, предотвращает или снижает осаждение инсулина или свертывание крови, по сравнению с поверхностью без покрытия и/или с поверхностью, покрытой согласно способу по (1), используя HMDSO в качестве предшественника.
(37) Применение сосуда с покрытием согласно любому из (29)-(33) для защиты соединения или композиции, которые содержатся или которые получены в указанный сосуд с покрытием, от механических и/или химических воздействий поверхности материала сосуда без покрытия, предпочтительно для предотвращения или снижения осаждения и/или свертывания соединения или компонента композиции, контактирующей с внутренней поверхностью сосуда.
(38) Применение по (37), где соединение или композиция представляет собой
(i) биологически активное соединение или композицию, предпочтительно медикамент, более предпочтительно инсулин или композицию, включающую инсулин, где осаждение инсулина снижается или предотвращается; или
(ii) биологическую жидкость, предпочтительно жидкость организма, более предпочтительно кровь или фракцию крови, где свертывание крови и/или активация тромбоцитов снижается или предотвращается.
(39) медицинский или диагностический набор, включающий сосуд с покрытием согласно данному изобретению, который может дополнительно содержать: медикамент или диагностическое средство, которое содержится в указанном сосуде с покрытием; и/или иглу для подкожных инъекций, двухстороннюю иглу или другую питающую трубку; и/или вкладыш-инструкцию.
Данное изобретение дополнительно обеспечивает следующие варианты осуществления:
I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СОСУДОВ С МНОЖЕСТВОМ РАБОЧИХ СТАНЦИЙ И МНОЖЕСТВОМ ДЕРЖАТЕЛЕЙ СОСУДОВ
Согласно аспекту данного изобретения обеспечивается технологическая установка для сосудов для покрытия сосуда, при этом установка включает первую рабочую станцию, вторую рабочую станцию, держатель сосуда и конвейерное устройство. Первая рабочая станция сконфигурирована для проведения первой обработки, например, инспекции или покрытия, внутренней поверхности сосуда. Вторая рабочая станция основана на первой рабочей станции и сконфигурирована для проведения второй обработки, например, инспекции или покрытия, внутренней поверхности сосуда. Держатель сосуда включает прорезь для сосуда, сконфигурированную для приема и установки отверстия сосуда для обработки (инспекции и/или покрытия и/или инспекции) внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции и на второй рабочей станции. Конвейерное устройство адаптировано для транспортировки держателя сосуда и установленного сосуда после первой обработки от первой рабочей станции ко второй рабочей станции для второй обработки внутренней поверхности установленного сосуда на второй рабочей станции.
Сосуды имеют широкое определение в этом описании изобретения как включающие любой тип сосуда, включая, но без ограничений, пробирки для образцов для забора или хранение крови, мочи или других образцов, шприцы для хранения или доставки биологически активного соединения или композиции, пузырьки для хранения биологических материалов или биологически активных соединений или композиций, катетеры для транспортировки биологических материалов или биологически активных соединений или композиций и кюветы для хранения биологических материалов или биологически активных соединений или композиций.
Все сосуды, описанные в дальнейшем, являются обработанными с помощью одной из ниже описанных технологических установок или аппарата. Другими словами, признаки, которые в дальнейшем описаны в отношении аппарата или технологической установки, могут также осуществляться как этапы способа и могут затрагивать обрабатываемый таким образом сосуд.
Кювета представляет собой небольшую пробирку кругового или квадратного поперечного сечения, закрытую с одного конца, выполненную из пластмассы, стекла или плавленого кварца (для УФ-света) и разработанную для содержания образцов для спектрофотометрических экспериментов. Лучшие кюветы являются настолько прозрачными, насколько это возможно, без загрязнений, которые могут влиять на считывание данных спектроскопии. Подобно пробирке для тестов кювета может быть открытой для атмосферы или иметь колпачок, который плотно закрывает ее.
Выражение “внутренняя часть сосуда” относится к незаполненному пространству внутри сосуда, которое может быть использовано для хранения крови или, согласно другому иллюстративному варианту осуществления, биологически активного соединения или композиции.
Выражение «обработка» может включать этап покрытия и/или этап инспекции или ряд этапов покрытия и инспекции, например, этап начальной инспекции с последующим этапом покрытия, за которым следует вторая или даже третья или четвертая инспекция. Вторая, третья и четвертая инспекции могут проводиться одновременно.
Согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда включает вакуум-провод для отбора газа из внутреннего пространства установленного сосуда, где держатель сосуда адаптирован для поддержания вакуума внутри установленного сосуда, так чтобы не потребовалось дополнительной вакуум-камеры для обработки сосуда. Другими словами, держатель сосуда образует, вместе с установленным сосудом, вакуум-камеру, которая адаптирована для обеспечения вакуума во внутреннем пространстве сосуда. Этот вакуум является важным для определенных этапов обработки, таких как усиленное плазмой парофазное химическое осаждение (PECVD) или другие этапы парофазного химического осаждения. Более того, вакуум внутри сосуда может быть важным для проведения определенной инспекции стенки сосуда, в частности, покрытия внутренней поверхности стенки сосуда, например, путем измерения скорости выделения газа из стенки или удельной электропроводности стенки.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первую обработку проводят в течение 30 секунд или менее. Также, вторую обработку проводят в течение 30 секунд или менее.
Таким образом, обеспечивают технологическую установку для сосудов для покрытия сосудов, которая позволяет осуществлять быстрое производство сосудов.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первая обработка и/или вторая обработка включает инспекцию внутренней поверхности сосуда с последующим покрытием внутренней поверхности.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда включает канал для впуска газа для переноса газа во внутреннюю часть сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения установка адаптирована для автоматической повторной обработки сосуда в случае, если обнаружен дефект покрытия. Например, технологическая установка для сосудов и, в частности, держатель сосуда может содержать множество различных детекторов, например, оптические детекторы, зонды давления, детекторы газа, электроды для электрических измерений и т.д.
Более того, согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка для сосудов, например, одна или несколько из рабочих станций, включает одно или несколько захватных устройств для транспортировки сосуда на держатель сосуда и/или для удаления сосуда из держателя сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда включает канал для впуска газа для переноса газа во внутреннюю часть сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка для сосудов адаптирована для автоматической повторной обработки сосуда в случае, если обнаружен дефект покрытия.
Газ, переносимый во внутреннее пространство сосуда, может быть использован для PECVD-покрытия внутренней поверхности сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первая обработка и/или вторая обработка включает покрытие внутренней поверхности сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первая рабочая станция и/или вторая рабочая станция включает PECVD-аппарат для покрытия внутренней поверхности сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения установка дополнительно включает внешний электрод, окружающий, по меньшей мере, верхнюю часть установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда включает электропроводный зонд для обеспечения противоэлектрода внутри сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первая обработка и/или вторая обработка включает инспекцию внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения установка дополнительно включает первый детектор, адаптированный для того, чтобы быть вставленным в сосуд через прорезь для сосуда первой рабочей станции и/или второй рабочей станции, для инспекции внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка для сосудов дополнительно включает второй детектор, расположенный снаружи сосуда, для инспекции внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первый детектор и/или второй детектор закреплен на держателе сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда включает форму для формовки сосуда.
Согласно другому аспекту данного изобретения заявляется применение выше и ниже описанной технологической установки для сосудов для производства пробирки для крови для хранения крови, шприца для хранения биологически активного соединения или композиции, пузырька для хранения биологически активного соединения или композиции, катетера для транспортировки биологически активных соединений или композиции или пипетки для дозирования биологически активного соединения или композиции.
Технологическая установка для сосудов может также быть адаптированной для инспекции сосуда и может, в частности, быть адаптированной для проведения первой инспекции сосуда на наличие дефектов, нанесения первого покрытия на внутреннюю поверхность сосуда с последующей второй инспекцией внутренней поверхности сосуда с покрытием на наличие дефектов. Более того, установка может быть адаптированной для оценки данных, полученных в ходе различных инспекций, где вторая инспекция и оценка данных занимает менее 30 секунд.
Согласно другому аспекту данного изобретения обеспечивают технологическую установку для сосудов для покрытия и инспекции сосуда, где установка включает систему рабочих станций, которая сконфигурирована для проведения первой инспекции сосуда на наличие дефектов, нанесения первого покрытия на внутреннюю поверхность сосуда, проведения второй инспекции внутренней поверхности сосуда с покрытием на наличие дефектов и оценки данных, полученных в ходе инспекции, где вторая инспекция и оценка данных занимают менее 30 секунд.
Нанесение первого покрытия можно также назвать первой или второй обработкой и проведение второй инспекции внутренней поверхности сосуда с покрытием можно назвать второй обработкой.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения система рабочих станций включает первую рабочую станцию для проведения первой инспекции, нанесения первого покрытия на внутреннюю поверхность установленного сосуда и проведения второй инспекции. Более того, система рабочих станций включает держатель сосуда, который включает прорезь для сосуда, сконфигурированную для приема и установки отверстия сосуда для инспектирования и нанесения первого покрытия внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения система рабочих станций дополнительно включает вторую рабочую станцию, расположенную на расстоянии от первой рабочей станции и сконфигурированную для проведения второй инспекции, нанесения второго покрытия и проведения третьей инспекции после второго покрытия. Более того, технологическая установка для сосудов включает конвейерное устройство для транспортировки держателя сосуда и установленного сосуда после нанесения первого покрытия от первой рабочей станции ко второй рабочей станции для нанесения второго покрытия на внутреннюю поверхность установленного сосуда на второй рабочей станции. Прорезь для сосуда держателя сосуда сконфигурирована для приема и установки отверстия сосуда для покрытия и инспектирования внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции и на второй рабочей станции.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда включает вакуум-провод для отбора газа из внутренней части установленного сосуда, где держатель сосуда адаптирован для поддержания вакуума внутри установленного сосуда, так чтобы не потребовалось дополнительной вакуум-камеры для покрытия и инспектирования сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения каждую инспекцию проводят в течение 30 секунд или менее.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка для сосудов адаптирована для автоматической повторной обработки сосуда в случае, если обнаружен дефект покрытия.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первая рабочая станция и/или вторая рабочая станция включает PECVD-аппарат для нанесения покрытия внутренней поверхности сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первое покрытие представляет собой барьерное покрытие, где установка адаптирована для подтверждения того, присутствует или отсутствует ли барьерный слой.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения второе покрытие представляет собой смазывающее покрытие, где система адаптирована для подтверждения того, присутствует или отсутствует ли смазывающее покрытие (а именно, смазывающий слой).
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первое покрытие представляет собой барьерное покрытие, где второе покрытие представляет собой смазывающее покрытие, и где установка адаптирована для подтверждения того, присутствует или отсутствует ли барьерный и смазывающий слой.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения установка адаптирована для подтверждения того, присутствует или отсутствует ли барьерный слой и смазывающий слой, по меньшей мере, до уровня достоверности шесть сигм.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первая инспекция и/или вторая инспекция включает, по меньшей мере, одно измерение скорости выделения газа из сосуда с покрытием, проведение оптического мониторинга нанесения покрытия, измерение оптических параметров внутренней поверхности сосуда с покрытием и измерение электрических свойств сосуда с покрытием.
Соответствующие данные измерений могут затем анализироваться процессором.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка дополнительно включает первый детектор для измерения скорости выделения газа, и/или второй детектор для измерения скорости диффузии, и/или третий детектор для измерения оптических параметров, и/или четвертый детектор для измерения электрических параметров.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения первое покрытие и/или второе покрытие имеет толщину менее 100 нм.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка для сосудов дополнительно включает процессор для оценивания данных, полученных в ходе инспекции.
Аспект данного изобретения представляет собой технологическую установку для сосудов, включающую первую рабочую станцию, вторую рабочую станцию, множество держателей сосуда и конвейер. Первая рабочая станция сконфигурирована для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность. Вторая рабочая станция расположена на расстоянии от первой рабочей станции и сконфигурирована для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность.
По меньшей мере, несколько, необязательно все, держателей сосуда включают прорезь для сосуда, сконфигурированную для приема и установки отверстия сосуда для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции. Конвейер сконфигурирован для транспортировки группы держателей сосуда и установленных сосудов от первой рабочей станции ко второй рабочей станции для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на второй рабочей станции.
II. ДЕРЖАТЕЛИ СОСУДА
II.A. Держатель сосуда без описания специфического уплотнительного устройства
Переносной держатель сосуда технологической установки для сосудов может быть адаптирован для удерживания сосуда в то время, когда на внутреннюю поверхность сосуда наносят покрытие и инспектируют на наличие дефектов, и в то время, когда сосуд транспортируют от первой рабочей станции ко второй рабочей станции технологической установки для сосудов, где держатель сосуда включает прорезь для сосуда, сконфигурированную для установки отверстия сосуда и обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции и на второй рабочей станции.
Переносной держатель сосуда дополнительно включает согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения вторую прорезь для приема наружной подачи газа или выпускное отверстие и канал для пропускания газа между отверстием сосуда, установленного на прорезь для сосуда, и второй прорезью.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда весит менее 2,25 кг.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда дополнительно включает вакуум-провод и наружное отверстие для вакуумирования для отбора газа через прорезь для сосуда из внутреннего пространства установленного сосуда, где держатель сосуда адаптирован для поддержания вакуума внутри установленного сосуда так, что в дополнительной вакуум-камере для обработки сосуда нет необходимости.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда дополнительно включает вакуум-провод и наружное отверстие для вакуумирования для отбора газа через прорезь для сосуда из внутреннего пространства установленного сосуда, где держатель сосуда адаптирован для поддержания вакуума внутри установленного сосуда так, что в дополнительной вакуум-камере для обработки сосуда нет необходимости.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения наружное отверстие для вакуумирования также включает канал для впуска газа, содержащийся внутри отверстия для вакуумирования, для переноса газа вовнутрь установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения обработка сосуда включает покрытие внутренней поверхности установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения держатель сосуда, по существу, выполнен из термопластического материала.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда дополнительно включает цилиндрическую внутреннюю поверхность для приема цилиндрической стенки сосуда, первый кольцевой паз в и соосно с цилиндрической внутренней поверхностью, и первое кольцевое уплотнение, расположенное в первом кольцевом пазе для обеспечения уплотнения между установленным сосудом в держателе сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда дополнительно включает радиально проходящий упор рядом с круглой цилиндрической внутренней поверхностью, напротив которой можно пристыковать открытый конец установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда дополнительно включает второй кольцевой паз в и соосно с цилиндрической внутренней поверхностью и удаленный в осевом направлении от первого кольцевого паза. Более того, держатель сосуда включает второе кольцевое уплотнение, расположенное во втором кольцевом пазу, для обеспечения уплотнения между установленным сосудом в держателе сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда дополнительно включает первый детектор для детального исследования внутреннего пространства сосуда через прорезь для сосуда для инспекции внутренней поверхности установленного сосуда на наличие дефектов.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения переносной держатель сосуда включает форму для формовки сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения технологическая установка для сосудов для покрытия сосуда включает выше и ниже описанный держатель сосуда.
Согласно другому аспекту данного изобретения переносной держатель сосуда включает прорезь для сосуда, вторую прорезь, канал и переносимую конвейером раму. Прорезь для сосуда сконфигурирована для установки отверстия сосуда во взаимно-сообщающейся взаимосвязи. Вторая прорезь сконфигурирована для приема внешней подачи газа или выпускного отверстия. Канал сконфигурирован для прохождения одного или нескольких газов между отверстием сосуда, установленного на прорезь для сосуда, и второй прорезью. Прорезь для сосуда, вторая прорезь и канал прикреплены, по сути, в жесткой взаимосвязи к переносимой конвейером раме. Необязательно, переносной держатель сосуда весит менее пяти фунтов.
Другой аспект данного изобретения представляет собой переносной держатель сосуда, включающий прорезь для сосуда, вакуум-провод, отверстие для вакуумирования и переносимую конвейером раму. Прорезь для сосуда сконфигурирована для приема отверстия сосуда в уплотненной, взаимно-сообщающейся взаимосвязи. Вакуум-провод сконфигурирован для отбора газа через прорезь для сосуда из сосуда, установленного на прорезь для сосуда. Отверстие для вакуумирования сконфигурировано для сообщения между вакуум-проводом и наружным источником вакуума. Источником вакуума может быть насос или емкость, или балластный резервуар с давлением более низким, чем у вакуум-провода. Прорезь для сосуда, вакуум-провод и отверстие для вакуумирования прикреплены, по сути, в жесткой взаимосвязи к переносимой конвейером раме. Необязательно, переносной держатель сосуда весит менее чем пяти фунтов.
II.B. Держатель сосуда, включающий уплотнительное устройство
Еще один аспект данного изобретения представляет собой держатель сосуда для приема открытого конца сосуда, имеющий, по сути, цилиндрическую стенку, расположенную рядом с его открытым концом. Держатель сосуда может иметь, как правило, цилиндрическую внутреннюю поверхность (например, круглую цилиндрическую внутреннюю поверхность), кольцевой паз и кольцевое уплотнение. В данном описании изобретения следует понимать, что сосуды, охарактеризованные как имеющие круглые или кольцевые отверстия или поперечные сечения являются лишь иллюстративными и не ограничивают объем раскрытия или формулу изобретения. Если сосуд имеет некруглое отверстие или поперечное сечение, которое, например, обычно в случае, когда сосуд представляет собой кювету, то “круглая” цилиндрическая поверхность держателя сосуда может быть некруглой, и может быть уплотнена с использованием некольцевого уплотняющего элемента, такого как прокладка или уплотнение под уплотнение к некруглому поперечному сечению, за исключением тех случаев, где уточняется иное. К тому же, “цилиндрический” не требует цилиндра с круглым поперечным сечением и включает другие формы поперечных сечений, например, квадрат с закругленными углами.
Как правило, цилиндрическая внутренняя поверхность отрегулирована по размерам для приема цилиндрической стенки сосуда.
Кольцевой паз расположен в и соосно с, как правило, цилиндрической внутренней поверхностью. Первый кольцевой паз имеет отверстие на, как правило, цилиндрической внутренней поверхности и стенку дна, радиально расположенную на расстоянии от, как правило, цилиндрической внутренней поверхности.
Кольцевое уплотнение расположено в первом кольцевом пазу. Кольцевое уплотнение подогнано по размерам, относительно первого кольцевого паза, с тем, чтобы в норме радиально проходить по отверстию и чтобы оно прижималось в радиальном направлении наружу сосудом, который принимается посредством, как правило, цилиндрической внутренней поверхности. Это устройство образует уплотнение между сосудом и первым кольцевым пазом.
Согласно другому аспекту данного изобретения обеспечивается способ покрытия и инспекции сосуда, при котором проводят первую инспекцию внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов, после чего наносят покрытие на внутреннюю поверхность сосуда. Затем проводят вторую инспекцию внутренней поверхности сосуда с покрытием на наличие дефектов с последующей оценкой данных, полученных в ходе первой и второй инспекций, где вторая инспекция и оценка данных занимает менее 30 секунд.
Согласно другому аспекту данного изобретения обеспечивается способ обработки сосуда, при котором отверстие сосуда устанавливают на прорезь для сосуда держателя сосуда, после чего на внутреннюю поверхность сосуда наносят покрытие через прорезь для сосуда. Затем покрытие инспектируют на наличие дефектов через прорезь для сосуда. После чего сосуд транспортируют от первой рабочей станции ко второй рабочей станции, где установленный сосуд удерживается в ходе покрытия, инспекции и транспортировки с помощью держателя сосуда.
III. СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ СОСУДОВ - ОБРАБОТКИ СОСУДОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ДЕРЖАТЕЛЯХ СОСУДА
III.A. Транспортировка держателей сосудов к рабочим станциям
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ обработки сосуда. Для обработки сосудов обеспечивают первую рабочую станцию и вторую рабочую станцию, расположенную на расстоянии от первой рабочей станции. Обеспечивают сосуд, имеющий отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность. Обеспечивают держатель сосуда, включающий прорезь для сосуда. Отверстие сосуда устанавливают на прорезь для сосуда. Внутреннюю поверхность установленного сосуда обрабатывают через прорезь для сосуда на первой рабочей станции. Держатель сосуда и установленный сосуд транспортируют от первой рабочей станции ко второй рабочей станции. Внутреннюю поверхность установленного сосуда затем обрабатывают через прорезь для сосуда на второй рабочей станции.
III.B. Транспортировка устройств для обработки к держателям сосуда или наоборот
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ обработки сосуда, включающий несколько частей. Для обработки сосудов обеспечивают первое устройство для обработки и второе устройство для обработки. Обеспечивают сосуд, имеющий отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность. Обеспечивают держатель сосуда, включающий прорезь для сосуда. Отверстие сосуда устанавливают на прорезь для сосуда.
Первое устройство для обработки вводят в рабочее сцепление с держателем сосуда, или наоборот. Внутреннюю поверхность установленного сосуда обрабатывают через прорезь для сосуда с использованием первого устройства для обработки.
Затем второе устройство для обработки вводят в рабочее сцепление с держателем сосуда, или наоборот. Внутреннюю поверхность установленного сосуда обрабатывают через прорезь для сосуда с использованием второго устройства для обработки.
III.C. Применение захватного устройства для транспортировки пробирки к и от рабочей станции
Еще один аспект данного изобретения представляет собой способ обработки усиленным плазмой парофазным химическим осаждением (PECVD) первого сосуда, включающий несколько этапов. Обеспечивают первый сосуд, имеющий открытый конец, слепой конец и внутреннюю поверхность. По меньшей мере, первое захватное устройство сконфигурировано для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца первого сосуда. Слепой конец первого сосуда захватывается первым захватным устройством и при помощи первого захватного устройства транспортируется в район держателя сосуда, сконфигурированного для установки на открытый конец первого сосуда. Первое захватное устройство затем используют для передвижения вперед в осевом направлении первого сосуда и установки его открытого конца на держателе сосуда, устанавливая герметичное сообщение между держателем сосуда и внутренней частью первого сосуда.
По меньшей мере, один газообразный реагент вводят внутрь первого сосуда через держатель сосуда. Внутри первого сосуда образуют плазму при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуд.
Первый сосуд затем удаляют с держателя сосуда и с помощью первого захватного устройства или другого захватного устройства первый сосуд перемещают от держателя сосуда в осевом направлении. Первый сосуд затем высвобождают из захватного устройства, используемого для перемещения его в осевом направлении от держателя сосуда.
IV. PECVD-АППАРАТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ
IV.A. PECVD-аппарат, включающий держатель сосуда, внутренний электрод, сосуд в качестве реакционной камеры
Согласно другому аспекту данного изобретения обеспечивают аппарат для усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD) для покрытия внутренней поверхности сосуда. PECVD-аппарат может быть частью технологической установки для сосудов и включает держатель сосуда, такой как держатель, описанный выше и ниже, который включает прорезь для сосуда, сконфигурированную для приема и установки первого отверстия сосуда для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда. Более того, PECVD-аппарат включает внутренний электрод, который должен быть расположен во внутреннем пространстве установленного сосуда, и внешний электрод, имеющий внутреннюю часть для приема установленного сосуда. Более того, обеспечивают источник питания для возбуждения плазмы внутри сосуда, где установленный сосуд и держатель сосуда адаптированы для определения камеры для плазменной реакции.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения PECVD-аппарат дополнительно включает источник вакуума для вакуумирования внутреннего пространства установленного сосуда, где прорезь для сосуда и установленный сосуд адаптированы для определения вакуум-камеры.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения PECVD-аппарат дополнительно включает газопривод для подачи газа-реагента от источника газа-реагента во внутреннее пространство сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения газопривод располагают на дистальной части внутреннего электрода.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения внутренний электрод представляет собой зонд, имеющий дистальную часть, расположенную так, чтобы проходить концентрически в установленный сосуд.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения внешний электрод имеет цилиндрический отдел и проходит концентрически вокруг установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения PECVD-аппарат дополнительно включает захватное устройство для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца сосуда и, при зажатии слепого конца сосуда, для транспортировки сосуда в район держателя сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения PECVD-аппарат адаптирован для образования плазмы во внутреннем пространстве сосуда, которая, по сути, не содержит плазму полого катода.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения PECVD-аппарат дополнительно включает детектор для детального исследования внутреннего пространства сосуда через прорезь для сосуда для инспекции внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения PECVD-аппарат дополнительно включает технологический сосуд, имеющий отверстие технологического сосуда для соединения со вторым, суженным отверстием сосуда, чтобы позволить газу-реагенту перетекать из внутреннего пространства сосуда в технологический сосуд.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения дистальный конец внутреннего электрода располагают меньше чем на половине расстояния ко второму, суженному отверстию от первого, большего отверстия установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения дистальный конец внутреннего электрода располагают снаружи первого, большего отверстия установленного сосуда.
Более того, обеспечивают способ покрытия внутренней поверхности сосуда, при котором отверстие сосуда принимают и устанавливают на прорезь для сосуда держателя сосуда для обработки внутренней поверхности установленного сосуда. Затем внутренний электрод размещают во внутреннем пространстве установленного сосуда, после чего газопривод располагают на дистальной части внутреннего электрода. Более того, установленный сосуд принимают во внутреннюю часть внешнего электрода. Установленный сосуд в держателе сосуда адаптирован для определения камеры для плазменной реакции.
В частности, вакуум-камера может определяться прорезью для сосуда и установленным сосудом, а газ поступает из внутреннего пространства установленного сосуда так, что нет необходимости во внешней вакуум-камере для покрытия.
На дальнейшем этапе образуют плазму во внутреннем пространстве сосуда и осаждают материал покрытия на внутреннюю поверхность установленного сосуда.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения отверстие технологического сосуда соединено с суженным отверстием сосуда, чтобы позволить газу-реагенту перетекать из внутреннего пространства сосуда в технологический сосуд.
Согласно другому аспекту данного изобретения обеспечивают применение выше и ниже описанного PECVD-аппарата для производства пробирки для крови для хранения крови, шприца для хранения биологически активного соединения или композиции, пузырька для хранения биологически активного соединения или композиции, катетера для транспортировки биологически активных соединений или композиций или кюветы для удерживания биологически активного соединения или композиции.
Другой аспект данного изобретения представляет собой PECVD-аппарат, включающий держатель сосуда, внутренний электрод, внешний электрод и источник питания.
Держатель сосуда имеет прорезь для приема сосуда в установленное положение для обработки. Внутренний электрод располагают для принятия его внутрь сосуда, установленного на держателе сосуда. Внешний электрод имеет внутреннюю часть, расположенную для принятия сосуда, установленного на держателе сосуда. Источник питания подает переменный ток к внутреннему и внешнему электродам для образования плазмы внутри сосуда, установленного на держателе сосуда. Сосуд определяет камеру для плазменной реакции.
Еще один аспект данного изобретения представляет собой PECVD-аппарат, как описано в предыдущих абзацах, в котором газоотвод, не обязательно включающий источник вакуума, обеспечивают для переноса газа в или из внутренней части сосуда, установленного на прорезь с определением закрытой камеры.
IV.B. PECVD-аппарат, использующий захватное устройство для транспортировки пробирки к и от станции для покрытия
Другой аспект данного изобретения представляет собой аппарат для PECVD-обработки первого сосуда, имеющего открытый конец, слепой конец и внутреннее пространство. Аппарат включает держатель сосуда, первое захватное устройство, опорную поверхность на держателе сосуда, подачу реагента, генератор плазмы и устройство для высвобождения сосуда.
Держатель сосуда сконфигурирован для установки на открытый конец сосуда. Первое захватное устройство сконфигурировано для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца сосуда и, при захвате слепого конца сосуда, транспортировки сосуда в район держателя сосуда. Держатель сосуда имеет опорную поверхность, сконфигурированную для установления герметичного сообщения между держателем сосуда и внутренним пространством первого сосуда.
Подача реагента функционально связана для введения, по меньшей мере, одного газообразного реагента внутрь первого сосуда через держатель сосуда. Генератор плазмы сконфигурирован для образования плазмы внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда.
Обеспечивают устройство для высвобождения сосуда для удаления первого сосуда с держателя сосуда. Захватное устройство, которое представляет собой первое захватное устройство или другое захватное устройство, сконфигурировано для транспортировки в осевом направлении первого сосуда от держателя сосуда и затем высвобождения первого сосуда.
V. PECVD-СПОСОБЫ
Согласно другому аспекту данного изобретения обеспечивают способ покрытия (и/или инспекции) внутренней поверхности сосуда, при котором отверстие сосуда принимается и устанавливается на держатель сосуда для обработки внутренней поверхности установленного сосуда. Следует отметить, что выражение обработка может относиться к этапу покрытия или нескольким этапам покрытия или даже к группе этапов покрытия и инспекции.
Более того, первую обработку внутренней поверхности установленного сосуда проводят через прорезь для сосуда держателя сосуда на первой рабочей станции. Затем держатель сосуда и установленный сосуд транспортируют ко второй рабочей станции после первой обработки на первой рабочей станции. Затем на второй рабочей станции проводят вторую обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда держателя сосуда.
V.A. PECVD для нанесения SiO
-барьерного покрытия с помощью плазмы, которая, по сути, не содержит плазму полого катода
x
x
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ нанесения барьерного покрытия SiO, где x в данной формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2, на поверхность, предпочтительно на внутреннюю часть сосуда. Способ включает несколько этапов.
Обеспечивают поверхность, например, стенку сосуда, а также реакционную смесь, включающую плазмообразующий газ, а именно, газ кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ.
x
В реакционной смеси образуют плазму, которая, по сути, не содержит плазму полого катода. Стенку сосуда вводят в контакт с реакционной смесью и осаждают покрытие SiO, по меньшей мере, на часть стенки сосуда.
V.B. PECVD-покрытие суженного отверстия сосуда (капилляр шприца)
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ покрытия внутренней поверхности суженного отверстия, как правило, цилиндрического сосуда, подлежащего обработке с помощью PECVD. Способ включает такие этапы.
Обеспечивают, как правило, цилиндрический сосуд, подлежащий обработке. Сосуд включает внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность, определяющую полость, большее отверстие, имеющее внутренний диаметр, и суженное отверстие, которое определяется внутренней поверхностью и имеет внутренний диаметр, который меньше внутреннего диаметра большего отверстия.
Обеспечивают технологический сосуд, имеющий полость и отверстие технологического сосуда. Отверстие технологического сосуда соединяется с суженным отверстием сосуда с установлением соединения между полостью сосуда, подлежащего обработке, и полостью технологического сосуда через суженное отверстие.
Создают, по меньшей мере, частичный вакуум внутри полости сосуда, подлежащего обработке, и полости технологического сосуда. PECVD-реагент перекачивают через первое отверстие, затем через полость сосуда, подлежащего обработке, затем через суженное отверстие, затем в полость технологического сосуда. Возбуждают плазму вблизи суженного отверстия при условиях, эффективных для осаждения покрытия PECVD-продукта реакции на внутреннюю поверхность суженного отверстия.
V.C. Способ нанесения смазывающего покрытия
Еще один аспект данного изобретения представляет собой способ нанесения смазывающего покрытия на подложку. Способ проводят следующим образом.
Обеспечивают предшественник. Предшественник предпочтительно представляет собой кремнийорганическое соединение, более предпочтительно линейный силоксан, моноциклический силоксан, полициклический силоксан, полисилсесквиоксан или комбинацию любых двух или более из этих предшественников. Также предусматриваются другие предшественники, например, органометаллические предшественники, содержащие металлы Группы III и IV периодической системы. Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют, или сшивают, или подвергают обеим этим обработкам с образованием смазанной поверхности, имеющей более низкую “силу трения скольжения поршня” или “усилие отрыва”, как определено в этом описании изобретения, чем необработанная подложка.
VI. ИНСПЕКЦИЯ СОСУДА
VI.A. Обработка сосуда, включающая инспекцию до покрытия и после покрытия
Еще один аспект данного изобретения представляет собой способ обработки сосуда для обработки пластикового сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность. Способ осуществляют посредством инспектирования внутренней поверхности сосуда, как показано, на наличие дефектов; нанесения покрытия на внутреннюю поверхность сосуда после инспекции сосуда, как показано; и инспектирования покрытия на наличие дефектов.
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ обработки сосуда, при котором барьерное покрытие наносят на сосуд после инспектирования сосуда в отформованном виде, а внутреннюю поверхность сосуда инспектируют на наличие дефектов после нанесения барьерного покрытия.
VI.B. Инспекция сосуда путем обнаружения выделения газа из стенки контейнера, например, через барьерный слой
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ инспектирования покрытия путем измерения разновидности летучего вещества, выделяемого изделием с покрытием (“способ по выделению газа”). Указанный способ можно применять для инспектирования продукта способа нанесения покрытия, где покрытие нанесли на поверхность подложки с образованием поверхности с покрытием. В частности, способ может быть использован как технологический контроль в линии для способа нанесения покрытия для того, чтобы определить или устранить продукты с покрытием, которые не удовлетворят установленному стандарту или поврежденных продуктов с покрытием.
Как правило, “разновидность летучего вещества” представляет собой газ или пар при тестовых условиях, предпочтительно ее выбирают из группы, состоящей из воздуха, азота, кислорода, водяного пара, летучих компонентов покрытия, летучих компонентов подложки и их комбинации, более предпочтительно она представляет собой воздух, азот, кислород, водяной пар или их комбинацию. Способ можно применять для измерения только одной или нескольких разновидностей летучих веществ, но предпочтительно множество различных разновидностей летучих веществ измеряют на этапе (c), или более предпочтительно, по сути, все разновидности летучих веществ, высвобожденные из объекта инспекции, измеряют на этапе (c).
Способ по выделению газа включает этапы:
(a) обеспечения продукта в качестве объекта инспекции;
(c) измерения высвобождения, по меньшей мере, одной разновидности летучего вещества из объекта инспекции в газовое пространство вблизи поверхности с покрытием; и
(d) сравнения результата этапа (c) с результатом этапа (c) для, по меньшей мере, одного эталонного объекта, измеренного при таких же тестовых условиях, таким образом, определяя присутствие или отсутствие покрытия, и/или физическое и/или химическое свойство покрытия.
В указанном способе по выделению газа физическое и/или химическое свойство покрытия, которое необходимо определить, может быть выбрано из группы, состоящей из его барьерного эффекта, его натяжения смачивания и его состава, и предпочтительно это его барьерный эффект.
Преимущественно, этап (c) проводят путем измерения массового расхода или объемного расхода, по меньшей мере, одной разновидности летучего вещества в газовом пространстве вблизи поверхности с покрытием.
Предпочтительно, эталонный объект (i) представляет собой подложку без покрытия; или (ii) представляет собой подложку, покрытую эталонным покрытием. Это зависит от того, например, используется ли способ по выделению газа для определения присутствия или отсутствия покрытия (тогда эталонный объект может быть подложкой без покрытия) или же для определения свойств покрытия, например, по сравнению с покрытием с известными свойствами. Для определения идентичности покрытия со специфическим покрытием, эталонное покрытие будет также являться типичным выбором.
Способ по выделению газа может также включать в качестве дополнительного этапа между этапами (a) и (c) этап (b) изменения атмосферного давления в газовом пространстве вблизи поверхности с покрытием так, чтобы обеспечивалась разность давлений через поверхность с покрытием, и тогда может реализовываться более высокий массовый расход или объемный расход разновидности летучего вещества без разности давлений. В этом случае разновидность летучего вещества будет перемещаться в направлении стороны с более низким давлением разности давлений. Если объект с покрытием представляет собой сосуд, то разность давлений устанавливают между полостью сосуда и внешней стороной для того, чтобы измерить выделение разновидности летучего вещества из стенки сосуда с покрытием. Разность давлений может, например, обеспечиваться, по меньшей мере, частичным вакуумированием газового пространства в сосуде. В этом случае может быть измерена разновидность летучего вещества, которая выделяется в полость сосуда.
Если вакуум применяют для создания разности давлений, то измерение может быть проведено путем применения измерительной ячейки, помещенной между поверхностью подложки с покрытием и источником вакуума.
В одном аспекте объект инспекции может контактировать с разновидностью летучего вещества на этапе (a), предпочтительно разновидностью летучего вещества, выбранной из группы, состоящей из воздуха, азота, кислорода, водяного пара и их комбинации, предпочтительно для того, чтобы обеспечить адсорбцию или абсорбцию указанной разновидности летучего вещества на или в материал объекта инспекции. Затем последующее высвобождение указанной разновидности летучего вещества из объекта инспекции измеряют на этапе (c). Поскольку различные материалы (подобно, например, покрытию и подложке) имеют различные характеристики адсорбции и абсорбции, то это может упростить определение присутствия и характеристик покрытия.
Подложка может быть полимерным соединением, предпочтительно представляет собой сложный полиэфир, полиолефин, циклический олефиновый сополимер, поликарбонат или их комбинацию.
x
w
x
y
z
В контексте данного изобретения покрытие, характеризуемое способом по выделению газа, представляет собой, как правило, покрытие, полученное с помощью PECVD из, например, кремнийорганического предшественника, как описано в данном описании. В конкретных аспектах данного изобретения (i) покрытие представляет собой барьерное покрытие, предпочтительно представляет собой SiO-слой, где x составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9; и/или (ii) покрытие представляет собой покрытие, изменяющее смазывающую способность и/или поверхностное натяжение подложки с покрытием, предпочтительно представляет собой слой SiOCH, где w равно 1, x составляет от приблизительно от 0,5 до 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от 2 до приблизительно 9.
Если способ покрытия, чей продукт инспектируют с помощью способа по выделению газа, представляет собой PECVD-покрытие, проводимое в условиях вакуума, то последующее измерение выделения газа может даже быть проведено без нарушения вакуума, используемого для PECVD.
Измеряемая разновидность летучего вещества может быть разновидностью летучего вещества, высвобождаемой из покрытия, разновидностью летучего вещества, которая высвобождается из подложки или их комбинацией. В одном аспекте разновидность летучего вещества представляет собой разновидность летучего вещества, высвобождаемую из покрытия, предпочтительно представляет собой летучий компонент покрытия, и инспекцию проводят для определения присутствия, свойств и/или состава покрытия. В другом аспекте разновидность летучего вещества представляет собой разновидность летучего вещества, высвобождаемую из подложки, и инспекцию проводят для определения присутствия покрытия и/или барьерного эффекта покрытия.
Способ по выделению газа по данному изобретению особенно пригоден для определения присутствия и характеристик покрытия на стенке сосуда. Таким образом, подложка с покрытием может быть сосудом, имеющим стенку, на которую, по меньшей мере, частично наносят покрытие на ее внутреннюю или внешнюю поверхности в ходе способа нанесения покрытия. Например, покрытие наносят на внутреннюю поверхность стенки сосуда.
Условия, эффективные для распознания присутствия или отсутствия покрытия и/или для определения физического и/или химического свойства покрытия, могут включать длительность теста менее одного часа, или менее одной минуты, или менее 50 секунд, или менее 40 секунд, или менее 30 секунд, или менее 20 секунд, или менее 15 секунд, или менее 10 секунд, или менее 8 секунд, или менее 6 секунд, или менее 4 секунд, или менее 3 секунды, или менее 2 секунд, или менее 1 секунды.
Для того чтобы увеличить разницу между эталонным объектом и объектом инспекции в отношении скорости высвобождения и/или типа измеряемой разновидности летучего вещества, скорость высвобождения разновидности летучего вещества можно изменить путем изменения окружающего давления и/или температуры и/или влажности.
В специфическом аспекте выделение газа измеряют с помощью методики измерения на основе микрокантилеверов. Например, измерение может быть проведено путем
(i) (a) обеспечения, по меньшей мере, одного микрокантилевера, который имеет свойство в присутствии выделяемого материала двигаться или менять форму на иную;
(b) воздействия на микрокантилевер выделяемым материалом при условиях, эффективных для того, чтобы заставить микрокантилевер двигаться или менять форму на иную; и
(c) определения движения или иной формы предпочтительно посредством отражения энергетического падающего луча, например, лазерного луча, от части микрокантилевера, которая меняет форму, до и после того, как микрокантилевер подвергся выделению газа, и измерения полученного отклонения отраженного луча в точке, расположенной на расстоянии от кантилевера; или путем
(ii) (a) обеспечения, по меньшей мере, одного микрокантилевера, который резонирует на другой частоте в присутствии выделяемого материала;
(b) воздействия на микрокантилевер выделяемым материалом при условиях, эффективных для того, чтобы заставить микрокантилевер резонировать на другой частоте; и
(c) определения другой резонансной частоты, например, с помощью датчика гармоничных колебаний.
Также рассматривается аппарат для проведения способа по выделению газа, например, аппарат, включающий микрокантилевер, который описан выше.
С помощью способа по выделению газа по данному изобретению, например, можно инспектировать барьерный слой на материале, который выделяет пар, где способ инспекции имеет несколько этапов. Обеспечивают образец материала, который выделяет газ и имеет, по меньшей мере, частичный барьерный слой. В конкретном аспекте данного изобретения обеспечивают разность давлений по всему барьерному слою так, чтобы, по меньшей мере, некоторая часть материала, который выделяется, находилась на стороне повышенного давления барьерного слоя. Измеряют выделяемый газ, проходящий через барьерный слой. Если разность давлений присутствует, то измерение необязательно проводят на стороне пониженного давления барьерного слоя.
VII. СОСУДЫ, ОБРАБОТАННЫЕ С ПОМОЩЬЮ PECVD
VII.A.1.a.i. Гидрофобное покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника
Другой аспект данного изобретения представляет собой гидрофобное покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, например, в сосуд, имеющий гидрофобное покрытие на внутренней стенке. Покрытие принадлежит к типу, который получают с помощью следующих этапов.
Обеспечивают предшественник, который представляет собой органометаллическое соединение, предпочтительно кремнийорганическое соединение, более предпочтительно соединение, выбранное из группы, состоящей из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, алкилтриметоксисилана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиазана или комбинации любых двух или более из этих предшественников. Альтернативно, в качестве предшественников можно рассматривать органометаллические соединения, содержащие металл из Группы III или IV.
Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют или сшивают, или подвергают обеим этим обработкам для образования гидрофобной поверхности, имеющей больший краевой угол, чем необработанная подложка.
w
x
y
z
Полученное покрытие может иметь суммарную формулу: SiOCH, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9.
4
4
8
24
1
1
2
6
3
2
8
24
1
0,67
2,67
8
Значения w, x, y и z, используемые в ходе данного описания изобретения, должны пониматься как соотношения в эмпирической формуле (например, для покрытия), а не как ограничение числа атомов в молекуле. Например, октаметилциклотетрасилоксан, который имеет молекулярную формулу SiOCH, может быть описан следующей [буквенное обозначение изменено нами.] эмпирической формулой, полученной путем деления каждого из w, x, y и z в молекулярной формуле на 4, наибольший общий делитель: SiOCH. Значения w, x, y и z также не ограничиваются целыми числами. Например, (нециклический) октаметилтрисилоксан молекулярной формулы SiOCH приводится к SiOCH.
VII.A.1.b. Цитратная пробирка для крови, имеющая стенку, покрытую гидрофобным покрытием, осажденным из кремнийорганического предшественника
Другой аспект данного изобретения представляет собой пробирку для клеточного препарата, имеющую стенку, снабженную гидрофобным покрытием и содержащую реактив водного цитрата натрия.
Стенка выполнена из термопластического материала, имеющего внутреннюю поверхность, определяющую полость.
w
x
y
z
Гидрофобное покрытие обеспечивается на внутренней поверхности пробирки. Гидрофобное покрытие изготавливают путем обеспечения органометаллического соединения, предпочтительно кремнийорганического соединения, более предпочтительно соединения, выбранного из группы, состоящей из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, алкилтриметоксисилана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиазана или комбинации любых двух или более из этих предшественников. PECVD используют для образования покрытия на внутренней поверхности. Полученное покрытие может иметь структуру: SiOCH, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9.
Реактив водного цитрата натрия расположен в полости пробирки в количестве, эффективном для ингибирования коагуляции крови, вносимой в пробирку.
VII.A.1.c. Пластиковый сосуд с двойной стенкой, покрытый барьерным SiO
- слои COC, PET, SiO
x
x
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, имеющий стенку, по меньшей мере, частично окружающую полость. Стенка имеет внутренний полимерный слой, окруженный внешним полимерным слоем. Один из полимерных слоев представляет собой слой, по меньшей мере, 0,1 мм толщины смолы на основе циклического олефинового сополимера (COC), определяющий барьер против водяного пара. Другой из полимерных слоев представляет собой слой, по меньшей мере, 0,1 мм толщины полиэфирной смолы.
x
Стенка включает противокислородный барьерный слой из SiO, где x в данной формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2, имеющий толщину от приблизительно 10 до приблизительно 500 ангстрем.
VII.A.1.d. Способ изготовления пластикового сосуда с двойной стенкой - слои COC, PET, SiO
x
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ изготовления сосуда, имеющего стенку, имеющую внутренний полимерный слой, окруженный внешним полимерным слоем, один слой, выполненный из COC, и другой, выполненный из сложного полиэфира. Сосуд изготавливают с помощью способа, включающего введение слоев COC и смолы на основе сложного полиэфира в пресс-форму для литья под давлением через концентрические впрыскивающие сопла.
Необязательный дополнительный этап представляет собой нанесение покрытия из аморфного углерода на сосуд с помощью PECVD в качестве внутреннего покрытия и наружного покрытия или в качестве промежуточного слоя покрытия, расположенного между слоями.
x
x
x
Необязательный дополнительный этап представляет собой нанесение SiO-барьерного слоя на внутреннюю часть стенки сосуда, где SiO определяется как ранее. Другой необязательный дополнительный этап представляет собой последующую обработку SiO-слоя технологическим газом, состоящим, в основном, из кислорода и, по существу, не содержащим летучего кремниевого соединения.
x
Необязательно, SiO-покрытие может быть образовано, по меньшей мере, частично из сырьевого газа силазана.
VII.A.1.e. Барьерное покрытие, выполненное из стекла
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, включающий сосуд, барьерное покрытие и крышку. Сосуд, как правило, является цилиндрическим и выполнен из термопластического материала. Сосуд имеет входную часть и полость, ограниченную, по меньшей мере, частично стенкой, имеющей внутреннюю поверхность, контактирующую с полостью. Существует, по меньшей мере, по существу, непрерывное барьерное покрытие, выполненное из стекла, на внутренней поверхности стенки. Крышка закрывает входную часть и изолирует полость сосуда от окружающего воздуха.
Родственный аспект данного изобретения представляет собой сосуд, который описан в предыдущем абзаце, в котором барьерное покрытие выполнено из известково-натриевого стекла, или боросиликатного стекла, или другого типа стекла.
VII.A.2. Заглушки
VII.A.2.a. Способ нанесения смазывающего покрытия на заглушку в вакуум-камере
w
x
y
z
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ нанесения покрытия, например, смазывающего покрытия, как определено выше, на эластомерную заглушку. Например, заглушку помещают в, по сути, вакуумированную камеру. Подают реакционную смесь, включающую плазмообразующий газ, а именно, газ кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ. Образуют плазму в реакционной смеси, которая контактирует с заглушкой. По меньшей мере, на часть заглушки осаждают смазывающее покрытие, например, покрытие из SiOCH, предпочтительно, где w равно 1, x в данной формуле составляет от приблизительно 0,5 до 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9.
VII.A.2.b. Нанесение с помощью PECVD покрытия элемента Группы III или IV и углерода на заглушку
Другой аспект данного изобретения представляет собой способ нанесения покрытия из композиции, включающей углерод и один или несколько элементов Группы III или IV на эластомерную заглушку. Для осуществления способа заглушку помещают в камеру для осаждения.
В камере для осаждения обеспечивают реакционную смесь, включающую плазмообразующий газ с газообразным источником элемента Группы III (например, Al), элемента Группы IV (например, Si, Sn) или комбинации из двух или более из этого. Реакционная смесь необязательно содержит окисляющий газ и необязательно содержит газообразное соединение, имеющее одну или несколько C-H связей. Образуют плазму в реакционной смеси и заглушку вводят в контакт с реакционной смесью. Покрытие элементом или соединением Группы III, элементом или соединением Группы IV или комбинацией из двух или нескольких из них осаждают, по меньшей мере, на часть заглушки.
VII.A.3. Пластиковый сосуд с заглушкой, имеющий барьерное покрытие, эффективное для обеспечения 95% удерживания вакуума в течение 24 месяцев
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, включающий сосуд, барьерное покрытие и крышку. Сосуд, как правило, является цилиндрическим и выполнен из термопластического материала. Сосуд имеет входную часть и полость, ограниченную, по меньшей мере, частично стенкой. Стенка имеет внутреннюю поверхность, взаимодействующую с полостью. По меньшей мере, по существу непрерывное барьерное покрытие наносят на внутреннюю поверхность стенки. Барьерное покрытие является эффективным для удерживания внутри сосуда, по меньшей мере, 90% от его начального уровня вакуума, необязательно 95% от его начального уровня вакуума, в течение срока хранения, по меньшей мере, 24 месяцев. Обеспечивают крышку, закрывающую входную часть сосуда и изолирующую полость сосуда от окружающего воздуха.
VII.B.1.a. Шприц, имеющий цилиндр, покрытый смазывающим покрытием, осажденным из органометаллического предшественника
Еще один аспект данного изобретения представляет собой сосуд, имеющий смазывающее покрытие, изготовленное из кремнийорганического предшественника. Также может быть предусмотрен другой органометаллический предшественник, который определяется в данном описании.
Покрытие может принадлежать типу, который изготовлен с помощью следующего способа.
Обеспечивают предшественник, который представляет собой органометаллический предшественник, предпочтительно кремнийорганический предшественник, более предпочтительно линейный силоксан, моноциклический силоксан, полициклический силоксан, полисилсесквиоксан, линейный силазан, моноциклический силазан, полициклический силазан, полисилсесквиазан или комбинацию любых двух или более из этих предшественников.
Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют или сшивают, или подвергают обеим этим обработкам для образования смазанной поверхности, имеющей более низкую силу трения скольжения поршня или усилие отрыва, чем необработанная подложка.
w
x
y
z
Другой аспект данного изобретения представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и смазывающий слой. Цилиндр шприца имеет внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень. Смазывающий слой располагают на внутренней поверхности цилиндра шприца, и это включает покрытие SiOCH-смазывающим слоем, изготовленным из кремнийорганического предшественника, как определено в данном описании изобретения. Смазывающий слой имеет толщину менее 1000 нм и эффективен для уменьшения усилия отрыва или силы трения скольжения поршня, необходимых для передвижения поршня внутри цилиндра.
Другой аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие на внутренней стенке цилиндра шприца. Покрытие получают в результате PECVD-способа с помощью следующих материалов и условий. Используют циклический предшественник, выбранный из моноциклического силоксана, полициклического силоксана или комбинации из двух или более из этого. В способ, по меньшей мере, фактически не добавляют кислород. Обеспечивают достаточную входную мощность для образования плазмы, чтобы вызвать образование покрытия. Используемые материалы и условия являются эффективными для снижения силы трения скольжения или усилия отрыва поршня шприца, который движется по цилиндру шприца, по меньшей мере, на 25 процентов относительно цилиндра шприца без покрытия.
w
x
y
z
Полученное покрытие может иметь формулу: SiOCH, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9.
VII.B.1.a.i. Смазывающее покрытие: SiO
-барьер, смазывающий слой, обработка поверхности
x
Другой аспект данного изобретения представляет собой шприц, включающий цилиндр, определяющий полость и имеющий внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень. Цилиндр шприца может быть выполнен из материала на основе термопластика. Смазывающее покрытие наносят, например, на внутреннюю поверхность цилиндра, поршень или и на то, и на другое с помощью PECVD. Смазывающее покрытие может быть изготовлено из кремнийорганического предшественника и может быть менее 1000 нм толщиной. Обработку поверхности проводят на смазывающем покрытии в количестве, эффективном для уменьшения выщелачивания смазывающего покрытия, материала на основе термопластика или и того, и другого в полость, а именно, эффективном для образования фиксатора раствора на поверхности. Смазывающее покрытие и фиксатор раствора компонуют, и они присутствуют в относительных количествах, эффективных для обеспечения усилия отрыва, силы трения скольжения поршня или и того, и другого, которые меньше, чем соответствующая сила, необходимая в отсутствие смазывающего покрытия и фиксатора раствора.
VII.B.1.b. Шприц, имеющий цилиндр с внутренней частью с SiO
-покрытием и внешней частью с барьерным покрытием
X
x
Еще один аспект данного изобретения представляет собой цилиндр шприца, включающий поршень, цилиндр и внутреннее и внешнее барьерные покрытия. Цилиндр выполнен из материала на основе термопластика, определяющего полость. Цилиндр имеет внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень, и внешнюю поверхность. На внутренней поверхности цилиндра обеспечивают барьерное покрытие из SiO, где x в этой формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2. На внешней поверхности цилиндра обеспечивают барьерное покрытие из смолы.
VII.B.1.c. Способ изготовления шприца, имеющего цилиндр с внутренней частью с SiO
-покрытием и внешней частью с барьерным покрытием
X
x
Еще один аспект данного изобретения представляет собой способ изготовления шприца, включающего поршень, цилиндр и внутреннее и внешнее барьерные покрытия. Обеспечивают цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность для скольжения по ней поршня, и внешнюю поверхность. На внутренней поверхности цилиндра с помощью PECVD обеспечивают барьерное покрытие из SiO, где x в этой формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2. Барьерное покрытие из смолы обеспечивают на внешней поверхности цилиндра. Собирают поршень и цилиндр с получением шприца.
VII.B.2. Поршни
VII.B.2.a. С барьерным покрытием на передней стороне плунжера
Другой аспект данного изобретения представляет собой поршень для шприца, включающий плунжер и толкатель. Плунжер имеет переднюю сторону, как правило, цилиндрическую боковую сторону и заднюю часть, при этом боковая сторона сконфигурирована, чтобы подвижно устанавливаться внутри цилиндра шприца. Передняя сторона имеет барьерное покрытие. Толкатель сцепляется с задней частью и сконфигурирован для продвижения плунжера в цилиндре шприца.
VII.B.2.b. Со смазывающим покрытием, взаимодействующим с боковой стороной
Еще один аспект данного изобретения представляет собой поршень для шприца, включающий плунжер, смазывающее покрытие и толкатель. Плунжер имеет переднюю сторону, как правило, цилиндрическую боковую сторону и заднюю часть. Боковая сторона сконфигурирована так, чтобы подвижно устанавливаться внутри цилиндра шприца. Смазывающее покрытие взаимодействует с боковой стороной. Толкатель сцепляется с задней частью и сконфигурирован для быстрого продвижения плунжера в цилиндре шприца.
VII.B.3. Шприц, состоящий из двух частей, и фитинг Люэра
x
Другой аспект данного изобретения представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и фитинг Люэра. Цилиндр шприца включает внутреннюю поверхность, по которой скользит поршень. Фитинг Люэра включает конус Люэра, имеющий внутренний проход, определяемый внутренней поверхностью. Фитинг Люэра образован в виде части, отдельной от цилиндра шприца, и соединяется с цилиндром шприца с помощью защелки. Внутренний проход конуса Люэра имеет барьерное покрытие из SiO, где x в этой формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2.
in situ
VII.B.4. Смазывающее покрытие, изготовленное посредством  полимеризации кремнийорганического предшественника
VII.B.4.a. Продукт по способу и смазывающая способность
Еще один аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, изготовленное из кремнийорганического предшественника. Это покрытие принадлежит к типу, изготовленному с помощью следующего способа.
Обеспечивают предшественник, выбранный из органометаллического предшественника, предпочтительно кремнийорганического предшественника, предпочтительно линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиазана или комбинации любых двух или более из этих предшественников. Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют или сшивают, или подвергают обеим этим обработкам, для образования смазанной поверхности, имеющей более низкую силу трения скольжения поршня или усилие отрыва, чем необработанная подложка.
w
x
y
z
Полученное покрытие может иметь структуру: SiOCH, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от приблизительно 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9.
VII.B.4.b. Продукт по способу и аналитические свойства
3
Еще один аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из органометаллического предшественника, предпочтительно из кремнийорганического предшественника, более предпочтительно из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиазана или комбинации любых двух или более из этих предшественников. Покрытие имеет плотность между 1,25 и 1,65 г/см, что определяется с помощью отражения рентгеновских лучей (XRR).
Может также предусматриваться применение органометаллического предшественника, содержащего металл Группы III, а именно, бора, алюминия, галлия, индия, таллия, скандия, иттрия или лантана, или Группы IV, а именно кремния, германия, олова, свинца, титана, циркония, гафния, тория или комбинации любых двух или более из них. Также могут предусматриваться другие летучие органические соединения. Тем не менее, для осуществления данного изобретения предпочтительными являются кремнийорганические соединения.
Еще один аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, включающего органометаллический предшественник, предпочтительно кремнийорганический предшественник, более предпочтительно линейный силоксан, моноциклический силоксан, полициклический силоксан, полисилсесквиоксан, линейный силазан, моноциклический силазан, полициклический силазан, полисилсесквиазан или комбинацию любых двух или более из этих предшественников. Может также предусматриваться применение предшественника, содержащего металл групп III или IV.
2
Покрытие имеет в качестве компонента, выделяемого в виде газа, один или более олигомеров, содержащих повторяющиеся -(Me)SiO- части, которые определяются с помощью газовой хроматографии / масс-спектрометрии. Необязательно, покрытие соответствует ограничениям по любому из вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b.
Еще один аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, включающего органометаллический предшественник, предпочтительно кремнийорганический предшественник, более предпочтительно линейный силоксан, моноциклический силоксан, полициклический силоксан, полисилсесквиоксан, линейный силазан, моноциклический силазан, полициклический силазан, полисилсесквиазан или комбинацию любых двух или более из этих предшественников. Покрытие имеет атомные концентрации, нормированные по отношению к 100% углероду, кислороду и кремнию, которые определяют с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), менее 50% углерода или более 25% кремния. Необязательно, покрытие соответствует ограничениям по любому из вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b.
Также может предусматриваться применение органометаллического предшественника, содержащего металл групп III или IV.
Другой аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, включающего кремнийорганический предшественник, предпочтительно моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию из двух или более из перечисленного. Покрытие имеет атомную концентрацию углерода, нормированную по отношению к 100% углерода, кислорода и кремния, которую определяют с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), которая больше атомной концентрации углерода в атомной формуле для сырьевого газа. Необязательно, покрытие соответствует ограничениям вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b.
Дополнительный аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, включающего кремнийорганический предшественник, предпочтительно моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию из двух или более из перечисленного. Покрытие имеет атомную концентрацию кремния, нормированную по отношению к 100% углерода, кислорода и кремния, которую определяют с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), которая меньше атомной концентрации кремния в атомной формуле для сырьевого газа. Необязательно, покрытие соответствует ограничениям вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b.
VII.C.1. Сосуд, содержащий жизнеспособную кровь, имеющий покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника
w
x
y
z
w
x
y
z
Еще один аспект данного изобретения представляет собой сосуд, содержащий кровь. Сосуд имеет стенку; стенка имеет внутреннюю поверхность, определяющую полость. Внутренняя поверхность стенки имеет, по меньшей мере, частичное гидрофобное покрытие, как определено выше, предпочтительно гидрофобное покрытие из SiOCH, предпочтительно, где w равно 1, x в этой формуле составляет от приблизительно 0,5 до 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от 2 до приблизительно 9, более предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9. Покрытие может быть от мономолекулярной толщины или до толщины приблизительно 1000 нм. Сосуд содержит кровь, жизнеспособную для возвращения в кровеносную систему пациента, помещенную внутри полости в контакте с SiOCH-покрытием.
VII.C.2. Покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, уменьшает свертывание или активацию тромбоцитов на стенке сосуда
w
x
y
z
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, имеющий стенку. Стенка имеет внутреннюю поверхность, определяющую полость, и имеет, по меньшей мере, частичное пассивированное, например, гидрофобное покрытие, изготовленное из кремнийорганического предшественника с помощью PECVD, предпочтительно покрытие из SiOCH, предпочтительно, где w равно 1, x в этой формуле составляет от приблизительно 0,5 до 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от 2 до приблизительно 9, более предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9. Толщина покрытия составляет от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм толщины на внутренней поверхности. Покрытие является эффективным для уменьшения активации тромбоцитов плазмы крови, которая обработана консервантом цитратом натрия и подвергается воздействию внутренней поверхности, по сравнению с таким же типом стенки без покрытия. Покрытие является эффективным для уменьшения свертывания крови, которая подвергается воздействию внутренней поверхности, по сравнению с таким же типом стенки без покрытия.
VII.C.3. Сосуд, содержащий жизнеспособную кровь, имеющий покрытие из элемента металла Группы III или IV
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, содержащий кровь, имеющий стенку с внутренней поверхностью, определяющей полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие из композиции, включающей углерод, один или несколько металлов Группы III, один или несколько металлов Группы IV или комбинацию двух или более из перечисленного. Толщина покрытия составляет от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм толщины, включительно, на внутренней поверхности. Сосуд содержит кровь, жизнеспособную для возвращения в кровеносную систему пациента, помещенную внутри полости в контакте с покрытием.
VII.C.4. Покрытие из элемента Группы III или IV уменьшает свертывание или активацию тромбоцитов крови в сосуде
Необязательно, в сосуде по предыдущему абзацу покрытие из элемента Группы III или IV является эффективным для уменьшения свертывания или активации тромбоцитов крови, которая подвергается воздействию внутренней поверхности стенки сосуда.
VII.D.1. Сосуд, содержащий инсулин, имеющий покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника
w
x
y
z
w
x
y
z
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, содержащий инсулин, включающий стенку, имеющую внутреннюю поверхность, определяющую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное пассивирующее покрытие, изготовленное из кремнийорганического предшественника с помощью PECVD, предпочтительно покрытие из SiOCH, предпочтительно, где w равно 1, x в этой формуле составляет от приблизительно 0,5 до 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от 2 до приблизительно 9, более предпочтительно, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9. Покрытие может быть от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм толщины на внутренней поверхности. Инсулин помещен внутри полости в контакте с SiOCH-покрытием.
VII.D.2. Покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, уменьшает осаждение инсулина в сосуде
w
x
y
z
w
x
y
z
Необязательно, в сосуде по предыдущему абзацу покрытие из SiOCH является эффективным для уменьшения образования осадка из инсулина, который контактирует с внутренней поверхностью, по сравнению с такой же поверхностью, на которой отсутствует покрытие из SiOCH.
VII.D.3. Сосуд, содержащий инсулин, имеющий покрытие из элемента Группы III или IV
Другой аспект данного изобретения представляет собой сосуд, содержащий инсулин, включающий стенку, имеющую внутреннюю поверхность, определяющую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие из композиции, включающей углерод, один или несколько элементов Группы III, один или несколько элементов Группы IV или комбинацию двух или более из перечисленного. Покрытие может быть от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм толщины на внутренней поверхности. Инсулин помещен внутри полости в контакте с покрытием.
VII.D.4. Покрытие из элемента Группы III или IV уменьшает осаждение инсулина в сосуде
Необязательно, в сосуде по предыдущему абзацу покрытие из композиции, включающей углерод, один или несколько элементов Группы III, один или несколько элементов Группы IV или комбинацию двух или более из перечисленного, является эффективным для уменьшения образования осадка из инсулина, который контактирует с внутренней поверхностью, по сравнению с такой же поверхностью, на которой отсутствует покрытие.
VII.E. Кюветы
PECVD-способы нанесения покрытия и т.д., описанные в данном описании изобретения, являются также пригодными для нанесения покрытия на кюветы с образованием барьерного покрытия, гидрофобного покрытия, смазывающего покрытия или более одного из перечисленного. Кювета представляет собой небольшую пробирку кольцевого или квадратного поперечного сечения, закрытую с одного конца, выполненную из пластмассы, стекла или плавленого кварца (для УФ-света) и разработанную для удерживания образцов для спектрофотометрических экспериментов. Лучшие кюветы являются настолько прозрачными, насколько это возможно, без загрязнений, которые могут влиять на считывание данных спектроскопии. Подобно пробирке для анализов или пробирке для забора образца кювета может быть открытой для атмосферы или иметь колпачок, который плотно закрывает ее. Нанесенные с помощью PECVD покрытия по данному изобретению могут быть очень тонкими, просвечивающимися и оптически плоскими, таким образом, не оказывая влияния на оптический анализ кюветы или ее содержимого.
VII.F. Пузырьки
PECVD-способы нанесения покрытия и т.д., описанные в этом описании изобретения, являются также пригодными для нанесения покрытия на пузырьки с образованием покрытия, например, барьерного покрытия, или гидрофобного покрытия или комбинации из этих покрытий. Пузырек представляет собой небольшой сосуд или бутылку, специально используемую для хранения медикамента, такого как жидкости, порошки или лиофилизированные порошки. Они также могут быть простыми сосудами, например, для применения в устройствах-пробоотборниках в аналитической хроматографии. Пузырек может иметь цилиндрическую форму или бутылеобразную форму с горлышком. Дно обычно является плоским в отличие пробирок для анализов или пробирок для забора образца, которые обычно имеют закругленное дно. Пузырьки могут быть выполнены, например, из пластмассы (например, полипропилена, COC, COP).
Машиночитаемый носитель и программный элемент
Кроме того, обеспечивают машиночитаемый носитель, в котором хранится компьютерная программа для покрытия и/или инспекции сосуда, которая, при выполнении процессором технологической установки для сосудов, вызывает выполнение процессором выше или ниже упомянутых этапов способа.
Кроме того, обеспечивают программный элемент для покрытия и/или инспекции сосуда, который при выполнении процессором технологической установки для сосудов вызывает проведение процессором выше или ниже упомянутых этапов способа.
Другие аспекты данного изобретения станут очевидными из данного раскрытия и прилагаемых графических материалов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ФИГ. 1 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую технологическую установку для сосудов согласно варианту осуществления данного раскрытия.
ФИГ. 2 представляет собой схематический вид в разрезе держателя сосуда в станции для покрытия согласно варианту осуществления данного раскрытия.
ФИГ. 3 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, альтернативного варианта осуществления данного раскрытия.
ФИГ. 4 представляет собой схематический вид сверху альтернативного варианта осуществления держателя сосуда.
ФИГ. 5 представляет собой схематический вид сверху другого альтернативного варианта осуществления держателя сосуда.
ФИГ. 6 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, аппарата для инспекции сосуда.
ФИГ. 7 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, альтернативного аппарата для инспекции сосуда.
ФИГ. 8 представляет собой разрез, произведенный вдоль линий разреза A-A ФИГ. 2.
ФИГ. 9 представляет собой альтернативный вариант осуществления структуры, показанной на ФИГ. 8.
ФИГ. 10 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, держателя сосуда у станции для покрытия согласно другому варианту осуществления данного раскрытия с использованием CCD-детектора.
ФИГ. 11 представляет собой детальный вид, сходный с ФИГ. 10, источника света и детектора, которые поменяны местами, по сравнению с соответствующими частями ФИГ. 6.
ФИГ. 12 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, держателя сосуда в станции для покрытия согласно еще одному варианту осуществления данного раскрытия с использованием микроволновой энергии для образования плазмы.
ФИГ. 13 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, держателя сосуда в станции для покрытия согласно еще одному варианту осуществления данного раскрытия, в котором сосуд может быть установлен на держателе сосуда на рабочей станции.
ФИГ. 14 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, держателя сосуда в станции для покрытия согласно еще одному варианту осуществления данного раскрытия, в котором электрод может быть сконфигурирован в виде спирали.
ФИГ. 15 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, держателя сосуда в станции для покрытия согласно другому варианту осуществления данного раскрытия с использованием транспорта пробирок для передвижения сосуда к и от станции для покрытия.
ФИГ. 16 представляет собой схематический вид работы установки транспортировки сосудов, а именно, показанной на ФИГ. 15, для размещения и удерживания сосуда в рабочей станции.
ФИГ. 17 представляет собой схематический вид пресс-формы и гнезда пресс-формы для формования сосуда согласно аспекту данного раскрытия.
ФИГ. 18 представляет собой схематический вид гнезда пресс-формы ФИГ. 17, где обеспечено устройство для покрытия сосуда согласно аспекту данного раскрытия.
ФИГ. 19 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 17, где обеспечено альтернативное устройство для покрытия сосуда согласно аспекту данного раскрытия.
ФИГ. 20 представляет собой продольный вид в разрезе в разобранном виде шприца и колпачка, адаптированных для применения в качестве предварительно заполненного шприца.
ФИГ. 21 представляет собой вид, в основном сходный с ФИГ. 2, показывающий цилиндр шприца с колпачком и держатель сосуда в станции для покрытия согласно варианту осуществления данного раскрытия.
ФИГ. 22 представляет собой вид, в основном сходный с ФИГ. 21, показывающий цилиндр шприца без колпачка и держатель сосуда в станции для покрытия согласно еще одному варианту осуществления данного изобретения.
ФИГ. 23 представляет собой вид в перспективе конструкции пробирки для забора крови, имеющей крышку согласно еще одному варианту осуществления данного изобретения.
ФИГ. 24 представляет собой частичный разрез конструкции пробирки для забора крови и крышки ФИГ. 23.
ФИГ. 25 представляет собой выделенный разрез эластомерной вставки крышки ФИГ. 23 и 24.
ФИГ. 26 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 22, другого варианта осуществления данного изобретения для обработки цилиндров шприца и других сосудов.
ФИГ. 27 представляет собой увеличенный детальный вид технологического сосуда ФИГ. 26.
ФИГ. 28 представляет собой схематический вид альтернативного технологического сосуда.
ФИГ. 29 представляет собой схематический вид, показывающий выделение в виде газа материала через покрытие.
ФИГ. 30 представляет собой схематический вид в разрезе устройства для тестирования для осуществления выделения газа из стенки сосуда вовнутрь сосуда и измерения выделения газа с помощью измерительной ячейки, помещенной между сосудом и источником вакуума.
ФИГ. 31 представляет собой график удельного массового расхода выделения газа, измеренного на устройстве для тестирования ФИГ. 30 для множества сосудов.
ФИГ. 32 представляет собой гистограмму, показывающую статистический анализ предельных значений, показанных на ФИГ. 31.
ФИГ. 33 представляет собой продольный разрез комбинированного цилиндра шприца и газоприемного объема согласно другому варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 34 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 34, другого варианта осуществления данного изобретения, включающий выступающую часть электрода.
ФИГ. 35 представляет собой вид, полученный от линий разреза 35-35 ФИГ. 34, показывающий дистальные газоподающие отверстия и выступающую часть электрода ФИГ. 34.
ФИГ. 36 представляет собой вид в перспективе конструкции пробирки для забора крови с двойной стенкой согласно еще одному варианту осуществления данного изобретения.
ФИГ. 37 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 22, показывающий другой вариант осуществления.
ФИГ. 38 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 22, показывающий еще один вариант осуществления.
ФИГ. 39 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 22, показывающий еще один вариант осуществления.
ФИГ. 40 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 22, показывающий еще один другой вариант осуществления.
ФИГ. 41 представляет собой вид сверху варианта осуществления ФИГ. 40.
ФИГ. 42 представляет собой фрагментарный детальный продольный разрез альтернативного уплотнительного устройства, применимого, например, с вариантами осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 6-10, 12-16, 18, 19, 33 и 37-41 для установки сосуда на держателе сосуда. ФИГ. 42 также показывает альтернативную конструкцию цилиндра шприца, применимую, например, с вариантами осуществления ФИГ. 2, 3, 6-10, 12-22, 26-28, 33-34 и 37-41.
ФИГ. 43 представляет собой дополнительный увеличенный детальный вид уплотнительного устройства, показанного на ФИГ. 42.
ФИГ. 44 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, альтернативной трубки для доставки газа/внутреннего электрода, применимого, например, с вариантами осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 8, 9, 12-16, 18-19, 21-22, 33, 37-43, 46-49 и 52-54.
ФИГ. 45 представляет собой альтернативную конструкцию для держателя сосуда, применимую, например, с вариантами осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 6-10, 12-16, 18, 19, 21, 22, 26, 28, 33-35 и 37-44.
ФИГ. 46 представляет собой схематический вид в разрезе группы трубок для доставки газа и механизм вставки и удаления трубок для доставки газа из держателя сосуда, показывающий трубку для доставки газа в ее полностью выдвинутом положении.
ФИГ. 47 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 46, показывающий трубку для доставки газа в промежуточном положении.
ФИГ. 48 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 46, показывающий трубку для доставки газа в отведенном положении. Группа трубок для доставки газа ФИГ. 46-48 применима, например, с вариантами осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 8, 9, 12-16, 18-19, 21-22, 26-28, 33-35, 37-45, 49 и 52-54. Механизм ФИГ. 46-48 применим, например, с вариантами осуществления трубки для доставки газа ФИГ. 2, 3, 8, 9, 12-16, 18-19, 21-22, 26-28, 33-35, 37-45, 49 и 52-54, а также с зондами аппарата для инспекции сосуда ФИГУР 6 и 7.
ФИГ. 49 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 16, показывающий механизм доставки сосудов, подлежащих обработке, и реактор для очистки для аппарата для PECVD-покрытия. Механизм ФИГ. 49 применим, например, с аппаратом для инспекции сосуда ФИГ. 1, 9, 15 и 16.
ФИГ. 50 представляет собой изображение в разобранном виде состоящего из двух частей цилиндра шприца и фитинга-наконечника Люэра. Цилиндр шприца применим с аппаратом для обработки сосуда и инспекции ФИГ. 1-22, 26-28, 33-35, 37-39, 44 и 53-54.
ФИГ. 51 представляет собой изображение в собранном виде состоящего из двух частей цилиндра шприца и фитинга-наконечника Люэра ФИГ. 50.
ФИГ. 52 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 42, показывающий обрабатываемый цилиндр шприца, который не имеет фланца или упоров для пальцев 440. Цилиндр шприца применим с аппаратом для обработки и инспекции сосуда ФИГ. 1-19, 27, 33, 35, 44-51 и 53-54.
ФИГ. 53 представляет собой схематический вид конструкции для обработки сосудов. Конструкция применима с аппаратом ФИГ. 1-3, 8-9, 12-16, 18-22, 26-28, 33-35 и 37-49.
ФИГ. 54 представляет собой схематический вид варианта осуществления ФИГ. 53.
ФИГ. 55 представляет собой схематический вид, сходный с ФИГ. 2, варианта осуществления данного изобретения, включающего экран для плазмы.
ФИГ. 56 представляет собой схематический вид в разрезе группы трубок для доставки газа, имеющих независимые подачи газа, и механизм вставки и удаления трубок для доставки газа из держателя сосуда.
ФИГ. 57 представляет собой график удельного массового расхода выделения газа, измеренного в примере 19.
ФИГ. 58 показывает линейный штатив, в остальном сходный с ФИГ. 4.
ФИГ. 59 показывает схематическое представление технологической установки для сосудов согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения.
ФИГ. 60 показывает схематическое представление технологической установки для сосудов согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения.
ФИГ. 61 показывает рабочую станцию технологической установки для сосудов согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения.
ФИГ. 62 показывает переносной держатель сосуда согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения.
Следующие условные обозначения используются на фигурах графических материалов:
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Данное изобретение теперь будет описано более полно со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых показаны некоторые варианты осуществления. Данное изобретение может, тем не менее, быть осуществлено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь. Скорее эти варианты осуществления являются примерами данного изобретения, которое обладает полным объемом, обозначенным языком формулы изобретения. Одинаковые номера везде относятся к одинаковым или соответствующим элементам.
В контексте данного изобретения используют следующие определения и сокращения:
3
RF (ВЧ) представляет собой высокие частоты; см/мин представляет собой стандартные кубические сантиметры в минуту.
Выражение “по меньшей мере” в контексте данного изобретения означает “равно или больше” целого числа после указанного выражения. Слово “включающий” не исключает другие элементы или этапы, а единственное число не исключает множество, если не указано иное.
“Первый” и “второй” или подобные ссылки на, например, рабочие станции или устройства обработки относятся к минимальному количеству рабочих станций или устройств обработки, которые присутствуют, но не обязательно представляют собой порядок или общее число рабочих станций и устройств обработки. Эти выражения не ограничивают число рабочих станций или конкретной обработки, проводимой на соответствующих станциях.
Для целей данного изобретения “кремнийорганический предшественник” представляет собой соединение, имеющее, по меньшей мере, одно звено:
,
которое представляет собой четырехвалентный атом кремния, соединенный с атомом кислорода и атомом органического углерода (при этом атом органического углерода представляет собой атом углерода, соединенный, по меньшей мере, с одним атомом водорода). Летучий кремнийорганический предшественник, определяемый как предшественник, который может быть доставлен в виде пара в PECVD-аппарат, представляет собой предпочтительный кремнийорганический предшественник. Предпочтительно, кремнийорганический предшественник выбран из группы, состоящей из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, алкилтриметоксисилана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиазана или комбинации любых двух или более из этих предшественников.
2
2
2
В контексте данного изобретения в некоторых вариантах осуществления к газообразному реагенту добавляют “по существу, без кислорода” или (синонимично) “по сути, без кислорода”. Это означает, что некоторое остаточное количество атмосферного кислорода может присутствовать в реакционном пространстве, и остаточный кислород, подводимый на предыдущем этапе и не полностью исчерпанный, может присутствовать в реакционном пространстве, которое определяется здесь как пространство, в котором, по существу, не присутствует кислород. Кислород, по существу, не присутствует в газообразном реагенте, в частности, если газообразный реагент включает менее 1 об.% O, более конкретно менее 0,5 об.% O, и даже более конкретно, если он не содержит O, если кислород не добавляют к газообразному реагенту, или если кислород вообще отсутствует в ходе PECVD, то это также подпадает под объем выражения “по существу, без кислорода”.
“Сосуд” в контексте данного изобретения может быть любым типом сосуда, по меньшей мере, с одним отверстием и стенкой, определяющей внутреннюю поверхность. Выражение “по меньшей мере” в контексте данного изобретения означает “равно или более” целого числа после указанного выражения. Таким образом, сосуд в контексте данного изобретения имеет одно или несколько отверстий. Предпочтительными являются одно или два отверстия, например, отверстия пробирки для образца (одно отверстие) или цилиндра шприца (два отверстия). Если сосуд имеет два отверстия, то они могут быть одинакового или различного размера. Если присутствует более одного отверстия, то одно отверстие может использоваться для впуска газа для PECVD-способа покрытия по данному изобретению, тогда как другие отверстия либо закрыты колпачком, либо открыты. Сосуд по данному изобретению может быть пробиркой для образца, например, для забора или хранения биологических жидкостей, таких как кровь или моча, шприцом (или его частью, например, цилиндром шприца) для хранения или доставки биологически активного соединения или композиции, например, медикамента или фармацевтической композиции, пузырьком для хранения биологических материалов или биологически активных соединений или композиций, трубкой, например, катетером для транспортировки биологических материалов или биологически активных соединений, или композиций, или кюветой для удерживания жидкостей, например, для удерживания биологических материалов или биологически активных соединений или композиций.
Сосуд может быть любой формы, при этом предпочтительным является сосуд, имеющий, по сути, цилиндрическую стенку вблизи, по меньшей мере, одного из его открытых концов. В основном, внутренняя стенка сосуда имеет цилиндрическую форму, как, например, у пробирки для образца или цилиндра шприца. Особенно предпочтительными являются пробирки для образцов и шприцы или их части (например, цилиндры шприцов).
w
x
y
z
“Гидрофобное покрытие” в контексте данного изобретения означает, что покрытие уменьшает натяжение смачивания поверхности, покрытой указанным покрытием, по сравнению с соответствующей поверхностью без покрытия. Гидрофобность, таким образом, зависит как от непокрытой подложки, так и покрытия. Это же применимо с соответствующими изменениями к другим контекстам, где используется выражение “гидрофобный”. Выражение “гидрофильный” означает противоположное, а именно, что натяжение смачивания повышается по сравнению с эталонным образцом. Конкретное гидрофобное покрытие в контексте данного изобретения может быть покрытием, имеющим эмпирическую или суммарную формулу SiOCH, где w равно 1, x составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y составляет от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z составляет от 2 до приблизительно 9.
“Натяжение смачивания” представляет собой специфическую меру гидрофобности или гидрофильности поверхности. Предпочтительный способ измерения натяжения смачивания в контексте данного изобретения представляет собой ASTM D 2578 или модификацию способа, описанного в ASTM D 2578. Этот способ использует стандартные растворы для натяжения смачивания (имеющие название дин-растворы) для определения раствора, который станет самым близким по смачиванию поверхности пластиковой пленки в течение ровно двух секунд. Это представляет собой натяжение смачивания пленки. Используемая процедура в данном документе отличается от ASTM D 2578 в том, что подложки не являются плоскими пластиковыми пленками, а являются пробирками, изготовленными согласно Протоколу о формовании PET-пробирок и (кроме контрольных) покрытыми согласно Протоколу покрытия внутренней части пробирок гидрофобным покрытием (см. пример 9).
“Смазывающее покрытие” по данному изобретению представляет собой покрытие, которое имеет более низкое сопротивление трения, чем поверхность без покрытия. Другими словами, оно уменьшает сопротивление трения поверхности с покрытием по сравнению с эталонной поверхностью, которая является непокрытой. “Сопротивление трения” может быть сопротивлением трения покоя и/или кинетическим сопротивлением трения. Один из предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения представляет собой часть шприца, например, цилиндр или поршень шприца, покрытый смазывающим покрытием. В этом предпочтительном варианте осуществления соответственное сопротивление трения покоя в контексте данного изобретения представляет собой усилие отрыва, как определено в данном документе, и соответственное кинетическое сопротивление трения в контексте данного изобретения представляет собой силу трения скольжения поршня, как определено в данном документе. Например, сила трения скольжения поршня, как обозначено и определено в данном документе, пригодна для определения присутствия или отсутствия и смазывающих характеристик смазывающего покрытия в контексте данного изобретения, вне зависимости от того, наносят покрытие на любой шприц или часть шприца, например, на внутреннюю стенку цилиндра шприца. Усилие отрыва имеет особенную важность для оценки влияния покрытия на предварительно заполненный шприц, а именно, шприц, который заполнен после покрытия и может храниться в течение некоторого времени, например, нескольких месяцев или даже лет, до того, как поршень снова передвинут (его придется “оторвать”).
“Сила трения скольжения поршня” в контексте данного изобретения представляет собой силу, необходимую для поддержания движения поршня в цилиндре шприца, например, в ходе аспирации или дозирования. Ее можно преимущественно определить с использованием теста ISO 7886-1:1993, описанного в данном документе и известного в данной области техники. Синонимом для “силы трения скольжения поршня”, часто используемым в данной области техники, является “поршневое усилие” или “толкающее усилие”.
“Усилие отрыва” в контексте данного изобретения представляет собой начальную силу, необходимую для перемещения поршня в шприце, например, в предварительно заполненном шприце.
Как “сила трения скольжения поршня”, так и “усилие отрыва” и способы их измерения описаны более детально в последующих частях данного описания.
“Скользящий” означает, что допускается скольжение поршня в цилиндре шприца.
В контексте данного изобретения, “по сути, жесткое” означает, что компоненты в собранном виде (прорези, канал и рама, которые объясняются дополнительно ниже) можно перемещать как единое целое путем манипуляции с рамой без значительного перемещения любого из объединенных компонентов по отношению к другим. В частности, ни один из компонентов не соединен с помощью шлангов или подобного, что обеспечивало бы, по сути, относительное движение между частями при нормальном использовании. Обеспечение, по сути, жесткой взаимосвязи этих частей делает возможным расположение сосуда, установленного на держателе сосуда, фактически хорошо известным и точным, как и расположение этих частей, прикрепленных к раме.
Далее в первую очередь будет описан аппарат для осуществления данного изобретения, после чего будут описаны способы нанесения покрытия, покрытия и сосуды с покрытием и применения по данному изобретению.
I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СОСУДОВ С МНОЖЕСТВОМ РАБОЧИХ СТАНЦИЙ И МНОЖЕСТВОМ ДЕРЖАТЕЛЕЙ СОСУДОВ
I. Предусматривается технологическая установка для сосудов, включающая первую рабочую станцию, вторую рабочую станцию, множество держателей сосудов и конвейер. Первая рабочая станция сконфигурирована для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность. Вторая рабочая станция расположена на расстоянии от первой рабочей станции и сконфигурирована для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность.
I. По меньшей мере, некоторые, необязательно все, держатели сосудов включают прорезь для сосуда, сконфигурированную для приема и установки отверстия сосуда для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции. Конвейер сконфигурирован для транспортировки ряда держателей сосудов и установленных сосудов от первой рабочей станции ко второй рабочей станции для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на второй рабочей станции.
I. Сначала, что касается ФИГ. 1, показана технологическая установка для сосудов, в целом обозначенная как 20. Технологическая установка для сосудов может включать рабочие станции, которые более широко предусматриваются в качестве устройств обработки. Технологическая установка 20 для сосудов проиллюстрированного варианта осуществления может включать механизм 22 для формования под давлением (которая может рассматриваться в качестве рабочей станции или устройства обработки), дополнительные рабочие станции или устройства обработки 24, 26, 28, 30, 32 и 34, и вывод 36 (который может рассматриваться в качестве рабочей станции или устройства обработки). Как минимум, установка 20 имеет, по меньшей мере, первую рабочую станцию, например, станцию 28, и вторую рабочую станцию, например, 30, 32 или 34.
I. Любая из рабочих станций 22-36 в проиллюстрированном варианте осуществления может быть первой рабочей станцией, любая другая рабочая станция может быть второй рабочей станцией, и тому подобное.
I. Вариант осуществления, проиллюстрированный на ФИГ. 1, может включать восемь рабочих станций или устройств обработки: 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 и 36. Иллюстративная технологическая установка 20 для сосудов включает механизм 22 для формования под давлением, станцию 24 инспекции после формования в пресс-форме, станцию 26 инспекции до покрытия, станцию 28 для покрытия, станцию 30 инспекции после покрытия, станцию 32 пропускания от оптического источника для определения толщины покрытия, станцию 34 пропускания от оптического источника для исследования покрытия на наличие дефектов и станцию 36 вывода.
I. Установка 20 может включать передаточный механизм 72 для перемещения сосудов от механизма 22 для формования под давлением к держателю 38 сосуда. Передаточный механизм 72 может быть сконфигурирован, например, как механическая рука-манипулятор, которая размещает, перемещает к, захватывает, передает, ориентирует, устанавливает и высвобождает сосуды 80 для удаления их из механизма 22 формования сосудов и установки их на держателях сосудов, таких как 38.
I. Установка 20 также может включать передаточный механизм на рабочей станции 74 для удаления сосуда из одного или нескольких держателей сосудов, таких как 66, после обработки внутренней поверхности установленного сосуда, такого как 80 (ФИГ. 1). Сосуды 80, таким образом, могут перемещаться от держателя 66 сосуда на площадку для упаковки, хранения или другую соответствующую площадку или этап способа, в целом обозначенный как 36. Передаточный механизм 74 может быть сконфигурирован, например, как механическая рука-манипулятор, которая размещает, перемещает к, захватывает, передает, ориентирует, помещает и высвобождает сосуды 80 для удаления их из держателей сосудов, таких как 38, и помещения их на другое оборудование на станции 36.
I. Рабочие станции или устройства обработки 32, 34, и 36, показанные на ФИГ. 1, необязательно выполняют один или несколько соответствующих этапов по ходу установки 20 для покрытия и инспекции, после чего отдельные сосуды 80 удаляют из держателей сосудов, таких как 64. Некоторые неограничивающие примеры функций станций и устройств 32, 34 и 36 включают:
помещение обработанных и проинспектированных сосудов 80 на конвейер к последующему аппарату для обработки;
добавление химических соединений к сосудам;
закрывание сосудов колпачками;
помещение сосудов в приемлемые штативы для обработки;
упаковку сосудов; и
стерилизацию упакованных сосудов.
I. Технологическая установка 20 для сосудов, которая проиллюстрирована на ФИГ. 1, также может включать множество держателей сосудов (или “шайб”, так как они могут в некоторых вариантах осуществления иметь сходство с хоккейной шайбой), соответственно 38-68, и конвейер, в целом обозначенный как бесконечная лента 70 для транспортировки одного или нескольких держателей 38-68 сосудов и, таким образом, сосудов, таких как 80, к или от рабочих станций 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 и 36.
I. Рабочая станция или устройство обработки 22 может быть устройством для формования сосудов 80. Одним предусматриваемым устройством 22 может быть механизм для формования под давлением. Другим предусматриваемым устройством 22 может быть механизм для формования с раздувом. Также предусматриваются механизмы для формования вакуумом, механизмы для формования с протяжной рамой, резательные или размольные механизмы, механизмы для вытягивания стеклянных капилляров для стекла или других материалов, которые подлежат формованию вытягиванием, или другие типы механизмов для формования сосудов. Необязательно, станция 22 формования сосуда может быть опущена, так как сосуды могут быть получены уже сформованными.
II. ДЕРЖАТЕЛИ СОСУДОВ
II.A. Обеспечивают переносные держатели 38-68 сосудов для удерживания и переноса сосуда, имеющего отверстие, по мере обработки сосуда. Держатель сосуда включает прорезь для сосуда, вторую прорезь, канал и переносимую конвейером раму.
II.A. Прорезь для сосуда сконфигурирована для установки отверстия сосуда во взаимно-сообщающейся взаимосвязи. Вторая прорезь сконфигурирована для приема внешней подачи газа или выпускного отверстия. Канал сконфигурирован для прохождения одного или нескольких газов между отверстием сосуда, установленным на прорезь для сосуда, и второй прорезью. Прорезь для сосуда, вторая прорезь и канал прикреплены в, по сути, жесткой взаимосвязи к переносимой конвейером раме. Необязательно, переносной держатель сосуда весит менее пяти фунтов. Преимущество легковесного держателя сосуда состоит в том, что его можно быстрее транспортировать от одной рабочей станции к другой.
II.A. В определенных вариантах осуществления держателя сосуда канал более конкретно представляет собой вакуум-провод, а вторая прорезь более конкретно представляет собой отверстие для вакуумирования. Вакуум-провод сконфигурирован для отбора газа через прорезь для сосуда из сосуда, установленного на прорезь для сосуда. Отверстие для вакуумирования сконфигурировано для сообщения между вакуум-проводом и внешним источником вакуума. Прорезь для сосуда, вакуум-провод и отверстие для вакуумирования могут быть прикреплены, по сути, в жесткой взаимосвязи к переносимой конвейером раме.
II.A. Держатели сосудов вариантов осуществления II.A. и II.A.1. показаны, например, на ФИГ. 2. Держатель 50 сосуда имеет прорезь 82 для сосуда, сконфигурированную для приема и установки отверстия сосуда 80. Внутренняя поверхность установленного сосуда 80 может быть обработана через прорезь 82 для сосуда. Держатель 50 сосуда может включать канал, например, вакуум-провод 94, для отбора газа из сосуда 80, установленного на прорезь 92 для сосуда. Держатель сосуда может включать вторую прорезь, например, отверстие 96 для вакуумирования, сообщающееся между вакуум-проводом 94 и внешним источником вакуума, таким как вакуумный насос 98. Прорезь 92 для сосуда и отверстие 96 для вакуумирования могут иметь уплотняющие элементы, например, кольцевые стыковые уплотнения, соответственно 100 и 102, или боковые уплотнения между внутренней или внешней цилиндрической стенкой прорези 82 для сосуда и внутренней или внешней цилиндрической стенкой сосуда 80 для приема и образования уплотнения с сосудом 80 или внешним источником 98 вакуума, сохраняя при этом сообщение через прорезь. Также можно использовать или используют прокладки или другие уплотнительные устройства.
II.A. Держатель сосуда, такой как 50, может быть выполнен из любого материала, например, термопластического материала и/или материала, не проводящего электричество. Или же, держатель сосуда, такой как 50, может быть частично выполнен, или даже главным образом, из электропроводного материала и обработан материалом, не проводящим электричество, особенно в проходах, определяемых прорезью 92 для сосуда, вакуум-проводом 94 и отверстием 96 для вакуумирования. Примеры приемлемых материалов для держателя 50 сосуда представляют собой: полиацеталь, например, материал на основе ацеталя Delrin, продаваемый E. I. du Pont De Nemours and Company, Уилмингтон, Делавэр; политетрафторэтилен (PTFE), например, PTFE Teflon, продаваемый E. I. du Pont De Nemours and Company, Уилмингтон, Делавэр; сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE); полиэтилен высокой плотности (HDPE); или другие материалы, известные в данной области техники или недавно обнаруженные.
II.A. ФИГ. 2 также иллюстрирует, что держатель сосуда, например, 50, может иметь воротник 116 для центрирования сосуда 80 при его приближении или установки на прорези 92.
Группа держателей сосудов
II.A. Еще одним подходом к обработке, инспекции и/или перемещению частей через производственную установку может быть использование группы держателей сосудов. Группа может состоять из отдельных шайб или быть цельной группой, в которую загружены устройства. Группа может делать возможным тестирование, передачу по конвейеру или обработку/покрытие более одного устройства, необязательно многих устройств одновременно. Группа может быть одномерной, например, сгруппированной вместе с образованием линейного штатива, или двумерной, сходной с ванной или лотком.
II.A. ФИГ. 4, 5 и 58 показывают три подхода к осуществлению группы. ФИГ. 4 показывает цельную группу 120, в (или на) которой загружены устройства или сосуды 80. В этом случае устройства или сосуды 80 могут перемещаться по производственному процессу как цельная группа, хотя их можно удалить в ходе производственного процесса и перенести на отдельные держатели сосудов. Одиночный держатель 120 сосуда имеет многочисленные прорези для сосудов, такие как 122, для переноса группы установленных сосудов, таких как 80, перемещающихся в качестве блока. В этом варианте осуществления множество отдельных отверстий для вакуумирования, таких как 96, можно обеспечить для приема группы источников 98 вакуума. Или можно обеспечить одно отверстие для вакуумирования, соединенное со всеми прорезями для сосудов, такими как 96. Множественные зонды впуска газа, такие как 108, также можно обеспечить в группе. Группа зондов впуска газа или источников вакуума можно смонтировать для перемещения в качестве блока для обработки многих сосудов, таких как 80, одновременно. Или же, множественные прорези для сосудов, такие как 122, могут быть адресованы к одному или нескольким рядам одновременно или быть по отдельности в рабочей станции. Число устройств в группе может соотноситься с числом устройств, которые формуются на одном этапе, или с другими тестами или этапами, которые могут предусматривать эффективность в ходе операции. В случае обработки/покрытия группы электроды могут либо быть соединены вместе (с образованием одного большого электрода), либо могут быть отдельными электродами, каждый из которых имеет свой источник питания. Также могут быть применимы все из приведенных выше подходов (с точки зрения формы электрода, частоты и т.д.).
II.A. На ФИГ. 5 отдельные шайбы или держатели сосудов (как обсуждалось выше) собирают вместе в группу, например, путем обрамления их внешней рамкой 130. Эта конструкция обеспечивает преимущества цельной группы ФИГ. 4, когда это желательно, а также позволяет группе быть разобранной для других этапов обработки, в которых сосуды 80 адресованы к различным группам или являются отдельными.
II.A. ФИГ. 58 показывает линейный штатив, в остальном сходный с ФИГ. 4. При использовании линейного штатива другая дополнительная возможность, помимо объясненных выше, состоит в транспорте штатива по одному через рабочую станцию, обрабатывая сосуды сериями.
II.B. Держатель сосуда, включающий устройство кольцевого уплотнения
II.B. ФИГ. 42 и 43 представляют собой, соответственно, фрагментарный детальный продольный разрез и детальный вид держателя 450 сосуда, снабженный альтернативным уплотнительным устройством, применимым, например, в вариантах осуществления держателя сосуда ФИГ. 2, 3, 6, 7, 19, 12, 13, 16, 18, 19, 30 и 43 для установки сосуда на держателе сосуда. В отношении ФИГ. 42, сосуд, например, цилиндр 438 шприца, установленный на держателе 450 сосуда, имеет заднее отверстие 442, определяемое, в основном, кольцевой (и зачастую с обточенной или закругленной) кромкой 452, а также в целом цилиндрической боковой стенкой 454. Пробирка для сбора медицинской жидкости обычно имеет такой же тип кромки 452, но без фланца 440 и, таким образом, может быть вместо него установлена на держателе 450 сосуда.
II.B. Держатель 450 сосуда в варианте осуществления, который проиллюстрирован, включает, в основном, цилиндрическую внутреннюю поверхность 456, которая в проиллюстрированном варианте осуществления служит в качестве направляющей поверхности для приема, в основном, цилиндрической боковой стенки 454 цилиндра 438 шприца. Углубление дополнительно определяется в основном кольцевым упором 458, в который упирается кольцевая кромка 452 при установке цилиндра 438 шприца на держателе 450 сосуда. В основном кольцевой паз или выемку 460, образованную во внутренней поверхности 456, обеспечивают для удерживания уплотняющего элемента, например, кольцевого уплотнения 462. Радиальная высота паза 460 меньше радиального поперечного сечения уплотняющего элемента, например, кольцевого уплотнения 462 (как проиллюстрировано на ФИГ. 42), а внутренний диаметр кольцевого уплотнения 462 предпочтительно является предпочтительно немного меньше, чем внешний диаметр кольцевой кромки 452.
II.B. Эти относительные размеры приводят к тому, что радиальное поперечное сечение кольцевого уплотнения 462 сжимается горизонтально между, по крайней мере, наружной стенкой 464 паза 460 и в основном цилиндрической боковой стенкой 454 цилиндра 438 шприца, как показано на ФИГ. 42, при установке сосуда, такого как 438, как показано на ФИГ. 42. Это сжатие прижимает опорные поверхности кольцевого уплотнения 462, образуя уплотнение между, по крайней мере, наружной стенкой 464 паза 460 и в основном цилиндрической боковой стенкой 454 цилиндра 438 шприца.
II.B. Паз 460 необязательно может быть сконструирован относительно размеров кольцевого уплотнения 462 для образования двух или более уплотнений между нижней и верхней стенками 466 и 468 и боковой стенкой 454, путем расположения верхней и нижней стенок 468 и 466 приблизительно настолько же далеко друг от друга, как и диаметр соответствующего радиального поперечного сечения кольцевого уплотнения 462. Когда кольцевое уплотнение 462 сжимается между наружной стенкой 464 и в основном цилиндрической боковой стенкой 454 паза 460, то его эластичность будет приводить к тому, что оно будет вытягиваться вверх и вниз, как показано на ФИГ. 43, таким образом, также входя в сцепление с нижней и верхней стенками 466 и 464 и плотно прижимаясь к ним. Кольцевое уплотнение 462 необязательно будет, таким образом, деформироваться как вертикально, так и горизонтально, делая свое в норме круговое поперечное сечение квадратным. Дополнительно, кольцевая кромка 452, установленная на упоре 458, будет ограничивать поток реагентов способа PECVD и других газов и материалов, вводимых через или рядом с задним отверстием 442.
II.B. В результате такой необязательной конструкции лишь щель в нижнем правом углу кольцевого уплотнения 462, как показано на ФИГ. 43, находится вне кольцевых уплотнений и, таким образом, подвергается действию технологических газов, плазмы и т.д., вводимых или образуемых во внутренней части сосуда 438. Эта конструкция защищает кольцевое уплотнение 462 и прилежащие поверхности (что касается наружной поверхности боковой стенки 438) от нежелательного наращивания PECVD-отложений и агрессивного воздействия со стороны активированных химических разновидностей в плазме. К тому же, сосуд 438 более жестко локализован с помощью твердой упорной поверхности 458, в отличие от эластичной поверхности, которая будет представлена установкой встык кольцевой кромки 452 непосредственно к кольцевому уплотнению, как проиллюстрировано на некоторых других Фигурах. Более того, силы на соответствующих частях вокруг основной длины окружности кольцевого уплотнения 462 являются более равномерно распределенными, так как сосуд 438 закреплен против какого-либо существенного раскачивания.
II.B. Или, паз 460 может быть образован с помощью его нижней стенки 466 выше упора 458, показанного на ФИГ. 43. В другом варианте осуществления можно обеспечить более одного паза 460, расположенного в осевом направлении, для обеспечения двойного уплотнения или уплотнения более веского уровня и для дополнительной устойчивости сосуда 438 к раскачиванию при установке его к упору 458.
II.B. ФИГ. 45 представляет собой альтернативную конструкцию для держателя 482 сосуда, применимую, например, в вариантах осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 6-10, 12-16, 18, 19, 21, 22, 26, 28, 33-35 и 37-44. Держатель 482 сосуда включает верхнюю часть 484 и нижнюю часть 486, соединенные вместе в месте соединения 488. Уплотняющий элемент, например, кольцевое уплотнение 490 (правая сторона которого отрезана, чтобы дать возможность описать паз, который его удерживает) зафиксировано между верхней частью 484 и нижней 486 в месте соединения 488. В проиллюстрированном варианте осуществления кольцевое уплотнение 490 принимают в кольцевой паз 492 для размещения кольцевого уплотнения при присоединении верхней части 484 с нижней 486.
II.B. В этом варианте осуществления кольцевое уплотнение 490 зафиксировано и плотно прилегает к радиально проходящей упорной поверхности 494 и радиально проходящей стенке 496, частично определяя паз 492 при соединении верхней части 484 и нижней 486, в данном случае с помощью винтов 498 и 500. Кольцевое уплотнение 490, таким образом, располагается между верхней частью 484 и нижней 486. Кольцевое уплотнение 490, зафиксированное между верхней частью 484 и нижней 486, также принимает сосуд 80 (удаленный на данной фигуре для ясности изложения других признаков) и образует первое кольцевое уплотнение прорези 502 для сосуда вокруг отверстия сосуда 80, аналогично устройству кольцевого уплотнения вокруг заднего отверстия 442 сосуда на ФИГ. 42.
II.B. В этом варианте осуществления, хотя это не является необходимым условием, прорезь 502 для сосуда имеет как первое кольцевое уплотнение 490, так и второе, расположенное в осевом направлении, кольцевое уплотнение 504, причем каждое имеет внутренний диаметр, такой как 506, подогнанный по размерам для принятия внешнего диаметра (аналогичного боковой стенки 454 на ФИГ. 43) сосуда, такого как 80, для образования уплотнения между прорезью 502 для сосуда и сосудом, таким как 80. Расстояние между кольцевыми уплотнениями 490 и 504 обеспечивает опору для сосуда, такого как 80, на двух расположенных в осевом направлении точках, предохраняет сосуд, такой как 80, от отклонения по отношению к кольцевым уплотнениям 490 и 504 или прорези 502 для сосуда. В этом варианте осуществления, хотя это не является необходимым условием, радиально проходящая упорная поверхность 494 расположена проксимально по отношению к кольцевым уплотнениям 490 и 506 и при этом окружает вакуум-провод 508.
III. СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ СОСУДОВ - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СОСУДЫ, УСТАНОВЛЕННЫЕ НА ДЕРЖАТЕЛЯХ СОСУДОВ
III.A. Транспортировка держателей сосудов к рабочим станциям
III.A. ФИГ. 1, 2 и 10 показывают способ обработки сосуда 80. Способ может быть осуществлен следующим образом.
III.A. Можно обеспечить сосуд 80, имеющий отверстие 82 и стенку 86, определяющую внутреннюю поверхность 88. В качестве одного варианта осуществления сосуд 80 может быть сформован в пресс-форме и затем удален из пресс-формы, такой как 22. Необязательно, в течение 60 секунд или в течение 30 секунд, или в течение 25 секунд, или в течение 20 секунд, или в течение 15 секунд, или в течение 10 секунд, или в течение 5 секунд, или в течение 3 секунд, или в течение 1 секунды после удаления сосуда из пресс-формы, или как только сосуд 80 может быть перемещен без деформации его в ходе обработки (при условии, что он был изготовлен при повышенной температуре, от которой он постепенно остывает), отверстие 82 сосуда может быть установлено на прорезь 92 для сосуда. Быстрое перемещение сосуда 80 из пресс-формы 22 на прорезь 92 для сосуда снижает пылевые или другие загрязнения, которые могут достигать поверхности 88 и перекрывать или предотвращать адгезию барьера или другого типа покрытия 90. Также, чем быстрее создать вакуум в сосуде 80 после того, как он был изготовлен, тем меньше существует шансов того, что какие-либо конкретные загрязнения прикрепятся к внутренней поверхности 88.
III.A. Можно обеспечить держатель сосуда, такой как 50, включающий прорезь 92 для сосуда. Отверстие 82 сосуда 80 можно установить на прорезь 92 для сосуда. До, в течение или после установки отверстия 82 сосуда 80 на прорезь 92 для сосуда, держатель сосуда, такой как 40 (например, на ФИГ. 6), можно транспортировать в сцеплении с одной и несколькими опорными поверхностями 220-240 для размещения держателя 40 сосуда по отношению к устройству обработки или рабочей станции, такой как 24.
III.A. Одна, более одной или все рабочие станции, такие как 24-34, как проиллюстрировано с помощью станции 24, показанной на ФИГ. 6, могут включать опорную поверхность, такую как одна или несколько опорных поверхностей 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238 или 240, для поддержания одного или нескольких держателей сосудов, таких как 40, в заданном положении во время обработки внутренней поверхности 88 установленного сосуда 80 на рабочей станции или устройстве обработки, таком как 24. Эти опорные поверхности могут быть частью стационарной или передвижной структуры, например, колей или направляющих, которые направляют и располагают держатель сосуда, такой как 40, во время обработки сосуда. Например, обращенные к низу опорные поверхности 222 и 224 определяют положение держателя 40 сосуда и действуют как реакционная поверхность для предотвращения перемещения вверх держателя 40 сосуда при вставке зонда 108 в держатель 40 сосуда. Реакционная поверхность 236 определяет положение держателя сосуда и предотвращает перемещение влево держателя 40 сосуда, пока источник 98 вакуума (на ФИГ. 2) установлен на отверстии 96 для вакуумирования. Опорные поверхности 220, 226, 228, 232, 238 и 240 сходным образом определяют положение держателя сосуда 40 и предотвращают горизонтальное перемещение в ходе обработки. Опорные поверхности 230 и 234 сходным образом определяют положение держателя сосуда, такого как 40, и предотвращают его перемещение вертикально со своего положения. Таким образом, можно обеспечить первую опорную поверхность, вторую опорную поверхность, третью опорную поверхность или более на каждой из рабочих станций, таких как 24-34.
III.A. Внутреннюю поверхность 88 установленного сосуда 80 можно затем обрабатывать через прорезь 92 для сосуда на первой рабочей станции, которая может быть, в качестве одного примера, станцией 28 для барьерного покрытия или другого типа покрытия, показанной на ФИГ. 2. Держатель 50 сосуда и установленный сосуд 80 транспортируют от первой рабочей станции 28 ко второй рабочей станции, например, рабочей станции 32. Внутреннюю поверхность 88 установленного сосуда 80 можно обрабатывать через прорезь 92 для сосуда на второй рабочей станции, такой как 32.
III.A. Любой из вышеперечисленных способов может включать дополнительный этап удаления сосуда 80 из держателя сосуда, такого как 66, после обработки внутренней поверхности 88 установленного сосуда 80 на второй рабочей станции или устройстве обработки.
III.A. Любой из вышеперечисленных способов после этапа удаления может включать дополнительный этап обеспечения второго сосуда 80, имеющего отверстие 82 и стенку 86, определяющую внутреннюю поверхность 88. Отверстие 82 второго сосуда, такого как 80, может быть установлено на прорезь 92 для сосуда другого держателя сосуда, такого как 38. Внутреннюю поверхность установленного второго сосуда 80 можно обрабатывать через прорезь 92 для сосуда на первой рабочей станции или устройстве обработки, таком как 24. Держатель сосуда, такой как 38, и установленный второй сосуд 80 можно транспортировать от первой рабочей станции или устройства обработки 24 ко второй рабочей станции или устройству обработки, такому как 26. Установленный второй сосуд 80 можно обрабатывать через прорезь 92 для сосуда с помощью второй рабочей станции или устройства обработки 26.
III.B. Транспортировка устройств обработки к держателям сосудов или наоборот
III.B. Или же, рабочие станции более широко могут быть устройствами обработки, и либо держатели сосудов могут передаваться по конвейеру относительно устройств обработки, устройства обработки могут передаваться по конвейеру относительно держателей сосудов, либо несколько из каждой схемы могут быть обеспечены в данной установке. В еще одной схеме держатели сосудов могут передаваться по конвейеру к одной или нескольким станциям, и более одного устройства обработки можно использовать в или рядом с, по меньшей мере, одной из станций. Таким образом, взаимно-однозначное соответствие между устройствами обработки и рабочими станциями не является обязательным.
III.B. Предусматривается способ обработки сосуда, включающий несколько частей. Обеспечивают первое устройство обработки, такое как зонд 108 (ФИГ. 2), и второе устройство обработки, такое как источник 170 света (ФИГ. 10), для обработки сосудов, таких как 80. Обеспечивают сосуд 80, имеющий отверстие 82 и стенку 86, определяющую внутреннюю поверхность 88. Обеспечивают держатель 50 сосуда, включающий прорезь 92 для сосуда. Отверстие 82 сосуда 80 устанавливают на прорезь 92 для сосуда.
III.B. Первое устройство обработки, такое как зонд 108, вводят в функциональное сцепление с держателем 50 сосуда или наоборот. Внутреннюю поверхность 88 установленного сосуда 80 обрабатывают через прорезь 92 для сосуда с помощью первого устройства обработки или зонда 108.
III.B. Затем второе устройство обработки, такое как 170 (ФИГ. 10), вводят в функциональное сцепление с держателем 50 сосуда или наоборот. Внутреннюю поверхность 88 установленного сосуда 80 обрабатывают через прорезь 92 для сосуда с помощью второго устройства обработки, такого как источник 170 света.
III.B. Необязательно, может быть обеспечено любое число дополнительных этапов обработки. Например, можно обеспечить третье устройство 34 обработки для обработки сосудов 80. Третье устройство обработки 34 можно ввести в функциональное сцепление с держателем 50 сосуда или наоборот. Внутреннюю поверхность установленного сосуда 80 можно обрабатывать через прорезь 92 для сосуда с помощью третьего устройства 34 обработки.
III.B. В другом способе обработки сосуда можно обеспечить сосуд 80, имеющий отверстие 82 и стенку 86, определяющую внутреннюю поверхность 88. Можно обеспечить держатель сосуда, такой как 50, включающий прорезь 92 для сосуда. Отверстие 82 сосуда 80 можно установить на прорезь 92 для сосуда. Внутреннюю поверхность 88 установленного сосуда 80 можно обрабатывать через прорезь 92 для сосуда на с помощью первого устройства обработки, которое может быть, в качестве одного примера, устройством 28 для барьерного покрытия или другого типа покрытия, показанным на ФИГ. 2. Держатель 50 сосуда и установленный сосуд 80 транспортируют от первого устройства 28 обработки ко второму устройству обработки, например, устройству 34 обработки, показанному на ФИГ. 1 и 10. Внутреннюю поверхность 88 установленного сосуда 80 можно затем обработать через прорезь 92 для сосуда с помощью второго устройства обработки, такого как 34.
III.C. Применение захватного устройства для транспортировки пробирки к и от станции для покрытия
III.C. Еще один вариант осуществления представляет собой способ PECVD-обработки первого сосуда, включающий несколько этапов. Обеспечивают первый сосуд, имеющий открытый конец, слепой конец и внутреннюю поверхность. По меньшей мере, первое захватное устройство конфигурируют для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца первого сосуда. Слепой конец первого сосуда захватывают первым захватным устройством и с помощью первого захватного устройства транспортируют в район держателя сосуда, сконфигурированного для установки на открытый конец первого сосуда. Первое захватное устройство затем используют для перемещения вперед в осевом направлении первого сосуда и установки его открытого конца на держателе сосуда, устанавливая герметичное соединение между держателем сосуда и внутренней частью первого сосуда.
III.C. По меньшей мере, один газообразный реагент вводят внутрь первого сосуда через держатель сосуда. Образуют плазму внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда.
III.C. Первый сосуд затем удаляют с позиции из держателя сосуда и с помощью первого захватного устройства или другого захватного устройства первый сосуд в осевом направлении транспортируют от держателя сосуда. Первый сосуд затем высвобождают из захватного устройства, используемого для транспорта его в осевом направлении от держателя сосуда.
III.C. Снова, что касается ФИГ. 16 и 49, последовательный конвейер 538 можно использовать для поддержки и транспорта множества захватных устройств, таких как 204, через аппарат и способ, как описано в данном документе. Захватные устройства 204 функционально присоединяют к последовательному конвейеру 538 и конфигурируют для последовательной транспортировки группы, по меньшей мере, из двух сосудов 80 в район держателя 48 сосуда и выполнения других этапов способа очистки, как описано в данном документе.
IV. PECVD-АППАРАТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ
IV.A. PECVD-аппарат, включающий держатель сосуда, внутренний электрод, сосуд в качестве реакционной камеры
IV.A. Другой вариант осуществления представляет собой PECVD-аппарат, включающий держатель сосуда, внутренний электрод, внешний электрод и источник питания. Сосуд, установленный на держателе сосуда, определяет камеру для плазменной реакции, которая необязательно может быть вакуум-камерой. Необязательно, может быть подведен источник вакуума, источник газа-реагента, газопривод или комбинация двух или более из перечисленного. Необязательно обеспечивают газоотвод, не обязательно включающий источник вакуума, для переноса газ к или от внутренней части сосуда, установленного на прорезь для определения закрытой камеры.
IV.A. PECVD-аппарат можно использовать для PECVD с атмосферным давлением, в случае которого нет необходимости, чтобы камера для плазменной реакции функционировала как вакуум-камера.
IV.A. В варианте осуществления, проиллюстрированном на ФИГ. 2, держатель 50 сосуда включает канал 104 для впуска газа для переноса газа в сосуд, установленный на прорезь для сосуда. Канал 104 для впуска газа имеет скользящее уплотнение, обеспечиваемое, по меньшей мере, одним кольцевым уплотнением 106, или двумя кольцевыми уплотнениями, соединенными последовательно, или тремя кольцевыми уплотнениями, соединенными последовательно, которое можно установить к цилиндрическому зонду 108 при вставке зонда 108 через канал 104 для впуска газа. Зонд 108 может быть трубкой для газового впуска, которая проходит до прорези поставки газа на его дистальном конце 110. Дистальный конец 110 проиллюстрированного варианта осуществления можно глубоко вводить в сосуд 80 для подачи одного или нескольких PECVD-реагентов и других технологических газов.
IV.A. Необязательно, в варианте осуществления, проиллюстрированном на ФИГ. 2, или в более общем смысле в любом раскрытом варианте осуществления, таком как варианты осуществления ФИГ. 1-5, 8, 9, 12-16, 18, 19, 21, 22, 26-28, 33-35, 37-49 или 52-55, и как конкретно раскрыто на ФИГ. 55, можно обеспечить экран 610 для плазмы, чтобы ограничить плазму, образующуюся внутри сосуда 80, в основном до объема над экраном 610 для плазмы. Экран 610 для плазмы представляет собой электропроводящий пористый материал, некоторые примеры которого представляют собой тонкую стальную стружку, пористый металлокерамический или керамический материал, покрытый электропроводящим материалом, или перфорированную пластину или диск, изготовленный из металла (например, латуни) или другого электропроводящего материала. Пример представляет собой пару металлических дисков с центральными отверстиями, которые имеют размеры для пропускания впуска 108 газа, и с отверстиями диаметром 0,02 дюйма (0,5 мм), расположенными на 0,04 дюйма (1 мм) в разные стороны, между центрами, причем отверстия составляют 22% открытой площади по отношению к площади поверхности диска.
IV.A. Экран 610 для плазмы, особенно для вариантов осуществления, в которых зонд 108 также функционирует как противоэлектрод, может создавать плотный электрический контакт с впуском 108 газа на или вблизи отверстия 82 пробирки, цилиндра шприца или другого сосуда 80, подлежащего обработке. Альтернативно, экран 610 для плазмы можно заземлить, предпочтительно имея общий электрический потенциал с впуском 108 газа. Экран 610 для плазмы снижает или устраняет плазму в держателе 50 сосуда и его внутренних проходах и соединениях, например, вакуум-проводе 94, канале 104 для впуска газа, в районе кольцевого уплотнения 106, отверстии 96 для вакуумирования, кольцевом уплотнении 102 и другом аппарате вблизи газового впуска 108. В то же время, пористость экрана для плазмы позволяет технологическим газам, воздуху и подобному выходить из сосуда 80 в отверстие 96 для вакуумирования и идущий далее аппарат.
IV.A. В станции 28 для покрытия, проиллюстрированной на ФИГ. 3, держатель 112 сосуда включает составной канал для впуска газа и отверстие 96 для вакуумирования, сообщающееся с прорезью 92 для сосуда, соответственно, для переноса газа в сосуд 80, установленный на прорезь 92 для сосуда (посредством зонда 108), и отбора газа из сосуда, установленного на прорезь 92 для сосуда (посредством источника 98 вакуума). В данном варианте осуществления зонд 108 газового впуска и источник 98 вакуума можно обеспечить как составной зонд. Два зонда по желанию можно перемещать как блок или по отдельности. Эта схема устраняет необходимость в третьем уплотнении 106 и позволяет по всей площади использовать стыковые уплотнения. Стыковое уплотнение позволяет прикладывать усилие в осевом направлении, например, посредством создания вакуума внутри сосуда 80 для жесткой установки сосуда 80 и источника 98 вакуума путем деформации кольцевых уплотнений, стремящихся закрывать любую щель, оставленную присутствием любых неровностей в уплотняющей поверхности на любой стороне кольцевого уплотнения. В варианте осуществления ФИГ. 3 усилия в осевом направлении, прилагаемые сосудом 80 и источником 98 вакуума к держателю 112 сосуда, направлены противоположно, стремясь удерживать сосуд 80 и держатель 112 сосуда вместе и поддерживать соответствующие стыковые уплотнения.
IV.A. ФИГ. 13 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, держателя 48 сосуда в станции для покрытия согласно еще одному варианту осуществления данного раскрытия, в котором сосуд 80 может быть установлен на держателе сосуда 48 на рабочей станции. Это можно использовать для обработки сосуда 80, который не перемещается с держателем сосуда, таким как 48, или это можно использовать в станции 28 для барьерного покрытия или другого типа, которая вначале устанавливает сосуд 80 в держатель сосуда, такой как 48, до того, как установленный сосуд 80 переносится конвейером на другой аппарат посредством установки 20.
IV.A. ФИГ. 13 показывает цилиндрический электрод 160, предназначенный для частот от 50 Гц до 1 ГГц, как альтернативный электроду U-формы ФИГ. 2 и 9. Держатель сосуда (или электрод) можно переместить на место до активации либо перемещением электрода вниз, либо держателя сосуда вверх. Либо же, перемещения держателя сосуда и электрода в вертикальной плоскости можно избежать посредством создания электрода 160, сконструированного подобно двухстворчатой раковине (две половины цилиндров, которые могут объединяться с противоположных сторон, если держатель сосуда установлен в заданном положении и готов для обработки/покрытия). IV.A. Необязательно, на станции 28 для покрытия источник 98 вакуума создает уплотнение с шайбой или держателем 50 сосуда, которое может поддерживаться в ходе перемещения держателя сосуда, если процесс представляет собой непрерывный процесс, в котором пробирка перемещается через станцию для покрытия, такую как 28, в то время как создают вакуум и вводят газ через зонд 108. Либо же, можно задействовать стационарный процесс, при котором шайбу или держатель 50 сосуда перемещают в стационарное положение, в это же время зонд 108 отжимают в устройство, а затем насос или источник 98 вакуума присоединяют к отверстию 96 для вакуумирования и активируют для создания вакуума. Как только зонд 108 находится на своем месте и создан вакуум, можно создать плазму внутри пробирки или сосуда 80 с помощью внешнего фиксированного электрода 160, который является независимым от шайбы или держателя 50 сосуда и пробирки или другого сосуда 80.
IV.A. ФИГ. 53 показывает дополнительные необязательные детали станции 28 для покрытия, которые применимы, например, в вариантах осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 6-10, 12-16, 18, 19, 21, 22, 26-28, 30, 33-35, 37-44 и 52. Станция 28 для покрытия может также иметь основной вакуум-клапан 574 в его вакуумной линии 576, ведущей к датчику 152 давления. В обходной линии 580 обеспечивают ручной перепускной клапан 578. Выпускной клапан 582 контролирует поток на выпускном отверстии 404.
2
IV.A. Отток из источника 144 газа для PECVD контролируется с помощью главного клапана 584 газа-реагента, регулирующего поток через главную линию 586 подачи реагента. Один компонент источника 144 газа представляет собой емкость 588 для кремнийорганической жидкости. Содержимое емкости 588 пропускают через капиллярную линию 590 подачи кремнийорганического соединения, которая обеспечивается соответствующей длины для обеспечения необходимого расхода. Поток пара кремнийорганического соединения контролируется с помощью запорного клапана 592 кремнийорганического соединения. Давление прилагают к свободному пространству 614 емкости 588 для жидкости, например, давление в диапазоне 0-15 фунт/дюйм (0-78 см рт.ст.), от источника 616 давления, такого как воздух под давлением, соединенного со свободным пространством 614 с помощью напорной линии 618 для установления многократной поставки кремнийорганической жидкости, которая не зависит от атмосферного давления (и отклонений в нем). Емкость 588 герметично закрыта, а капиллярное соединение 620 находится на дне емкости 588 для обеспечения того, чтобы лишь чистая кремнийорганическая жидкость (а не газ под давлением из свободного пространства 614) протекала через капиллярную трубку 590. Кремнийорганическую жидкость необязательно можно нагреть выше окружающей температуры, если необходимо или желательно вызвать испарение кремнийорганической жидкости с образованием кремнийорганического пара. Кислород подают из бака 594 с кислородом через линию 596 подачи кислорода, которая контролируется контроллером 598 массового расхода и обеспечивается запорным клапаном 600 кислорода.
IV.A. В варианте осуществления ФИГ. 7 станция или устройство 26 может включать источник 98 вакуума, адаптированный для установки на отверстие 96 для вакуумирования, боковой канал 134, соединенный с зондом 108, или и то, и другое (как проиллюстрировано). В проиллюстрированном варианте осуществления боковой канал 134 включает запорный клапан 136, который регулирует поток между прорезью 138 зонда и отверстием 140 для вакуумирования. В проиллюстрированном варианте осуществления избирательный клапан 136 имеет, по меньшей мере, два состояния: состояние вакуумирования, при котором прорези 138 и 140 соединены, обеспечивая два параллельных пути для потока газа (таким образом, повышая скорость откачки или снижая усилие откачки), и разомкнутое состояние, при котором прорези 138 и 140 изолированы. Необязательно, избирательный клапан 136 может иметь третью прорезь, такую как канал 142 для впуска газа для PECVD, для введения PECVD-реакционных и технологических газов от источника 144 газа. Это средство позволяет использовать одинаковую подачу вакуума и зонд 108 как для тестирования утечки или проникновения, так и для нанесения барьерного или другого типа покрытия.
IV.A. В проиллюстрированных вариантах осуществления вакуумная линия, такая как 146, к источнику 98 вакуума может также включать запорный клапан 148. Запорные клапаны 136 и 148 могут быть закрыты, когда зонд 108 и источник 98 вакуума не соединены с держателем сосуда, таким как 44, так что боковой канал 134 и вакуумная линия 146 не нуждаются в вакуумизации со стороны клапанов 136 и 148 из сосуда 80 при перемещении с одного держателя 44 сосуда на другой. Для облегчения удаления зонда 108 в осевом направлении из канала 104 для впуска газа может быть обеспечен гибкий шланг 150, чтобы сделать возможным перемещение в осевом направлении зонда 108, независимо от положения вакуумной линии 146 по отношению к прорези 96.
IV.A. ФИГ. 7 также показывает другую необязательную особенность, пригодную в любом варианте осуществления - выпускное отверстие 404 в окружающий воздух, контролируемое клапаном 406. Клапан 406 может быть открытым для быстрого нарушения вакуума после обработки сосуда 80, либо для высвобождения сосуда 80 из держателя сосуда 44, либо для высвобождения держателя сосуда 44 на отверстии 96 для вакуумирования от источника 98 вакуума, либо, необязательно, и того и другого.
IV.A. В проиллюстрированном варианте осуществления (все еще в отношении ФИГ. 7) зонд 108 может также быть соединен с манометром 152 и может сообщаться с внутренней частью 154 сосуда 80, позволяя измерять давление внутри сосуда 80.
x
IV.A. В аппарате ФИГ. 1 станция 28 для покрытия сосуда может быть, например, PECVD-аппаратом, который дополнительно описан ниже, функционирующим при условиях, приемлемых для осаждения SiO-барьерного или другого типа покрытия 90 на внутренней поверхности 88 сосуда 80, как показано на ФИГ. 2.
IV.A. Что касается в частности ФИГ. 1 и 2, то рабочая станция 28 может включать электрод 160, который питается от высокочастотного источника питания 162 для обеспечения электрического поля для создания плазмы внутри сосуда 80 в ходе обработки. В этом варианте осуществления зонд 108 является также проводящим электричество и является заземленным, таким образом, обеспечивая противоэлектрод внутри сосуда 80. Альтернативно, в любом варианте осуществления внешний электрод 160 может быть заземлен и зонд 108 непосредственно соединен с источником питания 162.
IV.A. В варианте осуществления ФИГ. 2 внешний электрод 160 может либо быть в основном цилиндрическим, как проиллюстрировано на ФИГ. 2 и 8, либо в основном вытянутым каналом U-формы, как проиллюстрировано на ФИГ. 2 и 9 (при этом ФИГ. 8 и 9 являются альтернативными вариантами осуществления разреза, сделанного вдоль линии разреза A-A ФИГ. 2). Каждый проиллюстрированный вариант осуществления имеет одну или несколько боковых стенок, таких как 164 и 166, и необязательно верхний конец 168, все расположенные вокруг сосуда 80 в непосредственной близости.
IV.A., IV.B. ФИГ. 12-19 показывают другие варианты станции или устройства 28 для покрытия сосуда, как описано ранее. Станцию или устройство 28 для покрытия сосуда, показанные на ФИГ. 1-5, можно заместить на любой или несколько из таких вариантов.
IV.A. ФИГ. 12 показывает альтернативную систему электродов, которая может быть использована (таким же образом, как обсуждалось выше с помощью такого же держателя сосуда и газового впуска) при частотах свыше 1 ГГц. При этих частотах электрическая энергия от источника питания может быть передана на внутреннюю часть пробирки через один или несколько волноводов, которые соединены с резонатором, который либо поглощает энергию, либо резонирует энергию. Резонирование энергии позволяет ему взаимодействовать с газом. Можно обеспечить различные резонаторы для использования с различными частотами и сосудами, такими как 80, поскольку сосуд 80 будет воздействовать на резонатор, изменяя его резонансную точку, создавая плазму для покрытия и/или обработки.
IV.A. ФИГ. 12 показывает, что станция 28 для покрытия может включать СВЧ-источник питания 190, направляющий микроволны через волновод 192 на СВЧ-резонатор 194, по меньшей мере, частично окружающий сосуд 80, внутри которого можно возбудить плазму. СВЧ-резонатор 194 может быть настроен по отношению к частоте микроволн и парциальным давлениям и выбору газов на поглощение микроволн и взаимодействие с возбуждающим плазму газом. На ФИГ. 13, а также в любом из проиллюстрированных вариантов осуществления можно оставить небольшую щель 196 между сосудом 80 и резонатором 194 (или электродом, детектором или другим окружающим устройством) для того, чтобы избежать царапания или другого вида повреждения сосуда 80. Также на ФИГ. 13, СВЧ-резонатор 194 имеет плоскую торцевую стенку 198, так что щель 196 не является равномерной по ширине, особенно напротив кольцевой грани торцевой стенки 198. Необязательно, конец 198 может быть искривлен для обеспечения, по сути, равномерной щели 196. IV.A. ФИГ. 44 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 2, альтернативной трубки для доставки газа/внутреннего электрода 470, применимого, например, в вариантах осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 8, 9, 12-16, 18-19, 21-22, 33, 37-43, 46-49 и 52-54. Как показано на ФИГ. 44, дистальная часть 472 внутреннего электрода 470 включает удлиненную пористую боковую стенку 474, ограничивающую внутренний проход 476 внутри внутреннего электрода. Внутренний проход 476 соединен с газоприводом 144 с помощью проксимальной части 478 внутреннего электрода 470, выходящей из сосуда 80. Дистальный конец 480 внутреннего электрода 470 может также необязательно быть пористым. Пористость пористой боковой стенки 474 и, если таковой присутствует, пористого дистального конца 480 позволяет, по меньшей мере, части газа-реагента, который подается от газопривода 144, выходить латерально из прохода 476, чтобы поставлять газ-реагент прилежащей части внутренней поверхности 88 сосуда 80. В этом варианте осуществления пористая часть пористой боковой стенки 474 идет по всей длине внутреннего электрода 470 внутри сосуда 80, хотя пористая часть может быть не такой длинной, проходя лишь часть длины внутреннего электрода 470. Как обозначено везде в данном описании изобретения, внутренний электрод 470 может также быть длиннее или короче по отношению к длине сосуда 80, чем это показано на ФИГ. 44, а пористая часть может быть непрерывной или не являться непрерывной.
IV.A. Внешний диаметр внутреннего электрода 470 может быть, по меньшей мере, на 50% равен или, по меньшей мере, на 60% равен, или, по меньшей мере, на 70% равен, или, по меньшей мере, на 80% равен, или, по меньшей мере, на 90% равен, или, по меньшей мере, 95% равен латерально прилежащему внутреннему диаметру сосуда. Применение внутреннего электрода 470 большего диаметра по отношению к внутреннему диаметру сосуда 80, особенно если электрод 470 является концентричным с сосудом 80, уменьшает расстояние между внешней частью внутреннего электрода 470 и прилежащей внутренней поверхностью 88 сосуда 80, ограничивая плазму до меньшей области, внутри которой она может быть более однородной. Применение внутреннего электрода 470 большего диаметра также обеспечивает более однородное распределение газа-реагента и/или газа-носителя по внутренней поверхности 80, так как свежие газы вводят в плазму в близко расположенных точках по длине внутренней поверхности 88, очень близко к месту начальной реакции, в отличие от потока от отдельной точки по отношению к внутренней поверхности 88 до точки образования.
IV.A. В одном предполагаемом устройстве, показанном сплошными линиями, источник питания 162 имеет одно силовое соединение с электродом 200, которое может быть в любой точке вдоль электрода 200, а зонд 108 может быть заземлен. В этой конфигурации для возбуждения плазмы внутри сосуда 80 может быть использована емкостная нагрузка. В другом предполагаемом устройстве, показанном пунктирными линиями (и убирая соединения, показанные сплошными линиями), соответственные выводы источника питания 162 соединены с соответственными концами спирали 200, которая для удобства может быть снова названа “электрод” в данном описании изобретения. В этой конфигурации индуктивная нагрузка может быть использована для возбуждения плазмы внутри сосуда 80. В альтернативном варианте осуществления также можно использовать сочетание индуктивной и емкостной нагрузок.
IV.A. ФИГ. 46-48 показывают группу из двух или более трубок для доставки газа, таких как 108 (также показанных на ФИГ. 2), 510 и 512, которые также являются внутренними электродами. Группа может быть линейной или карусельного типа. Группа карусельного типа позволяет периодически заново использовать электроды.
IV.A. ФИГ. 46-48 также показывают выдвигающее и отводящее устройство 514 для внутреннего электрода для введения и удаления трубок для доставки газа/внутренних электродов 108, 510 и 512 в и из одного или нескольких держателей сосудов, таких как 50 или 48. Эти особенности являются необязательными приемами использования трубок для доставки газа.
IV.A. В проиллюстрированном варианте осуществления, что касается ФИГ. 46-48, а также 53, внутренние электроды 108, 510 и 512 соответственно соединены с помощью гибких шлангов 516, 518 и 520 с общей подачей 144 газа через запорные клапаны 522, 524 и 526. (Гибкие шланги начерчены в перспективном сокращении на ФИГ. 46-48 с опущением провисших частей). Кратко, что касается ФИГ. 56, гибкие шланги 516, 518 и 520 альтернативно могут быть соединены с независимыми источниками 144 газа. Обеспечивают механизм 514 для выдвижения и отведения внутреннего электрода, такого как 108. Выдвигающее и отводящее устройство внутреннего электрода сконфигурировано для перемещения внутреннего электрода между полностью выдвинутым положением, промежуточным положением и отведенным положением по отношению к держателю сосуда.
IV.A. На ФИГ. 46 и 56 внутренний электрод 108 проходит до его рабочего положения внутри держателя 50 сосуда и сосуда 80, а его запорный клапан 522 открыт. Также на ФИГ. 46 неиспользуемые внутренние электроды 510 и 512 отведены, а их запорные клапаны 524 и 526 закрыты. В проиллюстрированном варианте осуществления один или несколько неиспользуемых внутренних электродов 510 и 512 размещены внутри устройства или станции 528 для очистки электрода. Необязательно один или несколько электродов можно очищать, а другие заменять внутри станции 528. Операции по очистке могут включать, в качестве неограничивающих примеров, химическую реакцию или обработку растворителем для удаления осадков, измельчение для физического удаления осадков или обработку плазмой для, по существу, выжигания накопившихся осадков.
IV.A. На ФИГ. 47 неиспользуемые внутренние электроды 510 и 512 являются такими, как ранее, тогда как рабочий внутренний электрод 108 был отведен из сосуда 80, при этом его дистальный конец остался внутри держателя 50 сосуда, а его клапан 522 был закрыт. В этом состоянии сосуд 80 может быть удален, а новый сосуд установлен на держателе 50 сосуда без какой-либо опасности прикоснуться к электроду 108 при удалении и замене сосудов 80. После замены сосуда 80 внутренний электрод 108 может быть отведен в положение ФИГ. 46 и 56, а запорный клапан 522 может быть снова открыт для начала покрытия нового сосуда 80 с помощью такого же внутреннего электрода 108, как и до этого. Таким образом, в устройстве, в котором группу сосудов 80 устанавливают на и удаляют с держателя 50 сосуда, внутренний электрод 108 может быть выдвинут и частично отведен несколько раз по мере того, как сосуд 80 устанавливают или удаляют с держателя 50 сосуда на станции, в которой используют внутренний электрод 108.
IV.A. На ФИГ. 48 держатель 50 сосуда и его сосуд 80 были заменены на новый держатель 48 сосуда и другой сосуд 80. Что касается ФИГ. 1, в этом типе варианта осуществления каждый сосуд 80 остается на своем держателе сосуда, таком как 50 или 48, а внутренний электрод, такой как 108, вводят в каждый сосуд по мере того, как его держатель сосуда достигает станции для покрытия.
IV.A. Дополнительно на ФИГ. 48 внутренние электроды 108, 510 и 512 являются полностью отведенными, и группа внутренних электродов 108, 510 и 512 была перемещена вправо по отношению к держателю 48 сосуда и станции 528 очистки электрода по сравнению с положениями каждого на ФИГ. 47, поэтому внутренний электрод 108 был перемещен из положения, а внутренний электрод 510 был перемещен в положение относительно держателя 48 сосуда.
IV.A. Следует понимать, что перемещение группы внутренних электродов может быть независимым от перемещения держателей сосудов. Они могут перемещаться вместе или независимо, одновременно или независимо переключаться на новый держатель сосуда и/или новый внутренний электрод.
IV.A. ФИГ. 46-48 показывают группу из двух или более трубок для доставки газа, таких как 108 (также показанных на ФИГ. 2), 510 и 512, которые также представляют собой внутренние электроды. Группа может быть линейной или карусельного типа. Группа карусельного типа позволяет периодически заново использовать электроды.
IV.A. ФИГ. 46-48 также показывают выдвигающее и отводящее устройство 514 для внутреннего электрода для введения и удаления трубок для доставки газа/внутренних электродов 108, 510 и 512 в и из одного или нескольких держателей сосудов, таких как 50 или 48. Эти особенности являются необязательными приемами использования трубок для доставки газа.
IV.A. В проиллюстрированном варианте осуществления, что касается ФИГ. 46-48, а также 53, внутренние электроды 108, 510 и 512 соответственно соединены с помощью гибких шлангов 516, 518 и 520 с общей 144 подачей газа, через запорные клапаны 522, 524 и 526. (Гибкие шланги начерчены в перспективном сокращении на ФИГ. 46-48 с опущением провисших частей). Обеспечивают механизм 514 для выдвижения и отведения внутреннего электрода, такого как 108. Выдвигающее и отводящее устройство внутреннего электрода сконфигурировано для перемещения внутреннего электрода между полностью выдвинутым положением, промежуточным положением и отведенным положением по отношению к держателю сосуда.
IV.A. На ФИГ. 46 и 56 внутренний электрод 108 проходит до его рабочего положения внутри держателя 50 сосуда и сосуда 80, а его запорный клапан 522 открыт. Также на ФИГ. 46 и 56 неиспользуемые внутренние электроды 510 и 512 отведены, а их запорные клапаны 524 и 526 закрыты. В проиллюстрированном варианте осуществления один или несколько неиспользуемых внутренних электродов 510 и 512 размещены внутри устройства или станции 528 для очистки электрода. Необязательно несколько электродов можно очищать, а другие заменять внутри станции 528. Операции по очистке могут включать, в качестве неограничивающих примеров, химическую реакцию или обработку растворителем для удаления осадков, измельчение для физического удаления осадков или обработку плазмой для, по существу, выжигания накопившихся осадков.
IV.A. На ФИГ. 47 неиспользуемые внутренние электроды 510 и 512 являются такими, как ранее, тогда как рабочий внутренний электрод 108 был отведен из сосуда 80, при этом его дистальный конец остался внутри держателя 50 сосуда, а его клапан 522 был закрыт. В этом состоянии сосуд 80 может быть удален, а новый сосуд установлен на держателе 50 сосуда без какой-либо опасности прикоснуться к электроду 108 при удалении и замене сосудов 80. После замены сосуда 80 внутренний электрод 108 может быть отведен в положение ФИГ. 46 и 56, а запорный клапан 522 может быть снова открыт для начала покрытия нового сосуда 80 с помощью такого же внутреннего электрода 108, как и до этого. Таким образом, в устройстве, в котором группу сосудов 80 устанавливают на и удаляют с держателя 50 сосуда, внутренний электрод 108 может быть выдвинут и частично отведен несколько раз по мере того, как сосуд 80 устанавливают или удаляют с держателя 50 сосуда на станции, в которой используют внутренний электрод 108.
IV.A. На ФИГ. 48 держатель 50 сосуда и его сосуд 80 были заменены на новый держатель 48 сосуда и другой сосуд 80. Что касается ФИГ. 1, в этом типе варианта осуществления каждый сосуд 80 остается на своем держателе сосуда, таком как 50 или 48, а внутренний электрод, такой как 108, вводят в каждый сосуд по мере того, как его держатель сосуда достигает станции для покрытия.
IV.A. Дополнительно на ФИГ. 48 внутренние электроды 108, 510 и 512 являются полностью отведенными, и группа внутренних электродов 108, 510 и 512 была перемещена вправо по отношению к держателю 48 сосуда и станции 528 очистки электрода по сравнению с положениями каждого на ФИГ. 47, поэтому внутренний электрод 108 был перемещен из положения, а внутренний электрод 510 был перемещен в положение относительно держателя 48 сосуда.
IV.A. Следует понимать, что перемещение группы внутренних электродов может быть независимым от перемещения держателей сосудов. Они могут перемещаться вместе или независимо, одновременно или независимо переключаться на новый держатель сосуда и/или новый внутренний электрод.
IV.A. Группа из двух или более внутренних электродов 108, 510 и 512 является пригодной, поскольку отдельные скомбинированные трубки для доставки газа/внутренние электроды 108, 510 и 512 будут в некоторых случаях иметь тенденцию накапливать полимеризованные газы-реагенты или некоторые другие типы осадков по мере их использования для покрытия группы сосудов, таких как 80. Осадки могут накапливаться до уровня, при котором они наносят ущерб скорости покрытия или производимой однородности, что может быть нежелательным. Для поддержания однородного процесса внутренние электроды можно периодически удалять из эксплуатации, заменять или очищать, а новый или очищенный электрод можно вводить в эксплуатацию. Например, обращаясь к ФИГ. 46-48, внутренний электрод 108 был заменен на свежий или восстановленный внутренний электрод 510, который готов к выдвижению в держатель 48 сосуда и сосуд 80 для нанесения внутреннего покрытия на новый сосуд.
IV.A. Таким образом, перемещение 530 внутреннего электрода находится в функциональном соединении с выдвигающим и отводящим устройством 514 внутреннего электрода для удаления первого внутреннего электрода 108 из его выдвинутого положения в его отведенное положение, замены вторым внутренним электродом 510 первого внутреннего электрода 108 и продвижения второго внутреннего электрода 510 в его выдвинутое положение (аналогично ФИГ. 46 и 56, кроме замены электрода).
IV.A. Группа трубок для доставки газа ФИГ. 46-48 и перемещение 530 внутреннего электрода применимы, например, в вариантах осуществления ФИГ. 1, 2, 3, 8, 9, 12-16, 18-19, 21-22, 26-28, 33-35, 37-45, 49 и 52-54. Выдвигающий и отводящий механизм 514 ФИГ. 46-48 применим, например, в вариантах осуществления трубок для доставки газа ФИГ. 2, 3, 8, 9, 12-16, 18-19, 21-22, 26-28, 33-35, 37-45, 49 и 52-54, а также в зондах аппарата инспекции сосуда ФИГ. 6 и 7.
IV.A. Электрод 160, показанный на ФИГ. 2, может иметь форму, подобную “U” каналу по длине страницы, а шайба или держатель сосуда 50 могут перемещаться через активированный (получающий питание) электрод в ходе способа обработки/покрытия. Следует отметить, что поскольку используются внешний и внутренний электроды, этот аппарат может использовать частоту от 50 Гц до 1 ГГц, прилагаемую от источника питания 162 к электроду 160 в виде U-канала. Зонд 108 может быть заземлен для замыкания электрической цепи, позволяя току протекать через газ(ы) с низким давлением внутри сосуда 80. Ток создает плазму для обеспечения избирательной обработки и/или покрытия внутренней поверхности 88 устройства.
IV.A. Электрод на ФИГ. 2 может также питаться от импульсного источника питания. Генерация импульсов обеспечивает расход химически активных газов, а затем удаление побочных продуктов перед активацией и расходом (снова) химически активных газов. Установки с импульсной мощностью, как правило, характеризуются их циклом нагрузки, который определяет продолжительность времени, в течение которого присутствует электрическое поле (и, следовательно, плазма). Время работы с включенной мощностью зависит от времени работы с выключенной мощностью. Например, цикл нагрузки 10% может соответствовать времени работы с включенной мощностью 10% цикла, где мощность была выключена в течение 90% времени. В качестве конкретного примера мощность может быть включена в течение 0,1 секунды и выключена в течение 1 секунды. Установки с импульсной мощностью снижают эффективную входную мощность для данного источника питания 162, поскольку время работы с выключенной мощностью приводит к увеличенному времени обработки. При генерации импульсов в установке полученное покрытие может быть очень чистым (никаких побочных продуктов или загрязнений). Другой результат установок с импульсной мощностью представляет собой возможность достижения осаждения атомного слоя (ALD). В этом случае цикл нагрузки может быть отрегулирован так, чтобы время работы с включенной мощностью давало в результате осаждение одного слоя необходимого материала. Таким образом, предусмотрено, что один атомный слой осаждается в каждом цикле. Этот подход может давать в результате покрытия высокой чистоты и высоко структурированные покрытия (хотя при температурах, необходимых для осаждения на полимерные поверхности, температуры предпочтительно поддерживаются низкими (<100°C), а низкотемпературные покрытия могут быть аморфными).
IV.A. На ФИГ. 12 раскрывается альтернативная станция для покрытия, использующая СВЧ-резонатор вместо внешнего электрода. Приложенная энергия может быть сверхвысокой частоты, например, 2,45 ГГц.
IV.B. PECVD-аппарат, использующий захватное устройство для транспортировки пробирки к и от станции для покрытия
IV.B. Другой вариант осуществления представляет собой аппарат для PECVD-обработки сосуда, использующий захватное устройство, которое описано ранее. ФИГ. 15 и 16 показывают аппарат, в целом обозначенный как 202, для PECVD-обработки первого сосуда 80, имеющего открытый конец 82, слепой конец 84 и внутреннее пространство, определяемое поверхностью 88. Этот вариант осуществления включает держатель 48 сосуда, по меньшей мере, первое захватное устройство 204 (в этом варианте осуществления, например, присоску), опорную поверхность, определяемую прорезью 92 для сосуда на держателе 48 сосуда, подачу 144 реагента, генератор плазмы, представленный электродами 108 и 160, устройство для высвобождения сосуда, которое может быть выпускным клапаном, таким как 534, и либо такое же захватное устройство 204, либо второе захватное устройство (в действительности, необязательно второе захватное устройство 204).
IV.B. Первое захватное устройство 204, и, как проиллюстрировано, любое из захватных устройств 204, сконфигурировано для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца 84 сосуда 80. При зажатии слепого конца 84 сосуда первое захватное устройство 204 может транспортировать сосуд в район держателя 48 сосуда. В проиллюстрированном варианте осуществления функция транспортировки облегчается последовательным конвейером 538, к которому последовательно прикреплены захватные устройства 204.
IV.B. Держатель 48 сосуда был ранее описан в связи с другими вариантами осуществления и сконфигурирован для установки на открытый конец 82 сосуда 80. Опорная поверхность, определяемая прорезью 92 для сосуда, была ранее описана в связи с другими вариантами осуществления и сконфигурирована для установки герметичного соединения между держателем 48 сосуда и внутренним пространством 88 первого сосуда и, в этом случае, любого из сосудов 80. Подача 144 реагента была ранее описана в связи с другими вариантами осуществления и функционально соединена для введения, по меньшей мере, одного газообразного реагента внутрь первого сосуда 80 через держатель 48 сосуда. Генератор плазмы, определяемый электродами 108 и 160, был ранее описан в связи с другими вариантами осуществления и сконфигурирован для образования плазмы внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда.
IV.B. Устройство 534 для высвобождения сосуда или другие средства, такие как введение внутрь установленного сосуда 80 газа-реагента, газа-носителя или недорогого газа, такого как сжатый азот или воздух, можно использовать для удаления первого сосуда 80 с держателя сосуда 48.
IV.B. Захватные устройства 204 сконфигурированы для транспортировки в осевом направлении первого сосуда 80 от держателя 48 сосуда и затем высвобождения первого сосуда 80, например, посредством размыкания подсоса между захватным устройством 48 и концом 84 сосуда.
IV.B. Фигуры 15 и 16 также показывают способ PECVD-обработки первого сосуда, включающий несколько этапов. Обеспечивают первый сосуд 80, имеющий открытый конец 82, слепой конец 84 и внутреннюю поверхность 88. Обеспечивают по крайней мере первое захватное устройство 204, которое сконфигурировано для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца 84 первого сосуда 80. Слепой конец 84 первого сосуда 80 захватывают первым захватным устройством 204 и таким образом транспортируют в район держателя 48 сосуда, сконфигурированного для установки на открытый конец первого сосуда. В варианте осуществления ФИГ. 16 обеспечивают два держателя 48 сосудов, позволяющие продвигать вперед и устанавливать сосуды 80 на держателях 48 сосудов по два в одно время, таким образом, удваивая эффективную скорость производства. Далее, первое захватное устройство 204 используют для передвижения вперед в осевом направлении первого сосуда 80 и установки его открытого конца 82 на держателе 48 сосуда, устанавливая герметичное соединение между держателем 48 сосуда и внутренней частью первого сосуда. Далее, по меньшей мере, один газообразный реагент вводят внутрь первого сосуда через держатель сосуда, необязательно, как объяснялось для ранее описанных вариантов осуществления.
IV.B. В продолжение, образуют плазму внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда, необязательно, как объяснялось для ранее описанных вариантов осуществления. Первый сосуд удаляют с держателя сосуда, необязательно, как объяснялось для ранее описанных вариантов осуществления. Первое захватное устройство или другое захватное устройство используют, необязательно, как объяснялось для ранее описанных вариантов осуществления, для транспортировки в осевом направлении первого сосуда от держателя сосуда. Первый сосуд затем можно высвободить из захватного устройства, используемого для транспортировки его в осевом направлении от держателя сосуда, необязательно, как объяснялось для ранее описанных вариантов осуществления.
IV.B. Дополнительные необязательные этапы, которые можно провести согласно данному способу, включают обеспечение реакционного сосуда, отличного от первого сосуда, при этом реакционный сосуд имеет открытый конец и внутреннее пространство, и установку открытого конца реакционного сосуда на держателе сосуда, установку герметичного соединения между держателем сосуда и внутренним пространством реакционного сосуда. Трубку для PECVD-реагента можно обеспечить во внутреннем пространстве. Плазму можно образовать во внутреннем пространстве реакционного сосуда при условиях, эффективных для удаления, по меньшей мере, части осадка PECVD-продукта реакции с трубки для реагента. Эти условия реакции были объяснены в связи с ранее описанным вариантом осуществления. Реакционный сосуд затем можно удалить с держателя сосуда и транспортировать от держателя сосуда.
IV.B. Дополнительные необязательные этапы, которые могут быть проведены согласно любому варианту осуществления данного способа, включают:
обеспечение, по меньшей мере, второго захватного устройства;
функциональное соединение, по меньшей мере, первого и второго захватных устройств с последовательным конвейером;
обеспечение второго сосуда, имеющего открытый конец, слепой конец и внутреннюю поверхность;
обеспечение захватного устройства, сконфигурированного для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца второго сосуда;
захват слепого конца второго сосуда захватным устройством;
с помощью захватного устройства транспортировка второго сосуда в район держателя сосуда, сконфигурированного для установки на открытый конец второго сосуда;
с помощью захватного устройства продвижение в осевом направлении второго сосуда и установка его открытого конца на держателе сосуда, устанавливая герметичное соединение между держателем сосуда и внутренней частью второго сосуда;
введение, по меньшей мере, одного газообразного реагента во второй сосуд через держатель сосуда;
образование плазмы внутри второго сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности второго сосуда;
удаление второго сосуда с держателя сосуда; и
с помощью второго захватного устройства или другого захватного устройства транспортировка в осевом направлении второго сосуда от держателя сосуда; и
высвобождение второго сосуда из захватного устройства, используемого для транспортировки его в осевом направлении от держателя сосуда.
IV.B. ФИГ. 16 представляет собой пример использования устройства типа присоски для удерживания конца пробирки для забора образца (в этом примере), которое может перемещаться по производственной линии/установке. Конкретный пример, показанный здесь, представляет собой один возможный этап (из множества возможных этапов, как показано выше или ниже) покрытия/обработки. Пробирка может перемещаться на этап/область покрытия и пробирку можно опустить в держатель сосуда и (в этом примере) цилиндрический электрод. Держатель сосуда, пробирка для забора образца и присоска могут затем перемещаться вместе на следующий этап, где подается питание на электрод и происходит обработка/покрытие. В данном примере может быть использован любой из вышеперечисленных типов электродов.
IV.B. Таким образом, ФИГ. 15 и 16 показывают держатель 48 сосуда в станции 28 для покрытия, сходной с ФИГ. 13, задействующей транспорт сосуда, в целом обозначенный как 202, для перемещения сосуда 80 к и от станции 28 для покрытия. Транспорт 202 сосуда может быть снабжен захватом 204, который в проиллюстрированном транспорте 202 может быть присоской. В качестве захвата также можно использовать клейкую подкладку, активный источник вакуума (с насосом, который тянет воздух из захвата, активно создавая вакуум) или другое средство. Транспорт 202 сосуда можно использовать, например, для опускания сосуда 80 в установленное положение в прорези 92 для сосуда для размещения сосуда 80 для покрытия. Транспорт 202 сосуда можно также использовать для поднятия сосуда 80 с прорези 92 для сосуда после того, как обработка на станции 28 может быть завершена. Транспорт 202 сосуда также можно использовать для установки сосуда 80 до того, как сосуд 80 и транспорт 48 сосуда вместе могут передвинуться вперед к станции. Транспорт сосуда можно также использовать для подгонки сосуда 80 вплотную к его опорной поверхности на прорези 92 для сосуда. Также, хотя ФИГ. 15 может быть ориентирована с демонстрацией вертикального подъема сосуда 80 сверху, может иметь место или предусматриваться обратная ориентация, при которой транспорт 202 сосуда опускает сосуд 80 и поддерживает его снизу.
IV.B. ФИГ. 16 показывает вариант осуществления способа, при котором транспорты 202 сосудов, такие как присоски 204, переносят конвейером сосуды 80 горизонтально, например от одной станции к следующей, а также (или вместо этого) вертикально в и из станции, такой как 28. Сосуды 80 можно поднимать и транспортировать в любой ориентации. ФИГ. 16, таким образом, представляет собой способ PECVD-обработки первого сосуда 80, включающий несколько этапов.
IV.B. В варианте осуществления ФИГ. 13 внешний электрод 160 может быть в основном цилиндрическим с открытыми концами и может быть стационарным. Сосуд 80 может продвигаться по внешнему электроду 160, пока отверстие 82 не будет установлено на прорези 96 для сосуда. В этом варианте осуществления зонд 108 необязательно может быть необратимо заформован или иным образом зафиксирован в канале 104 для впуска газа, в отличие от скользящего уплотнения, которое обеспечивает относительное движение между прорезью 104 и зондом 108.
IV.B. ФИГ. 14 показывает дополнительную альтернативу внесения электрической энергии в плазму при 50 Гц - 1 ГГц. Она может состоять из спирали, либо которая может быть опущена в положение, либо держатель сосуда (с устройством) может быть поднят в положение. Свернутые спиралью электроды называются устройствами индукционной связи и могут обеспечивать магнитную составляющую на внутренней части устройства, где может быть создана плазма.
IV.B. Зонд 108 может также использоваться, как обсуждалось на ФИГ. 2 и ФИГ. 13. Другие аспекты держателя сосуда или держателя 48 сосуда, обсуждаемого выше, могут оставаться такими же.
IV.B. Как показывает, например, ФИГ. 49, можно обеспечить реакционный сосуд 532, отличный от первого сосуда 80, также имеющий открытый конец 540 и внутреннее пространство, определяемое внутренней поверхностью 542. Подобно сосудам 80, у реакционного сосуда 532 может быть его открытый конец 540 на держателе 48 сосуда, и он может устанавливать герметичное соединение между держателем 48 сосуда и внутренним пространством 542 реакционного сосуда.
IV.B. ФИГ. 49 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 16, показывающий механизм доставки сосудов 80, подлежащих обработке, и реактор 532 для очистки для аппарата для PECVD-покрытия. В этом варианте осуществления внутренний электрод 108 необязательно может быть очищен без удаления его с держателя 48 сосуда.
IV.B. ФИГ. 49 показывает, что трубка 108 для PECVD-реагента, которая ранее описана, расположена так, чтобы быть локализованной во внутреннем пространстве 542 реакционного сосуда 532 при установке реакционного сосуда на держателе сосуда 48 вместо сосуда 80, который обеспечивается для покрытия, как описано ранее. ФИГ. 49 показывает трубку 108 для реагента в этой конфигурации, несмотря на то, что трубка 108 имеет внешнюю часть, а также внутренний дистальный конец. Достаточным является для данной цели и данной формулы изобретения, если трубка 108 для реагента проходит, по меньшей мере, частично в сосуд 80 или 532.
IV.B. Механизм ФИГ. 49, как проиллюстрировано, применим с вариантами осуществления, например, по меньшей мере, ФИГ. 1 и 15-16. Также в альтернативном варианте осуществления можно обеспечить реактор 532 для очистки в виде простого сосуда, установленного и транспортируемого на держателе сосуда, таком как 48. В этой конфигурации реактор 532 для очистки может быть использован в аппарате, например, по крайней мере, ФИГ. 1-3, 8, 9, 12-15, 18, 19, 21, 22, 26-28, 33-35, 37-48 и 52-54.
IV.B. Генератор плазмы, определяемый электродами 108 и 160, может быть сконфигурирован для образования плазмы во внутреннем пространства реакционного сосуда 532 при условиях, эффективных для удаления, по меньшей мере, части осадка продукта PECVD-реакции с трубки 108 для реагента. Выше предусмотрено, что внутренний электрод и источник 108 газа может быть электропроводящей трубкой, например, металлической трубкой, и что реакционный сосуд 532 может быть изготовлен из любого пригодного, предпочтительно устойчивого к нагреванию материала, такого как керамический материал, кварц, стекло или другие материалы, которые могут выдерживать более высокое нагревание, чем термопластичный сосуд. Материал реакционного сосуда 532 также может по желанию быть химически- или плазмоустойчивым к условиям, используемым в реакционном сосуде для удаления осадков продуктов реакции. Необязательно, реакционный сосуд 532 может быть выполнен из проводящего электричество материала и может сам по себе служить в качестве внешнего электрода для специальных целей с целью удаления осадков с трубки 108 для реагента. В качестве еще одной альтернативы, реакционный сосуд 532 может быть сконфигурирован в виде колпачка, который располагается на внешнем электроде 160, в этом случае внешний электрод 160 будет предпочтительно устанавливаться на держателе 48 сосуда для определения закрытой реакционной камеры для очистки.
IV.B. Предусматривается, что условия реакции, эффективные для удаления по крайней мере части осадка продукта PECVD-реакции с трубки 108 для реагента, включают введение существенной части окисляющего реагента, такого как кислород или озон (созданного либо отдельно, либо с помощью аппарата для плазмы), более высокий уровень мощности, чем тот, который используют для осаждения покрытий, более длительное время цикла, чем то, которое используют для осаждения покрытий, или другие средства, известные для удаления конкретного типа нежелательного осадка, который встречается в реакционной трубке 108. В качестве другого примера, можно также использовать механическое измельчение для удаления нежелательных осадков. Либо для преодоления засоров можно прогнать растворители или другие средства через трубку для реагента 108. Эти условия могут быть намного более жесткими, чем те, которые могут выдержать сосуды 80, подлежащие нанесению покрытия, поскольку нет необходимости в том, чтобы реакционный сосуд 532 был пригоден для нормальных применений сосуда 80. Необязательно, тем не менее, в альтернативном варианте осуществления, в качестве реакционного сосуда можно использовать сосуд 80, и если условия для удаления осадков являются слишком жесткими, то сосуд 80, используемый в качестве реакционного сосуда, может быть отбракован.
V. PECVD-СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ
V.1 Предшественники для PECVD-покрытия
Предшественник для PECVD-покрытия данного изобретения в широком смысле определяют как металлоорганический предшественник. Металлоорганический предшественник определяют для всех целей в данном описании как соединения, включающие металлические элементы из Группы III и/или Группы IV Периодической таблицы с органическими остатками, например, углеводородные, аминоуглеродные или оксиуглеродные остатки. Металлоорганические соединения, согласно настоящему определению, включают любой предшественник с органическими частями, непосредственно связанными с кремнием или другими атомами металлов Группы III/ IV или необязательно связанными через атомы кислорода или азота. Соответствующими элементами Группы III Периодической таблицы являются бор, алюминий, галлий, индий, таллий, скандий, иттрий и лантан, при этом предпочтительными являются алюминий и бор. Соответствующими элементами Группы IV Периодической таблицы являются кремний, германий, олово, свинец, титан, цирконий, гафний и торий, при этом предпочтительными являются кремний и олово. Могут предусматриваться также другие летучие органические соединения. Однако кремнийорганические соединения являются предпочтительными для осуществления данного изобретения.
Кремнийорганический предшественник является предпочтительным в случаях, когда “кремнийорганический предшественник” наиболее широко определяют посредством данного описания как соединение, имеющее, по меньшей мере, одно из звеньев:
или
.
Первая структура, изображенная непосредственно выше, представляет собой четырехвалентный атом кремния, соединенный с атомом кислорода и атомом органического углерода (при этом атом органического углерода представляет собой атом углерода, связанный, по меньшей мере, с одним атомом водорода). Вторая структура, изображенная непосредственно выше, представляет собой четырехвалентный атом кремния, соединенный со звеном -NH- и атомом органического углерода (при этом атом органического углерода представляет собой атом углерода, связанный с, по меньшей мере, одним атомом водорода). Предпочтительно, кремнийорганический предшественник выбирают из группы, состоящей из линейного силоксана, моноциклического силоксана, полициклического силоксана, полисилсесквиоксана, линейного силазана, моноциклического силазана, полициклического силазана, полисилсесквиоксана и комбинации из любых двух или нескольких этих предшественников. Также подразумевающимся в качестве предшественника, хотя и не входит в приведенные непосредственно выше две формулы, является алкилтриметоксисилан.
w
x
y
z
x
w
x
y
z
w
x
y
z
При использовании кислородсодержащего предшественника (например, силоксана) типичной расчетной эмпирической формулой, полученной в результате PECVD в условиях, образующих гидрофобное или смазывающее покрытие, может быть SiOCH, где w равно 1, x для данной формулы составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 1, y составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z составляет от 6 до приблизительно 9, в то время как типичной расчетной эмпирической композицией, полученной в результате PECVD в условиях, образующих барьерное покрытие, может быть SiO, где x в данной формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9. При использовании азотсодержащего предшественника (например, силазан) расчетной композицией будет Si*N*C*H*, т.е. в SiOCH по данному изобретению O заменен на N и индексы адаптированы к более высокой валентности N по сравнению с O (3 вместо 2). Последняя адаптация будет в целом придерживаться соотношения w, x, y и z в силоксане к соответствующим индексам в его азааналоге. В конкретном аспекте данного изобретения Siw*Nx*Cy*Hz*, в котором w*, x*, y* и z* определяют такими же, как для аналогов силоксана, не считая необязательного отклонения по числу водородов.
Одним типом исходного материала предшественника с вышеприведенной эмпирической формулой является линейный силоксан, например, материал со следующей формулой:
,
в которой каждый R независимо выбран из алкила, например, метила, этила, пропила, изопропила, бутила, изобутила, t-бутила, винила, алкина или других, и n равно 1, 2, 3, 4 или более, предпочтительно два или более. Несколькими примерами рассматриваемых линейных силоксанов являются
гексаметилдисилоксан (HMDSO),
октаметилтрисилоксан,
декаметилтетрасилоксан,
додекаметилпентасилоксан,
или комбинации из двух или более из них. Аналогичные силазаны, у которых атом кислорода замещен на -NH- в вышеприведенной структуре, также пригодны для создания аналогичных покрытий. Несколькими примерами рассматриваемых линейных силазанов являются октаметилтрисилазан, декаметилтетрасилазан или комбинации из двух или более из них.
V.C. Другим типом исходного материала предшественника является моноциклический силоксан, например, материал, имеющий следующую структурную формулу:
,
в которой R определяют, как и в случае линейной структуры, и “a” составляет от 3 до приблизительно 10, или аналогичных моноциклических силазанов. Несколько примеров рассматриваемых гетерозамещенных и незамещенных моноциклических силоксанов и силазанов включают
1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил)метил]циклотрисилоксан,
2,4,6,8-тетраметил-2,4,6,8-тетравинилциклотетрасилоксан,
пентаметилциклопентасилоксан,
пентавинилпентаметилциклопентасилоксан,
гексаметилциклотрисилоксан,
гексафенилциклотрисилоксан,
октаметилциклотетрасилоксан (OMCTS),
октафенилциклотетрасилоксан,
декаметилциклопентасилоксан,
додекаметилциклогексасилоксан,
метил(3,3,3-трифторпропил)циклосилоксан,
также рассматриваются циклические органосилазаны, такие как
октаметилциклотетрасилазан,
1,3,5,7-тетравинил-1,3,5,7-тетраметилциклотетрасилазан гексаметилциклотрисилазан,
октаметилциклотетрасилазан,
декаметилциклопентасилазан,
додекаметилциклогексасилазан или
комбинации из двух или более из них.
V.C. Другим типом исходного материала предшественника является полициклический силоксан, например материал, имеющий одну из следующих структурных формул:
,
в которых Y может быть кислородом или азотом, E является кремнием и Z является атомом водорода или органическим заместителем, например, алкилом, таким как метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, t-бутил, винил, алкин или другие. Если каждый Y является кислородом, то соответствующие структуры слева направо представляют собой силатран, силквасилатран и силпроатран. Если Y представляет собой азот, то соответствующие структуры представляют собой азасилатран, азасилквасилатран и азасилпроатран.
1,5
V.C. Другим типом исходного материала предшественника полициклического силоксана является полисилсесквиоксан с эмпирической формулой RSiO и структурной формулой:
,
в которой каждый R представляет собой атом водорода или органический заместитель, например алкил, такой как метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, t-бутил, винил, алкин или другие. Двумя промышленными материалами данного сорта являются SST-eM01 поли(метилсилсесквиоксан), в котором каждый R является метилом, и SST-3MH1.1 поли(метил-гидридсилсесквиоксан), в котором 90% R-групп являются метилом, 10% являются атомами водорода. Данный материал, например, доступен в 10% растворе в тетрагидрофуране. Также рассматриваются комбинации из двух или более из них. Другими примерами рассматриваемого предшественника являются метилсилатран, CAS № 2288-13-3, у которого каждый Y является кислородом, и Z является метилом, метилазасилатраном, SST-eM01 поли(метилсилсесквиоксан), у которого каждый R необязательно может быть метилом, SST-3MH1.1 поли(метил-гидридсилсесквиоксан), у которого 90% R-групп являются метилом и 10% являются атомами водорода, или комбинации из двух или более из них.
V.C. Аналогичные полисилсесквиоксаны, у которых атом кислорода замещен на -NH- в вышеприведенной структуре, также пригодны для создания аналогичных покрытий. Примерами рассматриваемых полисилсесквиоксанов являются поли(метилсилсесквиоксан), у которого каждый R является метилом, и поли(метил-гидридсилсесквиоксан), у которого каждые 90% R-групп являются метилом, 10% являются атомами водорода. Также рассматриваются комбинации из двух или более из них.
V.C. Одним конкретно рассматриваемым предшественником для смазывающего покрытия по данному изобретению является моноциклический силоксан, например, им является октаметилциклотетрасилоксан.
Одним конкретно рассматриваемым предшественником для гидрофобного покрытия по данному изобретению является моноциклический силоксан, например, им является октаметилциклотетрасилоксан.
Одним конкретно рассматриваемым предшественником для барьерного покрытия по данному изобретению является линейный силоксан, например, им является HMDSO.
V.C. В любом из способов покрытия по данному изобретению этап нанесения необязательно можно провести путем выпаривания предшественника и обеспечения его вблизи подложки. Например, OMCTS обычно выпаривают путем нагревания его до приблизительно 50°C перед его нанесением с PECVD-аппаратом.
V.2 Общий PECVD-способ
В контексте данного изобретения обычно применяют следующий PECVD-способ, который содержит следующие этапы:
2
(a) обеспечение газообразного реагента, включающего предшественник, как определено в данном документе, предпочтительно кремнийорганический предшественник, и необязательно O вблизи поверхности подложки; и
(b) возбуждение плазмы из газообразного реагента, таким образом формируя покрытие на поверхности подложки с помощью усиленного плазмой парофазного химического осаждения (PECVD).
2
2
В указанном способе характеристики покрытия преимущественно задают одним или несколькими из следующих условий: свойства плазмы, давление, при котором наносят плазму, мощность, прилагаемая для образования плазмы, наличие относительного количества O в газообразном реагенте, объем плазмы и кремнийорганический предшественник. Предпочтительно, характеристики покрытия задают при помощи наличия и относительного количества O в газообразном реагенте и/или мощностью, прилагаемой для образования плазмы.
Во всех вариантах осуществления данного изобретения плазма в предпочтительном аспекте представляет собой плазму неполого катода.
В дальнейшем предпочтительном аспекте плазму возбуждают при пониженном давлении (по сравнению с давлением окружающей среды или атмосферным давлением). Предпочтительно, пониженное давление составляет менее 300 мторр, более предпочтительно менее 200 мторр, еще более предпочтительно менее 100 мторр.
PECVD предпочтительно осуществляют посредством подачи мощности на газообразный реагент, содержащий предшественник, электродами, работающими на частоте микроволн или высокой частоте, и предпочтительно - на высокой частоте. Высокая частота, предпочтительная для осуществления варианта осуществления данного изобретения, будет также называться “ВЧ-частота”. Типичный высокочастотный диапазон для осуществления данного изобретения представляет собой частоту от 10 кГц до менее 300 МГц, более предпочтительно от 1 до 50 МГц, еще более предпочтительно от 10 до 15 МГц. Частота 13,56 МГц является наиболее предпочтительной, при этом - это утвержденная правительством частота для проведения PECVD-работы.
Существует несколько преимуществ применения ВЧ-источника мощности по сравнению с микроволновым источником: поскольку ВЧ задействуют более низкое количество мощности, то происходит меньший нагрев подложки/сосуда. В связи с тем, что центром внимания данного изобретения является размещение плазменного покрытия на пластиковые подложки, то желательны более низкие температуры обработки для предотвращения плавления/деформации подложки. Для предотвращения перегрева подложки при использовании микроволнового PECVD микроволновое PECVD применяют кратковременными вспышками, подавая импульсами мощность. Подача мощности импульсами продлевает время цикла для нанесения покрытия, что является нежелательным в данном изобретении. Микроволна более высокой частоты может также вызвать газовыделение летучих веществ, вроде остаточной воды, олигомеров и других материалов в пластиковой подложке. Это газовыделение может препятствовать PECVD-покрытию. Основной проблемой при применении микроволны для PECVD является отслаивание покрытия от подложки. Отслаивание происходит вследствие того, что микроволны меняют поверхность подложки перед размещением слоя покрытия. Для уменьшения вероятности отслаивания для микроволнового PECVD были разработаны пограничные слои покрытия для достижения хорошего связывания между покрытием и подложкой. Такой пограничный слой покрытия не нужен при ВЧ PECVD, поскольку отсутствует риск отслаивания. Наконец, смазывающее покрытие и гидрофобное покрытие по данному изобретению преимущественно наносят с помощью более низкой мощности. ВЧ-мощность действует при более низкой мощности и обеспечивает больший контроль над PECVD-процессом по сравнению с микроволновой мощностью. Тем не менее, микроволновая мощность, хотя и менее предпочтительна, является пригодной при удобных условиях обработки.
2
Более того, для всех PECVD-способов, описанных в данном документе, специфическая корреляция между мощностью (в ваттах), используемой для возбуждения плазмы, и объемом полости, в которой образуется плазма. Как правило, указанная полость представляет собой полость сосуда, покрытого по данному изобретению. ВЧ-мощность должна соизмеряться с объемом сосуда при использовании той же системы электродов. После того, как заданы композиция газообразного реагента, например, соотношение предшественника к O, и все остальные параметры PECVD-способа покрытия, кроме мощности, они обычно не будут меняться при сохранении формы сосуда и изменении лишь его объема. В этом случае мощность будет прямо пропорциональна объему. Таким образом, исходя из соотношений мощности к объему, приводимых данным раскрытием, можно легко найти мощность, которую необходимо приложить для того, чтобы обеспечить такое же или похожее покрытие у сосуда с такой же формой, но отличным размером. Влияние формы сосуда на мощность, которую необходимо приложить, проиллюстрировано результатами примеров для пробирок по сравнению с примерами для цилиндров шприцов.
x
Для любого покрытия данного изобретения плазму возбуждают с помощью электродов, питаемых достаточным количеством мощности для формирования покрытия на поверхности подложки. Для смазывающего покрытия или гидрофобного покрытия в способе по варианту осуществления данного изобретения плазму предпочтительно возбуждают (i) электродами, к которым подают электрическую мощность от 0,1 до 25 Вт, предпочтительно от 1 до 22 Вт, более предпочтительно от 3 до 17 Вт, еще более предпочтительно от 5 до 14 Вт, наиболее предпочтительно от 7 до 11 Вт, например, 8 Вт; и/или (ii) где соотношение мощности электрода к объему плазмы менее 10 Вт/мл, предпочтительно от 5 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, более предпочтительно от 4 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 2 Вт/мл до 0,2 Вт/мл. Для барьерного покрытия или SiO покрытия плазму предпочтительно возбуждают (i) электродами, к которым подают электрическую мощность от 8 до 500 Вт, предпочтительно от 20 до 400 Вт, более предпочтительно от 35 до 350 Вт, еще более предпочтительно от 44 до 300 Вт, наиболее предпочтительно от 44 до 70 Вт; и/или (ii) соотношение мощности электродов к объему плазмы равно или более 5 Вт/мл, предпочтительно от 6 Вт/мл до 150 Вт/мл, более предпочтительно составляет от 7 Вт/мл до 100 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 7 Вт/мл до 20 Вт/мл.
Форма сосуда также может влиять на выбор газового ввода, используемого для PECVD-покрытия. В конкретном аспекте шприц можно покрыть с помощью ввода в открытой области цилиндра, а пробирку можно покрыть с помощью газового ввода с небольшими отверстиями, который заводят в пробирку.
Мощность (в ваттах), применяемая для PECVD, также оказывает влияние на свойства покрытия. Как правило, увеличение мощности будет увеличивать барьерные свойства покрытия, а уменьшение мощности будет увеличивать смазывающую способность и гидрофобность покрытия. Например, для покрытия на внутренней стенке цилиндра шприца, имеющего объем приблизительно 3 мл, мощность менее 30 Вт будет давать покрытие, которое представляет собой преимущественно барьерное покрытие, в то время как мощность более 30 Вт будет давать покрытие, которое представляет собой преимущественно смазывающее покрытие (см. примеры).
2
2
2
Дополнительным параметром, определяющим свойства покрытия, является соотношение O (или другого окислительного средства) к предшественнику (например, кремнийорганическому предшественнику) в газообразном реагенте, используемом для возбуждения плазмы. Как правило, увеличение содержания O в газообразном реагенте будет увеличивать барьерные свойства покрытия, а уменьшение содержания O будет уменьшать смазывающую способность и гидрофобность покрытия. Таким образом, PECVD-способ покрытия по данному изобретению можно применять для задания смазывающих свойств покрытия, свойств гидрофобности покрытия и барьерных свойств покрытия, полученного указанным способом.
2
2
2
2
Если желательным является смазывающее покрытие, то O предпочтительно присутствует в объемном соотношении к газообразному реагенту от 0:1 до 5:1, более предпочтительно от 0:1 до 1:1, еще более предпочтительно от 0:1 до 0,5:1 или еще от 0:1 до 0,1:1. Наиболее преимущественно, чтобы кислород фактически не присутствовал в газообразном реагенте. Таким образом, газообразный реагент должен включать менее 1 об.% O, более конкретно менее 0,5 об.% O, и наиболее предпочтительно - без O. То же самое применяется к гидрофобному покрытию.
x
2
Если, с другой стороны, желательным является барьерное или SiO покрытие, то O предпочтительно присутствует в соотношении объем : объем к газообразному реагенту от 1:1 до 100:1 в зависимости от кремнийсодержащего предшественника, предпочтительно в соотношении от 5:1 до 30:1, более предпочтительно в соотношении от 10:1 до 20:1, еще более предпочтительно в соотношении 15:1.
V.A. PECVD для нанесения барьерного покрытия SiO
с помощью плазмы, которая по существу не включает плазму полого катода
x
x
x
V.A. Конкретный вариант осуществления представляет собой способ нанесения барьерного покрытия SiO, определенного в данном описании (если не уточняется иное в конкретном случае) как покрытие, содержащее кремний, кислород и необязательно другие элементы, в котором х, соотношение атомов кислорода к кремнию составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, или от 1,5 до приблизительно 2,6, или приблизительно 2. Эти альтернативные определения x в данном описании применяются к любому использованию выражения SiO. Барьерное покрытие наносят на внутреннюю часть сосуда, например, пробирки для забора образца, цилиндра шприца или сосуда другого типа. Способ включает несколько этапов.
V.A. Обеспечивают стенку сосуда, а также обеспечивают реакционную смесь, включающую плазмообразующий газ, т.е. газ кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ.
x
V.A. В реакционной смеси образуют плазму, которая по существу не включает плазму полого катода. Стенку сосуда приводят в контакт с реакционной смесью, и покрытие SiO осаждают, по меньшей мере, на часть стенки сосуда.
x
V.A. В некоторых вариантах осуществления предпочтительным является возбуждение однородной плазмы по всей части сосуда, которую необходимо покрыть, как было обнаружено в некоторых случаях для создания покрытия SiO, обеспечивающего лучший барьер против кислорода. Однородная плазма означает обычную плазму, которая не включает значительное количество плазмы полого катода (которая имеет более высокую интенсивность излучения, чем обычная плазма и проявляется в виде локализованного участка с более высокой интенсивностью, прерывающей более однородную интенсивность обычной плазмы).
V.A. Эффект полого катода создается парой проводящих поверхностей, противодействующих друг к другу с таким же отрицательным потенциалом, что и по отношению к обычному аноду. Если сделать расстояние между ними (в зависимости от давления и типа газа) таким, чтобы области пространственного заряда перекрывались, то электроны начинают осциллировать между отражающими потенциалами ионных оболочек, приводя к множественным столкновениям по мере ускорения электронов градиентом потенциала через зону области пространственного заряда. Электроны удерживаются в перекрытии областей пространственного заряда, что приводит к очень высокой ионизации и дает плазмы с высокой плотностью ионов. Этот феномен описан как эффект полого катода. Специалисты в данной области техники смогут изменить условия обработки, такие как уровень мощности скорости подачи или давления газов, для образования полностью однородной плазмы или для образования плазмы, включающей различные степени плазмы полого катода.
V.A. В альтернативном способе с помощью, например, аппарата ФИГ. 12, описанного ранее, микроволновую энергию можно использовать для возбуждения плазмы в PECVD-процессе. Однако условия обработки могут быть различными, поскольку микроволновая энергия, прилагаемая к термопластическому сосуду, будет возбуждать (вибрировать) молекулы воды. Поскольку во всех пластиковых материалах есть небольшое количество воды, микроволны будут нагревать пластик. По мере нагревания пластика большая движущая сила, создаваемая вакуумом внутри устройства по отношению к атмосферному давлению снаружи устройства, будет извлекать или легко десорбировать материалы к внутренней поверхности 88, где они или будут становиться летучими, или будут слабо связываться с поверхностью. Слабо связанные материалы затем создадут границу раздела, которая может препятствовать прилипанию последующих покрытий (осажденных из плазмы) к пластиковой внутренней поверхности 88 устройства.
3
3
x
x
V.A. В качестве одного из способов сведения на нет этого эффекта, препятствующего покрытию, покрытие можно осаждать при очень низкой мощности (в вышеприведенном примере 5-20 ватт при 2,45 ГГц), создавая колпачок, на который может прилипать последующее покрытие. Это приводит к двухэтапному способу покрытия (и двум слоям покрытия). В вышеприведенном примере изначальные потоки газа (для покрывающего слоя) можно изменить на 2 см/мин (“стандартный кубический сантиметр в минуту”) HMDSO и 20 см/мин кислорода с мощностью способа от 5 до 20 ватт в течение приблизительно 2-10 секунд. Затем газы можно приспособить к потокам в приведенном выше примере и уровень мощности понизить до, например, 35-50 Вт так, чтобы можно было осадить покрытие SiO, в котором x в формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2. Следует отметить, что покрывающий слой может обеспечивать совсем небольшую или вообще не обеспечивать функциональность в некоторых вариантах осуществления, за исключением прекращения перемещения материалов к внутренней поверхности 88 сосуда при осаждении покрытия SiO с более высокой мощностью. Следует также отметить, что перемещение легко десорбируемых материалов в стенках устройства, как правило, не является проблемой при более низких частотах, таких как большая часть ВЧ-диапазона, поскольку более низкие частоты не возбуждают (приводят в колебание) молекулярные частицы.
V.A. В качестве другого способа сведения на нет описанного выше эффекта, препятствующего покрытию, сосуд 80 можно высушить с удалением заключенной воды перед приложением микроволновой энергии. Обезвоживание или высушивание сосуда 80 можно осуществить, например, путем термического нагревания сосуда 80, как, например, с помощью электрического нагревателя или принудительного воздушного отопления. Обезвоживание или высушивание сосуда 80 можно также осуществить путем воздействия на внутреннюю часть сосуда 80, или контактом газа с внутренней частью сосуда 80, влагопоглотителем. Можно применять также другие приемы высушивания сосуда, такие как вакуумная сушка. Эти приемы можно осуществить в одной или нескольких проиллюстрированных станциях или устройствах или при помощи отдельной станции или устройства.
V.A. Кроме того, описанный выше эффект, препятствующий покрытию, можно обойти путем выбора или обработки полимера, из которого сформованы сосуды 80, для минимизации содержания воды в полимере.
V.B. PECVD-покрытие суженного отверстия сосуда (капилляр шприца)
V.B. ФИГ. 26 и 27 демонстрируют способ и аппарат, в целом показанные на 290 для покрытия внутренней поверхности 292 суженного отверстия 294 в целом цилиндрического сосуда 250, который необходимо обработать, например, суженного переднего отверстия 294 цилиндра 250 шприца, при помощи PECVD. Ранее описанный способ модифицируют путем соединения суженного отверстия 294 с технологическим сосудом 296 и необязательно выполнения некоторых других модификаций.
V.B. В целом цилиндрический сосуд 250, который необходимо обработать, включает внешнюю поверхность 298, внутреннюю часть или внутреннюю поверхность 254, ограничивающую полость 300, большее отверстие 302, имеющее внутренний диаметр, и суженное отверстие 294, которое ограничивается внутренней поверхностью 292 и имеет внутренний диаметр меньший, чем внутренний диаметр большего отверстия 302.
V.B. Технологический сосуд 296 имеет полость 304 и технологическое отверстие 306 сосуда, которое необязательно представляет собой единственное отверстие, хотя в других вариантах осуществления может быть обеспечено второе отверстие, которое необязательно перекрывается при обработке. Отверстие 306 технологического сосуда соединено с суженным отверстием 294 сосуда 250, который необходимо обработать, для установки соединения между полостью 300 сосуда 250, который необходимо обработать, и технологической полостью сосуда через суженное отверстие 294.
V.B. Создают, по меньшей мере, частичный вакуум в полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать, и полости 304 технологического сосуда 296. PECVD-реагент перетекает от источника 144 газа (см. ФИГ. 7) через первое отверстие 302, затем через полость 300 сосуда 250, который необходимо обработать, затем через суженное отверстие 294, затем в полость 304 технологического сосуда 296.
V.B. PECVD-реагент можно ввести через большее отверстие 302 сосуда 250 путем обеспечения в целом цилиндрического внутреннего электрода 308 с внутренним проходом 310, проксимальным концом 312, дистальным концом 314 и дистальным отверстием 316, в альтернативном варианте осуществления рядом с дистальным концом 314 можно обеспечить множество дистальных отверстий и сообщающихся с внутренним проходом 310. Дистальный конец электрода 308 можно разместить смежно с или в большем отверстии 302 сосуда 250, который необходимо обработать. Газ-реагент можно подавать через дистальное отверстие 316 электрода 308 в полость 300 сосуда 250, который необходимо обработать. Реагент будет течь через суженное отверстие 294, затем в полость 304 в тех случаях, когда реагент подают при более высоком давлении, чем вакуум, изначально созданный перед введением PECVD-реагента.
V.B. Плазму 318 создают рядом с суженным отверстием 294 в условиях, эффективных для осаждения покрытия продукта PECVD-реакции на внутренней поверхности 292 суженного отверстия 294. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 26, плазму возбуждают путем подачи ВЧ-энергии к в целом U-образному внешнему электроду 160 и заземления внутреннего электрода 308. Подачу и замыкание на землю можно также поменять местами, хотя такое изменение может привнести трудность, если сосуд 250, который необходимо обработать, и, таким образом, также внутренний электрод 308 продвигаются через U-образный внешний электрод во время возбуждения плазмы.
V.B. Плазма 318, возбужденная в сосуде 250 во время, по меньшей мере, части обработки, может включать плазму полого катода, возбужденную внутри суженного отверстия 294 и/или полости 304 технологического сосуда. Возбуждение плазмы полого катода 318 может обеспечить возможность успешного нанесения барьерного покрытия в суженном отверстии 294, хотя данное изобретение не ограничивается по точности или применимости данной теории операции. Таким образом, в одном предполагаемом режиме операции обработку можно проводить в условиях образования однородной плазмы по всему сосуду 250 и газовому вводу, и частично в условиях возбуждения плазмы полого катода, например рядом с суженным отверстием 294.
V.B. Способ желательно выполнять в таких условиях, как объясняется в данном описании и показано в графических материалах, чтобы плазма 318 распространялась в основном по всей полости 300 шприца и суженному отверстию 294. Также желательно, чтобы плазма 318 распространялась по всей полости 300 шприца, суженному отверстию 294 и полости 304 технологического сосуда 296. Это предполагает, что желательным является однородное покрытие внутренней части 254 сосуда 250. В других вариантах осуществления желательной может быть неоднородная плазма.
V.B. В целом желательно, чтобы плазма 318 имела по существу однородный цвет по всей полости 300 шприца и суженному отверстию 294 во время обработки, и предпочтительно по существу однородный цвет по существу по всей полости 300 шприца, суженного отверстия 294 и полости 304 технологического сосуда 296. Желательно, чтобы плазма была в целом стабильна по всей полости 300 шприца и суженному отверстию 294 и предпочтительно также по всей полости 304 технологического сосуда 296.
V.B. Порядок этапов в данном способе, как задумывалось, не является критичным.
V.B. В варианте осуществления ФИГ. 26 и 27 суженное отверстие 294 имеет первый фитинг 332, а отверстие 306 технологического сосуда имеет второй фитинг 334, приспособленный для размещения на первом фитинге 332, для установления сообщения между полостью 304 технологического сосуда 296 и полостью 300 сосуда 250, который необходимо обработать.
V.B. В варианте осуществления ФИГ. 26 и 27 первый и второй фитинги являются мамой и папой фитингами-наконечниками Люэра 332 и 334, соответственно составляющими одно целое, со структурой, очерчивающей суженное отверстие 294 и отверстие технологического сосуда 306. Один из фитингов, в данном случае папа фитинг-наконечник Люэра 332, включает запорное кольцо 336 со снабженной резьбой внутренней поверхностью и очерчивающий направленный по оси в целом кольцевой первый упор 338, и другой фитинг 334 включает направленный по оси в целом кольцевой второй упор 340, направленный на первый упор 338 при сцеплении фитингов 332 и 334.
V.B. В проиллюстрированном варианте осуществления уплотнение, например, уплотнительное кольцо 342, можно расположить между первым и вторым фитингами 332 и 334. Например, кольцевое уплотнение можно сцепить между первым и вторым упорами 338 и 340. Мама фитинг Люэра 334 также включает собачки 344, которые сцепляются со снабженной резьбой внутренней поверхностью запорного кольца 336 с захватом уплотнительного кольца 342 между первым и вторым фитингами 332 и 334. Необязательно, сообщение, установленное между полостью 300 сосуда 250, который необходимо обработать, и полостью 304 технологического сосуда 296 через суженное отверстие 294, по меньшей мере, в основном герметично.
V.B. В качестве дополнительного варианта любой из двух или оба фитинга-наконечника Люэра 332 и 334 могут быть изготовлены из проводящего материала, например, нержавеющей стали. Этот строительный материал, образующий или смежный с суженным отверстием 294, может вносить вклад в образование плазмы в суженном отверстии 294.
V.B. Желательный объем полости 304 технологического сосуда 296, как предусматривается, является попеременно используемым между малым объемом, который не будет отводить большую часть потока реагента от поверхностей продукта, которые необходимо покрыть, и большим объемом, который будет поддерживать общую скорость потока газа-реагента через суженное отверстие 294 перед достаточным наполнением полости 304, для того, чтобы уменьшить такую скорость потока до менее желательного значения (путем уменьшения разницы давлений через суженное отверстие 294). Подразумеваемый объем полости 304 в варианте осуществления меньше тройного объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать, или меньше двойного объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать, или меньше объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать, или меньше 50% объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать, или меньше 25% объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать. Также подразумеваются другие эффективные отношения объемов соответствующих полостей.
V.B. Изобретатели определили, что однородность покрытия может быть улучшена в некоторых вариантах осуществления путем изменения положения дистального конца электрода 308 по отношению к сосуду 250 так, чтобы он не проникал настолько далеко в полость 300 сосуда 250, насколько положение внутреннего электрода показано на предыдущих фигурах. Например, хотя в некоторых вариантах осуществления дистальное отверстие 316 может располагаться рядом с суженным отверстием 294, в других вариантах осуществления дистальное отверстие 316 может располагаться на расстоянии менее чем 7/8, необязательно на расстоянии менее чем ¾, необязательно менее чем на половине расстояния к суженному отверстию 294 от большего отверстия 302 сосуда, который необходимо обработать, при подаче газа-реагента. Или дистальное отверстие 316 может располагаться на расстоянии менее 40%, менее 30%, менее 20%, менее 15%, менее 10%, менее 8%, менее 6%, менее 4%, менее 2% или менее 1% к суженному отверстию 294 от большего отверстия сосуда, который необходимо обработать, при подаче газа-реагента.
V.B. Или дистальный конец электрода 308 может располагаться либо слегка внутри, либо снаружи, либо встык с большим отверстием 302 сосуда 250, который необходимо обработать, при сообщении с и подаче газа-реагента во внутреннюю часть сосуда 250. Положение дистального отверстия 316 по отношению к сосуду 250, который необходимо обработать, можно оптимизировать для конкретных размеров и других условий обработки посредством испытания его в различных положениях. Одно конкретное положение электрода 308, рассматриваемого для обработки цилиндров 250 шприцов, представляет собой дистальный конец 314, проникающий приблизительно на четверть дюйма (приблизительно 6 мм) в полость сосуда 300 над большим отверстием 302.
V.B. Изобретатели в настоящий момент полагают, что преимущественным является расположение, по меньшей мере, дистального конца 314 электрода 308 в сосуде 250 так, чтобы он соответственно функционировал как электрод, хотя это не обязательное требование. Как ни удивительно, плазму 318, возбуждаемую в сосуде 250, можно получить более однородной, распространяющейся по всему суженному отверстию 294 в полости 304 технологического сосуда при меньшем проникновении электрода 308 в полость 300, чем использовалось ранее. При других схемах, таких как обработка сосудов со слепым концом, дистальный конец 314 электрода 308 обычно помещают ближе к слепому концу сосуда, нежели к его входу.
V.B. Или же дистальный конец 314 электрода 308 можно расположить в суженном отверстии 294 или за суженным отверстием 294, например, в полости 304 технологического сосуда, как проиллюстрировано, например на ФИГ. 33. Можно необязательно привести различные приемы, такие как придание формы технологическому сосуду 296 для улучшения потока газа через суженное отверстие 294.
V.B. В качестве другой альтернативы, проиллюстрированной на ФИГ. 34-35, составной внутренний электрод и газоподающая трубка 398 могут иметь дистальные газоподающие отверстия, такие как 400, необязательно расположенные вблизи большего отверстия 302, и выступающая часть электрода 402, дистально проходящая от дистальных газоподающих отверстий 400, необязательно проходящая к дистальному концу рядом с суженным отверстием 294, и необязательно далее проходящая в технологический сосуд 324. Эта конструкция задумана для облегчения образования плазмы на протяжении внутренней поверхности 292, смежной с суженным отверстием 294.
V.B. В еще одном рассматриваемом варианте осуществления внутренний электрод 308, как на ФИГ. 26, можно перемещать при обработке, например, сначала углубляя в полость 304 технологического сосуда, затем постепенно вытягивая в проксимальном направлении по мере прохождения способа. Этот прием, в частности, рассматривают в случае, если сосуд 250, при выбранных условиях обработки, длинный, и движение внутреннего электрода способствует более однородной обработке внутренней поверхности 254. С помощью этого приема условия обработки, такие как скорость подачи газа, скорость создания вакуума, прилагаемая электрическая энергия к внешнему электроду 160, скорость вытягивания внутреннего электрода 308 или другие факторы, можно изменять по мере прохождения способа, адаптируя способ к различным частям сосуда, который необходимо обработать.
V.B. Удобно, как в случае других способов, описанных в данном описании, что большее отверстие в целом цилиндрического сосуда 250, который необходимо обработать, можно разместить на опоре 320 для сосуда, как, например, посредством размещения большего отверстия 302 сосуда 250, который необходимо обработать, на прорези 322 опоры для сосуда 320. Затем внутренний электрод 308 можно разместить в сосуде 250, установленном на опоре для сосуда 320, перед созданием, по меньшей мере, частично вакуума в полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать.
V.B. В альтернативном варианте осуществления, проиллюстрированном на ФИГ. 28, технологический сосуд 324 можно обеспечить в форме трубки с первым отверстием 306, прикрепленным к сосуду 250, который необходимо обработать, как показано на ФИГ. 26, и вторым отверстием 328, соединяющимся с отверстием для вакуумирования 330 в опоре для сосуда 320. В этом варианте осуществления PECVD-технологические газы могут течь в сосуд 250, затем через суженное отверстие 294 в технологический сосуд 324, затем возвращаться через отверстие для вакуумирования 330. Необязательно, сосуд 250 можно вакуумировать через оба отверстия 294 и 302 перед нанесением PECVD-реагентов.
x
V.B. Или же цилиндр 250 шприца без колпачка, как показано на ФИГ. 22, можно снабдить внутренним покрытием SiO, в котором x в формуле составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно приблизительно 2, барьерным PECVD-покрытием или PECVD-покрытием другого типа путем введения реагентов из источника 144 через отверстие на заднем конце 256 цилиндра 250 и создания вакуума при помощи источника создания вакуума 98, прокачивающего через отверстие на переднем конце 260 цилиндра. Например, источник создания вакуума 98 можно соединить с помощью второго фитинга 266, установленного на переднем конце 260 цилиндра 250 шприца. С помощью этого приема реагенты могут течь через цилиндр 250 в одном направлении (вверх, как показано на ФИГ. 22, хотя направление не является критичным), и нет необходимости проводить реактивы через зонд, который разделяет подачу газа от отработанного газа в цилиндре 250 шприца. В альтернативной схеме передний и задний концы 260 и 256 цилиндра 250 шприца можно также обратить относительно аппарата для нанесения покрытия. Зонд 108 может действовать просто как электрод, и может также быть или трубчатым, или сплошным штырем в данном варианте осуществления. Как и ранее, расстояние между внутренней поверхностью 254 и зондом 108 может быть однородным, по меньшей мере, большую часть длины цилиндра 250 шприца.
V.B. ФИГ. 37 представляет собой изображение, схожее с ФИГ. 22, демонстрирующее другой вариант осуществления, в котором фитинг 266 является независящим и не прикреплен к пластинчатым электродам 414 и 416. Фитинг 266 может иметь фитинг-наконечник Люэра, приспособленный для прикрепления к соответствующему фитингу цилиндра 250 шприца. Данный вариант осуществления позволяет вакуумной трубке 418 проходить через электрод 416, в то время как держатель 420 сосуда и прикрепленный сосуд 250 двигаются между электродами 414 и 416 во время этапа покрытия.
V.B. ФИГ. 38 представляет собой изображение, схожее с ФИГ. 22, демонстрирующее еще один другой вариант осуществления, в котором передний конец 260 цилиндра 250 шприца открыт, а цилиндр 250 шприца окружен вакуум-камерой 422, установленной на держателе 424 сосуда. В данном варианте осуществления давления P1 в цилиндре 250 шприца и в вакуум-камере 422 приблизительно идентичны, и вакуум в вакуум-камере 422 необязательно прокачивается через передний край 260 цилиндра 250 шприца. Если технологические газы текут в цилиндр 250 шприца, то они текут через передний конец 260 цилиндра 250 шприца до тех пор, пока не будет обеспечена равномерная композиция в цилиндре 250 шприца, в это время подают питание на электрод 160 с образованием покрытия. Полагают, что благодаря большему объему вакуум-камеры 422 по отношению к цилиндру 250 шприца и местоположению противоэлектрода 426 в цилиндре 250 шприца технологические газы, проходящие через передний конец 260, не будут образовывать значительные осадки на стенках вакуум-камеры 422.
V.B. ФИГ. 39 представляет собой изображение, схожее с ФИГ. 22, демонстрирующее еще один другой вариант осуществления, в котором задний фланец цилиндра 250 шприца зажат между держателем сосуда 428 и конструкцией электрода 430, к которой прикреплены трубчатый электрод или пара пластинчатых электродов, показанных как 160, и источник создания вакуума 98. Объем, в целом показанный как 432, окружающий снаружи цилиндр 250 шприца, относительно мал в данном варианте осуществления для минимизации откачки, необходимой для разрежения объема 432 и внутреннего пространства цилиндра 250 шприца для выполнения PECVD-способа.
V.B. ФИГ. 40 представляет собой изображение, схожее с ФИГ. 22, а ФИГ. 41 представляет собой вид сверху, демонстрирующие дополнительный другой вариант осуществления как альтернативу ФИГ. 38, в которой соотношение давлений P1/P2 поддерживается на желаемом уровне путем обеспечения клапана соотношения давлений 434. Задумано, что P1 может быть более низким вакуумом, т.е. более высоким давлением, чем P2 в ходе PECVD-способа, так что отработанные технологические газы и побочные продукты будут проходить через передний конец 260 цилиндра 250 шприца и выкачиваться. Также, предоставление отдельной трубки 436 вакуум-камеры для обслуживания вакуум-камеры 422 позволяет использовать отдельный вакуумный насос для более быстрого удаления большего заключенного объема 432.
V.B. ФИГ. 41 представляет собой вид сверху варианта осуществления ФИГ. 40, также демонстрирующий удаленный с ФИГ. 40 электрод 160.
V.C. Способ нанесения смазывающего покрытия
V.C. Другой вариант осуществления представляет собой способ нанесения смазывающего покрытия, полученного из кремнийорганического предшественника. ”Смазывающее покрытие” или любое подобное выражение в целом определяют как покрытие, которое уменьшает сопротивление трения покрытой поверхности по отношению к поверхности без покрытия. Если покрытым объектом является шприц (или часть шприца, например, цилиндр шприца) или любой другой предмет, обычно содержащий поршень или подвижную часть в скользящем контакте с покрытой поверхностью, то сопротивление трения имеет два основных аспекта - усилие отрыва и сила трения скольжения поршня.
Тест на силу трения скольжения поршня является специализированным тестом коэффициента трения скольжения поршня в шприце, с учетом того факта, что нормальная сила, связанная с коэффициентом трения скольжения, как обычно измеряется на плоской поверхности, рассматривается путем стандартизации соответствия между поршнем или другим скользящим элементом и пробиркой или другим сосудом, в котором он скользит. Параллельная сила, связанная с коэффициентом трения скольжения, как обычно измеряется, сравнима с силой трения скольжения поршня, измеренной, как описано в данном описании. Силу трения скольжения поршня можно измерить, например, как приведено в тесте ISO 7886-1:1993.
Тест на силу трения скольжения поршня можно также адаптировать для измерения других типов сопротивления трения, например, трения, сохраняемого заглушкой в пробирке, путем подходящих изменений аппарата и процедуры. В одном варианте осуществления поршень можно заменить крышкой, а силу вытягивания для удаления или вставки крышки можно измерить как эквивалент силы трения скольжения поршня.
Также или вместо силы трения скольжения поршня можно измерить усилие отрыва. Усилие отрыва является силой, необходимой для начала движения неподвижного поршня в цилиндре шприца, или сопоставимой силой, необходимой для удаления из положения установленной, неподвижной крышки и начала ее движения. Усилие отрыва измеряют путем приложения силы к поршню, которая начинается на нуле или низкой величине, и повышается до тех пор, пока поршень не начнет двигаться. Усилие отрыва имеет склонность к увеличению по мере хранения шприца после того, как поршень предварительно заполненного шприца оттолкнул мешающую смазку или приклеился к цилиндру вследствие разложения смазки между поршнем и цилиндром. Усилие отрыва представляет собой силу, необходимую для преодоления “заедания”, промышленное выражение для склеивания между поршнем и цилиндром, которое нужно преодолеть для отрыва поршня и для того, чтобы позволить ему начать движение.
V.C. Некоторые полезности покрытия сосуда целиком или частично смазывающим покрытием, например, избирательно на поверхностях, контактирующих со скольжением относительно других частей, представляют собой облегчение вставки или удаления заглушки или прохождения скользящего элемента, такого как плунжер в шприце или заглушка в пробирке для образца. Сосуд может быть выполнен из стекла или полимерного материала, такого как сложный полиэфир, например, полиэтилентерефталат (PET), циклический олефиновый сополимер (COC), олефин, такой как полипропилен, или другие материалы. Нанесение смазывающего покрытия при помощи PECVD может устранить или уменьшить необходимость в покрытии стенок или крышки сосуда распыленной, погруженной или каким-либо другим образом нанесенной кремнийорганической или другой смазки, которую обычно наносят в гораздо больших количествах, чем можно было бы осадить PECVD-способом.
V.C. В любом из вышеприведенных вариантов осуществления V.C. плазму, необязательно плазму неполого катода, необязательно можно образовать вблизи подложки.
V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. предшественник необязательно можно обеспечить при практически отсутствующем кислороде. V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. предшественник необязательно можно обеспечить при практически отсутствующем газе-носителе. V.C. В любом из вариантов осуществления V.C., в котором предшественник необязательно можно обеспечить при практически отсутствующем азоте. V.C. В любом из вариантов осуществления V.C., в котором предшественник необязательно можно обеспечить при абсолютном давлении менее 1 торр.
V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. предшественник необязательно можно обеспечить вблизи выхода плазмы.
V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. покрытие необязательно можно нанести на подложку с толщиной от 1 до 5000 нм, или от 10 до 1000 нм, или 10-200 нм, или от 20 до 100 нм толщиной. Толщину этого и других покрытий можно измерить, например, при помощи трансмиссионной электронной микроскопии (TEM).
V.C. TEM можно провести, например, следующим образом. Образцы можно приготовить для поперечного разрезания сфокусированным ионным лучом (FIB) двумя способами. Или образцы можно сначала покрыть тонким слоем углерода (50-100 нм толщиной) и затем покрыть напыленным слоем платины (50-100 нм толщиной) с помощью системы для нанесения покрытий Emitech K575X, или образцы можно непосредственно защитным напыленным слоем Pt. Покрытые образцы можно поместить в FIB-систему FEI FIB200. Дополнительный слой платины можно FIB-осадить путем введения органометаллического газа при растрировании 30 кВ галлиевого ионного луча по представляющей интерес области. Представляющую интерес область для каждого образца можно выбрать, с тем, чтобы она представляла собой участок на половине пути вниз по длине цилиндра шприца. Тонкие поперечные срезы размером приблизительно 15 мкм (“микрометров”) длиной, 2 мкм шириной и 15 мкм глубиной можно извлечь из потускневшей поверхности с помощью запатентованной методики in-situ FIB-удаления. Поперечные срезы можно закрепить на 200 мэш медной сетке для TEM с помощью FIB-осажденной платины. Одно или два окна в поперечном срезе размерами ~8 мкм шириной можно истончить до электронной прозрачности с помощью галлиевого ионного луча FIB FEI.
V.C. Анализ изображений поперечных срезов приготовленных образцов можно провести с использованием либо трансмиссионного электронного микроскопа (TEM), либо сканирующего трансмиссионного электронного микроскопа (STEM), либо и того, и другого. Все данные изображений можно записать в цифровом виде. Для получения STEM-изображений сетку с истонченными пленками можно перенести в Hitachi HD2300, специализированный для STEM. Сканирующие трансмиссионные электронные изображения можно получить на соответствующих увеличениях в режиме контрастирования по атомному номеру (ZC) и режиме по пропущенным электронам (TE). Можно использовать следующие установки прибора.
Прибор
Сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп
Производитель/Модель
Hitachi HD2300
Ускоряющее напряжение
200 кВ
Диафрагма объектива
#2
Установка конденсорной линзы 1
1,672
Установка конденсорной линзы 2
1,747
Приблизительная установка линзы объектива
5,86
Линза проектора режима ZC
1,149
Линза проектора режима TE
0,7
Захват изображения
Разрешающая способность, выраженная в пикселах
1280×960
Время захвата
20 сек (x4)
V.C. Для TEM-анализа сеточки с образцами можно перенести в трансмиссионный электронный микроскоп Hitachi HF2000. Изображения на основе пропущенных электронов можно получить при соответствующих увеличениях. Подходящие установки для прибора, которые можно использовать при захвате, изображения могут быть такими, как приведено ниже.
Прибор
Трансмиссионный электронный микроскоп
Производитель/Модель
Hitachi HF2000
Ускоряющее напряжение
200 кВ
Конденсорная линза 1
0,78
Конденсорная линза 2
0
Линза объектива
6,34
Апертура диафрагмы конденсорной линзы
#1
Отверстие диафрагмы конденсорной линзы для получения изображения
#3
Отверстие диафрагмы конденсорной линзы для SAD
N/A
V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. подложка может включать стекло или полимер, например, поликарбонатный полимер, олефиновый полимер, циклический олефиновый сополимер, полипропиленовый полимер, полимер на основе сложного полиэфира, полиэтилентерефталатный полимер или комбинацию из любых двух или нескольких из них.
V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. PECVD необязательно можно выполнить путем подачи мощности к газообразному реагенту, содержащему предшественник при помощи электродов, к которым подается мощность на ВЧ-частоте, как определено выше, например, частоте от 10 кГц до менее 300 МГц, более предпочтительно от 1 до 50 МГц, еще более предпочтительно от 10 до 15 МГц, наиболее предпочтительно на частоте 13,56 МГц.
V.C. В любом из вариантов осуществления V.C. плазму можно возбудить путем подачи мощности к газообразному реагенту, включающему предшественник, при помощи электродов, питаемых электрической мощностью, достаточной для образования смазывающего покрытия. Необязательно, плазму возбуждают путем подачи мощности к газообразному реагенту, содержащему предшественник, при помощи электродов, питаемых электрической мощностью от 0,1 до 25 Вт, предпочтительно от 1 до 22 Вт, более предпочтительно от 3 до 17 Вт, еще более предпочтительно от 5 до 14 Вт, наиболее предпочтительно от 7 до 11 Вт, в частности 8 Вт. Соотношение мощности электрода к объему плазмы может составлять менее 10 Вт/мл, предпочтительно составляет от 5 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, еще более предпочтительно составляет от 4 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 2 Вт/мл до 0,2 Вт/мл. Эти уровни мощности пригодны для нанесения смазывающих покрытий на шприцы и пробирки для образцов, и сосуды со схожей формой, имеющие свободный объем от 1 до 3 мл, в которых возбуждают PECVD-плазму. Подразумевается, что для больших или меньших объектов прилагаемую мощность следует увеличивать или уменьшать, соответственно, для масштабирования способа к размеру подложки.
V.C. Одним подразумеваемым продуктом необязательно может быть шприц с цилиндром, обработанным способом из любого одного или нескольких вариантов осуществления V.C.
V.D. Покрытия, наносимые из жидкости
w
x
y
z
x
V.D. Другим примером пригодного барьера или другого типа покрытия, применимого в сочетании с PECVD-наносимыми покрытиями или другими PECVD-обработками, как раскрыто в данном описании, может быть жидкий барьер, смазка, адаптация поверхностной энергии или другой тип покрытия 90, нанесенный на внутреннюю поверхность сосуда, либо непосредственно, либо с одним или несколькими промежуточными PECVD-нанесенными покрытиями SiOCH, SiO, смазывающим покрытием, либо и тем, и другим.
V.D. Пригодные жидкие барьеры или другие типы покрытий 90 также можно необязательно нанести, например, путем нанесения жидкого мономера или другого полимеризируемого или отверждаемого материала на внутреннюю поверхность сосуда 80 и отверждения, полимеризации или сшивания жидкого мономера с образованием твердого полимера. Пригодный жидкий барьер или другие типы покрытий 90 можно также обеспечить путем нанесения диспергированного в растворе полимера на поверхность 88 и удаления растворителя.
V.D. Любой из вышеприведенных способов может включать в качестве этапа образование покрытия 90 на внутренней поверхности 88 сосуда 80 через прорезь для сосуда 92 на рабочей станции или устройстве 28. Одним примером является нанесение жидкого покрытия, например, отверждаемого мономера, фторполимера или полимерной дисперсии, на внутреннюю поверхность 88 сосуда 80 и его отверждение с образованием пленки, которая физически изолирует содержимое сосуда 80 от его внутренней поверхности 88. Известный уровень техники описывает технологию покрытия полимером как пригодную для покрытия пластиковых пробирок для забора крови. Например, можно необязательно использовать акриловые и поливинилиденхлоридные (PVdC) покрывающие материалы и способы покрытия, описанные в патенте США 6165566, которые настоящим включены ссылкой.
V.D. Любой из вышеприведенных способов может также или включать в качестве этапа образование покрытия на наружной внешней стенке сосуда 80. Покрытие необязательно может быть барьерным покрытием, необязательно барьерным покрытием для кислорода или необязательно барьерным покрытием для воды. Одним примером пригодного покрытия является поливинилиденхлорид, который функционирует и как водный барьер, и как кислородный барьер. Необязательно, барьерное покрытие можно нанести как покрытие на основе воды. Покрытие необязательно можно нанести при помощи погружения сосуда в него, распыления его на сосуд или других приемов. Также подразумевается сосуд, имеющий наружное барьерное покрытие, как описано выше.
VI. ИНСПЕКЦИЯ СОСУДА
VI. Одна станция или устройство, показанные на ФИГ. 1, представляет собой рабочую станцию или устройство 30, которое можно сконфигурировать для инспекции внутренней поверхности сосуда 80 на дефекты, например, посредством измерения уменьшения давления воздуха или удельного массового расхода или объемного расхода через стенку сосуда или выделение газа из стенки сосуда. Устройство 30 может функционировать подобно устройству 26 за исключением того, что могут потребоваться более хорошие характеристики (меньшая протечка или пропускание при данных условиях способа) от сосуда для прохождения инспекции, обеспечиваемой устройством 30, поскольку в проиллюстрированном варианте осуществления барьерный или другой тип покрытия был нанесен посредством станции или устройства 28 до достижения станции или устройства 30. В варианте осуществления эту инспекцию покрытого сосуда 80 можно сравнить с инспекцией такого же сосуда 80 в устройстве или станции 26. Меньшая протечка или пропускание в станции или устройстве 30 указывает на то, что такое барьерное покрытие является функционирующим, по меньшей мере, до некоторой степени.
VI. Идентичность сосуда 80, измеренного в двух различных станциях или двумя различными устройствами, можно установить путем размещения индивидуальных идентифицирующих характеристик, таких как штрих-код, другие отметки, или устройства или маркеры высокочастотной идентификации (RFID), на каждом из держателей сосуда 38-68, и соотнесения идентичности сосудов, измеренных на двух или нескольких различных точках вокруг бесконечного конвейера, показанного на ФИГ. 1. Поскольку держатели сосудов можно использовать повторно, то их можно регистрировать в компьютерной базе данных или другой структуре для хранения данных по мере их достижения положения держателя 40 сосуда на ФИГ. 1, сразу после того, как был установлен новый сосуд 80 на держатель сосуда 40, и удалять из регистра данных в конце или почти в конце способа, например, по мере достижения или сразу после достижения положения держателя сосуда 66 на ФИГ. 1 и удаления обработанного сосуда 80 при помощи механизма передачи 74.
VI. Рабочую станцию или устройство 32 можно сконфигурировать для инспектирования на дефекты сосуда, например, барьерного или другого типа покрытия, нанесенного на сосуд. В иллюстрируемом варианте осуществления станция или устройство 32 определяет пропускание покрытия от оптического источника как замер толщины покрытия. Барьерный или другой тип покрытия, при правильном нанесении, может сделать сосуд 80 более просвечивающимся, даже если был нанесен дополнительный материал, поскольку оно обеспечивает более однородную поверхность.
VI. Также подразумеваются другие меры толщины покрытия, такие как, например, при помощи измерений интерференции для определения разницы расстояния хода между энергетической волной, которая отражается внутри покрытия 90 (соединяющегося с атмосферой во внутренней части 154 сосуда), и энергетической волной, которая отражается от внутренней поверхности 88 сосуда 80 (соединяющегося с внешней частью покрытия 90). Как хорошо известно, разницу расстояния хода можно определить непосредственно, например, путем измерения времени прихода соответствующих волн с высокой точностью, или опосредованно, например, путем измерения того, какие длины волн случайной энергии усиливаются или гасятся, в зависимости от тестовых условий.
VI. Другой техникой измерения, которую можно проводить для проверки целостности покрытия, является эллипсометрическое измерение на устройстве. В этом случае поляризованный лазерный луч может отразиться либо от внутренней части, либо от наружной части сосуда 80. В случае отражения лазерного луча от внутренней части, лазерный луч можно направить перпендикулярно поверхности и затем можно измерить прошедший или отраженный луч. Можно измерить изменение полярности луча. Поскольку покрытие или обработка на поверхности устройства будет влиять (изменять) на поляризацию лазерного луча, то изменения полярности могут быть желаемым результатом. Изменения полярности являются прямым результатом существования покрытия или обработки на поверхности, и величина изменения связана с количеством обработки или покрытия.
VI. Если поляризованный луч отражается от наружной части устройства, то детектор можно расположить на внутренней части для измерения прошедшего компонента луча (и определить полярность, как описано выше). Или же детектор можно поместить снаружи устройства в положении, которое может соответствовать точке отражения луча от границы раздела между обработкой/покрытием (на внутренней части устройства). Изменение (изменения) полярности можно определить, как детально описано выше.
VI. Кроме измерения оптических свойств и/или скоростей утечки, как описано выше, внутрь устройства можно ввести другие зонды и/или устройства и сделать измерения при помощи аппарата-детектора. Этот аппарат не ограничен техникой или способом измерения. Можно использовать другие способы тестирования, которые задействуют механические, электрические или магнитные свойства или любое другое физическое, оптическое или химическое свойство.
VI. При настройке обработки плазмой необязательно можно использовать оптическую систему обнаружения для записи эмиссионного спектра плазмы (профиль длины волны и интенсивности), который соответствует уникальной химической «подписи» окружения плазмы. Этот характерный эмиссионный спектр обеспечивает подтверждение того, что покрытие было нанесено и обработано. Система также предлагает точное измерение в реальном времени и инструмент для архивирования данных для каждой обработанной части.
VI. Любой из вышеприведенных способов может включать этап инспектирования внутренней поверхности 88 сосуда 80 на дефекты в рабочей станции, такой как 24, 26, 30, 32 или 34. Инспектирование можно проводить, например, на станциях 24, 32 и 34, посредством вставки зонда 172 для детектирования в сосуд 80 через прорезь для сосуда 92 и детектирования состояния внутренней поверхности 88 сосуда или барьера или другого типа покрытия 90 с помощью зонда 172. Инспектирование можно проводить, как изображено на ФИГ. 11, посредством испускания энергии внутрь через стенку 86 сосуда и внутреннюю поверхность 88 сосуда и детектирования энергии зондом 172. Или же, инспектирование можно проводить посредством отражения излучения от внутренней поверхности 88 сосуда и детектирования энергии детектором, расположенным внутри сосуда 80. Или же, инспектирование можно проводить при помощи детектирования состояния внутренней поверхности 88 сосуда в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
VI. Любой из вышеприведенных способов может включать выполнение этапа инспектирования в достаточном числе положений по всей внутренней поверхности 88 сосуда для определения того, что барьерный или другой тип покрытия 90 будет эффективен для предупреждения того, чтобы давление внутри сосуда, когда он изначально вакуумирован, и его стенка подвергается воздействию окружающей среды, не выросло более 20% давления окружающей среды во время годичного срока хранения.
VI. Любой из вышеприведенных способов может включать выполнение этапа инспектирования в пределах времени работы 30 или меньше секунд на сосуд, или 25 или меньше секунд на сосуд, или 20 или меньше секунд на сосуд, или 15 или меньше секунд на сосуд, или 10 или меньше секунд на сосуд, или 5 или меньше секунд на сосуд, или 4 или меньше секунд на сосуд, или 3 или меньше секунд на сосуд, или 2 или меньше секунд на сосуд, или 1 или меньше секунд на сосуд. Это можно сделать возможным, например, посредством измерения эффективности барьера или другого типа покрытой стенки сосуда, как показано на ФИГ. 7, которое может включать одно измерение для всего сосуда 80, или посредством инспектирования многих или даже всех точек, которые необходимо инспектировать, параллельно, например, посредством применения устройства с зарядовой связью в качестве детектора 172, показанного или заменяемого на ФИГ. 6, 10 и 11. Последний этап можно применять для детектирования состояния барьера или другого типа покрытия в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности 88 сосуда за очень короткое общее время.
VI. В любом варианте осуществления способа, по желанию, можно дополнительно быстро выполнить многоточечную инспекцию сосуда посредством сбора данных с помощью устройства с зарядовой связью 172, выведение сосуда 80, который только что был проинспектирован, и обработки собранных данных вскоре после этого, пока сосуд 80 движется далее. Если в результате обработки данных позже устанавливают дефект в сосуде 80, то сосуд 80, который является дефектным, можно удалить с линии в точке, идущей после станции детектирования, такой как 34 (ФИГ. 10).
VI. В любом из вышеприведенных вариантов осуществления этап инспектирования можно выполнить на достаточном числе положений по всей внутренней поверхности 88 сосуда 80 для определения того, что барьерный или другой тип покрытия 90 будет эффективным для предупреждения от снижения изначального уровня вакуума давления (т.е. изначальное уменьшение давления по отношению к окружающему) в сосуде 80, когда он изначально вакуумирован и его стенка 86 подвергается воздействию окружающей среды, на более чем 20%, необязательно более чем 15%, необязательно более чем 10%, необязательно более чем 5%, необязательно более чем 2%, во время срока хранения, по меньшей мере, 12 месяцев или, по меньшей мере, 18 месяцев, или, по меньшей мере, два года.
VI. Изначальным уровнем вакуума может быть высокий вакуум, т.е. оставшееся давление менее 10 Торр, или меньший вакуум, такой как менее 20 Торр положительного давления (т.е. избыточное давление по сравнению с полным вакуумом), или менее 50 Торр, или менее 100 Торр, или менее 150 Торр, или менее 200 Торр, или менее 250 Торр, или менее 300 Торр, или менее 350 Торр, или менее 380 Торр положительного давления. Изначальный уровень вакуума вакуумированных пробирок для сбора крови, например, во многих случаях определяется типом тест-пробирки, которую необходимо использовать, и, таким образом, типом и соответствующим количеством реактива, которое добавляют в пробирку во время производства. Изначальный уровень вакуума обычно устанавливают для вытягивания точного объема крови с объединением с порцией реактива в пробирке.
VI. В любом из вышеприведенных вариантов осуществления этап инспектирования барьера или другого типа покрытия 90 можно выполнить на достаточном числе положений по всей внутренней поверхности 88 сосуда для определения того, что барьерный или другой тип покрытия 90 будут эффективны для предупреждения давления в сосуде 80, когда он изначально вакуумирован, и его стенка подвергается воздействию окружающей среды, от повышения до более 15% или более 10% давления окружающей среды во время срока хранения, по меньшей мере, один год.
VI.A. Обработка сосуда, включающая инспекцию до покрытия и после покрытия
VI.A. Еще одним вариантом осуществления является способ обработки сосуда для обработки сформованного из пластика сосуда с отверстием и стенкой, определяющей внутреннюю поверхность. Способ выполняют посредством инспектирования внутренней поверхности сосуда в отформованном виде или непосредственно перед покрытием на дефекты; нанесение покрытия на внутреннюю поверхность сосуда после инспектирования сосуда в отформованном виде; и инспектирования покрытия на дефекты.
VI.A. Другим вариантом осуществления является способ обработки сосуда, при котором барьерное покрытие наносят на сосуд после инспектирования сосуда в отформованном виде, а внутреннюю поверхность сосуда инспектируют на дефекты после нанесения барьерного покрытия.
VI.A. В варианте осуществления станцию или устройство 26 (которые могут также функционировать как станция или устройство 28 для нанесения покрытия) можно применять, как указано далее для барометрической инспекции сосуда. При открытом любом из двух или обоих клапанов 136 и 148 сосуд 80 можно вакуумировать до желаемой степени, предпочтительно до очень низкого давления, такого как менее 10 Торр, необязательно менее 1 Торр. Независимо от того, какой из клапанов 136 и 148 изначально открыт, его можно затем закрыть, изолируя вакуумированную внутреннюю часть 154 сосуда 80 и манометр 152 от окружающих условий и от источника 98 создания вакуума. Изменение давления в течение времени измерения, либо вследствие поступления газа через стенку сосуда, либо выделения газа из материала стенки и/или покрытия на стенке сосуда, можно затем измерить и использовать для расчета скорости поступления внешнего газа в сосуд 80, который закреплен на держателе сосуда 44. Для данной цели выделение газа определяют как высвобождение адсорбированных или окклюдированных газов или водяного пара из стенки сосуда, необязательно, по меньшей мере, в частичном вакууме.
VI.A. Другой необязательной модификацией может быть обеспечение внешнего газа при более высоком давлении, чем атмосферное давление. Это, опять-таки, может увеличить скорость прохождения газа через барьерный или другой тип слоя, обеспечивая измеряемую разницу за более короткое время, если было обеспечено более низкое внешнее давление. Или же, газ можно вводить в сосуд 80 при давлении выше атмосферного, опять-таки повышая скорость прохождения через стенку 86.
VI.A. Необязательно, инспекцию сосуда на станции или с помощью устройства 26 можно модифицировать путем обеспечения газа для инспекции, такого как гелий, на стороне впуска по отношению к подложке, либо внутри, либо снаружи сосуда 80, и его определения на стороне выпуска. Также в качестве газа для инспекции можно использовать газ с низким молекулярным весом, такой как водород, или менее дорогой или более доступный газ, такой как кислород или азот.
VI.A. Гелий рассматривают как газ для инспекции, который может повысить скорость определения утечки или проникновения, поскольку он будет проходить через дефектный барьерный или другой тип покрытия, или за протекающее уплотнение, гораздо быстрее, чем обычные внешние газы, такие как азот и кислород в обычном воздухе. Гелий обладает высокой скоростью перемещения через многие твердые подложки или небольшие щели в связи с тем, что он: (1) является инертным, поэтому он не адсорбируется подложкой до какой-либо большой степени, (2) легко не ионизируется, так как его молекулы являются очень компактными из-за высокого уровня притяжения между его электронами и ядром, и (3) имеет молекулярный вес 4 в отличие от азота (молекулярный вес 28) и кислорода (молекулярный вес 32), опять-таки делая молекулы более компактными и легко проходящими через пористую подложку или щель. Благодаря этим факторам гелий будет проходить через барьер, имеющий заданную проницаемость, гораздо быстрее, чем многие другие газы. Также атмосфера содержит чрезвычайно малые доли гелия по природе, поэтому присутствие дополнительного гелия можно относительно легко детектировать, в частности, если гелий вводят внутрь сосуда 80 и детектируют снаружи сосуда 80 для измерения протекания и проникновения. Гелий можно детектировать по падению давления до подложки или другими средствами, такими как спектроскопический анализ выходящего газа, который прошел через подложку.
2
VI.A. Далее идет пример барометрической инспекции сосуда путем определения концентрации кислорода в результате детектирования флуоресценции O.
2
2
x
2
VI.A. Применяют источник возбуждения (пульсирующий голубой светодиод Ocean Optics USB-LS-450), волоконная конструкция (Ocean Optics QBIF6000-VIS-NIR), спектрометр (флуоресцентный спектрометр USB4000-FL), сенсорный датчик кислорода (Ocean Optics FOXY-R) и адаптор для вакуумного ввода (по типу VFT-1000-VIS-275), соединенный с источником создания вакуума. Вакуум можно применять для удаления внешнего воздуха, и в случае, когда сосуд находится под определенным давлением, любой объем кислорода, который протек или просочился вовнутрь с повторным наполнением сосуда из внешнего воздуха, можно определить с помощью системы детектирования. Пробирка с покрытием заменяет пробирку без покрытия, и можно провести измерение концентрации O. Пробирка с покрытием будет демонстрировать воспроизводимо различный объем кислорода, нежели образец без покрытия вследствие избирательной поверхностной абсорбции O на пробирке с покрытием (поверхность с SiO по сравнению с PET- или стеклянной поверхностью без покрытия) и/или изменение в степени диффузии O с поверхности. Время детектирования может составлять менее одной секунды.
VI.A. Эти барометрические способы не следует рассматривать как ограниченные до конкретного определяемого газа (можно рассматривать детектирование гелия или других газов) или конкретного аппарата или схемы.
VI.A. Рабочая станция или устройство 34 также может быть сконфигурировано для инспекции барьера или другого типа покрытия на дефекты. В варианте осуществления ФИГ. 1 и 10 рабочая станция или устройство 34 может быть другой оптической инспекцией, в этот раз предназначенной для сканирования или отдельного измерения свойств, по меньшей мере, части барьера или другого типа покрытия 90, или, по существу, всего барьера или другого типа покрытия 90, в многочисленных, близко расположенных местах на барьере или другом типе покрытия 90. Многочисленные, близко расположенные места могут быть, например, разделены приблизительно с интервалом 1 микрон, или приблизительно с интервалом 2 микрона, или приблизительно с интервалом 3 микрона, или приблизительно с интервалом 4 микрона, или приблизительно с интервалом 5 микрон, или приблизительно с интервалом 6 микрон, или приблизительно с интервалом 7 микрон, либо в каждом случае, либо в среднем на протяжении, по меньшей мере, части поверхности, таким образом покрывая некоторые или все части барьера или другого типа покрытия 90. В варианте осуществления отдельное сканирование каждой небольшой области покрытия может быть полезным для обнаружения отдельных микроотверстий или других дефектов и для различия локальных эффектов дефектов-микроотверстий от более общих дефектов, таких как большая область, с покрытием, которое является слишком тонким или пористым.
VI.A. Инспекцию при помощи станции или устройства 34 можно провести посредством вставки источника 170 излучения или света или любого другого пригодного высокочастотного, микроволнового, инфракрасного, видимого светового, ультрафиолетового источника или формирователя электронного луча, например, в сосуд 80 через прорезь 92 для сосуда, и детектирования состояния внутренней поверхности сосуда, например, барьерного покрытия 90, путем детектирования излучения, прошедшего от источника излучения, с помощью детектора.
VI.A. Вышеупомянутую систему держателя сосуда также можно использовать для тестирования устройства. Например, зонд 108 из ФИГ. 2, имеющий прорезь 110 для доставки газа, можно заменить источником 170 света (ФИГ. 10). Источник 170 света может освещать внутреннюю часть пробирки, а затем последующее тестирование можно завершить снаружи пробирки, измеряя пропускание или другие свойства. Источник 170 света может проходить во внутреннюю часть пробирки таким же образом, как зонд 108 проталкивается в шайбу или держатель сосуда 62, хотя вакуум и уплотнения не обязательно необходимы. Источник 170 света может быть оптоволоконным источником, лазером, точечным (таким как светодиод) источником или любым другим источником излучения. Источник может излучать на одной или нескольких частотах от глубокого УФ-(100 нм) до далекого инфракрасного (100 микрон) и во всех частотах между ними. Не существует ограничения по источнику света, который можно использовать.
VI.A. В качестве конкретного примера смотри ФИГ. 10. На ФИГ. 10 пробирку или сосуд 80 располагают в шайбе или держателе сосуда 62, а источник 170 света на конце зонда 108 вставлен в пробирку. Источником 170 света в данном случае может быть голубой светодиод-источник достаточной интенсивности для того, чтобы приниматься детектором 172, окружающим снаружи сосуд 80. Источником 170 света может быть, например, трехмерное устройство с зарядовой связью (CCD), включающее группу пикселей, таких как 174 на своей внутренней поверхности 176. Пиксели, такие как 174, принимают и детектируют облучение, излучаемое через барьерный или другой тип покрытия 90 и стенку 86 сосуда. В данном варианте осуществления детектор 172 имеет больший внутренний диаметр по отношению к сосуду 80, чем сечение электрода 164 сосуда 80 из ФИГ. 2, и имеет цилиндрическую верхнюю часть рядом со слепым концом 84 вместо полусферической верхней части. Внешний детектор 172 или же может иметь меньшую радиальную щель от сосуда 80 и щель более стабильного размера на его верхней части рядом со слепым концом 84. Это можно выполнить, например, путем обеспечения общего центра кривизны для слепого конца 84 и верхушки детектора 172 при установке сосуда 80. Это изменение может обеспечить более однородную инспекцию закругленного слепого конца 84 сосуда 80, хотя, как подразумевается, любое изменение может быть пригодным.
VI.A. Перед тем как включить источник света, измеряют CCD и полученное значение сохраняют как фон (который можно вычесть из последующих измерений). Затем включают источник 170 света и проводят измерения при помощи CCD. Полученные измерения затем можно использовать для вычисления общего пропускания света (и сравнить с пробиркой без покрытия для определения средней толщины покрытия) и плотности дефектов (беря подсчеты отдельных фотонов на каждый элемент CCD и сравнивая их с пороговым значением - если счет фотонов ниже, тогда он соответствует не достаточно пропускаемому свету). Низкое пропускание света, вероятно, является результатом отсутствия покрытия или слишком тонкого покрытия - дефекта покрытия на пробирки. Путем измерения количества смежных элементов, которые имеют низкий счет фотонов, можно оценить размер дефекта. Суммируя размер и количество дефектов, можно оценить качество пробирки или определить другие свойства, которые могут быть специфичными для частоты излучения от источника 170 света.
VI.A. В варианте осуществления из ФИГ. 10 энергия может излучаться наружу через внутреннюю поверхность сосуда, например, через покрытие 90 и стенку 86 сосуда, и детектироваться детектором 172, расположенным снаружи сосуда. Можно использовать различные типы детекторов 172.
VI.A. Поскольку случайное излучение от источника 170, прошедшее через барьерный или другой тип покрытия 90 и стенку 80 сосуда, может быть большим для меньшего угла падения (по сравнению с эталонной линией, нормальной к стенке 80 сосуда в любой данной точке), то пиксели, такие как 174, лежащие на нормальной линии через стенку 86 сосуда, будут получать больше излучения, чем соседние пиксели, тем не менее более чем один пиксель может получать некоторое количество света, проходящего через данную часть барьера или другого типа покрытия, и свет, проходящий через более чем одну данную часть барьера или другого типа покрытия 90 и стенку 80 сосуда, будет получать конкретный пиксель, такой как 174.
VI.A. Степень разрешения пикселей, таких, как для детектирования излучения, проходящего через конкретную часть барьера или другого типа покрытия 90 и стенку 86 сосуда, можно повысить путем размещения CCD так, чтобы его группа пикселей, такая как 174, была очень близка к и точно соответствовала контурам стенки 86 сосуда. Степень разрешения можно также повысить путем выбора меньшего или в сущности точечного источника света, как схематически показано на ФИГ. 6, для освещения внутренней части сосуда 80. Применение меньших пикселей также повысит разрешение группы пикселей у CCD.
VI.A. На фигуре 6 точечный источник света 132 (лазер или светодиод) размещают на конце штыря или зонда. (“Точечный источник” относится либо к испусканию света от источника небольшого объема, имеющего сходство с математической точкой, как, например, может производиться небольшим светодиодом или рассеивающей головкой на оптоволокне, излучающей свет во все направления, либо к свету, испускаемому как луч с небольшим поперечным сечением, таким как когерентный свет, посылаемый лазером). Точечный источник света 132 может быть либо стационарным, либо подвижным, например подвижным в осевом направлении, в то время как измеряют характеристики барьера или другого типа покрытия 90 и стенки сосуда 80. Если подвижный, то точечный источник 132 света можно двигать вверх и вниз внутри устройства (пробирки) 80. Схожим образом, описанным выше, внутреннюю поверхность 88 сосуда 80 можно просканировать и выполнить последующие измерения при помощи внешнего детекторного аппарата 134 для определения целостности покрытия. Преимуществом данного подхода является то, что можно использовать линейно поляризованный или схожий когерентный источник света со специфической направленностью.
VI.A. Положение точечного источника света 132 можно проиндексировать по пикселям, таким как 174, так, чтобы облучение детекторов можно было определить в момент времени, когда детектор находится в нормальном угле по отношению к конкретной области покрытия 90. В варианте осуществления из ФИГ. 10 цилиндрический детектор 172, необязательно с криволинейным концом, совпадающим с кривой (при наличии) слепого конца 84 сосуда 80, можно использовать для детектирования характеристик цилиндрического сосуда 80.
VI.A. Будет понятно, в отношении к ФИГ. 10, что станция или устройство 24 или 34 для инспекции можно модифицировать путем обращения положений источника 170 света или другого излучения и детектора 172 так, чтобы свет излучался через стенку 86 сосуда снаружи вовнутрь сосуда 80. Если выбран этот прием, то в варианте осуществления равномерный источник падающего света или другого излучения можно обеспечить путем вставки сосуда 80 в апертуру 182 в стенке 184 светомерного шара-источника света 186. Светомерный шар-источник света будет рассеивать свет или излучение от источника 170 снаружи сосуда 80 и внутри светомерного шара так, что свет, проходящий через соответствующие точки стенки 86 сосуда 80, будет относительно однородным. Это будет способствовать уменьшению искажений, вызываемых артефактами, которые относятся к частям стенок 86 с различными формами.
VI.A. В варианте осуществления ФИГ. 11 детектор 172 может быть показан как близко соответствующий барьеру или другому типу покрытия 90 или внутренней поверхности 88 сосуда 80. Поскольку детектор 172 может быть на той же стороне стенки 86 сосуда, что и барьерный или другой тип покрытия 80, то это приближение будет способствовать повышению разрешения пикселей, таких как 174, хотя в данном варианте осуществления детектор 172 предпочтительно будет более точно располагаться по отношению к барьеру или другому типу покрытия 90 во избежание обдирания друг друга, возможно, при этом повреждая либо покрытие, либо группу CCD. Размещение детектора 172 непосредственно рядом с покрытием 90 может также уменьшить эффекты преломления стенкой 86 сосуда, которые в варианте осуществления ФИГ. 10 происходят после того, как свет или другое излучение проходят через барьерный или другой тип покрытия 90, поэтому сигнал, который необходимо детектировать, может избирательно преломляться в зависимости от локальной формы сосуда 80 и угла падения света или другого излучения.
VI.A. Могут также или быть использованы другие техники инспекции барьера или другого типа покрытия. Например, флуоресцентные измерения можно применять для характеристики обработки/покрытия на устройстве. С помощью такого же аппарата, как описано на ФИГ. 10 и 6, можно выбрать источник света 132 или 170 (или источник другого излучения), который может взаимодействовать с полимерным материалом стенки 86 и/или примесью в полимерном материале стенки 86. Соединенным с системой детектирования, его можно использовать для характеристики ряда свойств, включая дефекты, толщину и другие основные параметры.
VI.A. Еще одним примером инспекции является использование рентгеновских лучей для характеристики обработки/покрытия и/или собственно полимера. На ФИГ. 10 или 6 источник света можно заменить источником рентгеновского излучения, а внешний детектор может быть по типу для измерения интенсивность рентгеновских лучей. Элементный анализ или другой тип покрытия можно проводить с помощью данной техники.
VI.A. После формования устройства 80, например, на станции 22, могут возникнуть несколько потенциальных проблем, которые будут приводить к каким-либо дефектным и, возможно, непригодным обработкам или покрытиям. Если устройства инспектированы на эти проблемы до покрытия, то устройства можно покрыть с помощью высоко оптимизированного, необязательно до 6-ти сигма контролируемого способа, который будет обеспечивать желаемый результат (или результаты).
VI.A. Некоторые из потенциальных проблем, которые могут препятствовать обработке и покрытию, включают (в зависимости от природы изделий с покрытиями, которые необходимо производить) следующее:
VI.A. 1. Большая плотность дефектов в результате загрязнения частицами (например, каждая более 10 микрометров в ее наиболее длинном линейном размере), или меньшая плотность загрязнения большими частицами (например, каждая более 10 микрометров в ее наиболее длинном линейном размере).
VI.A. 2. Загрязнение химическими веществами или другие поверхностные загрязнения (например, кремнийорганическая антиадгезионная смазка или масло).
VI.A. 3. Высокая шероховатость поверхности, характеризуемая или высоким/большим числом острых пиков или впадин, или и тем, и другим. Ее можно также охарактеризовать путем количественного определения средней шероховатости (Ra), которая должна составлять менее 100 нм.
VI.A. 4. Любой дефект в устройстве, такой как отверстие, которое не позволит создать вакуум.
VI.A. 5. Любой дефект на поверхности устройства, которое будет использоваться для создания уплотнения (например, открытый конец пробирки для забора образца).
VI.A. 6. Большие неоднородности толщины стенки, которые могут препятствовать или изменить машинное крепление муфтового соединения посредством толщины при обработке или покрытии.
VI.A. 7. Другие дефекты, которые будут приводить к непригодности барьера или другого типа покрытия.
VI.A. Для того чтобы убедиться, что операция обработки/покрытия успешна с применением параметров в операции обработки/покрытия, устройство можно предварительно проинспектировать на одну или несколько вышеописанных потенциальных проблем или другие проблемы. Ранее раскрыли аппарат для удерживания устройства (шайба или держатель сосуда, такие как 38-68) и его продвижение по технологическому процессу, включая различные тесты и операцию обработки/покрытия. Можно выполнить несколько возможных тестов для подтверждения того, что устройство будет иметь соответствующую поверхность для обработки/покрытия. Таковые включают:
VI.A. 1. Оптическую инспекцию, например, пропускание излучения через устройство, отражение излучения изнутри устройства или снаружи, абсорбция излучения устройством или интерференция посредством излучения устройством.
VI.A. 2. Цифровую инспекцию, - например, с помощью цифровой камеры, которая может измерять конкретные длины и формы (например, насколько «круглым» или иным образом ровно и правильно сформирован открытый конец пробирки для забора образца по отношению к эталону).
VI.A. 3. Проверку утечки вакуума или тестирование давления.
VI.A. 4. Акустическую (ультразвуковую) дефектоскопию устройства.
VI.A. 5. Рентгеноскопический анализ.
x
VI.A. 6. Электропроводимость устройства (материал пластиковой пробирки и SiO имеют различное электрическое сопротивление, - например, порядка 1020 Ом·см для кварца, как основного материала, и порядка 1014 Ом·см для полиэтилентерефталата).
VI.A. 7. Теплопроводность устройства (например, теплопроводность кварца, как основного материала, 1,3 Вт/(м·К), в то время как теплопроводность полиэтилентерефталата составляет 0,24 Вт/(м·К)).
VI.A. 8. Выделение газа стенки сосуда, которую необязательно можно измерить, как описано ниже, при инспекции после покрытия для определения базовой линии выделения газа.
VI.A. Вышеупомянутое тестирование можно провести в станции 24, как показано на ФИГ. 6. На этой фигуре устройство (например, пробирка 80 для забора образца) может удерживаться на месте, а источник 132 света (или другой источник) может быть вставлен в устройство, и соответствующий детектор 134 размещен снаружи устройства для измерения желаемого результата.
VI.A. В случае определения утечки вакуума держатель сосуда и устройство могут присоединяться к вакуумному насосу и измеряющему устройству, вставляемому в пробирку. Тестирование можно также провести, как детализировано в других местах описания.
VI.A. Рабочая станция или устройство 24 может быть станцией визуальной инспекции, и может быть сконфигурирована для инспектирования на дефекты одной или нескольких внутренний поверхностей 88 сосуда, его внешней поверхности 118 или внутренней части его стенки 86 сосуда между его поверхностями 88 и 118. Инспекцию внешней поверхности 118, внутренней поверхности 88 или стенки 86 сосуда можно провести снаружи сосуда 80, в частности, если сосуд является просвечивающимся или прозрачным для типа излучения и длины волны, используемой для инспекции. Инспекцию внутренней поверхности 88 можно облегчить или облегчают, при необходимости, путем обеспечения оптоволоконного зонда, вставленного в сосуд 80 через прорезь для сосуда 92, так, чтобы можно было получить вид внутренней части сосуда 80 снаружи сосуда 80. Например, в данном окружении можно использовать эндоскоп или бороскоп.
VI.A. Другим приемом, проиллюстрированным на ФИГ. 6, может быть вставка источника света 132 в сосуд 80. Свет, прошедший через стенку 86 сосуда, и артефакты сосуда 80, которые становятся видимы благодаря свету, можно обнаружить снаружи сосуда 80, например, при помощи детектора измеряющего аппарата 134. Эту станцию или устройство 24 можно использовать, например, для детектирования и исправления или удаления невыровненных сосудов 80, неверно установленных на прорези для сосуда 96 или сосудов 80, которые имеют видимые искажения, включения или другие дефекты в стенке 86. Визуальную инспекцию сосуда 80 может также проводить рабочий, осматривающий сосуд 80, вместо или в дополнение к автоматической инспекции.
VI.A. Рабочая станция или устройство 26, показанное более детально на ФИГ. 7, можно необязательно сконфигурировать для инспектирования внутренней поверхности 88 сосуда 80 на дефекты, и, например, для измерения потери давления газа через стенку 86 сосуда, которые можно выполнить перед обеспечением барьера или другого типа покрытия. Этот тест можно провести путем создания разницы давлений между двумя сторонами барьерного покрытия 90, например, путем повышения давления или вакуумирования внутренней части сосуда 80, изолирования внешней части 154 сосуда 80 так, чтобы давление оставалось постоянным при отсутствии утечки вокруг уплотнения или проникновения газа через стенку сосуда, и измерения изменения давления за единицу времени, суммируемого в результате данных проблем. Это измерение не только выявит любой газ, проходящий через стенку 86 сосуда, но также детектирует протекающее уплотнение между входной частью 82 сосуда и уплотнением или другим уплотнением 100, которое может указывать либо на проблему с выравниванием сосуда 80, либо с функционированием уплотнения 100. В любом случае, неверную установку пробирки можно исправить, или пробирку изъять из технологической линии, экономя время в попытке достижения или поддержания соответствующего уровня технологического вакуума и предотвращая разжижение технологических газов воздухом, затягиваемым через неисправное уплотнение.
VI.A. Вышеописанные системы можно ввести в способ производства и инспекции, который включает множество этапов.
VI.A. ФИГ. 1, как описано ранее, показывает схематическое изображение этапов одного возможного способа (хотя данное изобретение не ограничено единичной идеей или подходом). Сначала сосуд 80 визуально инспектируют на станции или при помощи устройства 24, которое может включать линейное и угловое измерение сосуда 80. Если обнаруживают какие-либо дефекты, то устройство или сосуд 80 отбраковывают, а шайбу или держатель сосуда, такие как 38, инспектируют на дефекты, повторно запускают в цикл или удаляют.
x
VI.A. Затем тестируют скорость утечки или другие характеристики конструкции из держателей 38 сосудов и установленных сосудов 80, например, на станции 26, и сохраняют для сравнения после покрытия. Шайба или держатель 38 сосуда затем переходит, например, на этап 28 покрытия. Устройство или сосуд 80 покрывают SiO другим барьером или другим типом покрытия при частоте источника питания, например, 13,56 МГц. После покрытия держатель сосуда повторно тестируют на его скорость утечки или другие характеристики (это можно осуществлять в качестве второго теста на тестирующей станции 26 или спаренной или подобной станции, такой как 30 - применение спаренной станции может повысить производительность установки).
VI.A. Измерение покрытых можно сравнить с измерением непокрытых. Если соотношение этих значений превышает предустановленный необходимый уровень, указывая на приемлемые в целом характеристики покрытия, то держатель сосуда и устройство продвигаются далее. Станция для оптического тестирования 32, например, следует с источником голубого света и внешним детектором - светомерным шаром для измерения общего света, прошедшего через пробирку. Может быть необходима величина, превышающая предварительно установленный предел, при котором устройство отбраковывают или повторно пускают в цикл для дополнительного покрытия. Затем (для устройств, которые не отбракованы) можно использовать вторую станцию для оптического тестирования 34. В этом случае точечный источник света можно вставить внутрь пробирки или сосуда 80 и медленно вытягивать, при этом проводя измерения с помощью группы цилиндрических CCD-детекторов снаружи пробирки. Данные затем анализируют путем вычислений с определением распределения дефектов по плотности. Исходя из измерений, устройство либо одобряют для окончательной упаковки, либо отбраковывают.
VI.A. Вышеупомянутые данные необязательно можно запротоколировать и выстроить в виде зависимости (например, при помощи электроники) с помощью статистических методик контроля способа для обеспечения качества до 6-сигма.
VI.B. Инспекция сосудов путем детектирования выделения газа из стенки контейнера через барьерный слой
VI.B. Другим вариантом осуществления является способ инспектирования барьерного или другого типа слоя на материале, который выделяет пар, имеющий несколько этапов. Обеспечивают образец материала, который выделяет газ и имеет, по меньшей мере, частичный барьерный слой. Необязательно можно обеспечить разность давлений на противоположных сторонах барьерного слоя так, чтобы, по меньшей мере, некоторая часть материала, который выделяет газ, находилась на стороне барьерного слоя с высоким давлением. В другом варианте выделяемому газу можно дать диффундировать без обеспечения разницы давления. Измеряют выделяемый газ. Если обеспечивают разность давлений на противоположных сторонах барьерного слоя, то выделение газа можно измерить на стороне барьерного слоя с высоким давлением или с низким давлением.
VI.B. Кроме этого можно выполнить измерение эффективности внутреннего покрытия (нанесенного сверху) путем измерения степени диффузии конкретных видов или адсорбируемых материалов в стенку устройства (перед покрытием). При сравнении с непокрытой (необработанной) пробиркой этот тип измерения может предоставить непосредственное измерение барьерного или другого типа свойств покрытия или обработки, либо присутствие или отсутствие покрытия или обработки. Обнаруживаемым покрытием или обработкой, кроме или вместо барьерного слоя, может быть смазывающий слой, гидрофобный слой, декоративное покрытие или другие типы слоев, которые изменяют выделение газа из подложки, либо повышая, либо понижая его.
VI.B. В качестве конкретного примера, при помощи держателя сосуда с ФИГ. 2, и снова обращаясь к ФИГ. 7, устройство или сосуд 80 можно вставить в шайбу или держатель 44 сосуда (испытание также можно провести на установленном сосуде 80, вставленном в шайбу или держатель сосуда, такой как 44, передвигающийся от другой операции, такой как покрытие/обработка). После того, как держатель сосуда переместится в область тестирования барьера, вовнутрь может быть вставлена трубка или зонд 108 для измерения (схожим образом, как газовая трубка для покрытия, хотя измерение не нуждается в настолько далеком углублении в пробирку). Оба клапана 136 и 148 могут быть открыты, а внутренняя часть пробирки может быть вакуумирована (создают вакуум).
VI.B. При достижении желаемого давления клапаны 136 и 148 можно закрыть, и манометр 152 может начать замер давления. Посредством измерения времени, за которое достигается конкретное давление (выше изначального давления), или посредством измерения давления, которое достигается спустя заданное количество времени, можно измерить скорость возрастания (или скорость утечки) пробирки, держателя сосуда, насосного канала и всех остальных частей, соединенных с внутренним объемом, но изолированных клапаном 1 и 2. Если значение затем сравнить с пробиркой без покрытия, то соотношение двух измерений (значения пробирки с покрытием, деленного на значение пробирки без покрытия) может дать размер скорости утечки через поверхность с покрытием пробирки. Данная техника измерения может нуждаться в минимизации внутреннего объема держателя сосуда, насосного канала и всех остальных частей, соединенных с внутренним объемом, но изолированных клапаном 1 и 2 (за исключением пробирки/устройства), для минимизации воздействия проникновения газа или выделения газа из данных поверхностей.
VI.B. В данном раскрытии делают различия между “проникновением”, “утечкой” и “поверхностной диффузией” или “выделением газа”.
“Проникновение”, как используется в данном описании касательно сосуда, является перемещением материала через стенку 346 или преграду, например, снаружи сосуда вовнутрь или наоборот по пути 350 на ФИГ. 29 или в обратном направлении такого пути.
Выделение газа относится к движению абсорбируемого или адсорбируемого материала, такого как молекула газа 354 или 357, или 359, наружу изнутри стенки 346 или покрытия 348 на ФИГ. 29, например, через покрытие 348 (при наличии) и в сосуд 358 (направо на ФИГ. 29). Выделение газа также относится к движению материала, такого как 354 или 357 из стенки 346, налево, как показано на ФИГ. 29, таким образом, как проиллюстрировано, наружу сосуда 357. Выделение газа может также относиться к удалению адсорбируемого материала из поверхности изделия, например, молекулы газа 355 из подвергаемой воздействию поверхности барьерного покрытия 90.
Утечка относится к движению материала скорее вокруг преграды, представленной стенкой 346 и покрытием 348, нежели чем через или из поверхности преграды, например, посредством прохождения между крышкой и стенкой сосуда, закрытого крышкой.
VI.B. Проникновение указывает на скорость движения газа через материал, лишенный щелей/дефектов, и при этом не относится к утечкам или выделению газа. Обращаясь к ФИГ. 29, которая показывает стенку сосуда или другую подложку 346, имеющую барьерное покрытие 348, проникновение представляет собой перемещение газа полностью через подложку 346 и покрытие 348 по пути 350 через оба слоя. Проникновение рассматривают как термодинамический, поэтому относительно медленный, процесс.
VI.B. Измерения проникновения очень медленные, поскольку проникающий газ должен полностью пройти ненарушенную стенку пластикового изделия. В случае вакуумированных пробирок для сбора крови измерение проникновения газа через ее стенку традиционно используют в качестве непосредственного показателя предрасположенности сосуда к потере вакуума с течением времени, но обычно представляет собой чрезвычайно медленное измерение, обычно нуждающееся в шестидневной продолжительности теста, поэтому не достаточно быстрое для обеспечения инспекции покрытия в режиме онлайн. Такое тестирование обычно применяют для тестирования образца сосудов в режиме оффлайн.
VI.B. Тестирование проникновения к тому же не является очень чувствительным измерением эффективности барьера тонкого покрытия на толстой подложке. Поскольку весь поток газа идет как через покрытие, так и подложку, изменения в потоке через толстую подложку будут вносить изменение, которое само по себе не является следствием эффективности барьера.
VI.B. Изобретатели обнаружили более быстрый и потенциально более чувствительный способ измерения барьерных свойств покрытия - измерение выделения газа быстро разделенного воздуха или других газообразных или летучих составляющих в стенке сосуда через покрытие. Газообразные или летучие составляющие могут быть любым материалом, который фактически выделяет газ или может быть выбран из одного или нескольких конкретных материалов, которые необходимо детектировать. Составляющие могут включать, но без ограничений, кислород, азот, воздух, диоксид углерода, водяной пар, гелий, летучие органические материалы, такие как спирты, кетоны, углеводороды, предшественники покрытия, компоненты подложки, побочные продукты приготовления покрытия, такие как летучие кремнийорганические соединения, побочные продукты приготовления покрытой подложки, другие составляющие, которые, как оказалось, присутствуют или вводятся путем внедрения в подложку, или смеси или комбинации из любых из них.
Поверхностная диффузия и выделение газа являются синонимами. Каждое выражение относится к жидкости, изначально адсорбированной на или абсорбированной в стенке 346, такой как стенка сосуда, и которую заставляет проходить в смежное пространство некая движущая сила, такая как затягивание вакуумом (создавая движения воздуха, указанное стрелкой 352 на ФИГ. 29) в сосуде со стенкой с выталкиванием жидкости из стенки во внутреннюю часть сосуда. Выделение газа или диффузию рассматривают как кинетический, относительно быстрый, процесс. Предполагается, что для стенки 346, имеющей значительную устойчивость к проникновению по пути 350, выделение газа будет быстро удалять молекулы, такие как 354, которые находятся ближе всего к границе раздела 356 между стенкой 346 и барьерным слоем 348. Дифференциальное выделение газа подтверждается большим числом молекул, таких как 354, возле границы раздела 356, показанных как выделение газа, и большим числом других молекул, таких как 358, которые находятся дальше от границы раздела 356 и не показаны как выделение газа.
VI.B. Соответственно, предполагается еще один другой способ для инспектирования барьерного слоя на материале, который выделяет пар, включающий несколько этапов. Обеспечивают образец материала, который выделяет газ и имеет, по меньшей мере, частичный барьерный слой. Обеспечивают разность давлений на противоположных сторонах барьерного слоя так, чтобы, по меньшей мере, некоторая часть материала, который изначально выделяет газ, находилась на стороне барьерного слоя с высоким давлением. При тестировании измеряют выделяемый газ, переносимый на сторону барьерного слоя, для определения такой информации, как присутствует ли барьер или насколько он эффективен в качестве барьера.
VI.B. В данном способе материал, который выделяет газ, может включать полимерное соединение, термопластичное соединение или одно или несколько соединений, имеющих оба свойства. Материал, который выделяет газ, может включать сложный полиэфир, например, полиэтилентерефталат. Материал, который выделяет газ, может включать полиолефин, в качестве двух примеров, полипропилен, циклический олефиновый сополимер или комбинации из них. Материал, который выделяет газ, может быть композитом из двух различных материалов, по меньшей мере один из которых выделяет пар. Одним примером является двухслойная структура из полипропилена и полиэтилентерефталата. Другим примером является двухслойная структура из циклического олефинового сополимера и полиэтилентерефталата. Эти материалы и композиты являются примерными; можно использовать любой подходящий материал или комбинацию материалов.
VI.B. Необязательно, материал, который выделяет газ, обеспечивают в форме сосуда со стенкой, имеющей внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, при этом внутренняя поверхность ограничивает полость. В данном варианте осуществления барьерный слой необязательно размещен на стенке сосуда, необязательно на внутренней поверхности стенки сосуда. Барьерный слой может располагаться или также располагается на внешней поверхности стенки сосуда. Необязательно, материал, который выделяет газ, может быть обеспечен в форме пленки.
VI.B. Барьерный слой может быть полным или частичным покрытием из любого из описанных в настоящий момент барьерных слоев. Барьерный слой может быть менее 500 нм толщиной, или менее 300 нм толщиной, или менее 100 нм толщиной, или менее 80 нм толщиной, или менее 60 нм толщиной, или менее 50 нм толщиной, или менее 40 нм толщиной, или менее 30 нм толщиной, или менее 20 нм толщиной, или менее 10 нм толщиной, или менее 5 нм толщиной.
x
VI.B. В случае стенки с покрытием изобретатели обнаружили, что диффузию/выделение газа можно использовать для определения целостности покрытия. Необязательно, можно обеспечить разность давлений на противоположных сторонах барьерного слоя посредством, по меньшей мере, частичного вакуумирования полости или внутреннего пространства сосуда. Это можно выполнить, например, посредством соединения полости через канал с источником создания вакуума для, по меньшей мере, частичной вакуумизации полости. Например, непокрытая PET-стенка 346 сосуда, которая подвергалась воздействию окружающего воздуха, будет выделять из своей внутренней поверхности определенное количество молекул кислорода или другого газа, такого как 354, в течение некоторого времени после откачки вакуума. Если та же PET-стенка покрыта на внутренней стороне барьерным покрытием 348, то барьерное покрытие будет останавливать, замедлять или уменьшать данное выделение газа. Это является истиной, например, для барьерного покрытия 348 SiO, которое выделяет меньше газа, чем пластиковая поверхность. Путем измерения данной разницы выделения газа между покрытой и непокрытой PET-стенками можно быстро определить барьерный эффект покрытия 348 для выделяемого материала.
VI.B. Если барьерное покрытие 348 является дефектным, вследствие известных или теоретических отверстий, трещин, щелей или областей с недостаточной толщиной, или плотностью, или составом, то PET-стенка будет выделять газ предпочтительно через дефекты, таким образом повышая общий объем выделения газа. Основной источник улавливаемого газа из растворенного газа или испаряемых составляющих в (лежащей ниже) поверхности пластикового изделия, идущей за покрытием, не снаружи изделия. Объем выделения газа выше основного уровня (например, объем прошедшего или высвобожденного стандартным покрытием без дефектов, или с наименьшей достижимой степенью дефекта, или средней и приемлемой степенью дефекта) можно измерить различными способами для определения целостности покрытия.
VI.B. Измерение можно провести, например, путем обеспечения измерительной ячейки для выделения газа, сообщаемой с полостью и источником создания вакуума.
VI.B. Измерительная ячейка может дополнять любую из ряда различных измерительных техник. Одним примером пригодной измерительной техники является микропотоковая технология. Например, можно измерить удельный массовый расход выделенного материала. Измерение можно провести в режиме операции молекулярного потока. Примерным измерением является определение объема газа, выделенного через барьерный слой за интервал времени.
VI.B. Выделяемый газ на стороне барьерного слоя с низким давлением можно измерить в условиях, эффективных для различия наличия или отсутствия барьерного слоя. Необязательно, условия, эффективные для различия наличия или отсутствия барьерного слоя, включают длительность теста менее одной минуты, или менее 50 секунд, или менее 40 секунд, или менее 30 секунд, или менее 20 секунд, или менее 15 секунд, или менее 10 секунд, или менее 8 секунд, или менее 6 секунд, или менее 4 секунд, или менее 3 секунд, или менее 2 секунд, или менее 1 секунды.
VI.B. Необязательно, измерение наличия или отсутствия барьерного слоя можно подтвердить до, по меньшей мере, уровня достоверности шесть-сигм в пределах любого из временных интервалов, обозначенных выше.
VI.B. Необязательно, выделяемый газ на стороне барьерного слоя с низким давлением можно измерить в условиях, эффективных для определения показателя улучшения барьерных свойств (BIF) барьерного слоя, по сравнению с таким же материалом без барьерного слоя. BIF можно определить, например, путем обеспечения двух групп идентичных контейнеров, добавления барьерного слоя к одной группе контейнеров, тестирования барьерного свойства (такого как скорость выделения газа в микрограммах в минуту или другой пригодной мере) на контейнерах, имеющих барьер, выполнения такого же теста на контейнерах, не имеющих барьер, и получения соотношения свойств материалов по отношению к не содержащим барьер. Например, если скорость выделения газа через барьер составляет одну треть скорости выделения газа без барьера, то барьер имеет BIF, равный 3.
VI.B. Необязательно, выделение множества различных газов можно измерить в случаях, где присутствует более одного типа газа, например, как азот, так и кислород, в случае выделяемого воздуха. Необязательно, можно измерить выделение в основном всех или всех выделяемых газов. Необязательно, выделение в основном всех или всех выделяемых газов можно измерить одновременно, например, посредством физического измерения, как при применении объединенного удельного массового расхода всех газов.
VI.B. Измерение числа или парциального давления отдельных видов газа (таких как кислород или гелий), выделяемых из образца, можно провести быстрее барометрического тестирования, но скорость тестирования уменьшают до такой степени, чтобы фракция выделения газа состояла только из измеряемых видов. Например, если азот и кислород выделяются из PET-стенки в приблизительном соотношении 4:1 атмосферы, но измеряют лишь выделение кислорода, то тест нужно будет проводить в пять раз дольше равночувствительного теста (в переводе на количество молекул, детектируемых для получения результата, достаточного статистического качества), который измеряет все виды, выделяемые из стенки сосуда.
VI.B. Для данного уровня чувствительности предполагается, что способ, который принимает во внимание объем всех видов, выделяемых из поверхности, будет обеспечивать желаемый уровень достоверности быстрее, чем тест, который измеряет выделение газа конкретного вида, такого как атомы кислорода. В результате будут образованы данные по выделению газа, имеющие практическую полезность для поточных измерений. Такие поточные измерения можно необязательно проводить на каждом произведенном сосуде, таким образом уменьшая количество характерных и изолированных дефектов и потенциально устраняя их (по меньшей мере в момент измерения).
VI.B. При практическом измерении фактором, меняющим явное количество выделения газа, является утечка через дефектное уплотнение, такое как уплотнение сосуда, установленного на вакуумном приемнике по мере создания вакуума в тесте по выделению газа. Утечка означает жидкость, обходящую твердую стенку изделия, например жидкость, проходящую между пробиркой для крови и ее крышкой, между поршнем шприца и цилиндром шприца, между контейнером и его колпачком или между входной частью сосуда и уплотнением, на которое установлена входная часть сосуда (вследствие дефектного или неверно установленного уплотнения). Слово “утечка” обычно указывает на движение газ/газ через отверстие в пластиковом изделии.
VI.B. Утечку и (при необходимости в данной ситуации) проникновение можно заложить в расчеты основного уровня выделения газа, так что приемлемый результат теста заверит как в том, что сосуд верно установлен на вакуумном приемнике (так, например, его установленные поверхности целые и правильно сформированы и размещены), стенка сосуда не поддерживает неприемлемый уровень проникновения (так например, стенка сосуда цела и правильно сформирована), так и в том, что покрытие имеет достаточную барьерную целостность.
VI.B. Выделение газа можно измерить различными способами, например, при помощи барометрического измерения (измерения изменения давления в сосуде за заданное количество времени после изначального создания вакуума) или при помощи измерения парциального давления или скорости потока газа, выделяемого из образца. Доступно оборудование, которое измеряет удельный массовый расход в режиме операции молекулярного потока. Пример доступного в продаже оборудования данного типа, использующего микропотоковую технологию, доступен от ATC, Inc., Индианаполис, Индиана. См. патенты США №№ 5861546, 6308556, 6584828 и EP1356260, которые включены в данное описание ссылкой, для дальнейшего описания данного известного оборудования. См. также пример 8 в данном описании, показывающий пример измерения выделения газа для очень быстрого и надежного различия полиэтилентерефталатных (PET) пробирок, покрытых барьером, от пробирок без покрытия.
x
x
VI.B. Для сосуда, выполненного из полиэтилентерефталата (PET), скорость микропотока сильно отличается для поверхности, покрытой SiO, по сравнению с поверхностью без покрытия. Например, в Рабочем примере 8 в данном описании скорость микропотока для PET составляла 8или более микрограмм после того, как тест длился 30 секунд, как показано на ФИГ. 31. Эта скорость для непокрытого PET была гораздо выше, чем измеренная скорость для PET, покрытого SiO, которая составляла менее 6 микрограмм после того, как тест длился 30 секунд, так же, как показано на ФИГ. 31.
x
x
x
VI.B. Одним возможным объяснением для этой разницы скорости потока является то, что непокрытый PET содержит приблизительно 0,7 процента равновесной влажности; это высокое содержание влаги, как полагают, является причиной наблюдаемой высокой скорости микропотока. Если PET-пластик покрыт SiO, то покрытие SiO может иметь более высокий уровень поверхностной влажности, чем непокрытая PET-поверхность. При тестовых условиях, однако, барьерное покрытие, как полагают, предотвращает дополнительную десорбцию влаги из основного PET-пластика, приводя к меньшей скорости микропотока. Скорости микропотоков кислорода или азота из непокрытого PET-пластика по сравнению с PET, покрытым SiO, так же, как ожидается, будут различимыми.
x
x
VI.B. Модификации вышеприведенного теста для PET-пробирки могут быть подходящими при применении других материалов. Например, полиолефиновые пластики имеют склонность к небольшому содержанию влаги. Примером полиолефина, имеющего низкое содержание влаги, является циклический олефиновый сополимер (COC) TOPAS, имеющий равновесное влагосодержание (0,01 процент) и скорость проникновения влаги намного ниже, чем для PET. В случае COC, непокрытый COC-пластик может иметь скорость микропотока, схожую с или даже меньше чем у COC-пластика, покрытого SiO. Это наиболее вероятно вследствие более высокого поверхностного влагосодержания SiO-покрытия и более низкого равновесного объемного влагосодержания и более низкой скорости проникновения непокрытой COC-пластиковой поверхности. Это делает разграничение непокрытых от покрытых COC-изделий более трудным.
x
Данное изобретение показывает, что воздействие влагой на поверхности COC-изделий, которые подлежат тестированию, (покрытые и непокрытые) приводит к улучшенному и соответствующему разделению микропотоков между непокрытым и SiO-покрытым COC-пластиками. Это показано в примере 19 в данном описании и ФИГ. 57. Воздействие влагой может быть простым воздействием относительной влажности в диапазоне от 35% до 100% либо в комнате с контролируемой относительной влажностью, либо непосредственным воздействием источником теплой (увлажнитель) или холодной (испаритель) влаги, при этом последнее является предпочтительным.
x
VI.B. Несмотря на то, что область действия и объем данного изобретения не ограничиваются точностью данной теории, по-видимому, смазывание или резкое возрастание влажности непокрытого COC-пластика повышает его влажность или другое выделяемое содержимое относительно COC-поверхности, уже покрытой насыщенным SiO. Это можно также осуществить посредством воздействия на пробирки с покрытием и без покрытия другими газами, включая кислород, азот или их смеси, например, воздух.
VI.B Таким образом, перед измерением выделяемого газа барьерный слой можно ввести в контакт с водой, например, водяным паром. Водяной пар можно обеспечить, например, посредством приведения в контакт барьерного слоя с воздухом при относительной влажности от 35% до 100%, альтернативно от 40% до 100%, альтернативно от 40% до 50%. Вместо или помимо воды барьерный слой можно ввести в контакт с кислородом, азотом или смесью из кислорода и азота, например, окружающим воздухом. Время контактирования может составлять от 10 секунд до одного часа, альтернативно от одной минуты до тридцати минут, альтернативно от 5 минут до 25 минут, альтернативно от 10 минут до 20 минут.
С другой стороны, стенку 346, которая будет выделять газ, можно внедрить или дополнить со стороны, противоположной барьерному слою 348, например, путем воздействия на левую сторону стенки 346, как показано на ФИГ. 11, материалом, которые будет насыщаться в стенку 346, затем выделяться либо влево, либо вправо, как показано на ФИГ. 29. Внедрение в стенку или другой материал, такой как 346, слева путем насыщения, затем измерение выделения газа из материала, в который произвели внедрение, справа (или наоборот) отличают от измерения проникновения, поскольку материал, в который производят внедрение, находится в стенке 346 во время измерения выделения газа, в отличие от материала, который проходит полный путь 350 через стенку в то время, когда измеряют газ, присутствующий в покрытии. Насыщение может происходить в течение длительного периода времени, в качестве варианта осуществления до нанесения покрытия 348, и в качестве другого варианта осуществления после нанесения покрытия 348 и до его тестирования на выделение газа.
x
x
VI.B. Другим потенциальным способом повышения разделения микропотоковой реакции непокрытых от покрытых SiO пластиков является модификация давления и/или температуры измерения. Повышение давления или понижение температуры при измерении выделения газа может привести в результате к более высокому относительному связыванию молекул воды у покрытого SiO COC, чем у непокрытого COC. Таким образом, выделившийся газ можно измерить при давлении от 0,1 Торр до 100 Торр, альтернативно от 0,2 Торр до 50 Торр, альтернативно от 0,5 Торр до 40 Торр, альтернативно от 1 Торр до 30 Торр, альтернативно от 5 Торр до 100 Торр, альтернативно от 10 Торр до 80 Торр, альтернативно от 15 Торр до 50 Торр. Выделившийся газ можно измерить при температуре от 0°C до 50°C, альтернативно от 0°C до 21°C, альтернативно от 5°C до 20°C.
-12
-15
VI.B. Другим предполагаемым способом измерения выделения газа в любом варианте осуществления данного раскрытия является использование методики измерения на основе микрокантилеверов. Такая техника, как предполагают, делает возможным измерение небольших массовых разниц при выделении газа, потенциально порядка от 10 г (пикограмм) до 10 г (фемтограмм). Такое детектирование меньших масс позволяет отличать покрытые поверхности от поверхностей без покрытий, а также различные покрытия менее чем за секунду, необязательно менее 0,1 секунды, необязательно приблизительно за микросекунды.
VI.B. Микрокантилеверные (MCL) датчики в некоторых случаях могут реагировать на присутствие выделившегося или иначе предоставленного материала путем изгибания или другого движения или изменения формы в результате абсорбции молекул. Микрокантилеверные (MCL) датчики в некоторых случаях могут реагировать путем смещения резонансной частоты. В других случаях MCL-датчики могут меняться обоими способами или другими способами. Их можно эксплуатировать в различных средах, таких как газовая среда, жидкости или вакуум. В газе микрокантилеверные датчики можно эксплуатировать как «искусственный нос», при этом схема изгибания изготовленной при помощи микротехнологии группы кремниевых кантилеверов, покрытых восемью полимерами, характерна для различных паров из растворителей, ароматизаторов и напитков. Также предполагается применение любого другого типа «электронного носа», эксплуатируемого по любой технологии.
Электронные схемы нескольких MCL, включая пьезорезистивный, пьезоэлектрический и емкостные подходы, применялись и предполагаются для измерения движения, изменения формы или изменения частоты MCL при воздействии химическими веществами.
VI.B. Один конкретный пример измерения выделения газа можно осуществить следующим образом. Обеспечивают, по меньшей мере, один микрокантилевер, который имеет свойство движения или приема иной формы при присутствии выделившегося материала. Микрокантилевер подвергается воздействию выделившегося материала при условиях, эффективных для того, чтобы заставить микрокантилевер двигаться или принимать иную форму. Затем детектируют движение или иную форму.
VI.B. В качестве одного примера, движение или иную форму можно детектировать при помощи отражения падающего энергетического луча от части микрокантилевера, которая двигается или меняет форму, перед и после воздействия на микрокантилевер выделением газа, и измерения полученного в результате отклонения отраженного луча в точке, находящейся на расстоянии от кантилевера. Форму предпочтительно измеряют в точке, находящейся на расстоянии от кантилевера, потому как величина отклонения луча при заданных условиях пропорциональна расстоянию точки измерения от точки отражения луча.
VI.B. Несколькими пригодными примерами падающего энергического луча являются луч фотонов, луч электронов или комбинация из двух или нескольких их них. Альтернативно, два или несколько различных лучей могут отражаться от MCL по различным падающим и/или отраженным путям для определения движения или изменения формы более чем с одной перспективы. Одним конкретно предполагаемым типом падающего энергетического луча является луч из когерентных фотонов, такой как лазерный луч. “Фотоны”, как обсуждается в данном описании, включительно определяются как включающие волновую энергию, а также энергию частицы или фотона саму по себе.
VI.B. Альтернативный пример измерения использует в своих интересах свойство MCL изменять резонансную частоту при столкновении с материалом среды в количестве, эффективном для осуществления изменения резонансной частоты. Этот тип измерения можно осуществить следующим образом. Обеспечивают по меньшей мере один микрокантилевер, который резонирует при иной частоте в присутствии выделившегося материала. Микрокантилевер можно подвергнуть воздействию выделившегося материала при условиях, эффективных для того, чтобы заставить микрокантилевер резонировать на иной частоте. Затем детектируют иную резонансную частоту любым приемлемым средством.
VI.B. В качестве одного примера, иную резонансную частоту можно детектировать посредством подачи энергии на микрокантилевер с индуцированием его к резонированию до и после воздействия на микрокантилевер выделением газа. Определяют различия между резонансными частотами MCL до и после воздействия выделением газа. Альтернативно, вместо определения различия резонансной частоты, можно обеспечить MCL, который, как известно, имеет определенную резонансную частоту в присутствии достаточной концентрации или количества выделившегося материала. Различную резонансную частоту или резонансную частоту, сигнализирующую о присутствии достаточного количества выделившегося материала, детектируют при помощи датчика гармонических колебаний.
В качестве одного примера применения MCL-технологии для измерения выделения газа, MCL-устройство можно включить в кварцевую вакуумную трубку, соединенную с сосудом и вакуумным насосом. Можно сконструировать датчик гармонических колебаний при помощи доступного в продаже пьезорезистивного кантилевера, цепей с мостиком Уитстона, контроллера по принципу обратной связи, возбуждающегося пьезопривода и демодулятора с фазовой автоподстройкой частоты (PLL). См., например,
Picogram Mass Sensor Using Resonance Frequency Shift of Cantilever
Hayato Sone, Yoshinori Fujinuma and Sumio Hosaka , Jpn. J. Appl. Phys. 43 (2004) 3648;
Hayato Sone, Ayumi Ikeuchi, Takashi Izumi1, Haruki Okano2 and Sumio Hosaka Femtogram Mass Biosensor Using Self-Sensing Cantilever for Allergy Check, Jpn. J. Appl. Phys. 43 (2006) 2301.
Чтобы подготовить MCL для детектирования, одну сторону микрокантилевера можно покрыть желатином. См., например, Hans Peter Lang, Christoph Gerber, STM and AFM Studies on (Bio)molecular Systems: Unravelling the Nanoworld, Topics in Current Chemistry, Volume 285/2008. Водяной пар, десорбирующийся с поверхности вакуумированного сосуда с покрытием, связывается с желатином, заставляя кантилевер изгибаться, а его резонансную частоту изменяться, как измеряют при помощи отклонения лазера от поверхности кантилевера. Изменение массы непокрытого по сравнению с покрытым сосудом, как предполагают, является отображаемым за доли секунд и высоко воспроизводимо. Изделия, упомянутые выше в связи с технологией кантилевера, включаются в данное описание ссылкой для их раскрытий конкретных MCL и компоновок оборудования, которые можно использовать для детектирования и количественного определения выделившихся разновидностей.
Альтернативные покрытия для детектирования влаги (фосфорная кислота) или детектирования кислорода можно нанести на MCL вместо или вдобавок к желатиновому покрытию, описанному выше.
x
VI.B. Дополнительно предполагается, что любой порядок из существующих ныне тестов на предполагаемое выделение газа можно сочетать со станцией для покрытия SiO. В таком порядке, измерительная ячейка 362 может быть такой, как проиллюстрирована выше, с применением основного вакуумного канала для PECVD в качестве обхода 386. В варианте осуществления измерительная ячейка, в общем указанная как 362 на ФИГ. 30, может включаться в держатель сосуда, такой как 50, в котором канал обхода 386 сконфигурирован как основной вакуум-провод 94, и измерительная ячейка 362 является боковым каналом.
VI.B. Эта комбинация измерительной ячейки 362 с держателем 50 сосуда будет необязательно давать возможность проводить измерение выделения газа без нарушения вакуума, используемого для PECVD. Необязательно, вакуумный насос для PECVD будет эксплуатироваться в течение короткого, предпочтительно стандартизированного, количества времени для откачки некоторого количества или всех остаточных газов-реагентов, оставшихся после этапа покрытия (откачивание менее одного торра, с дополнительным вариантом принятия небольшого объема воздуха, азота, кислорода или другого газа для выдувания или разбавления технологических газов перед откачиванием). Это ускорит объединенные способы покрытия сосуда и тестирование покрытия на наличие барьерного уровня.
VI.B. Далее специалисты в данной области техники поймут, после просмотра данного описания, что измерения выделения газа и все остальные описанные техники измерения барьера можно использовать для многих целей, отличных или в дополнение к определению эффективности барьерного слоя. Например, тест можно использовать на сосудах без покрытия или с покрытием для определения степени выделения газа из стенок сосуда. Данный тест можно использовать, например, в случаях, в которых непокрытый полимер необходим для выделения газа меньше определенного количества.
VI.B. В качестве другого примера, такие измерения выделения газа и все остальные описанные техники измерения барьера можно использовать на покрытых и непокрытых барьером пленках либо в качестве статического теста, либо в качестве теста в линии для измерения вариаций при выделении газа из пленки по мере его перехода в измерительную ячейку. Тест можно использовать для определения непрерывности или барьерной эффективности других типов покрытий, таких как алюминиевые покрытия или EVOH-барьерные покрытия или слои упаковочных пленок.
VI.B. Эти измерения выделения газа и все остальные описанные техники измерения барьера можно использовать для определения эффективности барьерного слоя, нанесенного на сторону стенки сосуда, пленки или подобных, противоположной измерительной ячейке, такого как барьерный слой, нанесенный снаружи стенки сосуда и исследуемый на выделение газа вовнутрь из стенки сосуда. В таком случае будет перепад потока для проникновения через барьерное покрытие с последующим проникновением через подложку-пленку или стенку. Такое измерение будет в частности пригодным в случаях, где подложка-пленка или стенка является довольно проницаемой, такой как очень тонкая или пористая пленка или стенка.
VI.B. Такие измерения выделения газа и все остальные описанные техники измерения барьера можно использовать для определения эффективности барьерного слоя, который является внутренним слоем стенки сосуда, пленки или подобного, в случае которого измерительная ячейка будет детектировать любое выделение газа через слой, смежный с измерительной ячейкой, плюс выделение газа через барьерный слой из слоя или слоев, более удаленных от измерительной ячейки, чем барьерный слой.
VI.B. Такие измерения выделения газа и все остальные описанные техники измерения барьера можно использовать для определения доли охвата схемы барьерного материала по сравнению с материалом, который выделяет газ, например путем определения степени выделения газа из материала, частично покрытого барьером как отношения количества выделения газа, ожидаемого при отсутствии барьера, к любой части материала.
VI.B. Одной тестовой техникой, которую можно использовать для повышения скорости тестирования выделения газа из сосуда, пригодной для любого варианта осуществления в описании, является уменьшение свободного объема сосуда, например путем вставки поршня или крышки в сосуд с уменьшением свободного объема части тестируемого сосуда. Уменьшение свободного объема делает возможным откачку из сосуда быстрее до заданного уровня вакуума, таким образом уменьшая интервал между тестами.
VI.B. Многие другие применения для описанных на данный момент измерений выделения газа и всех остальных описанных техник измерения барьера будут очевидны для специалиста после просмотра данного описания.
VII. СОСУДЫ, ОБРАБОТАННЫЕ PECVD
x
x
VII. Рассмотрены сосуды с барьерным покрытием 90 (показанные на ФИГ. 2, например), на которые может быть нанесено покрытие SiO до толщины, по меньшей мере, 2 нм, или, по меньшей мере, 4 нм, или, по меньшей мере, 7 нм, или, по меньшей мере, 10 нм, или, по меньшей мере, 20 нм, или, по меньшей мере, 30 нм, или, по меньшей мере, 40 нм, или, по меньшей мере, 50 нм, или, по меньшей мере, 100 нм, или, по меньшей мере, 150 нм, или, по меньшей мере, 200 нм, или, по меньшей мере, 300 нм, или, по меньшей мере, 400 нм, или, по меньшей мере, 500 нм, или, по меньшей мере, 600 нм, или, по меньшей мере, 700 нм, или, по меньшей мере, 800 нм, или, по меньшей мере, 900 нм. Покрытие может составлять до 1000 нм, или не более чем 900 нм, или не более чем 800 нм, или не более чем 700 нм, или не более чем 600 нм, или не более чем 500 нм, или не более чем 400 нм, или не более чем 300 нм, или не более чем 200 нм, или не более чем 100 нм, или не более чем 90 нм, или не более чем 80 нм, или не более чем 70 нм, или не более чем 60 нм, или не более чем 50 нм, или не более чем 40 нм, или не более чем 30 нм, или не более чем 20 нм, или не более чем 10 нм, или не более чем 5 нм в толщину. Конкретные диапазоны толщины, состоящие из любой из минимальных толщин, выраженных выше, а также любой равной или большей из максимальных толщин, выраженных выше, специально рассмотрены. Толщина покрытия SiO или другого покрытия может быть измерена, например, с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (TEM), и его композиция может быть измерена с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).
x
VII. Рассматривается, что выбор материала, проникновение которого должно исключать покрытие, и природа нанесенного покрытия SiO может влиять на его барьерную эффективность. Например, два примера материала, которые обычно предназначены быть удерживаемыми, представляют собой кислород и воду/водяной пар. Материалы обычно являются лучшим барьером для одного, чем для другого. Это, как полагают, обстоит так, по меньшей мере, частично потому, что кислород проникает через покрытие по другому механизму, чем тот, посредством которого проникает вода.
x
x
VII. На проникновение кислорода оказывают влияние свойства покрытия, такие как его толщина, наличие трещин и другие физические детали покрытия. На пропускание воды, с другой стороны, как полагают, обычно могут влиять химические факторы, например, материал, из которого произведено покрытие, больше, чем физические факторы. Изобретатели также полагают, что, по меньшей мере, одним из этих химических факторов является существенная концентрация OH-фрагментов в покрытии, что ведет к более высокой скорости проникновения воды через барьер. Покрытие SiO часто содержит OH-фрагменты и поэтому физически неповрежденное покрытие, содержащее большую долю OH-фрагментов, является лучшим барьером для кислорода, чем для воды. Физически неповрежденный барьер на основе углерода, такого как аморфный углерод или алмазоподобный углерод (DLC), обычно является лучшим барьером для воды, чем покрытие SiO, потому что барьер на основе углерода чаще имеет более низкую концентрацию OH-фрагментов.
x
x
VII. Однако другие факторы ведут к предпочтению покрытия SiO, такие как его барьерная эффективность по отношению к кислороду и его близкое химическое сходство со стеклом и кварцем. Стекло и кварц (когда применяются в качестве основного материала сосуда) являются двумя материалами, которые, как давно известно, представляют собой очень высокий барьер для проникновения кислорода и воды, а также существенную инертность к многим материалам, обычно хранимых в сосудах. Таким образом, обычно желательно оптимизировать барьерные свойства по отношению к воде, такие как скорость проникновения водяных паров (WVTR) покрытия SiO, вместо того, чтобы выбирать отличающийся или дополнительный тип покрытия, служащий в качестве барьера для проникновения воды.
x
VII. Рассмотренные некоторые пути для улучшения WVTR покрытия SiO являются следующими.
VII. Процентное соотношение концентрации органических фрагментов (соединения углерода и водорода) к OH-фрагментам в осажденном покрытии можно увеличить. Это можно сделать, например, путем увеличения доли кислорода в сырьевых газах (как путем увеличения скорости подачи кислорода или путем снижения скорости подачи одного или нескольких других составляющих). Уменьшенная распространенность OH-фрагментов, как полагают, возникает в результате увеличения степени реакции исходного материала кислорода с водородом в источнике кремния с получением более летучей воды для выхода в выпуске PECVD и более низкой концентрации OH-фрагментов, уловленных или включенных в покрытие.
VII. Более высокую энергию можно применить в PECVD процессе, либо путем повышения уровня энергии возбуждения плазмы, путем применения мощности в течение более длинного периода, либо и того, и другого. Повышение применяемой энергии нужно использовать осторожно, когда оно применяется для покрытия пластиковой пробирки или другого устройства, так как оно также имеет тенденцию к деформации обрабатываемого сосуда, в той степени, в какой пробирка поглощает мощность возбуждения плазмы. Поэтому RF мощность предпочтительна в контексте настоящей заявки. Деформацию медицинских устройств можно сократить или избежать путем использования энергии в группе двух или более импульсов, разделенных временем охлаждения, путем охлаждения сосудов во время применения энергии, путем нанесения покрытия за более короткое время (обычно, таким образом, делая его тоньше), путем подбора частоты наносимого покрытия, которая минимально поглощается материалом-основой, выбранной для того, чтобы его покрыть, и/или путем нанесения более чем одного покрытия, со временем между ними, соответствующим этапам применения энергии. Например, подачу импульсов большой мощности можно использовать с рабочим циклом: 1 миллисекунда - включено, 99 миллисекунд - выключено, пока продолжается подача технологического газа. Технологический газ является в таком случае теплоносителем, так как сохраняет течение между импульсами. Другой альтернативой является реконфигурирование мощности устройства для нанесения покрытий, как, например, с помощью добавления магнитов для ограничения увеличения плазмы до мощности эффективного нанесения покрытия (мощность, которая действительно проявляется в приращении покрытия, в противоположность излишней мощности, которая проявляется в нагревании или ненужном покрытии). Это средство приводит в результате к применению большей энергии для образования покрытия на общее количество ватт-часов использованной энергии. См., например, патент США 5904952.
x
VII. Последующую обработку покрытия кислородом можно применить для удаления OH-фрагментов из предварительно нанесенного покрытия. Эта обработка также рассматривается для удаления остаточных летучих кремнийорганических соединений или силиконов или для окисления покрытия с образованием дополнительного SiO.
VII. Пробирка из пластикового материала-основы может быть предварительно нагрета.
VII. Другой летучий источник силикона, такой как гексаметилдисилазан (HMDZ), можно использовать в качестве части или всего исходного материала силикона. Рассматривается, что изменение сырьевого газа на HMDZ решит проблему, поскольку это соединение не имеет кислородных фрагментов в своем составе, как есть. Рассматривается, что один источник OH-фрагментов в полученном из HMDSO покрытии является гидрирование, по меньшей мере, некоторых из кислородных атомов, присутствующих в непрореагировавшем HMDSO.
x
2
VII. Может быть применено композитное покрытие, такое как покрытие на основе углерода, объединенное с SiO. Это может быть сделано, например, путем изменения условий реакции или путем добавления замещенного или незамещенного углеводорода, такого как алкан, алкен или алкин, к сырьевому газу, а также соединение на основе кремнийорганического соединения. См., например, патент США 5904952, который утверждает в соответствующей части: “Например, включение низшего углеводорода, такого как пропилен, обеспечивает углеродные фрагменты и улучшает большинство свойств осажденных пленок (за исключением светопроницаемости), и анализ связывания показывает, что пленка является диоксидом кремния по природе. Однако применение метана, метанола или ацетилена образует пленки, которые являются силиконом по природе. Включение незначительного количества газообразного азота в поток газа обеспечивает фрагменты азота в осажденных пленках и увеличивает скорость осаждения, улучшает оптические свойства пропускания и отражения на стекле и изменяет показатель преломления в ответ на изменяемые количества N. Добавление закиси азота в поток газа увеличивает скорость осаждения и улучшает оптические свойства, но, как правило, уменьшает твердость пленки”.
x
x
VII. Покрытие из алмазоподобного углерода (DLC) можно образовать как первичное или одиночное осажденное покрытие. Это можно сделать, например, путем изменения условий реакции или путем подачи метана, водорода и гелия в PECVD процесс. В этих исходных материалах реакции нет кислорода, то есть OH-фрагменты не могут образовываться. Для одного примера, покрытие SiO можно нанести на внутреннюю часть пробирки или цилиндра шприца и внешнее покрытие DLC можно нанести на наружную поверхность пробирки или цилиндра шприца. Или покрытия SiO и DLC могут оба быть нанесены в виде одного слоя или множественных слоев внутренней части пробирки или покрытия цилиндра шприца.
x
VII. Ссылаясь на ФИГ. 2, барьер или другой тип покрытия 90 сокращает проникновение атмосферных газов в сосуд 80 через его внутреннюю поверхность 88. Или барьер или другой тип покрытия 90 сокращает контакт содержимого сосуда 80 с внутренней поверхностью 88. Барьер или другой тип покрытия может включать, например, SiO, аморфный (например, алмазоподобный) углерод или комбинацию таковых.
VII. Любое покрытие, описанное в данном документе, можно использовать для покрытия поверхности, например, поверхности пластика. Его можно дополнительно применять в качестве барьерного слоя, например, в качестве барьера по отношению к газу или жидкости, преимущественно по отношению к водяному пару, кислороду и/или воздуху. Его также можно применять для предотвращения или сокращения механических и/или химических воздействий, которые покрытая поверхность будет оказывать на соединение или композицию, если бы поверхность была непокрытой. Например, оно может предотвращать или сокращать осаждение соединения или композиции, например, осаждение инсулина, или свертывание крови, или активацию тромбоцитов.
VII.A. Вакуумированные сосуды для забора крови
VII.A.1. Пробирки
VII.A.I. Ссылаясь на ФИГ. 2, показано больше деталей сосуда, такого как 80. Изображенный сосуд 80 может быть в общем трубчатым с отверстием 82 на одном конце сосуда напротив слепого конца 84. Сосуд 80 также имеет стенку 86, очерчивающую внутреннюю поверхность 88. Один пример сосуда 80 представляет собой медицинскую пробирку для образца, такую как вакуумированная пробирка для сбора крови, обычно применяемую флеботомистом для получения образца крови пациента венепункцией для применения в медицинской лаборатории.
VII.A.1. Сосуд 80 может быть изготовлен, например, из термопластичного материала. Некоторые примеры подходящего термопластичного материала представляют собой полиэтилентерефталат или полиолефин, такой как полипропилен или циклический полиолефиновый сополимер.
x
VII.A.1. Сосуд 80 может быть изготовлен любым подходящим способом, таким как с помощью пресс-формы для литья под давлением, с помощью формования с раздувом, с помощью механической обработки, с помощью производства из трубных заготовок или с помощью других подходящих средств. PECVD можно применять для образования покрытия на внутренней поверхности SiO.
VII.A.1. Если он предназначен для применения в качестве вакуумированной пробирки для сбора крови, сосуд 80, желательно, может быть достаточно крепким, чтобы выдерживать, главным образом, полный внутренний вакуум, в основном, без деформации, когда подвергается внешнему давлению 760 Торр или атмосферному давлению и другим условиям обработки покрытия. Это свойство может быть обеспечено в термопластичном сосуде 80 путем обеспечения сосуда 80, изготовленного из подходящих материалов с подходящими линейными размерами и температурой стеклования выше, чем температура обработки процесса покрытия, например, цилиндрическая стенка 86 имеет достаточную толщину стенки для ее диаметра и материала.
VII.A.1. Медицинские сосуды или контейнеры, такие как пробирки для забора образца и шприцы, являются относительно небольшими и являются отлитыми в пресс-форме для литья под давлением с относительно толстыми стенками, что дает возможность вакуумировать их без разрушения атмосферным давлением окружающей среды. Поэтому, они крепче, чем бутылки для газированных безалкогольных напитков или другие пластиковые контейнеры, более крупные или с более тонкими стенками. Поскольку пробирки для забора образца сконструированы для применения в качестве вакуумированных сосудов, они, как правило, сконструированы, чтобы выдерживать полный вакуум во время хранения, их можно применять как вакуум-камеры.
VII.A.1. Такая адаптация сосудов в качестве собственных вакуум-камер может устранить необходимость размещать сосуды в вакуум-камере для PECVD обработки, которая, как правило, выполняется при очень низком давлении. Применение сосуда в качестве его собственной вакуум-камеры может дать в результате более быстрое время обработки (поскольку загрузка и выгрузка частей из отдельной вакуум-камеры не является необходимой) и может вести к упрощению конфигураций оборудования. Кроме того, рассматривается держатель сосуда, для определенных вариантов осуществления, который будет держать устройство (для выравнивания пробирки с газом и остального аппарата), герметизировать устройство (так, что вакуум можно создать путем прикрепления держателя сосуда к вакуумному насосу) и перемещать устройство между отливанием и последующими этапами обработки.
VII.A.1. Сосуд 80, применяемый в качестве вакуумированной пробирки для сбора крови, должен быть способен выдерживать внешнее атмосферное давление, в то время как вакуумирован изнутри до пониженного давления, полезного для предназначенного применения, без существенного объема воздуха или другого атмосферного газа, просачивающихся в пробирку (как за счет пропускания крышки) или проникающих сквозь стенку 86 во время его срока хранения. Если сосуд 80 в отформованном виде не удовлетворяет этому требованию, он может быть обработан путем покрытия внутренней поверхности 88 барьером или другим типом покрытия 90. Желательно обработать и/или покрыть внутренние поверхности этих устройств (таких как пробирки для забора образца и цилиндры шприца), чтобы придать различные свойства, которые будут предлагать преимущества по сравнению с существующими полимерными устройствами и/или имитировать существующие продукты из стекла. Также является желательным измерять различные свойства устройств до и/или после обработки или покрытия.
in situ
VII.A.1.a. Покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, изготовленное путем  полимеризованного кремнийорганического предшественника
VII.A.1.a. Рассматривается способ нанесения смазывающего покрытия на подложку, например, внутреннюю сторону цилиндра шприца, включающий нанесение одного из описанных предшественников на или вблизи подложки при толщине от 1 до 5000 нм, необязательно от 10 до 1000 нм, необязательно 10-200 нм, необязательно от 20 до 100 нм толщиной, и сшивание или полимеризацию (или и то, и другое) покрытия, необязательно в PECVD процессе, для обеспечения смазанной поверхности. Покрытие, нанесенное этим способом, также рассматривается как являющееся новым.
w
x
y
z
VII.A.1.a. Покрытие SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, предпочтительно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9, нанесенное с помощью PECVD, дополнительно имеет полезность в качестве гидрофобного покрытия. Покрытия этого вида рассматриваются как являющиеся гидрофобными независимо от того, функционируют ли они в качестве смазывающих покрытий. Покрытие или обработку определяют как “гидрофобное”, если оно снижает натяжение смачивания поверхности, по сравнению с соответствующей непокрытой или необработанной поверхностью. Гидрофобность, таким образом, зависит как от необработанной подложки, так и от обработки.
x
w
x
y
z
x
2
3
Степень гидрофобности покрытия можно изменять путем изменения его композиции, свойств или способа осаждения. Например, покрытие SiO, имеющее малое содержание углеводорода или не содержащее углеводород, является более гидрофильным, чем покрытие SiOCH со значениями заместителей, как определено в этом описании. Вообще говоря, чем выше содержание C-H (например, CH, CH или CH) фрагмента покрытия или по весу, объему или молярности относительно его содержания кремния, тем больше гидрофобность покрытия.
Гидрофобное покрытие может быть очень тонким, имеющим толщину, по меньшей мере, 4 нм, или, по меньшей мере, 7 нм, или, по меньшей мере, 10 нм, или, по меньшей мере, 20 нм, или, по меньшей мере, 30 нм, или, по меньшей мере, 40 нм, или, по меньшей мере, 50 нм, или, по меньшей мере, 100 нм, или, по меньшей мере, 150 нм, или, по меньшей мере, 200 нм, или, по меньшей мере, 300 нм, или, по меньшей мере, 400 нм, или, по меньшей мере, 500 нм, или, по меньшей мере, 600 нм, или, по меньшей мере, 700 нм, или, по меньшей мере, 800 нм, или, по меньшей мере, 900 нм. Покрытие может быть до 1000 нм, или не более чем 900 нм, или не более чем 800 нм, или не более чем 700 нм, или не более чем 600 нм, или не более чем 500 нм, или не более чем 400 нм, или не более чем 300 нм, или не более чем 200 нм, или не более чем 100 нм, или не более чем 90 нм, или не более чем 80 нм, или не более чем 70 нм, или не более чем 60 нм, или не более чем 50 нм, или не более чем 40 нм, или не более чем 30 нм, или не более чем 20 нм, или не более чем 10 нм, или не более чем 5 нм толщиной. Конкретные диапазоны толщины, состоящие из любой из минимальных толщин, выраженных выше, а также любой, равной или большей, из максимальных толщин, выраженных выше, специально рассмотрены.
x
x
VII.A.1.a. Одной выгодой такого гидрофобного покрытия является изоляция термопластической стенки пробирки, изготовленной, например, из полиэтилентерефталата (PET), от крови, собранной в пробирке. Гидрофобное покрытие можно нанести поверх гидрофильного покрытия SiO на внутреннюю поверхность пробирки. Покрытие SiO повышает барьерные свойства термопластичной пробирки, и гидрофобное покрытие изменяет поверхностную энергию соприкасающейся поверхности крови со стенкой пробирки. Гидрофобное покрытие может быть изготовлено путем обеспечения предшественника, выбранного из таковых, идентифицированных в этом описании. Например, предшественник гидрофобного покрытия может включать гексаметилдисилоксан (HMDSO) или октаметилциклотетрасилоксан (OMCTS).
VII.A.1.a. Другим применением для гидрофобного покрытия является подготовка стеклянной пробирки для клеточного препарата. Пробирка имеет стенку, очерчивающую полость, гидрофобное покрытие во внутренней поверхности стеклянной стенки и содержит цитратный реактив. Гидрофобное покрытие может быть изготовлено путем обеспечения предшественника, выбранного из таковых, идентифицированных в другом месте этого описания. Для другого примера, предшественник гидрофобного покрытия может включать гексаметилдисилоксан (HMDSO) или октаметилциклотетрасилоксан (OMCTS). Другим исходным материалом для гидрофобных покрытий является алкилтриметоксисилан формулы:
3
3
R-Si(OCH),
в которой R представляет собой атом водорода или органический заместитель, например, метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, t-бутил, винил, алкин, эпоксид или другие. Комбинации двух или нескольких из них также рассматриваются.
VII.A.1.a. Комбинации кислотного или основного катализа и нагревания с применением предшественника алкилтриметоксисилана, как описано выше, могут конденсировать предшественник (удаляя побочные продукты ROH) с образованием сшитых полимеров, которые можно, необязательно, дополнительно сшить путем альтернативного способа. Одним конкретным примером является описанный Shimojima et. al. J. Mater. Chem., 2007, 17, 658-663.
w
x
y
z
x
VII.A.1.a. Покрытие SiOCH можно нанести в виде последующего покрытия после нанесения барьерного покрытия SiO на внутреннюю поверхность 88 сосуда 80 с обеспечением поверхности со смазкой, особенно, если покрытие поверхности представляет собой жидкое органосилоксановое соединение в конце процесса покрытия.
w
x
y
z
VII.A.1.a. Необязательно, после того как покрытие SiOCH нанесено, оно может быть постотверждено после PECVD-процесса. Могут быть использованы подходы радиационного отверждения, включающие УФ-инициированное (свободнорадикальное или катионное), электроннолучевое (E-луч) и термическое, как описано в Development Of Novel Cycloaliphatic Syloxans For Thermal And UV-Curable Applications (Ruby Chakraborty Dissertation, can 2008).
VII.A.1.a. Другим подходом для обеспечения смазывающего покрытия является применение средства извлечения из пресс-формы силикона при отливании под давлением термопластичного сосуда, который должен быть смазан. Например, рассматривается, что любое из средств извлечения из пресс-формы и скрытых мономеров, вызывающих in situ термическое образование смазывающего покрытия во время процесса литья, можно использовать. Или вышеупомянутые мономеры могут быть добавлены в традиционные средства извлечения из пресс-формы для достижения такого же результата.
w
x
y
z
x
VII.A.1.a. Поверхность со смазкой особенно рассматривается для внутренней поверхности цилиндра шприца, как дополнительно описано ниже. Смазанная внутренняя поверхность цилиндра шприца может сократить силу трения скольжения поршня, необходимую для продвижения поршня в цилиндр во время эксплуатации шприца, или усилие отрыва для начала движения поршня после того, так как поршень предварительно заполненного шприца отодвигает находящуюся между смазку или прилипает к цилиндру, например, вследствие разложения смазки между поршнем и цилиндром. Как поясняется в других местах этого описания, покрытие SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, также может быть нанесено на внутреннюю поверхность 88 сосуда 80 для улучшения адгезии последующего покрытия SiO.
x
w
x
y
z
w
x
y
z
x
x
w
x
y
z
x
w
x
y
z
x
w
x
y
z
VII.A.1.a. Таким образом, покрытие 90 может включать слой SiO и слой SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, преимущественно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9. Слой SiOCH можно осадить между слоем SiO и внутренней поверхностью сосуда. Или слой SiO можно осадить между слоем SiOCH и внутренней поверхностью сосуда. Или три или более слоев, либо чередующихся, либо располагающихся последовательно между этими двумя композициями покрытия, можно также применять. Слой SiO можно осадить смежно со слоем SiOCH или удаленно с, по меньшей мере, одним промежуточным слоем другого материала. Слой SiO можно осадить смежно с внутренней поверхностью сосуда. Или слой SiOCH можно осадить смежно с внутренней поверхностью сосуда.
x
w
x
y
z
w
x
y
z
x
w
x
y
z
x
w
x
y
z
x
w
x
y
z
x
VII.A.1.a. Другим средством, рассмотренным здесь для смежных слоев SiO и SiOCH, является градиентный композит SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, преимущественно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9, к SiO. Градиентный композит может быть отдельными слоями SiOCH и SiO с переходом или пограничным слоем промежуточной композиции между ними, или отдельными слоями SiOCH и SiO с четким промежуточным слоем промежуточной композиции между ними, или единственным слоем, который изменяется непрерывно или поэтапно от композиции SiOCH к композиции, более похожей на SiO, проходящим через покрытие в нормальном направлении.
w
x
y
z
x
x
w
x
y
z
VII.A.1.a. Градиент в градиентном композите может проходить любом направлении. Например, композиция SiOCH может быть нанесена непосредственно на подложку и переходить к композиции дальше от поверхности SiO. Или композиция SiO может быть нанесена непосредственно на подложку и переходить к композиции дальше от поверхности SiOCH. Расположенное последовательно покрытие особенно рассматривается, если покрытие одной композиции является лучшим для прилипания к подложке, чем другой, в этом случае композицию, которая лучше прилипает, можно, например, нанести непосредственно на подложку. Рассматривается, что более удаленные части градиентного покрытия могут быть менее совместимыми с подложкой, чем смежные части градиентного покрытия, поскольку в любой точке свойства покрытия меняются последовательно, так что смежные части на приблизительно той же глубине покрытия имеют приблизительно идентичный состав, и более широко физически разделенные части на, главным образом, разных глубинах могут иметь более различающиеся свойства. Также рассматривается, что часть покрытия, которая образует лучший барьер против переноса материала в или из подложки, может быть непосредственно напротив подложки для предохранения более удаленной части покрытия, которая образует худший барьер от загрязнения материалом, для исключения и затруднения проникновения которого предназначен барьер.
VII.A.1.a. Покрытие, вместо постепенного изменения, необязательно может иметь резкие переходы между одним слоем и следующим без существенного изменения композиции. Такие покрытия можно изготовить, например, путем обеспечения газов для получения слоя в виде равномерного потока в «неплазменном» состоянии, затем возбуждения системы с коротким плазменным разрядом с образованием покрытия на подложке. Если нужно нанести последующее покрытие, газы для предыдущего покрытия очищают, и газы для следующего покрытия наносят устойчивым образом до возбуждения плазмы и вновь образуют отдельный слой на поверхности подложки или ее наиболее удаленном предыдущем покрытии с небольшим, если он вообще есть, последовательным переходом в пограничном слое.
VII.A.1.b. Пробирка для крови с цитратом со стенкой, покрытой гидрофобным покрытием, осажденным из кремнийорганического предшественника
x
x
VII.A.1.b. Другой вариант осуществления представляет собой пробирку для клеточного препарата со стенкой, обеспеченной гидрофобным покрытием на ее внутренней поверхности и содержащей реактив водного цитрата натрия. Гидрофобное покрытие можно также нанести поверх гидрофильного покрытия SiO на внутренней поверхности пробирки. Покрытие SiO повышает барьерные свойства термопластичной пробирки, и гидрофобное покрытие изменяет поверхностную энергию соприкасающейся поверхности крови со стенкой пробирки.
VII.A.1.b. Стенка изготовлена из термопластичного материала, имеющего внутреннюю поверхность, очерчивающую полость.
x
w
x
y
z
VII.A.1.b. Пробирка для забора крови согласно варианту осуществления VII.A.1.b может иметь первый слой SiO на внутренней поверхности пробирки, нанесенный, как объясняется в этом описании, чтобы функционировать в качестве барьера для кислорода, и продлевает срок хранения вакуумированной пробирки для сбора крови, изготовленной из термопластичного материала. Второй слой SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, преимущественно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9, можно затем нанести поверх барьерного слоя на внутреннюю поверхность пробирки с обеспечением гидрофобной поверхности. Покрытие является эффективным для уменьшения активации тромбоцитов плазмы крови, обработанных добавкой цитрата натрия и обращенных к внутренней поверхности, по сравнению с непокрытой стенкой того же самого типа.
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.A.1.b. PECVD применяется для образования покрытия на внутренней поверхности, имеющей структуру: SiOCH. В отличие от традиционных пробирок для забора крови с цитратом, пробирка для забора крови, имеющая гидрофобный слой SiOCH, не требует покрытия из припеченного силикона на стенке сосуда, как традиционно наносят, чтобы сделать поверхность пробирки гидрофобной.
VII.A.1.b. Оба слоя можно нанести с применением одинакового предшественника, например, HMDSO или OMCTS, и разных условий PECVD реакции.
VII.A.1.b. Антикоагуляционный реактив цитрат натрия затем размещают в пробирку, и его вакуумируют и уплотняют крышкой с получением вакуумированной пробирки для сбора крови. Компоненты и состав реактива известны специалистам в данной области. Реактив водного цитрата натрия располагают в полость пробирки в количестве, эффективном для ингибирования коагуляции крови, помещенной в пробирку.
VII.A.1.c. Покрытый SiO
-барьером пластиковый сосуд с двойными стенками - COC, PET, SiO
слои
x
x
VII.A.1.c. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд со стенкой, по меньшей мере, частично окружающей полость. Стенка имеет внутренний полимерный слой, окруженный внешним полимерным слоем. Один из полимерных слоев представляет собой слой толщиной, по меньшей мере, 0,1 мм смолы на основе сополимера циклического олефина (COC), устанавливающий барьер для водяного пара. Другой из полимерных слоев представляет собой слой толщиной, по меньшей мере, 0,1 мм смолы на основе сложного полиэфира.
x
VII.A.1.c. Стенка включает барьерный слой для кислорода из SiO, имеющий толщину от приблизительно 10 до приблизительно 500 ангстрем.
x
VII.A.1.c. В варианте осуществления, иллюстрированном на ФИГ. 36, сосуд 80 может быть сосудом с двойной стенкой с внутренней стенкой 408 и наружной стенкой 410, соответственно изготовленных из того же или разных материалов. Один конкретный вариант осуществления этого типа может быть изготовлен с одной стенкой, отлитой из сополимера циклического олефина (COC), и другой стенкой, отлитой из сложного полиэфира, такого как полиэтилентерефталат (PET), с покрытием SiO, как ранее описано, на внутренней поверхности 412. По мере необходимости, связующее покрытие или слой можно вставить между внутренней и наружной стенками, чтобы способствовать адгезии между ними. Преимуществом этой конструкции стенки является то, что стенки с разными свойствами можно объединить с образованием композита, имеющего соответствующие свойства каждой стенки.
x
x
VII.A.1.c. В качестве одного примера, внутреннюю стенку 408 можно изготовить из PET, покрытого на внутренней поверхности 412 барьерным слоем SiO, и внешнюю стенку 410 можно изготовить из COC. PET, покрытый SiO, как показано в другом месте этого описания, является отличным барьером для кислорода, в то время как COC является отличным барьером для водяного пара, обеспечивая низкую скорость переноса водяного пара (WVTR). Этот композитный сосуд может иметь превосходные барьерные свойства как для кислорода, так и для водяного пара. Эта конструкция рассматривается, например, для вакуумированной медицинской пробирки для забора образца, которая содержит водный реактив промышленного производства и имеет существенный срок хранения, так что она должна иметь барьер, предотвращающий перенос водяного пара наружу или перенос кислорода или других газов внутрь через ее композитную стенку в течение ее срока хранения.
x
x
VII.A.1.c. В другом примере, внутреннюю стенку 408 можно изготовить из COC, покрытого на внутренней поверхности 412 барьерным слоем SiO, и внешнюю стенку 410 можно изготовить из PET. Эта конструкция рассматривается, например, для предварительно заполненного шприца, который содержит водную стерильную жидкость промышленного производства. Барьер SiO предотвращает проникновение кислорода в шприц через его стенку. Внутренняя стенка COC будет препятствовать входу или выходу других материалов, таких как вода, таким образом предохраняя воду в водной стерильной жидкости от выщелачивания материалов из материала стенки в шприц. Внутренняя стенка COC также рассматривается для предохранения воды, происходящей из водной стерильной жидкости, от выхода из шприца (таким образом, нежелательно концентрируя водную стерильную жидкость), и будет препятствовать проникновению нестерильной воды или других жидкостей снаружи шприца через стенку шприца, и вызывая то, что содержимое станет нестерильным. Внутренняя стенка COC также рассматривается как полезная для уменьшения разрушающей силы или трения поршня о внутреннюю стенку шприца.
VII.A.1.d. Способ изготовления пластикового сосуда с двойной стенкой - COC, PET, SiO
слои
x
VII.A.1.d. Другой вариант осуществления представляет собой способ изготовления сосуда со стенкой, имеющей внутренний полимерный слой, окруженный внешним полимерным слоем, один слой, изготовленный из COC, и другой - изготовленный из сложного полиэфира. Сосуд изготовлен способом, включающим введение слоев COC и смолы на основе сложного полиэфира в пресс-форму для литья под давлением через концентрические впрыскивающие сопла.
VII.A.1.d. Необязательным дополнительным этапом является нанесение покрытия из аморфного углерода на сосуд с помощью PECVD в виде внутреннего покрытия, внешнего покрытия или в виде межслойного покрытия, размещенного между слоями.
x
x
x
VII.A.1.d. Необязательным дополнительным этапом является нанесение барьерного слоя SiO на внутреннюю сторону стенки сосуда, где SiO определен как ранее. Другим необязательным дополнительным этапом является последующая обработка слоя SiO технологическим газом, состоящим, главным образом, из кислорода и, в основном, свободным от летучих соединений кремния.
x
VII.A.1.d. Необязательно, покрытие SiO можно образовать, по меньшей мере, частично из сырьевого газа силазан.
VII.A.1.d. Сосуд 80, показанный на ФИГ. 36, можно изготовить изнутри, для одного примера, путем отливания под давлением внутренней стенки в первой полости пресс-формы, последующего перемещения стержня и отлитой внутренней стенки из первой полости пресс-формы во вторую, большую полость пресс-формы, последующего отливания под давлением внешней стенки относительно внутренней стенки во второй полости пресс-формы. Необязательно, связующий слой можно обеспечить на внешней поверхности отлитой внутренней стенки перед двухслойным литьем внешней стенки на связующий слой.
VII.A.1.d. Или сосуд 80, показанный на ФИГ. 36, можно изготовить снаружи, в качестве одного примера, путем вставки первого стержня в полость пресс-формы, отливания под давлением внешней стенки в полости пресс-формы, последующего удаления первого стержня из отлитой первой стенки и вставки второго, меньшего стержня, последующего отливания под давлением внутренней стенки относительно внешней стенки, все еще находящейся в полости пресс-формы. Необязательно, связующий слой можно обеспечить на внутренней поверхности отлитой внешней стенки перед двухслойным литьем внутренней стенки на связующий слой.
VII.A.1.d. Или сосуд 80, показанный на ФИГ. 36, можно изготовить двухступенчатым формованием. Это можно сделать, в качестве одного примера, путем отливания под давлением материала для внутренней стенки из внутреннего сопла и материала для внешней стенки из концентрического внешнего сопла. Необязательно, связующий слой можно обеспечить из третьего концентрического сопла, расположенного между внутренним и внешним соплами. В сопла можно подавать материалы соответствующих стенок одновременно. Один полезный прием состоит в том, что подачу материала внешней стенки через внешнее сопло начинают чуть раньше подачи материала внутренней стенки через внутреннее сопло. В случае наличия промежуточного концентрического сопла, порядок литья может начинаться с внешнего сопла и продолжаться один за другим из промежуточного сопла и затем из внутреннего сопла. Или порядок начала подачи может начинаться с внутреннего сопла и работать по направлению наружу в обратном порядке по сравнению с предыдущим описанием.
VII.A.1.e. Барьерное покрытие, изготовленное из стекла
VII.A.1.e. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд, включающий сосуд, барьерное покрытие и крышку. Сосуд является в общем трубчатым и изготовлен из термопластичного материала. Сосуд имеет входную часть и полость, ограниченные, по меньшей мере, частично стенкой, имеющей внутреннюю поверхность, граничащую с полостью. Присутствует, по меньшей мере, главным образом, непрерывное барьерное покрытие, изготовленное из стекла на внутренней поверхности стенки. Крышка закрывает входную часть и изолирует полость сосуда от окружающего воздуха.
VII.A.1.e. Сосуд 80 также можно изготовить, например, из стекла любого типа, используемого в медицинском или лабораторном применениях, такого как известково-натриевое стекло, боросиликатное стекло или другие составы стекла. Другие сосуды, имеющие любой размер или форму, изготовленные из любого материала, также рассматриваются для применения в системе 20. Одной функцией покрытия стеклянного сосуда может быть уменьшение проникновения ионов в стекле или специально, или как примесей, например, натрия, кальция или других, из стекла в содержимое сосуда, такое как реактив или кровь в вакуумированной пробирке для сбора крови. Другой функцией покрытия стеклянного сосуда в целом или частично, например, выборочно на поверхностях, контактирующих в скользящем отношении с другими частями, является обеспечение скользкости покрытия, например, для облегчения вставки или удаления заглушки или прохождения скользящего элемента, такого как плунжер в шприц. Еще одной причиной для покрытия стеклянного сосуда является предотвращение прилипания реактива или предназначенного для сосуда образца, такого как кровь, к стенке сосуда или увеличение скорости коагуляции крови при контакте со стенкой сосуда.
VII.A.1.e.i. Связанный вариант осуществления представляет собой сосуд, как описано в предыдущем абзаце, в котором барьерное покрытие изготовлено из известково-натриевого стекла, боросиликатного стекла или другого типа стекла.
VII.A.2. Заглушки
VII.A.2. ФИГ. 23-25 показывают сосуд 268, который может быть вакуумированной пробиркой для сбора крови с крышкой 270 для изоляции полости 274 от окружающей среды. Крышка 270 включает поверхность, граничащую с внутренним пространством, 272, обращенную к полости 274 сосуда 268 и поверхность, контактирующую со стенкой 276, которая находится в контакте с внутренней поверхностью 278 стенки сосуда 280. В показанном варианте осуществления крышка 270 представляет собой конструкцию из заглушки 282 и защитного устройства 284.
VII.A.2.a. Способ нанесения смазывающего покрытия на заглушку в вакуум-камере
w
x
y
z
VII.A.2.a. Другим вариантом осуществления является способ нанесения покрытия на эластомерную заглушку, такую как 282. Заглушку 282, отделенную от сосуда 268, помещают в, главным образом, вакуумированную камеру. Обеспечивают реакционную смесь, включающую плазмообразующий газ, т.е. газ кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ. Плазма образуется в реакционной смеси, которая контактирует с заглушкой. Покрытие SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, преимущественно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9, осаждается, по меньшей мере, на части заглушки.
VII.A.2.a. В показанном варианте осуществления контактирующую со стенкой поверхность 276 крышки 270 покрывают смазывающим покрытием 286.
w
x
y
z
VII.A.2.a. В некоторых вариантах осуществления покрытие SiOCH является эффективным для уменьшения пропускания одного или нескольких составляющих заглушки, таких как составляющая иона металла заглушки, или стенки сосуда в полость сосуда. Некоторые эластомерные композиции типа, пригодного для производства заглушки 282, содержат следовые количества ионов одного или нескольких металлов. Эти ионы иногда не должны иметь возможность перемещаться в полость 274 или приходить в существенных количествах в контакт с содержимым сосуда, особенно, если сосуд 268 с образцом должен применяться для сбора образцов анализа металлических микроэлементов. Рассматривается, например, что покрытия, содержащие относительно малую долю органического вещества, т.е. где y и z являются низкими или нулем, являются особенно полезными в качестве барьера для ионов металлов в этом применении. В отношении диоксида кремния в качестве барьера для ионов металлов см., например, Anupama Mallikarjunan, Jasbir Juneja, Guangrong Yang, Shyam P. Murarka, and Toh-Ming Lu, The Effect of Interfacial Chemistry on Metal Ion Penetration into Polymeric Films, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 734, pp. B9.60.1 to B9.60.6 (Materials Research Society, 2003); патенты США №№ 5578103 и 6200658 и европейскую патентную заявку № EP0697378 A2, которые полностью включены сюда с помощью ссылки. Однако рассматривается, что некоторая доля органического вещества может быть полезной для обеспечения более эластичного покрытия и прилипания покрытия к эластомерной поверхности заглушки 282.
w
x
y
z
VII.A.2.a. В некоторых вариантах осуществления покрытие SiOCH может быть композитом материала, имеющего первый и второй слои, в котором первый или внутренний слой 288 граничит с эластомерной заглушкой 282 и является эффективным для уменьшения проникновения одной или нескольких составляющих заглушки 282 в полость сосуда. Второй слой 286 может граничить с внутренней стенкой 280 сосуда и является эффективным для уменьшения трения между заглушкой 282 и внутренней стенкой 280 сосуда, когда заглушка 282 установлена на или в сосуд 268. Такие композиты описаны в связи с покрытиями шприца в других местах в этом описании.
VII.A.2.a. Или первый и второй слои 288 и 286 определяются покрытием с постепенно изменяющимися свойствами, в которых значения y и z больше в первом слое, чем во втором слое.
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.A.2.a. Покрытие SiOCH можно нанести, например, с помощью PECVD, в основном, как ранее описано. Покрытие SiOCH может быть, например, от 0,5 до 5000 нм (от 5 до 50000 ангстрем) толщиной, или от 1 до 5000 нм толщиной, или от 5 до 5000 нм толщиной, или от 10 до 5000 нм толщиной, или от 20 до 5000 нм толщиной, или от 50 до 5000 нм толщиной, или от 100 до 5000 нм толщиной, или от 200 до 5000 нм толщиной, или от 500 до 5000 нм толщиной, или от 1000 до 5000 нм толщиной, или от 2000 до 5000 нм толщиной, или от 3000 до 5000 нм толщиной, или от 4000 до 10000 нм толщиной.
VII.A.2.a. Рассматриваются определенные преимущества покрытых с помощью плазмы смазывающих слоев по сравнению с более толстыми (один микрон или более) традиционными силиконовыми смазками, нанесенными распылением. Покрытия, нанесенные с помощью плазмы, имеют гораздо более низкий миграционный потенциал для перемещения в кровь по сравнению с распыленными или покрытыми с микронной толщиной слоя силиконами, так как количество материала, наносимого в виде покрытия с помощью плазмы, гораздо меньше, и так как его можно нанести более тщательно на покрытую поверхность, и он лучше связывается на месте.
VII.A.2.a. Нанопокрытия, нанесенные с помощью PECVD, рассматриваются для обеспечения более низкого сопротивления скольжению смежной поверхности или течения смежной жидкости, чем микронные покрытия, поскольку покрытие с помощью плазмы, как правило, обеспечивает более гладкую поверхность.
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.A.2.a. Еще одним вариантом осуществления является способ нанесения покрытия SiOCH на эластомерную заглушку. Заглушку можно использовать, например, чтобы закрыть ранее описанный сосуд. Способ включает несколько частей. Заглушку помещают в, главным образом, вакуумированную камеру. Обеспечивают реакционную смесь, включающую плазмообразующий газ, т.е. газ кремнийорганического соединения, необязательно окисляющий газ и необязательно углеводородный газ. Плазма образуется в реакционной смеси. Заглушка контактирует с реакционной смесью с осаждением покрытия SiOCH, по меньшей мере, на части заглушки.
VII.A.2.a. При практическом осуществлении этого способа, для получения высоких значений y и z, рассматривается, что реакционная смесь может включать углеводородный газ, как дополнительно описано выше и ниже. Необязательно, реакционная смесь может содержать кислород, если рассматриваются более низкие значения y и z или более высокие значения x. Или особенно для уменьшения окисления и увеличения значений y и z реакционная смесь может быть, по существу, свободной от окисляющего газа.
VII.A.2.a. При практическом осуществлении этого способа, чтобы покрыть определенные варианты осуществления заглушки, такие как заглушка 282, рассматривается, что выпускание реакционной смеси в вогнутости заглушки излишне. Например, контактирующая со стенкой и граничащая с внутренним пространством вовнутрь поверхности 276 и 272 заглушки 282 являются, по существу, выгнутыми, и, таким образом, легко обрабатываются с помощью способа групповой обработки, в котором множество заглушек, таких как 282, можно располагать и обрабатывать в одной, главным образом, вакуумированной реакционной камере. Дополнительно рассматривается, что в некоторых вариантах осуществления покрытия 286 и 288 не требуют присутствия в качестве труднопреодолимого барьера для кислорода или воды, так как барьерное покрытие на внутренней поверхности 280 сосуда 268, так как материал заглушки 282 может выполнять эту функцию в значительной степени.
VII.A.2.a. Многие вариации заглушки и способа покрытия заглушки рассматриваются. Заглушка 282 может контактировать с плазмой. Или плазма может быть образована выше по течению от заглушки 282, образуя плазменный продукт, и плазменный продукт можно приводить в контакт с заглушкой 282. Плазму можно образовать путем возбуждения реакционной смеси электромагнитной энергией и/или энергией микроволн.
VII.A.2.a. Рассматриваются вариации реакционной смеси. Плазмообразующий газ может включать инертный газ. Инертный газ может быть, например, аргоном или гелием или другими газами, описанными в данном раскрытии. Газ кремнийорганического соединения может являться или включает HMDSO, OMCTS, любые кремнийорганические соединения, упомянутые в данном раскрытии, или комбинацией двух или более из них. Окисляющим газом может быть кислород или другие газы, упомянутые в данном раскрытии, или комбинация двух или более из них. Углеводородным газом может быть, например, метан, метанол, этан, этилен, этанол, пропан, пропилен, пропанол, ацетилен или комбинация двух или более из них.
VII.A.2.b. Нанесение с помощью PECVD покрытия из элемента III или IV группы и углерода на заглушку
VII.A.2.b. Другой вариант осуществления представляет собой способ нанесения покрытия из композиции, включающей углерод и один или несколько элементов III или IV групп, на эластомерную заглушку. Для выполнения способа заглушку располагают в камере осаждения.
VII.A.2.b. Обеспечивают реакционную смесь в камере осаждения, включающую плазмообразующий газ с газообразным источником элемента III группы, элемента IV группы или комбинацию двух или более из них. Реакционная смесь необязательно содержит окисляющий газ и необязательно содержит газообразное соединение, имеющее одну или несколько C-H связей. Образуют плазму в реакционной смеси, и заглушку приводят в контакт с реакционной смесью. Покрытие из элемента III группы или соединения, элемента IV группы или соединения или комбинации двух или более из них осаждают, по меньшей мере, на части заглушки.
VII.A.3. Оснащенный заглушкой пластиковый сосуд с барьерным покрытием, эффективный для обеспечения 95% удержания вакуума в течение 24 месяцев
VII.A.3. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд, включающий сосуд, барьерное покрытие и крышку. Сосуд является в общем трубчатым и изготовленным из термопластичного материала. Сосуд имеет входную часть и полость, ограниченную, по меньшей мере, частично стенкой. Стенка имеет внутреннюю поверхность, граничащую с полостью. По меньшей мере, по существу, непрерывное барьерное покрытие нанесено на внутреннюю поверхность стенки. Барьерное покрытие является эффективным для обеспечения существенного срока хранения. Обеспечена крышка, закрывающая входную часть сосуда и изолирующая полость сосуда от окружающего воздуха.
VII.A.3. Ссылаясь на ФИГ. 23-25, показан сосуд 268, такой как вакуумированная пробирка для сбора крови или другой сосуд.
VII.A.3. Сосуд в этом варианте осуществления является в общем трубчатым сосудом, имеющим, по меньшей мере, главным образом, непрерывное барьерное покрытие и крышку. Сосуд изготовлен из термопластичного материала с входной частью и полостью, ограниченной, по меньшей мере, частично стенкой, имеющей внутреннюю поверхность, граничащую с полостью. Барьерное покрытие осаждается на внутренней поверхности стенки и является эффективным для поддержания, по меньшей мере, 95% или, по меньшей мере, 90% уровня исходного вакуума сосуда в течение срока хранения, по меньшей мере, 24 месяца, необязательно, по меньшей мере, 30 месяцев, необязательно, по меньшей мере, 36 месяцев. Крышка закрывает входную часть сосуда и изолирует полость сосуда от окружающего воздуха.
VII.A.3. Крышка, например, крышка 270, показанная на фигурах, или другой тип крышки, обеспечена для поддержания частичного вакуума и/или для удержания образца и ограничения или предотвращения воздействия на него кислорода или загрязнителя. ФИГ. 23-25 основаны на фигурах, найденных в патенте США № 6602206, но данное открытие не ограничено этим или любым другим типом крышки.
VII.A.3. Крышка 270 включает граничащую с внутренним пространством поверхность 272, обращенную в полость 274 сосуда 268 и контактирующую со стенкой поверхность 276, которая контактирует с внутренней поверхностью 278 стенки сосуда 280. В иллюстрированном варианте осуществления крышка 270 представляет собой конструкцию из заглушки 282 и защитного устройства 284.
VII.A.3. В иллюстрированном варианте осуществления заглушка 282 очерчивает контактирующую со стенкой поверхность 276 и внутреннюю поверхность 278, тогда как защитное устройство находится в значительной степени или полностью вне оснащенного заглушкой сосуда 268, удерживает и обеспечивает зажатие для заглушки 282, и защищает человека, удаляющего крышку 270, от действия любого содержимого, вытесненного из сосуда 268, например, вследствие разности давления внутри и снаружи сосуда 268, когда сосуд 268 открывают и воздух устремляется внутрь или наружу, чтобы выровнять разность давления.
x
x
VII.A.3. Дополнительно рассматривается, что покрытия на стенке сосуда 280 и контактирующую со стенкой поверхность 276 заглушки можно привести в соответствие. Заглушку можно покрыть слоем смазывающего силикона, и стенка сосуда 280, изготовленная, например, из PET или стекла, может быть покрыта более твердым слоем SiO или исходным слоем SiO и смазывающим внешним покрытием.
VII.B. Шприцы
VII.B. Вышеупомянутое описание в значительной степени обращено на нанесение барьерного покрытия на пробирку с одним постоянно слепым концом, такую как пробирка для забора крови или, в более общем смысле, образцу для получения пробирки 80. Аппарат не ограничен таким устройством.
x
VII.B. Другим примером подходящего сосуда, показанным на ФИГ 20-22, является цилиндр шприца 250 для медицинского шприца 252. Такие шприцы 252 иногда поставляются предварительно заполненными физиологическим раствором, фармацевтическим препаратом или подобным для применения в медицинских процедурах. Предварительно заполненные шприцы 252 также рассматриваются для использования барьера SiO или другого типа покрытия на внутренней поверхности 254 для удержания содержимого предварительно заполненного шприца 252 от контакта с пластиком шприца, например, цилиндра 250 шприца во время хранения. Барьер или другой тип покрытия можно применять, чтобы избежать выщелачивания компонентов пластика в содержимое цилиндра через внутреннюю поверхность 254.
VII.B. Цилиндр 250 шприца в отформованном виде обычно может быть открытым как со стороны заднего конца 256, чтобы принимать поршень 258, так и со стороны переднего конца 260, чтобы принимать иглу для подкожных инъекций, сопло или трубку для дозирования содержимого шприца 252 или для приема материала в шприц 252. Но передний конец 260 может необязательно быть с колпачком, и поршень 258 необязательно может быть установлен на место перед применением предварительно заполненного шприца 252, закрывая цилиндр 250 с обоих концов. Колпачок 262 может быть установлен либо с целью обработки цилиндра 250 шприца или шприца в сборе, либо чтобы оставаться на месте во время хранения предварительно заполненного шприца 252 до времени, когда колпачок 262 удаляют и (необязательно) игла для подкожных инъекций или другая питающая трубка устанавливается на передний конец 260, чтобы приготовить шприц 252 к использованию.
VII.B.1. Сборки
VII.B.1. ФИГ. 42 также показывает альтернативную конструкцию цилиндра шприца, удобную, например, в вариантах осуществления ФИГ. 21, 26, 28, 30 и 34 и адаптированную для применения с держателем 450 сосуда этой фигуры.
VII.B.1. ФИГ. 50 представляет собой изображение в разобранном виде, и ФИГ. 51 представляет собой изображение шприца в собранном виде. Цилиндр шприца можно обработать аппаратом для обработки и инспекции сосуда ФИГ. 1-22, 26-28, 33-35, 37-39, 44 и 53-54.
x
VII.B.1. Установка колпачка 262 делает цилиндр 250 сосудом со слепым концом, который можно обеспечить барьером SiO или другим типом покрытия на его внутренней поверхности 254 в ранее проиллюстрированном аппарате, необязательно также обеспечивающем покрытие на внутренней поверхности 264 колпачка и соединение границы раздела между внутренней поверхностью колпачка 264 и передним концом цилиндра 260. Подходящий аппарат, адаптированный для такого применения, показан, например, на ФИГ. 21, которая аналогична ФИГ. 2 за исключением замещения сосуда 80 ФИГ. 2 цилиндром шприца с колпачком 250. VII.B.
VII.B.1. ФИГ. 52 представляет собой вид, сходный с ФИГ. 42, но показывает обработанный цилиндр шприца, который не имеет фланца или упоров 440 для пальцев. Цилиндр шприца пригоден для использования с аппаратом для обработки и инспекции сосуда ФИГ. 1-19, 27, 33, 35, 44-51 и 53-54.
VII.B.1.a. Шприц, имеющий цилиндр, покрытый смазывающим покрытием, осажденным из кремнийорганического предшественника
w
x
y
z
VII.B.1.a. Еще один вариант осуществления представляет собой сосуд, имеющий смазывающее покрытие SiOCH типа, изготовленного с помощью следующего способа.
VII.B.1.a. Обеспечивают предшественник как определено выше.
VII.B.1.a. Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют или сшивают, или и то, и другое, с образованием смазанной поверхности с более низкой силой трения скольжения поршня или усилием отрыва, чем у необработанной подложки.
VII.B.1.a. В отношении любого из вариантов осуществления VII и подразделов необязательно этап нанесения выполняют путем выпаривания предшественника и обеспечения его близости от подложки.
VII.B.1.a. В отношении любого из вариантов осуществления VII.A.1.a.i необязательно плазма, необязательно плазма неполого катода, образуется вблизи подложки. Необязательно, обеспечивают предшественник, главным образом, при отсутствии кислорода. Необязательно, обеспечивают предшественник, главным образом, при отсутствии газа-носителя. Необязательно, обеспечивают предшественник, главным образом, при отсутствии азота. Необязательно, обеспечивают предшественник при абсолютном давлении менее чем 1 Торр. Необязательно, обеспечивают предшественник вблизи от эмиссии плазмы. Необязательно, предшественник его реакционного продукта наносят на подложку при толщине от 1 от 5000 нм толщины, или от 10 до 1000 нм толщины, или 10-200 нм толщины, или от 20 до100 нм толщины. Необязательно, подложка включает стекло. Необязательно, подложка включает полимер, необязательно поликарбонатный полимер, необязательно олефиновый полимер, необязательно сополимер циклического олефина, необязательно полипропиленовый полимер, необязательно полимер сложного полиэфира, необязательно полимер полиэтилентерефталата.
Необязательно, плазма образуется путем возбуждения газообразного реагента, содержащего предшественник, с электродами, снабжаемыми энергией, например, при ВЧ частоте, как определено выше, например, частоте от 10 кГц до менее чем 300 МГц, более предпочтительно от 1 до 50 МГц, еще более предпочтительно от 10 до 15 МГц, наиболее предпочтительно, частоте 13,56 МГц.
Необязательно, плазма образуется путем возбуждения газообразного реагента, содержащего предшественник, с электродами, снабжаемыми электрической энергией от 0,1 до 25 Вт, предпочтительно от 1 до 22 Вт, более предпочтительно от 3 до 17 Вт, еще более предпочтительно от 5 до 14 Вт, наиболее предпочтительно от 7 до 11 Вт, в частности 8 Вт. Соотношение мощности электрода к объему плазмы может быть менее чем 10 Вт/мл, предпочтительно составляет от 5 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, более предпочтительно составляет от 4 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 2 Вт/мл до 0,2 Вт/мл. Эти уровни мощности являются подходящими для нанесения смазывающих покрытий на шприцы и пробирки для образцов и сосуды сходной геометрии, имеющие незаполненное продуктом пространство от 1 до 3 мл, в котором возбуждается плазма PECVD. Рассматривается, что для больших и меньших объектов прикладываемое напряжение следует увеличить или уменьшить согласно масштабу процесса для размера подложки.
VII.B.1.a. Другой вариант осуществления представляет собой смазывающее покрытие на внутренней стенке цилиндра шприца. Покрытие образовано из PECVD процесса с применением следующих материалов и условий. Предпочтительно используют циклический предшественник, выбранный из моноциклического силоксана, полициклического силоксана или комбинацию двух или более из них, как определено в других местах в этом описании для смазывающих покрытий. Один пример подходящего циклического предшественника включает октаметилциклотетрасилоксан (OMCTS), необязательно смешанный с другими материалами-предшественниками в любом соотношении. Необязательно, циклический предшественник состоит, главным образом, из октаметилциклотетрасилоксана (OMCTS), что значит, что другие предшественники могут присутствовать в количествах, которые не изменяют основные и новые свойства получаемого в результате смазывающего покрытия, т.е. его уменьшение силы трения скольжения поршня или усилия отрыва покрытой поверхности.
VII.B.1.a. По меньшей мере, по существу, не добавляют кислород в процесс. Некоторый остаточный атмосферный кислород может присутствовать в цилиндре шприца, и остаточный кислород, поданный в предыдущем этапе и не полностью выкачанный, может присутствовать в цилиндре шприца, который определен здесь как такой, в котором, главным образом, не присутствует кислород. Если кислород не добавляют в процессе, это также находится в пределах объема “по существу, без кислорода”.
VII.B.1.a. Подводимая мощность, существенная для образования плазмы, например любой уровень мощности, успешно применяемый в одном или нескольких работающих примерах этого описания или описанный в описании, обеспечена для индукции образования покрытия.
VII.B.1.a. Применяемые материалы и условия являются эффективными для уменьшения силы трения скольжения или усилия отрыва поршня шприца при движении через цилиндр шприца, по меньшей мере, на 25 процентов, альтернативно, по меньшей мере, 45 процентов, альтернативно, по меньшей мере, 60 процентов, альтернативно более 60 процентов относительно непокрытого цилиндра шприца. Рассматриваются диапазоны уменьшения силы трения скольжения поршня или усилия отрыва от 20 до 95 процентов, альтернативно от 30 до 80 процентов, альтернативно от 40 до 75 процентов, альтернативно от 60 до 70 процентов.
w
x
y
z
VII.B.1.a. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд с гидрофобным покрытием на внутренней стенке, имеющим структуру: SiOCH, где w, x, y и z определены ранее. Покрытие изготовлено, как поясняется для смазывающего покрытия сходного состава, но при условиях, эффективных для образования гидрофобной поверхности с большим краевым углом, чем необработанная подложка.
VII.B.1.a. В отношении любого из вариантов осуществления VII.A.1.a.ii необязательно подложка включает стекло или полимер. Стекло необязательно является боросиликатным стеклом. Полимер представляет собой необязательно поликарбонатный полимер, необязательно олефиновый полимер, необязательно сополимер циклического олефина, необязательно полипропиленовый полимер, необязательно полимер сложного полиэфира, необязательно полимер полиэтилентерефталата.
w
x
y
z
VII.B.1.a. Другой вариант осуществления представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и смазывающий слой. Цилиндр шприца включает внутреннюю поверхность, принимающий поршень с возможностью скольжения. Смазывающий слой расположен на внутренней поверхности цилиндра шприца и включает покрытие смазывающим слоем SiOCH. Смазывающий слой менее чем 1000 нм толщиной эффективен для уменьшения усилия отрыва или силы трения скольжения поршня, необходимое для движения поршня внутри цилиндра. Уменьшение силы трения скольжения поршня альтернативно выражается как уменьшение коэффициента трения скольжения поршня внутри цилиндра или уменьшении поршневого усилия; эти выражения рассматриваются как имеющие одинаковое значение в этом описании.
w
x
y
z
VII.B.1.a. Шприц 544 ФИГ. 50-51 включает поршень 546 и цилиндр 548 шприца. Цилиндр 548 шприца имеет внутреннюю поверхность 552, принимающую с возможностью скольжения поршень 546. Внутренняя поверхность 552 цилиндра 548 шприца дополнительно включает покрытие смазкой 554 SiOCH. Смазывающий слой менее 1000 нм толщиной, необязательно менее 500 нм толщиной, необязательно менее 200 нм толщиной, необязательно менее 100 нм толщиной, необязательно менее 50 нм толщиной и является эффективным для уменьшения усилия отрыва, необходимого для преодоления прилипания поршня после хранения, или силы трения скольжения поршня, необходимой для движения поршня внутри цилиндра, после того как он оторвался. Смазывающее покрытие характеризуется тем, что имеет силу трения скольжения поршня или усилие отрыва ниже, чем таковое поверхности без покрытия.
VII.B.1.a. Любой из приведенных выше предшественников любого типа можно применять самого по себе или в комбинациях двух или более из них, чтобы обеспечить смазывающее покрытие.
VII.B.1.a. В дополнение к применению вакуумных процессов, низкотемпературные атмосферные (невакуумные) плазменные процессы можно также применять для индукции ионизации молекул и осаждения посредством доставки пара мономера предшественника предпочтительно в неокисляющей атмосфере, такой как гелий или аргон. Отдельно, термический CVD может быть рассмотрен посредством осаждения импульсным термолизом.
VII.B.1.a. Подходы, приведенные выше, сходны с вакуумным PECVD в том, что механизмы покрытия поверхности и сшивания могут происходить одновременно.
VII.B.1.a. Еще одним приемом, рассматриваемым для покрытия или покрытий, описанных здесь, является покрытие, которое наносится неравномерно на поверхность всей внутренней стороны 88 сосуда. Например, отличающееся или дополнительное покрытие можно нанести выборочно на цилиндрическую часть внутренней стороны сосуда по сравнению с полусферической частью внутренней стороны сосуда на его слепом конце 84 или наоборот. Этот прием особенно рассматривается для цилиндра шприца или пробирки для забора образца, как описано ниже, в котором поверхность со смазкой можно обеспечить на части или всей цилиндрической части цилиндра, где поршень, или плунжер, или крышка скользит, а не в другом месте.
VII.B.1.a. Необязательно, предшественник можно обеспечить при присутствии, значительном отсутствии или отсутствии кислорода, или при присутствии, значительном отсутствии или отсутствии азота, или при присутствии, значительном отсутствии или отсутствии газа-носителя. В одном рассмотренном варианте осуществления предшественник один доставляют к подложке и подвергают PECVD для нанесения и отверждения покрытия.
VII.B.1.a. Необязательно, предшественник можно обеспечить при абсолютном давлении менее чем 1 Торр.
VII.B.1.a. Необязательно, предшественник можно обеспечить вблизи эмиссии плазмы.
VII.B.1.a. Необязательно, предшественник его реакционного продукта можно нанести на подложку при толщине от 1 до 5000 нм, или от 10 до 1000 нм, или 10-200 нм, или от 20 до100 нм.
VII.B.1.a. В любом из приведенных выше вариантах осуществления подложка может включать стекло или полимер, например, один или несколько из поликарбонатного полимера, олефинового полимера (например, сополимер циклического олефина или полипропиленовый полимер) или полимера сложного полиэфира (например, полимер полиэтилентерефталата).
VII.B.1.a. В любом из приведенных выше вариантах осуществления плазма образуется путем возбуждения газообразного реагента, содержащего предшественник, с электродами, снабжаемыми энергией при RF частоте, как определено в этом описании.
VII.B.1.a. В любом из приведенных выше вариантах осуществления плазма образуется путем возбуждения газообразного реагента, содержащего предшественник, с электродами, снабжаемыми электрической энергией, достаточной для образования смазывающего покрытия. Необязательно, плазма образуется путем возбуждения газообразного реагента, содержащего предшественник, с электродами, снабжаемыми электрической энергией от 0,1 до 25 Вт, предпочтительно от 1 до 22 Вт, более предпочтительно от 3 до 17 Вт, еще более предпочтительно от 5 до 14 Вт, наиболее предпочтительно от 7 до11 Вт, в частности 8 Вт. Соотношение мощности электрода к объему плазмы может составлять менее 10 Вт/мл, предпочтительно составлять от 5 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, более предпочтительно составлять от 4 Вт/мл до 0,1 Вт/мл, наиболее предпочтительно от 2 Вт/мл до 0,2 Вт/мл. Эти уровни мощности являются подходящими для нанесения смазывающих покрытий на шприцы, и пробирки для образцов, и сосуды сходной геометрии, имеющие незаполненное продуктом пространство от 1 до 3 мл, в котором возбуждается плазма PECVD. Рассматривается, что для больших и меньших объектов прикладываемое напряжение следует увеличить или уменьшить в зависимости от масштаба процесса соответственно размеру подложки.
VII.B.1.a. Покрытие может быть отверждено с помощью полимеризации или сшивания покрытия, или и того, и другого, с образованием смазанной поверхности, имеющей более низкую силу трения скольжения поршня или усилие отрыва, чем необработанная подложка. Отверждение может происходить во время процесса нанесения, такого как PECVD, или может быть осуществлено или, по меньшей мере, завершено с помощью отдельной обработки.
VII.B.1.a. Несмотря на то, что осаждение с помощью плазмы было применено в данном документе для демонстрации характеристик покрытия, альтернативные способы осаждения можно применять, поскольку химический состав начального материала сохраняется насколько это возможно, пока все еще осаждается твердая пленка, которая прилипает к основанию подложки.
VII.B.1.a. Например, материал покрытия можно наносить на цилиндр шприца (из жидкого состояния) с помощью распыления покрытия или погружения подложки в покрытие, где покрытие представляет собой или неразбавленный предшественник, разведенный растворителем предшественник (позволяющий механическое осаждение более тонкого покрытия). Покрытие необязательно можно сшить с применением тепловой энергии, УФ-энергии, энергии пучка электронов, энергии плазмы или любой их комбинации.
VII.B.1.a. Нанесение силиконового предшественника, как описано выше, на поверхность с последующим отдельным этапом отверждения также рассматривается. Условия нанесения и отверждения могут быть аналогичными таковым, применяемым для атмосферного отверждения плазмой предварительно покрытых полифторалкиловых эфиров, с помощью процесса, практически используемого под торговой маркой TriboGlide. Больше подробностей этого процесса можно найти на http://www.triboglide.com/process.htm.
VII.B.1.a. В таком процессе площадь части, которую необходимо покрыть, может необязательно быть предварительно обработанной атмосферной плазмой. Эта предварительная обработка очищает и активирует поверхность так, что она становится восприимчивой к смазке, которая распыляется на следующем этапе.
VII.B.1.a. Смазывающая жидкость, в этом случае один из приведенных выше предшественников или полимеризованный предшественник, затем распыляют на поверхность, которую нужно обработать. Например, технологию точного дозирования IVEK можно применять для тщательного распыления жидкости и создания равномерного покрытия.
VII.B.1.a. Покрытие затем связывают или сшивают с частью, снова применяя поле атмосферной плазмы. Это и фиксирует покрытие, и улучшает характеристики смазки.
VII.B.1.a. Необязательно, атмосферная плазма может образовываться из окружающего воздуха в сосуде, в этом случае газопривод и оборудование для получения вакуума не нужны. Предпочтительно, однако, чтобы сосуд был, по меньшей мере, главным образом, закрыт, пока образуется плазма, для сведения к минимуму потребности в электроэнергии и предотвращения контакта плазмы с поверхностями или материалами вне сосуда.
VII.B.1.a.i. Смазывающее покрытие: барьер SiO
, смазывающий слой, обработка поверхности
x
Обработка поверхности
VII.B.1.a.i. Другой вариант осуществления представляет собой шприц, включающий цилиндр, очерчивающий полость и имеющий внутреннюю поверхность, принимающий поршень с возможностью скольжения, т.е. принимающий поршень для скользящего контакта с внутренней поверхностью.
VII.B.1.a.i. Цилиндр шприца изготовлен из термопластичного материала-основы.
x
VII.B.1.a.i. Необязательно, внутренняя поверхность цилиндра покрыта барьерным слоем SiO, как описано в других местах в этом описании.
x
VII.B.1.a.i. Смазывающее покрытие наносят на внутреннюю поверхность цилиндра, поршень, или и то, и другое, или на нанесенный до этого барьерный слой SiO. Смазывающий слой можно обеспечить, нанести и отвердить, как предусмотрено в варианте осуществления VII.B.1.a или в других местах в этом описании.
VII.B.1.a.i. Например, смазывающее покрытие можно нанести в любом варианте осуществления с помощью PECVD. Смазывающее покрытие осаждают из кремнийорганического предшественника, и оно составляет менее 1000 нм толщиной.
VII.B.1.a.i. Обработку поверхности выполняют на смазывающем покрытии в количестве, эффективном для уменьшения выщелачивания или экстрагируемости смазывающего покрытия, термопластического материала-основы, или и того, и другого. Обработанная поверхность может, таким образом, действовать в качестве фиксатора раствора. Эта обработка поверхности может давать в результате защитное покрытие, например, защитное покрытие, которое составляет, по меньшей мере, 1 нм толщиной и менее чем 100 нм толщиной, или менее чем 50 нм толщиной, или менее чем 40 нм толщиной, или менее чем 30 нм толщиной, или менее чем 20 нм толщиной, или менее чем 10 нм толщиной, или менее чем 5 нм толщиной, или менее чем 3 нм толщиной, или менее чем 2 нм толщиной, или менее чем 1 нм толщиной, или менее чем 0,5 нм толщиной.
Как применяется в данном документе, “выщелачивание” относится к материалу, переносимому из подложки, такой как стенка сосуда, в содержимое сосуда, например, шприца. Обычно выщелачиваемые продукты измеряются путем хранения сосуда, заполненного заданным содержимым, с последующим анализом содержимого для определения, какой материал вымывается из стенки сосуда в заданное содержимое. “Экстракция” относится к материалу, удаляемому из подложки путем введения растворителя или дисперсионной среды, отличной от заданного содержимого сосуда, для определения, какой материал может быть удален из подложки в среду экстракции при условиях испытания.
x
w
x
y
z
x
w
x
y
z
VII.B.1.a.i. Обработка поверхности, дающая в результате фиксатор раствора, который необязательно может быть покрытием SiO или SiOCH, каждый, как ранее определено в этом описании. В одном варианте осуществления обработку поверхности можно нанести путем PECVD осаждения SiO или SiOCH. Необязательно, обработку поверхности можно нанести с использованием более высокой мощности или более жестких условий окисления, чем те, которые применяют для создания смазывающего слоя, или и того, и другого, таким образом обеспечивая более твердый, более тонкий, непрерывный фиксатор раствора 539. Обработка поверхности может составлять менее чем 100 нм глубиной, необязательно менее чем 50 нм глубиной, необязательно менее чем 40 нм глубиной, необязательно менее чем 30 нм глубиной, необязательно менее чем 20 нм глубиной, необязательно менее чем 10 нм глубиной, необязательно менее чем 5 нм глубиной, необязательно менее чем 3 нм глубиной, необязательно менее чем 1 нм глубиной, необязательно менее чем 0,5 нм глубиной, необязательно от 0,1 до 50 нм глубиной в смазывающем покрытии.
2
2
2
x
VII.B.1.a.i. Фиксатор раствора рассматривается для обеспечения более низких показателей выщелачивания раствором из лежащего под ним смазывающего и других слоев, включая подложку, при необходимости. Этот фиксатор будет необходимым только как фиксатор раствора для больших молекул раствора и олигомеров (например, силоксановых мономеров, таких как HMDSO, OMCTS, их фрагментов и подвижных олигомеров, полученных из смазок, например, "фиксатор выщелачиваемых продуктов"), а не как барьерный слой для газа (O/N/CO/водяной пар). Фиксатор раствора может, однако, также быть барьером для газов (например, покрытие SiO согласно данному изобретению. Можно создать хороший фиксатор выщелачиваемых продуктов без характеристик барьера для газа либо с помощью вакуумного, либо на основе атмосферного давления PECVD процессов. Желательно, чтобы "барьер для выщелачиваемых продуктов" был достаточно тонким так, что при движении поршня шприца поршень будет легко проникать в "фиксатор раствора", подвергая скользящий выступ поршня действию смазывающего слоя непосредственно ниже с образованием смазанной поверхности, имеющей более низкую силу трения скольжения поршня или усилие отрыва, чем необработанная подложка.
x
VII.B.1.a.i. В другом варианте осуществления обработку поверхности можно выполнять с помощью окисления поверхности ранее нанесенного смазывающего слоя, а также подвергая поверхность действию кислорода в плазменной среде. Можно использовать плазменную среду, описанную в этом описании для образования покрытий SiO. Или можно использовать условия атмосферной плазмы в богатой кислородом окружающей среде.
VII.B.1.a.i. Смазывающий слой и фиксатор раствора, как бы они не были образованы, необязательно можно отвердить в то же время. В другом варианте осуществления смазывающий слой можно, по меньшей мере, частично отвердить, необязательно полностью отвердить, после чего обработку поверхности можно обеспечить, нанести, и фиксатор раствора можно отвердить.
VII.B.1.a.i. Смазывающее покрытие и фиксатор раствора составлены и присутствуют в относительных количествах, эффективных для обеспечения усилия отрыва, силы трения скольжения поршня или и того, и другого, которые являются меньше, чем соответствующая сила, необходимая в отсутствие смазывающего покрытия и обработки поверхности. Другими словами, толщина и композиция удерживателя раствора являются такими, чтобы уменьшать выщелачивание материала из смазывающего слоя в содержимое шприца, несмотря на то, что позволяет лежащему под ним смазывающему покрытию смазывать поршень. Рассматривается, что фиксатор раствора будет легко отрываться и будет достаточно тонким, чтобы смазывающий слой все еще функционировал для смазывания поршня, когда тот двигается.
x
VII.B.1.a.i. В одном рассматриваемом варианте осуществления смазывающую обработку и обработку поверхности можно нанести на внутреннюю поверхность цилиндра. В другом рассмотренном варианте осуществления смазывающую обработку и обработку поверхности можно нанести на поршень. В еще одном рассмотренном варианте осуществления смазывающую обработку и обработку поверхности можно нанести как на внутреннюю поверхность цилиндра, так и на поршень. В любом из этих вариантов осуществления необязательный барьерный слой SiO на внутренней стороне цилиндра шприца может либо присутствовать, либо отсутствовать.
x
x
w
x
y
z
VII.B.1.a.i. Один рассматриваемый вариант осуществления представляет собой многослойную, например, трехслойную, конфигурацию, нанесенную на внутреннюю поверхность цилиндра шприца. Слой 1 может быть SiO барьером для газа, изготовленным с помощью PECVD из HMDSO, OMCTS или и того, и другого, в окисляющей атмосфере. Такую атмосферу можно обеспечить, например, путем подачи HMDSO и газообразного кислорода в аппарат для покрытия PECVD, как описано в этом описании. Слой 2 может быть смазывающим слоем с применением OMCTS, нанесенного в неокисляющей атмосфере. Такую неокисляющую атмосферу можно обеспечить, например, путем подачи OMCTS в аппарат для покрытия PECVD, как описано в этом описании, необязательно при существенном или полном отсутствии кислорода. Последующий фиксатор раствора можно образовать с помощью покрытия, образующего тонкий защитный слой SiO или SiOCH, в качестве удерживателя раствора с применением более высокой мощности и кислорода, применяя OMCTS и/или HMDSO.
VII.B.1.a.i. Некоторые из этих многослойных покрытий рассматриваются как имеющие одно или несколько следующих необязательных преимуществ, по меньшей мере, в некоторой степени. Они могут рассматривать описанную сложность обращения с силиконом, так как фиксатор раствора может ограничивать силикон внутренней стороны и предохранять его от перемещения в содержимое шприца или в другие места, что приводит к меньшему количеству силиконовых частиц в доставляемом содержимом шприца и меньшей возможности для взаимодействия между смазывающим покрытием и содержимым шприца. Они также могут рассматривать результат перемещения смазывающего слоя от точки смазывания, улучшение смазывающей способности поверхности контакта между цилиндром шприца и поршнем. Например, сила высвобождения может быть уменьшена и сопротивление движению поршень может быть уменьшено, или необязательно и то, и другое.
VII.B.1.a.i. Рассматривается, что, когда фиксатор раствора разрушается, фиксатор раствора будет продолжать прилипать к смазывающему покрытию и цилиндру шприца, что может препятствовать захвату любых частиц в доставляемое содержимое шприца.
x
VII.B.1.a.i. Некоторые из этих покрытий будут также обеспечивать преимущества при производстве, особенно, если барьерное покрытие, смазывающее покрытие и обработка поверхности наносятся в одном и том же аппарате, например, проиллюстрированном аппарате PECVD. Необязательно, барьерное покрытие SiO, смазывающее покрытие и обработка поверхности могут быть нанесены в одном аппарате PECVD, таким образом значительно уменьшая необходимое количество обработок.
x
2
Дополнительные преимущества можно получить путем образования барьерного покрытия, смазывающего покрытия и удерживателя раствора с применением тех же предшественников и изменения процесса. Например, барьерный слой для газа SiO можно нанести с применением предшественника OMCTS при условиях высокой мощности/высокого содержания O с последующим нанесением смазывающего слоя, нанесенного с применением предшественника OMCTS при условиях низкой мощности и/или при существенном или полном отсутствии кислорода, которое завершается обработкой поверхности с применением предшественника OMCTS при промежуточной мощности и содержании кислорода.
VII.B.1.b Шприц, имеющий цилиндр с внутренней стороной, покрытой SiO
, и внешней стороной, покрытой барьером
x
x
VII.B.1.b. Еще один вариант осуществления, показанный на ФИГ. 50, представляет собой шприц 544, включающий поршень 546, цилиндр 548 и внутреннее и внешнее барьерные покрытия 554 и 602. Цилиндр 548 можно изготовить из термопластичного материала-основы, очерчивающего полость 604. Цилиндр 548 может иметь внутреннюю поверхность 552, принимающую с возможностью скольжения поршень 546, и наружную поверхность 606. Барьерное покрытие 554 из SiO, где x равно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, можно обеспечить на внутренней поверхности 552 цилиндра 548. Барьерное покрытие 602 из полимера можно обеспечить на наружной поверхности 606 цилиндра 548.
VII.B.1.b. В любом варианте осуществления термопластичный материал-основа необязательно может включать полиолефин, например, полипропилен или сополимер циклического олефина (например, материал, продаваемый под торговой маркой TOPAS), сложный полиэфир, например, полиэтилентерефталат, поликарбонат, например, термопласт поликарбоната на основе бисфенола A или другие материалы. Композитные цилиндры шприца рассматриваются, как имеющие один из этих материалов в качестве наружного слоя и те же или отличающиеся от этих материалов в качестве внутреннего слоя. Любая из комбинаций материалов композитных цилиндров шприца или пробирки для образцов, описанная в других местах в этом описании, также может быть использована.
VII.B.1.b. В любом варианте осуществления полимер необязательно может включать поливинилиденхлорид в форме гомополимера или сополимера. Например, гомополимеры PvDC (тривиальное название: Saran) или сополимеры, описанные в патенте США № 6165566, включенном сюда с помощью ссылки, можно использовать. Полимер необязательно можно наносить на наружную поверхность цилиндра в форме латекса или другой дисперсии.
x
VII.B.1.b. В любом варианте осуществления цилиндр 548 шприца необязательно может включать смазывающее покрытие, расположенное между поршнем и барьерным покрытием из SiO. Походящие смазывающие покрытия описаны в других местах в этом описании.
w
x
y
z
VII.B.1.b. В любом варианте осуществления смазывающее покрытие необязательно может быть нанесено с помощью PECVD и необязательно может включать материал, имеющий состав SiOCH.
VII.B.1.b. В любом варианте осуществления цилиндр 548 шприца необязательно может включать обработку поверхности, закрывающую смазывающее покрытие, в количестве, эффективном для уменьшения выщелачивания смазывающего покрытия, составляющих термопластичного материала-основы или и того, и другого в полость 604.
VII.B.1.c Способ изготовления шприца, имеющего цилиндр с внутренней стороной, покрытой SiO
, и наружной стороной, покрытой барьером
x
x
VII.B.1.c. Еще один вариант осуществления представляет собой способ изготовления шприца, как описано в любом из вариантов осуществления части VII.B.1.b, включающего поршень, цилиндр и внутреннее и внешнее барьерные покрытия. Обеспечен цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность для приема поршня с возможностью скольжения и наружную поверхность. Барьерное покрытие из SiO обеспечивают на внутренней поверхности цилиндра с помощью PECVD. Барьерное покрытие из полимера обеспечивают на наружной поверхности цилиндра. Поршень и цилиндр собирают, чтобы обеспечить шприц.
VII.B.1.c. Для эффективного покрытия (однородного смачивания) пластикового изделия водным латексом, рассматривается, что должно быть полезно привести в соответствие поверхностное натяжение латекса и пластиковой подложки. Этого можно достигнуть с помощью нескольких подходов, независимо или объединенных, например, уменьшение поверхностного натяжения латекса (с поверхностно-активными веществами или растворителями), и/или коронная предварительная обработка пластикового изделия, и/или химическая грунтовка пластикового изделия.
VII.B.1.c. Полимер необязательно можно наносить посредством нанесения покрытия методом погружения в латекс наружной поверхности цилиндра, нанесения покрытия методом распыления латекса на наружную поверхность цилиндра или и тем, и другим, обеспечивая изделия на основе пластика, обеспечивая улучшенные барьерные характеристики для газа и пара. Можно изготовить изделия из слоистого пластика поливинилиденхлорида, которые обеспечивают существенно улучшенные барьерные характеристики для газа, по сравнению с изделием из неслоистого пластика.
VII.B.1.c. В любом варианте осуществления полимер необязательно можно отвердить при нагревании. Полимер необязательно можно отвердить с помощью удаления воды. Воду можно удалить путем теплового отверждения полимера, подвергания полимера воздействию частичного вакуума или низкой влажности окружающей среды, каталитически отверждая смолу, или другими приемами.
VII.B.1.c. Рассматривается эффективный режим термического отверждения для обеспечения окончательного высыхания, чтобы позволить кристаллизацию PvDC, обеспечивая барьерные характеристики. Первичное отверждение можно выполнять при повышенной температуре, например, от 180 до 310°F (82-154°C), конечно же, зависящей от теплостойкости термопластичного материала-основы. Барьерные характеристики после первичного отверждения необязательно могут составлять 85% от конечных барьерных характеристик, достигаемых после окончательного отверждения.
VII.B.1.c. Окончательное отверждение можно выполнять при температурах, находящихся в диапазоне от окружающей температуры, такой как приблизительно 65-75°F (18-24°C), в течение длительного времени (например, 2 недели) до повышенной температуры, такой как 122°F (50°C), в течение короткого времени, например, четыре часа.
VII.B.1.c. Изделия из слоистого PvDC-пластика дополнительно к превосходным барьерным характеристикам необязательно рассматриваются для обеспечения одного или нескольких желательных свойств, таких как бесцветность, прозрачность, хороший блеск, сопротивление истиранию, пригодность для печатания и сопротивление механической деформации.
VII.B.2. Поршни
VII.B.2.a. С передней стороной плунжера, покрытой барьером
VII.B.2.a. Другой вариант осуществления представляет собой поршень для шприца, включающий плунжер и толкатель. Плунжер имеет переднюю сторону, в основном цилиндрическую боковую сторону и заднюю часть, боковая сторона сконфигурирована для подвижной установки внутрь цилиндра шприца. Передняя сторона имеет барьерное покрытие. Толкатель входит в зацепление с задней частью и сконфигурирован для продвижения плунжера в цилиндр шприца.
VII.B.2.b. Со смазывающим покрытием, связанным с боковой стороной
VII.B.2.b. Еще один вариант осуществления представляет собой поршень для шприца, включающий плунжер, смазывающее покрытие и толкатель. Плунжер имеет переднюю сторону, в основном цилиндрическую боковую сторону и заднюю часть. Боковая сторона сконфигурирована для подвижной установки внутри цилиндра шприца. Смазывающее покрытие граничит с боковой стороной. Толкатель входит в зацепление с задней частью плунжера и сконфигурирован для продвижения плунжера в цилиндр шприца.
VII.B.3. Шприц из двух деталей и фитинг Люэра
x
VII.B.3. Другой вариант осуществления представляет собой шприц, включающий поршень, цилиндр шприца и фитинг Люэра. Шприц включает цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность, принимающую с возможностью скольжения поршень. Фитинг Люэра включает конус Люэра, имеющий внутренний проход, очерченный внутренней поверхностью. Фитинг Люэра образован в виде отдельной от цилиндра шприца детали и присоединен к цилиндру шприца с помощью защелки. Внутренний проход конуса Люэра имеет барьерное покрытие из SiO.
x
VII.B.3. Ссылаясь на ФИГ. 50-51, шприц 544 необязательно может включать фитинг Люэра 556, включающий конус Люэра 558 для принятия полой канюли, установленной на дополнительный конус Люэра (не показан, общепринят). Конус Люэра 558 имеет внутренний проход 560, очерченный внутренней поверхностью 562. Фитинг Люэра 556 необязательно образован в виде отдельной от цилиндра 548 шприца детали и присоединен к цилиндру 548 шприца с помощью защелки 564. Как показано на ФИГ. 50 и 51, защелка 564 в этом случае имеет охватываемую деталь 566 и охватывающую деталь 568, которые защелкиваются вместе для запирания фитинга Люэра, по меньшей мере, по существу, герметичным образом относительно цилиндра 548. Внутренняя поверхность 562 конуса Люэра может включать барьерное покрытие 570 из SiO. Барьерное покрытие может быть менее чем 100 нм толщиной и эффективным для уменьшения попадания кислорода во внутренний проход фитинга Люэра. Барьерное покрытие можно нанести перед тем, как фитинг Люэра соединяют с цилиндром шприца. Шприц на ФИГ. 50-51 также имеет необязательное запорное кольцо 572, на котором внутри нарезана резьба, для фиксации дополняющего конуса Люэра канюли в месте на конусе 558.
in situ
VII.B.4. Композиции смазки - смазывающее покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, изготовленное с помощью  полимеризованного кремнийорганического предшественника
VII.B.4.a. Продукт, получаемый способом, и смазывающая способность
VII.B.4.a. Еще один вариант осуществления представляет собой смазывающее покрытие. Это покрытие может быть типа, изготовленного с помощью следующего процесса.
VII.B.4.a. Любой из предшественников, упоминаемых в этом описании, можно использовать отдельно или в комбинации. Предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют или сшивают, или и то, и другое, с образованием смазанной поверхности, имеющей более низкую силу трения скольжения поршня или усилие отрыва, чем необработанная подложка.
VII.B.4.a. Другой вариант осуществления представляет собой способ нанесения смазывающего покрытия. Кремнийорганический предшественник наносят на подложку при условиях, эффективных для образования покрытия. Покрытие полимеризуют или сшивают, или и то, и другое, с образованием смазанной поверхности, имеющей более низкую силу трения скольжения поршня или усилие отрыва, чем необработанная подложка.
VII.B.4.b. Продукт, получаемый способом, и аналитические свойства
3
3
3
3
VII.B.4.b. Еще один аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, содержащего металлоорганический предшественник, предпочтительно кремнийорганический предшественник, предпочтительно линейный силоксан, линейный силазан, моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию двух или более из них. Покрытие имеет плотность от 1,25 до 1,65 г/см, необязательно от 1,35 до 1,55 г/см, необязательно от 1,4 до 1,5 г/см, необязательно от 1,44 до 1,48 г/см, как определено с помощью рентгеновской рефлектометрии (XRR).
2
VII.B.4.b. Еще один аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осаждаемое с помощью PECVD из сырьевого газа, содержащего металлоорганический предшественник, предпочтительно кремнийорганический предшественник, предпочтительно линейный силоксан, линейный силазан, моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию двух или более из них. Покрытие имеет в качестве компонента, выделяющегося в виде газа, один или несколько олигомеров, содержащих повторяющиеся фрагменты -(Me)SiO-, как определено с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии. Необязательно, покрытие удовлетворяет ограничениям любого из вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b. Необязательно, компонент, выделяющийся в виде газа, покрытия, как определено с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии, является, главным образом, свободным от триметилсиланола.
2
VII.B.4.b. Необязательно, компонент, выделяющийся в виде газа, покрытия может быть, по меньшей мере, 10 нг/измерение олигомеров, содержащих повторяющиеся фрагменты -(Me)SiO-, как определено с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии с применением следующих условий измерения:
Колонка GC: 30 м × 0,25 мм DB-5MS (J&W Scientific), толщина пленки 0,25 мкм
Скорость потока: 1,0 мл/мин, режим постоянного потока
Детектор: масс-селективный детектор (MSD)
Режим ввода: ввод пробы с делением потока (отношение деления потока 10:1)
Условия выделения газа: 1½'' (37 мм) камера, очистка в течение трех часов при 85°C, поток 60 мл/мин
Температура печи: 40°C (5 мин) до 300°C при 10°C/мин; выдерживание в течение 5 мин при 300°C.
2
VII.B.4.b. Необязательно, компонент, выделяющийся в виде газа, может включать, по меньшей мере, 20 нг/измерение олигомеров, содержащих повторяющиеся фрагменты -(Me)SiO-.
VII.B.4.b. Необязательно, сырьевой газ включает моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию двух или более из них, например, моноциклический силоксан, моноциклический силазан или любую комбинацию двух или более из них, например, октаметилциклотетрасилоксан.
VII.B.4.b. Смазывающее покрытие любого варианта осуществления может иметь толщину, измеренную с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (TEM) от 1 до 500 нм, необязательно от 20 до 200 нм, необязательно от 20 до 100 нм, необязательно от 30 до 100 нм.
VII.B.4.b. Другой аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, содержащего моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию двух или более из них. Покрытие имеет атомную концентрацию углерода, нормализованную к 100% углерода, кислорода и кремния, как определено с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), больше, чем атомная концентрация углерода в структурной формуле для сырьевого газа. Необязательно, покрытие удовлетворяет ограничениям вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b.
VII.B.4.b. Необязательно, атомная концентрация углерода повышается на 1-80 атомных процентов (как рассчитано и основано на условиях XPS в примере 15), альтернативно от 10 до 70 атомных процентов, альтернативно от 20 до 60 атомных процентов, альтернативно от 30 до 50 атомных процентов, альтернативно от 35 до 45 атомных процентов, альтернативно от 37 до 41 атомных процентов.
VII.B.4.b. Дополнительный аспект данного изобретения представляет собой смазывающее покрытие, осажденное с помощью PECVD из сырьевого газа, содержащего моноциклический силоксан, моноциклический силазан, полициклический силоксан, полициклический силазан или любую комбинацию двух или более из них. Покрытие имеет атомную концентрацию кремния, нормализованную к 100% углерода, кислорода и кремния, как определено с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), меньше, чем атомная концентрация кремния в структурной формуле сырьевого газа. Необязательно, покрытие удовлетворяет ограничениям вариантов осуществления VII.B.4.a или VII.B.4.b.
VII.B.4.b. Необязательно, атомная концентрация кремния уменьшается на 1-80 атомных процентов (как рассчитано и основано на условиях XPS в примере 15), альтернативно от 10 до 70 атомных процентов, альтернативно от 20 до 60 атомных процентов, альтернативно от 30 до 55 атомных процентов, альтернативно от 40 до 50 атомных процентов, альтернативно от 42 до 46 атомных процентов.
VII.B.4.b. Специально рассматривают смазывающие покрытия, имеющие комбинации двух или более свойств, перечисленных в Разделе VII.B.4.
VII.C. Сосуды в целом
VII.C. Покрытый сосуд или контейнер, как описывается в данном документе, и/или изготовленный в соответствии со способом, описанным в данном документе, можно применять для приема и/или хранения и/или доставки соединения или композиции. Соединение или композиция могут быть восприимчивыми, например, чувствительными к воздуху, чувствительными к кислороду, чувствительными к влажности и/или чувствительными к механическим воздействиям. Это может биологически активное соединение или композиция, например, медикамент, подобный инсулину, или композиция, содержащая инсулин. В другом аспекте это может быть биологическая жидкость, предпочтительно жидкость организма, например, кровь или фракция крови. В определенных аспектах данного изобретения соединение или композиция представляют собой продукт, который вводят субъекту, который в этом нуждается, например, продукт, который вводят, подобный крови (как при переливании крови от донора к реципиенту или повторном введении крови от пациента обратно пациенту) или инсулину.
VII.C. Покрытый сосуд или контейнер, как описано в данном документе, и/или изготовленный в соответствии со способом, описанным в данном документе, может дополнительно использоваться для защиты соединения или композиции, содержащейся в его внутреннем пространстве, от механического и/или химического воздействий материала поверхности непокрытого сосуда. Например, его можно применять для предотвращения или уменьшения осаждения и/или свертывания или активации тромбоцитов указанного соединения или компонента композиции, например, осаждения инсулина или свертывания крови или активации тромбоцитов.
VII.C. Его можно использовать для защиты соединения или композиции, содержащейся в его внутренней части, от окружающей среды снаружи сосуда, например, путем предотвращения или уменьшения проникновения одного или нескольких соединений из окружающей среды, окружающей сосуд, во внутреннее пространство сосуда. Такое соединение из окружающей среды может быть газом или жидкостью, например, атмосферным газом или жидкостью, содержащей кислород, воздух, и/или водяным паром.
VII.C. Покрытый сосуд, как описано в данном документе, может также быть вакуумированным и храниться в вакуумированном состоянии. Например, покрытие позволяет лучше поддерживать вакуум по сравнению с соответствующим непокрытым сосудом. В одном аспекте этого варианта осуществления покрытый сосуд представляет собой пробирку для забора крови. Указанная пробирка также может содержать средство для предотвращения свертывания крови или активации тромбоцитов, например, EDTA или гепарин.
VII.C. Любой из описанных выше вариантов осуществления можно изготовить, например, путем обеспечения в виде сосуда с длиной трубки от приблизительно 1 см до приблизительно 200 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 150 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 120 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 100 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 80 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 60 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 40 см, необязательно от приблизительно 1 см до приблизительно 30 см длиной, и обработкой его зондом-электродом, как описано ниже. Особенно для длин, превышающих находящиеся в приведенных выше диапазонах, рассматривается, что взаимное перемещение зонда и сосуда может быть полезным во время образования покрытия. Это можно сделать, например, с помощью движения сосуда относительно зонда или движения зонда относительно сосуда.
VII.C. В этих вариантах осуществления рассматривается, что покрытие может быть тоньше или менее завершенным, что может быть предпочтительным для барьерного покрытия, поскольку сосуд в некоторых вариантах осуществления не требует высокой целостности барьера вакуумированной пробирки для сбора крови.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления сосуд имеет центральную ось.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления стенка сосуда является достаточно гибкой, чтобы сгибаться, по меньшей мере, один раз при 20°C без разрушения стенки, в диапазоне от, по меньшей мере, достаточно прямой до радиуса загиба, когда центральная ось не более чем в 100 раз больше наружного диаметра сосуда.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления радиус загиба, когда центральная ось не более чем в 90 раз больше, или не более чем в 80 раз больше, или не более чем в 70 раз больше, или не более чем в 60 раз больше, или не более чем в 50 раз больше, или не более чем в 40 раз больше, или не более чем в 30 раз больше, или не более чем в 20 раз больше, или не более чем в 10 раз больше, или не более чем в 9 раз больше, или не более чем в 8 раз больше, или не более чем в 7 раз больше, или не более чем в 6 раз больше, или не более чем в 5 раз больше, или не более чем в 4 раз больше, или не более чем в 3 раз больше, или не более чем в 2 раз больше, или не больше наружного диаметра сосуда.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления стенка сосуда может быть контактирующей с жидкостью поверхностью, изготовленной из гибкого материала.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления полость сосуда может быть проходом для потока жидкости насоса.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления сосуд может быть мешком для крови, адаптированным поддерживать кровь в хорошем состоянии для медицинского применения.
VII.C., VII.D. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления полимерный материал может быть силиконовым эластомером или термопластичным полиуретаном, как два примера, или любым материалом, подходящим для контакта с кровью или с инсулином.
VII.C., VII.D. В необязательном варианте осуществления сосуд имеет внутренний диаметр, по меньшей мере, 2 мм или, по меньшей мере, 4 мм.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления сосуд представляет собой пробирку.
VII.C. В качестве необязательного признака любого из вышеприведенных вариантов осуществления полость имеет, по меньшей мере, два открытых конца.
VII.C.1. Сосуд, содержащий жизнеспособную кровь, имеющий покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.C.1. Еще один вариант осуществления представляет собой сосуд, содержащий кровь. Некоторые неограничивающие примеры такого сосуда представляют собой мешок для переливания крови, сосуд для сбора образца крови, в который образец был собран, трубка аппарата искусственного кровообращения, мешок для сбора крови с гибкой стенкой или трубка, применяемая для сбора крови пациента при хирургическом вмешательстве и повторного введения крови в сосудистую сеть пациента. Если сосуд включает насос для перекачивания крови, особенно подходящим является центробежный насос или перистальтический насос. Сосуд имеет стенку; стенка имеет внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность стенки имеет, по меньшей мере, частичное покрытие из SiOCH, где предпочтительно w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, более предпочтительно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9. Покрытие может быть таким же тонким как мономолекулярная толщина или таким толстым как 1000 нм. Сосуд содержит кровь, жизнеспособную для возвращения в сосудистую систему пациента, размещенную в полости в контакте с покрытием SiOCH.
w
x
y
z
x
w
x
y
z
VII.C.1. Вариант осуществления представляет собой сосуд, содержащий кровь, включающий стенку и имеющий внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие SiOCH. Покрытие может также включать или состоять, главным образом, из SiO, где x равно, как определено в этом описании. Толщина покрытия составляет в пределах диапазона от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм толщиной на внутренней поверхности. Сосуд содержит кровь, жизнеспособную для возвращения в сосудистую систему пациента, расположенную внутри полости в контакте с покрытием из SiOCH.
VII.C.2. Покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, уменьшает свертывание или активацию тромбоцитов крови в сосуде
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.C.2. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд со стенкой. Стенка имеет внутреннюю поверхность, очерчивающую полость, и имеет, по меньшей мере, частичное покрытие SiOCH, где предпочтительно w, x, y и z равны, как определено ранее: w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, более предпочтительно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9. Толщина покрытия составляет от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм в толщину на внутренней поверхности. Покрытие является эффективным для уменьшения свертывания или активации тромбоцитов крови, обращенных к внутренней поверхности, по сравнению с тем же типом стенки, не покрытой SiOCH.
w
x
y
z
x
VII.C.2. Рассматривается, что включение покрытия SiOCH будет уменьшать адгезию крови или тенденцию к образованию сгустков крови, по сравнению с ее свойствами при контакте с немодифицированной полимерной или SiO поверхностью. Это свойство рассматривается для уменьшения или, потенциально, исключения необходимости обработки крови гепарином как путем снижения необходимой концентрации гепарина в крови у пациента, подвергающегося хирургическому вмешательству типа, требующего удаления крови из пациента и последующего возвращения ее пациенту, как при использовании аппарата искусственного кровообращения во время операций на сердце. Рассматривается, что это уменьшит осложнения от хирургического вмешательства, включающие прохождение крови через такой сосуд, путем уменьшения осложнений кровотечения, возникающих в результате использования гепарина.
w
x
y
z
VII.C.2. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд, включающий стенку и имеющий внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие SiOCH с толщиной покрытия, составляющей от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм толщины на внутренней поверхности, покрытие является эффективным для уменьшения свертывания или активации тромбоцитов крови, обращенных к внутренней поверхности.
VII.C.3. Сосуд, содержащий жизнеспособную кровь, имеющий покрытие из элемента III или IV группы
VII.C.3. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд, содержащий кровь, со стенкой, имеющей внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие из композиции, включающей один или несколько элементов III группы, один или несколько элементов IV группы или комбинацию двух или более из них. Толщина покрытия составляет от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм в толщину, включительно, на внутренней поверхности. Сосуд содержит кровь, жизнеспособную для возвращения в сосудистую систему пациента, расположенную внутри полости в контакте с покрытием.
VII.C.4. Покрытие элементом III или IV группы уменьшает свертывание или активацию тромбоцитов крови в сосуде
VII.C.4. Необязательно, в сосуде предыдущего абзаца, покрытие из элемента III или IV группы эффективно для уменьшения свертывания или активации тромбоцитов крови, обращенных к внутренней поверхности стенки сосуда.
VII.D. Сосуды для доставки фармацевтического препарата
VII.D. Покрытый сосуд или контейнер, как описано в данном документе, можно применять для предотвращения или уменьшения утечки соединения или композиции, содержащейся в указанном сосуде в окружающую среду, окружающую сосуд.
Также рассматриваются дополнительные применения покрытия и сосуда, как описано в данном документе, которые являются очевидными из любой части описания и формулы изобретения.
VII.D.1. Сосуд, содержащий инсулин, имеющий покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.D.1. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд, содержащий инсулин, включающий стенку с внутренней поверхностью, очерчивающей полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие SiOCH, предпочтительно, где w, x, y и z равны, как определено ранее: w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, более предпочтительно, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 1, y равно от приблизительно 2 до приблизительно 3, и z равно от 6 до приблизительно 9. Покрытие может быть от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм в толщину на внутренней поверхности. Инсулин размещается внутри полости в контакте с покрытием SiOCH.
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.D.1. Еще один вариант осуществления представляет собой сосуд, содержащий инсулин, включающий стенку и имеющий внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие SiOCH, толщина покрытия составляет от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм в толщину на внутренней поверхности. Инсулин, например, фармацевтический препарат инсулина, одобренный FDA к применению для человека, размещается внутри полости в контакте с покрытием SiOCH.
w
x
y
z
VII.D.1. Рассматривается, что включение покрытия SiOCH будет уменьшать адгезию или тенденцию к образованию осадка инсулина в пробирке доставки инсулиновой помпы, по сравнению с его свойствами при контакте с немодифицированной полимерной поверхностью. Это свойство рассматривается для уменьшения или, потенциально, исключения потребности фильтрования инсулина, проходящего через пробирку доставки, для удаления твердого осадка.
VII.D.2. Покрытие, осажденное из кремнийорганического предшественника, уменьшает осаждение инсулина в сосуде
w
x
y
z
w
x
y
z
VII.D.2. Необязательно, в сосуде предыдущего абзаца покрытие SiOCH является эффективным для уменьшения образования осадка из инсулина, контактирующего с внутренней поверхностью, по сравнению с такой же поверхностью при отсутствии покрытия SiOCH.
w
x
y
z
VII.D.2. Еще один вариант осуществления представляет собой сосуд, вновь включающий стенку и имеющий внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность включает, по меньшей мере, частичное покрытие из SiOCH. Толщина покрытия находится в диапазоне от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм в толщину на внутренней поверхности. Покрытие является эффективным для уменьшения образования осадка из инсулина, контактирующего с внутренней поверхностью.
VII.D.3. Сосуд, содержащий инсулин, имеющий покрытие из элемента III или IV группы
VII.D.3. Другой вариант осуществления представляет собой сосуд, содержащий инсулин, включающий стенку, имеющую внутреннюю поверхность, очерчивающую полость. Внутренняя поверхность имеет, по меньшей мере, частичное покрытие из композиции, содержащей углерод, один или несколько элементов III группы, один ли несколько элементов IV группы или комбинацию двух или более из них. Покрытие может быть от мономолекулярной толщины до приблизительно 1000 нм в толщину на внутренней поверхности. Инсулин располагается внутри полости в контакте с покрытием.
VII.D.4. Покрытие элементом III или IV группы уменьшает осаждение инсулина в сосуде
VII.D.4. Необязательно, в сосуде предыдущего абзаца покрытие из композиции, включающей углерод, один или несколько элементов III группы, один или несколько элементов IV группы или комбинацию двух или более из них, является эффективным для уменьшения образования осадка из инсулина, контактирующего с внутренней поверхностью, по сравнению с такой же поверхностью при отсутствии покрытия.
РАБОЧИЕ ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 0: Основные протоколы для формования и покрытия пробирок и цилиндров шприца
Сосуды, испытываемые в последующих рабочих примерах, формовали и покрывали согласно следующим примерным протоколам, за исключением иначе показанных в конкретных образцах. Значения конкретных параметров, заданные в следующих основных протоколах, например, электрическая энергия и поток технологического газа, являются типичными значениями. Всякий раз, когда значения параметров меняли по сравнению с этими типичными значениями, это будет показано в последующих рабочих примерах. То же самое применяли к типу и композиции технологического газа.
Протокол формования пробирки из COC (применен, например, в примерах 1, 19)
3
Пробирки из сополимера циклического олефина (COC) формы и размера, обычно применяемые в качестве вакуумированных пробирок для сбора крови (“COC пробирки”), отливали под давлением из смолы сополимера циклического олефина (COC) Topas 8007-04, доступной от Hoechst AG, Франкфурт-на-Майне, Германия, с такими линейными размерами: длина 75 мм, наружный диаметр 13 мм и толщина стенок 0,85 мм, каждая имела объем приблизительно 7,25 см и закрытый закругленный конец.
Протокол формования пробирки из PET (применен, например, в примерах 2, 4, 8, 9, 10)
3
Пробирки из полиэтилентерефталата (PET) типа, обычно применяемого в качестве вакуумированных пробирок для сбора крови (“PET пробирки”), отливали под давлением в такой же пресс-форме для литья под давлением, которую применяли для Протокола для формования COC пробирки с линейными размерами: длина 75 мм, наружный диаметр 13 мм и толщина стенки 0,85 мм, каждая имела объем приблизительно 7,25 см и закрытый закругленный конец.
Протокол для покрытия внутренней поверхности пробирки SiO
(применяемого, например, в примерах 1, 2, 4, 8, 9, 10, 18, 19)
x
Применяли аппарат, как показано на ФИГ. 2 с уплотняющим механизмом ФИГ. 45, который представляет собой конкретный предполагаемый вариант осуществления. Держатель 50 сосуда был изготовлен из полиацеталя Delrin, доступного от E.I. du Pont de Nemours and Co., Уилмингтон, Делавэр, США, с наружным диаметром 1,75 дюйма (44 мм) и высотой 1,75 дюйма (44 мм). Держатель 50 сосуда поместили в структуру Delrin, что позволило устройству перемещаться в и из электрода (160).
Электрод 160 был изготовлен из меди с защитой Delrin. Защита Delrin являлась конформной вокруг наружной стороны медного электрода 160. Электрод 160 имел размеры приблизительно 3 дюйма (76 мм) в высоту (внутри) и приблизительно 0,75 дюйма (19 мм) в ширину.
Пробирку, применяемую в качестве сосуда 80, вставили в основание держателя 50 сосуда, уплотненное кольцевыми уплотнениями Viton 490, 504 (Viton является товарным знаком Dupont Performance Elastomers LLC, Уилмингтон, Делавэр, США) вокруг наружной стороны пробирки (ФИГ. 45). Пробирку 80 осторожно перемещали в уплотненное положение вдоль проходящего (неподвижного) латунного щупа диаметром 1/8 дюйма (3 мм) или противоэлектрода 108 и проталкивали к медному экрану для плазмы.
Медный экран для плазмы 610 представлял собой перфорированный материал из медной фольги (K&S Engineering, Chicago Illinois, USA, Part #LXMUW5 медная сетка), отрезанной, чтобы соответствовать наружному диаметру пробирки, и удерживался на месте при помощи радиально проходящей упорной поверхности 494, которая действовала как стопор для введения пробирки (см. ФИГ. 45). Два куска медной сетки были плотно подогнаны вокруг латунного щупа или противоэлектрода 108, обеспечивая хороший электрический контакт.
Латунный щуп или противоэлектрод 108 проходил приблизительно на 70 мм во внутреннюю часть пробирки и имел группу проволоки #80 (диаметр = 0,0135 дюйма или 0,343 мм). Латунный щуп или противоэлектрод 108 протянули через фитинг Swagelok (доступный от Swagelok Co., Солон, Огайо, США), размещенный на дне держателя 50 сосуда, который проходил через структуру основания держателя 50 сосуда. Латунный щуп или противоэлектрод 108 заземляли на корпус ВЧ согласующей цепи.
Прорезь 110 для доставки газа представляла собой 12 отверстий в щупе или противоэлектроде 108 вдоль длины пробирки (три на каждой из четырех сторон, ориентированных на 90 градусов друг от друга) и два отверстия в алюминиевом колпачке, который закупоривал конец прорези 110 для доставки газа. Прорезь 110 для доставки газа была соединена с конструкцией из нержавеющей стали, состоящей из фитингов Swagelok, включающих шаровой клапан с ручным управлением для выпуска газа, термопарный манометр и перепускной клапан, соединенный с вакуумной линией. Кроме того, система газоснабжения была соединена с прорезью 110 для доставки газа, позволяя перекачивать технологические газы, кислород и гексаметилдисилоксан (HMDSO), через прорезь 110 для доставки газа (при давлениях процесса) во внутреннюю часть пробирки.
3
Система газоснабжения состояла из массового расходомера Aalborg GFC17 (Часть # EW-32661-34, Cole-Parmer Instrument Co., Баррингтон, Иллинойс, США) для контролируемого протекания кислорода при 90 см/мин (или при конкретном потоке, сообщенном для конкретного примера) в процесс и полиэфирэфиркетонного (“PEEK”) капилляра (наружный диаметр, “OD” 1/16 дюйма (1,5 мм), внутренний диаметр, “ID” 0,004 дюйма (0,1 мм)) длиной 49,5 дюймов (1,26 м). Конец PEEK капилляра помещали в жидкий гексаметилдисилоксан (“HMDSO,” Alfa Aesar партия номер L16970, класс чистоты для ЯМР, доступный от Johnson Matthey PLC, Лондон). Жидкий HMDSO втягивался через капилляр вследствие более низкого давления в пробирке во время обработки. Затем HMDSO превращался в пар на выходе из капилляра, по мере того как он входил в зону с низким давлением.
Чтобы гарантировать отсутствие конденсации жидкого HMDSO за пределами этой точки, поток газа (включая кислород) отводили к линии откачки, когда он не вытекал во внутреннюю часть пробирки для обработки, при помощи Swagelok 3-ходового клапана. Как только устанавливали пробирку, клапан вакуумного насоса открывали к держателю 50 сосуда и внутренней части пробирки.
Лопастный вакуумный насос Alcatel и нагнетатель составляли систему вакуумного насоса. Система откачки позволила снизить давление(я) во внутренней части пробирки до менее чем 200 мторр, в то время как технологические газы протекали при указанных скоростях.
Как только достигали основного уровня вакуума, конструкцию держателя 50 сосуда перемещали в конструкцию электрода 160. Поток газа (кислород и пар HMDSO) проходил в латунную прорезь 110 для доставки газа (посредством регулировки 3-ходового клапана от линии откачки к прорези 110 для доставки газа). Давление внутри пробирки составляло приблизительно 300 мТорр, как было измерено при помощи емкостного манометра (MKS), установленного на линии откачки возле клапана, который контролировал вакуум. Вдобавок к давлению в пробирке, давление внутри прорези 110 для доставки газа и системы газоснабжения также измерялось при помощи термопарного вакуумного манометра, который был соединен с системой газоснабжения. Это давление составляло, как правило, менее чем 8 Торр.
Как только газ перетекал во внутреннюю часть пробирки, источник питания ВЧ включали на его фиксированный уровень мощности. Источник питания ENI ACG-6 600 ватт ВЧ применяли (при 13,56 МГц) при фиксированном уровне мощности приблизительно 50 ватт. Выходную мощность калибровали в этом и всех последующих протоколах и примерах с применением ВЧ ваттметра Bird Corporation Model 43, соединенного с ВЧ выводом источника питания в течение действия аппарата для нанесения покрытия. Были найдены следующие соотношения между отсчетным положением источника питания и выходной мощности: выход мощности ВЧ=55 × отсчетное положение. В приоритетных заявках к данной заявке, применяли фактор 100, который являлся неверным. Источник питания ВЧ соединяли с автоматическим согласователем COMDEL CPMX1000, который согласовывал в комплексной форме импеданс плазмы (которую следовало образовать в пробирке) с 50 Ом выходного импеданса источника питания ВЧ ENI ACG-6. Мощность в прямом направлении составляла 50 ватт (или специфическая величина сообщается для конкретного примера), и отраженная мощность составляла 0 ватт так, чтобы применяемая мощность передавалась во внутреннюю часть пробирки. Источник питания ВЧ контролировали с помощью лабораторного таймера, и время включения питания было установлено на 5 секунд (или конкретный период времени, представленный для конкретного примера). После включения мощности ВЧ внутри пробирки была установлена однородная плазма. Плазма поддерживалась в течение полных 5 секунд, пока ВЧ питание не прекращалось при помощи таймера. Плазма образовывала покрытие из оксида кремния толщиной приблизительно 20 нм (или специфическая толщина сообщена в конкретном примере) на внутренней части поверхности пробирки.
После покрытия, поток газа отводили обратно в вакуумную линию и вакуумный клапан закрывали. Выпускной клапан затем открывали, возвращая внутреннюю часть пробирки к атмосферному давлению (приблизительно 760 торр). Пробирку затем осторожно удаляли из конструкции держателя 50 сосуда (после перемещения конструкции держателя 50 сосуда из конструкции электрода 160).
Протокол для покрытия внутренней части пробирки гидрофобным покрытием (применяемый, например, в примере 9)
Применяли аппарат, как показано на ФИГ. 2, с уплотняющим механизмом ФИГ. 45, который является конкретным предполагаемым вариантом осуществления. Держатель 50 сосуда изготовили из полиацеталя Delrin, доступного от E.I. du Pont de Nemours and Co., Уилмингтон, Делавэр, США, с наружным диаметром 1,75 дюйма (44 мм) и высотой 1,75 дюйма (44 мм). Держатель 50 сосуда помещали в структуру Delrin, что позволяло устройству перемещаться в и из электрода (160).
Электрод 160 изготовили из меди с защитой Delrin. Защита Delrin являлась конформной вокруг наружной стороны медного электрода 160. Электрод 160 имел размеры приблизительно 3 дюйма (76 мм) в высоту (внутри) и приблизительно 0,75 дюйма (19 мм) в ширину.
Пробирку, применяемую в качестве сосуда 80, вставили в основание держателя 50 сосуда, уплотненное кольцевыми уплотнениями Viton 490, 504 (Viton является товарным знаком Dupont Performance Elastomers LLC, Уилмингтон, Делавэр, США) вокруг наружной стороны пробирки (ФИГ. 45). Пробирку 80 осторожно перемещали в уплотненное положение вдоль проходящего (неподвижного) диаметром 1/8 дюйма (3 мм) латунного щупа или противоэлектрода 108 и проталкивали к медному экрану для плазмы.
Медный экран для плазмы 610 представлял собой перфорированный материал из медной фольги (K&S Engineering, Чикаго, Иллинойс, США, медная сетка часть #LXMUW5), отрезанный, чтобы соответствовать наружному диаметру пробирки, и удерживался на месте при помощи радиально проходящей упорной поверхности 494, которая действовала как стопор для введения пробирки (см. ФИГ. 45). Два куска медной сетки были плотно подогнаны вокруг латунного щупа или противоэлектрода 108, обеспечивая хороший электрический контакт.
Латунный щуп или противоэлектрод 108 проходил приблизительно на 70 мм во внутреннюю часть пробирки и имел группу проволоки #80 (диаметр = 0,0135 дюйма или 0,343 мм). Латунный щуп или противоэлектрод 108 протянули через фитинг Swagelok (доступный от Swagelok Co., Солон, Огайо, США), размещенный на дне держателя 50 сосуда, который проходил через структуру основания держателя 50 сосуда. Латунный щуп или противоэлектрод 108 заземляли на корпус ВЧ согласующей цепи.
Прорезь 110 для доставки газа представляла собой 12 отверстий в щупе или противоэлектроде 108 вдоль длины пробирки (три на каждой из четырех сторон ориентировались на 90 градусов друг от друга) и два отверстия в алюминиевом колпачке, который закупоривал конец прорези 110 для доставки газа. Прорезь 110 для доставки газа была соединена с конструкцией из нержавеющей стали, состоящей из фитингов Swagelok, включающих шаровой клапан с ручным управлением для выпуска газа, термопарный манометр и перепускной клапан, соединенный с вакуумной линией. Кроме того, система газоснабжения была соединена с прорезью 110 для доставки газа, позволяя перекачивать технологические газы, кислород и гексаметилдисилоксан (HMDSO), через прорезь 110 для доставки газа (при давлениях процесса) во внутреннюю часть пробирки.
3
Система газоснабжения состояла из массового расходомера Aalborg GFC17 (Часть # EW-32661-34, Cole-Parmer Instrument Co., Баррингтон, Иллинойс, США) для контролируемого протекания кислорода при 60 см/мин (или при специфическом потоке, сообщенном для конкретного примера) в процесс и полиэфирэфиркетонного (“PEEK”) капилляра (наружный диаметр, “OD” 1/16 дюйма (1,5 мм), внутренний диаметр, “ID” 0,004 дюйма (0,1 мм)) длиной 49,5 дюйма (1,26 м). Конец PEEK капилляра помещали в жидкий гексаметилдисилоксан (“HMDSO”, Alfa Aesar номер партии L16970, класс чистоты для ЯМР, доступный от Johnson Matthey PLC, Лондон). Жидкий HMDSO втягивался через капилляр вследствие более низкого давления в пробирке во время обработки. Затем HMDSO превращался в пар на выходе из капилляра, по мере того как он входил в зону с низким давлением.
Чтобы гарантировать отсутствие конденсации жидкого HMDSO за пределами этой точки, поток газа (включая кислород) отводили к линии откачки, когда он не вытекал во внутреннюю часть пробирки для обработки, при помощи Swagelok 3-ходового клапана. Как только устанавливали пробирку, клапан вакуумного насоса открывали к держателю 50 сосуда и внутренней поверхности пробирки.
Лопастный вакуумный насос Alcatel и нагнетатель составляли систему вакуумного насоса. Система накачки позволила снизить давление(я) во внутренней части пробирки до менее чем 200 мТорр, в то время как технологические газы протекали при указанных скоростях.
Как только достигали основного уровня вакуума, конструкцию держателя 50 сосуда перемещали в конструкцию электрода 160. Поток газа (кислород и пар HMDSO) проходил в латунную прорезь 110 для доставки газа (посредством регулировки 3-ходового клапана от линии откачки к прорези 110 для доставки газа). Давление внутри пробирки составляло приблизительно 270 мторр, как было измерено при помощи емкостного манометра (MKS), установленного на линии откачки возле клапана, который контролировал вакуум. Вдобавок к давлению в пробирке, давление внутри прорези 110 для доставки газа и системы газоснабжения также измерялось при помощи термопарного вакуумного манометра, который был соединен с системой газоснабжения. Это давление составляло, как правило, менее чем 8 Торр.
Как только газ вытекал во внутреннюю часть пробирки, ВЧ источник питания включали на его фиксированный уровень мощности. Источник питания ENI ACG-6 600 ватт ВЧ применяли (при 13,56 МГц) при фиксированном уровне мощности приблизительно 39 ватт. Источник питания ВЧ соединяли с автоматическим согласователем COMDEL CPMX1000, который согласовывал импеданс в комплексной форме плазмы (которую следует образовать в пробирке) с 50 Ом выходного импеданса источника питания ВЧ ENI ACG-6. Мощность в прямом направлении составляла 39 ватт (или конкретная величина представлена для конкретного примера), отраженная мощность составляла 0 ватт так, чтобы примененная мощность передавалась во внутреннюю часть пробирки. Источник питания ВЧ контролировали с помощью лабораторного таймера, и время включения питания было установлено на 7 секунд (или специфический период времени, представленный для конкретного примера). После включения мощности ВЧ внутри пробирки была установлена однородная плазма. Плазма поддерживалась в течение полных 7 секунд, пока питание ВЧ не прекращали при помощи таймера. Плазма образовывала покрытие из оксида кремния толщиной приблизительно 20 нм (или специфическая толщина представлена в конкретном примере) на внутренней части поверхности пробирки.
После покрытия, поток газа отводили обратно к вакуумной линии, и вакуумный клапан закрывали. Выпускной клапан затем открывали, возвращая внутреннюю часть пробирки к атмосферному давлению (приблизительно 760 Торр). Пробирку затем осторожно удаляли из конструкции держателя 50 сосуда (после перемещения конструкции держателя 50 сосуда из конструкции электрода 160).
Протокол для формования COC цилиндра шприца (применяемого, например, в примерах 3, 5, 11-18, 20)
Цилиндры шприцов (“COC цилиндры шприцов”), часть 11447 CV Holdings, каждый имеющий общий объем 2,8 мл (за исключением фитинга Люэра) и номинальный объем доставки или перемещения поршня 1 мл, адаптер типа Люэра, были образованы путем литья под давлением из смолы сополимера циклического олефина (COC) Topas 8007-04, доступной от Hoechst AG, Франкфурт-на-Майне, Германия, имели такие размеры: общая длина приблизительно 51 мм, внутренний диаметр цилиндра шприца 8,6 мм и толщина стенки на цилиндрической части 1,27 мм, с цельным игольным капиллярным адаптером Люэра общей длиной 9,5 миллиметров, сформованным на одном конце, и двух фланцев для пальцев, сформованных возле другого конца.
Протокол для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца SiO
(применяемого, например, в примерах 3, 5, 18)
x
x
COC цилиндр шприца, отлитый под давлением, был внутри покрыт SiO. Аппарат, который показан на ФИГ. 2, с уплотняющим механизмом ФИГ. 45, модифицировали для удерживания COC цилиндра шприца с уплотнением стыка в основании COC цилиндра шприца. Дополнительно изготовили колпачок без фитинга Люэра из нержавеющей стали и полипропиленового колпачка, который уплотнял конец COC цилиндра шприца (показан на ФИГ. 26), позволяющий вакуумировать внутреннюю часть COC цилиндра шприца.
Держатель 50 сосуда изготовили из Delrin с наружным диаметром 1,75 дюйма (44 мм) и высотой 1,75 дюйма (44 мм). Держатель 50 сосуда поместили в структуру Delrin, что позволяло устройству перемещаться в и из электрода 160.
Электрод 160 изготовили из меди с защитой Delrin. Защита Delrin являлась конформной вокруг наружной стороны медного электрода 160. Электрод 160 имел размеры приблизительно 3 дюйма (76 мм) в высоту (внутри) и приблизительно 0,75 дюйма (19 мм) в ширину. COC цилиндр шприца вставили в основание держателя 50 сосуда, уплотненное уплотнениями Viton.
COC цилиндр шприца осторожно перемещали в уплотненное положение вдоль протянутого (неподвижного) диаметром 1/8 дюйма (3 мм) латунного щупа или противоэлектрода 108 и проталкивали к медному экрану для плазмы. Медный экран для плазмы представлял собой перфорированный материал из медной фольги (K&S Engineering, часть #LXMUW5 медная сетка), отрезанный, чтобы соответствовать наружному диаметру COC цилиндра шприца, и удерживался на месте при помощи упорной поверхности 494, которая действовала как стопор для введения COC цилиндра шприца. Два куска медной сетки были плотно подогнаны вокруг латунного щупа или противоэлектрода 108, обеспечивая хороший электрический контакт.
Щуп или противоэлектрод 108 проходил приблизительно на 20 мм во внутреннюю часть COC цилиндра шприца и был открыт на его конце. Латунный щуп или противоэлектрод 108 проходил через фитинг Swagelok, размещенный на дне держателя 50 сосуда, который проходил через структуру основания держателя 50 сосуда. Медный щуп или противоэлектрод 108 заземляли на корпус ВЧ согласующей цепи.
Прорезь 110 для доставки газа была соединена с конструкцией из нержавеющей стали, состоящей из фитингов Swagelok, включающих шаровой клапан с ручным управлением для выпуска воздуха, термопарный манометр и перепускной клапан, соединенный с вакуумной линией. Кроме того, система газоснабжения была соединена с прорезью 110 для доставки газа, позволяя перекачивать технологические газы, кислород и гексаметилдисилоксан (HMDSO), через прорезь 110 для доставки газа (при давлениях процесса) во внутреннюю часть COC цилиндра шприца.
3
Система газоснабжения состояла из массового расходомера Aalborg GFC17 (Cole Parmer Часть # EW-32661-34) для управляемого протекания кислорода при 90 см/мин (или при специфическом потоке, сообщенном для конкретного примера) в процесс и PEEK капилляра (OD 1/16 дюйма (3 мм), ID 0,004 дюйма (0,1 мм)) длиной 49,5 дюйма (1,26 м). Конец PEEK капилляра помещали в жидкий гексаметилдисилоксан (Alfa Aesar Part Number L16970, NMR Grade). Жидкий HMDSO втягивался через капилляр вследствие более низкого давления в COC цилиндре шприца во время обработки. Затем HMDSO превращался в пар на выходе из капилляра, по мере того как он входил в зону с низким давлением.
Чтобы гарантировать отсутствие конденсации жидкого HMDSO за пределами этой точки, поток газа (включая кислород) отклонили к линии откачки, когда он не вытекал во внутреннюю часть COC цилиндра шприца для обработки при помощи Swagelok 3-ходового клапана.
Как только COC цилиндр шприца устанавливали, клапан вакуумного насоса открывали к держателю 50 сосуда и внутренней части COC цилиндра шприца. Лопастный вакуумный насос Alcatel и нагнетатель составляли систему вакуумного насоса. Система накачки позволяла снизить давление(я) во внутренней части COC цилиндра шприца до менее чем 150 мТорр, в то время как технологические газы протекали при указанных скоростях. Более низкое давление нагнетания было достижимым с COC цилиндром шприца по сравнению с пробиркой, т.к. у COC цилиндра шприца был намного меньший внутренний объем.
Как только достигали основного уровня вакуума, конструкцию держателя 50 сосуда перемещали в конструкцию электрода 160. Поток газа (кислород и пар HMDSO) проходил в латунную прорезь 110 для доставки газа (посредством регулировки 3-ходового клапана от линии откачки к прорези 110 для доставки газа). Давление внутри COC цилиндра шприца составляло приблизительно 200 мТорр, как измерялось при помощи емкостного манометра (MKS), установленного на линии откачки возле клапана, который контролировал вакуум. Вдобавок к давлению в цилиндре шприца COC, давление внутри прорези 110 для доставки газа и системы газоснабжения также измерялось при помощи термопарного вакуумного манометра, который был соединен с системой газоснабжения. Это давление составляло, как правило, меньше чем 8 Торр.
Как только газ вытекал во внутреннюю часть COC цилиндра шприца, источник питания ВЧ включали на его фиксированный уровень мощности. Источник питания ENI ACG-6 600 ватт ВЧ применяли (при 13,56 МГц) при фиксированном уровне мощности приблизительно 30 ватт. Источник питания ВЧ соединяли с COMDEL CPMX1000 автоматическим согласователем, который согласовывал импеданс в комплексной форме плазмы (которую следовало образовать в COC цилиндре шприца) с 50 Ом выходного импеданса источника питания ENI ACG-6 ВЧ. Мощность в прямом направлении составляла 30 ватт (или любое значение сообщено в рабочем примере), и отраженная мощность составляла 0 ватт, так чтобы применяемая мощность передавалась во внутреннюю часть COC цилиндра шприца. Источник питания ВЧ контролировали с помощью лабораторного таймера, и время включения питания было установлено на 5 секунд (или специфический период времени, сообщенный для конкретного примера).
После включения мощности ВЧ, внутри внутренней части COC цилиндра шприца была установлена однородная плазма. Плазма поддерживалась в течение полных 5 секунд (или другое время покрытия, указанное в конкретном примере), пока питание ВЧ не прекращали при помощи таймера. Плазма образовывала покрытие из оксида кремния толщиной приблизительно 20 нм (или специфическая толщина, сообщенная в конкретном примере) на внутренней части поверхности COC цилиндра шприца.
После покрытия, поток газа отводили обратно к вакуумной линии, и вакуумный клапан закрывали. Выпускной клапан затем открывали, возвращая внутреннюю часть COC цилиндра шприца к атмосферному давлению (приблизительно 760 Торр). COC цилиндр шприца затем осторожно удаляли из конструкции держателя 50 сосуда (после перемещения конструкции держателя 50 сосуда из конструкции электрода 160).
Протокол для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS (применяемого, например, в примерах 11, 12, 15-18, 20)
Цилиндры шприцов COC, как ранее определено, были внутри покрыты смазывающим покрытием. Аппарат, который показан на ФИГ. 2, с уплотняющим механизмом ФИГ. 45, модифицировали, чтобы удерживать COC цилиндр шприца с уплотнением стыка в основании COC цилиндра шприца. Дополнительно колпачок изготовили без фитинга Люэра из нержавеющей стали и полипропиленового колпачка, который уплотнял конец COC цилиндра шприца (показан на ФИГ. 26). Установка уплотнительного кольца Buna-N на фитинг Люэра позволила плотное вакуумное уплотнение, позволяя вакуумирование внутренней части COC цилиндра шприца.
Держатель 50 сосуда изготовили из Delrin с наружным диаметром 1,75 дюйма (44 мм) и высотой 1,75 дюйма (44 мм). Держатель 50 сосуда поместили в структуру Delrin, что позволило устройству перемещаться в и из электрода 160.
Электрод 160 изготовили из меди с защитой Delrin. Защита Delrin являлась конформной вокруг наружной стороны медного электрода 160. Электрод 160 имел размеры приблизительно 3 дюйма (76 мм) в высоту (внутри) и приблизительно 0,75 дюйма (19 мм) в ширину. Цилиндр шприца COC вставляли в основание держателя 50 сосуда, уплотненное уплотнениями Viton вокруг дна фланцев для пальца и кромки COC цилиндра шприца.
COC цилиндр шприца осторожно перемещали в уплотненное положение вдоль протянутого (неподвижного) диаметром 1/8 дюйма (3 мм) латунного щупа или противоэлектрода 108 и проталкивали к медному экрану для плазмы. Медный экран для плазмы представлял собой перфорированный материал из медной фольги (K&S Engineering Часть #LXMUW5 Медная сетка), отрезанный, чтобы соответствовать наружному диаметру COC цилиндра шприца, и удерживался на месте при помощи упорной поверхности 494, которая действовала как стопор для введения COC цилиндра шприца. Два куска медной сетки были плотно подогнаны вокруг латунного щупа или противоэлектрода 108, обеспечивая хороший электрический контакт.
Щуп или противоэлектрод 108 проходил приблизительно на 20 мм (если не указано другое) во внутреннюю часть COC цилиндра шприца и был открыт на его конце. Латунный щуп или противоэлектрод 108 проходил через фитинг Swagelok, размещенный на дне держателя 50 сосуда, который проходил через структуру основания держателя 50 сосуда. Медный щуп или противоэлектрод 108 заземляли в кожух схемы совпадения ВЧ.
Прорезь 110 для доставки газа была соединена с конструкцией из нержавеющей стали, состоящей из фитингов Swagelok, включающих шаровой клапан с ручным управлением для выпуска газа, термопарный манометр и перепускной клапан, соединенный с вакуумной линией откачки. Кроме того, система газоснабжения была соединена с прорезью 110 для доставки газа, позволяя перекачивать технологический газ, октаметилциклотетрасилоксан (OMCTS) (или специфический технологический газ, сообщенный для конкретного примера), через прорезь 110 для доставки газа (при давлениях процесса) во внутреннюю часть COC цилиндра шприца.
3
Система газоснабжения состояла из коммерчески доступной испарительной системы нагреваемого массового потока Horiba VC1310/SEF8240 OMCTS 10SC 4CR, которая нагревала OMCTS до приблизительно 100°C. Система Horiba была соединена с жидким октаметилциклотетрасилоксаном (Alfa Aesar номер партии A12540, 98%) через PFA трубку наружным диаметром 1/8 дюйма (3 мм) с внутренним диаметром 1/16 дюйма (1,5 мм). Скорость потока OMCTS была установлена на 1,25 см/мин (или специфический поток кремнийорганического предшественника, сообщенный для конкретного примера). Чтобы гарантировать отсутствие конденсации превращенного в пар потока OMCTS за пределами этой точки, поток газа отводили к линии откачки, когда он не вытекал во внутреннюю часть COC цилиндра шприца для обработки, при помощи Swagelok 3-ходового клапана.
Как только цилиндр шприца COC устанавливали, клапан вакуумного насоса открывали к держателю 50 сосуда и внутренней части COC цилиндра шприца. Лопастный вакуумный насос Alcatel и нагнетатель составляли систему вакуумного насоса. Система накачки позволяла снизить давление(я) во внутренней части COC цилиндра шприца до менее чем 100 мТорр, в то время как технологические газы протекали при указанных скоростях. Более низкое давление может быть получено в данном случае, по сравнению с пробиркой и предыдущими примерами COC цилиндра шприца, т.к. общая скорость потока технологического газа в данном случае ниже.
Как только достигали основного уровня вакуума, конструкцию держателя 50 сосуда перемещали в конструкцию электрода 160. Поток газа (пар OMCTS) проходил в латунную прорезь 110 для доставки газа (посредством регулировки 3-ходового клапана от линии откачки к прорези 110 для доставки газа). Давление внутри COC цилиндра шприца составляло приблизительно 140 мТорр, как измерялось при помощи емкостного манометра (MKS), установленного на линии откачки возле клапана, который контролировал вакуум. Вдобавок к давлению в COC цилиндре шприца, давление внутри прорези 110 для доставки газа и системы газоснабжения также измерялось при помощи термопарного вакуумного манометра, который был соединен с системой газоснабжения. Это давление составляло, как правило, меньше чем 6 Торр.
Как только газ вытекал во внутреннюю часть COC цилиндра шприца, источник питания ВЧ включали на его фиксированный уровень мощности. Источник питания ENI ACG-6 600 ватт ВЧ применяли (при 13,56 МГц) при фиксированном уровне мощности приблизительно 7,5 ватт (или другой уровень мощности, указанный в специфическом примере). Источник питания ВЧ соединяли с COMDEL CPMX1000 автоматическим согласователем, который согласовывал импеданс в комплексной форме плазмы (которую следовало образовать в цилиндре шприца COC) с 50 Ом выходного импеданса источника питания ENI ACG-6 ВЧ. Мощность в прямом направлении составляла 7,5 ватт, и отраженная мощность составляла 0 ватт, так чтобы 7,5 ватт мощности (или уровень мощности, отличающийся от передаваемого в данном примере) передавалась во внутреннюю часть COC цилиндра шприца. Источник питания ВЧ контролировали с помощью лабораторного таймера, и время включения было установлено на 10 секунд (или время, отличающееся от установленного в данном примере).
После включения мощности ВЧ внутри внутренней части COC цилиндра шприца была установлена однородная плазма. Плазма поддерживалась в течение полного времени покрытия, пока питание ВЧ не прекращали при помощи таймера. Плазма образовывала смазывающее покрытие на внутренней части поверхности COC цилиндра шприца.
После покрытия, поток газа отводили обратно в вакуумную линию, и вакуумный клапан закрывали. Выпускной клапан затем открывали, возвращая внутреннюю часть COC цилиндра шприца к атмосферному давлению (приблизительно 760 торр). Цилиндр шприца COC затем осторожно удаляли из конструкции держателя 50 сосуда (после перемещения конструкции держателя 50 сосуда из конструкции электрода 160).
Протокол для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца покрытием HMDSO (применяемый, например, в примерах 12, 15, 16, 17)
Протокол покрытия внутренней части COC цилиндра шприцасмазывающим покрытием OMCTS также применяли для нанесения покрытия HMDSO, за исключением замещения HMDSO на OMCTS.
ПРИМЕР 1
x
x
V. В следующем тесте применяли гексаметилдисилоксан (HMDSO) в качестве кремнийорганического (“O-Si”) исходного материала в PECVD аппарате ФИГ. 2 для нанесения покрытия SiO на внутреннюю поверхность пробирки из сополимера циклического олефина (COC), как описано в протоколе для образования COC пробирки. Условия осаждения резюмированы в протоколе для покрытия внутренней части пробирки SiO и в таблице 1. Контролем являлась пробирка того же типа, на которую не наносили барьерного покрытия. Затем покрытые и непокрытые пробирки тестировали на скорость проникновения кислорода (OTR) и скорость проникновения водяного пара (WVTR).
3
3
x
x
V. Что касается таблицы 1, непокрытая COC пробирка имела OTR 0,215 см/пробирка/сутки. Пробирки A и B, которые подвергали PECVD на 14 секунд, имели среднюю OTR 0,0235 см/пробирка/сутки. Эти результаты показывают, что покрытие SiO обеспечивало проникновение кислорода BIF через непокрытую пробирку 9,1. Другими словами, барьерное покрытие SiO снижало проникновение кислорода через пробирку до менее чем одной девятой его значения без покрытия.
x
x
V. Пробирка C, которую подвергали PECVD на 7 секунд, имела OTR 0,026. Этот результат показывает, что покрытие SiO обеспечивало OTR BIF через непокрытую пробирку 8,3. Другими словами, барьерное покрытие SiO, нанесенное за 7 секунд, снижало проникновение кислорода через пробирку до менее чем одной восьмой его значения без покрытия.
x
V. Относительные WVTR тех же барьерных покрытий на COC пробирках также были измерены. Непокрытая COC пробирка имела WVTR 0,27 мг/пробирка/сутки. Пробирки A и B, которые подвергали PECVD на 14 секунд, имели среднюю WVTR 0,10 мг/пробирка/сутки или менее. Пробирка C, которую подвергали PECVD на 7 секунд, имела WVTR 0,10 мг/пробирка/сутки. Этот результат показывает, что покрытие SiO обеспечивает улучшение фактора проницаемости барьера для проникновения водяного пара (WVTR BIF), в сравнении с приблизительно 2,7 непокрытой пробирки. Это являлось неожиданным результатом, поскольку непокрытая пробирка COC уже имела очень низкую WVTR.
ПРИМЕР 2
x
x
V. Группу пробирок PET, изготовленных согласно протоколу для образования пробирки PET, покрывали SiO согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO при условиях, сообщенных в таблице 2. Контроли изготовили согласно протоколу для формования пробирки PET, но оставили непокрытыми. Образцы OTR и WVTR пробирок получали при помощи уплотнения эпоксидной смолой открытого конца каждой пробирки с алюминиевым адаптером.
В отдельном тесте с применением PET пробирки того же типа по внутреннему покрытию вызывали механические царапины различной длины стальной иглой и определяли OTR BIF. Контроли были или оставлены непокрытыми, или были покрытой пробиркой того же типа без вызванных царапин. OTR BIF, несмотря на то, что была уменьшена, была все еще улучшена в сравнении с непокрытыми пробирками (таблица 2A).
V. Пробирки тестировали на OTR следующим образом. Каждую конструкцию образца/адаптера устанавливали на прибор измерения кислородопроницаемости MOCON Oxtran 2/21. Образцам позволили уравновеситься до сравнительно устойчивой скорости проницаемости (1-3 дня) при следующих условиях теста:
Тестовый газ: Кислород
Концентрация тестового газа: 100%
Влажность тестового газа: 0% относительной влажности
Давление тестового газа: 760 мм рт.ст.
Тестовая температура: 23,0°C (73,4°F)
Газ-носитель: 98% азот, 2% водород
Влажность газа-носителя: 0% относительной влажности
V. OTR представлена как среднее двух измерений в таблице 2.
V. Пробирки тестировали на WVTR следующим образом. Конструкцию образца/адаптера устанавливали на прибор измерения проницаемости для водяного пара MOCON Permatran-W 3/31. Образцам позволили уравновеситься до сравнительно устойчивой скорости проницаемости (1-3 дня) при следующих условиях теста:
Тестовый газ: Водяной пар
Концентрация тестового газа: нет данных
Влажность тестового газа: 100% относительной влажности
Температура тестового газа: 37,8(°C) 100,0(°F)
Газ-носитель: Сухой азот
Влажность газа-носителя: 0% относительной влажности
WVTR представлена как среднее двух измерений в таблице 2.
ПРИМЕР 3
x
x
Группу цилиндров шприца изготовили согласно протоколу формования COC цилиндра шприца. Цилиндры шприцов являлись или барьером, покрытым SiO, или нет, при условиях, сообщенных в протоколе для покрытия внутренней поверхности COC цилиндра шприца SiO, модифицированном, как указано в таблице 3.
Образцы цилиндров шприца для OTR и WVTR приготовили с помощью уплотнения эпоксидной смолой открытого конца каждого цилиндра шприца с алюминиевым адаптером. Дополнительно, капиллярные концы цилиндра шприца уплотнили эпоксидной смолой. Комплекты шприца-адаптера тестировали на OTR или WVTR подобным способом, что и образцы пробирки PET, вновь применяя прибор измерения кислородопроницаемости MOCON Oxtran 2/21 и прибор измерения проницаемости для водяного пара MOCON Permatran-W 3/31. Результаты представлены в таблице 3.
ПРИМЕР 4
Измерение состава плазменных покрытий с применением анализов поверхности рентгеновской фотоэмиссионной спектроскопией (XPS)/электронной спектроскопией для химического анализа (ESCA)
x
V.A. Пробирки PET, изготовленные согласно протоколу для формования пробирки PET и покрытые согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO, разрезали пополам для воздействия на внутреннюю поверхность пробирки, которую затем анализировали с применением рентгеновской фотоэмиссионной спектроскопии (XPS).
V.A. Данные XPS оценивали количественно с применением факторов относительной чувствительности и модели, которая предполагает однородный слой. Объем анализа является продуктом области анализа (размер пятна или размер аппертуры) и глубины информации. Фотоэлектроны образуются в пределах глубины проникновения рентгеновских лучей (как правило, много микронов), но детектируются только фотоэлектроны в пределах трех наибольших глубин выхода фотоэлектронов. Глубины выхода составляют порядка 15-35 Å, что приводит к глубине анализа~50-100 Å. Как правило, 95% сигнала исходит из этой глубины.
V.A. В таблице 5 обеспечены атомные соотношения детектируемых элементов. Аналитическими параметрами, используемыми в XPS, являются следующие:
Прибор
PHI Quantum 2000
Источник рентгеновского излучения
Монохроматизированный Alk<sub>α</sub>1486,6 эВ
Входная угловая апертура
±23°
Угол выхода
45°
Область анализа
600 мкм
Коррекция заряда
C1s 284,8 эВ
Условия ионной пушки
Ar<sup>+</sup>, 1 кэВ, растр 2×2 мм
Скорость распыления
15,6 Å/мин (Эквивалент SiO<sub>2</sub>)
V.A. XPS не детектирует водород или гелий. Данные значения нормализованы к Si=1 для экспериментального образца (последняя строка), применяя определенные элементы, и к O=1 для расчета непокрытого полиэтилентерефталата и примера. Пределы детектирования равны приблизительно от 0,05 до 1,0 атомного процента. Данные значения альтернативно нормализованы к 100% атомов Si+O+C.
x
x
V.A. Пример по изобретению имеет соотношение Si/O 2,4, указывающее состав SiO, с некоторым остаточным углеродом от неполного окисления покрытия. Этот анализ демонстрирует состав барьерного слоя SiO, нанесенного на пробирку из полиэтилентерефталата по данному изобретению.
x
V.A. В таблице 4 показана толщина образцов SiO, определенная с применением TEM, согласно следующему способу. Образцы для получения поперечных срезов с помощью сфокусированного ионного пучка (FIB) изготовили путем покрытия образцов напыленным слоем платины (толщиной 50-100 нм), применяя систему покрытия K575X Emitech. Покрытые образцы поместили в систему FEI FIB200 FIB. Дополнительный слой платины осаждали FIB путем введения металлоорганического газа, при этом накладывали растр 30 кВ пучка ионов галлия поверх представляющей интерес области. Для каждого образца выбирали представляющую интерес область, которая являлась положением на половине длины пробирки. Тонкие поперечные срезы, имеющие линейные размеры приблизительно 15 мкм (“микрометров”) в длину, 2 мкм в ширину и 15 мкм в глубину, удаляли с поверхности кристалла, применяя запатентованную методику in-situ извлечения FIB. Поперечные срезы присоединили к медной сетке для TEM 200 меш, применяя FIB-осажденную платину. Одно или два окна в каждом сечении, имеющие размеры приблизительно 8 мкм в ширину, истончили до прозрачности для электрона, применяя пучок ионов галлия FEI FIB.
V.C. Анализ изображения поперечных срезов полученных образцов выполняли с применением трансмиссионного электронного микроскопа (TEM). Данные отображения записывали в цифровой форме.
Сетки образца переместили в Hitachi HF2000 трансмиссионный электронный микроскоп. Изображения пропущенных электронов получали при соответствующих увеличениях. Релевантные настройки прибора, применяемые во время получения изображений, представлены ниже.
Прибор
Трансмиссионный электронный микроскоп
Изготовитель/модель
Hitachi HF2000
Ускоряющее напряжение
200 кВ
Конденсорная линза 1
0,78
Конденсорная линза 2
0
Линза объектива
6,34
Раствор линзы объектива
#1
Раствор линзы объектива для получения изображений
#3
Раствор выборочной зоны для SAD
нет данных
ПРИМЕР 5
Однородность плазмы
x
x
V.A. Цилиндры шприцов COC, изготовленные согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца, обработали, применяя протокол для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца SiO,со следующими вариациями. Три различных режима возбуждения плазмы тестировали для покрытия цилиндров шприца, такого как 250, пленками SiO.
V.A. В режиме 1 воспламенение плазмы в полом катоде было вызвано в газовом впуске 310, суженной зоне 292 и обрабатываемой полости сосуда 304, и обычная или плазма неполого катода возбуждалась в оставшейся полости сосуда 300.
V.A. В режиме 2 воспламенение плазмы в полом катоде было вызвано в суженной зоне 292 и обработанной полости сосуда 304, и обычная или плазма неполого катода возбуждалась в остатке полости сосуда 300 и газовом впуске 310.
V.A. В режиме 3 обычная или плазма неполого катода была вызвана во всей полости сосуда 300 и газовом впуске 310. Это выполнили путем возрастания мощности, чтобы погасить любое воспламенение полого катода. В таблице 6 показаны условия, применяемые для достижения этих режимов.
(III)
(III)
V.A. Цилиндры шприцов 250 затем подвергали методике окрашивания оксидом рутения. Краска изготовлена из отбеливающего вещества гидрохлорита натрия и Ru хлорида гидрата. 0,2 г Ru хлорида гидрата насыпали в пузырек. Добавили 10 мл отбеливающего вещества и тщательно смешали, пока не растворился Ru(III) хлорида гидрата.
V.A. Каждый цилиндр шприца уплотнили пластиковым уплотнением Люэра и добавили 3 капли окрашивающей смеси в каждый цилиндр шприца. Цилиндры шприцов затем уплотнили алюминиевой пленкой и позволили осесть в течение 30-40 минут. В каждом наборе используемых цилиндров шприца, по меньшей мере, один непокрытый цилиндр шприца был окрашен. Цилиндры шприцов хранили суженной зоной 292, обращенной вверх.
V.A. На основании окрашивания составили следующие заключения:
V.A. 1. Краситель начинал воздействовать на непокрытые (или слабо покрытые) зоны за 0,25 часа воздействия.
x
V.A. 2. Воспламенение в суженной зоне 292 привело к покрытию SiO суженной зоны 292.
V.A. 3. Лучший цилиндр шприца получили с помощью теста с воспламенением плазмы неполого катода либо в газовом впуске 310, либо в суженной зоне 292. Было окрашено только суженное отверстие 294, наиболее вероятно из-за просачивания краски.
V.A. 4. Окрашивание является хорошим качественным средством для определения единообразия работы.
V.A. На основании вышеописанного заключили:
V.A. 1. При условиях теста, плазма полого катода либо в газовом впуске 310, либо в суженной зоне 292 приводит к слабой однородности покрытия.
V.A. 2. Лучшую однородность достигли с плазмой неполого катода либо в газовом впуске 310, либо в суженной зоне 292.
ПРИМЕР 6
Интерференционная картина из измерений коэффициента отражения - пример возможного использования
x
2
x
VI.A. С применением источника УФ/видимого света (Ocean Optics DH2000-BAL Deuterium Tungsten 200-1000 нм), оптоволоконного зонда, улавливающего отражение (комбинация излучатель/коллектор Ocean Optics QR400-7 SR/BX с зоной зонда приблизительно 3 мм), миниатюрного детектора (спектрометр УФ-ближней инфракрасной области Ocean Optics HR4000CG) и программного обеспечения, преобразующего сигнал спектрометра в график прозрачности/длины волны на портативном компьютере, непокрытую пробирку PET Becton Dickinson (Франклин Лейкс, Нью-Джерси, США) продукт № 366703 13×75 мм (без добавок) сканировали (с зондом, испускающим и собирающим свет радиально от средней линии пробирки, таким образом, перпендикулярно к покрытой поверхности) и около внутренней окружности пробирки, и в длину вдоль внутренней стенки пробирки, со щупом, без заметной наблюдаемой интерференционной картины. Затем покрытую SiO с помощью плазмы BD 366703 пробирку Becton Dickinson продукт № 366703 13×75 мм (без добавок) покрыли покрытием SiO толщиной 20 нанометров, как описано в протоколе для покрытия внутренней части пробирки SiO. Эту пробирку сканировали сходным образом, как и непокрытую пробирку. Отчетливую интерференционную картину наблюдали с покрытой пробиркой, в которой определенные длины волн были усилены, а другие сведены на нет в периодической картине, указывая на присутствие покрытия на пробирке PET.
ПРИМЕР 7
Определение усиленного пропускания света из светомерного шара
x
x
VI.A. Используемым оборудованием являлся ксеноновый источник света (Ocean Optics HL-2000-HP-FHSA - источник галогеновая лампа с производимой мощностью 20 Вт (185-2000 нм)), детектор светомерного шара (Ocean Optics ISP-80-8-I), обработанный для принятия пробирки PET в свою внутреннюю часть, и спектрометр усиленной чувствительности в УФ/видимом свете HR2000+ES с источником пропускания света и оптоволоконными источниками улавливания света (QP600-2-UV-VIS-600 мкм оптоволокно класса Premium, УФ/видимый свет, 2 м), и программное обеспечение для преобразования сигнала (SPECTRASUITE - межплатформенное системное программное обеспечение для спектроскопии). Непокрытую пробирку PET, изготовленную согласно протоколу для формования пробирки PET, вставляли в держатель пробирки TEFZEL (шайба) и вставляли в светомерный шар. С помощью программного обеспечения Spectrasuite в режиме поглощения, поглощение (при 615 нм) было выставлено на ноль. Покрытую SiO пробирку, изготовленную согласно протоколу для формования пробирки PET и покрытую согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO (за исключением варьирующегося в таблице 16), затем устанавливали на шайбу, вставленную в светомерный шар, и записывали поглощение при длине волны 615 нм. Данные записывали в таблицу 16.
x
В пробирках, покрытых SiO, наблюдалось увеличение поглощения относительно непокрытого изделия; увеличенное время покрытия приводило к повышенному поглощению. Измерение занимало менее одной секунды.
VI.A. Эти спектроскопические способы не следует рассматривать как ограниченные способом сбора (например, коэффициент отражения против коэффициента пропускания против поглощения), частотой или типом применяемого излучения или другими параметрами.
ПРИМЕР 8
Измерение выделения газа на PET
x
x
VI.B. Данная ФИГ. 30, основанная на ФИГ. 15 патента США № 6584828, представляет собой схематический вид системы проверки, которую применяли в рабочем примере для измерения выделения газа через барьерное покрытие SiO 348, нанесенное согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO на внутреннюю часть стенки 346 пробирки 358 PET, изготовленной согласно протоколу для формования пробирки PET, установленной с уплотнением 360 на конце входного патрубка измерительной ячейки микропотоковой технологии, в общем обозначенной как 362.
VI.B. Вакуумный насос 364 соединили с нижним концом коммерчески доступной измерительной ячейки 362 (программируемая система просачивания газа с прибором для тестирования просачивания модели ME2, с сенсором IMFS второго поколения, (полный диапазон 10 мкг/мин), диапазон датчика абсолютного давления: 0-10 торр, неточность измерения параметров потока: +/-5% считывания при градуированном диапазоне, применяя программу Leak-Tek для автоматического получения данных (при помощи PC) и характеристик/графиков просачивания относительно времени). Данное оборудование поставлялось ATC Inc. и было сконфигурировано, чтобы втягивать газ из внутренней части сосуда PET 358 в направлении стрелок через измерительную ячейку 362 для определения скорости массового потока выделенного пара в сосуд 358 из его стенок.
VI.B. Измерительная ячейка 362, как понимали, показанная и описанная здесь схематически, работала в основном следующим образом, хотя эта информация может несколько отклоняться от работы оборудования, используемого фактически. Ячейка 362 имела конический проход 368, через который направлялся поток выделяемого газа. Давление отводилось в два расположенных в длину боковых канала 370 и 372 вдоль прохода 368 и подавалось, соответственно, в камеры 374 и 376, образованные частично диафрагмами 378 и 380. Давление, накопленное в соответствующих камерах 374 и 376, отклоняло соответствующие диафрагмы 378 и 380. Эти отклонения измеряли подходящим способом, например, измеряя изменение электрической емкости между проводящими поверхностями диафрагм 378 и 380 и близлежащими проводящими поверхностями, такими как 382 и 384. Обходной канал 386 необязательно можно обеспечить для ускорения начальной откачки, путем обхождения измерительной ячейки 362, пока не будет достигнут желаемый уровень вакуума для проведения теста.
VI.B. PET стенки 350 сосудов, используемых при этом тесте, были толщиной порядка 1 мм, и покрытие 348 составляло порядка 20 нм (нанометров) в толщину. Таким образом, соотношение толщины стенки 350 к покрытию 348 было порядка 50000:1.
VI.B. Для определения скорости потока через измерительную ячейку 362, включающую уплотнение сосуда 360, 15 стеклянных сосудов, в основном, идентичные по размеру и конструкции с сосудом 358, последовательно устанавливали на уплотнении сосуда 360, откачивали до внутреннего давления 1 Торр, затем данные электрической емкости собирали в измерительной ячейке 362 и преобразовывали в скорость потока “выделения газа”. Тест проводили дважды в каждом сосуде. После первого прогона от вакуума освобождались при помощи азота и сосудам предоставили время восстановления для достижения равновесия перед протеканием во втором прогоне. Поскольку полагали, что стеклянный сосуд обладает очень незначительным выделением газа и, в основном, непроницаем через его стенку, понимали, что это измерение было, по меньшей мере, преимущественно показателем количества утечки из сосуда и связей внутри измерительной ячейки 362, и отражает малое, если оно вообще присутствует, точное выделение газа или проникновение. Результаты представлены в таблице 7.
VI.B. Группа графиков 390 на ФИГ. 31 показывает скорость потока “выделения газа”, также в микрограммах на минуту, отдельных пробирок, соответствующих данным второго прогона в ранее упомянутой таблице 7. Поскольку скорости потока для графиков со временем существенно не увеличиваются и являются намного ниже других показанных скоростей потока, скорость потока объясняется пропусканием.
VI.B. В таблице 8 и группе графиков 392 в ФИГ. 31 показаны сходные данные для непокрытых пробирок, изготовленных согласно протоколу для формования пробирки PET.
VI.B. Эти данные для непокрытых пробирок показывали намного большие скорости потока: возрастания приписывали выделению газов, захваченных на или во внутренней области стенки сосуда. Среди сосудов существует некоторый разброс, который указывает на чувствительность теста к небольшим различиям среди сосудов и/или тому, как они установлены на аппарате для теста.
x
x
VI.B. В таблице 9 и группе графиков 394 и 396 на ФИГ. 31 показаны сходные данные для барьерного покрытия SiO 348, нанесенного согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки PET SiO на внутреннюю часть стенки 346 пробирки PET, изготовленной согласно протоколу для формования пробирки PET.
x
x
x
x
x
x
VI.B. Группа кривых 394 для покрытых SiO, полученных литьем под давлением пробирок PET в этом примере, показывает, что покрытие SiO действует как барьер для ограничения выделения газа из стенок сосуда PET, поскольку скорость потока сообразно ниже в этом тесте, чем для непокрытых пробирок PET. (Полагают, что само покрытие SiO выделяет газ очень незначительно). Разделение между кривыми 394 для соответствующих сосудов означает, что этот тест достаточно чувствителен, чтобы отличить слегка различающуюся барьерную эффективность покрытий SiO на различных пробирках. Этот разброс в группе 394 в основном приписывается изменениям в газонепроницаемости среди покрытий SiO, в противоположность изменениям в выделении газа среди стенок сосудов PET или изменениям в целостности уплотнения (имеющие намного более узкую группу 392 кривых). Две кривые 396 для образцов 2 и 4 являются выбросами, как показано ниже, и их различие от других данных, как полагали, показывает, что покрытия SiO этих пробирок являются дефектными. Это показывает, что существующий тест может очень четко разделить образцы, которые были обработаны по-другому или повреждены.
VI.B. Ссылаясь на упомянутые ранее таблицы 8 и 9 и ФИГ. 32, данные анализировали статистически для обнаружения среднего значения, и значения первого и третьего стандартных отклонений выше и ниже среднего значения (среднее). Эти значения нанесены на график на ФИГ. 32.
VI.B. Этот статистический анализ сначала показал, что статистические образцы 2 и 4 таблицы 9, представляющие покрытые пробирки PET, являются явными выбросами, отличающиеся на более чем +3 стандартных отклонения от среднего значения. Показано, что эти выбросы, тем не менее, имеют некоторую барьерную эффективность, поскольку их скорости потока все еще четко отличаются от (ниже чем) таковых непокрытых пробирок PET.
VI.B. Этот статистический анализ также показывает способность измерения выделения газа для быстрого и точного анализа барьерной эффективности барьерных покрытий нанотолщины и для отделения покрытых пробирок от непокрытых пробирок (которые, как полагают, являются неотличимыми при использовании человеческого восприятия при данной толщине покрытия). Ссылаясь на ФИГ. 32, покрытые сосуды PET, показывающие уровень выделения газа на три стандартных отклонения выше среднего, показанных в верхней группе столбиков, имеют меньшее выделение газа, чем непокрытые сосуды PET, показывающие уровень выделения газа на три стандартных отклонения ниже среднего, показанных в нижней группе столбиков. Эти данные не показывают перекрытия данных до уровня достоверности, превышающего 6σ (шесть-сигма).
x
VI.B. На основании успеха этого теста, предполагают, что присутствие или отсутствие покрытия SiO на этих PET сосудах можно обнаружить намного более коротким тестом, чем в этом рабочем примере, особенно, когда статистические данные были сгенерированы для большего количества образцов. Это очевидно, например, из ровных, четко разделенных групп графиков даже при времени T=12 секунд для образцов 15 сосудов, обеспечивая длительность теста приблизительно одну секунду с последующим исходным положением за приблизительно T=11 секунд.
x
x
VI.B. Также предполагается на основании этих данных, что барьерная эффективность для покрытых SiO PET сосудов, приближающаяся к таковой стеклянного или равного стеклянному, может быть получена оптимизацией покрытия SiO.
ПРИМЕР 9
Натяжение смачивания - примеры покрытой плазмой PET пробирки
VII.A.1.a.ii. Способ определения натяжения смачивания представляет собой модификацию способа, описанного в ASTM D 2578. Натяжение смачивания является специфической мерой гидрофобности или гидрофильности поверхности. В данном способе применяют растворы со стандартным натяжением смачивания (называемые дин растворами) для определения раствора, который приближается наиболее близко к смачиваемой поверхности полимерной пленки точно за 2 секунды. Это представляет собой натяжение смачивания пленки.
VII.A.1.a.ii. Применяемая процедура отклоняется от ASTM D 2578 в том, что подложки не являются ровными полимерными пленками, а пробирками, изготовленными согласно протоколу для формования пробирки PET и (кроме контролей) покрытыми согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки гидрофобным покрытием. Также тестировали стеклянный шприц, покрытый силиконом (Becton Dickinson Hypak PRTC стеклянный предварительно наполняемый шприц с наконечником Luer-lok) (1 мл). Результаты этого теста изложены в таблице 10.
x
x
Неожиданно, плазменным покрытием непокрытых пробирок PET (40 дин/см) можно достичь или более высокой (более гидрофильная), или более низкой (более гидрофобная) энергии поверхностей с применением того же сырьевого газа гексаметилдисилоксана (HMDSO), изменяя условия плазменной обработки. Тонкое (приблизительно 20-40 нанометров) покрытие SiO, изготовленное согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO (данные не показаны в таблице), обеспечивает сходную смачиваемость, как гидрофильные подложки стеклянной массы. Тонкое (менее чем приблизительно 100 нанометров) гидрофобное покрытие, изготовленное согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки гидрофобным покрытием, обеспечивает несмачиваемость, сходную с таковой гидрофобных силиконовых жидкостей (данные не показаны в таблицах).
ПРИМЕР 10
Изучение удержания вакуума пробирок путем ускоренного старения
VII.A.3 Ускоренное старение предлагает более быструю оценку продуктов с долгим периодом хранения. Ускоренное старение пробирок для крови на удержание вакуума описано в патенте США № 5792940, столбец 1, строки 11-49.
VII.A.3 Исследовали три типа формованных пробирок из полиэтилентерефталата (PET) 13×75 мм (толщина стенок 0,85 мм):
пробирка Becton Dickinson № продукта 366703 13×75 мм (без добавок) (срок хранения 545 дней или 18 месяцев), закрытая красной заглушкой для системы Hemogard и бесцветным ограничителем [коммерческий контроль];
пробирки PET, изготовленные согласно протоколу для формования пробирки PET, закрытые красной заглушкой для системы Hemogard того же типа и бесцветным ограничителем [внутренний контроль]; и
x
пробирки PET, отлитые под давлением 13×75 мм, изготовленные согласно протоколу для формования пробирки PET, покрытые согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO, закрытые красной заглушкой для системы Hemogard того же типа и бесцветным ограничителем [образец по изобретению].
VII.A.3 Коммерческий контроль BD применяли непосредственно после получения. Внутренний контроль и образцы по изобретению вакуумировали и закрывали колпачком с системой заглушки с обеспечением желаемого парциального давления (вакуума) внутри пробирки после уплотнения. Все образцы помещали в 3-галлонный (3,8 л) сосуд 304 SS под давлением с широкой входной частью с (Sterlitech № 740340). В сосуде под давлением создавали давление до 48 фунтов/кв. дюйм (3,3 атм, 2482 мм рт.ст.). Определения изменения объема втянутой воды сделаны путем (a) удаления 3-5 образцов при возрастающих временных интервалах, (b) предоставления возможности втягивания воды в вакуумированные пробирки через адаптерный коллектор для крови 20 размера из емкости пластиковой бутылки в один литр (c) и измерения изменения массы перед и после удаления воды.
VII.A.3 Результаты указаны в таблице 11.
VII.A.3 Нормализированную среднюю скорость ослабления рассчитывали путем деления измененной со временем массы на количество дней под давлением и начальную массу втягивания [изменение массы/(дни × начальная масса)]. Также рассчитывали ускоренное время потери до 10% (месяцы). И те, и другие данные изложены в таблице 12.
x
VII.A.3 Эти данные указывают на то, что и у коммерческого контроля, и непокрытого внутреннего контроля есть идентичная скорости потери вакуума, и, неожиданно, включение покрытия SiO на внутренние стенки PET улучшает время удерживания вакуума на множитель 2,1.
ПРИМЕР 11
Смазывающие покрытия
VII.B.1.a. В данном тесте использовали следующие материалы:
коммерческие (BD Hypak PRTC) стеклянные, предварительно заполняемые шприцы с наконечником Luer-lok) (ca 1 мл);
цилиндры шприцов COC, изготовленные согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца;
коммерческие пластиковые поршни шприца с эластомерными наконечниками, взятыми от Becton Dickinson № продукта 306507 (полученные как шприцы, предварительно заполненные солевым раствором);
нормальный физиологический раствор (взятый из Becton-Dickinson № продукта 306507 предварительно заполненные шприцы);
стенд для испытания Dillon с улучшенным прибором для измерения силы (Модель AFG-50N)
держатель для шприца и зажимное приспособление для слива (изготовленный для соответствия стенду для испытания Dillon)
VII.B.1.a. При данном тесте использовали следующую процедуру.
VII.B.1.a. Зажимное приспособление устанавливали на стенд для испытания Dillon. Движение щупа платформы отрегулировали на 6 дюйм/мин (2,5 мм/сек) и установили верхнее и нижнее местоположения для остановки. Местоположения для остановки проверили, применяя пустой шприц и цилиндр. Коммерческие заполненные солевым раствором шприцы пометили, поршни удалили, и физиологический раствор слили через открытые концы цилиндров шприцов для повторного применения. Тем же способом получали дополнительные поршни для применения с COC и стеклянными цилиндрами.
VII.B.1.a. Поршни шприца вставляли в цилиндры шприцов COC, так что точка второй горизонтальной литой детали каждого поршня была выровнена с кромкой цилиндра шприца (приблизительно 10 мм от конца наконечника). Применяя конструкцию другого шприца и иголку, тестовые шприцы заполнили через капиллярный конец 2-3 миллилитрами физиологического раствора, с капиллярным концом в самом верхнем положении. Стороны шприца простучали для удаления всех больших пузырьков воздуха возле поршня/на границе жидкости и вдоль стенок, и все пузырьки воздуха осторожно вытеснили из шприца, поддерживая поршень в вертикальной ориентации.
VII.B.1.a. Каждую заполненную конструкцию цилиндра шприца/поршня устанавливали в зажимное приспособление для шприца. Тест начинали нажатием переключателя на стенде для испытания для перемещения двигающегося металлического молотка к поршню. Когда двигающийся металлический молоток был в пределах 5 мм от контакта с верхней частью поршня, кнопку для данных на модуле Dillon повторно нажимали для записи силы во время каждого нажатия на кнопку для данных от времени перед начальным контактом с поршнем шприца и, пока поршень не останавливался, контактом с передней стенкой цилиндра шприца.
VII.B.1.a. Все эталонные и покрытые цилиндры шприцов запускали с пятью повторами (применяя новый поршень и цилиндр для каждого повтора).
VII.B.1.a. Цилиндры шприцов COC, изготовленные согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца, покрыли смазывающим покрытием OMCTS согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS, собрали и заполнили солевым раствором, и тестировали, как описано выше в данном примере для смазывающих покрытий. Полипропиленовая камера, используемая согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS, позволяла пару OMCTS (и кислороду, если добавлялся - см. таблицу 13) проходить через цилиндр шприца и через капилляр шприца в полипропиленовую камеру (хотя смазывающее покрытие может не быть необходимым в части капилляра шприца в данном случае). Испытывали несколько различных условий покрытия, как показано в ранее упомянутой таблице 13. Все нанесения выполняли на цилиндрах шприцов COC из той же партии изделий.
Покрытые образцы затем тестировали, применяя тест силы трения скольжения поршня согласно протоколу данного примера, давая в результате результаты в таблице 13, в английских и метрических единицах силы. Данные показывают четко, что низкая мощность и отсутствие кислорода обеспечивают самую низкую силу трения скольжения поршня для шприцов COC и шприцов COC с покрытием. Отмечено, что, когда добавляли кислород при более низкой мощности (6 Вт) (более низкая мощность была благоприятным условием), сила трения скольжения поршня повышалась от 1,09 фунта, 0,49 кг (при мощности = 11 Вт) до 2,27 фунта, 1,03 кг. Это указывает на то, что добавление кислорода может быть нежелательным для достижения самой низкой возможной силы трения скольжения поршня.
VII.B.1.a. Также отмечено, что лучшая сила трения скольжения поршня (Мощность = 11 Вт, сила трения скольжения поршня = 1,09 фунта, 0,49 кг) была очень близкой к текущему промышленному стандарту стекла, покрытого силиконом (сила трения скольжения поршня = 0,58 фунта, 0,26 кг), избегая проблем стеклянного шприца, таких как ломкость и более дорогостоящий процесс изготовления. Ожидают, что с дополнительной оптимизацией достигнут значениий, равных или лучше, чем нынешние характеристики стекла с силиконом.
x
x
VII.B.1.a. Образцы были созданы путем покрытия цилиндров шприцов COC согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS. Альтернативный вариант осуществления данной технологии будет применять смазывающий слой поверх другого тонкого пленочного покрытия, такого как SiO, например, нанесенного согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца SiO.
ПРИМЕР 12
Улучшенное смазывающее покрытие цилиндра шприца
VII.B.1.a. Силу, необходимую для вытеснения 0,9-процентного солевого раствора из шприца через отверстие капилляра с применением пластикового поршня, определяли для шприцов с внутренней покрытой стенкой.
VII.B.1.a. Исследовали три типа цилиндров шприцов COC, изготовленных согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца: один тип, не имеющий внутреннего покрытия [непокрытый контроль], другой тип цилиндров шприцов COC с внутренней стенкой на основе гексаметилдисилоксана (HMDSO) [контроль HMDSO], покрытых с помощью плазмы согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца покрытием HMDSO, и третий тип цилиндров шприцов COC с внутренней стенкой, покрытой с помощью плазмы, на основе октаметилциклотетрасилоксана [OMCTS пример по изобретению], нанесенного согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS. Свежие пластиковые поршни с эластомерными наконечниками, взятыми из BD Becton-Dickinson продукта № 306507, применяли для всех примеров. Также применяли солевой раствор из продукта № 306507.
VII.B.1.a. Способ плазменного покрытия и аппарат для покрытия внутренних стенок цилиндра шприца описаны в других экспериментальных разделах данной заявки. Конкретные параметры покрытия для покрытий на основе HMDSO и OMCTS изложены в Протоколе для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца покрытием HMDSO, в Протоколе для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS и в таблице 14.
VII.B.1.a. Поршень вставляли в цилиндр шприца на приблизительно 10 миллиметров с последующим вертикальным заполнением экспериментального шприца через открытый капилляр шприца при помощи отдельной системы заполненного солевым раствором шприца/иглы. Когда экспериментальный шприц был заполнен в отверстие капилляра, шприц простучали, чтобы позволить всем пузырькам воздуха, прилипшим к внутренним стенкам, высвобождаться и продвигаться через отверстие капилляра.
VII.B.1.a. Заполненную экспериментальную конструкцию цилиндр шприца/поршень помещают вертикально в самодельное полое металлическое зажимное приспособление, конструкция шприца поддерживалась на зажимном приспособлении на фланцах для пальцев. Зажимное приспособление, имеющее сливную трубку на основании, и его установили на стенде для испытания Dillon с улучшенным прибором для измерения силы (Модель AFG-50N). Стенд для испытания имеет металлический молоток, двигающийся вертикально вниз при скорости шесть дюймов (152 миллиметра) в минуту. Металлический молоток приходит в контакт с проходящим поршнем, вытесняя физиологический раствор через капилляр. Как только поршень пришел в контакт с границей цилиндр шприца/капилляр, эксперимент останавливают.
VII.B.1.a. Во время нисходящего движения металлического молотка/проталкивающего поршня, сила сопротивления, передаваемая молотку которая измеряется на приборе для измерения силы, записывалась на динамической электронной таблице. Из данных электронной таблицы идентифицировали максимальную силу для каждого эксперимента.
VII.B.1.a. В таблице 14 изложены для каждого примера средний максимум силы от повторов цилиндров шприцов COC с покрытием и нормализированный максимум силы, определенный делением среднего максимума силы цилиндра шприца с покрытием на средний максимум силы непокрытого.
x
VII.B.1.a. Данные указывают, что все цилиндры шприцов COC с внутренней стенкой, покрытой с помощью плазмы на основе OMCTS (Примеры по изобретению C,E,F,G,H), демонстрируют намного более низкую силу трения скольжения поршня, чем непокрытые цилиндры шприца COC (непокрытые контроли примеров A & D) и, неожиданно, также намного более низкую силу трения скольжения поршня, чем цилиндры шприцов COC с внутренней стенкой, покрытой с помощью плазмы на основе HMDSO (HMDSO контроль примера B). Более неожиданно, покрытие на основе OMCTS поверх барьерного покрытия для газа из диоксида кремния (SiO) поддерживает отличную низкую силу трения скольжения поршня (Пример по изобретению F). Лучшая сила трения скольжения поршня была в примере C (Мощность = 8, сила трения скольжения поршня = 1,1 фунта, 0,5 кг). Это было очень близко к текущему промышленному стандарту стекла, покрытого силиконом (сила трения скольжения поршня = 0,58 фунта, 0,26 кг), при этом избегая проблем стеклянного шприца, таких как ломкость и более дорогостоящий процесс изготовления. С дополнительной оптимизацией, ожидают достигнуть значений, равных или лучше, чем характеристики данного стекла с силиконом.
ПРИМЕР 13
Производство COC цилиндра шприца с наружным покрытием - пример возможного использования
VII.B.1.c. Цилиндр шприца COC, сформованный согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца уплотнили с обоих концов доступными крышками. Цилиндр шприца COC с колпачком пропустили через баню саранового латекса Daran 8100 (Owensboro Specialty Plastics). Этот латекс содержит пять процентов изопропилового спирта для снижения поверхностного натяжения композиции до 32 динов/см). Латексная композиция полностью смачивает наружную часть COC цилиндра шприца. После 30 секунд осушения, покрытый цилиндр шприца COC подвергали графику нагревания, включающему 275°F (135°C) на 25 секунд (слипание латекса) и 122°F (50°C) на пять часов (окончательное отверждение) в соответствующих сушильных шкафах с принудительной подачей воздуха. Полученная в результате пленка PvDC составляла 1/10 мил (2,5 микрон) в толщину. Цилиндр шприца COC и PvDC-COC слоистый цилиндр шприца COC измеряли на OTR и WVTR с применением прибора для измерения кислородопроницаемости Oxtran 2/21 марки MOCON и прибора для измерения проницаемости для водяного пара Permatran- W 3/31, соответственно.
VII.B.1.c. Предварительные значения OTR и WVTR изложены в таблице 15, в которой показан предполагаемый улучшенный барьерный фактор (BIF) для слоистого материала 4,3 (OTR-BIF) и 3,0 (WVTR-BIF), соответственно.
ПРИМЕР 15
Атомные составы PECVD-нанесенных покрытий OMCTS и HMDSO
VII.B.4. Обеспечили образцы цилиндра шприца COC, изготовленные согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца, покрытые OMCTS (согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS) или покрытые HMDSO согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца HMDSO. Атомные составы покрытий, полученные из OMCTS или HMDSO, характеризовали, применяя рентгеновскую фотоэмиссионную спектроскопию (XPS).
VII.B.4. Данные XPS рассчитывали, применяя факторы относительной чувствительности и модель, предполагающую однородный слой. Объем анализа является продуктом области анализа (размер пятна или размер апертуры) и глубины информации. Фотоэлектроны образуются в пределах глубины проникновения рентгеновских лучей (как правило, много микронов), но детектируются только фотоэлектроны в пределах трех наибольших глубин выхода фотоэлектронов. Глубины выхода составляют порядка 15-35 Å, что приводит к глубине анализа~50-100 Å. Как правило, 95% сигнала исходит из этой глубины.
VII.B.4. Применяли следующие аналитические параметры:
Прибор:
PHI Quantum 2000
Источник рентгеновского излучения:
Монохроматизированный Alkα 1486,6 эВ
Входная угловая апертура
+23°
Угол выхода
45°
Область анализа
600 мкм
Коррекция заряда C1s
284,8 эВ
Условия ионной пушки
Ar<sup>+</sup>, 1 кэВ, растр 2×2 мм
Скорость распыления
15,6 Å/мин (эквивалент SiO<sub>2</sub>)
VII.B.4. Таблица 17 представляет атомные концентрации определенных элементов. XPS не определяет водород или гелий. Данные значения нормализированы к 100 процентам, применяя определенные элементы. Пределы детектирования составляют приблизительно 0,05-1,0 атомный процент.
VII.B.4.b. Из результатов композиции покрытия и рассчитанного элементного процентного соотношения исходного мономерного предшественника в таблице 17, в то время как атомный процент углерода покрытия на основе HMDSO снижен относительно атомного процента углерода исходного мономера HMDSO (54,1% снизился до 44,4%), на удивление, атомный процент углерода покрытия на основе OMCTS повысился относительно атомного процента углерода OMCTS мономера (34,8% повысился до 48,4%), увеличение 39 атомных %, рассчитывали следующим образом:
100% [(48,4/34,8)-1]=39 ат.%.
Также, в то время как атомный процент кремния покрытия на основе HMDSO почти не изменялся относительно исходного атомного процента кремния мономера HMDSO (21,8% до 22,2%), на удивление, атомный процент кремния покрытия на основе OMCTS существенно снизился относительно атомного процента кремния мономера OMCTS (42,0% снизился до 23,6%), снижение 44 атомных %. С изменениями как углерода, так и кремния поведение мономера OMCTS по отношению к покрытию не имеет тенденции, которая наблюдалось в мономерах общепринятого предшественника (например, HMDSO). См., например, Hans J. Griesser, Ronald C. Chatelier, Chris Martin, Zoran R. Vasic, Thomas R. Gengenbach, George Jessup J. Biomed. Mater. Res. (Appl Biomater) 53: 235-243, 2000.
ПРИМЕР 16
Летучие компоненты из покрытий плазмы (“Выделение газа”)
VII.B.4. Обеспечили образцы COC цилиндра шприца, изготовленные согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца, покрытые OMCTS (согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS) или HMDSO (согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца покрытием HMDSO). Использовали анализ выделенного газа с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии (GC/MS) для измерения летучих компонентов, высвобожденных из OMCTS или HMDSO покрытий.
VII.B.4. Образцы цилиндра шприца (четыре COC цилиндра шприца, разрезанные вдоль пополам) поместили в одну из камер диаметром 1½ дюйма (37 мм) с системой взятия проб для анализа равновесного пара в динамическом режиме (CDS 8400 автодозатор). Перед анализом образцов анализировали холостую систему. Образцы анализировали на газовом хроматографе Agilent 7890A/масс-спектрометре Agilent 5975, применяя следующие параметры, производящие данные, изложенные в таблице 18:
Колонка GC:
30 м × 0,25 мм DB-5MS (J&W Scientific)
Толщина пленки
0,25 мкм
Скорость потока:
1,0 мл/мин, режим постоянного потока
Детектор:
Масс-селективный детектор (MSD)
Способ введения:
ввод с делением потока (соотношение деления 10:1)
Условия выделения газа:
камера 1½” (37 мм), продувка в течение трех часов при 85ºC, поток 60 мл/мин
Температура термостата:
40ºC (5 мин) до 300ºC при 10ºC/мин;удержание в течение 5 мин при 300ºC.
3
2
3
2
Результаты способа по измерению выделения газа из таблицы 18 четко указывают на различия в композиции между исследуемыми смазывающими покрытиями на основе HMDSO и OMCTS. Композиции на основе HMDSO выделяли триметилсиланол [(Me)SiOH], но не выделяли измеряемые более высокие олигомеры, содержащие повторяющиеся фрагменты -(Me)SiO-, тогда как композиции на основе OMCTS не выделяли измеряемый триметилсиланол [(Me)SiOH], но выделяли более высокие олигомеры, содержащие повторяющиеся части -(Me)SiO-. Предполагается, что этот тест можно применять, чтобы отличать покрытия на основе HMDSO от покрытий на основе OMCTS.
2
3
3
2
Не ограничивая изобретение объемом и точностью следующей теории, предполагали, что этот результат можно объяснить с помощью рассмотрения циклической структуры OMCTS только с двумя метильными группами, связанными с каждым атомом кремния, по сравнению с ациклической структурой HMDSO, в которой каждый атом кремния связан с тремя метильными группами. Предполагают, что OMCTS реагирует путем размыкания кольца с образованием бирадикала, имеющего повторяющиеся части -(Me)SiO-, которые уже являются олигомерами, и могут конденсироваться с образованием олигомеров более высокого порядка. С другой стороны, HMDSO, как предполагают, реагирует путем расщепления по одной связи O-Si, оставляя один фрагмент, содержащий простую O-Si связь, который повторно конденсируется в виде (Me)SiOH, и другой фрагмент, не содержащий связь O-Si, который повторно конденсируется в виде [(Me)Si].
Полагают, что циклическая природа OMCTS приводит к размыканию кольца и конденсации этих частей с открытым кольцом с выделением газа олигомеров с более высокой MW (26 нг/измерение). Напротив, полагают, что покрытия на основе HMDSO не обеспечивают никаких олигомеров более высокого порядка, на основе более низкомолекулярных фрагментов из HMDSO.
ПРИМЕР 17
Определение плотности плазменных покрытий с применением рентгеновской рефлектометрии (XRR)
w
x
y
z
w
x
y
z
Сапфировые образцы-свидетели (0,5×0,5×0,1 см) приклеили ко внутренним стенкам отдельных пробирок PET, изготовленных согласно протоколу для формования пробирок PET. Пробирки PET, содержащие сапфировые свидетели, покрывали OMCTS или HMDSO (оба согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS, отклоняясь от всего 2-кратной мощностью). Покрытые сапфировые образцы затем удаляли и получали данные рентгеновской рефлектометрии (XRR) на дифрактометре PANalytical X'Pert, оборудованном параболическим многослойным монохроматором падающего луча и плоскопараллельным коллиматором дифрагированного луча. Использовали двухслойную модель SiOCH для определения плотности покрытия из результатов измерения критического угла. Предполагали, что эта модель предлагает лучший подход для выделения истинного SiOCH покрытия. Результаты показаны в таблице 19.
Из таблицы 17, показывающей результаты примера 15, более низкое содержание кислорода (28%) и более высокое углерода (48,4%) в составе OMCTS относительно HMDSO могло бы свидетельствовать, что OMCTS должен иметь более низкую плотность, что обусловлено расчетами атомной массы и валентностью (кислород = 2; углерод = 4). Неожиданно, результаты плотности XRR указывают, что будет наблюдаться противоположное, то есть плотность OMCTS выше плотности HMDSO.
Не ограничивая изобретение согласно объему или точности следующей теории, предполагают, что существует фундаментальное отличие в механизме реакции при образовании соответствующих покрытий на основе HMDSO и OMCTS. Фрагменты HMDSO могут более легко образовывать зародыши или реагировать с образованием плотных наночастиц, которые затем размещаются на поверхности и реагируют далее на поверхности, тогда как OMCTS намного менее вероятно образует наночастицы плотной газовой фазы. Реакционноспособные разновидности OMCTS намного более вероятно конденсируются на поверхности в форме, намного более подобной исходному мономеру OMCTS, приводя, в целом, к менее плотному покрытию.
ПРИМЕР 18
Однородность толщины нанесенных покрытий PECVD
x
x
x
x
x
,
Обеспечили образцы цилиндров шприца COC, изготовленных согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца и, соответственно, покрытых SiO согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца SiO или смазывающим покрытием на основе OMCTS согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS. Также обеспечили образцы пробирок PET, изготовленных согласно протоколу для формования пробирки PET, покрытой и непокрытой SiO, соответственно, согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiOи подвергли испытанию на ускоренное старение. Трансмиссионную электронную микроскопию (TEM) применяли для измерения толщины PECVD-нанесенных покрытий на образцы. Применяли ранее изложенную процедуру TEM примера 4.Способ и аппарат, описанные протоколами покрытия SiO и смазывающего покрытия, применяемыми в данном примере, демонстрировали однородное покрытие, как показано в таблице 20.
ПРИМЕР 19
Измерение выделения газа на COC
x
x
VI.B. Пробирки COC изготовили согласно протоколу для формования пробирки COC. Некоторые пробирки обеспечили с внутренним барьерным покрытием SiO согласно протоколу для покрытия внутренней части пробирки SiO, а другие пробирки COC были непокрытыми. Коммерческие стеклянные пробирки для сбора крови Becton Dickinson 13×75 мм, имеющие подобные размеры, также обеспечили, как указано выше. Пробирки помещали на время приблизительно 15 минут в комнату с окружающим воздухом при относительной влажности 45% и 70°F (21°C), и следующее тестирование завершали при той же окружающей относительной влажности. Пробирки испытывали на выделение газа, следуя процедуре микропотокового измерения ATC и оборудованием примера 8 (Программируемая система просачивания газа с прибором для тестирования просачивания модели ME2, с сенсором IMFS второго поколения, (полный диапазон 10 мкг/мин), диапазон датчика абсолютного давления: 0-10 торр, неточность измерения параметров потока: +/- 5% считывания при градуированном диапазоне, применяя программу Leak-Tek для автоматического получения данных (при помощи PC) и характеристик/графиков просачивания относительно времени). В данном случае в каждой пробирке, которую подвергали 22-секундному этапу дегазации свободной влаги при давлении 1 мм рт.ст., создавали повышенное давление газообразным азотом на 2 секунды (до 760 миллиметров рт.ст.), затем газообразный азот откачивали и проводили этап микропотокового измерения примерно в течение одной минуты при давлении 1 миллиметр рт.ст.
x
x
x
VI.B. Результаты показаны на ФИГ. 57, которая подобна ФИГ. 31, образованной в примере 8. На ФИГ. 57 графики для непокрытых пробирок COC обозначены как 630, графики для покрытых SiO пробирок COC обозначены как 632 и графики для стеклянных пробирок, используемых как контроль, обозначены как 634. Еще раз, измерение выделения газа начинали за приблизительно 4 секунды, и несколько секунд спустя графики 630 для непокрытых пробирок COC и графики 632 для покрытых барьером SiO пробирок четко расходились, снова демонстрируя быструю дифференциацию между пробирками, покрытыми барьером, и непокрытыми пробирками. Осуществляли последовательное разделение непокрытых COC (>2 микрограмма при 60 секундах) против SiO-покрытых COC (меньше чем 1,6 микрограмма при 60 секундах).
ПРИМЕР 20
Смазывающие покрытия
VII.B.1.a. Цилиндры шприцов COC, изготовленные согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца, покрывали смазывающим покрытием согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS. Результаты представлены в таблице 21. Результаты показали, что тенденция к увеличению уровня мощности при отсутствии кислорода от 8 до 14 ватт должна улучшать смазывающую способность покрытия. Дальнейшие эксперименты с мощностью и скоростями потока могут обеспечить дальнейшее усиление смазывающей способности.
ПРИМЕР 21
Смазывающие покрытия - гипотетический пример
Пластиковые цилиндры шприцов, отлитые под давлением из сополимера циклического олефина (COC), изготовлены согласно протоколу для формования COC цилиндра шприца. Некоторые являются непокрытыми (“контроль”), а другие PECVD-покрытыми смазывающим покрытием согласно протоколу для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS (“смазанный шприц”). Смазанные шприцы и контроли тестировали для измерения силы для начала хода поршня в цилиндре (усилие отрыва) и силы для поддержания хода поршня в цилиндре (сила трения скольжения поршня) с применением Genesis Packaging Automated Syringe Force Tester, модель AST.
Тест является модифицированной версией теста ISO 7886-1:1993. Следующую процедуру используют для каждого теста. Свежий пластиковый поршень с эластомерным наконечником, взятый из Becton Dickinson, продукт № 306507 (получен в виде предварительно заполненных солевым раствором шприцев) удаляют из конструкции шприца. Эластомерный наконечник высушивают чистым сухим сжатым воздухом. Эластомерный наконечник и пластиковый поршень затем вставляют в пластиковый цилиндр шприца COC, который следует тестировать, с поршнем, помещенным вровень с дном цилиндра шприца. Заполненные шприцы затем поддерживали в определенных условиях, необходимых для достижения состояния, в котором их следует тестировать. Например, если объектом теста является обнаружение эффекта смазочного покрытия на усилие отрыва шприцов после хранения шприцов в течение трех месяцев, шприцы хранят три месяца для достижения желаемого состояния.
Шприц устанавливают в Genesis Packaging Automated Syringe Force Tester. Прибор для испытания калибруют в начале теста согласно описанию от производителя. Выходными переменными прибора для испытания являются скорость = 100 мм/минута, диапазон = 10000. На приборе для испытания нажимают кнопку пуска. При завершении теста измеряют усилие отрыва (для начала хода поршня в цилиндре) и силу трения скольжения поршня (для поддержания хода), и, как обнаружили, она является значительно ниже для смазанных шприцов, чем для контрольных шприцов.
ФИГ. 59 показывает технологическую установку 20 для сосуда согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения. Технологическая установка 20 для сосуда включает, в числе прочего, первую рабочую станцию 5501 и вторую рабочую станцию 5502. Примеры таких рабочих станций, например, изображены на ФИГ. 1, номера позиций 24, 26, 28, 30, 32 и 34.
Первая технологическая установка для сосуда 5501 включает держатель 38 сосуда, который удерживает установленный сосуд 80. Хотя ФИГ. 59 изображает пробирку 80 для крови, сосудом может также быть тело шприца, пузырек, катетер или, например, пипетка. Сосуд может быть изготовлен, например, из стекла или пластика. В случае пластиковых сосудов, первая рабочая станция может также включать литейную форму для формования пластикового сосуда.
После первой обработки на первой рабочей станции (эта обработка может включать формование сосуда, первую инспекцию сосуда на наличие дефектов, покрытие внутренней поверхности сосуда и вторую инспекцию сосуда на наличие дефектов, в частности, внутреннего покрытия), держатель 38 сосуда переносится вместе с сосудом 82 на вторую рабочую станцию 5502 для сосуда. Это перемещение выполняют с помощью конвейерного устройства 70, 72, 74. Например, зажим или несколько зажимов могут быть обеспечены для зажатия держателя сосуда 38 и/или сосуда 80 для того, чтобы передвигать комбинацию сосуд/держатель на следующую рабочую станцию 5502. Альтернативно, только сосуд можно перемещать без держателя. Тем не менее, может являться преимущественным, перемещать держатель вместе с сосудом, в этом случае держатель адаптирован таким образом, что он может транспортироваться конвейерным устройством.
ФИГ. 60 показывает технологическую установку для сосуда 20 согласно другому иллюстративному варианту осуществления данного изобретения. Еще раз, обеспечивают две рабочие станции для сосуда 5501, 5502. Более того, обеспечивают дополнительные рабочие станции для сосуда 5503, 5504, которые размещены в группе и на которых сосуд может быть обработан, т.е. инспектирован и/или покрыт.
Сосуд можно переместить со склада на левую рабочую станцию 5504. Альтернативно, сосуд может быть сформован на первой рабочей станции 5504. В любом случае, первую обработку сосуда выполняют на рабочей станции 5504, такую как формование, инспекция и/или покрытие, за которой может следовать вторая инспекция. Затем сосуд перемещают на следующую рабочую станцию 5501 посредством конвейерного устройства 70, 72, 74. Как правило, сосуд перемещают вместе с держателем сосуда. Вторую обработку выполняют на второй рабочей станции 5501, после чего сосуд и держатель перемещают на следующую рабочую станцию 5502, на которой выполняют третью обработку. Сосуд затем перемещают (снова вместе с держателем) на четвертую рабочую станцию 5503 для четвертой обработки, после чего его перемещают в хранилище.
Перед и после каждого этапа покрытия, или этапа формования, или любого другого этапа, который воздействует на сосуд, можно выполнять инспекцию целого сосуда, части сосуда и, в частности, внутренней поверхности сосуда. Результат каждой инспекции можно передать на центральный блок обработки данных 5505 через шину данных 5507. Каждая рабочая станция соединена с шиной данных 5507. Процессор 5505, который может быть адаптирован в форме центрального контрольного и регулирующего блока, обрабатывает данные инспекции, анализирует данные и определяет, был ли последний этап обработки успешным.
Если определяют, что последний этап обработки не был успешным, так как, например, покрытие включает отверстия, или потому, что поверхность покрытия определена как постоянная или недостаточно гладкая, сосуд не входит на следующую рабочую станцию, и он или удаляется из процесса производства (см. части конвейера 7001, 7002, 7003, 7004), или перенаправляется обратно для повторной обработки.
Процессор 5505 соединяют с пользовательским интерфейсом 5506 для контроля ввода или параметров регуляции.
ФИГ. 61 показывает рабочую станцию для сосуда 5501 согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения. Станция включает PECVD-аппарат 5701 для покрытия внутренней поверхности сосуда. Более того, для инспекции сосуда обеспечены несколько детекторов 5702-5707. Такие детекторы могут, например, быть электродами для выполнения электрических измерений, оптическими детекторами, такими как CCD камеры, газовыми детекторами или детекторами давления.
ФИГ. 62 показывает держатель 38 сосуда согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения вместе с несколькими детекторами 5702, 5703, 5704 и электродом с каналом для впуска газа 108, 110.
Электрод и детектор 5702 могут быть приспособлены для перемещения во внутреннее пространство сосуда 80, когда сосуд установлен на держатель 38.
Оптическую инспекцию можно, в частности, выполнять во время этапа покрытия, например, при помощи оптических детекторов 5703, 5704, которые расположены снаружи установленного сосуда 80, или даже при помощи оптического детектора 5705, расположенного внутри внутреннего пространства сосуда 80.
Детекторы могут включать светофильтры, так что различные длины волн можно определять во время процесса покрытия. Блок обработки данных 5505 анализирует оптические данные и определяет, является ли покрытие удачным или нет, с предварительно определенным уровнем достоверности. Если определено, что покрытие было наиболее вероятно неудачным, соответствующий сосуд отделяют от системы обработки или повторно обрабатывают.
Хотя изобретение проиллюстрировано и описано подробно в фигурах и вышеупомянутом описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративную или примерную, а не ограничивающую; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами данной области и применяться в заявленном изобретении из изучения графических материалов, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово “включающий” не исключает другие элементы или этапы, и формы единственного числа не исключают множественное. Сам факт, что определенные показатели изложены в отличающихся друг от друга зависимых пунктах, не означает, что комбинация этих показателей не может применяться, чтобы получать преимущества. Любые условные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.
<b>Таблица 1</b><b>ИЗМЕРЕНИЕ OTR И WVTR ПОКРЫТОЙ ПРОБИРКИ COC</b>
ID покрытия
Мощность (ватт)
O-Si
Поток O-Si (см<sup>3</sup>/мин)
Поток O<sub>2</sub>(см<sup>3</sup>/мин)
Время (с)
OTR (см<sup>3</sup>/пробирка.сутки)
WVTR (мг/пробирка.сутки)
№ покрытия
0,215
0,27
A
50
HMDSO
6
90
14
0,023
0,07
B
50
HMDSO
6
90
14
0,024
0,10
C
50
HMDSO
6
90
7
0,026
0,10
<b>Таблица 2</b><b>ИЗМЕРЕНИЕ OTR И WVTR ПОКРЫТОЙ ПРОБИРКИ</b>
ID покрытия
Мощность (ватт)
O-Si
Поток O-Si (см<sup>3</sup>/мин)
Поток O<sub>2</sub>(см<sup>3</sup>/мин)
Время (с)
OTR (см<sup>3</sup>/пробирка.сутки)
WVTR (мг/пробирка.сутки)
Непокрытыйконтроль
0,0078
3,65
SiO<sub>x</sub>
50
HMDSO
6
90
3
0,0035
1,95
<b>Таблица 2</b><b>ПРОДОЛЖЕНИЕ</b>
ID покрытия
BIF(OTR)
BIF(WVTR)
Непокрытый контроль
--
--
SiO<sub>x</sub>
2,2
1,9
<b>Таблица 2A</b><b>OTR ПОКРЫТОЙ ПРОБИРКИ PET С ДЕФЕКТАМИ МЕХАНИЧЕСКИХ ЦАРАПИН</b>
Пример
O-Si
Мощность (ватт)
Поток O-Si (см<sup>3</sup>/мин)
Поток O<sub>2</sub> (см<sup>3</sup>/мин)
Время обработки (с)
Длина механической царапины (мм)
OTR (см<sup>3</sup>/пробирка.сутки)*
OTR BIF
Непокрытый контроль
0,0052
По изобретению
HMDSO
50
6
90
3
0
0,0014
3,7
По изобретению
HMDSO
50
6
90
3
1
0,0039
1,3
По изобретению
HMDSO
50
6
90
3
2
0,0041
1,3
По изобретению
HMDSO
50
6
90
3
10
0,0040
1,3
По изобретению
HMDSO
50
6
90
3
20
0,0037
1,4
* среднее двух пробирок
<b>Таблица 3</b><b>ИЗМЕРЕНИЕ OTR И WVTR ПОКРЫТОГО ЦИЛИНДРА ШПРИЦА</b>
Пример
Покрытие шприца
Композиция O-Si
Мощность(ватт)
Скорость потока O-Si(см<sup>3</sup>/мин)
Скорость потока O<sub>2</sub>(см<sup>3</sup>/мин)
Время покрытия(с)
OTR (см<sup>3</sup>/цилиндр.сутки)
WVTR (мг/цилиндр.сутки)
BIF(OTR)
BIF(WVTR)
A
Непокрытый контроль
0,032
0,12
B
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
44
6
90
7
0,025
0,11
1,3
1,1
C
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
44
6
105
7
0,021
0,11
1,5
1,1
D
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
50
6
90
7
0,026
0,10
1,2
1,2
E
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
50
6
90
14
0,024
0,07
1,3
1,7
F
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
52
6
97,5
7
0,022
0,12
1,5
1,0
G
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
61
6
105
7
0,022
0,11
1,4
1,1
H
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDSO
61
6
120
7
0,024
0,10
1,3
1,2
I
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDZ
44
6
90
7
0,022
0,10
1,5
1,3
J
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDZ
61
6
90
7
0,022
0,10
1,5
1,2
K
SiO<sub>X</sub> пример по изобретению
HMDZ
61
6
105
7
0,019
0,10
1,7
1,2
<b>Таблица 4</b><b>ТОЛЩИНА ПОКРЫТИЯ SIO</b><sub>x</sub><b> (НАНОМЕТРЫ), ОПРЕДЕЛЕННАЯ С ПОМОЩЬЮ TEM</b>
Образец
O-Si
Толщина (нм)
Мощность (ватт)
HMDSOСкорость потока (см<sup>3</sup>/мин)
Скорость потока кислорода (см<sup>3</sup>/мин)
Пример по изобретению A
HMDSO
25-50
39
6
60
Пример по изобретению B
HMDSO
20-35
39
6
90
<b>Таблица 5</b><b>АТОМНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (В КРУГЛЫХ СКОБКАХ, КОНЦЕНТРАЦИИ В ПРОЦЕНТАХ, НОРМАЛИЗИРОВАННЫЕ К 100% ОПРЕДЕЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ)</b>
Образец
Плазменное покрытие
Si
O
C
Непокрытая пробирка PET - сравнительный пример
-
0,08 (4,6)
1(31,5)
2,7(63,9)
Полиэтилентерефталат (расчетное)
-
1(28,6)
2,5(71,4)
Покрытая пробирка PET - пример по изобретению
SiO<sub>x</sub>
1(39,1)
2,4(51,7)
0,57(9,2)
<b>Таблица 6</b><b>СТЕПЕНЬ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЫ В ПОЛОМ КАТОДЕ</b>
Образец
Мощность
Время
Воспламенение плазмы в полом катоде
Результат окрашивания
A
25 ватт
7 с
Не наблюдается воспламенения в газовом впуске 310, воспламенение в суженной зоне 292
хорошее
B
25 ватт
7 с
Воспламенение в газовом впуске 310 и суженной зоне 292
слабое
C
8 ватт
9 с
Не наблюдается воспламенения в газовом впуске 310, воспламенение в суженной зоне 292
лучше
D
30 ватт
5 с
Не наблюдается воспламенения при газовом впуске 310 или суженной зоне 292
наилучшее
<b>Таблица 7</b><b>СКОРОСТЬ ПОТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ СТЕКЛЯННЫХ ПРОБИРОК</b>
Стеклянная пробирка
Прогон №1 (мкг/мин)
Прогон №2 (мкг/мин)
Среднее (мкг/мин)
1
1,391
1,453
1,422
2
1,437
1,243
1,34
3
1,468
1,151
1,3095
4
1,473
1,019
1,246
5
1,408
0,994
1,201
6
1,328
0,981
1,1545
7
разбита
разбита
разбита
8
1,347
0,909
1,128
9
1,171
0,91
1,0405
10
1,321
0,946
1,1335
11
1,15
0,947
1,0485
12
1,36
1,012
1,186
13
1,379
0,932
1,1555
14
1,311
0,893
1,102
15
1,264
0,928
1,096
Среднее
1,343
1,023
1,183
Максимум
1,473
1,453
1,422
Минимум
1,15
0,893
1,0405
Максимум-минимум
0,323
0,56
0,3815
Станд. откл.
0,097781
0,157895
0,1115087
<b>Таблица 8</b><b>СКОРОСТЬ ПОТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОБИРОК PET</b>
НепокрытаяPET
Прогон №1 (мкг/мин)
Прогон №2 (мкг/мин)
Среднее (мкг/мин)
1
10,36
10,72
10,54
2
11,28
11,1
11,19
3
11,43
11,22
11,325
4
11,41
11,13
11,27
5
11,45
11,17
11,31
6
11,37
11,26
11,315
7
11,36
11,33
11,345
8
11,23
11,24
11,235
9
11,14
11,23
11,185
10
11,1
11,14
11,12
11
11,16
11,25
11,205
12
11,21
11,31
11,26
13
11,28
11,22
11,25
14
10,99
11,19
11,09
15
11,3
11,24
11,27
Среднее
11,205
11,183
11,194
Максимум
11,45
11,33
11,345
Минимум
10,36
10,72
10,54
Максимум-минимум
1,09
0,61
0,805
Станд. откл.
0,267578
0,142862
0,195121
<b>Таблица 9</b><b>СКОРОСТЬ ПОТОКА ДЛЯ ПРОБИРОК, ПОКРЫТЫХ SiO</b><sub>x</sub>
ПокрытаяPET
Прогон №1 (мкг/мин)
Прогон №2 (мкг/мин)
Среднее (мкг/мин)
1
6,834
6,655
6,7445
2
9,682
9,513
Выбросы
3
7,155
7,282
7,2185
4
8,846
8,777
Выбросы
5
6,985
6,983
6,984
6
7,106
7,296
7,201
7
6,543
6,665
6,604
8
7,715
7,772
7,7435
9
6,848
6,863
6,8555
10
7,205
7,322
7,2635
11
7,61
7,608
7,609
12
7,67
7,527
7,5985
13
7,715
7,673
7,694
14
7,144
7,069
7,1065
15
7,33
7,24
7,285
Среднее
7,220
7,227
7,224
Максимум
7,715
7,772
7,7435
Минимум
6,543
6,655
6,604
Максимум-минимум
1,172
1,117
1,1395
Станд. откл.
0,374267
0,366072
0,365902
<b>Таблица 10</b><b>ИЗМЕРЕНИЕ НАТЯЖЕНИЯ СМАЧИВАНИЯ ПОКРЫТЫХ И НЕПОКРЫТЫХ ПРОБИРОК</b>
Пример
Покрытие пробирки
Натяжение смачивания(дин/см)
Эталон
Непокрытое стекло
72
Пример по изобретению
Пробирка PET, покрытая SiO<sub>X </sub>согласно протоколу SiO<sub>X</sub>
60
Сравнительный пример
Непокрытая PET
40
Пример по изобретению
Пробирка PET, покрытая согласно протоколу гидрофобного покрытия
34
Сравнительный пример
Стекло (+силиконовая жидкость) стеклянный шприц, часть №.
30
<b>Таблица 11</b><b>МАССА ВТЯНУТОЙ ВОДЫ (ГРАММЫ)</b>
Время нахождения под давлением (дни)
Пробирка
0
27
46
81
108
125
152
231
BD PET(коммерческий контроль)
3,0
1,9
1,0
Непокрытая PET(внутренний контроль)
4,0
3,1
2,7
SiO<sub>X</sub>-покрытая PET(пример по изобретению)
4,0
3,6
3,3
<b>Таблица 12</b><b>РАССЧИТАННАЯ НОРМАЛИЗОВАННАЯ СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ОСЛАБЛЕНИЯ ВАКУУМА И ВРЕМЯ ПОТЕРИ ДО 10% ВАКУУМА</b>
Пробирка
Нормализованная средняя скорость ослабления (изменение мл/исходный мл. дни)
Время потери до 10% (месяцы) - ускоренное
BD PET(коммерческий контроль)
0,0038
0,9
Непокрытая PET(внутренний контроль)
0,0038
0,9
SiO<sub>x</sub>-покрытая PET (пример по изобретению)
0,0018
1,9
<b>Таблица 13</b><b>ЦИЛИНДРЫ ШПРИЦА СО СМАЗЫВАЮЩИМ ПОКРЫТИЕМ, АНГЛИЙСКИЕ ЕДИНИЦЫ</b>
Образец
Мощность (ватт)
ПотокO-Si (см<sup>3</sup>/мин)
Поток O<sub>2</sub> (см<sup>3</sup>/мин)
Время (с)
Средняя сила (фунт)
Станд. откл.
Стекло с силиконом
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
0,58
0,03
Непокрытая COC
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
3,04
0,71
A
11
6
0
7
1,09
0,27
B
17
6
0
14
2,86
0,59
C
33
6
0
14
3,87
0,34
D
6
6
90
30
2,27
0,49
Непокрытая COC
-
-
-
-
3,9
0,6
SiO<sub>x</sub> на COC
4,0
1,2
E
11
1,25
0
5
2,0
0,5
F
11
2,5
0
5
2,1
0,7
G
11
5
0
5
2,6
0,6
H
11
2,5
0
10
1,4
0,1
I
22
5
0
5
3,1
0,7
J
22
2,5
0
10
3,3
1,4
K
22
5
0
5
3,1
0,4
<b>Таблица 13</b><b>ЦИЛИНДРЫ ШПРИЦА СО СМАЗЫВАЮЩИМ ПОКРЫТИЕМ, МЕТРИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ</b>
Образец
Мощность (ватт)
ПотокO-Si (см<sup>3</sup>/мин)
Поток O<sub>2</sub> (см<sup>3</sup>/мин)
Время (с)
Средняя сила (кг)
Станд. откл.
Стеклянный шприц с распыленным силиконом
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
0,26
0,01
Непокрытая COC
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
Без покрытия
1,38
0,32
A
11
6
0
7
0,49
0,12
B
17
6
0
14
1,29
0,27
C
33
6
0
14
1,75
0,15
D
6
6
90
30
1,03
0,22
Непокрытая COC
-
-
-
1,77
0,27
SiO<sub>x</sub> на COC, по протоколу
1,81
0,54
E
11
1,25
-
5
0,91
0,23
F
11
2,5
-
5
0,95
0,32
G
11
5
-
5
1,18
0,27
H
11
2,5
-
10
0,63
0,05
I
22
5
-
5
1,40
0,32
J
22
2,5
-
10
1,49
0,63
K
22
5
-
5
1,40
0,18
<b>Таблица 14</b><b>ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ПОРШНЯ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ HMDSO И OMCTS</b>
Пример
Описание
Мономер
Время покрытия(с)
Скорость потока покрытияSi-O (см<sup>3</sup>/мин)
Мощность дляпокрытия(ватт)
Максимальная сила(фунт, кг)
Нормализо-ванная максимальная сила
A
Непокрытый контроль
3,3, 1,5
1,0
B
Покрытие HMDSO
HMDSO
7
6
8
4,1, 1,9
1,2
C
Смазывающее покрытие OMCTS
OMCTS
7
6
8
1,1, 0,5
0,3
D
Непокрытый контроль
3,9, 1,8
1,0
E
Смазывающее покрытие OMCTS
OMCTS
7
6
11
2,0, 0,9
0,5
F
Двухслойное покрытие
1 COC цилиндр шприца+SiO<sub>x</sub>
14
6
50
2 смазыва-ющее покрытие OMCTS
7
6
8
2,5, 1,1
0,6
G
Смазывающее покрытие OMCTS
OMCTS
5
1,25
11
2, 0,9
0,5
H
Смазывающее покрытие OMCTS
OMCTS
10
1,25
11
1,4, 0,6
0,4
<b>Таблица 15</b><b>ИЗМЕРЕНИЯ OTR И WVTR (ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ)</b>
Образец
OTR(см<sup>3</sup>/цилиндр.сутки)
WVTR(грамм/цилиндр.сутки)
COC шприц - сравнительный пример
4,3 X
3,0 Y
PvDC-COC слоистый COC шприц - пример по изобретению
X
Y
<b>Таблица 16</b><b>ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ PET ПРОБИРОК, ПОКРЫТЫХ SiO</b><sub>x</sub><b>(НОРМАЛИЗОВАНО К НЕПОКРЫТОЙ ПРОБИРКЕ PET)</b>
Образец
Время покрытия
Среднее поглощение(при 615 нм)
Повторы
Станд. откл.
Эталон (непокрытая)
-
0,002-0,014
4
По изобретению A
3 сек
0,021
8
0,001
По изобретению B
2×3 сек
0,027
10
0,002
По изобретению C
3×3 сек
0,033
4
0,003
<b>Таблица 17</b><b>АТОМНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ В ПРОЦЕНТАХ, НОРМАЛИЗОВАНО К 100% ОПРЕДЕЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ)</b>
Образец
Плазменное покрытие
Si
O
C
Цилиндр шприца COC, покрытый на основе HMDSO
Si<sub>w</sub>O<sub>x</sub>C<sub>y</sub>
0,76 (22,2)
1 (33,4)
3,7 (44,4)
Цилиндр шприца COC, покрытый на основе OMCTS
Si<sub>w</sub>O<sub>x</sub>C<sub>y</sub>
0,46 (23,6)
1(28)
4,0 (48,4)
HMDSO Мономер - расчетное
Si<sub>2</sub>OC<sub>6</sub>
2(21,8)
1 (24,1)
6(54,1)
OMCTS Мономер - расчетное
Si<sub>4</sub>O<sub>4</sub>C<sub>8</sub>
1(42)
1 (23,2)
2(34,8)
<b>Таблица 18</b><b>ЛЕТУЧИЕ КОМПОНЕНТЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗА ИЗ ШПРИЦА</b>
Мономер покрытия
Me<sub>3</sub>SiOH (нг/измерение)
Олигомеры SiOMe более высокого порядка (нг/измерение)
Непокрытый шприц COC - сравнительный пример
Непокрыт
Не обнаружено
Не обнаружено
Шприц COC, покрытый на основе HMDSO - сравнительный пример
HMDSO
58
Не обнаружено
Шприц COC, покрытый на основе OMCTS - пример по изобретению
OMCTS
Не обнаружено
26
<b>Таблица 19</b><b>ПЛОТНОСТЬ ПЛАЗМЕННОГО ПОКРЫТИЯ ИЗ ОПРЕДЕЛЕНИЯ XRR</b>
Образец
Слой
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Сапфир, покрытый на основе HMDSO - сравнительный пример
Si<sub>w</sub>O<sub>x</sub>C<sub>y</sub>H<sub>z</sub>
1,21
Сапфир, покрытый на основе OMCTS - пример по изобретению
Si<sub>w</sub>O<sub>x</sub>C<sub>y</sub>H<sub>z</sub>
1,46
<b>Таблица 20</b><b>ТОЛЩИНА ПОКРЫТИЙ PECVD С ПОМОЩЬЮ TEM</b>
ID Образца
TEMТолщина I
TEMТолщина II
TEMТолщина III
Протокол для формования COC цилиндра шприца; протокол для покрытия внутренней части COC цилиндра шприца SiO<sub>x</sub>
164 нм
154 нм
167 нм
Протокол для формования COC цилиндра шприца; протокол покрытия внутренней части COC цилиндра шприца смазывающим покрытием OMCTS
55 нм
48 нм
52 нм
Протокол дляформования пробирки PET; протокол для покрытия внутренней части пробирки SiO<sub>x</sub>
28 нм
26 нм
30 нм
Протокол дляформования пробирки PET (непокрытой)
--
--
--
<b>Таблица 21</b><b>ХАРАКТЕРИСТИКА СМАЗЫВАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ OMCTS (АНГЛИЙСКИЕ ЕДИНИЦЫ)</b>
Образец
Среднее поршневое усилие (фунт)*
Процент снижения силы (против непокрытого)
Мощность (ватт)
Поток OMCTS (см<sup>3</sup>/мин)
Сравнительный (без покрытия)
3,99
--
-
-
Образец A
1,46
63%
14
0,75
Образец B
1,79
55%
11
1,25
Образец C
2,09
48%
8
1,75
Образец D
2,13
47%
14
1,75
Образец E
2,13
47%
11
1,25
Образец F
2,99
25%
8
0,75
* среднее 4 повторов
<b>Таблица 21</b><b>ХАРАКТЕРИСТИКА СМАЗЫВАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ OMCTS</b><b>(МЕТРИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ)</b>
Образец
Среднее поршневое усилие (кг)*
Процент снижения силы (против непокрытого)
Мощность (ватт)
Поток OMCTS (см<sup>3</sup>/мин)
Сравнительный (без покрытия)
1,81
--
-
-
Образец A
0,66
63%
14
0,75
Образец B
0,81
55%
11
1,25
Образец C
0,95
48%
8
1,75
Образец D
0,96
47%
14
1,75
Образец E
0,96
47%
11
1,25
Образец F
1,35
25%
8
0,75
Вышеописанные измерения силы являются средним для 4 образцов.
В следующем перечне, например, ссылаясь на Фиг. 59-62, описаны примерные варианты осуществления данного изобретения. Несмотря на то, что в перечне ниже используются формулировки “пункт” или “пункты”, стоит отметить, что перечисление ниже относится к примерным вариантам осуществления, но не к формуле изобретения.
I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СОСУДА С МНОЖЕСТВОМ РАБОЧИХ СТАНЦИЙ И МНОЖЕСТВОМ ДЕРЖАТЕЛЕЙ СОСУДА
1. Система обработки сосуда 20, включающая:
первую рабочую станцию 5501, 24, 26, 28, 30, сконфигурированную для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность;
вторую рабочую станцию 5502, 24, 26, 28, 30, размещенную на расстоянии от первой рабочей станции и сконфигурированную для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность;
многообразие держателей сосуда 38, каждый держатель сосуда включает прорезь для сосуда 92, сконфигурированную принимать и устанавливать отверстие сосуда для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции; и
конвейер 70, 72, 74 для транспортировки группы держателей сосуда и установленных сосудов от первой рабочей станции ко второй рабочей станции для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на второй рабочей станции.
2. Изобретение по п. 1, дополнительно включающее третью рабочую станцию 5503, размещенную на расстоянии от первой и второй рабочих станций и сконфигурированную для обработки сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность (см., например, Фиг. 60).
3. Изобретение по п. 2, где конвейер сконфигурирован для транспортировки группы держателей сосуда и установленных сосудов от второй рабочей станции к третьей рабочей станции для обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на третьей рабочей станции.
4. Изобретение по любому одному из пунктов 1-3, в котором один или несколько держателей сосуда дополнительно включают вакуум-провод для удаления газа из сосуда, установленного на одной или более прорезях для сосуда.
5. Изобретение по любому одному из пунктов 1-4, в котором один или несколько держателей сосуда дополнительно включают отверстие для вакуумирования, сообщающееся между вакуум-проводом и внешним источником вакуума.
6. Изобретение по любому одному из пунктов 1-5, в котором одно или несколько отверстий для вакуумирования имеют кольцевое уплотнение для приема и образования уплотнения по отношению к внешнему источнику вакуума.
7. Изобретение по любому одному из пунктов 1-6, в котором один или несколько держателей сосуда дополнительно включают канал для впуска газа для перенесения газа в сосуд, установленный на одной или нескольких прорезях для сосуда.
8. Изобретение по любому одному из пунктов 1-7, в котором один или несколько держателей сосуда дополнительно включают композитный канал для впуска газа и отверстие для вакуумирования, сообщающееся с одной или несколькими прорезями для сосуда, соответственно, для перенесения газа в и удаления газа из сосуда, установленного на одной или нескольких прорезях для сосуда.
9. Изобретение по любому одному из пунктов 1-8, в котором один или несколько держателей сосуда изготовлены из термопластичного материала.
10. Изобретение по любому одному из пунктов 1-9, в котором одна или несколько прорезей для сосуда имеет уплотняющий элемент для приема и образования уплотнения с отверстием сосуда.
10a. Изобретение по п. 10, в котором уплотняющий элемент представляет собой кольцевое уплотнение.
11. Изобретение по любому одному из пунктов 1-10a, где рабочая станция сконфигурирована для инспектирования внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
12. Изобретение по любому одному из пунктов 1-11, где рабочая станция сконфигурирована для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
13. Изобретение по любому одному из пунктов 1-12, где рабочая станция сконфигурирована для инспектирования поверхности на наличие дефектов.
14. Изобретение по любому одному из пунктов 176-13, где рабочая станция сконфигурирована для измерения потери давления воздуха через стенку сосуда.
15. Изобретение по любому одному из пунктов 1-14, в котором рабочая станция включает несущую поверхность для поддержания одного или нескольких держателей сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда на рабочей станции.
16. Изобретение по любому одному из пунктов 1-15, в котором другая рабочая станция включает вторую несущую поверхность для поддержания одного или нескольких держателей сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда на другой рабочей станции.
17. Изобретение по любому одному из пунктов 1-16, в котором другая рабочая станция включает третью несущую поверхность для поддержания одного или нескольких держателей сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда через одну или несколько прорезей для сосуда на другой рабочей станции.
18. Изобретение по любому одному из пунктов 1-17, дополнительно включающее третью рабочую станцию, размещенную на расстоянии от первой и второй рабочих станций, для обработки сосудов.
19. Изобретение по п. 18, дополнительно включающее четвертую рабочую станцию, размещенную на расстоянии от первой, второй и третьей рабочих станций, для обработки сосудов.
20. Изобретение по п. 19, дополнительно включающее пятую рабочую станцию, размещенную на расстоянии от первой, второй, третьей и четвертой рабочих станций, для обработки сосудов.
21. Изобретение по п. 20, дополнительно включающее шестую рабочую станцию, размещенную на расстоянии от первой, второй, третьей, четвертой и пятой рабочих станций, для обработки сосудов.
22. Изобретение по любому одному из пунктов 1-21, дополнительно включающее конвейер для транспортировки одного или нескольких держателей сосудов и установленных сосудов от второй рабочей станции к третьей рабочей станции.
23. Изобретение по п. 22, дополнительно включающее конвейер для транспортировки одного или нескольких держателей сосудов и установленных сосудов от третьей рабочей станции к четвертой рабочей станции.
24. Изобретение по любому одному из пунктов 23, дополнительно включающее конвейер для транспортировки одного или нескольких держателей сосудов и установленных сосудов от четвертой рабочей станции к пятой рабочей станции.
25. Изобретение по любому одному из пунктов 24, дополнительно включающее конвейер для транспортировки одного или нескольких держателей сосудов и установленных сосудов от пятой рабочей станции к шестой рабочей станции.
26. Изобретение по любому одному из пунктов 1-25, дополнительно включающее устройство для нанесения покрытия для образования покрытия на внутренней стороне сосуда через одну или несколько прорезей для сосуда на рабочей станции.
27. Изобретение по любому одному из пунктов 1-26, в котором рабочая станция включает аппарат PECVD.
28. Изобретение по п. 27, в котором аппарат PECVD включает:
внутренний электрод, расположенный так, чтобы сообщаться в жидкостной связи с внутренней стороной сосуда, установленного на держателе сосуда;
внешний электрод, имеющий внутреннюю часть, размещенную для приема сосуда, установленного на держателе сосуда;
источник питания, подающий переменный ток к внутреннему и внешнему электродам с образованием плазмы внутри сосуда, установленного на держателе сосуда;
источник вакуума для вакуумирования внутренней стороны сосуда, сосуд ограничен вакуум-камерой;
источник газа-реагента; и
газопривод для подачи газа-реагента от источника газа-реагента в сосуд, установленный на держателе сосуда.
29. Изобретение по п. 28, в котором внутренний электрод входит в сосуд.
30. Изобретение по п. 28, в котором внутренний электрод размещен снаружи сосуда.
31. Изобретение по п. 28 или 30, в котором внутренний электрод размещен в держателе сосуда.
32. Изобретение по п. 28, в котором внутренний электрод представляет собой зонд, имеющий дистальную часть, размещенную, чтобы проходить главным образом концентрически в сосуд, установленный на держателе сосуда.
33. Изобретение по п. 28 или 32, в котором газопривод находится в дистальной части внутреннего электрода.
34. Изобретение по п. 28, 32 или 33, дополнительно включающее источник газа-реагента и проход внутри внутреннего электрода для перенесения газа-реагента от источника газа-реагента к дистальной части внутреннего электрода.
35. Изобретение по п. 34, в котором дистальная часть внутреннего электрода включает удлиненную пористую боковую стенку, окружающую проход внутри внутреннего электрода, для высвобождения, по меньшей мере, части газа-реагента в сторону от прохода.
36. Изобретение по п. 35, в котором наружный диаметр внутреннего электрода составляет, по меньшей мере, на 50% больше, чем латерально смежный внутренний диаметр сосуда.
37. Изобретение по п. 35, в котором наружный диаметр внутреннего электрода составляет, по меньшей мере, на 60% больше, чем латерально смежный внутренний диаметр сосуда.
38. Изобретение по п. 35, в котором наружный диаметр внутреннего электрода составляет, по меньшей мере, на 70% больше, чем латерально смежный внутренний диаметр сосуда.
39. Изобретение по п. 35, в котором наружный диаметр внутреннего электрода составляет, по меньшей мере, на 80% больше, чем латерально смежный внутренний диаметр сосуда.
40. Изобретение по п. 35, в котором наружный диаметр внутреннего электрода составляет, по меньшей мере, на 90% больше, чем латерально смежный внутренний диаметр сосуда.
41. Изобретение по п. 35, в котором наружный диаметр внутреннего электрода составляет, по меньшей мере, на 95% больше, чем латерально смежный внутренний диаметр сосуда.
42. Изобретение по любому одному из пунктов 28-34, дополнительно включающее источник газа-носителя и проход внутри внутреннего электрода для перенесения газа-носителя от источника газа-носителя к дистальной части внутреннего электрода.
43. Изобретение по любому одному из пунктов 28-42, дополнительно включающее выдвигающее и отводящее устройство внутреннего электрода для помещения и удаления внутреннего электрода из держателя сосуда.
44. Изобретение по любому одному из пунктов 28-43, дополнительно включающее группу из, по меньшей мере, двух внутренних электродов, где выдвигающее и отводящее устройство внутреннего электрода сконфигурированы для помещения и удаления внутреннего электрода группы из держателя сосуда.
45. Изобретение по п. 44, в котором выдвигающее и отводящее устройство внутреннего электрода сконфигурировано для перемещения внутреннего электрода между полностью задвинутым положением, промежуточным положением и отведенным положением по отношению к держателю сосуда.
46. Изобретение по п. 44 или 45, дополнительно включающее привод внутреннего электрода, действующий совместно с выдвигающим и отводящим устройством внутреннего электрода для удаления первого внутреннего электрода из его выдвинутого положения в его отведенное положение, замещающий вторым внутренним электродом первый внутренний электрод и выдвигающий второй внутренний электрод в его выдвинутое положение.
47. Изобретение по п. 28, 32, 33, 34 или 42, в котором внешний электрод является в общем цилиндрическим и размещен, чтобы проходить в основном концентрически вокруг сосуда, установленного на держателе сосуда.
48. Изобретение по любому одному из пунктов 28-47, в котором внешний электрод включает торцевую заглушку.
49. Изобретение по п. 48, в котором зазор, определенный между торцевой заглушкой и дистальным концом сосуда, установленного на держателе сосуда, является, главным образом, постоянным.
50. Изобретение по любому одному из пунктов 28-49, в котором зазор, определенный между внешним электродом и сосудом, установленным на держателе сосуда, является, главным образом, постоянным.
51. Изобретение по любому одному из пунктов 1-50, дополнительно включающее детектор, сконфигурированный для помещения внутрь сосуда через одну или несколько прорезей для сосуда на рабочей станции для детектирования состояния внутренней поверхности сосуда.
52. Изобретение по любому одному из пунктов 1-51, дополнительно включающее детектор, расположенный на рабочей станции за пределами сосуда.
53. Изобретение по любому одному из пунктов 1-52, дополнительно включающее источник энергии на рабочей станции для направления энергии внутрь через стенку сосуда и внутреннюю поверхность сосуда для детектирования с помощью детектора.
54. Изобретение по любому одному из пунктов 1-53, дополнительно включающее источник энергии на рабочей станции для направления энергии к стенке сосуда и отражения энергии от, по меньшей мере, одного из покрытий на поверхности стенки и поверхности стенки.
55. Изобретение по любому одному из пунктов 1-54, дополнительно включающее источник энергии на рабочей станции для направления энергии наружу через стенку сосуда и внутреннюю поверхность сосуда для детектирования с помощью детектора.
56. Изобретение по любому одному из пунктов 1-55, включающее источник энергии, сконфигурированный для помещения в сосуд через отверстие сосуда.
57. Изобретение по любому одному из пунктов 51-56, где детектор сконфигурирован для детектирования состояния внутренней поверхности сосуда в многочисленных близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
58. Изобретение по любому одному из пунктов 51-57, в котором детектор размещен для получения энергии от источника энергии.
59. Изобретение по любому одному из пунктов 1-58, дополнительно включающее захват на рабочей станции для удаления сосуда из одного или нескольких держателей сосудов после обработки внутренней поверхности установленного сосуда на второй рабочей станции.
II. ДЕРЖАТЕЛИ СОСУДА
II.A.
60. Переносной держатель сосуда для закрепления и транспортировки по конвейеру сосуда, имеющего отверстие, во время обработки сосуда, держатель сосуда включает:
прорезь для сосуда, сконфигурированную для установки отверстия сосуда во взаимно сообщающемся отношении;
вторую прорезь, сконфигурированную для подачи газа извне или выпуска газа;
канал для пропускания одного или нескольких газов между отверстием сосуда, установленного на прорезь для сосуда, и второй прорезью; и
переносимую конвейером раму, к которой прорезь для сосуда, вторая прорезь и канал присоединены в, главным образом, жесткой взаимосвязи;
переносной держатель сосуда, весящий менее пяти фунтов.
II.B.
61. Переносной держатель сосуда для закрепления и транспортировки по конвейеру сосуда, имеющего отверстие, во время обработки сосуда, держатель сосуда включает:
прорезь для сосуда, сконфигурированную для приема отверстия сосуда в уплотненном, взаимно сообщающемся отношении;
вакуум-провод для удаления газа через прорезь для сосуда из сосуда, установленного на прорезь для сосуда;
отверстие для вакуумирования, сконфигурированное для сообщения между вакуум-проводом и внешним источником вакуума; и
переносимую конвейером раму, к которой прорезь для сосуда, вакуум-провод и отверстие для вакуумирования присоединены в, главным образом, жесткой взаимосвязи;
переносной держатель сосуда, весящий менее пяти фунтов.
62. Изобретение по п. 61, в котором прорезь для сосуда имеет уплотняющий элемент для приема и образования уплотнения с отверстием сосуда.
62a. Изобретение по п. 61, в котором уплотняющий элемент представляет собой кольцевое уплотнение.
63. Изобретение по любому одному из пунктов 61-62a, в котором отверстие для вакуумирования имеет кольцевое уплотнение для приема и образования уплотнения по отношению к внешнему источнику вакуума.
64. Изобретение по любому одному из пунктов 61-63, в котором канал для впуска газа имеет кольцевое уплотнение для приема и образования уплотнения по отношению к газовому вводу.
65. Изобретение по любому одному из пунктов 61-64, в котором отверстие для вакуумирования дополнительно сконфигурировано, чтобы функционировать как канал для впуска газа, сообщающийся с прорезью для сосуда для перенесения газа в сосуд, установленный на прорезь для сосуда.
66. Изобретение по любому одному из пунктов 61-65, в котором рама изготовлена из термопластичного материала.
67. Изобретение по любому одному из пунктов 61-66, дополнительно включающее канал для впуска газа, главным образом, жестко присоединенный к переносимой конвейером раме и сконфигурированный для переноса газа в сосуд, установленный на прорезь для сосуда.
II.C. ДЕРЖАТЕЛЬ СОСУДА, ВКЛЮЧАЮЩИЙ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
68. Держатель сосуда для приема открытого конца сосуда, имеющий, главным образом, цилиндрическую стенку, смежную с открытым концом, включающий:
в основном цилиндрическую внутреннюю поверхность, подогнанную по размерам для приема цилиндрической стенки сосуда;
первый кольцевой паз в и соосный с в основном цилиндрической внутренней поверхностью, первый кольцевой паз имеет отверстие на в основном цилиндрической внутренней поверхности и нижнюю стенку, размещенную на расстоянии радиально от в основном цилиндрической внутренней поверхности; и
первый уплотняющий элемент, расположенный в первом кольцевом пазу и подогнанный по размерам, относительно первого кольцевого паза, чтобы в норме проходить радиально через отверстие и быть радиально зажатым снаружи сосудом, принимаемым в основном цилиндрической внутренней поверхностью с образованием уплотнения между сосудом и нижней стенкой первого кольцевого паза.
68a. Держатель сосуда по п. 68, в котором уплотняющий элемент представляет собой кольцевое уплотнение.
69. Держатель сосуда по п. 68, дополнительно включающий радиально проходящий упор, смежный с в основном цилиндрической внутренней поверхностью, к которой открытый конец сосуда можно пристыковать.
70. Держатель сосуда по п. 68 или 69, дополнительно включающий первые верхние и нижние боковые стенки, расположенные между отверстием и нижней стенкой первого кольцевого паза, первые боковые стенки размещены для стыковки относительно первого кольцевого уплотнения, когда на первое кольцевое уплотнение радиально оказывается давление снаружи сосудом.
71. Держатель сосуда по любому одному из пп. 68-70, в котором первое кольцевое уплотнение, когда не напряжено, имеет диаметр поперечного сечения больше, чем радиальная глубина первого в основном кольцевого паза.
72. Держатель сосуда по любому из пп. 68-71, дополнительно включающий
второй кольцевой паз в и соосный с в основном цилиндрической внутренней поверхностью и размещенный на расстоянии аксиально от первого кольцевого паза, второй кольцевой паз, имеющий отверстие на в основном цилиндрической внутренней поверхности и нижнюю стенку, размещенную на расстоянии радиально от в основном цилиндрической внутренней поверхности; и
второе кольцевое уплотнение, расположенное во втором кольцевом пазе и подогнанное по размерам относительно второго кольцевого паза, чтобы в норме проходить радиально через отверстие и быть радиально зажатым снаружи сосудом, принимаемым в основном цилиндрической внутренней поверхностью с образованием уплотнения между сосудом и стенкой дна кольцевого паза.
73. Держатель сосуда по п. 72, дополнительно включающий первые верхние и нижние боковые стенки, расположенные между отверстием и нижней стенкой второго кольцевого паза, вторые боковые стенки, размещенные для стыковки со вторым кольцевым уплотнением, когда второе кольцевое уплотнение зажато радиально снаружи сосудом.
74. Держатель сосуда по любому одному из пп. 72-73, в котором второе кольцевое уплотнение, когда не напряжено, имеет диаметр поперечного сечения больше, чем радиальная глубина первого в основном кольцевого паза.
75. Держатель сосуда по любому из пп. 69-74, дополнительно включающий источник вакуума в упоре, размещенный для создания вакуума в сосуде, установленном в держателе сосуда с его отверстием, обращенным к упору.
76. Держатель сосуда по любому из пп. 69-75, дополнительно включающий источник технологического газа в упоре, расположенный для сообщения с внутренней стороной сосуда, установленного в держателе сосуда с его отверстием, обращенным к упору.
III. СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СОСУДОВ - ОБРАБОТКА СОСУДОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ДЕРЖАТЕЛЯХ СОСУДА
III.A. Транспортирование держателей сосуда к рабочим станциям
77. Способ обработки сосуда, способ включает:
обеспечение первой рабочей станции для обработки сосудов;
обеспечение второй рабочей станции, размещенной на расстоянии от первой рабочей станции для обработки сосудов;
обеспечение сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность;
обеспечение держателя сосуда, включающего прорезь для сосуда;
установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда;
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции;
транспортирование держателя сосуда и установленного сосуда от первой рабочей станции ко второй рабочей станции; и
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на второй рабочей станции.
78. Изобретение по п. 77, в котором сосуд является в общем трубчатым.
79. Изобретение по любому одному из пунктов 77 или 78, в котором отверстие находится на одном конце сосуда.
80. Изобретение по любому одному из пунктов 77-79, в котором сосуд изготовлен из термопластичного материала.
81. Изобретение по любому одному из пунктов 77-80, в котором сосуд изготовлен из полиэтилентерефталата.
82. Изобретение по любому одному из пунктов 77-80, в котором сосуд изготовлен из полиолефина.
83. Изобретение по любому одному из пунктов 77-80, в котором сосуд изготовлен из полипропилена.
84. Изобретение по любому одному из пунктов 77-83, в котором сосуд изготовлен из стекла.
85. Изобретение по любому одному из пунктов 77-84, в котором сосуд изготовлен из боросиликатного стекла.
86. Изобретение по любому одному из пунктов 77-85, в котором сосуд изготовлен из натриево-известкового стекла.
87. Изобретение по любому одному из пунктов 77-86, в котором сосуд изготовлен из кварцевого стекла.
88. Изобретение по любому одному из пунктов 77-87, в котором сосуд является достаточно прочным, чтобы выдерживать, главным образом, полный внутренний вакуум, главным образом, без деформации, когда подвергается внешнему давлению 760 торр.
89. Изобретение по любому одному из пунктов 77-88, в котором сосуд обеспечен с помощью его отливания под давлением.
90. Изобретение по любому одному из пунктов 77-88, в котором сосуд обеспечен с помощью его выдувания в форме.
91. Изобретение по любому одному из пунктов 77-90, в котором сосуд обеспечен с помощью закрытия конца пробирки.
92. Изобретение по любому одному из пунктов 77-91, в котором держатель сосуда дополнительно включает вакуум-провод для удаления газа из сосуда, установленного на прорезь для сосуда.
93. Изобретение по п. 92, в котором держатель сосуда дополнительно включает отверстие для вакуумирования, сообщающееся между вакуум-проводом и внешним источником вакуума.
94. Изобретение по п. 93, в котором отверстие для вакуумирования имеет кольцевое уплотнение для приема и образования уплотнения с внешним источником вакуума.
95. Изобретение по любому одному из пунктов 77-94, в котором держатель сосуда дополнительно включает канал для впуска газа для перенесения газа в сосуд, установленный на прорезь для сосуда.
96. Изобретение по любому одному из пунктов 77-95, в котором держатель сосуда включает композитный канал для впуска газа и отверстие для вакуумирования, сообщающиеся с прорезью для сосуда, соответственно, для перенесения газа в и удаления газа из сосуда, установленного на прорезь для сосуда.
97. Изобретение по любому одному из пунктов 77-96, в котором держатель сосуда изготовлен из термопластичного материала.
98. Изобретение по любому одному из пунктов 77-97, в котором держатель сосуда включает верхнюю часть и основание, соединенные вместе в месте соединения.
99. Изобретение по п. 98, дополнительно включающее кольцевое уплотнение, зафиксированное между верхней частью и основанием в месте соединения для уплотнения места соединения.
100. Изобретение по любому одному из пунктов 77-99, в котором кольцевое уплотнение, зафиксированное между верхней частью и основанием, также принимает сосуд и образует уплотнение около отверстия сосуда.
101. Изобретение по любому одному из пунктов 77-100, в котором прорезь для сосуда имеет первое и второе кольцевые уплотнения, размещенные на расстоянии аксиально, каждое имеет внутренний диаметр, подогнанный по размерам для принятия наружного диаметра сосуда для уплотнения между прорезью для сосуда и сосудом.
102. Изобретение по любому одному из пунктов 77-101, в котором прорезь для сосуда имеет радиально проходящую упорную поверхность, проксимальную относительно кольцевых уплотнений и окружающую вакуум-провод.
103. Изобретение по любому одному из пунктов 77-102, где рабочая станция сконфигурирована для инспектирования внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
104. Изобретение по любому одному из пунктов 77-103, где рабочая станция сконфигурирована для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
105. Изобретение по любому одному из пунктов 77-104, где рабочая станция сконфигурирована для нанесения барьера или другого типа покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
106. Изобретение по любому одному из пунктов 77-105, где рабочая станция сконфигурирована для инспектирования поверхности на наличие дефектов.
107. Изобретение по любому одному из пунктов 77-106, где рабочая станция сконфигурирована для инспектирования барьерного покрытия на наличие дефектов.
108. Изобретение по любому одному из пунктов 77-107, где рабочая станция сконфигурирована для измерения потери давления воздуха через стенку сосуда.
109. Изобретение по любому одному из пунктов 77-108, в котором рабочая станция включает несущую поверхность для поддержки держателя сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда на рабочей станции.
110. Изобретение по п. 109, в котором после установки отверстия сосуда на прорезь для сосуда держатель сосуда транспортируется в зацеплении с несущей поверхностью.
111. Изобретение по любому одному из пунктов 77-110, в котором другая рабочая станция включает вторую несущую поверхность для поддержки держателя сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда на другой рабочей станции.
112. Изобретение по п. 110, в котором после установки отверстия сосуда на прорезь для сосуда держатель сосуда транспортируется в зацеплении со второй несущей поверхностью.
113. Изобретение по любому одному из пунктов 77-112, в котором другая рабочая станция включает третью несущую поверхность для поддержки держателя сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на другой рабочей станции.
114. Изобретение по п. 113, в котором после установки отверстия сосуда на прорезь для сосуда держатель сосуда транспортируется в зацеплении с третьей несущей поверхностью.
115. Изобретение по любому одному из пунктов 77-114, дополнительно включающее:
обеспечение третьей рабочей станции, размещенной на расстоянии от первой и второй рабочих станций для обработки сосудов;
транспортирование держателя сосуда и установленного сосуда от второй рабочей станции к третьей рабочей станции; и
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда на третьей рабочей станции.
116. Изобретение по любому одному из пунктов 77-115, дополнительно включающее установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда на рабочей станции.
117. Изобретение по любому одному из пунктов 77-116, дополнительно включающее образование покрытия на внутренней поверхности сосуда через прорезь для сосуда на рабочей станции.
118. Изобретение по любому одному из пунктов 77-117, где обработка на рабочей станции включает инспектирование внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
119. Изобретение по п. 118, где инспектирование выполняется путем введения детектирующего зонда в сосуд через прорезь для сосуда и детектирования состояния внутренней поверхности сосуда с применением зонда.
120. Изобретение по п. 119, дополнительно включающее излучение энергии внутрь через стенку сосуда и внутреннюю поверхность сосуда и детектирование энергии зондом.
121. Изобретение по п. 119 или 120, дополнительно включающее детектирование состояния внутренней поверхности сосуда в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
122. Изобретение по любому одному из пунктов 118-121, где инспектирование выполняется путем введения источника излучения в сосуд через прорезь для сосуда и детектирования состояния внутренней поверхности сосуда путем детектирования излучения от источника излучения с применением детектора.
123. Изобретение по любому одному из пунктов 118-122, дополнительно включающее излучение энергии наружу через внутреннюю поверхность сосуда и детектирование энергии детектором, расположенным снаружи сосуда.
124. Изобретение по любому одному из пунктов 120-123, дополнительно включающее отражение излучения от внутренней поверхности сосуда и детектирование энергии детектором, находящимся внутри сосуда.
125. Изобретение по любому одному из пунктов 118-124, дополнительно включающее детектирование состояния внутренней поверхности сосуда в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
126. Изобретение по любому одному из пунктов 77-125, где обработка на рабочей станции включает нанесение покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
127. Изобретение по любому одному из пунктов 77-126, где обработка на рабочей станции включает нанесение барьерного покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
128. Изобретение по любому одному из пунктов 77-127, где обработка на рабочей станции включает нанесение жидкого барьерного покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
129. Изобретение по любому одному из пунктов 77-128, где обработка на рабочей станции включает инспектирование на наличие дефектов покрытия на внутренней поверхности сосуда.
130. Изобретение по любому одному из пунктов 77-129, где обработка на рабочей станции включает инспектирование на наличие дефектов барьерного покрытия на внутренней поверхности сосуда.
131. Изобретение по любому одному из пунктов 77-130, где обработка на рабочей станции включает инспектирование на наличие дефектов покрытия, нанесенного в виде жидкости на внутреннюю поверхность сосуда.
132. Изобретение по любому одному из пунктов 126-131, включающее введение детектирующего зонда в сосуд через прорезь для сосуда и детектирование состояния покрытия с применением зонда.
133. Изобретение по любому одному из пунктов 127-132, дополнительно включающее излучение энергии внутрь через стенку сосуда и детектирование энергии зондом.
134. Изобретение по любому одному из пунктов 127-133, дополнительно включающее детектирование состояния покрытия в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
135. Изобретение по любому одному из пунктов 129-134, дополнительно включающее выполнение этапа инспектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что покрытие будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенка подвергается воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 20% окружающего атмосферного давления во время периода хранения в год.
136. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 30 или менее секунд на сосуд.
137. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 25 или менее секунд на сосуд.
138. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 20 или менее секунд на сосуд.
139. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 15 или менее секунд на сосуд.
140. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 10 или менее секунд на сосуд.
141. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 5 или менее секунд на сосуд.
142. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 3 или менее секунд на сосуд.
143 Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 2 или менее секунд на сосуд.
144. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 1 или менее секунд на сосуд.
145. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 30 или менее секунд на сосуд.
146. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 25 или менее секунд на сосуд.
147. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 20 или менее секунд на сосуд.
148. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 15 или менее секунд на сосуд.
149. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 10 или менее секунд на сосуд.
150. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 8 или менее секунд на сосуд.
151. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 7 или менее секунд на сосуд.
152. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 6 менее секунд на сосуд.
153. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 5 или менее секунд на сосуд.
154. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 4 или менее секунд на сосуд.
155. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, где этапы покрытия и инспектирования выполняются в пределах затрачиваемого времени 3 или менее секунд на сосуд.
156. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что сосуд будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенки подвергаются воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 20% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, по меньшей мере,18 месяцев.
157. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что сосуд будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенки подвергаются воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 20% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, по меньшей мере, двух лет.
158. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что сосуд будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенки подвергаются воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 15% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, равного году.
159. Изобретение по любому одному из пунктов 129-135, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что сосуд будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенки подвергаются воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 10% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, равного году.
160. Изобретение по любому одному из пунктов 129-159, где инспектирование выполняется путем введения источника излучения в сосуд через прорезь для сосуда и детектирование состояния покрытия путем детектирования излучения от источника излучения с применением детектора.
161. Изобретение по любому одному из пунктов 129-160, дополнительно включающее излучение энергии наружу через покрытие и стенку сосуда и детектирование энергии детектором, расположенным снаружи сосуда.
162. Изобретение по любому одному из пунктов 129-161, дополнительно включающее отражение излучения от покрытия и стенки сосуда и детектирование энергии детектором, находящимся внутри сосуда.
163. Изобретение по любому одному из пунктов 129-162, дополнительно включающее детектирование состояния покрытия в многочисленных, близко находящихся положениях на внутренней поверхности сосуда.
164. Изобретение по любому одному из пунктов 129-163, где инспектирование на наличие дефектов покрытия на внутренней поверхности сосуда выполняется путем измерения барьерной эффективности по отношению к давлению воздуха покрытой барьером стенки сосуда.
165. Изобретение по любому одному из пунктов 117-164, где покрытие уменьшает перенос атмосферных газов в сосуд через его внутреннюю поверхность.
166. Изобретение по любому одному из пунктов 117-165, где покрытие уменьшает контакт содержимого сосуда с внутренней поверхностью.
x
167. Изобретение по любому одному из пунктов 117-166, где покрытие содержит SiO, в котором x в этой формуле равно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно, от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно, приблизительно 2, элементарный углерод или их комбинацию.
168. Изобретение по любому одному из пунктов 77-167, дополнительно включающее удаление сосуда из держателя сосуда после обработки внутренней поверхности установленного сосуда на второй рабочей станции.
169. Изобретение по п. 168, дополнительно включающее:
после этапа удаления, обеспечение второго сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность; и
установку отверстия второго сосуда на прорезь для сосуда.
170. Изобретение по любому одному из пунктов 168-169, дополнительно включающее обработку внутренней поверхности установленного второго сосуда через прорезь для сосуда на первой рабочей станции.
171. Изобретение по любому одному из пунктов 168-170, дополнительно включающее транспортирование держателя сосуда и установленного второго сосуда от первой рабочей станции ко второй рабочей станции.
172. Изобретение по любому одному из пунктов 168-171, дополнительно включающее обработку установленного второго сосуда через прорезь для сосуда на второй рабочей станции.
173. Изобретение по любому одному из пунктов 77-172, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 60 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
174. Изобретение по любому одному из пунктов 77-173, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 30 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
175. Изобретение по любому одному из пунктов 77-174, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 25 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
176. Изобретение по любому одному из пунктов 77-175, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 20 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
177. Изобретение по любому одному из пунктов 77-176, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 15 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
178. Изобретение по любому одному из пунктов 77-177, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 10 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
179. Изобретение по любому одному из пунктов 77-178, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 5 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
180. Изобретение по любому одному из пунктов 77-179, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 3 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
181. Изобретение по любому одному из пунктов 77-180, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 1 секунды после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
III.B. Транспортирование устройств для обработки к держателям сосуда или наоборот.
182. Способ обработки сосуда, способ включает:
обеспечение первого устройства для обработки для обработки сосудов;
обеспечение второго устройства для обработки для обработки сосудов;
обеспечение сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность;
обеспечение держателя сосуда, включающего прорезь для сосуда;
установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда;
перемещение первого устройства для обработки в рабочее взаимодействие с держателем сосуда или наоборот;
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда с применением первого устройства для обработки;
перемещение второго устройства для обработки в рабочее взаимодействие с держателем сосуда или наоборот; и
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда с применением второго устройства для обработки.
183. Изобретение по п. 182, дополнительно включающее:
обеспечение третьего устройства для обработки для обработки сосудов;
перемещение третьего устройства для обработки в рабочее взаимодействие с держателем сосуда или наоборот;
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда с применением третьего устройства для обработки.
184. Изобретение по п. 182 или 183, в котором сосуд является в общем трубчатым.
185. Изобретение по любому одному из пунктов 182-184, в котором отверстие присутствует на одном конце сосуда.
186. Изобретение по любому одному из пунктов 182-185, в котором сосуд изготовлен из термопластичного материала.
187. Изобретение по любому одному из пунктов 182-186, в котором сосуд изготовлен из полиэтилентерефталата.
188. Изобретение по любому одному из пунктов 182-187, в котором сосуд изготовлен из полиолефина.
189. Изобретение по любому одному из пунктов 182-186, в котором сосуд изготовлен из полипропилена.
190. Изобретение по любому одному из пунктов 182-189, в котором сосуд является достаточно прочным, чтобы выдерживать, главным образом, полный внутренний вакуум, главным образом, без деформации, когда подвергается внешнему давлению 760 торр.
191. Изобретение по любому одному из пунктов 182-190, в котором сосуд обеспечен путем отливания его под давлением.
192. Изобретение по любому одному из пунктов 182-191, в котором сосуд обеспечен путем его формования с раздувом.
193. Изобретение по любому одному из пунктов 182-192, в котором держатель сосуда дополнительно включает вакуум-провод для удаления газа из сосуда, установленного на прорезь для сосуда.
194. Изобретение по п. 193, в котором держатель сосуда дополнительно включает отверстие для вакуумирования, сообщающееся между вакуум-проводом и внешним источником вакуума.
195. Изобретение по п. 194, в котором отверстие для вакуумирования имеет кольцевое уплотнение для приема и образования уплотнения относительно внешнего источника вакуума.
196. Изобретение по любому одному из пунктов 182-195, в котором держатель сосуда дополнительно включает канал для впуска газа для перенесения газа в сосуд, установленный на прорезь для сосуда.
197. Изобретение по любому одному из пунктов 182-196, в котором держатель сосуда включает композитный канал для впуска газа и отверстие для вакуумирования, сообщающиеся с прорезью для сосуда, соответственно, для перенесения газа в и удаления газа из сосуда, установленного на прорезь для сосуда.
198. Изобретение по любому одному из пунктов 182-197, в котором держатель сосуда изготовлен из термопластичного материала.
199. Изобретение по любому одному из пунктов 182-198, в котором прорезь для сосуда имеет кольцевое уплотнение для приема и образования уплотнения с отверстием сосуда.
200. Изобретение по любому одному из пунктов 182-199, где устройство для обработки сконфигурировано для инспектирования внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
201. Изобретение по любому одному из пунктов 182-200, где устройство для обработки сконфигурировано для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
202. Изобретение по любому одному из пунктов 182-201, где устройство для обработки сконфигурировано для инспектирования поверхности на наличие дефектов.
203. Изобретение по любому одному из пунктов 182-202, где устройство для обработки сконфигурировано для измерения потери давления воздуха через стенку сосуда.
204. Изобретение по любому одному из пунктов 182-203, в котором устройство для обработки включает несущую поверхность для поддержки держателя сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда устройством для обработки.
205. Изобретение по п. 204, в котором после установки отверстия сосуда на прорезь для сосуда держатель сосуда транспортируется в зацеплении с несущей поверхностью.
206. Изобретение по любому одному из пунктов 182-205, в котором другое устройство для обработки включает вторую несущую поверхность для поддержки держателя сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда другим устройством для обработки.
207. Изобретение по п. 206, в котором после установки отверстия сосуда на прорезь для сосуда держатель сосуда транспортируется в зацеплении со второй несущей поверхностью.
208. Изобретение по любому одному из пунктов 182-207, в котором другое устройство для обработки включает третью несущую поверхность для поддержки держателя сосуда в предварительно определенном положении во время обработки внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда другим устройством для обработки.
209. Изобретение по п. 208, в котором после установки отверстия сосуда на прорезь для сосуда держатель сосуда транспортируется в зацеплении с третьей несущей поверхностью.
210. Изобретение по любому одному из пунктов 182-209, дополнительно включающее:
обеспечение третьего устройства для обработки, размещенного на расстоянии от первого и второго устройств для обработки для обработки сосудов;
транспортирование держателя сосуда и установленного сосуда от второго устройства для обработки к третьему устройству для обработки; и
обработку внутренней поверхности установленного сосуда через прорезь для сосуда третьим устройством для обработки.
211. Изобретение по любому одному из пунктов 182-210, дополнительно включающее установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда в устройстве для обработки.
212. Изобретение по любому одному из пунктов 182-211, дополнительно включающее образование покрытия на внутренней части сосуда через прорезь для сосуда в устройстве для обработки.
213. Изобретение по любому одному из пунктов 182-212, где обработка в устройстве для обработки включает инспектирование внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов.
214. Изобретение по п. 213, где инспектирование выполняется путем введения детектирующего зонда в сосуд через прорезь для сосуда и детектирования состояния внутренней поверхности сосуда с применением зонда.
215. Изобретение по п. 214, дополнительно включающее излучение энергии внутрь через стенку сосуда и внутреннюю поверхность сосуда и детектирование энергии зондом.
216. Изобретение по п. 214 или 215, дополнительно включающее детектирование состояния внутренней поверхности сосуда в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
217. Изобретение по любому одному из пунктов 213-216, где инспектирование выполняется путем введения источника излучения в сосуд через прорезь для сосуда и детектирования состояния внутренней поверхности сосуда путем детектирования излучения от источника излучения с применением детектора.
218. Изобретение по любому одному из пунктов 213-217, дополнительно включающее излучение энергии снаружи через внутреннюю поверхность сосуда и детектирование энергии детектором, расположенным снаружи сосуда.
219. Изобретение по любому одному из пунктов 215-216, дополнительно включающее отражение излучения от внутренней поверхности сосуда и детектирование энергии детектором, находящимся внутри сосуда.
220. Изобретение по любому одному из пунктов 213-219, дополнительно включающее детектирование состояния внутренней поверхности сосуда в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
221. Изобретение по любому одному из пунктов 182-220, где обработка в устройстве для обработки включает нанесение покрытия на внутреннюю поверхность сосуда.
222. Изобретение по любому одному из пунктов 182-221, где обработка в устройстве для обработки включает нанесение покрытия, наносимого в виде жидкости, на внутреннюю поверхность сосуда.
223. Изобретение по любому одному из пунктов 182-222, где обработка в устройстве для обработки включает инспектирование на наличие дефектов покрытия на внутренней поверхности сосуда.
224. Изобретение по любому одному из пунктов 221-223, включающее введение детектирующего зонда в сосуд через прорезь для сосуда и детектирование состояния покрытия с применением зонда.
225. Изобретение по любому одному из пунктов 221-224, дополнительно включающее излучение энергии внутрь через стенку сосуда и детектирование энергии зондом.
226. Изобретение по любому одному из пунктов 221-225, дополнительно включающее детектирование состояния покрытия в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
227. Изобретение по любому одному из пунктов 223-131, дополнительно включающее выполнение этапа инспектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что сосуд будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенки подвергаются воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 20% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, равного году.
228. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 30 или менее секунд на сосуд.
229. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 25 или менее секунд на сосуд.
230. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 20 или менее секунд на сосуд.
231. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 15 или менее секунд на сосуд.
232. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этап инспектирования выполняется в пределах затрачиваемого времени 10 или менее секунд на сосуд.
233. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этапы покрытия и инспектирования осуществляются в пределах затрачиваемого времени 30 или менее секунд на сосуд.
234. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этапы покрытия и инспектирования осуществляются в пределах затрачиваемого времени 25 или менее секунд на сосуд.
235. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этапы покрытия и инспектирования осуществляются в пределах затрачиваемого времени 20 или менее секунд на сосуд.
236. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этапы покрытия и инспектирования осуществляются в пределах затрачиваемого времени 15 или менее секунд на сосуд.
237. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, где этапы покрытия и инспектирования осуществляются в пределах затрачиваемого времени 10 или менее секунд на сосуд.
238. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что сосуд будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенки подвергаются воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 20% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, по меньшей мере,18 месяцев.
239. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что барьерное покрытие будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенка подвергается воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 20% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, по меньшей мере, двух лет.
240. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что барьерное покрытие будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенка подвергается воздействию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 15% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, равного году.
241. Изобретение по любому одному из пунктов 223-227, дополнительно включающее выполнение этапа детектирования в достаточном количестве положений на всем протяжении внутренней поверхности сосуда для определения, что барьерное покрытие будет эффективным для предотвращения давления внутри сосуда, когда он первоначально вакуумирован и его стенка подвержена действию окружающей атмосферы, от повышения до более чем 10% окружающего атмосферного давления во время периода хранения, равного году.
242. Изобретение по любому одному из пунктов 223-241, где инспектирование выполняется путем введения источника излучения в сосуд через прорезь для сосуда и детектирования состояния покрытия путем детектирования излучения от источника излучения с применением детектора.
243. Изобретение по любому одному из пунктов 223-242, дополнительно включающее излучение энергии наружу через покрытие и стенку сосуда и детектирование энергии детектором, находящимся снаружи сосуда.
244. Изобретение по любому одному из пунктов 223-243, дополнительно включающее отражение излучения от покрытия и стенки сосуда и детектирование энергии детектором, находящимся внутри сосуда.
245. Изобретение по любому одному из пунктов 223-244, дополнительно включающее детектирование состояния покрытия в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
246. Изобретение по любому одному из пунктов 223-245, где инспектирование на наличие дефектов покрытия на внутренней поверхности сосуда выполняется путем измерения барьерной эффективности по отношению к давлению воздуха покрытой стенки сосуда.
247. Изобретение по любому одному из пунктов 212-246, где покрытие уменьшает перенос атмосферных газов в сосуд через его внутреннюю поверхность.
248. Изобретение по любому одному из пунктов 212-247, где покрытие уменьшает контакт содержимого сосуда с внутренней поверхностью.
x
w
x
y
z
249. Изобретение по любому одному из пунктов 212-248, где покрытие содержит SiO, в котором x в этой формуле равно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9, альтернативно, от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,6, альтернативно, приблизительно 2, элементарный углерод, материал на основе фтора, SiOCH, где w равно 1, x равно от приблизительно 0,5 до 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9, или их комбинацию.
250. Изобретение по любому одному из пунктов 182-249, дополнительно включающее удаление сосуда из держателя сосуда после обработки внутренней поверхности установленного сосуда вторым устройством для обработки.
251. Изобретение по п. 250, дополнительно включающее:
после этапа удаления обеспечение второго сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность; и
установку отверстия второго сосуда на прорезь для сосуда.
252. Изобретение по любому одному из пунктов 250-251, дополнительно включающее обработку внутренней поверхности установленного второго сосуда через прорезь для сосуда первым устройством для обработки.
253. Изобретение по любому одному из пунктов 250-252, дополнительно включающее транспортирование держателя сосуда и установленного второго сосуда от первого устройства для обработки ко второму устройству для обработки.
254. Изобретение по любому одному из пунктов 250-253, дополнительно включающее обработку установленного сосуда через прорезь для сосуда вторым устройством для обработки.
255. Изобретение по любому одному из пунктов 182-254, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 60 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
256. Изобретение по любому одному из пунктов 182-255, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 30 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
257. Изобретение по любому одному из пунктов 182-256, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 25 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
258. Изобретение по любому одному из пунктов 182-257, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 20 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
259. Изобретение по любому одному из пунктов 182-258, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 15 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
260. Изобретение по любому одному из пунктов 182-259, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 10 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
261. Изобретение по любому одному из пунктов 182-260, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 5 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
262. Изобретение по любому одному из пунктов 182-261, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 3 секунд после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
263. Изобретение по любому одному из пунктов 182-262, дополнительно включающее формование сосуда в пресс-форме, удаление сосуда из пресс-формы и, в пределах 1 секунды после удаления сосуда из пресс-формы, установку отверстия сосуда на прорезь для сосуда.
III.C. Применение захватного устройства для транспортирования пробирки к и от станции для покрытия
264. Способ обработки PECVD первого сосуда, включает:
обеспечение первого сосуда, имеющего открытый конец, слепой конец и внутреннюю поверхность;
обеспечение, по меньшей мере, первого захватного устройства, сконфигурированного для выборочного закрепления и высвобождения слепого конца первого сосуда;
захватывание слепого конца первого сосуда первым захватным устройством;
применение первого захватного устройства, транспортирующего первый сосуд в район держателя сосуда, сконфигурированного для установки на открытый конец первого сосуда;
применение первого захватного устройства, аксиально продвигающего первый сосуд и устанавливающего его открытый конец на держатель сосуда, устанавливая герметичное сообщение между держателем сосуда и внутренней частью первого сосуда;
введение, по меньшей мере, одного газообразного реагента внутрь первого сосуда через держатель сосуда;
образование плазмы внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда;
удаление первого сосуда из держателя сосуда; и
применение первого захватного устройства или другого захватного устройства, аксиально транспортирующего первый сосуд от держателя сосуда; и
высвобождение первого сосуда из захватного устройства, применяемого для того, чтобы аксиально транспортировать его от держателя сосуда.
265. Изобретение по п. 264, дополнительно включающее:
обеспечение реакционного сосуда, отличающегося от первого сосуда, реакционный сосуд имеет открытый конец и внутреннее пространство;
установку открытого конца реакционного сосуда на держатель сосуда, устанавливая герметичное сообщение между держателем сосуда и внутренним пространством реакционного сосуда;
обеспечение трубки для реагента PECVD в пределах внутреннего пространства;
образование плазмы в пределах внутреннего пространства реакционного сосуда при условиях, эффективных для удаления, по меньшей мере, части осадка продукта PECVD реакции из трубки для реагента;
удаление реакционного сосуда из держателя сосуда; и
транспортирование реакционного сосуда из держателя сосуда.
266. Изобретение по п. 264 или 265, дополнительно включающее:
обеспечение, по меньшей мере, второго захватного устройства;
функциональное соединение, по меньшей мере, первого и второго захватных устройств с последовательным конвейером;
обеспечение второго сосуда, имеющего открытый конец, слепой конец и внутреннюю поверхность;
обеспечение захватного устройства, сконфигурированного для избирательного удерживания и высвобождения слепого конца второго сосуда;
захват слепого конца второго сосуда захватным устройством;
с помощью захватного устройства транспортировка второго сосуда в район держателя сосуда, сконфигурированного для установки на открытый конец второго сосуда;
с помощью захватного устройства продвижение в осевом направлении второго сосуда и установка его открытого конца на держателе сосуда, устанавливая герметичное соединение между держателем сосуда и внутренней частью второго сосуда;
введение, по меньшей мере, одного газообразного реагента во второй сосуд через держатель сосуда;
образование плазмы внутри второго сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности второго сосуда;
удаление второго сосуда с держателя сосуда; и
с помощью второго захватного устройства или другого захватного устройства транспортировка в осевом направлении второго сосуда от держателя сосуда; и
высвобождение второго сосуда из захватного устройства, используемого для транспортировки его в осевом направлении от держателя сосуда.
IV. АППАРАТ PECVD ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ
IV.A. Аппарат PECVD, включающий держатель сосуда, внутренний электрод, сосуд в качестве реакционной камеры
267. Аппарат PECVD, включающий:
держатель сосуда, имеющий прорезь для приема сосуда в установленное положение для обработки;
внутренний электрод, расположенный с возможностью приема в сосуд, установленный на держателе сосуда;
внешний электрод, имеющий внутреннюю часть, расположенную для приема сосуда, установленного на держателе сосуда; и
источник питания, подающий переменный ток на, по меньшей мере, один из внутреннего и внешнего электродов с образованием плазмы внутри сосуда, установленного на держателе сосуда, сосуд ограничивает плазменную реакционную камеру.
268. Изобретение по п. 267, в котором внутренний электрод представляет собой зонд, имеющий дистальную часть, расположенную, чтобы проходить в основном концентрически в сосуд, установленный на держателе сосуда.
268a. Изобретение по п. 267 или 268, дополнительно включающее источник газа-реагента и газопривод для подачи газа-реагента из источника газа-реагента в сосуд, установленный на держателе сосуда.
269. Изобретение по п. 268a, в котором газопривод находится в дистальной части внутреннего электрода.
270. Изобретение по п. 268a или 269, дополнительно включающее проход внутри внутреннего электрода для транспортировки по конвейеру газа-реагента от источника газа-реагента к дистальной части внутреннего электрода.
271. Изобретение по любому одному из пунктов 267-270, дополнительно включающее источник газа-носителя и проход внутри внутреннего электрода для транспортировки газа-носителя от источника газа-носителя к дистальной части внутреннего электрода.
272. Изобретение по любому одному из пунктов 267-271, в котором внешний электрод является в общем цилиндрическим и расположен, чтобы проходить в основном концентрически вокруг сосуда, установленного на держателе сосуда.
273. Изобретение по любому одному из пунктов 267-272, в котором внешний электрод включает торцевую заглушку.
274. Изобретение по п. 273, в котором зазор, определяемый между торцевой заглушкой и удаленным от центра концом сосуда, установленного на держателе сосуда, является, по существу, постоянным.
275. Изобретение по любому одному из пунктов 267-274, в котором зазор, определяемый между внешним электродом и сосудом, установленным на держателе сосуда, является, по существу, постоянным.
x
w
x
y
z
276. Изобретение по любому одному из пунктов 117-167 или 212-168, где покрытие включает слой SiO и слой SiOCH, где w равно 1, x в этой формуле равно от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,4, y равно от приблизительно 0,6 до приблизительно 3, и z равно от 2 до приблизительно 9.
w
x
y
z
x
278. Изобретение по п. 276 или 277, где слой SiOCH осажден на слой SiO, осажденного на внутренней поверхности сосуда.
x
w
x
y
z
279. Изобретение по п. 276 или 277, где слой SiO осажден между слоем SiOCH и внутренней поверхностью сосуда.
x
w
x
y
z
280. Изобретение по любому одному из пунктов 276-279, где слой SiO осажден смежно со слоем SiOCH.
x
281. Изобретение по любому одному из пунктов 276-280, где слой SiO осажден смежно с внутренней поверхностью сосуда.
w
x
y
z
282. Изобретение по любому одному из пунктов 276-280, где слой SiOCH осажден смежно с внутренней поверхностью сосуда.
x
w
x
y
z
w
x
y
z
x
283. Изобретение по любому одному из пунктов 280-282, где слои SiO и SiOCH представляют градиентный композит от SiOCH к SiO.
284. Изобретение по любому одному из пунктов 267-283, в котором сосуд дополнительно включает крышку.
285. Изобретение по п. 284, в котором крышка включает граничащую с внутренней частью поверхность, обращенную в полость сосуда.
286. Изобретение по п. 284 или 285, в котором крышка включает поверхность, контактирующую со стенкой, которая находится в контакте с внутренней поверхностью стенки сосуда.
287. Изобретение по любому одному из пунктов 284-286, в котором крышка включает заглушку.
288. Изобретение по п. 287, в котором крышка включает защитное устройство, в котором удерживается заглушка.
289. Изобретение по п. 287 или 288, в котором заглушка включает поверхность, контактирующую со стенкой, которая находится в контакте с внутренней поверхностью стенки сосуда.
290. Изобретение по любому одному из пунктов 284-289, в котором заглушка включает граничащую с внутренней частью поверхность, обращенную в полость сосуда.
290a. Изобретение по любому одному из пунктов 267-290, дополнительно включающее источник вакуума для удаления газа из сосуда, установленного на держателе сосуда, установленный сосуд ограничивает вакуум-камеру.
w
x
y
z
291. Изобретение по любому одному из пунктов 284-290a, в котором часть стенки сосуда в контакте с контактирующей со стенкой поверхностью крышки покрыта смазывающим покрытием SiOCH.
w
x
y
z
301. Изобретение по любому одному из пунктов 284-300, в котором покрытие SiOCH нанесено с помощью PECVD.
w
x
y
z
302. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 0,5 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
303. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 100 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
304. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 200 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
305. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 500 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
306. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 1000 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
307. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 2000 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
308. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 3000 до 5000 нм толщиной.
w
x
y
z
309. Изобретение по любому одному из пунктов 291-301, в котором покрытие SiOCH составляет от 4000 до 10000 нм толщиной.
310. Аппарат PECVD, включающий:
держатель сосуда, имеющий прорезь для приема сосуда в установленном положении для обработки;
внутренний электрод, расположенный с возможностью установки внутри сосуда, установленного на держателе сосуда;
внешний электрод, имеющий внутреннюю часть, расположенную для приема сосуда, установленного на держателе сосуда;
источник питания, подающий переменный ток на внутренний и внешний электроды с образованием плазмы внутри сосуда, установленного на держателе сосуда;
газоотвод для переноса газа в или из внутренней стороны сосуда, установленного на прорезь для определения закрытой камеры;
источник газа-реагента; и
газопривод для подачи газа-реагента от источника газа-реагента в сосуд, установленный на держателе сосуда.
IV.B. Аппарат PECVD, применяющий захватное устройство для транспортирования пробирки к и от станции для покрытия
311. Аппарат для обработки PECVD первого сосуда, имеющего открытый конец, слепой конец и внутреннее пространство, включающий:
держатель сосуда, сконфигурированный для установки на открытый конец сосуда;
первое захватное устройство, сконфигурированное для выборочного закрепления и высвобождения слепого конца сосуда и, во время захватывания слепого конца сосуда, транспортирующее сосуд в район держателя сосуда;
подставку на держателе сосуда, подставка сконфигурирована для установки герметичного сообщения между держателем сосуда и внутренним пространством первого сосуда;
подвод для реагента, функционально связанный для введения, по меньшей мере, одного газообразного реагента внутрь первого сосуда через держатель сосуда;
генератор плазмы, сконфигурированный для образования плазмы внутри первого сосуда при условиях, эффективных для образования продукта реакции реагента на внутренней поверхности первого сосуда;
устройство для высвобождения сосуда для удаления первого сосуда из держателя сосуда; и
захватное устройство, которое является первым захватным устройством или другим захватным устройством, сконфигурированное для аксиального транспортирования первого сосуда от держателя сосуда и затем высвобождения первого сосуда.
312. Изобретение по п. 311, дополнительно включающее:
реакционный сосуд, отличающийся от первого сосуда, реакционный сосуд имеет открытый конец и внутреннее пространство, и он сконфигурирован для установки его открытого конца на держатель сосуда и установления герметичного сообщения между держателем сосуда и внутренним пространством реакционного сосуда; и
трубку для реагента PECVD, расположенную, чтобы находиться в пределах внутреннего пространства реакционного сосуда, когда реакционный сосуд установлен на держателе сосуда;
где генератор плазмы является конфигурируемым для образования плазмы в пределах внутреннего пространства реакционного сосуда при условиях, эффективных для удаления, по меньшей мере, части осадка продукта реакции PECVD из трубки для реагента.
313. Изобретение по п. 311 или 312, дополнительно включающее
последовательный конвейер, сконфигурированный для транспортирования захватных устройств; и
второе захватное устройство, сконфигурированное для выборочного закрепления и освобождения слепого конца сосуда и, во время захватывания слепого конца сосуда, транспортирующее сосуд в район держателя сосуда;
первое и второе захватные устройства, функционально связанные с последовательным конвейером и сконфигурированные для последовательного транспортирования серии, по меньшей мере, двух сосудов в район держателя сосуда, устанавливающие открытые концы сосудов на держателе сосуда, устанавливающие герметичное сообщение между держателем сосуда и внутренней частью второго сосуда, аксиально транспортирующие сосуды от держателя сосуда и высвобождающие сосуды из захватных устройств.
V.B. Покрытие PECVD суженного отверстия сосуда (капилляр шприца)
316. Способ покрытия внутренней поверхности суженного отверстия, в общем, трубчатого сосуда, который необходимо обработать с помощью PECVD, способ включает:
обеспечение в общем трубчатого сосуда, который должен быть обработан, включающего наружную поверхность, внутреннюю поверхность, определяющую полость, более широкое отверстие, имеющее внутренний диаметр, и суженное отверстие, которое ограничено внутренней поверхностью и имеет внутренний диаметр менее чем внутренний диаметр более широкого отверстия;
обеспечение технологического сосуда, имеющего полость и отверстие технологического сосуда;
соединение отверстия технологического сосуда с суженным отверстием сосуда, который необходимо обработать, с установлением сообщения между полостью сосуда, который необходимо обработать, и полостью технологического сосуда через суженное отверстие;
создание, по меньшей мере, частичного вакуума внутри полости сосуда, который необходимо обработать, и полости технологического сосуда;
заливку реагента PECVD через первое отверстие, затем через полость сосуда, который необходимо обработать, затем через суженное отверстие, затем в полость технологического сосуда; и
возбуждение плазмы рядом с суженным отверстием при условиях, эффективных для осаждения покрытия продукта реакции PECVD на внутренней поверхности суженного отверстия.
317. Способ по п. 316, в котором сосуд, который необходимо обработать, представляет собой цилиндр шприца.
318. Способ по п. 316 или 317, в котором суженное отверстие имеет первый фитинг, и отверстие технологического сосуда имеет второй фитинг, адаптированный для установки к первому фитингу, чтобы устанавливать сообщение между полостью технологического сосуда и полостью сосуда, который необходимо обработать.
319. Способ по п. 318, в котором первый и второй фитинги являются фитингами-наконечниками Люэра.
320. Способ по п. 319, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго фитингов изготовлен из электропроводящего материала.
321. Способ по п. 299, 319 или 320, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго фитингов изготовлен из электропроводящего материала.
322. Способ по п. 299, 319, 320 или 299a2, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго фитингов изготовлен из нержавеющей стали.
323. Способ по п. 319, в котором первый и второй фитинги-наконечники Люэра соответственно являются папой и мамой.
324. Способ по п. 299, 319 или 323, дополнительно включающий уплотнение, расположенное между первым и вторым фитингами.
325. Способ по п. 324, в котором уплотнение включает кольцевое уплотнение.
326. Способ по п. 319, 323, 324 или 325, в котором один из фитингов включает запорное кольцо с резьбой, и определяющий аксиально граничащий в общем кольцевой первый упор, и другой фитинг включает аксиально граничащий в общем кольцевой второй упор, граничащий с первым упором, когда фитинги введены в зацепление.
327. Способ по п. 326, дополнительно включающий кольцевое уплотнение, введенное в зацепление между первым и вторым упорами.
328. Способ по любому пункту от 316 до 318, где сообщение, установленное между полостью сосуда, который необходимо обработать, и полостью технологического сосуда через суженное отверстие является, по меньшей мере, главным образом, непроницаемым.
329. Способ по любому пункту 316-328, где заливка реагента PECVD через более широкое отверстие сосуда, который необходимо обработать, выполняется путем:
обеспечения в общем трубчатого внутреннего электрода, имеющего внутренний проход, проксимальный конец, дистальный конец и дистальное отверстие, смежное с дистальным концом и сообщающееся с внутренним проходом;
введения дистального конца электрода рядом с или в более широким отверстием сосуда, который необходимо обработать; и
подачи газа-реагента через дистальное отверстие электрода в полость сосуда, который необходимо обработать.
330. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем половине расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
331. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 40% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
332. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 30% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
333. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 20% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
334. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 15% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
335. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 10% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
336. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 8% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
337. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 6% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
338. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 4% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
339. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 2% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать во время подачи газа-реагента.
340. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен на менее чем 1% расстояния до суженного отверстия от более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
341. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен внутри более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
342. Способ по п. 329, в котором дистальный конец электрода расположен снаружи более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, во время подачи газа-реагента.
343. Способ по любому пункту 329-342, в котором дистальный конец электрода расположен дистально по отношению к суженному отверстию.
344. Способ по любому пункту 329-343, в котором электрод передвигается аксиально в течение осаждения продукта реакции PECVD.
345. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 344, в котором плазма распространяется, главным образом, по всей полости шприца и суженному отверстию.
346. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 345, в котором плазма распространяется, главным образом, по всей полости шприца, суженному отверстию и полости технологического сосуда.
347. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 346, в котором плазма имеет, главным образом, одинаковый цвет по всей полости шприца и суженному отверстию.
348. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 347, в котором плазма имеет, главным образом, одинаковый цвет, главным образом, по всей полости шприца, суженному отверстию и полости технологического сосуда.
349. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 348, в котором плазма является, главным образом, стабильной по всей полости шприца и суженному отверстию.
350. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 349, в котором плазма является, главным образом, стабильной по всей полости шприца, суженному отверстию и полости технологического сосуда.
351. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 350, где отверстие сосуда технологического сосуда представляет собой лишь отверстие.
352. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 351, где объем полости технологического сосуда в три раза меньше объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать.
353. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 352, где объем полости технологического сосуда в два раза меньше объема полости сосуда, который необходимо обработать.
354. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 353, где объем полости технологического сосуда менее, чем объем полости сосуда, который необходимо обработать.
355. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 354, где объем полости технологического сосуда составляет менее чем 50% объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать.
356. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 355, где объем полости технологического сосуда составляет менее чем 25% объема полости 300 сосуда 250, который необходимо обработать.
357. Способ по любому одному из пунктов от 316 до 356, дополнительно включающий установку более широкого отверстия в общем трубчатого сосуда, который необходимо обработать, на опору для сосуда перед созданием, по меньшей мере, частичного вакуума внутри полости 300 сосуда, который необходимо обработать.
358. Способ по п. 357, дополнительно включающий установку более широкого отверстия сосуда, который необходимо обработать, на прорезь опоры для сосуда.
359. Способ по п. 357 или 358, дополнительно включающий расположение внутреннего электрода внутри сосуда, который необходимо обработать, установленного на опоре для сосуда.
360. Способ по п. 357, 358 или 359, дополнительно включающий расположение сосуда, который необходимо обработать, относительно внешнего электрода, имеющего внутреннюю часть, расположенную для принятия сосуда, который необходимо обработать, в то время как он установлен на опоре для сосуда.
361. Способ по п. 357, 358, 359 или 330, дополнительно включающий подачу мощности источником питания, подающим переменный ток на внешний электрод с образованием плазмы внутри сосуда, который необходимо обработать, установленного на опоре для сосуда.
362. Способ по п. 361, дополнительно включающий заземление внутреннего электрода.
363. Способ по п. 357, 358, 359, 360 или 361, дополнительно включающий обеспечение источника вакуума для вакуумирования внутренней стороны сосуда, который необходимо обработать, сосуд, который необходимо обработать, определяет вакуум-камеру.
364. Способ по п. 363, дополнительно включающий обеспечение второй вакуум-камеры, окружающей сосуд, который необходимо обработать.
365. Способ по п. 364, в котором внутренняя сторона сосуда поддерживается при более низком уровне вакуума, чем вторая вакуум-камера.
366. Способ по п. 363, где технологический сосуд представляет собой трубку, сообщающуюся с отверстием для вакуумирования в опоре для сосуда.
367. Способ по любому одному из пунктов 357-366, дополнительно включающий источник газа-реагента и газопривод для подачи газа-реагента от источника газа-реагента в сосуд, который необходимо обработать, установленный на опоре для сосуда.
VI. ИНСПЕКЦИЯ СОСУДА
VI.A. Обработка сосуда, включающая инспекцию до и после покрытия
399. Способ обработки сосуда для обработки отлитого пластикового сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность, способ включает:
инспектирование внутренней поверхности сосуда в отлитом виде на наличие дефектов;
нанесение покрытия на внутреннюю поверхность сосуда после инспектирования сосуда в отлитом виде; и
инспектирование покрытия на наличие дефектов.
400. Способ обработки сосуда для обработки отлитого пластикового сосуда, имеющего отверстие и стенку, определяющую внутреннюю поверхность, способ включает:
инспектирование внутренней поверхности сосуда в отлитом виде на наличие дефектов;
нанесение барьерного покрытия на сосуд после инспектирования сосуда в отлитом виде; и
инспектирование внутренней поверхности сосуда на наличие дефектов после нанесения барьерного покрытия.
401. Изобретение по п. 400, где внутренняя поверхность сосуда в отлитом состоянии инспектируется в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
402. Изобретение по п. 400 или 401, где внутренняя поверхность сосуда после нанесения барьерного покрытия инспектируется в многочисленных, близко расположенных положениях на внутренней поверхности сосуда.
403. Изобретение по п. 400, 401 или 402, в котором многочисленные, близко расположенные положения на внутренней поверхности сосуда обнаруживаются и инспектируются на сосуде в отлитом виде, покрываются барьерным покрытием и повторно инспектируются после нанесения барьерного покрытия.
VI.B. Инспекция сосуда путем детектирования выделения газа стенками контейнера через барьерный слой
404. Способ инспектирования барьерного слоя на наличие материала, который выделяет пар, включающий:
обеспечение образца материала, который выделяет газ и имеет, по меньшей мере, частичный барьерный слой; и
измерение выделяемого газа.
405. Способ по п. 404, в котором материал, который выделяет газ, содержит полимерное соединение.
406. Способ по п. 404 или 405, в котором материал, который выделяет газ, содержит термопластичное соединение.
407. Способ по любому одному из пунктов 404-406, в котором материал, который выделяет газ, содержит сложный полиэфир.
408. Способ по любому одному из пунктов 404-407, в котором материал, который выделяет газ, содержит полиэтилентерефталат.
409. Способ по любому одному из пунктов 404-408, в котором материал, который выделяет газ, содержит полиолефин.
410. Способ по любому одному из пунктов 404-409, в котором материал, который выделяет газ, содержит полипропилен.
411. Способ по любому одному из пунктов 404-410, в котором материал, который выделяет газ, содержит сополимер циклического олефина.
411a. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с водой.
411b. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с водяным паром.
411c. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с воздухом при относительной влажности от 35% до 100%.
411d. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с воздухом при относительной влажности от 40% до 100%.
411e. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с воздухом при относительной влажности от 40% до 50%.
411f. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с кислородом.
411g. Способ по любому одному из пунктов 404-411, дополнительно включающий перед измерением выделяемого газа контактирование барьерного слоя с азотом.
411h. Способ по любому одному из пунктов 411a-411g, в котором время контактирования составляет от 10 секунд до одного часа.
411i. Способ по любому одному из пунктов 411a-411g, в котором время контактирования составляет от одной минуты до тридцати минут.
411j. Способ по любому одному из пунктов 411a-411g, в котором время контактирования составляет от 5 минут до 25 минут.
411k. Способ по любому одному из пунктов 411a-411g, в котором время контактирования составляет от 10 минут до 20 минут.
411l. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 0,1 Торр до 100 Торр.
411m. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 0,2 Торр до 50 Торр.
411n. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 0,5 Торр до 40 Торр.
411o. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 1 Торр до 30 Торр.
411p. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 5 Торр до 100 Торр.
411q. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 10 Торр до 80 Торр.
411r. Способ по любому одному из пунктов 404-411k, в котором выделяемый газ измеряется при давлении от 15 Торр до 50 Торр.
411s. Способ по любому одному из пунктов 404-411r, в котором выделяемый газ измеряется при температуре от 0°C до 50°C.
411t. Способ по любому одному из пунктов 404-411r, в котором выделяемый газ измеряется при температуре от 0°C до 21°C.
411u. Способ по любому одному из пунктов 404-411r, в котором выделяемый газ измеряется при температуре от 5°C до 20°C.
412. Способ по любому одному из пунктов 404-411u, в котором материал, который выделяет газ, обеспечен в форме сосуда со стенкой, имеющей наружную поверхность и внутреннюю поверхность, внутренняя поверхность окружает полость.
413. Способ по п. 412, в котором барьерный слой размещен на внутренней поверхности стенки сосуда.
414. Способ по п. 412 или 413, в котором разность давлений обеспечена через барьерный слой с помощью, по меньшей мере, частичного вакуумирования полости.
415. Способ по любому одному из пунктов 412-414, дополнительно включающий соединение полости через канал с источником вакуума для, по меньшей мере, частичного вакуумирования полости.
416. Способ по п. 415, дополнительно включающий обеспечение измерительной ячейки для выделения газа, сообщающейся между полостью и источником вакуума.
417. Способ по любому одному из пунктов 404-416, в котором измерение выполняется путем определения объема материала выделяемого газа, выделяемого через барьерный слой за интервал времени.
418. Способ по любому одному из пунктов 404-417, в котором измерение выполняется с применением микропотоковой технологии.
419. Способ по любому одному из пунктов 404-418, в котором измерение выполняется с помощью измерения удельного массового расхода материала выделяемого газа.
420. Способ по любому одному из пунктов 404-419, в котором измерение выполняется в режиме функционирования молекулярного течения.
420a. Способ по любому одному из пунктов 404-420, в котором измерение выполняется путем:
обеспечения, по меньшей мере, одного микрокантилевера, который имеет свойство, в присутствии материала выделяемого газа, движения или изменения до различной формы;
подвергания микрокантилевера действию материала выделяемого газа при условиях, эффективных, чтобы заставлять микрокантилевер двигаться или изменяться до различной формы; и
детектирования движения или отличной формы.
420b Способ по п. 420a, в котором отличная форма детектируется путем отражения падающего луча высокой энергии от части микрокантилевера, которая меняет форму, перед и после подвергания микрокантилевера действию выделения газа и измерения полученного в результате отклонения отраженного луча в точке, размещенной на расстоянии от кантилевера.
420c. Способ по п. 420b, в котором падающий луч высокой энергии выбран из луча фотонов, луча электронов и комбинации двух или более из них.
420d. Способ по п. 420b, в котором падающий луч высокой энергии является лучом фотонов.
420e. Способ по п. 420b, в котором падающий луч высокой энергии является лазерным лучом.
420f. Способ по любому одному из пунктов 404-420, в котором измерение выполняется путем:
обеспечения, по меньшей мере, одного микрокантилевера, который резонирует на разной частоте, когда находится в присутствии материала выделяемого газа;
подвергания микрокантилевера действию материала выделяемого газа при условиях, эффективных, чтобы заставлять микрокантилевер резонировать на разной частоте; и
детектирования отличной частоты резонанса.
420g. Способ по п. 420f, в котором отличная частота резонанса детектируется путем подвода энергии к микрокантилеверу для индукции его резонанса перед и после подвергания микрокантилевера выделению газа и определения различия между частотами резонанса перед и после подвергания микрокантилевера выделению газа.
420h. Способ по п. 420g, в котором отличная частота резонанса детектируется с применением сенсора гармонических колебаний.
421. Способ по п. 404, в котором материал, который выделяет газ, обеспечен в форме пленки.
422. Способ по любому одному из пунктов 404-421, в котором барьерный слой представляет собой полное или частичное покрытие на поверхности материала, который выделяет газ.
x
425. Способ по любому одному из пунктов 404-424, в котором барьерный слой включает SiO, в котором x равно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9.
x
426. Способ по любому одному из пунктов 404-425, в котором барьерный слой состоит, по существу, из SiO, в котором x равно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,9.
427. Способ по любому одному из пунктов 404-426, в котором барьерный слой составляет менее чем 500 нм толщиной.
428. Способ по любому одному из пунктов 404-427, в котором барьерный слой составляет менее чем 300 нм толщиной.
429. Способ по любому одному из пунктов 404-428, в котором барьерный слой составляет менее чем 100 нм толщиной.
430. Способ по любому одному из пунктов 404-429, в котором барьерный слой составляет менее чем 80 нм толщиной.
431. Способ по любому одному из пунктов 404-430, в котором барьерный слой составляет менее чем 60 нм толщиной.
432. Способ по любому одному из пунктов 404-431, в котором барьерный слой составляет менее чем 50 нм толщиной.
433. Способ по любому одному из пунктов 404-432, в котором барьерный слой составляет менее чем 40 нм толщиной.
434. Способ по любому одному из пунктов 404-433, в котором барьерный слой составляет менее чем 30 нм толщиной.
435. Способ по любому одному из пунктов 404-434, в котором барьерный слой составляет менее чем 20 нм толщиной.
436. Способ по любому одному из пунктов 404-435, в котором барьерный слой составляет менее чем 10 нм толщиной.
437. Способ по любому одному из пунктов 404-436, в котором барьерный слой составляет менее чем 5 нм толщиной.
438. Способ по любому одному из пунктов 404-437, в котором измерение выделяемого газа выполняют при условиях, эффективных, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя.
439. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее одной минуты.
440. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 50 секунд.
441. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 40 секунд.
442. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 30 секунд.
443. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 20 секунд.
444. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 15 секунд.
445. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 10 секунд.
446. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 8 секунд.
447. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 6 секунд.
448. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 4 секунд.
449. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 3 секунд.
450. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 2 секунд.
451. Способ по п. 438, в котором условия, эффективные, чтобы различать присутствие или отсутствие барьерного слоя, включают продолжительность теста менее 1 секунды.
452. Способ по любому одному из пунктов 438-451, в котором измерение присутствия или отсутствия барьерного слоя подтверждено до, по меньшей мере, уровня достоверности шесть сигм.
453. Способ по любому одному из пунктов 438-452, в котором измерение имеет, по меньшей мере, уровень достоверности шесть сигм.
454. Способ по любому одному из пунктов 404-453, в котором измерение выделяемого газа на стороне с пониженным давлением барьерного покрытия выполняется при условиях, эффективных для определения показателя улучшения барьерных свойств барьерного слоя по сравнению с тем же материалом без барьерного слоя.
455. Способ по любому одному из пунктов 404-454, в котором измеряется выделение множества различных газов.
456. Способ по любому одному из пунктов 404-455, в котором измеряется выделение, главным образом, всех выделяемых газов.
457. Способ по любому одному из пунктов 404-456, в котором выделение, главным образом, всех выделяемых газов измеряется одновременно.
458. Способ по любому одному из пунктов 404-457, в котором выделение, главным образом, всех выделяемых газов измеряется одновременно.