CN1440329A - 用于粉末沉积的包含导电区域的基板 - Google Patents

用于粉末沉积的包含导电区域的基板 Download PDF

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Abstract

提供在其它物质中的一种导电嵌体薄膜,该导电嵌体薄膜包括:具有适合于限定选择的区域的孔(23)图形的介质膜层(21),通过静电沉积将粒子沉积到选择的区域;以及包括聚合物的导电元件(22),该元件包括(a)与介质膜(21)相对层叠的导电膜(22)或(b)嵌入到孔(23)内的导电膜,在孔内出现的导电元件的一部分包括导电嵌体,其中导电元件(22)适合于接触一个或多个电极极板并在选择的位置提供电势,其中介质膜(21)与选择的区域电隔离。

Description

用于粉末沉积的包含导电区域的基板
本发明涉及作为载体使用的基板,利用电气力吸附用于局部沉积粉末的技术在该基板上沉积粉末。
申请人或与共事的那些人已描述过利用电气力来控制材料沉积的设备和技术。这种沉积使受控制量的例如药剂沉积到基板的空间确定的区域上成为可能。这些技术通常地将带电粒子或颗粒沉积到安装在装置(“静电吸盘”)上的基板上,该装置提供吸附粒子或颗粒的电气力(例如静电)。尽管可以通过粒子或颗粒的感应极化产生吸附,但是通常粒子或颗粒带电。例如,静电吸盘具有电极极板,将电势提供到电极极板以产生吸附力。不同电势的相邻电极可以用于形成吸附力或控制粒子或颗粒远离不需要的位置。图3中示出了一种这样的静电吸盘。一旦颗粒或粒子被吸附到给定的位置,颗粒或粒子就通过它们邻近的导体感应象力,象力可以是维持颗粒或粒子的力的强有力因素。另一种维持力包括其它电荷和电荷再分配感应的力、压紧力和范得瓦尔斯(Van der Waals)力。
这种技术限制了可以直接有效地到达给定位置的粒子或颗粒的数量。这种制约的一个原因是实际限制了靠近给定沉积位置的电气力的强度和位置。本发明通过形成一种用于沉积的具有导电材料的图形化的嵌体(inlay)的基板来解决这个问题,导电嵌体材料用作静电吸盘的电极极板上的延伸物或添加剂,允许在沉积区域附近具有较大的电荷密度。本发明提供改进的沉积质量并可以沉积较大的量。
发明的概述
本发明提供例如一种导电嵌体薄膜层,该薄膜层包括具有适合于限定通过静电沉积将粒子沉积到其上的选择的区域的孔图形的介质膜层;导电元件包括聚合物,该元件包括(a)与介质膜相对层叠的导电膜或(b)嵌入到孔内的导电膜,在孔内出现的导电元件的部分包括导电嵌体,其中导电元件适合于接触一个或多个电极极板并在选择的位置提供电势,其中介质膜与选择的区域电隔离。本发明可以用于在基板的选择的区域上沉积测定量的粒子,其中选择的区域上沉积的粒子量可以是测定量。测定量可以是形成一个剂量单位的药剂。或者,例如,导电嵌体薄膜可以包括在两个或多个选择的区域处具有测定量的诊断反应剂的诊断产物。
本发明还提供在基板上电吸附沉积的方法,包括:将导电嵌体薄膜层叠到包括至少一个接触表面的电极的静电吸盘的表面上,其中导电嵌体薄膜包括有效地从电极将电势传送到导电嵌体薄膜的选择的区域附近的导电聚合物和有效地电隔离选择的区域的介质膜;将电势施加到至少一个电极;引导粒子朝向导电嵌体薄膜;在选择的区域处选择地沉积粒子。应当注意,术语“静电吸盘”表示其用于吸附带电的粉末/粒子;这种吸盘不一定需要将基板电粘结到粉末/粒子的基板。可以在吸盘上利用例如真空或粘结剂层叠基板。
此外,提供一种药剂、维他命制剂、甜味剂制剂、草药制剂、兽医制剂或诊断制品,包括:导电嵌体薄膜的至少一部分,该导电嵌体薄膜包括:具有适合于限定选择的区域的孔图形的介质膜层,通过静电沉积将粒子沉积到该选择的区域;导电元件包括聚合物,该元件包括(a)与介质膜相对层叠的导电膜或(b)嵌入到孔内的导电膜,在孔内出现的导电元件部分包括导电嵌体,该部分包括由介质膜包围的所述嵌体;在一个或多个所述嵌体上选择沉积的限定量药剂,维他命、甜味剂(sweetener)、草药制品、兽医药剂或诊断剂。
附图的简要描述
图1A和1B显示根据本发明的导电嵌体薄膜。
图2A和2B示出根据本发明的另一种导电嵌体薄膜。
图3示出静电吸盘的一个例子。
本发明的详细描述
图1中示出说明本发明的一个示例性实施例。图1A示出具有叠置到介质膜21上的导电膜22的导电嵌体薄膜20的剖面图。介质膜21具有相对低导电率和厚度以便将带电粒子选择吸附到选择的区域23,而限制任何粒子吸附到选择的区域23之外的区域。
适合的介质膜包括下述材料的薄膜,例如:乙基纤维素、苯二甲酸醋酸纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素、改性淀粉、蛋白质(包括,例如,交连胶凝)、藻酸、丙烯酸聚合物(例如,甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙基丙烯酸酯的共聚物等、例如EudragitTM丙烯酸共聚物)、聚醚(例如聚环氧乙烷)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、交连PVP、聚交酯、聚(交酯-共-乙交酯)、非织物纤维、纸等。薄膜形成工艺包括聚合物溶液的浇注(cast)或聚合物粉末的分散和挤压成形。
导电膜优选由适合于人类消耗的材料制成。对于某种材料,这种优选的限制意味着消耗产物的数量和剂量适当。优选地,导电膜由自身导电的聚合物形成,或者为用于加入到薄膜中的导电材料提供构架结构的聚合物形成。导电材料可以是例如金属编织物、金属粒子(例如金、银或铁的粒子)、碳黑粒子、其它离子种类等。导电材料还可以是导电聚合物,例如凝胶或其它蛋白质材料。适合用于嵌入导电材料的聚合物包括:乙基纤维素、苯二甲酸醋酸纤维素、HPMC、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、HPC、甲基纤维素、改性淀粉、蛋白质(包括,例如,交连胶凝)、藻酸、丙烯酸聚合物(例如,甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙基丙烯酸酯的共聚物等、例如EudragitTM丙烯酸共聚物)、聚醚(例如聚环氧乙烷)、聚乙烯醇、PVP、交连PVP、聚交酯、聚(交酯-共-乙交酯)、非织物纤维、纸等。可溶于水的聚合物的例子可以通过在高于较低的临界溶液温度(“LCST”)的温度下由水溶液进行浇注和干燥。例如,用于HPC的LCST典型地在50-55℃的范围。薄膜形成工艺可包括聚合物溶液的熔炼或聚合物粉末的分散和挤压成形。
优选地,导电嵌体薄膜的导电元件例如导电膜22或导电嵌体32(见下面)具有105(欧姆/平方)或更小的电阻率,最好为104或103欧姆/平方或更小。
例如,可以在将薄膜叠置到导电膜之前通过切割介质膜形成选择的区域23。选择的区域23的大小在药物申请中特别地为例如从1mm到10mm的宽度或直径。
本发明的导电膜优选为柔性的。其上沉积粒子的导电嵌体薄膜的元件最好为可水溶胀的或可分散的,在适合的水溶液(例如,根据具有沉积粒子的导电嵌体薄膜预定用途为酸性、碱性或中性)中促进沉积粒子(见下面的定义)的分散或溶解。导电嵌体薄膜适合的厚度包括从0.5mil到10mil,更优选为1mil到5mil。
图2示出了说明本发明的另一个实施例。图2A示出具有在介质膜31中的导电嵌体32的导电嵌体薄膜30的剖面图。介质膜31具有相对低导电率和厚度以便将带电粒子选择吸附到选择的区域33,而限制任何粒子吸附到选择的区域33之外的区域。可以设计本实施例使得导电嵌体32与静电吸盘的表面上的导电焊盘对准。此外,选择介质膜以维持选择的区域的电隔离,使得吸附粒子场区被限制到这些区域。
图2的实施例可以通过例如在释放(release)层上层叠介质膜完成,在介质膜上已经形成相应于选择的区域的孔。采用其中具有悬浮的导电粒子的聚合物溶液或水溶胀凝胶体填充孔。形成聚合物的水溶胀凝胶体包括:乙基纤维素、苯二甲酸醋酸纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素、改性淀粉、蛋白质(包括,例如,交连胶凝)、藻酸、丙烯酸聚合物(例如,甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙基丙烯酸酯的共聚物等、例如EudragitTM丙烯酸共聚物)、聚醚(例如聚环氧乙烷物)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、交连PVP、聚交酯、聚(交酯-共-乙交酯)、非织物纤维、纸等。例如,在湿度和温度受控制的室中通过干燥将溶液或水溶胀凝胶体嵌入到介质膜中。现在如此形成的导电嵌体薄膜就可以与释放层剥离。
应当理解,图2的实施例可以相对于导电膜叠置以形成一个是图1和图2的实施例的混合体的实施例。
应当清楚,本发明的导电嵌体薄膜可以用于其上静电沉积粒子的方法。在下面引用的多个专利和专利申请中描述了进行这种沉积的静电吸盘的使用,进行这种沉积包括使粒子带电(例如通过感应或摩擦带电)的方法和测量沉积数量的方法。沉积测量可以包括淀积后的光测量并利用动态地监测沉积的电传感器。一种给粒子带电的实用方法是通过使粒子穿过具有应用力电势的导电壁的喷射研磨机感应带电。
图3示出电极14与屏蔽电极13由介质(优选空气)15分离的共面吸盘10的剖面图,这些特征位于基材12中。沉积电极优选由300系列的不锈钢形成。沉积电极14包含用于连接电路板11的插脚插座16。基材12由介质例如Noryl聚合物(GE Plastics,Pittsfield,MA)制成。Noryl工程塑料为改性聚苯醚、或聚苯醚聚亚苯基乙醚和聚亚苯基树脂。这些树脂的改性包括与第二聚合物例如聚苯乙烯或聚苯乙烯/丁二烯混合。通过改变混合比和其它添加物,就制造各种级别的产物。未改性的这些聚合物的特征在于在主分子链中的规则靠近间隔的环结构(苯基)。同强大的内分子引力一起的该特性引起非常大的劲度并且迁移率降低。屏蔽电极13可以由粘结到基底材料12的导电材料(例如300系列的不锈钢)形成,例如通过粘结剂或双侧面、基于橡胶的粘结带粘结。介质15的优选实施例是环形间隙,其可以通过在将形成屏蔽电极13的导电层中通过钻出一系列的孔而形成。沉积电极14可以是例如挤压或胶合进入基底材料。优选地研磨装配件以产生平坦例如具有0.0002英寸公差的共面。介质15为空气(在空气中操作静电吸盘),优选地分离电极的包括空气的介质部分为足够大,使得利用与介质15对准的静电吸盘的上平面在整个沉积期间不带电。介质分离的量是“实质上”的分离。
这种静电吸盘可以用描述的用于结合电隔离屏蔽电极的技术简单地进行改进,屏蔽电极被分别连接到控制电子设备以提供上面描述的读出电路。尺寸A可以是例如0.01英寸;尺寸B可以是例如0.157英寸;尺寸C可以是例如0.236英寸;尺寸D可以是位于象素之间的节距例如0.3543英寸。静电吸盘可以用例如施加到沉积电极的~700或~1400V的电压进行操作。
通过本发明沉积的粒子或颗粒的测定量可以用于多种情况,例如药剂、维他命制剂(formulation)、甜味剂制剂、草药制剂、兽医制剂或诊断制品(具有限定量的控制物质或诊断制剂)等。
术语
下面提供定义以便有助于对在此采用的某个术语的理解:
根据本发明,用于沉积的“粒子”是分子的聚集体,典型地为至少大约3nm的平均直径,例如至少大约500nm或800nm的平均直径,优选从大约100nm到大约5mm,例如大约100nm到大约500μm。例如,粒子是微细化的粉末或称作“微珠(beads)”的聚合物结构的粒子。微珠可以被覆盖、具有吸收的分子、具有俘获的分子或携带另外的其它物质。
“电吸附干法沉积”指采用电气力以吸附或沉积带电粒子到表面的方法。
“药剂单位”指给出的物质的常规量。用于药剂,该术语典型地指采用常规的药剂单位添加到药剂的适合剂量的量。
在此描述的本发明可以用于与由申请人和与申请人共事的人说明的多种装置和方法结合。例如,可以与本发明结合的申请是:Sun等人于1999年10月14日提交、序列号为09/417736、“Electrostatic Sensing Chuck Using Area MatchedElectrodes”的申请和Sun等人于1999年10月14日提交、序列号为09/417820、“Device for the Dispersal and Charging of Fluidized Powder”的申请。可以用于本发明的各种方面的其它器件或方法包括例如用于传输吸盘、超声微珠分散剂和其它粉末制造装置的方法在下述文件中说明:Sun提出,1998年8月4日出版的美国专利US5788814、“Chucks and Metheds for Positioning Multiple Objects on aSubstrate”;Sun等人“Electrostatic Chucks and Particle Deposition Apparatus Therefor”、1999年1月12日出版的美国专利US5858099;Pletcher et al.“Apparatus forElectrostatically Depositing a Medicament Powder Upon Predefined Regions of aSubstrate”、1998年2月3日出版的美国专利US5714007;Sun等人“Methed ofMaking Pharmaceutical Using Electrostatic Chucks”、1998年12月8日出版的美国专利US5846595;Sun等人“Acoustic Dispenser”、1998年5月19日出版的美国专利US5753302;Sun“Bead Transporter Chucks Using Repulsive Field Guidance”、2000年8月1日出版的美国专利US6098369;Sun“Bead Manipulating Chucks withBead Size Selector”、1999年11月23日出版的美国专利US5988432;Sun“FocusedAcoustic Bead Charger/Dispenser for Bead Manipulating Chucks”、2000年11月21日出版的美国专利US6168666;Sun et al.“AC Waveforms Biasing For BeadManipulating Chucks”、2000年11月21日出版的美国专利US6149774;Sun等人“Apparatus for Clamping a Planar Substrate”、1998年6月10日申请序列号09/095321;Poliniak et al.“Dry Powder Deposition Apparatus”、2000年5月16日出版的美国专利US6063194;以及“Pharmaceutical Product and Method of Making”、1998年6月10日申请序列号09/095616。此外粉末处理装置包括锥体状的雾室,描述在O`Mara等人“Article Comprising a Diffuser with Flow”、1999年11月12日申请,序列号09/438801。
包括但不限于本说明书中引用的所有出版物和参考文献在这里被通过引用整体地包括进来,就好像每个单独的出版物或参考文献具体地和单独地通过引用在这里全部列出。本发明要求优先权的任何专利申请也通过引用以上述关于出版物和参考文献相同的方式整体地包括进来。
下面进一步描述本发明的实施例,当然,其不以任何方式构成对本发明的范围的限制。
实施例1: 乙基纤维素(EC)和HPMC的两层聚合物薄膜
两层聚合物薄膜由疏水乙基纤维素(EC)薄膜层和亲水HPMC薄膜层组成。 第一步骤:浇注在聚脂薄膜上用甘油三乙酸酯或其它增塑剂增塑的EC分散剂以制造纤维素(EC)薄膜层。在温度/湿度受控制的室中以55℃和35%RH下进行干燥。 第二步骤:在获得的(EC)薄膜层上浇注HPMC溶液以制造亲水层。在28℃和45%RH下进行干燥。然后从聚脂薄膜上剥离两层薄膜。
实施例2: 与导电区域粘附的聚合物薄膜
将碳黑分散到羟丙基纤维素聚合物溶液中以制造导电聚合物薄膜。从该薄膜冲钻出圆盘状膜部分。然后在EC薄膜(与实施例1一样)上层叠导电圆盘并通过超声波焊接密封。EC薄膜具有高的表面电阻率(目标值分别在20%RH下为2.6E+12欧姆/平方和在30%RH下为1.2E+12欧姆/平方)。
以优选实施例为重点已经描述了本发明,很显然,本领域普通技术人员显然知道可采用优选的器件和方法的变化应认为在此具体描述的本发明可以以其它方式实施应用。因此,本发明包含在下面的权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内的所有修改。

Claims (15)

1.一种导电嵌体薄膜,包括:
具有适合于限定选择的区域的孔图形的介质膜层,通过静电沉积将粒子沉积到选择的区域;以及
包括聚合物的导电元件,该元件包括(a)与介质膜相对层叠的导电膜或(b)嵌入到孔内的导电膜,在孔内出现的导电元件部分包括导电嵌体,
其中导电元件适合于接触一个或多个电极极板并在选择的区域提供电势,其中介质膜与选择的区域电隔离。
2.根据权利要求1的导电嵌体薄膜,还包括通过电吸附沉积在选择的区域上的粒子。
3.根据权利要求2的导电嵌体薄膜,其中在选择的区域上沉积的粒子数量是测定量。
4.根据权利要求2的导电嵌体薄膜,其中粒子包括药剂并且每个选择的区域限定了剂量单位。
5.根据权利要求2的导电嵌体薄膜,其中粒子包括诊断剂,导电嵌体薄膜包括在两个或多个选择的区域处具有测定量的诊断剂的诊断产物。
6.根据权利要求1的导电嵌体薄膜,其中导电元件包括(a)与介质膜相对叠置的导电膜。
7.根据权利要求1的导电嵌体薄膜,其中导电元件包括(b)嵌入到孔内的导电膜,出现在孔内的导电元件部分包括导电嵌体。
8.一种向基板上电吸附沉积的方法,包括:
将导电嵌体薄膜层叠到静电吸盘的一个表面上,该静电吸盘包括至少一个接触所述表面的电极,其中导电嵌体薄膜包括有效地从电极将电势传输到导电嵌体薄膜的选择的区域附近的导电聚合物和有效地电隔离选择的区域的介质膜;
将电势施加到至少一个电极;
将粒子引向导电嵌体薄膜;以及
在选择的区域选择性地沉积粒子。
9.一种药剂、维他命制剂、甜味剂制剂、草药制剂、兽医制剂或诊断制品,包括:
导电嵌体薄膜的至少一部分,该导电嵌体薄膜包括:
具有适合于限定选择的区域的孔图形的介质膜层,通过静电沉积将粒子沉积到该选择的区域;以及
包括聚合物的导电元件,该元件包括(a)与介质膜相对层叠的导电膜或(b)嵌入到孔内的导电膜,在孔内出现的导电元件的一部分包括导电嵌体,该部分包括由介质膜环绕的所述嵌体;在一个或多个所述嵌体上选择性地沉积的限定量药剂、维他命、甜味剂、草药制品、兽医药剂或诊断剂。
10.根据权利要求9的药剂剂量单位。
11.根据权利要求9的维他命剂量单位。
12.根据权利要求9的甜味剂投放剂量单位。
13.根据权利要求9的草药制剂剂量单位。
14.根据权利要求9的兽医制剂剂量单位。
15.根据权利要求9的诊断制品剂量单位。
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