CN1446271A - 预防生物医疗装置和结构积垢和腐蚀的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种防止与腐蚀性环境接触的生物医疗装置表面腐蚀和/或积垢的系统，该系统包括：(a)与至少一部分表面导电性接触的半导体涂料；和(b)用于过滤腐蚀噪音的电子滤波器，以及一种使用该系统防止腐蚀和/或积垢的方法。

Description

预防生物医疗装置和结构积垢和腐蚀的方法和系统

                         发明背景

发明领域

本发明涉及用半导体技术防止导电结构腐蚀的方法和系统，特别是防止那些作为体内或体表的生物医疗装置部件的导电结构腐蚀的方法和系统。

技术背景讨论

各种控制腐蚀的方法已经发展了几个世纪，其中特别着重于在腐蚀性环境中延长金属结构使用期的方法。这些方法一般包括保护性涂料，这种方法主要用于提高诸如钢的含铁金属和一些诸如铝的非铁金属的抗腐蚀性，并且避免使用更昂贵的合金。因此。它们既改善了性能又降低了成本。但是，这种保护性涂料一般有几个缺陷，包括在遭受腐蚀或积垢的非金属结构上的可涂布性很差。

保护性涂料分成两个主要种类。最大的种类是局部涂料，例如油漆，这些涂料起到对环境的物理屏障作用。第二种由牺牲性涂料组成，例如锌或镉，该牺牲性涂料被设计为优先腐蚀以保护基底金属免受攻击。

阴极保护和涂料都是旨在减轻和防止腐蚀的工程学科。每种方法的不同在于：阴极保护是通过从外部引入电流来抵消正常的电化学腐蚀反应，从而防止腐蚀，而涂料是形成一个屏障来防止自然存在的阳极和阴极之间的或者电耦合内的腐蚀电流或电流。每种方法都取得了有限的成功。涂料是迄今为止在一般性防腐蚀中最广泛采用的方法(参见 Leon等U.S.P.3,562,124和 Hayashi等U.S.P.4,219,358)。而阴极保护则用于保护处于掩埋或者浸泡条件下的无数英里的管道和无数英亩的钢表面。

阴极保护技术通过向金属提供足够的阴极电流使其阳极溶解速率可以忽略不计而减少金属表面腐蚀(例如，参见 Pryor，U.S.P.3,574,801； Wasson U.S.P.3,864,234； Maes U.S.P.4,381,981；Wilson等U.S.P.4,836,768； Webster U.S.P.4,863,578和 Stewart等U.S.P.4,957,612)。阴极保护的概念是这样的：通过施加足够的电流将阴极极化至阳极的电势，从而消除局部阳极和阴极表面之间的电势差。换言之，施加阴极电流的作用是减小持续作为阳极的面积，而不是减小这种残存阳极的腐蚀速率。当所有阳极都被消除时，就实现了完全的保护。从电化学的观点来看，这表明已经向被保护的金属提供了足够的电子，因而任何使金属离子化或进入溶液的趋势都已经被中和掉。

近期的腐蚀研究发现，电化学腐蚀过程似乎和电化学体系的电性质，例如电池电流和电极电势的随机波动有关。这些随机波动在本领域中被称为“噪音”。研究人员已经开始应用噪音分析技术来研究电化学体系中的腐蚀过程。

Riffe，U.S.5,352,342和 Riffe，U.S.5,009,757公开了一种和电子仪器结合用于防腐蚀系统中的锌/氧化锌基硅酸盐涂料。据公开，涂料中的锌/氧化锌颗粒具有半导体性质，主要是在Zn-ZnO相界处有p-n结。据所述，当反向偏压时，这个p-n结表现为二极管，并抑制电子的跨界转移。这个限制制约了电子从Zn氧化位点向ZnO表面的氧还原位点的转移。有效地，这增加了局部腐蚀电池阳极和阴极之间的阻抗并减少了腐蚀。

一般而言，因为与Zn表面的Zn氧化和ZnO表面的氧还原相关的电势，Zn-ZnO基结将会被施加反向偏压。但是，会出现显著的随机电压波动。这些电压波动使得所述结偶尔会变成正向偏压。当产生正向偏压时，穿过结的电子转移增加，Zn的氧化和O₂的还原也加速了。有效地，这在局部腐蚀电池的阳极和阴极之间产生短路并增加了腐蚀。

Riffe专利公开了在防腐蚀系统的电化学回路中加入一个固定值电容。但是，无法控制电容的水平，也没有任何方法被建议来确定在任一给定结构中有效防止腐蚀所需的电容水平。因此，必须在系统中使用过电容(overcapacitance)使其生效。

活生物体的内部常常被认为是据认为是生命的发源地的海洋环境的反映。正如上面所指出的，海洋中的人造物体经历许多有害的过程，包括积垢和腐蚀。积垢过程的特征在于微生物和大生物的附着和生长。在植入人体或其他活体内的仪器或者与这种仪器紧密相关的设备(例如血浆取出系统，透析设备等)上也会出现许多相同的有害过程。在生物底座中使用半导体材料仅仅是在最近才开始取得有用的结果(例如参见： Mirkin等，Nature，405，626(2000))。生物医疗装置和表面的积垢经常是以细菌膜形式存在的，也称为细菌生物膜。在 Mittelman，Method in Enzymology，310，534-551(1999)中已经报道了这种现象，其中结合医疗装置描述了生物膜细菌的发现和表征。 McLeod等，Methodin Enzymology，310，656-670(1999)中提出了一种通过将电磁场和抗生素结合起来使用来处理和控制这种细菌生物膜的方法。不幸的是，应用这种电磁场需要建立仔细控制的电流，这在实验室中可以做得很好，但在实际工作中(最可能感觉到生物积垢的真正长期效果的地方)却不可行。

                        发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种柔韧的半导体涂层，该涂层可给任何植入体内或与生物医疗装置相关的导电或非导电结构提供抗腐蚀、抗积垢/抗排斥反应和抗菌性质。

本发明的另一个目的是提供一种保护导电金属结构免受腐蚀的方法，该方法根据金属或非金属结构的独有特性及其在活生物体内的布置而进行微调。

本发明的再一个目的提供一种防止导电结构积垢、感染和腐蚀的方法，该方法采用半导体技术，并且无需外接阳极，没有电解液，也不产生电流。

本发明的又一个目的是提供一种防止导电结构在体内积垢、感染和腐蚀的系统，其中该系统只需极少的系统维护就可提供长期的保护。

通过如下发现满足了这些及其它的目的：一种生物“可接受”的半导体涂料以及相关的电子系统，其中仅通过过滤掉半导体涂料所在导电结构中的电压波动就可以运行该系统，其中使用该系统的方法包括：

用半导体涂料涂布导电结构，在该涂布结构上连接一个固定的电子滤波器，

监测这个连接有固定电子滤波器的涂层所产生的噪音，

使用一个可调滤波器连接到该涂层上，以确定将该涂层产生的噪音最小化所需的抗腐蚀滤波器响应；以及

用滤波器响应至少为所述的抗腐蚀滤波器响应的无源或有源滤波器来取代该可调滤波器，

其中导电结构是附属于或植入目标体内的生物医疗装置。

                        附图简述

参照如下的详细描述，并结合相应的附图，将可以更好地理解本发明，从而很容易得到对本发明及其所附带的许多优点的更完全的评价，在附图中：

图1是本发明一个优选实施方案中Zn/ZnO结的示意图。

图2显示了描述本发明的系统的等价回路图。

                        优选实施方案详述

本发明提供一种用于任何易腐蚀的导电结构的防腐方法，包括在导电结构上涂以半导体涂料，将所得的涂布的结构连接到固定电子滤波器上，监测由该系统产生的腐蚀噪音，确定使腐蚀噪音最小化所需的滤波器响应(本发明上下文中，术语“腐蚀噪音”用于描述由于电腐蚀过程而产生的电压波动)。本发明的一个实施方案中，用可调滤波器调节滤波器响应来确定使涂布的结构产生的噪音最小化所需的滤波器响应，然后用至少具有所确定的抗腐蚀滤波器响应的无源电子滤波器来取代所述可调滤波器。在一替代的实施方案中，本发明用有源电子滤波器和监测系统取代所述可调滤波器，所述监测系统不断监测噪音，并自动调节滤波器响应，使系统的波动最小化。

本发明通过将半导体涂层耦合到电子滤波器上使腐蚀噪音最小化。电子滤波器的滤波器响应，在本发明中定义为在给定频率下噪音的降低程度。正如上面所指出的，滤波器可以是无源低通RC滤波器或者是有源滤波器。在每种情况下，滤波器都使电压波动最小化。存在于半导体涂层中的结则保持反偏压。这样就减少了半导体涂层中从阳极到阴极区域的时间平均电流，并且涂层被有效地钝化。

无源低通RC滤波器主要是一个电容器和一个电阻器。本发明的系统中，半导体涂层在一定程度上起到电阻器作用，和电容器一起组成了RC滤波器。合适的有源滤波器包括，但不局限于：Butterworth滤波器、Bessel滤波器和Sallen-Key滤波器。这些有源滤波器可商购获得，和/或本领域的普通技术人员可以很容易地制造出来。这些有源滤波器基本是一个带电容器的op-amp回路。优选本发明滤波器的主要部件是电容器，其中滤波器响应是和在给定频率下减少噪音所需的电容相关的。

本发明的噪音测量方面被用于微调适用于特定应用的系统设计。基于测量的噪音，可以确定所需的滤波器性质和滤波器在系统中的安装位置，并可被改善以对整个结构的表面提供均匀的防腐作用，即使是对非常大的结构，例如航空母舰或大跨度的桥。本发明中，涂布的表面和低噪音、高阻抗参比电极之间的电压波动是被监测的。例如，可以用饱和甘汞电极或饱和硫酸盐电极来制备合适的高阻抗参比电极。适用于此目的的可商购高阻抗参比电极可以从各种配有产品目录的公司获得，例如Beckman Instruments或Corning。通过用示波器显示电压波动，可以使用这些电极来监测噪音。或者，从电极获得的数据可以用带有数-模转换器的PC计算机来储存和分析，并采用时间序列分析程序，例如快速傅立叶转换(FFT)分析或最大熵方法(MEM方法)来分析所得的数据。这些方法可以根据需要提供实时或弛豫的结果。采用这样的方法可以确定在示波器上产生近乎平线(即噪音最小化)所需的滤波器响应水平和滤波器位置。这可以在所述结构的一个位置上进行，或者为了更精细地调控，可以在所述结构表面的多个位置上进行。可以调节电子滤波器的性质和滤波器的安放位置来使测量的电压波动最小化，从而使涂层的钝化最大化。最终结果是显著增加用于任何所需结构类型的防腐蚀系统的使用寿命。这是因为减少了腐蚀噪音，也就显著减少了半导体涂层的牺牲性腐蚀。

本发明还涉及一种半导体涂料，该涂料可以用于多种导电基材，提供具有令人感兴趣性质的排列系统。本发明的半导体涂料可以是任何半导体涂料，包括但不局限于具有(a)n-型和p-型半导体区域，(b)金属-半导体结，(c)离子导体-半导体结，(d)金属-半导体-离子导体结，(e)半导体-绝缘体-半导体结，及其各种组合的半导体涂料。本发明的半导体涂料可以用于多种最终用途。其中主要用于防止导电结构的腐蚀。本发明的用于防止导电基材腐蚀的系统包含：

(a)和导电结构的至少一部分表面导电性接触的半导体涂料；和

(b)连接在涂布的导电基材上的过滤腐蚀噪音的装置，其中该装置包括电子存储器，例如电池或其它电源，以及诸如电容器的滤波器，以及防腐蚀方法的发现，包括：

1)清洁导电结构的外表面；

2)用本发明的半导体涂料涂布所述外表面；以及

3)用电子滤波器使系统中的腐蚀噪音最小化。

本发明方法和系统的关键在于测量由整个系统(包括但不局限于：基材、涂料和滤波器部件)产生的腐蚀噪音并用电子滤波器使该噪音最小化。

在防止腐蚀和积垢的实施方案中，本系统包含两个相互依赖的部件：(1)半导体涂料和(2)赋予应用所述涂料的导电结构净的负偏压的装置。一般而言，在导体表面已经清洁之后，优选对于金属表面用喷砂处理成工业化喷砂抛光面或对于非金属导体表面用类似的方法处理后，将所述半导体涂料涂布到导体表面上。当导体表面用喷砂或类似方法清洁时，该表面将会有许多深达0.1mil(千分之一英寸)至几个mil的凹槽或缺口。本发明的半导体涂料的涂布厚度应该比在清洁过程中形成的坑深度大至少2mil，优选其厚度为2～10mil，最优选为7～9mil厚。在没有明显的坑的光滑表面上，涂料的涂布厚度可以低至约0.5mil，而对系统的性能没有不利的影响。

可以用本发明方法和系统保护的结构可以是任何易腐蚀的导电材料。优选该结构是含铁金属或非铁导电金属的金属结构。典型的金属包括，但不局限于铁、钢和铝。

优选本发明的半导体涂料是金属或金属合金涂料，可以含也可以不含所存在的金属的氧化物。在最优选的实施方案中，涂料是Zn/ZnO系统。金属或金属合金可以单独使用或者和合适的涂料粘合剂一起使用。涂料粘合剂包括各种硅酸盐粘合剂，例如硅酸钠，硅酸镁和硅酸锂。涂料中的金属或金属合金的氧化电势必须高于被保护的导电材料。大多数金属的标准电极电势是已知的，各种不同金属的标准电极电势复制如下。

标准电极还原电势(相对于氢电极)

            

            

            

            

            

            

            

             (来源：CRC Handbook of Chemistry and Physics，60版，Robert C.Weast编辑，CRC出版有限公司，Boca Raton，FL，1979)

因为本系统和方法的涂料相对于被保护的导电材料是牺牲性的(尽管当腐蚀噪音被最小化后，只需极小的牺牲)，当决定在涂料中包含的金属时，选择标准电极电势比被保护的导电材料更负的金属是十分重要的。例如，为了保护铁(例如钢中存在的铁)，该涂料可以使用Zn、Ti或任何标准电极电势比-0.44更负的其它金属。当保护电极电势非常负的金属例如铝(-1.68)时，可以使用电极电势负性小一些的金属(例如Zn)和电极电势更负的金属(例如Mg)结合而成的合金。该合金将使涂料具有所需的牺牲性，同时避免了涂料中只含有诸如Mg的高负电极电势金属时可能出现的极度氧化现象。还可以通过将高负电极电势金属结合到上述的一种粘合剂中来避免涂料太快牺牲。除了两种金属的合金以外，可以将更负电极电势的金属作为硅酸盐粘合剂的平衡离子结合进来。

在优选的实施方案中，本发明的半导体涂料可以与 Schutt，U.S.3,620,784， Riffe，U.S.5,352,342或 Riffe，U.S.5,009,757中所公开的涂料相同，这些专利每篇都结合在此作为参考。无机锌涂料的基本成分是二氧化硅，氧和锌。在液体形式中，他们是诸如硅酸钠的金属硅酸盐或者诸如硅酸乙酯的有机硅酸酯的较小分子。这些基本上是单体的材料相互交联成二氧化硅-氧-锌结构，该结构是所有无机锌涂料的基本成膜剂或粘合剂。适用于本发明的无机锌涂料为各种可商购的烷基硅酸酯或碱水解硅酸盐类型。一种这样的可商购涂料是Carboline，Inc.制造的Carbozinc D7 WB^TM。

本发明的涂料中还可以包括结合到涂料中的另外的n-型半导体，例如Sn/SnO。此外。涂料中可以掺杂诸如Al或Ga的金属以增加涂料的导电性或者掺杂1-5％的Li以降低涂料的导电性。本发明涂料中的金属/金属氧化物界面(Zn/ZnO)在电化学系统充当二极管。因此，涂料中包含许多充当二极管的微区。因为存在涂料产生的腐蚀噪音，二极管会由于涂料中微区导电电势的波动而周期性地开和关。这种导电电势的波动和二极管的开关造成了涂料的牺牲性腐蚀。通过掺杂诸如Li的金属来降低涂料的导电性，可以使二极管的开关电势降低到低于噪音波动曲线的最低点。这将使涂料的牺牲性腐蚀最小化，同时仍保护了被保护结构的导电材料。

另外，通过适当地选择用于导体表面的半导体涂料材料，既可以实现传统的无源屏障也可以得到新型的有源屏障。

在一个优选的实施方案中，本发明涂料的锌粉在锌金属和氧化锌交界处形成了金属-半导体结，其中氧化锌是一种n-型半导体。

图1示意了完成的涂层的一个优选实施方案。图1显示了本发明优选的锌/氧化锌/硅酸盐涂层(4)的多孔性。锌颗粒(1)被氧化锌层(2)所覆盖，各个氧化物覆盖的颗粒周围围绕着不溶的金属硅酸盐粘合剂(3)。在涂层与结构金属之间的界面(5)上是不溶的金属硅酸盐层，在钢结构中该层还可以是不溶的硅酸铁层。

本发明的导电结构可以是任何需要防腐蚀保护的导电结构，包括金属结构和非金属结构。这样的金属结构的实例包括金属交通工具，例如船、飞机、汽车、军用坦克或运输机，金属交通工具零件，桥梁，铁路(railroad coupling mechanism)，容器，管道和金属塔，以及更小的结构，例如生物医疗装置。金属交通工具零件的实例包括各种交通工具，例如汽车，飞机，火车，诸如坦克之类的军用陆上交通工具，以及轮船和其它海上交通工具的金属零件。容器的实例有炼油厂容器，贮槽和储存柜。非金属导电结构的实例包括导电性的混凝土和导电性的聚合结构。腐蚀过程同样影响到这些非金属导体结构，同样也可以用本发明的方法使腐蚀过程最小化。导电性混凝土已经被提议作为可能的制造浮动飞机跑道的材料。本发明的系统有助于混凝土的防腐，因而延长混凝土结构的使用时间和结构完整性。

另外，本发明系统可以防止活生物体内，优选人体内的生物医疗装置的腐蚀。将金属或非金属基导电性生物医疗装置植入人体所遭遇的一个困难是这些设备在人体内条件下的腐蚀现象。本发明中，术语“生物医疗装置”包括植入体内的设备以及在体外的接触到可能引起设备表面腐蚀的体液的任何设备。合适的实例包括人造关节，人造器官和任何用于治疗亚健康状态的客体的设备。

通过在设备表面上涂以本发明的半导体涂料，并连接所需的固定电子滤波器，可以用本发明的可调滤波器和噪音测量技术在体内微调该设备。例如，通过植入和连接固定电子滤波器到生物医疗装置上，可以测量噪音并用可调滤波器使其最小化。在这点上，在完成植入程序之前，可以去掉噪音测量设备和可调滤波器，而接上具有所需滤波器响应的固定的无源或有源滤波器。可以将滤波器放置在体外，或者如果需要的话甚至可以放在体内，就象起搏器那样。而且，该电子系统的电源可以象起搏器电池组件一样简单，是单个AAA电池，甚至是微电池，如 Bates等，U.S.P 5,338,625中所述的薄膜电池，该专利结合在此作为参考，该电源能够提供足够的动力来运行该系统好几年。可以使用任何类型的电池，包括碱电池，NiCd电池和其它可充电电池。使用诸如 Bates等的薄膜电池将可以把电池直接接到半导体涂层表面上，这样可以得到最紧凑的完整包装。

在生物医疗实施方案中，可以将半导体涂料涂布在设备表面上，无论该表面是金属如生物医疗装置经常使用的钛或不锈钢制成的，或者是非金属导电材料如具有导电性的聚合物复合材料制成的。这种聚合物复合材料包括在聚合物中含导电碳纤维，碳纤维-环氧复合物，碳纳米管-环氧复合物，以及其中嵌入导电碳的其它聚合材料的聚合设备。其它合适的聚合材料包括任何生理上可接受的聚合材料，包括但不局限于，硅酮，聚四氟乙烯，Kel-F和其它高度氟化的聚合物。还可以使用高柔性的聚合物，因为半导体涂料在涂到表面上时具有相当程度的柔韧性。可以用常规的方法将半导体涂料涂在聚合材料上。

本发明一个显著的优势在于，通过使半导体涂层的牺牲性腐蚀最小化，涂层的使用寿命将比常规的涂层保护系统的使用寿命延长许多倍。尽管在水下通过施加阴极电流可能可以实现这一点，但这将需要明显的电流，且非常难以控制。此外，阴极电流模式对于生物医疗实施方案而言是不切实际的，因为难以在体内维持这种电流。本发明的方法是在涂层内部起作用的，因此预防了环境腐蚀，其腐蚀介质仅仅是空气中冷凝的水汽而已。这在保护诸如现代大型轮船的内表面这样的表面(这种表面是设计用于提供高强度，但同时伴随着增加的易腐蚀区域)，以及保护汽车零件、桥梁、飞机和火车方面变得十分重要。本发明还对涂层的抗积垢性产生显著的影响，因为通过微调电子系统的工作循环和使牺牲性腐蚀最小化，金属离子从表面释放的程度(即提供局部有害环境使机体积垢)被最小化，甚至宏观尺度上可以在被终止，尽管在微观尺度上金属离子可能通过电子循环被释放或再吸附。其它比优选的锌涂料明显更有毒性的金属，例如Hg/HgO，Cd/CdO等，则出于在体内抗积垢好处方面的考虑而可以被采用，同时作为一个整体避免了其对机体的毒性影响。这些金属的组合也可以用于提供最佳的抗积垢和防腐蚀益处。

另一个优选的实施方案是将本方法和系统使用在大型轮船的内表面上，在那里凝结的水汽由于其高的盐含量而成为最主要的腐蚀剂，同时，这些水汽又不足以使阴极保护系统起作用。没有本发明的噪音滤波器，涂层中的锌将很快被浸出并被流到舱底的冷凝水汽腐蚀掉。但是，在金属基材上应用了本发明的噪音滤波器后，这种浸出被有效地终止了。

此外，在轮船基材钢上使用噪音过滤器对船上电子仪器的干扰不会大于在船内点亮一个电灯泡，也不会产生可能被敌对侦察设备检测到的信号。因为噪音过滤器，即使是使用了电池或其它电源的那些噪音过滤器，不会产生在涂层外有可察觉辐射的场。锌的吸收特性是众所周知的，经常用于EM屏蔽和电子仪器罩。因此，应用了本发明的岸基结构也不会有可检测到的EM辐射。

本发明的固定电子滤波器起到了电容器的作用，其上接有电子储存器，以保持电容器的反向偏压。优选固定的电子滤波器是常规电源组合，例如直流(DC)电源装置，如电池，优选12V电池，和太阳能电池，或者是交流电(AC)电源装置。需要指出的是，尽管该部件在本说明书中被称作“电源：但在本系统中既没有电流也没有电压。因此，命名为电源仅仅是为了方便，而没有电流的含义。如果能够实现完整回路的话，优选所用的电源装置足以提供0.5～30V，最优选10～20V的电压。可以将固定电子滤波器(即电源和电容器)连接到涂布的导电基材上，可以直接接在基材上，或者接在涂层上。在优选的实施方案中，本发明电源装置的负极直接耦合在被保护的导电结构上。电源装置的正极通过滤波器/电容器耦合到导电结构上远离负极连接处的部分。因为本发明并不依赖于产生电流，随着两极间距离的增加电流会逐渐减弱，接线端间的距离不是关键之处，只要正负接线端不相互接触就行。正极在结构上的连接处和负极连接处的距离优选为0.01米～30米，最优选为5～10米。

本发明的方法在系统的使用寿命内是自我维护的。没有象常规的阴极保护系统那样的周期性地监测和调控电流或电势。而且，本系统不会象外加的阴极保护系统可能出现的那样失去控制和对支持结构造成严重损害。因此，唯一能够有效降低涂层寿命的因素来自风和水的侵蚀。因为涂层的抗磨损性一定程度上好于电镀，涂层预期的使用期可以延长至几十年。

另外，使用有源滤波器和监测系统持续监测噪音波动并调整诸如滤波器响应和截止频率等的滤波器性质，通过防止腐蚀随时间增加而造成的牺牲性损失速率的增加，可以延长涂层的使用期。

图2显示了描述本发明系统的等价回路图。该回路中，10是溶液电阻(Rs)，11和12分别是阳极的电极电势(Ea)和阴极的电极电势(Ec)。回路中的噪音源(En)用13表示。14和15分别表示阳极的法拉第阻抗(Ra)和阴极的法拉第阻抗(Rc)。Zn/ZnO交界处的金属-半导体结显示为二极管(D)16。噪音滤波器(F)，无论是有源还是无源滤波器，都用17表示。

很显然，根据上述教导，可以对本发明进行许多更改和变化。因此应当理解，在所附的权利要求书范围之内，可以用不同于此处具体描述的方法来实践本发明。

Claims (53)

1、一种防止接触腐蚀性环境的生物医疗装置导电性表面腐蚀的方法，该方法包括：

(a)在导电性表面涂以半导体涂料，并将电子滤波器连接到涂布的导电结构上；

(b)监测该涂布的导电结构产生的腐蚀噪音，并调整所述电子滤波器的滤波性质使腐蚀噪音最小化。

2、权利要求1的方法，其中所述的电子滤波器包括电源和电容器。

3、权利要求1的方法，其中使用有源滤波器和监测装置持续进行所述监测和调整步骤(b)。

4、权利要求1的方法，其中所述电子滤波器包括多个电容器，并且所述步骤(b)还包括确定每个电容器在导电性表面上的位子。

5、权利要求1的方法，其中所述的导电性表面是金属导电性表面。

6、权利要求5的方法，其中所述金属导电性表面包含选自含铁金属和导电的非铁金属的金属。

7、权利要求6的方法，其中所述金属是钢。

8、权利要求6的方法，其中所述金属是铝。

9、权利要求6的方法，其中所述金属是不锈钢。

10、权利要求6的方法，其中所述金属是钛。

11、权利要求1的方法，其中所述的导电性表面是非金属导体材料。

12、权利要求11的方法，其中所述非金属导体材料是碳纤维-环氧复合物。

13、权利要求11的方法，其中所述非金属导体材料是碳纳米管-环氧复合物。

14、权利要求11的方法，其中所述非金属导体材料是嵌埋在生理可接受的聚合物中的导电性碳。

15、权利要求1的方法，其中导电性表面是选自人造关节和器官的生物医疗装置的表面。

16、权利要求1的方法，其中所述的半导体涂料包含p-型和n-型半导体区域。

17、权利要求1的方法，其中所述的半导体涂料包含金属-半导体结。

18、权利要求1的方法，其中所述的半导体涂料包含离子导体-半导体结。

19、权利要求1的方法，其中所述的半导体涂料包含金属-半导体-离子导体结。

20、权利要求1的方法，其中所述的半导体涂料包含半导体-绝缘体-半导体结。

21、权利要求1的方法，其中所述的半导体涂料是金属/金属氧化物/硅酸盐涂料。

22、权利要求21的方法，其中所述的金属/金属氧化物/硅酸盐涂料是锌/氧化锌/硅酸盐涂料。

23、权利要求21的方法，其中所述的锌/氧化锌/硅酸盐涂料中包含的锌数量以干燥涂料重量计，为80-92％。

24、权利要求23的方法，其中所述的锌/氧化锌/硅酸盐涂料中包含的锌数量以干燥涂料重量计，为85-89％。

25、权利要求21的方法，其中所述的金属/金属氧化物/硅酸盐涂料包含选自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba和Cs的金属及其相应的金属氧化物。

26、权利要求25的方法，其中所述的金属/金属氧化物/硅酸盐涂料包含一种或多种选自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba和Cs的金属和由其获得的一种或多种金属氧化物的混合物。

27、权利要求25的方法，其中所述的半导体涂料还包含一种或多种掺杂物。

28、一种防止生物医疗装置腐蚀或积垢或者同时防止腐蚀和积垢的系统，该系统包括：

(a)在其上面有半导体涂料的生物医疗装置；

(b)固定电子滤波器；

(c)腐蚀噪音监测系统；以及

(d)可调滤波器。

29、权利要求28的系统，其中所述的腐蚀噪音监测系统还包括高阻抗参比电极和示波器。

30、权利要求28的系统，其中所述的可调滤波器选自手调滤波器和有源滤波器。

31、权利要求28的系统，其中所述的半导体涂料包含p-型和n-型半导体区域。

32、权利要求28的系统，其中所述的半导体涂料包含金属-半导体结。

33、权利要求28的系统，其中所述的半导体涂料包含离子导体-半导体结。

34、权利要求28的系统，其中所述的半导体涂料包含金属-半导体-离子导体结。

35、权利要求28的系统，其中所述的半导体涂料包含半导体-绝缘体-半导体结。

36、权利要求28的系统，其中所述的半导体涂料是金属/金属氧化物/硅酸盐涂料。

37、权利要求36的系统，其中所述的金属/金属氧化物/硅酸盐涂料是锌/氧化锌/硅酸盐涂料。

38、权利要求37的系统，其中所述的锌/氧化锌/硅酸盐涂料包含的锌数量以干燥涂料重量计，为80-92％。

39、权利要求38的系统，其中所述的锌/氧化锌/硅酸盐涂料包含的锌数量以干燥涂料重量计，为85-89％。

40、权利要求36的系统，其中所述的金属/金属氧化物/硅酸盐涂料包含选自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba和Cs的金属及其相应的金属氧化物。

41、权利要求40的系统，其中所述的金属/金属氧化物/硅酸盐涂料包含一种或多种选自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba和Cs的金属和由其获得的一种或多种金属氧化物的混合物。

42、权利要求40的系统，其中所述的半导体涂料还包含一种或多种掺杂物。

43、权利要求28的系统，其中所述的导电性表面是金属导电性表面。

44、权利要求43的系统，其中所述的金属导电性表面包含选自含铁金属和导电的非铁金属的金属。

45、权利要求44的系统，其中所述的金属是钢。

46、权利要求44的系统，其中所述的金属是铝。

47、权利要求44的系统，其中所述的金属是不锈钢。

48、权利要求44的系统，其中所述的金属是钛。

49、权利要求28的系统，其中所述的导电性表面是非金属导电性材料。

50、权利要求49的系统，其中所述的非金属导电性材料是碳纤维-环氧复合物。

51、权利要求49的系统，其中所述的非金属导电性材料是碳纳米管-环氧复合物。

52、权利要求49的系统，其中所述的非金属导电性材料是嵌埋在生理可接受的聚合物中的导电性碳。

53、权利要求28的系统，其中所述的导电性表面是选自人造关节和器官的生物医疗装置的表面。

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