JP7085230B2 - 液体含浸表面を有する装置 - Google Patents
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Description
本願は、2012年5月24日に出願された米国仮特許出願第61/651,543号、2012年5月24日に出願された米国仮特許出願第61/651,542号、および2012年5月24日に出願された米国仮特許出願第61/651,541号への優先権、およびその利益を主張し、本明細書中に参考として援用する。
本発明は、一般に、液体含浸表面に関する。より詳細には、ある実施形態において本発明は、液体含浸表面を有するデバイスおよび器具に関する。
過去10年間で、マイクロ/ナノ設計製作された面が出現したことにより、熱流体科学における広く様々な物理現象を高めるための新しい技法が開発された。例えば、マイクロ/ナノ面のテクスチャの使用は、低い粘性抵抗、氷およびその他の材料に対する低い接着性、自己清浄、および撥水性を実現することが可能な、非浸潤面をもたらした。これらの改善は、一般に、固体面と隣接する液体との間の接触が低減した(即ち、浸潤性が低い)ことから生じる。
液体含浸表面は、参照によりその文章の全体が本明細書に組み込まれる、Smithらによる「Liquid-Impregnated Surfaces, Methods
of Making, and Devices Incorporating the Same」という名称の、米国特許出願公開第2013/0032316号として公開された米国特許出願第13/302,356号;Smithらによる「Self-Lubricating Surfaces for Food Packaging and Food Processing Equipment」という名称の米国特許出願第13/517,552号;およびSmithらによる「Apparatus and Methods Employing Liquid-Impregnated Surfaces」という名称の、2013年5月24日に出願された米国仮特許出願第61/827,444号に記載されている。
本発明の一態様において、いくつかの実現例では、流体および/または固形物を搬送す
るためのコンジットであって、高滑り境界条件(high-slip boundary
condition)をもたらす内面を有し、それによって内部を通過する材料の流動を容易にする、コンジットが提供される。
oil)、キャノーラ油、落花生油、紅花油、ヒマワリ油)、イソチオシアン酸フェニル(フェニルカラシ油)、テルペン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、o-ブロモトルエン、α-クロロナフタレン、α-ブロモナフタレン、四臭化アセチレン、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(BMIm)、トリブロモヒドリン(1,2,3-トリブロモプロパン)、二臭化エチレン、二硫化炭素、ブロモホルム、ヨウ化メチレン(ジヨードメタン)、スタノラックス(stanolax)、Squibbの流動パラフィン、p-ブロモトルエン、モノブロモベンゼン、パークロロエチレン、二硫化炭素、フェニルカラシ油、モノヨードベンゼン、α-モノクロロ-ナフタレン、四臭化アセチレン、アニリン、ブチルアルコール、イソアミルアルコール、n-ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノール酸、フタル酸アミル、シリコーン油、パーフルオロカーボン液体、パーフルオロフッ素化真空油(vacuum oil)(Krytox 1506またはFromblin 06/6など)、フッ素化冷却剤(例えば、3M製の、FC-70として販売されるパーフルオロ-トリペンチルアミン)、イオン性液体、水と不混和性のフッ素化イオン性液体、PDMSを含むシリコーン油、フッ素化シリコーン油、液体金属、電気レオロジー(eletro-rheological)流体、磁気レオロジー(magneto-rheological)流体、フェロ流体、誘電性液体、炭化水素液体、フルオロカーボン液体、冷却剤、真空油、相変化材料、半液体、グリース、滑液、および体液からなる群から選択された少なくとも1種の要素を含む。
ゼイン(トウモロコシ由来)、デキストリン、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、エチルヒドロキシエチルセルロース、不溶性繊維、精製された木質セルロース、微結晶質セルロース、カオリナイト(粘土鉱物)、木蝋(Japan wax)、パルプ(例えば、植物の茎のスポンジ状部分)、酸化第二鉄、酸化鉄、ギ酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、シリカ、ガラス、金属、ポリマー(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロアクリレート、フルオロユーラタン(fluoroeurathane)、フルオロシリコーン、フルオロシラン、変性カーボネート(modified carbonate)、クロロシラン、シリコーン、ポリジメチルシロキサン(PDMS))、セラミック固体、フッ素化固体、金属間固体、複合固体、PDMS、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、PVC、PET、HDPE、ポリイミド、PMMA、ガラス、Perspex、Plexiglass、Polymacon、炭化水素(例えば、アルカン、フルオロポリマー、テフロン(登録商標)、トリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン(TCS)、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)、ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシルトリクロロシラン、フルオロPOSS)、セラミック(例えば、炭化チタン、窒化チタン、窒化クロム、窒化ホウ素、炭化クロム、炭化モリブデン、炭窒化チタン、無電解ニッケル、窒化ジルコニウム、フッ素化二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、ダイヤモンド状炭素、フッ素化ダイヤモンド状炭素)、金属間化合物(例えば、ニッケルアルミナイドおよびチタンアルミナイド)、および複合体からなる群から選択された1つまたは複数の要素を含む。
strip)、薬物放出パッチ、およびコンドームからなる群から選択された要素であってもよい。含浸液体は、防腐性および/または抗菌性であってもよい。含浸液体は、硬
化性であってもよく、硬化(例えば、熱への曝露)によって固体に変換することができる。
、n-ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノール酸、およびフタル酸アミルからなる群から選択された少なくとも1つの要素を含んでいてもよい。
本発明の目的および特徴は、以下に記述される図面および特許請求の範囲を参照することによって、より良く理解することができる。
本発明の実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
(項目1)
流体および/または固形物を搬送するためのコンジットであって、前記コンジットは、
含浸液体と、
複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであって、それらの間に前記含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた、固体
フィーチャと
を含む内面を有し、
前記含浸液体は、前記固体フィーチャの間の空間を満たし、
前記内面は、前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、
前記含浸液体は、前記内面の配向とは無関係に、かつ前記コンジット内を通り、入り、または出て行く流体および/または固形物の流動、通過、または除去とは無関係に、前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持され、
前記内面は、前記内面に高滑り境界条件をもたらすように構成され、それによって前記コンジット内を通り、入り、または出て行く流体および/または固形物の流動、通過、または除去が容易になる、コンジット。
(項目2)
チューブ、パイプ、またはチャネルである、項目1に記載のコンジット。
(項目3)
ノズルである、項目1に記載のコンジット。
(項目4)
金型(例えば、射出成型装置の部分)でありまたは押出し機の部分である、項目1に記載のコンジット。
(項目5)
キャニスターまたはベッセルである、項目1に記載のコンジット。
(項目6)
液体含浸表面から失われた含浸液体を補充するための、液体を含有するリザーバを含む、項目1から5のいずれか一項に記載のコンジット。
(項目7)
項目1から5のいずれか一項に記載のコンジットと、液体含浸表面から失われた含浸液体を補充するための液体を含有するリザーバとを含む装置。
(項目8)
前記含浸液体が、オレイン酸エチル、エステル、脂肪酸、脂肪酸誘導体、植物油(例えば、オリーブ油、ライトオリーブ油、トウモロコシ油、大豆油、菜種油、亜麻仁油(linseed oil)、ブドウ種子油、亜麻仁油(flaxseed oil)、キャノーラ油、落花生油、紅花油、ヒマワリ油)、イソチオシアン酸フェニル(フェニルカラシ油)、テルペン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、o-ブロモトルエン、α-クロロナフタレン、α-ブロモナフタレン、四臭化アセチレン、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(BMIm)、トリブロモヒドリン(1,2,3-トリブロモプロパン)、二臭化エチレン、二硫化炭素、ブロモホルム、ヨウ化メチレン(ジヨードメタン)、スタノラックス、Squibbの流動パラフィン、p-ブロモトルエン、モノブロモベンゼン、パークロロエチレン、二硫化炭素、フェニルカラシ油、モノヨードベンゼン、α-モノクロロ-ナフタレン、四臭化アセチレン、アニリン、ブチルアルコール、イソアミルアルコール、n-ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノール酸、フタル酸アミル、シリコーン油、パーフルオロカーボン液体、パーフルオロフッ素化真空油(Krytox 1506またはFromblin 06/6など)、フッ素化冷却剤(例えば、3M製の、FC-70として販売されるパーフルオロ-トリペンチルアミン)、イオン性液体、水に対して不混和性のフッ素化イオン性液体、PDMSを含むシリコーン油、フッ素化シリコーン油、液体金属、電気レオロジー流体、磁気レオロジー流体、フェロ流体、誘電性液体、炭化水素液体、フルオロカーボン液体、冷却剤、真空油、相変化材料、半液体、グリース、滑液、および体液からなる群から選択された少なくとも1種の要素を含む、項目1から6のいずれか一項に記載のコンジット。
(項目9)
前記固体フィーチャが、蝋、カルナウバ蝋、蜜蝋、カンデリラ蝋、ゼイン(トウモロコシ由来)、デキストリン、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、エチルヒドロキシエチルセルロース、不溶性繊維、精製された木質セルロース、微結晶質セルロース、カオリナイト(粘土鉱物)、木蝋、パルプ(例えば、植物の茎のスポンジ状部分)、酸化第二鉄、酸化鉄、ギ酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、シリカ、ガラス、金属、ポリマー(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロアクリレート、フルオロユーラタン(fluoroeurathane)、フルオロシリコーン、フルオロシラン、変性カーボネート、クロロシラン、シリコーン、ポリジメチルシロキサン(PDMS))、セラミック固体、フッ素化固体、金属間固体、複合固体、PDMS、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、PVC、PET、HDPE、ポリイミド、PMMA、ガラス、Perspex、Plexiglass、Polymacon、炭化水素(例えば、アルカン、フルオロポリマー、テフロン(登録商標)、トリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン(TCS)、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)、ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシルトリクロロシラン、フルオロPOSS)、セラミック(例えば、炭化チタン、窒化チタン、窒化クロム、窒化ホウ素、炭化クロム、炭化モリブデン、炭窒化チタン、無電解ニッケル、窒化ジルコニウム、フッ素化二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、ダイヤモンド状炭素、フッ素化ダイヤモンド状炭素)、金属間化合物(例えば、ニッケルアルミナイドおよびチタンアルミナイド)および複合体からなる群から選択された1つまたは複数の要素を含む、項目1から8のいずれか一項に記載のコンジット。
(項目10)
前記固体フィーチャが、1ミクロンから50ミクロン(例えば、5ミクロンから50ミクロン)の範囲の平均寸法を有する粒子を含む、項目1から9のいずれか一項に記載のコンジット。
(項目11)
前記粒子が、隣接する粒子の間または粒子群の間に、約1ミクロンから約30ミクロン(例えば、10ミクロンから30ミクロン)の平均間隔で配置される、項目10に記載のコンジット。
(項目12)
前記粒子が噴霧配置される、項目10または11に記載のコンジット。
(項目13)
前記固体フィーチャが、粒子、非晶質粒子、実質的に球状の粒子、ポスト、ナノニードル、マイクロニードル、ナノグラス、マイクログラス、細孔、キャビティ、ウェル、相互接続された細孔、相互接続されたキャビティ、溝、および畝からなる群から選択された少なくとも1つの要素を含みまたは画定する、項目1から12のいずれか一項に記載のコンジット。
(項目14)
前記含浸液体が、前記含浸液体の蒸発を防止しまたは低減させる添加剤を含む、項目1から9のいずれか一項に記載のコンジット。
(項目15)
装置が動作中である場合に、互いに接触するように構成された2つの部品を含む装置であって、前記2つの部品の一方またはそれぞれが、
含浸液体と、
複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであって、それらの間に前記含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた、固体フィーチャと
を含む表面を含み、
前記表面のそれぞれに関し、前記含浸液体が前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記表面のそれぞれに関し、前記表面が前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記表面のそれぞれに関し、前記含浸液体は、前記表面の配向とは無関係にか
つ前記表面の間に生じた接触(例えば、前記装置が、前記表面に垂直な接着性を引き起こすように構成される場合、例えば、前記装置が、低い静摩擦係数を有するように構成される場合、または例えば、前記装置が、前記表面に垂直な接着性を引き起こしかつ低い静摩擦係数を有するように構成される場合)とは無関係に、前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持される、装置。
(項目16)
軸受、トラック、またはヒンジである、項目15に記載の装置。
(項目17)
空気またはその他の気体から固体粒子を捕獲するための装置であって、前記装置が、
含浸液体と、
複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであって、それらの間に前記含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた、固体フィーチャと
を含む表面を含み、
前記含浸液体が前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記表面が前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記含浸液体が、前記表面の配向とは無関係に前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持される、装置。
(項目18)
空気フィルターである、項目17に記載の装置。
(項目19)
前記含浸液体が高い粘度(例えば、100cP超または1000cP超)を有する、項目17に記載の装置。
(項目20)
硬化性含浸液体と、
複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであって、それらの間に前記含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた、固体フィーチャと
を含む表面を含む装置であって、
前記含浸液体が前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記表面が前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記含浸液体が、前記表面の配向とは無関係に前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持され、前記含浸液体は硬化すること(例えば、熱への曝露)によって固体に変換することができる、装置。
(項目21)
抗力を低減させるように構成された表面を含む装置(例えば、航空機、ボート、魚雷など)であって、前記表面が、
含浸液体と、
複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであって、それらの間に前記含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた、固体フィーチャと
を含み、
前記含浸液体が前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記表面が前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記含浸液体が、前記表面の配向とは無関係に前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持される、装置。
(項目22)
以下:
(i) 0<φ≦0.25(式中、φは、平衡時の非浸漬固体に対応する前記液体含浸表面の投影表面積の代表的分率である)、および
(ii) Sow(a)<0(式中、Sow(a)は、γwa-γwo-γoaと定義される拡張係数であり、ここで、γは、下付き文字w、a、およびoにより指定される2相間の界面張力であり、wは水であり、aは空気であり、oは前記含浸液体である。)
の一方または両方が適用される、前記項目のいずれか一項に記載のコンジットまたは装置。
(項目23)
0<φ≦0.25である、項目22に記載のコンジットまたは装置。
(項目24)
0<φ≦0.10である、項目22に記載のコンジットまたは装置。
(項目25)
0.01<φ≦0.25である、項目22に記載のコンジットまたは装置。
(項目26)
0.01<φ≦0.10である、項目22に記載のコンジットまたは装置。
(項目27)
Sow(a)<0である、項目22に記載のコンジットまたは装置。
(項目28)
以下:
(i) θos(w),receding=0と、
(ii) θos(a),receding=0およびθos(w),receding=0と
の一方または両方が適用される、項目1から21のいずれか一項に記載のコンジットまたは装置であって、
式中、θos(w),recedingは、水(下付き文字「w」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(例えば油、下付き文字「o」)の後退接触角であり、θos(a),recedingは、空気(下付き文字「a」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(例えば油、下付き文字「o」)の後退接触角である、コンジットまたは装置。
(項目29)
肉(または生物流体)に対する高い潤滑性を有しかつ/またはその表面上での核生成が阻止された、医療用デバイスまたは医療用器具であって、前記デバイスまたは器具が、
含浸液体と、
複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであって、それらの間に前記含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた、固体フィーチャと
を含む表面を含み、
前記含浸液体が前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記表面が前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記含浸液体が、前記表面の配向とは無関係に前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持される、医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目30)
前記固体フィーチャが、1ミクロンから50ミクロン(例えば、5ミクロンから50ミクロン)の範囲の平均寸法を有する粒子を含む、項目29に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目31)
前記粒子が、隣接する粒子の間または粒子群の間に、約1ミクロンから約30ミクロン(例えば、10ミクロンから30ミクロン)の平均間隔で配置される、項目29または30に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目32)
前記粒子が噴霧配置される、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目33)
前記含浸液体が、オレイン酸エチル、エステル、脂肪酸、脂肪酸誘導体、植物油(例えば、オリーブ油、ライトオリーブ油、トウモロコシ油、大豆油、菜種油、亜麻仁油(li
nseed oil)、ブドウ種子油、亜麻仁油(flaxseed oil)、キャノーラ油、落花生油、紅花油、ヒマワリ油)、テルペン、イソチオシアン酸フェニル(フェニルカラシ油)、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、o-ブロモトルエン、α-クロロナフタレン、α-ブロモナフタレン、四臭化アセチレン、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(BMIm)、トリブロモヒドリン(1,2,3-トリブロモプロパン)、二臭化エチレン、二硫化炭素、ブロモホルム、ヨウ化メチレン(ジヨードメタン)、スタノラックス、Squibbの流動パラフィン、p-ブロモトルエン、モノブロモベンゼン、パークロロエチレン、二硫化炭素、フェニルカラシ油、モノヨードベンゼン、α-モノクロロ-ナフタレン、四臭化アセチレン、アニリン、ブチルアルコール、イソアミルアルコール、n-ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノール酸、およびフタル酸アミルからなる群から選択された少なくとも1つの要素を含む、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目34)
前記固体フィーチャが、蝋、カルナウバ蝋、蜜蝋、カンデリラ蝋、ゼイン(トウモロコシ由来)、デキストリン、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、エチルヒドロキシエチルセルロース、不溶性繊維、精製された木質セルロース、微結晶質セルロース、カオリナイト(粘土鉱物)、木蝋、パルプ(例えば、植物の茎のスポンジ状部分)、酸化第二鉄、酸化鉄、ギ酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、金属、ポリマー、セラミック固体、フッ素化固体、金属間固体、および複合固体 PDMS、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、PVC、PET、HDPE、ポリイミド、PMMA、ガラス、Perspex、Plexiglass、Polymaconからなる群から選択された1つまたは複数の要素を含む、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目35)
前記含浸液体が、前記含浸液体の蒸発を防止しまたは低減させる添加剤を含む、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目36)
固定具、義歯、保定器、歯列矯正具、ブリッジ、インプラント、歯型、プロテーゼ、人工臓器、人工動脈、ステント、注射器、内層(例えば、プラーク形成を防止するための動脈壁の内層)、IVチューブ、IVバッグ、結腸ろうバッグ、手術器具、包帯、および血液ポンプからなる群から選択された要素である、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目37)
前記医療用デバイスまたは医療用器具は、血液ポンプまたはその部分であり、前記表面は、前記ポンプによってまたは前記ポンプ内を経て送液される血液またはその他の生物流体中の細胞および/またはその他の生物学的構造に対する損傷を防止するために、剪断力の低減をもたらすよう構成される、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目38)
丸剤、カプセル剤(例えば、シングルピースまたはツーピース)、錠剤、ゲルキャップ、および坐剤からなる群から選択された要素である、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目39)
マイクロピペット(micropoipette)、生体材料の小体積容器、ヒト血清容器、ピペット、ピペットチップ、マイクロ流体デバイス、透析機、チューブ、内視鏡、挿管デバイス、注射器、ステント、カテーテル、および気管切開チューブからなる群から選択された要素である、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目40)
手袋、包帯、接着ストリップ、薬物放出パッチ、およびコンドームからなる群から選択された要素である、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。(項目41)
前記含浸液体が、薬物(例えば、防腐剤および/または抗菌剤)または生物活性成分(薬物、ビタミン、ミネラル、タンパク質を含むがこれらに限定するものではない。)を含む、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目42)
前記含浸液体が、硬化性であり、硬化(例えば、熱への曝露)によって固体に変換することができる、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目43)
以下:
(i) 0<φ≦0.25(式中、φは、平衡時の非浸漬固体に対応する前記液体含浸表面の投影表面積の代表的分率である。)、および
(ii) Sow(a)<0(式中、Sow(a)は、γwa-γwo-γoaと定義される拡張係数であり、ここで、γは、下付き文字w、a、およびoにより指定される2相間の界面張力であり、wは水であり、aは空気であり、oは前記含浸液体である。)
の一方または両方が適用される、前記項目のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目44)
0<φ≦0.25である、項目43に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目45)
0<φ≦0.10である、項目43に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目46)
0.01<φ≦0.25である、項目43に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。(項目47)
0.01<φ≦0.10である、項目43に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。(項目48)
Sow(a)<0である、項目43に記載の医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目49)
以下:
(i) θos(w),receding=0と、
(ii) θos(a),receding=0およびθos(w),receding=0と
の一方または両方が適用される、項目29から42のいずれか一項に記載の医療用デバイスまたは医療用器具であって、
式中、θos(w),recedingは、水(下付き文字「w」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(例えば油、下付き文字「o」)の後退接触角であり、θos(a),recedingは、空気(下付き文字「a」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(例えば油、下付き文字「o」)の後退接触角である、医療用デバイスまたは医療用器具。
(項目50)
眼の組織/流体に対する高い潤滑性を有しかつ/またはその表面上での核生成が阻止されたコンタクトレンズであって、
前記コンタクトレンズが、マイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体(例えば、ゲル)フィーチャであって、それらの間に含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた固体フィーチャのマトリックスを形成するようにテクスチャが付けられた表面を含み、
前記含浸液体が前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記表面が前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記含浸液体が、前記表面の配向とは無関係に
、かつ前記コンタクトレンズの通常の装着、挿入、および取外し中に前記眼の組織に接触するにも関わらず、前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持される、コンタクトレンズ。
(項目51)
前記フィーチャが細孔またはキャビティを画定し、前記含浸液体が前記細孔またはキャビティを満たす、項目50に記載のコンタクトレンズ。
(項目52)
前記マトリックスが、約1マイクロメートルから約100マイクロメートルの、フィーチャ同士の間隔を有する、項目50または51に記載のコンタクトレンズ。
(項目53)
前記マトリックスが、約5ナノメートルから約1マイクロメートルの、フィーチャ同士の間隔を有する、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目54)
前記表面が、固体フィーチャの前記マトリックスを形成するようにレーザーエッチングされている、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目55)
前記含浸液体が、眼の流体と実質的に不混和性(例えば、食塩液と実質的に不混和性)である、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目56)
前記固体フィーチャおよび/または前記レンズそのものの材料が、ポリマー、ヒドロゲル、ポリイミド、ポリマコン、シリコーンヒドロゲル、ポリメチルメタクリレート(PMMAまたはPerspex/Plexiglas)、およびガラスからなる群から選択された1つまたは複数の要素を含む、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。(項目57)
前記固体フィーチャが、蝋、カルナウバ蝋、蜜蝋、カンデリラ蝋、ゼイン(トウモロコシ由来)、デキストリン、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、エチルヒドロキシエチルセルロース、不溶性繊維、精製された木質セルロース、微結晶質セルロース、カオリナイト(粘土鉱物)、木蝋、パルプ(例えば、植物の茎のスポンジ状部分)、酸化第二鉄、酸化鉄、ギ酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、シリカ、金属、ポリマー、セラミック固体、フッ素化固体、金属間固体、および複合固体、PDMS、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、PVC、PET、およびHDPEからなる群から選択された1つまたは複数の要素を含む、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目58)
前記含浸液体が、オレイン酸エチル、エステル、脂肪酸、脂肪酸誘導体、テルペン、油、テトラクロロエチレン(パークロロエチレン)、イソチオシアン酸フェニル、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、o-ブロモトルエン、α-クロロナフタレン、α-ブロモナフタレン、四臭化アセチレン、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(BMIm)、トリブロモヒドリン(1,2,3-トリブロモプロパン)、二臭化エチレン、二硫化炭素、ブロモホルム、ヨウ化メチレン(ジヨードメタン)、スタノラックス、流動パラフィン、p-ブロモトルエン、モノブロモベンゼン、パークロロエチレン、二硫化炭素、フェニルカラシ油、モノヨードベンゼン、α-モノクロロ-ナフタレン、四臭化アセチレン、アニリン、ブチルアルコール、イソアミルアルコール、n-ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノール酸、およびフタル酸アミルからなる群から選択された少なくとも1つの要素を含む、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目59)
前記含浸液体が、眼に送達するための薬剤を含む、前記項目のいずれか一項に記載のコ
ンタクトレンズ。
(項目60)
前記含浸液体が着色されている(例えば、カラーコンタクトレンズ用)、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目61)
前記含浸液体が、平衡状態または実質的な平衡状態にありながら、前記表面の前記固体フィーチャの最上部の上方に拡がる液体層を形成する、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目62)
前記液体層が、前記固体フィーチャの最上部の上方に少なくとも約5nm拡がる、項目61に記載のコンタクトレンズ。
(項目63)
以下:
(i) 0<φ≦0.25(式中、φは、平衡時の非浸漬固体に対応する前記液体含浸表面の投影表面積の代表的分率である。)、および
(ii) Sow(a)<0(式中、Sow(a)は、γwa-γwo-γoaと定義される拡張係数であり、ここで、γは、下付き文字w、a、およびoにより指定される2相間の界面張力であり、wは水であり、aは空気であり、oは前記含浸液体である。)
の一方または両方が適用される、前記項目のいずれか一項に記載のコンタクトレンズ。
(項目64)
0<φ≦0.25である、項目63に記載のコンタクトレンズ。
(項目65)
0<φ≦0.10である、項目63に記載のコンタクトレンズ。
(項目66)
0.01<φ≦0.25である、項目63に記載のコンタクトレンズ。
(項目67)
0.01<φ≦0.10である、項目63に記載のコンタクトレンズ。
(項目68)
Sow(a)<0である、項目63に記載のコンタクトレンズ。
(項目69)
以下:
(i) θos(w),receding=0と、
(ii) θos(a),receding=0およびθos(w),receding=0と
の一方または両方が適用される、項目50から62のいずれか一項に記載のコンタクトレンズであって、
式中、θos(w),recedingは、水(下付き文字「w」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(例えば油、下付き文字「o」)の後退接触角であり、θos(a),recedingは、空気(下付き文字「a」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(例えば油、下付き文字「o」)の後退接触角である、コンタクトレンズ。
特許請求の範囲に記載される本発明の組成物、混合物、システム、デバイス、方法、およびプロセスは、本明細書に記述される実施形態から得た情報を使用して開発された変形例および適応例を包含することが企図される。本明細書に記述された組成物、混合物、システム、デバイス、方法、およびプロセスの適応例および/または修正例は、当業者が行うこともできる。
てもよい。ある実施形態では、固体フィーチャは、本質的に疎水性、撥油性、および/または金属非親和性の材料またはコーティングを含む。例えば固体フィーチャは、アルカンなどの炭化水素と、フルオロポリマー、例えばテフロン(登録商標)、トリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン(TCS)、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)、ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシルトリクロロシラン、フルオロPOSS、および/またはその他のフルオロポリマーとで作製されていてもよい。追加の可能性ある材料には、セラミックス、ポリマー材料、フッ素化材料、金属間化合物、および複合体材料が含まれる。ポリマー材料には、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロアクリレート、フルオロユーラタン、フルオロシリコーン、フルオロシラン、変性カーボネート、クロロシラン、シリコーン、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、および/またはこれらの組合せを含めてもよい。セラミックスには、例えば、炭化チタン、窒化チタン、窒化クロム、窒化ホウ素、炭化クロム、炭化モリブデン、炭窒化チタン、無電解ニッケル、窒化ジルコニウム、フッ素化二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、ダイヤモンド状炭素、フッ素化ダイヤモンド状炭素、および/またはこれらの組合せを含めてもよい。金属間化合物には、例えば、ニッケルアルミナイド、チタンアルミナイド、および/またはこれらの組合せを含めてもよい。
μm、約20μm、約10μm、約5μm、または1μmとすることができる。いくつかの実施形態では、粒子間の特徴的な間隔は、100μmから1μm、50μmから20μm、または40μmから30μmの範囲にある。いくつかの実施形態では、粒子間の特徴的な間隔は、100μmから80μm、80μmから50μm、50μmから30μm、または30μmから10μmの範囲にある。いくつかの実施形態では、粒子間の特徴的な間隔は、上記いずれか2つの値の範囲にある。
ば、層ごとの堆積、および/または液体および粒子懸濁液からの液体の蒸発除去)、フォームまたはフォーム形成材料(例えば、ポリウレタンフォーム)の押出しまたはブロー成型、溶液からのポリマーの堆積、皺の付いたまたはテクスチャの付いた面が残るように冷却することによって膨張する材料の押出しまたはブロー成型、張力または圧縮下にある面上への材料層の付着、多孔質構造を得るためのポリマーの無溶媒誘発性相分離の実施、マイクロコンタクト印刷の実施、レーザーラスタリングの実施、蒸気からの固体テクスチャの核生成(例えば、脱昇華)の実施、アノード化の実施、ミリング、機械加工、ローレット掛け、eビームミリング、熱または化学的酸化の実施、および/または化学気相成長の実施を含めてもよい。ある実施形態では、基材へのテクスチャの付着は、基材への食用粒子の混合物の噴霧を含む。ある実施形態において、フィーチャのマトリックスへの液体の含浸には:フィーチャのマトリックス上への封入液体の噴霧、フィーチャのマトリックス上への液体のブラッシング、液体中へのフィーチャのマトリックスの浸漬、フィーチャのマトリックスのスピニング、フィーチャのマトリックスへの液体の凝縮、液体と1種または複数の揮発性液体を含む溶液の堆積、および/または第2の不混和性液体を用いた面上での液体の拡張が含まれる。ある実施形態では、液体を溶媒と混合し、次いで噴霧するが、それは溶媒が液体粘度を低減させて噴霧をより容易にかつより均一にするからである。次いで溶媒は、コーティングから完全に乾燥除去されることになる。ある実施形態では、方法は、基材にテクスチャを付着させかつ/またはテクスチャの固体フィーチャを化学的に変性させる前に、基材を化学的に変性させるステップをさらに含む。例えば方法は、水に対して70度超の接触角を有する材料(例えば、疎水性材料)を用いて化学的に変性させるステップを含んでいてもよい。変性は、例えばテクスチャを付着させた後に実行されてもよく、または粒子が基材に付着される前に粒子に適用されてもよい。ある実施形態では、フィーチャのマトリックスの含浸は、フィーチャのマトリックスからの過剰な液体の除去を含む。ある実施形態では、過剰な液体の除去には:過剰な液体を運び去るための第2の不混和性液体の使用、過剰な液体を除去するための機械的動作の使用、多孔質材料を使用した過剰な液体の吸収、および/または重力もしくは遠心力を使用してフィーチャのマトリックスから過剰な液体を排出除去させることが含まれる。
、または液体含浸表面の複数部分が互いに擦り合う。)との間に潤滑を与えるのに使用される。例えば液体含浸表面は、非ニュートン材料、ビンガムプラスチック、チキソトロピー流体、および/または剪断増粘物質である物質に接触している場合、著しい滑り/潤滑の利点を提供することができる。
属など)を阻止するのに使用される。ある実施形態では、クローキングは、材料を運ぶためのリザーバを作製するのに使用され、したがって独立したクローキングされた材料を外部手段(電場または磁場など)により制御し管理することができるようになる。
に使用されてもよい。
する。液体封入フロントガラスは、ワイパーを必要とすることなく、雨滴を潜在的に弾くことができる。同様に、液体含浸表面は、航空機のフロントガラスにも付着させることができる。液体含浸表面は、フロントガラスに付着されてもよく、または必要に応じて(例えば、航空機の着陸中、暴風雨の最中など)リザーバからフロントガラスに噴霧されてもよい。
離すことにより、これらの細胞をしばしば損傷しまたは破壊する。液体含浸表面コーティングは、細胞およびその他の生物学的構造の損傷が予防されるように、ポンプの面での剪断力を著しく低減させた。
考えられ、そのようなクリーム、軟膏のローションの最後の数滴が容器の壁面に粘着するのを防止すると考えられる。
付けられる可能性のある粉塵を防ぐ。
はナノスケールの固体フィーチャであってこれらの間に含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた上記固体フィーチャとを含んだ面を含むものであり、前記含浸液体は前記固体フィーチャの間の空間を満たし、前記面は、前記固体フィーチャの間に前記含浸液体を安定して含有し、前記含浸液体は、前記面の配向とは無関係に前記複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持されるものである。
(実施例1)
る前に、コーティングが乾燥するような時間にわたり、窒素ガスを丸剤302全体に吹き付けた。オレイン酸エチルを3秒間、丸剤302に噴霧して、均一なコーティングを付着させた。引き続き、コーティングされていない丸剤304をステーキ308上に置いた。液体含浸表面がコーティングされた丸剤302を、ステーキ306上に置いた。丸剤302および304を、それらのそれぞれのステーキの最上部に置いた。丸剤の向きは、定規310に直交していた。引き続き、ステーキ306および308を調節して、その面が65度傾くようにした。図3Aは、丸剤がステーキの最上部に置かれてからゼロ秒での、丸剤302および304を示す。
った。
b=Vi/(dux/dy)o 方程式1
であることがわかる。
b=t(dux/dy)i/(dux/dy)o 方程式2
を得る。
μo(dux/dy)o=μi(dux/dy)i
であり、これを配列し直すと:
μo/μi=(dux/dy)i/(dux/dy)o 方程式3
が得られる。
b=t(μo/μi)またはb/t=μo/μi 方程式4
が得られる。
ルを慎重に降下させるため、容器の上方に固定した。これは、実験の反復性を高めることが判明した。水-グリセリン混合物を使用して、浴の液体の粘度を純水(1cSt)から純グリセリン(約1100cSt)まで変化させた。
タクトレンズ1304との両方に関して行った。未処理のコンタクトレンズ1302上に堆積された液滴は、面上で徐々に吸収され、水が面上で滑らないことを示した。代わりに、堆積した水滴は吸収された。コンタクトレンズとして、レンズ1304の面を含浸液体含浸表面コーティングで完全に覆い、レンズ1304の基材材料は、面のロールオフ角(即ち、滑り易さ)に実質的な影響を及ぼさないと考えられる。
Claims (24)
- 流体および/または固形物を搬送するための容器であって、
含浸液体と、複数のマイクロスケールおよび/またはナノスケールの固体フィーチャであってそれらの間に該含浸液体を安定して含有するように十分に近接して間隔を空けられた固体フィーチャと、を含む内側表面
を備え、
該含浸液体は、該固体フィーチャの間の空間を満たし、
該内側表面は、該固体フィーチャの間に該含浸液体を安定して含有しており、
該含浸液体は、該内側表面の配向とは無関係に、かつ該容器内を通り、入り、または出て行く流体および/または固形物の流動、通過、または除去とは無関係に、該複数の固体フィーチャの間の所定位置に実質的に保持され、
該内側表面は、該容器内を通り、入り、または出て行く流体および/または固形物の流動、通過、または除去を容易にするように構成され、
該内側表面は、該含浸液体によって部分的に浸漬され、
ここで、0<φ≦0.25であり、式中、φは、平衡時の非浸漬固体および浸漬固体に対応する液体含浸表面のトータルの投影表面積に対する、平衡時の非浸漬固体に対応する該内側表面の投影表面積の代表的分率である、
容器。 - 前記固体フィーチャが、1ミクロンから50ミクロンの範囲の平均寸法を有する粒子を含み;および/または
前記粒子は、隣接する粒子の間または粒子群の間に、1ミクロンから30ミクロンの平均間隔で配置され;および/または
前記粒子は噴霧配置される、
請求項1に記載の容器。 - 前記含浸液体が、オレイン酸エチル、エステル、脂肪酸、脂肪酸誘導体、植物油(例えば、オリーブ油、ライトオリーブ油、トウモロコシ油、大豆油、菜種油、亜麻仁油(linseed oil)、ブドウ種子油、亜麻仁油(flaxseed oil)、キャノーラ油、落花生油、紅花油、ヒマワリ油)、テルペン、イソチオシアン酸フェニル(フェニルカラシ油)、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、o-ブロモトルエン、α-クロロナフタレン、α-ブロモナフタレン、四臭化アセチレン、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(BMIm)、トリブロモヒドリン(1,2,3-トリブロモプロパン)、二臭化エチレン、二硫化炭素、ブロモホルム、ヨウ化メチレン(ジヨードメタン)、スタノラックス(stanolax)、Squibbの流動パラフィン、p-ブロモトルエン、モノブロモベンゼン、パークロロエチレン、二硫化炭素、フェニルカラシ油、モノヨードベンゼン、α-モノクロロ-ナフタレン、四臭化アセチレン、アニリン、ブチルアルコール、イソアミルアルコール、n-ヘプチルアルコール、クレゾール、オレイン酸、リノール酸およびフタル酸アミルからなる群から選択される少なくとも1種の要素を含む、請求項1および2のいずれか一項に記載の容器。
- 前記固体フィーチャが、蝋、カルナウバ蝋、蜜蝋、カンデリラ蝋、ゼイン(トウモロコシ由来)、デキストリン、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、エチルヒドロキシエチルセルロース、不溶性繊維、精製された木質セルロース、微結晶質セルロース、カオリナイト(粘土鉱物)、木蝋(Japan wax)、パルプ、酸化第二鉄、酸化鉄、ギ酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、金属、ポリマー、セラミック固体、フッ素化固体、金属間固体、および、複合固体 PDMS、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、PVC、PET、HDPE、ポリイミド、PMMA、ガラス、Perspex、Plexiglass、Polymaconからなる群から選択される1つまたは複数の要素を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の容器。
- 前記パルプが植物の茎のスポンジ状部分である、請求項4に記載の容器。
- 前記含浸液体が、該含浸液体の蒸発を防止しまたは低減させる添加剤を含む、請求項1~5のいずれかに記載の容器。
- 前記容器が、血液ポンプまたはその部分であり、前記表面は、該ポンプによってまたは該ポンプ内を経て送液される血液またはその他の生物流体中の細胞および/またはその他の生物学的構造に対する損傷を防止するために、剪断力の低減をもたらすよう構成される、請求項1~6のいずれかに記載の容器。
- 前記容器が、丸剤、カプセル剤、錠剤、ゲルキャップ、および坐剤からなる群から選択される要素である、請求項1~7のいずれか一項に記載の容器。
- 前記カプセル剤が、シングルピースまたはツーピースである、請求項8に記載の容器。
- 前記容器が、マイクロピペット、生体材料の小体積容器、ヒト血清容器、ピペット、ピペットチップ、マイクロ流体デバイス、透析機、チューブ、内視鏡、挿管デバイス、注射器、ステント、カテーテル、および気管切開チューブからなる群から選択される要素である、請求項1~9のいずれか一項に記載の容器。
- 前記容器が、手袋、包帯、接着ストリップ、薬物放出パッチ、およびコンドームからなる群から選択される要素である、請求項1~10のいずれか一項に記載の容器。
- 前記含浸液体が、
a)薬物を含む;および/または
b)硬化性であり、硬化によって固体に変換することができる、
請求項1~11のいずれか一項に記載の容器。 - 前記薬物が、防腐剤および/または抗菌剤、または、生物活性成分である、請求項12に記載の容器。
- 前記硬化が熱への曝露である、請求項12に記載の容器。
- Sow(a)<0であり、式中、Sow(a)は、γwa-γwo-γoaと定義される拡張係数であり、ここで、γは、下付き文字w、a、およびoにより指定される2相間の界面張力であり、wは水であり、aは空気であり、oは前記含浸液体である、
請求項1~14のいずれか一項に記載の容器。 - 0.01<φ≦0.10である、請求項1に記載の容器。
- Sow(a)<0である、請求項15に記載の容器。
- 以下:
(i) θos(w),receding=0と、
(ii)θos(a),receding=0かつθos(w),receding=0と
の一方または両方が適用される、請求項1~14のいずれか一項に記載の容器であって、
式中、θos(w),recedingは、水(下付き文字「w」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(下付き文字「o」)の後退接触角であり、θos(a),recedingは、空気(下付き文字「a」)の存在下での前記表面(下付き文字「s」)上の前記含浸液体(下付き文字「o」)の後退接触角である、容器。 - 前記含浸液体が油である、請求項18に記載の容器。
- 血液に接触している表面での血栓症を予防する、請求項1に記載の容器。
- 汚れ止めおよび/または自己清浄性の表面を提供する、請求項1に記載の容器。
- カテーテルである、請求項10に記載の容器。
- 軟膏、ローション、クリームまたはゲルを含有するように構成される、請求項1~22のいずれか一項に記載の容器。
- マニキュア液、シャンプー、コンディショナー、ボディウォッシュ、ヘアジェル、フェイスマスクまたは練り歯磨きを含有するように構成される、請求項1~23のいずれか一項に記載の容器。
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