KR20010040354A - 전도성, 비정질 비점착성 코팅 제공방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

전도성, 신축성이며 윤활성을 보이는 표면을 제공하는 전도성, 비점착성 코팅(62)이 세라믹 재료를 사용하여 제공된다. 실온 근처에서의 제조공정은 기질상에 티타늄 질화물 코팅을 생성하고, 기질이 플라스틱, 복합체, 금속, 자석 및 세라믹을 포함한 고체 물질이라도 코팅이 비정질이어서 코팅을 손상시키지 않고 기질을 구부릴수 있다. 또한 응용분야에 따라 다양한 기질 형태에 부합하는 코팅으로서 코팅이 적용될 수 있다. 본 발명의 코팅은 생체적합성이므로 다양한 의료장치에 적용될 수 있다.

Description

전도성, 비정질 비점착성 코팅 제공방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING A CONDUCTIVE, AMORPHOUS NON-STICK COATING}

본 발명은 열요법 및 기타 의료행위에 사용되는 전기수술기기를 개선시키고 장기간 혈액 매몰식 펌프(implantable pump)에 생체적합성 코팅을 제공하기 위해서 원래 개발되었다. 예컨대 비-점착성 코팅을 절단날에 적용하는 다양한 전기수술 블레이드에 관한 미국특허가 발표된다. 이러한 블레이드는 절단날을 따라 전기 전도성을 확보하기 위해서 때때로 의도적으로 형성되는 비-점착성 코팅내 작은 구멍으로부터 곤란을 겪는다. 블레이드의 금속 표면에 노출되는 것은 이 영역에 까맣게 탄 조직이 점착하게 한다. 그 결과 블레이드는 빠르게 비전도성이 되어서 무용지물이 된다.

블레이드를 개선할 시도로 미국특허 4,785,807(Blanch)는 마모 또는 엣칭된 블레이드 절단날과 엣칭된 절단날 위에 적용된 비-점착성 불화탄화수소 코팅을 갖는 전기수술 블레이드를 제시한다. 비-점착성 코팅은 절단날의 표면 영역을 덮어서 까맣게 탄 조직이 블레이드에 달라붙는 것을 방지한다. 블레이드의 비-점착성 코팅에서 작은 구멍을 제거함으로써 블레이드는 탄 조직이 축적되는 것을 방지한다. 그러나 상기 특허의 한가지 문제는 비-점착성 코팅이 내구성이 없어서 반복된 사용후 마모된다는 것이다. 그 이유는 비-점착성 및 비-전도성 코팅이 절연성을 가지므로 고주파 에너지가 비-점착성 코팅을 통해 조직으로 통과하여 절단 또는 열요법 치료하도록 얇게 유지되어야 하기 때문이다.

상기 특허에서 발표된 블레이드의 또다른 결함은 비-점착성 코팅이 신축성이 아니라는 점이다. 전기수술 블레이드를 구부릴수 없으므로 블레이드가 사용될 수 있는 수술 절차에서 외과의사의 옵션이 제한된다. 게다가, 전기수술 블레이드를 구부리면 비-점착성 코팅이 파열된다. 그러면 블레이드의 노출된 엣칭금속으로 인해 전기수술 블레이드에 탄 조직이 빠르게 축적되므로 비-점착성 코팅의 장점이 손실된다.

상기 특허의 비-점착성 코팅은 테프론(TM)으로 발표된다. 테프론(TM)의 성질 때문에 절단 및 열요법에 사용되기 위해서는 고전류가 필요하다. 그 이유는 전류가 테프론(TM)을 통해 조직으로 통과해야 하기 때문이다. 그러나 이와같은 전류의 일정한 통과는 결국 테프론(TM)을 파괴시켜서 테프론(TM)코팅에 작은 구멍 또는 기타 불완전성을 야기한다. 그러면 탄 조직이 테프론 코팅 아래의 노출된 금속에 접착하기 시작한다. 게다가 금속이 노출되는 지점에 전류가 집중되는 경향이 있으므로 더 이상 블레이드에 가해지는 전류가 균일하지 않다.

테프론(TM)을 활용하는 공지 전기수술 블레이드의 또다른 문제점은 가열될 때 테프론이 파괴되어 불소가스가 발생된다는 것이다. 이러한 가스는 환자와 수술팀에 유해하다.

위에서 기술한 정보는 다른 비-점착성 코팅의 일부 문제점을 소개한다. 그러나 문제는 전기수술 기기용으로 비-점착성 코팅을 사용할 때 발생되는 조직과 관련된다. 전기수술 기기, 혈액 펌프, 및 기타 의료장치에 관한 문제를 해결하기 위해서 원래 개발된 전도성, 비-점착성 코팅의 특성을 이용할 수 있는 본 발명의 구체예는 무수하다.

신체조직과 잘 반응하지 않는 재료로 제조된 공지 의료장치와 관련된 또다른 문제가 있다. 예컨대 스텐트(stent)는 감염 및 혈전증을 초래할 수 있으며 평활성 문제가 있다. 스텐트는 또한 일정 기간후 응고되어 신체는 스텐트 주변에 흉터 조직을 형성할 수 있다. 생체 적합성 코팅은 더 큰 평활도를 가지며 충분히 신축성이어서 스텐트와 함께 팽창한다. 스텐트는 또한 함께 삽입되는 카테테르에 달라붙는 경향이 있다.

카테테르 역시 평활도 문제가 있다. 이들은 특히 길이가 길 경우 삽입이 곤란하다. 또한 고착될 수 있으므로 빼내기가 어렵다. 카테테르 상에 현재 사용되는 코팅은 보통 카테테르상에 남아있지 않고 생체적합성이나 평활성을 갖는다. 비생체적합성 코팅은 보통 비신축성이어서 카테테르와 같은 신축성 플라스틱에 적용될 수 없다. 삽입동안 발생하는 마찰은 생물학적 및 폴리머형 코팅을 제거하며 혈액과 같은 유체에 노출시 씻겨진다. 카테테르 덮과 삽입자리는 혈액응고자리가 되는 경향이 있다. 이러한 문제는 풍선형 카테테르의 경우 악화되는데, 이 경우 풍선이 조직 또한 눈물에 접착하며 유해 가스를 신체에 방출시킨다.

대부분의 카테테르는 X-선 영상을 사용하여 카테테르 위치를 표시하기 위해서 고주파 불투과성 금속 밴드를 사용한다. 이러한 밴드는 카테테르를 방해한다. 금속 밴드는 또한 카테테르 길이를 따라 미끄러져서 신체내 카테테르 위치를 오판하게 만든다. 고주파 불투과성을 제공하는 금속 밴드는 대체로 크다. 이것은 카테테르 삽입 및 추출문제를 가져온다. 금속 밴드는 카테테르가 삽입되는 장기 내면에 염증을 유발하고 손상시킨다.

카테테르 설치에 사용되는 가이드 와이어 역시 조직을 들어가는 것에 저항하는 마찰표면을 제공하기 때문에 매끄러움 문제가 있다.

션트(shunt)의 설치는 조직의 마찰 때문에 고통스러운 과정이다. 게다가 최신 션트 역시 생체적합성 문제를 가지므로 유용수면에서 제한된다.

투석에 사용되며 당뇨병 환자의 경우 직경이 큰 니들 역시 삽입동안 상당한 고통을 야기하며 조직 손상을 초래한다.

흡입기 시일(seal), 후두절제술 보철 및 코(nasal)탐폰과 같은 실리콘 기초 의료장치는 여러 가지 문제를 가진다. 고체 실리콘은 끈적거리고 고무질이어서 이들 장치는 윤활성 문제 때문에 삽입 및 추출이 어렵다. 일부 장치는 감염 및 혈전층을 유발한다.

투관침 역시 고윤활도를 갖는 생체 적합성 코팅으로부터 이들을 취하는 의료장치이다. 투관침은 특히 최소 공격성 수술용 도구나 큰 크기의 임플랜트를 도입하는데 사용된다. 니들처럼 투관침 역시 마찰문제가 있으므로 삽입자리에 상해를 초래할 수 있다.

유방, 성기 및 고환 임츨랜트와 같은 유연조직 임플랜트 뿐만 아니라 박동성 기계식 혈액펌프와 같은 장치는 확산 문제가 있다. 유방 임플랜트의 경우 실리콘이 누출되어 전신에 해가될 위험이 크다. 혈액 펌프의 경우에 가스 및 유체가 누출되어 유해한 부작용을 일으키고 손실된 유체를 대체하기 위해 추가로 이식된 하드웨어에 의해 야기된 불편이 있으며 비용이 추가되고 병원에 반복적으로 가야하는 환자에게 불편하다. 또한 체액이 스며들어 성분을 부식시켜 결국 장치고장을 일으킨다. 이러한 부식문제는 이식가능한 전극, 도선, 세동제거기 및 페이스메이커의 센서에서도 나타난다. 약물 용기 역시 특히 더 새롭고 더 효능있는 약물의 경우 부식 및 화학반응 문제가 있으며 일부 약물 용기의 캡으로 사용된 고무마개 등을 통해 약물이 확산하는 문제가 있다.

또한 플런저와 같은 주사기 성분은 유체를 유입시키는 동안 종종 교착된다. 때때로 유체 방출동안 과도한 힘이 사용된다. 이러한 상황은 모두 상해 위험성 증가로 인해 환자안정성을 감소시킨다.

피임기구 및 OB/Gyn 장치 역시 감염, 혈전증, 염증을 유발시켜 주변 조직에 외상을 초래하는 마찰 및 조직성장의 문제가 있다. 유사하게 도관 이식편 및 정맥 커프와 같은 그래프트 및 커프(cuff)역시 감염 및 혈전증 문제가 있다. 식도 및 태아 모니터링, 척수주사 및 절제용으로 사용되는 전극은 피부에 전기 전도성 문제가 있다.

또다른 문제가 부적절한 전기-자기 간섭(EMI)차단에 의해 고장이 일어나는 전기 의료장치에 의해 일어난다. 종종 이러한 고장은 쉽게 차폐될 수 없는 전기 어셈블리에 플라스틱 및 기타 비-금속 성분의 사용과 관련된다.

비-의료장치는 위에서 발표된 코팅에 의해 해결될 수 있는 또다른 문제가 있다. 예컨대 자석은 수소취성을 가져서 분해되는 문제가 있다. 이러한 문제는 고자력 희토류 자석에서 심각하다(예컨대 네오디뮴 철 붕소). 이것은 수소가 물질속에 확산하여 물질을 파괴시키기 때문에 발생한다. 수소취성은 티타늄 및 기타 구조재를 사용하는 항공산업에서도 문제가 된다.

위에서 기술된 코팅을 해결될 수 있는 또다른 문제는 몰드 내부에 점착이다. 성형품이 때때로 몰드에 점착되어 몰드 또는 성형품을 파괴시킨다. 몰드는 제조비용이 비싼 금속 또는 세라믹으로 주로 제작된다.

디스크 드라이브 역시 본 발명으로부터 이득을 취할 수 있다. 특히 EMI 문제와 마찰 문제가 본 발명의 코팅사용으로 제거될 수 있다.

이러한 코팅으로 이득을 취할 수 있는 또다른 산업은 신발류이다. 폴리우레탄 기초 축구화는 고습도 조건에 의해 야기된 폴리머의 분해와 신발에 사용된 막을 통한 수증기의 확산 문제가 있다.

집적회로는 회로 고장을 가져올 수 있는 습도 및 이온 유입 문제가 있다. 또다른 문제는 금/티타늄 저항 접촉부에 사용된 금의 확산이다.

자기 매체 역시 코팅으로 이득을 취할 수 있다. 읽기 또는 쓰기 헤드와 접촉으로 인한 재료의 물리적 마모와 고습도 조건의 결과 시간이 지나면 분해가 일어난다.

광섬유 도관 역시 광학적 성질을 저하시키는 가스 및 기타 유체의 확산 문제가 있으므로 코팅 사용에 의해 이득을 취할 수 있다. 초전도 및 광다이오드 역시 확산 장벽 문제가 있다.

유체 밸브와 솔레노이드는 점착 문제가 있다. 이들의 운동 부분이 고정 성분에 달라붙어 간헐적 또는 영구적으로 고장을 일으킨다.

위에서 기술된 모든 문제점은 전도성, 고윤활성, 생체적합성, 신축성, 고주파 불투과성, 내확산성, 내마모성, 내식성, 경도, 친수성 또는 소수성, 다양한 재료에 접착성, 살균성, 화학적 불활성 및 안정성을 갖는 코팅에 의해 어느 정도까지 감소되며 많은 경우에 심지어 제거될 수도 있다.

본 발명의 목적 및 요약

마치 윤활된 것처럼 기능을 하는 표면 특성을 보임으로써 이득을 취할 수 있는 재료에 적용될 수 있는 전도성, 비-점착성 코팅제공이 본 발명의 목적이다.

열, 마찰 및 예리한 날에 반복된 노출후에도 연소, 마모 또는 제거되지 않는 전도성, 비-점착성 코팅 제공도 본 발명의 목적이다.

코팅이 적용된 재료와 함께 구부릴 수 있는 전도성, 비-점착성 코팅 제공도 본 발명의 목적이다.

세라믹 비점착성 전도성 코팅 제공도 본 발명의 목적이다.

비점착성 코팅으로서 전도성 세라믹을 사용하는 전도성 비점착성 코팅 제공도 본 발명의 목적이다.

코팅이 적용된 기질에서 떨어지거나 파괴됨이 없이 구부릴 수 있는 비정질 세라믹으로된 전도성 비점착성 코팅 제공도 본 발명의 목적이다.

EMI 및 고주파 간섭(RFI)을 차단시킬 수 있는 온도-민감성 성분에 적용될 수 있는 코팅 제공도 본 발명의 목적이다.

본 발명의 또다른 목적은 다음과 같다:

- 물체를 구부릴 때 확산을 방지하기에 충분한 신축성을 가진 코팅을 사용하여 유체 및 가스의 내확산성 증가,

- 균일한 보호를 위해서 복수의 상이한 재료의 어셈블리에 부착될 수 있는 코팅 제공;

- 코팅의 비-반응성이 중요한 환경에서 사용가능하도록 화학적으로 불활성이며 안정한 코팅제공;

- 세라믹 코팅으로서 전이금속 질화물, 탄화물 및 산화물을 사용하는 전도성, 비-점착성 코팅 제공;

- 비정질 세라믹 코팅을 생성하기 위해서 세라믹 코팅이 스퍼터링 공정을 통해 적용된 전도성 비점착성 코팅 제공;

- 제조 비용이 저렴하고 금속, 플라스틱, 복합체, 세라믹, 반도체, 자석 및 조직을 포함한 다양한 기질 표면에 효과적이고 단순하게 적용하는 전도성, 비점착성 코팅 제공;

- 고주파 불투과성, 생체적합성, 내확산성, 내식성, 살균성, 및 접착성을 갖는 전도성 비점착성 코팅 제공;

- 플라스틱, 반도체, 자석 및 조직과 같은 기질과 열에 민감한 재료에 적용될 수 있도록 실온 근처에서 전도성, 비점착성 코팅 제공;

본 발명은 한 구체예에서 전도성, 신축성이며 윤활된것처럼 기능을 하는 표면을 제공하는 세라믹 코팅을 제공한다. 제조공정은 필요한 기질 표면상에 티타늄 질화물 코팅을 생성하는 단계를 포함한다. 이 코팅은 비정질이어서 필요할 경우 기질을 구부릴 수 있다.

본 발명의 한 측면은 세라믹 코팅의 증가된 내구성이다. 다른 코팅과 다르게 본 발명의 코팅은 열과 예리한 날로 인한 마모에 반복된 노출후에도 연소되거나 벗겨지지 않는다.

본 발명은 실온 근처에서 전도성, 비-점착점 코팅을 수많은 재료에 제공하는 방법에 관계한다. 특히 본 발명은 다양한 재료에 전도성, 비-점착성 코팅을 적용하고 생체-적합성, 신축성, 고주파-불투명성, 내확산성, 내마모성 및 내식성, 경도, 다양한 재료에 접착성, 소수성 또는 친수성, 살균성, 화학적 불활성 및 안정성을 포함한 코팅의 성질을 이용할 수 있는 다양한 구체예를 제시하는 방법 및 장치에 관계한다.

도 1 은 본 발명의 스퍼터링 제조공정에 사용되는 스퍼터링 챔버를 보여준다.

도 2 는 박동성 혈액 펌프의 다이아그램으로서 펌프의 성능을 감소시키거나 고장나게 하고 환자의 건강에 영향을 주는 가스 및 액체의 확산이 일어나는 장소를 보여준다.

도 3 은 의료장치에서 확산장벽의 예를 단면도로 보여준다.

* 부호설명

10 스텐레스강 챔버 12 스퍼터링 총

14 진공포트 16 가스 포트

18 음극 20 양극

22 이온 플럭스 24 티타늄 질화물

26 TiN 스퍼터링된 플럭스 30 베이스 기질

40 혈액 펌프 42 펌핑 챔버

44 폴리우레탄 막 46 혈액

48 작동유체 50 에너지 전환기

52 부피 변위 챔버 54 화살표

56 조직 60 막

62 세라믹 코팅층 64,66 막

본 발명은 실온근처에서 전도성 비점착성 코팅을 적용하는 방법과 사용시 코팅으로부터 이득을 취할 수 있는 재료에 관계한다. 다시 말하자면 코팅됨으로써 장치, 기기 및 다양한 기관이 이득을 취할 수 있다. 장치는 전도성 및 비정질성(신축성)을 제공하는 전도성 내마모성 코팅으로부터 이득을 취할 수 있다.

특히 전도성 비점착성 코팅은 세라믹 코팅이다. 선호되는 구체예에서 세라믹 코팅은 적절한 방법에 의해 기질위로 적용되는 티타늄 질화물(TiN)로 구성된다.

본 발명의 세라믹 코팅은 옹스트롬 크기로 기질에 비교적 얇게 적용될 수 있다.

TiN 으로 구성된 세라믹 코팅의 성질이 본 발명에서 가장 중요하다. 선호되는 구체예가 세라믹코팅으로서 TiN을 사용하지만 전이금속 질화물로 알려진 기타 세라믹도 본 발명에서 사용될 수 있다. 세라믹 코팅 재료로서 티타늄 질화물이 선호된다. 이들 세라믹 재료는 경도, 내식성, 색상 및 고 스펙트럼 반사성(매끈함)에 따라 분류된다. 중요한 것은 세라믹 코팅용으로 선택된 재료가 TiN의 바람직한 특성을 갖는다는 것이다. 전기수술 기기에서 특성중 가장 중요한 것은 (a) 코팅이 전도성이고, (b) 전기수술 기기에 적용후 코팅이 비정질이고, (c) 높은 윤활도를 가짐으로써 절단/열용법 치료되는 조직을 통해 부드럽게 움직이는 것이다. TiN 은 단독으로 또는 다른 재료와 조합을 사용될 수 있다. 다른 재료는 다른 전도성(전이금속 질화물)또는 비-점착성 세라믹을 포함한다.

실온공정을 사용하여 비정질 형태로 적용되지는 않지만 티타늄 질화물은 운동부분의 마모방지에 저마찰 계면이 필요한 분야에서 결정형태가 경도, 내마모성, 불활성, 윤활성, 생체적합성, 내확산성, 내식성 및 열안정성을 갖는 세라믹이다. 티타늄 질화물은 전기수술 블레이드용으로 적합한 코팅이 되도록 윤활성과 함께 전기 및 열 전도성을 갖지만 본 발명의 다른 구체예에서 코팅의 하나 또는 두가지 특성만이 사용되는 경우가 있다.

다양한 기질에 코팅을 적용하는데 선호되는 공정은 스퍼터링 공정이다. 그러나 TiN 은 제조공정을 크게 단순화시키는 실온 스퍼터링을 사용하여 적용될 수 있음을 인지하는 것이 좋다. TiN 은 고 칫수정밀도로 적용될 수 있으므로 전체 표면을 따라 균일한 코팅 두께를 획득할 수 있다. TiN은 옹스트롬 수준의 두께로 적용될 수 있기 때문에 코팅된 부품의 칫수는 재료의 영향을 받지 않는다. 게다가 TiN은 매우 높은 하중 지탱능력과 터프니스를 보인다. TiN 은 또한 탁월한 접착성을 가지므로 표면의 소성변형 하에서도 파괴되지 않는다. 높은 터프니스와 탁월한 접착성은 기질과 TiN코팅간의 야금 결합 때문이다. 특히, TiN 코팅은 강철 및 스텐레스강과 같은 다른 금속과 잘 결합한다.

TiN 이 높은 강도와 낮은 마찰계수(윤활성이라고 칭하는)를 갖는 것이 가장 중요하다. 윤활성은 전도성 비점착성 코팅이 세정간 연장된 기간동안 조직을 통해 미끄러져 들어갈 수 있게 한다. 테프론(TM)코팅과 다르게 TiN은 반복된 사용으로 연소 또는 마모되지 않으므로 기질이 노출되지 않는다. 세라믹 TiN은 공지기술에서 사용되는 테프론(TM) 코팅보다 덜 마모되거나 마모되지 않는데, 그 이유는 테프론의 경우 연소되고 기질에서 벗겨지기 때문이다. 결과적으로 본 발명은 더 긴 유효수명을 가진다.

또한 본 발명의 TiN 세라믹 코팅은 큰 신축성을 가진다. 본 코팅 공정은 이러한 코팅을 보통은 받아들일 수 없는 표면상에 TiN이 적용될 수 있게 한다. 이것은 플라스틱, 자석, 반도체 및 알루미늄을 포함한 기타 열에 민감한 재료를 포함한다. 본 발명은 또한 베이스 금속 기질과 세라믹 코팅간에 훨씬 강한 결합을 가진다. 이러한 결합은 분자수준까지 내려간다. 특히 금속 기질과 TiN코팅간에 야금학적 결합이 있다. 생성된 것은 베이스 금속 기질과 TiN세라믹 코팅으로 구성된 나노미터 크기의 계면층이다. 이러한 계면지대는 TiN이 베이스 금속 기질에 스퍼터링될 때 코팅 공정의 제 1 단계에서 생성된다. 다시 말하자면 TiN 세라믹 코팅은 비정질 결합이라 부를 수 있고 파괴가 될 수 있는 결정 구조가 없다. 그러므로 비정질 TiN세라믹 코팅은 부착된 베이스 금속 기질과 일체로 구부릴 수 있다.

본 발명의 비점착성 코팅의 응용분야는 단순한 장치에서 하이테크 시설까지이다. 본 발명의 세라믹 코팅으로 이득을 얻을 수 있는 물품은 가위, 칼, 드릴비트, 리이머, 톱날, 플라이어, 엔드 및 와이어 커터, 정밀 압인가공 다이, 롤러, 핀, 스크류, 보어 게이지, 스탬프 금속 형성공구, 압출다이, 방적릴용 스푸울 립, 카운터 보어, 탭 브로치, 기어 커터, 베어링 부싱, 기어, 스플라인, 액추에이터, 푸시로드, 캔, 캠 샤프트, 호브, 펀치, 밸브 스템, 라우터 비트, 엔진부품, 블랭킹 다이, 저항 용접 전극, 스크래퍼, 가우지, 카운터싱크, 카운터보어, 실리콘 웨이퍼 및 칩, 펌프 플런저, 자수바늘, VLSI 반도체, 킴프레서 블레이드/베인, 보석, 도어 하드웨어, 필기구, 안경 프레임, 샤프트 및 시일, 해양 하드웨어, 축 고정물, 슬리터, 항공산업 성분, 플라스틱 성형기, 치과기기 및 장치, 식품 가공시설, 열쇠 복제기, 성형다이, 절삭공구, 과립화기 블레이드, 분말 금속 다이, 시임잉 롤, 버니셔, 조각기, 화폐주조장치, 면도날, 장난감 성분, 우산, 광섬유, 집적회로, 비디오/오디오헤드, 비디오/오디오 테이프, 컴퓨터 플로피 디스크, 패키징, 태양전지, 주방공구, 창유리, 골프클럽, 자전거 성분, 반사기, 점화플러그, 램프차양, 열쇠 고리, 피스톤 링, 유체펌프, 초전도 박막, 광 다이오드, 발광 다이오드, 다이오드 레이저, 전극, 전기화학적 전지, 열분해 냉각기, 핵연료 펠렛, 자기기록 매체 및 헤드, 유체 밸브, 솔레노이드, 디스크 드라이브, EMI 방지 회로, 회로 보오드, 벨트, 신발, UV 접착제, 튜브, 주조기, 필터, 종이제품, 낚시도구 등이다.

세라믹 코팅에 의해 제공되는 또다른 이득은 생체적합성, 연속 코팅, 매끈한 코팅, 비점착성 코팅(마찰을 감소시키고 염증 및 고정을 제거한다)을 포함하며 심미성, 내식성, 내마모성, 내피로성, 살균성, 고주파 불투과성, 신축성 표면에 적용성, 복합체를 포함한 다양한 표면에 접착성을 가지며 실온 공정을 적용될 수 있고 잔류응력을 도입하지 않으며 전도성이고 기질 형태에 부합하고 얇고 확산 장벽으로 작용할 수 있다는 것이다.

다른 응용분야는 집적회로 코팅이다. 집적회로는 티타늄-금 2 단계 코팅공정을 사용한다. 2 단계 코팅은 1 단계 코팅보다 높은 생성률, 순도 및 확산 장벽, 전도성을 가져와야 하며 덜 비싼 공정을 가져와야 한다.

오디오/비디오 기록 시설 및 매체에 있어서, 잠재적인 잇점은 증가된 헤드수명 및 매체수명, 오디오 또는 비디오 재생의 향상된 품질, 더 작은 매체 마모, 플라스틱을 코팅할 수 있어서 금속 헤드를 대체할 가능성이다.

단지 및 팬과 같은 주방기구에 있어서 코팅은 알루미늄에 적용될 수 있으며(테프론은 안됨)더 양호한 내긁힘성을 가지며 더 오랜 수명을 가지며 비점착성이고 코팅 손상위험성이 금속 숟가락 등의 금속 공구가 사용될 수 잇다.

플라스틱 기어의 경우 잇점은 향상된 내마모성, 가벼운 중량, 싼 가격, 칫수 정확도 유지성, 더 오랜 수명이다.

면도날의 경우에 더 작은 피부염증, 더 낮은 면도날 제조비용, 향상된 품질 및 시장성 있어야 한다.

점화플러그의 경우 코팅은 더 오랜 수명, 특히 2행정 오일 혼합물 기관에서 감소된 고장 및 향상된 성능을 제공해야 한다.

요약하면 본 발명의 TiN세라믹 코팅은 공지기술보다 여러가지의 고유한 장점을 제공한다. TiN세라믹 코팅은 마모나 연소되지 않으므로써 향상된 신뢰성 및 내구성을 제공하며 부산물 가스를 발생시키지 않는다. TiN세라믹 코팅은 반복적으로 세정될 수 있으므로 코팅된 장치가 여러번 재사용될 수 있다. 게다가 TiN 코팅을 손상시키지 않고 다양한 살균기술이 사용될 수 있다.

본 발명이 스텐레스강 기질에 대해 언급할지라도 티타늄과 같은 금속이나 플라스틱과 같은 비전도성 재료가 사용될 수 있다.

비-의료 분야에서 마지막 장점은 세라믹 코팅 적용 공정에 관계한다. 한 구체예에서 실온 직접 스퍼터링 공정을 사용하여 TiN세라믹 코팅이 스텐레스강 블레이드에 적용된다. 스퍼터링은 얇게 조절된 질화 티타늄 막을 스텐레스강 블레이드와 같은 기질상에 균일하게 침전시키는 실온 또는 비교적 저온 공정이다.

스퍼터링 공정 자체는 비교적 단순하며 수많은 장점이 있다. 예컨대, 스퍼터링 공정은 베이스 금속 기질이나 TiN세라믹 코팅의 특성을 변화시키지 않는다.

두가지 형태의 스퍼터링 공정이 있다. 제 1 형태의 스퍼터링은 직접 스퍼터링이다. 이것은 스퍼터링이 TiN공급원으로부터 직접 행해짐을 의미한다. TiN공급원은 시판되며 비-반응성 대기에서 고주파 공급원을 사용하여 순수한 TiN 이 베이스 금속 기질상에 코팅될 수 있다.

베이스 금속 기질에 TiN을 적용하는 또다른 방법은 반응성-스퍼터링 공정이다. 이 공정에서 반응성 대기는 질소로 구성되어야 한다. 티타늄은 질소대기와 반응하여 질화티타늄을 형성한다. 이후에 TiN이 스텐레스강 표면에 코팅된다.

직접 스퍼터링 및 반응성 스퍼터링 공정은 도 1 의 시설과 동일한 시설을 사용한다. 스퍼터링은 스텐레스강 챔버(10)에서 이루어진다. 챔버(10)는 약 18인치의 직경과 약 12인치의 높이를 가진다. 실제 스퍼터링 공정은 챔버(10)상부에 위치한 스퍼터링 촌(12)에 의해 이루어진다. 스퍼터링 촌(12)은 필요에 따라 수평 및 수직으로 이동할 수 있다.

직접 스퍼터링의 예는 다음과 같다. 지공포트(14)를 통해 챔버(10)내 공기가 제거된다. 이후에 아르곤과 같은 불활성 가스가 가스포트(16)를 통해 챔버(10)에 공급된다. 양극(20) 및 음극(18)을 사용하여 아르곤 가스를 이온화 시켜서 질화티타늄(24)을 강타하는 이온 플럭스(22)를 발생시킨다. 이온 플럭스(24)의 충격은 TiN 스퍼터링된 플럭스(26)를 방출시키고, 이것이 이동하여 베이스기질(30)에 접착된다. TiN세라믹 코팅(26)에 다른 스퍼터링 공정이 사용될 수 있다.

스퍼터링 시간은 다양하지만 베이스 금속 기질(30)상에 약 0.5 마이크론 두께의 TiN세라믹 코팅(26)을 생성하기 위해서 스퍼터링 시간은 일반적으로 1 내지 1.5 시간이다. 스퍼터링 공정은 선형함수에 따라 TiN세라믹 코팅(26)을 적용하므로 필요한 두께에 따라서 적용시간을 용이하게 조절할 수 있다. 따라서 0.5 마이크로미터 두께의 TiN코팅은 매초 1 옹스트롬 두께의 TiN침전 속도에 대응한다.

상기 공정은 금속기질에 세라믹 코팅 적용공정이다. 일반적으로 스퍼터링은 운동량 전달공정이다. 스퍼터링은 에너지를 갖는 입자의 충돌과 관련된 운동량 교환으로 인하여 목표 표면으로부터 재료 구성원자가 방출되는 공정이다. 충돌원은 무거운 불활성 가스(통상)아르곤의 이온이다. 스퍼터링은 표면엣칭 또는 코팅에 사용될 수 있다. 스퍼터링된 원자의 플럭스는 응축하여 목표재료의 코팅을 형성하는 기질에 도달하기 전 작동 가스 원자와 반복적으로 충돌할 수 있다.

금속 코팅과 플라스틱 코팅의 주 차이점은 금속보다 플라스틱의 경우에 더 큰 정도로 플라즈마가 사용되어서 플라스틱 표면은 변성 또는 예비처리한다는 것이다. 실리콘과 같은 플라스틱 코팅의 경우에 플라즈마 처리가 별도의 챔버에서 이루어지나 플라즈마가 형성되지만 스퍼터링은 일어나지 않는 낮은 에너지 수준에서 코팅에 사용되는 스퍼터링 기계와 동일한 기계를 사용하며 수행된다. 이러한 예비처리는 코팅이 플라스틱 기질에 더 잘 붙게 만든다. 코팅될 플라스틱을 예비처리하는 경우에 플라스틱 표면은 플라즈마와 접촉하고 표면에 충돌하는 플라즈마 이온은 목표 원자를 수용하기에 더욱 전도성인 표면으로 플라즈마 엣칭에 의해 표면을 변성시킨다. 이것은 압력과 전력과 같은 공정조건에 따라 표면상에 치밀하고 미세한 비정질 구조를 생성시킨다. 충돌효과는 목표원자에 충분한 에너지를 제공하여 플라스틱 표면층에 도달하게 함으로써 코팅과 기질의 탁월한 결합을 제공한다. 목표를 떠나는 스퍼터링된 재료의 플럭스는 목표의 조성과 동일하다.

코팅의 품질은 스퍼터 방출 방향, 가스상 전달 및 구성성분의 기질-접착 계수에 달려있다. 코팅 타겟 물질은 화학적 또는 열적 공정보다 기계적 공정(운동량 전달)에 의해 증기상에 전달되므로 조건을 주의깊게 조절(스퍼터링 에너지 수준과 온도를 낮게 유지)함으로써 조절될 수 있다. 이러한 조절로 기질 손상없이 실온 근처의 온도에서 플라스틱 표면을 코팅할 수 있다.

기질에 세라믹을 적용하는 CVD 및 플라즈마 증착법이 사용될 수도 있다.

TiN은 위험한 가스를 발생시키지 않는다는 점에서 공지기술의 베이스 금속 코팅과 상이하다.

본 발명의 구체예가 베이스 금속 기질상의 비정질 세라믹 코팅을 강조하지만 결정성 코팅이 사용될 수도 있다.

본 발명의 세라믹 코팅이 적용되는 재료는 특히 비-의료 분야에서 발견되는 것이다. 그러나 본 발명은 의료 산업에도 적용될 수 있다.

본 발명의 세라믹 코팅이 피복될 수 있는 의료장치, 임플랜트 및 기기를 살펴보자. 의료장치는 심실보조장치, 인공 심장, 대동맥 내 풍선 펌프 및 임펠러와 같은 혈액 펌프를 포함한다. 코팅은 실온 근처의 공정에서 코팅되어 자기적 성질에 영향을 받지 않는 자석을 포함하는 플라스틱, 금속 및 세라믹 성분에 적용된다. 게다가 안에 들어있는 재료가 생체적합성이 아닐 때조차도 코팅은 비-독성을 포함하는 생체적합성을 제공한다. 코팅은 내식성 및 확산 장벽으로도 기능을 한다.

본 발명의 코팅은 혈액 접촉 표면과 이식된 장치의 외부에 적용될 수 있다. 이러한 장치는 에피택시스, 카테테르, 교합기, 대동맥내 풍선 및 안지오플라스티 풍선과 같은 풍선을 포함한다. 또한 격막, 부피 변위 챔버 및 플라스틱 튜브내 유체 경로상에 코팅이 적용될 수 있다.

모터의 경우 코팅은 베어링 및 베어링 성분상에 사용될 수 있다. 이들 성분은 볼, 피봇, 의료장치용 액추에이터에 사용되는 내부 및 외부 레이스를 포함한다. 결과는 마모의 감소와 의료장치 수명 증가이다.

기타 의료장치는 특히 장기간 내재절차, 심장절개 및 뇌혈관에 사용되는 카테테르와 더욱 안전하고 더 신뢰성있는 고주파 불투과성 커버 또는 마커를 필요로 하는 것이다. 유연조직 임플랜트는 질내 및 결장절개술 소낭, 유방 임플랜트, 페니스 및 고환 임플랜트를 포함한다.

심장에 사용되는 밸브도 디스크 및 스트럿상에 배치된 코팅에 의해 개선될 수 있다. 금속, 세라믹 및 플라스틱으로 제조되며 환형연결링으로 사용되는 기존의 스텐트가 코팅되어서 필요한 신축성 및 생체적합성 외부커버를 제공할 수 있다.

투석 션트, A-V 션트, 중추신경계 션트, 림프내 션트 튜브, 복막 션트 및 수두증 션트와 같은 션트가 코팅될 수 있다.

흡입기 시일, 후두절제술 보철, 코 탐폰 및 튜브를 포함한 실리콘 기초 의료장치 역시 코팅될 수 있다.

본 발명은 페이스메이커, 세동제거기, 심장충격기, 생체전위 전극 및 도선 소뇌, 대뇌, 두개골, 신경 및 척수 장치와 같은 신경 자극기에서 도선, 연결기 등의 전류 전달부를 피복하는 플라스틱 외장을 코팅한다.

또다른 의료장치는 동맥 필터, 도관 그래프트, 정맥 커프, 가제, 심장내, 심장주변 및 심장의 패치를 포함한다. 피임장치 및 Ob/Gyn 장치는 플러그 보철, 튜브형 교합장치(밴드, 클립, 인서트 및 밸브), 스텐트, 확장기 및 카테테르 IUD 및 격막과 같은 요도장치를 포함한다. 또한 혈관그래프 및 기타 안내 와이어를 포함한다.

이식성 또는 비이식성 센서 및 트랜스듀서도 코팅될 수 있다. 이들은 혈류, 혈압, 측정에 사용되며 도관 접근장치(전도성 코팅층으로 보호될 수 있는)카테테르 팁 압력 트랜스듀서 및 비공격성 글루코스 센서를 포함한다. 코팅 자체가 감지물질로서 사용되어 전도성 변화를 탐지할 수 있다.

기관절개술 튜브 역시 코팅될 수 있다. 마지막으로 플라스틱 기초 기질이 있는 밀폐된 캔, 액추에이터, 센서 및 유체를 감싸는데 사용되는 것 역시 코팅될 수 있다.

수술 기기 및 장치도 코팅될 수 있다. 이러한 장치는 모든 종류의 카테테르, 니들, 클립, 공급/호흡관, 수혈 튜브, 투관침, 스태플, 전기수술 기기, 펌프, 칼, 외과용 메스, 가위, 클램프, 응고기, 팽창기, 수축기, 글러브, 비흡수성 봉합사, 마이크로톰, 수수용 메쉬, 편도선 해부기구, 도관 클램프, 정위법 기기 및 보조기기와 열교환기를 포함한다.

합성 인대 및 건, 나팔관 대체물, 귀 보철, Stiennman 핀, 골 플레이트 및 두개골 플레이트와 같은 정형외과 장치 역시 코팅될 수 있다.

혈액 측정장치, 혈액 수집 시스템, 혈액 등의 유체 용기, 라이닝, 튜브 및 실험실 기기의 혈액 접촉 표면, EEG, ECG 와 같은 것에 사용되는 도선도 코팅될 수 있다.

주사기, 플런저, 콘택트렌즈, 약물용기 및 포장도 코팅될 수 있다.

의료 분야에서 특히 중요한 것은 확산장벽이다. 혈액펌프와 유연 조직 임플랜트(유방, 페니스 및 고환)와 같은 수많은 이식성 장치는 유체를 담은 확산장벽을 가진다. 확산 장벽은 의료장치로부터 신체로 작동유체(윤활유와 같은)가 통과하는 것을 막아준다. 유사하게 체액(혈액)도 의료장치에 못들어간다. 그러나 확산장벽이 유연한 막이어서 가스 및 유체가 투과할 경우가 있다. 본 발명은 투과성막을 통한 가스 및 유제의 통과를 방지하는 확산장벽으로서 기능을 한다.

박동성 혈액펌프(40)가 도 2 에 도시된다. 혈액펌프(40)는 격막으로 작용하는 폴리우레탄막(44)이 배치된 챔버(42)를 가진다. 막(44)의 한면상에 혈액(46)이 있다. 막(44)의 다른 면에는 혈액펌프(40)의 작동유체(48)가 있다. 챔버(42)는 에너지 전환기(50)를 경유하여 부피변위 챔버(52)에 연결된다. 부피변위챔버(52)내에 혈액펌프(40)의 작동유체(48)가 있다.

화살표(54)는 챔버(42)에서 혈액(46)과 작동유체(48)사이에 막(44)을 통한 확산과 부피변위챔버(52)를 둘러싸는 조직(56)과 작동유체(48)간의 확산을 보여준다. 혈액펌프(40)의 작동유체(48)는 실리콘유와 같은 윤활유이다. 혈액(46)과 작동유체(48)가 신축성막(44)을 통과하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

기존의 박동성 펌프는 혈액과 작동유체의 확산을 허용하고 단지 문제를 처리하고자 노력한다. 다시 말하자면 박동성 펌프에 가스 또는 작동유체의 수용포트가 종종 제공된다.

여러 가지 이유로 확산의 허용은 박동성 펌프에 치명적이다. 첫째 포트는 오염물이 장치에 유입되게 하여 감염 가능성을 증가시킨다. 둘째 혈액이 펌프에 유입되면 내부 성분의 부식을 촉진시켜 장치고장가능성을 증가시킨다.

또다른 문제는 실리콘이 장기간 건강에 미치는 효과이다. 연결조직 질병 및 유방암의 원인이 된다는 보고가 있다. 따라서 실리콘유가 혈류에 도입되는 것을 감소시키는 것이 바람직하다.

일부 박동성 혈액 펌프 장치는 연간 10 내지 15 ㏄ 의 실리콘유를 신체에 도입한다. 이 정도의 작동유체의 손실은 행정부피를 15 내지 25 % 정도 감소시키므로 장치 작동에도 치명적이다. 이 정도의 행정 부피의 손실은 너무 높다. 그러나 전기유압식 펌프가 확산문제 때문에 성능이 영향을 받는 유일한 장치가 아니다. 푸셔-플레이트형 장치도 고장나기 쉽다.

부피 변위 챔버에 있어서, 사용되는 막은 체액이 장치에 유입되는 것을 허용한다. 체액은 이온 및 습기를 포함하므로 혈액펌프에너지 전환기를 부식 및 마모시켜서 단락 또는 부식으로 인해 펌프를 고장나게 한다.

막의 투과성을 감소시키는 예전의 시도는 확산 방지에 실패했다. 예컨대 다중막층 또는 다양한 막재료가 시도되었다. 불행히도 이들은 모두 성공하지 못했다.

본 발명은 막을 신축성, 생체적합성, 내식성 세라믹 코팅으로 피복함으로써 막을 통한 작동유체 및 혈액의 확산을 감소시킨다.

도 3 은 펌프에 사용된 막(60)의 단면도이다. 세라믹 코팅층(62)이 막의 두층(64,66)사이에 배치된다. 이 구체예에서 막(64,66)으로 폴리우레탄이 사용된다.

세라믹 코팅(62)의 두께는 5000 내지 10,000 옹스트롬이다. 진공성형 또는 용액 주조후 세라믹코팅(62)이 폴리우레탄 막(64,66)중 하나에 침전된다. 스퍼터링동안 폴리우레탄 표면은 아르곤 플라즈마에 의해 에너지를 받는다. 따라서, 세라믹 코팅 재료의 이온이 표면과 결합하여 비정질인 확산층을 생성한다.

제2 폴리우레탄층은 진공성형동안 가열될 때 활성 표면을 형성한다. 용액 주조동안 폴리머는 액체상으로 존재하므로 폴리우레탄이 세라믹 코팅의 표면 미세 불균일부위에 들어간다. 이러한 결합은 표면 탈층을 방지시킨다.

비정질 질화타타늄이 불활성 내피로성, 생체적합성, 내식성 및 경량성이다. 게다가 TiN은 소수성이어서 표면을 통한 액체의 확산을 방지한다. 또한 표면 플라즈마 처리에 의해 표면을 친수성이 되게 할 수도 있다. 확산은 주로 그레인 경계를 따라 일어난다. TiN코팅의 비정질 구조는 그레인 경계를 갖지 않으므로 TiN세라믹 층(62)을 통한 확산이 크게 감소된다.

폴리우레탄층 사이의 확산장벽으로서 금이 사용되어 스퍼터링 될 수 있다. 그러나 금은 혈액 펌프내 막의 연속 구부림 및 신장 조건하에서 내피로성이 낮다. 게다가 금은 TiN에 비해서 비싸다. 은과 구리는 부식성이어서 의료분야에 사용될 수 없다.

그러나 TiN계열의 다른 세라믹이 확산장벽으로 사용될 수 있다. 예컨대 알루미늄 산화물, 티타늄 카바이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 붕소 질화물 및 지르코니아가 그것이다. 이들 세라믹은 TiN처럼 스퍼터링을 통해 비정질 코팅을 제공하며 가스 및 유체의 투과를 방지하고 실온 근처의 온도에서 적용될 수 있고 다양한 재료에 적용될 수 있으며 펌프의 상이한 부분에 동일한 코팅을 제공할 수 있으며 생체적합성이다.

Claims (64)

1. 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 공정동안 기질이 변형되지 않도록 마모환경에서 사용되는 기질상에 내마모성 세라믹을 제공하는 방법으로서,

   (1) 비정질이고 전도성인 전이금속 질화물로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

   (2) 실온 적용 공정을 사용하여 기질이 변형되지 않도록 기질에 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 비정질 내마모성 세라믹 코팅 적용단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 전이금속 질화물에서 선택된 두 개 이상의 세라믹 재료를 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, (ⅰ) 전이금속 질화물인 하나 이상의 세라믹과 (ⅱ) 전이금속 질화물이 아닌 하나 이상의 재료를 기질에 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 전도성인 내마모성 세라믹 코팅을 적용하여 기질을 따라 전기에너지 전파를 촉진시키는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, RF에너지 적용, 마모 또는 반복된 살균처리에 의해서 마모되지 않는 내마모성 세라믹 코팅 적용단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 정지상태에서 기질재료를 변형하는 단계를 더욱 포함하고 내마모성 세라믹 코팅이 신축성이어서 내마모성 세라믹 코팅을 손상시키지 않고도 기질재료와 함께 변형될 수 있음을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 실온 근처에서 스퍼터링 공정을 사용하여 기질상에 내마모성 세라믹 코팅을 침전시키는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 기질 위에 연속 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 기질위에 내식성 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 기질위에 내피로성 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 기질위에 살균성 및 생체적합성 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 기질위에 고주파 불투과성 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항에 있어서, 기질에 부합하는 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1 항에 있어서, 기질위에 매끈하고 비점착성인 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
16. 제 1 항에 있어서, 실온 근처에서 스퍼터링을 사용하여 내마모성 세라믹 코팅을 침전시키는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 티타늄 질화물을 기질상에 스퍼터링하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
18. 제 1 항에 있어서, 기질재료를 플라스틱, 유리, 세라믹, 금속, 복합체, 자지 재료 및 반도체에서 선택함을 특징으로 하는 방법.
19. 제 1 항에 있어서, 전자기 간섭에 대한 차단물로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용함을 특징으로 하는 방법.
20. 제 1 항에 있어서, 고주파 간섭에 대한 차단물로서 내마모성 세라믹 코팅을 적용함을 특징으로 하는 방법.
21. 제 1 항에 있어서, 화학적 불활성, 비-반응성 및 안정한 코팅으로서 내마모성 세라믹 코팅이 적용됨을 특징으로 하는 방법.
22. 제 1 항에 있어서, 유체 및 가스 통과를 감소시키는 확산 장벽으로서 내마모성 세라믹 코팅이 적용됨을 특징으로 하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 비정질인 생체적합성 코팅을 확산장벽으로서 선택하여 생체적합성 코팅을 손상시키기 않고도 확산장벽을 구부릴 수 있음을 특징으로 하는 방법.
24. 제 22 항에 있어서, 확산장벽을 통해 가스 또는 유체의 교환을 방지함을 특징으로 하는 방법.
25. 제 22 항에 있어서, 유체 및 가스 교환이 가능한 투과성 막상에 확산장벽을 형성하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
26. 제 1 항에 있어서, 기질에 쉽게 결합하는 접착성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
27. 제 1 항에 있어서, (1) 복수의 상이한 기질재료를 단일 어셈블리에 제공하고; (2) 세라믹 코팅이 모든 기질재료의 표면에 적용되도록 세라믹 코팅을 어셈블리에 적용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
28. 제 18 항에 있어서, 자기재료가 자기테이프, 세라믹 자석, 희토류 자석, 금속 자석에서 선택되며 자기재료가 자기재료를 손상시킬 수 있는 습기로부터 보호됨을 특징으로 하는 방법.
29. 제 1 항에 있어서, 컴퓨터 저장장치의 성분에 내마모성 세라믹 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함하며 상기 저장장치가 회전되는 자기매체를 포함하고 상기 내마모성 세라믹 코팅이 운동 성분의 마찰을 감소시킴을 특징으로 하는 방법.
30. 제 29 항에 있어서, 저장장치를 세라믹 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅함으로써 EMI 및 RFI를 방지함을 특징으로 하는 방법.
31. 반도체 재료의 전도성을 증가시키고 성분의 확산을 감소시키도록 집적회로의 일부로서 사용되는 반도체 재료상에 내마모성 세라믹 코팅을 제공하는 방법으로서,

    (1) 비정질이고 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

    (2) 반도체 재료가 더욱 전도성이어서 반도체 재료의 요소간 확산이 감소되도록 실온 적용공정을 사용하여 세라믹 코팅을 반도체 재료에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
32. 자기재료가 내마모성 세라믹 코팅 적용동안 자기적 성질을 유지하도록 열에너지에 의해 손상될 수 있는 자기재료상에 내마모성 세라믹 코팅을 제공하는 방법으로서,

    (1) 비정질이고 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

    (2) 자기 재료가 변형되지 않도록 실온 적용공정을 사용하여 세라믹 코팅을 자기 재료에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
33. 내마모성 세라믹 코팅 적용동안 열에 민감한 재료가 변형되지 않도록 마모환경에 사용되는 열에 민감한 재료상에 내마모성 세라믹 코팅을 제공하는 방법으로서,

    (1) 비정질이고 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

    (2) 열에 민감한 재료가 변형되지 않도록 실온 적용공정을 사용하여 내마모성 세라믹 코팅을 열에 민감한 재료에 적용하는 단계를 포함하는 방법과

    적용공정후 매끈하고 연속적이고 내피로성인 세라믹 코팅이 피복되도록 재료에 치명적인 환경에서 사용되는 재료상에 내마모성 세라믹 코팅을 제공하는 방법으로서,

    (1) 비정질이고 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

    (2) 내마모성, 윤활성 및 강도를 향상시키도록 실온 적용공정을 사용하여 내마모성 세라믹 코팅을 재료에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
34. 제 33 항에 있어서, 재료가 주방기구, 기어, 점화플로그, 몰드, 관 고정물, 안경 프레임, 절삭기기, 습기 장벽, 스포츠용품, 필기구, 천공기기, 죔쇠, 베어링, 부싱, 전기장치, 반도체, 보석, 엔진성분, 장난감, 포장, 광학기기, 연료 셀 또는 기록매체에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
35. 내마모성 세라믹 코팅 적용동안 세라믹 재료가 그 성질을 유지하도록 열에너지 적용에 의해 손상될 수 있는 세라믹 재료상에 내마모성 세라믹 코팅을 제공하는 방법으로서,

    (1) 비정질이고 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

    (2) 세라믹 재료가 변형되지 않도록 실온 적용공정을 사용하여 내마모성 세라믹 코팅을 세라믹 재료에 적용하는 단계를 포함하는 방법과
36. 오디오 재생헤드와 접촉하며 재생동안 헤드위에서 움직이는 아날로그 매체로부터 데이터를 판독하는데 사용하는 오디오 시스템용 오디오 재생 헤드에 있어서, 오디오 재생 헤드가 움직이는 아날로그 매체에 반응하여 아날로그 매체상에 기록된 음향신호를 나타내는 전기 신호를 발생할 수 있으며, 오디오 재생헤드상에 내마모성 세라믹 코팅이 배치되어서 이의 내마모성을 증가시키고 오디오 재생 헤드의 유효수명을 연장시킴을 특징으로 하는 오디오 재생헤드.
37. 제 36 항에 있어서, 오디오 재생헤드가 아날로그 매체에 아날로그 신호를 기록할 수 있음을 특징으로 하는 오디오 재생헤드.
38. 제 36 항에 있어서, 오디오 재생헤드가 아날로그 매체상에 아날로그 데이터로 저장된 비디오 데이터를 재생할 수 있음을 특징으로 하는 오디오 재생헤드.
39. 열에 노출되어 요리용기 및 식품을 가열하는데 사용되는 요리용 용기로서,

    외면;

    식품이 배치되고 내면으로부터 나온 열을 식품에 전달되게 하는 내면;

    요리용기의 내면을 손상시키지 않고 금속 도구가 식품 이동에 이용될 수 있도록 내면상에 배치되는 내마모성 비점착성 세라믹 코팅을 포함하는 용기.
40. 중량이 중요한 분야에서 사용하는 플라스틱 기어로서, 또다른 장치의 스플라인과 맞물려서 동력을 전달 또는 받아들이도록 설계된 복수의 스플라인을 외부 변부상에 가지는 원형 디스크;

    내마모성을 증가시키고 칫수 정확도를 유지시킴으로써 유효수명을 연장시키도록 복수의 스플라인 상에 배치된 내마모성 세라믹 코팅을 포함하는 플라스틱 기어.
41. 개선된 윤활성을 갖는 내마모성 세라믹 코팅이 코팅되어 있어서 더 오래 지속되는 면도날로서, 피부를 가로질러 당겨질 때 피부로부터 털을 제거하도록 설계된 하나 이상의 절단날을 갖는 기질; 털을 깎을 때 발생하는 마모에 대해 저항성이고 연속 세라믹 코팅의 연속성을 손상시키지 않고 기질과 함께 구부릴 수 있는 비정질 코팅으로 적어도 하나의 절단날을 피복하도록 기질상에 배치되는 연속 세라믹 코팅을 포함하는 면도날.
42. 내연기관에서 연료와 공기의 혼합물을 점화시키는 전기 스파크를 발생시키는데 사용하는 점화플러그로서, 전원으로부터 전기를 운반하는 제 1 전극;

    전원으로부터 전기를 받아들이는 제 2 전극;

    제 1 및 제 2 전극상에 배치되어서 전도성을 증가시키며 전기스파크 발생을 방해하는 물질 축적을 방지하는 표면을 제공하는 전기 전도성 비점착성 세라믹 코팅을 포함하는 점화 플러그.
43. 열에너지 적용에 의해 손상될 수 있는 세라믹 재료상에 내마모성 세라믹 코팅을 제공하여 내마모성 세라믹 코팅 적용동안 세라믹 재료가 그 성질을 유지하게 하는 방법으로서,

    (1) 비정질이며 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 세라믹 코팅을 선택하고;

    (2) 실온 적용공정을 사용하여 내마모성 세라믹 코팅을 세라믹 재료에 적용함으로써 세라믹 재료가 변형되지 않고 물성이 변경되지 않게 하는 단계를 포함하는 방법.
44. 의료장치에 사용되는 온도 민감성 재료상에 생체적합성 코팅을 제공하여 생체적합성 코팅 적용동안 온도 민감성 재료가 손상되지 않게 하는 방법으로서,

    (1) 비정질이며 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 생체적합성 코팅을 선택하고;

    (2) 실온 적용공정을 사용하여 생체적합성 세라믹 코팅을 온도 민감성 재료에 적용함으로써 온도 민감성 재료가 열에너지에 의해 손상되지 않고,

    (3) 의료 장치에서 온도 민감성 재료에 생체 적합성 코팅을 배치시켜 의료장치가 의료환경에서 사용될 수 있게 하는 단계를 포함하는 방법.
45. 제 44 항에 있어서, 플라스틱, 유리 및 자기 재료와 같은 온도 민감성 재료를 선택하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
46. 제 44 항에 있어서, 내식성을 제공하는 세라믹으로부터 생체적합성 코팅을 선택하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
47. 제 46 항에 있어서, 매끈한 표면 조직을 제공하는 세라믹으로부터 생체적합성 코팅을 선택하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
48. 제 47 항에 있어서, 온도 민감성 재료가 플라스틱 도입기의 윤활성 때문에 쉽게 삽입될 수 있는 카테테르임을 특징으로 하는 방법.
49. 제 44 항에 있어서, 전기모터, 자기 베어링, 센서 및 기타 전자기장치를 필요로 하는 이식가능한 의료 장치에서 사용되는 복수의 영구자석에 생체적합성 코팅을 적용하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
50. 이식에 안전한 재료로 제조된 이식가능한 의료장치에 비생체적합성 재료를 활용하는 방법으로서,

    (1) 비정질이며 전도성인 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 생체적합성 코팅을 선택하고;

    (2) 실온 적용공정을 사용하여 생체적합성 세라믹 코팅을 비생체적합성 재료에 적용함으로써 비생체적합성 재료가 생체적합성 세라믹 코팅으로 완전 피복되며;

    (3) 생체적합성 세라믹 코팅이 피복된 비생체적합성 재료를 이식하는 단계를 포함하는 방법.
51. 제 50 항에 있어서, 덜 비싼 비 생체적합성 재료를 사용하여 이식 가능한 장치의 가격을 감소시킴을 특징으로 하는 방법.
52. 제 51 항에 있어서, 비-생체적합성 재료로 온도 민감성 재료를 활용하는 단계를 포함하고 온도 민감성 재료가 플라스틱, 유리 및 자기 재료에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
53. 제 52 항에 있어서, 스텐트, 심실 보조장치, 펌프, 임펠러, 풍선, 격막, 부피 변위 챔버, 유체 경로를 제공하는 플라스틱관, 베어링,지지 성분, 카테테르, 교합기, 유연조직 임플랜트, 밸브, 션트, 페이스메이커, 세동제거기, 심장 전기충격기, 전극, 신경자극기, 필터, 그래프트, 패치, 피임장치, 센서, 트랜스듀서, 니들, 의료용 튜브, 클립, 수술 스태플, 보철 및 전기수술 블레이드에서 이식가능한 장치가 선택됨을 특징으로 하는 방법.
54. 가스 및 유체 투과성막 상에 배치되는 의료장치용 확산장벽 생성 방법에 있어서,

    (1) 확산 장벽용 생체적합성 코팅을 선택하고;

    (2) 실온 적용공정을 사용하여 확산장벽에 생체적합성 코팅을 적용하여 투과성막 손상을 방지하며 생체적합성 코팅이 유체 및 가스의 침투를 감소시키도록 하는 단계를 포함하는 방법.
55. 제 54 항에 있어서, 비정질인 생체적합성 코팅을 선택함으로써 생체적합성 코팅을 손상시키지 않고 확산장벽을 구부릴 수 있도록 함을 특징으로 하는 방법.
56. 제 55 항에 있어서, 작동유체 및 체액의 교환을 감소시키는 단계를 더욱 포함하는 방법.
57. 제 56 항에 있어서, 작동유체가 실리콘유, 기타 윤활제 및 공기에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
58. 체액에 노출되는 이식가능한 의료장치용 확산장벽에 있어서, 확산장벽이 이식가능한 의료장치와 체액 사이에서 작동유체의 통과를 감소시키며, 체액과 작동유체 사이에 배치되는 제 1 막;

    제 1 막에 일체로 결합되며 실온 적용공정을 통해 제 1 막의 제 1 면상에 적용되는 비정질, 생체적합성 세라믹 코팅; 비정질 생체적합성 세라믹 코팅의 제 2 면에 결합되는 제 2 막을 포함하는 확산장벽.
59. 제 58 항에 있어서, 제 1 막과 제 2 막이 폴리머로 구성됨을 특징으로 하는 확산장벽.
60. 제 59 항에 있어서, 폴리머가 폴리우레탄임을 특징으로 하는 확산장벽.
61. 제 58 항에 있어서, 비정질 생체적합성 세라믹 코팅이 비정질이고 전도성이며 내피로성, 내식성 및 내마모성을 갖는 전이금속 질화물로 구성된 세라믹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 확산장벽.
62. 제 58 항에 있어서, 작동유체가 가스로 구성됨을 특징으로 하는 확산장벽.
63. 체액에 노출되는 이식가능한 의료장치와 상기 장치의 작동유체간에 유체확산을 방지하는 방법에 있어서,

    (1) 체액과 작동유체간에 배치된 제 1 막을 제공하고;

    (2) 실온 적용공정을 통해 제 1 막과 제 1 면에 비정질 생체적합성 세라믹 코팅을 배치하고 비정질 생체적합성 세라믹 코팅을 제 1 막에 일체로 결합시키며;

    (3) 비정질 생체적합성 세라믹 코팅의 제 2 면에 제 2 막을 배치시킴으로써 제 1막 및 제 2 막을 통한 체액과 작동유체의 확산을 감소시키는 단계를 포함하는방법.
64. 체액에 노출되는 이식가능한 의료장치와 상기 장치의 작동유체간에 유체확산을 방지하는 방법에 있어서,

    (1) 체액과 작동유체간에 배치된 제 1 막을 제공하고;

    (2) 실온 적용공정을 통해 제 1 막과 제 1 면에 비정질 생체적합성 세라믹 코팅을 배치하고 비정질 생체적합성 세라믹 코팅을 제 1 막에 일체로 결합시키며;제 1막을 통한 체액 및 작동유체의 확산을 감소시키는 단계를 포함하는 방법.