RU2791214C1 - Method for increasing antibacterial properties to door handles - Google Patents

Method for increasing antibacterial properties to door handles Download PDF

Info

Publication number
RU2791214C1
RU2791214C1 RU2022114861A RU2022114861A RU2791214C1 RU 2791214 C1 RU2791214 C1 RU 2791214C1 RU 2022114861 A RU2022114861 A RU 2022114861A RU 2022114861 A RU2022114861 A RU 2022114861A RU 2791214 C1 RU2791214 C1 RU 2791214C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
door handles
nanofilm
antibacterial
antibacterial properties
Prior art date
Application number
RU2022114861A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Разин Мирзекеримович Рагимов
Ильмутдин Магомедович Абдулагатов
Наида Муртазалиевна Абдуллаева
Азиз Ильмутдинович Абдулагатов
Омар Ильясович Омаров
Сурхай Абдулаевич Хамаев
Original Assignee
Наида Муртазалиевна Абдуллаева
Filing date
Publication date
Application filed by Наида Муртазалиевна Абдуллаева filed Critical Наида Муртазалиевна Абдуллаева
Application granted granted Critical
Publication of RU2791214C1 publication Critical patent/RU2791214C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to a method for imparting antibacterial properties to door handles. The method consists in using a surface coating. Door handles are coated with a 10 nm thick alumina substrate and then a 25 nm or more thick titanium and vanadium oxide nanofilm using atomic layer deposition technology. The coating is applied at a temperature of 150 degrees Celsius.
EFFECT: providing door handles of any design and shape: durable, wear-resistant, uniform and non-toxic nanofilm of adjustable thickness with antibacterial properties, reducing the cost of coating using inexpensive, non-toxic, sufficiently strong and affordable materials (vanadium and titanium oxides).
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к профилактической медицине или гигиене, может быть использовано на дверных ручках и других предметах общего пользования в медицинских учреждениях и организациях с большим потоком людей (студенческие общежития, детские сады, поручни общественного транспорта, кнопки банковских POS-терминалов и лифтов и т.д.).The invention relates to medicine, namely to preventive medicine or hygiene, can be used on door handles and other common items in medical institutions and organizations with a large flow of people (student dormitories, kindergartens, public transport handrails, buttons of bank POS terminals and elevators, etc.).

Предметы общего пользования, такие как дверные ручки в учреждениях и организациях с большим потоком людей, кнопки лифтов и банковских POS-терминалов, поручни в метро и общественном транспорте и другие предметы, к которым постоянно прикасаются люди, могут накапливать различные инфекции. Поэтому все объекты общего использования, которые потенциально могут быть в контакте с людьми, должны обладать антибактериальными свойствами, чтобы препятствовать распространению патогенных микроорганизмов. Кроме того, антибактериальные свойства должны сочетаться с эстетическим качеством, твердостью, устойчивостью к ультрафиолетовым лучам, высокой цветостойкостью и устойчивостью к царапинам и т.д.Common items, such as door handles in institutions and organizations with a large flow of people, buttons for elevators and bank POS terminals, handrails in the subway and public transport, and other objects that people constantly touch, can accumulate various infections. Therefore, all objects of common use that can potentially be in contact with people must have antibacterial properties to prevent the spread of pathogenic microorganisms. In addition, antibacterial properties must be combined with aesthetic quality, hardness, UV resistance, high color fastness and scratch resistance, etc.

Вопрос становиться более актуальным в последнее время, когда появляются новые возбудители инфекций, в том числе вирусы, вызывающие эпидемии и пандемии.The issue has become more relevant recently, when new infectious agents appear, including viruses that cause epidemics and pandemics.

Жидкие и гелеобразные дезинфицирующие вещества, которыми постоянно обрабатываются предметы общего пользования, особенно во время пандемий, хотя и обладают хорошими антисептическими свойствами, но действие их ограничено во времени, поэтому многократно приходится ими обрабатывать. Кроме того, многие из них, особенно сильнодействующие, чаще всего обладают едким неприятным запахом, либо вызывают у людей аллергические реакции.Liquid and gel disinfectants, which are constantly treated with common objects, especially during pandemics, although they have good antiseptic properties, their action is limited in time, so they have to be treated repeatedly. In addition, many of them, especially potent ones, most often have a pungent unpleasant odor or cause allergic reactions in people.

В настоящее время в мире используются различные инновационные технологии и нанотехнологии, рекомендованные в том числе для обработки дверных ручек с целью придания им антибактериальных свойств.Currently, various innovative technologies and nanotechnologies are used in the world, which are recommended, among other things, for the treatment of door handles in order to give them antibacterial properties.

Аналоги.Analogues.

И так, озабоченные последствиями вируса SARS, китайские студенты Сум Минь Вон и Кин Пон Ли создали «само стерилизующуюся дверную ручку». Лампы питаются током, который накапливается с помощью кинетической энергии после каждого открывания и закрывания двери. Проект проходит лабораторные испытания и собирается выпустить ультрафиолетовые ручки в продажу и при поддержке государственных и частных организаций оборудовать ими общественные места. Создатели надеются, что их изобретение снизит риск заразиться в городе и сократит распространение вирусов в будущем.And so, concerned about the consequences of the SARS virus, Chinese students Sum Min Won and Kin Pong Lee created a "self-sterilizing doorknob" . The lamps are powered by current, which is stored with the help of kinetic energy after each opening and closing of the door. The project is undergoing laboratory tests and is going to release ultraviolet pens for sale and, with the support of public and private organizations, equip public places with them. The creators hope that their invention will reduce the risk of infection in the city and reduce the spread of viruses in the future.

Недостатком является то, что дизайн ручки однотипный и не совсем удачный. Кроме того, если двери долго не открывались, то, соответственно, кинетической энергии нет и ручки теряют свою само стерилизующую способность. disadvantage is that the design of the handle is of the same type and not entirely successful. In addition, if the doors have not been opened for a long time, then, accordingly, there is no kinetic energy and the handles lose their self-sterilizing ability.

Для придания дверным ручкам антибактериальных свойств, британские производители создали антибактериальную накладку (производитель: Purehold, Великобритания), которая прошла испытания в лаборатории и результаты показали, что были уничтожены 99,9% бактерий с использованием серебряной технологии, встроенной в поверхность рукоятки (независимо протестировано по ISO 22196). В продукции не используются химические вещества - только безвредные ионы серебра, которые помогут улучшить гигиену и снизить заболевания и сбои в работе персонала.To give door handles antibacterial properties, British manufacturers have created an antibacterial pad (manufacturer: Purehold, UK) that has been laboratory tested and the results showed that 99.9% of bacteria were killed using silver technology embedded in the surface of the handle (independently tested by ISO 22196). The products do not use chemicals - only harmless silver ions, which will help improve hygiene and reduce illness and disruption of staff.

Срок использования 6 месяцев. Имеется индикатор временной шкалы для быстрой замены при необходимости.The term of use is 6 months. There is a timeline indicator for quick replacement when needed.

Недостатками являются: малый срок использования, необходимость слежения за временным индикатором, использование накладки с дорогостоящим серебром, форма ручки (только цилиндрическая) и ограниченный диаметр дверной ручки (19 мм, 20 мм или 22 мм). The disadvantages are: short period of use, the need to keep track of the time indicator, the use of an overlay with expensive silver, the shape of the handle (only cylindrical) and the limited diameter of the door handle (19 mm, 20 mm or 22 mm).

Выпускаются также дверные и оконные ручки с антибактериальным покрытием SecuSan(ведущих европейских производителей ХОППЕ и dormakaba, рекомендованные для установления в медицинских и образовательных учреждениях, на предприятиях и в прочих местах большого скопления людей. Износостойкое PVD-покрытие не содержит химических добавок и не токсично. Метод PVD применяется для обработки разных материалов, в том числе для латуни и цинковых сплавов; гарантия на эксплуатацию - 5 лет.(https://xn--80aahvz2a9a.xn--p1acf/2021/08/24/antibakterialnaya-ruchka/).Door and window handles are also available with SecuSan antibacterial coating (leading European manufacturers HOPPE and dormakaba, recommended for installation in medical and educational institutions, enterprises and other crowded places. The wear-resistant PVD coating does not contain chemical additives and is not toxic. Method PVD is used for processing various materials, including brass and zinc alloys, the operation warranty is 5 years.

Недостатком является то, что если дверная ручка из латуни, то предварительно никелируется, после хромируется и только потом наносится PVD-покрытие. Сам метод PVD также уступает методу нанесения антибактериального покрытия АСО, предлагаемому нами. disadvantage is that if the door handle is made of brass, then it is pre-nickel-plated, then chrome-plated and only then PVD-coated. The PVD method itself is also inferior to the ACO antibacterial coating method offered by us.

Для борьбы с распространением внутрибольничной инфекции Мэт Робертс (Matt Roberts) придумал антибактериальную дверную ручку особой конструкции, предназначенную специально для использования в медицинских учреждениях. На поверхности «гигиенической ручки» (Hygiene Handle) расположены 23 отверстия. Когда кто-то берется за эту ручку, чтобы открыть дверь, через эти отверстия под давлением выделяется дезинфицирующий гель. На ручке также есть зона без отверстий с гелем, чтобы сотрудники больницы, которые, к примеру, несут документы в другое отделение, случайно их не испачкали. Однако, сам автор идеи уверен, что этими гелями мало кто пользуется.To combat the spread of nosocomial infection Matt Roberts (Matt Roberts) came up withspecial design antibacterial door handledesigned specifically for use in medical settings. There are 23 holes on the surface of the Hygiene Handle. When someone grasps this handle to open the door, disinfectant gel is released under pressure through these holes. The handle also has a gel-free zone so that hospital staff who, for example, carry documents to another department, do not accidentally get them dirty. However, the author of the idea himself is sure that few people use these gels.

Коллектив британских ученых и дизайнеров потратил семь лет на создание антибактериальных ручек для дверей. Surfaceskins предлагает рынку антибактериальные пластины, которые крепятся на входную дверь на уровне, куда обычно человек нажимает рукой при входе в помещение. Внутри устройства размещается резервуар со спиртосодержащим гелем. На поверхность выходит мембрана с крошечными клапанами для раздачи геля. Всякий раз, когда человек нажимает на прибор при открытии двери, происходит надавливание на резервуар. Гель выделяется на поверхность и, таким образом, дезинфицирует пластину. Это приблизительно тоже самое, как если бы вы воспользовались обычным гелем рук, после того как вошли в здание.A team of British scientists and designers spent seven years creating antibacterial door handles. Surfaceskins offers antibacterial plates to the market, which are mounted on the front door at the level where a person usually presses his hand when entering the room. Inside the device is a reservoir with an alcohol-containing gel. A membrane with tiny valves for the distribution of the gel comes to the surface. Whenever a person presses on the device when the door is opened, pressure is applied to the tank. The gel is released onto the surface and thus disinfects the plate. This is about the same as if you used a regular hand gel after entering the building.

Для исследования и подтверждения эффективности технологии Surfaceskins, авторы разработки проводили тесты с использованием бактерий, которые были найдены на руках персонала медицинской клиники. Для этого они разместили «вредоносных малявок» на дверные пластины Surfaceskins и на стандартные алюминиевые. To study and confirm the effectiveness of Surfaceskins technology, the authors of the development conducted tests using bacteria that were found on the hands of medical clinic staff. To do this, they placed "malicious babies" on Surfaceskins door plates and on standard aluminum ones.

Недостатком является ограниченный срок действия Surfaceskins - тканевую поверхность пластины Surfaceskins необходимо менять через каждые семь дней или после 1000 прикосновений, в зависимости от того, что наступит раньше. disadvantage Surfaceskins has a limited lifespan - the fabric surface of the Surfaceskins plate must be changed every seven days or after 1000 touches, whichever comes first.

Антибактериальная дверная фурнитура INOX MicroArmor(работает круглосуточно, нарушая рост и размножение патогенов четырьмя важнейшими способами: Antibacterial door hardware INOX MicroArmor (works around the clock, disrupting the growth and reproduction of pathogens in four critical ways:

атакует белки микробов, вызывая нарушение основных функций, прорывает мембрану белков, вызывая потерю важнейших питательных веществ, повреждает внутренние систем микроба путем повышения уровня кислорода в нем, влияет на ДНК и генетику патогенов, в конечном итоге предотвращая его рост и размножение.attacks proteins of microbes, causing disruption of basic functions, breaks through the membrane of proteins, causing the loss of essential nutrients, damages the internal systems of the microbe by increasing the level of oxygen in it, affects the DNA and genetics of pathogens, ultimately preventing its growth and reproduction.

Но, основным оружием в арсенале MicroArmor, опять-таки, является технология с ионами серебра, которые непосредственно внедряются в покрытие фурнитуры, обеспечивая безопасную, эффективную и длительную защиту от вредных микробов. Ионы серебра нетоксичны и экологичны. INOX Antimicrobial MicroArmor(дает гарантию на этот продукт в течение двух лет для коммерческого применения и десять лет для жилых помещений.But, again, the main weapon in the MicroArmor arsenal is silver ion technology, which is directly embedded in the hardware coating, providing safe, effective and long-term protection against harmful microbes. Silver ions are non-toxic and environmentally friendly. INOX Antimicrobial MicroArmor(Warranty this product for two years for commercial applications and ten years for residential applications.

Однако, антибактериальная дверная фурнитура MicroArmor изготавливается по заказу на предприятии в Калифорнии, приобрести или заказать ее можно только через дистрибьюторы INOX в России и СНГ.However, MicroArmor antibacterial door fittings are made to order at a plant in California, and can only be purchased or ordered through INOX distributors in Russia and the CIS.

Недостатками являются то, что в данной технологии используется дорогостоящее серебро, а также антибактериальная дверная фурнитура MicroArmor изготавливается по заказу на предприятии в Калифорнии, что получить ее практически трудно и обходится дорого, особенно в период санкций. disadvantages are that this technology uses expensive silver, and MicroArmor antibacterial door hardware is made to order at a California facility, which is practically difficult and expensive to obtain, especially during the period of sanctions.

Антибактериальные ручки TESA из медного сплава, способные в течение нескольких минут уничтожить бактерии, образующиеся на поверхности. Antibacterial TESA handles made of copper alloy , capable of destroying bacteria that form on the surface within a few minutes.

По мнению авторов вероятность больничной инфекции снижается на 40%. Ручки являются противомикробными по своей природе и не содержат химических добавок, не токсичны. Эффективны даже после сухой и влажной чистки, а также полировки. По мнению авторов, опять таки, медный сплав противостоит следующим микроорганизмам: Акинетобактерия бауманна, Аденовирус, Аспергиллус нигер, Кандида белая, Клостридиум диффициле, Хеликобактер пилори, Вирус гриппа А (H1N1), Легионеллезная пневмония, Листерия моноцитогенная, Микобактерия туберкулеза, Синегнойная палочка, Сальмонелла, Туберкулезная бацилла, Вирус полиомиелита, и что такое утверждение вызывает у нас сомнение, так как медные сплавы не обладают выраженным антибактериальным действием. According to the authors, the probability of a hospital infection is reduced by 40%. The pens are antimicrobial in nature and contain no chemical additives, non-toxic. Effective even after dry and wet cleaning and polishing. According to the authors, again, the copper alloy resists the following microorganisms: Akinetobacterium baumann, Adenovirus, Aspergillus niger, Candida white, Clostridium difficile, Helicobacter pylori, Influenza A (H1N1) virus, Legionella pneumonia, Listeria monocytogenic, Mycobacterium tuberculosis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella , Tuberculosis bacillus, Polio virus, and that we doubt such a statement, since copper alloys do not have a pronounced antibacterial effect.

Антибактериальные ручки TESA с ионами серебра. TESA разработала еще антимикробные ручки из нержавеющей стали, которые имеют покрытие, устойчивое к микроорганизмам. Активный компонент этого покрытия содержит ионы серебра, которое покрыто цеолитом - видом кристалла, который высвобождает понемногу ионы серебра. Сертификаты Университета Павии подтверждают эффективность покрытия. Такое покрытие может быть в серии ручек TESA Residential и AISI16, кроме серии Solid. Недостатком этого предложения является то, что в качестве покрытия дверных ручек используется дорогостоящее серебро. Antibacterial TESA handles with silver ions. TESA has also developed antimicrobial stainless steel handles that have a germ-resistant coating. The active component of this coating contains silver ions, which is coated with zeolite, a type of crystal that releases silver ions little by little. Certificates from the University of Pavia confirm the effectiveness of the coating. Such a coating can be found in the TESA Residential and AISI16 series of handles, except for the Solid series. The disadvantage of this proposal is that expensive silver is used as a coating for door handles.

Критика аналогов. Criticism of analogues. Соответственно, все вышеприведенные модели дверных ручек имеют те или иные недостатки, которые приведены после описания каждой из моделей дверных ручек.Accordingly, all of the above models of door handles have certain disadvantages, which are given after the description of each of the models of door handles.

Прототип.Prototype.

В качестве прототипа нами выбраны дверные ручки с антибактериальным покрытием ABACO. Научные проверки антибактериального покрытия ABACO, как указыват авторы, были проведены университетами в Наварры (Испания) и в университете Еtudes Брешиа (Италия). По мнению авторов, эффективность этого покрытия против штамма кишечной палочки и золотистого стафилококка, принадлежащих к наиболее распространенным бактериям, была протестирована, как на новых изделиях, так и на изделиях бывших в эксплуатации. Сложное многослойное покрытие, как указывают создатели этого покрытия, разрушает клеточную мембрану бактерий, блокируя ее размножение, путем прерывания цикла клеточного деления. Антибактериальное покрытие активно на протяжении всего жизненного цикла его изделия. As a prototype we have chosen door handles with ABACO antibacterial coating. Scientific tests of the ABACO antibacterial coating, as the authors point out, were carried out by universities in Navarra (Spain) and at the University of Etudes Brescia (Italy). According to the authors, the effectiveness of this coating against a strain of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, which belong to the most common bacteria, has been tested on both new and used products. A complex multi-layer coating, as the creators of this coating indicate, destroys the bacterial cell membrane, blocking its reproduction, by interrupting the cycle of cell division. The antibacterial coating is active throughout the entire life cycle of its product.

ABACO(- это покрытие, нанесенное методом осаждения паров в условиях вакуума (PVD), которое в сочетании с ионами серебра обеспечивает отличную противомикробную и противовирусную эффективность. Поверхность с покрытием PVD отличается отличной износостойкостью и долговечностью, а противомикробный слой не стирается, как это происходит с обычными покрытиями. Более того, авторы гарантируют, что повседневное использование не только не ограничивает, а даже усиливает эффективность ABACO®, что, по нашему мнению, маловероятно. ABACO is a Vacuum Vapor Deposition (PVD) coating that combines with silver ions to provide excellent antimicrobial and antiviral efficacy. Moreover, the authors guarantee that everyday use not only does not limit, but even enhances the effectiveness of ABACO®, which, in our opinion, is unlikely.

Südmetall гарантирует сохранение покрытием антибактериальных и противовирусных свойств на период 20 лет.Südmetall guarantees that the coating will retain its antibacterial and antiviral properties for a period of 20 years.

(https://www.suedmetall.com/produkte/beschlaege/antibakterielle-beschlaege/?lang=ru; http://strcon.ru/news/dvernye-ruchki-s-antibakterialnym-pokrytiem-kompanii-sudmetall). ( https://www.suedmetall.com/produkte/beschlaege/antibakterielle-beschlaege/?lang=ru; http://strcon.ru/news/dvernye-ruchki-s-antibakterialnym-pokrytiem-kompanii-sudmetall).

Критика прототипа:Criticism of the prototype:

1. Антибактериальное покрытие на дверные ручки ABACO(- это сложное многослойное покрытие, и сам процесс многоэтапный и трудоемкий.1. Antibacterial coating for door handles ABACO(- this is a complex multi-layer coating, and the process itself is multi-stage and laborious.

2. Точный состав покрытия не публикуется, но в ее состав входит дорогостоящее серебро, что явно влияет на себестоимость изделия.2. The exact composition of the coating is not published, but it contains expensive silver, which clearly affects the cost of the product.

3. Данное антибактериальное покрытие изготавливается, применяя технологию PVD (или CVD), которое заключается в следующем: все прекурсоры подаются в реактор одновременно, и реакция протекает над подложкой, а образовавшаяся пленка затем осаждается на подложке. Поэтому контролировать толщину целевой пленки в случае PVD или CVD практически невозможно. 3. This antibacterial coating is made using PVD (or CVD) technology, which is as follows: all precursors are fed into the reactor at the same time, and the reaction proceeds over the substrate, and the resulting film is then deposited on the substrate. Therefore, it is practically impossible to control the thickness of the target film in the case of PVD or CVD.

4. Антибактериальные нанопленки, полученные на основе PVD или CVD в технологии ABACO®, неравномерные и неоднородные, т.е. нет конформности. Кроме того, в PVD или CVD-процессах истощение прекурсоров ограничивает равномерное покрытие на больших площадях поверхности подложки. Покрытие не конформное (конформность менее 70%, т.е. ступенчатое покрытие с участками, лишенными покрытия; на поверхности пленки появляются аэрозольные частицы - состав пленки неоднородный).4. Antibacterial nanofilms obtained on the basis of PVD or CVD in ABACO® technology are uneven and inhomogeneous, i.e. no conformity. In addition, in PVD or CVD processes, precursor depletion limits uniform coverage over large areas of the substrate surface. The coating is not conformal (conformity is less than 70%, i.e. a stepped coating with uncoated areas; aerosol particles appear on the film surface - the composition of the film is inhomogeneous).

5. В плазменном PVD- процессе, используемой в технологии ABACO((процесс, активизирующий плазмой, как правило, микроволновая плазма), электрический разряд в газе, при давлениях<100 Па, используется для ускорения кинетики CVD реакции за счет дополнительной энергии активации молекул прекурсоров. Это может снизить температуру реакции на несколько сот градусов (обычный CVD проводится при температурах свыше 600°С), и при этом скорость нанесения покрытия резко уменьшается.5. In the plasma PVD process used in the ABACO technology ((process activated by plasma, usually microwave plasma), an electric discharge in a gas, at pressures <100 Pa, is used to accelerate the kinetics of the CVD reaction due to the additional activation energy of precursor molecules This can lower the reaction temperature by several hundred degrees (conventional CVD is carried out at temperatures in excess of 600°C) and at the same time the coating rate is drastically reduced.

6. Процесс, основанный на PVD или CVD, производится только созданием высокого вакуума, в отличие метода АСО, который использован нами для получения антибактериальных нанопленок на дверные ручки.6. The process based on PVD or CVD is done only by creating a high vacuum, in contrast to the ALD method, which we used to obtain antibacterial nanofilms on door handles.

Цель предлагаемого способаThe purpose of the proposed method

Целью предлагаемого способа является обеспечение дверных ручек любой конструкции и формы: прочной, износостойкой, равномерной и нетоксичной нанопленкой регулируемой толщины, обладающей антибактериальными свойствами, снижение себестоимости покрытия, используя недорогостоящие, нетоксичные, достаточно прочные и доступные материалы (оксиды ванадия и титана).The purpose of the proposed method is to provide door handles of any design and shape: a strong, wear-resistant, uniform and non-toxic nanofilm of adjustable thickness with antibacterial properties, to reduce the cost of coating using inexpensive, non-toxic, sufficiently strong and affordable materials (vanadium and titanium oxides).

Поставленная цель реализуется следующим образом: предварительно наносятся на любые дверные ручки подложки из оксида алюминия толщиной 10 нм, а затем на поверхности подложки поочередно цикл за циклом создается нанопленка из оксидов титана и ванадия (не менее 25 нм из оксидов титана и ванадия), используя технологию АСО (атомно-слоевое осаждение).The goal is realized as follows: aluminum oxide substrates 10 nm thick are preliminarily applied to any door handles, and then a nanofilm of titanium and vanadium oxides (at least 25 nm from titanium and vanadium oxides) is created on the surface of the substrate cycle by cycle using the technology ALD (atomic layer deposition).

Технология АСО (атомно-слоевое осаждение) заключается в том, что один из прекурсоров подвергается воздействию паров предыдущего прекурсора, который образует монослой на поверхности подложки. После удаления избытка предшествующего прекурсора из паровой фазы с помощью продувочного газа (например, аргона, Ar), газ-реагент реагирует с адсорбированным слоем предшествующего прекурсора, формируя слой целевого пленкообразующего материала, т.е., прекурсоры подаются последовательно и по очередности, а реакция протекает непосредственно на поверхности подложки.The technology of ALD (atomic layer deposition) consists in the fact that one of the precursors is exposed to the vapors of the previous precursor, which forms a monolayer on the surface of the substrate. After removing the excess precursor from the vapor phase with a purge gas (e.g., argon, Ar), the reagent gas reacts with the adsorbed layer of the precursor, forming a layer of the target film-forming material, i.e., the precursors are fed sequentially and in turn, and the reaction flows directly on the surface of the substrate.

Сущность предлагаемого способаThe essence of the proposed method

По предлагаемому способу целевая пленка наращивается слой за слоем на подложке, что позволяет проконтролировать толщину образующейся нанопленки из оксидов титана и ванадия на любые дверные ручки: толщина пленки 25 нм и более, нанесенная послойно: один слой оксида титана, на него наносится слой оксида ванадия, и так, повторяя слой за слоем, 224 циклов и более: оксида титана (112 циклов и более) и оксида ванадия (112 циклов и более). Для создания нужной толщины пленки прослеживается только число повторения циклов, используемых в процессе.According to the proposed method, the target film is built up layer by layer on the substrate, which makes it possible to control the thickness of the resulting nanofilm of titanium and vanadium oxides on any door handles: the film thickness is 25 nm or more, applied layer by layer: one layer of titanium oxide, a layer of vanadium oxide is applied to it, and so, repeating layer after layer, 224 cycles or more: titanium oxide (112 cycles or more) and vanadium oxide (112 cycles or more). To create the desired film thickness, only the number of repetitions of the cycles used in the process is traced.

Сопоставительный анализ признаков прототипа и предлагаемого в качестве изобретения способаComparative analysis of the characteristics of the prototype and the method proposed as an invention

- По предлагаемому способу используют АСО технологию нанесения нанопленки контролируемой толщины (с точностью до 1 ангстрема), достижения равномерности и чистоты покрытия. АСО технология, используемая по предлагаемому способу, позволяет использование низких температур для нанесения нанопленки на изделия из тугоплавких материалов.- According to the proposed method, ASO technology is used to apply a nanofilm of controlled thickness (accurate to 1 angstrom), to achieve uniformity and purity of the coating. ACO technology used according to the proposed method allows the use of low temperatures for applying a nanofilm to products made of refractory materials.

- По прототипу используют технологию PVD (или CVD), которое заключается в следующем: все прекурсоры подаются в реактор одновременно, и реакция протекает над подложкой, а образовавшаяся пленка затем осаждается на подложке. Поэтому контролировать толщину целевой пленки в случае PVD или CVD практически невозможно.- According to the prototype, PVD (or CVD) technology is used, which is as follows: all precursors are fed into the reactor at the same time, and the reaction proceeds over the substrate, and the resulting film is then deposited on the substrate. Therefore, it is practically impossible to control the thickness of the target film in the case of PVD or CVD.

- По предлагаемому способу конформность покрытия 100% и точно контролируется состав покрытия, а по прототипу комформность пленки низкая.- According to the proposed method, the conformity of the coating is 100% and the composition of the coating is precisely controlled, and according to the prototype, the conformity of the film is low.

- По прототипу покрытие наносится, используя PVD или CVD, где происходит истощение прекурсоров, что ограничивает равномерное покрытие на больших площадях поверхности подложки. Покрытие не конформное (конформность менее 70%, т.е. ступенчатое покрытие с участками, лишенными покрытия; на поверхности пленки появляются аэрозольные частицы - состав пленки неоднородный).- According to the prototype, the coating is applied using PVD or CVD, where the depletion of precursors occurs, which limits uniform coating over large areas of the substrate surface. The coating is not conformal (conformity is less than 70%, i.e. a stepped coating with uncoated areas; aerosol particles appear on the film surface - the composition of the film is inhomogeneous).

- По предлагаемому способу нанопокрытие на дверные ручки наносится при температуре 150 градусов по Цельсию, не создавая вакуум.- According to the proposed method, nano-coating is applied to door handles at a temperature of 150 degrees Celsius, without creating a vacuum.

- По прототипу покрытие наносится при температуре свыше 600 градусов по Цельсию в условиях вакуума.- According to the prototype, the coating is applied at temperatures above 600 degrees Celsius under vacuum.

- По предлагаемому способу дверные ручки наносится нетоксичная, низкой себестоимости нанопленка из оксидов титана и ванадия, которая проявляет бактерицидные свойства, достаточную прочность и износостойкость.- According to the proposed method, a non-toxic, low-cost nanofilm of titanium and vanadium oxides is applied to door handles, which exhibits bactericidal properties, sufficient strength and wear resistance.

- По прототипу покрытие наносится многослойное покрытие, содержащее серебро, что повышает себестоимость дверных ручек.- According to the prototype, a multi-layer coating containing silver is applied, which increases the cost of door handles.

Примеры конкретного выполнения способаExamples of specific implementation of the method

Выписка из лабораторного журнала ФГУЗ «Дагестанская противочумная станция» Роспотребнадзора.Extract from the laboratory journal of the FGUZ "Dagestan anti-plague station" of Rospotrebnadzor.

Был поставлен опыт по установлению бактерицидных свойств нанесенной на металлические пластинки нанопленки из оксидов титана/ванадия (в виде круга - из стали (Рис.1а), в виде квадрата - из латуни (Рис.1б), т.е. материалов, из которых чаще всего изготавливают простые дверные ручки). Для этого брали смывы с покрытых и непокрытых нанопленкой образцов и высеивали в питательный бульон (Рис.2) для культивирования микроорганизмов (ГРМ-бульон, производитель: ФБУН ГНЦ ПМБ Оболенск) и на плотные питательные среды (Рис.3 а, 6, в, г): питательный агар для культивирования микроорганизмов (ГРМ-агар, производитель: ФБУН ГНЦ ПМБ Оболенск), кровяной агар (агар ГРМ с добавлением 10% крови), агар Эндо-ГРМ (производитель: ФБУН ГНЦ ПМБ Оболенск) и солевой агар-М (производитель: АО НПО «Микроген»).An experiment was set up to establish the bactericidal properties of a titanium / vanadium oxide nanofilm deposited on metal plates (in the form of a circle - from steel (Fig. 1a), in the form of a square - from brass (Fig. 1b), i.e. materials from which most often simple door handles are made). To do this, swabs were taken from samples coated and uncoated with a nanofilm and sown in a nutrient broth (Fig. 2) for cultivating microorganisms (GRM-broth, manufacturer: FBUN SRC PMB Obolensk) and on dense nutrient media (Fig. 3 a, 6, c, d): nutrient agar for cultivating microorganisms (GRM-agar, manufacturer: FBUN SRC PMB Obolensk), blood agar (GRM agar with the addition of 10% blood), Endo-GRM agar (manufacturer: FBUN SRC PMB Obolensk) and salt agar-M (manufacturer: JSC NPO Microgen).

Опыты проведены в три этапа:The experiments were carried out in three stages:

I этап.Посев смывов с образцов на плотные питательные среды и питательный бульон.Stage I. Sowing swabs from samples on dense nutrient media and nutrient broth.

II этап.Через 24 часа просмотр посевов. Высев из питательного бульона на плотные питательные среды.Stage II. After 24 hours, view the crops. Sowing from nutrient broth on dense nutrient media.

III этап.Через 48 часов от начала исследования. Повторный просмотр посевов.Stage III. After 48 hours from the start of the study. Re-view of crops.

Сравнительный анализ результатов экспериментов показал:Comparative analysis of the experimental results showed:

1. Посев смывов с образцов, покрытых предлагаемой нами нанопленкой из оксидов титана/ванадия, нанесенных по технологии АСО, роста культур на питательных средах (проба) через 24 и 48 часов практически не давали ни на одной из использованных плотных питательных сред, тогда как посевы смывов с образцов, не покрытых нанопленкой (контроль), давали явный, даже сплошной рост культуры через 24 и 48 часов после высевания на плотные питательные среды: питательный агар для культивирования микроорганизмов (ГРМ-агар, рис.3а) и кровяной агар (агар ГРМ с добавлением 10% крови, рис.3б). Незначительный рост наблюдался на желточно-солевом агаре (солевой агар-М, рис.3в) и рост отмечался на среде Эндо (агар Эндо-ГРМ, рис.3 г). Приготовленные из выросшей культуры мазки, окрашенные по Граму и изученные под микроскопом, показывали на наличие в мазках грамположительных кокков, а также грамотрицательных и грамположительных палочек.1. Inoculation of swabs from samples coated with our proposed nanofilm of titanium/vanadium oxides deposited using the ASO technology, the growth of cultures on nutrient media (sample) after 24 and 48 hours was practically not given on any of the dense nutrient media used, while crops swabs from samples not covered with nanofilm (control) gave a clear, even continuous culture growth 24 and 48 hours after inoculation on dense nutrient media: nutrient agar for cultivating microorganisms (GRM agar, Fig. 3a) and blood agar (GRM agar with the addition of 10% blood, Fig. 3b). Slight growth was observed on yolk-salt agar (saline agar-M, Fig. 3c) and growth was observed on Endo medium (Endo-GRM agar, Fig. 3 d). Gram-stained smears prepared from the grown culture and examined under a microscope showed the presence of gram-positive cocci in the smears, as well as gram-negative and gram-positive rods.

2. Проведенный опыт показывает, что нанопленка из оксидов титана/ванадия проявляет хорошие бактерицидные (бактериостатические) свойства.2. The experiment shows that the titanium/vanadium oxide nanofilm exhibits good bactericidal (bacteriostatic) properties.

Положительный эффект от применения предлагаемого способаThe positive effect of the proposed method

Полезность разработанного способа, предлагаемого в качестве изобретения, основана на следующих свойствах нанопленки из оксидов титана и ванадия с подложкой из оксида алюминия, нанесенного на образцы из стали и латуни (на дверные ручки) по технологии АСО: нанопленка из оксидов титана и ванадия проявляет выраженные бактерицидные (бактериостатические) свойства, кроме того, использованная АСО технология создает 100% конформность покрытия и равномерность пленки (до 1 ангстрема), что формирует идеально гладкую, износостойкую и прочную поверхность изделия (дверной ручки).The usefulness of the developed method proposed as an invention is based on the following properties of a nanofilm of titanium and vanadium oxides with an aluminum oxide substrate deposited on samples of steel and brass (on door handles) using ACO technology: a nanofilm of titanium and vanadium oxides exhibits pronounced bactericidal (bacteriostatic) properties, in addition, the ASO technology used creates 100% coating conformity and film uniformity (up to 1 angstrom), which forms an ideally smooth, wear-resistant and durable surface of the product (door handle).

Создание предварительной подложки из оксида алюминия способствует лучшей адгезии нанопленки из оксидов титана и ванадия, способствует прочности пленки.The creation of a preliminary substrate of aluminum oxide promotes better adhesion of the nanofilm of titanium and vanadium oxides, and contributes to the strength of the film.

Разработанный способ придания антибактериальных свойств дверным ручкам и предметам общего пользования с использованием антибактериальных нанопокрытий, полученных методом атомно-слоевого осаждения путем нанесения нанопокрытия из оксидов титана и ванадия с подложкой из оксида алюминия технически прост в выполнении и позволяет покрывать одномоментно несколько образцов, что, в свою очередь, снижает материальные расходы и повысить экономическую эффективность.The developed method for imparting antibacterial properties to door handles and common items using antibacterial nanocoatings obtained by atomic layer deposition by applying a nanocoating of titanium and vanadium oxides with an aluminum oxide substrate is technically simple to perform and allows coating several samples at the same time, which, in turn, turn, reduce material costs and improve economic efficiency.

Информация, принятая во внимание:Information taken into account:

1. https://inoxproducts.ru/antimicrobial-coating/1. https://inoxproducts.ru/antimicrobial-coating/

2. http://strcon.ru/sudmetall-germaniya-dvernye-ruchki-s-antibakterialnym/ - прототип 2. http://strcon.ru/sudmetall-germaniya-dvernye-ruchki-s-antibakterialnym/ - prototype

Claims (1)

Способ придания антибактериальных свойств дверным ручкам, заключающийся в использовании поверхностного покрытия, отличающийся тем, что на дверные ручки наносят подложку из оксида алюминия толщиной 10 нм, а затем нанопленку из оксидов титана и ванадия толщиной 25 нм и более с использованием технологии атомно-слоевого осаждения, покрытие наносится при температуре 150 градусов по Цельсию.A method for imparting antibacterial properties to door handles, which consists in using a surface coating, characterized in that a 10 nm thick aluminum oxide substrate is applied to the door handles, and then a nanofilm of titanium and vanadium oxides with a thickness of 25 nm or more using atomic layer deposition technology, The coating is applied at a temperature of 150 degrees Celsius.
RU2022114861A 2022-06-01 Method for increasing antibacterial properties to door handles RU2791214C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791214C1 true RU2791214C1 (en) 2023-03-06

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130202790A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Uchicago Agonne, Llc Method for fluidizing and coating ultrafine particles, device for fluidizing and coating ultrafine particles
RU2526347C2 (en) * 2009-07-17 2014-08-20 Дзе Жиллетт Компани Method for application of coating onto razors by atomic layered sedimentation method
RU2556569C1 (en) * 2011-05-06 2015-07-10 В.Л. Гор Энд Ассошиейтс, Инк. Device with higher echogenicity
RU2751933C1 (en) * 2020-05-18 2021-07-21 Лайнисало Капитал ОЮ Temporary covering layer, method and application
RU2763819C1 (en) * 2021-06-25 2022-01-11 Разин Мирзекеримович Рагимов Method for improving the echogenic properties of needles for targeted puncture and aspiration biopsy
WO2022020900A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Xefco Pty Ltd Plasma coating with nanomaterial

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526347C2 (en) * 2009-07-17 2014-08-20 Дзе Жиллетт Компани Method for application of coating onto razors by atomic layered sedimentation method
RU2556569C1 (en) * 2011-05-06 2015-07-10 В.Л. Гор Энд Ассошиейтс, Инк. Device with higher echogenicity
US20130202790A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Uchicago Agonne, Llc Method for fluidizing and coating ultrafine particles, device for fluidizing and coating ultrafine particles
RU2751933C1 (en) * 2020-05-18 2021-07-21 Лайнисало Капитал ОЮ Temporary covering layer, method and application
WO2022020900A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Xefco Pty Ltd Plasma coating with nanomaterial
RU2763819C1 (en) * 2021-06-25 2022-01-11 Разин Мирзекеримович Рагимов Method for improving the echogenic properties of needles for targeted puncture and aspiration biopsy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dunlop et al. Inactivation of clinically relevant pathogens by photocatalytic coatings
Chung et al. An antimicrobial TiO2 coating for reducing hospital‐acquired infection
Rtimi et al. Advances in catalytic/photocatalytic bacterial inactivation by nano Ag and Cu coated surfaces and medical devices
Hassan et al. Antimicrobial activity of copper and copper (I) oxide thin films deposited via aerosol-assisted CVD
Abreu et al. Current and emergent strategies for disinfection of hospital environments
Ahearn et al. Adherence of organisms to silver-coated surfaces
Chorianopoulos et al. Use of titanium dioxide (TiO2) photocatalysts as alternative means for Listeria monocytogenes biofilm disinfection in food processing
Chu et al. Antimicrobial characteristics in Cu-containing Zr-based thin film metallic glass
Yao et al. Photocatalytic bactericidal effect of TiO2 thin film on plant pathogens
Cushnie et al. Variables to be considered when assessing the photocatalytic destruction of bacterial pathogens
Cazalini et al. Antimicrobial and anti-biofilm properties of polypropylene meshes coated with metal-containing DLC thin films
Zaborowska et al. Bacteria‐material surface interactions: methodological development for the assessment of implant surface induced antibacterial effects
Ferreri et al. Silver activation on thin films of Ag–ZrCN coatings for antimicrobial activity
Mostaghimi et al. Thermal spray copper alloy coatings as potent biocidal and virucidal surfaces
Cloutier et al. On the long term antibacterial features of silver-doped diamondlike carbon coatings deposited via a hybrid plasma process
Matsunaga et al. TiN electrode reactor for disinfection of drinking water
Fisher et al. Molybdenum doped titanium dioxide photocatalytic coatings for use as hygienic surfaces: the effect of soiling on antimicrobial activity
Mihut et al. Antibacterial effectiveness of metallic nanoparticles deposited on water filter paper by magnetron sputtering
Huang et al. Antimicrobial behavior of Cu-bearing Zr-based bulk metallic glasses
Musil et al. Antibacterial Cr–Cu–O films prepared by reactive magnetron sputtering
Valiei et al. Anodized aluminum with nanoholes impregnated with quaternary ammonium compounds can kill pathogenic bacteria within seconds of contact
Rtimi et al. Duality in the Escherichia coli and methicillin resistant Staphylococcus aureus reduction mechanism under actinic light on innovative co-sputtered surfaces
Rtimi et al. Recent advances on sputtered films with Cu in ppm concentrations leading to an acceleration of the bacterial inactivation
Wrona et al. Antimicrobial properties of protective coatings produced by plasma spraying technique
Tsendzughul et al. Physicochemical aspects of the mechanisms of rapid antimicrobial contact-killing by sputtered silver oxide thin films under visible light