專利名稱：包含帶流量控制特征的擴散器的物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造藥品的設(shè)備的改進。
背景技術(shù)：
在制藥工業(yè)中，藥品通常為藥片、囊片、試條、膠囊等。這些藥品包括診斷產(chǎn)品，它們包括一種或多種“單元劑量形式”或“單元診斷形式”(統(tǒng)稱為“單元形式”)。
每一單元形式通常含有至少一種藥物或生物活性成分(統(tǒng)稱為“活性成分”)以及惰性/非活性成分。這些活性和非活性成分，通常為粉末形式，適于加工成單元形式。
在上述引用的國際專利申請中，申請人公開了一種用于制造這種單元形式的設(shè)備，其中在本文中通過引用而包含該申請。該設(shè)備利用靜電沉積工藝，從而使含有活性和/或非活性成分的粉末沉積在處于分散位置的基片上，而形成所述的單元形式。為了形成本發(fā)明的上下文關(guān)系，下面描述所述的沉積設(shè)備、其操作和所生產(chǎn)的示例性單元形式。
圖1-4示出了通過靜電沉積設(shè)備生產(chǎn)的單元形式6的一個實施例。圖1示出了許多排列在帶條4上的這種單元形式6。在示出的實施例中，帶條4包含基片8和覆蓋層10，它們都包含基本上平坦的柔性薄膜或片。在某些實施例中，基片8或覆蓋層10之一包括一系列半球形凸泡、凹腔或凹陷(在下文中稱為“凸泡”)12，它們有利的均勻地排列成行和列。
單元形式6包含活性成分14，形成凸泡12的一部分覆蓋層10，和在結(jié)合部7內(nèi)的基片8的區(qū)域。圖2(示出了從基片8部分“剝離”的覆蓋層10)和圖3(示出了帶條4的一部分的橫截面)描述了設(shè)于凸泡12內(nèi)的基片8和覆蓋層10之間的粉末形式的干活性成分14的沉積物。圖3和圖4(示出了單元形式6的頂視圖)描述了經(jīng)結(jié)合部7互相連接的基片8和覆蓋層10，該結(jié)合部7靠近并環(huán)繞凸泡12。
沉積設(shè)備圖5通過高度簡化的框圖示出了適于制造單元形式6的沉積設(shè)備1。設(shè)備1包括生產(chǎn)單元形式6的平臺102。平臺102執(zhí)行各種操作，包括在基片的預(yù)定分散區(qū)域靜電沉積干粉、材料搬運、對準操作、測量操作和接合操作。
帶有靜電的粉末經(jīng)送粉設(shè)備402輸送到平臺102進行沉積。在某些環(huán)境中，平臺102和/或送粉設(shè)備402通過環(huán)境罩殼而與外界環(huán)境隔離。在這種實施例中，環(huán)境控制器EC對平臺102和送粉設(shè)備402進行溫度、壓力和濕度控制。稍后在該部分中對平臺102和送粉設(shè)備402進一步描述。
處理器P和控制器C控制設(shè)備1的各種電子功能，比如用于靜電沉積操作、送粉設(shè)備402的操作、有利地與平臺102一起使用的機器人的操作以及劑量測量操作的電壓施加。為了有利于這些控制功能，存儲器M可以到達處理器P和控制器C。
圖6和7分別示出了示例性平臺102的頂視圖和正視圖。在某些實施例中，平臺102包含工作臺214，該工作臺包括五個處理工位，執(zhí)行各種用于生產(chǎn)本發(fā)明產(chǎn)品的操作。簡言之，這些處理工位包括存儲工位220，該工位包含三個分工位220A、220B和220C，用于存儲基片和覆蓋層；對準工位230，用于保證基片和覆蓋層正確地附著于輸送機構(gòu)上(例如機器人元件)，該輸送機構(gòu)將它們輸送到其他處理工位；沉積工位250，在此粉末沉積在基片上；劑量測量工位240，用于測量沉積在基片上的粉末數(shù)量；以及層壓工位260，在此覆蓋層層壓到基片上。
如圖7所示，四個支撐件216在臺面等表面上方抬起工作臺214。此外，支撐件216有利地形成用于圖6所示的側(cè)部安裝的可選阻擋件218的框架或上層結(jié)構(gòu)。該側(cè)部安裝的阻擋件，與頂部阻擋件(未示出)和工作臺214相結(jié)合，形成環(huán)境罩殼或室，借助于空氣或惰性氣體將其內(nèi)區(qū)域與外界環(huán)境隔離。
為了有利于各種處理操作，以及在處理工位之間的材料搬運，有利的是平臺102包括輸送裝置。在圖7中所示的實施例中，輸送裝置是機器人系統(tǒng)，它包括可沿第一導(dǎo)軌290移動的第一機器人輸送元件270和第二機器人輸送元件280。第一導(dǎo)軌290用作沿一方向(例如沿x軸)運動的引導(dǎo)件/支撐件。可移動地安裝在第一導(dǎo)軌290上的另一導(dǎo)軌(未示出)用作沿與第一導(dǎo)軌290垂直但在同一平面內(nèi)的方向(例如y軸)運動的引導(dǎo)件/支撐件。這些導(dǎo)軌共同提供x-y運動。驅(qū)動裝置(未示出)比如x-y步進馬達沿該導(dǎo)軌移動機器人輸送元件270和280。
接收器272連接于第一機器人輸送元件270，“結(jié)合”頭282連接于第二機器人輸送元件280。接收器272可操作的至少從存儲基片的分工位(即220A或220B或220C)取回基片，并將其移動到至少用于處理的各操作工位230-260的某些工位。結(jié)合頭282可操作的將基片和覆蓋層互相連接/密封，形成該單元形式6。
第一和第二機器人輸送元件270和280具有在伺服控制器(未示出)控制之下收縮的部件，以提供沿z軸的運動(即垂直于x-y平面)。這種z軸運動使接收器272和結(jié)合頭282朝一處理工位“向下”運動，以有利于操作，以及在完成操作之后“向上”遠離處理工位。
而且，機器人輸送元件270和280有利地包括在伺服控制器(未示出)控制之下的θ控制部件，以使接收器272和結(jié)合頭282在x-y平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，而有利于在處理工位的操作。提供壓縮的干空氣或其他氣體適于操作該機器人輸送元件。機器人輸送元件270和280可以是例如從日本的Yaskawa電子公司得到的Yaskawa機器人世界的線性馬達機器人。
如前所述，在沉積工位250處含有活性成分的粉末靜電沉積在基片8的分散位置上。在所述的實施例中，完成這種沉積過程需要在其他事物中將基片8從某些其他工位輸送到沉積工位250，且形成靜電荷，致使該粉末靜電沉積在基片80上。這種輸送和充電操作至少部分上經(jīng)接收器272和靜電卡盤302容易地實現(xiàn)。
圖8示出了靜電卡盤302的第一表面304的視圖。靜電卡盤302包含絕緣材料層303。該靜電卡盤具有約0.01英寸(0.25mm)的厚度，因此相當柔軟。示例性靜電卡盤302具有“通孔”ECH，為位于其周邊的槽。第一表面304還包括許多粉末收集區(qū)CZ。在示例性靜電卡盤302中，有利的是，收集區(qū)CZ以每列12個收集區(qū)的8列306C1-C8的形式組織，總共96個收集區(qū)CZ。在本說明書中稍后將詳細描述，每一收集區(qū)CZ對應(yīng)基片上的粉末沉積工位(見圖1的基片8)。收集區(qū)CZ在靜電卡盤302內(nèi)通過配置絕緣和導(dǎo)電區(qū)域而形成，在本文中稍后將結(jié)合圖10a-10c描述一些實施例。
圖9示出了靜電卡盤302的第二表面308的視圖。如圖10a-10c中更詳細地示出，收集區(qū)CZ通過電接觸墊310而形成。這種電接觸墊310形成與受控電壓源連接的接觸點。
電接觸墊310與選定的其他電接觸墊經(jīng)尋址電極312實現(xiàn)電連接。由于這些成組的選定的電連接(例如，在圖9中的示例性卡盤302的給定列306C1-C8內(nèi)的墊310限定了一個示例性分組)，第一電壓可以施加到列306C1的接觸墊310，而第二電壓不同于第一電壓，可以施加到第二列306C2的接觸墊310，諸如此類根據(jù)需要在一列一列的基礎(chǔ)上改變施加到接觸墊310上的電壓。應(yīng)當理解的是，對這些不同的列施加不同的電壓有利于控制每一列中的收集區(qū)CZ上的粉末沉積速度。在其他實施例中，尋址電極不同地布置，從而產(chǎn)生不同布置的成組接觸墊310之間的相互電連接。對于圖9中所示的接觸墊310和尋址電極312之間的布局來說，電壓僅需要施加到給定列306內(nèi)的一個接觸墊310上，以基本上在那個列的每一個接觸墊310處形成同樣的靜電荷。
圖10a-10c示出了適于形成靜電卡盤比如靜電卡盤302內(nèi)的收集區(qū)CZ的結(jié)構(gòu)布置的幾個實施例。為了清楚起見，在圖10a-10c中僅示出了與靜電卡盤的一個收集區(qū)CZ相關(guān)的結(jié)構(gòu)。
在圖10a中所示的第一實施例中，導(dǎo)電材料314通過絕緣材料層303設(shè)置在指定為收集區(qū)CZ的每個區(qū)域。導(dǎo)電材料覆蓋靜電卡盤的第一表面304和第二表面308的一部分。覆蓋第一表面304的那部分導(dǎo)電材料314包括粉末吸引電極316A，而覆蓋第二表面308的那部分導(dǎo)電材料314包括電接觸墊310A(它是前面所述的電接觸墊310的一個實施例)。屏蔽電極318(根據(jù)喜好偏見也稱作“接地電極”)設(shè)于層303內(nèi)。
對電接觸墊310A施加電壓而在收集區(qū)CZ的粉末吸引電極316A處產(chǎn)生靜電場。如本部分稍后所述，該靜電場吸引帶電的粉末到與靜電卡盤的第一表面304接合的基片8上。此外，靜電場有助于保持基片8扁平，而靠在第一表面304上。基片8緊緊地附著在靜電卡盤上增加了在收集區(qū)的粉末沉積的可靠性、一致性等。在暴露出基片8的接收器272內(nèi)形成低壓也有助于基片附著在靜電卡盤上。
圖10b示出了第二示例性實施例，其中通孔V在電接觸墊310B和粉末吸引電極316B處形成。圖10c示出了第三實施例，其中附加的絕緣材料層305將粉末吸引電極316C與基片8分開。電接觸墊310C覆蓋第二表面308。
由圖10C所示的結(jié)構(gòu)形成的靜電卡盤可以稱作“墊縮進卡盤”，該卡盤對于每個收集區(qū)CZ約2mg以下的粉末沉積，可取的是約100μg以下的粉末沉積是有用的(例如，假定收集區(qū)具有在3-6mm的范圍內(nèi)的直徑)。由圖10a所示的結(jié)構(gòu)形成的靜電卡盤可以稱為“墊前移卡盤”，該卡盤例如對于每一收集區(qū)CZ約20μg以上的粉末沉積(仍然假定為直徑約3-6mm的收集區(qū))是有用的。對于高劑量沉積來說該墊前移卡盤比該墊縮進卡盤更有用。
如下面所述，至少在沉積設(shè)備的某些操作過程中靜電卡盤302接合接收器272(例如在粉末靜電沉積在基片8上的過程中)。圖11示出了接收器272的下側(cè)274，靜電卡盤302附著于此。靜電卡盤302具有對準特征320，比如銷或孔，通過它們與接收器上的互補的孔或銷(未示出)對準。而且示出的是對準銷276，該銷被工作臺214上的互補的孔所接納，用于使接收器272對準各處理工位(例如沉積工位250)。有利的是，高度可調(diào)節(jié)的真空吸盤278有利地用于連接對準框架(未示出)，該對準框架可以與基片結(jié)合使用。
粉末沉積處理通過靜電卡盤302的電子控制進行。如前所述，沉積設(shè)備1有利地包括中央處理器P和控制器C，用于執(zhí)行計算、控制功能等(見圖5)。處理器P接收來自多個源例如包括機載傳感器的性能輸入數(shù)據(jù)，和來自劑量測量工位240的歷史數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)確定操作參數(shù)是否應(yīng)當進行調(diào)整以保持在規(guī)格內(nèi)進行粉末沉積。所述輸入數(shù)據(jù)包括例如涉及進入并通過沉積機(由送粉設(shè)備402和沉積工位250構(gòu)成)內(nèi)的粉末流速的數(shù)據(jù)，和涉及粉末均勻地沉積在靜電卡盤302上的程度的數(shù)據(jù)。下文中所述的“在接收器上”的電子元件，單獨或者與處理器401和控制器403結(jié)合，形成在操作過程中用于調(diào)節(jié)設(shè)備1的裝置。
在處理器P的主要職能是處理功能的實施例中，位于接收器272內(nèi)的輔助處理器(未示出)起通訊板的作用，其接收來自處理器P的指令，并將這些指令傳遞到也位于接收器272內(nèi)的尋址板(未示出)。然后尋址板發(fā)送用于控制施加到電接觸墊310的電壓的偏壓控制信號(DC或AC信號)。根據(jù)尋址方案(例如，若有的話，單個電接觸墊310通過所述配置經(jīng)尋址電極312電連接)，電壓分區(qū)域地(例如以行、列等)或者單個地施加。
尋址板最好具有多個同步輸出的通道(例如方波或DC)。發(fā)送到尋址板的信號可以與施加在其上的適當?shù)碾妷阂黄鹁幋a，例如以改變大小的方波電壓脈沖的模式，以便鑒別特定的電接觸墊/粉末吸引電極，或者一組這種電極。
所述偏壓控制信號經(jīng)高壓板(未示出)發(fā)送，該高壓板有利地具有多個高壓轉(zhuǎn)換器的通道(變壓器或HV DC-DC轉(zhuǎn)換器)，用于產(chǎn)生電壓，比如200V或2500V或3000V(任一極性)，給粉末吸引電極310供電。該高壓板有利地位于接收器272內(nèi)，而與其他系統(tǒng)隔開。
在某些實施例中，在接收器上的“輔助”處理器從位于靜電卡盤302上或其附近的“充電”傳感器(未示出)直接接收數(shù)據(jù)。這種傳感器監(jiān)測粉末沉積量。通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)施加到電接觸墊/粉末吸引電極的電壓，接收器上的處理器部分翻譯并響應(yīng)來自所述傳感器的數(shù)據(jù)。
沉積設(shè)備的操作(參照圖6-7)在操作過程中，第一機器人輸送元件270將接收器272和附著其上的靜電卡盤302(見圖11)移動到存儲工位220。在工位220處，靜電卡盤302接合“空白”的基片，在某些實施例中，還接合連接于該基片的對準框架(未示出)。
在一個實施例中，在接合之后，機器人輸送元件270將接收器272、靜電卡盤302、基片和框架移動到對準工位230。在對準工位處，該基片接觸一墊(例如聚氨酯泡沫等)。這種接觸有利地使基片平滑抵靠著靜電卡盤302。在基片平滑抵靠著卡盤之后，施加抽吸力而保持基片貼靠靜電卡盤302。這樣將沉積表面(例如，基片)的整平和平滑提高了粉末在其上沉積的一致性。在另一實施例中，不使用對準工位230。相反，沖擊銷(未示出)和機器人輸送元件的柔性提供了這種功能。
然后機器人輸送元件270將接合的接收器272、靜電卡盤302、基片和框架移動到劑量測量工位240。在工位240與測量設(shè)備242對準之后，通過測量裝置掃描基片，計算并記錄在每一收集區(qū)CZ從基準點到基片的距離(見圖8，10a-10和11)，以提供基線數(shù)據(jù)。
然后機器人輸送元件270將接合的接收器272、靜電卡盤302、框架和空白基片移動到沉積工位250。在沉積工位250處，所述基片鄰靠構(gòu)成沉積開口258的墊圈259(見圖6)。啟動粉末沉積機(見圖13)，粉末通過沉積開口258在覆蓋靜電卡盤的收集區(qū)CZ的區(qū)域靜電沉積在基片上。
在完成粉末沉積操作之后，機器人輸送元件270將帶有其分散沉積的粉末補充物的基片返回到劑量測量工位240。在該工位，測量裝置再次掃描基片，以確定基準點到每一粉末“沉積物”的表面之間的距離。從這些距離以及前面獲得的基線數(shù)據(jù)，計算在每一沉積物中的粉末量(例如體積)。如果計算出的量超出預(yù)定目標量的預(yù)期范圍，那么就將該信息顯示出來。然后操作者可以適當?shù)卣{(diào)整操作參數(shù)，以使該處理返回到規(guī)格內(nèi)。在另一實施例中，根據(jù)需要，提供自動反饋而自動調(diào)整該處理?！俺鲆?guī)格”的單元形式可以拋棄。
對于劑量測量，可以使用一種或兩種光學(xué)測量方法彌散反射和光學(xué)表面光度測量法，這兩種方法在本領(lǐng)域都是公知的。
彌散反射方法基于探測光束比如激光束沿不平行于鏡面反射方向的方向從粉末上反射或散射。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于非吸收輻射的彌散反射獲得的測量結(jié)果提供與單元形式中粉末的沉積量有很強的相關(guān)性，至少高達一定的量。限制量隨粉末的特性變化，且被認為對應(yīng)于防止光穿透進入下層的粉末量。
對于3或7mm的沉積“點”來說，根據(jù)粉末的特性，非吸收區(qū)域的漫彌散在測量劑量沉積量在50-400μg的范圍內(nèi)，或者甚至高達750μg至1mg的過程中，提供良好的精度。該彌散反射方法基本上可以檢測不是單層的粉末。如果沉積物多于單層，那么探測光束必須部分穿透上層，從而使其受到離開下層的反射的影響，以提供精確的測量。然而，趨于對其沉積厚度的實際限制(取決于粉末)，顯示出通過彌散反射測量所需的“Lambertian”特性。彌散反射還是上述范圍內(nèi)的劑量沉積物的物理均勻性的測量方法。
光學(xué)表面光度測量法用于獲得在可通過彌散反射法精確測量的范圍之外的劑量測量。在光學(xué)表面光度測量法中，光照向沉積物，然后從其以一角度散射，該角度表示沉積物的高度。該高度容易通過三角測量而計算出。表面光度儀例如可以是共焦的表面光度儀。適于與本發(fā)明結(jié)合使用的共焦的表面光度儀可從Keyence(Keyence公司，日本，或者美國Keyence公司，Woodc1iff Lake，NJ)得到，型號為LT8015。
接著，第二機器人輸送元件280從存儲工位220拾取覆蓋層，且有利的是還拾取對準框架，并將它們輸送到層壓工位的層壓支撐模502(見圖12)上。在劑量測量工位240處完成測量之后，第一機器人輸送元件270將具有沉積粉末的基片輸送到層壓工位260。第一機器人輸送元件270將基片8放在覆蓋層10上，從而使粉末沉積物14與覆蓋層10上的凸泡12的周邊對齊(見圖12)。
在第一機器人輸送元件270移離開之后，第二機器人輸送元件280返回，通過結(jié)合頭282的操作，將基片和覆蓋層連接在一起，在帶條上形成許多單元形式(見圖1)。在一自動系統(tǒng)中，該單元形式可以自動傳送到包裝工位，其中，超出規(guī)格的單元形式被篩選出，而規(guī)格內(nèi)的單元形式被適當?shù)匕b。
用于靜電沉積的設(shè)備1提供了含有許多藥物或診斷單元形式的產(chǎn)品，每一單元形式包含至少一種藥物或診斷活性成分，該成分有利地與預(yù)定目標量的偏差不會超過約5％。
沉積“機”包括平臺102上的沉積工位250和送粉設(shè)備402，且可能是各種操作問題的根源。這些問題包括例如粉末壓實，非均勻粉末流動，粉末裝載困難、操作不穩(wěn)定性和粉末尺寸限制等。雖然在國際專利申請PCT/US99/12772中公開的送粉設(shè)備(在下面簡要描述)已經(jīng)設(shè)計成避免上述問題，但仍然存在著對該設(shè)備改進的空間。這種改進正是本發(fā)明的目的。在提出這些改進之前，描述現(xiàn)有的送粉設(shè)備的一個實施例，其中這種改進稍后在說明書中的“概述”和“詳細描述”部分中描述。
沉積機示例性送粉設(shè)備402包括粉末輸送系統(tǒng)403，該系統(tǒng)經(jīng)粉末充電系統(tǒng)416對粉末充電，并將其輸送到粉末分配器418。粉末分配器418將充電的粉末輸送到沉積工位250，用于沉積在基片8(為清楚起見沒有示出靜電卡盤和接收器)上，該基片鄰靠形成沉積開口258的墊圈259。沒有沉積在基片上的粉末通過壓力差吸回而穿過抽粉管426，到達粉末收集器428。排出粉末收集器428的氣體被輸送到HEPA過濾器430。
在所示實施例中，粉末輸送系統(tǒng)403包括螺旋轉(zhuǎn)動馬達404、漏斗406、振動器408、螺旋推進器410，供應(yīng)改進的文丘里加料器閥412的清潔氣體源414和粉末充電系統(tǒng)416，如所示它們相互關(guān)聯(lián)。除了粉末充電系統(tǒng)416之外，示例性的粉末輸送系統(tǒng)403基本上設(shè)于罩殼432內(nèi)，為清楚起見，該罩殼示為虛線。
在所示實施例中，粉末充電系統(tǒng)形成為一管，在下文中稱為粉末充電輸送管416。然而，應(yīng)當理解的是，在其他實施例中，可以使用不是所述管的粉末充電裝置。
代替文丘里管412，可以提供氣源來推動粉末通過粉末充電輸送管416。在一個實施例中，氣源414使氣體壓力朝向送粉的機械裝置的出口。氣體射流可以定向并調(diào)節(jié)而在該出口處分解結(jié)塊的粉末。
在另一實施例中(未示出)，在圖13中示出的漏斗和螺旋推進裝置可以用轉(zhuǎn)動鼓代替，該轉(zhuǎn)動鼓臨時存儲粉末并將其輸送到可移動帶上。然后，該可移動帶將粉末輸送到用于從該移動帶上移走粉末的裝置上。這種裝置的一個示例是薄的高速氣體射流，該氣體射流將粉末吹入粉末充電輸送管416，或相連通的導(dǎo)管中。
對于靜電沉積來說，必須使粉末充電。如上所述，這種功能是通過粉末充電系統(tǒng)(例如粉末充電輸送管416)完成的?，F(xiàn)在提供涉及粉末充電的一些進一步的細節(jié)。
在一個實施例中，粉末充電輸送管416由一種材料制成，該材料通過摩擦充電，在粉末經(jīng)過該管時與管的側(cè)面產(chǎn)生周期性的碰撞而將適當?shù)碾姾蓚鬟f給粉末。這在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，TEFLON、全氟化聚合物，可用于將正電荷傳遞給粉末(適于粉末材料)，而尼龍(氨基聚合物)可用于傳遞負電荷。
這樣在對粉末充電的過程中，該管積聚電荷，如果不進行調(diào)節(jié)，可能通過電弧放電。因此，將導(dǎo)電套或涂層施加到粉末充電輸送管416的外部并接地。管416可以用鋁或銅箔纏繞，或者涂有膠狀石墨制品比如Aquadag，可從Acheson Colloids Co.of Port Huron，MI得到。或者粉末充電輸送管416可以涂有混合物，該混合物包含石墨或另一種導(dǎo)電顆粒比如銅或鋁、粘結(jié)劑聚合物和載體溶劑，并以適于保持該粘結(jié)劑聚合物的“粘性”的量混合。這種混合物的示例是246g的三氯乙烯、30g的聚異丁烯和22.5g的石墨粉。
可以監(jiān)測通過上述概括的接地程序而去除的電荷，以提供側(cè)量通過粉末充電輸送管416的粉末流動的測量。這一數(shù)據(jù)有利地發(fā)送到處理器P進行分析。作為分析的結(jié)果，可以適當?shù)卣{(diào)整沉積操作參數(shù)，以保持符合規(guī)格的操作。
另一種將電荷傳遞到粉末上的方法是通過“感應(yīng)”充電。實現(xiàn)感應(yīng)充電的一種方式是在粉末充電輸送管416內(nèi)有感應(yīng)充電區(qū)域。尤其是，粉末充電輸送管416的至少一部分包含材料比如不銹鋼，該材料通過來自電源的一極施加偏壓，而相反的一極連接于粉末所接觸的附近的金屬結(jié)構(gòu)上。因此，在接觸點處產(chǎn)生高電場區(qū)域。根據(jù)需要，接觸點可以變化而將所需量的電荷傳遞到粉末上。在一個實施例中，感應(yīng)充電與上述的摩擦充電特征結(jié)合使用。
在另一實施例中，粉末通過“電暈充電”進行充電，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是熟悉的。例如參見J.A.Cross，“ElectrostaticsPrinciples，Problem and Applications”，IOP出版有限公司(1987)，第46-49頁。
如前所述，粉末充電輸送管416經(jīng)粉末分配器418將充電的粉末輸送到由罩殼252封閉的沉積工位250。在所示實施例中，粉末分配器418包含轉(zhuǎn)動的擋板424，該擋板從噴嘴422懸垂。噴嘴馬達420驅(qū)動該轉(zhuǎn)動擋板。
朝基片8移動的粉末經(jīng)過控制柵極254。控制柵極254有利地位于靜電卡盤(在圖12中未示出)的收集區(qū)CZ下方約二分之一到1.0英寸的距離，且在每二分之一英寸的這種距離上在準備用于粉末的極性處施加約500V的偏壓。因此控制柵極254調(diào)節(jié)卡盤附近的電場，避免由于沉積工位250的充電粉末云落下而產(chǎn)生的電場變化。
控制柵極254例如可以是一系列平行的電線，比如可以由一根電線沿“之字形路線”形成，或者是電線格柵。電線的平行部分的間隔最好在約5至約15mm的范圍內(nèi)。粉末云流動的速度可以通過測量光發(fā)射器256(例如激光發(fā)射器)和光檢測器257之間的光衰減而監(jiān)測。該值可以輸送到處理器P。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在通過上述沉積機的氣體/粉末流出現(xiàn)波動。這種波動對沉積性能產(chǎn)生不利的影響。這種波動至少部分是由于如下原因造成的(1)轉(zhuǎn)動擋板424和沉積工位250的某些實施例的非軸對稱幾何形狀；(2)通過粉末輸送系統(tǒng)403的某些實施例輸送粉末的脈動方式；(3)由于邊界層分離和渦流造成的流動不穩(wěn)定。
應(yīng)當認識到的是，希望減小這種氣體/粉末流波動，從而改進沉積設(shè)備的性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，現(xiàn)有沉積設(shè)備中觀測到的流量波動利用流量擴散器來降低。代替現(xiàn)有沉積設(shè)備中的粉末分配器的流量擴散器包含一導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有沿粉末流動的方向增加的橫截面積。橫截面的增加可控制地使氣流到達一速度，其中使靜電作用力支配通過氣流輸送的粉末的運動。
在某些實施例中，該擴散器包括一或多個流量控制特征。第一流量控制特征包括一或多個適當形狀的環(huán)形槽，氣體通過該環(huán)形槽注入擴散器的壁附近的“邊界層”。注入的氣體具有比邊界層的氣體更大的動量。注入的氣體用于多種目的，逐條列舉如下。
1.減小邊界層分離的趨勢。
2.朝擴散器的中心軸線引導(dǎo)/成形“粉末云”(即粉末輸送氣)。這種成形抵消了現(xiàn)有的充電粒子互相排斥的趨勢，而這種趨勢會導(dǎo)致粉末遠離擴散器的中心軸線遷移。
3.提供“氣幕”效應(yīng)，該效應(yīng)降低粉末云中所含粉末在擴散器壁上粘附的趨勢。
第二流量控制特征包含一或多個設(shè)于擴散器的周邊附近的適當位置的環(huán)形縫隙，或者多個槽/孔。這種開口與壓差產(chǎn)生裝置流體連通。該壓差產(chǎn)生裝置橫過擴散器的開口產(chǎn)生壓力差，從而使擴散器外部的壓力低于擴散器的內(nèi)部的壓力。因此，去除慢速移動的邊界層內(nèi)的一部分粉末輸送氣。去除這種慢速移動的氣體有助于擴散器內(nèi)的粉末載運氣體的速度分布扁平化。而且，通過防止流動分離或至少延遲其開始，使這種速度分布扁平化趨于穩(wěn)定粉末載運氣體的流動。
因此，擴散器、流量控制特征和其他與粉末輸送到沉積工位有關(guān)的元件有利地降低了粉末載運氣體速度中的空間和時間變化。導(dǎo)致流動場的均勻性的增加改進了沉積操作的控制。這種改進的控制導(dǎo)致沉積的均勻性和精度(即，活性成分量與目標量的偏差)的提高。


圖1示出了含有許多單元形式的帶條的軸測圖；圖2示出了從基片上部分分離的帶條包裝件的覆蓋層；圖3示出了示例性單元形式的側(cè)視圖；圖4示出了圖3的示例性單元形式的頂視圖；圖5示出了適于生產(chǎn)圖1-4的單元形式的設(shè)備的高度簡化框圖；圖6示出了進行處理操作的平臺的頂視圖；圖7示出了圖7所示平臺的側(cè)視圖；圖8示出了示例性靜電卡盤的第一表面的平面圖；圖9示出了示例性靜電卡盤的第二表面的平面圖；圖10a-10c示出了在收集區(qū)附近的圖8和9的靜電卡盤實施例的側(cè)視剖面圖；圖11示出了附著其上的靜電卡盤的示例性接收器的下側(cè)；圖12示出了用于使基片和覆蓋層層壓在一起的層壓支撐塊；圖13示出了用于在基片上靜電沉積粉末的沉積機；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的啟示而改進的沉積設(shè)備的一部分，所示部分包含有一擴散器；圖15示出了示例性邊界層氣體注入器；圖16示出了邊界層氣體注入器的環(huán)形通道和四個注入噴嘴的第一示例性實施例的頂視剖面圖；圖17示出了邊界層氣體注入器的環(huán)形通道和四個注入噴嘴的第二示例性實施例的頂視剖面圖；圖18示出了用于響應(yīng)粉末沉積數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)邊界層氣體注入的手動控制系統(tǒng)的示例性實施例；圖19示出了用于響應(yīng)粉末沉積數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)邊界層氣體注入的自動控制系統(tǒng)的示例性實施例；
圖20示出了用于描述擴散器結(jié)構(gòu)的特征角；圖21示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的擴散器的另一實施例；圖22示出了與本發(fā)明的擴散器一起使用的示例性流體整流器；圖23示出了流體整流器的內(nèi)管的剖面端視圖；圖24示出了與靜電沉積一起使用的聚焦電極的側(cè)視圖；和圖25示出了從靜電卡盤的底部觀察到的聚焦電極。
具體實施例方式
在該詳細描述部分內(nèi)，引用眾所周知的流體動力學(xué)概念，例如包括“邊界層”和“流體分離”理論。因為這些概念對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的，所以在本文中將不對這些概念進行定義或討論。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的沉積設(shè)備1A的一部分。圖14中所示的設(shè)備1A的一部分包括粉末充電輸送管416、流體整流器517、擴散器518和沉積工位550的區(qū)域。圖14還示出了基片8、靜電卡盤302和接收器272，它們都與沉積工位550接合。
粉末載運氣體離開粉末充電輸送管416，并進入流體整流器517，其中減小粉末載運氣體中的紊流。如在該說明書中稍后詳細描述，流體整流器可用于調(diào)整擴散器內(nèi)的流動分布。離開流體整流器517，粉末載運氣體進入擴散器518。擴散器518的橫截面積沿流動的方向增加。因此，當粉末載運氣體540移動通過擴散器518時平均流體速度降低。當粉末載運氣體流過擴散器時，它最終遇到這樣一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)氣體流速減緩到這樣的程度，即由粉末的空間電荷、靜電卡盤302和可選聚焦電極(見圖16和17)產(chǎn)生的靜電力支配粉末的運動。在本文中該區(qū)域稱作“粒子漂移區(qū)534”。粒子漂移區(qū)534的特定位置由流動參數(shù)和靜電場強度決定。通過示例，在某些實施例中，該粒子漂移區(qū)可以占據(jù)多達或高于擴散器后部的二分之一。
擴散器518由與所用沉積過程兼容的材料制成。例如，在所示實施例中，擴散器與靜電沉積過程一起使用。因此，擴散器518的壁521的內(nèi)表面必須能接收靜電荷并保持靜電荷。而且，該材料必須與粉末和充電方法的充電特性兼容(例如，如果粉末充正電荷，那么包含壁521的材料必須不將所述正電荷改變?yōu)樨撾姾?。此外，就擴散器與生產(chǎn)藥品的過程一起使用來說，所述材料必須滿足有關(guān)的FDA規(guī)定。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然當本發(fā)明的擴散器與靜電沉積工藝一起使用時，擴散器應(yīng)當由絕緣材料制成，比如含有丙烯酸和聚碳酸酯塑料的各種塑料中的任一種，但不限于此。就本發(fā)明的擴散器與其他類型的粉末沉積過程一起使用來說，或者一般地說，在其他類型的粉末輸送系統(tǒng)中，可能要控制其他材料需求。
帶電粉末544在流動流體的氣動作用力的控制下移動穿過擴散器，直到它進入粒子漂移區(qū)534。在粒子漂移區(qū)，靜電作用力控制粉末運動，因為在擴散器的該區(qū)域，這種作用力支配氣動作用力。換言之，在粒子漂移區(qū)534內(nèi)，粉末不跟隨氣體的流線。
基本上沒有粉末的氣體542，被從擴散器518在環(huán)形縫隙530處抽出。該氣體最終經(jīng)數(shù)個位于周邊的出口526抽出。環(huán)形縫隙530最好是倒圓的，如區(qū)域532所示，以避免導(dǎo)致紊流進入由擴散器518建立的均勻的流動分布中。在覆蓋靜電卡盤302的收集區(qū)(未示出)的區(qū)域，粉末544沉積在基片8上。
在某些實施例中，一或多個流量控制特征與擴散器518一起使用。第一流量控制特征是將氣體548注入擴散器內(nèi)流動的“邊界層”。注入的氣體，例如可以是氮氣，應(yīng)具有比在邊界層流動的粉末載運氣體更大的動量(這種動量計算可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易進行)。注入的氣體穿過一邊界層氣體注入器，該注入器包含在擴散器上的一或多個環(huán)形縫隙。在圖14的實施例中，氣體在兩個位置注入邊界層設(shè)于擴散器518的入口附近的第一注入縫隙520和設(shè)于擴散器的中點附近的第二注入縫隙522。
邊界層注入氣體以細流的形式注入擴散器中，并“直接”沿壁521流動。在一個實施例中，通過使注入縫隙(例如520和522)朝壁521注入氣體而使氣體朝向壁521。在另一實施例內(nèi)，注入縫隙沿壁521注入氣體。在另一實施例中，注入縫隙基本上垂直于擴散器的壁521(即，通常使注入的氣體遠離附近的壁521而朝向中心流動區(qū)域)。在后一實施例中，縫隙的“上游”壁(即，最接近擴散器入口的縫隙壁)具有尖銳的邊緣，而縫隙的“下游”壁設(shè)有倒圓的邊緣。這種布置的結(jié)果是，注入的氣體在倒圓的邊緣轉(zhuǎn)向，以保持在壁521附近。這種效應(yīng)稱為柯恩達(Coanda)效應(yīng)，為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知。
邊界層氣體的注入改善了流體均勻性。尤其是，這種注入降低或防止了擴散器518的壁521的內(nèi)表面的流動分離。而且，氣體注入導(dǎo)致粉末載運氣體540朝擴散器518的中心軸線519(見圖15)“整形”或“轉(zhuǎn)向”。這種轉(zhuǎn)向抵消了由于這些類似帶電的粒子的互相排斥而造成的帶電粒子遠離中心軸線移動的趨勢。此外，這種氣體注入產(chǎn)生“氣幕”效應(yīng)，其中氣體540內(nèi)所含的粉末遠離擴散器壁521的內(nèi)表面，從而降低粉末積聚到其上面的趨勢。
示例性邊界層氣體注入器的其他實施例結(jié)合圖15-19一起描述。圖15示出了圖14中所示的擴散器518的注入縫隙520附近區(qū)域的“放大”圖。在圖15所示的實施例中，邊界層氣體注入器還包括兩個噴嘴660A和660B、環(huán)形通道662和緊固件(由孔664A和664B容納)。被注入邊界層的氣體從噴嘴660A和664B被輸送到環(huán)形通道662。緊固件比如螺釘?shù)?未示出)由孔664A和664B容納，該緊固件控制縫隙512的尺寸。尤其是，緊固件之一(例如孔664A內(nèi)的緊固件)比另一緊固件(例如，孔664B內(nèi)的緊固件)更加張緊導(dǎo)致所述縫隙在一個區(qū)域(例如在孔664B附近)大于在另一區(qū)域的(例如在孔664A附近)。
當注入氣體進入噴嘴660A和660B的流速相等時，通過注入縫隙520的注入氣體的流動將在注入縫隙較大的區(qū)域加大。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，邊界層氣體注入中的這種偏差將影響擴散器518的出口附近的流動分布，且最終可能影響基片8上的粉末分布。
在根據(jù)本發(fā)明啟示的擴散器的另一實施例中，邊界層氣體注入通過增加附加噴嘴而局部地變化，如圖16所示。圖16示出了環(huán)形通道662的頂部剖視圖。如圖16所示，四個噴嘴660A-660D將注入氣體輸送到環(huán)形通道662。通過單獨改變通過噴嘴660A-660D的注入氣體流量，可以影響在擴散器518的出口附近的流動分布(例如，可能將更大量的粉末引向基片的特定區(qū)域)。雖然在圖16中示出了四個噴嘴，但可以使用更多數(shù)目的噴嘴，從而在下游的粉末分布上提供更多的控制措施。
圖17示出了另一實施例，其中環(huán)形通道762經(jīng)分隔件766分成多個區(qū)域。在通道的特定區(qū)域內(nèi)的注入氣體的流動通過供應(yīng)該區(qū)域的噴嘴來支配。希望這種布置比圖16中所示的連續(xù)環(huán)形通道662在下游粉末分布上提供更多的控制措施。
如前面在本說明書中所述，設(shè)于靜電卡盤302上或附近的“電荷”傳感器(實際上測量電流)可用來確定沉積在基片上的局部基礎(chǔ)上的粉末量。在某些實施例中，在每一收集區(qū)CZ處設(shè)置傳感器，以便知道橫過基片8的每一點的粉末分布。這種信息可以用作閉環(huán)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)(反饋或前饋)，從而調(diào)節(jié)邊界層的氣體注入流，以校正粉末分布中的任何偏差。
圖18示出了一種手動控制方案，其中來自電荷傳感器CS的輸出數(shù)據(jù)被輸送到處理電子設(shè)備PE，并將粉末分布的示值提供給操作者(例如，顯示在顯示裝置DD上)。這樣操作者可以通過流量控制裝置，比如質(zhì)量-流量控制器MFC，單獨控制通過每一噴嘴660注入氣體的流量，來手動調(diào)節(jié)邊界層的氣體注入。
圖19示出了一種自動控制循環(huán)，其中電荷傳感器CS的輸出數(shù)據(jù)被輸送到適合的處理電子設(shè)備PE，該處理設(shè)備包含有適于編程的處理器PP，它決定邊界層的流量如何調(diào)節(jié)，從而校正粉末分布上的不足。產(chǎn)生一或多個重新設(shè)定控制器FC的設(shè)定點的信號RS，其中該控制器控制供應(yīng)每一噴嘴660的流量控制閥CV的運行?？刂破鱂C產(chǎn)生控制信號CS，該信號導(dǎo)致受控閥間歇地打開或關(guān)閉，從而增加或減小從中經(jīng)過的流量。
與本發(fā)明的擴散器的某些實施例一起應(yīng)用的第二流量控制特征包含“邊界層”抽氣，其中氣體從鄰近壁521的內(nèi)表面的慢速移動的邊界層(未示出)通過邊界層抽氣器抽出。邊界層抽氣器包含一或多個在壁521上的用于抽出氣體546的開口，和壓差產(chǎn)生裝置，該壓差產(chǎn)生裝置橫過開口產(chǎn)生壓差，從而抽出從中經(jīng)過的氣體546。在圖14中所示的實施例中，邊界層抽氣器包括多排位于壁521上的槽524。如圖14所示，槽524在排與排的基礎(chǔ)上與相鄰排的槽524偏置。在其他實施例中，以注入縫隙520和522形式構(gòu)成的環(huán)形狹縫可用于邊界層抽氣。
在所示實施例中，壓差產(chǎn)生裝置包括壓力密閉的外殼/罩殼528和與外殼528流體連通的抽吸流動產(chǎn)生裝置(未示出)。抽吸流動產(chǎn)生裝置產(chǎn)生流出所述罩殼528的流體550。流體550橫過從邊界層抽出氣體546的孔524形成壓力差。流體550可以以各種公知的方式產(chǎn)生，比如利用活塞或隔膜型真空泵或噴射器。
在本發(fā)明的某些實施例中，“葉片”(未示出)設(shè)于擴散器內(nèi)。在這些實施例之一中，葉片繞中間縱向軸線519徑向布置。在另一實施例中，葉片構(gòu)形為多個以縱向軸線519為中心的同心環(huán)。葉片使粉末載運氣體540的速度分布扁平化，而防止流體分離。然而這些葉片可能具有從粉末載運氣體540收集粉末的趨勢。
應(yīng)當理解的是上述流量控制特征(即，邊界層氣體注入、邊界層氣體抽出和葉片)在某些實施例中單獨使用，而在其他實施例中組合使用。
表示為2θ(見圖20)的擴散器的“錐角”影響擴散器的性能。雖然公知的公式表示了錐角和性能參數(shù)之間的關(guān)系，但擴散器的合適錐角最好通過制造樣品擴散器然后評定其性能來確定。
本文中所述的流量控制特征有利于使用更大的錐角，從而形成較“短”的擴散器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約15°的錐角適于不依賴上述附加流量控制特征的擴散器。通常，希望在約10℃至約17℃的范圍內(nèi)的錐角適于這種應(yīng)用。采用這種流量控制特征，并確保過渡區(qū)平滑、倒圓的表面(例如，軸向縫隙、流體整流器和擴散器之間的邊界等)允許使用更大的錐角。特別是，在這種情況下，希望利用約25℃至約30℃的擴散器錐角獲得滿意的性能。
示例性擴散器518具有恒定的錐角(例如15度)。在圖21所示的另一實施例中，擴散器818的第一部分870具有恒定的錐角，而擴散器818的第二部分876具有漸增的錐角。比較在接近第二部分876的開始端878的擴散器的表面上的位置882處的半錐角θ1與接近第二部分876的出口880的表面上的位置884處的半錐角θ2。
在第一部分870中，相對中間的錐角(例如10°-17°)有助于在擴散器818內(nèi)建立所需的流動分布。一旦建立，錐角可以逐漸增加，同時保持所需的流動分布。增加錐角減小了擴散器的長度(給定擴散器的出口附近的目標直徑)。因為擴散器的壁上的突變過渡部分將干擾流動分布，所以在第二部分876的開始端878的錐角有利地等于第一部分870的端部874的錐角。
選擇用于擴散器的第一和第二部分的錐角是應(yīng)用的具體任務(wù)。尤其是，錐角依賴于氣體送進速度、粉末送進速度和電荷。作為示例但不限于此，第一部分870的錐角通常在約10℃-約17℃的范圍內(nèi)。第二部分876的開始端878的錐角通常在約10℃-約17℃的范圍內(nèi)，而第二部分876的端部880附近的錐角通常在約25℃-約35℃的范圍內(nèi)。
前面已經(jīng)聲明，在本發(fā)明的某些實施例中，流體整流器與擴散器一起使用，以“調(diào)整”或調(diào)節(jié)擴散器內(nèi)的流動分布。圖22和23示出了適于調(diào)整擴散器內(nèi)的粉末載運氣體540的流動分布的流體整流器。
圖22示出了與擴散器518接合的流體整流器917。流體整流器和擴散器之間的過渡區(qū)域920減小了流動不穩(wěn)定的可能性(例如粉末從粉末載運氣體540中沉淀出等)。流體整流器917包含多個管922。管922具有在約10/1至約60/1的范圍內(nèi)的長徑比(L/D)。在粉末載運氣體540進入擴散器518時，經(jīng)過這些管的粉末載運氣體540產(chǎn)生較扁平的流動分布。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在擴散器的出口附近的粉末載運氣體的流動分布在某種程度上依賴于該氣體進入擴散器之前的粉末載運氣體的流動分布。因此，在某些實施例中，流體整流器917有利地根據(jù)需要用于調(diào)整粉末載運氣體540的流動分布。
在一個實施例中，粉末載運氣體540的流動分布通過使流體整流器917內(nèi)的管922的直徑變化而調(diào)整。圖23示出了流體整流器1017的剖面端視圖，示出了管922的直徑隨著由流體整流器中心軸線的徑向距離增加而增加的實施例。因此，與中心軸線對齊的管922D具有最小的直徑，六個管922C具有稍大于管922D的直徑，六個管922B具有稍大于管922C的直徑，且流體整流器的壁924附近的六個管922A具有最大的直徑。
與具有相等直徑的管的流體整流器相比，圖23所示的布置通常增加壁521附近的氣體速度。因此如果特定的擴散器設(shè)計方案顯示出不可接受的徑向速度梯度，那么這種方案可用來使經(jīng)過擴散器的流動分布扁平化。在其他實施例中，不等直徑的管的其他布置用于使擴散器內(nèi)的流動分布根據(jù)需要變化。
前面描述了“聚焦電極”與靜電卡盤有利地一起使用而在基片8上沉積粉末。這種聚焦電極1152的一個實施例在圖24(側(cè)視圖)和圖25(靜電卡盤的底視圖)中示出。
在圖24所示的實施例中，聚焦電極1152位于基片8附近。聚焦電極構(gòu)形成便于拆除，比如為了清洗等。
在圖25所示的實施例中，聚焦電極1152包含包覆有導(dǎo)體比如銅的絕緣材料。電極1152包括多個與靜電卡盤302的收集區(qū)(未示出)對齊的開口1154。電極1152與受控的電壓源(未示出)接觸，該電壓源可操作的將與粉末上的電荷的極性相同的電荷放在導(dǎo)體上。因此，粉末“轉(zhuǎn)向”離開導(dǎo)體，穿過孔1154到達基片8。
應(yīng)當理解的是，上述實施例僅是本發(fā)明的示例說明，且對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以作出許多變化，而并不脫離本發(fā)明的范圍。因此，這些變化也包括在下述權(quán)利要求及其對等形式的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在基片上靜電沉積粉末的設(shè)備，其包括送粉設(shè)備，用于將粉末引導(dǎo)到所述基片上，所述送粉設(shè)備包括擴散器；和粉末輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)將第一氣體中攜帶的所述粉末輸送到所述擴散器，該粉末輸送系統(tǒng)包括粉末充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)將電荷傳遞到所述粉末上，其中所述擴散器可操作的從所述粉末輸送系統(tǒng)接收帶電粉末；以及降低所述第一氣體和所述帶電粉末的速度到這樣一個范圍，使靜電作用力控制所述帶電粉末的運動，將所述帶電粉末吸引到所述基片上。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述擴散器的錐角約10至17度。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括至少一個流量控制特征，該特征改善經(jīng)過所述擴散器的所述第一氣體和所述帶電粉末的流動均勻性。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個流量控制特征包括邊界層氣體注入器。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊界層氣體注入器包含至少在所述擴散器的壁上的第一環(huán)形縫隙，第二氣體通過該縫隙注入所述邊界層。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二氣體具有第二動量，該動量大于在所述邊界層流動的所述第一氣體的一部分的第一動量。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊界層氣體注入器還包括環(huán)形通道，該通道與所述環(huán)形縫隙流體連通，其中所述第二氣體注入所述環(huán)形通道內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊界層氣體注入器還包括至少兩個將所述第二氣體注入所述環(huán)形通道內(nèi)的噴嘴。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊界層氣體注入器還包括用于獨立控制穿過所述兩噴嘴的所述第二氣體流的流量控制裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個流量控制特征包括邊界層抽氣器。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊界層抽氣器包括至少在所述擴散器的壁上的第一環(huán)形縫隙；壓差產(chǎn)生裝置，該裝置橫過所述第一環(huán)形縫隙產(chǎn)生壓力差，從而經(jīng)所述第一環(huán)形縫隙除去至少在所述邊界層的某些所述第一氣體。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述壓差產(chǎn)生裝置包括將所述第一環(huán)形縫隙與外界環(huán)境隔開的壓力密閉的罩殼；與所述壓力封閉罩殼流體連通的抽吸流產(chǎn)生裝置。
13.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述擴散器的錐角在約15至30度的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述擴散器包括具有入口和出口的第一部分，該部分的特征是有恒定的錐角；以及具有鄰近所述第一部分的所述出口的入口的第二部分，所述第二部分延伸到所述擴散器的出口，所述第二部分的特征在于可變錐角，該錐角從所述第二部分的所述入口處的最小值增加到所述擴散器的所述出口處的最大值。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述恒定的錐角在約10至17度的范圍內(nèi)；所述可變錐角在所述第二部分的所述入口處在約10至17度的范圍內(nèi)；所述可變錐角在所述擴散器的所述出口處在約25至30度的范圍內(nèi)；
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括流體整流器，該整流器接收所述第一氣體中攜帶的帶電粉末，并將其輸送到所述擴散器中，其中所述流體整流器可操作的使所述第一氣體的速度分布扁平。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述流體整流器包括多個管，所述第一氣體和所述帶電粉末通過這些管流動。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述管具有在約10∶1至約60∶1的范圍內(nèi)的長徑比。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，至少某些所述管具有與其他所述管不同的直徑。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，與所述整流器的中心縱軸線對齊的管比位置偏離所述中心縱向軸線的管具有更小的直徑。
21.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括具有一或多個收集區(qū)的靜電卡盤，每一收集區(qū)與偏壓源一起可操作的產(chǎn)生所述靜電力，且其中所述基片可拆卸地與所述靜電卡盤接合，并覆蓋所述收集區(qū)。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括傳感器，其可操作的獲得表示沉積在每一收集區(qū)的粉末數(shù)量的數(shù)據(jù)；邊界層氣體注入器，其包括至少一個在所述擴散器的壁上的環(huán)形縫隙，第二氣體通過該縫隙注入所述邊界層；至少兩個噴嘴，將所述第二氣體通過所述環(huán)形通道注入；以及根據(jù)所述傳感器獲得的所述數(shù)據(jù)，用于調(diào)節(jié)所述第二氣體的注入的裝置。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括光學(xué)檢測裝置，用于獲得表示在覆蓋每一收集區(qū)的區(qū)域沉積在所述基片上的所述粉末數(shù)量的數(shù)據(jù)的。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括可以移動所述靜電卡盤的輸送元件，將所述靜電卡盤移動到第一位置以接合所述基片；移動到第二位置，在此所述粉末沉積在所述基片上；以及移動到第三位置，用以通過所述光學(xué)檢測裝置采集測量數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述粉末輸送系統(tǒng)包括用于臨時存儲所述粉末的鼓；從所述鼓接收所述粉末的可移動帶；用于從所述可移動帶上去除所述粉末的裝置；用于接收所述被去除的粉末并將其導(dǎo)向所述粉末充電輸送管的裝置。
26.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述粉末充電系統(tǒng)包括粉末充電輸送管。
27.一種包含擴散器的物品，所述擴散器包括具有沿第一流體的流動方向增加橫截面積的導(dǎo)管；在所述導(dǎo)管的壁上的第一環(huán)形縫隙，具有第二動量的第二流體通過該縫隙注入，其中所述第二動量大于所述第一流體的次要部分的動量，該次要部分在邊界層流動。
28.如權(quán)利要求27所述的物品，其特征在于，所述擴散器還包括在所述壁上的第二環(huán)形縫隙，通過該縫隙去除所述第一氣體的所述次要部分的一部分。
29.如權(quán)利要求28所述的物品，其特征在于，其還包括壓差產(chǎn)生裝置，該裝置橫過所述第二環(huán)形縫隙產(chǎn)生壓力差，從而通過所述第二環(huán)形縫隙去除所述第一氣體的所述次要部分的所述部分。
30.如權(quán)利要求29所述的物品，其特征在于，其還包括在所述壁上的第三環(huán)形縫隙，通過該縫隙去除所述第一氣體的主要部分。
31.如權(quán)利要求27所述的物品，其特征在于所述物品生產(chǎn)藥品或醫(yī)學(xué)診斷制品；以及所述第一流體包括含有活性成分的粉末。
32.一種送粉設(shè)備，其包括導(dǎo)管，含有在氣體中夾帶的粉末的第一流體在該導(dǎo)管中從第一端流到第二端，其中所述導(dǎo)管的橫截面積從所述第一端到所述第二端增力；以及第一流量控制特征，用于當?shù)谝涣黧w流經(jīng)所述導(dǎo)管時用于使所述第一流體的速度分布扁平。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一流量控制特征包括用于將第二流體注入所述第一流體的邊界層流體中的布置。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于，所述布置包括至少兩個噴嘴，其將所述第二氣體注入所述邊界層流體中。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其特征在于，所述布置還包括用于獨立控制通過所述兩個噴嘴的所述第二氣體的流動的流量控制裝置。
36.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一流量控制特征包括用于將所述邊界層流的一部分從所述導(dǎo)管去除的布置。
37.一種用于改進通過擴散器的第一流體的流動均勻性的方法，其包括將第二流體注入所述第一流體的邊界層流動內(nèi)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，其還包括抽出所述第一流體的邊界層流動的一部分。
全文摘要
一種擴散器(518),其包括具有沿第一流體的流動方向增加橫截面積的導(dǎo)管。在一個實施例中,該擴散器用于減小靜電沉積設(shè)備中出現(xiàn)的流體波動的發(fā)生和嚴重程度。在某些實施例中,該擴散器包括一或多個流量控制特征。第一流量控制特征包括一或多個適當形狀的環(huán)形縫隙(520),與流過擴散器的主要流體相比具有更大動量的流體通過該縫隙注入擴散器壁附近的“邊界層”。第二流量控制特征包含一或多個位于擴散器周邊的適當位置的環(huán)形縫隙(548),或者槽或孔,通過該縫隙去除在邊界層流動的流體的一部分。在一個實施例中,通過在這種環(huán)形縫隙或槽產(chǎn)生壓力差而實現(xiàn)邊界層流動的去除。在其他優(yōu)點中,這種流量控制特征減小了擴散器內(nèi)主要流體的流體分離趨勢。
文檔編號B05B5/08GK1423581SQ00818380
公開日2003年6月11日 申請日期2000年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者K·D·奧馬拉, D·凱勒, J·T·麥克金 申請人:德爾西斯藥品公司