KR20060122073A - 스퍼터링 귀금속 주사 기 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 주로 의료기관이나 실험실에서 사용하는 주사침(20)을 포함한 주사기(10)에 관한 것으로서,
주사기(10)는 주사통(注射筒)과 주사 침(20)(注射針)과 주사액을 분출하는 피스톤(30)으로 이루어져 있으며 그 종류와 용량도 다양하게 출시되어있다.
최근에는 혈청 감염의 예방 등을 위해 보건 당국에서는 전 의료기관에서 1회용 주사기(10)를 사용하는 것을 법적 의무화하고 있다.
본원 발명은 주시기의 첨단 부의 주사 침(20)의 표면을 스퍼터링(sputtering)코팅법에 의하여 귀금속의 일종이며 항 살균성이 매우 뛰어난 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐의 입자를 코팅하여 주사기(10)와 주사 침(20)을 항 살균 치료효과를 높일 수 있는 스퍼터링 코팅법에 의한 주사 기에 관한 것이다.
스퍼터링, 주사 침, 살균, 금, 은, 백금, 이리듐, 타킷

Description

스퍼터링 귀금속 주사 기{sputtering precious metals syringe niddle}
도 1 은 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사기의 전체 사시도.
도 2 는 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사 침의 사시도.
도 3 은 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사 기의 사시도.
도 4 는 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사기와 피스톤 구조의 사시도.
도 5는 본원 발명의 스퍼터링 귀금속 주사 침의 블록 도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10:주사기 20:주사 침
30:피스톤 40:피스톤 헤드
60:피스톤 손잡이부 80:몸체 파지부
100:노즐 120:주사기몸체
140:카테타 180: 챔버
200: 캐소 우드 220: 타깃
240: 전력원 260: 양극
280: 진공 배출 포트 300: 가스 입구 포트
340: 진공펌프 360: 산화 규소 막
380: 관통구멍 400: 주사 기 홀더
420: 불활성 가스 440: 회전체
본원 발명은 의료기관에서 사람이나 동물에게 약 액을 투입하거나 혈액이나 분비물을 채취하거나 연구소나 제약회사 학교의 실험 실습시 사용하는 주사기(10)와
(注射器, syringe) 상기 주사기에 삽입부착된 주사 침(20)에 관한 것으로서,
1853년 프랑스의 C.G.프라바즈에 의해서 최초로 고안되었으며 그는 동맥류(動脈瘤) 환자의 치료에 염화철 용액을 그의 주사기(10)를 사용하여 주사하였다.
주사기(10)는 주사통(注射筒)과 주사 침(20)(注射針)으로 이루어져 있으며 그 용량도 다양하고 최근에는 혈청감염의 예방 등을 위해 1회용 플라스틱 주사기(10)가 사용되고 있으며 삽입 시나 주사시 고통을 최소화하기 위하여 주사 침(20)이 플라스틱이나 실리콘 재료로 이루 어진 주사 침(20)도 다량 출시되어 있다.
얼마 전 매스컴 등을 통해서 알려진 바와 같이 사람의 손에는 보통 세균이 20만 마리/㎠~ 30만 마리/㎤ 이상의 세균이 잠복해 있으며 세척과 살균을 게을리하게 되면 검출되는 세균의 숫자는 대략 500만/㎠ ~3200/㎠ 만 마리 대장균은 3500/㎠ ∼1100/㎠ 만 마리로 조사되고 심한 경우는 진드기나 곰팡이 균, 기생충까지 발견된 것이 얼마 전 공중파로 보도되었으며 특히 사람의 손으로 투여하게 되는 주사기(10)의 오염이나 감염은 매우 심각한 현상이라 할 수 있다.
본 발명은 상기하였듯이 의료기관이나 병원 실험실 연구실에서 사용하는 주사기(10)에 관한 것으로 주사기(10)는 주사를 맞거나 피와 체액을 뽑거나
마취를 하거나 약품을 정량으로 섞거나 물질이나 약품을 실험할 때 다용도로
사용되고 있다.
본 발명은 생명체에 삽입하는 주사기(10)와 주사 침(20)의 표면에 항 살균성 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐 )소재를 스퍼터링(sputtering)법에 의하여 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 스퍼터링 단계를 거쳐 상기 주사기(10)와 주사 침(20)의 표면에 항 살균성 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐) 막을 코팅하는 것에 관한 것으로, 본원 발명은 상기 항 살균성 귀금속을 얇은 막 상으로 주사기(10)와 주사 침(20) 표면에 부착시키는 방법으로 비교적 저온도로서 고융점 물질까지 얇은 막과 균일한 막을 형성가능하고 반응성 가스에 의해 반응성 스퍼터링을 할 수 있어 밀착력이 우수하다.
한편, 상기하였듯이 얼마 전 매스컴 등을 통해서 알려진 바와 같이 사람의 손에는 보통 세균이 20만 마리/㎠~ 30만 마리/㎤ 이상의 세균이 잠복해 있으며 손의 세척과 살균을 소홀하게 되면 검출되는 세균의 숫자는 대략 500만/㎠ ~3200/㎠ 만 마리 대장균은 3500/㎠ ∼1100/㎠ 만 마리 이상으로 조사되고 심한 경우는 진드기나 곰팡이 균, 진드기까지 발견된 것이 얼마 전 공중파로 보도되었으며 특히 사람의 손으로 투여하게 되는 주사기(10)와 주사 침(20)의 오염과 감염은 매우 심각한 현상이라 할 수 있다.
최근 공중파를 통하여 국내 의료기관에서 사용되고 있는 주사기(10)가운데 상당수가 국제 표준화 기구(ISO)의 독성 함유 기준치를 초과하였고 특히 종래의 스테인리스재질의 주사 침(20)의 표면을 인체의 삽입을 용이하기 위하여 실리콘 재로 코팅하여 환자에게 사용되었다는 것이 알려져 우리를 놀래게 하고 있다.
본원발명의 항 살균성 귀금속(금, 백금, 이리듐, 은)이 코팅된 주사기(10)와 주사 침(20)은 물리적, 전기적인 살균세척이 없이 주사 기(10) 본체의 제조 시에 코팅되므로 강력한 항 살균 물질을 함유하고 있어 환자의 주사시 통증을 완화하고 주사 알러지와 치료효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
현재 주사 침(20)의 재료로는 스테인리스 스틸이 가장 많이 사용되고 있는데, 상기 스테인리스 스틸 재질의 주사 침(20)은 살균효과가 전혀 없다.
본 발명은 종래의 주사 침(20)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은 백금, 이리듐을 스퍼터링(sputtering)에 의하여 증착하는 것에 관한 것이다.
최근 첨단소재분야의 코팅에 상기 스퍼터링법(sputtering)을 사용하게 되는 것이고 또한, 현재 사용되는 금속 막 증착기 술로는 스퍼터링법(sputtering), 도금법, 화학기상(氣相) 증착법 등이 있으며, 이들 중 저(低)항 특성, 불순물 혼입량, 저온 증착 및 높은 증착 속도 등의 여러 장점이 있는 스퍼터링법이 보다 널리 이용되고 있다.
본 발명에서는 주사 침(20)의 표면의 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(220)으로부터 방출되는 방향으로 배향된다.
또한, 스퍼터링 가스의 분자의 평균 자유 경로가 타깃(220)의 중심과 주사기(10)와 주사 침(20) 사이의 거리보다 더 길기 때문에, 스퍼터된 입자는 이것이 주사 기(10)에 도달할 수 있기 전에, 스퍼터링 가스의 분자에 의하여 스퍼터될 기회가 적어질 수 있다.
따라서, 상기 살균 귀금속 막은 중앙부 및 원주 부의 근처에 각각 형성된 관통구멍(380)의 내부면 위에 균일하게 증착될 수 있다. 그 외에도, 본 발명에서는, 상기 주사기(10)와 주사 침(20) 막 증착시에 표면에 수직인 축 주위로 회전되기 때문에, 주사 기(10)의 표면 위에서 귀금속 막의 두께 분포는 균일하고 일정하게 되는 장점이 있다.
본 발명은 상기하였듯이 진공 챔버(180)의 내부에 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐 타깃(220)과, 상기 타깃(220)으로부터 이격되어 대향 하도록 배열된 상기 항 살균성 타깃(220)을 제공하여 스퍼터링 장치내에 사용가스에 노출하는 단계; 적어도 하나의 반응성 가스를 상기 스퍼터링 장치내에 공급하는 단계; 전원을 상기 스퍼터링 장치에 공급하여, 형성하는 단계; 상기, 작용에 의하여 20∼400℃ 온도에서 주사 기(10)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐 막을 0.01~50㎛ 두께로 증착하는 단계; 및 상기 증착 단계 이후에 챔버의온도를 300∼800℃로 상승시킨 후 상기 1차 주사 기(10)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐막을 0.01~50㎛의 두께로 증착하는 단계를 포함하여 항 살균력을 갖춘 기능성 주사기(10)와 주사 침(20)이 탄생하게 되는 것이다.
본 발명은 상기하였듯이 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 일반적인 도금이나 코팅방법과는 다른 기술인 스터퍼링 코팅법에의하여 귀금속 소재인 백금, 금, 은, 이리듐을 타깃화하여 챔버에 투입하고 이를 입 자화하여 주사기 몸체(10)와 피스톤(30) 손잡이 주사침(20)의 표면을 코팅하여 항균기능과 살균기능과 원적외선 방사 갖는 기능성 주사기(10)를 제조하는데 목적이 있다.
본원 발명은 상기하였듯이 의료기관이나 병원 실험실 연구실에서 사용하는 주사침(20)을 포함한 주사기(10)에 관한 것으로 주사기(10)는 주사나 링거를 맞거나 피와 체액을 뽑거나 마취를 하거나 약품을 정량으로 섞거나 물질이나 약품을 실험할 때 사용하는 주사기(10)에 관한 것으로 종래의 주사기(10)와 주사 침(20)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은 백금, 이리듐을 스퍼터링(sputtering)에 의하여 증착하는 것에 관한 것이다.
본원 발명의 스퍼터링은 고체의 표면에 고에너지의 입자를 충돌시키면 타깃(220)(target) 물질의 원자가 완전탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다.
진공 중에서 target에 (-)의 전압을 걸어주고 알곤(Ar) 가스를 넣고 적정한 진공 펌프(240)에 진 공을 걸어주면 백열 (glow) 방전이 일어나고 타깃(220) 쪽에 자기장을 걸에주면 증발이 촉진되게 된다.
이처럼 이온(ion)이 물질의 원자간 결합에너지보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우
이 이온(ion) 충격에 의해 물질의 격자 간 원자가 다른 위치로 밀리게 되며,
원자의 표면 탈출이 발생하게 되는 현상을 물리학에서 “sputtering”이라고 말하게 된다.
또한, 박막 증착에서 스퍼터링 (sputtering)이라 하면 타깃(220) (target) 원자의 방출과 그 원자의 기판(substrate)에의 부착이라는 2가지 과정을 포함하는 개념으로 볼 수 있고 기판공정 (Sputtering process)의 가장 우수한 특성은 증착된 물질의 기상으로의 이동이 화학 열의 공정(chemical, thermal process)이 아니라 물리적 추진공정 (physical momentum exchange process)이므로 거의 모든 물질을 타깃(220) (target)으로 쓸 수 있다는 점이 장점이 있다.
이러한 스퍼터링(Sputtering )현상을 이용하여 상기 주사기(10)와 주사 침(20)
표면에 귀금속 막을 형성하게 되며 이온 빔(ion-beam), 전자 빔(electron-beam) 또는 RF(Radio-Frequency) 레이저(Laser) 스퍼터링(sputtering)을 이용하여 본원발명의 귀금속 주사 기(10)를 코팅하게 되는데 레이저(Laser)를 사용하면 더욱 높은 질과 단순성 및 재현성 등의 장점이 있고 가장 큰 장점은 다른 방법에서와는 달리 진공이 반드시 요구되는 것도 아니며 그리고 액체나 기체상태의 증착 재료도 이용할 수 있다는 장점이 있다.
엑시머 레이저(ExcimerLaser)스퍼터링은 KrF(불화크리톤) 가 248 nm, ArF(불화 알곤)가 193 nm, XeCl가 308 nm의 자외선을 내며 펄스는 1~20Hz로 입사하고, 펄스당 단위 면적당 에너지가 수 J/cm^2 정도가 되도록 렌즈로 초점을 모으게 (focusing) 된다.
타깃(220)은 폴리크리스탈 세라믹을 사용하며 만들고자 하는 박막 성분의 결정 구조와 비슷한 기판을 많이 쓰며 삼각형 베이스면 헥사고날 구조의 Al 2O3(사파이어)를, 사각형 베이스면 격자 상수에 따라 LaAlO 3(3.838 A), SrTiO 3(3.905 A), MgO (4.212 A) 등이 있고 그외에 유리, 스테인리스 스틸 등도 사용할 수 있는 것이다.
펄스 레이저 증착법 (Pulsed Laser Deposition(PLD)) 스퍼터링(Sputtering)은 박막(얇은 막)을 만드는 물리적 증기 증착법 (physical vapor deposition)의 한 방식으로 만들고자 하는 물질의 세라믹 타깃(220)을 진공 챔버(180)에 위치시키고, 렌즈로 집중시킨 펄스 레이저를 쏘아 튀어나오는 금속 기체가 타깃(220)과 마주보고 있는 고온의 기판에 묻어 결정화되는 것을 이용하게 되는 것으로 비교적 크기가 작은 본원발명의 귀금속 소재의 주사 기(10)를 박막 하기에 적합하다고 할 수 있다.
PLD(Pulsed Laser Deposition)의 장점으로 꼽는 것은,
1. 타깃(220) 물질의 복잡한 조성을 옮기기에 편하고 원자 분무 도장
(MBE molecular beam epitaxy) 같은 방법은 발생(source)이 여러 개 필요하게 되는데 일례를 들어 질화갈륨(GaN) 등의 물질을 여러 층의 얇은 막으로 증착시킨 라도 만든다고 하면 Ga 따로 N 따로 필요하게 된다.
구성원소가 많아지면 PLD는 만들고 싶은 물질 자체를 타깃(220)으로 초전도체 (YBCO)를 만들고 싶으면 Y, Ba, Cu, O 를 분리하지 않고 YBCO를 쓰게 되고 고온초전도는 상대적으로 높은 임계온도에서 초전도 현상이 일어남을 말한다.
대략 77K (액체질소온도 영하 196도)에서 초전도현상이 일어날 때 일반적으로 고온 초전도라고 부른다. 고온초전도체는 산화물 초전도체인데, YBCO라는 물질이 대표적인데, 이트륨, 바륨, 카파, 옥사이드가 섞여있는 물질이며 쉽게 말해 세라믹 계열이며 이것은 임계온도가 77K 이상이므로 액체 질소에 담가서 사용할 수 있는 장점이 있고 그 조성이 비교적 쉽게 박막에도 구현되게 되는 것이다.
이처럼 레이저 스퍼터링(Sputtering)은 증착 속도가 빠르게도 조절가능하며 다른 방법에 비해 상대적으로. 1 마이크로 두께의 두꺼운 막이 필요할 때도 다른 스퍼터링(Sputtering)법에 비하여 비교적 빨리 이루어지는 특징이 있어 새로운 스퍼터링(Sputtering)방법으로 급격하게 발전하고 있다.
증착 원리는 진공상태의 챔버(chamber) 안에 위치한 증착 재료(target)에 높은 출력의 레이저 빛을 모으면 그 펄스가 증착 재료인 귀금속 주사 기(10)의 온도를 급격히 올려 표면에서 폭발적인 기화 즉, 용발이 일어나게 된다.
상기 주사 기 홀더(400)를 증착 타깃(220) 가까이 놓으면 용발된 재료가 기판에 날라와 균일하게 증착되는 것이며 저온 증착 단계와, 저온 증착 단계의 증착 온도보다 온도를 높여서 나머지 막을 증착하는 고온 증착 단계를 포함하는 두 단계 증착 방법과 상기 레이저 증착 방법을 사용함이 극히 바람직하다.
제 1 증착 조건하에서, 소정 두께의 귀금속 막을 본원 발명의 주사기(10)와 주사 침(20)의 표면에 1차 증착하는 제 1단계; 및 상기 제 1 증착 조건과 상이하도록 변경된 증착 조건하에서, 상기 1차 증착된 귀금속 막 위에 다시 귀금속 막을 2차 증착하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 항 살균성 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐) 타깃(220)과 코팅체인 금속성 주사 기(10)를 챔버(180)내에 위치시키는 단 계와; 백금, 이리듐 타깃(220)과, 상기 타깃(220)으로부터 이격되어 대향 하도록 배열된 상기 항 살균성 타깃(220)을 제공하여 스퍼터링 장치내에 사용가스에 노출하는 단계; 적어도 하나의 반응성 가스를 상기 스퍼터링 장치내에 공급하는 단계; 전원을 상기 스퍼터링 장치에 공급하여, 형성하는 단계; 상기, 작용에 의하여 20∼400℃ 온도에서 주사기(10)와 주사 침(20)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐 막을 0.01~50㎛ 두께로 증착하는 단계; 및 상기 증착 단계 이후에 챔버의온도를 300∼800℃로 상승시킨 후 상기 1차 주사 기(10)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐 막을 0.01~50㎛의 두께로 증착하는 단계를 포함하여 불활성 가스(320)를 챔버(180)내로 도입하는 단계 및; 주사 기 홀더(400)와 주사 기(10)의 표면에 수직인 축 주위에서 상기 주사 기(10)의 효과적인 코팅을 위하여 주사 기(10)가 부착된 주사 기 홀더(400)를 회전시키는 회전체(440)가 부착된 챔버(180)와 스퍼터링 가스를 상기 챔버(180)내로 도입하는 가스 입구 포트(300)와;
상기 챔버(180)내에 설정된 스퍼터링에 의하여 입자를 방출하는 타깃(220)과;
상기 주사 침(20)을 포함한 주사기(10)표면은 대부분의 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(220)으로부터 방출되는 방향에 수직으로 설치됨이 바람직하다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스퍼터링 증착법을 이용한 낮은 반가 전폭 및 낮은 거칠기의 항 살균성 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐) 막을 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.
다음으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스퍼터링 주사 기(10)의 도면을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사기의 전체 사시 도로 서 주사 침(20)과 본체와 피스톤(30)의 구조로 이루어진 전체 주사기(10)를 사시도 그림으로 나타낸 것이고,
도 2 는 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사 침(20)의 사시도로서 주사기의 몸체(20)의 카테터(140)와 착 탈 하는 기능을 하는 연결부와 찌르거나 흡입하는 기능을 하는 주사 침(20)의 뾰족 부인 주사 침(20)과 주사액이 분출되는 주사 침(20) 관을 그림으로 나타낸 것이고
도 3 은 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사 기(10)의 사시 도로서 주사액을 수용하는 원통형의 저장 몸체와 주사약의 투입 정도를 육안으로 파악할 수 있는 표시된 눈 금부와 주사 침(20)을 탈부착하고 주사 침(20)의 노즐(100)로 주사액을 분출하는 카테터(140)와 손의 주사기(10)에 약물을 넣거나 투여할 때 파지 역을 향상하기 손가락에 끼워지는 파지 부(180)가 인 설 된 주사기 몸체(220)를 사시 도의 그림으로 나타낸 것이다.
도 4 는 본 발명의 스퍼터링 귀금속 주사기와 피스톤 구조의 사시 도로서
주사액을 사람의 힘이나 기계의 힘으로 분출하는 역할을 하는 주사기 몸체(220)에 내부에 삽입된 피스톤(30) 헤드(40)와 피스톤(30) 헤드(40)에 삽입되어 압축 작업을 용이하게 하는 피스톤(30) 손잡이로 구성된 주사기(10)의 피스톤(30)을 사시 도의 그림으로 나타낸 것이다.
도 5는 본원 발명의 스터퍼링 주사 기(10)의 블록도로서
본 발명의 스퍼터링(Sputtering) 에서는 이온을 생성하기 위해 진공 챔버(180)를 사용하는데, 챔버(180)내에서 생성된 이온들로 하여금 주사 기(10)의 표면에 고진공 상태에서 고체를 증발시켜 박막(thin film)이나 후 막(thick film)을 형성하게 되는데 우선 코팅입자를 생성하기 위해 알곤(Ar) 가스를 사용하고 소스 물질과
주사기(10)와 주사 침(20)은 고전압 전원에 연결된 반대편의 평행 판 위에 놓이게 되는데 증착되는 과정은 먼저 챔버(180)를 고효율의 진공 펌프(340)를 가동하여 진공으로 만든 다음 낮은 압력의 스퍼터링 기체, 보통 알곤을 챔버(180)내로 흘려주게 된다.
전극에 전압을 가해주게 되면 알곤 기체(Ar+)를 이온화하고 플레이트 간에 금속이온이 발생하게 된다. 소스 물질로 덮여있는 플레이트는 음전위로 유지되므로 알곤 이온은 소스물질이 덮여있는 플레이트로 가속되게 되는데 알곤 이온의 충격으로 소스원자와 분자들은 플레이트로부터 방출되어 주사 기(10)의 표면으로 날아가 증착이 되는 것이다.
한편, 불활성 (주로 알곤) 챔버(180)내의 0.001 내지 0.10 Torr의 진공 중에서 전극 간에 수천 볼트의 고전압을 인가하여 이상방전을 일으켜 불활성 이온을 타깃(220)에 충돌시켜 그 운동량 변환으로 타깃(220)물질이 기체로 날아 흩어져 주사 기 홀더(400)에 부착된 주사 침(20)을 포함한 주사기(10)의 표면에 도달하여 코팅하는 기술로서 기체 이온을 이용한 고집적응고법이다.
타깃(220)의 지름은 예를 들면 200mm이고, 타깃(220)과 주사 기홀더(400) 사이의 거리는 예를 들면 200mm이고 대부분의 입자가 방출되는 영역이 타깃(220)의 지름이 100mm인 영역이 될 수 있도록 타깃(220)의 후방 측 근처에 위치된다.
이와 같이 구성된 스퍼터링 장치에서, 타깃(220)과 주사 기(10) 사이의 거리는 일반적인 스퍼터링 기술의 지름보다 더 길게 되고, 스퍼터링은 낮은 압력에서 수행됨으로써, 입자는 스퍼터링 가스의 분자에 의해 분산되지 않고 코팅체인 주사 기(10)에 도달할 수 있는 것이다.
한편, 상기 주사 기(10)의 원주 부에서, 스퍼터링에 의하여 타깃(220)의 원주영역으로부터 배출되는 입자의 수는 타깃(220)의 중앙부로부터 방출되는 입자보다 작게 된다.
따라서, 산화 규소 막(360)에 형성된 관통 구멍(380)에서, 상기 내부 벽 표면에 형성된 Ti막은 주사 기(10)의 중앙에 보다 가까이 있는 부분에서의 두께보다 주사 기(10)의 원 주부에 더 가까운 부분에서 더 두꺼운 두께를 가진다.
상기 주사 침(20)과 주사 기(10)의 표면이 대부분의 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(220)으로부터 방출되는 방향에 배향되며, 주사 기(10)에 수직인 선은 타깃(220)의 중심을 거의 관통할 수 있는 방법으로 상기 주사 기(10)또는 주사 침(20) 홀더(400)가 위치된다. 그 다음 스퍼터링 가스가 챔버(180)내로 투입되고 결과적으로, 스퍼터링 가스의 분자의 평균 자유 경로가 타깃(220)의 중심과 주사 기(10) 사이의 거리보다 더 길게 되면서, 상기 주사 침(20)과 주사 기(10)의 표면에 수직인 축 주위에서 회전될 수 있는 상태에서, 입자는 스퍼터링에 의하여 타깃(220)으로부터 방출된다.
상기 대부분의 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(220)으로부터 방출되는 방향은 타깃(220)의 표면에 수직인 방향이 지극히 바람직하다.
[실시 예 1]
다음의 조건에 따라 항 살균성 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐)을 주사 기(10)에 스퍼터링 법으로 증착을 한다.
증착 과정,
기본압력: 10 -8 토르 이하
사용기체: Ar(99.99%), 산소(99.999%)
공정 압력(Ar Pressure) 5~40 torr
가스 유량(Gas Flow) 9 cc/min
온도(Temperature) 상온(Room Temperature)
전력: 80~150 W
타깃(220): 순도 99.99% AG
코팅 체: 스테인리스 스틸 소재의 주사 침(20)
챔버(180) 온도: 400℃
먼저, 증착 전력 원(240)을 120 W로 설정한 후 증착 압력을 변화시켜 가면서 항 살균성 귀금속 막을 제조하였으며, 항 살균성 귀금속 막의, 증착 압력 변화에 따른 전기 비저항 특성 및 접착력 특성의 변화를 도시한 것으로서, 증착 압력이 20 torr일 때 전기 비저항이 5.014 μΩ cm으로 가장 작았으며, 그 이상의 증착 압력에서는 전기 비저항이 증가하는 경향을 나타내었고 주사 침(20)의 표면에 코팅된 은이 나노 단위로 그 표면이 매우 부드러웠고 균일도도 일정하게 나타나게 형성되었다.
상기에서처럼 본 발명의 증착 단계를 이용한 스퍼터링 방법을 실시하기 위한 장치는 챔버(180)내에는 캐소 우드(200)가 설치되고, 상기 캐소 우드(200)의 하부에는 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐) 중 코팅하고자 하는 귀금속 타깃(220)이 부착되어 있다. 타깃(220)에는 DC 바이어스를 인가하기 위한 전력 원(240)이 설치되어 있다.
그리고 타깃(220)과 동일한 축 상으로 평행하게 대향 하는 양(＋)의 극(陽極)이 설치되고, 양극(260)의 상부에는 주사 침(20)이 부착된 주사 기(10) 또는 주사 침(20) 홀더(400)가 위치한다. 또한, 챔버(180)의 내부의 산소 및 알 곤과 같은 불활성 기체를 투입하고 챔버(180)내부의 진공발생을 위하여 진공 펌프(340)를 포함한 진공 시스템이 설치된다. 이와 같은 장치를 이용하여 스퍼터링 증착을 수행할 때, 발생한 ＋로 이온화된 귀금속 기체가 음의 바이어스 전압이 가해진 타깃(220)에 충돌하여 떨어져 나온 입자가 주사 기(10) 쪽으로 날아가서 주사 기(20) 와 주사 침(20) 홀더(400)에 부착된 주사 기(10)의 표면에 증착되게 되는 것이다.
한편, 챔버(180)로부터 가스를 배출하기 위한 진공 배출 포트(280)는 챔버(180)의 밑바닥 벽에 형성되고, 진공 펌프(340)는 상기 진공 배출 포트(280)에 연결된다. 또한, 챔버(180) 내로 알곤 가스와 같은 불활성 가스(320)를 도입하기 위한 가스 입구 포트(300)는 챔버(180)의 측벽에 형성된다.
즉 챔버(180)내의 압력은 가스 입구 포트(300)를 통하여 챔버(180)내로 불활성 가스(320)를 도입함으로써 소정의 압력으로 유지할 수 있도록 조정될 수 있다.
또한, 상기 타깃(220)은 후방 측 근처 즉, 옆쪽의 근처에 위치되고, 여기에서 음 전극이 접촉된다. 스퍼터링에 의하여 대부분의 입자가 방출되는 타깃(220)의 영역 은 인설된 자석의 위치에 따라서 결정된다.
또한, 주사 침(20)을 포함한 주사기(10)의 표면은 이 표면이 대부분의 입자가 스퍼터링에 의하여 금, 은, 백금, 이리듐 타깃(220)으로부터 방출되는 방향에 수직으로 배향될 수 있는 방법으로 위치된다.
또한, 주사 기(10)와 타깃(220)의 중심 사이의 거리는 챔버(180)내의 압력이 소정의 압력에서 조정될 때 불활성 가스(320)의 분자의 평균 자유 경로보다 더 짧게 될 수 있도록 설정될 뿐만 아니라, 주사 기(10)의 길이보다 더 길게 설정됨이 바람직하다.
다음은 본원 발명의 귀금속이 코팅된 주사 기(10)을 이해하기 위하여 참고로 금속의 전기 전도율과 열 전도율을 도표로 나타낸 것으로,
아래에 표시된 열전도율은 kcal/hr의 단위를 갖고
온도변환계수는 10 ~4의 자릿수를 갖으며 온도K에서의
열전도도 = 열전도도 x ( 1 + 10-4 x k x 온도 변환계수)이다.
*열 전도율 표*
금속---------열전도도----- 온도 변환계수,
은 ------360, --------(-1.71),
알루미늄--------175------------ (+2.39),
금 -----------265------------ (+0.40),
구리---------300 내지 340------ (-1.89),
철 ----------40 내지 45,
이리듐 ------51 ------------- (-5.10),
니켈---------50-------------- (-3.1),
백금---------60 ------------- (-0.53),
로듐 --------77-------------- (-10.0)
주석 --------55-------------- (-8.0)
아연 --------95 ------------- (-1.5)
황동---------75 내지 100,
청동---------51 내지 61,
Figure 112005027465553-PAT00001
상기 도표는 통상적인 금속의 열전도율과 전기 전도도를 나타낸 것이다.
[실시 예 2]
출 원인은 상기 귀금속이 코팅된 주사 기(10)을 면밀히 실험하기 위하여
출원인은 시중의 종래의 주사기형태인 플라스틱 몸체와 고무 또는 실리콘으로 이루어진 피스톤과 스테인리스 스틸 침으로 된 주사기 2 ㎖ ,5 ㎖ ,10㎖ 주사용 침(20)과 링거주사 침(20), 치과용 마취 주사 침(20)을 각각 100 개씩을 의료기 판매점에서 새롭게 구입하여 침 부분만 S 대학 연구소에 이를 위탁하여 스터퍼링 법으로 1㎛ 두께로 귀금속을 코팅하여 아래와 같이 출원인을 포함하여 임상 실험을 하였으며 출원인이 기대하는 좋은 결과치와 의학상으로 충분히 적용할 수 있음을 확인하고 본원 발명을 완성하기에 이르렀으며 출원인이 기대하는 좋은 결과치와 의학상, 산업상으로 충분히 적용할 수 있음을 확인하고 본원 발명을 완성하기에 이르렀다.
[실시 예 3]
본 출 원인은 이를 적극적으로 실험하기 위하여 본원 발명의 귀금속을 스터퍼링 법으로 코팅한 주사 침(20)과 귀금속을 플라스틱 소재와 배합한 주사기(10)와 일반 스테인리스 주사 침(20)과 일반 주사기(10)에 똑같은 약물을 주입하고 종합병원의 염증성 질환의 장기 입원 환자를 남녀별과 연령별로 10여 명을 분류하고 이를 투여하여 실험한 데이터를 아래의 도표로 나타내었다.
임상대상 스텐레스 재질의 주사 침 귀금속 주사 침 귀금속주사침의 느낌 스텐레스 주사침의 느낌
A:19세 남학생 병명:봉와 직염 항생제 주사 아침 투여, 항생제 주사 저녁 투여, 반응 없음 고통
B:18세 여학생 병명: 복막염 항생제 주사, 링거주사, 저녁 투여, ,항생제 주사, 링거주사, 아침 투여, 미미한 반응 통증
C:28세 남성 병명: 교통사고 항생제 주사, 링거주사, 진통제 주사 저녁 투여, 항생제 주사, 링거주사, 진통제 주사, 아침투여, 반응 없음 아픔
D:29세 여성 병명: 맹장염 항생제 주사, 링거주사, 아침투여, 항생제 주사, 링거주사, 저녁 투여, 반응 없음 통증
E:36세 남성 병명: 교통사고 항생제 주사, 진통제 주사 저녁 투여, 항생제 주사, 진통제 주사, 아침투여, 반응 없음 아픔
F:39세 여성 병명: 암 항생제 주사, 링거주사, 진통제 주사 저녁투여, 항생제 주사, 링거주사, 진통제 주사, 아침 투여, 약간 있음 통증
G:42세 남성 병명:위수술 항생제 주사, 링거 주사, 저녁 투여, 항생제 주사, 링거주사, 아침 투여, 반응 없음 아픔
H:48세 여성 병명: 관절염 항생제 주사 아침 투여, 항생제 주사 저녁 투여, 반응 없음 통증
I:56세 남성 병명: 기관지염 항생제 주사 아침 투여, 항생제 주사 저녁 투여, 반응 없음 아픔
J:55세 여성 병명: 관절염 항생제 주사, 진통제 주사, 아침투여, 항생제 주사, 진통제주사, 저녁 투여, 반응 없음 통증
[실시예4]
본 실험은 상기 장기 입원 환자를 대상으로 한 귀금속 주사 침(20)과 스테인리스 스틸 주사 침(20)을 삽입 시나 뺄 때 환자의 통증의 느낌과 주사 침(20)의 탈착 후 피부의 나타낸 반응과 현상을 아래의 데이터로 나타낸 것이다.
임상대상 스텐레스 재질의주사 침, 귀금속 주사 침, 귀금속주사 침의 사후효과 스텐레스 주사침의 사후효과
A: 19세 남학생 병명: 봉와직염 항생제 주사 아침 투여, 항생제 주사 저녁 투여, 반응 없음 반응 없음
B: 18세 여학생병명: 복막염 항생제주사, 링거주사,저녁 투여, 항생제 주사,링거주사 아침 투여, 부기 약간 있음 알레르기, 가려움, 부기
C: 28세 남성 병명: 교통사고 항생제 주사, 링거주사, 진통제 주사 저녁 투여, 항생제 주사, 링거주사, 진통제 주사, 아침투여, 반응 없음 부기, 가려움,
부 29세 여성 병명: 맹장염 항생제 주사, 링거주사, 아침 주사 투여, 항생제 주사, 링거주사, 저녁 투여, 반응 없음 부기, 가려움
E: 36세 남성 병명: 교통사고 항생제 주사, 진통제 주사 저녁 투여, 항생제 주사, 진통제 주사, 아침투여, 반응 없음 부기, 가려움
F: 39세 여성 병명: 암 항생제, 주사, 링거주사, 진통제, 주사, 저녁투여, 항생제 주사, 링거주사, 진통제주사, 아침 투여, 반응 없음 알레르기, 가려움, 부기
G: 42세 남성 병명: 위수술 항생제 주사, 링거주사, 저녁 투여, 항생제 주사, 링거주사, 아침 투여, 반응 없음 부기, 가려움
ㅓ48세 여성 병명: 관절염 항생제 주사, 아침투여, 항생제 주사 저녁 투여, 반응 없음 부기
I: 56세 남성 병명: 기관지염 항생제 주사, 아침투여, 항생제 주사 저녁 투여, 반응 없음 부기, 통증
J: 55세 여성 병명: 관절염 항생제 주사, 진통제 주사, 아침투여, 항생제 주사, 진통제주사, 저녁 투여, 반응 없음 가려움
상기 [실시 예 4] 환자를 대상으로 한 귀금속주사 침(20)과 스테인리스
스틸 주사 침(20)을 삽입한 환자의 느낌을 기재한 것으로 대부분의 환자가 스테인리스스틸주사 침(20)은 삽입시 거칠고 매우 따갑다는 대답을 했고 귀금속 주사 침(20)은 맞을 때나 뺄 때도 은의 윤활 작용으로 부드럽고 아프지 않았으며 주사 침(20)을 맞은 후 상처가 종래 주사 침(20)에 비하여 훨씬 빨리 아물었고 부기나 알레르기, 가려움증의 반응과 염증성 반응이 전혀 나타나지 않는 것을 상기의 실험으로 알 수 있었다.
*상기의 모든 데이터는 서울의 K 병원의 실재 실험 데이터임을 밝혀둔다*
이로써 본원 발명의 스퍼터링 법에 의한 귀금속 주사 침(20)이 완성된 것이다.
상기에서처럼 여러 가지의 스퍼터링 법에 이용한 귀금속 주사 침(20)의 실시 예와 자료를 살펴보았고 본원 발명의 귀금속 주사 침(20)의 항균력과 제 균 력이 아래의 도표에서처럼 내성이 생긴 변위종인 MRSA(메티실린 내성 황색포도상구균) 균까지 살균할 수 있어 그 항균력이 대단히 우수하다는 것을 알 수 있었다.
상기하였듯이 종래의 통상적인 주사 침(20)은 자체에 항균력이 전혀 없고 주사 침(20)은 주변의 오염물질과 주사투 입자의 손의 세균과 바이러스에 항상 노출되어 있다 보니 각종 병원균등이 발생하게 되는데, 특히 바이러스가 주사 침(20)을 통하여 다른 사람에게 쉽게 전염될 수 있어 사회문제가 되기도 한다.
따라서 사람의 몸을 꿰뚫는 주사 침(20)을 포함한 주사기(10)의 위생관리가 더욱 철저히 요구되고 있어 사람들로 하여금 안전하고 깨끗하고 위생적인 주사 침(20)을 사용할 수 있어 국민 건강에 크게 기여할 수 있는 우수한 발명이라 할 수 있는 것이다.
본원 발명은 주사 기(10)의 표면을 귀금속 타깃(220)으로 스퍼터링 방법으로 코팅하여 각종 곰팡이, 세균, 바이러스를 살균하고, 다량의 음이온과 원적외선을 발생하는 한편 삽입시 통증 완화의 효과를 가질 수 있으며 주사를 놓는 사람의 손에 의하여 감염될 수 있는 세균과 바이러스를 살균하여 깨끗하고 안전하고 청결한 주사 기(10)를 사용하여 국민의 건강과 보건에 효과가 있는 목적이 있으며. 상기에서는 본 발명의 구체 예나 바람직한 실시 예를 용이하게 설명하였고 본 발명이 속하는 당업자는 아래의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상과 범위, 특허의 영역에서 멀어지지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형이나 수정, 치환할 수 있음이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본원 발명은 상기하였듯이 의료기관, 실험실, 제약회사에서 사용되는 주사기와 주사 침(20)에 관한 것으로서 특히 귀금속으로 이루어진 주사 침(20)의 표면에 스퍼터링(sputtering)코팅법에 의하여 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐의 입자를 코팅하여 주사 침(20)을 항 살균 치료효과를 높일 수 있는 스퍼터링 코팅법에 의한 귀금속 주사 침(20)에 관한 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스퍼터링 법에 의한 항 살균성 귀금속 막 제조방법은, 스퍼터링시의 증착 조건만을 적당히 조절함으로써, 열처리와 같은 복잡한 추가 공정 없이도, 낮은 비저항 특성과 높은 접착력 특성을 동시에 만족하는 항 살균성 귀금속 막을 제조할 수 있어서, 세균과 병원균과 미생물의 생성과 번식이 쉬운 주사기(10)와 주사 침(20)을 청결하고 위생적으로 사용하고 상기 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐)의 윤활 작용으로 주사 침(20)의 시술시 통증을 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 우수한 귀금속 소재의 주사침(20)을 포함한 주사 기(10)의 발명이 되는 것이다.
시험과목 단위 균주 귀금속 코팅 (30 분 경과 후)
황색 포도 상구균 CFU/㎖ 3.4 X 103 0
폐렴균 CFU/㎖ 3.1 X 103 0
MRSA CFU/㎖ 3.3 X 102 0
(본 시험 성적서는 한국 화학시험 연구원의 분석자료임)

Claims (8)

  1. 금, 은, 백금, 이리듐 중 어느 하나의 귀금속을 스퍼터링(Sputtering)법에 의하여 코팅하는 주사기(10)와 주사 침(20)에 있어서,
    이온 빔(ion-beam), 전자 빔(electron-beam) 또는 RF(Radio-Frequency)와 레이저(Laser) 중 선택된 어느 하나의 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 진공조건에서 불활성 가스(320)를 주입하고 저온 증착 단계와, 고온 증착 단계를 포함하고 제 1 증착 조건하에서, 상기 귀금속을 타깃(220)화하여 귀금속 막을 1차 증착하는 제 1단계와; 상기 제 1 증착 조건과 상이한 증착 조건하에서, 상기 귀금속 막 위에 귀금속 막을 2차 증착하는 제 2단계를 더 포함하여 주사 침(20)을 포함한 주사기(10)의 표면이 0.01 내지 50㎛의 코팅 두께로 귀금속 코팅되는 것이 특징인 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 항 살균성 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐) 타깃(220)과 코팅체인 주사 침(20)이 부착된 주사 기(10)또는 주사침(20)이 고정된 홀더(400)를 챔버(180)내에 위치시키는 단계와;
    상기 타깃(220)으로부터 이격되어 대향 배열된 상기 항 살균성 타깃(220)을 제공하여 스퍼터링 장치내 가스에 노출하는 단계와;
    적어도 하나의 반응성 가스를 상기 스퍼터링 장치내에 공급하는 단계와;
    전력 원(240)을 상기 스퍼터링 장치에 공급하는 단계로 상기 귀금속 주사 기(10)가 스터퍼링 방식으로 코팅된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  3. 청구항 제1항 또는 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주사 침(20)을 포함한 주사기(10)의 표면에 항 살균성 귀금속인 금, 은, 백금, 이리듐 중 어느 하나의 금속에 코팅 막을 0.01~50㎛ 두께로 증착하는 1단계와; 상기 증착 단계 이후에 챔버(180)의 온도를 300∼800℃로 상승시킨 후 상기 귀금속 주사 기(10)의 표면을 0.01 내지 50㎛의 코팅 두께로 2차 증착하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  4. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 챔버(180)를 진공펌프(240)를 이용한 진공하에서 상기 불활성 가스(320)를 챔버(180)내로 주입하는 단계와 주사 기(10)또는 주사침(20)이 부착된 주사 기 홀더(400)를 회전시키는 회전체(440)가 부착된 챔버(180)와; 스퍼터링 가스를 상기 챔버(180)내로 도입하는 가스 입구 포트(300)와; 상기 챔버(180)내에 설정된 스퍼터링에 의하여 귀금속 입자를 방출하는 타깃(220)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  5. 청구항 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    귀금속 타깃(220) 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(220)으로부터 방출되는 직선 방향으로 설치되고 챔버(180)내에서 생성된 이온들로 하여금 주사침(20)을 포함한 주사 기(10)의 표면에 고진공 상태에서 고체를 증발시켜 박막(thin film) 또는 후 막(thick film)을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  6. 청구항 제1항에 있어서,
    챔버(180)내에는 캐소 우드(200)가 설치되고, 캐소 우드의 하부에는 귀금속(금, 은, 백금, 이리듐) 중 어느 하나의 코팅하고자 하는 귀금속 타깃(220)이 부착되고
    타깃(220)에는 DC 바이어스를 인가하기 위한 전력 원(240)이 설치되며
    상기 타깃(220)과 동일한 축 상으로 평행하게 대향 하는 양(＋)의 극(陽極)이 설치되고, 양극(260)의 상부에는 주사기(10) 또는 주사 침(20)이 부착되어 발생한 ＋로 이온화된 귀금속 기체가 음극의 바이어스 전압이 가해진 타깃(220)에 충돌 후 분리된 귀금속 입자가 주사 기(10)또는 주사침(20)이 홀더(400)에 고정되어 상기 주사 기의 표면에 증착된 것이 특징인 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  7. 청구항 제1항에 있어서,
    엑시머 레이저(ExcimerLaser)스퍼터링은 KrF(불화크리톤)
    가 248 nm, ArF(불화 알곤)가 193 nm, XeCl가 308 nm의 자외선을 내며 펄스는 1~20Hz로 입사하고, 펄스당 단위 면적당 에너지가 수 J/cm^2로 렌즈로 초점조절 공정과, 타깃(220)은 삼각형 베이스면 헥사고날 구조의 Al 2O 3(사파이어)을, 사각형 베이스면 격자 상수에 따라 LaAlO 3(3.838 A), SrTiO 3(3.905 A), MgO (4.212 A)과 유리, 스테인리스 스틸의 재료를 더 포함하고 상기 타깃(220)을 쳄버(180)에 위치하고 펄스 레이저를 쏘아 튀어나오는 귀금속 기체가 타깃(220)과 마주보고 있는 주사 기 홀더(400)에 부착된 주사 기(10)의 표면에 0.01 내지 50㎛의 코팅 두께로 증착된 것이 특징인 스퍼터링 귀금속 주사 기.
  8. 청구항 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    스퍼터링 방법으로 코팅된 주사기(10)와 주사침(20)은 수액세트와 링거주사, 마취주사, 혈관주사를 더 포함한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 귀금속 주사 기.
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