專利名稱：層狀結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及層狀結構。優(yōu)選實施方案涉及作為過濾部件的層狀結構，作為散熱器的層狀結構，及作為醫(yī)療設備的層狀結構。
如上所述，本發(fā)明的實施方案之一涉及過濾設備，更具體地涉及處理液體、粉塵和氣體的過濾部件。在這點上，本發(fā)明可用來過濾包含被除去的液體(例如機械加工中使用的潤滑和/或冷卻液)，用來過濾環(huán)境中的粉塵(特別是工業(yè)環(huán)境，如鋼廠)，及用來處理機動車輛的內燃機排放的氣體，特別是這些氣體中存在的氧化性酸酐。
必要時，需要容易地對上述過濾部件不時地進行清潔，以避免堵塞的麻煩，否則就可能需要更換該過濾部件。
本發(fā)明的另一實施方案涉及散熱器，通過散熱器可以消散機器等的熱量。這種情況下，優(yōu)選空氣能夠清潔地流過散熱器，以減少破壞。
本發(fā)明的另一實施方案涉及醫(yī)療設備，特別是整形外科或正牙設備，其中優(yōu)選患者的身體、特別是患者的骨頭能夠在原位接合和固定該設備。
在第一方面，本發(fā)明提供一種包括沉積金屬的層狀結構，該結構具有延伸于其第一表面和第二表面之間的微孔，每個微孔的孔壁與具有圓柱形或圓錐形結構的第一表面以使其基本上是平滑的方式接觸。
其它優(yōu)選的特征在所附權利要求書中說明。
在優(yōu)選的形式中，該層狀結構在用作過濾部件時包括管狀和一般是圓柱形的主體，具有打了孔的壁，以使要過濾的流體通過，其主要特征在于所述的壁呈層狀結構，該層狀結構是通過受控電鍍工藝(galvanicelectroforming process)選擇性地在排列于陰極的基體上沉積鎳而得到的，所述層狀結構具有平滑的一點也不粗糙的外表面，該外表面形成有微孔，所述微孔具有圓邊的孔壁和取決于在電鍍槽(galvanic bath)中的時間長短及所需層狀結構的厚度的直徑，該直徑優(yōu)選小于30微米。
當用于過濾液體時，本發(fā)明的過濾部件可以方便地與若干其它相似過濾部件一起應用，構成自清潔的過濾裝置。
現(xiàn)僅以實施例的方式并參照附圖對本發(fā)明的各方面進行描述，在附圖中

圖1是包含層狀結構作為過濾部件的過濾系統(tǒng)的示意圖；圖2是層狀結構部分在其生產過程中的示意圖；圖3是在圖2的箭頭III的方向上的平面示意圖；圖4是作為醫(yī)療設備的層狀結構示意圖；圖5是作為另一種類型的醫(yī)療設備的層狀結構示意圖；和圖6是作為散熱器的層狀結構示意圖。
圖1示出了過濾裝置1，其放置在要過濾的液體(例如實施機械加工期間所使用的油和水冷卻乳液，其可能包含切屑和其它要除去物質的顆粒)的進料管線I和液體出料管線O之間，在其包含的顆粒至少部分被過濾清除時，液體重新進入冷卻回路。
過濾裝置1包括封閉的外殼2(通常為金屬的)，其裝有與進料管線I相通的進料開口3和與出料管線O相通的出料開口4。
進料開口3和出料開口4分別與參考號5和6所示的閥門(例如其可以是電動閥)相連，該閥門使得開口3和4可以選擇性地開啟和關閉。
外殼2，優(yōu)選為圓形橫斷面的，具有會集于下面出料開口8上的漏斗形的下部7，所述下面出料開口8類似地由閥門9(其也可以是電動閥)控制。
外殼2的上部由可選擇性移動的蓋10密封，在蓋10上安裝了可以由氣源12提供壓縮空氣或其它氣體的氣動分配裝置11。
參考號13是指橫向延伸于外殼2內部并與其上端相接觸的法蘭。法蘭13將外殼2的內部空間分成粗略對應于外殼2中部和下部的第一室14，及粗略對應于外殼2上部的第二室15。
第一室14與進料口3相通，而第二室15與出料口4相通。
法蘭13作為外殼2內部的隔離板攜帶多個過濾膜16，每個過濾膜包括中空的圓柱形因而是可滲透的長支撐體；其一端，優(yōu)選上端，以水密封的方式與法蘭13相連。另一端，優(yōu)選下端，密封并通常與外殼下部的漏斗部分7重合排列。因此，在第一室15內部的每個過濾膜16從法蘭13向下延伸。所述每個過濾膜16的內部孔穴與第二室15相通。
應當理解，位置短語“上部”、“下部”和“向下”僅指圖1所示的方位，因此，不能理解成是對其它位置或方向的限制。
每個過濾膜16均被包括薄且柔性的圓柱形套管的外部過濾部件17(層狀結構)所包圍，該套管也可以是略微圓錐形的，而且是兩端開口的(盡管也可以是僅一端開口的)。
從圖和圖3可以容易看出，每個過濾部件17都具有打了微孔的薄片狀或層狀的結構，因此是多孔的，其中所述微孔(如17a所示)的平面(或斷面)形狀(即俯視圖中的形狀)可以是多角形的，一般是六角形的，或偏菱形的，所述微孔的孔壁具有圓形表面并從層的外表面至內表面逐漸變細。更一般地，微孔17a可以具有由層的外表面至內表面簡單地收斂或發(fā)散的形狀，也可以是收斂-發(fā)散的形狀。所述微孔17a可以具有取決于在電鍍槽中的時間長短和所需結構厚度的直徑。與容積有關的直徑一般小于60微米，優(yōu)選小于30微米，也可以是例如3～4微米的量級。按照適當?shù)淖顑?yōu)化原則，這些直徑大小可以是均勻的，也可以是一個區(qū)域的不同于另一區(qū)域。
當然可以使用其中微孔尺寸因必須適應具體應用需要而不同于上述尺寸的過濾部件17。
一般地，微孔17a的密度可以是例如10～2點/毫米(即10～2孔/毫米)，而層狀結構的厚度可以為80～500微米的量級。穿有微孔的過濾薄層17是通過受控電鍍工藝，選擇性地在位于陰極的基體上沉積鎳(在本實施方案中)，并適當?shù)貙?7進行表面修整而實現(xiàn)的。具體地，所述基體(一般用字母M來表示)具有中空的印痕(有時稱作“墨水瓶”)，其適于通過填充構成電鍍孔的絕緣樹脂建立電鍍工藝導電區(qū)和絕緣區(qū)，并且是最終平整化的和鍍鉻的。按這種方式，電鍍期間在基體M上形成的鎳沉積在印痕S的周圍，因而形成微孔17a。按這種方式得到的層17的表面具有外表面，即形成過程中朝向基體的平滑的一點也不粗糙的表面。
完全借助于實施例，在本實施方案中用于在位于陰極的基體上沉積鎳的材料可以具有下列組成-硫酸鎳 300克/升-氯化鎳 28克/升-硼酸 50克/升-MAGNUM/RT(BL25)添加劑1毫升/升-1，3，6-萘三磺酸三鈉鹽 7克/升再次完全借助于實施例，電鍍工藝的操作條件如下-溫度 52～56℃
-電測量的pH 4.4～4.8-陰極運動 強制旋轉-陰極旋轉速度 80～90米/分鐘-過濾 活性炭連續(xù)過濾至于過濾膜16及根據(jù)本發(fā)明實施方案的相關過濾部件17的數(shù)目，將根據(jù)每一具體應用的特定要求來選擇，因為如果合適的話也可以只使用一個過濾膜16。
每個過濾膜16大體上在軸位置包含氣動導管18，該氣動導管18與空氣分配器11相連并且具有一系列排列于不同水平的吹氣孔，每個吹氣孔安裝了合適的閥門(圖中未示出)。參考號22代表電子單元，該電子單元以如此的方式控制壓縮空氣源12和分配器11的閥門5、6和9的操作，以產生裝置1的過濾階段和清潔階段的有條不紊的順序。在所述的實施方案中，兩階段之間的轉換由單元22按壓力傳感器23所產生的信號的作用來控制，所述傳感器23感受進料口3與出料口4之間存在的流體壓力梯度，即所謂的通過過濾裝置1的流體回路的壓頭損失。
在過濾階段，閥門9關閉且壓縮空氣源12停止活動。另一方面，閥門5和6保持開啟位置，以便要過濾的流體能夠滲透到第一室14的內部，然后經過濾膜16的部件17的微孔17a進入第二室15。由于前述的微孔尺寸，至少部分隨液體拖動的固體材料(如一般的切屑、污物或渣子)被阻止在過濾部件17的外表面，同時過濾的流體在室15中累積并通過出料口4最終離開過濾裝置(當然可以通過出料口4將流體泵出以提高通過裝置的流量)。這樣，過濾部件17的外表面成為真實意義上的“累積表面”或從經受過濾處理的流體中去除的材料所累積的表面。
應當理解，由于材料的逐漸累積，過濾部件17的孔17a的凈尺寸(即微孔未被過濾材料堵塞的部分)逐漸變小，從而導致進料口3與出料口4之間的壓力梯度增加。當該梯度達到某一預定或用戶選定的值時，壓力傳感器23將轉換信號發(fā)送給單元22，單元22依據(jù)此信號命令實施清潔階段。
在該階段，閥門5和6關閉，以防止液體流經過濾裝置1。
另一方面，打開閥門9，激活體系11，12和18。從空氣導管18的孔中流出的空氣流(或其它氣體或流體流)激烈地撞擊過濾膜16的壁，然后是過濾部件17的壁，從而除去了沉積在后者外表面上材料；然后，該材料降落在第一室14中，并最終通過出料導管8從過濾裝置1中排出。
一旦清潔操作完成(其按預定的或用戶選定的時間間隔連續(xù)地進行)，單元22發(fā)出使系統(tǒng)再次進入前述過濾階段的命令。
然而，應當注意到，盡管本文中是參照用于機械加工中所使用的潤滑和冷卻液的過濾裝置對本發(fā)明進行描述的，但是本發(fā)明可以同樣有利的方式應用于更廣泛的流體、液體和氣體，所述流體、液體和氣體包含必須除去的或更一般意義上的進行處理的污染物顆粒。這些流體可以包括各種液體，攜帶大氣粉塵的空氣，以及內燃機排放的氣體。但是，在后一種情況下，氣體的凈化處理不僅僅包括過濾，而且包括排放氣體通過過濾部件17的微孔時提高其溫度以對排放氣體中存在的酸酐進行氧化。
當然，使用本發(fā)明過濾部件的過濾或更一般意義上的處理裝置必須適應于不同應用的特殊要求(例如通過調整微孔尺寸或密度)，盡管在本領域專門技術人員的能力范圍其一般的常規(guī)方式是良好的。還應注意到，過濾裝置的清潔系統(tǒng)同樣也可能不同于本文所描述的清潔系統(tǒng)，例如可以是超聲波系統(tǒng)，或者粉塵情況下的簡單的振動裝置。當用于處理內燃機排放的氣體時，無須清潔循環(huán)，因為本發(fā)明的過濾部件所保留的顆粒物由于點火循環(huán)和狄賽爾(Diesel)循環(huán)中的自燃而簡單地釋放到大氣中。
如上所述，在本發(fā)明的第一實施方案中，層狀結構可以用作過濾部件。在本發(fā)明的第二實施方案中，如參照圖4和圖5所描述的那樣，本發(fā)明的層狀結構還可以用于醫(yī)療設備。在這些實施方案中，優(yōu)選該層狀結構包括鈦。
圖4是假體髖關節(jié)的示意圖，常用該假體髖關節(jié)代替例如因骨質疏松而退化的髖關節(jié)。
該關節(jié)30包括腿部32和髖部34。腿部32包括被指定釘入患者的股骨中的長釘34，及可接受在髖部中并且被指定作為患者的腿可以繞其運動的支點的銷釘36。
如所示那樣，長釘34至少部分是由第一實施方案中所使用的層狀結構形成的，并且可能具有與上述特征相類似的特征。銷釘36(與長釘大不相同)不是由前述的層狀結構形成的，而是由金屬或合金代替固體形成的，因此銷釘一般具有比長釘大的機械強度。
髖部包括碟形物38，其作為長釘運動(隨著長釘插入其中的腿的運動而自然產生的運動)期間銷釘能夠支撐于其上的表面，并且覆蓋了由上述層狀結構所形成的頂蓋40。
優(yōu)選長釘34和頂蓋40的層狀結構中的微孔是這樣的，致使例如血漿可以從中流過，使得身體材料如組織或骨生長在長釘和頂蓋中，從而將長釘和頂蓋固定在適當?shù)奈恢蒙稀?br> 類似地，圖5示出了正牙裝置，其可植入例如顎骨破碎的患者中，以便裝置周圍的組織或骨能夠生長到該裝置中，以修補破碎的顎骨。如所知道的那樣，該裝置在碎骨修補期間提供支撐，并且還作為加強修復骨強度的手段。
除了用作正牙裝置之外，顯而易見該層狀結構還可以疊加在例如病人斷裂的橈骨和尺骨上或其它骨骼上。在康復期間，該層狀結構可以有效支撐骨骼，并且還可以作為康復之后加強斷裂骨骼的手段。層狀結構可以固定在斷裂骨骼兩側的任何一側以穩(wěn)定斷裂骨骼并且?guī)椭焐鷶嗔压趋赖男迯汀?br> 圖6是本發(fā)明第三實施方案的立面圖，其中的層狀結構17用作散熱器。在該實施方案中，優(yōu)選該層狀結構為熱的良好導體，如鎳、鈦、銀、金或黃銅。
如圖6所示，層狀結構附著在溫暖或熱的表面50上。表面50可以是例如一件電子設備如微處理器的外殼，或者其它機械和/或電子裝置的外殼。層狀結構的作用是將熱導離表面50，而形成于該結構中形成的孔使空氣通過該結構以進一步提高該結構的散熱作用。
從上述可以理解，由于層狀結構的外表面是平滑和一點也不粗糙的并且形成具有圓邊的微孔，所以特別適用于醫(yī)療設備，因為導致內部傷害的毛邊的可能性降低了。而且，由于該結構是平滑的，所以容易清潔。該結構的平滑的特性在用作散熱器時也是有利的，因為平滑的表面很少抗拒空氣從表面流過和/或從中通過。
由上述可以明白，本發(fā)明的實施方案之一提供一種制成所需形狀且具有打孔壁的層狀結構，所述打孔壁在機器于高溫下運行時能夠散熱，并且是通過電鍍工藝在排列于陰極的基體(M)上沉積鎳或鈦或銀或金或黃銅而得到的。它是通過微雕刻法在表面刻制圖案，直至所需微孔以所需的直徑和對于正確計算的壁厚所要求的厚度定位于所需的位置。
本發(fā)明的另一實施方案提供一種制成所需形狀且具有打孔壁的層狀結構，所述打孔壁被設計成用于矯形外科和/或正牙術中醫(yī)療區(qū)的骨骼修復，并且是通過電鍍工藝在排列于陰極的基體(M)上沉積鈦而得到的。它是通過微雕刻法在表面刻制圖案，直至所需微孔以所需的直徑位于所需的位置，所述直徑可以與血漿細胞的直徑聯(lián)系起來，以營養(yǎng)再造的骨骼材料。
在另一方案中，可以使層狀結構形成或構成骨架結構，并固定于骨骼的任何一端或部分上。由于結構中的微孔，血液可以從中流過，使骨骼本身能夠再生。
自然地，就上面已經描述和說明的，可以改變上述的結構細節(jié)和實施方案而不脫離權利要求書中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種包括沉積金屬的層狀結構，該結構具有延伸于其第一表面和第二表面之間的微孔，每個微孔的孔壁與具有圓柱形或圓錐形結構的第一表面以使其基本上是平滑的方式接觸。
2.權利要求1的結構，其中該微孔的直徑小于30微米。
3.權利要求1或2的結構，其中該微孔的直徑小于3～4微米。
4.前述權利要求中任一項的結構，其中該微孔是多角形或偏菱形的。
5.一種醫(yī)療設備，該設備至少部分包括前述權利要求中任一項的結構，該結構具有形成于其中的微孔，所述微孔至少大到足以使血漿從其中通過。
6.權利要求5的假體髖關節(jié)形式的醫(yī)療設備，該髖關節(jié)具有包括長釘和銷釘?shù)耐炔亢桶ǖ挝锖晚斏w的髖部，其中該長釘和頂蓋包括所述的層狀結構。
7.權利要求5的醫(yī)療設備，其中該層狀結構形成骨架結構，該骨架結構的每一端可以固定在斷裂骨的任何一端或單獨的骨骼上，以促進跨越所述斷裂骨或介于所述單獨骨骼之間的骨結構的再生。
8.前述權利要求中任一項的醫(yī)療設備，其中所述結構為鈦結構。
9.一種散熱器，該散熱器包括權利要求1至4中任一項的層狀結構，所述結構的一端可以固定在導熱表面上。
10.權利要求9的散熱器，其中該結構為鎳、銀、金、黃銅或鈦結構。
11.一種過濾部件，該過濾部件包括形成管狀物的權利要求1至4中任一項的層狀結構。
12.權利要求11的過濾部件，其中該層狀結構為鎳結構。
13.權利要求11或12的過濾部件，其中該層狀結構以便于清潔該過濾部件的方式排列。
14.一種制備權利要求1至4中任一項的層狀結構的方法，該方法包括在電鍍工藝中選擇性地在排列于電鍍陰極的基體上沉積金屬，以形成具有平滑表面的所述層狀結構，該平滑表面形成有微孔，所述微孔與具有圓柱形或圓錐形狀的第一表面接觸，該微孔具有圓形邊的孔壁和取決于在該方法所使用的電鍍槽中所述結構放置的時間長短及所需層狀結構的厚度的直徑。
15.權利要求14的方法，其中所述金屬為鎳、金、銀、黃銅或鈦。
全文摘要
一種包括沉積金屬的層狀結構(17),該結構具有延伸于其第一表面和第二表面之間的微孔(17a),每個微孔的孔壁與具有圓柱形或圓錐形結構的第一表面以使其基本上是平滑的方式接觸。
文檔編號B01D39/10GK1376084SQ00813286
公開日2002年10月23日 申請日期2000年9月22日 優(yōu)先權日1999年9月22日
發(fā)明者喬瓦尼·B·曾加 申請人:維奧斯泰爾有限公司