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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines medizinischen
Funktionselements mit einer freitragenden Gitterstruktur gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist
beispielsweise aus der
WO
2008 000 467 A1 bekannt.
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Für
die Behandlung von Gefäßläsionen, insbesondere
in zerebralen Gefäßen, mit Stents bzw. allgemein
rohrförmigen Strukturen, ist es zweckmäßig,
wenn diese eine relativ hohe Flexibilität aufweisen. Eine
hohe Flexibilität begünstigt das Verhalten des
Stents in eng gekrümmten Gefäßen. Dabei
erfährt der Stent bei einer Krümmung eine Verlängerung,
wobei sich die Bereiche des Stents, die sich auf der Außenseite
der Gefäßkrümmung befinden, weiter dehnen
bzw. strecken als die näher am Krümmungsmittelpunkt
angeordneten Bereiche. Es besteht also ein Zusammenhang zwischen
der Flexibilität im Sinne der Krümmungs- bzw.
Biegefähigkeit und der Längenänderung
bzw. maximalen Verlängerung des Stents.
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1 verdeutlicht
in schematischer Weise die der Erfindung zu Grunde liegende Problematik. Dabei
zeigt 1 ein Blutgefäß 5,
das einen ersten Gefäßabschnitt 5a und
einen zweiten Gefäßabschnitt 5b aufweist,
wobei zwischen dem ersten Gefäßabschnitt 5a und
dem zweiten Gefäßabschnitt 5b eine Gefäßkrümmung
mit einem relativ kleinen Winkel ausgebildet ist. Das bedeutet,
dass die Gefäßkrümmung bzw. Gefäßwandkrümmung
zwischen dem zweiten Gefäßabschnitt 5b und
dem ersten Gefäßabschnitt 5a relativ
eng ausgebildet ist. Um einen Stent in diesem Bereich zu platzieren,
ist es daher erforderlich, dass der Stent dieser Gefäßkrümmung
folgen kann. Die dafür erforderliche Krümmungsfähigkeit bzw.
Flexionsfähigkeit des Stents wird im Rahmen der Erfindung
als Flexibilität bezeichnet.
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Bekannte
Stents umfassen eine Gitterstruktur, die aus einem rohrförmigen
Vollmaterial durch ein materialabtragendes Verfahren hergestellt
ist. Die Gitterstruktur 1' umfasst, wie in den 2a und 2b dargestellt,
eine Vielzahl von Zellen, die durch Stege 2' begrenzt sind.
Dabei sind die Stege 2' unter einem Winkel miteinander
verbunden und bilden eine rautenförmige Struktur. Durch Änderung des
Rautenwinkels α, β wird bei bekannten Stents der
Grad der Längenänderung bzw. die maximale Verlängerung
bestimmt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Rautenwinkel α im
Ruhezustand relativ groß (2a) und
der Rautenwinkel β im gestreckten Zustand relativ klein
ist (2b).
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Durch
eine große Winkeldifferenz zwischen dem Rautenwinkel α im
Ruhezustand und dem Rautenwinkel β im gestreckten Zustand
besteht allerdings die Gefahr, dass sich das Stentmaterial an den Verbindungsstellen
der Stege 2' plastisch verformt. Ferner bewirkt ein hoher
Rautenwinkel α im Ruhezustand des Stents einen erhöhten
Kraftaufwand, um den Stent in den komprimierten Zustand zu überführen.
Dieser Problematik kann dadurch begegnet werden, dass das Materialvolumen
an den Verbindungsstellen verringert wird, beispielsweise durch
Reduktion der Stegbreite.
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Bei
Herstellungsverfahren für Stents, die auf einem Laserschneidprozess
beruhen, bei dem die Gitterstruktur durch Materialabtragung aus
einem rohrförmigen Vollmaterial geformt wird, sind die kleinstmöglichen
Stegdimensionen aufgrund der thermischen Effekte entlang der Schneidkanten
begrenzt.
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Um
kleinere Stegdimensionen zu erreichen, ist es bekannt, die Gitterstruktur
des Stents durch ein Ätzverfahren zu formen, wobei vorzugsweise nass-chemische Ätzprozesse
eingesetzt werden, die eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit erlauben. Dabei
wird, wie in 3 dargestellt, auf eine Substratschicht 3' eine
Stegschicht 2'' aufgebracht, die das Material der herzustellenden
Gitterstruktur umfasst. Die Stegschicht 2'' wird dabei
in der Schichtdicke aufgebracht, die der späteren Stegdicke
entspricht. Auf die Stegschicht 2'' wird ferner eine fotoaktive
Schicht 4' aufgebracht, die nach entsprechender fotolithografischer
Behandlung eine Ätzmaske für den nass-chemischen Ätzprozess
bildet.
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Der
nass-chemische Ätzprozess bewirkt jedoch auch ein seitliches Ätzen
der Stegschicht 2' bzw. ein Unterätzen der fotoaktiven
Schicht 4'. Das bedeutet, dass auch unterhalb der fotoaktiven Schicht 4' die
Stegschicht 2'' teilweise entfernt wird. Die mit derartigen
Verfahren hergestellten Stege der Gitterstruktur weisen daher ein
trapezförmiges Profil auf, wobei an der Trapezbasis relativ
scharfe Kanten entstehen, die negative Auswirkungen auf die Funktionsweise
des Stents zur Folge haben können. Insbesondere besteht
die Gefahr, dass die scharfen Kanten des Trapezprofils zu einer
Verletzung von Gefäßwänden oder zu einer
negativen Beeinflussung der Blutströmung in einem Blutgefäß führen. Überdies
weisen die mit dem nass-chemischen Ätzprozess hergestellten
Stege gemäß dem aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren eine relativ große Stegbreite, insbesondere an
der Trapezbasis, auf, so dass die Flexibilität des bekannten
Stents weiterhin eingeschränkt ist.
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Daher
wird in der eingangs genannten
WO 2008 000 467 A1 ein Verfahren vorgeschlagen,
das die Herstellung einer Gitterstruktur einer erhöhten Kantengenauigkeit
der Stege ermöglicht. Dabei wird auf ein Substrat zunächst
eine Opferschicht aufgebracht, die mit Hilfe einer fotolithografisch
bearbeiteten Ätzmaske strukturiert wird. Das Strukturieren
der Opferschicht erfolgt über einen Trockenätzprozess, um
die hohe Kantengenauigkeit zu erreichen. In einem weiteren Schritt
wird das Substrat einem nasschemischen Ätzprozess unterzogen,
wodurch die Opferschicht unterätzt wird.
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Nach
Entfernen der Ätzmaske wird anschließend das Stentmaterial
auf den Schichtverbund aus Substratschicht und Opferschicht in einem
Sputterprozess aufgebracht, wobei sich das Stentmaterial teilweise
auf der Opferschicht und teilweise auf dem geätzten Substratmaterial
anlagert. Nach Entfernen der Substratschicht, der Opferschicht und
dem in die nasschemisch geätzten Bereiche der Substratschicht eingebetteten
Stentmaterial bleibt die gewünschte freitragende Gitterstruktur
bestehen.
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Ein
Nachteil des Verfahrens gemäß
WO 2008 000 467 A1 besteht
darin, dass das Opferschichtmaterial, das vorzugsweise Gold, Kupfer
oder Chrom umfasst, nach der Entfernung nicht mehr für den
Herstellungsprozess zur Verfügung steht bzw. nur durch
einen aufwändigen Recyclingprozess wiederverwendet werden
kann. Das bekannte Verfahren ist daher relativ kostenaufwändig.
Ferner erfordert das Entfernen der Op ferschicht einen zusätzlichen Verfahrensschritt,
wodurch der Zeitaufwand für die Herstellung eines Stents
erhöht wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das bekannte Verfahren
im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Verfahren zur Herstellung
eines medizinischen Funktionselements mit einer freitragenden Gitterstruktur, die
miteinander verbundene, insbesondere unter einem Winkel verbundene
Stege aufweist, anzugeben, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte
umfasst:
- – Eine auf die Substratschicht
aufgebrachte erste Schicht wird bereitgestellt.
- – Die erste Schicht wird durch einen Ätzprozess strukturiert.
- – Die strukturierte erste Schicht wird durch einen auf
die Substratschicht wirkenden nass-chemischen Ätzprozess
unterätzt.
- – Eine Stegaufbauschicht wird auf die erste Schicht
aufgebracht.
- – Die Substratschicht wird zur Bildung der freitragenden
Gitterstruktur entfernt.
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Dabei
bildet die erste Schicht eine Stegansatzschicht, die eine kleinere
Schichtdicke als die Stegaufbauschicht aufweist und mit der Stegaufbauschicht
stoffschlüssig verbunden wird derart, dass die Stegansatzschicht
mit der Stegaufbauschicht gemeinsam die Stege der freitragenden
Gitterstruktur bildet.
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Der
Kern der Weiterentwicklung besteht also darin, die Kosten des Verfahrens
durch Vermeidung von Ausschussmaterial bzw. Opfermaterial zu reduzieren.
Dies wird dadurch erreicht, dass auf die Substratschicht direkt
eine Stegansatzschicht aufgebracht wird, die mit der Stegaufbauschicht
gemeinsam die Stege der herzustellenden Gitterstruktur bildet. Auf
diese Weise trägt die Stegansatzschicht zur Stegdicke bei,
wodurch das Herstellungsverfahren beschleunigt wird. Insgesamt wird
also durch die Verwendung der Stegansatzschicht die Wirtschaftlichkeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber herkömmlichen
Verfahren erhöht.
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Indem
die erste Schicht bzw. Stegansatzschicht zur Bildung der Stege beiträgt,
bietet das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren
wesentlichen Vorteil, dass die Selektivität zwischen der
Stegansatzschicht und der Substratschicht erhöht wird. Das
bedeutet, dass das Material der Stegansatzschicht bzw. das Ätzmittel
derart wählbar ist, dass beim Unterätzen der Stegansatzschicht
eine Beschädigung der Stegansatzschicht vermieden wird.
Auf diese Weise wird eine besonders hohe Kantengenauigkeit erreicht.
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Die
Stegansatzschicht kann das gleiche Material wie die Stegaufbauschicht
aufweisen, wodurch Prozesszeit und Materialkosten eingespart werden. Die
Einsparung ergibt sich insbesondere durch die Verwendung weniger,
insbesondere nur zweier, unterschiedlicher Materialien, beispielsweise
ein erstes Material für die Substratschicht und ein gemeinsames
zweites Material für die die Stege bildende Stegansatz-
und Stegaufbauschicht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Stegansatzschicht durch einen nass-chemischen Ätzprozess strukturiert.
Das nass-chemische Ätzen hat den Vorteil, dass die Prozessgeschwindigkeit
gegenüber einem Trockenätzverfahren erhöht
ist. Dabei hat sich gezeigt, dass durch das Aufbringen einer weiteren Materialschicht,
insbesondere der Stegaufbauschicht, auf die Stegansatzschicht, der
Einfluss des seitlichen Ätzens auf die Kantengenauigkeit
vernachlässigbar ist. Insbesondere bei einer relativ kleinen Schichtdicke
der Stegansatzschicht wird eine hohe Kantengenauigkeit erreicht.
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Ein
weiterer Vorteil des nass-chemischen Ätzprozesses besteht
darin, dass die Herstellungskosten und Herstellungszeit reduziert
werden, da auf zusätzliche Einrichtungen, beispielsweise
Anlagen für das Trockenätzen, und die darin durchgeführten Prozessschritte,
verzichtet werden kann.
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Vorzugsweise
wird durch den auf die Substratschicht wirkenden nass-chemischen Ätzprozess ein
Fangbecken bereitgestellt, in dem beim Aufbringen der Stegaufbauschicht
Ausschussmaterial angeordnet wird. Dadurch wird auf einfache Weise
die Strukturie rung der herzustellenden Gitterstruktur erreicht.
Insbesondere ermöglicht das Fangbecken eine einfache Herstellung
der Zellen der Gitterstruktur.
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Das
Fangbecken kann eine Ätztiefe aufweisen, die kleiner als
die Schichtdicke des Ausschussmaterials bzw. der Stegaufbauschicht
ist. Durch die relativ geringe Ätztiefe wird das Herstellungsverfahren
weiter beschleunigt. Überdies ermöglicht eine
geringe Ätztiefe die Herstellung einer Gitterstruktur mit kleiner
Stegbreite, da zwischen der Ätztiefe und der Ausdehnung
der seitlichen Ätzung bzw. Unterätzung ein geometrischer
Zusammenhang besteht.
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Indem
das Fangbecken eine kleinere Ätztiefe aufweist als die
Stegaufbauschicht, wird die seitliche Ätzung der Substratschicht
bzw. das Unterätzen der Stegansatzschicht außerdem
begrenzt, so dass die Substratschicht unterhalb der Stegansatzschicht eine
ausreichend breite Stützrippe bildet, die die Stegansatzschicht
abstützt.
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Besonders
bevorzugt ist ein Verhältnis zwischen Ätztiefe
und Schichtdicke der Stegaufbauschicht von weniger als 1:1, insbesondere
weniger als 1:2, insbesondere weniger als 1:4, insbesondere weniger
als 1:10.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Stegansatzschicht und/oder die Stegaufbauschicht
durch einen physikalischen Abscheideprozess, insbesondere einen
Sputterprozess, gebildet. Derartige Prozesse zeichnen sich durch
eine hohe Prozessgenauigkeit und eine hohe Prozessgeschwindigkeit
aus.
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Auf
die Stegaufbauschicht kann wenigstens eine weitere stegbildende
Schicht aufgebracht werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren eignet sich also zur Herstellung von Gitterstrukturen,
deren Stege schichtweise aufgebaut sind. Dabei ist es möglich, dass
die weitere stegbildende Schicht ein von der Stegaufbauschicht verschiedenes
Material aufweist, so dass Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe vorteilhaft
kombinierbar sind.
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Vorzugsweise
umfasst die weitere stegbildende Schicht bioabsorbierbares oder
ein röntgensichtbares Material, insbesondere Tantal. Das
Verfahren ermöglicht somit eine einfache Herstellung von
medizinischen Funktionselementen, insbesondere Implantaten, die
sich durch eine erhöhte Röntgensichtbarkeit auszeichnen.
Dabei kann die Biokompatibilität des Implantats dadurch
gewährleistet werden, dass die röntgensichtbare
Schicht zwischen zwei biokompatiblen Schichten eingebettet wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfassen die Stegansatzschicht und die Stegaufbauschicht
eine Nickel-Titan-Legierung. Eine Nickel-Titan-Legierung bzw. allgemein
ein Formgedächtnismaterial eignet sich besonders zur Herstellung
von medizinischen Funktionselementen, die selbstexpandierende Eigenschaften
aufweisen. Überdies sind Nickel-Titan-Legierungen biokompatibel.
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Die
Stegansatzschicht kann vor dem Ätzen mit einer fotoaktiven
Schicht versehen werden, die einem lithografischen Prozess unterzogen
wird und eine Ätzmaske in Form der herzustellenden Gitterstruktur
bildet. Die Strukturierung der Stegansatzschicht und die daraus
resultierende Herstellung der Gitterstruktur werden auf diese Weise
erleichtert und beschleunigt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Darin zeigen
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1 Einen
Längsschnitt durch einen Stent im implantierten Zustand;
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2a, 2b einen
Ausschnitt einer Gitterstruktur eines Stents gemäß dem
Stand der Technik;
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3 einen
Teilquerschnitt durch die Gitterstruktur eines Stents bei der Herstellung
in einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik;
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4 bis 6 jeweils
einen Teilquerschnitt durch die Gitterstruktur eines Stents in einem
Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
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7 bis 10 jeweils
einen Querschnitt durch einen Steg eines Stents bei der Herstellung nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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Die 4 bis 6 zeigen
ausgewählte Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Das Verfahren basiert darauf, eine Stegansatzschicht 2a mit
einer relativ kleinen Schichtdicke auf eine Substratschicht 3 aufzubringen,
wobei die Stegansatzschicht 2a das die herzustellenden
Stege 2 der Gitterstruktur 1 bildende Material
aufweist. Die Stegansatzschicht 2a wird vorzugsweise durch
ein physikalisches Abscheideverfahren, insbesondere durch Sputtern,
auf die Substratschicht 3 aufgebracht. Die Strukturierung
der Stegansatzschicht 2a erfolgt durch eine Ätzmaske,
die durch eine fotoaktive Schicht 4 gebildet ist. Dabei
wird die fotoaktive Schicht 4 bzw. eine Fotolackschicht
auf die Stegansatzschicht 2a aufgebracht und durch einen
fotolithografischen Prozess, beispielsweise eine entsprechende Belichtung,
strukturiert.
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In
einem weiteren, nicht dargestellten Verfahrensschritt, wird die
Stegansatzschicht 2a nass-chemisch geätzt, wobei
die zwischen der strukturierten fotoaktiven Schicht 4 gelegenen
Bereiche der Stegansatzschicht 2a entfernt werden. Durch
die relativ kleine Schichtdicke der Stegansatzschicht 2a wird
erreicht, dass der Grad der Unterätzung der fotoaktiven
Schicht 4 durch den nass-chemischen Ätzprozess
vernachlässigbar klein ist. Dazu weist die Stegansatzschicht 2a vorzugsweise
eine Schichtdicke zwischen 0,025 μm und 5 μm,
insbesondere zwischen 0,05 μm und 4,5 μm, insbesondere
zwischen 0,1 μm und 4 μm, insbesondere zwischen
0,25 μm und 3 μm, insbesondere zwischen 0,5 μm
und 2,5 μm, insbesondere zwischen 0,8 μm und 1,5 μm,
auf. Überdies werden, wie in 9 dargestellt,
die seitlich geätzten Bereiche der Stegansatzschicht 2a in
einem späteren Verfahrensschritt durch die Stegaufbauschicht 2b ergänzt
bzw. aufgefüllt, so dass die hergestellte Gitterstruktur 1 Stege 2 mit
einer hohen Kantengenauigkeit aufweist.
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Nach
der Strukturierung der Stegansatzschicht 2a wird in einem
weiteren nass-chemischen Ätzprozess die Substratschicht 3 in
den zuvor anhand der Ätzmaske freigelegten Bereichen geätzt. Dabei
erfolgt ein Unterätzen der Stegansatzschicht 2a,
wodurch sich Stützrippen 3b der Substratschicht 3 bilden,
die die Stegansatzschicht 2a und die fotoaktive Schicht 4 tragen.
Zwischen den Stützrippen 3b werden durch den Ätzprozess
Fangbecken 3a ausgebildet.
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Um
eine ausreichend stabile freitragende Gitterstruktur 1 zu
erhalten, ist eine Erhöhung der Stegdicke über
die Schichtdicke der Stegansatzschicht 2a hinaus erforderlich.
Dazu wird in einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 6 nach
Entfernen der fotoaktiven Schicht 4 eine Stegaufbauschicht 2b auf
der Stegansatzschicht 2a bzw. der Substratschicht 3 abgeschieden.
Vorzugsweise erfolgt das Auftragen der Stegauf bauschicht 2b durch
einen Sputterprozess. Die Stegaufbauschicht 2b umfasst dabei
das gleiche Material wie die Stegansatzschicht 2a. Vorzugsweise
umfassen die Stegansatzschicht 2a und die Stegaufbauschicht 2b eine
Nickel-Titan-Legierung, die die Stege 2 der herzustellenden Gitterstruktur
bildet. Die Schichtdicke der Stegaufbauschicht 2b ist signifikant
größer als die Schichtdicke der Stegansatzschicht 2a.
Insbesondere weist die Stegaufbauschicht 2b vorzugsweise
eine Schichtdicke auf, die wenigstens 5 μm, insbesondere wenigstens
8 μm, insbesondere wenigstens 10 μm, insbesondere
wenigstens 12 μm, insbesondere wenigstens 20 μm,
insbesondere wenigstens 30 μm, insbesondere wenigstens
35 μm, insbesondere wenigstens 40 μm, insbesondere
wenigstens 45 μm, insbesondere wenigstens 50 μm,
beträgt.
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Beim
Aufbringen der Stegaufbauschicht 2b wird ein Teil des Schichtmaterials
als Ausschussmaterial 2c im Fangbecken 3a der
Substratschicht 3 abgelegt. Das Ausschussmaterial 3c trägt
also nicht zum Aufbau der Gitterstruktur bei.
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Das
Fangbecken 3a weist dabei vorzugsweise eine Tiefe bzw. Ätztiefe
auf, die kleiner als die Stegdicke ist, die sich aus der Summe der
Schichtdicken der Stegaufbauschicht 2b und der Stegansatzschicht 2a ergibt.
Das Verhältnis zwischen der Ätziefe des Fangbeckens 3a und
der Schichtdicke der Stegaufbauschicht 2b kann vorzugsweise
weniger als 1:1, insbesondere weniger als 1:2, insbesondere weniger
als 1:4, insbesondere wenigere als 1:10, betragen. Beispielsweise
beträgt die Ätztiefe 5 μm, wobei die
Schichtdicke der Stegaufbauschicht 2b 50 μm beträgt.
Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn das Verhältnis
zwischen Ätztiefe und Stegdicke derart angepasst ist, dass
beim Unterätzen der Stegansatzschicht 2a eine
ausreichend breite Stützrippe 3b zur Stützung
der Stegansatzschicht 2a bereitgestellt wird.
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Dadurch
ist es möglich, die Unterätzung bzw. seitliche Ätzung
des Fangbeckens 3a zu reduzieren. Das Verhältnis
zwischen der Tiefenätzung und der seitlichen Ätzung
beträgt aus physikalischen Gründen im Allgemeinen
1:1. Bei einer Stegbreite von 15 μm und einer Ätztiefe
von 5 μm erfolgt daher eine seitliche Ätzung von
5 μm. Die Substratschicht 3 bildet dabei eine
Stützrippe 3b mit einer Restbreite von 5 μm,
die die Stegansatzschicht 2a während des weiteren
Auftragens der Stegaufbauschicht 2b stützt.
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Wenn
die Ätztiefe kleiner als die Schichtdicke der Stegaufbauschicht 2b bzw.
des Ausschussmaterials 2c ist, bildet des Ausschussmaterials 2c mit der
Stegaufbauschicht 2b einen Überlappungsbereich
(6), der vorteilhafterweise eine zusätzliche, insbesondere
seitliche, Abstützung für die Stegansatzschicht 2a bildet.
Da sich das Ausschussmaterial 2c an den senkrechten Wänden
der Stegaufbauschicht 2b schlecht anlagert, ist das Ausschussmaterial 2c in
einem späteren Verfahrensschritt leicht von der Gitterstruktur
bzw. dem Steg 2, insbesondere der Stegansatzschicht 2a und
der Stegaufbauschicht 2b, trennbar.
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Der
Zusammenhang zwischen Breite der Stützrippe 3b und Ätztiefe
des Fangbeckens 3a ist in 7 illustriert.
Darin ist zu erkennen, dass sich der nass-chemische Ätzprozess
im Wesentlichen radial ausbreitet. Das bedeutet, dass aus der Substratschicht 3 in
alle Ausbreitungsrichtungen im gleichen Maße Material entfernt
wird. Die Ätztiefe bzw. die Tiefe des Fangbeckens 3a entspricht
somit der Tiefe der seitlichen Unterätzung der Stegansatzschicht 2a.
Um die Stegbreite der herzustellenden Gitterstruktur 1 möglichst
klein zu halten und gleichzeitig eine entsprechende Breite der Stützrippe 3b vorzusehen,
so dass die Stegansatzschicht 2a ausreichend gestützt ist,
sind die vorgenannten Verhältnisse daher besonders vorteilhaft.
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8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wobei auf die Stegaufbauschicht 2b, die eine
signifikant größere Schichtdicke aufweist als
die Stegansatzschicht 2a, zwei weitere Stegaufbauschichten
aufgebracht werden. Dabei können die Stegaufbauschichten
von der Stegaufbauschicht 2b bzw. Stegansatzschicht 2a verschiedene
Materialien umfassen. Die weiteren Stegaufbauschichten können
beispielsweise eine röntgensichtbare Schicht 2d umfassen,
die zwischen der ersten Stegaufbauschicht 2b und einer
Deckschicht 2e angeordnet ist. Die röntgensichtbare Schicht 2d umfasst
vorzugweise Tantal oder ein anderes röntgensichtbares Material,
beispielsweise Niob, Platin, Gold oder Legierungen mit derartigen
Materialien. Dabei kann die Deckschicht 2e das gleiche Material
aufweisen, wie die Stegaufbauschicht 2b bzw. die Stegansatzschicht 2a.
Die Schichtdicken der einzelnen Stegaufbauschichten können
variieren. Insbesondere kann die röntgensichtbare Schicht 2d eine
signifikant kleinere Schichtdicke aufweisen wie die Stegaufbauschicht 2b und
die Deckschicht 2e.
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Es
ist auch möglich, dass die weiteren Stegaufbauschichten
teilweise bioabsorbierbare Materialien umfassen. Beispielsweise
können eine oder mehrere weitere Stegaufbauschichten Magnesium, Eisen
oder Legierungen mit Magnesium und/oder Eisen umfassen. Die Stege 2 können
also aus mehreren Stegaufbauschichten 2b bzw. aus einem Schichtverbund
gebildet sein, der Schichten aus röntgensichtbaren und/oder
bioabsorbierbaren Materialien und/oder Formgedächtnismaterialien
umfasst. Die Stegansatzschicht 2a kann ebenfalls ein röntgensichtbares
oder bioabsorbierbares Material umfassen. Es ist also möglich,
dass beispielsweise die Stegansatzschicht 2a und/oder die
Deckschicht 2e jeweils ein bioabsorbierbares Material aufweisen,
so dass die Wandstärke der Stege 2 nach der Implantation
im zeitlichen Verlauf abnimmt. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Stents weisen dadurch hinsichtlich der Strömungsverhältnisse
im Blutgefäß verbesserte Eigenschaften auf.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel, das in 10 dargestellt
ist, möglich, die Innen- und Außenflächen
der Stege 2 zu profilieren bzw. strukturieren. Dabei bewirkt
das gleichmäßige Auftragen der Stegansatzschicht 2a bzw.
Stegaufbauschicht 2b durch das Sputterverfahren bzw. durch
allgemein das physikalische Abscheideverfahren, dass in die Substratschicht 3 eingebrachte
Strukturen auf die Oberfläche der Stegansatzschicht 2a und
anschließend auf die Stegaufbauschicht 2b übertragen
werden. Vorzugsweise werden Wellenprofile, Vorsprünge 6a oder
Hohlräume 6b in die Substratschicht 3 eingebracht,
die korrespondierend in der Oberfläche der Stegaufbauschicht 2b erscheinen.
Das Profilieren bzw. Strukturieren der Substratschicht 3 kann
durch einen Ätzprozess, insbesondere einen nass-chemischen Ätzprozess,
oder ein anderes Materialabtragendes Verfahren, beispielsweise durch
einen Laser, erfolgen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 weist
die Unterseite des gebildeten Stegs 2, also die Unterseite
der Stegansatzschicht 2a, ein Profil mit Vorsprüngen 6a auf,
das sich insbesondere durch eine verbesserte Endothelialisierung
auszeichnet. Das bedeutet, dass bei Verwendung der hergestellten
Gitterstruktur 1 als Stent die Strömungsverhältnisse
des Blutes auf dieser Seite der Stege 2, insbesondere der
Innenseite der Gitterstruktur 1, verbessert sind und somit
ein Anhaften von Endothelzellen begünstigen. Die korrespondierend
zu den Vorsprüngen 6a an der Unterseite des Stegs 2 gebildeten Hohlräume 6b an
der Oberseite des Stegs 2 können beispielsweise
als Medikamentendepot genutzt werden. Andere Profilierungen bzw.
Strukturierungen der Stege 2 sind möglich. Beispielsweise
können Hohlräume 6b und Vorsprünge 6a alternierend
auf beiden Seiten der Stege 2 vorgesehen sein.
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Die
Erfindung eignet sich allgemein zur Herstellung von medizinischen
Funktionselementen, insbesondere Stents, Clot Retrievern, (Blut-)Filtern
und Implantaten. Vorteil haft bei der Herstellung derartiger Mikrosysteme
für die Medizintechnik mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist die hohe Kantengenauigkeit bei kleinen Stegbreiten.
Dieser Vorteil kommt beispielsweise auch bei der Herstellung von
Elektroden bzw. Mikroelektroden zum Tragen, die insbesondere implantierbar
sein können.
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- 1,
1'
- Gitterstruktur
- 2,
2'
- Steg
- 2''
- Stegschicht
- 3,
3'
- Substratschicht
- 4,
4'
- fotoaktive
Schicht
- 2a
- Stegansatzschicht
- 2b
- Stegaufbauschicht
- 2d
- röntgensichtbare
Schicht
- 2e
- Deckschicht
- 3a
- Fangbecken
- 3b
- Stützrippe
- 3c
- Ausschussmaterial
- 5
- Blutgefäß
- 5a
- erster
Gefäßabschnitt
- 5b
- zweiter
Gefäßabschnitt
- 6a
- Vorsprung
- 6b
- Hohlraum
Rautenwinkel im Ruhezustand
- α
- Rautenwinkel
im Ruhezustand
- β
- Rautenwinkel
im gestreckten Zustand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008000467
A1 [0001, 0009, 0011]