DE102012023349A1

DE102012023349A1 - Strukturierte Beschichtung eines Substrats

Info

Publication number: DE102012023349A1
Application number: DE201210023349
Authority: DE
Inventors: Gerhard Franz; Florian Schamberger; Alexandra Kutschera; Samira Seyedi; Dieter Jocham
Original assignee: Universitatsklinikum Schleswig Holstein UKSH; Hochschule Munchen
Current assignee: Universitatsklinikum Schleswig Holstein UKSH; Hochschule Munchen
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: DE102012023349B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial beschrieben. Das Verfahren umfasst Aufbringen einer Reaktionslösung auf das Substrat, aus der das Beschichtungsmaterial mittels einer Abscheidungsreaktion abgeschieden wird, wobei die Abscheidungsreaktion eine Temperaturabhängigkeit aufweist, lokales Erhitzen des Substrats, wobei erhitzte Substratbereiche und nicht erhitzte Substratbereiche ausgebildet werden, und Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung selektiv an den erhitzten Substratbereichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial, ein Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial, eine Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial, sowie eine Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial.
Bei vielen Anwendungen im medizinischen und nichtmedizinischen Bereich ist es notwendig, auf ein Substrat eine strukturierte selektive Beschichtung aufzubringen, also eine Beschichtung, die eine vorgegebene Form und Kontur aufweisen soll. Dabei ist es insbesondere schwierig, derartige strukturierte Beschichtungen auf schlecht zugängliche Substratoberflächen aufzubringen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial zur Verfügung zu stellen, das sich insbesondere auch für eine strukturierte Beschichtung von schlecht zugänglichen Substratoberflächen eignet.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 19, durch eine Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 23, durch eine Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 25 sowie durch eine Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 26 gelöst.
Ein Verfahren entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial. Das Verfahren umfasst das Aufbringen einer Reaktionslösung auf das Substrat, aus der das Beschichtungsmaterial mittels einer Abscheidungsreaktion abgeschieden wird, wobei die Abscheidungsreaktion eine Temperaturabhängigkeit aufweist. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das lokales Erhitzen des Substrats, wobei erhitzte Substratbereiche und nicht erhitzte Substratbereiche ausgebildet werden, und das Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung selektiv an den erhitzten Substratbereichen.
Das Verfahren entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht auf einfache Weise eine strukturierte Beschichtung eines Substrats. Diejenigen Bereiche des Substrats, die mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet werden sollen, werden lokal erhitzt, während die restlichen Bereiche des Substrats nicht erhitzt werden und daher auch nicht beschichtet werden. Dieses Verfahren ermöglicht es, Beschichtungen mit einer gewünschten Form und Struktur auf einem Substrat abzuscheiden, indem die Temperatur der Substratoberfläche geeignet kontrolliert wird. Das Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial hat den Vorteil, dass mit Hilfe einer geeigneten Kontrolle der Oberflächentemperatur auch auf schlecht zugängliche Substratoberflächen eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht werden kann. Beispielsweise können die Innenflächen von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern oder Hohlräumen, die schlecht zugänglich sind, entsprechend dem Verfahren durch geeignete Kontrolle der Oberflächentemperatur mit einer strukturierten selektiven Beschichtung versehen werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird durch das lokale Erhitzen des Substrats und das selektive Abscheiden des Beschichtungsmaterials an den erhitzten Substratbereichen eine gewünschte Strukturierung der Beschichtung erzielt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können das Aufbringen der Reaktionslösung auf das Substrat und das lokale Erhitzen des Substrats in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt eine Abscheiderate, mit der das Beschichtungsmaterial an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden wird, mit steigender Temperatur der erhitzten Substratbereiche zu.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Abscheiderate, mit der das Beschichtungsmaterial an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden wird, über die Temperatur der erhitzten Substratbereiche gesteuert.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird an den nicht erhitzten Substratbereichen kein Beschichtungsmaterial abgeschieden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform werden die erhitzten Substratbereiche auf eine Temperatur im Bereich zwischen 50°C und 100°C erhitzt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um Polyurethan oder Silikon.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels einer Heizvorrichtung durchgeführt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels einer Heizvorrichtung durchgeführt, die dazu ausgelegt ist, das Substrat entsprechend einer gewünschten Strukturierung der Beschichtung zu erhitzen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokalen Erhitzen des Substrats mittels mindestens einem der folgenden durchgeführt: eine elektrische Heizvorrichtung, ein Heizdraht, ein Heizwendel, ein Peltierelement.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels eines Lasers durchgeführt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat bei der Wellenlänge des vom Laser emittierten Laserstrahls keine oder nur eine geringfügige Absorption aufweist.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat von der der Reaktionslösung abgewandten Seite aus mit einem vom Laser emittierten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei der Laserstrahl durch das Substrat nicht oder nur geringfügig absorbiert wird.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat von der der Reaktionslösung abgewandten Seite aus mit einem vom Laser emittierten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei der Laserstrahl durch das Substrat nicht oder nur geringfügig absorbiert wird und das Substrat im Wesentlichen ungehindert durchdringt, bevor er die der Reaktionslösung zugewandte Oberfläche des Substrats lokal erhitzt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das lokale Erhitzen des Substrats mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat von der der Reaktionslösung abgewandten Seite aus mit einem vom Laser emittierten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei der Laserstrahl durch das Substrat nicht oder nur geringfügig absorbiert wird und das Substrat im Wesentlichen ungehindert durchdringt, wobei die Reaktionslösung eine hohe Absorption für den vom Laser emittierten Laserstrahl aufweist.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Hohlkörpers, eines Hohlraums, eines Schlauchs oder eines Rohrs verwendet. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Hohlkörper, der Hohlraum, der Schlauch oder das Rohr entsprechend einer gewünschten Strukturierung der Beschichtung von außen lokal erhitzt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Einfüllen der Reaktionslösung in den Hohlkörper, den Hohlraum, den Schlauch oder das Rohr, das lokale Erhitzen des Substrats, wobei erhitzte Substratbereiche und nicht erhitzte Substratbereiche ausgebildet werden, das Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung selektiv an den erhitzten Substratbereichen, und das Ausleiten der Reaktionslösung aus dem Hohlkörper, dem Hohlraum, dem Schlauch oder dem Rohr.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs verwendet, und die Reaktionslösung wird während der Abscheidungsreaktion durch den Schlauch oder das Rohr hindurch gepumpt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Beschichtungsmaterial mindestens eines von folgenden: eine mikrobiologisch wirksame Substanz, eine antibakteriell wirksame Substanz, ein Antibiotikum, ein Immunsuppressivum, ein Fungizid, elementares Silber, Rapamycin, Molybdäntrioxid.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um elementares Silber. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Reaktionslösung um ein Tollensreagenz. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Folge einer Tollensreaktion elementares Silber an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Reaktionslösung um eine Silbernitrat-Lösung. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Folge einer Tollensreaktion aus der Silbernitrat-Lösung elementares Silber an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Aufbringen einer semipermeablen Deckschicht auf das Substrat und die beschichteten Substratbereiche.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren dazu verwendet, eine Innenseite eines Katheters, einer Ureterschiene oder einer Kunstblase strukturiert selektiv zu beschichten.
Ein Katheter entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Innenfläche auf, auf die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Ein Katheter entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Innenfläche mit einer strukturierten selektiven Beschichtung auf, wobei die strukturierte selektive Beschichtung erzeugt ist durch Einleiten von Reaktionslösung in den Katheter, lokales Erhitzen der zu beschichtenden Bereiche der Innenfläche, und Abscheiden von Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung selektiv an den erhitzten Bereichen der Innenfläche des Katheters.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Katheter eine semipermeable Deckschicht auf, die auf die Innenfläche des Katheters und die beschichteten Bereiche aufgebracht ist.
Eine Ureterschiene entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Innenfläche auf, auf die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Eine Kunstblase entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Innenfläche auf, auf die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Ein weiteres Verfahren entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial. Das Verfahren umfasst das abwechselnde Einleiten von Reaktionslösung und von Trennmedium in den Schlauch oder das Rohr, wobei sich in dem Schlauch oder dem Rohr eine Abfolge von Reaktionslösungsvolumina und Trennvolumina ausbildet. Außerdem umfasst das Verfahren das Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung mittels einer Abscheidungsreaktion an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs oder des Rohrs, die mit den Reaktionslösungsvolumina in Kontakt stehen, wobei an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs oder des Rohrs, die mit den Trennvolumina in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abgeschieden wird.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Trennmedium um eines von folgenden: Luft, ein Inertgas, Stickstoff, Argon, eine inerte Flüssigkeit, hydrophober Kohlenwasserstoff, hydrophobes organisches oder anorganisches Lösungsmittel, Öl, Quecksilber.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Grenzflächen zwischen den Trennvolumina und den Reaktionslösungsvolumina als definierte Grenzflächen ausgebildet, an denen sich das Trennmedium und die Reaktionslösung nicht bzw. nur geringfügig vermischen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren dazu verwendet, eine Innenseite eines Katheters oder einer Ureterschiene strukturiert selektiv zu beschichten.
Ein Katheter entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Innenfläche auf, auf die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Eine Ureterschiene entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Innenfläche auf, auf die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Eine Vorrichtung entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial. Die Vorrichtung umfasst eine Heizvorrichtung, die das zu beschichtende Substrat an den zu beschichtenden Substratbereichen lokal aufheizt, wobei erhitzte Substratbereiche und nicht erhitzte Substratbereiche ausgebildet werden, sowie eine Vorrichtung zum Zuführen einer Reaktionslösung, wobei an den erhitzten Substratbereichen des Substrats Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung abgeschieden wird.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Hohlkörpers, eines Hohlraums, eines Schlauchs oder eines Rohrs ausgebildet. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Heizvorrichtung zum lokalen Erhitzen des Substrats an einer Außenseite des Hohlkörpers, des Hohlraums, des Schlauchs oder des Rohrs angeordnet.
Eine weitere Vorrichtung entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial. Die Vorrichtung umfasst eine Ventilanordnung zum abwechselnden Einleiten von Reaktionslösung und von Trennmedium in den Schlauch oder das Rohr, wobei sich in dem Schlauch oder Rohr eine Abfolge von Reaktionslösungsvolumina und Trennvolumina ausbildet. Die Vorrichtung ist dazu ausgelegt, dass sich an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs oder des Rohrs, die mit den Reaktionslösungsvolumina in Kontakt stehen, Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung abscheidet, wobei sich an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs oder des Rohrs, die mit den Trennvolumina in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abscheidet.
Ein weiteres Verfahren entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial. Das Verfahren umfasst das Herstellen einer Emulsion aus einem Trennmedium und einer Reaktionslösung, wobei feinverteilte Tröpfchen der Reaktionslösung in dem Trennmedium emulgiert sind. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Aufbringen der Emulsion auf das Substrat, das Erhitzen des Substrats und der darauf aufgebrachten Emulsion, und das Abscheiden von Beschichtungsmaterial an den Bereichen des Substrats, die mit den Tröpfchen der Reaktionslösung in Kontakt stehen, wohingegen an den Bereichen des Substrats, die mit dem Trennmedium in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abgeschieden wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:
1A, 1B die Abscheidung von Beschichtungsmaterial auf lokal erhitzten Bereichen eines Trägersubstrats;
2 die Abscheidung von Beschichtungsmaterial auf denjenigen Oberflächenbereichen eines Trägersubstrats, die mittels eines Lasers lokal erhitzt wurden;
3 die Aufheizung der zu beschichtenden Bereiche mittels Laser durch ein für den Laserstrahl transparentes Trägersubstrat hindurch;
4 eine Darstellung der Tollensreaktion;
5 ein Trägersubstrat mit silberbeschichteten Bereichen;
6 ein Trägersubstrat mit silberbeschichteten Bereichen und einer zusätzlichen Deckschicht aus Polyparylen;
7A, 7B die strukturierte Beschichtung der Innenfläche eines Schlauchs oder Katheters mit Silber unter Verwendung eines Heizdrahts;
8 die strukturierte Beschichtung der Innenfläche eines Schlauchs oder Katheters mit Silber unter Verwendung eines Lasers;
9 die strukturierte Beschichtung der Innenfläche einer Kunstblase mit Silber;
10A, 10B ein alternatives Verfahren zur strukturierten Beschichtung der Innenfläche eines Schlauchs oder eines Katheters;
11 eine Vorrichtung zur strukturierten Beschichtung der Innenfläche eines Schlauchs oder Katheters; und
12A, 12B ein weiteres Verfahren zur strukturierten Beschichtung eines Substrats, bei dem eine Emulsion aus Reaktionslösung und inerter Flüssigkeit verwendet wird.
Es sind eine Vielzahl von Abscheidungsreaktionen bekannt, bei denen Material aus einer Reaktionslösung heraus auf einem Substrat abgeschieden wird. Derartige Abscheidungs- bzw. Fällungsreaktionen werden einerseits oft als Nachweisreaktion für bestimmte chemische Substanzen verwendet. Andererseits eignen sich derartige Abscheidungsreaktionen auch dazu, um auf einem Trägersubstrat in definierter Weise Material abzuscheiden und so eine definierte Beschichtung auf das Trägersubstrat aufzubringen. Durch die Abscheidung des Materials aus einer Reaktionslösung wird eine gleichmäßige Beschichtung auf dem Trägersubstrat erzeugt.
In der Regel nimmt die Abscheidung von Material aus einer Reaktionslösung mit steigender Temperatur zu. Mit steigender Temperatur erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit und damit auch die Abscheiderate. Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird diese Temperaturabhängigkeit der Abscheidungsreaktion dazu genutzt, um selektiv an aufgeheizten Stellen des Substrats Material abzuscheiden, wohingegen die nicht aufgeheizten Bereiche des Substrats nicht beschichtet werden. Auf diese Weise kann die Temperaturabhängigkeit der Abscheidungsreaktion dazu genutzt werden, um selektiv Material aus der Reaktionslösung an bestimmten gewünschten Bereichen des Substrats abzuscheiden. Auf diese Weise ist es möglich, bestimmte vordefinierte Strukturen und Formen auf das Substratmaterial aufzubringen.
Das Prinzip der selektiven Abscheidung ist in den 1A und 1B veranschaulicht. In 1A ist ein Trägersubstrat 100 gezeigt, das innerhalb eines Reaktionsbehälters 101 angeordnet ist. Der Reaktionsbehälter 101 ist mit einer Reaktionslösung 102 gefüllt, die die Oberfläche des Trägersubstrats 100 bedeckt. Unterhalb des Trägersubstrats 100 sind Heizelemente 103, 104 vorgesehen, die das Trägersubstrat 100 an den darüber befindlichen Bereichen 105, 106 lokal aufheizen. Bei den Heizelementen 103, 104 kann es sich beispielsweise um elektrisch betriebene Heizelemente handeln. Alternativ dazu kann es sich bei den Heizelementen 103, 104 um Peltierelemente handeln, die so angeordnet sind, dass die hitzeabgebende Seite eines Peltierelements dem Trägersubstrat 100 zugewandt ist. Eine weitere Möglichkeit ist, anstelle der Heizelemente 103, 104 Wärmefinger vorzusehen, die mit einer Wärmequelle in thermischem Kontakt stehen. Derartige Wärmefinger sind ebenfalls in der Lage, die Bereiche 105, 106 an der Oberfläche des Trägersubstrats 100 lokal aufzuheizen.
Die Bereiche 105, 106 an der Oberfläche des Substrats 100 werden vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen ca. 50°C und 100°C aufgeheizt. Als Folge davon wird an den erhitzten Bereichen 105, 106 Material aus der Reaktionslösung 102 abgeschieden, während an den nicht erhitzten Bereichen 107, 108, 109 kein Material aus der Reaktionslösung 102 abgeschieden wird. An den nicht erhitzten Bereichen 107, 108, 109 bildet sich daher keine Beschichtung auf dem Trägersubstrat 100 aus.
In 1B ist das Ergebnis des Abscheidungsprozesses dargestellt. 1B zeigt das Trägersubstrat 100 sowie den Reaktionsbehälter 101 und die darin enthaltene Reaktionslösung 102 nach dem Abscheidungsprozess. Es ist zu erkennen, dass sich an den Stellen des Trägersubstrats 100, die durch die Heizelemente 103, 104 lokal erhitzt wurden, jeweils Beschichtungen 110, 111 ausgebildet haben. Die Dicke der Beschichtungen 110, 111 hängt dabei sowohl von der Dauer des Beschichtungsvorgangs als auch von der Temperatur der erhitzten Bereiche ab. Dagegen hat sich an den Stellen 107, 108, 109 des Trägersubstrats keine Beschichtung ausgebildet. Insofern kann durch eine lokale Variation der Temperatur an der Oberfläche des Trägersubstrats 100 die Form der beschichteten Bereiche 110, 111 vorgegeben werden, um auf diese Weise eine gewünschte Strukturierung der Beschichtung zu erreichen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die lokale Erhitzung des Substrats auch mit Hilfe eines leistungsstarken Lasers bewirkt werden. In 2 ist gezeigt, wie ein Trägersubstrat unter Verwendung eines Lasers selektiv beschichtet wird. Wie in 2 zu erkennen ist, befindet sich das Trägersubstrat 200 in einem Reaktionsbehälter 201, der mit Reaktionslösung 202 gefüllt ist, wobei die Oberfläche des Trägersubstrats 200 vollständig von der Reaktionslösung 202 bedeckt ist. Mittels einer Abscheidungsreaktion kann Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung 202 auf der Oberfläche des Trägersubstrats 200 abgeschieden werden, wobei die Abscheidungsrate in hohem Maß temperaturabhängig ist. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform wird ein leistungsstarker Laser 203 zur lokalen Erhitzung der Oberfläche des Trägersubstrats 200 eingesetzt.
Wenn der Laserstrahl 204 beispielsweise den Bereich 205 der Oberfläche bestrahlt, dann wird dabei der Bereich 205 der Oberfläche und die unmittelbar darüber befindliche Reaktionslösung aufgeheizt. In dem lokal erhitzten Bereich der Oberfläche wird Material aus der Reaktionslösung 202 auf der Oberfläche des Trägersubstrats 200 abgeschieden. Insofern bildet sich in den Bereichen der Oberfläche, die vom Laserstrahl 204 aufgeheizt werden, eine Beschichtung 206 auf dem Trägersubstrat 200 aus. Dagegen weist der umgebende Bereich 207, der nicht durch den Laserstrahl 204 erhitzt wird, keine Beschichtung auf. Die Dicke der Beschichtung kann dabei durch Variieren der Bestrahlungsdauer und der Intensität des Laserstrahls 204 vorgegeben werden.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die zu beschichtenden Bereiche des Trägersubstrats mittels eines Lasers durch das Trägersubstrat hindurch aufgeheizt werden. Das Trägersubstrat 300 befindet sich in einem Reaktionsbehälter 301, der mit einer Reaktionslösung 302 gefüllt ist. Die Oberfläche des Trägersubstrats 300 ist vollständig von der Reaktionslösung 302 bedeckt. Mittels einer Abscheidungsreaktion kann Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung 302 auf der Oberfläche des Trägersubstrats 300 abgeschieden werden, wobei die Abscheidungsrate in hohem Maß temperaturabhängig ist.
Das Aufheizen der zu beschichtenden Bereiche auf der Oberfläche des Trägersubstrats 300 erfolgt mittels eines Laserstrahls 303, der von einem leistungsstarken Laser 304 emittiert wird. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform durchstrahlt der Laserstrahl 303 das Trägersubstrat 300 von der Unterseite des Trägersubstrats 300 aus. Die Wellenlänge des Laserstrahls 303 ist so auf das Trägersubstrat 300 abgestimmt, dass das Trägersubstrat 300 für den Laserstrahl 303 transparent erscheint. Daher durchdringt der Laserstrahl 303 das Trägersubstrat 300 ohne nennenswerte Absorption.
Um eine optimale Aufheizung der zu bestrahlenden Bereiche an der Oberfläche des Trägersubstrats 300 zu erzielen, sollte der Laserstahl 303 an einem Absorptionsbereich 305 an der Oberfläche des Trägersubstrats 300 weitgehend absorbiert werden. Die Leistung des Lasers sollte also unmittelbar an derjenigen Oberfläche des Trägersubstrats 300 abgegeben werden, die mit der Reaktionslösung 302 in Kontakt steht. Ein derartiges Absorptionsverhalten wird dann erreicht, wenn der Laserstrahl 303 beim Übergang vom Trägersubstrat 300 in die Reaktionsflüssigkeit 302 absorbiert wird, wenn also die Reaktionsflüssigkeit 302 für den Laserstrahl 303 intransparent ist. Zur Erzielung eines derartigen Absorptionsverhaltens der Reaktionslösung können der Reaktionslösung beispielsweise Zusatzstoffe oder Farbstoffe zugesetzt werden, die den vom Laser 304 emittierten Laserstrahl 303 absorbieren. Dadurch wird erreicht, dass der Laserstrahl 303 am Absorptionsbereich 305 an der Oberfläche des Trägersubstrats 300 weitgehend absorbiert wird.
Auf diese Weise werden die vom Laserstrahl 303 bestrahlten Bereiche der Oberfläche des Trägersubstrats 300 lokal erhitzt. An den erhitzten Bereichen der Oberfläche wird Material aus der Reaktionslösung 302 abgeschieden, und es bildet sich eine Beschichtung 306 aus. Dagegen wird an den nicht vom Laserstrahl 303 bestrahlten Bereichen 307 der Oberfläche kein Material aus der Reaktionslösung 302 abgeschieden.
Eine bekannte Abscheidungsreaktion bzw. Fällungsreaktion ist die sogenannte Tollensprobe, die nach dem Agrikulturchemiker Bernhard Tollens benannt ist. Die Tollensprobe wird als Nachweisreaktion für das Vorhandensein von Aldehyden bzw. reduzierenden funktionellen Gruppen eingesetzt. Bei Vorhandensein von Aldehyden bzw. reduzierenden funktionellen Gruppen in einer Lösung kommt es zu einer Ausfällung von elementarem Silber. Durch den Niederschlag von elementarem Silber verfärbt sich die Lösung schwarz. Darüber hinaus scheidet sich an der Innenwand des jeweiligen Reaktionsgefäßes Silber ab und bildet einen spiegelnden Belag, weshalb die Tollensprobe auch unter dem Namen Silberspiegelprobe bekannt ist.
Bei der Tollensprobe wird als Nachweisreagenz eine Silbernitratlösung verwendet, zu der konzentrierte Ammoniaklösung hinzugegeben wurde. Insbesondere wird zu der Silbernitratlösung so viel konzentrierte Ammoniaklösung hinzugegeben, bis der entstehende braune Niederschlag von Silber(I)-Oxid (Ag₂O) in den löslichen Diamminsilber(I)-Komplex [Ag(NH₃)₂]⁺ übergeht. Die so erzeugte ammoniakalische Silbernitratlösung dient dann als sogenanntes Tollensreagenz für die Tollensprobe.
Zur Durchführung der Tollensprobe wird zu einer wässrigen Lösung der zu testenden Substanz eine gewisse Menge an Tollensreagenz zugegeben, und anschließend wird die Lösung im Wasserbad für mehrere Minuten auf ca. 70°C erhitzt. Wenn sich in der zu testenden wässrigen Lösung Aldehyde oder andere reduzierende funktionellen Gruppen befinden, dann kommt es zu einem Niederschlag von elementarem Silber und es bildet sich ein Silberspiegel im jeweiligen Reaktionsgefäß aus. Wenn dagegen kein Niederschlag von Silber auftritt, dann befanden sich auch keine Aldehyde bzw. reduzierende funktionelle Gruppen in der zu testenden Lösung.
In 4 ist die Reaktionsgleichung der Tollensprobe gezeigt. Dabei wurde als Beispiel für ein nachzuweisendes Aldehyd bzw. eine nachzuweisende reduzierende funktionelle Gruppe das Molekül Ethanal bzw. Acetaldehyd gewählt. Anhand von 4 ist zu erkennen, dass das nachzuweisende Ethanal bzw. Acetaldehyd mit zwei Hydroxid-Ionen und zwei Diamminsilber(I)-Komplexen [Ag(NH₃)₂]⁺ zu Essigsäure, zwei Molekülen elementarem Silber, einem Molekül Wasser und vier Molekülen Ammoniak reagiert. Aus dieser Reaktionsgleichung ist zu erkennen, dass das nachzuweisende Ethanal bzw. Acetaldehyd zu Essigsäure oxidiert wird. Genauer gesagt wird die reduzierende Aldehydgruppe COH des Acetaldehyds zusammen mit zwei Hydroxid-Ionen, welche im basischen Milieu vorhanden sind, zur Carboxygruppe der Essigsäure und einem Molekül H₂O oxidiert. Parallel dazu wird der Diamminsilber(I)-Komplex zu elementarem Silber reduziert, wobei zusätzlich Ammoniak entsteht. Bei der Tollensprobe handelt es sich somit um eine Redox-Reaktion, bei der Acetaldehyd zu Essigsäure oxidiert und gleichzeitig der Diamminsilber(I)-Komplex aus dem Tollensreagenz reduziert wird, so dass elementares Silber ausfällt.
Im Folgenden sind die Oxidation, die Reduktion sowie die resultierende Gesamtgleichung für die Tollensprobe noch einmal im Überblick dargestellt:
Oxidation:

CH₃-CHO + 2OH^– → CH₃-COOH +2e^– + H₂O

Reduktion:

2[Ag(NH₃)₂]⁺ + 2e^– → 2Ag↓ + 4NH₃

Gesamtgleichung:

CH₃-CHO + 2OH^– + 2[Ag(NH₃)₂]⁺ → CH₃-COOH + 2Ag↓ + H₂O + 4NH₃

Die Tollensprobe eignet sich allgemein zum Nachweis von Aldehydgruppen. Mit der Tollensprobe können auch die Aldehydgruppen von reduzierenden Zuckern wie Glukose oder Laktose nachgewiesen werden. Insofern eignet sich die Tollensprobe auch zum Nachweis von Glukose bzw. Laktose. Obwohl die offenkettige Form (Aldehyd) dieser Zucker in wässriger Lösung nur in sehr geringem Anteil neben den geschlossenen Ringformen (die Aldehydgruppe ist hier als Halbacetal gebunden) vorliegt, läuft die Reaktion dennoch praktisch vollständig ab, da die offenkettige Form über ein chemisches Gleichgewicht aus den Ringformen nachgebildet wird.
Die Tollensprobe ist in erster Linie als Nachweis für Aldehyde, Glukose, Laktose bzw. ganz allgemein reduzierende funktionelle Gruppen bekannt. Allerdings kann die Tollensreaktion auch zur gezielten Beschichtung einer Oberfläche mit Silber herangezogen werden.
Gemäß von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Tollensreaktion insbesondere dazu verwendet werden, um ein Substrat an ausgewählten Stellen selektiv mit Silber zu beschichten. Als Reaktionslösung wird ein Tollensreagenz verwendet, das mit Glukose, Laktose oder einem Aldehyd versetzt wurde. Die Reaktionslösung wird auf das Trägersubstrat aufgebracht, und die zu beschichtenden Substratbereiche werden lokal erhitzt. An den lokal erhitzten Bereichen kommt es zur Abscheidung von Silber, während an den nicht erhitzten Bereichen kein Silber abgeschieden wird.
Das Ergebnis einer derartigen selektiven Beschichtung mit Silber ist in 5 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass auf dem Trägersubstrat 500 silberbeschichtete Bereiche 501 sowie freie Bereiche 502 ausgebildet wurden. Die silberbeschichteten Bereiche 501 haben sich an denjenigen Stellen des Trägersubstrats 500 ausgebildet, an denen das Trägersubstrat 500 lokal erhitzt wurde. An den freien Bereichen 502 wurde das Trägersubstrat 500 nicht erhitzt, und daher konnte sich an diesen freien Bereichen 502 auch kein Silber abscheiden.
Beschichtungen mit elementarem Silber haben unter anderem im Bereich der Medizintechnik eine gewisse Bedeutung, weil das Silber eine mikrobiologische Wirksamkeit besitzt und der Ansiedlung von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen Mikroorganismen entgegenwirkt. Allerdings ist es bei einigen medizinischen Anwendungen nicht erwünscht, dass sich die Silberbeschichtung in unmittelbarem Kontakt mit dem Körpergewebe befindet. Durch den direkten Kontakt zum Körpergewebe würde die Silberbeschichtung in vergleichsweise kurzer Zeit aufgebraucht werden, außerdem bestünde die Gefahr, dass sich Silberpartikel ablösen und im Körper Schäden verursachen, beispielsweise ein Blutgefäß verstopfen.
Aus diesen Gründen ist es für manche medizinische Anwendungen vorteilhafter, eine Schichtstruktur der in 6 gezeigten Art zu verwenden, bei der die Silberbeschichtung zusätzlich durch eine körperverträgliche semipermeable Deckschicht abgedeckt wird. Die in 6 gezeigte Schichtstruktur umfasst ein Trägersubstrat 600, dessen Oberfläche selektiv mit Silber beschichtet ist. Die Oberfläche des Trägersubstrats 600 umfasst sowohl silberbeschichtete Bereiche 601 als auch freie Bereiche 602. Darauf ist eine semipermeable Deckschicht 603 aufgebracht, die sowohl die silberbeschichteten Bereiche 601 als auch die freien Bereiche 602 überdeckt. Die silberbeschichteten Bereiche 601 werden ringsum und von oben durch die semipermeable Deckschicht 603 umschlossen. Das Silber, das in den silberbeschichteten Bereichen 601 enthalten ist, kann durch die semipermeable Deckschicht 603 hindurch nach außen diffundieren, wie dies in 6 durch die Pfeile 604 veranschaulicht ist. Durch die semipermeable Deckschicht 603 hindurch wird das Silber über längere Zeiträume hinweg kontinuierlich mit einer vorgegebenen Abgaberate nach außen abgegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Material für die semipermeable Deckschicht Polyparylen verwendet. Polyparylen kann mittels Aufdampfen auf einfache Weise auf die Schichtstruktur aufgebracht werden, ist in hohem Maße spaltgängig und zeichnet sich durch eine hohe Körperverträglichkeit aus. Insofern eignet sich Polyparylen sehr gut als Beschichtungsmaterial für medizinische Anwendungen.
Die Beschichtungsmethode entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei der Beschichtungsmaterial aus einer Reaktionslösung auf den erhitzten Bereichen eines Substrats abgeschieden wird, eignet sich insbesondere für die strukturierte Beschichtung der Innenseite von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen. Viele der gängigen Beschichtungsverfahren wie beispielsweise galvanisches Abscheiden, Aufdampfen, Kathodenzerstäubung bzw. Sputtern etc., welche üblicherweise für die Beschichtung von Substraten eingesetzt werden, sind für die Beschichtung der Innenseite von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen ungeeignet.
Ein gängiges Verfahren zum Beschichten von Substraten ist die galvanische Abscheidung. Für eine galvanische Abscheidung ist ein Stromfluss zwischen zwei Elektroden erforderlich, wobei das zu beschichtende Substrat als eine der beiden Elektroden fungiert. Für eine galvanische Beschichtung ist es deshalb zwingend erforderlich, dass das zu beschichtende Substrat eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist: Schläuche, Rohre, Hohlkörper und Hohlräume aus Kunststoff sind jedoch in der Regel nicht leitfähig. Insbesondere Materialien wie beispielsweise Polyurethan oder Silikon, die im Bereich der Medizintechnik verwendet werden, besitzen keine elektrische Leitfähigkeit. Daher können Schläuche, Rohre, Hohlkörper und Hohlräume aus Kunststoffen wie beispielsweise Polyurethan oder Silikon nicht mittels galvanischer Abscheidung beschichtet werden.
Ein weiteres gängiges Verfahren zum Beschichten von Substraten ist das Aufdampfen. Beim Aufdampfen wird das zu beschichtende Werkstück im Vakuum über einem beheizten Tiegel angebracht, aus dem das Beschichtungsmaterial abdampft. Die Atome bzw. Moleküle in der Dampfphase bewegen sich zwischen Tiegel und Werkstück nahezu geradlinig. Dies bedeutet, dass alle Hindernisse, die sich zwischen Tiegel und Werkstück befinden, beim Beschichtungsprozess zu einer Abschattung führen. Bei der Beschichtung der Innenseite von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen würden sich die zu beschichtenden Oberflächen daher teilweise selbst abschatten, was zu einer ungleichmäßigen und unzureichenden Beschichtung führen würde. Darüber hinaus ist es auch schlecht möglich, den Verdampfertiegel in den Hohlkörper selbst einzubringen, weil die zu beschichtenden Schläuche, Rohre, Hohlkörper und Hohlräume teilweise nur ein sehr geringes Lumen aufweisen, und weil der Verdampfertiegel auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden muss. In der Regel ist das Aufdampfen daher keine geeignete Methode, um die Innenseite von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen zu beschichten.
Ein weiteres gängiges Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung ist die Kathodenzerstäubung, welche auch als Sputtern bezeichnet wird. Beim Sputtern werden im Vakuum durch Ionenbeschuss aus einem Target die Atome bzw. Moleküle des Beschichtungsmaterials herausgeschlagen, die sich dann auf dem zu beschichtenden Werkstück ablagern. Wegen des im Vergleich zum Aufdampfen höheren Prozessdrucks werden die Atome bzw. Moleküle des Beschichtungsmaterials beim Sputtern weiter gestreut. Wenn man das Sputtern zum Beschichten der Innenseite von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen einsetzt, treten jedoch auch hier Abschattungseffekte ähnlich wie beim Aufdampfen auf, wobei sich die zu beschichtenden Oberflächen teilweise selbst abschatten. Im Vergleich zum Aufdampfen werden die Abschattungseffekte zwar etwas verringert, aber nicht gänzlich eliminiert, so dass man ungleichmäßige und unzureichende Beschichtungen erhält. Für die Innenbeschichtung von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen für medizinische und nicht medizinische Anwendungen ist das Sputtern nur bedingt geeignet.
Demgegenüber eignet sich die Abscheidung von Beschichtungsmaterial aus einer Reaktionslösung sehr gut für die Beschichtung der Innenfläche von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen. Hierzu wird die Reaktionslösung in den zu beschichtenden Hohlkörper eingeleitet, und anschließend wird das Beschichtungsmaterial an der Innenseite des jeweiligen Hohlkörpers abgeschieden. Alternativ dazu kann der jeweilige Hohlkörper während des Abscheidungsprozesses auch kontinuierlich von der Reaktionslösung durchströmt werden.
Die Technik des Abscheidens von Beschichtungsmaterial aus einer Reaktionslösung ermöglicht entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine strukturierte selektive Beschichtung der Innenseite von Schläuchen, Rohren, Hohlkörpern und Hohlräumen. Hierzu werden die zu beschichtenden Stellen der Innenseite des Hohlkörpers lokal erhitzt. An den lokal erhitzten Stellen der Innenseite wird Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung abgeschieden, wohingegen die nicht erhitzten Stellen der Innenseite nicht beschichtet werden.
Als Beispiel hierzu ist in 7A ein Abschnitt eines Katheters 700 gezeigt, dessen Innenseite 701 mit einer strukturierten Silberbeschichtung versehen werden soll. Bei dem Katheter 700 kann es sich beispielsweise um einen Harnkatheter handeln. Vorzugsweise besteht der Katheter 700 aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan oder Silikon. Zur Durchführung des Beschichtungsvorgangs wird der Katheter 700 zunächst mit einer geeigneten Reaktionslösung 702 befüllt. Für die Abscheidung von elementarem Silber eignet sich beispielsweise ein Tollensreagenz, also eine ammoniakalische Silbernitratlösung. Dieses Tollensreagenz wird zusätzlich mit einem reduzierenden Zucker (z. B. Glukose oder Laktose), mit einem Aldehyd oder mit einem anderen geeigneten Reduktionsmittel versetzt, damit die Tollensprobe positiv ausfällt und sich bei Erwärmung ein Niederschlag von elementarem Silber ausbilden kann. Die Reaktionslösung 702 wird ins Innere des Katheters 700 eingebracht. Entsprechend einer ersten Ausführungsform wird die Reaktionslösung 702 vor Beginn des Beschichtungsvorgangs ins Innere des Katheters 700 eingebracht und erst nach Beendigung des Beschichtungsvorgangs und nach erfolgter Abkühlung wieder entfernt. Dies hat den Vorteil, dass die Reaktionslösung 702 während des Beschichtungsvorgangs vollständig in Ruhe ist und die Kanten der beschichteten Bereiche scharf konturiert ausgebildet werden. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird das Innere des Katheters 700 kontinuierlich in Richtung der Pfeile 703, 704 mit Reaktionslösung 702 durchspült, so dass für die Abscheidung von Silber ständig frische Reaktionslösung zur Verfügung steht.
Zur lokalen Aufheizung der zu beschichtenden Bereiche ist in 7A ein Heizdraht 705 vorgesehen, der spiralförmig um die Außenseite des Katheters 700 gewickelt ist. Die beiden Enden 706, 707 des Heizdrahts 705 werden mit einer Heizspannung verbunden. Durch den Heizdraht 705 wird ein spiralförmiger Bereich an der Außenseite des Katheters 700 aufgeheizt, und da die Wandung des Katheters 700 relativ dünn ist, breitet sich die abgegebene Hitze zur Innenseite 701 des Katheters 700 hin aus. Auf diese Weise bildet sich an der Innenseite 701 des Katheters ein lokal erhitzter spiralförmiger Bereich aus. An diesem lokal erhitzten spiralförmigen Bereich an der Innenseite 701 des Katheters 700, der vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen etwa 50°C und 90°C aufgeheizt werden sollte, wird nun elementares Silber aus der Reaktionslösung 702 abgeschieden. An den nicht erhitzten Bereichen der Innenseite 701 wird dagegen kein Silber abgeschieden.
Das Ergebnis des Abscheidungsprozesses ist in 7B dargestellt. 7B zeigt den Katheter 700, der an seiner Innenseite 701 einen spiralförmigen silberbeschichteten Bereich 708 aufweist. Das Silber wurde also genau an denjenigen Stellen der Innenseite 701 abgeschieden, die durch den in 7A gezeigten Heizdraht 705 lokal erhitzt wurden. Der spiralförmige silberbeschichtete Bereich 708 kann beispielsweise dazu dienen, kontinuierlich mikrobiologisch wirksame Silberionen ins Innere des Katheters 700 abzugeben, um auf diese Weise die Ansiedlung von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen Mikroorganismen zu verhindern. Optional kann die Innenseite 701 zusammen mit dem spiralförmigen silberbeschichteten Bereich 708 mit einer semipermeablen Deckschicht überzogen werden, welche vorzugsweise aus Polyparylen besteht.
In 8 ist ein weiteres Verfahren zur strukturierten Beschichtung der Innenseite eines Katheters 800 veranschaulicht. Zur Durchführung des Beschichtungsvorgangs wird der Katheter 800 zunächst mit einer Reaktionslösung 801 befüllt. Für die Abscheidung von elementarem Silber eignet sich beispielsweise ein Tollensreagenz, das zusätzlich mit einem reduzierenden Zucker (z. B. Glukose oder Laktose), mit einem Aldehyd oder mit einem anderen geeigneten Reduktionsmittel versetzt ist. Die Reaktionslösung 801 kann den Katheter 800 ständig durchströmen, wie dies durch die Pfeile 802, 803 dargestellt ist. Alternativ dazu kann die Reaktionslösung 801 zu Beginn des Beschichtungsvorgangs eingefüllt und nach Beendigung des Beschichtungsvorgangs wieder entnommen werden.
Zum Aufheizen der zu beschichtenden Bereiche an der Innenseite 804 des Katheters 800 ist bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ein leistungsstarker Laser 805 vorgesehen. Die Intensität des emittierten Laserstrahls 806 sollte so hoch sein, dass die zu beschichtenden Bereiche an der Innenseite 804 des Katheters in kurzer Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen ca. 50°C und 90°C. Laser, die eine derartige Strahlintensität erzeugen können, werden auch als „Gravurlaser” bezeichnet.
Vorzugsweise ist die Wellenlänge des emittierten Laserstrahls 806 so gewählt, dass der Laserstrahl 806 die Wandung 807 des Katheters ohne nennenswerte Absorption durchdringen kann. In anderen Worten sollte die Wellenlänge des Laserstrahls 806 so auf das Material der Wandung 807 abgestimmt sein, dass die Wandung 807 für den Laserstrahl 806 transparent erscheint. Zur Aufheizung der zu beschichtenden Bereiche an der Innenseite 804 des Katheters 800 wäre es optimal, wenn die Leistung des Laserstrahls 806 unmittelbar an der Innenseite 804 des Katheters abgegeben würde. Die Leistung des Laserstrahls 806 sollte also an einem Absorptionsbereich 808 unmittelbar an der Innenseite 804 des Katheters 800 abgegeben werden. Um dies zu erreichen, sollte die Reaktionslösung 801 bei der Wellenlänge des Laserlichts eine hohe Absorption aufweisen, für das Laserlicht also weitgehend intransparent sein. Beispielsweise können der Reaktionslösung 801 Farbstoffe zugesetzt werden, die das Laserlicht absorbieren. Durch derartige Maßnahmen kann erreicht werden, dass sich der vom Laserstrahl 806 bestrahlte Absorptionsbereich 808 an der Innenseite 804 des Katheters 800 in kurzer Zeit stark aufheizt. An dem erhitzten Absorptionsbereich 808 wird dann elementares Silber aus der Reaktionslösung 801 abgeschieden. Auf diese Weise kann eine Silberbeschichtung 809 ausgebildet werden. Dagegen werden die Bereiche der Innenseite 804, die vom Laserstrahl 806 nicht bestrahlt werden, auch nicht mit Silber beschichtet. Insofern ermöglicht die lokale Erhitzung mittels Laser eine präzise Konturierung der silberbeschichteten Bereiche. Sobald die silberbeschichteten Bereiche fertig strukturiert sind, kann optional eine semipermeable Deckschicht (vorzugsweise aus Polyparylen) auf die Innenseite 804 und die Silberbeschichtung 809 aufgebracht werden.
Als weitere Anwendung aus dem medizinischen Bereich soll im Folgenden eine strukturierte Beschichtung der Innenseite einer Kunstblase diskutiert werden. Eine Kunstblase wird einem Patienten als Ersatz seiner Harnblase implantiert und verbleibt dauerhaft im Körper des Patienten. Als Material für eine Kunstblase kommen insbesondere Polyurethan und Silikon in Frage. Bei einer Kunstblase ist es von besonderer Bedeutung, die Innenseite mit einer mikrobiologisch wirksamen Beschichtung zu versehen, um eine Ansiedlung von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen Mikroorganismen zu verhindern. Als derartige mikrobiologisch wirksame Beschichtung kommt insbesondere eine strukturierte Beschichtung mit elementarem Silber in Frage.
In 9 ist eine Vorrichtung gezeigt, mit der eine strukturierte Beschichtung aus Silber auf die Innenseite einer Kunstblase aufgebracht werden kann. Hierzu wird zunächst das Innere der Kunstblase 900 mit einer geeigneten Reaktionslösung 901 befüllt. Für die Abscheidung von elementarem Silber eignet sich beispielsweise ein Tollensreagenz, das zusätzlich mit einem reduzierenden Zucker (z. B. Glukose oder Laktose), mit einem Aldehyd oder mit einem anderen geeigneten Reduktionsmittel versetzt ist. Als Nächstes werden die zu beschichtenden Bereiche an der Innenseite 902 der Kunstblase 900 lokal erhitzt, damit sich dort eine Silberbeschichtung abscheiden kann. Vorzugsweise sollten die zu beschichtenden Bereiche auf eine Temperatur zwischen ca. 50°C und 90°C aufgeheizt werden. Zur lokalen Erhitzung der zu beschichtenden Bereiche ist in 9 ein elektrisches Heizelement 903 vorgesehen. Das elektrische Heizelement 903 steht mit einer Mehrzahl von Heizfingern 904 in thermischem Kontakt, welche die von dem elektrischen Heizelement 903 erzeugte Wärme zu einer Mehrzahl von Auflageelementen 905 an der Außenwand der Kunstblase 900 weiterleiten. Die Wärmefinger 904 und die Auflageelemente 905 bestehen vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem elektrischen Heizelement 903, den Wärmefingern 904, den Auflageelementen 905 und der Kunstblase 900 kann außerdem Wärmeleitpaste verwendet werden. Die von den Auflageelementen 905 an der Außenseite der Kunstblase 900 abgegebene Wärme breitet sich zur Innenseite 902 der Kunstblase 900 hin aus, so dass an der Innenseite 902 der Kunstblase 900 lokal erhitzte Bereiche entstehen. An diesen lokal erhitzten Bereichen wird elementares Silber aus der Reaktionslösung abgeschieden, und es bilden sich silberbeschichtete Bereiche 906 aus. Die nicht erhitzten Bereiche 907 dagegen werden nicht mit Silber beschichtet. An der Innenseite 902 der Kunstblase 900 wird auf diese Weise eine strukturierte selektive Beschichtung mit Silber gebildet.
Optional kann die Innenseite 902 der Kunstblase 900 mit den silberbeschichteten Bereichen 906 zusätzlich mit einer semipermeablen Deckschicht versehen werden, vorzugsweise mit einer semipermeablen Deckschicht aus Polyparylen. Eine derartige semipermeable Deckschicht verhindert eine Ablösung der silberbeschichteten Bereiche 906. Eine derartige semipermeable Deckschicht aus Polyparylen kann beispielsweise durch Aufdampfen aufgebracht werden, wobei es zum Aufdampfen des Polyparylens vorteilhaft sein kann, die Innenseite 902 der Kunstblase 900 nach außen zu stülpen. Nachdem die semipermeable Deckschicht auf der Innenseite 902 der Kunstblase 900 aufgebracht ist, kann das in den silberbeschichteten Bereichen 906 enthaltene Silber durch die semipermeable Deckschicht hindurch ins Innere der Kunstblase 900 gelangen und dort seine desinfizierende und antibakterielle Wirkung entfalten.
Anhand von 10A, 10B und 11 soll im Folgenden ein weiteres Verfahren zur strukturierten Beschichtung der Innenseite von Schläuchen oder Rohren beschrieben werden. Der grundlegende Ablauf des Verfahrens ist in 10A veranschaulicht. Ein Schlauch 1000 wird von einer seiner Schlauchöffnungen 1001 aus in Richtung des Pfeils 1002 befüllt, und zwar abwechselnd mit Reaktionslösungsvolumina 1003 und mit Trennvolumina 1004. Bei den Trennvolumina 1004 kann es sich beispielsweise um Luftblasen oder um Volumina von Inertgas oder inerter Flüssigkeit handeln. Das Ziel ist, die Innenseite des Schlauchs 1000 an den Bereichen, die mit den Reaktionslösungsvolumina 1003 in Kontakt stehen, mit einer Beschichtung zu versehen, wohingegen die Bereiche, die mit den Trennvolumina 1004 in Kontakt stehen, nicht beschichtet werden.
Zur Abscheidung von elementarem Silber kann als Reaktionslösung ein Tollensreagenz verwendet werden, beispielsweise eine ammoniakalische Silbernitratlösung, die zusätzlich mit einem reduzierenden Zucker (beispielsweise Glukose oder Laktose), mit einem Aldehyd oder mit einem anderen Reduktionsmittel versetzt ist. Bei den Trennvolumina 1004 kann es sich beispielsweise um Luftblasen oder um Gasblasen eines Inertgases handeln, wobei als Inertgas für die Trennvolumina 1004 beispielsweise Stickstoff oder Argon in Frage kommen. Alternativ dazu kann eine inerte Flüssigkeit für die Trennvolumina 1004 zum Trennen der Reaktionslösungsvolumina 1003 verwendet werden. Als inerte Flüssigkeiten kommen solche Flüssigkeiten in Betracht, die sich mit der wässrigen Reaktionslösung nicht vermischen und klar definierte Grenzflächen zu den Reaktionslösungsvolumina 1003 ausbilden. Zu denken wäre beispielsweise an hydrophobe Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Alkan oder Benzol, an hydrophobe organische oder anorganische Lösungsmittel, an Öle, an Quecksilber etc. Außerdem sollten die Reaktionslösung und die inerte Flüssigkeit in Hinblick auf ihre Benetzungseigenschaften so ausgewählt sein, dass das in 10A gezeigte Befüllungsmuster ausgebildet werden kann.
Im nächsten Schritt wird der in 10A gezeigte Schlauch 1000, der abwechselnd mit Reaktionslösungsvolumina 1003 und Trennvolumina 1004 von Luft, Inertgas oder inerter Flüssigkeit gefüllt ist, auf eine Temperatur zwischen etwa 50°C und 90°C erhitzt. Dabei wird in den Bereichen der Innenfläche des Schlauchs 1000, die mit den Reaktionslösungsvolumina 1003 in Kontakt stehen, Beschichtungsmaterial abgeschieden.
Dadurch kommt es entlang der Innenseite des Schlauchs 1000 zur Abscheidung von ringförmigen Beschichtungen. Dies ist in 10B dargestellt. 10B zeigt den Schlauch 1000 nach dem Beschichtungsprozess, wobei sich entlang der Innenfläche des Schlauchs 1000 ringförmige Beschichtungen 1005 gebildet haben. Das in den 10A und 10B gezeigte Beschichtungsverfahren eignet sich insbesondere für die Beschichtung von Schläuchen im medizinischen und nichtmedizinischen Bereich. Beispielsweise eignet sich das Beschichtungsverfahren zur strukturierten Beschichtung der Innenflächen von Kathetern und Ureterschienen.
In 11 ist eine Vorrichtung gezeigt, mit der sich die Innenseite eines Katheters entsprechend der in den 10A und 10B skizzierten Vorgehensweise strukturiert beschichten lässt. Der Katheter 1100 ist in einem Wärmebad 1101 angeordnet. Der Katheter 1100 wird nun abwechselnd mit einer Reaktionslösung und mit Luftblasen gefüllt, wie dies in 10A schematisch dargestellt ist. Bei der Reaktionslösung kann es sich beispielsweise um ein Tollensreagenz handeln, beispielsweise um eine ammoniakalische Silbernitratlösung, die zusätzlich mit einem reduzierenden Zucker (beispielsweise Glukose oder Laktose), mit einem Aldehyd oder mit einem anderen Reduktionsmittel versetzt ist.
Zur Befüllung des Katheters 1100 ist das erste Ende des Katheters 1100 über eine Zuführleitung 1102 mit einem ersten Piezoventil 1103 und mit einem zweiten Piezoventil 1104 verbunden. Das Öffnen und Schließen der beiden Piezoventile 1103 und 1104 wird von einer Steuerung 1105 gesteuert. Wenn das erste Piezoventil 1103 geöffnet und das zweite Piezoventil 1104 geschlossen ist, dann ist die Zuführleitung 1102 mit der ersten Ansaugleitung 1106 verbunden. Über die erste Ansaugleitung 1106 wird ein Trennmedium angesogen und in den Katheter 1100 eingebracht. Bei dem in 11 gezeigten Beispiel wird über die erste Ansaugleitung 1106 Luft angesogen. Alternativ dazu könnte über die erste Ansaugleitung 1106 ein Inertgas oder eine inerte Flüssigkeit angesogen werden, die sich in dem gestrichelt eingezeichneten Behälter 1107 befindet. Wenn dagegen das erste Piezoventil 1103 geschlossen und das zweite Piezoventil 1104 geöffnet ist, dann ist die Zuführleitung 1102 mit der zweiten Ansaugleitung 1108 verbunden. Über die zweite Ansaugleitung 1108 wird aus einem Behälter 1109 eine Reaktionslösung 1110 angesogen und in den Katheter 1100 eingebracht.
Zum Ansaugen des Trennmediums bzw. der Reaktionslösung ist das zweite Ende des Katheters 1100 über eine Leitung 1111 mit einer Pumpe 1112 verbunden, beispielsweise mit einer Zahnradpumpe. Über den Abfluss 1113 gelangt die von der Pumpe 1112 geförderte Flüssigkeit in einen Auffangbehälter 1114. Vorzugsweise sollte die Pumpe 1112 flussabwärts vom Katheter 1100 angeordnet sein, damit flussaufwärts vom Katheter 1100 ein Kontakt zwischen der hochreaktiven Reaktionslösung und der Pumpe 1112 vermieden wird. Die Pumpe 1112 wird ebenfalls von der Steuerung 1105 gesteuert.
Um das in 10A gezeigte Befüllungsmuster zu erzielen, werden die beiden Piezoventile 1103 und 1104 bei laufender Pumpe 1112 abwechselnd geöffnet und geschlossen, so dass abwechselnd Trennvolumina und Reaktionslösungsvolumina angesogen und in den Katheter 1100 eingebracht werden.
Nachdem der Katheter 1100 in der gewünschten Weise abwechselnd mit Trennvolumina und Reaktionslösungsvolumina gefüllt ist, wird das Wärmebad 1101, in dem sich der Katheter 1100 befindet, auf eine Temperatur zwischen etwa 50°C und 90°C aufgeheizt. Hierzu ist ein Thermostat 1115 vorgesehen, der über eine Rücklaufleitung 1116 und eine Vorlaufleitung 1117 mit dem Wärmebad 1101 verbunden ist. Das Wasser aus dem Wärmebad 1101 gelangt über die Rücklaufleitung 1116 zum Thermostaten 1115, wird dort erhitzt und über die Vorlaufleitung 1117 wieder in das Wärmebad 1101 eingespeist. Sobald das Wärmebad 1101 und der darin befindliche Katheter 1100 die erforderliche Temperatur erreicht haben, beginnt im Inneren des Katheters 1100 die Abscheidung von Silber aus der Reaktionslösung an denjenigen Bereichen der Innenfläche des Katheters 1100, die mit Reaktionslösungsvolumina in Kontakt stehen. Auf diese Weise entstehen im Inneren des Katheters 1100 die in 10B gezeigten ringförmigen Beschichtungen 1005.
Ein weiteres Verfahren zum strukturierten selektiven Beschichten eines Trägersubstrats ist anhand von 12A und 12B dargestellt. In 12A ist schematisch eine Emulsion 1200 gezeigt, die zur selektiven Beschichtung des Trägersubstrats verwendet wird. Zur Herstellung dieser Emulsion 1200 wird eine inerte Flüssigkeit 1201 mit einer Reaktionslösung so vermischt, dass sich in der inerten Flüssigkeit 1201 feinverteilte Tröpfchen 1202 der Reaktionslösung ausbilden. Bei der Reaktionslösung kann es sich beispielsweise um ein Tollensreagenz handeln, das zusätzlich mit einem reduzierenden Zucker (z. B. Glukose oder Laktose), mit einem Aldehyd oder mit einem anderen geeigneten Reduktionsmittel versetzt ist. Aus der Reaktionslösung heraus kann Beschichtungsmaterial, beispielsweise Silber, auf dem Substrat abgeschieden werden. Die inerte Flüssigkeit 1201 dient als Trennmedium. Als inerte Flüssigkeit 1201 kommen solche Flüssigkeiten in Betracht, die sich mit der wässrigen Reaktionslösung nicht vermischen und klar definierte Grenzflächen zu den Tröpfchen 1202 der Reaktionslösung ausbilden. Bei der inerten Flüssigkeit 1201 kann es sich beispielsweise um hydrophobe Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Alkan oder Benzol, hydrophobe organische oder anorganische Lösungsmittel, Öle, Quecksilber etc. handeln.
Die Emulsion 1200 wird auf das zu beschichtende Trägersubstrat aufgebracht bzw. in den Schlauch, das Rohr, den Hohlraum oder den Hohlkörper eingefüllt. 12B zeigt beispielsweise, wie die Emulsion 1200 in einen Schlauch 1203 eingefüllt wird. wie dies durch den Pfeil 1204 veranschaulicht ist. Anschließend wird der Schlauch 1203 erhitzt. Einige Tröpfchen 1205 der Reaktionslösung setzen sich an der Innenseite 1206 des Schlauchs 1203 ab. Aus diesen mit der Innenseite 1206 in Kontakt stehenden Tröpfchen 1205 wird Beschichtungsmaterial, beispielsweise Silber, auf der Innenseite 1206 der Schlauch 1203 abgeschieden. Auf diese Weise werden an den Stellen der Innenseite 1206, die mit den Tröpfchen 1205 in Kontakt stehen, runde Beschichtungsflecken abgeschieden. Dagegen wird an den Stellen der Innenseite 1206, die mit der inerten Flüssigkeit in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abgeschieden. Als Ergebnis des Beschichtungsprozesses erhält man einen Schlauch 1203, dessen Innenseite mit einer Vielzahl von runden Beschichtungsflecken versehen ist. Nach dem Beschichtungsprozess ist die Innenseite 1206 des Schlauchs 1203 mit einem „Leopardenmuster” versehen. Optional kann die Innenseite 1206 des Schlauchs 1203 mit den darauf aufgebrachten beschichteten Bereichen zusätzlich mit einer semipermeablen Deckschicht versehen werden, vorzugsweise mit einer semipermeablen Deckschicht aus Polyparylen.

Claims

Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats (100, 200) mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren aufweist: – Aufbringen einer Reaktionslösung (102, 202) auf das Substrat (100, 200), aus der das Beschichtungsmaterial mittels einer Abscheidungsreaktion abgeschieden wird, wobei die Abscheidungsreaktion eine Temperaturabhängigkeit aufweist; – lokales Erhitzen des Substrats (100, 200), wobei erhitzte Substratbereiche (105, 106, 206) und nicht erhitzte Substratbereiche (107–109, 207) ausgebildet werden; – Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung (102, 202) selektiv an den erhitzten Substratbereichen (105, 106, 206).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das lokale Erhitzen des Substrats und das selektive Abscheiden des Beschichtungsmaterials an den erhitzten Substratbereichen eine gewünschte Strukturierung der Beschichtung erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Reaktionslösung auf das Substrat und das lokale Erhitzen des Substrats in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: eine Abscheiderate, mit der das Beschichtungsmaterial an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden wird, nimmt mit steigender Temperatur der erhitzten Substratbereiche zu; eine Abscheiderate, mit der das Beschichtungsmaterial an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden wird, wird über die Temperatur der erhitzten Substratbereiche gesteuert; an den nicht erhitzten Substratbereichen wird kein Beschichtungsmaterial abgeschieden; die erhitzten Substratbereiche werden auf eine Temperatur im Bereich zwischen 50°C und 100°C erhitzt; bei dem Substrat handelt es sich um Polyurethan oder Silikon.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels einer Heizvorrichtung durchgeführt; das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels einer Heizvorrichtung durchgeführt, die dazu ausgelegt ist, das Substrat entsprechend einer gewünschten Strukturierung der Beschichtung zu erhitzen; das lokalen Erhitzen des Substrats wird mittels mindestens einem der folgenden durchgeführt: eine elektrische Heizvorrichtung, ein Heizdraht, ein Heizwendel, ein Peltierelement.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels eines Lasers durchgeführt; das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat bei der Wellenlänge des vom Laser emittierten Laserstrahls keine oder nur eine geringfügige Absorption aufweist; das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat von der der Reaktionslösung abgewandten Seite aus mit einem vom Laser emittierten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei der Laserstrahl durch das Substrat nicht oder nur geringfügig absorbiert wird; das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat von der der Reaktionslösung abgewandten Seite aus mit einem vom Laser emittierten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei der Laserstrahl durch das Substrat nicht oder nur geringfügig absorbiert wird und das Substrat im Wesentlichen ungehindert durchdringt, bevor er die der Reaktionslösung zugewandte Oberfläche des Substrats lokal erhitzt; das lokale Erhitzen des Substrats wird mittels eines Lasers durchgeführt, wobei das Substrat von der der Reaktionslösung abgewandten Seite aus mit einem vom Laser emittierten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei der Laserstrahl durch das Substrat nicht oder nur geringfügig absorbiert wird und das Substrat im Wesentlichen ungehindert durchdringt, wobei die Reaktionslösung eine hohe Absorption für den vom Laser emittierten Laserstrahl aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: das Verfahren wird zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Hohlkörpers, eines Hohlraums, eines Schlauchs oder eines Rohrs verwendet; das Verfahren wird zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Hohlkörpers, eines Hohlraums, eines Schlauchs oder eines Rohrs verwendet, wobei der Hohlkörper, der Hohlraum, der Schlauch oder das Rohr entsprechend einer gewünschten Strukturierung der Beschichtung von außen lokal erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Einfüllen der Reaktionslösung in den Hohlkörper, den Hohlraum, den Schlauch oder das Rohr, lokales Erhitzen des Substrats, wobei erhitzte Substratbereiche und nicht erhitzte Substratbereiche ausgebildet werden; Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung selektiv an den erhitzten Substratbereichen; Ausleiten der Reaktionslösung aus dem Hohlkörper, dem Hohlraum, dem Schlauch oder dem Rohr.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs oder eines Rohrs verwendet wird, und dass die Reaktionslösung während der Abscheidungsreaktion durch den Schlauch oder das Rohr hindurch gepumpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial mindestens eines von folgenden umfasst: eine mikrobiologisch wirksame Substanz, eine antibakteriell wirksame Substanz, ein Antibiotikum, ein Immunsuppressivum, ein Fungizid, elementares Silber, Rapamycin, Molybdäntrioxid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: bei dem Beschichtungsmaterial handelt es sich um elementares Silber; bei der Reaktionslösung handelt es sich um ein Tollensreagenz; bei der Reaktionslösung handelt es sich um ein Tollensreagenz, wobei als Folge einer Tollensreaktion elementares Silber an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden wird; bei der Reaktionslösung handelt es sich um eine Silbernitrat-Lösung; bei der Reaktionslösung handelt es sich um eine Silbernitrat-Lösung, wobei als Folge einer Tollensreaktion aus der Silbernitrat-Lösung elementares Silber an den erhitzten Substratbereichen abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt: Aufbringen einer semipermeablen Deckschicht auf das Substrat und die beschichteten Substratbereiche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren dazu verwendet wird, eine Innenseite eines Katheters, einer Ureterschiene oder einer Kunstblase strukturiert selektiv zu beschichten.
Katheter (700, 800), auf dessen Innenfläche gemäß dem Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13 eine strukturierte selektive Beschichtung (708, 809) aufgebracht ist.
Katheter (700, 800), dessen Innenfläche eine strukturierte selektive Beschichtung (708, 809) aufweist, wobei die strukturierte selektive Beschichtung (708, 809) erzeugt ist durch Einleiten von Reaktionslösung (702, 801) in den Katheter (700, 800), lokales Erhitzen der zu beschichtenden Bereiche der Innenfläche, und Abscheiden von Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung (702, 801) selektiv an den erhitzten Bereichen der Innenfläche des Katheters (700, 800).
Katheter nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine semipermeable Deckschicht, die auf die Innenfläche des Katheters und die beschichteten Bereiche aufgebracht ist.
Ureterschiene, auf deren Innenfläche gemäß dem Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13 eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Kunstblase (900), auf deren Innenfläche (901) gemäß dem Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13 eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs (1000) oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren aufweist: – abwechselnd Einleiten von Reaktionslösung und von Trennmedium in den Schlauch (1000) oder das Rohr, wobei sich in dem Schlauch (1000) oder dem Rohr eine Abfolge von Reaktionslösungsvolumina (1003) und Trennvolumina (1004) ausbildet; – Abscheiden des Beschichtungsmaterials aus der Reaktionslösung mittels einer Abscheidungsreaktion an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs (1000) oder des Rohrs, die mit den Reaktionslösungsvolumina (1003) in Kontakt stehen, wobei an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs (1000) oder des Rohrs, die mit den Trennvolumina (1004) in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: bei dem Trennmedium handelt es sich um eines von folgenden: Luft, ein Inertgas, Stickstoff, Argon, eine inerte Flüssigkeit, hydrophober Kohlenwasserstoff, hydrophobes organisches oder anorganisches Lösungsmittel, Öl, Quecksilber; die Grenzflächen zwischen den Trennvolumina und den Reaktionslösungsvolumina sind als definierte Grenzflächen ausgebildet, an denen sich das Trennmedium und die Reaktionslösung nicht bzw. nur geringfügig vermischen; das Verfahren wird dazu verwendet, eine Innenseite eines Katheters oder einer Ureterschiene strukturiert selektiv zu beschichten.
Katheter, auf dessen Innenfläche gemäß dem Verfahren nach Anspruch 19 oder Anspruch 20 eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Ureterschiene, auf deren Innenfläche gemäß dem Verfahren nach Anspruch 19 oder Anspruch 20 eine strukturierte selektive Beschichtung aufgebracht ist.
Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats (100), wobei die Vorrichtung aufweist: – eine Heizvorrichtung (103, 104, 203), die das zu beschichtende Substrat (100, 200) an den zu beschichtenden Substratbereichen lokal aufheizt, wobei erhitzte Substratbereiche (105, 106, 206) und nicht erhitzte Substratbereiche (107–109, 207) ausgebildet werden, – eine Vorrichtung zum Zuführen einer Reaktionslösung (102, 202), wobei an den erhitzten Substratbereichen (105, 106, 206) des Substrats Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung (102, 202) abgeschieden wird.
Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: die Vorrichtung ist zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Hohlkörpers, eines Hohlraums, eines Schlauchs oder eines Rohrs ausgebildet; die Vorrichtung ist zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Hohlkörpers, eines Hohlraums, eines Schlauchs oder eines Rohrs ausgebildet, wobei die Heizvorrichtung zum lokalen Erhitzen des Substrats an einer Außenseite des Hohlkörpers, des Hohlraums, des Schlauchs oder des Rohrs angeordnet ist.
Vorrichtung zur strukturierten selektiven Beschichtung einer Innenseite eines Schlauchs (1000) oder eines Rohrs mit einem Beschichtungsmaterial, wobei die Vorrichtung aufweist: – eine Ventilanordnung zum abwechselnden Einleiten von Reaktionslösung und von Trennmedium in den Schlauch (1000) oder das Rohr, wobei sich in dem Schlauch (1000) oder Rohr eine Abfolge von Reaktionslösungsvolumina (1003) und Trennvolumina (1004) ausbildet, – wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, dass sich an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs (1000) oder des Rohrs, die mit den Reaktionslösungsvolumina (1003) in Kontakt stehen, Beschichtungsmaterial aus der Reaktionslösung abscheidet, wobei sich an den Bereichen der Innenseite des Schlauchs (1000) oder des Rohrs, die mit den Trennvolumina (1004) in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abscheidet.
Verfahren zur strukturierten selektiven Beschichtung eines Substrats mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren aufweist: – Herstellen einer Emulsion (1200) aus einem Trennmedium (1201) und einer Reaktionslösung, wobei feinverteilte Tröpfchen (1202) der Reaktionslösung in dem Trennmedium (1201) emulgiert sind; – Aufbringen der Emulsion (1200) auf das Substrat; – Erhitzen des Substrats und der darauf aufgebrachten Emulsion (1200); – Abscheiden von Beschichtungsmaterial an den Bereichen des Substrats, die mit den Tröpfchen (1202) der Reaktionslösung in Kontakt stehen, wohingegen an den Bereichen des Substrats, die mit dem Trennmedium (1201) in Kontakt stehen, kein Beschichtungsmaterial abgeschieden wird.