DE29812309U1 - Implantat und Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten - Google Patents

Implantat und Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten

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Description

PATENTANWALTSKANZIiEI'' :J · LIERMANN - CASTELL
Liennann - Castell · Schillingsstraße 335 ■ 52355 DQreo ■ Germany
Einschreiben
Deutsches Patentamt
Zweibrückenstraße 12
80297 München
SeiMUfrfgsstraße 335 n«-#53äff5 Düren Tel.:(0 24 21) 6 30 Fax: (0 24 21) 6 49
Dipl.-Ing. Manfred Liermann Patentanwalt 1980 - 1994
Dr.-Ing. Klaus Castell Patentanwalt, European Patent Attorney, European Trademark Attorney
Stadtsparkasse Düren Kto.-Nr. 138 180 BLZ 395 500 00 VAT DE 811 708 918
in Zusammenarbeit mit den Patentanwälten Dr. B. Huber, Dipl.-Biol. Dr. A. Schüssler, Dipl.-Chem. Truderingerstr. 246 · 81825 München
affgZeenieine Vollmacht Nr. 564/97-AV
my
14. Juli 1998
Gebrauchsmusteranmeldung
Anmelder:
Medic-Medizintechnik Lothar Sellin Keltenstr. 35 52074 Aachen
Titel:
Implantat und Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten
• ·
• ·
Implantat und Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten
Die Erfindung betrifft ein Implantat und eine Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten.
Bei chirurgischen Eingriffen eingesetzte künstliche Produkte wie u. a. künstliche Herzklappen, Stents, Gefaßprothesen und künstliche Linsen müssen aus Stoffen hergestellt sein, die der Körper nicht abstößt und die im Körper keine unerwünschten Reaktionen auslösen. Hierzu werden hochfeste Materialien wie Platin oder Teflon verwendet, aber auch diese Materialien zeigen nur eine begrenzte Biokompatibilität. Ein besonderer Problembereich liegt im Zusammenwirken der Prothesen mit Blut. Hierbei kann die Blutgerinnung forciert werden oder es entstehen Kalkablagerungen (Kalzifizierung). Deshalb wird bei Implantaten größter Wert auf die Hämokompatibilität der Implantate gelegt.
Eine gute Hämokompatibilität wird durch Beschichtung von Graphitimplantaten mit pyrolytischem Kohlenstoff erreicht. Als Graphitimplantat wird Glaskohlenstoff, LTIC-Kohlenstoff und ULTIC-Kohlenstoff verwendet. Dieses Verfahren ist aber sehr aufwendig und somit teuer und, da Temperaturen von 800 bis 1000° C bei der Beschichtung mit pyrolytischem Kohlenstoff auftreten, ist dieses Verfahren nur für Stoffe geeignet, die bei diesen Temperaturen formstabil bleiben. Die bekannten Beschichtungsverfahren fuhren darüber hinaus zu dem Problem des
Abplatzens von Teilen der Beschichtung bei starker Beanspruchung der Prothese.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Implantat mit gesteigerter Hämokompatibilität vorzuschlagen und eine Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten zu beschreiben.
Diese Aufgabe wird mit einem Implantat gelöst, bei dem in das Implantat oder in einen Körper, aus dem das Implantat hergestellt wird, Kohlenstoffionen implantiert werden, so daß die mit Blut in Berührung kommenden Flächen des Implantats mit Kohlenstoff angereichert sind.
Die Ionenimplantation erlaubt es, verschiedene Substrate bis zu einer vorbestimmbaren Eindringtiefe mit Kohlenstoffionen anzureichern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden C 12 Kohlenstoffionen verwendet, die beispielsweise aus kohlenstoffhaltigen Gasen gewonnen werden. Je nach Beschleunigung der Kohlenstoffionen dringen die Ionen unterschiedlich weit in das Substrat ein und reichern sich in einem unterhalb der Substratoberfläche liegenden Bereich an. Dies hat zur Folge, daß der Oberflächenbereich verschiedenster Substrate mit Kohlenstoff angereichert werden kann. Kohlenstoff ist für seine besonders gute Hämokompatibilität bekannt.
Bei dem erfindungsgemäßen Implantat entsteht somit keine Oberflächenbeschichtung, die Abplatzen könnte, sondern das Substrat selbst wird mit Kohlenstoff angereichert, wodurch ein Abplatzen spezieller
Schichten ausgeschlossen ist. Die Konzentration der Anreicherung der C 12 Ionen im Substrat kann durch die Verfahrensführung bestimmt werden und somit an die Anforderungen an die ausgewählte Prothese angepaßt werden. Außerdem kann die Tiefe der maximalen Kohlenstoffkonzentration variiert werden, so daß beispielsweise bei einer Nachbehandlung durch Schleifen oder Polieren die maximale Kohlenstoffkonzentration an der Oberfläche des Substrats liegt. Bei geeigneter Energiedichte kann auch mittels der Ionenimplantation die Oberfläche des Substrats poliert werden.
Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß bei unterschiedlichsten Substraten für das Implantat eine hervorragende Hämokompatibilität nachweisbar war und die Neigung zur Kalzifizierung stark abgenommen hat.
Gute Ergebnisse ließen sich bei Versuchen erzielen, bei denen das Implatat oder der Körper, aus dem das Implantat hergestellt wird, aus einem Kohlenstoffmaterial wie z. B. Glaskohlenstoff, LTIC-Kohlenstoff und ULTIC-Kohlenstoff besteht. Ein kohlenstoffhaltiges Substrat hat den Vorteil, daß die Grundstruktur schon Kohlenstoff aufweist. Durch die Ionenimplantation können jedoch die Härte des Substratmaterials und dessen Hämokompatibilität gesteigert werden.
Wegen ihrer hohen Festigkeit und Inertheit eignen sich vor allem Metalle wie vorzugsweise Titan, Gold oder hochlegierte Stähle zur Herstellung von Implantaten. Diese Materialien eignen sich jedoch auch besonders gut zur Kohlenstoffionen-Implantation. Eine erhöhte Kohlenstoffionenkonzentration
-A-
im äußeren Bereich der Implantate verbindet die Vorteile des metallischen Werkstoffs mit der guten Hämokompatibilität des implantierten Kohlenstoffs.
Für viele Implantate eignen sich jedoch Metalle nicht und in diesem Bereich werden verstärkt Polymerstoffe eingesetzt. Hier ist unter anderem Teflon, Nitrinol oder Dacron zu erwähnen. Fasern aus Dacron (Polyethylenterephtalat) eignen sich als chirurgisches Nahtmaterial. Die Kohlenstoffimplantation in derartige PETP-Fasern oder Körper verbessert die Hämokompatibilität und verringert die Calsifizierung.
Die mit der Ionenimplantation von Kohlenstoffionen erzielbare Hämokompatibilität erlaubt auch den Einsatz von Keramik als Prothese in Bereichen, in denen Blut mit der Keramikprothese in Berührung kommt.
Die Ionenimplantation erlaubt somit den Einsatz einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien. Ein großer Vorteil ist hierbei, daß die Erwärmung der Materialien während der Ionenimplantation bei weicheren Materialien wie insbesondere Polymeren und Kunststoffen in Temperaturbereichen zwischen 50 und 1000C gehalten werden kann. Je nach Behandlungsverfahren steigen die Temperaturen des behandelten Implantats bis auf etwa 10000C. Die Verfahrensparameter können jedoch so eingestellt werden, daß je nach verwendetem Substrat substratschädigende Temperaturen vermieden werden.
-5-
Die Vielzahl der verwendbaren Materialien erschließt eine Vielzahl an Verwendungsmöglichkeiten für mit Kohlenstoffionen behandelte Prothesen.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Herstellung künstlicher Herzklappen oder Teilen davon, wie etwa Herzklappenringen oder -flügeln, wobei z. B. die gesamte Oberfläche der künstlichen Herzklappe mit Kohlenstoffionen behandelt werden kann. Die Ionenimplantation bewirkt somit an den Gelenkstellen eine Erhöhung der Festigkeit und im übrigen Bereich eine Steigerung der Hämokompatibilität des verwendeten Materials. Neben den oben erwähnten Graphit oder Kohlenstoffgrundmaterialien erschließt die Ionenimplantation Möglichkeiten zur Verwendung anderer Materialien wie beispielsweise von Polymeren. Dadurch können vor allem die Herstellungskosten deutlich verringert werden.
Neue Möglichkeiten erschließen sich auch für die Herstellung von Stents. Die durch die Ionenimplantation von Kohlenstoffionen erzielbaren glatten Oberflächen reduzieren die Neigung zur Kalzifizierung und die hohe Kohlenstoffdichte an den Oberflächen der Stents verringert blutschädigende Wirkungen des in die Blutbahn eingesetzten Körpers.
Insbesondere die Verwendung von Polymeren führt zu einem breiten Einsatzgebiet der Erfindung bei der Herstellung von Gefaßprothesen. Die Kohlenstoffionenimplantation steigert hierbei die Qualität der Prothesen und verringert deren Herstellungskosten.
-6-
Das Einsatzgebiet der Erfindung ist jedoch nicht auf die angegebenen Bereiche beschränkt, sondern betrifft alle in den menschlichen oder tierischen Körper eingesetzten künstlichen Stoffe, wie u.a. auch künstliche Linsen und Nahtmaterial.
Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung gelöst, die folgende Teile aufweist:
Eine Ionenquelle, ein Extraktionssystem, einen Massenanalysator und
und einen drehbaren Implantat-Halter.
Der drehbare Implantat-Halter, der im Bereich des Beschüsses mit Kohlenstoffionen angeordnet ist, erlaubt es, ein Implantat von verschiedenen Seiten mit Kohlenstoffionen zu behandeln, so daß die gesamte Oberfläche des Implantats mit Kohlenstoffionen angereichert ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der drehbare Implantat-Halter mehrere drehbare Halteeinrichtungen für mehrere Implantate aufweist. Dies erlaubt es, in einem Arbeitsgang mehrere gleiche oder unterschiedliche Implantate vollständig zu behandeln und ermöglicht somit eine kostengünstige Herstellung von größeren Stückzahlen an Implantaten.
Da zur Behandlung von Metallen eine höhere Beschleunigung der Kohlenstoffionen benötigt wird, wird vorgeschlagen, die Vorrichtung mit einem Ionenbeschleuniger zu versehen. Dies erlaubt einerseits die Aufbringung der notwendigen Energien, um die Kohlenstoffionen in
-7-
Keramik und Metall einzubringen, und andererseits kann mit dem Beschleuniger die gewünschte Energie je nach Verwendungszweck genau eingestellt werden.
Die Tiefe der C 12 Kohlenstoffionendurchdringung im Stoff wird durch die Weglänge Rp bezeichnet. Das Verteilungsprofil der Konzentration der eindringenden C 12 Kohlenstoffionen wird durch den Charakter der Verteilung mittlerer normaler Weglänge über die Tiefe der bestrahlten Schicht bestimmt. Die Wechselwirkung der C 12 - Kohlenstoffionen mit den Atomen des Target hat Zufallscharakter. Das Monoenergie-C 12-Kohlenstoffionenbündel erlangt nach dem Durchlaufen einer gewissen Stoffschicht eine Dispersion hinsichtlich der Energien. Demzufolge durchläuft ein Teil der C 12-Kohlenstoffionen die Hälfte ihres Weges ohne bedeutende Energieverluste und dringt dann auf eine bestimmte Tiefe ein. Das Verteilungsprofil eingedrungener C-12-Kohlenstoffionen kann durch die folgende Kurve beschrieben werden.
&ngr; &igr; &khgr; - Rp
C(x) = exp
27&Ggr;&Dgr; Rp 2 &Dgr; Rp
Hierbei sind
N gesamte Menge der zugeführten C 12 Kohlenstoffionen
Rp mittlere normale C 12 Kohlenstoffionenweglänge im Target
mittlere quadratische Abweichung der mittleren normalen Weglänge des C 12 Kohlenstoffions
-8-
Die maximale C 12 Kohlenstoffionenkonzentration liegt somit nicht wie bei der Diffusionsmethode an der Oberfläche, sondern in einer Tiefe &khgr; = Rp. An dieser Stelle ist die maximale Kohlenstoffkonzentration Cmax = 0,4 &Ngr;/&Dgr; Rp.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt,
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Behandlung von
Implantaten und
Figur 2 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Oberflächenbereichs eines Implantats.
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung 1 dient zur Behandlung der Implantate 2.1 bis 2.8. Diese Implantate 2.1 bis 2.8 sind im vorliegenden Fall Teile von künstlichen Herzklappen. Diese Implantate sind drehbeweglich auf einem Karussell 3 befestigt, so daß sie sich einerseits entsprechend dem Pfeil 4 um sich selbst drehen können und andererseits entsprechend dem Pfeil 5 um die zentrale Achse 6 des Karussells 3 gedreht werden. Die Vorrichtung 1 zur Ionenimplantation besteht aus der Ionenquelle 7, mit der aus einem kohlenstoffhaltigen Gas wie beispielsweise CO2, Methan, Ethan usw. mittels des Extraktionssystems 8 C-12-Ionen freigesetzt werden. Diese C-12-Ionen werden beschleunigt und abgelenkt, so daß nach einem bogenförmigen Massenanalysator 9 nur noch die C-12-Ionen weitergeleitet werden. Zur Behandlung von Metallen
wird ein Ionenbeschleunigungssystem 10 zwischen Massenanalysator 9 und Implantat 2 geschaltet, um die Energie der Kohlenstoffionen zu erhöhen.
Die Kohlenstoffionen treffen anschließend auf das zu behandelnde Implantat 2.1, das vorzugsweise drehbeweglich gelagert ist, so daß alle Seiten des Implantats mit Kohlenstoffionen behandelt werden können. Im vorliegenden Fall sind mehrere Implantate 2.1 bis 2.8 auf dem Karussell 3 angeordnet, so daß nach der Behandlung des ersten Implantats 2.1 das Karussell um eine Position weitergedreht werden kann, um das weitere Implantat 2.8 zu behandeln.
Die gesamte Vorrichtung steht unter einem Vakuum von 10"2 bis 10"5 Pascal und, da nach jeder Behandlung für die nächste Charge das Vakuum neu aufgebaut werden muß, erlaubt die dargestellte Vorrichtung die Behandlung einer Charge von mehreren Prothesen wie beispielsweise Herzklappen.
Zur Entfernung der Charge aus dem Vakuumbereich und zum Einführen der neuen Charge wird die Verwendung einer Schleuse vorgeschlagen.
In vorliegenden Fall wird das Verfahren am Beispiel einer Herzklappe erläutert. Herzklappen bestehen aus einem Ring, in dem eine Scheibe (Disk) drehbeweglich gelagert ist. Bei Zweiflügelherzklappen sind zwei Scheiben im Ring gelagert. Sofern Ring und Scheibe aus Titan bestehen, können beide Teile gemeinsam behandelt werden. Ring und Scheibe können jedoch auch aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, wie beispielweise aus Titan und Polymer oder Titan und pyrolytischem Kohlenstoff und in diesem Fall werden die Teile getrennt behandelt, da fur unterschiedliche Materialien unterschiedliche Energien der Kohlenstoffionen verwendet werden.
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Bei der Durchführung des Verfahrens wird ein Vakuum von 10"2 bis 10'5 Pascal, iii der Zone der Anordnung der Transplantationskörper erzeugt. Praktische Versuche haben gezeigt, daß ein Vakuum von mehr als 10"2 Pascal nicht empfehlenswert ist. Als Minimalwert für die Anfangsdosis zur Implantation wurde eine Flächendichte von 2 · 10" Ionen pro cm2 ermittelt, ab deren Unterschreitung das Verfahren unwirksam wird. Als maximale Konzentration für die Behandlung von Titan wird eine Dichte von 2,8 ■ 1018 pro cm2 vorgeschlagen. Unter Berücksichtigung der Einhaltung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Klappenkörper und effektiven Durchdringung der iinplantierbaren Ionen ergibt sich ein optimaler Temperaturbereich zwischen 50 und 4500C. Eine Temperatur über 45O0C führt zu einer Änderung der Dehnungsund Elastizitätseigenschaften des Werkstoffs Titan.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird auf eine möglichst geringe Energie dfer zugeführten Ionen geachtet, um die Temperatur des behandelten Implantats nicht zu weit zu erhöhen. Dies hat zur Folge, daß die Oberfläche des Implantats durch die Kohlenstoffionenbehandlung in ihrer Geometrie nicht verändert wird und die höchste Kohlenstoffdichte im Oberflächenbereich des Implantats liegt.
Außerdem wird durch den Effekt des Polierens mittels der C 12-Ionen die Glattheit der Oberfläche des behandelten Implantats erhöht. Dies ist gewünscht, da dadurch die Thromboserestistenz verstärkt wird.
Für die Behandlung von metallischen Körpern wie künstlichen Herzklappen, Slents, orthopädischen Prothesen, Schienen für Verbände, Kiefer- und Gesichtschirurgie sowie augenärztliche Geräte wird eine Kohlenstoffionenkonzentration von 2 · 1017 bis 2,8 · 1018 Ionen pro cm2
vorgeschlagen. Keramikmaterialien können mit der gleichen Konzentration behandelt werden, wobei bei diesen Materialien der Temperaturbereich auf 200 10000C ansteigt. Bei Metallen liegt der Temperaturbereich bei etwa 500C bis 6000C. Polymermaterialien wie Augenkanülen, Kontaktlinsen und Nahtmaterial werden vorzugsweise mit einer Ionenkonzentration von 11016 bis 21017 behandelt. Dies führt zu einer Erwärmung, die in einem Bereich von 50 bis 8O0C gehalten werden kann. Die Energie der Ionen kann in einem Bereich von 500 eV bis 300 keV variiert werden.
Der Herstellungsprozeß wird durch ein elektronisches Energiesystem gesteuert und ein Kontrollsystem überwacht die genaue Trennung von C-12-Kohlenstoffionen aus dem zugeführten Gas.
Einen Ausschnitt aus der behandelten Oberfläche einer Prothese wie beispielsweise der oben beschriebenen Herzklappe aus Titan zeigt Figur 2. Bei diesem Schnitt durch das behandelte Implantat 2.1 läßt sich eine erste Iriplantationszone 11 und eine zweite Implantationszone 12 unterscheiden, die sich durch unterschiedliche C-12-Konzentrationen auszeichnen. Die dritte Iriplantationszone 13 ist durch eine stetig abnehmende Konzentration zum Inneren des Titankörpers gekennzeichnet. Die Figur zeigt, daß die Menge der zugeführten Ionen N bei erhöhter Tiefe &khgr; zunächst zunimmt und dann wieder stetig abnimmt. Dadurch wird in der zweiten Implantationszone 12 die maximale Ionenkonzentration erreicht. Durch Variation der Implantationsbedingungen kann die zweite Implantationszone 12 entlang ihrer Eindringtiefe &khgr; ins Innere des Körpers versetzt werden und verdichtet oder verdünnt werden. Die Zone der maximalen Kohlenstoffkonzentration ist somit fest an den übrigen Titankörper gebunden, wodurch ein Abplatzen von Kohlenstoff angereicherten Bereichen
- 12-
\ erhindert wird. Der Kohlenstoff isoliert das Blut vom metallischen Titankörper und verhindert somit negative physiologische Einflüsse. Gleichzeitig steigt die Dauerhaltbarkeit des Titankörpers, da durch die polierte Oberfläche die Reibung zwischen am Titankörper angreifenden beweglichen Elementen und dem Titankörper selbst vermindert wird. Im vorliegendem Fall wird die Reibung zwischen Herzklappenring und beweglichem Schließelement deutlich vermindert. Die Behandlungsdauer des Implantats liegt zwischen einer und 10 Stunden.

Claims (11)

- 13 - Schutzansprüche:
1. Implantaten (2.1 bis 2.8), dadurch gekennzeichnet, daß in das Implantat (2.1 bis 2.8) oder in einen Körper, aus dem das Implantat (2.1 bis 2.8) hergestellt wird, Kohlenstoffionen implantiert sind, so daß die mit Blut in Berührung kommenden Flächen des Implantats mit Kohlenstoff angereichert sind.
2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat oder der Körper, aus dem das Implantat hergestellt wird, aus einem Kohlenstoffmaterial besteht.
3. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat oder der Körper, aus dem das Implantat hergestellt wird, ein Metall, ist.
4. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat oder der Körper, aus dem das Implantat hergestellt wird, ein Polymer, vorzugsweise eine PETP-Faser ist.
5. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat oder der Körper, aus dem das Implantat hergestellt wird, Keramik ist.
6. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat eine künstliche Herzklappe oder ein Teil davon, wie etwa ein Herzklappenring oder ein Herzklappenflügel, ist.
- 14-
7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat ein Stent ist.
8. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat eine Gefaßprothese ist.
9. Im medizinischen Bereich eingesetzte Stents, Herzklappenringe oder Polymere, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer Carbonimplantation mittels einem Ionen- und/oder plasmageschützten Schichtabscheidungsverfahren ausgesetzt werden.
10. Vorrichtung zur Behandlung von Implantaten mit einer Ionenquelle, einem Extraktionssystem, einem Massenanalysator und einem drehbaren Implantat-Halter.
11. Vorrichtung nach Anpruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ionenbeschleuniger aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10216971A1 (de) * 2002-04-16 2003-10-30 Lothar Sellin Medizinisches Implantat, vorzugsweise Stent und Verfahren zu dessen Herstellung
CN113228225A (zh) * 2019-01-18 2021-08-06 应用材料股份有限公司 低发射覆层以及离子植入器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157782A1 (de) * 2001-11-28 2003-06-12 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Implantat sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen
CA2520122A1 (en) 2003-05-16 2004-11-25 Blue Membranes Gmbh Method for coating substrates with a carbon-based material
US7854756B2 (en) 2004-01-22 2010-12-21 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices
WO2006117625A2 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 Samkov Alexander V Equipment and method for ion implantation processing of medical devices
US8269931B2 (en) 2009-09-14 2012-09-18 The Aerospace Corporation Systems and methods for preparing films using sequential ion implantation, and films formed using same
US8946864B2 (en) 2011-03-16 2015-02-03 The Aerospace Corporation Systems and methods for preparing films comprising metal using sequential ion implantation, and films formed using same
US9324579B2 (en) 2013-03-14 2016-04-26 The Aerospace Corporation Metal structures and methods of using same for transporting or gettering materials disposed within semiconductor substrates

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3116040C2 (de) * 1981-04-22 1983-04-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Bioverträgliche Kohlenstoffschichten zum Beschichten von flexiblen Materialien u. Verfahren zum Aufbringen der Schichten
EP0224080B1 (de) * 1985-11-26 1992-07-01 SORIN BIOMEDICA S.p.A. Herstellung eines Prothesegerätes
DE3786721D1 (de) * 1986-02-24 1993-09-02 Fischell Robert Vorrichtung zum aufweisen von blutgefaessen, sowie system zu deren einfuehrung.
US4693760A (en) * 1986-05-12 1987-09-15 Spire Corporation Ion implanation of titanium workpieces without surface discoloration
IT1196836B (it) * 1986-12-12 1988-11-25 Sorin Biomedica Spa Protesi in materiale polimerico con rivestimento di carbonio biocompatibile
US4908030A (en) * 1987-04-29 1990-03-13 Vent-Plant Corporation, Inc. Method of manufacturing synthetic bone coated surgical implants
US5468562A (en) * 1991-03-01 1995-11-21 Spire Corporation Metallized polymeric implant with ion embedded coating
DE69125828T2 (de) * 1991-05-21 1997-07-31 Hewlett Packard Gmbh Verfahren zur Vorbehandlung der Oberfläche eines medizinischen Artikels
DE4402988A1 (de) * 1994-02-01 1995-08-03 W W Modersohn Praezisionswerkz Verfahren zur Verbesserung der Standfestigkeit von Schneid-, Bohr- und Zerspanwerkzeugen
GB9405029D0 (en) * 1994-03-15 1994-04-27 Franks Joseph Dr Improved catheters and other tubular inserts
US5605714A (en) * 1994-03-29 1997-02-25 Southwest Research Institute Treatments to reduce thrombogeneticity in heart valves made from titanium and its alloys
DE4429380C1 (de) * 1994-08-15 1996-04-25 Biotronik Mess & Therapieg Verfahren zur Herstellung einer nichtkollabierenden intravasalen Gefäßprothese (Stent)
US5512330A (en) * 1994-10-04 1996-04-30 Dearnaley; Geoffrey Parylene precursors for diamond-like carbon coatings
DE19604173C2 (de) * 1996-02-06 2000-07-06 Hartwig Hoecker Verfahren zur Erzeugung antithrombogener Oberflächen auf extrakorporal und/oder intrakorporal zu verwendenden medizinischen Gegenständen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10216971A1 (de) * 2002-04-16 2003-10-30 Lothar Sellin Medizinisches Implantat, vorzugsweise Stent und Verfahren zu dessen Herstellung
CN113228225A (zh) * 2019-01-18 2021-08-06 应用材料股份有限公司 低发射覆层以及离子植入器
CN113228225B (zh) * 2019-01-18 2024-04-23 应用材料股份有限公司 离子植入器、处理离子束的方法以及低发射嵌件

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