DE3685873T2

DE3685873T2 - Herstellung eines prothesegeraetes.

Info

Publication number: DE3685873T2
Application number: DE8686115254T
Authority: DE
Inventors: Pietro Arru; Franco Vallana
Original assignee: Sorin Biomedica SpA
Current assignee: Sorin Biomedica Cardio SpA
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2006-11-05
Also published as: EP0224080A2; DE3685873D1; ATE77848T1; EP0224080B1; GR3005386T3; EP0224080A3; ES2032744T3

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei Protheseneinrichtungen sowie deren Herstellung, die eine dünne, durchgehende, biokompatible Schicht aus Kohlenstoff besitzen, die fest an einer Trägerschicht anhaftet, wie dies in EP-A-0,102.328 vom selben Anmelder oder in einem etwas anderen Zusammenhang in EP-A-0,029.787 oder DE-A-3,116.040 geoffenbart wurde.
In EP-A-0,102.328 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von Protheseneinrichtungen geoffenbart, beispielsweise Herzklappen- oder Gefäßprothesen, wobei eine Kathodenzerstäubung der Kohlenstoffschicht verwendet wird. Vor der Verwendung einer Kathodenzerstäubung war es im allgemeinen nicht möglich, eine zufriedenstellende Protheseneinrichtung zu erhalten, die eine dünne, durchgehende Schicht aus biokompatiblem Kohlenstoff besaß, die fest an einer Trägerschicht anhaftete. Bestehende Kohlenstoffschichten zeigten kein Anhaften an ihrer Trägerschicht oder waren nicht vollständig biokompatibel, da die mechanischen Eigenschaften der Trägerschichten durch die Verfahren und die Vorrichtungen nachteilig beeinflußt wurden, die dazu verwendet wurden, um die Schichten darauf auszubilden. Repräsentative frühere Verfahren, um eine Kohlenstoffschicht auf einer Trägerschicht einer Protheseneinrichtung aufzubringen, enthielten eine chemische Verdampfung, eine thermische Aufdampfung mit Hilfe eines Elektronenstrahls sowie eine Ionenplattierung.
Der Artikel von Z. Marinkovic und R. Roy, der in Carbon, 1976, Band 14, Seite 329-331 erschienen ist, offenbart die Herstellung und die Eigenschaften von glasartigen Kohlenstoffschichten, die mit Hilfe einer HF- Zerstäubung versprüht wurden.
Bei früheren chemischen Aufdampfverfahren, um Protheseneinrichtungen herzustellen, wurde eine Kohlenstoffquelle bei relativ hohen Temperaturen zersetzt, wobei der Kohlenstoff in dicken Schichten (z.B. mindestens 25 Mikron) auf einer Trägerschicht abgeschieden wurde (siehe beispielsweise US-A-3,526.005, US-A-3,685.059 und US-A-3,707.006). Da diese Verfahren typisch hohe Temperaturen, beispielsweise über 1000ºC, verwendeten, war es notwendig, Materialien für die Trägerschicht auszuwählen, die durch die hohen Temperaturen nicht nachträglich beeinflußt wurden, die während des Verfahrens auftraten. Dadurch waren die Materialien für die Trägerschicht begrenzt, die für die Herstellung von Protheseneinrichtungen verwendet wurden. Derartige Hochtemperaturverfahren können die gewünschten Eigenschaften von zur Verfügung stehenden niedrigtemperaturbeständigen Materialien für die Trägerschicht nicht nützen.
Versuche, die Nachteile bei hohen Temperaturen zu überwinden, enthielten eine Anfangsbeschichtung der Trägerschichten mit hochtemperaturbeständigen, organischen Polymeren bei hohen Temperaturen, worauf das Abscheiden des Kohlenstoffs folgte (siehe beispielsweise US-A-3,952.334). Derartige Verfahren sind relativ kompliziert, wobei sie nicht mit großem Erfolg verwendet werden konnten.
Weiters waren diese Verfahren relativ teuer, wobei eine Kohlenstoffschicht hergestellt wurde, die nicht zufriedenstellend an der Trägerschicht anhaftete. Im Betrieb wurde festgestellt, daß die Kohlenstoffschicht dazu neigt, sich von der Trägerschicht zu lösen, wobei Körperflüssigkeiten und Gewebe die Protheseneinrichtung angreifen und zersetzen können.
Es sollen die Versuche fortgesetzt werden, bestehende chemische Verdampfungsverfahren zu verändern. Kürzlich wurde vorgeschlagen, daß Katalysatoren bei niedrigeren Verfahrenstemperaturen verwendet werden sollen. Diese Vorschläge machen jedoch das Verfahren komplizierter und teurer, wobei sie zu Schichten führen, die im Betrieb eine unerwünschte Beeinträchtigung und Abtrennung von den Trägerschichten zeigten, die geschützt werden sollten.
Andere Verfahren, die versucht wurden und nicht mit Erfolg versehen waren, weisen eine Elektronenstrahlverdampfung und eine Ionenplattierung von Kohlenstoff auf einer Trägerschicht auf. Es wurde festgestellt, daß die Infrarotstrahlung, die vom Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren erzeugt wird, eine Beeinträchtigung der Trägerschicht hervorruft. Zusätzlich ist der verwendete Druck so niedrig, daß die Kohlenstoffatome dazu neigen, in einer sehr geraden Linie zu strömen, so daß sie eine Trägerschicht nicht gleichmäßig beschichten, die normalerweise eine morphologisch komplizierte Oberfläche besitzt.
Weiters ist beim Elektronenstrahlverfahren der abgeschiedene Kohlenstoff nicht biokompatibel, wobei er auch an der Trägerschicht nicht fest anhaftet. Der Kohlenstoff auf der Trägerschicht wird in Form von Graphit abgeschieden, von dem festgestellt wurde, daß es nicht biokompatibel ist. Weiters neigt der abgeschiedene Kohlenstoff zu einem Abtrennen, wobei er während des Betriebs von der Trägerschicht entfernt wird, wodurch Körperflüssigkeiten und Gewebe die Protheseneinrichtung angreifen und zersetzen können.
Was das Ionenplattierungsverfahren betrifft, so stellt es eine Abart einer Vakuumverdampfung dar, bei der die Trägerschicht während der Abscheidung auf einem hohen negativen Potential gehalten wird, so daß sie mit positiven Ionen bombardiert wird, um die Adhäsion und die strukturellen Eigenschaften der Schicht zu verbessern. Es ist ersichtlich, daß dieses Verfahren bei elektrisch isolierenden Trägerschichten nicht vorteilhaft verwendet werden kann, z.B. bei Polymeren. Tatsächlich ist es schwierig, nichtleitende, gewünschte Trägerschichten elektrisch vorzuspannen, z.B. Polyesterharze oder Polytetrafluoräthylen, die unter den Warenbezeichnungen DACRON und TEFLON vertrieben werden, sowie andere relativ niedrigschmelzende Polymere.
Die Erfindung, die in EP-A-0,102.328 geoffenbart ist, lieferte eine annehmbare Antwort für den Bedarf an Protheseneinrichtungen, die eine dünne, biokompatible Kohlenstoffschicht besitzen, die an der Trägerschicht fest anhaftet, z.B. an niedrigtemperaturbeständigem DACRON, TEFLON usw, und relativ einfach und billig herzustellen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft, wie die Ansprüche 1 und 11 sowie die anderen angeschlossenen Ansprüche beanspruchen, einige bemerkenswerte, unerwartete Verbesserungen der Ergebnisse, die man mit dem Verfahren erhält, das in EP-A-0,102.328 geoffenbart wurde.
Bei jeder Ausführungsform der Erfindung erhält man die gewünschte Protheseneinrichtung einschließlich einer biokompatiblen Schicht von turbostratischem Kohlenstoff mit der gewünschten Dicke und Gleichförmigkeit, die auf einer Trägerschicht abgeschieden wurde und dort fest anhaftet, so daß die Einrichtung ihre Gesamtheit besitzt und beibehält.
Die Erfindung wird nunmehr im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben, in denen zeigt:
Fig. 1 die Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Tri- oden-Vakuumzerstäubungs-Beschichtungsvorrichtung, um diese Erfindung auszuführen;
Fig. 2 eine andere Ansicht der Trioden-Vakuumzerstäubungsvorrichtung von Fig. 1, wobei das Glockengefäß (Ionisations- und Zerstäubungskammer) hydraulisch von seiner Basis abgehoben wurde, um die Fangelektrode und die umgebende Anode freizulegen;
Fig. 3 die Obersicht der Vorrichtung von Fig. 1, wobei das Glockengefäß weggedreht wurde, um Trägerschichten, die beschichtet werden sollen, zu laden und beschichtete Trägerschichten zu entfernen;
Fig. 4 den Längsschnitt durch die Zerstäubungsvorrichtung von Fig. 1 bis 3, wobei die Ionisations- und Zerstäubungskammer, die Fangelektrode und Anode sowie ein Innengehäuse dargestellt sind, das Scheiben aufweist, um die zu beschichtenden Trägerschichten zu halten;
Fig. 5 den Schägriß eines unteren, drehbaren Rings der Vorrichtung von Fig. 1 bis 3, auf dem das Innengehäuse angeordnet ist, sowie eines oberen, ortsfesten Rings, um in die Platten einzugreifen und diese um ihre Mittelpunkte in Drehung zu versetzen, wenn das Gehäuse und die Scheiben mit dem unteren, drehbaren Ring um die Längsachse des Glockengehäuses gedreht werden;
Fig. 6 die vereinfachte Darstellung der Vorrichtung von Fig. 1, wobei die elektrischen Schaltkreise sowie das Heizungs-, Kühlungs-, Hydraulik- und Vakuumsystem dargestellt sind, die diese Erfindung verwendet, zusammen mit dem Plasmastrahl, der in der Ionisationskammer erzeugt und auf die Auffangfläche gemittet und gerichtet wird;
Fig. 7 den Schrägriß einer Scheibe und eines Rahmens, um eine Trägerschicht zu halten, die erfindungsgemäß beschichtet werden soll;
Fig. 8 den Schrägriß der beschichteten Trägerschicht der Erfindung, nachdem sie von der Scheibe und dem Rahmen von Fig. 7 genommen wurde;
Fig. 8A den Schnitt durch die beschichtete Trägerschicht von Fig. 8;
Fig. 9 die vereinfachte Darstellung eines Bauteils für eine Herzklappe, die in der beschichteten Trägerschicht von Fig. 8 eingeschlossen ist;
Fig. 10, 11, 11A und 12 den Fig. 7, 8, 8A und 9 ähnliche Darstellungen, wobei jedoch die Verwendung einer Scheibe und eines Rahmens (Fig. 10) dargestellt ist, um eine abgedeckte Trägerschicht zu beschichten, wodurch die zu beschichtende Trägerschicht nur an ausgewählten Bereichen (Fig. 11 und 11A) beschichtet wird, um sie in einem Ring einer mechanischen Herzklappe (Fig. 12) zu verwenden;
Fig. 13 den Schrägriß einer Vorrichtung der Erfindung, um einen Schlauch zu beschichten, z.B. ein Gefäßschlauch, der in der Vorrichtung von Fig. 1 bis 5 angeordnet werden kann;
Fig. 13A den Schnitt durch den beschichteten Schlauch vor dem Umstülpen; Fig. 13B den Schnitt durch den beschichteten Schlauch nach dem Umstülpen;
Fig. 14 den Schrägriß einer anderen Vorrichtung der Erfindung, um einen Nähfaden zu beschichten, der gleichfalls in der Vorrichtung von Fig. 1 bis 5 angeordnet werden kann;
Fig. 15 die vergrößerte Darstellung des Rahmens und des Nähfadens von Fig. 14; und
Fig. 16 den Schnitt durch den beschichteten Faden.
Nunmehr wird auf die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung von Fig. 1 bis 9 Bezug genommen, in denen eine Trioden-Vakuumvorrichtung 10 (Fig. 1 bis 7) zum Beschichten einer Trägerschicht 2 mit einer dünnen, gleichförmigen, dichten Schicht oder Film 4 von biokompatiblem Kohlenstoff dargestellt ist, der fest an der Trägerschicht (Fig. 8 und 8A) anhaftet, die in einer Protheseneinrichtung 6 (Fig. 9) verwendet werden soll.
Die Vorrichtung 10 (Fig. 1 bis 6) weist ein Glockengefäß 12 auf, das auf einem hydraulisch betätigten Teleskoparm 13 befestigt ist, um das Gefäß 12 zu und von einer Basis 14 zu bewegen. Das Glockengefäß 12 besitzt eine obere Ionisationskammer 16 sowie eine untere Zerstäubungskammer 18. In der Zerstäubungskammer 18 wird dann, wenn das Gefäß 12 geschlossen ist (Fig. 1 und 4), eine Fangelektrode 20 angeordnet, die eine Quelle für den biokompatiblen Kohlenstoff liefert und von einer Anode 22 umgeben ist. Weiters befindet sich in der geschlossenen Zerstäubungskammer 18 ein abnehmbarer Tragaufbau oder Gehäuse 24 für die Trägerschichten 2, die mit dem Kohlenstoff beschichtet werden sollen (Fig. 4). Diese beispielhafte Vorrichtung ist im allgemeinen so aufgebaut, wie sie von Blazers AG, Liechtenstein, unter dem Modell BB 800 033 PE 7503 vertrieben wird.
Die Ionisationskammer 16 erzeugt einen Plasmastrahl 28 (Fig. 1 und 6) von konzentrierten, ionisierten Teilchen, die zur Fangelektrode 20 gezogen werden, um Kohlenstoff auf die Trägerschichten 2 zu zerstäuben. Die Kammer 16 weist an ihrem oberen Ende einen Heizfaden 30, an ihrem unteren Ende eine Hilfsanode 32, die eine Mittelöffnung 34 besitzt, sowie einen Zwischeneinlaß 36 für ein inertes Gas auf, z.B. Argon, das den Plasmastrahl 28 bildet. Das Argongas strömt von einer Quelle (Fig. 6) durch eine mit einem Ventil gesteuerte Leitung 38, die mit dem Einlaß 36 verbunden ist, und in die Ionisationskammer 16, in der der Heizfaden 30 das Argon in konzentrierte, positiv geladene Ionen ionisiert, die durch die Öffnung 34 der Hilfsanode 32 in die Zerstäubungskammer 18 zur Fangelektrode 20 gezogen werden. Da die Argonionen durch die Zerstäubungskammer 18 gezogen werden, werden sie in jene Form, die in Fig. 6 vereinfacht dargestellt ist, von einer Magnetfeldspule 40 gebündelt, die an der Außenwand der Zerstäubungskammer 18 mittig angeordnet ist. Falls es erwünscht ist, können Gase in der Zerstäubungskammer 18 mit einer Vakuumpumpe, die mit einem Vakuumauslaß 44 in der Basis 14 verbunden ist, über die ventilgesteuerte Leitung 46 (Fig. 3 und 4) entfernt werden. Während des Betriebs hält die Vakuumpumpe die Zerstäubungskammer 18 auf einem niedrigen Druck, so daß die Auswirkungen der Umgebung auf die Kraft und die Geschwindigkeit des zerstäubten Kohlenstoffs minimal sind.
Wie Fig. 4 zeigt, sind die Fangelektrode 20 und die Trägerschichten 2 von der Ionisationskammer 16 beabstandet. Dadurch wird die Wärme, die bei der Ausbildung des Plasmastrahls 28 erzeugt wird, die Trägerschichten 2 im wesentlichen nicht erreichen oder nachteilig beeinflussen.
Die Fangelektrode 20 und die Anode 22 sind innerhalb und auf einer Halterung 48 befestigt, die an der Basis 14 angebracht ist (Fig. 2, 4 und 6). Die Fangelektrode 20 ist in einem zylindrischen Hohlraum 50 angeordnet, wobei sie von der Ringanode 22 umgeben ist.
Die Fangelektrode 20 kann Graphit oder andere Kohlenstoffmaterialien enthalten. Bei der gezeigten Ausführungsform (Fig. 4) ist die Fangelektrode 20 zylindrisch ausgebildet, wobei sie eine Graphitbasis 52 enthält, auf der eine Außenschicht 54 aus pyrolitischem Kohlenstoff angeordnet ist.
Um die gewünschte Adhäsion des abgeschiedenen Kohlenstoffs zu erzeugen ohne die Trägerschicht 2 nachteilig zu beeinflussen, werden hohe Spannungen und niedere Ströme von der Spannungsquelle 45 (Fig. 6) für die Fangelektrode 20 geliefert. Weiters werden die Fangelektrode 20 und die Anode 22 mit Wasser gekühlt. Dadurch wird die Wärme von der Infrarotstrahlung der Fangelektrode 20 und an der Anode 22 auf ein Minimum gebracht.
Es wurde festgestellt, daß die relativ hohen Spannungen, z.B. zumindest etwa 500V und vorzugsweise 1000 bis 3000V, jene Energie liefern, die notwendig ist, damit der zerstäubte Kohlenstoff an der Trägerschicht richtig und mit einer geeigneten Abscheidegeschwindigkeit anhaftet, während die niedrigen Gleichströme, z.B. etwa 0,05 bis 0,3A die Infrarot- und Ultraviolettstrahlung auf ein Minimum bringen. Andererseits beeinflussen niedrige Spannungspegel das Anhaften des Kohlenstoffs an der Trägerschicht nachteilig, ohne daß sie die Erzeugung einer Infrarotstrahlung wesentlich verändern, während hohe Ströme eine Infrarot- und Ultraviolettstrahlung erzeugen, die die Trägerschichten 2 nachteilig beeinflussen können.
Weiters wurde festgestellt, daß der Umlauf von Kühlwasser von einer Quelle durch eine Ringleitung 56, die an den Außendurchmesser der Anode 22 grenzt, sowie eine Ringleitung 58, die unterhalb der Hohlraumwand und in Berührung mit der Fangelektrode 20 verläuft, die Erzeugung von nachteiliger Wärme minimiert.
Um die Umgebung innerhalb des Glockengefäßes 12 weiter zu regeln und die Beschichtung der Trägerschichten 2 zu verbessern, sind elektrische Quarz- Heizeinrichtungen 55, die an der Innenwand der Zerstäubungskammer 18 und um die befestigten Trägerschichten 2 angebracht sind, sowie eine Leitung 57 vorgesehen, die schlangenförmig um die Mantelfläche der Außenwand der Zerstäubungskammer 18 geschlungen ist und durch die Wasser geleitet werden kann. Die Verwendung der Heizeinrichtungen 55 und der Leitung 57, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu verbessern, wird später ausführlich beschrieben.
In der Zerstäubungskammer 18 ist das Innengehäuse 24 für die Trägerschichten 2 abnehmbar und drehbar angeordnet (Fig. 4 und 5). Das Gehäuse 24 und der betreffende Aufbau sind so ausgelegt, um die Beschichtung der Trägerschichten 2 mit einer dichten, dünnen Schicht von turbostratischem Kohlenstoff zu erleichtern, der von der Fangelektrode 20 zerstäubt wird. Wie bereits oben beschrieben, werden mit diesem Aufbau die Trägerschichten 2 relativ zur Fangelektrode 20 angeordnet und gleichzeitig in Drehung versetzt, so daß sich die Trägerschichten 2 mit vorgegebenen Geschwindigkeiten um ihre Achse sowie um die Längsachse des Glockengefäßes 12 drehen, um eine gleichförmige Beschichtung zu optimieren.
Genauer gesagt: das Gehäuse 24 ist zylindrisch ausgebildet, wobei es an seinem unteren Ende auf einem drehbaren Zylinderring 59 sitzt, der von einer riemengetriebenen Rolle 60 angetrieben und von Zwischenrollen 62 gehalten wird. Die Rolle 60 ist mit dem oberen Ende einer Welle 64 verbunden, die mit einem Riemen 66 in Drehung versetzt wird, den ein Motor (nicht dargestellt) antreibt. Die Zwischenrollen 62 sind mit den oberen Enden von Wellen 68 verbunden, die an ihren unteren Enden mit der Basis 14 verbunden sind.
Das Gehäuse 24 verläuft vom unteren, drehbaren Ring 59 um die Fangelektrode 20 und die Anode 22 nach oben und in den oberen Teil der Zerstäubungskammer 18. Im oberen Teil des Gehäuses 24 befinden sich sechs gleichmäßig beabstandete Kreisöffnungen 70. Eine Zylinderschiene 72 ist an der Innenwand des Gehäuses 24 befestigt, wobei sie die Offnungen 70 quert. In der Schiene 72 befindet sich eine Kerbe 74, die in jeder Öffnung 70 mittig angeordnet ist, um einen Zugriff zu einem ringförmigen Schlitz 76 in der Rückwand der Schiene 72 zu liefern.
Der beschriebene Aufbau des Gehäuses 24 dient dazu, um Scheiben 78 aufzunehmen, die die Trägerschichten 2 halten. Jede Scheibe 78 besitzt eine Welle 80, die in der Mitte mit ihrer konvexen Rückwand verbunden ist, die abnehmbar in der Kerbe 74 und dem benachbarten Schlitz 76 sitzt, sowie einen Aufhänger 82, der davon nach oben verläuft, um das Tragen, Halten und Lagern der Scheiben 78 zu erleichtern. Jede Scheibe 78 weist weiters an ihrer konkaven Stirnwand einen Rahmen 84 auf, der an der Scheibe 78 mit einer Schraube oder einer anderen Einrichtung 86 befestigt ist und dazu dient, um die Trägerschicht 2 zu halten.
Innerhalb des Gehäuses 24 und an der Basis der Öffnungen 70 befindet sich ein getrennter, ortsfester Ring 88, der Stangen 89 besitzt, die davon abgehängt sind und an ihren unteren Enden mit der Basis 14 verbunden werden. Wie man sieht, werden die Scheiben 78 beim Eingreifen in die Schiene 72 etwas nach vorne gekippt, wobei ihre unteren Enden reibungsmäßig in den ortsfesten Ring 88 eingreifen. Wenn das Gehäuse 24 in der Zerstäubungskammer 18 in Drehung versetzt wird, werden dadurch die Scheiben 78 gleichzeitig um ihre Achse und die Längsachse des Glockengefäßes 12 in Drehung versetzt, um die Trägerschicht 2 gleichförmig zu beschichten. Zusätzlich werden die Scheiben 78 nach vorne zur Fangelektrode 20 gekippt und in einem vorgegebenen Abstand davon angeordnet, um die gleichförmige Beschichtung des zerstäubten Kohlenstoffs auf den rotierenden Trägerschichten 2 zu optimieren.
Die Scheiben 78 können dazu verwendet werden, um eine Vielzahl von Trägerschichten 2 zu befestigen. Nunmehr wird auf Fig. 7 bis 9 Bezug genommen. Eine rechteckige Trägerschicht 2 wird in einem entsprechend geformten Rahmen 84 auf einer Scheibe 78 mit Schrauben oder anderen Einrichtungen 94 befestigt. Nachdem die biokompatible Kohlenstoffschicht 4 auf der Trägerschicht 2 erfindungsgemäß ausgebildet wurde, wird die beschichtete Trägerschicht 2 vom Rahmen 84 entfernt, wobei sie beispielsweise um den Rahmen einer Herzklappe geschlungen und befestigt werden kann, um die Protheseneinrichtung 6 von Fig. 9 zu bilden. Dazu können biokompatible, mit Kohlenstoff beschichtete Fäden verwendet werden, die vorzugsweise auch erfindungsgemäß hergestellt wurden, wie dies später ausführlich beschrieben wird.
Bei bestimmten Protheseneinrichtungen müssen nur Bereiche der Trägerschicht mit einer biokompatiblen Kohlenstoffschicht beschichtet werden. Beispielsweise kann bei Herzklappen nur ein Teil der Klappe den physiologischen Flüssigkeiten ausgesetzt sein, oder es kann erwünscht sein, daß Teile der Protheseneinrichtung nach der Implantation mit Gewebe befestigt werden. Jene Bereiche, die nicht den Geweben und Flüssigkeiten ausgesetzt sind, oder Bereiche, die an Geweben befestigt werden sollen, werden vor dem Beschichten abgedeckt. In diesem Fall liefert das Trioden-Vakuumzerstäubungsverfahren der Erfindung eine Kohlenstoffschicht nur auf den nichtabgedeckten Teilen. Genauer gesagt: wie Fig. 10 zeigt, besitzt der Rahmen 84 Abdeckungssegmente 98, die über der Trägerschicht 2 liegen. Dadurch liefert diese Erfindung eine Trägerschicht 2, die beschichtete und unbeschichtete Bereiche 99 und 100 (Fig. 11 und 11A) aufweist, wobei sie dazu verwendet werden kann, um einen Ring 101 (Fig. 12) für eine Herzklappe zu bilden, der eine Trägerschicht 2 besitzt, die beschichtete und unbeschichtete Bereiche 99 bzw. 100 enthält.
Zusätzlich zu den Klappenbauteilen 6 und 101, die eben beschrieben wurden, kann diese Erfindung auch dazu verwendet werden, um Transplantate und Pflaster, Schlauchprothesen, Fäden, Katheter, Prothesen im Ohrbereich, Sehnen- und Bänderprothesen, Zahnimplantate, einen Kieferersatz sowie andere Protheseneinrichtungen herzustellen. Die Protheseneinrichtungen der Erfindung sind besonders als Implantate nützlich, da sie mit den Körperflüssigkeiten und dem Gewebe biokompatibel sind. Die implantierten Protheseneinrichtungen der Erfindung widerstehen einer physiologischen Abstoßung und Zersetzung. Bei jeder Ausführungsform der Erfindung besteht die Protheseneinrichtung aus einer Trägerschicht 2 mit einer dünnen, gleichförmigen, dichten Schicht oder Film 4 und 99 aus biokompatiblem Kohlenstoff, der anhaftet. Dabei sei auf Fig. 8A und 11A verwiesen.
Bei dieser Erfindung kann eine breite Vielfalt von Materialien für die Trägerschicht verwendet werden, wobei die Erfindung jedoch besonders für Trägerschichten geeignet ist, die organische Polymere enthalten, die einen relativ niedrigen Erweichungspunkt besitzen. Die Trägerschichten enthalten DACRON, das eine Änderung der Elastizität bei etwa 150ºC zeigt. Wenn DACRON beschichtet wird, wird daher bevorzugt, daß die Trägerschicht Temperaturen ausgesetzt ist, die nicht über 80 bis 90ºC liegen.
TEFLON stellt ein anderes geeignetes Material für Trägerschichten dar, das einen niedrigen Erweichungspunkt besitzt. TEFLON kann Temperaturen von etwa 250ºC widerstehen, bevor es weich wird. Es wird bevorzugt, daß die Temperatur in der Nähe einer TEFLON-Trägerschicht auf nicht mehr als etwa 160-180ºC begrenzt wird.
Andere niedrigtemperaturbeständige Materialien, die für die Trägerschicht verwendet werden können, enthalten Silizium, Polyazetalharze (beispielsweise jene, die unter der Warenbezeichnung DELRIN vertrieben werden), Polyurethan, Polyäthylen mit niedriger Dichte und nichtwärmebeständige Metalle, z.B. Haynes-25-Kobalt/Chrom-Legierungen, Titan und Titanlegierungen.
Die Dicke der Trägerschichten ändert sich in Abhängigkeit von der Form und der Art des Materials.
Trägerschichten in Form von gewebten oder gewirkten Geweben, z.B. DACRON- oder TEFLON-Gewebe, die bei Herzklappen verwendet werden, haben typisch eine Dicke von etwa 0,1 bis 1,0mm, vorzugsweise von 0,3mm.
Wie bereits erwähnt, sind die Kohlenstoff-Filme oder Beschichtungen dieser Erfindung, die auf den beschriebenen Trägerschichten abgeschieden werden, biokompatibel, durchgehend, gleichförmig und dicht, wobei sie zumindest jene Bereiche der Trägerschichten bedecken, die mit physiologischen Flüssigkeiten in Berührung stehen, die unbeschichtete Trägerschichten zersetzen können.
Die Kohlenstoffschicht besitzt vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 Mikron und nicht mehr als etwa 1,0 Mikron. Schichten, die eine Dicke oberhalb des bevorzugten Bereichs besitzen, neigen dazu, sich von der Trägerschicht abzutrennen und/oder benötigen für die Herstellung zu lange. Schichten unterhalb der bevorzugten Dichte können die Oberfläche der Trägerschicht nicht gleichförmig bedecken.
Die Kohlenstoffschicht der Erfindung ist dicht, z.B. 2,2gm/cm³, wobei sie turbostratisch ist, da diese Form des Kohlenstoffs als biokompatibel bekannt ist. Die Kohlenstoffschicht der Erfindung haftet weiters fest an der Trägerschicht, so daß sich die beschichtete Trägerschicht wiederholt verbiegen kann, ohne daß die Schicht abtrennt. Die Adhäsion wurde in Übereinstimmung mit dem genormten Verfahren ASTM 03359 geprüft.
Das Verfahren der Erfindung ist für die Ausbildung des beschriebenen biokompatiblen Films auf einer breiten Vielfalt von Protheseneinrichtungen bewundernswert geeignet, die aus beschichteten Trägerschichten bestehen oder diese aufweisen. Um die Vorteile der Erfindung zu betonen, wird nunmehr das Verfahren beschrieben, das die beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung 10 verwendet, um die Protheseneinrichtung herzustellen, wie dies Fig. 1 und 8 zeigt, die niedrigtemperaturbeständige Trägerschichten aus DACRON und TEFLON für medizinische Zwecke aufweist.
Zuerst wird auf DACRON für medizinische Zwecke Bezug genommen. Die Trägerschichten 2, die verwendet werden sollen, sind rechteckig ausgebildet, wie dies Fig. 8 zeigt. Bevor die Betriebsphase des Verfahrens eingeleitet wird, werden die DACRON-Trägerschichten mit einem nichtkorrodierenden Lösungsmittel gereinigt.
Die gereinigten Trägerschichten 2 werden mit dem Rahmen 84 an den Scheiben 78 (Fig. 7) befestigt, wobei die beladenen Scheiben 78 auf der Schiene 72 des Gehäuses 24 (Fig. 4 und 5) angebracht werden. Dadurch werden die Scheiben 78 nach vorne gekippt.
Das Glockengefäß 12 wird von seiner Basis 14 mit dem hydraulisch betätigten Teleskoparm 13 angehoben und auf diesem Arm 13 von der Basis 14 weggedreht, wie dies Fig. 3 zeigt. Das Gehäuse 24 mit den montierten Scheiben 78 wird auf dem unteren, drehbaren Ring 59 angeordnet, wobei die unteren Enden der gekippten Scheiben 78 reibungsmäßig in die ortsfeste Schiene 88 eingreifen, die innerhalb des Gehäuses 24 angeordnet ist. Daraufhin wird das Glockengefäß 12 über das Gehäuse 24 gedreht und mit dem hydraulisch betätigten Teleskoparm 13 auf das Gehäuse 24 abgesenkt, wobei es in die Basis 14 (Fig. 2 und 1) abdichtend eingreift.
Die Zerstäubungskammer 18 wird dann mit einer Vakuumpumpe über den Auslaß 44 und eine Leitung 46 evakuiert und auf einem niedrigen Druck (10&supmin;&sup4;mbar bis 10&supmin;²mbar und vorzugsweise 10&supmin;³mbar) gehalten. Dies dient dazu, um die Adhäsion des zerstäubten und abgeschiedenen Kohlenstoffs auf den Trägerschichten 2 zu verbessern. Bei einem derartig niedrigen Druck behalten die zerstäubten Kohlenstoffatome ihr hohes Energieniveau.
Die Fangelektrode 20 wird durch das Bombardement des Plasmastrahls 28 gereinigt, wobei das Glockengefäß 12 durch die Entfernung von Feuchtigkeit und gasförmigen Verunreinigungen gereinigt wird. Das Reinigen des Glockengefäßes 12 erfolgt durch die Zufuhr von Heißwasser durch die Schlangenleitung 57 um die Wand der Zerstäubungskammer 18, wobei diese Kammer 18 mit einer Vakuumpumpe evakuiert wird, um Dämpfe und Gase zu entfernen.
Um die Adhäsion des zerstäubten Kohlenstoffs auf den Trägerschichten 2 zu verbessern, wird weiters die Temperatur innerhalb der Zerstäubungskammer 18 durch die Verwendung der elektrischen Quarzlampen 55 auf etwa 80ºC gehalten.
Gleichzeitig wird der Heizfaden 30 mit einem Strom von etwa 80 bis 90A und vorzugsweise etwa 85A in Betrieb gesetzt, wobei Argongas über Leitungen 38 und den Einlaß 36 in die Kammer 16 geleitet wird, worauf ein Plasmastrahl 28 erzeugt wird, der aus hochenergetischen, positiv geladenen Ionen besteht. Der Plasmasstrahl 28 wird von der Ionisationskammer 16 in die Zerstäubungskammer 18 gezogen, wo er von der Magnetfeldspule 40 fokussiert oder kollimiert und auf die Fangelektrode 20 gerichtet wird. Die Spule 40 dient weiters dazu, um die Trägerschicht 2 den Sekundärelektronen minimal auszusetzen. Dazu wird die Spule 40 mit etwa 12A betrieben.
Die hochenergetischen Argonionen des Plasmastrahls 28, der die Fangelektrode 20 bombardiert, verursachen, daß Kohlenstoffatome von der Oberfläche der graphitischen oder pyrolytischen Fangelektrode abgetrennt werden und unter einem spitzen Winkel in die Richtung von Fig. 4 sowie mit beträchtlichen Geschwindigkeiten auf die Trägerschichten strömen. Die Trägerschichten 2 werden um die Längsachse des Glockengefäßes 12 sowie um ihre eigene Achse in Drehung versetzt, um das gleichförmige Abscheiden des Kohlenstoffs zu verbessern. Typisch beträgt die Drehung um das Gefäß 12 etwa 4 bis 5 Umdrehungen pro Minute, während sich die Scheiben 59 bei jeder Umdrehung des Gefäßes 12 etwa zweimal um ihre Achse drehen.
Während des Betriebs wird die Fangelektrode 20 von der elektrischen Quelle auf hohen Spannungen und niedrigen Gleichströmen gehalten, z.B. auf 3000V und 0,3A. Die hohen Spannungen tragen dazu bei, eine geeignete Anzahl von zerstäubten Kohlenstoffatomen mit der gewünschten hohen Energie zu erzeugen, während die niedrigen Ströme die Erzeugung einer Infrarot- und Ultraviolettstrahlung minimieren. Im Betrieb werden weiters die Anode 22 und die Fangelektrode 20 mit Wasser gekühlt, das mit etwa 20ºC durch entsprechende Leitungen 56 und 58 fließt, um die Erzeugung von Wärme auf ein Minimum zu bringen.
Um die Menge von unerwünschter Wärme auf der Trägerschicht 2 weiter herabzusetzen, wird die Ionisationskammer 16 am oberen Ende der Zerstäubungskammer 18 angeordnet, wobei sie von der Trägerschicht 2 um einen beträchtlichten Abstand beabstandet ist. Bei diesem gezeigten Beispiel ist die Ionisationskammer 16 etwa 25cm von den Trägerschichten 2 entfernt angeordnet.
Das beschriebene Verfahren wird fortgesetzt, bis die Kohlenstoffschicht 4 gleichförmig auf den DACRON-Trägerschichten mit einer Stärke von etwa 0,3 Mikron abgeschieden ist. Um diese Dicke zu erreichen, wird das Verfahren für etwa 4,5 Stunden in Betrieb gesetzt.
Nachdem man die gewünschte Stärke der biokompatiblen Kohlenstoffschicht erhalten hat, wird die Zufuhr von Argongas abgeschaltet. Nachdem der Druck in der Zerstäubungskammer 18 auf den atmosphärischen Druck angehoben wurde, wird das Glockengefäß 12 geöffnet und das Gehäuse 24 von der Basis 14 entfernt. Daraufhin werden die Scheiben 78 vom Gehäuse 24 entfernt, wobei die beschichteten Trägerschichten 2 von dem Rahmen 84 genommen werden.
Die Protheseneinrichtungen, die man dadurch erhält, weisen die gewünschte Kohlenstoffschicht 4 auf der Trägerschicht 2 auf, wobei die notwendige Adhäsion dazwischen gegeben ist, und wobei die Trägerschicht nicht nachteilig beeinflußt wird.
Beim Beschichten der Trägerschichten 2 aus TEFLON wird im wesentlichen das gleiche Verfahren verwendet. Um eine optimale Adhäsion der Kohlenstoffschicht 4 zu erreichen, wurde festgestellt, daß ein Temperaturgefälle an den Trägerschichten 2 innerhalb der Zerstäubungskammer 18 wünschenswert ist. Bei TEFLON-Trägerschichten werden die elektrischen Quarzlampen 55 in Betrieb gesetzt, um die Umgebung bei den Trägerschichten 2 auf etwa 180ºC zu erwärmen, bis etwa ein Sechstel der gewünschten Gesamtstärke der Kohlenstoffschicht (0,3 Mikron) auf den TEFLON-Trägerschichten abgeschieden wurde. Daraufhin wird die Erwärmung der Trägerschicht beendet, wobei die Temperatur in und um die Trägerschichten 2 abgekühlt und auf etwa 40ºC gehalten wird. Dies erfolgt durch ein Abschalten der elektrischen Quarzlampen 55 und durch das Durchleiten von Kühlwasser durch die Schlangenleitung 57 an der Außenwand der Zerstäubungskammer 18. Die Abscheidung von Kohlenstoff auf die volle Stärke des abgeschiedenen Kohlenstoffs erfolgte unter den gleichen Bedingungen, wie sei bereits beschrieben wurden, mit der Ausnahme, daß der Anbdenstrom auf etwa 0,1A herabgesetzt wurde. Die Betriebszeit betrug etwa 8 Stunden.
Die Protheseneinrichtungen, die man mit dem Verfahren erhielt, erzeugten die gewünschten Kohlenstoffschichten 4 auf den TEFLON-Trägerschichten 2 mit der erforderlichen Adhäsion und ohne einer nachteiligen Beeinflussung des TEFLONS.
Bisher wurde ausführlich die Beschichtung von ebenen Trägerschichten 2 beschrieben, die bei Protheseneinrichtungen verwendet werden. Es ist ersichtlich, daß diese Erfindung auch dazu verwendet werden kann, um biokompatible Kohlenstoffschichten auf einer Vielfalt von Protheseneinrichtungen mit unterschiedlichen Formen herzustellen, einschließlich schlauchförmigen Aufbauten (z.B. Gefäßschläuche und Katheter) sowie Garnen (z.B. Nähfäden).
In Fig. 13 wird beispielsweise ein Gefäßschlauch 200 mit einer Kohlenstoffschicht 201 dieser Erfindung beschichtet (Fig. 13A). Die beschriebene Vorrichtung 202 weist einen Antrieb 204 auf, der ein Getriebe 206 enthält, dar eine Welle 208 in Drehung versetzt, auf der sich die schlauchartige Trägerschicht 200 befindet. Der Antrieb 204 wird auf der ortsfesten Schiene 88 mit einer Klammer 208 und einer Schraube 214 befestigt. Eine Stange 216 des Aufbaus 204 ist an einem Ende über Schrauben 220 und 222 an der Klammer 210 und am anderen Ende am Getriebe 206 einstellbar angebracht.
Das Getriebe 206 wird über eine rotierende, flexible Welle 226 in Drehung versetzt, die an einem Ende mit dem Getriebe 206 und am anderen Ende mit der früher beschriebenen Zwischenrolle verbunden ist. Dadurch, daß der Ring 59 mit der Antriebsrolle 60 (Fig. 6) in Drehung versetzt wird, dreht die Zwischenrolle 62 die Welle 226, die ihrerseits das Getriebe 206 in Drehung versetzt. Dadurch dreht das Getriebe 206 die Welle 208 und den darauf befindlichen Schlauch 200.
Im Betrieb wird die schlauchförmige Trägerschicht 200 während des Zerstäubungsverfahrens in Drehung versetzt, wodurch zerstäubte Kohlenstoffatome von der Fangelektrode 20, wie dies bereits beschrieben und gezeigt wurde (Fig. 1 bis 6), auf der schlauchartigen Trägerschicht 200 auftreffen, bis man eine gleichförmige, dünne, biokompatible Kohlenstoffschicht 201 erhält. Falls es erwünscht ist, kann die beschichtete Außenfläche des Schlauchs 200 umgestülpt werden, indem der Schlauch in sich selbst eingesetzt wird, um eine inerte, beschichtete Innenfläche zu erhalten. Dieses Verfahren kann auch dazu verwendet werden, um beide Flächen des Schlauchs 200 zu beschichten, indem einfach der umgestülpte Schlauch 200 wieder auf der Welle 208 angebracht und das Verfahren wiederholt werden, um die "neue", unbeschichtete Außenfläche zu beschichten.
In Übereinstimmung mit dem beschriebenen Verfahren wurde ein Schlauch aus DACRON mit der biokompatiblen Kohlenstoffschicht 201 der Erfindung beschichtet, indem der Schlauch 200 mit etwa 5 Umdrehungen pro Minute in etwa neun Stunden unter jenen Bedingungen in Drehung versetzt wurde, wie sie oben bei der Beschichtung der Trägerschicht 2 aus DACRON beschrieben wurden.
Biokompatible, mit Kohlenstoff beschichtete Garne, z.B. Nähfäden, können gleichfalls in Übereinstimmung mit dieser Erfindung hergestellt werden.
Wie Fig. 14, 15 und 16 zeigt, wird eine Vorrichtung 300 geliefert, um ein Nähgarn 301 mit einer gleichförmigen, dünnen und dichten, anhaftenden Schicht aus biokompatiblem Kohlenstoff 302 (Fig. 16) zu beschichten. Die Vorrichtung 300 weist einen Rahmen 303, der an einer Scheibe 304 befestigt ist, auf, die mit einer Klammer 306 an der ortsfesten Schiene 88 angebracht wird. Der Rahmen 300 weist vertikale Halterungen 308 und 310 mit dazwischenliegenden Querstangen 312 und 314 auf.
Die untere Stange 312 wird mit einem Antrieb 316 in Drehung versetzt der eine rotierende, flexible Welle 318 aufweist, die an einem Ende mit der unteren Stange 312 für eine Drehung und am anderen Ende mit einem Getriebe 320 verbunden ist, das seinerseits drehbar mit der früher beschriebenen Zwischenrolle 62 verbunden ist. Wenn der untere, drehbare Ring 59 von der Antriebsrolle 60 in Drehung versetzt wird, wird diese Drehung über die Zwischenrolle 62, das Getriebe 320 und die biegsame Welle 318 zur unteren Stange 312 übertragen.
Die Stangen 312 und 314 weisen Rillen 321 auf, die darin ausgebildet sind, um Schleifen des Nähgarns 301 (Fig. 15) aufzunehmen, wenn es von der Stange 312 in Drehung versetzt wird. Wenn die Stange 312 gedreht wird, wird Kohlenstoff von der Fangelektrode 20 zerstäubt, wie dies oben (Fig. 1 bis 6) beschrieben wurde, wobei er auf dem sich bewegenden Garn 301 abgeschieden wird und dort fest anhaftet, um eine biokompatible Kohlenstoffschicht 302 (Fig. 16) auszubilden. Die Rillen 321 sind entlang der Stangen 312 und 314 beabstandet angeordnet. Wenn sich das Garn 301 von einer Rille 321 zur anderen bewegt, wird es etwas verdreht, um dadurch laufend unbeschichtete Teile des Garns dem zerstäubten Kohlenstoff auszusetzen.
Weiters ist ein Verdrillungsaufbau 322 vorgesehen, der drehbare Scheiben 324 und 326 aufweist, die in Halterungen 328 und im Rahmen 303 gelagert sind.
Wenn das Nähgarn 301 vom entfernten Ende 329 der Stange 314 kommt, nachdem es beschichtet wurde, wird es vom Verdrillungsaufbau 322 ergriffen und zum nahen Ende 330 der Stange 314 gebracht, um weiter beschichtet zu werden, wie dies oben beschrieben wurde. Der Verdrillungsaufbau 322 liefert damit eine Einrichtung für eine fortlaufende Beschichtung des Garns 301, bis die gewünschte Dicke der Beschichtung erreicht ist.
Wenn man den Schritten des oben beschriebenen Verfahrens folgt, wurde ein Nähgarn 301 aus DACRON mit der biokompatiblen Kohlenstoffschicht 302 gemäß der Erfindung beschichtet, indem das Garn 301 in Schleifen fortlaufend für etwa 6,5 Stunden über die Vorrichtung 300 geführt wurde.
Diese Erfindung weist damit eine breite Vielfalt von Protheseneinrichtungen sowie Verfahren und eine Vorrichtung auf, um derartige Einrichtungen herzustellen. In einer weiteren Hinsicht ist diese Erfindung nicht auf die bestimmten, beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, wobei Abänderungen innerhalb des Bereichs der beiliegenden Ansprüche ausgeführt werden können, ohne von den Grundlagen der Erfindung abzuweichen, und ohne ihre Hauptvorteile aufzugeben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Protheseneinrichtung, die eine Trägerschicht und eine Beschichtung (4) aus einem biokompatiblen Kohlenstoffmaterial besitzt, die auf der Trägerschicht durch die Zerstäubung einer Kohlenstoff-Fangelektrode (20) bei gegebener Spannung und Strom (20, 22) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung als Gleichspannungs-Zerstäubung ausgeführt wird, wobei die Kohlenstoff-Fangelektrode (20) mit zumindest etwa 500V und mit einem Strom betrieben wird, der nicht größer als etwa 0,3A ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangelektrode (20) mit etwa 1000 bis 3000V und einem Strom von etwa 0,05 bis 0,3A betrieben wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht eben (2) ist und um die Kohlenstoff-Fangelektrode (20) sowie um sich selbst in Drehung versetzt wird (24), um den zerstäubten Kohlenstoff darauf gleichförmig zu verteilen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht schlauchförmig (200) ausgebildet ist und um ihre Achse in Drehung versetzt wird (204, 206, 208), um den zerstäubten Kohlenstoff darauf gleichförmig zu verteilen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht ein Nähgarn (301) ist, wobei sie in einem Rahmen (303) in Drehung versetzt wird, um den zerstäubten Kohlenstoff darauf gleichförmig zu verteilen.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche der Trägerschicht oder des Materials abgedeckt (98) werden, so daß der zerstäubte Kohlenstoff nur auf den nichtabgedeckten Bereichen abgeschieden wird.

7. Verfahren gemäß jedem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht ein Polyesterharz ist, und daß die Temperatur auf der Trägerschicht (2) bei etwa 80ºC gehalten wird, um die Adhäsion des zerstäubten Kohlenstoffs (4) an der Trägerschicht zu verbessern.

8. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (2) Polytetrafluoräthylen ist, und daß die Temperatur auf der Trägerschicht für etwa ein Sechstel der gewünschten Dicke auf etwa 180ºC der Kohlenstoffbeschichtung und dann auf etwa 40ºC gehalten wird, um die Beschichtung (4) aus Kohlenstoff abzugleichen, um dadurch die Adhäsion des zerstäubten Kohlenstoffs an der Trägerschicht zu verbessern.

9. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Trägerschicht zerstäubte (20) Kohlenstoff eine Dicke von nicht mehr als 1,0 Mikron besitzt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoff-Fangelektrode (20) in einer Atmosphäre zerstäubt wird, die einen Druck von etwa 10&supmin;&sup4;mbar bis etwa 10&supmin;²mbar besitzt.

11. Vorrichtung zur Abscheidung einer Schicht (4) aus biokompatiblem Kohlenstoff, die fest an der Trägerschicht einer Protheseneinrichtung anhaftet, wobei die Vorrichtung eine Kohlenstoff-Fangelektrode (20), die in einer Kammer (18) angeordnet ist, eine Einrichtung (16), um die Kohlenstoff-Fangelektrode (20) zu zerstäuben, um Kohlenstoffatome davon zu zerstäuben, eine Halterung (24; 208; 303), die auf der Kammer (18) befestigt ist, um eine Trägerschicht zu halten, um darauf eine fest anhaftende Kohlenstoffbeschichtung auszubilden, eine Druckeinrichtung (44, 46) innerhalb der und um die Kammer, um die Kammer (18) bei einem niedrigen Druck zu betreiben, sowie eine elektrische Einrichtung (45) aufweist, die mit der Kohlenstoff-Fangelektrode (20) verbunden ist, um die Fangelektrode (20) bei einer gegebenen Spannung und Strom zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung eine elektrische Quelle (45) enthält, um die Fangelektrode (20) bei einer Gleichspannungs-Zerstäubung auf einer Zerstäubungspannung von zumindest etwa 500V und einem Strom von nicht mehr als etwa 0,3A zu halten.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (55) in der Kammer (18) und in der Nähe der Halterung (24) vorgesehen ist, um die Trägerschicht (2) auf ein gewünschtes Niveau zu erwärmen, um die Adhäsion des zerstäubten Kohlenstoffs (20) an der Trägerschicht (2) zu verbessern.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 und 12, wobei eine Vielzahl von Trägerschichten (2) gleichzeitig mit zerstäubtem, biokompatiblem Kohlenstoff beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (24) enthält: eine drehbare Einrichtung (59), die am Boden der Kammer (18) befestigt ist;

ein Gehäuse (24), das auf der drehbaren Einrichtung abnehmbar und drehbar mit dieser befestigt ist, wobei es davon nach oben und um die Kohlenstoff- Fangelektrode (20) verläuft;

eine Halteeinrichtung (78) für jede Trägerschicht (2), die abnehmbar mit dem Gehäuse (24) verbunden ist, um eine Trägerschicht (2) darauf während der Zerstäubung des Kohlenstoffs (20) zu halten, wobei sich die Halteeinrichtung (78) mit dem Gehäuse (24) um die Kohlenstoff-Fangelektrode (20) dreht und gleichzeitig um ihre eigene Achse drehbar ist,

eine Antrieb (60), der auf die drehbare Einrichtung (59) wirkt, um diese in Drehung zu versetzen, und

eine Dreheinrichtung (88), die in der Kammer (18) angeordnet ist, um reibungsmäßig in jede Halterungseinrichtung (78) einzugreifen, um eine Drehung davon um die eigene Achse hervorzurufen, wenn sich das Gehäuse (24) mit der Halteeinrichtung um die Kohlenstoff-Fangelektrode (20) dreht.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Halteeinrichtungen (78) für die Trägerschicht enthält:

(a) eine Scheibe (78), die eine konvexe Rückwand und konkave Vorderwand besitzt; und

(b) einen Rahmen (84), der an der konkaven Vorderwand der Scheibe befestigt ist, um die Trägerschicht (2) abnehmbar zu verbinden, und wobei

(c) die reibungsmäßig eingreifende Dreheinrichtung eine Ringschiene (88) ist, in die der Boden jeder Scheibe eingreift.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschichten (2) einen flachen Querschnitt besitzen.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, um biokompatiblen Kohlenstoff auf eine schlauchförmige Trägerschicht (200) einer Protheseneinrichtung zu beschichten dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung für die Trägerschicht enthält:

eine drehbare Welle (208), die in der Kammer (18) in der Bahn des zerstäubten Kohlenstoffs befestigt ist, um darauf die schlauchförmige Trägerschicht (200) anzubringen, und

eine Antriebseinrichtung (204, 206), die in der Kammer (18) angeordnet ist, um die Welle (208) in Drehung zu versetzen, so daß der zerstäubte Kohlenstoff gleichförmig auf der freiliegenden Fläche der rotierenden, schlauchförmigen Trägerschicht (200) abgeschieden wird.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, um biokompatiblen Kohlenstoff auf der Trägerschicht eines Nähgarns (301) zu beschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung für die Trägerschicht des Nähgarns enthält:

einen Rahmen (303), der in der Kammer (18) in der Bahn des zerstäubten Kohlenstoffs befestigt ist, wobei er zwei in Querrichtung beabstandete Stangen (312, 314) aufweist, die eine Vielzahl von Rillen (321) besitzen, die darin ausgebildet sind, um das Nähgarn (301) aufzunehmen, wenn dieses um die Stangen (308, 310) gedreht wird, wobei die Rillen (321) zwischen Stangen (312, 314) so ausgerichtet sind, daß sich das Garn (301) etwas verdreht, wenn es fortlaufend von einer Rille (321) zu einer anderen läuft,

einen Motor (316), der mit einer (312) der Stangen verbunden ist, um sie in Drehung zu versetzen, und

eine Verdrillungseinrichtung (322), die mit dem Rahmen (303) verbunden ist, um das von einem Ende von einer (314) der Querstangen kommende Nähgarn (301) zu transportieren, um dadurch das Nähgarn (301) fortlaufend zu drehen, bis es mit einem fest anhaftenden, biokompatiblen, zerstäubten Kohlenstoff auf die gewünschte Dicke beschichtet ist.