DE19901530A1 - Vorrichtung zum Laserstrahl-Strukturieren von bioresorbierbaren, intraluminalen Gefäßwandstützen - Google Patents
Vorrichtung zum Laserstrahl-Strukturieren von bioresorbierbaren, intraluminalen GefäßwandstützenInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Laserstrahl-Strukturieren von bioresorbierbaren, intraluminalen Gefäßwandstützen ist mit einem Werkstückhalter (1), einem daran lösbar befestigten, zylindrischen Werkstückträger (5), auf dem der zu bearbeitende Stützenrohling (6) während der Laserstrahlbearbeitung sitzt, und einer Laserstrahl-Schneideinrichtung (8) versehen, mittels der durch einen relativ zum Rohling (6) verlagerbaren Laserstrahl (9) eine Öffnungsstruktur in die Wand des Rohlings (6) eingearbeitet werden kann. DOLLAR A Der Werkstückträger (1) besteht zumindest im Bereich seiner den Rohling (6) tragenden Mantelwand (10) aus einem das Laserlicht des Strahles (9) absorbierenden, keramischen Material.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laserstrahl-Strukturieren von
bioresorbierbaren, intraluminalen Gefäßwandstützen mit den im Oberbe
griff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Derartige Gefäßwandstützen, wie sie geläufigerweise auch als "Stents" be
zeichnet werden, sind von der grundsätzlichen Struktur her Röhrchen, de
ren Wandung aus längs- und quergerichteten Stegen gebildet ist. Die
Stegstruktur ist so angelegt, daß der Stent zwischen einer praktisch zusam
mengefalteten oder komprimierten Konfiguration durch Aufdehnen bei
spielsweise mittels eines Ballonkatheters an seiner Position etwa in einem
Herzgefäß in eine expandierte Konfiguration dilettiert werden kann.
Neben Stents aus medizinisch verträglichen Metall-Materialien, die dauer
haft an ihrem Implantationsort bleiben, sind auch bioresorbierbare Ge
fäßwandstützen bekannt, deren Herstellung beispielsweise in der
DE 195 39 449 A1 beschrieben ist.
Gefäßwandstützen aus beiden vorgenannten Materialtypen werden zur
Ausbildung der erwähnten Längs- und Querstege mit einer Laserstrahl-
Schneideinheit strukturiert, da damit die Herstellung filigraner Strukturen
rationell und mit vertretbarem Fertigungsaufwand durchführbar ist. Dazu
werden die Stützenrohlinge, also unstrukturierte, hohlzylindrische
Röhrchen, auf einen zylindrischen Werkstückträger gezogen, der an einem
entsprechenden Werkstückhalter lösbar befestigt ist. Eine Laserstrahl-
Schneideinrichtung mit einem relativ zum Rohling verlagerbaren Laser
strahl arbeitet eine Öffnungsstruktur zur Bildung der erwähnten Längs- und
Querstege in die Wand des Rohlings ein. Die Relativbewegung zwischen
Rohling und Laserstrahl kann dabei durch eine Rotation und längsaxiale
Verschiebung des Werkstückträgers erzielt werden.
Gerade im Zusammenhang mit der Bearbeitung von bioresorbierbaren Ge
fäßwandstützen aus entsprechenden Polymermaterialien können wegen
deren Empfindlichkeit bestimmte Probleme aufgrund der Verwendung ei
nes Metalls als Werkstückträger auftreten. So wird aufgrund der Reflekti
onswirkung des Metalls das Polymermaterial während der Bearbeitung so
stark erhitzt, daß die Polymerstruktur und damit die mechanischen Eigen
schaften des aus dem Polymermaterial hergestellten Stents in Mitleiden
schaft gezogen werden können. Im ungünstigsten Falle kann es zu einer
Polymeraufspaltung und zu einem Verlust der elastischen Eigenschaften
des Polymers kommen. In diesem Falle versprödet der Stent im Bereich der
die Stege begrenzenden Schnittkanten, was zu Rissen und Brüchen insbe
sondere während der Dilatation des Stents führen kann.
Weiterhin wurde bei der üblichen Herstellungsweise beobachtet, daß bei
der Laserstrahl-Schneidbearbeitung des Rohlings auf einem metallischen
Stützkern als Werkstückträger sich regelmäßig filmartige Ablagerungen
aus dem geschmolzenen Polymermaterial zwischen den stehenbleibenden
Stegen des Stents bilden, da das geschmolzene Material nicht abfließen
kann.
Zur Lösung der vorstehenden Problematik schlägt nun die Erfindung ge
mäß Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 vor, den Werkstückträger zu
mindest im Bereich seiner den Rohling tragenden Außenwand aus einem
das Laserlicht des Strahles absorbierenden keramischen Material herzu
stellen.
Aufgrund dieser Materialauswahl wird das eingestrahlte Laserlicht an der
Oberfläche des keramischen Werkstoffes nicht oder nur in einem sehr ge
ringen Ausmaß reflektiert, so daß eine Erhitzung des umliegenden Stent-
Materials über die Reflektion praktisch unterbunden wird. Ein weiterer
Vorteil des verwendeten Keramikmaterials liegt dabei in der im Vergleich
zu Metallen weitaus geringeren Wärmeleitfähigkeit, so daß in das Kera
mikmaterial eingetragene Wärmeenergie weit weniger stark auf das umlie
gende Material geleitet wird, wie bei metallischen Werkstoffen. Der Wär
meeintrag in den Stützenrohling beschränkt sich beim Laserstrahl-
Strukturieren damit auf die unmittelbare Umgebung des einfallenden La
serlichts.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung eines keramischen Werkstoffes
für den Werkstückträger ergibt sich auch dadurch, daß durch die Absorpti
on des Laserlichts im Keramikmaterial selbst Vertiefungen im Keramik
material dort gebildet werden, wo im Stentrohling die Öffnungen ausge
schnitten werden. Diese Vertiefungen können dass geschmolzene Polymer
material aus dem Stentrohling aufnehmen, wodurch die Bildung der ein
gangs erwähnten filmartigen Ablagerungen zwischen den zu schneidenden
Stegen vermieden werden.
Bevorzugte Maßnahmen zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor
richtung zum Laserstrahl-Strukturieren sind in den Unteransprüchen ange
ben und in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung der Vorrichtung und
Fig. 2 einen ausschnittweisen Detail-Querschnitt durch die Vorrichtung
gemäß der Einzelheit II nach Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 deutlich wird, weist die gezeigte Vorrichtung zum Laser
strahl-Strukturieren einen als Spannfutter 1 ausgebildeten Werkstückhalter
auf, der über ein nicht näher dargestelltes Support in einer entsprechenden
Schlittenführung definiert in längsaxialer Richtung 2 verschiebbar ist. Glei
chermaßen ist das Spannfutter 1 durch einen nicht näher dargestellten
Drehantrieb in Rotationsrichtung 3 durch eine entsprechende Maschinen
steuerung definiert drehbar. Das Spannfutter 1 ist mit Spannbacken 4 aus
gerüstet, die pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sind.
Am Spannfutter 1 ist koaxial mit diesem ein zylindrischer Werkstückträger
5 lösbar zu befestigen, auf den kraft- oder formschlüssig ein Stützenrohling
6 aus bioresorbierbaren Polymermaterial aufgezogen ist. Kraft- oder form
schlüssig bedeutet in diesem Zusammenhang, daß der Stützenrohling 6 de
finiert auf dem Werkstückträger 5 sitzt und keine Relativbewegung zwi
schen diesen beiden Bauteilen aufgrund ihrer Eigenbewegung zugelassen
wird. Ein Aufschieben und Abziehen des Stützenrohlings 6 unter Aufbrin
gen einer gewissen Kraft muß natürlich möglich sein.
In Fig. 1 ist hinsichtlich des herstellungstechnischen Ablaufes bereits
schematisch eine Öffnungsstruktur in Form von langlochartigen Öffnungen 7
eingezeichnet, die durch die Laserstrahl-Schneideinrichtung 8 einzuarbei
ten sind. Dies erfolgt - wie von CNC-Werkzeugrnaschinen her bekannt -
durch eine prozessorgesteuerte Rotation und Translationsbewegung des
Spannfutters 1 und damit des Stützenrohlings 6 relativ zur Laserstrahl-
Schneideinrichtung 8, deren Laserstrahl 9 die Kontur der Öffnungen 7 her
ausschneidet. Eine gesteuerte Bewegung des Laser-Bearbeitungskopfes der
Schneideinrichtung ist ebenfalls bekannt und üblich.
Wie aus Fig. 1 und insbesondere Fig. 2 deutlich wird, ist der Werkstückträ
ger 5 hohlzylindrisch ausgebildet. Seine Mantelwand 10 besteht aus porö
sem, fluiddurchlässigen (also flüssigkeits- und/oder gasdurchlässigen), un
glasierten Keramikmaterial in Form von Aluminiumoxid, das bioinert ist.
Andere bioinerte Keramikmaterialien können ebenfalls verwendet werden,
jedoch ist Aluminiumoxid ein besonders üblicher Keramikwerkstoff.
Wie in Fig. 1 ferner angedeutet ist, ist in die Mündungsöffnung 11 des
Werkstückträgers 5 an seinem freien Ende 12 ein beispielsweise aus Poly
tetrafluorethylen bestehender Schlauch 13 eingesteckt, über den ein flüssi
ges oder gasförmiges Kühlmittel herangeführt und in den Hohlraum des
Werkstückträgers 5 eingeführt werden kann. Die Wegführung des Kühl
mittels erfolgt über das eingespannte Ende 14 des Werkstückträgers 5 und
das Spannfutter 1, wie durch den Pfeil 15 angedeutet ist.
Die Verwendung von flüssigem Stickstoff als Kühlmittel in Verbindung
mit einem porösen Keramikmaterial als Werkstückträger 5 hat den Vorteil,
daß verdampfender Stickstoff durch die in Fig. 2 angedeuteten Poren 16 zur
Außenseite des Werkstückträgers 5 durchtreten und dort eine Schutzgasat
mosphäre um den Stützenrohling 6 herum bilden kann. Gleichzeitig dient
das noch kalte Gas zur Direktkühlung in der jeweiligen Laserschnittzone.
Sowohl bei der gezeigten hohlzylindrischen, als auch einer massiven Aus
führung des Werkstückträgers aus Keramikmaterial kann die Heranführung
eines Kühlfluids auch durch über die Länge und Umfang des Werkstück
trägers verteilte Kühlmitteldurchtrittsbohrungen 17 unterstützt oder grund
sätzlich bewerkstelligt werden. Einige dieser Kühlmittelbohrungen 17 sind
in Fig. 1 und 2 punktiert angedeutet.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Werkstückträger 5 optimal auf seiner
Außenseite noch mit einer Silberbeschichtung 18 belegt sein, die unter
Einwirkung der Lichtenergie aus dem Laserstrahl sublimiert und sich an
den kälteren Wandzonen der laser-geschnittenen Öffnungen 7 des Stützen
rohlings 6 niederschlägt. Dies ist beim Bezugszeichen 19 durch eine
Strichverstärkung in Fig. 2 schematisch angedeutet. Das auf dem Stützen
rohling 6 niedergeschlagene Silber wirkt bei der Implantation des Stents im
menschlichen Körper als Röntgenmarker, der sich auf einem Röntgenbild
gegenüber dem eigentlichen Stentmaterial stark abzeichnet und damit die
Erkennbarkeit des Stents auf dem Röntgenbild erheblich verbessert. Ferner
hat Silber bekanntermaßen entzündungshemmende Eigenschaften, so daß
sich das Implantationsverhalten des Stents verbessert. Die aufgrund der
erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung in einem Arbeitsgang mit
der eigentlichen Laserstrahl-Strukturierung aufgebrachte Beschichtung er
füllte also eine Doppelfunktion.
Schließlich ist in Fig. 2 eine Vertiefung 20 in der Außenseite des Werk
stückträgers angedeutet, die durch die Laserbearbeitung im Bereich der
Öffnung entstanden ist und geschmolzenes Polymermaterial aufnehmen
kann.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Laserstrahl-Strukturieren von bioresorbierbaren, in
traluminalen Gefäßwandstützen mit
- - einem Werkstückhalter (1),
- - einem daran lösbar befestigten, zylindrischen Werkstückträger (5), auf dem der zu bearbeitende Stützenrohling (6) während der Laser strahlbearbeitung sitzt, und
- - einer Laserstrahl-Schneideinrichtung (8), mittels der durch einen relativ zum Rohling (6) verlagerbaren Laserstrahl (9) eine Öff nungsstruktur in die Wand des Rohlings (6) einarbeitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Werkstückträger (5) zumindest im Bereich seiner den Rohling (6) tragenden Außenwand (10) aus einem das Laserlicht des Strahles (9) absorbierenden, keramischen Material besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Werkstückträger (5) aus porösem, fluiddurchlässigen, unglasierten Ke
ramikmaterial besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Werkstückträger (5) hohlzylindrisch ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Werkstückträger (5) mit über seine Länge und seinen Umfang verteil
ten Kühlmitteldurchtrittsbohrungen (17) versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß an den stirnseitigen Öffnungen (11) des Werkstückträ
gers (5) Kühlfluid-Zu- und -Ableitungen (13, 15) zum Beaufschlagen
des Rohlings (6) mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlfluid an
gebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5. gekennzeichnet durch flüssigen Stick
stoff als Kühlfluid.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die den Rohling (6) tragende Mantelwand (10) des
Werkstückträgers (5) mit einer außenseitigen Beschichtung (18) aus ei
nem lasersublimierbaren Röntgenkontrastmittel und/oder entzündungs
hemmenden Mittel versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Be
schichtung (18) aus Silber oder einem Silbersalz besteht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Werkstückhalter durch ein drehbar angetriebenes
Spannfutter (1) gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das keramische Material für den Werkstückträger (5)
Aluminiumoxid ist.
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