DE102009049287A1

DE102009049287A1 - Verfahren zur Herstellung eines medizinischen Markers

Info

Publication number: DE102009049287A1
Application number: DE102009049287A
Authority: DE
Inventors: Heiko Specht; Frank Krüger
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2010-07-01
Also published as: US20100159396A1; US8597872B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines medizinischen Markers (4) aus einem röntgenopaken Material. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Fotolithografisches Aufbringen einer Maske (31) auf einem Substrat (1), b) Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) des Markers (4) auf dem Substrat (1), c) Entfernen der Maske (31) und d) Beseitigen des Substrates (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ring- oder rohrförmige Marker für Katheter und bevorzugte Herstellungsverfahren.
Marker dienen zum leichteren Auffinden von Kathetern in menschlichen oder tierischen Körpern und sind aus diesem Grunde im Allgemeinen röntgenopak. Auf diese Weise lassen sich die zunehmend kleiner werdenden Katheter oder Gefäßstützen (Stents) leichter lokalisieren. Übliche Marker weisen einen Außendurchmesser von ungefähr 100 bis 600 μm, einen Innendurchmesser von ungefähr 40 bis 500 μm und eine Länge von 0,5 bis 2 mm auf.
Vorzugsweise werden Marker als Ring oder Röhrchen auf den Katheter gesteckt. Derartige Ringe oder Röhrchen werden aus einem langen Schlauch zugeschnitten. Damit ist aber auch die Dimensionierung begrenzt. Um zu kleiner dimensionierten Markern zu gelangen, werden Bändchen um Katheter gelegt, deren Befestigung jedoch wieder aufwändig ist.
Gemäß EP 1 813 367 A2 werden Marker alternativ durch Metallinjektion geformt. Hierzu werden die röntgenopaken Metalle in der Schmelze dispergiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, klein dimensionierte Marker aus röntgenopakem Material bereitzustellen, ohne die Nachteile der Bändchen in Kauf zu nehmen.
Zur Lösung der Aufgabe werden die Marker durch Elektroplattieren hergestellt. Beim Elektroplattieren kann man die Marker individuell aufbauen. Damit entfällt ein Ablängen und die damit verbundene Verformung, insbesondere Gratbildung. Das Elektroplattieren ermöglicht sogar die Herstellung von nicht selbst tragenden Markern oder Markern mit geraden Kanten.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß entfällt das bisher erforderliche Zuschneiden der Marker, so dass die für das Zuschneiden erforderlichen mechanischen Festigkeiten erfindungsgemäß nicht mehr erforderlich sind. Zur Herstellung der Marker können diese auf einem Substrat hergestellt werden, welches die Dimension des Katheters aufweist, auf den der fertige Marker aufgeschoben wird. Hierzu wird lediglich das Substrat nach der Herstellung des Markers vom Marker entfernt. Auf diese Weise können auf einem mit Resistwänden versehenen Metallstäbchen oder Metallröhrchen mehrere Marker gleichzeitig maßgenau auf ihre endgültige Dimensionierung erzeugt werden. Dieser individuelle Aufbau von Markern hat gegenüber dem Zuschneiden aus einem Schlauch keine Verformung, insbesondere Gratbildung, zur Folge. Insbesondere wird es beim Aufbau eines Markers auf einem Substrat ermöglicht, Kanten maßgenau abzubilden. Erfindungsgemäß lassen sich deshalb auch Marker für kantige Katheter herstellen. Alternativ werden besonders dünne Marker, insbesondere nicht selbsttragende Marker in Bohrungen eines Substrats erzeugt. Nicht selbsttragende Marker werden dann auf dem Katheter befestigt, bevor das Substrat endgültig vom Marker entfernt wird.
Mit dem Elektroplattieren lassen sich Marker mit einer Wandstärke unter 20 μm herstellen, insbesondere Marker mit einer Wandstärke von 5 bis 15 μm. Derartige dünne Marker tragen nur noch sehr geringfügig auf. Dies ist insbesondere für besonders dünne Katheter von erheblichem Vorteil und ebnet zumindest den Weg für die weitere Verkleinerung von Kathetern.
Das Elektroplattieren ermöglicht auch bis zu 100 μm dicke Wandstärken. Mittels Elektroplattieren sind Außendurchmesser zwischen 30 und 600 μm herstellbar.
Erfindungsgemäß werden selbsttragende Marker mit einem Außendurchmesser zwischen 40 und 80 μm, insbesondere zwischen 50 und 70 μm bereitgestellt. Der Innendurchmesser eines selbsttragenden Markers mit einem Außendurchmesser von 40 μm beträgt immerhin noch bis zu 20 μm. Bei selbsttragenden Marken mit einem Außendurchmesser von 80 μm beträgt der Innendurchmesser bis zu 50 μm.
Es hat sich bewährt, die Marker in einer Länge von 0,1 bis 5 mm, insbesondere 0,5 bis 2 mm herzustellen. Bewährte Markermaterialien sind Gold und Platin.
Zur Herstellung selbsttragender Marker eignen sich Stäbchen mit einer Kupferoberfläche, um die ringförmige Wände aus Resist angeordnet sind, um die Länge der Marker zu definieren. Mit dem Achsendurchmesser wird der Innendurchmesser des Markers besonders einfach und sehr genau festgelegt. Da die Länge des Markers durch den Abstand der um die Achse verlaufenden Resistwände bestimmt wird, braucht der auf der Kupferoberfläche aufgewachsene Marker nicht die mechanische Stabilität aufzuweisen, die gezogene Röhrchen brauchen, um zugeschnitten werden zu können.
Besonders dünnwandige Marker, insbesondere nicht selbsttragende Marker, werden vorzugsweise in Bohrungen eines Kupfersubstrats durch Elektroplattieren der Bohrlochwände erzeugt. Dieses Verfahren ermöglicht eine besonders hohe Abscheidungsrate und zeichnet sich durch eine hohe Effizienz aus.
Aus der WO 2007/140635 A1 ist die Verwendung von Markern zur Positionsbestimmung von Kathetern bekannt. Im distalen Endbereich der Katheter sitzen ein oder mehrere radioopake, insbesondere röntgenopake, hülsenartige Marker auf dem Drahtschaft, die im Wesentlichen zwei Aufgaben besitzen. Zum einen soll – beispielsweise durch eine langgestreckte Markerwendel direkt am distalen Ende des Führungsdrahtes – die Position der Führungsdrahtspitze beim Applizieren des Katheters in einem Röntgensichtgerät gut erkennbar sein. Zum anderen kann mit Hilfe mehrerer, beispielsweise äquidistant vor dem distalen Ende angeordneter Marker eine Längenvermessung einer zu behandelnden Stenose auf dem Röntgensichtgerät vorgenommen werden. Dazu müssen die Marker ein röntgenopakes Material aufweisen, um eine ausgezeichnete Röntgensichtbarkeit zu erzielen. Bei bekannten Katheter-Führungsdrähten stellt sich das Problem, dass der Draht besonders an seinem distalen Ende einerseits möglichst flexibel sein soll, um ein möglichst atraumatisches Einführen des Drahtes in Herzgefäße und dabei ein leichtgängiges Passieren von Engstellen und Biegungen in dem anzufahrenden Gefäßverlauf zu gewährleisten.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, solcherart Marker entweder durch das Ziehen bzw. Ablängen von Rohren oder ein Verschweißen von Folien herzustellen. Das Verschweißen von Folien hat sich als nachteilig erwiesen, da insbesondere die Schweißverbindung nur unzuverlässig herzustellen ist. Das Ablängen von Rohren stößt bei Wanddicken von weniger als 30 μm an die mechanisch machbaren Grenzen. Solcherart produktionsbedingte Wandstärken laufen allerdings der Forderung nach einem möglichst dünnen Durchmesser des distalen Endes des Katheders diametral zuwider.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zu offenbaren, mit dem Marker geschaffen werden können, welche die vorgenannten Nachteile überwinden, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Markern zu schaffen, welche Wandstärken von deutlich weniger als 20 μm aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines medizinischen Markers aus einem röntgenopaken Material ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Fotolithografisches Aufbringen einer Maske auf einem Substrat,
b) Abscheiden des röntgenopaken Materials des Markers auf dem Substrat,
c) Entfernen der Maske und
d) Beseitigen des Substrates.

Der Kerngedanke der Erfindung liegt darin, dass das röntgenopake Material des medizinischen Markers auf ein Substrat aufgebracht wird. Dabei gibt eine auf dem Substrat abgelegte Maske die Form und Wandstärke des Markers vor. Es bedarf keiner mechanischen Bearbeitung des Markers nach dem Entfernen der Maske und dem Beseitigen des Substrats mehr. Folglich ist keine stoffschlüssige Verbindung von Teilen und/oder ein kraftbeaufschlagtes Verjüngen des Markers mehr nötig. Vielmehr reicht das Abscheiden des röntgenopaken Materials auf dem Substrat. Die fotolithografisch aufgebrachte Maske bildet dabei eine Negativform für die sich ergebende Form des Markers. Mithilfe des erfindungsgemäß offenbarten Verfahrens lassen sich Marker erstellen, deren Wandstärke deutlich unter jenen mit üblichen Herstellungsverfahren produzierten Markern liegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist viele Vorteile auf. So können variable Geometrien der Marker erreichen werden, wie etwa eckige oder ovale Marker. Weiterhin sind die nach der Erfindung produzierten Marker gratfrei. Bei bekannten Herstellungsverfahren, wie etwa dem Ablängen eines Rohres, entsteht immer ein Grat. Weiterhin können variable Wanddicken hergestellt werden. Bevorzugt können mit dem Verfahren Marker mit Außendurchmessern zwischen 50 bis 600 μm und Wandstärken zwischen 5 bis 100 μm, insbesondere zwischen 5 bis 25 μm, hergestellt werden. Das beschriebene Verfahren wird bevorzugt verwendet, wenn man kleine Aspektverhältnisse hat, wie etwa bei nichtrunden Markern.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Schritt a) des fotolithografisch Aufbringens der Maske die Schritte aufweist:

i) Belacken des Substrats mit einem Fotolack,
ii) Belichten von die Maske bildenden Teilen des Fotolacks,
iii) Entwickeln des Fotolacks und
iv) Wegnehmen von unbelichteten Teilen des Fotolacks.

Die erfindungsgemäß beanspruchten Schritte ermöglichen ein leichtes und einfaches Aufbringen der Maske auf dem Substrat. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet die Fotolithografie ein lithografisches Reproduktionsverfahren, bei dem mittels Belichtung ein Muster auf ein Substrat aufgebracht wird. Dabei werden Strukturinformationen von einer sogenannten Fotomaske in einen Fotolack übertragen. Die Fotomaske bildet das Negativ für die in den Fotolack einzubringende Maske. Der Fotolack selbst wird zuvor im Allgemeinen vollflächig auf ein Substrat aufgebracht. Das Aufbringen kann dabei mittels Rotationsbeschichtung (engl.: sein coating), dip coating oder im Falle von Festresisten (Folienresisten) durch Auflaminieren oder andere dem Fachmann bekannte Methoden erfolgen. Nach einem Trocken- und/oder Temperschritt kann der Fotolack belichtet und anschließend entwickelt werden. Die Belichtung des Fotolacks erfolgt mit einer Lichtquelle, insbesondere einer ultravioletten (UV-)Lichtquelle. Alternativ kann der Lack auch mit einem Laser strukturiert werden, dabei wird der Lack durch den Laser entfernt. So ist ein Übertragen von Strukturinformationen von einem Negativ auf den Fotolack möglich. Nach der Entwicklung ist die Strukturinformation in den Fotolack eingebracht. Der nicht belichtete Fotolack wird danach entfernt, insbesondere durch Ätzen.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Substrat um eine Metallplatte, wie etwa eine Kupferplatte oder einen metallisierten Wafer. Nach dem fotolithografischen Strukturieren des Substrates bildet sich eine Maske, deren Freiräume im Anschluss mit dem röntgenopaken Material des medizinischen Markers aufgefüllt werden. Hierzu können handelsübliche Bäder verwendet werden, z. B. Feingoldbäder bei einer Stromdichte zwischen 1 bis 5 A/dm². Im Anschluss wird dann die Maske entfernt, was z. B. mittels eines alkalischen Bades möglich ist. Nach Entfernen des Substrates erhält man den fertig produzierten Marker.
Neben den geringen Wandstärken, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren produziert werden können, zeichnet sich dieses weiterhin dadurch aus, dass nahezu beliebige Formen und/oder Strukturen des Markers erstellt werden können. Die Formenvielfalt ist dabei nur begrenzt durch die Ausgestaltung der Maske. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Substrat platten- oder rohrartig ausgestaltet ist. Auf einem plattenartigen Substrat entsteht der Marker quasi entlang seiner Längsachse durch das Ablagern des röntgenopaken Materials. Bei rohrartigen Substraten kann der Marker entlang seines Radius durch das Abscheiden des röntgenopaken Materials hergestellt werden. Rohrartige Substrate bieten sich insbesondere dann an, wenn etwa ovale oder sternförmige Marker hergestellt werden sollen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Schritt b) ein Abscheiden des röntgenopaken Materials auf dem Substrat und in wenigstens einem Freiraum der Maske beinhaltet. Die röntgenlithografisch auf dem Substrat aufgebrachte Maske bildet das Negativ für den zu erstellenden Marker. Dabei deckt der Fotolack der Maske größere Teile des Substrates ab. Nur an jenen Stellen, an denen später der Marker entstehen soll, liegt das Substrat frei. Insbesondere deshalb hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der wenigstens eine Freiraum eine geschlossene Bahn bildet. Diese geschlossene Bahn bzw. der Freiraum bilden jenen Platz, in welchen das röntgenopake Material abgeschieden wird. Je nach Abscheidungsverfahren des röntgenopaken Materials kann sich dieses sowohl in dem Freiraum der Maske als auch auf der Maske selbst ablegen. Da nach Ende des Abscheidens die Maske entfernt wird, würden etwaige Materialreste, die auf der Maske aufliegen, mit entfernt. Nach Abschluss dieses Schrittes c) bleibt das röntgenopake Material in der Form des Markers auf dem Substrat zurück. Erst durch das Entfernen des Substrates im Rahmen des Schrittes d) ergibt sich der eigentliche Marker.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Schritt a) ein fotolithografisches Aufbringen einer Maske auf zwei Oberflächen, insbesondere zwei gegenüberliegenden Oberflächen eines plattenartigen Substrates, beinhaltet. Der Begriff „plattenartig” bezeichnet dabei ein Substrat, bei dem zwei Dimensionen wesentlich größer sind als eine dritte. Durch das Aufbringen einer Maske auf zwei Oberflächen, die sich vorteilhafterweise gegenüberliegen und die jeweils größeren Dimensionen gegenüber der dritten kleinen Dimension aufweisen, kann insbesondere die Stückzahl der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Marker erhöht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass beim Wegnehmen im Rahmen von Schritt IV) ein dem Freiraum unterliegender Substratabschnitt gebildet wird, indem das dem Freiraum unterliegende Substrat entfernt wird.
Im Rahmen dieses Schrittes werden nicht nur die unbelichteten Teile des Fotolacks – also die Freiräume der Maske – entfernt, sondern auch die nicht von der Maske überdeckten Teile des Substrates. Folglich bildet sich in dem Substrat ein Durchbruch, der in seiner Form und dem Verlauf der darüber liegenden Maske im Wesentlichen entspricht. Im Rahmen der Erfindung wird der Durchbruch durch das Substrat als Substratabschnitt bezeichnet. Dieser Substratabschnitt ist jener Bereich des Substrates, der beim Wegnehmen der unbelichteten Teile des Fotolacks ebenfalls beseitigt wird. Somit werden durch diesen Schritt schon Teile des Substrates entfernt, bevor die eigentliche Beseitigung des Substrates im Rahmen von Schritt d) erfolgt. Vorteilhafterweise wird in Schritt IV) das dem Freiraum unterliegende Substrat mit einer Säure weggeätzt und/oder mit einem Laser entfernt. Insbesondere das Wegbrennen mittels eines Lasers ermöglicht die gleichzeitige Entfernung der unbelichteten Teile des Fotolacks und der Substratabschnitte. Somit wird in einem Verfahrensschritt der die Maske bildende Freiraum in den Fotolack eingebrannt und gleichzeitig das dem Freiraum unterliegende Substrat – der Substratabschnitt – entfernt.
Das im Rahmen des Schrittes IV) vorgenommene Wegnehmen des Substratabschnitts ist die Ausgangsbasis für eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Abscheidens des röntgenopaken Materials folgende Schritte aufweist:

aa) Durchströmen der Maske und des Substratabschnittes von einem Elektrolyt, und
bb) Abscheiden des röntgenopaken Materials aus dem Elektrolyt auf dem Substrat.

Im Rahmen dieser Ausgestaltung durchströmt nunmehr ein Elektrolyt die Maske und den Substratabschnitt. Der Elektrolyt dient dabei als Träger für das röntgenopake Material, damit jenes auf dem Substrat abgeschieden werden kann. Vorteilhafterweise erfolgt das Abscheiden des röntgenopaken Materials aus dem Elektrolyt auf einer Innenwand des Substratabschnittes. Folglich gestaltet sich das Abscheiden des röntgenopaken Materials auf dem Substrat als ein Ablagern an der Innenwand des Substratabschnitts. Der Marker bildet sich somit innerhalb des Substrates.
Je nach gewünschter Form des Markers können noch Teile der Oberfläche des Substrates von der Maske nicht bedeckt sein. In diesem Falle bilden sich sowohl an der Innenwand des Substratabschnittes als auch auf einer Oberfläche des Substrates Teile des Markers. Alternativ kann die Maske die Oberfläche des Substrates vollständig abdecken und nur dort unterbrochen sein, wo das Substrat einen Substratabschnitt aufweist. In letzterem Fall erfolgt das Abscheiden des röntgenopaken Materials des Markers ausschließlich innerhalb des Substrates an den Innenwänden des Substratabschnittes.
Als Elektrolyt wird im Rahmen der Erfindung ein System bezeichnet, welches vorrangig eine Flüssigkeit aufweist. In dieser Flüssigkeit ist das abzuscheidende röntgenopake Material in ionischer Form vorliegend, sowie weitere Hilfsstoffe für ein gleichmäßiges Abscheiden. Um jenes gleichmäßige Abscheiden zu ermöglichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zum Abscheiden des röntgenopaken Materials eine elektrische Spannung an das Substrat angelegt wird.
Im Rahmen der Erfindung umfasst das Abscheiden des röntgenopaken Materials insbesondere ein galvanisches Beschichten, eine chemische Beschichtung sowie ein Bedampfen oder Sputtern. Bei der galvanischen Beschichtung findet eine Beschichtung eines elektrisch leitfähigen Werkstücks mit einer metallischen Schicht durch Reduktion von Metallionen aus einer flüssigen Phase an der Werkstückoberfläche mittels elektrischen Stroms statt. Meist werden hier Elektrolyte verwendet, die wässrige Systeme mit den entsprechenden Metallionen, Benetzungsmittel und andere Hilfsstoffe, wie z. B. Kornverfeinerer, enthalten. Durch Eintauchen von Elektroden in diesen Elektrolyten können an der Kathode (Werkstück = Minuspol) die Metallionen reduziert und so die Metallschicht aufgebaut werden. Die galvanische Beschichtung wird auch Elektroplattierung genannt. Bei der außenstromlosen oder chemischen Beschichtung ist kein äußerer elektrischer Strom zur Reduktion der Ionen erforderlich. Eine gezielte Zugabe von Reduktionsmittel ist hier für die Abscheidung verantwortlich.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in Schritt d) das Substrat in einer Säure aufgelöst wird. Solch eine Art der Beseitigung des Substrates führt zu keiner Schädigung des Markers. Das röntgenopake Material des Markers wird zu einem großen Teil Edelmetalle wie Gold, Platin, Tantal oder Niob aufweisen. Bei entsprechender Wahl der Säure führen diese jedoch zu keiner Schädigung der genannten Metalle.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem Schritt d) ein Katheter durch den Marker geführt wird. Zwar wird noch die Maske gemäß dem beschriebenen Verfahren entfernt, allerdings wird dann vor Beseitigung des Substrates der zu markierende Katheter durch den Marker geführt. Dies ist insbesondere bei Wandstärken von weniger als 10 μm vorteilhaft, da der Katheter zu einer Stabilisierung des Markers beiträgt. Erst nach Einführen des Katheters in den Marker wird das Substrat dann beseitigt. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Marker aber schon auf dem Katheter auf und wird durch diesen mechanisch gestützt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Freiraum ein funktionelles Bauteil des Markers formt. Die Maske kann einen Freiraum aufweisen, welcher einen etwa kreisartigen Marker bildet. Zusätzlich können noch an diesen Freiraum weitere Freiräume angeschlossen sein, die zur Herstellung eines funktionellen Bauteils dienen. Als funktionelles Bauteil wird im Rahmen der Erfindung ein Bauteil verstanden, welches nicht primär zur Markierung des Katheters genutzt wird. Vielmehr kann das funktionelle Bauteil dazu dienen, den Marker etwa mit dem Katheter und/oder einem Stent einfacher und dauerhaft zu verbinden. So kann das funktionelle Bauteil etwa ein Clip sein, der mit dem Katheter und/oder einem Stent kraft- und/oder formschlüssig, etwa durch Deformation, verbunden wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines Kupferstabs, um dessen Achse Wände aus Resist angeordnet sind,
2 ein Bohrungen aufweisendes Kupfersubstrat,
3 ein erfindungsgemäßes Substrat,
4 ein Aufbringen eines Fotolackes auf dem Substrat,
5 das Substrat mit einer eingebrachten Maske,
6 das Substrat nach dem Abscheiden eines röntgenopaken Materials,
7 ein Entfernen der Maske,
8 den erfindungsgemäßen Marker,
9 eine weitere Darstellung des Substrates,
10 ein Belacken des Substrates mit einem Fotolack,
11 ein Substrat mit einem Substratabschnitt,
12 ein Abscheiden des röntgenopaken Materials auf dem Substrat,
13 das Entfernen der Maske und
14 ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Marker.
In einem Plattierungsverfahren wird auf einem Substrat 1 gemäß 1 und 2 auf der verbliebenen Kupferoberfläche 2 zwischen den Resistwänden 3 der Marker 4 elektroplattiert. Nach dem Elektroplattieren werden das Kupfersubstrat 1 und der Resist 3 aufgelöst, so dass die auf diesem Substrat erzeugten Marker 4 verbleiben.
Auf einer Kupferfläche 2 gemäß 1 können kleine Aspektverhältnisse, dicke Wandstärken oder nicht runde Marker mit hoher Präzision hergestellt werden. Die Körper können beliebige Formen aufweisen, beispielsweise oval oder sternförmig ausgebildet sein. Hierzu wird gemäß 1 eine Metallplatte 1, zum Beispiel aus Kupfer oder einem metallisierten Wafer, mit einem Photoresist 3 beschichtet. Der Photoresist 3 wird photolithographisch strukturiert und hierauf die dabei entstandenen Gräben bzw. Strukturen mit Metall aufgefüllt. Hierzu werden handelsübliche Bäder verwendet. Beispielsweise kann aus einem Feingoldbad bei Stromdichten um 1 bis 5 A/dm² Gold abgeschieden werden. Der Resist 3 wird beispielsweise mit alkalischen Strippern entfernt. Den Marker 4 erhält man durch Entfernen der Basisplatte 1. Geeignete Basisplatten 1 basieren auf Kupfer oder sind Wafer. Das Entfernen der Basisplatte 1 erfolgt durch Wegbeizen derselbigen oder im Falle eines Wafers durch Entfernen der Metallisierung.
Zur Erhöhung der Stromdichten wird gemäß 2 dafür gesorgt, dass die abzuscheidenden Metallionen nicht nur von einer Seite an das Substrat 1 kommen können. 2 eignet sich für hohe Aspektverhältnisse und geringe Wandstärken. Gemäß 2 wird eine Metallplatte 1 beidseitig mit einem Photoresist 3 beschichtet und anschließend beidseitig strukturiert. Dann wird die Metallplatte 1 geätzt, so dass durchgehende Löcher 5 entstehen. Dann wird die Platte gespült und hierauf in den Elektrolyten, insbesondere Goldelektrolyten, eingebracht. Dann erfolgt die Abscheidung der Marker 4 in den Löchern der Platte. Hierbei kann man den Elektrolyten durch die Löcher 5 pumpen und auf diese Weise Stromdichten von 5 bis 10 A/dm² erzielen. Man kann zwar den Resist strippen und die Platte auflösen, insbesondere schiebt man jedoch erst das zu markernde Teil durch den Marker 4 und entfernt erst dann die Platte 1. Alternativ lassen sich die Löcher 5 in der Platte anstatt durch Beizen auch durch Bohren oder Erodieren herstellen. Auf diese Weise sind ebenfalls sternförmige oder ovale Röhrchen 4 oder Ringe 4 herstellbar.
In 3 ist eine beispielhafte Ausgestaltung eines Substrates 1 dargestellt. Dieses Substrat 1 ist plattenartig ausgestaltet und weist somit zwei Dimensionen auf, die groß sind gegen die dritte Dimension, welche in die Zeichnungsebene hinein verläuft. Bei dem Substrat 1 handelt es sich vorteilhafterweise um ein Metall wie etwa Kupfer, oder um einen metallisch beschichteten Wafer. Das Substrat 1 wird mit einem Fotolack 3 belackt. Dabei können Verfahren eingesetzt werden, wie sie dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind. Jenes in 4 gezeigte belackte Substrat wird dann belichtet mittels einer Fotomaske. Dadurch entstehen auf dem Fotolack 3 belichtete Teile 34 und unbelichtete Teile 35. Im Anschluss findet ein Entwickeln, insbesondere chemisches Entwickeln, des Fotolackes 3 statt. Danach können die unbelichteten Teile 35 des Fotolackes 3 weggenommen werden. Bestehen bleibt dann ein Substrat 1, auf dem ein Fotolack 3 derart aufgebracht ist, dass dieser Freiräume 32 aufweist, in denen das Substrat 1 nicht von dem Fotolack 3 bedeckt ist.
Die 5 verdeutlicht, dass die Maske 31 einen ringförmig ausgestalteten Freiraum 32 freilässt. In diesem ist das Substrat 1 nicht von dem Fotolack 3 bedeckt. Eine Breite 33 des Freiraumes 32 entspricht einer Wandstärke des zu produzierenden Markers.
Nach der Vollendung des fotolithografischen Aufbringens der Maske 4 auf dem Substrat 1 findet ein Abscheiden des röntgenopaken Materials 40 des Markers 4 auf dem Substrat 1 statt. Dies verdeutlicht 6. Wie zu erkennen ist, wurde das röntgenopake Material 40 in den Freiraum 32 der Maske 31 eingefügt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Marker 4 erzeugt werden, welche Wandstärken zwischen 5 und 25 μm aufweisen. Die Wandstärke des Markers 4 ist dabei abhängig von der Breite 33 des Freiraums 32, da diese als Vorlage für die spätere Form des eigentlichen Markers 4 dient. Nach dem Abscheiden des röntgenopaken Materials 40 des Markers 4 auf dem Substrat 1 findet in einem weiteren Schritt c) ein Entfernen der Maske 31 statt. Dies verdeutlicht die 7. In dieser Figur ist der Marker 4 dargestellt, der noch auf dem Substrat 1 angeordnet ist. Durch das Abscheiden des röntgenopaken Materials auf dem Substrat 1 kann eine oberflächlich stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Marker und dem Substrat stattfinden. Um den Marker endgültig zu erhalten, findet im Rahmen des Schrittes d) ein Beseitigen des Substrates 1 statt. Daraus ergibt sich dann der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte medizinische Marker 4 aus einem röntgenopaken Material 40, wie 8 zeigt.
Die 1 entspricht einem Querschnitt durch ein Substrat gemäß der Schnittlinie I-I von 6. Die 6 zeigt dabei nur den mit 100 bezeichneten Ausschnitt des in 1 dargestellten Substrates. Auf dem Substrat 1 von 1 ist die Maske 31 derart ausgestaltet, dass parallel eine Mehrzahl von Markern 4 hergestellt werden kann. Wie zu erkennen ist, lagert sich das röntgenopake Material 40 direkt auf dem Substrat 1 ab. Die Form und Ausgestaltung des Markers 4 ist dabei abhängig von den Freiräumen 32 der Maske 31, die aus Fotolack in einem fotolithografischen Verfahren auf dem Substrat 1 aufgebracht wurde. Die Wandstärke des Markers 4 entspricht dabei der Breite 33 des Freiraums. Im Rahmen der Erfindung wird der auf dem Substrat 1 verbleibende Fotolack 3 auch als Resist oder Resistwände bezeichnet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich anhand der 2 sowie der 9 bis 14 darlegen. Ausgangspunkt ist dabei ein Substrat 1, wie es die 9 darstellt. Jenes Substrat 1 ist plattenartig ausgestaltet und wird mit einem Fotolack 3 belackt. Dieser Schritt i) findet auf beiden Oberflächen 12, 13 des plattenartigen Substrates 1 statt. Dies verdeutlicht auch 2, die einen Schnitt durch das Substrat 1 entlang der Schnittlinie II-II zeigt. Im Anschluss daran findet ein Belichten der Maske 31, sowie ein Entwickeln des Fotolackes 3 statt (vgl. 10). Durch das anschließende Wegnehmen von unbelichteten Teilen des Fotolackes 3 ergibt sich die Maske 31 (vgl. 11). Abweichend von dem vorher beschriebenen Verfahren wird allerdings im Rahmen des Wegnehmens – Schritt IV – auch ein dem Freiraum 32 unterliegender Substratabschnitt 5 gebildet. Um den Substratabschnitt 5 zu bilden, wird das dem Freiraum 32 unterliegende Substrat 1 entfernt. Es entstehen folglich Durchgänge – auch als Löcher bezeichnet – in dem Substrat 1, deren Form jener der Freiräume 32 der Maske 31 entsprechen. Dies soll insbesondere die 11 verdeutlichen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also nicht nur eine Strukturinformation in den Fotolack eingebracht, die anschließend als Form der Maske zu erkennen ist, vielmehr wird diese Strukturinformation auch in das Substrat 1 eingebracht. Es bildet sich somit eine Art Siebscheibe mit einem vorzugsweise metallischen Kern – das Substrat 1 – welches auf beiden Oberflächen 11, 12 beschichtet ist – die Maske 31.
Im Anschluss an das Einbringen der Substratabschnitte 5 ist es vorgesehen, dass zum Abscheiden des röntgenopaken Materials ein Elektrolyt genutzt wird. Der Elektrolyt 50 durchströmt dabei die Maske 31 und den wenigstens einen Substratabschnitt 5. Dies verdeutlicht die 2, in der zu erkennen ist, dass das Substrat 1 mit der Maske 31 in einem Bad eines Elektrolyts 50 liegt. Dabei strömt 51 Elektrolyt von einer Seite in das Bad ein, durchströmt die Maske 31 und fließt nach Durchströmen der Maske 31 an einem Ausgang wieder aus dem Bad heraus 52.
Um einen medizinischen Marker 4 zu erzielen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das röntgenopake Material 40 aus dem Elektrolyt 50 auf dem Substrat 1 abgeschieden wird. Dieses verdeutlicht die in 2 dargestellte Ausschnittsvergrößerung. Der Elektrolyt strömt dabei gemäß dem Bewegungspfeil 51 in die Maske ein. Es findet im Allgemeinen keinerlei Abscheiden des röntgenopaken Materials 40 auf der Maske 31 bzw. dem Fotolack 3 statt. Um dies sicherzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Fotolack 3 elektrisch isolierend ist. Um ein Abscheiden des röntgenopaken Materials zu erzielen, wird das vorzugsweise metallische Substrat 1 mit einer elektrischen Spannung versehen. Der sich dadurch ergebende elektrische Strom sorgt dafür, dass die Metallionen des Elektrolyts an der Innenwand 13 des Substratabschnittes 5 zum Metall reduziert werden. Der Marker 4 entsteht folglich durch galvanische Abscheidung des röntgenopaken Materials 40 aus dem Elektrolyt an den im Substrat 1 eingebrachten Durchgängen/Löchern 5. Dies soll auch die 12 verdeutlichen. Sie zeigt einen Blick auf das Substrat 1 mit dem sich am Substrat 1 angelagerten Marker 4. Die Blickrichtung ist dabei entsprechend dem Bewegungspfeil 51 aus der 2. Nach Abschluss des Anlagerns wird die Maske 31 entfernt, was die 13 verdeutlichen soll. Um dann zu dem eigentlichen Marker 4 zu gelangen, bedarf es nur noch eines Beseitigens des Substrates 1, wie es die 14 verdeutlicht.

1: Substrat
2: Kupferoberfläche
3: Photoresist/Resist/Resistwände/Fotolack
4: Marker/medizinischer Marker
5: Löcher/Substratabschnitt
13: Innenwand des Substratabschnittes
31: Maske
32: Freiraum
33: Breite Freiraum
34: belichteter Teil
35: unbelichteter Teil
40: röntgenopakes Material
50: Elektrolyt
51: Einströmen
52: Ausströmen
100: Ausschnitt aus 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1813367 A2 [0004]
- WO 2007/140635 A1 [0015]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines medizinischen Markers (4) aus einem röntgenopaken Material, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Fotolithografisches Aufbringen einer Maske (31) auf einem Substrat (1), b) Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) des Markers (4) auf dem Substrat (1), c) Entfernen der Maske (31) und d) Beseitigen des Substrates (1).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) des fotolithografischen Aufbringens der Maske (31) die Schritte aufweist: i) Belacken des Substrats (1) mit einem Fotolack (3), ii) Belichten von die Maske (31) bildenden Teilen des Fotolacks (3), iii) Entwickeln des Fotolacks (3) und iv) Wegnehmen von unbelichteten Teilen des Fotolacks (3).
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) plattenartig oder rohrartig ausgestaltet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) ein Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) auf dem Substrat (1) und in wenigstens einem Freiraum (32) der Maske (31) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Freiraum (32) eine geschlossene Bahn bildet.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) ein fotolithografisches Aufbringen einer Maske (31) auf zwei Oberflächen (11, 12), insbesondere zwei gegenüberliegenden Oberflächen (11, 12) eines plattenartigen Substrates (1) beinhaltet.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Wegnehmen in Schritt iv) ein dem Freiraum (32) unterliegender Substratabschnitt (5) gebildet wird, indem das dem Freiraum (32) unterliegende Substrat (1) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt iv) das dem Freiraum (32) unterliegende Substrat (1) mit einer Säure weggeätzt und/oder mit einem Laser entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) folgende Schritte aufweist: aa.) Durchströmen der Maske (31) und des Substratabschnittes (5) von einem Elektrolyt (50), und bb.) Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) aus dem Elektrolyt (50) auf dem Substrat (1).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) eine elektrische Spannung an das Substrat (1) angelegt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden des röntgenopaken Materials (40) aus dem Elektrolyt (50) auf einer Innenwand (13) des Substratabschnittes (5) erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) das Substrat (1) in einer Säure aufgelöst wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c) ein Katheter durch den Marker (4) geführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Freiraum (32) ein funktionelles Bauteil des Markers (4) formt.