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Dokumentenidentifikation DE102004060882B4 31.05.2007
Titel Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines medizinischen Implantats, insbesondere aus Titan, Titanlegierungen oder Kobaltlegierungen
Anmelder Holzwarth, Ulrich, Dr.-Ing., 91052 Erlangen, DE
Erfinder Holzwarth, Ulrich, Dr., 90542 Eckental, DE;
Kiefer, Armin, 07381 Oppurg, DE;
Schuh, Alexander, Dr.med., 92637 Weiden, DE
Vertreter Patentanwälte Rau, Schneck & Hübner, 90402 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 17.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004060882
Offenlegungstag 29.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse B24C 1/00(2006.01)A, F, I, 20070129, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B24C 1/08(2006.01)A, L, I, 20070129, B, H, DE   B24C 1/10(2006.01)A, L, I, 20070129, B, H, DE   A61F 2/28(2006.01)A, L, I, 20070129, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines medizinischen Implantats, insbesondere aus Titan, Titanlegierungen oder Kobaltlegierungen, umfassend das Bestrahlen mit metallischen Partikeln und das anschließende Reinigen der Oberfläche mit einer Säure zur Entfernung von Resten der metallischen Partikel. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise bekannt aus US 5,456,723 A oder EP 1 459 845 A1.

Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass bei Verwendung bisher eingesetzter Säuren ein unerwünschtes Anätzen der Prothesenoberfläche eintritt. Alternativ ist es aus DE 195 17 275 C2 bekannt, dem Bestrahlen mit metallischen Teilchen und/oder Teilchen aus Aluminiumoxid ein Bestrahlen zu Reinigungszwecken mit Glaspartikeln folgen zu lassen. Auch hierbei besteht die Gefahr, dass die Oberflächeneigenschaften in unerwünschter Weise verändert werden können.

Untersuchungen an Prothesen, die sich bereits längere Zeit im Körper eines Patienten befunden haben, zeigen, dass die Oberflächen solcher Prothesen völlig frei von Partikeln sind, was darauf hindeutet, dass diese in den Körper migriert sind, was natürlich unerwünscht ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches es ermöglicht, durch ein Bestrahlen mit Metallpartikeln eine gewünschte, definierte Oberflächenstruktur zu erhalten, wobei anschließend ein Reinigungsvorgang möglich sein soll, der die so erzielte Oberflächenstruktur nicht mehr beeinträchtigt und trotzdem sicherstellt, dass keine Metallpartikelreste auf der Oberfläche verbleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass anschließend an das Bestrahlen mit Metallpartikeln eine Reinigung mit Zitronensäure oder Ameisensäure vorgenommen wird.

Es wurde gefunden, dass diese Säuren anders als bisher eingesetzte Säuren die Prothesenoberfläche nicht anätzen und trotzdem eine perfekte Oberflächenreinigung bewerkstelligen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar für zementierte und zementfrei einzubringende invasive Implantate aus den dafür normativ zugelassenen metallischen Werkstoffen.

Als metallisches Strahlmittel wird zylindrisches Stahldrahtkorn vorzugsweise mit einem Durchmesser von 0,5 bis 0,9 mm und mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von ≤ 3 eingesetzt.

Hierdurch wird eine optimale Erhöhung der Druckeigenspannungen am Rand von idealer Weise –500 bis –1500 MPa und/oder eine Oberfläche definierter Rauheit von vorzugsweise Rz 30 bis 160 &mgr;m erreicht.

Zum Strahlen wird mit Vorteil ein Düsendurchmesser von 6 bis 9 mm bei einem Druck zwischen 2 und 6 bar und bei einem Bedeckungsgrad von 125 bis 150% verwendet.

Die 1 und 2 zeigen Rasterelektronenmikroskopaufnahmen der Oberfläche einer Titanprothese nach dem Bestrahlen mit metallischen Partikeln, wobei in 1 deutlich Eisenreste erkennbar sind. 2 zeigt den gleichen Bereich nach einer Säurebehandlung, woraus deutlich wird, dass die Oberfläche als solche unbeeinträchtigt geblieben ist, jedoch die Eisenpartikel restlos entfernt wurden.

Dies ist auch erkennbar an der Gegenüberstellung von Spektrometerausdrucken gemäß 3 und 4, wo deutlich zu erkennen ist, dass der Eisen-Peak sich praktisch dem Wert 0 annähert, wobei der Wert 0 deshalb nicht vollständig erreicht wird, weil sich in der Legierung zulässige Eisenbeimengungen befinden.


Anspruch[de]
Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines medizinischen Implantats, insbesondere aus Titan, Titanlegierungen oder Kobaltlegierungen, umfassend das Bestrahlen mit metallischen Partikeln und das anschließende Reinigen der Oberfläche mit einer Säure zur Entfernung von Resten der metallischen Partikel, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an das Bestrahlen mit Metallpartikeln eine Reinigung mit Zitronensäure oder Ameisensäure vorgenommen wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als metallisches Stahlmittel annähernd zylindrisches Stahldrahtkorn eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Stahldrahtkorns bei 0,5 bis 0,9 mm liegt. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Längen-Durchmesser-Verhältnis des Stahldrahtkorns ≤ 3 ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzielten Druckspannungen am Rand zwischen –500 und –1500 MPa betragen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauheit bei Rz 30 bis 160 &mgr;m liegt. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Düsendurchmesser von 6 bis 9 mm verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck von 2 bis 6 bar eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedeckungsgrad zwischen 125 und 150% liegt.






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