WO2017148460A2 - Vorrichtung und verfahren zu einem struktur-gesteuerten elektrospinnen - Google Patents

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    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and method for electrospinning polymer fiber structures.
  • EP 2185 749 B1 discloses a method and an apparatus for electrospinning polymer fiber structures or nano-fiber structures according to the preamble of claim 1.
  • a polymer or a polymer solution is forced through an outlet nozzle and pulled from there as a polymer beam on the shortest path to an opposite collector surface, which has an applied high voltage with respect to the outlet nozzle.
  • the collector surface such as a plate, on a controllable x-y actuator is adjusted by a control unit according to a pattern.
  • the polymer fiber structures can be produced and built up according to the predetermined pattern.
  • the disadvantage here is a mechanical effort, acceleration forces for adjusting the collector surface as well as acceleration forces acting on the just emerging polymer fiber structure, which is not yet solidified. If the actuator is to allow both very small displacements in the ⁇ - range and larger displacements in the mm range, great demands are placed on the actuator.
  • DE 10 2009 015 226 A1 discloses a method and an apparatus for electrospinning polymer fiber structures, wherein the collector surface comprises a conductive pattern connected to the high voltage unit such that the polymer beam preferably precipitates over the conductive pattern and forms a corresponding polymer fiber structure ,
  • the disadvantage here could be that the collector surface also has to be changed and replaced in the case of another pattern or another polymer fiber structure to be produced.
  • EP 2 221 402 A1 discloses a method and a device for the electrospinning of polymer fiber structures, wherein the polymer emerging from the outlet nozzle or the polymer solution immediately after it is further heated by laser light to evaporate.
  • EP 2 325 361 A1 discloses a method and a device for electrospinning polymer fiber structures, wherein as a polymer which is forced out of the outlet nozzle, a special polymer of two or more polymer threads is used, of which at least one polymer thread is conductive and with the high voltage unit in Connection stands.
  • adjusting or optimizing parameters in the electrospinning devices is also associated with a change in hardware components of the device, so that changes are limited in time and cost considerations.
  • An apparatus for producing a 2 and / or 3 diminutive polymer fiber structure by electrospinning comprising: - an outlet nozzle (1) connected to a reservoir (7) for a polymer or a polymer lymerways in order to press it as a polymer beam (2) through the outlet nozzle (1) or press;
  • a collector surface (5) (or a substrate), which is electrically conductive and opposite to the outlet nozzle (1) is arranged;
  • a high voltage unit (6) which generates a high voltage and between the discharge nozzle (1) and the collector surface (5) applies to pull the polymer beam (2) against the collector surface (5) and solidify there;
  • a deflection unit (3) which is arranged and formed between the outlet nozzle (1) and the collector surface (5) and around a polymer beam base axis (8), by at least one perpendicular thereto electric or magnetic field in at least one of the polymer beam (2) Distracting direction, wherein the at least one electric or magnetic field as in a Braun tube by a corresponding deflection voltage (U l, U2) is generated and wherein the polymer beam base axis (8) the polymer beam (2) without a deflection by the deflection unit (3) ;
  • a control unit (9) which controls the deflection voltage unit (4) so that the polymer beam (2) describes a predefined pattern on the collector surface (5) and thereby generates the polymer fiber structure.
  • the polymer beam can be deflected by the deflection unit completely silent and much faster than in a mechanical actuator or as known from the prior art.
  • On collector surfaces also no conductive structures, which should follow the polymer beam, must be applied. Adjustments or optimizations are easily possible PC-controlled by the control unit.
  • the hardware can be used for different types of patterns or Polymer fiber structures remain largely unchanged. This can save both time and money considerably.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a preferred apparatus for electrowinning a polymer fiber structure with a polymer jet exit nozzle communicating with a reservoir and a conductive collector surface as a counter electrode, between which a high voltage is applied to draw the polymer beam there wherein a deflection unit, such as a Braun tube, is disposed between the exit nozzle and the collector surface and around the polymer beam to deflect the polymer beam in accordance with deflection voltages.
  • a deflection unit such as a Braun tube
  • Fig. 2 is a schematic representation of a device for electrospinning a
  • Inner coating for tubular substrates such as a coronary or neurostent, wherein the outlet nozzle is elongated capillary-shaped to be pushed into the substrate, wherein a counter electrode over the substrate, which is pushed onto the outlet nozzle, arranged to an electric Field in between to pull the polymer jet emerging from the exit nozzle to the counter electrode.
  • FIG. 1 shows a preferred apparatus for producing a 2 and 3 dimensional polymer fiber structure by electrospinning, which comprises the following: summarizes:
  • an outlet nozzle (1) which communicates with a reservoir (7) for a polymer or a polymer solution in order to press or press it as a polymer jet (2) through the outlet nozzle (1);
  • a high voltage unit (6) which generates a high voltage and between the discharge nozzle (1) and the collector surface (5) applies to pull the polymer beam (2) against the collector surface (5) and solidify there;
  • a deflection unit (3) which is arranged and formed between the outlet nozzle (1) and the collector surface (5) and around a polymer beam base axis (8), by at least one perpendicular thereto electric or magnetic field in at least one of the polymer beam (2) Distracting direction, wherein the at least one electric or magnetic field by a corresponding deflection voltage (U l, U2) or an associated deflection current is generated and wherein the polymer beam base axis (8) the polymer beam (2) without a deflection by the deflection unit (3) ;
  • a control unit (9) which controls the deflection voltage unit (4) so that the polymer beam (2) describes a predefined pattern on the collector surface (5) and thereby generates the polymer fiber structure.
  • the preferred deflecting device sketched schematically in FIG. 1 comprises a first deflection unit 3x, which consists of two electrodes which are arranged such that upon application of a first deflection voltage U l a corresponding electric field in the x-direction substantially perpendicular to the polymer beam 2 is generated.
  • a pattern generation or Bruerzeugung by the polymer beam 2 over the collector surface 5 can therefore be made correspondingly fine in ⁇ range and in the mm range and in the cm range.
  • the ⁇ range is preferably a range of 1 -5 ⁇ or 1 - 1 ⁇ or 1 -100 ⁇ 1 - 1 ⁇ .
  • the mm range is preferably a range of 0, 1 - 1 mm or 1-10mm.
  • the cm range is preferably a range of 0, 1-l ern or 1 - 10cm or 1 - 100cm.
  • the deflection unit 3 is preferably constructed as in a Braun image stirring device, in which an electron beam is deflected in a controlled manner instead of the polymer beam 2 and accordingly generates the pattern on an image surface.
  • the deflection unit 3 as in television picture tubes, also be constructed by one or more magnetic coils which generate one or two magnetic fields, which are aligned so as to deflect the polymer beam in the x and / or y direction.
  • the magnetic fields are generated by the corresponding deflection voltages (U l, U2) or the associated currents.
  • a deflection voltage (U 1, U 2) can also be understood here to mean a respective deflection current when magnetic fields are built up.
  • the collector surface 5 is preferably a plate or a roller, whose radius preferably points in the direction of the polymer beam 2, so that the polymer beam 2 preferably strikes the surface of the roller perpendicularly in the undeflected case.
  • the collector surface 5 or plate can be electrically conductive on the surface or below.
  • the collector surface 5 may also be a substrate.
  • the substrate is preferably self-conducting and electrically connected to the high-voltage unit 6, for example via the collector surface 5 or an underlying conductive plate.
  • control unit (9) is adapted to receive the predefined patterns as data or as a signal and convert them into control signals for the deflection voltage unit (4), thereby passing the pattern through the polymer beam (2) on the collector surface (5) of building predetermined paths of the pattern.
  • the deflection unit (3) is configured to generate two electric or magnetic fields which are substantially perpendicular to each other and to the polymer beam base axis (8) to thereby describe the pattern through the polymer beam (2) two-dimensionally parallel to the collector surface (5) , Wherein a perpendicular height of the pattern or the polymer fiber structure is built up by correspondingly repeated sweeping with the polymer beam (2).
  • the collector surface (5) is connected to an actuating unit, which is controlled by the control unit (9) in at least one direction parallel to the collector surface (5) is movable, thereby to produce a larger dimension of the pattern can than by the deflection (3) alone is possible.
  • the collector surface (5) is a rotating roller or substrate on which the polymer fiber structure having the predetermined pattern can be three-dimensionally applied around the roller or the substrate.
  • the roller or the substrate is preferably formed by being able to be rejuvenated or pulled inward after the electrospinning to its axis of rotation in order to detach it in this way from the polymer fiber structure inwards.
  • the roller or the substrate is designed as 3D printing.
  • the device has at least one displaceable additional collector surface above the roller or substrate in the direction of the polymer beam base axis (8), which is inserted over a base surface and sidewalls over the base surface and between the sidewalls after construction of a first polymer fiber structure additional collector surface, which is electrically connected to the collector surface (5), to be able to produce a second polymer fiber structure as a kind of roof structure or as a superstructure.
  • the outlet nozzle (1) is preferably coated with gold, platinum, silver and / or with Teflon.
  • the polymer or polymer solution is or comprises granules or filament yarns.
  • the polymer or the polymer solution is preferably polyurethanes or lactic acid or polylactides.
  • the outlet nozzle (1) is heated in order to be able to press out the polymer or the polymer solution more easily and more homogeneously and to be able to produce the polymer jet.
  • the polymer jet (2) is additionally heated in an area immediately downstream of an exit from the outlet nozzle (1), for example by IR radiation, non-coherent light or by coherent laser light.
  • the environment of the polymer jet (2) between the outlet nozzle (1) and the collector surface (5) is evacuated or corresponds to the ambient pressure or has an overpressure.
  • the environment of the polymer jet (2) is filled with a gas or gas mixture, such as helium, nitrogen, another inert gas, a non-inert gas, or a combination thereof.
  • the collector surface (5) has a second pattern as a conductive structure, which is preferably a latticed or diamond-like structure.
  • the collector surface (5) comprises a plurality of individual collector surfaces (5), which are each separately connectable to the high voltage unit (6) via a switching electronics, wherein the control unit (9) is designed to control the switching electronics so that each substantially the individual Collector surface (5) or an area of individual collector surfaces (5) are connected to the high voltage unit (6), which coincide with a desired impact coordinate of the polymer beam (2) on the collector surface (5) or are arranged around it.
  • the device comprises a ventilation device for ventilation over the collector surface (5) and along the polymer fiber structure to remove a solvent that is outgassing over the polymer fiber structure, wherein the ventilation device is preferably configured to generate a gas or gas mixture stream with a purge gas for aeration, wherein the purge gas is preferably air or another gas or a gas mixture which is suitable for removing the solvent as well as possible.
  • the ventilation device is preferably configured to generate a gas or gas mixture stream with a purge gas for aeration, wherein the purge gas is preferably air or another gas or a gas mixture which is suitable for removing the solvent as well as possible.
  • the deflection unit (3) Arranging the deflection unit (3) between the outlet nozzle (1) and the conductive collector surface (5) or the substrate and around the polymer beam base axis (8), wherein the deflection unit (3) is configured to guide the polymer beam (2) through the at least one for deflecting perpendicular electrical or magnetic field in the at least one direction, wherein the at least one electric or magnetic field by a corresponding deflection voltage (U l, U2) or the associated deflection current is generated and wherein the polymer beam base axis (8) the polymer beam (2) without the deflection by the deflection unit (3) corresponds;
  • a deflection unit (3) is used as the deflection unit (3).
  • the polymer jet (2) in two directions (x, y) perpendicular to the polymer beam base axis (8) deflected by a respective deflection voltage (U l, U2).
  • polymers Preferably used as the polymers are polymers in association with pharmaceutical products, which pharmaceutical products are sirolimus, paclitaxel or other pharmaceutical products.
  • the polymers are preferably obtained from at least one polymer solution and / or from a granulate and / or from filament yarns or are composed accordingly.
  • the method is preferably used for coating and / or producing one or more of the following products, such as: stents, occluders, AV shunts, patches, mashes, vascular prostheses, cartilage prostheses, intervertebral discs, cosmetic implants, nets, hernias, layers for tissue Engineering, flow.
  • the method is preferably used for coating and / or for producing one or more of the following products: medical implants, cosmetic implants, germ barriers.
  • the process is used to coat and / or manufacture one or more of the following products: filters, dosing devices, gassing films, hoses, membranes.
  • the process is used for coating and / or preparing one or more of the following products: molecular sieves by incorporating zeolites, with or without retention of liquid.
  • the molecular sieves are preferably applicable for an adsorption cooling, such as in a Zeolithkül Meeting, for a water filtration and / or for sterilization.
  • the method is used for coating and / or producing fibers or a fabric, such as athletic clothing, workwear, wherein a temperature or humidity can be regulated, for example, by a thermal insulation or a moisture absorption or by a capillary education.
  • an apparatus for internally coating a tubular substrate (10), such as a coronary or plastic core, with a polymer fiber structure by electrospinning comprising:
  • a counter electrode (1 1) which is arranged at a distance from an outlet of the polymer jet (2) from the outlet nozzle (1), wherein the distance is dimensioned so that the substrate in a slid on the outlet nozzle (1) state between the outlet nozzle (1) and the counter electrode (1 1) fits;
  • At least one actuating unit (12, 13) which is mechanically connected to the arrangement of the outlet nozzle (1), the counter electrode (1 1) and the substrate (10) and is formed, the outlet nozzle (1) together with the counter electrode ( 1 1) controllably to move relative to the substrate (10) and to twist;
  • a high voltage unit (6) which generates a high voltage and between the outlet nozzle (1) and the counter electrode (1 1) applies to pull the polymer beam (2) in the direction of the counter electrode (1 1), which on an inner wall of the Substrate (10), which is pulled over the outlet nozzle (1) is drawn down and solidified;
  • control unit (9) which controls the at least one setting unit (12, 13) and preferably the high voltage unit (6) so that the polymer beam (2) along predefined paths on the inner wall of the substrate (10) can precipitate on it to form the polymer fiber structure.
  • the at least one setting unit (12, 13) is formed by making the outlet nozzle (1) controllably displaceable along the longitudinal axis.
  • the at least one setting unit (12, 13) is formed by making the holding means for the substrate (10) controllably rotatable.
  • the at least one setting unit (12, 13) is formed by making the counter electrode (1 1) controllably rotatable about the outlet nozzle (1).

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Polymerfaserstruktur durch Elektrospinnen umfassend: - eine Austrittsdüse (1) für einen Polymerstrahl (2); - eine elektrisch leitende Kollektorfläche (5), die gegenüber der Austrittsdüse (1) angeordnet ist, wobei eine Hochspannung dazwischen angelegt, um den Polymerstrahl (2) zur Kollektorfläche zu ziehen; - gekennzeichnet durch eine Ablenkeinheit (3), die zwischen der Austrittsdüse (1) und der Kollektorfläche (5) und um eine Polymerstrahlbasisachse (8) herum angeordnet und ausgebildet ist, den Polymerstrahl (2) durch mindestens ein dazu senkrechtes elektrisches oder magnetisches Feld in mindestens einer Richtung abzulenken, wobei das mindestens eine elektrische oder magnetische Feld ähnlich wie bei einer Braunschen Röhre durch eine entsprechende Ablenkspannung (U1, U2) erzeugt wird; - eine Ablenkspannungseinheit (4) zur Erzeugung der mindestens einen Ablenkspannung (U1, U2); und - eine Steuereinheit (9), die die Ablenkspannungseinheit (4) ansteuert, um mit dem Polymerstrahl (2) auf der Kollektorfläche (5) ein vordefiniertes Muster und die Polymerfaserstruktur zu erzeugen.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZU EINEM STRUKTUR-GESTEUERTEN ELEKTROSPINNEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Elektrospinnen von Polymerfaserstrukturen.
EP 2185 749 B l offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektrospinnen von Polymerfaserstrukturen oder Nano-Faserstrukturen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 . Dabei wird ein Polymer oder eine Polymerlösung durch eine Austrittsdüse gedrückt wird und von dort als Polymerstrahl auf dem kürzesten Weg zu einer gegenüberliegenden Kollektorfläche gezogen, die gegenüber der Austrittsdüse eine angelegte Hochspannung aufweist. Dabei wird die Kollektorfläche, wie beispielsweise eine Platte, auf einer steuerbaren x-y-Stelleinheit durch eine Steuereinheit entsprechend einem Muster verstellt. Dadurch lassen sich die Polymerfaserstrukturen entsprechend dem vorbestimmten Muster erzeugen und aufbauen. Nachteilig ist dabei ein mechanischer Aufwand, Beschleunigungskräfte zur Verstellung der Kollektorfläche als auch Beschleunigungskräfte, die auf die gerade entstehende Polymerfaserstruktur, die noch nicht ganz verfestigt ist, wirken. Wenn die Stelleinheit sowohl sehr kleine Verschiebungen im μιη- Bereich als auch größere Verschiebungen im mm-Bereich erlauben soll, sind an die Stelleinheit große Anforderungen gestellt.
DE 10 2009 015 226 AI offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektrospinnen von Polymerfaserstrukturen, wobei die Kollektorfläche ein leitendes Muster umfasst, welches mit der Hochspannungseinheit verbunden ist, so dass sich der Polymerstrahl bevorzugt über dem leitenden Muster niederschlägt und eine dementspre- chende Polymerfaserstruktur bildet. Nachteilig dabei könnte sein, dass die Kollektorfläche bei einem anderen zu erzeugenden Muster oder einer anderen Polymerfaserstruktur auch geändert und ausgetauscht werden muss. EP 2 221 402 AI offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektrospinnen von Polymerfaserstrukturen, wobei das aus der Austrittsdüse austretende Polymer oder die Polymerlösung gleich dahinter durch Laser-Licht weiter zum Verdampfen aufgeheizt wird.
EP 2 325 361 A I offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektrospinnen von Polymerfaserstrukturen, wobei als Polymer, das aus der Austrittsdüse gedrückt wird, ein spezielles Polymer aus zwei oder mehreren Polymerfäden verwendet wird, von denen mindestens ein Polymerfaden leitend ist und mit der Hochspannungseinheit in Verbindung steht.
Oft ist ein Justieren oder Optimieren von Parametern in den Vorrichtungen zum Elektrospinnen auch mit einer Änderung von Hardware-Komponenten der Vorrichtung verbunden, so dass Änderungen aus Zeit- und Kostengründen hierbei limitiert sind.
Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung, um die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen, in der Bereitstellung einer Vorrichtung zum Elektrospinnen von 2- und 3- dimensionalen Polymerfaserstrukturen, mit der verschiedene Polymerfaserstrukturen möglichst rein PC gesteuert und mit möglichst wenig auszutauschenden Komponenten und möglichst kostengünstig ermöglicht wird. Möglichst sollen auch so kleine Strukturen wie im nm- und μιη-Bereich steuerbar sein.
Die vorstehenden Aufgaben sowie weitere der Beschreibung zu entnehmende Aufgaben werden von einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird e. Vorrichtung zur Herstellung einer 2 und/oder 3 dimensio- nalen Polymerfaserstruktur durch Elektrospinnen zur Verfügung gestellt, umfassend: - eine Austrittsdüse (1 ), die mit einem Reservoir (7) für ein Polymer oder eine Po- lymerlösung in Verbindung steht, um es/sie als ein Polymerstrahl (2) durch die Austrittsdüse (1 ) zu drücken oder pressen;
- eine Kollektorfläche (5) (oder ein Substrat), die elektrisch leitend ist und gegenüber der Austrittsdüse (1 ) angeordnet ist;
- eine Hochspannungseinheit (6), die eine Hochspannung erzeugt und zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) anlegt, um den Polymerstrahl (2) gegen die Kollektorfläche (5) zu ziehen und dort zu verfestigen;
- eine Ablenkeinheit (3), die zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) und um eine Polymerstrahlbasisachse (8) herum angeordnet und ausgebildet ist, den Polymerstrahl (2) durch mindestens ein dazu senkrechtes elektrisches oder magnetisches Feld in mindestens einer Richtung abzulenken, wobei das mindestens eine elektrische oder magnetische Feld wie bei einer Braunschen Röhre durch eine entsprechende Ablenkspannung (U l , U2) erzeugt wird und wobei die Polymerstrahlbasisachse (8) dem Polymerstrahl (2) ohne eine Ablenkung durch die Ablenkeinheit (3) entspricht;
- eine Ablenkspannungseinheit (4) zur Erzeugung der mindestens einen Ablenkspannung (U l , U2); und
- eine Steuereinheit (9), die die Ablenkspannungseinheit (4) so ansteuert, dass der Polymerstrahl (2) ein vordefiniertes Muster auf der Kollektorfläche (5) beschreibt und dadurch die Polymerfaserstruktur erzeugt.
Weitere Ausbildungsformen sind den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, dass der Polymerstrahl durch die Ablenkeinheit völlig geräuschlos und viel schneller als bei einer mechanischen Stelleinheit oder als wie aus dem Stand der Technik bekannt abgelenkt werden kann. Auf Kollektorflächen müssen auch keine leitenden Strukturen, denen der Polymerstrahl folgen soll, aufgebracht werden. Justierungen oder Optimierungen sind einfach PC-gesteuert durch die Steuereinheit möglich. Die Hardware kann für verschiedene Arten von Mustern oder Polymerfaserstrukturen weitgehend unverändert bleiben. Dadurch können sowohl Zeit als auch Kosten beträchtlich gespart werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in nachfolgenden Zeichnungen und in einer detaillierten Beschreibung dargestellt, soll aber die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzen.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Vorrichtung zum Elekt- rospinnen einer Polymerfaserstruktur mit einer Austrittsdüse für einen Polymerstrahl, die mit einem Reservoir in Verbindung steht, und einer leitenden Kollektorfläche als Gegenelektrode, zwischen denen eine Hochspannung angelegt ist, um den Polymerstrahl dorthin zu ziehen, wobei zwischen der Austrittsdüse und der Kollektorfläche und um den Polymerstrahl herum eine Ablenkeinheit, wie bei einer Braunschen Röhre, angeordnet ist, um den Polymerstrahl entsprechend von Ablenkspannungen abzulenken.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Elektrospinnen einer
Innenbeschichtung für röhrenartige Substrate, wie beispielsweise einem Koronar- oder Neurostent, wobei die Austrittsdüse länglich kapillarartig ausgebildet ist, um in das Substrat geschoben sein zu können, wobei eine Gegenelektrode über dem Substrat, das auf die Austrittsdüse aufgeschoben ist, angeordnet ist, um ein elektrisches Feld dazwischen aufzubauen, um den Polymerstrahl, der aus der Austrittsdüse austritt, zur Gegenelektrode zu ziehen.
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung einer 2 und 3 dimensi- onalen Polymerfaserstruktur durch ein Elektrospinnen dargestellt, die Folgendes um- fasst:
- eine Austrittsdüse (1 ), die mit einem Reservoir (7) für ein Polymer oder eine Polymerlösung in Verbindung steht, um es/sie als ein Polymerstrahl (2) durch die Austrittsdüse (1 ) zu drücken oder pressen;
- eine Kollektorfläche (5) oder ein Substrat, die elektrisch leitend ist und gegenüber der Austrittsdüse (1 ) angeordnet ist;
- eine Hochspannungseinheit (6), die eine Hochspannung erzeugt und zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) anlegt, um den Polymerstrahl (2) gegen die Kollektorfläche (5) zu ziehen und dort zu verfestigen;
gekennzeichnet durch
- eine Ablenkeinheit (3), die zwischen der Austrittsdüse ( 1 ) und der Kollektorfläche (5) und um eine Polymerstrahlbasisachse (8) herum angeordnet und ausgebildet ist, den Polymerstrahl (2) durch mindestens ein dazu senkrechtes elektrisches oder magnetisches Feld in mindestens einer Richtung abzulenken, wobei das mindestens eine elektrische oder magnetische Feld durch eine entsprechende Ablenkspannung (U l , U2) oder einen damit verbundenen Ablenkstrom erzeugt wird und wobei die Polymerstrahlbasisachse (8) dem Polymerstrahl (2) ohne eine Ablenkung durch die Ablenkeinheit (3) entspricht;
- eine Ablenkspannungseinheit (4) zur Erzeugung der mindestens einen Ablenkspannung (U l , U2); und
- eine Steuereinheit (9), die die Ablenkspannungseinheit (4) so ansteuert, dass der Polymerstrahl (2) ein vordefiniertes Muster auf der Kollektorfläche (5) beschreibt und dadurch die Polymerfaserstruktur erzeugt.
Die in Fig. 1 schematisch skizzierte bevorzugte Ablenkvorrichtung weist eine erste Ablenkeinheit 3x auf, die aus zwei Elektroden besteht, die so angeordnet sind, dass bei Anlegen einer ersten Ablenkspannung U l ein entsprechendes elektrisches Feld in x- Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zum Polymerstrahl 2 ist, erzeugt wird.
Dadurch werden elektrisch geladene Polymermoleküle des Polymerstrahls 2 in Abhängigkeit von der ersten Ablenkspannung U l in x-Richtung abgelenkt. Analog dazu ist eine zweite Ablenkeinheit 3y, die ebenfalls aus zwei Elektroden besteht, für ein elektrisches Feld in y-Richtung aufgebaut, das durch eine zweite Ablenkspannung U2 erzeugt wird. Die erste U l und die zweite Ablenkspannung U2 werden durch die Ablenkspan- nungseinheit 4 erzeugt, die jeweils durch die Steuereinheit 9 gesteuert werden. Somit lässt sich ein vordefiniertes Muster des Polymerstrahls 2 in der x-y-Ebene über der Kollektorfläche 5 einfach und präzise steuern. Vorbilder hinsichtlich einer Ortsauflösung und Ortsausdehnung sind Fernsehbildröhren. Eine Mustererzeugung oder Bahnerzeugung durch den Polymerstrahl 2 über der Kollektorfläche 5 kann also entsprechend fein im μπι-Bereich und im mm-Bereich und im cm- Bereich vorgenommen werden. Der μπι-Bereich ist dabei bevorzugt ein Bereich von 1 -5μιη oder 1 - 1 Ομπι oder 1 -100μιη 1 - 1 ΟΟΟμιη. Der mm-Bereich ist dabei bevorzugt ein Bereich von 0, 1 - 1 mm oder 1 - 10mm. Der cm-Bereich ist dabei bevorzugt ein Bereich von 0, 1 -l ern oder 1 - 10cm oder 1 - 100cm. Die Ablenkeinheit 3 ist bevorzugt wie bei einer Braunschen Bildrühre aufgebaut, bei der ein Elektronenstrahl anstelle des Polymerstrahls 2 gesteuert abgelenkt wird und dementsprechend das Muster auf einer Bildfläche erzeugt.
Bevorzugt kann die Ablenkeinheit 3, wie bei Fernsehbildröhren, auch durch ein oder mehrere Magnetspulen aufgebaut sein, die ein oder zwei Magnetfelder erzeugen, die so ausgerichtet sind, um den Polymerstrahl in x- und/oder y-Richtung abzulenken. Dabei werden die Magnetfelder durch die entsprechenden Ablenkspannungen (U l , U2) oder die damit verbundenen Ströme erzeugt. Zur Klarheit kann hierin unter einer Ablenkspannung (U l , U2) auch ein jeweiliger Ablenkstrom verstanden werden, wenn Magnetfelder aufgebaut werden.
Zur Klarheit ist die Kollektorfläche 5 bevorzugt eine Platte oder eine Walze, deren ein Radius bevorzugt in Richtung des Polymerstrahls 2 weist, so dass der Polymerstrahl 2 im nicht ablenkten Fall bevorzugt senkrecht auf die Oberfläche der Walze trifft. Die Kollektorfläche 5 oder Platte kann dabei auf der Oberfläche oder darunter elektrisch leitend sein. Die Kollektorfläche 5 kann auch ein Substrat sein. Das Substrat ist dabei bevorzugt selbst leitend und mit der Hochspannungseinheit 6, beispielsweise über die Kollektorfläche 5 oder eine darunterliegende leitende Platte, elektrisch verbunden. Bevorzugt ist die Steuereinheit (9) ausgebildet, das vordefinierte Muster als Daten oder als ein Signal zu empfangen und zu Steuersignalen für die Ablenkspannungs- einheit (4) umzuwandeln, um dadurch das Muster durch den Polymerstrahl (2) auf der Kollektorfläche (5) entlang von vorbestimmten Bahnen des Musters aufzubauen.
Bevorzugt ist die Ablenkeinheit (3) ausgebildet, zwei elektrische oder magnetische Felder, die im Wesentlichen senkrecht zueinander und zur Polymerstrahlbasisachse (8) sind, zu erzeugen, um dadurch das Muster durch den Polymerstrahl (2) zweidimensional parallel zur Kollektorfläche (5) zu beschreiben, wobei eine dazu senkrechte Höhe des Musters oder der Polymerfaserstruktur durch entsprechend mehrfaches Überstreichen mit dem Polymerstrahl (2) aufgebaut wird.
Bevorzugt ist die Kollektorfläche (5) mit einer Stelleinheit verbunden, die von der Steuereinheit (9) angesteuert wird in mindestens einer Richtung parallel zur Kollektorfläche (5) verfahrbar ist, um dadurch eine größere Dimension des Musters erzeugen zu können, als es durch die Ablenkeinheit (3) alleine möglich ist.
Bevorzugt ist die Kollektorfläche (5) eine rotierende Walze oder ein Substrat, auf der/dem die Polymerfaserstruktur mit dem vorbestimmten Muster dreidimensional um die Walze oder das Substrat herum aufgebracht werden kann.
Bevorzugt ist dabei die Walze oder das Substrat ausgebildet, indem sie/es nach dem Elektrospinnen zu deren Rotationsachse hin verjüngbar oder nach innen ziehbar ist, um sie/es auf diese Weise von der Polymerfaserstruktur nach innen hin abzulösen.
Bevorzugt ist die Walze oder das Substrat als 3D Druck ausgebildet.
Bevorzugt weist die Vorrichtung über der Walze oder dem Substrat in Richtung der Polymerstrahlbasisachse (8) mindestens eine verschiebbare zusätzliche Kollektorfläche auf, die nach einem Aufbau einer ersten Polymerfaserstruktur mit einer Grundfläche und mit Seitenwänden über der Grundfläche und zwischen den Seitenwänden eingeschoben wird, um auf der zusätzlichen Kollektorfläche, die elektrisch mit der Kollektorfläche (5) verbunden ist, eine zweite Polymerfaserstruktur als eine Art Dachstruktur oder als einen Überbau erzeugen zu können. Bevorzugt ist die Austrittsdüse (1 ) beschichtet mit Gold, Platin, Silber und/oder mit Teflon.
Bevorzugt sind oder umfassen das Polymer oder die Polymerlösung Granulate oder Filamentfäden.
Bevorzugt sind das Polymer oder die Polymerlösung Polyurethane oder Milchsäure oder Polylactide.
Bevorzugt ist die Austrittsdüse (1 ) beheizt, um das Polymer oder die Polymerlösung leichter und homogener auspressen zu können und den Polymerstrahl erzeugen zu können.
Bevorzugt wird der Polymerstrahl (2) in einem Bereich gleich hinter einem Austritt aus der Austrittsdüse (1 ) zusätzlich aufgeheizt beispielsweise durch IR-Strahlung, nicht kohärentes Licht oder durch kohärentes Laser-Licht.
Bevorzugt ist die Umgebung des Polymerstrahls (2) zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) evakuiert oder entspricht dem Umgebungsdruck oder weist einen Überdruck auf. Bevorzugt ist die Umgebung des Polymerstrahls (2) mit einem Gas oder Gasgemisch angefüllt, wie beispielsweise Helium, Stickstoff, ein anderes Inertgas, ein nicht inertes Gas oder eine Kombination davon.
Bevorzugt weist die Kollektorfläche (5) ein zweites Muster als eine leitende Struktur auf, welches bevorzugt eine gitterförmige oder rautenartige Struktur ist.
Bevorzugt umfasst die Kollektorfläche (5) eine Vielzahl einzelner Kollektorflächen (5), die jeweils separat mit der Hochspannungseinheit (6) über eine Schaltelektronik verbindbar sind, wobei die Steuereinheit (9) ausgebildet ist, die Schaltelektronik so anzusteuern, dass jeweils im Wesentlichen die einzelne Kollektorfläche (5) oder ein Areal einzelner Kollektorflächen (5) mit der Hochspannungseinheit (6) verbunden werden, die mit einer gewünschten Auftreffkoordinate des Polymerstrahls (2) auf der Kollektorfläche (5) übereinstimmen oder darum herum angeordnet sind.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Belüftungsvorrichtung zur Belüftung über der Kollektorfläche (5) und entlang der Polymerfaserstruktur, um ein Lösungsmittel, das über der Polymerfaserstruktur ausgast, abzutransportieren, wobei die Belüftungsvorrichtung bevorzugt ausgebildet ist, einen Gas- oder Gasgemisch-Strom mit einem Spülgas zur Belüftung zu erzeugen, wobei das Spülgas bevorzugt Luft oder ein anderes Gas oder ein Gasgemisch ist, das geeignet ist, das Lösungsmittel möglichst gut abzutransportieren.
Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung der 2 und 3 dimensionalen Polymerfaserstruktur durch das Elektrospinnen vorgestellt, das mit der oben beschriebenen Vorrichtung und/oder den Ausbildungen durchgeführt wird. Dabei umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- Anordnen der Austrittsdüse (1 ) gegenüber der leitenden Kollektorfläche (5) oder dem Substrat und Anlegen der Spannung dazwischen;
- Durchpressen des Polymers oder der Polymerlösung durch die Austrittsdüse (1 ), so dass es als der Polymerstrahl (2) austritt und elektrostatisch gegen die Kollektorfläche (5) oder das Substrat gezogen wird und sich darauf als die Polymerfaserstruktur verfestigt;
- Anordnen der Ablenkeinheit (3) zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der leitenden Kollektorfläche (5) oder dem Substrat und um die Polymerstrahlbasisachse (8) herum, wobei die Ablenkeinheit (3) ausgebildet ist, den Polymerstrahl (2) durch das mindestens eine dazu senkrechte elektrische oder magnetische Feld in die mindestens eine Richtung abzulenken, wobei das mindestens eine elektrische oder magnetische Feld durch eine entsprechende Ablenkspannung (U l , U2) oder den damit verbundenen Ablenkstrom erzeugt wird und wobei die Polymerstrahlbasisachse (8) dem Polymerstrahl (2) ohne die Ablenkung durch die Ablenkeinheit (3) entspricht;
- Anlegen und so Variieren der mindestens einen Ablenkspannung (U 1 , U2), dass dadurch der Polymerstrahl (2) das vorbestimmte Muster auf der Kollektorfläche (5) beschreibt, um so die Polymerfaserstruktur darauf zu bilden.
Bevorzugt wird als die Ablenkeinheit (3) eine Ablenkeinheit (3), wie sie von Bildröhren her bekannt ist, verwendet. Dabei wird bevorzugt der Polymerstrahl (2) in zwei zur Polymerstrahlbasisachse (8) senkrechte Richtungen (x, y) durch eine jeweilige Ablenkspannung (U l , U2) abgelenkt.
Bevorzugt werden als die Polymere Polymere in Verbindung mit pharmazeutischen Produkten verwendet, wobei die pharmazeutischen Produkte Sirolimus, Paclitaxel oder andere pharmazeutischen Produkte sind.
Bevorzugt werden die Polymere aus mindestens einer Polymerlösung und/oder aus einem Granulat und/oder aus Filamentfäden gewonnen oder setzen sich entsprechend zusammen.
Bevorzugt wird das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren folgender Produkte verwendet, wie: Stents, Okkluder, AV-Shunts, Patches, Mashes, Gefaßprothesen, Knorpelprothesen, Bandscheiben, kosmetischen Implantaten, Netzen, Hernien, Layern für Tissue-Engineering, Fließ.
Bevorzugt wird das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren folgender Produkte verwendet: von medizinischen Implantaten, von kosmetischen Implantaten, von Keimbarrieren.
Bevorzugt wird das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren von folgenden Produkten verwendet: Filter, Dosierapparate, Begasungsfolien, Schläuche, Membranen.
Bevorzugt wird das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren von folgenden Produkten verwendet: von Molekularsieben, indem Zeolithe eingearbeitet werden, mit oder ohne Vorspeicherung von Flüssigkeit. Dabei sind die Molekularsiebe bevorzugt anwendbar für eine Adsoptionskühlung, wie beispielsweise bei einem Zeolithkülschrank, für eine Wasserfilterung und/oder für eine Entkeimung.
Bevorzugt wird das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von Fasern oder einem Gewebe verwendet, wie für Funktionskleidung für Sportler, für Arbeitsschutzkleidung, wobei eine Temperatur oder Feuchtigkeit reguliert werden kann, beispielsweise durch eine Wärmedämmung oder eine Feuchtigkeitsaufnahme oder durch eine Kapillarausbildung.
Es wird auch eine Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines röhrenartigen Substrats (10), wie beispielsweise einem Koronar- oder IMeurostent, mit einer Polymerfaserstruktur durch ein Elektrospinning vorgestellt, das Folgendes umfasst:
- eine längliche bevorzugt kapillarartige Austrittsdüse (1 ), die mit einem Reservoir (7) für ein Polymer oder eine Polymerlösung in Verbindung steht, um das Polymer oder die Polymerlösung aus einem vorderen Abschnitt als ein Polymerstrahl (2) durch die Austrittsdüse (1 ) zu drücken oder pressen, wobei der vordere Abschnitt ausgebildet ist, entlang einer Längsachse des Substrats darin einführbar zu sein;
- ein Haltemittel für das Substrat (10), das ausgebildet ist, das Substrat (10) über dem vorderen Abschnitt der Austrittsdüse (1) darüber geschoben zu halten;
- eine Gegenelektrode (1 1 ), die mit einem Abstand gegenüber einem Austritt des Polymerstrahls (2) aus der Austrittsdüse (1 ) angeordnet ist, wobei der Abstand so bemessen ist, dass das Substrat in in einem auf die Austrittsdüse (1 ) aufgeschobenem Zustand zwischen die Austrittsdüse (1 ) und die Gegenelektrode (1 1 ) passt;
- mindestens eine Stelleinheit (12, 13), die mechanisch mit der Anordnung aus der Austrittsdüse ( 1 ), der Gegenelektrode (1 1 ) und dem Substrat (10) verbunden ist und ausgebildet ist, die Austrittsdüse (1 ) zusammen mit der Gegenelektrode (1 1 ) gegenüber dem Substrat (10) steuerbar zu verschieben und zu verdrehen;
- eine Hochspannungseinheit (6), die eine Hochspannung erzeugt und zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Gegenelektrode (1 1 ) anlegt, um den Polymerstrahl (2) in Richtung der Gegenelektrode (1 1 ) zu ziehen, der sich auf einer Innenwand des Substrats (10), das über die Austrittsdüse (1 ) gezogen ist, niederzuschlägt und verfestigt;
- eine Steuereinheit (9), die die mindestens eine Stelleinheit (12, 13) und bevorzugt die Hochspannungseinheit (6) so ansteuert, dass sich der Polymerstrahl (2) entlang vordefinierter Bahnen auf der Innenwand des Substrats (10) niederschlagen kann, um darauf die Polymerfaserstruktur zu bilden. Bevorzugt ist die mindestens eine Stelleinheit (12, 13) ausgebildet, indem sie die Austrittsdüse (1 ) entlang der Längsachse steuerbar verschiebbar macht.
Bevorzugt ist die mindestens eine Stelleinheit (12, 13) ausgebildet, indem die das Haltemittel für das Substrat (10) steuerbar rotierbar macht.
Bevorzugt ist die mindestens eine Stelleinheit (12, 13) ausgebildet, indem sie die Gegenelektrode (1 1 ) um die Austrittsdüse (1 ) steuerbar rotierbar macht.
Liste der verwendeten Bezugszeichen:
1 Austrittsdüse
2 Polymerstrahl
3 Ablenkeinheit
3x erste Ablenkeinheit in x-Richtung
3y zweite Ablenkeinheit in y-Richtung
4 Ablenkspannungseinheit
5 Kollektorfläche
6 Hochspannungseinheit
7 Reservoir
8 Polymerstrahlbasisachse
9 Steuereinheit
10 Substrat
1 1 Gegenelektrode
12 erste Stelleinheit
13 zweite Stelleinheit
UO Hochspannung
U l erste Ablenkspannung in (x-Richtung)
U2 zweite Ablenkspannung (in y-Richtung)
x,y,z kartesische Koordinaten als Richtungsangaben

Claims

Patentansprüche:
1 . Vorrichtung zur Herstellung einer 2 und 3 dimensionalen Polymerfaserstruktur durch ein Elektrospinnen, umfassend:
- eine Austrittsdüse (1 ), die mit einem Reservoir (7) für ein Polymer oder eine Polymerlösung in Verbindung steht, um es/sie als ein Polymerstrahl (2) durch die Austrittsdüse (1 ) zu drücken oder pressen;
- eine Kollektorfläche (5) (oder ein Substrat), die elektrisch leitend ist und gegenüber der Austrittsdüse (1 ) angeordnet ist;
- eine Hochspannungseinheit (6), die eine Hochspannung erzeugt und zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) anlegt, um den Polymerstrahl (2) gegen die Kollektorfläche (5) zu ziehen und dort zu verfestigen;
gekennzeichnet durch
- eine Ablenkeinheit (3), die zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) und um eine Polymerstrahlbasisachse (8) herum angeordnet und ausgebildet ist, den Polymerstrahl (2) durch mindestens ein dazu senkrechtes elektrisches oder magnetisches Feld in mindestens einer Richtung abzulenken, wobei das mindestens eine elektrische oder magnetische Feld durch eine entsprechende Ablenkspannung (U l , U2) erzeugt wird und wobei die Polymerstrahlbasisachse (8) dem Polymerstrahl (2) ohne eine Ablenkung durch die Ablenkeinheit (3) entspricht;
- eine Ablenkspannungseinheit (4) zur Erzeugung der mindestens einen Ablenkspannung (U l , U2); und
- eine Steuereinheit (9), die die Ablenkspannungseinheit (4) so ansteuert, dass der Polymerstrahl (2) ein vordefiniertes Muster auf der Kollektorfläche (5) beschreibt und dadurch die Polymerfaserstruktur erzeugt.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei die Steuereinheit (9) ausgebildet ist, das vordefinierte Muster als Daten oder als ein Signal zu empfangen und zu Steuersignalen für die Ablenkspannungseinheit (4) umzuwandeln, um dadurch das Muster durch den Polymerstrahl (2) auf der Kollektorfläche (5) entlang von vorbestimmten Bahnen des Musters aufzubauen.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ablenkeinheit (3) ausgebildet ist, zwei elektrische oder magnetische Felder, die im Wesentlichen senkrecht zueinander und zur Polymerstrahlbasisachse (8) sind, zu erzeugen, um dadurch das Muster durch den Polymerstrahl (2) zweidimensional parallel zur Kollektorfläche (5) zu beschreiben, wobei eine dazu senkrechte Höhe des Musters oder der Polymerfaserstruktur durch entsprechend mehrfaches Überstreichen mit dem Polymerstrahl (2) aufgebaut wird.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kollektorfläche (5) mit einer Stelleinheit verbunden ist, die von der Steuereinheit (9) angesteuert wird in mindestens einer Richtung parallel zur Kollektorfläche (5) verfahrbar ist, um dadurch eine größere Dimension des Musters erzeugen zu können, als es durch die Ablenkeinheit (3) alleine möglich ist.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kollektorfläche (5) eine rotierende Walze oder ein Substrat ist, auf der/dem die Polymerfaserstruktur mit dem vorbestimmten Muster dreidimensional um die Walze o- der das Substrat herum aufgebracht werden kann.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Walze oder das Substrat ausgebildet ist, indem sie/es nach dem Elektrospinnen zu deren Rotationsachse hin verjüngbar oder nach innen ziehbar ist, um sie/es auf diese Weise von der Polymerfaserstruktur nach innen hin abzulösen; und/oder
wobei die Walze oder das Substrat als 3D Druck ausgebildet ist; und/oder wobei die Vorrichtung über der Walze oder dem Substrat in Richtung der Polymerstrahlbasisachse (8) mindestens eine verschiebbare zusätzliche Kollektorfläche aufweist, die nach einem Aufbau einer ersten Polymerfaserstruktur mit einer Grundfläche und mit Seitenwänden über der Grundfläche und zwischen den Seitenwänden eingeschoben wird, um auf der zusätzlichen Kollektorfläche, die elektrisch mit der Kollektorfläche (5) verbunden ist, eine zweite Polymerfaserstruktur als eine Art Dachstruktur oder als einen Überbau erzeugen zu können.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , wobei die Austrittsdüse (1 ) beschichtet ist mit Gold, Platin, Silber und/oder mit Teflon; und/oder wobei das Polymer oder die Polymerlösung Granulate oder Filamentfäden sind oder umfassen; und/oder
wobei das Polymer oder die Polymerlösung Polyurethane oder Milchsäure oder Polylactide sind; und/oder
wobei die Austrittsdüse (1 ) beheizt ist; und/oder
wobei der Polymerstrahl (2) in einem Bereich gleich hinter einem Austritt aus der Austrittsdüse (1 ) zusätzlich aufgeheizt wird durch IR-Strahlung, nicht kohärentes Licht oder kohärentes Laser-Licht ; und/oder
wobei die Umgebung des Polymerstrahls (2) zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Kollektorfläche (5) evakuiert ist, dem Umgebungsdruck entspricht oder einen Überdruck aufweist; und/oder mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllt ist, das Helium, Stickstoff, ein anderes Inertgas oder ein nicht inertes Gas oder eine Kombination davon enthält; und/oder
- wobei die Kollektorfläche (5) ein zweites Muster als eine leitende Struktur aufweist, welches bevorzugt eine gitterförmige oder rautenartige Struktur ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche , wobei die Kollektorfläche (5) eine Vielzahl einzelner Kollektorflächen (5) umfasst, die jeweils separat mit der Hochspannungseinheit (6) über eine Schaltelektronik verbindbar sind, wobei die Steuereinheit (9) ausgebildet ist, die Schaltelektronik so anzusteuern, dass jeweils im Wesentlichen die einzelne Kollektorfläche (5) oder ein Areal einzelner Kollektorflächen (5) mit der Hochspannungseinheit (6) verbunden werden, die mit einer gewünschten Auftreffkoordinate des Polymerstrahls (2) auf der Kollektorfläche (5) übereinstimmen oder darum herum angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, zudem umfassend eine Belüftungsvorrichtung zur Belüftung über der Kollektorfläche (5) und entlang der Polymerfaserstruktur, um ein Lösungsmittel, das über der Polymerfaserstruktur ausgast, abzutransportieren, wobei die Belüftungsvorrichtung bevorzugt ausgebildet ist, einen Gas- oder Gasgemisch-Strom mit einem Spülgas zur Belüftung zu erzeugen, wobei das Spülgas bevorzugt Luft oder ein anderes Gas oder ein Gasgemisch ist, das geeignet ist, das Lösungsmittel möglichst gut abzutransportieren.
Verfahren zur Herstellung einer 2 und 3 dimensionalen Polymerfaserstruktur durch Elektrospinnen mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, die folgenden Schritte umfassend:
- Anordnen einer Austrittsdüse (1 ) gegenüber einer leitenden Kollektorfläche (5) oder einem Substrat und Anlegen einer Spannung dazwischen;
- Durchpressen eines Polymers oder einer Polymerlösung durch die Austrittsdüse (1 ), so dass es als ein Polymerstrahl (2) austritt und elektrostatisch gegen die Kollektorfläche (5) oder das Substrat gezogen wird und sich darauf als die Polymerfaserstruktur verfestigt;
gekennzeichnet durch
- Anordnen einer Ablenkeinheit (3) zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der leitenden Kollektorfläche (5) oder dem Substrat und um die Polymerstrahlbasisachse (8) herum, wobei die Ablenkeinheit (3) ausgebildet ist, den Polymerstrahl (2) durch mindestens ein dazu senkrechtes elektrisches oder magnetisches Feld in mindestens eine Richtung abzulenken, wobei das mindestens eine elektrische oder magnetische Feld durch eine entsprechende Ablenkspannung (U l , U2) erzeugt wird und wobei die Polymerstrahlbasisachse (8) dem Polymerstrahl (2) ohne eine Ablenkung durch die Ablenkeinheit (3) entspricht; - Anlegen und so Variieren der mindestens einen Ablenkspannung (U 1 , U2), dass dadurch der Polymerstrahl (2) ein vorbestimmtes Muster auf der Kollektorfläche (5) beschreibt, um so die Polymerfaserstruktur darauf zu bilden.
1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei als die Ablenkeinheit (3) eine Ablenkeinheit (3), wie sie von Bildröhren her bekannt ist, verwendet wird, und wobei der Polymerstrahl (2) in zwei zur Polymerstrahlbasisachse (8) senkrechte Richtungen (x, y) durch eine jeweilige Ablenkspannung (U l , U2) abgelenkt wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , wobei als die Polymere Polymere in Verbindung mit pharmazeutischen Produkten verwendet werden, wobei die pharmazeutischen Produkte Sirolimus, Paclitaxel oder andere pharmazeutischen Produkte sind; und/oder
wobei die Polymere aus mindestens einer Polymerlösung und/oder aus einem Granulat und/oder aus Filamentfäden gewonnen werden.
13. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 10- 12, wobei das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren folgender Produkte verwendet wird, wie von Stents, von Okkludern, von AV-Shunts, von Patches, von Mashes, von Gefäßprothesen, von Knorpelprothesen, von Bandscheiben, von kosmetischen Implantaten, von Netzen, von Hernien, von Layern für Tissue-Engineering, von Fließ.
14. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 10-13, wobei das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren folgender Produkte verwendet wird, von medizinischen Implantaten, von kosmetischen Implantaten, von Keimbarrieren.
1 5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 10-14, wobei das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren von folgenden Produkten verwendet wird, von Filtern, Dosierapparaten, Begasungsfolien, Schläuche, Membranen.
16. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 10-15, wobei das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von einem oder mehreren von folgenden Produkten verwendet wird, von Molekularsieben, indem Zeolithe eingearbeitet werden, mit oder ohne Vorspeicherung von Flüssigkeit, anwendbar für eine Adsoptionskühlung, wie beispielsweise bei einem Zeo- lithkül schrank, für eine Wasserfilterung und/oder für eine Entkeimung.
17. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 10-16, wobei das Verfahren zum Beschichten und/oder zur Herstellung von Fasern oder einem Gewebe verwendet wird, wie für Funktionskleidung für Sportler, für Arbeitsschutzkleidung, wobei eine Temperatur oder Feuchtigkeit reguliert werden kann, beispielsweise durch eine Wärmedämmung oder eine Feuchtigkeitsaufnahme oder durch eine Kapillarausbildung.
1 8. Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines röhrenartigen Substrats ( 10), wie beispielsweise einem Koronar- oder Neurostent, mit einer Polymerfaserstruktur durch ein Elektrospinning, umfassend:
- eine längliche bevorzugt kapillarartige Austrittsdüse (1 ), die mit einem Reservoir (7) für ein Polymer oder eine Polymerlösung in Verbindung steht, um das Polymer oder die Polymerlösung aus einem vorderen Abschnitt als ein Polymerstrahl (2) durch die Austrittsdüse (1 ) zu drücken oder pressen, wobei der vordere Abschnitt ausgebildet ist, entlang einer Längsachse des Substrats darin einführbar zu sein;
- ein Haltemittel für das Substrat (10), das ausgebildet ist, das Substrat (10) über dem vorderen Abschnitt der Austrittsdüse (1 ) darüber geschoben zu halten;
- eine Gegenelektrode (1 1 ), die mit einem Abstand gegenüber einem Austritt des Polymerstrahls (2) aus der Austrittsdüse (1 ) angeordnet ist, wobei der Abstand so bemessen ist, dass das Substrat in in einem auf die Austrittsdüse (1 ) aufgeschobenem Zustand zwischen die Austrittsdüse (1 ) und die Gegenelektrode (1 1 ) passt;
- mindestens eine Stelleinheit (12, 1 3), die mechanisch mit der Anordnung aus der Austrittsdüse (1 ), der Gegenelektrode (1 1 ) und dem Substrat (10) verbunden ist und ausgebildet ist, die Austrittsdüse (1 ) zusammen mit der Gegenelektrode ( 1 1 ) gegenüber dem Substrat (10) steuerbar zu verschieben und zu verdrehen;
- eine Hochspannungseinheit (6), die eine Hochspannung erzeugt und zwischen der Austrittsdüse (1 ) und der Gegenelektrode (1 1 ) anlegt, um den Polymerstrahl (2) in Richtung der Gegenelektrode ( 1 1 ) zu ziehen, der sich auf einer Innenwand des Substrats (10), das über die Austrittsdüse (1 ) gezogen ist, niederzuschlägt und verfestigt;
- eine Steuereinheit (9), die die mindestens eine Stelleinheit (12, 13) und bevorzugt die Hochspannungseinheit (6) so ansteuert, dass sich der Polymerstrahl (2) entlang vordefinierter Bahnen auf der Innenwand des Substrats ( 10) niederschlagen kann, um darauf die Polymerfaserstruktur zu bilden.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die mindestens eine Stelleinheit
(12,1 3) ausgebildet ist, indem sie die Austrittsdüse (1 ) entlang der Längsachse steuerbar verschiebbar macht; und/oder
- das Haltemittel für das Substrat (10) steuerbar rotierbar macht; und/oder
- die Gegenelektrode (1 1 ) um die Austrittsdüse (1 ) steuerbar rotierbar macht.
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