专利名称：分隔和/或分开处理预制塑料膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料膜的制备方法，该塑料膜的外形可以预设，和/或其厚度分布均匀或不均，是通过将预制的塑料膜进行分隔处理和/或分开处理进行，本发明尤其涉及用于人工心脏瓣膜的活动瓣叶的制备。
薄的塑料膜可以应用各种方法制备，如喷射法、深冲法、浸入法或浇注法。只要薄膜的厚度为500m以上，其整个薄膜面积上的厚度分布无关紧要或仅仅为次要，对于已经模压制备所需外形的薄膜，则一般不需要进行表面后处理工作。与此不同的是另有一些塑料膜需要可复制调节的、均匀的厚度，或需要局部限定的30-500μm范围之间厚度分布。
假体心脏瓣膜由带有一个基础环的支盖所组成，该基础环携有至少二个主要在环轴方向上的、通过一个用于固定活动瓣叶的弓形壁相连接的支柱，正如DE 38 34 545 C2所说明的那样。其中所描述的3种瓣叶能保障所谓的主动脉-心脏瓣膜的开和关，这些瓣叶在关闭状态下形成重叠区域的同时其游离缘相互邻接。其所谓的结构以及DE 42 22 610A1中说明的结构严格依据自然的主动脉瓣，其瓣叶与自然主动脉根的连接线是由一个肉柱与主动脉血管一起的穿入而产生的，起营养作用。在这个连接线的范围内，在血流的偏侧连接有连合，在这些连合内连接线和瓣叶相接触。该连合可以防止瓣叶的打通，并且与瓣叶重叠范围相结合，用作相互的瓣叶支撑。通过以上评述可以看出，与展幅连接的瓣叶，不论是三个瓣叶还是二个瓣叶的心脏瓣膜，都是在不同的部位负荷强度各不相同，而根据机械性负荷的方式和大小顺序的不同，局部应有适应的相对厚度。除了要求有较厚的范围以外，还要求厚度在50μm以下。除所需要的厚度分布以外，此外重要的还有，尽量使瓣叶的游离缘光滑和均质。最佳厚度分布和光滑的瓣叶边缘都极大程度地影响假体的疲劳极限，假体的瓣叶应能承受几十亿次弯曲负荷变化。喷射法和浸入需要的可复制标准，有时在100μm以下的厚度时存在生产技术上的极限，除非以极高的仪器耗费来克服这些极限。用这种方法所制备的瓣叶游离边缘的质量，在任何情况下都不够好。
本发明的目的是，说明一种前面所述的方法，用这种方法，即使是在极小的厚度情况下，可以制出一种薄膜的局部不同厚度分布以及切下薄膜片具有光滑边缘。
通过权利要求1说明的方法达到了本目的，本发明特征是，用一种激光射线束将塑料膜沿着预定的外形分隔开，和/或以片面的方式将塑料膜分开直至所需要的厚度标准。
令人惊异的是，用本发明所要求的精确度以片面的方式进行分开和分隔是可以复制的，尽管塑料表面在其激光烧灼斑点局部熔化，并且熔化的材料被蒸发掉。用激光线分隔与以片面方式分开的区别仅仅在于渗透深度及处理深度，在此通过产生越来越深的凹槽即可分隔和剪切下所需要的塑料膜外形。激光和与之相关的光学加工工具不与工件发生接触，以使不产生磨损。利用相应的伺服电动机可以精确地导向激光射线束。此外本发明方法还有一个优点，即采用喷射法、浸入法或喷涂法制备时在塑料膜厚度尺寸方面，在按照需要进行厚度分布时比较省力，因为薄膜反正是要经历一个分开方法过程。这包括，首先是能够以方法技术上的明显简化过程制备较厚的薄膜，然后将这些薄膜成型和构形。
本发明的其它内容在从属权利要求中说明。
这样优选将塑料膜呈网屏状探测，将现存的厚度点式测量和贮存，然后将所贮存的数值用于获得分隔和/或片面方式分开所需要的激光调节参数，如能量密度，脉冲率和作用持续时间。这些措施的思想依据是，将通过任意的成型方法所制备的塑料膜测量其厚度分布，由此通过与额定厚度分布相比较，而产生从一处到另一处的不同的尺度，使表面层面能够被分开。按照相应的方式，通过脉冲率、激光烧灼点-停留持续时间长短以及能量密度，可以获得可靠渗透深度，在此，较小的低于分开尺度的渗入深度，需要在工件表面有较长的激光射线束停留时间，或需要对此工件进行多次的方法过程。在工件表面产生作用的激光射线束的面积扩展，则主要根据沿着薄膜的厚度分布是以怎样的梯度变化的。在短距离内较大的厚度变化比变化小的厚度分开需要在面积扩展上较小的激光烧灼点。
优选应用激态原子激光，优选氩氟-、氪氯-、或氪氟-激光，用于分隔和/或片面式分开。这些在紫外线范围工作的激光为脉冲激光，其脉冲率和脉冲数、能量密度和速度、在塑料膜表面分开的程度是可以调节的。
为了避免激光处理时在熔化表面上与外界发生反应、或者沉积固体微粒(灰尘)，塑料膜表面处理过程优选在10帕至10-1帕的压力下，优选在1帕的压力下进行。同时相应地用真空吸去塑料膜表面由于熔化所形成的蒸气压。
按照本发明另一个内容，在一种O2-或一种保护气体气氛下，优选由氮和/或氦所形成的保护气体，进行表面处理工作。优选激光射线束能量密度在0.3-1.2J/cm2的范围内。作为最佳脉冲频率合适的是在20-400Hz范围内，优选在20-150Hz范围内。只要沿着塑料膜轮廓没有大的厚度梯度，例如人工心脏瓣膜的瓣叶任意外形表面弯曲度很大时，较为合适的标准是，对于投射圆形表面时直径在80-600μm范围之间，对于方形投射表面时边长最大为800μm。
按照本发明另一个内容，为了进行片面式分开处理，将激光射线束呈回形导向待处理表面，在此通过导向激光射线束所产生轨迹有时会有少许重叠。采用这种措施时应考虑到激光射线束的能量密度至边缘时较小，结果是，在此边缘范围内工件表面的分开较小。通过轨迹形式的重叠可以保障，当用激光射线束在所需要的厚度标准上再次“碾压”时，这些边缘范围则被分开。
优选在模型上采用喷射法、深冲法、浸入法和/或喷涂法制备单层或双层的塑料膜，优选为聚氨酯材料的塑料膜。当薄膜尚在模型上时，即进行所需要的薄膜片的分隔处理。在此模型工具不会受到损害，可以多次使用。
按照本发明另一个内容，在用激光射线束进行处理前即将塑料膜用一个保护层覆盖，在激光处理后再去除之。借助于激光射线束由剪切合缝处以及由塑料膜表面揭下的材料被蒸发去掉。相关的材料蒸汽由各种组分组成，包括大分子的碎片直至毫米大小的微粒。为了避免这些微粒或者其它由蒸汽相产生的沉渣作为微粒(碎片)黏附物直接沉积在塑料膜上，在中间过程中将它们用一保护层覆盖，例如通过浸入法或喷射法。该保护层可以在剪切后与碎片一起重新去掉，这样在去掉保护层后重新获得成品的薄膜外形和厚度。这种保护层优选由水溶性材料所组成，在激光处理后易于被洗掉。
按照本发明另一个内容，该保护层材料应为生物耐受性的，也即生理上毫无问题，以使在洗去保护膜以后可能的残余能够被人类机体所完全分解而不致损害。作为保护层材料尤其有分子量在2000-150000范围之间的具有成膜特性的水溶性聚合物。优选应用的聚合物有聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、多糖类、聚交酯、聚苯乙烯磺酸钠和/或聚丙烯酸以及这些物质的混合物。当然还可以考虑其它的水溶性的、生理耐受性的和生理上毫无问题的有机化合物。
在一个具体的实施例中用本发明方法制备了主动脉心脏瓣膜的瓣叶。按照本发明的分隔方法允许几乎任意的空间曲线上分离瓣叶的游离边缘，而以片面方式分开的处理用于制备局部可预设的瓣叶厚度。例如在所谓的半月瓣结范围内，其三个瓣叶在瓣膜关闭状态时相重叠，以相应方式调制出薄的厚度，以使一方面保证瓣膜安全关闭，而另一方面保持小的弯曲负荷。
为了制备聚氨酯瓣叶，应用一种模型，将它多次浸入，直至在浸入模型上硬化的层面所具有的厚度在每一处至少达到局部需要的厚度。为了分隔也即剪下所需要的瓣叶外形，以及为了片面方式地分开表面范围以有目的地调节厚度，都可以应用波长为193nm的氩氟激光。放电容积通过模型光圈受到限制，使得均质射线照射的扩散度较低。由此虽然将脉冲能量(在分隔时)限制在约10mJ，而另一方面却将射线质量提高到在应用简单的焦距为50mm的平凸透镜时也可以产生微细的分隔剪切。将相应的塑料膜送入至一个真空室内，用一个超硅窗口覆盖。将激光射线以及激光射线束偶合到一个工作显微镜中，借助于所谓的透镜通过窗口显示为直径为90μm-600μm的塑料膜上的圆圈形斑点。真空室借助于调控的步进电动机以恒定的速度相对于激光射线移动。在处理塑料膜的真空室内将低压调节至102帕，并且通过进一步泵压保持稳定。选择性地可以在1-104帕范围之间的压力下充入氮、氧和/或氦。有时也可以在空气中的正常压力下进行分隔处理。塑料膜和所谓的超硅窗口之间的距离不应选择得太小，因为在约20mm的距离下和在压力＜103帕时在窗口上观察到了一种黄棕色的沉淀。这种由蒸汽所产生的沉渣可以导致变化在30-65％之间的透射，即使激光射线“不聚焦其穿透部位”情况也同样。剪切速度主要与分开速率相关，也即与每个脉冲可以达到的分开深度有关，按照所应用的能量密度在0.55-2J/cm2范围之间的不同而在0.05-1μm/脉冲的范围之间。脉冲率在20Hz、100Hz和150Hz之间变化；用一个圆形的光圈可以将射线直径调节在数值90μm、225μm和600μm。
通过激光射线束由切面合缝处剪切下的塑料膜材料优选以垂直于表面的方向流出。相应的材料蒸汽由各种组分所组成，包括大分子的碎片直至μm大小的微粒。这些微粒的一部分除了沉积在切面合缝处以外，还显示为棕色的沉渣，在显微镜下表现为微粒(所谓的碎片)的堆积。典型的微粒大小约为200nm。事实证明，环境条件影响沉淀的剂量和方式。最好的结果可以在真空(＜104帕)下获得，其中材料可以不受阻力地流出。此外应用氧或氦作为吹洗气体也非常有利。
正如前面已经说明，在进一步的实施例中涉及将所应用的塑料膜在用激光射线束处理前用水溶性和生理耐受性的保护层覆盖。作为保护层可以应用聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、多糖类、聚交酯、聚苯乙烯磺酸钠和/或聚丙烯酸以及这些物质的混合物。这些层面的厚度只需要几微米(优选至最大10μm)，因为这些保护层仅仅用于“截获”微粒-沉渣，也即避免微粒沉渣本身沉淀在薄膜上。在剪切或表面处理塑料膜后，再将水溶性保护膜洗去，同时去除微粒。按照这种方式可以保持成品的厚度标准以及塑料膜表面。
剪切过程可以通过单一的工作步骤或通过二次或多次碾压而形成一条轨迹，它同时又是分隔线。
为了片面分开塑料膜表面，可以应用激光射线束，其在塑料膜表面的面积约为400×800μm。激光射线束与其边缘相平行移动至塑料膜表面膜上，同时以固定的脉冲频率运行。在运行预定的距离后将激光射线移至旁侧，然后再重新平行往回移动，同时被照射的表面范围在边缘处重叠。在转折点激光以其脉冲频率与相应的充填速度同步。通过多个相互平行走行的轨迹呈回形移动，可以剪切下整个的塑料膜表面。参数、能量密度、脉冲频率和脉冲数可以根据前面扫描过的厚度标准来改变，使聚氨酯膜的每一个部位上在分开后都达到所需要的厚度。与脉冲数无关，在能量密度为0.17-0.93J/cm2时用20Hz脉冲频率。在其它情况下当能量密度为0.37-1.1J/cm2时脉冲频率变化直至80Hz。
实验结果表明，当能量密度大于0.2J/cm2时，优选大于0.4J/cm2时，出现气泡、锥面或凹槽。脉冲频率优选低于80Hz。
采用所列举的方法可以调节达到局部低于50μm的厚度。尽管可以应用圆形或方形激光射线束进行PU膜分隔或片面分开处理，但还是优选圆形射线束。
瓣叶的厚度分布优选相应于自然瓣叶的厚度分布。这样一种主动脉瓣叶的厚度分布例如在Richard E.Clark等的“小叶状假体瓣叶，心血管疾病”第1卷，第3期，1974年，437页中有所说明，为0.25mm-1.1mm的范围内。由于较硬应用的塑料膜，例如PU材料制作的，其塑料膜瓣叶厚度分布在50-250μm范围之间。
权利要求
1.一种塑料膜的制备方法，该塑料膜的外形可以预设，和/或其厚度分布均匀或不均，是通过将预制的塑料膜进行分隔处理和/或分开处理进行，尤其用于人工心脏瓣膜的活动瓣叶的制备，其特征为，将塑料膜用激光射线束沿着预制外形分隔和/或片面方式地分开直至所需要的厚度标准。
2.按照权利要求1的方法，其特征为，将塑料膜呈网屏状探测，将现存的厚度点式测量和贮存，然后将所贮存的数值用于获得分隔和/或片面方式分开所需要的激光调节参数，如能量密度，脉冲率和作用持续时间。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征为，应用激态原子激光，优选氩氟-、氪氯-、或氪氟-激光，用于分隔和/或分开。
4.按照权利要求3的方法，其特征为，在10帕至10-1帕的压力下，优选在1帕的压力下进行分隔和/或分开。
5.按照权利要求1至4之一的方法，其特征为，在一种O2-或一种保护气体气氛下，优选由氮和/或氦所形成的保护气体，进行分隔和/或分开处理。
6.按照权利要求3至5之一的方法，其特征为，激光射线束能量厚度在0.3-1.2J/cm2范围之间。
7.按照权利要求3至6之一的方法，其特征为，脉冲频率在20-150Hz范围之间。
8.按照权利要求3至6之一的方法，其特征为，目前当用于进行分隔和/或分开处理的投射表面为圆形时直径为在80-600μm范围之间，或为方形时边长最大为800μm。
9.按照权利要求1至8之一的方法，其特征为，为了进行片面式分开处理，将激光射线束呈回形导向待处理表面，在此通过导向激光射线束所产生轨迹有时会有少许重叠。
10.按照权利要求1至9之一的方法，其特征为，采用在模型上进行注塑法、深冲法、浸入法和/或喷射法，制备单层或多层的塑料膜，优选为聚氨酯材料的塑料膜，接着片面方式分开和/或剪切。
11.按照权利要求10的方法，其特征为，在用激光射线束进行处理前即将塑料膜用一个保护层覆盖，在激光射线束处理后再去除之。
12.按照权利要求11的方法，其特征为，这种保护层由水溶性材料所组成，在激光射线束处理后被洗掉，和/或生理耐受。
13.按照权利要求11或12的方法，其特征为，保护层由分子量在2000-150000范围之间的水溶性聚合物所组成。
14.按照权利要求13的方法，其特征为，保护层由聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、多糖类、聚交酯、聚苯乙烯磺酸钠和/或聚丙烯酸和/或这些物质的混合物所组成。
全文摘要
本发明涉及一种塑料膜的制备方法,该塑料膜的外形可以预设,和/或其厚度分布均匀或不均,是通过将预制的塑料膜进行分隔处理和/或分开处理进行,本发明尤其涉及用于人工心脏瓣膜的活动瓣叶的制备。为了获得薄膜局部不同的厚度分布以及剪切下的薄膜片的光滑边缘,建议,用激光射线束沿着预制的外形分隔和/或片面方式分开直至所需要的厚度标准。
文档编号B29C35/08GK1281402SQ98811916
公开日2001年1月24日 申请日期1998年12月14日 优先权日1997年12月16日
发明者J·杰森 申请人:阿迪亚姆医药技术有限及两合公司