Stabile Antireflexschichten für die Medizintechnik (STAR)

Problemstellung
Endoskope ermöglichen dem Arzt einen patientenschonenden Einblick in den Körper und eine effektive Behandlung zahlreicher Befunde. Endoskope bestehen aus einer Reihe stabförmiger Linsen, die am Ende mit einem so genannten Fenster abgeschlossen werden. Das Endfenster besteht, im Gegensatz zu den Linsen, aus einem hoch kratzfesten und beständigen Material, meist aus Saphir. Die Linsen selbst sind beschichtet, um maximale Helligkeit bei möglichst geringen Bildfehlern durch Reflexion zu erzielen. Das Endfenster ist nicht beschichtet, da derzeit verfügbare Schichten weder den mechanischen und chemischen Belastungen im Einsatz, noch denen bei Reinigung und Sterilisation bei Temperaturen bis zu 140 Grad Celsius widerstehen.

Ziel
Das Ziel des Forschungsprojekts STAR bestand darin, Technologien und Anlagen für die Herstellung hochstabiler und innovativer optischer Schichten für Endoskope zu entwickeln. Damit wurde die Qualität von Endoskopen weiter verbessert. Im Mittelpunkt der Entwicklungen standen Antireflex-Beschichtungen mit hoher mechanischer und chemischer Beständigkeit gegenüber Reinigungs- und Sterilisationsprozessen. Neben diesen robusten Beschichtungen für außenliegende Flächen wurden für die geschützten Innenflächen Entspiegelungen mit verbesserten optischen Eigenschaften sowie Lacke zur Vermeidung von Beschlag erarbeitet und geprüft.

Vorgehensweise
In einem Konsortium bestehend aus Anlagenherstellern, Beschichtungsunternehmen, einem führenden Hersteller von Endoskopiesystemen und einem Forschungsinstitut wurden Erkenntnisse über vorhandene Schichtmaterialien mit hoher chemischer Beständigkeit genutzt, um mit neuen Verfahren zu Beschichtungen mit einer verbesserten Kratzfestigkeit zu gelangen. Schichtmaterialien mit hoher chemischer Beständigkeit und Materialmischungen werden mit Hilfe spezieller Designs zu Schichten mit verbesserter Kratzfestigkeit kombiniert. Beschichtungen, die auf niedrigbrechenden Nanostrukturen basieren, führten zu farbneutralen und winkeltoleranten Entspiegelungen auf geschützt liegenden Innenflächen. Die Technologien wurden für die Anwendbarkeit in der Medizintechnik anhand von zwei unterschiedlichen Endoskopen evaluiert und Konzepte für industriekompatible Prozesse entwickelt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Der Einsatz von hoch beständigen und neuen optischen Schichten ermöglicht die Herstellung praxistauglicher Endoskope mit verbesserter Bildwiedergabe. Davon profitiert der Arzt durch einen helleren, detaillierteren und kontrastreicheren Blick in den Patienten, was Diagnose und Arbeit erheblich erleichtern. Damit können deutsche Unternehmen der Endoskopie ihre führende Rolle im weltweiten Markt weiter ausbauen.

• Bühler Alzenau GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Karl Storz SE & Co. KG
• Laser Components Germany GmbH