DE69114838T2 - Mikrostruktur für fluide und verfahren zu ihrer herstellung. - Google Patents

Mikrostruktur für fluide und verfahren zu ihrer herstellung.

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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte mikrofluidische Struktur, d.h. eine geometrische Mikrostruktur, die ein Flüssigkeitsströmungssystem begrenzt, welche Verwendung auf verschiedenen Anwendungsgebieten, wie verschiedenen elektrophoretischen Verfahren, Kapillarchromatographie, Flüssigkeitsverteilungssystemen und dergleichen, finden kann, wie auf Verfahren für die Herstellung derselben.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine kürzliche Entwicklung der elektrophoretischen Technik ist die Kapillarelektrophorese. Wie bei konventionellen Verfahren der Elektrophorese können geladene Moleküle, basierend auf ihren relativen Beweglichkeiten, in einem elektrischen Feld isoliert und bestimmt werden. Ein kapillarelektrophoretisches System besteht im wesentlichen aus einer Kapillare aus geschmolzenem Quarzglas, die einen Innendurchmesser von ungefähr 25 bis 100 µm hat und welche zwei mit Puffer gefüllte Reservoire verbindet. Die Trennung findet in der puffergefüllten Kapillare statt, und die Substanzen können mittels eines konzentrierten Querlichtbündels, das durch die Kapillare hindurchgeht, durch das UV-Absorptionsvermögen oder die emittierte Fluoreszens detektiert werden.
  • Im Verhältnis zur konventionellen Gelelektrophorese gestattet die Verwendung eines Kapillarsystems eine beträchtlich höhere elektrische Feldstärke aufgrund verminderter Erzeugung von Wärme und einer verbesserten Kühlwirkung (vermindertes Verhältnis des Querschnitts- zum Umfangsbereich). Dieses hat sehr schnelle Trennungen mit extrem hoher Auflösung zur Folge.
  • Gezogene Glaskapillarrohre haben jedoch mehrere Nachteile. Unter jenen mögen die Schwierigkeit des Vorsehens von verzweigten Systemen, wie auch die Schwierigkeit des Erzeugens von Bereichen, die spezielle Oberflächencharakteristika haben, erwähnt werden. Es ist außerdem relativ schwierig, Glasrohre mit extrem kleiner Bohrung herzustellen. Weiter sind Glaskapillaren auch ungeeignet für Parallelkanalanalysen, und es können daher nur kleine Volumina getrennt werden, so daß dadurch Trennungen für präparative Zwecke unpraktisch sind.
  • Um diese Nachteile zu überwinden, sind planare Strukturen entwikkelt worden, in denen eine Anzahl von Gräben oder Kanälen parallel hergestellt sind. Typischerweise wird eine solche planare Struktur durch Ätzen von Gräben in einem Halbleitersubstrat, wie einer Siliciumwafer, und dann Abdekken der geätzten Oberfläche mit einer Abdeckungsplatte, um die elektrophoretischen Kanäle zu vollenden, hergestellt. Es ist jedoch ziemlich teuer, solche Strukturen herzustellen. Weiter ist es, da die verwendeten Materialien starr und hart sind, schwierig, eine angemessene Abdichtung zwischen den oberen Rändern der geätzten Gräben und der Abdeckungsplatte vorzusehen. Da das geätzte Substrat sehr oft ein Halbleiter ist, ist das Material als solches für elektrophoretische Anwendungen ungeeignet, und die Kanalseitenwände müssen daher mit einer isolierenden Oberflächenschicht, wie durch Oxidation oder durch Beschichten mit irgendeinem anderen Material, versehen werden.
  • EP-A-0 107 631 offenbart ein miniaturisiertes Kanalsystem für die Durchflußanalyse von Gasen und Flüssigkeiten, das aus einer im wesentlichen starren Basisplatte mit einem oder mehreren vertieften bzw. ausgesparten offenen Kanälen, einer flachen zweiten Platte, welche die Kanäle abdeckt, und einer an die Rückseite der zweiten Platte gebundenen dritten Platte besteht.
  • EP-A-0 010 456 offenbart eine Flüssigkeitstransporteinrichtung, die aus zwei Platten mit einem aus Stahl oder thermoplastischem Material hergestellten Abstandsteil, welches die beiden Platten haftend miteinander verbindet und eine Transportkammer zwischen den Platten begrenzt, besteht.
  • EP-A-0 347 579 offenbart eine aus anorganischem Material hergestellte mikromechanische Struktur, die aus einem starren Block mit Hohlräumen, Kanälen oder dergleichen besteht, welche mittels einer Abdeckungsplatte geschlossen sind.
  • US-A-4 900 663 offenbart eine kolorimetrische Testeinrichtung, die in eine Testkarte inkorporiert ist, bestehend aus einem oberen Blatt, das durch Kleben an einem aus Kunststoffmaterial hergestellten zwischenliegenden starren Rahmenteil befestigt ist, welches eine langgestreckte Öffnung aufweist, die eine Filterkammer bildet, und aus einer unteren Platte, die an der Unterseite des Rahmenteils befestigt ist.
    • ABRISS DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrofluidische Struktur zur Verfügung zu stellen, d.h. eine geometrische Mikrostruktur, die ein Flüssigkeitsströmungssystem begrenzt, welche z.B. für die Kapillarelektrophorese geeignet ist und welche frei von den obigen Nachteilen und demgemäß relativ billig herzustellen ist, wahlfrei ein Produkt vom Einwegtyp ermöglicht, verzweigte Strömungskanäle vorsehen kann, lokale Oberflächencharakteristika aufweisen kann, und eine große Freiheit in der Wahl des Materials, z.B. was die Oberfläche sowie die optischen und elektrischen Eigenschaften betrifft, vorsieht.
  • Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrofluidische Struktur zur Verfügung zu stellen, welche zusätzlich zur Kapillarelektrophorese für andere Anwendungen geeignet ist, wie Kapillarchromatographie, Verfahren, die Mikroreaktionskavitäten verwenden, miniaturisierte Flüssigkeitskommunikations- bzw. -verbindungseinheiten etc.
  • Ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrofluidische Struktur in der Form eines mehrstöckigen Aufbaus zur Verfügung zu stellen, der Kanäle oder Hohlräume in mehreren Ebenen hat, um dadurch den Aufbau von komplizierten Kanal- oder Hohlraumgeometrien für Analysen oder Reaktionen zu ermöglichen.
  • Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrofluidische Struktur zur Verfügung zu stellen, welche eine leichte Detektion von Substanzen in dem Strömungssystem gestattet.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren für die Herstellung der obigen mikrofluidischen Struktur zur Verfügung zu stellen.
  • Demgemäß bezieht sich die vorliegende Erfindung in einem Aspekt auf eine geometrische Mikrostruktur, die ein Flüssigkeitsströmungssystem begrenzt, umfassend eine erste und zweite im wesentlichen planare, formstabile Basisschicht, und eine zwischenliegende Abstandsschicht aus Gummi bzw. Kautschuk oder Elastomer, welche in einer Richtung senkrecht zu den Basisschichtebenen zusammengedrückt werden kann und welche ausgespart bzw. vertieft ist, um mit wenigstens einer von der ersten und zweiten Basisschicht ein Mikrohohlraum- oder -kanalsystem zu begrenzen, wobei die Abstandsschicht fest an wenigstens einer Basisschicht angebracht oder ein integraler Teil von einer der Basisschichten ist.
  • In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Verfahren für die Herstellung einer solchen Struktur zur Verfügung.
  • Ein Verfahren umfaßt die Schritte des:
  • a) Vorsehens einer planaren Form, die ein Reliefmuster hat, das der gewünschten Abstandsschichtgeometrie entspricht;
  • b) Aufbringens einer ersten Basisschicht auf bzw. gegen die Form;
  • c) Injizierens einer vernetzbaren Polymerflüssigkeit oder thermoplastischen Polymerschmelze in den zwischen der Formoberfläche und der Basisschicht begrenzten Hohlraum;
  • d) Stabilisierens des eingespritzten Polymers durch Vernetzung oder Temperaturverminderung;
  • e) Entfernens der Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung aus der Form; und
  • f) Aufbringens einer zweiten Basisschicht auf die Abstandsschicht der Anordnung.
  • Ein alternatives Verfahren umfaßt die Schritte des:
  • a) Vorsehens einer planaren Form, die ein Reliefmuster hat, das der gewünschten Abstandsschichtgeometrie entspricht;
  • b) Aufbringens eines vernetzbaren oder thermoplastischen Abstandsschichtmaterials auf bzw. gegen die Form und Zusammenpressen der Anordnung;
  • c) Stabilisierens der durch Vernetzung oder Temperaturverminderung gebildeten Abstandsschicht;
  • d) Entfernens der Abstandsschichtstruktur aus der Form; und
  • e) Aufbringens einer ersten und zweiten Basisschicht auf entgegengesetzte Seiten der Abstandsschicht.
  • In einer Variante dieses alternativen Verfahrens wird der Schritt b) mit dem vernetzbaren oder thermoplastischen Abstandsschichtmaterial ausgeführt, das mittels der ersten Basisschicht gehalten oder integral mit der ersten Basisschicht ist, und die zweite Basisschicht wird dann im Schritt e) auf die entgegengesetzte Seite der Abstandsschicht aufgebracht.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen Ziele, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
  • Figur 1 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform einer kapillarelektrophoretischen Platte gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • Figur 2 eine Aufsicht auf eine der Basisschichten der Struktur der Figur 1 ist, die Detektor- und elektrische Kontaktmittel aufweist;
  • Figur 3 eine Aufsicht auf die andere Basisschicht der Struktur der Figur 1 ist, die eine Abstandsschicht trägt, welche einen nach aufwärts offenen Flüssigkeitskanal begrenzt;
  • Figur 4 eine Teilquerschnittsansicht der Struktur der Figur 1 ist;
  • Figur 5 eine andere Ausführungsform einer kapillarelektrophoretischen Platte gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • Figur 6 eine schematische Veranschaulichung der Herstellung einer Anzahl von Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnungen, entsprechend jener der Figur 3, ist;
  • Figur 7A eine schematische Querschnittsansicht einer Sandwichstruktur ist, die drei überlagerte Abstandsschichten mit zwischenliegenden Basisschichten umfaßt, und Figur 7B eine Querschnittsansicht von einer Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung ist, die zum Aufbauen der Sandwichstruktur verwendet wird;
  • Figur 8 eine Teilquerschnittsansicht einer Struktur ist, die eine integrale Abstands- und Basisschicht umfaßt;
  • Figur 9 eine Teilquerschnittsansicht der in Figur 8 gezeigten Struktur ist, die in einem Klemmittel plaziert ist;
  • Figur 10 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Basisschicht ist, die einen Ionenaustauscherstreifen aufweist; und
  • Figur 11 eine Darstellung ist, die das Ergebnis eines elektrophoretischen Verfahrens zeigt, das mit einer kapillarelektrophoretischen Platte der Erfindung ausgeführt worden ist.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In ihrer einfachsten Form besteht die mikrofluidische Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei Basisschichten, zwischen denen ein elastisches Abstandsmaterial, welches fest an wenigstens einer der Basisschichten angebracht ist, eine geometrische Mikrostruktur bildet, welche das gewünschte Flüssigkeitsströmungssystem begrenzt, z.B. einen oder mehrere Hohlräume oder einen labyrinthartigen Kanal.
  • Für das Vorsehen des Flüssigkeitsströmungssystems kann die Abstandsschichts durch einen Teil oder die gesamte Dicke derselben ausgespart bzw. vertieft sein. In dem ersten Fall bildet die Abstandsschicht die Seitenwände und eine von der oberen und unteren Wand von jedem Hohlraum oder Kanal, wobei eine der Basisschichten die andere von der oberen und unteren Wand bildet, wohingegen in dem letzteren Fall die Basisschichten die obere und untere Wand bilden und die Abstandsschicht die Seitenwände bildet. Aufgrund der Elastizität der Abstandsschicht wird eine angemessene Abdichtung derselben zu der jeweiligen Basisschicht (den jeweiligen Basisschichten) erhalten.
  • In einer Entwicklung derselben besteht die Struktur der Erfindung aus einer "Mehretagen"-Sandwichstruktur, die zwei oder mehr Abstandsschichten hat, welche jeweils durch eine Basisschicht getrennt sind, wobei die Flüssigkeitsströmungssysteme in benachbarten Abstandsschichten durch Öffnungen oder Bohrungen in den zwischenliegenden Basisschichten in Verbindung sind. Auf diese Weise können z.B. komplizierte Strömungskanalsystem ausgebildet werden. Eine solche Mehretagen- bzw. Stockwerkstruktur kann durch Stapeln mehrerer Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnungen übereinander ausgebildet werden.
  • Die Basisschichten sollten formstabil sein, welche Bezeichnung hier jedoch in einem relativ weiten Sinn zu verstehen ist, wie unten weiter erläutert werden wird. Daher können nicht nur nichtelastische Materialien sondern auch mäßig elastomere Materialien ins Auge gefaßt werden, wie leicht erkennbar werden wird, wenn der unten angegebene Zweck der Basisschichten und die unten angegebenen Erfordernisse an die Basisschichten betrachtet werden. So besteht der Zweck der Basisschichten einerseits darin, die Abstandsschicht zu tragen bzw. halten wie auch einen Teil der Kanal- oder Hohlraumwände zu bilden, und andererseits darin, die Dimensionen der Struktur in der XY-Ebene derselben aufrechtzuerhalten und sicherzustellen; die XY-Ebene ist jene der Basisschichtebenenerstreckung, und Z ist die dazu senkrechte Richtung. Formstabil bezieht sich daher auf ein Material, das nur kleine und gut definierte dimensionelle Änderungen unter Bedingungen ergibt, die durch die spezielle Anwendung diktiert werden. Die Basisschichtoberfläche sollte eine gute Oberflächenglattheit haben, um eine wirksame Abdichtung unter mäßigen Drücken sicherzustellen. Dieses kann z.B. dadurch erfüllt werden, daß die Basisschicht steif ist oder daß ein flexibler Film verwendet wird, der auf einer planaren und möglicherweise elastischen Oberfläche plaziert ist. Als geeignete Materialien für die Basisschicht, welche in Platten-, Dünnplatten-, Folien- oder Filmform sein können, mögen Glas, Metall oder Kunststoff, wie Polyester, Polyethylenterephthalat, z.B. Mylar, Fluorkunststoff, z.B. Hostaflon, erwähnt werden. Die oben erwähnten Öffnungen in der Basisschicht, die z.B. für Sandwichanwendungen notwendig sind, können durch Hochpräzisionstechniken, wie Laserbohren oder numerisch gesteuerte Präzisionsmaschinen, ausgeführt werden.
  • Wie oben erwähnt, ist es der Zweck der Abstandsschicht, die Seitenwände der Kanäle oder Hohlräume aufzubauen und für die gewünschte Elastizität in der Z-Richtung, d.h. senkrecht zu der Erstreckungsebene, zu sorgen. Das Material hat elastisch zu sein und besteht aus einem Gummi bzw. Kautschuk oder einem Elastomer. Ein Beispiel einer geeigneten Art von Material ist Silikongummi bzw. -kautschuk. Andere spezielle Beispiele sind EPDM-Gummi bzw. -Kautschuk und Hostaflon. In Abhängigkeit von dem für die Herstellung der Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung verwendeten Verfahren, welches mehr im Detail unten beschrieben wird, sollte das Abstandsschichtmaterial auch zufriedenstellende Eigenschaften als ein Formungsmaterial haben, wie niedrige Viskosität und Formschrumpfung, ein geeignetes Aushärtungs- oder Härtungsprinzip, z.B. UV-Licht oder andere Strahlung, Temperatur, etc., wie auch eine geeignete Härte, um für wirksame Abdichtung zu sorgen. Die obigen Eigenschaften machen es möglich, von präzisionshergestellten Formen oder Matrizen die exakte Geometrie auf billige Polymermaterialien mit großer Genauigkeit zu übertragen und zu vervielfältigen. Solche Hochpräzisionsformen oder -matrizen können z.B. vorteilhafterweise durch Ätzen in Einkristallmaterialien hergestellt werden, wie unten beschrieben werden wird. Wie vorher erwähnt, gestatten die elastischen oder federnden Eigenschaften der Abstandsschicht oder -schichten eine sehr gute Abdichtung zwischen Basis- und Abstandsschichten zu erhalten. Die Abstandsschicht (wenn stabilisiert) sollte vorzugsweise auch Oberflächeneigenschaften haben, welche für geeignete Oberflächencharaktenstika sorgen, wenn sie mit einer Basisschicht verbunden werden und einen Hohlraum oder Kanal damit begrenzen, z.B. hydrophobe-hydrophobe Wechselwirkung für Anwendungen, die wäßrige Lösungen umfassen.
  • Was die Grundstruktur der Erfindung betrifft, die aus zwei Basisschichten und einer zwischenliegenden Abstandsschicht besteht, wird es jeoch leicht realisiert, daß es Materialien gibt, die gleichzeitig die Erfordernisse für sowohl die Basisschicht als auch die Abstandsschicht erfüllen. Die Abstandsschicht und eine Basisschicht oder beide Basisschichten können dann aus dem gleichen Material hergestellt werden. In einem solchen Fall können auch die Abstandsschicht und eine Basisschicht integral sein, wie unten weiter beschrieben werden wird. Die oben beschriebene Mehretagen- bzw. Mehrstockwerk-Struktur kann natürlich auch aus solchen integralen Basisschicht/Abstandsschicht-Einheiten aufgebaut werden. Ein Beispiel eines Materials, das in dieser Hinsicht verwendet werden kann, ist Hostaflon.
  • Vorzugsweise füllt die Abstandsschicht nicht den gesamten Zwischenraum, der von den beiden Basisschichten umschlossen ist, aus, sondern nur in dem Ausmaß, um für eine genügende Wanddicke der dadurch begrenzten Kanäle oder Hohlräume zu sorgen. Demgemäß wird das Abstandsschichtmaterial für einen sich windenden Kanal, den es begrenzt, die gleiche sich windende Geometrie aufweisen, aber mit einem weiteren Querschnitt. Auf diese Weise wird unter anderem ein kleinerer Abdichtungsbereich erhalten, so daß dadurch eine niedrigere Gesamtabdichtungskraft für einen gegebenen Oberflächendruck angewandt zu werden braucht.
  • Die Elastizität der Abstandsschicht(en) kann auch dazu verwendet werden, der Struktur die Funktion einer Pumpe oder eines Ventils durch Änderung einer in der Z-Richtung, d.h. senkrecht zu der Ebene des Basis- und Abstandsschicht, wirkenden Kraft zu geben. Die Kraft, die erforderlich ist, die Struktur zusammenzudrücken, um eine solche Pumpwirkung zu erhalten, wird auch umso niedriger sein, je mehr die Erstreckung der Abstandsschicht vermindert ist, wie gerade oben erörtert worden ist.
  • Wie hier vorstehend angegeben ist, wird das Aussparen bzw. Vertiefen der Abstandsschicht gemäß der Erfindung ausgeführt durch Formen der Abstandsschicht auf einer planaren bzw. gegen eine planare Form, z.B. eine Dünnplatte oder Platte, welche eine Formungsoberfläche hat, die mit einem Reliefmuster versehen ist, welches das Negativ der gewünschten geometrischen Struktur ist, die die Abstandsschicht aufweisen soll. Eine solche Form kann z.B. durch Ätzen, Oberflächenbeschichtung, Laserbearbeitung, elektrochemisches Ätzen, mechanische Bearbeitung oder Kombinationen hiervon, eines Substrats, z.B. aus Silicium, Quarz, Keramik, Metall oder Kunststoffmaterial, z.B. PMMA oder Teflor , hergestellt werden. Die zum Formen der Abstandsschicht verwendete Form kann natürlich sehr gut ein Abdruck einer original hergestellten Mutterform sein, der davon durch Gießen oder Formen hergestellt ist.
  • Das bevorzugte Verfahren des Herstellens einer solchen Form beinhaltet Ätzen. Das Material der Wahl ist dann ein einkristallines Material, wie z.B. Silicium oder Quarz, oder verschiedene Gruppe-III/V-Materialien, wie z.B. Galliumarsenid, d.h. ein Material, welches eine solche Struktur/Zusammensetzung hat, daß eine gut definierte Oberfläche durch chemische Bearbeitung in Gas- oder Flüssigphase hergestellt werden wird, und welches solche mechanischen/thermischen Eigenschaften hat, daß es den Drücken und Temperaturen widersteht, die bei einem solchen Formungsverfahren erforderlich sind. Ein bevorzugtes Material ist einkristallines Silicium.
  • Das Ätzen eines gewünschten Reliefmusters auf der Oberfläche kann in einer an sich bekannten Art und Weise bewirkt werden, d.h. durch Versehen des Substrats mit einer Ätzsperrschicht (gewöhnlich durch Oxidation), Beschichten mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist), Belichten der Oberfläche durch eine Maske, die das gewünschte Reliefmuster begrenzt bzw. definiert, und Entwickeln der belichteten Bereiche, um das Photoresist davon zu entfernen, und dann Öffnen der bloßgelegten Ätzsperrschicht in jenen Bereichen, Entfernen der übrigen Photoresistmaske, und schließlich Ätzen der bloßgelegten Substratoberflächenbereiche auf die gewünschte Tiefe.
  • Das Formen der Abstandsschicht kann in verschiedenen Arten ausgeführt werden. So wird z.B. in einer Ausführungsform die Abstandsschicht durch ein Verfahren vom Kompressionsformungstyp geformt, welches das Eindrücken oder Prägen oder Bossieren des Abstandsschichtmaterials umfaßt. In diesem Falle wird das Abstandsschichtmaterial, das wahlfrei an einer Basisschicht angebracht oder integral mit einer Basisschicht ist, auf bzw. gegen die Formoberfläche aufgebracht, und die Anordnung wird durch eine äußere Kraft zusammengepreßt. In dem Fall, in welchem das Material thermoplastisch ist, wird die Viskosität desselben durch Erhöhen der Temperatur erniedrigt, und das geformte Abstandsschichtreliefmuster wird dann durch Erniedrigen der Temperatur permanent gemacht oder stabilisiert. Andere Arten des Stabilisierens der Abstandsschicht umfassen Vernetzen derselben, z.B. durch UV-Strahlung, einen Katalysator, Wärme, etc. In dem letzteren Fall kann das Abstandsschichtmaterial eine dünne Schicht aus einer vernetzbaren Flüssigkeit, wie einem Sihkongummi bzw. -kautschuk sein, das auf die Oberfläche der Basisschicht aufgetragen ist.
  • In einer anderen Ausführungsform wird die Abstandsschicht durch ein Verfahren vom Spritzgußtyp geformt. In diesem Falle wird die Basisschicht auf bzw. gegen die Formoberfläche aufgebracht, und die Basisschicht und die Form werden durch eine äußere Kraft zusammengepreßt. Eine vernetzbare Flüssigkeit, z.B. ein Silikongummi bzw. -kautschuk, wird dann in den gebildeten Formhohlraum gepreßt, woraufhin sie durch ein angemessenes Vernetzungsmittel, wie UV- Licht, vernetzt wird. Alternativ könnte eine Schmelze aus thermoplastischem Polymer eingespritzt werden, um die Abstandsschicht, wenn sie durch Kühlen stabilisiert ist, zu bilden.
  • Wenn das Härten oder die Stabilisierung der Abstandsschicht vollendet ist, wird die Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung aus der Form entfernt. Um das Lösen der geformten Abstandsschicht aus der Form zu erleichtern, wird die letztere vor dem Formungsvorgang vorzugsweise mit einem Trennbzw. Entschalungsmittel behandelt, z.B. einem Fluortensid in flüssiger Phase oder einem Fluorpolymer in gasförmiger Phase.
  • Nach dem Entfernen aus der Form wird die zweite Basisschicht auf die Abstandsschicht aufgebracht, um das gewünschte Hohlraum- oder Kanalsystem zu vollenden. Wahlfrei wird diese zweite Basisschicht covalent oder in anderer Weise an die Abstandsschicht durch geeignete Mittel gebunden, wie unten mehr im Detail erörtert werden wird.
  • Um eine optimale Abdichtung zwischen der Abstandsschicht und den Basisschichten zu erreichen, wird die Anordnung derselben zum Zeitpunkt der Verwendung für die spezielle Anwendung in einem Klemmittel zwischen planaren gegenüberliegenden Klemmteilen plaziert, die fähig sind, eine zusammendrükkende Kraft auf die Anordnung auszuüben. Ein solches Klemmmittel kann auch dazu benutzt werden, die Anornung zu veranlassen, den oben erwähnten Pumpvorgang auszuführen.
  • Für elektrophoretische Zwecke wird die zweite Basisschicht vorteilhafterweise mit Kontaktmitteln, z.B. Goldstreifen, an jedem Ende derselben, wie auch Detektormitteln oder wenigstens Vorkehrungen dafür, versehen. In einem solchen Fall wird diese zweite Basisschicht vorzugsweise wiederverwendbar gemacht, wohingegen die erste Basisschicht mit angebrachter Abstandsschicht vom Einwegtyp und von der zweiten Basisschicht derart trennbar ist, daß die letztere nach der Verwendung leicht mit einer neuen Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung versehen werden kann.
  • Wie oben erwähnt, kann die mikrofluidische Struktur der Erfindung natürlich vorteilhafterweise auch für andere mikrofluidische Zwecke, als es die Elektrophorese ist, ausgebildet sein. Unter jenen gibt es z.B. die Kapillarchromatographie, Mikroreaktionshohlraum- bzw. -kavitätsvorgänge bzw. -verfahren, miniaturisierte Flüssigkeitskommunikations- bzw. verbindungseinheiten, Biosensorströmungszellen, etc. Reaktionshohlräume bzw. -kavitäten, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind, können z.B. für verschiedene Formen von Festphasensynthese verwendet werden, wie Peptid- oder Oligonukleotidsynthese, PCR, Festphasen-DNA-Sequenzierungsreaktionen, um gerade ein paar zu erwähnen.
  • Figur 1 veranschaulicht eine kapillarelektrophoretische Platte gemäß der vorliegenden Erfindung. Sie besteht aus einer ersten Basisschicht 1, einer zweiten Basisschicht 2 und einer zwischen den beiden Basisschichten 1, 2 angeordneten elastischen Abstandsschicht 3. Die Abstandsschicht 3 ist zur Begrenzung eines Kanals 4 ausgespart bzw. vertieft. Nur zur Veranschauhchungsklarkheit ist die Basisschicht 2 hier transparent gemacht (Figuren 1 und 3).
  • Die Basisschicht 1 aus einem formstabilen, d.h. nichtelastischem oder mäßig elastischem, Material hergestellt, z.B. Glas, und sie ist an jedem Endteil derselben mit Elektrodenstreifen 5, 6, z.B. aus Goldfilm, versehen. In dem dargestellten Fall ist die Basisschicht 1 auch mit einem Leitfähigkeitsdetektormittel 7 in der Form eines Paars von z.B. Goldelektroden 8, 9 versehen, die so angeordnet sind, daß sie den Kanal 4 kreuzen und sich von Kontaktteilen 10, 11, z.B. auch aus Gold, auf jeder Seite der Basisschicht erstrecken.
  • Die elastische Abstandsschicht ist an der zweiten Basisschicht 2, z.B. einem Polyesterfilm, angebracht, wie in Figur 3 gezeigt ist. In dem veranschaulichten Fall ist die Abstandsschicht 3 eine labyrinthartige Struktur, welche die Kanal-4-Ausnehmung durch dieselbe hat. In Figur 3 ist die Abstandsschicht 3 an der Unterseite der Basisschicht 2 angebracht, und der Kanal 4 ist daher nach abwärts offen, wohingegen die obere Wand desselben durch die Basisplatte 2 gebildet ist. Die Abstandsschicht 3 kann z.B. aus Silikongummi bzw. -kautschuk hergestellt sein.
  • Die in Figur 1 gezeigte kapillarelektrophoretische Platte wird durch Aufbringen der Basisschicht/Abstandsschicht(2, 3)-Anordnung der Figur 3 auf die Basisschicht 1 ausgebildet. Aufgrund der Elastizität der Abstandsschicht 3 wird eine gut funktionierende Abdichtung gegen die Basisschicht 1 erhalten. Durch Anpassen der Oberflächeneigenschaften, deren Wichtigkeit oben erwähnt worden ist, wird eine genügende Haftung zwischen der Basisschicht 1 und der Abstandsschicht 3, damit sie aneinanderkleben, erhalten. Für gewisse Materialkombinationen kann jedoch ein Kleben notwendig sein.
  • In einem speziellen nichtbeschränkenden Beispiel ist, mit spezieller Bezugnahme auf die elektrophoretische Platte in Figur 1, die Basisschicht aus Glas und hat eine Länge von 60 mm, eine Breite von 20 mm und eine Dicke von etwa 0,5 mm. Die Abstandsschicht 3 ist aus Silikon, General Electric 670 (General Electric Company), mit einer Härte von 90 shore hergestellt und hat eine Breite von 1 mm. Die Länge des dadurch begrenzten Kanals 4 ist 100 mm, und dessen Breite 250 µm. Die Kanaltiefe, d.h. die Dicke der Abstandsschicht, ist 50 µm, und das Volumen ist 1,25 Mikroliter. Die Eletroden 8, 9, welche aus Gold sein können, haben eine Breite von 50 µm und einen Abstand von 50 Mikron. Die Basisschicht 2, welche aus Polyester ist, ist 12 x 40 mm und hat eine Dicke von etwa 0,2 mm.
  • Um eine elektrophoretische Trennung mit der in Figur 1 gezeigten kapillarelektrophoretischen Platte durchzuführen, wird sie zwischen zwei flachen Oberflächen plaziert, und es wird eine angemessene Kraft angewandt, um das Plattensandwich abdichtend zusammenzuhalten. Der Kanal 4 wird mit elektrophoretischem Puffer durch Anbringen eines Flüssigkeitstropfens an einem Ende und Einsaugen desselben in den Kanal mittels Vakuum gefüllt. Dann wird eine Probe an dem Kanal angebracht, wahlfrei durch Verwenden der elastischen bzw. federnden Struktur als eine Pumpe oder durch eine anreichernde Ionenaustauscherzone, wie unten beschrieben werden wird. Mit Puffer durchtränkte Filterpapierstücke, die in Figur 1 mit gestrichelten Linien angedeutet und mit den Bezugszeichen 12, 13 bezeichnet sind, werden auf die jeweiligen Enden des Kanals 4 aufgebracht, um einen Kontakt zwischen dem Kanal und den Kontaktstreifen 5, 6 vorzusehen, und die Elektrophoresespannung wird von einer externen Quelle angelegt. Der Trennprozeß wird durch den Detektor 7 überwacht.
  • Figur 5 veranschaulicht eine Variante der kapillarelektrophoretischen Platte der Figur 1. In dieser gezeigten Ausführungsform ist der Kanal 4 an jedem Ende geschlossen, und stattdessen mündet der Kanal in Öffnungen 14, 15, die in der die Abstandsschicht haltenden oberen Basisschicht 2a erzeugt sind. Es gibt weiter keine Kontaktstreifen auf der unteren Basisschicht, die hier mit den Bezugszeichen 1a bezeichnet ist. Der Puffer kann z.B. durch einen jeweiligen kleinen, mit Puffer gefüllten Behälter zugeführt werden, der über jeder Öffnung 14, 15 plaziert ist, in welche Behälter zum Anlegen des externen Spannungsfelds Elektroden eingetaucht sind.
  • Die Abstandsschicht 3 kann z.B. durch Aufbringen der Basisschicht 2 auf bzw. gegen eine planare Form, die ein Reliefmuster hat, welche der labyrinthartigen Abstandsschichtstruktur einschließlich des Kanals 4 entspricht, hergestellt werden. Das Silikonmaterial wird dann in den Formhohlraum eingespritzt, und die gebildete Abstandsschicht wird nachfolgend durch UV-Bestrahlung ausgehärtet. Nach dem Entfernen aus der Form ist die von der Basisschicht 2 getragene Abstandsschicht 3 so, wie in Figur 3 gezeigt ist.
  • Eine schematische Darstellung der Herstellung einer Mehrzahl von Basisschichten 2 mit angebrachten Abstandsschichten 3, wie oben in groben Zügen angegeben ist, z.B. aus den Materialien und von den Dimensionen, die vorstehend als ein spezielles Beispiel gegeben sind, ist in Figur 6 dargestellt. Diese Figur ist dazu gedacht, eine Formoberfläche zu veranschaulichen, die ein Muster von Nuten 16 hat, welches sieben nebeneinander angeordneten Abstandsschichten 3 entspricht.
  • Eine Formplatte, die das gewünschte Formmuster aufweist, kann z.B. wie folgt hergestellt werden:
  • Die Oberfläche einer Siliciumplatte wird in einem Ofen bei 1100ºC oxidiert, um eine Oxidschicht von einer genügenden Dicke, z.B. etwa 800 nm (8000 Å), zu bilden. Nach dem Waschen, Entwässern in einem Ofen und Grundieren mit Hexamethylsilan, wird eine Photoresistschicht durch schnelles Drehen bzw. Wirbeln aufgebracht und durch Ausheizen stabilisiert. Eine dem gewünschten Nutmuster entsprechende Maske wird dann auf der Plattenoberfläche plaziert, und die nichtbedeckten Teile werden einer Belichtung unterworfen. Die belichteten Photoresistteile werden durch eine Entwicklerlösung entfernt, um die Oxidschicht bloßzulegen, und die übrige Photoresistmaske wird hartgebakken. Das bloßgelegte Oxid wird dann mit Fluorwasserstoffsäure/Ammoniumfluorid geätzt, um das Silicium freizulegen (die Rückseite der Platte wird geschützt, wie durch widerstandsfähiges Band), und die Photoresistmaske wird durch ein geeignetes Lösungsmittel, wie Aceton, entfernt. Die oxidfreien Siliciumbereiche werden dann durch Kahumhydroxidlösung während einer genügenden Zeit geätzt, um die gewünschte Tiefe zu erzeugen. Die resultierende Formoberfläche weist das gewünschte Muster von Nuten 16 auf.
  • Um die Basisschicht/Abstandsschicht-Einheit 2, 3 herzustellen, wird ein Film oder eine Dünnplatte aus beispielsweise Polyester (hier als transparent seiend dargestellt) auf der Formoberfläche plaziert, vorzugsweise, nachdem die Formoberfläche und der Film mit einem Trenn- bzw. Entschalungsmittel behandelt worden sind. Dann wird Druck angewandt, z.B. 4 bar Druckluft, und eine vernetzbare Flüssigkeit, wie Silikongummi bzw. -kautschuk (z.B. RTV 670, geliefert von General Electric Company), wird durch den Einlaß 17 eingeleitet, bis sie am Auslaß 18 austritt. Nach dem Photoaushärten mittels UV-Licht wird die Basisschichtdünnplatte aus der Form entfernt und in separate Basisschichtabschnitte (von denen jeder eine Basisschicht 2 bildet) längs der Linien 19 zerschnitten, wenn das nicht bereits vor dem Aufbringen auf die Form getan worden ist. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet querverlaufende Stoppstreifen (in Figur 1 nicht gezeigt) zum Verhindern, daß Puffer in den Filterpapieren 8, 9 in Figur 1 in die Struktur neben dem Kanal eindringt.
  • Die in Figur 3 gezeigte Struktur, die aus der Basisschicht 2 und der davon getragenen Abstandsschicht 3 besteht, kann dazu verwendet werden, Mehretagen- bzw. Mehrstockwerkstrukturen aufzubauen, wie schematisch in Figur 7A veranschaulicht ist, die drei überlagerte Abstandsschicht/Basisschicht-Anordnungen gemäß der Figur 7B zeigt. In einer solchen Art und Weise können sehr komplizierte Kanalgeometrien für Reaktionen und Analysen aufgebaut werden. Die Kanäle von benachbarten Abstandsschichten 3 können durch Bohrungen in den jeweiligen Basisschichten verbunden werden, wobei die Kanalenden dann, wie in der Basisschicht 2a in Figur 5, geschlossen werden.
  • In der in den Figuren 1 und 5 gezeigten elektrophoretischen Platte kann die kleinere Basisschicht 2, 2a mit der angebrachten Abstandsschicht 3, welche vorteilhafterweise vom Einwegtyp ist, leicht von der mit den Detektormitteln 7 versehenen größeren Basisschicht 1 abgezogen werden, woraufhin eine neue Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung 2, 3 auf die Basisschicht 1 aufgebracht werden kann, welche die teurere der beiden Komponenten ist.
  • Unter Bezugnahme auf die oben beschriebene Struktur und insbesondere auf Figur 4, ist es so, daß die Abstandsschicht 3 und eine der beiden Basisschichten 1, 2 integral sein knnen, d.h. als ein integrales Teil aus ein und demselben Material hergestellt. Dieses ist schematisch in Figur 8 veranschaulicht, worin das Bezugszeichen 21 ein integrales Basisschicht/Abstandsschicht-Teil darstellt, das einen Kanal 22 begrenzt, und 23 bezeichnet eine zweite Basisschicht.
  • Die in Figur 8 veranschaulichte Ausführungsform kann z.B. wie folgt hergestellt werden:
  • Eine Siliciumformplatte, die das gewünschte Reliefmuster hat, wird zuerst, wie oben beschrieben, hergestellt, und zwar entweder für eine einzige Abstandsschicht oder vorzugsweise für eine Mehrzahl von Abstandsschichten, wie in Figur 6. Ein 300 - 500 µm Hostaflonfilm (Hostaflon ist ein thermoplastisches Fluorelastomer, das von Hoechst AG, Deutschland geliefert wird) wird dann, wahlfrei nach Aufbringen eines Trenn- bzw. Entschalungsmittels, auf die Siliciumformoberfläche aufgebracht, und eine glatte Siliciumplatte, d.h. ohne irgendein Reliefmuster, wird darüber aufgebracht, um den Hostaflonfilm zwischen ihnen einzulegen bzw. einzuklemmen. Dann werden Goldbeschichtungen auf die äußeren Oberflächen der jeweiligen Siliciumplatten aufgebracht. Die Schichtanordnung wird dann in einem Preßmittel plaziert, ein Druck (10 bis 50 kg/cm²) wird angewandt, und die Goldbeschichtungen werden mit einer Spannungsquelle verbunden, um die Schichtanordnung elektrisch auf etwa 150ºC zu heizen. Hierdurch erweicht der Hostaflonfilm, und das Formoberflächenmuster wird in den Kunststofffilm eingedrückt oder eingeprägt. Die Spannungsquelle wird dann abgeschaltet, um man läßt die Schichtanordnung abkühlen. Beim Entfernen aus der Form hat die resultierende Basisschicht/Abstandsschicht-Einheit einen Querschnitt, der jenem entspricht, welcher schematisch in Figur 8 veranschaulicht ist, wobei die Abstandsschicht die Kanäle begrenzt, die eine Dicke von etwa 50 µm haben. Eine nichtgeprägte Hostaflonfilmschicht wird dann als die zweite Basisschicht aufgebracht, um die Struktur zu vervollständigen. Dieser letztere Film ist vorzugsweise zwischen flachen Siliciumplatten wärme/druckbehandelt worden, wie oben, um eine glatte Kontaktoberfläche vorzusehen. Wahlfrei werden dann Flüssigkeitsverbindungsöffnungen (als 14 in Figur 5 angedeutet) gebohrt.
  • Figur 9 veranschaulicht die Basisschicht/Abstandsschicht-Einheit 21, 22 der Figur 8 zwischen Klemmteile 24, 25 eingefügt, um für eine gut funktionierende Abdichtung zwischen den Komponenten 21, 22 bzw. 23 zu sorgen. Das obere Klemmteil 24 umfaßt eine Behältervertiefung 26, die mit dem Abstandsschichtkanal 22 durch eine Öffnung 27 für das Einleiten eines Fluids in den Kanal, z.B. Puffer in dem Fall einer elektrophoretischen Platte, wie oben in groben Zügen in Verbindung mit Figur 5 dargelegt, in Verbindung ist.
  • Es ist zu realisieren, daß im Vergleich mit einer konventionellen Kapillarrohrelektrophorese die elektrophoretische Platte gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Vorteile bietet. Z.B. ist es leicht, verzweigte Einlässe und Auslässe für die Kapillarstruktur vorzusehen, welche ihrerseits solche Verfahren gestatten, die eine isotachophoretische Konzentration der Probe in einem Kanalabschnitt an einem Ende der Kapillarkanalstruktur, Sammlung von Fraktionen, und Variation von verbundenen Elektrolyten. Außerdem können präparative Verwendungen ins Auge gefaßt werden.
  • Die elektrophoretische Platte, die einen Kapillarkanal von rechtekkigem Querschnitt hat, wie in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben, ist weiter sehr vorteilhaft vom Gesichtspunkt der Detektion her. So ist es, verglichen mit der konventionellen Kapillarrohrelektrophorese viel leichter, verschiedene Detektorsysteme anzuordnen, wobei ein Beispiel der oben erwähnte Leitfähigkeitsdetektor ist. Ein anderes Beispiel ist die Verwendung eines UV- Detektors. In jenem Fall kann der Kanal mit einem oder mehreren "Fenstern" versehen sein, d.h. einem für UV transparenten Teil des Kanalbodens (in den veranschaulichten Fällen der Basisschicht 1 oder 1a). Solche Fenster können z.B. durch Metallisieren einer transparenten Basisschicht, welche den Boden des Kanals bildet, so vorgesehen werden, daß eine transparente Öffnung oder ein Fenster an dem gewünschten Ort (den gewünschten Orten) gelassen wird. Die Detektion wird dann durch Beleuchtung mit einer UV-Lichtquelle ausgeführt. Durch Anordnen einer Folge von solchen Fenstern an dem Einlaßteil des Kanals kann die Menge der eingespritzten Probe bestimmt werden. Wahlfrei können Detektoren, wie UV-Detektoren, entlang der gesamten Länge des Kanals angeordnet sein, wodurch die Wanderung der Probensubstanz(en) in dem Kanal kontinuierlich überwacht werden kann. In einer alternativen Anordnung kann eine Mehrzahl von optischen Fasern, die nach dem Kanalboden zu münden, dazu verwendet werden, das Licht zu einer Detektoranordnung zur kontinuierlichen Überwachung der Gesamtheit oder eines Teils des Kanals zu leiten. Andere Arten von Detektoren sind natürlich auch möglich. Wie leicht zu realisieren ist, können die oben beschriebenen Detektionsprinzipien auch von Wert für andere Anwendungen als die Elektrophorese sein, wie z.B. die Chromatographie.
  • Aufgrund der Elastizität bzw. Federung der Abstandsschicht ist es weiter möglich, die Injektion von Nanolitermengenproben durch eine Pumpwirkung vorzusehen, welche durch Variieren der Kraft bewirkt wird, die die "Schichtanordnung" zusammenhält. Außerdem macht es die Plattenstruktur möglich, Probenmoleküle in einem elektrophoretischen Kanal auf bzw. in einer Zone von z.B. einem Ionenaustauscher anzureichern. Ein Beispiel des Vorsehens einer solchen Ionenaustauscherzone ist in Figur 10 gegeben, welche eine Ausführungsform einer Basisschicht veranschaulicht, die der Basisschicht 1 in den Figuren 1, 2 und 5 entspricht. Wie in der Figur gezeigt ist, hat die Basisplatte 28 zusätzlich zu Detektorelektroden 29, 30 einen dünnen Streifen 31 aus einem Ionenaustauschermaterial. Wenn die Elektrophorese, z.B. mit einer elektrophoretischen Platte der Figur 5, durchgeführt wird, ist der Streifen 31 innerhalb des Kanals 4, und die Probe in einem geeigneten Puffer, die durch den Kanaleinlaß angewandt wird, wird zunächst in dem Ionenaustauscherstreifen 31 angereichert. Daraufhin wird elektrophoretischer Puffer eingeführt, um den Überschuß an Probe in dem Kanal 4 zu entfernen. Die Probe wird dann durch das elektrophoretische Feld oder die dadurch erzeugte pH-Verschiebung desorbiert.
  • Figur 11 veranschaulicht ein Elektropherogramm, das in einer Elektrophorese eines Restriktionsspaltansatzes von X174 mit HaeIII erhalten worden ist, die mit einer elektrophoretischen Hostaflonplatte ausgeführt wurde, welche durch Prägen gegen eine geätzte Siliciumoberfläche, wie oben beschrieben, hergestellt wurde. Die Gesamtkanallänge war 50 mm, die Kanalbreite war 250 µm, und die Kanalhöhe war 50 µm. Im Gebrauch wurde die Platte zwischen den flachen Oberflächen eines Klemmittels mit einer Gesamtkraft von etwa 100 N eingeklemmt. Der Trennkanal wurde mit einem nichtionischen Detergens hydrophilisiert und mit 10% linearem Polyacrylamid als Trennmedien gefüllt, und Tris-Borat, pH 8,3, wurde als Puffer verwendet. Die Injektion erfolgte elektrokinetisch mit 5 sec/700 V, Totalpotentialabfall 700 V. Die Detektion wurde durch UV bei 260 nm ausgeführt.

Claims (17)

1. Geometrische Mikrostruktur, die ein Flüssigkeitsströmungssystem begrenzt, umfassend eine erste und zweite im wesentlichen planare, formstabile Basisschicht (1, 2) und eine zwischenliegende Abstandsschicht (3), welche, zur Begrenzung eines Mikrohohlraum- oder Kanalsystems (4) mit wenigstens einer aus der ersten und zweiten Basisschicht, vertieft bzw. ausgespart ist, wobei die Abstandsschicht fest an wenigstens einer Basisschicht angebracht und/oder ein integraler Teil von einer der Basisschichten ist, gekennzeichnet durch eine zwischenliegende Abstandsschicht aus Gummi bzw. Kautschuk oder Elastomer, welche in einer zu den Basisschicht ebenen senkrechten Richtung zusammengedrückt werden kann.
2. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschicht (3) durch die Dicke derselben derart ausgespart ist, daß die Seitenwände des Hohlraum- oder Kanalsystems (4) durch die Abstandsschicht (3) gebildet sind und die obere und untere Wand derselben durch die Basisschichten (1, 2) gebildet sind.
3. Struktur gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschicht und wenigstens eine Basisschicht aus dem gleichen Material hergestellt sind.
4. Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Basisschichten (1, 2) flexibel ist.
5. Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Basisschichten (1, 2) starr bzw. steif ist.
6. Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschichtstruktur (3) nicht den gesamten Zwischenraum zwischen den Basisschichten ausfüllt, sondern nur Wandteile des durch die Struktur begrenzten Kanals oder Hohlraums (4) bildet.
7. Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur eine Platte für die Kapillarelektrophorese ist.
8. Struktur gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Detektormittel (7) umfaßt, das auf einer der Basisschichten (1, 2) angeordnet ist.
9. Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur wenigstens zwei Abstandsschichten (3) umfaßt, die durch Basisschichten (1, 2) getrennt sind, wobei die Kanäle oder Hohlräume von einer Abstandsschicht mit einem Kanal oder Hohlraum einer benachbarten Schicht durch eine Bohrung in der zwischenliegenden Basisschicht verbunden sind.
10. Verfahren zum Herstellen der geometrischen Mikrostruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte des
a) Vorsehens einer planaren Form, die ein Reliefmuster hat, welches der gewünschten Abstandsschichtgeometrie entspricht;
b) Aufbringens einer ersten Basisschicht (2) auf die Form;
c) Einspritzens einer vernetzbaren Polymerflüssigkeit oder thermoplastischen Polymerschmelze in den Hohlraum, der zwischen der Formoberfläche und der Basisschicht begrenzt ist;
d) Stabilisierens des eingespritzten Polymers durch Vernetzung oder Temperaturverminderung;
e) Entfernens der Basisschicht/Abstandsschicht-Anordnung (2, 3) aus der Form; und
f) Aufbringens einer zweiten Basisschicht (1) auf die Abstandsschicht (3) der Anordnung (2, 3).
11. Verfahren zum Herstellen der geometrischen Mikrostruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte des
a) Vorsehens einer planaren Form, die ein Reliefmuster hat, das der gewünschten Abstandsschichtgeometrie entspricht;
b) Aufbringens eines vernetzbaren oder thermoplastischen Abstandsschichtmaterials auf die Form und Zusammenpressens der Anordnung;
c) Stabilisierens der Abstandsschicht (3), die durch Vernetzung oder Temperaturverminderung ausgebildet ist;
d) Entfernens der Abstandsschichtstruktur aus der Form; und
e) Aufbringens einer ersten und zweiten Basisschicht (1) auf entgegengesetzte Seiten der Abstandsschicht (3).
12. Verfahren zum Herstellen der geometrischen Mikrostruktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte des
a) Vorsehens einer planaren Form, die ein Reliefmuster hat, das der gewünschten Abstandsschichtgeometrie entspricht;
b) Aufbringens eines vernetzbaren oder thermoplastischen Abstandsschichtmaterials, das von einer ersten Basisschicht (2) gehalten oder integral mit einer ersten Basisschicht (2) ist, auf die Form und Zusammenpressens der Anordnung;
c) Stabilisierens der Abstandsschicht (3), die durch Vernetzung oder Temperaturverminderung ausgebildet ist;
d) Entfernens der Basisschicht/Abstandsschicht-(2, 3)Struktur aus der Form; und
e) Aufbringens einer zweiten Basisschicht (1) auf die Abstandsschicht (3).
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schritten b) und c) ein integrales Basisschicht/Abstandsschicht-Teil (21, 22) hergestellt wird.
14. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzen durch Photoeinleitung bzw. -initiation bewirkt wird.
15. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Reliefmuster der Formoberfläche durch Ätzen erzeugt wird.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einkristallinem Silizium hergestellt wird.
17. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zusätzliche Abstandsschicht und Basisschicht auf die erzeugte Struktur aufgebracht wird.
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