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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere von Mikronadeln. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Handhabungseinheit, vorzugsweise eine zylindrische Handhabungseinheit zur Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere von Mikronadeln mit einer derartigen Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen. Weitergehend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befüllung einer permeablen, insbesondere gasdurchlässigen Matrize. Letztlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere von Mikronadeln mit den Schritten des Verfahrens zur Befüllung einer permeablen Matrize.
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Bei den herzustellenden Mikrostrukturen handelt es sich vorzugsweise um Mikronadeln, die insbesondere in ein Mikronadel-Array angeordnet sind. Mikronadeln werden eingesetzt, um Wirkstoffe direkt in die Haut, auch als transdermale Verabreichung bezeichnet, abzugeben. Hierzu weisen die Mikronadeln gerade eine derartige Länge auf, um lediglich in die äußeren Hautschichten einzudringen, jedoch vorzugweise Nerven und Blutgefäße nicht zu erreichen und somit diese unverletzt zu belassen. Nichtsdestotrotz erzeugen Mikronadeln kleine Löcher in den oberen Hautschichten, wodurch die Wirkstoffaufnahme gegenüber einer rein äußerlichen Auftragung von Wirkstoffen auf die Haut signifikant erhöht ist.
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Mikronadel-Arrays, die eine Vielzahl von Mikronadeln, beispielsweise angebracht an einer Trägerfläche, aufweisen, können zur kurzfristigen Verabreichung oder zur langfristigen Applikation verwendet werden. Eine bevorzugte Möglichkeit der Wirkstoffabgabe, von den Mikronadeln in die Haut besteht darin, dass sich wirkstoffaufweisende Bereiche der Mikronadeln oder die gesamte Mikronadel auf- bzw. ablösen und derart über die Haut vom Körper aufgenommen werden. Hierzu sind die Mikronadeln insbesondere, zumindest teilweise, aus wasserlöslichen Stoffen bzw. Materialien hergestellt. Neben der direkten Wirkstoffabgabe durch die Mikronadeln an sich ist es auch möglich, dass die Mikronadeln Poren oder Hohlräume aufweisen oder als Hohlnadeln ausgebildet sind, um derart eine Wirkstoffabgabe an die Haut zu ermöglichen. Darüber hinaus können Mikronadeln an sich auch wirkstofffrei sein. Hierbei kann dann beispielsweise ein äußeres Auftragen des Wirkstoffs auf die Außenseite der Mikronadeln erfolgen oder erst nach dem Entfernen der Mikronadeln von der Haut eine wirkstoffhaltige Substanz auf die entsprechende Hautstelle aufgetragen werden, um derart Wirkstoffe mittels Einsatz von Mikronadeln zu verabreichen.
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Mikronadeln können unter anderem aus Keramik, Metall oder Polymer hergestellt sein. Bevorzugt ist es, dass diesen Materialien eine oder mehrere Wirkstoffkomponenten zugegeben werden und sich derart eine Formulierung der Mikronadeln ergibt.
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Bisher bekannte Verfahren zur Herstellung von therapeutischen oder diagnostischen Mikronadeln bzw. Mikronadel-Arrays eignen sich nicht oder nur eingeschränkt zur Herstellung in ausreichender Qualität und/oder Stückzahl.
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Ein gängiges Verfahren zur Herstellung von Mikronadeln besteht in dem Gießen der Mikronadeln bzw. gesamter Mikronadel-Arrays, beispielsweise mittels Gussform aus Silikon. Insbesondere aufgrund der hydrophoben Eigenschaften zwischen der Gussform und der darauf aufgegebenen, meist flüssigen, Formulierung ergeben sich zahlreiche Probleme bei derartigen Herstellungsverfahren. Einerseits kommt es vor, dass die zugießende Formulierung nicht oder nicht vollständig in die Matrize der Gussform eindringt und diese somit nicht vollständig ausfüllt. Darüber hinaus kommt es zu Lufteinschlüssen, innerhalb der zu gießenden Formulierung und/oder zu Lufteinschlüssen zwischen der Formulierung und der Matrize der Gussform. Dies führt beispielsweise zu fehlerhaften Mikronadeln, was aufgrund der dadurch nicht korrekt dosierten Abgabe an Wirkstoffen zu medizinischen Fehlern führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen, eine Handhabungseinheit zur Herstellung von Mikrostrukturen, ein Verfahren zur Befüllung einer permeablen Matrize und ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen zu schaffen, wobei die Herstellung von Mikrostrukturen verbessert ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13, 14 und 17.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikronadeln, wobei die Mikronadeln vorzugsweise als Mikronadel-Array ausgebildet sind. In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Gussvorrichtung, sodass die Mikrostrukturen im Wesentlichen mittels gießen hergestellt werden können. Bei dem Material der herzustellenden Mikrostrukturen und somit insbesondere auch dem zu verwendenden Gusswerkstoff, handelt es sich bevorzugt um Keramik und/oder Metall sowie besonders bevorzugt um Polymer, beispielsweise PVP oder PLA. Auch andere Materialien, wie z. B. Zucker sind möglich. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den herzustellenden Mikrostrukturen um wirkstoffhaltige Nadeln, die zumindest teilweise lösbar, vorzugsweise wasserlösbar sind. Bevorzugt ist z. B. die Herstellung von lösbaren Polymer-Mikronadeln bzw. lösbaren Polymer-Mikronadel-Arrays. Demnach ist die Vorrichtung insbesondere für die Herstellung vorstehender Mikrostrukturen ausgebildet. Die Vorrichtung weist mindestens eine permeable Matrize auf. Permeabel meint hierbei insbesondere eine Gaspermeabilität bzw. Gasdurchlässigkeit. Hingegen ist die Matrize jedoch insbesondere flüssigkeitsimpermeable. Insbesondere kann anstelle der Bezeichnung permeabel somit auch gasdurchlässig oder luftdurchlässig gewählt werden. Demnach kann beispielsweise ein auf die Matrize aufgegebener flüssiger Gusswerkstoff die Matrize nicht passieren, jedoch können Gase, wie beispielsweise Lufteinschlüsse, durch die Matrize treten bzw. diese passieren. Die permeable Ausgestaltung kann auch mittels Löchern, insbesondere Mikrolöchern, in der Matrize erfolgen. Bei der Matrize handelt es sich um die Mutterform, also um das Negativ der Außenform der herzustellenden Mikrostruktur. Die Matrize weist mindestens eine Vertiefung zur Herstellung der Mikrostrukturen auf. Bei der mindestens einen Vertiefung handelt es sich somit um eine Art Öffnung, in die beispielsweise der Gusswerkstoff eingefüllt werden kann. Besonders bevorzugt sind die Vertiefungen im Wesentlichen kegelförmig ausgestaltet, sodass eine damit herzustellende Mikrostruktur eine im Wesentlichen spitze Kegelform aufweist. Insbesondere erstreckt sich die Kegelgrundfläche der Vertiefung, ausgehend von der Grundfläche der Matrize, und verjüngend sich. Anstatt oder neben der Kegelform ist insbesondere auch eine Pyramidenform möglich. So ist es auch möglich, dass bei einer Matrize mit mehreren Vertiefungen pyramidenförmige und/oder kegelförmige Vertiefungen vorhanden sind. Bevorzugt ist es, dass die Matrize mehrere, vorzugsweise gleichartiger, Vertiefungen aufweist, sodass bei einer Aufgabe des Gusswerkstoffs beispielsweise ein Mikro-Array entsteht. Die Matrize kann auch Erhebungen aufweisen, wobei sich die definitionsgemäßen Vertiefungen hierbei dann neben den Erhebungen befinden. Mit anderen Worten kann die Matrize eine Art Struktur aufweisen, die etwa einem oder mehrerer Berge und/oder Täler und/oder Krater entspricht. Ferner weist die Vorrichtung eine mit der Matrize verbundene Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums auf. Diese Verbindung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums mit der Matrize ist derart ausgestaltet, dass ein Vakuum, insbesondere direkt, an mindestens einer Seite der Matrize anliegt. Besonders bevorzugt ist es, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums derart mit der Matrize verbunden ist, dass mindestens gegenüberliegend der mindestens einen Vertiefung der Matrize ein Vakuum anliegt. Es ist bevorzugt, dass das Vakuum an der Rückseite der Matrize, also an der Seite, die nicht der Gussaufnahme dient, anliegt. Ein derart anliegendes Vakuum meint hierbei insbesondere nicht, dass sich die gesamte Matrize innerhalb einer Vakuumkammer, beispielsweise in einem Vakuumofen, befindet, sondern vorzugsweise eine direkte, insbesondere selektive, Unterdruckerzeugung direkt an der mindestens einen entsprechenden Seite der Matrize. Dies kann beispielsweise derart bewerkstelligt sein, dass eine Kammer bzw. eine kammerähnliche Vorrichtung, wie beispielsweise ein Rohr, an der entsprechenden mindestens einen Seite der Matrize, zur Umgebung hin dicht, anliegt, wobei in dieser Kammer ein Unterdruck herrscht. Gemäß der hier verwendeten Definition des Vakuums muss kein vollständiges Vakuum vorliegen, sondern es genügt ein geringerer Druck als der Umgebungsdruck. Folglich beschreibt das Vakuum einen Unterdruck. Mit anderen Worten beschreibt das Vakuum eine negative Druckdifferenz zwischen dem Bereich an dem das Vakuum anliegt und dem Umgebungsbereich. Herrscht bspw. in der Umgebung Atmosphärendruck (der Erde), so handelt es sich bei dem Vakuum um einen geringeren Druck als Atmosphärendruck. Vorzugsweise besteht zwischen dem Vakuumdruck und der Umgebung eine Differenz von mindestens Δ 0,8 bar, besonders bevorzugt von mindestens Δ 0,9 bar. Beispielsweise handelt es sich bei dem Vakuum um einen Druck geringer als 0,2 bar, besonders bevorzugt geringer als 0,1 bar, bei Athmosphärendruck in der Umgebung. Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen und somit insbesondere alle außenbefindlichen Komponenten der Vorrichtung eine Zylinderform, insbesondere eine kreiszylinderform, aufweisen.
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In bevorzugter Weiterbildung weist die Vorrichtung eine mit der Matrize verbundene Vakuumkammer auf. Die Vakuumkammer ist hierbei insbesondere derart ausgestaltet, dass die Vakuumkammer selbstständig ein Vakuum, zumindest vorübergehend, aufrechterhalten kann. Es ist hierbei bevorzugt, dass das Vakuum innerhalb der Vakuumkammer durch eine externe Vorrichtung, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe, erzeugt wird bzw. wurde. Insbesondere ist die Vakuumkammer mit mindestens einer, vorzugsweise lediglich einer, Seite der Matrize direkt verbunden. Bei dieser Seite handelt es sich bevorzugt um die den Vertiefungen gegenüberliegende Seite der Matrize. Die Verbindung zwischen Vakuumkammer und Matrize ist insbesondere zur Umwelt hin dicht ausgeführt, sodass beispielsweise eine Dichtung zwischen der Verbindungsstelle zwischen Vakuumkammer und Matrize vorliegt derart, dass insbesondere eine Gasundurchlässigkeit zwischen der Verbindung und der Umwelt vorliegt. Bspw. kann die Matrize mittel Ultraschallschweißen und/oder mittels verkleben mit der Vakuumkammer verbunden sein. Auch ist es möglich, dass Matrize und Vakuumkammer einstückig, auch als integral zu bezeichnen, ausgeführt sind. Hierbei kann die einstückige Ausgestaltung beispielsweise derart vorgenommen sein, dass mittels Mehrkomponenten-Spritzgießens eine Polymer-Vakuumkammer mit einer anliegenden Silikonmatrize hergestellt wird. Es ist bevorzugt, dass die Vakuumkammer geschlossen ist. Auch ist es bspw. möglich, dass Matrize und Vakuumkammer einstückig und/oder aus demselben Material herstellt sind. Bei einer derartigen, einstückigen und/oder aus demselben Material ausgeführten Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Vakuumkammer derart ausgestaltet ist, dass diese eine Druckdifferenz zwischen Vakuumkammerinneren und Umgebung von mindestens Δ 3 bar, besonders bevorzugt mindestens Δ 4 bar, aushält ohne zu kollabieren. Eine derartig stabile Ausgestaltung der Vakuumkammer kann bspw. mittels Verstärkungsstruktur in der Wand der Vakuumkammer, z. B. eine Metallstruktur, vorgenommen sein. Eine Verstärkungsstruktur ist bei jeglicher Ausgestaltung der Vakuumkammer, also bspw. auch bei einer nicht einstückig und/oder aus demselben Material ausgeführten Ausgestaltung aus Vakuumkammer und Matrize, möglich. Die Vakuumkammer hat vorzugsweise die Form eines Hohlzylinders, insbesondere eines Kreishohlzylinders. Bevorzugt ist es, dass die Vakuumkammer auf der Seite, die der Seite an der die Matrize angeordnet ist gegenüberliegend ist, einen Boden aufweist, der die Vakuumkammer insbesondere, zumindest teilweise, verschließt. Handelt es sich beispielsweise um eine Vakuumkammer in Hohlzylinderform, so weist die Vakuumkammer aufgrund des Bodens eine Art Topfform auf. Bevorzugt ist es, dass die Matrize derart mit der Vakuumkammer verbunden ist, dass die Matrize von allen Seiten gut zugänglich ist. Besonders bevorzug ist es demnach, dass die Matrize an einem Ende, vorzugsweise gegenüberliegend dem Boden der Vakuumkammer in Topfform, mit der Vakuumkammer verbunden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vakuumkammer mindestens eine Vakuumkammeröffnung, beispielsweise eine Bohrung auf. Diese Öffnung ist vorzugsweise der Matrize gegenüberliegend, besonders bevorzugt in dem Boden der Vakuumkammer, angeordnet. Bevorzugt ist es, dass über die Öffnung die Vakuumkammer mit einer vakuumerzeugenden Vorrichtung, beispielsweise einer Pumpe verbunden werden kann oder verbunden ist, derart, dass im inneren der Vakuumkammer ein Vakuum erzeugt werden kann.
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Insbesondere weist die Vorrichtung mindestens ein Ventil zum, vorzugsweise selektiven, Verschließen der mindestens einen Vakuumkammeröffnung auf. Das Ventil ist in bevorzugter Ausführung selbstschließend ausgebildet. Somit verschließt das Ventil die Vakuumkammer im Ausgangszustand, beispielsweise wenn keine Betätigung des Ventils erfolgt. Das Ventil ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass dieses ein bestehendes Druckverhältnis innerhalb der Vakuumkammer aufrechterhält. Das Ventil ist insbesondere als Absperrorgan ausgestaltet, sodass dieses selektiv einen Volumenstrom aufhält oder durchlässt.
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Bei dem Ventil der Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen elastischen Verschluss, insbesondere einen elastischen Stopfen. Bevorzugt ist es, dass der Verschluss Kunststoff, besonders bevorzugt Elastomer, wie beispielsweise Silikon, aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht. Der Verschluss ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass er nach einem Wegklappen und/oder Wegschieben und/oder Komprimieren wieder in seine verschließende Ausgangslage zurückkehrt. Besonders bevorzug ist es, dass der Verschluss nach einem durchstechen selbstdichtend ist und somit die durchstochene Öffnung wieder verschließt. Wird der Verschluss beispielsweise mittels einer Hohlnadel durchstochen, um derart einen Unterdruck, beispielsweise durch Luftaussaugen zu erzeugen, so schließt der Verschluss nach einem Entfernen der Hohlnadel die Kammer wieder. Derart ist es möglich, dass ein erzeugtes Vakuum in der Kammer gehalten wird, wobei die Kammer vorzugsweise lediglich einen Hohlraum darstellt und somit keinerlei Vakuum erzeugende Vorrichtungen, wie beispielsweise Vakuumpumpen, aufweist. Neben der Ausgestaltung des Ventils als elastischer Verschluss ist es auch möglich, dass das Ventil als Rückschlagventil ausgestaltet ist. Hierbei ist eine derartige Ausführung bevorzugt, bei der ein Volumenstrom vom inneren der Kammer zur Umgebung hin möglich ist, in umgekehrter Richtung jedoch aufgrund der Funktion des Rückschlagventils verhindert ist. Derart ist es möglich an dem Ventil der Vakuumkammer einen Unterdruck anzulegen, wobei dann über das Rückschlagventil ein Volumenstrom aus der Kammer entweicht und derart ein Unterdruck in der Kammer entsteht. Möglich ist es, dass die Kammer eine Entlüftungsvorrichtung, beispielsweise in Verbindung mit dem mindestens einen Ventil, aufweist, sodass mittels der Entlüftungsvorrichtung die Kammer von einem Vakuum zurück zum Umgebungsdruck gebracht werden kann.
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In bevorzugter Ausführungsform weist die Vorrichtung eine mit der Matrize verbundene Form auf. Die Form, die vorzugsweise als Gussform ausgebildet ist, ist insbesondere einstückig, mit der Matrize ausgebildet. Derart handelt es sich folglich bei der Matrize um einen Teil der Form. Neben der Matrize kann die Form jedoch weitere Elemente aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Form eine Eingießöffnung oder dergleichen zur Aufnahme des Gusswerkstoffs aufweist. Insbesondere handelt es sich bei der Form um eine verlorene Form, auch als Einwegform zu bezeichnen. Die Form ist bevorzugt zylinderförmig und besonders bevorzugt hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei bei der hohlzylindrischen Form die Matrize eine Art Boden innerhalb der Hohlzylinderform bildet. Dieser Boden kann an einem der Enden, insbesondere der Grundfläche, der Hohlzylinderform ausgebildet sein oder sich dazwischen befinden. Die Matrize kann insbesondere derart mit der hohlzylindrischen Form verbunden sein, dass die Matrize eine Art Deckel bildet. Ist die Matrize zumindest teilweise innerhalb der hohlzylindrischen Form angeordnet, so kann die überstehende Hohlzylinderform eine Eingießöffnung bilden. Hierbei ist es auch möglich, dass die Eingießöffnung einen Teil des Gusswerkstoffs aufnimmt und somit die gegossene Mikrostruktur, insbesondere das Mikronadel-Array, einen zylinderförmigen, bzw. eine Art kreisförmigen Abschluss, aufweist. Derart können bspw. gleichzeitig die Mikronadeln mit einstückig verbundener Trägerfläche gegossen werden.
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Es ist bevorzugt, dass die Form einen Flansch zur Verbindung mit der Vakuumkammer aufweist. Der Flansch befindet sich insbesondere an dem der Matrize gegenüberliegenden Ende der Form. Insbesondere erstreckt sich der Flansch radial ausgehend von der Form.
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In bevorzugter Ausführungsform weist die Matrize und/oder die Form Kunststoff, vorzugsweise Elastomer und besonders bevorzugt Silikon auf. Insbesondere besteht die Matrize und/oder die Form aus einem derartigen Werkstoff. Vorzugsweise handelt es sich um ein Silikon, dass von sich aus permeabel, insbesondere gasdurchlässig ist, sodass derart die Permeabilität der Matrize bewerkstelligt ist. Auch ist es möglich, dass die Matrize und/oder die Form Metall aufweist, vorzugsweise daraus besteht. Bei einer Ausführung aus Metall ist es beispielsweise möglich, dass die Matrize Löcher, vorzugsweise Mikrolöcher aufweist, um derart eine Permeabilität der Matrize zu ermöglichen.
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Bevorzugt ist es, dass die Vakuumkammer einen Flansch und/oder ein Gewinde aufweist. Weist die Vakuumkammer einen Flansch auf, so ist dieser zur Verbindung mit der Form, vorzugsweise mit dem Flansch der Form, ausgebildet. Weist die Vakuumkammer ein Gewinde auf, so ist dieses bevorzugt ebenfalls zur Verbindung mit der Form ausgebildet. Hierbei ist es jedoch möglich, dass die Form direkt oder indirekt mit der Vakuumkammer schraubend verbindbar ist. Bei einer indirekten Verbindung kann beispielsweise ein zusätzliches Schraubelement, wie eine Mutter oder dergleichen, vorhanden sein. Anstelle oder zusätzlich zum Gewinde sind andere Verbindungsvorrichtungen, wie Vorrichtungen zur Steckverbindung oder Klippverbindung oder Schnallen etc. möglich.
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In bevorzugter Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Verbindungselement auf. Das Verbindungselement dient vorzugsweise zur Verbindung von Form und Vakuumkammer, wobei eine schraubende Verbindung bevorzugt ist. Somit weist das Verbindungselement insbesondere ein Gewinde auf. Die Verbindung zwischen Form- und Vakuumkammer ist hierbei insbesondere derart ausgestaltet, dass eine dichtende Verbindung besteht. Anstelle der schraubenden Verbindung ist auch eine (andere) formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig Verbindung möglich. Z. B. ist eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Klebverbindung und/oder eine geklippte Verbindung möglich.
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Das Verbindungselement weist in bevorzugter Ausführungsform eine Art Überwurfmutter auf. Die Überwurfmutter ist hierbei insbesondere derart ausgebildet, dass diese über die Form legbar bzw. überwerfbar ist und beispielsweise schraubend mit der Vakuumkammer verbunden werden kann. Beispielsweise bei einer Form mit Flansch kann die Überwurfmutter über die Form gelegt werden, wobei eine Kante der Überwurfmutter an dem Flansch anliegt. Bspw. ein überstehendes Gewinde der Überwurfmutter kann sodann mit einem Gewinde der Vakuumkammer verschraubt und derart eine Verbindung zwischen Form und Vakuumkammer hergestellt werden.
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Die Verbindung zwischen Form und Vakuumkammer kann bspw. auch als direkte Verbindung zwischen Form und Vakuumkammer ausgestaltet sein. Demnach ist es möglich, dass die Verbindung zwischen Form und Vakuumkammer formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig ist. Z. B. handelt es sich um eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Klebverbindung und/oder eine Schraubverbindung und/oder eine geklippte Verbindung.
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Die Vorrichtung weist vorzugsweise ein Supportelement zur Stützung der Matrize auf. Hierbei ist das Supportelement insbesondere derart ausgestaltet, dass es die Matrize gegen Verformungen aufgrund des an der Matrize anliegenden Vakuums stützt. Es ist bevorzugt, dass das Supportelement gasdurchlässig ist. Hierzu weist das Supportelement beispielsweise ein Gitter und/oder Streben auf. Insbesondere kann das Supportelement zylinderförmig ausgestaltet sein, wobei sich an der Zylindergrundfläche eine stützende und gasdurchlässige Struktur befindet. Es ist bevorzugt, dass das Supportelement planar an die Matrize anlegbar ist.
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Verbindungen zwischen Bauteilen der Vorrichtung sind vorzugsweise dichtend ausgeführt wobei es bevorzugt ist, dass alle Verbindungen dichtend ausgeführt sind, sodass zwischen dem Inneren der Vorrichtung und der Umgebung der Vorrichtung eine, insbesondere gasundurchlässige, besonders bevorzugt hermetische Dichtheit herrscht. Bspw. ist die Verbindung zwischen Form und Vakuumkammer, mit oder ohne Verbindungselement, vorzugsweise derart ausgeführt, dass eine Vorspannkraft herrscht, die eine dichtende Verbindung erzeugt. Alternativ oder zusätzlich können Dichtelemente, vorzugsweise Dichtringe zwischen den Bauteilen, insbesondere zwischen Form und Vakuumkammer, vorgesehen sein. Aufgrund des in der Vakuumkammer herrschenden Vakuums ist es vorteilhaft möglich, dass die Dichtfunktion ausgelöst oder verstärkt wird, da die Bauteile hierdurch eine Art Selbstzentrierung erfahren und somit eine dichtere Verbindung besteht.
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Bei der erfindungsgemäßen Handhabungseinheit zur Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere Mikronadeln, handelt es sich insbesondere um eine zylindrische Handhabungseinheit, besonders bevorzugt eine kreiszylindrische Handhabungseinheit. Die Handhabungseinheit weist eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen mit zumindest einem der vorstehend beschriebenen Merkmale auf. Die Handhabungseinheit dient als eine Art Trägerelement für die herzustellende Mikrostruktur, wobei diese vorzugsweise für den gesamten Herstellungsprozess als Trägerelement dient. So kann die Handhabungseinheit einerseits für den Gussprozess der Mikrostrukturen verwendet werden, jedoch darüber hinaus für Transportschritte und/oder zusätzliche Arbeitsschritte, beispielsweise Aushärten und/oder Nachbearbeiten und/oder Lagern, etc. dienen. Demnach ist die Handhabungseinheit vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie nach dem Gussprozess beispielsweise auf Fließbändern und/oder händisch weitertransportiert werden kann. Bevorzugt ist es, dass es sich bei der Handhabungseinheit um eine Einweghandhabungseinheit, auch als verlorene Handhabungseinheit oder verlorene Gießhandhabungseinheit zu bezeichnen, handelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Befüllung einer permeablen Matrize handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zur Befüllung einer gasdurchlässigen Matrize. Die Matrize weist mindestens eine Vertiefung zur Herstellung von Mikrostrukturen auf. Ein Verfahrensschritt besteht in der Aufgabe mindestens eines zu befüllenden Stoffs auf die Matrize. Bei dem Stoff handelt es sich insbesondere um eine Formulierung aus Gusswerkstoff mit mindestens einem Wirkstoff. Als Gusswerkstoff wird hierbei insbesondere Polymer verwendet. Die Aufgabe des mindestens einen Stoffs kann nacheinander oder als Gemisch erfolgen. Bei einer Aufgabe nacheinander ist es einerseits möglich, das Gemisch etappenweise aufzugeben oder verschiedene Formulierungsbestandteile etappenweise aufzugeben. Weitergehend erfolgt der Verfahrensschritt der Erzeugung eines Vakuums an mindestens einer Seite der Matrize. Insbesondere wird das Vakuum gegenüberliegend der mindestens einen Vertiefung erzeugt. Der Verfahrensschritt der Erzeugung des Vakuums kann vor und/oder nach und/oder während dem Schritt der Aufgabe des Stoffs auf die Matrize erfolgen. Auch ist es möglich, dass die Erzeugung des Vakuums zwischen den verschiedenen Aufgabeetappen erfolgt. Mittels des Vakuums ist es möglich, Gaseinschlüsse, insbesondere Lufteinschlüsse, zwischen Stoff und Matrize abzusaugen und derart ein komplettes Ausfüllen des aufzugebenden Stoffs in der Matrize zu ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens erfolgt ein Evakuieren einer mit der Matrize verbundenen Vakuumkammer über eine Verbindung zum Vakuumkammerinneren, sodass derart die Erzeugung des Vakuums erfolgt. Alternativ oder zusätzlich zur Evakuierung kann ein Schritt der Befüllung der Vakuumkammer über eine Verbindung zum Vakuumkammerinneren zur Herstellung eines Atmosphärendrucks oder eines Überdrucks erfolgen. Mittels der Evakuierung kann das Vakuum erzeugt werden, um derart Gaseinschlüsse aus der Matrize zu saugen. Mittels der Erzeugung des Atmosphärendrucks oder des Überdrucks ist es, vorzugsweise im Anschluss an die Stoffaufgabe, beispielsweise nach dem Aushärten der Mikrostruktur möglich, die Mikrostruktur einfach zu entformen, also aus der Matrize zu lösen bzw. zu entnehmen.
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Vorzugsweise erfolgt die Erzeugung der Verbindung zum Vakuumkammerinneren mittels Durchdringen, insbesondere Durchstechen eines Ventils der Vakuumkammer. Bei dem Ventil handelt es sich insbesondere um ein elastisches Ventil, wobei es sich besonders bevorzugt bei dem Ventil um einen elastischen Stopfen handelt. Das Durchstechen des Ventils erfolgt bevorzugt mittels Hohlnadel bzw. Kanüle. Wird das Ventil beispielsweise mit der Hohlnadel durchstochen, kann dann über die Hohlnadel Gas, insbesondere Luft, aus der Vakuumkammer gesogen werden und derart ein Vakuum hergestellt werden. Es ist bevorzugt, dass das Ventil selbstschließend ausgeführt ist. Somit ist es dann möglich, dass bei einem herausziehen der vorher eingestochenen Hohlnadel ein Selbstschließen bzw. Selbstdichten der Einstichstelle erfolgt. Derart kann ein innerhalb der Vakuumkammer erzeugtes Vakuum durch die Kammer selbst aufrechterhalten werden.
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Es ist bevorzugt, dass das Verfahren zur Befüllung einer permeablen Matrize nach dem Schritt der Aufgabe des Stoffs und vor einem Entformen einen weiteren Schritt der Formgebung aufweist. Insbesondere wird hierbei der sich in der Matrize befindliche Stoff, vorzugsweise das aushärtende Material, mit Druck beaufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung erfolgt in bevorzugter Ausführung auf der Seite des Stoffs, der gegenüberliegend der Matrize ist. Zur Erzeugung der Druckbeaufschlagung kann beispielsweise ein Druckstempel eingesetzt werden. Hierzu ist es bevorzugt, dass der Druckstempel auf den sich in der Matrize befindlichen Stoff gepresst wird. Auch ist es denkbar, dass in der Umgebung des Stoffs, also vorzugsweise in dem Bereich an dem dort wo kein Vakuum anliegt, besonders bevorzugt in der Umgebung der Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen oder der Handhabungseinheit, ein Überdruck erzeugt wird. Bei diesem Überdruck handelt es sich insbesondere um eine positive Druckdifferenz zwischen dem Bereich an dem dieser Überdruck herrscht und dem Druck, der in dem Bereich herrscht, an dem das Vakuum an der Matrize anliegt. Diese Druckdifferenz beträgt insbesondere ca. Δ 3 bar, besonders bevorzugt ca. Δ 4 bar. Besonders bevorzugt wird in der Umgebung der Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen oder der Handhabungseinheit ein Druck, insbesondere ein Luftdruck, von ca. Δ 3 bar, besonders bevorzugt von 4 bar erzeugt. Vorzugsweise wird der Überdruck dadurch erzeugt, dass die Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen oder die Handhabungseinheit in eine Überdruckkammer verbracht wird.
Nach der Aufgabe des Stoffs auf die Matrize ist ein Schritt der Entformung der mit der Matrize herzustellenden Struktur, also ein Herauslösen der Struktur aus der Matrize, bevorzugt. Dieser Schritt kann beispielsweise die oben beschriebene Erzeugung des Atmosphärendrucks oder des Überdrucks in der Vakuumkammer umfassen. Die Erzeugung des Atmosphärendrucks oder des Überdrucks in der Vakuumkammer kann demnach ein Teilschritt des Schritts der Entformung sein oder den gesamten Schritt der Entformung ausmachen. Der Schritt der Entformung umfasst bevorzugt ein insbesondere händisches oder maschinelles Abnehmen der Struktur aus der Matrize. Das Abnehmen der Struktur aus der Matrize erfolgt vorzugsweise mittels eines Vakuumgreifers. Auch ein Herausfallenlassen oder Herausdrücken der Struktur aus der Matrize, bspw. aufgrund der Erzeugung des Atmosphärendrucks oder des Überdrucks in der Vakuumkammer ist möglich. Es ist auch möglich, dass das Abnehmen der Struktur aus der Matrize derart erfolgt, dass eine adhäsive Schicht, bspw. ein adhäsives Tape, beispielsweise mittels einer Art Hub- und/oder Bewegungsarm, auf die Struktur aufgegeben wird und anschließend der Hub- und/oder Bewegungsarm die über die adhäsive Schicht mit diesem Hub- und/oder Bewegungsarm verbundene Struktur aus der Matrize entnimmt und/oder herauslöst. Die adhäsive Schicht kann hierbei beidseitig adhäsiv ausgestaltet sein, so dass die Struktur anschließend an einer Aufnahmevorrichtung angebracht werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zur Herstellung von Mikronadeln. Das Verfahren erfolgt bevorzugt mittels den vorstehend beschriebenen Verfahrensmerkmalen bzw. Verfahrensschritten des Verfahrens zur Befüllung einer permeablen Matrize. Besonders bevorzugt ist es, dass bei der Ausführung des Verfahrens zur Herstellung von Mikrostrukturen eine wie oben beschriebene Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen oder eine wie oben beschriebene Handhabungseinheit verwendet wird.
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Das Verfahren zur Befüllung einer permeablen Matrize und/oder das Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen kann entsprechend mit einem oder mehreren beschriebenen Merkmalen der Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen und/oder der Handhabungseinheit ergänzt werden. Ebenso ist die Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen und/oder die Handhabungseinheit vorzugsweise zur Ausführung der Verfahrensmerkmale des Verfahrens zur Befüllung einer permeablen Matrize und/oder des Verfahrens zur Herstellung von Mikrostrukturen ausgebildet.
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Die Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen und/oder die Handhabungseinheit kann eine Matrize, jedoch auch mehrere Matrizen, aufweisen. Ebenso ist die Durchführung des Verfahrens zur Befüllung einer permeablen Matrize und/oder des Verfahrens zur Herstellung von Mikrostrukturen mit einer Matrize oder mehreren Matrizen möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
- 1 eine schematisch perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handhabungseinheit mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen,
- 2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handhabungseinheit mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handhabungseinheit mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Mi krostru ktu ren,
- 4 eine Explosionsansicht der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handhabungseinheit mit erfindungsgemäßer Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen aus 3, und
- 5 eine figurale Darstellung einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Mikrostrukturen inkl. des Verfahrens zur Befüllung einer permeablen Matrize anhand der Handhabungseinheit aus 3.
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Identische Bauteile bzw. Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen identifiziert. Insbesondere zur verbesserten Übersichtlichkeit werden, vorzugsweise bereits identifizierte, Elemente nicht in allen Figuren mit Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handhabungseinheit 100 mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen 10.
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Die Vorrichtung 10 eine kreiszylinderförmige Vakuumkammer 18 auf. Die Vakuumkammer 18 verfügt über einen hohlen Innenraum, sodass bzgl. der Ausführung der Vakuumkammer 18 von einer Hohlzylinderform gesprochen werden kann. An einem Ende 40 ist die Vakuumkammer 18 mit einer Matrize 12 verbunden. Hierbei ist es möglich, dass die Matrize 12 einstückig mit der Vakuumkammer ausgebildet ist. Andererseits ist es möglich, dass Matrize 12 und Vakuumkammer 18 zwei Bauteile darstellen, die miteinander, beispielsweise über Verkleben und/oder über Ultraschallschweißen, verbunden sind. Eine bevorzugte Art der Ausführung von Matrize 12 und Vakuumkammer 18 besteht darin, dass diese gemeinsam mittels Mehrkomponentenspritzgießen gefertigt werden. So ist es hierbei möglich, dass die Vakuumkammer 18 aus einem, insbesondere formfesten, Polymer, und die Matrize 12 aus Silikon gefertigt ist. Die Matrize 12 wird dementsprechend etwa auf die Vakuumkammer 18 aufgespritzt. Die durch das Aufspritzen erzeugte Verbindung kann, insbesondere mittels Ultraschallschweißen, verstärkt werden.
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Die Matrize 12 weist mehrere Vertiefungen 14 auf, wobei es sich dargestellt um nach unten verjüngende kegelförmige Vertiefungen 14 handelt. Die Matrize ist permeabel, also durchlässig, insbesondere gasdurchlässig ausgebildet. Handelt es sich beispielsweise um eine Matrize 12 aus Silikon, so ist ein Silikonwerkstoff bevorzugt, der bereits von sich aus gasdurchlässig ist. Die Matrize bildet hierbei die Mutterform für eine Mikrostruktur, insbesondere ein Mikronadel-Array. Wird somit beispielsweise eine Gussformulierung auf die Matrize aufgetragen, so fließt der Gusswerkstoff in die Vertiefungen 14 und bildet in diesen Vertiefungen 14 die Mikronadeln. Wird hierbei so viel Gusswerkstoff aufgetragen, dass dieser über die Vertiefungen heraussteht, so ist es hierdurch möglich die Trägerfläche für das Mikronadel-Array, beispielsweise in Kreisform, auszubilden.
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An der anderen Seite 42 der Vakuumkammer 18 weist die Vakuumkammer 18 einen Boden 38 auf. Dieser Boden ist insbesondere einstückig und aus gleichem Material wie die Vakuumkammer 18 ausgebildet. Der Boden 38 weist eine als Bohrung ausgeführte Vakuumkammeröffnung 20 auf. Diese Vakuumkammeröffnung 20 ist mittels einem Ventils 22 verschlossen. Bei dem Ventil handelt es sich in dargestellter Ausführungsform und eine elastische Schicht, vorzugsweise aus Elastomer. Die elastische Schicht 22 ist hierbei derart ausgeführt, dass sie beim Durchstechen, beispielsweise mittels einer Hohlnadel 36, eine Verbindung über die Hohlnadel zum Vakuumkammerinneren 34 ermöglicht. Bei einem anschließenden Herausziehen der Hohlnadel 36 verschließt sich die Schicht 22 selbstständig und sorgt somit für eine, vorzugsweise hermetische, Abdichtung der Vakuumkammer 18 zur Umgebung hin.
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Wie dargestellt weist die Vorrichtung 10 an sich eine Kreiszylinderform auf.
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2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Handhabungseinheit 100 mit erfindungsgemäßer Vorrichtung zur Herstellung von Mikrostrukturen 10, wie 1 jedoch in schematischer Schnittansicht. Die Vorrichtung 10 weist ebenfalls eine zylinderförmige Vakuumkammer 18 mit einseitig verbundener Matrize 12 auf und schließt auf der anderen Seite mit dem Boden 38 ab. Bei dem Ventil 22, das hier nur schematisch dargestellt ist, handelt es sich in dargestellter Ausführung um ein Rückschlagventil 22. Dieses Rückschlagventil 22 lässt einen Volumenstrom, insbesondere einen Luftstrom vom Vakuumkammerinneren 34 in Richtung Umgebung der Vakuumkammer zu, unterbindet jedoch einen Volumenstrom in die andere Richtung, also von der Umgebung zum Vakuumkammerinneren 34 hin.
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Dargestellt weist die Vorrichtung 10 unterhalb der Matrize 12 ein Supportelement 30 auf. Dieses Supportelement 30 ist gasdurchlässig, insbesondere als eine Art Gitterstruktur, ausgebildet. Das Supportelement 30 liegt insbesondere planar an der Rückseite der Matrize 12 an. Weist die Vakuumkammer 18 im Inneren 34 ein Vakuum auf, so wirkt dieses auf die Unterseite 32 der Matrize 12. Handelt es sich um eine elastische Matrize 12, beispielsweise aus Silikon, so kann das Vakuum für eine Verformung der Matrize 12 nach innen sorgen. Diese Verformung kann beispielsweise zu einer fehlerhaften Mutterform für die herzustellende Mikrostruktur sorgen und/oder andererseits zu einem Versagen, beispielsweise zu einem Einreißen der Matrize 12 führen. Das anliegende Supportelement 30, das vorzugsweise formfest ausgeführt ist, verhindert diese Verformung der Matrize 12. In der Ausführung als Gitter ist es möglich, dass das Supportelement in Form von Streben oder einer löchrigen Platte ausgebildet ist. Auch ist es möglich, dass das Supportelement, beispielsweise als Verstärkungsstruktur, die vorzugsweise aus Metalldraht ausgebildet ist, direkt in und/oder an die Matrize 12 integriert ist.
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Wird beispielsweise eine nicht dargestellte Vakuumpumpe über das Ventil 22 mit der Vakuumkammer 18 verbunden, so kann im Inneren 34 der Vakuumkammer 18 ein Vakuum erzeugt werden. Dies kann beispielsweise derart vollzogen werden, dass eine Art Saugglocke an die dargestellte Unterseite der Vakuumkammer 18 angelegt wird, wobei die Saugglocke das Ventil 22 überfasst. Wird nun mittels der Saugglocke ein Sog erzeugt, so öffnet das insbesondere als Rückschlagventil ausgebildete Ventil 22 und ermöglicht einen Volumenstrom, insbesondere einen Luftstrom, vom Vakuumkammerinneren 34 zur Umgebung, sodass sich innerhalb der Vakuumkammer 18 ein Vakuum aufbaut.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handhabungseinheit 100 mit erfindungsgemäßer Vorrichtung 10 zur Herstellung von Mikrostrukturen. 4 zeigt hierzu eine Explosionsansicht. Die Vorrichtung 10 weist eine hohlzylinderförmige Vakuumkammer 18 (hier in Schnittansicht dargestellt) mit Innenraum 34 auf. An der, gemäß der Darstellung, gezeigten Unterseite weist die Vakuumkammer einen Boden 38 mit zentraler Bohrung 20 auf. Die Bohrung 20 verbindet die Umgebung der Vakuumkammer mit dem Vakuumkammerinneren 34.
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Die Bohrung 20 ist mittels eines Ventils 22 verschlossen. Bei dem Ventil 22 handelt es sich in dargestellter Ausführungsform und einen, insbesondere selbstschließenden, Stopfen, der vorzugsweise aus elastischem Material, wie beispielsweise Elastomer, hergestellt ist.
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Innerhalb einer Vertiefung 54 der Vakuumkammer 18, wobei die Vertiefung 54 einen größeren Durchmesser als das Vakuumkammerinnere 34 aufweist, ist ein hohlzylinderförmiges Supportelement angeordnet, das vorzugsweise am Absatz der Vertiefung 54 sowie an der Innenwand der Vertiefung 54 der Vakuumkammer 18 anliegt. An der, dargestellt, oberen Grundfläche weist das Supportelement 30 eine aus mehreren Streben 44 bestehende Stützstruktur auf.
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Insbesondere koaxial und mit gleichem Außendurchmesser liegt ein Flansch 26 einer Form 24 stirnseitig am dargestellten oberen Ende der Vakuumkammer 18 an. Dieser Flansch 26 erstreckt sich radial nach außen außengehend von der zylindrischen Form 24, wobei es sich insbesondere um eine Gussform 24 handelt. Die Form 24 ist einstückig mit dem Flansch 26 ausgebildet. An dem, dem Flansch 26 gegenüberliegendem Ende weist die Form 24 eine Matrize 12 auf. Die Matrize 12 kann hierbei einstückig mit der Form 24 ausgebildet sein oder es ist möglich, dass es sich bei Matrize 12 und Form 24 um zwei Bauteile handelt. Bei der einstückigen Ausgestaltung ist es möglich, dass Matrize 12 und Form 24 gemeinsam mittels Spritzgießen hergestellt werden und/oder aus demselben Material, vorzugsweise Silikon, bestehen.
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Zusammengesetzt, bzw. in montierter Ausgestaltung der Vorrichtung 10, liegt die Matrize 12 an der aus Streben 44 ausgeführten Stützstruktur des Supportelements 30 planar an. Derart stützt das Supportelement 30, bzw. die Stützstruktur des Supportelements 30, die Matrize 12 gegen eine insbesondere dargestellt nach unten gerichtete Verformung.
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Zur Verwirklichung einer zusammengesetzten Ausführung weist die Vorrichtung 10 ein Verbindungselement 28 auf. Das ebenfalls zylinderförmig ausgebildete Verbindungselement weist am oben dargestellten Ende eine radial nach innen verlaufende Kante 48 auf. Die Innenwand des Verbindungselements 28 weist ein Gewinde 50 auf. Dieses, insbesondere als Innengewinde ausgeführte, Gewinde 50 kann mit einem, vorzugsweise als Außengewinde ausgeführtem Gewinde 46 der Vakuumkammer 18 schraubend verbunden werden. Bei einer derartigen Montage wird das Verbindungselement 28 über die stirnseitig an der Vakuumkammer 18 anliegende Form 24, in Art einer Überwurfmutter, übergelegt. Anstatt der Ausführung mit Gewinde 50 an Verbindungselement 28 und Gewinde 46 an Vakuumkammer 18, ist auch eine andere Verbindung zwischen Verbindungselement 28 und Vakuumkammer 18, bspw. eine Art Presspassverbindung möglich. Durch die Verbindung ist eine zusammenhängende Ausführung bzw. Montage der Vorrichtung 10, insbesondere der Vakuumkammer 18 mit darin angeordnetem Supportelement 30, sowie stirnseitig angeordneter Form 24 und übergeworfenem und verschraubtem Verbindungselement 28, gegeben. Der Stopfen 22 wird vorzugsweise mit der Bohrung 20 über eine Art Presspassung verbunden, bzw. derart in der Bohrung 20 gehalten. Weitergehend weist der Stopfen zwei radiale Verdickungen 52 auf, die sich bei einem Einstecken des Stopfens 22, insbesondere aufgrund eines verwendeten elastischen Materials, derart verformen, dass der Stopfen 22 in die Bohrung 20 passt. Nach einem Einstecken dehnen sich die Verdickungen 52 über und/oder unter der Bohrung 20 aus, sodass derart eine Lagesicherung gegeben ist.
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5 zeigt beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur Befüllung einer permeablen Matrize hiervon ein Teilverfahren darstellt. Das Verfahren wird anhand der Vorrichtung 10 zur Herstellung von Mikrostrukturen gemäß der Ausführungsform aus 3 und mit den beispielhaften Verfahrenszuständen I.-IV. gezeigt.
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Im ersten Zustand I. wurde bspw. eine Formulierung, insbesondere eine Gussformulierung zur Herstellung eines Mikronadel-Arrays auf die Matrize 12 aufgetragen. Aufgrund der hydrophoben Eigenschaften, der insbesondere aus Silikon bestehenden, Matrize 12 kann es dazu kommen, dass Lufteinschlüsse zwischen der Formulierung und der Matrize 12, insbesondere zwischen der Formulierung und den, die Matrize 12 aufweisenden, Vertiefungen 14 vorkommen. Im Zustand I. weist die Vakuumkammer 18 noch kein Vakuum, sondern vorzugsweise den Umgebungsdruck auf.
- II. zeigt ein Durchstechen des elastischen Stopfens 22 mittels einer Hohlnadel 36. Derart wird eine Verbindung vom Vakuumkammerinneren 34 zur Umgebung hergestellt. Bspw. über eine nicht dargestellte Vakuumpumpe, die mit der Hohlnadel 36 verbunden wird, kann nun ein Unterdruck im Vakuumkammerinneren 34 erzeugt werden.
- III. zeigt das Herausziehen der Hohlnadel 36 aus dem Stopfen 22 und somit aus dem Vakuumkammerinneren 34. Nach einem Herausziehen der Hohlnadel 36 verschließt sich der elastische Stopfen 22 von selbst, sodass die Vakuumkammer 18 zur Umgebung hin verschlossen ist. Hierdurch ist es möglich, dass ein in der Vakuumkammer 18 erzeugtes Vakuum selbstständig von der Vakuumkammer 18 aufrechterhalten wird.
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Diese selbstständige Aufrechterhaltung ist beispielhaft im Zustand IV. dargestellt. Bevorzugt ist es, dass dieses Vakuum zumindest 15 Minuten durch die Vakuumkammer 18 selbstständig aufrechterhalten bleibt.
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Das Vakuum im Vakuumkammerinneren 34 sorgt dafür, dass Gase durch die permeable Matrize 12 gesogen werden. Hierbei werden insbesondere Lufteinschlüsse zwischen der Matrize 12 und der aufgetragenen Formulierung durch die Matrize 12 ins Vakuumkammerinnere 34 gesogen. Somit erfolgt ein, vorzugsweise vollständiges, Ausfüllen der Mutterform der Matrize 12 durch die Formulierung, insbesondere ohne sich dazwischen befindliche Lufteinschlüsse.
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Infolgedessen ist es möglich Fehler, insbesondere Strukturfehler, eines herzustellenden Mikronadel-Arrays zu minimieren, bzw. ein fehlerfreies Mikronadel-Array herzustellen.
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Zwar wurde hier beispielhaft die Auftragung der Formulierung im ersten Zustand I. beschrieben, jedoch ist es möglich, dass die Formulierung nach und/oder während der Erzeugung des Vakuums im Vakuumkammerinneren 34 erfolgt. Die hier beschrieben und in 5 gezeigten Verfahrensschritte lassen sich ebenfalls entsprechend auf andere Ausführungsformen, insbesondere die Ausführungsform aus den 1 und 2, anwenden.
